JP2003279474A - Gas sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はガスセンサに関し、
さらに詳しくは、光ファイバを利用したガスセンサに関
する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas sensor,
More specifically, it relates to a gas sensor using an optical fiber.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のガスセンサとして、図６に示すよ
うな特開平９−３３３４５号公報に開示されたものが知
られている。このガスセンサは、放射線源１から発生さ
れた信号が、サンプリングポイント２を通過する際に特
定ガスに吸収されて減衰し、検知器５によってその減衰
量が測定される。この際、光フィルタ３は、放射線源１
からの信号の波長領域をある程度に絞り込み、ファブリ
・ペロー干渉計４によって、何種類かの特定周波数へと
帯域濾波されるようになっている。このような構成によ
り、基準となる波長Ａと、測定ガスの特定吸収波長Ｂと
の強度を比較し、その減衰量とサンプリングポイント２
の長さから、単位体積当たりの測定ガス濃度を計測する
ことを可能にしている。2. Description of the Related Art As a conventional gas sensor, the one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-33345 as shown in FIG. 6 is known. In this gas sensor, the signal generated from the radiation source 1 is absorbed and attenuated by the specific gas when passing through the sampling point 2, and the detector 5 measures the amount of attenuation. At this time, the optical filter 3 is connected to the radiation source 1
The wavelength range of the signal from is narrowed down to some extent, and is band-pass filtered by the Fabry-Perot interferometer 4 into several kinds of specific frequencies. With such a configuration, the intensity of the reference wavelength A and the specific absorption wavelength B of the measurement gas are compared, and the attenuation amount and the sampling point 2 are compared.
It is possible to measure the measurement gas concentration per unit volume from the length of.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のガスセンサでは、検出精度がサンプリングポイ
ント２の長さに依存するため、検出精度を高めようとす
ると、サンプリングポイント２の長さを長く設定する必
要があり、ガスセンサ全体が大型化、長尺化するという
問題点がある。However, in the above-mentioned conventional gas sensor, since the detection accuracy depends on the length of the sampling point 2, if the detection accuracy is increased, the length of the sampling point 2 is set long. However, there is a problem that the entire gas sensor becomes large and long.
【０００４】本発明の目的は、小型で且つ高感度なガス
センサを提供することにある。An object of the present invention is to provide a small-sized and highly sensitive gas sensor.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
コアを覆うようにクラッドが形成されると共に、中間部
で前記コアが雰囲気に対して露出する光露出部が形成さ
れた光ファイバと、前記光ファイバの一端側に配置さ
れ、前記コアに光を入射させる光源と、前記光ファイバ
の他端側に配置され、前記コアから出射される光のう
ち、特定の波長帯域の光を透過させる光フィルタと、前
記光フィルタを透過した光の光量を検知する光センサ
と、を備えることを特徴とする。The invention according to claim 1 is
A clad is formed so as to cover the core, and an optical fiber in which an optical exposure part is formed in the middle part to expose the core to the atmosphere, and the optical fiber is arranged at one end side of the optical fiber and emits light to the core. A light source that is incident, an optical filter that is disposed on the other end side of the optical fiber and that transmits light of a specific wavelength band among the light emitted from the core, and the light amount of the light that has passed through the optical filter is detected. And an optical sensor that operates.
【０００６】請求項１記載の発明では、光源から出射さ
れた光が光ファイバの一端側からコア内に入射される。
光ファイバにおいて、クラッドで覆われたコア内を通過
する光は、コアとクラッドとの境界で全反射されてコア
内を伝搬する。クラッドで覆われないコア内の光は、コ
ア内で反射するたびに少しづつ、雰囲気中の特定のガス
に吸収されて減衰する。このようにして光ファイバの中
間部で減衰した光は、光ファイバの他端側に配置された
光フィルタで特定の波長帯域の光を通過して光センサに
入射する。光センサは、光ファイバを通過した光の特定
波長帯域の光量を測定する。この結果、光センサで測定
光量を測定することで光の減衰量を得ることができる。
本発明では、光路を可撓性を有する光ファイバ内とした
ことにより光路長を稼ぐことが可能となり、ガスセンサ
の感度を向上することができる。According to the first aspect of the invention, the light emitted from the light source enters the core from one end side of the optical fiber.
In an optical fiber, light passing through a core covered with a clad is totally reflected at a boundary between the core and the clad and propagates in the core. The light in the core that is not covered by the clad is gradually absorbed and attenuated by a specific gas in the atmosphere each time it is reflected in the core. The light attenuated in the middle part of the optical fiber in this way passes through the light of a specific wavelength band by the optical filter arranged on the other end side of the optical fiber and enters the optical sensor. The optical sensor measures the amount of light in a specific wavelength band of the light that has passed through the optical fiber. As a result, the light attenuation amount can be obtained by measuring the measurement light amount with the optical sensor.
In the present invention, since the optical path is formed in the flexible optical fiber, the optical path length can be increased, and the sensitivity of the gas sensor can be improved.
【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載のガスセンサであって、前記光ファイバは、螺旋状に
巻回されていることを特徴とする。The invention according to claim 2 is the gas sensor according to claim 1, characterized in that the optical fiber is spirally wound.
【０００８】したがって、請求項２記載の発明では、螺
旋状に光ファイバを巻回することにより、より光路長を
稼ぐことができ、ガスセンサを高感度にすると共に、コ
ンパクトにすることができる。Therefore, according to the second aspect of the invention, by winding the optical fiber in a spiral shape, the optical path length can be further increased, and the gas sensor can be made highly sensitive and compact.
【０００９】請求項３記載の発明は、コアを覆うように
クラッドが形成されると共に、中間部で前記コアが雰囲
気に対して露出する光露出部が形成され、一方の前記光
露出部が長手方向に長く、他方の前記光露出部が長手方
向に短い、一対の光ファイバと、少なくとも前記一対の
光ファイバの前記光露出部が内部に配置されると共に、
被検出用ガスが収容されるサンプリング容器と、前記一
対の光ファイバの一端側に配置され、前記一対の光ファ
イバの前記コアに光を入射させる光源と、前記一対の光
ファイバの他端側に配置され、前記一対の光ファイバの
前記コアから出射される光のうち、特定の波長帯域の光
を透過させる光フィルタと、前記光フィルタを透過した
光の光量を検知する光センサと、を備えることを特徴と
する。According to a third aspect of the present invention, a clad is formed so as to cover the core, and a light-exposed portion for exposing the core to the atmosphere is formed at an intermediate portion, and one of the light-exposed portions is long. Long in the direction, the other light exposed portion is short in the longitudinal direction, a pair of optical fibers, and at least the light exposed portions of the pair of optical fibers are arranged inside,
A sampling container in which the gas to be detected is housed, a light source that is arranged at one end side of the pair of optical fibers, and causes light to enter the core of the pair of optical fibers, and the other end side of the pair of optical fibers. Of the light emitted from the core of the pair of optical fibers, an optical filter that transmits light in a specific wavelength band, and an optical sensor that detects the amount of light transmitted through the optical filter are provided. It is characterized by
【００１０】このような構成の請求項３記載の発明で
は、一対の光ファイバの一方を長く設定し、他方を短く
設定したことにより、光センサでの出力差と、光ファイ
バ長（コアが露呈した部分）の差から、光ファイバの単
位長さあたりの減衰量を計測することで、サンプリング
容器内の被検出用ガスの濃度を検出することが可能とな
る。According to the third aspect of the present invention having such a configuration, one of the pair of optical fibers is set to be long and the other is set to be short, whereby the output difference in the optical sensor and the optical fiber length (the core is exposed). It is possible to detect the concentration of the gas to be detected in the sampling container by measuring the amount of attenuation per unit length of the optical fiber from the difference of the (done portion).
【００１１】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載のガスセンサであって、少なくとも前記一対の光ファ
イバのうち前記光露出部の長い方の前記光ファイバが、
螺旋状に巻回されていることを特徴とする。The invention according to claim 4 is the gas sensor according to claim 3, wherein at least one of the pair of optical fibers having the longer light-exposed portion is
It is characterized by being spirally wound.
【００１２】したがって、請求項４記載の発明では、長
い方の光ファイバを螺旋状に巻回した構成とすることに
より、ガスセンサをコンパクトにすることができる。Therefore, in the invention according to the fourth aspect, the gas sensor can be made compact by adopting a configuration in which the longer optical fiber is spirally wound.
【００１３】さらに、請求項５記載の発明は、請求項３
または請求項４に記載されたガスセンサであって、前記
光源は、前記一対の光ファイバで共用されることを特徴
とする。Further, the invention of claim 5 is the same as that of claim 3.
Alternatively, the gas sensor according to claim 4, wherein the light source is shared by the pair of optical fibers.
【００１４】したがって、請求項５記載の発明では、光
源を一対の光ファイバで共用することで、さらにコンパ
クト化を図ることができる。この発明では、光源からの
光の出射は一対の光ファイバで交互に行うことが好まし
い。Therefore, in the fifth aspect of the present invention, the light source is shared by the pair of optical fibers, so that the size can be further reduced. In the present invention, it is preferable that light is emitted from the light source alternately by a pair of optical fibers.
【００１５】また、請求項６記載の発明は、請求項３乃
至請求項５のいずれかに記載されたガスセンサであっ
て、前記光源は前記一対の光ファイバに別々に配置さ
れ、前記光センサは前記一対の光ファイバで共用される
ことを特徴とする。The invention according to claim 6 is the gas sensor according to any one of claims 3 to 5, wherein the light source is separately arranged in the pair of optical fibers, and the optical sensor is It is characterized in that it is shared by the pair of optical fibers.
【００１６】このような構成の請求項６記載の発明で
は、一対の光ファイバの他端部に光センサを共用で配置
したことにより、高感度な特性を維持しつつ、ガスセン
サをさらにコンパクトにすることができる。According to the sixth aspect of the present invention having such a configuration, since the optical sensor is commonly arranged at the other end of the pair of optical fibers, the gas sensor can be made more compact while maintaining high sensitivity characteristics. be able to.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明に
係るガスセンサの実施の形態について説明する。但し、
図面は模式的なものであり、光ファイバのコアやクラッ
ドの寸法的な比率などは現実のものとは異なることに留
意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸
法の関係や比率が異なる部分が含まれている。したがっ
て、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断す
べきものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an embodiment of a gas sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings. However,
It should be noted that the drawings are schematic and that the dimensional ratios of the core and the clad of the optical fiber are different from the actual ones. Further, there are included portions in which dimensional relationships and ratios are different between the drawings. Therefore, the specific thickness and dimensions should be determined in consideration of the following description.
【００１８】（第１の実施の形態）図１および図２は、
本発明に係るガスセンサの第１の実施の形態を示してい
る。図１は本実施の形態に係るガスセンサを構成する光
ファイバ１を示している。また、図２はガスセンサ全体
を示している。(First Embodiment) FIG. 1 and FIG.
1 shows a first embodiment of a gas sensor according to the present invention. FIG. 1 shows an optical fiber 1 constituting a gas sensor according to this embodiment. Further, FIG. 2 shows the entire gas sensor.
【００１９】この光ファイバ１は、光路となる芯を構成
するコア２と、このコア２を被覆しているクラッド２と
からなる。そして、この光ファイバ１の中間部は、クラ
ッド２が存在しない光露出部４が形成されている。この
ような光ファイバ１において、コア２とクラッド３の屈
折率が異なるように設定されている。The optical fiber 1 is composed of a core 2 which constitutes a core which serves as an optical path, and a clad 2 which covers the core 2. Then, in the intermediate portion of the optical fiber 1, a light exposed portion 4 where the clad 2 does not exist is formed. In such an optical fiber 1, the core 2 and the cladding 3 are set to have different refractive indices.
【００２０】図２に示すように、このような光ファイバ
１の一端側には、コア２に光を入射させる光源５が配置
されている。また、光ファイバ１の他端側には、コア２
から出射される光のうち、特定の波長帯域の光を透過さ
せる光フィルタ６と、この光フィルタ６を透過した光の
光量を検知する光センサ７とが順次配置されて、ガスセ
ンサ１０が構成されている。As shown in FIG. 2, a light source 5 for making light incident on the core 2 is arranged at one end of such an optical fiber 1. Further, the core 2 is provided on the other end side of the optical fiber 1.
A gas sensor 10 is configured by sequentially arranging an optical filter 6 that transmits light in a specific wavelength band among light emitted from the optical sensor 6 and an optical sensor 7 that detects the amount of light transmitted through the optical filter 6. ing.
【００２１】なお、このような光ファイバ１を作製する
には、コア２全体がクラッド３で覆われた光ファイバを
用意し、中間部のクラッド３のみを例えばフッ酸などの
薬液にて溶かしてコア２を剥き出しにさせればよい。In order to manufacture such an optical fiber 1, an optical fiber in which the entire core 2 is covered with a clad 3 is prepared, and only the intermediate clad 3 is melted with a chemical solution such as hydrofluoric acid. The core 2 may be exposed.
【００２２】このようにコア２とクラッド３の屈折率が
異なることにより、クラッド２で被覆された部分におい
ては、コア２内部を通過する光が、コア２とクラッド２
との境界で全反射して伝搬される。しかし、クラッド３
が存在しない光露出部４では、光がコア２の表面で反射
する際に外気に触れることになる。ここで、外気にある
ガスに、特定周波数帯域の光の吸収能力があり、且つコ
ア２内を通過する光にその周波数帯域の光が含まれる場
合、光がコア２の表面で反射するたびに少しずつ光が吸
収されていく。図１に破線で示す矢印は、ガスに吸収さ
れる光を便宜的に示している。Since the core 2 and the clad 3 have different refractive indices as described above, in the portion covered with the clad 2, the light passing through the inside of the core 2 is not affected.
It is propagated by total reflection at the boundary with. But clad 3
In the light-exposed portion 4 in which the light does not exist, when the light is reflected on the surface of the core 2, it comes into contact with the outside air. Here, when the gas in the outside air has the ability to absorb light in a specific frequency band, and the light passing through the core 2 contains light in that frequency band, each time the light is reflected on the surface of the core 2, Light is gradually absorbed. The arrow indicated by a broken line in FIG. 1 indicates the light absorbed by the gas for convenience.
【００２３】このような構成のガスセンサでは、光源５
から出射された光が光ファイバ１の一端側からコア２内
に入射される。光ファイバ１の一端側において、クラッ
ド３で覆われたコア内を通過する光は、コア２とクラッ
ド３との境界で全反射されてコア内を伝搬する。クラッ
ド３で覆われない光露出部４の領域のコア２内の光は、
コア２内で反射するたびに少しづつ、雰囲気中の特定の
ガスに吸収されて減衰する。このようにして光ファイバ
１の光露出部４で減衰した光は、光ファイバ１の他端側
に配置された光フィルタ６で特定の波長帯域の光を通過
して光センサ７に入射する。光センサ７は、光ファイバ
１を通過した光の特定波長帯域の光量を測定する。この
結果、光センサ７で測定光量を測定することで光の減衰
量を得ることができる。この実施の形態では、光路を可
撓性を有する光ファイバ１内としたことにより光路長を
稼ぐことが可能となり、ガスセンサの感度を向上するこ
とができる。なお、光路長を稼ぐには、光ファイバ１を
螺旋状に巻回すればよい。In the gas sensor having such a configuration, the light source 5
The light emitted from the optical fiber 1 enters the core 2 from one end side of the optical fiber 1. The light passing through the core covered with the cladding 3 on one end side of the optical fiber 1 is totally reflected at the boundary between the core 2 and the cladding 3 and propagates in the core. The light in the core 2 in the region of the light exposed portion 4 which is not covered by the cladding 3 is
Each time it is reflected in the core 2, it is absorbed and attenuated by a specific gas in the atmosphere little by little. The light attenuated by the light exposure portion 4 of the optical fiber 1 in this way passes through the light of a specific wavelength band by the optical filter 6 arranged on the other end side of the optical fiber 1 and enters the optical sensor 7. The optical sensor 7 measures the amount of light having passed through the optical fiber 1 in a specific wavelength band. As a result, the amount of light attenuation can be obtained by measuring the measurement light amount with the optical sensor 7. In this embodiment, since the optical path is in the flexible optical fiber 1, the optical path length can be increased and the sensitivity of the gas sensor can be improved. The optical fiber 1 may be spirally wound to increase the optical path length.
【００２４】濃度検出が可能なガスとしては、ＣＯ、Ｃ
Ｏ２、ＮＯｘ、ＳＯｘなどの各種のガスがある。これら
のガスは、それぞれ特定波長において特有の吸収波長を
持つことが知られている。本実施の形態に係るガスセン
サ１における光フィルタ６の透過波長を調節することに
より、特定ガスの濃度測定が可能になる。Gases whose concentration can be detected include CO and C
There are various gases such as O 2 , NOx and SOx. It is known that each of these gases has a specific absorption wavelength at a specific wavelength. The concentration of the specific gas can be measured by adjusting the transmission wavelength of the optical filter 6 in the gas sensor 1 according to this embodiment.
【００２５】（第２の実施の形態）図３は、本発明に係
るガスセンサの第２の実施の形態の概略を示す説明図で
ある。本実施の形態にガスセンサ２０は、互いに長さの
異なる一対の光ファイバ２１、２２と、これら光ファイ
バ２１、２２の中間部を収容すると共に、被検出用ガス
を導入するサンプリング容器２３と、一対の光ファイバ
２１、２２の一端側にそれぞれ配置される光源２４と、
一対の光ファイバ２１、２２の他端側にそれぞれ配置さ
れる光フィルタ２５と、それぞれの光フィルタ２５の後
方に配置される光センサ２６と、を備えてなる。(Second Embodiment) FIG. 3 is an explanatory view showing the outline of the second embodiment of the gas sensor according to the present invention. In this embodiment, the gas sensor 20 includes a pair of optical fibers 21 and 22 having different lengths, a sampling container 23 that accommodates an intermediate portion of the optical fibers 21 and 22, and introduces a gas to be detected. A light source 24 disposed on one end side of each of the optical fibers 21 and 22 of
The optical filter 25 is disposed on the other end side of the pair of optical fibers 21 and 22, and the optical sensor 26 is disposed behind each optical filter 25.
【００２６】光ファイバ２１は、光ファイバ２２より長
く設定されている。そして、これら光ファイバ２１、２
２において、サンプリング容器２３内に配置される中間
部は、コア２１Ａが雰囲気に対して露出する光露出部２
８が形成されている。また、この光ファイバ２１の両端
部分は、コア２１Ａがクラッド２１Ｂで覆われている。
そして、この光ファイバ２１は、サンプリング容器２３
内の光露出部２８が螺旋状に巻回されている。他方の光
ファイバ２２も上記光ファイバ２１と同様に、サンプリ
ング容器２３内に配置される中間部が、コア２２Ａが露
出する光露出部２９となっている。光ファイバ２２の両
端部分には、クラッド２２Ｂが被覆されている。本実施
の形態では、短い方の光ファイバ２２の光露光部２９も
螺旋状に巻回されている。なお、光ファイバ２２は、螺
旋状に巻回しない構成としてもよい。The optical fiber 21 is set longer than the optical fiber 22. And these optical fibers 21, 2
2, the intermediate portion arranged in the sampling container 23 is a light exposure portion 2 where the core 21A is exposed to the atmosphere.
8 is formed. At both ends of the optical fiber 21, a core 21A is covered with a clad 21B.
The optical fiber 21 is used as a sampling container 23.
The light exposure portion 28 inside is spirally wound. Similarly to the above-mentioned optical fiber 21, the other optical fiber 22 has a light-exposed portion 29 in which the core 22A is exposed at an intermediate portion arranged in the sampling container 23. The both ends of the optical fiber 22 are covered with a clad 22B. In the present embodiment, the light exposure portion 29 of the shorter optical fiber 22 is also spirally wound. The optical fiber 22 may not be spirally wound.
【００２７】また、サンプリング容器２３は、ガス導入
口２３Ａとガス排出口２３Ｂとを備えている。The sampling container 23 has a gas inlet 23A and a gas outlet 23B.
【００２８】このような構成のガスセンサ２０では、同
一のサンプリング容器２３内に、長い光露出部２８を持
つ光ファイバ２１と、短い光露出部２９を持つ光ファイ
バ２２とが配置され、ガス導入口２３Ａからガスが導入
され、ガス排出口２３Ｂからガスが排出されるようにな
っている。また、一対の光ファイバ２１、２２は、サン
プリング容器２３内で螺旋状に巻回されているため、サ
ンプリング容器２３はコンパクトなものでよい。In the gas sensor 20 having such a configuration, the optical fiber 21 having the long light exposure portion 28 and the optical fiber 22 having the short light exposure portion 29 are arranged in the same sampling container 23, and the gas introduction port is provided. The gas is introduced from 23A and the gas is discharged from the gas discharge port 23B. Further, since the pair of optical fibers 21 and 22 are spirally wound inside the sampling container 23, the sampling container 23 may be compact.
【００２９】本実施の形態に係るガスセンサ２０では、
ガスと接触する面積が異なる一対の光ファイバ２１、２
２を通過した光量や光強度を光センサ２６で測定するこ
とにより、その出力差と、光ファイバ２１、２２の長さ
の差から、光ファイバの単位長さ当たりの減衰量を計測
することができる。その結果、サンプリング容器２３内
に導入された被検出用ガスの濃度を検出することが可能
となる。In the gas sensor 20 according to this embodiment,
A pair of optical fibers 21, 2 having different areas in contact with gas
By measuring the amount of light having passed through 2 and the intensity of light with the optical sensor 26, the amount of attenuation per unit length of the optical fiber can be measured from the output difference and the difference in length of the optical fibers 21 and 22. it can. As a result, the concentration of the gas to be detected introduced into the sampling container 23 can be detected.
【００３０】（第３の実施の形態）図４は、本発明に係
るガスセンサの第３の実施の形態を示している。なお、
本実施の形態に係るガスセンサの説明に当たって、上記
した第２の実施の形態に係るガスセンサと異なる部分の
みを説明する。上記した第２の実施の形態と同一部分に
は、同一の符号を付して説明を省略する。(Third Embodiment) FIG. 4 shows a gas sensor according to a third embodiment of the present invention. In addition,
In describing the gas sensor according to the present embodiment, only parts different from the gas sensor according to the above-described second embodiment will be described. The same parts as those in the second embodiment described above are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００３１】本実施の形態のガスセンサ２０は、図４に
示すように、一対の光ファイバ２１、２２の他端側を近
接させて光フィルタ２５と光センサ２６とを共用したこ
とを特徴とする。このガスセンサ２０では、それぞれの
光源２４を交互に発光させ、それに伴って光センサ２６
での光検出も同期させる。このような構成とすることに
より、光フィルタ２５、光センサ２６を共用することが
でき、ガスセンサ２０をよりコンパクト化することがで
きる。As shown in FIG. 4, the gas sensor 20 of the present embodiment is characterized in that the optical filter 25 and the optical sensor 26 are commonly used with the other ends of the pair of optical fibers 21 and 22 being close to each other. . In this gas sensor 20, the respective light sources 24 are caused to emit light alternately, and the optical sensor 26 is accordingly emitted.
The light detection at is also synchronized. With such a configuration, the optical filter 25 and the optical sensor 26 can be shared, and the gas sensor 20 can be made more compact.
【００３２】（第４の実施の形態）図５は、本発明に係
るガスセンサの第４の実施の形態を示している。なお、
本実施の形態に係るガスセンサの説明に当たって、上記
した第２の実施の形態に係るガスセンサと異なる部分の
みを説明する。上記した第２の実施の形態と同一部分に
は、同一の符号を付して説明を省略する。(Fourth Embodiment) FIG. 5 shows a gas sensor according to a fourth embodiment of the present invention. In addition,
In describing the gas sensor according to the present embodiment, only parts different from the gas sensor according to the above-described second embodiment will be described. The same parts as those in the second embodiment described above are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００３３】本実施の形態に係るガスセンサ２０は、図
５に示すように、一対の光ファイバ２１、２２の一端側
に設けられる光源２４が共用され、他端側の光フィルタ
２５および光センサ２６は、それぞれの光ファイバ２
１、２２に設けられている。As shown in FIG. 5, the gas sensor 20 according to the present embodiment shares a light source 24 provided at one end side of a pair of optical fibers 21, 22 and has an optical filter 25 and an optical sensor 26 at the other end side. Is each optical fiber 2
1 and 22 are provided.
【００３４】本実施の形態では、光源２４から光を出射
したときに、光ファイバ２１側の光センサ２６と光ファ
イバ２２側の光センサ２６とで交互に測定を行えばよ
い。本実施の形態のガスセンサ２０は、光源２４を共用
することでコンパクト化を図っている。In the present embodiment, when light is emitted from the light source 24, the optical sensor 26 on the optical fiber 21 side and the optical sensor 26 on the optical fiber 22 side may alternately measure. The gas sensor 20 of the present embodiment is made compact by sharing the light source 24.
【００３５】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述および
図面は、この発明を限定するものであると理解するべき
ではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形
態および運用技術が明らかとなろう。Although the embodiments of the present invention have been described above, it should not be understood that the description and drawings forming part of the disclosure of the above embodiments limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、光センサで測定光量を測定することで光の減衰
量を得ることができる。このため、本発明によれば、光
路を可撓性を有する光ファイバ内としたことにより光路
長を稼ぐことが可能となり、ガスセンサの感度を向上す
ることができる。As described above, according to the first aspect of the invention, the attenuation amount of light can be obtained by measuring the measurement light amount with the optical sensor. Therefore, according to the present invention, since the optical path is formed in the flexible optical fiber, the optical path length can be increased, and the sensitivity of the gas sensor can be improved.
【００３７】請求項２記載の発明によれば、螺旋状に光
ファイバを巻回することにより、より光路長を稼ぐこと
ができ、ガスセンサを高感度にすると共に、コンパクト
にすることができる。According to the second aspect of the present invention, by spirally winding the optical fiber, the optical path length can be further increased, and the gas sensor can be made highly sensitive and compact.
【００３８】請求項３記載の発明によれば、光センサで
測定した光の量の差と、光ファイバ長（コアが露呈した
部分）の差から、光ファイバの単位長さあたりの減衰量
を計測することで、サンプリング容器内の被検出用ガス
の濃度を検出することが可能となる。According to the third aspect of the invention, the attenuation amount per unit length of the optical fiber is calculated from the difference in the amount of light measured by the optical sensor and the difference in the optical fiber length (the portion where the core is exposed). By measuring, the concentration of the gas to be detected in the sampling container can be detected.
【００３９】請求項４記載の発明によれば、長い方の光
ファイバを螺旋状に巻回した構成とすることにより、ガ
スセンサをコンパクトにすることができる。According to the fourth aspect of the invention, the gas sensor can be made compact by using the configuration in which the longer optical fiber is spirally wound.
【００４０】請求項５記載の発明によれば、光源を一対
の光ファイバで共用することで、さらにコンパクト化を
図ることができる。According to the fifth aspect of the present invention, the light source is shared by the pair of optical fibers, so that the size can be further reduced.
【００４１】請求項６記載の発明によれば、一対の光フ
ァイバの他端部に光センサを共用で配置したことによ
り、高感度な特性を維持しつつ、ガスセンサをさらにコ
ンパクトにすることができる。According to the sixth aspect of the invention, since the optical sensor is commonly arranged at the other ends of the pair of optical fibers, the gas sensor can be made more compact while maintaining high sensitivity characteristics. .
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るガスセンサに
おける光ファイバを示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an optical fiber in a gas sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るガスセンサの
全体を示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing the entire gas sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るガスセンサの
説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a gas sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るガスセンサの
説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a gas sensor according to a third embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第４の実施の形態に係るガスセンサの
説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a gas sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
【図６】従来のガスセンサを示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing a conventional gas sensor.
１ 光ファイバ ２ コア ３ クラッド ４ 光露出部 ５ 光源 ６ 光フィルタ ７ 光センサ １０ ガスセンサ ２０ ガスセンサ ２１、２２ 光ファイバ ２１Ａ、２２Ａ コア ２１Ｂ、２２Ｂ クラッド ２３ サンプリング容器 ２４ 光源 ２５ 光フィルタ ２６ 光センサ ２８、２９ 光露出部 1 optical fiber 2 cores 3 clad 4 Light exposed part 5 light sources 6 Optical filter 7 Optical sensor 10 gas sensor 20 gas sensor 21, 22 optical fiber 21A, 22A core 21B, 22B clad 23 Sampling container 24 light sources 25 optical filter 26 Optical sensor 28,29 Light exposed part
Claims (6)
と共に、中間部で前記コアが雰囲気に対して露出する光
露出部が形成された光ファイバと、 前記光ファイバの一端側に配置され、前記コアに光を入
射させる光源と、 前記光ファイバの他端側に配置され、前記コアから出射
される光のうち、特定の波長帯域の光を透過させる光フ
ィルタと、 前記光フィルタを透過した光の光量を検知する光センサ
と、を備えることを特徴とするガスセンサ。1. An optical fiber in which a clad is formed so as to cover the core, and a light-exposed portion for exposing the core to the atmosphere is formed in an intermediate portion, and the optical fiber is arranged on one end side of the optical fiber. A light source that allows light to enter the core, an optical filter that is disposed on the other end side of the optical fiber, and that transmits light in a specific wavelength band of the light emitted from the core, and the light filter that has passed through the optical filter. A gas sensor, comprising: an optical sensor that detects the amount of light.
とするガスセンサ。2. The gas sensor according to claim 1, wherein the optical fiber is spirally wound.
と共に、中間部で前記コアが雰囲気に対して露出する光
露出部が形成され、一方の前記光露出部が長手方向に長
く、他方の前記光露出部が長手方向に短い、一対の光フ
ァイバと、 少なくとも前記一対の光ファイバの前記光露出部が内部
に配置されると共に、被検出用ガスが収容されるサンプ
リング容器と、 前記一対の光ファイバの一端側に配置され、前記一対の
光ファイバの前記コアに光を入射させる光源と、 前記一対の光ファイバの他端側に配置され、前記一対の
光ファイバの前記コアから出射される光のうち、特定の
波長帯域の光を透過させる光フィルタと、 前記光フィルタを透過した光の光量を検知する光センサ
と、を備えることを特徴とするガスセンサ。3. A clad is formed so as to cover the core, and a light-exposed portion for exposing the core to the atmosphere is formed in an intermediate portion, and one of the light-exposed portions is long in the longitudinal direction and the other is exposed. A pair of optical fibers in which the light exposure portion is short in the longitudinal direction; and a sampling container in which the light exposure portions of at least the pair of optical fibers are arranged inside and a detection gas is housed, A light source that is disposed on one end side of the optical fiber and causes light to enter the core of the pair of optical fibers, and is disposed on the other end side of the pair of optical fibers and is emitted from the core of the pair of optical fibers. A gas sensor, comprising: an optical filter that transmits light in a specific wavelength band of light, and an optical sensor that detects the amount of light transmitted through the optical filter.
長い方の前記光ファイバが、螺旋状に巻回されているこ
とを特徴とするガスセンサ。4. The gas sensor according to claim 3, wherein at least one of the pair of optical fibers having the longer light-exposed portion is spirally wound. .
スセンサであって、 前記光源は、前記一対の光ファイバで共用されることを
特徴とするガスセンサ。5. The gas sensor according to claim 3 or 4, wherein the light source is shared by the pair of optical fibers.
されたガスセンサであって、 前記光源は前記一対の光ファイバに別々に配置され、前
記光センサは前記一対の光ファイバで共用されることを
特徴とするガスセンサ。6. The gas sensor according to claim 3, wherein the light source is separately arranged in the pair of optical fibers, and the optical sensor is shared by the pair of optical fibers. A gas sensor characterized in that
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|---|---|---|---|
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- 2002-03-22 JP JP2002080936A patent/JP2003279474A/en active Pending
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