JP2001051068A - Freezing detection sensor and its sensor element - Google Patents

Freezing detection sensor and its sensor element

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JP2001051068A
JP2001051068A JP11230270A JP23027099A JP2001051068A JP 2001051068 A JP2001051068 A JP 2001051068A JP 11230270 A JP11230270 A JP 11230270A JP 23027099 A JP23027099 A JP 23027099A JP 2001051068 A JP2001051068 A JP 2001051068A
Authority
JP
Japan
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detection sensor
freezing
freezing detection
light
sensor element
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Pending
Application number
JP11230270A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kobayashi
林 浩 小
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HIGHTECH RES KK
HIGHTECH RESEARCH KK
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HIGHTECH RES KK
HIGHTECH RESEARCH KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an accurate, relatively inexpensive freezing detection sensor using a sensor element by a triangular prism. SOLUTION: The freezing detection sensor is composed of a plurality of sensor elements 3 where a light incidence part formed on one surface of a triangular prism is connected to light-emitting equipment 5, a light emission part formed on the other surface is connected to a discriminator 6, and the remaining one surface is set to a liquid-contact surface, and a rod-shaped retaining body 2, where the sensor elements 3 are provided at an equal interval in the retaining body 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、海及び湖等の結氷
の厚さ、水面や路面の凍結、或いは各種装置や構造物等
の着氷状態を検知するための凍結検知センサ及びそのセ
ンサ素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a freezing detection sensor for detecting the thickness of icing in seas and lakes, the freezing of water and road surfaces, or the icing condition of various devices and structures, and a sensor element thereof. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】海及び湖などの結氷の厚さを知るには、
氷盤にオーガーで穴を開けて物差しで実測したり、観測
船や砕氷船による氷の破砕片を目測して測っている。こ
れらは単純な計測であるが人手を要する。特に前者の実
測は、比較的精度が良いが、手間がかかり危険でもあ
る。そこで、超音波発受信機を海底又は海上に設置し、
氷と空気及び水との境界からの超音波の反射時間差を計
測して氷厚を求めることが行われている。さらに、サー
ミスタケーブルを鉛直に張り、一定間隔の温度分布を観
測し、氷と空気及び水との温度の違いから氷厚を求める
ことも行われている。しかしこれらは装置が大掛かりと
なり、精度が劣るなどの問題を残している。また、水面
や路面の凍結の検知は、目視又は温度計測によって実施
されているが、人手に頼らざるを得ず、充分な精度が得
られない状態である。更に、装置や構造物への着氷は装
置の性能、構造物の安全性に重大な影響を及ぼすが、目
視に頼らざるを得ず、手間がかかる上に検知精度も劣
る。
2. Description of the Related Art In order to know the thickness of frozen ice in seas and lakes,
Holes are drilled in the ice floe with an auger, and measurements are taken with a ruler, or ice fragments from observation boats and icebreakers are visually measured. These are simple measurements but require manual labor. In particular, the former actual measurement is relatively accurate, but it is troublesome and dangerous. Therefore, install an ultrasonic transmitter and receiver on the sea floor or on the sea,
An ice thickness is determined by measuring a difference in reflection time of ultrasonic waves from a boundary between ice, air, and water. Further, a thermistor cable is stretched vertically, a temperature distribution at regular intervals is observed, and an ice thickness is obtained from a difference in temperature between ice, air, and water. However, these methods have problems such as a large-scale device and poor accuracy. Further, the detection of freezing of the water surface or the road surface is performed by visual observation or temperature measurement, but it is in a state where sufficient accuracy cannot be obtained without resorting to manual labor. Furthermore, icing on the device or structure has a significant effect on the performance of the device and the safety of the structure, but it has to rely on visual observation, it is troublesome, and the detection accuracy is poor.

【0003】ところで、発光器と判別器を結ぶ光ファイ
バの間に正三角形プリズムを挿入し、プリズムと検知液
体の界面での反射係数(反射光強度)を測定し、反射係
数から求められた屈折率より液体を判別する検知センサ
が提案されている。この検知センサは図11に示すよう
に、正三角形プリズム20の二面にロッドレンズ21、
22を設け、一方のロッドレンズ21を光ファイバ23
を介して光源24に接続し、他方のロッドレンズ22を
光ファイバ25を介して判別器26に接続し、正三角形
プリズム20の他面を接液面27としている。そして、
発光器24から発せられた光は光ファイバ23でロッド
レンズ21に導かれ、ロッドレンズ21で平行光になっ
て正三角形プリズム20に入射する。接液面27で反射
した光はロッドレンズ22で収束されて光ファイバ25
を介して判別器26へ入力する。この判別器26で反射
係数が測定され、反射係数から屈折率が演算され、屈折
率より液体が判別されて表示されるようになっている。
しかしこ凍結検知センサはセンサ素子である正三角形プ
リズム20が一個であり、結氷の厚さ又は広さ、あるい
は路面や水面の平面的な凍結状態等を検知することがで
きない。
By the way, an equilateral triangular prism is inserted between the optical fiber connecting the light emitter and the discriminator, the reflection coefficient (reflected light intensity) at the interface between the prism and the detection liquid is measured, and the refraction obtained from the reflection coefficient is measured. A detection sensor for discriminating a liquid from the rate has been proposed. As shown in FIG. 11, the detection sensor includes rod lenses 21 on two surfaces of an equilateral triangular prism 20.
22 and one rod lens 21 is connected to an optical fiber 23.
, The other rod lens 22 is connected to a discriminator 26 via an optical fiber 25, and the other surface of the regular triangular prism 20 is a liquid contact surface 27. And
The light emitted from the light emitter 24 is guided to the rod lens 21 by the optical fiber 23, becomes parallel light by the rod lens 21, and enters the equilateral triangular prism 20. The light reflected by the liquid contact surface 27 is converged by the rod lens 22 and
Is input to the discriminator 26 via the. The discriminator 26 measures the reflection coefficient, calculates the refractive index from the reflection coefficient, and determines and displays the liquid based on the refractive index.
However, this freezing detection sensor has only one regular triangular prism 20 as a sensor element, and cannot detect the thickness or width of ice formation, or the flat frozen state of a road surface or a water surface.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した様
な従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、三
角形状のプリズムによるセンサ素子を用いて、精度が良
く比較的安価な、凍結検知センサを提供することを目的
としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems in the prior art, and uses a triangular sensor element having a triangular prism to provide a highly accurate and relatively inexpensive sensor element. It is intended to provide a freezing detection sensor.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の凍結検知センサ
素子は、所定の夾角を有する三角形プリズムにロッドレ
ンズ及び光ファイバーを組み合わせて構成され、三角形
プリズムの前記夾角の対向面を接液面とし、他の二面を
それぞれ発光器に接続される入光部および判別器に接続
される出光部とし、入射・反射角をそれぞれ座金を介し
て調整可能にロッドレンズが取り付けられ光ファイバー
が接続されている。なお、上記三角形プリズムの所定の
夾角は、52〜62度が好ましく、したがって正三角形
プリズムであってもよい。そして、精度向上のために前
記プリズムに取り付けられた入光・出光ロッドレンズを
2対設け、互いに入射角を相異させるとよい。
According to the present invention, there is provided a freeze detecting sensor element comprising a triangular prism having a predetermined included angle combined with a rod lens and an optical fiber, wherein a surface of the triangular prism facing the included angle is a liquid contact surface, The other two surfaces are a light incident portion connected to a light emitting device and a light emitting portion connected to a discriminator, respectively, and a rod lens is attached so that incident and reflection angles can be adjusted via washers, and an optical fiber is connected. . The predetermined included angle of the triangular prism is preferably 52 to 62 degrees, and therefore, may be an equilateral triangular prism. In order to improve the accuracy, two pairs of light incident and light exit rod lenses attached to the prism may be provided, and the incident angles may be different from each other.

【0006】凍結した水面に挿入されて氷の厚さを測定
するための凍結検知センサは、凍結した水面に挿入され
る棒状の保持体を設け、その保持体に前記凍結検知セン
サ素子が等間隔に複数個設けられている。また、凍結し
た水面、路面等に挿入されて凍結の有無を検知するため
の凍結検知センサは、凍結面に挿入される平面状の保持
体を設け、その保持体に前記凍結検知センサ素子が平面
状に複数個設けられている。そして、各種装置や構造物
等の気中に暴露された披検知部分の着氷を検知するため
の凍結検知センサは、前記披検知部分に係着する係着手
段を備えた保持体を設け、その保持体に前記凍結検知セ
ンサが複数個設けられている。
A freezing detection sensor for measuring the thickness of ice inserted into a frozen water surface is provided with a rod-shaped holder inserted into the frozen water surface, and the freezing detection sensor elements are mounted on the holding member at regular intervals. Are provided. Further, a freezing detection sensor for detecting the presence or absence of freezing by being inserted into a frozen water surface, a road surface, or the like, has a flat holding body inserted into the freezing surface, and the freezing detection sensor element is provided on the holding body. A plurality are provided in a shape. And a freeze detection sensor for detecting icing of a detection part exposed to the air such as various devices and structures is provided with a holder having an engagement means for engaging the detection part, The holder is provided with a plurality of the freeze detection sensors.

【0007】氷と水とに対し空気又は土砂ではそれぞれ
反射係数が異なるので、保持体のどのセンサ素子が氷、
水、空気、土砂のいずれに位置しているかを知ることが
できる。したがって、氷厚、結氷、あるいは着氷を検知
することができる。そして、センサ素子を取付ける間隔
を小さくすれば精度が向上する。なお、水面や路面の結
氷センサにおいては、保持体を設置するには検査時に挿
入用の穴をあけてもよく、或いは例えば道路の側縁部に
あらかじめ埋設しておいてもよい。着氷の検出において
は、着氷が重大な影響を及ぼす部位に凍結検知センサを
あらかじめ係着し、その係着手段はバンド止め或いはボ
ルト止め等いずれでもよい。
[0007] Since the reflection coefficient of air or soil is different from that of ice and water, which sensor element of the holder is ice or water.
You can know whether it is located in water, air or earth and sand. Therefore, it is possible to detect ice thickness, freezing, or icing. If the interval at which the sensor elements are mounted is reduced, the accuracy is improved. In the case of a icing sensor on a water surface or a road surface, a hole for insertion may be formed at the time of inspection for installing the holding body, or may be buried in advance, for example, in a side edge of a road. In the detection of icing, a freezing detection sensor is previously attached to a site where icing has a significant effect, and the attaching means may be a band or a bolt.

【0008】[0008]

【発明の原理】本発明をよく理解するためにまず本発明
の原理となるパワー反射係数について説明する。屈折率
の異なる2種の透明物体の界面での光の反射係数は、光
の入射角度、偏光の状態、双方の屈折率により変化す
る。図1に示すように界面の法線L1に対して角度θで
光を入射させたときの反射光のパワー反射係数は次式で
示される。
Principle of the Invention For better understanding of the present invention, the power reflection coefficient which is the principle of the present invention will be described first. The reflection coefficient of light at the interface between two types of transparent objects having different refractive indexes changes depending on the incident angle of light, the state of polarization, and both refractive indexes. As shown in FIG. 1, the power reflection coefficient of reflected light when light is incident at an angle θ with respect to the normal L1 of the interface is expressed by the following equation.

【0009】数式1 この数式において、Rs、Rpはそれぞれs偏光(電界
が界面に平行)とp偏光(磁界が界面に平行)に対する
パワー反射係数である。また、上式は式中の平方根の中
が正の値をとる入射角の場合のみ成りたち、それ以外の
場合は全反射となりパワー反射係数が1.0となる。こ
のような現象は入射角の屈折率ηが透過側の屈折率
ηよりも大きい場合にのみ生ずる。このときはある
臨界角
Equation 1 In this equation, Rs and Rp are power reflection coefficients for s-polarized light (electric field is parallel to the interface) and p-polarized light (magnetic field is parallel to the interface), respectively. Also, the above equation is only valid when the square root in the equation is an incident angle having a positive value, and in other cases, it is total reflection and the power reflection coefficient is 1.0. This phenomenon occurs only when the refractive index eta 1 of the incident angle is larger than the refractive index eta 2 of the permeate side. Then a critical angle

【0010】数式2 が存在し、入射角θがθcより大きくなると全反射とな
る。そして、プリズムの屈折率をη、プリズムの底
面への光の入射角をηとすると、反射係数は数式1お
よび数式2より求まり、反射係数の測定値から液体の屈
折率を知ることができる。このようにして求められた水
の屈折率は1.333、氷の屈折率は1.311であ
る。尚、氷は一軸性結晶であり、偏光状態により屈折率
が異なるので、両者の平均値をとっている。プリズムの
屈折率は、アクリル樹脂製の場合は、水との全反射角の
測定値64.67度から逆算して1.475とした。こ
のようにして求められた氷及び水の屈折率に対するパワ
ー反射係数の変化を図2に示す。この図2から解るよう
にパワー反射係数を判別することにより、どのセンサ素
子が水に面し、どのセンサ素子が氷に面しているかを知
ることができる。空気や土砂の場合も同様に判別でき
る。
Equation 2 Is present, and when the incident angle θ is larger than θc, total reflection occurs. Assuming that the refractive index of the prism is η 1 and the incident angle of light on the bottom surface of the prism is η 2 , the reflection coefficient is obtained from Expressions 1 and 2, and the refractive index of the liquid can be known from the measured value of the reflection coefficient. it can. The refractive index of water thus obtained is 1.333, and the refractive index of ice is 1.311. Since ice is a uniaxial crystal and has a different refractive index depending on the polarization state, an average value of both is taken. In the case of an acrylic resin, the refractive index of the prism was set to 1.475 by back calculation from the measured value of the total reflection angle with water of 64.67 degrees. FIG. 2 shows the change in the power reflection coefficient with respect to the refractive indexes of ice and water thus obtained. By judging the power reflection coefficient as can be understood from FIG. 2, it is possible to know which sensor element faces water and which sensor element faces ice. In the case of air or earth and sand, it can be similarly determined.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】次に本発明を実施した氷の厚さを
測定するための凍結検知センサについて説明する。図3
に示す凍結検知センサ1は、棒状の保持体2に複数個の
センサ素子3が等間隔、例えば5cm間隔で取り付けら
れ、各センサ素子3は保持体2の上端部に取り付けられ
たボックス4内の発光器5及び判別器6に光ファイバ
7、8でそれぞれ接続されている。そして、図示の例で
は保持体2の上部にはフロート9が設けられ、結氷前に
水面に浮かせておいて結氷後に結氷の厚さ10を検知す
るようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a freezing detection sensor for measuring the thickness of ice according to the present invention will be described. FIG.
In the freezing detection sensor 1 shown in FIG. 1, a plurality of sensor elements 3 are attached to a rod-shaped holder 2 at equal intervals, for example, at intervals of 5 cm. Each sensor element 3 has a box 4 attached to the upper end of the holder 2. The light emitting device 5 and the discriminator 6 are connected by optical fibers 7 and 8, respectively. In the example shown in the figure, a float 9 is provided on the upper part of the holding body 2 so that the float 9 is floated on the water surface before freezing, and the thickness 10 of the freezing is detected after freezing.

【0012】図4に示すように、センサ素子3の三角形
プリズム3aは保持体2に開けられた孔2aにブロック
3bで固定され、三角形プリズム3aの52〜62度の
所定夾角を挟んだ入光部及び出光部の2面にはロッドレ
ンズ3c、3dがスリーブ3eで固定され、一方のロッ
ドレンズ3cが光ファイバ7を介して発光器5に接続さ
れ、他方のロッドレンズ3dが光ファイバ8を介して判
別器6に接続されている。そして、孔2aから露出した
面が接液面3fとなっている。
As shown in FIG. 4, the triangular prism 3a of the sensor element 3 is fixed to a hole 2a formed in the holder 2 by a block 3b, and light enters the triangular prism 3a at a predetermined included angle of 52 to 62 degrees. Rod lenses 3c and 3d are fixed to the two surfaces of the light emitting portion and the light emitting portion by a sleeve 3e, one rod lens 3c is connected to the light emitting device 5 via the optical fiber 7, and the other rod lens 3d is connected to the optical fiber 8. Is connected to the discriminator 6 via The surface exposed from the hole 2a is the liquid contact surface 3f.

【0013】なお、上述したパワー反射係数で解るよう
に、氷を判別するセンサ素子3の三角形プリズム3aの
接液面3fへの光の入射角は62度〜63度である。そ
のために、三角形プリズム3aの斜面の角度との差の調
整は、ロッドレンズ3c、3dとプリズム斜面との間に
座金3gを入れて行っている。1対のロッドレンズ3
c、3d及び光ファイバー7、8を使用する場合は、入
射角を62.6度付近に取る。また、2対のロッドレン
ズ3c、3d及び光ファイバー7、8を使用する場合に
は、入射角をそれぞれ62度及び63度付近として精度
向上を図る。
As can be understood from the power reflection coefficient described above, the incident angle of light on the liquid contact surface 3f of the triangular prism 3a of the sensor element 3 for determining ice is 62 to 63 degrees. Therefore, the difference between the angle of the inclined surface of the triangular prism 3a and the angle of the inclined surface is adjusted by inserting a washer 3g between the rod lenses 3c and 3d and the prism inclined surface. A pair of rod lenses 3
When using the optical fibers c and 3d and the optical fibers 7 and 8, the incident angle is set to around 62.6 degrees. When two pairs of rod lenses 3c and 3d and optical fibers 7 and 8 are used, the accuracy is improved by setting the incident angles near 62 and 63 degrees, respectively.

【0014】図5に示すように、ボックス4内に設けら
れている発光器5は、電源5aと、電源5aに接続され
て発光用のパルス信号を出力する変調回路5bと、変調
回路5bに同期して順次切り換わる切替回路5cと、切
替回路5cを介して伝わる変調回路5bからのパルス信
号で発光する発光ダイオード5d、5d・・・で構成さ
れている。発光ダイオード5dは近赤外線の半導体レー
ザが使用され、変調回路5bからのパルス信号により発
光した光を光ファイバ7を介してセンサ素子3へ送るよ
うになっている。
As shown in FIG. 5, the light emitting device 5 provided in the box 4 includes a power supply 5a, a modulation circuit 5b connected to the power supply 5a and outputting a pulse signal for light emission, and a modulation circuit 5b. It is composed of a switching circuit 5c that switches sequentially in synchronization and light-emitting diodes 5d, 5d,... That emit light by pulse signals from the modulation circuit 5b transmitted through the switching circuit 5c. As the light emitting diode 5d, a near infrared semiconductor laser is used, and light emitted by a pulse signal from the modulation circuit 5b is transmitted to the sensor element 3 via the optical fiber 7.

【0015】ボックス4内に設けられている判別器6
は、光ファイバ8を介して入力するセンサ素子3からの
光を検知するフォトダイオード6aと、フォトダイオー
ド6aの出力を増幅する増幅回路6bと、変調回路5b
に同期して作動し、増幅回路6bの信号を受けて氷を判
別するしきい値判別回路6cと、しきい値判別回路6c
で氷と判別されたセンサ素子3の数とセンサ素子3、3
の間隔とより氷厚を演算する演算回路6dと、演算回路
6dで演算された氷厚を表示する表示器6eで構成され
ている。
Discriminator 6 provided in box 4
Is a photodiode 6a for detecting light from the sensor element 3 input via the optical fiber 8, an amplification circuit 6b for amplifying the output of the photodiode 6a, and a modulation circuit 5b.
A threshold discriminating circuit 6c which operates in synchronism with the above and receives the signal of the amplifier circuit 6b to discriminate ice;
The number of sensor elements 3 determined to be ice by
And a display 6e for displaying the ice thickness calculated by the arithmetic circuit 6d.

【0016】以上のように構成された凍結検知センサ1
は、図3に示すようにフロート9により水面に浮かべて
使用される。ボックス4内に設けられている発光器5の
変調回路5bからのパルス信号は切替回路5cにより切
り替えられて順次発光ダイオード5d、5d・・・へ出
力され、パルス信号により発光した発光ダイオード5d
の光は光ファイバ7を介してセンサ素子3へ順次送られ
る。
The freeze detection sensor 1 configured as described above
Is used by being floated on the water surface by a float 9 as shown in FIG. The pulse signal from the modulation circuit 5b of the light emitting device 5 provided in the box 4 is switched by the switching circuit 5c and sequentially output to the light emitting diodes 5d, 5d,.
Are sequentially sent to the sensor element 3 via the optical fiber 7.

【0017】センサ素子3において、光ファイバ7を介
して入力した光はロッドレンズ3cで平行光線にされて
三角形プリズム3aに入射し、接液面3fで反射した光
はロッドレンズ3dで収光されて光ファイバ8を介して
判別器6へ伝わる。
In the sensor element 3, light input through the optical fiber 7 is converted into parallel rays by the rod lens 3c and is incident on the triangular prism 3a, and light reflected by the liquid contact surface 3f is collected by the rod lens 3d. Through the optical fiber 8 to the discriminator 6.

【0018】判別器6において、光ファイバ8を介して
入力した光はフォトダイオード6aで検知され、フォト
ダイオード6aの出力は増幅回路6bで増幅されてしき
い値判別回路6cへ伝わる。そして、変調回路5bに同
期して作動しているしきい値判別回路6cは、増幅回路
6bから受けた信号より氷を判別して演算回路6dへ伝
える。
In the discriminator 6, the light input through the optical fiber 8 is detected by the photodiode 6a, and the output of the photodiode 6a is amplified by the amplifier circuit 6b and transmitted to the threshold value discriminating circuit 6c. Then, the threshold value discriminating circuit 6c operating in synchronization with the modulation circuit 5b discriminates ice from the signal received from the amplifying circuit 6b and transmits it to the arithmetic circuit 6d.

【0019】このようにして発光ダイオード5d、5d
・・・は順次発光し、センサ素子3、3・・・からの反
射光が順次判別器6に伝わる。そして、判別器6の演算
回路6dでは、しきい値判別回路6cで氷と判別された
センサ素子3の数とセンサ素子3の間隔とより氷厚10
を演算し、氷厚10を表示器6eに表示する。
Thus, the light emitting diodes 5d, 5d
.. Sequentially emit light, and reflected light from the sensor elements 3, 3,. Then, the arithmetic circuit 6d of the discriminator 6 calculates the ice thickness 10 based on the number of sensor elements 3 determined to be ice by the threshold value discriminating circuit 6c and the interval between the sensor elements 3.
Is calculated, and the ice thickness 10 is displayed on the display 6e.

【0020】なお、演算回路6dと表示器6eとは無線
信号を伝達するようにしてもよい。また、水深の浅い所
の結氷の厚さを検知する場合は、保持体2の上端にフロ
ート9を設けず、保持体2の下端を杭のように地面に打
ち込んでも良い。
The arithmetic circuit 6d and the display 6e may transmit radio signals. In addition, when detecting the thickness of ice at a shallow place, the float 9 may not be provided at the upper end of the holder 2 and the lower end of the holder 2 may be driven into the ground like a pile.

【0021】次に本発明の他の実施の形態である、氷面
の広さを測る凍結検知センサについて説明する。図6に
示すように凍結検知センサ11は、等間隔、例えば5c
m間隔の格子状に組まれた平面状の保持体12に複数個
のセンサ素子13が等間隔、例えば5cm間隔で取り付
けられ、各センサ素子13はボックス14内の発光器1
5及び判別器16に光ファイバ17、18で接続されて
いる。そして、凍結検知センサ11を水面に浮かべて氷
結の広さを検知する。なお、センサ素子13、発光器1
5、及び判別器16の構成及び動作は、上述したものと
同じであるので説明を省略する。
Next, a description will be given of a freezing detection sensor for measuring the size of an ice surface according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the freezing detection sensors 11 are arranged at equal intervals, for example, 5c.
A plurality of sensor elements 13 are mounted at equal intervals, for example, at 5 cm intervals, on a planar holding body 12 assembled in a grid shape with m intervals, and each sensor element 13 is a light emitting device 1 in a box 14.
5 and the discriminator 16 via optical fibers 17 and 18. Then, the freezing detection sensor 11 floats on the water surface to detect the size of the freezing. In addition, the sensor element 13 and the light emitting device 1
5 and the configuration and operation of the discriminator 16 are the same as those described above, and thus description thereof is omitted.

【0022】また、この凍結検知センサ11を水上或い
は路上に置けば、水面或いは路面の凍結状態を検知する
ことができる。
If the freeze detection sensor 11 is placed on the water or on the road, it is possible to detect the frozen state of the water surface or the road surface.

【0023】寒冷地或いは氷海で使用する機器や構造物
の気中部分への着氷を検知する凍結検知センサについて
図7〜10に示されている。凍結検知センサ21は保持
体22、又は22Aに保持され、機器や構造物20、2
0Aの披検知部分へバンド24(図7、8)やボルト2
5(図9、10)で取り付けられ、センサの出力を観測
室、制御室等の別の場所へ導き、着氷状況を表示させる
ことができる。
FIGS. 7 to 10 show a freezing detection sensor for detecting icing on the aerial portion of equipment or structures used in cold regions or icy waters. The freeze detection sensor 21 is held by the holding body 22 or 22A, and
Band 24 (Figs. 7 and 8) and bolt 2
5 (FIGS. 9 and 10), the output of the sensor can be guided to another place such as an observation room or a control room, and the icing status can be displayed.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上のように本発明の凍結検知センサ
は、三角形プリズムの一面に形成された入光部を発光器
に接続し、他面に形成された出光部を判別器に接続し、
残りの一面を接液面としたセンサ素子の複数個と、棒状
の保持体とで構成され、前記センサ素子は保持体に等間
隔に設けられている。そして、凍結検知センサを水面に
鉛直に配置すれば、精度が良く比較的安価な、結氷の厚
さを検知することができる凍結検知センサとなる。
As described above, in the freeze detection sensor of the present invention, the light incident portion formed on one surface of the triangular prism is connected to the light emitting device, and the light emitting portion formed on the other surface is connected to the discriminator.
It is composed of a plurality of sensor elements having the remaining one surface in contact with the liquid and a rod-shaped holder, and the sensor elements are provided at equal intervals on the holder. If the freezing detection sensor is arranged vertically on the water surface, the freezing detection sensor can detect the thickness of frozen ice with high accuracy and relatively low cost.

【0025】また、凍結検知センサを氷上或いは路上に
平面的に配置すれば、結氷を検知する凍結検知センサと
して水面或いは路面の氷結を検知することができる。更
に、寒冷地や氷海で使用する機器や構造物の気中部分の
着氷が機器の性能や構造物の安定性に重大な影響を及ぼ
す場合、凍結検知センサを設置すれば、着氷を検知する
凍結検知センサとして着氷の危険を予知することができ
る。
Further, if the freezing detection sensor is arranged in a plane on ice or on a road, it can detect freezing on the water surface or road surface as a freezing detection sensor for detecting freezing. Furthermore, if icing in the aerial part of equipment or structures used in cold regions or icy seas has a significant effect on the performance of the equipment or the stability of the structure, installation of a freezing detection sensor will detect icing. It is possible to predict the danger of icing as a freezing detection sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の凍結検知センサ素子の原理を説明する
ための光線の反射及び屈折を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing light beam reflection and refraction for explaining the principle of a freeze detection sensor element of the present invention.

【図2】本発明の凍結検知センサ素子の原理を説明する
ためのパワー反射係数を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a power reflection coefficient for explaining the principle of the freeze detection sensor element of the present invention.

【図3】本発明の凍結検知センサの使用状態を示す正面
図である。
FIG. 3 is a front view showing a use state of the freeze detection sensor of the present invention.

【図4】本発明の凍結検知センサ素子を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view showing a freeze detection sensor element of the present invention.

【図5】本発明の凍結検知センサのブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a freeze detection sensor of the present invention.

【図6】本発明の凍結検知センサの他の実施の形態の平
面図である。
FIG. 6 is a plan view of another embodiment of the freezing detection sensor of the present invention.

【図7】本発明の着氷検知用の凍結検知センサの実施の
形態の平面図である。
FIG. 7 is a plan view of an embodiment of a freeze detection sensor for detecting icing according to the present invention.

【図8】図7の側面図である。FIG. 8 is a side view of FIG. 7;

【図9】本発明の着氷検知用の凍結検知センサの他の実
施の形態の平面図である。
FIG. 9 is a plan view of another embodiment of a freeze detection sensor for detecting icing according to the present invention.

【図10】図9の側面図である。FIG. 10 is a side view of FIG. 9;

【図11】従来の検知センサのブロック図である。FIG. 11 is a block diagram of a conventional detection sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・凍結検知センサ 2・・・保持体 2a・・・孔 3・・・センサ素子 3a・・・三角形プリズム 3b・・・ブロック 3c、3d・・・ロッドレンズ 3e・・・スリーブ 3f・・・接液面 3g・・・座金 4・・・ボックス 5・・・発光器 5a・・・電源 5b・・・変調回路 5c・・・切替回路 5d・・・発光ダイオード 6・・・判別器 6a・・・フォトダイオード 6b・・・増幅回路 6c・・・しきい値判別回路 6d・・・演算回路 6e・・・表示器 7、8・・・光ファイバ 9・・・フロート 10・・・氷厚 11・・・凍結検知センサ 12・・・保持体 13・・・センサ素子 14・・・ボックス 15・・・発光器 16・・・判別器 17、18・・・光ファイバ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Freezing detection sensor 2 ... Holder 2a ... Hole 3 ... Sensor element 3a ... Triangular prism 3b ... Block 3c, 3d ... Rod lens 3e ... Sleeve 3f・ ・ Wetted surface 3g ・ ・ ・ Washer 4 ・ ・ ・ Box 5 ・ ・ ・ Light-emitting device 5a ・ ・ ・ Power supply 5b ・ ・ ・ Modulation circuit 5c ・ ・ ・ Switching circuit 5d ・ ・ ・ Light-emitting diode 6 ・ ・ ・ Discriminator 6a ... photodiode 6b ... amplifying circuit 6c ... threshold value judging circuit 6d ... calculating circuit 6e ... display 7,8 ... optical fiber 9 ... float 10 ... Ice thickness 11 ・ ・ ・ Freezing detection sensor 12 ・ ・ ・ Holder 13 ・ ・ ・ Sensor element 14 ・ ・ ・ Box 15 ・ ・ ・ Light emitter 16 ・ ・ ・ Discriminator 17, 18 ・ ・ ・ Optical fiber

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA30 BB13 BB23 CC00 DD03 FF44 GG07 HH04 HH12 JJ01 LL02 LL46 2G059 AA05 BB05 CC20 EE02 EE04 FF01 GG01 GG02 HH01 JJ11 JJ12 JJ17 KK03 MM01 MM05 PP04 PP06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA30 BB13 BB23 CC00 DD03 FF44 GG07 HH04 HH12 JJ01 LL02 LL46 2G059 AA05 BB05 CC20 EE02 EE04 FF01 GG01 GG02 HH01 JJ11 JJ12 JJ17 KK03 PP01MM01

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の夾角を有する三角形プリズムにロ
ッドレンズ及び光ファイバーを組み合わせて構成され、
三角形プリズムの前記夾角の対向面を接液面とし、他の
二面をそれぞれ入光部および出光部として入射・反射角
をそれぞれ座金を介して調整可能にロッドレンズが取り
付けられ光ファイバーが接続されていることを特徴とす
る凍結検知センサ素子。
1. A triangular prism having a predetermined included angle combined with a rod lens and an optical fiber,
A rod lens is attached and an optical fiber is connected so that the incident and reflection angles can be adjusted via washers, respectively, with the opposite surface of the included angle of the triangular prism as a liquid contact surface and the other two surfaces as a light incident portion and a light exit portion, respectively. A freezing detection sensor element.
【請求項2】 前記プリズムに取り付けられた入光・出
光ロッドレンズを精度向上のために互いに入射角を相異
させて2対設けている請求項1記載の凍結検知センサ素
子。
2. The freezing detection sensor element according to claim 1, wherein two pairs of light incident and light emitting rod lenses attached to the prism are provided with different incident angles to improve accuracy.
【請求項3】 発光器及び判定器を設け、それぞれ前記
光ファイバーにより接続されている請求項1または2に
記載の凍結検知センサ素子。
3. The freezing detection sensor element according to claim 1, further comprising a light emitting device and a judging device, each being connected by the optical fiber.
【請求項4】 凍結した水面に挿入されて氷の厚さを測
定するための凍結検知センサであって、凍結した水面に
挿入される棒状の保持体を設け、その保持体に請求項1
〜3いずれかに記載の凍結検知センサ素子が等間隔に複
数個設けられていることを特徴とする凍結検知センサ。
4. A freezing detection sensor for measuring the thickness of ice inserted into a frozen water surface, wherein a rod-shaped holding member inserted into the frozen water surface is provided.
4. A freezing detection sensor, wherein a plurality of the freezing detection sensor elements according to any one of 3 to 3 are provided at equal intervals.
【請求項5】 凍結した水面、路面等に挿入されて凍結
の有無を検知するための凍結検知センサであって、凍結
面に挿入される平面状の保持体を設け、その保持体に請
求項1〜3いずれかに記載の凍結検知センサ素子が平面
状に複数個設けられていることを特徴とする凍結検知セ
ンサ。
5. A freezing detection sensor inserted into a frozen water surface, a road surface or the like to detect the presence or absence of freezing, wherein a flat holding member inserted into the freezing surface is provided, and the holding member is provided. A freezing detection sensor, wherein a plurality of the freezing detection sensor elements according to any one of 1 to 3 are provided in a plane.
【請求項6】 各種装置や構造物等の気中に暴露された
披検知部分の着氷を検知するための凍結検知センサであ
って、前記披検知部分に係着する係着手段を備えた保持
体を設け、その保持体に請求項1〜3いずれかに記載の
凍結検知センサが複数個設けられていることを特徴とす
る凍結検知装置。
6. A freezing detection sensor for detecting icing of a detection part exposed to air, such as various devices and structures, and comprising an engagement means for engaging with the detection part. A freezing detection device comprising: a holder; and a plurality of the freeze detection sensors according to claim 1 provided on the holder.
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