JP2001082921A

JP2001082921A - レーザ距離計及びレーザ距離計を用いたレベル計

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Publication number: JP2001082921A
Application number: JP26241899A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Murayama; 秀一村山
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2001-03-30
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: JP4328921B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ距離計において、多点測定ができない、
防爆が難しい、メンテナンスがやりにくいなどの問題点
を解決する。また、レーザ距離計を用いたレベル計で、
安定して測定できるようにする。【解決手段】光ファイバで複数のセンサヘッドと本体を
結び、これらのセンサヘッドを各測定点に配置し、光ス
イッチでこれらのセンサヘッドを選択できるようにし
た。また、このレーザ距離計を用いたレベル計で、容器
底までの距離と液体の屈折率からレベルを求めるように
した。さらに、容器底部から泡を出して、この泡の表面
を測定するようにした。複数の測定点を１つの本体で測
定できるので、安価に構成することができる。また、本
体とセンサヘッドを離すことができるので、小型化が可
能で、防爆がやりやすくなり、メンテナンスが簡単にな
る。また、レベル計では液体の性状などにかかわらず、
安定した測定ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を利用し
たレーザ距離計の改良と、このレーザ距離計を使用した
レベル計の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６に従来のレーザ距離計の構成を示
す。図６において、１０はレーザ距離計本体であり、そ
の内部に測定部１０１、この測定部１０１によって駆動
されるレーザ１０２、その出力が測定部１０１に入力さ
れるフォトダイオード１０３、およびレンズ１０４、１
０５、フィルタ１０６が含まれている。また、測定部１
０１は制御部１０１０、この制御部１０１０によって駆
動されるトランスミッタ１０１１、フォトダイオード１
０３の出力が入力されるレシーバ１０１２から構成され
ている。１１はレーザ距離計本体１０に設定を与えるハ
ンドヘルドターミナル、１３は光の進路である。１２は
測定対象物であり、粉体、液体、固体などがある。

【０００３】このような構成において、測定指令が出さ
れると、制御部１０１０はトランスミッタ１０１１に短
パルス光を出力させる。トランスミッタ１０１１はレー
ザ１０２を駆動して、振幅が数ワットで半値幅が１０ｎ
Ｓ（１０^-8秒）程度の振幅が大きく幅の狭いジャイアン
トパルスを出力する。このジャイアントパルスはレンズ
１０４によって平行光に変換され、測定対象物１２に向
かって矢印１３の方向に射出される。測定対象物１２か
ら反射した光は矢印１３のように左方向に伝播し、レン
ズ１０５で集光され、フィルタ１０６で特定の波長の光
のみが取り出され、フォトダイオード１０３で電気信号
に変換される。この変換された電気信号はレシーバ１０
１２で増幅、波形整形され、制御部１０１０に入力され
る。制御部１０１０はジャイアントパルスを射出した時
間と反射光を受光した時間の時間差すなわちレーザ距離
計と測定対象物１２の間を光が往復する時間から、下式
（１）に従って測定対象物１２までの距離を算出して、
例えば４−２０ｍＡなどの信号に変換して外部に出力す
る。Ｌ＝（ｃ×ｔ）／２ …………… （１）Ｌ：レーザ距離計と測定対象物間の距離ｃ：光速ｔ：時間差なお、一度の測定だけでは誤差が大きいので、制御部１
０１０は何度か測定を行い、平均値を算出して出力する
ようにしている。

【０００４】このようなレーザ距離計は、液面のレベル
を測定するレベル計に応用することができる。以下、レ
ベル計の従来技術について説明する。図７は超音波を利
用したレベル計の構成図である。図７において、２０は
レベル計本体、２１は超音波の送受信部、２２は液面、
２３は超音波が伝播する経路である。液面を測定すると
きには、送受信部２１から超音波のパルス波を矢印２３
に沿って下方向に発信する。液面２２で反射した超音波
は矢印２３に沿って上方向に伝播し、送受信部２１で検
出される。超音波を送信した時間と反射波を受信した時
間の時間差からレベル計２０と液面２２間の距離を求め
る。計算式は前記（１）と同じである。但し、光速ｃは
音速に置き換えなければならない。

【０００５】図８に電波（マイクロ波）を利用したレベ
ル計の従来例を示す。図８において、３０はトランスミ
ッタ、３１は液面、３２はマイクロ波の伝播経路、３３
は送信波の波形、３４は送信波と受信波の周波数の時間
遷移を表す図である。この実施例ではＦＭ−ＣＷ(Frequ
ency Modulated Continuous Wave)方式を採用してい
る。すなわち、トランスミッタ３０から液面３１の方向
に発信されるマイクロ波は、３３に示すように時間と共
に周波数が直線的に減少するように変調されている。ト
ランスミッタ３０から出力される送信波は液面で反射さ
れ、同じトランスミッタ３０で受信される。３４に示す
ように、送信波はＦＭ−ＣＷ変調されているので、その
周波数は送信が開始された直後から直線的に減少する。
一方、液面から反射された受信波の周波数はΔｔ遅れて
直線的に減少する。Δｔはマイクロ波がトランスミッタ
３０と液面３１の間を往復する時間に等しい。従って、
同一時間の送信波と受信波の周波数の差（Δｆ）は一定
になり、このΔｆからトランスミッタ３０と液面３１間
の距離を求めることができる。この距離Ｌは下式（２）
で求められる。Ｌ＝（（ｃ×τ）／（２×ΔＦ））×Δｆ …………… （２）ｃ：光速 τ ：送信波の周波数が変化する時間幅（図８を参照の
こと） ΔＦ：τ時間に送信波の周波数が変化する幅

【０００６】図９に光を用いたレベル計の従来例を示
す。図９において、４０はレーザ距離計であり、例えば
図６のような構成を有している。４１はパイプであり、
このパイプ４１が液面を測定するタンク（図示せず）に
垂直に沈められる。このパイプ４１内には上下方向にワ
イヤ４２が張られている。４３はレーザ光を反射する反
射体である。反射体４３は液面４４上に浮かんでおり、
液面４４が上下するのに従って、ワイヤ４２に沿って上
下する。４５はレーザ光、４６はパイプ４１の内部と外
部の水面の位置を同一にするための連通管である。レー
ザ距離計４０は細いレーザパルス光を液面４４に向かっ
て照射し、液面から反射した反射光を検出して時間差か
ら液面までの距離を測定する。しかし、液面から直接反
射する反射光の強度は、液面の波の状態、液体の色、濁
りなどによって変化するので、測定が不安定になる場合
がある。そのため、液面に反射体４３を浮かべて、この
反射体４３にレーザ距離計４０からのレーザ光を反射さ
せるようにしている。こうすることによって、液面の波
の状態や液の特性によって測定が不安定になることがな
いので、常に安定した測定ができる。

【発明が解決しようとする課題】

【０００７】しかしながら、このようなレーザ距離計及
びレベル計は、次のような問題点があった。図６のレー
ザ距離計では、 (1) レンズなどの光学部分と電気回路部分が一体になっ
ており、消費電力が大きくかつ密閉構造にできないの
で、防爆構造が取り難い。 (2) 測定する場所に本体を設置しなければならないの
で、人が行き難い場所に設置しなければならない場合に
は、メンテナンスが困難になる。 (3) １箇所しか測定できないので、各測定個所に本体を
設置しなければならない。そのため、測定個所が多い場
合には設置費用が膨大になる。 (4) 光学部分と電気回路部分が一体になっているので、
小型化が困難である。などの問題点があった。

【０００８】また、図７の超音波式のレベル計は、 (1) 音速は温度によって大きく変化するので本質的に誤
差が大きくなる。 (2) 温度を測定して音速の変化を補正することもできる
が、実用上温度の測定点はせいぜい数箇所しか取ること
ができないので、音速の変化を完全に補正することがで
きない。 (3) 強風下では音波が流されるので、測定が不可能にな
る。 (4) 音波は広がりがあり、狭く絞ることができないの
で、狭い場所での測定が困難になる。などの問題点があ
った。

【０００９】また、図８のマイクロ波を用いたレベル計
では、 (1) 電波を出すので、密閉タンクの中でないと使用でき
ない。 (2) マイクロ波の波長は光よりかなり長いのでアンテナ
が大きくなり、それに従って装置全体も大型、高価にな
る。 (3) マイクロ波の指向性が悪いので、狭い場所で使用す
ると特性が極めて悪くなる。などの問題点があった。

【００１０】さらに、図９のレーザを用いたレベル計で
は、 (1) 反射体４３はレベルの変動に従って常に上下方向に
移動しているので、ワイヤ４２やパイプ４１の内面に引
っかかって測定が不可能になる場合がある。 (2) 反射体４３が常にワイヤ４２やパイプ４１をこする
ので、ごみが出てタンクの液体を汚す。また、最悪の場
合にはワイヤ４２が切れて測定が不可能になってしま
う。 (3) 反射体４３から不純物が溶け出して、液体を汚染す
る。 (4) (1) 〜 (3)の問題点があるので、メンテナンスが
大変であり、費用がかかる。などの問題点があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、次のとおりの
構成を有するレーザ距離計及びこのレーザ距離計を用い
たレベル計である。（１）細いレーザパルスを出射するレーザパルス発生部
と、測定対象物からの反射光を電気信号に変換する受光
部と、複数の光ファイバと、この複数の光ファイバのう
ちの１つの一端を選択して前記レーザパルス発生部と前
記受光部に光学的に接続する光スイッチと、この複数の
光ファイバの他端の各々に光学的に接続されたセンサヘ
ッドとを有し、前記光スイッチによって前記複数の光フ
ァイバの１つを選択して、前記レーザパルスをこの選択
された光ファイバを伝播させて前記センサヘッドから測
定対象物に照射し、この測定対象物から反射された反射
光を前記センサヘッドで受光して前記選択された光ファ
イバを伝播させて前記受光部に入力して、前記レーザパ
ルスが発生した時間と前記反射光を受光した時間の時間
差から前記測定対象物までの距離を求めるようにしたレ
ーザ距離計。

【００１２】（２）細いレーザパルスを出射するレーザ
パルス発生部と、測定対象物からの反射光を電気信号に
変換する受光部と、複数の送信側光ファイバと、この複
数の送信側光ファイバのうちの１つの一端を選択して前
記レーザパルス発生部に光学的に接続する送信側光スイ
ッチと、前記複数の送信側光ファイバの他端の各々に光
学的に接続された送信側センサヘッドと、複数の受信側
光ファイバと、この複数の受信側光ファイバの一端を選
択して前記受光部に光学的に接続する受信側光スイッチ
と、前記複数の受信側光ファイバの他端の各々に光学的
に接続された受信側センサヘッドとを有し、前記送信側
および受信側光スイッチによって送信側および受信側光
ファイバを選択して、前記レーザパルスを選択された前
記送信側光ファイバを伝播させて前記送信側センサヘッ
ドから測定対象物に照射し、この測定対象物から反射し
た反射光を前記受信側センサヘッドで受光して選択され
た前記受信側光ファイバを伝播させて前記受光部に入力
して、前記レーザパルスが発生した時間と前記反射光を
受光した時間の時間差から前記測定対象物までの距離を
求めるようにしたレーザ距離計。

【００１３】（３）レベルを測定すべき透明液体が入っ
た容器の上部に（１）または（２）のレーザ距離計を設
置し、このレーザ距離計により前記容器の底部までの距
離を測定して、この測定値と前記透明液体の屈折率とか
ら前記透明液体のレベルを演算するようにしたレーザ距
離計を用いたレベル計。

【００１４】（４）レベルを測定する容器の上部に設置
された（１）または（２）のレーザ距離計と、レベルを
測定する容器の底部に設置された気体噴出口と、この気
体噴出口に気体を供給する気体送風装置とを有し、前記
レーザ距離計によって前記気体噴出口から噴出した泡の
表面までの距離を測定するようにしたレーザ距離計を用
いたレベル計。

【発明の実施の形態】

【００１５】以下に、本発明の実施例を図を用いて説明
する。図１は本発明に係るレーザ距離計の一実施例を示
す構成図である。図１において、５０は本体部、５１は
本体部５０に接続される光ファイバ、５２は光ファイバ
５１の一端に光学的に接続されたセンサヘッド、５３は
本体部５０をコントロールするハンドヘルドターミナル
である。光ファイバ５１の長さは、使用する環境によっ
て数百ｍ〜数ｋｍの長さがある。本体部５０には回路部
５０１、電光変換部５０２、光スイッチ５０４及び電光
変換部５０２と光スイッチ部５０４を接続する光ファイ
バ５０３が含まれる。また、回路部５０１はハンドヘル
ドターミナル５３と信号のやり取りをし、また測定結果
を外部に出力するためのインターフェイス部５０１１、
コントロールや信号処理を行う制御部５０１２、レーザ
光を出力する送信部５０１３、反射光を受信する受信部
５０１４から構成されている。また、電光変換部５０２
は、レーザ光を出力する半導体レーザ５０２１、光信号
を電気信号に変換するフォトダイオード５０２２、ビー
ムスプリッタ５０２３、ボールレンズ５０２４、レンズ
５０２５、光ファイバ５０３と接続するコネクタ５０２
６から構成される。さらに、光スイッチ５０４は、光フ
ァイバ５０３が接続されるコネクタ５０４１、ボールレ
ンズ５０４２、反射鏡５０４３及び複数のジョイント部
５０４４から構成される。ジョイント部５０４４は図１
に示すように平行に複数個並べられている。また、反射
鏡５０４３は矢印５０４５の方向に往復移動できるよう
にされている。点線で描かれた５０４３ａ、５０４３ｂ
はそれぞれの位置に移動したときの反射鏡５０４３の状
態を表している。ジョイント部５０４４はボールレンズ
５０４４１及びコネクタ５０４４２から構成されてい
る。センサヘッド５２は各々の測定点に設置される。な
お、半導体レーザ５０２１と送信部５０１３でレーザパ
ルス発生部を、フォトダイオード５０２２と受信部５０
１４で受光部を構成している。

【００１６】このような構成において、測定指令が出さ
れると、その指令はインターフェイス部５０１１を介し
て制御部５０１２に伝えられる。制御部５０１２は反射
鏡５０４３を移動させて、測定したいセンサヘッドが接
続されているジョイント部の上にくるようにする。次に
発信部５０１３にレーザパルスを出力するように指令す
る。送信部５０１３は半導体レーザ５０２１を制御し
て、振幅が数ワットで半値幅が１０ｎＳ程度のジャイア
ントパルスを出力する。このジャイアントパルスはレン
ズ５０２５で集束され、ビームスプリッタ５０２３を透
過してボールレンズ５０２４で再度集束され、コネクタ
５０２６を通って光ファイバ５０３に入射される。光フ
ァイバ５０３は、電光変換部５０２と光スイッチ５０４
を光学的に結合する。光ファイバ５０３から出射したジ
ャイアントパルスはボールレンズ５０４２で集束され、
反射鏡５０４３で反射してジョイント部５０４４に入射
する。ジョイント部５０４４は複数個並んでいるが、反
射鏡５０４３を平行移動することによって、任意のジョ
イント部にジャイアントパルスを入射させることができ
る。ジョイント部に入射したジャイアントパルスはボー
ルレンズ５０４４１で集束され、コネクタ５０４４２を
通って光ファイバ５１に入射されてセンサヘッドに伝え
られ、センサヘッド５２内のレンズ５２１で平行光に変
換されて、距離を測定する対象物に照射される。対象物
から反射した光はセンサヘッド５２に入射し、ジャイア
ントパルスとは逆の経路を通ってビームスプリッタ５０
２３に達して、このビームスプリッタ５０２３で反射さ
れてフォトダイオード５０２２に入射される。フォトダ
イオード５０２２は入射された光を電気信号に変換し
て、受信部５０１４に出力する。受信部５０１４はこの
信号を増幅、波形整形する。制御部５０１２はジャイア
ントパルスを出射してから反射光を受信するまでの時間
差から、測定対象物までの距離を演算する。この演算結
果は、インターフェイス部５０１１により、４−２０ｍ
Ａの電流値に変換されて外部に出力される。何回か測定
を繰り返して平均化することは、図６の従来例と同じで
ある。なお、距離の測定値は光ファイバ５１、５０３の
長さを加算したものになるが、距離が既知の対象物を測
定して光ファイバの長さを求めて補正することができ
る。また、センサヘッドのレンズやファイバの端面から
反射して戻ってくる光を検出して補正することもでき
る。

【００１７】図２に本発明に係るレーザ距離計の他の実
施例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付
し、説明を省略する。この実施例は、測定対象物に照射
するジャイアントパルスが伝播する経路と測定対象物か
ら反射した光が伝播する経路を別にしたものである。図
２において、６０は本体部、６０２は電光変換部であ
る。図１の実施例ではジャイアントパルスの伝播する経
路と反射光が伝播する経路が同じであったので、これら
を分離するビームスプリッタが必要であったが、この実
施例では経路が別なので、ビームスプリッタは不要であ
る。その他は図１の電光変換部５０２と同じである。６
０４１は送信側光スイッチであり、光ファイバ６０３１
を介して電光変換部６０２と光学的に接続されている。
６１１は送信側光ファイバであり、一端が送信側光スイ
ッチ６０４１に接続され、他端には送信側センサヘッド
６２１が接続されている。送信側光スイッチ６０４１の
内部構造は図１の光スイッチ５０４とほぼ同じであり、
電光変換部６０２からのジャイアントパルスを複数ある
送信側光ファイバ６１１の１つに送出する。６０４２は
受信側光スイッチであり、光ファイバ６０３２を介して
電光変換部６０２と光学的に接続されている。６１２は
受信側光ファイバであり、一端が受信側光スイッチ６０
４２に接続され、他端には受信側センサヘッド６２２が
接続されている。受信側光スイッチ６０４２の内部構造
も図１の光スイッチ５０４とほぼ同じであり、受信側セ
ンサヘッド６２２の１つで受光した測定対象物からの反
射光を電光変換部６０２に伝達する。このようにする
と、振幅が大きいジャイアントパルスと微小な反射光が
完全に分離されるので、より高精度の測定ができる。な
お、図１、図２のレーザ距離計は、距離の測定だけでな
く、液体のレベルの測定に用いることもできる。

【００１８】図３にこれらのレーザ距離計を用いたレベ
ル計の実施例を示す。図３において、７０は本発明に係
るレーザ距離計である。７１は透明な液体が満たされた
タンク、７２はその液面である。７３はタンク７１の底
面に設置された反射板、７４はレーザ距離計７０の出力
が入力される演算・表示部である。

【００１９】このような構成において、図３の左側に記
載されているように、レーザ距離計７０と反射板７３と
の距離をＬ₀、液面７２と反射板７３との距離をＸとす
る。レーザ距離計７０から発信した光パルスはタンク７
１内の液体を透過して反射板７３で反射され、矢印７５
のようにレーザ距離計に戻って距離が測定される。この
とき測定される距離Ｌは、空気の屈折率をｎ_A、タンク
７１内の液体の屈折率をｎとすると、Ｌ＝（Ｌ₀―Ｘ）×ｎ_A＋Ｘ×ｎになる。ｎ_Aはほぼ１であり、かつｎは１以上なので、
Ｌは必ずＬ₀より大きくなる。上式からＸ＝（Ｌ−Ｌ₀）／（ｎ−１） ………………… （３）になり、液体のレベルＸを求めることができる。但し、
ｎ_A＝１とした。また、液面７２が波立つなどしてレー
ザ距離計７０が液面７２で反射した光を受光して距離を
出力した場合を考えると、この場合のレーザ距離計７０
の出力はＬ＝Ｌ₀―Ｘになる。Ｘは０より大きいので、
測定値Ｌは常にＬ₀より小さくなる。この式からＸを求
めると、Ｘ＝Ｌ₀―Ｌ ……………………………………… （４）になる。演算・表示部７４は、レーザ距離計７０の測定
値を調べて、その値がＬ ₀より大きければ前記（３）式
を用い、Ｌ₀より小さければ前記（４）式を用いて液面
のレベルを計算して表示し、また外部に４−２０ｍＡな
どの電流信号で出力する。

【００２０】なお、液面７２からの反射率はせいぜい数
％であるが、反射板７３からの反射率は２０％以上にな
るので、ほとんどの場合は前記（３）式で計算できる。
従って、常にタンク底部からの距離を測定していると仮
定して、（４）式による演算を省略することができる。
また、液面が安定な場合やタンク７１の底部の反射率が
高い場合は、タンク底部に設置した反射板７３を省略す
ることができる。また、液体の屈折率ｎは温度によって
変化する場合があるが、液温を測定して補正するように
してもよい。さらに、通常液面からの反射光よりタンク
底部からの反射光の方が強度が高いので、前記（３）式
を用いるか（４）式を用いるかの判断を、測定値によら
ないで、受光した反射光の強度から判断するようにして
もよい。

【００２１】図４に本発明に係るレベル計の他の実施例
を示す。図４において、８０は図１または図２で説明し
たレーザ距離計である。８１はレベルを測定する液体が
入った容器、８２はその液面である。８３は容器８１の
底面に設置された気体噴出口である。この気体噴出口に
は気体送風装置８４から導管８５を介して常に気体が供
給されている。そのため、気体噴出口からは常に気体
（泡）が噴出している。８６はこの噴出した泡を表して
いる。８７はレベルを表示し、外部に４−２０ｍＡなど
の出力を出す表示部である。レーザ距離計８０は液面８
２に噴出した泡に向かってレーザ光を出射し、泡の表面
から反射した反射光を受光して液面８２までの距離を測
定する。このようにすると、液面が泡立つので、測定す
る液体が透明であっても安定に測定できる。

【００２２】図５に、図４の実施例の変形例を示す。な
お、図４と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略す
る。図５において、８８はパイプであり、泡がこのパイ
プを通るようにする。こうすると、より安定して測定す
ることができる。なお、パイプ８８の内面は反射率が高
い方が、より安定して測定することができる。また、レ
ーザ距離計８０の出射光を広げるようにしてもよい。こ
の場合、ホログラムなどを使用して、線状に広げるよう
にすると、より安定して測定することができる。

【発明の効果】本発明によれば、次の効果が期待でき
る。

【００２３】請求項１および請求項２の発明によれば、
１台の本体部に複数のセンサヘッドを接続できるように
した。そのため、測定個所が多くなっても安価なセンサ
ヘッドを増設するだけでよいので、システム全体のコス
トを大幅に削減することができる。また、本体部とセン
サヘッドを光ファイバで結んで分離できるようにした。
この光ファイバは数ｋｍの長さに伸ばすことができるの
で、電気回路を含まないセンサヘッドのみ防爆域に置く
ことができ、簡単に防爆構造にすることができる。ま
た、センサヘッドのみ測定場所に置いて本体部はメンテ
ナンスが容易な場所に置くことができるので、メンテナ
ンスが難しい場所や温度の場所でも使用できる。さら
に、センサヘッドは小型化が容易なので、狭い場所にも
設置できるという利点がある。

【００２４】また、請求項２の発明によれば、測定対象
物に発信するレーザパルスの経路と反射光の経路を分離
するようにしたので、より精度の高い測定が可能にな
る。

【００２５】また、請求項３の発明によれば、反射率の
高い容器の底からの反射光を測定して補正するようにし
たので、安定にレベルを測定することができる。また、
請求項１または請求項２の発明によるレーザ距離計を使
用したので、これらの発明の効果も得られる。

【００２６】さらに、請求項４の発明によれば、容器の
底から泡を噴出して、その泡にレーザ光を照射するよう
にしたので、透明液体でも測定が可能になる。また、液
面の状態に左右されずに、安定して測定できる。さら
に、請求項１または請求項２の発明によるレーザ距離計
を使用したので、これらの発明の効果も得られる。

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ距離計の一実施例を示す構成図
である。

【図２】本発明のレーザ距離計の他の実施例を示す構成
図である。

【図３】本発明のレーザ距離計を用いたレベル計の一実
施例を示す構成図である。

【図４】本発明のレーザ距離計を用いたレベル計の他の
実施例を示す構成図である。

【図５】本発明のレーザ距離計を用いたレベル計の変形
実施例を示す構成図である。

【図６】従来のレーザ距離計の構成図である。

【図７】従来の超音波を用いたレベル計の構成図であ
る。

【図８】従来のマイクロ波を用いたレベル計の構成図で
ある。

【図９】従来のレーザ距離計を用いたレベル計の構成図
である。

【符号の説明】

５０本体部５１光ファイバ５２センサヘッド５０１３送信部５０１４受信部５０２１半導体レーザ５０２２フォトダイオード５０４光スイッチ６０４１送信側光スイッチ６０４２受信側光スイッチ６１１送信側光ファイバ６１２受信側光ファイバ６２１送信側センサヘッド６２２受信側センサヘッド７０レーザ距離計７３反射板８０レーザ距離計８３気体噴出口８４気体送風装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のレーザパルスを出射するレーザ
パルス発生部と、測定対象物からの反射光を電気信号に
変換する受光部と、複数の光ファイバと、この複数の光
ファイバのうちの１つの一端を選択的に前記レーザパル
ス発生部と前記受光部とに光学的に接続する光スイッチ
と、前記複数の光ファイバの他端の各々に光学的に接続
されたセンサヘッドとを有し、前記光スイッチによって
前記複数の光ファイバの１つを選択すると共に、前記レ
ーザパルスをこの選択された光ファイバを伝播させて前
記センサヘッドから測定対象物に照射し、この測定対象
物から反射された反射光を前記センサヘッドで受光して
前記選択された光ファイバを伝播させて前記受光部に入
力して、前記レーザパルスが発生した時間と前記反射光
を受光した時間の時間差から前記測定対象物までの距離
を求めるようにしたレーザ距離計。
【請求項２】所定のレーザパルスを出射するレーザパ
ルス発生部と、測定対象物からの反射光を電気信号に変
換する受光部と、複数の送信側光ファイバと、この複数
の送信側光ファイバのうちの１つの一端を選択的に前記
レーザパルス発生部に光学的に接続する送信側光スイッ
チと、前記複数の送信側光ファイバの他端の各々に光学
的に接続された送信側センサヘッドと、複数の受信側光
ファイバと、この複数の受信側光ファイバの一端を選択
的に前記受光部に光学的に接続する受信側光スイッチ
と、前記複数の受信側光ファイバの他端の各々に光学的
に接続された受信側センサヘッドとを有し、前記送信側
および受信側光スイッチによって送信側および受信側光
ファイバを選択すると共に、前記レーザパルスを前記選
択された送信側光ファイバを伝播させて前記送信側セン
サヘッドから測定対象物に照射し、この測定対象物から
反射した反射光を前記受信側センサヘッドで受光して前
記選択された受信側光ファイバを伝播させて前記受光部
に入力して、前記レーザパルスが発生した時間と前記反
射光を受光した時間の時間差から前記測定対象物までの
距離を求めるようにしたレーザ距離計。
【請求項３】レベルを測定すべき透明液体が入った容
器の上部に請求項１または請求項２に係るレーザ距離計
を設置し、このレーザ距離計により前記容器の底部まで
の距離を測定して、この測定値および前記透明液体の屈
折率とから前記透明液体のレベルを演算するようにした
ことを特徴とするレーザ距離計を用いたレベル計。
【請求項４】レベルを測定する容器の上部に設置され
た請求項１または請求項２に係るレーザ距離計と、前記
レベルを測定する容器の底部に設置された気体噴出口
と、この気体噴出口に気体を供給する気体送風装置とを
有し、前記レーザ距離計によって前記気体噴出口から噴
出した泡の表面までの距離を測定するようにしたことを
特徴とするレーザ距離計を用いたレベル計。