JP2001083031A - 圧力測定装置及びそれを用いた圧力測定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置場所にかかわらず正確に圧力計に加わる
外部圧力を測定する。 【解決手段】 圧力計１０内部を外部と密閉させるとと
もに、内部に外圧用ＦＢＧ１０ａと温度用ＦＢＧ１０ｂ
を設置し、温度用ＦＢＧ１０ｂの波長シフト量を外圧用
ＦＢＧ１０ａの波長から差し引いて補正するとともに、
温度用ＦＢＧ１０ｂの波長シフト量から圧力計１０の内
部圧力を検知し、上記補正された波長及び検知された内
部圧力に基づいて温度に影響を受けない水圧のみの波長
シフト値を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部から加わる圧
力を検出する圧力測定装置及びそれを用いた圧力測定シ
ステムに関する。

【０００２】

【関連する背景技術】従来、この種の圧力測定装置で
は、上記圧力を検出する圧力計を有し、例えば図１０に
示すように、下水道内の水位を測定する水位計として用
いられており、水位の変動に伴い圧力計にかかる圧力の
変化を測定するものがあった。このような圧力計では、
一般に大気圧補正のため検出部に大気圧を導入する方法
がとられている。例えば下水道における水位を測定する
場合には、圧力計１０内部に大気圧を導入するため、図
１０に示すように圧力計１０のリードケーブル１１内に
中空パイプ１２を設け、そのリードケーブル１１をマン
ホール１３等から地上に出し、一端が測定室１４内にて
大気圧に開放する構成がとられている。圧力計１０から
の水位信号（圧力値を示す信号）は地上の測定室１４に
送られ、リードケーブル１１に接続された変換器１５で
水位値に変換される。

【０００３】圧力計１０の受圧部は外部圧力として、水
の比重をρとすると大気圧Ｐ0とρ×Ｈの和、即ち、Ｐ0
＋ρ×Ｈが加わる。受圧部の内部圧力を大気圧Ｐ0にす
れば、受圧部にρ×Ｈの圧力が加わることとなり、この
圧力から水位を求めることが可能であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記装置で
は、地上で大気圧導入を行うが、実際には道路や歩道等
に測定室を設けることが困難な場合が非常に多く、設置
場所に制約を受けるという問題点があった。また、上記
装置では、地上から下水道内の水位計内部に大気圧を導
入しているが、下水マンホール等の下水道内は地上とは
閉塞された空間であり、例えば下水道の水位変化に基づ
いてこの下水道内の大気圧と地上大気圧が異なる場合が
あり、このために測定された圧力に誤差が生じて水位を
正確に測定できないという問題点があった。

【０００５】本発明は，上記問題点に鑑みなされたもの
で、設置場所にかかわらず正確に圧力計に加わる外部圧
力を測定することができる圧力測定装置及びそれを用い
た圧力測定システムを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、外部から加わる圧力によって歪む外圧
用受圧素子と、該受圧素子に固定された外圧用検出素子
とを有する圧力計を備え、該受圧素子の歪みを検出する
ことにより、当該受圧素子に加わる圧力を測定する圧力
測定装置であって、前記圧力計の内部が前記外部と密閉
されており、該内部に設けられて温度変動に基づく前記
受圧素子の歪み量を検出する温度用検出手段と、前記外
圧用検出素子で検出された歪み量を、前記温度用検出素
子で検出された歪み量で補正する補正手段と、前記温度
用検出素子で検出された歪み量に基づいて前記圧力計の
内部圧力を検知する内部圧力検知手段と、前記補正され
た歪み量と前記検知された内部圧力に基づいて前記外部
から前記外圧用受圧素子に加わる圧力を補正して測定す
る測定手段とを備えた圧力測定装置が提供される。

【０００７】すなわち、外部から加わる圧力によって歪
む外圧用受圧素子に外圧用検出素子を固定し、外圧用受
圧素子の歪みを検出することにより圧力測定を行い、圧
力計内部を外部と密閉させ、かつ内部に温度補正を行う
目的で温度用検出素子を取り付け、外圧用検出素子で検
出された歪み量を、前記温度用検出素子で検出された歪
み量で補正するとともに、温度用検出素子で検出された
歪み量に基づいて前記圧力計の内部圧力を検知し、補正
された歪み量と内部圧力に基づいて外圧用受圧素子に加
わる圧力を補正して、外部から加わる圧力を正確に測定
できるようにする。

【０００８】請求項３では、前記圧力測定装置は、前記
圧力計と同じ空間内に設けられ、該圧力計内部に大気圧
を導入する大気圧導入部と、前記圧力計内部が外部と密
閉されるように前記大気圧導入部に取り付けられ、前記
大気圧導入部から加わる圧力によって歪む大気圧用受圧
素子と、前記受圧素子の歪み量を検出する大気圧用検出
素子とを備え、前記測定手段は、前記補正された歪み
量、前記検知された内部圧力及び前記検出された大気圧
に基づいて前記外部から前記外圧用受圧素子に加わる圧
力を補正して測定することで、温度補正とともに大気圧
変動に対する圧力補正を行い、外部から加わる圧力を正
確に測定できるようにする。

【０００９】請求項６では、請求項１，３又は４のいず
れかからなる圧力測定装置と、前記圧力測定装置と信号
線を介して接続される情報検知部とを備え、前記情報検
知部は、圧力測定装置からの圧力情報を取り込み、該取
り込んだ圧力情報に基づいた２次情報を検知することに
より、圧力測定装置からの圧力情報から外部圧力を正確
に検知でき、それに基づく２次情報を的確に得ることが
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係る圧力測定装置及び圧
力測定システムを図１乃至図９の図面に基づいて説明す
る。なお、以下の図においては、本発明に係る圧力測定
装置を例えば下水道内の水位測定に用いる場合について
説明するとともに、図１０と同様の構成部分については
説明の都合上、同一符号を付記する。

【００１１】図１は、本発明に係る圧力測定装置の構成
の第１実施例を示す構成図である。図において、本実施
例では、幹線光ケーブル２０の途中に中継用で密閉構造
の接続箱２１を設け、幹線光ケーブル２０及び圧力計用
のリードケーブル２２同士をその接続箱内で接続してケ
ーブルの交換や保守点検等を容易にしている。なお、幹
線光ケーブル２０は、例えばポンプ場等の遠隔制御局３
０に設けられた光源３１と接続される本発明の幹線ケー
ブルである。

【００１２】本実施例の圧力測定装置は、光式圧力計１
０と、光式圧力計１０からの圧力検出信号（圧力情報）
を光伝送する光ファイバ２３を内部に有するリードケー
ブル２２と、本発明の補正手段、内部圧力検知手段及び
測定手段を構成する遠隔制御局３０とから構成されてい
る。光式圧力計１０は、図２に示すように、例えば中空
の円筒形からなるケース１０ｃと、ケース１０ｃ内の下
部に配設された本発明の外圧用受圧素子を構成するダイ
アフラム１０ｄと、ダイアフラム１０ｄと同じ材質で作
成されてダイアフラム１０ｄを支持する台座１０ｅと、
ケース１０ｃの上部に載置された上部金具１０ｆとを有
している。リードケーブル２２は、上部金具１０ｆを貫
通してケース１０ｃ内に挿入されており、光ファイバ２
３は、余長部分がケース１０ｃ内に納められている。ダ
イアフラム１０ｄは、少なくとも外部からの圧力、周囲
温度の変動に伴う熱膨張及び圧力計内部の圧力のいずれ
によってもたわみ、歪みが生じる。本実施例の光式圧力
計１０では、例えばケース１０ｃ上部とリードケーブル
２２間及びケース１０ｃ下部と台座１０ｅ間にＯリング
を設けてシールし、圧力計１０内部の気密性を保ってい
る。

【００１３】また、光式圧力計１０は、上記余長部分で
ある光ファイバ２３の光伝搬方向の一部に形成された本
発明の外圧用検出素子及び温度用検出素子を構成するフ
ァイバブラッググレーティング（以下、「ＦＢＧ」とい
う）１０ａ，１０ｂとを有している。ＦＢＧ１０ａ，１
０ｂは、図示しない光源から幹線光ケーブル２０内の光
ファイバ２０ａを伝搬してきた光のうちブラッグ波長と
呼ばれるある特定の波長領域の光を反射させ、その他の
波長領域の光を透過させる機能を持っている。

【００１４】ＦＢＧ１０ａは、ダイアフラム１０ｄの歪
みを検出するための外圧用のＦＢＧで、例えば圧力によ
ってたわむダイアフラム１０ｄ上の中央部に接着剤で貼
り付けられた構造になっている。従って、ＦＢＧ１０ａ
においては、ダイアフラム１０ｃがたわんで歪みが生じ
ると、この歪みに応じて伸び縮みがＦＢＧ１０ａに発生
し、図３に示すようにＦＢＧ１０ａの反射特性が変化す
る。すなわち、このＦＢＧ１０ａに遠隔制御局３０の光
源３１から光が入射している時に、ＦＢＧ１０ａが外部
からの圧力、温度変動に伴う熱膨張及び圧力計の内部圧
力のいずれかの変化を受けて歪むと、入射光に対してＦ
ＢＧ固有の波長が変化し、その反射光が光の入射側に戻
ることとなる。

【００１５】ＦＢＧ１０ｂは、周囲温度を検出して温度
補正するための温度用ＦＢＧで、機械的な外力を受けな
いように、例えばケース１０ｃ内下部に固定されたダイ
アフラム１０ｄと同一材質、例えば金属材質の台座１０
ｅ上に接着剤で貼り付けられた構造になっている。従っ
て、台座１０ｅは、周囲温度の変動に伴って圧力計内部
の温度が変動すると、ダイアフラム１０ｄと同様に熱膨
張によって歪み、この歪みに応じて伸び縮みがＦＢＧ１
０ｂに発生し、ＦＢＧ１０ａと同様に反射特性が変化す
る。すなわち、このＦＢＧ１０ｂに光源３１から光が入
射している時に、ＦＢＧ１０ｂが温度変動を受けて歪む
と、入射光に対してＦＢＧ固有の波長が変化し、その反
射光が光の入射側に戻ることとなる。

【００１６】本実施例の光式圧力計１０を下水道の水位
計として用いた場合には、水位に応じた水圧をダイアフ
ラム１０ｄで受圧することとなり、この水圧によるダイ
アフラム１０ｄの歪みを外圧用ＦＢＧ１０ａで検出す
る。ＦＢＧ１０ａが歪むとＦＢＧ１０ａで反射される光
の波長がシフトし、この波長のシフトを上記遠隔制御局
３０に設けられた光スペクトルアナライザ等の波長測定
器３３及びパソコン等の情報処理部３４で検出し、上記
波長シフト量から２次情報である水位値を求めることが
できる。

【００１７】従って、予め水位計についての水位値とＦ
ＢＧ１０ａの波長シフト量の関係を求めておけば、ＦＢ
Ｇ１０ａの波長シフト量から水位値を求めることができ
る。図４は、水位値とＦＢＧの波長シフト量の関係の一
例を示す水位較正曲線の図である。図において、横軸は
温度２０℃、水位０ｍのＦＢＧ波長を基準にした波長シ
フト量で、縦軸は水位値を示しており、温度１０〜３０
℃の各温度について外圧用ＦＢＧ１０ａの波長シフト量
に対する水位特性を測定した結果である。この曲線から
明らかなように、波長シフト量に対する水位特性には温
度依存性があり、温度が高くなる程、波長シフト量は、
プラス方向に大きくなる。なお、この曲線では、水位値
をＨ（ｍ）、ＦＢＧ１０ａの波長シフト量をΔλ（ｎ
ｍ）とすると、 Ｈ＝3.5875（Δλ）³−6.4296（Δλ）²＋9.68（Δλ） の関係となり、一般的な演算式としては、 Ｈ＝ｆ（Δλ） …（１） の圧力変動の関数として表される。

【００１８】この波長シフト量Δλは、水圧による波長
シフト量ΔλP（ｎｍ）と温度による波長シフト量ΔλT
（ｎｍ）の和として、以下のように表され、 Δλ＝ΔλP＋ΔλT となる。なお、ΔλP（ｎｍ）は水位０ｍを基準とし、
ΔλTは温度２０℃を基準として求めた波長シフト量で
ある。

【００１９】このことから明らかなように、外圧用ＦＢ
Ｇ１０ａの波長シフト量は、圧力と温度の影響を受ける
事となり、例えば温度が上昇した場合、実際の水位は上
昇しなくても、この温度の影響によりダイアフラムが熱
膨張して見かけ上、水位が上昇することになる。従っ
て、上記の関係から水位を求めるためには、水圧による
波長シフト量ΔλPと温度による波長シフト量ΔλTを分
離して、水圧による波長シフト量だけを求めなければな
らない。

【００２０】この水圧による波長シフト量のみを求める
ためには、本実施例のように温度用ＦＢＧ１０ｂを水圧
の影響を受けない、例えばダイアフラムの台座１０ｅに
配置し、温度による波長シフト量を補正する必要があ
る。図５は、外圧用ＦＢＧ１０ａと温度用ＦＢＧ１０ｂ
の温度に対する波長シフト量の特性を示す図である。こ
の図５は、温度２０℃の波長を基準として、温度が変化
した時の外圧用ＦＢＧ１０ａと温度用ＦＢＧ１０ｂの波
長シフト量をプロットしたものである。波長のシフト量
は、ＦＢＧでの反射スペクトルを測定し、２０℃の反射
スペクトルとの波長差を測定するため、外圧用ＦＢＧ１
０ａと温度用ＦＢＧ１０ｂの波長は、異なって設定され
ている。これは、上記波長が同一又は近接して設定され
ている場合、互いの波長が重なり合ってしまい、波長シ
フト量の測定ができなくなってしまうためである。

【００２１】図５の結果に示す通り、外圧用ＦＢＧ１０
ａと温度用ＦＢＧ１０ｂの温度に対する波長シフト量
は、ほぼ同一となっている。従って、温度に対しては、
外圧用ＦＢＧ１０ａと温度用ＦＢＧ１０ｂの波長差は、
常に一定となる。そして、ダイアフラム１０ｄに圧力が
加わると、ＦＢＧ１０ａの反射スペクトルは、全体的に
波長シフトすることになる。この時、温度用ＦＢＧ１０
ｂは、ダイアフラム１０ｄのたわみを受けない箇所に固
定されているので、ＦＢＧ１０ａと１０ｂの波長差は、
ダイアフラム１０ｄに加わった圧力分だけずれてくる。

【００２２】従って、温度用ＦＢＧ１０ｂの波長シフト
量を外圧用ＦＢＧ１０ａの波長シフト量から差し引け
ば、温度に影響を受けない水圧のみの波長シフト値を求
めることができる。すなわち、温度補正された水位値Ｈ
は、（１）式に基づいて次式のように求められる。

【００２３】Ｈ＝ｆ（ΔλP） …（２） ΔλT＝λTM−λT20 ΔλP＝λPM−λP20−ΔλT ここで、λTM：温度用ＦＢＧ１０ｂの検出波長（ｎｍ） λT20：２０℃における温度用ＦＢＧ１０ｂの波長（ｎ
ｍ） λPM：外圧用ＦＢＧ１０ａの検出波長（ｎｍ） λP20：２０℃における外圧用ＦＢＧ１０ａの波長（ｎ
ｍ） 本実施例では、この波長シフト量ΔλPからダイアフラ
ム１０ｃに加わる水圧Ｈを、上記遠隔制御局３０に設け
られた光スペクトルアナライザ等の波長測定器３３及び
パソコン等の情報処理部３４で求めることができる。な
お、３２は、光を分配するためのカップラである。

【００２４】ところで、光式圧力計１０の周囲温度が一
定の場合には、密閉された上記圧力計の内部圧力が一定
であるので、ダイアフラム１０ｄに加わる圧力は、外部
からの圧力のみとなるが、上記周囲温度が変動する場
合、ダイアフラム１０ｄに加わる圧力には、上記温度変
動に伴って圧力計１０の内部圧力の変動量が加わること
となる。

【００２５】本実施例では、この温度用ＦＢＧ１０ｂを
利用して温度変動による圧力計１０内部の空気の膨張又
は収縮による圧力補正が可能となる。図６は、内部圧力
変動量ＰaとＦＢＧ１０ｂの波長シフト量ΔλTの関係の
一例を示す図である。図において、横軸は温度２０℃を
基準にした波長シフト量で、縦軸は温度２０℃を基準に
した内部圧力変動量を示している。本実施例では、この
図の関係から圧力変動の関数ｇ（ΔλT）が、 ｇ（ΔλT）＝0.1183×ΔλT で表され、内部圧力の変動を補正する式は、（２）式に
ｇ（ΔλT）を加えた次式 Ｈ＝ｆ（ΔλP）＋ｇ（ΔλT） ΔλT＝λTM−λT20 ΔλP＝λPM−λP20−ΔλT で表される。

【００２６】このように、本実施例では、光式圧力計の
周囲温度の変動により、この圧力計の内部圧力が変化し
ても、ＦＢＧ１０ａで検出される圧力から温度変動によ
る圧力の変化分を差し引くことで補正し、外部から加わ
る圧力を測定することができる。これにより、本実施例
において測定される圧力は、周囲温度の影響を受けない
安定したものとなり、図４に示すように、波長シフト量
と水位の関係から精度良く水位を求めることができる。

【００２７】また、本実施例では、接続箱及び圧力計が
密閉構造になっているので、例え下水道内が満水状態に
なっても精度良く水圧を測定することができる。なお、
本発明の外圧用検出素子、温度用検出素子としては、例
えば歪みゲージ等を用いることも可能である。図７は、
本発明に係る圧力測定装置の構成の第２実施例を示す構
成図である。図７において、第１実施例と異なる点は、
水位の温度補正を行うとともに、大気圧変動による圧力
補正を行うものである。つまり、下水道内では、水位の
変動に伴って下水道内の大気圧が大きく変動するので、
ダイアフラム１０ｄにも外部からの圧力とともに、変動
する大気圧が加わることになる。

【００２８】本実施例では、接続箱２１とリードケーブ
ル２２内に本発明の大気圧導入部を構成する中空の大気
導入パイプ２４を設け、大気導入パイプ２４の一端部
は、接続箱２１側で大気導入が可能のように開放され、
他端部は、光式圧力計１０の内部に挿入され、かつ上記
内部が外部と密閉されるように、本発明の大気圧用受圧
素子であるダイアフラム１０ｇが取り付けられている。
また、ダイアフラム１０ｇの圧力計内部側には、光ファ
イバ２３の光伝搬方向の一部に形成された本発明の大気
圧用検出素子を構成する大気圧用のＦＢＧ１０ｈが接着
剤で貼り付けられた構造になっている。なお、３つのＦ
ＢＧ１０ａ，１０ｂ，１０ｈは、光ファイバ２３の１芯
で直列に融着接続することで構成することができる。

【００２９】大気導入パイプには、大気が導かれるの
で、ダイアフラム１０ｇは、外部からの大気圧Ｐ0と内
部圧力Ｐ1の差圧（Ｐ0−Ｐ1）に応じて歪み、ＦＢＧ１
０ｈは、この差圧に応じた歪みを検出する。ＦＢＧ１０
ｈは、上記歪みを受けるとその中心波長がシフトするの
で、情報処理部３４は、ＦＢＧの波長シフト量から外部
大気と圧力計内部の差圧を検知することができ、この差
圧を補正すれば大気圧の変動と、温度変動による内部圧
力の変動に影響を受けることなく、正確な圧力測定が可
能となる。

【００３０】すなわち、下水道内の大気圧Ｐ0と光式圧
力計１０の内部圧力Ｐ1との差圧（Ｐ0−Ｐ1）と、大気
圧用ＦＢＧ１０ｈの波長シフト量ΔλPAの関係から求め
た差圧の関数ｇ（ΔλPA）を（２）式に加えた大気圧の
変動を補正する式は、 Ｈ＝ｆ（ΔλP）＋ｇ（ΔλPA） …（３） ΔλT＝λTM−λT20 ΔλP＝λPM−λP20−ΔλT ΔλPA＝λPMA−λP20A−ΔλT ここで、λPMA：大気圧用ＦＢＧ１０ｈの検出波長 λP20A：２０℃における大気圧用ＦＢＧ１０ｈの波長 で表され、本実施例では、この差圧分を補正することに
より、温度変動による内部圧力の変動、大気圧の変動の
影響を受けることなく、ＦＢＧ１０ａに加わる水圧Ｈを
正確に測定することができる。

【００３１】なお、大気圧用のＦＢＧ１０ｈを圧力計１
０内部に設けたのは、ＦＢＧ１０ｈも温度による影響を
受けるため、温度補正をして正確な圧力差を求める必要
がある。また、温度補正は、温度用のＦＢＧ１０ｂを利
用できるが、ＦＢＧ１０ｈと離れていると温度差が生じ
る場合がある。これらを考慮して、大気圧用のＦＢＧ１
０ｈを圧力計１０内部に設置すれば、圧力計１０内部の
温度はほとんど同一のため、正確な温度補正が可能とな
るためである。

【００３２】このように、本実施例では、密閉されてい
る圧力計内部に温度用のＦＢＧと大気圧用のＦＢＧを配
置したので、湿気や水等の侵入が一切なく、かつ大気圧
変動や温度による圧力計内部の圧力変動による影響を受
けずに、正確に外部から加わる圧力を測定して水位を求
めることができる。なお、本実施例では、大気圧用のＦ
ＢＧを圧力計内部に設けたが、圧力計と接続箱内部の温
度差が少ない場合には、上記大気圧用のＦＢＧを接続箱
内部に設けることも可能である。この場合には、接続箱
２１内部が外部と密閉されるように、ダイアフラム１０
ｇを接続箱２１に設けることで、大気導入パイプを省く
ことができ、部品点数及び製作コストを削減できる。

【００３３】また、本発明では、周囲温度が一定（例え
ば２０℃）の場合には、温度変動を考慮する必要性がな
いので、図８に示すように温度用ＦＢＧ１０ｂが不要と
なり、情報処理部３４は、大気圧の変動を示す波長シフ
ト量ΔλPA＝λPMAのみから、外圧用ＦＢＧ１０ａに加
わる圧力を補正することができる。すなわち、（３）式
は、本実施例では、 Ｈ＝ｆ（ΔλP）＋ｇ（ΔλPA） ΔλPA＝λPMA で表され、本実施例では、この差圧分を補正することに
より、大気圧の変動の影響を受けることなく、ＦＢＧ１
０ａに加わる水圧Ｈを正確に測定することができる。

【００３４】また、これら実施例の圧力計は、電源が不
要で設置場所を選ぶことがない、さらに電気がなく発火
の恐れがないことから、例えば処理場の貯留槽等のガス
発生箇所にも用いることができる。次に、本発明の圧力
測定装置を用いた圧力測定システムを図９のシステム構
成図に基づいて説明する。なお、この圧力測定システム
では、図１、図７又は図８に示した圧力測定装置のいず
れを用いることも可能であるが、本実施例では、代表し
て図１に示した圧力測定装置を用いた場合の一実施例を
示す。

【００３５】図において、本実施例では、３台の圧力測
定装置２〜４が光伝送用の幹線である光ケーブル２０を
介して直列に接続され、地上とは閉塞された下水道５内
の所定位置に配設されている。各圧力測定装置２〜４
は、外圧用ＦＢＧ１０ａと温度用ＦＢＧ１０ｂをそれぞ
れ有し、温度変動の影響を受けることなく、水位の測定
を可能にしている。

【００３６】本発明の信号線を構成する光ケーブル２０
の基端には、本発明の情報検知部を構成する遠隔制御局
３０が接続されており、遠隔制御局３０は、光ケーブル
２０の基端に光を出力する光源３１と、カップラ３２
と、カップラ３２を介して光ケーブル２０の基端と接続
されて反射光の波長を測定する波長測定器３３と、上記
測定された波長に基づいて水位を求める情報処理部３４
と、図示しないポンプの動作制御を行うポンプ制御部３
５等から構成されている。また、光ケーブル２０の終端
には、無反射終端部２８が設けられ、各圧力測定装置を
通過してきた光が終端で反射して、遠隔制御局３０へ戻
るのを防いでいる。

【００３７】情報処理部３４は、波長測定器３３で測定
された温度用ＦＢＧ１０ｂの波長シフト量を外圧用ＦＢ
Ｇ１０ａの波長から差し引いて水圧のみによる水位を求
める。このような水位測定を可能とするため、本実施例
では、各圧力測定装置に取り付けられているＦＢＧ１０
ａの中心周波数を、圧力がない状態で所定の間隔に予め
ずらして設定する。つまり、ＦＢＧ固有の波長は、水位
「０」から接続箱２５の位置までの範囲の水位に対して
変動するので、この変動範囲に応じた反射光の中心波長
変動幅を考慮して設定される。これにより、情報処理部
３４では、反射光の中心波長がこの設定されたどの変動
幅の範囲にあるか判断することで、どの圧力測定装置か
らの信号であるか認識することができる。

【００３８】このようなシステムにおいて、光源３１か
らの光がカップラ３２及び光ケーブル１を介して各圧力
測定装置２〜４のＦＢＧ１０ａに伝搬される。各圧力測
定装置２〜４は、水位に基づく水圧をダイアフラムで受
圧し、上記ダイアフラムは上記水圧により歪み、この歪
みをＦＢＧ１０ａで検出する。ＦＢＧ１０ａが歪むと、
ＦＢＧで反射される光の波長はシフトし、この波長のシ
フトを情報処理部３４で検出し、情報処理部３４は検出
した波長シフト量から本発明の２次情報である水位を求
める。さらに、情報処理部３４は求めた水位から、例え
ばポンプ場の雨水ポンプを駆動制御するポンプ制御部３
５に、ポンプ制御の指示を行うことが可能となる。

【００３９】このように、本実施例の圧力測定システム
では、１本の光ファイバに温度用のＦＢＧを有する複数
の圧力測定装置をシリアルに取り付け、広域及び多地点
の水位情報を正確に収集し、下水道管渠内の水位を瞬時
に測定できて管渠内水位を監視できる。このため、本実
施例では、例えば集中豪雨などの突発的な降雨に対して
も、上記収集した水位情報に基づいて雨水ポンプの最適
な駆動が可能になる。

【００４０】本発明は、これら実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形
実施が可能である。例えば、本発明は、下水道内の水位
測定に用いる場合に限らず、例えばＬＮＧタンクや石油
タンク等の液位測定、河川等の水位測定、湾岸等での潮
位測定及び汚水処理場等での汚泥検知に用いることが可
能である。

【００４１】また、本発明の受圧素子１０ｄ，１０ｇ
は、ダイアフラムに限らず、例えばベローズやブルドン
管等の素子を用いることも可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、外部
から加わる圧力によって歪む外圧用受圧素子と、該受圧
素子に固定された外圧用検出素子とを有する圧力計を備
え、該受圧素子の歪み量を検出することにより、当該受
圧素子に加わる圧力を測定する圧力測定装置であって、
前記圧力計の内部が前記外部と密閉されており、該内部
に設けられて温度変動に基づく前記受圧素子の歪み量を
検出する温度用検出素子と、前記外圧用検出素子で検出
された歪み量を、前記温度用検出素子で検出された歪み
量で補正する補正手段と、前記温度用検出素子で検出さ
れた歪み量に基づいて前記圧力計の内部圧力を検知する
内部圧力検知手段と、前記補正された歪み量と前記検知
された内部圧力に基づいて前記外部から前記外圧用受圧
素子に加わる圧力を補正して測定する測定手段とを備
え、周囲温度変動による圧力変化を考慮して外部から加
わる圧力を補正して測定するので、設置場所にかかわら
ず正確に圧力計に加わる外部圧力を測定することができ
る。

【００４３】請求項６では、請求項１，３又は４のいず
れかからなる圧力測定装置と、前記圧力測定装置と信号
線を介して接続される情報検知部とを備え、前記情報検
知部が圧力測定装置からの圧力情報を取り込み、該取り
込んだ圧力情報に基づいた２次情報を検知するので、圧
力測定装置からの圧力情報から外部圧力を正確に検知で
き、それに基づく２次情報を的確に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧力測定装置の構成の第１実施例
を示す構成図である。

【図２】図１に示した圧力計の構成の一例の断面図であ
る。

【図３】図２に示した圧力計の反射特性を示す特性図で
ある。

【図４】水位値と外圧用ＦＢＧの波長シフト量の関係の
一例を示す水位較正曲線の図である。

【図５】外圧用ＦＢＧと温度用ＦＢＧの温度に対する波
長シフト量の特性を示す図である。

【図６】内部圧力変動量ＰaとＦＢＧ１０ｂの波長シフ
ト量ΔλTの関係の一例を示す図である。

【図７】本発明に係る圧力測定装置の構成の第２実施例
を示す構成図である。

【図８】同じく、圧力測定装置の構成の第３実施例を示
す構成図である。

【図９】図１に示した圧力測定装置を用いた圧力測定シ
ステムの一実施例である。

【図１０】従来の圧力測定装置の構成を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

２〜４ 圧力測定装置 ５ 下水道 １０ 光式圧力計 １０ａ，１０ｂ，１０ｈ ＦＢＧ １０ｃ ケース １０ｄ，１０ｇ ダイアフラム １０ｅ 台座 １０ｆ 上部金具 １１，２２ リードケーブル １２ 中空パイプ １３ マンホール １４ 測定室 １５ 変換器 ２０ 幹線の光ケーブル ２１ 接続箱 ２３ 光ファイバ ２４ 大気導入パイプ ３０ 遠隔制御局 ３１ 光源 ３２ カップラ ３３ 波長測定器 ３４ 情報処理部 ３５ ポンプ制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F014 AA04 AB01 AC00 BA03 FA00 2F055 AA39 BB03 CC02 EE31 FF02 GG32 GG35 GG49 2F073 AA03 AA16 AB08 AB12 BB06 BC04 CC02 CD04 DD04 EF03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から加わる圧力によって歪む外圧用
   受圧素子と、該受圧素子に固定された外圧用検出素子と
   を有する圧力計を備え、該受圧素子の歪み量を検出する
   ことにより、当該受圧素子に加わる圧力を測定する圧力
   測定装置であって、 前記圧力計の内部が前記外部と密閉されており、 該内部に設けられて温度変動に基づく前記受圧素子の歪
   み量を検出する温度用検出素子と、 前記外圧用検出素子で検出された歪み量を、前記温度用
   検出素子で検出された歪み量で補正する補正手段と、 前記温度用検出素子で検出された歪み量に基づいて前記
   圧力計の内部圧力を検知する内部圧力検知手段と、 前記補正された歪み量と前記検知された内部圧力に基づ
   いて前記外部から前記外圧用受圧素子に加わる圧力を補
   正して測定する測定手段とを備えたことを特徴とする圧
   力測定装置。
2. 【請求項２】 前記温度用検出素子は、検出値が前記外
   圧用受圧素子の歪みによって変化しないように設置され
   ることを特徴とする請求項１に記載の圧力測定装置。
3. 【請求項３】 前記圧力測定装置は、前記圧力計と同じ
   空間内に設けられ、該圧力計内部に大気圧を導入する大
   気圧導入部と、 前記圧力計内部が外部と密閉されるように前記大気圧導
   入部に取り付けられ、前記大気圧導入部から加わる圧力
   によって歪む大気圧用受圧素子と、 前記大気圧用受圧素子の歪み量を検出する大気圧用検出
   素子とを備え、前記測定手段は、前記補正された歪み
   量、前記検知された内部圧力及び前記検出された大気圧
   に基づいて前記外部から前記外圧用受圧素子に加わる圧
   力を補正して測定することを特徴とする請求項１に記載
   の圧力測定装置。
4. 【請求項４】 外部から加わる圧力によって歪む外圧用
   受圧素子と、該受圧素子に固定された外圧用検出素子と
   を有する圧力計を備え、該受圧素子の歪み量を検出する
   ことにより、当該受圧素子に加わる圧力を測定する圧力
   測定装置であって、 前記圧力計の内部が前記外部と密閉されており、 前記圧力計内部に大気圧を導入する大気圧導入部と、 前記圧力計内部が外部と密閉されるように前記大気圧導
   入部に取り付けられ、前記大気圧導入部から加わる圧力
   によって歪む大気圧用受圧素子と、 前記大気圧用受圧素子の歪み量を検出する大気圧用検出
   素子と、 前記検出された大気圧に基づいて前記外部から前記外圧
   用受圧素子に加わる圧力を補正して測定する測定手段を
   備えたことを特徴とする圧力測定装置。
5. 【請求項５】 前記外圧用検出素子、温度用検出素子、
   大気圧用検出素子のうちの少なくとも１つは、ファイバ
   ブラッググレーティング部を有し、グレーティングによ
   る光のグレーティング特性が，前記受圧素子の歪み量に
   基づいて変化することを特徴とする請求項１乃至４のい
   ずれかに記載の圧力測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１，３又は４のいずれかからなる
   圧力測定装置と、 前記圧力測定装置と信号線を介して接続される情報検知
   部とを備え、 前記情報検知部は、圧力測定装置からの圧力情報を取り
   込み、該取り込んだ圧力情報に基づいた２次情報を検知
   することを特徴とする圧力測定システム。