JP2002277304A - 液面計 - Google Patents
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/30—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats
- G01F23/64—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats of the free float type without mechanical transmission elements
- G01F23/68—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats of the free float type without mechanical transmission elements using electrically actuated indicating means
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被測定流体の液面高さを確実に計測する。
【解決手段】 断面形状が高さ方向に一様で比重が液体
２の比重以下のフロート５を液体２中に浸漬する。この
フロート５を光ファイバ６によってその上端が液面２ａ
から常時突出するように一定高さに支持する。光ファイ
バ６の一端を光ファイバ歪み計測装置７に接続し、歪み
検出部６Ａをファイバ支持部材１４，１７間で折り返
す。フロート５が液体２によって浮力を受けると、光フ
ァイバ５の歪み検出部６Ａには張力が加わり、内部に歪
みが発生する。この歪みを光ファイバ歪み計測装置７に
よって検出することにより液面高さを計測する。
２の比重以下のフロート５を液体２中に浸漬する。この
フロート５を光ファイバ６によってその上端が液面２ａ
から常時突出するように一定高さに支持する。光ファイ
バ６の一端を光ファイバ歪み計測装置７に接続し、歪み
検出部６Ａをファイバ支持部材１４，１７間で折り返
す。フロート５が液体２によって浮力を受けると、光フ
ァイバ５の歪み検出部６Ａには張力が加わり、内部に歪
みが発生する。この歪みを光ファイバ歪み計測装置７に
よって検出することにより液面高さを計測する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液面高さを計測す
る液面計に関し、特に液体中に浸漬した物体が液体から
受ける鉛直上方の力（浮力）によって光ファイバ内に歪
を発生させ、この歪みを測定することにより、液面高さ
を計測する液面計に関する。
る液面計に関し、特に液体中に浸漬した物体が液体から
受ける鉛直上方の力（浮力）によって光ファイバ内に歪
を発生させ、この歪みを測定することにより、液面高さ
を計測する液面計に関する。
【０００２】
【従来の技術】液面の高さを計測する液面計としては、
従来から種々の原理を用いたものが提案されている。例
えば、静電容量式液面計（特開２０００−０９７７５０
号公報、特開平１１−０３０５４４号公報）、気圧式液
面計（特開２０００−０８８６２９号公報）、フロート
型液面計（特開平１０−１４８５６５号公報、特開平１
１−３２６０１５号公報）、電極式液面計（特開平１１
−０２３３４６号公報）、電波式液面計（特開平１０−
１９７６１７号公報）等が知られている。このうち、本
発明は、フロート型またはこれに準ずるもので、特に光
ファイバを用いた液面計を提供するものである。
従来から種々の原理を用いたものが提案されている。例
えば、静電容量式液面計（特開２０００−０９７７５０
号公報、特開平１１−０３０５４４号公報）、気圧式液
面計（特開２０００−０８８６２９号公報）、フロート
型液面計（特開平１０−１４８５６５号公報、特開平１
１−３２６０１５号公報）、電極式液面計（特開平１１
−０２３３４６号公報）、電波式液面計（特開平１０−
１９７６１７号公報）等が知られている。このうち、本
発明は、フロート型またはこれに準ずるもので、特に光
ファイバを用いた液面計を提供するものである。
【０００３】フロート型液面計は、液面高さの変動に伴
って昇降するフロートの高さを検出するもので、マグネ
ットとリードスイッチとを用いたフロート型と、ワイヤ
（またはテープ）を用いたフロート型の２種類がある。
前者のフロート型液面計は、液面の高さ方向に配列した
多数のリードスイッチを備え、これらのリードスイッチ
をフロートの上昇（または下降）に伴ってマグネットで
動作させ、ＯＮとなったリードスイッチの高さを液面高
さとして測定するものである。一方、後者のフロート型
液面計は、フロートに取付けた測長ワイヤをドラムに巻
取り、その巻上げ量から液体高さを算出するものであ
る。
って昇降するフロートの高さを検出するもので、マグネ
ットとリードスイッチとを用いたフロート型と、ワイヤ
（またはテープ）を用いたフロート型の２種類がある。
前者のフロート型液面計は、液面の高さ方向に配列した
多数のリードスイッチを備え、これらのリードスイッチ
をフロートの上昇（または下降）に伴ってマグネットで
動作させ、ＯＮとなったリードスイッチの高さを液面高
さとして測定するものである。一方、後者のフロート型
液面計は、フロートに取付けた測長ワイヤをドラムに巻
取り、その巻上げ量から液体高さを算出するものであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の液面計、特にマグネットと複数のリードスイ
ッチを用いたフロート型液面計は、フロートにマグネッ
トを組み込み、フロートをガイドするガイドパイプの内
部に多数のリードスイッチを組込む必要があるため、部
品点数が増加し、構造が複雑化するという問題があっ
た。
うな従来の液面計、特にマグネットと複数のリードスイ
ッチを用いたフロート型液面計は、フロートにマグネッ
トを組み込み、フロートをガイドするガイドパイプの内
部に多数のリードスイッチを組込む必要があるため、部
品点数が増加し、構造が複雑化するという問題があっ
た。
【０００５】一方、ワイヤを用いたフロート型液面計
は、ワイヤの巻上げドラム、巻上用モータ、プーリ等の
多くの部品を必要とするため、装置が大がかりになるば
かりか、機械的に巻き上げているため故障が多く、修
理、保守等に手間がかかるという問題があった。
は、ワイヤの巻上げドラム、巻上用モータ、プーリ等の
多くの部品を必要とするため、装置が大がかりになるば
かりか、機械的に巻き上げているため故障が多く、修
理、保守等に手間がかかるという問題があった。
【０００６】そこで、本発明者らはフロート型またはこ
れに準ずる形式（吊下げ式）であって、液面高さの変動
に伴い物体が液体から受ける浮力の変化に着目して種々
の検討を重ね実験を行ったところ、浮力の変化を光ファ
イバの歪みの変化として検出することにより、液面高さ
を計測することができることを確認した。
れに準ずる形式（吊下げ式）であって、液面高さの変動
に伴い物体が液体から受ける浮力の変化に着目して種々
の検討を重ね実験を行ったところ、浮力の変化を光ファ
イバの歪みの変化として検出することにより、液面高さ
を計測することができることを確認した。
【０００７】本発明は、上記した従来の問題と実験結果
に基づいてなされたもので、その目的とするところは、
液体中に垂直に浸漬した柱状の物体に生じる液面高さの
変動による浮力の変化を光ファイバ内に発生する歪みの
変化として検出することにより、液面高さを正確に計測
することができるようにした液面計を提供することにあ
る。
に基づいてなされたもので、その目的とするところは、
液体中に垂直に浸漬した柱状の物体に生じる液面高さの
変動による浮力の変化を光ファイバ内に発生する歪みの
変化として検出することにより、液面高さを正確に計測
することができるようにした液面計を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明に係る液面計は、高さ方向に一様な断面形
状を有して液体中に浸漬されるフロートと、このフロー
トをその上端部が液面から常時突出するように支持する
ことにより張力が付与される所要長さの支持部分を有す
る光ファイバと、この光ファイバの前記支持部分の内部
に液面高さの変化に伴って発生する歪みを検出する光フ
ァイバ歪み計測装置と、前記フロートに上接した位置と
前記フロートの下方にそれぞれ設けられたファイバ支持
部材とを備え、前記光ファイバの前記支持部分を前記フ
ァイバ支持部材間で折り返したものである。
に第１の発明に係る液面計は、高さ方向に一様な断面形
状を有して液体中に浸漬されるフロートと、このフロー
トをその上端部が液面から常時突出するように支持する
ことにより張力が付与される所要長さの支持部分を有す
る光ファイバと、この光ファイバの前記支持部分の内部
に液面高さの変化に伴って発生する歪みを検出する光フ
ァイバ歪み計測装置と、前記フロートに上接した位置と
前記フロートの下方にそれぞれ設けられたファイバ支持
部材とを備え、前記光ファイバの前記支持部分を前記フ
ァイバ支持部材間で折り返したものである。
【０００９】第２の発明に係る液面計は、上記第１の発
明において、光ファイバの支持部分をファイバ支持部材
間において複数回折り返したものである。
明において、光ファイバの支持部分をファイバ支持部材
間において複数回折り返したものである。
【００１０】第３の発明に係る液面計は、高さ方向に一
様な断面形状を有して液体中に浸漬されるフロートと、
このフロートをその上端部が液面から常時突出するよう
に支持することにより張力が付与される所要長さの支持
部分を有する光ファイバと、この光ファイバの前記支持
部分の内部に液面高さの変化に伴って発生する歪みを検
出する光ファイバ歪み計測装置と、前記フロートに上接
した位置と前記フロートの下方にそれぞれ設けられたフ
ァイバ支持部材とを備え、前記光ファイバの前記支持部
分を前記ファイバ支持部材間でループ状に形成してその
両端を留め具で固定したものである。
様な断面形状を有して液体中に浸漬されるフロートと、
このフロートをその上端部が液面から常時突出するよう
に支持することにより張力が付与される所要長さの支持
部分を有する光ファイバと、この光ファイバの前記支持
部分の内部に液面高さの変化に伴って発生する歪みを検
出する光ファイバ歪み計測装置と、前記フロートに上接
した位置と前記フロートの下方にそれぞれ設けられたフ
ァイバ支持部材とを備え、前記光ファイバの前記支持部
分を前記ファイバ支持部材間でループ状に形成してその
両端を留め具で固定したものである。
【００１１】第４の発明に係る液面計は、上記第３の発
明において、光ファイバ支持部分をファイバ支持部材間
において複数回折り返してループ状に形成したものであ
る。
明において、光ファイバ支持部分をファイバ支持部材間
において複数回折り返してループ状に形成したものであ
る。
【００１２】第５の発明に係る液面計は、高さ方向に一
様な断面形状を有して液体中に浸漬される浸漬部材と、
この浸漬部材をその上端部が液面から常時突出するよう
に支持または吊り下げるワイヤと、このワイヤに発生す
る張力が加えられる所要長さの部分を有する光ファイバ
と、この光ファイバの前記張力が加えられる部分の内部
に発生する歪みを検出する光ファイバ歪み計測装置とを
備え、前記光ファイバの前記張力が加えられる前記部分
を前記ワイヤに沿って配設し、その両端をワイヤに固定
したものである。
様な断面形状を有して液体中に浸漬される浸漬部材と、
この浸漬部材をその上端部が液面から常時突出するよう
に支持または吊り下げるワイヤと、このワイヤに発生す
る張力が加えられる所要長さの部分を有する光ファイバ
と、この光ファイバの前記張力が加えられる部分の内部
に発生する歪みを検出する光ファイバ歪み計測装置とを
備え、前記光ファイバの前記張力が加えられる前記部分
を前記ワイヤに沿って配設し、その両端をワイヤに固定
したものである。
【００１３】第６の発明に係る液面計は、上記第５の発
明において、ワイヤの光ファイバが固定される部分に弛
みを設けたものである。
明において、ワイヤの光ファイバが固定される部分に弛
みを設けたものである。
【００１４】第７の発明に係る液面計は、上記第５また
は第６の発明において、浸漬部材を液体の比重以下のフ
ロートで構成したものである。
は第６の発明において、浸漬部材を液体の比重以下のフ
ロートで構成したものである。
【００１５】第８の発明に係る液面計は、上記第５また
は第６の発明において、浸漬部材を液体の比重以上の吊
り部材で構成したものである。
は第６の発明において、浸漬部材を液体の比重以上の吊
り部材で構成したものである。
【００１６】第１〜第８の発明において、液面高さが変
動すると、フロートまたは吊り部材が液体から受ける浮
力の大きさも変化する。液面高さの変動の大きさは、フ
ロートまたは吊り部材の断面積がそれぞれ長さ方向に一
様なので、フロートまたは吊り部材に作用する浮力の変
化に正確に比例する。また、光ファイバの歪みの変化も
浮力の変動に正確に比例する。フロートの場合は、液面
高さが高くなりフロートに作用する浮力が増大すると、
フロートを支持している光ファイバまたはワイヤは引っ
張られる。したがって、光ファイバまたはワイヤに加わ
る張力は浮力に比例して大きくなり、光ファイバ内に発
生する歪みを増大させる。吊り部材の場合は、液面高さ
が高くなり吊り部材に作用する浮力が増大すると、吊り
部材を吊り下げているワイヤに作用する張力は浮力が増
大するとこれに反比例して減少するため、光ファイバ内
に発生する歪みを減少させる。したがって、光ファイバ
歪み計測装置で浮力の変化に伴い光ファイバ内に生じる
歪みを検出すると、液面高さと歪みの変化の相関関係か
ら液面高さを正確に計測することができる。
動すると、フロートまたは吊り部材が液体から受ける浮
力の大きさも変化する。液面高さの変動の大きさは、フ
ロートまたは吊り部材の断面積がそれぞれ長さ方向に一
様なので、フロートまたは吊り部材に作用する浮力の変
化に正確に比例する。また、光ファイバの歪みの変化も
浮力の変動に正確に比例する。フロートの場合は、液面
高さが高くなりフロートに作用する浮力が増大すると、
フロートを支持している光ファイバまたはワイヤは引っ
張られる。したがって、光ファイバまたはワイヤに加わ
る張力は浮力に比例して大きくなり、光ファイバ内に発
生する歪みを増大させる。吊り部材の場合は、液面高さ
が高くなり吊り部材に作用する浮力が増大すると、吊り
部材を吊り下げているワイヤに作用する張力は浮力が増
大するとこれに反比例して減少するため、光ファイバ内
に発生する歪みを減少させる。したがって、光ファイバ
歪み計測装置で浮力の変化に伴い光ファイバ内に生じる
歪みを検出すると、液面高さと歪みの変化の相関関係か
ら液面高さを正確に計測することができる。
【００１７】第１〜第４の発明において、光ファイバの
支持部分は折り返されるかまたはループ状に形成されて
いるので、見掛け上の長さが短縮され、装置の小型化を
可能にする。すなわち、光ファイバによる歪み測定に際
して、光ファイバの支持部分は、張力を受け歪みが発生
する部分であり、この歪みを検出するためには、その長
さが少なくとも１〜１．５ｍ程度必要とされる。この支
持部分を液体中に垂直に浸漬すると、装置自体の高さが
高くなり大型化する。そこで、支持部分を折り返すかま
たはループ状に形成すると、この支持部分の垂直方向の
見掛け上の長さが略半分になり、装置を小型化すること
ができる。また、折り返すかループ状に形成すると、２
本の光ファイバでフロートを支持するため、ファイバ１
本当たりの付加荷重を小さくできる。さらに、支持部分
を複数回折り返すと、その回数分だけ当該支持部分の見
掛け上の長さを短縮でき、一層装置を小型化することが
できる。
支持部分は折り返されるかまたはループ状に形成されて
いるので、見掛け上の長さが短縮され、装置の小型化を
可能にする。すなわち、光ファイバによる歪み測定に際
して、光ファイバの支持部分は、張力を受け歪みが発生
する部分であり、この歪みを検出するためには、その長
さが少なくとも１〜１．５ｍ程度必要とされる。この支
持部分を液体中に垂直に浸漬すると、装置自体の高さが
高くなり大型化する。そこで、支持部分を折り返すかま
たはループ状に形成すると、この支持部分の垂直方向の
見掛け上の長さが略半分になり、装置を小型化すること
ができる。また、折り返すかループ状に形成すると、２
本の光ファイバでフロートを支持するため、ファイバ１
本当たりの付加荷重を小さくできる。さらに、支持部分
を複数回折り返すと、その回数分だけ当該支持部分の見
掛け上の長さを短縮でき、一層装置を小型化することが
できる。
【００１８】第５〜第８の発明においては、光ファイバ
を浸漬部材から離間させて配置することができる。した
がって、光ファイバ自体を浸漬部材とともに液体中に浸
漬する必要がなく、空気中等の環境条件の良好な場所に
配置でき、液体による光ファイバの腐食、劣化、汚れ等
を防止することができる。第６の発明において、ワイヤ
の弛み部分は光ファイバに過大な張力が加わらないよう
にする。ここで、本発明は液体が水に限らず、オイル、
薬品等の各種液体の液面高さの測定に用いられるもので
ある。
を浸漬部材から離間させて配置することができる。した
がって、光ファイバ自体を浸漬部材とともに液体中に浸
漬する必要がなく、空気中等の環境条件の良好な場所に
配置でき、液体による光ファイバの腐食、劣化、汚れ等
を防止することができる。第６の発明において、ワイヤ
の弛み部分は光ファイバに過大な張力が加わらないよう
にする。ここで、本発明は液体が水に限らず、オイル、
薬品等の各種液体の液面高さの測定に用いられるもので
ある。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明をフロー
ト型の液面計に適用した第１の実施の形態を示す断面
図、図２は図１のII−II線断面図である。これらの図に
おいて、符号１で示すものは測定対象である液体２を収
容した開放型の容器、３は液体２の液面２ａの高さ（液
面高さ）を計測する液面計である。
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明をフロー
ト型の液面計に適用した第１の実施の形態を示す断面
図、図２は図１のII−II線断面図である。これらの図に
おいて、符号１で示すものは測定対象である液体２を収
容した開放型の容器、３は液体２の液面２ａの高さ（液
面高さ）を計測する液面計である。
【００２０】前記液面計３は、前記容器１内に配設され
た外筒４と、この外筒４内にあって前記液体２中に浸漬
されたフロート５と、このフロート５を支持し一定の高
さに保持する光ファイバ６と、前記容器１の上に設置さ
れた光ファイバ歪み計測装置（以下、Ｂ−ＯＴＤＲと称
する：Brillouin-Optical Time DomainReflectometer
）７等で構成されている。
た外筒４と、この外筒４内にあって前記液体２中に浸漬
されたフロート５と、このフロート５を支持し一定の高
さに保持する光ファイバ６と、前記容器１の上に設置さ
れた光ファイバ歪み計測装置（以下、Ｂ−ＯＴＤＲと称
する：Brillouin-Optical Time DomainReflectometer
）７等で構成されている。
【００２１】前記外筒４は、円筒形に形成されて上端が
液体２の上方に突出し、下端が固定具１０によって容器
１の底に固定されている。外筒４の内部は、上面に形成
された２つのファイバ用孔１１，１２によって大気に開
放されており、また周面の下部には液体２を内部に導く
複数個の液体導入孔１３が形成されている。液体導入孔
１３の数および大きさは、任意であり適宜変更すること
ができ、特に指定されるものではない。
液体２の上方に突出し、下端が固定具１０によって容器
１の底に固定されている。外筒４の内部は、上面に形成
された２つのファイバ用孔１１，１２によって大気に開
放されており、また周面の下部には液体２を内部に導く
複数個の液体導入孔１３が形成されている。液体導入孔
１３の数および大きさは、任意であり適宜変更すること
ができ、特に指定されるものではない。
【００２２】外筒４の材質としては、プラスチック、金
属、陶器、木材、その他液体２に侵されないものであれ
ばどのような材質のものであってもよい。また、形状と
しては、筒体に限らず適宜な形状のもの、例えばすのこ
型、簾型、網型など、液体２を通す形状、構造のもので
あれば如何なるものでもよい。
属、陶器、木材、その他液体２に侵されないものであれ
ばどのような材質のものであってもよい。また、形状と
しては、筒体に限らず適宜な形状のもの、例えばすのこ
型、簾型、網型など、液体２を通す形状、構造のもので
あれば如何なるものでもよい。
【００２３】また、フロート型の液面計３の場合、外筒
４は、液体２の液面２ａが下がってフロート５の大部分
が液面２ａより上に出たときにフロート５が転倒しない
ようにするために用いられるものであるため、フロート
５全体を収納する筒状体のものに限らず、フロート５の
上下端部のみをそれぞれ上下動自在にガイドする２つの
ガイド部材で構成されるものであってもよい。要は、フ
ロート５の転倒を防止するものであれば、何でもよい。
４は、液体２の液面２ａが下がってフロート５の大部分
が液面２ａより上に出たときにフロート５が転倒しない
ようにするために用いられるものであるため、フロート
５全体を収納する筒状体のものに限らず、フロート５の
上下端部のみをそれぞれ上下動自在にガイドする２つの
ガイド部材で構成されるものであってもよい。要は、フ
ロート５の転倒を防止するものであれば、何でもよい。
【００２４】前記フロート５は、比重が液体２の比重以
下の材質、例えば木材、プラスチック等によって断面形
状が高さ方向において一様な棒状（または筒状）に形成
されている。また、フロート５は、液体２の液面２ａの
変動範囲をカバーするに十分な長さを有し、上端が液面
２ａの最大高さより上方に突出するように液体２中に浸
漬されている。フロート５の液面２ａから突出する上端
には、２つのファイバ固定用パイプ１５ａ，１５ｂを備
えたファイバ支持部材１４が一体的に設けられ、下面中
央には凹部１６が形成されている。
下の材質、例えば木材、プラスチック等によって断面形
状が高さ方向において一様な棒状（または筒状）に形成
されている。また、フロート５は、液体２の液面２ａの
変動範囲をカバーするに十分な長さを有し、上端が液面
２ａの最大高さより上方に突出するように液体２中に浸
漬されている。フロート５の液面２ａから突出する上端
には、２つのファイバ固定用パイプ１５ａ，１５ｂを備
えたファイバ支持部材１４が一体的に設けられ、下面中
央には凹部１６が形成されている。
【００２５】前記留め具１０の上面には、前記ファイバ
支持部材１４とは別のファイバ支持部材１７がフロート
５の略真下に位置するように取付部材１８を介して配設
されている。ファイバ支持部材１７は、外径がフロート
５の外径より大きい円柱状に形成されて軸線が水平にな
るように前記取付部材１８に固定されており、上面に前
記フロート５の凹部１６に挿入される突起１９を有し、
これによってフロート５の前後左右方向の移動を規制し
ている。
支持部材１４とは別のファイバ支持部材１７がフロート
５の略真下に位置するように取付部材１８を介して配設
されている。ファイバ支持部材１７は、外径がフロート
５の外径より大きい円柱状に形成されて軸線が水平にな
るように前記取付部材１８に固定されており、上面に前
記フロート５の凹部１６に挿入される突起１９を有し、
これによってフロート５の前後左右方向の移動を規制し
ている。
【００２６】前記光ファイバ６は、前記フロート５を一
定高さに支持するとともに液面高さを検出するセンサと
して用いられるもので、一端６ａが前記Ｂ−ＯＴＤＲ７
に接続され、前記小孔１１より前記外筒４内に挿入さ
れ、さらに一方のファイバ固定用パイプ１５ａに挿通さ
れて接着剤２１によって固定され、前記パイプ１５ａよ
り下方部分がフロート５の周面に沿って液体２中に浸漬
され、前記ファイバ支持部材１７の下面に添接されるこ
とにより上方に折り返されて他方のファイバ固定用パイ
プ１５ｂに下から挿通されて接着剤２１により固定さ
れ、終端部６ｂが小孔１２から前記外筒４の上方に突出
している。したがって、光ファイバ６のファイバ固定用
パイプ１５ａの下端からファイバ固定用パイプ１５ｂま
での部分６Ａは、中間部が下方のファイバ支持部材１７
によって支持され折り返されることによりフロート５を
支持する支持部分を形成している。また、この支持部分
６Ａは、フロート５に作用する浮力によって張力を受け
内部に歪みが発生する部分で、歪み検出部を形成してい
る（以下、歪み検出部という）。このため、歪み検出部
６Ａは、歪み検出に必要な長さ、例えば１〜１．５ｍ程
度の長さを有している。光ファイバ６の中間部の２箇所
をファイバ固定用パイプ１５ａ，１５ｂに固定してファ
イバ支持部材１７によって折り返し、両パイプ１５ａ，
１５ｂ間を歪み検出部６Ａとする際には、歪み検出部６
Ａに弛みがなくかつ初期張力が加わらないように固定す
る。また、歪み検出部６Ａは、張力を受けるためフロー
ト５に接触しないことが望ましい。なお、光ファイバ６
の端末６ｃは、シリコーンオイルの塗布によって反射防
止処理が施されている。
定高さに支持するとともに液面高さを検出するセンサと
して用いられるもので、一端６ａが前記Ｂ−ＯＴＤＲ７
に接続され、前記小孔１１より前記外筒４内に挿入さ
れ、さらに一方のファイバ固定用パイプ１５ａに挿通さ
れて接着剤２１によって固定され、前記パイプ１５ａよ
り下方部分がフロート５の周面に沿って液体２中に浸漬
され、前記ファイバ支持部材１７の下面に添接されるこ
とにより上方に折り返されて他方のファイバ固定用パイ
プ１５ｂに下から挿通されて接着剤２１により固定さ
れ、終端部６ｂが小孔１２から前記外筒４の上方に突出
している。したがって、光ファイバ６のファイバ固定用
パイプ１５ａの下端からファイバ固定用パイプ１５ｂま
での部分６Ａは、中間部が下方のファイバ支持部材１７
によって支持され折り返されることによりフロート５を
支持する支持部分を形成している。また、この支持部分
６Ａは、フロート５に作用する浮力によって張力を受け
内部に歪みが発生する部分で、歪み検出部を形成してい
る（以下、歪み検出部という）。このため、歪み検出部
６Ａは、歪み検出に必要な長さ、例えば１〜１．５ｍ程
度の長さを有している。光ファイバ６の中間部の２箇所
をファイバ固定用パイプ１５ａ，１５ｂに固定してファ
イバ支持部材１７によって折り返し、両パイプ１５ａ，
１５ｂ間を歪み検出部６Ａとする際には、歪み検出部６
Ａに弛みがなくかつ初期張力が加わらないように固定す
る。また、歪み検出部６Ａは、張力を受けるためフロー
ト５に接触しないことが望ましい。なお、光ファイバ６
の端末６ｃは、シリコーンオイルの塗布によって反射防
止処理が施されている。
【００２７】光ファイバ６としては単線であってもよい
が、これに限らず断線するおそれがあるときは、光ファ
イバテープ、光ファイバコード、その他光ファイバ６を
保護、補強するものと一体に用いられるものであること
が好ましい。
が、これに限らず断線するおそれがあるときは、光ファ
イバテープ、光ファイバコード、その他光ファイバ６を
保護、補強するものと一体に用いられるものであること
が好ましい。
【００２８】前記Ｂ−ＯＴＤＲ７は、光ファイバ中の自
然ブリリアン散乱光や後方レーリー散乱光またはブリリ
アン増幅光等を検出して解析することにより、光ファイ
バの長手方向の歪みの分布や損失分布を測定する装置で
ある。
然ブリリアン散乱光や後方レーリー散乱光またはブリリ
アン増幅光等を検出して解析することにより、光ファイ
バの長手方向の歪みの分布や損失分布を測定する装置で
ある。
【００２９】図３にＢ−ＯＴＤＲ７の基本構成を示す。
Ｂ−ＯＴＤＲ７は、スペクトル線幅が狭い連続光を出射
するコヒーレント光源３０、コヒーレント光源（レーザ
ー光源）３０から出射した連続光を信号光３２と参照光
３３に分岐する光合分波器３１、信号光３２の光周波数
を時系列で段階的に変化させ、２μｓｅｃ程度の時間幅
を有する光パルス列に変換（光周波数変換）する光周波
数変換器３４を備えている。また、前記光パルス列を時
間幅が１０ｎｓｅｃ〜１μｓｅｃ程度の光パルス３６に
変換する光パルス変調器３５、前記光パルス３６を光フ
ァイバ６に入射させる光合分波器３７、前記光合分波器
３１からの参照光３３が入射するとともに、光ファイバ
６中に生じたレーリー散乱やブリリアン散乱等の後方散
乱光３８が前記光合分波器３７を経て入射するコヒーレ
ント光受信器３９を備えている。
Ｂ−ＯＴＤＲ７は、スペクトル線幅が狭い連続光を出射
するコヒーレント光源３０、コヒーレント光源（レーザ
ー光源）３０から出射した連続光を信号光３２と参照光
３３に分岐する光合分波器３１、信号光３２の光周波数
を時系列で段階的に変化させ、２μｓｅｃ程度の時間幅
を有する光パルス列に変換（光周波数変換）する光周波
数変換器３４を備えている。また、前記光パルス列を時
間幅が１０ｎｓｅｃ〜１μｓｅｃ程度の光パルス３６に
変換する光パルス変調器３５、前記光パルス３６を光フ
ァイバ６に入射させる光合分波器３７、前記光合分波器
３１からの参照光３３が入射するとともに、光ファイバ
６中に生じたレーリー散乱やブリリアン散乱等の後方散
乱光３８が前記光合分波器３７を経て入射するコヒーレ
ント光受信器３９を備えている。
【００３０】ブリリアン散乱光は、光が媒質（光ファイ
バ）中を通過するときに生じる散乱光の１つであり、入
射光に対して光ファイバの媒質に固有の周波数だけシフ
トして散乱され、さらに歪みや温度変化があるときは、
そのシフト量は、光ファイバの歪みや温度に比例して変
化する。したがって、ブリリアン周波数シフトの変化量
を求めることにより、光ファイバに加わった歪みを長さ
方向に沿って連続的に測定することができる。温度によ
る周波数シフトの変化量は、歪みによる変化量に比べて
きわめて少ない（０．００２％／℃）ため、歪みによる
ブリリアン周波数シフトの変化量を測定する上で温度変
化が小さい場合（５℃程度）には、温度による影響を無
視することができる。
バ）中を通過するときに生じる散乱光の１つであり、入
射光に対して光ファイバの媒質に固有の周波数だけシフ
トして散乱され、さらに歪みや温度変化があるときは、
そのシフト量は、光ファイバの歪みや温度に比例して変
化する。したがって、ブリリアン周波数シフトの変化量
を求めることにより、光ファイバに加わった歪みを長さ
方向に沿って連続的に測定することができる。温度によ
る周波数シフトの変化量は、歪みによる変化量に比べて
きわめて少ない（０．００２％／℃）ため、歪みによる
ブリリアン周波数シフトの変化量を測定する上で温度変
化が小さい場合（５℃程度）には、温度による影響を無
視することができる。
【００３１】次に、本発明に係る液面計３の測定原理に
ついて図１および図２を用いて説明する。先ず、ファイ
バ６によって支持されたフロート５を外筒４内に配設
し、この外筒４とともに液体２中に浸漬し、外筒４を固
定部１０によって容器１の底面に固定する。フロート５
は、液体２中に浸漬されることにより、液体２から鉛直
上方の力、すなわち浮力を受ける。この浮力は、フロー
ト５が排除した液体２の重さに等しい。このため、フロ
ート５を支持している光ファイバ６の歪み検出部６Ａに
は張力が加わり、内部に歪みが発生する。液面高さ２ａ
が変動すると、フロート５に作用する浮力の大きさも変
化する。このため、歪み検出部６Ａに加わる張力および
当該検出部内に発生する歪みも浮力の大きさに比例して
変化する。すなわち、液面高さが高くなると、浮力が大
きくなるので、歪み検出部６Ａには大きな張力が加わ
り、歪み検出部６Ａ内に発生する歪みが増大する。反対
に液面高さが低くなって浮力が低下すると、歪み検出部
６Ａに作用する張力が小さくなるので、歪み検出部６Ａ
内に発生する歪みも減少する。
ついて図１および図２を用いて説明する。先ず、ファイ
バ６によって支持されたフロート５を外筒４内に配設
し、この外筒４とともに液体２中に浸漬し、外筒４を固
定部１０によって容器１の底面に固定する。フロート５
は、液体２中に浸漬されることにより、液体２から鉛直
上方の力、すなわち浮力を受ける。この浮力は、フロー
ト５が排除した液体２の重さに等しい。このため、フロ
ート５を支持している光ファイバ６の歪み検出部６Ａに
は張力が加わり、内部に歪みが発生する。液面高さ２ａ
が変動すると、フロート５に作用する浮力の大きさも変
化する。このため、歪み検出部６Ａに加わる張力および
当該検出部内に発生する歪みも浮力の大きさに比例して
変化する。すなわち、液面高さが高くなると、浮力が大
きくなるので、歪み検出部６Ａには大きな張力が加わ
り、歪み検出部６Ａ内に発生する歪みが増大する。反対
に液面高さが低くなって浮力が低下すると、歪み検出部
６Ａに作用する張力が小さくなるので、歪み検出部６Ａ
内に発生する歪みも減少する。
【００３２】ここで、フロート５（光ファイバ６も同
様）は、断面積が長さ方向に一様なので、液体２の液面
高さ２ａの変動の大きさは、フロート５に作用する浮力
の変化に正確に比例する。また、歪み検出部６Ａに加わ
る張力と歪みの変化もそれに正確に比例する。そして、
この歪みの変化をＢ−ＯＴＤＲ７によって計測する。す
なわち、図３に示すようにコヒーレント光源３０から出
射されたスペクトル線幅が狭い連続光を光合分波器３１
によって信号光３２と参照光３３に分岐し、信号光３２
を光周波数変換器３４によってその光周波数を時系列で
段階的に変化させるとともに、２μｓｅｃ程度の時間幅
を有する光パルス列に変換（光周波数変換）し、さらに
光パルス変調器３５によって時間幅が１０ｎｓｅｃ〜１
μｓｅｃ程度の光パルス３６に変換した後、光合分波器
３７を経て光ファイバ６に入射させる。光パルス３６が
光ファイバ６に入射すると、光ファイバ６の歪み検出部
６Ａ中で歪みによるレーリー散乱やブリリアン散乱が起
き、後方散乱光３８が生じる。この後方散乱光３８は光
合分波器３７を通りコヒーレント光受信器３９に入射す
る。また、前記参照光３３もコヒーレント光受信器３９
に入射し、これら両光を信号処理することにより、歪み
検出部６Ａにおける歪みの変化を検出する。
様）は、断面積が長さ方向に一様なので、液体２の液面
高さ２ａの変動の大きさは、フロート５に作用する浮力
の変化に正確に比例する。また、歪み検出部６Ａに加わ
る張力と歪みの変化もそれに正確に比例する。そして、
この歪みの変化をＢ−ＯＴＤＲ７によって計測する。す
なわち、図３に示すようにコヒーレント光源３０から出
射されたスペクトル線幅が狭い連続光を光合分波器３１
によって信号光３２と参照光３３に分岐し、信号光３２
を光周波数変換器３４によってその光周波数を時系列で
段階的に変化させるとともに、２μｓｅｃ程度の時間幅
を有する光パルス列に変換（光周波数変換）し、さらに
光パルス変調器３５によって時間幅が１０ｎｓｅｃ〜１
μｓｅｃ程度の光パルス３６に変換した後、光合分波器
３７を経て光ファイバ６に入射させる。光パルス３６が
光ファイバ６に入射すると、光ファイバ６の歪み検出部
６Ａ中で歪みによるレーリー散乱やブリリアン散乱が起
き、後方散乱光３８が生じる。この後方散乱光３８は光
合分波器３７を通りコヒーレント光受信器３９に入射す
る。また、前記参照光３３もコヒーレント光受信器３９
に入射し、これら両光を信号処理することにより、歪み
検出部６Ａにおける歪みの変化を検出する。
【００３３】この場合、ブリリアン散乱の後方散乱光３
８の強度は、レーリー散乱光強度の約１００分の１と微
弱であるが、コヒーレント検波技術、光周波数変換技術
を採用することにより、光ファイバ６中のブリリアン散
乱光を高精度に検出することができる。なお、光ファイ
バの歪みを計測するこの種のＢ−ＯＴＤＲ７は、従来公
知であり（例えば、特開平１０−９０１２１号公報、特
開平９−８９７１４号公報、特開平５−２３１９２３号
公報、特開平１０−１９７２９８号公報等）、市販のも
のを使用することができる。
８の強度は、レーリー散乱光強度の約１００分の１と微
弱であるが、コヒーレント検波技術、光周波数変換技術
を採用することにより、光ファイバ６中のブリリアン散
乱光を高精度に検出することができる。なお、光ファイ
バの歪みを計測するこの種のＢ−ＯＴＤＲ７は、従来公
知であり（例えば、特開平１０−９０１２１号公報、特
開平９−８９７１４号公報、特開平５−２３１９２３号
公報、特開平１０−１９７２９８号公報等）、市販のも
のを使用することができる。
【００３４】測定に際しては、予め光ファイバ６の歪み
検出部６Ａにおける歪みの変化と液面高さの変化を実験
によって測定し、その相関を求めておく。そして、歪み
の変化をＢ−ＯＴＤＲ７で計測した後、その値に対応す
る液面高さを前記相関から読み取ることにより、液体２
の液面高さＨを測定することができる。
検出部６Ａにおける歪みの変化と液面高さの変化を実験
によって測定し、その相関を求めておく。そして、歪み
の変化をＢ−ＯＴＤＲ７で計測した後、その値に対応す
る液面高さを前記相関から読み取ることにより、液体２
の液面高さＨを測定することができる。
【００３５】上記した実施の形態においては、Ｂ−ＯＴ
ＤＲ７を用いて光ファイバ６の歪みを検出したが、これ
に限らず他の測定原理を用いた光ファイバ歪み計測装
置、例えばファイバ・ブラッグ・グレーティング法を用
いた光ファイバ歪み計測装置（以下、ＦＢＧという）を
用いて計測してもよい。このＦＢＧは、光ファイバ６の
コア部の屈折率をファイバ軸方向に周期的に変化させた
ものを検出素子に用いるもので、検出素子に入った光の
うち、屈折率の周期に対応した特定の波長（ブラッグ波
長）のみがファイバグレーティングにおいて選択的に反
射されることになる。検出素子に歪みが加えられると、
ファイバグレーティングの周期が変化するため、反射光
の周波数にシフトが生じる。そのシフト量は、光ファイ
バの歪みに比例して変化する。したがって、ブラッグ反
射の周波数シフトの変化量を求めることにより、光ファ
イバの歪みを測定することができる。
ＤＲ７を用いて光ファイバ６の歪みを検出したが、これ
に限らず他の測定原理を用いた光ファイバ歪み計測装
置、例えばファイバ・ブラッグ・グレーティング法を用
いた光ファイバ歪み計測装置（以下、ＦＢＧという）を
用いて計測してもよい。このＦＢＧは、光ファイバ６の
コア部の屈折率をファイバ軸方向に周期的に変化させた
ものを検出素子に用いるもので、検出素子に入った光の
うち、屈折率の周期に対応した特定の波長（ブラッグ波
長）のみがファイバグレーティングにおいて選択的に反
射されることになる。検出素子に歪みが加えられると、
ファイバグレーティングの周期が変化するため、反射光
の周波数にシフトが生じる。そのシフト量は、光ファイ
バの歪みに比例して変化する。したがって、ブラッグ反
射の周波数シフトの変化量を求めることにより、光ファ
イバの歪みを測定することができる。
【００３６】このような液面計３においては、歪み検出
部６Ａをファイバ支持部材１７によって折り返している
ので、直線状に配置した場合に比べてフロート５および
歪み検出部６Ａの高さ方向の寸法を略半分に短縮でき、
液面計３のセンサ部分の体積を小型化することができ
る。反対に、歪み検出部６Ａの延べの長さを長くしたい
ときは、装置自体の体積を変えないで折り返し構成によ
り長い歪み検出部とすることができる。
部６Ａをファイバ支持部材１７によって折り返している
ので、直線状に配置した場合に比べてフロート５および
歪み検出部６Ａの高さ方向の寸法を略半分に短縮でき、
液面計３のセンサ部分の体積を小型化することができ
る。反対に、歪み検出部６Ａの延べの長さを長くしたい
ときは、装置自体の体積を変えないで折り返し構成によ
り長い歪み検出部とすることができる。
【００３７】また、歪み検出部６Ａをファイバ支持部材
１７で折り返すと見掛け上フロート５の両側に位置する
２本の光ファイバでフロート５を支持することになるの
で、１本当たりの負荷荷重を小さくすることができ、光
ファイバ６の断線を防止することができる。
１７で折り返すと見掛け上フロート５の両側に位置する
２本の光ファイバでフロート５を支持することになるの
で、１本当たりの負荷荷重を小さくすることができ、光
ファイバ６の断線を防止することができる。
【００３８】図４は本発明の第２の実施の形態を示す断
面図、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図である。この実施の
形態は、光ファイバ６の歪み検出部６Ａを２つのファイ
バ支持部材１４と１７間で３回折り返したものである。
このため、上側のファイバ固定部１４は、下側のファイ
バ支持部材１７と同様に円柱状に形成されてフロート５
の上面に水平に設置され、上面側で光ファイバ６を折り
返している。その他の構造は上記した第１の実施の形態
を同一であるため、同一構成部材のものについては同一
符号をもって示し、その説明を省略する。
面図、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図である。この実施の
形態は、光ファイバ６の歪み検出部６Ａを２つのファイ
バ支持部材１４と１７間で３回折り返したものである。
このため、上側のファイバ固定部１４は、下側のファイ
バ支持部材１７と同様に円柱状に形成されてフロート５
の上面に水平に設置され、上面側で光ファイバ６を折り
返している。その他の構造は上記した第１の実施の形態
を同一であるため、同一構成部材のものについては同一
符号をもって示し、その説明を省略する。
【００３９】このような構造においては、折り返しの回
数分だけ歪み検出部６Ａの見掛け上の長さを短縮するこ
とができ、一層装置を小型化することができ、かつ光フ
ァイバ１本当たりの負荷荷重をより一層小さくすること
ができる。
数分だけ歪み検出部６Ａの見掛け上の長さを短縮するこ
とができ、一層装置を小型化することができ、かつ光フ
ァイバ１本当たりの負荷荷重をより一層小さくすること
ができる。
【００４０】図６は本発明の第３の実施の形態を示す断
面図、図７は図６のVII −VII 線断面図である。この実
施の形態は、光ファイバ６の歪み検出部６Ａの両端を固
定するファイバ固定用パイプ１５ａ，１５ｂを下側のフ
ァイバ支持部材１７に設け、このファイバ支持部材１７
と上側のファイバ支持部材１４との間で歪み検出部６Ａ
を３回折り返したものである。上側のファイバ支持部材
１４は、円柱状に形成されてフロート５の上面に水平に
設置されて上面に凹部４１を有し、この凹部４１に外筒
４に設けた突起４２を係入させることにより、下側の突
起１９とともにフロート５の転倒を防止している。
面図、図７は図６のVII −VII 線断面図である。この実
施の形態は、光ファイバ６の歪み検出部６Ａの両端を固
定するファイバ固定用パイプ１５ａ，１５ｂを下側のフ
ァイバ支持部材１７に設け、このファイバ支持部材１７
と上側のファイバ支持部材１４との間で歪み検出部６Ａ
を３回折り返したものである。上側のファイバ支持部材
１４は、円柱状に形成されてフロート５の上面に水平に
設置されて上面に凹部４１を有し、この凹部４１に外筒
４に設けた突起４２を係入させることにより、下側の突
起１９とともにフロート５の転倒を防止している。
【００４１】このような構造においても上記した第２の
実施の形態と同一の効果が得られることは明らかであろ
う。
実施の形態と同一の効果が得られることは明らかであろ
う。
【００４２】図８は本発明の第４の実施の形態を示す断
面図である。この実施の形態は、光ファイバ６の歪み検
出部６Ａをループ状に形成して光ファイバ支持部材１
４，１７の周面に添接し、この歪み検出部６Ａの両端部
を留め具４５によって固定し、光ファイバ６の終端部６
ｂを外筒４の液体導入口１３に挿通して容器１の上方に
導いたものである。
面図である。この実施の形態は、光ファイバ６の歪み検
出部６Ａをループ状に形成して光ファイバ支持部材１
４，１７の周面に添接し、この歪み検出部６Ａの両端部
を留め具４５によって固定し、光ファイバ６の終端部６
ｂを外筒４の液体導入口１３に挿通して容器１の上方に
導いたものである。
【００４３】本実施の形態においては、光ファイバ６の
歪み検出部６Ａを各光ファイバ支持部材１４，１７で１
回ずつ折り返してループの回数を１回としたが、図９お
よび図１０に第５の実施の形態として示すようにループ
の回数を２回、またはそれ以上にしてもよい。すなわ
ち、第５の実施の形態は、光ファイバ６の歪み検出部６
Ａを各光ファイバ支持部材１４，１７でそれぞれ２回ず
つ折り返してループの回数を２とした１回としたもので
ある。光ファイバ支持部材１４，１７は、円柱状に形成
され、互いに直交するように９０°向きを異ならせて水
平に配置されている。
歪み検出部６Ａを各光ファイバ支持部材１４，１７で１
回ずつ折り返してループの回数を１回としたが、図９お
よび図１０に第５の実施の形態として示すようにループ
の回数を２回、またはそれ以上にしてもよい。すなわ
ち、第５の実施の形態は、光ファイバ６の歪み検出部６
Ａを各光ファイバ支持部材１４，１７でそれぞれ２回ず
つ折り返してループの回数を２とした１回としたもので
ある。光ファイバ支持部材１４，１７は、円柱状に形成
され、互いに直交するように９０°向きを異ならせて水
平に配置されている。
【００４４】このような構造においても歪み検出部６Ａ
を単に折り返した実施の形態と同様な効果が得られるこ
とは明らかであろう。
を単に折り返した実施の形態と同様な効果が得られるこ
とは明らかであろう。
【００４５】図１１は本発明の第６の実施の形態を示す
断面図である。この実施の形態は、比重が液体２の比重
以上の浸漬部材（吊り部材）５０をワイヤ５１によって
吊り下げて下端部を液体２中に浸漬している。また、光
ファイバ６の中間部をワイヤ５１の中間部に２つの固定
部材５２，５３によって固定し、これらの固定部材５
２，５３間の部分を歪み検出部６Ａとして用い、一端６
ａをＢ−ＯＴＲ７に接続したものである。このような液
面計をここでは吊り型液面計５５と呼ぶ。
断面図である。この実施の形態は、比重が液体２の比重
以上の浸漬部材（吊り部材）５０をワイヤ５１によって
吊り下げて下端部を液体２中に浸漬している。また、光
ファイバ６の中間部をワイヤ５１の中間部に２つの固定
部材５２，５３によって固定し、これらの固定部材５
２，５３間の部分を歪み検出部６Ａとして用い、一端６
ａをＢ−ＯＴＲ７に接続したものである。このような液
面計をここでは吊り型液面計５５と呼ぶ。
【００４６】光ファイバ歪み検出部６Ａは、固定部材５
２，５３に初期張力が付与されない状態で直線状に固定
され、液体２の上方に位置している。吊り部材５０は、
長さ方向に一様な断面積を有している。ワイヤ５１は、
上端が支持バー５６に固定され、下端が吊り部材５０の
上端に接続され、固定部材５２，５３間の部分５１ａに
適度な弛みが付与されており、これによって過度な張力
が加わったときに歪み検出部６が断線するのを防止する
ようにしている。
２，５３に初期張力が付与されない状態で直線状に固定
され、液体２の上方に位置している。吊り部材５０は、
長さ方向に一様な断面積を有している。ワイヤ５１は、
上端が支持バー５６に固定され、下端が吊り部材５０の
上端に接続され、固定部材５２，５３間の部分５１ａに
適度な弛みが付与されており、これによって過度な張力
が加わったときに歪み検出部６が断線するのを防止する
ようにしている。
【００４７】このような吊り型液面計５５において、ワ
イヤ５１によって吊り下げられた吊り部材５０を液体２
中に浸漬する。ワイヤ５１は、吊り部材５０を吊り下げ
ることにより張力が加わる。このため、光ファイバ６の
歪み検出部６Ａにも張力が加わり、内部に歪みが発生す
る。吊り部材５０は、液体２中に浸漬されると、液体２
から浮力を受ける。この浮力は、吊り部材５０が排除し
た液体２の重さに等しく、液体２の液面高さが高くなる
と増大し、低くなると減少する。吊り部材５０は、断面
積が長さ方向に一様なので、液面高さの変動の大きさ
は、吊り部材５０に作用する浮力の変化に正確に比例す
る。ワイヤ５１は、吊り部材５０が浮力を受けて軽くな
ると、この浮力の大きさだけ張力が減少する。したがっ
て、歪み検出部６Ａに加わる張力も減少し、内部に発生
する歪みを減少させる。つまり、歪み検出部６Ａに加わ
る張力および歪み検出部６Ａ内に発生する歪みは、浮力
の大きさに反比例して変化する。そして、この歪みの変
化をＢ−ＯＴＤＲ７によって計測する。
イヤ５１によって吊り下げられた吊り部材５０を液体２
中に浸漬する。ワイヤ５１は、吊り部材５０を吊り下げ
ることにより張力が加わる。このため、光ファイバ６の
歪み検出部６Ａにも張力が加わり、内部に歪みが発生す
る。吊り部材５０は、液体２中に浸漬されると、液体２
から浮力を受ける。この浮力は、吊り部材５０が排除し
た液体２の重さに等しく、液体２の液面高さが高くなる
と増大し、低くなると減少する。吊り部材５０は、断面
積が長さ方向に一様なので、液面高さの変動の大きさ
は、吊り部材５０に作用する浮力の変化に正確に比例す
る。ワイヤ５１は、吊り部材５０が浮力を受けて軽くな
ると、この浮力の大きさだけ張力が減少する。したがっ
て、歪み検出部６Ａに加わる張力も減少し、内部に発生
する歪みを減少させる。つまり、歪み検出部６Ａに加わ
る張力および歪み検出部６Ａ内に発生する歪みは、浮力
の大きさに反比例して変化する。そして、この歪みの変
化をＢ−ＯＴＤＲ７によって計測する。
【００４８】予め歪み検出部６Ａ内に生じる歪みの変化
量と液体２の液面高さの変化を実験によって測定し、そ
の相関関係を求めておけば、歪みの変化を計測すること
により、上記したフロート式液面計３と同様に液体２の
液面高さまたは液面高さの変動量を正確に測定すること
ができる。
量と液体２の液面高さの変化を実験によって測定し、そ
の相関関係を求めておけば、歪みの変化を計測すること
により、上記したフロート式液面計３と同様に液体２の
液面高さまたは液面高さの変動量を正確に測定すること
ができる。
【００４９】このような構造からなる吊り型液面計５５
においては、光ファイバ６を液体２中に浸漬する必要が
ないので、光ファイバ６を環境条件のよい場所に設置す
ることができる。したがって、光ファイバ６が液体２に
よって腐食したり汚染されるといったことがなく、液面
計の耐久性を向上させるとともに、設置個所の自由度を
拡大させることができる。
においては、光ファイバ６を液体２中に浸漬する必要が
ないので、光ファイバ６を環境条件のよい場所に設置す
ることができる。したがって、光ファイバ６が液体２に
よって腐食したり汚染されるといったことがなく、液面
計の耐久性を向上させるとともに、設置個所の自由度を
拡大させることができる。
【００５０】図１２は本発明の第７の実施の形態を示す
断面図である。この実施の形態は、液体２中に浸漬され
る浸漬部材として上記した第６の実施の形態で用いた吊
り部材５０の代わりに比重が液体２より軽いフロート５
を用い、このフロート５をワイヤ５１によって支持して
液体２中に浸漬し、フロート型液面計６５を構成したも
のである。
断面図である。この実施の形態は、液体２中に浸漬され
る浸漬部材として上記した第６の実施の形態で用いた吊
り部材５０の代わりに比重が液体２より軽いフロート５
を用い、このフロート５をワイヤ５１によって支持して
液体２中に浸漬し、フロート型液面計６５を構成したも
のである。
【００５１】前記ワイヤ５１は、上端が支持バー５６に
固定され、下端部が液体２中に浸漬されて容器１の底に
設けたファイバ支持部材１７により上方に折り返され、
フロート５の下面に接続されている。その他の構成は上
記した第６の実施の形態と同一である。
固定され、下端部が液体２中に浸漬されて容器１の底に
設けたファイバ支持部材１７により上方に折り返され、
フロート５の下面に接続されている。その他の構成は上
記した第６の実施の形態と同一である。
【００５２】フロート５を用いた場合は、上記した第１
〜第５の実施の形態と同様に液面高さが高くなると浮力
が大きくなり、ワイヤ５１に大きな張力が発生する。し
たがって、光ファイバ６の歪み検出部６Ａにも大きな張
力が加わり、内部に生じる歪みが増大する。
〜第５の実施の形態と同様に液面高さが高くなると浮力
が大きくなり、ワイヤ５１に大きな張力が発生する。し
たがって、光ファイバ６の歪み検出部６Ａにも大きな張
力が加わり、内部に生じる歪みが増大する。
【００５３】このようなフロート型液面計６５において
も、光ファイバ６を液体２中に浸漬する必要がないの
で、上記した吊り型液面計５５と同様な効果が得られる
ことは明らかであろう。
も、光ファイバ６を液体２中に浸漬する必要がないの
で、上記した吊り型液面計５５と同様な効果が得られる
ことは明らかであろう。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る液面計
によれば、光ファイバの張力が加えられ歪みが生じる部
分を折り返すかまたはループ状にするだけでよいので、
構造が簡単で液面計を小型化することができる。また、
光ファイバ１本当たりの負荷荷重を軽減できるため、径
の細い光ファイバを使用することができる。
によれば、光ファイバの張力が加えられ歪みが生じる部
分を折り返すかまたはループ状にするだけでよいので、
構造が簡単で液面計を小型化することができる。また、
光ファイバ１本当たりの負荷荷重を軽減できるため、径
の細い光ファイバを使用することができる。
【００５５】また、本発明の第６、第７の実施の形態は
光ファイバを液体中に浸漬せず、環境条件が良好な大気
中に配置することができるので、液体による光ファイバ
の腐食、汚れ等を防止することができ、液面計の耐久
性、信頼性、メンテナンス性等を向上させることができ
る。
光ファイバを液体中に浸漬せず、環境条件が良好な大気
中に配置することができるので、液体による光ファイバ
の腐食、汚れ等を防止することができ、液面計の耐久
性、信頼性、メンテナンス性等を向上させることができ
る。
【図１】 本発明をフロート型の液面計に適用した第１
の実施の形態を示す断面図である。
の実施の形態を示す断面図である。
【図２】 図１のII−II線断面図である。
【図３】 光ファイバ歪み計測装置の基本構成を示す図
である。
である。
【図４】 本発明の第２の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図５】 図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】 本発明の第３の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図７】 図６のVII −VII 線断面図である。
【図８】 本発明の第４の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図９】 本発明の第５の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図１０】 図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】 本発明の第６の実施の形態を示す断面図で
ある。
ある。
【図１２】 本発明の第７の実施の形態を示す断面図で
ある。
ある。
１…容器、２…液体、３…液面計、４…外筒、５…フロ
ート、６…光ファイバ、６Ａ…張力が加えられる部分、
７…光ファイバ歪み計測装置、１４，１７…光ファイバ
支持部材、４５…留め具、５０…吊り部材、５１…ワイ
ヤ、５５…吊り型液面計、６５…フロート型液面計。
ート、６…光ファイバ、６Ａ…張力が加えられる部分、
７…光ファイバ歪み計測装置、１４，１７…光ファイバ
支持部材、４５…留め具、５０…吊り部材、５１…ワイ
ヤ、５５…吊り型液面計、６５…フロート型液面計。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年３月２１日（２００１．３．２
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 諭 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 吉冨 嵩晴 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 Ｆターム(参考） 2F013 AA04 BD03 2F014 AA16 AB02 CB02
Claims (8)
- 【請求項１】 高さ方向に一様な断面形状を有して液体
中に浸漬されるフロートと、このフロートをその上端部
が液面から常時突出するように支持することにより張力
が付与される所要長さの支持部分を有する光ファイバ
と、この光ファイバの前記支持部分の内部に液面高さの
変化に伴って発生する歪みを検出する光ファイバ歪み計
測装置と、前記フロートに上接した位置と前記フロート
の下方にそれぞれ設けられたファイバ支持部材とを備
え、 前記光ファイバの前記支持部分を前記ファイバ支持部材
間で折り返したことを特徴とする液面計。 - 【請求項２】 請求項１記載の液面計において、 光ファイバの支持部分をフロートとファイバ支持部材間
において複数回折り返したことを特徴とする液面計。 - 【請求項３】 高さ方向に一様な断面形状を有して液体
中に浸漬されるフロートと、このフロートをその上端部
が液面から常時突出するように支持することにより張力
が付与される所要長さの支持部分を有する光ファイバ
と、この光ファイバの前記支持部分の内部に液面高さの
変化に伴って発生する歪みを検出する光ファイバ歪み計
測装置と、前記フロートに上接した位置と前記フロート
の下方にそれぞれ配設されたファイバ支持部材とを備
え、 前記光ファイバの前記支持部分を前記ファイバ支持部材
間でループ状に形成してその両端を留め具で固定したこ
とを特徴とする液面計。 - 【請求項４】 請求項３記載の液面計において、 光ファイバの支持部分をファイバ支持部材間において複
数回折り返してループ状に形成したことを特徴とする液
面計。 - 【請求項５】 高さ方向に一様な断面形状を有して液体
中に浸漬される浸漬部材と、この浸漬部材をその上端部
が液面から常時突出するように支持または吊り下げるワ
イヤと、このワイヤに発生する張力が加えられる所要長
さの部分を有する光ファイバと、この光ファイバの前記
張力が加えられる部分の内部に発生する歪みを検出する
光ファイバ歪み計測装置とを備え、 前記光ファイバの前記張力が加えられる前記部分を前記
ワイヤに沿って配設し、その両端をワイヤに固定したこ
とを特徴とする液面計。 - 【請求項６】 請求項５記載の液面計において、 ワイヤの光ファイバが固定される部分に弛みを設けたこ
とを特徴とする液面計。 - 【請求項７】 請求項５または６記載の液面計におい
て、 浸漬部材が液体の比重以下のフロートであることを特徴
とする液面計。 - 【請求項８】 請求項５または６記載の液面計におい
て、 浸漬部材が液体の比重以上の吊り部材であることを特徴
とする液面計。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001074983A JP2002277304A (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 液面計 |
| US09/912,590 US6541758B2 (en) | 2001-03-15 | 2001-07-24 | Liquid-level gauge |
| EP01118059A EP1241453A3 (en) | 2001-03-15 | 2001-07-25 | Liquid-level gauge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001074983A JP2002277304A (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 液面計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002277304A true JP2002277304A (ja) | 2002-09-25 |
Family
ID=18932143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001074983A Pending JP2002277304A (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 液面計 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6541758B2 (ja) |
| EP (1) | EP1241453A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002277304A (ja) |
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| US20200149980A1 (en) | 2017-04-10 | 2020-05-14 | Etegent Technologies Ltd. | Distributed active mechanical waveguide sensor with damping |
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| JP2972609B2 (ja) | 1996-11-18 | 1999-11-08 | 株式会社日本製衡所 | トラックスケール |
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2001
- 2001-03-15 JP JP2001074983A patent/JP2002277304A/ja active Pending
- 2001-07-24 US US09/912,590 patent/US6541758B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-07-25 EP EP01118059A patent/EP1241453A3/en not_active Withdrawn
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| US6541758B2 (en) | 2003-04-01 |
| EP1241453A3 (en) | 2004-02-11 |
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