JP2003132772A - 動作検出センサ、光検出器およびセンサシステム - Google Patents
動作検出センサ、光検出器およびセンサシステムInfo
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- JP2003132772A JP2003132772A JP2001332767A JP2001332767A JP2003132772A JP 2003132772 A JP2003132772 A JP 2003132772A JP 2001332767 A JP2001332767 A JP 2001332767A JP 2001332767 A JP2001332767 A JP 2001332767A JP 2003132772 A JP2003132772 A JP 2003132772A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】長周期グレーティングを活用し、一または二以
上の個所で計測でき、かつ長距離システムを実現するよ
うな新規な動作検出センサ・光水位検出器を提供する。 【解決手段】光ファイバ１、Ｖ溝アレイ２、プレート４
およびシャフト６からなる動作検出センサを搭載した光
水位検出器とし、フロート８の水位が上昇し、シャフト
６を介してＶ溝アレイ２とプレート４とが光ファイバ１
を挟持密着したとき、特定波長が損失した光が光ファイ
バ１から出射するようにして水位が所定値を超えたか否
かを検出する光水位検出器とした。
上の個所で計測でき、かつ長距離システムを実現するよ
うな新規な動作検出センサ・光水位検出器を提供する。 【解決手段】光ファイバ１、Ｖ溝アレイ２、プレート４
およびシャフト６からなる動作検出センサを搭載した光
水位検出器とし、フロート８の水位が上昇し、シャフト
６を介してＶ溝アレイ２とプレート４とが光ファイバ１
を挟持密着したとき、特定波長が損失した光が光ファイ
バ１から出射するようにして水位が所定値を超えたか否
かを検出する光水位検出器とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一または二以上の
個所において、水位や水圧という検出対象が所定値以上
であるか否かを検出するための動作検出センサ、光検出
器およびセンサシステムに関するものである。
個所において、水位や水圧という検出対象が所定値以上
であるか否かを検出するための動作検出センサ、光検出
器およびセンサシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水位・水圧の検出を行うような従来技術
の装置例として水位検出器がある。この水位検出器は、
フロートの位置を機械的、電気的に検出するものや、水
位自体を光学的に検出して電気信号に変換する方式のも
のが一般的に知られている。しかしながら、これらの水
位検出器は機械的可動部分が多く故障の原因となった
り、電気回路の電源を確保するために水位検出器の近く
にバッテリーを設置する必要がある等、種々の問題があ
る。
の装置例として水位検出器がある。この水位検出器は、
フロートの位置を機械的、電気的に検出するものや、水
位自体を光学的に検出して電気信号に変換する方式のも
のが一般的に知られている。しかしながら、これらの水
位検出器は機械的可動部分が多く故障の原因となった
り、電気回路の電源を確保するために水位検出器の近く
にバッテリーを設置する必要がある等、種々の問題があ
る。
【０００３】また、他の例の水位検出器として、図７，
図８に示すように、フロートの浮力の変化を、光ファイ
バブラッググレーティング（以下、Fiber Bragg Grat
ingの頭文字を採り、ＦＢＧと略記する）に伝達するこ
とで、水位を測定するようにした光水位検出器が知られ
ている。このようなＦＢＧを備える水位検出器について
図を参照しつつ説明する。図７，図８は従来技術の水位
検出器の構成図である。
図８に示すように、フロートの浮力の変化を、光ファイ
バブラッググレーティング（以下、Fiber Bragg Grat
ingの頭文字を採り、ＦＢＧと略記する）に伝達するこ
とで、水位を測定するようにした光水位検出器が知られ
ている。このようなＦＢＧを備える水位検出器について
図を参照しつつ説明する。図７，図８は従来技術の水位
検出器の構成図である。
【０００４】この水位検出器は、図７で示すように、検
出セル１１４、フロート１１５、ダイアフラム１１６、
シャフト１１７、ブロック１１８、ＦＢＧ１１９、下限
ストッパ１２０、上限ストッパ１２１、リニアガイド１
２２、アーム１２３を備えている。
出セル１１４、フロート１１５、ダイアフラム１１６、
シャフト１１７、ブロック１１８、ＦＢＧ１１９、下限
ストッパ１２０、上限ストッパ１２１、リニアガイド１
２２、アーム１２３を備えている。
【０００５】この水位検出器は、水位変化に伴ってフロ
ート１１５に作用する浮力の動きを、フロート１１５に
連結固定されたシャフト１１７およびアーム１２３を通
じてＦＢＧ１１９に伝達し、水位変化をＦＢＧ１１９の
波長変化として検出するものである。
ート１１５に作用する浮力の動きを、フロート１１５に
連結固定されたシャフト１１７およびアーム１２３を通
じてＦＢＧ１１９に伝達し、水位変化をＦＢＧ１１９の
波長変化として検出するものである。
【０００６】ここで、ＦＢＧ１１９は、周知のように光
ファイバのコアの屈折率が光軸に沿って周期的に変化し
ている領域であり、屈折率に応じて特定波長を中心とし
た狭帯域の光を反射する特性を持っている。また、コア
の屈折率は光ファイバに加えられた歪みや周囲温度に応
じて変化するため、ＦＢＧからの反射光の波長変化を検
出することで、歪みや温度変化の有無、その大きさ等を
検出することができる。
ファイバのコアの屈折率が光軸に沿って周期的に変化し
ている領域であり、屈折率に応じて特定波長を中心とし
た狭帯域の光を反射する特性を持っている。また、コア
の屈折率は光ファイバに加えられた歪みや周囲温度に応
じて変化するため、ＦＢＧからの反射光の波長変化を検
出することで、歪みや温度変化の有無、その大きさ等を
検出することができる。
【０００７】このようなＦＢＧの製作方法について説明
する。ＦＢＧは、位相格子が刻まれたフェイズマスクに
紫外線を照射し、フェイズマスクにて紫外線を干渉さ
せ、コーティングを除去しクラッドをむき出しにしたゲ
ルマニウム・ドープド・シングルモードファイバを紫外
線が干渉している部分に晒すことによって、干渉してい
る部分の屈折率が上昇し、周期的な屈折率変調が形成さ
れる、というものである。
する。ＦＢＧは、位相格子が刻まれたフェイズマスクに
紫外線を照射し、フェイズマスクにて紫外線を干渉さ
せ、コーティングを除去しクラッドをむき出しにしたゲ
ルマニウム・ドープド・シングルモードファイバを紫外
線が干渉している部分に晒すことによって、干渉してい
る部分の屈折率が上昇し、周期的な屈折率変調が形成さ
れる、というものである。
【０００８】続いて従来技術の水位検出器の各部につい
て説明する。フロート１１５はダイアフラム１１６の中
心に固定されている。このダイアフラム１１６の周囲
は、電子ビーム溶接等の手段により気密性を確保する手
法にて検出セル１１４に固定されている。
て説明する。フロート１１５はダイアフラム１１６の中
心に固定されている。このダイアフラム１１６の周囲
は、電子ビーム溶接等の手段により気密性を確保する手
法にて検出セル１１４に固定されている。
【０００９】ダイアフラム１１６に連結されるシャフト
１１７は、リニアガイド１２２により上下方向のみに移
動するように拘束されており、水位に応じて上下動する
フロート１１５と連動して上下に動く。このシャフト１
１７にはアーム１２３が固定されており、アーム１２３
にはＦＢＧ１１９の一方の端部が固定されている。検出
セル１１４に固定されたブロック１１８には、ＦＢＧ１
１９の他方の端部が固定されている。
１１７は、リニアガイド１２２により上下方向のみに移
動するように拘束されており、水位に応じて上下動する
フロート１１５と連動して上下に動く。このシャフト１
１７にはアーム１２３が固定されており、アーム１２３
にはＦＢＧ１１９の一方の端部が固定されている。検出
セル１１４に固定されたブロック１１８には、ＦＢＧ１
１９の他方の端部が固定されている。
【００１０】また、シャフト１１７の上下運動を拘束す
るため、下限ストッパ１２０と上限ストッパ１２１と
が、検出セル１１４の内部で固定されている。固定に関
し、図７で示すように、水位がＷ１と低く、浮力がフロ
ート１１５に作用していない場合であって、シャフト１
１７に固定されたアーム１２３が下限ストッパ１２０と
接触しているとき、ＦＢＧ１１９は自然長であるように
固定される。
るため、下限ストッパ１２０と上限ストッパ１２１と
が、検出セル１１４の内部で固定されている。固定に関
し、図７で示すように、水位がＷ１と低く、浮力がフロ
ート１１５に作用していない場合であって、シャフト１
１７に固定されたアーム１２３が下限ストッパ１２０と
接触しているとき、ＦＢＧ１１９は自然長であるように
固定される。
【００１１】フロート１１５に浮力が加わらず、アーム
１２３と下限ストッパ１２０とが接触している状態で
は、ダイアフラム１１６は、フロート１１５およびシャ
フト１１７の自重により伸びた状態となる。一方、フロ
ート１１５が浮力を受け、アーム１２３と上限ストッパ
１２１とが接触した状態では、ダイアフラム１１６は、
変形無しの状態になる。ダイアフラム１１６はこのよう
に設けられている。
１２３と下限ストッパ１２０とが接触している状態で
は、ダイアフラム１１６は、フロート１１５およびシャ
フト１１７の自重により伸びた状態となる。一方、フロ
ート１１５が浮力を受け、アーム１２３と上限ストッパ
１２１とが接触した状態では、ダイアフラム１１６は、
変形無しの状態になる。ダイアフラム１１６はこのよう
に設けられている。
【００１２】続いて、このような水位検出器による水位
検出について説明する。図７で示すように、水位がＷ１
のレベルにあるためフロート１１５に浮力が働かない状
態では、ＦＢＧ１１９は自然長なので、ＦＢＧ１１９に
歪みは発生しない。フロート１１５とシャフト１１７と
の自重がダイアフラム１１６に作用するが、下限ストッ
パ１２０とアーム１２３が接触して、ダイアフラム１１
６に過度の力が加わる事態は回避される。
検出について説明する。図７で示すように、水位がＷ１
のレベルにあるためフロート１１５に浮力が働かない状
態では、ＦＢＧ１１９は自然長なので、ＦＢＧ１１９に
歪みは発生しない。フロート１１５とシャフト１１７と
の自重がダイアフラム１１６に作用するが、下限ストッ
パ１２０とアーム１２３が接触して、ダイアフラム１１
６に過度の力が加わる事態は回避される。
【００１３】一方、図８で示すように、水位が変化して
Ｗ２のレベルになると、フロート１１５には浮力が作用
する。この浮力により、フロート１１５が上方に動く
と、ＦＢＧ１１９は引き延ばされる。しかしながら、シ
ャフト１１７の上方への移動は上限ストッパ１２１にて
制限されているため、所定距離を超えて移動する事態が
発生することはない。
Ｗ２のレベルになると、フロート１１５には浮力が作用
する。この浮力により、フロート１１５が上方に動く
と、ＦＢＧ１１９は引き延ばされる。しかしながら、シ
ャフト１１７の上方への移動は上限ストッパ１２１にて
制限されているため、所定距離を超えて移動する事態が
発生することはない。
【００１４】また、水位がＷ１に戻るときはＦＢＧ１１
９が自然長に戻ろうとする力とシャフト１１７とフロー
ト１１５の自重が加わって、下限ストッパ１２０とアー
ム１２３が接触する位置に戻る。このような動作が水位
の変化（Ｗ１とＷ２との間の移動）によって繰り返され
る。水位がＷ２になった場合にはＦＢＧ１１９が引き延
ばされることで、ＦＢＧ１１９の反射光の特定波長が短
波長から長波長へと変化するので、水圧または水位が設
定値以上になったことを検出することができる。従来技
術の水位検出器はこのようなものであった。
９が自然長に戻ろうとする力とシャフト１１７とフロー
ト１１５の自重が加わって、下限ストッパ１２０とアー
ム１２３が接触する位置に戻る。このような動作が水位
の変化（Ｗ１とＷ２との間の移動）によって繰り返され
る。水位がＷ２になった場合にはＦＢＧ１１９が引き延
ばされることで、ＦＢＧ１１９の反射光の特定波長が短
波長から長波長へと変化するので、水圧または水位が設
定値以上になったことを検出することができる。従来技
術の水位検出器はこのようなものであった。
【００１５】続いて、ＦＢＧに関する従来技術例とし
て、ＦＢＧの一種である長周期グレーティングについて
図を参照しつつ説明する。図９は長周期グレーティング
の構成図、図１０，図１１は、長周期グレーティングか
らの出力特性図である。ＦＢＧの１種である長周期グレ
ーティングは、周期的な屈折率変調の周期が百ミクロン
オーダーの透過型フィルタである。
て、ＦＢＧの一種である長周期グレーティングについて
図を参照しつつ説明する。図９は長周期グレーティング
の構成図、図１０，図１１は、長周期グレーティングか
らの出力特性図である。ＦＢＧの１種である長周期グレ
ーティングは、周期的な屈折率変調の周期が百ミクロン
オーダーの透過型フィルタである。
【００１６】このような長周期グレーティングについて
は論文に掲載されており、例えば、S.Savin,M.J.F.Digo
nnet,G.S.Kino,and H.S.Shaw:“Tunable mechanically
induced long-period fiber gratings”, Optics Lette
rs,Vol.25,No.10(May 15,2000)にて、Ｖ溝アレイとプレ
ートとの間に通常の通信用シングルモード光ファイバを
挟むことで、長周期グレーティングを構成した例が報告
されている。
は論文に掲載されており、例えば、S.Savin,M.J.F.Digo
nnet,G.S.Kino,and H.S.Shaw:“Tunable mechanically
induced long-period fiber gratings”, Optics Lette
rs,Vol.25,No.10(May 15,2000)にて、Ｖ溝アレイとプレ
ートとの間に通常の通信用シングルモード光ファイバを
挟むことで、長周期グレーティングを構成した例が報告
されている。
【００１７】この長周期グレーティングは、具体的には
図９で示すように、Ｖ溝アレイ１３０、光ファイバ１３
１、プレート１３２を備えている。Ｖ溝アレイ１３０
は、光ファイバ１３１側に複数のＶ溝からなる回折面が
形成されている。光ファイバ１３１は通常のシングルモ
ードファイバである。プレート１３２は光ファイバ１３
１をＶ溝アレイ１３０側へ押圧して固定する。
図９で示すように、Ｖ溝アレイ１３０、光ファイバ１３
１、プレート１３２を備えている。Ｖ溝アレイ１３０
は、光ファイバ１３１側に複数のＶ溝からなる回折面が
形成されている。光ファイバ１３１は通常のシングルモ
ードファイバである。プレート１３２は光ファイバ１３
１をＶ溝アレイ１３０側へ押圧して固定する。
【００１８】このような長周期グレーティングでは、Ｖ
溝アレイ１３０の上方から荷重を加えると特定波長に損
失を生じる。この特定波長の損失について、図１０に示
すようなフィルター伝達量の特性となる。荷重の大きさ
を小さいほうから順にＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５
とした場合、荷重Ｐ４ ，Ｐ５ で特に損失が大きいとい
う特徴を有する。
溝アレイ１３０の上方から荷重を加えると特定波長に損
失を生じる。この特定波長の損失について、図１０に示
すようなフィルター伝達量の特性となる。荷重の大きさ
を小さいほうから順にＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５
とした場合、荷重Ｐ４ ，Ｐ５ で特に損失が大きいとい
う特徴を有する。
【００１９】また、図１１に示すように、光ファイバ１
３１の伸びる方向と、Ｖ溝アレイ１３０の格子面に形成
されたＶ溝が伸びる方向とからなる角度を変えること
で、光ファイバ１３１の光の伝搬方向に対するＶ溝アレ
イ１３０の周期間隔が変わるため、損失する特定波長を
可変にできる。図１１ではＶ溝アレイ１３０の周期間隔
が６８３μｍ，７０３μｍ，７１２μｍ，７２２μｍと
いう特定波長を損失させた場合のフィルター伝達量が図
示されている。
３１の伸びる方向と、Ｖ溝アレイ１３０の格子面に形成
されたＶ溝が伸びる方向とからなる角度を変えること
で、光ファイバ１３１の光の伝搬方向に対するＶ溝アレ
イ１３０の周期間隔が変わるため、損失する特定波長を
可変にできる。図１１ではＶ溝アレイ１３０の周期間隔
が６８３μｍ，７０３μｍ，７１２μｍ，７２２μｍと
いう特定波長を損失させた場合のフィルター伝達量が図
示されている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術以外に
も、一本の光ファイバに対し、反射光の波長が異なる複
数のＦＢＧを直列に接続することにより、ＦＢＧの反射
光の波長を多重化し、複数箇所の計測を行うセンサシス
テムを構築することが考えられる。しかしながら、この
ような複数のＦＢＧを直列に接続することは容易な作業
ではない。
も、一本の光ファイバに対し、反射光の波長が異なる複
数のＦＢＧを直列に接続することにより、ＦＢＧの反射
光の波長を多重化し、複数箇所の計測を行うセンサシス
テムを構築することが考えられる。しかしながら、この
ような複数のＦＢＧを直列に接続することは容易な作業
ではない。
【００２１】具体的には、前述のように予めＦＢＧの反
射波長を複数設定し、これに併せて一本の光ファイバに
対して複数のＦＢＧを設けるため、ＦＢＧ個別に複数の
位相マスクを製作する必要があり、センサも個別にＦＢ
Ｇを組み込む必要があるなど、製造が複雑であり、これ
に起因して製造コストを低減することが困難であった。
射波長を複数設定し、これに併せて一本の光ファイバに
対して複数のＦＢＧを設けるため、ＦＢＧ個別に複数の
位相マスクを製作する必要があり、センサも個別にＦＢ
Ｇを組み込む必要があるなど、製造が複雑であり、これ
に起因して製造コストを低減することが困難であった。
【００２２】また、このＦＢＧを用いたシステムでは、
ＦＢＧからの反射光の波長を測定するので、長距離・多
点計測システムを構築しようとすると、光ファイバの後
方散乱等により反射光の消光比が減少するため、計測精
度が低下するなどの欠点があった。
ＦＢＧからの反射光の波長を測定するので、長距離・多
点計測システムを構築しようとすると、光ファイバの後
方散乱等により反射光の消光比が減少するため、計測精
度が低下するなどの欠点があった。
【００２３】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、長周期グレーティングを
活用し、一または二以上の個所で計測でき、かつ長距離
システムを実現するような新規な動作検出センサ、光検
出器およびセンサシステムを提供することにある。
れたものであり、その目的は、長周期グレーティングを
活用し、一または二以上の個所で計測でき、かつ長距離
システムを実現するような新規な動作検出センサ、光検
出器およびセンサシステムを提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１に記載の発明に係る動作検出センサは、Ｖ
溝による回折面が形成されるＶ溝アレイと、前記Ｖ溝ア
レイの回折面側で対向するように配置されるプレート
と、前記Ｖ溝アレイと前記プレートとの間に配置される
光ファイバと、検出対象の動作に応じて前記Ｖ溝アレイ
と前記プレートとを離接させるため、前記移動プレート
を移動するように構成される移動手段と、を備え、前記
プレートの移動により前記Ｖ溝アレイと前記プレートと
が前記光ファイバを挟持密着し、特定波長が損失した光
が光ファイバから出射した場合に、検出対象の動作変化
を検出することを特徴とする。
明の請求項１に記載の発明に係る動作検出センサは、Ｖ
溝による回折面が形成されるＶ溝アレイと、前記Ｖ溝ア
レイの回折面側で対向するように配置されるプレート
と、前記Ｖ溝アレイと前記プレートとの間に配置される
光ファイバと、検出対象の動作に応じて前記Ｖ溝アレイ
と前記プレートとを離接させるため、前記移動プレート
を移動するように構成される移動手段と、を備え、前記
プレートの移動により前記Ｖ溝アレイと前記プレートと
が前記光ファイバを挟持密着し、特定波長が損失した光
が光ファイバから出射した場合に、検出対象の動作変化
を検出することを特徴とする。
【００２５】また、同じく請求項２に記載の発明に係る
光検出器は、請求項１に記載の動作検出センサと、内部
に配置された前記動作検出センサを外部環境から保護す
る検出セルと、水面に浮かべられ、水位に応じて昇降す
るフロートと、前記検出セル内をシールするとともに、
前記フロートに伸縮力を加えるダイアフラムと、前記動
作検出センサの移動手段であり、前記フロートの昇降に
従動して前記検出セル内で昇降するシャフトと、を備
え、前記動作検出センサのＶ溝アレイとプレートとの間
に隙間があって特定波長の損失がない光が光ファイバか
ら出射した場合には水位が所定値以下であると検出し、
また、Ｖ溝アレイとプレートとが光ファイバを挟持密着
して特定波長の損失がある光が光ファイバから出射した
場合には水位が所定値を超えると検出することを特徴と
する。
光検出器は、請求項１に記載の動作検出センサと、内部
に配置された前記動作検出センサを外部環境から保護す
る検出セルと、水面に浮かべられ、水位に応じて昇降す
るフロートと、前記検出セル内をシールするとともに、
前記フロートに伸縮力を加えるダイアフラムと、前記動
作検出センサの移動手段であり、前記フロートの昇降に
従動して前記検出セル内で昇降するシャフトと、を備
え、前記動作検出センサのＶ溝アレイとプレートとの間
に隙間があって特定波長の損失がない光が光ファイバか
ら出射した場合には水位が所定値以下であると検出し、
また、Ｖ溝アレイとプレートとが光ファイバを挟持密着
して特定波長の損失がある光が光ファイバから出射した
場合には水位が所定値を超えると検出することを特徴と
する。
【００２６】また、同じく請求項３に記載の発明に係る
光検出器は、請求項１に記載の動作検出センサと、内部
に配置された前記動作検出センサを外部環境から保護す
る検出セルと、前記検出セル内をシールするとともに、
圧力を検出するダイアフラムと、前記動作検出センサの
移動手段であり、前記ダイアフラムの変位に従動して検
出セル内で昇降するシャフトと、を備え、前記動作検出
センサのＶ溝アレイとプレートとの間に隙間があって特
定波長の損失がない光が光ファイバから出射した場合に
は圧力が所定値以下であると検出し、また、Ｖ溝アレイ
とプレートとが光ファイバを挟持密着して特定波長の損
失がある光が光ファイバから出射した場合には圧力が所
定値を超えると検出することを特徴とする。
光検出器は、請求項１に記載の動作検出センサと、内部
に配置された前記動作検出センサを外部環境から保護す
る検出セルと、前記検出セル内をシールするとともに、
圧力を検出するダイアフラムと、前記動作検出センサの
移動手段であり、前記ダイアフラムの変位に従動して検
出セル内で昇降するシャフトと、を備え、前記動作検出
センサのＶ溝アレイとプレートとの間に隙間があって特
定波長の損失がない光が光ファイバから出射した場合に
は圧力が所定値以下であると検出し、また、Ｖ溝アレイ
とプレートとが光ファイバを挟持密着して特定波長の損
失がある光が光ファイバから出射した場合には圧力が所
定値を超えると検出することを特徴とする。
【００２７】また、同じく請求項４に記載の発明に係る
動作検出センサは、Ｖ溝による回折面が形成される複数
のＶ溝アレイと、前記複数のＶ溝アレイの回折面側でそ
れぞれ対向するように配置される複数のプレートと、前
記複数のＶ溝アレイと前記複数のプレートとの間に配置
される一本の光ファイバと、検出対象の動作に応じて前
記Ｖ溝アレイと前記プレートとを離接させるため、前記
複数の移動プレートをそれぞれ移動するように構成され
る複数の移動手段と、を備え、一個のＶ溝アレイおよび
一個のプレートからなる一組を、一本の光ファイバの異
なる位置で複数組にわたり配置するとともに、同一の周
期で形成された前記複数のＶ溝アレイが前記一本の光フ
ァイバに対して傾斜角度をそれぞれ異ならせることによ
り、前記一本の光ファイバから複数の特定波長が損失し
た光を出射させるようにし、ある一個の前記プレートの
移動によりＶ溝アレイとプレートとが前記光ファイバを
挟持密着し、傾斜角度に対応する特定波長が損失した光
が光ファイバから出射した場合に、検出対象の動作変化
から検出個所を特定しつつ検出することを特徴とする。
動作検出センサは、Ｖ溝による回折面が形成される複数
のＶ溝アレイと、前記複数のＶ溝アレイの回折面側でそ
れぞれ対向するように配置される複数のプレートと、前
記複数のＶ溝アレイと前記複数のプレートとの間に配置
される一本の光ファイバと、検出対象の動作に応じて前
記Ｖ溝アレイと前記プレートとを離接させるため、前記
複数の移動プレートをそれぞれ移動するように構成され
る複数の移動手段と、を備え、一個のＶ溝アレイおよび
一個のプレートからなる一組を、一本の光ファイバの異
なる位置で複数組にわたり配置するとともに、同一の周
期で形成された前記複数のＶ溝アレイが前記一本の光フ
ァイバに対して傾斜角度をそれぞれ異ならせることによ
り、前記一本の光ファイバから複数の特定波長が損失し
た光を出射させるようにし、ある一個の前記プレートの
移動によりＶ溝アレイとプレートとが前記光ファイバを
挟持密着し、傾斜角度に対応する特定波長が損失した光
が光ファイバから出射した場合に、検出対象の動作変化
から検出個所を特定しつつ検出することを特徴とする。
【００２８】また、同じく請求項５に記載の発明に係る
光検出器は、請求項２に記載された光検出器を複数個配
置するとともに、一本の光ファイバを共通に用いること
で、請求項４の動作検出センサを実現した光検出器であ
って、それぞれ異なる複数の特定波長が損失した光を検
出する分布型センシングとして、異なる個所の水位変化
の検出を行うことを特徴とする。
光検出器は、請求項２に記載された光検出器を複数個配
置するとともに、一本の光ファイバを共通に用いること
で、請求項４の動作検出センサを実現した光検出器であ
って、それぞれ異なる複数の特定波長が損失した光を検
出する分布型センシングとして、異なる個所の水位変化
の検出を行うことを特徴とする。
【００２９】また、同じく請求項６に記載の発明に係る
光検出器は、請求項３に記載された光検出器を複数個配
置するとともに、一本の光ファイバを共通に用いること
で、請求項４の動作検出センサを実現した光検出器であ
って、それぞれ異なる複数の特定波長が損失した光を検
出する分布型センシングとして、異なる個所の圧力変化
の検出を行うことを特徴とする。
光検出器は、請求項３に記載された光検出器を複数個配
置するとともに、一本の光ファイバを共通に用いること
で、請求項４の動作検出センサを実現した光検出器であ
って、それぞれ異なる複数の特定波長が損失した光を検
出する分布型センシングとして、異なる個所の圧力変化
の検出を行うことを特徴とする。
【００３０】また、同じく請求項７に記載の発明に係る
センサシステムは、Ｖ溝による回折面が形成される複数
のＶ溝アレイと、前記複数のＶ溝アレイの回折面側でそ
れぞれ対向するように配置される複数のプレートと、前
記複数のＶ溝アレイと前記複数のプレートとの間に配置
される一本の光ファイバと、を備え、一個のＶ溝アレイ
および一個のプレートからなる一組を、一本の光ファイ
バの異なる位置で複数組にわたり配置するとともに、同
一の周期で形成された前記複数のＶ溝アレイが前記一本
の光ファイバに対して傾斜角度をそれぞれ異ならせるこ
とにより、前記一本の光ファイバから複数の特定波長が
損失した光を出射させ、分布型センシングとすることを
特徴とする。
センサシステムは、Ｖ溝による回折面が形成される複数
のＶ溝アレイと、前記複数のＶ溝アレイの回折面側でそ
れぞれ対向するように配置される複数のプレートと、前
記複数のＶ溝アレイと前記複数のプレートとの間に配置
される一本の光ファイバと、を備え、一個のＶ溝アレイ
および一個のプレートからなる一組を、一本の光ファイ
バの異なる位置で複数組にわたり配置するとともに、同
一の周期で形成された前記複数のＶ溝アレイが前記一本
の光ファイバに対して傾斜角度をそれぞれ異ならせるこ
とにより、前記一本の光ファイバから複数の特定波長が
損失した光を出射させ、分布型センシングとすることを
特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第一実施形態を説
明する。本実施形態は、請求項１に係る動作検出センサ
を搭載するものであり、請求項２に係る光検出器であ
る。具体的には下水道等の水面付近に設置され水位を検
出する光水位検出器である。以下、図１，２を参照しつ
つ説明する。図１，図２は本発明の第一実施形態の光水
位検出器の構成図である。
明する。本実施形態は、請求項１に係る動作検出センサ
を搭載するものであり、請求項２に係る光検出器であ
る。具体的には下水道等の水面付近に設置され水位を検
出する光水位検出器である。以下、図１，２を参照しつ
つ説明する。図１，図２は本発明の第一実施形態の光水
位検出器の構成図である。
【００３２】光水位検出器は、図１で示すように、光フ
ァイバ１、Ｖ溝アレイ２、検出セル３、プレート４、リ
ニアガイド５、シャフト６、ダイアフラム７、フロート
８を備えている。ここに、光ファイバ１、Ｖ溝アレイ
２、プレート４、シャフト６（移動手段の一具体例）に
より、動作検出センサを構成している。この動作検出セ
ンサは、検出セル４の内部に収納されている。なお、動
作検出センサによるセンサ機能については後述する。
ァイバ１、Ｖ溝アレイ２、検出セル３、プレート４、リ
ニアガイド５、シャフト６、ダイアフラム７、フロート
８を備えている。ここに、光ファイバ１、Ｖ溝アレイ
２、プレート４、シャフト６（移動手段の一具体例）に
より、動作検出センサを構成している。この動作検出セ
ンサは、検出セル４の内部に収納されている。なお、動
作検出センサによるセンサ機能については後述する。
【００３３】光ファイバ１はシングルモード光ファイバ
であり、Ｖ溝アレイ２とプレート４の間を通過するよう
に配置される。Ｖ溝アレイ２は検出セル４内で固定され
るが、プレート４はシャフト６と連結されている。この
シャフト６はリニアガイド５によりサポートされ、移動
方向が上下方向にのみ拘束される。つまり、プレート４
は、移動するように構成されている。シャフト６にはダ
イアフラム７を介してフロート８が接続される。フロー
ト８は、シャフト６の上下動と連動して上下に動く。
であり、Ｖ溝アレイ２とプレート４の間を通過するよう
に配置される。Ｖ溝アレイ２は検出セル４内で固定され
るが、プレート４はシャフト６と連結されている。この
シャフト６はリニアガイド５によりサポートされ、移動
方向が上下方向にのみ拘束される。つまり、プレート４
は、移動するように構成されている。シャフト６にはダ
イアフラム７を介してフロート８が接続される。フロー
ト８は、シャフト６の上下動と連動して上下に動く。
【００３４】なお、図１には示されていないが、光ファ
イバ１の入射側では白色光源（広帯域光源）が接続さ
れ、また、光ファイバ１の出射側では、光スペクトラム
アナライザー等の透過光を受光してその透過中心波長と
損失を検出する波長検出部が接続されている。
イバ１の入射側では白色光源（広帯域光源）が接続さ
れ、また、光ファイバ１の出射側では、光スペクトラム
アナライザー等の透過光を受光してその透過中心波長と
損失を検出する波長検出部が接続されている。
【００３５】次に、本実施形態の光水位検出器の動作を
説明する。いま、水位が図１のＷ１のようにフロート８
より下にあってフロート８に浮力が作用していないとき
に、プレート４，シャフト６及びフロート８の自重はダ
イアフラム７の伸張力よりも上回るため、プレート４、
シャフト６およびフロート８はともに下方に移動する。
そして、プレート４がリニアガイド５に当接し、下死点
で停止している。このようにフロート８の上下動は拘束
されており、ダイアフラム７に過大な張力が加わるとい
う事態は起こらないようになされている。
説明する。いま、水位が図１のＷ１のようにフロート８
より下にあってフロート８に浮力が作用していないとき
に、プレート４，シャフト６及びフロート８の自重はダ
イアフラム７の伸張力よりも上回るため、プレート４、
シャフト６およびフロート８はともに下方に移動する。
そして、プレート４がリニアガイド５に当接し、下死点
で停止している。このようにフロート８の上下動は拘束
されており、ダイアフラム７に過大な張力が加わるとい
う事態は起こらないようになされている。
【００３６】下死点で停止した状態にあるときの動作検
出センサでは、光ファイバ１がＶ溝アレイ２とプレート
４とに挟持密着しないため特定波長の損失は起こらず、
光ファイバ１は通常の通信用光ファイバとして動作す
る。したがって、光ファイバ１から入射した白色光は、
そのまま出力される。このようにプレート４がＶ溝アレ
イ２に当接しない間は、光ファイバ１は通常の通信用光
ファイバとして動作する。
出センサでは、光ファイバ１がＶ溝アレイ２とプレート
４とに挟持密着しないため特定波長の損失は起こらず、
光ファイバ１は通常の通信用光ファイバとして動作す
る。したがって、光ファイバ１から入射した白色光は、
そのまま出力される。このようにプレート４がＶ溝アレ
イ２に当接しない間は、光ファイバ１は通常の通信用光
ファイバとして動作する。
【００３７】その後、水位が上昇していき、フロート８
に浮力が作用して上述した力の関係が逆転すると、プレ
ート４、シャフト６およびフロート８がともに上昇し、
図２で示すように、上死点に固定されるＶ溝アレイ２に
達して、光ファイバ１はＶ溝アレイ２とプレート４とに
より挟持密着され、光ファイバ１にはＶ溝アレイ２の周
期間隔に等しく、周期的な荷重が作用する。
に浮力が作用して上述した力の関係が逆転すると、プレ
ート４、シャフト６およびフロート８がともに上昇し、
図２で示すように、上死点に固定されるＶ溝アレイ２に
達して、光ファイバ１はＶ溝アレイ２とプレート４とに
より挟持密着され、光ファイバ１にはＶ溝アレイ２の周
期間隔に等しく、周期的な荷重が作用する。
【００３８】この場合、従来技術の長周期グレーティン
グで説明したように、歪みが加わった光ファイバ１の部
分には光弾性効果により屈折率が上昇する。この屈折率
上昇は、Ｖ溝アレイ２の周期間隔に比例して周期的な屈
折率分布が形成されることによって、従来技術の長周期
グレーティングと同様な光ファイバ型のフィルタが形成
される。
グで説明したように、歪みが加わった光ファイバ１の部
分には光弾性効果により屈折率が上昇する。この屈折率
上昇は、Ｖ溝アレイ２の周期間隔に比例して周期的な屈
折率分布が形成されることによって、従来技術の長周期
グレーティングと同様な光ファイバ型のフィルタが形成
される。
【００３９】このとき、光ファイバ１の入射側から入射
した白色光がＶ溝アレイ２によって形成される光ファイ
バ型のフィルタを透過すると、Ｖ溝アレイ２の周期間隔
に比例した特定波長の光を損失し、光ファイバ１の出射
側からは特定波長が損失した光が伝送出力される。従っ
て、光ファイバ１の出射側に配置された光波長検出部に
おいて透過光の特定波長の損失を常時検出していれば、
水位がＷ２以上になったか否かを検出することができ
る。
した白色光がＶ溝アレイ２によって形成される光ファイ
バ型のフィルタを透過すると、Ｖ溝アレイ２の周期間隔
に比例した特定波長の光を損失し、光ファイバ１の出射
側からは特定波長が損失した光が伝送出力される。従っ
て、光ファイバ１の出射側に配置された光波長検出部に
おいて透過光の特定波長の損失を常時検出していれば、
水位がＷ２以上になったか否かを検出することができ
る。
【００４０】つまり、本実施形態の光水位検出器は、Ｖ
溝アレイ２とプレート４との間に隙間があって特定波長
の損失がない光が光ファイバ１から出射した場合には水
位が所定値以下であると検出し、また、Ｖ溝アレイ２と
プレート４とが光ファイバ１を挟持密着して特定波長の
損失がある光が光ファイバ１から出射した場合には水位
が所定値を超えると検出する。
溝アレイ２とプレート４との間に隙間があって特定波長
の損失がない光が光ファイバ１から出射した場合には水
位が所定値以下であると検出し、また、Ｖ溝アレイ２と
プレート４とが光ファイバ１を挟持密着して特定波長の
損失がある光が光ファイバ１から出射した場合には水位
が所定値を超えると検出する。
【００４１】上記のような構成・機能を有する光水位検
出器によれば、従来技術と比較して簡易な構成であり、
また製造コストも低減することが可能となる。第一実施
形態の光水位検出器はこのようなものである。
出器によれば、従来技術と比較して簡易な構成であり、
また製造コストも低減することが可能となる。第一実施
形態の光水位検出器はこのようなものである。
【００４２】続いて、本発明の第二実施形態を説明す
る。本実施形態は、請求項１に係る動作検出センサを搭
載するものであり、請求項３に係る光検出器である。具
体的には下水道等の水面に設置され水圧を検出する光水
圧検出器である。以下、一括して図３，４を参照しつつ
説明する。図３，図４は本発明の第二実施形態の光水圧
検出器の構成図である。
る。本実施形態は、請求項１に係る動作検出センサを搭
載するものであり、請求項３に係る光検出器である。具
体的には下水道等の水面に設置され水圧を検出する光水
圧検出器である。以下、一括して図３，４を参照しつつ
説明する。図３，図４は本発明の第二実施形態の光水圧
検出器の構成図である。
【００４３】光水圧検出器は、図３で示すように、光フ
ァイバ１、Ｖ溝アレイ２、検出セル３、プレート４、リ
ニアガイド５、シャフト６、ダイアフラム７を備えてい
る。ここに、光ファイバ１、Ｖ溝アレイ２、プレート
４、シャフト６（移動手段の一具体例）により、動作検
出センサを構成している。この動作検出センサは、検出
セル４の内部に収納されている。なお、この光水圧検出
器は、第一実施形態で説明した光水位検出器からフロー
ト８を取り去った以外は、第一実施形態と同様の構成部
を有するものであり、重複する説明を省略する。
ァイバ１、Ｖ溝アレイ２、検出セル３、プレート４、リ
ニアガイド５、シャフト６、ダイアフラム７を備えてい
る。ここに、光ファイバ１、Ｖ溝アレイ２、プレート
４、シャフト６（移動手段の一具体例）により、動作検
出センサを構成している。この動作検出センサは、検出
セル４の内部に収納されている。なお、この光水圧検出
器は、第一実施形態で説明した光水位検出器からフロー
ト８を取り去った以外は、第一実施形態と同様の構成部
を有するものであり、重複する説明を省略する。
【００４４】本実施形態の光水圧検出装置では、水頭圧
力にてダイアフラム７が変形するので、水圧の計測が可
能である。水圧が低い場合、プレート４およびシャフト
６の自重はダイアフラム７の伸張力よりも上回るため、
プレート４およびシャフト６はともに下方に移動して、
プレート４がリニアガイド５に当接し、下死点で停止し
ている。
力にてダイアフラム７が変形するので、水圧の計測が可
能である。水圧が低い場合、プレート４およびシャフト
６の自重はダイアフラム７の伸張力よりも上回るため、
プレート４およびシャフト６はともに下方に移動して、
プレート４がリニアガイド５に当接し、下死点で停止し
ている。
【００４５】このような状態にあるとき、光ファイバ１
はＶ溝アレイ２とプレート４とに挟持密着しないため、
特定波長の損失は起こらず、通常の通信用光ファイバと
して動作する。したがって、光ファイバ１から入射した
白色光は、そのまま出射側から出力される。このように
プレート４がＶ溝アレイ２に当接しない間は、光ファイ
バ１は通常の通信用光ファイバとして動作する。
はＶ溝アレイ２とプレート４とに挟持密着しないため、
特定波長の損失は起こらず、通常の通信用光ファイバと
して動作する。したがって、光ファイバ１から入射した
白色光は、そのまま出射側から出力される。このように
プレート４がＶ溝アレイ２に当接しない間は、光ファイ
バ１は通常の通信用光ファイバとして動作する。
【００４６】その後、圧力の上昇により、ダイアフラム
７に圧力が作用して上述した力の関係が逆転すると、プ
レート４およびシャフト６がともに上昇し、図４で示す
ように、上死点に固定されるＶ溝アレイ２に達して、光
ファイバ１はＶ溝アレイ２とプレート４との間に挟持密
着される。この場合、光ファイバ１にはＶ溝アレイ２の
周期間隔に等しく、周期的な荷重が作用する。そして、
特定波長が損失した光が光ファイバ１の出射側から出力
される。
７に圧力が作用して上述した力の関係が逆転すると、プ
レート４およびシャフト６がともに上昇し、図４で示す
ように、上死点に固定されるＶ溝アレイ２に達して、光
ファイバ１はＶ溝アレイ２とプレート４との間に挟持密
着される。この場合、光ファイバ１にはＶ溝アレイ２の
周期間隔に等しく、周期的な荷重が作用する。そして、
特定波長が損失した光が光ファイバ１の出射側から出力
される。
【００４７】つまり、本実施形態の光水圧検出器は、Ｖ
溝アレイ２とプレート４との間に隙間があって特定波長
の損失がない光が光ファイバ１から出射した場合には水
圧が所定値以下であると検出し、また、Ｖ溝アレイ２と
プレート４とが光ファイバ１を挟持密着して特定波長の
損失がある光が光ファイバ１から出射した場合には水圧
が所定値を超えると検出する。
溝アレイ２とプレート４との間に隙間があって特定波長
の損失がない光が光ファイバ１から出射した場合には水
圧が所定値以下であると検出し、また、Ｖ溝アレイ２と
プレート４とが光ファイバ１を挟持密着して特定波長の
損失がある光が光ファイバ１から出射した場合には水圧
が所定値を超えると検出する。
【００４８】上記のような構成・機能を有する光水圧検
出器によれば、従来技術と比較して簡易な構成であり、
また製造コストも低減することが可能となる。第二実施
形態の光圧検出器はこのようなものである。
出器によれば、従来技術と比較して簡易な構成であり、
また製造コストも低減することが可能となる。第二実施
形態の光圧検出器はこのようなものである。
【００４９】続いて、本発明の第三実施形態を説明す
る。本実施形態は、請求項４に係る動作検出センサを搭
載するものであり、請求項５に係る光検出器である。具
体的には下水道等の水面付近に設置され水位を複数個所
で検出する光水位検出器である。この光水位検出器は請
求項７に係るセンサシステムにも相当する。以下、図５
を参照しつつ一括して説明する。図５は本発明の第三実
施形態の光水位検出器の構成図である。
る。本実施形態は、請求項４に係る動作検出センサを搭
載するものであり、請求項５に係る光検出器である。具
体的には下水道等の水面付近に設置され水位を複数個所
で検出する光水位検出器である。この光水位検出器は請
求項７に係るセンサシステムにも相当する。以下、図５
を参照しつつ一括して説明する。図５は本発明の第三実
施形態の光水位検出器の構成図である。
【００５０】本実施形態では、図５で示すように、第一
実施形態として説明した光水位検出器を異なる位置に複
数個配置し、かつ共通する一本の光ファイバ１を使用し
てシステムとして形成した光水位検出器である。この光
水位検出器では、光ファイバ１に対するＶ溝アレイ２の
傾斜角を個々の光水位検出器毎に全て異ならせており、
検出個所別に異なる複数の特定波長が損失した光を出力
させて、検出された個所を特定して水位変化を検出する
ことができるようになされている。
実施形態として説明した光水位検出器を異なる位置に複
数個配置し、かつ共通する一本の光ファイバ１を使用し
てシステムとして形成した光水位検出器である。この光
水位検出器では、光ファイバ１に対するＶ溝アレイ２の
傾斜角を個々の光水位検出器毎に全て異ならせており、
検出個所別に異なる複数の特定波長が損失した光を出力
させて、検出された個所を特定して水位変化を検出する
ことができるようになされている。
【００５１】例えば、図１０の特性図を参照しつつ説明
するが、図５の一方のＶ溝アレイ２の周期が６８３μｍ
となるように傾斜させていれば約１５３４ｎｍの光が損
失し、他方のＶ溝アレイ２の周期が７１２μｍとすなる
ように傾斜させていれば約１５６０ｎｍの光が損失す
る。光ファイバ１の出射側に設けられた光波長検出部で
このような二つの特定波長の損失の発生をそれぞれ検出
することで、異なる２個所に配置された光水位検出器で
水位の変化を検出することができる。第三実施形態の光
水位検出器はこのようなものである。
するが、図５の一方のＶ溝アレイ２の周期が６８３μｍ
となるように傾斜させていれば約１５３４ｎｍの光が損
失し、他方のＶ溝アレイ２の周期が７１２μｍとすなる
ように傾斜させていれば約１５６０ｎｍの光が損失す
る。光ファイバ１の出射側に設けられた光波長検出部で
このような二つの特定波長の損失の発生をそれぞれ検出
することで、異なる２個所に配置された光水位検出器で
水位の変化を検出することができる。第三実施形態の光
水位検出器はこのようなものである。
【００５２】続いて、本発明の第四実施形態を説明す
る。本実施形態は、請求項４に係る動作検出センサを搭
載するものであり、請求項６に係る光検出器である。具
体的には下水道等の水面付近に設置され水圧を複数個所
で検出する光水圧検出器である。光水圧検出器は請求項
７に係るセンサシステムにも相当する。以下、図６を参
照しつつ一括して説明する。図６は本発明の第四実施形
態の光水圧検出器の構成図である。
る。本実施形態は、請求項４に係る動作検出センサを搭
載するものであり、請求項６に係る光検出器である。具
体的には下水道等の水面付近に設置され水圧を複数個所
で検出する光水圧検出器である。光水圧検出器は請求項
７に係るセンサシステムにも相当する。以下、図６を参
照しつつ一括して説明する。図６は本発明の第四実施形
態の光水圧検出器の構成図である。
【００５３】本実施形態では、図６で示すように、第二
実施形態として説明した光水圧検出器を異なる位置に複
数個配置し、かつ共通する一本の光ファイバ１を使用し
てシステムとして形成した光水圧検出器である。この光
水圧検出器では、光ファイバ１に対するＶ溝アレイ２の
傾斜角を個々の光水圧検出器毎に全て異ならせており、
検出個所別に異なる複数の特定波長が損失した光を出力
する。このため、検出された個所を特定して水圧変化を
検出することができるようになされている。本実施形態
は、第三実施形態で説明した光水位検出器の動作と同様
であり、その説明を省略する。第四実施形態はこのよう
なものである。
実施形態として説明した光水圧検出器を異なる位置に複
数個配置し、かつ共通する一本の光ファイバ１を使用し
てシステムとして形成した光水圧検出器である。この光
水圧検出器では、光ファイバ１に対するＶ溝アレイ２の
傾斜角を個々の光水圧検出器毎に全て異ならせており、
検出個所別に異なる複数の特定波長が損失した光を出力
する。このため、検出された個所を特定して水圧変化を
検出することができるようになされている。本実施形態
は、第三実施形態で説明した光水位検出器の動作と同様
であり、その説明を省略する。第四実施形態はこのよう
なものである。
【００５４】以上説明した発明によれば、従来の紫外線
の干渉により形成されるＦＢＧに代えて、Ｖ溝アレイと
プレートを用いる長周期グレーティングを採用した。さ
らに、従来は光ファイバに対してＶ溝アレイの溝方向を
直交させるのみであったが、本発明では所望に応じて適
宜傾斜を変更して透過中心波長を可変とし、任意の特定
波長を損失させて、センサの微調整を可能とした。
の干渉により形成されるＦＢＧに代えて、Ｖ溝アレイと
プレートを用いる長周期グレーティングを採用した。さ
らに、従来は光ファイバに対してＶ溝アレイの溝方向を
直交させるのみであったが、本発明では所望に応じて適
宜傾斜を変更して透過中心波長を可変とし、任意の特定
波長を損失させて、センサの微調整を可能とした。
【００５５】また、一本の光ファイバに対し、光ファイ
バに対するＶ溝アレイのＶ溝の角度をそれぞれ相違させ
た複数の動作検出センサを接続することが可能となり、
シリーズ接続可能な低コストな分布型センサシステムが
構築できるようになった。さらにまた、装置が動作して
いない状態では通常の光ファイバなので、センサの伝送
距離は通常のＦＢＧを用いたセンサシステムより長くす
ることができ、長距離のセンサシステムを構築できるよ
うになった。さらにまた、検出器近くに電源を確保する
必要がないため設置場所を選ばない等の優れた効果があ
る。
バに対するＶ溝アレイのＶ溝の角度をそれぞれ相違させ
た複数の動作検出センサを接続することが可能となり、
シリーズ接続可能な低コストな分布型センサシステムが
構築できるようになった。さらにまた、装置が動作して
いない状態では通常の光ファイバなので、センサの伝送
距離は通常のＦＢＧを用いたセンサシステムより長くす
ることができ、長距離のセンサシステムを構築できるよ
うになった。さらにまた、検出器近くに電源を確保する
必要がないため設置場所を選ばない等の優れた効果があ
る。
【００５６】
【発明の効果】以上、本発明によれば、長周期グレーテ
ィングを活用し、一または二以上の個所で計測でき、か
つ長距離システムを実現するような新規な動作検出セン
サ、光検出器およびセンサシステムを提供することがで
きる。
ィングを活用し、一または二以上の個所で計測でき、か
つ長距離システムを実現するような新規な動作検出セン
サ、光検出器およびセンサシステムを提供することがで
きる。
【図１】本発明の第一実施形態の光水位検出器の構成図
である。
である。
【図２】本発明の第一実施形態の光水位検出器の構成図
である。
である。
【図３】本発明の第二実施形態の光水圧検出器の構成図
である。
である。
【図４】本発明の第二実施形態の光水圧検出器の構成図
である。
である。
【図５】本発明の第三実施形態の光水位検出器の構成図
である。
である。
【図６】本発明の第四実施形態の光水圧検出器の構成図
である。
である。
【図７】従来技術の水位検出器の構成図である。
【図８】従来技術の水位検出器の構成図である。
【図９】長周期グレーティングの構成図である。
【図１０】長周期グレーティングからの出力特性図であ
る。
る。
【図１１】長周期グレーティングからの出力特性図であ
る。
る。
１ 光ファイバ
２ Ｖ溝アレイ
３ 検出セル
４ プレート
５ リニアガイド
６ シャフト
７ ダイアフラム
８ フロート
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2F013 AA04 AA07 BD03 CA16 CB10
2F055 AA39 BB20 CC02 DD20 EE31
FF43 FF49 GG11
5G055 AE28 AE53 AG01
5G056 CF10
Claims (7)
- 【請求項１】Ｖ溝による回折面が形成されるＶ溝アレイ
と、 前記Ｖ溝アレイの回折面側で対向するように配置される
プレートと、 前記Ｖ溝アレイと前記プレートとの間に配置される光フ
ァイバと、 検出対象の動作に応じて前記Ｖ溝アレイと前記プレート
とを離接させるため、前記移動プレートを移動するよう
に構成される移動手段と、 を備え、 前記プレートの移動により前記Ｖ溝アレイと前記プレー
トとが前記光ファイバを挟持密着し、特定波長が損失し
た光が光ファイバから出射した場合に、検出対象の動作
変化を検出することを特徴とする動作検出センサ。 - 【請求項２】請求項１に記載の動作検出センサと、 内部に配置された前記動作検出センサを外部環境から保
護する検出セルと、 水面に浮かべられ、水位に応じて昇降するフロートと、 前記検出セル内をシールするとともに、前記フロートに
伸縮力を加えるダイアフラムと、 前記動作検出センサの移動手段であり、前記フロートの
昇降に従動して前記検出セル内で昇降するシャフトと、 を備え、 前記動作検出センサのＶ溝アレイとプレートとの間に隙
間があって特定波長の損失がない光が光ファイバから出
射した場合には水位が所定値以下であると検出し、ま
た、Ｖ溝アレイとプレートとが光ファイバを挟持密着し
て特定波長の損失がある光が光ファイバから出射した場
合には水位が所定値を超えると検出することを特徴とす
る光検出器。 - 【請求項３】請求項１に記載の動作検出センサと、 内部に配置された前記動作検出センサを外部環境から保
護する検出セルと、 前記検出セル内をシールするとともに、圧力を検出する
ダイアフラムと、 前記動作検出センサの移動手段であり、前記ダイアフラ
ムの変位に従動して検出セル内で昇降するシャフトと、 を備え、 前記動作検出センサのＶ溝アレイとプレートとの間に隙
間があって特定波長の損失がない光が光ファイバから出
射した場合には圧力が所定値以下であると検出し、ま
た、Ｖ溝アレイとプレートとが光ファイバを挟持密着し
て特定波長の損失がある光が光ファイバから出射した場
合には圧力が所定値を超えると検出することを特徴とす
る光検出器。 - 【請求項４】Ｖ溝による回折面が形成される複数のＶ溝
アレイと、 前記複数のＶ溝アレイの回折面側でそれぞれ対向するよ
うに配置される複数のプレートと、 前記複数のＶ溝アレイと前記複数のプレートとの間に配
置される一本の光ファイバと、 検出対象の動作に応じて前記Ｖ溝アレイと前記プレート
とを離接させるため、前記複数の移動プレートをそれぞ
れ移動するように構成される複数の移動手段と、 を備え、 一個のＶ溝アレイおよび一個のプレートからなる一組
を、一本の光ファイバの異なる位置で複数組にわたり配
置するとともに、同一の周期で形成された前記複数のＶ
溝アレイが前記一本の光ファイバに対して傾斜角度をそ
れぞれ異ならせることにより、前記一本の光ファイバか
ら複数の特定波長が損失した光を出射させるようにし、 ある一個の前記プレートの移動によりＶ溝アレイとプレ
ートとが前記光ファイバを挟持密着し、傾斜角度に対応
する特定波長が損失した光が光ファイバから出射した場
合に、検出対象の動作変化から検出個所を特定しつつ検
出することを特徴とする動作検出センサ。 - 【請求項５】請求項２に記載された光検出器を複数個配
置するとともに、一本の光ファイバを共通に用いること
で、請求項４の動作検出センサを実現した光検出器であ
って、 それぞれ異なる複数の特定波長が損失した光を検出する
分布型センシングとして、異なる個所の水位変化の検出
を行うことを特徴とする光検出器。 - 【請求項６】請求項３に記載された光検出器を複数個配
置するとともに、一本の光ファイバを共通に用いること
で、請求項４の動作検出センサを実現した光検出器であ
って、 それぞれ異なる複数の特定波長が損失した光を検出する
分布型センシングとして、異なる個所の圧力変化の検出
を行うことを特徴とする光検出器。 - 【請求項７】Ｖ溝による回折面が形成される複数のＶ溝
アレイと、 前記複数のＶ溝アレイの回折面側でそれぞれ対向するよ
うに配置される複数のプレートと、 前記複数のＶ溝アレイと前記複数のプレートとの間に配
置される一本の光ファイバと、 を備え、 一個のＶ溝アレイおよび一個のプレートからなる一組
を、一本の光ファイバの異なる位置で複数組にわたり配
置するとともに、同一の周期で形成された前記複数のＶ
溝アレイが前記一本の光ファイバに対して傾斜角度をそ
れぞれ異ならせることにより、前記一本の光ファイバか
ら複数の特定波長が損失した光を出射させ、分布型セン
シングとすることを特徴とするセンサシステム。
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|---|---|---|---|
| JP2001332767A JP4035758B2 (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | 動作検出センサおよび光検出器 |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-10-30 JP JP2001332767A patent/JP4035758B2/ja not_active Expired - Fee Related
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