JP2011163982A - 圧力測定システム及び圧力測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】差圧を簡易に測定可能な圧力測定システムを提供する。
【解決手段】第１の波長帯域の蛍光及び第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の蛍光を発する少なくとも一つの蛍光体２と、第１の圧力Ｐ_O1を受け、少なくとも第１の波長帯域の蛍光に第１の変調を与える第１の受圧素子３と、第２の圧力Ｐ_O2を受け、少なくとも第２の波長帯域の蛍光に第２の変調を与える第２の受圧素子４と、第１の変調を与えられた第１の波長帯域の蛍光及び第２の変調を与えられた第２の波長帯域の蛍光の結合光の減衰特性を測定する減衰特性測定部３０１と、減衰特性に基づいて、第１及び第２の圧力の差圧ΔＰを算出する差圧算出部３０２と、を備える圧力測定システムを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は測定技術に係り、圧力測定システム及び圧力測定方法に関する。

石油プラント等を制御する場合、石油プラント内の異なる位置における流体の差圧を測定することが必要な場合がある。従来、差圧の測定位置に２個のファブリペロ干渉計を配置し、圧力によって生じる２個のファブリペロ干渉計のそれぞれの内部での光路差の変化を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献1、２参照。）。

特開２００３−１６６８９０号公報 特開２００７−０８５９４３号公報

しかし、光路差の変化を読み取るためには、干渉縞の位置の同定に高度な信号処理が必要になる場合がある。そこで、本発明は、差圧を簡易に測定可能な圧力測定システム及び圧力測定方法を提供することを目的の一つとする。

本発明の態様は、（ａ）第１の波長帯域の蛍光及び第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の蛍光を発する少なくとも一つの蛍光体と、（ｂ）第１の圧力を受け、少なくとも第１の波長帯域の蛍光に第１の変調を与える第１の受圧素子と、（ｃ）第２の圧力を受け、少なくとも第２の波長帯域の蛍光に第２の変調を与える第２の受圧素子と、（ｄ）第１の変調を与えられた第１の波長帯域の蛍光及び第２の変調を与えられた第２の波長帯域の蛍光の結合光の減衰特性を測定する減衰特性測定部と、（ｅ）減衰特性に基づいて、第１及び第２の圧力の差圧を算出する差圧算出部と、を備える圧力測定システムであることを要旨とする。

本発明の他の態様は、（ａ）第１の波長帯域の蛍光及び第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の蛍光を発することと、（ｂ）少なくとも第１の波長帯域の蛍光に、第１の圧力に依存する第１の変調を与えることと、（ｃ）少なくとも第２の波長帯域の蛍光に、第２の圧力に依存する第２の変調を与えることと、（ｄ）第１の変調を与えられた第１の波長帯域の蛍光及び第２の変調を与えられた第２の波長帯域の蛍光の結合光の減衰特性を測定することと、（ｅ）減衰特性に基づいて、第１及び第２の圧力の差圧を算出することと、を含む圧力測定方法であることを要旨とする。

本発明のさらに他の態様は、（ａ）光を発する発光素子と、（ｂ）第１の圧力を受け、光に第１の変調を与える第１の受圧素子と、（ｃ）第２の圧力を受け、光に第２の変調を与える第２の受圧素子と、（ｄ）第１の変調を与えられた光を照射され、少なくとも第１の波長帯域の蛍光を発する第１の蛍光体と、（ｅ）第２の変調を与えられた光を照射され、第１の波長帯域とは異なる少なくとも第２の波長帯域の蛍光を発する第２の蛍光体と、（ｆ）第１の波長帯域の蛍光及び第２の波長帯域の蛍光の結合光の減衰特性を測定する減衰特性測定部と、（ｇ）減衰特性に基づいて、第１及び第２の圧力の差圧を算出する差圧算出部と、を備える圧力測定システムであることを要旨とする。

本発明のさらに他の態様は、（ａ）光を発することと、（ｂ）光に、第１の圧力に依存する第１の変調を与えることと、（ｃ）光に、第２の圧力に依存する第２の変調を与えることと、（ｄ）第１の変調を与えられた光によって、少なくとも第１の波長帯域の蛍光を励起することと、（ｅ）第２の変調を与えられた光によって、第１の波長帯域とは異なる少なくとも第２の波長帯域の蛍光を励起することと、（ｆ）第１の波長帯域の蛍光及び第２の波長帯域の蛍光の結合光の減衰特性を測定することと、（ｇ）減衰特性に基づいて、第１及び第２の圧力の差圧を算出することと、を含む圧力測定方法であることを要旨とする。

本発明によれば、差圧を簡易に測定可能な圧力測定システム及び圧力測定方法を提供可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る圧力測定システムの模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る圧力測定システムの一部の拡大模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る第１の受圧素子の上面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る第１の受圧素子のＩＶ−ＩＶ方向から見た第１の断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る第１の受圧素子のＩＶ−ＩＶ方向から見た第２の断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る第１の受圧素子のＩＶ−ＩＶ方向から見た第３の断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る感圧膜に関する第１のグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る感圧膜に関する第２のグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る蛍光の分光スペクトルの第１のグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る蛍光の分光スペクトルの第２のグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る蛍光の分光スペクトルの第３のグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る蛍光強度の時間変化の例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る圧力測定方法のフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る蛍光寿命と、光量比と、の関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る圧力測定システムの模式図である。 本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る第１の受圧素子の模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係る圧力測定システムの模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係る励起光及び蛍光の分光スペクトルのグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る変調を与えられた励起光と、圧力と、の関係を示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態に係る圧力測定システムの模式図である。 本発明の第４の実施の形態に係る蛍光体の蛍光強度の雰囲気温度に依存する減衰特性の例を示すグラフである。 本発明の第４の実施の形態に係る圧力測定システムの模式図である。 本発明の第５の実施の形態に係る圧力測定システムの模式図である。 本発明の第５の実施の形態に係る圧力測定方法のフローチャートである。 本発明の第６の実施の形態に係る圧力測定システムの模式図である。 本発明の第６の実施の形態に係る圧力測定方法のフローチャートである。 本発明の第７の実施の形態に係る圧力測定システムの第１の模式図である。 本発明の第７の実施の形態に係る圧力測定システムの第２の模式図である。 本発明の第８の実施の形態に係る圧力測定システムの模式図である。 本発明の第９の実施の形態に係る圧力測定システムの模式図である。 本発明のその他の実施の形態に係る蛍光強度の時間変化の例を示すグラフである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る光学式圧力測定システムは、図１に示すように、蛍光を発する蛍光体２と、第１の圧力Ｐ_O1を受け、蛍光に第１の変調を与える第１の受圧素子３と、第２の圧力Ｐ_O2を受け、蛍光に第２の変調を与える第２の受圧素子４と、第１の変調を与えられた蛍光の第１の波長帯域を透過させる第１の波長フィルタ５と、第２の変調を与えられた蛍光の第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を透過させる第２の波長フィルタ６と、第１及び第２の波長フィルタを透過した蛍光の結合光の減衰特性を測定する減衰特性測定部３０１と、減衰特性に基づいて、第１及び第２の圧力Ｐ_O1，Ｐ_O2の差圧ΔＰを算出する差圧算出部３０２と、を備える。なお、第１の波長帯域と、第２の波長帯域とは、互いに異なる波長帯域であるが、部分的に重なっていてもよい。

圧力測定システムは、蛍光体２に励起光を照射する発光素子１をさらに備える。発光素子１には、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）及び半導体レーザ（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子が使用可能である。より具体的には、発光素子１には、ＡｌＧａＩｎＰをチップ材料とする四元素系発光素子、及びＩｎＧａＮをチップ材料とする三元素系発光素子が使用可能である。例えば、発光素子１には、通電制御部９０が接続される。通電制御部９０は、発光素子１を点滅するように通電（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御し、発光素子１から蛍光体２の励起光を断続的に放射させる。

蛍光体２は、蛍光物質、又は遷移金属がドープされた蛍光物質からなる。遷移金属がドープされた蛍光物質としては、ルビー等のＣｒ³⁺系材料、Ｍｎ²⁺系材料、Ｍｎ⁴⁺系材料、及びＦｅ²⁺系材料が使用可能である。あるいは、蛍光体２は、ユウロピウム（Ｅｕ）がドープされたアルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ₂Ｏ₄系）、アレクサンドライト（ＢｅＡｌ₂Ｏ₄の変種）、クロム・ドープ・イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｃｒ⁴⁺：ＹＡＧ）、チタニウム・ドープ・サファイア（Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ）、クロム添加フッ化リチウム・ストロンチウム・アルミニウム（Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ）、又はイッテルビウム・ドープ・イットリウム・アルミニウム（Ｙｂ：ＹＡＧ）等からなるが、これらに限定されない。なお、蛍光体２は、保持部材等に格納されていてもよい。

蛍光体２が発した第１の波長帯域及び第２の波長帯域を含む蛍光は、光導波路１１及び光導波路２１を介して、第１の受圧素子３及び第２の受圧素子４にそれぞれ伝搬される。なお、図２に示すように、蛍光体２と、光導波路１１及び光導波路２１の端部と、の間に、蛍光体２が発した蛍光を光導波路１１及び光導波路２１の端部に集光するレンズ３１を配置してもよい。光導波路１１，２１の材料としては、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ：Ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））等のプラスチック、石英、及び多成分ガラス等が使用可能である。また、光導波路１１，２１は、コア及びクラッドを含む光ファイバと、光ファイバを覆う保護管と、を備えていてもよい。ただし、光が伝搬可能であれば、光導波路１１，２１はこれらに限定されない。

図１に示す第１の受圧素子３で第１の変調を与えられた蛍光は、光導波路１２で第１の波長フィルタ５に伝搬される。また、第２の受圧素子４で第２の変調を与えられた蛍光は、光導波路２２で第２の波長フィルタ６に伝搬される。ここで、第１の受圧素子３は、図３及びＩＶ−ＩＶ方向からの断面図である図４に示すように、光導波路１１及び光導波路１２が挿入されるホルダ６０を備える。第１の受圧素子３はさらに、外部からの第１の圧力Ｐ_O1を受ける感圧膜５０と、感圧膜５０の光導波路１１，１２の端部と対向する表面に配置され、光導波路１１の端部から放射された蛍光を反射する反射膜２７と、光導波路１１，１２の端部及び反射膜２７の間隔を規定する筐体４３と、を備える。反射膜２７の材料としては、例えば金（Ａｕ）等が使用可能である。

ホルダ６０には、感圧膜５０、筐体４３、及びホルダ６０で囲まれた領域の内圧Ｐ_I1を調節するための通気孔１６０が設けられている。通気孔１６０の開閉は、開放弁７０で制御される。また、感圧膜５０の外部には、表出する感圧膜５０の図３に示した半径ａを規定する基底部４０が配置されている。図４に示す光導波路１１の端部から放射された蛍光は、反射膜２７の表面で反射されて、光導波路１２に入射する。

ここで、第１の受圧素子３の感圧膜５０は、内圧Ｐ_I1と、外部からの第１の圧力Ｐ_O1と、が等しい「定常状態」では撓みは生じない。しかし図５に示すように、内圧Ｐ_I1と比較して外部からの第１の圧力Ｐ_O1が大きくなったとき、感圧膜５０は内部方向に撓む。反射膜２７の裏面に感圧膜５０が配置されているため、感圧膜５０にあわせて反射膜２７も撓む。このとき、定常状態と比較して、光導波路１１，１２の端部と、反射膜２７と、の間隔が狭まる。そのため、反射膜２７の表面で反射されて、光導波路１２に入射する蛍光の光強度が、定常状態と比較して、強くなる。

また図６に示すように、内圧Ｐ_I1と比較して外部からの第１の圧力Ｐ_O1が小さくなったときは、感圧膜５０は外部方向に撓む。このとき、定常状態と比較して、光導波路１１，１２の端部と、反射膜２７と、の間隔が広まる。そのため、反射膜２７の表面で反射されて、光導波路１２に入射する蛍光の光強度が、定常状態と比較して、弱くなる。このように、第１の受圧素子３は、第１の圧力Ｐ_O1に応じて、光導波路１１から光導波路１２に伝播する第１の波長帯域及び第２の波長帯域を含む蛍光の光強度を変調する。

図５に示すように外部から第１の圧力Ｐ_O1が加わったときの感圧膜５０の撓みｗ₁は、感圧膜５０が図３に示すように半径ａを有する場合、下記（１）式で表される。
w ₁ = (P_O1 - P_I1)× (a² - r²)² / (64 ×Z) ・・・(1)
ここでｒ（ｒ：０≦ｒ≦ａ）は感圧膜５０の中心位置Ｍから測定位置までの距離である。Ｚは下記（２）式で与えられる。
Z = Y ×t³ / [12 × (1 - υ²)] ・・・(2)
（２）式において、Ｙは感圧膜５０のヤング率、ｔは感圧膜５０の厚さ、υは感圧膜５０のポアッソン比である。

図４乃至図６に示した感圧膜５０の厚さｔが５０μｍの場合における外部からの第１の圧力Ｐ_O1と、撓みｗ₁と、の関係をプロットしたグラフが図７である。図７においては、図３に示した感圧膜５０の半径ａが０．０１ｍｍ、０．１０ｍｍ、及び１．００ｍｍの場合のそれぞれについてプロットされている。また感圧膜５０の厚さｔが１μｍの場合における外部からの第１の圧力Ｐ_O1と、撓みｗ₁と、の関係をプロットしたグラフが図８である。図８においては、感圧膜５０の半径ａが０．０１ｍｍ、０．１０ｍｍ、及び１．００ｍｍの場合のそれぞれについてプロットされている。図７及び図８に示すように、感圧膜５０の半径ａ及び厚さｔを適宜選択することにより、外部からの第１の圧力Ｐ_O1に対する第１の受圧素子３の圧力感度を調整することが可能である。

図１に示す第２の受圧素子４は、第２の圧力Ｐ_O2に応じて、光導波路２１から光導波路２２に伝播する第１の波長帯域及び第２の波長帯域を含む蛍光の光強度を変調する。第２の受圧素子４の構成要素は、図３乃至図６に示した第１の受圧素子３の構成要素と同様であるので、説明は省略する。

図１に示す蛍光体２がルビー等からなる場合、第１の波長フィルタ５は、例えば図９に示すように、７００ｎｍ未満の第１の波長帯域の第１の変調を与えられた蛍光を透過させ、第２の波長帯域の第１の変調を与えられた蛍光を遮光する。また、第２の波長フィルタ６は、７００ｎｍ以上の第２の波長帯域の第２の変調を与えられた蛍光を透過させ、第１の波長帯域の第２の変調を与えられた蛍光を遮光する。例えば、第１の波長帯域と、第２の波長帯域とは、その重心波長が互いに異なっている。ここで、「重心波長」とは、スペクトル領域において、重心となる波長を指す。あるいは、第１の波長帯域と、第２の波長帯域とは、それぞれの積算光量が等しくなるよう、設定してもよい。この場合、第１の波長帯域と、第２の波長帯域とは、それぞれの帯域幅が異なっていてもよい。また、重心波長は互いに異なっていても、同じであってもよい。なお、図９は、下記（３）式に示すように、第１の圧力Ｐ_O1と、第２の圧力Ｐ_O2と、の差圧ΔＰが無い場合を示している。
P_O1＝P_O2 ・・・(3)

ここで、下記（４）式に示すように、第１の圧力Ｐ_O1に対して第２の圧力Ｐ_O2が大きくなると、差圧ΔＰが無い場合と比較して、第１の受圧素子３から光導波路１２に伝播する蛍光の光量に対する第２の受圧素子４から光導波路２２に伝播する蛍光の光量の光量比が大きくなる。そのため、図１０に示すように、差圧ΔＰが無い場合と比較して、第１の波長フィルタ５を透過する蛍光の光量に対する第２の波長フィルタ６を透過する蛍光の光量の光量比が大きくなる。
P_O1<P_O2 ・・・(4)

また、下記（５）式に示すように、第１の圧力Ｐ_O1に対して第２の圧力Ｐ_O2が小さくなると、差圧ΔＰが無い場合と比較して、第１の受圧素子３から光導波路１２に伝播する蛍光の光量に対する第２の受圧素子４から光導波路２２に伝播する蛍光の光量の光量比が小さくなる。そのため、図１１に示すように、差圧ΔＰが無い場合と比較して、第１の波長フィルタ５を透過する蛍光の光量に対する第２の波長フィルタ６を透過する蛍光の光量の光量比が小さくなる。
P_O1>P_O2 ・・・(5)
なお、図９乃至図１１では波長７００ｎｍで第１の波長帯域と第２の波長帯域とを分ける例を示したが、第１の波長帯域と第２の波長帯域との境界となる波長はこれに限定されない。例えば、蛍光体２を構成する蛍光物質がルビー以外である場合、蛍光スペクトルに応じて、第１の波長帯域と第２の波長帯域との境界となる波長を設定してもよい。

図１に示す第１の波長フィルタ５を透過した蛍光と、第２の波長フィルタ６を透過した蛍光と、は重ねあわされ、結合光として受光素子７に受光される。受光素子７には、フォトダイオード等が使用可能である。受光素子７には、受光素子７の出力信号を増幅する処理部８が接続されている。処理部８には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００が接続されている。減衰特性測定部３０１は、ＣＰＵ３００に含まれる。減衰特性測定部３０１は、発光素子１が消灯した瞬間又は直後から受光素子７で測定される蛍光の蛍光強度の時間変化を観測し、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性の測定値を取得する。なお、図１２に示すように、発光素子１が消灯した瞬間又は直後と比較して、蛍光強度が1／eに低下するまでに要する時間が、蛍光寿命τとして定義される。なお、ｅは自然対数である。

ここで、蛍光寿命τは、波長が短いほど長くなり、波長が長いほど短くなる傾向にある。そのため、図１に示す第１の波長フィルタ５を透過する蛍光の光量に対する第２の波長フィルタ６を透過する蛍光の光量の光量比が大きくなると、受光素子７が受光する結合光の蛍光寿命τは短くなる傾向にある。したがって、受光素子７が受光する結合光の蛍光寿命τが短くなった場合、差圧ΔＰが無い場合と比較して、第１の圧力Ｐ_O1に対して第２の圧力Ｐ_O2が相対的に大きくなっている。

また、第１の波長フィルタ５を透過する蛍光の光量に対する第２の波長フィルタ６を透過する蛍光の光量の光量比が小さくなると、受光素子７が受光する結合光の蛍光寿命τは長くなる傾向にある。したがって、受光素子７が受光する結合光の蛍光寿命τが長くなった場合、差圧ΔＰが無い場合と比較して、第１の圧力Ｐ_O1に対して第２の圧力Ｐ_O2が相対的に小さくなっている。

以上説明したように、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性と、第１及び第２の圧力Ｐ_O1，Ｐ_O2の差圧ΔＰと、は相関関係を有する。差圧算出部３０２は、蛍光の減衰特性及び差圧ΔＰの予め取得された相関関係と、蛍光の減衰特性の測定値と、に基づいて、第１及び第２の圧力Ｐ_O1，Ｐ_O2の差圧ΔＰの測定値を算出する。ＣＰＵ３００には、関係記憶部４０１を含むデータ記憶装置４００が接続されている。関係記憶部４０１は、差圧算出部３０２によって利用される、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性と、第１及び第２の圧力Ｐ_O1，Ｐ_O2の差圧ΔＰと、の予め取得された相関関係を保存する。なお、相関関係は、関数で表現されていてもよいし、表形式で表現されていてもよい。

ＣＰＵ３００には、入力装置３２１、出力装置３２２、プログラム記憶装置３２３、及び一時記憶装置３２４がさらに接続されている。入力装置３２１としては、スイッチ及びキーボード等が使用可能である。出力装置３２２としては、光インジケータ、デジタルインジケータ、及び液晶表示装置等が使用可能である。出力装置３２２は、差圧算出部３０２で算出された第１の圧力Ｐ_O1と、第２の圧力Ｐ_O2と、の差圧ΔＰの測定値を出力する。プログラム記憶装置３２３は、ＣＰＵ３００に接続された装置間のデータ送受信等をＣＰＵ３００に実行させるためのプログラムを保存している。一時記憶装置３２４は、ＣＰＵ３００の演算過程でのデータを一時的に保存する。

次に図１３に示すフローチャートを用いて第１の実施の形態に係る圧力測定方法について説明する。
（ａ）ステップＳ１０１で、図１に示す通電制御部９０から発光素子１に通電し、発光素子１から蛍光体２に励起光を照射させる。励起光を照射された蛍光体２は、蛍光を発する。ステップＳ２１１で、蛍光体２が発した蛍光の一部が光導波路１１で第１の受圧素子３に伝搬される。また、ステップＳ２２１で、蛍光体２が発した蛍光の一部が光導波路２１で第２の受圧素子４に伝搬される。

（ｂ）ステップＳ２１２で、第１の受圧素子３は、第１の圧力Ｐ_O1に応じて、蛍光の光強度に第１の変調を与える。また、ステップＳ２２２で、第２の受圧素子４は、第２の圧力Ｐ_O2に応じて、蛍光の光強度に第２の変調を与える。その後、ステップＳ２１３で、第１の変調を与えられた蛍光は、光導波路１２で第１の波長フィルタ５に伝搬され、第１の波長フィルタ５を透過する。また、ステップＳ２２３で、第２の変調を与えられた蛍光は、光導波路２２で第２の波長フィルタ６に伝搬され、第２の波長フィルタ６を透過する。

（ｃ）ステップＳ３０１で、第１の波長フィルタ５を透過した第１の波長帯域の蛍光と、第２の波長フィルタ６を透過した第２の波長帯域の蛍光と、を結合し、結合光を受光素子７で受光する。受光素子７で受光した結合光の蛍光強度は、処理部８を経て、ＣＰＵ３００の減衰特性測定部３０１に伝送される。ステップＳ３０２で、通電制御部９０から発光素子１への通電を切断し、発光素子１を消灯する。減衰特性測定部３０１は、発光素子１を消灯した瞬間又は直後からの結合光の蛍光強度の時間変化を観測し、結合光の蛍光寿命τ等の減衰特性の測定値を取得する。減衰特性測定部３０１は、取得した減衰特性の測定値を、差圧算出部３０２に伝送する。

（ｄ）ステップＳ３０３で、差圧算出部３０２は、関係記憶部４０１から、蛍光の減衰特性と、第１及び第２の圧力Ｐ_O1，Ｐ_O2の差圧ΔＰと、の予め取得された相関関係を読み出す。さらに差圧算出部３０２は、読み出した相関関係と、減衰特性の測定値と、に基づいて、第１の圧力Ｐ_O1と、第２の圧力Ｐ_O2と、の差圧ΔＰの測定値を算出する。その後、差圧算出部３０２は、算出した差圧ΔＰの測定値を出力装置３２２に表示させ、第１の実施の形態に係る圧力測定方法を終了する。

以上説明した第１の実施の形態に係る圧力測定システム及び圧力測定方法によれば、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性に基づいて、第１の圧力Ｐ_O1と、第２の圧力Ｐ_O2と、の差圧ΔＰを、簡易かつ正確に算出することが可能となる。

（第１の実施の形態の第１の変形例）
受光素子７で受光される蛍光の減衰特性と、第１の波長フィルタ５を透過した蛍光の光量に対する第２の波長フィルタ６を透過した蛍光の光量の光量比と、は、図１４に示すように、相関関係を有する。第１の実施の形態において、差圧算出部３０２は、蛍光の減衰特性及び差圧ΔＰの予め取得された相関関係と、蛍光の減衰特性の測定値と、に基づいて、第１及び第２の圧力Ｐ_O1，Ｐ_O2の差圧ΔＰの測定値を算出する例を示した。これに対し、差圧算出部３０２は、蛍光の減衰特性及び光量比の予め取得された相関関係と、蛍光の減衰特性の測定値と、に基づいて、第１の波長フィルタ５を透過した蛍光の光量に対する第２の波長フィルタ６を透過した蛍光の光量の光量比の測定値を算出してもよい。

この場合、光量比と、差圧ΔＰと、は相関関係を有するため、差圧算出部３０２は、光量比及び差圧ΔＰの予め取得された相関関係と、光量比の測定値と、に基づいて、第１及び第２の圧力Ｐ_O1，Ｐ_O2の差圧ΔＰの測定値を算出する。なお、図１４においては、受光素子７で受光される蛍光の減衰特性と、第１の波長フィルタ５を透過した蛍光の光量に対する第２の波長フィルタ６を透過した蛍光の光量の光量比と、の相関関係を示した。これに対し、受光素子７で受光される蛍光の減衰特性と、第２の波長フィルタ６を透過した蛍光の光量に対する第１の波長フィルタ５を透過した蛍光の光量の光量比と、も相関関係を有する。したがって、本開示において、「光量比」とは、第１の波長フィルタ５を透過した蛍光の光量に対する第２の波長フィルタ６を透過した蛍光の光量の光量比と、第２の波長フィルタ６を透過した蛍光の光量に対する第１の波長フィルタ５を透過した蛍光の光量の光量比と、のいずれであってもよい。

（第１の実施の形態の第２の変形例）
図１においては、それぞれ光反射型の第１の受圧素子３及び第２の受圧素子４を示した。これに対し、図１５に示すように、それぞれ光透過型の第１の受圧素子８３及び第２の受圧素子８４を使用してもよい。光透過型の第１の受圧素子８３は、例えば図１６に示すように、光導波路１１及び光導波路１２の間に挿入された回折素子１２７と、回折素子１２７を保持する筺体１４３と、外部からの第１の圧力Ｐ_O1を受ける感圧膜１５０と、を備える。

回折素子１２７は、それぞれ屈折率が異なる第１屈折率部及び第２屈折率部が交互に配置された周期構造を有するファイバブラッググレーティングである。回折素子１２７に入射した蛍光は、第１屈折率部及び第２屈折率部の周期構造により、特定の波長成分のみが選択的に減衰される。ここで、第１屈折率部及び第２屈折率部の周期構造における平均屈折率をｎ_Dとし、周期構造の間隔をΛ_m1とすると、下記（６）式で表されるブラッグ波長λ_Bが減衰した蛍光が光導波路１２に伝播する。
λ_B = 2 ×n_D ×Λ_m1 ・・・(6)

ここで、外部から第１の圧力Ｐ_O1が感圧膜１５０に加わると、回折素子１２７も撓むため、周期構造の間隔Λ_m1が大きくなる。そのため、ブラッグ波長λ_Bも長波長側にシフトする。このように、光透過型の第１の受圧素子８３においては、第１の圧力Ｐ_O1に応じて、光導波路１２に伝播する蛍光の分光スペクトルが変調される。図１５に示す光透過型の第２の受圧素子８４の構成要素は、図１６に示す光透過型の第１の受圧素子８３の構成要素と同様である。光透過型の第２の受圧素子８４は、第２の圧力Ｐ_O2に応じて、光導波路２２に伝播する蛍光の分光スペクトルを変調する。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る圧力測定システムにおいては、例えば、図１７に示す蛍光体２の材料に、変換効率が１００％に満たない蛍光物質が使用される。そのため、発光素子１から放射された励起光の一部も、光導波路１１で第１の受圧素子３に伝搬される。第１の受圧素子３において、蛍光と同様に、励起光も第１の変調を与えられる。第１の変調を与えられた蛍光は、光導波路１２で第１の波長フィルタ１５に伝搬される。第２の実施の形態において、第１の波長フィルタ１５は、図１８に示すように、蛍光の７００ｎｍ未満の波長成分と共に、励起光も透過させる。

図１２に示したように、発光素子１が励起光の照射を開始した瞬間又は直後には、図１７に示す蛍光体２はまだ蛍光を発しない。ＣＰＵ３００に含まれる光強度測定部３０３は、発光素子１が励起光の照射を開始した瞬間又は直後に受光素子７で測定される第１の変調を与えられた励起光の光強度の測定値を取得する。ここで、図１９に示すように、第１の変調を与えられた励起光の光強度と、第１の圧力Ｐ_O1と、は相関関係を有する。

図１７に示す圧力算出部３０４は、第１の変調を与えられた励起光の光強度及び第１の圧力Ｐ_O1の予め取得された相関関係と、第１の変調を与えられた励起光の光強度の測定値と、に基づいて、第１の圧力Ｐ_O1の測定値を算出する。さらに圧力算出部３０４は、算出した第１の圧力Ｐ_O1の測定値と、差圧算出部３０２が算出する差圧ΔＰの測定値と、に基づいて、第２の圧力Ｐ_O2の測定値を算出する。

第２の実施の形態において、関係記憶部４０１は、圧力算出部３０４によって利用される、図１９に示すような第１の変調を与えられた励起光の光強度と、第１の圧力Ｐ_O1と、の予め取得された相関関係を保存する。なお、相関関係は、関数で表現されていてもよいし、表形式で表現されていてもよい。第２の実施の形態に係る図１７に示す圧力測定システムのその他の構成要素は、第１の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。第２の実施の形態に係る圧力測定システムによれば、第１の圧力Ｐ_O1、第２の圧力Ｐ_O2、及び差圧ΔＰのそれぞれの測定値を得ることが可能となる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る圧力測定システムは、図２０に示すように、発光素子１が放射した励起光を検出する発光検出器９１と、検出された励起光の光強度の変動を補正する装置である発光強度補正部９２と、をさらに備える。発光検出器９１には、フォトダイオード等が使用可能である。発光検出器９１は、検出した励起光の光強度の測定値Ｉｍを発光強度補正部９２に伝送する。発光強度補正部９２は、励起光の光強度の所定値Ｉｃと、測定値Ｉｍと、の差をとり、光強度の変動量ΔＩを算出する。さらに発光強度補正部９２は、通電制御部９０に、励起光の光強度の変動量ΔＩが０となるよう、発光素子１への通電量を制御させる。

発光素子１が発する励起光の光強度の揺らぎは、圧力算出部３０４及び差圧算出部３０２で算出される第１の圧力Ｐ_O1、第２の圧力Ｐ_O2、及び差圧ΔＰの測定値に影響を与え得る。これに対し、第３の実施の形態に係る圧力測定システムは、フィードバック制御により、励起光の光強度の変動量ΔＩを抑制するため、第１の圧力Ｐ_O1、第２の圧力Ｐ_O2、及び差圧ΔＰを正確に測定することが可能となる。

（第４の実施の形態）
図２１は、蛍光体２の雰囲気温度Ｔを変えた場合における、励起光消光後の蛍光体２の蛍光強度の例を示している。なお、蛍光体２の雰囲気温度Ｔとは、例えば、蛍光体２又は蛍光体２を格納する熱伝導性の保持部材に接する気体の温度である。ここで、第１の温度条件下で、蛍光体２の雰囲気温度Ｔは最も低く、第２乃至第５の温度条件下で、蛍光体２の雰囲気温度Ｔは順次高くなる。図２１に示すように、蛍光体２の蛍光寿命τは、蛍光体２の雰囲気温度Ｔが上昇するとともに、短くなる傾向にある。

したがって、図１、図１７及び図２０に示す蛍光体２の雰囲気温度Ｔが変動すると、差圧ΔＰを正確に測定することが困難になり得る。これに対し、第４の実施の形態に係る圧力測定システムは、図２２に示すように、蛍光体２の雰囲気温度Ｔを一定に保つ温度調節器１０１を備える。第４の実施の形態に係る圧力測定システムのその他の構成要素は、図２０に示す第３の実施の形態に係る圧力測定システムと同様であるので、説明は省略する。

図２２に示す第４の実施の形態に係る圧力測定システムは、温度調節器１０１が蛍光体２の雰囲気温度Ｔを一定に保つため、雰囲気温度Ｔの変動に基づく蛍光の減衰特性の変動が抑制される。そのため、第４の実施の形態に係る圧力測定システムは、差圧ΔＰの測定値をより正確に得ることを可能にする。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態に係る圧力測定システムは、図２３に示すように、蛍光体２の雰囲気温度Ｔの測定値Ｔｍを測定する温度計１０２と、第１及び第２の受圧素子３，４で変調される前の蛍光の蛍光寿命τ等の減衰特性の雰囲気温度Ｔの変動による変動を補正する減衰特性補正部３０５と、をさらに備える。温度計１０２には、例えば、サーミスタ及び白金温度センサ等が使用可能である。

ここで、関係記憶部４０１に保存されている蛍光寿命τと、第１及び第２の圧力Ｐ_O1，Ｐ_O2の差圧ΔＰと、の相関関係を取得した際の蛍光体２の雰囲気温度Ｔを基準温度Ｔｓとする。第５の実施の形態に係る圧力測定システムは、基準温度Ｔｓからの雰囲気温度の変動量ΔＴと、第１及び第２の受圧素子３，４で変調される前の蛍光の蛍光寿命の変動量Δτと、の予め取得された関係を保存する補正情報記憶部４０２をさらに備える。

雰囲気温度の変動量ΔＴと、蛍光寿命の変動量Δτと、の関係は、下記（７）式に示すように、雰囲気温度の変動量ΔＴを独立変数とし、蛍光寿命の変動量Δτを従属変数とする、関数で表現されていてもよい。
Δτ=f(ΔT) ・・・(7)
減衰特性補正部３０５は、下記（８）式に従って、蛍光体２の雰囲気温度の測定値Ｔｍと、基準温度Ｔｓと、の差をとり、雰囲気温度の変動量の値ΔＴｃを算出する。
ΔTc=Tm-Ts ・・・(8)

また、減衰特性補正部３０５は、雰囲気温度の変動量の算出値ΔＴｃを、（７）式の雰囲気温度の変動量の変数ΔＴに代入し、蛍光寿命の変動量の値Δτｃ₁を算出する。さらに減衰特性補正部３０５は、下記（９）式に従って、減衰特性測定部３０１が取得した蛍光寿命の測定値τｍと、蛍光寿命の変動量の算出値Δτｃ₁と、の差をとり、蛍光寿命の補正値τｃ₁を算出する。これにより、測定された雰囲気温度Ｔｍにおける蛍光寿命τｍが、基準温度Ｔｓにおける蛍光寿命τｃ₁に換算される。
τc₁=τm-Δτc₁ ・・・(9)

第５の実施の形態において、差圧算出部３０２は、減衰特性補正部３０５が算出した蛍光寿命の補正値τｃと、関係記憶部４０１に保存されている蛍光寿命τ及び差圧ΔＰの相関関係と、に基づいて、第１及び第２の圧力Ｐ_O1，Ｐ_O2の差圧ΔＰの測定値を算出する。

次に図２４に示すフローチャートを用いて第５の実施の形態に係る圧力測定方法について説明する。
（ａ）まず、図１３に示した第１の実施の形態に係る圧力測定方法と同様に、ステップＳ１０１乃至ステップＳ３０１を実施する。次に、図２４のステップＳ３０２で、図２３に示す減衰特性測定部３０１は、発光素子１を消灯した瞬間又は直後からの結合光の蛍光強度の時間変化を観測し、結合光の蛍光寿命の測定値τｍを取得する。減衰特性測定部３０１は、取得した減衰特性の測定値τｍを、減衰特性補正部３０５に伝送する。

（ｂ）ステップＳ４０１で、温度計１０２は、蛍光体２の雰囲気温度の測定値Ｔｍを測定する。さらに温度計１０２は、蛍光体２の雰囲気温度の測定値Ｔｍを、減衰特性補正部３０５に伝送する。なお、ステップＳ４０１は、ステップＳ１０１やステップＳ３０２と並行して実施してもよい。

（ｃ）ステップＳ４０２で、減衰特性補正部３０５は、蛍光体２の雰囲気温度の測定値Ｔｍと、基準温度Ｔｓと、の差である雰囲気温度の変動量の値ΔＴｃを算出する。また、減衰特性補正部３０５は、補正情報記憶部４０２から、雰囲気温度の変動量ΔＴと、蛍光寿命の変動量Δτと、の関係を読み出す。その後、減衰特性補正部３０５は、雰囲気温度の変動量の算出値ΔＴｃと、雰囲気温度の変動量ΔＴ及び蛍光寿命の変動量Δτの関係と、に基づいて、蛍光寿命の変動量の算出値Δτｃ₁を算出する。

（ｄ）ステップＳ４０３で、減衰特性補正部３０５は、蛍光寿命の測定値τｍと、蛍光寿命の変動量の算出値Δτｃ₁と、の差をとり、蛍光寿命の補正値τｃ₁を算出する。その後、減衰特性補正部３０５は、算出した蛍光寿命の補正値τｃ₁を差圧算出部３０２に伝送する。ステップＳ４０４で、差圧算出部３０２は、関係記憶部４０１から、蛍光寿命τと、第１及び第２の圧力Ｐ_O1，Ｐ_O2の差圧ΔＰと、の予め取得された相関関係を読み出す。次に、差圧算出部３０２は、蛍光寿命τ及び差圧ΔＰの相関関係と、蛍光寿命の補正値τｃ₁と、に基づいて、第１の圧力Ｐ_O1と、第２の圧力Ｐ_O2と、の差圧ΔＰを算出する。

以上説明した第５の実施の形態に係る圧力測定システムは、蛍光体２の雰囲気温度Ｔの変動による蛍光寿命τ等の減衰特性の変動を補正可能である。そのため、第５の実施の形態に係る圧力測定システムは、第１の圧力Ｐ_O1、第２の圧力Ｐ_O2、及び差圧ΔＰのそれぞれの測定値をより正確に得ることを可能にする。

（第６の実施の形態）
第６の実施の形態に係る圧力測定システムは、図２５に示すように、第１及び第２の受圧素子３，４で変調される前の蛍光の未変調蛍光寿命の測定値τｎｍを測定する未変調蛍光寿命測定器１０３をさらに備える。未変調蛍光寿命測定器１０３は、例えば、フォトダイオード及び増幅器等を含む。ここで、蛍光体２の雰囲気温度Ｔが基準温度Ｔｓである場合の、第１及び第２の受圧素子３，４で変調される前の蛍光の蛍光寿命τを基準蛍光寿命τｎｓとする。

第６の実施の形態において、減衰特性補正部３０５は、下記（１０）式に示すように、未変調蛍光寿命の測定値τｎｍと、基準蛍光寿命τｎｓと、の差をとり、蛍光寿命の補正量Δτｃ₂を算出する。
Δτc₂=τnm-τns ・・・(10)
さらに減衰特性補正部３０５は、下記（１１）式に従って、減衰特性測定部３０１が取得した蛍光寿命の測定値τｍと、蛍光寿命の補正量Δτｃ₂と、の差をとり、蛍光寿命の補正値τｃ₂を算出する。
τc₂=τm-Δτc₂ ・・・(11)

第６の実施の形態において、差圧算出部３０２は、減衰特性補正部３０５が算出した蛍光寿命の補正値τｃ₂と、関係記憶部４０１に保存されている蛍光寿命τ及び差圧ΔＰの相関関係と、に基づいて、第１及び第２の圧力Ｐ_O1，Ｐ_O2の差圧ΔＰの測定値を算出する。

次に図２６に示すフローチャートを用いて第６の実施の形態に係る圧力測定方法について説明する。
（ａ）まず、図２４に示した第５の実施の形態に係る圧力測定方法と同様に、ステップＳ１０１乃至ステップＳ３０２を実施する。また、ステップＳ３０２と並行して、図２６のステップＳ５０１で、図２５に示す未変調蛍光寿命測定器１０３が、第１及び第２の受圧素子３，４で変調される前の蛍光の未変調蛍光寿命の測定値τｎｍを測定する。さらに未変調蛍光寿命測定器１０３は、未変調蛍光寿命の測定値τｎｍを、減衰特性補正部３０５に伝送する。

（ｂ）ステップＳ５０２で、減衰特性補正部３０５は、未変調蛍光寿命の測定値τｎｍと、基準蛍光寿命τｎｓと、の差である、蛍光寿命の補正量Δτｃ₂を算出する。ステップＳ５０３で、減衰特性補正部３０５は、蛍光寿命の測定値τｍと、蛍光寿命の補正量Δτｃ₂と、の差をとり、蛍光寿命の補正値τｃ₂を算出する。その後、減衰特性補正部３０５は、算出した蛍光寿命の補正値τｃ₂を差圧算出部３０２に伝送する。ステップＳ５０４で、差圧算出部３０２は、関係記憶部４０１から、蛍光寿命τと、第１及び第２の圧力Ｐ_O1，Ｐ_O2の差圧ΔＰと、の予め取得された相関関係を読み出す。次に、差圧算出部３０２は、蛍光寿命τ及び差圧ΔＰの相関関係と、蛍光寿命の補正値τｃ₂と、に基づいて、第１の圧力Ｐ_O1と、第２の圧力Ｐ_O2と、の差圧ΔＰを算出する。

以上説明した第６の実施の形態に係る圧力測定システムも、蛍光体２の雰囲気温度Ｔの変動による蛍光寿命τ等の減衰特性の変動を補正可能である。そのため、第６の実施の形態に係る圧力測定システムは、第１の圧力Ｐ_O1、第２の圧力Ｐ_O2、及び差圧ΔＰのそれぞれの測定値をより正確に得ることを可能にする。

（第７の実施の形態）
図２７に示す第７の実施の形態に係る圧力測定システムは、図１に示した第１の実施の形態に係る圧力測定システムと異なり、第１の波長帯域の蛍光を発する蛍光体４２と、第２の波長帯域の蛍光を発する蛍光体５２と、を備える。この場合、例えば発光素子１には紫外線発光ダイオードが使用可能である。また、蛍光体４２には青色蛍光体が使用可能であり、蛍光体５２には緑色又は赤色蛍光体が使用可能である。蛍光体４２が発した第１の波長帯域の蛍光は、第１の受圧素子３で、第１の圧力Ｐ_O1に依存する第１の変調を与えられる。また、蛍光体５２が発した第２の波長帯域の蛍光は、第２の受圧素子４で、第２の圧力Ｐ_O2に依存する第２の変調を与えられる。

第１の変調を与えられた第１の波長帯域の蛍光は、光導波路１２の端部から放射される。また、第２の変調を与えられた第２の波長帯域の蛍光は、光導波路２２の端部から放射される。ここで、第１の変調を与えられた第１の波長帯域の蛍光と、第２の変調を与えられた第２の波長帯域の蛍光とは、重ねあわされ、結合光として受光素子７に受光される。第７の実施の形態に係る圧力測定システムのその他の構成要素は、第１の実施の形態と同様である。

図２８に示すように、光導波路１２及び光導波路２２のそれぞれの端部に、第１の波長フィルタ５及び第２の波長フィルタ６を配置してもよい。また、第２の実施の形態と同様に、第７の実施の形態においても、差圧ΔＰのみならず、第１の圧力Ｐ_O1及び第２の圧力Ｐ_O2を測定してもよい。さらに、第３の実施の形態と同様に、第７の実施の形態においても、発光素子１の発光強度の揺らぎを補正してもよい。またさらに、第４乃至第６の実施の形態と同様に、第７の実施の形態においても、蛍光体５２，６２の雰囲気温度Ｔの変動を補正してもよい。

（第８の実施の形態）
図２９に示す第８の実施の形態に係る圧力測定システムは、図１に示した第１の実施の形態に係る圧力測定システムと異なり、発光素子１が発した励起光が蛍光に変換されずに、光導波路１１及び光導波路２１を介して、第１の受圧素子３及び第２の受圧素子４にそれぞれ伝搬される。第１の受圧素子３は、第１の圧力Ｐ_O1に応じて、光導波路１２に伝播する励起光の光強度を変調する。また、第２の受圧素子４は、第２の圧力Ｐ_O2に応じて、光導波路２２に伝播する励起光の光強度を変調する。

第８の実施の形態において、光導波路１２及び光導波路２２のそれぞれの端部に、第１の蛍光体６２及び第２の蛍光体７２が配置されている。第１の蛍光体６２及び第２の蛍光体７２は、第１及び第２の波長帯域を含む蛍光を発する同一の蛍光物質からなっていてもよい。あるいは、第１の蛍光体６２が第１の波長帯域の蛍光を発する蛍光物質からなり、第２の蛍光体７２が第２の波長帯域の蛍光を発する蛍光物質からなっていてもよい。また、第１の蛍光体６２及び第２の蛍光体７２は一体化していてもよい。

第１の蛍光体６２が発した蛍光は第１の波長フィルタ５を透過し、第２の蛍光体７２が発した蛍光は第２の波長フィルタ６を透過する。第１の波長フィルタ５を透過した蛍光と、第２の波長フィルタ６を透過した蛍光とは、重ねあわされ、結合光として受光素子７に受光される。第８の実施の形態に係る圧力測定システムのその他の構成要素は、第１の実施の形態と同様である。また、第２の実施の形態と同様に、第８の実施の形態においても、第１の圧力Ｐ_O1及び第２の圧力Ｐ_O2を測定してもよい。さらに、第３の実施の形態と同様に、第８の実施の形態においても、発光素子１の発光強度の揺らぎを補正してもよい。またさらに、第４乃至第６の実施の形態と同様に、第８の実施の形態においても、第１及び第２の蛍光体６２，７２の雰囲気温度Ｔの変動を補正してもよい。

（第９の実施の形態）
第９の実施の形態に係る圧力測定システムは、図３０に示すように、第１の受圧素子３及び第２の受圧素子４が、流路５００に設けられている。また、第９の実施の形態に係る圧力測定システムは、ＣＰＵ３００に、第１及び第２の圧力の差圧ΔＰに基づき、第１及び第２の圧力ΔＰを与えた流路５００中の流体の流量Ｑを算出する流量算出部３０６をさらに備える。

例えば、差圧ΔＰが生じている第１の受圧素子３及び第２の受圧素子４の間を流れる流体の流量Ｑは、下記（１２）式で与えられる。
Q = C×ΔP^1/2 ・・・(12)
なお、Ｃは密度校正等によって予め求められる定数を表す。流量算出部３０６は、差圧算出部３０２が算出した差圧ΔＰの測定値と、差圧ΔＰ及び流量Ｑの関係と、に基づいて、第１の受圧素子３及び第２の受圧素子４の間を流れる流体の流量Ｑの測定値を算出する。

第９の実施の形態に係る圧力測定システムによれば、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性に基づいて、第１の受圧素子３と、第２の受圧素子４と、の間を流れる流体の流量Ｑを、簡易かつ正確に算出することが可能となる。また、第２の実施の形態と同様に、第９の実施の形態においても、第１の圧力Ｐ_O1及び第２の圧力Ｐ_O2を測定してもよい。さらに、第３の実施の形態と同様に、第９の実施の形態においても、発光素子１の発光強度の揺らぎを補正してもよい。またさらに、第４乃至第６の実施の形態と同様に、第９の実施の形態においても、蛍光体２の雰囲気温度Ｔの変動を補正してもよい。

（その他の実施の形態）
以上、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、図１７等に示した受光素子７には、応答遅れ（励起光等の入力光が無くなっても、すぐには出力が無くならない現象）が生じ得る。したがって、図３１に示すように、励起光を発する発光素子１を消灯した直後から、予め測定した（センサ全体の）応答遅れの時間よりも長い時間が経過した後に測定された蛍光強度と比較して1／e又は所定比率の蛍光強度に低下するまでに要する時間を、蛍光体２の蛍光寿命τとして定義してもよい。また、蛍光強度を測定する際に、図１及び図１７等に示す処理部８における信号増幅で生じたオフセットを補正してもよい。さらに、蛍光体２の雰囲気温度Ｔの変動を抑制するため、蛍光体２を恒温槽に格納してもよい。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。

１ 発光素子
２，４２，５２, ６２，７２ 蛍光体
３，８３ 第１の受圧素子
４，８４ 第２の受圧素子
５，１５ 第１の波長フィルタ
６ 第２の波長フィルタ
７ 受光素子
８ 処理部
１１，１２，２１，２２ 光導波路
２７ 反射膜
３１ レンズ
４０ 基底部
４３，１４３ 筐体
５０，１５０ 感圧膜
６０ ホルダ
７０ 開放弁
９０ 通電制御部
９１ 発光検出器
９２ 発光強度補正部
１０１ 温度調節器
１０２ 温度計
１０３ 未変調蛍光寿命測定器
１２７ 回折素子
１６０ 通気孔
３０１ 減衰特性測定部
３０２ 差圧算出部
３０３ 光強度測定部
３０４ 圧力算出部
３０５ 減衰特性補正部
３０６ 流量算出部
３２１ 入力装置
３２２ 出力装置
３２３ プログラム記憶装置
３２４ 一時記憶装置
４００ データ記憶装置
４０１ 関係記憶部
４０２ 補正情報記憶部
５００ 流路

Claims (55)

1. 第１の波長帯域の蛍光及び前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の蛍光を発する少なくとも一つの蛍光体と、
   第１の圧力を受け、少なくとも前記第１の波長帯域の蛍光に第１の変調を与える第１の受圧素子と、
   第２の圧力を受け、少なくとも前記第２の波長帯域の蛍光に第２の変調を与える第２の受圧素子と、
   前記第１の変調を与えられた前記第１の波長帯域の蛍光及び前記第２の変調を与えられた前記第２の波長帯域の蛍光の結合光の減衰特性を測定する減衰特性測定部と、
   前記減衰特性に基づいて、前記第１及び第２の圧力の差圧を算出する差圧算出部と、
   を備える圧力測定システム。
2. 前記減衰特性と、前記差圧と、の予め取得された関係を保存する関係記憶部を更に備える、請求項１に記載の圧力測定システム。
3. 前記差圧算出部が、
   前記減衰特性に基づいて、前記第１の変調を与えられた前記第１の波長帯域の蛍光の光量と、前記第２の変調を与えられた前記第２の波長帯域の蛍光の光量と、の光量比を算出し、
   前記光量比に基づいて、前記第１及び第２の圧力の差圧を算出する、
   請求項１に記載の圧力測定システム。
4. 前記光量比と、前記差圧と、の予め取得された関係を保存する関係記憶部を更に備える、請求項３に記載の圧力測定システム。
5. 前記第１の変調を与えられた前記第１の波長帯域の蛍光を透過させ、前記第１の変調を与えられた前記第２の波長帯域の蛍光を遮光する第１の波長フィルタと、
   前記第２の変調を与えられた前記第２の波長帯域の蛍光を透過させ、前記第２の変調を与えられた前記第１の波長帯域の蛍光を遮光する第２の波長フィルタと、
   を更に備える、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
6. 前記第１の波長帯域と、前記第２の波長帯域とが、異なる重心波長を有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
7. 前記第１の波長帯域と、前記第２の波長帯域とが、異なる帯域幅を有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
8. 前記少なくとも一つの蛍光体の雰囲気温度の変動に基づく前記減衰特性の変動を補正する減衰特性補正部を更に備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
9. 前記少なくとも一つの蛍光体の雰囲気温度を一定にする温度調節器を更に備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
10. 前記少なくとも一つの蛍光体を格納する恒温槽を更に備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
11. 光を発する発光素子を更に備え、
    前記第１の受圧素子が、前記第１の圧力を受け、前記光に第１の変調を与え、
    前記第１の変調を与えられた光の光強度に基づき、前記第１の圧力を算出する圧力算出部を更に備える、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
12. 前記第１の変調を与えられた光の光強度と、前記第１の圧力と、の予め取得された関係を保存する関係記憶部を更に備える、請求項１１に記載の圧力測定システム。
13. 前記光の光強度の変動を補正する発光強度補正部を更に備える、請求項１１又は１２に記載の圧力測定システム。
14. 前記第１及び第２の圧力の差圧に基づき、前記第１及び第２の圧力を与えた流体の流量を算出する流量算出部を更に備える、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
15. 第１の波長帯域の蛍光及び前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の蛍光を発することと、
    少なくとも前記第１の波長帯域の蛍光に、第１の圧力に依存する第１の変調を与えることと、
    少なくとも前記第２の波長帯域の蛍光に、第２の圧力に依存する第２の変調を与えることと、
    前記第１の変調を与えられた前記第１の波長帯域の蛍光及び前記第２の変調を与えられた前記第２の波長帯域の蛍光の結合光の減衰特性を測定することと、
    前記減衰特性に基づいて、前記第１及び第２の圧力の差圧を算出することと、
    を含む圧力測定方法。
16. 前記減衰特性と、前記差圧と、の予め取得された関係を用意することを更に含む、請求項１５に記載の圧力測定方法。
17. 前記差圧を算出することが、前記減衰特性に基づいて、前記第１の変調を与えられた前記第１の波長帯域の蛍光の光量と、前記第２の変調を与えられた前記第２の波長帯域の蛍光の光量と、の光量比を算出することを含み、
    前記差圧が、前記光量比に基づいて算出される、請求項１５に記載の圧力測定方法。
18. 前記光量比と、前記差圧と、の予め取得された関係を用意することを更に含む、請求項１７に記載の圧力測定方法。
19. 前記第１の変調を与えられた前記第１の波長帯域の蛍光を透過させ、前記第１の変調を与えられた前記第２の波長帯域の蛍光を遮光することと、
    前記第２の変調を与えられた前記第２の波長帯域の蛍光を透過させ、前記第２の変調を与えられた前記第１の波長帯域の蛍光を遮光することと、
    を更に含む、請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の圧力測定方法。
20. 前記第１の波長帯域と、前記第２の波長帯域とが、異なる重心波長を有する、請求項１５乃至１９のいずれか１項に記載の圧力測定方法。
21. 前記第１の波長帯域と、前記第２の波長帯域とが、異なる帯域幅を有する、請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の圧力測定方法。
22. 前記少なくとも一つの蛍光体の雰囲気温度の変動に基づく前記減衰特性の変動を補正することを更に含む、請求項１５乃至２１のいずれか１項に記載の圧力測定方法。
23. 前記少なくとも一つの蛍光体の雰囲気温度を一定にすることを更に含む、請求項１５乃至２１のいずれか１項に記載の圧力測定方法。
24. 光を発することと、
    前記光に前記第１の変調を与えることと、
    前記第１の変調を与えられた光の光強度に基づき、前記第１の圧力を算出することと、
    を更に含む、請求項１５乃至２３のいずれか１項に記載の圧力測定方法。
25. 前記第１の変調を与えられた光の光強度と、前記第１の圧力と、の予め取得された関係を用意することを更に含む、請求項２４に記載の圧力測定方法。
26. 前記光の光強度の変動を補正することを更に含む、請求項２４又は２５に記載の圧力測定方法。
27. 前記第１及び第２の圧力の差圧に基づき、前記第１及び第２の圧力を与えた流体の流量を算出することを更に含む、請求項１５乃至２６のいずれか１項に記載の圧力測定方法。
28. 光を発する発光素子と、
    第１の圧力を受け、前記光に第１の変調を与える第１の受圧素子と、
    第２の圧力を受け、前記光に第２の変調を与える第２の受圧素子と、
    前記第１の変調を与えられた光を照射され、少なくとも第１の波長帯域の蛍光を発する第１の蛍光体と、
    前記第２の変調を与えられた光を照射され、前記第１の波長帯域とは異なる少なくとも第２の波長帯域の蛍光を発する第２の蛍光体と、
    前記第１の波長帯域の蛍光及び前記第２の波長帯域の蛍光の結合光の減衰特性を測定する減衰特性測定部と、
    前記減衰特性に基づいて、前記第１及び第２の圧力の差圧を算出する差圧算出部と、
    を備える圧力測定システム。
29. 前記減衰特性と、前記差圧と、の予め取得された関係を保存する関係記憶部を更に備える、請求項２８に記載の圧力測定システム。
30. 前記差圧算出部が、
    前記減衰特性に基づいて、前記第１の波長帯域の蛍光の光量と、前記第２の波長帯域の蛍光の光量と、の光量比を算出し、
    前記光量比に基づいて、前記第１及び第２の圧力の差圧を算出する、
    請求項２８に記載の圧力測定システム。
31. 前記光量比と、前記差圧と、の予め取得された関係を保存する関係記憶部を更に備える、請求項３０に記載の圧力測定システム。
32. 前記第１の蛍光体由来の前記第１の波長帯域の蛍光を透過させ、前記第１の蛍光体由来の前記第２の波長帯域の蛍光を遮光する第１の波長フィルタと、
    前記第２の蛍光体由来の前記第２の波長帯域の蛍光を透過させ、前記第２の蛍光体由来の前記第１の波長帯域の蛍光を遮光する第２の波長フィルタと、
    を更に備える、請求項２８乃至３１のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
33. 前記第１の波長帯域と、前記第２の波長帯域とが、異なる重心波長を有する、請求項２８乃至３２のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
34. 前記第１の波長帯域と、前記第２の波長帯域とが、異なる帯域幅を有する、請求項２８乃至３３のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
35. 前記第１及び第２の蛍光体の雰囲気温度の変動に基づく前記減衰特性の変動を補正する減衰特性補正部を更に備える、請求項２８乃至３４のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
36. 前記第１及び第２の蛍光体の雰囲気温度を一定にする温度調節器を更に備える、請求項２８乃至３４のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
37. 前記第１及び第２の蛍光体を格納する恒温槽を更に備える、請求項２８乃至３４のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
38. 前記第１の変調を与えられた光の光強度に基づき、前記第１の圧力を算出する圧力算出部を更に備える、請求項２８乃至３７のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
39. 前記第１の変調を与えられた光の光強度と、前記第１の圧力と、の予め取得された関係を保存する関係記憶部を更に備える、請求項３８に記載の圧力測定システム。
40. 前記光の光強度の変動を補正する発光強度補正部を更に備える、請求項３８又は３９に記載の圧力測定システム。
41. 前記第１及び第２の蛍光体が一体化している、請求項２８乃至４０のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
42. 前記第１及び第２の圧力の差圧に基づき、前記第１及び第２の圧力を与えた流体の流量を算出する流量算出部を更に備える、請求項２８乃至４１のいずれか１項に記載の圧力測定システム。
43. 光を発することと、
    前記光に、第１の圧力に依存する第１の変調を与えることと、
    前記光に、第２の圧力に依存する第２の変調を与えることと、
    前記第１の変調を与えられた光によって、少なくとも第１の波長帯域の蛍光を励起することと、
    前記第２の変調を与えられた光によって、前記第１の波長帯域とは異なる少なくとも第２の波長帯域の蛍光を励起することと、
    前記第１の波長帯域の蛍光及び前記第２の波長帯域の蛍光の結合光の減衰特性を測定することと、
    前記減衰特性に基づいて、前記第１及び第２の圧力の差圧を算出することと、
    を含む圧力測定方法。
44. 前記減衰特性と、前記差圧と、の予め取得された関係を用意することを更に含む、請求項４３に記載の圧力測定方法。
45. 前記差圧を算出することが、前記減衰特性に基づいて、前記第１の波長帯域の蛍光の光量と、前記第２の波長帯域の蛍光の光量と、の光量比を算出することを含み、
    前記差圧が、前記光量比に基づいて算出される、請求項４３に記載の圧力測定方法。
46. 前記光量比と、前記差圧と、の予め取得された関係を用意することを更に含む、請求項４５に記載の圧力測定方法。
47. 前記第１の蛍光体由来の前記第１の波長帯域の蛍光を透過させ、前記第１の蛍光体由来の前記第２の波長帯域の蛍光を遮光することと、
    前記第２の蛍光体由来の前記第２の波長帯域の蛍光を透過させ、前記第２の蛍光体由来の前記第１の波長帯域の蛍光を遮光することと、
    を更に含む、請求項４３乃至４６のいずれか１項に記載の圧力測定方法。
48. 前記第１の波長帯域と、前記第２の波長帯域とが、異なる重心波長を有する、請求項４３乃至４７のいずれか１項に記載の圧力測定方法。
49. 前記第１の波長帯域と、前記第２の波長帯域とが、異なる帯域幅を有する、請求項４３乃至４８のいずれか１項に記載の圧力測定方法。
50. 前記第１及び第２の蛍光体の雰囲気温度の変動に基づく前記減衰特性の変動を補正することを更に含む、請求項４３乃至４９のいずれか１項に記載の圧力測定方法。
51. 前記第１及び第２の蛍光体の雰囲気温度を一定にすることを更に含む、請求項４３乃至４９のいずれか１項に記載の圧力測定方法。
52. 前記第１の変調を与えられた光の光強度に基づき、前記第１の圧力を算出することを更に含む、請求項４３乃至５１のいずれか１項に記載の圧力測定方法。
53. 前記第１の変調を与えられた光の光強度と、前記第１の圧力と、の予め取得された関係を用意することを更に含む、請求項５２に記載の圧力測定方法。
54. 前記光の光強度の変動を補正することを更に含む、請求項４３乃至５３のいずれか１項に記載の圧力測定方法。
55. 前記第１及び第２の圧力の差圧に基づき、前記第１及び第２の圧力を与えた流体の流量を算出することを更に含む、請求項４３乃至５４のいずれか１項に記載の圧力測定方法。

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