JP2600418B2 - 光式塩分付着量検出センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、塩分付着量を光学的に検出する光式塩分付
着量検出センサに関するものである。

［従来の技術］ 従来、塩分量を検出する技術としては、以下のものが
ある。

第１は、抵抗測定による分析であり、NaClの含有溶液
の抵抗を測定し、換算表により塩分量を求めるものであ
る。第２は、Ｘ線分析などの光学的分析であり、NaClを
含む固体試料にＸ線を照射し、この中の１成分の結晶の
ある面からの回折線強度を測定し、定量化するものであ
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかし従来技術においては、以下のような問題点があ
る。

（１）多種類の測定器具を用意しなければならない。

（２）塩分量の経時的変化が検出できない。

（３）リアルタイムでの検出ができない。

（４）測定に熟練を要し、手間がかかる。

（５）高電圧下、高磁界下等の悪環境、危険環境での測
定が難しい。

（６）測定系が大がかりとなり、高価のものとなる。

（７）屋外での環境変化に対応した測定が難しい。

本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解決
し、構造が簡単かつ小型で、応答に優れる光式塩分付着
量検出センサを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の光式塩分付着量検出センサは、表面に塩分が
付着すると光損失が生じ且つ該光損失の大きさが付着量
が同一でありながら高湿度になるほど小さくなる光導波
路と、塩分が付着すると光損失が生じ且つ該光損失の大
きさが付着量が同一でありながら高湿度になるほど大き
くなる光導波路とを配置し、該両光導波路の一端から入
射されて他端から出射する透過光を各々受光し、該両透
過光の強度から塩分付着量を求める構成としたものであ
る。

［作用］ 従来の手法、即ち、塩分がセンサ部に付着した際に生
ずる透過光強度変化を検出して、塩分付着量を求める手
法では、塩分付着で生ずる透過光強度変化量が周囲の温
度に依存して変動することが確かめられており、正確に
且つ精度よく測定する場合には、センサ部近傍に湿度計
を並置し、塩分付着量算出の際、この湿度値により透過
光強度変化量を補正しなければならない。よって、この
手法では塩分検出センタの他の湿度計が必要となり、装
置として大型且つ高価なものとなる。

しかし、本発明ではセンサ部に、２種類の光導波路、
即ち、塩分付着量が同一であっても、周囲温度が高くな
るにつれて透過光強度が徐々に小さくなる第１の光導波
路と、周囲温度が高くなるにつれて透過光強度が徐々に
大きくなる第２の光導波路とを用い、両者の信号処理に
より自然に湿度補正がなされるので、上記湿度計が不要
となり、小型かつ安価な塩分付着量測定装置となる。

［実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図において、10は光式塩分付着量検出センサのセ
ンサ部であり、２種類の光導波路4,5からなる。第１の
光導波路４は、表面に塩分が付着すると光損失を生じ、
且つ、付着量が同一であっても周囲の湿度が高くなると
光損失が小さくなる（透過光強度変化量が少なくなる）
特性を持つ（以下、Ａ光導波路と称す）。第２の光導波
路５は、表面に塩分が付着すると光損失を生じ、周囲の
湿度が高くなると光損失が大きくなる（透過光強度変化
量が多くなる）特性を持つ（以下、Ｂ光導波路と称
す）。

上記センサ部10を含め、光式塩分付着量検出センサ
は、次のような測定系として構成されている。即ち、光
源１から出射した光を光ファイバ２で光分岐器３に導
き、ここで光を分岐して、各々の光を光ファイバ21,22
を介して、センサ部10のＡ光導波路４とＢ光導波路５と
に、一端から入射させる。そして、センサ10で塩分の付
着量に応じた光損失を受け、Ａ光導波路４とＢ光導波路
５の他端から出射する各透過光を、光ファイダ23,24を
介して、各々受光器６と受光器７へ導き、電気的信号に
変換する。この受光器6,受光器７から得られる両透過光
強度に対応する信号を、信号ケーブル８を介して演算器
９に取り込み、下記の方法により演算処理を行い、塩分
付着量を求める。

次に、塩分付着量の測定方法について具体的に説明す
る。

センサ部10のＡ光導波路4,B光導波路５に一端から光
を入射し、他端で透過光強度を測定すると、表面に塩分
が付着しない場合には、周囲が空気（屈折率ｎ＝1.00）
であるため光の漏洩は起こらない。しかし、塩分（屈折
率ｎ＝1.54）が付着した場合には、光が漏洩しこれが光
損失となる。塩分付着が増せば光損失も大きくなるた
め、予め付着量と光損失の関係を求めておけば、光損失
の変化量（透過光強度の変化量）を検出することによ
り、塩分付着量が求まることになる。

更に、表面に塩分が付着した状態でセンサ部10周囲の
湿度が変化した場合には、光損失変化量（透過光強度変
化量）湿度に依存して変動する。

第２図は、本発明者による実験結果を示すものであ
り、同一量の塩分を付着させた際の湿度と透過光強度変
化量との関係を示す。但し、本実験においては、Ａ光導
波路４として直径φ2mm,長さ10cmの純石英棒（屈折率ｎ
＝1.46）を、またＢ光導波路として直径φ5mm,長さ10cm
のフッ化マグネシウム棒（屈折率ｎ＝1.37）を用いた。

この第２図の実験結果から判るように、Ａ光導波路４
では、湿度が高くなるにつれて受光器６で検出される透
過光強度ＤAが、レベル±０（ＤL）から減少し、逆に、
Ｂ光導波路５では、湿度が高くなるにつれて受光器７で
検出される透過光強度ＤBがレベル±０（ＤL）から増大
する。その減少し増大する度合いは透過光強度ＤA DBと
もほぼ同様であり、例えば、湿度80％程度になると、Ａ
光導波路４の透過光強度ＤAはレベル−0.6程度にまで落
ち、逆に、Ｂ光導波路５の透過光強度ＤBはレベル＋0.5
程度まで上昇する。

よって、レベル±０（ＤL）に対するＤA,DBを演算器
９で適当に処理すれば、湿度による透過光強度変動の影
響をほぼ完全に除去できる。

即ち、上記光式塩分付着量検出センサにおいては、湿
度変化による相対する特性を有する２種類の光導波路A,
Bを用いており、これによって、湿度をモニタしながら
塩分量の補正をする操作が省略でき、小型，安価なセン
サとし得るのである。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、次のような優れ
た効果が得られる。

（１）センサ部近傍に湿度計を並置する必要なく、湿度
が変化しても検出精度が変わらない。従って、装置とし
て小型，安価になるばかりでなく、高精度の測定ができ
る。

（２）センサ部を絶縁体で構成できるため、耐電磁誘導
性に優れている。

（３）センサ部がコンパクト化しているため、送電設備
の硝子、鉄塔、鉄橋等の屋外設置建造物の塩分付着測定
に適す。

【図面の簡単な説明】 第１図は本センサを用いた測定系のブロック図、第２図
は実験により２種類の光導波路に同一量の塩分を付着し
た際の湿度と透過光強度変化量（相対値）の関係を示す
線図である。 図中、１は光源、２は光ファイバ、３は光分岐器、４は
Ａ光導波路、５はＢ光導波路、６は受光器、７は受光
器、８は信号ケーブル、９は演算器、10はセンサ部、21
〜24は光ファイバを示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に塩分が付着すると光損失が生じ且つ
   該光損失の大きさが付着量が同一でありながら高湿度に
   なるほど小さくなる光導波路と、塩分が付着すると光損
   失が生じ且つ該光損失の大きさが付着量が同一でありな
   がら高湿度になるほど大きくなる光導波路とを配置し、
   該両光導波路の一端から入射されて他端から出射する透
   過光を各々受光し、該両透過光の強度から塩分付着量を
   求めることを特徴とする光式塩分付着量検出センサ。