JP2691723B2 - 温度検出装置 - Google Patents

温度検出装置

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JP2691723B2
JP2691723B2 JP63055190A JP5519088A JP2691723B2 JP 2691723 B2 JP2691723 B2 JP 2691723B2 JP 63055190 A JP63055190 A JP 63055190A JP 5519088 A JP5519088 A JP 5519088A JP 2691723 B2 JP2691723 B2 JP 2691723B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の目的 [産業上の利用分野] 本発明は、温度検出装置に関し、特に温度に応じて屈
折率の変化する光導波路によって光を案内せしめておき
その光導波路からの光の出射位置を検出することにより
光導波路の温度を検出してなる温度検出装置に関するも
のである。
[従来の技術] 従来の温度検出装置としては、白金測温体などにより
対象物の温度を直接に検出するものが提案されていた。
[解決すべき問題点] しかしながら従来の温度検出装置では、金属を使用し
ていたので、磁気や電磁波の影響を受け、温度の検出を
高精度に実行できない欠点があった。
(2) 発明の構成 [問題点の解決手段] 本発明により提供される問題点の解決手段は、 「(a) 光源と、 (b) 前記光源によって発生された光を案内する第1
の光導波路と、 (c) 前記第1の光導波路から光が入射されるよう隣
接して配置されており、屈折率が前記第1の光導波路の
屈折率とは異なりかつ温度によって変化する第2の光導
波路と、 (d) 前記第2の光導波路から光が与えられるよう隣
接して配置されており、前記第2の光導波路の温度を検
出するために前記光の出射位置を検出する光検出器と を備えてなることを特徴とする温度検出装置」 である。
[作用] 本発明にかかる温度検出装置は、光源によって発生さ
れた光を第1の光導波路によって案内したのち屈折率が
前記第1の光導波路の屈折率とは異なりかつ温度によっ
て変化する第2の光導波路を介して光検出器に与えてい
るので、光検出器によって検出した光の出射位置から前
記第2の光導波路の温度を検知する作用をなし、ひいて
は温度検出に際して磁気や電磁波の影響を排除する作用
をなす。
[実施例] 次に本発明について、添付図面を参照しつつ具体的に
説明する。
第1図は、本発明にかかる温度検出装置の第1の実施
例を示している。
第2図は、本発明にかかる温度検出装置の第2の実施
例を示している。
第3図は、本発明にかかる温度検出装置の第3の実施
例を示している。
第4図は、本発明にかかる温度検出装置の第4の実施
例を示している。
まず第1図を参照しつつ、本発明にかかる温度検出装
置の第1の実施例について、その構成および作用を詳細
に説明する。
10は本発明にかかる温度検出装置であって、適宜の光
Lを発生するための光源11と、光源11の発生した光Lを
案内する光ファイバ12と、光ファイバ12によって案内さ
れた光Lが入射端から所定の角度(たとえば直角)をも
って入射される第1の光導波路13と、第1の光導波路13
の出射端に対し入射端が接合されており第1の光導波路
13から光Lが所定の位置(たとえば一定位置)に入射さ
れる第2の光導波路14と、第2の光導波路14の出射端に
配置されており光Lの出射位置を検出する光検出器15と
を備えている。光ファイバ12は、所望により除去しても
よい。
光源11としては、その発生する光Lの指向性が良好で
あることが望まれるので、ヘリウムネオンレーザ光源、
アルゴンレーザ光源、半導体レーザ光源あるいは発光ダ
イオード光源などが好ましい。
第1の光導波路13としては、温度変化に伴なってその
屈折率n11が大きく変化する材料たとえばポリメチルメ
タクリレート、ジアリルイソフタレートあるいはアクリ
ルゴムなどで形成されたものが好ましいが、これに限定
れるものではなく、温度変化に伴なってその屈折率があ
まり変化しない材料(たとえば無機ガラスあるいは空気
などで)形成されたものであってもい。以下の説明を簡
略とするために、第1の光導波路13は、屈折率があまり
変化しない材料(特に無機ガラス)によって形成されて
いるものとする。
第2の光導波路14としては、温度変化に伴なってその
屈折率n12が大きく変化する材料(たとえばポリメチル
メタクリレート,ジアリルイソフタレートあるいはアク
リルゴムなど)で形成されたものが好ましい。ただし第
1および第2の光導波路13,14は、互いに異なる材料に
よって形成されている。
光検出器15としては、リニアイメージセンサあるいは
半導体位置検出素子などが好ましい。リニアイメージセ
ンサは、デジアル出力が必要とされる場合に好適であ
る。また半導体位置検出素子は、アナログ出力が必要と
される場合に好適である。
しかして光源11から発生された光Lが光ファイバ12お
よび第1の光導波路13を介して第2の光導波路14の入射
端に対して入射する場合、その入射角θ11および出射角
θ12と、第1の光導波路13の屈折率n11と、第2の光導
波路14の屈折率n12との間にスネルの法則により の関係が成立する。
また第2の光導波路14の長さwと出射端における光L
の出射位置Dとの間に D=wtan θ12 ‥‥‥(2) の関係が成立する。
上式(1)(2)より出射位置Dが と表現できる。
ここで第2の光導波路14の屈折率n12が温度によって
変化するので、上式(3)より出射位置Dも温度によっ
て変化する。
出射位置Dの温度による変化は、光検出器15によって
検出され、適宜に後続の装置に向けて送出される。
また第2図を参照しつつ、本発明にかかる温度検出装
置の第2の実施例について、その構成および作用を詳細
に説明する。
第2図実施例は、第1図実施例において第1の光導波
路13が空気23によって形成されていることを除き、第1
図実施例と実質的に同一の構成を有している。したがっ
て第1図実施例と同一の部材および箇所に対し第1図実
施例の参照番号および参照符号に“10"だけ加算した参
照番号および参照符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。
更に第3図を参照しつつ、本発明にかかる温度検出装
置の第3の実施例について、その構成および作用を詳細
に説明する。
第3図実施例は、第1図実施例において光検出器15
が、複数の光ファイバの入射端がホルダ16によって第2
の光導波路14の出射はしに整列せしめられた光ファイバ
アレイ15aとその出射端に配置された検知器15bとによっ
て形成されていることを除き、第1図実施例と実質的に
同一の構成を有している。したがって第1図実施例と同
一の部材ないし箇所に対し第1図実施例の参照番号ない
し参照符号と同一の参照番号ないし参照符号を付し、そ
の詳細な説明を省略する。
ここで検知器15bは、リニアリメージセンサ,半導体
位置検出素子,フォトダイオードあるいはフォトトラン
ジスタなどで形成されておれば、好ましい。
加えて第4図を参照しつつ、本発明にかかる温度検出
装置の第4の実施例について、その構成および作用を詳
細に説明する。
第4図実施例は、第2図実施例において光検出器25
が、複数の光ファイバの入射端がホルダ26によって第2
の光導波路24の出射端に整列せしめられた光ファイバア
レイ25aとの出射端に配置された検知器25bとによって形
成されていることを除き、第2図実施例と実質的に同一
の構成を有している。したがって第2図実施例と同一の
部材ないし箇所に対し第2図実施例の参照番号ないし参
照符号と同一の参照番号なしい参照符号を付し、その詳
細な説明を省略する。
ここで検知器25bは,リニアイメージセンサ,半導体
位置検出素子,フォトダイオードあるいはフォトトラン
ジスタなどで形成されておれば、好ましい。
次いで第1図および第2図を参照しつつ、本発明にか
かる温度検出装置の実施例について、十分の理解をなす
ために具体的な数値などを挙げて説明する。
(実施例1) 第1図において、第1の光導波路13を無機ガラスによ
って形成し、かつ第2の光導波路14をポリメチルメタク
リレートによって形成した。無機ガラスの屈折率n11
温度変化にはほとんど左右されず1.50であり、またポリ
メチルメタクリレートの屈折率n12の温度特性が であって20〜80℃の温度範囲で屈折率n12が1.583〜1.5
92の値をとるので、第2の光導波路14の長さwが50mmで
入射角θ11が45度とされたとき、上式(3)より出射位
置Dの変化幅dが455μmとなった。
出射位置Dの変化幅d内における光Lの出射位置を光
検出器15によって検出することによって、第2の光導波
路14の温度を20〜80℃の温度範囲で精度良く検出するこ
とができた。
(実施例2) 第1図において、第1の光導波路13を無機ガラスによ
って形成し、かつ第2の光導波路14をジアリルイソフタ
レートによって形成した。無機ガラスの屈折率n11が温
度変化にほとんど左右されず1.50であり、またジアリル
イソフタレートの屈折率n12の温度特性が であって20〜100℃の温度範囲で屈折率n12が1.557〜1.
574の値をとるので、第2の光導波路14の長さwが50mm
で入射角θ11が45度とされたとき、上式(3)より出射
位置Dの変化幅dが190μmとなった。
出射位置Dの変化幅d内における光Lの出射位置を光
検出器15によって検出することによって、第2の光導波
路14の温度を20〜100℃の温度範囲で精度良く検出する
ことができた。
(実施例3) 第1図において、第1の光導波路13を無機ガラスによ
って形成し、かつ第2の光導波路14をアクリルゴムによ
って形成した。無機ガラスの屈折率n11が温度変化にほ
とんど左右されず1.50であり、またアクリルゴムの屈折
率n12の温度特性が であって20〜100℃の温度範囲で屈折率n12が1.444〜1.
477の値をとるので、第2の光導波路14の長さwが50mm
で入射角θ11が45度とされたとき、上式(3)より出射
位置Dの変化幅dが2525μmとなった。
出射位置Dの変化幅d内における光Lの出射位置を光
検出器15によって検出することによって、第2の光導波
路14の温度を20〜100℃の温度範囲で精度良く検出する
ことができた。
(実施例4) 第2図において、第1の光導波路23を空気によって形
成し、かつ第2の光導波路24をポリメチルメタクリレー
トによって形成した。空気の屈折率n21が温度変化にほ
とんど左右されず1.0であり、またポリメチルメタクリ
レートの屈折率n22の温度特性が であって20〜80℃の温度範囲で屈折率n22が1.583〜1.5
92の値をとるので、第2の光導波路24の長さwが50mmで
入射角θ21が45度とされたとき、上式(3)より出射位
置Dの変化幅dが180μmとなった。
出射位置Dの変化幅d内における光Lの出射位置を光
検出器25によって検出することによって、第2の光導波
路24の温度を20〜80℃の温度範囲で精度良く検出するこ
とができた。
(実施例5) 第2図において、第1の光導波路23を空気によって形
成し、かつ第2の光導波路24をジアリルイソフタレート
によって形成した。空気の屈折率n21が温度変化にほと
んど左右されず1.0であり、またジアリルイソフタレー
トの屈折率n22の温度特性が であって20〜100℃の温度範囲で屈折率n22が1.557〜1.
574の値をとるので、第2の光導波路24の長さwが50mm
で入射角θ21が45度とされたとき、上式(3)より出射
位置Dの変化幅dが345μmとなった。
出射位置Dの変化幅d内における光Lの出射位置を光
検出器25によって検出することによって、第2の光導波
路24の温度を20〜100℃の温度範囲で精度良く検出する
ことができた。
(実施例6) 第2図について、第1の光導波路23を空気によって形
成し、かつ第2の光導波路24をアクリルゴムによって形
成した。空気の屈折率n21が温度変化にほとんど左右さ
れず1.0であり、またアクリルゴムの屈折率n22の温度
特性が であって20〜100℃の温度範囲で屈折率n22が1.444〜1.
477の値をとるので、第2の光導波路24の長さwが50mm
で入射角θ21が45度とされたとき、上式(3)より出射
位置Dの変化幅dが815μmとなった。
出射位置Dの変化幅d内における光Lの出射位置を光
検出器25によって検出することによって、第2の光導波
路24の温度を20〜100℃の温度範囲で精度良く検出する
ことができた。
なお上述の第3,第4の実施例では、検知器15b,25bが
一体として形成されているが、所望によってはこれを個
別に形成し互いに離間して配置してもよく、その取扱を
容易化できる。
以上を要約すると、本発明は、次ぎのようになる。
(1) (a) 光源と、 (b) 前記光源によって発生された光を案内する第1
の光導波路と、 (c) 前記第1の光導波路から光が入射されるよう隣
接して配置されており、屈折率が前記第1の光導波路の
屈折率とは異なりかつ温度によって変化する第2の光導
波路と、 (d) 前記第2の光導波路から光が与えられるよう隣
接して配置されており、前記第2の光導波路の温度を検
出するために前記光の出射位置を検出する光検出器と を備えてなることを特徴とする温度検出装置。
(2) 第1の光導波路の屈折率が、第2の光導波路の
屈折率より大であることを特徴とする上記第(1)項記
載の温度検出装置。
(3) 第1の光導波路が空気で形成されており、第2
の光導波路がポリメチルメタクリレート,ジアクリイソ
フタレートおよびアクリルゴムのうちのいずれか1つに
よって形成されてなることを特徴とする上記第(1)項
記載の温度検出装置。
(4) 第1の光導波路が無機ガラスで形成されてお
り、第2の光導波路がポリメチルメタクリレート,ジア
リルイソフタレートおよびアクリルゴムのうちのいずれ
か1つによって形成されてなることを特徴とする上記第
(1)項記載の温度検出装置。
(5) 光源によって発生された光が、第1の光導波路
に対し直角に入射されてなることを特徴とする上記第
(1)項ないし第(4)項のいずれか一項記載の温度検
出装置。
(6) 光検出器が、第2の光導波路における光の出射
端に入射端が配列された光ファイバからなる光ファイバ
アレイと、前記光ファイバアレイの出射端に配置された
検知器とによって形成されてなることを特徴とする上記
第(1)項ないし第(5)項のいずれか一項記載の温度
検出装置。
(3) 発明の効果 上述より明らかなように本発明にかかる温度検出装置
は、 (a) 光源と、 (b) 前記光源によって発生された光を案内する第1
の光導波路と、 (c) 前記第1の光導波路から光が入射されるよう隣
接して配置されており、屈折率が前記第1の光導波路の
屈折率とは異なりかつ温度によって変化する第2の光導
波路と、 (d) 前記第2の光導波路から光が与えられるように
隣接して配置されており、前記第2の光導波路の温度を
検出するために前記光の出射位置を検出する光検出器と を備えているので、 (i) 光検出器によって検出した光の出射位置から第
2の光導波路の温度を検知することができる効果 を有し、ひいては (ii) 温度検出に際して磁気や電磁波の影響を排除で
きる効果 を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる温度検出装置の第1の実施例を
示す構成図、第2図は本発明にかかる温度検出装置の第
2の実施例を示す構成図、第3図は本発明にかかる温度
検出装置の第3の実施例を示す構成図、第4図は本発明
にかかる温度検出装置の第4の実施例を示す構成図であ
る。1020……温度検出装置 11,21……光源 12,22……光ファイバ 13,23……光導波路 14,24……光導波路 15,25……光検出器 15a,25a……光ファイバアレイ 15b,25b……検知器 16,26……ホルダ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a) 光源と、 (b) 前記光源によって発生された光を案内する第1
    の光導波路と、 (c) 前記第1の光導波路から光が入射されるよう隣
    接して配置されており、屈折率が前記第1の光導波路の
    屈折率とは異なりかつ温度によって変化する第2の光導
    波路と、 (d) 前記第2の光導波路から光が与えられるよう隣
    接して配置されており、前記第2の光導波路の温度を検
    出するために前記光の出射位置を検出する光検出器と を備えてなることを特徴とする温度検出装置。
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JPS59176637A (ja) * 1983-03-25 1984-10-06 Shimadzu Corp 温度センサ
JPS59176637U (ja) * 1983-05-11 1984-11-26 三菱重工業株式会社 ポンプ吐出流体による撹拌装置

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