JP3140364B2 - 光学式圧力センサ - Google Patents
光学式圧力センサInfo
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- JP3140364B2 JP3140364B2 JP08049198A JP4919896A JP3140364B2 JP 3140364 B2 JP3140364 B2 JP 3140364B2 JP 08049198 A JP08049198 A JP 08049198A JP 4919896 A JP4919896 A JP 4919896A JP 3140364 B2 JP3140364 B2 JP 3140364B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、流体の圧力を光
特性を利用して検出する光学式圧力センサに関する。
特性を利用して検出する光学式圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】光特性を利用した光学式圧力センサとし
ては、例えば図４に示すようなものがある。これは、光
送信機１と光受信機３とを光ファイバ５で接続し、この
光ファイバ５に対し、被測定ガス圧Ｐを受けるゴム系材
料や樹脂で構成された押圧体７を接触させている。押圧
体７が、被測定ガス圧Ｐを受けて光ファイバ５を押圧し
て変形させ、この変形度合いによって光受信機３に入力
される光の損失が変化し、この損失変動を圧力変動とし
て捕らえる。
ては、例えば図４に示すようなものがある。これは、光
送信機１と光受信機３とを光ファイバ５で接続し、この
光ファイバ５に対し、被測定ガス圧Ｐを受けるゴム系材
料や樹脂で構成された押圧体７を接触させている。押圧
体７が、被測定ガス圧Ｐを受けて光ファイバ５を押圧し
て変形させ、この変形度合いによって光受信機３に入力
される光の損失が変化し、この損失変動を圧力変動とし
て捕らえる。
【０００３】また、図５に示す例は、光送信機９と光受
信機１１とを接続する光ファイバ１３の途中に、光セン
サ部１５を設けている。光センサ部１５は、マイクロレ
ンズ１７、偏光子１９、おもり２１が装着された光弾性
素子２３、４分の１波長板２５、検光子２７とからな
り、光弾性素子２３に圧力が加えられた状態で、偏光子
１９や４分の１波長板２５により複屈折性の変化を測定
して圧力（正確には振動加速度）を検知する。
信機１１とを接続する光ファイバ１３の途中に、光セン
サ部１５を設けている。光センサ部１５は、マイクロレ
ンズ１７、偏光子１９、おもり２１が装着された光弾性
素子２３、４分の１波長板２５、検光子２７とからな
り、光弾性素子２３に圧力が加えられた状態で、偏光子
１９や４分の１波長板２５により複屈折性の変化を測定
して圧力（正確には振動加速度）を検知する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た前者のセンサは、圧力を受けて変形する光ファイバ５
に応力が残り、繰り返し使用した場合の測定精度が悪化
して信頼性が低く、後者のセンサについては、部品点数
が多く構造が複雑となることから、高価になる上、光軸
調整が難しいものとなる。
た前者のセンサは、圧力を受けて変形する光ファイバ５
に応力が残り、繰り返し使用した場合の測定精度が悪化
して信頼性が低く、後者のセンサについては、部品点数
が多く構造が複雑となることから、高価になる上、光軸
調整が難しいものとなる。
【０００５】そこで、この発明は、光学式圧力センサと
して、構造が簡単でかつ高精度なものとすることを目的
としている。
して、構造が簡単でかつ高精度なものとすることを目的
としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、光を所定方向に向けて照射する光源
と、この光源から照射される光を受光して電気信号に変
換する受光素子と、この受光素子の受光面上に設けら
れ、前記光の垂直成分を受光素子に導くべく透過させる
と同時に、前記光の水平成分を前記光源とは別な方向に
向けて反射させる偏光分離膜と、この偏光分離膜で反射
した水平成分の進行方向前方に配置され、被測定流体圧
力を受けて弾性変形するとともに、前記流体圧力を受け
る面と反対側の面に反射面を備えた反射膜と、前記偏光
分離膜で反射した光の水平成分を透過させて円偏光させ
るとともに、この円偏光した光の前記反射膜での反射光
を透過させて垂直成分に変換する４分の１波長板とを有
する構成としてある。
に、この発明は、光を所定方向に向けて照射する光源
と、この光源から照射される光を受光して電気信号に変
換する受光素子と、この受光素子の受光面上に設けら
れ、前記光の垂直成分を受光素子に導くべく透過させる
と同時に、前記光の水平成分を前記光源とは別な方向に
向けて反射させる偏光分離膜と、この偏光分離膜で反射
した水平成分の進行方向前方に配置され、被測定流体圧
力を受けて弾性変形するとともに、前記流体圧力を受け
る面と反対側の面に反射面を備えた反射膜と、前記偏光
分離膜で反射した光の水平成分を透過させて円偏光させ
るとともに、この円偏光した光の前記反射膜での反射光
を透過させて垂直成分に変換する４分の１波長板とを有
する構成としてある。
【０００７】また、上記受光素子と４分の１波長板との
間に、偏光分離膜が前記受光素子側の面に設けられたプ
リズムを介装した構成としてある。
間に、偏光分離膜が前記受光素子側の面に設けられたプ
リズムを介装した構成としてある。
【０００８】このような構成の光学式圧力センサによれ
ば、光源と受光素子との間の光路途中に、光源から照射
された光を垂直成分と水平成分とに分離する偏光分離膜
と、偏光分離膜で反射した光を反射させて受光素子に導
く反射膜と、反射膜と偏光分離膜との間に配置する４分
の１波長板とを有する構成であるので、部品点数が少な
くて済み、構造も簡単となることから、コスト低下が図
られる上、光軸調整についても容易なものとなり、検出
精度も向上する。
ば、光源と受光素子との間の光路途中に、光源から照射
された光を垂直成分と水平成分とに分離する偏光分離膜
と、偏光分離膜で反射した光を反射させて受光素子に導
く反射膜と、反射膜と偏光分離膜との間に配置する４分
の１波長板とを有する構成であるので、部品点数が少な
くて済み、構造も簡単となることから、コスト低下が図
られる上、光軸調整についても容易なものとなり、検出
精度も向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。
面に基づき説明する。
【００１０】図１は、この発明の実施の一形態を示す光
学式圧力センサの全体構成図である。この光学式圧力セ
ンサは、被測定流体圧力としてのガス圧Ｐを検出するも
ので、図２は、光学式圧力センサのガス配管１における
装着位置を示している。上記ガス配管１の途中には、ガ
ス圧Ｐを検出するための検出管１ａが突出して形成さ
れ、この先端開口部には、例えばＰＶＤＦ（フッ化ビニ
リデン）からなる反射膜３が、補助管５との間に挟持固
定されて前記先端開口部を密閉している。反射膜３は、
ガス圧Ｐを受けて図１中の二点鎖線で示すように弾性変
形可能で、ガス圧Ｐを受ける面とは反対側の面に，アル
ミニウムなどを蒸着した反射面３ａが形成されている。
学式圧力センサの全体構成図である。この光学式圧力セ
ンサは、被測定流体圧力としてのガス圧Ｐを検出するも
ので、図２は、光学式圧力センサのガス配管１における
装着位置を示している。上記ガス配管１の途中には、ガ
ス圧Ｐを検出するための検出管１ａが突出して形成さ
れ、この先端開口部には、例えばＰＶＤＦ（フッ化ビニ
リデン）からなる反射膜３が、補助管５との間に挟持固
定されて前記先端開口部を密閉している。反射膜３は、
ガス圧Ｐを受けて図１中の二点鎖線で示すように弾性変
形可能で、ガス圧Ｐを受ける面とは反対側の面に，アル
ミニウムなどを蒸着した反射面３ａが形成されている。
【００１１】上記補助管５の先端には、４分の１波長板
７が装着され、４分の１波長板７はプリズム９の一方の
斜面９ａに密着している。プリズム９の他方の斜面９ｂ
に対向する位置には、内蔵するコリメータレンズを介し
て光を照射する光源１１が設置されている。プリズム９
の底面９ｃには、光源１１からの光を垂直成分（Ｐ波）
と水平成分（Ｓ波）とに分離する偏光分離膜１３が蒸着
して形成され、この底面９ｃ側には受光素子１５が配置
されている。上記偏光分離膜１３は、光源１１からの光
のＰ波を透過させて受光素子１５に導き、Ｓ波を反射さ
せて４分の１波長板７に向けて進行させる。受光素子１
５は、受光したＰ波を電気信号に変換し、変換された電
気信号は、検出器１７に入力される。
７が装着され、４分の１波長板７はプリズム９の一方の
斜面９ａに密着している。プリズム９の他方の斜面９ｂ
に対向する位置には、内蔵するコリメータレンズを介し
て光を照射する光源１１が設置されている。プリズム９
の底面９ｃには、光源１１からの光を垂直成分（Ｐ波）
と水平成分（Ｓ波）とに分離する偏光分離膜１３が蒸着
して形成され、この底面９ｃ側には受光素子１５が配置
されている。上記偏光分離膜１３は、光源１１からの光
のＰ波を透過させて受光素子１５に導き、Ｓ波を反射さ
せて４分の１波長板７に向けて進行させる。受光素子１
５は、受光したＰ波を電気信号に変換し、変換された電
気信号は、検出器１７に入力される。
【００１２】上記したような光学式圧力センサにおい
て、光源１１から照射された光は、垂直成分（Ｐ波）と
水平成分（Ｓ波）とを含んでおり、これがプリズム９の
斜面９ｂから入射して進行すると、偏光分離膜１３にて
Ｐ波が透過して受光素子１５に達して受光され、Ｓ波は
反射して４分の１波長板７に達して透過する。Ｓ波が４
分の１波長板７を透過すると、円偏光となって反射膜３
に達する。反射膜３では、反射面３ａにて円偏光の光が
反射し、４分の１波長板７を再度透過することで、円偏
光が直線偏光（Ｐ波）に変換された後、偏光分離膜１３
を透過して受光素子１５に達し受光される。
て、光源１１から照射された光は、垂直成分（Ｐ波）と
水平成分（Ｓ波）とを含んでおり、これがプリズム９の
斜面９ｂから入射して進行すると、偏光分離膜１３にて
Ｐ波が透過して受光素子１５に達して受光され、Ｓ波は
反射して４分の１波長板７に達して透過する。Ｓ波が４
分の１波長板７を透過すると、円偏光となって反射膜３
に達する。反射膜３では、反射面３ａにて円偏光の光が
反射し、４分の１波長板７を再度透過することで、円偏
光が直線偏光（Ｐ波）に変換された後、偏光分離膜１３
を透過して受光素子１５に達し受光される。
【００１３】受光素子１５では、図３に示すように、光
源１１から照射されて初期に偏光分離膜１３を透過して
受光したＰ波と、偏光分離膜１３で反射したＳ波が反射
面３ａで反射した後４分の１波長板７を透過して受光し
たＰ波との間で、時間差Δｔが発生している。一方、ガ
ス圧Ｐを受けて弾性変形する反射膜３は、弾性変形量が
大きいほど、言い換えればガス圧Ｐが大きいほど、偏光
分離膜１３との間の距離が短くなる。つまり、上記時間
差Δｔは、ガス圧Ｐが大きくなるほど小さくなり、この
両者の関係に基づいて検出器１７は、ガス圧Ｐを測定す
ることが可能となる。
源１１から照射されて初期に偏光分離膜１３を透過して
受光したＰ波と、偏光分離膜１３で反射したＳ波が反射
面３ａで反射した後４分の１波長板７を透過して受光し
たＰ波との間で、時間差Δｔが発生している。一方、ガ
ス圧Ｐを受けて弾性変形する反射膜３は、弾性変形量が
大きいほど、言い換えればガス圧Ｐが大きいほど、偏光
分離膜１３との間の距離が短くなる。つまり、上記時間
差Δｔは、ガス圧Ｐが大きくなるほど小さくなり、この
両者の関係に基づいて検出器１７は、ガス圧Ｐを測定す
ることが可能となる。
【００１４】上記したような光学式圧力センサは、光源
１１と受光素子１５との間の光路途中に、プリズム９を
間に挟んで配置した偏光分離膜１３および４分の１波長
板７と、ガス圧Ｐを受ける反射膜３の表面に形成された
反射面３ａとを設けるという簡単な構成であるので、部
品点数が少なくて済み、コスト低下も達成される上、光
軸調整についても容易なものとなり、検出精度も向上す
る。
１１と受光素子１５との間の光路途中に、プリズム９を
間に挟んで配置した偏光分離膜１３および４分の１波長
板７と、ガス圧Ｐを受ける反射膜３の表面に形成された
反射面３ａとを設けるという簡単な構成であるので、部
品点数が少なくて済み、コスト低下も達成される上、光
軸調整についても容易なものとなり、検出精度も向上す
る。
【００１５】なお、プリズム９は廃止しても光学式圧力
センサとしての機能は確保できるが、プリズム９を設け
ることで、偏光分離膜１３や４分の１波長板７を光路途
中に配置しやすいものとなり、光学式圧力センサとして
製造上有利なものとなる。
センサとしての機能は確保できるが、プリズム９を設け
ることで、偏光分離膜１３や４分の１波長板７を光路途
中に配置しやすいものとなり、光学式圧力センサとして
製造上有利なものとなる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、光源と受光素子との間の光路途中に、光源から照
射された光を垂直成分と水平成分とに分離する偏光分離
膜と、偏光分離膜で反射した光を反射させて受光素子に
導く反射膜と、反射膜と偏光分離膜との間に配置する４
分の１波長板とを有する構成であるので、部品点数が少
なくて済み、構造も簡単となることから、コスト低下が
図られる上、光軸調整についても容易なものとなり、検
出精度も向上させることができる。
れば、光源と受光素子との間の光路途中に、光源から照
射された光を垂直成分と水平成分とに分離する偏光分離
膜と、偏光分離膜で反射した光を反射させて受光素子に
導く反射膜と、反射膜と偏光分離膜との間に配置する４
分の１波長板とを有する構成であるので、部品点数が少
なくて済み、構造も簡単となることから、コスト低下が
図られる上、光軸調整についても容易なものとなり、検
出精度も向上させることができる。
【図１】この発明の実施の一形態を示す光学式圧力セン
サの全体構成図である。
サの全体構成図である。
【図２】図１の光学式圧力センサのガス配管における装
着位置を示す説明図である。
着位置を示す説明図である。
【図３】図１の光学式圧力センサにおける受光素子で、
初期に受光したＰ波と、ガス圧を受ける反射膜で反射し
た後に受光したＰ波との時間差を示す説明図である。
初期に受光したＰ波と、ガス圧を受ける反射膜で反射し
た後に受光したＰ波との時間差を示す説明図である。
【図４】従来例を示す光学式圧力センサの全体構成図で
ある。
ある。
【図５】他の従来例を示す光学式圧力センサの全体構成
図である。
図である。
３ 反射膜 ７ ４分の１波長板 ９ プリズム １１ 光源 １３ 偏光分離膜 １５ 受光素子 Ｐ ガス圧（被測定流体圧力）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 11/00 - 11/02 G01L 1/24
Claims (2)
- 【請求項１】 光を所定方向に向けて照射する光源と、
この光源から照射される光を受光して電気信号に変換す
る受光素子と、この受光素子の受光面上に設けられ、前
記光の垂直成分を受光素子に導くべく透過させると同時
に、前記光の水平成分を前記光源とは別な方向に向けて
反射させる偏光分離膜と、この偏光分離膜で反射した水
平成分の進行方向前方に配置され、被測定流体圧力を受
けて弾性変形するとともに、前記流体圧力を受ける面と
反対側の面に反射面を備えた反射膜と、前記偏光分離膜
で反射した光の水平成分を透過させて円偏光させるとと
もに、この円偏光した光の前記反射膜での反射光を透過
させて垂直成分に変換する４分の１波長板とを有するこ
とを特徴とする光学式圧力センサ。 - 【請求項２】 受光素子と４分の１波長板との間に、偏
光分離膜が前記受光素子側の面に設けられたプリズムを
介装したことを特徴とする請求項１記載の光学式圧力セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08049198A JP3140364B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | 光学式圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08049198A JP3140364B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | 光学式圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243489A JPH09243489A (ja) | 1997-09-19 |
| JP3140364B2 true JP3140364B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=12824312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08049198A Expired - Fee Related JP3140364B2 (ja) | 1996-03-06 | 1996-03-06 | 光学式圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3140364B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6262296B1 (en) | 1999-04-15 | 2001-07-17 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Polyisocyanate prepolymer |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070280581A1 (en) * | 2006-06-06 | 2007-12-06 | Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co. Ltd. | Optical pressure measuring apparatus |
| CN110174200A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-08-27 | 安徽华米信息科技有限公司 | 压力检测装置、终端 |
-
1996
- 1996-03-06 JP JP08049198A patent/JP3140364B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6262296B1 (en) | 1999-04-15 | 2001-07-17 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Polyisocyanate prepolymer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09243489A (ja) | 1997-09-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |