JPH01197636A - 流体屈折計およびこれを用いた流体密度計 - Google Patents

流体屈折計およびこれを用いた流体密度計

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JPH01197636A
JPH01197636A JP2304588A JP2304588A JPH01197636A JP H01197636 A JPH01197636 A JP H01197636A JP 2304588 A JP2304588 A JP 2304588A JP 2304588 A JP2304588 A JP 2304588A JP H01197636 A JPH01197636 A JP H01197636A
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大橋 立行
Sadao Chigira
定雄 千吉良
Kazuo Sanada
和夫 真田
Kazumitsu Nukui
一光 温井
Kenji Nakamura
賢二 中村
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Tokyo Gas Co Ltd
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Fujikura Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ この発明は流体゛屈折計およびこれを用いた流体密度計
に関し、センサプローブを直接試料流体内に浸漬するこ
とによって、試料流体のサンプリングを行うことなく直
接試料流体の屈折率および密度を常時オンラインで計測
できるようにしたものである。
[従来技術とその課題] 従来、液体や気体などの流体の屈折率を測定する装置と
しては、プリズムによる光の屈折角を測定するアツベ法
、最小偏角法のほか、試料の屈折率により変化した焦点
距離を測定するデスク・ド・ショルヌ法等の光の屈折法
則に基づく屈折率計が多く知られている。
しかしながら、上記の液体屈折率計はいずれも試料の屈
折率を検出するセンサ部が他の機器と直接接続されてお
りセンサ部のみの分離が困難である。したがって、測定
時には試料液体をその都度サンプリングしなければなら
ないので、液体の屈折率を常時オンラインで計測するこ
とは不可能であった。
また、試料液体から直接、密度を測定する場合には、さ
らにサンプリングか困難であり、液体の密度が屈折率に
より与えられることを利用したとしても、上述したよう
に液体の屈折率を常時オンラインで計測することが不可
能であるので、密度の常時オンライン計測もまた不可能
であった。
この発明は上記課題を解決するためになされfこもので
、センサプローブのみを直接試料流体内に浸漬して常時
オンラインで流体の屈折率を計測することができるよう
な流体屈折計およびこれを用いた流体密度計を提供する
ことを目的としている。
[課題を解決するための手段] この発明は、流体を収める測定部を形成したセンサプロ
ーブ内に、光源からの測定光を導波する第1のライトガ
イドと、第1のライトガイドで導波された測定光を試験
光と参照光とに分割する光分岐器と、試験光を導波する
第2のライトガイドと、参照光を導波する第3のライト
ガイドと、第2のライトガイドで導波された試験光と第
3のライトガイドで導波された参照光とを重畳させて干
渉さける集束器ど、この集束器で重畳させられて生じた
干渉光を、干渉縞に基づいて屈折率を求める検出部に導
波するイメージファイバを収容し、前記試験光を導波す
る第2のライトガイドの途中に前記測定部を臨ませたこ
とを解決手段とした。
また、本発明の流体密度計は、流体を収める測定部を形
成したセンサプローブ内に、光源からの測定光を導波す
る第1のライトガイドと、第1のライトガイドで導波さ
れた測定光を試験光と参照光とに分割する光分岐器と、
試験光を導波する第2のライトガイドと、参照光を導波
する第3のライトガイドと、第2のライトガイドで導波
された試験光と第3のライトガイドで導波された参照光
とを重畳させて干渉させる集束器と、この集束器で重畳
させられて生じた干渉光を、干渉縞に基づいて屈折率を
求める検出部に導波するイメージファイバを収容し、前
記試験光を導波する第2のライトガイドの途中に前記測
定部を臨まけ、上記検出部で計測された屈折率から試料
流体の密度を演算算出する演算部を、検出部に接続した
ことを解決手段とした。
[作用] 流体を収める測定部を形成したセンサプローブ内に、測
定光を導波する第1のライトガイドと、この第1のライ
トガイドで導波された測定光を試験光と参照光とに分割
する光分岐器と、試験光を導波する第2のライトガイド
と、参照光を導波する第3のライトガイドと、第2のラ
イトガイドで導波された試験光と第3のライトガイドで
導波された参照光とを重畳さ仕て干渉させる集束器を収
容したので、測定時に流体のサンプリングを行わずに、
センサプローブのみを直接試料流体内に浸漬することが
できるので、常時オンラインで流体の屈折率を計測する
ことができる。
さらに、検出部に演算部を接続したので、計測された流
体の屈折率から流体の密度を算出し、常時オンラインで
流体の密度を計測することができる。
[実施例コ 以下、この発明の詳細な説明する。
第1図に、この発明を液体の屈折率を測定するために用
いた一実施例を示す。この液体屈折計は、センサプロー
ブ内に収められた第2のライトガイドの途中に試料液体
を収める測定部を臨ませると、測定部に収められた試料
液体の屈折率により第2のライトガイドの光路長が変化
するので、第2のライトガイドで導波された試験光と第
3のライトガイドで導波された参照光とを重畳した時に
生じる干渉縞が変化するのを利用して試料液体の屈折率
を求めるものであり、光の干渉に基づく透明物質の屈折
率測定法のジャマン干渉を利用したものである。
この液体屈折計は、一端に光源lが、他端に光分岐器2
が取り付けられた第1のライトガイド3と、光分岐器2
により分割された測、定′禁が導波される第2のライト
ガイド4と第3のライトガイド5と、一端に検出部6が
、他端に対物レンズ7か取り付けられたイメージファイ
バ8とを、側面ニ測定孔9が形成されたセンサプローブ
10内に収容して大略構成されるものである。
センサプローブ10は光源lからの測定光を導波し、光
分岐器2が接続された第1のライトガイド3の一端部と
、この光分岐器2により分割され測定光に干渉縞を発生
させる第2のライトガイド4および第3のライトガイド
5と、この第2のライトガイド4および第3のライトガ
イド5内を導波された試験光と参照光とを重畳させるた
めの集束器14と、この集束器14で重畳されて生じた
干渉光を集光する対物レンズ7が取り付けられたイメー
ジファイバ8の一端部を収納する管体であり、この第1
のライトガイド3とイメージファイバ8とは液化ガス等
の極低温や外部応力等から保護するために、管状のステ
ンレススヂールなどからなる保護部材内に収容されてい
る。
また、上記センサプローブlO゛の側部には、その長辺
がセンサプローブ■0の軸方向に延び、短辺が円周方向
に延びるような凹部からなる測定部9が形成されており
、この測定部9の対向した2つρ短辺の壁面には、出射
レンズ11と受光レンズ12とが対峙して取り付けられ
ており、さらにこの出射レンズ2と受光レンズ12には
、試験光が測定部9を透過するように第2のライトガイ
ド4が接続されている。
また、第1のライトガイド3、第2のライトガイド4、
第3のライトガイド5には、低損失の光ファイバが用い
られ、イメージファイバ8には、画像イメージ伝送に適
した多数のコア/クラッド型光ファイバを束ね、位相を
揃えたものが使用される。
さらに、センサプローブ10内に収容された第1のライ
トガイド3とイメージファイバ8とは、センサプローブ
10の保護部材を延長してなる保護管13内を導かれ、
第1のライトガイド3には光源lが、イメージファイバ
8には検出部6が接続されている。
上記光源1は、ランプと単色フィルタとからなり、可干
渉距離の長い単色光を得るために、−水銀ランプの発光
する波長が5461人の光は、明るくて容易に入手でき
ることから好適に用いられるが、このほかにもカドミウ
ムランプや原子ビー11、LED、レーザ等の発光によ
る単色光が好適に用いられる。
このようなランプから発せられた測定光は単色フィルタ
によって単色光に分離された後、第1のライトガイド3
によってセンサプローブlOまで導波される。センサプ
ローブ10内に導波された測定光は、第1のライトガイ
ド3の一端に接続されている光分岐器2により試験光と
参照光とに分割されて、第2のライトガイド4と第3の
ライトガイド5内に導波される。
また、第2のライトガイド4と第3のライトガイド5の
端部は集束器14によって、出射ずろ試験光と参照光と
が対物レンズ7上で重畳して干渉縞を生じるように、近
接して集束されている。
上記対物レンズ7はイメージファイバ8の一端にとりつ
けられており、試験光と参照先によって生じる干渉縞の
焦点距離を有する空隙を配して、第2のライトガイド4
と第3のライトガイド5とが集束された集束器I4に対
向して配置されている。
さらに、第2のライトガイド4には光路長を調整する補
償板15が配置されている。この補償板15は、対物レ
ンズ7上で重畳された2つの測定光で干渉縞が生じるよ
うに第2のライトガイド4と第3のライトガイド5との
光路差を解消するためのもので、平行平面のガラス板、
あるいはこれを光路に対して傾けて配置したものである
。この補償板!5は第3のライトガイド3に設けてもよ
い。
また、イメージファイバ8の他端に接続された検出部6
には、画像モニタや画像認識システム装置等が内蔵され
ており、イメージファイバ8により画像伝送された干渉
縞を受光検出したのち、検出された干渉縞の移動縞次数
により、試料液体の屈折率および密度が演算されるよう
になっている。
このような構成の本発明の液体屈折計を用いて極低温の
液化ガス等の液体の屈折率を測定するには、対物レンズ
7上で干渉縞が生じるように補償板12の角度を大気中
で調節したのち、センサプローブ10を試料液体の液化
ガス内に浸漬する。
次に、光源l内のランプを発光させ単色フィルタによっ
て波長を選択したのち、第1のライトガイド3によって
センサプローブ内O内まで導波して測定光とする。この
測定光は光分岐器2で試験光と参照光とに分割され、第
2のライトガイド4と第3のライトガイド5内を導波さ
れたのち、集束器14で集束される。集束器14から出
射する試験光と参照光とは対物レンズ7上で干渉縞を生
じるように重畳され゛るが、センサプローブlOを試料
液体中に浸漬すると、試験光が試料液体を透過するよう
になるので、第2のライトガイド4の光路長は先に大気
中で補償板I2を調節した際と異なる光路長を有するよ
うになり、補償板12の調節時とは異なった次数の干渉
縞か生じる。
補償板12の調節時とは異なった次数を有する、この干
渉縞はイメージファイバ8の一端に接続されている対物
レンズ7で集光された後、イメージファイバ8内を検出
部6まで画像伝送される。検出部6では、伝送された干
渉縞の移動縞次数が測定されて、下記の式(1)を用い
て演算され、試料液体の屈折率nが求められる。
n−(λ/ρ)N+1・・・(1) ここで、λ:測定光の波長、 Q:測定部9の長辺の長さ、 N:干渉縞の移動縞次数。
次に、この発明を液体の密度を測定するために用いた例
について説明する。
この液体密度計では、検出部6に接続された演算部I6
で、上述の液体屈折計により計測された試料液体の屈折
率から密度を算出するようになっている。この演算K1
16は上記液体屈折計のセンサプローブIO外に設置さ
れており、液体屈折計のより計測された試料液体の屈折
率を常時オンラインで受信し、屈折率のデータから試料
液体の密度を演算算出するものである。
このように構成の液体密度計では、まず上述した液体屈
折計の検出部6により試料液体の屈折率を計測したのち
、この試料液体の屈折率のデータを検出部6に接続され
た演算部I6に送信し、ここで下記(2)式を用いて試
料液体の密度ρを求めることができるようになっている
ρ−(n’ −1)/ r(n”+2 )・・・(2)
ここで、ρ;試料液体の密度、 n:試料液体の屈折率。
r:試料液体の比屈折率差。
以上、実施例においては液体の測定する場合について説
明したが、気体の屈折率、密度の測定についても同様に
適用できる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の流体屈折計は、流体を収
める測定部を形成したセンサプローブ内に、光源からの
測定光を導波する第1のライトガイドと、第1のライト
ガイドで導波された測定光を試験光と参照光とに分割す
る光分岐器と、試験光を導波する第2のライトガイドと
、参照光を導波する第3のライトガイドと、第2のライ
トガイドで導波された試験光と第3のライトガイドで導
波された参照光とを重畳させて干渉させる集束器と、こ
の集束器で重畳させられて生じた干渉光を、干渉縞に基
づいて屈折率を求める検出部に導波するイメージファイ
バを収容し、前記試験光を導波する第2のライトガイド
の途中に前記測定部を臨ませたものであるので、測定部
が形成されたセンサプローブのみを直接試料流体内に浸
漬することが可能となる。
したがって、測定時に流体のサンプリングを行わずに、
直接試料流体内にセンサプローブを浸漬することができ
るので、特に通常サンプリングの不可能な液化ガス等の
極低温液体の屈折率測定等を常時オンラインで行うこと
ができる。
また、この発明の流体密度計では、計測された試料流体
の屈折率から密度を算出する演算部を上記流体屈折計の
検出部に接続したものである。ので、密度を常時オンラ
インで計測することが可能であるので、特に液化ガス等
の製造および品質管理等に有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の液体屈折計およびこれを用いた液体密
度計の実施例の一例を示した概略構成図である。 2・・・光分岐器、 3・・・第1のライトガイド、 4・・・第2のライトガイド、 5・・・第3のライトガイド、 6・・・検出部、 8・・・イメージファイバ、 9・・・測定部、 10・・・センサプローブ、 14・・・集束器、 16・・・演算部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)流体を収める測定部を形成したセンサプローブ内
    に、 光源からの測定光を導波する第1のライトガイドと、 第1のライトガイドで導波された測定光を試験光と参照
    光とに分割する光分岐器と、 試験光を導波する第2のライトガイドと、 参照光を導波する第3のライトガイドと、 第2のライトガイドで導波された試験光と第3のライト
    ガイドで導波された参照光とを重畳させて干渉させる集
    束器と、 この集束器で重畳させられて生じた干渉光を、干渉縞に
    基づいて屈折率を求める検出部に導波するイメージファ
    イバを収容し、 前記試験光を導波する第2のライトガイドの途中に前記
    測定部を臨ませたことを特徴とする流体屈折計。
  2. (2)流体を収める測定部を形成したセンサプローブ内
    に、 光源からの測定光を導波する第1のライトガイドと、 第1のライトガイドで導波された測定光を試験光と参照
    光とに分割する光分岐器と、 試験光を導波する第2のライトガイドと、 参照光を導波する第3のライトガイドと、 第2のライトガイドで導波された試験光と第3のライト
    ガイドで導波された参照光とを重畳させて干渉させる集
    束器と、 この集束器で重畳させられて生じた干渉光を、干渉縞に
    基づいて屈折率を求める検出部に導波するイメージファ
    イバを収容し、 前記試験光を導波する第2のライトガイドの途中に前記
    測定部を臨ませ、 上記検出部で計測された屈折率から試料流体の密度を演
    算算出する演算部を、検出部に接続したことを特徴とす
    る流体密度計。
JP63023045A 1988-02-03 1988-02-03 流体屈折計およびこれを用いた流体密度計 Expired - Lifetime JPH0658324B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011085519A (ja) * 2009-10-16 2011-04-28 Tokyo Gas Co Ltd 貯蔵タンク内の液密度計測装置
JP2011179949A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Tokyo Gas Co Ltd 貯蔵タンク内の液密度計測装置

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JPS60201238A (ja) * 1984-03-26 1985-10-11 Toyoda Gosei Co Ltd 液体の老化及びレベル検出装置
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