JPH01282448A - 屈折率検出計 - Google Patents

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〕 本発明は屈折率検出計に関する。本発明の屈折率検出計
は、液体の濃度を検出する濃度計、液体の屈折率を検出
する屈折率検出計、液体の液面を検出する液面検出計お
よび蓄電池等の電圧を測定する電圧計等として利用する
ことができる。

〔従来の技術〕

従来の屈折率検出計としては、例えば、計測技術、１９
８７年１月号、５１〜５５頁、に記載されているものが
ある。この検出計は、第４図に示すように、クラッドの
ない光ファイバ７に曲率を付与し、その光ファイバが所
定の屈折率をもった液体に浸されると、曲率によって変
換されたモードのうち、漏光モードにまで変換された光
が漏光するため光量の変化が起きるので、この光量変化
をヰ★出するものである。

また、実開昭５５−１６５２２２に記載されているよう
に、第５図に示す如く、２個の直角プリズム３′、５′
を配置し、これらのプリズムとほぼ同じ屈折率をもつ液
体の液面を検出するようにした液面検出計もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前述のような従来の屈折率検出計では、光フ
ァイバ内モードの曲率による連続変化を利用するため、
光ファイバとしてマルチモードの光ファイバを使用しな
ければならず、そのために光ファイバに入射するモード
パターンの影響を大きく受け、入射モードパターンの変
化によっても検出する光量の変化が表れ、屈折率を正確
に測定できないという欠点がある。

一方、前述の従来技術による液面検出計では、光ファイ
バ等からの入射光を集束形レンズにより平行光に変換し
ているため入射するモードパターンの変化は起きないけ
れども、プリズム内を透過する光がそのままの角度で検
出液体をも透過するため、プリズムと同じ屈折率の液体
しか検出しないという欠点がある。この欠点を補うため
には様々な屈折率をもつプリズムを用いればよいが、そ
れを製作するのは容易なことではない。

本発明は、前述の従来技術の問題点である、屈折率を正
確に測定できないという欠点および誘電体と同じ屈折率
の液体しか検出でないという欠点を解決しようとするも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、ガラスもしくはアクリル樹脂等の透明
な誘電体を用い、これを所定の立体形状にして複数個連
結した誘電体ブロック集合と、および光が適切に入射し
かつ出射するための光ガイド構造とを有することを特徴
とする屈折率検出計が提供される。

〔作用〕

本発明においては、検出する液体と誘電体ブロックとの
界面における光の全反射および屈折を利用し、液体の屈
折率ｎと誘電体の屈折率ｎ。との比ｎ　／　ｎ　（３が
所定の値Ｓｍ以上であると光を伝送しないけれども、Ｓ
ｍ以下であると光を伝送するように、誘電体の立体形状
により複数の界面を構成し、光の入射には収束レンズを
使用することにより、正確な屈折率が検出できるように
したものである。また、その立体形状によりＳｍの値を
設定できるため、誘電体の屈折率と異なる屈折率の液体
を検出することもできる。

〔実施例〕

以下、図面により本発明に係る屈折率検出計の一実施例
を詳細に説明する。

第１図の断面図において、光ファイバ１がら入射した光
は収束形レンズ２により平行光に変えられ、誘電体ブロ
ック３に入射する。誘電体ブロック３の入射端面４は、
入射光がブロック内入射時に屈折を起こさないように、
収束形レンズがらの出射光と垂直になるよう設定される
。今、誘電体ブロックの屈折率をｎ□、検出する液体の
屈折率をｎ、誘電体ブロック壁面の法線と入射光との角
度をθとすると、 ｓｉｎθ≧ｎ／ｎＯ（１） の条件がある場合、入射光は誘電体ブロックの壁面５に
て全反射となる。弐（１）の条件が満たされない場合は
全反射にならず、例えば、第２図に示されているように
誘電体ブロック外へ露光する。従って、検出したい屈折
率をｎとし、誘電体ブロックの形状を、例えば、二等辺
三角形とし、その屈折率がｎ□であれば、式＜１＋の関
係より誘電体ブロックの角度はすべて定まる。

この誘電体ブロックの等しい長さの辺をそれぞれ合わせ
、各誘電体ブロックの角θがすべて等しくなるようにし
て複数個重ね合わせ、最終ブロック５の出射端面６には
収束形レンズ２、さらに光ファイバ７を設け、それらの
位置を誘電体ブロック内を反射してきた出射光が光ファ
イバ７に入射するように設定する。

誘電体ブロック集合が屈折率がｎと等しいかまたはそれ
より大きい液体と接している場合には、光ファイバ１か
らの入射光は収束形レンズ２で平行光に変えられ、式（
１１を満足するため、各誘電体ブロック壁面で全反射を
繰り返して最終誘電体ブロックを出射し、収束形レンズ
２により光ファイバ７に入射する。屈折率がｎよりも小
さい液面と接するかまたは空気と接する場合は、式＜１
＋を満足しないため入射光は誘電体ブロックの外へ露光
してしまい、光ファイバ７へ入射しない。なお、屈折率
ｎの値によっては、入射光が全て露光せず、一部壁面で
反射されるものもあるが、誘電体ブロック壁面での露光
回数が複数であるため、入射光の減衰率は非常に大きく
、光ファイバ７に入射する光は極めて小さい。

よって、光ファイバ７に入射する光の光量差を比較する
ことにより、液体の屈折率がｎよりも大きいか小さいか
、また屈折率がｎよりも大きい場合にはその液体が誘電
体ブロックと接しているかどうかを精度良く検出するこ
とができる。

液体の屈折率の範囲を検出したい場合には、例えば、第
３図のように異なる液体の屈折率を検出できる２種の誘
電体ブロック集合８．９を用いてその範囲のそれぞれ１
躍、下限の屈折率を検出するうよにして実施することが
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る屈折率検出計におい
ては、設定された屈折率以上の液体に接すると、壁面に
おいて、この壁面以外の１端面に垂直に入射してきた光
を全反射させる誘電体ブロックに、収束形レンズを用い
て光を入射させかつ出射させて光ファイバに導くように
し、しかもその誘電体ブロックを複数個重ね合わせ、光
量差を太き（取ることができるようにしであるため、設
定された屈折率を極めて精度良く検出することができる
。また、誘電体ブロックの形状により屈折率を設定でき
るため、誘電体ブロック自体の屈折率以外の液体を検出
することもできる。

本発明の屈折率検出計は、液体の濃度を検出するδΣ度
計重液体の屈折率を検出する屈折率検出計、液体の液面
を検出する液面検出計および蓄電池等の電圧を測定する
電圧計等として利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明による一実施例を示す屈折
率検出計の断面図である。 第３図は本発明による一実施例を示す屈折￥！−範囲検
出計の誘電体ブロック斜視図である。 第４図は従来の技術による屈折率検出計の正面図である
。 第５図は従来の技術による液面検出計の断面図である。 １・・・・・・入射用光ファイバ、２・・・・・・収束
形レンズ、３．５・・・・・・誘電体ブロック、４・・
・・・・入射端面、６・・・・・・出射端面、７・・・
・・・出射用光ファイバ・８・・・・・・誘電体ブロッ
ク集合Ｉ、９・・・・・・誘電体ブロック集合■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ガラスもしくはアクリル樹脂等の透明な誘電体を用
   い、これを所定の立体形状にして複数個連結した誘電体
   ブロック集合と、および光が適切に入射しかつ出射する
   ための光ガイド構造とを有することを特徴とする屈折率
   検出計。