JPH02218925A - 液面検知センサ - 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］ この発明は、センサ部内に入射された測定光の後方散乱
光の強度変動により液面の位置を検知するセンサに関す
るものである。

［従来の技術］ 従来、原料タンクや樹脂液補給容器内等に設置され、容
器内に収容されている液面の位置を検知する液面検知セ
ンサとして、第２図に示したようなものが知られている
。第２図中、符号！はセンサ部Ｓとなる導波部である。

導波部！は石英ガラス等、高屈折率で光を伝播する媒質
からなるものであって、一端を円錐状に突出せしめてそ
の開口数を低下させた円柱体で、その他端には測定光２
を出射する光源３と、測定光２が導波部１内で反射され
ることにより発生ずる後方散乱光４を検知する受光素子
５とが、図示しない導波路によってセンサ部Ｓにそれぞ
れ配設されている。このようなセンサ部Ｓを有してなる
液面検知センサを用いて液面を検知するに際しては、ま
ず光源３から所定波長の測定光２を出射させる。測定光
２は図示しない導波路によってセンサ部Ｓ内へ導波され
る。

このときセンサ部Ｓの導波部！は外部の空気等の気体と
比較して格段に屈折率が大きいので、入射された測定光
２は導波部１表面で反射されて導波部ｉ内を伝播され端
部にまで達するが、この端部は円錐状に突出し、開口数
が小さくなるようにされているので、測定光２の大部分
は反射によって後方散乱光４として測定光２の入射端に
戻ってくる。この後方散乱光４の強度をフォトトランジ
ス夕やＡＰＤ等からなる受光素子５によって検知してお
く。第３図はこの液面検知センサが試料液体り中に浸漬
された際の導波部ｌ内での測定光２の伝播の様子を示し
たもので、光源３から出射された測定光２は、第２図に
示したと全く同様に導波部ｌの円錐状の端部にまで伝播
される。ところで通常液体と固体との屈折率差は、固体
と気体のそれに比較してさほど大きくないので、円錐状
の端部にまで達した測定光２の大部分は導波部１と液体
りとの界面で反射せずに液体り中に伝播される。

その結果として受光素子５で検出可能な後方散乱光４の
強度は非常に低下する。よって後方散乱光４の強度を、
センサ部Ｓが液体りに浸漬された場合と、浸漬されてい
ない場合とで比較することにより、液面の存在の有無を
検知することができる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、このような液面検知センサにあっては、導波
部ｌの側部から外光が入射したり、導波部１に液滴が付
着すると、その部分で反射や吸収が発生し、後方散乱光
４の強度が変動してしまい、正確に液面を検知すること
ができないという不都合があった。さらに導波部１を保
護する目的でセンサ部Ｓの表面の一部あるいは全部を高
分子樹脂テープ等の保護材で被覆すると、保護材内に測
定光２が吸収され、後方散乱光４の検出が不能となるた
め、センサ部Ｓの保護ができないという不都合もあった
。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであ
って、液滴の付着等の外部要因に対して安定しており、
かつ液面を正確に検知できるような液面検知センサを提
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］ この発明の液面検知センサは、光源からの測定光を導波
する導波部表面に、この導波部よりも低屈折率のクラツ
デイング層を被覆してセンサ部とし、このセンサ部内に
入射した測定光の後方散乱光の強度変動により液面を検
知することを問題解決の手段とした。

［作用］ センサ部を構成し、測定光を導波する導波部表面に、こ
の導波部よりも低屈折率のクラツデイング層を被覆した
ので、導波部内を伝播される測定光はクラツデイング層
によって遮蔽されることとなり、センサ部の側部に高屈
折率の異物が付着しても測定光が影響を受けることがな
い。

以下、この発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の液面検知センサのセンサ部Ｓを示し
たものであって、第２図に示したものと異なるところは
、センサ部Ｓを構成する導波部ｌの表面に、導波部１よ
りも低屈折率の媒質からなるクラツデイング層６を設け
たところである。クラツデイング層６を導波部ｌよりも
低屈折率とするには、たとえば石英ガラス等を用いるこ
とができる。石英ガラスはＧ　ｅ　Ｏ＊、Ｂ、０１、Ｐ
ｔ０ｓ−Ｆ等のドーパントを導波部ｌまたはクラツデイ
ング層６のいずれか一方または両方に適宜添加すること
により、中心部の導波部ｌと円周部のクラツデイング層
６とで屈折率の異なる石英ガラスロッドとすることがで
きる。そしてこのような石英ガラスロッドは、外付は法
やＶＡＤ法等の石英系光フアイバ母材を製造する際の通
常用いられるガラスロッドの製造法によって容易に得る
ことができる。ついでこのガラスロッドを所望の長さに
切断し、その一端を円錐状に切削することによりこの発
明の液面検知センサのセンサ部Ｓを得ることができる。

センサ部Ｓを構成する導波部ｌとクラツデイング層６と
の形状およびその大きさは、検知する試料液体りの屈折
率、導波部！の材質および測定光２の波長等の種々条件
によって適宜選択される。

また測定光としては単色性の高いＩ−ｒｅ−Ｎθレーザ
等が用いられる。

このようなセンサ部Ｓを有する液面検知センサは従来の
液面検知センナと全く同様の原理によって試料液体りの
液面を検知することができるが、測定光２を導波する導
波部１の表面に、導波部１よりも低屈折率のクラツデイ
ング層６を設けたので、センサ部Ｓの側部に液滴等が付
着しても、測定光２がクラッディング層６を透過して液
・滴等に導波されることがなくなり、後方散乱光４を安
定して得ることができ、影響を受けにくいセンサとする
ことができる。よって従来の液面検知センサに比べて、
信頼性の高い液面検知を行うことができる。

また導波部！内に導波された測定光２はクラツデイング
層６によってセンサ部Ｓ外部から遮蔽され、導波部ｌ内
を導波される測定光２および後方散乱光４とが低屈折率
媒質のクラツデイングＢ６を透過して保ＩＩ層にまで達
することがないため、クラッディング層６の表面にセン
サ部Ｓを保護するための保護層を設けることも可能であ
る。よって、測定光２の反射、吸収が発生ずるために従
来不可能であったセンサ部Ｓの保護を、高分子樹脂テー
プ等を貼着するなどの手段により容易に行うことができ
るようになり、センサの長寿命化が実現できる。

［実施例］ 外径５ｍｌ長さ３００ｍ１の石英ガラスからなる導波部
の表面に、屈折率が１．４５８の石英ガラスのクラッデ
ィング層を厚さ１．Ｏｓ−で形成して、第１図に示した
と全く同様の液面検知センサのセンサ部を構成した。こ
のようなセンサ部を有する液面検知センサを用いて、水
の液面を検知したところ、従来の液面検知センサと全く
同様に液面の検知が可能であった。次にこのセンサ部の
特性を評価するために、導波部を構成する石英ガラスの
屈折率を種々変化させ、導波部とクラツデイング層との
屈折率差の適性値を測定するとともに、センサ部外表面
にビニルテープを貼着して、外部要因による検知能力の
低下を測定した。この結果を第１表に示した。

（以下、余白） 第１表 ＊）第４欄の値は％表示であり、第５欄の結果の項の○
は、ビニルテープを貼着した際にも正常に液面を検知で
きた場合を、Δは液面検知を行うことができるが、検知
性能が低下することもある場合を、それぞれ示す。

第１表の結果から、導波部の比屈折率差（Ａ−Ｂ）／Ａ
が０．５５％以上であれば、ビニルテープ等の保護層を
設けた場合にも、常に正常に液面を検知することが可能
であることを確認できた。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の液面検知センサは、光
源からの測定光を導波する導波部表面に、この導波部よ
りも低屈折率のクラツデイング層を被覆してセンサ部と
し、このセンサ部内に入射した測定光の後方散乱光の強
度変動により液面を検知するものであるので、液滴等が
センサ部に付蹟するような外部要因に対しても測定光と
後方散乱光とが影響を受けに＜＜、安定した液面検知を
行うことができる。

また導波部はクラッディング層によって遮蔽されること
となるので、クラツデイング層の表面にビニルテープ等
の保護材を被覆しても、導波部内を伝播される測定光と
後方散乱光とは、保護材の影響を受けることがなく、液
面を検知することができる。よって、従来は保護材を被
覆することが不可能であったために使用範囲が限られて
いた液面検知センサの利用範囲を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の液面検知センサの一例を示した概略
構成図、第２図は従来の液面検知センサの概略構成図、
第３図は第２図に示した液面検知センサを用いて試料液
体を検知する様子を示した概略図である。 Ｓ・・・センサ部、 ！・・・導波部、 ６・・・クラツデイング層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源からの測定光を導波する導波部表面に、この導波部
   よりも低屈折率のクラッディング層を被覆してセンサ部
   とし、このセンサ部内に入射した測定光の後方散乱光の
   強度変動により液面を検知することを特徴とする液面検
   知センサ