JPH03180721A - 多段光ファイバー液面センシングシステム - Google Patents
多段光ファイバー液面センシングシステムInfo
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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。
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、光ファイバー及びプリズムセンサを用いる回
路を複数の異なる液面の検出に使用したシステムに関す
る。
路を複数の異なる液面の検出に使用したシステムに関す
る。
［従来の技術］
現用の光ファイバーマルチレベルセンシングシステムは
、検出される各レベルに対して別個の異なったプローブ
を使用する。例えば、様々な長さを持つ別個の光ファイ
バーロッドが、マルチレベルセンサを形成するために円
形のパターンに束ねられることができる。
、検出される各レベルに対して別個の異なったプローブ
を使用する。例えば、様々な長さを持つ別個の光ファイ
バーロッドが、マルチレベルセンサを形成するために円
形のパターンに束ねられることができる。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、検出されるレベルの数が大きくになるに
つれて、センシングシステムのサイズも大きくなるとい
う欠点があった。
つれて、センシングシステムのサイズも大きくなるとい
う欠点があった。
そこで、本発明の技術的課題は、異なった仕様に適当な
間隔でしかも異なった間隔の各位置で液面検出するよう
にセンサを接続したステムを容易に注文組み立てできる
ように、液面検出用のプリズムを標準化した安価な設計
と液面検出用プリズムを多段に内蔵したインラインシス
テムを提供することにある。
間隔でしかも異なった間隔の各位置で液面検出するよう
にセンサを接続したステムを容易に注文組み立てできる
ように、液面検出用のプリズムを標準化した安価な設計
と液面検出用プリズムを多段に内蔵したインラインシス
テムを提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、単一の組み立てられたシス
テム内に全ての光回路を収納することで上述の目的を達
成することにある。
テム内に全ての光回路を収納することで上述の目的を達
成することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明によれば、垂直方向に中央軸で吊り下げられのに
適し、前記中央軸の周りに円錘形状を呈して９０度の頂
角をもって収斂している下端を有する光伝送材からなる
中実円筒体と、前記中央軸からずれた位置で平行な第１
の軸上に前記中実円筒体によって支持され、前記円錘形
状端の局部に向けられた下向きの端面を有する第１の光
ファイバーとをＨし、これにより、該第１の光ファイバ
ーによって伝送された光に対して、（ａ）前記円錘形状
の下端が空気に晒されるならば、伝送光の最大の割合が
前記円錘形状端の第２の入射点に向かって前記中央軸を
通って該中央軸に垂直に反射され、（ｂ）また前記円錘
形状の下端が光を吸収する肢体に晒されるならば、伝送
光の最小の割合が、前記第２の入射点に向かって反射さ
れるようになっており、更に、前記中央軸からずれた位
置で平行な第２の軸上に前記円錘形状の前記第２の入射
点に対応する局部に向けられた下向きの端面を有する第
２の先ファイバーを含む光応答手段とを有することを特
徴とする光ファイバー戚面センサが得られる。
適し、前記中央軸の周りに円錘形状を呈して９０度の頂
角をもって収斂している下端を有する光伝送材からなる
中実円筒体と、前記中央軸からずれた位置で平行な第１
の軸上に前記中実円筒体によって支持され、前記円錘形
状端の局部に向けられた下向きの端面を有する第１の光
ファイバーとをＨし、これにより、該第１の光ファイバ
ーによって伝送された光に対して、（ａ）前記円錘形状
の下端が空気に晒されるならば、伝送光の最大の割合が
前記円錘形状端の第２の入射点に向かって前記中央軸を
通って該中央軸に垂直に反射され、（ｂ）また前記円錘
形状の下端が光を吸収する肢体に晒されるならば、伝送
光の最小の割合が、前記第２の入射点に向かって反射さ
れるようになっており、更に、前記中央軸からずれた位
置で平行な第２の軸上に前記円錘形状の前記第２の入射
点に対応する局部に向けられた下向きの端面を有する第
２の先ファイバーを含む光応答手段とを有することを特
徴とする光ファイバー戚面センサが得られる。
本発明によれば、正確な寸法に射出モールドされ得る光
伝送プラスチック材から成る複数のプリズムに円筒体の
構造を使用して上述の目的を達成している。この円筒体
構造は、プラスチックから成る管状部材と相互接続する
のに適しており、各プリズムに接続される管状体との嵌
合活部で接着される。含浸している液体の（空気と比較
して）の存在の検出応答に依存するプリズムの構造は、
前記円筒体の軸から反対方向に等距離ずれた少なくとも
間隔をおいて配されたローカル部に、下方に収斂する円
錐面部を含む外部輪郭を有する中実部であって、下方に
収斂する幾何学的頂角は、９０度である。各液面レベル
が検出されるためには、対になっている光ファイバーの
上端は、接続アレーの上端を介して外部的に操作可能で
、しかも、これらの光ファイバーの下端は、関連するス
テムアレーに含まれたプリズムの円筒体の軸に平行な直
径的に対向した軸上で、そのプリズムの円筒体内に埋め
込まれる。そして、これらの光ファイバーの下方端の各
々の幾何学的な下方への投影は、そのプリズムの間隔を
おいて配されたローカル部の異る１つに入射するように
なっている。
伝送プラスチック材から成る複数のプリズムに円筒体の
構造を使用して上述の目的を達成している。この円筒体
構造は、プラスチックから成る管状部材と相互接続する
のに適しており、各プリズムに接続される管状体との嵌
合活部で接着される。含浸している液体の（空気と比較
して）の存在の検出応答に依存するプリズムの構造は、
前記円筒体の軸から反対方向に等距離ずれた少なくとも
間隔をおいて配されたローカル部に、下方に収斂する円
錐面部を含む外部輪郭を有する中実部であって、下方に
収斂する幾何学的頂角は、９０度である。各液面レベル
が検出されるためには、対になっている光ファイバーの
上端は、接続アレーの上端を介して外部的に操作可能で
、しかも、これらの光ファイバーの下端は、関連するス
テムアレーに含まれたプリズムの円筒体の軸に平行な直
径的に対向した軸上で、そのプリズムの円筒体内に埋め
込まれる。そして、これらの光ファイバーの下方端の各
々の幾何学的な下方への投影は、そのプリズムの間隔を
おいて配されたローカル部の異る１つに入射するように
なっている。
［作用］
光ファイバーの６対に対して、一方の光ファイバーは光
をプリズムに伝送し、他方の光ファイバーは、各ローカ
ル部で反射される光を受けることができる。
をプリズムに伝送し、他方の光ファイバーは、各ローカ
ル部で反射される光を受けることができる。
プリズムが空気に晒される限り、その光の大部分は、伝
送用の光ファイバーから受光用の光ファイバーに（プリ
ズム内で反射されて）伝送される。
送用の光ファイバーから受光用の光ファイバーに（プリ
ズム内で反射されて）伝送される。
しかし、プリズムが液体に’＆ ２Ａされている場合は
、伝送用の光ファイバーからの光の一部分は、その肢体
中に屈折し、受光用の光ファイバーに結合された光の量
が明らかに減少するという結果になる。減少した光の量
は空気の屈折率と比較して、液体の屈折率の関数となる
。
、伝送用の光ファイバーからの光の一部分は、その肢体
中に屈折し、受光用の光ファイバーに結合された光の量
が明らかに減少するという結果になる。減少した光の量
は空気の屈折率と比較して、液体の屈折率の関数となる
。
［実施例］
以下、本発明の一実施例の多段光ファイバー液面センシ
ングシステムについて図面を参照して説明する。
ングシステムについて図面を参照して説明する。
第１図を参照して、本発明に係るマルチレベル光ファイ
バー液面センシングシステムは、液面を２つのレベル、
即ち、下方レベルＡ及び上方レベルＢの各々で検出可能
とするタンク（図示せず）上蓋の搭載穴に取り付けるの
に適している上方取付プラグ１０に機械的に吊るのに適
している標準品（モジューラ）を相互接続してなる単一
のステム配列である。底部から上方にわたって、下方プ
リズムセンサ１１は、下方管状ステム構成部品１３に管
状アダプター１２を介して接続される。
バー液面センシングシステムは、液面を２つのレベル、
即ち、下方レベルＡ及び上方レベルＢの各々で検出可能
とするタンク（図示せず）上蓋の搭載穴に取り付けるの
に適している上方取付プラグ１０に機械的に吊るのに適
している標準品（モジューラ）を相互接続してなる単一
のステム配列である。底部から上方にわたって、下方プ
リズムセンサ１１は、下方管状ステム構成部品１３に管
状アダプター１２を介して接続される。
この下方管状ステム構成部品１３は、上方プリズムセン
サ１５の下部に管状アダプターを介して接続される。更
に、管状アダプター１６は、上方プリズムセンサ１５を
上方ステム構成部品１７と接続し、上方ステム構成部品
１７は、上方取付プラグ１０から吊されている。
サ１５の下部に管状アダプターを介して接続される。更
に、管状アダプター１６は、上方プリズムセンサ１５を
上方ステム構成部品１７と接続し、上方ステム構成部品
１７は、上方取付プラグ１０から吊されている。
第１の対の光ファイバーは、このように組み立てられた
ステム中を延在し、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）１
８のような光源から第１の光ファイバー１９を介して下
方プリズムセンサ１１への光伝送路を確立する。この光
伝送路は、下方プリズムセンサ１１内で内部的に反射さ
れるような光に対して下方プリズムセンサ１１をフォト
ダイオードとして示されている外部光検出器２１に接続
する第２の光ファイバー２０を介して、完成される。
ステム中を延在し、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）１
８のような光源から第１の光ファイバー１９を介して下
方プリズムセンサ１１への光伝送路を確立する。この光
伝送路は、下方プリズムセンサ１１内で内部的に反射さ
れるような光に対して下方プリズムセンサ１１をフォト
ダイオードとして示されている外部光検出器２１に接続
する第２の光ファイバー２０を介して、完成される。
同様にして、第２の対の光ファイバーは、ステムの上側
部分１７中を延在し発光ダイオード（ＬＥＤ）２２のよ
うな光源から第１の光ファイバー２３を介して上方プリ
ズムセンサ１５への第２の光伝送回路を確立する。この
光伝送回路は、上方プリズムセンサ１５内で内部的に反
射されるような光に対してフォトダイオードとして示さ
れる外部光検出器２５に接続される第２の光ファイバー
２４を介して構成される。
部分１７中を延在し発光ダイオード（ＬＥＤ）２２のよ
うな光源から第１の光ファイバー２３を介して上方プリ
ズムセンサ１５への第２の光伝送回路を確立する。この
光伝送回路は、上方プリズムセンサ１５内で内部的に反
射されるような光に対してフォトダイオードとして示さ
れる外部光検出器２５に接続される第２の光ファイバー
２４を介して構成される。
更に詳細に説明すると、下方レベルＡで応答する検出の
ために、第２図は、下方プリズムセンサ１１の上方端の
円筒穴に嵌まり込むように管状アダプター１２（第４図
）の縮小端２６を示している。下方管状ステム１３も、
管状アダプター１２の上部円筒穴２７に嵌合している。
ために、第２図は、下方プリズムセンサ１１の上方端の
円筒穴に嵌まり込むように管状アダプター１２（第４図
）の縮小端２６を示している。下方管状ステム１３も、
管状アダプター１２の上部円筒穴２７に嵌合している。
管状アダプター１２及び下方プリズムセンサ１１は、射
出モールドされたプラスチックから成り、下方プリズム
センサ１１のプラスチックは、光伝送材であって例えば
ポリメタクリル酸メチル製である。そして、下方管状ス
テム構成部品１３は、適当な長さの押し出し加工された
プラスチック管であって良い。
出モールドされたプラスチックから成り、下方プリズム
センサ１１のプラスチックは、光伝送材であって例えば
ポリメタクリル酸メチル製である。そして、下方管状ス
テム構成部品１３は、適当な長さの押し出し加工された
プラスチック管であって良い。
これらの全ての部品及び他の部品間の嵌合部は、液体の
侵入を防止するために、接着されることが理解されよう
。
侵入を防止するために、接着されることが理解されよう
。
下方プリズムセンサ１１は、−膜内には、円筒形状であ
り、９０度の頂角を有する下端２８に集中（収斂）する
下向きの円錐形である。上端部で、管状アダプター１２
の縮小端２６を受ける穴は、平面２９で終端しており、
短い円筒穴が、下方プリズムセンサ１１の中心軸に平行
でかつそこからずれて直径的に対向した位置に設けられ
、送信用光ファイバー１９及び受信用光ファイバー２０
の下方端のサポートを提供している。第３図は、発光ダ
イオード（ＬＥＤ）１８から第１の光ファイバー１９を
通って出射する光は、下方プリズムセンサ１１とその周
囲との間の円錐状界面の第１のローカル部３０に入射す
るように下方に向けられている。 第１のローカル部３
０の位置において下方プリズムセンサ１１の周囲が空気
である（液体が第１のローカル部３０を浸すためには不
十分なレベルであることを意味する）ならば、その時、
光ファイバー１９によって伝送された光は、内部的に反
射され、直径的にプリズムを横切り、光路３１に沿って
、円錐プリズムと空気との界面の第２のローカル部３２
に入射されて、光受信用光ファイバー２０の下方端の軸
に沿って上方に向けて反射され、フォトダイオード２１
で検出される。
り、９０度の頂角を有する下端２８に集中（収斂）する
下向きの円錐形である。上端部で、管状アダプター１２
の縮小端２６を受ける穴は、平面２９で終端しており、
短い円筒穴が、下方プリズムセンサ１１の中心軸に平行
でかつそこからずれて直径的に対向した位置に設けられ
、送信用光ファイバー１９及び受信用光ファイバー２０
の下方端のサポートを提供している。第３図は、発光ダ
イオード（ＬＥＤ）１８から第１の光ファイバー１９を
通って出射する光は、下方プリズムセンサ１１とその周
囲との間の円錐状界面の第１のローカル部３０に入射す
るように下方に向けられている。 第１のローカル部３
０の位置において下方プリズムセンサ１１の周囲が空気
である（液体が第１のローカル部３０を浸すためには不
十分なレベルであることを意味する）ならば、その時、
光ファイバー１９によって伝送された光は、内部的に反
射され、直径的にプリズムを横切り、光路３１に沿って
、円錐プリズムと空気との界面の第２のローカル部３２
に入射されて、光受信用光ファイバー２０の下方端の軸
に沿って上方に向けて反射され、フォトダイオード２１
で検出される。
このような反射は、透明プラスチックからなる下方プリ
ズムセンサ１１との空気との屈折率の相対的に大きな差
により発生する。もし、第１のローカル部３０の位置に
おいて下方プリズムセンサ１１の周囲が液体ならば、光
ファイバー１９から第１のローカル部３０に入射する光
は、非常に近接した屈折率の関係を持つプリズムと液体
との界面に出会う。この結果、この光は、液体中に屈折
される。従って、下方プリズムセンサ１１内の内部反射
は大巾に減少される。この状態はフォトダイオード２１
の応答が減少することによって容易に認められる。
ズムセンサ１１との空気との屈折率の相対的に大きな差
により発生する。もし、第１のローカル部３０の位置に
おいて下方プリズムセンサ１１の周囲が液体ならば、光
ファイバー１９から第１のローカル部３０に入射する光
は、非常に近接した屈折率の関係を持つプリズムと液体
との界面に出会う。この結果、この光は、液体中に屈折
される。従って、下方プリズムセンサ１１内の内部反射
は大巾に減少される。この状態はフォトダイオード２１
の応答が減少することによって容易に認められる。
さて第５図から第８図を参照して、上方レベルのプリズ
ム１５は、−膜内に円筒形状で、第４図に示された管状
アダプター１４．１６との嵌め込みに適した穴３３．３
４を備えた上方及び下方の円筒端部を特徴とする。下方
プリズムセンサ１１の場合と同様に、プリズム１５の上
方端の穴３３は、間隔を於いて平行な円筒穴３６．３７
を形成された平坦底面３５を有し、この円筒穴３６．３
７は、プリズム１５の中央軸に平行でプリズム１５の中
央軸から直径的に対向したずれた位置にある。円筒穴３
６は、光伝送用の光ファイバー２３の下端を支持するよ
うに与えられていることが理解されよう。同様に、円筒
穴３７は、プリズム１５内で内部的に反射された光に晒
される光ファイバー２４の下方端を支持する。特に、光
ファイバー２３から下向に出射された光は、９０度の頂
角を有して下方に集中した幾何学的円錐形の一部である
第１のローカル部３８に入射されるように導かれる。
ム１５は、−膜内に円筒形状で、第４図に示された管状
アダプター１４．１６との嵌め込みに適した穴３３．３
４を備えた上方及び下方の円筒端部を特徴とする。下方
プリズムセンサ１１の場合と同様に、プリズム１５の上
方端の穴３３は、間隔を於いて平行な円筒穴３６．３７
を形成された平坦底面３５を有し、この円筒穴３６．３
７は、プリズム１５の中央軸に平行でプリズム１５の中
央軸から直径的に対向したずれた位置にある。円筒穴３
６は、光伝送用の光ファイバー２３の下端を支持するよ
うに与えられていることが理解されよう。同様に、円筒
穴３７は、プリズム１５内で内部的に反射された光に晒
される光ファイバー２４の下方端を支持する。特に、光
ファイバー２３から下向に出射された光は、９０度の頂
角を有して下方に集中した幾何学的円錐形の一部である
第１のローカル部３８に入射されるように導かれる。
プリズム１５の周囲が空気であれば、その時、この光が
、第１のローカル部３８から直径方向４０（第８図）に
第２のローカル部３つに向かって内部的に反射され、フ
ォトダイオード２５によって監視される光ファイバー２
４の方へ上向きに更に反射される。ローカル部３つは同
一の幾何学的円錐（特に円錐台）形の一部であるように
理解されよう。
、第１のローカル部３８から直径方向４０（第８図）に
第２のローカル部３つに向かって内部的に反射され、フ
ォトダイオード２５によって監視される光ファイバー２
４の方へ上向きに更に反射される。ローカル部３つは同
一の幾何学的円錐（特に円錐台）形の一部であるように
理解されよう。
他方、プリズム１５の周囲が液体であれば、その周囲へ
の屈折が主に生じ、フォトダイオード２５で検出される
反射が減少される。こうしてプリズム１５では、上部レ
ベルＢの周囲が液体又は空気かの区別が可能になる。こ
のことは、下部レベルＡで下方プリズムセンサ１１によ
って区別が行われたと同一の原理によるものである。
の屈折が主に生じ、フォトダイオード２５で検出される
反射が減少される。こうしてプリズム１５では、上部レ
ベルＢの周囲が液体又は空気かの区別が可能になる。こ
のことは、下部レベルＡで下方プリズムセンサ１１によ
って区別が行われたと同一の原理によるものである。
第１の光ファイバー１９及び第２の光ファイバー２０の
下方端が、プリズム１１の中心軸を含む対称平面に固定
されていることを参照すれば、説明が便利である。即ち
、光ファイバー２３及び２４がプリズム１５内に保たれ
ている対称平面に対して同じことが言える。
下方端が、プリズム１１の中心軸を含む対称平面に固定
されていることを参照すれば、説明が便利である。即ち
、光ファイバー２３及び２４がプリズム１５内に保たれ
ている対称平面に対して同じことが言える。
しかしながら、プリズム１５（及び１より多い上部レベ
ルでの応答を含む単一のステムアレイに組み込まれるよ
うなプリズム）の場合においては、上部レベルＢより低
いレベルの各々のための光フアイバ一対を収納するため
の備えが必要である。
ルでの応答を含む単一のステムアレイに組み込まれるよ
うなプリズム）の場合においては、上部レベルＢより低
いレベルの各々のための光フアイバ一対を収納するため
の備えが必要である。
この目的のために、第５図から第８図は、プリズム１５
に、互いに中央軸に平行で直径的に対向した関係に１以
上の貫通穴４２．４３が形成されていて、光ファイバー
の下端を保つための対称平面に垂直な第２の対称平面に
従っている。
に、互いに中央軸に平行で直径的に対向した関係に１以
上の貫通穴４２．４３が形成されていて、光ファイバー
の下端を保つための対称平面に垂直な第２の対称平面に
従っている。
第５図の断面図では、第１の対称平面で切断され、第６
図の断面図は、第２の対称平面６−６で切断されたもの
である。そして、円筒穴４２．４３の直径は、下方液面
センサを動作させる目的として上方液面センサをバイパ
スさせなくてはならない実質的には複数の光フアイバ一
対を収納するのに十分であることが理解されよう。
図の断面図は、第２の対称平面６−６で切断されたもの
である。そして、円筒穴４２．４３の直径は、下方液面
センサを動作させる目的として上方液面センサをバイパ
スさせなくてはならない実質的には複数の光フアイバ一
対を収納するのに十分であることが理解されよう。
第８図は、ローカル部３８からローカル部３９にかけて
内部反射の生ずる中央直径部分を含む水平部分で切断し
た図である。内部反射の光線は、真っ直ぐな直径路上に
は全く存在しないが、このことは恐らく６０度の拡がり
角が、ローカル部３８からの内部反射の特徴であるから
である。この角の拡がりは、直径経路４０の両側である
程度は内部反射光線のガウス分布になっても良い。しか
し、第８図に示されるように、前記の貫通しているｒｒ
＋筒穴４２．４３をプリズムの中央軸から上述の左右′
ｔ４称のずれた位置に設けることによって、これらの円
筒穴４２．４３は、プラスチックと空気界面による反射
面を提供し、内部反射光を第２のローカル部３つの方に
向け、これにより内部反射に対して更に有効な光検出器
応答を与える。第８図に示されているように、ローカル
部３８からの内部反射光の拡がりは、約３０度に制限さ
れるが、この３０度は、ガウス分布の中央領域にあり、
従って、内部反射光の優勢部分と考えられる。
内部反射の生ずる中央直径部分を含む水平部分で切断し
た図である。内部反射の光線は、真っ直ぐな直径路上に
は全く存在しないが、このことは恐らく６０度の拡がり
角が、ローカル部３８からの内部反射の特徴であるから
である。この角の拡がりは、直径経路４０の両側である
程度は内部反射光線のガウス分布になっても良い。しか
し、第８図に示されるように、前記の貫通しているｒｒ
＋筒穴４２．４３をプリズムの中央軸から上述の左右′
ｔ４称のずれた位置に設けることによって、これらの円
筒穴４２．４３は、プラスチックと空気界面による反射
面を提供し、内部反射光を第２のローカル部３つの方に
向け、これにより内部反射に対して更に有効な光検出器
応答を与える。第８図に示されているように、ローカル
部３８からの内部反射光の拡がりは、約３０度に制限さ
れるが、この３０度は、ガウス分布の中央領域にあり、
従って、内部反射光の優勢部分と考えられる。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、光ファイバーの
プローブの寸法が非常に小さくて済み、同軸に配され同
一のステム上に多段のプリズムを使用することによって
、多段の液面を検出することができるという効果がある
。
プローブの寸法が非常に小さくて済み、同軸に配され同
一のステム上に多段のプリズムを使用することによって
、多段の液面を検出することができるという効果がある
。
また、反射又は屈折の差が顕著であるため、光フアイバ
一対の各々の上端に接続される発光ダイオード及びフォ
トダイオードが、組み立てられたステムに沿って検出さ
れる各液面に対する光回路を構築できるという効果があ
る。
一対の各々の上端に接続される発光ダイオード及びフォ
トダイオードが、組み立てられたステムに沿って検出さ
れる各液面に対する光回路を構築できるという効果があ
る。
更に、プラスチックプリズムが射出モールドで形成する
ことによって、センシングシステムのサイズを小さくで
き、材料及び構造のコストを非常に低くできるという効
果がある。
ことによって、センシングシステムのサイズを小さくで
き、材料及び構造のコストを非常に低くできるという効
果がある。
第１図は本発明の多段光ファイバー液面センシングシス
テムの一実施例を示す概略立面図、第２図は第１図の多
段光ファイバー液面センシングシステムにおける下方レ
ベルのセンサーの構造及び光ファイバーの接続を詳細に
説明するための要部を示す縦断面図、 第３図は、プリズム構造における反射と屈折を検討とを
説明するための第２図と類似の要部を示す縦断面図、 第４図は第１図の多段光ファイバー液面センシングシス
テムにおけるステムアダプターを説明するための縦断面
図、 第５図は第１図の多段光ファイバー液面センシングシス
テムにおける上方レベルセンサの構成部品を説明するた
めの縦断面図、 第６図は第５図の而６−６で切断した他の縦断面図、 第７図は第５図及び第６図、のセンサの構成部品の上面
−、 第８図は第５図の而８−８で切断した水平断面図である
。 １０・・・上方取付プラグ、１１・・・下方プリズムセ
ンサ、１２・・・管状アダプター １３・・・下方管状
ステム構成部品、１４・・・１５・・・上方プリズムセ
ンサ、１６・・・管状アダプター １７・・・１８・・
・発光ダイオード（ＬＥＤ） 、１９・・・第１の光フ
ァイバー ２０・・・第２の光ファイバー ２１・・・
光検出器、２３・・・光ファイバー ２４・・・光ファ
イバー ２５・・・フォトダイオード、２７・・・上部
円筒穴、３０・・・第１のローカル部、３６．３７・・
・円筒穴、３８・・・ローカル部、３９・・・第２のロ
ーカル部、４２・・・円筒穴４３・・・円筒穴。 １６９−
テムの一実施例を示す概略立面図、第２図は第１図の多
段光ファイバー液面センシングシステムにおける下方レ
ベルのセンサーの構造及び光ファイバーの接続を詳細に
説明するための要部を示す縦断面図、 第３図は、プリズム構造における反射と屈折を検討とを
説明するための第２図と類似の要部を示す縦断面図、 第４図は第１図の多段光ファイバー液面センシングシス
テムにおけるステムアダプターを説明するための縦断面
図、 第５図は第１図の多段光ファイバー液面センシングシス
テムにおける上方レベルセンサの構成部品を説明するた
めの縦断面図、 第６図は第５図の而６−６で切断した他の縦断面図、 第７図は第５図及び第６図、のセンサの構成部品の上面
−、 第８図は第５図の而８−８で切断した水平断面図である
。 １０・・・上方取付プラグ、１１・・・下方プリズムセ
ンサ、１２・・・管状アダプター １３・・・下方管状
ステム構成部品、１４・・・１５・・・上方プリズムセ
ンサ、１６・・・管状アダプター １７・・・１８・・
・発光ダイオード（ＬＥＤ） 、１９・・・第１の光フ
ァイバー ２０・・・第２の光ファイバー ２１・・・
光検出器、２３・・・光ファイバー ２４・・・光ファ
イバー ２５・・・フォトダイオード、２７・・・上部
円筒穴、３０・・・第１のローカル部、３６．３７・・
・円筒穴、３８・・・ローカル部、３９・・・第２のロ
ーカル部、４２・・・円筒穴４３・・・円筒穴。 １６９−
Claims (14)
- （１）垂直方向に中央軸で吊り下げられのに適し、前記
中央軸の周りに円錘形状を呈して９０度の頂角をもって
収斂している下端を有する光伝送材からなる中実円筒体
と、前記中央軸からずれた位置で平行な第１の軸上に前
記中実円筒体によって支持され、前記円錘形状端の局部
に向けられた下向きの端面を有する第１の光ファイバー
とを有し、これにより、該第１の光ファイバーによって
伝送された光に対して、（ａ）前記円錘形状の下端が空
気に晒されるならば、伝送光の最大の割合が前記円錘形
状端の第２の入射点に向かって前記中央軸を通って該中
央軸に垂直に反射され、（ｂ）また前記円錘形状の下端
が光を吸収する液体に晒されるならば、伝送光の最小の
割合が、前記第２の入射点に向かって反射されるように
なっており、更に、前記中央軸からずれた位置で平行な
第２の軸上に前記円錘形状の前記第２の入射点に対応す
る局部に向けられた下向きの端面を有する第２の光ファ
イバーを含む光応答手段とを有することを特徴とする光
ファイバー液面センサ。 - （２）請求項１記載の光ファイバー液面センサにおいて
、前記中実円筒体の上端は、前記中央軸から一直径上で
等間隔だけずれた位置に平行に配列された穴を有し、該
穴は、上方に開口し、前記下端の円錘形状領域に達しな
い深さを有し、前記穴が、各光ファイバーの下向きの端
面部を受入れ配置する寸法であることを特徴とする光フ
ァイバー液面センサ。 - （３）請求項１記載の光ファイバー液面センサにおいて
、前記中実円筒体の上端は円筒であって、管状吊り下げ
部品を嵌合するための上方に開口した円筒穴を有し、該
円筒穴は前記円錘形状端部の上方に平坦な底面を有し、
該平坦な底面の下方の前記中実円筒体の部分は、前記中
央軸から直径方向に等間隔をもってずれた位置に平行に
配列された穴を有し、前記穴は上方に開口し、前記下端
の円錘形状領域に達しない深さを有し、前記穴が、各光
ファイバーの下向きの端面を受入れ配置する寸法である
ことを特徴とする光ファイバー液面センサ。 - （４）垂直方向に中央軸で吊り下げるのに適した光伝送
材からなる中実円筒体を有し、該中実円筒体の上下の端
部は円筒形状を呈しており、第１及び第２の光ファイバ
ーは、前記中央軸と各々平行に該中央軸から反対にずれ
た位置にあって、前記中実一般円筒体によって、該中実
円筒体内に支持されており、前記中実円筒体内に差し込
まれた下向きの端面部を有し、前記中実円筒体は、前記
上方及び下方の端部間に縮小部分を有していて、該中実
円筒体は前記第１及び第２の光ファイバーの各々の前記
下向きの端面の幾何学的下方への投影と半径方向で重な
るような円錘台形の輪郭を呈することを特徴とし、前記
円錘台形状は９０度の幾何学的頂角に向かって下方に収
斂しており、これによって前記第１及び第２の光ファイ
バーの一方によって伝送された光は、前記輪郭の第１の
半径方向にずれたローカル部に実質的に４５度で出射し
て、前記第１及び第２の光ファイバーの他方は前記一方
からの光を、前記第１の半径方向にずれたローカル部で
の反射と直径的に反対側の位置にある第２の半径方向に
ずれたローカル部の反射を介して、受けることを特徴と
する光ファイバー液面センサ。 - （５）請求項４記載の光ファイバー液面センサにおいて
、前記ローカル部の各々は、前記中央軸及び光ファイバ
ーの端を保持する軸を含む第１の縦方向対称面に関して
、制限された角度範囲の扇形であって、該扇形間にある
前記中実円筒体は、前記中心軸を含み前記第１の縦方向
対称面に対して垂直にある第２の縦方向対称面に対して
左右対称であり、前記中実円筒体は、前記中央軸に平行
な軸であって該中央軸からずれた位置に、更に、光ファ
イバーを収納するのに少なくとも１つの貫通穴を有して
いることを特徴とする光ファイバー液面センサ。 - （６）請求項５記載の光ファイバー液面センサにおいて
、前記第１から第２のローカル部に反射された光を妨げ
ることのないように、前記貫通穴が、前記中央軸からず
れた位置にあることを特徴とする光ファイバー液面セン
サ。 - （７）請求項６記載の光ファイバー液面センサにおいて
、前記貫通穴は、第１のローカル部で反射された発散光
を前記第２のローカル部に収斂させるための付加的反射
面を与えるように、前記中央軸からずれた位置にあるこ
とを特徴とする光ファイバー液面センサ。 - （８）請求項５記載の光ファイバー液面センサにおいて
、前記貫通孔が、前記中央軸からずれた位置にあり、前
記第２の対称面上に軸を有する２つの同様の穴の１つで
あることを特徴とする光ファイバー液面センサ。 - （９）請求項５記載の光ファイバー液面センサにおいて
、前記中実円筒体の上端は、管状吊り下げ部品に嵌合さ
れるの適した上方に開口した円筒穴を有し、該円筒穴が
前記円錘形状輪郭部の上方の位置に平坦な底面を有し、
前記中実円筒体の前記平坦な底面の下部は、前記中央軸
から直径的に等間隔にずれた位置に平行な穴を有し、該
穴は、上方に開口し前記円錘台形状輪郭部に達しない深
さを有し、各光ファイバーの下向きの端面部を受入れ配
置する寸法であることを特徴とする光ファイバー液面セ
ンサ。 - （１０）請求項５記載の光ファイバー液面センサにおい
て、前記中実円筒体の下方端は、該中実円筒体の下にあ
る管状吊り下げ部品を嵌合するのに適した下方に開口し
ている円筒穴を有し、該円筒穴は、前記貫通孔の開孔端
と交差している底面を有することを特徴とする光ファイ
バー液面センサ。 - （１１）上方及び下方の管状吊下げ部品と、該上方の管
状吊下げ部品の下方端及び前記下方の管状吊り下げ部品
の上方端に接続された上方レベルセンサと、前記下方の
管状吊り下げ部品の下端に接続された下方レベルセンサ
と、該接続された上方及び下方の管状吊下げ部品とレベ
ルセンサを上記上方管状吊下げ部品の上端で吊るための
手段とを有し、該センサの各々は、光伝送材からなる中
実円筒体からなり、該中実円筒体の軸から反対側に等距
離ずれた間隔をもったローカル部で下向きに収斂してい
る外面部を有し、下方に収斂している幾何学的頂角が９
０度であって、前記上方管状吊り下げ体内には第１の対
の光ファイバーが含まれ、該光ファイバーの上端は外部
から操作可能であって、前記光ファイバーの各下端は、
前記上方センサの円筒体軸に平行で直径的に対向した軸
上で前記上方センサの前記中実円筒体内に埋め込まれ、
前記下端の各々の幾何学的下方への撮影が、前記上方セ
ンサの間隔をおいて配された前記ローカル部の異る１つ
に入射するようになっており、前記上方センサの前記中
実円筒体は、前記上方センサの間隔をおいて配された前
記ローカル部の間に直径的に延在している直接路から半
径方向にずれた位置に少なくとも１つの貫通穴を有し、
前記上方及び下方管状吊り下げ部品中には、第２の対の
光ファイバーが収納され、該第２の対の光ファイバーの
少なくとも１つは前記貫通孔内に収納され、前記第２の
対の光ファイバーは、該第２の対の光ファイバーの上端
で外部から操作可能であって、前記第２の対の光ファイ
バーの前記下端の各々は、前記下方センサの円筒体軸に
平行で直径的に対向した軸上にて前記下方センサの前記
中実円筒体内に埋め込まれ、前記第２の対の光ファイバ
ーの前記下方端の各々の幾何学的下方撮影は、前記下方
センサの間隔をおいて配された前記ローカル部の異る１
つに入射するようになっていることを特徴とする多段光
ファイバー液面センシングシステム。 - （１２）請求項１１記載の多段光ファイバー液面センシ
ングシステムにおいて、各センサ体は、光伝送プラスチ
ック材からなることを特徴とする多段光ファイバー液面
センシングシステム。 - （１３）請求項１１記載の多段光ファイバー液面センシ
ングシステムにおいて、各対の光ファイバーの上端に対
して、発光ダイオードが、一方のファイバー端部に接続
され、フォトダイオードが他方のファイバー端部に接続
されていることを特徴とする多段レベル光ファイバー液
面センシングシステム。 - （１４）管状接続体を介して単一軸上に接続された円筒
状の上方及び下方のセンサエレメントからなる吊り下げ
可能な接続アレーを有し、前記センサの各々は、光伝送
材からなる中実円筒体からなり前記単一軸から反対側に
等距離ずれた間隔をもったローカル部で下向きに収斂し
ている外面部を有し、下方に収斂している幾何学的頂角
は９０度であって、第１の対の光ファイバーは、前記接
続アレーの上方部中を延在して、それらの下端部は（ａ
）前記単一の軸に平行な直径的に対向した軸上で上方セ
ンサの前記中実円筒体内に埋め込まれ、しかも、（ｂ）
前記上方センサの間隔をおいて配された前記ローカル部
の異る１つに入射するように下方に向けられており、第
２の対の光ファイバーは、上記接続アレー中を延在し、
それらの下端部は、（ｃ）前記単一の軸に平行な直径的
に対向した軸上で下方センサの前記中実円筒体内に埋め
込まれ、しかも、（ｄ）前記下方センサの間隔をおいて
配された前記ローカル部の異る１つに入射するために下
方に向けられていることを特徴とする多段光ファイバー
液面センシングシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US418157 | 1989-10-06 | ||
| US07/418,157 US4979797A (en) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | Multi-level fiber-optic liquid-level sensing system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03180721A true JPH03180721A (ja) | 1991-08-06 |
Family
ID=23656959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2266524A Pending JPH03180721A (ja) | 1989-10-06 | 1990-10-05 | 多段光ファイバー液面センシングシステム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4979797A (ja) |
| EP (1) | EP0421770A1 (ja) |
| JP (1) | JPH03180721A (ja) |
| CA (1) | CA2026159A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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