JPH03249528A - 圧力変換器 - 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、構成部品として光ファイバーを備えた圧力変
換器に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、この種の圧力変換器としては、例えば光フアイ
バー内を透過する光量が光ファイバーの曲げ変位によっ
て変化することを利用（マイクロヘンド効果、マクロヘ
ンド効果）するものが広く知られている。

従来、この種の圧力変換器は例えば特開昭６４２９７２
７号公報に開示され、第６図（ａ）および（ｂｌに示す
ように構成されている。これを同図に基づいて説明する
と、同図において、符号５１で示すものはダイアフラム
５２をその開口部に有する有底筒状の圧力容器、５３は
この圧力容器５１の周壁に前記ダイアフラム５２を覆う
ように設けられその内部底面に波形部５４を有する第１
の押圧体、５５はこの押圧体５３に対して進退自在に設
けられかつ前記ダイアフラム５２上に取り付けられ前記
波形部５４と同一形状の波形部５６を有する第２の押圧
体、５７はこの押圧体５５の波形部５６と前記波形部５
４との間に設けられかつ前記第１の押圧体５３に挿通さ
れた光ファイバーである。なお、この光ファイバー５７
の両端部には、光源（図示せず）と光検出器（図示せず
）が各々接続されている。

このように構成された圧力変換器においては、ダイアフ
ラム５２が表裏両面に作用する圧力の差に応じて変位す
ると、第２の押圧体５５が第１の押圧体５３に対して進
退するため、これら両押圧体５３，５５の挾持圧力が変
化して光ファイバー５７の曲げ変位による圧力差を検出
することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来の圧力変換器においては、両押圧体５３
，５５によって光ファイバー５７を単に挟持することに
より曲げ変位を得るものであるため、ダイアフラム５２
に作用する圧力が第２の押圧体５５を介して光ファイバ
ー５７に印加される場合に各押圧体５３．５５と光フア
イバー５７間における摩擦によってヒステリシス損が発
生していた。この結果、圧力変換器としての性能が悪く
なり、品質上の信転性が低下するという不都合があった
。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、圧力
変換器としての性能が良好になり、もって品質上の信軌
性を向上させることができる圧力変換器を提供するもの
である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る圧力変換器は、印加圧力に応じて駆動する
駆動体によってベース上に弾性体を押圧固定し、この弾
性体に曲率をもって光ファイバーを密着させ、この光フ
ァイバーの変形によって光透過量を検出可能な構成とし
たものである。

本発明の別の発明に係る圧力変換器は、印加圧力に応じ
て駆動する駆動体と、この駆動体とベースとの間に介装
され光ファイバーが密着する弾性体とを備え、この弾性
体を、駆動体およびベースに各々が対向するように固定
された２つの剛体と、これら両剛体に曲率をもって連設
された２つの弾性体からなる筒体とによって形成したも
のである。

〔作　用〕

本発明およびこの発明の別の発明においては、駆動体に
よる駆動力が光ファイバーに曲率変化のみを与える外力
として弾性体を介して印加される。

〔実施例〕

以下、本発明の構成等を図に示す実施例によって詳細に
説明する。

第１図は本発明に係る圧力変換器の一実施例を示す断面
図である。同図において、符号１で示すものは駆動体と
しての金属ベローズで、ケース２内に設けられており、
圧力に応じて上下方向に伸縮するように構成されている
。３は例えばシリコーンゴム類の弾性体で、前記ケース
２内に収納され、かつ前記金属ベローズ１によってベー
ス４上に押圧固定されている。この弾性体３内には、光
ファイバー５の一部が曲率をもって埋設されており、両
端部には各々光源６と光検出器７が接続されている。こ
の光ファイバー５の変形によって光透過量を検出し得る
ように構成されている。

このように構成された圧力変換器においては、金属ベロ
ーズ１による駆動力が弾性体３に圧縮力あるいは引張力
として印加され、これら作用力が光ファイバー５に曲率
変化のみを与える外力として印加される。

したがって、本実施例おいては、金属ベローズ１による
駆動力が光ファイバー５に印加される場合に弾性体３と
光フアイバー５間の摩擦によるヒステリシス損の発生を
防止することができるから、圧力変換器としての性能が
良好になる。

なお、本実施例においては、光ファイバー５の一部を弾
性体３内に埋設する例を示したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、第２図（ａｌおよび山）に示すよ
うに弾性管１１の外周面に光ファイバー１２の一部を巻
回してなるものであっても実施例と同様の効果を奏する
。同図において、弾性管１１は金属ベローズ１３とベー
ス１４に溶接あるいはねじによって固定されている。こ
こで、光ファイバー１２の巻回を可能とするために、弾
性管１１の外周面と金属ベローズ１３の作動面との間に
スペーサ１５が設けられ、またベース１４には空間部１
６が形成されている。この場合、空間部１６には樹脂を
充填してもよい。さらに、第３図に示すように金属ベロ
ーズ１３内にスプリング１７を弾装し、弾性管１１のば
ね定数を調整することができる。

次に、本発明の別の発明に係る圧力変換器について説明
する。

第４図（ａ）および（ｂｌは本発明の別の発明に係る圧
力変換器を示す断面図である。同図において、符号２１
で示すものは駆動体としての金属ベローズで、ベース２
２の上方に位置し、ケース２３内に設けられており、印
加圧力に応じて上下方向に変位するように構成されてい
る。２４は光ファイバー２５の一部がその周囲に密着す
る筒体で、前記金属ベローズ２１と前記ベース２２との
間に設けられている。この筒体２４は、前記金属ベロー
ズ２１および前記ベース２２に各々が対向するように固
定された２つの剛体２６．２７と、これら両剛体２６．
２７に曲率をもって連設された２つの断面半円形状の弾
性体２８．２９とによって形成されている。３０はフラ
ンジ３１を有するコ字状のスペーサで、前記金属ベロー
ズ２１と前記筒体２４との間に介装されている。なお、
前記ベース２２には、空間部３２が形成されており、こ
の空間部３２および前記スペーサ３０内を挿通して前記
光ファイバー２５の一部が巻回されている。また、前記
光ファイバー２５の両端部には各々光源（図示せず）と
光検出器（図示せず）が接続されており、光ファイバー
２５の変形によって光透過量を検出し得るように構成さ
れている。

このように構成された圧力変換器においては、金属ベロ
ーズ２１による駆動力が筒体２４の弾性体２８．２９に
圧縮力あるいは引張力として印加され、これら作用力が
光ファイバー２５に曲率変化のみを与える外力として印
加される。

したがって、本実施例においては、金属ベローズ２１に
よる駆動力が弾性体２８．２９に印加される場合に光フ
ァイバー２５と弾性体２８．２９間の摩擦によるヒステ
リシス損の発生を防止することができるから、圧力変換
器としての性能が良好になる。

また、本実施例においては、筒体２４として各々が互い
に対向する２つの剛体２６．２７と、これら両剛体２６
．２７に曲率をもって連設された弾性体２８．２９から
なるものであるから、断面真円形状の弾性筒である場合
と比較してマクロベンディング効果による感度を十分に
得ることができる。すなわち、断面真円形状の弾性筒で
ある場合には、この弾性筒の外周面に例えば上下方向か
ら外力が作用すると、上下側の曲率が大きくなるが、左
右側の曲率が小さくなり、全体としてのベンディング効
果が相殺されてしまうからである。

このことは、第５図に示すように光ファイバーを透過す
る光の減衰率と光ファイバーの曲率の関係を示す特性図
からも理解することができる。ここで、図中符号Ａ、Ｂ
は光ファイバーの左右側の曲率と上下側の曲率を示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、印加圧力に応じて
駆動する駆動体によってベース上に弾性体を押圧固定し
、この弾性体に曲率をもって光ファイバーを密着させ、
この光ファイバーの変形によって光透過量を検出可能な
構成としたので、また、本発明の別の発明は、圧力に応
じて駆動する駆動体と、この駆動体とベースとの間に介
装され光ファイバーが密着する弾性体とを備え、この弾
性体を、駆動体およびベースに各々が対向するように固
定された２つの剛体と、これら両剛体に曲率をもって連
設された２つの弾性体からなる筒体によって形成したの
で、駆動体による駆動力が光ファンバーに曲率変化のみ
を与える外力として弾性体を介して印加される。したが
って、弾性体と光フアイバー間の摩擦によるヒステリシ
スの発生を防止することができるから、圧力変換器とし
ての性能が良好になり、品質上の悟顔性を向上させるこ
とができる。また、本発明の別の発明によれば、筒体と
して各々が互いに対向する２つの剛体と、これら両剛体
に曲率をもって連設された弾性体からなるものであるか
ら、断面真円形状の弾性筒である場合と比較してマクロ
ベンディング効果による感度を十分に得ることができる
といった利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧力変換器の一実施例を示す断面
図、第２図（ａ）および（ｂ）は他の実施例を示す断面
図、第３図は他の実施例における一使用状態を示す断面
図、第４図（ａ）および（′ｂ）は本発明の別の発明に
係る圧力変換器を示す断面図、第５図は光の減衰率と光
ファイバーの曲率の関係を示す特性図、第６図ｆａ）お
よび（ｂ）は従来の圧力変換器を示す断面図とそのｂ−
ｂ線断面図である。 １・・・・金属ベローズ、３・・・・弾性体、４・・・
・ベース、５・・・・光ファイバー　２１・・・・金属
ベローズ、２２・・・・ベース、２４・・・・筒体、２
５．、、、光ファイバー　２６．２７・・・・剛体、２
８，２９．。 ・・弾性体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）印加圧力に応じて変位する駆動体によってベース
   上に弾性体を押圧固定し、この弾性体に曲率をもって光
   ファイバーを密着させ、この光ファイバーの変形によっ
   て光透過量を検出可能な構成としたことを特徴とする圧
   力変換器。
2. （２）印加圧力に応じて変位する駆動体と、この駆動体
   とベースとの間に介装され光ファイバーがその周囲に密
   着する筒体とを備え、この筒体を、前記駆動体および前
   記ベースに各々が対向するように固定された２つの剛体
   と、これら両剛体に曲率をもって連設された２つの弾性
   体とによって形成したことを特徴とする圧力変換器。