JPH0330810B2 - - Google Patents
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- JPH0330810B2 JPH0330810B2 JP59006806A JP680684A JPH0330810B2 JP H0330810 B2 JPH0330810 B2 JP H0330810B2 JP 59006806 A JP59006806 A JP 59006806A JP 680684 A JP680684 A JP 680684A JP H0330810 B2 JPH0330810 B2 JP H0330810B2
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- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 14
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
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- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
- G01M11/31—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter and a light receiver being disposed at the same side of a fibre or waveguide end-face, e.g. reflectometers
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は物質の屈折率を精度良く検出できる屈
折率センサの改良に関するものである。
折率センサの改良に関するものである。
［従来の技術とその問題点］
光フアイバを屈折率の被測定物質中に挿入し、
光の伝幡特性が変化する現象を利用して物質の屈
折率を測定する試みがいくつか知られている。
光の伝幡特性が変化する現象を利用して物質の屈
折率を測定する試みがいくつか知られている。
そのような試みの一つが、特開昭54−89680号
公報に開示されている。これは光フアイバ先端部
における反射率が被測定物質の屈折率によつて変
化する現象を利用している。しかしこの方式では
光フアイバの先端は光フアイバ軸に対し直角であ
り、しかもその端面に特に反射の為の膜が設けら
れていないことから、反射光の強度は極めて弱く
なり（通常入射光の１％程度）、測定が困難とな
るか、高感度の検出器を必要とするか、あるいは
また大パワーの光源が必要となる。
公報に開示されている。これは光フアイバ先端部
における反射率が被測定物質の屈折率によつて変
化する現象を利用している。しかしこの方式では
光フアイバの先端は光フアイバ軸に対し直角であ
り、しかもその端面に特に反射の為の膜が設けら
れていないことから、反射光の強度は極めて弱く
なり（通常入射光の１％程度）、測定が困難とな
るか、高感度の検出器を必要とするか、あるいは
また大パワーの光源が必要となる。
特開昭56−90244号公報に記載の技術は、これ
を解決しようとするものである。この技術は光フ
アイバ先端面を反射膜でおおうとともに、先端部
のクラツドを剥離して先端部のコア外周を屈折率
の被測定物質に露出させるものである。この装置
はコア外周部に生じる全反射率が被測定物質の屈
折率に依存して変化する現象を利用するものであ
り、反射率は向上する。しかしながらフアイバ先
端面は光フアイバ軸に対して直角であることか
ら、フアイバ軸に沿つて進む光は全く測定に利用
されない。このため光源として指向性の高いレー
ザ光を用いると、フアイバー軸に沿つて進む最も
強度の高い光が測定に利用されず、なお検出に問
題を有する。
を解決しようとするものである。この技術は光フ
アイバ先端面を反射膜でおおうとともに、先端部
のクラツドを剥離して先端部のコア外周を屈折率
の被測定物質に露出させるものである。この装置
はコア外周部に生じる全反射率が被測定物質の屈
折率に依存して変化する現象を利用するものであ
り、反射率は向上する。しかしながらフアイバ先
端面は光フアイバ軸に対して直角であることか
ら、フアイバ軸に沿つて進む光は全く測定に利用
されない。このため光源として指向性の高いレー
ザ光を用いると、フアイバー軸に沿つて進む最も
強度の高い光が測定に利用されず、なお検出に問
題を有する。
特開昭52−20889号公報には、光透過物体（コ
アとクラツドからなる光フアイバでない）を屈曲
させ、屈曲部に生じる反射率が被測定物質の屈曲
率によつて変化する現象を利用して屈折率を測定
する試みが開示されている。
アとクラツドからなる光フアイバでない）を屈曲
させ、屈曲部に生じる反射率が被測定物質の屈曲
率によつて変化する現象を利用して屈折率を測定
する試みが開示されている。
この技術は、比較的強い反射光が得られ検出が
容易である利点を有するが、光透過物体の挿入深
さによつて、反射光強度が変化するという問題点
を有する。すなわち屈曲部の全体が被測定物質中
に挿入されている場合と、屈曲部の一部が挿入さ
れている場合とでは反射光強度が異なり、また挿
入深さによつても反射光強度は変化する。このた
め波のある液面近くでの屈折率は原理的に測定す
ることができない。
容易である利点を有するが、光透過物体の挿入深
さによつて、反射光強度が変化するという問題点
を有する。すなわち屈曲部の全体が被測定物質中
に挿入されている場合と、屈曲部の一部が挿入さ
れている場合とでは反射光強度が異なり、また挿
入深さによつても反射光強度は変化する。このた
め波のある液面近くでの屈折率は原理的に測定す
ることができない。
［発明が解決しようとする課題］
そこで本発明は、充分な反射光強度が得られて
反射光検出装置の感度が従来の技術ほどは要求さ
れないこと、あるいは同一精度の検出装置を使用
する場合には測定精度を向上させ得ること、およ
びセンサの挿入深さによつて測定結果が変化しな
い使いやすい屈折率センサを提供しようとするも
のである。
反射光検出装置の感度が従来の技術ほどは要求さ
れないこと、あるいは同一精度の検出装置を使用
する場合には測定精度を向上させ得ること、およ
びセンサの挿入深さによつて測定結果が変化しな
い使いやすい屈折率センサを提供しようとするも
のである。
［課題を解決するための手段］
本発明では、レーザ光等の指向性の高い光をそ
の軸に沿つてその先端に導き、導かれた光を前記
先端で全反射させる光フアイバと、 前記光フアイバの前記先端で全反射され、前記
光フアイバによつて導かれる反射光の強度を検出
する光検出器とを有し、 前記光フアイバの前記先端は光フアイバ軸に対
し傾斜し、しかもこの傾斜した先端で全反射され
た光が最初に前記光フアイバのコア外周に達する
部位におけるクラツドが剥離されて、前記部位に
おける前記コアが屈折率の被測定物質に露出され
る光フアイバ屈折率センサを用いて、上記課題を
解決する。
の軸に沿つてその先端に導き、導かれた光を前記
先端で全反射させる光フアイバと、 前記光フアイバの前記先端で全反射され、前記
光フアイバによつて導かれる反射光の強度を検出
する光検出器とを有し、 前記光フアイバの前記先端は光フアイバ軸に対
し傾斜し、しかもこの傾斜した先端で全反射され
た光が最初に前記光フアイバのコア外周に達する
部位におけるクラツドが剥離されて、前記部位に
おける前記コアが屈折率の被測定物質に露出され
る光フアイバ屈折率センサを用いて、上記課題を
解決する。
［作用］
次に本発明の作用を第３図を参照して説明す
る。本発明で用いられる光フアイバの先端面２は
光フアイバ軸に対して傾斜しており、光フアイバ
軸に沿つて進む最も強い光８がここで斜めに全反
射９されてコア外周１０に達する。この部位にお
けるクラツド４は剥離されているために、この全
反射光９はコア１と被測定物質が直接接する界面
１０に達する。界面１０における全反射率はコア
１の屈折率と被測定物質の屈折率によつて決定さ
れる。すなわち全反射光９は図に誇張して示すよ
うに、一定のひろがりを有しており、一部は全反
射され一部は被測定物質中に透過し、その比率は
コア１と被測定物質の屈折率によつて決定され
る。コア１の屈折率はあらかじめ知られているこ
とから、反射光１１の強度を検出すれば、被測定
物質の屈折率が求められる。なお全反射光１１
は、コア１とクラツド４間の全反射により検出器
にまで逆に伝幡され、これを検出することにより
屈折率が計算される。
る。本発明で用いられる光フアイバの先端面２は
光フアイバ軸に対して傾斜しており、光フアイバ
軸に沿つて進む最も強い光８がここで斜めに全反
射９されてコア外周１０に達する。この部位にお
けるクラツド４は剥離されているために、この全
反射光９はコア１と被測定物質が直接接する界面
１０に達する。界面１０における全反射率はコア
１の屈折率と被測定物質の屈折率によつて決定さ
れる。すなわち全反射光９は図に誇張して示すよ
うに、一定のひろがりを有しており、一部は全反
射され一部は被測定物質中に透過し、その比率は
コア１と被測定物質の屈折率によつて決定され
る。コア１の屈折率はあらかじめ知られているこ
とから、反射光１１の強度を検出すれば、被測定
物質の屈折率が求められる。なお全反射光１１
は、コア１とクラツド４間の全反射により検出器
にまで逆に伝幡され、これを検出することにより
屈折率が計算される。
［効果］
この発明によると、最も強い強度をもつ光８が
先端面２で斜めに全反射されて、この全反射光が
屈折率の測定に利用されることから、検出される
光の強度が高く、高精度で屈折率が測定できる。
このため被測定物質の特定が精度よく可能とな
る。
先端面２で斜めに全反射されて、この全反射光が
屈折率の測定に利用されることから、検出される
光の強度が高く、高精度で屈折率が測定できる。
このため被測定物質の特定が精度よく可能とな
る。
また屈折率の測定に直接利用される部位は、斜
めに反射された光が最初にコア外周に対する部位
であることから、この部位が被測定物質中に挿入
されていれば正しい測定値が得られ、挿入深さに
よつて屈折率が変化するといつたことがない。こ
のため波のある液面近くの物質の屈折率も正しく
測定することができる。
めに反射された光が最初にコア外周に対する部位
であることから、この部位が被測定物質中に挿入
されていれば正しい測定値が得られ、挿入深さに
よつて屈折率が変化するといつたことがない。こ
のため波のある液面近くの物質の屈折率も正しく
測定することができる。
［実施例］
第１、第２図を参照して、本発明の一実施例を
説明する。
説明する。
この実施例ではコア３とクラツド４を有する直
径0.5mmφのプラスチツクフアイバを使用した。
特殊透明フツ素樹脂でできたクラツド４は溶剤で
ある酢酸エチルを使用して先端から数mmの長さに
わたつて剥離した。露出したコア１の先端は光フ
アイバ軸に対して斜めに切断されて、その先端面
に全反射膜２を密着させた。
径0.5mmφのプラスチツクフアイバを使用した。
特殊透明フツ素樹脂でできたクラツド４は溶剤で
ある酢酸エチルを使用して先端から数mmの長さに
わたつて剥離した。露出したコア１の先端は光フ
アイバ軸に対して斜めに切断されて、その先端面
に全反射膜２を密着させた。
外界の屈折率の測定には、被測定物の中に本セ
ンサを挿入する。本センサは例えば第２図のよう
に用いられる。
ンサを挿入する。本センサは例えば第２図のよう
に用いられる。
光源６としてはHe−Heレーザ光（出力２ｍ
Ｗ）を用い、このレーザ光を光フアイバの一方の
端面から光フアイバ軸に沿つて入れた。このレー
ザー光は光分岐器５を介して、本センサを構成す
る光フアイバ３，４に導かれる。光フアイバの軸
に沿つて導かれるレーザー光は先端面に達し、そ
こで全反射膜２によつて斜めに全反射される。斜
めに全反射された光は被測定物質に露出されてい
るコア外周に達し、一部が全反射される。この部
位での全反射角は外界の屈折率ｎにより変化し、
光フアイバからの反射光量はｎの関数となる。こ
の性質を利用して、反射光量を光分岐器５を通し
て、光検出器７で検出することにより、屈折率ｎ
を計測できる。なおこの部位１０で一旦全反射さ
れた光が再度コア外周に達する部位では、コア３
がクラツド４によつて被覆されていることが望ま
しい。しかしこれは絶対的な要件ではない。一旦
部位１０で全反射された光は、次にコア外周に達
した場合、そこにクラツド４がなくても再度全反
射されるからである。このセンサを用いてイソプ
ロピルアルコール（屈折率ｎ＝1.3605）とエチル
アルコール（ｎ＝1.3768）の混合液について、屈
折率ｎと両アルコールの混合率（体積率）との相
関関係を測定した。その結果両者には直線的な関
係があることがわかつた。そのため、混合液の屈
折率ｎを測定することにより、２種類の液体の混
合率（体積率）の分析に利用できることがわかつ
た。測定精度としては、屈折率に換算して少数点
以下３桁の精度が得られた。
Ｗ）を用い、このレーザ光を光フアイバの一方の
端面から光フアイバ軸に沿つて入れた。このレー
ザー光は光分岐器５を介して、本センサを構成す
る光フアイバ３，４に導かれる。光フアイバの軸
に沿つて導かれるレーザー光は先端面に達し、そ
こで全反射膜２によつて斜めに全反射される。斜
めに全反射された光は被測定物質に露出されてい
るコア外周に達し、一部が全反射される。この部
位での全反射角は外界の屈折率ｎにより変化し、
光フアイバからの反射光量はｎの関数となる。こ
の性質を利用して、反射光量を光分岐器５を通し
て、光検出器７で検出することにより、屈折率ｎ
を計測できる。なおこの部位１０で一旦全反射さ
れた光が再度コア外周に達する部位では、コア３
がクラツド４によつて被覆されていることが望ま
しい。しかしこれは絶対的な要件ではない。一旦
部位１０で全反射された光は、次にコア外周に達
した場合、そこにクラツド４がなくても再度全反
射されるからである。このセンサを用いてイソプ
ロピルアルコール（屈折率ｎ＝1.3605）とエチル
アルコール（ｎ＝1.3768）の混合液について、屈
折率ｎと両アルコールの混合率（体積率）との相
関関係を測定した。その結果両者には直線的な関
係があることがわかつた。そのため、混合液の屈
折率ｎを測定することにより、２種類の液体の混
合率（体積率）の分析に利用できることがわかつ
た。測定精度としては、屈折率に換算して少数点
以下３桁の精度が得られた。
また、本センサを水中に混じつた油塊や気泡の
検出に適用したところ、コア部直径程度の油塊等
の存在を検出できた。
検出に適用したところ、コア部直径程度の油塊等
の存在を検出できた。
第１図はコア先端を斜めに切断した本センサの
構成図、第２図は使用例を示し、第３図は第１図
のセンサの作用を説明する図である。 １……クラツドを剥離し、先端を斜めに切断し
たコア、２……全反射膜、３……コア、４……ク
ラツド、５……光分岐器、６……光源（レーザ）、
７……光検出器。
構成図、第２図は使用例を示し、第３図は第１図
のセンサの作用を説明する図である。 １……クラツドを剥離し、先端を斜めに切断し
たコア、２……全反射膜、３……コア、４……ク
ラツド、５……光分岐器、６……光源（レーザ）、
７……光検出器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レーザ光等の指向性の高い光をその軸に沿つ
てその先端に導き、導かれた光を前記先端で全反
射させる光フアイバと、 前記光フアイバの前記先端で全反射され、前記
光フアイバによつて導かれる反射光の強度を検出
する光検出器とを有し、 前記光フアイバの前記先端は光フアイバ軸に対
し傾斜し、しかもこの傾斜した先端で全反射され
た光が最初に前記光フアイバのコア外周に達する
部位におけるクラツドが剥離されて、前記部位に
おける前記コアが屈折率の被測定物質に露出され
る光フアイバ屈折率センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59006806A JPS60149940A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | 光フアイバ屈折率センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59006806A JPS60149940A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | 光フアイバ屈折率センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60149940A JPS60149940A (ja) | 1985-08-07 |
| JPH0330810B2 true JPH0330810B2 (ja) | 1991-05-01 |
Family
ID=11648431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59006806A Granted JPS60149940A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | 光フアイバ屈折率センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60149940A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0750030B2 (ja) * | 1988-03-29 | 1995-05-31 | 名古屋市 | 液体濃度センサ |
| JP2779825B2 (ja) * | 1989-02-15 | 1998-07-23 | 則雄 大工園 | レーザ光出射装置 |
| US8218133B2 (en) * | 2010-09-16 | 2012-07-10 | Sondex Limited | Refractive index tool and method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5220889A (en) * | 1975-08-08 | 1977-02-17 | Yuasa Battery Co Ltd | Device for determination of refractive index of fluid |
| JPS5489680A (en) * | 1977-12-26 | 1979-07-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical measuring method and optical measuring apparatus |
| JPS5690244A (en) * | 1979-12-25 | 1981-07-22 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Refraction index meter for liquid |
-
1984
- 1984-01-17 JP JP59006806A patent/JPS60149940A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5220889A (en) * | 1975-08-08 | 1977-02-17 | Yuasa Battery Co Ltd | Device for determination of refractive index of fluid |
| JPS5489680A (en) * | 1977-12-26 | 1979-07-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical measuring method and optical measuring apparatus |
| JPS5690244A (en) * | 1979-12-25 | 1981-07-22 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Refraction index meter for liquid |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60149940A (ja) | 1985-08-07 |
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