JPH0389150A - Liquid concentration sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、反射膜が形成された端面を有し、被測定液体
中に配設される検知部と、検知部に光ビームを出射する
発光部と、検知部での反射光を検出する光検出部とを有
し、検知部での全反射特性が被測定液体の濃度値により
変化することを利用して被測定液体の濃度を求める液体
濃度センサに関する。Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention includes a detection section that has an end surface on which a reflective film is formed and is disposed in a liquid to be measured, and a detection section that emits a light beam to the detection section. It has a light emitting part and a light detection part that detects the reflected light from the detection part, and determines the concentration of the liquid to be measured by utilizing the fact that the total reflection characteristic at the detection part changes depending on the concentration value of the liquid to be measured. Related to liquid concentration sensor.
(従来の技術)
従来、液体の濃度(体積%)と、その液体の屈折率とは
一定の相関関係があることが知られている。この相関関
係を利用して、第7図に示すような液体濃度センサが考
えられている。(Prior Art) Conventionally, it has been known that there is a certain correlation between the concentration (volume %) of a liquid and the refractive index of that liquid. Using this correlation, a liquid concentration sensor as shown in FIG. 7 has been proposed.
図において、ガラスでなる中実ロッド(以下ガラスロッ
ドと呼ぶ)1は材質が石英で、屈折率がnlである。こ
のガラスロッド1の一端側(先端側)は検知部として用
いられ、端面が半球状に形成されている。そして、その
端面には、アルミニウムの反射膜1aが蒸着等により形
成されている。In the figure, a solid rod 1 made of glass (hereinafter referred to as a glass rod) is made of quartz and has a refractive index of nl. One end side (tip side) of this glass rod 1 is used as a detection section, and the end surface is formed into a hemispherical shape. An aluminum reflective film 1a is formed on the end face by vapor deposition or the like.
ガラスロッド1の他端部側(基端部側)には、ホルダ2
によって、受発光一体素子3が設けられている。この受
発光一体素子3は、発光面がガラスロッド1の他端部側
端面に当接する発光部としての発光ダイオード3aと、
受光面が同じく他端部側端面に当接する光検出部として
のフォトダイオード3bとが一体的に設けられたもので
ある。A holder 2 is attached to the other end side (base end side) of the glass rod 1.
A light emitting/receiving integrated element 3 is provided. This light emitting/receiving integrated element 3 includes a light emitting diode 3a as a light emitting portion whose light emitting surface is in contact with the end surface of the other end of the glass rod 1;
A photodiode 3b serving as a photodetecting section whose light receiving surface is also in contact with the end surface of the other end is integrally provided.
発光線駆動回路4は発光ダイオード3aを駆動する回路
、濃度測定回路5はフォトダイオード3bから得られる
アナログ電気信号から、屈折率がn2の被測定液体6の
濃度信号を求める回路である。7は濃度測定回路5から
出力される濃度信号を表示する表示部である。The light emitting line driving circuit 4 is a circuit for driving the light emitting diode 3a, and the concentration measuring circuit 5 is a circuit for determining the concentration signal of the liquid to be measured 6 having a refractive index of n2 from an analog electric signal obtained from the photodiode 3b. A display section 7 displays the concentration signal output from the concentration measurement circuit 5.
次に、上記構成の動作を説明する。発光ダイオード3a
が、発光線駆動回路4によって駆動され、光ビームを出
射する。発光ダイオード3aより出射した光ビームはガ
ラスロッド1内を伝搬し、反射膜1aで反射する。この
反射ビームがセンシング部分Aに入射する。センシング
部分Aにて、−部の光ビームは被測定液体6中へ透過し
ていくが、残りの光ビームは全反射する。そして、全反
射した光ビームはフォトダイオード3bに入射する。Next, the operation of the above configuration will be explained. light emitting diode 3a
is driven by the light emitting line drive circuit 4 and emits a light beam. A light beam emitted from the light emitting diode 3a propagates within the glass rod 1 and is reflected by the reflective film 1a. This reflected beam is incident on sensing portion A. At the sensing portion A, the negative portion of the light beam is transmitted into the liquid to be measured 6, but the remaining light beam is totally reflected. The totally reflected light beam then enters the photodiode 3b.
フォトダイオード3bに入射した光ビームは、ここでア
ナログ電流信号に変換される。このアナログ電流信号は
、濃度測定回路5で被測定液体6の濃度信号に変換され
、液晶表示部7に表示される。The light beam incident on the photodiode 3b is converted into an analog current signal here. This analog current signal is converted into a concentration signal of the liquid to be measured 6 by the concentration measurement circuit 5 and displayed on the liquid crystal display section 7.
上記構成によれば、全反射を起こす光ビームの光量は、
被測定液体6の屈折率n2の関数となる。According to the above configuration, the amount of light beam that causes total internal reflection is
It is a function of the refractive index n2 of the liquid 6 to be measured.
一方、被測定液体6の濃度と、被測定液体6の屈折率n
2とは一定の相関関係があるので、全反射を起こす光ビ
ームの光量、すなわち、フォトダイオード3bに入射す
る光量を検出することにより、被測定液体6の濃度を測
定することができる。On the other hand, the concentration of the liquid to be measured 6 and the refractive index n of the liquid to be measured 6
Since there is a certain correlation with 2, the concentration of the liquid to be measured 6 can be measured by detecting the amount of light beam that causes total reflection, that is, the amount of light that is incident on the photodiode 3b.
(発明が解決しようとする課題)
しかし、上記構成の従来例においては、センシング部と
してガラスロッド1を用いている。しかし、ガラスは加
工性が悪く、高価なので、透明樹脂(例えば、アクリル
樹脂、 PMMA)を使用することが考えられる。この
様な透明樹脂を用いると、アルミニウム(AI)等の蒸
着膜の定着性が悪く、反射膜が剥がれやすい。また、こ
のアルミニウム等の蒸着膜自体が外部に露出しているた
め傷がつきやすい。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional example with the above configuration, the glass rod 1 is used as the sensing portion. However, since glass has poor processability and is expensive, it is conceivable to use transparent resin (eg, acrylic resin, PMMA). When such a transparent resin is used, the fixing properties of a vapor deposited film such as aluminum (AI) are poor, and the reflective film is likely to peel off. Furthermore, since the vapor-deposited film itself of aluminum or the like is exposed to the outside, it is easily damaged.
よって、センシング部が一定の精度を保持できないとい
う問題点がある。Therefore, there is a problem that the sensing section cannot maintain a certain level of accuracy.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的
は、センシング部に透明樹脂を用いて、一定の精度を保
持できる液体濃度センサを提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a liquid concentration sensor that uses a transparent resin for the sensing portion and can maintain a certain level of accuracy.
(課題を解決するための手段)
上記課題を解決する本発明は、透明樹脂でなる中実ロッ
ドと、該中実ロッドの一方の端面に形成された検知部と
、前記中実ロッドの他方の端面に設けられ前記検知部に
光ビームを出射する発光部と、前記中実ロッドの他方の
端面に設けられ前記検知部からの反射光を検出する光検
出部とを有し、前記検知部に、第1のガラス蒸着層、ア
ルミ蒸着層、第2のガラス蒸着層からなる反射膜を形成
したものである。(Means for Solving the Problems) The present invention for solving the above problems includes: a solid rod made of transparent resin; a sensing portion formed on one end surface of the solid rod; a light emitting section provided on an end surface of the solid rod to emit a light beam to the detection section; and a light detection section provided on the other end surface of the solid rod for detecting reflected light from the detection section; , a reflective film consisting of a first glass vapor deposited layer, an aluminum vapor deposited layer, and a second glass vapor deposited layer is formed.
(作用)
本発明の液体濃度センサにおいて、発光部より出射した
光ビームは、中実ロッド内を伝搬し、反射膜で反射する
。この反射ビームの一部は中実ロッド内から被測定液体
中へ透過していくが、残りの反射ビームは中実ロッドと
被測定液体との境界面で全反射し、中実ロッド内にとど
まり、光検出部に入射する。(Function) In the liquid concentration sensor of the present invention, the light beam emitted from the light emitting section propagates within the solid rod and is reflected by the reflective film. A part of this reflected beam passes from inside the solid rod into the liquid to be measured, but the remaining reflected beam is totally reflected at the interface between the solid rod and the liquid to be measured and remains within the solid rod. , enters the photodetector.
(実施例) 次に図面を用いて本発明の詳細な説明する。(Example) Next, the present invention will be explained in detail using the drawings.
第1図は本発明の一実施例を示す平面構成図である第3
図におけるロッドの反射膜の拡大図、第2図は本発明の
一実施例を説明する側面構成図、第3図は第2図におけ
る平面構成図、第4図は第2図におけるロッドの取り付
けを説明する構成図、第5図は第4図におけるv−v断
面図、第6図は本実施例の液体濃度センサの電気的説明
を行うブロック図である。FIG. 1 is a plan configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
An enlarged view of the reflective film of the rod in the figure, FIG. 2 is a side configuration diagram illustrating an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a plan configuration diagram in FIG. 2, and FIG. 4 is an attachment of the rod in FIG. 2. FIG. 5 is a cross-sectional view along the line v--v in FIG. 4, and FIG. 6 is a block diagram for electrically explaining the liquid concentration sensor of this embodiment.
先ず、第1図乃至第5図を用いて本実施例の構成を説明
する。第2図及び第3図において、11はロアケース、
12はアッパケース、13は電池ホルダであり、これら
で本実施例の液体濃度センサのケースが構成されている
。First, the configuration of this embodiment will be explained using FIGS. 1 to 5. In Figures 2 and 3, 11 is a lower case;
12 is an upper case, and 13 is a battery holder, which constitute the case of the liquid concentration sensor of this embodiment.
14はロアケース11の先端部に設けられるアクリル樹
脂(PMMA)のロッドである。このロッド14の取り
付けを第4図及び第5図を用いて説明する。14 is an acrylic resin (PMMA) rod provided at the tip of the lower case 11. The installation of this rod 14 will be explained using FIGS. 4 and 5.
ロアケース11の先端部には貫通穴11aが穿設され、
内壁面に2カ所の凹部11bが設けられている。アッパ
ケース12の先端部がロアケースの11の内部に嵌入し
、更に、凹部11bに係合可能な凸部12aが形成され
ている。また、アッパケース12の凸部12a近傍には
切欠穴12bが形成されており、凸部12a近傍は片持
ち状態となって、第4図において矢印■方向に撓むこと
ができるようになっている。A through hole 11a is bored at the tip of the lower case 11,
Two recesses 11b are provided on the inner wall surface. The distal end of the upper case 12 fits into the inside of the lower case 11, and is further formed with a protrusion 12a that can be engaged with the recess 11b. Further, a notch hole 12b is formed near the protrusion 12a of the upper case 12, and the vicinity of the protrusion 12a is cantilevered so that it can be bent in the direction of the arrow (■) in FIG. There is.
15はロッド14の基端部に取り付けられ、発光ダイオ
ード15aとフォトセンサ15bが一体的に形成された
受発光一体素子である。この受発光一体素子15はアッ
パケース12の先端部に設けられた段付き溝12cに保
持されている。16はロアケース11内の防水及びロッ
ド14の抜止めを行うOリングである。Reference numeral 15 denotes a light emitting/receiving integrated element attached to the base end of the rod 14, in which a light emitting diode 15a and a photosensor 15b are integrally formed. This light emitting/receiving integrated element 15 is held in a stepped groove 12c provided at the tip of the upper case 12. 16 is an O-ring that waterproofs the inside of the lower case 11 and prevents the rod 14 from coming off.
再び、第2図及び第3図に戻って、17は被測定液体の
濃度値を表示する液晶表示板(LCD)である。Returning again to FIGS. 2 and 3, 17 is a liquid crystal display (LCD) that displays the concentration value of the liquid to be measured.
ロッド14の先端部の端面ば半球状に形成されている。The end surface of the tip of the rod 14 is formed into a hemispherical shape.
そして、その半球状の端面には、反射膜14aが蒸着さ
れている。A reflective film 14a is deposited on the hemispherical end face.
ここで、第1図を用いてロッド14の反射膜14aの説
明を行う。Here, the reflective film 14a of the rod 14 will be explained using FIG.
本実施例の反射膜14aは、第1のガラス蒸着層14b
と、アルミ蒸着層14cと、第2のガラス蒸着層14d
とからなる3層構造となっている。The reflective film 14a of this embodiment is formed by forming the first glass vapor deposited layer 14b.
, an aluminum vapor deposition layer 14c, and a second glass vapor deposition layer 14d.
It has a three-layer structure consisting of.
次に、第6図を用いて本実施例の電気的構成を説明する
。この図において、16は受発光一体素子15からのア
ナログ電気信号のオフセット調整を行う減算回路である
。17はオフセット調整がなされたアナログ信号を増幅
する増幅回路、18は増幅されたアナログ信号と、所定
の値との比較を行い、液晶表示のための信号を生成する
コンパレータ、19はコンパレータで生成された信号を
用いて液晶表示板17を駆動するLCD駆動回路である
。Next, the electrical configuration of this embodiment will be explained using FIG. 6. In this figure, 16 is a subtraction circuit that performs offset adjustment of the analog electrical signal from the integrated light/receiver element 15. 17 is an amplifier circuit that amplifies the offset-adjusted analog signal; 18 is a comparator that compares the amplified analog signal with a predetermined value and generates a signal for liquid crystal display; This is an LCD drive circuit that drives the liquid crystal display board 17 using the signals obtained.
次に、上記構成の動作を説明する。発光ダイオード15
aが、図示しない発光部駆動回路によって駆動され、光
ビームを出射する。発光ダイオード15aより出射した
光ビームはロッド14内を伝搬し、反射膜14aで反射
する。この反射ビームがセンシング部分に入射する。セ
ンシング部分にて、一部の光ビームは被測定液体中へ透
過していくが、残りの光ビームは全反射する。そして、
全反射した光ビームはフォトセンサ15bに入射する。Next, the operation of the above configuration will be explained. light emitting diode 15
a is driven by a light emitting unit drive circuit (not shown) and emits a light beam. The light beam emitted from the light emitting diode 15a propagates within the rod 14 and is reflected by the reflective film 14a. This reflected beam is incident on the sensing portion. At the sensing part, part of the light beam is transmitted into the liquid to be measured, but the remaining light beam is totally reflected. and,
The totally reflected light beam is incident on the photosensor 15b.
フォトセンサ15bに入射した光ビームは、ここでアナ
ログ電流信号に変換される。このアナログ電流信号は、
第6図で説明を行った回路を経て濃度信号に変換され、
液晶表示板17に表示される。The light beam incident on the photosensor 15b is converted into an analog current signal here. This analog current signal is
It is converted into a concentration signal through the circuit explained in Fig. 6,
It is displayed on the liquid crystal display board 17.
上記構成によれば、センシング部としてアクリル樹脂の
ロッド14を用いている。よって、加工性が良好で、安
価である。According to the above configuration, the rod 14 made of acrylic resin is used as the sensing portion. Therefore, it has good workability and is inexpensive.
又、アクリル樹脂に対する第1のガラス蒸着層14bの
定着性は良好で、第1のガラス蒸着層14bに対するア
ルミ蒸着層14cの定着性は良好なので、反射膜14a
は剥がれにくくなっている。Further, since the first glass vapor deposited layer 14b has good fixing properties to the acrylic resin and the aluminum vapor deposited layer 14c has good fixing properties to the first glass vapor deposited layer 14b, the reflective film 14a
is difficult to peel off.
更に、第2のガラス蒸着層14dを設けたことにより、
アルミ蒸着層14cが傷つきにくくなっている。よって
、センシング部が一定の精度を保持できるようになる。Furthermore, by providing the second glass vapor deposition layer 14d,
The aluminum vapor deposited layer 14c is less likely to be damaged. Therefore, the sensing section can maintain a certain level of accuracy.
(発明の効果)
以上述べたように、本発明では、透明樹脂でなる中実ロ
ッドと、該中実ロッドの一方の端面に形成された検知部
と、前記中実ロッドの他方の端面に設けられ前記検知部
に光ビームを出射する発光部と、前記中実ロッドの他方
の端面に設けられ前記検知部からの反射光を検出する光
検出部とを有し、前記検知部に、第1のガラス蒸着層、
アルミ蒸着層、第2のガラス蒸着層からなる反射膜を形
成したので、一定の精度を保持できる液体濃度センサを
実現することができる。(Effects of the Invention) As described above, the present invention includes a solid rod made of transparent resin, a detection portion formed on one end surface of the solid rod, and a detection portion provided on the other end surface of the solid rod. a light-emitting section that emits a light beam to the detection section; and a light-detection section that is provided on the other end surface of the solid rod and detects reflected light from the detection section; glass vapor deposited layer,
Since the reflective film consisting of the aluminum vapor deposited layer and the second glass vapor deposited layer is formed, it is possible to realize a liquid concentration sensor that can maintain a certain level of accuracy.
第1図は本発明の一実施例を示す平面構成図である第3
図におけるロッドの反射膜の拡大図、第2図は本発明の
一実施例を説明する側面構成図、
第3図は第2図における平面構成図、
第4図は第2図におけるロッドの取り付けを説明する構
成図、
第5図は第4図におけるV−■断面図、第6図は本実施
例の液体濃度センサの電気的説明を行うブロック図、
第7図は従来例を説明する構成図である。
これらの図において、
1;ガラスロッド la、14a;反射膜2;ホルダ
3.15;受発光一体素子3 as 15
a ;発光ダイオード3b、15b;フォトダイオード
4;発光部駆動回路 5;濃度測定回路6;被測定液体
7:表示部
14;ロッド
14b;第1のガラス蒸着層
14C;アルミ蒸着層
14d;第2のガラス蒸着層FIG. 1 is a plan configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
An enlarged view of the reflective film of the rod in the figure, FIG. 2 is a side configuration diagram illustrating an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a plan configuration diagram in FIG. 2, and FIG. 4 is an attachment of the rod in FIG. 2. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line V--■ in FIG. 4, FIG. 6 is a block diagram for explaining electrically the liquid concentration sensor of this embodiment, and FIG. 7 is a configuration for explaining a conventional example. It is a diagram. In these figures, 1; glass rod la, 14a; reflective film 2; holder 3.15; integrated light receiving and emitting element 3 as 15
a; Light emitting diodes 3b, 15b; Photodiode 4; Light emitting unit drive circuit 5; Concentration measuring circuit 6; Liquid to be measured 7: Display unit 14; Rod 14b; First glass vapor deposited layer 14C; Aluminum vapor deposited layer 14d; Second glass vapor deposited layer
Claims (1)
面に形成された検知部と、前記中実ロッドの他方の端面
に設けられ前記検知部に光ビームを出射する発光部と、
前記中実ロッドの他方の端面に設けられ前記検知部から
の反射光を検出する光検出部とを有し、 前記検知部に、第1のガラス蒸着層、アルミ蒸着層、第
2のガラス蒸着層からなる反射膜を形成したことを特徴
とする液体濃度センサ。[Scope of Claims] A solid rod made of transparent resin, a detection section formed on one end surface of the solid rod, and a light beam emitted to the detection section provided on the other end surface of the solid rod. A light emitting part that
a light detection section that is provided on the other end surface of the solid rod and detects reflected light from the detection section, and the detection section has a first glass vapor deposition layer, an aluminum vapor deposition layer, and a second glass vapor deposition layer. A liquid concentration sensor characterized by forming a reflective film consisting of layers.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP22520989A JP2825866B2 (en) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Liquid concentration sensor |
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---|---|---|---|
JP22520989A JP2825866B2 (en) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Liquid concentration sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0389150A true JPH0389150A (en) | 1991-04-15 |
JP2825866B2 JP2825866B2 (en) | 1998-11-18 |
Family
ID=16825695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP22520989A Expired - Lifetime JP2825866B2 (en) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Liquid concentration sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2825866B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111678888A (en) * | 2020-06-09 | 2020-09-18 | 南方科技大学 | Liquid refractive index detection sensor, device and method |
-
1989
- 1989-08-31 JP JP22520989A patent/JP2825866B2/en not_active Expired - Lifetime
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CN111678888A (en) * | 2020-06-09 | 2020-09-18 | 南方科技大学 | Liquid refractive index detection sensor, device and method |
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