JPH041464Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この考案は、水、油等の液面の位置を光学的に
検知する液位検知センサーに関するものである。 〔従来の技術及びその問題点〕 従来、液面の位置を光学的に検知するセンサー
として、第６図に示すように、コア２１の上にク
ラツド２２を被覆した光フアイバ２３をＵ字状に
形成したものや、第７図に示すように、２本の光
フアイバ２３，２３′の先端を融着して球状に形
成したものが知られている（例えば、特開昭60−
67826号）。 これら従来のセンサーは、光フアイバをＵ字状
に曲げたその曲がり部または融着した先端部が液
面に接しているか否かを、大気と液体の光の屈折
率の違いから生ずる光の損失の差によつて検知し
得るようにしたものであり、液位がそれ以上高く
なつた場合に、液位を定量的に検知することがで
きないという問題がある。 そこで、この考案は、上記従来のセンサーのよ
に液面がセンサーの特定の部位に達したか否かだ
けでなく、センサーのどの部位に達したかを検知
する液位検知センサーを提供しようとするもので
ある。 〔問題点を解決するための手段〕 この考案は、上記の問題点を解決するため、通
液性を有する保護カバーにGI型光フアイバを直
線状に支持し、この光フアイバに光損失量測定装
置を連結して成り、前記GI型光フアイバは、ク
ラツドをその内面の屈折率がコア表面の屈折率に
ほぼ等しく、かつその内面から表面に向つて屈折
率が減少するように形成して、液位検知センサー
を構成したのである。 〔作用〕 上記の液位検知センサーにおいては、保護カバ
ーの下方を被検知液に浸漬すると、保護カバーは
通液性を有するので、保護カバー内に被検知液が
流入して保護カバーに直線状に支持されたGI型
光フアイバの下方も被検知液に浸漬する。 このGI型光フアイバはクラツドを、その内面
の屈折率がコア表面の屈折率にほぼ等しく、かつ
その内面から表面に向つて屈折率が小さくなるよ
うに形成されており、屈折率がGI型光フアイバ
のクラツド表面よりもやや小さい被検知液中に浸
漬すると、この光フアイバ中を伝播する光の損失
が浸漬長にほぼ比例して増加するので、この増加
量を光損失量測定装置によつて測定することによ
り、液位を定量的に検知することができる。 この原理を第２図に基づいて説明する。 この考案において使用するGI型光フアイバ１
は、コア３の屈折率分布が第３図に示すように、
コア３の中心からクラツド２の内面に向かつて次
第に小さくすると共にコア表面の屈折率をクラツ
ド内面の屈折率にほぼ等しく、かつクラツドの内
面からクラツドの表面に向つて屈折率が減少する
ように形成した光フアイバである。第２図におい
ては、コア３の上にクラツド２を被覆したGI型
光フアイバ１を例示してあるが、コアとクラツド
の区別がなく、一体に形成されたものであつても
よい。 一般に光通信用に用いられるGI型光フアイバ
の屈折率分布は第３図の分布曲線ａのように、そ
の裾野すなわちそのクラツドの屈折率を一定とし
た方がクラツドへの光の漏洩が少ないので良いと
されている。しかし、この考案の液位検知センサ
ーにおいては第３図の分布曲線ｂのようにクラツ
ドの屈折率を、その内面の屈折率がコア表面の屈
折率にほぼ等しく、かつ、内面から表面に向つて
屈折率が減少するように形成したので、このGI
型光フアイバ１を、第２図に示すように、上端か
ら光を入射させると、光は例えばモード５のよう
に完全にコア内を伝播するモードのほかに、モー
ド６のように光フアイバ１の径方向に大きな振幅
をもつて伝播し、一部がクラツド２を透過するよ
うな高次のモードが多数生じる。このようなモー
ドは、クラツド２の外面がクラツド２表面の屈折
率n₀よりかなり小さい屈折率n₃を有する大気中に
ある領域ではクラツド２の表面で全反射されて再
びコア３側に入るが、光フアイバ１が被検知液４
に浸漬されていて、クラツド２の外面が大気より
も大きな屈折率n₄を有する被検知液中にある領域
では、透過して光損失が生ずる。この光損失量
は、クラツド２表面の屈折率n₀よりも大きい場合
は、クラツド２の表面に達する高次のモード６の
光は被検知液４中にすべて透過してしまうので、
被損失の増加量ΔLは第４図の曲線ａに示す如く、
浸漬長ｌが僅かのところで飽和に達するが、反対
にクラツド２表面の屈折率n₀が被検知液４の屈折
率n₄より大きい場合には、光損失の増加量Ｌは第
４図の曲線ｂに示す如く、ほぼ浸漬長ｌに比例し
て増加する。 したがつて、クラツド２表面の屈折率n₀が被検
知液４の屈折率n₄よりも大きな光フアイバ１を使
用して、あらかじめ浸漬長ｌと光損失の増加量
ΔLの対応関係を求めておけば、光損失の増加量
ΔLから光フアイバ１の浸漬長ｌ、即ち、液位を
正確に知ることができる。 〔実施例〕 この考案の液位検知センサーは、第１図に示す
ように、通液性を有する保護カバー７に、クラツ
ドの屈折率を、この内面の屈折率がコア表面の屈
折率にほぼ等しく、かつ内面から表面に向つて屈
折率が減少するように形成したGI型光フアイバ
１を直線状に支持し、この光フアイバ１に光損失
量測定装置８を連結したものであり、このものは
保護カバー７部分を被検知液４に浸漬して使用さ
れる。 上記保護カバー７は、例えば、周面に多数の通
気孔を設けた光フアイバ１を接続する支持接続具
９が設けられている。 上記光損失量測定装置８としては、例えば、被
測定フアイバへの入射光電力と出射光電力を測定
し両者から光損失を求めるものを使用することが
できる。第１図中、１０は光フアイバ１と光損失
量測定装置８とを接続するリード線を示し、１１
は貯液槽を示している。 次に、この考案に使用するGI型光フアイバ１
の具体例を下表に示す。

【表】

〔効果〕

この考案は、以上の如きものであるから、液位
を定量的に検知することができるという効果があ
る。 また、クラツドをその内面の屈折率がコア表面
の屈折率にほぼ等しく、かつその内面から表面に
向つて屈折率が減少するように形成したGI型光
フアイバを使用することにより、入射光のうち、
クラツド部分に漏洩するモードが増え、しかもそ
の漏洩モードは屈折率分布の変化に応じて波形に
進行するため、クラツド表面に達する光の入射角
が小さくなり、臨界角度以下のものが増えると共
に、臨界角付近の狭い範囲に属するものが多くな
るので、浸液長さの長い液位検知センサーが得ら
れるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る液位検知センサーの使
用状態を示す概略図、第２図はこの考案の原理
図、第３図は中心から表面に向つて屈折率が減少
するように形成したGI型光フアイバの屈折率分
布を示す図、第４図及び第５図はそれぞれ光フア
イバの浸漬長さと光損失増加量との関係を示すグ
ラフ、第６図及び第７図はそれぞれ従来例を示す
概略図である。 １……光フアイバ、８……光損失量測定装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 通液性を有する保護カバーにGI型光フアイバ
   を直線状に支持し、この光フアイバに光損失量測
   定装置を連結して成り、前記GI型光フアイバは、
   クラツドをその内面の屈折率がコア表面の屈折率
   にほぼ等しく、かつその内面から表面に向つて屈
   折率が減少するように形成したことを特徴とする
   液位検知センサー。