JPH0528337B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧力を加える液体媒体、または気体媒
体用の入口開口部を有する圧力測定チエンバーと
通じており、かつ偏光により照射されるよう形成
した半透明基体と、該基体の背後部の光の照射方
向内に配置し、かつ圧力従属偏光状態を有する光
から、圧力測定チエンバー内の圧力に応じた変化
する強度をもつた直線偏波光を濾波するよう形成
したアナライザとを具えた光学的圧力センサに関
するものである。

光学的圧力センサは、それが専ら光導体を介し
てのみ評価回路（エバリユエーシヨン回路）に接
続されているため危険なスパークが生ずる可能性
のある電圧と無縁であるということから、爆発性
の液体や気体の圧力または圧力差を決定するのに
使用されている。

ドイツ国公開特許DEOS第3138061号には、決
定しようとする圧力により影響を受け、かつ偏光
により照射されるよう形成したブロツク形半透明
基体を含む光学的圧力センサが記載されている。
この場合、液体または気体媒体の圧力を決定しよ
うとするときは、媒体の圧力に対応する力で半透
明基体を加圧する対のベロー内に気体または液体
を導入する必要がある。その結果、基体を照射す
る光の偏光状態が変わり、基体の後背部の光の照
射方向に配置したアナライザは圧力従属偏光状態
を有する光から、液体または気体の圧力値に対応
する強度をもつた直線偏波光を濾波する。対のベ
ローおよび半透明基体は、これらを保持するよう
な機能を有するチエンバー内に配置する。

半透明基体内において、一定かつ均質の応力分
布が生ずるようにするため、対のベローは平坦な
底部を有し、かつ液体または気体圧力を支持チエ
ンバーの表面に直角な軸に沿つて指向させること
により、対のベローが主要な応力軸の方向におい
て半透明基体に作用するようにする必要がある。
したがつて、既知のセンサ製造工程、特にその調
整工程中には、センサが完全に作動し、液体の圧
力を測定するのに必要な感度に達するようなきわ
めて高度の正確度が要求される。

本発明の目的は気体または液体の圧力を正確に
決定でき、かつ、その感度を広い範囲内で変えう
るようにした簡単な構造の光学的圧力センサを提
供しようとするものである。

これがため、前述形式の本発明圧力センサにお
いては、圧力測定チエンバーが半透明基体内にお
いて空胴状に形成したことを特徴とする。

かくすれば、半透明基体の内部応力は圧力測定
チエンバー内に導入される液体または基体媒体の
圧力に応じて変化する。したがつて、基体を照射
する偏光のきわめて小さい内部応力によりあらか
じめ変えられる偏光の条件を分析することによ
り、液体または気体の圧力を正確に決定すること
ができる。さらに、圧力測定チエンバーの形状お
よび直径を変えることにより、圧力センサの感度
を広い範囲内で変えることが可能となる。

また、２つの異なる気体圧力または液体圧力間
の差を測定しうるようにするため、基体には、そ
の周囲に沿つて均等に分布し、相互に対向して対
をなすよう配置した４つの圧力測定チエンバーを
設け、前記各チエンバーにそれぞれ入口開口部を
設けて、２つの対の電圧測定チエンバーに異なる
圧力を供給するようにすることが望ましい。

４つの圧力測定チエンバーを外部から密閉した
スロツト形状とし、それらの縦壁部とともに相互
に対向して対をなすよう配置した場合は、気体ま
たは液体が光により照射される気体領域を圧する
面がきわめて大となり、その結果、圧力センサは
高感度に気体または液体圧力に反応し、特に小さ
い圧力差を高い成分の一定圧力で完全に測定する
ことができる。また、直線形状のスロツト形圧力
測定チエンバーは半透明基体の外側からきわめて
簡単な方法で製作することができる。

また、きわめて高い圧力を決定するため、４つ
の圧力測定チエンバーは、共通の半径上に配置
し、外部から密閉するようにした円形孔の形状と
することが望ましい。

圧力センサの製造は、圧力測定チエンバーを基
体内の貫通孔として形成し、圧力測定チエンバー
の領域の両側端部に封止プレートを配置するよう
な構造とした場合簡単となる。

封止プレートを金属により形成し、これらを相
互にねじで接合させるようにした場合は、簡単な
方法で製造可能な圧力センサを得ることができ
る。この場合には、内部応力は光の方向に平行で
あるから、光の偏光の状態は封止プレートにより
生ずる基体の内部応力により影響を受けることは
ない。

また、本発明の他の実施例の場合は、半透明基
体を円形デイスク状に形成し、封止プレートを環
状に形成している。このような形の圧力センサは
稠密構造とすることあでき、かつ簡単な方法で製
造することができる。

さらに、本発明の他の実施例によるときは、基
体は圧力測定チエンバーの間に付加的凹部を配置
するようにしている。かくすれば、内部応力は光
により照射される半透明基体領域に集中するの
で、圧力センサの感度を向上させることができ
る。

（実施例） 以下図面により本発明を説明する。

第１図の断面図に示す半透明基体２は円の弓形
セグメントの形状を有する４つのスロツト状の圧
力測定チエンバー５ないし８を含む。この場合、
対向して配置したスロツト６，８および５，７の
壁部は平板状とし、相互に平行に配置することも
できる。貫通孔（連続ホール）形状のこれらスロ
ツト状のチエンバーは、第２図に示すように基体
２の２つの側端部に配置した２つの封止プレート
３および４により外側から密閉する。前記封止プ
レート３および４は半透明基体と同じ物質により
形成するを可とし、例えば、基体２の側端部に膠
質材料で固定させる。

圧力測定チエンバー５ないし８の各々は、個々
の入口開口部９ないし１２を具え、これらの入口
開口部９ないし１２を介して圧力に従属する液体
または基体媒体を圧力測定チエンバー５ないし８
に供給するようにする。圧力測定チエンバー５な
いし８は基体２の周囲に沿つて均等に分布させ、
共通の半径上に配置させるようにする。基板２に
は、その用途に応じ、例えば、１つの圧力測定チ
エンバーのように４つより少ない圧力測定チエン
バーを設けることもてき、もしくは４つより多い
数の圧力測定チエンバーを設けることもできる。

半透明基板２は円形デイスク形状とし、石英ガ
ラス、ガラスセラミツク材料あるいはチタニウム
珪素ガラスにより形成する。また、基体２は、例
えば、立方形または方形のような他の任意の形状
とすることもできる。基体２の直径を６cm、厚さ
を３cmとしたときは後述するような付加的凹部１
３ないし１６を設けないで、約１ないし10バール
の測定範囲を有する。

また、圧力測定チエンバー５ないし８は、例え
ば、１ないし３mmの直径を有する貫通円形孔の形
状とすることもできる。この場合には、圧力セン
サの測定範囲は約10ないし500バールとなる。こ
のように、圧力センサの測定範囲は円形孔の直径
と円形孔間の相対距離により広い範囲内で可変と
することができる。

圧力センサの感度は、圧力測定チエンバー５な
いし８の間に形成した付加的凹部１３ないし１６
により、さらに向上させることがきる。この場
合、凹部１３ないし１６は第１図および第２図に
示すように貫通孔（連続ホール）状に形成を可と
する。それぞれ凹部１３と１６および１４と１５
の外壁間の距離を約25mmとした場合は、それら間
に、基体２の内部応力が集中する数mmの幅を有す
る十字形状の基体部分が形成され、その結果、約
10ミリバールないし１バールの測定範囲が得られ
る。

直線状または楕円状に偏光された光１７で基体
２を照射した場合は、偏光器として形成したアナ
ライザ１８は、光１７からその強度が測定しよう
とする媒体の圧力に対応するような直線偏波光を
濾波する。

それぞれの圧力測定チエンバー５，７および
６，８内に異なる圧力の気体を導入した場合は、
圧力測定チエンバー５ないし８の間に位置する基
体２の領域に気体の圧力の差に応じて変化する内
部応力が発生する。これらの内部応力は、アナラ
イザ１８により濾波される光の強度をも変えるよ
うな態様で光１７の偏光状態を変える。この光強
度は測定されたうえ、評価回路（エバリユエーシ
ヨン回路）を介して気体間の圧力差に関するもの
である情報を与える。

第３図に示す圧力センサの環状封止プレート１
９および２０は金属によりこれらを形成し、ねじ
ボルト２１および２２により相互に接合させるよ
うにしている。また、気体２と封止プレート１９
および２０の間には封止リング２３ないし２６を
配置し、圧力測定チエンバー５ないし８を外部か
ら密閉するようにする。

かくすれば、基体２内の封止プレート１９およ
び２０により生成される内部応力は基体２を照射
する光の方向１７に平行となり、したがつて前記
内部応力が測定結果に影響を及ぼすことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図に示す本発明圧力センサの線
−による断面図、第２図は第１図示圧力センサ
の線−による縦断面図、第３図は封止プレー
トを具えた光学的圧力センサを示す図である。 １……圧力センサ、２……半透明基体、３，
４，１９，２０……封止プレート、５，６，７，
８……圧力測定センサ、９，１０，１１，１２…
…入口開口部、１３，１４，１５，１６……凹
部、１７……光の照射方向、１８……アナライ
ザ、２１，２２……ねじボルト、２３，２４，２
５，２６……封止リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力を加える液体、または気体媒体用の入口
   開口部を有する圧力測定チエンバーと通じてお
   り、かつ、偏光により照射されるよう形成した半
   透明基体と、該基体の後背部の光の照射方向内に
   配置し、かつ圧力従属偏光状態を有する光から、
   圧力測定チエンバーの圧力に応じて変化する強度
   をもつた直線偏波光を濾波するように形成したア
   ナライザとを具えた光学的圧力センサにおいて、 該圧力測定チエンバー５ないし８を半透明基体
   ２内において空胴状に形成したことを特徴とする
   光学的圧力センサ。 ２ 該基体２はその周囲に均等に分布し、相互に
   対向する対に配置した４つの圧力測定チエンバー
   ５ないし８を有し、該チエンバーの各々に入口開
   口部９ないし１２を設けて、２つの対の圧力測定
   チエンバー５および７；６および８に異なる圧力
   を供給するようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の光学的圧力センサ。 ３ ４つの該圧力測定チエンバー５ないし８を外
   部から密閉したスロツト形状とし、それらの縦壁
   部とともに相互に対向して対をなすよう配置した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光
   学的圧力センサ。 ４ 該スロツト状圧力測定チエンバーを直線状と
   したことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の光学的圧力センサ。 ５ スロツト形状の該圧力測定チエンバー５ない
   し８を円の弓状セグメント形状とし、共通の半径
   上に配置するようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の光学的圧力センサ。 ６ ４つの該圧力測定チエンバーを共通の半径上
   に配置した円形孔状とし、かつ外部から密閉する
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の光学的圧力センサ。 ７ 該圧力測定チエンバー５ないし８を基体２内
   の貫通孔（連続ホール）として形成し、該圧力測
   定チエンバー５ないし８の領域における両測定端
   部に封止プレート３，４を配置したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれ
   かに記載の光学的圧力センサ。 ８ 封止プレート１９，２０を金属により形成
   し、相互にねじにより接合させるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第７項記載の光学的
   圧力センサ。 ９ 該基体２を円形デイスク状に形成し、該封止
   プレート３，４，１９，２０を環状としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第７項または第８項に
   記載の光学的圧力センサ。 １０ 該基体２は、該圧力測定チエンバー５ない
   し８の間に配置した付加的凹部１３ないし１６を
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第２項ない
   し第９項のいずれかに記載の光学的圧力センサ。