JPH0560689A - 光フアイバ湿度センサ - Google Patents
光フアイバ湿度センサInfo
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- JPH0560689A JPH0560689A JP25026991A JP25026991A JPH0560689A JP H0560689 A JPH0560689 A JP H0560689A JP 25026991 A JP25026991 A JP 25026991A JP 25026991 A JP25026991 A JP 25026991A JP H0560689 A JPH0560689 A JP H0560689A
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- Japan
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- humidity sensor
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- humidity
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来提案の色変化に基づく光ファイバ湿度セ
ンサ（塩化コバルトを利用した光ファイバ湿度センサ）
に比して、簡易にかつ安価に湿度検出を行う。 【構成】 プラスチック光ファイバのクラッドを長さ約
３５ｍｍにわたって2000番の紙やすりで削り取る。この
削り取った部分を中心に曲率半径１１ｍｍで半円状に曲
げる。酢酸カリウム（又は塩化マグネシウム又は硫酸水
素ナトリウム）を所定の濃度で溶解させたポリビニルア
ルコール水溶液を、上記削り取った部分にワイピングペ
ーパで塗布し乾燥させ、感湿層１−１４を形成する。
ンサ（塩化コバルトを利用した光ファイバ湿度センサ）
に比して、簡易にかつ安価に湿度検出を行う。 【構成】 プラスチック光ファイバのクラッドを長さ約
３５ｍｍにわたって2000番の紙やすりで削り取る。この
削り取った部分を中心に曲率半径１１ｍｍで半円状に曲
げる。酢酸カリウム（又は塩化マグネシウム又は硫酸水
素ナトリウム）を所定の濃度で溶解させたポリビニルア
ルコール水溶液を、上記削り取った部分にワイピングペ
ーパで塗布し乾燥させ、感湿層１−１４を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバを利用し
た光ファイバ湿度センサに関するものである。
た光ファイバ湿度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の光ファイバ湿度センサと
して、潮解性物質として塩化コバルト（ＣｏＣｌ2）を
利用した湿度センサが提案されており、その色変化に基
づき湿度検出を行おうとしている。
して、潮解性物質として塩化コバルト（ＣｏＣｌ2）を
利用した湿度センサが提案されており、その色変化に基
づき湿度検出を行おうとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来提案の光ファイバ湿度センサは簡易なものとは言
えず、高価となる問題があった。
た従来提案の光ファイバ湿度センサは簡易なものとは言
えず、高価となる問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたもので、その第１発明（請求
項１に係る発明）は、光ファイバのコアを覆うクラッド
の一部を除去した位置に、ポリビニルアルコールを主体
とし酢酸カリウムを含んだ感湿層を形成したものであ
る。また、その第２発明（請求項２に係る発明）は、光
ファイバのコアを覆うクラッドの一部を除去した位置
に、ポリビニルアルコールを主体とし塩化マグネシウム
を含んだ感湿層を形成したものである。また、その第３
発明（請求項３に係る発明）は、光ファイバのコアを覆
うクラッドの一部を除去した位置に、ポリビニルアルコ
ールを主体とし硫酸水素ナトリウムを含んだ感湿層を形
成したものである。また、その第４発明（請求項４に係
る発明）は、第１，第２又は第３発明において、感湿層
のコア側界面を適当に粗い状態としたものである。ま
た、その第５発明（請求項５に係る発明）は、第１，第
２又は第３発明において、感湿層のコア側に対する反対
側界面を適当に粗い状態としたものである。
を解決するためになされたもので、その第１発明（請求
項１に係る発明）は、光ファイバのコアを覆うクラッド
の一部を除去した位置に、ポリビニルアルコールを主体
とし酢酸カリウムを含んだ感湿層を形成したものであ
る。また、その第２発明（請求項２に係る発明）は、光
ファイバのコアを覆うクラッドの一部を除去した位置
に、ポリビニルアルコールを主体とし塩化マグネシウム
を含んだ感湿層を形成したものである。また、その第３
発明（請求項３に係る発明）は、光ファイバのコアを覆
うクラッドの一部を除去した位置に、ポリビニルアルコ
ールを主体とし硫酸水素ナトリウムを含んだ感湿層を形
成したものである。また、その第４発明（請求項４に係
る発明）は、第１，第２又は第３発明において、感湿層
のコア側界面を適当に粗い状態としたものである。ま
た、その第５発明（請求項５に係る発明）は、第１，第
２又は第３発明において、感湿層のコア側に対する反対
側界面を適当に粗い状態としたものである。
【０００５】
【作用】したがってこの発明によれば、コアを通過して
得られる光の透過量の変化（透過光強度の変化）に基づ
き、湿度を検出することが可能となる。
得られる光の透過量の変化（透過光強度の変化）に基づ
き、湿度を検出することが可能となる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を詳細に説明する。
【０００７】図１（ａ）および（ｂ）は、この発明の一
実施例を示す光ファイバ湿度センサの平面図および側面
図である。同図において、１は湿度センサ本体であり、
受け台２に固定されている。
実施例を示す光ファイバ湿度センサの平面図および側面
図である。同図において、１は湿度センサ本体であり、
受け台２に固定されている。
【０００８】湿度センサ本体１はプラスチック光ファイ
バを次のように加工して得ている。
バを次のように加工して得ている。
【０００９】すなわち、長尺のプラスチック光ファイバ
を所定長さで切断し、ファイバ本体１−１を得る（図２
参照）。なお、本実施例において使用したプラスチック
光ファイバは、そのコア１−１１がポリメチルメタアク
リレート（PMMA、屈折率1.495）により、またコア１−
１１を覆うクラッド１−１２が特殊フッ素樹脂（屈折率
1.402）により形成されている。
を所定長さで切断し、ファイバ本体１−１を得る（図２
参照）。なお、本実施例において使用したプラスチック
光ファイバは、そのコア１−１１がポリメチルメタアク
リレート（PMMA、屈折率1.495）により、またコア１−
１１を覆うクラッド１−１２が特殊フッ素樹脂（屈折率
1.402）により形成されている。
【００１０】そして、ファイバ本体１−１のクラッド１
−１２の中央部分を長さＬ１（約３５ｍｍ）にわたって
2000番の紙やすりで削り取り、この削り取った部分を中
心に曲率半径Ｒ（１１ｍｍ）で半円状に曲げる（図３参
照）。そして、この半円状に曲げたファイバ本体１−１
を、アクリル樹脂よりなる受け台２にエポキシ系樹脂剤
で固定する。
−１２の中央部分を長さＬ１（約３５ｍｍ）にわたって
2000番の紙やすりで削り取り、この削り取った部分を中
心に曲率半径Ｒ（１１ｍｍ）で半円状に曲げる（図３参
照）。そして、この半円状に曲げたファイバ本体１−１
を、アクリル樹脂よりなる受け台２にエポキシ系樹脂剤
で固定する。
【００１１】一方、潮解性物質として酢酸カリウム（CH
3COOK）を所定の濃度で溶解させたポリビニルアルコー
ル（ＰＶＡ）水溶液を準備しておく。そして、ファイバ
本体１−１のクラッド１−１２を削り取った部分（除去
部分）１−１３に、上記水溶液をワイピングペーパで塗
布し、乾燥させる（図４参照）。これにより、ファイバ
本体１−１に感湿層１−１４が形成され、湿度センサ本
体１が得られるものとなる。
3COOK）を所定の濃度で溶解させたポリビニルアルコー
ル（ＰＶＡ）水溶液を準備しておく。そして、ファイバ
本体１−１のクラッド１−１２を削り取った部分（除去
部分）１−１３に、上記水溶液をワイピングペーパで塗
布し、乾燥させる（図４参照）。これにより、ファイバ
本体１−１に感湿層１−１４が形成され、湿度センサ本
体１が得られるものとなる。
【００１２】このようにして作製した光ファイバ湿度セ
ンサ１００について、その湿度変化に対する透過光強度
の変化を測定した。
ンサ１００について、その湿度変化に対する透過光強度
の変化を測定した。
【００１３】図５はその測定回路を示し、発光ダイオー
ドＬＥＤを備えてなる送信側２００とフォトトランジス
タＦＴを備えてなる受信側３００との間に、光ファイバ
湿度センサ１００を挿入接続する。すなわち、発光ダイ
オードＬＥＤより一定の強さの光を発するものとし、こ
の光を光ファイバ湿度センサ１００のコア１−１１の一
端へ与え、コア１−１１の他端を通して得られる光をフ
ォトトランジスタＦＴで受け、その受けた光の強さに応
じた出力電圧を透過光強度として測定する。
ドＬＥＤを備えてなる送信側２００とフォトトランジス
タＦＴを備えてなる受信側３００との間に、光ファイバ
湿度センサ１００を挿入接続する。すなわち、発光ダイ
オードＬＥＤより一定の強さの光を発するものとし、こ
の光を光ファイバ湿度センサ１００のコア１−１１の一
端へ与え、コア１−１１の他端を通して得られる光をフ
ォトトランジスタＦＴで受け、その受けた光の強さに応
じた出力電圧を透過光強度として測定する。
【００１４】図６は、濃度１０ｇ／ｌのポリビニルアル
コール水溶液に濃度が２０ｇ／ｌとなるように酢酸カリ
ウムを溶解して感湿層１−１４を形成した光ファイバ湿
度センサ１００について、その湿度変化に対する透過光
強度の変化を測定した結果である。感湿層１−１４をポ
リビニルアルコールのみで形成すると、同図に示す特性
Ｉのように、湿度変化に対して透過光強度は殆ど変化し
ない。これに対して、酢酸カリウムを含む感湿層１−１
４とすると、線形でヒステリシスの少ない特性IIが得ら
れた。酢酸カリウムの濃度を種々変えた場合の透過光強
度の湿度変化特性を図７に示す。図７では湿度上昇時の
みの特性を示しているが、この特性を見ても明かなよう
に、透過光強度の湿度変化は酢酸カリウムの濃度に強く
依存する。
コール水溶液に濃度が２０ｇ／ｌとなるように酢酸カリ
ウムを溶解して感湿層１−１４を形成した光ファイバ湿
度センサ１００について、その湿度変化に対する透過光
強度の変化を測定した結果である。感湿層１−１４をポ
リビニルアルコールのみで形成すると、同図に示す特性
Ｉのように、湿度変化に対して透過光強度は殆ど変化し
ない。これに対して、酢酸カリウムを含む感湿層１−１
４とすると、線形でヒステリシスの少ない特性IIが得ら
れた。酢酸カリウムの濃度を種々変えた場合の透過光強
度の湿度変化特性を図７に示す。図７では湿度上昇時の
みの特性を示しているが、この特性を見ても明かなよう
に、透過光強度の湿度変化は酢酸カリウムの濃度に強く
依存する。
【００１５】ここで、湿度変化によって透過光強度が変
化する理由について推定してみるに、先ず第１に、空気
中の水蒸気が感湿層１−１４に吸着し、ポリビニルアル
コール中の酢酸カリウムがイオン化することにより、感
湿層１−１４にコア１−１１の屈折率近辺を変化する屈
折率変化が生じることに起因しているものと考えられ
る。第２に、感湿層１−１４のコア／感湿層界面、すな
わちコア側界面が紙やすりにより適当に粗い状態とされ
ており、このコア側界面において光が散乱することに起
因しているものと考えられる。そして、ファイバ本体１
−１を半円状に曲げていることにより、透過光量の変化
が促進されているものと考える。
化する理由について推定してみるに、先ず第１に、空気
中の水蒸気が感湿層１−１４に吸着し、ポリビニルアル
コール中の酢酸カリウムがイオン化することにより、感
湿層１−１４にコア１−１１の屈折率近辺を変化する屈
折率変化が生じることに起因しているものと考えられ
る。第２に、感湿層１−１４のコア／感湿層界面、すな
わちコア側界面が紙やすりにより適当に粗い状態とされ
ており、このコア側界面において光が散乱することに起
因しているものと考えられる。そして、ファイバ本体１
−１を半円状に曲げていることにより、透過光量の変化
が促進されているものと考える。
【００１６】出願人の実験によれば、感湿層１−１４の
コア／感湿層界面の粗さに応じて、透過光強度−湿度特
性曲線を変化させることが可能であることが分かった。
また、感湿層１−１４の感湿層／空気界面、すなわちコ
ア側に対する反対側界面を適当に粗い状態としても、湿
度変化によって透過光強度が変化することが分かった。
この場合、感湿層／空気界面の粗さに応じて、線形で変
化幅の大きい透過光強度−湿度変化特性を得ることが可
能であることが分かった。また、感湿層１−１４のコア
／感湿層界面と感湿層／空気界面の両方が平滑である場
合には、湿度感度が低いことが分かった。
コア／感湿層界面の粗さに応じて、透過光強度−湿度特
性曲線を変化させることが可能であることが分かった。
また、感湿層１−１４の感湿層／空気界面、すなわちコ
ア側に対する反対側界面を適当に粗い状態としても、湿
度変化によって透過光強度が変化することが分かった。
この場合、感湿層／空気界面の粗さに応じて、線形で変
化幅の大きい透過光強度−湿度変化特性を得ることが可
能であることが分かった。また、感湿層１−１４のコア
／感湿層界面と感湿層／空気界面の両方が平滑である場
合には、湿度感度が低いことが分かった。
【００１７】なお、上述においては、ポリビニルアルコ
ール水溶液に酢酸カリウムを溶解して感湿層１−１４を
形成したが、酢酸カリウムに代えて潮解性物質として塩
化マグネシウム（ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）を使用してもよ
い。図８に図６に対応してその透過光強度−湿度変化特
性IIIを、図９に図７に対応して透過光強度の湿度変化
の濃度依存性を示す。
ール水溶液に酢酸カリウムを溶解して感湿層１−１４を
形成したが、酢酸カリウムに代えて潮解性物質として塩
化マグネシウム（ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）を使用してもよ
い。図８に図６に対応してその透過光強度−湿度変化特
性IIIを、図９に図７に対応して透過光強度の湿度変化
の濃度依存性を示す。
【００１８】また、酢酸カリウムに代えて潮解性物質と
して、硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ4・Ｈ2Ｏ）を使
用してもよい。図１０に図６に対応してその透過光強度
−湿度変化特性IVを、図１１に図７に対応して透過光強
度の湿度変化の濃度依存性を示す。
して、硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ4・Ｈ2Ｏ）を使
用してもよい。図１０に図６に対応してその透過光強度
−湿度変化特性IVを、図１１に図７に対応して透過光強
度の湿度変化の濃度依存性を示す。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、コアを通過して得られる光の透過量の変
化（透過光強度の変化）に基づき湿度を検出することが
可能となり、色変化に基づく従来提案の光ファイバ湿度
センサに比して、簡易かつ安価に湿度検出を行うことが
できるようになる。
発明によれば、コアを通過して得られる光の透過量の変
化（透過光強度の変化）に基づき湿度を検出することが
可能となり、色変化に基づく従来提案の光ファイバ湿度
センサに比して、簡易かつ安価に湿度検出を行うことが
できるようになる。
【図１】本発明の一実施例を示す光ファイバ湿度センサ
の平面図および側面図。
の平面図および側面図。
【図２】長尺のプラスチック光ファイバを所定長さで切
断した状態を示す縦断面図。
断した状態を示す縦断面図。
【図３】ファイバ本体のクラッドの一部を削り取り半円
状に曲げた状態を示す平面図。
状に曲げた状態を示す平面図。
【図４】クラッドを除去した部分に感湿層を形成した状
態を示す光ファイバ湿度センサの平面断面図。
態を示す光ファイバ湿度センサの平面断面図。
【図５】図４に示した光ファイバ湿度センサについてそ
の湿度変化に対する透過光強度変化を測定するための回
路構成を例示する図。
の湿度変化に対する透過光強度変化を測定するための回
路構成を例示する図。
【図６】濃度１０ｇ／ｌのポリビニルアルコール水溶液
に濃度が２０ｇ／ｌとなるように酢酸カリウムを溶解し
て感湿層を形成した光ファイバ湿度センサについてその
湿度変化に対する透過光強度の変化を測定した結果を示
す図。
に濃度が２０ｇ／ｌとなるように酢酸カリウムを溶解し
て感湿層を形成した光ファイバ湿度センサについてその
湿度変化に対する透過光強度の変化を測定した結果を示
す図。
【図７】酢酸カリウムの濃度を種々変えた場合の透過光
強度の湿度変化特性を示す図。
強度の湿度変化特性を示す図。
【図８】塩化マグネシウムを使用して感湿層を形成した
光ファイバ湿度センサについてその透過光強度−湿度変
化特性を図６に対応して示す図。
光ファイバ湿度センサについてその透過光強度−湿度変
化特性を図６に対応して示す図。
【図９】塩化マグネシウムを使用して感湿層を形成した
光ファイバ湿度センサについてその透過光強度の湿度変
化の濃度依存性を図７に対応して示す図。
光ファイバ湿度センサについてその透過光強度の湿度変
化の濃度依存性を図７に対応して示す図。
【図１０】硫酸水素ナトリウムを使用して感湿層を形成
した光ファイバ湿度センサについてその透過光強度−湿
度変化特性を図６に対応して示す図。
した光ファイバ湿度センサについてその透過光強度−湿
度変化特性を図６に対応して示す図。
【図１１】硫酸水素ナトリウムを使用して感湿層を形成
した光ファイバ湿度センサについてその透過光強度の湿
度変化の濃度依存性を図７に対応して示す図。
した光ファイバ湿度センサについてその透過光強度の湿
度変化の濃度依存性を図７に対応して示す図。
１００ 光ファイバ湿度センサ １ 湿度センサ本体 １−１ ファイバ本体 １−１１ コア １−１２ クラッド １−１３ 除去部分 １−１４ 感湿層
Claims (5)
- 【請求項１】 光ファイバのコアを覆うクラッドの一部
を除去した位置にポリビニルアルコールを主体とし酢酸
カリウムを含んだ感湿層が形成されていることを特徴と
する光ファイバ湿度センサ。 - 【請求項２】 光ファイバのコアを覆うクラッドの一部
を除去した位置にポリビニルアルコールを主体とし塩化
マグネシウムを含んだ感湿層が形成されていることを特
徴とする光ファイバ湿度センサ。 - 【請求項３】 光ファイバのコアを覆うクラッドの一部
を除去した位置にポリビニルアルコールを主体とし硫酸
水素ナトリウムを含んだ感湿層が形成されていることを
特徴とする光ファイバ湿度センサ。 - 【請求項４】 請求項１，２，又は３において、感湿層
のコア側界面が適当に粗い状態とされていることを特徴
とする光ファイバ湿度センサ。 - 【請求項５】 請求項１，２，又は３において、感湿層
のコア側に対する反対側界面が適当に粗い状態とされて
いることを特徴とする光ファイバ湿度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25026991A JPH0560689A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 光フアイバ湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25026991A JPH0560689A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 光フアイバ湿度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0560689A true JPH0560689A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=17205385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25026991A Pending JPH0560689A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 光フアイバ湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0560689A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002267607A (ja) * | 2001-03-09 | 2002-09-18 | Tama Tlo Kk | 光ファイバセンサ、センサ用光ファイバ及び光ファイバセンサシステム |
| JP2006500560A (ja) * | 2002-09-20 | 2006-01-05 | 三菱電機株式会社 | ケモクロミックセンサならびにケモクロミック試薬および試験材料の検知方法 |
| JP2008076195A (ja) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Univ Of Yamanashi | 酢酸濃度検出センサ |
| WO2011111178A1 (ja) * | 2010-03-10 | 2011-09-15 | 富士通株式会社 | 環境測定システム及び環境測定方法 |
-
1991
- 1991-09-04 JP JP25026991A patent/JPH0560689A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002267607A (ja) * | 2001-03-09 | 2002-09-18 | Tama Tlo Kk | 光ファイバセンサ、センサ用光ファイバ及び光ファイバセンサシステム |
| JP2006500560A (ja) * | 2002-09-20 | 2006-01-05 | 三菱電機株式会社 | ケモクロミックセンサならびにケモクロミック試薬および試験材料の検知方法 |
| JP2008076195A (ja) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Univ Of Yamanashi | 酢酸濃度検出センサ |
| WO2011111178A1 (ja) * | 2010-03-10 | 2011-09-15 | 富士通株式会社 | 環境測定システム及び環境測定方法 |
| JP5445668B2 (ja) * | 2010-03-10 | 2014-03-19 | 富士通株式会社 | 環境測定システム及び環境測定方法 |
| US8918286B2 (en) | 2010-03-10 | 2014-12-23 | Fujitsu Limited | Environmental measurement system and environmental measurement method |
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