JPH06138028A - 液体性状検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検査面におけるプリズムの汚れや，入射光の
光量の変動による誤差を抑制することのできる高精度の
液体性状検出装置を提供すること。 【構成】 プリズム１３と検査対象液体１０との境界面
に光３１を入射し，検出部２０でその反射光３２を受光
し，その全反射臨界角を検出して検査対象液体の屈折率
を求める。検出部２０は，反射角θが変化する方向に等
間隔に配置された検出用受光素子１２１〜１２ｎと該受
光素子の出力を所定のスレッシュホールドレベルと比較
して２値信号化する変換回路６１と，該２値信号の１又
は０の数を数えて全反射臨界角を求める演算回路６２を
有する。なお，スレッシュホールドレベルを変化させる
スレッシュホールド設定回路６３を設けることが好まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，例えば自動車燃料中の
メタノール濃度やガソリン性状などを検出するために用
いる液体の屈折率の検出を利用した光学式液体性状検出
装置に関する。

【０００２】

【従来技術】近年，自動車用燃料においては，クリーン
な排気ガスを排出させるために，ガソリン中にメタノー
ル，エタノール等の他成分を混入することが提案されて
いる。そして，この燃料中の濃度を検出するために，光
の屈折率を利用した光学式の液体性状検出装置が提案さ
れている（例えば，特開昭６２−２７６４３８号公報，
特開昭６２−２３２５３８号公報，特開昭６４−１０１
５２号公報）。また，このものはガソリンの揮発性を検
出し，ガソリンの性状が重質か軽質かの検出に利用可能
である。

【０００３】上記従来装置は，図１０に示すように，プ
リズム１３と検査対象液体１０の境界面５１に発光体１
１から入射光３１を入射させ，反射光３２を計測し検査
対象液体１０の屈折率ｎ₂ を求めている。図１０の符号
１２は受光体である。また，境界面５１は一般に平面で
ある。プリズム１３の屈折率をｎ₁ ，検査対象液体の屈
折率をｎ₂ としたとき，ｓｉｎθ_C ＝ｎ₂ ／ｎ₁ の関係
式が成立し，上記関係式から屈折率と全反射臨界角との
間には図１１に示すような非直線のカーブが描かれる。

【０００４】なお，図１０においては入射光３１は直線
として表示してあるが，一般には図１２に示すように一
定の広がり角Δθを持ったビームである。そして，入射
光３１の断面形状は図１１の（ａ）に示すような円形で
あることが多い。この場合，図１２の受光体１２に達す
る反射光３２の断面形状は図の左方に示すような部分円
３３５を示す。

【０００５】次に，検査対象液体１０の屈折率ｎ₂ が変
化し，全反射臨界角θ_C が変化すると，上記反射光３２
の断面状況は，図１３の（ａ）〜（ｄ）のように変化す
る。θ_C が小さい場合は，全ての入射光が反射され
（ａ）のような全円となり，θ_Cが大きいと，右端の
（ｄ）のように反射は起こらない。その中間のθ_C 値で
は，（ｂ），（ｃ）に示すような部分円形となる。な
お，図１３において破線部は，フレネルの公式により求
められるごく微弱な反射光の存在を示している。

【０００６】すなわち，入射光３１の入射角度θが図１
２に示すようにθ₁ 〜θ₂ の範囲にあり，全反射臨界角
θ_C が，θ₁ 以下のときは，入射光３１は全て反射し，
反射光３２は図１３の（ａ）のような全円の断面形状と
なる。θ_C がθ₂ 以上の時は，反射光３２の断面は同図
の（ｄ）のような無反射の場合の形状になる。θ₁ ＜θ
_C ＜θ₂ のときは同図の（ｂ）又は（ｃ）のような部分
円３３１，３３２の形状となる。なお，上記部分円３３
１，３３２の弦３５１，３５２に対応する入射角３１２
が全反射臨界角θ_C である（図１２）。

【０００７】受光体１２としては，その受光面１２０に
入射した反射光３２の光量に比例した電気信号を出力す
る光電変換素子がある。該光電変換素子は図１０に示す
受光体１２の受光面１２０における受光範囲である検出
範囲（ｘ₁ 〜ｘ₂ ）における光量ｙが図１５示す正常カ
ーブ８０のように変化するとき，その光量ｙの平均値ｙ
ａに相当する電気信号を出力するものである。

【０００８】また，受光体１２には，図１３（ａ）〜
（ｄ）に示す反射光３２の断面の重心位置を検出し，電
気信号に変換するフォトセンサーがある。これは，図１
４に示すように，受光面１２０の検出範囲（ｘ₁ 〜
ｘ₂ ）における光の重心位置ｘｇを電気信号に変換する
ものである。

【０００９】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の液
体性状検出装置には次のような問題がある。第１には，
プリズムにおける検査対象液体との境界面（検査面）に
は，汚れが付着することがある。たとえば，検査対象液
体がガソリンの場合，金属塩や高分子量の炭化水素など
の汚れが付着する。

【００１０】そうすると，受光体１２に到達すると光量
が図１４に示す破線カーブ８１のように変化する。即
ち，プリズムの検出面に付着した汚れによって光の散乱
が生じ，全反射臨界角より小さい入射角領域（図１４の
ｘ₂ 側）における受光量が少し増加し，逆に全反射臨界
角より大きい入射角の領域（図１４のｘ₁ 側）の受光量
が減少する。

【００１１】受光体１２として，反射光３２の断面の重
心位置を検出する前記フォトセンサーを用いた場合に
は，検出される重心位置ｘｇ´は，図１４に示すよう
に，プラス方向にΔＣだけ位置ずれが生ずる（ｘｇ´＝
ｘｇ＋ΔＣ）。その結果，全反射臨界角θｃを過少に判
定し，屈折率ｎ₂ にマイナスエラーを生ずるという問題
がある。即ち，光の重心位置を検出するフォトセンサー
を受光体１２に用いた場合には，検出面の汚れが直ちに
屈折率ｎ₂ の測定誤差になるという問題がある。

【００１２】一方，受光体１２として，平均入射光量に
比例した電気信号を出力する前記光電変換素子を用いた
場合には，平均光量ｙａの変化に比例した誤差を生ず
る。即ち，図１４に示すように，正常カーブ８０の平均
光量ｙａから破線カーブ８１の平均光量ｙａ´に変化
し，その差Δｙａに対応した誤差を生ずる。しかし，破
線カーブ８１では，その右方における正常カーブ８０に
対するプラス偏差と，その左方におけるマイナス偏差と
が相殺する方向なので，上記Δｙａは抑制され汚れによ
る誤差は上記フォトセンサーの場合より小さい。

【００１３】しかしながら，受光体１２として平均光量
を測定する上記光電変換素子を用いた場合には，発光体
１１の出力の強弱が直ちに誤差となって表れるという第
２の問題がある。即ち，発光体１１の発光量の周囲温度
の変化や経年変化による変動や，発光体１１の素子間の
ばらつきなどによる出力変動などが直ちに出力誤差とな
って表れる。

【００１４】即ち，図１５に示すように，入射光量が減
少すると，受光体１２における光量は正常カーブ８０か
ら第２破線カーブ８２へと一様に減少する。そしてその
平均光量はｙａからｙａ₂ に減少する。一方，平均光量
ｙａと受光面上の臨界角対応点ｘθとの関係は直線８３
で表される。

【００１５】そして，上記減少した平均光量ｙａ₂ に対
応する臨界角対応点ｘθ´が正規の臨界角対応点ｘθと
認識される。それ故，その差Δｄ（＝ｘθ−ｘθ´）に
相当する全反射臨界角の誤差を生ずる。本発明は，かか
る従来の問題点に鑑み，検査面におけるプリズムの汚れ
や，入射光の光量の変動による誤差を抑制できる，高精
度の液体性状検出装置を提供しようとするものである。

【００１６】

【課題の解決手段】本発明は，所定の屈折率を有するプ
リズムと検査対象液体との境界面に，発光体より光を入
射し，検出部でその反射光を受光し，その全反射臨界角
を検出して，上記検査対象液体の屈折率を求める液体性
状検出装置であって，上記検出部は，プリズムの受光面
に対して略平行に配置され，該反射光の反射角の変化す
る方向に複数配置された光電変換を行う検出用受光素子
と，該受光素子における変換信号が所定のスレッシュホ
ールドレベルより大きいか否かにより，真又は偽の２値
信号に変換する変換回路と，上記真値信号又は偽値信号
の数をカウントして上記全反射臨界角から屈折率を求め
る演算回路とを有することを特徴とする液体性状検出装
置にある。

【００１７】本発明において，注目すべきことは，検出
部における受光部を複数の受光素子で構成し，該受光素
子の出力信号を一旦２値信号化した後演算処理を行ない
全反射臨界角θ_C を求めるようにしたことである。本発
明の検出部では，光電変換を行う検出用受光素子を，反
射光の反射角θが変化する方向に，ほぼ等間隔に複数配
置する。該受光素子は，受光した光の光量を電気信号に
変換するものである。このような光電変換を行う受光素
子としては，例えばフォトダイオードアレイなどの光セ
ンサーがある。

【００１８】そして，上記受光素子の出力信号（アナロ
グ）を２値化する変換回路を設ける。即ち，該変換回路
は受光素子の出力が所定のスレッシュホールドレベルよ
り大きい場合には１（真）信号に変換し，上記スレッシ
ュホールドレベルより小さい場合には，０（偽）信号に
変換するよう構成されている。

【００１９】そして，上記複数の受光素子の数に対応し
た２値信号の信号列が形成される。更に，上記２値信号
列における１信号又は０信号の数をカウントして全反射
臨界角を求める演算回路が設けられている。

【００２０】次に全反射臨界角を測定する手順について
説明する。本発明においては，受光素子が反射光の反射
角が変化する方向に配置されている。従って，全反射臨
界角θ_C の変化に応じて変わる反射光の断面の変化（図
１３）に対応して，反射光を受光する受光素子の数が変
化する。そして，反射光を受光した受光素子の出力は変
換回路で１信号に変換される。

【００２１】即ち，検出面における受光量がスレッシュ
ホールドレベルｙ_t より大きい領域ｘ₁ 〜ｘ_t に位置す
る受光素子の２値信号は変換回路で１に変換され，スレ
ッシュホールドレベルｙ_t より小さい領域ｘ_t 〜ｘ₂ に
ある受光素子の２値信号は０に変換される（図４参
照）。そして，全反射臨界角が小さければ，１から０に
変化する信号変化点ｘ_t の検出面上の位置が右方にシフ
トし（ｘ_t 増加），全反射臨界角が大きければ，１信号
から０信号に変化する信号変化点ｘ_t の位置が左方シフ
ト（ｘ_t 減）する。

【００２２】また，受光素子はほぼ等間隔に配置されて
いるから，上記信号変化点ｘ_t が増減するということは
１を示す受光素子の数ｉが増減することとほぼ等価であ
る。逆に１を示す受光素子の数ｉが増減することは，上
記信号変化点ｘ_t が増減することと等価である。

【００２３】従って，演算回路において１又は０を示す
受光素子の数をカウントすれば，信号変化点ｘ_t を求め
ることができる。そして，該信号変化点ｘ_t を得ること
ができれば，全反射臨界角を求めることが可能であるか
ら，屈折率ｎ₂ を求めることができる。

【００２４】なお，後述する理由により，上記複数の検
出用受光素子の上下の外方に，ノイズレベル設定用受光
素子と信号レベル設定用受光素子とを配設し，上記二つ
の設定用受光素子における信号の平均値を求めて，上記
スレッシュホールドレベルの値ｙ_t とするスレッシュホ
ールド設定回路を設けることが好ましい。

【００２５】

【作用及び効果】次に，本発明に係る液体性状検出装置
の作用効果について述べる。前記のように，検査面（境
界面）に汚れなどが付着すれば，図５に示すように，光
量ｙは，正常カーブ８０から第１破線カーブ８１に変化
する。そうすると，正常カーブ８０における上記信号変
化点ｘ_t （正常カーブ８０とｙ＝ｙ_t との交点８０１）
は，第１破線カーブ８１とスレッシュホールドレベルｙ
_t との交点８１１における第１信号変化点ｘ_t ´に変化
する。一般に，受光面の光量ｙが急変する，いわゆる遷
移領域８０５，８１５（図５）の傾きは急峻である。従
って，上記信号変化点ｘ_t の変化幅Δｘ_t （＝ｘ_t −ｘ
_t ´）は，図１２に示す前記従来例における光の重心位
置ｘｇの変化幅ΔＣより極めて小さい。従って，本発明
に係る液体性状検出装置の測定誤差は，従来例よりも極
めて小さく抑制される。

【００２６】一方，入射光の光量が変化すれば，図６に
示すように，受光面における光量ｙは，正常カーブ８０
から，第２破線カーブ８２に示すように一様に減少す
る。そうすると，正常カーブ８０とスレッシュホールド
レベルｙ_t との交点８０１である信号変化点ｘ_t は，第
２破線カーブ８２とスレッシュホールドレベルｙ_t との
交点８２１である第２信号変化点ｘ_t2に変化する。

【００２７】前記のように，光量ｙが急変する，遷移領
域８０５，８２５の傾きは急峻であるので上記信号変化
点ｘ_t の変化幅Δｘ_t2（＝ｘ_t −ｘ_t2）は，図１３に示
す前記従来例における変化幅Δｄより極めて小さい。従
って，入射光の光量変化に対しても，本発明に係る液体
性状検出装置の測定誤差は極めて小さく抑制される。上
記のように，本発明によれば，検査面におけるプリズム
の汚れや，入射光の光量の変動による誤差を抑制するこ
とができる高精度の液体性状検出装置を提供することが
できる。

【００２８】なお，上記複数の検出用受光素子の上下の
外方に，ノイズレベル設定用受光素子と信号レベル設定
用受光素子とを配設し，上記二つの設定用受光素子にお
ける信号の平均値を求めて，上記スレッシュホールドレ
ベルの値ｙ_t とするスレッシュホールド設定回路を設け
ることが好ましい。このようにすることにより，前記の
検出面の汚れによる誤差と，入射光の光量変動による誤
差とを更に減少させることができるからである。

【００２９】即ち，図８に示すように，汚れによって光
量が正常カーブ８０から第１破線カーブ８１に変化した
場合には，その変化に対応させてスレッシュホールドレ
ベルを変化させる（ｙ_t →ｙ_t ´）。スレッシュホール
ドレベルｙ_t は光量の最大値ｙ₂ と最小値ｙ₁ の平均値
とする。

【００３０】そうすると，正常カーブ８０におけるスレ
ッシュホールドレベルｙ_t （＝ｙ₁／２＋ｙ₂ ／２）は
第１破線カーブ８１に対応するスレッシュホールドレベ
ルｙ_t ´（ｙ₁ ´／２＋ｙ₂ ´／２）に変化する。そし
て，臨界角対応点である信号変化点ｘ_t はほとんど変化
せず，前記図５に示すΔｘ_t より更に小さい。

【００３１】同様に，入射光の光量が変化した場合にお
いても図７に示すように，臨界角対応点である信号変化
点ｘ_t はほとんど変化せず，前記図６に示すΔｘ_t2より
更に小さい。上記のように，スレッシュホールドレベル
設定回路を設ければ，検出面の汚れや，入射光の光量変
動があってもより精度の高い全反射臨界角θ_C の測定，
すなわち屈折率ｎ₂ の測定が可能である。

【００３２】

【実施例】本発明の実施例に係る液体性状検出装置につ
いて，図１〜図９を用いて説明する。本例は，ガソリン
を検査対象液体とした液体性状検出装置である。本例
は，図１〜図３に示すように，所定の屈折率ｎ₁ を有す
るプリズム１３と検査対象液体１０との境界面５０に，
プリズム１３の発光面１３ａに設けられた発光体１１よ
り光３１を入射させ，検出部２０（図１）でその反射光
３２を受光し，全反射臨界角θ_C を検出して，上記検査
対象液体１０の屈折率ｎ₂ を求める液体性状検出装置１
である。

【００３３】そして，上記検出部２０は，図１に示すよ
うに，上記反射光３２と垂直方向になるように，プリズ
ム１３の受光面１３ｂに対して平行に設けられる。そし
て，該反射光３２の反射角θの変化する方向に，ほぼ等
間隔に複数配置された光電変換を行う検出用受光素子１
２１〜１２ｎと，該受光素子１２１〜１２ｎにおける変
換信号が所定のスレッシュホールドレベルＶ_T より大き
いか否かにより，真（１）又は偽（０）の２値信号に変
換する変換回路６１と，上記真値信号（１）又は偽値信
号（０）の数をカウントして上記全反射臨界角θ_C を求
める演算回路６２とを有している。

【００３４】また，上記検出部２０は，上記複数の検出
用受光素子１２１〜１２ｎの上下の外方に，ノイズレベ
ル設定用の受光素子１４１と，信号レベル設定用受光素
子１４２とを配設してあると共に，上記二つの設定用受
光素子１４１，１４２における光電変換信号Ｖ_N ，Ｖ_S
の平均値を求めて，上記スレッシュホールドレベルの値
Ｖ_T とするスレッシュホールド設定回路６３を有してい
る。

【００３５】以下，それぞれについて詳説する。本例の
液体性状検出装置１は，検査対象液体１０であるガソリ
ンが，図３に示すように，下方流路４１から流入し，側
方流路４３から流出するよう構成されている。そして，
図２，図３に示すように，検査対象液体１０は，境界面
流路４２内において，プリズム１３の境界面５０と接触
している。

【００３６】そして，図１，図２に示すように，ガラス
製のプリズム１３の右側方には発光体１１が配設されて
いる。発光体１１は所定の波長帯の光を発するＬＥＤで
ある。この発射光は，受光素子１２１〜１２ｎ，１４
１，１４２に対して高感度を有する波長帯の光である。
本例では赤外光を用いている。

【００３７】検出部２０は，図１に示すようにフォトダ
イオードである検出用受光素子１２１〜１２ｎと設定用
受光素子１４１，１４２とを直線状に等間隔配置したい
わゆるフォトダイオードアレイの受光体１２を有してい
る。そして，検出用受光素子の上端１２ｎと，下端１２
１は，検査対象液体１０の全反射臨界角θ_C の変化幅を
カバーしている。

【００３８】また，検出用受光素子１２１〜１２ｎの数
ｎは必要な分解能に対応して決められる。例えば，測定
スパンに対して１％の分解能を求める場合には，検出用
受光素子１２１〜１２ｎの数を１００個とする。また，
上記フォトダイオードは赤外光である反射光３２の光量
にほぼ比例した電流信号を出力する光電変換素子であ
る。

【００３９】そして，受光素子１２１〜１２ｎ，１４
１，１４２の出力（電流）は，変換回路６１の一部を構
成する電流−電圧変換器（Ｉ−Ｖ変換器）６１１に接続
されている。そして，上記Ｉ−Ｖ変換器６１１の電圧信
号は，図１に示すように，変換回路６１の一部を構成す
る比較演算回路６１２に接続されている。

【００４０】該比較演算回路６１２はコンパレータ６１
３とスレッシュホールド設定回路６３とを有している。
該スレッシュホールド設定回路６３は，ノイズレベル設
定用受光素子１４１に対応する電圧信号Ｖ_N と信号レベ
ル設定用受光素子１４２に対応する電圧信号Ｖ_S の平均
値Ｖ_T （＝Ｖ_N ／２＋Ｖ_S ／２）を求めるよう構成して
ある。そして，この出力電圧Ｖ_T はコンパレータ６１３
に接続され，送信される。

【００４１】コンパレータ６１３は，上記出力電圧Ｖ_T
をスレッシュホールド電圧Ｖ_T として，検出用受光素子
１２１〜１２ｎに対応する電圧信号Ｖ₁ 〜Ｖ_N と比較す
る。そして，上記電圧信号Ｖ₁ 〜Ｖ_N が，Ｖ_T より大き
ければ真（１）とし，Ｖ_T より小さければ偽（０）とし
て，１又は０よりなるｎ個の２値信号列を形成する。そ
して，コンパレータ６１３は演算回路６２に接続されて
おり，上記ｎ個の２値信号列を演算回路６２に送信す
る。

【００４２】演算回路６２は，コンパレータ６１３から
送信された２値信号列における１又は０信号の数をカウ
ントして，検査対象液体１０の全反射臨界角θ_C に比例
したアナログ信号値Ｖｏｕｔに変換する。また，本例の
液体性状検出装置１には，図３に示すように，検査対象
液体１０の温度を検出してその温度補正を行うためのサ
ーミスタ６３が設けられている。なお，図２，図３にお
いて６５は，液体性状検出装置１の接続用コネクターで
ある。

【００４３】次に本例の液体性状検出装置１の作用効果
について述べる。本例では，図１に示すように，検出用
受光素子１２１〜１２ｎが，反射光３２の反射角θが変
化する方向に等間隔に配置されている。そして，検査対
象液体１０の屈折率ｎ₂ によって決まる全反射臨界角θ
_C が決まれば，反射光３２が照射される受光素子１２１
〜１２_i が一義的に決まる。

【００４４】即ち，反射角θが全反射臨界角θ_C より大
きい範囲に位置する検出用受光素子１２１〜１２_i には
反射光３２が照射され，それ以外の検出用受光素子１２
_i+1〜１２ｎには反射光３２は照射されない。逆に，反
射光３２を受光する検出用受光素子１２１〜１２_i の数
_i が分かれば，全反射臨界角θ_C を求めることができ，
検査対象液体１０の屈折率ｎ₂ を求めることができる。
そして，反射光３２を受光した検出用受光素子１２１〜
１２_i と受光しない検出用受光素子１２_i+1 〜１２ｎと
は，その出力である電気信号の大小により判別すること
ができる。

【００４５】従って，光電変換後の電気信号の大きい検
出用受光素子１２１〜１２_i を数えることにより，全反
射臨界角θ_C を求め屈折率ｎ₂ を求めることができる。
本例では，コンパレータ６１２において所定のスレッシ
ュホールドレベルＶ_Tより大きい電気信号を１信号に変
換している。

【００４６】そして，演算回路６２において上記１信号
（又は０信号）数をカウントするように構成してある。
反射光３２を受光した検出用受光素子１２１〜１２_i の
数_i は，上記１信号の数と同一であるから，これによっ
て全反射臨界角θ_C ，そして屈折率ｎ₂ を求めることが
できる。

【００４７】この信号処理過程について図４（ａ）〜
（ｆ）を用いて説明する。即ち，検出用受光素子１２１
〜１２ｎが配置された検出面（フォトダイオードアレイ
面）における光量は，図４（ａ）に示すように正常カー
ブ８０のように変化する。そして，電圧に変換された検
出用受光素子１２１〜１２ｎの出力信号Ｖ₁ 〜Ｖ_n は，
図４（ｂ）に示す折れ線カーブ８４の様に変化する。

【００４８】そして，スレッシュホールドレベルＶ_T と
比較した大小関係により２値化され（図４（ｄ），その
１信号の数_i をカウントして（図４（ｅ））検査対象液
体１０の屈折率ｎ₂ が求められる。（図４（ｆ））。な
お，図４（ｃ）は，受光素子１２１〜１２ｎ，１４１，
１４２の受光体１２上の位置とその出力電圧Ｖ₁ 〜
Ｖ_n ，Ｖ_N ，Ｖ_S の関係を図示したものである。

【００４９】一方，検査対象液体１０の全反射臨界角θ
_C の変化範囲は，上記検出用受光素子１２１〜１２ｎが
カバーする反射角の範囲θ₁ 〜θ₂ の間にある（図１２
参照）。従って，信号レベル設定用受光素子１４２には
常に全反射による反射光３２が入射し，ノイズレベル設
定用受光素子１４１には全反射による反射光３２は入射
せずそのノイズ光（図１３（ｄ）の破線円部）のみが入
射する。

【００５０】従って，図４（ｂ）に示すように，信号レ
ベル設定用受光素子１４２の出力電圧Ｖ_s と，ノイズレ
ベル設定用受光素子１４１の出力電圧Ｖ_N の平均値は，
その時における検出用受光素子１２１〜１２ｎの出力電
圧Ｖ₁ 〜Ｖ_n の中間値（最大値と最小値の平均値）を常
に示している。

【００５１】ここで，スレッシュホールドレベル電圧を
一定にしておいて，入射光量が大幅に低下した場合の影
響について，図９（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。発
光体１１であるＬＥＤの出力が極端に弱まると，検出面
の光量が図９（ａ）に示すように正常カーブ８０から第
２破線カーブ８３のように変化して，図９（ｃ）のよう
に配設された受光素子１２１〜１２ｎの出力は図９
（ｂ）に示す第２折れ線カーブ８６のように低下する。

【００５２】そしてスレッシュホールドレベルＶ_T を一
定とした場合には，Ｖ_T より大きな出力電圧を示す受光
素子１２１〜１２_i の数ｉが図９（ｃ）に示すように若
干変化して測定エラーを生ずる。しかし，スレッシュホ
ールドレベルＶ_T を上記のように設定し，変化させれ
ば，図７に示すように１信号を示す上記受光素子１２１
〜１２_i の数ｉはほとんど変化しない。従って，入射光
３１の強度が何らかの原因で激減しても，液体性状検出
装置１の精度低下を抑制することができる。

【００５３】また，プリズム１３と検査対象液体１０と
の境界面５０（検査面）に汚れが付着した場合には，図
８に示すように，検出面における光量は正常カーブ８０
から第１破線カーブ８１のように変化する。この場合に
おいても，その中間値（最大値と最小値の平均値）が若
干変化する場合がある。この場合も，スレッシュホール
ドレベル電圧Ｖ_T を上記中間値の変動に合わせて変化さ
せれば，受光する受光素子１２１〜１２_i の数_i の変動
はほとんど抑制することができ，液体性状検出装置の検
出精度を保持することができる。

【００５４】また，本例の液体性状検出装置１は図３に
示すように検査対象液体１０の温度を検出するサーミス
タ６３を設けている。そして，検査対象液体１０の温度
変化に伴う屈折率ｎ₂ の変動を前記演算回路６２におい
て補正して，精度向上を図っている。また，サーミスタ
６３の出力をそのままＥＣＵ（エンジン制御コントロー
ラ）に入力し，ＥＣＵ内で演算処理してもよい。上記の
ように，本例によれば，検査面におけるプリズムの汚れ
や，入射光の光量の変動による誤差を抑制することので
きる高精度の液体性状検出装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る液体性状検出装置の説明図。

【図２】実施例に係る液体性状検出装置の断面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線矢視断面図。

【図４】実施例に係る液体性状検出装置の検出部の処理
フロー説明図。

【図５】検査面に汚れが付着した場合の実施例の効果の
説明図。

【図６】入射光の光量が減少した場合の実施例の効果の
説明図。

【図７】実施例に係る液体性状検出装置において，入射
光の光量が減少した場合のスレッシュホールドレベルシ
フト効果の説明図。

【図８】実施例に係る液体性状検出装置において，検査
面に汚れが付着した場合のスレッシュホールドレベルシ
フト効果の説明図。

【図９】実施例に係る液体性状検出装置においてスレッ
シュホールドレベルを一定にして入射光の光量が激減し
た場合の動作説明図。

【図１０】従来の液体性状検出装置の説明図。

【図１１】従来の液体性状検出装置における屈折率と全
反射臨界角の関係図。

【図１２】従来の液体性状検出装置における光学系の説
明図。

【図１３】従来の液体性状検出装置における反射光の断
面図。

【図１４】従来の液体性状検出装置において，汚れによ
る特性変化図。

【図１５】従来の液体性状検出装置において入射光の光
量が減少した場合の説明図。

【符号の説明】

１．．．液体性状検出装置， １０．．．検査対象液体， １１．．．発光体， １２．．．受光体， １３．．．プリズム， １２１〜１２ｎ．．．検出用受光素子， １４１，１４２．．．設定用受光素子， ２０．．．検出部， ３１．．．入射光， ３２．．．反射光， ５０．．．境界面， ６１．．．変換回路， ６１１．．．電流−電圧変換器， ６１３．．．コンパレータ， ６２．．．演算回路， ６３．．．スレッシュホールド設定回路， θ_C ．．．全反射臨界角， θ．．．反射角，

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の屈折率を有するプリズムと検査対
   象液体との境界面に，発光体より光を入射し，検出部で
   その反射光を受光し，その全反射臨界角を検出して，上
   記検査対象液体の屈折率を求める液体性状検出装置であ
   って，上記検出部は，プリズムの受光面に対して略平行
   に配置され，該反射光の反射角の変化する方向に複数配
   置された光電変換を行う検出用受光素子と，該受光素子
   における変換信号が所定のスレッシュホールドレベルよ
   り大きいか否かにより，真又は偽の２値信号に変換する
   変換回路と，上記真値信号又は偽値信号の数をカウント
   して上記全反射臨界角から屈折率を求める演算回路とを
   有することを特徴とする液体性状検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記検出部は，上記
   複数の検出用受光素子の上下の外方に，ノイズレベル設
   定用受光素子と信号レベル設定用受光素子とを配設して
   あると共に，上記二つの設定用受光素子における光電変
   換信号の平均値を求めて，上記スレッシュホールドレベ
   ルの値とするスレッシュホールド設定回路を有している
   ことを特徴とする液体性状検出装置。