JPH0616011B2 - 光学式センサ - Google Patents
光学式センサInfo
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- JPH0616011B2 JPH0616011B2 JP58219806A JP21980683A JPH0616011B2 JP H0616011 B2 JPH0616011 B2 JP H0616011B2 JP 58219806 A JP58219806 A JP 58219806A JP 21980683 A JP21980683 A JP 21980683A JP H0616011 B2 JPH0616011 B2 JP H0616011B2
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- Japan
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- optical fiber
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 24
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 23
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 20
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 8
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/284—Electromagnetic waves
- G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
- G01F23/2921—Light, e.g. infrared or ultraviolet for discrete levels
- G01F23/2922—Light, e.g. infrared or ultraviolet for discrete levels with light-conducting sensing elements, e.g. prisms
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
- G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、受光素子および発光素子と光ファイバを備え
て構成され、液体の有無、残量あるいは液体の汚れなど
の検出を行なうのに好適な光学式センサに関する。
て構成され、液体の有無、残量あるいは液体の汚れなど
の検出を行なうのに好適な光学式センサに関する。
従来例の構成とその問題点 センサの分野においては、耐ノイズ性、高信頼性ならび
に高機能化の要望にともない、光ファイバと光半導体素
子とを組み合わせて構成される光学式センサと開発が活
発化している。
に高機能化の要望にともない、光ファイバと光半導体素
子とを組み合わせて構成される光学式センサと開発が活
発化している。
たとえば、自動車の分野では、カーエレクトロニクス化
のための取り組みが盛んであり、マイクロコンピュータ
の使用による集中制御方式が採用されるまでに至ってい
る。このような取り組みの中ではエンジン制御のため、
あるいは、環境の検知のためにセンサが不可欠の部品と
なっている。ところで、自動車のエンジンオイルの汚
れ、あるいは残量を検知する場合、オイルゲージ棒を用
いる方法が一般的であり、オイルゲージ棒に付着するエ
ンジンオイルを視覚で判定してエンジンオイルの交換時
期の決定、補給量の決定が行なわれている。この方法で
は、補給量の決定は比較的容易になされるものの、透明
度を観察することによる汚れの程度の判定が不正確にな
り易く、エンジンオイルの交換時期を正確に把握するこ
とは困難である。このため、第１図で示すように、発光
素子１、受光素子２、これらと光学的に結合された光フ
ァイバ３，４および光ファイア３と４の一方の端部を固
定するとともに、発光素子１からの光を出射し、この反
射光をとり入れる位置関係を成立させた検出端部５で構
成される光学式センサ（反射形ファイセンサ）を使用す
る検知方法が提案されるに至っている。
のための取り組みが盛んであり、マイクロコンピュータ
の使用による集中制御方式が採用されるまでに至ってい
る。このような取り組みの中ではエンジン制御のため、
あるいは、環境の検知のためにセンサが不可欠の部品と
なっている。ところで、自動車のエンジンオイルの汚
れ、あるいは残量を検知する場合、オイルゲージ棒を用
いる方法が一般的であり、オイルゲージ棒に付着するエ
ンジンオイルを視覚で判定してエンジンオイルの交換時
期の決定、補給量の決定が行なわれている。この方法で
は、補給量の決定は比較的容易になされるものの、透明
度を観察することによる汚れの程度の判定が不正確にな
り易く、エンジンオイルの交換時期を正確に把握するこ
とは困難である。このため、第１図で示すように、発光
素子１、受光素子２、これらと光学的に結合された光フ
ァイバ３，４および光ファイア３と４の一方の端部を固
定するとともに、発光素子１からの光を出射し、この反
射光をとり入れる位置関係を成立させた検出端部５で構
成される光学式センサ（反射形ファイセンサ）を使用す
る検知方法が提案されるに至っている。
この検知方法では、たとえば光ファイバ３の先端部から
出射された光をエンジンオイル６の表面７に当て、エン
ジンオイル量の減少による距離ｌの増大で反射条件が変
化することを利用してエンジンオイルの残量を知るこ
と、あるいはエンジンオイルの汚れに対応した透明度の
変化を利用してエンジンオイルの汚れを知ることなどの
検知がなされる。しかしながら、図示する構造の光学式
センサでは、大きなＳＮ比をうることが困難であり、エ
ンジンオイルの残量あるいは汚れを正しく検知するため
には、さらに改良の余知がある。なお、エンジンオイル
のみならず、他の液体の液面あるいは汚れの検知におい
ても上記と同様の問題があった。
出射された光をエンジンオイル６の表面７に当て、エン
ジンオイル量の減少による距離ｌの増大で反射条件が変
化することを利用してエンジンオイルの残量を知るこ
と、あるいはエンジンオイルの汚れに対応した透明度の
変化を利用してエンジンオイルの汚れを知ることなどの
検知がなされる。しかしながら、図示する構造の光学式
センサでは、大きなＳＮ比をうることが困難であり、エ
ンジンオイルの残量あるいは汚れを正しく検知するため
には、さらに改良の余知がある。なお、エンジンオイル
のみならず、他の液体の液面あるいは汚れの検知におい
ても上記と同様の問題があった。
発明の目的 本発明の目的は、大きなＳＮ比を得ることができる、液
体の有無、残留およびの検知を高い精度で検知するのに
好適な光学式センサを提供することにある。
体の有無、残留およびの検知を高い精度で検知するのに
好適な光学式センサを提供することにある。
発明の構成 本発明の光学式センサぱ、発光素子、受光素子およびこ
れらに一端が光結合された第１および第２と光ファイバ
と、同一および第２の光ファイバの各他端が所定の間隔
をもって露呈されるとともに固定される第１の壁面なら
びに同第１の壁面と対向し、前記第１の光ファイバの他
端から出射される光を反射する壁面部分と同壁面部分で
反射された光を前記２の光ファイバの他端へ向けて反射
する壁面部分とで形成される金属の第２の壁面を有する
検出端部とを備えて構成されたものである。この構成に
よれば、第１および第２の壁面間における光反射の利用
により、大きなＳＮ比をもつ光学式センサが実現され
る。
れらに一端が光結合された第１および第２と光ファイバ
と、同一および第２の光ファイバの各他端が所定の間隔
をもって露呈されるとともに固定される第１の壁面なら
びに同第１の壁面と対向し、前記第１の光ファイバの他
端から出射される光を反射する壁面部分と同壁面部分で
反射された光を前記２の光ファイバの他端へ向けて反射
する壁面部分とで形成される金属の第２の壁面を有する
検出端部とを備えて構成されたものである。この構成に
よれば、第１および第２の壁面間における光反射の利用
により、大きなＳＮ比をもつ光学式センサが実現され
る。
実施例の説明 第２図ａおよびｂは、本発明の一実施例にかかる光学式
センサの構造を示す平面図および断面図である。図示す
るところから明らかなように、本発明の光学式センサ
は、第１図で示したものとは検出端部５の構造が著るし
く相違している。すなわち、検出端部５には、光ファイ
バ３と４の端部が固定されるとともに先端が露呈する第
１の壁面８を有する固定部と、上面からみてＶ字形で、
第１の壁面８と対向する第２の壁面９をもつ反射部と、
両者を結合する凹所１０とが形成されている。なお、こ
の検出端部５の第２の壁面９は、発光素子１と光結合さ
れた光ファイバ３から出射される光の反斜面として機能
しなければならない。このため、検出端部５を反射率が
高く、高温に強い一体成形された金属で形成した。この
ような検出端部５を具備する本発明の光学式センサで
は、光ファイバ３の端部から出射された光が第２の壁面
９で２度反射され、第１の壁面８に一端が露呈する光フ
ァイバ４に入射し、これに光結合された受光素子２で受
光されるところとなる。
センサの構造を示す平面図および断面図である。図示す
るところから明らかなように、本発明の光学式センサ
は、第１図で示したものとは検出端部５の構造が著るし
く相違している。すなわち、検出端部５には、光ファイ
バ３と４の端部が固定されるとともに先端が露呈する第
１の壁面８を有する固定部と、上面からみてＶ字形で、
第１の壁面８と対向する第２の壁面９をもつ反射部と、
両者を結合する凹所１０とが形成されている。なお、こ
の検出端部５の第２の壁面９は、発光素子１と光結合さ
れた光ファイバ３から出射される光の反斜面として機能
しなければならない。このため、検出端部５を反射率が
高く、高温に強い一体成形された金属で形成した。この
ような検出端部５を具備する本発明の光学式センサで
は、光ファイバ３の端部から出射された光が第２の壁面
９で２度反射され、第１の壁面８に一端が露呈する光フ
ァイバ４に入射し、これに光結合された受光素子２で受
光されるところとなる。
この光学式センサを用いて、たとてばエンジンオイル等
の液体の検知を行なう場合について以下に説明する。た
とえば、液面がＸ線まであるものとすると、検出端部５
の第１および第２の壁面８，９は液体中に完全に浸漬さ
れる。このため、光ファイバ３から出射される光は、矢
印で示す光路をたどり、光ファイバ４の一端へ到達す
る。このような状況の下では液体の汚れによる透明度の
変化で光ファイバ４へ到達する光量に変化がもたらされ
る。すなわち、光学式センサは透過形の検知機能を発揮
する。第３図は、液体の汚れと受光素子２からの出力電
流の関係を示すグラフであり、当然のことではあるが、
液体の汚れが大きくなるにつれて出力電流が小さくなる
関係がみられる。したがって液体がエンジンオイルであ
り、オイル交換直後の出力電流の相対値を１とし、汚れ
が進み、出力電流の相対量が所定の値以下に達したとき
にランプの点灯あるいはブザー駆動などを行なわれるよ
うにしておくならば、オイル交換を必要とする汚れを検
知することができる。また液面がＹ線まで低下し、第１
の壁面８が空気中に露出すると、光ファイバ３と光ファ
イバ４との間の光路中に空気が存在することになる。し
たがって、光ファイバ３の一端か出射される光の屈折率
に変化が生じ、光ファイバ４の一端に到達する反射光の
光量にも変化が生じて受光素子２からの出力電流が変化
する。たとえば液体がエンジンオイルであると、通常の
ものの屈折率は約１．５であり、また、光ファイバがガ
ラスファイバであるとその屈折率も約１．５である。し
たがって、液面がＸ線にあるときには光ファイバ３から
出射される光は殆んど屈折されず、その広がりが小さく
なり大きな出力電流を得ることかできるが、液面が低下
し、第１の壁面８が露出すると、光ファイバ３から出射
される光の広がりその端面で大きくなり、光ファイバ４
への反射光量が減少して出力電流が低下する。
の液体の検知を行なう場合について以下に説明する。た
とえば、液面がＸ線まであるものとすると、検出端部５
の第１および第２の壁面８，９は液体中に完全に浸漬さ
れる。このため、光ファイバ３から出射される光は、矢
印で示す光路をたどり、光ファイバ４の一端へ到達す
る。このような状況の下では液体の汚れによる透明度の
変化で光ファイバ４へ到達する光量に変化がもたらされ
る。すなわち、光学式センサは透過形の検知機能を発揮
する。第３図は、液体の汚れと受光素子２からの出力電
流の関係を示すグラフであり、当然のことではあるが、
液体の汚れが大きくなるにつれて出力電流が小さくなる
関係がみられる。したがって液体がエンジンオイルであ
り、オイル交換直後の出力電流の相対値を１とし、汚れ
が進み、出力電流の相対量が所定の値以下に達したとき
にランプの点灯あるいはブザー駆動などを行なわれるよ
うにしておくならば、オイル交換を必要とする汚れを検
知することができる。また液面がＹ線まで低下し、第１
の壁面８が空気中に露出すると、光ファイバ３と光ファ
イバ４との間の光路中に空気が存在することになる。し
たがって、光ファイバ３の一端か出射される光の屈折率
に変化が生じ、光ファイバ４の一端に到達する反射光の
光量にも変化が生じて受光素子２からの出力電流が変化
する。たとえば液体がエンジンオイルであると、通常の
ものの屈折率は約１．５であり、また、光ファイバがガ
ラスファイバであるとその屈折率も約１．５である。し
たがって、液面がＸ線にあるときには光ファイバ３から
出射される光は殆んど屈折されず、その広がりが小さく
なり大きな出力電流を得ることかできるが、液面が低下
し、第１の壁面８が露出すると、光ファイバ３から出射
される光の広がりその端面で大きくなり、光ファイバ４
への反射光量が減少して出力電流が低下する。
第４図は、上記の関係を示すグラフであり、エンジンオ
イルが第１の壁面８が浸漬可能な量だけある場合の出力
電流の相対値がＩＯであるものとすると、第１の壁面８
が浸漬可能な量だけないときの出力電流の相対値は、Ｉ
Ｏよりも小さなＩ１となる。すなわち、出力電流の相対
値の階段的な変化により、エンジンオイルが規定量だけ
あるか否かを検知することができる。
イルが第１の壁面８が浸漬可能な量だけある場合の出力
電流の相対値がＩＯであるものとすると、第１の壁面８
が浸漬可能な量だけないときの出力電流の相対値は、Ｉ
Ｏよりも小さなＩ１となる。すなわち、出力電流の相対
値の階段的な変化により、エンジンオイルが規定量だけ
あるか否かを検知することができる。
第５図は、電池、ブザー駆動回路およびブザーも含めて
構成したエンジンオイル検知装置の一例を示す外観図で
あり、検出端部５を除く他の部分が筒体とされ、光ファ
イバ収納部の後方に、受光素子と発光素子を収納する素
子収納部１１、電池１２が収納される電池収納部１３、
ブザー駆動回路１４が収納されるブザー駆動回路収納部
１５およびブザー１６が収納されるブザー収納部１７が
配置されている。なお、１８は取手である。このように
構成されたエンジンオイル検出装置は、従来のオイルゲ
ージ棒と同様に使用することができ、ブザー音によりエ
ンジンオイルの汚れあるいは量の減少を検知することが
できる。
構成したエンジンオイル検知装置の一例を示す外観図で
あり、検出端部５を除く他の部分が筒体とされ、光ファ
イバ収納部の後方に、受光素子と発光素子を収納する素
子収納部１１、電池１２が収納される電池収納部１３、
ブザー駆動回路１４が収納されるブザー駆動回路収納部
１５およびブザー１６が収納されるブザー収納部１７が
配置されている。なお、１８は取手である。このように
構成されたエンジンオイル検出装置は、従来のオイルゲ
ージ棒と同様に使用することができ、ブザー音によりエ
ンジンオイルの汚れあるいは量の減少を検知することが
できる。
なお、以上の説明では、液体としてエンジンオイルを例
示したが、他の液体であってもよいこと勿論である。ま
た、本発明の光学式センサは液体のみならず、凹所内に
物体があるか否かの検知にも用いることができる。
示したが、他の液体であってもよいこと勿論である。ま
た、本発明の光学式センサは液体のみならず、凹所内に
物体があるか否かの検知にも用いることができる。
発明の効果 本発明の光学式センサは、検出端部に光反射面を設け、
ＳＮ比の増大をはかるとともに、透過形センサの機能を
持たせたものであり、特に、液体の液面ならびに汚れの
検知に適用するならば、これらを高い精度で検知するこ
とが可能になる。また、本発明の光学式センサの自動車
のオイル系統の検知に利用するならば、検出端部が同一
金属で一体成形されているため、オイルが高温になって
も使用することができ、マイクロコンピュータによる集
中制御が採用された自動車のオイル系統を常に望ましい
状態に維持することができ、集中制御による制御効果を
より一層高める効果が奏される。
ＳＮ比の増大をはかるとともに、透過形センサの機能を
持たせたものであり、特に、液体の液面ならびに汚れの
検知に適用するならば、これらを高い精度で検知するこ
とが可能になる。また、本発明の光学式センサの自動車
のオイル系統の検知に利用するならば、検出端部が同一
金属で一体成形されているため、オイルが高温になって
も使用することができ、マイクロコンピュータによる集
中制御が採用された自動車のオイル系統を常に望ましい
状態に維持することができ、集中制御による制御効果を
より一層高める効果が奏される。
第１図は、従来の光学式センサの構成を示す図、第２図
ａおよびｂは、本発明の光学式センサの構成を示す平面
図ならびに断面図、第３図は、受光素子からの出力電流
と液体の汚れとの関係を示すグラフ、第４図は、受光素
子からの出力電流と液体の変化との関係を示すグラフ、
第５図は、本発明の光学式センサで構成したエンジンオ
イル検知装置の構成を示す図である。 １……発光素子、２……受光素子、３，４……光ファイ
バ、５……検出端部、６……エンジンオイル、７……エ
ンジンオイルの表面、８……光ファイバの端部が露呈す
る壁面（第１の壁面）、９……光反射面となる壁面（第
２の壁面）、１０……凹所、１１１……素子収納部、１
２……電池、１３……電池収納部、１４……ブザー駆動
回路、１５……ブザー収納部、１６……ブザー、１７…
…ブザー収納部、１８……取手。
ａおよびｂは、本発明の光学式センサの構成を示す平面
図ならびに断面図、第３図は、受光素子からの出力電流
と液体の汚れとの関係を示すグラフ、第４図は、受光素
子からの出力電流と液体の変化との関係を示すグラフ、
第５図は、本発明の光学式センサで構成したエンジンオ
イル検知装置の構成を示す図である。 １……発光素子、２……受光素子、３，４……光ファイ
バ、５……検出端部、６……エンジンオイル、７……エ
ンジンオイルの表面、８……光ファイバの端部が露呈す
る壁面（第１の壁面）、９……光反射面となる壁面（第
２の壁面）、１０……凹所、１１１……素子収納部、１
２……電池、１３……電池収納部、１４……ブザー駆動
回路、１５……ブザー収納部、１６……ブザー、１７…
…ブザー収納部、１８……取手。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−39677（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−135816（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−61935（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−2546（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】発光素子と、受光素子と、これらに一端が
光結合された第１および第２の光ファイバと、所定の間
隔をもって平行に形成された２個の細管に前記第１およ
び第２の光ファイバを貫通させ、前記第１および第２の
光ファイバの他端を固定する固定部と、同固定部の前記
第１および第２の光ファイバの端部の面に対向する面に
Ｖ字形の金属面による光反射面を有する反射部とを有す
るとともに、前記固定部と前記反射部とが同一金属で一
体成形されていることを特徴とする光学式センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58219806A JPH0616011B2 (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 光学式センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58219806A JPH0616011B2 (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 光学式センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60111945A JPS60111945A (ja) | 1985-06-18 |
| JPH0616011B2 true JPH0616011B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=16741326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58219806A Expired - Lifetime JPH0616011B2 (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 光学式センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616011B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11054333B2 (en) | 2019-03-15 | 2021-07-06 | Caterpillar Inc. | Device for detecting an oil leak |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0431582Y2 (ja) * | 1986-04-23 | 1992-07-29 | ||
| CN106841125B (zh) * | 2017-01-04 | 2019-09-10 | 天津大学 | 一种基于透射测量的光纤一体化液体探头 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5439677A (en) * | 1977-09-02 | 1979-03-27 | Fujisawa Pharmaceutical Co | Device for measuring cloudiness of solution |
| US4344982A (en) * | 1980-12-31 | 1982-08-17 | Mobil Oil Corporation | Carbonate-acrylate or alkylacrylate radiation curable coating compositions and method of curing |
-
1983
- 1983-11-22 JP JP58219806A patent/JPH0616011B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11054333B2 (en) | 2019-03-15 | 2021-07-06 | Caterpillar Inc. | Device for detecting an oil leak |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60111945A (ja) | 1985-06-18 |
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