JPH0648356Y2 - 液面検知ファイバセンサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は液体の液面位置を検知するのに使用される液面
検知ファイバセンサに関するものである。

（従来の技術） 従来の液面検知ファイバセンサには第３図に示すような
ものがあった。このセンサのセンサプローブＡは同図ｂ
のように、光ファイバＢの先端面Ｃが45°に研磨され、
その背面に鏡体Ｄが貼り合わされている。

このセンサは先端面Ｃが同図ｂのように空気中にある場
合は、光ファイバＢからの入射光が同先端面Ｃで屈折さ
れ、鏡体Ｄで全反射されて同光ファイバＢ内を戻るが、
同図ｃのように先端面Ｃが液体Ｅ内に浸されると入射光
が先端面Ｃを透過して鏡体Ｄで反射されなくなるので、
このときに液面が所定の液位以上になったことが検知さ
れるようにしてある。

（従来技術の問題点） 第３図の液面検知ファイバセンサでは、例えばLPGガス
タンク内のようにガス化している液面を検知する場合
に、液面が沸騰したり、揺れたりして液体が先端面Ｃに
付着すると、実際は先端面Ｃが液体内に浸っていないに
もかかわらず液体内に浸っている場合と同じように動作
する（いわゆる誤動作する）という問題があった。

（考案の目的） 本考案の目的は前記のような誤動作がなく、検知精度の
高い液面検知ファイバセンサを実現することにある。

（問題点を解決するための手段） 本考案の液体検知ファイバセンサは第１図のように、投
光ファイバ１から入射された光ａがプリズム２の第一屈
折面３、第二屈折面４によって順次屈折され、同プリズ
ム２から出射されて受光ファイバ５に受光されるように
した液面検知ファイバセンサにおいて、前記第一屈折面
３の外側にガラス板６が貼り合せられて、同第一屈折面
３とガラス板６の境界面７がハーフミラー構造とされ、
同ガラス板６の屈折面８、プリズム２の第二屈折面４に
液体が接触すると夫々の屈折面４、８の屈折率が変化し
て、プリズム２から受光ファイバ５に受光される光が変
化するようにしたことを特徴とするものである。

（作用） 本考案の液体検知ファイバセンサはプリズム２の第一屈
折面３とガラス板６の境界面７がハーフミラー構造とさ
れているので、第２図の投光ファイバ１により伝送され
てきてセルフォックレンズ10により平行光にされ、プリ
ズム２の入射面11から同プリズム２内に入射される光ａ
の一部は前記第一屈折面３で屈折され、他はガラス板６
のハーフミラー効果によりプリズム２の第一屈折面３を
透過して、シリアルな二つの光a,bに分割される。

そして、第一屈折面３で屈折された光ａはプリズム２の
第二屈折面４に至り、同屈折面４により屈折されてセル
フォックレンズ12に至り、同レンズ12により集光されて
受光ファイバ５に入射される。

一方、第一屈折面３を透過した透過光ｂはガラス板６の
屈折面８で屈折されてプリズム２の第二屈折面４に至
り、そこで屈折されてセルフォックレンズ13に至り、同
レンズ13により集光されて受光ファイバ５に入射され
る。

ここで、プリズム２の第二屈折面４、ガラス板６の屈折
面８のいずれかに液体が接触すると、その屈折面に到達
した光は同屈折面から外に漏れてセルフォックレンズ1
2、13に到達しなくなり、受光ファイバ５に受光される
光が変化する。従って、この変化から液体が所定の液位
になったことを検知することができる。

しかも、本考案の液面検知ファイバセンサでは分割され
る二つの光a,bの系路がシリアルになるため、第２図の
信号処理部20を二つの屈折面４、８の両面に液体が接触
したときに初めて検知信号が得られるようにすることが
できる。このようにすれば実際は屈折面４、８が液体内
に浸っていないにもかかわらず、液面の揺れや沸騰など
によって液体が両屈折面４、８のいずれか一方に接触し
ただけで、液体内に浸っている場合と同じような動作を
することがない。即ち、誤動作することがない。

（実施例） 第１図は本考案の液面検知ファイバセンサの一実施例で
ある。この図の１は投光ファイバ、２はプリズム、11は
プリズムの入射面、３はプリズムの第一屈折面、４はプ
リズムの第二屈折面、５は受光ファイバ、10、12、13は
セルフォックレンズである。

６はプリズムの第一屈折面３の外側に貼り合わされたガ
ラス板であり、このガラス板６とプリズム２の第一屈折
面３との境界面７はハーフミラー構造としてある。

プリズム２とガラス板６にはその屈折率が、検知する液
体の屈折率と近いものを用いるのが望ましいが、プリズ
ム２とガラス板６の材質を変えて両者の屈折率を異なら
せてもよく、このようにすれば一つのセンサで二種類の
液体を検知することも可能となる。

第１図ではプリズム２への入射光、プリズム２からの出
射光を平行にするレンズとしてセルフォックレンズが使
用されているが、同レンズは前記入射光、出射光を平行
にすることができるものであれば、他のレンズ、例えば
凸レンズなどであってもよい。

第２図は本考案の液面検知ファイバセンサをプローブに
使用し、同センサにより検知された信号を信号処理部20
で処理して液体検知するようにした液面検知装置の一例
である。

この液面検知装置では、発光したLED27からの光が投光
ファイバ１を通り、10のセルフォックレンズで平行光に
変換されてプリズム２に入射される。入射された光はプ
リズム２とガラス板６とによって二つの光路a,bに分割
され、プリズム２の第一屈折面３、ガラス板６の屈折面
８によって屈折された光はプリズム２の第二屈折面４に
至り、同屈折面４で屈折され、受光ファイバ５を通して
受光素子26に受光され、同素子26によって夫々電気信号
に変換される。この電気信号はアンプ28により増幅さ
れ、コンパレータ29によって0.5VのON、OFF信号にさ
れ、AND回路30によって両信号方がON（またはOFF）の場
合に限って（屈折面４と８の両方に液体が接触した場合
に限って）出力信号が出力される。その出力信号はリレ
ー回路22、LED回路23に入り、それらの各回路からの信
号によりLEDが作動し、リレーが作動するようにしてあ
る。

（考案の効果） 本考案の液面検知ファイバセンサは次のような効果があ
る。

．入射光がシリアルな二つの光路a,bに分割されるの
で、プリズム２から二つの出力光が得られる。このため
信号処理部20を二つの出力光が共に変化したときにのみ
液体検出されるように設定しておけば、プリズム２の第
二屈折面４とガラス板６の屈折面８の両者が共に液体に
接触したときにのみ液体検出される。このため液面が沸
騰しているガスタンク内などのように、液面の状態が不
安定な箇所で使用しても誤動作せず、安定した液体検出
が可能となる。

．光部品で構成されるので石油、ガス、化学物質のタ
ンク内等の防暴区域でしようしても安全であり、それら
の区域での使用に適する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の液面検知ファイバセンサの一例を示す
説明図、第２図は同センサのの使用説明図、第３図ａは
従来の液面センサの説明図、同図ｂは同センサの先端部
が空気中にある場合の説明図、同図ｃは同センサの先端
部が液体中にある場合の説明図である。 １は投光ファイバ ２はプリズム ３は第一屈折面 ４は第二屈折面 ５は受光ファイバ ６はガラス板 ７は境界面 ８はガラス板の屈折面

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】投光ファイバ１から入射された光ａがプリ
   ズム２の第一屈折面３、第二屈折面４によって順次屈折
   され、同プリズム２から出射されて受光ファイバ５に受
   光されるようにした液面検知ファイバセンサにおいて、
   前記第一屈折面３の外側にガラス板６が貼り合せられ
   て、同第一屈折面３とガラス板６との境界面７がハーフ
   ミラー構造とされ、同ガラス板６の屈折面８、プリズム
   ２の第二屈折面４に液体が接触すると夫々の屈折面４、
   ８の屈折率が変化して、プリズム２から受光ファイバ５
   に受光される光が変化するようにしたことを特徴とする
   液面検知ファイバセンサ。