JPH07151615A - Optical-fiber sensor - Google Patents

Optical-fiber sensor

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Publication number
JPH07151615A
JPH07151615A JP32597493A JP32597493A JPH07151615A JP H07151615 A JPH07151615 A JP H07151615A JP 32597493 A JP32597493 A JP 32597493A JP 32597493 A JP32597493 A JP 32597493A JP H07151615 A JPH07151615 A JP H07151615A
Authority
JP
Japan
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fiber
optical fiber
core
light
external force
Prior art date
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Pending
Application number
JP32597493A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Takeuchi
宏之 竹内
Naoki Ota
直樹 太田
Masatoshi Suzuki
雅才 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissei Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissei Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissei Electric Co Ltd filed Critical Nissei Electric Co Ltd
Priority to JP32597493A priority Critical patent/JPH07151615A/en
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain an optical-fiber sensor which does not cause any performance deterioration nor insufficient insulation and can detect external forces from all directions by using silicone rubber for the core of its detection optical fiber and elastomer for the clad of the fiber. CONSTITUTION:The core 2 of the optical fiber 1 for detection of an optical-fiber sensor is made of silicone rubber composed of dimethyl siloxane polymer, etc., and the clad 3 of the fiber 1 is made of elastomer which is composed of a thermoplastic fluoroplastic elastomer, etc., and has a refractive index lower than that of the silicone rubber. The reflecting member 4 of the fiber 1 is composed of an aluminum plate, etc. When no external force is applied to the fiber 1, light emitted from a light source 7 is directed to the core through an optical fiber 5 for input and reflected by the reflecting member 4 while being refracted through the core 2. The reflected light is directed to a photodetector 8 through an optical fiber 6 for reception while being refracted through the fiber 1. When an external force is applied to the fiber 1, the core 2 and clad 3 are deformed and the light leaks out from the fiber 1. Therefore, the external force can be detected from a decrease in detected light quantity of the photoreceptor 8.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、加圧スイッチなどとし
て利用することのできる光ファイバーセンサに関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber sensor which can be used as a pressure switch or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、各種機械装置、自動車などにおい
ては、マイクロスイッチ、テープ状スイッチなどの機械
的可動接点構造のスイッチが広く用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a switch having a mechanical movable contact structure such as a micro switch or a tape-like switch has been widely used in various mechanical devices, automobiles and the like.

【0003】また、一対の電極間に導電ゴムを介装せし
めた加圧導電スイッチも提案されている(特開昭61−
143913号公報)。
A pressure conductive switch in which conductive rubber is interposed between a pair of electrodes has also been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 61-61).
143913).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】かかる従来の圧力スイ
ッチでは、屋外、水中で使用する場合、あるいは水がか
かった場合に、電極、接点が酸化して性能が低下するう
え、絶縁不良が生じるという問題があった。
In such a conventional pressure switch, when it is used outdoors, in water, or when it is splashed with water, the electrodes and contacts are oxidized to deteriorate the performance and cause insulation failure. There was a problem.

【0005】また、水の影響を防ぐために、防水加工を
施すと、スイッチの構造が複雑になり大型化してしま
う。
Further, if waterproofing is applied to prevent the influence of water, the structure of the switch becomes complicated and the size becomes large.

【0006】更に、従来の圧力スイッチでは,一定方向
の圧力によってしか作動せず、あらゆる方向からの外力
を検出して、スイッチを作動させることはできなかっ
た。
Further, the conventional pressure switch operates only by the pressure in a fixed direction, and the switch cannot be operated by detecting an external force from any direction.

【0007】本発明の目的は、このような従来の圧力ス
イッチの問題点を解消し、水による性能低下、絶縁不良
の心配がなく、しかもあらゆる方向からの外力を検出す
ることができる光ファイバーセンサを提供することにあ
る。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional pressure switch, and to prevent the deterioration of performance and insulation failure due to water, and to detect an external force from any direction. To provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために鋭意検討を重ねた結果、弾性を有する光
ファイバーに変形を与えると光透過量が変化することに
着目し、これを加圧センサとして使用することを考え、
本発明を完成するに至った。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has noticed that the amount of light transmission changes when an elastic optical fiber is deformed. Considering using it as a pressure sensor,
The present invention has been completed.

【0009】即ち、本発明は、コアがシリコーンゴム、
クラッドが該シリコーンゴムよりも屈折率の低いエラス
トマーからなり、該コアの一端に反射部材を設けた検出
用光ファイバーの他端に、光源に接続する入光用光ファ
イバーと受光体に接続する受光用光ファイバーとを設け
たことを特徴とする光ファイバーセンサである。
That is, in the present invention, the core is silicone rubber,
The cladding is made of an elastomer having a refractive index lower than that of the silicone rubber, and at the other end of the detection optical fiber having a reflecting member provided at one end of the core, a light receiving optical fiber connected to a light source and a light receiving optical fiber connected to a light receiving body are provided. The optical fiber sensor is characterized in that and are provided.

【0010】[0010]

【作用】本発明は、弾性を有する光ファイバーが変形し
た場合、光ファイバー内の光透過量が変化する現象を利
用したものである。
The present invention takes advantage of the phenomenon that the amount of light transmission in the optical fiber changes when the elastic optical fiber is deformed.

【0011】本発明で用いる検出用光ファイバーは、コ
アがシリコーンゴム、クラッドが該シリコーンゴムより
も屈折率の低いエラストマーからなっているため、極め
て弾性に富み、外部からの力により容易に変形する。
Since the core of the optical fiber for detection used in the present invention is made of silicone rubber and the clad is made of an elastomer having a lower refractive index than the silicone rubber, it is extremely elastic and easily deformed by an external force.

【0012】この変形により光ファイバー内を通過する
光の透過量、即ち、光束の出力が低下する。従って、光
ファイバーの一端に設けた光源から検出用ファイバー内
の反射板を経由して光源と同じ側に位置する別の受光体
に光を送っていると、検出用光ファイバーの変形により
受光体の受光量が変化し、光ファイバーに外力が加わっ
たことを検知する。この受光体の受光量変化により、ス
イッチを作動させればよい。
Due to this deformation, the amount of light passing through the optical fiber, that is, the output of the light beam is reduced. Therefore, if light is sent from the light source provided at one end of the optical fiber to another photodetector located on the same side as the light source via the reflection plate in the detection fiber, the photodetector receives light due to deformation of the photodetector. It detects that the amount has changed and an external force has been applied to the optical fiber. The switch may be operated according to the change in the amount of light received by the light receiver.

【0013】[0013]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は、本発明の光ファイバーセンサの一例を示
す概略構成図、図2は、本発明で用いる検出用光ファイ
バーの一例を示す横断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of the optical fiber sensor of the present invention, and FIG. 2 is a transverse sectional view showing an example of the detection optical fiber used in the present invention.

【0014】図1において、1は検出用光ファイバー、
2はコア、3はクラッド、4は反射部材、5は入光用光
ファイバー、6は受光用光ファイバー、7はLED、L
Dなどの光源、8はフォトダイオード、フォトトランジ
スタなどの受光体、9は検出回路、10はコネクタであ
る。
In FIG. 1, 1 is an optical fiber for detection,
2 is a core, 3 is a clad, 4 is a reflecting member, 5 is an optical fiber for receiving light, 6 is an optical fiber for receiving light, 7 is an LED, L
A light source such as D, 8 is a light receiving body such as a photodiode or a phototransistor, 9 is a detection circuit, and 10 is a connector.

【0015】検出用光ファイバー1は、図1あるいは図
2に示すように、コア2とクラッド3とで構成されてい
る。コア2は、シリコーンゴムからなり、クラッド3
は、コア2のシリコーンゴムよりも屈折率の低いエラス
トマーからなっている。コア2に使用するシリコーンゴ
ムとしては、ジメチルシロキサンポリマー、フェニル基
又はナフチル基含有シロキサンポリマー、メチルビニル
シロキサンポリマー等を挙げることができる。
As shown in FIG. 1 or 2, the detection optical fiber 1 is composed of a core 2 and a clad 3. The core 2 is made of silicone rubber, and the clad 3
Is made of an elastomer having a lower refractive index than the silicone rubber of the core 2. Examples of the silicone rubber used for the core 2 include dimethyl siloxane polymer, phenyl group- or naphthyl group-containing siloxane polymer, and methyl vinyl siloxane polymer.

【0016】クラッド3には、コア2に使用したシリコ
ーンゴムよりも屈折率の低いフッ素エラストマー等のエ
ラストマーが用いられる。
For the clad 3, an elastomer such as a fluorine elastomer having a refractive index lower than that of the silicone rubber used for the core 2 is used.

【0017】クラッド3に使用するフッ素エラストマー
としては、例えば、フッ素樹脂熱可塑性エラストマーな
どを挙げることができるが、特に、フッ素樹脂部分(ハ
ードセグメント、例えば、エチレン−テトラフルオロエ
チレン共重合体)とフッ素ゴム部分(ソフトセグメン
ト、例えば、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピ
レン−テトラフルオロエチレン共重合体)とからなるフ
ッ素エラストマーが好ましく用いられる。反射部材4に
は、アルミ板、ステンレス棒等が用いられる。
The fluoroelastomer used for the clad 3 may be, for example, a fluororesin thermoplastic elastomer. In particular, a fluororesin portion (hard segment, for example, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer) and a fluororesin are particularly preferable. A fluoroelastomer composed of a rubber portion (soft segment, for example, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer) is preferably used. An aluminum plate, a stainless steel rod, or the like is used for the reflecting member 4.

【0018】本発明で用いる検出用光ファイバー1を製
造するには、まず、クラッド成分となるエラストマー
で、直径1〜50mm、厚さ0.2〜2.5mm程度の
チューブを成形しておき、次いで上記チューブの内径よ
り若干大きい径の反射部材としてのアルミ板あるいはス
テンレス棒(厚さ0.2mm〜2.5mm程度)を挿入
する。
In order to manufacture the optical fiber for detection 1 used in the present invention, first, a tube having a diameter of 1 to 50 mm and a thickness of 0.2 to 2.5 mm is molded with an elastomer serving as a clad component, and then. An aluminum plate or a stainless rod (having a thickness of about 0.2 mm to 2.5 mm) as a reflecting member having a diameter slightly larger than the inner diameter of the tube is inserted.

【0019】次に、液状のシリコーンゴム前駆体をその
中へ注入し、加熱、紫外線、放射線などの任意の手段で
シリコーンゴム前駆体を重合硬化させてコア成分とすれ
ばよい。また、コア成分とクラッド成分とを同時押出し
により、押し出し成形することも可能である。
Next, a liquid silicone rubber precursor may be injected therein, and the silicone rubber precursor may be polymerized and cured by any means such as heating, ultraviolet rays or radiation to form a core component. It is also possible to perform extrusion molding by co-extruding the core component and the clad component.

【0020】本発明においては、検出用光ファイバー1
のコア2とクラッド3とは完全に密着せずに、界面が剥
離している方が、変形した際に光透過量の変化が大きく
なるので好ましい。
In the present invention, the detection optical fiber 1
It is preferable that the core 2 and the clad 3 are not in close contact with each other and the interface is separated because the change in the amount of light transmission becomes large when deformed.

【0021】次に、本発明のセンサの動作説明を行な
う。まず、最初に、検出用光ファイバー1に外力が加わ
っていない図1の場合について説明する。
Next, the operation of the sensor of the present invention will be described. First, the case of FIG. 1 in which an external force is not applied to the detection optical fiber 1 will be described.

【0022】図1の光源(LED)7より出た光は、入
光用光ファイバー5によって、検出用光ファイバー1の
コア2へ導かれ、このコア内部で屈折しながら反射部材
4で反射される。更に、反射された光はコア内部で屈折
しながら、受光用光ファイバー6へ入射したのち、受光
体(フォトダイオード)8へ導かれる。
Light emitted from the light source (LED) 7 of FIG. 1 is guided to the core 2 of the detection optical fiber 1 by the light entering optical fiber 5, and is reflected by the reflecting member 4 while being refracted inside the core. Further, the reflected light is refracted inside the core, is incident on the light receiving optical fiber 6, and is then guided to the light receiving body (photodiode) 8.

【0023】次に、検出用光ファイバー1に外力が加わ
った図3の場合について説明する。この場合には、外力
によって検出部のコア2、クラッド3が変形しており、
コア内部で光の漏れが生じている。この結果、受光体
(フォトダイオード)8で検出される光の量が図1の場
合と比較して減少する。
Next, the case of FIG. 3 in which an external force is applied to the detection optical fiber 1 will be described. In this case, the core 2 and the clad 3 of the detector are deformed by an external force,
Light leaks inside the core. As a result, the amount of light detected by the light receiver (photodiode) 8 is reduced as compared with the case of FIG.

【0024】検出回路9は、検出用光ファイバー1に外
力が加わっていない図1の場合と、外力が加わって検出
用光ファイバー1が変形した図3の場合の光量の差を比
較することによって、外力の検出を行なっている。
The detection circuit 9 compares the difference in the amount of light between the case of FIG. 1 in which no external force is applied to the detection optical fiber 1 and the case of FIG. Is being detected.

【0025】更に、図3では、検出用光ファイバー1に
一方向から外力が加わった場合を表したが、図4のよう
に、両側から外力が加わった場合も同様に検出が可能で
ある。
Further, although FIG. 3 shows the case where an external force is applied to the detection optical fiber 1 from one direction, it is possible to detect similarly when an external force is applied from both sides as shown in FIG.

【0026】なお、本発明においては、例えば入光用光
ファイバー5、受光用光ファイバー6の直径を各々0.
5mm、コア2の直径を1mm、クラッド部厚さを0.
5mm、反射部材を直径1mm、厚さ0.5mmの円筒
状の物とすることができる。
In the present invention, for example, the diameters of the light entering optical fiber 5 and the light receiving optical fiber 6 are each 0.
5 mm, the diameter of the core 2 is 1 mm, and the thickness of the cladding is 0.
5 mm, the reflecting member can be a cylindrical object having a diameter of 1 mm and a thickness of 0.5 mm.

【0027】更に、ここでは、検出用光ファイバー1の
コア2と、入光用光ファイバー5、受光用光ファイバー
6とは、コネクタ10により接合させたが、円筒状のキ
ャップ等の手段によって接合させることができる。
Further, here, the core 2 of the optical fiber 1 for detection, the optical fiber 5 for receiving light, and the optical fiber 6 for receiving light are joined by the connector 10, but they may be joined by means such as a cylindrical cap. it can.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明の光ファイバーセンサによれば、
信号媒体が電気ではなく光であるため、屋外、水中ある
いは水がかかるような場所での外力検出を、水の影響な
しに行うことができる。しかも、光ファイバーは、いず
れの方向から加わる外力によっても変形するため、あら
ゆる方向からの外力を検出することができる。
According to the optical fiber sensor of the present invention,
Since the signal medium is light rather than electricity, external force detection can be performed outdoors, in water, or in a place where water is splashed, without the influence of water. Moreover, since the optical fiber is deformed by an external force applied from any direction, the external force from any direction can be detected.

【0029】更に、弾性、可撓性に優れているため、複
雑な設置場所でも容易に使用することができる。
Further, since it is excellent in elasticity and flexibility, it can be easily used even in a complicated installation place.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の光ファイバーセンサの一例を示す概略
構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an optical fiber sensor of the present invention.

【図2】本発明で用いる検出用光ファイバーの一例を示
す横断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a detection optical fiber used in the present invention.

【図3】本発明で用いる検出用光ファイバーに外力が加
わった場合の状態図である。
FIG. 3 is a state diagram when an external force is applied to the detection optical fiber used in the present invention.

【図4】検出用光ファイバーに両側から外力が加わった
場合の状態図である。
FIG. 4 is a state diagram when an external force is applied to the detection optical fiber from both sides.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 検出用光ファイバー 2 コア 3 クラッド 4 反射部材 5 入光用光ファイバー 6 受光用光ファイバー 7 光源 8 受光体 9 検出回路 10 コネクタ 1 Optical Fiber for Detection 2 Core 3 Clad 4 Reflecting Member 5 Optical Fiber for Light Input 6 Optical Fiber for Light Reception 7 Light Source 8 Photoreceptor 9 Detection Circuit 10 Connector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02B 6/12 6/42 7139−2K H01H 13/20 9177−5G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location G02B 6/12 6/42 7139-2K H01H 13/20 9177-5G

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コアがシリコーンゴム、クラッドが該シ
リコーンゴムよりも屈折率の低いエラストマーからな
り、該コアの一端に反射部材を設けた検出用光ファイバ
ーの他端に、光源に接続する入光用光ファイバーと受光
体に接続する受光用光ファイバーとを設けたことを特徴
とする光ファイバーセンサ。
1. A light inputting device, wherein a core is made of silicone rubber, a clad is made of an elastomer having a refractive index lower than that of the silicone rubber, and a reflection member is provided at one end of the core, and the other end of the detection optical fiber is connected to a light source. An optical fiber sensor provided with an optical fiber and a light receiving optical fiber connected to a light receiver.
JP32597493A 1993-11-29 1993-11-29 Optical-fiber sensor Pending JPH07151615A (en)

Priority Applications (1)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1331345A3 (en) * 2002-01-23 2005-12-07 Jürgen Menz Safety switching device
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