JPH0750030B2 - 液体濃度センサ - Google Patents
液体濃度センサInfo
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- JPH0750030B2 JPH0750030B2 JP63075482A JP7548288A JPH0750030B2 JP H0750030 B2 JPH0750030 B2 JP H0750030B2 JP 63075482 A JP63075482 A JP 63075482A JP 7548288 A JP7548288 A JP 7548288A JP H0750030 B2 JPH0750030 B2 JP H0750030B2
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- Japan
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- light
- liquid
- unit
- light emitting
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、透明物質でなり、端面には反射膜が形成さ
れ、周面をセンシング部とする検知部と、該検知部中に
光ビームを出射する発光部と、前記検知部での反射光を
検出する光検出部とを有し、被測定液体中に置かれた前
記検知部内のセンシング部での全反射特性が被測定液体
の濃度値により変化することを利用して被測定液体の濃
度を求める液体濃度センサに関する。
れ、周面をセンシング部とする検知部と、該検知部中に
光ビームを出射する発光部と、前記検知部での反射光を
検出する光検出部とを有し、被測定液体中に置かれた前
記検知部内のセンシング部での全反射特性が被測定液体
の濃度値により変化することを利用して被測定液体の濃
度を求める液体濃度センサに関する。
（従来の技術） 従来、液体の濃度（体積率）と、その液体の屈折率とは
一定の相関関係があることが知られている。この相関関
係を利用して、第２図に示すような液体濃度センサが知
られている（特開昭60−149940号公報参照）。
一定の相関関係があることが知られている。この相関関
係を利用して、第２図に示すような液体濃度センサが知
られている（特開昭60−149940号公報参照）。
図において、１は第１の光ファイバで、この光ファイバ
１の一端部は光分岐器２に接続され、他端部はクラッド
部1aが剥離され、屈折率がｎcoのコア部1bが露出され、
第１の光ファイバとされている。検知部の露出されたコ
ア部1bは湾曲され、先端部には反射膜1cが形成されてい
る。３は検知部１に光ビームを出射する発光ダイオード
が内蔵された発光部で、第２の光ファイバ４を介して、
光分岐器２に接続されている。５はフォトセンサが内蔵
された光検出部で、第３の光ファイバ６を介して、光分
岐器２に接続されている。そして、第１の光ファイバ１
の検知部であるコア部1bは、屈折率がｎｍの被測定液体
７内に配置される。
１の一端部は光分岐器２に接続され、他端部はクラッド
部1aが剥離され、屈折率がｎcoのコア部1bが露出され、
第１の光ファイバとされている。検知部の露出されたコ
ア部1bは湾曲され、先端部には反射膜1cが形成されてい
る。３は検知部１に光ビームを出射する発光ダイオード
が内蔵された発光部で、第２の光ファイバ４を介して、
光分岐器２に接続されている。５はフォトセンサが内蔵
された光検出部で、第３の光ファイバ６を介して、光分
岐器２に接続されている。そして、第１の光ファイバ１
の検知部であるコア部1bは、屈折率がｎｍの被測定液体
７内に配置される。
次に、上記構成の動作を説明する。発光部３より出射し
た光ビームは第２の光ファイバ4,光分岐器２を介して、
第１の光ファイバ１のコア部1bに達する。ここで、光フ
ァイバ１中の伝搬モードは多モードなので、一部の光ビ
ームは測定液体へ透過していくが、残りの光ビームは全
反射する。そして、全反射した光ビームは反射膜1cで反
射し、光分岐器２で光路が分岐され、第３の光ファイバ
６を介して、光検出器５のフォトセンサに入射する。
た光ビームは第２の光ファイバ4,光分岐器２を介して、
第１の光ファイバ１のコア部1bに達する。ここで、光フ
ァイバ１中の伝搬モードは多モードなので、一部の光ビ
ームは測定液体へ透過していくが、残りの光ビームは全
反射する。そして、全反射した光ビームは反射膜1cで反
射し、光分岐器２で光路が分岐され、第３の光ファイバ
６を介して、光検出器５のフォトセンサに入射する。
上記構成によれば、全反射を起こす光ビームの光量は、
被測定液体７の屈折率ｎｍの関数となる。一方、被測定
液体７の濃度と、被測定液体７の屈折率とは一定の相関
関係があるので、全反射を起こす光ビームの光量、すな
わち、光検出部５内のフォトセンサに入射する光量を検
出することにより、被測定液体７の濃度を計測すること
ができる。そして、コア部1bの湾曲させる曲率を任意に
選定することにより、屈折率がｎｍ＜ｎcoである全ての
被測定液体７の濃度を計測することができる。また、こ
の様な構成によれば、電気的火花の発生もなく、電磁誘
導の影響もないので、安全防爆性が要求される化学プラ
ントなどに好適な液体濃度センサを実現できる。
被測定液体７の屈折率ｎｍの関数となる。一方、被測定
液体７の濃度と、被測定液体７の屈折率とは一定の相関
関係があるので、全反射を起こす光ビームの光量、すな
わち、光検出部５内のフォトセンサに入射する光量を検
出することにより、被測定液体７の濃度を計測すること
ができる。そして、コア部1bの湾曲させる曲率を任意に
選定することにより、屈折率がｎｍ＜ｎcoである全ての
被測定液体７の濃度を計測することができる。また、こ
の様な構成によれば、電気的火花の発生もなく、電磁誘
導の影響もないので、安全防爆性が要求される化学プラ
ントなどに好適な液体濃度センサを実現できる。
（発明が解決しようとする課題） しかし、上記構成の従来例において、検知部として第１
の光ファイバ１を用いているので、検知部がこわれやす
いという問題点がある。また、検知部として用いている
第１の光ファイバ１の径が細いので、発光部３と、光検
出部５とを光ファイバ１の端面に設けることが出来ず、
光分岐器２を介して発光部３と光検出部５とを第１の光
ファイバ１に接続している。よって、構造が複雑で製作
も面倒になるという問題点もある。
の光ファイバ１を用いているので、検知部がこわれやす
いという問題点がある。また、検知部として用いている
第１の光ファイバ１の径が細いので、発光部３と、光検
出部５とを光ファイバ１の端面に設けることが出来ず、
光分岐器２を介して発光部３と光検出部５とを第１の光
ファイバ１に接続している。よって、構造が複雑で製作
も面倒になるという問題点もある。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的
は、丈夫で、簡単な構造の且つ製作も容易な液体濃度セ
ンサを提供することにある。
は、丈夫で、簡単な構造の且つ製作も容易な液体濃度セ
ンサを提供することにある。
（課題を解決するための手段） 上記課題を解決する本発明は、透明物質でなり、端面に
は反射膜が形成され、周面をセンシング部とする検知部
と、該検知部中に光ビームを出射する発光部と、前記検
知部での反射光を検出する光検出部とを有し、被測定液
体中に置かれた前記検知部内のセンミング部での全反射
特性が被測定液体の濃度値により変化することを利用し
て被測定液体の濃度を求める液体濃度センサにおいて、
前記検知部を円柱状の中実ロッドで構成し、該中実ロッ
ドの一端側を円錐状に形成し且つこの円錐面に前記反射
膜を設け、前記中実ロッドの他端側の端面に対向して、
前記発光部と前記光検出部とを一体的に設けたことを特
徴とするものである。
は反射膜が形成され、周面をセンシング部とする検知部
と、該検知部中に光ビームを出射する発光部と、前記検
知部での反射光を検出する光検出部とを有し、被測定液
体中に置かれた前記検知部内のセンミング部での全反射
特性が被測定液体の濃度値により変化することを利用し
て被測定液体の濃度を求める液体濃度センサにおいて、
前記検知部を円柱状の中実ロッドで構成し、該中実ロッ
ドの一端側を円錐状に形成し且つこの円錐面に前記反射
膜を設け、前記中実ロッドの他端側の端面に対向して、
前記発光部と前記光検出部とを一体的に設けたことを特
徴とするものである。
（作用） 本発明の液体濃度センサにおいて、発光部より検知部で
ある中実ロッド中へ出射された光ビームは、センシング
部で被測定液体の濃度に応じて全反射した後、光検出部
に入射する。
ある中実ロッド中へ出射された光ビームは、センシング
部で被測定液体の濃度に応じて全反射した後、光検出部
に入射する。
（実施例） 次に図面を用いて本発明の一実施例を説明する。第１図
は本発明の一実施例を示す構成図である。
は本発明の一実施例を示す構成図である。
図において、11は材質が石英で、屈折率がｎcoのガラス
ロッド（円柱状の中実ロッド）である。このガラスロッ
ド11の一端側（先端側）は検知部として用いられ、端部
が円錐状に形成され、この円錐面には、反射膜11aがコ
ートされている。ガラスロッド11の他端部側（基端部
側）には、ホルダ12が設けられている。このホルダ12に
は、発光面がガラスロッド11の他端部側端面に当接する
発光部としての発光ダイオード13aと、受光面が同じく
他端部側端面に当接する光検出部としてのフォトセンサ
13bとが一体的に設けられた受発光一体素子13が設けら
れている。
ロッド（円柱状の中実ロッド）である。このガラスロッ
ド11の一端側（先端側）は検知部として用いられ、端部
が円錐状に形成され、この円錐面には、反射膜11aがコ
ートされている。ガラスロッド11の他端部側（基端部
側）には、ホルダ12が設けられている。このホルダ12に
は、発光面がガラスロッド11の他端部側端面に当接する
発光部としての発光ダイオード13aと、受光面が同じく
他端部側端面に当接する光検出部としてのフォトセンサ
13bとが一体的に設けられた受発光一体素子13が設けら
れている。
14は発光ダイオード13aを駆動する発光部駆動装置、15
はフォトセンサ13bのアナログ電気信号をディジタル電
気信号に変換するA/D変換器、16はA/D変換器15からの出
力信号と、ROM17に書込まれている情報とを取込んで、
演算を行うCPU、18はCPU16の演算結果を表示する液晶表
示である。
はフォトセンサ13bのアナログ電気信号をディジタル電
気信号に変換するA/D変換器、16はA/D変換器15からの出
力信号と、ROM17に書込まれている情報とを取込んで、
演算を行うCPU、18はCPU16の演算結果を表示する液晶表
示である。
そして、ガラスロッド11は屈折率がｎｍの被測定液体19
中に配設される。
中に配設される。
次に、上記構成の動作を説明する。発光ダイオード13a
が、発光部駆動装置14によって駆動され、光ビームを出
射する。発光ダイオード13aより出射した光ビームはガ
ラスロッド11内を伝搬し、反射膜11aで反射する。光ビ
ームは多モードなので、センシング部分Ａにて、一部の
光ビームは被測定液体19へ透過していくが、残りの光ビ
ームは全反射する。そして、全反射した光ビームはフォ
トセンサ13bに入射する。
が、発光部駆動装置14によって駆動され、光ビームを出
射する。発光ダイオード13aより出射した光ビームはガ
ラスロッド11内を伝搬し、反射膜11aで反射する。光ビ
ームは多モードなので、センシング部分Ａにて、一部の
光ビームは被測定液体19へ透過していくが、残りの光ビ
ームは全反射する。そして、全反射した光ビームはフォ
トセンサ13bに入射する。
フォトセンサ13bに入射した光ビームは、ここでアナロ
グ電気信号に変換される。このアナログ電気信号は、A/
D変換器15にてディジタル電気信号に変換される。次
に、このディジタル電気信号は、ROM17から各種情報を
取込んだCPU16によって、被測定液体19の濃度となるよ
うに演算処理が為され、演算結果は液晶表示18に表示さ
れる。
グ電気信号に変換される。このアナログ電気信号は、A/
D変換器15にてディジタル電気信号に変換される。次
に、このディジタル電気信号は、ROM17から各種情報を
取込んだCPU16によって、被測定液体19の濃度となるよ
うに演算処理が為され、演算結果は液晶表示18に表示さ
れる。
上記構成によれば、全反射を起こす光ビームの光量は、
被測定液体19の屈折率ｎｍの関数となる。一方、被測定
液体19の濃度と、被測定液体19の屈折率ｎｍとは一定の
相関関係があるので、全反射を起こす光ビームの光量、
すなわち、フォトセンサ13bに入射する光量を検出する
ことにより、被測定液体19の濃度を計測することができ
る。そして、反射膜11aがコートされた円錐部の頂角Ｑ
を任意に選定することにより、屈折率がｎｍ＜ｎcoであ
る全ての被測定液液体19の濃度を計測することができ
る。また、この様な構成によれば、電気的火花の発生も
なく、電磁誘導の影響もないので、安全防爆性が要求さ
れる化学プラントなどに好適な液体濃度センサを実現で
きる。また、ガラスロッド11の材質が石英なので、耐薬
品性に富む。
被測定液体19の屈折率ｎｍの関数となる。一方、被測定
液体19の濃度と、被測定液体19の屈折率ｎｍとは一定の
相関関係があるので、全反射を起こす光ビームの光量、
すなわち、フォトセンサ13bに入射する光量を検出する
ことにより、被測定液体19の濃度を計測することができ
る。そして、反射膜11aがコートされた円錐部の頂角Ｑ
を任意に選定することにより、屈折率がｎｍ＜ｎcoであ
る全ての被測定液液体19の濃度を計測することができ
る。また、この様な構成によれば、電気的火花の発生も
なく、電磁誘導の影響もないので、安全防爆性が要求さ
れる化学プラントなどに好適な液体濃度センサを実現で
きる。また、ガラスロッド11の材質が石英なので、耐薬
品性に富む。
そして、前述の従来例に比べて、検知部としてガラスロ
ッド11を用いているので、検知部が丈夫である。また、
検知部として用いているガラスロッド11の径は太いの
で、発光部としての発光ダイオード13aと、光検出部と
してのフォトセンサ13bとが一体的に設けられた受発光
一体素子13をホルダ12を介してガラスロッド11の端面に
設けたので、構造が簡単となる。
ッド11を用いているので、検知部が丈夫である。また、
検知部として用いているガラスロッド11の径は太いの
で、発光部としての発光ダイオード13aと、光検出部と
してのフォトセンサ13bとが一体的に設けられた受発光
一体素子13をホルダ12を介してガラスロッド11の端面に
設けたので、構造が簡単となる。
更に、円柱状のガラスロッド11の一端側を円錐状に形成
し且つこの円錐面に反射膜11aを設けたので、ガラスロ
ッド11の円錐面にガラスロッド11の中心軸と平行な一本
の光線が入射した場合、反射膜11aでの反射光は全てガ
ラスロッド11の中心軸を通過することになる。よって、
発光ダイオード13aより出射し反射膜11aへ入射する光ビ
ームの断面形状が仮に円形であれば、この反射膜11aで
反射したビームの断面形状は、反射直後は円形である
が、徐々に横方向（ガラスロッド11の中心軸と直交する
方向）の幅が減少して縦長の楕円となる。そして、ガラ
スロッド11の中心軸近傍を通過時には、最も幅の狭い縦
長の楕円となる。しかし、中心軸近傍を通過後における
反射ビームの断面形状は、逆に徐々に横方向の幅が増加
してほぼ真円に戻り、更に、幅の広い横長の楕円へと変
化する。そして、センシング部Ａに入射時には、最も幅
の広い横長の楕円となる。センシング部Ａへ入射時に横
長の楕円になる理由は、反射膜11aへの入射ビームとガ
ラスロッド11の中心軸との間隔よりも、ガラスロッド11
の中心軸とガラスロッド11の外周面（センシング部Ａ）
との間隔の方が必ず大きいからでる。
し且つこの円錐面に反射膜11aを設けたので、ガラスロ
ッド11の円錐面にガラスロッド11の中心軸と平行な一本
の光線が入射した場合、反射膜11aでの反射光は全てガ
ラスロッド11の中心軸を通過することになる。よって、
発光ダイオード13aより出射し反射膜11aへ入射する光ビ
ームの断面形状が仮に円形であれば、この反射膜11aで
反射したビームの断面形状は、反射直後は円形である
が、徐々に横方向（ガラスロッド11の中心軸と直交する
方向）の幅が減少して縦長の楕円となる。そして、ガラ
スロッド11の中心軸近傍を通過時には、最も幅の狭い縦
長の楕円となる。しかし、中心軸近傍を通過後における
反射ビームの断面形状は、逆に徐々に横方向の幅が増加
してほぼ真円に戻り、更に、幅の広い横長の楕円へと変
化する。そして、センシング部Ａに入射時には、最も幅
の広い横長の楕円となる。センシング部Ａへ入射時に横
長の楕円になる理由は、反射膜11aへの入射ビームとガ
ラスロッド11の中心軸との間隔よりも、ガラスロッド11
の中心軸とガラスロッド11の外周面（センシング部Ａ）
との間隔の方が必ず大きいからでる。
このため、円柱状のガラスロッド11の一端側を傾斜平面
状に形成し且つこの傾斜平面に反射膜11aを設けた場合
（この場合は、反射膜11aへの入射ビームの断面形状が
円形であれば、センシング部Ａへの入射ビームの断面形
状も、楕円とならずに円形のままである）と比べて、セ
ンシング部Ａの受光面積が大きくなり、センシング部Ａ
表面に微小な傷があったときの測定誤差を小さくでき
る。
状に形成し且つこの傾斜平面に反射膜11aを設けた場合
（この場合は、反射膜11aへの入射ビームの断面形状が
円形であれば、センシング部Ａへの入射ビームの断面形
状も、楕円とならずに円形のままである）と比べて、セ
ンシング部Ａの受光面積が大きくなり、センシング部Ａ
表面に微小な傷があったときの測定誤差を小さくでき
る。
従って、センシング部Ａ表面の仕上加工も神経質になら
なくてもよく、製作が容易になる。特に、中実ロッドを
ガラスロッドではなく、傷がつき易いが安価であるプラ
スチックロッドでもって構成する場合、この効果は大き
い。
なくてもよく、製作が容易になる。特に、中実ロッドを
ガラスロッドではなく、傷がつき易いが安価であるプラ
スチックロッドでもって構成する場合、この効果は大き
い。
又、ガラスロッド11が円柱状であり、且つその一端側を
円錐状に形成したので、ガラスロッド11の他端側の端面
に対向して配置される発光部・光検出部（前述のように
一体的に構成されている）を、ガラスロッド11の中心軸
に関して回転させても、測定感度はほとんど変化しない
ため、ガラスロッド11への組み付け時の位置決めの際
に、神経質にならなくてもよく、この点からも、製作が
容易である。
円錐状に形成したので、ガラスロッド11の他端側の端面
に対向して配置される発光部・光検出部（前述のように
一体的に構成されている）を、ガラスロッド11の中心軸
に関して回転させても、測定感度はほとんど変化しない
ため、ガラスロッド11への組み付け時の位置決めの際
に、神経質にならなくてもよく、この点からも、製作が
容易である。
尚、本発明は上記実施例に限るものではない。例えば、
上記実施例のガラスロッド11において、光ビームの一部
が被測定液体19へ透過し、残りの光ビームが全反射する
センシング部Ａ以外のガラス面に対して、反射コート
（例えば、アルミニウム蒸着）を行ってもよい。こうす
ることにより、センサの感度を向上させることができ
る。
上記実施例のガラスロッド11において、光ビームの一部
が被測定液体19へ透過し、残りの光ビームが全反射する
センシング部Ａ以外のガラス面に対して、反射コート
（例えば、アルミニウム蒸着）を行ってもよい。こうす
ることにより、センサの感度を向上させることができ
る。
（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、検知部を円柱状の中
実ロッドで構成し、該中実ロッドの一端側を円錐状に形
成し且つこの円錐面に反射膜を設け、中実ロッドの他端
側の端面に対向して、発光部と光検出部とを一体的に設
けたことにより、丈夫で、簡単な構造の且つ製作も容易
な液体濃度センサを実現できる。
実ロッドで構成し、該中実ロッドの一端側を円錐状に形
成し且つこの円錐面に反射膜を設け、中実ロッドの他端
側の端面に対向して、発光部と光検出部とを一体的に設
けたことにより、丈夫で、簡単な構造の且つ製作も容易
な液体濃度センサを実現できる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は従来
例を示す構成図である。 １……第１の光ファイバ、２……光分岐器 ３……発光部、４……第２の光ファイバ ５……光検出部、６……第３の光ファイバ 7,19……被測定液体 11……ガラスロッド、11a……反射膜 12……ホルダ 13……受発光一体素子 13a……発光ダイオード 13b……フォトセンサ、14……発光部駆動装置 15……A/D変換器、16……CPU 17……ROM、18……液晶表示
例を示す構成図である。 １……第１の光ファイバ、２……光分岐器 ３……発光部、４……第２の光ファイバ ５……光検出部、６……第３の光ファイバ 7,19……被測定液体 11……ガラスロッド、11a……反射膜 12……ホルダ 13……受発光一体素子 13a……発光ダイオード 13b……フォトセンサ、14……発光部駆動装置 15……A/D変換器、16……CPU 17……ROM、18……液晶表示
フロントページの続き (72)発明者 野々山 錠治 神奈川県藤沢市桐原町２番地 白木金属工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−73167（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−9794（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】透明物質でなり、端面には反射膜が形成さ
れ、周面をセンシング部とする検知部と、該検知部中に
光ビームを出射する発光部と、前記検知部での反射光を
検出する光検出部とを有し、被測定液体中に置かれた前
記検知部内のセンシング部での全反射特性が被測定液体
の濃度値により変化することを利用して被測定液体の濃
度を求める液体濃度センサにおいて、 前記検知部を円柱状の中実ロッドで構成し、該中実ロッ
ドの一端側を円錐状に形成し且つこの円錐面に前記反射
膜を設け、前記中実ロッドの他端側の端面に対向して、
前記発光部と前記光検出部とを一体的に設けたことを特
徴とする液体濃度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63075482A JPH0750030B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 液体濃度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63075482A JPH0750030B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 液体濃度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01248040A JPH01248040A (ja) | 1989-10-03 |
| JPH0750030B2 true JPH0750030B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=13577553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63075482A Expired - Fee Related JPH0750030B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 液体濃度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750030B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2507666Y2 (ja) * | 1990-01-23 | 1996-08-14 | シロキ工業株式会社 | 液体濃度センサ |
| JP4843223B2 (ja) * | 2005-01-17 | 2011-12-21 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池の検査方法 |
| US8218133B2 (en) * | 2010-09-16 | 2012-07-10 | Sondex Limited | Refractive index tool and method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60149940A (ja) * | 1984-01-17 | 1985-08-07 | Nagoyashi | 光フアイバ屈折率センサ |
-
1988
- 1988-03-29 JP JP63075482A patent/JPH0750030B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01248040A (ja) | 1989-10-03 |
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