JPH08285709A

JPH08285709A - 光ファイバ変位センサ

Info

Publication number: JPH08285709A
Application number: JP7089618A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Kodama; 充晴兒玉
Original assignee: N T T LEASE KK
Current assignee: N T T LEASE KK
Priority date: 1995-04-14
Filing date: 1995-04-14
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】機械的変位を光学的に検出する。【構成】第一の光ファイバ端部を検出すべき変位が生じ
る可動部材に取付け、第二の光ファイバ端部を第一の光
ファイバ端部に対向するように固定部材に取付けて、第
一の光ファイバ端部および第二の光ファイバ端部の間を
通過する光信号を検出する。【効果】安い費用で構造が簡単でありかつ軽量に構成す
ることができ、劣化しにくいことから、圧力センサ、音
響電気変換素子、スイッチ素子などに広く応用すること
が可能であり、防爆、センサ本体に電源不要、劣悪な電
磁環境下で誤動作がないなどの特徴がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械的な変位を光学的
に検出する装置に関する。本発明は、圧力センサ、音響
電気変換素子、スイッチ素子、その他に利用する。防
爆、センサ本体に電源不要、劣悪な電磁環境下で誤動作
がないことなどが要求される装置に利用するに適する。

【０００２】

【従来の技術】従来、機械的変位を検出するセンサとし
て、光ファイバを用いたものに特開昭６０−２７８１１
号公報に開示された装置がある。この装置は、変圧器、
開閉装置などの油入電気機器の油面の遠隔測定を行うも
ので、油入電気機器内の油面に浮くフロートの変位を指
針で表示するダイヤル形油面計と、このダイヤル形油面
計の指針回転軸に取付けられ円周方向に光透過率に変化
をつけた光透過板と、この光透過板を挿入するスリット
部と、このスリット部で分断された光ファイバと、一方
の光ファイバの端部に光を送り込む光送信器と、他方の
光ファイバの端部に設けられた光受信器とが備えられ、
ダイヤル形油面計の指針回転軸に取付けられた光透過板
の円周方向の光透過率の変化によって光回路の透過光量
が変えられ、この透過光量が光ファイバによって遠方に
伝達される。

【０００３】また、光ファイバケーブル用給油槽の油面
監視を行う装置が特開平４−１２２３１号公報に開示さ
れている。この装置は、給油槽の油面計または油槽本体
に光ファイバが分布型光ファイバ温度センサとして適当
な間隔で密巻部と不巻部とが交互に生じるように巻きつ
けられ、この光ファイバの片側端部に計測器が接続され
る。この計測器により油面変動域における温度分布が測
定され、その測定温度の変化域が油面であるとしてその
位置が監視される。

【０００４】さらに、ボイラなどの水面を監視する装置
として、テレビカメラと受像機とを光ファイバスコープ
で結合し水位を測定する装置（特開昭６３−５８２１７
号公報）、光源からの光を反射板によって効率よくライ
トガイドの集束部受光端部に照射させ、ライトガイドの
分岐部において光ファイバ心線を所要本数束ねて複数に
分岐させ、入射光をその分岐の他端まで伝送し、その光
を透視式水面計の各入射窓に照射し、蒸気で満たされて
いる場合と水で満たされている場合との水室内の屈折率
の相違から水位を測定する装置（実公平４−３５７７３
号公報）などがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６０−２７８１
１号公報に開示された装置の場合は、光ファイバが光信
号の伝送手段として用いられているから、電気信号を必
要としない利点があるが、油面の測定には専用の装置が
必要であり、そのために構造が複雑となって設備費がか
さむとともに、保守に多くの工数を必要とする問題があ
る。

【０００６】また、特開平４−１２２３１号公報に開示
された装置は、温度計測式であるために応答速度が遅
く、装置構成が大がかりとなり、ガソリンスタンドのよ
うに地下に埋設される設備の場合には使用できないなど
利用範囲が制限される問題がある。

【０００７】特開昭６３−５８２１７号公報および実公
平４−３５７７３号公報に開示された装置の場合は、構
造が複雑でかつコスト高になるとともに、電気的構成が
含まれるために、火災あるいは爆発が懸念され可燃性ガ
スタンクあるいはオイルタンクには使用できない問題が
あり、現状ではこの種の用途に適するものはなく、目視
によりその変化の確認が行われている。

【０００８】本発明はこのような背景に行われたもの
で、安価に構成することができ、かつ早い応答速度で、
火気を避けなければならない可燃性の液体のレベル変
化、あるいは爆発のおそれがあるガス体の圧力変化を含
む各種機械的変位を電気的手段を用いることなく検出す
ることができ、遠隔測定が可能である変位センサを提供
することを目的とする。

【０００９】本発明は、振動体から発生する振動を光学
的に検出することができる変位センサを提供することを
目的とする。本発明は、電気回路の開閉を伴わず光学的
に行うことができるスイッチ素子を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、各種の機械的
変位を光学的に検出することを特徴とする。

【００１１】すなわち、本発明の第一の観点は、変位セ
ンサとして、検出すべき変位が生じる可動部材に取付け
られた第一の光ファイバ端部と、この第一の光ファイバ
端部に対向し固定部材に取付けられた第二の光ファイバ
端部と、前記二つの光ファイバ端部の間を通過する光信
号を検出する手段とを備えたことを特徴とする。

【００１２】前記第二の光ファイバ端部に並行して第三
の光ファイバ端部が前記固定部材に取付けられ、前記第
一の光ファイバ端部と前記第二の光ファイバ端部との間
を通過する光信号の大きさと、前記第一の光ファイバ端
部と前記第三の光ファイバ端部との間を通過する光信号
の大きさとを比較する手段を備えるか、あるいは、前記
第一の光ファイバ端部に並行して第三の光ファイバ端部
が前記可動部材に取付けられ、前記第一の光ファイバ端
部と前記第二の光ファイバ端部との間を通過する光信号
の大きさと、前記第三の光ファイバ端部と前記第二の光
ファイバ端部との間を通過する光信号の大きさとを比較
する手段を備えることが望ましい。

【００１３】本発明の第二の観点は、圧力センサとし
て、前記可動部材が被検出圧力により変位を生じるよう
に構成され、前記変位センサを含むことを特徴とする。
前記被検出圧力は液圧であり、前記可動部材は振動部材
であることができる。

【００１４】

【作用】第一の光ファイバ端部を検出すべき変位が生じ
る可動部材に取付け、第二の光ファイバ端部を第一の光
ファイバ端部に対向するように固定部材に取付ける。第
一の光ファイバから光信号を送信すると、光信号はその
端部から所定の端面間距離を経て第二の光ファイバ端部
に入光する。第二の光ファイバ端部が光信号を受光する
ときに第一の光ファイバ端部に変位があると、第二の光
ファイバ端部が受光する光強度に変化が生じ、その変化
は第一の光ファイバ端部の変位に対しほぼ直線的にあら
われる。この変化を検出することによって第一の光ファ
イバが取付けられた可動部の機械的変位を検出すること
ができる。

【００１５】このように、第一の光ファイバ端部を可動
部材に取付け、第二の光ファイバ端部を固定部材に取付
けるだけのきわめて簡単な構造であるために、小型かつ
軽量化をはかることができ、光ファイバが劣化しにくい
素材であることから寿命が長くなり保守に要する工数を
低減することができる。また、第一の光ファイバ端部の
ごく小さな変位に対しても検知することができ、零点復
帰もすみやかに行われ、温度変化および接続部の光損失
が少ないので検出精度を高めることができる。

【００１６】固定部材に取付けた第二の光ファイバ端部
に並行して第三の光ファイバ端部を取付けることにより
感度を向上することが可能である。この場合は、第一の
光ファイバ端部と第二の光ファイバ端部との間を通過す
る光信号の大きさと、第一の光ファイバ端部と第三の光
ファイバ端部との間を通過する光信号の大きさとを比較
することによって変位量を計測することができ、検出す
る変位範囲を拡大するとともに、直線性をよくすること
ができる。

【００１７】また、可動部材に取付けられた第一の光フ
ァイバ端部に並行して第三の光ファイバ端部を取付け、
可動部材側に二つの光ファイバ端部を設けた形態にする
こともできる。この場合にも同様に、第一の光ファイバ
端部と第二の光ファイバ端部との間を通過する光信号の
大きさと、第三の光ファイバ端部と第二の光ファイバ端
部との間を通過する光信号の大きさとを比較することに
よって変位量を計測することができる。

【００１８】可動部材が被検出圧力により変位を生じる
ように、例えばベローズ内に密閉するように変位センサ
を収容すれば、圧力センサとして使用することが可能で
あり、被検出圧力が液圧を示すオイルタンクのような液
槽の場合に投入することによってその圧力を検出するこ
とができる。ガス体の場合にもタンクに接続しておけば
その圧力を検出することが可能であり、それが可燃ガス
であっても電気的検出手段を用いていないので安全に使
用することができる。

【００１９】さらに、音響電気変換にも利用することが
可能であり、この場合には、可動部材を振動部材に取付
けることによって振動による変位を光学的に検出するこ
とができる。

【００２０】可動部材を操作ボタン等に連動させること
により、電気回路を伴わないスイッチ素子を構成するこ
とができる。

【００２１】

【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００２２】（第一実施例）図１は本発明第一実施例の
構成を示す概念図である。

【００２３】本発明第一実施例は、検出すべき変位が生
じる可動部材１１に取付けられた第一の光ファイバ端部
１と、この第一の光ファイバ端部１に対向し固定部材１
２に取付けられた第二の光ファイバ端部２と、第一の光
ファイバ端部１および第二の光ファイバ端部２の間を通
過する光信号発生手段１３からの光信号を検出する検出
手段１４とが備えられる。可動部材１１には弾性材（例
えば板バネ）が用いられ、第一の光ファイバ端部１側が
可動になるように他方の端部が固定部１５に取付けられ
る。

【００２４】図２は本発明第一実施例における光軸方向
からみた可動部材の変位量に対する受光量を示す図であ
る。本第一実施例の場合、第一の光ファイバ端部１と第
二の光ファイバ端部２とが対向していない状態では、光
信号発生手段１３からの光信号は、第一の光ファイバ端
部１から第二の光ファイバ端部２に入光しないので受光
量は零を示す。可動部材１１が変位し第一の光ファイバ
端部１が第二の光ファイバ端部２に対向しはじめると、
第一の光ファイバ端部１からの光信号は第二の光ファイ
バ端部２に入光し、その対向面積に応じて受光量が増加
する。第一の光ファイバ端部１が第二の光ファイバ端部
２に完全に一致したときに受光量が最大となる。さらに
変位が大きくなり第一の光ファイバ端部１と第二の光フ
ァイバ端部２との対向面積が小さくなってゆくと、第二
の光ファイバ端部２が受信する光信号が少なくなり受光
量が減少して、対向しなくなったときに受光量は零を示
す。このように可動部材１１に取付けられた第一の光フ
ァイバ端部１の変位にともなって変化する第二の光ファ
イバ端部２からの受光量の変化を検出手段１４が検出す
ることにより、機械的変位を光学的に測定することがで
きる。

【００２５】本発明は前述したように、光信号を送信し
ている第一の光ファイバ端部１が、その光信号を受信す
る第二の光ファイバ端部２をよぎるだけの簡単な構成の
ために、その検出部を小型かつ軽量にすることができ
る。また、光ファイバは劣化しにくい性質であるために
検出部の寿命が長くなり、保守に要する工数を小さくす
ることができる。さらに、ごく小さな変位に対してもそ
の変化を高い感度で検出することができ、変位がとり除
かれたときの基点への復帰もすみやかに行われる。加え
て、温度変化、接続部における光損失が小さく、かつ変
位量に対する受光量の関係に直線性があるので測定誤差
を小さい範囲におさえることができる。光ファイバ端部
の形状を円形から方形にすることにより、変位量に対す
る受光量の関係の直線性を向上させることもできる。そ
の応用分野においても、電気的手段が用いられていない
ので、可燃性のガス体の圧力センサとしても利用するこ
とが可能となり、密閉構造にすることも容易なために各
種溶液、オイルなどを含む液体槽への投げ込み型センサ
として用いることができる。

【００２６】（第二実施例）図３は本発明第二実施例の
構成を示す概念図である。

【００２７】本発明第二実施例は、検出すべき変位が生
じる可動部材１１に取付けられた第一の光ファイバ端部
１と、この第一の光ファイバ端部１に対向し固定部材１
２に取付けられた第二の光ファイバ端部２とを備え、こ
の第二の光ファイバ端部２に並行して第三の光ファイバ
端部３が固定部材１２に取付けられ、第一の光ファイバ
端部１と第二の光ファイバ端部２との間を通過する光信
号の大きさと、第一の光ファイバ端部１と第三の光ファ
イバ端部３との間を通過する光信号の大きさとを比較す
る比較手段１６が備えられる。

【００２８】図４は本発明第二実施例における光軸方向
からみた可動部材の変位量に対する受光量を示す図であ
る。本第二実施例の場合、第一の光ファイバ端部１と第
二の光ファイバ端部２とが対向していない状態では、光
信号発生手段１３からの光信号は、第一の光ファイバ端
部１から第二の光ファイバ端部２には入光せず、したが
って受光量は零を示す。可動部材１１に変位が生じ第一
の光ファイバ端部１が第二の光ファイバ端部２にかかる
と、第一の光ファイバ端部１からの光信号が第二の光フ
ァイバ端部２に入光し、その対向面積に応じて受光量が
増加する。第一の光ファイバ端部１が第二の光ファイバ
端部２に完全に一致したときに受光量は最大となる。こ
のとき第三の光ファイバ端部３にはまだ第一の光ファイ
バ端部１が対向していないので、第三の光ファイバ端部
３には光信号は入光しない。可動部材１１がさらに変位
し第一の光ファイバ端部１が第三の光ファイバ端部３に
かかりはじめると、第三の光ファイバ端部３にも光信号
が入光しはじめる。

【００２９】この段階では、第一の光ファイバ端部１と
第二の光ファイバ端部２との対向面積は減少し、第一の
光ファイバ端部１と第三の光ファイバ端部３との対向面
積は増加する。さらに第一の光ファイバ端部１が変位
し、第一の光ファイバ端部１と第三の光ファイバ端部３
との対向位置が完全に一致したときに、第一の光ファイ
バ端部１から第三の光ファイバ端部３が受ける受光量は
最大となる。このとき第一の光ファイバ端部１から第二
の光ファイバ端部２への光信号はなくなる。さらに第一
の光ファイバ端部１が変位すると、第一の光ファイバ端
部１と第三の光ファイバ端部３との対向面積は減少し、
対向位置からはずれたときに第三の光ファイバ端部３へ
の光信号はなくなる。

【００３０】本第二実施例の場合も第一実施例同様に、
可動部材１１に取付けられた第一の光ファイバ端部１の
変位にともなって変化する第二の光ファイバ端部２およ
び第三の光ファイバ端部３からの受光量の大きさを比較
手段１６が取込み比較することによって機械的変位を光
学的に測定することができる。

【００３１】本第二実施例では、固定部材１２に第二の
光ファイバ端部２と第三の光ファイバ端部３とが取付け
られ比較を行うので、図４に示すように感度の高い検出
領域を拡大することができる。

【００３２】ここで、本発明第二実施例における第一の
光ファイバ端部１の変位と受光量との関係を実験結果に
基づいて説明する。図５は本発明第二実施例における測
定系の位置関係を説明する図、図６は本発明第二実施例
における変位量に対する受光量の変化を示す図である。

【００３３】第一の光ファイバ端部１に対し、第二の光
ファイバ端部２および第三の光ファイバ端部３を端面間
距離Ｓ（１ｍｍおよび２ｍｍ）をもって対向させ、第二
の光ファイバ端部２と第三の光ファイバ端部３とをそれ
ぞれの外周から０．５ｍｍの間隔をおいて配置する。第
一の光ファイバ端部１から光信号を発信させながら、第
一の光ファイバ端部１の中心が第三の光ファイバ端部３
の中心に合致する位置からＡ矢方向に破線の位置まで移
動させたときのそれぞれの位置での第二の光ファイバ端
部２および第三の光ファイバ端部３の受光量Ｐ₁（ｄＢ
ｍ）およびＰ₂（ｄＢｍ）を計測しその差Ｐ₁−Ｐ
₂（ｄＢｍ）を求める。

【００３４】その測定結果は図６に示すようになる。図
の横軸は変位量（ｍｍ）で縦軸は受光量の比（対数的に
は差）を（ｄＢｍ）で示す。端面間距離Ｓが１ｍｍの場
合には変位量が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲でほぼ直
線的に変化し、端面間距離Ｓが２ｍｍの場合には０〜
２．５ｍｍにわたって直線的に変化することが確認され
た。また、図７は本発明第二実施例における変位量に対
する受光量の変化の非線形誤差（％）を示したもので、
変位量０〜１．５ｍｍにわたってその非線形誤差は±
２．５％以内におさえられていることがわかる。

【００３５】（第三実施例）図８は本発明第三実施例の
構成を示す概念図である。

【００３６】本発明第三実施例は、検出すべき変位が生
じる可動部材１１に取付けられた第一の光ファイバ端部
１と、この第一の光ファイバ端部１に対向し固定部材１
２に取付けられた第二の光ファイバ端部２とを備え、こ
の第一の光ファイバ端部１に並行して第三の光ファイバ
端部３が可動部材１１に取付けられ、第一の光ファイバ
端部１と第二の光ファイバ端部２との間を通過する光信
号の大きさと、第三の光ファイバ端部３と第二の光ファ
イバ端部２との間を通過する光信号の大きさとを比較す
る比較手段１６が備えられる。

【００３７】図９は本発明第三実施例における光軸方向
からみた可動部材の変位量に対する受光量を示す図であ
る。本第三実施例の場合、第一の光ファイバ端部１と第
二の光ファイバ端部２とが対向していない状態では、光
信号発生手段１３からの光信号は、第一の光ファイバ端
部１から第二の光ファイバ端部２には入光せず、したが
って受光量は零を示す。可動部材１１に変位を生じ第一
の光ファイバ端部１が第二の光ファイバ端部２にかかる
と、第一の光ファイバ端部１からの光信号が第二の光フ
ァイバ端部２に入光し、その対向面積に応じて受光量が
増加する。第一の光ファイバ端部１が第二の光ファイバ
端部２に完全に一致したときに受光量が最大となる。こ
のとき第三の光ファイバ端部３はまだ第二の光ファイバ
端部２に対向する位置にはないので、第二の光ファイバ
端部２には光信号は入光していない。可動部材１１がさ
らに変位し第三の光ファイバ端部３が第二の光ファイバ
端部２にかかると、第二の光ファイバ端部２に光信号が
入光しはじめる。

【００３８】この段階では、第一の光ファイバ端部１と
第二の光ファイバ端部２との対向面積が減少し、第三の
光ファイバ端部３と第二の光ファイバ端部２との対向面
積は増加する。さらに可動部材１１が変位し、第三の光
ファイバ端部３と第二の光ファイバ端部２との対向位置
が完全に一致したときに、第二の光ファイバ端部２が第
三の光ファイバ端部３から受ける受光量は最大となり、
第一の光ファイバ端部１から第二の光ファイバ端部２へ
の光信号はなくなる。さらに可動部材１１が変位する
と、第三の光ファイバ端部３と第二の光ファイバ端部２
との対向面積は減少し、対向しなくなったときに第二の
光ファイバ端部２への光信号が零を示す。

【００３９】本第三実施例は、可動部材１１側に第一の
光ファイバ端部１および第三の光ファイバ端部３が設け
られた第二実施例とは逆の構成になるが、比較手段１６
による光信号の大きさの比較は第二実施例同様に行わ
れ、同様の効果を得ることができる。

【００４０】（第一応用例）図１０は、第一応用例の要
部の構成を示す図である。第一応用例は投げ込み形圧力
センサの例を示したもので、圧力を受けて変位するベロ
ーズ２１と、このベローズ２１を密閉状態で固定する筐
体２２と、ベローズ２１の受圧面の内側に一方の端部が
固定され変位を伝達する軸２３と、この軸２３の他方の
端部が固定され伝達された変位にしたがって変形する板
バネ２４と、この板バネ２４を支持する固定部１５と、
板バネ２４に固定された第一の光ファイバ端部１と、こ
の第一の光ファイバ端部１に対向して配置された第二の
光ファイバ端部２と、この第二の光ファイバ端部２に平
行して配置された第三の光ファイバ端部３と、第二の光
ファイバ端部２および第三の光ファイバ端部３を固定す
る固定部材１２とが備えられる。筐体２２内には除湿剤
２５が収容される。

【００４１】図１１はこの第一応用例を用いた測定系の
全体構成を示す図である。これは、オイルタンクに貯蔵
されたオイルの残量を計測する例を示したものである。
オイルタンク３１の底部に投入された圧力センサ１０の
ベローズ２１には貯蔵されたオイルの圧力が加わり、ベ
ローズ２１は筐体２２内部に向けて変位する。この変位
にともなって板バネ２４が軸２３により押し出され、第
一の光ファイバ端部１を移動させる。

【００４２】第一の光ファイバ端部１には光信号発生手
段１３から光信号が送信されているので、その変位量に
応じて第二の光ファイバ端部２および第三の光ファイバ
端部３から受光量が受光量比計測部３２に送出される。
受光量比計測部３２では送信された受光量の比を計測
し、計算処理部３３がその受光量比を油面レベルのデー
タに変換しデータ表示部３４が表示する。変換されたデ
ータは送信部３５からテレコントロール回線３６を介し
て遠隔地３７に伝送される。遠隔地３７では受信部３８
がそのデータを受信し、記憶部３９に記憶するとともに
表示部４０に表示する。

【００４３】（第二応用例）図１２は第二応用例の要部
の構成およびその測定系の全体構成を示す図である。第
二応用例はガス圧を測定する例を示したもので、ガスの
圧力を計測するブルドン管４１にベローズ４２が取付け
られ、このベローズ４２の受圧面の外側に変位を伝達す
る軸４３の一方の端部が固定される。軸４３の他方の端
部には圧力センサ１０が固定される。圧力センサ１０は
第一応用例同様に構成される。ベローズ４２および圧力
センサ１０は筐体４３内に収容される。

【００４４】ブルドン管４１内のガス圧の変動にともな
ってベローズ４２に変位が発生し、この変位に応じて圧
力センサ１０が第一応用例同様に受光量を検出し、受光
量比計測部３２が受光量の比を計測する。そのデータを
計算処理部３３がガスの圧力値に変換処理し、データ表
示部３４に表示するとともに、送信部３５からテレコン
トロール回線３６を介して遠隔地３７に送信する。遠隔
地３７では第一応用例同様の処理を行う。

【００４５】（第三応用例）第三応用例は変位センサを
モジュール化したもので、図１３（ａ）は第三応用例の
構成を示す平面断面図、（ｂ）はその側面断面図であ
る。本第三応用例は、筐体５１内に、板バネ２４に固定
された第一の光ファイバ端部１と、第二の光ファイバ端
部２および第三の光ファイバ端部３とが収容される。第
一の光ファイバ端部１、第二の光ファイバ端部２および
第三の光ファイバ端部３にはそれぞれ光コネクタ４が取
付けられ、板バネ２４には圧力印加部５２が固定され、
筐体５１内の板バネ２４が変位を受ける側には過度の変
位を阻止するためのストッパ５３が固定される。

【００４６】（第四応用例）図１４は第四応用例の構成
を示す概念図である。本第四応用例は、温度センサに応
用したもので、変位センサが図１３に示す圧力印加部５
２を介してバイメタル５３の変位を検出し温度変化を測
定する。

【００４７】（第五応用例）図１５は第五応用例の構成
を示す概念図である。本第五応用例は、近接スイッチあ
るいは非接触変位量計測センサに応用したもので、変位
センサの圧力印加部５２に固定磁石５４が固定され、可
動磁石５５の移動にともなって生じる変位を検出する。
スイッチとして使用する場合には光信号の「接」または
「断」を行う。

【００４８】（第六応用例）図１６は第六応用例の構成
を示す概念図である。本第六応用例は、加速センサある
いは傾斜センサに応用したもので、変位センサの圧力印
加部５２に重り５６が固定され、この重り５６が加速あ
るいは傾きを受けたときの変位を検出する。

【００４９】（第七応用例）図１７は第七応用例の構成
を示す概念図である。本第七応用例は、湿度センサに応
用したもので、変位センサの圧力印加部５２と固定部５
９との間に湿度により伸縮する湿度検知部（例えば毛
髪）５７が設けられ、この湿度検知部５７に張力を与え
るバネ６０が圧力印加部５２とバネ固定板５８との間に
設けられる。湿度の変化にともなって伸縮する湿度検知
部５７の変位を検出し湿度を測定する。

【００５０】（第八応用例）図１８は第八応用例の構成
を示す概念図である。本第八応用例は、コンピュータ用
その他キーボードに応用したもので、変位サンセの圧力
印加部５２にキー６１が固定され、このキー６１の上下
動にともなって生じる変位により第一の光ファイバ端部
１から入力する光信号を「接」、「断」する。キーボー
ドは楽器にも応用できる。

【００５１】（第九応用例）図１９は第九応用例の構成
を示す概念図である。本第九応用例は、スイッチに応用
したもので、変位センサの圧力印加部５２にスイッチレ
バー６２を取付け、このスイッチレバー６２の回動にと
もなって生じる変位により光信号の「接」または「断」
を行う。

【００５２】（第十応用例）図２０は第十応用例の構成
を示す概念図である。本第十応用例は、電気─光変換器
に応用したもので、この例では、変位センサの圧力印加
部５２にスピーカ６３の振動部が機械的に接続され、ス
ピーカ６３の振動にともなって生じる変位を検出し、こ
の検出信号を電気信号に変換する。

【００５３】（第十一応用例）図２１（ａ）は第十一応
用例の構成を示す正面からみた概念図、（ｂ）はその側
面からみた概念図である。本第十一応用例は、ボリュー
ムに応用したもので、変位センサの圧力印加部５２にダ
イヤル６４のらせん状の摺動面を当接させ、ダイヤル６
４の回動にともなって生じる上下方向の変位を検出しそ
の出力を調節する。接点がないので劣化の影響を受けな
い。

【００５４】（第十二応用例）図２２は第十二応用例の
構成を示す概念図である。本第十二応用例は、リレーに
応用したもので、変位センサの圧力印加部５２に回動す
る板バネ６４の一端を当接させ、他端部近傍に電磁石６
５を配置し、板バネ６４が電磁石に吸引されたときの変
位によりリレー動作を検出する。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
ファイバを通過する光量の変化を検出することにより、
機械的変位を光学的に検出することができる。その構造
は光信号を送信する光ファイバ端部と光信号を受信する
光ファイバ端部とのいずれかが変位にともなって移動す
るだけの単純な構成であるために、小型かつ軽量化をは
かることができ、寿命を長くし保守に要する工数を低減
することができる。

【００５６】さらに、極く小さな変位であっても検出が
可能であり、温度変化および接続部の光損失が少ないの
で高い検出精度を得ることができる。検出系に電気的手
段が用いられないので、可燃性あるいは爆発性の液体ま
たはガス体にも利用することができる。

【００５７】また、測定を目的とした検出系以外にも、
音響電気変換素子、スイッチ素子としても広く利用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一実施例の構成を示す概念図。

【図２】本発明第一実施例における光軸方向からみた可
動部材の変位量に対する受光量を示す図。

【図３】本発明第二実施例の構成を示す概念図。

【図４】本発明第二実施例における光軸方向からみた可
動部材の変位量に対する受光量を示す図。

【図５】本発明第二実施例における測定系の位置関係を
説明する図。

【図６】本発明第二実施例における変位量に対する受光
量の変化を示す図。

【図７】本発明第二実施例における変位量に対する受光
量の変化の非線形誤差を示す図。

【図８】本発明第三実施例の構成を示す概念図。

【図９】本発明第三実施例における光軸方向からみた可
動部材の変位量に対する受光量を示す図。

【図１０】第一応用例の要部の構成を示す図。

【図１１】第一応用例を用いた測定系の全体構成を示す
図。

【図１２】第二応用例の要部の構成およびその測定系の
全体構成を示す図。

【図１３】（ａ）は第三応用例の構成を示す平面断面
図、（ｂ）はその側面断面図。

【図１４】第四応用例の構成を示す概念図。

【図１５】第五応用例の構成を示す概念図。

【図１６】第六応用例の構成を示す概念図。

【図１７】第七応用例の構成を示す概念図。

【図１８】第八応用例の構成を示す概念図。

【図１９】第九応用例の構成を示す概念図。

【図２０】第十応用例の構成を示す概念図。

【図２１】（ａ）は第十一応用例の構成を示す正面から
みた概念図、（ｂ）はその側面からみた概念図。

【図２２】第十二応用例の構成を示す概念図。

【符号の説明】

１第一の光ファイバ端部２第二の光ファイバ端部３第三の光ファイバ端部４光コネクタ１０圧力センサ１１可動部材１２固定部材１３光信号発生手段１４検出手段１５固定部１６比較手段２１、４２ベローズ２２、４３、５１筐体２３軸２４、６４板バネ２５除湿剤３１オイルタンク３２受光量比計測部３３計算処理部３４データ表示部３５送信部３６テレコントロール回線３７遠隔地３８受信部３９記憶部４０表示部４１ブルドン管５２圧力印加部５３バイメタル５４固定磁石５５可動磁石５６重り５７湿度検知部５８バネ固定板５９固定部６０バネ６１キー６２スイッチレバー６３スピーカ６５電磁石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検出すべき変位が生じる可動部材に取付
けられた第一の光ファイバ端部と、この第一の光ファイ
バ端部に対向し固定部材に取付けられた第二の光ファイ
バ端部と、前記二つの光ファイバ端部の間を通過する光
信号を検出する手段とを備えたことを特徴とする光ファ
イバ変位センサ。
【請求項２】前記第二の光ファイバ端部に並行して第
三の光ファイバ端部が前記固定部材に取付けられ、前記
第一の光ファイバ端部と前記第二の光ファイバ端部との
間を通過する光信号の大きさと、前記第一の光ファイバ
端部と前記第三の光ファイバ端部との間を通過する光信
号の大きさとを比較する手段を備えた請求項１記載の光
ファイバ変位センサ。
【請求項３】前記第一の光ファイバ端部に並行して第
三の光ファイバ端部が前記可動部材に取付けられ、前記
第一の光ファイバ端部と前記第二の光ファイバ端部との
間を通過する光信号の大きさと、前記第三の光ファイバ
端部と前記第二の光ファイバ端部との間を通過する光信
号の大きさとを比較する手段を備えた請求項１記載の光
ファイバ変位センサ。
【請求項４】前記可動部材が被検出圧力により変位を
生じるように構成され、請求項１ないし３のいずれかに
記載の変位センサを含む圧力センサ。
【請求項５】前記被検出圧力は液圧である請求項４記
載の圧力センサ。
【請求項６】前記可動部材は振動部材である請求項１
ないし３のいずれかに記載の圧力センサ。