JPS59104511A - Pressure sensor - Google Patents

Pressure sensor

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Publication number
JPS59104511A
JPS59104511A JP21410982A JP21410982A JPS59104511A JP S59104511 A JPS59104511 A JP S59104511A JP 21410982 A JP21410982 A JP 21410982A JP 21410982 A JP21410982 A JP 21410982A JP S59104511 A JPS59104511 A JP S59104511A
Authority
JP
Japan
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light
diaphragm
optical fiber
pressure
lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP21410982A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuji Nakai
中井 克滋
Takashi Kishimoto
隆 岸本
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.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority to JP21410982A priority Critical patent/JPS59104511A/en
Publication of JPS59104511A publication Critical patent/JPS59104511A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0076Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means
    • G01L9/0077Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means for measuring reflected light

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attain a pressure sensor which has a simple constitution and a small size and is difficult to break, by measuring the variance of the quantity of the light which passes through a distributed index lens from an optical fiber and is reflected by a diaphragm and is made incident to the optical fiber again. CONSTITUTION:When a pressure sensor 11 is so arranged that a bottom part 23b of the sensor 11 faces a position where pressure should be measured, a pressure 18 is applied to a diaphragm 22 through a round hole 23a. Then, the diaphragm 22, especially, the part near its center is displaced in the axial direction of a distributed index lens 17. Since the direction of the light which is emitted from an end face 17b and is reflected by the diaphragm 22 is changed, the quantity of the light which is made incident to the lens 17 again and is made incident to a light quantity measuring part through an optical fiber 12b is changed also. Consequently, the pressure 18 applied to the diaphragm 22 is measured by the variance of this quantity of light.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧力を計測する為の圧力センサに関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a pressure sensor for measuring pressure.

第1図は従来から使用されている圧力センサの一種であ
る力平衡式圧力センサを示している0この第1図に示す
様に、力平衡式圧力センサ(1)は、支点(2)に支え
られたフォースバー(3)を有しておシ、このフォース
バー(3)の一端には剛性の棒状部材(4)を介してダ
イヤフラム(5)が連結され、他端には電磁石を構成す
るフォースコイル(6)が設けられている。ダイヤフラ
ム(5)は、剛性の厚板部(5a)と、この厚板部(5
a)の外周囲に広がる様にこれと一体に成形された薄板
部(5b)とから成っている。この薄板部(5b)は、
波状を成すと共に、弾性を有している。そして厚板部(
5a)は棒状部材(4)の一端に固定され、薄板部(5
b)の周辺はセンサ(1)の筐体に固定されている。
Figure 1 shows a force balance type pressure sensor, which is a type of pressure sensor that has been used conventionally.As shown in Figure 1, the force balance type pressure sensor (1) is attached to a fulcrum (2). It has a supported force bar (3), one end of which is connected to a diaphragm (5) via a rigid rod-shaped member (4), and the other end constitutes an electromagnet. A force coil (6) is provided. The diaphragm (5) includes a rigid thick plate portion (5a) and a rigid thick plate portion (5a).
It consists of a thin plate part (5b) formed integrally with this so as to extend around the outer periphery of the part a). This thin plate part (5b) is
It is wavy and has elasticity. And the thick plate part (
5a) is fixed to one end of the rod-shaped member (4), and is attached to the thin plate part (5a).
The periphery of b) is fixed to the housing of the sensor (1).

支点(2)とフォースコイル(6)との略中間位置には
、フォースバー(3)に設けられ且つ磁性材料から成る
被検出部材(ン’a)と、この被検出部材(7a)に対
向する様にセンサ(1)の筐体に固定された検出部材(
7b)とを有する変位検出器(7)が配設されている。
Approximately midway between the fulcrum (2) and the force coil (6), there is a detected member (n'a) provided on the force bar (3) and made of a magnetic material, and a detected member (7a) facing the detected member (7a). The detection member (
7b) is provided.

変位検出器(力は、対向する2つの部材(7aX7b)
  間の距離が小さくなるにつれて大きい値の電流を出
力する様に構成されている。−またこの変位検出器(7
)は導線を介して増巾器(8)及びフォースコイル(6
)に順次接続されている。
Displacement detector (force is measured by two opposing members (7aX7b)
The structure is such that as the distance between them becomes smaller, a larger value of current is output. - Also this displacement detector (7
) is connected to the amplifier (8) and force coil (6) via the conductor wire.
) are connected sequentially.

フォースコイル(6)に対向する位置には、永久磁石(
9a)を備えたフォースモーク(9)がセンサ(1)の
筐体に固定されており、電磁石であるフォースコイル(
6)と永久磁石(9a)とは互いに反発力を生ずる磁界
を発生する様に構成されている。
A permanent magnet (
A force smoke (9) equipped with a force coil (9a) is fixed to the housing of the sensor (1), and a force coil (9a), which is an electromagnet, is fixed to the housing of the sensor (1).
6) and the permanent magnet (9a) are configured to generate a magnetic field that causes repulsion to each other.

以上のような構成の力平衡式圧力センサ(1)に於いて
は、ダイヤフラム(5)に矢印P方向から圧力uO)が
印加されると、フォースバー(3)が支点(2)を中心
として第1図に於いて時計回多方向へ回動する。
In the force-balanced pressure sensor (1) configured as described above, when a pressure uO) is applied to the diaphragm (5) from the direction of arrow P, the force bar (3) moves around the fulcrum (2). In FIG. 1, it rotates clockwise in multiple directions.

すると被検出部材(7a)が検出部材(7b)へ接近す
る為に、変位検出器(7)の出力する電流が〕1コ大さ
れる。
Then, since the member to be detected (7a) approaches the detection member (7b), the current output from the displacement detector (7) is increased by 1.

増巾器(9)は、変位検出器(7)からの電流を増1〕
シて7、t−スコイ)v(6)へ供給する。この増巾さ
れた電流を供給されたフォースコイル(6)はダイヤス
ラム(5)に圧力が印加される以前よシも強い磁界を発
生するので、この磁界と永久磁石(9a)による磁界と
の反発力も増大する。そして、矢印P方向の圧力(lO
)による時計回多方向の回動モーメントと、フォースコ
イル(6)及び永久磁石(9a)の互いの磁界の反発力
による反時計回多方向の回動モーメントとが平衡する位
置で、フォースバー(3)の回動が停止する。
The amplifier (9) increases the current from the displacement detector (7)1]
7, t-scoi) v(6). The force coil (6) supplied with this amplified current generates a stronger magnetic field than before the pressure is applied to the diamond slam (5), so this magnetic field and the magnetic field caused by the permanent magnet (9a) are combined. The repulsive force also increases. Then, the pressure in the direction of arrow P (lO
The force bar ( 3) rotation stops.

従ってその時の電流或いはこの電流による電圧を図外の
電流測定部または電圧測定部によって測定すれば、矢印
P方向の圧力00)の大きさを計測することができる。
Therefore, by measuring the current at that time or the voltage caused by this current using a current measuring section or a voltage measuring section not shown, the magnitude of the pressure 00) in the direction of arrow P can be measured.

また矢印Pの方向が逆の場合、即ちダイヤフラム(5)
に負圧が印加された場合にも、上述とは通の動作によっ
てその圧力が計測され得る。
Also, if the direction of arrow P is opposite, that is, the diaphragm (5)
Even when negative pressure is applied to the sensor, the pressure can be measured by the same operation as described above.

しかしこの様な力平衡式圧力センサ(1)は、圧力検出
部カ月反雑な構成を有している為にセンサ(1)全体が
大型になシ且つ衝撃等によって破損し易い。
However, such a force-balance type pressure sensor (1) has a pressure detection section having a complicated structure, so that the sensor (1) as a whole is large-sized and easily damaged by impact or the like.

また力平衡式圧力センナ(1)は、圧力検出部が複雑な
構成を有している為に検出ロスが多く、シかも振動板等
の機械的変化や、各部材の膨張或いは収縮を引き起こす
温度変化等の環境変化に影響され易いので、正確な計測
結果を得ることが容易でない。
In addition, the force-balance type pressure sensor (1) has a complicated pressure detection section, so there is a lot of detection loss. It is not easy to obtain accurate measurement results because it is easily influenced by environmental changes such as environmental changes.

また力平衡式圧力センサ(1)は、フォースコイル(6
)、変位検出器(7)、増巾器(8)及びフォースモー
ク(9)等の電磁気的な部材を使用しているので、電磁
気的な環境変化にも影響され易く、このことによっても
正確な計測結果を得ることが容易でない。
In addition, the force balance type pressure sensor (1) has a force coil (6
), displacement detector (7), amplification device (8), force smoke (9), and other electromagnetic components, they are easily affected by electromagnetic environmental changes, and this also makes it difficult to maintain accuracy. It is not easy to obtain accurate measurement results.

また力平衡式圧力センサ(1)は、圧力検出位置にとの
センサ(1)を配置する必要があるので、圧力検出位置
を変更する度にこのセンサ(1)を移動させる必要がち
)、実用上非常に不便である。
In addition, the force balance type pressure sensor (1) requires the sensor (1) to be placed at the pressure detection position, so it is often necessary to move this sensor (1) every time the pressure detection position is changed). Above is very inconvenient.

更にまた、上述の様な力平衡式圧カセンザ(1)以外に
、例えば感圧ダイオードを使用した圧力センサも従来か
ら使用されているが、このコ≦合も感圧ダイオードとい
う電気的な素子を使用している為に、電磁気的な環境変
化に影響され易く、正確な計測結果を得ることが容易で
ない。
Furthermore, in addition to the force-balanced pressure sensor (1) described above, pressure sensors using pressure-sensitive diodes, for example, have also been used in the past. Since it is used, it is easily affected by electromagnetic environmental changes, making it difficult to obtain accurate measurement results.

本発明は、屈折率分布型レンズと、少なぐとも1本の光
ファイバと、ダイヤスラムとを具備し、このダイヤフラ
ムが圧力を受容することによって前記屈折率分布型レン
ズの軸心方向−\変位し、前記光ファイバから射出され
前記屈折率分布ニレンズを通過して前記ダイヤスラムに
よって反射され再び前記屈折率分布型レンズを通過して
前記光ファイバへ入射する光の量が前記変位によって変
化する様に構成した圧力センサに係るものである0この
様に構成することによって、圧力検出部が極めて簡単な
構成で非常に小型であり且つ衝撃等によっても破損しに
<<、シかも光学式である為に、上述の保に圧力検出部
が極めて簡単な構成で非常に小型であり且つ衝撃等によ
っても破損しにくいことと損保って、機械的、温度的及
び電磁気的に安定していて耐環境性があると共に検出ロ
スが少なく、従って常に正確な計測結果を得ることがで
き、更にまた圧力部の光ファイノくを長くすればセンナ
全体を移mlbすることなく容易に圧力検出位置を変更
できるので、実用上非常に便利な圧カセンザを提供する
ことができる。
The present invention comprises a gradient index lens, at least one optical fiber, and a diaphragm, and when the diaphragm receives pressure, the gradient index lens is displaced in the axial direction. and the amount of light that is emitted from the optical fiber, passes through the gradient index lens, is reflected by the diaphragm, passes through the gradient index lens again, and enters the optical fiber changes depending on the displacement. This relates to a pressure sensor configured in this way.By configuring it in this way, the pressure detection part has an extremely simple configuration, is extremely small, and is resistant to damage due to impact, etc., and is an optical type. Therefore, in addition to the above-mentioned features, the pressure detection part has an extremely simple structure, is extremely small, and is not easily damaged by shocks, etc., and is mechanically, thermally, and electromagnetically stable, and environmentally resistant. It has high performance and low detection loss, so accurate measurement results can always be obtained.Furthermore, by lengthening the optical fiber in the pressure section, the pressure detection position can be easily changed without moving the entire senna. , it is possible to provide a pressure sensor that is very convenient in practice.

以下、本発明の錆1〜第6芙施例を、第2図〜第7図を
参照しながら説明する。
Hereinafter, rust examples 1 to 6 of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 7.

第2図〜第5図は、本発明による圧力センサの第1実施
例を示している。この第2図〜第5図に示す様に、圧力
センサUυは、2本の光ファイノ((12a) (12
b)が内挿され且つステンレス等から成る光ファイバガ
イド賭を有している。このガイド(13)は大径部(1
5a)及び小径部(13b)から成る段付きの円筒状を
成しておシ、大径部(13a)の内径は光フアイバコー
ド(14a)(14b)の夫々の外径の略2倍で1ム小
径部(13b)の内径は光ファイバ(12a)(12b
)の夫々の外径の略2倍である。
2 to 5 show a first embodiment of a pressure sensor according to the invention. As shown in FIGS. 2 to 5, the pressure sensor Uυ consists of two optical fins ((12a) (12
b) has an optical fiber guide insert inserted therein and made of stainless steel or the like. This guide (13) has a large diameter part (1
5a) and a small diameter part (13b), the inner diameter of the large diameter part (13a) is approximately twice the outer diameter of each of the optical fiber cords (14a) and (14b). The inner diameter of the 1 mm small diameter part (13b) is the same as the optical fiber (12a) (12b).
) is approximately twice the outer diameter of each.

2本の光ファイバ(12a) (12’b)は、2本の
光フアイバコード(14a) (14b)の一端部の被
覆屑を除去することによってこれらのコード(14a)
 (14b)力らそれらの一端部を露出されている。そ
して2本の光ファイバ(12a) (12b)と光フア
イバコード(14a) (14b)とは、元ファイバ(
12a) (12b)の露出部分の周面を互いに密接さ
せた状態で、この露出部分の先端が小径部(13b)の
開口端と面一になるま七人径部(13a)の開口端から
挿入され、その後にエポキシ樹脂等の接着剤(tωによ
ってガイド(13)内に固定されている。なおコード(
14a)の他端部は図外の従来公知のツム源に接続され
ておシ、コード(14b)の他端部は光電池等を組み込
んだ図外の従来公知の光量計測部に接続されている。
The two optical fibers (12a) (12'b) are separated by removing coating waste from one end of the two optical fiber cords (14a) (14b).
(14b) One end of them is exposed from the force. The two optical fibers (12a) (12b) and the optical fiber cord (14a) (14b) are the original fiber (
12a) With the circumferential surfaces of the exposed portions of (12b) in close contact with each other, from the open end of the seven-diameter portion (13a) until the tip of this exposed portion is flush with the open end of the small diameter portion (13b). The cord (
The other end of the cord (14a) is connected to a conventionally known power source (not shown), and the other end of the cord (14b) is connected to a conventionally known light amount measuring section (not shown) incorporating a photovoltaic cell or the like. .

光ファイバ(12a) (12b)が内挿固定された状
態のガイド(]3)の小径部(15b)は、ステンレス
等で円筒状に構成されたフェルールμ6)内に挿入され
ているが、このフェルール(leの一端側には、ガラス
或いは合成樹脂等で円柱状に構成された屈折率分布型レ
ンズ鼾ηが予め内挿されており、接着剤等によってフェ
ルール(L6)内に固定されている。なおこの屈折率分
布沢レンズIlnは、その値が軸心に於いて最大で且つ
半径方向へ二乗分弗近似で減少する屈折率分布を有し、
光の蛇行周期の1/4ピツチ(nを自然数とした場合の
n + 1/4ピツチでもよい)の長さを有している。
The small diameter part (15b) of the guide (]3) with the optical fibers (12a) and (12b) inserted and fixed therein is inserted into a cylindrical ferrule μ6) made of stainless steel or the like. A gradient index lens η made of glass or synthetic resin in a cylindrical shape is inserted in advance at one end of the ferrule (L6), and is fixed within the ferrule (L6) with adhesive or the like. Note that this refractive index distribution lens Iln has a refractive index distribution whose value is maximum at the axial center and decreases in the radial direction by a square division approximation,
It has a length of 1/4 pitch (n + 1/4 pitch where n is a natural number) of the meandering period of light.

小径部(13b)はその端面をレンズ(17)の一方の
端面(17a)に密接され、光ファイバ(12a) (
12b)が共にレンズμηから最大光量を得られる位置
で、フェルール1L6Jの壁面に設けられた小孔(16
a)から注入されたエポキシ樹脂等の接着剤圓によって
フェルールα6)内に固定されている。なおレンズ(1
71が内挿固定されているフェルール([6)の開口端
付近の壁面には、軸心方向に延びる切欠き(16b)及
びこの切欠き(16b)とフェルール(161の内周面
とを連通ずる切欠き(16c)が形成されている。そし
てレンズ軽の他方の端面(17b)は、この開口端よシ
も僅かに内側に位置している。
The end face of the small diameter portion (13b) is brought into close contact with one end face (17a) of the lens (17), and the optical fiber (12a) (
A small hole (16
It is fixed within the ferrule α6) by a circle of adhesive such as epoxy resin injected from a). In addition, the lens (1
The wall surface near the opening end of the ferrule ([6) into which the ferrule 71 is inserted and fixed has a notch (16b) extending in the axial direction and connecting the notch (16b) with the inner circumferential surface of the ferrule (161). A communicating notch (16c) is formed, and the other end surface (17b) of the lens element is located slightly inside this opening end.

フェルール(161の切欠き(16b) (16c)側
の端面には、ステンレス等で薄い円板状に構成されたダ
イヤフラムI24が当接され、この状態でキャップX靭
がこの端部に冠着されて接着剤等でフェルールθQの外
周面に固定されている。キャップ(23)は、中心に円
形孔(23+a)が形成された底部(2ろb)を有する
円筒状を成しておシ、ステンレス等から成っているOな
お切欠き(16b) (16c)は、ダイヤフラム(四
、レンズ住ηの端面(17b) 、及びフェルール叫の
内周面が形成する空間の空気抜きとなっている。
A diaphragm I24 made of stainless steel or the like and configured in a thin disc shape is brought into contact with the end face of the ferrule (161) on the notch (16b) (16c) side, and in this state, a cap X is attached to this end. The cap (23) is fixed to the outer circumferential surface of the ferrule θQ with an adhesive or the like. The notches (16b) (16c) made of stainless steel or the like serve as air vents in the space formed by the end face (17b) of the diaphragm (4) and the inner peripheral surface of the ferrule.

以上の様な構成の圧力センサ(111を使用して圧力を
計測する為には、まず図外の光源から光ファイバ(12
a)を経由してレンズt171中へ光を射出する。
In order to measure pressure using the pressure sensor (111) configured as described above, first connect an optical fiber (121) from a light source (not shown).
Light is emitted into the lens t171 via a).

レンズMηは光の蛇行周期の174ピツチの長さを有し
ているが、光ファイバ(12a)はその光軸がその略半
径分だけレンズ面の軸心からずれているので、端面(1
7b)からはこの端面(17b)に対して直角以外の角
度で元が射出される。端面(17b)から射出されダイ
ヤスラム(2旧こよって反射された光の内の所定量は再
度端面(17b)からレンズ面中へ入射し、レンズ面中
へ入射した光の内のまた所定量は光ファイバ(12b)
へ入射して図外の光量計測部へ導かれる。
The lens Mη has a length of 174 pitches corresponding to the meandering period of light, but since the optical axis of the optical fiber (12a) is shifted from the axis of the lens surface by approximately the radius, the end face (1
7b), the element is ejected at an angle other than perpendicular to this end face (17b). A predetermined amount of the light emitted from the end surface (17b) and reflected by the diaphragm (2) enters the lens surface again from the end surface (17b), and a predetermined amount of the light that has entered the lens surface is reflected again. is optical fiber (12b)
and is guided to a light amount measuring section (not shown).

この様な状態にある圧力センサIJ1)を底部(23b
)が圧力計i1++i1位置に対向する様に配置すると
、その圧力u81が円形孔(25a)を通してダイヤフ
ラム(2つに印加されるので、このダイヤスラム(22
1の特に中心付近がレンズu7)の軸心方向へ変位する
。すると端面(17b)から射出されダイヤフラム嗅に
よって反射されていた光線の方向が変化する為に、端面
(17b)からレンズu7)中へ再度入射し、光ファイ
バ(12b)を経由して図外の光量計測部へ入射する光
量も変化する。従ってこの光量の変化によってダイヤス
ラムシ旧こ印加されている圧力u印を計測することがで
きる。
The pressure sensor IJ1) in this state is placed at the bottom (23b).
) is arranged to face the pressure gauge i1++i1 position, the pressure u81 is applied to the diaphragm (two) through the circular hole (25a), so the diaphragm (22
1 is displaced in the axial direction of the lens u7). Then, the direction of the light ray that was emitted from the end face (17b) and reflected by the diaphragm changes, so it enters the lens u7) again from the end face (17b) and passes through the optical fiber (12b) to the outside of the figure. The amount of light incident on the light amount measuring section also changes. Therefore, the pressure U mark applied to the diaphragm can be measured by this change in the amount of light.

なおこの第1実施例に於いては、レンズaηの長さが光
の蛇行周期の1/4ピツチであシ、シかも2本の光ファ
イバ(12a) (12b)とレンズanとが投受光を
行う端面(17a)では、光ファイバ(12aX12b
)の光軸がその略半径分だけレンズ(17)の軸心から
ずれた状態で互いに隣接しているが、投受光用の2本の
光ファイバ(12a) (12b)を使用する場合は、
この様に配置することによって光ファイバ(12b)の
受光量が最も多くなシ、正確な計測を行うことができる
In this first embodiment, the length of the lens aη is 1/4 pitch of the meandering period of the light, and the two optical fibers (12a) (12b) and the lens an transmit and receive light. At the end face (17a) where optical fibers (12aX12b
) are adjacent to each other with their optical axes being shifted from the axis of the lens (17) by approximately the radius thereof, but when using two optical fibers (12a) and (12b) for transmitting and receiving light,
By arranging the optical fibers in this way, the amount of light received by the optical fiber (12b) is the largest, and accurate measurement can be performed.

またフェルール(16)の切欠き(16b) (16c
) illにある端面と端面(17b)との距離が、ダ
イヤフラムシ2)と端面(17b)との間隔を形成して
いるが、この距離が大き過ぎると元来の拡散等によって
元ファイバ(12b)の受光量が少なくなるので正確な
計測が困難になシ、逆にこの距離が/JSさ過ぎるとダ
イヤフラム12りの変位の為にこのダイヤフラム(2榎
と端面(17b)とが接触するおそれがあるので、この
距離は通常は0.01〜5.0 mm程度が望ましい。
Also, the notches (16b) (16c) of the ferrule (16)
The distance between the end face (17b) in the diaphragm 2) and the end face (17b) in the ill is the distance between the diaphragm 2) and the end face (17b), but if this distance is too large, the original fiber (12b) ) will decrease the amount of light received, making accurate measurement difficult.On the other hand, if this distance is too short, there is a risk that this diaphragm (2) will come into contact with the end surface (17b) due to the displacement of the diaphragm 12. Therefore, this distance is normally desirably about 0.01 to 5.0 mm.

第6図は不発明による圧力センサの第2芙施例の概略的
な構造を示している。この第6図に示す様に、底部(2
4a)そ有し略円筒状を成すダイヤフラムt24)が屈
折率分布型し/ズ同の外周面に接着剤等によって直接的
に取付けられていることを除いて、この第2実施例は第
2図〜第5図に示した第1実施例と実質的に同様の構成
であってよい。なおダイヤフラム(′14)の周壁(2
4b)は蛇腹状を成してお沙、この周壁(24b)と底
部(24a)とは略同じ厚さで且つ互いに一体に構成さ
れている。
FIG. 6 shows a schematic structure of a second embodiment of the pressure sensor according to the invention. As shown in Figure 6, the bottom (2
4a) This second embodiment is different from the second embodiment except that the diaphragm t24), which has a substantially cylindrical shape, is directly attached to the outer peripheral surface of the refractive index gradient type lens using an adhesive or the like. The structure may be substantially the same as that of the first embodiment shown in FIGS. In addition, the peripheral wall (2) of the diaphragm ('14)
4b) has a bellows-like shape, and the peripheral wall (24b) and the bottom part (24a) have substantially the same thickness and are integrally formed with each other.

この様な構成を有する第2夾施例の圧力センサを使用し
て圧力を計測する為には、まず図外の光源から光ファイ
バ(12a)を経由してレンズu7)中へ光を射出する
。レンズ(1ηは光の蛇行周期の1/4ピツチの長さを
有しているが、光ファイバ(12a)はその光軸がその
略半径分だけレンズU力の軸心からずれているので、端
面(17b)からはこの端面(17b)に対して直角以
外の角度で光が射出される。端面(17b)から射出さ
れダイヤフラム(至)の底部(24a)によって反射さ
れた元の内の所定量は再度端面(17b)からレンズ1
1η中へ入射し、レンズ(L7)中へ入射した光の内の
また所定量は光ファイバ(12b)へ入射して図外の光
量計測部へ導かれる。
In order to measure pressure using the pressure sensor of the second embodiment having such a configuration, first, light is emitted from a light source (not shown) into the lens u7 via the optical fiber (12a). . The lens (1η) has a length of 1/4 pitch of the meandering period of light, but since the optical axis of the optical fiber (12a) is offset from the axis of the lens U force by approximately the radius of the optical fiber (12a), Light is emitted from the end face (17b) at an angle other than perpendicular to the end face (17b).The light is emitted from the end face (17b) and reflected by the bottom (24a) of the diaphragm (end). For quantitative determination, use lens 1 again from the end surface (17b).
A predetermined amount of the light that enters into the lens (L7) enters the optical fiber (12b) and is guided to a light amount measuring section (not shown).

この様な状態にある第2実施例の圧力センサを底部(2
4a)が圧力計測位置に対向する様に配置すると、その
圧力時が底部(24a)に印加されるので、蛇腹状の周
壁(24b)が軸心方向へ圧縮されると共に、底部(2
4a)の特に中心付近がレンズu′Dの軸心方向へ変位
する。すると端面(17b)から射出され底部(24a
)によって反射されていた光線の方向が変化する為に、
端面(17b)からレンズtlL7)中へ再度入射し、
光ファイバ(12b)を経由して図外の光量計測部へ入
射する光景も変化する。従ってこの光量の変化によって
、底部(24a)に印刀目されている圧力時を計測する
ことができる。
The pressure sensor of the second embodiment in such a state is placed at the bottom (2
4a) is arranged so as to face the pressure measurement position, the pressure is applied to the bottom (24a), so the bellows-shaped peripheral wall (24b) is compressed in the axial direction, and the bottom (24a) is compressed in the axial direction.
4a), particularly near the center, is displaced in the axial direction of the lens u'D. Then, it is injected from the end face (17b) and the bottom part (24a
) changes the direction of the rays reflected by
It enters the lens tlL7) from the end surface (17b) again,
The scene when the light enters a light amount measuring section (not shown) via the optical fiber (12b) also changes. Therefore, by changing the amount of light, the pressure stamped on the bottom (24a) can be measured.

この様な本発明の第2実施例によれは、第1実施例に於
けるフェルールuLi)やキャップ(溺を使用すること
なく、第1実施例と略同様の動作によってダイヤフラム
e・υの底部(24a)に印加される圧力(18)を光
学的に計測することができる。
According to the second embodiment of the present invention, the bottom part of the diaphragm e/υ is removed by substantially the same operation as in the first embodiment, without using the ferrule uLi) or the cap (drying) in the first embodiment. The pressure (18) applied to (24a) can be measured optically.

第7図は本発明による圧力センサの第6実施例の概略的
な構造を示している。この第7図に示す様に、屈折率分
布型レンズf1゛0の一方の端面(17a)に密接され
ている光ファイバ■0が投受光を兼用している為に1本
であり、反射面付屈折率分布型レンズを使用した光分配
器等の従来公知の光分配器+27)を介して元ファイバ
(ン6)が投光用及び受光用の光ファイバ(31a) 
(51b)に接続されていることを除いて、この第6実
施例は第6図に示した第2実施例と実質的に同味の構成
であってよい。
FIG. 7 shows a schematic structure of a sixth embodiment of a pressure sensor according to the present invention. As shown in FIG. 7, there is only one optical fiber 0, which is closely connected to one end surface (17a) of the gradient index lens f1'0, and serves as both light emitting and receiving light. The source fiber (n 6) is connected to the optical fiber (31a) for light emission and light reception via a conventionally known light splitter (27) such as a light splitter using a graded index lens.
(51b), this sixth embodiment may have substantially the same configuration as the second embodiment shown in FIG.

この様な構成を有する第6実施例の圧力センサに於いて
は、投光用の元ファイバ(31a)から射出された光は
、光分配器(27)及び光ファイバぐ閲を通過してレン
ズ(17)内へ射出される。逆に底部(24a)によっ
て反射されてレンズ(l′Dから元ファイバシロ)内へ
入射した光は、光分配器t27)によって光ファイバ(
31a)及び(31b)の双方へ分配される。従って、
受光用の光ファイバ(31b)からは、底部(24a)
によって反射された光の内の所定量を得ることができる
In the pressure sensor of the sixth embodiment having such a configuration, the light emitted from the original fiber for light projection (31a) passes through the light distributor (27) and the optical fiber group and is then sent to the lens. (17) Injected into the interior. On the contrary, the light reflected by the bottom part (24a) and entering the lens (from l'D to the original fiber) is sent to the optical fiber (from the optical splitter t27).
31a) and (31b). Therefore,
From the optical fiber for light reception (31b), the bottom part (24a)
A predetermined amount of the light reflected by can be obtained.

この様な本発明の第6実施例によれば、レンズ(1′D
と光ファイバレ6)の夫々の光軸が互いに略同軸上に配
置される様に両者を対向密接させることができるので、
光ファイバ(26)によって受光される光量が最大にな
シ、よ)正確な計測結果を得ることができる。
According to the sixth embodiment of the present invention, the lens (1'D
and the optical fiber lever 6) can be closely opposed to each other so that their optical axes are substantially coaxial with each other.
If the amount of light received by the optical fiber (26) is maximized, accurate measurement results can be obtained.

以上、本発明を第1〜第6実施例に基いて説明したが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、各
種の変更が可能である。
The present invention has been explained above based on the first to sixth embodiments, but
The present invention is not limited to these examples, and various modifications are possible.

例えば、上述の第1実施例に於いては、円形孔(23a
)を通して圧力(taをダイヤフラム(2湯ζこ印加す
る様にしたが、フェルールu6)及びキャップ((財)
の夫夫の周壁に互いに連通ずる貫通孔を設けて、ダイヤ
フラム(22)と端面(17b)との間の空間に前記貫
通孔を通して圧力を印加し、これによってダイヤフラム
(2りをレンズ(171の軸心方向へ変位させる様にし
てもよい。
For example, in the first embodiment described above, the circular hole (23a
) to apply pressure (ta) to the diaphragm (2 hot water
Through holes communicating with each other are provided in the peripheral wall of the diaphragm (22) and the end surface (17b), and pressure is applied through the through hole to the space between the diaphragm (22) and the end surface (17b). It may also be displaced in the axial direction.

上述の如く、本発明による圧力センサによれば、ダイヤ
フラム、屈折率分布型レンズ及び光ファイバによって圧
力を検出する様にしているので、圧力検出部が極めて簡
単な構成で且つ非常に小型であシ、しかも衝撃等によっ
ても破損しにくい0また、本発明による圧力センサによ
れば、圧力検出部が極めて簡単な構成である為に検出ロ
スが少なく、シかも光学式である為に、上述の様に圧力
検出部が極めて簡単な構成で非常に小型であシ且つ衝撃
等によっても破損しにくいことと損保つ但 て、機械的、温度的及び電気的に安定していて耐環境性
があるので、ネに正確な計測結果を得ることができる。
As described above, according to the pressure sensor according to the present invention, the pressure is detected using the diaphragm, the gradient index lens, and the optical fiber, so the pressure detection section has an extremely simple configuration and is extremely small and compact. Moreover, according to the pressure sensor according to the present invention, the pressure detection part has an extremely simple configuration, so there is little detection loss, and since it is an optical type, it can be used as described above. In addition, the pressure detection part has an extremely simple configuration, is extremely small, and is not easily damaged or damaged by shocks, etc. However, it is mechanically, thermally, and electrically stable and environmentally resistant. , it is possible to obtain accurate measurement results.

また、本発明による圧力センサによれば、圧力検出部の
光ファイバを長くすることによって、光源や光量計測部
等を移動させることなく容易に圧力検出位置を変更でき
るので、実用上非常に便利である。
Furthermore, according to the pressure sensor according to the present invention, by lengthening the optical fiber of the pressure detection section, the pressure detection position can be easily changed without moving the light source, light amount measurement section, etc., which is very convenient in practice. be.

また、不発ツ」による圧力センナによれば、光ファイバ
の先端に屈折率分布型レンズを密接させ、この状態で屈
折率分布域レンズを介して投受光することができるので
、光束が拡散することなく、大きな光量を得られ、検出
精度を高めることができる。
In addition, according to the pressure sensor based on "Unexploded Tsu," a refractive index gradient lens is placed closely at the tip of an optical fiber, and light can be emitted and received through the refractive index gradient lens in this state, so that the light beam is not diffused. Therefore, it is possible to obtain a large amount of light and improve detection accuracy.

また、本発明による圧力センサによれば、屈折率分布型
レンズはその端面を平面にすることができるので、元フ
ァイバとの光学的接部も確実であると同時に、ダイヤフ
ラムとの距離を可及的に小さく設定することができる。
In addition, according to the pressure sensor of the present invention, the end surface of the gradient index lens can be made flat, so the optical contact with the original fiber is ensured, and at the same time, the distance from the diaphragm can be minimized. It can be set as small as possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は圧力センサの従来例を示す概略的なllil面
図、第2図は本発明による圧力センサの第1実施例を示
す概略的な断面図、第6図、第4図及び第5図は夫々第
2図に於けるI[−Ili線断面図、■−■v線断面図
及びV −V 線断面図、第6図及び第7図は本発明に
よる圧カセ/すの夫々第2芙施例及び第6実施例を示す
概略的な断面図である。 なお図面に用いられている符号に於いて、■ ・   
−・ 圧力センサ t1′i)  ・−・−・  −屈折耶分布型レンズf
221t24)   −ダイヤフラムである。 代理人 土産 膀
FIG. 1 is a schematic plan view showing a conventional example of a pressure sensor, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a first embodiment of a pressure sensor according to the present invention, and FIGS. The figures are a cross-sectional view taken along the lines I[-Ili, ■-■v, and V-V in FIG. 2, respectively, and FIGS. It is a schematic sectional view showing the second embodiment and the sixth embodiment. In addition, regarding the symbols used in the drawings, ■ ・
−・Pressure sensor t1′i) ・−・−・ −Refraction distribution type lens f
221t24) - diaphragm. agent souvenir bladder

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 屈折率分布型レンズと、この屈折率分布型レンズの一方
の端面に対向する様に配設された少なくとも一本の光フ
ァイバと、前記屈折率分布型レンズの他方の端面に対向
する様に配設されたダイヤフラムとを具備し、このダイ
ヤフラムが圧力を受容することによって前記屈折率分布
型レンズの軸心方向へ変位し、前記光ファイバから射出
され前記屈枡率分布型レンズを通過して前記ダイヤフラ
ムによって反射され再び前記屈折率分布型レンズを通過
して前記光ファイバへ入射する光の量が前記変位によっ
て変化する様に構成した圧力センサ0
a gradient index lens; at least one optical fiber disposed to face one end surface of the gradient index lens; and at least one optical fiber disposed to face the other end surface of the gradient index lens. a diaphragm provided therein, the diaphragm is displaced in the axial direction of the gradient index lens by receiving pressure, and the light emitted from the optical fiber passes through the gradient index lens and A pressure sensor 0 configured such that the amount of light that is reflected by a diaphragm, passes through the gradient index lens again, and enters the optical fiber changes depending on the displacement.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63269030A (en) * 1987-04-27 1988-11-07 Japan Aviation Electronics Ind Ltd Optical fiber pressure sensor
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