JPS59119334A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
- Publication number
- JPS59119334A JPS59119334A JP22932382A JP22932382A JPS59119334A JP S59119334 A JPS59119334 A JP S59119334A JP 22932382 A JP22932382 A JP 22932382A JP 22932382 A JP22932382 A JP 22932382A JP S59119334 A JPS59119334 A JP S59119334A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure sensor
- pressure
- photoelastic element
- light
- photoelastic
- Prior art date
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- Pending
Links
- ORCSMBGZHYTXOV-UHFFFAOYSA-N bismuth;germanium;dodecahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Ge].[Ge].[Ge].[Bi].[Bi].[Bi].[Bi] ORCSMBGZHYTXOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- JSILWGOAJSWOGY-UHFFFAOYSA-N bismuth;oxosilicon Chemical compound [Bi].[Si]=O JSILWGOAJSWOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
- G01L1/241—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet by photoelastic stress analysis
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、光弾性素子を用いた圧力センサに関する。
光弾性素子に圧力Ｐが加わると応力による複屈折が生じ
、光に位相差Ｆが生じる。この場合Ｆは次のように表わ
される。
、光に位相差Ｆが生じる。この場合Ｆは次のように表わ
される。
（ここにＣ：光弾性定数、ｌ：素子長、λ：光の波長）
受光部の電気的出力はＶｏｗｔ −、−／２ （１＋
ｋ ｒ ）となるので、（ここにに：比例定数）Ｐ−０
０時の値を１００係とするとその変化を知ることにより
Ｐを知ることができる。
ｋ ｒ ）となるので、（ここにに：比例定数）Ｐ−０
０時の値を１００係とするとその変化を知ることにより
Ｐを知ることができる。
光弾性素子を用いた圧力センサの構成例を第１図（ｔｘ
）Ｋ示す。光弾性素子４が受圧面５であり、その両端に
偏光子６と検光子７を光軸が直交するように配置し、偏
光子６と光弾性素子４０間には２／４板８が挿入しであ
る。また、光源部１受光部２と光センサ部１０とは光フ
ァイバ３によって接続されている。９は光ファイバの光
を平行光束とするためのロンドレンズである。
）Ｋ示す。光弾性素子４が受圧面５であり、その両端に
偏光子６と検光子７を光軸が直交するように配置し、偏
光子６と光弾性素子４０間には２／４板８が挿入しであ
る。また、光源部１受光部２と光センサ部１０とは光フ
ァイバ３によって接続されている。９は光ファイバの光
を平行光束とするためのロンドレンズである。
従来、光弾性素子にはエポキシ樹脂またはＬ ｉ Ｎ
ｂ ０３ 単結晶が用いられでいるが、エポキシ樹脂等
の高分子は感度がやや落ちるとともに長期使用に対して
は劣化しやすく、この点ＬｉＮｂＯ３は単結晶であり長
期安定性が良く、高感度素子として使用されているが、
ＬｉＮｂＯ３が自然複屈折を有し、これを打消すため２
本の結晶を組み合せる必要があり、そのような配列にし
でもわずかな設定のずれや光路のわずかな傾きによって
完全にこの複屈折を消去するのは困難であり、また温度
安定性に欠ける。
ｂ ０３ 単結晶が用いられでいるが、エポキシ樹脂等
の高分子は感度がやや落ちるとともに長期使用に対して
は劣化しやすく、この点ＬｉＮｂＯ３は単結晶であり長
期安定性が良く、高感度素子として使用されているが、
ＬｉＮｂＯ３が自然複屈折を有し、これを打消すため２
本の結晶を組み合せる必要があり、そのような配列にし
でもわずかな設定のずれや光路のわずかな傾きによって
完全にこの複屈折を消去するのは困難であり、また温度
安定性に欠ける。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、自然複
屈折を有しない光弾性素子を得べ（研究の結果、従来と
同じ構成で光弾性素子としてビス７スシリコンオキザイ
ド（Ｂｊ＋２ＳＬ０２０）（以下ＢＳＯと記す）もしく
はビスマスゲルマニウムオキザイド（Ｂｊ＋２Ｇｅ０２
ｏ）（、ＬＪ下ＢＧＯと記す〕を用うれば上述のような
欠点を排除したすぐれた光センサが得られるという知見
を得た。
屈折を有しない光弾性素子を得べ（研究の結果、従来と
同じ構成で光弾性素子としてビス７スシリコンオキザイ
ド（Ｂｊ＋２ＳＬ０２０）（以下ＢＳＯと記す）もしく
はビスマスゲルマニウムオキザイド（Ｂｊ＋２Ｇｅ０２
ｏ）（、ＬＪ下ＢＧＯと記す〕を用うれば上述のような
欠点を排除したすぐれた光センサが得られるという知見
を得た。
すなわち、ＢＳＯ，ＢＧＯは自然複屈折を持たないので
、２本の結晶で複屈折を打消す必要がなく、構成が簡単
となり安価となる。
、２本の結晶で複屈折を打消す必要がなく、構成が簡単
となり安価となる。
さらに、特にきびしい温度安定性が要求される場合には
、ＢＳＯ、ＢＧＯは旋光能の温度依存性により感度が±
２％（温度範囲３０℃±５０℃で）程度変動するので右
旋光と左旋光のＢ５０（また変動率（％）の関係を示し
たもので、夫り素子長ｌ＝２．３５ｍｍの右旋光と左旋
光のＢＳＯで旋光能を打消した場合（Ｂ線）は１枚のＢ
ＳＯ素子の場合（Ａ線）に比較して変動が極めで少ない
ことがわかる。
、ＢＳＯ、ＢＧＯは旋光能の温度依存性により感度が±
２％（温度範囲３０℃±５０℃で）程度変動するので右
旋光と左旋光のＢ５０（また変動率（％）の関係を示し
たもので、夫り素子長ｌ＝２．３５ｍｍの右旋光と左旋
光のＢＳＯで旋光能を打消した場合（Ｂ線）は１枚のＢ
ＳＯ素子の場合（Ａ線）に比較して変動が極めで少ない
ことがわかる。
また、ＢＳＯもしくはＢＧＯＫ適尚な反射膜を設け、結
晶中を光が多数回反射するようにして感度を向上させる
ことができる。第２図は圧力と変化出力（係）の関係を
示したもので素子長Ｌ−４，７ｍｍのＢ Ｓ、０１枚を
用いた場合（Ｃ線）に比べて、１枚のＢＳＯ中を光が５
回通るようにした素子の場合（Ｄ線）は感度が約５倍で
あることがわかる。
晶中を光が多数回反射するようにして感度を向上させる
ことができる。第２図は圧力と変化出力（係）の関係を
示したもので素子長Ｌ−４，７ｍｍのＢ Ｓ、０１枚を
用いた場合（Ｃ線）に比べて、１枚のＢＳＯ中を光が５
回通るようにした素子の場合（Ｄ線）は感度が約５倍で
あることがわかる。
さらに、光源出力や各部の光透過率が時間的に変動して
も正確に圧力による変化のみを検出できろことが判明し
た。すなわち、第１図の（ｂ）及び（Ｃ）に示すように
光弾性素子（ＢＳＣ）またはＢＧＯ）４を出た光を、複
像プリズム１１または偏光ビームスプリッタ１２に、よ
って互に直交する振動方向の成分に分解し、２本の光フ
ァイノく−で各々を検出器１３に導き各々の出力をＶ’
Ｉ ｒ Ｖ ２とすると圧力Ｐを Ｖ１＋ｖ２ によって求めることができる。
も正確に圧力による変化のみを検出できろことが判明し
た。すなわち、第１図の（ｂ）及び（Ｃ）に示すように
光弾性素子（ＢＳＣ）またはＢＧＯ）４を出た光を、複
像プリズム１１または偏光ビームスプリッタ１２に、よ
って互に直交する振動方向の成分に分解し、２本の光フ
ァイノく−で各々を検出器１３に導き各々の出力をＶ’
Ｉ ｒ Ｖ ２とすると圧力Ｐを Ｖ１＋ｖ２ によって求めることができる。
例えば光源の出力を５０係落した場合でも、圧力の検出
値は変動せず、測定精度±０．２係の範囲であって無視
できた。
値は変動せず、測定精度±０．２係の範囲であって無視
できた。
以上述べたように、この発明によるＢＳＯまたはＢＧＯ
を光弾性素子として構成された圧力センサは、数気圧ま
でのあらゆる圧力の測定Ｖこ有用であり、ＯＦケーブル
、トランスなどのオイルの圧力、自動車、飛行機などの
ブレーキオイルの圧力、ガス配管、ガスタン、り内のガ
ス圧力、石油タンクの圧力、等の測定には、特に電気を
用いないので電気火花による引火等の心配のないリモー
トセンンングができる。
を光弾性素子として構成された圧力センサは、数気圧ま
でのあらゆる圧力の測定Ｖこ有用であり、ＯＦケーブル
、トランスなどのオイルの圧力、自動車、飛行機などの
ブレーキオイルの圧力、ガス配管、ガスタン、り内のガ
ス圧力、石油タンクの圧力、等の測定には、特に電気を
用いないので電気火花による引火等の心配のないリモー
トセンンングができる。
第１図は圧力センサの構成を示したものである。
変動率（％）を示したものである。
１：光源部 ２：受光部
３：光ファイバ ４：光弾性素子５：受圧面
６：偏光子 、 λ ７：検光子 ８．／／４板 ９板目：ロッドレンズ１０：光センサ部１１：複像プリ
ズム １２：偏光ビームスプリッタ １３：検出器 特許出願人 住友電気工業株式会社 代理 人 弁理士 湯 浅 恭 ミ （外４名） （久） （Ｃン 圧力（”７／ｃ、、＋ｚ）
６：偏光子 、 λ ７：検光子 ８．／／４板 ９板目：ロッドレンズ１０：光センサ部１１：複像プリ
ズム １２：偏光ビームスプリッタ １３：検出器 特許出願人 住友電気工業株式会社 代理 人 弁理士 湯 浅 恭 ミ （外４名） （久） （Ｃン 圧力（”７／ｃ、、＋ｚ）
Claims (3)
- （１） ビスマスシリコンオキサイド（Ｂｉ１２５ｉ
Ｏ２ｏ）もしくはビスマスゲルマニウムオキサイド（Ｂ
ｊ＋ｚＧｅＯｚｏ）を光弾性素子として構成することを
特徴とする圧力センサ。 - （２）右旋光Ｂ １１２Ｓｊ０２ｏと左旋光Ｂｊ＋ｚＳ
ｉＯ２゜もしくは右旋光ＢｉｔｚＧｅＯｚｏ と左旋
光Ｂｉ＋ｚＧｇＯｚｏを組合せて旋光能を打ち消すよう
にした、特許請求の範囲第１項記載の圧力センサ。 - （３）光弾性素子であるＢｉｘｚＳｉＯｚｏ もしく
はＢｚ＋２ＧｇＯ２ｏ 結晶中を少なくとも２回以上
光を通過せしめるようにした、特許請求の範囲第１項ま
たは第２項に記載の圧力センサ。 、（４）光弾性素子であるＢ１１２ＳｉＯ２ｏもしくは
Ｂｉ＋２０ｅＯ２ｏ を透過した光を互に直交する偏
波面を有する２つの光に分解し、各々の光強度を検出し
、その出力なＶ、、Ｖ２とする場合、（ここＫＰ：受圧
面圧力、Ｋ：定数） より圧力を求める、特許請求の範囲第１項ないし第３項
のいずれかに記載の圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22932382A JPS59119334A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22932382A JPS59119334A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59119334A true JPS59119334A (ja) | 1984-07-10 |
Family
ID=16890342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22932382A Pending JPS59119334A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59119334A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5132100A (en) * | 1989-03-30 | 1992-07-21 | Ngk Insulators, Ltd. | Optically active single crystal and fabrication process thereof |
| WO1995002273A1 (en) * | 1993-07-06 | 1995-01-19 | British Nuclear Fuels Plc | A rotor for an energy storage and conversion apparatus |
| WO2008069272A1 (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-12 | Keio University | 光弾性測定方法およびその装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5786730A (en) * | 1980-09-26 | 1982-05-29 | United Technologies Corp | Pressure measuring apparatus |
-
1982
- 1982-12-27 JP JP22932382A patent/JPS59119334A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5786730A (en) * | 1980-09-26 | 1982-05-29 | United Technologies Corp | Pressure measuring apparatus |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5132100A (en) * | 1989-03-30 | 1992-07-21 | Ngk Insulators, Ltd. | Optically active single crystal and fabrication process thereof |
| WO1995002273A1 (en) * | 1993-07-06 | 1995-01-19 | British Nuclear Fuels Plc | A rotor for an energy storage and conversion apparatus |
| WO2008069272A1 (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-12 | Keio University | 光弾性測定方法およびその装置 |
| JP5087753B2 (ja) * | 2006-12-08 | 2012-12-05 | 学校法人慶應義塾 | 光弾性測定方法およびその装置 |
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