JPS60133336A - 光学式圧力計 - Google Patents
光学式圧力計Info
- Publication number
- JPS60133336A JPS60133336A JP24327983A JP24327983A JPS60133336A JP S60133336 A JPS60133336 A JP S60133336A JP 24327983 A JP24327983 A JP 24327983A JP 24327983 A JP24327983 A JP 24327983A JP S60133336 A JPS60133336 A JP S60133336A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- pressure
- fluid pressure
- cylindrical part
- optical fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
- G01L11/02—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means
- G01L11/025—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means using a pressure-sensitive optical fibre
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (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】
（イ）産業上の利用分野
この発明は、光ファイバを用い、光干渉を応用した光学
式圧力計に関する。
式圧力計に関する。
（ロ）背景
空気、オイル等の流体圧力を測定する計器として、機械
式、電気式のものが従来より種々実施されている。しか
しながら、機械式は構造が複雑である上に、総合的な制
御システムに組込むに適さないし、電気式のものは設置
場所により防爆性に難がある上、多くのものはアナログ
出力をｉＱるものであり、データ処理の為にデジタル変
換する場合には、高価なＡ／Ｄ変換器を設けなければな
らないという問題があった。
式、電気式のものが従来より種々実施されている。しか
しながら、機械式は構造が複雑である上に、総合的な制
御システムに組込むに適さないし、電気式のものは設置
場所により防爆性に難がある上、多くのものはアナログ
出力をｉＱるものであり、データ処理の為にデジタル変
換する場合には、高価なＡ／Ｄ変換器を設けなければな
らないという問題があった。
（ハ）目的
上記に鑑み、この発明の第１のＩｆ１的は、比較的構造
が簡単で、防爆性に優れ、しかもデジタル処理に便利な
信号を取出し得る新規な光学式圧力計を提供することで
ある。
が簡単で、防爆性に優れ、しかもデジタル処理に便利な
信号を取出し得る新規な光学式圧力計を提供することで
ある。
この発明の第２の目的は、測定初期時に零設定を容易に
し、測定誤差の少ない光学式圧力ｎ１をｌｆｉ供するこ
とである。
し、測定誤差の少ない光学式圧力ｎ１をｌｆｉ供するこ
とである。
に）構成
上記目的を達成するために、この発明は、光ファイバが
圧力に比例して伸びることに着目し、被測定圧力によっ
て長さの変化する単一モード光ファイバと、被測定圧力
が加えられない単一モード光ファイバに光源より光を与
えると、圧力の変化による光路差により、両車−モード
光ファイバの合成出力光に干渉縞が生じることを利用し
ている。
圧力に比例して伸びることに着目し、被測定圧力によっ
て長さの変化する単一モード光ファイバと、被測定圧力
が加えられない単一モード光ファイバに光源より光を与
えると、圧力の変化による光路差により、両車−モード
光ファイバの合成出力光に干渉縞が生じることを利用し
ている。
すなわち第１の発明の光学式圧力針は、肉薄の弾性壁で
形成される内空部に流体圧を導入する円筒部と、前記流
体圧に応動しない円柱部とからなる流体圧導入体と、こ
の流体圧導入体の円筒部と円柱部の外周に各々個別に密
着して巻回される第１と第２の単一モード光ファイバと
、光源と、この光源よりの光を分岐して前記第１と第２
の単一モード光ファイバに加える光分岐器と、前記第１
と第２の単一モード光ファイバよりの出力光を合波する
光合波器と、この光合波器よりの光干渉縞をパルス信号
に変換する手段と、このパルス信号を計数する手段とか
ら構成されている。
形成される内空部に流体圧を導入する円筒部と、前記流
体圧に応動しない円柱部とからなる流体圧導入体と、こ
の流体圧導入体の円筒部と円柱部の外周に各々個別に密
着して巻回される第１と第２の単一モード光ファイバと
、光源と、この光源よりの光を分岐して前記第１と第２
の単一モード光ファイバに加える光分岐器と、前記第１
と第２の単一モード光ファイバよりの出力光を合波する
光合波器と、この光合波器よりの光干渉縞をパルス信号
に変換する手段と、このパルス信号を計数する手段とか
ら構成されている。
また第２の発明の光学式圧力計は、第１の発明の構成に
加えて、流体圧導入体の円柱部に、円筒部の内空部に流
体圧を導入する第１の連通路と内空部の流体圧を導出す
る第２の連通路を設けるとともに、この第１と第２の連
通路のいずれか一方を開放し、他方を閉じる連通路切替
器を備えている。
加えて、流体圧導入体の円柱部に、円筒部の内空部に流
体圧を導入する第１の連通路と内空部の流体圧を導出す
る第２の連通路を設けるとともに、この第１と第２の連
通路のいずれか一方を開放し、他方を閉じる連通路切替
器を備えている。
（ホ）実施例
以下、実施例により、これらの発明をさらにｎ′Ｇ綱に
説明する。
説明する。
第１図は、第１の発明の１実施例を示す光学式圧力針の
概略図である。、同図におい−Ｃ，■は流体（例えば空
気）圧導入体であり、外形が略円柱状に形成されている
。この流体圧導入体ｌは、肉薄の弾性壁２で形成される
内空部３を有する円筒部４と、流体圧導入口５、この流
体圧導入口５と前記内空部３を連通ずる連通路６を有す
る円柱部７とから一体的に構成されている。また、円筒
部４、円柱部７の外周には、密着してそれぞれ（１’ｌ
−モード光ファイバ（以下光ファイバという）８．９
が巻回されている。
概略図である。、同図におい−Ｃ，■は流体（例えば空
気）圧導入体であり、外形が略円柱状に形成されている
。この流体圧導入体ｌは、肉薄の弾性壁２で形成される
内空部３を有する円筒部４と、流体圧導入口５、この流
体圧導入口５と前記内空部３を連通ずる連通路６を有す
る円柱部７とから一体的に構成されている。また、円筒
部４、円柱部７の外周には、密着してそれぞれ（１’ｌ
−モード光ファイバ（以下光ファイバという）８．９
が巻回されている。
円筒部４と光ファイバ８で受圧部１Ｏが、円筒部７と光
ファイバ９で参照光部１１を形成し°ζいる。光ファイ
バ８は円筒部４の弾性壁２に巻回されているので、内空
部３に導入される流体圧力が変化すると、それに応じて
伸縮する。しかし光ファイバ９は、肉厚の円柱部７に巻
回され”ζいるので、導入流体圧に変化があっても、そ
の長さは変化しないようになっている。
ファイバ９で参照光部１１を形成し°ζいる。光ファイ
バ８は円筒部４の弾性壁２に巻回されているので、内空
部３に導入される流体圧力が変化すると、それに応じて
伸縮する。しかし光ファイバ９は、肉厚の円柱部７に巻
回され”ζいるので、導入流体圧に変化があっても、そ
の長さは変化しないようになっている。
１２はレーザ光源であって、ここより発射された光は光
ファイバ１３を経てレンズ１４に入力され、ここで若干
拡げられて、光ファイバ）５より光分岐器１６に加えら
れるようになっている。光分岐器１６で分岐された光は
、光ファイバ８．９に入射され、光合波器１７で合波さ
れ、光フアイバ１日を経て受光器１９で光電変換される
。受光器１９で得られたパルス信号はカウンタ２０で計
数される。なおここでは省略しであるが、受光器１９と
カウンタ２０の間に、波形整形回路やアンプを必要に応
じて設ければよい。
ファイバ１３を経てレンズ１４に入力され、ここで若干
拡げられて、光ファイバ）５より光分岐器１６に加えら
れるようになっている。光分岐器１６で分岐された光は
、光ファイバ８．９に入射され、光合波器１７で合波さ
れ、光フアイバ１日を経て受光器１９で光電変換される
。受光器１９で得られたパルス信号はカウンタ２０で計
数される。なおここでは省略しであるが、受光器１９と
カウンタ２０の間に、波形整形回路やアンプを必要に応
じて設ければよい。
次に、この実施例性力計の圧力測定動作について説明す
る。
る。
流体圧導入口５より圧力を導入しない非測定時は、円筒
部４の弾性壁２が何ら膨らまないので、光ファイバ８は
伸びず、したがって光ファイバ８．９の光路差に変化が
生じないので、光合波器１７、光ファイバ１８を通して
受光器１９に受光される光には干渉縞が生じず、受光器
１９はパルス信号を出力しない。
部４の弾性壁２が何ら膨らまないので、光ファイバ８は
伸びず、したがって光ファイバ８．９の光路差に変化が
生じないので、光合波器１７、光ファイバ１８を通して
受光器１９に受光される光には干渉縞が生じず、受光器
１９はパルス信号を出力しない。
圧力測定のため流体圧導入口５より流体圧が入力される
と、この圧力が連通路６を経゛ζ内空部３に導入される
。そのため弾性壁２が変形して、内空部３が膨らむ。こ
れにより、光フプーｆバ８が長さ方向に伸びる。一方、
圧力が導入されても円柱部７の外周部は何ら変形しない
ので、光ファイバ９の長さも変化していない。そのため
光ファイバ８．９に光路差が生じ、光合ＭＥＬＴ、光フ
ァイバ１８を経て出力される出力光に干渉縞が生じる。
と、この圧力が連通路６を経゛ζ内空部３に導入される
。そのため弾性壁２が変形して、内空部３が膨らむ。こ
れにより、光フプーｆバ８が長さ方向に伸びる。一方、
圧力が導入されても円柱部７の外周部は何ら変形しない
ので、光ファイバ９の長さも変化していない。そのため
光ファイバ８．９に光路差が生じ、光合ＭＥＬＴ、光フ
ァイバ１８を経て出力される出力光に干渉縞が生じる。
光路差が光の波長の１倍で１本の干渉縞が生し、光路差
が大なる程多くの干渉縞が生じる。すなわち導入される
圧力が大なる程、多くの干渉縞が生じる。したがって、
この干渉縞が受光器１９で受光され、圧力に応じたパル
ス信号がカウンタ２０で計数される。これにより、圧力
測定値がデジタル値で得られる。
が大なる程多くの干渉縞が生じる。すなわち導入される
圧力が大なる程、多くの干渉縞が生じる。したがって、
この干渉縞が受光器１９で受光され、圧力に応じたパル
ス信号がカウンタ２０で計数される。これにより、圧力
測定値がデジタル値で得られる。
なお、上記実施例において、圧力導入口、連通路を円柱
部に設けているが、円筒部の内空部には、他の部分より
流体圧力が導入するようにし、円柱部は参照光用の光フ
ァイバを巻回するのみとしてもよい。
部に設けているが、円筒部の内空部には、他の部分より
流体圧力が導入するようにし、円柱部は参照光用の光フ
ァイバを巻回するのみとしてもよい。
第２図は、第２の発明の１実施例を示す光学式圧力針の
概略図である。ここに示す光学式圧力計は流体圧導入体
２１に特徴を有し、光学系及び電子回路部は第１図に示
すものと同構成であり、その詳細な説明は省略する。
概略図である。ここに示す光学式圧力計は流体圧導入体
２１に特徴を有し、光学系及び電子回路部は第１図に示
すものと同構成であり、その詳細な説明は省略する。
流体圧導入体２１も、円筒部４は第１図に示すものと同
構造である。ただ、円筒部７に、流体圧導入体２２と、
除圧口（流体圧導出口）２３と、内空部３に連通する連
通路２４に加えて、連通路２４と流体圧導入口２２を連
結する連通路２５、連通路２４と除圧口２３を連結する
連通路２６及び連通路２５と連通路２６の一方を開放し
、他方を閉じる３ポート切替弁２７を備える点で第１図
に示すものと相違している。
構造である。ただ、円筒部７に、流体圧導入体２２と、
除圧口（流体圧導出口）２３と、内空部３に連通する連
通路２４に加えて、連通路２４と流体圧導入口２２を連
結する連通路２５、連通路２４と除圧口２３を連結する
連通路２６及び連通路２５と連通路２６の一方を開放し
、他方を閉じる３ポート切替弁２７を備える点で第１図
に示すものと相違している。
圧力測定動作は、第１図の光学式圧力計と同様にしてな
されるが、この光学式圧力計では、測定開始時に、まず
３ポート切替弁２７により連通路２５を閉じ、圧力導入
口２２よりの圧力導入を止めておいて、内空部３の圧力
を連通路２４．２６を経て除圧口２３より導出し、内空
部３の圧力を零にし、その後３ポート切替弁２７により
連通路２６を閉じ、連通路２５を開放する。そし°Ｃ圧
力導導入口２より圧力を導−大して圧力測定に入る。
されるが、この光学式圧力計では、測定開始時に、まず
３ポート切替弁２７により連通路２５を閉じ、圧力導入
口２２よりの圧力導入を止めておいて、内空部３の圧力
を連通路２４．２６を経て除圧口２３より導出し、内空
部３の圧力を零にし、その後３ポート切替弁２７により
連通路２６を閉じ、連通路２５を開放する。そし°Ｃ圧
力導導入口２より圧力を導−大して圧力測定に入る。
上記３ボート切替弁２７により連通路２６を開放する動
作を所定時間毎に繰り返すことにより、その時間毎に内
空部３の圧力が零とされ、零点の補正がなされ、温度変
化、経時変化が除去できる。
作を所定時間毎に繰り返すことにより、その時間毎に内
空部３の圧力が零とされ、零点の補正がなされ、温度変
化、経時変化が除去できる。
上記実施例において、３ボー１・切替弁２７を流体圧導
入体２１内に設けているが、この切替弁を流体圧導入口
２２と除去口２３に連結される連通管（図示省略）に設
け、流体圧導入体２１より遠く離してもよい。
入体２１内に設けているが、この切替弁を流体圧導入口
２２と除去口２３に連結される連通管（図示省略）に設
け、流体圧導入体２１より遠く離してもよい。
なお、上記第１図、第２図に示した実施例では、流体圧
導入体１（２１）の円筒部４の弾性’ｆｆ１２の厚さが
均一であるため、かえっ°Ｃ弾性壁２の壁面全体に亘り
、均一な変形をＩηることができないので、これを解決
するために、第３図に示すように弾性壁２の連結部２ａ
、２ｂを中央部２ｃに比し、より肉薄に構成することが
望ましい。このようにすると、弾性壁２全体に亘り、均
一な変形が得られる。
導入体１（２１）の円筒部４の弾性’ｆｆ１２の厚さが
均一であるため、かえっ°Ｃ弾性壁２の壁面全体に亘り
、均一な変形をＩηることができないので、これを解決
するために、第３図に示すように弾性壁２の連結部２ａ
、２ｂを中央部２ｃに比し、より肉薄に構成することが
望ましい。このようにすると、弾性壁２全体に亘り、均
一な変形が得られる。
また、上記各実施例において、圧力検出の分解能を大に
するためには、円筒部、円柱部に巻回した光ファイバの
巻数を多くする等、同一圧力変化に対する光路差の変化
量も大きくすればよい。また圧力のレンジは、円筒部の
弾性壁の厚さを変えることによって変更できる。
するためには、円筒部、円柱部に巻回した光ファイバの
巻数を多くする等、同一圧力変化に対する光路差の変化
量も大きくすればよい。また圧力のレンジは、円筒部の
弾性壁の厚さを変えることによって変更できる。
また、上記各実施例において、レンズ１４は必須のもの
ではなく、これを省略してもよい。
ではなく、これを省略してもよい。
（へ）効果
これらの発明によれば、圧力検出室に電気系を使用する
ことがないので、防爆性に優れ、また円筒体に光ファイ
バを巻回するのみなので、構造も簡単であり、さらに、
光ファイバで伝送されて来る干渉縞信号を受光して電気
信号に変換するものであるから、容易に圧力に対応した
デジタル信号を得ることができる。
ことがないので、防爆性に優れ、また円筒体に光ファイ
バを巻回するのみなので、構造も簡単であり、さらに、
光ファイバで伝送されて来る干渉縞信号を受光して電気
信号に変換するものであるから、容易に圧力に対応した
デジタル信号を得ることができる。
また第２の発明によれば、零補正が可能なので測定誤差
、経時変化を軽減し得、精度の良い測定を行うことがで
きる。
、経時変化を軽減し得、精度の良い測定を行うことがで
きる。
第１図は第１の発明の１実施例を示す光学式圧力計の概
略図、第２図は第２の発明の１実施例を示す光学式圧力
計の概略図、第３図は前記各光学式圧力計に使用される
流体圧導入体の他の例を示す一部切欠断面図である。 ■・２１：流体圧導入体、 ２：弾性壁、 ３：内空部、 ４：円筒部、 ６・２４・２５・２６：連通路、７：円
柱部、 ８・９単一モード光フアイバ、１２：レーザ光
源、 １６：光分岐器、１７：光合波器、１９：受光器
、 ２Ｏ：カウンタ、２７：３ボー１・切替弁特許出願人
株式会社島津製作所 代理人 弁理士 中 利 茂 信
略図、第２図は第２の発明の１実施例を示す光学式圧力
計の概略図、第３図は前記各光学式圧力計に使用される
流体圧導入体の他の例を示す一部切欠断面図である。 ■・２１：流体圧導入体、 ２：弾性壁、 ３：内空部、 ４：円筒部、 ６・２４・２５・２６：連通路、７：円
柱部、 ８・９単一モード光フアイバ、１２：レーザ光
源、 １６：光分岐器、１７：光合波器、１９：受光器
、 ２Ｏ：カウンタ、２７：３ボー１・切替弁特許出願人
株式会社島津製作所 代理人 弁理士 中 利 茂 信
Claims (2)
- （１）肉薄の弾性壁で形成される内空部に流体圧を導入
する円筒部と、前記流体圧に応動しない円柱部とからな
る流体圧導入体と、この流体圧導入体の円筒部と円柱部
の外周に各々個別に密着して巻回される第１と第２の単
一モード光ファイバと、光源と、この光源よりの光を分
岐して１１：１記第１と第２の単一モード光ファイバに
加える光分岐器と、前記第１と第２の単一モード光ファ
イバよりの出力光を合波する光合波器と、この光合波器
よりの光干渉縞をパルス信号に変換する手段と、このパ
ルス信号を計数する手段とからなる光学式圧力計。 - （２）肉薄の弾性壁で形成される内空部に流体圧を導入
する円筒部と、前記流体圧に応動しない外周部を有する
円柱部とからなり、この円柱部には、前記内空部に流体
圧を導入する第１の連通路と、前記内空部の流体圧を導
出する第２の連通１１Ｒを備える流体圧導入体と、前記
第１と第２の連通路のいずれか一方を開放し、他方を閉
じる連通路切替器と、流体圧導入体の円筒部と円柱部の
外周に各々個別に密着して巻回される第１と第２の単一
モード光ファイバと、光源と、この光源よりの光を分岐
して前記第１と第２の単一モード光ファイバに加える光
分岐器と、前記第１と第２の単一モード光ファイバより
の出力光を合波する光合波器と、この光合波器よりの光
干渉縞をパルス信号に変換する手段と、このパルス信号
を計数する手段とからなる光学式圧力計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24327983A JPS60133336A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 光学式圧力計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24327983A JPS60133336A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 光学式圧力計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60133336A true JPS60133336A (ja) | 1985-07-16 |
| JPH0544613B2 JPH0544613B2 (ja) | 1993-07-06 |
Family
ID=17101493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24327983A Granted JPS60133336A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 光学式圧力計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60133336A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2664384A1 (fr) * | 1990-07-09 | 1992-01-10 | Karlsruhe Augsburg Iweka | Capteur de pression a compensation de temperature. |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5226703A (en) * | 1975-08-25 | 1977-02-28 | Masao Soeda | Vibrating roll machine |
| JPS5681433A (en) * | 1979-12-07 | 1981-07-03 | Toshiba Corp | Measuring device for pressure |
| JPS56112608A (en) * | 1980-02-12 | 1981-09-05 | Toshiba Corp | Optical sensing device |
| JPS58110834U (ja) * | 1982-01-23 | 1983-07-28 | トヨタ自動車株式会社 | 差圧計 |
-
1983
- 1983-12-22 JP JP24327983A patent/JPS60133336A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5226703A (en) * | 1975-08-25 | 1977-02-28 | Masao Soeda | Vibrating roll machine |
| JPS5681433A (en) * | 1979-12-07 | 1981-07-03 | Toshiba Corp | Measuring device for pressure |
| JPS56112608A (en) * | 1980-02-12 | 1981-09-05 | Toshiba Corp | Optical sensing device |
| JPS58110834U (ja) * | 1982-01-23 | 1983-07-28 | トヨタ自動車株式会社 | 差圧計 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2664384A1 (fr) * | 1990-07-09 | 1992-01-10 | Karlsruhe Augsburg Iweka | Capteur de pression a compensation de temperature. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0544613B2 (ja) | 1993-07-06 |
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