JPS6111635A - 液体センサ - Google Patents
液体センサInfo
- Publication number
- JPS6111635A JPS6111635A JP59132379A JP13237984A JPS6111635A JP S6111635 A JPS6111635 A JP S6111635A JP 59132379 A JP59132379 A JP 59132379A JP 13237984 A JP13237984 A JP 13237984A JP S6111635 A JPS6111635 A JP S6111635A
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/43—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
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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】
［技術分野］
本発明は、光学プリズムの反射面に接する液体物質の、
屈折率の差異により全反射角が変化することを利用して
、液体の有無、種類および濃度等を検知・識別する光学
式液体°センサに関する。
屈折率の差異により全反射角が変化することを利用して
、液体の有無、種類および濃度等を検知・識別する光学
式液体°センサに関する。
［従来技術］
光の全反射を利用して液体の検知または識別を行なうセ
ンサの構成の一例として、実願ｔ３ｉ５８−１２０８６
８号がある。この考案の構成を第５図によって説明する
と、光ファイバｌから出射した信号光が、レンズ３によ
りは（平行な光束に変換されプリズム５に入射する。プ
リズムが空気中にある場合、信号光は検知反射面ａで全
反射するような入射角θを有しており、全反射した信号
光はレンズ４で集光され光ファイバ２に結合される。
ンサの構成の一例として、実願ｔ３ｉ５８−１２０８６
８号がある。この考案の構成を第５図によって説明する
と、光ファイバｌから出射した信号光が、レンズ３によ
りは（平行な光束に変換されプリズム５に入射する。プ
リズムが空気中にある場合、信号光は検知反射面ａで全
反射するような入射角θを有しており、全反射した信号
光はレンズ４で集光され光ファイバ２に結合される。
つぎに、検知反射面ａの外側に屈折率ｎの液体が接して
いる場合、入射角θを適当な範囲に選べば、入射光は全
反射状態から部分反射状態に変化する。従って、受光側
の光ファイバ２の検知端で、光出力レベルを監視すれば
、検知反射面ａの外側に液体が接している場合には、受
光レベルが低下するので液体の有無を検知することがで
きる。
いる場合、入射角θを適当な範囲に選べば、入射光は全
反射状態から部分反射状態に変化する。従って、受光側
の光ファイバ２の検知端で、光出力レベルを監視すれば
、検知反射面ａの外側に液体が接している場合には、受
光レベルが低下するので液体の有無を検知することがで
きる。
以上の考察を計算により示したものが第２図で、これは
入射角θに対するプリズムの検知反射面での反射損失の
計算値を図表化したものである。図において実線はプリ
ズムの屈折率ＴＬｏ＝１．５１光の入射角θ＝ ８２”
の場合で、プリズムの検知反射面ａに接する液体が水（
屈折率が１．３３３）の場合には光はは（全反射し、水
より屈折率の大きい油類（屈折率が１．４〜１．５）の
場合にはセンサの反射損失が大きく増加することを示し
ている。この構成を利用すれば、水には影響されず少量
の油液を検出することが可能であり、換言すれば２種の
液体の識別が可能であることがわかる。このようなセン
サを屈折率の近接した液体の識別、たとえば、水とエチ
ルエーテル（ｕ ＝ １．３５４）やエチルアルコール
（ｎ ＝ １．３８２）などの識別に用いようとすると
、センサの製造上のバラツキ、液体の屈折率の温度によ
る変化、光源のレベル変動等の各種要因により識別の信
頼性が低下するという問題が生じる。これを回避する方
法として第２図の破線で例示するように、異る入射角θ
（第２図では６４゜と６６＠）をもつセンサを、２個、
３個と並列に使用し、その出力を比較すれば、識別の精
度を向上することができる。しかし、このように構成し
た場合には、光源・光学プリズム・光検出器等を含めた
センサ全体が大形化し、また高価になることは明らかで
あり、その上洛センサが異なる光源・光伝送系を用いる
ために、これら各要素の特性の温度変化や経時変化等の
差異による誤差が発生することが避けられないという欠
点が生じる。
入射角θに対するプリズムの検知反射面での反射損失の
計算値を図表化したものである。図において実線はプリ
ズムの屈折率ＴＬｏ＝１．５１光の入射角θ＝ ８２”
の場合で、プリズムの検知反射面ａに接する液体が水（
屈折率が１．３３３）の場合には光はは（全反射し、水
より屈折率の大きい油類（屈折率が１．４〜１．５）の
場合にはセンサの反射損失が大きく増加することを示し
ている。この構成を利用すれば、水には影響されず少量
の油液を検出することが可能であり、換言すれば２種の
液体の識別が可能であることがわかる。このようなセン
サを屈折率の近接した液体の識別、たとえば、水とエチ
ルエーテル（ｕ ＝ １．３５４）やエチルアルコール
（ｎ ＝ １．３８２）などの識別に用いようとすると
、センサの製造上のバラツキ、液体の屈折率の温度によ
る変化、光源のレベル変動等の各種要因により識別の信
頼性が低下するという問題が生じる。これを回避する方
法として第２図の破線で例示するように、異る入射角θ
（第２図では６４゜と６６＠）をもつセンサを、２個、
３個と並列に使用し、その出力を比較すれば、識別の精
度を向上することができる。しかし、このように構成し
た場合には、光源・光学プリズム・光検出器等を含めた
センサ全体が大形化し、また高価になることは明らかで
あり、その上洛センサが異なる光源・光伝送系を用いる
ために、これら各要素の特性の温度変化や経時変化等の
差異による誤差が発生することが避けられないという欠
点が生じる。
［発明の目的］
本発明の目的は光源と、この光源より発した光束を平行
化する手段と、光学プリズム、と、信号光検出器とから
なる光・挙式液体センサにおいて全く新しい構造の液体
検知用プリズムを用いることにより近接した入射角の複
数の光束を容易に実現して、これら入射角の組合せと、
検出信号チャンネル数とを適切に設定することと、光源
と光束を平行化する手段との間、および光学プリズムと
信号光検出器との間のいずれかもしくは双方を光ファイ
バを用いて結合することにより、屈折率の極めて近接し
た多種類の液体の識別や、成分濃度の異゛なる液体の識
別を可能とするとともに外来雑音等の少ない、低価格で
より高度な光学式液体センサを提供することにある。
化する手段と、光学プリズム、と、信号光検出器とから
なる光・挙式液体センサにおいて全く新しい構造の液体
検知用プリズムを用いることにより近接した入射角の複
数の光束を容易に実現して、これら入射角の組合せと、
検出信号チャンネル数とを適切に設定することと、光源
と光束を平行化する手段との間、および光学プリズムと
信号光検出器との間のいずれかもしくは双方を光ファイ
バを用いて結合することにより、屈折率の極めて近接し
た多種類の液体の識別や、成分濃度の異゛なる液体の識
別を可能とするとともに外来雑音等の少ない、低価格で
より高度な光学式液体センサを提供することにある。
［発明の構成］
つぎに本発明の構成について述べる第３図は本発明の原
理となる液体検出用のプリズムの断面構造を示す。
理となる液体検出用のプリズムの断面構造を示す。
このプリズムの特徴は、液体検知用の反射面ａ（以下ａ
面と記す。）と、これに対し、わずかな角度φだけ傾い
た第２の反射面ｂ（以下す面と記す。）とを有すること
である。この構造では、第３図に示すように、まずａ面
に対し、入射角θｌで入射した光は、ａ面とｂ面で反射
し、再びａ面に対し入射角θ２で入射する。こｋで、ｂ
面がａ面に対し角φだけ傾いていることを考慮すればθ
＝θ□−２φとなる。同様に、θ３−θ２−２φ＝θ、
−４φとなるので、これを第２図に当てはめると、θ１
−６６″′、φ＝゛１°と設定した場合、Ｏ＝６４’
、 ｅ ＝８．２’となる。従って、ｂ面に対し、適当
な処理を施して光束の一部が後方に透過するようにすれ
ば、１個のプリズムで、異なる入射角θ１、θ２、θ３
に対応する光信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・・・を得ることが
できる。
面と記す。）と、これに対し、わずかな角度φだけ傾い
た第２の反射面ｂ（以下す面と記す。）とを有すること
である。この構造では、第３図に示すように、まずａ面
に対し、入射角θｌで入射した光は、ａ面とｂ面で反射
し、再びａ面に対し入射角θ２で入射する。こｋで、ｂ
面がａ面に対し角φだけ傾いていることを考慮すればθ
＝θ□−２φとなる。同様に、θ３−θ２−２φ＝θ、
−４φとなるので、これを第２図に当てはめると、θ１
−６６″′、φ＝゛１°と設定した場合、Ｏ＝６４’
、 ｅ ＝８．２’となる。従って、ｂ面に対し、適当
な処理を施して光束の一部が後方に透過するようにすれ
ば、１個のプリズムで、異なる入射角θ１、θ２、θ３
に対応する光信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・・・を得ることが
できる。
［実施例］
以上本発明を実施例により図面を参照して説明する。
第１図において光源１１より出射された出射光は、光束
を平行にする手段のレンズ１２を経て、プリズム１３に
入射する。入射した光束はａ面、ｂ面で反射を繰り返え
し、第３図で説明した原理によって、それぞれ入射角の
異なる複数の光束として、その１部がｂ面より取り出さ
れる。この際、ｂ面の上方に接する補助的プリズム１４
を用いて、ｂ面から耽り出される透過光が著しい屈折を
しないような考慮が払われている。これらｂ面を透過し
た複数の光束は複数の光検出器または複数の検出面をも
つ１組の光検出器１５．１６．１７によってそれぞれ検
出され、増幅器１８、！８．２０で増幅され、出力信号
■ｌ、■２、■３として、アウトプットされる。ここで
、光検出器の数は、複数の光束に対応する数で２個以上
何個であってもよい。
を平行にする手段のレンズ１２を経て、プリズム１３に
入射する。入射した光束はａ面、ｂ面で反射を繰り返え
し、第３図で説明した原理によって、それぞれ入射角の
異なる複数の光束として、その１部がｂ面より取り出さ
れる。この際、ｂ面の上方に接する補助的プリズム１４
を用いて、ｂ面から耽り出される透過光が著しい屈折を
しないような考慮が払われている。これらｂ面を透過し
た複数の光束は複数の光検出器または複数の検出面をも
つ１組の光検出器１５．１６．１７によってそれぞれ検
出され、増幅器１８、！８．２０で増幅され、出力信号
■ｌ、■２、■３として、アウトプットされる。ここで
、光検出器の数は、複数の光束に対応する数で２個以上
何個であってもよい。
この場合の液体センサの動作を、第２図の計算に沿って
説明するために、光束のａ面に対する最初の入射角θ□
＝ｓｅ″、プリズムのａ面とｂ面のなす角度φ−ｌｏと
設定すれば、前記によって０２＝８４’、 θ３＝６
２″となる。まず、ａ面の外側に接する流体を空気とす
れば、ａ面では、いずれの場合も全反射するので、この
ときｖｌ、ｖｌ、ｖ３をそれぞれの初期状態とする。つ
ぎに、ａ面の外側が、水（ｕ ＝ １．３３３）の場合
には、θ１に対応するＶ□、θ２に対応するＶ２には変
化なく、θ３に対応する■３のみ２〜３のム低下する。
説明するために、光束のａ面に対する最初の入射角θ□
＝ｓｅ″、プリズムのａ面とｂ面のなす角度φ−ｌｏと
設定すれば、前記によって０２＝８４’、 θ３＝６
２″となる。まず、ａ面の外側に接する流体を空気とす
れば、ａ面では、いずれの場合も全反射するので、この
ときｖｌ、ｖｌ、ｖ３をそれぞれの初期状態とする。つ
ぎに、ａ面の外側が、水（ｕ ＝ １．３３３）の場合
には、θ１に対応するＶ□、θ２に対応するＶ２には変
化なく、θ３に対応する■３のみ２〜３のム低下する。
さらにａ面の外側がエチルエーテル（Ｕ＝１．３５４）
の場合には、■□は変化せず、ｖｌは極めて微小（約１
ｄｅ）低下し、■３は約８１と大幅に低下する。さらに
液体がエチルアルコール（ｎ−１，３６２）の場合、Ｖ
２は３ｄｌｌ程度、Ｖ３は約ｒｉｄ＋！近く低下するが
ｖｌは低下しない。さらにベンゼン（ｎ ＝ １．５０
）では、■□、■２、ｖ３とも大幅に低下する。したが
って、このようにして取り出さ。
の場合には、■□は変化せず、ｖｌは極めて微小（約１
ｄｅ）低下し、■３は約８１と大幅に低下する。さらに
液体がエチルアルコール（ｎ−１，３６２）の場合、Ｖ
２は３ｄｌｌ程度、Ｖ３は約ｒｉｄ＋！近く低下するが
ｖｌは低下しない。さらにベンゼン（ｎ ＝ １．５０
）では、■□、■２、ｖ３とも大幅に低下する。したが
って、このようにして取り出さ。
れた各信号の組合せから、各液体のこれらの入射角にお
ける屈折率の特性をあらかじめ測定しておけば、多種類
の液体の識別を容易に行うことができる。
ける屈折率の特性をあらかじめ測定しておけば、多種類
の液体の識別を容易に行うことができる。
第４図は、本発明の別の実施例を示したもので、光源１
１と光束を平行にする手段１２との間の結合に光ファイ
バ２１を、また補助プリズム１４から取り出された複数
の光束が、結合用レンズ２５．２６．２７を経て光検出
器１５．１６．１７に入射する間の結合に、光ファイバ
２２．２３．２４が用いられており、これらによって、
センサ部分の小形化、送信側から受信側への妨害信号の
除去、外来電気雑音の軽減等の点で、極めてすぐれた効
果、が期待できる。
１と光束を平行にする手段１２との間の結合に光ファイ
バ２１を、また補助プリズム１４から取り出された複数
の光束が、結合用レンズ２５．２６．２７を経て光検出
器１５．１６．１７に入射する間の結合に、光ファイバ
２２．２３．２４が用いられており、これらによって、
センサ部分の小形化、送信側から受信側への妨害信号の
除去、外来電気雑音の軽減等の点で、極めてすぐれた効
果、が期待できる。
以上説明中発明の主旨に関係ないレンズ等の説明は省略
した。
した。
［発明の効果］
本発明により、１組のプリズムで、入射角の近接した複
数の光束を容易に取り出すことができるので、これらの
入射角の組合・せと、検出信号チャンネル数を適当に設
定することにより、それぞれの入射角における各種液体
の屈折率の特性をあらかじめ測定しておけば、屈折率の
極めて近接した多種類の液体の識別や、成分濃度の異な
る液体の識別が可能となる小形で低価格の、しかも外来
雑音の少ない高度な光学式液体センサを提供することが
できる。
数の光束を容易に取り出すことができるので、これらの
入射角の組合・せと、検出信号チャンネル数を適当に設
定することにより、それぞれの入射角における各種液体
の屈折率の特性をあらかじめ測定しておけば、屈折率の
極めて近接した多種類の液体の識別や、成分濃度の異な
る液体の識別が可能となる小形で低価格の、しかも外来
雑音の少ない高度な光学式液体センサを提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の、１実施例を示す図、第２図は、液体
センサの検知面に対する光束の入射角と反射損失の関係
を示す計算値を図表化した図、第３図は、本発明の原理
となる液体検知用プリズムの断面図、第４図は、本発明
の別の実施例を示す図、第５図は、従来の液体センサの
構造を示す図である。 ■−〜−人射光 ２−ｍ−出射光３−−−レンズ
４−−−レンズ５−一一プリズム １１−
ｍ−光源１２−−−レンズ １３−−一光学プリ
ズム１４−−−補助プリズム １．５，１６．１７−−−光検出器 ＋８．１９．２０−ｍ−増幅器 ２１−シー光ファイバ
２２．２３．２４−シー光ファイバ ’２５．２８．２７一−−結合用レンズａ−−−検知面 す−ｍ−反射及び透過面 Ｓｌ 、Ｓ２、Ｓ３−ｍ−信号光 Ｏｌ、θ２、θ３−−−人射角 Ｖ□、Ｖ２．Ｖ３−−一出力信号 特許出願人 日本電気株式“会社 第３図
センサの検知面に対する光束の入射角と反射損失の関係
を示す計算値を図表化した図、第３図は、本発明の原理
となる液体検知用プリズムの断面図、第４図は、本発明
の別の実施例を示す図、第５図は、従来の液体センサの
構造を示す図である。 ■−〜−人射光 ２−ｍ−出射光３−−−レンズ
４−−−レンズ５−一一プリズム １１−
ｍ−光源１２−−−レンズ １３−−一光学プリ
ズム１４−−−補助プリズム １．５，１６．１７−−−光検出器 ＋８．１９．２０−ｍ−増幅器 ２１−シー光ファイバ
２２．２３．２４−シー光ファイバ ’２５．２８．２７一−−結合用レンズａ−−−検知面 す−ｍ−反射及び透過面 Ｓｌ 、Ｓ２、Ｓ３−ｍ−信号光 Ｏｌ、θ２、θ３−−−人射角 Ｖ□、Ｖ２．Ｖ３−−一出力信号 特許出願人 日本電気株式“会社 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）光源と、この光源により発した光束を平行化する手
段と、光学プリズムと、信号光検出器とからなる光学式
液体センサにおいて、上記光学プリズムが、液体検知面
とこれに対してわずかな傾き角を有し、かつ入射光束の
一部を透過させる第２の反射面を有していることを特徴
とする光学式液体センサ。 ２）光源と、光束を平行化する手段との間、および光学
プリスムと信号光検出器との間のいずれか、もしくは双
方が、光ファイバーを用いて結合されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の液体センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132379A JPS6111635A (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 液体センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132379A JPS6111635A (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 液体センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6111635A true JPS6111635A (ja) | 1986-01-20 |
Family
ID=15080003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59132379A Pending JPS6111635A (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 液体センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6111635A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63234997A (ja) * | 1987-03-23 | 1988-09-30 | 株式会社 森本製作所 | ミシンの糸切断装置 |
| JPS6410650U (ja) * | 1987-07-09 | 1989-01-20 | ||
| JPH01121835U (ja) * | 1988-02-10 | 1989-08-18 | ||
| JPH0329693A (ja) * | 1989-06-27 | 1991-02-07 | Pegasus Sewing Mach Mfg Co Ltd | 多本針ミシンの上飾り糸切断方法及びその装置 |
-
1984
- 1984-06-27 JP JP59132379A patent/JPS6111635A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63234997A (ja) * | 1987-03-23 | 1988-09-30 | 株式会社 森本製作所 | ミシンの糸切断装置 |
| JPH0224558B2 (ja) * | 1987-03-23 | 1990-05-29 | Morimoto Mfg Co | |
| JPS6410650U (ja) * | 1987-07-09 | 1989-01-20 | ||
| JPH01121835U (ja) * | 1988-02-10 | 1989-08-18 | ||
| JPH0329693A (ja) * | 1989-06-27 | 1991-02-07 | Pegasus Sewing Mach Mfg Co Ltd | 多本針ミシンの上飾り糸切断方法及びその装置 |
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