JPS61253456A - 測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は感知出力の伝達に光学的手段を利用し、これ
をホトセルによって検知する測定装置に関する。

（従来の技術） 光源からの光を反射鏡に投射し、その反射光を光電池で
受光するようにしておき、被測定量に応じて前記反射鏡
を回動させ、これによる光電池の受光面積の変化による
出力から、前記被測定量を測定するようにしたものは既
によく知られている。

その−例としてダンベル形の磁気式酸素計があげられる
。第３図はその構成を示し、１は差動形の光電池、２は
ランプのような光源、３はスリット、４はレンズ、５は
負帰還用コイル、６はダンベル球、７は反射鏡、８はこ
れを支持する引張バンド線、９はダンベル球６をはさん
で相対する一対の磁石（他方のダンベル球をはさむ他の
磁石は省略しである。）、１０は負帰還出力端子、１１
は光電変換出力端子、１２．１３は抵抗、１４は差動ア
ンプ、１５はその入力端子で、ここには光電池１の各発
生電圧の差の電圧が与えられる。

図の構成から理解されるように、ダンベル球６とこれに
固定された反射鏡７などによって構成された可動部が、
引張バンド線８によって上下方向に引張されている。光
源２からの投射光線１６はスリット３．レンズ４を通っ
て反射鏡７に投射される。そしてここで反射されて反射
光線１７となり、これが光電池１の表面に、第５図に示
すようにスリット光彩２１を結像する。

なおこの従来の構成では、投射光線１６と反射光線１７
とは第４図に示すようにともに一つの同じ水平面Ｈ内に
あり、また引張バンド線８はこの水平面Ｈに対して鉛直
方向に引張されている。

光電池１は第５図のように左側素子２２と右側素子２３
とが一体に形成されてあり、また中央絶縁部２４により
画素子２２．２３が電気的に絶縁されている。そして第
５図のようにスリット光彩２１が左右画素子に同じ面積
だけ生じた場合、左右画素子に生ずる起電力は等しいの
で、左側素子２２の出力端子２５と、右側素子２３の出
力端子２６との間の電圧差は零である。

この酸素計に成る濃度の測定ガスを通じた場合。

磁気力によってダンベル球６が引張バンド線８を軸にし
て回動する。したがって反射鏡７も回動するので反射光
線１７が変位してスリット光彩２１が第４図において左
または右に変位する。そのため光電池の左右両側素子２
２．２３への光投射面積に不均衡を生じ、画素子２２．
２３の起電力に差が生じる。この差の起電力は測定ガス
濃度に応じたものにほかならない。

左右両側素子２２．２３に発生した電圧は差動アンプ１
４の各入力端子１５に与えられ、その差電圧に応じた出
力が出力端子１１から出力される。

したがってこの出力から前記した測定ガス濃度を知るこ
とができるようになる。

一方差動アンプ１４からの出力電流の一部は。

負帰還出力端子１０より引張バンド線８を介して、ダン
ベル球６に固着された負帰還用コイル５に供給される。

供給された電流と磁石９の磁束とによって前記コイル５
に回動トルクが発生する。このトルクはダンベル球６の
測定ガスに基づく回動トルクとは逆方向に作用するよう
に構成されている。

これによって自動平衡動作を呈するようになる。

ところでこの種酸素計のような高感度の測定装置では、
可動部のトルクは小さいので、したがって引張バンド線
８として極めて細いものを使用してそのねじれトルクを
小さくするのが普通である。

そのためこのような測定装置では外界からの機械的振動
の影響を受は易い欠点がある。

これを具体的に説明する。第６図は反射鏡７を含む光学
部分を平面的に見た状態を示す。前記のように引張バン
ド線８のトルクが小さいためその長さは通常比較的長い
。そのため外界振動を受けた場合には、可動部はその慣
性があるため回転振動をせず、平行変位振動が生ずる。

第６図は反射鏡７にその面に対して重置方向に振動を受
けた場合を示している。すなわち０を反射鏡７の正常位
置、Ｐ、Ｑを振動時の反射鏡７の最大偏位の生ずる位置
とし、またＣを反射光線が光電池１の表面上に達する正
常位置、Ａ、Ｂを反射鏡７が各位置Ｐ、Ｑにあるときの
、反射光線が光電池１０表面上に達する位置とする。

同図から理解できるように、反射鏡７の平行変位運動に
よって反射光線の光電池１に対する点が、Ｃ−＋Ａ＋Ｃ
−＋Ｂ−４Ｃ−＋Ａ・・・のように正弦振動を行うよう
になる。

この正弦振動のうち反射鏡７の位置がＰ、したがって反
射光線が位置Ａにある場合は光電池１に電圧が発生し、
更に差動アンプ１４によって変換された電流が負帰還用
コイル５に負帰還用トルクを発生させる。このトルクは
時間的遅れを伴いながら反射鏡７に図の点線位置まで回
動変位を与え、これによって反射光線を点Ｃにまで持ち
来させようとする自動平衡現象を生ずる。

つぎにこの状態から外界振動が続いて、反射鏡７が・位
置Ｐから位ＩｉＱまで振動変位したとき５反射鏡７は慣
性のため位置Ｐで付与された回動変位を、位置Ｑにおい
ても保持しようとするので、位１１Ｑでの反射鏡７は点
線で示すように回動変位する。したがって反射光線は光
電池１の点Ｂではなく点Ｂ′まで変位することとなり、
光線の変位量は負帰還によってかえって増大されてしま
うようになる。

以上の説明はその動作を理解し易いように端的に述べた
ので、結果的には反射鏡の回転振動の振幅が発散的拡大
するように考えられる。しかし実際は平行振動ならびに
回転振動は何れも正弦波状に生じ、負帰還トルクによる
回転振動の位相遅れも考慮すると、ある一定の定常振動
を生ずるようになることが実測からも観察される。

要するに、第３図に示す従来機構では外界振動によって
反射鏡は平行変位の振動を生じ、これを自動平衡させよ
うとする負帰還用コイルは、反射鏡の平行変位の振動を
制振する機能はなく、むしろ増大させる可能性が多い。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は外界振動による反射鏡の平行変位に影響され
ることなく、正確な測定を可能とすることを目的とする
。

（問題点を解決するための手段） この発明は反射鏡に投射される投射光線と反射鏡からの
反射光線とを含む平面内に、反射鏡の可動軸が含まれる
ように構成したことを特徴とする。

（作用） 外界振動によって反射鏡が平行変位の振動を行ったとき
、反射鏡からの反射光線は各光線と可動軸すなわち引張
バンド線とを含む平面内において。

引張バンド線の長さ方向に振動するようになるゆ光電池
の左右画素子間の中央絶縁部が引張バンド線と平行する
ように配置されているので、光電池表面のスリット光彩
は反射光線の振動によって同方向に振動するが、左右画
素子への照射面積したがって左右画素子へのスリット光
量には何等の変化をも生じない。この結果自動平行状態
には何等変動はなく、かくして外界振動の影響を極力低
減させることができるようになる。

（実施例） この発明の実施例を第１図および第２図によって説明す
る。なお第３図以降の各図と同じ符合を付した部分は同
−又は対応する部分を示す６図のように可動軸すなわち
引張バンド線８によって反射鏡７を懸張するとともに、
光源２からの光を投射光線１６としてスリット３、レン
ズ４を通して反射鏡７に投射し、またこれからの反射光
線１７を光電池１に照射するようにしである。これから
の出力によって負帰還コイル５を有するトルク発生機構
が動作して、自動平衡現象を呈するようになる。

また光電池１は第５図のように中央絶縁部２４をはさん
で、その両側に左右画素子２２．２３が配置されてある
。そして反射鏡７が自動平衡状態にあるとき、スリット
光彩２１は中央絶縁部２４を中心として左右に均等に結
像するようになっている。

これらの構成は第３図のものと特に相違するところはな
いが、この発明にしたがい第２図に示しであるように、
反射鏡７の自動平衡状態において、投射光線１６２反射
光線１７を含む平面Ｖ内に。

引張バンド線８が含まれるように構成する０図では引張
バンド線８は鉛直方向に張られであるので、平面Ｖも鉛
直面となる。

以上の構成において、外界振動によって反射鏡７が平行
変位の振動を起したとすると、反射光線１７は鉛直面Ｖ
内で上下振動を行うこととなる。

そのため光電池１の表面上におけるスリット光彩２１も
上下移動の振動を行うが、その振幅方向にスリット３の
長孔および光電池１の中央絶縁部２４が延びているので
、左右画素子における有効なスリット光彩２１の光量に
は何等の変化をも及ぼさない。

以上の結果、自動平衡状態には何等変動はなく、したが
って外界振動の影響は充分に回避できるようになる。

なお図に示す実施例は平面Ｖを鉛直面としているが、こ
れに限られるものではなく、要は引張バンド線８すなわ
ち可動軸と各光線が同一平面にあればよく、したがって
この平面はたとえば水平面であってもよい。また投射２
反射面光線の間の角θはできるだけ小さいことが望まし
いが、実用上は３０″程度より小さくすることはできな
い。

（発明の効果） 以上詳述したようにこの発明によれば、単に投射２反射
両光線と反射鏡を懸張する引張バンド線とを同一平面内
に設置するだけで、反射鏡の外界振動による平行変位の
振動によっても、自動平衡状態に何等の変動をもたらす
ことはなく、したがって外界振動の影響を簡単に回避す
ることができるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示し、一部に回路図を併示
した斜視図、第２図は要部の斜視図、第３図は従来例の
斜視図、第４図は一部の斜視図。 第５図は光電池の正面図、第６図は動作説明図である。 １・・・光電池、２・・・光源、３・・・スリット、５
・・・負帰還用コイル、７・・・反射鏡、８・・・可動
軸、１６・・・投射光線、１７・・・反射光線、■・・
・平面、珀２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 負帰還コイルと反射鏡とを固定してなり、可動軸によっ
   て回動自在に支持されてある可動部と、前記可動軸の長
   手方向に延びるスリットを通して前記反射鏡に光を投射
   する光源と、投射された投射光線による前記反射鏡から
   の反射光線が照射される差動光電池と、前記差動光電池
   の差電圧に基づいて前記負帰還コイルに電流を供給する
   負帰還トルク発生機構とを備えた測定装置において、前
   記反射鏡の自動平衡状態における前記投射光線と前記反
   射光線と前記可動軸とを同一平面内に位置せしめてなる
   測定装置。