JPS6166902A - 誘電体フアイバの直径を測定する容量性デバイスに関する改良 - 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】 分−野 本発明は、対象物の物理的寸法の遠隔測定のための電気
デバイスに関し、そしてより詳細には、本発明は誘電体
ファイバ（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｆｉｂｒｅ）の直径
を測定する容量性デバイス（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　ｄ
ｅ−ν１ｃｅ）に対する改良に関する。

−駆帽梢 ｖＪ電体ファイバの圧伸成形（ｄｒａｗｉｎｇ）の間は
、一様な横断面のファイバが得られる様に、そして円形
横断面の場合には一定の直径のファイバが得られる様に
、プラントの装備が調節される事が知られている。ファ
イバの物理的寸法において生し得る変動の手動的修正作
動或いは自動的修正作動は、上記寸法の値について連続
的上つ更新された認識を必要とする。しかし、測定は製
造工程を妨げてはならない。それ故に、接触測定は避け
るべきである。この場合、既に知られている？＃に、光
学的方法或いは電気的方法を用いて遠隔測定が適用され
るべきである。

電気的な測定装置がイタリー特許出願第６７９３６−Ａ
／８１号中に記載されており、該特許出願は１９８１年
７月６日に本出願人の名の下に出願されたものであり、
そしてヨー口・２バ特許出願として１９８３年２月１２
日に公告番号第６９３３２号を付して公告されている。

この装置においては、圧伸成形されている間にファイバ
は平行プレートコンデンサ（ｐａｒａｌｌｅｌ−ｐｌａ
ｔｅ　ｃａｐａ−ｃｉｔｏｒ）のプレート間を通過し、
そしてプレート間の空間の実効誘電率（ｅｆｆｅｃｔｉ
ｖｅ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｓｔａｎｔ）中の変
化に基づくキャパシタンス（ｃａ−ｐａｃｉｔａｎｃｅ
：静電容量）の変動により検出が為され、該誘電率の変
化はファイバを前記空間内に導入する事によって、且つ
ファイバに沿って直径が変動する事によって生じ、該フ
ァイバは２枚のプレート間の空間中に包含された空気或
いはその他のガスと一緒に、コンデンサの誘電体を形成
する。

直径の大きさ或いは直径の変動の大きさは、キャパシタ
ンスの変動から求められる。コンデンサのプレート間を
ｊ１１遇する際のファイバの振動に基づいて、製造プラ
ントにおいて、その様な装置を用いる場合は多数の欠点
と遭遇する。その様な振動は測定コンデンサのキャパシ
タンスにおける変動を生じ、そしてそれ故に該測定装置
はく該キャパシタンス変動を）直径の変動として誤って
読み出し得る。

この現象はプレート端部近傍の弱い電界強度に基づくも
のであり、該端部においては電気力線が曲がっており、
且つ幅がより広（分離している。

そして電気的なキャパシタンスはプレート間の誘電体フ
ァイバの位置に更に依存し、■つ（該キャパシタンスは
）電界に対して直角な方向における誘電体ファイバの軸
線が縁部により近接する様に動いた場合に減少する。そ
してファイバは実際よりも小さいものと思われてしまう
。

この欠点はプレート縁部と検査しているファイバとの間
の距離を増加する事によっては解決する事ができない。

プレートの拡張及びそれ故にコンデンサのキャパシタン
スＣの増加を必要とするからである。この結果感度を悪
くし、そしてそれ故に、正確な測定に有害である：実際
、プレート間の空間内に半径↓の光ファイバ（ｏｐｔｉ
ｃａｌ　ｆｉｂｒｅ）を導入する事による相対的なキャ
パシタンスの変動（ΔＣ）　／Ｃは、式 ％式％） により与えられ、ここでＳは矩形状であると仮定した場
合において、コンデンサプレートに直角な、且つファイ
バ軸線に直角な横断面の面積であり、ε１はファイバの
材料の誘電率であり、ε０は媒介物（空気或いはその他
のガス）の誘電率であり、該媒介物は２枚のコンデンサ
プレート間の空間内のファイバを包囲しており、そして
Ｃは、誘電体が全部誘電率ε０の媒介物である場合のコ
ンデンサのキャパシタンスである。

ｆｉ１式よりその様な相対的な（キャパシタンスの）変
動はＳに反比例し、それ故にＳは小さい状態に保たれな
ければならない旨が導かれる。例えば、１ｐＦ（ピコフ
プラソド）の容量を有するコンデンサを用いる装置にお
いて、約１２５μｍの直径及び約４に等しい誘電率を有
するファイバの導入後に約０．　ＯＯ３ｐ　Ｆの変動が
あるが、一方、測定器具は１／１０００の直径の変動、
及びそれ故に６・ＩＱ−’ｐＦの容量の変動を検出する
のに充分な感度を保たなければならない。

プレートに平行な平面における振動成分は、垂直な平面
における振動成分よりも通常有害である旨が注目される
べきである；しかしながら、両方の成分に基づく影響を
最小にする事が得策である。

ファイバの振動に基づくキャパシタンスの変動に加えて
、プレート及びコンデンサを形成しているその他の構成
物の熱膨張に基づく変動、及び測定器具に基づ（変動が
更に存在し、該変動について好適な補償（ｃｏｍｐｅｎ
ｓａｔｉｏｎ）が提供されるべきである。

相−ヱ路 これ等及びその他の欠点は、本発明により提供される誘
電体ファイバの直径を測定する容量性デバイスに対する
改良によって解決され、そして本発明は誘電体ファイバ
の振動を最小にすると云う効果を許容する。容量性装置
は安価な器具によって容易に組み立てる事ができ、そし
て容易に据え付けられ且つ測定デバイス中で調整され、
ファイバがプレート間に含まれた空間の大部分内を動く
場合に、１０−７ｍのオーダーで直径の変動の大きさを
検出する事を許容する様になっている。

本発明は誘電体ファイバの直径を測定するための容量性
デバイスに関する改良を提供し、該容量性デバイスにお
いては、プレート間の空間へのファイバの導入及びファ
イバに沿って直径が変動する事によって生ずるコンデン
サ中の前記空間の誘電特性（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐ
ｒｏｐｅｒｔｙ）における変化に基づくキャパシタンス
の変動が測定され、前記コンデンサは、 その縁部に近接して強電界を有する区域を発生する様に
延長部を伴ったプレートを含み、電界の変動について補
償し、そしてそれ故にプレート間に包含された空間の大
部分における誘電体ファイバの振動の影響を最小にする
事を特徴としている。

本発明の更に別の特徴は、別添の図面を参照して、本発
明の好ましい実施例についての以下の記載から明らかに
なるであろう。

大庭± プレート縁部に近接している電界の歪について補償する
方法は、プレート形状を変形する事により構成されてい
る。より詳細には第１図中に表示されたタイプの同面積
平行プレートコンデンサの電界がより弱（なる場合にお
いて、（プレート）相互の距離は減少する。プレートは
Ｃ１及びＣ２で表わされ、且つ誘電体ファイバはＦＤで
表わされる。

本発明に従って変形されたコンデンサの第１の実施例は
第２図中に表示されている。プレートＤ１及びＤ２は凹
形の表面を有し、相互に向かい合った対応する凹所を伴
っている。縁部における延長部は、プレート間に含まれ
る空間の大部分において一様となるべき電界を生ずる。

本発明に従って実施される平行プレートコンデンサの第
２の実施例は、第３図中に示されている。

Ａ３およびＡ４は、端部における延長部に装備された薄
いプレートであり、縁部における減少に対して補償する
為に、強い電界を伴う区域を発生する様になっている。

その結果、コンデンサ周囲区域におけるファイバ露出長
さが増加するという効果が得られる。初期調整段階の間
、一方のプレートは固定状態に保持され、そして他方の
プレートは誘電体ファイバＦＤの振動に対する最小の感
度が得られるまで変位される事が明らかである。

これ等のプレートは好ましくは金属化クォーツ（ｍｅｔ
ａｌｌｉｚｅｄ　ｑｕａｒｔｚ）製であり、従って異な
る温度について、高い安定性が達成される。

本発明の第３の実施例は、平行プレートコンデンサを使
用し、そして電界の歪は周囲区域において電界のピーク
を発生する事により補償される。

この態様において、ファイバ露出長さは周囲区域におい
て増加する。

第４図において、Ａ１とＡ２とはコンデンサプレートを
表示し、そしてＢ１、Ｂ２は２つの矩形プレートを表示
し、該矩形プレートの長さはコンデンサプレートの幅に
略々等しく、そして該矩形プレートは、一方便の端部に
ついて２つの延長部を備えている。これ等のプレートは
上方部分についてコンデンサプレートと電気的に接続さ
れており、そしておそらくは、図示されていないコンデ
ンサ下方部分においても、類似した１対（の矩形プレー
ト）が位置されているであろう。該プレートは、延長部
が相互に向かい合う様に位置されている；これ等のプレ
ートを介して、誘電体ファイバＦＤが通過している。種
々の部分を好適な強磁性体材料で製造する事により、こ
れ等のプレートは最初の調節工程において、磁力によっ
て適所に保持できる。それ等は最終的には、好適な接着
剤と一緒にはんだ付け（ｓｏｌｄθｒ）される。

変形されたコンデンサはファイバＦＤの振動に対して最
早敏感ではない。縁部における電場の減少は、プレート
間に包含される空間の大部分において、延長部間に存在
する強電場区域によって補償されるからである。前述の
場合における様に、電場があまり強くないコンデンサ周
囲区域におけるファイバの露出長さを増加する様になっ
ている。

最初の調節段階の間、ファイバは振動を生じ、且つプレ
ートは測定用具が最小のキャパシタンス変動を読み出す
まで動かせる。その後、該ファイバ及びプレートはそれ
等の最終位置に固定される。

上記記載は限定的ではない実施例としてのみ開示された
ものであり、そして本発明の範囲内で変化及び変形を為
し得る事が明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常の平行プレートコンデンサの斜視図であり
；第２図は本発明に従った第１のコンデンサの斜視図で
あり；第３図は第２のコンデンサの斜視図であり；第４
図は第３のコンデンサの斜視図である。 Ａ１、Ａ２　　・−コンデンサプレート、Ｂ１．Ｂ２−
一知形プレート、　　　Ａ３．Ａ４゜ｃ１、ｃ２．Ｄ１
、Ｄ２　−−プレート、ＦＤ−−誘電体ファイバ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンデンサのプレート間の空間内へのファイバの
   導入及びファイバに沿った直径の変動によって生じた前
   記空間の誘電特性における変化に基づくキャパシタンス
   の変動が測定される、誘電体ファイバの直径を測定する
   容量性デバイスに関する改良において、前記コンデンサ
   は、 縁部に近接した強電界区域を発生する様に、延長部を伴
   ったプレート（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ｄ１、Ｄ２）
   を含み、電界の変動について補償し、そしてそれ故に、
   プレート間に包含された空間の大部分中で誘電体ファイ
   バ（ＦＤ）の振動の影響を最小にする事を特徴とする誘
   電体ファイバの直径を測定する容量性デバイスに関する
   改良。
2. （２）前記プレート（Ａ１、Ａ２）は矩形プレート（Ｂ
   １、Ｂ２）を含み、該矩形プレートは一方の側の端部に
   おいて２つの延長部を設けており、該矩形プレートは相
   互に向かい合っている延長部を伴ってプレートへ電気的
   に接続されており、該延長部を介して誘電体ファイバ（
   ＦＤ）が通過しており、そして該矩形プレートは調節の
   ため動かされ得る事を特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の改良。
3. （３）前記矩形プレート（Ｂ１、Ｂ２）は、磁力により
   プレート（Ａ１、Ａ２）上に保持される事を特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の改良。
4. （４）前記矩形プレート（Ｂ１、Ｂ２）は、はんだ付け
   によってプレート（Ａ１、Ａ２）上に保持される事を特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の改良。
5. （５）前記プレート（Ａ３、Ａ４）は金属化クォーツで
   製造される事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   改良。
6. （６）前記プレート（Ｄ１、Ｄ２）の内面は、凹形をし
   ており、そしてそれ等の凹所は相互に向かい合っている
   事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の改良。