JPS63205521A

JPS63205521A - 液面レベル光センサ

Info

Publication number: JPS63205521A
Application number: JP3897087A
Authority: JP
Inventors: Osamu Akita; 治秋田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-02-20
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1988-08-25

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〕本発明は液面レベル光センサに関するもので、例えばタ
ンク等の中に収容された液体のレベル検出に使用される
ものである。

〔従来の技術〕

従来、タンク等の中に収容されたオイル、水などのレベ
ルを検出するものとして、例えば光フアイバレベルセン
サと呼ばれる液面レベル光センサが知られている。これ
は、例えば半導体レーザ等の光源から変調をかけた光を
出力し、この光を液面あるいは液面に浮かべたフロート
で反射させ、反射光を発光ダイオード等の受光器で検出
するように構成されている。

かかる従来装置における液面レベルの検出は、第５図の
特性図に示す如き原理にもとづいて行なわれる。すなわ
ち、あらかじめ変調をかけた光を液面等で反射させ、反
射光を検出して両者の位相差を調べると、液面と光源お
よび受光器の間の距離と、検出された位相差との間には
、第５図の如き関係が成立する。従って、この位相差を
継続的に調べるようにすれば、液面レベルの変化を継続
的に検出し監視することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の如き従来装置では、液面における光の反射は前述
の通り、液面からの直接反射または液面上に浮かべたフ
ロートからの反射により行なっていた。このため、従来
装置では下記の如き問題点があった。

第１に、液面からの直接の反射光を検出する方式のもの
では、液面に波が現れると反射光が著しく散乱させられ
る。このため、反射光が受光器に届かなかったり、弱い
反射光になったりして、液面レベルの検出を適切に行な
うことができなかった。第２に、液面にフロートを浮べ
る方式では、従来のフロートは平板状であったため液面
に波があるとフロートの反射が光軸に対して揺れ動き、
反射光を受光器に適切に供給することができなかった。

そこで本発明は、液面に波等が現れた場合でも、液面レ
ベルを正確かつ適切に検出することのできる液面レベル
光センサを提供するすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る液面レベル光センサの第１の態様のものは
、光源からの変調光を反射するフロート面を、凹状の略
球面に鏡面仕上げしたことを特徴とする。

また、本発明に係る液面レベル光センサの第２の態様の
ものは、フロートを光源からの変調光の光軸に沿って案
内する案内部材を備えると共に、光源からの変調光を反
射するフロート面を、凹状の略球面に鏡面仕上げしたこ
とを特徴とする。

〔作用〕

本発明の第１の態様に係る液面レベル光センサは、以上
の通りに構成されるので、フロートが液面の波により揺
れ動くときでも、フロートの反射面と光源からの変調光
の光軸とのなす角が、常に略一定に保たれるように作用
する。

また、本発明の第２の態様に係る液面レベル光センサは
、以上の通りに構成されるので、液面の上下によってフ
ロートが上下に動くときでも、また液面の比較的大きな
波や液体の流れ等によってフロートが揺れ動くときでも
、案内部材はフロートが光軸と交叉する方向に動くこと
がないように働き、かつフロートの反射面と光源からの
変調光の光軸とのなす角が、常に略一定に保たれるよう
に作用する。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明のいくつかの実施例を
説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同
一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第１図は第１実施例に係る液面レベル光センサの構成図
である。図示の通り、変調器１によって発光駆動される
光源（例えば半導体レーザ）２の発光端面には光ファイ
バ３が取り付けられ、光ファイバ３の光出射端面側には
ハーフミラ−４が配設されている。従って、光源２から
光ファイバ３を介して出射される光（変調光）５は、ハ
ーフミラ−４を介して液面上のフロート６に照射される
ことになる。

ここで、フロート６はその反射面が凹の球面に鏡面仕上
げされている。第２図はフロート６の詳細な構成を説明
するためのもので、同図（Ａ）は斜視断面図、同図（Ｂ
）は平面図、同図（Ｃ）は一部を断面にて示した側面図
である。図示の通り、フロート６は上面が凹の球面をな
し、下面が凸の球面をなし、その底部には鍾１１が固定
されている。そして、凹状の球面は光が効率よく反射す
るように鏡面１２に仕上げられている。従って、フロー
ト６の鏡面１２で反射された光７はハーフミラ−４を透
過し、光ファイバ８に入射される。光ファイバ８は例え
ばフォトダイオードからなる受光器９の光入射端面に接
続されている。そして、受光器９の出力端子は位相差検
出器１０に接続されている。

次に、上記第１実施例の作用を説明する。

光源２は変調器１によって変調された光を発し、この変
調光は光ファイバ３を介して図中の符号５で示す経路を
通ってフロート６に照射される。そして、フロート６か
らの反射光７はハーフミラ−４を介して光ファイバ８か
ら受光器９に与えられ、ここで電気信号に変換される。

ところで、位相差検出器１０は変調器１からの信号と受
光器９からの信号を受けており、従ってここではフロー
ト６への出射光５とフロート６からの反射光７の位相差
が検出されることになる。

この検出出力は出力端子１３を介して図示しない処理回
路に与えられる。その結果、この処理回路で第５図に示
す特性に従って演算等を行なうことにより、フロート６
の上下位置すなわち液面レベルが検出できることになる
。

上記の如き液面レベル検出の際に液面に波が現れたとき
には、第２図に示すようになる。すなわち、波が立って
いないときにはフロート６は同図（Ａ＞の如くなってお
り、反射光７は入射光５と同一経路を戻ることになる。

従って、有効な強さの反射光７を検出できるので、位相
差を調べることによって液面レベルを検出できる。

これに対し、波面に波が立ったときや液体に流れがある
ときには、フロート６は第２図（Ｂ）の如く傾くことに
なる。ところが、フロート６の反射面は球面となってい
るため、波によって傾いたとしても入射光５の光軸と反
射面のなす角は略９０度に保たれるので、反射光７は入
射光と同一経路を戻ることになる。従って、液面に波が
現れても受光器９の受光レベルは一定に保たれるので、
液面レベルの検出が正確かつ適切に行なえることになる
。また、フロート６が光軸を中心に回転しながら揺れ動
くときでも、正確に反射光を受光器９に送ることができ
る。

第１実施例は以上説明したものに限られるものではなく
、種々の変形が可能である。

例えば、実施例ではハーフミラ−を用いるようにしてい
るが、これを他の光分岐手段で置換するようにしてもよ
い。また、ハーフミラ−等の光分岐手段そのものを省略
し、入射光と反射光の光軸をわずかの角度あるいは一定
の角度でずらすことにより、光源からフロートへの直接
照射、フロートから受光器への直接反射を行なうように
してもよい。

また、光ファイバを光源および受光器に取り付けること
も必須ではない。但し、光ファイバを用いれば液面とは
離れた位置に光源、受光器等を配段できるので、装置の
信頼性等が向上するという利点がある。また、光源、受
光器などは半導体レーザ、フォトダイオードに限らない
。

ざらに、フロートの反射面は真球面に限らず、略楕円面
等の如き略球面であってもよい。また、フロートの底部
に錘りを設けることも必須ではなく、錘りを着脱可能に
してもよい。但し、このように着脱可能にすれば、比重
の異なる液体の液位検出に適用できる。また、フロート
の上面をそのまま反射面とするものに限らず、フロート
と反射板を別体で構成してもよい。このようにすれば、
反射面の鏡面仕上げが容易になる等の利点がある。

ざらにまた、変調器の変調度を変えるようにすれば、検
出できる液面レベルの範囲を変えることが可能である。

次に、本発明の第２実施例を説明する。

第４図は同実施例の要部であるフロート近傍を説明する
断面図である。そして、これが前述の第１実施例と異な
る点は、フロート６を光軸方向に案内するための案内部
材として、内径がフロート６の外径よりわずかに大きい
円筒状の案内パイプ１５が設けられていることである。

このため、フロート６は液面１７の上昇および下降に応
じて、案内パイプ１５に沿って上昇および下降すること
になる。従って、本実施例によれば液面１７に現れた波
によってフロート６が水平方向に移動することが全くな
いので、反射光を安定して受光器に戻すことが可能にな
る。

第２実施例は以上説明したものに限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。

例えば、案内部材はパイプ状のものに限られず、複数本
のロッドを平行に配設することにより構成してもよい。

要するに、フロートを上下方向（光軸方向）に案内でき
るものであれば、いかなる構成であってもよい。さらに
、前述の第１実施例で説明したのと同様の変形を行なう
ことも可能でおる。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り本発明によれば、フロートが
液面の波等により揺れ動くときでも、フロートの反射面
と光源からの変調光の光軸とのなす角を常に略一定に保
つことができるので、液面レベルの検出を正確かつ適切
に行なうことができる。

また、本発明の第２の態様に係る液面レベル光センサは
、以上の通りに構成されるので、フロートが液面の上下
によって上下に大きく動くときでも、また液面の比較的
大きな波によって揺れ動くときでも、案内部材はフロー
トが光軸と交叉する方向に動くことがないように働き、
かつフロートの反則面と光源からの変調光の光軸とのな
す角を常に略一定に保つように作用するので、より正確
かつ適切な液面レベルの検出を行なえる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る液面レベル光センサ
の全体構成図、第２図は第１図に示すフロートの詳細な
構成の説明図、第３図は第１図に示すフロートの動作の
説明図、第４図は本発明の第２実施例に係る液面レベル
光センサの要部であるフロート近傍の断面図、第５図は
従来技術の説明図である。１・・・変調器、２・・・光源、３，８・・・光ファイ
バ、４・・・ハーフミラ−１５・・・入射光（変調光）
、７・・・反射光、９・・・受光器、１０・・・位相差
検出器、１１・・・錘り、１２・・・鏡面、１３・・・
出力端子、１５・・・案内パイプ、１７・・・液面。特許出願人　　住友電気工業株式会社代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　樹第　　１　　図フロートの動作説明第３図（Ａ）ＣＢ）（Ｃ）フ　　　　　ロ　　　　−　　　　　ト第　　２　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、変調をかけた光を発する光源と、レベルが検出され
る液面に浮かべられたフロートと、前記光源から出射さ
れ前記フロートで反射された光を受ける受光器と、前記
光源からの出射光と前記受光器への入射光の位相差を検
出する位相差検出手段とを備え、前記位相差検出手段の
出力にもとづいて液面レベルを検出する液面レベル光セ
ンサにおいて、前記フロートの前記光源からの光の反射面は凹状の略球
面に鏡面仕上げされていることを特徴とする液面レベル
光センサ。２、前記フロートの底部には錘りが取り付けられている
特許請求の範囲第１項記載の液面レベル光センサ。３、前記錘りは着脱自在である特許請求の範囲第１項記
載の液面レベル光センサ。４、前記光源は光の出射端面に第１の光ファイバを有す
ると共に、前記受光器は光の入射端面に第２の光ファイ
バを有し、前記フロートへの光の出射は前記第１の光フ
ァイバを介してなされ、前記フロートからの反射光は前
記第２の光ファイバを介して受けるようにした特許請求
の範囲第１項記載の液面レベル光センサ。５、変調をかけた光を発する光源と、レベルが検出され
る液面に浮かべられたフロートと、前記光源から出射さ
れ前記フロートで反射された光を受ける受光器と、前記
光源からの出射光と前記受光器への入射光の位相差を検
出する位相差検出手段とを備え、前記位相差検出手段の
出力にもとづいて液面レベルを検出する液面レベル光セ
ンサにおいて、前記フロートを前記光源からの出射光の光軸に沿つて案
内する案内部材を備え、前記フロートの前記光源からの光の反射面は凹状の略球
面に鏡面仕上げされていることを特徴とする液面レベル
光センサ。６、前記フロートの底部には錘りが取り付けられている
特許請求の範囲第５項記載の液面レベル光センサ。７、前記錘りは着脱自在である特許請求の範囲第５項記
載の液面レベル光センサ。８、前記光源は光の出射端面に第１の光ファイバを有す
ると共に、前記受光器は光の入射端面に第２の光ファイ
バを有し、前記フロートへの光の出射は前記第１の光フ
ァイバを介してなされ、前記フロートからの反射光は前
記第２の光ファイバを介して受けるようにした特許請求
の範囲第５項記載の液面レベル光センサ。