JPS63210729A

JPS63210729A - 変位計測装置

Info

Publication number: JPS63210729A
Application number: JP4425387A
Authority: JP
Inventors: Akikazu Takada; 高田　明和
Original assignee: Toshiba Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1987-02-27
Publication date: 1988-09-01

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】［発明の目的コ　。

（産業上の利用分野）本発明は、直線運動又は回動（回転）運動によりあられ
される測定対象の変位量を計測する変位計測装置に関し
、特に、光を用いるようにした変位計測装置に関する。

（従来の技術）従来のこの種の変位計測装置の一構成例を、第６図に示
す。第６図において、例えば、測定対象１の変位量が直
線的に変化するものをギヤ機構等により回動（回転）運
動に変換し、検出軸２に出力し、ギヤ機構３に取込む。

ギヤ機構３では、検出軸２の回動（回転）量を増幅又は
減衰して出力軸４に出力する。この出力軸４はポテンシ
ョメータ５に連結されており、ポテンショメータ５から
は、出力軸４の回動（回転）量に基づく電圧信号が出力
されるようになる。この電圧信号は信号ケーブル６によ
り信号変換器７に導びかれ、ここで、測定対象１の変位
量に対応した計測出力が得られるようになる。尚、ポテ
ンショメータ５及び信号変換器７の電源は、電源ケーブ
ル８に接続された電源ユニット９或いは図示しない外部
電源部から供給される。

このような構成では、変位量を回転電機であるポテンシ
ョメータ５にて検出するものであるため、長期の使用に
より、電気接触部の接触不良が発生し、検出値の精度低
下を招くことになった。

また、ポテンショメータ５からの信号ケーブル６の導出
や、電源ライン８の布設が必要であるので、これらケニ
ブル６．８には誘導サージ、ノイズが侵入し、やはり検
出値２精度低下さらには機器損傷を招くことがあった。

特に、屋外設置の場合には、誘導サージの浸入を防ぐた
めには、避雷機箱等の必要性から、設置作業が面倒にな
るという、問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来の技術においては、電気的検出手段を用
いていることにより、耐ノイズ性が低く、また、回転電
機を用いて検出するようにしているので、接触部の接触
不良が発生し、検出精度の低下を招いていた。

そこで本発明の目的は、耐ノイズ特性に優れ、且つ信頼
性の高い検出精度が保持し得る変位計測装置を提供する
ことにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は上記問題点を解決し且つ目的を達成するために
次のように構成する。すなわち、本発明による変位計測
装置は、透過光の光減衰量が周方向に沿って連続的に変
化するものであって測定対象の変位に基づく回動運動に
より回動駆動される連続可変型光減衰手段と、送光した
光を前記連続可変型光減衰手段に導いてその減衰光を受
光することにより前記送光と減衰光との光量差で示され
る前記測定対象の変位量を信号出力する信号処理手段と
を具備した構成にしである。

（作　用）このような構成によれば、ＩＩ定対象の変位量は、送光
と減衰光との光量差で表われ、遠方に導出することがで
きるようになり、これは、光学方式であるため誘導サー
ジ、ノイズに影響されず、また、回転接触部が無いため
、長期にわたって検出値の高精度化が保持されることに
なる。

（実施例）以下本発明にかかる変位計測装置の一実施例を図面を参
照して説明する。

第１図は水位計測に適用した本実施例装置の全体構成を
示す図、第２図は要部詳細図である。

第１図において、測定対象として水位変位により上昇下
降するフロート１１はプーリ１２に連設され、直線変位
を回動しく回転）変位に変換する。

つまり、例えば、フロート１１の上昇によりプーリ１２
は右回転し、フロート１１の下降によりプーリ１２は左
回転するようになっている。プーリ１２の回転はギヤ機
構１３により増加（又は減少）され、光減衰器１４に取
込まれる。

ここで、光減衰器１４は、第２図に示すように、回転軸
１４ａを有し、この回転軸１４ａには連続可変型光減衰
素子である金属膜可変型ディスク１４ｂが設けられてい
る。このディスク１４ｂは、円形の透明ガラス基板上に
、その周方向に沿ってつまり回転角に対応して厚さが連
続的に変化して金属膜を蒸着した構成となっている。そ
して、ディスク１４ｂの径方向には互いに離間して光フ
ァイバ１５ａ、１５ｂの一方の送受先端部がレンズ１４
ｃ、１４ｄを介してディスク１４ｂを臨んで配置されて
いる。また、レンズ１４ｃ、１４ｄと対向し且つディス
ク１４ｂを介してプリズム１４ｅが配置され、図示の矢
印方向に光が送光し、受光するようになっている。この
構成の光減衰器１４では、光ファイバ１５ａを通ってき
た光をレンズ１４ｃを介してディスク１４ｂに送光する
と、ディスク１４ｂの送光位置では、その回動（回転）
に伴なって、連続的に光減衰量が変化するので、プリズ
ム１４ｅルンズ１４ｄを介して光ファイバ１５ｂに受光
される光量も減衰する。つまり、回転軸１４ａ１デイス
ク１４ｂの回動（転）変位量は、送光と減衰光との光量
差として現われるようになる。

光ファイバ１５ａ、１５ｂの他方の送受端部は、送光と
減衰光との光量差を電気信号にて信号出力するａｌｌｌ
定器１６に導びかれている。この測定器１６は、送光用
の光ファイバ１５ａが接続される電気／光信号変換器（
以下ｒＥ１０−Ｃｌと称する。）と、受光用の光ファイ
バ１５ｂが接続される光／電気信号変換器（以下ｒｏ／
Ｅ−Ｃｌと称する。）と、これらＥｌｏ−ＣとＯ／Ｅ−
Ｃとの信号差を検出する比較器等から構成されている。

次に上記の如く構成された本実施例の作用について説明
する。すなわち、測定対象である水位が変化すると、フ
ロート１１も変位（上昇又は下降）し、この直線変位量
は、プーリ１２、ギヤ機構１３を介して回動（回転）変
位量として光減衰器１４に入力され、ディスク１４ｂを
回動する。

一方、測定器１６にて送光量を設定する電気信号に基づ
＜　Ｅｌｏ−Ｃからの送光は、光ファイバ１５ａ、レン
ズ１４ｃを通して前述のように回動（回転）したディス
ク１４ｂを透光する。ここで、上記送先は、光ディスク
１４ｂにより減衰され、プリズム１４ｅルンズ１４ｄを
通って光ファイバ１５ｂに受光される。ここで、測定器
１６のＯ／Ｅ−Ｃにて受光した光量に基づく電気信号が
得られ、この信号と前述のＥｌｏ−Ｃで送光量を設定し
た電気信号とは比較器により比較され、水位変位に対応
し、さらにディスク１４ｂの回動（回転）変位に対応し
た電気的な信号出力が得られる。

以上の如く本実施例によれば次のような作用を奏する。

すなわち、本実施例によれば、測定器１６以外の要素で
は、電源を必要なく且つ信号伝送手段としての光ファイ
バ１５ａ、１５ｂを用いるので、ノイズの発生、誘導サ
ージの侵入等が無く、高い精度の検出値が得られる。こ
れにより、屋外まで計測する場合にあっても避雷機等の
保護機器が不要であり、有利である。

また、光方式であるため、接触部が無く、構成は簡単で
あり、長寿命化が図られている。

本発明は次のような他の実施態様がある。すなわち、第
３図は連続可変型光減衰素子として金属膜の厚さを一定
とし、ガラス基板の厚さを回転角に対応して連続的に変
化させたガラス基板可変型ディスク１７である。

第４図及び第５図は金属膜を点状（第４図）の模様に形
成したものやスリット状（第５図）の模様に形成し、こ
の模様の密度を連続的に可変して、光減衰量を可変する
ディスク１８．１９として構成してもよい。

もちろん、水位の如く直線変位に限らず、回転変位であ
っても、ギヤ機構等を省略することで実施可能である。

この池水発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施できるものである。

［発明の効果］以上の如く本発明は、透過光の光減衰量が周方向に沿っ
て連続的に変化するものであって測定対象の変位に基づ
く回動運動により回動駆動される連続可変型光減衰手段
と、送光した光を前記連続可変型光減衰手段に導いてそ
の減衰光を受光することにより前記送光と減衰光との光
量差で示される前記測定対象の変位量を信号出°力する
信号処理手段とを具備した構成としたので、測定対象の
変位量は、送光と減衰光との光量差で表われ、遠方に導
出することができるようになり、これは、光学方式であ
るため誘導サージ、ノイズ影響されず、また、回転接触
部が無いため、長期にわたって検出値の高精度化が保持
される、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる変位計測装置の一実施例の構成
を示す図、第２図は同実施例の要部である光減衰器の詳
細な構成を示す図、第３図〜第５図はそれぞれ本発明の
他の実施例の構成を示す斜視図、第６図は従来例の構成
を示す図である。１１・・・フロート、１２・・・プーリ、１３・・・ギ
ヤ機構、１４・・・光減衰器、１４ｂ、１７．１８．１
９・・・ディスク、１５・・・光ファイバ、１６・・・
測定器。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第２図第３図　　第４図　第５図日第６図

Claims

【特許請求の範囲】

透過光の光減衰量が周方向に沿って連続的に変化するも
のであって測定対象の変位に基づく回動運動により回動
駆動される連続可変型光減衰手段と、送光した光を前記
連続可変型光減衰手段に導いてその減衰光を受光するこ
とにより前記送光と減衰光との光量差で示される前記測
定対象の変位量を信号出力する信号処理手段とを具備し
たことを特徴とする変位計測装置。