JPH01197632A - 流体屈折計およびこれを用いた流体密度計 - Google Patents

流体屈折計およびこれを用いた流体密度計

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JPH01197632A
JPH01197632A JP63023041A JP2304188A JPH01197632A JP H01197632 A JPH01197632 A JP H01197632A JP 63023041 A JP63023041 A JP 63023041A JP 2304188 A JP2304188 A JP 2304188A JP H01197632 A JPH01197632 A JP H01197632A
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Sadao Chigira
定雄 千吉良
Kazuo Sanada
和夫 真田
Tatsuo Yamazaki
山崎 達男
Kazumitsu Nukui
一光 温井
Kenji Nakamura
賢二 中村
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は液体や気体などの流体屈折計およびこれを用
いた流体密度計に関し、プローブを分離することによっ
て、測定流体のサンプリングを行うことなく測定流体の
屈折率および密度を常時オンラインで計測できるように
したものである。
[従来技術とその問題点 ] 従来、流体たとえば液体の屈折率を測定する装置として
は、プリズムによる光の屈折角を測定するアツベ法、最
小偏角法のほか、測定液体の屈折率に依存して変化した
焦点距離を測定するデュク・ド・ショルヌ法などの光の
屈折法則に基づく屈折計が広く知られている。また、測
定液体の屈折率と密度との間には、後述するように一定
の関係式か成り立つことから、上記液体屈折計を用いた
液体密度計も知られている。しかしながら、上記液体屈
折計およびこれを用いた液体密度計はいずれら測定液体
の屈折率および密度を検出するプローブが他の構成要素
である光源や処理部と、直接、接続されておりプローブ
のみの分離が困難である。
したがって、測定時には測定液体をその都度サンプリン
グしなければならないので、測定液体の屈折率および密
度を常時オンラインで計測することは不可能であった。
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
、プローブと光源および処理部とを光ファイバからなる
ライトガイドまたはイメージガイドにより接続すること
によってプローブのみを測定流体内に、直接、浸漬して
常時オンラインで流体の屈折率および密度を計測するこ
とができるようにした流体屈折計およびこれを用いた流
体密度計を提供することを目的としている。
[問題点を解決するための手段] この発明にあっては、測定流体を満たして流体プリズム
を形成するようにした流体プリズム部を設けたプローブ
内に、測定光を上記流体プリズム部に導く送光部と、流
体プリズム部からの測定光を受ける受光部とを収容し、
上記送光部に測定光を導波するライトガイドを光源と送
光部とに接続し、上記受光部からの測定光を導波するイ
メージガイドを受光部と処理部とに接続し、上記処理部
において受光部で検出された受光位置情報に基づいて測
定流体の屈折率を求めろようにすることにより、また、
測定流体を満たして流体プリズムを形成するようにした
流体プリズム部を設けたプローブ内に、測定光を上記流
体プリズム部に導く送光部と、流体プリズム部からの測
定光を受けろ受光部とを収容し、上記送光部に測定光を
導波するライトガイドを光源と送光部とに接続し、上記
受光部からの測定光を導波するイメージガイドを受光部
と処理部とに接続し、上記処理部において受光部で検出
された受光位置情報に基づいて測定流体の密度を求める
ようにすることにより、上記の問題を解決している。
[作用 コ この発明の流体屈折計およびこれを用いた流体密度計に
あっては、光ファイバからなるライトガイドまたはイメ
ージガイドによって、プローブと各部とを接続したので
、プローブのみを測定流体内に浸漬することができる。
また、プローブのみを遠隔地に設置することができる。
したがって、測定時に測定流体のサンプリングを行うこ
となく、常時オンラインで流体の屈折率および密度を計
測することができる。
[実施例 ] 以下、図面を参照して、この発明の詳細な説明する。
第1図および第2図はこの発明を、液体の屈折率を測定
するために用いた一実施例を示すもので、第1図におい
て符号lはこの例の液体屈折計である。この液体屈折計
、■は、屈折率測定用の測定光を射出する光源2と、上
記測定光を測定液体3中に通して屈折による偏角を検知
するプローブ4と、上記偏角から屈折率を求める処理部
5とから概略構成されており、また、プローブ4と光源
2とはライトガイド6により、プローブ4と処理部5と
はイメージガイド7により、それぞれ接続されている。
上記光源2はランプと適宜、単色の干渉フィルタとから
なり、例えばナトリウムランプとナトリウムD線のみを
選択的に透過させる干渉フィルタとを組み合わせたちの
を用いることができる。
これらのランプおよびフィルタは測定波長領域に応じて
好適なものを選択することができる。また第2図に示す
ように、上記プローブ4は、測定時、測定液体3を満た
して液体プリズム8を形成するようにした液体プリズム
部9と、液体プリズム8に測定光PAを入射させる送光
部10と、液体プリズム8により屈折された測定光PB
をその偏角(入射光PAと射出光PBとのなす角)δに
応じてその受光面f上の位置に受光させる受光部11と
からなるものである。上記液体プリズム部9は二枚の透
明な光学的平行平面板(たとえば、石英ガラス板)を両
側面として3角形状の溝に構成したものであって、この
溝に測定液体3を満たすことによって、測定液体3から
なる液体プリズム8を形成するものである。また、上記
送光部IOはコリメータレンズI2、スリット13、お
よびミラーI4の光学部材により構成されている。上記
コリメータレンズ12の物側焦点面にはライトガイド6
の終端部Aが取り付けられており、コリメータレンズI
2に入射する測定光PAを平行光束に変換して射出する
ようになしている。コリメータレンズ12の像空間側に
はスリット■3が配され、コリメータレンズ12から射
出された測定光PAを線状の平行光束になすようにして
いる。上記ミラー14にあっては測定光PAが液体プリ
ズム8に所定の角度で入射するようにその取り付は位置
が調整されている。また、上記ライトガイド6の始端部
は光源2に取り付けられている。ここで、ライトガイド
6としては、複数のファイバを束ねたファイババンドル
が用いられる。また、」二記受光部1!は対物レンズ1
5からなる光学系により構成されている。この対物レン
ズ15は液体プリズム8により屈折された測定光PI3
の光路上に配されている。上記受光部11には対物レン
ズ15の結像面にイメージガイド7の受光面fか重なる
ようにイメージガイド7の始端部Bが取り付けられてい
る。他方、イメージガイド7の終端部は処理部5に取り
付けられている。ここでイメージガイド7としては二次
元画像を忠実に伝送し得るイメージファイバが用いられ
る。この処理部5はイメージガイド7により伝送されて
きた測定光PBの偏角情報に基づいて、たとえば、プロ
グラム演算処理をすることにより、あるいは目盛りで目
測することにより屈折率を求めるようになされている。
なお、この例の液体屈折計1にあっては、プローブ4は
測定液体3の流入を防ぐために液密とされた保護容器1
6に収納されている。この保護容器16に用いられる材
料としては測定液体3中に溶出しないものが適当で、た
とえば、ステンレスなどの金属材料、ガラスなどの無機
材料、硬質プラスチック材料などが好適である。さらに
、ライトガイド6及びイメージガイド7のうち、測定液
体3中に浸漬される部分に対しても可撓性の保護チュー
ブ17で覆うようになされている。
以上の構成の液体屈折計1を用いて測定液体3の屈折率
を測定するには、第1図に示すように、まず、プローブ
4を測定液体3中に浸漬して、液体プリズム部9の溝内
に測定液体3を満たして液体プリズム8が形成されるよ
うにする。次に、所定の波長の測定光PAをライトガイ
ド6によりプローブ4に導く。このようにして導波され
た測定光PAは送光部10において線状の平行光束にさ
れて液体プリズム8に入射され、ここで屈折されたのち
、受光部11に取り付けられたイメージガイド7の始端
部Bに受光される。すなわち、第3図に示すように、こ
の始端部Bの受光面f上に、液体プリズム8による偏角
δに対応した位置に輝線りが結像され、この輝線りの位
置i、It測定液体の屈折率によって異なる。この輝線
りの位置情報はイメージガイド7により処理部5に導か
れる。処理部5では、導かれた輝線りの位置情報を入力
して光学理論に基づくプログラム演算処理がなされ、測
定波長における測定液体3の屈折率が求められる。また
、他の算出方法として、屈折率既知の液体を用いてあら
かじめ受光位置と屈折率との相関を求めておき、これに
より屈折率を算出しても良い。
次に、この発明を、液体の密度を測定するために用いた
一実施例について説明する。この例の液体密度計は処理
部を異にする以外は、第1図および第2図に示した液体
屈折計と同様の構成のものであるので、第3図に示した
と同様の輝線の位置情報がイメージガイドより処理部に
導かれるまでは上記例の液体屈折計と同様である。この
例の処理部においては、下記に示すローレンツ・ローレ
ンツの式を利用したアルゴリズムにより、まず、測定液
体の屈折率を求め、求められた屈折率から容易にその密
度を求めることができるようになっている。
ρ−(n’   1)/r  (n”+2)(ここで、
ρは測定液体の密度、nは測定液体の屈折率、rは測定
液体に固有の比屈折をそれぞれ表す。) 以上の構成の液体屈折計1およびこれを用いた液体密度
計によれば、光源2および処理部5からプローブ4を分
離して、プローブ4のみを測定液体3内に浸漬すること
ができる。したがって、測定時に測定液体3のサンプリ
ングを行うことなく、常時オンラインで、かつ、離隔さ
れた液体の屈折率および密度を計測することができる。
特に、通常、サンプリングの不可能な液化ガスなどの極
低温液体や流動中の液体などの屈折率測定や密度測定に
好適である。
また、上記輝線の時間的位置変化(ΔX)を検出するこ
とにより、屈折率および密度の時間的変化を知ることら
できる。また、測定液体内で、プローブを移動させるこ
とにより、測定液体内の屈折率分布および密度分布を知
ることらできる。このようにすれば、巨大タンクに貯蔵
された液体(たとえば、液化天然ガスなど)の製造およ
び品質管理などに有用である。
なお、上記の例ではイメージガイド7としてイメージフ
ァイバを用いるようにしたが、これに限らず、−次元画
像を伝送し得るファイバアレイを用いるようにしても良
い。この場合にあっては、プローブ光PBによる輝線の
代わりに輝点が伝送されることになる。
さらに、CCDラインセンサを受光面fに配しても良い
。この場合にあっては、イメージファイバに代えて、電
気ケーブルが用いられることになる。
なお、この発明の液体密度計について上記した例では、
まず、測定液体の屈折率を求め、求められた屈折率から
容易にその密度を求める場合について述べたが、輝線の
位置情報から直接的に密度を求めるように構成しても良
い。
以上、実施例は液体の屈折率および密度を測定する例で
あったが、気体の屈折率および密度の、111定も同様
にして求めることができる。
[発明の効果 コ 以上説明したように、この発明の流体屈折計およびこれ
を用いた流体密度計は、光源とプローブとを光ファイバ
からなるライトガイドにより接続し、かつ、プローブと
処理部とを光ファイバからなるイメージガイドにより接
続したものであるので、プローブのみを測定流体内に浸
漬することができる。また、プローブのみを遠隔地に設
置することができる。したがって、測定時に測定流体の
サンプリングを行うことなく、常時オンラインで流体の
屈折率および密度を計測することができる。
特に、通常、サンプリングの不可能な液化ガスなどの極
低温液体や流動中の液体などの屈折率測定や密度測定に
好適である。
また、巨大タンクに貯蔵された液体中の屈折率分布や密
度分布の測定を容易に行うことができるので、たとえば
、液化天然ガスなどの製造および品質管理などに有用で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はこの発明の液体屈折計の一実施例
を示すもので、第1図はその全体構成を示す概略構成図
、第2図はこの液体屈折計の検出部の要部構成を示す要
部拡大図、第3図は測定液体の屈折率の違いにより受光
面上の輝線の位置が異なる模様を示す説明図である。 1・・・・・・液体屈折計 2・・・・・・光源 3・・・・・・測定液体 4・・・・・・プローブ 5・・・・・・処理部 6・・・・・・ライトガイド 7・・・・・・イメージガイド 8・・・・・・液体プリズム 9・・・・・・液体プリズム部 PA、FB・・・・・・測定光 10・・・・・・送光部 +1・・・・・・受光部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)測定流体を満たして流体プリズムを形成するよう
    にした流体プリズム部を設けたプローブ内に、測定光を
    上記流体プリズム部に導く送光部と、流体プリズム部か
    らの測定光を受ける受光部とを収容し、 上記送光部に測定光を導波するライトガイドを光源と送
    光部とに接続し、 上記受光部からの測定光を導波するイメージガイドを受
    光部と処理部とに接続し、 上記処理部において受光部で検出された受光位置情報に
    基づいて測定流体の屈折率を求めるようにしたことを特
    徴とする流体屈折計。
  2. (2)測定流体を満たして流体プリズムを形成するよう
    にした流体プリズム部を設けたプローブ内に、測定光を
    上記流体プリズム部に導く送光部と、流体プリズム部か
    らの測定光を受ける受光部とを収容し、 上記送光部に測定光を導波するライトガイドを光源と送
    光部とに接続し、 上記受光部からの測定光を導波するイメージガイドを受
    光部と処理部とに接続し、 上記処理部において受光部で検出された受光位置情報に
    基づいて測定流体の密度を求めるようにしたことを特徴
    とする流体密度計。
JP63023041A 1988-02-03 1988-02-03 流体屈折計およびこれを用いた流体密度計 Expired - Lifetime JPH0652237B2 (ja)

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