JPH0215808B2 - - Google Patents

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JPH0215808B2
JPH0215808B2 JP55015300A JP1530080A JPH0215808B2 JP H0215808 B2 JPH0215808 B2 JP H0215808B2 JP 55015300 A JP55015300 A JP 55015300A JP 1530080 A JP1530080 A JP 1530080A JP H0215808 B2 JPH0215808 B2 JP H0215808B2
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pressure
parallel
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transparent plate
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JP55015300A
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JPS56111998A (en
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Masami Tanitsu
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Priority to JP1530080A priority Critical patent/JPS56111998A/ja
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  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光を用いた圧力測定装置に関する。
光線を用いた圧力信号伝送装置はこれまで実用
化されていないが、圧力を受圧素子の変位に変換
し、その変位を光線を用いて測定する実験室的な
装置はある。
第1図は、受圧素子としてブルドン管を用いた
圧力測定装置の簡単な構成図である。導圧孔1に
ブルドン管の圧力入力部2が接続されている。こ
の圧力入力部2にC状のブルドン管3の一端が接
続され、供給された圧力に応じて実線および点線
で示したように変形するようになつている。ブル
ドン管3の自由端には反射板4が設けられてお
り、光源5からの光を受光面6へ反射するように
なつている。
このような構成なので、圧力の変化に応じてブ
ルドン管3が変形し、このブルドン管の先端の反
射板4は光の反射方向を変える。それにより受光
面6上の光も位置的に変化する。従つて、あらか
じめ、受光面6上の光の位置と圧力の大きさとの
関係を求めておけば、逆に光の位置から圧力を測
定できることになる。
ところで、圧力に対する受光面6上の光の移動
量の直線性を向上させるため、ブルドン管3の自
由端の移動量を一般的に小さくしている。そのた
め、反射板4の受光面6との距離を大きくとるこ
とが必要になるので、装置の小形化が困難であつ
た。
また、ブルドン管3の先端の移動量を遠隔伝送
する場合は、電気量などの遠隔伝送に適した物理
量に変換しなければならない欠点があつた。
本発明は、以上の欠点を除去するためになされ
たものであり、小形化でき、かつ、圧力を正確に
測定でき、遠隔伝送が可能である圧力測定装置を
提供することを目的とする。
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。
まず、本発明の基本原理を第2図を参照しなが
ら説明する。届折率nなる媒質7中に屈折率n′、
厚さhの平行板8が設けられている。この平行板
8に入射角θで波長λ0の単色光Lを入射すると、
面aで反射角θの反射光と屈折角θ′の透過光とに
分かれる。反射光は集光レンズ9によつて収束さ
れて受光面10上の点Pに焦点を結ぶ。一方透過
光は面bでさらに反射光と透過光とに分かれる。
透過光は面bで屈折されたのち集光レンズ11に
より収束されて受光面12上の点Qに焦点を結
ぶ。一方、反射光はa面でさらに反射光と透過光
とに分かれる。透過光は面aで屈折されたのち集
光レンズ9により収束されて受光面10上の点P
に焦点を結ぶ。一方、反射光はb面でさらに反射
光と透過光とに分かれる。透過光は集光レンズ1
1により収束されて受光面12上の点Qに焦点を
結ぶ。反射光はa面でさらに反射光と透過光とに
分かれる。以下の光の処理過程は前記した過程と
同様である。その結果、第2図からも明らかなよ
うに両集光レンズ9,11には平行光線が入射さ
れるので、点P、Qに干渉縞が生じる。前記した
面aとbとにおける反射によつて、反射波には位
相差δが生じる。位相差δは、ほぼ δ=4π/λ0n′hcosθ′ で表わすことができる。
ただし、λ0は入射光線の波長、n′は平行板8の
屈折率、hは平行板8の厚さ、θ′は透過光の法線
に対する角度である。
従つて、位相差δが δ=2mπ ただしmは整数 であるときは、第1の透過光と、a面の反射によ
る透過光との位相が一致するので点Qの明るさは
極大になる。一方、第1の反射光とb面の反射に
よる透過光との位相がちようどπラジアンだけ異
なり正反対の位相になるので、点Pの明るさは極
小になる。また、mが1/2、3/2、5/2…のときは、
位相関係が前記のものとはちようど逆の関係にな
るので、点Qの明るさが極小になり、点Pの明る
さが極大になる。
特に、面a,bにおける反射率が1に近い場合
は、透過光の強度は極大の狭い範囲以外では非常
に小さくなる。そのため、点Qにおける干渉縞は
ほとんど真暗な背景の中に細く輝いた干渉縞とな
る。一方、反射光による点Pにおける干渉縞はほ
とんど均一で明るい背景の中に細く輝いた干渉縞
となる。
そこで、単色光線のかわりに白色光線を用いて
干渉縞を作ると、極大または極小となる波長と平
行板8の厚さhとの関係は δ=2mπ=4π/λn′hcosθ′ となる。ただしλは干渉縞の波長である。従つ
て、干渉縞の波長を知ることにより、 h=mλ/2n′cosθ′ なる関係式から厚さhを知ることができる。
第3図は、本発明の第一実施例の構造を簡単に
示した断面図である。本実施例の差圧検出部13
から離れた位置に白色光源14が設けられてい
る。この光源14からの白色光はオプテイカルフ
アイバ15を介して平行光線を得る平行光線光学
器16へ伝送される。この平行光線光学器16か
らの平行光線は差圧検出部13へ入射される。差
圧検出部13は、入光面と対向する面に反射面1
7を設けた透明板18と、この透明板18からの
光を反射させる反射板19を中央に設けた測定ダ
イヤフラム20により高圧部21と低圧部22と
に仕切られた差圧室23と、この差圧室23の高
圧部21へ導圧孔24を介して高圧を加える高圧
室25と、前記差圧室23の低圧部22へ導圧孔
26を介して低圧力を加える低圧室27とで構成
されている。なお、高圧室25と低圧室27と
は、共にシールダイヤフラム28,29によつて
圧力入力部30,31と封入部32,33とに仕
切られており、封入部32,33には非圧縮性の
液体34が封入されている。この非圧縮性液体3
4は、また導圧孔24,26を介して差圧室23
の高圧部21と低圧部22とに封入されており、
高圧室25、低圧室27の圧力入力部30,31
に加えられた圧力は非圧縮性液体34によつて差
圧室23へ伝えられるようになつている。差圧検
出部13からの反射光は集光レンズ35により集
光され、この集光レンズ35の焦点の位置に一端
が設置されたオプテイカルフアイバ36を介して
受光器37へ伝送される。受光器37は、本発明
の原理の説明で述べたように、オプテイカルフア
イバ36から投光される光に基づいて、受光面3
8に干渉波長に対応した干渉縞を形成するもので
ある。
このような構成において、光源14から白色光
を投光すると、オプテイカルフアイバ15によつ
て平行光線光学器16へ導かれた白色光は平行光
線となり差圧検出部13の透明板17へ入射す
る。この入射光は透明板18の反射面17によつ
て反射光と透過光に分かれ、反射光は集光レンズ
35によつて集光される。一方透過光は反射板1
9により反射され前記反射面17へ至る。そうし
て、この反射面17において、さらに透過光と反
射光とに分かれ、透過光は集光レンズ35によつ
て集光される。一方、反射光は反射板19により
反射され再び前記反射面17へ至る。
以下、同様に反射を繰返し、集光レンズ35で
集光された光線はオプテイカルフアイバ36によ
り受光器37へ伝送され、この受光器37の受光
面38上に前記反射面17と反射板19との距離
に応じた波長の干渉縞を形成する。
そこで、高圧室25と低圧室27との入力圧力
が変化し、圧力入力部30,31の圧力が変化す
ると、この圧力変化によりシールダイヤフラム2
8,29が変動する。このシールダイヤフラム2
8,29の変動は封入部31,32に満たされた
非圧縮性液体34により差圧室23の高圧部21
と低圧部とへ伝えられる。その結果生じる高圧部
21と低圧部22との圧力差に応じて測定ダイヤ
フラム20は上方または下方へ運動をする。この
測定はダイヤフラム20には反射板19が設けら
れているので、この上下運動により前記反射面1
9と透明板18の反射面17との距離は差圧に応
じて変化することになる。その結果、受光面38
上に干渉縞をつくる波長が変化する。この干渉縞
を形成している波長は、干渉縞を分析することに
よつてあらかじめ得ることができる。従つて、こ
のようにして得られる干渉縞の波長と差圧との関
係をあらかじめ得ておけば、受光面38上に得ら
れた干渉縞のパターンから逆に差圧を一義的に決
定することができる。
以上説明したように、本実施例では、光の干渉
現象を利用し、差圧を光信号に変えて、オプテイ
カルフアイバにより遠隔地へ伝送し、遠隔地にお
いて再び光学的に圧力情報に変換するようにした
ので、従来装置と比べて小型化できかつ圧力情報
を遠隔伝送できる。
第4図は、本発明の第二実施例の構成を簡単に
示した断面図である。第一実施例では反射光によ
る干渉縞を用いたが、本実施例では透過光による
干渉縞を用いる。なお、第3図と同一の箇所には
同一の符号を付して説明は省略する。
第二実施例の差圧室39は、下面を反射面40
とした透明板41を中央に設けた測定ダイヤフラ
ム42によつて高圧部21と低圧部22とに仕切
られている。また差圧室39の上面の中央部は透
明板18により形成され光を入光できるようにな
つており、下面の中央部は上面を反射面43とし
た透明板44により形成され光を反射かつ透過で
きるようになつている。差圧室39の下面を形成
する透明板44を透過した光は集光レンズ35に
より集光され、オプテイカルフアイバ36により
受光器37へ伝送される。
このような構成なので、第一実施例の反射光を
透過光に置換えた点が違なり、その他の動作は同
一である。従つて、第一実施例と同一の効果を奏
することができる。
第5図は、本発明の第三実施例の構成を簡単に
示した断面図である。
高静圧用差圧伝送器においては透明板が厚くな
るため、シヤープな干渉縞を得るには光線の平行
性、すなわち散乱光でないこと、や透明板と反射
板との平行度に極めて厳しい条件が要求される。
第三実施例はこのような場合に適するもので、オ
プテイカルフアイバや光学器などを封入液中に設
置するようにしたものである。第1図と同一の箇
所には同一の符号を付して説明は省略する。本実
施例の差圧検出部13は入光面と対向する面を反
対面45とした透明板46を中央に設けた測定ダ
イアフラム47により高圧部48と低圧部49と
に仕切られている。高圧部48はさらにシールダ
イアフラム50により圧力入力部54と封入部5
2とに仕切られている。封入部52には非圧縮性
液体34が封入されている。また封入部52に
は、光源14から投光される白色光を伝送するオ
プテイカルフアイバ15の一部と、このフアイバ
15からの光を平行光線に変換し測定ダイアフラ
ム47の投明板46へ投光する平行光線光学器1
6とが設置されている。一方、低圧部49はさら
にシールダイアフラム53により、圧力入力部5
4と封入部55とに仕切られている。封入部55
には、前記測定ダイアフラム47の透明板46と
所定の距離を置いて平行に透明板56が設けられ
ている。この透明板56の測定ダイアフラム47
側の面は反射面57を形成している。また、この
透明板56の両端側に連通孔58が設けられてお
り、封入部55に満たされた非圧縮性液体34が
測定ダイアフラム47と前記透明板56との平行
間隙にも満ちるようになつている。また封入部5
5のシールダイアフラム53側には前記透明板5
6からの透過光を集光する集光レンズ35と、こ
のレンズ35からの光を遠隔地の受光器37へ伝
送するオプテイカルフアイバ36の一部が設置さ
れている。
このような構成なので、第一および第二実施例
のないように光線が厚い透明板を透過する必要が
ないので、シヤープな干渉縞を得ることができ
る。その他の効果は第一実施例と同様である。
なお、本発明は前記第一ないし三の実施例に限
られるものではない。たとえば前記第一ないし三
の実施例では、白色光源を用いたが、この場合は
干渉縞の数が極めて多くなり、干渉を起した波長
を知ることが困難である。そこで、光源の波長領
域を次のように限定すると干渉を起した波長を知
ることが容易になる。すなわち、第一ないし三の
反射面間の距離hがh0からh0+Δhに変化すると
きは、 λminおよびλmaxは λmin=2π/2mπn′h0cosθ′ λmax=2π/2mπn′(h0+Δh)cosθ′ であるので、光源の波長λをλminλλmax
に限定すればよい。なお、λminとλmaxとの比
は前記した2式よりλmax/λmin=1+Δh/h0
の関係になる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形できることは勿論である。
以上説明したように、本発明は所定の距離を置
いて対向して平行に設けられ圧力差に応じてその
対向距離を変化する2つの反射面に平行光線を入
射して干渉光を得、この干渉光を集光レンズで集
光した後光フアイバで遠隔地へ伝送し、この遠隔
地の受光面に形成する干渉縞の波長に基づいて圧
力を得るようにしたので、従来全く実施不可能で
あつた光信号を用いてプロセス圧力を正確に測定
でき、かつ、遠隔地から圧力を確実に測定可能で
あり、種々の外的要因に影響されずに圧力を測定
できる圧力測定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置の簡単な構成図、第2図は本
発明の原理の説明図、第3図は本発明の第一実施
例の構成を示す簡単な断面図、第4図は本発明の
第二実施例の構成を示す簡単な断面図、第5図は
本発明の第三実施例の構成を示す簡単な断面図で
ある。 14……光源、15……オプテイカルフアイ
バ、16……平行光線光学器、17……反射面、
18……透明板、19……反射板、20……測定
ダイアフラム、23……差圧室、24……導圧
孔、25……高圧室、26……導圧孔、27……
低圧孔、28,29……シールダイアフラム、3
4……非圧縮性封入液体、35……集光レンズ、
36……オプテイカルフアイバ、37……受光
器、40……反射面、41……透明板、42……
測定ダイアフラム、43……反射面、44……透
明板、45……反射面、46……透明板、47…
…測定ダイアフラム、56……透明板、57……
反射面、58……連通孔。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 平行光線投光器と、この平行光線投光器から
    の平行光線の入射側に第1の反射板を固定配置
    し、かつ、この第1の反射板に対して所定の距離
    を有して平行に対向されてなる圧力差に応じて位
    置変化する部材に第2の反射板を取付け、前記平
    行光線投光器からの平行光線の入射を受け、圧力
    の変化に伴つて変化する前記第1、第2の反射板
    の対向距離に応じて変化する波長の干渉縞を得る
    圧力−光変換器と、この圧力−光変換器からの干
    渉縞の光信号を集光する集光レンズと、この集光
    レンズからの光信号を光フアイバを通して受光し
    この受光面に形成される干渉縞の波長に基づいて
    圧力を測定する圧力測定手段とを備えたことを特
    徴とする圧力測定装置。
JP1530080A 1980-02-11 1980-02-11 Pressure signal transmitter Granted JPS56111998A (en)

Priority Applications (1)

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JP1530080A JPS56111998A (en) 1980-02-11 1980-02-11 Pressure signal transmitter

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JP1530080A JPS56111998A (en) 1980-02-11 1980-02-11 Pressure signal transmitter

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Publication Number Publication Date
JPS56111998A JPS56111998A (en) 1981-09-04
JPH0215808B2 true JPH0215808B2 (ja) 1990-04-13

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ID=11884956

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JP1530080A Granted JPS56111998A (en) 1980-02-11 1980-02-11 Pressure signal transmitter

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DE602004032354D1 (de) 2003-06-18 2011-06-01 Framatome Connectors Int Elektrischer verbinder
NL2003266A1 (nl) 2008-08-11 2010-02-15 Asml Holding Nv Multi nozzle proximity sensor employing common sensing and nozzle shaping.

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JPS56111998A (en) 1981-09-04

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