JPH0335607B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0335607B2 JPH0335607B2 JP2792586A JP2792586A JPH0335607B2 JP H0335607 B2 JPH0335607 B2 JP H0335607B2 JP 2792586 A JP2792586 A JP 2792586A JP 2792586 A JP2792586 A JP 2792586A JP H0335607 B2 JPH0335607 B2 JP H0335607B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- probe
- liquid level
- output
- incident light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、液面の光学的検出器に関し、とくに
簡単な構造の光源監視手段を有する光学的液面検
出器に関する。
簡単な構造の光源監視手段を有する光学的液面検
出器に関する。
従来の技術
液面の検出手段として電気的センサーは便利で
あるが、被検出液の性質によつては、電極汚染、
気泡による誤動作、センサーの腐食などの問題が
あるので、光学的手段がかえつて有利となる場合
がある。
あるが、被検出液の性質によつては、電極汚染、
気泡による誤動作、センサーの腐食などの問題が
あるので、光学的手段がかえつて有利となる場合
がある。
第２図を参照して従来の光学的液面検出法を説
明する。絶対屈折率n1の媒質M1と絶対屈折率n2
の媒質M2との境界面Ｓを入射角θ1で入射光Ｉが
入ると、その入射角θ1が臨界角θ1より小であれ
ば、入射光Ｉの一部は反射角θ1で反射して反射光
Ｒとなり他の一部は屈折角θ2をもつて媒体M2へ
進入し透過光Ｄとなる。入射角が臨界角θcに等し
い場合には、入射光Icは矢印Ｔで示される境界面
Ｓに平行な光線となり、入射角が臨界角θcより大
である場合には、入射光は全反射して反射光とな
る。臨界角θcは次式で与えられる。
明する。絶対屈折率n1の媒質M1と絶対屈折率n2
の媒質M2との境界面Ｓを入射角θ1で入射光Ｉが
入ると、その入射角θ1が臨界角θ1より小であれ
ば、入射光Ｉの一部は反射角θ1で反射して反射光
Ｒとなり他の一部は屈折角θ2をもつて媒体M2へ
進入し透過光Ｄとなる。入射角が臨界角θcに等し
い場合には、入射光Icは矢印Ｔで示される境界面
Ｓに平行な光線となり、入射角が臨界角θcより大
である場合には、入射光は全反射して反射光とな
る。臨界角θcは次式で与えられる。
sinθc＝（n1／n2）
ガラスから空気へ進行する入射光に対する臨界
角は約42°であり、ガラスから水へ進行する入射
光に対する臨界角は約60°であることが知られて
いる。
角は約42°であり、ガラスから水へ進行する入射
光に対する臨界角は約60°であることが知られて
いる。
第１図に示すプローブ１の検出面２に対し入射
角45°で入射光を与えると、検出面２が水中にあ
る場合には入射角が臨界角より小であるから入射
光の大部分が透過光Ｄとなる。他方、検出面２が
空気中にある場合には入射角が臨界角より大であ
るから入射光の大部分が同図に点線で示される様
に全反射を２回行ない入射光Ｉと平行な反射光Ｒ
となる。従つて、反射光Ｒの有無を検出すれば、
この場合水面である液面Ｌを検出することができ
る。
角45°で入射光を与えると、検出面２が水中にあ
る場合には入射角が臨界角より小であるから入射
光の大部分が透過光Ｄとなる。他方、検出面２が
空気中にある場合には入射角が臨界角より大であ
るから入射光の大部分が同図に点線で示される様
に全反射を２回行ない入射光Ｉと平行な反射光Ｒ
となる。従つて、反射光Ｒの有無を検出すれば、
この場合水面である液面Ｌを検出することができ
る。
しかし、上記の従来法では、第１図の光源３に
障害が発生し入射光Ｉが消滅又は著しく減少した
場合に特に対策を施さない限り反射光Ｒが検出さ
れなくなるから、現実の液面の存否とは無関係に
液面が検出される不都合が生ずる。例えば、液面
検出器を満水位検出に適用した場合に現実の水位
が満水位以下である場合にも満水と判断され不都
合である。この不都合を解決するため、第３図に
示される様に光源３の脇に監視用検出素子７を設
け、光源３の劣化を監視することが考えられる。
この解決法には、本来の検出素子以外に余分の監
視用検出素子７及びそのハウジング７ａが必要と
なり、構造の複雑化とコスト増を招く欠点があ
る。
障害が発生し入射光Ｉが消滅又は著しく減少した
場合に特に対策を施さない限り反射光Ｒが検出さ
れなくなるから、現実の液面の存否とは無関係に
液面が検出される不都合が生ずる。例えば、液面
検出器を満水位検出に適用した場合に現実の水位
が満水位以下である場合にも満水と判断され不都
合である。この不都合を解決するため、第３図に
示される様に光源３の脇に監視用検出素子７を設
け、光源３の劣化を監視することが考えられる。
この解決法には、本来の検出素子以外に余分の監
視用検出素子７及びそのハウジング７ａが必要と
なり、構造の複雑化とコスト増を招く欠点があ
る。
発明が解決しようとする問題点
従つて、本発明が解決しようとする問題点は、
光学的液面検出器における光源３の劣化監視の簡
易化にある。
光学的液面検出器における光源３の劣化監視の簡
易化にある。
問題点を解決するための手段
第１図を参照するに、本発明の好ましい実施例
においては、プローブ１の入射光Ｉの光源側光路
４１にプローブの入射端に接する空隙９を設け、
プローブ入射端の端面を一部反射面１０とし、入
射光Ｉの一部ｐをその一部反射面１０で反射させ
て一部反射光ｑとしこれを検出面２からの反射光
Ｒの光路５１へ向け反射光Ｒとともに光路５１内
を進光させ、単一の光検出素子５により反射光Ｒ
と一部の反射光ｑとの和を検出する。上記の一部
反射面１０は、必ずしも空隙９によつて構成する
必要はなく、ハーフミラーその他の手段によつて
形成してもよい。
においては、プローブ１の入射光Ｉの光源側光路
４１にプローブの入射端に接する空隙９を設け、
プローブ入射端の端面を一部反射面１０とし、入
射光Ｉの一部ｐをその一部反射面１０で反射させ
て一部反射光ｑとしこれを検出面２からの反射光
Ｒの光路５１へ向け反射光Ｒとともに光路５１内
を進光させ、単一の光検出素子５により反射光Ｒ
と一部の反射光ｑとの和を検出する。上記の一部
反射面１０は、必ずしも空隙９によつて構成する
必要はなく、ハーフミラーその他の手段によつて
形成してもよい。
なお、第１図の光源側光フアイバ４を単にプロ
ーブ１に直接に結合するだけでは、一部反射面１
０を形成することはできない。
ーブ１に直接に結合するだけでは、一部反射面１
０を形成することはできない。
作 用
第１図において、反射光Ｒの光路５１にフオト
ダイオード等の光検出素子６を配置し光路５１の
光量を検出する。（一部反射光ｑのみ）及び（一
部反射光ｑ＋検出面２からの反射光Ｒ）に対する
光検出素子５の出力をそれぞれ第５図のE0及び
E1であるとすれば、出力E0のみの存在により液
面の存在を検出し、出力E1の存在により液面の
不存在を検出することができる。光源３の劣化又
は喪失の場合には、出力E0が低下又は消滅する
ので、液面の存在とは区別できる。
ダイオード等の光検出素子６を配置し光路５１の
光量を検出する。（一部反射光ｑのみ）及び（一
部反射光ｑ＋検出面２からの反射光Ｒ）に対する
光検出素子５の出力をそれぞれ第５図のE0及び
E1であるとすれば、出力E0のみの存在により液
面の存在を検出し、出力E1の存在により液面の
不存在を検出することができる。光源３の劣化又
は喪失の場合には、出力E0が低下又は消滅する
ので、液面の存在とは区別できる。
従つて、本発明によれば入射側光路４１におけ
る部分反射面１０の形成という極めて簡便な手段
により、光源３の劣化を監視することができる。
る部分反射面１０の形成という極めて簡便な手段
により、光源３の劣化を監視することができる。
実施例
本発明の一実施例を第１図により説明する。発
光ダイオード等の光源３に結合された光フイバ４
の一端及びフオトダイオード等の光検出素子５に
結合された光フイバ６の一端を中空ホルダー８に
固定し、その中空ホルダー８をプローブ１の光源
側に嵌合することにより、光源側光フアイバ４と
プローブ１の受光端との間に空隙９を形成する。
光源側光フアイバ４から出る光束は必ずしも完全
な平行光線ではないから、入射光Ｉの一部ｐはプ
ローブ１の受光端端面で反射し一部反射光ｑとな
る。空隙９の形状寸法及び光フアイバ４，６の取
付け位置を適当に選択し、上記一部反射光ｑを反
射光Ｒの光路５１へ向ける。こうしてプローブ１
の上記受光端端面は一部反射面１０として作用す
る。
光ダイオード等の光源３に結合された光フイバ４
の一端及びフオトダイオード等の光検出素子５に
結合された光フイバ６の一端を中空ホルダー８に
固定し、その中空ホルダー８をプローブ１の光源
側に嵌合することにより、光源側光フアイバ４と
プローブ１の受光端との間に空隙９を形成する。
光源側光フアイバ４から出る光束は必ずしも完全
な平行光線ではないから、入射光Ｉの一部ｐはプ
ローブ１の受光端端面で反射し一部反射光ｑとな
る。空隙９の形状寸法及び光フアイバ４，６の取
付け位置を適当に選択し、上記一部反射光ｑを反
射光Ｒの光路５１へ向ける。こうしてプローブ１
の上記受光端端面は一部反射面１０として作用す
る。
図示例のプローブ１は石英ガラス製であり、円
筒形部分と円錐形先端部とが一体に形成されてい
る。先端部の頂角が適当に選ばれ、その円錐面に
よつて検出面２が形成され、円筒部の軸線と平行
に進行する入射光Ｉが入射角約45°で検出面２へ
入射する。空気Ｋと被検出液Ｗとの界面即ち液面
Ｌが検出面２の上方にある場合には、入射光Ｉの
大部分は被検出液Ｗ中へ屈折光Ｄとして進行し、
検出面２における反射光は少ない。被検出液面Ｌ
がプローブ１の下方にあつて検出面２の外側が空
気Ｋのみである場合には、入射光Ｉは第１図の点
線で示される様に検出面２で２回反射し入射光Ｉ
と平行な入射光Ｒとなる。
筒形部分と円錐形先端部とが一体に形成されてい
る。先端部の頂角が適当に選ばれ、その円錐面に
よつて検出面２が形成され、円筒部の軸線と平行
に進行する入射光Ｉが入射角約45°で検出面２へ
入射する。空気Ｋと被検出液Ｗとの界面即ち液面
Ｌが検出面２の上方にある場合には、入射光Ｉの
大部分は被検出液Ｗ中へ屈折光Ｄとして進行し、
検出面２における反射光は少ない。被検出液面Ｌ
がプローブ１の下方にあつて検出面２の外側が空
気Ｋのみである場合には、入射光Ｉは第１図の点
線で示される様に検出面２で２回反射し入射光Ｉ
と平行な入射光Ｒとなる。
第１図のパルス発生回路１１は、発光ダイオー
ド等の光源３に駆動パルスを与え、パルス状に光
束即ち入射光Ｉを発生させる。
ド等の光源３に駆動パルスを与え、パルス状に光
束即ち入射光Ｉを発生させる。
反射光Ｒの光路５１における光、即ち上記反射
光Ｒ及び一部反射光ｑは光フアイバ６を介してフ
オトダイオード等の光検出素子５に加えられ電気
信号に変換される。検出回路１２は、光検出素子
５の出力を解析して液面Ｌを検出し、検出結果を
表示器１３に表示する。検出回路１２が第４図の
増幅回路２０のみからなる場合には、増幅器出力
端Ａにおける出力は第５図の様になる。即ち、一
部反射光ｑのみに対する出力E0の検出により液
面Ｌがプローブ１の位置又はそれ以上にあること
を判断し必要に応じこれを表示する。（一部反射
光ｑ＋検出面２からの反射光Ｒ）に対する出力
E1の検出により液面Ｌがプローブ１より下にあ
ることを判断し必要に応じこれを表示する。一部
反射光ｑのみに対する出力E0の欠如の検出によ
り光源３の劣化又は損傷を判断し必要に応じこれ
をも表示することができる。
光Ｒ及び一部反射光ｑは光フアイバ６を介してフ
オトダイオード等の光検出素子５に加えられ電気
信号に変換される。検出回路１２は、光検出素子
５の出力を解析して液面Ｌを検出し、検出結果を
表示器１３に表示する。検出回路１２が第４図の
増幅回路２０のみからなる場合には、増幅器出力
端Ａにおける出力は第５図の様になる。即ち、一
部反射光ｑのみに対する出力E0の検出により液
面Ｌがプローブ１の位置又はそれ以上にあること
を判断し必要に応じこれを表示する。（一部反射
光ｑ＋検出面２からの反射光Ｒ）に対する出力
E1の検出により液面Ｌがプローブ１より下にあ
ることを判断し必要に応じこれを表示する。一部
反射光ｑのみに対する出力E0の欠如の検出によ
り光源３の劣化又は損傷を判断し必要に応じこれ
をも表示することができる。
上記出力E1が外乱である場合の誤動作を防止
するため、パルス状の出力E1が連続的に複数個
あることを計数した上で判断することとし、その
ためのカウンタ（図示せず）を設けた構成の検出
回路１２としてもよい。
するため、パルス状の出力E1が連続的に複数個
あることを計数した上で判断することとし、その
ためのカウンタ（図示せず）を設けた構成の検出
回路１２としてもよい。
第５図を参照するに外乱E2が（一部反射光ｑ
＋検出面２からの反射光Ｒ）に対する出力E1′に
比して大きく、反射光Ｒの存在の検出が困難であ
る場合には、外乱光の影響を除去するため第４図
に示される様に、検出回路１２にパルス発生回路
のパルスと同期した切換スイツチ２１、正負変換
回路２２、及び積分回路２３を含めることができ
る。切換スイツチ２１は、第４図に示される様に
入射光Ｉがない期間のみ出力を反転するので、外
乱E2のみが反転される。
＋検出面２からの反射光Ｒ）に対する出力E1′に
比して大きく、反射光Ｒの存在の検出が困難であ
る場合には、外乱光の影響を除去するため第４図
に示される様に、検出回路１２にパルス発生回路
のパルスと同期した切換スイツチ２１、正負変換
回路２２、及び積分回路２３を含めることができ
る。切換スイツチ２１は、第４図に示される様に
入射光Ｉがない期間のみ出力を反転するので、外
乱E2のみが反転される。
従つて、反射光Ｒが存在するとき即ち液面Ｌが
プローブ１より下方にあるときには、検出回路１
２が適当な積分時間Tiの後に第７図に示される
様な有限出力Viを発生する。他方、反射光Ｒが
存在しないとき即ち液面Ｌがプローブ１の位置又
はそれ以上にあるときには、検出回路１２は適当
な積分時間Tiの後にも第８図に示される様に有
意の出力を発生しない。これにより、外乱が大き
い場合にも正確な液面検出をすることができる。
プローブ１より下方にあるときには、検出回路１
２が適当な積分時間Tiの後に第７図に示される
様な有限出力Viを発生する。他方、反射光Ｒが
存在しないとき即ち液面Ｌがプローブ１の位置又
はそれ以上にあるときには、検出回路１２は適当
な積分時間Tiの後にも第８図に示される様に有
意の出力を発生しない。これにより、外乱が大き
い場合にも正確な液面検出をすることができる。
発明の効果
以上説明した如く、本発明の光学的液面検出器
はプローブの入射光光路に部分的反射面を設ける
ので、次の効果を奏する。
はプローブの入射光光路に部分的反射面を設ける
ので、次の効果を奏する。
(イ) 光源劣化監視用の光検出素子及びそのハウジ
ングを省略することができる。
ングを省略することができる。
(ロ) 光源と共に光伝送路の劣化も監視することが
できる。
できる。
(ハ) 正負変換回路及び積分回路を組込むことによ
り外乱が検出に及ぼす影響を除去することがで
きる。
り外乱が検出に及ぼす影響を除去することがで
きる。
第１図は本発明による光学的液面検出器の図式
的説明図、第２図は臨界角の説明図、第３図は従
来の光学的液面検出器の図式的説明図、第４図は
検出回路の回路図、第５図ないし第８図は検出回
路の動作説明図である。 Ｉ……入射光、Ｒ……反射光、ｐ……入射光の
一部、ｑ……一部反射光、Ｋ……空気、Ｌ……液
面、Ｗ……被検出液、１……プローブ、２……検
出面、３……光源、４，６……光フアイバ、５…
…光検出素子、７……監視用検出素子、８……ホ
ルダー、９……空隙、１０……一部反射面、１１
……パルス発生回路、１２……検出回路、１３…
…表示器、２０……増幅回路、２１……切換スイ
ツチ、２２……正負変換回路、２３……積分回
路、４１……光源側光路、５１……反射光の光
路。
的説明図、第２図は臨界角の説明図、第３図は従
来の光学的液面検出器の図式的説明図、第４図は
検出回路の回路図、第５図ないし第８図は検出回
路の動作説明図である。 Ｉ……入射光、Ｒ……反射光、ｐ……入射光の
一部、ｑ……一部反射光、Ｋ……空気、Ｌ……液
面、Ｗ……被検出液、１……プローブ、２……検
出面、３……光源、４，６……光フアイバ、５…
…光検出素子、７……監視用検出素子、８……ホ
ルダー、９……空隙、１０……一部反射面、１１
……パルス発生回路、１２……検出回路、１３…
…表示器、２０……増幅回路、２１……切換スイ
ツチ、２２……正負変換回路、２３……積分回
路、４１……光源側光路、５１……反射光の光
路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ プローブ内からその検出面への入射光の入射
角がプローブ材質と空気との間の臨界角より大き
くプローブ材質と被検出液との間の臨界角より小
である光学系を有する液面検出器において、上記
入射光の一部を上記検出面からの反射光の光路上
へ反射する如く上記プローブ入射側光路に設けた
一部反射面、及び上記検出面からの反射光と上記
一部反射面からの反射光との和を受光する単一の
光検出素子を備えてなる光学的液面検出器。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の光学的液面検出
器において、上記入射光の光源側光路に上記プロ
ーブの入射端に接する空〓を設け、上記プローブ
の入射端の端面を上記一部反斜面としてなる光学
的液面検出器。 ３ プローブ内から検出面への入射光の入射角が
プローブ材質と空気との間の臨界角より大きくプ
ローブ材質と被検出液との間の臨界角より小であ
る光学系、上記入射光を間欠的に上記プローブへ
投射する光源、上記プローブの上記入射光の光路
に適当に設けられて上記入射光の一部を上記検出
面からの反射光の光路上へ反射させる一部反射
面、上記反射光の光路に適当に設けられ上記検出
面からの反射光と上記一部反射面からの反射光と
の和に比例した電気出力を発生する光検出素子、
上記光源の間欠的投射に同期された反転スイツチ
を介して上記光検出素子の出力に適当に接続され
て上記入射光の投射時に上記光検出素子出力と同
一極性出力を発生し且つ上記入射光の非投射時に
上記光検出素子出力の反転出力を発生する反転回
路、及び上記反転回路の出力に接続された積分回
路を備えてなる光学的液面検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2792586A JPS62187222A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | 光学的液面検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2792586A JPS62187222A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | 光学的液面検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62187222A JPS62187222A (ja) | 1987-08-15 |
| JPH0335607B2 true JPH0335607B2 (ja) | 1991-05-28 |
Family
ID=12234458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2792586A Granted JPS62187222A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | 光学的液面検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62187222A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003042828A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-02-13 | Hitachi Medical Corp | 不合格容器排斥確認装置及び液面検査装置 |
-
1986
- 1986-02-13 JP JP2792586A patent/JPS62187222A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62187222A (ja) | 1987-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4653905A (en) | Fiber optic range finder systems | |
| KR920008474A (ko) | 집적 광학 자이로스코프 감지기 | |
| US5808734A (en) | Method and apparatus for detecting impurities on plate surface | |
| US3932763A (en) | Detector for tubular transparent article | |
| US5781305A (en) | Fiber optic transmissometer | |
| JPH0335607B2 (ja) | ||
| JPH1151861A (ja) | 液体濃度測定装置 | |
| US3545866A (en) | Ring laser which utilizes only one of the counterrotating beams to determine rotation rate | |
| JPH04301769A (ja) | 液体センサ | |
| JP2020159909A (ja) | ガス濃度検出器およびガス濃度計測装置 | |
| JPS618648A (ja) | 光フアイバ検出器 | |
| JPS5924397B2 (ja) | 光波距離計 | |
| JPS6349714Y2 (ja) | ||
| JPS62261031A (ja) | 光散乱液中粒子検出装置 | |
| JPS6234036A (ja) | 水滴検出装置 | |
| JP2789414B2 (ja) | 微小傾斜角検出装置 | |
| JP2918761B2 (ja) | 光位置検出装置 | |
| JP2992943B2 (ja) | 微小傾斜角検出装置 | |
| JP3110139B2 (ja) | 光ファイバ温度センサ | |
| JPH0247511Y2 (ja) | ||
| JPH0990140A (ja) | ２入力ファイバおよび２入力ファイバ型受光装置 | |
| SU406180A1 (ru) | Двухкоординатный автоколлиматор | |
| JP3500350B2 (ja) | 漏液センサ | |
| JPH03287050A (ja) | 光学式屈折率測定装置 | |
| JPS60222816A (ja) | 光電的接点 |