JPH0338539B2 - - Google Patents

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JPH0338539B2
JPH0338539B2 JP60167814A JP16781485A JPH0338539B2 JP H0338539 B2 JPH0338539 B2 JP H0338539B2 JP 60167814 A JP60167814 A JP 60167814A JP 16781485 A JP16781485 A JP 16781485A JP H0338539 B2 JPH0338539 B2 JP H0338539B2
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JP
Japan
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waveguide
optical waveguide
coating layer
oil
liquid
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JP60167814A
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JPS6228641A (ja
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Hiroshi Wada
Eiji Okuda
Tetsuya Yamazaki
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/43Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
    • G01N21/431Dip refractometers, e.g. using optical fibres

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は油等の液体の存否を光学的に感知する
液体感知器に関する。
〔従来技術の説明〕
最近、石油備蓄基地や石油化学プラント等で油
洩れ事故が多発しており、このような事故を早期
に発見するための法的規制等によつて信頼度の高
い液体感知器が必要とされている。
このような液体感知器の一つとして光導波路型
の感知器がある。これは透光性基板中に形成され
た光導波路と、光導波路の入出射端間に基板表面
に露出するように光導波路に設けられている露出
部と、この露出部よりも広い面積で露出部を覆う
ように透光性基板上に配された、光導波路の屈折
率よりも小さい屈折率を有するシリコン樹脂から
成る被覆層とで構成されている。
上記の感知器の両端を光源及び光検出器に光フ
アイバを介して光学的に接続し、感知器を油洩れ
を検出したい箇所に配置しておくと、油洩れが発
生していない状態、つまり液体感知器に油が付着
していない状態では光導波路中を伝搬する光はシ
リコン樹脂被覆層と光導波路との境界で全反射
し、低損失で出射端まで伝搬する。ところが屈折
率の大きな油が液体感知器に付着し、被覆層内へ
浸潤すると被覆層樹脂の屈折率が増大する。この
結果、光導波路と被覆層との境界で全反射される
ことなく伝搬光が外部に出射し、出射端まで伝搬
する光の量が油で浸潤前に比べて減少する。
従つて、上記の導波路感知器に接続した光検出
器での受光量変化を監視すれば油洩れを感知する
ことができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来の光学式感知器では被覆層のシリコン
樹脂中へ浸潤しその屈折率が増加するまでに非常
に時間がかかるため、被検出液体の感知器への付
着から光検出器における受光量変化までに時間が
かかり検出が遅れるという問題があつた。
特に粘性の大きい液体の場合数時間の検出遅れ
を生じることもある。
また被検出液体の種類によつてはその浸潤によ
つてシリコン樹脂被覆層の屈折率があまり増加し
ないことがあり、例えばC重油の場合シリコン樹
脂の屈折率の増加は0.5%程度しかなく、従来構
造の感知器ではC重油を検出できず適用範囲が狭
いという問題もあつた。
〔問題点を解決する手段〕
平板状の基板中に周囲よりも屈折率の大な光導
波路をその一部を基板面に露出させて設け、 前記光導波路の露出部およびそれに連なる近傍
の基板表面を連続多孔質体から成る被覆層で覆
い、前記光導波路を光源および光検出器に光学的
に接続して感知器を構成する。
上記の連続多孔質体から成る被覆層は、合成樹
脂、セラミクス等種々の材質で形成し得るが、被
検出液体が油類の場合は水分浸透による誤検出を
防ぐため撥水性をもたせることが望ましく、特に
四弗化エチレン樹脂等の弗化エチレン樹脂が好適
である。また連続気孔の毛管現象による被覆層中
への被検出液体浸透を可及的に速やかにするため
には、被覆層は導光体に対しオプテイカルコンタ
クトではなく非接着状態で圧着しておくのが望ま
しい。
〔発明の作用〕
感知器の被覆層に油等の被検出液体が付着する
と、被覆層が連続多孔質体であるので気孔を通つ
て毛管現象により速やかに液体が浸透して導光体
表面に達し、平常時つまり大気と接触している時
に比べて導光体外表面における屈折率が増大する
ので、界面の全反射臨界角が増加しそれだけ導光
体から外部へ洩れる光量が多くなる。
この結果、導光体からの出射光量が減少するの
で、光検出器で受光量変化を監視することにより
液体の付着を知ることができる。
〔実施例〕
以下本発明を図面に示した実施例に基づいて詳
細に説明する。
第1図、第2図は本発明に係る液体感知器の斜
視図及び側断面図であり、屈折率がn1であるガラ
ス、プラスチツク等の透光性基板11中には、n1
よりも大な屈折率n2を有する光導波路12が形成
されている。
光導波路は入射端近傍と出射端近傍において単
一路でその中間では二本の分岐路12C,12C
に分岐している。
そして入射端12Aと出射端12Bの近傍の光
導波路12は基板11中に完全に埋め込まれてい
るが、分岐路12Cは基板11の表面11Aに露
出している露出部12Dをその略全長にわたつて
有している。導波路の露出部12Dとこの露出部
12Dに連なつている基板表面11Aとは共に被
覆層13によつて覆われている。この被覆層13
は連続多孔質体、例えば四弗化エチレン樹脂の連
続多孔質体のシートから成つている。この多孔質
体被覆層13は別途製作して基板11の面に載置
し、例えば端部において基板に対し図外の弾性止
着具で留めることにより圧着させておく。そして
導波路12の入射端12A側には光フアイバ15
の一端を接続しフアイバ15の他端を光源に接続
する。
また導波路12の出射端12Bには他の光フア
イバ15の一端を接続するとともに、他端を光検
出器に接続する。光源から出て導波路12に入射
し伝播する光は導波路露出部12Dでも全反射さ
れて伝播し、出射側の光フアイバ15に低損失で
出射される。
もし屈折率の大な油等の被検出液体が被覆層1
3に付着すると連続気孔を通して被覆層13内に
浸透し導波路露出面12Dに達してこの面を濡ら
す。
この結果、被検出液に接触している露出面12
Dでは伝播光が全反射されず、導波路12中を伝
播する光の量が減少し、光検出器で検出される受
光量が減少するので、光量変化を電気的に監視し
ていれば被検出液の付着を検知することができ
る。
また図示例のように、被覆層13を、導波路1
2Dのみならずこの露出面12Dに連なつている
基板面11Aをも覆うように設けておけば、露出
部12Dから外れた部分で被覆層13に付着した
油等の被検出液も連続気孔を通つて露出部12D
の部分にまで浸透し、また光導波路12が2本の
分岐路12C,12Cに分岐しているので導波路
12の幅よりもはるかに広い範囲にわたつて油洩
れを感知することができる。
第3図に本発明の第2実施例を示す。
本例では透光性基板11中の光導波路12は基
板表面に対し一定の角度ψで遠近を繰り返す屈曲
路となつており、一定間隔をおいた屈曲部が基板
11の表面11Aに露出して露出部12Dを形成
している。そしてこれら間隔をおいた露出部12
D…が連続多孔質体から成る共通の被覆層13で
覆つてある。
このように構成すると露出面12Dに入射する
光の入射角がψだけ小さくなるので、第1の実施
例構造に比べ、より小さい屈折率を有する液体の
付着も感知できる。
つまり第1実施例では基板の屈折率n1よりも小
さい屈折率の液体の検出は困難であるが、第2実
施例では前記角度ψを適当な値に設定することに
よつて、n1よりも小さい屈折率を有する液体を感
知できる。また露出面12Dの数を増やせば光量
の変化も大きくなり検出感度が上がる。第4図に
自己集束性の導光体を用いた他の実施例を示す。
本例は、イオン拡散法、CVD法、共重合法等
の方法によりガラスあるいはプラスチツクの平板
基材21中に屈折率が中心軸線上で最大で幅方向
両側に向けて次第に減少する分布をもつた半円柱
状の導波路12を、露出部12Dを基材21の板
面21Aと一致させて一体に埋め込み形成し、さ
らに基板21の面に、上記露出部12Dを覆うよ
うに且つ導波路12の幅W1よりも広い幅W2望ま
しくはW1の2倍以上の幅に恒つて前記実施例と
同様の連続多孔質体の被覆層13を設けた構造で
ある。
上記構造によれば導波路露出部12Dの幅方向
の外側で被検出液が付着しても被覆層13で捕捉
され、液の浸透によつて露出部12D上の被覆部
分に液体が達する。第5図は感知器の導光体とし
て単一モード光導波路を用いた実施例であり、透
光性基板11中に単一モード光導波路22を設
け、さらにこの単一モード光導波路上に、連続多
孔質体から成る被覆層13が設けられている。
上記構造の感知器の対向する両側面にそれぞれ
単一モード光フアイバ15A,15Bを結合し、
一方の光フアイバ15Aを通して単一モード光を
導波路22に入射させ、また導波路からの出射光
をフアイバ15Bに受光させる。
上記構造において、油が被覆層13表面に付着
すると油は速やかに被覆層13中に浸透し導波路
22の表面に達する。この結果、導波路22を通
る単一モード光の外部に浸み出るエバネツセント
波23の割合が増加し、さらに油で吸収される光
の割合が増加する。
したがつて導波路22出口からの出射光量が減
少するので油洩れを検出することができる。
このように単一モード光導波路からのエバネツ
セント波浸み出し量変化により検出するため、多
モード光導波路を用いた場合のように導波路への
光の入射角度を一定角度範囲に制御するための加
工が不要で製作が容易になる。
なお、感知器を構成するための基板の材質とし
て、多成分系ガラス、石英系ガラス或いはプラス
チツクを用いた場合は、イオン交換法、光フアイ
バ等の製作に利用されている火炎加水分解法、或
いは光重合法等の周知の技術をそれぞれ利用する
ことによつて光導波路を形成することができる。
また単一モード光導波路の垂直断面における屈
折率分布は均一であつてもよいし勾配を有してい
てもよい。また光導波路の形成は上記以外に蒸
着・スパツタリング・イオン注入・熱拡散などの
方法でも何らさしつかえない。第6図は感知器1
4を適用して実際に油洩れを感知するための装置
を示している。まず油タンク24の油漏れが発生
しそうな箇所に感知器14を配置し、これらの感
知器14…を光フアイバ15によつて直列もしく
は並列に接続しておく。最側端の光フアイバ15
へは光源25からの光を入射させ、また他側端の
光フアイバ15から射出される光を光検出器26
で検知する。そして光検出器26からの電気信号
を、増巾器27及び比較器28を介して警報器2
9へ導く。なお、光フアイバコネクタの接続損失
や光フアイバの伝送損失の測定に利用されている
後方散乱法を併用すれば、単に油漏れを感知する
のみではなく、油漏れの箇所をも知ることができ
る。
以上の説明では油の感知について述べたが、被
覆層13の気孔中に浸透し得る液体であれば油に
限られることなく感知することができる。
以下に具体的数値例を示す。
第4図に示した実施例において基板として屈折
率1.51の光学ガラスを用い、二段階電界イオン交
換法を用いてこの基板中に、最大屈折率が1.53で
中心から外周に向けて漸減する屈折率勾配をもつ
屈折率分布型光導波路を形成した。そして上記導
波路の露出面を含む基板面上に、別途製作した比
重0.68、厚さ0.035mmの連続多孔質の四弗化エチ
レン樹脂シートを載せ、このシートと基板とを端
部においてピンチで挾持して上記シートを基板面
に圧着した。
上記の感知器の導波路入射端および出射端に光
フアイバを介してそれぞれ光源および光検出器を
接続し、導波路からの出射光量を測定しつつ感知
器の被覆層にA、B及びC重油をそれぞれ数滴付
着させたところ、それぞれ0.5dB、1.25dB、
0.98dBの光量の変化があり油の付着を検出でき
た。また検出に要した時間は何れの場合も1〜2
分以内と極めて短時間であつた。
〔発明の効果〕
本発明による液体感知器では検出面を成す被覆
層に連続多孔質体を用いているので、被覆層シリ
コン樹脂自体への油の浸潤現象を利用した従来の
ものに比べ、導光体表面へ検出液が到達する速度
が極めて早く感知器に被検出液体が付着してから
光検出器で感知するまでの応答速度が早く安全性
の高い検出を行なうことができる。
また、光導波路を平板基板中に作成し、上記の
連続多孔質体の被覆層を、光導波路の露出部およ
びそれに連なる近傍の基板表面を覆うように設け
ているので、導波路露出部の幅方向の外側で油等
の被検出液が付着しても被覆層で捕捉され、液の
浸透によつて光導波路の露出部分上の被覆部分に
液体が達することになるので、例えば光フアイバ
に多孔質被覆を設ける場合に比べて、実質的な検
知面積をより広くすることができる。
光フアイバの径を大にしてその検知面積を広げ
た場合には透過光路断面積も大になるため、その
分感知限界漏光損失が大になる、言い換えれば感
知器の感度が鈍くなるが、本発明によれば、導光
路の径はそのままで、実質的な感知面積を広げる
ことができるという大きな利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一実施例を示す斜視図、第
2図は同側断面図、第3図は本発明の第二実施例
を示す側断面図、第4図は本発明の第三実施例を
示す斜視図、第5図は本発明の第四実施例を示す
側断面図、第6図は本発明に係る感知器を用いた
油洩れ警報装置を示す模式図である。 11……透光性基板、12……光導波路、12
A……入射端、12B……出射端、12C……分
岐路、12D……露出部、13……連続多孔質被
覆層、14……感知器、15,15A,15B…
…光フアイバ、24……油タンク、25……光
源、26…光検出器、27……増巾器、28……
比較器、29……警報器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 平板状の基板中に周囲よりも屈折率の大な光
    導波路をその一部を基板面に露出させて設け、 前記光導波路の露出部およびそれに連なる近傍
    の基板表面を連続多孔質体から成る被覆層で覆
    い、前記光導波路を光源および光検出器に光学的
    に接続した液体感知器。
JP60167814A 1985-07-31 1985-07-31 液体感知器 Granted JPS6228641A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS6025940U (ja) * 1983-07-27 1985-02-21 株式会社 潤工社 耐水漏油検知センサ

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