JPH0447777B2 - - Google Patents

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JPH0447777B2
JPH0447777B2 JP59018917A JP1891784A JPH0447777B2 JP H0447777 B2 JPH0447777 B2 JP H0447777B2 JP 59018917 A JP59018917 A JP 59018917A JP 1891784 A JP1891784 A JP 1891784A JP H0447777 B2 JPH0447777 B2 JP H0447777B2
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JP
Japan
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optical fiber
pressure
sensor
cladding
measuring device
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP59018917A
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English (en)
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JPS60162929A (ja
Inventor
Hiroshi Nishihara
Katsuji Hironaga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Original Assignee
Nippon Chemical Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Chemical Industrial Co Ltd filed Critical Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Priority to JP1891784A priority Critical patent/JPS60162929A/ja
Publication of JPS60162929A publication Critical patent/JPS60162929A/ja
Publication of JPH0447777B2 publication Critical patent/JPH0447777B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L11/00Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
    • G01L11/02Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means
    • G01L11/025Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means using a pressure-sensitive optical fibre

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は血管等の微小な部分の圧力を測定する
ための圧力測定装置に関するものである。
発明の背景 従来より微細な部分の圧力の測定は極めて困難
であり、測定対象の検知部分にはある程度の大き
さが必要であつた。この検知部分が数mm程度の場
合には半導体圧力センサを使用することができる
が、例えば血管内の血圧を測定したい場合等に更
に微細な部分を測定対象とする場合には更に微小
なセンサを用いなければならず、従来からの圧力
センサでは計測が不可能であつた。しかしながら
微細な部分の圧力を測定することができれば極め
て有用であるので、このような圧力センサが要望
されていた。
発明の目的 本発明はこのような従来の圧力センサの実情に
鑑みてなされたもので、血管内等の微細な部分の
圧力を確実に測定するために光フアイバをセンサ
として用いた新規な光フアイバ圧力測定装置を提
供することを目的とする。
発明の構成と効果 本願の第1の発明は光源と、光源より与えられ
る光を透過させる偏光ビームスプリツタと、先端
側のクラツドが薄く形成されると共にその端面に
反射膜を有し、センサとして構成される光フアイ
バと、光フアイバの先端のセンサ部を含み光フア
イバの薄く形成されたクラツド面に対向する側に
軸方向の開口を有して密封された筒状のプローブ
と、プローブの開口部を覆い、内側に反射面を有
し、圧力によつて光フアイバのクラツド面との間
隔を変化させる圧力振動膜と、光フアイバの端面
で反射され、光フアイバを逆方向に伝達して偏光
ビームスプリツタにより再び反射される反射出力
側に配置された光電変換器と、光電変換器の信号
強度に基づいてセンサ部の圧力を測定する信号処
理部と、を具備するものであり、本願の第2の発
明は、センサ部分を、光フアイバの先端センサ部
を含み側面に開口を有して密封された筒状のプロ
ーブと、プローブの開口部を覆う圧力振動膜と、
プローブ内に充填され圧力によつて屈折率を変化
させる光弾性定数の大きい材料とを設けて構成し
たことを特徴とするものである。
このような特徴を有する本願の第1又は第2の
発明によれば、光フアイバによつてセンサ部を構
成しており、その光フアイバを戻つて光源側に与
えられる反射光の減衰によつて圧力を測定するよ
うにしているので、センサ部分を極めて微小に構
成することができる。従つて血管内等の微小な測
定対象の場合にも測定が必要な部分の圧力を直接
正確に測定することが可能となる。
実施例の説明 第1図は本件出願による圧力測定装置のセンサ
部の原理図である。本発明による圧力測定装置で
はセンサとして光フアイバ1を用いる。光フアイ
バは周知のように光を通過させるコア2をコア2
より屈折率の低いクラツド3で覆つた構造となつ
ている。本発明ではセンサとして用いる光フアイ
バ1の先端部のクラツド3のみを図示のようにコ
ア2にできるだけ近いところまで切取ると共に、
この光フアイバ1の先端面に図示のように光を全
反射する金属膜等の反射膜4を設けている。そし
てその切取つたクラツド3の断面3aに与えられ
る圧力によつてコア2を透過する光の光量が変化
するように構成しておく。この光フアイバ1はレ
ーザ光の光源によつてドライブするものとし、そ
の反射光の光強度を検出することができる検出器
を設けておくものとする。そうすればレーザ発振
器からコア2を透過するレーザ光は反射膜4によ
つて反射され、再びコア2を通過して反射光強度
検知器に与えられるが、その際クラツド3の断面
3aに加えられる圧力によつて反射光強度が変化
する。従つて反射光強度によつてクラツド3の断
面3aに与えられる圧力を検出することが可能と
なる。
第2図は本願の第1の発明による光フアイバ圧
力センサを用いた圧力測定装置の構成図である。
本実施例においては光源として例えばHe−Neレ
ーザ10を用い、その出力を偏光ビームスプリツ
タ11に与える。偏光ビームスプリツタ11は
He−Neレーザ10のレーザ出力を透過させる方
向に配置するものとし、その透過出力を集光レン
ズ12を介して光フアイバ13に与える。光フア
イバ13はマルチモード型フアイバであつてもよ
く、単一モード光フアイバであつてもよい。今こ
の光フアイバ13をクラツド径150μm程度のマル
チモードフアイバとし、その先端部の数mm、例え
ば2mm程度を前述したように圧力センサとしてク
ラツドに切削加工を行い、先端面に反射膜14を
設けておく。そしてその先端プローブ部を圧力測
定領域、例えば図示のように血管中に挿入する。
一方光フアイバ13を通過した反射光が偏光ビー
ムスプリツタ11により再び反射される位置に光
電変換器15を設ける。光電変換器15は光信号
を電気信号に変換するものであつて、その出力は
信号処理部16に与えられる。信号処理部16は
光強度を圧力に対応した信号として取出すように
構成されている。ここで光フアイバ13の先端の
センサ部は第3図a,bに端面図を示すように直
径が約300μmφ程度の円筒形状をした金属プロー
ブ17内に挿入される。金属プローブ17は第3
図aに示すように光フアイバ13のクラツドの断
面に対向する部分に軸に平行な開口部17aが設
けられている。そしてこの開口部17aを覆い、
光フアイバ13のクラツドの切断面に対向する側
にアルミニウム等の金属蒸着が施された圧力振動
膜18を設ける。更に光フアイバ13と金属プロ
ーブ17との間隙にクラツドよりやや屈折率の低
い液体、例えばアルコール19等を充填し、金属
プローブ17の底部に設けた樹脂20により金属
プローブ17を密封する。そうして圧力振動膜1
8は外部の圧力によつてその裏面のアルミニウム
蒸着膜と光フアイバ13のクラツドの切断面との
間隔が容易に変化しうるように構成しておくもの
とする。
このようにして構成された光フアイバプローブ
を第2図に示すように血管内に挿入し、He−Ne
レーザ10を動作させ、レーザ光を偏光ビームス
プリツタ11及び集光レンズ12を介して光フア
イバ13に与える。そうすればレーザ光は光フア
イバ13を伝わりランダム偏光となつて血管内の
プローブ部に与えられる。そして光フアイバ13
の端面に施された反射膜14によつて反射して再
び光フアイバ13、集光レンズ12を介して偏光
ビームスプリツタ11にその反射光が伝わる。そ
して偏光ビームスプリツタ11で一部の成分が反
射され光電変換器15に与えられる。光電変換器
15からはその反射レーザ光の強度に対応する信
号レベルの電気信号が得られ、その信号が信号処
理部16に伝えられて光フアイバ13を戻つてく
る反射光の強度が測定される。ここで金属プロー
ブ17に設けられた開口17aを通してプローブ
部の周囲の圧力、この場合は血圧の変化によつて
圧力振動膜18が振動し、その圧力によつて圧力
振動膜18と光フアイバ13のクラツドとの間隙
が変動する。この間隙が広ければ圧力振動膜18
によつてレーザ光はほとんど吸収されないが、間
隙が狭くなれば光吸収量もそれに伴つて多くなる
ので、光電変換器15によつて反射光の強度を検
出すれば血管内の圧力を検出することが可能とな
る。
尚本実施例は光フアイバ13のセンサ部分のク
ラツド部を切削して光フアイバ13のコアにでき
るだけ近づけるようにしているが、コアと接触す
るまで切削するようにしてもよく、又光フアイバ
の先端部のみをクラツド層の薄い他の光フアイバ
を用いて接続し光フアイバのセンサ部を構成する
こともできる。
第4図は本願の第2の発明の一実施例を示す光
フアイバ圧力センサの先端プローブ部の断面図を
示すものである。本発明はクラツド層から漏れる
光の吸収量を変化させる代わりにクラツド肩に接
触する光弾性定数の大きい材料を設け、その屈析
率変化によつて圧力を検出するようにしたもので
ある。この実施例において、He−Neレーザ光源
10を用いて偏光ビームスプリツタ11及び集光
レンズ12を介してレーザ光を光フアイバの端面
に与えるように構成する点は第2図に示した実施
例と同様であるので、全体の構成図を省略する。
本実施例ではこの光フアイバ30をマルチモード
型光フアイバとし、その先端のセンサ部のみをク
ラツド層が極めて薄いフアイバ、例えばコア径が
50μmの場合クラツド径が60μm程度の他の光フア
イバ31を図示のように光フアイバ30の先端面
に接続するものとする。そして第3図aに示す実
施例と同様にセンサ用光フアイバ31を金属プロ
ーブ32内に収納すると共に、金属プローブ32
内に圧力によつて屈折率が変化する光弾性定数の
大きい材料、例えば液晶33を充填する。光フア
イバ31の先端面には前述した実施例と同様に反
射膜34を設けるものとする。そしてこの場合も
金属プローブ32の一面に図示のように開口部3
2aを設け、液晶33と外部とを分離すると共に
圧力を伝達するための圧力振動膜35を設け、更
にこの金属プローブ32を密閉する樹脂36を設
けておく。
本実施例においてもHe−Neレーザ10から偏
光ビームスプリツタ11、集光レンズ12を介し
てレーザ光を光フアイバ30の端面に与えれば、
センサ部の光フアイバ31にレーザ光が与えら
れ、その端面の反射膜34で反射される。そして
反射光は再び光フアイバ31,30を介して集光
レンズ12により集光されて偏光ビームスプリツ
タ11に戻り、その一部が光電変換器15によつ
て電気信号に変換される。そのとき光フアイバ3
1を透過するレーザ光の一部がクラツド層を介し
て液晶33内に漏れる。ところで金属プローブ3
2内の液晶33は圧力振動膜35を介して伝えら
れる外部の圧力によつてその屈折率が変動する。
従つて光フアイバ31を往復する間に液晶33に
漏れる光量は圧力に基づいて変動する。それ故光
電変換器15によつて反射光を電気信号に変換
し、信号処理部16により反射光の強度を測定す
ることによつて金属プローブ32が挿入されてい
る部分の圧力を測定することが可能となる。
尚本実施例はセンサ部のみをクラツド層の薄い
他の光フアイバを用いて構成しているが、第1の
発明の実施例と同様に通常の光フアイバを用いセ
ンサとなる先端部のクラツド部を切削するか、又
はエツチングによりセンサ部のクラツドを細くす
るようにしてその断面と液晶とを接触させるよう
にしてもよい。又液晶33の代わりに、グリセリ
ンとゼラチンの混合物やプラスチツク等を用いる
こともできる。
更に、前述した第1、第2の発明においては光
フアイバとしてマルチモード型のフアイバを用い
ているが、単一モード光フアイバを用いることも
可能であり、又光源としてレーザ光源の代わりに
発光ダイオード等の干渉性のない光源を用いるこ
とも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本願による光フアイバ圧力センサの原
理的な構成を示す斜視図、第2図はこの光フアイ
バセンサを用いた本願第1の発明による圧力測定
装置の一実施例の構成を示すブロツク図、第3図
aは圧力センサとして用いる光フアイバの先端部
分を示す断面図、第3図bはその−線端面
図、第4図aは本願の第2の発明による光フアイ
バ圧力測定装置の一実施例の先端部を示す断面
図、第4図bはその−線端面図である。 1,13,30,31……光フアイバ、2……
コア、3……クラツド、3a……断面、10……
He−Neレーザ、11……偏光ビームスプリツ
タ、12……集光レンズ、14,34……反射
膜、15……光電変換器、16……信号処理部、
17,32……金属プローブ、17a,32a…
…開口部、18,35……圧力振動膜、19……
アルコール、33……液晶。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光源と、 該光源より与えられる光を透過させる偏光ビー
    ムスプリツタと、 先端側のクラツドが薄く形成されると共にその
    端面に反射膜を有し、センサとして構成される光
    フアイバと、 前記光フアイバの先端センサ部を含み前記光フ
    アイバの薄く形成されたクラツド面に対向する側
    に軸方向の開口部を有して密封された筒状のプロ
    ーブと、 前記プローブの開口部を覆い、内側に反射面を
    有し、圧力によつて前記光フアイバのクラツド面
    との間隔を変化させる圧力振動膜と、 前記光フアイバの端面で反射され、光フアイバ
    を逆方向に伝達して前記偏光ビームスプリツタに
    より再び反射される反射出力側に配置され、反射
    光を電気信号に変換する光電変換器と、 前記光電変換器の信号強度に基づいてセンサ部
    の圧力を測定する信号処理部と、を具備すること
    を特徴とする光フアイバ圧力測定装置。 2 前記光フアイバはコア径に比べてクラツド径
    が大きい光フアイバの先端部のクラツドを切削し
    て構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の光フアイバ圧力測定装置。 3 前記光フアイバは先端部にコア径に比べてク
    ラツド径がわずかに大きい他の光フアイバをセン
    サフアイバとして接続したことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の光フアイバ圧力測定装
    置。 4 前記光源はレーザ光源であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項から第3項のいずれか1
    項に記載の光フアイバ圧力測定装置。 5 光源と、 該光源より与えられる光を透過させる偏光ビー
    ムスプリツタと、 先端側のクラツドが薄く形成されると共にその
    端面に反射膜を有し、センサとして構成される光
    フアイバと、 前記光フアイバの先端センサ部を含み側面に開
    口部を有して密封された筒状のプローブと、 前記プローブの開口部を覆う圧力振動膜と、 前記プローブ内に充填され圧力によつて屈折率
    を変化させる光弾性定数の大きい材料と、 前記光フアイバの端面で反射され、光フアイバ
    を逆方向に伝達して前記偏光ビームスプリツタに
    より再び反射される反射出力側に配置され、反射
    光を電気信号に変換する光電変換器と、 前記光電変換器の信号強度に基づいてセンサ部
    の圧力を測定する信号処理部と、を具備すること
    を特徴とする光フアイバ圧力測定装置。 6 前記光フアイバはコア径に比べてクラツド径
    が大きい光フアイバの先端部のクラツドを切削し
    て構成したことを特徴とする特許請求の範囲第5
    項記載の光フアイバ圧力測定装置。 7 前記光フアイバは先端部がコア径に比べてク
    ラツド径がわずかに大きい他の光フアイバをセン
    サフアイバとして接続したことを特徴とする特許
    請求の範囲第5項記載の光フアイバ圧力測定装
    置。 8 前記光源はレーザ光源であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第5項から第7項のいずれか1
    項に記載の光フアイバ圧力測定装置。 9 前記光弾性定数の大きい材料は、液晶である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第5項から第8
    項のいずれか1項に記載の光フアイバ圧力測定装
    置。
JP1891784A 1984-02-03 1984-02-03 光フアイバ圧力測定装置 Granted JPS60162929A (ja)

Priority Applications (1)

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JP1891784A JPS60162929A (ja) 1984-02-03 1984-02-03 光フアイバ圧力測定装置

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Publication Number Publication Date
JPS60162929A JPS60162929A (ja) 1985-08-24
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57166294A (en) * 1981-03-31 1982-10-13 Suzuki Tanko Kk Lift device utilizing three point supporter of agricultural tractor
JPS57196399A (en) * 1981-05-26 1982-12-02 Omron Tateisi Electronics Co Optical fiber sensor

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JPS60162929A (ja) 1985-08-24

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