JPH05107100A

JPH05107100A - 界面検知方法及び装置

Info

Publication number: JPH05107100A
Application number: JP3269430A
Authority: JP
Inventors: Keiji Ashida; 啓次芦田
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1991-10-17
Filing date: 1991-10-17
Publication date: 1993-04-27
Also published as: EP0538031A2; EP0538031A3; US5334850A

Abstract

(57)【要約】【目的】配管等を通過する液体の種類に応じて最適な
条件でこれらの界面の通過を検出すること。【構成】界面を検知すべき第１及び第２の流体は、光
透過部４を通過する。光源装置２は光ファイバ８を介し
て光透過部４に光を供給する。光検出装置６は、光透過
部を通過した光源からの光の強度を検出する。この光検
出装置６の出力の変動を監視することによって、第１及
び第２の流体の界面が光透過部４を通過したことを検知
することができる。この装置では、光透過部４を通過す
る第１及び第２の流体の光透過特性の差に基づいて、光
源装置２の分光強度、光源装置２から光検出装置６に至
る光路特性及び光検出装置６の分光検出感度特性を適当
に選定しているので、光透過部４内を２流体の界面が通
過する前後で出力検出可能かつ検出器の出力差が所定値
を超える。このため、２流体の界面が光透過部４を通過
したことを精度よく検知することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】２種類の流体を充填した貯槽、反
応槽等の容器内、或いはこれに接続された液液抜き出し
用の配管等に配置され、容器及び配管内の２流体の界面
を検出する界面検知方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２１（ａ）は、従来の界面検知装置の
一例を示した図である。容器の底部に接続された液抜き
出し用配管を挾んで光源部と受光部とを相対向して配置
し、この部分の配管壁を透明体とし、光源部から出た光
束を受光部で検知する。光源部からは一定光量の光が発
生しているので、光源部及び受光部の間を上液及び下液
の界面が通過した場合、これらの光透過性の差に起因し
て通過の前後で受光部の検出出力が変動するので界面の
通過を検出することができる。

【０００３】図２１（ｂ）は、従来の界面検知装置の別
の例を示した図である。液中で上下に可動な点を除き、
図２１（ａ）の界面検知装置と同様の構成を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の界面検
知装置では、容器又は配管内を通過する液体の種類によ
って受光部の検出光量が不適当なものとなり、上液及び
下液の界面の通過を検出することができなくなる場合が
あった。特に、容器又は配管内を通過する上液及び下液
の光透過性が共に悪い場合、感度不足によって界面の通
過を十分に検出することができなかった。

【０００５】また、上液及び下液の光透過性の差が少な
いため、界面の通過の前後における受光部の検出光量の
変動が少なくなり、界面の通過を十分に検出することが
できない場合があった。つまり、それぞれの液の光透過
性は必ずしも一定ではなく、時々刻々多少変動するた
め、検出光量もこれを反映して変動し、ノイズを含むこ
ととなる。したがって、界面検知を確実に行うには上液
及び下液の光透過性すなわち両液に対する検出光量に十
分な差が必要となるが、液種によっては検出光量に十分
な差が存在しない場合があった。

【０００６】そこで、本発明は、容器又は配管内を通過
する液体等の種類に応じて最適な条件でこれらの界面の
通過を検出することが可能な界面検知方法及び装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る界面検知方法では、光源及び検出器の
間に設けられた光透過部を通過する第１及び第２の流体
の光透過特性に応じて、光透過部内の光路中に第１の流
体が存在する場合と光透過部内の光路中に第２の流体が
存在する場合との間の検出器の出力差が所定値を超える
ように、光源の分光強度、光源から検出器に至る光路特
性及び検出器の分光検出感度特性を選定し、検出器の出
力の変動を監視することによって、第１及び第２の流体
の界面が光透過部を通過したことを検知することとして
いる。

【０００８】また、本発明に係る界面検知装置は、第１
及び第２の流体が通過する光透過部と、光透過部に光を
供給する光源と、光透過部を通過した光源からの光の強
度を検出する検出器とを備え、この検出器の出力の変動
を監視することによって、第１及び第２の流体の界面が
光透過部を通過したことを検知する。ここに、第１及び
第２の流体の光透過特性に応じて、光透過部内の光路中
に第１の流体が存在する場合と光透過部内の光路中に第
２の流体が存在する場合との間の検出器の出力差が所定
値を超えるように、光源の分光強度、光源から検出器に
至る光路特性及び検出器の分光検出感度特性を選定して
いる。

【０００９】

【作用】上記の界面検知方法及び装置では、光源及び検
出器の間に設けられた光透過部を通過する第１及び第２
の流体の光透過特性の差に基づいて、光源の分光強度、
光源から検出器に至る光路特性及び検出器の分光検出感
度特性を適当に選定しているので、光透過部内を２流体
の界面が通過する前後で検出器の出力差が所定値を超え
る。したがって、検出器の出力の変動を監視することに
よって、第１及び第２の流体の界面が光透過部を通過し
たことを精度よく検知することができる。

【００１０】上記の界面検知方法及び装置において、第
１及び第２の流体の光透過特性に応じて、光源の分光強
度と光源から検出器に至る光路特性と検出器の分光検出
感度特性とを選定し、界面検知に使用する光を所定の波
長範囲に限定することもできる。これにより、２流体の
光透過性の差を効果的に大きくすることができるので、
界面検出の精度を高めることができる。

【００１１】上記の界面検知方法及び装置において、第
１及び第２の流体の光透過特性と光源の分光強度と光源
から検出器に至る光路特性と検出器の分光検出感度特性
とに応じて、光源から検出器に至る光路上の光透過部内
の液中光透過距離を決定することもできる。これによ
り、２流体の光透過性を効果的に大きくすることができ
るので、界面検出のコントラストを高めることができ
る。

【００１２】ここで、光源の分光強度とは、検出器に受
光され得る光についてのものであり、光源側にフィルタ
を組み込んだ場合、このフィルタの特性も含めたものと
なる。また、検出器の分光検出感度特性とは、検出器に
受光された光についてのものであり、検出器側にフィル
タを組み込んだ場合、このフィルタの特性も含めたもの
となる。さらに、光路特性とは、光源から検出器へ至る
光路における光損失をいい、その光路中にフィルタを組
み込んだ場合このフィルタの特性も含めたものとなる
が、光透過部内の流体による光損失は含まない。

【００１３】

【実施例】実施例の説明の前に、本発明の原理について
図１を用いて簡単に説明する。図のように平行な２平面
を有する光透過部内を通過する２液体の両側に設けた光
源及び検出器で授受される光強度の関係は、以下の式で
与えられることとなる。

【００１４】ｉ₂／ｉ₁＝ｋexp[−αｔ] ・・・・・・（１）ここで、上式中の記号は以下に定義される。

【００１５】ｉ₁＝光源光の強度ｉ₂＝受光光の強度ｔ＝液体中の光透過距離 α＝液体の光吸収係数ｋ＝測定系による光損失これをｄＢｍ単位で表すため、Ｉ₁＝１０（log ｉ₁＋log ｋ）Ｉ₂＝１０log ｉ₂ Ａ＝１０log ｅとおくと、Ｉ₂＝Ｉ₁−Ａαｔ・・・・・・（２）と表される。

【００１６】したがって、検出器の感度範囲をＩ_min〜
Ｉ_maxとし、下液と上液に対する所要感度ギャップ（コ
ントラスト）をΔＩとし、光透過性の良い側の液体の吸
収係数をα_minとし、光透過性の悪い側の液体の吸収係
数をα_maxとすれば、界面検知のための条件は、Ｉ_min≦Ｉ₁−Ａα_maxｔ・・・・・・（３）Ｉ_max≧Ｉ₁−Ａα_minｔ・・・・・・（４） ΔＩ≦（α_max−α_min）Ａｔ・・・・・・（５）となる。ここで、α_min及びα_maxは、界面検知の対象
となる２液体の種類とこれに使用する光の波長範囲とに
よって定まる。

【００１７】以上の条件式を利用することにより、例え
ば与えられた一対の液体の光吸収特性に応じて界面検知
に使用する光の波長範囲を適正化する。さらに、この波
長範囲に対応して与えられるα_min、α_max、出力信号
のノイズ等を考慮して定められるΔＩに対して式（３）
〜（５）の条件を満足するｔ，Ｉ₁、Ｉ_min、Ｉ_maxを
定めることができる。これにより、コントラストの高い
界面検出が可能になる。さらに、検出すべき一対の液体
が変更される場合、これらの光吸収特性等に応じて界面
検知に使用する光の波長範囲、液中透過距離等を必要に
応じて変更できるようにしておけば、検出すべき液体の
変更にかかわらず、確実な界面検知が可能になる。

【００１８】図２は、第１実施例の界面検知装置の構成
を示した図である。この装置では、与えられたＩ₁、Ｉ
_min、Ｉ_max、ΔＩ等に対して界面検知に使用する光の
波長範囲が適正化される。

【００１９】光源装置２は光ファイバ用のＸｅランプ光
源を用いて構成している。このＸｅランプ光源は、Ｘｅ
ランプ光を一点に集光させるとともに、ＦＣコネクタ付
光ファイバを接続できるようになっている。Ｘｅランプ
光源内にはバンドパスフィルタの保持具が設けられてい
る。この保持具には、界面検知に使用する光を所定の波
長範囲に限定するため、以下のような各種バンドパスフ
ィルタが取り付けられる。

【００２０】Ｎｏ．４５：波長４０５〜４９５ｎｍＮｏ．５２：波長４７０〜５６０ｎｍＮｏ．５８：波長５３０〜６２０ｎｍＮｏ．６５：波長６００〜７１０ｎｍＮｏ．７２：波長６０５〜７７０ｎｍ光源装置２としては、Ｘｅランプ光源以外のものも使用
できる。ただし、光ファイバに光を効率良く導入するこ
とが困難なので、光源装置としてハロゲンランプ、ＬＥ
Ｄ等を使用するのは好ましくない。この場合、波長範囲
を変更するためには、Ｘｅランプの使用が望ましい。小
型のクセノンショートアークランプは点光源とみなせる
ので、ミラー、レンズ等の使用により略一点に集光して
光ファイバに導入することができる。また、各種フィル
タの使用によって任意の波長領域を選定することがで
き、また、検知すべき界面を構成する液体の種類に応じ
て波長領域を任意に変更することもできる。なお、半導
体レーザ、ガスレーザ等を用いて光源装置を構成しても
よい。この場合、レーザの種類の変更によって、各種波
長範囲を提供することができる。また、光ファイバへの
導入が容易となり、装置自体をコンパクトなものとする
ことができる。

【００２１】光透過部４は、農薬製造用の中間工程槽よ
り採集した下液（洗浄溶剤液）と上液（農薬中間体液）
とを、それぞれの液中透過距離ｔを１６ｍｍとして光源
装置２からの光を透過させるようにしている。

【００２２】光検出装置６は、「安立製光センサＭＡ９
８０１Ａ（０．３８〜１．１５μｍ、０〜−９０ｄＢ
ｍ）」と「安立製光パワーメータＭＬ９１０Ａ」とを組
み合わせて使用している。

【００２３】光検出装置６としては、上記以外のものも
使用できる。例えば、フォトダイオード、フォトマル等
の受光素子と電子回路等を組み合わせて受光量に応じた
信号を表示させる。また、必要に応じて表示部を設ける
こともできる。

【００２４】光源装置２からの光を光透過部４に導く投
光用光ファイバ８は、コア径２００μｍの大口径石英系
光ファイバからなり、その端部にＦＣコネクタが設けら
れている。また、光透過部４を通過した光を光検出装置
６に導く受光用光ファイバ１８は、コア径４００μｍの
大口径石英系光ファイバからなり、その端部にＦＣコネ
クタが設けられている。光ファイバは、バンドルファイ
バとすることもできる。光源装置において、光源光を光
ファイバに導入するとき発生する光損失および光透過部
における光損失をできるだけ小さくするためには、コア
径１００μｍ以上の大口径石英系光ファイバを用いるべ
きである。ただし、光源装置２としてレーザを用いた場
合、コア径をより小さくすることができる。

【００２５】予め、光透過部４の分光受光強度分布につ
いて、スペクトロアナライザを用いて測定した。なお、
この場合には、バンドパスフィルタを使用せず、光検出
装置６の代わりにスペクトロアナライザの「安立製ＭＳ
９９Ａ」を使用する。分光受光強度分布の測定結果を図
３に示す。図示のように、十分なコントラストΔＩを得
るためには、界面検知に使用する光の波長範囲を約６０
０ｎｍ以下とすることが適切と判断される。使用する光
の波長範囲を約６００ｎｍ以下にするためには、光源装
置２に用いるバンドパスフィルタを調節する方法や光検
出装置６の分光感度を調節する方法などが考えられる。

【００２６】図４の表を用いて図２の界面検知装置の動
作を説明する。この場合、使用するバンドパスフィルタ
の種類を変更しつつ、上液または下液を充填した光透過
部４の受光光量およびその差を測定している。表からも
明らかなように、Ｎｏ．４５およびＮｏ．５２のバンド
パスフィルタを使用した場合には、十分なコントラスト
が得られる。一方、フィルタなしの場合、或いは、Ｎ
ｏ．６５およびＮｏ．７２のバンドパスフィルタを使用
した場合には、十分なコントラストが得られないことが
わかる。

【００２７】上記第１実施例の場合、光源装置２および
光検出装置６と、光透過部４との間を光ファイバ８、１
８を介して結合しているので、光源装置２および光検出
装置６を光透過部４から離れた場所に配置することがで
きる。これにより、化学工場などにおいて、光源装置２
および光検出装置６を運転管理室に配置し光透過部４の
みを現場に配置することができ、光透過部４に電源が不
要なことから、防爆対策上の手段を特に講じる必要が無
くなる。また、運転管理室側からの遠隔操作が容易とな
る。さらに、図１（ｂ）のような貯槽内の上液および下
液の界面を検出したい場合など、光透過部４を液体中に
置いたり、移動させたりすることが容易になる。さら
に、光透過部４のみを現場に配置できるので、場所的制
約が少なくなる。

【００２８】第２実施例の界面検知装置について以下に
説明する。この装置では、与えられたＩ₁、Ｉ_min、Ｉ
_max、ΔＩ等に対して、界面検知に使用する光の波長範
囲と液中透過距離ｔとを適正化する。

【００２９】第２実施例の界面検知装置の光検出装置６
も、第１実施例の界面検知装置と同様のものを使用す
る。光源装置２としては、光ファイバ入光装置付の半導
体レーザ投光器（６７０ｎｍ×３ｍＷ）を使用する。

【００３０】光透過部４は、紺色染料製造用の中間工程
槽より採集した下液（紺色染料中間体液）と上液（洗浄
溶剤液）とを、それぞれの液中透過距離ｔを０．２５ｍ
ｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍとして光源装
置２からの光を透過させるようにしている。

【００３１】先ず、第１実施例と同様に、光透過部４の
分光受光強度分布について、スペクトロアナライザを用
いて測定した。図５は分光受光強度分布の測定結果を示
す。図示のように、上液、下液共に可視光領域では光透
過性が悪いが、赤外領域では光透過性が良い。しかし、
十分なコントラストΔＩを得るためには、界面検知に使
用する光の波長範囲を約６９０ｎｍ〜７５０ｎｍにする
ことが適切と判断される。

【００３２】図６を用いて第２実施例の界面検知装置の
動作を説明する。図示のグラフは、光透過部４を上液お
よび下液のいずれか一方で満たした場合について、液中
透過距離（ｍｍ）と検出信号値（ｄＢｍ）との関係を示
す。この場合、下液の光吸収係数（式（２）のαに対
応）は大きくないが、上液の光吸収係数は相当大きく約
−５ｄＢ／ｍｍとなっている。このため、液中透過距離
の増加と共に上液の検出信号値が急速に弱くなる。検出
信号値を考慮すると、第２実施例の界面検知装置におけ
る液中透過距離は１〜３ｍｍ程度が適当であることが解
る。このように液中透過距離を設定することで、上液お
よび下液の界面を容易かつ正確に検出することができ
る。

【００３３】図７は図１の界面検知装置の構造を変形し
た第３〜第５実施例を示す。図７（ａ）は、第３実施例
の界面検知装置の構成を示す。この場合、光ファイバ
８、１８を使用せず、光源装置２、光透過部４および光
検出装置６を直接結合している。このため、装置全体を
一体化できる。また、光源装置として、半導体レーザ、
ガスレーザ、クセノンランプのみならず、点光源でない
ハロゲンランプ、ＬＥＤ等の使用が可能である。ただ
し、化学工場などの防爆上危険とされる地域において
は、安全防爆対策を必要とする。ハロゲンランプ、ＬＥ
Ｄ等を用いた場合、レンズ、ミラー等の光学系によって
集光することが望ましい。また、フィルタによって任意
の波長領域を設定し、或いは、ＬＥＤの種類の選定によ
って、各種波長の光を得ることができる。

【００３４】図７（ｂ）は、第４実施例の界面検知装置
の構成を示す。この場合、投光用光ファイバ８を使用す
るが、受光用光ファイバ１８を使用しないで、光透過部
４および光検出装置６を直接結合している。

【００３５】図７（ｃ）は、第５実施例の界面検知装置
の構成を示す。この場合、受光用光ファイバ１８を使用
するが、投光用光ファイバ８を使用しないで、光源装置
２および光透過部４を直接結合している。

【００３６】図８は、第６実施例の界面検知装置の構成
を示した図である。光源装置２を射出した光は、投光用
の光ファイバ１０８を通過して光分岐器１００に入射
し、投受兼用の光ファイバ１０８を通過して光透過部４
に至る。光透過部４を通過した光は、投受兼用の光ファ
イバ１０８を戻って光分岐器１００に再度入射し、受光
用の光ファイバ１０８を通過して光検出装置６に至る。
なお、光源装置２および光検出装置６を一体化すること
によって、投光用の光ファイバと受光用の光ファイバと
を省略することができる。

【００３７】図９および図１０は、図８の光分岐器１０
０の具体的構成例を示した図である。図９はコリメータ
レンズ１００ａとハーフミラー１００ｂとを用いた場合
を示し、図１０はロッドレンズ１０１ａと半透膜１０１
ｂとを用いた場合を示す。

【００３８】図１１〜図２０は、光透過部の各種構成例
を示した図である。以下に詳しく説明するが、図示のよ
うな光透過部によって、光源装置側からの入射光を効率
良く（光損失少なく）光検出装置側に伝送すると共に、
所定の液中透過距離を実現することができる。

【００３９】図１１は、光透過部の第１構成例を示す。
この光透過部では、液中透過距離が比較的短かい場合に
対応している。

【００４０】パイプ部材３５に直交するように、測定す
べき液体の通過する配管１４が接続される。この配管１
４は、パイプ部材３５の上下の面に対向して形成された
開孔に上下から溶接されている。つまり、パイプ部材３
５の側壁と、その一端に設けられた盲フランジ３１と、
その他端に設けられたガラス部品３０とによって形成さ
れる円柱状の空間内は、測定すべき液体で満たされる。
ガラス部品３０は押えフランジ３３によってパイプ部材
３５に固定できるようになっている。

【００４１】ガラス部品３０には、光源装置に接続され
る投光部１２を収納する円筒状の投光部スペースと、光
検出装置に接続される受光部１６を収納する円筒状の受
光部スペースとが設けられている。また、ガラス部品３
０の上部には、プリズム１４ａ、１４ｂが形成され、そ
の上に保護用のキャップ２４ａ、２４ｂが固設される。
ガラス部品３０の材質は使用する波長範囲で透明体であ
ればよい。例えば、石英、パイレックスガラス、ＭＭＡ
等を使用することができる。

【００４２】プリズム１４ａ、１４ｂは、反射面を有し
て光線を９０°または略９０°に偏向させるものであ
る。具体的には、（１）プリズム１４ａ、１４ｂの上面
にＡｌ等の金属蒸着により反射面を形成し、その上にキ
ャップ２４ａ、２４ｂを接合することにより、（２）キ
ャップ２４ａ、２４ｂ下面の周辺部を除いた部分にわず
かな凹部（例えば、深さ約１００μｍ）を形成し、プリ
ズム１４ａ、１４ｂの上面に接合する。これにより、プ
リズム１４ａ、１４ｂが全反射ミラーとして作用させう
る（図１２参照）。（２）のようにした場合、融着加工
によってプリズムとキャップの接合が可能になるため、
溶剤等の各種の液体に対して十分な耐久性をもたせるこ
とができる。

【００４３】光線の液中透過距離は、プリズム１４ａ、
１４ｂの配置間隔によって定まる。既に述べたように、
Ｉ₁、Ｉ_min、Ｉ_max、ΔＩ、α_min、α_max等に応じ
て液中透過距離ｔを選定し、これに基づいて上記プリズ
ム１４ａ、１４ｂの配置間隔を定める。例えば、配管１
４の呼び径が５０Ａ（外径６０．５ｍｍ）のとき、液中
透過距離ｔは３０ｍｍ程度以下の範囲で選定可能であ
る。ただし、液中透過距離が非常に短い場合には、各プ
リズム１４ａ、１４ｂ間を洗浄するための装置が必要と
なることがある。

【００４４】投光部１２は、光源装置より出射した光束
を効率よく受光部に導くためのものである。投光部１２
は、ガラス部品３０に形成された投光部スペース内に嵌
め込まれるとともに、適当な手段によって光軸が調整さ
れている。光源装置として、投光部１２に直結するクセ
ノンランプ、ＬＥＤ等のランプ光源を用いる場合、予め
光源装置側でプリズム１４ａの中心部に向かう指向性の
良い光束を形成することができるが、必要であれば、投
光部１２においても、より平行光束にするためのレンズ
を設ける。特に、光源装置と投光部１２との間に投光用
光ファイバを介在させる場合、この光ファイバからプリ
ズム１４ａに向けて出射するビームはそのＮＡ値に応じ
て広がるため、コリメータレンズによって平行光または
略平行光（例えば、受光部付近で焦点を結ぶようにわず
かに集光性をもった光束）にするのが望ましい。光源装
置として投光部１２に直結するレーザを用いている場
合、十分な指向性を有するビームが出射されるため、通
常何もする必要がない。また、投光部１２を例えば両端
面が平滑な平面の円柱状部材であって周囲の側面にアル
ミ蒸着を施したもので構成し、その出射端に光源装置の
出射窓を近接するように配置することもできる。

【００４５】受光部１６は、光源装置からプリズム１４
ａ、１４ｂをへて出射した光束を効率よく光検出装置に
導くためのものである。光検出装置が受光部１６に直結
している場合、受光部１６を例えば両端面が平滑な平面
の円柱状部材であって側面にアルミ蒸着を施したもので
構成し、その出射端に光検出装置の受光窓を近接するよ
うに配置する。投光部１２と光検出装置との間に受光用
光ファイバが介在する場合、受光部１６内に集光レンズ
を設け、この集光レンズによる集光点に受光用光ファイ
バの受光端を配置した構成とする。

【００４６】図１３は、光透過部の第２構成例を示す。
この光透過部では、液中透過距離がやや長くなってい
る。この場合、一対のガラス部品１３０を準備する。各
ガラス部品１３０には、投光部１２と受光部１６とがそ
れぞれ相対向するように設けられている。なお、投光部
１２の光軸が配管１４の中心軸を通る必要はない。例え
ば、配管１４の径が５０Ａの場合、液中透過距離は５０
〜１００ｍｍ程度の範囲で選定可能である。

【００４７】図１４は、光透過部の第３構成例を示す。
この光透過部では、液中透過距離がさらに長くなってい
る。この場合も、一対のガラス部品２３０ａ、２３０ｂ
を準備する。一方のガラス部品２３０ａには、投光部１
２と受光部１６とが設けられている。他方のガラス部品
２３０ｂには、反射プリズム２３０ｃが設けられてい
る。反射プリズム２３０ｃとしては、直角プリズム、コ
ーナキューブ等が用いられる。この結果、投光部１２か
ら出射した光は、受光部１４に至るまでに液体中を１往
復する。配管１４の径が５０Ａの場合、液中透過距離は
１００〜２００ｍｍ程度の範囲で選定可能である。

【００４８】図１５は、光透過部の第４構成例を示す。
この光透過部も液中透過距離が長くなっている。一対の
ガラス部品３３０ａ、３３０ｂを準備し、一方のガラス
部品３３０ａに投光兼受光部１１２を設け、他方のガラ
ス部品３３０ｂには何も設けない。ただし、盲フランジ
３１に、ガラス部品３３０ｂを出射した光を反射する反
射ミラー１３１ａ及び反射ミラーの方向を調整する治具
１３１ｂが設けられている。この結果、投光兼受光部１
２から出射した光は、ガラス部品３３０ａ、３３０ｂ等
を通過した後、反射ミラー１３１ａで反射されて、ガラ
ス部品３３０ａ、３３０ｂ等を再度通過し、投光兼受光
部１２に入射する。配管１４の径が５０Ａの場合、液中
透過距離は１００〜２００ｍｍ程度の範囲で選定可能で
ある。

【００４９】図１６は、光透過部の第５構成例を示す。
この光透過部は、図１１に示す第１構成例を変形したも
のである。ガラス部品３０に設けたスペースの一方に、
平滑な上端面にアルミ蒸着を施した円柱状部材１１６を
挿入し、他方に、投受兼用光ファイバに接続される投光
兼受光部１１２を設ける。投光兼受光部１１２から出射
した光は、再び投光兼受光部１１２に戻るまでに液体中
を１往復する。

【００５０】図１７は、光透過部の第６構成例を示す。
この光透過部は、図１１に示す第１構成例を変形したも
ので、液中透過距離を検出すべき液体に応じて変更する
ことができる。ガラス部品４３０には、液中透過距離を
比較的短くした一対の投光部１２ａ及び受光部１６ａ
と、比較的液中透過距離を比較的長くしたもう一対の投
光部１２ｂ及び受光部１６ｂとが設けられていて、検知
すべき界面を構成する２液体の種類に応じて、液中透過
距離を調節することができる。図１８はガラス部品４３
０の平面図である。

【００５１】図１９は、光透過部の第７構成例を示す。
この光透過部は、図１３に示す第２構成例を変形したも
ので、液中透過距離を検出すべき液体に応じて変更する
ことができる。各ガラス部品５３０ａ、５３０ｂには、
液中透過距離を比較的長くした一対の投光部１２ａ及び
受光部１６ａと、比較的液中透過距離を比較的短くした
もう一対の投光部１２ｂ及び受光部１６ｂとが設けられ
ていて、検知すべき界面を構成する２液体の種類に応じ
て、液中透過距離を調節することができる。図２０はガ
ラス部品５３０ａの平面図である。ガラス部品５３０ａ
上に設けられた突起５３０ｃの長さによって、液中透過
距離が定まる。

【００５２】液体の種類に応じて液中透過距離を調節す
る場合、光源装置側で複数の投光部に供給する光を切り
替えたり、検出装置側で複数の受光部から検出する光を
切り替えたりする。また、図１１〜図１６の投光部及び
受光部を適当に組み合わせて光透過部を形成することも
できる。

【００５３】液体の種類に応じて、検出器の出力
（（２）式のＩ₂）のレベルを調節する場合は光源の分
光強度（ｉ₁，したがって（２）式のＩ₁）を変更す
る。この変更は、直接光源光量を変更するか、又はＮＤ
フィルターなどによって調光することによって行なう。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の界面検知
方法及び装置によれば、光透過部を通過する第１及び第
２の流体の光透過特性の差に基づいて、光源の分光強
度、光源から検出器に至る光路特性及び検出器の分光検
出感度特性を適当に選定しているので、光透過部内を２
流体の界面が通過する前後で検出器の出力差が所定値を
超える。このため、２流体の界面が光透過部を通過した
ことを精度よく検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明した図である。

【図２】第１実施例の界面検知装置の構成を示した図で
ある。

【図３】分光受光強度分布をスペクトロアナライザによ
って測定した結果を示した図である。

【図４】第１実施例の界面検知装置による測定結果を示
した図である。

【図５】分光受光強度分布をスペクトロアナライザによ
って測定した結果を示した図である。

【図６】第２実施例の界面検知装置による測定結果を示
した図である。

【図７】第３〜第５実施例の界面検知装置の構成を示し
た図である。

【図８】第６実施例の界面検知装置の構成を示した図で
ある。

【図９】光分岐器の具体的構成例を示した図である。

【図１０】光分岐器の具体的構成例を示した図である。

【図１１】光透過部の第１の構成例を示した図である。

【図１２】光透過部を構成するガラス部品の詳細を示し
た図である。

【図１３】光透過部の第２の構成例を示した図である。

【図１４】光透過部の第３の構成例を示した図である。

【図１５】光透過部の第４の構成例を示した図である。

【図１６】光透過部の第５の構成例を示した図である。

【図１７】光透過部の第６の構成例を示した図である。

【図１８】光透過部を構成するガラス部品の平面図を示
した図である。

【図１９】光透過部の第７の構成例を示した図である。

【図２０】光透過部を構成するガラス部品の平面図を示
した図である。

【図２１】従来技術を説明するための図である。

【符号の説明】

２…光源、４…光透過部、６…検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源及び検出器の間に設けられた光透過
部を通過する第１及び第２の流体の光透過特性に応じ
て、前記光透過部内の光路中に第１の流体が存在する場
合と該光透過部内の光路中に第２の流体が存在する場合
との間の前記検出器の出力差が所定値を超えるように、
前記光源の分光強度、前記光源から前記検出器に至る光
路特性及び前記検出器の分光検出感度特性を選定し、前
記検出器の出力の変動を監視することによって、前記第
１及び第２の流体の界面が前記光透過部を通過したこと
を検知する界面検知方法。
【請求項２】前記第１及び第２の流体の光透過特性に
応じて、前記光源の分光強度と前記光源から前記検出器
に至る光路特性と前記検出器の分光検出感度特性とを選
定し、界面検知に使用する光を所定の波長範囲に限定す
ることを特徴とする請求項１に記載の界面検知方法。
【請求項３】前記第１及び第２の流体の光透過特性と
前記光源の分光強度と前記光源から前記検出器に至る光
路特性と前記検出器の分光検出感度特性とに応じて、前
記光源から前記検出器に至る光路上の前記光透過部内の
液中光透過距離を決定することを特徴とする請求項１に
記載の界面検知方法。
【請求項４】前記光透過部を通過する前記第１及び第
２の流体の種類の変更に応じて、前記光源の分光強度を
変更することを特徴とする請求項１に記載の界面検知方
法。
【請求項５】前記光透過部を通過する前記第１及び第
２の流体の種類の変更に応じて、界面検知に使用する光
の波長範囲を変更することを特徴とする請求項２に記載
の界面検知方法。
【請求項６】前記光透過部を通過する前記第１及び第
２の流体の種類の変更に応じて、前記光源から前記検出
器に至る光路上の前記光透過部内の液中光透過距離を変
更することを特徴とする請求項３に記載の界面検知方
法。
【請求項７】第１及び第２の流体が通過する光透過部
と、該光透過部に光を供給する光源と、前記光透過部を
通過した前記光源からの光の強度を検出する検出器とを
備え、該検出器の出力の変動を監視することによって、
前記第１及び第２の流体の界面が前記光透過部を通過し
たことを検知する界面検知装置であって、前記第１及び第２の流体の光透過特性に応じて、前記光
透過部内の光路中に第１の流体が存在する場合と該光透
過部内の光路中に第２の流体が存在する場合との間の前
記検出器の出力差が所定値を超えるように、前記光源の
分光強度、前記光源から前記検出器に至る光路特性及び
前記検出器の分光検出感度特性を選定することを特徴と
する界面検知装置。
【請求項８】前記第１及び第２の流体の光透過特性に
応じて、前記光源の分光強度と前記光源から前記検出器
に至る光路特性と前記検出器の分光検出感度特性とが選
定され、界面検知に使用する光が所定の波長範囲に限定
されていることを特徴とする請求項７に記載の界面検知
装置。
【請求項９】前記第１及び第２の流体の光透過特性と
前記光源の分光強度と前記光源から前記検出器に至る光
路特性と前記検出器の分光検出感度特性とに応じて、前
記光源から前記検出器に至る光路上の前記光透過部内の
液中光透過距離が決定されていることを特徴とする請求
項７に記載の界面検知装置。
【請求項１０】前記光透過部を通過する前記第１及び
第２の流体の種類の変更に応じて、前記光源の分光強度
が変更可能であることを特徴とする請求項７に記載の界
面検知装置。
【請求項１１】前記光透過部を通過する前記第１及び
第２の流体の種類の変更に応じて、界面検知に使用する
光の波長範囲が変更可能であることを特徴とする請求項
８に記載の界面検知装置。
【請求項１２】前記光透過部を通過する前記第１及び
第２の流体の種類の変更に応じて、前記光源から前記検
出器に至る光路上の前記光透過部内の液中光透過距離が
変更可能であることを特徴とする請求項９に記載の界面
検知装置。
【請求項１３】前記光源からの光を光ファイバを介し
て前記光透過部に伝達し、更に前記光透過部からの光を
光ファイバを介して前記光検出器に伝達することを特徴
とする請求項７に記載の界面検知装置。
【請求項１４】光源から前記光透過部への伝達と前記
光透過部から前記光検出器への伝達とを光分岐器を用い
て１本の光ファイバで行うことを特徴とする請求項１３
に記載の界面検知装置。