JPH10148562A - 光ファイバセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁誘導の影響を受けたり、接点からのスパ
ーク発生の危険もなく、しかも、連続的な検出が可能な
光ファイバセンサを提供する。 【解決手段】 光源６に接続した送信側光ファイバの先
端部と、受光部７に接続した受信側光ファイバの先端部
とを対向させてなる検出部５を、プリズム体１の長手方
向に設けた空洞部１Ａ内で移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体などの流動性
物質のレベル検知などとして利用することのできる光フ
ァイバセンサに関するものであり、特に土木建設関係に
用いるコンクリート注入の際の注入具合の検査に用いる
のに適した光ファイバセンサに関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、コンクリート又はモルタルが所定の
空間に充填されているか否かを検知する方法として電極
を使用し、その導通状態からコンクリートの有無を検出
している。また、液体のレベル検知では、フロートスイ
ッチ等が使用されている。

【０００３】このような従来のセンサでは、電極が酸化
して性能が低下したり、電磁誘導の影響を受けて誤動作
の原因となったり、あるいは接点からのスパーク発生の
危険性が有った。

【０００４】一方、発破等により電磁誘導が発生しやす
い建設現場においては、電極や電線がアンテナとなっ
て、電磁ノイズを拾ってしまい、正しい検出が困難であ
るという問題があった。

【０００５】さらに、従来のセンサでは、検出部が固定
されており、流動性物質のレベルを連続的に検出できな
いという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、か
かる従来の問題点を解決し、電極酸化による性能低下、
電磁誘導の影響による誤動作、接点からのスパーク発生
の危険がなく、しかも連続的な検出が可能な光ファイバ
センサを提供することを課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために鋭意検討を重ねた結果、プリズムによる
光の反射の利用と、検出部を移動させることを考え、本
発明を完成するに至った。

【０００８】即ち、本発明は、光源に接続した送信側光
ファイバの先端部と受光部に接続した受信側光ファイバ
の先端部とを対向させてなる検出部をプリズム体の長手
方向に設けられた空洞部内に移動可能に設けたことを特
徴とする光ファイバセンサである。

【０００９】さらに、本発明は、プリズム体の一部であ
って、送信側光ファイバの先端部から受信側光ファイバ
の先端部へ至る光路を遮断する位置にスリットを設けた
光ファイバセンサである。さらに、本発明は、スリット
の検出部側の一部に遮光体を設けた光ファイバセンサで
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。図１は、本発明の光ファイバセンサの一例を示
す斜視図、図２は、その概略断面図、図３は、図２のＡ
−Ａ線矢視断面図、図４は、検出部５の詳細図である。
図１〜３において、１はプリズム体、１Ａはプリズム体
の長手方向に設けた空洞部、２は光伝送路であり、送信
側光ファイバ３及び受信側光ファイバ４とで構成され
る。５は検出部、６は光源、７は受光部であり、送信側
光ファイバ３が光源６に、受信側光ファイバ４が受光部
７にそれぞれ接続されている。

【００１１】検出部５は、図４に示す様に、光伝送路２
を構成する送信側光ファイバ３及び受信側光ファイバ４
の２つの光ファイバの先端部を対向させて、光ファイバ
終端固定金具８によって固定することにより構成されて
いる。

【００１２】ここで、２つの光ファイバ３、４の先端部
を対向させるとは、送信側光ファイバ３の先端部からの
光がプリズム部内で反射して、最終的に受信側光ファイ
バ４の先端部に入射するような位置関係に光ファイバ
３、４の先端部が配設されていることを意味する。ま
た、プリズム部とはプリズム体１のうち、光の反射・屈
折に直接関与する上側の三角柱の部分を指している。

【００１３】そして、各々の光ファイバ３、４の先端部
はファイバの長手方向に対して斜め４５°に平面状にカ
ットされている。カット面は下向きとなっており、光は
このカット面で９０°方向が変わり、プリズム部と光フ
ァイバ３、４の先端部間で光路が９０°変化することに
なる。なお、光ファイバ３、４の先端部は、平面状に研
磨あるいはミラーが接合されていても良い。

【００１４】従って、送信側光ファイバ３に入光した光
は、先端部の４５°のカット面で上方に向かって９０°
方向を変え、一度光ファイバ外に出た後プリズム部に入
射する。次に、図３、図４に示す様に、プリズム部内に
入射した光は、プリズム部内で２回反射して、反射光は
再び受信側光ファイバ４の先端部の４５°のカット面へ
入射し、ここで、また９０°方向を変え、受信側光ファ
イバ４に集光されるようになっている。

【００１５】本発明は、検出部近傍のプリズム部の外表
面にコンクリート等の流動性物体が接した時、あるいは
付着した時に光の反射率が変化する現象を利用したもの
である。

【００１６】即ち、本発明のプリズム部にコンクリート
が接した時に、プリズム部での光の反射率が低下し、そ
れに伴い、光伝送路の一部である受信側光ファイバに入
射する反射光の光量が低下する。

【００１７】従って、光伝送路２の一端に設けた光源６
から光を送っていると光伝送路の端部に設けられている
受光部７での受光量の変化の有無によって検出部５近傍
でのコンクリート等の物体の存在が検出できる。

【００１８】しかも、検出部５はプリズム体１の長手方
向に連続的に移動できるので、プリズム体の全長に渡っ
て連続的な検出が可能であり、コンクリートの充填の不
完全な箇所が発見できる等、きめ細かな検出が可能であ
る。

【００１９】ここで、プリズム体１の形状は任意の形状
が選択可能であり、プリズム部が頂角が９０°の２等辺
３角柱であれば、設計上容易であり、特に好ましい。ま
た、プリズム体１の寸法についても任意であるが、長さ
は０．１ｍ〜１０ｍ、断面が１０mm〜３０mmの長方形が
特に好ましい。

【００２０】さらに、プリズム体１の長手方向には空洞
部１Ａが設けられている。空洞部１Ａの寸法及び形状に
ついても任意であるが、断面が４mm×４mm〜１０mm×２
０mmの長方形が特に好ましい。

【００２１】プリズム体１の材質はガラスまたはＰＭＭ
Ａ、ポリカーボネート、ＰＶＣ，ＰＥＴ、ポリエチレン
等の樹脂で透明なものを使用する。

【００２２】次に、光伝送路２は光ファイバが主材とな
っており、外径２．２mm（クラッド径１mm）のコアがＰ
ＭＭＡ樹脂、クラッドがフッ素樹脂、シースがポリエチ
レンのプラスチック光ファイバ、あるいは外径２．２mm
（クラッド径２３０μｍ）のＨＰＣＦ（ハードプラスチ
ッククラッドファイバ）、コアが石英ガラス外径２００
ミクロン、クラッドがフッ化アクリレート樹脂、外径２
３０ミクロン、シースがフッ素樹脂、外径５００ミクロ
ン、補強剤がケブラー、外径が塩化ビニル等が用いられ
る。

【００２３】次に、光ファイバ終端固定金具８は、金属
あるいは樹脂製の物が使用される。寸法については、空
洞部１Ａの形状に合わせた任意の形状が可能であり、
３．５mm×３．５mm×１０mm〜９mm×１９mm×２０mmが
特に好ましい。光源６はハロゲンランプ、発光ダイオー
ド、半導体レーザー等を用いる。受光部７はシリコンフ
ォトダイオード、またはシリコンホトトランジスタ等を
用いる。

【００２４】次に、白色性流動体の様にプリズム部での
反射率の低下が見られず、検出が困難な物体の検出につ
いては、図５に示す様に、プリズム部の一部にスリット
９を設ける事により検出を可能にしている。

【００２５】即ち、このスリット９に白色性流動体が流
入した場合には、光路が遮断される事によって、受光部
での受光量が低下する。

【００２６】従って、白色性流動体の検出も可能であ
る。なお、スリット９の幅、深さについては特に制限は
なく、スリット幅については１mm〜５mmが特に好まし
い。

【００２７】さらに、スリット９を設けた事により、ス
リット周辺部での迷光による影響を防止するため、図６
に示すようにスリット９の検出部５側に遮光体１０を設
け、迷光を防止すれば、より精度の高い検出が可能にな
る。遮光体１０としては、例えば、黒色のＰＭＭＡ樹
脂、黒色のポリカーボネイト等のプリズム体１と同様の
材質が用いられる。

【００２８】

【実施例】図７は実施例で、プリズム体は透明なＰＭＭ
Ａ樹脂を使用した。寸法は断面が１０mm×９mmの長方形
と１辺が１４mmの直角２等辺３角形とが組み合わされた
５角形をしている。なお、プリズム体の全長は１ｍとし
た。

【００２９】プリズム体内の空洞部の寸法は断面が４．
８mm×２．７mmの長方形とした。光ファイバ終端固定金
具は寸法４．５mm×２．５mm、長さ１５mmで真ちゅう製
を使用した。

【００３０】光伝送路（送受信用光ファイバ）は、材質
はコアがＰＭＭＡ樹脂、クラッドがフッ素樹脂、シース
がポリエチレンで寸法はコア径が１mm、外径が２．２mm
の物を使用した。光源は、波長６６０mmの発光ダイオー
ド、受光素子はシリコンフォトダイオードを使用した。

【００３１】さらに、光ファイバ巻取りボビンは、外径
２０cm〜５０cm程度が好ましく、ここでは、外径３０cm
厚さ１０cm、樹脂製の物を使用した。なお、上記ボビン
は手動あるいは電動いずれの方法で駆動されても良い
が、光ファイバセンサ長が長い時は電動にて駆動するの
が好ましい。

【００３２】制御用電線は、制御装置と光源、受光部あ
るいはボビン駆動部とを結ぶ電線である。制御装置に
は、制御回路、表示回路、表示部等が含まれている。こ
の制御装置により光ファイバを巻取る回転数を計数し反
射光（受信光）パワーを表示部に表示、モニタすればコ
ンクリート等の充填量の正確な位置（レベル）、あるい
は充填の状況が詳細に検出可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明の光フアイバセンサによれば、簡
単な方法で電磁誘導の影響による誤動作、接点部からの
スパーク発生の危険がなく、しかも連続的な検出ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバセンサの一例を示す斜視図
である。

【図２】本発明の光ファイバセンサの概略断面図であ
る。

【図３】図２のＡ−Ａ線矢視断面図である

【図４】検出部５の詳細図である。

【図５】プリズム部にスリットを有する他の実施例を示
す概略断面図である。

【図６】プリズム部にスリット及び遮光体を有する、さ
らに他の実施例を示す概略断面図である。

【図７】本発明の光ファイバセンサの使用状態を説明す
るための概略図である。

【符号の説明】 １ プリズム体 １Ａ 空洞部 ２ 光伝送路 ５ 検出部 ６ 光源 ７ 受光部 ９ スリット １０ 遮光体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源に接続した送信側光ファイバの先端
   部と受光部に接続した受信側光ファイバの先端部とを対
   向させてなる検出部を、プリズム体の長手方向に設けた
   空洞部内に移動可能に設けたことを特徴とする光ファイ
   バセンサ。
2. 【請求項２】 該プリズム体の一部であって、送信側光
   ファイバの先端部から受信側光ファイバの先端部へ至る
   光路を遮断する位置にスリットを設けた請求項１の光フ
   ァイバセンサ。
3. 【請求項３】 該スリットの検出部側の一部に遮光体を
   設けた請求項２の光ファイバセンサ。