JPH11101741A - ファイバ液体検出装置 - Google Patents
ファイバ液体検出装置Info
- Publication number
- JPH11101741A JPH11101741A JP30142897A JP30142897A JPH11101741A JP H11101741 A JPH11101741 A JP H11101741A JP 30142897 A JP30142897 A JP 30142897A JP 30142897 A JP30142897 A JP 30142897A JP H11101741 A JPH11101741 A JP H11101741A
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- Japan
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- fiber
- light source
- light
- liquid
- measured
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- Pending
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 非接触、高安定、簡便な液体検出が可能
なファイバセンサを提供すること。 【構成】 ファイバ液体検出装置８〜１９にコンピ
ュータを具備している。
なファイバセンサを提供すること。 【構成】 ファイバ液体検出装置８〜１９にコンピ
ュータを具備している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、主として光ファイバ
を利用して物体に付着した液体を非接触で識別検出を行
う装置に関するものである。
を利用して物体に付着した液体を非接触で識別検出を行
う装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、物体に付着した液体の検出を
行うのには、光ファイバをプローブとして直接接触させ
て、ファイバ中を導波する光の漏れによる減衰を測定す
ることにより行う方法が知られている。光の減衰を遠隔
測定するのにＯＴＤＲ（ファイバ内光パルスレーダ）等
の技術が用いられるが、この方法では複雑な装置を必要
とし、信号の処理をコンピュータ処理で行っている。
行うのには、光ファイバをプローブとして直接接触させ
て、ファイバ中を導波する光の漏れによる減衰を測定す
ることにより行う方法が知られている。光の減衰を遠隔
測定するのにＯＴＤＲ（ファイバ内光パルスレーダ）等
の技術が用いられるが、この方法では複雑な装置を必要
とし、信号の処理をコンピュータ処理で行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題】しかし従来の方法で
は、測定しようとする液体に常にプローブが接触してい
るために、繰り返し測定を行うことが難しく、また、光
の漏れによる減衰を測定するだけでは液体の識別を行う
ことが難しい。
は、測定しようとする液体に常にプローブが接触してい
るために、繰り返し測定を行うことが難しく、また、光
の漏れによる減衰を測定するだけでは液体の識別を行う
ことが難しい。
【０００４】
【問題を解決するための手段】本発明は、液体の検出を
行うのに、目的とされる液体固有の吸収スペクトルを用
いることで液体を弁別して検出することが可能であり、
また反射光を使うことで非接触の検出を可能にさせるも
のである。
行うのに、目的とされる液体固有の吸収スペクトルを用
いることで液体を弁別して検出することが可能であり、
また反射光を使うことで非接触の検出を可能にさせるも
のである。
【０００５】
【作用】液体にはそれぞれ固有の吸収スペクトルがあ
り、特に近赤外線から中赤外線域にかけて強い吸収スペ
クトルを持っているものが多い。
り、特に近赤外線から中赤外線域にかけて強い吸収スペ
クトルを持っているものが多い。
【０００６】Ｅｒ３＋やＴｍ３＋などの希土類金属イオ
ンをドープした光学結晶を特定の波長の光源により励起
すると、近赤外線域から中赤外線域に蛍光を放射する。
ンをドープした光学結晶を特定の波長の光源により励起
すると、近赤外線域から中赤外線域に蛍光を放射する。
【０００７】このような結晶から放射される蛍光と、励
起に用いられる光源の組み合わせを適当に選ぶことによ
り、液体の吸収スペクトルに対して吸収を受ける蛍光
と、吸収を受けない励起光の２つの光に対する液体の吸
収率の違いを使い、特定の液体だけを検出する。
起に用いられる光源の組み合わせを適当に選ぶことによ
り、液体の吸収スペクトルに対して吸収を受ける蛍光
と、吸収を受けない励起光の２つの光に対する液体の吸
収率の違いを使い、特定の液体だけを検出する。
【０００８】物体に付着した液体を遠隔、非接触検出す
るために光ファイバを用いる。このファイバは蛍光と励
起光とを導波させるだけでなく、測定対象からの反射光
を受光する測定プローブの役割を果たす。
るために光ファイバを用いる。このファイバは蛍光と励
起光とを導波させるだけでなく、測定対象からの反射光
を受光する測定プローブの役割を果たす。
【０００９】プローブファイバはファイバ走査装置を用
いて走査されながら、受光した励起光、蛍光の強度の比
を計算することで、２つの光のファイバに対する結合損
失や時間的な光源の強度変動を相殺することができ、液
体に吸収された蛍光の減衰だけを測定することが可能と
なる。
いて走査されながら、受光した励起光、蛍光の強度の比
を計算することで、２つの光のファイバに対する結合損
失や時間的な光源の強度変動を相殺することができ、液
体に吸収された蛍光の減衰だけを測定することが可能と
なる。
【００１０】蛍光の減衰の測定には、ディジタル電圧計
やオッシロスコープを使う。
やオッシロスコープを使う。
【００１１】蛍光の減衰を測定しながら走査プローブフ
ァイバを制御することで、液体の検出と同時にその大き
さや位置も測定することができる。
ァイバを制御することで、液体の検出と同時にその大き
さや位置も測定することができる。
【００１２】この信号処理やファイバ走査制御はコンピ
ュータを用いることもできる。
ュータを用いることもできる。
【実施例】以下、本発明に関わる液体検出装置とその応
用を詳細に説明する。
用を詳細に説明する。
【００１３】図１は、本発明の実施例を示すための全体
の構成図である。光源部１から出射した光線を、ファイ
バ液体検出装置２、信号処理部３に通す構成になってい
る。
の構成図である。光源部１から出射した光線を、ファイ
バ液体検出装置２、信号処理部３に通す構成になってい
る。
【００１４】図２は、本発明の一実施例を詳細に示すた
めの水分センサの構成図である。励起光源としてＬＤ
（レーザダイオード）光源５から出射した光をレンズ６
を通してＴｍ３＋：ＹＡＧ結晶７へ照射し、得られた蛍
光と励起光とを走査プローブである２分岐バンドルファ
イバ８へ導波させる。出力信号のＳ／Ｎ比を向上させる
ために、ＬＤは注入電流を信号発生器４からの交流信号
で変調されており、励起光および蛍光の光出力も交流変
調されている。
めの水分センサの構成図である。励起光源としてＬＤ
（レーザダイオード）光源５から出射した光をレンズ６
を通してＴｍ３＋：ＹＡＧ結晶７へ照射し、得られた蛍
光と励起光とを走査プローブである２分岐バンドルファ
イバ８へ導波させる。出力信号のＳ／Ｎ比を向上させる
ために、ＬＤは注入電流を信号発生器４からの交流信号
で変調されており、励起光および蛍光の光出力も交流変
調されている。
【００１５】２分岐バンドルファイバの出力端面内での
光強度分布が一様になるように蛍光、励起光をファイバ
中へ導波させる。
光強度分布が一様になるように蛍光、励起光をファイバ
中へ導波させる。
【００１６】２分岐バンドルファイバの片端はステッピ
ングモータ駆動の走査装置９に取り付けられており、銅
板１８上に置かれた水滴の上を２次元的に走査できる。
ングモータ駆動の走査装置９に取り付けられており、銅
板１８上に置かれた水滴の上を２次元的に走査できる。
【００１７】水滴を透過して銅板表面で反射した励起
光、蛍光は２分岐ファイバ８中を再び導波し、出力端側
に置かれたビームスプリッタ１０で２方向に分けられ
る。
光、蛍光は２分岐ファイバ８中を再び導波し、出力端側
に置かれたビームスプリッタ１０で２方向に分けられ
る。
【００１８】ビームスプリッタ１０で分けられた蛍光、
励起光はファンドルファイバ１１を通り、励起光のみに
感度を持つ光検出器（励起光）１５で検出されて出力信
号１６が得られる。
励起光はファンドルファイバ１１を通り、励起光のみに
感度を持つ光検出器（励起光）１５で検出されて出力信
号１６が得られる。
【００１９】もう一方の光はレンズ１２で集光され励起
光を除去するフィルタ１９を通り光検出器１３により蛍
光信号のみを検出する。得られた電圧信号は信号増幅器
１４により増幅されて出力信号１７が得られる。
光を除去するフィルタ１９を通り光検出器１３により蛍
光信号のみを検出する。得られた電圧信号は信号増幅器
１４により増幅されて出力信号１７が得られる。
【００２０】得られた出力信号１６と１７の比（信号１
７／信号１６）を計算することにより蛍光信号の減衰を
測定する。
７／信号１６）を計算することにより蛍光信号の減衰を
測定する。
【００２１】図３は、得られた出力電気信号比の波形例
である。プローブファイバが水滴上を走査すると、蛍光
は水に吸収されることから蛍光信号が減衰し、水に吸収
されない励起光との電圧比が大きく落ち込む。
である。プローブファイバが水滴上を走査すると、蛍光
は水に吸収されることから蛍光信号が減衰し、水に吸収
されない励起光との電圧比が大きく落ち込む。
【００２２】図４は水滴上を走査したプローブファイバ
の水滴中心との相対位置に対して、得られた出力信号１
６と１７の比との関係を示す測定例である。測定値と計
算値の良い一致が見られる。
の水滴中心との相対位置に対して、得られた出力信号１
６と１７の比との関係を示す測定例である。測定値と計
算値の良い一致が見られる。
【００２３】図５は、水滴の識別検出を示す測定例であ
る。銅板上にある水滴、油、表面の錆による変色などに
対して、プローブファイバを２次元的に走査した結果で
ある。蛍光と励起光の信号強度比に対する等高線の高さ
から蛍光の減衰を見積もることができ、水滴と他の液体
とを区別できることが確認される。
る。銅板上にある水滴、油、表面の錆による変色などに
対して、プローブファイバを２次元的に走査した結果で
ある。蛍光と励起光の信号強度比に対する等高線の高さ
から蛍光の減衰を見積もることができ、水滴と他の液体
とを区別できることが確認される。
【００２４】同様な原理で、水だけでなく油やアルコー
ルなどを検出することができる。測定対象は銅板に限ら
ず、反射光が得られればどんなものに対しても測定でき
る。特に、測定対象の表面形状や他の液体などと区別し
て検出できるのが本装置の特徴である。
ルなどを検出することができる。測定対象は銅板に限ら
ず、反射光が得られればどんなものに対しても測定でき
る。特に、測定対象の表面形状や他の液体などと区別し
て検出できるのが本装置の特徴である。
【００２５】本方式による液体検出装置は、反射光の光
強度の比を用いているので光源の時間的な強度変動やプ
ローブファイバへの結合損失などによる誤差を軽減でき
る。
強度の比を用いているので光源の時間的な強度変動やプ
ローブファイバへの結合損失などによる誤差を軽減でき
る。
【発明の効果】本発明によると、簡単な構成によって、
高安定、識別性に優れた液体検出が可能となる。これは
従来のファイバセンサ測定技術では実現されていないこ
とであり、新しい計測技術として広い応用範囲を持つ。
高安定、識別性に優れた液体検出が可能となる。これは
従来のファイバセンサ測定技術では実現されていないこ
とであり、新しい計測技術として広い応用範囲を持つ。
【図１】本発明に関わる計測装置の実施例を説明するた
めの全体図である。
めの全体図である。
【図２】本発明に関わるファイバ液体センサの実施例を
説明するための構成図である。
説明するための構成図である。
【図３】本発明に関わる電気出力信号の実施例を示す図
である。
である。
【図４】本発明に関わるファイバ液体センサの実施例を
示す図である。
示す図である。
【図５】本発明に関わるファイバ液体センサの実施例を
示す図である。
示す図である。
１ 光源 ２ ファイバ液体検出装置 ３ 信号処理部 ４ 信号発生器 ５ 励起光源 ６ レンズ ７ Ｔｍ３＋：ＹＡＧ結晶 ８ ２分岐バンドルファイバ ９ ファイバ走査装置 １０ ビームスプリッタ １１ バンドルファイバ １２ レンズ １３ 光検出器 １４ 信号増幅器 １５ 光検出器 １６ 励起光出力信号 １７ 蛍光出力信号 １８ 銅板 １９ 励起光除去フィルタ
Claims (1)
- 【請求項１】光源として被測定物体の吸収バンドに含ま
れない波長の励起光源と、その励起光源により被測定物
体の吸収バンドに含まれる波長の蛍光を発生させる結晶
などの発光体を用い、光源から発生する光を光ファイバ
に入射し、ファイバ出力端からの出力光を、ファイバ端
を空間走査しながら測定対象液体に照射し、測定対象を
透過した反射光を同じファイバ端から取り込み、取り込
んだ光を別のファイバ端から取り出し、励起光源波長と
被測定物体の吸収を受ける波長成分に分離して光強度を
測定する装置を具備し、それぞれの強度比を算出する信
号処理装置を有し、算出値をファイバ出力端の位置の関
数として表示する装置を具備することを特徴とした装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30142897A JPH11101741A (ja) | 1997-09-28 | 1997-09-28 | ファイバ液体検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30142897A JPH11101741A (ja) | 1997-09-28 | 1997-09-28 | ファイバ液体検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11101741A true JPH11101741A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=17896770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30142897A Pending JPH11101741A (ja) | 1997-09-28 | 1997-09-28 | ファイバ液体検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11101741A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011044735A (ja) * | 2004-07-12 | 2011-03-03 | Nikon Corp | 露光装置及びデバイス製造方法 |
| CN103884706A (zh) * | 2014-04-08 | 2014-06-25 | 苏州优谱德光电科技有限公司 | 原浆酒在线检测分级系统 |
-
1997
- 1997-09-28 JP JP30142897A patent/JPH11101741A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011044735A (ja) * | 2004-07-12 | 2011-03-03 | Nikon Corp | 露光装置及びデバイス製造方法 |
| JP2012009897A (ja) * | 2004-07-12 | 2012-01-12 | Nikon Corp | 露光装置及びデバイス製造方法 |
| CN103884706A (zh) * | 2014-04-08 | 2014-06-25 | 苏州优谱德光电科技有限公司 | 原浆酒在线检测分级系统 |
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