JPS60187836A - 光学的圧力センサ - Google Patents
光学的圧力センサInfo
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- JPS60187836A JPS60187836A JP60025087A JP2508785A JPS60187836A JP S60187836 A JPS60187836 A JP S60187836A JP 60025087 A JP60025087 A JP 60025087A JP 2508785 A JP2508785 A JP 2508785A JP S60187836 A JPS60187836 A JP S60187836A
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- Japan
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- pressure
- pressure sensor
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- pressure measuring
- chambers
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L11/00—Measuring 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
- G01L11/02—Measuring 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は圧力を加える液体媒体、または気体媒体用の入
口開口部を有する圧力測定チェンバーと通じており、か
つ偏光により照射されるよう形成した半透明基体と、該
基体の背後部の光の照射方向内に配置し、かつ圧力従属
偏光状態を有する光から、圧力測定チェンバー内の圧力
に応じて変化する強度をもった直線偏波光を濾波するよ
う形成したアナライザとを具えた光学的圧力センサに関
するものである。
口開口部を有する圧力測定チェンバーと通じており、か
つ偏光により照射されるよう形成した半透明基体と、該
基体の背後部の光の照射方向内に配置し、かつ圧力従属
偏光状態を有する光から、圧力測定チェンバー内の圧力
に応じて変化する強度をもった直線偏波光を濾波するよ
う形成したアナライザとを具えた光学的圧力センサに関
するものである。
光学的圧力センサは、それが専ら光導体を介してのみ評
価回路（エバリユエーション回路）に接続されているた
め危険なスパークが生ずる可能性のある電圧と無縁であ
るということから、爆発性の液体や気体の圧力または圧
力差を決定するのに使用されている。
価回路（エバリユエーション回路）に接続されているた
め危険なスパークが生ずる可能性のある電圧と無縁であ
るということから、爆発性の液体や気体の圧力または圧
力差を決定するのに使用されている。
ドイツ国公開特許ＤＨＯ５第３．１３８．０６１号には
、決定しようとする圧力により影響を受け、かつ偏光に
より照射されるよう形成したブロック形半透明基体を含
む光学的圧力センサが記載されている。
、決定しようとする圧力により影響を受け、かつ偏光に
より照射されるよう形成したブロック形半透明基体を含
む光学的圧力センサが記載されている。
この場合、液体または気体媒体の圧力を決定しようとす
るときは、媒体の圧力に対応する力で半透明基体を加圧
する対のベロー内に気体または液体を導入する必要があ
る。その結果、基体を照射する光の偏光状態が変わり、
基体の後背部の光の照射方向に配置したアナライザは圧
力従属偏光状態を有する光から、液体または気体の圧力
値に対応する強度をもった直線偏波光を濾波する。対の
ベローおよび半透明基体は、これらを保持するような機
能を有するチェンバー内に配置する。
るときは、媒体の圧力に対応する力で半透明基体を加圧
する対のベロー内に気体または液体を導入する必要があ
る。その結果、基体を照射する光の偏光状態が変わり、
基体の後背部の光の照射方向に配置したアナライザは圧
力従属偏光状態を有する光から、液体または気体の圧力
値に対応する強度をもった直線偏波光を濾波する。対の
ベローおよび半透明基体は、これらを保持するような機
能を有するチェンバー内に配置する。
半透明基体内において、一定かつ均質の応力分布が生ず
るようにするため、対のベローは平坦な底部を有し、か
つ液体または気体圧力を支持チェンバーの表面に直角な
軸に沿って指向させることにより、対のへローが主要な
応力軸の方向において半透明基体に作用するようにする
必要がある。
るようにするため、対のベローは平坦な底部を有し、か
つ液体または気体圧力を支持チェンバーの表面に直角な
軸に沿って指向させることにより、対のへローが主要な
応力軸の方向において半透明基体に作用するようにする
必要がある。
したがって、既知のセンサ製造工程、特にその調整工程
中には、センサが完全に作動し、液体の圧力を測定する
のに必要な感度に達するようなきわめて高度の正確度が
要求される。
中には、センサが完全に作動し、液体の圧力を測定する
のに必要な感度に達するようなきわめて高度の正確度が
要求される。
本発明の目的は気体または液体の圧力を正確に決定でき
、かつ、その感度を広い範囲内で変えうるにうにした簡
単な構造の光学的圧力センサを提供しようとするもので
ある。
、かつ、その感度を広い範囲内で変えうるにうにした簡
単な構造の光学的圧力センサを提供しようとするもので
ある。
これがため、前述形式の本発明圧力センサにおいては、
圧力測定チェンバーを半透明基体内において空胴状に形
成したことを特徴とする。
圧力測定チェンバーを半透明基体内において空胴状に形
成したことを特徴とする。
かくすれば、半透明基体の内部応力は圧力測定チェンバ
ー内に導入される液体または気体媒体の圧力に応じて変
化する。したがって、基体を照射する偏光のきわめて小
さい内部応力によりあらかじめ変えられる偏光の条件を
分析することにより、液体または気体の圧力を正確に決
定することができる。さらに、圧力測定チェンバーの形
状および直径を変えることにより、圧力センサの感度を
広い範囲内で変えることが可能となる。
ー内に導入される液体または気体媒体の圧力に応じて変
化する。したがって、基体を照射する偏光のきわめて小
さい内部応力によりあらかじめ変えられる偏光の条件を
分析することにより、液体または気体の圧力を正確に決
定することができる。さらに、圧力測定チェンバーの形
状および直径を変えることにより、圧力センサの感度を
広い範囲内で変えることが可能となる。
また、２つの異なる気体圧力または液体圧力間の差を測
定しうるようにするため、基体には、その周囲に沿って
均等に分布し、相互に対向して対をなすよう配置した４
つの圧力測定チェンバーを設け、前記各チェンバーにそ
れぞれ入口開口部を設けて、２つの対の電圧測定チェン
バーに異なる圧力を供給するようにすることが望ましい
。
定しうるようにするため、基体には、その周囲に沿って
均等に分布し、相互に対向して対をなすよう配置した４
つの圧力測定チェンバーを設け、前記各チェンバーにそ
れぞれ入口開口部を設けて、２つの対の電圧測定チェン
バーに異なる圧力を供給するようにすることが望ましい
。
４つの圧力測定チェンバーを外部から密閉したスロット
形状とし、それらの縦壁部とともに相互に対向して対を
なすよう配置した場合は、気体または液体が光により照
射される基体領域を圧する面がきわめて大となり、その
結果、圧力センサは高感度に気体または液体圧力に反応
し、特に小さい圧力差を高い成分の一定圧力で完全に測
定することができる。また、直線形状のスロット形圧力
測定チェンバーは半透明基体の外側からきわめて簡単な
方法で製作することができる。
形状とし、それらの縦壁部とともに相互に対向して対を
なすよう配置した場合は、気体または液体が光により照
射される基体領域を圧する面がきわめて大となり、その
結果、圧力センサは高感度に気体または液体圧力に反応
し、特に小さい圧力差を高い成分の一定圧力で完全に測
定することができる。また、直線形状のスロット形圧力
測定チェンバーは半透明基体の外側からきわめて簡単な
方法で製作することができる。
また、きわめて高い圧力を決定するため、４つの圧力測
定チェンバーは、共通の半径上に配置し、外部から密閉
するようにした円形孔の形状とすることが望ましい。
定チェンバーは、共通の半径上に配置し、外部から密閉
するようにした円形孔の形状とすることが望ましい。
圧力センサの製造は、圧力測定チェンバーを基体内の貫
通孔として形成し、圧力測定チェンバーの領域の両側端
部に封止プレートを配置するような構造とした場合簡単
となる。
通孔として形成し、圧力測定チェンバーの領域の両側端
部に封止プレートを配置するような構造とした場合簡単
となる。
封止プレートを金属により形成し、これらを相互にねじ
で接合させるようにした場合は、簡単な方法で製造可能
な圧力センサを得ることかできる。
で接合させるようにした場合は、簡単な方法で製造可能
な圧力センサを得ることかできる。
この場合には、内部応力は光の方向に平行であるから、
光の偏光の状態は封止プレートにより生ずる基体の内部
応力により影響を受けることはない。
光の偏光の状態は封止プレートにより生ずる基体の内部
応力により影響を受けることはない。
また、本発明の他の実施例の場合は、半透明基体を円形
ディスク状に形成し、封止プレートを環状に形成してい
る。このような形の圧力センザは稠密構造とすることか
でき、かつ簡単な方法で製造することができる。
ディスク状に形成し、封止プレートを環状に形成してい
る。このような形の圧力センザは稠密構造とすることか
でき、かつ簡単な方法で製造することができる。
さらに、本発明の他の実施例によるときは、基体は圧力
測定チェンバーの間に付加的凹部を配置するようにして
いる。かくすれば、内部応力は光により照射される半透
明基体領域に集中するので、圧力センサの感度を向」ニ
させることができる。
測定チェンバーの間に付加的凹部を配置するようにして
いる。かくすれば、内部応力は光により照射される半透
明基体領域に集中するので、圧力センサの感度を向」ニ
させることができる。
（実施例）
以下図面により本発明を説明する。
第１図の断面図に示す半透明基体２は円の弓形セグメン
トの形状を有する４つのスロット状の圧力測定チェンバ
ー５ないし８を含む。この場合、対向して配置したスロ
ット６．８および５，７の壁部は平板状とし、相互に平
行に配置することもできる。ＭＪ孔（連続ボール）形状
のこれらスロット状のチェンバーは、第２図に示すよう
に基体２の２つの側端部に配置した２つの封止プレー１
〜３および４により外側から密閉する。前記封止プレー
ト３および４は半透明基体と同し物質により形成するを
可とし、例えば、基体２の側端部に膠質材料で固定させ
る。
トの形状を有する４つのスロット状の圧力測定チェンバ
ー５ないし８を含む。この場合、対向して配置したスロ
ット６．８および５，７の壁部は平板状とし、相互に平
行に配置することもできる。ＭＪ孔（連続ボール）形状
のこれらスロット状のチェンバーは、第２図に示すよう
に基体２の２つの側端部に配置した２つの封止プレー１
〜３および４により外側から密閉する。前記封止プレー
ト３および４は半透明基体と同し物質により形成するを
可とし、例えば、基体２の側端部に膠質材料で固定させ
る。
圧力測定チェンバー５ないし８の各々は、個々の入口開
口部９ないし１２を具え、これらの入口開口部９ないし
１２を介して圧力に従属する液体または気体媒体を圧力
測定チェンバー５ないし８に供給するようにする。圧力
測定チェンバー５ないし８は基体２の周囲に沿って均等
に分布させ、共通の半径上に配置させるようにする。基
板２には。
口部９ないし１２を具え、これらの入口開口部９ないし
１２を介して圧力に従属する液体または気体媒体を圧力
測定チェンバー５ないし８に供給するようにする。圧力
測定チェンバー５ないし８は基体２の周囲に沿って均等
に分布させ、共通の半径上に配置させるようにする。基
板２には。
その用途に応じ、例えば、１つの圧力測定チェンバーの
ように４つより少ない圧力測定チェンバーを設けること
もてき、もしくは４つより多い数の圧力測定チェンバー
を設けることもできる。
ように４つより少ない圧力測定チェンバーを設けること
もてき、もしくは４つより多い数の圧力測定チェンバー
を設けることもできる。
半透明基板２は円形ディスク形状とし、石英ガラス、ガ
ラスセラミック材料あるいはチタニウム珪素ガラスによ
り形成する。また、基体２は、例えば、立方形または方
形のような他の任意の形状とすることもできる。基体２
の直径を５ｃｍ、厚さを３ ｃｍとしたときは後述する
ような（＝Ｊ加的凹部１３ないし１６を設けないで、約
１ないし１０バールの測定範囲を有する。
ラスセラミック材料あるいはチタニウム珪素ガラスによ
り形成する。また、基体２は、例えば、立方形または方
形のような他の任意の形状とすることもできる。基体２
の直径を５ｃｍ、厚さを３ ｃｍとしたときは後述する
ような（＝Ｊ加的凹部１３ないし１６を設けないで、約
１ないし１０バールの測定範囲を有する。
また、圧力測定チェンバー５ないし８は、例えば、■な
いし３ＩＩ１１の直径を有する貫通円形孔の形状とする
こともできる。この場合には、圧力センサの測定範囲は
約１０ないし５００バールとなる。このように、圧力セ
ンサの測定範囲は円形孔の直径と円形孔間の相対距離に
より広い範囲内で可変とすることができる。
いし３ＩＩ１１の直径を有する貫通円形孔の形状とする
こともできる。この場合には、圧力センサの測定範囲は
約１０ないし５００バールとなる。このように、圧力セ
ンサの測定範囲は円形孔の直径と円形孔間の相対距離に
より広い範囲内で可変とすることができる。
圧力センサの感度は、圧力測定チェンバー５ないし８の
間に形成した付加的凹部１３ないし１６により、さらに
向上させることができる。この場合、凹部１３ないし１
６は第１図および第２図に示すように貫通孔（連続ホー
ル）状に形成を可とする。それぞれ凹部１３と１６およ
び１４と１５の外壁間の距離を約２５龍とした場合は、
それらの間に、基体２の内部応力が集中する数ｍ１１の
幅を有する十字形状の基体部分が形成され、その結果、
約１０ミリバールないし１バールの測定範囲が得られる
。
間に形成した付加的凹部１３ないし１６により、さらに
向上させることができる。この場合、凹部１３ないし１
６は第１図および第２図に示すように貫通孔（連続ホー
ル）状に形成を可とする。それぞれ凹部１３と１６およ
び１４と１５の外壁間の距離を約２５龍とした場合は、
それらの間に、基体２の内部応力が集中する数ｍ１１の
幅を有する十字形状の基体部分が形成され、その結果、
約１０ミリバールないし１バールの測定範囲が得られる
。
直線状または楕円状に偏光された光１７で基体２を照射
した場合は、偏光器として形成したアナライザ１８は、
光１７からその強度が測定しようとする媒体の圧力に対
応するような直線偏波光を濾波する。
した場合は、偏光器として形成したアナライザ１８は、
光１７からその強度が測定しようとする媒体の圧力に対
応するような直線偏波光を濾波する。
それぞれの圧力測定チェンバー５．７および６゜８内に
異なる圧力の気体を導入した場合は、圧力測定チェンバ
ー５ないし８の間に位置する基体２の領域に気体の圧力
の差に応じて変化する内部応力が発生する。これらの内
部応力は、アナライザ１８により濾波される光の強度を
も変えるような態様で光１７の偏光状態を変える。この
光強度は測定されたうえ、評価回路（エバリユエーショ
ン回路）を介し°ζ気体間の圧力差に関するものである
情報を与える。
異なる圧力の気体を導入した場合は、圧力測定チェンバ
ー５ないし８の間に位置する基体２の領域に気体の圧力
の差に応じて変化する内部応力が発生する。これらの内
部応力は、アナライザ１８により濾波される光の強度を
も変えるような態様で光１７の偏光状態を変える。この
光強度は測定されたうえ、評価回路（エバリユエーショ
ン回路）を介し°ζ気体間の圧力差に関するものである
情報を与える。
第３図に示す圧ノコセンサの環状封止プレー目９および
２０は金属によりこれらを形成し、ねじボルト２１およ
び２２により相互に接合させるようにしている。また、
基体２と封止プレート１９および２００間には封止リン
グ２３ないし２６を配置し、圧力測定チェンバー５ない
し８を外部から密閉するようにする。
２０は金属によりこれらを形成し、ねじボルト２１およ
び２２により相互に接合させるようにしている。また、
基体２と封止プレート１９および２００間には封止リン
グ２３ないし２６を配置し、圧力測定チェンバー５ない
し８を外部から密閉するようにする。
かくすれば、基体２内の封止プレート１９および２０に
より生成される内部応力は基体２を照射する光の方向１
７に平行となり、したがって前記内部応力が測定結果に
影響を及ぼすことはない。
より生成される内部応力は基体２を照射する光の方向１
７に平行となり、したがって前記内部応力が測定結果に
影響を及ぼすことはない。
第１図は第２図に示す本発明圧力センサの線Ｉ−■によ
る断面図、 第２図は第１図示圧力センサの綿■−■による縦断面図
、 第３図は封止プレートを具えた光学的圧力センサを示す
図である。 ｌ・・・圧力センザ ２・・・半透明基体 ３、４．１９．２０・・・封止プレート５、６．７．８
・・・圧力測定センサ ９、１０． Ｈ，１２・・・入口開口部１３、１４．１
５．１６・・・凹部 １７・・・光の照射方向 １Ｂ・・・アナライザ ２１、２２・・・ねじボルト
る断面図、 第２図は第１図示圧力センサの綿■−■による縦断面図
、 第３図は封止プレートを具えた光学的圧力センサを示す
図である。 ｌ・・・圧力センザ ２・・・半透明基体 ３、４．１９．２０・・・封止プレート５、６．７．８
・・・圧力測定センサ ９、１０． Ｈ，１２・・・入口開口部１３、１４．１
５．１６・・・凹部 １７・・・光の照射方向 １Ｂ・・・アナライザ ２１、２２・・・ねじボルト
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 圧力を加える液体、または気体媒体用の入口開口
部を有する圧力測定チェンバーと通しており、かつ、偏
光により照射されるよう形成した半透明基体と、該基体
の後背部の光の照射方向内に配置し、かつ圧力従属偏光
状態を有する光から、圧力測定チェンバーの圧力に応じ
て変化する強度をもった直線偏波光を濾波するように形
成したアナライザとを具えた光学的圧力センサにおいて
、 該圧力測定チェンバー（５ないし８）を半透明基体（２
）内において空胴状に形成したことを特徴とする光学的
圧力センサ。 ２、 該基体（２）はその周囲に均等に分布し、相互に
対向する対に配置した４つの圧力測定チェンバー（５な
いし８）を有し、該チェンバーの各々に入口開口部（９
ないし１２）を設けて、２つの対の圧力測定チェンバー
（５および７；６および８）に異なる圧力を供給するよ
うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
光学的圧力センサ。 ３．４つの該圧力測定チェンバー（５ないし８）を外部
から密閉したスロ・／ト形状とし、それらの縦壁部とと
もに相互に対向して対をなすよう配置したことを特徴と
する特許請求の範囲第２項記載の光学的圧力センサ。 ４、 該スロット状圧力測定チェンバーを直線状とした
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の光学的圧
力センサ。 ５、 スロット形状の該圧力測定チェンバー（５ないし
８）を円の弓状セグメント形状とし、共通の半径上に配
置するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第３
項記載の光学的圧力センサ。 ６．４つの該圧力測定チェンバーを共通の半径上に配置
した円形礼状とし、かつ外部から密閉するようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光学的圧力
センザ。 ７、該圧力測定チェンバー（５ないし８）を基体（２）
内の貫通孔（連続ホール）として形成し、該圧力測定チ
ェンバー（５ないし８）の領域における再測定端部に封
止プレート（３゜４）を配置したことを特徴とする特許
請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の光学
的圧力センサ。 ８、 封止プレート（１９，２０）を金属により形成し
、相互にねじにより接合させるようにしたことを特徴と
する特許請求の範囲第７項記載の光学的圧力センサ。 ９、該基体（２）を円形ディスク状に形成し、該封止プ
レート（３，４，１９，２０）を環状としたことを特徴
とする特許請求の範囲第７項または第８項に記載の光学
的圧力センサ。 １０、該基体（２）は、該圧力測定チェンバー（５ない
し８）の間に配置した付加的凹部（１３ないし１６）を
含むことを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし第９
項のいずれかに記載の光学的圧力センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3405026.4 | 1984-02-13 | ||
| DE19843405026 DE3405026A1 (de) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | Optischer drucksensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60187836A true JPS60187836A (ja) | 1985-09-25 |
| JPH0528337B2 JPH0528337B2 (ja) | 1993-04-26 |
Family
ID=6227544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60025087A Granted JPS60187836A (ja) | 1984-02-13 | 1985-02-12 | 光学的圧力センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4612810A (ja) |
| EP (1) | EP0152149B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60187836A (ja) |
| DE (2) | DE3405026A1 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0440790B1 (en) * | 1987-09-11 | 1994-06-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Temperature measuring apparatus |
| JPH01158326A (ja) * | 1987-09-11 | 1989-06-21 | Toshiba Corp | 温度測定装置 |
| US4805461A (en) * | 1987-10-02 | 1989-02-21 | Washington State University Research Foundation, Inc. | Transducer and systems for high speed measurement of shock loads |
| US4911015A (en) * | 1988-11-14 | 1990-03-27 | Asea Brown Boveri Inc. | Non-electrical monitoring of a physical condition |
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