JPS61170632A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
- Publication number
- JPS61170632A JPS61170632A JP1099885A JP1099885A JPS61170632A JP S61170632 A JPS61170632 A JP S61170632A JP 1099885 A JP1099885 A JP 1099885A JP 1099885 A JP1099885 A JP 1099885A JP S61170632 A JPS61170632 A JP S61170632A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- photoelastic
- optical
- pressure
- photoelastic element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、高電界、高磁界等の周囲の悪環境の影譬を
受けることなく、光を用いることＫよって、正確に外部
圧力の差を計測する圧力センサに関するものである＠ 〔従来の技術〕 第２図は、例えば特開昭５８−４８８２８号公報に示さ
れた従来の光を応用した圧カセンナを示す断面図であり
、図くおいて、（１１は光送信器、（２１はこの光送信
器（１）からの光をセンサ部へ導く光ファイバ、（３）
は光ファイバ（２１より送信された光を直線偏光にする
偏光子、（４８）は光路を９０６屈折させて（５）の光
弾性素子へ光を導くプリズム、（６）は光弾性素子（５
１Ｋ接し、ａｚで示すセンサ部ケースの開口部に配設さ
れ、外部圧力を光弾性素子（５１に伝達するダイアフラ
ム、（７）は光弾性素子（５）Ｋ接し、この光弾性素子
（５）とダイヤフラム（６）との密着状態を保持する丸
めのスペーサ、（４ｂ）は光弾性素子を通ってきた光を
９０′屈折させるプリズム、（８）は光学的にバイアス
をかける棒板長板、（９）は光弾性素子によって複屈折
された位相差有し、平面偏光を光強度に変換する検光子
、（１０はこの検光子（９）で変換された光を光受信器
ａυへ送る光ファイバである。
受けることなく、光を用いることＫよって、正確に外部
圧力の差を計測する圧力センサに関するものである＠ 〔従来の技術〕 第２図は、例えば特開昭５８−４８８２８号公報に示さ
れた従来の光を応用した圧カセンナを示す断面図であり
、図くおいて、（１１は光送信器、（２１はこの光送信
器（１）からの光をセンサ部へ導く光ファイバ、（３）
は光ファイバ（２１より送信された光を直線偏光にする
偏光子、（４８）は光路を９０６屈折させて（５）の光
弾性素子へ光を導くプリズム、（６）は光弾性素子（５
１Ｋ接し、ａｚで示すセンサ部ケースの開口部に配設さ
れ、外部圧力を光弾性素子（５１に伝達するダイアフラ
ム、（７）は光弾性素子（５）Ｋ接し、この光弾性素子
（５）とダイヤフラム（６）との密着状態を保持する丸
めのスペーサ、（４ｂ）は光弾性素子を通ってきた光を
９０′屈折させるプリズム、（８）は光学的にバイアス
をかける棒板長板、（９）は光弾性素子によって複屈折
された位相差有し、平面偏光を光強度に変換する検光子
、（１０はこの検光子（９）で変換された光を光受信器
ａυへ送る光ファイバである。
上記のように構成された従来の光弾性応用の圧力センナ
では、先ず、光送信器（１）から発した光は光ファイバ
（２）を経由してセンナ部へ送られ、この無偏光の光が
偏光子（３）によって直線偏光となり、プリズム（４ａ
）で９０＠屈折して光弾性素子（５）Ｋ入射される。一
方、光弾性素子（５）はダイヤフラム（６）とスペーサ
（７）との間で密着挾持されているので、外部からダイ
ヤプラム（６１に圧力が加わると、この圧力は光弾性素
子１５１ Ｋ印加される。この圧力の大き官に応じて、
光弾性素子（５）内に応力が生じ、同時に複屈折の大き
さも変化して、光弾性素子（５）を通過する２つの平面
偏光の位相差が変化する０この位相差をδとすると、次
式の関係が成立する。
では、先ず、光送信器（１）から発した光は光ファイバ
（２）を経由してセンナ部へ送られ、この無偏光の光が
偏光子（３）によって直線偏光となり、プリズム（４ａ
）で９０＠屈折して光弾性素子（５）Ｋ入射される。一
方、光弾性素子（５）はダイヤフラム（６）とスペーサ
（７）との間で密着挾持されているので、外部からダイ
ヤプラム（６１に圧力が加わると、この圧力は光弾性素
子１５１ Ｋ印加される。この圧力の大き官に応じて、
光弾性素子（５）内に応力が生じ、同時に複屈折の大き
さも変化して、光弾性素子（５）を通過する２つの平面
偏光の位相差が変化する０この位相差をδとすると、次
式の関係が成立する。
ここで、（σ１−σ鵞）は光弾性素子（５）内に生じる
主応力差、λは光の波長、Ｃは光弾性定数、ｄは光路長
、Ｐは印加圧力である。
主応力差、λは光の波長、Ｃは光弾性定数、ｄは光路長
、Ｐは印加圧力である。
そこで、位相差δのある２つの平面偏光の光をプリズム
（４ｂ）で９０″の光路屈折をさせ、この光をμ波長板
（８）入射させて光学的バイアスを与えた後に１検光子
（９）により位相差の変イにを光強度の変化に変換し、
この変換された光強度を光ファイバ（ｉｌＫよってセン
サ部から光受信器αυに入射させると、光強度に応じた
電気的出力信号が得られる。
（４ｂ）で９０″の光路屈折をさせ、この光をμ波長板
（８）入射させて光学的バイアスを与えた後に１検光子
（９）により位相差の変イにを光強度の変化に変換し、
この変換された光強度を光ファイバ（ｉｌＫよってセン
サ部から光受信器αυに入射させると、光強度に応じた
電気的出力信号が得られる。
この電気的出力信号をモニタしておけば、光弾性素子（
５）ｋ生じた応力差を求められ、従って、印加される外
部圧力を測定することができるようｋなっている。
５）ｋ生じた応力差を求められ、従って、印加される外
部圧力を測定することができるようｋなっている。
上記のような光弾性素子を用いた従来の圧力センナでは
、１台のセンサで１個所の圧力を検出、測定するので、
例えば、オリアイス板による流量°測定の場合では、流
路に対するオリアイス板の前後の圧力をそれぞれ検出し
て、これら前後の圧力の差（差圧）を求めるためＫは、
２台のセンサを用いるととになる。このため機器頌の設
置場所を広く要し、ま九、設備費用がかさむという問題
があった。
、１台のセンサで１個所の圧力を検出、測定するので、
例えば、オリアイス板による流量°測定の場合では、流
路に対するオリアイス板の前後の圧力をそれぞれ検出し
て、これら前後の圧力の差（差圧）を求めるためＫは、
２台のセンサを用いるととになる。このため機器頌の設
置場所を広く要し、ま九、設備費用がかさむという問題
があった。
この発明はかかる問題点を解消するためＫなされたもの
で、１台のセンナで２個所の圧力を検出し、これらの圧
力差を測定できるセンサを提供することを目的としてい
る。
で、１台のセンナで２個所の圧力を検出し、これらの圧
力差を測定できるセンサを提供することを目的としてい
る。
この発明に係る圧力センサは、互忙直角をなす２方向か
ら外圧が印加され、光路が同軸上忙配股され″た２個の
光弾性素子に偏光を透過することくより、２つの平面偏
光の位相差に変換し、これを光学的なバイアスを与える
樋波長板と位相差を光強度に変換する検光子とを介して
、光受信器に入力させて電気信号の出力を得るものであ
る◎〔作用〕 偏光子で直線偏光し走光は、第１の光弾性素子に入射し
、印加されている圧力に応じた圧縮応力歪が生じるため
複屈折の大きさが変化し、通過する２つの平面偏光の位
相差が変化する。この複屈折した光は第２の光弾性素子
に入射し、上記第１の光弾性素子におけると同様に複屈
折を生じる。
ら外圧が印加され、光路が同軸上忙配股され″た２個の
光弾性素子に偏光を透過することくより、２つの平面偏
光の位相差に変換し、これを光学的なバイアスを与える
樋波長板と位相差を光強度に変換する検光子とを介して
、光受信器に入力させて電気信号の出力を得るものであ
る◎〔作用〕 偏光子で直線偏光し走光は、第１の光弾性素子に入射し
、印加されている圧力に応じた圧縮応力歪が生じるため
複屈折の大きさが変化し、通過する２つの平面偏光の位
相差が変化する。この複屈折した光は第２の光弾性素子
に入射し、上記第１の光弾性素子におけると同様に複屈
折を生じる。
この場合の第１、第２の光弾性素子のそれぞれに印加し
ている２つの圧力の方向が９０＠の角度を成しているの
で、上記の第１、第２の光弾性素子内・で生じた複屈折
忙よる平面偏光の位相差の変化が差動することＫなり、
したがって、検光子の出射光の光強度変化は上記の２つ
の圧力の差に対応するものとなる。
ている２つの圧力の方向が９０＠の角度を成しているの
で、上記の第１、第２の光弾性素子内・で生じた複屈折
忙よる平面偏光の位相差の変化が差動することＫなり、
したがって、検光子の出射光の光強度変化は上記の２つ
の圧力の差に対応するものとなる。
〔実施例〕
第１図はこの発明の一実施例を示す正面断面図で、符号
…〜（４ａ） ｅ （４ｂ） および（８）〜α２は
従来例を示す第２図における同符号の部分と同じである
。
…〜（４ａ） ｅ （４ｂ） および（８）〜α２は
従来例を示す第２図における同符号の部分と同じである
。
（５ａ）は第１の光弾性素子であシ、（６ａ）の第１の
ダイヤフラムとスペーサ（７）とｋよって密着、挾持さ
れているので、ダイヤフラム（６ａ）に外部よシ第１の
圧力が加わると、同一圧力が第１の光弾性素子（５ａ）
に印加される。
ダイヤフラムとスペーサ（７）とｋよって密着、挾持さ
れているので、ダイヤフラム（６ａ）に外部よシ第１の
圧力が加わると、同一圧力が第１の光弾性素子（５ａ）
に印加される。
また、（５ｂ）は第２の光弾性素子であり、第１の光弾
性素子（５ａ）と同一光弾性係数で偏光の通過長が同一
である。この第２の光弾性素子（５ｂ） Ｉｃ対して、
ケースａ３の側面の開口部Ｋ （６ｂ）で示す第２のダ
イヤフラムに第２の圧力が加えられると、この第２の圧
力と同一圧が印加されるようになっている。
性素子（５ａ）と同一光弾性係数で偏光の通過長が同一
である。この第２の光弾性素子（５ｂ） Ｉｃ対して、
ケースａ３の側面の開口部Ｋ （６ｂ）で示す第２のダ
イヤフラムに第２の圧力が加えられると、この第２の圧
力と同一圧が印加されるようになっている。
上記のように構成された、この発明によるセンサにおい
ては、光発信器（１）から出射された光は、光ファイバ
（２）Ｋよってセンサ部へ送られ、偏光子（３）で直線
偏光され、この直線偏光がプリズム（４ａ）で９０°屈
折し、第１の光弾性素子（５ａ）、第２の光弾性素子（
５ｂ）の順に入射する。ここで再び、プリズム（４ｂ）
において９０＠屈折し、樋波長板（８）、検光子（９）
に入射し、光ファイバαＧを経て光受信器Ｕυに入射す
るようになっている。
ては、光発信器（１）から出射された光は、光ファイバ
（２）Ｋよってセンサ部へ送られ、偏光子（３）で直線
偏光され、この直線偏光がプリズム（４ａ）で９０°屈
折し、第１の光弾性素子（５ａ）、第２の光弾性素子（
５ｂ）の順に入射する。ここで再び、プリズム（４ｂ）
において９０＠屈折し、樋波長板（８）、検光子（９）
に入射し、光ファイバαＧを経て光受信器Ｕυに入射す
るようになっている。
以上の光発信器…から光受信器に至る光の経路において
、第１の光弾性素子（５ａ）に第１の圧力が印加される
と、第１の光弾性素子（５＆）では入射された直線偏光
が複屈折して位相差が生じ、平面偏光となる。
、第１の光弾性素子（５ａ）に第１の圧力が印加される
と、第１の光弾性素子（５＆）では入射された直線偏光
が複屈折して位相差が生じ、平面偏光となる。
次いで、この平面偏光が第２の圧力の印加されている第
２の光弾性素子（５ｂ）に入射すると、再び複屈折が生
じ、この複屈折に応じた位相差のある平面偏光となる。
２の光弾性素子（５ｂ）に入射すると、再び複屈折が生
じ、この複屈折に応じた位相差のある平面偏光となる。
すなわち、第１の光弾性素子（５ａ）と第２の光弾性素
子（５ｂ）とは、それぞれ９０゜の角度をなす第１の圧
力と第２の圧力とが印加され、同一光弾性係数で同一偏
光通過長であるため、第２の光弾性素子（５ｂ）の出口
での光は、上記第１の圧力と第２の圧力との差に応じた
複屈折、位相差の特性のある２つの平面偏光となる。従
って、楓波長板（８）、検光子（９）を通過し、光ファ
イバａ１を経て光受信器ａυに入射する光は、第１の圧
力と第２の圧力との差に対応する値の光の強さとなシ、
光受信器αυ内で電気信号に変換されることによって、
差圧の測定値が得られるようＫなっている。
子（５ｂ）とは、それぞれ９０゜の角度をなす第１の圧
力と第２の圧力とが印加され、同一光弾性係数で同一偏
光通過長であるため、第２の光弾性素子（５ｂ）の出口
での光は、上記第１の圧力と第２の圧力との差に応じた
複屈折、位相差の特性のある２つの平面偏光となる。従
って、楓波長板（８）、検光子（９）を通過し、光ファ
イバａ１を経て光受信器ａυに入射する光は、第１の圧
力と第２の圧力との差に対応する値の光の強さとなシ、
光受信器αυ内で電気信号に変換されることによって、
差圧の測定値が得られるようＫなっている。
なお、上記実施例では第１および第２の光弾性素子（５
ａ）、 （５ｂ）の光路と、偏光子（３１、’４波長板
（８）および検光子（９）の光路とが９０＠の角度をな
す構成のため、プリズム（４ａ） 、 （４ｂ）を用い
た場合について説明したが、上記の光路が同軸上にあれ
ばプリズムｒ４ａ）、 （４ｂ）を用いなくてもよく、
上記実施例と同様の効果を奏する。
ａ）、 （５ｂ）の光路と、偏光子（３１、’４波長板
（８）および検光子（９）の光路とが９０＠の角度をな
す構成のため、プリズム（４ａ） 、 （４ｂ）を用い
た場合について説明したが、上記の光路が同軸上にあれ
ばプリズムｒ４ａ）、 （４ｂ）を用いなくてもよく、
上記実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
この発明は以上の説明のとお秒、同一光源よりの偏光を
、それぞれ異なった圧力が印加される２個の光弾性素子
に透過して上記の圧力の差を測定するように構成したの
で、１台のセンサで２ケ所の圧力の差が測定できる、光
弾性素子を用いたセンサが得られる効果がある。
、それぞれ異なった圧力が印加される２個の光弾性素子
に透過して上記の圧力の差を測定するように構成したの
で、１台のセンサで２ケ所の圧力の差が測定できる、光
弾性素子を用いたセンサが得られる効果がある。
ＨＣ１図はこの発明の一実施例を示すセンサの正断面図
、第２図は光弾性素子を用いた従来のセンサを示す正断
面図である。 図において、（１）は光送信器、（２１，（１１は光フ
ァイバ、（３）は偏光子、（５ｍ）は第１の光弾性素子
、（５ｂ）は第２の光弾性素子、（８）はＶ４波長板、
（９）は検光子、ｑυは光受信器である。 なお、図中の同一符号Ｆｉ同一または同一部分を示す。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第１図 ｋ）： 光づ１イノぜ ＩＩ 丸罎とイも（（ 第２図
、第２図は光弾性素子を用いた従来のセンサを示す正断
面図である。 図において、（１）は光送信器、（２１，（１１は光フ
ァイバ、（３）は偏光子、（５ｍ）は第１の光弾性素子
、（５ｂ）は第２の光弾性素子、（８）はＶ４波長板、
（９）は検光子、ｑυは光受信器である。 なお、図中の同一符号Ｆｉ同一または同一部分を示す。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第１図 ｋ）： 光づ１イノぜ ＩＩ 丸罎とイも（（ 第２図
Claims (3)
- （１）光送信器と、この光送信器からの光が光ファイバ
を介して入射して偏光される偏光子と、外圧が印加され
上記偏光子からの光が入射して上記外圧に対応した平面
偏光の位相差を生じさせる光弾性素子と、この光弾性素
からの光が入射して光学的なバイアスを与える１／４波
長板と、この１／４に波長板からの光が入射して光強度
に変換する検光子と、この検光子からの光を受信して電
気信号に変換する光受信器とを備えた装置において、そ
れぞれに印加する外圧が９０°の角度を成し同一光路軸
上にある２個の光弾性素子を設けたことを特徴とする圧
力センサ。 - （２）２個の光弾性素子の光弾性係数が等しいことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧力センサ。 - （３）２個の光弾性素子の光路長が等しいことを特徴と
する特許請求の範囲第１項および第２項記載の圧力セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1099885A JPS61170632A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1099885A JPS61170632A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61170632A true JPS61170632A (ja) | 1986-08-01 |
Family
ID=11765802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1099885A Pending JPS61170632A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61170632A (ja) |
-
1985
- 1985-01-25 JP JP1099885A patent/JPS61170632A/ja active Pending
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