JPS63308531A

JPS63308531A - 光学式ガス圧力センサ

Info

Publication number: JPS63308531A
Application number: JP62144369A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ikegawa; 池川　幸一; Hitoshi Takami; 均高見
Original assignee: Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Toho Gas Co Ltd
Priority date: 1987-06-10
Filing date: 1987-06-10
Publication date: 1988-12-15
Also published as: JPH0352901B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、例えばガスセル内のガス圧力を光学的に測定
するためのガス圧力センサに関するものである。

（従来の技術）従来、ガス圧力を測定する手段として、半円型のＣ型、
スパイラル型、ヘリカル型等に管を形成し、管内にガス
の圧力が印加されたときに生じる管先変位に基づいて、
ガス圧力を機械的に測定するというブルドン管式圧力セ
ンサや、印加されたガス圧力により変位するダイアフラ
ム電極を設（）、このダイアフラム電極の変位に対応し
て変化する静電容量に基づいてガス圧力を測定するとい
う静電容量式圧力センサや、印加されたガス圧力により
変形するシリコンダイアフラムをストレンゲージとして
形成し、このストレンゲージの変形により生じる電気抵
抗の変化を、予め形成されたブリッジ回路から電気信号
として取出１ことによりガス圧力を測定するという半導
体圧力センサ等があった。

（発明が解決しようとする問題点）上記従来のガス圧ノノセンザのうち、ブルドン管式圧力
センサは、いわゆる機械式ガス圧力測定手段であり、こ
の手段によりガス圧力を測定する場合、ガス圧力が一定
であっても周囲温度により管先先端の変位ｍが違ってく
るため、ガス圧力を正確に測定するということに対して
は問題があった。

また、静電容量式圧力センサや、半導体圧力センサを用
いてガス圧力を測定する場合、上記圧力センサに直接、
電気回路が接続されるため、爆発性ガス、引火性ガスの
圧力を測定する場合には圧力センサに防爆処理をしなけ
ればならないという問題があった。

そのため、上記問題を解決するようなガス圧力センサと
して光学的にガス圧ツノを測定するセンサが要望されて
いたため、本発明においては、従来無かった上記光学式
ガス圧力センサを提供することを解決すべき技術的課題
とするものである。

（問題点を解決するための手段）上記課題解決のための技術的手段は、被圧力測定ガスに
よって吸収されない波長の基準光と、上記のガスの圧力
に対応した吸収率で同ガスに吸収される波長の測定光と
を一定出力で交互にガス圧力測定箇所に投光し、ガス圧
力測定箇所を透過した基準光と測定光それぞれを電気信
号に変換したうえ、基準光対応の電気信号と測定光対応
の電気信号の比を演算し、同比に基づいＣ前記ガス圧力
測定箇所のガスの圧力を測定表示する光学式ガス圧力セ
ンサを、前記基準光を発光する基準光発光手段と、前記
測定光を発光する測定光発光手段と、前記基準光と測定
光とを入光したうえ同基準光と測定光とを任意の時分割
タイミングで交互に送光するスイッチング手段と、前記
スイッチング手段から送光された前記両光を前記ガス圧
力測定箇所に伝搬させる第１の光伝送手段と、前記第１
の光伝送手段により前記ガス圧力測定箇所に伝搬された
前記両光が前記ガス圧力測定箇所を透過したあとの両光
を集光して伝送する第２の光伝送手段と、前記第２の光
伝送手段により伝送された前記両光を受光して光電変換
する光電変換手段と、前記光電変換手段から出力された
基準光対応の電気信号と測定光対応の電気信号とを入ツ
ノして基準光対応の電気信号と測定光対応の電気信号の
比を演算したうえ演算された比に基づいて前記ガス圧力
測定箇所のガス圧力を演算する演算手段と、前記演算手
段で演算されたガス圧力を表示する表示手段とを備えた
構成にすることである。

（作　用）上記構成の光学式ガス圧力センサによれば、基準光発光
手段から、被圧力測定ガスによって吸収されない波長の
基準光が発光される一方、測定光発光手段から、ガス圧
力測定箇所のガスの圧力に対応した吸収率で同ガスに吸
収される波長の測定光が発光されると、スイッチング手
段は、基準光と測定光を入光したうえ、基準光と測定光
を所定の時分割タイミングで分波し、基準光と測定光と
を交互に送光する。スイッチング手段により交互に送光
された基準光と測定光は第１の光伝送手段によりガス圧
力測定箇所に伝搬され、ガス圧力測定箇所のガス中を透
過する。ガス圧力測定箇所を透過した前記両光は第２の
光伝送手段により集光され、光電変換手段に伝送される
。光電変換手段では第２の光伝送手段によって伝送され
た前記両光を受光してそれぞれを電気信号に変換したう
え、基準光対応の電気信号と測定光対応の電気信号を演
算手段に出力する。演算手段では上記両電気信号の比が
演算され、さらに演算された比に基づき、ガス圧力測定
箇所のガス圧力が演算される。

前記演算手段で演亦されたガス圧力は、表示用の電気信
号に変換され、表示手段に出力される。

同表示手段は表示用の電気信号を入ノｊしてガス圧力値
を表示する。

（実施例）次に、本発明の一実施例を図に従って説明する。

図に示すように、本実施例の光学式ガス圧力センザはガ
ス圧力測定箇所としてのガスセル１内のメタン（ＣＨ４
）ガスの圧力を測定するものである。上記メタンガスを
光学的に測定するため、波長が１．３μ１１（ミクロン
メータ）帯の測定光を発光させるレーデダイオード２と
、波長がメタンガスに吸収されない領域にある基準光を
発光さぜるレーザダイオード３とが設けられている。上
記レーザダイオード２及びレーザダイオード３それぞれ
に対して発光用の電流を通電するため、レーザダイオー
ド２，３にはそれぞれ電ｇｉ５Ａ及び５Ｂが接続される
。

また、レーザダイオ“−ド２，３から発光された定出力
の測定光２Ａ及び基準光３Ａを受光し、時分割によるタ
イミングで測定光２Ａと基準光３Ａを交互に送光する光
スィッチ６が設けられる。レーザダイオード２と光スイ
ツチ６間には、レーザダイオード２から発光された測定
光２Ａを光スィッチ６まで伝搬する光ファイバ７が設け
られる。

また、レーザダイオード３と光スイツチ６間には、レー
ザダイオード３から発光された基準光３Ａを光スィッチ
６まで伝搬するため、光ファイバ８Ａ及び、通過光の光
量を減衰調節する光減衰器８が設けられ、さらに光ファ
イバ８Ｂが設けられる。

光スィッチ６は、光ファイバ９を介してガスセル１と接
続されており、光ファイバ９は光スイッチ６から送光さ
れた直列状の分波光をガスセル１まで伝搬するものであ
る。

ガスセル１の入光側には、光ファイバ９の端末部からの
分波光を透過させて平行光線にするためのレンズ１０が
設【プられる一方、ガスセル１の出光側には、ガスセル
１を透過した平行光線状の分波光を集光するレンズ１１
が設けられている。レンズ１１で集光された光は、ガス
セル１内のメタンガスの圧力に対応して波長が１．３μ
ｍ帯の測定光２Ａのみが吸収されたものであり、この集
光はガスセル１の出光側に接続された光ファイバ１２に
より伝搬される。従って光ファイバ１２により伝搬され
る伝搬光は、測定光２Ａの波高が基準光３Ａの波高より
低下した波形となる。光ファイバ１２により伝搬された
伝搬光は光アダプタ１３、及び光ファイバ１４を介して
フォトダイオード（ＰＤ）　１５まで伝送され、受光さ
れる。フォトダイオード１５′Ｃ″受光された伝搬光は
同フォトダイオード１５で光電変換され、測定光２Ａ対
応の電気信号Ｖと、基準光３△対応の電気信号ＶＯとし
て出力される。フォトダイオード１５には、フォトダイ
オード１５から出力された上記電気信号Ｖ、ＶＯを入力
してガス圧力を演算する演算回路１６が接続される。演
算回路１６には、同演算回路１６で演算されたガス圧力
値を表示させるだめの表示器１７が接続されている。

次に、上記構成によるガスセル１のメタンガスの圧力を
測定するための光学式ガス圧力センサの作用を説明する
。

電源５Ａ、５Ｂから、レーザダイオード２及びレーザダ
イオード３それぞれに対して駆動電流が通電されると、
レーザダイオード２から測定光２Ａが、またレーザダイ
オード３から基準光３Ａがそれぞれ定出力光量で発光さ
れる。レーザダイオード２から発光された測定光２Ａは
光ファイバ７により光スィッチ６まで伝搬され、また、
レーザダイオード３から発光された基準光３Ａは光ファ
イバ８Ａ、光減衰器８、光ファイバ８Ｂを介して光スィ
ッチ６まで伝搬される。光スイッチ６は測定光２Ａと基
準光３Ａとを入光し、時分割タイミングに対応して測定
光２Ａど基準光３Ａを分波して交互に送光する。光スイ
ッチ６から送光された分波光は光ファイバ９によりガス
セル１まで伝搬され、ガスセル１に入光される。分波光
がガスセル１に入光されるとぎに、同分波光はレンズ１
０を透過し、平行光線にされる。平行光線にされた分波
光はガスセル１のメタンガス中を透過し、そ−１〇　− の透過過程で、メタンガスのガス圧力に対応して測定光
２Ａのみが吸収作用を受ける。ガスセル１を透過したあ
との光はレンズ１１により集光され、光ファイバ１２に
より伝搬され、光アダプタ１３を介してフォトダイオー
ド１５により受光される。

フォトダイオード１５は上記伝搬光を受光して光電変換
し、メタンガスにより吸収作用を受けた測定光対応の電
気信号Ｖと基準光対応の電気信号ＶＯを出力する。両電
気信号■及びＶＯは演算回路１６に入力され、演算回路
１６において、上記両電気信号Ｖ、ＶＯの比に基づいて
ガス圧力が演算される。

上記演算回路１６でガス圧力が演算されると、同ガス圧
力は電気信号に変換され、表示器１７に出力される。表
示器１７では上記ガス圧力対応の電気信号が入力される
と、ガス圧力を数字で表示する。

尚、上記実施例においては、ガス圧力測定箇所をガスセ
ル１としたが、ガスセル１の苔わりに先導波路をガス圧
力測定箇所としても、同様にガス圧力を測定することが
できる。

（発明の効果）以上のように本発明においては、被測定ガスによって吸
収される波長の測定光と、被測定ガスによって吸収され
ない波長の基準光とをガス圧力測定箇所を通過させたと
きの測定光の減衰率に基づいて光学的にガス圧力を測定
するため、ガス圧力測定に際して防爆処理をする必要が
なく、かつ外乱等の影響を受けることなく正確にガス圧
力を測定する光学式ガス圧カセンザを提供することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す光学的なガス圧力測定系統
図である。１・・・ガスセル２・・・レーザダイオード２Ａ・・・測　定　光３・・・レーザダイオード５Ａ、　５Ｂ・・・電　　　源６・・・光スィッチ７・・・光ファイバ８・・・光減衰器８Ａ、８Ｂ・・・光ファイバ９・・・光ファイバ１３・・・光アダプタ１４・・・光ファイバ１５・・・フォトダイオード１６・・・演算回路１７・・・表　示　器

Claims

【特許請求の範囲】

被圧力測定のガスによつて吸収されない波長の基準光と
、上記ガスの圧力に対応した吸収率で同ガスに吸収され
る波長の測定光とを一定出力で交互にガス圧力測定箇所
に投光し、ガス圧力測定箇所を透過した基準光と測定光
それぞれを電気信号に変換したうえ、基準光対応の電気
信号と測定光対応の電気信号の比を演算し、同比に基づ
いて前記ガス圧力測定箇所のガスの圧力を測定表示する
光学式ガス圧力センサであつて、前記基準光を発光する
基準光発光手段と、前記測定光を発光する測定光発光手
段と、前記基準光と測定光とを入光したうえ同基準光と
測定光とを任意の時分割タイミングで交互に送光するス
イッチング手段と、前記スイッチング手段から送光され
た前記両光を前記ガス圧力測定箇所に伝搬させる第１の
光伝送手段と、前記第１の光伝送手段により前記ガス圧
力測定箇所に伝搬された前記両光が前記ガス圧力測定箇
所を透過したあとの両光を集光して伝送する第２の光伝
送手段と、前記第２の光伝送手段により伝送された前記
両光を受光して光電変換する光電変換手段と、前記光電
変換手段から出力された基準光対応の電気信号と測定光
対応の電気信号とを入力して基準光対応の電気信号と測
定光対応の電気信号の比を演算したうえ演算された比に
基づいて前記ガス圧力測定箇所のガス圧力を演算する演
算手段と、前記演算手段で演算されたガス圧力を表示す
る表示手段とを備えたことを特徴とする光学式ガス圧力
センサ。