JPS6280529A - Optical system pressure measuring instrument - Google Patents
Optical system pressure measuring instrumentInfo
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- JPS6280529A JPS6280529A JP22052685A JP22052685A JPS6280529A JP S6280529 A JPS6280529 A JP S6280529A JP 22052685 A JP22052685 A JP 22052685A JP 22052685 A JP22052685 A JP 22052685A JP S6280529 A JPS6280529 A JP S6280529A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、圧力または差圧を光を用いて測定する光式
圧力測定装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical pressure measuring device that measures pressure or differential pressure using light.
第3図および第4図は、計装、1984年、第27巻、
&4.29頁〜33頁、「光ファイバを利用した全光式
差圧・圧力伝送器」に記載された従来のこの種の圧力測
定装置を示している。図において、1は円形もしくは楕
円形等の縦断面形状の室を有するセンサ部本体、2はセ
ンナ部本体1の内部の室を第1の室3Aと第2の室3B
とに分離しセンサ部本体1により支持されている平板状
の受圧ダイアフラムであυ、少なくとも第2の室3B側
の面は反射面を有し第1の室3Aと第2の室3Bとの圧
力差により変形させられる。4は第1の室3Aに連通ず
る第1のキャピラリ、5は第2の室3Bに連通ずる第2
のキャピラリである。4A、5Aは第1および第2のキ
ャピラリ4.5の端部に各々設けられたシールダイアフ
ラムであり、透光性の非圧縮性の液体を第1および第2
のキャピラリ4,5と第1および第2の室3A、3Bに
封入している。Figures 3 and 4 are from Instrumentation, 1984, Vol. 27,
&4. Pages 29 to 33, shows a conventional pressure measuring device of this type described in "All-optical differential pressure/pressure transmitter using optical fiber". In the figure, reference numeral 1 denotes a sensor body having a chamber with a vertical cross-sectional shape such as a circular or elliptical shape, and 2 denotes a chamber inside the sensor body 1, a first chamber 3A and a second chamber 3B.
It is a flat pressure receiving diaphragm that is separated into two parts and supported by the sensor main body 1, and at least the surface on the second chamber 3B side has a reflective surface to prevent the difference between the first chamber 3A and the second chamber 3B. Deformed by pressure difference. 4 is a first capillary communicating with the first chamber 3A, and 5 is a second capillary communicating with the second chamber 3B.
This is the capillary. 4A and 5A are sealing diaphragms provided at the ends of the first and second capillaries 4.5, respectively, which allow the transparent incompressible liquid to pass through the first and second capillaries.
It is sealed in capillaries 4 and 5 and first and second chambers 3A and 3B.
第1および第2のキャピラリ4,5はシールダイアフラ
ム4A、5Aを各々介して導入した測定用圧力pA 、
pBを非圧縮性の流体を介して受圧ダイアフラム2に導
くためのものである。6は光フアイババンドルでちゃ、
センサ部本体1に保持され、−側面側即ち検出端6Aを
第2の室3Bを介して受圧ダイアフラム2の中央部分と
対向配置している。The first and second capillaries 4 and 5 have a measuring pressure pA introduced through seal diaphragms 4A and 5A, respectively.
This is for guiding pB to the pressure receiving diaphragm 2 via an incompressible fluid. 6 is an optical fiber bundle,
It is held in the sensor main body 1, and the − side surface side, that is, the detection end 6A is arranged to face the center portion of the pressure receiving diaphragm 2 via the second chamber 3B.
その検出端6Aは、第4図に示されているように、受圧
ダイアフラム2に向けて光を出射する投光用光ファイバ
6Bと受圧ダイアフラム2からの反射光を入射する受光
用光ファイバ6Cとが1状に交互に配列されている。ま
た、光フアイババンドル6の他端面側は投光用光ファイ
バ6Bと受光用光ファイバ6Cとに分離されている。7
はセンサ部であり、上述の符号1〜6の構成要素から構
成されている。As shown in FIG. 4, the detection end 6A includes a light-emitting optical fiber 6B that emits light toward the pressure-receiving diaphragm 2 and a light-receiving optical fiber 6C that receives reflected light from the pressure-receiving diaphragm 2. are arranged alternately in a line. Further, the other end surface side of the optical fiber bundle 6 is separated into a light-emitting optical fiber 6B and a light-receiving optical fiber 6C. 7
1 is a sensor section, which is composed of the above-mentioned components 1 to 6.
8は例えば発光ダイオードのような発光素子を用いてい
る光源、9は光源8からの光を分割するビームスプリッ
タ、10は例えばビンフォトダイオードのような受光素
子を用いるモニタ用受光器でアリ、ビームスプリッタ9
により反射された光を受光して光源8の光の強度をモニ
タするためのものである。11は光源8およびモ二り用
受光器10を有している発光回路であシ、モニタ用受光
器10の受光量に応じて光源8に印加する電圧を変動さ
せ光源8の放射光の強度を一定とする。12は投光ファ
イバであり、ビームスプリッタ9を透過した光源8から
の光を伝播し、センサ部7に導く。13は受光ファイバ
でアシ、センサ部7からの出射光を後述の計測用受光器
14に導く。14は受光ファイバ13からの出射光を受
光して光電変換する例えばビンフォトダイオード等のよ
うな計測用受光器、15は計測用受光器14により光電
変換した信号を変換処理して受圧ダイアフラム2にか\
る差圧値に比例した圧力電気変換信号を出力する変換回
路である。なお、投光ファイバ12の出力端と投光用光
ファイバ6Bの束の入力端および受光ファイバ13の入
力端と受光用光ファイバ6Cの束の出力端は不図示の光
コネクタで光学的に接続されている。16は処理部であ
シ、符号8〜11.14および15から示される構成要
素から構成されている。8 is a light source using a light emitting element such as a light emitting diode, 9 is a beam splitter that splits the light from the light source 8, and 10 is a monitor light receiver using a light receiving element such as a bin photodiode. splitter 9
This is for monitoring the intensity of the light from the light source 8 by receiving the light reflected by the light source 8. Reference numeral 11 denotes a light emitting circuit having a light source 8 and a monitoring light receiver 10, which changes the voltage applied to the light source 8 according to the amount of light received by the monitoring light receiver 10, and adjusts the intensity of the light emitted from the light source 8. is constant. Reference numeral 12 denotes a light projection fiber, which propagates the light from the light source 8 that has passed through the beam splitter 9, and guides it to the sensor section 7. A light receiving fiber 13 guides the light emitted from the sensor section 7 to a measuring light receiver 14, which will be described later. 14 is a measurement light receiver such as a bin photodiode that receives the light emitted from the light receiving fiber 13 and converts it photoelectrically; 15 is a measurement light receiver that converts the photoelectrically converted signal by the measurement light receiver 14 and sends it to the pressure receiving diaphragm 2; mosquito\
This is a conversion circuit that outputs a pressure-electric conversion signal proportional to the differential pressure value. Note that the output end of the light emitting fiber 12 and the input end of the bundle of light emitting optical fibers 6B and the input end of the light receiving fiber 13 and the output end of the bundle of light receiving optical fibers 6C are optically connected by optical connectors (not shown). has been done. Reference numeral 16 denotes a processing section, which is composed of components shown by reference numerals 8 to 11, 14, and 15.
次江動作について説明する。測定用圧力2人は第1の室
3A側から受圧ダイアフラム2に作用し、測定用圧力P
Bは第2の室3B側から受圧ダイアフラム2に作用する
。入力されるそれら2つの測定用圧力2人、PBの圧力
差に応じて受圧ダイアフラム2は変形する。一方、処理
部16の発光回路11により変調駆動される光源8から
の放射光はその一部がビームスプリッタ9により反射さ
れモニタ用受光器10に入射し、残りはビームスプリッ
タ9を透過して投光ファイバ12に入射する。モニタ用
受光器10の出力は光源8からの放射光の強度に比例す
るので、モニタ用受光器10の出力に基づいて発光回路
11は光源8の放射光の強度が一定となるように光源8
を制御する。一方、投光ファイバ12に入射した放射光
は不図示の光コネクタと投光用光ファイバ6Bとを介し
て光フアイババンドル6の検出端6Aに導かれ、受圧ダ
イアフラム2を照射する。この照射光は受圧ダイアフラ
ム2の反射面により反射されて、受光用光フアイバ6C
,不図示の光コネクタおよび受光ファイバ13を介して
計測用受光器14に入射する1、ここで、受圧ダイアフ
ラム2は入力される2つの測定用圧力2人、PBの圧力
差に比列して変位し、光フアイババンドル6の検出端6
Aまでの距離りが変化する。投光用光ファイバ6Bから
の照射光は発散光となるので受光用光ファイバ6Cに入
射する反射光の強度Irは次式で表わされる。Tsuge's motion will be explained. The pressure for measurement acts on the pressure receiving diaphragm 2 from the first chamber 3A side, and the pressure for measurement P
B acts on the pressure receiving diaphragm 2 from the second chamber 3B side. The pressure receiving diaphragm 2 deforms in accordance with the pressure difference between the two input measuring pressures and PB. On the other hand, a part of the emitted light from the light source 8 that is modulated and driven by the light emitting circuit 11 of the processing section 16 is reflected by the beam splitter 9 and enters the monitor receiver 10, and the rest passes through the beam splitter 9 and is projected. The light enters the optical fiber 12. Since the output of the monitor light receiver 10 is proportional to the intensity of the emitted light from the light source 8, the light emitting circuit 11 controls the light source 8 based on the output of the monitor light receiver 10 so that the intensity of the light emitted from the light source 8 is constant.
control. On the other hand, the emitted light incident on the light projection fiber 12 is guided to the detection end 6A of the optical fiber bundle 6 via an optical connector (not shown) and the light projection optical fiber 6B, and irradiates the pressure receiving diaphragm 2. This irradiation light is reflected by the reflecting surface of the pressure receiving diaphragm 2 and is transferred to the light receiving optical fiber 6C.
, 1 is input to the measurement light receiver 14 via an optical connector (not shown) and a light receiving fiber 13.Here, the pressure receiving diaphragm 2 receives two input measuring pressures proportional to the pressure difference of PB. The sensing end 6 of the optical fiber bundle 6 is displaced.
The distance to A changes. Since the irradiated light from the light-emitting optical fiber 6B becomes diverging light, the intensity Ir of the reflected light incident on the light-receiving optical fiber 6C is expressed by the following equation.
Ir(X□ ・・・・・・・・・(1)但し、(1)式
において、工◇は投光用光ファイバ6Bから出射する光
の強度である。光源8の放射光の強度は一定値となるよ
うに制御されているので、投光ファイバ12等の光学的
特性が変動しない限り投光用光ファイバ6Bの出射光の
強度Ioは一定値となる。従って、受光用光ファイバ6
Cの入射光の強度Ir即ちこの強度1rに近似的に等し
い受光ファイバ13の出射光の強度を計測用受光器14
にて検知することにより距離りが逆算可能となる。Ir (X Since the intensity Io of the light emitted from the light emitting optical fiber 6B is controlled to be a constant value, unless the optical characteristics of the light emitting fiber 12 etc. change, the intensity Io of the light emitted from the light emitting optical fiber 6B is a constant value.
The intensity Ir of the incident light C, that is, the intensity of the output light of the light receiving fiber 13 that is approximately equal to this intensity 1r is measured by the measuring light receiver 14.
By detecting the distance, the distance can be calculated backwards.
従って、変換回路15は計測用受光器14の光電変換4
8号に基づいて距離りに比例する測定用圧力PAIPB
の差圧に応じた信号を出力する。即ち、距離りと測定用
圧力2人、PBの差圧の関係は事前に既知の差圧とL値
との関係を測定し関係式を得ておけばよく、この求めた
関係式は変換可能なように変換回路工5に予め組込んで
おけばよい。なお、検出端6Aとして光フアイババンド
ル6を用いた理由は圧力測定の安定性や信頼性を向上さ
せるためであシ、検出端6Aでの投光用光ファイバ6B
と受光用光7アイパ6Cとの配列によりセンナ部7の感
度の調整が可能となる。Therefore, the conversion circuit 15 is a photoelectric converter 4 of the measurement light receiver 14.
Measuring pressure PAIPB proportional to distance based on No. 8
Outputs a signal according to the differential pressure. In other words, the relationship between the distance and the pressure difference between two people and PB can be determined by measuring the relationship between the known differential pressure and the L value in advance and obtaining a relational expression, and this obtained relational expression can be converted. It may be incorporated into the conversion circuit 5 in advance. The reason for using the optical fiber bundle 6 as the detection end 6A is to improve the stability and reliability of pressure measurement.
The sensitivity of the sensor section 7 can be adjusted by arranging the light receiving light 7 and the eyeper 6C.
従来の光式圧力測定装置は以上のように構成されている
ので、常にダイアフラムにか\る差圧に応じた出力信号
を絶対値として出力しなければならず、光源の放射光の
強度、投光ファイバでの損失、受光ファイバでの損失、
受圧ダイアフラムの反射特性等の光学的特性を常に一定
レベルに保持することが必要で、回路構成が複雑になっ
たυ、光学特性を維持することが困難であったシ、投光
および受光7アイパの線路の長さや配線の位置の変更が
圧力測定値に影響を及ぼすなど、圧力測定の精度および
信頼性に欠けるなどの問題点があった0
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、用いる光学要素の光学的特性の変化が起きて
も、この変化が圧力の測定値に影響を及ぼさない高精度
お′よび高信頼性の光式圧力測定装置を得ることを目的
とする。Since the conventional optical pressure measuring device is configured as described above, it must always output an output signal as an absolute value according to the differential pressure across the diaphragm. Loss in optical fiber, loss in receiving fiber,
It was necessary to maintain the optical characteristics such as the reflection characteristics of the pressure receiving diaphragm at a constant level at all times, which made the circuit configuration complicated. There were problems such as a lack of accuracy and reliability in pressure measurement, such as changes in the length of the line or the position of the wiring affecting the pressure measurement value. This invention aims to solve the above problems. The aim of the present invention is to obtain a highly accurate and highly reliable optical pressure measuring device in which even if the optical characteristics of the optical elements used change, this change does not affect the measured pressure value. purpose.
この発明に係る光式圧力測定装置は、光源からの光を光
伝送した光を投光手段により収束光、平行光および拡散
角度の小さな拡散光のいずれかにして測定用圧力により
変位する反射面に投光し、この投光々で反射面を介して
第1および第2の光導波手段からなる受光手段の入射面
に光スポットを形成し、反射面の変位に応じた光量の光
を第1および第2の光導波手段に各々入射し、第1およ
び第2の光導波手段からの出射光を個別に各受光素子で
受けて光電変換し、これら光電変換した信号に基づいて
所定の式に従って演算して比をとって変換手段から測定
用圧力の大きさに応じたレベルの圧力電気変換信号とし
て出力するようにしたものである。The optical pressure measuring device according to the present invention is characterized in that the light transmitted from the light source is converted into one of convergent light, parallel light, and diffused light with a small diffusion angle by the light projecting means, and the reflecting surface is displaced by the pressure for measurement. The projected light beams form a light spot on the incident surface of the light receiving means consisting of the first and second optical waveguide means via the reflecting surface, and the amount of light corresponding to the displacement of the reflecting surface is transmitted to the first The output light from the first and second optical waveguides is individually received by each light receiving element and photoelectrically converted, and a predetermined formula is calculated based on these photoelectrically converted signals. The conversion means calculates the ratio and outputs it as a pressure-electrical conversion signal at a level corresponding to the magnitude of the measurement pressure.
この発明における光式圧力測定装置は、測定用圧力・k
よシ変位する反射面から反射され受光手段の入射面上に
形成された光スポットが反射面の変位により移動するこ
とを利用して受光手段の第1および第2の光導波手段の
入射光量を異ならしめ、変換手段が第1および第2の光
導波手段からの出射光を個別に受けて光電変換し、これ
ら光電変換した信号に基づいて所定の弐に従って演算し
て比をとって出力することにより、用いる光学要素の光
学的特性の変化による影響の成分を消去した形で圧力測
定結果の圧力電気変換信号を出力する。The optical pressure measuring device in this invention has a measuring pressure k
The amount of light incident on the first and second optical waveguide means of the light receiving means is controlled by utilizing the fact that the light spot reflected from the reflecting surface that is displaced and formed on the incident surface of the light receiving means moves due to the displacement of the reflecting surface. the converting means individually receives and photoelectrically converts the emitted light from the first and second optical waveguide means, calculates the ratio according to a predetermined value based on these photoelectrically converted signals, and outputs the ratio. As a result, a pressure-electric conversion signal of the pressure measurement result is output in a form in which components affected by changes in the optical characteristics of the optical element used are eliminated.
以下、この発明の一実施例を図について説明する0
第1図はこの発明の一実施例の全体の断面構成を示し、
図において、符号1.2.3A、3B、4A、5A。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be explained with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall cross-sectional structure of one embodiment of the present invention,
In the figure, symbols 1.2.3A, 3B, 4A, and 5A.
4.5.8.12は従来例と同一の構成要素であり、そ
の説明を省略する。20は発光回路であり、光源8を有
し、この光源8を発光させる。21はセンナ部本体1に
設けられ受圧ダイアフラム2の面に対して斜めに設けら
れ九投光用孔であり、投光ファイバ12の光源8の端部
側とは反対の端部を例えば接着剤等を介して保持してい
る。22は投光用孔21内に保持されたレンズでアシ、
投光ファイバ12から出射する光を集束して、収束光、
平行光もしくは拡散角度の小さな拡散光として受圧ダイ
アフラム2に第2の室3Bを介して投光する。4.5.8.12 are the same components as in the conventional example, and their explanation will be omitted. 20 is a light emitting circuit, which has a light source 8 and causes this light source 8 to emit light. Reference numeral 21 denotes nine light emitting holes provided in the sensor main body 1 and diagonally with respect to the surface of the pressure receiving diaphragm 2. It is maintained through etc. 22 is a lens held in the light projection hole 21;
The light emitted from the light projection fiber 12 is focused to produce convergent light,
The light is projected onto the pressure receiving diaphragm 2 via the second chamber 3B as parallel light or diffused light with a small diffusion angle.
23は受圧ダイアフラム2からの反射光を入射して伝送
する第1の光導波手段としての第1の受光ファイババン
ドル、24は同じく受圧ダイアフラム2からの反射光を
入射して伝送する第2の光導波手段としての第2の受光
ファイババンドルである。第1および第2の受光ファイ
ババンドル23゜240入射側端部は投光ファイバ12
により受圧ダイアフラム2に投光され反射された光を入
射するようにセンサ部本体1に保持されている。第2の
室3B側に露呈されている第1および第2の受光ファイ
ババンドル23.24の入力端である検出端25は第2
図に示すように層状に光ファイバを積重ねて形成された
第1の受光ファイババンドル23の入力端23Aと同じ
く層状に光7アイパを積重ねて形成された第2の受光フ
ァイババンドル24の入力端24Aとからなり、入力端
23Aは入力端24Aより投光ファイバ12の出力端に
近い位置にある。Reference numeral 23 denotes a first light-receiving fiber bundle serving as a first optical waveguide means for transmitting the reflected light from the pressure-receiving diaphragm 2, and 24 a second light-receiving fiber bundle for transmitting the reflected light from the pressure-receiving diaphragm 2. A second light-receiving fiber bundle is used as a wave means. The first and second light-receiving fiber bundles 23°240 have the light-emitting fiber 12 at the input side end.
It is held in the sensor main body 1 so that the light projected and reflected by the pressure receiving diaphragm 2 is incident thereon. The detection end 25, which is the input end of the first and second light-receiving fiber bundles 23 and 24 exposed to the second chamber 3B side, is connected to the second chamber 3B.
As shown in the figure, the input end 23A of the first light-receiving fiber bundle 23 is formed by stacking optical fibers in a layered manner, and the input end 24A of the second light-receiving fiber bundle 24 is similarly formed by stacking optical fibers in a layered manner. The input end 23A is located closer to the output end of the light projecting fiber 12 than the input end 24A.
第2図の一点鎖線で示したように第1の受光ファイババ
ンドルの入力端23Aと第2の受光ファイババンドルの
入力端24Aとの境界は受圧ダイアフラム2からの反射
光により検出端25に形成される光スボソ) 25Aが
受圧ダイアフラム2の変位により移動する方向(第2図
の矢印人で示されている)と交叉する位置にある。この
実施例においては、検出端25の境界は光スポット25
Aが移動する方向と略直交する位置にある。As shown by the dashed line in FIG. 2, the boundary between the input end 23A of the first light receiving fiber bundle and the input end 24A of the second light receiving fiber bundle is formed at the detection end 25 by the reflected light from the pressure receiving diaphragm 2. 25A is located at a position intersecting the direction in which the pressure receiving diaphragm 2 moves due to displacement (indicated by the arrow in FIG. 2). In this embodiment, the boundary of the detection end 25 is the light spot 25
It is located at a position substantially perpendicular to the direction in which A moves.
26は第1の受光ファイババンドル23の出射光を受光
する位置に配置された例えばビンフォトダイオードのよ
うな光電変換効果形光センサとしての第1の計測用受光
器、27&−1,第2の受光ファイババンドル24の出
射光を受光する位置に配置された例えばビンフォトダイ
オードのような光電変換効果形光センサとしての第2の
計測用受光器である。28は変換回路であり、第1およ
び第2の計測用受光器26.27を有し、第1および第
2の計測用受光器26.27に各々流れる電流I A
l I Bに基づいて所定の演算を行なって比をとシ差
圧Pに応じた圧力電気変換信号を出力する。Reference numeral 26 denotes a first measurement light receiver as a photoelectric conversion effect type optical sensor such as a bin photodiode, which is arranged at a position to receive the emitted light of the first light receiving fiber bundle 23; This is a second measuring light receiver, which is a photoelectric conversion effect type optical sensor such as a bin photodiode, and is arranged at a position to receive the light emitted from the light receiving fiber bundle 24. 28 is a conversion circuit, which has first and second measurement light receivers 26.27, and a current IA flowing through each of the first and second measurement light receivers 26.27.
A predetermined calculation is performed based on l I B to determine the ratio, and a pressure-electric conversion signal corresponding to the differential pressure P is output.
なお、例えばこの変換回路28としては、計測用受光器
26.27と、計算用受光器26.27の出力電流に基
づいて演算する演算回路とふら、構、成される。Note that, for example, the conversion circuit 28 is composed of a measurement light receiver 26, 27 and an arithmetic circuit that performs calculations based on the output current of the calculation light receiver 26, 27.
29はセンサ部であり、符号1.2,4.5.3A、3
B 。29 is a sensor section, and symbols 1.2, 4.5.3A, 3
B.
4A、5Aで示される構成要素から構成される。30は
処理部であり、符号8,20.26〜28で示される構
成要素から構成される。なお、第1および第2の室3A
、3Bと第1および第2のキャピラリ4,5には不図示
の非圧da 註の透光性液体が充填されている。It is composed of components indicated by 4A and 5A. Reference numeral 30 denotes a processing section, which is composed of components indicated by reference numerals 8, 20, and 26 to 28. In addition, the first and second chambers 3A
, 3B and the first and second capillaries 4 and 5 are filled with a non-pressure translucent liquid (not shown).
次に、この実施例の動作について説明する。処理部30
の発光回路20により変調駆動された光源8からの変調
放射光は投光ファイバ12に入射し、出力端一まで伝送
後再び放射状に出射される。Next, the operation of this embodiment will be explained. Processing section 30
The modulated radiation from the light source 8 modulated and driven by the light emitting circuit 20 enters the projection fiber 12, is transmitted to the output end, and then is radially emitted again.
この出射光は投光レンズ22により集束され、例えば平
行光となり、光スポットの状態で受圧ダイアフラム2の
反射面に照射される。この照射光は受圧ダイアフラム2
によ受光スポットの状態のまメ正反射し検出端25に到
達する。これKより検出端25に形成された反射光スポ
ット25Aの検出端25上での位置は、受圧ダイアフラ
ム2の位置、つまり測定用圧力2人、PBの差圧の借に
対応している。This emitted light is focused by the projection lens 22, becomes, for example, parallel light, and is irradiated onto the reflective surface of the pressure receiving diaphragm 2 in the form of a light spot. This irradiation light is applied to the pressure receiving diaphragm 2.
The light received by the spot is specularly reflected and reaches the detection end 25. The position of the reflected light spot 25A formed on the detection end 25 by this K corresponds to the position of the pressure receiving diaphragm 2, that is, the pressure difference between the two measurement pressures and PB.
例えば、差圧O即ちpA−pBの場合には、第2図03
+に示すように、反射光スボッ) 25Aは第1および
第2の受光ファイババンドルの入力端23A 、24A
により等分割される。2人>Psの場合には、差圧によ
り受圧ダイアフラム2は第2の室3B側に押されて変形
し、第2回置に示すように反射光スポット25Aは第2
の受光ファイババンドルの入力端24Aより第1の受光
ファイババンドルの入力端23A側に寄る。Pa<PB
の場合には、PA>PBの場合とは逆となシ、第2図C
)に示すように反射光スボツ) 25Aは第2の受光7
アイパパンドルの入力端24A側に寄る。For example, in the case of differential pressure O, that is, pA-pB,
25A is the input end 23A, 24A of the first and second light-receiving fiber bundles.
divided into equal parts. In the case of 2 people>Ps, the pressure receiving diaphragm 2 is pushed and deformed toward the second chamber 3B by the pressure difference, and the reflected light spot 25A becomes the second chamber 3B as shown in the second position.
The input end 23A of the first light receiving fiber bundle is closer to the input end 23A of the first light receiving fiber bundle than the input end 24A of the first light receiving fiber bundle. Pa<PB
In the case of , contrary to the case of PA>PB, Fig. 2C
) 25A is the second light receiving 7
Move to the input end 24A side of the Aipapander.
上述したように、反射光スポット25Aの検出端25で
の位置とよって、第1および第2の受光ファイババンド
ル23.24に各々入射する光量が異なる。第1および
第2の受光ファイババンドル23゜24に入射した各党
は、光伝送された後筒1および第2の計測用受光器26
.27で各々受光される。この受光により、計測用受光
器26.27により各々電流I A l I Bが得ら
れる。As described above, the amount of light incident on the first and second light-receiving fiber bundles 23 and 24 differs depending on the position of the reflected light spot 25A at the detection end 25. Each beam incident on the first and second light receiving fiber bundles 23 and 24 is optically transmitted to the rear tube 1 and the second measurement light receiver 26.
.. The light is received at 27, respectively. As a result of this light reception, currents I A l I B are obtained by the measurement light receivers 26 and 27, respectively.
ここで、測定用圧力pA 、pBの差圧222人−pB
ばとして示される。Here, the pressure for measurement pA, the differential pressure of pB 222 people - pB
It is shown as
(2)式において、分子の(iA−iB)は反射光スポ
ット25Aの検出端25での位置に依存した値を、分母
の(IA+tB)は計測に有効な総パワーを示す。即ち
、分母は、光源8、投光ファイバ12、レンズ22、受
圧ダイアフラム2の反射面等の光学要素の光学特性の変
動による影響による誤差成分と光学特性の変動を受けな
いときの絶対的総パワーの成分とを含むが、分子は分母
と同じ光学特性の変動による誤差成分と反射光スポラ)
25Aの検出端25の位置により影響される成分とを
含む。従って、(2)式に示したように、両者の比を取
ることにより上述の光学要素の光学特性の変動により影
響される共通の誤差成分が消去され、絶対的総パワーに
対する反射光スポラ) 25Aの検出端25での位置に
対応する値が得られる。この(2)式の右辺の演算は変
換回路24で行なわれる。予め、受圧ダイアフラム2に
かけた既知の差圧と(2)式の演算値との実測により得
た演算式を行なう回路を組込んでいる変換回路28は上
述のようにして得た値から受圧ダイアフラム2にか\る
差圧Pに比例した値の圧力電気変換信号を出力する。In equation (2), the numerator (iA-iB) indicates a value that depends on the position of the reflected light spot 25A at the detection end 25, and the denominator (IA+tB) indicates the total power effective for measurement. That is, the denominator is the error component due to the influence of fluctuations in the optical characteristics of optical elements such as the light source 8, the light emitting fiber 12, the lens 22, and the reflecting surface of the pressure receiving diaphragm 2, and the absolute total power when the fluctuations in optical characteristics are not affected. (The numerator is the same as the denominator, including error components due to fluctuations in optical properties and reflected light spora)
25A, which is influenced by the position of the detection end 25. Therefore, as shown in equation (2), by taking the ratio of the two, the common error component affected by the fluctuation of the optical characteristics of the optical elements mentioned above is eliminated, and the reflected light spoiler with respect to the absolute total power is 25A. A value corresponding to the position at the detection end 25 is obtained. The calculation on the right side of equation (2) is performed by the conversion circuit 24. The conversion circuit 28 incorporates a circuit that performs an arithmetic expression obtained by actually measuring the known differential pressure applied to the pressure receiving diaphragm 2 and the calculated value of equation (2). It outputs a pressure-electrical conversion signal with a value proportional to the differential pressure P.
なお、上記実施例において電流I A ”’ I Dを
リニア増幅器を用いて増幅して得た電流を(2)式の対
応する項に投入して(2)式の右辺の演算を行なっても
よい。In the above embodiment, even if the current obtained by amplifying the current I A '' I D using a linear amplifier is input into the corresponding term of Equation (2) and the calculation on the right side of Equation (2) is performed, good.
また、上記実施例において、変調光を用いる場合、変換
回路28は発光回路20から変調信号を入力して、変調
光の周波数9位相に同期させてサンプリングを行なって
もよい。また、光源8かの出射光は変調光でなくとも連
続光でもよい。Further, in the above embodiment, when using modulated light, the conversion circuit 28 may input a modulated signal from the light emitting circuit 20 and perform sampling in synchronization with the frequency 9 phase of the modulated light. Furthermore, the light emitted from the light source 8 need not be modulated light but may be continuous light.
上記実施例では光スポットを得る目的でレンズ22を用
いたが、投光ファイバ12からの出射光の発散角が/h
さければレンズ22は必要ない。また、差圧Pを求める
のに(2)式を示したが、であってもよいし、差圧p=
pB−pAの場合には、もしくは、
であってもよい。In the above embodiment, the lens 22 is used for the purpose of obtaining a light spot, but the divergence angle of the light emitted from the projection fiber 12 is /h.
If not, the lens 22 is not necessary. In addition, although equation (2) is shown to obtain the differential pressure P, it may also be the case that the differential pressure p=
In the case of pB-pA, it may be or.
さらに、上記実施例では差圧計測について説明したが、
単に圧力を計測するのに適用できることは勿論である。Furthermore, although differential pressure measurement was explained in the above embodiment,
Of course, it can be applied to simply measuring pressure.
また、シールダイアフラム4A、5Aおよび圧縮性液体
は必らずしも必要でなく、例えば空気圧をそのま\直接
受圧ダイアフラムにかける光式圧力測定装置であっても
よい。Further, the seal diaphragms 4A, 5A and the compressible liquid are not necessarily required, and an optical pressure measuring device may be used, for example, to directly apply air pressure to the pressure receiving diaphragm.
さらに、投光ファイバ12の代りにファイババンドルを
用いることもでき、第1および第2のファイババンドル
23.24の代シに各々1本の光ファイバを用いること
もできる。Furthermore, a fiber bundle can be used instead of the light projecting fiber 12, and one optical fiber can be used in each of the first and second fiber bundles 23, 24.
さらに、また、第1および第2の計測用受光器26.2
7としては光導電効果形光センサを用いてもよいし、上
記実施例では電流IAolBを用いたが電流I A 、
I Bを抵抗に流して電圧値として7人、VBを取出し
、電流I A、I Bの代りに電圧7人、VBを用いて
(2)式等の同様の演算を行なって圧力電気変換信号を
得てもよい。Furthermore, the first and second measurement light receivers 26.2
As 7, a photoconductive effect type optical sensor may be used.Although the current IAolB was used in the above embodiment, the current IA,
Flow IB through a resistor, take out the voltage value VB, and use the voltage VB instead of the currents IA and IB to perform similar calculations such as equation (2) to obtain the pressure-electric conversion signal. You may obtain .
さらに、外光の影響が少ない場合には変調光としないで
連続光を用いてもよい。Furthermore, if the influence of external light is small, continuous light may be used instead of modulated light.
〔発明の効果」
以上のように、この発明によれば測定用圧力により変位
する反射面からの反射光を変位に応じた光量で2経路の
受光手段によりラ光し、受光手段から出射される各々の
光を光電変換した信号に基づいて所定の式に従って演算
して比をとって出力するように構成したので、用いる光
学要素の光学特性の変動による測定値の影響を排除する
ことができ、常に高精度および高信頼性のものが得られ
る効果を有する。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the reflected light from the reflecting surface displaced by the measuring pressure is reflected by the two-path light receiving means at an amount of light corresponding to the displacement, and is emitted from the light receiving means. Since the structure is configured to calculate the ratio based on the signal obtained by photoelectrically converting each light according to a predetermined formula and output it, it is possible to eliminate the influence of the measured value due to fluctuations in the optical characteristics of the optical elements used. This has the effect of always providing high precision and high reliability.
第1図はこの発明の一実施例を示す断面構成図、第2図
は第1図の検出端に形成された反射光スポットの各状態
を示す正面図、第3図は従来例の光式圧力センサ装置を
示す断面構成図、第4図は第3図の検出端の構成を示す
図である。
図において、2は受圧ダイアフラム、4A 、5Aはシ
ールダイアフラム、8は光源、12は投光ファイバ、2
0は発光回路、22はレンズ、23は第1の光導波手段
、24は第2の光導波手段、25は検出端、23Aは第
1の光導波手段の入力端、24Aは第2の光導波手段の
入力端、25Aは反射光スポット、26は第1の計測用
受光器、27は第2の計測用受光器、28は変換回路。
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。Fig. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a front view showing various states of the reflected light spot formed at the detection end of Fig. 1, and Fig. 3 is a conventional optical system. FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram showing the pressure sensor device, and FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the detection end of FIG. 3. In the figure, 2 is a pressure receiving diaphragm, 4A and 5A are seal diaphragms, 8 is a light source, 12 is a light emitting fiber, 2
0 is a light emitting circuit, 22 is a lens, 23 is a first optical waveguide, 24 is a second optical waveguide, 25 is a detection end, 23A is an input end of the first optical waveguide, and 24A is a second optical waveguide. The input end of the wave means, 25A is a reflected light spot, 26 is a first measurement light receiver, 27 is a second measurement light receiver, and 28 is a conversion circuit. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
る変位手段と、光源を有し該光源からの光を光伝送して
出射して前記反射面に投光する投光手段と、前記反射面
により反射された前記光を入射して光伝送する受光手段
と、該受光手段からの出射光を受けて前記測定圧用圧力
の大きさに応じたレベルの圧力電気変換信号に変換する
変換手段とを有する光式圧力センサ装置において、前記
投光手段は、収束光、平行光および拡散角度の小さな拡
散光のいづれかで投光し、該投光により前記反射面を介
して入射面に光スポットが形成される前記受光手段は第
1および第2の光導波手段からなり、前記第1および第
2の光導波手段の入射面の境界は前記反射面の変位によ
り前記入射面上での前記光スポットの移動する方向と交
叉する位置に配置され、前記変換手段は、前記第1およ
び第2の光導波手段の出射光を個別に各受光素子で受け
て光電変換し、該光電変換した信号に基づいて所定の式
に従つて演算して比をとつて出力することを特徴とする
光式圧力測定装置。a displacement means that has a reflective surface and is displaced together with the reflective surface due to measurement pressure; a light projection means that has a light source that transmits and emits light from the light source and projects it onto the reflective surface; a light receiving means for transmitting the light reflected by the surface; and a converting means for receiving the light emitted from the light receiving means and converting it into a pressure-electrical conversion signal having a level corresponding to the magnitude of the measuring pressure. In the optical pressure sensor device, the light projecting means projects one of convergent light, parallel light, and diffused light with a small diffusion angle, and the light projecting causes a light spot to be formed on the incident surface via the reflective surface. The light receiving means formed includes first and second optical waveguide means, and the boundary between the incident surfaces of the first and second optical waveguide means forms the light spot on the incident surface due to the displacement of the reflective surface. The converting means receives the emitted light from the first and second optical waveguide means individually with each light receiving element, photoelectrically converts the received light, and converts the output light based on the photoelectrically converted signal. An optical pressure measuring device characterized in that it calculates a ratio according to a predetermined formula and outputs the result.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22052685A JPS6280529A (en) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | Optical system pressure measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22052685A JPS6280529A (en) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | Optical system pressure measuring instrument |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6280529A true JPS6280529A (en) | 1987-04-14 |
Family
ID=16752386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22052685A Pending JPS6280529A (en) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | Optical system pressure measuring instrument |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6280529A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2720827A1 (en) * | 1994-06-06 | 1995-12-08 | Theobald A | Optoelectronic differential pressure sensor for measuring very low pressure values |
-
1985
- 1985-10-03 JP JP22052685A patent/JPS6280529A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2720827A1 (en) * | 1994-06-06 | 1995-12-08 | Theobald A | Optoelectronic differential pressure sensor for measuring very low pressure values |
NL1000502C2 (en) * | 1994-06-06 | 1996-01-19 | Theobald S A A | Differential pressure gauge. |
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