JP2002031560A - Optical liquid level sensor - Google Patents
Optical liquid level sensorInfo
- Publication number
- JP2002031560A JP2002031560A JP2000216532A JP2000216532A JP2002031560A JP 2002031560 A JP2002031560 A JP 2002031560A JP 2000216532 A JP2000216532 A JP 2000216532A JP 2000216532 A JP2000216532 A JP 2000216532A JP 2002031560 A JP2002031560 A JP 2002031560A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- end side
- liquid level
- liquid
- unit
- 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
Links
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構造で、測定する液体の種類に制限さ
れずに連続的にレベル検出が行える光学式液面レベルセ
ンサを提供すること。
【解決手段】 測定する液体とは異なる屈折率を有し、
矩形状の横断面の大きさが、液中に配置される一端側か
ら空気中に配置される他端側に向かって次第に小さくな
るように形成される中実棒状の導光体によって液面レベ
ルを検出するセンシング部2を構成し、前記一端側また
は前記他端側に、当該一端側または当該他端側の端面に
向けて光を投射する投射部3を配置し、前記他端側に当
該センシング部内を前記一端側から伝搬してきた光を外
部に出射する出射部を設けてあることを特徴としてい
る。
(57) [Problem] To provide an optical liquid level sensor having a simple structure and capable of continuously detecting a level without being limited by the type of liquid to be measured. The liquid has a different refractive index from the liquid to be measured,
The level of the liquid is determined by a solid rod-shaped light guide formed such that the size of the rectangular cross section gradually decreases from one end located in the liquid toward the other end located in the air. A sensing unit 2 that detects light, a projection unit 3 that projects light toward the end surface of the one end or the other end is disposed on the one end or the other end, and the projection unit 3 is disposed on the other end. An emission unit is provided for emitting the light propagating from the one end side in the sensing unit to the outside.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、容器などに収容さ
れた液体の液面レベルを光学的に検出する光学式液面レ
ベルセンサに関する。The present invention relates to an optical liquid level sensor for optically detecting the liquid level of a liquid contained in a container or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、液面レベルセンサとしては、例え
ば、特開平8−14984号公報に開示された水位セン
サが知られている。この水位センサは、図6に示すよう
なセンサ本体101を要部としている。このセンサ本体
101は、内側の中空パイプ102と、外側の外装パイ
プ103とを備えている。中空パイプ102の外周に
は、ステンレス管104が螺旋状に巻き付けられてい
る。外装パイプ103の外周には、複数の貫通孔105
が設けられている。これらの貫通孔105は、中空パイ
プ102と外装パイプ103との間の室106に水を導
入したり、この室106内の水を外部へ排出するもので
ある。また、ステンレス管104の内部には、温度測定
用光ファイバ107が挿通されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a liquid level sensor, for example, a water level sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-14984 is known. This water level sensor has a sensor main body 101 as shown in FIG. 6 as a main part. The sensor main body 101 includes an inner hollow pipe 102 and an outer armature pipe 103. A stainless pipe 104 is spirally wound around the outer periphery of the hollow pipe 102. A plurality of through holes 105 are provided on the outer circumference of the exterior pipe 103.
Is provided. These through holes 105 are for introducing water into a chamber 106 between the hollow pipe 102 and the exterior pipe 103 and for discharging water in the chamber 106 to the outside. An optical fiber 107 for temperature measurement is inserted through the inside of the stainless steel tube 104.
【0003】動作を概略説明する。この水位センサで
は、ステンレス管104に電流を流して発熱させ、ステ
ンレス管104の内側に挿通されている温度測定用光フ
ァイバ107の温度を上昇させる。[0003] The operation will be briefly described. In this water level sensor, a current is caused to flow through the stainless steel pipe 104 to generate heat, and the temperature of the temperature measuring optical fiber 107 inserted inside the stainless steel pipe 104 is increased.
【0004】この状態において、センサ本体101の室
106が浸水すると、浸水した液体の水位以下の領域で
は、温度測定用光ファイバ107の温度が低下する。こ
の温度測定用光ファイバ107に光信号を入射し、ラマ
ン散乱光を発生させる。In this state, when the chamber 106 of the sensor body 101 is submerged, the temperature of the temperature measuring optical fiber 107 decreases in a region below the level of the submerged liquid. An optical signal is incident on the optical fiber for temperature measurement 107 to generate Raman scattered light.
【0005】このラマン散乱光のレベルや周波数は、温
度測定用光ファイバ107の温度や長さに応じて変化す
る。このため、温度測定用光ファイバ107で発生した
ラマン散乱光を分析することにより、温度が低下した領
域の温度測定用光ファイバ107の長さ、つまり水位が
明らかにできる。The level and frequency of the Raman scattered light change according to the temperature and length of the temperature measuring optical fiber 107. Therefore, by analyzing the Raman scattered light generated in the temperature measuring optical fiber 107, the length of the temperature measuring optical fiber 107 in the region where the temperature has decreased, that is, the water level can be clarified.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の液面レベルセンサにおいては、以下列挙するような問
題があった。まず、センシング部(ステンレス管10
4)が金属材料を使用するので、適用できる液体の範囲
に制限がある。また、予めステンレス管104を加熱
し、内部に挿通してある温度測定用光ファイバ107の
温度を上昇させておく方式であるが、ステンレス管10
4の温度を一定に保つことが容易ではない。さらに、水
位や水流の変化が少ないところでは、中空パイプ102
周囲の液体が加熱されてしまい、連続検出が難しい。加
えて、ラマン散乱光の発生とその変化を検出するための
回路横成が複雑になる。However, the above-described conventional liquid level sensor has the following problems. First, the sensing part (stainless steel tube 10
Since 4) uses a metal material, the range of applicable liquids is limited. In addition, the stainless steel tube 104 is heated in advance to increase the temperature of the temperature measuring optical fiber 107 inserted therein.
It is not easy to keep the temperature of 4 constant. Further, where there is little change in water level or water flow, the hollow pipe 102
The surrounding liquid is heated, making continuous detection difficult. In addition, the formation of Raman scattered light and the circuit configuration for detecting its change become complicated.
【0007】本発明は、上記事情に盤みてなされたもの
であり、その目的は、簡単な構造で、測定する液体の種
類に制限されずに連続的にレベル検出が行える光学式液
面レベルセンサを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an optical liquid level sensor capable of continuously detecting a level without being limited by the type of liquid to be measured. Is to provide.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上紀の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の光学式液面レベルセンサは、測
定する液体とは異なる屈折率を有し、矩形状の横断面の
大きさが、液中に配置される一端側から空気中に配置さ
れる他端側に向かって次第に小さくなるように形成され
る中実棒状の導光体によって液面レベルを検出するセン
シング部を構成し、前記一端側または前記他端側に、当
該一端側または当該他端側の端面に向けて光を投射する
投射部を配置し、前記他端側に当該センシング部内を前
記一端側から伝搬してきた光を外部に出射する出射部を
設けてあることを特徴とする請求項1に記載の発明によ
れば、センシング部に、矩形状の横断面の大きさが、液
中に配置される一端側から空気中に配置される他端側に
向かって次第に小さくなるように形成される中実棒状の
導光体を用いるので、液中の一端側から空気中の他端側
に向かって伝搬する光は、スネルの法則に従って、境界
面で反射を繰り返しながら伝搬する。その際に境界面へ
の入射角は、次第に大きくなっていく。その結果、空気
中の部分では大部分が境界面で反射されるが、液中部分
では反射と屈折が行われるので、一部が外部の液中へ放
射され伝搬光の光量が減少する。したがって、出射部か
ら出射される光量(強度)は、液中部分の長さに線形的
に対応したものとなり、液面レベルの変化が検出でき
る。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the object of the age, an optical liquid level sensor according to claim 1 has a refractive index different from that of a liquid to be measured, and has a rectangular cross section. A sensing unit for detecting a liquid level by a solid rod-shaped light guide formed so that the size of the liquid crystal becomes gradually smaller from one end arranged in the liquid toward the other end arranged in the air. Comprising, on the one end side or the other end side, a projection unit that projects light toward the end surface of the one end side or the other end side, and the sensing unit on the other end side from the one end side. According to the first aspect of the present invention, an emission unit that emits the propagated light to the outside is provided, and the sensing unit has a rectangular cross-section that is arranged in the liquid. From one end to the other end located in the air. Since a solid rod-shaped light guide formed so as to be used is used, light propagating from one end in the liquid toward the other end in the air repeats reflection at the boundary surface according to Snell's law. Propagate. At that time, the angle of incidence on the interface gradually increases. As a result, in the part in the air, most of the light is reflected on the boundary surface, but in the part in the liquid, reflection and refraction are performed. Therefore, the amount of light (intensity) emitted from the emission unit linearly corresponds to the length of the submerged portion, and a change in the liquid level can be detected.
【0009】請求項2に記載の光学式液面レベルセンサ
は、請求項1に記載の光学式液面レベルセンサにおい
て、前記出射部は前記他端側の端面または側周面に形成
されるとともに、当該他端側に前記出射部からの出射光
を受ける受光部と前記他端側の端面に向けて光を投射す
る前記投射部とを配置し、前記一端側の端面を傾斜端面
に形成するとともに、前記傾斜端面に前記投射部から投
射され伝搬してきた光を全反射して前記他端側に向けて
伝搬させる鏡面反射部を設けてあることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided the optical liquid level sensor according to the first aspect, wherein the emission portion is formed on the end face or the side peripheral face on the other end side. A light-receiving unit that receives light emitted from the light-emitting unit and the projection unit that projects light toward the end surface of the other end are disposed on the other end, and the end surface of the one end is formed as an inclined end surface. In addition, a specular reflection portion is provided on the inclined end surface so as to totally reflect the light projected and propagated from the projection portion and propagate the light toward the other end.
【0010】請求項2に記載の発明によれば、液中の一
端側に設けた鏡面反射部により空気中の他端側に戻され
る光が、境界面で反射を繰り返しながら他端側に到達す
る。したがって、投射部と受光部が空気中の他端側に集
中配置した状態で液面レベルの変化が検出できる。According to the second aspect of the invention, the light returned to the other end in the air by the mirror reflection portion provided at one end in the liquid reaches the other end while repeating reflection at the boundary surface. I do. Therefore, a change in the liquid level can be detected in a state where the projecting unit and the light receiving unit are concentratedly arranged on the other end side in the air.
【0011】また、請求項3に記載の光学式液面レベル
センサは、請求項1に記載の光学式液面レベルセンサに
おいて、前記出射部は前記他端側の端面または側周面に
形成されるとともに、当該他端側に前記出射部からの出
射光を受ける受光部を配置し、前記一端側に当該一端側
の端面に向けて所定の角度で光を投射する投射部を配置
してあることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the optical liquid level sensor according to the first aspect, the emission portion is formed on an end surface or a side peripheral surface of the other end. In addition, a light receiving unit that receives light emitted from the light emitting unit is disposed on the other end side, and a projection unit that projects light at a predetermined angle toward the end surface of the one end side is disposed on the one end side. It is characterized by the following.
【0012】請求項3に記載の発明によれば、液中の一
端側の端面に光を所定の角度傾けて投射するので、入射
光を境界面で反射させながら空気中の他端側へ向かわせ
ることができる。したがって、液面レベルの変化が検出
できる。According to the third aspect of the present invention, since the light is projected onto the one end side of the liquid at an inclined angle, the incident light is reflected toward the other end in the air while being reflected at the boundary surface. Can be changed. Therefore, a change in the liquid level can be detected.
【0013】また、請求項4に記載の光学式液面レベル
センサは、請求項1に記載の光学式液面レベルセンサに
おいて、前記出射部は前記他端側の端面または側周面に
形成されるとともに、当該他端側に前記出射部からの出
射光を受ける受光部を配置し、前記一端側の端面を傾斜
端面に形成するとともに、前記傾斜端面に向けて光を投
射する投射部を配置してあることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the optical liquid level sensor according to the first aspect, the emission portion is formed on an end surface or a side peripheral surface of the other end. And a light receiving unit for receiving the light emitted from the light emitting unit is disposed on the other end side, and an end surface on the one end side is formed as an inclined end surface, and a projection unit for projecting light toward the inclined end surface is arranged. It is characterized by having been done.
【0014】請求項4に記載の発明によれば、液中の一
端側の端面を傾斜して形成し、その傾斜端面に向けて光
を投射するので、入射光を境界面で反射させながら空気
中の他端側へ向かわせることができる。したがって、液
面レベルの変化が検出できる。According to the fourth aspect of the present invention, since one end surface in the liquid is formed to be inclined and light is projected toward the inclined end surface, the air is reflected while reflecting the incident light on the boundary surface. It can be directed to the other end inside. Therefore, a change in the liquid level can be detected.
【0015】請求項5に記載の光学式液面レベルセンサ
は、測定する液体とは異なる屈折率を有し、その屈折率
が、液中に配置される一端側から空気中に配置される他
端側に向かって次第に小さくなるように形成される中実
棒状の導光体によって液面レベルを検出するセンシング
部を構成し、前記一端側に当該一端側の端面に向けて所
定の角度で光を投射する投射部を配置し、前記他端側に
当該他端側からの出射光を受ける受光部を配置してある
ことを特徴とする。The optical liquid level sensor according to the present invention has a refractive index different from that of the liquid to be measured, and the refractive index is arranged in the air from one end disposed in the liquid. A solid bar-shaped light guide formed so as to gradually decrease toward the end side constitutes a sensing unit for detecting a liquid level, and the one end side emits light at a predetermined angle toward the end surface on the one end side. And a light receiving unit that receives light emitted from the other end is disposed on the other end.
【0016】請求項5に記載の発明によれば、センシン
グ部に、液中に配置される一端側から空気中に配置され
る他端側に向かって屈折率が次第に小さくなるように形
成される中実棒状の導光体を用いるので、液中の一端側
から入射された光は、スネルの法則に従って屈折率の変
化に従って屈折を繰り返しながら空気中の他端側へ伝搬
していく。このとき、液中部分では一部が外部の液中へ
放射され伝搬光の光量が減少するるが、空気中の部分で
は大部分が境界面で反射される。したがって、受光部に
到達する光量(強度)は、液中部分の長さに線形的に対
応したものとなり、液面レベルの変化が検出できる。According to the fifth aspect of the present invention, the sensing portion is formed such that the refractive index gradually decreases from one end located in the liquid to the other end located in the air. Since a solid rod-shaped light guide is used, light incident from one end in the liquid propagates to the other end in the air while repeating refraction according to a change in refractive index according to Snell's law. At this time, in the submerged part, a part is radiated into the external liquid and the amount of propagating light decreases, but in the air, most is reflected on the boundary surface. Therefore, the amount of light (intensity) reaching the light receiving portion linearly corresponds to the length of the submerged portion, and a change in the liquid level can be detected.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1実施形態に
よる光学式液面レベルセンサの構成図であり、(a)は
外観構成図、(b)は(a)中のA−A線断面図であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing the construction of an optical liquid level sensor according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line A.
【0018】図1(a)に示すように、第1実施形態の
光学式液面レベルセンサ1は、所定長さのセンシング部
2と、センシング部2の一端部(以下「基端部」とい
う)2aの端面に対向して配置される投射部3及び受光
部4とで構成され、センシング部2の他端部(以下「先
端部」という)2bには鏡面反射部5が設けられてい
る。As shown in FIG. 1A, an optical liquid level sensor 1 according to a first embodiment includes a sensing section 2 having a predetermined length and one end of the sensing section 2 (hereinafter referred to as a "base end"). ) Is composed of a projecting unit 3 and a light receiving unit 4 arranged opposite to the end face of 2a, and a mirror reflecting unit 5 is provided at the other end (hereinafter referred to as "tip") 2b of the sensing unit 2. .
【0019】センシング部2は、例えばアクリル樹脂や
ガラスなど、測定する液体とは異なる屈折率の中実棒状
の導光体からなり、図1(b)に示すように、横断面が
矩形状になっている。そして、その矩形状の横断面の大
きさは、先端部2bから基端部2aに向かい少し宛小さ
くなるように形成されている。つまり、このセンシング
部2の長さ方向に沿う縦断面は、斜辺が長い台形状とな
っている。The sensing section 2 is made of a solid rod-shaped light guide having a refractive index different from that of the liquid to be measured, such as acrylic resin or glass, and has a rectangular cross section as shown in FIG. Has become. The size of the rectangular cross section is formed so as to be slightly smaller from the distal end 2b toward the proximal end 2a. That is, the vertical section along the length direction of the sensing unit 2 has a trapezoidal shape with long oblique sides.
【0020】鏡面反射部5は、先端部2bの端面をセン
シング部2の長手方向(光軸方向)に対して傾斜させて
形成し、その傾斜端面に鏡面処理を施して形成されてい
る。これにより、基端部2aから先端部2bに向かって
伝搬してきた光は、鏡面反射部5にて境界面に向けて全
反射され、境界面間で反射を繰り返しながら基端部2a
側に向かって伝搬することになる。第1実施形態では、
基端部2aの端面が、先端部2bから伝搬してきた光を
外部(受光部4)へ出射する出射部となっている。The specular reflector 5 is formed by inclining the end face of the tip 2b with respect to the longitudinal direction (the optical axis direction) of the sensing section 2 and subjecting the inclined end face to mirror processing. As a result, the light propagating from the base end 2a toward the front end 2b is totally reflected toward the boundary surface by the specular reflection unit 5, and the base end 2a is repeatedly reflected between the boundary surfaces.
Will propagate toward the side. In the first embodiment,
The end face of the base end 2a serves as an emission section for emitting light propagating from the tip 2b to the outside (the light receiving section 4).
【0021】投射部3は、発光素子の発光を直接基端部
2aの端面に投射する構成でもよいが、光ファイバによ
り導いてきて基端部2aの端面に投射することでもよ
い。また、受光部4は、基端部2aの端面(出射部)か
らの出射光を直接受光素子で受ける構成でもよいが、光
ファイバで受けて受光素子まで導くことでもよい。The projection unit 3 may be configured to project the light emitted from the light emitting element directly to the end face of the base end 2a, or may be guided by an optical fiber and project the light to the end face of the base end 2a. The light receiving section 4 may be configured to directly receive the light emitted from the end face (emission section) of the base end portion 2a by the light receiving element, or may be configured to receive the light by an optical fiber and guide the light to the light receiving element.
【0022】次に、以上のように構成される本第1実施
の形態による光学式液面レベルセンサの動作を図2を用
いて説明する。図2は、本第1実施の形態の光学式液面
レベルセンサの使用状態を示す図である。Next, the operation of the optical liquid level sensor according to the first embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a use state of the optical liquid level sensor according to the first embodiment.
【0023】図2に示すように、容器7内に収容されて
いる液体8の液面レベルSを検出するため、容器7内に
光学式液面レベルセンサ1を配置する。光学式液面レベ
ルセンサ1は、センシング部2の基端部2aが空気9中
に位置し、先端部2bが液体8中に位置するように配置
される。液面レベルSがセンシング部2の適宜位置を横
切っている。センシング部2の屈折率は、液体8のそれ
とは異なるが、両者の屈折率は、共に空気9の屈折率よ
りも大きい。As shown in FIG. 2, the optical liquid level sensor 1 is disposed in the container 7 to detect the liquid level S of the liquid 8 contained in the container 7. The optical liquid level sensor 1 is arranged such that the base end 2 a of the sensing unit 2 is located in the air 9 and the distal end 2 b is located in the liquid 8. The liquid level S crosses an appropriate position of the sensing unit 2. Although the refractive index of the sensing unit 2 is different from that of the liquid 8, the refractive indexes of both are larger than the refractive index of the air 9.
【0024】投射部3から基端部2aの端面に向けてほ
ぼ垂直に光を投射する。センシング部2は、基端部2a
から先端部2bに向けて末広がり形状の光導波路を形成
している。したがって、基端部2aに投射された入射光
は、センシング部2内をほぼ直進し、鏡面反射部5に到
達する。鏡面反射部5は、光軸に対し入射光を全反射す
る角度に傾斜しているので、鏡面反射部5への入射光
は、センシング部2の境界面に向けて全反射される。反
射光は、センシング部2の境界面に傾いて入射するの
で、センシング部2の境界面間で反射が繰り返されるこ
とにより、反射光が基端部2aに向けて伝搬する。Light is projected substantially vertically from the projection unit 3 toward the end face of the base end 2a. The sensing unit 2 includes a base end 2a
An optical waveguide having a divergent shape is formed toward the tip 2b. Therefore, the incident light projected on the base end portion 2 a travels substantially straight in the sensing section 2 and reaches the mirror reflection section 5. Since the specular reflector 5 is inclined at an angle to totally reflect the incident light with respect to the optical axis, the light incident on the specular reflector 5 is totally reflected toward the boundary surface of the sensing unit 2. Since the reflected light is incident on the boundary surface of the sensing unit 2 at an angle, reflection is repeated between the boundary surfaces of the sensing unit 2 so that the reflected light propagates toward the base end 2a.
【0025】このとき、センシング部2は、先端部2b
から基端部2aに向けて次第に狭くなる光導波路を形成
しているので、センシング部2の境界面への入射角は、
基端部2aに向かうほど大きくなっていく。At this time, the sensing part 2 is
, An optical waveguide that gradually narrows toward the base end portion 2a is formed.
It becomes larger toward the base end 2a.
【0026】先端部2bから液面レベルSまでの区間で
は、反射光と屈折光の割合は、センシング部2と液体8
の屈折率の大小関係とセンシング部2の境界面への入射
角に依存するが、一部が屈折光となって液体8中へ放射
され、その分、反射光(伝搬光)の光量が減る。In the section from the tip 2b to the liquid level S, the ratio of reflected light to refracted light is
Depends on the magnitude relationship of the refractive index and the angle of incidence on the boundary surface of the sensing unit 2, but a part of the light is emitted as refracted light into the liquid 8, and the amount of reflected light (propagating light) decreases accordingly. .
【0027】一方、液面レベルSから基端部2aまでの
区間では、外部は空気9であり、センシング部2の境界
面への入射角が臨海角の範囲内に入るので、入射光は、
ほぼ全てが反射される。On the other hand, in the section from the liquid level S to the base end 2a, the outside is the air 9 and the angle of incidence on the boundary surface of the sensing unit 2 falls within the range of the critical angle.
Almost everything is reflected.
【0028】つまり、受光部4に到達する伝搬光の光量
は、先端部2bから液面レベルSまでの区間長を反映し
た値となるので、液面レベルSが検出できる。しかもこ
の値は、先端部2bから液面レベルSまでの区間長が長
くなると小さくなるという線形的な対応関係にある。That is, the light level of the propagating light reaching the light receiving section 4 reflects the section length from the tip 2b to the liquid level S, so that the liquid level S can be detected. Moreover, this value has a linear correspondence relationship that the value decreases as the section length from the tip 2b to the liquid level S increases.
【0029】図3は、液面レベルの検出特性の一例を示
す。図3において、横軸は、液面レベル(単位:mm)
であり、縦軸は出力値である。図3に示すように、液面
レベルが0(ゼロ)付近でセンシング部2の外周囲の大
部分が空気9である場合には、受光部4には、投射部3
の出射光の大部分が入射するので、出力値は最大値(図
示例では値75)を示す。液面レベルの増加に伴い受光
部4への入射光量は、線形的に減少していくので、出力
値も線形的に対応して小さくなっていくことが示されて
いる。FIG. 3 shows an example of a liquid level detection characteristic. In FIG. 3, the horizontal axis is the liquid level (unit: mm).
And the vertical axis is the output value. As shown in FIG. 3, when the liquid level is near 0 (zero) and most of the outer periphery of the sensing unit 2 is air 9, the light receiving unit 4 includes the projection unit 3.
Since most of the outgoing light is incident, the output value indicates the maximum value (value 75 in the illustrated example). It is shown that the amount of light incident on the light receiving unit 4 decreases linearly with an increase in the liquid level, so that the output value also decreases linearly.
【0030】以上の説明から理解できるように、先端部
2bから基端部2aへ向かう縦断面の台形における斜辺
の傾斜度や長さを変えることにより、種々の屈折率を持
つ被測定液や液面レベルに対応させることができる。As can be understood from the above description, the liquid to be measured or the liquid having various refractive indexes can be changed by changing the inclination and the length of the oblique side of the trapezoid having a vertical cross section from the distal end 2b to the proximal end 2a. It can correspond to the surface level.
【0031】本第1実施の形態によれば、センシング部
2が、ガラスやアクリル樹脂などでのみ構成されるの
で、耐侵食性に優れ、被測定液体の種類に制限がなく幅
広い用途での液面レベル測定が可能となる。According to the first embodiment, since the sensing section 2 is made of only glass or acrylic resin, it has excellent erosion resistance, and there is no limitation on the type of liquid to be measured, and the liquid for a wide range of applications can be used. Surface level measurement becomes possible.
【0032】なお、図1において、出射部が形成される
基端部2aの端面には、受光部4のみを対向配置し、投
射部3は、先端部2b側に配置することでもよい。即
ち、先端部2bでは、鏡面処理する前の傾斜端面に投射
部3を対向配置する、または、傾斜端面を止めて基端部
2aと同様、光軸に垂直な端面とし、その端面に対し傾
斜した角度から投射するように投射部3を配置する。こ
れによっても同様の作用、効果が得られる。In FIG. 1, it is also possible to arrange only the light receiving section 4 on the end face of the base section 2a where the emission section is formed, and to arrange the projection section 3 on the side of the tip section 2b. That is, in the distal end portion 2b, the projection unit 3 is disposed so as to face the inclined end surface before the mirror surface processing, or the inclined end surface is stopped to make the end surface perpendicular to the optical axis similarly to the base end portion 2a, and the inclined surface is inclined with respect to the end surface. The projection unit 3 is arranged so as to project from the set angle. With this, the same operation and effect can be obtained.
【0033】次に、図4は、本発明の第2実施の形態に
よる光学式液面レベルセンサの構成図である。本実施の
形態では、上記第1実施の形態において、基端部2aの
側周面に出射部41を設け、この出射部41に対し受光
部42を対向配置したものである。その他は第1実施の
形態と同様である。FIG. 4 is a block diagram of an optical liquid level sensor according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, in the first embodiment, the light emitting unit 41 is provided on the side peripheral surface of the base end 2a, and the light receiving unit 42 is arranged to face the light emitting unit 41. Others are the same as the first embodiment.
【0034】第1実施の形態では、基端部2aの端面を
投射部3と受光部4が共用する構成であり、受光面の十
分な確保という点で難点があるが、本第2実施の形態に
よれば、受光面が確実に取れるので、効率が向上する利
点がある。In the first embodiment, the projecting portion 3 and the light receiving portion 4 share the end face of the base portion 2a, and there is a problem in that the light receiving surface is sufficiently secured. According to the embodiment, there is an advantage that efficiency can be improved because the light receiving surface can be reliably obtained.
【0035】次に、図5は、本発明の第3実施の形態に
よる光学式液面レベルセンサの構成図である。図5に示
すように、この第3実施の形態の光学式液面レベルセン
サ11は、所定長さのセンシング部12と、センシング
部12の一端部(以下「最上部」という)12aの端面
に対向して配置される受光部13と、センシング部12
の他端部(以下「最下部」という)12bの端面に対向
して配置される投射部14とを備えている。Next, FIG. 5 is a configuration diagram of an optical liquid level sensor according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, an optical liquid level sensor 11 according to the third embodiment includes a sensing unit 12 having a predetermined length and an end surface of one end (hereinafter, referred to as an “uppermost portion”) 12 a of the sensing unit 12. A light receiving unit 13 disposed opposite to the sensing unit 12;
And a projection unit 14 disposed opposite to the end face of the other end (hereinafter, referred to as the “lowest part”) 12b.
【0036】センシング部12は、最上部12aが空気
中に配置され、最下部12bが液中に配置される。この
センシング部12は、横断面が円形状、矩形状などをし
た中実棒状の導光体であり、測定する液体とは異なる屈
折率を有するが、その屈折率が、ゾルゲル法などにより
最下部12bから最上部12aに向かって次第に減少す
るように形成されている。例えば、最下部12bの屈折
率n1を1.9にし、上部の向かって徐々に屈折率を下
げていき、最上部12aでは屈折率n2を1.7程度に
してある。The sensing unit 12 has an uppermost portion 12a disposed in the air and a lowermost portion 12b disposed in the liquid. The sensing unit 12 is a solid rod-shaped light guide whose cross section is circular or rectangular, and has a refractive index different from that of the liquid to be measured. It is formed so as to gradually decrease from 12b toward the uppermost portion 12a. For example, the refractive index n 1 of the bottom 12b to 1.9, will gradually lowering the refractive index towards the upper, it is to the top 12a of the refractive index n 2 of about 1.7.
【0037】受光部13は、センシング部12の最上部
12aの端面からの出射光を直接受光素子で受ける構成
でもよいが、光ファイバで受けて受光素子まで導くこと
でもよい。また、投射部14は、発光素子の発光を直接
センシング部12の最下部12bの端面に投射する構成
でもよいが、光ファイバにより導いてきて最下部12b
の端面に投射することでもよい。The light receiving section 13 may be configured so that light emitted from the end face of the uppermost portion 12a of the sensing section 12 is directly received by the light receiving element, or may be received by an optical fiber and guided to the light receiving element. Further, the projection unit 14 may be configured to directly project the light emitted from the light emitting element onto the end face of the lowermost part 12b of the sensing unit 12, but the light is guided by an optical fiber to form the lowermost part 12b.
It may be projected on the end face of the camera.
【0038】この光学式液面レベルセンサ11では、セ
ンシング部12の液中に配置される最下部12bの端面
に投射部14から最適な角度で光を投射する。センシン
グ部12への入射光は、屈折率変化に従って屈折しなが
ら最上部12aへ向かう。このとき、入射光は、徐々に
水平方向へ屈折していきセンシング部12内に広がるの
で、センシング部12の境界面に適当な角度で到達す
る。In the optical liquid level sensor 11, light is projected at an optimum angle from the projection unit 14 to the end surface of the lowermost part 12b arranged in the liquid of the sensing unit 12. The light incident on the sensing unit 12 travels toward the uppermost portion 12a while refracting according to the change in the refractive index. At this time, the incident light gradually refracts in the horizontal direction and spreads in the sensing unit 12, and thus reaches the boundary surface of the sensing unit 12 at an appropriate angle.
【0039】これをセンシング光と言うことにすれば、
センシング部12外部の媒体が空気である場合は、セン
シング光は、全反射してセンシング部12内に戻る。一
方、センシング部12外部の媒体が液体であるときは、
このセンシング光は、一部が外部の液体中へ放出される
ので、反射して戻される光量が減少する。If this is called sensing light,
When the medium outside the sensing unit 12 is air, the sensing light is totally reflected and returns to the inside of the sensing unit 12. On the other hand, when the medium outside the sensing unit 12 is a liquid,
Since a part of the sensing light is emitted into the external liquid, the amount of reflected light is reduced.
【0040】このような反射を最上部12aまで繰り返
すことができたセンシング光のみが受光部13に到達す
るので、このセンシング光の強度は、外周囲の液体の液
面レベルに線形的に対応したものとなり、液面レベルの
変化が検出できる。Since only the sensing light which has been able to repeat such reflection up to the uppermost portion 12a reaches the light receiving portion 13, the intensity of the sensing light linearly corresponds to the liquid level of the liquid around the outside. And a change in the liquid level can be detected.
【0041】出力の線形性は、センシング部12の屈折
率の割り振りによって可変でき、感度は、屈折率の変化
量により可変できる。しかし、変化量を大きく取り過ぎ
ると、センシング光が最上部12aへ到達できなくなる
ので、最適な屈折率変化量を求めることが重要である。
また、センシング部12の長さは、屈折率の変化量を等
しくすれば自由に設定できる。The linearity of the output can be changed by the allocation of the refractive index of the sensing unit 12, and the sensitivity can be changed by the amount of change in the refractive index. However, if the amount of change is too large, the sensing light cannot reach the uppermost portion 12a, so it is important to find the optimum amount of change in refractive index.
Further, the length of the sensing unit 12 can be freely set if the amount of change in the refractive index is made equal.
【0042】以上の各実施の形態では、被測定液体につ
いては、触れなかったが、例えば、ガソリンタンクのレ
ベル検出、ブルーパネル、LPGなど、センシング部と
屈折率が異なる液体のレベル検出が行える。In the above embodiments, the liquid to be measured was not touched. However, for example, the level of a gasoline tank, the level of a liquid having a different refractive index from the sensing section, such as a blue panel or an LPG, can be detected.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
センシング部に棒状の導光体を用い、受光部の光量変化
により液面レベルが検出できるので、被測定液体の範囲
を広げることができ、連続検出も可能となる。また、機
械的構造や発熱部分がないので、耐久性が向上する。さ
らに、液面レベルに対して線形な出力が得られるので、
検出精度が向上する。加えて、センシング部は棒状をな
しているので、センシング部を挿入できる穴があれば、
設定し測定できる。したがって、本発明によれば、使い
勝手の優れた光学式液面レベルセンサが提供できる。As described above, according to the present invention,
Since a rod-shaped light guide is used for the sensing unit and the liquid level can be detected by a change in the amount of light in the light receiving unit, the range of the liquid to be measured can be expanded, and continuous detection is also possible. In addition, since there is no mechanical structure and no heat generating portion, the durability is improved. Furthermore, since a linear output is obtained for the liquid level,
The detection accuracy is improved. In addition, since the sensing part has a rod shape, if there is a hole where the sensing part can be inserted,
Can be set and measured. Therefore, according to the present invention, an optical liquid level sensor excellent in usability can be provided.
【図1】本発明の第1実施の形態による光学式液面レベ
ルセンサの構成図である。(a)は、外観構成図であ
る。(b)は、図1中のA−A線断面図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an optical liquid level sensor according to a first embodiment of the present invention. (A) is an external view configuration diagram. FIG. 2B is a sectional view taken along line AA in FIG. 1.
【図2】第1実施の形態の光学式液面レベルセンサの使
用状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a use state of the optical liquid level sensor according to the first embodiment.
【図3】液面レベルの検出特性の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a liquid level detection characteristic;
【図4】本発明の第2実施の形態による光学式液面レベ
ルセンサの構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of an optical liquid level sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第3実施の形態による光学式液面レベ
ルセンサの構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of an optical liquid level sensor according to a third embodiment of the present invention.
【図6】従来の光学式液面レベルセンサの構成図であ
る。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional optical liquid level sensor.
1 光学式液面レベルセンサ 2 センシング部(導光体) 2a 基端部 2b 先端部 3 投射部 4 受光部 5 鏡面反射部 7 容器 8 液体 9 空気 11 光学式液面レベルセンサ 12 センシング部(導光体) 12a 最上部 12b 最下部 13 受光部 14 投射部 41 出射部 42 受光部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical liquid level sensor 2 Sensing part (light guide) 2a Base end part 2b Tip part 3 Projection part 4 Light receiving part 5 Mirror reflection part 7 Container 8 Liquid 9 Air 11 Optical liquid level sensor 12 Sensing part (Guide) 12a Uppermost part 12b Lowermost part 13 Light receiving part 14 Projecting part 41 Light emitting part 42 Light receiving part
フロントページの続き (72)発明者 滝口 勲 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内 Fターム(参考) 2F014 AB02 AB03 FA02 Continued on the front page (72) Inventor Isao Takiguchi 1500 Onjuku, Susono-shi, Shizuoka Yazaki Sogyo Co., Ltd. F-term (reference) 2F014 AB02 AB03 FA02
Claims (5)
矩形状の横断面の大きさが、液中に配置される一端側か
ら空気中に配置される他端側に向かって次第に小さくな
るように形成される中実棒状の導光体によって液面レベ
ルを検出するセンシング部を構成し、 前記一端側または前記他端側に、当該一端側または当該
他端側の端面に向けて光を投射する投射部を配置し、前
記他端側に当該センシング部内を前記一端側から伝搬し
てきた光を外部に出射する出射部を設けてある、 ことを特徴とする光学式液面レベルセンサ。1. A liquid having a different refractive index from a liquid to be measured,
The level of the liquid is determined by a solid rod-shaped light guide formed such that the size of the rectangular cross section gradually decreases from one end located in the liquid toward the other end located in the air. A sensing unit for projecting light toward the one end side or the other end side is disposed on the one end side or the other end side, and the sensing unit is disposed on the other end side. An optical liquid level sensor, comprising: an emission unit that emits light that has propagated from the one end side to the outside.
サにおいて、 前記出射部は前記他端側の端面または側周面に形成され
るとともに、当該他端側に前記出射部)からの出射光を
受ける受光部と前記他端側の端面に向けて光を投射する
前記投射部とを配置し、 前記一端側の端面を傾斜端面に形成するとともに、前記
傾斜端面に前記投射部から投射され伝搬してきた光を全
反射して前記他端側に向けて伝搬させる鏡面反射部を設
けてある、 ことを特徴とする光学式液面レベルセンサ。2. The optical liquid level sensor according to claim 1, wherein the emission section is formed on an end surface or a side peripheral surface of the other end, and the emission section is provided on the other end side. A light receiving unit for receiving the emitted light and the projection unit for projecting light toward the other end surface are disposed, and the one end surface is formed as an inclined end surface, and the inclined end surface is projected from the projection unit. An optical liquid level sensor, further comprising: a specular reflection unit that totally reflects the transmitted light and propagates the light toward the other end.
サにおいて、 前記出射部は前記他端側の端面または側周面に形成され
るとともに、当該他端側に前記出射部からの出射光を受
ける受光部を配置し、 前記一端側に当該一端側の端面に向けて所定の角度で光
を投射する投射部を配置してある、 ことを特徴とする光学式液面レベルセンサ。3. The optical liquid level sensor according to claim 1, wherein the emission section is formed on the end face or the side peripheral face on the other end side, and the emission section from the emission section is provided on the other end side. An optical liquid level sensor, comprising: a light receiving unit that receives the emitted light; and a projecting unit that projects light at a predetermined angle toward the end surface of the one end on the one end side.
サにおいて、 前記出射部は前記他端側の端面または側周面に形成され
るとともに、当該他端側に前記出射部からの出射光を受
ける受光部を配置し、 前記一端側の端面を傾斜端面に形成するとともに、前記
傾斜端面に向けて光を投射する投射部を配置してある、 ことを特徴とする光学式液面レベルセンサ。4. The optical liquid level sensor according to claim 1, wherein the emission section is formed on an end face or a side peripheral face on the other end side, and the emission section from the emission section is provided on the other end side. An optical liquid level, comprising: a light receiving unit that receives the emitted light; and an end surface on the one end side is formed as an inclined end surface, and a projection unit that projects light toward the inclined end surface is arranged. Sensor.
その屈折率が、液中に配置される一端側から空気中に配
置される他端側に向かって次第に小さくなるように形成
される中実棒状の導光体によって液面レベルを検出する
センシング部を構成し、 前記一端側に当該一端側の端面に向けて所定の角度で光
を投射する投射部を配置し、前記他端側に当該他端側か
らの出射光を受ける受光部を配置してある、 ことを特徴とする光学式液面レベルセンサ。5. It has a refractive index different from the liquid to be measured,
A sensing section for detecting a liquid level by a solid rod-shaped light guide formed such that its refractive index gradually decreases from one end side arranged in liquid to the other end side arranged in air. A projection unit that projects light at a predetermined angle toward the end surface of the one end side is arranged on the one end side, and a light receiving unit that receives light emitted from the other end side is arranged on the other end side. An optical liquid level sensor, characterized in that:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000216532A JP2002031560A (en) | 2000-07-17 | 2000-07-17 | Optical liquid level sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000216532A JP2002031560A (en) | 2000-07-17 | 2000-07-17 | Optical liquid level sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002031560A true JP2002031560A (en) | 2002-01-31 |
Family
ID=18711782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000216532A Pending JP2002031560A (en) | 2000-07-17 | 2000-07-17 | Optical liquid level sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002031560A (en) |
-
2000
- 2000-07-17 JP JP2000216532A patent/JP2002031560A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4942306A (en) | Fibre optic sensor for the continuous measurement liquids level and other parameters | |
| US6668645B1 (en) | Optical fuel level sensor | |
| US4994682A (en) | Fiber optic continuous liquid level sensor | |
| US4320291A (en) | Optical instrument | |
| US3448616A (en) | Liquid level detector | |
| CA1332205C (en) | Fibre optic sensors for the continuous measurement of liquid level and other parameters | |
| GB2037448A (en) | Optical temperature sensor | |
| US7329857B1 (en) | Side-emitting fiber optic position sensor | |
| US7062125B2 (en) | Prismatic reflection optical waveguide device | |
| JPH04230821A (en) | Detector for detecting leakage of liquid from optical fiber | |
| US6693285B1 (en) | Fluorescent fluid interface position sensor | |
| US4624570A (en) | Fiber optic displacement sensor | |
| KR940003737B1 (en) | Fibre optic liquid level gauge | |
| JP2002031560A (en) | Optical liquid level sensor | |
| JP2002188951A (en) | Error correction system for optical liquid level sensor | |
| JP2000329607A (en) | Liquid level sensor | |
| JPH01248040A (en) | Liquid concentration sensor | |
| JP2000321116A (en) | Liquid level sensor | |
| JP2000329606A (en) | Liquid level sensor | |
| JP2002214021A (en) | Liquid level detection sensor | |
| JP2002039839A (en) | Automatic measurement error correction device | |
| JP3134221B2 (en) | Liquid level detector | |
| CN113280890A (en) | Reflection type spiral optical fiber liquid level sensor | |
| JPH10318819A (en) | Level sensor | |
| JP3210958B2 (en) | Optical fiber condensing element |