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JP4779150B2 - Diaphragm type pressure sensor - Google Patents
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JP4779150B2 - Diaphragm type pressure sensor - Google Patents

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Description

本発明は、ダイヤフラムの材料に応力発光材料を用いたダイヤフラム型圧力センサに関し、更に詳しくは、加えられた圧力によってダイヤフラムが変形する際に、ダイヤフラムから放射される光の量を計測することにより該圧力を算出するダイヤフラム型圧力センサに関する。   The present invention relates to a diaphragm type pressure sensor using a stress luminescent material as a material of the diaphragm, and more specifically, by measuring the amount of light emitted from the diaphragm when the diaphragm is deformed by the applied pressure. The present invention relates to a diaphragm type pressure sensor for calculating pressure.

従来、圧力センサとしてダイヤフラムの変位量を光を用いて計測するものが知られている(例えば、特許文献1ないし特許文献3参照)。   Conventionally, pressure sensors that measure the amount of diaphragm displacement using light are known (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

特昭63−271975号公報Japanese Patent Publication No. 63-271975 特開平8−184514号公報JP-A-8-184514 特開平8−63164号公報JP-A-8-63164

しかしながら、従来のダイヤフラム型圧力センサでは、光源を必要とし、このことがセンサを小型化するための妨げとなっていた。
光源を設けようとすると、発光素子等を設けるだけでなく、それに関連する配線、電源等も必要になるからである。
また、このことはセンサ構造自体が複雑化して、部品点数が多くなり、結果的に故障の原因となる。
However, the conventional diaphragm type pressure sensor requires a light source, which has been an obstacle to downsizing the sensor.
This is because providing a light source requires not only a light emitting element but also wiring, a power source, and the like related thereto.
In addition, this complicates the sensor structure itself and increases the number of parts, resulting in failure.

本発明は、かかる背景技術をもとになされたもので、上記の背景技術の問題点を克服するためになされたものである。
すなわち、本発明は、簡単な構造であり小型化が図られたダイヤフラム型圧力センサを提供することを目的とする。
The present invention has been made on the basis of such background technology, and has been made to overcome the above-described problems of the background technology.
That is, an object of the present invention is to provide a diaphragm type pressure sensor that has a simple structure and is miniaturized.

かくして、本発明者は、このような課題背景に対して鋭意研究を重ねた結果、意外にも、ダイヤフラムの材料自体に応力発光材料を用いることにより、光源が不要となり且つ構造的にもシンプルとなることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。   Thus, as a result of intensive research on the background of such problems, the inventor unexpectedly uses a stress luminescent material as the diaphragm material itself, thereby eliminating the need for a light source and simplifying the structure. The present invention has been completed based on this finding.

すなわち、本発明は、(1)、箱体と、該箱体の開口部に設けられた応力発光材料を含むダイヤフラムと、ダイヤフラムと対向する位置に設けられ、ダイヤフラムが発光する光を受ける受光部と、を有するダイヤフラム型圧力センサであって、ダイヤフラムが、可撓性セラミックス又はガラスである基材に応力発光材料であるSrAl :Euを混合したものであり、ダイヤフラムの厚みが1μm〜1000μmであり、受光部が光ファイバーの端面となっており、光ファイバーが光の伝送路であるコアと、光をコアに閉じこめるためにコアよりも屈折率を小さくしたクラッドと、コア及びクラッドを被覆する被覆材とからなり、ポリカーボネート又はアルミニウムで作製された箱体の内壁には反射膜が形成され、且つダイヤフラムの上面に反射膜が設けられているダイヤフラム型圧力センサに存する。 That is, the present invention includes (1) a box, a diaphragm including a stress-stimulated luminescent material provided in an opening of the box, and a light receiving unit provided at a position facing the diaphragm and receiving light emitted from the diaphragm. A diaphragm type pressure sensor, wherein the diaphragm is a flexible ceramic or glass base material mixed with SrAl 2 O 4 : Eu which is a stress luminescent material , and the thickness of the diaphragm is 1 μm to 1000 μm, the light receiving portion is the end face of the optical fiber, the optical fiber is a light transmission path, a cladding having a refractive index smaller than that of the core to confine light in the core, and the core and the cladding are covered consists of a coating material, the inner wall of the box body made of polycarbonate or aluminum is formed a reflective film, and the diaphragm It consists in a diaphragm-type pressure sensor reflecting film is provided on the surface.

また、本発明は、()、前記ダイヤフラムと受光部との間に集光レンズを更に配設した上記(1)に記載のダイヤフラム型圧力センサに存する。 The present invention also provides: (2) consists in a diaphragm-type pressure sensor according to (1) further is disposed a condenser lens between the diaphragm and the light receiver.

また、本発明は、()、受光部で受けた光を計測して圧力に換算する上記(1)又は(2)に記載のダイヤフラム型圧力センサに存する。 The present invention also relates to (3), consists in a diaphragm-type pressure sensor according to (1) or (2) converted into pressure by measuring the light received by the light receiving portion.

なお、本発明の目的に添ったものであれば、上記(1)から()を適宜組み合わせた構成も採用可能である。 In addition, as long as the objective of this invention is met, the structure which combined said (1) to ( 3 ) suitably is also employable.

本発明によれば、ダイヤフラムは、応力発光材料を含む材質であるので、光源が不要となり、簡単な構造で且つ小型化が図られたダイヤフラム型圧力センサを提供することができる。   According to the present invention, since the diaphragm is a material containing a stress-stimulated luminescent material, a light source is not required, and a diaphragm type pressure sensor with a simple structure and reduced size can be provided.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るダイヤフラム型圧力センサの例を示している。
この実施形態のダイヤフラム型圧力センサは、底部1aを有する円筒状の箱体1を有している。
箱体1は、外部からの光が入らないように又は内部から外部に光が漏れないように、合成樹脂材(例えばポリカーボネート等)や金属材(例えばアルミニウム等)で作成されている。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a diaphragm type pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
The diaphragm type pressure sensor of this embodiment has a cylindrical box 1 having a bottom 1a.
The box 1 is made of a synthetic resin material (for example, polycarbonate) or a metal material (for example, aluminum) so that light from the outside does not enter or light does not leak from the inside to the outside.

また、箱体1の内壁には反射膜が形成され、光を効率良く反射することができる。   In addition, a reflection film is formed on the inner wall of the box 1 so that light can be efficiently reflected.

箱体1の長手方向の中程、すなわちダイヤフラムと後述する受光部との間には、集光レンズ3がレンズ保持部2を介して配設されている。
そして、このレンズ保持部2と集光レンズ3とにより筒状の箱体1の空間が第一空間4と第二空間5とに区画されている。
第一空間4の端部となる箱体1の開口部には、ダイヤフラム6が設けられている。
A condensing lens 3 is disposed via a lens holding part 2 in the middle of the box 1 in the longitudinal direction, that is, between a diaphragm and a light receiving part described later.
The lens holder 2 and the condenser lens 3 divide the space of the cylindrical box 1 into a first space 4 and a second space 5.
A diaphragm 6 is provided at the opening of the box 1 that is the end of the first space 4.

このダイヤフラム6は、基材となる材料に応力発光材料を適量添加したものである。
ここで応力発光材料とは、応力、摩擦力、衝撃力及び振動等により機械的に加えられたエネルギーによって発光する材料をいう。
This diaphragm 6 is obtained by adding an appropriate amount of a stress luminescent material to a material to be a base material.
Here, the stress light-emitting material refers to a material that emits light by energy mechanically applied by stress, frictional force, impact force, vibration, or the like.

また、基材となる材料としては、高分子材料、可撓性セラミックス、ガラスなどを用いることが出来る。高分子材料の材質としては、例えば、ポリイミド(PI)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリフェニルサルファイド(PPS)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルイミド(PEI)又はポリエーテルエーテルケトン(PEEK)の内の少なくとも1種類を含むようにすると良い。
特に、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート等はダイヤフラムとしての変形特性に適している。
また、可撓性セラミックス、ガラスを基材として用いると、高分子材料に比べて耐熱性に優れるため、高温条件下での使用が可能になる。
Moreover, as a material used as a base material, a polymer material, flexible ceramics, glass, or the like can be used. Examples of the polymer material include polyimide (PI), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyvinyl alcohol (PVA), Polyvinylidene chloride (PVDC), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyethersulfone (PES), polyphenyl sulfide (PPS), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene It is preferable to include at least one of phthalate (PEN), polyetherimide (PEI) or polyetheretherketone (PEEK).
In particular, polyimide, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate and the like are suitable for the deformation characteristics as a diaphragm.
In addition, when flexible ceramics or glass is used as a base material, it is superior in heat resistance as compared with a polymer material, so that it can be used under high temperature conditions.

応力発光材料としては、無機材料と有機材料を用いることが出来る。発光強度の点から、無機材料を用いることが望ましい。
応力発光無機材料は、母体材料となる結晶中に、発光中心となる元素がドープされたものである。応力発光材料を構成する無機の母体材料の材質としては、メリライト構造、FeS構造、ウルツ構造、スピネル構造、コランダム構造又はβ−アルミナ構造を有する酸化物、硫化物、炭化物又は窒化物が挙げられる。
As the stress luminescent material, an inorganic material and an organic material can be used. From the viewpoint of light emission intensity, it is desirable to use an inorganic material.
The stress-stimulated inorganic material is obtained by doping a crystal serving as a base material with an element serving as a luminescent center. Examples of the material of the inorganic base material constituting the stress-stimulated luminescent material include oxides, sulfides, carbides, and nitrides having a melilite structure, FeS 2 structure, wurtz structure, spinel structure, corundum structure, or β-alumina structure. .

この無機の母体材料にドープされる発光中心となる元素としては、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu等の希土類イオン、及びTi,Zr,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Nb,Mo,Ta,W等の遷移金属イオン中の1種類以上を用いることが好ましい。   As an element serving as a light emission center doped in this inorganic base material, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu It is preferable to use one or more of rare earth ions such as Ti, Zr, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Nb, Mo, Ta, and W.

母体材料として、例えばストロンチウム及びアルミニウム含有複合酸化物を用いる場合、xSrO・yAl・zMO(Mは二価金属、Mg,Ca,Ba,x,y,zは整数である)、xSrO・yAl・zSiO(x,y,zは整数である)を用いると良い。
中でも、SrMgAl1017:Eu、(SrBa1−x)Al:Eu(0<x<1)、SrAlSiO:Eu等が望ましい。
またダイヤフラムの形態としては、例えば、基材である高分子材料等に応力発光材料を混入してフイルム状に成形したもの、基材となるフイルム表面に発光材料の層を形成した膜等があり、変形可能なフイルム状のものであれば採用可能である。
For example, when a strontium and aluminum-containing composite oxide is used as the base material, xSrO · yAl 2 O 3 · zMO (M is a divalent metal, Mg, Ca, Ba, x, y, and z are integers), xSrO · yAl 2 O 3 .zSiO 2 (x, y, z are integers) may be used.
Among these, SrMgAl 10 O 17 : Eu, (Sr x Ba 1-x ) Al 2 O 4 : Eu (0 <x <1), SrAl 2 SiO 7 : Eu, and the like are desirable.
Examples of the form of the diaphragm include a film formed by mixing a stress luminescent material into a polymer material as a base material, and a film in which a luminescent material layer is formed on the surface of the film as a base material. Any film that can be deformed can be used.

また、ダイヤフラム6の上面には、ダイヤフラム6から放射される光が効率良く、後述する受光部に到達するように、反射膜7が設けられている。
反射膜7の材質は、ダイヤフラムの変形を阻害しないものであれば特に限定されるものでないが、例えば、アルミニウム、金、白金、ニッケル、チタン等の金属膜が使用され、例えば蒸着やコーティング等により形成される。
In addition, a reflective film 7 is provided on the upper surface of the diaphragm 6 so that light emitted from the diaphragm 6 can efficiently reach a light receiving portion described later.
The material of the reflective film 7 is not particularly limited as long as it does not inhibit the deformation of the diaphragm. For example, a metal film such as aluminum, gold, platinum, nickel, titanium, etc. is used. It is formed.

また、底部1aの中央には、光ファイバー8が設けられダイヤフラム6と対向するように配置されている。
この光ファイバー8は、光の伝送路であるコア9と、光をコア9に閉じこめるためにコア9よりも屈折率が小さくされたクラッド10と、コア9及びクラッド10を被覆する被覆材11と、により構成されている。
また、光ファイバー8は、その端面の中心が集光レンズ3の中心軸上に来るように、配置されている。
光ファイバー8の端面を受光部とすることにより、受光部自体の構造もシンプルとなり、圧力センサの構造をより簡素化することができる。
In addition, an optical fiber 8 is provided in the center of the bottom portion 1 a and is disposed so as to face the diaphragm 6.
The optical fiber 8 includes a core 9 which is a light transmission path, a clad 10 having a refractive index smaller than that of the core 9 in order to confine light in the core 9, and a covering material 11 which covers the core 9 and the clad 10. It is comprised by.
The optical fiber 8 is arranged so that the center of its end face is on the central axis of the condenser lens 3.
By using the end face of the optical fiber 8 as a light receiving part, the structure of the light receiving part itself becomes simple, and the structure of the pressure sensor can be further simplified.

いま、図2に示すように、ダイヤフラム6の上面に圧力pを加えると、ダイヤフラム6は撓み、応力発光材料から光が放射される。
この放射された光は、反射膜7や箱体1の内壁で全反射するので、ダイヤフラム6と光ファイバー8の端面との間、より具体的には箱体1の開口部と底部との中間位置に設けられている集光レンズ3に効率良く導かれる。
集光レンズ3に導かれた光の一部は、集光レンズ3で集光され、受光部である光ファイバー8の端面、詳しくはコア9の端面を集中的に照らし、コア9内に光が侵入することになる。
As shown in FIG. 2, when pressure p is applied to the upper surface of the diaphragm 6, the diaphragm 6 bends and light is emitted from the stress-stimulated luminescent material.
Since the emitted light is totally reflected by the reflection film 7 and the inner wall of the box 1, the intermediate position between the diaphragm 6 and the end face of the optical fiber 8, more specifically between the opening and the bottom of the box 1. Is efficiently guided to the condensing lens 3 provided in the lens.
A part of the light guided to the condensing lens 3 is condensed by the condensing lens 3, and illuminates the end surface of the optical fiber 8 as a light receiving unit, specifically the end surface of the core 9. Will invade.

コア9内に侵入した光は、コア9の周囲を取り囲むコア9より屈折率の小さいクラッド10に侵入することができずに全反射され、図3に示す光検出器12に入る。
すなわち、ダイヤフラム6の形状変形により発光した光は、箱体1から光ファイバー8を経由して光検出器12で受光される。
光検出器12内には、フォトダイオードが設けられており、該フォトダイオードで光エネルギーから電気信号に変換され、ケーブルを介して情報処理装置である例えばパーソナルコンピュータ13に送られる。
なお、フォトダイオードに代わって、例えば、光電子増倍管、フォトトランジスタ、CCD等を採用することも可能である。
このパーソナルコンピュータ13において、予め作成したプログラムを用いて、電気信号が圧力値に換算表示される。
このように受光部で計測された光が最終的に圧力に換算されることとなる。
The light that has entered the core 9 is totally reflected without entering the cladding 10 having a lower refractive index than the core 9 surrounding the core 9, and enters the photodetector 12 shown in FIG.
That is, the light emitted by the deformation of the diaphragm 6 is received by the photodetector 12 from the box 1 via the optical fiber 8.
A photodiode is provided in the photodetector 12. The photodiode converts light energy into an electrical signal and sends the signal to an information processing apparatus such as a personal computer 13 via a cable.
In place of the photodiode, for example, a photomultiplier tube, a phototransistor, a CCD, or the like can be employed.
In this personal computer 13, an electrical signal is converted into a pressure value and displayed using a program created in advance.
Thus, the light measured by the light receiving unit is finally converted into pressure.

なお、圧力を算出するに当たっては、予め、ダイヤフラム6に加える圧力と、該圧力によりフォトダイオードから送信される電気信号の電圧値との対応関係を測定しておき、換算式を求めておくことが必要である。
このように換算式を、前記プログラム内に記憶しておくことにより、適宜、正確な圧力を換算表示できる。
また、応力発光材料の発光強度は温度によっても異なるため、温度条件も変数に入れて換算式のキャリブレーションを行う。
In calculating the pressure, a conversion formula may be obtained in advance by measuring the correspondence between the pressure applied to the diaphragm 6 and the voltage value of the electric signal transmitted from the photodiode by the pressure. is necessary.
By storing the conversion formula in the program in this way, an accurate pressure can be converted and displayed as appropriate.
In addition, since the light emission intensity of the stress luminescent material varies depending on the temperature, the calibration of the conversion formula is performed with the temperature condition also included in the variable.

また、圧力を測定する場合に留意すべき点として、ダイヤフラム6が圧力によって変形し始めてから変形し終わるまでの間、ダイヤフラム6が発光するから、圧力変化が単調増加するか単調減少している間に光を測定する必要がある。   Also, when measuring the pressure, it should be noted that since the diaphragm 6 emits light after the diaphragm 6 starts to deform due to the pressure, the pressure change monotonously increases or decreases monotonously. It is necessary to measure the light.

本発明におけるダイヤフラム6は圧力により容易に変形するように(図4参照)、厚みが1μm〜1000μmの範囲のものを使うことが好ましい。
ダイヤフラム6の圧力による変形度合いが大きい程、小さい圧力が測定されることとなる。
The diaphragm 6 in the present invention preferably has a thickness in the range of 1 μm to 1000 μm so as to be easily deformed by pressure (see FIG. 4).
The smaller the degree of deformation caused by the pressure of the diaphragm 6, the smaller the pressure is measured.

上述した実施形態によれば、ダイヤフラム6は、応力発光材料を含む材質であるので、光源が不要となり、簡単な構造であり小型化が図られたダイヤフラム型圧力センサを提供することができる。
〔他の実施の形態〕
前述した図1は、集光レンズを有するダイヤフラム型圧力センサであるが、本発明としては、必ずしも集光レンズを必要とするものではない。
すなわち、ダイヤフラム型圧力センサとしては、ダイヤフラムと受光部との間に配置している集光レンズを省略することも可能である。
この場合も、受光部等は前述の実施の形態の同様な構成を採用することとなる。
According to the above-described embodiment, the diaphragm 6 is a material including a stress-stimulated luminescent material, so that a light source is not required, and a diaphragm type pressure sensor that has a simple structure and is miniaturized can be provided.
[Other Embodiments]
Although FIG. 1 described above is a diaphragm type pressure sensor having a condensing lens, the present invention does not necessarily require a condensing lens.
That is, as the diaphragm type pressure sensor, it is possible to omit the condensing lens arranged between the diaphragm and the light receiving unit.
Also in this case, the light receiving unit and the like adopt the same configuration as that of the above-described embodiment.

図5は本発明のダイヤフラム型圧力センサを使って管内圧力を測定する例を示したものである。
このように配管面にダイヤフラムを配設して配管内の圧力を測定するが、センサ自体がシンプルで小型化されるために極めて有用である。
以上、本発明を説明してきたが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、その本質から逸脱しない範囲で、他の種々の変形が可能であることはいうまでもない。
例えば、応力発光材料は無機材料で説明したが、有機系の材料で応力による発光現象を有するものであれば、ダイヤフラムとして適用可能である。
以下、更に実施例を用いて説明することとするが、この実施例に限定されるものではないことは当然である。
FIG. 5 shows an example in which the pressure in the pipe is measured using the diaphragm type pressure sensor of the present invention.
As described above, the diaphragm is disposed on the pipe surface and the pressure in the pipe is measured. This is very useful because the sensor itself is simple and downsized.
Although the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various other modifications are possible without departing from the essence thereof.
For example, although the stress-stimulated luminescent material has been described as an inorganic material, any organic material that has a light-emitting phenomenon due to stress can be applied as a diaphragm.
Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

図6に示した装置を用いて、ダイヤフラム型圧力センサの性能評価試験を行った。
ここで箱体の大きさは、開口部の内径が25mm、またダイヤフラム6から光ファイバー8の端部までの距離が15mmのものを使った。
光ファイバーとしては、ファイバー径3mm、コア径2.94mm、最大減衰率0.19dB/mのプラスチック光ファイバーを用いた。
ダイヤフラム6は、母体材料であるポリメチルメタクリレート(PMMA)に発光粒子であるSrAl:Eu(SAO−E)を混合して(重量比10:1)フイルム状にした(厚み250μm)
因みに、この重量比の例であるとダイヤフラムと機能する強度を十分維持できる。
このようなダイヤフラム型圧力センサに対して、圧力印加部から、ガス圧により種々の圧力変動をダイヤフラムに対して加え、発光強度を測定した。
図7に、その実験結果のグラフを示す。
なお、縦軸に発光強度(cps)、横軸に印加した圧力(MPa)を示し、発光強度の単位であるcpsは、1秒間に検出される光子の数を表す。
このグラフから分かるように、0から0.1MPaまでの圧力変動の範囲で、発光強度は加えた圧力変動に対して優れた直線性を示している。
このようなことから圧力センサとして十分な効果を発揮できるものである。
Using the apparatus shown in FIG. 6, a performance evaluation test of a diaphragm type pressure sensor was performed.
Here, the size of the box was such that the inner diameter of the opening was 25 mm, and the distance from the diaphragm 6 to the end of the optical fiber 8 was 15 mm.
As the optical fiber, a plastic optical fiber having a fiber diameter of 3 mm, a core diameter of 2.94 mm, and a maximum attenuation of 0.19 dB / m was used.
The diaphragm 6 was formed into a film shape (thickness: 250 μm) by mixing SrAl 2 O 4 : Eu (SAO-E), which is a luminescent particle, with polymethyl methacrylate (PMMA), which is a base material, (weight ratio 10: 1).
Incidentally, the strength of functioning with the diaphragm can be sufficiently maintained with this weight ratio example.
With respect to such a diaphragm type pressure sensor, various pressure fluctuations were applied to the diaphragm from the pressure application unit by gas pressure, and the emission intensity was measured.
FIG. 7 shows a graph of the experimental results.
The vertical axis indicates the emission intensity (cps) and the horizontal axis indicates the applied pressure (MPa), and the unit of the emission intensity, cps, indicates the number of photons detected per second.
As can be seen from this graph, the emission intensity shows excellent linearity with respect to the applied pressure fluctuation in the range of pressure fluctuation from 0 to 0.1 MPa.
For this reason, a sufficient effect as a pressure sensor can be exhibited.

本発明は、加えられた圧力によってダイヤフラムが変形する際に、ダイヤフラムから放射される光の量を計測することにより該圧力を算出するダイヤフラム型圧力センサに関するものであるが、ダイヤフラムが変形による発光を利用したものであれば、圧力センサー以外にも当然、その原理は適用できるものであり、応用分野は広い。   The present invention relates to a diaphragm type pressure sensor that calculates the pressure by measuring the amount of light radiated from the diaphragm when the diaphragm is deformed by the applied pressure. The diaphragm emits light by deformation. As long as it is used, the principle can be applied to other than the pressure sensor, and the field of application is wide.

図1は、本発明の一実施形態に係るダイヤフラム型圧力センサを示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a diaphragm type pressure sensor according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1のダイヤフラム型圧力センサのダイヤフラムに荷重を加えた場合の状態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing a state when a load is applied to the diaphragm of the diaphragm type pressure sensor of FIG. 図3は、図1のダイヤフラム型圧力センサの全体構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the overall configuration of the diaphragm type pressure sensor of FIG. 図4は、ダイヤフラムが振動している状態を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a state where the diaphragm is vibrating. 図5は本発明のダイヤフラム型圧力センサを使って管内圧力を測定する例を示したものである。FIG. 5 shows an example in which the pressure in the pipe is measured using the diaphragm type pressure sensor of the present invention. 図6は、ダイヤフラム型圧力センサの性能評価試験に使用した装置である。FIG. 6 shows an apparatus used for a performance evaluation test of a diaphragm type pressure sensor. 図7は、ダイヤフラム型圧力センサの性能評価試験に係る実験結果のグラフを示す図である。FIG. 7 is a graph showing a result of an experiment relating to a performance evaluation test of a diaphragm type pressure sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1 センサ本体
1a 底部
2 レンズ保持部
3 集光レンズ
4 第一空間
5 第二空間
6 ダイヤフラム
7 反射膜
8 光ファイバー
9 コア
10 クラッド
11 被覆材
p 圧力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor main body 1a Bottom part 2 Lens holding part 3 Condensing lens 4 1st space 5 2nd space 6 Diaphragm 7 Reflective film 8 Optical fiber 9 Core 10 Clad 11 Coating material p Pressure

Claims (3)

箱体と、
該箱体の開口部に設けられた応力発光材料を含むダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムと対向する位置に設けられ、前記ダイヤフラムが発光する光を受ける受光部と、を有するダイヤフラム型圧力センサであって、
前記ダイヤフラムが、可撓性セラミックス又はガラスである基材に応力発光材料であるSrAl :Euを混合したものであり、
前記ダイヤフラムの厚みが1μm〜1000μmであり、
前記受光部が光ファイバーの端面となっており、
前記光ファイバーが光の伝送路であるコアと、光を前記コアに閉じこめるために前記コアよりも屈折率を小さくしたクラッドと、前記コア及び前記クラッドを被覆する被覆材とからなり、
ポリカーボネート又はアルミニウムで作製された前記箱体の内壁には反射膜が形成され、且つ
前記ダイヤフラムの上面に反射膜が設けられていることを特徴とするダイヤフラム型圧力センサ。
Box and
A diaphragm including a stress-stimulated luminescent material provided in the opening of the box;
A diaphragm-type pressure sensor having a light receiving portion provided at a position facing the diaphragm and receiving light emitted by the diaphragm,
The diaphragm is obtained by mixing SrAl 2 O 4 : Eu, which is a stress luminescent material, with a base material made of flexible ceramics or glass ,
The diaphragm has a thickness of 1 μm to 1000 μm,
The light receiving part is an end face of an optical fiber,
The optical fiber comprises a core that is a light transmission path, a clad having a refractive index smaller than that of the core to confine light in the core, and a coating material that covers the core and the clad,
A diaphragm type pressure sensor, wherein a reflection film is formed on an inner wall of the box made of polycarbonate or aluminum , and a reflection film is provided on an upper surface of the diaphragm.
前記ダイヤフラムと受光部との間に集光レンズを更に配設したことを特徴とする請求項1に記載のダイヤフラム型圧力センサ。   2. The diaphragm type pressure sensor according to claim 1, further comprising a condensing lens disposed between the diaphragm and the light receiving unit. 受光部で受けた光を計測して圧力に換算することを特徴とする請求項1又は2に記載のダイヤフラム型圧力センサ。 The diaphragm type pressure sensor according to claim 1 or 2 , wherein light received by the light receiving unit is measured and converted into pressure.
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RU2590315C1 (en) * 2015-06-04 2016-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "РАМИТ" (ООО "РАМИТ") Photoelectric pressure sensor
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JPS5760239A (en) * 1980-09-29 1982-04-12 Mitsubishi Electric Corp Pressure sensor
JPS59163935A (en) * 1983-04-09 1984-09-17 Sony Corp Data communication equipment
JPS62158329A (en) * 1985-12-28 1987-07-14 Canon Inc Fine particle spraying device
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