JPS6148095B2 - - Google Patents
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- JPS6148095B2 JPS6148095B2 JP55129021A JP12902180A JPS6148095B2 JP S6148095 B2 JPS6148095 B2 JP S6148095B2 JP 55129021 A JP55129021 A JP 55129021A JP 12902180 A JP12902180 A JP 12902180A JP S6148095 B2 JPS6148095 B2 JP S6148095B2
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- Japan
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- diaphragm
- fiber
- optical device
- pressure
- differential pressure
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/28—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication
- G01D5/30—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication the beams of light being detected by photocells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0076—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means
- G01L9/0077—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means for measuring reflected light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光の強さの変化により微小な差圧を
測定するための光学装置に関する。
測定するための光学装置に関する。
差圧の測定は従来主に、ダイヤフラムの偏れが
指示装置或は調節機構を駆動するのに直接利用さ
れるマノメータにより行なわれてきた。このよう
にダイヤフラムを備えた圧力測定装置とならんで
他の圧力測定装置たとえばエゾセラミツクス原理
により作動する装置も知られている。ダイヤフラ
ムのたわみの原理により作動する圧力測定装置に
共通して言えることは、測定力を直接機械的に伝
達しているために、その感度が用途によつては十
分でないことである。
指示装置或は調節機構を駆動するのに直接利用さ
れるマノメータにより行なわれてきた。このよう
にダイヤフラムを備えた圧力測定装置とならんで
他の圧力測定装置たとえばエゾセラミツクス原理
により作動する装置も知られている。ダイヤフラ
ムのたわみの原理により作動する圧力測定装置に
共通して言えることは、測定力を直接機械的に伝
達しているために、その感度が用途によつては十
分でないことである。
本発明の目的は、測定力の直接的な検出を必要
としない微小差圧測定用光学装置を提供すること
である。
としない微小差圧測定用光学装置を提供すること
である。
本発明は、鏡面として形成されたダイヤフラム
表面の偏れが、適当な光学手段を介して与えられ
た所定の強さの光線を被測定圧力に応じて振らし
て、被測定圧力に関係して強さが変化した光線と
して光学手段を介して戻すのに利用され得るとい
う認識に基づいている。
表面の偏れが、適当な光学手段を介して与えられ
た所定の強さの光線を被測定圧力に応じて振らし
て、被測定圧力に関係して強さが変化した光線と
して光学手段を介して戻すのに利用され得るとい
う認識に基づいている。
本発明の目的は、光の強さの変化により微小な
差圧を測定するため、ピツチ長さの1/4のレンズ
長さを有するグラジエツト・レンズが設けられ、
その第１の端面に光を導き得る入射用フアイバと
第１の端面に戻された光の一部分を取出し得る出
射用フアイバとが設けられ、少なくとも部分的に
鏡面として形成されたダイヤフラムが張られてい
る測定ブロツクが設けられ、ダイヤフラムの鏡面
はその静止状態でグラジエント・レンズの第２の
端面に対して、平行にかつダイヤフラムの最大偏
れの期待値よりもわずかに大きい間隔をおいて配
置されており、グラジエント・レンズはその第２
の端面がダイヤフラムと偏心して向かい合うよう
に配置されており、従つて、圧力の作用により生
ずるダイヤフラムのたわみによつて鏡面への光の
入射角が変化する結果、グラジエント・レンズの
第１の端面に戻される光の像点が、所与のレンズ
長さにおいて入射用フアイバの光学軸線と第１の
端面との交点を点光源としてダイヤフラムの静止
状態で得られる像点に対してずれを生ずる光学装
置により達成される。
差圧を測定するため、ピツチ長さの1/4のレンズ
長さを有するグラジエツト・レンズが設けられ、
その第１の端面に光を導き得る入射用フアイバと
第１の端面に戻された光の一部分を取出し得る出
射用フアイバとが設けられ、少なくとも部分的に
鏡面として形成されたダイヤフラムが張られてい
る測定ブロツクが設けられ、ダイヤフラムの鏡面
はその静止状態でグラジエント・レンズの第２の
端面に対して、平行にかつダイヤフラムの最大偏
れの期待値よりもわずかに大きい間隔をおいて配
置されており、グラジエント・レンズはその第２
の端面がダイヤフラムと偏心して向かい合うよう
に配置されており、従つて、圧力の作用により生
ずるダイヤフラムのたわみによつて鏡面への光の
入射角が変化する結果、グラジエント・レンズの
第１の端面に戻される光の像点が、所与のレンズ
長さにおいて入射用フアイバの光学軸線と第１の
端面との交点を点光源としてダイヤフラムの静止
状態で得られる像点に対してずれを生ずる光学装
置により達成される。
本発明による装置の特徴は、ダイヤフラムのグ
ラジエント・レンズの方を向いた側でダイヤフラ
ムと測定ブロツクとの間に第１の容積を有する第
１の室が、またダイヤフラムのグラジエント・レ
ンズと反対の方を向いた側でダイヤフラムと保護
カバーとの間に第２の容積を有する第２の室が設
けられ、第１の室は耐密性の栓により周囲に対し
て絶縁可能であり、入射用フアイバは所定の光量
の光源に接続され、また出射用フアイバは伝送光
量を測定する測装置と接続されていることであ
る。
ラジエント・レンズの方を向いた側でダイヤフラ
ムと測定ブロツクとの間に第１の容積を有する第
１の室が、またダイヤフラムのグラジエント・レ
ンズと反対の方を向いた側でダイヤフラムと保護
カバーとの間に第２の容積を有する第２の室が設
けられ、第１の室は耐密性の栓により周囲に対し
て絶縁可能であり、入射用フアイバは所定の光量
の光源に接続され、また出射用フアイバは伝送光
量を測定する測装置と接続されていることであ
る。
本発明によれば、微小な差圧の測定が可能であ
るという利点が得られる。さらに、ダイヤフラム
が唯一の可動部分であり、光学装置の慣性が微小
であるために、比較的速い圧力変化の測定が可能
であるという利点が得られる。たとえば、音波の
圧力の測定を行なうのに有利である。
るという利点が得られる。さらに、ダイヤフラム
が唯一の可動部分であり、光学装置の慣性が微小
であるために、比較的速い圧力変化の測定が可能
であるという利点が得られる。たとえば、音波の
圧力の測定を行なうのに有利である。
本発明の実施態様は特許請求の範囲第２項以下
に示されている。
に示されている。
次に本発明の実施例を図面により説明する。
第１図には本発明による微小差圧測定用光学装
置の実施例の断面図が示されている。入射用フア
イバ７を経て到来した光はグラジエント・レンズ
５を経て、圧力によりたわみを生じまたグラジエ
ント・レンズ５の方を向いた側に鏡面を形成され
ているダイヤフラム１に到達する。ダイヤフラム
１はたとえば薄い合成樹脂の膜を張つたものであ
る。特に蒸着により形成され反射面として作用す
る鏡面は、グラジエント・レンズ５と同様に、ダ
イヤフラム１が最大の偏れ角を生ずる場所に位置
している。鏡面で反射され従つてまた圧力の作用
により伝搬方向を変えられた光は再びグラジエン
ト・レンズ５のなかに戻り、それを通つて出射用
フアイバ８の入口に到来し、入射用フアイバと出
射用フアイバとの間の一種の光結合が行われる。
圧力に応じて変化し得る光結合の度合はそのつど
の鏡面の偏れに関係するが、これについては後で
一層詳細に説明する。こうして光の伝搬方向の変
化が、出射フアイバのなかに導かれる光の強さの
変化に変換される。入射用フアイバ７および出射
用フアイバ８はフアイバ保持体６のなかでグラジ
エント・レンズ５と結合されている。符号３を付
されているのは、たとえば光学接着剤である。フ
アイバはフアイバ軸線の相互間隔に関してもフア
イバ軸線とレンズ軸線との間の間隔に関しても所
定の位置に非常に厳密な精度で調節されていなけ
ればならない。この調節はたとえばフアイバ保持
体６に設けられている案内溝によつて行なわれ得
る。このような案内溝の製作のためには種々の公
知の技術、たとえばシリコンにおける選択エツチ
ングの技術、を利用することができる。ダイヤフ
ラムの材料はたとえば“カプトン（Kapton）”ま
たは“テフロン”であつてよい。本発明の図示の
実施例では、さらに、外部からの有害な干渉に対
してダイヤフラムを保護するための保護カバー２
が設けられている。
置の実施例の断面図が示されている。入射用フア
イバ７を経て到来した光はグラジエント・レンズ
５を経て、圧力によりたわみを生じまたグラジエ
ント・レンズ５の方を向いた側に鏡面を形成され
ているダイヤフラム１に到達する。ダイヤフラム
１はたとえば薄い合成樹脂の膜を張つたものであ
る。特に蒸着により形成され反射面として作用す
る鏡面は、グラジエント・レンズ５と同様に、ダ
イヤフラム１が最大の偏れ角を生ずる場所に位置
している。鏡面で反射され従つてまた圧力の作用
により伝搬方向を変えられた光は再びグラジエン
ト・レンズ５のなかに戻り、それを通つて出射用
フアイバ８の入口に到来し、入射用フアイバと出
射用フアイバとの間の一種の光結合が行われる。
圧力に応じて変化し得る光結合の度合はそのつど
の鏡面の偏れに関係するが、これについては後で
一層詳細に説明する。こうして光の伝搬方向の変
化が、出射フアイバのなかに導かれる光の強さの
変化に変換される。入射用フアイバ７および出射
用フアイバ８はフアイバ保持体６のなかでグラジ
エント・レンズ５と結合されている。符号３を付
されているのは、たとえば光学接着剤である。フ
アイバはフアイバ軸線の相互間隔に関してもフア
イバ軸線とレンズ軸線との間の間隔に関しても所
定の位置に非常に厳密な精度で調節されていなけ
ればならない。この調節はたとえばフアイバ保持
体６に設けられている案内溝によつて行なわれ得
る。このような案内溝の製作のためには種々の公
知の技術、たとえばシリコンにおける選択エツチ
ングの技術、を利用することができる。ダイヤフ
ラムの材料はたとえば“カプトン（Kapton）”ま
たは“テフロン”であつてよい。本発明の図示の
実施例では、さらに、外部からの有害な干渉に対
してダイヤフラムを保護するための保護カバー２
が設けられている。
第２図には、本発明の装置による圧力測定に主
要な役割をする光学部分が示されている。入射用
フアイバ７のなかを導かれてきた光は、フアイバ
とグラジエント・レンズとの当接個所で１点Ｐp
のまわりの入射用フアイバ・コア直径ＤK7の範囲
でグラジエント・レンズ５に入射する。グラジエ
ント・レンズのレンズ長さＺはＺ＝Ｚp／４に選
定される。ここでＺp＝２π／√はいわゆるピ
ツチ長さである。Ａは定数である。このようにレ
ンズ長さＺを選定すると、Ｐpでは点光源の光が
グラジエント・レンズの反対側の端面では平行光
線に変換される。この平らな端面から静止位置で
微小な間隔εをおいて、最大偏れ角を生ずる範囲
のダイヤフラム１が位置している。間隔εは、最
大偏れ角naxの発生時にＺ方向に生ずるダイヤ
フラム１のずれよりもわずかしか大きくないよう
に選定されている。第２図でP1は静止位置に対す
るＰpの像点を示している。P2はフアイバとレン
ズとの当接平面における出射用フアイバ８の軸線
の交さ点を示している。P2の位置は第２図に示さ
れているように選定されてもよいし、それとは異
なつて選定されてもよい。また、コア直径ＤK7お
よびＤK8、外被直径ＤM7およびＤM8、ならびにレ
ンズ軸線とフアイバ軸線との間の軸線間隔r7およ
びr8も第２図と同じく、またはそれとは異なつて
選定され得る。
要な役割をする光学部分が示されている。入射用
フアイバ７のなかを導かれてきた光は、フアイバ
とグラジエント・レンズとの当接個所で１点Ｐp
のまわりの入射用フアイバ・コア直径ＤK7の範囲
でグラジエント・レンズ５に入射する。グラジエ
ント・レンズのレンズ長さＺはＺ＝Ｚp／４に選
定される。ここでＺp＝２π／√はいわゆるピ
ツチ長さである。Ａは定数である。このようにレ
ンズ長さＺを選定すると、Ｐpでは点光源の光が
グラジエント・レンズの反対側の端面では平行光
線に変換される。この平らな端面から静止位置で
微小な間隔εをおいて、最大偏れ角を生ずる範囲
のダイヤフラム１が位置している。間隔εは、最
大偏れ角naxの発生時にＺ方向に生ずるダイヤ
フラム１のずれよりもわずかしか大きくないよう
に選定されている。第２図でP1は静止位置に対す
るＰpの像点を示している。P2はフアイバとレン
ズとの当接平面における出射用フアイバ８の軸線
の交さ点を示している。P2の位置は第２図に示さ
れているように選定されてもよいし、それとは異
なつて選定されてもよい。また、コア直径ＤK7お
よびＤK8、外被直径ＤM7およびＤM8、ならびにレ
ンズ軸線とフアイバ軸線との間の軸線間隔r7およ
びr8も第２図と同じく、またはそれとは異なつて
選定され得る。
偏れ角によりできるかぎり大きなずれを像点
P1に生じさせるため、ピツチ長さＺpは大きく選
定すべきである。なぜならば、点Ｐpの位置（ｘ
＝r7）とその像点P1の位置（x′）との間には、
x′＝−ｘ＋／（ｎp √）＝−ｘ＋Ｚp／
（２π ｎp）という関係式が成立するからであ
る。Ｐpにおいて入射した光線の角度αは、Ｚ＝
Ｚp／４の場合、α′＝−αに変換される。ｎpは
グラジエント・レンズの軸線上の屈析率を意味す
る。ｎp＝1.616かつＺp＝20.8mm（市販されている
レンズ・タイプに対する値）の場合、偏れ角＝
28゜にずれ△ｘ＝100μｍが対応する。
P1に生じさせるため、ピツチ長さＺpは大きく選
定すべきである。なぜならば、点Ｐpの位置（ｘ
＝r7）とその像点P1の位置（x′）との間には、
x′＝−ｘ＋／（ｎp √）＝−ｘ＋Ｚp／
（２π ｎp）という関係式が成立するからであ
る。Ｐpにおいて入射した光線の角度αは、Ｚ＝
Ｚp／４の場合、α′＝−αに変換される。ｎpは
グラジエント・レンズの軸線上の屈析率を意味す
る。ｎp＝1.616かつＺp＝20.8mm（市販されている
レンズ・タイプに対する値）の場合、偏れ角＝
28゜にずれ△ｘ＝100μｍが対応する。
出射用フアイバ８が入射用フアイバまたは出射
用フアイバのコア直径ＤK7またはＤK8だけ拡大さ
れた軸線間隔をグラジエント・レンズ５の軸線に
対してあけて位置決めされていることは有利であ
る。
用フアイバのコア直径ＤK7またはＤK8だけ拡大さ
れた軸線間隔をグラジエント・レンズ５の軸線に
対してあけて位置決めされていることは有利であ
る。
本発明の１つの実施態様では、出射用フアイバ
のコア直径ＤK8が入射用フアイバのコア直径ＤK7
よりも大きく、またグラジエント・レンズ５の第
１の端面とそれと対向する出射用フアイバ８の端
面との間に絞りが配置されており、この絞りの直
径が入射用フアイバのコア直径ＤK7と等しくまた
はそれよりも大きく、またこの絞りがダイヤフラ
ム１の静止位置において像点P1をおおうように位
置決めされている。
のコア直径ＤK8が入射用フアイバのコア直径ＤK7
よりも大きく、またグラジエント・レンズ５の第
１の端面とそれと対向する出射用フアイバ８の端
面との間に絞りが配置されており、この絞りの直
径が入射用フアイバのコア直径ＤK7と等しくまた
はそれよりも大きく、またこの絞りがダイヤフラ
ム１の静止位置において像点P1をおおうように位
置決めされている。
出射用フアイバのコア直径ＤK8が、最大圧力に
よる偏れの際に入射用フアイバ７のコアの像範囲
がまだ出射用フアイバ８のコアの範囲内に位置す
るように大きく選定されていることは有利であ
る。
よる偏れの際に入射用フアイバ７のコアの像範囲
がまだ出射用フアイバ８のコアの範囲内に位置す
るように大きく選定されていることは有利であ
る。
別の図示されていない実施例では、出射用フア
イバ８が複数の束フアイバをまとめた１つのフア
イバ束によりおきかえられている。
イバ８が複数の束フアイバをまとめた１つのフア
イバ束によりおきかえられている。
ダイヤフラムの材料としては、前記の“カプト
ン”または“テフロン”のほかに“ホスタフアン
（Hostaphan）”も有利に使用され得る。この材料
も、前記の２つの材料と同様に、本発明の使用目
的に対して十分な特性を備えている。
ン”または“テフロン”のほかに“ホスタフアン
（Hostaphan）”も有利に使用され得る。この材料
も、前記の２つの材料と同様に、本発明の使用目
的に対して十分な特性を備えている。
２つの室の間の差圧を測定するため、本発明に
よる装置はその測定ブロツク４で両両室の間の隔
壁に耐密的に取付けられてよく、この場合、耐密
性の栓９は除かれており、それにより両室の圧力
差の測定が可能である。
よる装置はその測定ブロツク４で両両室の間の隔
壁に耐密的に取付けられてよく、この場合、耐密
性の栓９は除かれており、それにより両室の圧力
差の測定が可能である。
また、純粋な圧力検出器として本発明による光
学装置を使用することも可能である。そのために
は、第１の室V1が基準圧力下にある補助媒体で
満たされ、この場合、第１の室V1は耐密性の栓
９により周囲に対して絶縁されており、それによ
り基準圧力と周囲圧力との間の差の測定が可能で
ある。
学装置を使用することも可能である。そのために
は、第１の室V1が基準圧力下にある補助媒体で
満たされ、この場合、第１の室V1は耐密性の栓
９により周囲に対して絶縁されており、それによ
り基準圧力と周囲圧力との間の差の測定が可能で
ある。
入射用フアイバ７に光を与えるための光源とし
ては、発光ダイオード（LED）が有利に使用さ
れ得る。そのほかに、レーザ・ダイオード
（LD）も光源として有利に使用され得る。
ては、発光ダイオード（LED）が有利に使用さ
れ得る。そのほかに、レーザ・ダイオード
（LD）も光源として有利に使用され得る。
本発明による光学装置は非常に微小な圧力変化
の測定を可能にする。感度の試算は、周囲を固定
して張られたダイヤフラムの静的たわみ特性から
出発して行なうことができる。
の測定を可能にする。感度の試算は、周囲を固定
して張られたダイヤフラムの静的たわみ特性から
出発して行なうことができる。
出射用フアイバに入る光の割合は、反射個所に
おけるダイヤフラムの偏れ角に関係する。
おけるダイヤフラムの偏れ角に関係する。
最大偏れ角naxは次式から求められる。
Ｐ：圧力
ａ：ダイヤフラムの半径
Ｋ：ポアソン比
ｈ：ダイヤフラムの厚さ
Ｅ：弾性率
この式から、たとえば半径20mmで厚さ14μｍの
カプトン製ダイヤフラムの場合、1barの圧力変化
によつて約50μｍの全フアイバ半径にわたる反射
光の偏れが得られる。
カプトン製ダイヤフラムの場合、1barの圧力変化
によつて約50μｍの全フアイバ半径にわたる反射
光の偏れが得られる。
一層薄いダイヤフラムの使用またはその直径の
拡大により、感度はなお一層高められ得る。
拡大により、感度はなお一層高められ得る。
圧力変化が追随され得るのは、光が出射用フア
イバの範囲から完全には外れていない位置に反射
される場合に限る。そのためにダイナミツク・レ
ンジが小さくなることが、本発明による高感度の
装置の問題点として現われる場合がある。しか
し、このような場合には、感度の低いダイヤフラ
ムを選定すること、または第１の室V1と第２の
室V2との間の圧力平衡により雰点調節をそのつ
ど新たに行なつてから測定を行なうことにより容
易に問題を回避することができる。
イバの範囲から完全には外れていない位置に反射
される場合に限る。そのためにダイナミツク・レ
ンジが小さくなることが、本発明による高感度の
装置の問題点として現われる場合がある。しか
し、このような場合には、感度の低いダイヤフラ
ムを選定すること、または第１の室V1と第２の
室V2との間の圧力平衡により雰点調節をそのつ
ど新たに行なつてから測定を行なうことにより容
易に問題を回避することができる。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は
本発明の装置による圧力測定に主要な役割をする
光学部分の説明図である。 １……ダイヤフラム、２……保護カバー、３…
…光学接着剤、４……測定ブロツク、５……グラ
ジエント・レンズ、６……フアイバ保持体、７…
…入射用フアイバ、８……出射用フアイバ、９…
…栓。
本発明の装置による圧力測定に主要な役割をする
光学部分の説明図である。 １……ダイヤフラム、２……保護カバー、３…
…光学接着剤、４……測定ブロツク、５……グラ
ジエント・レンズ、６……フアイバ保持体、７…
…入射用フアイバ、８……出射用フアイバ、９…
…栓。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光の強さの変化により微小な差圧を測定する
ため、ピツチ長さの1/4のレンズ長さを有するグ
ラジエント・レンズが設けられ、その第１の端面
に光を導き得る入射用フアイバと第１の端面に戻
された光の一部分を取出し得る出射用フアイバと
が設けられ、少なくとも部分的に鏡面として形成
されたダイヤフラムが張られている測定ブロツク
が設けられ、ダイヤフラムの鏡面はその静止状態
でグラジエント・レンズの第２の端面に対して平
行にかつダイヤフラムの最大偏れの期待値よりも
わずかに大きい間隔をおいて配置され、グラジエ
ント・レンズはその第２の端面がダイヤフラムと
偏心して向かい合うように配置され、圧力の作用
により生ずるダイヤフラムのたわみによつて鏡面
への光の入射角が変化する結果、グラジエント・
レンズの第１の端面に戻される光の像点が、所与
のレンズ長さにおいて入射用フアイバの光学軸線
と第１の端面との交点を点光源としてダイヤフラ
ムの静止状態で得られる像点に対してずれを生ず
る光学装置において、ダイヤフラムのグラジエン
ト・レンズの方を向いた側でダイヤフラムと測定
ブロツクとの間に第１の容積を有する第１の室
が、またダイヤフラムのグラジエント・レンズと
反対の方を向いた側でダイヤフラムと保護カバー
との間に第２の容積を有する第２の室が設けら
れ、第１の室は耐密性の栓により周囲に対して絶
縁可能であり、入射用フアイバは所定の光量の光
源に接続され、また出射用フアイバは伝送光量を
測定する測定装置と接続されていることを特徴と
する微小差圧測定用光学装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
ピツチ長さはフアイバの幾何学的形状・寸法およ
びフアイバの間隔に適合した像点のずれを得られ
るような大きさに選定されていることを特徴とす
る微小差圧測定用光学装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
グラジエント・レンズは最大のダイヤフラム行程
が生ずる場所に配置され、またダイヤフラムは圧
力の作用により最大可能な偏れが生ずるように諸
元および張り方を選定されていることを特徴とす
る微小差圧測定用光学装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
グラジエント・レンズは圧力測定に必要な感度に
応じてダイヤフラム行程の異なる場所でダイヤフ
ラムと向かい合い得るように位置調節可能である
ことを特徴とする微小差圧測定用光学装置。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
測定ブロツク内にフアイバ保持体が固定手段特に
光学接着剤により固定されて配置され、このフア
イバ保持体は入射用フアイバおよび出射用フアイ
バをグラジエント・レンズの軸線からそれぞれ所
定の入射用フアイバ軸線間隔または出射用フアイ
バ軸線間隔に保持するための案内溝を有すること
を特徴とする微小差圧測定用光学装置。 ６ 特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれ
かに記載の装置において、入射用フアイバのコア
直径および出射用フアイバのコア直径は互いに等
しく、入射用フアイバの外被直径および出射用フ
アイバの外被直径は互いに等しく、また出射用フ
アイバ軸線間隔は、出射用フアイバの光学軸線の
位置により定められている出射点がダイヤフラム
の静止位置と入射用フアイバの光学軸線の位置に
より定められている入射点とにより決定される像
点と一致するように選定されていることを特徴と
する微小差圧測定用光学装置。 ７ 特許請求の範囲第６項記載の装置において、
出射用フアイバが入射用フアイバまたは出射用フ
アイバのコア直径だけ拡大された軸線間隔をグラ
ジエント・レンズの軸線に対してあけて位置決め
されていることを特徴とする微小差圧測定用光学
装置。 ８ 特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれ
かに記載の装置において、出射用フアイバのコア
直径は入射用フアイバのコア直径よりも大きく、
またグラジエント・レンズの第１の端面とそれと
対向する出射用フアイバの端面との間に絞りが配
置され、この絞りの直径は入射用フアイバのコア
直径と等しいかまたはそれよりも大きく、またこ
の絞りはダイヤフラムの静止位置において像点を
おおうように位置決めされていることを特徴とす
る微小差圧測定用光学装置。 ９ 特許請求の範囲第８項記載の装置において、
出射用フアイバのコア直径は、最大圧力による偏
れの際に入射用フアイバのコアの像範囲がなお出
射用フアイバのコアの範囲内に位置するように大
きく選定されていることを特徴とする微小差圧測
定用光学装置。 １０ 特許請求の範囲第１項ないし第５項のいず
れかに記載の装置において、入射用フアイバのコ
ア直径と出射用フアイバのコア直径とは互いに等
しく、また出射用フアイバはそのコアとその外被
との間の鏡界面を像点により走査されるように位
置決めされていることを特徴とする微小差圧測定
用光学装置。 １１ 特許請求の範囲第１項ないし第５項のいず
れかに記載の装置において、出射用フアイバは複
数の束フアイバをまとめた１つのフアイバ束によ
りおきかえられていることを特徴とする微小差圧
測定用光学装置。 １２ 特許請求の範囲第１項記載の装置におい
て、ダイヤフラムは弾性率〓3000N/mm2を有する
材料特に“カプトン”から成り、またダイヤフラ
ムはダイヤフラム半径ａ〓7.5………25mmおよび
ダイヤフラム厚さｈ〓４………20μｍを有するこ
とを特徴とする微小差圧測定用光学装置。 １３ 特許請求の範囲第１項記載の装置におい
て、ダイヤフラムは弾性率Ｅ〓300N/mm2を有する
材料特に“テフロン”から成り、またダイヤフラ
ムはダイヤフラム半径ａ〓7.5………25mmおよび
ダイヤフラム厚さｈ〓４………20μｍを有するこ
とを特徴とする微小差圧測定用光学装置。 １４ 特許請求の範囲第１項記載の装置におい
て、ダイヤフラムは弾性率Ｅ〓4500N/mm2を有す
る材料から成り、またダイヤフラムはダイヤフラ
ム半径ａ〓7.5………25mmおよびダイヤフラム厚
さｈ〓４………20μｍを有することを特徴とする
微小差圧測定用光学装置。 １５ 特許請求の範囲第１項ないし第１４項のい
ずれかに記載の装置において、測定ブロツクは２
つの室の間の隔壁に耐密的に取付けられ、また耐
密性の栓は除かれ、それにより両室の圧力の差の
測定が可能にされていることを特徴とする微小差
圧測定用光学装置。 １６ 特許請求の範囲第１項ないし第１４項のい
ずれかに記載の装置において、第１の室は基準圧
力下にある補助媒体で満たされ、また第１の室は
耐密性の栓により周囲に対して絶縁され、それに
より基準圧力と周囲圧力との間の差の測定が可能
にされていることを特徴とする微小差圧測定用光
学装置。 １７ 特許請求の範囲第１項ないし第１６項のい
ずれかに記載の装置において、光源として発光ダ
イオードが設けられていることを特徴とする微小
差圧測定用光学装置。 １８ 特許請求の範囲第１項ないし第１６項のい
ずれかに記載の装置において、光源としてレー
ザ・ダイオードが設けられていることを特徴とす
る微小差圧測定用光学装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19792937485 DE2937485A1 (de) | 1979-09-17 | 1979-09-17 | Optische vorrichtung zum messen geringer druckdifferenzen mittels lichtintensitaetsaenderung |
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|---|---|
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| JPS6148095B2 true JPS6148095B2 (ja) | 1986-10-22 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP12902180A Granted JPS5653433A (en) | 1979-09-17 | 1980-09-17 | Optical device for measuring fine differential pressure |
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| JP (1) | JPS5653433A (ja) |
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-
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