JP2875291B2 - Gas detector - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、空気との屈折率の差を利用して気体を検出
する光学式ガスセンサーに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical gas sensor that detects gas by using a difference in refractive index from air.
（従来技術） 屈折率の差を利用して気体を検出する装置には、基準
気体との光干渉を用いたものが提案されているが、光学
系が複雑化するため大型化し、また取扱いに熟練を要す
るという問題がある。(Prior art) As a device for detecting a gas using a difference in refractive index, a device using optical interference with a reference gas has been proposed. There is a problem that skill is required.
このため、例えば特開昭51−113667号公報に見られる
ように２枚の平面鏡を反射面を対向させて配置して一端
側から他端側に多重反射する光路を形成し、平面鏡間に
存在する流体の特性による光点の位置偏倚を検出するも
のが提案されている。For this reason, for example, as shown in JP-A-51-113667, two plane mirrors are arranged with their reflection surfaces facing each other to form an optical path for multiple reflection from one end side to the other end side, and there is an optical path between the plane mirrors. There has been proposed an apparatus which detects a positional deviation of a light spot due to a characteristic of a fluid to be changed.
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、検出感度の向上を図るために反射回数
を増加させると、反射回数に比例して入射口と検出位置
との距離が拡大するため、測定装置全体のサイズが大型
化するという問題を抱えている。(Problems to be Solved by the Invention) However, if the number of reflections is increased to improve the detection sensitivity, the distance between the entrance and the detection position is increased in proportion to the number of reflections. Have the problem of becoming larger.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは、装置の大型化を招くこと
なく、検出感度の向上を図ることができるガス検出器を
提供することである。The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a gas detector capable of improving the detection sensitivity without increasing the size of the device. is there.
（課題を解決するための手段） このような課題を解決するために本発明においては、
頂点に出射口が形成された直角二等辺三角プリズムと、
該直角二等辺三角プリズムの前記出射口に対向する斜辺
に接合され、かつ前記斜辺から突出した位置に入射口が
形成され三角プリズムと、該三角プリズムと流体流入空
間を形成し、かつ往復光路を形成するように配置された
直角二等辺三角プリズムと、前記入射口に配置された光
ビーム発生手段と、前記出射口に配置された光点位置検
出手段とを備える。(Means for Solving the Problems) In order to solve such problems, in the present invention,
A right-angled isosceles triangular prism with an exit at the top,
The right-angled isosceles triangular prism is joined to the oblique side opposed to the exit port, and the entrance port is formed at a position protruding from the oblique side, forming a triangular prism, a fluid inflow space with the triangular prism, and A right-angled isosceles triangular prism arranged so as to be formed; a light beam generating unit arranged at the entrance; and a light spot position detecting unit arranged at the exit.
（作用） 反射回数に関り無く、光路形成領域がプリズムのサイ
ズで規定され、また多重回反射による光路長の延長によ
り検出感度が向上する。(Operation) Regardless of the number of reflections, the optical path forming area is defined by the size of the prism, and the detection sensitivity is improved by extending the optical path length due to multiple reflections.
（実施例） そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づい
て説明する。(Embodiment) Therefore, the details of the present invention will be described below based on an illustrated embodiment.
第１図は本発明の一実施例を示すものであって、図中
符号１は、第１プリズムで、相対向する第１斜辺２と第
２斜辺３との頂角θ１がほぼ27.8度となるように形成さ
れて、第１斜辺２には一側部を突出させるようにして入
射口４が形成され、残部領域に第２プリズム５が突合配
設されている。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a first prism, and a vertex angle θ1 between a first oblique side 2 and a second oblique side 3 opposed to each other is approximately 27.8 degrees. An entrance 4 is formed on the first oblique side 2 so that one side protrudes, and a second prism 5 is abutted on the remaining area.
第２プリズム５は、直角二等辺三角形プリズムとして
形成され、相対向する辺には反射層８、９が形成され、
また直角部の頂部を切断して出射口７が形成され、出射
口７と対向する辺６が第１プリズム１に突合せられてい
る。The second prism 5 is formed as a right-angled isosceles triangular prism, and reflection layers 8 and 9 are formed on opposing sides,
Further, an exit port 7 is formed by cutting the top of the right angle portion, and a side 6 facing the exit port 7 is abutted with the first prism 1.
第３プリズム10は、直角二等辺三角形プリズムとして
形成され、相対向する辺には反射層11、12が形成され、
直角部と対向する辺13が第１プリズム１の辺３に対して
角度θ３が45度となるようにガスの流入空間を設けて配
置されている。The third prism 10 is formed as a right-angled isosceles triangular prism, and reflection layers 11 and 12 are formed on opposing sides,
The gas inflow space is provided such that the side 13 facing the right-angled portion has an angle θ3 of 45 degrees with the side 3 of the first prism 1.
この実施例において、入射口４から並行光作成用レン
ズ50、スリット15を介して光源16からの平行光を入射さ
せると、第１プリズム１の頂角θ１が27.8度に設定され
ているため、第２斜辺３に対して45゜近傍の射出角θ２
で出射される。もとよりこの出射角θ２は、第２斜辺３
表面側に存在するガスの種類、つまり屈折率に依存する
ことになる。この光は、第３プリズム10にほぼ直角に入
射して２つの反射面11、12で反射されて、底面13から直
角に出射し、第１プリズム１に入射する。第１プリズム
１に入射した光線は、第２プリズム５の底辺から入射し
て２つの反射面８、９で反射されて再び第１プリズム１
に入射する。第１プリズム１から出射する際、ガスとの
境界を通過して、ガスの屈折率に対応した屈折αを受け
る。以下、このようにして第２プリズム５及び第３プリ
ズム10で複数回、この実施例では第２プリズム５で３
回、第３プリズム10で４回反射され、第１プリズム１の
第２斜面３より合計４回出射する。このようにして４回
の屈折を重畳して受けた光は、第２プリズム５の出射口
７から外部に出て、基準ガス、通常空気の光点位置（図
中点線）との偏位ｄとしてフォトアレイや光点位置検出
器（PSD）等の受光素子18により検出される。この検出
信号は、外部機器51に出力されて利用される。言うまで
もなく、この実施例においては４回の屈折を受け、かつ
光路長が長くなっているため、検出時点における光点の
偏位は、下記の実施例のように約10倍に拡大されている
ことになり、したがって濃度の低いガスでも検出可能と
なる。In this example, parallel light creation lens 50 from the light inlet 4 and is incident parallel light from the light source 16 through the slit 15, because the apex angle theta 1 of the first prism 1 is set to 27.8 degrees The emission angle θ 2 near 45 ° with respect to the second hypotenuse 3
Is emitted. Of course, this emission angle θ 2 is the second hypotenuse 3
It depends on the type of gas existing on the surface side, that is, the refractive index. This light is incident on the third prism 10 at a substantially right angle, is reflected on the two reflecting surfaces 11 and 12, exits from the bottom surface 13 at a right angle, and enters the first prism 1. The light beam incident on the first prism 1 is incident from the bottom side of the second prism 5 and is reflected on the two reflecting surfaces 8 and 9, and is again reflected on the first prism 1.
Incident on. When the light exits from the first prism 1, it passes through the boundary with the gas and receives refraction α corresponding to the refractive index of the gas. Hereinafter, the second prism 5 and the third prism 10 perform a plurality of times in this manner.
The light is reflected four times by the third prism 10 and is emitted four times in total from the second slope 3 of the first prism 1. The light which has been refracted four times in this way exits through the exit port 7 of the second prism 5 and deviates from the light spot position (dotted line in the drawing) of the reference gas and normal air. Is detected by a light receiving element 18 such as a photo array or a light spot position detector (PSD). This detection signal is output to the external device 51 and used. Needless to say, in this embodiment, since the light is refracted four times and the optical path length is long, the deviation of the light spot at the time of detection is expanded about 10 times as in the following embodiment. That is, even low concentration gas can be detected.
［実施例］ 例えばガスとプリズムとの屈折率差による出射角差θ
＝0.05度、また１回のループの光路長Ｌを50ミリメート
ルとする。[Embodiment] For example, an emission angle difference θ due to a refractive index difference between a gas and a prism.
= 0.05 degree, and the optical path length L of one loop is 50 mm.
１回のループによる光点の変位ΔＤとすると、 ΔＤ＝Ｌ・tanΔθ＝0.0436（ミリメートル） しかならない。 Assuming that the light spot displacement ΔD by one loop is ΔD = L · tanΔθ = 0.0436 (mm).
ところが、本願発明においては各ループにおいて ΔD1＝Ｌ・4tanΔθ＝0.1745（ミリメートル） ΔD2＝Ｌ・3tanΔθ＝0.1309（ミリメートル） ΔD3＝Ｌ・2tanΔθ＝0.0837（ミリメートル） ΔD4＝Ｌ・1tanΔθ＝0.0436（ミリメートル） なる変位を受けるから、検出器に入射する光点の変位
ΔＤは上記各変位の合計 ΔＤ＝ΔD1＋ΔD2＋ΔD3＋ΔD4＝0.0436 となり、１回のループに比較して10倍となる。However, in the present invention, ΔD 1 = L · 4tan Δθ = 0.1745 (mm) in each loop ΔD 2 = L · 3tan Δθ = 0.1309 (mm) ΔD 3 = L · 2tan Δθ = 0.0837 (mm) ΔD 4 = L · 1tan Δθ = 0.0436 (Millimeters), the displacement ΔD of the light spot incident on the detector becomes the sum of the above displacements, ΔD = ΔD 1 + ΔD 2 + ΔD 3 + ΔD 4 = 0.0436, which is 10 times that of one loop. Become.
このようなガス検出器は、給油ノズルの先端に取り付
けて、油種判定に使用することができる。Such a gas detector can be attached to the tip of a refueling nozzle and used for oil type determination.
すなわち、燃料として軽油を使用している自動車にあ
っては、タンク内に燃料油である軽油の蒸気がほとんど
存在しないから、光点偏位はほとんど生じない。That is, in an automobile using light oil as a fuel, light spot deviation hardly occurs because steam of light oil as fuel oil hardly exists in the tank.
一方、ガソリン車の場合には、ガソリンの沸点が低い
ために高い濃度のガソリン蒸気がタンク内に存在するこ
とになる。このため、光点は、軽油タンクに挿入された
ときとは区別がつくほどに偏位を受けることになる。On the other hand, in the case of a gasoline-powered vehicle, a high concentration of gasoline vapor exists in the tank because the boiling point of gasoline is low. For this reason, the light spot is displaced so as to be distinguished from when it is inserted into the light oil tank.
第２図は、本発明の第２実施例を示すもので、前述の
実施例における第３プリズム10の底辺に、頂角θ１を28
度に設定した第４プリズム20を突き合わせたもので、こ
の実施例によれば、第４プリズム20の露出面においても
ガスによる屈折の影響を受けることになるから、第２、
第３プリズム５、10により反射させるべき回数を少なく
することができ、したがってプリズムのサイズを小さく
することが可能となる。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, in which the vertex angle θ 1 is set at 28 at the bottom of the third prism 10 in the above-described embodiment.
According to this embodiment, the exposed surface of the fourth prism 20 is also affected by the refraction by the gas.
The number of times of reflection by the third prisms 5 and 10 can be reduced, so that the size of the prism can be reduced.
（発明の効果） 以上説明したように本発明においては、頂点に出射口
が形成された直角二等辺三角プリズムと、直角二等辺三
角プリズムの出射口に対向する斜辺に接合され、かつ斜
辺から突出した位置に入射口が形成され三角プリズム
と、三角プリズムと流体流入空間を形成し、かつ往復光
路を形成するように配置された直角二等辺三角プリズム
と、入射口に配置された光ビーム発生手段と、出射口に
配置された光点位置検出手段とを備えたので、大型化を
招くことなく、多重回反射により光路長の延長により検
出感度の向上を図ることができる。(Effects of the Invention) As described above, in the present invention, a right-angled isosceles triangular prism having an emission port formed at a vertex, and an oblique side opposed to the exit of the right-angled isosceles triangular prism and projecting from the hypotenuse A triangular prism having an entrance formed at a predetermined position, a right-angled isosceles triangular prism arranged to form a fluid inflow space with the triangular prism, and a reciprocating optical path; and a light beam generating means disposed at the entrance. And the light spot position detecting means disposed at the light exit, so that the detection sensitivity can be improved by extending the optical path length by multiple reflection without increasing the size.
【図面の簡単な説明】 第１図、第２図は、それぞれ本発明の一実施例を示す構
成図である。 １……プリズム、４……入射口 ５……プリズム、８、９……反射面 10……プリズム、11、12……反射面 15……スリット、16……光源 18……光点位置検出器BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1 and 2 are configuration diagrams each showing an embodiment of the present invention. 1 ... prism, 4 ... entrance 5 ... prism, 8, 9 ... reflective surface 10 ... prism, 11, 12 ... reflective surface 15 ... slit, 16 ... light source 18 ... light spot position detection vessel
Claims (1)
プリズムと、該直角二等辺三角プリズムの前記出射口に
対向する斜辺に接合され、かつ前記斜辺から突出した位
置に入射口が形成され三角プリズムと、該三角プリズム
と流体流入空間を形成し、かつ往復光路を形成するよう
に配置された直角二等辺三角プリズムと、前記入射口に
配置された光ビーム発生手段と、前記出射口に配置され
た光点位置検出手段とからなるガス検出器。1. A right-angled isosceles triangular prism having an exit at an apex, and an entrance formed at a position of the right-angled isosceles triangular prism joined to a hypotenuse facing the exit and protruding from the hypotenuse. A triangular prism, a right-angled isosceles triangular prism arranged to form a fluid inflow space with the triangular prism, and to form a reciprocating optical path; a light beam generating means disposed at the entrance; A gas detector comprising: a light spot position detecting means disposed in the gas detector.
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| JP1205404A JP2875291B2 (en) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | Gas detector |
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- 1989-08-07 JP JP1205404A patent/JP2875291B2/en not_active Expired - Fee Related
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