JP6147125B2 - Optical pressure sensor - Google Patents
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Description
本発明は、ファイバブラックグレーティング(FBG)を用いた光式圧力センサに関し、特に、管路内を流れる流体中に配設される光式圧力センサに関する。 The present invention relates to an optical pressure sensor using a fiber black grating (FBG), and more particularly to an optical pressure sensor disposed in a fluid flowing in a pipeline.
従来、FBGを利用した圧力センサとしては、図7(a)に示すように、ケース101内に光ケーブル102およびダイヤフラム103を配設し、圧力によるダイヤフラム103の弾性変形量をFBG104で検出する方式が実用化されている(特許文献1)。FBG104は歪量により反射する波長がシフトする特性があるため、ダイヤフラム103にFBG104を固定することで、圧力による弾性変形量をFBG104の波長シフト量に変換することができ、圧力センサとしての機能をもたせることができる。
Conventionally, as a pressure sensor using FBG, as shown in FIG. 7A, an
また、ダイヤフラムへのFBGの固定方法としては、図7(b)に示すように、ダイヤフラム111から垂直配置された高張力線112に、FBG113を固定する形態が開示されている(特許文献2)。
Further, as a method for fixing the FBG to the diaphragm, as shown in FIG. 7 (b), a mode is disclosed in which the FBG 113 is fixed to a
上記のように、一般的なFBGを利用した光式圧力センサでは、略円筒形容器の一端面にダイヤフラムを配置し、他端面から光ファイバを導出する構成となっている。そして、ダイヤフラムの弾性変形量を検出するために、光ファイバの一部に形成されたFBGをダイヤフラム面に直接または間接的に固定している。 As described above, an optical pressure sensor using a general FBG has a configuration in which a diaphragm is disposed on one end surface of a substantially cylindrical container and an optical fiber is led out from the other end surface. And in order to detect the elastic deformation amount of a diaphragm, FBG formed in a part of optical fiber is being fixed directly or indirectly to the diaphragm surface.
一方、光ファイバでは、ガラスの脆性破壊を防ぐために最小曲げ半径が規定されており、一般的な光ファイバでは最小曲げ半径はR30mmとなっている。よって、光ファイバが圧力センサの外部に導出される経路でR30mmを確保した上で、当該経路を構成する光ファイバを、ダイヤフラム面に対して略直角に配置させる必要がある(図7(a)参照)。 On the other hand, in an optical fiber, a minimum bending radius is defined in order to prevent brittle fracture of glass, and in a general optical fiber, the minimum bending radius is R30 mm. Therefore, after securing R30 mm in the path through which the optical fiber is led out of the pressure sensor, it is necessary to arrange the optical fiber constituting the path at a substantially right angle with respect to the diaphragm surface (FIG. 7A). reference).
このため、圧力センサの容器体積は、ダイヤフラム直径と該ダイヤフラムに直角な方向(鉛直方向)に関する光ファイバ収納寸法との双方の積に応じた値となり、センサ全体の体積を大きくせざるを得ない。 For this reason, the container volume of the pressure sensor becomes a value corresponding to the product of both the diameter of the diaphragm and the optical fiber storage dimension in the direction perpendicular to the diaphragm (vertical direction), and the volume of the entire sensor must be increased. .
しかしながら、河川や下水道等、水流のある環境で水位を測定する場合には、流れを阻害しないように、圧力センサの体積は小さい程よく、特に、細径の管渠内の水位を計測する場合には、圧力検知の精度低下や、管渠内で詰まりなどの不具合が生じないよう、流れに対する影響を極力小さくする必要があることから、センサの小型化が切望されている。 However, when measuring the water level in an environment with a water flow such as a river or sewer, the volume of the pressure sensor should be small so that the flow is not hindered, especially when measuring the water level in a small diameter pipe. Since it is necessary to reduce the influence on the flow as much as possible so as not to cause problems such as a decrease in pressure detection accuracy and clogging in the pipe tube, downsizing of the sensor is desired.
本発明の目的は、FBGを用いた信頼性の高い測定を実現しつつ、流れに対する影響を極力小さくすることができ、設置場所を選ばない利便性の高い光式圧力センサを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical pressure sensor that can reduce the influence on the flow as much as possible while realizing highly reliable measurement using an FBG, and is highly convenient regardless of the installation location. .
上記目的を達成するために、本発明の光式圧力センサは、流路に配置され、前記流路を流れる流体の圧力を光ファイバにて検知する光式圧力センサであって、上壁および底壁を有する扁平型の密閉容器と、前記密閉容器の底壁に取り付けられ、該底壁と略平行に配置されたダイヤフラムと、前記密閉容器内に配置され、前記ダイヤフラムの膜に略平行となるように取り付けられたファイバブラックグレーティングと、前記ファイバブラックグレーティングと一体的に接続され、前記ダイヤフラムの膜と略平行となるように敷設された光ファイバと、前記密閉容器の側壁に設けられ、前記光ファイバを介して外部と光学的に接続するための導入出口とを備え、前記密閉容器の側面視において、前記導入出口に挿通される光ファイバの中心軸が、前記ダイヤフラムの膜面よりも低い位置に配置されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical pressure sensor according to the present invention is an optical pressure sensor that is disposed in a flow path and detects the pressure of a fluid flowing through the flow path with an optical fiber. A flat sealed container having a wall; a diaphragm attached to the bottom wall of the sealed container; and disposed substantially parallel to the bottom wall; and disposed in the sealed container and substantially parallel to the membrane of the diaphragm. A fiber black grating attached in such a manner, an optical fiber integrally connected to the fiber black grating and laid so as to be substantially parallel to the membrane of the diaphragm, and provided on a side wall of the sealed container, and a inlet and outlet for connecting to an external optically through a fiber in a side view of the closed container, the central axis of the optical fiber to be inserted into the introduction outlet, It is disposed at a position lower than the film surface of serial diaphragm and said Rukoto.
また、前記密閉容器は、樹脂で形成されるのが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said airtight container is formed with resin.
また、前記光ファイバが、前記ファイバブラックグレーティングの上流側に配置された第1光ファイバと、前記ファイバブラックグレーティングの下流側に配置された第2光ファイバとを有し、前記第1光ファイバおよび前記第2光ファイバの双方が、前記ダイヤフラムの膜と略平行に敷設される。 The optical fiber includes a first optical fiber disposed on the upstream side of the fiber black grating and a second optical fiber disposed on the downstream side of the fiber black grating, and the first optical fiber and Both of the second optical fibers are laid substantially parallel to the diaphragm membrane.
また、前記ファイバブラックグレーティングの中心軸が、前記導入出口に挿通された光ファイバの中心軸と略平行であるのが好ましい。 The central axis of the fiber black grating is preferably substantially parallel to the central axis of the optical fiber inserted through the introduction outlet.
また好ましくは、前記密閉容器の底壁の一部が、内側に凹んだ凹部を形成している。 Preferably, a part of the bottom wall of the sealed container forms a recess recessed inward.
さらに、前記密閉容器内に形成される密閉空間は、前記ダイヤフラムの直上に形成された第1空間と、前記ダイヤフラムの側方に形成された第2空間とで構成され、前記第2空間が、前記凹部によって扁平形状となっているのが好ましい。 Further, the sealed space formed in the sealed container includes a first space formed immediately above the diaphragm and a second space formed on the side of the diaphragm, and the second space is It is preferable that the concave portion has a flat shape.
さらに、前記密閉容器に連結され、前記密閉容器内に形成される密閉空間の圧力を補正する圧力補正ユニットが、前記光式圧力センサに取り付けられる。
また、上記目的を達成するために、流路に配置され、前記流路を流れる流体の圧力を光ファイバにて検知する光式圧力センサであって、上壁および底壁を有する扁平型の密閉容器と、前記密閉容器の底壁に取り付けられ、該底壁と略平行に配置されたダイヤフラムと、前記密閉容器内に配置され、前記ダイヤフラムの膜に略平行となるように取り付けられたファイバブラックグレーティングと、前記ファイバブラックグレーティングと一体的に接続され、前記ダイヤフラムの膜と略平行となるように敷設された光ファイバと、前記密閉容器の側壁に設けられ、前記光ファイバを介して外部と光学的に接続するための導入出口と、を備え、前記密閉容器の底壁の一部が、内側に凹んだ凹部を有し、前記密閉容器内に形成される密閉空間は、前記ダイヤフラムの直上に形成された第1空間と、前記ダイヤフラムの側方に形成された第2空間とで構成され、前記第2空間が、前記凹部によって扁平形状となっていることを特徴とする。
Furthermore, a pressure correction unit that is connected to the sealed container and corrects the pressure in the sealed space formed in the sealed container is attached to the optical pressure sensor.
In order to achieve the above object, the optical pressure sensor is disposed in a flow path and detects the pressure of a fluid flowing through the flow path with an optical fiber, and is a flat-type hermetic seal having an upper wall and a bottom wall. A container, a diaphragm attached to the bottom wall of the sealed container and disposed substantially parallel to the bottom wall, and a fiber black disposed in the sealed container and attached to be substantially parallel to the membrane of the diaphragm A grating, an optical fiber integrally connected to the fiber black grating, and laid so as to be substantially parallel to the membrane of the diaphragm; provided on a side wall of the sealed container; A part of the bottom wall of the sealed container has a recessed part recessed inward, and the sealed space formed in the sealed container is A first space formed just above the Iyafuramu, is composed of a second space formed on the side of said diaphragm, said second space, characterized in that has a flat shape by the recess.
本発明によれば、密閉容器が扁平形状をなし、ファイバブラックグレーティングおよび光ファイバが、ダイヤフラムの膜に略平行となるように取り付けられている。また、導入出口が密閉容器の側壁に設けられている。これにより、光式圧力センサ内部の光ファイバ配線を、最小曲げ半径R30mmを確保した上で、ダイヤフラムの膜と略平行な面内に収めることができる。また、光式圧力センサの体積は、ダイヤフラムの直径と該ダイヤフラムに略平行な方向における光ファイバの収納寸法との双方の積に応じた値となり、光式圧力センサの体積を大幅に小型化することが可能となる。 According to the present invention, the sealed container has a flat shape, and the fiber black grating and the optical fiber are attached so as to be substantially parallel to the membrane of the diaphragm. An introduction outlet is provided on the side wall of the sealed container. As a result, the optical fiber wiring inside the optical pressure sensor can be accommodated in a plane substantially parallel to the diaphragm film while ensuring a minimum bending radius R30 mm. In addition, the volume of the optical pressure sensor is a value corresponding to the product of both the diameter of the diaphragm and the storage size of the optical fiber in a direction substantially parallel to the diaphragm, thereby greatly reducing the volume of the optical pressure sensor. It becomes possible.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1(a)は、本実施形態に係る光式圧力センサの構成を概略的に示す上面図、(b)は幅方向側面図、図2(a)は底面図、図2(b)は長手方向側面図である。また、図3(a)は、図2(a)の線A−Aに沿う光式圧力センサの長手方向断面図、図3(b)は、図2(a)の線B−Bに沿う光式圧力センサの長手方向断面図である。図4(a)は、図1の光式圧力センサ内に敷設される光ファイバを示す平面図、図4(b)は長手方向側面図である。なお、図1〜図4の光式圧力センサは、その一例を示すものであり、本発明の光式圧力センサは、図1〜図4のものに限られないものとする。 1A is a top view schematically showing the configuration of the optical pressure sensor according to the present embodiment, FIG. 1B is a side view in the width direction, FIG. 2A is a bottom view, and FIG. It is a longitudinal direction side view. 3A is a longitudinal sectional view of the optical pressure sensor taken along line AA in FIG. 2A, and FIG. 3B is taken along line BB in FIG. It is longitudinal direction sectional drawing of an optical pressure sensor. 4A is a plan view showing an optical fiber laid in the optical pressure sensor of FIG. 1, and FIG. 4B is a longitudinal side view. The optical pressure sensor of FIGS. 1 to 4 shows an example thereof, and the optical pressure sensor of the present invention is not limited to that of FIGS.
本実施形態の光式圧力センサは、流路に配置され、該流路を流れる流体の圧力をシングルモード型光ファイバにて検知するものであり、FBGを用いた波長検出方式が採用されている。使用波長は、例えば1.55μm帯である。 The optical pressure sensor according to the present embodiment is arranged in a flow path and detects the pressure of a fluid flowing through the flow path with a single mode optical fiber, and employs a wavelength detection method using FBG. . The wavelength used is, for example, the 1.55 μm band.
具体的には、光式圧力センサ1は、底壁2aおよび上壁2bを有する扁平型の密閉容器2と、該密閉容器の底壁2aに取り付けられ、底壁2aと略平行に配置されたダイヤフラム3と、密閉容器2内に配置され、ダイヤフラム3の薄膜31に略平行となるように取り付けられたファイバブラックグレーティング(FBG)4と、該ファイバブラックグレーティングと一体的に接続され、ダイヤフラム3の薄膜31と略平行となるように敷設された光ファイバ5と、密閉容器2の幅方向における側壁2cに設けられ、光ファイバ5を介して外部装置(例えば、クロージャ)と光学的に接続するための導入出口6とを備えている。
Specifically, the
この光式圧力センサ1は、まずその形状が特徴的であり、具体的には、密閉容器2が長手方向側面視にてアスペクト比約5:1の扁平形状であり、かつ平面視にてアスペクト比が約2:1の縦長構造を有している。このような形状によれば、管渠や側溝などの流路に光式圧力センサ1を設置する場合であっても、流体の流れ方向と略平行にセンサを配置することで、光式圧力センサ1近傍における流れの状態を極力変化させずに圧力測定を行うことが可能となっている。
The
密閉容器2は、ベース部21および蓋部22とで構成されており(図1(b))、ベース部21が底壁2aを、蓋部22が上壁2bを有している。ベース部21および蓋部22は、シール部材23を介して向かい合わせに嵌め合わされ(図3(a))、ボルト24で固定される。これにより、略扁平型の密閉空間が、密閉容器2内に形成される。この気密性の密閉空間は、ダイヤフラム3の直上に形成された密閉空間X(第1空間)と、ダイヤフラム3の側方に形成された密閉空間Y(第2空間)とで構成されている。
The
底壁2aは、長手方向断面視において、ダイヤフラム3および固定部材32を支持する底壁部21aと、光ファイバ5をダイヤフラム3から外部に導くための底壁部21b’とで構成される(図3(a))。底壁部21aの直上に密閉空間Xが、底壁部21b’の直上に密閉空間Yが、それぞれ形成されている。
The bottom wall 2a includes a bottom wall portion 21a that supports the
密閉容器2の材質は、ポリプロピレンなどの樹脂で形成されており、より好ましくは耐食性を有する樹脂で形成される。これにより、光式圧力センサ1の大部分を樹脂でモールド形成することができ、金属製の密閉容器と比較して、光式圧力センサ1を軽量かつ低コストで作製することができる。また、光式圧力センサ1を複数設置する際に、作業者の負担が軽減され、設置効率を向上することが可能となる。
The material of the sealed
ダイヤフラム3は、密閉容器2の底壁部21aに、リング状の固定部材32を介して支持されている(図3(a))。このダイヤフラム3は略円筒形状の金属製部材であり、その中心部に薄膜31が張着されている。そして薄膜31の内面31aであってかつ該薄膜の中央部に、FBG4が取り付けられている。流路の水位が変動すると、ダイヤフラム3に加わる圧力が変化し、薄膜31が変形することで、FBG4が伸縮する。このFBG4の伸縮により、該FBGで反射する光の中心波長がシフトする。この原理を利用して、中心波長のシフト量から水位、すなわち圧力が測定される。
The
FBG4は、図4(a)に示すように、薄膜31の中央部に、密閉容器2の長手方向に略平行となるように配置された圧力検出用のFBG4aと、密閉容器2に固定され、FBG4aと略平行に配置された温度検出用のFBG4bとで構成される。FBG4a,4bは、光ファイバ5を介して互いに接続され、かつ外部装置と接続されている。
As shown in FIG. 4 (a), the
FBG4aは、不図示の外部装置と光ファイバ5aで光学的に接続されており、外部の光源から出力された光が、光ファイバ5aを介してFBG4aに導入され、また、FBG4aで反射した光が光ファイバ5aを介して外部に導出される。FBG4aを透過した光は光ファイバ5bを介してFBG4bに導入され、さらに、FBG4bを透過した光が、光ファイバ5cを介して外部へ導出される。 The FBG 4a is optically connected to an external device (not shown) through an optical fiber 5a. Light output from an external light source is introduced into the FBG 4a through the optical fiber 5a, and light reflected by the FBG 4a is reflected. It is led out through the optical fiber 5a. The light transmitted through the FBG 4a is introduced into the FBG 4b through the optical fiber 5b, and the light transmitted through the FBG 4b is led out to the outside through the optical fiber 5c.
光ファイバ5は、FBG4aの上流側に配置された光ファイバ5a(第1光ファイバ)と、FBG4aの下流側に配置された光ファイバ5b,5c(第2光ファイバ)とを有している。光ファイバ5b,5c間にはFBG4bが配置されている。
The
光ファイバ5a,5b,5cは、密閉空間X,Y内でこの順に配置されており、これらのいずれも、ダイヤフラム3の薄膜31と略平行に敷設されている(図4(b))。このような敷設により、光ファイバ5の最小曲げ半径R30mmを確保しつつ、密閉空間全体を扁平形状とすることができ、従来と比較して空間体積を大幅に小さくすることが可能となっている。
The optical fibers 5a, 5b, and 5c are arranged in this order in the sealed spaces X and Y, and all of these are laid substantially parallel to the
また光ファイバ5cは、その一部又は全部が、曲げ強度の高いいわゆる曲げ強ファイバで構成されてもよい。曲げ強ファイバは、例えば「ITU−T G.657 A1」に準拠したものが選定され、最小曲げ半径がR15mmまで許容される。光ファイバ5cは、本センサ内で最も曲げ半径が小さくなる部分であることから、密閉容器2の幅方向寸法に応じて、曲げ強ファイバ(小径曲げ対応ファイバ)を使用することで、光ファイバ5の脆性破壊を確実に防止することができる。
Further, part or all of the optical fiber 5c may be formed of a so-called bending strong fiber having high bending strength. As the bending strong fiber, for example, one conforming to “ITU-T G.657 A1” is selected, and the minimum bending radius is allowed up to R15 mm. Since the optical fiber 5c is a portion having the smallest bending radius in the sensor, the optical fiber 5c can be obtained by using a bending strong fiber (a small-diameter bending-compatible fiber) according to the widthwise dimension of the sealed
なお、図4のファイバ配線は、説明の便宜上簡略化して記載しているが、導入出口6を介して外部と接続された光ファイバ5aが、密閉空間内で1回あるいは複数巻回されてFBG4aに接続されてもよい。同様に、光ファイバ5bは、1回あるいは複数巻回されてFBG4bに接続されてもよく、光ファイバ5cも、1回あるいは複数巻回されて導入出口6を介して外部に接続されてもよい。
Note that the fiber wiring of FIG. 4 is simplified for convenience of explanation, but the optical fiber 5a connected to the outside via the
密閉容器2の幅方向の側壁2cには導入出口6が形成されており、該導入出口には、光式圧力センサ1と外部装置とを接続するための管状接続部材61が略同軸で嵌入されている。そして密閉容器2の長手方向断面視において、導入出口6に挿通される光ファイバ5a,5cの中心軸は、ダイヤフラム3の内面31aよりも低くなっている(図3(b):H1<H2)。これにより、側壁2cでの管状接続部材61の取り付けスペースを確実に確保しつつ、密閉容器2を扁平形状とすることができる。
An inlet /
管状接続部材61は、その中心軸がダイヤフラム3の薄膜31と略平行となるように配置されている。管状接続部材61内には、光ファイバ5a,5cが挿通されており、各光ファイバの端部が外部装置に接続される。よって、管状接続部材61に挿通された光ファイバ5a,5cの中心軸も、ダイヤフラム3の薄膜31と略平行となっている。
The
また、本実施形態では、FBG4a,4bの中心軸がそれぞれ、導入出口6に挿通された光ファイバ5a,5bの中心軸と略平行となるように配置されている(図4(a))。さらに、平面視においては、FBG4aの中心軸が、導入出口6の中心軸と略同軸で配置されている(図4(a))。 In the present embodiment, the central axes of the FBGs 4a and 4b are arranged so as to be substantially parallel to the central axes of the optical fibers 5a and 5b inserted through the inlet / outlet 6 (FIG. 4A). Furthermore, in plan view, the central axis of the FBG 4a is arranged substantially coaxially with the central axis of the inlet / outlet 6 (FIG. 4A).
密閉空間X,Yは、例えば図5に示すような圧力補正ユニットにて大気圧に調整されている。圧力補正ユニット70は、密閉空間X,Yと連通し、かつ管状接続部材61に光ファイバと略同軸で接続されたチューブ71と、チューブ71に接続された接続ボックス72と、該接続ボックスに空気を導入するチューブ73と、チューブ73と継ぎ手74を介して連結された弾性体からなる膨縮部75と、膨縮部75を収容すると共に、大気導入口76aが設けられた膨縮部収容箱76とを有している。膨縮部75は、大気導入口76aから導入される空気の圧力(大気圧)によって膨張あるいは収縮し、膨縮部75の内圧が大気圧と平衡状態に保たれる。よって、光式圧力センサ1の密閉空間X,Yと膨縮部75を接続することで、密閉空間X,Yの圧力が大気圧に保たれる。本構成により、ダイヤフラム3の薄膜31に加えられる圧力が、流体から受ける圧力のみとなるため、圧力検知を正確に行うことが可能となっている。
The sealed spaces X and Y are adjusted to atmospheric pressure by a pressure correction unit as shown in FIG. 5, for example. The
また、上述のように、密閉空間X,Yの体積が非常に小さいため、膨縮部75と密閉空間X,Yとの間で移動する空気量が大幅に少なくなる。よって、経年劣化による不具合を低減することが可能となり、メンテナンス作業を少なくすることができる。
Further, as described above, since the volumes of the sealed spaces X and Y are very small, the amount of air moving between the expansion /
密閉空間Yの体積を更に小さくするべく、図3(a)に示すように、ダイヤフラム3の側方に位置する底壁部21b’が、長手方向断面略矩形の凹部25を形成してもよい。凹部25が内側に凹むように形成されることで、密閉容器2は上げ底形状となり、密閉空間Yの体積がより小さくなる。
In order to further reduce the volume of the sealed space Y, as shown in FIG. 3A, the
但し、光ファイバ5の敷設部分では、該光ファイバの最小曲げ半径を考慮し、長手方向断面略三角形状の凹部26が形成される(図3(b))。具体的には、ベース部21の幅方向略中央部に、ダイヤフラム3の内面31aから導入出口6に向かって緩傾した底壁部21b”が設けられる。これにより、図4(a),(b)に示すように、光ファイバ5a,5cが底壁部21b”の傾斜面に敷設される。したがって、密閉空間Y内で光ファイバ5a,5cが最小曲げ半径R30mm以下になることがなく、脆性破壊が生じない敷設を容易に実行することができる。
However, in the laying portion of the
上記のように構成される光式圧力センサ1は、例えば水路となる管渠内に設置される。図6に示すように、光式圧力センサ1は、管渠81の管底81aに、円環状の固定バンド91にて固定される。また、光式圧力センサ1とクロージャ93とを接続する光ファイバケーブル92が、固定バンド91にて管渠81の管底81aに固定され、これにより、光ファイバケーブル92が、管渠81内およびマンホール82内に敷設される。クロージャ93は、マンホール82内の側壁81aにサドルなどの固定具(不図示)にて固定される。
The
このような管渠内に圧力センサを設置する際には、圧力検知の精度低下や、管渠内で詰まりなどの不具合が生じないよう配慮する必要がある。本実施形態では、小型かつ扁平形状の光式圧力センサ1を、管渠81の水流方向Fに平行に設置し、内周面81aに固定するので、水流方向Fと垂直な方向に関するセンサ断面積を小さくすることができ、水流に対する影響を極力小さくすることが可能である。また、光式圧力センサ1から導出される光ファイバケーブル92を水流方向Fと略平行に敷設できるので、水流に対する影響を更に小さくすることができる。
When a pressure sensor is installed in such a pipe rod, it is necessary to take care not to cause problems such as a decrease in accuracy of pressure detection and clogging in the pipe rod. In this embodiment, the small and flat
また、管渠内に可燃性ガスが充満する可能性があることから、管渠内に機器類を設置する際、金属線などの電線の敷設が制限される場合がある。本実施形態では光式圧力センサ1とクロージャ93が光ファイバケーブル92で接続されるため、管渠内での敷設制限を受けることがなく、自由度の高いセンサ設置を実現できる。
Moreover, since there is a possibility that the combustible gas will be filled in the tube, the installation of electric wires such as metal wires may be restricted when installing the devices in the tube. In this embodiment, since the
上述したように、本実施形態によれば、密閉容器2が扁平形状をなし、FBG4a,4bおよび光ファイバ5が、ダイヤフラム3の薄膜31に略平行となるように取り付けられている。また、導入出口6が密閉容器2の側壁2cに設けられている。これにより、光式圧力センサ1内部の光ファイバ配線を、最小曲げ半径R30mmを確保した上で、ダイヤフラム3の薄膜31と略平行な面内に収めることができる。また、光式圧力センサ1の体積は、ダイヤフラム3の直径とダイヤフラム3に略平行な方向における光ファイバ5の収納寸法との双方の積に応じた値となり、光式圧力センサ1の体積を大幅に小型化することが可能となる。したがって、信頼性の高い測定を実現しつつ、水流に対する影響を極力小さくすることができ、設置場所を選ばない利便性の高い光式圧力センサ1を提供できる。
As described above, according to the present embodiment, the sealed
また、光式圧力センサ1の体積が小さくできることから、水位検出時にセンサ内部の圧力と大気圧の補正を行うための密閉空間X,Y、すなわち圧力補償部を小さくすることが可能となる。
Further, since the volume of the
更に、管渠81の管底81aに設置した場合に、水流方向に対して垂直なセンサ断面積を大幅に小さくすることができ、またセンサ外部に導出された光ファイバケーブル92も、水流と略平行に敷設できるため、水流への影響を大幅に低減することが可能となる。
Further, when installed on the pipe bottom 81a of the pipe rod 81, the sensor cross-sectional area perpendicular to the water flow direction can be greatly reduced, and the
以上、本実施形態に係る光式圧力センサについて述べたが、本発明は記述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。 The optical pressure sensor according to the present embodiment has been described above, but the present invention is not limited to the described embodiment, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention.
1 光式圧力センサ
2 密閉容器
2a 底壁
2b 上壁
2c 側壁
3 ダイヤフラム
4 FBG
4a,4b FBG
5 光ファイバ
5a,5b,5c 光ファイバ
6 導入出口
21 ベース部
21a 底壁部
21b’ 底壁部
21b” 底壁部
22 蓋部
23 シール部材
24 ボルト
25 凹部
26 凹部
31 薄膜
31a 内面
32 固定部材
61 管状接続部材
71 チューブ
72 接続ボックス
73 チューブ
74 継ぎ手
75 膨縮部
76 膨縮部収容箱
76a 大気導入口
81 管渠
82 マンホール
81a 管底
91 固定バンド
92 光ファイバケーブル
93 クロージャ
DESCRIPTION OF
4a, 4b FBG
5 Optical fiber 5a, 5b,
Claims (8)
上壁および底壁を有する扁平型の密閉容器と、
前記密閉容器の底壁に取り付けられ、該底壁と略平行に配置されたダイヤフラムと、
前記密閉容器内に配置され、前記ダイヤフラムの膜に略平行となるように取り付けられたファイバブラックグレーティングと、
前記ファイバブラックグレーティングと一体的に接続され、前記ダイヤフラムの膜と略平行となるように敷設された光ファイバと、
前記密閉容器の側壁に設けられ、前記光ファイバを介して外部と光学的に接続するための導入出口と、を備え、
前記密閉容器の側面視において、前記導入出口に挿通される光ファイバの中心軸が、前記ダイヤフラムの膜面よりも低い位置に配置されることを特徴とする光式圧力センサ。 An optical pressure sensor that is disposed in a flow path and detects the pressure of a fluid flowing through the flow path with an optical fiber,
A flat sealed container having a top wall and a bottom wall;
A diaphragm attached to the bottom wall of the sealed container and disposed substantially parallel to the bottom wall;
A fiber black grating disposed in the sealed container and attached so as to be substantially parallel to the membrane of the diaphragm;
An optical fiber integrally connected to the fiber black grating and laid so as to be substantially parallel to the membrane of the diaphragm;
Provided on the side wall of the sealed container, and an introduction outlet for optically connecting to the outside via the optical fiber ,
In a side view of the closed container, the central axis of the optical fiber to be inserted into the introduction outlet, optical pressure sensor, wherein Rukoto is disposed at a position lower than the film surface of the diaphragm.
前記第1光ファイバおよび前記第2光ファイバの双方が、前記ダイヤフラムの膜と略平行に敷設されることを特徴とする、請求項1記載の光式圧力センサ。 The optical fiber includes a first optical fiber disposed upstream of the fiber black grating and a second optical fiber disposed downstream of the fiber black grating;
2. The optical pressure sensor according to claim 1, wherein both the first optical fiber and the second optical fiber are laid substantially parallel to the membrane of the diaphragm. 3.
前記第2空間が、前記凹部によって扁平形状となっていることを特徴とする、請求項5記載の光式圧力センサ。 The sealed space formed in the sealed container is composed of a first space formed immediately above the diaphragm and a second space formed on the side of the diaphragm,
The optical pressure sensor according to claim 5 , wherein the second space has a flat shape due to the concave portion.
上壁および底壁を有する扁平型の密閉容器と、A flat sealed container having a top wall and a bottom wall;
前記密閉容器の底壁に取り付けられ、該底壁と略平行に配置されたダイヤフラムと、A diaphragm attached to the bottom wall of the sealed container and disposed substantially parallel to the bottom wall;
前記密閉容器内に配置され、前記ダイヤフラムの膜に略平行となるように取り付けられたファイバブラックグレーティングと、A fiber black grating disposed in the sealed container and attached so as to be substantially parallel to the membrane of the diaphragm;
前記ファイバブラックグレーティングと一体的に接続され、前記ダイヤフラムの膜と略平行となるように敷設された光ファイバと、An optical fiber integrally connected to the fiber black grating and laid so as to be substantially parallel to the membrane of the diaphragm;
前記密閉容器の側壁に設けられ、前記光ファイバを介して外部と光学的に接続するための導入出口と、を備え、Provided on the side wall of the sealed container, and an introduction outlet for optically connecting to the outside via the optical fiber,
前記密閉容器の底壁の一部が、内側に凹んだ凹部を有し、A part of the bottom wall of the sealed container has a recess recessed inwardly,
前記密閉容器内に形成される密閉空間は、前記ダイヤフラムの直上に形成された第1空間と、前記ダイヤフラムの側方に形成された第2空間とで構成され、The sealed space formed in the sealed container is composed of a first space formed immediately above the diaphragm and a second space formed on the side of the diaphragm,
前記第2空間が、前記凹部によって扁平形状となっていることを特徴とする、光式圧力センサ。The optical pressure sensor, wherein the second space is flattened by the recess.
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