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JPH02105020A - Optical liquid level sensor - Google Patents

Optical liquid level sensor

Info

Publication number
JPH02105020A
JPH02105020A JP25698088A JP25698088A JPH02105020A JP H02105020 A JPH02105020 A JP H02105020A JP 25698088 A JP25698088 A JP 25698088A JP 25698088 A JP25698088 A JP 25698088A JP H02105020 A JPH02105020 A JP H02105020A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
liquid level
float
change
cylindrical body
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
Application number
JP25698088A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiji Nakagome
誠治 中込
Yasuyori Sasaki
康順 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nok Corp
Original Assignee
Nok Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nok Corp filed Critical Nok Corp
Priority to JP25698088A priority Critical patent/JPH02105020A/en
Publication of JPH02105020A publication Critical patent/JPH02105020A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To perform accurate measurement with a simple constitution by making the change of transmitted light quantity large with the change of the elongation of an optical fiber which is caused by the rise and fall of a float corresponding to a liquid level. CONSTITUTION:The optical fiber 3 having rubber-like elasticity whose length corresponds to the lowest water level is made to hang down from a cap 2 provided with an air vent hole on the upper end part of a cylindrical body 1. The lower end part of the optical fiber is attached to the float 4 which internally contacts with the cylindrical body. The change of the elongation of the optical fiber which is caused by the rise and fall of the float corresponding to the liquid level 5 can be known in such a constitution that the change of the transmitted light quantity between a light source 6 attached to the tip part of the optical fiber and a photodetector 7 provided at a position on the cap where the optical fiber penetrates is read with optical power 8. Thus, the change of the transmitted light quantity by the change of the elongation of the optical fiber which is caused the rise and fall of the float becomes large, so that the measurement can be accurately performed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光液面センサに関する。更に詳しくは、ゴム
状弾性を有する光ファイバを用いた光液面センサに関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical liquid level sensor. More specifically, the present invention relates to an optical liquid level sensor using an optical fiber having rubber-like elasticity.

〔従来の技術〕および〔発明が解決しようとする課題〕
水位計などに用いられる光液面センサは、従来石英また
はプラスチック製光ファイバを用いており、その方式と
しては、水位変化を静電容量変化とし、周波数信号に変
換してみるもの(電気書院発行「わかる光フアイバ応用
技術」第204〜212頁)、あるいは光フアイバ端面
と液面とを非接触とし。
[Prior art] and [Problem to be solved by the invention]
Optical liquid level sensors used in water level gauges, etc. have conventionally used quartz or plastic optical fibers, and their method is to convert changes in water level into capacitance changes into frequency signals (Published by Denki Shoin). "Understanding Optical Fiber Application Technology," pages 204-212), or the end surface of the optical fiber and the liquid surface are made non-contact.

光ファイバから出た光が液面によって反射し、戻ってく
る光との干渉を利用して液面迄の距離を求めるものなど
があるが、これらはいずれも高精度ではあるが、システ
ムの大型化、高価格、複雑化などの問題をかかえている
There are methods to determine the distance to the liquid surface by using the interference between the light emitted from the optical fiber and the returning light, which is reflected by the liquid surface.Although these methods are highly accurate, they require large systems. These problems include high technology, high cost, and complexity.

本発明は、システムの簡略化、低価格化などを図った光
液面センサを提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical liquid level sensor that has a simplified system and lower cost.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

かかる本発明の目的は、筒状体上端部から垂れ下げた光
ファイバの下端部に筒状体に内接するフロートを取り付
け、液面に対応するフロートの上下によって起る光ファ
イバの伸び変化による透過光量変化を筒状体外に延長さ
れた光ファイバに接続された光パワーメータにより液面
変化を測定し得る構成を有し、光ファイバとしてコア材
およびクラッド材がガラス転移温度が室温以下の架橋性
基含有エラストマーの共架橋物よりなり、クラッド材が
エラストマー製保護材で被覆されているものを用いた光
液面センサによって達成される。
An object of the present invention is to attach a float inscribed in the cylindrical body to the lower end of the optical fiber hanging from the upper end of the cylindrical body, and to prevent transmission due to changes in the elongation of the optical fiber caused by the rise and fall of the float corresponding to the liquid level. It has a structure that allows changes in the liquid level to be measured by an optical power meter connected to an optical fiber extending outside the cylindrical body, and the core material and cladding material of the optical fiber are crosslinkable with a glass transition temperature below room temperature. This is achieved by an optical liquid level sensor using a co-crosslinked product of a group-containing elastomer, the cladding material of which is covered with an elastomer protective material.

本発明で用いられる光ファイバは、コア材およびクラッ
ド材がガラス転移温度が室温以下の架橋性基含有エラス
トマーの共架橋物よりなり、クラッド材が更にエラスト
マー製の保護材で被覆されているものが用いられる。
In the optical fiber used in the present invention, the core material and the cladding material are made of a co-crosslinked material of an elastomer containing a crosslinkable group whose glass transition temperature is below room temperature, and the cladding material is further coated with a protective material made of the elastomer. used.

いずれもガラス転移温度が室温以下、好ましくは約0℃
以下のゴム状弾性を有するエラストマーで構成されるコ
ア材およびクラッド材の共架橋物は、架橋性基含有エラ
ストマーまたはそれと架橋剤との混合物を用い、 (1)コア材およびクラッド材を共押出しした後架橋反
応させる方法、または (2)コア材を押出して架橋反応が完結しない架橋条件
下で処理し1次いで直ちにクラッド材を被覆した後面者
の架橋反応を完結させる方法により製造される。
In both cases, the glass transition temperature is below room temperature, preferably about 0°C.
A co-crosslinked product of a core material and a cladding material composed of the following elastomers having rubber-like elasticity is obtained by coextruding the core material and the cladding material using an elastomer containing a crosslinkable group or a mixture of it and a crosslinking agent. It is produced by a method in which a post-crosslinking reaction is carried out, or (2) a method in which the core material is extruded and treated under crosslinking conditions that do not allow the crosslinking reaction to be completed, and then the crosslinking reaction is completed immediately after the core material is coated with a cladding material.

当然のこととして、コア材とクラッド材とは共に透明性
にすぐれかつ屈折率差のあるもの、即ち前者の屈折率の
方が後者の屈折率より大きいものが用いられる。
Naturally, the core material and the cladding material are both excellent in transparency and have a difference in refractive index, that is, the former has a larger refractive index than the latter.

具体的には、コア材としては屈折率no=1.47以上
のもの、好ましくはno=1.475〜1.492を有
する架橋性基含有アクリルエラストマーが用いられる。
Specifically, as the core material, a crosslinkable group-containing acrylic elastomer having a refractive index no = 1.47 or more, preferably no = 1.475 to 1.492 is used.

かかる架橋性基含有アクリルエラストマーは、その詳細
が特開昭61−184,507号公報に記載される如く
、炭素数1〜8のアルキル基を有するアルキルアクリレ
ートおよび/または炭素数2〜8のアルコキシアルキル
基を有するアルコキシアルキルアクリレートに、水酸基
、エポキシ基、カルボキシル基、反応性ハロゲン基、ア
ミド基またはジエン基を架橋性基として有する単量体を
約1〜30モル%、好ましくは約2〜20モル%共重合
させたものであり、かかる架橋性基含有単量体およびそ
の架橋方法は例えば次の如くである。
Such a crosslinkable group-containing acrylic elastomer is an alkyl acrylate having an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms and/or an alkoxy group having 2 to 8 carbon atoms, as detailed in JP-A-61-184,507. About 1 to 30 mol%, preferably about 2 to 20 mol% of a monomer having a hydroxyl group, epoxy group, carboxyl group, reactive halogen group, amide group, or diene group as a crosslinking group is added to the alkoxyalkyl acrylate having an alkyl group. The crosslinkable group-containing monomer and its crosslinking method are as follows, for example.

(1)水酸基含有ビニル単量体 ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシ
アルコキシアクリレート、N−メチロールアクリルアミ
ドなど これらの共重合体は、ヘキサメチレンジイソシアネート
などのポリイソシアネート、アジピン酸などのポリカル
ボン酸、メトキシメチルメラミンなどのアルコキシメチ
ルメラミンなどの架橋剤によって架橋される (2)エポキシ基含有ビニル単量体 アリルグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリ
レートなど これらの共重合体は、ジエチレントリアミン、m−フェ
ニレンジアミンなどのポリアミン、アジピン酸などのポ
リカルボン酸、無水マレイン酸などの酸無水物、ポリア
ミド、スルホンアミドなどの架橋剤によって架橋される (3)カルボキシル基含有ビニル単量体アクリル酸、メ
タクリル酸、イタコン酸などこれらの共重合体は、エチ
レングリコールジグリシジルエーテルなどのポリエポキ
シド、1,4−ブタンジオール、1,1.1−トリメチ
ロールプロパンなどの架橋剤を用いる方法あるいは加熱
によって架橋される (4)反応性ハロゲン基含有ビニル単量体2−クロロエ
チルビニルエーテル、モノクロロ酢酸など これらの共重合体は、ジエチレントリアミンなどのポリ
アミン、ポリカーバメートなどの架橋剤によって架橋さ
れる (5)アミド基含有ビニル単量体 アクリルアミド、メタクリルアミドなどアミノホルムア
ルデヒドなどの架橋剤を用いる方法あるいは加熱によっ
て架橋される (6)ジエン系単量体 ジビニルベンゼン、ペンタジェン、ビニルシクロヘキセ
ン、ブタジェン、シクロペンタジェン、メチルブタジェ
ン、エチレングリコールジアクリレート、プロピレング
リコールジ(メタ)アクリレートなど イオウあるいはベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパ
ーオキサイドなどの有機過酸化物、アゾビスイソブチロ
ニトリルなどのアゾ化合物、ジビニルベンゼン、トリア
リルシアヌレートなどの架橋剤を用いる方法または加熱
によって架橋される一方、クラッド材としては、屈折率
がコア材材料より低いもの、一般には屈折率no=1.
34〜1.41のものが用いられる。具体的には、IH
,IH−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、I
H,IH,3H−テトラフルオロプロピル(メタ)アク
リレート、IH,LH。
(1) Hydroxyl group-containing vinyl monomer hydroxyalkyl (meth)acrylate, hydroxyalkoxyacrylate, N-methylolacrylamide, etc. These copolymers are polyisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, polycarboxylic acids such as adipic acid, methoxymethyl (2) Epoxy group-containing vinyl monomer allyl glycidyl ether, glycidyl (meth)acrylate, etc. These copolymers are crosslinked with a crosslinking agent such as alkoxymethyl melamine such as melamine, and polyamines such as diethylenetriamine and m-phenylenediamine. (3) Carboxyl group-containing vinyl monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, etc. The copolymer is crosslinked by a method using a polyepoxide such as ethylene glycol diglycidyl ether, a crosslinking agent such as 1,4-butanediol, or 1,1,1-trimethylolpropane, or by heating.(4) Reactive halogen Group-containing vinyl monomers such as 2-chloroethyl vinyl ether, monochloroacetic acid, etc. These copolymers are crosslinked with crosslinking agents such as polyamines such as diethylene triamine, polycarbamates, etc. (5) Amide group-containing vinyl monomers acrylamide, methacryl (6) Diene monomers divinylbenzene, pentadiene, vinylcyclohexene, butadiene, cyclopentadiene, methylbutadiene, ethylene glycol diacrylate, propylene glycol Methods using sulfur such as di(meth)acrylate, organic peroxides such as benzoyl peroxide and dicumyl peroxide, azo compounds such as azobisisobutyronitrile, crosslinking agents such as divinylbenzene and triallyl cyanurate, or heating. On the other hand, the cladding material has a lower refractive index than the core material, generally a refractive index no=1.
34 to 1.41 is used. Specifically, IH
, IH-trifluoroethyl (meth)acrylate, I
H, IH, 3H-tetrafluoropropyl (meth)acrylate, IH, LH.

5H−オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレートな
どの側鎖−〇〇〇 (CH,)n (CF、 )mX 
(X = HまたはF)を有する(メタ)アクリレート
などのガラス転移温度を低下させる含フツ素単量体を単
独で、または約1〜30モル%、好ましくは約5〜20
モル%のエチルアクリレート、ブチルアクリレート、メ
チルメタクリレートなどと共に、前記架橋性基含有単量
体の約1〜30モル%、好ましくは約2〜20モル%と
共重合させたものが用いられる。
Side chain such as 5H-octafluoropentyl (meth)acrylate -〇〇〇 (CH,)n (CF, )mX
A fluorine-containing monomer that lowers the glass transition temperature, such as (meth)acrylate having (X = H or F), alone or about 1 to 30 mol%, preferably about 5 to 20
A copolymer of about 1 to 30 mol %, preferably about 2 to 20 mol % of the crosslinking group-containing monomer is used together with mol % of ethyl acrylate, butyl acrylate, methyl methacrylate, etc.

これらの各材料を用いての光ファイバの製造は。Manufacture of optical fiber using each of these materials.

(1)コア材材料およびクラッド材材料を共押出しした
後、共押出物に加熱または光照射して共架橋させ、コア
材層−クラッド材層間の界面に化学的結合を付与せしめ
る方法、あるいは (2)コア材材料を押出して架橋反応が完結しない架橋
条件下で処理し、即ち押出物に加熱または光照射を架橋
反応が完結しないように適用した後。
(1) A method of co-extruding a core material material and a cladding material material, and then co-crosslinking the coextruded product by heating or irradiating it with light to impart a chemical bond to the interface between the core material layer and the cladding material layer, or ( 2) After the core material is extruded and treated under crosslinking conditions in which the crosslinking reaction is not completed, i.e. after applying heat or light irradiation to the extrudate in such a way that the crosslinking reaction is not completed.

直ちにクラッド材材料を押出コーティング法、浸漬法な
どの適用により被覆し、再度加熱または光照射して共架
橋させ、そこに化学的結合を付与せしめる方法 によって行われる。
This is carried out by immediately coating the cladding material using an extrusion coating method, dipping method, etc., and then heating or irradiating it again to cause co-crosslinking and impart a chemical bond thereto.

従って、コア材およびクラッド材として用いられる共重
合体は、同種の架橋性基含有単量体を共重合していて、
同種の架橋方法によって架橋し得るものが好ましい。
Therefore, the copolymers used as the core material and the cladding material are copolymerized with the same type of crosslinkable group-containing monomers,
Those that can be crosslinked by the same type of crosslinking method are preferred.

この後、クラッド材の表面に、外部要因からの保護、外
部から入り得る光の遮断1強度の向上などの目的で、エ
ラストマー製保護材の被覆が行われる。このような保護
材は1例えばエチレン・プロピレン系共重合ゴム、ニト
リルゴムなどを用いて行われ、具体的には用いられるエ
ラストマーの種類に応じた架橋剤などの配合剤を配合し
たエラストマー溶液をコーティングし、加熱して熱架橋
させることにより行われる。これらの保護材はまた、光
架橋によっても形成させることができる。
Thereafter, the surface of the cladding material is coated with an elastomer protective material for the purpose of protecting it from external factors and improving the intensity of blocking light that may enter from the outside. Such protective materials are made using, for example, ethylene-propylene copolymer rubber, nitrile rubber, etc. Specifically, they are coated with an elastomer solution containing compounding agents such as crosslinking agents depending on the type of elastomer used. This is done by heating and thermally crosslinking. These protective materials can also be formed by photocrosslinking.

この場合には、保護材材料中の不飽和結合が利用され、
そこに光重合開始剤および必要に応じて増感剤や多官能
性光重合性単量体またはオリゴマーを添加し、光照射す
ることにより光架橋させることができる。
In this case, unsaturated bonds in the protective material are utilized,
A photopolymerization initiator and, if necessary, a sensitizer and a polyfunctional photopolymerizable monomer or oligomer are added thereto, and photocrosslinking can be carried out by irradiation with light.

かかる光架橋性エラストマーによる保護材被覆の形成は
、熱架橋の場合と同様に、コア材およびクラッド材の共
架橋物表面へのコーティングおよび光照射処理を順次適
用することによっても行われるが、三重共押出法によっ
ても行なうことができる。
Formation of a protective material coating using such a photocrosslinkable elastomer can also be carried out by sequentially applying coating and light irradiation treatment to the surface of the co-crosslinked material of the core material and cladding material, as in the case of thermal crosslinking. It can also be carried out by a coextrusion method.

この場合には、コア材、クラッド材および保護材を三重
共押出しし、直ちに光架橋して保護材を光架橋させた後
、コア材およびクラッド材を熱架橋させることによって
行われる。具体的には、例えば各材料を三重ダイから鏡
面仕上げされた内面に水銀ランプを設置した反射筒内に
共押出しし。
In this case, the core material, the cladding material, and the protective material are triple-coextruded and immediately photocrosslinked to photocrosslink the protective material, and then the core material and the cladding material are thermally crosslinked. Specifically, for example, each material is coextruded from a triple die into a reflective tube with a mirror-finished inner surface equipped with a mercury lamp.

窒素ガス雰囲気中で紫外線照射して保護材を光架橋させ
た後、水平型赤外線炉中に導き、コア材およびクラッド
材を一次熱架橋させ、最後にドラムに巻き取ってから二
次熱架橋させることによって行われる。
After photo-crosslinking the protective material by irradiating it with ultraviolet light in a nitrogen gas atmosphere, it is introduced into a horizontal infrared furnace to undergo primary thermal crosslinking of the core material and cladding material, and finally, it is wound up on a drum and subjected to secondary thermal crosslinking. It is done by

かかる光ファイバを用いて構成される光液面センサは、
筒状体上端部から垂れ下げた光ファイバの下端部に筒状
体に内接するフロートを取り付け、光ファイバの伸びの
ない状態を最高水位とし、液面に対応するフロートの上
下によって起る光ファイバの伸び変化による透過光量変
化を筒状体外に延長された光ファイバに接続された光パ
ワーメータにより液面変化を測定し得るようになってい
る。
An optical liquid level sensor configured using such an optical fiber is
A float inscribed in the cylindrical body is attached to the lower end of the optical fiber hanging from the upper end of the cylindrical body, and the highest water level is when the optical fiber does not stretch. Changes in the amount of transmitted light due to changes in the elongation of the liquid can be measured using an optical power meter connected to an optical fiber extending outside the cylindrical body.

図面の第1〜3図には、本発明に係る光液面センサの各
種態様が示されているので、これらについて説明する。
Since various aspects of the optical liquid level sensor according to the present invention are shown in FIGS. 1 to 3 of the drawings, these will be explained.

第1図に示された態様では、筒状体1上端部の空気抜き
孔(図示せず)付きふた体2から、最低水位に対応する
長さのゴム状弾性を有する光ファイバ3を垂れ下げ、こ
の光フアイバ下端部は、筒状体°に内接したフロート4
に取り付けられており。
In the embodiment shown in FIG. 1, an optical fiber 3 having rubber-like elasticity and having a length corresponding to the lowest water level is suspended from a lid 2 with an air vent hole (not shown) at the upper end of a cylindrical body 1. The lower end of this optical fiber is connected to a float 4 inscribed in the cylindrical body.
It is attached to.

液面5に対応するフロートの上下によって起る光ファイ
バの伸び変化を、光フアイバ先端部分に取り付けられた
光源6と上記ふた体の光フアイバ貫通位置に設けられた
受光素子7との間の透過光量変化を光パワーメータ8で
読みとる構成がとられている。
Changes in the elongation of the optical fiber caused by the rise and fall of the float corresponding to the liquid level 5 are transmitted between the light source 6 attached to the tip of the optical fiber and the light receiving element 7 provided at the position where the optical fiber passes through the lid. A configuration is adopted in which changes in the amount of light are read by an optical power meter 8.

第2図に示された態様では、光源6と受光素子7とが空
気抜き孔付きふた体2にM!されており。
In the embodiment shown in FIG. 2, the light source 6 and the light-receiving element 7 are mounted on the lid body 2 with an air vent hole M! It has been done.

ゴム状弾性を有する光ファイバ3゛はフロート4部分で
U字形に曲げられ埋設された状態で用いられているので
、第1図の態様と比較して、同じフロートの変位でも光
ファイバの伸び変化が大きいので感度は更に良くなる。
Since the optical fiber 3, which has rubber-like elasticity, is bent into a U-shape by the float 4 and buried, the elongation of the optical fiber changes even with the same displacement of the float, compared to the embodiment shown in Fig. 1. Since it is large, the sensitivity is further improved.

なお、受光側には、光パワーメータ8が接続されている
Note that an optical power meter 8 is connected to the light receiving side.

第3図に示された態様では、やはり光源6と受光素子7
とが空気抜き孔付きふた体2に設置されており、これら
はフロート4上面側に設置された反射板9とY字形のゴ
ム状弾性を有する光ファイバ3′の各端部に取り付けら
れており、光源から出て反射板で反射した光量を受光素
子で計測している。
In the embodiment shown in FIG. 3, the light source 6 and the light receiving element 7 are also
are installed on the lid body 2 with an air vent hole, and these are attached to each end of the reflection plate 9 installed on the upper surface side of the float 4 and the Y-shaped optical fiber 3' having rubber-like elasticity. The light receiving element measures the amount of light emitted from the light source and reflected by the reflector.

代表的に示されたこれらの各態様において、空気抜き孔
付きふた体に設置される受光素子(および光源)は、そ
れらのコネクタが取り付けられる溝が穿設されており、
その溝に接着剤により接着される。また、第1図の態様
では、光ファイバの先端部分に、このコネクタを接続さ
せるためのコネクタが取り付けられている。
In each of these representative embodiments, the light-receiving element (and light source) installed in the lid with an air vent hole is provided with a groove in which the connector thereof is attached.
It is glued into the groove with adhesive. Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 1, a connector for connecting this connector is attached to the tip end of the optical fiber.

光源としては、輝度は高いが価格も高いLD(レーザダ
イオード)なども用いられるものの、一般にはLEDが
最適である。また、光電変換素子としての受光素子とし
ては、Siフォトダイオード、Siフォトトランジスタ
、PINフォトダイオードなどが用いられる。
Although LDs (laser diodes), which have high brightness but are also expensive, are also used as light sources, LEDs are generally optimal. Further, as a light receiving element serving as a photoelectric conversion element, a Si photodiode, a Si phototransistor, a PIN photodiode, etc. are used.

ポリエチレン製中空球などが用いられるフロートへの光
ファイバの固定は、中空球上部に溝を穿け、そこに光フ
ァイバを通してエポキシ樹脂などで接着することにより
行われる。また、フロート上面側に設置される反射板と
しては、ガラス板、透明プラスチック板、金属板、鏡な
どが用いられる。
An optical fiber is fixed to a float using a polyethylene hollow sphere or the like by making a groove in the upper part of the hollow sphere, passing the optical fiber through the groove, and bonding it with epoxy resin or the like. Further, as the reflecting plate installed on the upper surface side of the float, a glass plate, a transparent plastic plate, a metal plate, a mirror, etc. are used.

フロートを内接させる筒状体としては、一般に約20〜
50mm程度の内径を有する塩化ビニル樹脂製。
The cylindrical body in which the float is inscribed generally has a diameter of about 20 to
Made of vinyl chloride resin with an inner diameter of approximately 50mm.

ポリカーボネート製、ポリエチレン製のものなどが用い
られ、この内径より1〜5−程度小さい直径を有するフ
ロートがこれに内接される。
A material made of polycarbonate or polyethylene is used, and a float having a diameter approximately 1 to 5 mm smaller than the inner diameter is inscribed therein.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明に係る光液面センサは、液面に対応するフロート
の上下によって起る光ファイバの伸び変化による透過光
量変化が大きいので、その計測をより正確に行なうこと
ができ、しかも構造的にも簡単なのでシステムを小型化
、低価格化することができる。
Since the optical liquid level sensor according to the present invention has a large change in the amount of transmitted light due to the change in elongation of the optical fiber caused by the vertical movement of the float corresponding to the liquid level, it can measure the amount more accurately, and is structurally Since it is simple, the system can be made smaller and lower in price.

〔実施例〕〔Example〕

次に、実施例について本発明を説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to examples.

実施例 コア材:エチルアクリレート−2−ヒドロキシエチルア
クリレート(モル比27:1)共重合体に、6.8重量
%(NGO10H当量比1.2)のへキサメチレンジイ
ソシアネートを混合したもの(架橋物の100%モジュ
ラス:62.OKgf/aJ) クラッド材: IH,IH,5H−オクタフルオロペン
チルアクリレート−エチルアクリレート−2−ヒドロキ
シエチルアクリレート(モル比17.5 : 6 : 
2)3元共重合体に、6.8重量%のへキサメチレンジ
イソシアネートを混合したもの(架橋物の100%モジ
ュラス=53.1Kgf/aJ) 保護材: EPDM(日本合成ゴム製品EP24)に2
重量%のイオウを添加したもののトルエン溶液上記コア
材およびクラッド材を用い、ノズルから押し出されたコ
ア材が架橋反応を完結しない架橋条件下(窒素気流中1
00℃で8分間加熱)で処理した後クラッド材を被覆し
、100℃で60分間加熱して両者の架橋反応を完結さ
せ、その後上記保護材をコーティングし、120℃で3
5分間加熱架橋させて保護材層を形成させた。得られた
光ファイバは、コア材径0.924mm、クラッド材層
の径1.00璽1、保護材層の径2.02■腸で、引張
強度140Kgf/cd、伸び220%、硬さ(JIS
 A)63の物性値を有している。
Example core material: Ethyl acrylate-2-hydroxyethyl acrylate (molar ratio 27:1) copolymer mixed with 6.8% by weight (NGO10H equivalent ratio 1.2) of hexamethylene diisocyanate (crosslinked product) 100% modulus of: 62.OKgf/aJ) Clad material: IH, IH, 5H-octafluoropentyl acrylate-ethyl acrylate-2-hydroxyethyl acrylate (molar ratio 17.5:6:
2) A mixture of terpolymer and 6.8% by weight of hexamethylene diisocyanate (100% modulus of cross-linked product = 53.1 Kgf/aJ) Protective material: EPDM (Japanese Synthetic Rubber Products EP24) mixed with 2
A toluene solution to which sulfur was added in an amount of
After heating at 100°C for 8 minutes), the cladding material was coated and heated at 100°C for 60 minutes to complete the crosslinking reaction between the two, and then the above protective material was coated and heated at 120°C for 3 minutes.
A protective material layer was formed by heating and crosslinking for 5 minutes. The obtained optical fiber has a core material diameter of 0.924 mm, a cladding material layer diameter of 1.00 mm, a protective material layer diameter of 2.02 mm, a tensile strength of 140 Kgf/cd, an elongation of 220%, and a hardness ( JIS
A) It has a physical property value of 63.

このような光ファイバを用い、第2図に示された態様の
光液面センサを作製した。
Using such an optical fiber, an optical liquid level sensor of the embodiment shown in FIG. 2 was manufactured.

光源としては高輝度LED (波長660nm)が、ま
た受光素子としてはSiフォトダイオードがそれぞれ用
いられ、これらは光フアイバ両端部に取り付けられたコ
ネクタ(第一電子工業!19050−119−2001
−01)によって、ふた体に設置される。フロートとし
ては、直径46+m膳、重さ60gのポリエチレン製中
空球が用いられ、これに光ファイバのU字形に曲げられ
た部分が接着固定される。
A high-intensity LED (wavelength: 660 nm) is used as the light source, and a Si photodiode is used as the light receiving element.
-01) is installed on the lid. A polyethylene hollow sphere with a diameter of 46+ m and a weight of 60 g is used as the float, and the U-shaped bent portion of the optical fiber is fixed with adhesive.

ここで用いられた光ファイバの全長は1mであり、ふた
体底面−フロート上面間の距離(=光ファイバの可変部
分の長さ)は47cmとなり、これらが内径50mmの
ポリカーボネート製円筒体内に収容されている。
The total length of the optical fiber used here was 1 m, and the distance between the bottom surface of the lid and the top surface of the float (= length of the variable part of the optical fiber) was 47 cm, and these were housed in a polycarbonate cylinder with an inner diameter of 50 mm. ing.

この円筒体の下端部は開放端となっているので、それを
水槽内に投入し、ファイバ伸びに対する光量変化率を測
定して次のような値を得、これから両者の間に相関関係
を見出した。
The lower end of this cylindrical body is open, so we put it into a water tank, measured the rate of change in light intensity with respect to fiber elongation, obtained the following values, and found a correlation between the two. Ta.

llイA1」μl  友l叉化生 0       1.00 10       0.94 20       0.88 30       0.82 40       0.77 50       0.70 60       0.64 なお、水位の変化により光ファイバが伸びたとき、フロ
ートの沈み量(水面とフロート下端面との深さの差)に
ついてもチエツクしたが、水位が47ci+の位置から
2L2cm変位(低下)した60%伸びでも殆んど差は
認められなかった。これは、十分に重いフロートが用い
られたためである。
lliA1'μl Metaplasia 0 1.00 10 0.94 20 0.88 30 0.82 40 0.77 50 0.70 60 0.64 Note that when the optical fiber is stretched due to a change in the water level We also checked the amount of sinking of the float (difference in depth between the water surface and the lower end of the float), but almost no difference was observed even at 60% elongation, which was a 2L2cm displacement (decrease) from the water level of 47ci+. This is because a sufficiently heavy float was used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1〜3図は、いずれも本発明に係る光液面センサの一
態様の縦断面図である。 (符号の説明) 1・・・・・・・・・・・・筒状体 2・・・・・・・・・・・・ふた体 3.3’、3”・・・光ファイバ 4・・・倹−・・l・・・フロート 5・・・・・・・・・・・・液面 6・・・・・・・・・・・・光源 7・・・・・・・・・・・・受光素子 10・・・・・・・・・・・・反射板
1 to 3 are longitudinal sectional views of one embodiment of the optical liquid level sensor according to the present invention. (Explanation of symbols) 1......Cylindrical body 2......Lid 3.3', 3''...Optical fiber 4. ...Thrift...L...Float 5...Liquid level 6...Light source 7... . . . Light receiving element 10 . . . Reflector plate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1. 筒状体上端部から垂れ下げた光ファイバの下端部
に筒状体に内接するフロートを取り付け、液面に対応す
るフロートの上下によって起る光ファイバの伸び変化に
よる透過光量変化を筒状体外に延長された光ファイバに
接続された光パワーメータにより液面変化を測定し得る
構成を有し、光ファイバとしてコア材およびクラッド材
がガラス転移温度が室温以下の架橋性基含有エラストマ
ーの共架橋物よりなり、クラッド材がエラストマー製保
護材で被覆されているものを用いた光液面センサ。
1. A float inscribed in the cylindrical body is attached to the lower end of the optical fiber hanging from the upper end of the cylindrical body, and changes in the amount of transmitted light due to changes in the elongation of the optical fiber caused by the rise and fall of the float corresponding to the liquid level are reflected outside the cylindrical body. It has a structure that allows liquid level changes to be measured by an optical power meter connected to an extended optical fiber, and the core material and cladding material of the optical fiber are co-crosslinked elastomers containing crosslinkable groups whose glass transition temperature is below room temperature. An optical liquid level sensor using a cladding material covered with an elastomer protective material.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9861248B2 (en) 2015-01-30 2018-01-09 Emz-Hanauer Gmbh & Co. Kgaa Optical sensor for water-air detection
CN112240797A (en) * 2019-07-18 2021-01-19 大众汽车股份公司 Measuring device for monitoring a vehicle battery

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