JP2005164557A - Optical sensor, monitoring system using it, and level monitoring system for ship - Google Patents

Optical sensor, monitoring system using it, and level monitoring system for ship Download PDF

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JP2005164557A JP2003423473A JP2003423473A JP2005164557A JP 2005164557 A JP2005164557 A JP 2005164557A JP 2003423473 A JP2003423473 A JP 2003423473A JP 2003423473 A JP2003423473 A JP 2003423473A JP 2005164557 A JP2005164557 A JP 2005164557A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple and inexpensively constructed optical sensor causing no dirt on an optical system, a monitoring system using the optical sensor, and a level monitoring system for ship. <P>SOLUTION: In a space 32 inside a case 31, right angle prisms 33a and 33b connected to optical fibers 34a and 34b are arranged face to face, and a float 36 moving upward/downward according to a level change and having a permanent magnet 37 is arranged in a space 35 formed below the optical system. A partition wall 38 sectioning the upper part and the lower part from each other is arranged in the space 35 for isolating the space 32 and the space 35 from each other. On the partition wall 38, a permanent magnet 39 is arranged movably upward/downward while facing the permanent magnet 37 through the same polarity, and a light shield plate 40 is stood on the permanent magnet 39. When the float 36 and the permanent magnet 37 are lifted according to the level change, an optical path based on the right angle prisms 33a and 33b is interrupted by the light shield plate 40 and light is not emitted to the optical fiber 34b, and consequently, upward movement of the level can be detected. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光式センサ、これを用いた監視システム及び船舶用水位監視システムに関し、特に、電源等を必要としない構成にしてコストダウンを図り、また光学系と流動体とを物理的に切り離して光学系に汚れが生じないようにした光式センサ、及び光伝送系に光部品を配置せずに済むようにした監視システム及び船舶に適用する水位監視システムに関する。   The present invention relates to an optical sensor, a monitoring system using the same, and a water level monitoring system for a ship, and in particular, reduces the cost by a configuration that does not require a power source, and physically separates an optical system and a fluid. The present invention relates to an optical sensor that prevents contamination of an optical system, a monitoring system that eliminates the need to arrange optical components in an optical transmission system, and a water level monitoring system that is applied to a ship.

例えば、都市部の送電網に用いられている地中送電線路では、電力供給の信頼性確保の観点から、ケーブル本体や洞道の保守管理を行うことが極めて重要である。そこで、地中送電線路においては、伝送路に電磁誘導に強い光ファイバを用いた洞道監視システムが導入されている（例えば、非特許文献１参照。）。   For example, in underground transmission lines used for power transmission networks in urban areas, it is extremely important to maintain and manage cable bodies and caves from the viewpoint of ensuring the reliability of power supply. Therefore, in the underground power transmission line, a sinus monitoring system using an optical fiber resistant to electromagnetic induction is introduced in the transmission line (for example, see Non-Patent Document 1).

洞道監視システムは、液位（又は水位）、ドア開閉、火災検知等の接点信号や温度、油量等のアナログ信号を監視するため、送電線路途中に数百メートル毎に信号中継機能を有する光ファイバ多重伝送装置を設置し、これらの伝送装置からの情報を変電所等に設置した中央監視装置に伝送し、集中監視を行なっている。監視情報としては、水位、ドア開閉、火災検知等の接点情報と、油量、電力量、温度等のアナログ情報に大別される。これら情報のうち、温度は光ファイバ温度分布測定器を用いて測定される。その他の検出項目については、それぞれに適したセンサを使い分けている。   The cave monitoring system has a signal relay function every hundreds of meters in the middle of the transmission line to monitor contact signals such as liquid level (or water level), door opening and closing, fire detection, and analog signals such as temperature and oil amount. An optical fiber multiplex transmission device is installed, and information from these transmission devices is transmitted to a central monitoring device installed in a substation or the like for centralized monitoring. The monitoring information is roughly classified into contact information such as water level, door opening / closing, and fire detection, and analog information such as oil amount, electric energy and temperature. Of these pieces of information, the temperature is measured using an optical fiber temperature distribution measuring device. For other detection items, sensors suitable for each are used properly.

図１０は、洞道監視システムの構成例を示す。この洞道監視システムは、半導体レーザ等を光源として光パルスを出力する発光部１０１と、検出信号光（又は測定信号光）を受光する受光部１０２と、発光部１０１及び受光部１０２が光ファイバ１０４，１０５を介して入力端及び出力端に接続されるサーキュレータ１０３と、このサーキュレータ１０３の入出力端に接続された光ファイバ１０６上の複数箇所に配設された光カプラ１０７‐1，１０７‐2，・・・，１０７‐nと、光カプラ１０７‐1〜１０７‐nのそれぞれに光ファイバ１０８‐1，１０８‐2，・・・，１０８‐nを介して接続された光カプラ１０９‐1，１０９‐2，・・・，１０９‐nと、光カプラ１０９‐1〜１０９‐nのそれぞれに光ファイバ１１１‐1，１１１‐2，・・・，１１１‐nを介して接続され、液位（又は水位）やドア開閉等を検出するセンサ１１０‐1，１１０‐2，・・・，１１０‐nとを備えて構成されている。 FIG. 10 shows a configuration example of the sinus monitoring system. The sinus monitoring system includes a light emitting unit 101 that outputs a light pulse using a semiconductor laser or the like as a light source, a light receiving unit 102 that receives detection signal light (or measurement signal light), and the light emitting unit 101 and the light receiving unit 102 are optical fibers. 104 and 105 and circulator 103 connected to an input end and an output end through the optical coupler 107 and 1 arranged at a plurality of locations on the optical fiber 106 connected to the output terminal of the circulator 103, 107 and 2, · · ·, 107 and n and the optical fiber 108- 1 to each of the optical couplers 107- 1 ~107- n, 108- 2, ···, an optical coupler which is connected via a 108-n 109 - the 1, 109 - 2, ..., and 109 - n, the optical fiber 111 - 1 to each of the optical couplers 109 - 1 ～109- n, 111- 2, ..., are connected through a 111- n, Position (or level) and sensors 110 - 1 for detecting a door opening or closing, 110- 2, ..., it is constituted by a 110-n.

洞道の監視情報は距離方向に不規則に分布するが、洞道の監視では人孔部に集中する特徴がある。そこで、センサ１１０‐1〜１１０‐nは、１つの人孔部に１又は複数個を割り当てて設置している。 Although the monitoring information of the cave is irregularly distributed in the distance direction, the monitoring of the cave has a feature of being concentrated in the human hole. Therefore, the sensor 110- 1 ~110- n is established by assigning one or a plurality in a single manhole portion.

発光部１０１は、図示しない半導体レーザ等を光源として備え、この光源による光をランダムなパルス信号列に変換し、こうして得られた光パルスを光ファイバ１０４及びサーキュレータ１０３を介してセンサ１１０‐1〜１１０‐nに供給する。受光部１０２は、センサ１１０‐1〜１１０‐nからの光を光カプラ１０９‐1〜１０９‐n，１０７‐1〜１０７‐n、光ファイバ１０６、サーキュレータ１０３、及び光ファイバ１０５を介してセンサ１１０‐1〜１１０‐nの反射光を受光する。 Emitting unit 101 includes a semiconductor laser (not shown) or the like as a light source, converts the light from the light source to a random pulse signal train, thus resulting light pulse through the optical fiber 104 and the circulator 103 sensors 110- 1 ~ 110- n . Receiving unit 102 via the sensor 110 - 1 ～110- optical coupler light from n 109- 1 ~109- n, 107- 1 ~107- n, the optical fiber 106, a circulator 103, and optical fiber 105 sensor receiving reflected light 110- 1 ~110- n.

受光部１０２は、光電変換を行う受光素子（図示せず）と、その出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（図示せず）と、Ａ／Ｄ変換器によるデジタル信号を処理する処理回路（図示せず）とを備えて構成されている。サーキュレータ１０３は方向性を持ち、光ファイバ１０４からの光は光ファイバ１０６にのみ出光させ、光ファイバ１０６からの光は光ファイバ１０５にのみ出光させる。また、光カプラ１０７‐1〜１０７‐n及び光カプラ１０９‐1〜１０９‐nは、光分岐器として機能する。 The light receiving unit 102 processes a digital signal by a light receiving element (not shown) that performs photoelectric conversion, an A / D converter (not shown) that converts the output signal into a digital signal, and the A / D converter. And a processing circuit (not shown). The circulator 103 has directionality, light from the optical fiber 104 is emitted only to the optical fiber 106, and light from the optical fiber 106 is emitted only to the optical fiber 105. Further, the optical couplers 107- 1 ~107- n and an optical coupler 109- 1 ~109- n functions as an optical splitter.

図１０において、発光部１０１からは、所定の光パルスが出射される。この光パルスを受けたセンサ１１０‐1〜１１０‐nは、検出対象の水位変化、ドア開閉、火災発生等の接点情報を検出し、検出内容に対応したパルス光を光カプラ１０９‐1〜１０９‐n等を介し、更にサーキュレータ１０３の入出力端及び出力端を経由して光ファイバ１０５に出力させ、受光部１０２に入光させる。受光部１０２は、センサ１１０‐1〜１１０‐nからの反射パルスを受光し、処理回路（図示せず）にて演算処理を行い、センサ１１０‐1〜１１０‐n動作状況、即ち接点情報を検知する。 In FIG. 10, a predetermined light pulse is emitted from the light emitting unit 101. Sensor 110- 1 ~110- n which has received the light pulses, level changes of the detection target, door, detects the contact information of the fire or the like, an optical coupler pulsed light corresponding to the detected contents 109 - 1 to 109 The light is output to the optical fiber 105 via the input / output terminal and the output terminal of the circulator 103 via n and the like, and is incident on the light receiving unit 102. Receiving unit 102 receives reflected pulses from the sensor 110- 1 ~110- n, performs arithmetic processing in the processing circuit (not shown), the sensor 110- 1 ~110- n operating conditions, i.e. the contact information Detect.

図１１及び図１２はセンサ１１０‐1〜１１０‐nの詳細を示す。図１１はファラデー（Farady） 素子を構成要素としたセンサ（以下、ファラデー素子利用型センサという。）を示し、具体的には、特許文献１に開示されている。また、図１２はソレノイドを構成要素としたセンサ（以下、ソレノイド利用型センサという。）を示している。図１１の構造のセンサは、ドア開閉、水位等の接点情報を得るのに適し、図１２の構造のセンサは、接点出力を有するセンサに適用される。センサ１１０‐1〜１１０‐nの全てが同一構成であるものとし、センサ１１０‐1についてのみ図示及び説明をする。 11 and 12 show the details of the sensor 110- 1 ~110- n. FIG. 11 shows a sensor having a Farady element as a constituent element (hereinafter referred to as a Faraday element utilization type sensor), and specifically disclosed in Patent Document 1. FIG. 12 shows a sensor having a solenoid as a component (hereinafter referred to as a solenoid-based sensor). The sensor having the structure of FIG. 11 is suitable for obtaining contact information such as door opening / closing and water level, and the sensor having the structure of FIG. 12 is applied to a sensor having a contact output. All of the sensors 110 - 1 ～110- n is assumed to be the same configuration, only the illustrated and described sensor 110- 1.

図１１に示すように、ファラデー素子利用型センサ１０は、光カプラ１０９‐1に接続される光ファイバ１１１‐1の端面に対向配置されたレンズ１１と、レンズ１１の光軸上に対向配置された複屈折板１２と、レンズ１１の光軸上の複屈折板１２の後段に配置されたファラデー素子１３と、レンズ１１の光軸上のファラデー素子１３の後段に配置された全反射板１４とを備えて構成されている。ファラデー素子１３は、ファラデー効果を用いた光学素子であり、磁界によって光の偏光状態が回転することを利用し、光の通過を制御するものである。 As shown in FIG. 11, the Faraday element-using sensor 10, a lens 11 disposed opposite the end face of the optical fiber 111- 1 connected to the optical coupler 109 - 1, is disposed opposite on the optical axis of the lens 11 A birefringent plate 12, a Faraday element 13 disposed downstream of the birefringent plate 12 on the optical axis of the lens 11, and a total reflection plate 14 disposed downstream of the Faraday element 13 on the optical axis of the lens 11. It is configured with. The Faraday element 13 is an optical element using the Faraday effect, and controls the passage of light by utilizing the fact that the polarization state of light is rotated by a magnetic field.

ファラデー素子利用型センサ１０により液位（水位）を検出する場合、磁石１５が上部に装着されたフロート１６を、ファラデー素子利用型センサ１０に対向させた状態で液面に浮上させている。   When the liquid level (water level) is detected by the Faraday element utilization type sensor 10, the float 16 with the magnet 15 mounted thereon is floated on the liquid surface in a state of facing the Faraday element utilization type sensor 10.

図１１において、ファラデー素子利用型センサ１０は固定であるが、フロート１６は液面の変動に追従し、図中の矢印Ａのように上下動する。従って、液位（水位）が低いときには、磁石１６とファラデー素子１３との間の距離が離れており、光ファイバ１１１‐1から出射した光は、レンズ１１、複屈折板１２、ファラデー素子１３、及び全反射板１４を往復し、光ファイバに１１１‐1に戻される。一方、水位が上昇し、磁石１５がファラデー素子１３に接近すると光路が変化し、光は光ファイバ１１１‐1に戻らなくなる。これにより光のオン／オフが可能になり、スイッチをオン／オフさせた場合と同様の信号を得ることができる。即ち、接点情報を得ることができる。 In FIG. 11, although the Faraday element utilization type sensor 10 is fixed, the float 16 follows the fluctuation of the liquid level and moves up and down as indicated by an arrow A in the figure. Therefore, when the liquid level (water level) is low, which is separated by a distance between the magnet 16 and the Faraday element 13, light emitted from the optical fiber 111-1, lens 11, birefringent plate 12, the Faraday element 13, and reciprocates total reflection plate 14 and returned to the optical fiber 111- 1. On the other hand, the water level rises, the optical path is changed when the magnet 15 approaches the Faraday element 13, the light will not return to the optical fiber 111- 1. As a result, the light can be turned on / off, and the same signal as when the switch is turned on / off can be obtained. That is, contact information can be obtained.

図１２に示すように、ソレノイド利用型センサ２０は、光ファイバ１１１‐1の端面に対向配置されたレンズ２１と、レンズ２１の光軸上に対向配置された全反射板２２と、レンズ２１と全反射板２２の間の光路を光軸に直交する方向から遮ることが可能なように配置された遮光板２３と、遮光板２３が取り付けられたアーマチュア２４を通電時に垂直方向へ移動させるソレノイド２５と、電源をソレノイド２５に電源ライン２８を介して供給するＤＣ（直流）電源部２６と、電源ライン２８の途中に設けられて電源ラインをオン／オフさせる接点（スイッチ）２７とを備えて構成されている。遮光板２３は、レンズ２１からの光が表面で反射しないような表面処理が施されている。 As shown in FIG. 12, a solenoid-using sensor 20, the optical fiber 111 - 1 facing the end face disposed lenses 21, a total reflection plate 22 disposed opposite to the optical axis of the lens 21, a lens 21 A light shielding plate 23 arranged so as to be able to block the optical path between the total reflection plates 22 from a direction perpendicular to the optical axis, and a solenoid 25 that moves the armature 24 to which the light shielding plate 23 is attached in the vertical direction when energized. And a DC (direct current) power supply unit 26 that supplies power to the solenoid 25 via the power supply line 28, and a contact (switch) 27 that is provided in the middle of the power supply line 28 and turns the power supply line on / off. Has been. The light shielding plate 23 is subjected to a surface treatment so that the light from the lens 21 is not reflected on the surface.

接点（スイッチ）２７は、火災検知時や酸素不足検知時にオン動作をするセンサ等の接点出力であり、そのオン動作によって、ＤＣ電源部２６からソレノイド２５への通電が行われ、ソレノイド２５が励磁される。ソレノイド２５が励磁されることによって生じる磁力により、遮光板２３が上昇駆動され、レンズ２１と全反射板２２との間の光路が遮られることにより、光ファイバ１１１‐1からの光が光ファイバ１１１‐1に戻らないようになる。このように、ソレノイド利用型センサ２０では、光軸に遮光板２３が介在するか否かによって、接点情報を得ている。
一般的には、正常時には接点２７をオンさせておきシステムの健全性即ちフェールセーフ機構を働かせておく。 The contact (switch) 27 is a contact output of a sensor or the like that is turned on when a fire is detected or an oxygen shortage is detected, and energization from the DC power supply unit 26 to the solenoid 25 is performed by the on operation, and the solenoid 25 is excited. Is done. The magnetic force generated by the solenoid 25 is energized, the light shielding plate 23 is driven upward by the light path between the lens 21 and the total reflection plate 22 is blocked, the light optical fiber from the optical fiber 111- 1 111 -Will not return to 1 . As described above, the solenoid-based sensor 20 obtains contact information depending on whether or not the light shielding plate 23 is interposed on the optical axis.
In general, the contact point 27 is turned on during normal operation, and the soundness of the system, that is, the fail-safe mechanism is operated.

「電気現場技術」２０００・４、Ｐ２〜Ｐ７"Electric field technology" 2000/4, P2-P7 特開平１０−２８２４６１号公報（図１参照）Japanese Patent Laid-Open No. 10-282461 (see FIG. 1)

しかし、従来の光式センサによると、図１１の構成の場合、特殊で高価な光部品を多く用いる必要があり、センサが高価になるという問題がある。   However, according to the conventional optical sensor, in the case of the configuration shown in FIG. 11, it is necessary to use many special and expensive optical components, and there is a problem that the sensor becomes expensive.

また、図１２の構成の場合、ソレノイド２５を駆動するためにＤＣ電源部２６が必要になるほか、電源をオン／オフさせるために更に別の接点（スイッチ）２７が必要になる。加えて、光学系に水が侵入しやすいため、光の損失が大きくなり、性能を長期に維持することが難しい。このほか、図１１の構成の場合と同様の問題が生じることは避けられない。   In the case of the configuration of FIG. 12, a DC power supply unit 26 is required to drive the solenoid 25, and another contact (switch) 27 is required to turn on / off the power supply. In addition, since water easily enters the optical system, the loss of light increases and it is difficult to maintain the performance for a long time. In addition, it is unavoidable that the same problem as in the case of the configuration of FIG. 11 occurs.

更に、従来の監視システムによると、各センサをカプラで分岐する必要があり、多数のカプラが必要なためにコストアップになるほか、信頼性も低下する。更に、サーキュレータが必要になり、各センサからの情報を１本の光ファイバを通して収集する構成であるため、発光部及び受光部の構成が複雑になる。このため、部品数が多くなり、システムのコストアップを招くという問題がある。   Furthermore, according to the conventional monitoring system, it is necessary to branch each sensor with a coupler, and a large number of couplers are required, resulting in an increase in cost and a decrease in reliability. Furthermore, since a circulator is required and information from each sensor is collected through a single optical fiber, the configuration of the light emitting unit and the light receiving unit is complicated. For this reason, there is a problem that the number of parts increases and the cost of the system increases.

更に、上記の光式センサ及び監視システムを船舶用水位監視システムとして用いる場合、以下のような問題点があった。
（１）ばら積み運搬船等においては防爆エリアが多数あり、図１２のソレノイド利用型センサではＤＣ電源部を有するため本質的に防爆でないことから適用できない。非防爆エリアに適用する場合にはバリアボックスを設け、二次的な防爆対策が必要となる。即ち、ソレノイド利用型センサの場合にはその使用に制限がある。
（２）更に、ソレノイド利用型センサの場合は、非防爆エリアにおいても電線が何らかの衝撃を受けて絶縁体が外傷した場合でも、船舶が火災を起こさないような厳しい安全規定がなされており、ＤＣ電源部の電線として耐衝撃性の良好なあじろ外装付きの電線を使用している。しかし、この電線の採用によりシステムとして高価になると共に布設作業に労力を要している。
（３）図１１のファラデー素子利用型センサを図１０に示すような監視システムで利用しようとしても、価格において高価なものとなり適用が困難である。また、図１０の監視システムでは１本の光ファイバからカプラを用いて光路を分岐しているため、多数のセンサが接続可能ではあるが、逆に幹線の光ファイバが断線した場合は断線以降のセンサ情報が得られなくなる欠点がある。 Furthermore, when the above optical sensor and monitoring system are used as a marine water level monitoring system, there are the following problems.
(1) A bulk carrier has many explosion-proof areas, and the solenoid-based sensor shown in FIG. 12 has a DC power source, and therefore cannot be applied because it is not explosion-proof. When applied to non-explosion-proof areas, a barrier box is provided and secondary explosion-proof measures are required. That is, the use of a solenoid-based sensor is limited.
(2) Furthermore, in the case of sensors using solenoids, even in non-explosion-proof areas, even if the wire is subjected to some impact and the insulator is damaged, strict safety regulations are in place to prevent the ship from causing a fire. A wire with an outer sheath that has good impact resistance is used as the power source wire. However, the adoption of this electric wire increases the cost of the system and requires labor for laying work.
(3) Even if the Faraday element utilization type sensor of FIG. 11 is used in a monitoring system as shown in FIG. 10, it is expensive in price and difficult to apply. In the monitoring system of FIG. 10, since the optical path is branched from a single optical fiber using a coupler, a large number of sensors can be connected. Conversely, when the trunk optical fiber is disconnected, There is a drawback that sensor information cannot be obtained.

従って、本発明の目的は、電源を必要とする部品や高価な部品を用いない簡略で安価な構成とし、更に、光学系を汚すことのない光式センサを提供することにある。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide an optical sensor that has a simple and inexpensive configuration that does not use parts that require a power supply or expensive parts, and that does not contaminate the optical system.

また、本発明の他の目的は、カプラやサーキュレータを用いることなく監視側とセンサ側の接続が行える光式センサを用いた監視システムを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a monitoring system using an optical sensor that can connect a monitoring side and a sensor side without using a coupler or a circulator.

更に、本発明の他の目的は、センサ部に光を応用した光式センサを、伝送路に光ファイバを用いることで防爆エリアにも適用できる安価な船舶用水位監視システムを提供することにある。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an inexpensive marine water level monitoring system that can be applied to an explosion-proof area by using an optical sensor that applies light to the sensor section and an optical fiber in the transmission path. .

本発明は、上記の目的を達成するため、第１の特徴として、開口を有する第１の空間が下部内に形成されると共に密封された第２の空間が上部内に形成されたケースと、外部から導入された光が前記第２の空間内を通過するように光路が形成された光学系と、流動体の表面変動に伴って上下動可能に前記第１の空間内に配設されたフロートと、前記フロートの片面に装着された第１の永久磁石と、前記第１の空間を前記フロートの最高浮上位置近傍で２つに分離するように前記第１の空間内に配設された隔壁と、前記第１の永久磁石に同一極性面が前記隔壁を介して対向すると共に上下動可能に前記第１の空間内に配設された第２の永久磁石と、前記フロートの上昇に伴って前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間に生じる反発力により前記第２の永久磁石が所定の移動量になったときに前記光路を遮るように前記第２の永久磁石に取り付けられた遮光部材とを備えることを特徴とする光式センサを提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides, as a first feature, a case in which a first space having an opening is formed in the lower part and a sealed second space is formed in the upper part. An optical system in which an optical path is formed so that light introduced from the outside passes through the second space, and is arranged in the first space so as to be able to move up and down according to the surface fluctuation of the fluid. A float, a first permanent magnet mounted on one side of the float, and the first space are disposed in the first space so as to be separated into two near the highest floating position of the float. A partition, a second permanent magnet having a surface of the same polarity facing the first permanent magnet through the partition and being movable in the up and down direction in the first space, and as the float rises The repulsive force generated between the first permanent magnet and the second permanent magnet It said second permanent magnet to provide an optical sensor, characterized in that it comprises a light shielding member which the attached to the second permanent magnets so as to block the optical path when a predetermined amount of movement Ri.

この構成によれば、流動体の表面変動に伴って上下動するフロートと共に第１の永久磁石が上下動することで、第２の永久磁石と共に遮光部材が移動し、移動した遮光部材によって光学系の光路が遮断され、光式センサからの出力光が途絶える。これにより、測定対象に変化が生じたことを検出することができる。遮光部材の駆動に永久磁石を用いているために構成の簡略化が図れ、コストダウンが可能になり、更に、第１と第２の永久磁石の間は隔壁によって隔離されているため、光学系に汚れが発生せず、反射光のレベルが低下しないことから長期の性能維持が可能になる。   According to this configuration, the first permanent magnet moves up and down together with the float that moves up and down with the surface fluctuation of the fluid, so that the light shielding member moves together with the second permanent magnet, and the optical system is moved by the moved light shielding member. Is interrupted, and the output light from the optical sensor is interrupted. Thereby, it can be detected that a change has occurred in the measurement object. Since the permanent magnet is used to drive the light shielding member, the configuration can be simplified, the cost can be reduced, and the first and second permanent magnets are separated by a partition wall, so that the optical system No contamination occurs and the level of reflected light does not decrease, so that long-term performance can be maintained.

本発明は、上記の目的を達成するため、第２の特徴として、開口を有する第１の空間が一方の内部に形成されると共に密封された第２の空間が他方の内部に形成されたケースと、外部から導入された光が前記第２の空間内を通過するように光路が形成された光学系と、前記第１の空間内に移動可能に配設された第１の永久磁石と、前記第１の永久磁石を前記光学系に向けて附勢する弾性部材と、前記弾性部材の附勢力に抗して前記第１の永久磁石を前記ケースに係着すると共に所定温度以上になったときに溶断する感熱部材と、前記第１の空間を２つに分離するように前記第１の空間内に配設された隔壁と、前記第１の永久磁石に同一極性面が前記隔壁を介して対向すると共に前記第１の空間内に移動可能に配設された第２の永久磁石と、前記第１の永久磁石の移動に伴って前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石の間に生じる反発力によって前記第２の永久磁石が所定の位置まで移動したときに前記光路を遮る形状を有すると共に前記第２の永久磁石に取り付けられた遮光部材とを備えることを特徴とする光式センサを提供する。   In order to achieve the above object, the present invention has, as a second feature, a case in which a first space having an opening is formed inside one and a sealed second space is formed inside the other. And an optical system in which an optical path is formed so that light introduced from outside passes through the second space, a first permanent magnet movably disposed in the first space, An elastic member for urging the first permanent magnet toward the optical system, and the first permanent magnet is engaged with the case against the urging force of the elastic member, and at a predetermined temperature or more. A heat-sensitive member that sometimes melts, a partition wall disposed in the first space so as to separate the first space into two parts, and the first permanent magnet having the same polarity surface through the partition wall A second permanent magnet disposed oppositely and movably disposed in the first space; A shape that blocks the optical path when the second permanent magnet moves to a predetermined position by a repulsive force generated between the first permanent magnet and the second permanent magnet in accordance with the movement of the first permanent magnet. And a light shielding member attached to the second permanent magnet.

この構成によれば、感熱部材が溶断すると、弾性部材の附勢力によって第１の永久磁石が光学系側へ移動し、この移動に応じて第２の永久磁石と遮光部材が移動し、移動した遮光部材によって光学系の光路が遮断され、光式センサからの出力光が途絶える。これにより、雰囲気温度等を検出することができる。遮光部材の駆動に永久磁石を用いているために構成の簡略化及びコストダウンが可能になる。更に、第１と第２の永久磁石の間は隔壁によって隔離されているため、光学系に汚れを生じさせず、反射光のレベル低下を防止できることから長期の性能維持が可能になる。   According to this configuration, when the heat-sensitive member is melted, the first permanent magnet is moved to the optical system side by the biasing force of the elastic member, and the second permanent magnet and the light-shielding member are moved and moved in accordance with this movement. The light path of the optical system is blocked by the light shielding member, and the output light from the optical sensor is interrupted. Thereby, atmospheric temperature etc. are detectable. Since a permanent magnet is used to drive the light shielding member, the configuration can be simplified and the cost can be reduced. Furthermore, since the first and second permanent magnets are separated by a partition wall, the optical system is not contaminated and the level of reflected light can be prevented from being lowered, so that long-term performance can be maintained.

本発明は、上記の目的を達成するため、第３の特徴として、発光部と受光部の組み合わせによる検出器を複数備えた監視部と、第１の永久磁石、前記第１の永久磁石が装着されると共に測定対象である流動体の表面変動に伴って移動するフロート、前記第１の永久磁石に対して隔離された状態で対向配置されると共に前記第１の永久磁石と共通の軸線上を前記第１の永久磁石の移動に連動して移動する第２の永久磁石、前記第２の永久磁石に取り付けられた遮光板、及び前記第２の永久磁石の移動に応じて移動する前記遮光板により光路が遮断される光学系を備える複数の光式センサと、前記複数個の光式センサとこれに対応する前記監視部の前記検出器との間の下り側と上り側を接続して光伝送路を形成する各一対の光ファイバとを備え、前記下り側の光ファイバを介して前記発光部から前記光式センサへ光を伝送し、前記上り側の光ファイバを介して前記光式センサから前記受光部へ光が伝送されたか否かにより測定対象を監視することを特徴とする監視システムを提供する。   In order to achieve the above object, the present invention has a third feature in which a monitoring unit including a plurality of detectors by a combination of a light emitting unit and a light receiving unit, a first permanent magnet, and the first permanent magnet are mounted. And a float that moves with the surface fluctuation of the fluid that is the object to be measured, is disposed opposite to the first permanent magnet and is disposed on the same axis as the first permanent magnet. A second permanent magnet that moves in conjunction with the movement of the first permanent magnet, a light shielding plate attached to the second permanent magnet, and the light shielding plate that moves in accordance with the movement of the second permanent magnet A plurality of optical sensors provided with an optical system whose optical path is blocked by the optical system, and a downstream side and an upstream side between the plurality of optical sensors and the detector of the monitoring unit corresponding thereto are connected to each other. Each pair of optical fibers forming a transmission line, Measured based on whether light is transmitted from the light emitting unit to the optical sensor via the downstream optical fiber and whether the light is transmitted from the optical sensor to the light receiving unit via the upstream optical fiber. A monitoring system characterized by monitoring an object is provided.

この構成によれば、光式センサは液面変動等に伴ってフロートと第１の永久磁石が変動し、この第１の永久磁石が接近することにより生じる磁力により第２の永久磁石と遮光部材が移動し、移動した遮光部材によって光学系の光路が遮断されることにより測定対象の監視が可能になる。光式センサと監視部との接続は、他の光部品を介することなく光ファイバのみで接続できるため、光伝送系においてはカプラやサーキュレータが不要になり、センサにおいては高価な光部品や電源を用いずに済み、システムのコストダウンが可能になる。   According to this configuration, in the optical sensor, the float and the first permanent magnet fluctuate in accordance with the liquid level fluctuation or the like, and the second permanent magnet and the light shielding member are generated by the magnetic force generated when the first permanent magnet approaches. Since the optical path of the optical system is blocked by the moved light shielding member, the measurement object can be monitored. The connection between the optical sensor and the monitoring unit can be made only with an optical fiber without going through other optical components, so there is no need for a coupler or circulator in the optical transmission system, and expensive optical components and power supplies are not used in the sensor. This eliminates the need to use the system and reduces the cost of the system.

本発明は、上記の目的を達成するため、第４の特徴として、発光部と受光部の組み合わせによる検出器を複数備えた監視部と、第１の永久磁石、前記第１の永久磁石が装着されると共に測定対象である流動体の表面変動に伴って移動するフロート、前記第１の永久磁石に対して隔離された状態で対向配置されると共に前記第１の永久磁石と共通の軸線上を前記第１の永久磁石の移動に連動して移動する第２の永久磁石、前記第２の永久磁石に取り付けられた遮光板、及び前記第２の永久磁石の移動に応じて移動する前記遮光板により光路が遮断される光学系を備え、船内の所定箇所に設置される複数の水位センサと、前記複数個の水位センサとこれに対応する前記監視部の前記検出器との間の下り側と上り側を接続して光伝送路を形成する各一対の光ファイバとを備え、前記下り側の光ファイバを介して前記発光部から前記水位センサへ光を伝送し、前記上り側の光ファイバを介して前記水位センサから前記受光部へ光が伝送されたか否かにより船内の水位を監視することを特徴とする船舶用水位監視システムを提供する。   In order to achieve the above object, the present invention has a fourth feature in which a monitoring unit including a plurality of detectors by a combination of a light emitting unit and a light receiving unit, a first permanent magnet, and the first permanent magnet are mounted. And a float that moves with the surface fluctuation of the fluid that is the object to be measured, is disposed opposite to the first permanent magnet and is disposed on the same axis as the first permanent magnet. A second permanent magnet that moves in conjunction with the movement of the first permanent magnet, a light shielding plate attached to the second permanent magnet, and the light shielding plate that moves in accordance with the movement of the second permanent magnet A plurality of water level sensors installed at predetermined locations in the ship, and a downstream side between the plurality of water level sensors and the detector of the monitoring unit corresponding to the water level sensors. Connect each upstream side to form an optical transmission line A pair of optical fibers, and transmits light from the light emitting unit to the water level sensor via the downstream optical fiber, and transmits light from the water level sensor to the light receiving unit via the upstream optical fiber. There is provided a marine water level monitoring system which monitors the water level in a ship depending on whether or not it has been done.

この構成によれば、水位センサは液面変動に伴ってフロートと第１の永久磁石が変動し、この第１の永久磁石が接近することにより生じる磁力により第２の永久磁石と遮光部材が移動し、移動した遮光部材によって光学系の光路が遮断される。これより、電源部が必要となるソレノイド利用型センサ等を用いることなく船内の水位監視が可能になる。このため、従来用いることができなかった防爆エリアにも適用が可能となり、また高価なあじろ外装付きの電線での布設作業も不要となることから、材料費、工事費を安価なものとすることができ、システム構築費のコストダウンを図ることができる。また、複数個の水位センサのそれぞれに光伝送路を形成する各一対の光ファイバを設けているため、カプラを用いて光路を分岐した場合のように幹線が断線した場合に断線以降のセンサ情報が得られなくなることがない。   According to this configuration, in the water level sensor, the float and the first permanent magnet fluctuate as the liquid level fluctuates, and the second permanent magnet and the light shielding member move due to the magnetic force generated by the approach of the first permanent magnet. Then, the optical path of the optical system is blocked by the moved light blocking member. This makes it possible to monitor the water level in the ship without using a solenoid-based sensor that requires a power supply unit. For this reason, it can be applied to explosion-proof areas that could not be used in the past, and laying work with expensive electric wire with an outer casing is not necessary, so material costs and construction costs should be reduced. It is possible to reduce the system construction cost. Also, since each pair of water level sensors is provided with a pair of optical fibers forming an optical transmission path, sensor information after the disconnection when the trunk line is disconnected, such as when the optical path is branched using a coupler. Will not be lost.

本発明の光式センサによれば、測定対象の変化をフロート及び第１の永久磁石に伝え、その磁力により第２の永久磁石及び遮光板を移動させ、この遮光板により光路を遮光することにより測定対象の変化を検出する構成にしたので、構成の簡略化が図れると共に高価な光部品を用いないことでコストダウンが可能になる。更に、隔壁を設けて光学系に汚れが生じないようにしているため、反射光のレベルが低下しないことから長期にわたる性能維持が可能になる。   According to the optical sensor of the present invention, the change of the measurement object is transmitted to the float and the first permanent magnet, the second permanent magnet and the light shielding plate are moved by the magnetic force, and the light path is shielded by the light shielding plate. Since it is configured to detect the change of the measurement object, the configuration can be simplified and the cost can be reduced by not using expensive optical components. Further, since the partition wall is provided so that the optical system is not contaminated, the level of the reflected light is not lowered, so that the performance can be maintained for a long time.

本発明の他の光式センサによれば、感熱部材の溶断に応じて弾性部材の附勢力により第１の永久磁石を光学系側へ移動させ、その磁力により第２の永久磁石及び遮光板を移動させ、この遮光板により光路を遮光することにより測定対象の変化を検出する構成にしたので、構成の簡略化が図れると共に高価な光部品を用いないことでコストダウンが可能になる。更に、隔壁を設けて光学系に汚れが生じないようにしているため、反射光のレベルが低下しないことから長期にわたる性能維持が可能になる。   According to another optical sensor of the present invention, the first permanent magnet is moved to the optical system side by the biasing force of the elastic member in response to fusing of the heat sensitive member, and the second permanent magnet and the light shielding plate are moved by the magnetic force. Since the optical path is shielded by the light shielding plate, the change in the measurement target is detected, so that the configuration can be simplified and the cost can be reduced by not using expensive optical parts. Further, since the partition wall is provided so that the optical system is not contaminated, the level of the reflected light is not lowered, so that the performance can be maintained for a long time.

本発明の監視システムによれば、液面変動等に伴ってフロートと第１の永久磁石が変動し、この第１の永久磁石が接近することにより生じる磁力により第２の永久磁石が移動しと遮光部材が移動し、移動した遮光部材によって光学系の光路が遮断される構成の光式センサを用い、この光式センサと監視部の発光部及び受光部との接続を光ファイバで接続する構成により、他の光部品を介することなく光ファイバのみで接続できるため、光伝送系においてはカプラやサーキュレータが不要になる。また、光式センサにおいては高価な光部品や電源を用いずに済むため、システムのコストダウンが可能になる。   According to the monitoring system of the present invention, the float and the first permanent magnet fluctuate in accordance with the liquid level fluctuation and the second permanent magnet is moved by the magnetic force generated by the approach of the first permanent magnet. A configuration in which a light shielding member is moved and an optical sensor having a configuration in which the optical path of the optical system is blocked by the moved light shielding member, and the connection between the light sensor and the light emitting unit and the light receiving unit of the monitoring unit is connected by an optical fiber. Therefore, since it is possible to connect only with an optical fiber without passing through other optical components, a coupler and a circulator are not required in the optical transmission system. In addition, since the optical sensor does not require expensive optical components or a power source, the cost of the system can be reduced.

本発明の船舶用水位監視システムによれば、液面変動に伴ってフロートと第１の永久磁石が変動し、この第１の永久磁石が接近することにより生じる磁力により第２の永久磁石と遮光部材が移動し、移動した遮光部材によって光学系の光路が遮断される構成の光式センサを用い、この光式センサと監視部の発光部及び受光部との接続を光ファイバで接続する構成により、防爆エリアにも適用が可能となり、また高価なあじろ外装付きの電線での布設作業も不要となる。このため、材料費、工事費を安価なものとすることができ、システム構築費のコストダウンを図ることができる。また、カプラを用いて光路を分岐した場合のように幹線が断線した場合に断線以降のセンサ情報が得られなくなることがない。   According to the marine water level monitoring system of the present invention, the float and the first permanent magnet fluctuate as the liquid level fluctuates, and the second permanent magnet and the light are blocked by the magnetic force generated when the first permanent magnet approaches. By using an optical sensor having a configuration in which the optical path of the optical system is blocked by the moved light blocking member and the optical sensor is connected to the light emitting unit and the light receiving unit of the monitoring unit by an optical fiber. It can also be applied to explosion-proof areas, and laying work with an expensive electric wire with a sheath is unnecessary. For this reason, material costs and construction costs can be reduced, and system construction costs can be reduced. Further, when the main line is disconnected as in the case where the optical path is branched using a coupler, sensor information after the disconnection is not obtained.

図１及び図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光式センサの構成を示す。図１はセンサとして不動作の状態にあるときを示し、図２は動作状態にあるときを示す。   1 and 2 show the configuration of the optical sensor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state where the sensor is not operating, and FIG. 2 shows a state where the sensor is in an operating state.

光式センサ３０は、ケース３１と、ケース３１の上部に形成された空間３２と、空間３２内に配置されると共に直角面が所定の距離をもって向き合うように配置された一対の直角プリズム３３ａ，３３ｂと、直角プリズム３３ａ，３３ｂのそれぞれの上面に端面が結合された光ファイバ３４ａ，３４ｂと、空間３２に連結させ且つ下面が開放するように形成された空間３５と、空間３５内に昇降自在に配置されたフロート３６と、フロート３６の上面に装着された永久磁石３７と、空間３５内のフロート３６の最大上昇位置に設置された隔壁３８と、昇降可能に隔壁３８上に配設された永久磁石３９と、永久磁石３９に立設された遮光部材としての遮光板４０と、遮光板４０を中心に据えて永久磁石３９上に配設された弾性部材としてのコイル状のスプリング４１と、遮光板４０を自由に突出させながらスプリング４１の上端を係止するストッパ４２とを備えて構成されている。直角プリズム３３ａ，３３ｂと光ファイバ３４ａ，３４ｂにより光学系が形成されている。   The optical sensor 30 includes a case 31, a space 32 formed in the upper portion of the case 31, and a pair of right-angle prisms 33a and 33b arranged in the space 32 and arranged so that the right-angle surfaces face each other with a predetermined distance. And optical fibers 34a and 34b having end faces coupled to the upper surfaces of the right-angle prisms 33a and 33b, a space 35 connected to the space 32 and formed so that the lower surface is open, and freely movable up and down in the space 35. The float 36 arranged, the permanent magnet 37 mounted on the upper surface of the float 36, the partition 38 installed at the maximum rising position of the float 36 in the space 35, and the permanent disposed on the partition 38 so as to be movable up and down. A magnet 39, a light shielding plate 40 as a light shielding member provided upright on the permanent magnet 39, and a coil as an elastic member disposed on the permanent magnet 39 with the light shielding plate 40 as a center. And Jo spring 41 is configured to include a stopper 42 for locking the upper end of the spring 41 while freely projecting the light shielding plate 40. An optical system is formed by the right-angle prisms 33a and 33b and the optical fibers 34a and 34b.

ケース３１は、天上面が閉鎖されていると共に下面に開口を設けて取液口３１ａが形成されている。その外形は円筒形でも、角筒形でもよいが、鉄などの磁気を帯びやすい金属は不適当であり、樹脂成形品等を用いるのがよい。ケース３１には、図２に示すように、検出対象（水、油、液体と粒体の混合物等の流動体）の液位レベルが最大でも隔壁３８の下側の近傍になるように、下部が水中に浸漬される。このときフロート３６は、液面に浮上し、液面レベルの変動に追従しながら空間３５内を上下動する。   In the case 31, the top surface is closed and an opening is provided on the bottom surface to form a liquid inlet 31a. The outer shape may be cylindrical or rectangular, but metals such as iron, which are easily magnetized, are inappropriate, and a resin molded product or the like is preferably used. As shown in FIG. 2, the case 31 has a lower portion so that the liquid level of the detection target (fluid such as water, oil, or a mixture of liquid and granules) is near the lower side of the partition wall 38 at the maximum. Is immersed in water. At this time, the float 36 floats on the liquid level and moves up and down in the space 35 while following the fluctuation of the liquid level.

フロート３６は、液面に追従しやすい素材と形状、例えば、防水処理した木材加工品、中空のプラスチック成形品等を用いるのがよい。   As the float 36, it is preferable to use a material and a shape that can easily follow the liquid level, for example, a water-processed wood processed product, a hollow plastic molded product, or the like.

永久磁石３７と永久磁石３９はほぼ同サイズにし、それらの外形は一様な厚みの円板、四角板等とすることができる。この形状に空間３５の内面形状及びフロート３６の外形を合わせるのがよい。永久磁石３７と永久磁石３９は、磁力が互いに反発し合うように磁極の向きが設定されており、フロート３６が或る高さ以上に上がると、永久磁石３９が上昇し始める。なお、フロート３６の厚みを薄くでき、かつ永久磁石３７の磁力を大きくできる場合には、永久磁石３７をフロート３６の下面に装着してもよい。   The permanent magnet 37 and the permanent magnet 39 have substantially the same size, and the outer shape of the permanent magnet 37 and the permanent magnet 39 can be a uniform thickness disk, square plate, or the like. It is preferable to match the inner surface shape of the space 35 and the outer shape of the float 36 to this shape. The permanent magnet 37 and the permanent magnet 39 have their magnetic poles set to repel each other. When the float 36 rises above a certain height, the permanent magnet 39 starts to rise. When the thickness of the float 36 can be reduced and the magnetic force of the permanent magnet 37 can be increased, the permanent magnet 37 may be attached to the lower surface of the float 36.

隔壁３８は非磁性体を用いる必要がある。隔壁３８を磁性体にした場合、永久磁石３７と永久磁石３９の間に磁気回路が形成されてしまい、永久磁石３７の磁力が永久磁石３９に及ばなくなり、永久磁石３９を動かすことができなくなる。スプリング４１は、不動作時に永久磁石３９を常に隔壁３８上に固定し、液面に大きな波が発生するなどして遮光板４０が飛び上がり、光ファイバ３４ａ，３４ｂの光路内に入り込むのを防止している。   The partition wall 38 needs to use a nonmagnetic material. When the partition wall 38 is made of a magnetic material, a magnetic circuit is formed between the permanent magnet 37 and the permanent magnet 39, the magnetic force of the permanent magnet 37 does not reach the permanent magnet 39, and the permanent magnet 39 cannot be moved. The spring 41 always fixes the permanent magnet 39 on the partition wall 38 when not in operation, and prevents the light shielding plate 40 from jumping up due to the generation of a large wave on the liquid surface and entering the optical paths of the optical fibers 34a and 34b. ing.

隔壁３８は、取液口３１ａから空間３５内に入った液体が空間３２内に侵入するのを防止するために設けられている。これにより、液体に含むゴミ等の異物によって直角プリズム３３ａ，３３ｂの表面が汚されるのを防止できる結果、光損失の発生を防止できるようになる。   The partition wall 38 is provided to prevent the liquid that has entered the space 35 from the liquid inlet 31 a from entering the space 32. As a result, it is possible to prevent the surfaces of the right-angle prisms 33a and 33b from being contaminated by foreign matters such as dust contained in the liquid. As a result, it is possible to prevent the occurrence of light loss.

遮光板４０は、黒色塗装等の塗料が表面に塗布されて反射防止対策が少なくとも光入射面に施されている。これにより、遮光板４０の光入射面で入射光が反射したり、空間３２内に光が散乱するのを防止することができる。スプリング４１の附勢力は、フロート３６が上昇したとき、永久磁石３７と３９の反発による反発力よりも弱いものとし、永久磁石３９が容易に上昇できるようにしている。   The light shielding plate 40 is coated with a paint such as black paint on its surface, and at least a light incident surface is provided with an anti-reflection measure. Thereby, it is possible to prevent the incident light from being reflected on the light incident surface of the light shielding plate 40 or to be scattered in the space 32. The biasing force of the spring 41 is set to be weaker than the repulsive force caused by the repulsion of the permanent magnets 37 and 39 when the float 36 is raised, so that the permanent magnet 39 can be easily raised.

図３は、光式センサ３０の各可動部の不動作時と動作時における位置関係、及び光路の形成状態を示す。図３において、（ａ）はフロート３６の下降時（不動作時）の状態を示し、（ｂ）は上昇時（動作時）の状態を示している。   FIG. 3 shows the positional relationship between each movable part of the optical sensor 30 and when it is in operation, and the optical path formation state. 3A shows a state when the float 36 is lowered (not operating), and FIG. 3B shows a state when the float 36 is rising (operating).

図１〜図３を参照して、光式センサ３０の動作を説明する。ここで、光ファイバ３４ａから光ファイバ３４ｂに向けて光が進行するものとする。まず、検出対象の液位が低く、フロート３６が取液口３１ａの近傍にまで下がっているとする。この状態は、図１及び図３の（ａ）の状態に相当する。この状態では、永久磁石３７と３９の距離が離れているため、永久磁石３７の磁力は永久磁石３９に影響を与えず、永久磁石３９は隔壁３８と接触した状態となり、そのまま動かない。従って、遮光板４０は、直角プリズム３３ａと３３ｂの間に形成されている光路の外にある。   The operation of the optical sensor 30 will be described with reference to FIGS. Here, it is assumed that light travels from the optical fiber 34a toward the optical fiber 34b. First, it is assumed that the liquid level to be detected is low and the float 36 is lowered to the vicinity of the liquid inlet 31a. This state corresponds to the state of FIG. 1 and FIG. In this state, since the distance between the permanent magnets 37 and 39 is large, the magnetic force of the permanent magnet 37 does not affect the permanent magnet 39, and the permanent magnet 39 is in contact with the partition wall 38 and does not move as it is. Therefore, the light shielding plate 40 is outside the optical path formed between the right-angle prisms 33a and 33b.

光ファイバ３４ａを出射した光は、直角プリズム３３ａにおいて直角に曲げられた後、水平に出射し、空間３２内を進行して直角プリズム３３ｂに入射する。直角プリズム３３ｂの入射光は、直角プリズム３３ｂで直角に曲げられた後、光ファイバ３４ｂに入射する。すなわち、光ファイバ３４ａからの光は、そのまま光ファイバ３４ｂに送られ、監視側に戻される。   The light emitted from the optical fiber 34a is bent at a right angle by the right-angle prism 33a, then emitted horizontally, travels in the space 32, and enters the right-angle prism 33b. The incident light of the right-angle prism 33b is bent at a right angle by the right-angle prism 33b and then enters the optical fiber 34b. That is, the light from the optical fiber 34a is sent to the optical fiber 34b as it is and returned to the monitoring side.

次に、検出対象の液位が上がると、取液口３１ａから空間３５に液体が入り込むようになる。その液面レベルの変動に伴って、フロート３６は図２及び図３の（ｂ）の様に上昇する。最大まで上昇した場合、図２の様に永久磁石３９の上面は隔壁３８の下面に密着する状態になる。   Next, when the liquid level to be detected rises, the liquid enters the space 35 from the liquid intake port 31a. As the liquid level changes, the float 36 rises as shown in FIG. 2 and FIG. When raised to the maximum, the upper surface of the permanent magnet 39 comes into close contact with the lower surface of the partition wall 38 as shown in FIG.

フロート３６と永久磁石３７が上昇することにより、永久磁石３７の磁力が永久磁石３９に影響を及ぼすようになる。図３の（ｂ）のように、永久磁石３７と３９のＮ極同士（又は、Ｓ極同士）を向き合わせて配置しておけば、永久磁石３９は永久磁石３７から受ける反発力によってスプリング４１を圧縮しながら浮き上がる。永久磁石３９には遮光板４０が立設されているため、永久磁石３９の上昇に伴って遮光板４０も上昇する。最終的には、図２の様に、遮光板４０は直角プリズム３３ａと３３ｂの間の光路を遮断する状態になる。この状態では、光ファイバ３４ｂには光ファイバ３４ａからの光が全く入射されなくなり、光ファイバ３４ａからの光が監視側に戻されることはない。光ファイバ３４ｂからの光が消失したことを監視側で検出することにより、液位検出が可能になる。   As the float 36 and the permanent magnet 37 rise, the magnetic force of the permanent magnet 37 affects the permanent magnet 39. As shown in FIG. 3B, if the N poles (or S poles) of the permanent magnets 37 and 39 are arranged to face each other, the permanent magnet 39 is spring 41 by the repulsive force received from the permanent magnet 37. Float while compressing. Since the light shielding plate 40 is erected on the permanent magnet 39, the light shielding plate 40 also rises as the permanent magnet 39 rises. Finally, as shown in FIG. 2, the light shielding plate 40 is in a state of blocking the optical path between the right-angle prisms 33a and 33b. In this state, no light from the optical fiber 34a is incident on the optical fiber 34b, and no light from the optical fiber 34a is returned to the monitoring side. The liquid level can be detected by detecting on the monitoring side that the light from the optical fiber 34b has disappeared.

また、隔壁３８によって検出対象の液体と光学系が物理的に分離し、液体が流入する位置に永久磁石３７を取り付けたフロート３６を設置し、遮光板４０の駆動は永久磁石３９によって行うようにしたことにより、光学系の汚れ、即ち反射光のレベル低下を防ぐことができ、信頼性の向上及び性能維持を図ることができる。また、ソレノイドや電源部を用いないため、構成を簡略化できることによりコストダウンが可能になる。   Further, the liquid to be detected and the optical system are physically separated by the partition wall 38, and a float 36 with a permanent magnet 37 attached is installed at a position where the liquid flows, and the light shielding plate 40 is driven by the permanent magnet 39. As a result, it is possible to prevent contamination of the optical system, that is, to reduce the level of reflected light, and to improve reliability and maintain performance. Further, since no solenoid or power supply unit is used, the cost can be reduced by simplifying the configuration.

なお、図１及び図２において、フロート３６及び永久磁石３７が空間３５の内壁に摺動する状態で上下動できるようにすればガス圧や水圧等の検出が可能になり、また、フロート３６をケース３１の下面より十分突出する長さにしておけば地面の***等を検出することができる。   In FIGS. 1 and 2, if the float 36 and the permanent magnet 37 can move up and down while sliding on the inner wall of the space 35, the gas pressure, the water pressure, etc. can be detected. If the length sufficiently protrudes from the lower surface of the case 31, it is possible to detect a ground bump or the like.

図４は、図１及び図２に示した光式センサ３０を用いた監視システムの構成を示す。この監視システム５０は、図１及び図２に示したｎ個の光式センサ３０‐1，３０‐2，・・・，３０‐nと、変電所等の監視側に設置された監視部５１と、監視部５１と光式センサ３０‐1〜３０‐nのそれぞれとを接続する光伝送路としての光ファイバ５２‐1〜５２‐n，５３‐1〜５３‐nとを備えて構成されている。監視部５１は、発光部５４‐1，５４‐2，・・・，５４‐nと、受光部５５‐1，５５‐2，・・・，５５‐nとを備えて構成されている。 FIG. 4 shows a configuration of a monitoring system using the optical sensor 30 shown in FIGS. 1 and 2. The monitoring system 50, n-number of optical sensors 30- 1 shown in FIGS. 1 and 2, 30- 2, · · ·, 30- n and the monitoring unit 51 installed in the monitor side such substation When the optical fiber 52- 1 ~52- n serving as an optical transmission line connecting the respective monitoring unit 51 light sensor 30- 1 ~30- n, is configured to include a 53- 1 ~53- n ing. Monitoring unit 51, the light emitting unit 54 - 1, 54-2, ..., and 54-n, the light receiving unit 55- 1, 55- 2, ..., is constituted by a 55-n.

発光部５４‐1〜５４‐nは、図示しない半導体レーザ等によって得られた光を光ファイバ３４ａに相当する光ファイバ５２‐1〜５２‐nを介して光式センサ３０‐1〜３０‐nの光入力側端に接続される。受光部５５‐1〜５５‐nは、光式センサ側からの光を光電変換する受光素子（図示せず）及び処理回路（図示せず）を備えており、受光部５５‐1〜５５‐nと光式センサ３０‐1〜３０‐nの光出力側端とは、光ファイバ３４ｂに相当する光ファイバ５３‐1〜５３‐nによって１対１の関係で接続されている。 Emitting portion 5 4- 1 ～54- n, the optical fiber 52-1 ～52--light through the n sensors 30- 1 ～30- n corresponding light obtained by a semiconductor laser or the like (not shown) to the optical fiber 34a Connected to the light input side end of the. Receiving unit 55- 1 ～55- n has a light receiving element for photoelectrically converting light from the light sensor side (not shown) and a processing circuit (not shown), the light receiving unit 55- 1 ～55- n is an optical output end of the optical sensor 30- 1 ~30- n, are connected in a one-to-one relationship by an optical fiber 53- 1 ～53- n corresponding to the optical fiber 34b.

図４において、監視部５１は、発光部５４‐1〜５４‐nのそれぞれから所定の光パルス又は連続光を出射する。この光は、光式センサ３０‐1〜３０‐nのそれぞれに入光され、遮光板４０の位置状態に応じて光ファイバ３４ｂに出光されたり、遮光されたりする。光式センサ３０‐1〜３０‐nからの光を光ファイバ５３‐1〜５３‐nを介して受ける受光部５５‐1〜５５‐nは、戻り光の有無から検出対象の水位変化、ドア開閉、火災発生等の接点情報を生成する。 4, the monitoring unit 51 emits a predetermined light pulses or continuous light from the respective light emitting portions 54- 1 ~54- n. The light is incident on the respective optical sensors 30- 1 ~30- n, or is exiting the optical fiber 34b according to the position condition of the light shielding plate 40, or is blocked. Receiving unit 55- 1 ~55- n receiving light from the optical sensor 30- 1 ~30- n through the optical fiber 53- 1 ~53- n is detected water level change from the presence of the return light, the door Generate contact information such as opening and closing, fire occurrence, etc.

図４より明らかなように、監視システム５０は、光式センサ３０‐1〜３０‐nのそれぞれが光ファイバを介して直接に監視部５１と接続されるため、途中に光カプラやサーキュレータを設ける必要がない。このため、系統のロスが低減されると共に信頼性の向上が図れ、光源のパワーを低く抑えることができるほか、受光部のダイナミックレンジを押さえることが可能になる。更に、安価な素子を採用することが可能になるとともに、サーキュレータやカプラ等の高価な光学部品を必要としないシステムの構築が可能になるため、システム全体のコスト低減が可能になる。 As is clear from FIG. 4, the monitoring system 50, because each of the optical sensors 30- 1 ~30- n are connected directly to the monitor unit 51 via the optical fiber, it is provided an optical coupler or a circulator in the middle There is no need. For this reason, the loss of the system is reduced and the reliability can be improved, the power of the light source can be kept low, and the dynamic range of the light receiving unit can be suppressed. Furthermore, it becomes possible to employ inexpensive elements, and it is possible to construct a system that does not require expensive optical parts such as a circulator and a coupler, so that the cost of the entire system can be reduced.

図５は、本発明の第２の実施の形態に係る光式センサの構成を示す。図５の光式センサ６０は図１における光式センサ３０の構成を基本にしており、第１の実施の形態の光式センサ３０で用いていた直角プリズム３３ａ，３３ｂを必要としない構成にしたところに特徴がある。すなわち、遮光板４０に直交するようにして、光ファイバ３４ａと３４ｂを空間３２内に同一線上に配置し、更に、光ファイバ３４ａの端面と遮光板４０との間にレンズ６１を配置し、遮光板４０が光路に介在しないとき、即ち光路を遮らないとき、光ファイバ３４ａからの光がレンズ６１を介して光ファイバ３４ｂに入射されることになる。   FIG. 5 shows a configuration of an optical sensor according to the second embodiment of the present invention. The optical sensor 60 in FIG. 5 is based on the configuration of the optical sensor 30 in FIG. 1 and does not require the right-angle prisms 33a and 33b used in the optical sensor 30 of the first embodiment. There is a feature. That is, the optical fibers 34a and 34b are arranged on the same line in the space 32 so as to be orthogonal to the light shielding plate 40, and further, a lens 61 is arranged between the end face of the optical fiber 34a and the light shielding plate 40, thereby shielding the light. When the plate 40 is not interposed in the optical path, that is, when the optical path is not blocked, the light from the optical fiber 34a is incident on the optical fiber 34b through the lens 61.

図５の光式センサ６０によれば、直角プリズムを用いないため、光軸合わせ等の調整作業が不要になるほか、コストダウンが可能になる。なお、光ファイバ３４ａと３４ｂの間の距離を小さくできる場合には、レンズ６１を除去してもよい。   According to the optical sensor 60 of FIG. 5, since a right-angle prism is not used, adjustment work such as optical axis alignment becomes unnecessary, and cost can be reduced. If the distance between the optical fibers 34a and 34b can be reduced, the lens 61 may be removed.

図６は、本発明の第３の実施の形態に係る光式センサの構成を示す。図６の光式センサ７０は図１における光式センサ３０の構成を基本にしている。相違するところは、光式センサ３０が永久磁石３７と永久磁石３９の反発力により遮光板４０を駆動していたのに対し、図６の光式センサ７０では永久磁石３７と永久磁石３９の吸引力を用いている。具体的には、光式センサ７０に用いる遮光板７１の形状及び駆動方法が異なっており、この遮光板７１は貫通孔７２を有し、永久磁石３９に立設されている。遮光板７１の全高は遮光板４０より大きく作られており、通常時（水位が低いとき）には直角プリズム３３ａと３３ｂとの間の光路に貫通孔７２が介在し、検出時には遮光板７１の上端部が直角プリズム３３ａと３３ｂとの間の光路に介在するように駆動される。このため、スプリング４１は永久磁石３９の下側に配設され、通常時は永久磁石３９を押し上げるように附勢するものを用いる。   FIG. 6 shows a configuration of an optical sensor according to the third embodiment of the present invention. The optical sensor 70 in FIG. 6 is based on the configuration of the optical sensor 30 in FIG. The difference is that the optical sensor 30 drives the light shielding plate 40 by the repulsive force of the permanent magnet 37 and the permanent magnet 39, whereas the optical sensor 70 of FIG. 6 attracts the permanent magnet 37 and the permanent magnet 39. Power is used. Specifically, the shape and driving method of the light shielding plate 71 used in the optical sensor 70 are different. The light shielding plate 71 has a through hole 72 and is erected on the permanent magnet 39. The overall height of the light shielding plate 71 is made larger than that of the light shielding plate 40. In normal times (when the water level is low), a through-hole 72 is interposed in the optical path between the right-angle prisms 33a and 33b. The upper end portion is driven so as to be interposed in the optical path between the right-angle prisms 33a and 33b. For this reason, the spring 41 is disposed below the permanent magnet 39 and normally uses a spring that urges the permanent magnet 39 to be pushed up.

図６の（ａ）に示すように、液位が低いとき（通常時）には、遮光板７１は最上位置にあり、貫通孔７２が直角プリズム３３ａと３３ｂの間に形成される光路中に介在し、光ファイバ３４ａからの光が光ファイバ３４ｂに入射され、監視側では液位の変化を検出することはない。   As shown in FIG. 6A, when the liquid level is low (normal), the light shielding plate 71 is at the uppermost position, and the through hole 72 is in the optical path formed between the right-angle prisms 33a and 33b. The light from the optical fiber 34a is incident on the optical fiber 34b, and the change in the liquid level is not detected on the monitoring side.

しかし、液位が上がると、フロート３６が液位に応じて浮上し、永久磁石３７が永久磁石３９を吸引する。すると永久磁石３９がスプリング４１の附勢力に抗して下降し、スプリング４１を圧縮する。これに伴って遮光板７１が図６の（ｂ）のように下降し、貫通孔７２の上部の遮光面が直角プリズム３３ａと３３ｂの間の光路を遮断する。これにより、監視部では、液面位が上がったことを検出できる。   However, when the liquid level rises, the float 36 floats according to the liquid level, and the permanent magnet 37 attracts the permanent magnet 39. Then, the permanent magnet 39 descends against the urging force of the spring 41 and compresses the spring 41. Accordingly, the light shielding plate 71 is lowered as shown in FIG. 6B, and the light shielding surface at the top of the through hole 72 blocks the optical path between the right-angle prisms 33a and 33b. Thereby, in the monitoring part, it can detect that the liquid level has risen.

図６の構成では、一旦、永久磁石３７と永久磁石３９が吸引により密着状態になると、その状態が保持される。このため、人為的に永久磁石３７を強制的に引き離さない限り、フロート３６及び永久磁石３７を元の位置に戻すことはできないが、図１の光式センサ３０が液位が下がれば検出信号を生成できないのに対し、図６の光式センサ７０では検出状態を保持することができる。このため、検出信号をホールドしておきたい用途のセンサとして用いるのに適している。   In the configuration of FIG. 6, once the permanent magnet 37 and the permanent magnet 39 are brought into a close contact state by attraction, the state is maintained. For this reason, the float 36 and the permanent magnet 37 cannot be returned to their original positions unless the permanent magnet 37 is forcibly separated manually. However, if the optical sensor 30 in FIG. While it cannot be generated, the optical sensor 70 in FIG. 6 can maintain the detection state. For this reason, it is suitable for using as a sensor of the use which wants to hold a detection signal.

図７は、上記第１の実施の形態に係る光式センサの応用例を示し、具体的には、温度スイッチを示している。この温度スイッチ８０の基本構成は、図１に示した光式センサ３０と同じである。温度スイッチ８０は、図１に示したフロート３６を取り除き、空間３５に代えてＬ字形の断面形状を有する空間８１を形成し、フロート３６に代えて線状の感熱部８２及びスプリング８３を空間８１内に配設したところに特徴がある。感熱部８２が空間８１の開口部を通して外部に触れることで、感熱部８２は雰囲気温度（外気温）を感知し易くなる。   FIG. 7 shows an application example of the optical sensor according to the first embodiment, and specifically shows a temperature switch. The basic configuration of the temperature switch 80 is the same as that of the optical sensor 30 shown in FIG. The temperature switch 80 removes the float 36 shown in FIG. 1, forms a space 81 having an L-shaped cross-section instead of the space 35, and replaces the float 36 with a linear heat-sensitive part 82 and a spring 83. It is characterized by being placed inside. When the heat sensitive part 82 touches the outside through the opening of the space 81, the heat sensitive part 82 can easily sense the ambient temperature (outside temperature).

なお、液体に比べて大気中は、ゴミ等の異物が少ない場合が多いので、設置状況によっては隔壁３８を省略してもよい。また、温度スイッチ８０は図７のように横位置で使用することも、縦位置で使用することも可能である。   Note that foreign matter such as dust is often less in the atmosphere than liquid, so the partition wall 38 may be omitted depending on installation conditions. The temperature switch 80 can be used in the horizontal position as shown in FIG. 7 or in the vertical position.

感熱部８２は、予め設定した温度になると溶断する。感熱部８２が末溶断のとき、永久磁石３７はスプリング８３の附勢力に抗して感熱部８２により牽引されている。一方、永久磁石３９もスプリング４１によって隔壁３８に押圧されている。従って、感熱部８２が末溶断であれば、光ファイバ３４ａと３４ｂとの間に光路が形成され、光ファイバ３４ａからの光は光ファイバ３４ｂに伝達され、異常（測定対象の変化）を検知しない。   The heat-sensitive part 82 is fused when it reaches a preset temperature. When the heat sensitive portion 82 is blown out, the permanent magnet 37 is pulled by the heat sensitive portion 82 against the urging force of the spring 83. On the other hand, the permanent magnet 39 is also pressed against the partition wall 38 by the spring 41. Therefore, if the heat sensitive part 82 is blown out, an optical path is formed between the optical fibers 34a and 34b, and the light from the optical fiber 34a is transmitted to the optical fiber 34b, so that no abnormality (change in measurement object) is detected. .

温度が上がり、感熱部８２が溶断すると、感熱部８２により強制的に圧縮されていたスプリング８３は開放され、その際の附勢力によって、永久磁石３７は紙面の左方向へ移動する。永久磁石３７が永久磁石３９に接近すると、第１の実施の形態で説明したように、互いの反発力によって永久磁石３９はスプリング４１の附勢力に抗して紙面の左方向へ移動する。永久磁石３９の移動に伴って遮光板４０も移動し、遮光板４０が光ファイバ３４ａと３４ｂの間の光路に進入し、光路を遮断する。この結果、光ファイバ３４ａからの光は光ファイバ３４ｂに到達せず、監視側には光ファイバ３４ｂを通して光が戻されないため、温度検知が可能になる。   When the temperature rises and the heat-sensitive part 82 is melted, the spring 83 that has been forcibly compressed by the heat-sensitive part 82 is released, and the permanent magnet 37 moves to the left in the drawing by the biasing force at that time. When the permanent magnet 37 approaches the permanent magnet 39, as described in the first embodiment, the permanent magnet 39 moves to the left in the drawing against the urging force of the spring 41 by the repulsive force of each other. With the movement of the permanent magnet 39, the light shielding plate 40 also moves, the light shielding plate 40 enters the optical path between the optical fibers 34a and 34b, and interrupts the optical path. As a result, light from the optical fiber 34a does not reach the optical fiber 34b, and light is not returned to the monitoring side through the optical fiber 34b, so that temperature detection is possible.

図７では温度スイッチへの適用例を示したが、そのほかの適用例として、リミットスイッチをあげることができる。リミットスイッチを構成するには、検出体の移動量を永久磁石３７の移動量に置き換えればよい。また、温度に代えて圧力を検出するセンサとして用いることもできる。   Although FIG. 7 shows an application example to a temperature switch, a limit switch can be given as another application example. In order to configure the limit switch, the movement amount of the detection body may be replaced with the movement amount of the permanent magnet 37. It can also be used as a sensor for detecting pressure instead of temperature.

また、図７の構成においては、感熱部８２及びスプリング８３に代えて、形状記憶合金による駆動部材（コイル状、板バネ状等）を空間８１内に配設する構成にしても、温度検出が可能になる。   In the configuration of FIG. 7, temperature detection is possible even in a configuration in which a drive member (coil shape, leaf spring shape, etc.) made of a shape memory alloy is disposed in the space 81 instead of the heat sensitive portion 82 and the spring 83. It becomes possible.

図８に、図１及び図２に示す光式センサを水位センサとして船舶に適用した場合の構成を示す。この例では、船本体９０の内部に設けられたエンジンルーム９５、荷物倉９３、貨物倉９４のうち、荷物倉９３、貨物倉９４の内壁、及び貨物倉９４の外側にそれぞれ２箇所づつ異なる高さに水位センサ９１が設けられている。これらの水位センサ９１は光ファイバ９２に接続されて船本体９０の上方に設けられたブリッジ９６内の警報表示盤９７に接続されている。   FIG. 8 shows a configuration when the optical sensor shown in FIGS. 1 and 2 is applied to a ship as a water level sensor. In this example, of the engine room 95, the cargo hold 93, and the cargo hold 94 provided inside the ship main body 90, two different heights are provided on the outer side of the cargo hold 93, the inner wall of the cargo hold 94, and the cargo hold 94, respectively. Further, a water level sensor 91 is provided. These water level sensors 91 are connected to an optical fiber 92 and connected to an alarm display panel 97 in a bridge 96 provided above the ship main body 90.

図９は、図８における船舶用水位を監視するための具体的なシステム構成例を示す。この水位監視システム１００は、図８の水位センサ９１に対応するｎ個の水位センサ１３０‐1，１３０‐2，・・・，１３０‐nと、ブリッジ９６内に設置された監視部１５１と、監視部１５１と光式センサ１３０‐1〜１３０‐nのそれぞれとを接続する光伝送路としての光ファイバ１５２‐1〜１５２‐n，１５３‐1〜１５３‐nとを備えて構成されている。監視部１５１は、発光部１５４‐1，１５４‐2，・・・，１５４‐nと、受光部１５５‐1，１５５‐2，・・・，１５５‐nとを備えて構成されている。 FIG. 9 shows a specific system configuration example for monitoring the water level for ships in FIG. The water level monitoring system 100, n pieces of the water level sensor 130-1 corresponding to the water level sensor 91 of FIG. 8, 130- 2, ..., and 130-n, a monitoring unit 151 installed in the bridge 96 within, is configured to include a monitoring unit 151 optical fiber 152- 1 ~152- n serving as an optical transmission line that connects the respective light sensor 130- 1 ~130- n, and 153- 1 ~153- n . Monitoring unit 151, the light emitting unit 154- 1, 154- 2, ..., and 154- n, the light-receiving unit 155-1, 155-2, ..., is constituted by a 155-n.

発光部１５４‐1〜１５４‐nは、図示しない半導体レーザ等によって得られた光を光ファイバ１５２‐1〜１５２‐nを介して水位センサ１３０‐1〜１３０‐nの光入力側端に接続される。受光部１５５‐1〜１５５‐nは、水位センサ側からの光を光電変換する受光素子（図示せず）及び処理回路（図示せず）を備えており、受光部１５５‐1〜１５５‐nと水位センサ１３０‐1〜１３０‐nの光出力側端とは、光ファイバ１５３‐1〜１５３‐nによって１対１の関係で接続されている。 Emitting unit 154- 1 ~154- n is connected the light obtained by a semiconductor laser or the like (not shown) via an optical fiber 152- 1 ~152- n to the optical input side end of the water level sensor 130- 1 ~130- n Is done. Receiving unit 155- 1 ~155- n has a light receiving element for photoelectrically converting light from the water level sensor side (not shown) and a processing circuit (not shown), the light receiving unit 155- 1 ~155- n and the light output end of the level sensor 130- 1 ~130- n, are connected in a one-to-one relationship by an optical fiber 153- 1 ~153- n.

図９において、監視部１５１は、発光部１５４‐1〜１５４‐nのそれぞれから所定の光パルス又は連続光を出射する。この光は、水位センサ１３０‐1〜１３０‐nのそれぞれに入光され、図１に示す遮光板４０の位置状態に応じて光ファイバ３４ｂに出光されたり、遮光されたりする。水位センサ１３０‐1〜１３０‐n（図１では光式センサ３０‐1〜３０‐n）からの光を光ファイバ１５３‐1〜１５３‐nを介して受ける受光部１５５‐1〜１５５‐nは、戻り光の有無から水位変化の接点情報を生成する。 9, the monitoring unit 151 emits a predetermined light pulses or continuous light from the respective light emitting portion 154- 1 ~154- n. The light is incident on each of the water level sensor 130- 1 ~130- n, or is exiting the optical fiber 34b according to the position condition of the light shielding plate 40 shown in FIG. 1, or is blocked. Water level sensors 130- 1 ~130- n receive light from (in Figure 1 the optical sensor 30- 1 ~30- n) via an optical fiber 153- 1 ~153- n light receiving unit 155- 1 ~155- n Generates contact information of water level change from the presence or absence of return light.

図９より明らかなように、船舶用水位監視システム１００は、水位センサ１３０‐1〜１３０‐nのそれぞれが光ファイバを介して直接に監視部１５１と接続されるため、途中に光カプラやサーキュレータを設ける必要がない。このため、系統のロスが低減されると共に信頼性の向上が図れ、光源のパワーを低く抑えることができるほか、受光部のダイナミックレンジを押さえることが可能になる。更に、安価な素子を採用することが可能になるとともに、サーキュレータやカプラ等の高価な光学部品を必要としないシステムの構築が可能になるため、システム全体のコスト低減が可能になる。また、電源部が必要となるソレノイド利用型センサ等を用いることなく船内の水位監視が可能になるため、従来用いることができなかった防爆エリアにも適用が可能となり、また高価なあじろ外装付きの電線での布設作業も不要となることから、材料費、工事費を安価なものとすることができ、システム構築費のコストダウンを図ることができる。更に、複数個の水位センサのそれぞれに光伝送路を形成する各一対の光ファイバを設けているため、カプラを用いて光路を分岐した場合のように幹線が断線した場合に断線以降のセンサ情報が得られなくなることがない。 As apparent from FIG. 9, the marine water level monitoring system 100, for each of the water level sensor 130- 1 ~130- n are connected directly to the monitoring unit 151 via an optical fiber, an optical coupler or a circulator in the middle There is no need to provide. For this reason, the loss of the system is reduced and the reliability can be improved, the power of the light source can be kept low, and the dynamic range of the light receiving unit can be suppressed. Furthermore, it becomes possible to employ inexpensive elements, and it is possible to construct a system that does not require expensive optical parts such as a circulator and a coupler, so that the cost of the entire system can be reduced. In addition, since it is possible to monitor the water level in the ship without using a solenoid-based sensor that requires a power supply, it can be applied to an explosion-proof area that could not be used in the past, and it has an expensive armor exterior. Since no laying work with electric wires is required, material costs and construction costs can be reduced, and system construction costs can be reduced. Furthermore, since each pair of water level sensors is provided with a pair of optical fibers forming an optical transmission path, sensor information after the disconnection when the trunk line is disconnected, such as when the optical path is branched using a coupler. Will not be lost.

上記各実施の形態においては、光学系、及び光学系と外部との接続に光ファイバを用いたが、他の光伝送手段、例えば、光導波路を用いてもよい。また、遮光板４０，７１の形状は、板状に限定されるものではなく、三角柱状、角柱状等の形状であってもよい。   In each of the above embodiments, the optical fiber is used for the optical system and the connection between the optical system and the outside. However, other optical transmission means, for example, an optical waveguide may be used. Moreover, the shape of the light shielding plates 40 and 71 is not limited to a plate shape, and may be a triangular prism shape, a prismatic shape, or the like.

本発明の第１の実施の形態に係る光式センサの不動作状態における構成を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the structure in the non-operation state of the optical sensor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図１の光式センサの動作状態にあるときの構成を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows a structure when it exists in the operation state of the optical sensor of FIG. 本発明の第１の実施の形態に係る光式センサの各可動部の不動作時と動作時における位置関係、及び光路の形成状態を示し、（ａ）はフロートが下降時（不動作時）の状態を示し、（ｂ）は上昇時（動作時）の状態を示している。The positional relationship between the non-operating time and the operating time of each movable part of the optical sensor according to the first embodiment of the present invention, and the optical path formation state are shown, (a) when the float is lowered (non-operating) (B) shows the state at the time of ascending (during operation). 本発明の実施の形態に係る光式センサを用いた監視システムの構成を示す接続図である。It is a connection diagram which shows the structure of the monitoring system using the optical sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態に係る光式センサの構成を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the structure of the optical sensor which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態に係る光式センサの構成を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the structure of the optical sensor which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る光式センサを応用した温度スイッチの構成を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the structure of the temperature switch which applied the optical sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る光式センサを水位センサとして船舶に適用した構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure which applied the optical sensor which concerns on embodiment of this invention to a ship as a water level sensor. 本発明の実施の形態に係る光式センサを用いた船舶用水位監視システムの構成を示す接続図である。1 is a connection diagram illustrating a configuration of a marine water level monitoring system using an optical sensor according to an embodiment of the present invention. 従来の監視システムの構成例を示す接続図である。It is a connection diagram which shows the structural example of the conventional monitoring system. 図１０のシステムのセンサにファラデー素子利用型センサを用いた場合の構成を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure at the time of using a Faraday element utilization type sensor for the sensor of the system of FIG. 図１０のシステムのセンサにソレノイド利用型センサを用いた場合の構成を示す模式的構成図である。It is a typical block diagram which shows the structure at the time of using a solenoid utilization type | mold sensor for the sensor of the system of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０ ファラデー素子利用型センサ
１１，２１ レンズ
１２ 複屈折板
１３ ファラデー素子
１４ 全反射板
１５ 磁石
１６ フロート
２０ ソレノイド利用型センサ
２２ 全反射板
２３ 遮光板
２４ アーマチュア
２５ ソレノイド
２６ ＤＣ（直流）電源部
２７ 接点（スイッチ）
２８ 電源ライン
３０，３０‐1〜３０‐n 光式センサ
３１ ケース
３１ａ 取液口
３２，３５ 空間
３３ａ，３３ｂ 直角プリズム
３４ａ，３４ｂ，５２‐1〜５２‐n，５３‐1〜５３‐n 光ファイバ
３６ フロート
３７，３９ 永久磁石
３８ 隔壁
４０ 遮光板
４１，８３ スプリング
４２ ストッパ
５１ 監視部
５４‐1〜５４‐n 発光部
５５‐1〜５５‐n 受光部
６０，７０ 光式センサ
７１ 遮光板
７２ 貫通孔
８０ 温度スイッチ
８１ 空間
８２ 感熱部
９０ 船本体
９１ 水位センサ
９３ 荷物倉
９４ 貨物倉
９５ エンジンルーム
９６ ブリッジ
９７ 警報表示盤
１００ 船舶用水位監視システム
１０１ 発光部
１０２ 受光部
１０３ サーキュレータ
１０４，１０５，１０６，１１１‐1〜１１１‐n 光ファイバ
１０７‐1〜１０７‐n，１０９‐1〜１０９‐n 光カプラ
１０８‐1〜１０８‐n 光ファイバ
１１０‐1〜１１０‐n センサ
１３０‐1〜１３０‐n 水位センサ
１５２‐1〜１５２‐n，１５３‐1〜１５３‐n 光ファイバ
１５４‐1〜１５４‐n 発光部
１５５‐1〜１５５‐n 受光部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Faraday element utilization sensor 11, 21 Lens 12 Birefringence plate 13 Faraday element 14 Total reflection plate 15 Magnet 16 Float 20 Solenoid utilization type sensor 22 Total reflection plate 23 Light-shielding plate 24 Armature 25 Solenoid 26 DC (direct current) power supply part 27 Contact (switch)
28 power line 30,30- 1 ~30- n optical sensor 31 case 31a Toeki port 32 and 35 space 33a, 33b right-angle prism 34a, 34b, 52- 1 ~52- n , 53- 1 ~53- n light fiber 36 float 37 and 39 permanent magnets 38 bulkhead 40 the light shielding plate 41,83 spring 42 stopper 51 monitoring unit 54- 1 ~54- n light emitting unit 55- 1 ~55- n light receiving portions 60 and 70 the light sensor 71 the light shielding plate 72 Through-hole 80 Temperature switch 81 Space 82 Heat sensitive part 90 Ship body 91 Water level sensor 93 Luggage hold 94 Cargo hold 95 Engine room 96 Bridge 97 Alarm display panel 100 Water level monitoring system for ship 101 Light emitting part 102 Light receiving part 103 Circulator 104, 105, 106 , 111- 1 ~111- n optical fibers 107- 1 ~107- n, 1 09- 1 ~109- n optical couplers 108- 1 ~108- n optical fibers 110- 1 ~110- n sensor 130- 1 ~130- n level sensor 152- 1 ~152- n, 153- 1 ~153- n optical fiber 154- 1 ~154- n light emitting unit 155- 1 ~155- n light receiving portion

Claims (7)

開口を有する第１の空間が下部内に形成されると共に密封された第２の空間が上部内に形成されたケースと、
外部から導入された光が前記第２の空間内を通過するように光路が形成された光学系と、
流動体の表面変動に伴って上下動可能に前記第１の空間内に配設されたフロートと、
前記フロートの片面に装着された第１の永久磁石と、
前記第１の空間を前記フロートの最高浮上位置近傍で２つに分離するように前記第１の空間内に配設された隔壁と、
前記第１の永久磁石に同一極性面が前記隔壁を介して対向すると共に上下動可能に前記第１の空間内に配設された第２の永久磁石と、
前記フロートの上昇に伴って前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間に生じる反発力により前記第２の永久磁石が所定の移動量になったときに前記光路を遮るように前記第２の永久磁石に取り付けられた遮光部材とを備えることを特徴とする光式センサ。 A case in which a first space having an opening is formed in the lower part and a sealed second space is formed in the upper part;
An optical system in which an optical path is formed so that light introduced from the outside passes through the second space;
A float disposed in the first space so as to be movable up and down in accordance with a surface fluctuation of the fluid;
A first permanent magnet mounted on one side of the float;
A partition disposed in the first space so as to separate the first space into two near the highest floating position of the float;
A second permanent magnet disposed in the first space so that the same polarity surface faces the first permanent magnet through the partition wall and is movable up and down;
The optical path is blocked when the second permanent magnet has a predetermined amount of movement due to a repulsive force generated between the first permanent magnet and the second permanent magnet as the float rises. An optical sensor comprising: a light shielding member attached to the second permanent magnet. 前記光学系は、光軸を合わせて前記遮光部材の両側に対向配置され、一方が発光側、他方が受光側になる第１，第２の直角プリズムと、
前記第１，第２の直角プリズムに結合された第１，第２の光ファイバとを備えることを特徴とする請求項１記載の光式センサ。 The optical system is arranged opposite to both sides of the light shielding member with the optical axis aligned, and one and second right-angle prisms, one on the light emitting side and the other on the light receiving side,
2. The optical sensor according to claim 1, further comprising first and second optical fibers coupled to the first and second right-angle prisms. 前記光学系は、一方から他方に光が空気中を伝送されるように所定の間隔を設けて一直線上に配置された第１，第２の光ファイバであることを特徴とする請求項１記載の光式センサ。   2. The optical system according to claim 1, wherein the optical system is a first optical fiber and a second optical fiber arranged on a straight line with a predetermined interval so that light is transmitted from one to the other in the air. Optical sensor. 前記第１及び第２の永久磁石は、前記同一極性面による対向配置に代えて、異なる極性で向き合うように配置され、
前記遮光部材は、前記フロートの上昇に伴って前記第１と第２の永久磁石の間に生じる吸引力によって前記第２の永久磁石が所定の移動量になったとき、前記光路を遮るように構成されていることを特徴とする請求項１記載の光式センサ。 The first and second permanent magnets are arranged so as to face each other with different polarities instead of facing the same polarity plane,
The light shielding member shields the optical path when the second permanent magnet has a predetermined amount of movement due to an attractive force generated between the first and second permanent magnets as the float rises. The optical sensor according to claim 1, wherein the optical sensor is configured. 開口を有する第１の空間が一方の内部に形成されると共に密封された第２の空間が他方の内部に形成されたケースと、
外部から導入された光が前記第２の空間内を通過するように光路が形成された光学系と、
前記第１の空間内に移動可能に配設された第１の永久磁石と、
前記第１の永久磁石を前記光学系に向けて附勢する弾性部材と、
前記弾性部材の附勢力に抗して前記第１の永久磁石を前記ケースに係着すると共に所定温度以上になったときに溶断する感熱部材と、
前記第１の空間を２つに分離するように前記第１の空間内に配設された隔壁と、
前記第１の永久磁石に同一極性面が前記隔壁を介して対向すると共に前記第１の空間内に移動可能に配設された第２の永久磁石と、
前記第１の永久磁石の移動に伴って前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石の間に生じる反発力によって前記第２の永久磁石が所定の位置まで移動したときに前記光路を遮る形状を有すると共に前記第２の永久磁石に取り付けられた遮光部材とを備えることを特徴とする光式センサ。 A case in which a first space having an opening is formed inside one and a sealed second space is formed inside the other;
An optical system in which an optical path is formed so that light introduced from the outside passes through the second space;
A first permanent magnet movably disposed in the first space;
An elastic member for urging the first permanent magnet toward the optical system;
A thermal member that engages the first permanent magnet against the urging force of the elastic member and that melts when the temperature exceeds a predetermined temperature;
A partition disposed in the first space so as to separate the first space into two;
A second permanent magnet having the same polarity surface opposed to the first permanent magnet through the partition wall and movably disposed in the first space;
The optical path is interrupted when the second permanent magnet moves to a predetermined position by a repulsive force generated between the first permanent magnet and the second permanent magnet as the first permanent magnet moves. An optical sensor having a shape and a light shielding member attached to the second permanent magnet. 発光部と受光部の組み合わせによる検出器を複数備えた監視部と、
第１の永久磁石、前記第１の永久磁石が装着されると共に測定対象である流動体の表面変動に伴って移動するフロート、前記第１の永久磁石に対して隔離された状態で対向配置されると共に前記第１の永久磁石と共通の軸線上を前記第１の永久磁石の移動に連動して移動する第２の永久磁石、前記第２の永久磁石に取り付けられた遮光板、及び前記第２の永久磁石の移動に応じて移動する前記遮光板により光路が遮断される光学系を備える複数の光式センサと、
前記複数個の光式センサとこれに対応する前記監視部の前記検出器との間の下り側と上り側を接続して光伝送路を形成する各一対の光ファイバとを備え、
前記下り側の光ファイバを介して前記発光部から前記光式センサへ光を伝送し、前記上り側の光ファイバを介して前記光式センサから前記受光部へ光が伝送されたか否かにより測定対象を監視することを特徴とする監視システム。 A monitoring unit having a plurality of detectors by a combination of a light emitting unit and a light receiving unit;
A first permanent magnet, a float on which the first permanent magnet is mounted and moved in accordance with a surface fluctuation of a fluid to be measured, and disposed opposite to the first permanent magnet. And a second permanent magnet that moves in conjunction with the movement of the first permanent magnet on an axis common to the first permanent magnet, a light-shielding plate attached to the second permanent magnet, and the first A plurality of optical sensors including an optical system whose optical path is blocked by the light-shielding plate that moves according to the movement of the two permanent magnets;
A pair of optical fibers that form an optical transmission line by connecting a downstream side and an upstream side between the plurality of optical sensors and the detector of the monitoring unit corresponding thereto,
Measured based on whether light is transmitted from the light emitting unit to the optical sensor via the downstream optical fiber and whether the light is transmitted from the optical sensor to the light receiving unit via the upstream optical fiber. A monitoring system characterized by monitoring an object. 発光部と受光部の組み合わせによる検出器を複数備えた監視部と、
第１の永久磁石、前記第１の永久磁石が装着されると共に測定対象である流動体の表面変動に伴って移動するフロート、前記第１の永久磁石に対して隔離された状態で対向配置されると共に前記第１の永久磁石と共通の軸線上を前記第１の永久磁石の移動に連動して移動する第２の永久磁石、前記第２の永久磁石に取り付けられた遮光板、及び前記第２の永久磁石の移動に応じて移動する前記遮光板により光路が遮断される光学系を備え、船内の所定箇所に設置される複数の水位センサと、
前記複数個の水位センサとこれに対応する前記監視部の前記検出器との間の下り側と上り側を接続して光伝送路を形成する各一対の光ファイバとを備え、
前記下り側の光ファイバを介して前記発光部から前記水位センサへ光を伝送し、前記上り側の光ファイバを介して前記水位センサから前記受光部へ光が伝送されたか否かにより船内の水位を監視することを特徴とする船舶用水位監視システム。

A monitoring unit having a plurality of detectors by a combination of a light emitting unit and a light receiving unit;
A first permanent magnet, a float on which the first permanent magnet is mounted and moved in accordance with a surface fluctuation of a fluid to be measured, and disposed opposite to the first permanent magnet. And a second permanent magnet that moves in conjunction with the movement of the first permanent magnet on an axis common to the first permanent magnet, a light-shielding plate attached to the second permanent magnet, and the first A plurality of water level sensors installed at predetermined locations in the ship, including an optical system whose optical path is blocked by the light shielding plate that moves according to the movement of the two permanent magnets;
A pair of optical fibers forming an optical transmission line by connecting the downstream side and the upstream side between the plurality of water level sensors and the detector of the monitoring unit corresponding thereto,
Light is transmitted from the light emitting unit to the water level sensor through the down optical fiber, and the water level in the ship is determined depending on whether light is transmitted from the water level sensor to the light receiving unit through the up optical fiber. A water level monitoring system for ships, characterized by monitoring.

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009243930A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Furukawa Electric Co Ltd:The Water level detection system
JP2015228452A (en) * 2014-06-02 2015-12-17 ヤマハ発動機株式会社 Detector, detection method, substrate transfer device and substrate processing device
JP2017032402A (en) * 2015-07-31 2017-02-09 オリエントブレイン株式会社 Water level detection device

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