JPH021251B2 - - Google Patents

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JPH021251B2
JPH021251B2 JP56172681A JP17268181A JPH021251B2 JP H021251 B2 JPH021251 B2 JP H021251B2 JP 56172681 A JP56172681 A JP 56172681A JP 17268181 A JP17268181 A JP 17268181A JP H021251 B2 JPH021251 B2 JP H021251B2
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JP
Japan
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light
diaphragm
frequency
transducer
directing
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JP56172681A
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English (en)
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JPS57108633A (en
Inventor
Suchuwaato Jonsuton Jeimusu
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Emerson Process Management Ltd
Original Assignee
Rosemount Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by Rosemount Engineering Co Ltd filed Critical Rosemount Engineering Co Ltd
Publication of JPS57108633A publication Critical patent/JPS57108633A/ja
Publication of JPH021251B2 publication Critical patent/JPH021251B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0076—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means
    • G01L9/0077—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means for measuring reflected light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は差圧力を測定する装置に係る。この目
的のために一般的に知られている形式のトランス
ジユーサは可撓性のダイアフラムが取り付けられ
た本体を具備し、このダイアフラムはこれに与え
られた測定されるべき差圧力によつて本体に対し
て変位即ちそらされるように構成されている。ダ
イアフラムの変位量が差圧力を表わす。これま
で、ダイアフラムの変位量を測定する一般的な方
法としては、ダイアフラムがキヤパシタの可動プ
レートを形成するような容量式の技術が用いられ
ている。容量式の差圧力トランスジユーサが例え
ば英国特許第1318780号に開示されている。
光学技術を用いて非常にわずかな変位を測定す
ることも知られている。このような既知の光学技
術においては、典型的に単色光を用いて、２つの
非平行面からの反射により生じる干渉縞が設定さ
れる。干渉縞の間隔を用いて２つの面間の角度を
決定することができ、干渉縞の動きが一方の面に
対する他方の面の変位を表わしている。このよう
な従来の単色干渉計では、２つの面間の距離の絶
対測定値を与えることができない。ヨーロツパ特
許公告第80100313号（特許第0013974号）には、
フアブリ−ペロツト（Fabrey−Perot）干渉計を
用いて小さな距離を測定することが開示されてい
る。該特許に開示された構成では、白色光がオプ
チカルフアイバによつて２つの厳密に平行な部分
反射面間の間隔を横切つて伝達される。フアブリ
−ペロツトセンサのギヤツプ巾の半波長の倍数に
等しいような特定波長の光のみが検出構成体に伝
達されるといえる。この検出器は伝達光をプリズ
ムによつて光検出器の配列体上に分散し、伝達ス
ペクトルのピークの波長を測定できるようにされ
る。このようにして、干渉計の反射面間の間隔を
独特に測定することができる。
英国特許第1168971号にも、平行な部分反射面
間の距離を測定するフアブリ−ペロツト干渉計構
成体が開示されている。この構成では、干渉計に
当たる光は単色光であるが、この周波数が第１周
波数と第２周波数との間でスイープされる。周波
数を変えると、干渉計に作り出される干渉縞のパ
ターンが対応的に変化し、１つのホトセルの位置
で縞パターンを生じる変化の個数をカウントする
ことにより２つの面間の距離を測定できる。
上記のヨーロツパ特許第0013974号及び英国特
許第1168971号に開示された構成体はどちらも可
動ダイアフラム型の差圧力トランスジユーサには
適用できない。
本発明によれば、差圧力を測定する装置は、本
体及びダイアフラムを有するトランスジユーサを
具備し、ダイアフラムはこれに与えられる測定さ
るべき差圧力によつて本体に対して変位されるよ
うに本体内に取り付けられていて、この変位が差
圧力を表わすようにされ、そして更に上記装置は
ダイアフラムの変位を測定する手段も具備し、ダ
イアフラムの少なくとも域る表面領域は反射性で
あり、上記の測定手段は、ダイアフラムの上記表
面領域とでもつて干渉計構成体を形成するように
ダイアフラムの上記表面領域に隣接して上記本体
に対して固定された部分反射面と、この部分反射
面を通してダイアフラムの上記領域に光を向けて
上記干渉計構成体に光を当て、ダイアフラムで反
射された光と上記部分反射面で反射された光との
間に干渉を作り出すような光を向ける手段とを備
えており、上記干渉計構成体に当たる光は所定の
連続した周波数帯域を有するものであるか、或い
は上記帯域を通して周期的にスイープされる１つ
の周波数を有したものであり、そして更に上記の
測定手段は、上記干渉反射光に応答して、上記周
波数帯域内の上記干渉反射光の周波数に伴なう振
巾変化の出力指示を与えるように構成された検出
手段と、上記出力指示を処理して上記ダイアフラ
ムの変位の指示を与えれ処理手段とを備えてい
る。
この構成体では、ダイアフラムの反射面領域
と、トランスジユーサの本体内に固定された部分
反射面との間の距離の絶対的な測定値を与えるこ
とができる。このようにして、装置を適当に校正
することにより、ダイアフラム間の差圧力を測定
することができる。ダイアフラムによつて反射さ
れて再び部分反射面を通る光と、部分反射面で最
初に反射された光との間に干渉が生じることが明
らかであろう。通常は、部分反射面とダイアフラ
ムの反射面との間の間隔が光の半波長の倍数であ
る場合には、干渉反射光に破壊干渉が生じる。
通常は、ダイアフラムの上記表面領域の所定の
限定部分と、上記部分反射面の対応限定部分とに
光が当てられるだけである。上記両面の少なくと
も上記両限定部分は互いに平行であつて且つ光の
入射方向に対して垂直に配置されるのが望まし
い。
適当な構成の装置においては、所定の周波数帯
域内の２つ或いはそれ以上の周波数で破壊干渉が
生じることになる。例えば、１対の隣接波長λ0及
びλ1において破壊干渉が生じる場合には、両面間
の距離ｄは次のように表わすことができる。
ｄ＝λ0／２ｎ及び ｄ＝λ1／２（ｎ＋１） 但し、ｎは整数である。従つて、 ｄ＝１／２・λ0λ1／λ0−λ1 となる。
上記の光を向ける手段は次のようなエネルギの
ビームを発生するように構成されるのが好まし
い。
λLλS／２（λL−λS）＜dnio 但し、λLは帯域内のエネルギの最大波長であ
り、λSは最小波長であり、そしてdnioは測定さる
べき最小距離である。上記の好ましい構成では、
少なくとも１対の隣接エネルギ波長において破壊
干渉が生じることが確保される。従つて、処理手
段は、周波数帯域間の周波数に伴なう上記の光振
巾の変化の中の少なくとも２つの選択された最小
値又は最大値に対応する周波数を決定し、これら
の選択された最小値又は最大値間にある最小値の
個数又は最大値の個数をカウントし、そしてここ
から上記ダイアフラム変位の値を計算するように
構成される。ダイアフラム変位の値は処理手段に
より上記式を用いて容易に計算できる。
上記処理手段は、３つ以上の上記最大値又は最
小値に対応する周波数を決定し、そして各対の最
小値又は最大値間にある最小値の個数又は最大値
の個数並びに各対の周波数から上記変位の値を計
算するように構成される。従つて、変位に対して
多数の値が計算され、変位に対する平均値を高い
精度で計算することができる。
好ましい構成においては、上記検出手段は、上
記出力指示を与えるように上記干渉反射光をトラ
ンスジユーサから離れた位置へ案内するオプチカ
ルフアイバ手段を備えている。光を向ける上記手
段はトランスジユーサから離れたところにある光
源を備えており、そして上記オプチカルフアイバ
手段は上記光源からの光をトランスジユーサへと
案内して上記干渉計構成体に光を当てるように設
けられている。このような構成では、トランスジ
ユーサへの接続がこのオプチカルフアイバ手段を
介して行なわれるだけである。
上記検出手段及び上記光を向ける手段の両方の
上記オプチカルフアイバ手段は、上記部分反射面
として形成された共通の終端部をトランスジユー
サに有している。或る構成においては、上記検出
手段及び上記光を向ける手段は、上記光源からト
ランスジユーサへの光及びトランスジユーサから
戻る干渉反射光を案内する共通のオプチカルフア
イバ手段を有し、従つて本装置はトランスジユー
サから離れた方のオプチカルフアイバ手段の端に
ビームスプリツタを備えていて、このスプリツタ
は周波数に伴なう上記振巾変化を検出するように
トランスジユーサからの干渉反射光を分離させ
る。別の構成においては、上記検出手段及び上記
光を向ける手段は個別のオプチカルフアイバ束を
備え、これらはトランスジユーサに上記共通終端
部を形成するように互いに混ぜ合わされる。
１実施例においては、上記光を向ける手段は上
記帯域を通して周期的にスイープされる１つの周
波数を有する光を発生するように構成され、この
場合上記検出手段は干渉反射光の振巾に応答する
ように配置された光検出器を備え、この光検出器
は光の周波数が上記帯域を通してスイープされる
時に時間と共に変化する出力信号を与える。
別の実施例においては、上記光を向ける手段は
上記連続した周波数帯域を有する光を発生するよ
うに構成され、従つて上記検出手段は干渉反射光
の成分周波数をスペクトル・輝度検出手段に向つ
て空間的に分散させる光分散器を有し、上記スペ
クトル・輝度検出手段は分散された光スペクトル
が当たるように配置されそしてスペクトルにわた
る周波数に対する輝度変化の指示を与えるように
構成される。輝度検出手段は光のスペクトルにま
たがるように配置された光検出器の配列体を備え
ている。域いは又、輝度検出手段は撮像管を備え
てもよい。
上記した装置に用いられる光源は上記周波数帯
域にわたつて一定の輝度を有するものでなくても
よいことが明らかであろう。このような場合、上
記装置は、光源の光の周波数に伴なう振巾変化の
出力指示を与えるように光源からの直接光を上記
検出手段に選択的に当てる手段を備えている。従
つて、処理手段は、上記光源の光による上記変化
を記録して、このような変化が干渉計構成体の干
渉による変化に重畳される影響を補償するのに用
いるよう構成される。
上記トランスジユーサのダイアフラムの反射面
領域は、ダイアフラムが撓む際にあまり変形しな
いようにダイアフラムの他の部分に対して堅固に
作られるのが好ましい。
特定の構成においては、ダイアフラムの両面の
対応表面領域が反射性であり、ダイアフラムの反
対側には第２の干渉計構成体を形成する第２の部
分反射面があり、上記光を向ける手段は上記第２
の干渉計構成体にも光を当てるように構成されそ
して上記検出手段は上記第２の干渉計構成体から
の干渉反射光にも応答して、周波数に伴なう振巾
変化の第２の出力指示を与えるように構成され、
上記処理手段は上記第１に述べた出力指示及び上
記第２の出力指示の両方を受けて、ここから上記
ダイアフラムの変位の指示を作り出す。この指示
は上記干渉計構成体の反射面と部分反射面との間
の間隔を満たす媒体の屈折率の変化には実質的に
拘りないものである。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳
細に説明する。
先ず第１図を参照すれば、差圧力トランスジユ
ーサのダイアフラムの片面上の或る点とトランス
ジユーサの本体即ち筐体の隣接面との間の距離ｄ
を測定する装置が示されている。第１図において
は、図示簡略化のためトランスジユーサのダイア
フラム１の１部分と本体２の１部分しか示されて
いない。ここに取り上げる一般的な種類の差圧力
トランスジユーサは例えば上記の英国特許第
1318780号において良く知られているものである。
このような既知の圧力トランスジユーサでは、典
型的にオイルである圧力伝達媒体が充填された室
を２つの部分に分けるようにダイアフラムが筐体
内に取り付けられる。トランスジユーサによつて
差を測定すべきところの２つの圧力は既知の技術
によりダイアフラムの両側の流体に与えられ、こ
れら圧力の差に応じてダイアフラムがそらされる
ようにする。良く知られたように、この差圧力は
ダイアフラムのそれ即ち変位の量を測定すること
によつて測定できる。この一般的な種類の差圧力
トランスジユーサに伴なう１つの問題は、このダ
イアフラムの変位を正確に測定することである。
ここに示す例では、第１図に示された距離ｄを測
定することによつてダイアフラム１の変位を測定
できることが明らかであろう。
第１図において、典型的に白熱電球である光源
４からの白色光は光導体５に沿つて遠隔位置から
圧力トランスジユーサへと送られる。この光導体
５からトランスジユーサに放出される光はレンズ
系１０により透明な基準プレート１１を経てダイ
アフラム１の面１２に進束される。基準プレート
１１の面１３は、該プレート１１のすぐ近くにあ
るダイアフラム１の面１２の接線方向に平行であ
り且つ光学的に平らにラツプ仕上げされる。少な
くともプレート１１のすぐ近くに対向したダイア
フラム１の面１２は反射性にされ、そしてプレー
ト１１の面１３は部分的に反射性にされる。従つ
て、ダイアフラム１の面１２で反射されて再びプ
レート１１に入る光は該プレートの部分反射面１
３で最初に反射される光と干渉する。干渉反射光
は初めの光学路を経て光導体５へと戻される。光
導体５は２つのオプチカルフアイバ束７及び８を
備えており、これらは光導体５の大部分の長さに
わたつて実質的に均一に混ぜ合わされているが、
６において分岐し、一方の束７は光源４へと通じ
ておりそして第２の束８は参照番号９で一般的に
示された光学系へと通じている。光導体５へ再入
する反射干渉光の１部分は束８のオプチカルフア
イバに入つて束８により光学系９へ送られること
が明らかであろう。光学系９はプリズム１８を備
え、これは反射干渉光の種々の周波数成分を分散
させる。プリズム１８からの光スペクトルが当た
るように光検出器のマトリクス即ち配列体１９が
配置されており、色々な周波数における戻り光の
相対的な輝度即ち振巾をマトリクス１９で選択的
に測定できるようになつている。
両面間の間隔ｄが半波長の倍数であるような周
波数においては、ダイアフラムの面１２から反射
された光と、部分反射面１３で反射された光との
間に破壊干渉が生じることが明らかである。従つ
て、配列体１９へと分散される光のスペクトル
は、面１２と１３との間のギヤツプに破壊干渉が
生じるような光の波長に相当するスペクトルに沿
つた位置に明暗の縞を含む。
光検出器の配列体１９を走査して、スペクトル
にわたる相対的な輝度を表わす逐次出力をライン
３０に与えるような手段（図示せず）が設けられ
る。スペクトルの周波数に対する配列体１９の各
素子の位置は、配列体の種々の素子の位置が分か
るとスペクトル内の暗い縞の波長を容易に決定で
きるように、予め決められることが明らかであろ
う。
光検出器の配列体の逐次出力は電子ユニツト２
０へ送られ、ここで暗い縞の波長が計算されそし
てこれらの波長から間隔ｄも計算される。その結
果は表示装置２１へ送られる。
配列体１９に入射するスペクトル間の隣接する
暗い縞が波長λ0及びλ1において観察されるような
距離ｄの場合には、２つのプレート１及び２の面
１３と１２との間に整数個（ｎ個）の半波長λ0
と、整数個（ｎ＋１個）の半波長λ1とがあると云
えよう。前記したように、これにより次の関係式
が導かれる。
ｄ＝１／２λ0λ1／λ0−λ1 電子ユニツト２０はλ0及びλ1の値を決定しそし
てそこからｄの値を計算して表示装置２１に表示
するように構成できる。
実際には、スペクトル間に非常に多数の縞が検
出され、広く離れた縞を取り上げることによつて
距離ｄを決定する精度が改善される。従つて、或
る特定の縞の波長とここから第ｍ番号の縞の波長
とが決定されれば、 ｄ＝１／２mλ0λn／μ（λ0−λn） となる。但し、λは自由空間内の波長でありそし
てμはプレート１と２との間の物質即ち媒体の屈
折率である。
検出された縞の種々の対に対して上記したよう
な多数の式を作ることができる。従つて、最も高
い精度を得るためには、電子ユニツト２０は出来
るだけ多くの縞対を用いてｄの値を計算しそして
ｄに対する最適な平均値を作り出すように構成さ
れる。
第１図に示された構成体では、光源４から光導
体５に沿つて送られる光がダイアフラム１の面１
２の小さな領域のみに当たるだけである。この光
の当たる領域が充分に小さくそして面１２の光の
当たる点の接線方向に対して正確に垂直方向に光
が面１２に向けられるならば、面１３が多少平面
でなくてもよい。唯一の重要なことは、面１２の
光の当たる領域が、光線に対して垂直で且つ基準
プレート１１の部分反射面１３に対して平行な面
から、光線の最短波長の１部分以上ずれないこと
である。このずれ量は最短波長の1/4より確実に
小さくなければならない。
さて第２図を参照すれば、ダイアフラムまでの
距離をダイアフラムの両側で測定するような変型
構成体が示されている。第２図において、差圧力
トランスジユーサは参照番号３０で一般的に示さ
れており、ダイアフラム３２が取り付けられた本
体３１を備えている。ダイアフラム３２は通常は
円形であり、本体３１内の圧力室を２つの部分３
３及び３４に分割するようにダイアフラムの周囲
が取り付けられている。圧力室の部分３３及び３
４には、典型的にオイルである圧力伝達流体が充
填され、そしてトランスジユーサによつて差を測
定すべきところの圧力P1及びP2は本体３１を貫
通するチヤンネル３５及び３６に沿つて圧力室の
各部分３３及び３４へ連通される。圧力P1とP2
との差によつてダイアフラム３２はその中間位置
からそらされる。ここに述べる圧力トランスジユ
ーサの構造は既知のトランスジユーサの典型的な
ものである。
然し乍ら、本発明のここに示す例では、ダイア
フラム３４のそれ即ち変位が光学手段によつて測
定される。ダイアフラムの中央領域37は比較的堅
固であるようにするためにダイアフラムの他の部
分よりも若干厚くされる。この厚くされた中央領
域37の両面は正確に平らであり且つ反射性であ
り、然も差圧力に応じてダイアフラム３２がそれ
ても実質的に平らのまゝである。第１図に示され
た本発明の実施例の場合と同様に、遠隔位置の光
源３８から光導体３９及び４０に沿つてトランス
ジユーサ３０へと光が案内される。ここに示す例
では、光導体３９及び４０は本体３１を通してま
つすぐに延び、そしてダイアフラムの堅固な中央
領域39のすぐ近くでこれに対向して終わりとな
る。ここに示す例では、光導体３９及び４０によ
つてダイアフラム３２の両面へ光が案内される。
ダイアフラム３２の面に対向する光導体の末端は
光学的に平らにラツプ仕上げされ、そしてスパツ
タリング又は蒸着によつて部分反射膜が形成され
る。かくて、ダイアフラム３２の両側に、干渉計
構成体を形成するギヤツプが設けられ、ダイアフ
ラムから反射された光と、部分反射被膜により光
導体３９に沿つて直接戻される光とが干渉するよ
うにされる。
先に述べた実施例の場合と同様に、少なくとも
トランスジユーサ３０において終りとなる光導体
は２つのオプチカルフアイバ束を相互に混ぜ合わ
せたもので形成される。従つて、反射干渉光の１
部はダイアフラム３２の両側からオプチカルフア
イバ束４１及び４２によつて検出・処理構成体に
送られて、ダイアフラムのそれ量が測定される。
オプチカルフアイバ束４１及び４２の各々から
の光はレンズ４３によつて集束されそしてプリズ
ム４４によつて個々のスペクトルに分散されて、
各々の検出器配列体４５及び４６に当たる。次い
で検出器４５及び４６からの出力信号を受け取る
電子ユニツト４７によつて２つのスペクトルの暗
い縞の波長が測定される。
電子ユニツト４７は、ダイアフラム３２の両側
の干渉パターンに相当する２組の出力信号を用い
て、圧力トランスジユーサの圧力室の部分３３及
び３４を満たす媒体の屈折率の変化には実質的に
拘りなく然も高い精度で、差圧力を計算するよう
に構成されている。
ダイアフラム３２の両側で測定された距離をd1
及びd2とすれば、ダイアフラムの中間位置からの
変位はd1−d2である。
電子ユニツト４７はd1−d2を計算すると共にd1
＋d2も計算するように構成される。このd1＋d2は
ダイアフラムのそれ量即ち差圧力には拘りないも
のである。然し乍ら、これらの両量はトランスジ
ユーサの圧力室を満たしている媒体の屈折率μに
基くものである。それ故、d1−d2の値をd1＋d2の
値で除算するように電子ユニツト４７を構成すれ
ば、差圧力を表わし然も屈折率μの変化には拘り
のないような値を得ることができる。
第２図に示された光学構成体とは別に、ダイア
フラム３２の両側からの２つのスペクトルを光検
出器の１つの配列体に集束させることもできる。
この場合は、１つの光源３８ではなくて２つの
個々の光源を用い、２つの光源を順次にオン及び
オフに切換えることによつてダイアフラムの両側
からの２つの読みを１つの検出器配列体で順次に
取り出すことができる。更に別の構成において
は、２つのスペクトルを１度に１つだけ検出器に
偏向するように構成された適当な電気−光学装置
又は電気−機械装置と共に、１つの光源及び１つ
の検出器配列体を用いるようにすることができ
る。
第３図は検出器配列体４５及び４６の一方によ
つて検出された典型的なスペクトルを示してい
る。干渉によつて生じた最大値及び最小値が、光
源３８により放射された光のスペクトル分布曲線
に重畳されている。電子ユニツト４７は、完全な
スペクトルを表わす信号を記憶し次いでスペクト
ルをサンプリングして変移点を見つけることによ
りスペクトル内の最小値又は最大値の位置を探索
するように構成されている。又、光源３８からの
光の固有のスペクトル成分を補償することが好都
合である。これは、光源３８からの或る光をプリ
ズム４４並びに検出器配列体４５及び４６へ直接
案内し、検出器配列体４５及び４６の各々で測定
された光源からの光のスペクトル成分を定めるデ
ータを電子ユニツト４７に記録することにより達
成される。その後、トランスジユーサからの干渉
パターンが電子ユニツトに記録される際に、各波
長における輝度を表わす信号を、光源からの直接
光の域る波長に対して記憶された信号の逆数で乗
算することができる。それにより合成され補償さ
れたデータは干渉縞が値１に対して正規化された
第４図に示された波形を定める。従つて、電子ユ
ニツト４７は、第４図に示された波形が値１にお
いて水平線と交差する位置と位置との中点を求め
ることによつて最大又は最小の波長を決定するよ
うに構成される。この技術は配列体４５及び４６
の個々のダイオードの感度の差を補償するのにも
有効であることが明らかである。
トランスジユーサと光をやり取りする個別のオ
プチカルフアイバ束が示されたが、１つの光導体
を適当な半銀メツキミラー又はビームスプリツタ
構成体と一緒に用いて、検出用の戻り反射光を分
離することもできる。
上記の実施例では白色光源が用いられたが、所
定の周波数帯域にわたつて周期的にスイープされ
る単１周波数の光源を用いても本発明の同様の効
果を得ることができる。光源の周波数が所定のや
り方でスイープされるならば、光ダイオード配列
体１９，４５及び４６のような空間分布検出構成
体は不要である。この場合は、干渉反射光の振巾
を検出する１つの検出器が設けられ、時間に伴な
う検出器出力の変化が周波数に伴なう振巾変化を
表わすようにされる。周波数スイープ式の光源は
同調式レーザを備えてもよいし、域いは可動プリ
ズム又は回折格子を備えてもよい。周波数スイー
プ式の光源では、プリズム１８及び４４を除去で
き、検出器は１つの光ダイオードで構成される。
白色光を用いた更に別の実施例では、検出構成
体は周波数帯域にわたつて周期的にスイープされ
る同調式フイルタを有する。この場合にも、１つ
の検出装置を用いて周波数を伴なう振巾変化を検
出することができる。同調式フイルタは、検出器
間のスペクトルをスイープするように機械的に回
転される屈折格子又はプリズムを備えてもよい
し、電圧に基いた屈折率を有する結晶を備えても
よい。
【図面の簡単な説明】
第１図は差圧力トランスジユーサを部分的に示
した本発明の実施例の概略図、第２図はダイアフ
ラムの変位をその両側から同時に測定する本発明
の別の実施例を示した図、第３図は第２図の検出
器の出力信号の周波数に伴なう変化を示したグラ
フ、そして第４図は出力信号を光源からの直接光
で生じた出力と比較した時に第３図の電子処理ユ
ニツトで行なわれる正規化作用を示すグラフであ
る。 １……ダイアフラム、２……トランスジユーサ
の本体、４……光源、５……光導体、７，８……
オプチカルフアイバ束、１０……レンズ系、１１
……基準プレート、１２……ダイアフラムの面、
１３……基準プレートの面、１８……プリズム、
１９……光検出器の配列体、２０……電子ユニツ
ト、２１……表示装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 本体及びダイアフラムを有するトランスジユ
    ーサを具備し、上記ダイアフラムはこれに与えら
    れる測定さるべき差圧力によつて上記本体に対し
    て変位されるように上記本体内に取り付けられ
    て、この変位が差圧力を表わすようにされ、そし
    て 上記ダイアフラムの変位を測定する手段を更に
    具備し、上記ダイアフラムの少なくとも或る表面
    領域は反射性であり、上記測定手段は、上記ダイ
    アフラムの上記表面領域とでもつて干渉計構成体
    を形成するように上記ダイアフラムの上記表面領
    域に隣接して上記本体に対して固定された部分反
    射面と、この部分反射面を通して上記ダイアフラ
    ムの上記表面領域に光を向けて上記干渉計構成体
    に光を当て、上記ダイアフラムで反射された光と
    上記部分反射面で反射された光とを干渉させるよ
    うな光を向ける手段とを備えており、上記干渉計
    構成体に当たる光は所定の連続した周波数帯域を
    有するものであるか、或いは上記帯域を通して周
    期的にスイープされる１つの周波数を有するもの
    であり、そして更に上記測定手段は、上記干渉反
    射光に応答して、上記周波数帯域内の干渉反射光
    の周波数に伴なう振巾変化の出力指示を与えるよ
    うに構成された検出器と、上記出力指示を処理し
    て上記ダイアフラムの変位の指示を与える処理手
    段とを備えていることを特徴とする装置。 ２ 上記光を向ける手段は、上記ダイアフラムの
    上記表面領域の所定の限定部分及び上記部分反射
    面の対応限定部分のみに光を当てるように構成さ
    れ、上記両面の上記両限定部分は互いに平行であ
    り且つ上記光の入射方向に対して垂直である特許
    請求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 上記光を向ける手段は、上記帯域内の光の最
    大波長をλLとし、最小波長をλSとし、そして測定
    さるべき最小距離をdnioとすれば、 λLλS／２（λL−λS）＜dnio であるような光を向けるように構成される特許請
    求の範囲第２項に記載の装置。 ４ 上記処理手段は、上記周波数帯域間の周波数
    に伴なう光の振巾の変化の中の少なくとも２つの
    選択された最小値又は最大値に対応する周波数を
    決定し、そしてこれらの選択された最小値又は最
    大値間にある最小値又は最大値の個数をカウント
    し、ここから上記ダイアフラムの変位の値を計算
    するように構成される特許請求の範囲第３項に記
    載の装置。 ５ 上記処理手段は、３個以上の上記最小値又は
    最大値に対応する周波数を決定し、そして各対の
    最小値又は最大値間にある最小値又は最大値の個
    数及び各対の周波数から上記変位の値を計算する
    ように構成される特許請求の範囲第４項に記載の
    装置。 ６ 上記検出手段は、上記出力指示を与えるよう
    に上記干渉反射光を上記トランスジユーサから離
    れた位置へ案内するオプチカルフアイバ手段を備
    えている特許請求の範囲の前記各項いずれかに記
    載の装置。 ７ 上記光を向ける手段は、上記トランスジユー
    サから離れたところにある光源と、上記干渉計構
    成体に光を当てるように上記光源からトランスジ
    ユーサへ光を案内するオプチカルフアイバ手段と
    を備えた特許請求の範囲第６項に記載の装置。 ８ 上記検出手段及び上記光を向ける手段の両方
    の上記オプチカルフアイバ手段は上記部分反射面
    として形成された共通の終端部を上記トランスジ
    ユーサに有している特許請求の範囲第７項に記載
    の装置。 ９ 上記検出手段及び上記光を向ける手段は、上
    記光源からトランスジユーサへの光と、上記トラ
    ンスジユーサからの干渉反射光とを案内する共通
    のオプチカルフアイバ手段を有し、上記装置は、
    上記トランスジユーサから離れた方の上記オプチ
    カルフアイバ手段の端にビームスプリツタを備え
    ており、これは周波数に伴なう上記振巾変化を検
    出するようにトランスジユーサからの干渉反射光
    を分離する特許請求の範囲第８項に記載の装置。 １０ 上記検出手段及び上記光を向ける手段は、
    上記トランスジユーサに上記共通の終端部を形成
    するように相互に混ぜ合わされた個別のオプチカ
    ルフアイバ束を備えている特許請求の範囲第８項
    に記載の装置。 １１ 上記光を向ける手段は、上記帯域を通して
    周期的にスイープされる１つの周波数を有する光
    を発生するように構成され、上記検出手段は、干
    渉反射光の振巾に応答するように配置された光検
    出器を備え、この光検出器は光の周波数が上記帯
    域を通じてスイープされる時に時間と共に変化す
    る出力信号を与える特許請求の範囲の前記各項い
    ずれかに記載の装置。 １２ 上記光を向ける手段は、上記連続した周波
    数帯域を有する光を発生するように構成され、上
    記検出手段は、干渉反射光の成分周波数をスペク
    トル・輝度検出手段に向つて空間的に分散させる
    光分散器を有し、上記スペクトル・輝度検出手段
    は分散された光のスペクトルが当たるように配置
    され、そしてスペクトルにわたる周波数に対する
    輝度変化の指示を与えるように構成される特許請
    求の範囲第１項ないし第１０項のいずれかに記載
    の装置。 １３ 上記輝度検出手段は、光のスペクトルにま
    たがるように配置された光検出器の配列体を備え
    ている特許請求の範囲第１２項に記載の装置。 １４ 上記輝度検出手段は撮像管である特許請求
    の範囲第１２項に記載の装置。 １５ 上記光を向ける手段は光源を備え、上記装
    置は、上記光源の光の周波数に伴なう振巾変化の
    出力指示を与えるように上記光源からの直接光を
    上記検出手段に選択的に当てる手段を備えてお
    り、上記処理手段は、上記光源の光による上記変
    化を記録して、このような変化が上記干渉計構成
    体の干渉による変化に重畳される影響を補償する
    のに用いるように構成される特許請求の範囲の前
    記各項いずれかに記載の装置。 １６ 上記ダイアフラムの上記表面領域は上記ダ
    イアフラムの他部分に対して堅固であるように作
    られる特許請求の範囲の前記各項いずれかに記載
    の装置。 １７ 上記ダイアフラムの両面の対応表面領域が
    反射性であり、上記ダイアフラムの反対側に、第
    ２の干渉計構成体を形成する第２の部分反射面が
    あり、上記光を向ける手段は上記第２の干渉計構
    成体にも光を当てるように構成され、上記検出手
    段は上記第２の干渉計構成体からの干渉反射光に
    も応答して、周波数に伴なう振巾変化の第２の出
    力指示を与えるように構成され、上記処理手段は
    上記第１に述べた出力指示及び上記第２の出力指
    示の両方を受け取つて、ここから上記ダイアフラ
    ム変位の指示を与え、この指示は上記干渉計構成
    体の反射面と部分反射面との間の間隔を満たす媒
    体の屈折率の変化には実質的に拘りないものであ
    る特許請求の範囲の前記各項いずれかに記載の装
    置。
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