JPH0579857A

JPH0579857A - 変位測定装置

Info

Publication number: JPH0579857A
Application number: JP24160691A
Authority: JP
Inventors: Norikazu Osawa; 紀和大沢
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1991-09-20
Filing date: 1991-09-20
Publication date: 1993-03-30

Abstract

(57)【要約】【目的】コリオリ式質量流量計におけるパイプの振動
変位を測定する変位測定装置に関し、長期的に安定し
て、絶対値変位を測定することを目的とする。【構成】反射式変位センサＨとスリット式変位センサ
Ｓとをパイプ１２の同一円周上で180°ピッチで配設す
るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コリオリ式質量流量計
におけるパイプの振動変位を測定する変位測定装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】次に図面を用いて従来の変位測定装置を
説明する。図８は従来のスリット型変位測定装置の構成
図、図９は図８におけるスリット板の変位と受光素子出
力との関係を説明する図、図１０は従来の反射型変位測
定装置の構成図、図１１は図１０におけるファイバ端面
と反射板間の距離と受光素子出力との関係を説明する図
である。

【０００３】まず、図８及び図９を用いて、従来のスリ
ット型変位測定装置の説明を行う。図８において、１は
被測定物、２は被測定物１上に取り付けられたスリット
板である。このスリット板２に穿設されたスリット２ａ
を介して一方のサイドには発光部３が、他方のサイドに
は受光部としてのフォトダイオード４がそれぞれ配設さ
れている。

【０００４】次に、上記構成の作動を説明する。被測定
物１が振動すると、被測定物１上に設けられたスリット
板２が変位し、発光部３より出射する光は、スリット２
ａによって遮られ、フォトダイオード４へ到達する光量
が変化する。スリット板２の変位Ｘと、フォトダイオー
ド４の出力の関係を図９に示す。

【０００５】次に、図１０及び図１１を用いて、従来の
反射型変位測定装置の説明を行う。５は被測定物、６は
被測定物５上に設けられた反射板である。この反射板６
の近傍には、光ファイバ７の一方の端面が対向するよう
に配置されている。光ファイバ７の他方の端面は２つに
分れ、第１の端面に対向するように光源８が、第２の端
面に対向するように、フォトダイオード９がそれぞれ配
設されている。

【０００６】次に、上記構成の作動を説明する。光源８
より出射する光は、光ファイバ７の第１の端面より入射
し、光ファイバ７の他方の端面より出射して、反射板６
に到る。ここで、光は反射し、再び光ファイバ７の一方
の端面に入射し、第２の端面より出射して、フォトダイ
オード９に入射する。

【０００７】ここで、被測定物５が振動すると、被測定
物５上に設けられた反射板６が変位し、光ファイバ７の
一方の端面と反射鏡６との距離Ｘが変化し、光ファイバ
７の一方の端面に入射する光量が変化する。反射板６と
光ファイバ７の一方の端面との距離Ｘと、フォトダイオ
ード９の出力の関係を図１１に示す。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成のス
リット型変位測定装置及び反射型変位測定装置は、構造
が単純で、被測定物の変位とフォトダイオード出力との
リニアリティも比較的良好で、相対的な変位測定装置と
しては、実用となっている。

【０００９】しかし、受光素子としてのフォトダイオー
ドやＬＥＤの効率やパイプの変形に対しても、敏感に反
応し、長期的に安定した絶対値変位を測定することはで
きないという問題点がある。

【００１０】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、長期的に安定した絶対値変位を測定
できる変位測定装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、パイプ上に設置された反射部と、該反射部の近傍
に設けられる第１の発光部と、前記反射部の近傍に設け
られる第１の受光部と、一端部が前記第１の受光素子近
傍に配設され、他端部が前記反射部近傍に配設され、前
記第１の発光部よりの光を反射部へ導く第１の光路部
と、一端部が前記反射部の近傍に配設され、他端部が前
記第１の受光部近傍に配設され、反射部よりの反射光を
前記第１の受光部へ導く第２の光路部とより構成される
反射式変位センサと、前記パイプに設けられ、第１のス
リットが穿設された第１のスリット板と、ベース側に、
前記第１のスリット板と対向するように設けられ、第２
のスリットが穿設された第２のスリット板と、前記第１
のスリット板の近傍に設けられる第２の発光部と、前記
第２のスリット板の近傍に設けられる第２の受光部と、
一端部が前記第２の発光部近傍に配設され、他端部が前
記第１のスリット板の第１のスリット近傍に配設され、
前記第２の発光部よりの光を前記第１のスリット板の第
１のスリットへ導く第３の光路部と、一端部が前記第２
のスリット板の第２のスリット近傍に配設され、他端部
が前記第２の受光部の近傍に配設され、前記第２のスリ
ット板の第２のスリットよりの光を前記第２の受光素子
へ導く第４の光路部とより構成されるスリット式変位セ
ンサとを具備し、前記反射式変位センサと前記スリット
式反射センサとを前記パイプの同一円周上で180°ピッ
チで配設したものである。

【００１２】

【作用】本発明の変位測定装置において、スリット式変
位センサを用いて、絶対値変位を正確に測定しておき、
反射式変位センサでの測定値を補正する。

【００１３】

【実施例】次に図面を用いて本発明の一実施例を説明す
る。図１は本発明の一実施例を説明する構成図、図２は
図１における反射式変位センサの構成図、図３は図２に
おける光ファイバのＡ−Ａ断面構成図、図４は図１にお
けるスリット式変位センサの構成図、図５はスリット式
変位センサの出力を説明する図、図６は反射式変位セン
サの出力を説明する図、図７は図６におけるＢ点の拡大
図である。

【００１４】本実施例の変位測定装置は図１に示すよう
に、パイプ１２の同一円周上で反射式変位センサＨと、
スリット式変位センサＳとが180°ピッチで設けられて
いる。

【００１５】次に、図２及び図３を用いて反射式変位セ
ンサＨの構成を説明する。これらの図において、１１は
パイプ１２上に設けられた反射板である。反射板１１の
近傍には、第１の発光部としてのＬＥＤ１３と第１の受
光部としてのフォトダイオード１４とが並設されてい
る。

【００１６】１５は第１及び第２の光路部としての略Ｙ
字形の光ファイバで、一方の端面１５ａは反射板１１に
対向し、他方の端面の第１端面１５ｂはＬＥＤ１３に対
向し、第２端面は１５ｃフォトダイオード１４に対向し
ている。又、光ファイバ１５の断面は図３に示すよう
に、ＬＥＤ１３より出射する光は、光ファイバ１５のガ
ラス繊維（○で示す）内を伝播し、反射板１１で反射さ
れた光は光ファイバ１５のガラス繊維（●で示す）内を
伝播するように構成されている。

【００１７】次に、図４を用いてスリット式変位センサ
の説明を行う。図において、パイプ１２には、第１のス
リット２１が穿設された第１のスリット板２０が設けら
れている。尚、本図では、パイプ１２が上死点(U)にあ
る場合と、下死点(D)にある場合との２つの状態を図示
している。又、ベースＢ側には、第１のスリット板２０
と対向するように第２のスリット２３が穿設された第２
のスリット板２２が設けられている。

【００１８】第１のスリット板２０の近傍には、第２の
発光部としてのＬＥＤ２４が、第２のスリット板２２の
近傍には、第２の受光部としてのフォトダイオード２５
がそれぞれ設けられている。

【００１９】２６は、一端部がＬＥＤ２４近傍に配設さ
れ、他端部が第１のスリット板２０の第１のスリット２
１近傍に配設され、ＬＥＤ２４よりの光を第１のスリッ
ト板２０の第１のスリット２１へ導く第３の光路部とし
ての光ファイバである。又、２７は、一端部が第２のス
リット板２２の第２のスリット２３近傍に配設され、他
端部がフォトダイオード２５の近傍に配設され、第２の
スリット板２２の第２のスリット２３よりの光をフォト
ダイオード２５へ導く第４の光路部としての光ファイバ
である。

【００２０】次に、本実施例の変位測定装置の測定原理
を説明する。図５には、スリット式変位センサＳでの、
パイプ１２の変位量とフォトダイオード２５の出力電流
との関係を示している。パイプ１２はＡ〜Ｄの間で振動
を繰り返しているとする。光がスリット２１巻間２３に
遮られるＢ点，Ｃ点では出力は０になる。この０になる
点をあらかじめ正確に測定しておき、反射式変位センサ
Ｈの補正に用いる。

【００２１】図６は反射式変位センサＨでの、パイプ１
２の変位量とフォトダイオード１４の出力電流との関係
を示している。ととは出力カーブが相似的である
が、は初期状態、はＬＥＤ１３やフォトダイオード
１４の効率や、反射板１１の反射率の劣化等で変化した
状態を示している。そして、パイプ１２はＡ〜Ｄ間で振
動する。通常、この時の変位−出力曲線を１次の直線
（もしくは２次以上の曲線）に回帰させてパイプ１２の
変位を下記のようにして換算する。

【００２２】図１に示したように、スリット式変位セン
サＳと反射式変位センサＨとは、パイプ１２の同一円周
上で180°ピッチで設けられているので、測定するパイ
プ１２の変位は同じである。スリット式変位センサＳで
パイプ１２の位置がＢ点とＣ点にあると判断した時、あ
らかじめ測定しておいたその時の変位ＸB，ＸCを基準変
位として反射式変位センサの出力の補正に用いる。即
ち、図７に示すように、パイプ１２の変位がＢ点，Ｃ点
である場合の、反射式変位センサＨの出力と変位ＸB，
ＸCから回帰線を求め、Ａ〜Ｄ点での変位はその回帰線
を基に換算する。

【００２３】以上、説明した様に、本実施例によれば、
長期的に安定して、絶対値変位を測定することができ
る。尚、本発明は、上記実施例に限るものではない。上
記実施例では、スリット式変位センサＳから得られる補
正情報は、Ｂ，Ｃ点の２ヵ所であったが、どちらか一方
の点を測定し、補正に用いてもよい。更に、光ファイバ
の代りにレンズや鏡等の光学部品を用いてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、長期
的に安定して、絶対値変位を測定することができる変位
測定装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する構成図である。

【図２】図１における反射式変位センサの構成図であ
る。

【図３】図２における光ファイバのＡ−Ａ断面構成図で
ある。

【図４】図１におけるスリット式変位センサの構成図で
ある。

【図５】スリット式変位センサの出力を説明する図であ
る。

【図６】反射式変位センサの出力を説明する図である。

【図７】図６におけるＢ点の拡大図である。

【図８】従来のスリット型変位測定装置の構成図であ
る。

【図９】図８におけるスリット板の変位と受光素子出力
との関係を説明する図である。

【図１０】従来の反射型変位測定装置の構成図である。

【図１１】図１０におけるファイバ端面と反射板間の距
離と受光素子出力との関係を説明する図である。

【符号の説明】

１１反射部１２パイプ１３ＬＥＤ（第１の発光部）１４フォトダイオード（第１の受光部）１５光ファイバ（第１及び第２の光路）２０第１のスリット板２１第１のスリット２２第２のスリット板２３第２のスリット２４ＬＥＤ（第２の発光部）２５フォトダイオード（第２の受光部）２６光ファイバ（第３の光路）２７光ファイバ（第４の光路）ＢベースＨ反射式変位センサＳスリット式変位センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パイプ（１２）上に設置された反射部
（１１）と、該反射部（１１）の近傍に設けられる第１の発光部（１
３）と、前記反射部（１１）の近傍に設けられる第１の受光部
（１４）と、一端部が前記第１の受光部（１４）近傍に配設され、他
端部が前記反射部（１１）近傍に配設され、前記第１の
発光部（１４）よりの光を反射部（１１）へ導く第１の
光路部（１５）と、一端部が前記反射部（１１）の近傍に配設され、他端部
が前記第１の受光部（１４）近傍に配設され、反射部
（１１）よりの反射光を前記第１の受光部（１４）へ導
く第２の光路部（１５）とより構成される反射式変位セ
ンサ（Ｈ）と、前記パイプ（１２）に設けられ、第１のスリット（２
１）が穿設された第１のスリット板（２０）と、ベース（Ｂ）側に、前記第１のスリット板（２０）と対
向するように設けられ、第２のスリット（２３）が穿設
された第２のスリット板（２２）と、前記第１のスリット板（２０）の近傍に設けられる第２
の発光部（２４）と、前記第２のスリット板（２２）の近傍に設けられる第２
の受光部（２５）と、一端部が前記第２の発光部（２４）近傍に配設され、他
端部が前記第１のスリット板（２０）の第１のスリット
（２１）近傍に配設され、前記第２の発光部（２４）よ
りの光を前記第１のスリット板（２０）の第１のスリッ
ト（２１）へ導く第３の光路部（２６）と、一端部が前記第２のスリット板（２２）の第２のスリッ
ト（２３）近傍に配設され、他端部が前記第２の受光部
（２５）の近傍に配設され、前記第２のスリット板（２
２）の第２のスリット（２３）よりの光を前記第２の受
光素子（２５）へ導く第４の光路部（２７）とより構成
されるスリット式変位センサ（Ｓ）とを具備し、前記反射式変位センサ（Ｈ）と前記スリット式変位セン
サ（Ｓ）とを前記パイプ（１２）の同一円周上で180°
ピッチで配設したことを特徴とする変位測定装置。