JPH0612540Y2 - Sensor - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は加速度または傾斜角度を検出するセンサに関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a sensor for detecting an acceleration or an inclination angle.

〔従来の技術〕 従来、加速度または傾斜角度を検出するセンサとして
は、次のような構成のものが知られている。[Prior Art] Conventionally, a sensor having the following configuration is known as a sensor for detecting an acceleration or an inclination angle.

第４図は従来の加速度センサを示したもので、図中１は
両端を端板１ａで密閉された絶縁材からなる円筒状容器
であり、この容器１内には、その内容積に満たない量の
磁性流体２が封入されている。この磁性流体としては、
粒径が１０μｍ程度のマグネタイト粒子が使用されてお
り、この磁性流体２の封入量は容器内容積のほぼ１／２
程度とされている。また、上記容器１の外周には、容器
１のほぼ全長にわたる長さの円筒状永久磁石３が嵌着さ
れており、容器１内の磁性流体２は、この永久磁石３に
よって容器１の内周面に吸着されている。そして上記容
器１の外周には、その両端側にそれぞれ対応さて、絶縁
層５で被覆された一対の検出コイル４ａ，４ｂが設けら
れている。FIG. 4 shows a conventional acceleration sensor. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a cylindrical container made of an insulating material, both ends of which are sealed by end plates 1a. A quantity of magnetic fluid 2 is enclosed. As this magnetic fluid,
Magnetite particles having a particle size of about 10 μm are used, and the amount of the magnetic fluid 2 enclosed is approximately 1/2 of the internal volume of the container.
It is considered as a degree. In addition, a cylindrical permanent magnet 3 having a length extending over substantially the entire length of the container 1 is fitted on the outer circumference of the container 1, and the magnetic fluid 2 in the container 1 is attached to the inner circumference of the container 1 by the permanent magnet 3. It is adsorbed on the surface. A pair of detection coils 4a and 4b covered with an insulating layer 5 are provided on the outer circumference of the container 1 at both ends thereof.

この加速度センサは、例えば車両に、水平にかつセンサ
前後方向（容器１の長さ方向）を車両の走行方向に向け
て取付けられて加速度を検出するもので、車両が一定速
度で走行しているときは、容器１内の磁性流体２の層面
２ａは第４図に実線で示すように水平状態を保っている
（このときは前後の検出コイル４ａ，４ｂには起電力は
生じない）が、車両が加速してセンサが加速度を受ける
と、容器１内の磁性流体２が慣性により加速方向Ｆと反
対側に流動するために、この磁性流体２の層面２ａが第
４図に鎖線で示すように傾いてセンサの前後における磁
性流体２の層厚が変化する。そしてこのように磁性流体
２の層厚が変化すると、前後の検出コイル４ａ，４ｂが
磁束密度の乱れによって磁性流体層面２ａの傾きの変化
に応じた起電力を発生するから、この両検出コイル４
ａ，４ｂの起電力の電位差から加速度の大きさを検出す
ることができる。The acceleration sensor is attached to, for example, a vehicle horizontally and with the sensor front-rear direction (the length direction of the container 1) oriented in the traveling direction of the vehicle to detect acceleration, and the vehicle is traveling at a constant speed. At this time, the layer surface 2a of the magnetic fluid 2 in the container 1 is kept horizontal as shown by the solid line in FIG. 4 (at this time, no electromotive force is generated in the front and rear detection coils 4a and 4b). When the vehicle accelerates and the sensor receives the acceleration, the magnetic fluid 2 in the container 1 flows to the side opposite to the acceleration direction F due to inertia, so that the layer surface 2a of the magnetic fluid 2 is as shown by the chain line in FIG. The layer thickness of the magnetic fluid 2 before and after the sensor tilts. When the layer thickness of the magnetic fluid 2 changes in this way, the front and rear detection coils 4a and 4b generate an electromotive force according to the change in the inclination of the magnetic fluid layer surface 2a due to the disturbance of the magnetic flux density.
The magnitude of acceleration can be detected from the potential difference between the electromotive forces of a and 4b.

また、上記センサは傾斜角度を検出する傾斜センサとし
ても使用できるもので、第５図に示すように被測定傾斜
面Ａにセンサを当てると、磁性流体２の層面２ａは水平
状態を保とうとするために、センサの傾きに応じてその
前後の磁性流体２の層厚が変化し、磁束密度の変化によ
り検出コイル４ａ，４ｂがセンサの傾き角の変化に応じ
た起電力を発生するから、この両検出コイル４ａ，４ｂ
の起電力の電位差から被測定傾斜面Ａの傾斜角度を知る
ことができる。The sensor can also be used as an inclination sensor for detecting the inclination angle. When the sensor is brought into contact with the inclination surface A to be measured as shown in FIG. 5, the layer surface 2a of the magnetic fluid 2 tries to maintain a horizontal state. Therefore, the layer thickness of the magnetic fluid 2 before and after that changes according to the inclination of the sensor, and the detection coils 4a and 4b generate an electromotive force according to the change of the inclination angle of the sensor due to the change of the magnetic flux density. Both detection coils 4a, 4b
The inclination angle of the measured inclined surface A can be known from the potential difference of the electromotive force.

〔考案が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the device]

しかしながら、上記従来のセンサは、磁性流体２の層厚
の変化を、磁束密度の変化によって生ずる検出コイル４
ａ，４ｂの起電力から検出するものであるために、セン
サの検出感度を上げるためには検出コイル４ａ，４ｂの
巻き数を多くしなければならず、したがって小型化と高
感度化とを両立させることができないし、また、検出コ
イル４ａ，４ｂ内で磁束密度の時間変化が生じなければ
起電力は発生しないために、磁性流体２の層厚の変化が
ゆっくりした変化である場合には、検出コイル４ａ，４
ｂの発生起電力が極端に小さくなって両検出コイル４
ａ，４ｂの起電力の電位差を取出すことが難しくなるか
ら検出精度も低いという問題ももっていた。However, in the above-described conventional sensor, the change in the layer thickness of the magnetic fluid 2 is caused by the change in the magnetic flux density.
Since it is detected from the electromotive force of a and 4b, the number of windings of the detection coils 4a and 4b must be increased in order to increase the detection sensitivity of the sensor, and therefore both miniaturization and high sensitivity are compatible. In addition, since the electromotive force is not generated unless the magnetic flux density changes with time in the detection coils 4a and 4b, when the change in the layer thickness of the magnetic fluid 2 is a slow change, Detection coils 4a, 4
Since the electromotive force generated by b becomes extremely small, both detection coils 4
There is also a problem that detection accuracy is low because it is difficult to extract the potential difference between the electromotive forces of a and 4b.

本考案は上記のような実情にかんがみてなされたもので
あって、その目的とするところは、高感度でかつ検出精
度も高く、しかも小型化をはかることができるセンサを
提供することにある。The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a sensor that has high sensitivity and high detection accuracy and can be miniaturized.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

本発明は上記目的を達成するために、内部にその内容積
に満たない量の磁性流体を封入した容器の少なくとも一
側に、この容器のほぼ全長にわたって前記磁性流体を吸
着する永久磁石を設けるとともに、この容器の両端部
に、前記磁性流体の層厚方向に沿って容器内を貫通する
一対の光ファイバを挿通し、かつこの一対の光ファイバ
の容器内貫通部の外周面を、高磁歪性をもつ磁性被膜で
被覆したものである。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a permanent magnet for adsorbing the magnetic fluid over substantially the entire length of the container on at least one side of the container in which an amount of the magnetic fluid less than the internal volume is enclosed. , At both ends of the container, a pair of optical fibers penetrating the container along the layer thickness direction of the magnetic fluid is inserted, and the outer peripheral surface of the in-container penetrating part of the pair of optical fibers has a high magnetostrictive property. It is coated with a magnetic coating having.

〔作用〕[Action]

すなわち、本考案のセンサは、磁性流体封入容器の両端
部に挿通した一対の光ファイバ中を通る光の位相から加
速度または傾斜角度を検出するようにしたもので、セン
サが受ける加速度またはセンサの傾斜により容器両端側
における磁性流体の層厚が変化すると、光ファイバの磁
性流体中への埋没長さが変化してこの光ファイバの外周
面を被覆している磁性被膜が感じる磁場が変化し、この
磁性被膜が磁場の強さに応じた磁歪を起して光ファイバ
が伸縮するために、この光ファイバの長さの変化にとも
なって光ファイバ中を通ってきた光の位相が変化するか
ら、この光の位相のずれから加速度または傾斜角度を検
出することができる。そして、このセンサにおいては、
光ファイバの外周面を被覆している高磁歪性の磁性被膜
が磁歪を起して光ファイバがその磁性流体に埋没してい
る長さに応じて伸縮し、この光ファイバ中を通ってきた
光の位相の変化を検出するものであるから、磁性流体の
層厚の変化が僅かであっても、またその変化がゆっくり
したものであっても、加速度または傾斜角度を高い感度
でかつ高精度に検出することができるし、またこのセン
サは、磁性流体封入容器の両端部に外周面を磁性被膜で
被覆した光ファイバを挿通しただけのものであるから、
センサの小型化もはかることができる。That is, the sensor of the present invention is designed to detect the acceleration or the inclination angle from the phase of light passing through a pair of optical fibers inserted into both ends of the magnetic fluid sealed container. When the layer thickness of the magnetic fluid on both ends of the container changes due to, the embedded length of the optical fiber in the magnetic fluid changes and the magnetic field sensed by the magnetic coating covering the outer peripheral surface of the optical fiber changes. Since the magnetic coating causes magnetostriction according to the strength of the magnetic field and the optical fiber expands and contracts, the phase of the light passing through the optical fiber changes as the length of the optical fiber changes. The acceleration or the tilt angle can be detected from the phase shift of the light. And in this sensor,
The high magnetostrictive magnetic coating that coats the outer peripheral surface of the optical fiber causes magnetostriction and expands and contracts according to the length of the optical fiber embedded in the magnetic fluid. Since the change in the phase of the magnetic fluid is detected, even if the change in the layer thickness of the magnetic fluid is slight or the change is slow, the acceleration or tilt angle can be detected with high sensitivity and high accuracy. It is possible to detect, and since this sensor only inserts an optical fiber whose outer peripheral surface is coated with a magnetic coating on both ends of the magnetic fluid sealed container,
The size of the sensor can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本考案の一実施例を説明する。 An embodiment of the present invention will be described below.

第１図において、図中１１は絶縁材からなる両端を閉塞
した横長角筒状の密閉容器であり、この容器１１内に
は、その内容積に満たない量の磁性流体１２が封入さて
いる。この磁性流体１２としては、粒径が１０μｍ程度
のマグネタイト粒子が使用されており、この磁性流体１
２の封入量は容器内容積のほぼ１／２程度とされてい
る。また、上記容器１１の一側例えば底部には、その外
面に、容器１１のほぼ全長にわたる長さの平板状永久磁
石１３が嵌着されており、容器１１内の磁性流体１２
は、この永久磁石１３によって容器１１の内底面に吸着
されるとともに永久磁石１３の磁場によって磁化されて
いる。そして上記容器１１の両端部には、磁性流体１２
の層厚方向に沿って容器１１内を垂直に貫通する一対の
磁場検出用光ファイバ１４ａ，１４ｂが挿通されてい
る。この磁場検出用光ファイバ１４ａ，１４ｂは、その
容器内貫通部の外周面を第２図に示すように磁性被膜１
５で被覆したもので、この磁性被膜１５は、弱い磁場で
も磁化しやすい高磁歪性材料例えばアモルファス磁性材
をコーティングして形成されている。また、第１図にお
いて１６は、上記磁場検出用光ファイバ１４ａ，１４ｂ
とは別に設けられた１本の基準光ファイバであり、この
基準ファイバ１６は磁性被膜で被覆していないものとさ
れ、容器１１の外側に磁場検出用光ファイバ１４ａ，１
４ｂと平行に配置されている。そして、この基準光ファ
イバ１６と磁場検出用光ファイバ１４ａ，１４ｂの一端
は、図示しないレーザ光発生器に接続されており、また
基準光ファイバ１６の他端は分配器１７および２本の分
配光ファイバ１６ａ，１６ｂを介して一対の位相差検出
器１８ａ，１８ｂにそれぞれ接続され、磁場検出用光フ
ァイバ１４ａ，１４ｂの他端は上記位相差検出器１８
ａ，１８ｂにそれぞれ接続されている。この位相差検出
器１８ａ，１８ｂは、基準光ファイバ１６および分配光
ファイバ１６ａ，１６ｂ中を通ってきたレーザ光（以下
基準レーザ光という）と、磁場検出用光ファイバ１４
ａ，１４ｂ中を通ってきたレーザ光との位相差を検出し
てこの位相差を電圧信号に変換して出力するもので、こ
の両位相差検出器１８ａ，１８ｂの出力は、それぞれ増
幅器１９ａ，１９ｂにより増幅されて比較器２０に入力
されるようになっている。この比較器２０は両位相差検
出器１８ａ，１８ｂからの入力電圧を差動増幅してその
差に応じた信号を出力するもので、この出力信号の大き
さとその正負により加速度または傾斜角度の大きさと方
向が求められる。なお、上記磁場検出用光ファイバ１４
ａ，１４ｂと基準光ファイバ１６に入射するレーザ光は
同一波長光であり、また各磁場検出用光ファイバ１４
ａ，１４ｂの光入射端から各位相差検出器１８ａ，１８
ｂまでの長さは同一長さに設定され、さらに基準光ファ
イバ１６を通ってきた基準レーザ光を各位相差検出器１
８ａ，１８ｂに導く分配光ファイバ１６ａ，１６ｂの長
さ）も同一長さに設定されている。In FIG. 1, reference numeral 11 in the drawing denotes a horizontally long rectangular closed container made of an insulating material and having both ends closed, and the container 11 is filled with an amount of magnetic fluid 12 which is less than its internal volume. Magnetite particles having a particle size of about 10 μm are used as the magnetic fluid 12.
The enclosed amount of 2 is about 1/2 of the internal volume of the container. Further, on one side, for example, the bottom of the container 11, a flat plate-shaped permanent magnet 13 having a length extending over substantially the entire length of the container 11 is fitted on the outer surface thereof, and the magnetic fluid 12 in the container 11 is attached.
Is attracted to the inner bottom surface of the container 11 by the permanent magnet 13 and magnetized by the magnetic field of the permanent magnet 13. The magnetic fluid 12 is formed on both ends of the container 11.
A pair of magnetic field detecting optical fibers 14a and 14b vertically penetrating through the container 11 along the layer thickness direction. The optical fibers 14a and 14b for magnetic field detection have the magnetic coating 1 on the outer peripheral surface of the penetrating portion in the container as shown in FIG.
The magnetic coating 15 is formed by coating a high magnetostrictive material such as an amorphous magnetic material that is easily magnetized even in a weak magnetic field. Further, in FIG. 1, reference numeral 16 denotes the magnetic field detecting optical fibers 14a and 14b.
This is a reference optical fiber provided separately from the optical fiber for detecting magnetic field 14a, 1 on the outside of the container 11, and the reference fiber 16 is not covered with a magnetic coating.
It is arranged in parallel with 4b. Then, one ends of the reference optical fiber 16 and the magnetic field detection optical fibers 14a and 14b are connected to a laser light generator (not shown), and the other end of the reference optical fiber 16 is a distributor 17 and two distributed lights. The phase difference detector 18 is connected to a pair of phase difference detectors 18a and 18b via fibers 16a and 16b, respectively, and the other ends of the magnetic field detecting optical fibers 14a and 14b are connected to the phase difference detector 18 described above.
a and 18b, respectively. The phase difference detectors 18a and 18b are provided with the laser light (hereinafter referred to as reference laser light) that has passed through the reference optical fiber 16 and the distribution optical fibers 16a and 16b, and the magnetic field detecting optical fiber 14.
The phase difference from the laser light that has passed through a and 14b is detected and this phase difference is converted into a voltage signal and output. The outputs of both phase difference detectors 18a and 18b are amplifier 19a and The signal is amplified by 19b and input to the comparator 20. The comparator 20 differentially amplifies the input voltage from the phase difference detectors 18a and 18b and outputs a signal corresponding to the difference. Depending on the magnitude of the output signal and the sign thereof, the magnitude of the acceleration or the tilt angle is increased. And direction are required. The magnetic field detecting optical fiber 14
The laser light incident on the reference optical fiber 16 and the laser light incident on the reference optical fiber 16 have the same wavelength.
a, 14b from the light incident ends of the respective phase difference detectors 18a, 18b
The lengths up to b are set to the same length, and the reference laser light that has passed through the reference optical fiber 16 is used for each phase difference detector 1
The lengths of the distribution optical fibers 16a and 16b leading to 8a and 18b are also set to the same length.

このセンサは、加速度の検出または傾斜角度の検出に使
用されるもので、例えば車両の加速度を検出する加速度
センサとして使用する場合は、このセンサは、水平にか
つセンサ前後方向（容器１１の長さ方向）を車両の走行
方向に向けて車両に取付けられる。This sensor is used for detecting the acceleration or the inclination angle. For example, when it is used as an acceleration sensor for detecting the acceleration of the vehicle, the sensor is horizontal and in the front-back direction of the sensor (the length of the container 11). Direction) is attached to the vehicle so that the direction of the vehicle is directed to the traveling direction of the vehicle.

このセンサの加速度検出動作を説明すると、車両が一定
速度で走行しているときは、容易１１内の磁性流体１２
の層面１２ａは第１図に実線で示すように水平状態を保
っており、このときは容器１１内を貫通している２本の
磁場検出用光ファイバ１４ａ，１４ｂはいずれも同じ長
さずつ磁性流体１２中に埋没している。そして、この磁
場検出用光ファイバ１４ａ，１４ｂの外周面を被覆して
いる高磁歪性の磁性被膜１５は、磁性流体１２中に埋没
している部分が磁性流体１２の磁場を感じて磁歪を起
し、この磁性被膜１５の磁歪によって磁場検出用光ファ
イバ１４ａ，１４ｂは収縮するが、両磁場検出用光ファ
イバ１４ａ，１４ｂの磁性流体１２中への埋没長さが同
じであれば、この両光ファイバ１４ａ，１４ｂの収縮量
は同じでありしたがって両光ファイバ１４ａ，１４ｂの
初期状態での長さが等しければ、両光ファイバ１４ａ，
１４ｂを通って位相差検出器１８ａ，１８ｂに到達した
２つのレーザ光の位相は同じである。一方、基準光ファ
イバ１６および分配光ファイバ１６ａ，１６ｂを通って
位相差検出器１８ａ，１８ｂに入る基準レーザ光は、分
配光ファイバ１６ａ，１６ｂの長さを等しくしておけば
同一位相の光として位相差検出器１８ａ，１８ｂに入る
し、またこの基準光ファイバ１６および分配光ファイバ
１６ａ，１６ｂには磁性被膜がないために、この基準光
ファイバ１６および分配光ファイバ１６ａ，１６ｂは磁
気による伸縮は起さないから、位相差検出器１８ａ，１
８ｂに入る基準レーザ光の位相は常に一定である。そし
て、位相差検出器１８ａ，１８ｂはそれぞれ、基準レー
ザ光と磁場検出用光ファイバ１４ａ，１４ｂ中を通って
きたレーザ光との位相差を検出してこの位相差を電圧信
号に変換して出力するが、両磁場検出用光ファイバ１４
ａ，１４ｂを通って位相差検出器１８ａ，１８ｂに到達
した２つのレーザ光の位相が同じであれば、位相差検出
器１８ａ，１８ｂの出力電圧は同じであり、したがって
この両位相差検出器１８ａ，１８ｂの出力を差動増幅す
る比較器２０の出力電圧は０であるから、この比較器２
０の出力から、加速度が０であること、つまり車両が一
定速度で走行していることが分る。The acceleration detection operation of this sensor will be described. When the vehicle is traveling at a constant speed, the magnetic fluid 12 in the easy 11
The layer surface 12a is kept horizontal as shown by the solid line in FIG. 1, and at this time, the two magnetic field detecting optical fibers 14a and 14b penetrating the inside of the container 11 are magnetized by the same length. It is buried in the fluid 12. The high magnetostrictive magnetic coating 15 covering the outer peripheral surfaces of the magnetic field detection optical fibers 14a and 14b causes a magnetostriction when the portion buried in the magnetic fluid 12 feels the magnetic field of the magnetic fluid 12. Then, the magnetic field detecting optical fibers 14a and 14b contract due to the magnetostriction of the magnetic film 15. However, if both the magnetic field detecting optical fibers 14a and 14b have the same burial length in the magnetic fluid 12, the two light The fibers 14a and 14b have the same contraction amount. Therefore, if the optical fibers 14a and 14b have the same initial lengths, the two optical fibers 14a and 14b have the same length.
The two laser beams that have reached the phase difference detectors 18a and 18b through 14b have the same phase. On the other hand, the reference laser light entering the phase difference detectors 18a and 18b through the reference optical fiber 16 and the distribution optical fibers 16a and 16b is the light of the same phase if the distribution optical fibers 16a and 16b have the same length. Since the reference optical fiber 16 and the distribution optical fibers 16a and 16b do not have a magnetic coating, the reference optical fiber 16 and the distribution optical fibers 16a and 16b do not expand or contract due to magnetism. Since it does not occur, the phase difference detectors 18a, 1
The phase of the reference laser light entering 8b is always constant. Then, the phase difference detectors 18a and 18b detect the phase difference between the reference laser light and the laser light that has passed through the magnetic field detection optical fibers 14a and 14b, respectively, and convert this phase difference into a voltage signal and output it. However, both magnetic field detection optical fibers 14
If the two laser beams that have reached the phase difference detectors 18a and 18b through a and 14b have the same phase, the output voltages of the phase difference detectors 18a and 18b are the same, and therefore both phase difference detectors are the same. Since the output voltage of the comparator 20 that differentially amplifies the outputs of 18a and 18b is 0, this comparator 2
The output of 0 indicates that the acceleration is 0, that is, the vehicle is traveling at a constant speed.

また、車両が加速してセンサが加速度を受けると、容器
１１内の磁性流体１２が慣性により加速方向Ｆと反対側
に流動するために、この磁性流体１２の層面１２ａが第
１図に鎖線で示すように傾いてセンサの前後における磁
性流体１２の層厚が変化する。このように磁性流体１２
の層厚が変化すると、両磁場検出用光ファイバ１４ａ，
１４ｂの磁性流体１２中への埋没長さが変化し、磁性流
体１２中への埋没長さが小さくなった磁場検出用光ファ
イバ１４ａはその磁性被膜１５の磁歪の減少によって伸
長し、磁性流体１２中への埋没長さが大きくなった磁場
検出用光ファイバ１４ｂはその磁性被膜１５の磁歪の増
加によってさらに収縮する。そして、このように両磁場
検出用光ファイバ１４ａ，１４ｂの長さが変化すると、
伸長した磁場検出用光ファイバ１４ａを通ってきたレー
ザ光は光ファイバ１４ａの伸長分だけ位相が遅れた光と
して位相差検出器１８ａに到達し、縮小した磁場検出用
光ファイバ１４ｂを通ってきたレーザ光は光ファイバ１
４ｂの縮小分だけ位相が進んだ光として位相差検出器１
８ｂに到達するから、両位相差検出器１８ａ，１８ｂ
は、磁場検出用光ファイバ１４ａ，１４ｂを通ってきた
レーザ光の位相と基準レーザ光の位相との差に応じた異
なる電圧（位相差検出器１８ａ，１８ｂの一方の出力は
正電圧、他方の出力は負電圧）を出力することになり、
したがってこの両位相差検出器１８ａ，１８ｂの出力を
比較器２０において差動増幅すると、この比較器２０か
ら両磁場検出用光ファイバ１４ａ，１４ｂを通ってきた
レーザ光の位相差に応じた大きさの正または負の電圧が
出力されるから、この出力電圧の大きさとその正負によ
り加速度の大きさと方向を知ることができる。Further, when the vehicle accelerates and the sensor receives the acceleration, the magnetic fluid 12 in the container 11 flows to the side opposite to the acceleration direction F due to the inertia, so that the layer surface 12a of the magnetic fluid 12 is shown by a chain line in FIG. As shown, the layer thickness of the magnetic fluid 12 before and after the sensor tilts changes. Thus, the magnetic fluid 12
When the layer thickness of the magnetic field changes, both magnetic field detecting optical fibers 14a,
The magnetic field detection optical fiber 14a having the embedded length in the magnetic fluid 12 of 14b changed and the embedded length in the magnetic fluid 12 is reduced expands due to the decrease in the magnetostriction of the magnetic coating 15, and the magnetic fluid 12 The magnetic field detecting optical fiber 14b having a large buried length further contracts due to an increase in magnetostriction of the magnetic coating 15. Then, when the lengths of the two magnetic field detecting optical fibers 14a and 14b change in this way,
The laser light that has passed through the expanded magnetic field detection optical fiber 14a reaches the phase difference detector 18a as light whose phase has been delayed by the expansion of the optical fiber 14a, and has passed through the reduced magnetic field detection optical fiber 14b. Light is an optical fiber 1
Phase difference detector 1 as light whose phase has advanced by a reduction of 4b
Since it reaches 8b, both phase difference detectors 18a, 18b
Are different voltages (one of the outputs of the phase difference detectors 18a and 18b is a positive voltage, the other of The output will output a negative voltage,
Therefore, when the outputs of the two phase difference detectors 18a and 18b are differentially amplified in the comparator 20, the magnitudes corresponding to the phase difference of the laser light that has passed from the comparator 20 through the both magnetic field detection optical fibers 14a and 14b. Since the positive or negative voltage of is output, the magnitude and direction of the acceleration can be known from the magnitude of this output voltage and its sign.

また、上記センサは、傾斜角度を検出する傾斜センサと
しても使用できるもので、第３図に示すように被測定傾
斜面Ａにセンサを当てると、磁性流体１２の層面１２ａ
は水平状態を保とうとするために、センサの傾きに応じ
てその前後の磁性流体１２の層厚が変化して両磁場検出
用光ファイバ１４ａ，１４ｂがその磁性被膜１５の磁歪
により伸縮し、これによって両磁場検出用光ファイバ１
４ａ，１４ｂを通ってきたレーザ光の位相が変化するか
ら、前述した加速度の検出と同様に両位相差検出器１８
ａ，１８ｂの出力を比較器２０において差動増幅すれ
ば、この比較器２０の出力電圧の大きさとその正負によ
り、被測定傾斜面Ａの傾斜角度の大きさと傾斜方向を知
ることができる。The sensor can also be used as an inclination sensor for detecting the inclination angle. When the sensor is placed on the measured inclined surface A as shown in FIG. 3, the layer surface 12a of the magnetic fluid 12 is detected.
In order to maintain the horizontal state, the layer thickness of the magnetic fluid 12 before and after that changes in accordance with the inclination of the sensor, and the optical fibers 14a and 14b for magnetic field detection expand and contract due to the magnetostriction of the magnetic coating 15, Optical fiber for detecting both magnetic fields 1
Since the phase of the laser light that has passed through 4a and 14b changes, both phase difference detectors 18
If the outputs of a and 18b are differentially amplified by the comparator 20, the magnitude of the tilt angle and the tilt direction of the tilted surface A to be measured can be known from the magnitude of the output voltage of the comparator 20 and its sign.

しかして、上記センサにおいては、磁場検出用光ファイ
バ１４ａ，１４ｂの外周面を被覆している高磁歪性の磁
性被膜１５が磁歪を起して光ファイバ１４ａ，１４ｂが
その磁性流体１２に埋没している長さに応じて伸縮し、
この光ファイバ１４ａ，１４ｂ中を通ってきた光の位相
の変化を検出するものであるから、磁性流体１２の層厚
の変化が僅かであっても、またその変化がゆっくりした
ものであっても、加速度または傾斜角度を高い感度でか
つ高精度に検出することができるし、またこのセンサ
は、磁性流体封入容器１１の両端部に外周面を磁性被膜
１５で被覆した光ファイバ１４ａ，１４ｂを挿通しただ
けのものであるから、センサの構造を簡単にするととも
にその小型化をはかることができる。In the above sensor, however, the high magnetostrictive magnetic coating 15 covering the outer peripheral surfaces of the magnetic field detecting optical fibers 14a and 14b causes magnetostriction so that the optical fibers 14a and 14b are buried in the magnetic fluid 12. Expands and contracts according to the length
Since the change in the phase of the light passing through the optical fibers 14a and 14b is detected, even if the change in the layer thickness of the magnetic fluid 12 is slight or the change is slow. , The acceleration or the tilt angle can be detected with high sensitivity and high accuracy, and this sensor has optical fibers 14a and 14b whose outer peripheral surfaces are coated with magnetic coatings 15 at both ends of the magnetic fluid sealed container 11. Since this is only done, the structure of the sensor can be simplified and the size thereof can be reduced.

なお、上記実施例では、磁場検出用光ファイバ１４ａ，
１４ｂの外周面を被覆する高磁歪性の磁性被膜１５とし
てアモルファス磁性材を使用しているが、この磁性被膜
１５はニッケル等の磁性材で形成してもよい。ただし、
磁性被膜１５をニッケル被膜とした場合の感度は地磁気
の数百分の１に相当する１千万分の１ガウスであるが、
磁性被膜１５をアルモファス磁性被膜とすれば、その軟
磁性によりさらに磁場感度を上げることができる。ま
た、上記実施例では、基準光ファイバ１６を容器１１外
に配置しているが、この基準光ファイバ１６には磁性被
膜はないために磁場の影響で伸縮することはないから、
この基準光ファイバ１６は容器１１内を貫通させて設け
てもよく、またこの基準光ファイバ１６を２本として、
それぞれを各位相差検出器１８ａ，１８ｂに接続しても
よい。さらに、上記実施例では、２本の磁場検出用光フ
ァイバ１４ａ，１４ｂを通ってきた光と基準光ファイバ
１６を通ってきた光との位相差を位相差検出器１８ａ，
１８ｂで検出して、この位相差検出器１８ａ，１８ｂの
出力の差から加速度または傾斜角度を知るようにしてい
るが、この加速度または傾斜角度は、２本の磁場検出用
光ファイバ１４ａ，１４ｂを通ってきた光の位相差を直
接検出してこの位相差から判定してもよい。また、上記
実施例では、磁性流体封入容器１１を角筒状のものとし
ているが、この容器１１は円筒状またはその他の形状で
あってもよく、また永久磁石１３を容器１１の側壁面ま
たは上面に設けて、この面に磁性流体１２を吸着すると
ともにこの磁性流体１２の層厚方向に光ファイバ１４
ａ，１４ｂを貫通させてもよいし、さらに容器１１の全
周に永久磁石を設けて、容器内周面全周に磁性流体１２
を吸着しておいてもよい。In the above embodiment, the magnetic field detecting optical fiber 14a,
Although an amorphous magnetic material is used as the high magnetostrictive magnetic coating 15 that covers the outer peripheral surface of 14b, the magnetic coating 15 may be formed of a magnetic material such as nickel. However,
When the magnetic coating 15 is a nickel coating, the sensitivity is 1/10 million Gauss, which is equivalent to several hundredths of the earth's magnetism.
If the magnetic coating 15 is an alumophass magnetic coating, the magnetic field sensitivity can be further increased by the soft magnetism. Further, in the above embodiment, the reference optical fiber 16 is arranged outside the container 11, but since the reference optical fiber 16 does not have a magnetic coating, it does not expand or contract due to the influence of the magnetic field.
The reference optical fiber 16 may be provided so as to penetrate the inside of the container 11, and the reference optical fiber 16 may be two.
Each may be connected to each phase difference detector 18a, 18b. Further, in the above embodiment, the phase difference between the light passing through the two magnetic field detecting optical fibers 14a and 14b and the light passing through the reference optical fiber 16 is detected by the phase difference detector 18a,
The acceleration or the inclination angle is detected from the difference between the outputs of the phase difference detectors 18a and 18b, and the acceleration or the inclination angle is detected by the two magnetic field detecting optical fibers 14a and 14b. It is also possible to directly detect the phase difference of the light that has passed and judge from this phase difference. Further, in the above-mentioned embodiment, the magnetic fluid-enclosed container 11 has a rectangular tube shape, but the container 11 may have a cylindrical shape or another shape, and the permanent magnet 13 may be provided on the side wall surface or the upper surface of the container 11. The magnetic fluid 12 is adsorbed on this surface and the optical fiber 14 is provided in the layer thickness direction of the magnetic fluid 12.
a and 14b may be penetrated, and a permanent magnet may be provided on the entire circumference of the container 11 so that the magnetic fluid 12 is formed on the entire inner circumference of the container.
May be adsorbed.

〔考案の効果〕[Effect of device]

本考案のセンサによれば、磁性流体封入容器内に貫通さ
せた光ファイバの外周面を被覆している高磁歪性の磁性
被膜の磁歪により光ファイバが磁性流体に埋没している
長さに応じて伸縮し、この光ファイバ中を通ってきた光
の位相の変化を検出するものであるから、磁性流体の層
厚の変化が僅かであっても、またその変化がゆっくりし
たものであっても、前記光の位相差から加速度または傾
斜角度を高い感度でかつ高精度に検出することができる
し、またこのセンサは、磁性流体封入容器の両端部に外
周面を磁性被膜で被覆した光ファイバを挿通しただけの
ものであるから、センサの小型化もはかることができ
る。According to the sensor of the present invention, according to the length of the optical fiber buried in the magnetic fluid due to the magnetostriction of the high magnetostrictive magnetic coating covering the outer peripheral surface of the optical fiber penetrated into the magnetic fluid sealed container. Since it detects the change in the phase of the light that has passed through this optical fiber, even if the change in the layer thickness of the magnetic fluid is slight or the change is slow. The acceleration or the tilt angle can be detected with high sensitivity and high accuracy from the phase difference of the light, and this sensor has an optical fiber whose outer peripheral surface is coated with a magnetic coating on both ends of the magnetic fluid sealed container. Since it is only inserted, the sensor can be downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図〜第３図は本考案の一実施例を示したもので、第
１図は加速度センサとして使用するときの状態のセンサ
の縦断側面図、第２図は磁性被膜で被覆した光ファイバ
の一部分の拡大図、第３図は傾斜センサとして使用する
ときの状態のセンサの縦断側面図である。第４図および
第５図は従来のセンサを示す加速度センサとして使用す
るときの状態および傾斜センサとして使用するときの状
態の縦断側面図である。 １１……容器、１２……磁性流体、１３……永久磁石、
１４ａ，１４ｂ……磁場検出用光ファイバ、１５……磁
性被膜、１６……基準光ファイバ。1 to 3 show one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a vertical sectional side view of the sensor when it is used as an acceleration sensor, and FIG. 2 is an optical fiber coated with a magnetic coating. FIG. 3 is an enlarged view of a part of FIG. 3, and FIG. 3 is a vertical sectional side view of the sensor when it is used as a tilt sensor. FIG. 4 and FIG. 5 are vertical side views showing a conventional sensor used as an acceleration sensor and a tilt sensor. 11 ... container, 12 ... magnetic fluid, 13 ... permanent magnet,
14a, 14b ... Optical fiber for magnetic field detection, 15 ... Magnetic coating, 16 ... Reference optical fiber.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項１】加速度または傾斜角度を検出するセンサに
おいて、内部にその内容積に満たない量の磁性流体を封
入した容器の少なくとも一側に、この容器のほぼ全長に
わたって前記磁性流体を吸着する永久磁石を設けるとと
もに、この容器の両端部に、前記磁性流体の層厚方向に
沿って容器内を貫通する一対の光ファイバを挿通し、か
つこの一対の光ファイバの容器内貫通部の外周面を、高
磁歪性をもつ磁性被膜で被覆したことを特徴とするセン
サ。1. A sensor for detecting an acceleration or an inclination angle, which permanently adsorbs the magnetic fluid over at least one side of a container in which an amount of the magnetic fluid less than its inner volume is enclosed, over substantially the entire length of the container. A magnet is provided, and at both ends of the container, a pair of optical fibers penetrating the inside of the container along the layer thickness direction of the magnetic fluid are inserted, and the outer peripheral surface of the inside-container of the pair of optical fibers is formed. , A sensor characterized by being coated with a magnetic coating having high magnetostriction.