光ファイバー液位センサー (長周期格子) 説明済み

A 長周期格子を用いた光ファイバー液位センサー グレーティングの一部が液体で囲まれたときに光透過率が光ファイバー内でどのように変化するかを測定することで液体レベルを検出します. HojellyTekの光電光学レベルセンサーとは異なります, この技術は、赤外線発光器と受信機を備えたプリズムチップを使用しません. それは光損失に依存します, 屈折率相互作用, 液体に曝露された繊維の長さ.

この記事では、長周期格子ファイバーセンサーの仕組みについて説明します, 有用な場合, 複雑すぎる場合, そして、より単純な 光学レベルセンサー OEM機器としてはより良い選択肢です, タンク, アラーム, および産業用制御パネル.

長周期格子ファイバーオプティック準位センシングの仕組み

長時間の格子, しばしばLPGと呼ばれます, は光ファイバーの構造が繰り返し変化する区間です. この格子はファイバーコアからの光を被覆モードに結合させます. 簡単に言えば, ファイバーを通る光の一部は、ファイバー周辺の環境に意図的に感度が設定されています.

格子が空気中にあるとき, 周囲の屈折率は液体に浸した時とは異なります. 液体が格子を覆い尽くすためです, 光損失の量が変化します. 透過スペクトルや減衰パターンを測定することで, システムは格子長に沿って液体のレベルを推定できます.

検出の原理は一般的な電気フロートスイッチとは異なります, 容量プローブ, 超音波送信機, または光電点レベルスイッチ. 長周期格子ファイバーセンサーには必要とされる場合があります:

• LPGセンシングセクションを持つ光ファイバー
• 光源
• 光学検出または照会装置
• 光損失をレベル情報に変換するための信号処理
• ターゲット液体および設置形状のキャリブレーション

研究のために, 専門的モニタリング, 危険な環境, および長距離センシング, このアプローチは非常に強力になり得ます. 単純な高レベル/低レベル検出のために, しかし, それはアプリケーションが必要とする以上のものかもしれません.

屈折率が重要な理由

長周期格子準検出の重要な考え方は、液体がファイバー周辺の光学条件を変化させることです. すべての媒体には屈折率があります. 航空, 水, 油, 燃料, 溶剤, そして、極低温液体は光とまったく同じように相互作用しません.

液体がグレーティング部分に触れたとき, 被覆モードは周囲の媒体の影響を受けます. その結果、光の透過率が測定可能な変化となります. 格子のごく一部だけが水没した場合, 信号の変化は小さいです. 格子の多くが水没した場合, 信号の変化が大きくなります.

そのため、LPGファイバーセンサーは連続または準連続レベル検出装置としてよく語られます, ポイントレベルスイッチだけでなく. センサーの応答は、格子の浸水期間の長さと液体の光学特性に関連しています.

これが重要な制限の説明でもあります: 同じ繊維設計でもすべての液体で同じ反応を示すとは限りません. 水の施用, 油の塗布, 化学タンク, または混合インターフェース用途では異なる校正やテストが必要になることがあります.

光ファイバーレベルセンサーは光電光学センサーとは異なります

「光学的」という言葉は、複数の異なるセンサーファミリーに使われているため、混乱を招くことがあります. 光ファイバーの長周期格子センサーと光電光学レベルセンサーはどちらも光を利用します, しかし、動作原理は, コスト構造, そしてユースケースも異なります.

一般的な光電光学レベルスイッチは赤外線LEDを使用します, フォトトランジスタ, そして透明なプリズムの先端. 乾燥状態で, 赤外線はプリズム内部で反射し、受信機に戻ってきます. 液体がプリズムを覆うとき, 屈折条件が変化します, 光の返還が少なくなる, そしてセンサースイッチの出力.

あのタイプの 光電点センサー はコンパクトです, ほとんど, そして、液体が一つの固定されたレベルに存在しているかどうかを検出するのに実用的です. 一般的に溢れ防止に使用されています, 低レベル検出, ポンプによるドライラン防止, 小型タンク監視, 冷却材システム, ウォーターディスペンサー, 医療機器, および純正液体容器.

光ファイバー製LPGセンサー, 対照的に, 通常はファイバー自体が検出要素として機能する場合に選ばれます, 長距離光伝送が価値ある場合, また、タンク近くの環境が電気的に騒がしく危険すぎて従来の電子機器を設置できない場合もあります.

光ファイバーの長周期グレーティングセンサーが勝つところ

光ファイバーのレベルセンサーは液体を検出する最も安価な方法ではありません. 環境が複雑さを正当化するときに勝ちます.

高電磁波と電気的ノイズの多いサイト

検出経路は光学的だからです, 光ファイバーセンサーはモーターの周りで魅力的になり得ます, 高電圧機器, トランスフォーマー, RFシステム, 溶接機器, 電磁干渉が電気センサー信号を妨害するその他の場所.

光電光学レベルスイッチは依然としてセンサーで電力と電気出力配線を必要とします. 光ファイバーシステムは、敏感な電子機器をより遠くに移動させることができます, 設計によって異なります.

長距離監視

光ファイバーは低信号損失で長距離信号を送信できます. これにより、タンク内のどこかでファイバーセンサーが有用になります, 船, または監視ポイントが制御室から遠く離れている場合もあります.

いくつかのプロジェクトでは, これにより、検出点付近での電気信号調整の必要性が軽減されます. しかし, システム全体には適切な光学問問器が必要です, ルーティング計画, 保護用チュービング, および設置方法.

本質安全ポテンシャル

光ファイバー自体は検知点で電流を流していません, これは危険な環境や爆発的な環境で有用です. このため、ファイバーオプティックセンシングは本質的に安全な計測機器と並んで議論されることが多いのです.

しかし, 「本質的に安全」という言葉だけでは判断できません. 完全なシステム, 光源も含めて, 尋問官, 取り付け, 囲い込み, およびゾーン分類, 評価されなければなりません. 実用的な選択肢を比較する購入者へ, 私たちのページ 本質安全検知 危険区域要件が光学レベルセンサーの選択にどのように影響するかを説明します.

過酷な温度や特殊な液体環境

光ファイバーセンシングは、液体の近くに電気部品が不要な特殊な環境で有用です. 繊維の材料によります, コーティング, 包装, そして設置, 低温タンクとしても検討されることがあります, 化学的プロセス, および遠隔監視ポイント.

低温液体における点準位応用, センサー本体がより単純な光電設計の場合も可能です, 密封, 光学チップはこの媒体向けに設計されています. ガイドをご覧ください 低温レベルセンシング 関連する光ポイントレベルのユースケース.

トレードオフ: なぜ光ファイバーが必ずしも最良の選択とは限らない理由

長周期格子ファイバーレベルセンサーの主な欠点は検出原理ではありません. それは全体のシステム計算量です.

実用的なLPGセンサーには光学照会装置が必要になる場合があります, キャリブレーション, 保護されたファイバールーティング, 訓練された設置, 信号変化の慎重な解釈. 「タンク満タン」や「タンク空」検知だけが必要なOEM購入者向けに, これは費用がかかり、不要な場合があります.

一般的なトレードオフには以下のようなものがあります:

• 単純なポイントレベルスイッチよりもシステムコストが高い
• 光学問難器または測定装置が必要です
• 液体屈折率の影響を受ける校正
• コーティングに対する感受性の可能性, 汚染, バブル, および鉱床
• 成形されたセンサーハウジングと比べて、より繊細なファイバーの取り扱いが可能です
• より複雑な設置とトラブルシューティング
• 低価格の家電やコンパクトなOEMビルドにはあまり適していません

ファイバーセンサーも現実的な機械的保護が必要です. 裸のファイバーだけでは頑丈な産業用プローブではありません. パッケージ, チューブ, マウントヘッド, シーリング設計, ケーブル保護は光学原理と同じくらい重要です.

単純な光電光学センサーで十分な場合

多くの実際の製品について, 購入者は光ファイバーの長時間格子システムを必要としません. 固定点液体存在検出が必要な場合、コンパクトな光電光学センサーで十分です.

必要なときには、光電プリズムセンサーが実用的な選択肢となることが多いです:

• 高レベルのオーバーフロー検出
• 低レベルの空検出
• ポンプのドライラン保護
• 小型タンクの液体検出
• 水, 油, 冷却液, 燃料存在感検出
• コンパクト空間における高速応答
• 単純NPN, PNP, または制御基板へのデジタル出力
• 純正対応のサイズ, 配線, および取り付け

HojellyTekは、OEM/ODMおよび産業用途向けの光電光学液位検出に注力しています. これらのセンサーは通常、密閉されたハウジング内にIR LEDとフォトトランジスタを搭載しています, プリズムの先端を液体にさらして. 先端が乾いた状態から濡れた状態に変わるとき, 内部反射が変化し、出力が切り替わります.

プロジェクトによります, 購入者は電源ユニットなどの濡れた材料の確認が必要になるかもしれません, PTFE製, 316 ステンレススチール, あるいはガラス. スレッドの種類もチェックすべきです, シーリング方法, 出力ロジック, 電源電圧, ケーブルの長さ, コネクター, オペレーティングリキッド, 清掃条件, また、センサーが側面から取り付けられているかどうかも重要です, ページのトップへ, またはタンクの底に.

光ファイバーと光電光学レベルセンサーの比較

比較点	光ファイバー長周期格子センサー	光電光学レベルセンサー
基本原則	ファイバーグレーティング周辺の液体屈折率による光の透過率損失やスペクトル変化を測定します	赤外線LEDを使用しています, フォトトランジスタ, および乾燥状態と濡潤状態間のプリズム反射変化
レベルタイプ	設計によっては連続式または分散式測定に対応しています	通常は1つの固定された高さでの点レベル検出
最適なユースケース	高EMIサイト, 長距離センシング, 専門研究, 危険または遠隔監視	純正タンク, 溢れ警報, ポンプ保護, コンパクトな機器, 水/オイル/冷却水検出
液体に近い電子機器	システムアーキテクチャによって最小化可能です	センサーには設置された場所に電気配線と出力があります
コストレベル	通常は繊維の準備のために高くなります, 尋問官, およびキャリブレーション	量産には通常、より低くシンプルです
取り付け	慎重な光ファイバールーティングが必要です, 保護, および光学セットアップ	ねじ込み式, フランジ付き, またはパネル取り付けの方がよりシンプルです
出力	外部機器による光信号の解釈	NPN, PNP, トランジスタ出力, リレーインターフェース, モデルによってはアナログオプションもあります
故障リスク	繊維断線, 曲げ損失, ファウリング, キャリブレーションドリフト, 液体屈折率変動	プリズムファウリング, バブル, コーティング, 誤った材料選択, 誤った配線, マウントエラー
買い手フィット	高度な計測機器や過酷な現場のエンジニアリングチーム	OEMエンジニア, 戦車メーカー, 機器ビルダー, そして単純なスイッチングを必要とする産業用買い手

どちらの技術を選ぶ前に実用的な購入確認を行ってください

光ファイバーや光電レベルセンシングを選ぶ前に, 実際の仕事を明確に定義します.

まずは, 連続レベル測定かポイント検出かを判断してください. 液体が一定の高さに達しているかどうかだけ知りたいなら, 光電点センサーの方が通常は簡単です. もしファイバーの長さに沿って測定が必要な場合, LPG検知の方がより関連性が高いかもしれません.

秒, 液体を確認しましょう. 水, 油, 燃料, 化学薬品, 泡, 粘着性のある液体, また、極低温液体は異なる挙動を示します. 光電センサー用, プリズムは信頼できる反射変化のために十分に清潔でなければなりません. ファイバーセンサー用, 屈折率やコーティングの状態は校正に影響を与えることがあります.

三番目, 設置のレビュー. 光電センサーはねじ山マウントを使うことがあります, フランジマウント, またはカスタムOEM構造. タンク壁の厚さ, シールガスケット, 向き, ケーブルの出口方向はすべての物質です. ファイバーセンサーは保護された経路と安定した位置が必要なので曲げる, 振動, 誤って引っ張っても誤信号は発生しません.

第 四, 信号インターフェースを確認しろ. 光電センサーはNPNで選択可能です, PNP, 通常は開いています, 通常は閉じています, またはPLCや制御基板に合わせた他の出力構成. 一部のプロジェクトでは、レベル関連の監視に4〜20 mAを必要とする場合があります, ただし、すべてのセンサータイプが同じ出力をサポートしているわけではないため、RFQで確認されるべきです.

最終的に, メンテナンスについて考えてみてください. どんな光学センサー面も重い堆積物の影響を受けることがあります, 結晶化, 気泡, 泡, または粘着性の残留物. 最高のセンサーは、初日から動作するものだけではありません, しかし、数か月の実際の稼働を経ても安定しているものが.

ホジェリーテックの位置

HojellyTekは、深センの光電光学センシングに特化した製造・輸出業者です, 液体レベル検出, およびOEM/ODMセンサーのカスタマイズ. 社内のR&Dチームは、機器用の実用的な光学レベルスイッチを必要とする買い手と協力しています, タンク, 自動化システム, および特殊な液体用途.

長周期格子ファイバーセンサーは、プリズムベースの光学レベルスイッチと同じ製品として提供していません. それらは異なる技術です. もしあなたのプロジェクトが本当に光ファイバーレベルのセンシングを必要とするなら, 光学的な尋問を評価するべきです, ファイバー包装, キャリブレーション, 危険区域の要件も慎重に設定しています.

プロジェクトがコンパクトなポイントレベルの検出を必要とする場合, 私たちのチームが濡れた資料のレビューをお手伝いします, 取り付けねじ, 配線, 出力タイプ, タンク構造, およびサンプル試験の必要性. 米国を含む市場向けの輸出プロジェクトを支援しています, 私たちは, そしてインド, OEM/ODMの議論はWhatsAppやメールで可能です.

よくある質問

長周期格子を用いた光ファイバー液位センサーとは何か?

長周期格子を用いた光ファイバー液位センサーは、液体が格子部分の一部を囲む際の光透過の変化を検出して液位を測定します. 液体の屈折率は光の結合や繊維内での失われ方を変えます, システムがレベルを推定できるようにしています.

長周期格子センサーは光電光学レベルセンサーとどのように異なるのでしょうか?

長周期格子センサーは光ファイバーを検出素子として使用し、透過率やスペクトル変化を測定します. 光電光学レベルセンサーは赤外線LEDを使用します, フォトトランジスタ, そしてプリズムチップで、ある時点でチップが乾いているか濡れているかを検出します.

光ファイバー液位センサーは本質的に安全ですか??

センシングファイバーはセンシングポイントで電流を必要としないため、本質安全システム設計をサポートできます. しかし, 本質安全はシステム全体の設計に依存します, 取り付け, エレクトロニクス, 囲い込み, および適用される危険区域要件.

光ファイバーレベルセンシングを選ぶべきタイミングはいつでしょうか?

サイトに強いEMIがある場合にファイバーオプティックセンシングを考えてみましょう, 長距離の送信, 危険区域制約, または光学照会装置や校正を正当化する特殊な測定ニーズ. 通常、低コストの点検出よりも高度な計測機器のために選ばれます.

光学液体レベルセンサーの主な故障モードは何ですか?

光ファイバーシステムは繊維断線の被害を受けることがあります, 曲げ損失, ファウリング, キャリブレーションドリフト, 屈折率の変動. 光電プリズムセンサーはコーティングの影響を受けることがあります, バブル, 粘着性のある液体, 誤った取り付け, 不適合の濡潤材料, またはNPN/PNP配線の誤り.

単純な光電光学レベルセンサーで十分な場合?

タンク満タンのように信頼性の高い点検出が必要な場合、単純な光電センサーで十分です, タンク空, 溢れ保護, またはポンプのドライラン防止. 通常は設置が簡単です, 配線しやすい, OEM機器やコンパクトタンクに対してよりコスト効率が良かった.

適切な光学レベルセンサーの選択について助けが必要です?

もし光ファイバーセンシングと実用的な光電レベルスイッチを比較しているなら, 液体タイプを送ってください, 戦車図面, 取り付け位置, 出力要件, およびHojellyTekへのターゲットアプリケーション. 私たちのチームは、単純な光学ポイントセンサーで十分なのか、それともより専門的なセンシングアプローチが必要かどうかを判断するお手伝いをいたします. WhatsAppやメールで見積もりや技術的なディスカッションをリクエストしてください.