(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射型内表面を有するアウタチューブであって、前記反射型内表面が光を反射することができ、且つ前記反射型内表面が位置する内部箇所への液体燃料の進入を可能にする、アウタチューブと、
アウタチューブ内に位置し、前記反射型内表面との間に一領域を有するインナチューブと、
インナチューブの外表面に装着された一組の光ファイバであって、当該光ファイバの組に含まれる各光ファイバが、前記反射型内表面に対向する光ファイバの各部分で露出する芯を有し、且つ前記各光ファイバの屈折率が、液体燃料の屈折率より低いが、当該領域に進入し得るあらゆるガスの気相形態の屈折率より高い、一組の光ファイバと
を備える光学燃料検出システム。
【請求項２】
光信号を送受信できる光学時間分域反射率測定ユニット
を更に備える、請求項１に記載の光学燃料検出システム。
【請求項３】
内部に液体が進入可能なスリーブと、スリーブ内に位置するインナ部材とを有する細長いハウジングであって、スリーブの内表面とインナ部材の表面との間に一領域が存在するハウジングと、
細長いハウジング内部に装着された一組の光ファイバであって、当該光ファイバの組に含まれる各光ファイバが芯とコーティングとを有し、当該芯の一部が前記各光ファイバの長さに沿って露出しており、当該露出部分が細長いハウジング内部の反射型表面に対向しており、当該反射型表面が光を反射できる、光ファイバの組と
を備える光ファイバ装置。
【請求項４】
反射型表面がスリーブの内表面であり、光ファイバの組がインナ部材の表面に装着される、請求項３に記載の光ファイバ装置。
【請求項５】
反射型表面がインナ部材の表面であり、光ファイバの組がスリーブの内表面に装着される、請求項３に記載の光ファイバ装置。
【請求項６】
反射型表面が、スリーブの内表面及びインナ部材の表面の両方を含み、前記光ファイバの組に含まれる光ファイバのうち、内側サブセットに属する光ファイバがインナ部材の表面に装着され、前記光ファイバの組に含まれる光ファイバのうち、内側サブセットと異なる外側サブセットに属する光ファイバがスリーブの内表面に装着される、請求項３に記載の光ファイバ装置。
【請求項７】
光ファイバの組に接続された光パルス生成ユニットであって、光パルスを生成することができ、且つ応答を受信して光信号の伝播時間を測定することができるユニットを更に備える、請求項３に記載の光ファイバ装置。
【請求項８】
前記長さが、容器内に位置する前記各光ファイバの一部である、請求項７に記載の光ファイバ装置。
【請求項９】
光パルス生成ユニットに接続されたデータ処理システムであって、光パルス生成ユニットが応答を受信するとタンク内の液体の量を特定するデータ処理システム
を更に備える、請求項７に記載の光ファイバ装置。
【請求項１０】
前記領域が、光ファイバの組と反射型内表面との間に空隙をつくっており、当該空隙が、反射型内表面と光ファイバの組との間の液垂れによるブリッジングを防止するのに十分な大きさを有する、請求項３に記載の光ファイバ装置。
【請求項１１】
光ファイバ検出器に光信号を送信する工程であって、当該検出器が、
光を反射することができる反射型内表面を内部に有し、且つ内部に液体が進入可能なスリーブと、
スリーブ内部に位置するインナ部材であって、前記反射型内表面とインナ部材の表面との間に一領域が存在するインナ部材と、
インナ部材の表面に沿って装着された一組の光ファイバであって、当該光ファイバの組に含まれる各光ファイバが内芯とコーティングとを有し、内芯の一部が当該各光ファイバの長さに沿って露出しており、当該露出部分が前記反射型内表面に対向する、光ファイバの組と
を備える工程、
光信号に対する応答を受信して受信された応答を形成する工程、及び
前記応答を処理して液体を検出する工程
を含む、液体検出方法。
【請求項１２】
前記処理する工程が、
受信された応答を受けて光信号の伝播時間を決定し、測定された光信号伝播時間を形成する工程、及び
測定された光信号伝播時間に基づいて容器内の液体の量を特定する工程
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記処理する工程が、
受信された応答に基づいて液体の有無を特定する工程
を含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバデバイス及びシステムに関し、特に液体検出方法及び装置に関する。具体的には、本発明は、燃料タンク内の燃料を検出するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パイロットが航空機の燃料タンク内に存在する燃料の量を知ることは重要である。燃料の量は、飛行の燃料消費を確認するために使用される。航空機の燃料タンク内の燃料レベルの測定は、燃料ゲージなどの燃料測定システムを使用して行うことができる。これらのシステムは、送出ユニット及びインジケータを含む。送出ユニットは、例えば、可変レジスタに接続された浮きとすることができる。インジケータは、燃料タンク内に存在する燃料の量のアナログ読み出し又はデジタル表示とすることができる。
航空機において、容量プローブは送出ユニットの別の例である。複数のプローブを燃料タンクの内部に取り付けることができ、低電圧コンデンサが存在する。燃料は、プローブのコンデンサの間を通過する。異なる燃料レベルに異なるコンデンサが存在する。このような種類のシステムでは、静電容量はタンク内の燃料の高さに比例する。静電容量の値を受け取ることにより、燃料タンク内に存在する燃料の量を定量することができる。しかしながら、この部品を用いるには、この部品とそのための配線をタンク内に配置することが必要となる。
【０００３】
プローブの信頼性は高いとはいえ、プローブは時に故障し、メンテナンスのために航空機の使用を停止する必要がある。一又は複数のプローブの取り換えには数日を要する。それにより、航空機はこの種のメンテナンスの間は利益を生まない。したがって、メンテナンスの必要を低減する燃料検出のための方法及び装置を有することは有利である。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の有利な実施形態により、光学燃料検出システムのための方法及び装置が提供される。光学燃料検出システムは、アウタチューブ、インナチューブ、及び一組の光ファイバを備える。アウタチューブは、光を反射することができる反射型内表面を有し、当該反射型内表面が位置するアウタチューブの内部領域には液体燃料が進入可能である。インナチューブはアウタチューブ内に位置し、反射型内表面との間には一領域が存在する。一組の光ファイバは、インナチューブの外表面に装着される。各光ファイバは、反射型内表面に対向する光ファイバの各部分において露出する芯を有し、光ファイバの屈折率は、液体燃料より低いが、当該領域に進入し得るあらゆるガスの気相形態より高い。
【０００５】
本発明の別の有利な実施形態による光ファイバ装置は、細長いハウジング及び一組の光ファイバを備えている。細長いハウジングは、内部に液体を進入させることが可能なスリーブと、当該スリーブの内部に位置するインナ部材を有し、スリーブの内表面とインナ部材の表面の間には一領域が存在している。一組の光ファイバは細長いハウジングの内部に装着される。当該光ファイバの組に含まれる各光ファイバは、芯とコーティングとを有し、この芯の一部は各光ファイバの長さに沿って露出して、細長いハウジングの内部で反射型表面に対向し、反射型表面は光を反射することができる。
【０００６】
本発明のまた別の有利な実施形態では、液体検出方法が提示される。光信号が、光ファイバ検出器に送信されるもので、この検出器は、内側に、光を反射することができる反射型内表面を有するスリーブを備え、且つ液体を内部に進入させることができる。スリーブの内部にはインナ部材が配置され、反射型内表面とインナ部材の間には一領域が存在する。インナ部材の表面に沿って一組の光ファイバが装着され、当該光ファイバの組に含まれる各光ファイバが内部の芯とコーティングとを有し、内芯の一部は各光ファイバの長さに沿って露出しており、当該部分は反射型内表面に対向している。光信号に対する応答が受信されると受信応答が形成される。この応答を処理することにより液体が検出される。
【０００７】
本発明の特徴、機能、及び利点は、本発明の種々の実施形態により個別に達成可能であるか、又は他の実施形態において組み合わせて達成可能である。これについて、後述の説明及び図面により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
新規の機能と考えられる本発明の特徴は、請求の範囲に規定される。しかしながら、本発明自体と、本発明の好適な使用モード、更なる目的及び利点は、添付図面と併せて本明細書に記載の有利な実施形態の下記詳細な説明を参照することにより、最もよく理解することができるであろう。
【図１】有利な一実施形態を実施できる航空機の製造及び点検方法を示すフローチャートである。
【図２】有利な一実施形態による航空機のブロック図である。
【図３】有利な一実施形態による光ファイバ燃料検出システムを示す図である。
【図４】本発明の例示的一実施形態によるデータ処理システムの図である。
【図５】有利な一実施形態による光ファイバ検出器の位置を示す図である。
【図６】有利な一実施形態による光ファイバ燃料検出器の図である。
【図７】有利な一実施形態による光ファイバ検出器の断面を示す図である。
【図８】有利な一実施形態による光ファイバケーブルの断面を示す図である。
【図９】有利な一実施形態による燃料タンク内の光ファイバ燃料検出器を示す図である。
【図１０】有利な一実施形態による光ファイバ検出器の製造方法を示すフローチャートである。
【図１１】有利な一実施形態による燃料タンク内の燃料の量を特定する方法を示すフローチャートである。
【図１２】有利な一実施形態による燃料の有無を検出する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面をさらに詳細に参照して、図１に示す航空機の製造及び点検方法１００、並びに図２に示す航空機２００の観点から、本発明の実施形態について説明する。図１は、有利な一実施形態による航空機製造及び点検方法を示す図である。例示的な航空機製造及び点検方法１００は、製造前に、図２の航空機２００の仕様及び設計１０２と、材料調達１０４とを含むことができる。製造段階では、図２の航空機２００の、部品及びサブアセンブリの製造１０６とシステムインテグレーション１０８とが行われる。その後、図２の航空機２００は、認可及び納品１１０のうえ就航１１２される。顧客により就航される間、図２の航空機２００は定期的なメンテナンス及び点検１１４を受け、これには、改修、再構成、改装、及びその他のメンテナンス又は点検が含まれる。
航空機の製造及び点検方法１００の工程の各々は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータによって実施又は実行することができる。このような実施例において、オペレータは顧客であり得る。本明細書の目的のために、システムインテグレータには、限定しないが、任意の数の航空機製造者と主要システムの下請業者とが含まれ、第三者には、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者が含まれ、オペレータには、航空会社、リース会社、軍事団体、行政法人などが含まれる。
【００１０】
図２は、有利な一実施形態を実施できる航空機の線図を示す。この実施例では、航空機２００は、図１の航空機製造及び点検方法１００により製造されたものであり、システム２０４内の複数のシステム及び内装２０６と共に機体２０２を含むことができる。システム２０４の例には、推進システム２０８、電気システム２１０、油圧システム２１２、環境システム２１４、及び燃料システム２１６のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空業界の一実施例を示したが、本発明の原理は自動車産業などの他の産業にも適用可能である。
本発明により具現化される装置及び方法は、図１の製造及び点検方法１００の一又は複数の段階において利用することができる。例えば、図１に示す部品及びサブアセンブリの製造１０６段階において製造される部品又はサブアセンブリは、航空機２００が図１の就航１１２の段階にある間に製造される部品又はサブアセンブリと類似の方法で製作又は製造することができる。更に、実質的に航空機２００のアセンブリを効率的に行うか、又は航空機２００のコストを低減することにより、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせを、例えば図１の部品及びサブアセンブリの製造１０６、及びシステムインテグレーション１０８などの製造段階で利用することができる。同様に、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせを、航空機２００が図１の就航１１２段階にある間に、例えば、限定しないが、図１のメンテナンス及び点検１１４に利用することができる。一実施例では、光ファイバデバイスの有利な一実施形態を、燃料システム２１６又は油圧システム２１２に導入することができる。液体の有無又は液体の量を検出することが望まれるあらゆる用途に、本発明の様々な実施形態を使用することができる。
【００１１】
有利な種々の実施形態は、現行の燃料システムが、燃料タンク内における液体燃料の高さを測定するために静電容量プローブを使用することを認識する。静電容量プローブは、燃料タンク内に延びる部品及び配線を含む。これらの実施形態はまた、現行の燃料の静電容量を用いた燃料検出プローブ及びそれらの配線も時として故障し、交換のためのメンテナンスに時間と労力が必要になることを認識する。この種のシステムは、航空機の重量増加にも繋がる。
したがって、本発明の有利な種々の実施形態は、光ファイバ検出器を用いて液体を検出するための方法及び装置を提供する。一実施形態では、光ファイバ装置は、スリーブ、インナ部材、及び一組の光ファイバを備える。スリーブは内部に、光を反射することができる反射型内表面を有し、且つその内部には液体が進入可能である。
【００１２】
インナ部材はスリーブ内に位置し、インナ部材の表面とスリーブの反射型内表面との間には一領域が存在する。更に、光ファイバの組は、インナ部材の表面に沿って装着された一又は複数のファイバからなる組である。各光ファイバは、芯及びコーティングを有し、芯の一部は各光ファイバの長さに沿って露出する。このような実施例では、当該部分は反射型内表面に対向する。
スリーブは、流路を有する細長い部材である。このような実施例では、スリーブはチューブの形態を採る。このような実施例において、インナ部材は、流路を有する細長い部材の形態を採る。このインナ部材は、例えば、スリーブ内部に、スリーブと同心に配置されるチューブとすることができる。他の実施例では、このインナ部材は、ロッドのような、流路を有さない細長い部材とすることができる。
【００１３】
例示的な種々の実施形態では、光ファイバ検出器は様々な形態を採ることができる。例えば、光ファイバ検出器は、燃料の有無を検出するために使用される光ファイバ燃料センサとすることができる。他の実施例及び実施形態では、光ファイバ検出器は、燃料タンク内に存在する燃料の量を特定するために使用可能な光ファイバ燃料プローブとすることができる。
【００１４】
図３は、有利な一実施例による光ファイバ燃料検出システムを示している。この実施例では、光ファイバ燃料検出システム３００は、光ファイバ検出器３０２、光学時間分域反射率測定ユニット３０４、及び燃料情報システム３０６を含む。光ファイバ検出器３０２は燃料タンク３０８内に位置している。
光ファイバ検出器３０２は、一組の一又は複数の光ファイバ検出器である。光ファイバ検出器３０２を使用して、燃料タンク３０８内の燃料の有無を特定又は感知することができる。加えて、又は別の構成として、光ファイバ検出器３０２を使用して、燃料タンク３０８内に存在する燃料の量を特定することができる。
【００１５】
光学時間分域反射率測定ユニット３０４は、光ファイババス３１０により光ファイバ検出器３０２に接続される。光ファイババス３１０は、一又は複数の光ファイバケーブルを含むことができる。特定の用途では、光ファイババス３１０は、光ファイバ検出器３０２の一部である光ファイバケーブルの続き又は延長部とすることができる。光学時間分域反射率測定ユニット３０４は、光ファイババス３１０を通して光信号３１２を送信する。このユニットは、応答３１４として燃料タンク３０８内の光ファイバ検出器３０２から送信された光信号３１２の往復時間を測定する。光学時間分域反射率測定ユニット３０４は、応答３１４の検出に少量の光しか必要としない。例えば、応答３１４は、光信号３１２の強度のわずか０．１パーセントに相当する程度である。一部の実施形態では、ソフトウェア及び／又はハードウェアを含むように光学時間分域反射率測定ユニット３０４を変更することにより、光信号３１２と比較した応答３１４の強度を特定することもできる。このデータにより、光学時間分域反射率測定ユニット３０４は、燃料情報システム３０６に対し、処理のために応答３１４及び／又は往復時間などのその他情報を送信することができる。
燃料情報システム３０６は、光学時間分域反射率測定ユニット３４０により受信された情報及び応答を処理する装置又はデバイスである。この処理には、例えば、オシロスコープによる表示と類似の形態で応答３１４を提示することが含まれる。他の実施例では、燃料情報システム３０６は、光学時間分域反射率測定ユニット３０４が返したデータに基づいて燃料タンク３０８内部に存在する燃料の量を特定できる情報を提示することができる。加えて、このような実施例では、燃料情報システム３０６により、燃料タンク３０８内の燃料の有無を特定することができる。
【００１６】
燃料情報システム３０６は、図２の航空機２００のような航空機に搭載された、コンピュータ、又は飛行制御システムの一部とすることができる。燃料タンク３０８内に存在する燃料の量の特定において、燃料情報システム３０６は、燃料タンク３０８内に適切に配置された光ファイバ検出器３０２により不規則な形状の燃料タンク内に存在する燃料の量を計算するための種々の工程を含むことができる。燃料情報システム３０６は、燃料タンク３０８内に残る燃料の量を定量するために、燃料タンク３０８の形状を考慮する工程を含むことができる。更に、燃料情報システム３０６は、初回使用前のベースラインを形成するため、又は燃料読み取りの精度を維持するための、較正工程を実行することもできる。燃料情報システム３０６によって供給される読み取りは、提示前に統合又は平均化することができ、且つ異なる時間間隔で提供することができる。
このような実施例では、光ファイバ検出器３０２を使用して燃料タンク３０８内の燃料を検出する。他の有利な実施形態では、光ファイバ検出器３０２を使用して他の液体を検出することができる。例えば、光ファイバ検出器３０２を使用して、容器内の水の有無又は油圧システムのリザーバ内の作動液の有無を検出することができる。燃料タンク内の燃料の検出の説明は、例示を目的に提示しているのであり、光ファイバ検出器３０２の使用方法を限定するものではない。
【００１７】
図４は、本発明の例示的な一実施形態によるデータ処理システムを示す。この例示的実施形態では、データ処理システム４００は、通信ファイバ４０２を含み、この通信ファイバ４０２は、プロセッサユニット４０４、メモリ４０６、固定記憶装置４０８、通信ユニット４１０、入力／出力（Ｉ／Ｏ）ユニット４１２、及びディスプレイ４１４の間の通信を可能にする。データ処理システム４００を使用して、図３の燃料情報システム３０６を導入することができる。特に、図３の燃料情報システム３０６の工程は、データ処理システム４００上で、液体検出のための指令又はコンピュータで使用可能なプログラムコードとして実行することができる。図示の実施形態では、液体の検出は、液体の量、液体の有無、及び／又は液体の有無の特定を含み得る。
プロセッサユニット４０４は、メモリ４０６内にローディング可能なソフトウェアの指令を実行する機能を有する。プロセッサユニット４０４は、用途に応じて、一又は複数のプロセッサからなる組、或いは多重プロセッサコアとすることができる。更に、プロセッサユニット４０４は、単一チップ上にメインプロセッサと二次プロセッサとが共存する一又は複数の異種プロセッサシステムを用いて実施することができる。別の実施例として、プロセッサユニット４０４は、同種のプロセッサを複数個含む対称な多重プロセッサシステムとすることができる。
【００１８】
このような実施例において、メモリ４０６は、例えば、ランダムアクセスメモリとすることができる。固定記憶装置４０８は、用途に応じて様々な形態を採ることができる。例えば、固定記憶装置４０８は、一又は複数の部品又はデバイスを含むことができる。例えば、固定記憶装置４０８は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書き換え可能光ディスク、書き換え可能磁気テープ、又は上記のうちの一部の組み合わせとすることができる。固定記憶装置４０８によって使用される媒体は取り外し可能なものでもよい。例えば、取り外し可能なハードディスクを固定記憶装置４０８に使用することができる。
このような実施例では、通信ユニット４１０により、他のデータ処理システム又はデバイスとの通信が行われる。このような実施例では、通信ユニット４１０はネットワークインターフェースカードである。通信ユニット４１０は、物理的通信リンク及び無線通信リンクの一方又は両方を使用することにより通信を行うことができる。
【００１９】
入力／出力ユニット４１２により、データ処理システム４００に接続可能な他のデバイスを用いたデータの入出力が可能になる。例えば、入力／出力ユニット４１２は、キーボード及びマウスによるユーザ入力のための接続を提供することができる。更に、入力／出力ユニット４１２は、プリンタに出力を送信することができる。ディスプレイアダプタ４１４は、ユーザに対して情報を表示するメカニズムを提供する。ディスプレイアダプタ４１４は、航空機のコックピット及び／又はクルーピットステーション内のディスプレイに接続することができる。このような実施例では、入力／出力ユニット４１２を使用して、図３の光学時間分域反射率測定ユニット３０４から情報を受信することができる。更に、この部品を使用して、図３の光学時間分域反射率測定ユニット３０４から図３の光ファイバ検出器３０２への信号送信を制御することができる。
オペレーションシステム及びアプリケーション又はプログラムのための指令は固定記憶装置４０８上に位置する。これらの指令は、メモリ４０６内にローディングし、プロセッサユニット４０４によって実行することができる。異なる実施形態の工程は、コンピュータで実行される指令を用いてプロセッサユニット４０４により実行することができ、これらの指令はメモリ４０６などのメモリ内に置くことができる。これらの指令は、コンピュータで使用可能なプログラムコード又はコンピュータで読み取り可能なプログラムコードと呼ばれ、プロセッサユニット４０４内のプロセッサによって読み取って実行することができる。コンピュータで読み取り可能なプログラムコードは、例えばメモリ４０６又は固定記憶装置４０８のような、物理的な又は有形の、コンピュータで読み取り可能な媒体上に具現化することができる。
【００２０】
図５は、有利な一実施形態による光ファイバ検出器の配置を示す。この特定の実施例では、燃料タンク５００は不規則な形状を有する。燃料タンク５００は、燃料タンク５００の位置により不規則な形状を有している。例えば、燃料タンク５００は航空機の翼又はその他の領域に位置することができる。加えて、不規則な形状は、燃料タンク５００の異なるセクションが互いに相互接続することにより生じている場合もある。燃料は、航空機によって使用されているとき、一のセクションから別のセクションへとポンピングすることができる。
この実施例では、燃料タンク５００内には光ファイバ検出器５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０が存在する。図示の燃料タンク５００は部分的に充填されており、セクション５１２及び５１４に液体を有している。燃料タンク５００のセクション５１６には気相、即ち燃料の不足分が存在する。
【００２１】
光ファイバ検出器５０２及び５０４は、燃料タンク５００内に存在する燃料の量を特定又は定量するために使用される検出器である。光ファイバ検出器５０６、５０８、及び５１０は、燃料タンク５００の異なるセクション内における燃料の有無を検出するために使用される検出器である。
光ファイバ検出器５０８は、燃料タンク５００が一杯になったときを決定するために使用することができる。この種の検出は、航空機の燃料補給時に有用である。光ファイバ検出器５０６及び光ファイバ検出器５１０は、燃料タンク５００のそれぞれの部分に燃料が存在しなくなったときを決定するために使用される。この種の検出器は、燃料タンク５００の異なる部分に配置されて、それらの部分に燃料が存在しなくなったときを決定する。言うまでもなく、用途に応じて、光ファイバ検出器５０２及び５０４が利用される場合に、それらの検出器を同じ目的に使用することができる。
【００２２】
燃料タンク５００の図５に示す構成は、説明のみを目的として提示されており、光ファイバ検出器を導入できるアーキテクチャを限定するものではない。異なる実施例に示した異なる光ファイバ検出器は、開口しているか閉じているかを問わず、あらゆる種類の容器に使用することができる。
【００２３】
図６は、有利な一実施形態による光ファイバ燃料検出器を示す。この実施例の光ファイバ検出器６００は、図３の光ファイバ検出器３０２に使用できる光ファイバ検出器の一実施例である。光ファイバ検出器６００は、チューブアセンブリ６０２を含み、この実施例のチューブアセンブリ６０２は、インナチューブ６０４とアウタチューブ６０６とを含んでいる。この実施例では、アウタチューブ６０６の端部６０２は開口しており、アウタチューブ６０６内に液体を進入させることができる。このような実施例では、端部６０２に、アウタチューブ６０６への液体の進入を可能にする単一の開口又は出入り口が示されているが、異なる位置の出入り口を使用してもよい。更に、用途によっては、アウタチューブ６０６の長さに沿って複数の開口又は出入り口を構成又は形成してもよい。光ファイバ検出器６００は装着アセンブリ６０８も含み、このアセンブリは、光学検出器を燃料タンクなどのパーツ又は部品に装着するための構造を提供する。装着アセンブリ６０８は、光ファイバ検出器６００を、光ファイバケーブル６１０のような光ファイバケーブルに接続するコネクタにもなる。
この実施例では、チューブアセンブリ６０２内部に一組の光ファイバ（図示しない）が配置されている。当該光ファイバの組は、一又は複数の光ファイバである。光ファイバとは、その長さに沿って光を導いて伝播させるように設計されたファイバ又はケーブルである。これらのファイバはガラス又はプラスチックファイバから作製することができ、光ファイバは信号を伝送することができる。
【００２４】
この実施例では、光ファイバ検出器６００は光ファイバケーブル６１０に接続される。光ファイバケーブル６１０は、一組の光ファイバを含んでいる。光ファイバの組は、一又は複数のファイバである。光ファイバケーブル６１０は、チューブアセンブリ６０２内部で光ファイバの組に接続される別個のケーブルでもよい。別の構成では、このような実施例の光ファイバケーブル６１０は、チューブアセンブリ６０２内部の光ファイバの組の延長部又は続きとすることができる。
【００２５】
図７は、有利な一実施形態による光ファイバ検出器の断面を示す。この実施例では、断面は図６の線７−７に沿うものである。チューブアセンブリ６０２は、アウタチューブ６０６及びインナチューブ６０４を含む。チューブアセンブリ６０２内部に縦方向に装着された光ファイバ７０４、７０６、及び７０８が示されている。光ファイバ７０４、７０６、及び７０８は、インナチューブ６０４の表面７１０に装着されている。このような実施例では、アウタチューブ６０６及びインナチューブ６０４は、二つの同心のチューブである。このような実施例では、アウタチューブ６０６の一端は開口しており、インナチューブ６０４の表面７１０とアウタチューブ６０６の表面７１４の間の領域７１２に液体が進入できる。
このような実施例では、表面７１４は反射型表面である。このような実施例では、表面７１０は非反射型である。言うまでもなく、用途によっては、表面７１０も反射型とすることができる。更に、アウタチューブ６０６の表面７１４に垂直に対向するか又は取り巻く側において、光ファイバ７０４、７０６、及び７０８の表面７１６、７１８、及び７２０の一部を、構築又は除去することができる。これらの光ファイバの表面又はコーティングは、液体に曝され得る光ファイバの長さ又は部分に沿って除去される。
【００２６】
このような実施例では、較正のために単一の光ファイバが構成されるか又は含まれる。この種の光ファイバのコーティングはいずれの部分も除去されることがないか、又はリフレクタに取り付けられている光ファイバの端部で除去される。他の用途では、異なる光ファイバの全てを端部でリフレクタに取り付けることにより、光学燃料測定システムを較正するために液体が存在しない場合も、戻り信号を供給することができる。
シリンダ状のアウタチューブ６０６が示されているが、異なる形状を有する他の種類のスリーブも使用できる。例えば、スリーブの断面は、円形の代わりに、五角形、六角形、又は八角形とすることができる。インナチューブ６０４の断面の形状も変えることができる。更に、インナチューブ６０４は、用途に応じて他の形態を取ることができる。例えば、用途によってはロッド又は中実の部材も使用できる。
【００２７】
このような実施例では、スリーブ及びインナチューブの形状は、互いに異なっていてもよく、同じでもよい。断面に選択される特定の形状は、インナチューブがアウタスリーブ内に嵌合し、且つ光ファイバが装着される表面に対向する反射型表面にファイバが位置合わせされるように、選択される。
更に、使用される光ファイバの数を用途に応じて変更することができる。光ファイバを一つだけ使用してもよく、又は五つの光ファイバを使用してもよい。光ファイバを追加することにより、冗長性が付与され、結果の全てがほぼ同じとなるかどうかを判定することによりエラーチェック機能が付与される。
【００２８】
図８は、有利な一実施形態による光ファイバケーブルの断面を示す。この実施例では、光ファイバ８００は、図７の光ファイバ７０４、７０６、又は７０８のような光ファイバの一実施例である。光ファイバ８００は、図７のインナチューブ６０４に類似のインナチューブ８０４の表面８０２に取り付けられている。光ファイバ８００は、芯８０６及びコーティング８０８を有する。芯８０６は、導電性の芯であり、光ファイバ８００の長さに沿って光信号を伝播させる。コーティング８０８は、芯８０６に沿って伝わる光を、光が芯８０６から逸れないように、反射させるか又は跳ね返すことができる。
しかしながら、このような実施例では、コーティング８０８は芯８０６の全体を覆ってはおらず、アウタチューブ８１２の表面８１０に対向するコーティング８０８部分はない。コーティング８０８のこの部分は除去することができるか、又は光ファイバ８００をこのような構成に製造することができる。
【００２９】
図示の実施例では、コーティング８０８の約半分が除去されているか、又は光ファイバ８００に存在しない。除去されるコーティング８０８の量は用途によって異なる。用途に応じて、芯８０６の露出部分を増やしたり減らしたりすることができる。このような実施例では、光ファイバ８００は、燃料タンク内に存在し得るあらゆる気相雰囲気より高い屈折率を有するように選択される。
前記屈折率は、燃料の屈折率より低く設定される。言うまでもなく、他の用途において、他の液体が使用される場合、当該屈折率は検出対象の液体の屈折率より低くなるように選択される。光ファイバ８００に対するこのような屈折率の選択は、ファイバが液体により覆われていない限り、ファイバの露出部分から逃げる光を防止又は最小化するために行われる。光ファイバ８００の一部が液体で覆われているとき、光ファイバ８００を伝わる光信号は、液体を介して表面８１０に伝わり、芯８０６に向かって反射され、光学時間分域反射率測定ユニットに戻る。
【００３０】
表面８１０は、多数の異なる方法で反射型にすることができる。例えば、硬度に研磨されたアルミニウムの表面を、アウタチューブ８１２の表面８１０にコーティングすることができる。別の実施例では、アウタチューブ８１２はクロムめっきを有することができる。更に、アウタチューブ８１２及びインナチューブ８０４の組成は、様々な形態を採ることができる。このような実施例では、これらのチューブに複合材料を使用することができる。他の用途では、重量を考慮して、アルミニウムなどの他の材料を用いてチューブを作製することができる。
表面８１０と芯８０６との間の距離８１４も、用途に応じて変化させることができる。このような実施例では、距離８１４は、液垂れによる表面間のブリッジングを防止するように選択されており、これにより燃料の有無の誤認又は燃料タンク内に存在する燃料の量の誤認が防止される。このような実施例では、較正のために、単一の光ファイバが構成されるか、又は含まれる。この種の光ファイバは、コーティング除去部分を持たないか、又はリフレクタに取り付けられている光ファイバの端部のコーティングが除去される。他の用途では、戻り信号を供給するために、光学燃料測定システムを較正するために液体が存在しない場合も、種々の光ファイバの全てを端部でリフレクタに取り付けることができる。
【００３１】
次に図９は、有利な一実施形態による、燃料タンク内の光ファイバ燃料検出器を示している。光ファイバ検出器９００は、図６の光ファイバ検出器６００のような光ファイバ検出器を用いて実施することができる。この実施例では、光ファイバ検出器９００は、燃料タンク９０２のような容器内に位置する。燃料タンク９０２のセクション９０４には液体燃料が存在する。セクション９０４内の液体とセクション９０６内の気体とのインターフェースは表面９０８である。
このような実施例では、光学時間分域反射率測定ユニット９１０が、光ファイバケーブル９１４により経路９１３に沿って光ファイバ検出器９００のチューブアセンブリ９１５に光信号９１２を送信する。光信号９１２は、インナチューブ９１８に取り付けられた光ファイバ９１６内部の経路９１３に沿って伝わり、表面９０８に達する。
【００３２】
表面９０８に達すると、光信号９１２は、経路９１３に沿って表面９０８を越えてアウタチューブ９２４の表面９２２に伝わる。光信号９１２は、表面９２２によって反射されて表面９０８に戻り、光ファイバ９１６内の光ファイバケーブル９１４を経路９１３に沿って伝播して光学時間分域反射率測定ユニット９１０に戻る。この実施例では、光信号９１２が取る経路９１３を分かり易く示すために、光ファイバを一つだけ示している。
このような実施例では、光ファイバの屈折率がセクション９０４内の液体の屈折率より低いことにより、光信号９１２はセクション９０４内の液体の表面９０８で反射される。液体の屈折率がファイバの屈折率と等しい場合、光信号９１２は光ファイバから液体中に入る。光ファイバの屈折率は、チューブアセンブリ９１５内の領域に入り得るあらゆる気体の屈折率よりも高く選択される。この屈折率を液体よりも低く選択することにより、光信号９１２は、液体の表面に到達すると、光ファイバ９１６に沿って伝播を続けるのではなく、表面に沿って伝播する。この屈折率をセクション９０６内の気体より高く選択することにより、露出した芯内を伝播する光信号９１２を保持し、光信号９１２の損失を回避することができる。
【００３３】
この実施例では、光信号９１２は距離９２６を伝わる。この距離９２６は距離９２８より小さく、距離９２８は光ファイバ検出器９００内の光ファイバ９１８の長さである。光学時間分域反射率測定ユニット９１０から光ファイバケーブル９１４及び距離９２８を通過して戻るまでの時間に基づいて、光学時間分域反射率測定ユニット９１０は、光ファイバ検出器９００までの往復距離を特定する。この距離と、燃料タンク９０２内に液体が存在しない場合に予測される距離とを比較することができる。
このような実施例では、燃料が存在しないとき、光信号９１２は、光ファイバケーブル９１４及びチューブアセンブリ９１５内の光ファイバの長さ全体を伝わって光学時間分域反射率測定ユニット９１０に戻る。距離９２８に沿った光信号９１２のこのような伝播を使用して、測定システムを較正し、更には燃料タンク９０２が空になるときを決定することができる。この種の較正は、光ファイバケーブル９１４内の光ファイバの端部にリフレクタが用いられる場合に行われる。他の光ファイバの端部にリフレクタを用いることが望ましくない場合、他の実施形態において、較正のみを目的とする単一の光ファイバを利用することができる。このようにして、光学時間分域反射率測定ユニット９１０と光ファイバ検出器９１０との間を伝わるのにかかる時間の差を計算することにより、燃料タンク９０２内の燃料の量を特定することができる。
光ファイバ検出器９００を使用して液体の有無を検出する場合、光ファイバ検出器９００は、液体が存在しない場合は光信号９１２が戻ってこないように構成される。液体中に進入して光信号９１２を上述の経路に沿って伝播させる光ファイバ９１６の部分が無い場合、液体は存在しないとみなされる。別の構成では、光信号９１２が戻ってくる場合、光信号９１２の力又は強度が、液体が存在することを示すレベルとなる。
【００３４】
図１０は、有利な一実施形態による光ファイバ検出器の製造方法を示すフローチャートである。
本方法は、一組の光ファイバをインナチューブの外表面上に取り付けることにより開始される（工程１０００）。当該光ファイバの組は、用途に応じて一又は複数のファイバとすることができる。
【００３５】
本方法では、次いで、装着アセンブリにインナチューブアセンブリを取り付ける（工程１００２）。したがって、本方法では、インナチューブ上にアウタチューブをスライドさせてアウタチューブを装着アセンブリに取り付け（工程１００４）、本方法はその後終了する。このような実施例では、アウタチューブは、インナチューブとアウタチューブとの間の領域に液体を進入させる一又は複数の出入り口を有する。
【００３６】
図１１は、有利な一実施形態による燃料タンク内の燃料の量を特定する方法を示すフローチャートである。図１１に示される方法は、図４のデータ処理システム４００のようなデータ処理システムにおいて実施することができる。
本方法は、光ファイバ検出器に光パルスを送ることにより開始される（工程１１００）。工程１１００は、図３の光学時間分域反射率測定ユニット３０４のような光学時間分域反射率測定ユニットに対して、光パルスを生成するための信号を送信することにより実行することができる。その後、光パルスが反射されて戻ってくるまでの時間を検出する（工程１１０２）。
【００３７】
次に、検出された時間を使用して経路の長さを計算する（工程１１０４）。光パルスが伝わる経路の長さは、燃料によって光パルスが経路の途中で反射されることがない場合に光ファイバ検出器の長さ全体を伝わるために必要な時間と、実際の時間を比較することによって決定することができる。次いで存在する燃料の量が特定され（工程１１０６）、本方法はその後終了する。存在する燃料の特定は、静電容量検出器に現在用いられている種々の方法及びアルゴリズムを使用することにより行うことができる。
【００３８】
図１２は、有利な一実施形態による燃料の有無の検出方法を示すフローチャートである。図１２に示す本方法は、図４のデータ処理システム４００のようなデータ処理システムにおいて実施することができる。
本方法は、光ファイバケーブルにより光パルスを送ることにより開始される（工程１２００）。その後、戻り信号が検出されるかどうかを判定する（工程１２０２）。このような実施例では、応答が光の何らかの閾値レベルを超える場合に戻り信号が検出される。燃料が存在しないとき、光は光ファイバケーブルを通過し、光パルスは反射されずに戻ってこないか、又はいくらか減じた光の量が戻ってくることにより、燃料が存在しないことが示される。戻り信号が検出されると、燃料が存在することが示され（工程１２０４）、本方法はその後終了する。
【００３９】
工程１２０２では、戻り信号が検出されない場合に燃料がないことが示され（工程１２０６）、本法はその後終了する。
図１２に示す方法は、存在する燃料の量を特定するために使用される検出器においても実施することができる。燃料がない場合、信号はやはり戻ってこない。
【００４０】
このような実施例では、航空機の重量を低減するためにチューブが使用される。異なる光検出器を燃料タンク又は多数の異なる燃料タンク内の異なる位置に配置することができる。例えば、航空機は、特定の順序で空になる４〜５の燃料タンクを有することができる。更に、タンクの燃料補給も特定の順序で行うことができる。
このような実施例では、使用に応じてプローブの長さを変えることができる。燃料の有無を検出するセンサとして使用する場合、光ファイバ検出器の長さはわずか０．２５インチとすることができる。燃料の量を特定するために使用する場合、光ファイバ検出器の長さは、例えば５〜６フィートとすることができる。
【００４１】
このように、異なる実施形態により、液体を検出するための方法及び装置が提供される。検出対象は、燃料の有無又は燃料の量である。内部に反射型内表面を有するスリーブを備えた光ファイバ検出器に光信号が送信され、前記内表面は光を反射することができ且つスリーブ内部には液体が進入可能である。スリーブ内にはインナ部材が位置し、反射型内表面とインナ部材との間には一領域が存在する。インナ部材の表面に沿って一組の光ファイバが装着され、当該光ファイバの組に含まれる各光ファイバは内芯とコーティングとを有し、内芯の一部は当該各光ファイバの長さに沿って露出し、当該露出部分は反射型内表面に対向する。光信号に対する応答が受信されて、受信された応答を形成する。このような応答を処理することにより液体が検出される。
種々の有利な実施形態は、現在利用可能な燃料検出システムより軽量な材料を用いて製造されたプローブにより液体を検出することができる。更に、種々の有利な実施形態は、容器内に配置される燃料タンクなどの部品の故障の可能性が低下することにより、システムの信頼性を高めることができる。種々の実施形態に使用される光ファイバは、容量性の燃料検出システムに起こり得る腐食の問題を有さない。結果として、燃料検出器の交換に要する時間及び費用が低減する。
【００４２】
種々の有利な実施形態の記載は、例示及び説明を目的として提示したものであり、本発明を開示された形態に制限又は限定することを意図していない。当業者であれば多数の修正又は変形例が可能であることが分かるであろう。更に、種々の有利な実施形態は、他の有利な実施形態とは異なる利点を提供することができる。例えば、図示された実施形態では光ファイバがインナチューブ又はインナ部材に装着されているが、光ファイバはアウタチューブ又はスリーブに装着することもできる。光ファイバの、インナチューブ又はインナ部材に対向している部分は、光ファイバの芯を露出させるように構成光される。この種の実施形態では、反射型表面を有するインナチューブ又はインナ部材が構築又は構成され、アウタチューブ又はスリーブは反射型内表面を有する必要がない。
言うまでもなく、他の実施形態では、光ファイバは、アウタチューブ又はスリーブの内表面、及びインナチューブ又はインナ部材の外表面の両方に配置することができる。この種の実施形態では、両表面は反射型に構成される。選択された一又は複数の実施形態は、本発明の原理及び実際の用途を最もよく説明し、且つ当業者には、本発明には特定の用途に合わせて様々に修正した種々の実施形態が可能であることが理解できるように、選択及び説明されている。
また、本発明は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
反射型内表面を有するアウタチューブであって、前記反射型内表面が光を反射することができ、且つ前記反射型内表面が位置する内部箇所への液体燃料の進入を可能にする、アウタチューブと、
アウタチューブ内に位置し、前記反射型内表面との間に一領域を有するインナチューブと、
インナチューブの外表面に装着された一組の光ファイバであって、当該光ファイバの組に含まれる各光ファイバが、前記反射型内表面に対向する光ファイバの各部分で露出する芯を有し、且つ前記各光ファイバの屈折率が、液体燃料の屈折率より低いが、当該領域に進入し得るあらゆるガスの気相形態の屈折率より高い、一組の光ファイバと
を備える光学燃料検出システム。
（態様２）
タンク内の燃料の有無を検出するために使用される、態様１に記載の光学燃料検出システム。
（態様３）
タンク内の燃料の量を特定するために使用される、態様１に記載の光学燃料検出システム。
（態様４）
光信号を送受信できる光学時間分域反射率測定ユニット
を更に備える、態様１に記載の光学燃料検出システム。
（態様５）
内部に液体が進入可能なスリーブと、スリーブ内に位置するインナ部材とを有する細長いハウジングであって、スリーブの内表面とインナ部材の表面との間に一領域が存在するハウジングと、
細長いハウジング内部に装着された一組の光ファイバであって、当該光ファイバの組に含まれる各光ファイバが芯とコーティングとを有し、当該芯の一部が前記各光ファイバの長さに沿って露出しており、当該露出部分が細長いハウジング内部の反射型表面に対向しており、当該反射型表面が光を反射できる、光ファイバの組と
を備える光ファイバ装置。
（態様６）
反射型表面がスリーブの内表面であり、光ファイバの組がインナ部材の表面に装着される、態様５に記載の光ファイバ装置。
（態様７）
反射型表面がインナ部材の表面であり、光ファイバの組がスリーブの内表面に装着される、態様５に記載の光ファイバ装置。
（態様８）
反射型表面が、スリーブの内表面及びインナ部材の表面の両方を含み、光ファイバの組の第１部分がインナ部材の表面に装着され、光ファイバの組の第２部分がスリーブの内表面に装着される、態様５に記載の光ファイバ装置。
（態様９）
光ファイバの組に含まれる各光ファイバの屈折率が、当該領域に存在し得る液体の屈折率より低い、態様５に記載の光ファイバ装置。
（態様１０）
光ファイバの組に含まれる各光ファイバの屈折率が、当該領域に存在し得るガスの屈折率より高い、態様９に記載の光ファイバ装置。
（態様１１）
スリーブが装着された容器
を更に備える、態様５に記載の光ファイバ装置。
（態様１２）
光ファイバの組に接続された光パルス生成ユニットであって、光パルスを生成することができ、且つ応答を受信して光信号の伝播時間を測定することができるユニット
を更に備える、態様１１に記載の光ファイバ装置。
（態様１３）
前記長さが、容器内に位置する前記各光ファイバの一部である、態様１２に記載の光ファイバ装置。
（態様１４）
光パルス生成ユニットに接続されたデータ処理システムであって、光パルス生成ユニットが応答を受信するとタンク内の液体の量を特定するデータ処理システム
を更に備える、態様１２に記載の光ファイバ装置。
（態様１５）
前記領域が、光ファイバの組と反射型内表面との間に空隙をつくっており、当該空隙が、反射型内表面と光ファイバの組との間の液垂れによるブリッジングを防止するのに十分な大きさを有する、態様５に記載の光ファイバ装置。
（態様１６）
スリーブがチューブである、態様５に記載の光ファイバ装置。
（態様１７）
スリーブの断面形状が、円形、五角形、六角形及び八角形より選択される、態様５に記載の光ファイバ装置。
（態様１８）
インナ部材がチューブ又はロッドである、態様５に記載の光ファイバ装置。
（態様１９）
光ファイバ検出器に光信号を送信する工程であって、当該検出器が、
光を反射することができる反射型内表面を内部に有し、且つ内部に液体が進入可能なスリーブと、
スリーブ内部に位置するインナ部材であって、前記反射型内表面とインナ部材の表面との間に一領域が存在するインナ部材と、
インナ部材の表面に沿って装着された一組の光ファイバであって、当該光ファイバの組に含まれる各光ファイバが内芯とコーティングとを有し、内芯の一部が当該各光ファイバの長さに沿って露出しており、当該露出部分が前記反射型内表面に対向する、光ファイバの組と
を備える工程、
光信号に対する応答を受信して受信された応答を形成する工程、及び
前記応答を処理して液体を検出する工程
を含む、液体検出方法。
（態様２０）
前記処理する工程が、
受信された応答を受けて光信号の伝播時間を決定し、測定された光信号伝播時間を形成する工程、及び
測定された光信号伝播時間に基づいて容器内の液体の量を特定する工程
を含む、態様１９に記載の方法。
（態様２１）
前記処理する工程が、
受信された応答に基づいて液体の有無を特定する工程
を含む、態様１９に記載の方法。
（態様２２）
前記処理する工程が、
受信された応答が無いことに基づいて、液体が存在しないことを特定する工程
を含む、態様１９に記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005450413.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005450413.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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