(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械における静止部と回転部との距離を計測する接触式センサであって、
前記回転部方向に所定長さ突出するように、前記静止部に固定されるプローブを備え、
前記プローブの先端面が前記回転部に接触すると、前記静止部と前記回転部との距離が前記所定長さとなったと判断し、
前記プローブは光ファイバからなり、前記光ファイバの先端面までレーザを伝搬させ、前記光ファイバの先端面による反射光量の変化に基づき、前記光ファイバの先端面が前記回転部に接触破損したことを検知する
ことを特徴とする、接触式センサ。
【請求項２】
前記光ファイバの先端面に反射膜が形成され、
前記レーザの反射光量が減少すると、前記光ファイバの先端面が前記回転部に接触したことを検知する
ことを特徴とする、請求項１に記載の接触式センサ。
【請求項３】
前記光ファイバの先端面に非反射コートが形成され、
前記レーザの反射光量が増加すると、前記光ファイバの先端面が前記回転部に接触したことを検知する
ことを特徴とする、請求項１に記載の接触式センサ。
【請求項４】
前記回転部方向に突出する長さの異なる前記光ファイバを複数備える
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の接触式センサ。
【請求項５】
前記光ファイバの先端部が露出するように周囲を囲う鞘を備える
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の接触式センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械における回転部‐静止部の隙間量を計測する、接触式センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービン及びコンプレッサ等の回転機械では、回転部‐静止部（例えば、動翼‐車室）間の隙間量は、機械の燃費及び効率に大きく影響する。
【０００３】
隙間量は、回転機械の起動、定格運転及び停止時を通じて変動し、万が一、回転部と静止部が接触した場合、回転部の破損が生じ、回転機械の性能劣化に至る。そのため、隙間変動の監視、及び、隙間量の計測を行う必要がある。
【０００４】
隙間量を計測するセンサとして、静電容量式センサ、渦電流式センサ、レーザ式センサなどが用いられる。しかしながら、これら非接触式センサは、耐環境性能、高温、高湿度雰囲気中では、センシング性能の低減を含む、センサの劣化が問題となる。
【０００５】
例えば、静電容量式センサは、蒸気雰囲気では十分なセンシング性能を発揮できない。また、レーザ式センサや渦電流式センサは、長期使用に対して課題がある。
【０００６】
したがって、非接触式センサの精度検証を行うために、比較用として、接触式センサの併設が必要である。
【０００７】
接触式センサは、決まった長さのみしか計測できない分、測定精度を向上する必要がある。下記特許文献１，２には、接触式センサに関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１３１０１１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３７２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１では、回路を組み込んだプローブの先が、動翼に接触することで脱落し、回路が断線することで、計測することができる、タッチセンサが開示されている。
【００１０】
上記特許文献２では、回路を組み込んだプローブが、動翼と接触することで摩耗し、回路の断線を検知するタッチセンサが開示されている。
【００１１】
しかしながら、上記特許文献１，２は、回路を組み込まなければならない関係上、ピンの構造が複雑となり、また、ピンの先端面で計測することができないため、高精度な測定を行うことが難しい。
【００１２】
よって、本発明では、簡便な構成かつ低コストで、プローブの先端面で計測することができる、接触式センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する第１の発明に係る接触式センサは、
回転機械における静止部と回転部との距離を計測する接触式センサであって、
前記回転部方向に所定長さ突出するように、前記静止部に固定されるプローブを備え、
前記プローブの先端面が前記回転部に接触すると、前記静止部と前記回転部との距離が前記所定長さとなったと判断し、
前記プローブは光ファイバからなり、前記光ファイバの先端面までレーザを伝搬させ、前記光ファイバの先端面による反射光量の変化に基づき、前記光ファイバの先端面が前記回転部に接触破損したことを検知する
ことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第２の発明に係る接触式センサは、
上記第１の発明に係る接触式センサにおいて、
前記光ファイバの先端面に反射膜が形成され、
前記レーザの反射光量が減少すると、前記光ファイバの先端面が前記回転部に接触したことを検知する
ことを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する第３の発明に係る接触式センサは、
上記第１の発明に係る接触式センサにおいて、
前記光ファイバの先端面に非反射コートが形成され、
前記レーザの反射光量が増加すると、前記光ファイバの先端面が前記回転部に接触したことを検知する
ことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する第４の発明に係る接触式センサは、
上記第１から３のいずれか１つの発明に係る接触式センサにおいて、
前記回転部方向に突出する長さの異なる前記光ファイバを複数備える
ことを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決する第５の発明に係る接触式センサは、
上記第１から４のいずれか１つの発明に係る接触式センサにおいて、
前記光ファイバの先端部が露出するように周囲を囲う鞘を備える
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る接触式センサによれば、簡便な構成かつ低コストで、プローブの先端面で計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１に係る接触式センサのブロック図である。
【図２】本発明の実施例１におけるプローブの配置を説明する概略図である。
【図３】本発明の実施例１における非接触時のプローブ端部の拡大図である。
【図４】本発明の実施例１における接触破損時のプローブ端部の拡大図である。
【図５】本発明の実施例１における信号処理部が入力する各電気信号の時間変化を示すグラフである。（ａ）は第１電気信号の時間変化を表し、（ｂ）は第２電気信号の時間変化を表し、（ｃ）は、第２電気信号／第１電気信号の時間変化を表す。
【図６】本発明の実施例２に係る接触式センサのブロック図である。
【図７】本発明の実施例２におけるプローブの配置を説明する概略図である。
【図８】本発明の実施例２におけるプローブ端部の拡大図である。
【図９】本発明の実施例２における信号処理部が入力する各電気信号の時間変化を示すグラフである。（ａ）は第２ａ電気信号の時間変化を表し、（ｂ）は第２ｂ電気信号の時間変化を表し、（ｃ）は、第２ｃ電気信号の時間変化を表す。
【図１０】本発明の実施例３におけるプローブ端部の拡大図である。
【図１１】本発明の実施例３に係る接触式センサのブロック図である。
【図１２】本発明の実施例３における無反射コートを形成した場合のプローブ端部の拡大図である。
【図１３】本発明の実施例４におけるプローブを説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る接触式センサを実施例にて図面を用いて説明する。
【００２２】
［実施例１］
本発明の実施例１に係る接触式センサは、回転機械全般にわたり適用可能であり、回転部と静止部との距離を計測するものである。以下では、一例として、タービンの動翼と翼環との距離を計測するものとしている。
【００２３】
図１は、本発明の実施例１に係る接触式センサのブロック図である。図１に示すように、本発明の実施例１に係る接触式センサは、レーザ光源１１、デバイダ１２、サーキュレータ１３、第１フォトダイオード１４、第２フォトダイオード１５、プローブ１６、及び、信号処理部１７を備える。
【００２４】
レーザ光源１１は、レーザをデバイダ１２へ出力する。
【００２５】
デバイダ１２は、レーザ光源１１から出力されたレーザをサーキュレータ１３及び第１フォトダイオード１４へ出力する。
【００２６】
第１フォトダイオード１４は、デバイダ１２から出力されたレーザを第１電気信号に変換し、信号処理部１７へ出力する。
【００２７】
サーキュレータ１３は、デバイダ１２から入力したレーザをプローブ１６へ出力する。また、後述するプローブ１６の反射膜３３により反射されたレーザを第２フォトダイオード１５へ出力する。
【００２８】
プローブ１６は、後述するように、先端面に反射膜３３が形成された光ファイバ３０からなる。サーキュレータ１３から出力されたレーザは、光ファイバ３０内を伝搬し、反射膜３３により反射される。反射されたレーザは、再び光ファイバ３０内を伝搬し、サーキュレータ１３へ戻る。
【００２９】
第２フォトダイオード１５は、プローブ１６の反射膜３３で反射されたレーザを、サーキュレータ１３を介して入力し、該レーザを第２電気信号に変換し、信号処理部１７へ出力する。
【００３０】
信号処理部１７は、第１電気信号と第２電気信号とを比較することで、光ファイバ３０の先端面の接触破損を判断する。
【００３１】
ここで、プローブ１６について、図２〜４を用いて詳述する。図２は、プローブ１６の配置を説明する概略図である。図３は、非接触時のプローブ１６の端部の拡大図である。図４は、接触破損時のプローブ１６の端部の拡大図である。
【００３２】
図２に示すように、プローブ１６は、シール２２を備える翼環２１に配設され、先端がシール２２を貫通し、内側（動翼２４の方向）に突出している。突出部分長さは、予め適正な所定長さに調整されている。
【００３３】
プローブ１６は、シュラウド２３を備える動翼２４とシール２２を備える翼環２１との距離を計測する。より正確に言えば、本発明の実施例１に係る接触式センサは、プローブ１６の先端面に動翼２４が接触することで、翼環２１と動翼２４との距離が、プローブ１６の突出部分の所定長さとなるまで狭まったと判断する。プローブ１６の突出部分の所定長さは、例えば、運転時のクリアランス０．１ｍｍ〜数ｍｍに合わせて設定する。
【００３４】
図３に示すように、プローブ１６は、クラッド３１及びコア３２を有する光ファイバ３０、及び、光ファイバ３０の先端面に配設された反射膜３３からなる。なお、光ファイバ３０には、耐熱性を考慮すると石英ファイバが好適である。また、反射膜３３には、金（Ａｕ）等の蒸着膜、あるいは、誘電多層膜＋金属（耐環境性）等が好適である。
【００３５】
図３中の矢印で示すように、初期（非接触）状態のプローブ１６では、サーキュレータ１３から出力されたレーザが、コア３２を伝搬し、反射膜３３により略全反射（可視（赤）〜赤外レーザであれば、金（Ａｕ）等の蒸着膜で９５％程度の反射。波長を特定すれば、誘電多層膜＋金属（耐環境性）で９８％程度の反射）され、再びコア３２を伝搬し、サーキュレータ１３に戻る。
【００３６】
しかし、翼環２１と動翼２４との距離が所定長さまで狭まると、動翼２４が光ファイバ３０の先端面に接触し、先端面が破損することで反射膜３３が剥がれる。すると、図４に示すように、それまで略全反射していたレーザが、殆ど透過するようになる。したがって、サーキュレータ１３へ戻るレーザの強度が減少することになる。
【００３７】
ここで、信号処理部１７について、図５を用いて詳述する。図５は、信号処理部１７が入力する各電気信号の時間変化を示すグラフである。図５（ａ）は第１電気信号の時間変化を表し、図５（ｂ）は第２電気信号の時間変化を表し、図５（ｃ）は、第２電気信号／第１電気信号の時間変化を表す。
【００３８】
信号処理部１７は、第２電気信号／第１電気信号の値が低下した時刻を、光ファイバ３０の先端面が接触破損した時刻、すなわち、シュラウド２３を備える動翼２４とシール２２を備える翼環２１との距離が、上記所定長さとなった時刻とする。
【００３９】
図５（ａ）に示すように、デバイダ１２から出力された第１電気信号は、一定の出力強度となる。また、図５（ｂ）に示すように、サーキュレータ１３から出力された第２電気信号は、光ファイバ３０の先端面が接触破損するまでは一定であるが、光ファイバ３０の先端面が接触破損すると、上述のように、サーキュレータ１３へ戻るレーザの強度が減少することから、出力強度が低下する。そして、図５（ｃ）に示すように、第２電気信号／第１電気信号は、第２電気信号の出力が低下すると同時に低下する。
【００４０】
なお、第２電気信号の出力強度の低下のみから、即、光ファイバ３０の先端面が接触破損した、すなわち、動翼２４と翼環２１との距離が上記所定長さとなったと判断することもできる。
【００４１】
ただし、例えば、レーザ光源１１から出力されるレーザに外乱等によるノイズが発生した場合、光ファイバ３０内を伝搬するレーザの強度、すなわち、第２電気信号の出力強度にも同様にノイズが発生する。すると、第２電気信号の出力強度の低下のみを見ていた場合、第２電気信号の出力強度の低下の原因が、光ファイバ３０の先端面の接触破損によるものであるのか、又は、レーザ光源１１から出力されるレーザにノイズが発生したものであるのかが、判別しにくくなる。
【００４２】
一方、第２電気信号／第１電気信号の値は、第１電気信号のノイズと第２電気信号のノイズが相殺され、第２電気信号の出力強度が、光ファイバ３０の先端面の接触破損により低下した場合のみ、第２電気信号／第１電気信号の値が低下することになる。したがって、上述では、第２電気信号／第１電気信号の値が低下した際に、光ファイバ３０の先端面が接触破損、すなわち、動翼２４と翼環２１との距離が上記所定長さとなったと判断するものとしている。
【００４３】
よって、本発明の実施例１に係る接触式センサは、回転部‐静止部クリアランスが変動し、特に機械損傷の前兆となるクリアランス低減が発生した場合、光ファイバ３０の先端面が先んじて接触破損し、レーザの反射光量が減少することで、クリアランスの変動発生情報を得ることができる。
【００４４】
これにより、本発明の実施例１に係る接触式センサは、簡便な構成、かつ、低コストで、プローブの先端面で、隙間変動の監視を行うことができる。また、光ファイバ３０に石英ファイバを用いることで、熱伸び等の環境影響を低く抑えることができる。
【００４５】
なお、本発明の実施例１に係る接触式センサでは、接触後破損した光ファイバ３０の先端が下流に流れるが、ごく細い（１ｍｍ以下）のものであり、タービン中を流れるスケール（金属部材の酸化物）よりも小さいため、下流部材を破損させるような問題はない。
【００４６】
以上、本発明の実施例１に係る接触式センサについて説明したが、換言すれば、本発明の実施例１に係る接触式センサは、回転機械における静止部と回転部との距離を計測する接触式センサであって、前記回転部方向に所定長さ突出するように、前記静止部に固定されるプローブを備え、前記プローブの先端面が前記回転部に接触すると、前記静止部と前記回転部との距離が前記所定長さとなったと判断するものであり、特に、本発明の実施例１に係る接触式センサは、前記プローブが光ファイバからなり、光ファイバの先端面までレーザを伝搬させ、前記光ファイバの先端面による反射光量の変化に基づき、前記光ファイバの先端面が回転部に接触したことを検知するものである。
【００４７】
さらに、本発明の実施例１に係る接触式センサは、前記光ファイバの先端面に反射膜が形成され、前記レーザの反射光量が減少すると、前記光ファイバの先端面が前記回転部に接触したことを検知するものである。
【００４８】
［実施例２］
本発明の実施例２に係る接触式センサは、本発明の実施例１に係る接触式センサでは１本であったプローブを、複数備えるように変更したものである。以下、本発明の実施例１に係る接触式センサと異なる点を中心に説明し、同一の構成部分については、極力説明を省略する。
【００４９】
図６は、本発明の実施例２に係る接触式センサのブロック図である。図６に示すように、本発明の実施例２に係る接触式センサは、レーザ光源１１、デバイダ４２、第１サーキュレータ４３ａ、第２サーキュレータ４３ｂ、第３サーキュレータ４３ｃ、第１フォトダイオード１４、第２ａフォトダイオード４５ａ、第２ｂフォトダイオード４５ｂ、第２ｃフォトダイオード４５ｃ、第１プローブ４６ａ、第２プローブ４６ｂ、第３プローブ４６ｃ、及び、信号処理部４７を備える。
【００５０】
デバイダ４２は、レーザ光源１１から出力されたレーザを第１〜第３サーキュレータ４３ａ〜４３ｃ、及び、第１フォトダイオード１４へ出力する。
【００５１】
第１〜第３サーキュレータ４３ａ〜４３ｃは、それぞれ、デバイダ４２から入力したレーザを第１〜第３プローブ４６ａ〜４６ｃへ出力する。また、第１〜第３プローブ４６ａ〜４６ｃの反射膜（図示略）により反射されたレーザを第２ａ〜第２ｃフォトダイオード４５ａ〜４５ｃへ出力する。
【００５２】
第１〜第３プローブ４６ａ〜４６ｃは、それぞれ実施例１のプローブ１６と同様に光ファイバ及び反射膜からなる（図示略）。そして、第１〜第３サーキュレータ４３ａ〜４３ｃから出力されたレーザは、それぞれの光ファイバ内を伝搬し、反射膜により反射される。反射されたレーザは、再びそれぞれの光ファイバ内を伝搬し、第１〜第３サーキュレータ４３ａ〜４３ｃへ戻る。
【００５３】
第２ａ〜第２ｃフォトダイオード４５ａ〜４５ｃは、それぞれ第１〜第３プローブ４６ａ〜４６ｃの反射膜で反射されたレーザを、第１〜第３サーキュレータ４３ａ〜４３ｃを介して入力し、該レーザを第２ａ〜第２ｃ電気信号に変換し、信号処理部４７へ出力する。
【００５４】
信号処理部４７は、第１電気信号と第２ａ〜第２ｃ電気信号とをそれぞれ比較することで、各光ファイバの先端面の接触破損を判断する。
【００５５】
ここで、第１〜第３プローブ４６ａ〜４６ｃについて、図７，８を用いて詳述する。図７は、第１〜第３プローブ４６ａ〜４６ｃの配置を説明する概略図である。図８は、第１〜第３プローブ４６ａ〜４６ｃの端部の拡大図である。
【００５６】
図７に示すように、第１〜第３プローブ４６ａ〜４６ｃは、シール２２を備える翼環２１に並列に配設され、先端がシール２２を貫通し、内側（動翼２４の方向）に突出している。また、図８にも示すように、突出部分の長さは、それぞれ異なる所定長さとなるように調整されており、動翼２４（図８ではシュラウド２３を省略している）からの距離がそれぞれ異なっている（ａ１〜ａ３）。
【００５７】
第１〜第３プローブ４６ａ〜４６ｃでは、シュラウド２３を備える動翼２４とシール２２を備える翼環２１との距離を計測するだけでなく、クリアランス変動状態（変動量、変動時間、変動速度）も計測することができる。
【００５８】
すなわち、図８を用いて説明すれば、まず、動翼２４が初期状態からａ１の距離分変動すると、プローブ４６ａの光ファイバ先端面と接触し該先端面は破損する。次に、動翼２４が初期状態からａ２の距離分変動すると、プローブ４６ｂの光ファイバ先端面と接触し該先端面は破損する。さらに、動翼２４が初期状態からａ３の距離分変動すると、プローブ４６ｃの光ファイバ先端面と接触し該先端面は破損する。
【００５９】
これにより、本発明の実施例１に係る接触式センサでは、１つの所定長さしか計測できなかったものが、本発明の実施例２に係る接触式センサでは、複数の所定長さを計測できるようになり、かつ、クリアランス変動状態も推定することができるようになる。
【００６０】
ここで、信号処理部４７について、図９を用いて詳述する。図９は、信号処理部４７が入力する各電気信号の時間変化を示すグラフである。図９（ａ）は第２ａ電気信号の時間変化を表し、図９（ｂ）は第２ｂ電気信号の時間変化を表し、図９（ｃ）は、第２ｃ電気信号の時間変化を表す（第１電気信号については実施例１と同様であるため省略する）。
【００６１】
信号処理部４７は、第２ａ電気信号／第１電気信号の値が低下した時刻を、第１プローブ４６ａの光ファイバ先端面が接触破損した時刻、すなわち、シュラウド２３を備える動翼２４とシール２２を備える翼環２１との距離が、第１所定長さとなった（動翼２４がａ１の距離分変動した）時刻とし、第２ｂ電気信号／第１電気信号の値が低下した時刻を、第２プローブ４６ｂの光ファイバ先端面が接触破損した時刻、すなわち、シュラウド２３を備える動翼２４とシール２２を備える翼環２１との距離が、第２所定長さとなった（動翼２４がａ２の距離分変動した）時刻とし、第２ｃ電気信号／第１電気信号の値が低下した時刻を、第３プローブ４６ｃの光ファイバ先端面が接触破損した時刻、すなわち、シュラウド２３を備える動翼２４とシール２２を備える翼環２１との距離が、第３所定長さとなった（動翼２４がａ３の距離分変動した）時刻とする。
【００６２】
図９（ａ）に示すように、第１サーキュレータ４３ａから出力された第２ａ電気信号は、時刻ｔ１において、第１プローブ４６ａの光ファイバ先端面が接触破損すると、第１サーキュレータ４３ａへ戻るレーザの強度が減少することから、出力強度が低下する。また、図９（ｂ）に示すように、第２サーキュレータ４３ｂから出力された第２ｂ電気信号は、時刻ｔ２において、第２プローブ４６ｂの光ファイバ先端面が接触破損すると、第２サーキュレータ４３ｂへ戻るレーザの強度が減少することから、出力強度が低下する。さらに、図９（ｃ）に示すように、第３サーキュレータ４３ｃから出力された第２ｃ電気信号は、第３プローブ４６ｃの光ファイバ先端面が動翼２４と接触しないものとすると、第３サーキュレータ４３ｃへ戻るレーザの強度は一定となる。
【００６３】
なお、第２ａ〜２ｃ電気信号の出力強度の低下のみから、即、第１〜第３プローブ４６ａ〜４６ｃの光ファイバ先端面が破損した、すなわち、動翼２４と翼環２１との距離が上記所定距離となったと判断することもできるが、これによるとレーザにノイズが発生した場合の精度が低下する点は、実施例１と同様である。
【００６４】
このようにして、本発明の実施例２に係る接触式センサは、回転部‐静止部クリアランス低減が発生した場合、クリアランスの変動具合に応じて、一部の光ファイバ先端部が破損し、隙間変動の発生が確認され、さらに、隙間変動発生のみでなく、変動量も推定可能となる。また、変動時間も情報として入手し、クリアランスの変動状態を推定することが可能となる。
【００６５】
以上、本発明の実施例２に係る接触式センサについて説明したが、換言すれば、本発明の実施例２に係る接触式センサは、回転部方向に突出する長さの異なる光ファイバを複数備えるものである。
【００６６】
［実施例３］
本発明の実施例３に係る接触式センサは、プローブの光ファイバに反射膜を設けないものとしたものである。以下、本発明の実施例１，２に係る接触式センサと異なる点を中心に説明し、同一の構成部分については、極力説明を省略する。
【００６７】
本発明の実施例３に係る接触式センサは、プローブ５６を備える。図１０は、プローブ５６端部の拡大図である。また、図１１は、本発明の実施例３に係るブロック図である。
【００６８】
図１０に示すように、プローブ５６は、光ファイバ３０のみからなり、光ファイバ３０の先端面に反射膜を設けないものとする（ノンコーティング）。これにより、図１０中の矢印で示すように、サーキュレータ１３から入力するレーザを放射状態とする（微小の反射はある）。
【００６９】
図１１に示すように、本発明の実施例３に係る接触式センサは、レーザ光源１１、デバイダ１２、サーキュレータ１３、第１フォトダイオード１４、第２フォトダイオード１５、プローブ５６、変調器６１、ＢＰＦ＋ＡＭＰ６２、及び、信号処理部６７を備える。
【００７０】
変調器６１は、レーザ光源１１から発するレーザに対しＡＭ変調（強度変調）を与えるものである。
【００７１】
ＢＰＦ＋ＡＭＰ６２とは、バンドパスフィルタとアンプのことであり、第２フォトダイオード１５から出力された第２電気信号を変換し信号処理部６７へ出力する。
【００７２】
より詳しくは、バンドパスフィルタは、第２フォトダイオード１５から出力された第２電気信号に対し、所定の周波数のみを通過させるものであり、アンプはバンドパスフィルタを通過した第２電気信号を増幅させ、信号処理部６７へ出力するものである。
【００７３】
信号処理部６７では、第１フォトダイオード１４から出力された第１電気信号と、ＢＰＦ＋ＡＭＰ６２により変換され出力された第２電気信号とを比較し、光ファイバ３０の先端面の接触破損を判断する。
【００７４】
すなわち、本発明の実施例３に係る接触式センサは、初期（動翼と非接触）状態では、プローブ５６の光ファイバ３０からレーザが放射状態となっており、光ファイバ３０の先端面が接触破損すると、該先端面における反射光量が増加する。
【００７５】
したがって、信号処理部６７にて、実施例１，２とは反対に、光ファイバ３０の先端面における反射光量の増加に伴う第２電気信号の出力強度の増加から、光ファイバ３０の先端面の接触破損を判断する。
【００７６】
また、本発明の実施例３に係る接触式センサでは、反射光量は少量であるため、予めレーザにＡＭ変調を施している。そして、反射光量の変動をＡＣ成分として検波する。
【００７７】
このようにして、本発明の実施例３に係る接触式センサは、光ファイバ３０の先端面にコーティングを行わないことで、さらに簡便かつ低コストで作製することができる。
【００７８】
なお、本発明の実施例３に係る接触式センサは、実施例２の如く複数の光ファイバを備えるようにしてもよい。
【００７９】
また、図１２は、無反射コートを形成した場合のプローブ５６端部の拡大図である。図１２に示すように、本発明の実施例３に係る接触センサは、プローブ５６の光ファイバ３０先端面に、無反射コート６３を形成することで、初期（動翼と非接触）状態において、レーザを略全透過させるようにして、接触破損により該無反射コート６３が剥がれるようにしてもよい。これにより、本発明の実施例３に係る接触式センサの測定精度を向上することができる。
【００８０】
以上、本発明の実施例３に係る接触式センサについて説明したが、換言すれば、本発明の実施例３に係る接触式センサは、回転機械における静止部と回転部との距離を計測する接触式センサであって、前記回転部方向に所定長さ突出するように、前記静止部に固定されるプローブを備え、前記プローブの先端面が前記回転部に接触すると、前記静止部と前記回転部との距離が前記所定長さとなったと判断するものであり、特に、本発明の実施例３に係る接触式センサは、前記光ファイバの先端面に非反射コートが形成され、前記レーザの反射光量が増加すると、前記光ファイバの先端面が前記回転部に接触したことを検知するものである。
【００８１】
［実施例４］
図１３は、本発明の実施例４に係る接触式センサに備わるプローブ６６を説明する概略図である。本発明の実施例４に係る接触式センサは、鞘７１を備えるものである。
【００８２】
プローブ６６において、鞘７１は光ファイバ３０に対し、先端部が露出するように周囲を囲う。また、鞘７１は、アブレイダブル材により構成される。これにより、光ファイバ３０との接触が測定精度に影響を及ぼさないようになる。
【００８３】
プローブ６６は、鞘７１を備えることにより、流体力を受けることによる光ファイバ３０の振動及び曲がりを防ぐことができ、センシング特性を確保することができる。
【００８４】
本発明の実施例４に係る接触式センサは、本発明の実施例１〜３に係る接触式センサのいずれにも適用可能である。
【００８５】
以上、実施例１〜４により本発明に係る接触式センサを説明した。上記実施例１〜４によれば、本発明に係る接触式センサは、プローブに光ファイバを用い、所定の長さ分突出した光ファイバの先端面の接触破損を検知することで、その時刻の隙間量を計測することができるものである。
【００８６】
換言すれば、本発明に係る接触式センサは、回転機械における静止部と回転部との距離を計測する接触式センサであって、前記回転部方向に所定長さ突出するように、前記静止部に固定されるプローブを備え、前記プローブの先端面が前記回転部に接触すると、前記静止部と前記回転部との距離が前記所定長さとなったと判断するものである。
【００８７】
したがって、本発明に係る接触式センサでは、簡便な構成かつ低コストで、プローブの先端面により、回転機械における回転部‐静止部の隙間量を計測することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、接触式センサとして好適である。
【符号の説明】
【００８９】
１１  レーザ光源
１２  デバイダ
１３  サーキュレータ
１４  第１フォトダイオード
１５  第２フォトダイオード
１６，５６，６６  プローブ
１７，４７，６７  信号処理部
２１  翼環
２２  シール
２３  シュラウド
２４  動翼
３０  光ファイバ
３１  クラッド
３２  コア
３３  反射膜
４２  デバイダ
４３ａ  第１サーキュレータ
４３ｂ  第２サーキュレータ
４３ｃ  第３サーキュレータ
４５ａ  第２ａフォトダイオード
４５ｂ  第２ｂフォトダイオード
４５ｃ  第２ｃフォトダイオード
４６ａ  第１プローブ
４６ｂ  第２プローブ
４６ｃ  第３プローブ
６１  変調器
６２  ＢＰＦ＋ＡＭＰ
６３  無反射コート
７１  鞘
【要約】      （修正有）【課題】簡便な構成かつ低コストで、プローブの先端面で計測することができる接触式センサを提供する。【解決手段】回転機械における静止部２１と回転部２４との距離を計測する接触式センサであって、回転部方向に所定長さ突出するように、静止部に固定されるプローブ１６を備え、プローブの先端面が回転部に接触すると、静止部と回転部との距離が所定長さとなったと判断する。【選択図】図２【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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