(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイスであって、光ガイド（Ｃ）により本質的に形成され、その端部に発光源（Ａ）と、イメージプロジェクタ（Ｄ）と、イメージプロセッサ及び特定のレジスタに結合された光検出器／光およびイメージセンサ受容器（Ｂ）と、が配置された計測デバイス（１）であって、
前記光ガイド（Ｃ）は、光ビームに由来する光に当接し、その内部を移動し、外部干渉せず、使用される光に透過的な素材のバーまたはロッドで構成されることができ、イメージ伝達光ファイバ等とすることができ、全内部反射（ＲＩＴ）が発生するように屈折率材料の層に伴われ、反射コーティングにより伴われ、又は、コアより小さな屈折率の表面層（ｎｄ）を有し、
前記光ガイドは、使用される素材に必要とされる幾何学形状において変化することができる長さ（Ｌ）、並びに直線的形式、「Ｕ」、「Ｓ」、及び「ジグザグ」形式、並びにその直線部分を有し、
前記ロッドにより、前記光ガイドは、画成された光の障害物の屈曲点（Ｅ）を有し、光の障害物の異なるエリア及び場所に対する変動する量の屈曲点を有するそれらの機能に対する戦略的位置において前記光ガイドの長さに沿って配列され、その構造全体を通して屈折率の漸進的変動を有する計測デバイスである
ことを特徴とするマルチパラメータデバイス。
【請求項２】
前記光ガイド（Ｃ）は、曇り止め／防曇りコーティングを、曇り止めの熱として提供される光ガイドを導通する光源によって生成される熱活用手段として有することができ、又は疎水性のコーティング又は撥水膜を提供し、光ガイドのロッドの、及びヒステリシスチャンバの冷却／加熱を提供し、前記光ガイドの温度の差，及び前記光ガイドの周りの媒質の容量の差の制御が、露点を制御することを特徴とする請求項１に記載の光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイス。
【請求項３】
前記屈曲点は、前記屈曲点に対する必ずしも一定でない角度θ１°からθ２°の光学特性に応じた角度付けされた面の光ガイドの入射構造であり、典型的光特性は、浸漬される媒質の屈折性に関係付けられた変向点における低減／制限／偏向する光のスネル−デカルトに応じて記述され、それらは、前記光ガイドに対する逆にされたプリズムとして作用し、前記光ガイドに対して逆にされ、浸漬される前記媒質または空気によって光学的に構成され、前記変向点は、これらの異なる媒質の界面における光の入射の角度に関係付けられた特性により液体であるか気体であるかに関わらず前記光ガイドおよびそれが中に配置される前記媒質の屈折率の値に応じて光を偏向させるために使用され、前記気体および液化ガス中の液相の差の読み取りをも含むことができることを特徴とする請求項１に記載の光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイス。
【請求項４】
前記光ガイドの前記屈曲点は、さらに表面張力によるドレインシステムを提供することができ、前記ドレインシステムは本質的に、前記屈曲点の表面上におよび前記光ガイドの表面内に、およびさらに前記光ガイドのエッジおよび空洞に流体が蓄積するのを防止するために液体の流れを促進する角度および形状の使用により設計された流路からなることを特徴とする請求項１および３のいずれか１項に記載の光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイス。
【請求項５】
前記屈曲点は、前記屈曲点に当たる光を反射または屈折によって偏向する特性を有することにより、それらのエリアに比例して、前記光検出器に入射する光の総量を変更および制限して、前記屈曲点によって検出器／受容器で引き起こされる光の強度の変更が定量化され得るようにし、前記屈曲点は、前記検出器がそれらの差を確実に認識するような方法で、前記光ガイドに沿った光の漸進的な制御された障害を可能にすることを特徴とする請求項１および３のいずれか１項に記載の光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイス。
【請求項６】
前記屈曲点は、前記光ガイドにおける形状およびその影響／へこみについて変動することができ、屈曲の形状は、環状とすることができ、ならびに半円、クラウンの部分、線、自由形状曲線、円錐、および前記光ガイドの形状に使用されかつ適合された他の幾何形状に変化することができることを特徴とする請求項１および３のいずれか１項に記載の光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイス。
【請求項７】
前記発光源（Ａ）は、前記光ガイド（Ｃ）を介して、前記検出器（Ｂ）に向けて光のコリメートされたビームを発射し、前記発光源は、レーザを発光するＬＥＤ発光体、Ｏ−ＬＥＤ、ランプ、または他の光源とすることができ、単色または多色とすることができ、この光は、前記光ガイド（Ｃ）へ、およびさらに光ファイバにより導かれることができ、およびそれらのデバイスを通じて、前記マルチパラメータデバイス（１）に適した電源によって給電されることを特徴とする請求項１に記載の光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイス。
【請求項８】
前記光検出器／光およびイメージセンサ受容器（Ｂ）は、前記光ビームの移動、または前記媒質の屈折率に、および光検出器タイプのデバイス、イメージ検出器、イメージ取り込みセンサ（Ｂ）、ＣＣＤ（電荷結合素子）、Ｃ−ＭＯＳチャンバ、または意図される用途に適した他のイメージ取り込みデバイスを通る光のスペクトルに比例する検出器上のイメージの位置の変化として含む、前記光の強度の変動を受け取りおよび検出し、収容能力による、計算によるなどの様々なタイプの動作であり得るイメージのプロセッサに直接または間接的に取り付けられ、前記光検出器により、共通または特定の電源によって接続、電力供給され、前記光検出器により、ＲＮＡ人工ニューラルネットワーク等を有する又は有しないイメージおよびデータ処理機器に接続され得ることを特徴とする請求項１に記載の光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイス。
【請求項９】
前記イメージプロジェクタ（Ｄ）は、媒質の屈折率の測定を行うものであり、前記光検出器（Ｂ）に隣接する前記光ガイド（Ｃ）または前記光の反射のための他の媒質の端部の中央に配置された円錐プリズムによって構成されることができ、放出された前記光ビームは、前記光ガイドの側面にずらされて他のまたは様々なプリズム面の焦点にさらに反射され、またはこの媒質の屈折率、および入射光ビームに対する曲線のこの面または点の角度に応じた様々な幾何学形状により、前記光は、浸漬される媒質との界面で屈折され、最後に前記光検出器に向けられることを特徴とする請求項１に記載の光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイス。
【請求項１０】
前記マルチパラメータデバイスは、特定の用途のために形成され構成されると、浸漬される媒質または液体の揺れにより引き起こされるその信号の急激な変動を回避するヒステリシスタンク内に配置されることができ、ヒステリシス容器は、内部および外部の連通する容器の構成を有するチャンバにより構成されることができることを特徴とする請求項１に記載の光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイス。
【請求項１１】
前記イメージプロジェクタは、イメージにおいて引きおこされる擾乱を介して前記媒質の速度及び流れの計測を許容可能であり、前記媒質の色の区別を許容することを特徴とする、請求項８又は９に記載の光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイス。
【請求項１２】
光ビームを受信し、識別し、及び量る前記光検出器／光およびイメージセンサ受容器（Ｂ）は、場合により、光電セル、光ダイオード、フォトトランジスタ、ＬＤＲ（光依存抵抗器）、光電池、感光検出器、又はその他であり、この光は、場合によっては、単色又は多色光であり、さらに、イメージ取り込みセンサ、ＣＣＤ（電荷結合素子）、Ｃ−ＭＯＳチャンバ、または意図される用途に適した他のイメージ取り込みデバイスであり得ることを特徴とする請求項１に記載の光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化された生成物（以下、液化生成物）のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率を測定するため、ならびにイメージ解析のための新規のマルチパラメータデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体のレベルの測定は、多くの異なるやり方で、電子、超音波、磁気、空気圧、および光学などの幅広い範囲の技術を使用して、そのような技術を利用する特定のデバイスを用いて、実施され得る。これは、このテーマに直接関係付けられた多数の登録特許によって証明されることができる。とりわけホール、スネル−デカルト、エバネセント場、超音波効果などの物理現象は、適用性について大きな潜在性を有するが、洗練された高価な機器および解釈システム（interpretation systems）に依存し得る。その適切な機能のために必要とされる構造および構成のコストおよび複雑さは、これらのデバイスの非大量の使用において重要なファクタである。
【０００３】
現在、リザーバまたはタンクに収容された液体の量のセンサおよびインジケータデバイスの大多数は、光学技術を使用せず、フロートとして知られる特定の部品の変位運動に応じる可変抵抗デバイスの可動部品要素である、そのフロートの位置に従って可変抵抗器における接点を変更するロッドに取り付けられたそのフローティング要素（フロート）からなるアセンブリによって特徴付けられる。フロートの変位に比例する電気抵抗のこの変動が、タンクまたはリザーバ内に格納された液体のレベルを示す表示の傾向（current）を変化させる。
【０００４】
これらの設計は、たとえば、その相対的位置を変更する液体部分または変形を吸収することによるフロート密度を変えることによる浮力の変化などの、制約がある。それはまた他の制約、すなわち、それが作られる材料と液体との間の化学的相互作用によるロッドの質量の低下および変化、打撃または機械的力によるその変形、ほとんどの場合にレベルの表示が線形でないこと、電気抵抗の値が接触の摩擦により引き起こされる摩耗により変動し得ることなども挙げられる。これらすべての事象または障害が読取りの誤差をもたらす可能性がある。
【０００５】
光学技術は、性質的に、分類された液体のレベルを測定するための最も安全な方法の１つと考えられ得る。光源および感光性コンバータが、タンクまたはリザーバの外部に設置されることができ、リザーバまでおよび／または内の光路が、光ファイバ、光ガイド、プリズム、およびレンズなどのような本質的に安全な光学コンポーネントによって画成されてよく、無害なエネルギービームを中心へ成形し方向付ける。市場で入手可能または入手不可能なこれらの機構およびコンポーネントの使用は、いくつかの活動分野の様々な用途のデバイスの構築を可能にし、使用するのが実用的で単純な商用製品をもたらす。
【０００６】
これらの製品は、方法論および提示される原理に内在する光学特性が考慮に入れられると、物理的および化学的攻撃に耐性がある材料の使用を可能にする。光のエネルギーならびにそのイメージおよび投影を利用して、これらの製品は、技術的、経済的、および構築的な利点とともに現在使用されている液体および液化生成物の測定方法の多くに取って代わることができる。
【０００７】
光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイスの本発明は、当技術分野で既に知られているものを上回る構築的および機能的利点を提供する、そのような上述された製品の１つに関する。したがって、この報告で提示されるデバイスは、構築の高いコストまたは複雑さによってその製造を損なうことなく、これらの欠点を克服し他の並外れた利点を有する、革新的な選択肢である。モジュール構造を有し光の特性を利用することにより、ここで提示されるセンサまたはセンサデバイスは、リザーバに対する内部液体によって形成されるカラム（column）の高さに加え、その屈折率、その色、その流れ、および他のパラメータを測定することができる。電子処理、人工ニューラルネットワーク、および他の方法論と共同して、それは、液体および液化ガスの評価に適したスマート計量システムを構造化することができる。
【０００８】
数多くの特許文献が、様々な用途のための様々な設定および動作での液体のレベルを測定するための光学デバイスを説明しており、一部のデバイスは、洗練および／または複雑化された構造および技術を有し、その他のデバイスは、より単純であるが、これらのデバイスのいずれも、光学手段によって、屈折率およびイメージ解析によるタンクおよびリザーバ内の液体および液化生成物のレベルを測定するためのデバイスに関する本特許で説明される構成、配置、および動作を有していない。これらの文献のうち、以下のものが強調され得る。
【０００９】
特許文献１は、センサデバイスを説明し、表面上に形成された少なくとも１つの透明突出部を含む。透明突出部は、第１の透明材料からなる。透明突出部の少なくとも第１のファセットは、表面に対して第１の角度を画成する。この第１の角度は、第１の透明材料と空気との間の界面で全反射が生じる角度よりも大きく、同時に、第１の透明材料と液体との間の界面で全反射が生じる角度よりも小さい。光源は、入射ビームを第１の方向に表面を通って透明突出部内へ放射するように構成され、それにより、第１のファセットに液体が存在する場合、入射光線は第１のファセットを通って伝達され、液体が存在しない場合、入射光線はファセットにおける全反射により反射される。さらに、反射されたビームを検出するための光検出器が設けられている。光回折分光計のプレートに対して同様の方法で作用する。
【００１０】
特許文献２は、放射体を検出するための受動赤外線侵入検出器を説明し、特に侵入検出器入射窓の散布の検出のための、タンパー赤外線検出器（tamper infrared detector）を含む。タンパー検出器は、光源、対応する光センサ、および入射窓外側の光回折格子構造を含む。光源と光センサは、入力窓の同じ側または反対側にあってよい。１次またはより高次の光の回折に関して、光源の光はセンサ上に集束され、センサからの生じた電気信号が評価回路によって評価される。タンパーの際、光解析格子構造の集束の効果がなく、したがって検出器における光強度が低減される。光強度の低下がタンパー警報信号をトリガーする。
【００１１】
特許文献３は、タンク内側に含まれる液体、特に、引火性液体のレベルおよび比重を、外側から見るためのデバイスを説明し、このデバイスは、タンク内側の液体のレベルおよび／または液体の濃度の視覚化を提供するために、光界面領域における燃料の欠如によって引き起こされる屈折率の差により、光パイプのペアの１つからの光のエネルギーによって駆動されて導かれる電気的手段を有する、ホルダ内でその間の間隔をもって配置された特定の光界面によって対にされた複数の光パイプによって特徴付けられる。
【００１２】
特許文献４は、低い液体レベルのために設計された電気光学プローブを説明しており、ここでは、その自己供給の確認が光ビームの一部分を受けるための手段によって行われ、プローブが濡れていても低レベル電気信号を常に生成するために、その手段は、電気光学トランスデューサが受け取るそのような部分をいつも絶えず反射する。障害警報を作動するために信号の強化手段が設けられる場合、それは、システムの１または複数の要素の障害または誤動作を示す。
【００１３】
特許文献５は、光ファイバ光ガイドを通って伝播する光の強度を変調することにより、容器内の液体のレベルを検出するための装置を説明しており、その中でコーティング部分は除去または部分的に除去されている。システムは、ファイバの入口端部で結合された光源、コーティングが除去されたファイバ部分、ベアファイバ部分が浸漬され得る液体を含む容器、およびファイバの出口端部における検出器からなる。
【００１４】
特許文献６は、好ましくはそのレベルが測定されるべき液体の表面に垂直に位置付けられた、信号輸送の細長い要素を、生成された信号が通される、レベルメータを説明する。信号が信号輸送要素から検出器要素に送られ、検出器要素が信号輸送要素からの出力信号を検出する。光学実施形態で検出された信号出力は、流体内への信号搬送要素の浸漬の深さに応じて対数的に変動する。好ましい実施形態は、たとえば信号送信の光パイプ要素を通過する光信号などの電磁波を使用する。光パイプの屈折率が流体の屈折率にほぼ一致する場合、チューブに沿ってさらに光が反射されるたびに、液体に対する波の予め定められた割合が失われる。屈折されていない光が出る場所に配置された検出器で検出された光の部分は、流体長において輸送パイプの光信号成分が浸漬される深さに対して線形的に変動する出力に容易に変換される。
【００１５】
電気光学技術を使用する多くの他のデバイスが従来技術で見られるが、これらのデバイスのいずれも、光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイスの本発明で提示される利点および構成特性および性能を有することがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０３９２９６号明細書
【特許文献２】米国特許第５９４２９７６号明細書
【特許文献３】米国特許第３９９５１６８号明細書
【特許文献４】米国特許第４３５４１８０号明細書
【特許文献５】米国特許第４２８７４２７号明細書
【特許文献６】米国特許第４４４３６９９号明細書
【発明の概要】
【００１７】
この報告は、光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化された生成物（以下、液化生成物）のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率を測定するため、ならびにイメージ解析のための新規のマルチパラメータデバイスの説明図を伴われた詳細な説明に関し、これは、より詳細には、用途を制約するものでないが、可動部品の使用なしに、光学および電子的手段を使用することによって、これらの液体の照度（illumination）から屈折率およびイメージ解析を測定し、特定の構成を介して単純で実用的かつ効率的な手法でこの作業を実施することにより、容器内の液体のタイプの検出および区別を可能にすることに加えて、リザーバ内の液体のレベルを測定することが意図される。これは、それが数多くの用途で使用されることを可能にし、それらの用途は、一般に燃料および液体の品質管理用、特に屈折率の測定、流量測定、色および着色測定、温度測定、圧力測定による燃料および燃料混合物の識別用、より具体的には化学、製造、自動車産業および関係付けられた領域の用途を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
次に、この説明報告のより良い理解および例示のために、それに添付する図面が以下のように参照される。
【図１】（ａ）１つの発光体（Ａ）、光が伝達される長さ「Ｌ」の光ガイド（Ｃ）、および光検出器（Ｂ）によって基本的に形成される、光学手段によって測定するためのマルチパラメータデバイスの全体的構成の概略流れ図である。（ｂ）１つの発光体（Ａ）、光が伝達される長さ「Ｌ」の光ガイド（Ｃ）、および光検出器（Ｂ）によって基本的に形成される、光学手段によって測定するためのマルチパラメータデバイスの全体的構成の概略流れ図である。
【図２】本発明の対象である、光学手段によって測定するための概略的マルチパラメータデバイスを示す図であり、その全体構成の細部、形態、および機能を強調して示し、光源または発光体（Ａ）、光検出器（Ｂ）、イメージプロジェクタ（Ｄ）、反射有りおよび無しの屈曲点（inflection point）（Ｅ）ならびに、発光体からの光ビームに横切られる光ガイド（Ｃ）を見ることができる図である。
【図３】本特許の対象の、光学手段によって測定するためのマルチパラメータデバイスの屈折率の測定を伴う用途における、光がイメージセンサと光検出器とに向けられる状況におけるイメージプロジェクタ（Ｄ）および光検出器（Ｂ）を概略的に強調された方法で示す図である。
【図４】屈折率の測定を伴う光学手段によるマルチパラメータ測定のためのデバイスの用途における、光が異なる偏りによりイメージのセンサと光検出器とに向けられる状況におけるイメージプロジェクタ（Ｄ）および光検出器（Ｂ）を概略的に強調された方法で示す図である。
【図５】（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）検出器によって記録されるイメージのような４つの異なるリングで表される長さ「Ｌ」より低い中位のレベルで同じ浸漬されている光学手段によって測定するためのマルチパラメータデバイスの長さ「Ｌ」の光ガイドに沿って配列された４つの異なる環状屈曲点の導入のときの検出器イメージ（Ｂ）上の組み合わされた効果の概要を示す図である。
【図６】デバイスからの液体の完全な引出しまで、またはそのイメージが図５に示されるデバイスが浸漬される液体の完全な除去まで、連続して空気に屈曲点をさらしている、液体のレベルの変動のときの本発明の対象である光学手段によって測定するためのマルチパラメータデバイスの動作を概略的に示す図である。
【図７】これらに限定されない光学手段によって測定するためのマルチパラメータ光ガイドデバイスのいくつかの可能な断面形状、ならびに、光ガイドデバイス形式（format）に応じて半円、クラウンの部分、線、自由形状曲線、および円錐などから変動し得るいくつかの形状および屈曲点の影響を示す図である。
【図８】本発明の対象である、光学手段によって測定するためのマルチパラメータデバイスの、所望される機能および用途に応じて変動し得るその最終形状のいくつかの可能なバージョンを概略的に示す図である。
【図９】（ａ）光ガイドに対する内部媒質および外部媒質の屈折率（ｎ１およびｎ２）が近い状況における光学手段による測定のためのマルチパラメータデバイスの状態の変向点（turning point）の動作を概略的に示す図である。屈曲点は光ガイド軸に対して４５度で光が当たる面を有するプリズムとして設定され、液体媒質中の浸漬された位置における屈曲点でのその光の非反射を強調している。光ガイド軸に対するプリズムの面の角度は、用途に応じて、またロッドおよび試料液体の屈折率に応じて変動し得る。（ｂ）光ガイドに対する内部媒質および外部媒質の屈折率（ｎ１およびｎ２）が異なる状況における光学手段によって測定するためのマルチパラメータデバイスの条件での屈曲点の動作を概略的に示し、ここでは、屈曲点として４５度または他の適切な角度で入射する面を有するプリズムとして入るプリズム（空気プリズム）に空気／気体が充填され、気体媒質に浸漬される条件での屈曲点の反射を強調する図である。
【図１０】タンクの内部の液体をその移動の場合に振動させることによるイメージセンサにおけるマルチパラメータデバイス信号の急激な変化を防止するために使用され得る、内部および外部の連通する容器を有するヒステリシスチャンバ（hysteresis chamber）を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本明細書では、所望されるモデルごとおよび所望される用途ごとに適した形態で構成が変化し得る本発明の対象である本デバイスの非限定的な好ましい実施形態を説明し、説明される対象およびそれが作用する形態の理解につながる構成上の可能性の１つを示す。
【００２０】
本発明の対象である、光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイスは、光ガイド（Ｃ）であって、その端部に、発光体または光パワー供給源（Ａ）と、光イメージプロジェクタ（Ｄ）と、特定のイメージプロセッサおよび／またはレジスタ（register）に結合された光検出器またはフォトセンサ（Ｂ）とを配置した光ガイド（Ｃ）によって基本的に形成される、測定デバイス（１）である。
【００２１】
上記において、光ガイド（Ｃ）は、その内部を移動するコリメートされた平行光ビームからの光に当接し、その間、可視であるか否か、紫外線（ＵＶ）であるか赤外線（ＩＲ）であるかに関わらず、使用される光に透過的ないずれの材料のバーまたはロッドから構成され得る外部干渉を可能にせず、バーまたはロッドは、全内部反射（ＲＩＴ）の発生のための屈折率材料の層に伴われるもしくは伴われず、および／または反射コーティングに伴われるもしくは伴われず、および／またはコアより小さい屈折率（ｎｄ）の表面層を有する、イメージ伝達光ファイバとすることができ、光ガイドは、使用される材料に必要とされる幾何形状について変動することができる変化される長さ（Ｌ）および形式ならびにそれらの直線部分を有することができ、このロッド、光ガイドは、光の障害物の異なるエリアおよび場所に対する変動する量の屈曲点を有するそれらの機能に対する戦略的位置において光ガイド長さに沿って配置された画成された光障害物の屈曲点を有する、またはその構造全体を通して屈折率の漸進的変動を有する。
【００２２】
上記において、光ガイド（Ｃ）は、その表面上の曇りおよび蒸気の凝結および液体の形成を防止するため、および光検出器（Ｂ）によって検出されたイメージを測定する効率を改善するために、曇り止めまたは防曇りコーティング、もしくは電気的ぼやけ防止手段（anti-blurring means）として働く光ガイドを伝導するための光源によって生成される熱活用手段を提供してもしなくてもよく、または、疎水性コーティング、もしくは撥液膜（film-repellent liquid）、もしくは光ガイドの冷却／加熱、もしくはヒステリシスチャンバを有してもしなくてもよく、光ガイドの温度の差、およびそれの周りの媒質の容量の制御が、露点を制御する。
【００２３】
上記において、屈曲点は、屈曲点に対する変動する必ずしも一定でない角度の光学特性に応じた角度付けされたガイド面の光入射構造であることを特徴とし、典型的光特性は、それらが浸漬される媒質の屈折性に関係付けられた変向点における低減／制限／偏向する光のスネル−デカルトおよび他に応じて記述され、それらは、光ガイドに対する逆にされたプリズムとして作用し、光ガイドに対して逆にされ、それらが浸漬される媒質または空気によって光学的に構成される。変向点は、これらの媒質の界面における光の入射の角度に関係付けられた特性を通して気体であるか空気であるかに関わらず光ガイドおよびそれが中に配置される媒質の屈折率の値に応じて光を偏向させるために使用される。
【００２４】
上記において、光ガイドの屈曲点は、表面張力ドレインシステムを有することができ、表面張力ドレインシステムは主に、屈曲点の表面上におよび／もしくは光ガイドの表面上に引かれた排出口、またはそのエッジおよび空洞に流体が増加するのを防止するように働く液体の流れを促進する角度および形状の使用からなる。
【００２５】
上記において、屈曲点は、それらに当たる光を反射または屈折によって打ち消すまたはそうしない特性を有し、それらのエリアに比例して、光検出器に入射する光の総量を変更および制限して、屈曲点によって検出器／受容器で引き起こされる光の強度の変更が定量化され得るようにする。屈曲点は、検出器がそのような差を確実にするようなやり方で、光ガイドに沿った光の漸進的な制御された障害を可能にしなければならない。
【００２６】
屈曲点は、光ガイドにおけるその形状および影響／へこみについて変動することができる。屈曲の形状は、環状とすることができ、ならびに／または、半円、クラウンの部分、線、自由形状曲線、円錐、および／もしくは他の適切な幾何形状に変動し、光ガイドの形状に適合されることができる。
【００２７】
上記において、光送信機（Ａ）は、単色または多色とすることができる光ガイド（Ｃ）、ＬＥＤ発光体、レーザ送信機、ＯＬＥランプ、または他の光源を介して、検出器（Ｂ）に向けて光の均質なコリメートされたビームを発射し、これらのデバイスは、それらの各々に適切な特定の電源によって給電される。
【００２８】
上記において、送信機Ａは、別の点で生成された光を光ガイドＣに提供する光ファイバによって置き換えられ得る。
【００２９】
上記において、光検出器（Ｂ）は、光ビームの移動、または媒質の屈折率におよびフォト検出器タイプのデバイスを通る光のスペクトルに比例する検出器上のイメージの位置の変化として、光および／またはイメージの変動を受け取り検出し、光検出器タイプのデバイスは、フォトセル、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＬＤＲ（光依存抵抗器）、光電池、光伝導性検出器、またはイメージ検出器とすることができ、任意選択のイメージキャプチャプロジェクタ（Ｄ）、１つのＣＣＤ（電荷結合素子）、もしくはＣ−ＭＯＳチャンバ、またはそれが意図される用途に適切な他のキャプチャデバイスを有し、収容（capacity）および／または計算などによる様々なタイプの動作であり得るイメージのプロセッサに直接または間接的に取り付けられ、それは、この光検出器に対する共通または特定の電源によって接続および／または供給され、光検出器は、イメージ処理機器ならびにＲＮＡ人工ニューラルネットワークなどとしてのデータに接続され得る。
【００３０】
センサが、ＬＤＲ（光依存抵抗器）またはフォトセンサを有する回路のタイプである場合、それは、２つのみのワイヤを用いてレベルディスプレイに接続され得る。
【００３１】
上記において、任意選択のイメージプロジェクタ（Ｄ）は、媒質の屈折率の測定を提供するものであり、光検出器（Ｂ）に隣接する光ガイド（Ｃ）の端部分の中央に配置された円錐プリズムによって構成されることができ、屈曲点から解放された光ビームは、媒質の屈折率におよび入射光ビームに対する角度に応じて、光ガイドの側面にずらされて別のプリズム面の焦点にさらに反射され、次いで、光は、それが浸漬される媒質との界面で屈折され、最後にフォト検出器に向けられる。
【００３２】
本発明である、光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化された生成物についてのタンク充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析イメージを測定するためのマルチパラメータデバイスは、その設定の光学特性および屈折率の測定を介して、それが浸漬される液体、液化気体、および燃料などの手段の品質管理に関連付けられたこのパラメータの評価を可能にし、液体の色、２つの点の間の液体流の測定、および他のイメージ解析の評価も可能にする。
【００３３】
したがって、異なるパラメータまたは境界条件を測定するための関連付けが、いくつかの産業における様々な実用的測定を定量化することを可能にする充填レベル、屈折率、比色、流れ、回折、およびイメージの測定として個別または複数のセンサを得るように行われることができ、そのような様々な実用的測定は、たとえば、燃料の品質管理、燃料識別、屈折率の測定、流体流測定、撹乱、泡、液体媒質に入れられた異物、リザーバのレベルの測定、色による測定、識別、および特性評価、変向点イメージの集束、特定の集束のためのセンサ表面の形状の最適化による光学補正の使用、温度測定、圧力測定、色、イメージ形状、エッジ解像度、および回折などの測定である。
【００３４】
本発明の対象である、光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイスは、特定の用途のために形成され構成されると、車両の燃料タンク内部などのこの媒質またはデバイス媒質組立体の移動の際に、それが浸漬される媒質または液体の揺れにより引き起こされるその信号の急激な変動を回避するために、ヒステリシス容器内に置かれ得る。ヒステリシスチャンバは、その中の液体の移動を制限する内部および外部の連通する容器の構成を有するタイプであり得る。
【００３５】
上記の構成の説明およびその概念から、充填レベルのセンサの製造、屈折率、流れの測定、およびイメージの解析による他の測定のための形態、機能、および動作マージンを確立することができ、それらは、様々な構成と別に分離してまたは分離せず一緒であり、それらの使用ならびに関連した光学特性および材料について課せられる境界条件を満たす液体、液化気体または材料に対する用途においてパラメータまたはマルチパラメータを測定するために役立つ。
【００３６】
本発明の対象である、光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイスは、一端から他端まで適切な材料から作られたスティック／ロッド／光ガイドの内部で光が投射される系列における説明によって容易に理解される光物理学の法則に基づくその動作を有する。光の入口または光生成源の逆の端部に、フォトセンサ／フォト検出器／イメージプロセッサがある。光ビームが、フォト検出器に向かって移動するとき、この経路において、屈曲点と呼ばれる、プリズム、スティック／ロッド／光ガイドにおける中空プリズム、またはカットされ研磨されたファセットのような、プリズム、スティック／ロッド／光ガイド上の切欠の形態のトラップを見つけ、これらのファセットは、このスティック／ロッド／光ガイドにおいて湾曲され、適切に位置付けられ、それを充填する材料、液体、または気体／空気に応じてフォトセンサに向かうその経路の光を偏向するように意図される。次いで、これらのファセットは、空気および／もしくは揮発された液体の気体で充填され得る、またはそれらは、スティック／ロッド／光ガイドが浸漬される主役液体で充填される。それが空気／気体で充填される場合、この光で集束する光ビームの部分は、既に示された物理現象に応じてずらされる。プリズムが液体で充填される場合、それに入射する光は屈折を受け、フォト検出器に向かう経路に従う傾向がある。プリズム／ファセットならびにそれらのサイズおよび形状の構成が、この計器の感度および分解能を規定する。ファセットの形状は、液体の排出を促進するべきであり、粘度および表面張力などのような製品の特性に依存することになる。
【００３７】
これらの条件下で、少量の光が、その経路のトラップまたは変向点から意図的に解放され、その焦点の変更を示すようにフォト検出器に到達する。この場合はスティック／ロッド／光ガイドの中央のトラップまたは屈曲点から解放されたこの光のビームは、スティック／ロッド／光ガイドの側面の円錐プリズムに偏向され、次いで、ビームが再び別のプリズム面の焦点に反射される。この反射は、媒質の屈折率、および入射光ビームに対する面の角度に応じて、反射面によりまたは全内部反射（ＲＩＴ）により界面で発生する。次いで、この光は、それが浸漬される媒質との界面で屈折され、この屈折の角度は、デバイス（スティック／ロッド／光ガイド）が浸漬される媒質、およびフォト検出器に向けられた光の出口における光の入射の界面の角度に応じて変動する。このフォト検出器は、Ｃ−ＭＯＳチャンバ、ＣＣＤ（電荷結合素子）、または用途に適した他のイメージキャプチャデバイスなどのイメージセンサである。
【００３８】
プリズムの壁または屈曲点は、測定される屈折率の変動範囲に応じたこの端部の角度による異なる偏りを被る光を可能にするように複数のファセットを有することができる。異なる形式に光ガイドに導入される上述されたような中空プリズムもしくは空気プリズムまたは屈曲点の概念の外挿により、異なる率の屈折が提供する効果によってレベルおよび他のパラメータを測定することができる。したがって、本明細書で提案されたデバイスの形状および最終構成は、本発明の所望される機能および用途に応じて変動することができる。
【００３９】
本発明の対象である、光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンク充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイスは、異なるエリアの障害物および位置を有する変動されるかなりの量の変向点を伴って製造され得る。これは、この新しいタイプのセンサに、良好な分解能を与え、また、光検出器の感度曲線の線形化または何らかの特定の機能に応じた他の適切な光学補正を支持するように工夫されることが可能な能力を与える。
【００４０】
このように、光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填のレベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのこのマルチパラメータデバイスは、光ガイドの様々な適切な変向点の導入により、上記のようにこれらの液体の屈折率およびイメージ解析の測定を通して、このリザーバに含まれる液体のタイプの検出および区別を可能にすることができることに加えて、主にリザーバ内の液体レベルを測定するように設計されたデバイスを説明しており、現在使用されており現時点で市場で見られる液体および／または同様の流体のレベルの測定の光学的または従来のデバイスを上回る優れた利点を与える、光学技術の構成および新しい独自の新規の解決策を提示する。これらの利点のうち、形態および機能についてモジュラ式であり、リザーバに関して構成可能および結合的な補償する様々な形態であること、それが、光トランスデューサセンサの応答曲線を測定の容易な解釈の線形性または適切な曲線を促進する他の信号になるように補償することを可能にすること、空気／気体が希薄にされまたは圧力下であり得るときに、液体、液化された、希薄にされた、または圧力下の気体を測定すること、それらの単純でコンパクトな構成により防爆組成材料であること、それが可動部品を持たないことがその機械的摩耗を免除することが言及され得る。さらに、もや防止コーティング／曇り止めと共に提示されるときにより良い品質および測定精度を与えること、疎水性であること、ヒステリシスタンク、冷却／加熱を提示すること、表面ドレインシステムを有すること、流動路を有することとして、構築のその方法による機能的な利点を言及することができ、したがって、燃料の品質管理を可能にし、燃料およびその混合物の識別を可能にし、ならびに、屈折率の測定、流れの測定、レベルの測定、色の測定を可能にし、屈曲点のイメージの集束、温度の測定、および圧力の測定を可能にし、高機能のマルチパラメータデバイスになる。
【００４１】
したがって、構成、用途、および動作の上述された特性により、光学手段によって、可動部品なしに、液体および液化生成物のタンクおよびリザーバの充填レベル、屈折率、ならびにイメージ解析を測定するためのマルチパラメータデバイスは、それが発明の特許の特権に値するようにする革新条件、発明的活動、および前例がない産業化に満たされた、従来技術に対して新規のデバイスであることを明確に言及することができる。
【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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