JPH0472189B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0472189B2 JPH0472189B2 JP58187574A JP18757483A JPH0472189B2 JP H0472189 B2 JPH0472189 B2 JP H0472189B2 JP 58187574 A JP58187574 A JP 58187574A JP 18757483 A JP18757483 A JP 18757483A JP H0472189 B2 JPH0472189 B2 JP H0472189B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- laser doppler
- generating means
- flow
- probe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/661—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters using light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/26—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting optical wave
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- Fluid Mechanics (AREA)
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- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明はプローブ部の構造に特徴を有する流速
測定用のデユアルビーム型レーザドツプラー流速
計に関するものである。
測定用のデユアルビーム型レーザドツプラー流速
計に関するものである。
従来技術とその問題点
レーザドツプラー流速計を用いて流速を測定す
る場合には、通常第１図に示すように円筒プロー
ブ１内に光学系部分が配置される。即ち円筒プロ
ーブ１に光フアイバ２によつて光源よりレーザ光
が導かれ、ビームスプリツタ３により二本の平行
光線に分光され、円筒部プローブ１の先端部分に
設けられた集光レンズ４によつて集光される。円
筒プローブ１の先端は透明なガラス等から構成さ
れ、二本のレーザビームによりその交叉領域に干
渉縞が形成される。そしてその干渉縞領域を通過
する粒子の散乱光は集光レンズ４，５を通じて光
フアイバ６に与えられ、円筒プローブ１内を通つ
て図示しない信号処理部に導かれる。
る場合には、通常第１図に示すように円筒プロー
ブ１内に光学系部分が配置される。即ち円筒プロ
ーブ１に光フアイバ２によつて光源よりレーザ光
が導かれ、ビームスプリツタ３により二本の平行
光線に分光され、円筒部プローブ１の先端部分に
設けられた集光レンズ４によつて集光される。円
筒プローブ１の先端は透明なガラス等から構成さ
れ、二本のレーザビームによりその交叉領域に干
渉縞が形成される。そしてその干渉縞領域を通過
する粒子の散乱光は集光レンズ４，５を通じて光
フアイバ６に与えられ、円筒プローブ１内を通つ
て図示しない信号処理部に導かれる。
このように円筒プローブ内に形成されるレーザ
ドツプラー流速計を第１図に示すように流路中に
挿入した場合には、円筒プローブの近傍では図示
のように円筒プローブの挿入に伴つて渦が発生し
たり、流れが乱れることとなり正確な流速の測定
ができないという問題点があつた。即ち後方散乱
型のレーザドツプラー流速計の場合、平行ビーム
光の長さに対して集光レンズから交叉領域までの
距離は長くても２〜３倍以内でなければ充分な散
乱光が得られないため充分に測定することができ
ない。従つてプローブ近傍の渦や乱流の影響をで
きるだけ少なくするために円筒プローブの外径を
細くすれば交叉領域の測定点も円筒プローブに近
づくこととなり、逆に測定点を遠ざければ円筒プ
ローブの外径も大きくなるため、渦や流れの乱れ
のない部分の流速を測定することにはならないと
いう問題点があつた。又第１図に示すように空気
が円筒プローブの側壁に沿つて吸い込まれるが、
水流が速くなると空気孔がプローブの先端面にま
で達することがある。その場合にはプローブの先
端面より気泡が発生して照射するレーザ光が気泡
によつて乱反射することとなり、又散乱光も乱反
射されて測定精度が低下することとなるという問
題点があつた。
ドツプラー流速計を第１図に示すように流路中に
挿入した場合には、円筒プローブの近傍では図示
のように円筒プローブの挿入に伴つて渦が発生し
たり、流れが乱れることとなり正確な流速の測定
ができないという問題点があつた。即ち後方散乱
型のレーザドツプラー流速計の場合、平行ビーム
光の長さに対して集光レンズから交叉領域までの
距離は長くても２〜３倍以内でなければ充分な散
乱光が得られないため充分に測定することができ
ない。従つてプローブ近傍の渦や乱流の影響をで
きるだけ少なくするために円筒プローブの外径を
細くすれば交叉領域の測定点も円筒プローブに近
づくこととなり、逆に測定点を遠ざければ円筒プ
ローブの外径も大きくなるため、渦や流れの乱れ
のない部分の流速を測定することにはならないと
いう問題点があつた。又第１図に示すように空気
が円筒プローブの側壁に沿つて吸い込まれるが、
水流が速くなると空気孔がプローブの先端面にま
で達することがある。その場合にはプローブの先
端面より気泡が発生して照射するレーザ光が気泡
によつて乱反射することとなり、又散乱光も乱反
射されて測定精度が低下することとなるという問
題点があつた。
発明の目的
本発明はこのような従来の円筒プローブによる
レーザドツプラー流速計の問題点を解消するもの
であつて、流路にプローブを挿入した場合にも渦
や気泡が発生することなく、又流れを乱さずに正
確に流速を測定することができるレーザドツプラ
ー流速計を提供することを目的とする。
レーザドツプラー流速計の問題点を解消するもの
であつて、流路にプローブを挿入した場合にも渦
や気泡が発生することなく、又流れを乱さずに正
確に流速を測定することができるレーザドツプラ
ー流速計を提供することを目的とする。
発明の構成と効果
本発明は測定すべき流れの方向にその軸が合わ
せて配置されるベンチユリー管と、ベンチユリー
管の中央部に一体に接続され、ベンチユリー管の
軸に垂直の光軸を有し同一偏光面を持つ平行光線
をベンチユリー管内部の一点で交叉せしめる集光
レンズを先端に有する円筒プローブと、集光レン
ズにより形成される交叉領域を通過する粒子から
得られる散乱光の受光する受光手段と、ベンチユ
リー管の一端の測定すべき流れの上流側に設けら
れ、交叉領域を通過する微小粒子を発生させる微
小粒子発生手段と、を具備することを特徴とする
ものである。
せて配置されるベンチユリー管と、ベンチユリー
管の中央部に一体に接続され、ベンチユリー管の
軸に垂直の光軸を有し同一偏光面を持つ平行光線
をベンチユリー管内部の一点で交叉せしめる集光
レンズを先端に有する円筒プローブと、集光レン
ズにより形成される交叉領域を通過する粒子から
得られる散乱光の受光する受光手段と、ベンチユ
リー管の一端の測定すべき流れの上流側に設けら
れ、交叉領域を通過する微小粒子を発生させる微
小粒子発生手段と、を具備することを特徴とする
ものである。
このような特徴を有する本発明によれば、流路
中に挿入されるレーザドツプラー流速計のプロー
ブによる流れの乱れを防止することができ、流れ
に含まれる乱流はベンチユリー管内でそのまま保
持されるため正確な流速測定が可能となる。又プ
ローブの先端がベンチユリー管によつて保護され
るため機械的な強度を増すことができる。更にプ
ローブの集光レンズに対向させてベンチユリー管
の側壁に前方散乱光の受光部を装着することがで
き、流れの方向に対してベンチユリー管の先端側
に粒子の発生装置を設けることも容易になるとい
う効果も得られる。更に、測定すべき流れの中に
速度が測定できる微小粒子が殆ど含まれない場合
にも、微小粒子を発生させることができるので、
確実に流速を測定することが可能となる。
中に挿入されるレーザドツプラー流速計のプロー
ブによる流れの乱れを防止することができ、流れ
に含まれる乱流はベンチユリー管内でそのまま保
持されるため正確な流速測定が可能となる。又プ
ローブの先端がベンチユリー管によつて保護され
るため機械的な強度を増すことができる。更にプ
ローブの集光レンズに対向させてベンチユリー管
の側壁に前方散乱光の受光部を装着することがで
き、流れの方向に対してベンチユリー管の先端側
に粒子の発生装置を設けることも容易になるとい
う効果も得られる。更に、測定すべき流れの中に
速度が測定できる微小粒子が殆ど含まれない場合
にも、微小粒子を発生させることができるので、
確実に流速を測定することが可能となる。
実施例の説明
第２図ａは本願発明のレーザ流速計のプローブ
部を示す断面図、第２図ｂはその側面図である。
これらの図において第１図と同一部分には同一符
号を付している。さて本願発明では円筒プローブ
１０の先端に図示のように円筒状でその内部が断
面円弧状の肉厚を有するベンチユリー管１１を互
いに軸を垂直にして接続、固定している。円筒プ
ローブ１０は前述した従来例と同様に光フアイバ
２によつて与えられた光を二本の平行光線に分光
するビームスプリツタ３と、その平行光線をベン
チユリー管１１の中央部で交叉させる集光レンズ
４を有している。そして集光レンズ４の背後に干
渉縞領域を通過する粒子からの散乱光を集光する
集光レンズ５を設け、その焦点位置に光フアイバ
６を配置する。そして円筒プローブ１０の先端の
集光レンズ４に対向する位置に散乱光を反射し、
焦点をレーザビームの交叉領域とする凹面鏡１４
を配置する。光フアイバ６は円筒プローブ部１０
を通つて散光された散乱光を図示しない信号処理
部に導くものである。信号処理部では与えられた
散乱光を光電変換器により電気信号に変換し、バ
ースト信号の周波数に基づいて粒子の速度を検出
している。このようにして構成されたプローブ部
を流路中に挿入すれば流路中に円筒プローブ１０
のみが突出することはなく、プローブの挿入に基
づくベンチユリー管１１内の水流に乱れが生じる
ことはなくなる。しかし水流自体に乱れがあれ
ば、それはそのままベンチユリー管１１内で保持
されるため、ベンチユリー管１１による測定誤差
が生じることはない。尚ベンチユリー管１１の中
央部の内径と外径との差によつてベンチユリー管
１１の中央部分では流速が速くなるので、流速を
測定した後これを補正する必要がある。
部を示す断面図、第２図ｂはその側面図である。
これらの図において第１図と同一部分には同一符
号を付している。さて本願発明では円筒プローブ
１０の先端に図示のように円筒状でその内部が断
面円弧状の肉厚を有するベンチユリー管１１を互
いに軸を垂直にして接続、固定している。円筒プ
ローブ１０は前述した従来例と同様に光フアイバ
２によつて与えられた光を二本の平行光線に分光
するビームスプリツタ３と、その平行光線をベン
チユリー管１１の中央部で交叉させる集光レンズ
４を有している。そして集光レンズ４の背後に干
渉縞領域を通過する粒子からの散乱光を集光する
集光レンズ５を設け、その焦点位置に光フアイバ
６を配置する。そして円筒プローブ１０の先端の
集光レンズ４に対向する位置に散乱光を反射し、
焦点をレーザビームの交叉領域とする凹面鏡１４
を配置する。光フアイバ６は円筒プローブ部１０
を通つて散光された散乱光を図示しない信号処理
部に導くものである。信号処理部では与えられた
散乱光を光電変換器により電気信号に変換し、バ
ースト信号の周波数に基づいて粒子の速度を検出
している。このようにして構成されたプローブ部
を流路中に挿入すれば流路中に円筒プローブ１０
のみが突出することはなく、プローブの挿入に基
づくベンチユリー管１１内の水流に乱れが生じる
ことはなくなる。しかし水流自体に乱れがあれ
ば、それはそのままベンチユリー管１１内で保持
されるため、ベンチユリー管１１による測定誤差
が生じることはない。尚ベンチユリー管１１の中
央部の内径と外径との差によつてベンチユリー管
１１の中央部分では流速が速くなるので、流速を
測定した後これを補正する必要がある。
又このレーザドツプラー流速計は流路を通過す
る粒子の速度によつて流速を測定するものである
が、例えば清浄な水等、被測定流体に測定対象と
なる粒子がほとんど含まれない場合には、ベンチ
ユリー管１１の上流側に粒子の発生機構を設ける
ようにしてもよい。これは例えば第２図ａに示す
ようにベンチユリー管１１の上流側（左側）に金
属細線１２を張架しておく。そしてベンチユリー
管１１の管内に電極１３を設け、この金属細線１
２と電極１３間に金属細線１２が負電圧となるよ
うに直流電圧を印加する。そうすれば導体部が露
出した金属細線１２から水素気泡が発生するの
で、レーザドツプラー流速計の交叉領域にその気
泡を通過させることができ、気泡速度に基づいて
流速を測定することができる。この場合金属細線
１２と電極１３間に印加する電圧をパルス電圧と
すれば、電圧の印加に伴つて水素気泡が発生する
ため確実に粒子の速度を測定することが可能とな
る。
る粒子の速度によつて流速を測定するものである
が、例えば清浄な水等、被測定流体に測定対象と
なる粒子がほとんど含まれない場合には、ベンチ
ユリー管１１の上流側に粒子の発生機構を設ける
ようにしてもよい。これは例えば第２図ａに示す
ようにベンチユリー管１１の上流側（左側）に金
属細線１２を張架しておく。そしてベンチユリー
管１１の管内に電極１３を設け、この金属細線１
２と電極１３間に金属細線１２が負電圧となるよ
うに直流電圧を印加する。そうすれば導体部が露
出した金属細線１２から水素気泡が発生するの
で、レーザドツプラー流速計の交叉領域にその気
泡を通過させることができ、気泡速度に基づいて
流速を測定することができる。この場合金属細線
１２と電極１３間に印加する電圧をパルス電圧と
すれば、電圧の印加に伴つて水素気泡が発生する
ため確実に粒子の速度を測定することが可能とな
る。
第３図は本願発明によるレーザドツプラー流速
計のプローブ部の他の実施例を示す断面図であ
る。本図において、円筒プローブ１０の先端にベ
ンチユリー管１１を接続、固定しておく点は第１
実施例と同様である。本実施例においても円筒プ
ローブ１０の先端の集光レンズ４に対向する位置
に散乱光を反射する凹面鏡２０を設けておく。こ
の凹面鏡２０の焦点は例えばレーザビームの交叉
領域とするようにする。そうすれば集光レンズ４
により形成される粒子の前方散乱光は凹面鏡２０
によつて反射され、交叉領域を通つて再び集光レ
ンズ４及び５を介して光フアイバ６に導かれる。
このようにすれば後方散乱に比べてはるかに散乱
強度の強い前方散乱光をレーザドツプラー流速計
の後方で受光することが可能となる。又従来のプ
ローブにベンチユリー管１１をアタツチメントと
して接続するだけで測定感度を大幅に向上し、且
つ渦や乱れ等の影響を除いて流速を測定すること
が可能となる。
計のプローブ部の他の実施例を示す断面図であ
る。本図において、円筒プローブ１０の先端にベ
ンチユリー管１１を接続、固定しておく点は第１
実施例と同様である。本実施例においても円筒プ
ローブ１０の先端の集光レンズ４に対向する位置
に散乱光を反射する凹面鏡２０を設けておく。こ
の凹面鏡２０の焦点は例えばレーザビームの交叉
領域とするようにする。そうすれば集光レンズ４
により形成される粒子の前方散乱光は凹面鏡２０
によつて反射され、交叉領域を通つて再び集光レ
ンズ４及び５を介して光フアイバ６に導かれる。
このようにすれば後方散乱に比べてはるかに散乱
強度の強い前方散乱光をレーザドツプラー流速計
の後方で受光することが可能となる。又従来のプ
ローブにベンチユリー管１１をアタツチメントと
して接続するだけで測定感度を大幅に向上し、且
つ渦や乱れ等の影響を除いて流速を測定すること
が可能となる。
又第３図に破線で示すように円筒プローブ１０
を通りベンチユリー管１１を貫通する細いダクト
２１を埋込み、ベンチユリー管の上流側の中央部
にそのダクト２１の先端に狭い開口部であるノズ
ル２２を設け、外部からダクト２１に被測定対象
が液体の場合には空気等の気体、被測定対象が気
体の場合には煙等の微粒子を送り込むようにした
粒子発生機構を設けるようにしてもよい。そうす
ればノズル２２から小気泡や微粒子が発生するの
でその小気泡や微粒子の速度に基づいて流速を測
定することができる。
を通りベンチユリー管１１を貫通する細いダクト
２１を埋込み、ベンチユリー管の上流側の中央部
にそのダクト２１の先端に狭い開口部であるノズ
ル２２を設け、外部からダクト２１に被測定対象
が液体の場合には空気等の気体、被測定対象が気
体の場合には煙等の微粒子を送り込むようにした
粒子発生機構を設けるようにしてもよい。そうす
ればノズル２２から小気泡や微粒子が発生するの
でその小気泡や微粒子の速度に基づいて流速を測
定することができる。
第１図は従来の光学系部分をプローブに収納し
たレーザドツプラー流速計を示す断面図、第２図
ａ，ｂは夫々本願発明によるレーザドツプラー流
速計を示す断面図及び側面図、第３図は本願発明
の他の実施例を示す断面図である。 １，１０……円筒プローブ、２，６……光フア
イバ、４，５……集光レンズ、１１……ベンチユ
リー管、１２……金属細線、１３……電極、１
４，２０……凹面鏡、２１……ダクト、２２……
ノズル。
たレーザドツプラー流速計を示す断面図、第２図
ａ，ｂは夫々本願発明によるレーザドツプラー流
速計を示す断面図及び側面図、第３図は本願発明
の他の実施例を示す断面図である。 １，１０……円筒プローブ、２，６……光フア
イバ、４，５……集光レンズ、１１……ベンチユ
リー管、１２……金属細線、１３……電極、１
４，２０……凹面鏡、２１……ダクト、２２……
ノズル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 測定すべき流れの方向にその軸が合わせて配
置されるベンチユリー管と、 前記ベンチユリー管の中央部に一体に接続さ
れ、前記ベンチユリー管の軸に垂直の光軸を有し
同一偏光面を持つ平行光線をベンチユリー管内部
の一点で交叉せしめる集光レンズを先端に有する
円筒プローブと、 前記集光レンズにより形成される交叉領域を通
過する粒子から得られる散乱光を受光する受光手
段と、 前記ベンチユリー管の一端の測定すべき流れの
上流側に設けられ、交叉領域を通過する微小粒子
を発生させる微小粒子発生手段と、を具備するこ
とを特徴とするレーザドツプラー流速計。 ２ 前記微小粒子発生手段は、前記ベンチユリー
管に張架された金属細線を有し、該金属細線に電
圧を印加することによつて水素気泡を発生させる
水素発生手段であることを特徴する特許請求の範
囲第１項記載のレーザドツプラー流速計。 ３ 前記微小粒子発生手段は、前記ベンチユリー
管の中心軸の近傍に開口を有し、気体が流入され
るダクトを有するものであることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のレーザドツプラー流速
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18757483A JPS6079273A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | レ−ザドツプラ−流速計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18757483A JPS6079273A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | レ−ザドツプラ−流速計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6079273A JPS6079273A (ja) | 1985-05-07 |
| JPH0472189B2 true JPH0472189B2 (ja) | 1992-11-17 |
Family
ID=16208479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18757483A Granted JPS6079273A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | レ−ザドツプラ−流速計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6079273A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6698297B2 (en) * | 2002-06-28 | 2004-03-02 | Weatherford/Lamb, Inc. | Venturi augmented flow meter |
| GB0505849D0 (en) * | 2005-03-22 | 2005-04-27 | Boc Group Plc | Method of monitoring a freeze drying process |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2900220A1 (de) * | 1979-01-04 | 1980-07-17 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden mediums |
-
1983
- 1983-10-06 JP JP18757483A patent/JPS6079273A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6079273A (ja) | 1985-05-07 |
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