JPH0616054B2

JPH0616054B2 - 流速測定装置

Info

Publication number: JPH0616054B2
Application number: JP2303082A
Authority: JP
Inventors: 幸生竹原; 剛治江藤
Original assignee: Kinki Daigaku
Current assignee: Kinki Daigaku
Priority date: 1990-11-07
Filing date: 1990-11-07
Publication date: 1994-03-02
Anticipated expiration: 2009-03-02
Also published as: JPH04175658A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、流速測定装置に関し、特に、流速場や加速度
場を精密かつ長時間測定することができるものに関す
る。

従来の技術従来、流速の点計測に関する技術開発は進んでいるが、
画的に流速場を計測する技術、特に、高速の乱流速場を
画的かつ連続的に高い時間分解能で測定できる流速測定
装置は提供されていない。

上記した乱流では、上下左右の入れ変わりは、運動条件
に対応してどんな場合にも起こり得る。

例えば、流体中に混じった多数の固体粒子をビデオ撮影
して追跡することにより流速場や加速度場を測定する場
合、１枚の画像内の粒子間の位置関係を見ても流速場に
ついては何も分からない。また、１枚の画像の露光時間
を少し長くすれば粒子の移動軌跡は線状に写るが、この
場合でも、該移動軌跡の始端、終端の位置が正確に写っ
ているとは限らず、正確な速度を求めることができな
い。

従って、上記のような高速の乱流において流速場を得る
ためには、短い時間内で、例えば数１，０００分の１秒
の間隔で撮られた少なくとも２枚の連続画像において、
各粒子の各画像における位置を対応付けて、該位置のズ
レを計測することより、各粒子の速度を得る必要があ
る。また、加速度場を得る場合には最低３枚の連続画像
が必要である。

これに対して、従来ビデオ撮影装置としては、例えば、
フレーム・レートが１／３０秒程度の通常のビデオ装置
や、フレーム・レートが１，０００枚/秒以上高速撮影
が可能な高速ビデオが提供されている。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記したフレームレートが１／３０
秒程度のビデオ装置では、この１／３０秒間に粒子が大
きく移動してしまうので、高速の乱流を撮影した場合で
は連続画像における粒子の位置の対応が分からず、流速
場、加速度場を得ることは困難である。

また、上記した１，０００枚／秒程度のフレーム・レー
トの高速撮影が可能な高速ビデオでは、連続画像で粒子
の位置の対応を判別することはできるが、該高速ビデオ
からの画像を記録部にシリアルに記憶する場合、記録部
に容量に問題がある。

例えば、固体メモリーにデジタル画像として記録する場
合には、記録部を構成する固体メモリーの容量は通常約
５００枚〜１，０００枚程度の画像を記録し得る容量で
あり、そのため、例えば、フレーム・レートが１，００
０枚／秒の高速撮影を行うと、１秒以下の撮影時間の画
像しか記録することができない。

通常、１／１，０００秒程度の間隔で撮影された２枚以
上が１組となった連続画像が得られればその瞬間の流速
場や加速度場を送定することが可能である。この連続画
像の組が１／１０秒〜１／１００秒毎に得られれば１／１０秒〜１／１００秒毎の流速場の測定が可能となり、同じ記憶
内容に対して１／１，０００秒で連続撮影する場合に比
べて数倍から数十倍の時間の流速測定が可能となる。

また、１枚ずつ画像を用いる場合でも、露光時間内に撮
像部の感度を変化させることができるような機構となっ
ている場合には、露光開始直後と終了直前の感度を上げ
る事により始点と終点の位置を明確化して速度を正確に
計測することができる。

従来より、通常のスチールカメラのシャッターを開放に
して、光源側の制御により、このような測定をおこなう
方法があり、始点終点強調法と呼ばれている。しかしな
がら、上記始点終点強調法において、光源側とビデオカ
メラのシャッターを完全に同期させ、かつ、光源側の光
量を短い露光時間内でこの様に変化させるのは困難であ
る。特に、高速の連続撮影の場合には実用性がないとい
ってよい。

上記の問題は、撮影部の感度を露光時間内に決めらめた
時間パターンに従って変化するような機構を開発するこ
とにより解決できる。

本発明は上記のような流速測定における問題を解決する
ためになされたものであって、高速流体の流速場、加速
度場を精密かつ長時間測定することができる流速測定装
置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段従って、本発明は、光を電子に変換する光電面と、該光
電面により変換された電子を倍増するマイクロチャンネ
ルプレートと、該倍増された電子を光に変換する蛍光面
とを有するイメージインテンシファイヤと、該イメージ
インテンシファイヤを受光面に取付けた撮像素子とを備
える撮像部と、上記撮像部からの画像信号を記録する記録部とを備え、流体中の粒子を撮影し、上記記録部に記録された画像信
号を処理、解析して速度場や加速度場を求める流速測定
装置であって、上記撮像部からシャッタリング毎に画像信号が入力さ
れ、画像信号が入力される度に０から累積加算すると共
に、該加算した値が所定のフレームとばし値に達すると
０に戻すフレーム・カウンターを計算し、該フレーム・
カウンターの値の１からフレームとばし値までに対応す
る連続画像を１周期とし、各周期の２枚以上の所定の枚
数に対応する画像信号を信号記録部に送り、その後に続
く画像に対応する画像信号を上記記録部に送ることなく
廃棄する信号制御部を備えると共に、上記光電面とマイクロチャンネルプレート間の電圧であ
るゲイン電圧を、１回のゲーティング時間中のゲーティ
ング開始当初は第１電圧に設定し、その後上記第１電圧
よりも低圧な第２電圧に設定し、ゲーティング終了前に
再度上記第１電圧に設定することを特徴とする流速測定
装置を提供するものである。

また、上記光電面とマイクロチャンネルプレートの間の
電圧であるゲイン電圧を、１回のゲーティング時間中の
ゲーティング開始当初は第１電圧に設定し、その後ケー
ティング終了まで上記第１電圧よりも低圧な第２電圧に
設定する構成としてもよい。

あるいは、上記光電面とマイクロチャンネルプレートの
間の電圧であるゲイン電圧を、１回のゲーティング時間
中のゲーティング開始当初は第１電圧に設定し、その後
上記第１電圧から漸次減少させ、ゲーティング終了前に
再度上記第１電圧に設定する構成としてもよい。

また、上記記録部に送る２枚以上の所定の枚数の画像を
撮像する際の露光時間を、上記画像により異なさせて撮
像する構成としてもよい。

作用上記したように、本発明に係る流速測定装置では、撮像
部からの信号を全部記録部に送るのではなく、所定枚数
の連続画像に対応する周期に区分し、該周期の最初の少
なくとも２枚以上の所定の枚数の画像に対応する信号を
記録部に送り、その後に続く画像に対応する信号を上記
記録部に送ることなくドレンに廃棄する構成する構成と
しているため、限られた記録部の容量内で高速撮影によ
り速度場や加速度場の測定のための解析に必要な連続画
像を長時間得ることができると共に、該解析に不要な画
像の計算処理を行わないため計算量を低減することがで
きる。

また、上記撮像部は撮像素子の受光面に、好適にはイメ
ージインテンシファイヤからなる光増強装置を取付け、
該光増強装置のゲインを露光時間内で変化させたり、上
記記録部に送る２枚以上の所定の枚数の画像を撮像する
際の露光時間を、上記画像により異ならせることにより
各画像間での流体中の固体粒子の流跡線を得ることがで
き、各画像での粒子の対応を容易に知ることができる。

実施例次に、図面に示す実施例に基づき本発明について詳細に
説明する。

第１図に示すように、本発明の実施例に係る流速測定装
置では、カメラ部２においてレンズ１２により結像した
光を撮像部１３の撮像素子２５（第２図に図示）により
画像信号を構成するアナログ電気信号に変換し、該アナ
ログ信号を第１図中太実線で示すような信号処理部１５
に出力して増幅、ＡＤ変換を行った後に、信号制御部１
６に送り、該信号制御部１６からドレン１９に排出して
廃棄するか、本体３内の固体メモリーからなる記録部１
７に送る構成としている。該記録部１７には画像構成用
コンピュータ２１、画像処理装置２２、解析用コンピュ
ータ２３及び外部記録装置２４を接続し、これらの装置
で所定の画像処理、解析処理を行い、流速場や加速度場
を求める構成としている。

撮像部１３は、第２図に示すように撮像素子２５の前
面にマイクロチャンネルプレート型（ＭＣＰ型）の
イメージインテンシファイヤ２６を一体に設けてなる。

上記イメージインテンシファイヤ２６は図示のように、
真空管３２中に、光を電子に変換する光電面３３、該変
換された電子を倍増するマイクロチャンネルプレート
（ＭＣＰ）３４及び上記倍増した電子を再び光に変換す
る蛍光面３５を備え、入射窓３６から入った光を増幅し
てファイバーガラス３１の出力窓３７から上記撮像素子
２５の受光面２８に放射する構成としている。

本実施例では、上記イメージインテンシファイヤ２６に
おいてシャッタリングを行う構成としており、該シャッ
タリングは後述する信号制御部１６により制御され、フ
レーム・レートは１，０００枚／秒に設定している。ま
た、各シャッタリングでの露光時間も等しく設定してい
る。

上記イメージインテンシフアイヤ２６のゲイン電圧も信
号制御部１６により制御しており、１回のシャッタリン
グでのゲイン電圧（時間パターン）は第３図に示すよう
な波形としている。即ち、時刻t₁から時刻t₂までがゲイ
ン電圧は高圧側のVH、（第１電圧）時刻t₂から時刻t₃ま
では低圧側のVL（第２電圧）、時刻t₃から時刻t₄までは
ゲイン電圧を再びVHとしている。

信号処理部１５は上記撮像部１３から読み出したアナロ
グ信号を増幅するプリアンプ４３と、該増幅した信号に
アナログ−デジタル変換を行うＡＤ変換器４４を備
え、該ＡＤ変換器４４により変換したデジタル信号を信
号制御部１６に送る構成としている。

信号制御部１６には、上記したように信号処理部１５か
ら画像信号であるデジタル信号が入力される。該信号制
御部１６では、第４図に示すように、測定開始時から信
号処理部１５を介して信号制御部１６へ入力される撮像
部１３からの信号を１枚の画像分の信号、即ち、上記イ
メージインテンシファイヤ２６の１回のシャッタリグ毎
に入力される信号をカウントする構成としている。さら
に、該カウントした数をフレーム・カウンターＦＣとし
て、初期値ＦＣ−０から累積加算し、ＦＣが所定値
（フレームとばし値）に達するとフレーム・カウンター
ＦＣを０に戻す構成としている。即ち、図示のようにフ
レーム・カンウンターＦＣは、フレームとばし値ＦＴ
（本実施例ではＦＴ＝１００に設定している）と比較され、ＦＣ＝ＦＴ（即
ち、ＦＣ＝１００）となった時点でフレーム・カウンタ
ーＦＣを０に戻す構成としている。また、信号制御部１
６では、ＦＣ＝１、２の場合に相当する電気信号のみを
そのままシリアルに記録部１７に送る一方、ＦＣ＝３〜
１００までの画像に相当する電気信号を記録部１７に送
ることなくドレン１９に廃棄するように制御している。
即ち、本実施例では第５図に示すように、１００枚の連
続画像に対応する１つの周期Ｔの内の最初の２枚の画像
に対応する信号（第３図中実線で示す。）のみを記録部
１７に送り、該２枚の画像の後に続く残りの９８枚の画
像に対応する信号（第５図中破線で示す。）を記録部１
７に送ることなく廃棄する構成としている。

上記したように、本実施例ではフレーム・レートを１，
０００枚／秒に設定しているので、周期Ｔの１枚目の画
像から次の２枚目の画像までの間隔（ＦＣ＝１とＦＣ＝
２の間隔）は１０^-3秒であり、次いで、１０^-3×９８秒
の間隔をあけて再び１０^-3秒の間隔で連続して２枚の画像が記録部１７に記
録され、これが繰り返される。従って、ＦＣ＝１からＦ
Ｃ＝１００までの１００枚の画像を撮影するためにかか
る周期Ｔが０．１秒（１０Ｈｚ）である。即ち、本実施
例では、０．１秒の一周期Ｔ毎に１０^-3間隔の２枚の連
続画像に対応する信号が記録部１７にそのままシリアル
に記録される。

更に、信号制御部１６は、撮影時のクロック周波数や、
上記した撮像部１３のシャツター速度や絞り、フレーム
とばし値ＦＴ、１周期Ｔの間にドレン１９に廃棄せずに
記録部１７に送る信号の量等を規定すると共に、撮像部
１３、信号処理回路部１５及び記録部１７の同期関係を
制御している。

尚、上記したようにフレームとばし値ＦＴは、信号制御
部１６において設定するようにしており、変更可能であ
る一方、フレーム・レートは一定に設定しているため、
フレームとばし値ＦＴを増減すれば一周期Ｔの長さを変
更することができる。

また、一周期に何枚分の画像に相当する電気信号を記録
部１７に送るかについても上記の例に限定されるもので
はない。例えば、ＦＣ＝１〜３に相当する電気信号を記
録部１７に送る構成とすれば加速度場を得ることができ
る。

さらに、本実施例では、ＡＤ変換後に信号を記録部１７
に送るかドレン１９に廃棄するか振り分ける構成として
いるが、撮像素子２５からの信号を信号制御部１６に送
りＡＤ変換を行う前に上記信号の振り分けを行う構成と
しても良い。

通常、ＩＣメモリーからなる記録部１７は上記撮像部１
３からの画像を約１，０００枚記憶する容量がある。上
記したように、本実施例では０．１秒毎に１０^-3秒間隔の２枚の連続画像が送られて
くるため、記録部１７は連続して約５０秒間の測定が可
能であり、該５０秒間に２枚で１組の連続画像を約５０
０組得ることができる。

上記記録部１７に直接アクセスする画像構成用コンピュ
ータ２１は、画像構成時に、撮像素子２５上の画素配列
に基づいて記録部１７に記録された出力信号を本来画像
を構成する順序で読み出し、１画面分の画像情報になお
した後、画像処理装置２２又は解析用コンピュータ２３
に送る構成としているまた、記録部１７には外部記録装置２４を接続してお
り、該外部記録装置は記録部１７に記録される出力信号
の保存用等、必要に応じて出力信号を記録して、記録部
１７を補助する構成としている。

画像処理装置２２は、上記画像処理用コンピュータから
の画像情報について、２値化等の流速場、加速度場の測
定に必要の画像処理を行い、粒子の大きさ、形状、輝度
等の必要な定量情報を計算するようにしている。

解析用コンピュータ２３は、上記画像処理装置２２より
得られた定量情報を解析処理して、流速場、加速度場を
数値的に解析するようにしている。また、解析用コンピ
ュータ２３は上記画像構成用コンピュータ２１からの画
像情報を直接処理することもできるようにしている。

尚、本実施例では、上記のように撮像部１３は撮像素子
２５はＭＣＰ型のイメージインテンシファイヤ２６から
なるが、撮像部の構成はこれに限定されるものえはな
く、撮像素子のみからなるもの、撮像素子にインバータ
型イメージインテンシファイヤを備えるもの、撮像素子
に種々のタイプのフィルタを備えるもの等であっても良
い。また、撮像素子２５は、本実施例では、画素ピッチ
４０μｍで２５６行×２５６列のものを用いているが、
これに限定されない。

次に、上記構成からなる流速測定装置により、固体粒子
を混入して流体の流速場を測定する場合の作動について
説明する。

撮影時には、レンズ１２を通過した光は、イメージイン
テンシファイヤ２の光電面３３で像を結び、該光電面３
３が結像面となる。該結像した光は上記したようにイメ
ージインテンシファイヤ２６において増幅され、撮像素
子２５の受光面２８に導かれ、該受光面２８上の画素内
のホトダイオード（あるいは、ホトトランジスタ）が受
光強度に応じた電化を発生する。この量をスキャンして
アナログの電気信号として読み出し、信号処理部１５に
おいて増幅、ＡＤ変換した後に信号制御部１６に送る。
該信号制御部１６では上記したように、１００枚の連続
画像に対応する１周期Ｔの信号の内、最初の２枚の画像
に対応する信号、即ちＦＣ＝１及びＦＣ＝２に対応する
信号を記録部１７に送り、残りのＦＣ＝３〜１００に対
応する信号はドレンに廃棄する操作を繰り返す。上記し
たように、フレーム・レートを１，０００枚／秒に設定
しているので、０．１秒の一周期毎に１０^-3秒間隔の２
枚の連続画像に対応する信号が記憶部１７にそのままシ
リアルに記録される。

上記した撮像素子２５からの信号の読みだし方法は、本
実施例では第６図に示すように並列読み出しとしてい
る。尚、実際には１６本並列読み出しとしているが、第
６図では、理解を容易にするため２本並列読み出しとし
ている。ただし、デジタル・メモリーの各要素は８ビッ
トで構成され、これらが一組となって１画素分の輝度情
報を表す。

上記のようにして撮影が終了した後、画像構成時には、
画像構成用コンピュータ２１は、記録部１７中の記憶の
うち、第１ブロックの１〜２５６番目までのメモリーを
読み出して画面の１行目とする。次に、第２ブロックの
１〜２５６番目までのメモリーを読み出して画面の２行
目とする。次に、第１ブロックの２５７〜５１２番目ま
でのメモリーを読み出して画面の３行目とする。以下、
同様の操作を続け、画像構成用コンピュータは、記録部
分１７にシリアルに記録された信号を画像情報として画
像処理装置２２又は解析用コンピュータ２３に送ると共
に、フレーム・メモリーとして記録部１７に記録する。

上記したように、本実施例ではフレーム・レートを１，
０００枚／秒とすると共に、連続画像１００枚毎に２
枚の連続する画像に相当する電気信号を記録部１７に送
る構成としているため、０．１秒毎に１０^-3秒間隔の連
続画像を２枚得ることができる。このように、本実施例
では、高速度で撮影する撮像部１３からの信号を全部記
録部１７に送るのではなく、周期Ｔの最初の２枚の画像
に対応する信号のみを記録部１７に送り、残りの信号を
記録部１７に送ることなくドレン１９に廃棄しているた
め、限られた記録部１７の記憶容量及び計測速度に見合
う範囲内で速度場や加速度場の測定のための解析に必要
な連続画像を長時間に得ることができる。

第７図は、上記連続画像の１例を示し、本実施例では１
回のシャッタリングの間に第３図に示すようにゲイン電
圧を変化させているため、１枚の画像において、実線で
示した粒子４５の形状が濃く現れる部分（第３図中t₁〜
t₂、t₃〜t₄に対応）と、破線で示した薄く現れる部分
（第３図中t₂〜t₃に対応）があるため、流線跡から流れ
パターンを観察することができる。そのため、本実施例
では、画像処理装置２２により画像を２値化して、粒子
の大きさ、径、輝度等から連続する画像間での粒子の対
応を容易に得ることが可能であり、確実に流速ベクトル
vを得ることができる。

尚、第１実施例においては、連続画像は１周期で２枚と
したが、この第１実施例では、露光時間を変化させてい
るため、２枚であっても加速度まで測定することが可能
である。

本発明では、シャッタリング時間、イメージインテンシ
ファイヤのゲイン電圧、連続画像の枚数等は上記の例に
限定されるものではない。

例えば、上記した実施例と同様の構成において、ＦＣ＝
１とＦＣ＝２の場合の露光時間を異ならせ、ＦＣ＝１に
対応する画像の露光時間を、ＦＣ＝２に対応する露光時
間より長く設定し、かつ、ＦＣ＝１に相当するイメージ
インテンシファイヤ２６のゲイン電圧を第８図に示すよ
うにしている。即ちシャッタリング初期の時刻t₁′から
時刻t₂′までの間を高圧側のVH（第１電圧）とし、その
後の時刻t₂′から時刻t₃′までの間を低圧側のVL（第２
電圧）としている。

この場合、１組の連続画像は、第９図に示すようにな
り、ＦＣ＝１に相当する画像では、流線跡４６が得ら
れ、該流線的４６では粒子の像が明瞭な部分４６aが時
間的に前の部分に相当し、粒子の運動方向を知ることが
できる。一方、ＦＣ＝２に相当する画像では、各粒子４
７は点状で得られ、これらの粒子の運動がランダムな場
合も容易に流速ベクトルvを得ることができる。

また、流体中の粒子の運動方向を知る方法は上記のよう
に露光時間内でイメージインテンシファイヤ２６のゲイ
ン電圧を変更する方法に限定されるものではない。

例えば、撮像素子１３の感度を信号制御部１６により制
御して、露光時間内で変化させる方法を採用してもよ
い。具体的には、第３図や第８図において縦軸を撮像素
子１３の感度として、これら第３図、第８図の波形を示
すように撮像素子１３の感度を露光時間内で変化させる
と、上記イメージインテンシファイヤ２６のゲイン電圧
を変化させた場合と同様の粒子の像に濃淡が生じ、粒子
の運動方向が分かり流速ベクトルを得ることができる。

更に、イメージインテンシファイヤ２６のゲイン電圧を
第１０図に示すような時間パターンに設定することによ
り、一枚のフレーム撮影時間内で、指定されたパターン
でゲイン電圧を変化させることができ、１枚の画像から
速度を求めることができる。即ち、露光開始直後の時刻
t₁″から時刻t₂″までの間にゲイン電圧をVH（第１電
圧）とし、その後、時刻t2″から時刻t₃″までの間に漸
次ゲイン電圧をVL（第２電圧）まで減少させる。また、
露光終了直前の時刻t₃″から時刻t₄″の間、再びゲイン
電圧をVHに上げる。

この場合、撮影された１枚の画像は、第１１図に示すよ
うになり、流跡線４８が得られる。この流跡線４８は始
点側が明るく、終点側が暗いため、粒子の運動方向を知
ることができる。よって、１枚の画像より流速ベクトル
vを得ることができる。

第１２図に示すように、イメージインテンシファイヤで
は、光電面３３とマイクロチャンネルプレート３４の
間、及びマイクロチャンネルプレート３４と蛍光面３５
との間にそれぞれ電圧Ｖ１、Ｖ２を加えている。通常の
ゲーティングでは、上記光電面３３とマイクロチャンネ
ルプレート３４の間の電圧Ｖ１を０又は電圧Ｖ２に対
して弱い逆電圧として、光電効果で生じる電子がマイク
ロチャンネルプレート３４に流入しないようにする。ゲ
イン電圧を変えるには、この電圧Ｖ１を変化させる構成
としてもよいし、或いはマイクロチャンネルプレート３
４と蛍光面３５の間の電圧Ｖ２を変化させる構成として
もよい。

現在、最高級のイメージインテンシファイヤではゲイン
電圧のオン、オフにより３μsec［１／（３．３億）
秒］のシャッタリング（ゲーティング）が可能であるよ
って、１０^-3秒の間に第３図、第８図、第１０図に示し
たような時間パターンでゲイン電圧を変化させることは
容易である。

尚、上記の実施例では、イメージインテンシファイヤの
ゲイン電圧を変化させる構成としているが、ホトトラン
ジスタ（ホトダイオード）の感度自体を変化させる構成
としてもよい。ＣＣＤでは、ホトトランジスタの感度を
変化させることは原理的に可能である。

更に、本発明の流速測定装置は、上記のように流体中に
粒子を混入してその粒子の速度、加速度を求める場合の
他に、上下左右方向の位置の変動が高速で生じる現象に
おいて、その変動の様子を追跡するにも好適に使用する
ことができると共に、その他の現象の解析にも使用する
ことができる。

効果以上の説明から明らかなように、本発明に係る流速測定
装置は、撮像部の撮像素子からシャッタリング毎に出力
される１枚の画像信号を、所定の枚数の連続画像に対応
する周期に区分して、上記周期の最初の少なくとも２枚
以上の所定枚数の画像に対応する信号をそのままシリア
ルに記録部に記録する一方、その後に続く画像に対応す
る信号をドレンに廃棄する構成としているため、比較的
簡単な制御で限られた記録部の容量及び計算速度の範囲
内で高速度撮影による連続画像を一定周期の間隔で長時
間にわたって得ることができるため、長時間かつ精密に
流体の速度場や加速度場を測定することができ、かつ、
計測量を低減することができる。

さらに、撮像素子に光増強装置としてイメージインテシ
ファイヤを取付けて該イメージインテンシファイヤのゲ
イン電圧を露光時間内で変えたり、該露光時間を画像に
よって変えたりすることにより流体中の固体粒子の流跡
線を得ることができるため、各画像での固体粒子の対応
を正確かつ容易に知り、より精密な流速場等の測定を行
うことができる等の種々の利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る流速測定装置の実施例を示す概略
図、第２図はイメージインテンシファイヤを撮像素子に
取付けた状態を示す概略図、第３図はイメージインテン
シファイヤのゲイン電圧を示す波形図、第４図は信号制
御部の構成を示す概略図、第５図は信号制御部での信号
の振り分けを示す概略図、第６図は撮像素子からの信号
の読み出しを示す概略図、第７図は実施例の連続画像及
び該連続画像から得られる速度ベクトルを示す概略図、
第８図は本発明の第２の実施例でのイメージインテンシ
ファイヤのゲイン電圧を示す波形図、第９図は本発明の
第２の実施例での連続画像及び該連続画像から得られる
速度ベクトルを示す概略図、第１０図は本発明の第３の
実施例でのイメージインテンシファイヤのゲイン電圧を
示す波形図、第１１図は本発明の第３の実施例での連続
画像及び該連続画像から得られる速度ベクトルを示す概
略図、第１２図はイメージインテンシファイヤに印加す
る電圧を示す概略図である。１３……撮像部、１５……信号処理部、１６……信号制御部、１７……記録部、１９……ドレン、２１……画像構成用コンピュータ、２２……画像処理装置、２３……解析用コンピュータ、２６……イメージインテンシファイヤ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を電子に変換する光電面と、該光電面に
より変換された電子を倍増するマイクロチャンネルプレ
ートと、該倍増された電子を光に変換する蛍光面とを有
するイメージインテンシファイヤと、該イメージインテ
シファイヤを受光面に取付けた撮像素子とを備える撮像
部と、上記撮像部からの画像信号を記録する記録部とを備え、流体中の粒子を撮影し、上記記録部に記録された画像信
号を処理、解析して速度場や加速度場を求める流速測定
装置であって、上記撮像部からシャッタリング毎に画像信号が入力さ
れ、画像信号が入力される度に０から累積加算すると共
に、該加算した値が所定のフレームとばし値に達すると
０に戻すフレーム・カウンターを計算し、該フレーム・
カウンターの値の１からフレームとばし値までに対応す
る連続画像を１周期とし、各周期２枚以上の所定の枚数
に対応する画像信号を信号記録部に送り、その後に続く
画像に対応する画像信号を上記記録部に送ることなく廃
棄する信号制御部を備えると共に、上記光電面とマイクロチャンネルプレート間の電圧であ
るゲイン電圧を、１回のゲーティング時間中のゲーティ
ング開始当初は第１電圧に設定し、その後上記第１電圧
よりも低圧な第２電圧に設定し、ゲーティング終了前に
再度上記第１電圧に設定することを特徴とする流速測定
装置。
【請求項２】光を電子に変換する光電面と、該光電面に
より変換された電子を倍増するマイクロチャンネルプレ
ートと、該倍増された電子を光に変換する蛍光面とを有
するイメージインテンシファイヤと、該イメージインテ
ンシファイヤを受光面に取付けた撮像素子とを備える撮
像部と、上記撮像部からの画像信号を記録する記録部とを備え、流体中の粒子を撮影し、上記記録部に記録された画像信
号を処理、解析して速度場や加速度場を求める流速測定
装置であって、上記撮像部からシャッタリング毎に画像信号が入力さ
れ、画像信号が入力される度に０から累積加算すると共
に、該加算した値が所定のフレームとばし値に達すると
０に戻すフレーム・カウンターを計算し、該フレーム・
カウンターの値の１からフレームとばし値までに対応す
る連続画像を１周期とし、各周期の２枚以上の所定の枚
数に対応する画像信号を信号記録部に送り、その後に続
く画像に対応する画像信号を上記記録部に送ることなく
廃棄する信号制御部を備えると共に、上記光電面とマイクロチャンネルプレートの間の電圧で
あるゲイン電圧を、１回のゲーティング時間中のゲーテ
ィング開始当初は第１電圧に設定し、その後ケーティン
グ終了まで上記第１電圧よりも低圧な第２電圧に設定す
ることを特徴とする流速測定装置。
【請求項３】光を電子に変換する光電面と、該光電面に
より変換された電子を倍増するマイクロチャンネルプレ
ートと、該倍増された電子を光に変換する蛍光面とを有
するイメージインテンシファイヤと、該イメージインテ
ンシファイヤを受光面に取付けた撮像素子とを備える撮
像部と、上記撮像部からの画像信号を記録する記録部とを備え、流体中の粒子を撮影し、上記記録部に記録された画像信
号を処理、解析して速度場や加速度場を求める流速測定
装置であって、上記撮像部からシャッタリグ毎に画像信号が入力され、
画像信号が入力される度に０から累積加算すると共に、
該加算した値が所定のフレームとばし値に達すると０に
戻すフレーム・カウンターを計算し、該フレーム・カウ
ンターの値の１からフレームとばし値までに対応する連
続画像を１周期とし、各周期の２枚以上の所定の枚数に
対応する画像信号を信号記録部に送り、その後に続く画
像に対応する画像信号を上記記録部に送ることなく廃棄
する信号制御部を備えると共に、上記光電面とマイクロチャンネルプレートの間の電圧で
あるゲイン電圧を、１回のゲーティング時間中のゲーテ
ィング開始当初は第１電圧に設定し、その後上記第１電
圧から漸次減少させ、ゲーティング終了前に再度上記第
１電圧に設定することを特徴とする流速測定装置。