JPS59178366A - 流体速度測定方法 - Google Patents
流体速度測定方法Info
- Publication number
- JPS59178366A JPS59178366A JP5237783A JP5237783A JPS59178366A JP S59178366 A JPS59178366 A JP S59178366A JP 5237783 A JP5237783 A JP 5237783A JP 5237783 A JP5237783 A JP 5237783A JP S59178366 A JPS59178366 A JP S59178366A
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- Japan
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- fluid
- measured
- photosensitive material
- flow velocity
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-
- 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
- G01P5/001—Full-field flow measurement, e.g. determining flow velocity and direction in a whole region at the same time, flow visualisation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はレーザ光を用いたスペックルパターン（斑点模
様）の移動を利用し、被測定流体内の流速を測定する方
法２よびその装置に関するものである。
様）の移動を利用し、被測定流体内の流速を測定する方
法２よびその装置に関するものである。
従来のこの種測定方法には、例えば微小粒子を懸濁させ
た被測定流体内の流れによる粒子の移動をスペックルの
移動に変換して測定するスペックル写真法があることは
公知であシ、この方法を適用した測定装置を第１図につ
いて説明する。
た被測定流体内の流れによる粒子の移動をスペックルの
移動に変換して測定するスペックル写真法があることは
公知であシ、この方法を適用した測定装置を第１図につ
いて説明する。
第１図において、１は被測定流体すなわち微小粒子１ａ
を懸濁させた流体、２は被測定流体１内に矢印方向２ａ
、２ｂヘシート状に拡散して照射されるレーザ光、３は
被測定流体ｌ内にシート状のレーザ光２が照射される際
に生ずる散乱面すなわちシート状光面、４，５はシート
状光面３に対して法線方向に、かつ互いに対向するよう
に配設されたレンズおよび感光材例えば乾板である。
を懸濁させた流体、２は被測定流体１内に矢印方向２ａ
、２ｂヘシート状に拡散して照射されるレーザ光、３は
被測定流体ｌ内にシート状のレーザ光２が照射される際
に生ずる散乱面すなわちシート状光面、４，５はシート
状光面３に対して法線方向に、かつ互いに対向するよう
に配設されたレンズおよび感光材例えば乾板である。
上記のような構成からなる従来の流速測定装置では、被
測定流体１内にシート状のレーザ光２を照射すると、こ
のレーザ光２は前記流体１内の微粒子１ａにより散乱さ
れる。この散乱の際に生ずるスペックルパターンはレン
ズ４を介して乾板５に達し、この乾板５上に二重露光に
よる撮影が行われて二重露光ネガ（以下ネガと称す）を
うろことができる。
測定流体１内にシート状のレーザ光２を照射すると、こ
のレーザ光２は前記流体１内の微粒子１ａにより散乱さ
れる。この散乱の際に生ずるスペックルパターンはレン
ズ４を介して乾板５に達し、この乾板５上に二重露光に
よる撮影が行われて二重露光ネガ（以下ネガと称す）を
うろことができる。
上記ネガから粒子の移動に関する情報を取υ出す方法を
第２図について説明する。この図はネガ５ａの小領域５
ｂにおけるスペックルの変位ベクトルを求める方法であ
る。
第２図について説明する。この図はネガ５ａの小領域５
ｂにおけるスペックルの変位ベクトルを求める方法であ
る。
すなわちネガ５ａを変換レンズ（凸レンズ）６の前に設
置し、上記小領域５ｂの所定領域５ｃにレーザビーム８
を照射し、ネガ５ａで拡散された像を観測するものであ
る。前記レーザ照射領域５ｃ中のスペックル移動（粒子
の変位）が一様であると、その粒子の変位の方向に対し
て垂直な縞１０（以下ヤング縞と称す）が拡散板９に現
われる。前記ヤング縞１０はネガ５ａの対応するスペッ
ク対の回折光の間の干渉によシ生ずる。前記スペックル
の変位ｕｓとヤング縞１ｏの縞間隔ｄの関係は下記（１
）式で表わされる。
置し、上記小領域５ｂの所定領域５ｃにレーザビーム８
を照射し、ネガ５ａで拡散された像を観測するものであ
る。前記レーザ照射領域５ｃ中のスペックル移動（粒子
の変位）が一様であると、その粒子の変位の方向に対し
て垂直な縞１０（以下ヤング縞と称す）が拡散板９に現
われる。前記ヤング縞１０はネガ５ａの対応するスペッ
ク対の回折光の間の干渉によシ生ずる。前記スペックル
の変位ｕｓとヤング縞１ｏの縞間隔ｄの関係は下記（１
）式で表わされる。
たソし、λ：レーザ光８の波長、Ｌ＝変換レンズ６の焦
点距離 第３図は拡散板９上で観測されるヤング縞１０の致測例
を示したもので、図中の１０ａは明るい縞の部分を、１
０ｂは暗い縞の部分をそれぞれ示す。同図から粒子の移
動方向は【「で示される方向である。
点距離 第３図は拡散板９上で観測されるヤング縞１０の致測例
を示したもので、図中の１０ａは明るい縞の部分を、１
０ｂは暗い縞の部分をそれぞれ示す。同図から粒子の移
動方向は【「で示される方向である。
上記スペックル変位ｕｓは、第１図に示す光学系におけ
るスペックル撮影倍皐をＭ、二重露光撮影時間々隔にお
ける粒子の移動を１＋ ｔとすると、下記（２）式から
求めることができる。
るスペックル撮影倍皐をＭ、二重露光撮影時間々隔にお
ける粒子の移動を１＋ ｔとすると、下記（２）式から
求めることができる。
ｕｓ ＝ Ｍ Ｘ ｕｔ −−（２
）ヤング縞間隔ｄを測定し、この測定値を（１）式に代
入すれば、スペックルの変位ベクトルＯ８は符号を除い
て求めることができる。このｕｓの値を（２）式に代入
すれば、被測定流体内に混入された粒子の移動Ｕ、を求
めることができる。また前記粒子の移動速度ベクトルＶ
、は、二重露光撮影の時間々隔（ｉ−ｔとすると、下記
（３）式から求めることができる。
）ヤング縞間隔ｄを測定し、この測定値を（１）式に代
入すれば、スペックルの変位ベクトルＯ８は符号を除い
て求めることができる。このｕｓの値を（２）式に代入
すれば、被測定流体内に混入された粒子の移動Ｕ、を求
めることができる。また前記粒子の移動速度ベクトルＶ
、は、二重露光撮影の時間々隔（ｉ−ｔとすると、下記
（３）式から求めることができる。
Ｖ 、 、＝ ｕ Ｌ／ ｔ ・・・
・・・ （３）このようにしてし・−ザ照射位置を任意
に変え、ネガの各点の流速を求めることによ）、被測定
流体内の流速の２次分布を求めることができる。
・・・ （３）このようにしてし・−ザ照射位置を任意
に変え、ネガの各点の流速を求めることによ）、被測定
流体内の流速の２次分布を求めることができる。
ところが、上述した従来の測定方法および測定装置では
、流速の大きさを求めることはできるが、その方向の符
号を知ることはできない欠点がある。
、流速の大きさを求めることはできるが、その方向の符
号を知ることはできない欠点がある。
実用に際しては、測定しようとする流体によっては、定
性的に流れの方向を知ることができない対象があるから
問題である。
性的に流れの方向を知ることができない対象があるから
問題である。
不発明は上記にかんがみ被測定流体内の流速分布をスペ
ックル写真にょ力測定する場合に、その流速の大きさお
よびその方向の符号を求めることを目的とするものであ
る。
ックル写真にょ力測定する場合に、その流速の大きさお
よびその方向の符号を求めることを目的とするものであ
る。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を達成するために、微小粒子を懸濁さ
せた被測定流体内にシート状のレーザ光を照射し、との
レーザ光が前記粒子により散乱された際に生ずるスペッ
クルパターンを二重露光撮影し、この二重露光撮影の時
間々隔および前記スペックルパターンの移動量から被測
定流体内の流速を測定する方法において、前記スペック
ルパタ−ンの観測を、静止感光材および前記流体の流れ
に対して相対的な微小変位を与えた感光材の２種類の感
光材により同時に行い、この両感光材に記録されたスペ
ックルパターンの移動量から被測定流体内の流速の大き
さおよびその方向の符号を検知するようにしたものであ
る。
せた被測定流体内にシート状のレーザ光を照射し、との
レーザ光が前記粒子により散乱された際に生ずるスペッ
クルパターンを二重露光撮影し、この二重露光撮影の時
間々隔および前記スペックルパターンの移動量から被測
定流体内の流速を測定する方法において、前記スペック
ルパタ−ンの観測を、静止感光材および前記流体の流れ
に対して相対的な微小変位を与えた感光材の２種類の感
光材により同時に行い、この両感光材に記録されたスペ
ックルパターンの移動量から被測定流体内の流速の大き
さおよびその方向の符号を検知するようにしたものであ
る。
以下本発明の実施例全図面について説明する。
第４図に示す符号のうち、第１図に示す符号と同一のも
のは同一部分を示すものとする。
のは同一部分を示すものとする。
第４図において、１１はレンズ４と感光材、例えば乾板
５との間に配設されたノ・−フミラー、１２はハーフミ
ラ−１１に対向するように設置された感光材、例えば乾
板で、この乾板１２は一定速度で回転するように設けら
れている。その他の構成は第１図に示す従来例と同一で
あるから説明を省略する。
５との間に配設されたノ・−フミラー、１２はハーフミ
ラ−１１に対向するように設置された感光材、例えば乾
板で、この乾板１２は一定速度で回転するように設けら
れている。その他の構成は第１図に示す従来例と同一で
あるから説明を省略する。
本実施例は上記のような構成からなり、被測定流体１内
にシート状のレーザ光２を照射すると、とのレーザ光２
は前記流体１内の微粒子１ａにより散乱される。この散
乱された際に生ずるスペックルパターンはレンズ４を介
して乾板５に記録さｎると同時に、ハーフミラ−１１を
介して乾板１２にも記録される。このように２種類の乾
板５゜１２による観測系によりスペックルパターンの二
重露光撮影を行う。
にシート状のレーザ光２を照射すると、とのレーザ光２
は前記流体１内の微粒子１ａにより散乱される。この散
乱された際に生ずるスペックルパターンはレンズ４を介
して乾板５に記録さｎると同時に、ハーフミラ−１１を
介して乾板１２にも記録される。このように２種類の乾
板５゜１２による観測系によりスペックルパターンの二
重露光撮影を行う。
すなわち静止状態の乾板５では、従来例と同様に被測定
流体１内の微粒子１ａの移動によるスペックルパターン
の移動が記録される。同時に回転状態の乾板１２では、
前記スペックルパターンの移動の他に、二重露光の撮影
時間々隔で生ずる乾板１２とシート状光面３との間の相
対的な回転変位が合成されて記録される。
流体１内の微粒子１ａの移動によるスペックルパターン
の移動が記録される。同時に回転状態の乾板１２では、
前記スペックルパターンの移動の他に、二重露光の撮影
時間々隔で生ずる乾板１２とシート状光面３との間の相
対的な回転変位が合成されて記録される。
次に本実施例を用いて被測定流体内の流速を測定する方
法について詳述する。
法について詳述する。
ぽず、照射されたシート状のレーザ光２が被測定流体１
内の微粒子１ａによシ散乱された際のスペックパターン
を、静止状態の乾板５および回転状態の乾板１２によシ
同時に二重露光による撮影記録を行って２枚の二重露光
ネガをうる。これらの二重露光ネガを第２図に示す再生
光学系により、そのネガの同−観測部における任意の点
においてヤング縞の観測を行う。
内の微粒子１ａによシ散乱された際のスペックパターン
を、静止状態の乾板５および回転状態の乾板１２によシ
同時に二重露光による撮影記録を行って２枚の二重露光
ネガをうる。これらの二重露光ネガを第２図に示す再生
光学系により、そのネガの同−観測部における任意の点
においてヤング縞の観測を行う。
こＸで、仮りに乾板５の任意の点Ｃ（ｘ＋、ｙ＋）でえ
られるヤング縞観測による変位ベクトルｕＳが第５図（
ａ）であるとする。一方、被測定面（微粒子による散乱
面）３が微粒子１ａの静止中であって、二重露光の時間
々隔ｔでの回転によυ生ずる乾板１２上の点Ｄ（ＸＩ
、ｙ＋ ）（前記乾板５上の０点と同位置点）の被測
定面３と乾板１２の相対的な回転による位置変位ベクト
ルｕｔｒが第５図（ｂ）であるとすると、実際に乾板１
２から見られる変位ベクトルＵ、は第５図（Ｃ）あるい
は同図（ｅ）のうちのいずれかかえられる。すなわち第
５図（Ｃ）あるいは同図（ｅ）の結果かえられたときに
は、同図（ｄ）あるいは同図（ｆ）の変位ベクトルの合
成図から判断されるように、同図（ａ）で示すＰあるい
はＮの方向の変位ベクトルであることがわかる。
られるヤング縞観測による変位ベクトルｕＳが第５図（
ａ）であるとする。一方、被測定面（微粒子による散乱
面）３が微粒子１ａの静止中であって、二重露光の時間
々隔ｔでの回転によυ生ずる乾板１２上の点Ｄ（ＸＩ
、ｙ＋ ）（前記乾板５上の０点と同位置点）の被測
定面３と乾板１２の相対的な回転による位置変位ベクト
ルｕｔｒが第５図（ｂ）であるとすると、実際に乾板１
２から見られる変位ベクトルＵ、は第５図（Ｃ）あるい
は同図（ｅ）のうちのいずれかかえられる。すなわち第
５図（Ｃ）あるいは同図（ｅ）の結果かえられたときに
は、同図（ｄ）あるいは同図（ｆ）の変位ベクトルの合
成図から判断されるように、同図（ａ）で示すＰあるい
はＮの方向の変位ベクトルであることがわかる。
一方、乾板１２の再生時（第２図）の観測の位置（、、
、、ｘ 、 ｙ座標）ごとに、回転による変位ベクトル
ｕｔｒは予め昶ることかできるから、本発明の方法によ
れば、二枚の乾板５．１２のヤング縞を観測することに
より、被測定流体の流速の大きさおよびその方向の符号
を知ることができる。なお、前記乾板５，１２の二つの
スペックルパターンの画像の位置合わせは、両転板５，
１２の直前に設置したクロスへアー（図示せず）などの
マークを用いて行うものとする。
、、ｘ 、 ｙ座標）ごとに、回転による変位ベクトル
ｕｔｒは予め昶ることかできるから、本発明の方法によ
れば、二枚の乾板５．１２のヤング縞を観測することに
より、被測定流体の流速の大きさおよびその方向の符号
を知ることができる。なお、前記乾板５，１２の二つの
スペックルパターンの画像の位置合わせは、両転板５，
１２の直前に設置したクロスへアー（図示せず）などの
マークを用いて行うものとする。
では、乾板１２ｆｃ静止状態に保持すると共に、この乾
板１２とハーフミラ−１１との間にプリズム１３が回転
可能に設置されている。その他の構造は第４図に示す前
記実施例と同一であるから図面と説明を省略する。この
ように構成した本実施例によれば、前記実施例と同様に
被測定流体の流速の大きさおよびその方向の符号を知る
ことができる。
板１２とハーフミラ−１１との間にプリズム１３が回転
可能に設置されている。その他の構造は第４図に示す前
記実施例と同一であるから図面と説明を省略する。この
ように構成した本実施例によれば、前記実施例と同様に
被測定流体の流速の大きさおよびその方向の符号を知る
ことができる。
上述した本実施例では、被測定流体の流速の測定につい
て説明したが、本発明はこれに限定されず、スペックル
パターンの移動を利用して物体の変位および変形を測定
する場合にも適用可能である。
て説明したが、本発明はこれに限定されず、スペックル
パターンの移動を利用して物体の変位および変形を測定
する場合にも適用可能である。
以上説明したように本発明によれば、被測定流体内の流
速分布をスペックル写真によ力測定する場合に、二枚の
乾板のヤング縞を観測することにより、流体の流速の大
きさおよびその方向の符号を知ることができるので、流
体の流れを定量的に計測することができる。
速分布をスペックル写真によ力測定する場合に、二枚の
乾板のヤング縞を観測することにより、流体の流速の大
きさおよびその方向の符号を知ることができるので、流
体の流れを定量的に計測することができる。
第１図はスペックル写真法を適用した従来の流速測定装
置の構成図、第２図は二重露光ネガの再生方法の説明図
、第３図は再生時にえられるヤング縞の観測例を示す図
、第４図は本発明の流速測定装置の一実施例を示す構成
図、第５図は不発明における変位ベクトルの方向の符号
を求める原理説明図、第６図は本発明に係わる他の実施
例の要部概略図である。 １・・・被測定流体、１ａ・・・微粒子、２・・・シー
ト状し一ザ光、３・・・シート状光面、４・・・レンズ
、５・・・静止感光材、１１・・・ハーフミラ−１１２
・・・回転感光材、１３・・・プリズム。 代理人 弁理士 高橋明夫
置の構成図、第２図は二重露光ネガの再生方法の説明図
、第３図は再生時にえられるヤング縞の観測例を示す図
、第４図は本発明の流速測定装置の一実施例を示す構成
図、第５図は不発明における変位ベクトルの方向の符号
を求める原理説明図、第６図は本発明に係わる他の実施
例の要部概略図である。 １・・・被測定流体、１ａ・・・微粒子、２・・・シー
ト状し一ザ光、３・・・シート状光面、４・・・レンズ
、５・・・静止感光材、１１・・・ハーフミラ−１１２
・・・回転感光材、１３・・・プリズム。 代理人 弁理士 高橋明夫
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、微小粒子を懸濁させた被測定流体内にシート状のレ
ーザ光を照射し、このレーザ光が前記粒子により散乱さ
れた際に生ずるスペックルパターンを二重露光撮影し、
この二重露光撮影の時間々隔および前記スペックルパタ
ーンの移動量から被測定流体内の流速を測定する方法に
おいて、前記スペックルパターンの観測上、静止感光材
および前記流体の流れに対して相対的な微小変位を与え
た感光材の２種類の感光材により同時に行い、この両感
光材に記録されたスペックルパターンの移動量から被測
定流体内の流速の大きさおよびその方向の符号を検知す
ることを特徴とする流速測定方法。 ２、前記一方の感光材に流れに対して相対的な微小変位
を与える手段として、前記感光材を一定の速度で回転さ
せるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の流速測定方法。 ３、微小粒子を懸濁させた被測定流体と、この被測定流
体に照射されるシート状のレーザ光と、前記被測定流体
内のシート状光面に対して法線方向に配設したレンズお
よび感光材と、このレンズと感光材との間に配設したノ
・−フミラーと、このハーフミラ−に対向し、かつ回転
可能に設けた別個の感光材とからなることを特徴とする
流速測定装置。 ４、前記別個の感光材を静止状態に保持し、この感光材
とハーフミラ−との間に回転可能なプリズムを配設した
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の流速測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5237783A JPS59178366A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 流体速度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5237783A JPS59178366A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 流体速度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59178366A true JPS59178366A (ja) | 1984-10-09 |
| JPH0233100B2 JPH0233100B2 (ja) | 1990-07-25 |
Family
ID=12913109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5237783A Granted JPS59178366A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 流体速度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59178366A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5276074A (en) * | 1975-12-22 | 1977-06-25 | Toshiba Corp | Fluid velocity meter |
| JPS5317773A (en) * | 1976-08-02 | 1978-02-18 | Hitachi Ltd | Minute particle detector |
| JPS5710458A (en) * | 1980-05-30 | 1982-01-20 | Shimadzu Corp | Electrical migration speed measuring apparatus |
-
1983
- 1983-03-30 JP JP5237783A patent/JPS59178366A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5276074A (en) * | 1975-12-22 | 1977-06-25 | Toshiba Corp | Fluid velocity meter |
| JPS5317773A (en) * | 1976-08-02 | 1978-02-18 | Hitachi Ltd | Minute particle detector |
| JPS5710458A (en) * | 1980-05-30 | 1982-01-20 | Shimadzu Corp | Electrical migration speed measuring apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0233100B2 (ja) | 1990-07-25 |
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