JPS593262A - 光フアイバ装置 - Google Patents
光フアイバ装置Info
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- JPS593262A JPS593262A JP11065382A JP11065382A JPS593262A JP S593262 A JPS593262 A JP S593262A JP 11065382 A JP11065382 A JP 11065382A JP 11065382 A JP11065382 A JP 11065382A JP S593262 A JPS593262 A JP S593262A
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- optical fibers
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G01P5/18—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 time taken to traverse a fixed distance
- G01P5/20—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 time taken to traverse a fixed distance using particles entrained by a fluid stream
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (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】
本発明は例えばガス化炉、石炭ミル、セメントプラント
等において、固気混相流中の粒子速度を計測する装置に
使用される光フアイバ装置に関する。
等において、固気混相流中の粒子速度を計測する装置に
使用される光フアイバ装置に関する。
例えばガス化炉、石炭ミル、セメントプラント等におい
て、固気混相流中の粒子速度を計測する場合、従来では
第1図(a) 、 (b)に示す粒子速度計測装置が使
用されている。第1図(a)I (b)において、01
は測定対象の粒子群、02は光フアイバプローブ筒体で
、後述の3本の光フアイバ単線θ3,04,05を固着
する。03は照明用光ファイバで、後述のレーザ装置0
6で発生されるレーザ光を上記粒子群01へ照射する。
て、固気混相流中の粒子速度を計測する場合、従来では
第1図(a) 、 (b)に示す粒子速度計測装置が使
用されている。第1図(a)I (b)において、01
は測定対象の粒子群、02は光フアイバプローブ筒体で
、後述の3本の光フアイバ単線θ3,04,05を固着
する。03は照明用光ファイバで、後述のレーザ装置0
6で発生されるレーザ光を上記粒子群01へ照射する。
04.06はそれぞれ第1及び第2の受光用光ファイバ
で、上記粒子群01で反射される光を受光して、それぞ
れに後述の第1及び第2の光−電気変換器07 、 O
Rへ伝送する。06はレーザ装置でレーザ++発生する
。01,0Bはそれぞれ第1及び第2の元−電気変換器
で、上記第1及び第2の受光用光ファイバ04,05が
伝送する粒子群01からの反射光を、その光の強さに比
例した電圧に変換する。そして、その出力電圧信号はそ
れぞれ後述の相互相関器09へ入力される。θ9は相互
相関器で、上記第1及び第2の光−電気変換器07.O
Rの出力電圧信号の相互相関係数をiI算して、その係
数が最大となる時間遅娘量i/pを出力表示する。
で、上記粒子群01で反射される光を受光して、それぞ
れに後述の第1及び第2の光−電気変換器07 、 O
Rへ伝送する。06はレーザ装置でレーザ++発生する
。01,0Bはそれぞれ第1及び第2の元−電気変換器
で、上記第1及び第2の受光用光ファイバ04,05が
伝送する粒子群01からの反射光を、その光の強さに比
例した電圧に変換する。そして、その出力電圧信号はそ
れぞれ後述の相互相関器09へ入力される。θ9は相互
相関器で、上記第1及び第2の光−電気変換器07.O
Rの出力電圧信号の相互相関係数をiI算して、その係
数が最大となる時間遅娘量i/pを出力表示する。
上記の構成において、レーザ装置06で発生されたレー
ザ光を、照明用光ファイバ03で伝送させて測定対象の
粒子群01に照射させる。
ザ光を、照明用光ファイバ03で伝送させて測定対象の
粒子群01に照射させる。
粒子群01に照射されたレーザ光は粒子群θノで反射さ
れ、その反射光の一部分は第1及び第2の受光用光ファ
イバ04,05の端面へ入射し、それぞれ第1及び第2
の光−電気変換器07.0Bへ伝送される。第1及び第
2の光−電気変換器07.ORに入射した光は、それぞ
れ、その入射光の強さに比例した電圧に変換される。そ
して、その2つの電圧信号は、それぞれ相互相関器09
に入力される。相互相関器o9に入力された第1及び第
2の光−電気変換器07.08からの出力電圧信号を、
それぞれx (tl 、 y (tlとおくと、相互相
関器09は次式で表わされる相互相関係数Rxy(t’
)を演算する。
れ、その反射光の一部分は第1及び第2の受光用光ファ
イバ04,05の端面へ入射し、それぞれ第1及び第2
の光−電気変換器07.0Bへ伝送される。第1及び第
2の光−電気変換器07.ORに入射した光は、それぞ
れ、その入射光の強さに比例した電圧に変換される。そ
して、その2つの電圧信号は、それぞれ相互相関器09
に入力される。相互相関器o9に入力された第1及び第
2の光−電気変換器07.08からの出力電圧信号を、
それぞれx (tl 、 y (tlとおくと、相互相
関器09は次式で表わされる相互相関係数Rxy(t’
)を演算する。
ただし、
そして、上記相互相関係数Rxy(t’)が最大となる
時間遅延歇t′の値t′pを求めて出力表示する。
時間遅延歇t′の値t′pを求めて出力表示する。
ここで、上記第1及び第2の受光用光ファイバo4.o
5の間隔をeとすると、所要の粒子群01の速度Vは、 v−l/l′p ・・・・・・
・・・(5)で求められる。
5の間隔をeとすると、所要の粒子群01の速度Vは、 v−l/l′p ・・・・・・
・・・(5)で求められる。
第2図は上記第1図で用いられている光フアイバプロー
ブを模式的に示したものである。同図において、照明用
光フアイバ03端匍から出射するレーザ光は、実線矢印
で示している惟域を照射する。第1及び第2の受光用光
ファイバ04.05が受光する領域は、それぞれ、同図
の斜線部610,011である。それ故、同図に黒色塗
りつぶしで示している部分012に粒子群が全く存在し
ていなくて、上記第1及び第2の受光用光ファイバ04
,05の受光領域610.011だけに粒子群が存在し
ていれば、粒子群は照明用光ファイバ03からのレーザ
光で照明され、そして、その反射光は第1及び第2の受
光用光ファイバ04,05の端面に入射する。しかしな
がら、上記012部ζこ高濃度の粒子群が存在していれ
ば、照明用光ファイバ03からのレーザ光は上記第1及
び第2の受光用光ファイバの受光領域に到達することが
困難となる。
ブを模式的に示したものである。同図において、照明用
光フアイバ03端匍から出射するレーザ光は、実線矢印
で示している惟域を照射する。第1及び第2の受光用光
ファイバ04.05が受光する領域は、それぞれ、同図
の斜線部610,011である。それ故、同図に黒色塗
りつぶしで示している部分012に粒子群が全く存在し
ていなくて、上記第1及び第2の受光用光ファイバ04
,05の受光領域610.011だけに粒子群が存在し
ていれば、粒子群は照明用光ファイバ03からのレーザ
光で照明され、そして、その反射光は第1及び第2の受
光用光ファイバ04,05の端面に入射する。しかしな
がら、上記012部ζこ高濃度の粒子群が存在していれ
ば、照明用光ファイバ03からのレーザ光は上記第1及
び第2の受光用光ファイバの受光領域に到達することが
困難となる。
したがって、石炭ガス化炉、石炭ミル及びセメントプラ
ント等において、高濃度粒子に対する速度計測には、従
来の光フアイバプローブは適用できないという欠点があ
る。
ント等において、高濃度粒子に対する速度計測には、従
来の光フアイバプローブは適用できないという欠点があ
る。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、固気混相流
の粒子群に照明用光ファイバで光を照射し、その反射光
をある一定距離隔った2点の位置での反射光を受光し、
その2点での光強度信号の相互相関係数が最大値となる
時間遅延1寸toを求めて、上記2点間の距離lよりV
=l/l oを計算することにより、粒子群の速度Vを
求める場合(こおいて、断面形彷が円形である第1及び
第2の対物光ファイバをある一定距離隔てて粒子群に挿
入し、上記第1及び第2の対物光ファイバの他方の端面
に、それぞれ、同軸2芯の光ファイバの一方の端面を連
結して、上記同軸2芯の光ファイバの一方を照明用、他
方を受光用とし、上記いずれか一方の光ファイバの断面
積を小さくしたことを要旨とし、高濃度粒子に対しても
速度計測を確実に行なうことができる光フアイバ装置を
提供することを目的とする。
の粒子群に照明用光ファイバで光を照射し、その反射光
をある一定距離隔った2点の位置での反射光を受光し、
その2点での光強度信号の相互相関係数が最大値となる
時間遅延1寸toを求めて、上記2点間の距離lよりV
=l/l oを計算することにより、粒子群の速度Vを
求める場合(こおいて、断面形彷が円形である第1及び
第2の対物光ファイバをある一定距離隔てて粒子群に挿
入し、上記第1及び第2の対物光ファイバの他方の端面
に、それぞれ、同軸2芯の光ファイバの一方の端面を連
結して、上記同軸2芯の光ファイバの一方を照明用、他
方を受光用とし、上記いずれか一方の光ファイバの断面
積を小さくしたことを要旨とし、高濃度粒子に対しても
速度計測を確実に行なうことができる光フアイバ装置を
提供することを目的とする。
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第3
図(al〜(clにおいて、1は測定対象の粒子群、2
は光フアイバプローブ筒体で、後述の第1及び第2の元
ファイバ単線3,4をある一定士離eたけ隔てて固着す
る。3,4は第1及び第2の光フアイバ単線で、その断
面形状はある一定の直径dの円形である。その両端面の
一方は、それぞれ粒子群IIこ挿入され、他方の端面ば
後述の第3と第4の元ファイバ5,6及び第5と第6の
光ファイバ7、Hに連結されている。5,6は第3及び
第4の光ファイバで、第3図(C1のY−Y断面図ζこ
示すように、同軸2芯光フアイバの外側光ファイバが第
3の光ファイバ5でその外径は上記第1の光フアイバ単
線3の外径と同じくdである。また、その内側光ファイ
バが第4の元ファイバ6でその外径はdより小さい。そ
して、第3及び第4の光ファイバ5.6の一端面はそれ
ぞn1上記第1の光フアイバ単線3に連結され、他方の
端面は、第3の光ファイバ5については後述の第1の光
−電気変換器10ζこ、また、第4の元ファイバ6につ
いては、後述のレーザ装置9に連結さn、ている。
図(al〜(clにおいて、1は測定対象の粒子群、2
は光フアイバプローブ筒体で、後述の第1及び第2の元
ファイバ単線3,4をある一定士離eたけ隔てて固着す
る。3,4は第1及び第2の光フアイバ単線で、その断
面形状はある一定の直径dの円形である。その両端面の
一方は、それぞれ粒子群IIこ挿入され、他方の端面ば
後述の第3と第4の元ファイバ5,6及び第5と第6の
光ファイバ7、Hに連結されている。5,6は第3及び
第4の光ファイバで、第3図(C1のY−Y断面図ζこ
示すように、同軸2芯光フアイバの外側光ファイバが第
3の光ファイバ5でその外径は上記第1の光フアイバ単
線3の外径と同じくdである。また、その内側光ファイ
バが第4の元ファイバ6でその外径はdより小さい。そ
して、第3及び第4の光ファイバ5.6の一端面はそれ
ぞn1上記第1の光フアイバ単線3に連結され、他方の
端面は、第3の光ファイバ5については後述の第1の光
−電気変換器10ζこ、また、第4の元ファイバ6につ
いては、後述のレーザ装置9に連結さn、ている。
7.8は第5及び第6の光ファイバで、第3図(C)の
Y−Y断面図に示すように、同軸2芯の元ファイハノ外
側光ファイバが第5の光ファイバ7でその外径は上記第
2の元ファイバ4の外径と同じdである。また、内側光
ファイバが第6の光ファイバ8でその外径はdより小さ
い。そして、第5及び第6の光ファイバ7.8の一端面
は、それぞれ、上記第2の光フアイバ単線4に連結さイ
]1、他方の端面は、第5の光ファイバ7については、
後述の第2の光−電気変換器11に、また、第6の光フ
ァイバ8については後述のレーザ装@9に連結されてい
る。9はレーザ装置でレーザ光を発生する。10 、7
1は第1及び第2の光−電気変換器で、それぞれ上記第
3及び第5の光ファイバが伝送する光を、その光の強さ
に比例した電圧に変換し、その出力電圧をそれぞれ、後
述の相互相関器12へ入力する。I2は相互相関器で、
上記第1及び第2の光−電気変換器10 、11の出力
電圧信号の相互相関係数を計算して、その係数が最大と
なる時間遅延量t’pを出力表示する。
Y−Y断面図に示すように、同軸2芯の元ファイハノ外
側光ファイバが第5の光ファイバ7でその外径は上記第
2の元ファイバ4の外径と同じdである。また、内側光
ファイバが第6の光ファイバ8でその外径はdより小さ
い。そして、第5及び第6の光ファイバ7.8の一端面
は、それぞれ、上記第2の光フアイバ単線4に連結さイ
]1、他方の端面は、第5の光ファイバ7については、
後述の第2の光−電気変換器11に、また、第6の光フ
ァイバ8については後述のレーザ装@9に連結されてい
る。9はレーザ装置でレーザ光を発生する。10 、7
1は第1及び第2の光−電気変換器で、それぞれ上記第
3及び第5の光ファイバが伝送する光を、その光の強さ
に比例した電圧に変換し、その出力電圧をそれぞれ、後
述の相互相関器12へ入力する。I2は相互相関器で、
上記第1及び第2の光−電気変換器10 、11の出力
電圧信号の相互相関係数を計算して、その係数が最大と
なる時間遅延量t’pを出力表示する。
次に上記実施例の動作について説明する。レーザ装置9
で発生されたレーザ光を第4及び第6の光ファイバ6.
8で、それぞれ、第1及び第2の光ファイバ増線3,4
へ伝送する。第1及び第2の光フアイバ単線3,4は、
それぞれ上記レーザ光を粒子群1へ照射する。粒子群1
で反射された光は、再び第1及び第2の光フアイバ単線
3,4に入射し、それぞれ第3及び第5の光ファイバ5
,7へ伝送される。ここで、第4及び第6の光ファイバ
6.8の断面積は小さく、第3及び第5の光ファイバ5
,7の断面積は、上記第1及び第2の光フアイバ単線3
゜4とほぼ同じであることから、反射光伝送の損失は非
常に小さい。
で発生されたレーザ光を第4及び第6の光ファイバ6.
8で、それぞれ、第1及び第2の光ファイバ増線3,4
へ伝送する。第1及び第2の光フアイバ単線3,4は、
それぞれ上記レーザ光を粒子群1へ照射する。粒子群1
で反射された光は、再び第1及び第2の光フアイバ単線
3,4に入射し、それぞれ第3及び第5の光ファイバ5
,7へ伝送される。ここで、第4及び第6の光ファイバ
6.8の断面積は小さく、第3及び第5の光ファイバ5
,7の断面積は、上記第1及び第2の光フアイバ単線3
゜4とほぼ同じであることから、反射光伝送の損失は非
常に小さい。
なお、この場合は、粒子群1の照明光出射孔と反射光受
光孔が同じ光ファイバ端面であることから、測定対象が
高濃度の粒子群であっても、照明光あるいは反射光は全
くしやへいされない。
光孔が同じ光ファイバ端面であることから、測定対象が
高濃度の粒子群であっても、照明光あるいは反射光は全
くしやへいされない。
上記第3及び第5の元ファイバ5,7を伝送された粒子
群1からの反射光は、それぞれ、第3図(alに(5−
a ) 、 (7−a )として示しているようζこ、
第1及び第2の光−電気変換器10 。
群1からの反射光は、それぞれ、第3図(alに(5−
a ) 、 (7−a )として示しているようζこ、
第1及び第2の光−電気変換器10 。
11(こ入射する。第1及び第2の光−電気変換器10
.11は、それぞれ、その入射光の強さに比例した電圧
(K号を発生する。そし、て、その二つの出力信号は相
互相関器12へ入力される。
.11は、それぞれ、その入射光の強さに比例した電圧
(K号を発生する。そし、て、その二つの出力信号は相
互相関器12へ入力される。
相互相関器12は、上記二つの電圧信号の相互相関係数
を演嘗して、相互相関係数が最大となる時間遅延量t′
の値t′、を求めて、出力表示する。相互相関係数のピ
ーク値を与える時間遅延i ” p ’z・求めれば、
従来法と同じく、次式で所俄の粒子速度Vが求められる
。
を演嘗して、相互相関係数が最大となる時間遅延量t′
の値t′、を求めて、出力表示する。相互相関係数のピ
ーク値を与える時間遅延i ” p ’z・求めれば、
従来法と同じく、次式で所俄の粒子速度Vが求められる
。
v−l/l′「、 ・・・−・・・
・・(6)ただし、lは第3図(b)のX−X矢視図に
示しているよう1こ、第1及び第2の光フアイバ単線3
゜4間の距離である。
・・(6)ただし、lは第3図(b)のX−X矢視図に
示しているよう1こ、第1及び第2の光フアイバ単線3
゜4間の距離である。
以上述べたように不発明番こよれば、粒子を照明する光
の出射孔とその反射光を受光する入射孔が同じであるの
で、粒子が高濃度で存在していても、照明光あるいは反
射光は全くしやへいされず、このため粒子速度の信号を
確実に検出できる。さらに、対物光ファイバすなわち第
1及び第2の元ファイバ単線3,4を2本に分岐させる
手段として、外側光ファイバの断面積が大きくかつ、内
側光ファイバの断面積が小さい構造の同軸2芯の光ファ
イバの断面積が大きい方の光ファイバを反射光伝送に用
いることにより、反射光の伝送損失を著しく減少するこ
とができる。この場合には、照明光源の出力として、非
常に安価な数mW以下のレーザ装置が使用可能である。
の出射孔とその反射光を受光する入射孔が同じであるの
で、粒子が高濃度で存在していても、照明光あるいは反
射光は全くしやへいされず、このため粒子速度の信号を
確実に検出できる。さらに、対物光ファイバすなわち第
1及び第2の元ファイバ単線3,4を2本に分岐させる
手段として、外側光ファイバの断面積が大きくかつ、内
側光ファイバの断面積が小さい構造の同軸2芯の光ファ
イバの断面積が大きい方の光ファイバを反射光伝送に用
いることにより、反射光の伝送損失を著しく減少するこ
とができる。この場合には、照明光源の出力として、非
常に安価な数mW以下のレーザ装置が使用可能である。
上節のように本発明の元ファイバ装置を使用することに
より、従来では測定できなかった石炭ガス化炉流動層あ
るいは石炭ミル微粉炭輸送管等における高濃度粒子の速
度計測が安価な装置で可能となり、本発明の産業上の価
値は著しく太きいものである。
より、従来では測定できなかった石炭ガス化炉流動層あ
るいは石炭ミル微粉炭輸送管等における高濃度粒子の速
度計測が安価な装置で可能となり、本発明の産業上の価
値は著しく太きいものである。
第1図(a>は従来の粒子速度計測装置を示す構成図、
第1図(1))は第1図(a)のX−X線矢視図、第2
図は第1図で用いられている光フアイバプローブを模式
的に示す図、第3図(alは本発明の光ファイバ装着を
使用した粒子速度計測装置の構成図、第3図(b)は第
3図(at O) X −X線矢視図、第3図(clは
第3図(al(7) Y −Y線矢祖国である。 1・・・粒子群、2・・・光フアイバプローブ筒体、3
.4・・・第1.第2の光フアイバ単線、5〜8・・・
第3〜第6の光ファイバ、9・・・レーザ装置、10
、17・・・第1.第2め光−電気変換器・ 12・・
・相互相関器。
第1図(1))は第1図(a)のX−X線矢視図、第2
図は第1図で用いられている光フアイバプローブを模式
的に示す図、第3図(alは本発明の光ファイバ装着を
使用した粒子速度計測装置の構成図、第3図(b)は第
3図(at O) X −X線矢視図、第3図(clは
第3図(al(7) Y −Y線矢祖国である。 1・・・粒子群、2・・・光フアイバプローブ筒体、3
.4・・・第1.第2の光フアイバ単線、5〜8・・・
第3〜第6の光ファイバ、9・・・レーザ装置、10
、17・・・第1.第2め光−電気変換器・ 12・・
・相互相関器。
Claims (1)
- 固気混相流の粒子群に照明用光ファイバで光を照射し、
その反射光をある一定距離隔った2点の位置での反射光
を受光し、その2点での光強度信号の相互相関係数が最
大値となる時間遅延量toを求めて、上記2点間の距離
形より、v = l / t oを計算することにより
、粒子群の速度Vを求める場合において、断面形状が円
形である第1及び第2の対物光ファイバをある一定距離
隔てて粒子群に挿入し、上記第1及び第2の対物光ファ
イバの他方の端面に、それぞれ、同軸2芯の光ファイバ
の一方の端面を連結して、上記同軸2芯の光ファイバの
一方を照明用、他方を受光用とし、上記いずれか一方の
元ファイバの断面積を小さくしたことを特徴とする光フ
アイバ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11065382A JPS593262A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | 光フアイバ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11065382A JPS593262A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | 光フアイバ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS593262A true JPS593262A (ja) | 1984-01-09 |
Family
ID=14541110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11065382A Pending JPS593262A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | 光フアイバ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS593262A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3631900A1 (de) * | 1986-09-19 | 1988-04-07 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Vorrichtung zur messung von stroemungsvektoren in gasstroemungen |
| JPH02118872U (ja) * | 1989-03-10 | 1990-09-25 |
-
1982
- 1982-06-29 JP JP11065382A patent/JPS593262A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3631900A1 (de) * | 1986-09-19 | 1988-04-07 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Vorrichtung zur messung von stroemungsvektoren in gasstroemungen |
| JPH02118872U (ja) * | 1989-03-10 | 1990-09-25 |
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