JPS6123943A - 粒子計測装置 - Google Patents
粒子計測装置Info
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- JPS6123943A JPS6123943A JP14486084A JP14486084A JPS6123943A JP S6123943 A JPS6123943 A JP S6123943A JP 14486084 A JP14486084 A JP 14486084A JP 14486084 A JP14486084 A JP 14486084A JP S6123943 A JPS6123943 A JP S6123943A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Length Measuring Devices 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】
発明の分野
本発明は液体等の流体の中に混入する微小な気？ｆａ等
の粒子混入率１粒子径の分布を測定する粒子計測装置に
関するものである。
の粒子混入率１粒子径の分布を測定する粒子計測装置に
関するものである。
発明の背景
気液二相流は種々の装置で生しるが、水力機械や船舶の
模型実験において用いられる密閉型空洞試験水槽や回流
水槽等の流水中には、直径Ｌｍｍ前後の微小な気泡が多
数発生し水槽中での実験状態に変化を与えたりすること
がある。従ってこのような微小な気泡の混入率や気泡径
等を計測する必要があるが、こうした気泡の検出に適し
た計測方法は充分確立されていない。従来の気液二相流
を測定する装置として既に提案されているように光ファ
イバを流体中に配置し光の反射状態によって気泡の有無
を検知する装置（特願昭５６−２００５８９号）がある
が、微小な気泡を測定する場合には光ファイバの先端に
気泡が貫通しなくなるため充分なデータが得られないと
いう問題点があった。
模型実験において用いられる密閉型空洞試験水槽や回流
水槽等の流水中には、直径Ｌｍｍ前後の微小な気泡が多
数発生し水槽中での実験状態に変化を与えたりすること
がある。従ってこのような微小な気泡の混入率や気泡径
等を計測する必要があるが、こうした気泡の検出に適し
た計測方法は充分確立されていない。従来の気液二相流
を測定する装置として既に提案されているように光ファ
イバを流体中に配置し光の反射状態によって気泡の有無
を検知する装置（特願昭５６−２００５８９号）がある
が、微小な気泡を測定する場合には光ファイバの先端に
気泡が貫通しなくなるため充分なデータが得られないと
いう問題点があった。
又レーザ流速針等で確立されているように二本の平行な
レーザビームを一点で交叉させて干渉縞を形成し、干渉
縞領域より得られる散乱光のドツプラーバースト信号に
基づいて気泡速度を得ることが考えられる。しかしなが
ら水槽等に発生ずる気泡はドツプラーバースト信号を生
しるには大きすぎるため、直接気泡からその速度や気泡
径を検出することができなかった。又反射光が得られる
時間幅によってレーザビームを通過する気泡の時間を得
ることも考えられるが、気泡が通過する位置によって得
られる信号幅が大幅に異なるため正確に気泡の通過時間
を測定することができないという問題点があった。
レーザビームを一点で交叉させて干渉縞を形成し、干渉
縞領域より得られる散乱光のドツプラーバースト信号に
基づいて気泡速度を得ることが考えられる。しかしなが
ら水槽等に発生ずる気泡はドツプラーバースト信号を生
しるには大きすぎるため、直接気泡からその速度や気泡
径を検出することができなかった。又反射光が得られる
時間幅によってレーザビームを通過する気泡の時間を得
ることも考えられるが、気泡が通過する位置によって得
られる信号幅が大幅に異なるため正確に気泡の通過時間
を測定することができないという問題点があった。
発明の目的
本発明はこのような水槽等に用いられる粒子計測装置を
提供するものであって、水槽実験等に有害となる気ｌＮ
等の粒子径や速度及び混入率を高精度で短時間に計測す
ることができる粒子計測装置を提（共することを目的と
する。
提供するものであって、水槽実験等に有害となる気ｌＮ
等の粒子径や速度及び混入率を高精度で短時間に計測す
ることができる粒子計測装置を提（共することを目的と
する。
発明の構成と効果
本願は流体の中に混入する微小な粒子混入率。
粒子径の分布を測定する粒子計測装置であって、本願の
第１の発明は、分離可能で互いに平行な第１、第２のし
一ムを発生する光源と、第１．第２の光ビームを測定領
域において交叉せしめる光学下段と、第１．第２の光ビ
ームの反射光を受光し電気信陣に変換する光電変換器と
、第１．第２の光ビームの反射波信号を光ビームの性質
に基づいて分離する反射信号分離手段と、反射信号分離
手段ζこより分ｇｌｆされ席：第１．第２の反射波信号
のう４５ ｎ：；間軸、」−で一致する信号を検出する
一致検出手段Ｊ、−・致検出手段の出力に基づいて測定
粒子の前記ビームの交叉領域を通過する時間を検出する
′ａｊ１４時間検出手段と、を具備するものであり、本
願の第２の発明はこの光学手段として、第１．第２の光
ビームを互いに同一の一方向にのみ集束させ、断面が薄
い楕円状の光径として一点で交叉せしめる円弧柱状に形
成された円弧状レンズを有する光学手段を用いたことを
特徴とするものである。
第１の発明は、分離可能で互いに平行な第１、第２のし
一ムを発生する光源と、第１．第２の光ビームを測定領
域において交叉せしめる光学下段と、第１．第２の光ビ
ームの反射光を受光し電気信陣に変換する光電変換器と
、第１．第２の光ビームの反射波信号を光ビームの性質
に基づいて分離する反射信号分離手段と、反射信号分離
手段ζこより分ｇｌｆされ席：第１．第２の反射波信号
のう４５ ｎ：；間軸、」−で一致する信号を検出する
一致検出手段Ｊ、−・致検出手段の出力に基づいて測定
粒子の前記ビームの交叉領域を通過する時間を検出する
′ａｊ１４時間検出手段と、を具備するものであり、本
願の第２の発明はこの光学手段として、第１．第２の光
ビームを互いに同一の一方向にのみ集束させ、断面が薄
い楕円状の光径として一点で交叉せしめる円弧柱状に形
成された円弧状レンズを有する光学手段を用いたことを
特徴とするものである。
このような特徴を有する本願の第１の発明によれば、二
つの光ビームの交叉領域の所定範囲を線状の測定領域と
し、その測定領域を通過する粒子の通過速度を正しく測
定することが可能である。
つの光ビームの交叉領域の所定範囲を線状の測定領域と
し、その測定領域を通過する粒子の通過速度を正しく測
定することが可能である。
従って一点での計測に比べて多数の粒子データを得るこ
とができ、更に測定領域が限定されているため測定領域
の前後を通過する際の誤った粒子データを得ることがな
く正確に粒子径を測定することができる。又光ビームの
反射光を用いているため信号強度が強く非接触で粒子の
通過時間を測定することが可能となる。そして粒子速度
が既知であれば測定データに基づいて粒子径及びその分
布状態を知ることが可能となる。
とができ、更に測定領域が限定されているため測定領域
の前後を通過する際の誤った粒子データを得ることがな
く正確に粒子径を測定することができる。又光ビームの
反射光を用いているため信号強度が強く非接触で粒子の
通過時間を測定することが可能となる。そして粒子速度
が既知であれば測定データに基づいて粒子径及びその分
布状態を知ることが可能となる。
更に本願の第２の発明によれば、以上の効果に加えて二
つの光ビームを円弧状レンズによって一方向にのみ集束
させ断面を楕円状に形成し、それらの光ビームを最も光
束が薄くなる一点で交叉させているため測定領域を面状
に拡げることが可能となる。そうすれば測定領域を通過
する粒子数が大幅に増加するため、短時間で多数の粒子
データを１７るごとができ、その測定領域を通過する粒
子１￥のデータを正しく測定することが可能となる。
つの光ビームを円弧状レンズによって一方向にのみ集束
させ断面を楕円状に形成し、それらの光ビームを最も光
束が薄くなる一点で交叉させているため測定領域を面状
に拡げることが可能となる。そうすれば測定領域を通過
する粒子数が大幅に増加するため、短時間で多数の粒子
データを１７るごとができ、その測定領域を通過する粒
子１￥のデータを正しく測定することが可能となる。
それ成粒７−径とその混入率を極めて迅速に測定するこ
とが可能になるという効果が得られる。
とが可能になるという効果が得られる。
実施例の説明
〔発明の原理〕
第２図ｆａｔ〜ＴＣＩは本願の第１．第２の発明による
気泡計測装置の測定原理を示す原理図であり、第３図ｔ
ａ＋〜（Ｃ１は夫々通過する気泡位置に対応して得られ
る波形図である。本図に示すように本願の発明では識別
可能な二本の光ビームＡ、Ｂを用い所定の光学系によっ
てその光ビームを被測定領域で交叉さ−ｌる。そしてこ
れらの二本の光ビームの中心線」４に気泡からの反射光
を受光する受光素子ＰＤを設りておく。そうすれば第２
図（ａｌに示すように下方から気泡が上昇する際に気泡
の半径をａとすると、気泡の端面が二本の光ビームＡ、
Ｂの交点に接する場合には、第３図（ａ）に示すように
まず受光素子ＰＤには光ビームＡからの反射光が受光さ
れ、続いて所定時間経過後に光ビームＢの反射光が受光
されることとなる。又第２図（ｂｌに示すように二本の
光ビームＡ、Ｂの交叉点が気泡の端面からａ ／ ２だ
け内側に入った位置にある場合には、図示の気泡の位置
で二本の光ビームＡ、Ｂから同時に受光素子ＰＤに反射
光が得られる。更に第２図ＦＣ＋に示すように二本の光
ビームＡ、Ｂの交叉点が気泡の中心と一致する場合には
、受光素子ＰＤには第３図（Ｃ）に示すようにまず光ビ
ームＢの反射光が得られ次いで光ビームＡの反射光が得
られる。
気泡計測装置の測定原理を示す原理図であり、第３図ｔ
ａ＋〜（Ｃ１は夫々通過する気泡位置に対応して得られ
る波形図である。本図に示すように本願の発明では識別
可能な二本の光ビームＡ、Ｂを用い所定の光学系によっ
てその光ビームを被測定領域で交叉さ−ｌる。そしてこ
れらの二本の光ビームの中心線」４に気泡からの反射光
を受光する受光素子ＰＤを設りておく。そうすれば第２
図（ａｌに示すように下方から気泡が上昇する際に気泡
の半径をａとすると、気泡の端面が二本の光ビームＡ、
Ｂの交点に接する場合には、第３図（ａ）に示すように
まず受光素子ＰＤには光ビームＡからの反射光が受光さ
れ、続いて所定時間経過後に光ビームＢの反射光が受光
されることとなる。又第２図（ｂｌに示すように二本の
光ビームＡ、Ｂの交叉点が気泡の端面からａ ／ ２だ
け内側に入った位置にある場合には、図示の気泡の位置
で二本の光ビームＡ、Ｂから同時に受光素子ＰＤに反射
光が得られる。更に第２図ＦＣ＋に示すように二本の光
ビームＡ、Ｂの交叉点が気泡の中心と一致する場合には
、受光素子ＰＤには第３図（Ｃ）に示すようにまず光ビ
ームＢの反射光が得られ次いで光ビームＡの反射光が得
られる。
これらの図から明らかなように二本の光ビームＡ、Ｂか
ら同時に反射波信号が得られる場合の信号のみを抽出す
ることによって気泡が光ビームの所定の位置を通過する
際のみの反射光信号を得ることができるようになる。
ら同時に反射波信号が得られる場合の信号のみを抽出す
ることによって気泡が光ビームの所定の位置を通過する
際のみの反射光信号を得ることができるようになる。
〔第１発明の実施例〕
第１図は本願の第１の発明による気泡計測装置の一実施
例を示すブロック図である。本図において光源として例
えばＩ−ｒｅ−Ｎｅレーザ１を用いその１・−ヂ光をビ
ームスプリッタ２によって二つのレーデビームΔ、Ｂに
分離する。発振器３は例えば２００ Ｋ Ｉｌｚ程度の
周波数の方形波信号を発振する発振器であって、その出
力はレーザビームＡの通過縁１／３にある音響光学素子
であるブラッグセル４にＩｊえられる。このブラッグセ
ル４を発振器３によって駆動ずれば、シラソゲセル４に
電圧が与えられているときＬノ−ザビームＡば図中破線
で示す方向にずれ、電圧が印加されていない時点ではレ
ーザビーＪ１Δは実線に示すように直進する。従ってレ
ーザビーム、Ａは発振器３の発振周波数によって断続す
る信号となり、一方レーザビームＢは連続信５シとなっ
ている。そしてこれらのレーザビームΔ、１３を５５束
レンズ５によって一点で交叉させる。
例を示すブロック図である。本図において光源として例
えばＩ−ｒｅ−Ｎｅレーザ１を用いその１・−ヂ光をビ
ームスプリッタ２によって二つのレーデビームΔ、Ｂに
分離する。発振器３は例えば２００ Ｋ Ｉｌｚ程度の
周波数の方形波信号を発振する発振器であって、その出
力はレーザビームＡの通過縁１／３にある音響光学素子
であるブラッグセル４にＩｊえられる。このブラッグセ
ル４を発振器３によって駆動ずれば、シラソゲセル４に
電圧が与えられているときＬノ−ザビームＡば図中破線
で示す方向にずれ、電圧が印加されていない時点ではレ
ーザビーＪ１Δは実線に示すように直進する。従ってレ
ーザビーム、Ａは発振器３の発振周波数によって断続す
る信号となり、一方レーザビームＢは連続信５シとなっ
ている。そしてこれらのレーザビームΔ、１３を５５束
レンズ５によって一点で交叉させる。
集束レンズ５は本実施例においては凸レンズを用いるも
のとし、レーザビームＡ、Ｂの交叉領域を測定対象、例
えば気泡の径や分布を測定するための水槽中に位置する
ように光学系を構成しておく。
のとし、レーザビームＡ、Ｂの交叉領域を測定対象、例
えば気泡の径や分布を測定するための水槽中に位置する
ように光学系を構成しておく。
そしζこの交叉領域から得られる光学系の軸に沿った反
射光を集束レンズ５を通過させて平行光線とし、反射鏡
６によって反射させ集光レンズ７によって一点で集光さ
せる。集光レンズ７の焦点位置には反射光出力を電気信
号に変換する光電変換器８、例えば光電子増倍管を設け
ておく。そして光電変換器８によって得られた電気信号
を増幅器９によって増幅し、バンドパスフィルタｌＯと
ローパスフィルタ１１に与える。バンドパスフィルタ１
０は発振器３の発振周波数、即ち２００ Ｋ Ｉｌｚに
等しい周波数の信号のみを通過させるフィルタであり、
ローパスフィルタ１１は２００ＫＨｚより十分低い所定
周波数以下の周波数の信号を通過させるフィルタである
。これらのフィルタ１０．１１の出力は夫々波形整形回
路１２．１３に与えられる。
射光を集束レンズ５を通過させて平行光線とし、反射鏡
６によって反射させ集光レンズ７によって一点で集光さ
せる。集光レンズ７の焦点位置には反射光出力を電気信
号に変換する光電変換器８、例えば光電子増倍管を設け
ておく。そして光電変換器８によって得られた電気信号
を増幅器９によって増幅し、バンドパスフィルタｌＯと
ローパスフィルタ１１に与える。バンドパスフィルタ１
０は発振器３の発振周波数、即ち２００ Ｋ Ｉｌｚに
等しい周波数の信号のみを通過させるフィルタであり、
ローパスフィルタ１１は２００ＫＨｚより十分低い所定
周波数以下の周波数の信号を通過させるフィルタである
。これらのフィルタ１０．１１の出力は夫々波形整形回
路１２．１３に与えられる。
波形整形回路１２．１３はフィルタ１０．１１を通って
与えられる信号に等しい時間幅を有する方形波信号を出
力するものであって、それらの出力は一致検出回路１４
に与えられている。一致検出回路１４は二つの波形整形
回路１２．１３から与えられる方形波出力の時間的な一
致を検出するり路であって、例えばアンド回路とその出
力を保持する記ＩＱ回路等を用いて形成される。一致検
出回１洛１イば、二つの入力信号が一致する瞬間がある
かどうかによって一致を判断するものとする。波形整形
回路１３の出力は更にパルス幅検出回路１５にも！４え
られている。パルス幅検出回路１５は波形整形回路１３
より与えられる方形波信号のパルス幅を検出するもので
あって、一致検出器１４より出力が与えられたときにそ
の信号を入力インターフェース１６を介してマイクロコ
ンピュータ１７に伝えるものである。５マイクロコンピ
ユータ１７ ｕあらかしめ定められた演算処理手順に従
って既に与えられζいる気泡速度から気泡径を算出し
統剖処■ＪＩを行ったり気泡径毎に積算するといった信
号処理を行うものであって、その結果を表示器１８に表
示させるものとする。
与えられる信号に等しい時間幅を有する方形波信号を出
力するものであって、それらの出力は一致検出回路１４
に与えられている。一致検出回路１４は二つの波形整形
回路１２．１３から与えられる方形波出力の時間的な一
致を検出するり路であって、例えばアンド回路とその出
力を保持する記ＩＱ回路等を用いて形成される。一致検
出回１洛１イば、二つの入力信号が一致する瞬間がある
かどうかによって一致を判断するものとする。波形整形
回路１３の出力は更にパルス幅検出回路１５にも！４え
られている。パルス幅検出回路１５は波形整形回路１３
より与えられる方形波信号のパルス幅を検出するもので
あって、一致検出器１４より出力が与えられたときにそ
の信号を入力インターフェース１６を介してマイクロコ
ンピュータ１７に伝えるものである。５マイクロコンピ
ユータ１７ ｕあらかしめ定められた演算処理手順に従
って既に与えられζいる気泡速度から気泡径を算出し
統剖処■ＪＩを行ったり気泡径毎に積算するといった信
号処理を行うものであって、その結果を表示器１８に表
示させるものとする。
〔第１実施例の動作〕
次に第４図の波形図を参照しつつ本実施例の動作につい
て説明する。Ｈ，ｅ−Ｎｅレーザ１よりレーザ光を発光
させビームスブリック２に与えれば、レーザ光は二つの
レーザビームＡ、Ｂに分離される。そして発振器３の出
力をブラッグセル４に与えることによりレーザビームＡ
のみを所定の周波数で断続させ、これらのレーザビーム
Ａ、Ｂを集束レンズ５によって測定領域の一点で集束さ
せる。
て説明する。Ｈ，ｅ−Ｎｅレーザ１よりレーザ光を発光
させビームスブリック２に与えれば、レーザ光は二つの
レーザビームＡ、Ｂに分離される。そして発振器３の出
力をブラッグセル４に与えることによりレーザビームＡ
のみを所定の周波数で断続させ、これらのレーザビーム
Ａ、Ｂを集束レンズ５によって測定領域の一点で集束さ
せる。
そうすれば二つのレーザビームＡ、Ｂに気泡が到来しこ
の光学系の中心線に沿った反射光が得られる場合には、
反射光は集束レンズ５１反射鏡６及び集光レンズ７を介
して光電変換器８に与えられて電気信号に変換される。
の光学系の中心線に沿った反射光が得られる場合には、
反射光は集束レンズ５１反射鏡６及び集光レンズ７を介
して光電変換器８に与えられて電気信号に変換される。
反射光信号はフィ、ルタ１０．１１によって夫々のレー
ザビームＡ、Ｂに対応する二つの信号に分離される。そ
うすれば前述のようにその気泡の通過位置によってバン
ドパスフィルタ１０及びローパスフィルタ１１より時間
軸に異なった信号が得られる。 ゛第４１ｆｆ
ｌ（ａｌ、 （ｂｌはバンドパスフィルタ１ｏ、ローパ
スフィルタ１１の夫々の出力を示す波形図であり、それ
らの出力は波形整形回路１２．１３によって方形波信号
に変換される。さて第４図（Ｃ１，＋ｄ）に示すように
時刻ｔｉからＣ２の間の波形整形回路１２．１３の出力
はほぼ一致しているため、一致検出回路１４ばこのとき
第４図ｔＱ）に示すように一致出力を与える。この、場
合は第２図（ｂ）に示す位置を気泡が通過したものと考
えられる。この一致検出回路１４の出力によって第４図
（ｆｌに示すようにそのときパルス幅検出回路１５より
検出された波形整形回路１３の出力のパルス幅データが
有効となり、入力インターフェース１６を介してマイク
ロコンピュータ１７に取り込まれる。又時刻ｔ３がらＣ
４の間に波形整形回路１２．１３より夫々出力が１ｑら
れるが、波形整形回路１２より信号が先に得られそれ以
後波形整形回路１３より出力が得られるため、第２図（
ａｌに示すように気泡が測定領域の外側を通過したもの
と考えられる。この場合には両者の出力が一致していな
いので一致検出回路１４は出力を出さず、そのときのパ
ルス幅データはマイクロコンピュータ１７に取り込まれ
ない。又同様にして時刻ｔ５からＣ６の間にも波形整形
回路１２．１３より夫々出力が得られるが、この場合も
両者は一致しておらず第２図ｆｃｌに示すように測定領
域の内側を気泡が通過したものと考えられる。
ザビームＡ、Ｂに対応する二つの信号に分離される。そ
うすれば前述のようにその気泡の通過位置によってバン
ドパスフィルタ１０及びローパスフィルタ１１より時間
軸に異なった信号が得られる。 ゛第４１ｆｆ
ｌ（ａｌ、 （ｂｌはバンドパスフィルタ１ｏ、ローパ
スフィルタ１１の夫々の出力を示す波形図であり、それ
らの出力は波形整形回路１２．１３によって方形波信号
に変換される。さて第４図（Ｃ１，＋ｄ）に示すように
時刻ｔｉからＣ２の間の波形整形回路１２．１３の出力
はほぼ一致しているため、一致検出回路１４ばこのとき
第４図ｔＱ）に示すように一致出力を与える。この、場
合は第２図（ｂ）に示す位置を気泡が通過したものと考
えられる。この一致検出回路１４の出力によって第４図
（ｆｌに示すようにそのときパルス幅検出回路１５より
検出された波形整形回路１３の出力のパルス幅データが
有効となり、入力インターフェース１６を介してマイク
ロコンピュータ１７に取り込まれる。又時刻ｔ３がらＣ
４の間に波形整形回路１２．１３より夫々出力が１ｑら
れるが、波形整形回路１２より信号が先に得られそれ以
後波形整形回路１３より出力が得られるため、第２図（
ａｌに示すように気泡が測定領域の外側を通過したもの
と考えられる。この場合には両者の出力が一致していな
いので一致検出回路１４は出力を出さず、そのときのパ
ルス幅データはマイクロコンピュータ１７に取り込まれ
ない。又同様にして時刻ｔ５からＣ６の間にも波形整形
回路１２．１３より夫々出力が得られるが、この場合も
両者は一致しておらず第２図ｆｃｌに示すように測定領
域の内側を気泡が通過したものと考えられる。
従ってこの場合にもパルス幅データはマイクロコンピュ
ータ１７に取り込まれず信号処理は行われない。
ータ１７に取り込まれず信号処理は行われない。
このようにすれば二つのレーザビームの交叉領域の所定
の範囲内に測定領域を限定することが可能となる。この
測定領域は本実施例では線状の領域であると考えられる
。そしてこの領域を気泡が通過する場合にのみ信号が得
られるので、得られたパルス幅は正確に気泡の測定領域
を通過した時間に対応する長さとなっている。従って水
槽を通過する気泡の速度があらかじめわかっている場合
には、気泡速度と通過時間より気泡径を算出することが
できる。又この気泡径データをマイクロコンピュータ１
７によって積算し統計処理を行うことによって、水槽を
通過する気泡の個数と気泡径との統計的なデータを得る
ことが可能となる。このデータは表示器１８によって表
示される。
の範囲内に測定領域を限定することが可能となる。この
測定領域は本実施例では線状の領域であると考えられる
。そしてこの領域を気泡が通過する場合にのみ信号が得
られるので、得られたパルス幅は正確に気泡の測定領域
を通過した時間に対応する長さとなっている。従って水
槽を通過する気泡の速度があらかじめわかっている場合
には、気泡速度と通過時間より気泡径を算出することが
できる。又この気泡径データをマイクロコンピュータ１
７によって積算し統計処理を行うことによって、水槽を
通過する気泡の個数と気泡径との統計的なデータを得る
ことが可能となる。このデータは表示器１８によって表
示される。
〔第２発明の実施例〕
本発明においては信号処理部分は第１の発明と同様であ
るが、光学系部分を改良することによって測定領域を面
状とし多くの粒子データを得るようにしたものである。
るが、光学系部分を改良することによって測定領域を面
状とし多くの粒子データを得るようにしたものである。
即ち本実施例の気泡計測装置は、第５図に示すようにＨ
ｅ−Ｎ ｅレーザ１のし”）’ 光ヲビームスプリソタ
２によって二つの平行なレーザビームＡ、Ｂに分離し、
その一方をブラッグセル４によって断続することは第１
実施例と同様である。これらのレーザビームＡ、Ｂの光
行路に夫々コリメートし／クズ２０，２１を配置し、そ
の光ｉ￥を図示のように拡大してレーザビームＣ２Ｄと
する。そして第５図に示すようにこの二本のレーザビー
ムＣ，Ｄを円筒状のレンズ２２を用いて一点で交叉せし
める。円筒状レンズ２２は裏面が平板であり正面が円弧
状に形成された長方形状のレンズであって、図中のＹ軸
方向にはレーザビームを集束させずにＸ軸方向にのみ二
つのレーザビームＣ，Ｄを集束させるものである。従っ
てこの円筒状レンズ２２を通過した二つのレーザビーム
Ｃ，Ｄは、第６図（ａｌ、 （ｂｌにその側面図及び上
面図を示すようにＸ軸方向に集束しＹ軸方向には元の光
径のままとなるため、断面が平たい楕円状の光径となっ
て焦点位置のビームウェスト点で交叉する。そしてレー
ザビームＣ，Ｄが交叉する測定領域２４は第６図中）ソ
こ示すようにほぼ平板状のものであると考えることでき
る。
ｅ−Ｎ ｅレーザ１のし”）’ 光ヲビームスプリソタ
２によって二つの平行なレーザビームＡ、Ｂに分離し、
その一方をブラッグセル４によって断続することは第１
実施例と同様である。これらのレーザビームＡ、Ｂの光
行路に夫々コリメートし／クズ２０，２１を配置し、そ
の光ｉ￥を図示のように拡大してレーザビームＣ２Ｄと
する。そして第５図に示すようにこの二本のレーザビー
ムＣ，Ｄを円筒状のレンズ２２を用いて一点で交叉せし
める。円筒状レンズ２２は裏面が平板であり正面が円弧
状に形成された長方形状のレンズであって、図中のＹ軸
方向にはレーザビームを集束させずにＸ軸方向にのみ二
つのレーザビームＣ，Ｄを集束させるものである。従っ
てこの円筒状レンズ２２を通過した二つのレーザビーム
Ｃ，Ｄは、第６図（ａｌ、 （ｂｌにその側面図及び上
面図を示すようにＸ軸方向に集束しＹ軸方向には元の光
径のままとなるため、断面が平たい楕円状の光径となっ
て焦点位置のビームウェスト点で交叉する。そしてレー
ザビームＣ，Ｄが交叉する測定領域２４は第６図中）ソ
こ示すようにほぼ平板状のものであると考えることでき
る。
この円筒状レンズ２２の裏面にはＸ軸方向に長軸を有す
る小径の円筒状レンズ２３が第６図（ａ）。
る小径の円筒状レンズ２３が第６図（ａ）。
（ｂｌに示すように張り付けられており、交叉領域から
光学系の光軸に沿って反射される反射光はこれらの円筒
状レンズ２２．２３によって集束される。
光学系の光軸に沿って反射される反射光はこれらの円筒
状レンズ２２．２３によって集束される。
こうずれば二つの円筒状レンズ２２．２３の働きによっ
て得られる反射光を一つの凸レンズで集光するときと同
一の効果が得られることとなる。こうして得られた平行
な反射光は第１図に示す実施例と同様に反射鏡６によっ
て反射され、集光レンズ７によって集光されて光電変換
器８に与えられる。以後の各ブロックの構成及び動作は
第１発明の実施例と同様であり、断続の有無によって夫
々のレーザビームＣ１Ｄに対応する反射光毎にバンドパ
スフィルタ１０．ローパスフィルタ１１によって分離さ
れ波形整形回路１”２．４３によって波形整形が行われ
る。そしてこれらの波形整形回路１２．１３からの出力
が一致するときに一致検出回路１４ば出力を出しそのと
きに波形整形回路１３からｆ４７．られるパルス幅をパ
ルス幅検出回路１５によっ′Ｃ検出し人力インターフェ
ース１６を介してマイク１：１コンピユータＩ７に伝え
ることは前述した実施例と同様である。
て得られる反射光を一つの凸レンズで集光するときと同
一の効果が得られることとなる。こうして得られた平行
な反射光は第１図に示す実施例と同様に反射鏡６によっ
て反射され、集光レンズ７によって集光されて光電変換
器８に与えられる。以後の各ブロックの構成及び動作は
第１発明の実施例と同様であり、断続の有無によって夫
々のレーザビームＣ１Ｄに対応する反射光毎にバンドパ
スフィルタ１０．ローパスフィルタ１１によって分離さ
れ波形整形回路１”２．４３によって波形整形が行われ
る。そしてこれらの波形整形回路１２．１３からの出力
が一致するときに一致検出回路１４ば出力を出しそのと
きに波形整形回路１３からｆ４７．られるパルス幅をパ
ルス幅検出回路１５によっ′Ｃ検出し人力インターフェ
ース１６を介してマイク１：１コンピユータＩ７に伝え
ることは前述した実施例と同様である。
このようにすれば気泡が平板状の測定領域２４を通過す
ればその通過時間のデータが得られるため、短時間で多
数のデータを得ることが可能となる。ここで第６図ｆｂ
ｌに示すように測定領域２４の幅ＷはレーザビームＣ，
Ｄの光径によって定まり、奥行きβは一致検出回路１４
の一致出力を与える範囲によって調整することが可能で
ある。即ち一致検出回１？＆１４を二つの波形整形回路
１２．１３の出力が一瞬でも一致する際に出力を与える
ものとすればその奥行きｌをもっとも広くすることが可
能であり、又両者の出力が例えば５０％以上一致した時
に一致検出回路１４より出力を与えるものとすればそれ
に応じて測定領域２４の奥行きβを狭めることが可能と
なる。
ればその通過時間のデータが得られるため、短時間で多
数のデータを得ることが可能となる。ここで第６図ｆｂ
ｌに示すように測定領域２４の幅ＷはレーザビームＣ，
Ｄの光径によって定まり、奥行きβは一致検出回路１４
の一致出力を与える範囲によって調整することが可能で
ある。即ち一致検出回１？＆１４を二つの波形整形回路
１２．１３の出力が一瞬でも一致する際に出力を与える
ものとすればその奥行きｌをもっとも広くすることが可
能であり、又両者の出力が例えば５０％以上一致した時
に一致検出回路１４より出力を与えるものとすればそれ
に応じて測定領域２４の奥行きβを狭めることが可能と
なる。
以上説明した各実施例はいずれも一方のレーザビームを
ブラッグセルを用いて断続させそれによって二つのレー
ザビームを信号処理計で分離しているが、異なった波長
を有する二本のレーザビームを用いその波長の相違に基
づいて二つの反射光を分離してもよく、文人々のレーザ
ビームの偏光方向を異ならせその偏光方向の相違に基づ
いて二つのレーザビームの反射光を分離するようにして
もよい。
ブラッグセルを用いて断続させそれによって二つのレー
ザビームを信号処理計で分離しているが、異なった波長
を有する二本のレーザビームを用いその波長の相違に基
づいて二つの反射光を分離してもよく、文人々のレーザ
ビームの偏光方向を異ならせその偏光方向の相違に基づ
いて二つのレーザビームの反射光を分離するようにして
もよい。
又以上説明した二つの発明の夫々の実施例では、反射光
を鏡によって反射させ集光レンズによってその反射光を
集光して光−電変換器に導くようにしているが、光ファ
イバ等を用いて光学系部と電気信号処理部とを分離する
ように構成することができることは言うまでもない。
を鏡によって反射させ集光レンズによってその反射光を
集光して光−電変換器に導くようにしているが、光ファ
イバ等を用いて光学系部と電気信号処理部とを分離する
ように構成することができることは言うまでもない。
尚第２発明の実施例では円筒状レンズと組み合わせて反
射光を集光させるために小径の円筒状レンズを用いたが
、円筒状レンズの反射光が通過する中心線上に開口を設
けておきその部分に凸レンズを配置すれば、光軸に沿っ
た反射光を平行光線とし、もしくは反射光を一点で集光
せしめることも可能である。
射光を集光させるために小径の円筒状レンズを用いたが
、円筒状レンズの反射光が通過する中心線上に開口を設
けておきその部分に凸レンズを配置すれば、光軸に沿っ
た反射光を平行光線とし、もしくは反射光を一点で集光
せしめることも可能である。
更に」二連した各実施例では水槽中の気泡径を計測する
気泡計測装置について説明したが、空中を浮遊する液体
粒子等信の粒子についても本発明を適用することが可能
である。
気泡計測装置について説明したが、空中を浮遊する液体
粒子等信の粒子についても本発明を適用することが可能
である。
１実施例の各部の波形を示す波形図、第５図は本願の第
２の発明の気泡計測装置を示す斜視図、第６図（，１１
及び第６図（ｂｌば円筒状レンズ２２によるレーザビー
ム、の集光状態を示す側面図及び上面図である。 １−−−−−Ｈｅ−Ｎ ｅレーザ ２−−−−−−ビ
ームスプリンタ ３−−−−−発振器 ５−・−集
束レンズ ６−−−−−−−反射鏡 ８−−−−−
−一光電変換器 １０−−−−−バンドパスフィルタ
１１−−−−−−一ローパスフィルタ１２ 、 １
３−−−−−一致検出回路 １４−・−−−−−一致
検出回路 １５−−−−−−−パルス幅検出回路
１７−・−・−マイクーロコンピュータ ２０ 、
２１−−−−−−コリメートレンズ ２２ 、 ２３
−−−−−−一円筒状レンズ２４−・−・−測定領域 代理人 弁理士 岡本官喜（（ｌｔ！１名）第１図
２の発明の気泡計測装置を示す斜視図、第６図（，１１
及び第６図（ｂｌば円筒状レンズ２２によるレーザビー
ム、の集光状態を示す側面図及び上面図である。 １−−−−−Ｈｅ−Ｎ ｅレーザ ２−−−−−−ビ
ームスプリンタ ３−−−−−発振器 ５−・−集
束レンズ ６−−−−−−−反射鏡 ８−−−−−
−一光電変換器 １０−−−−−バンドパスフィルタ
１１−−−−−−一ローパスフィルタ１２ 、 １
３−−−−−一致検出回路 １４−・−−−−−一致
検出回路 １５−−−−−−−パルス幅検出回路
１７−・−・−マイクーロコンピュータ ２０ 、
２１−−−−−−コリメートレンズ ２２ 、 ２３
−−−−−−一円筒状レンズ２４−・−・−測定領域 代理人 弁理士 岡本官喜（（ｌｔ！１名）第１図
Claims (7)
- （１）分離可能で互いに平行な第１、第２のビームを発
生する光源と、 前記第１、第２の光ビームを測定領域において交叉せし
める光学手段と、 前記第１、第２の光ビームの反射光を受光し電気信号に
変換する光電変換器と、 第１、第２の光ビームの反射波信号を光ビームの性質に
基づいて分離する反射信号分離手段と、前記反射信号分
離手段により分離された第１、第２の反射波信号のうち
時間軸上で一致する信号を検出する一致検出手段と、 前記一致検出手段の出力に基づいて測定粒子の前記ビー
ムの交叉領域を通過する時間を検出する通過時間検出手
段と、を具備することを特徴とする粒子計測装置。 - （２）前記第１、第２の光ビームの少なくとも一方は所
定の周波数で断続された光ビームであり、前記反射信号
分離手段はその光ビームの信号断続の周波数により反射
波信号を分離するものであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の粒子計測装置。 - （３）前記第１、第２の光ビームは互いに異なる偏光方
向を有する光ビームであり、前記反射信号分離手段は偏
光フィルタから成るものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の粒子計測装置。 - （４）分離可能で互いに平行な第１、第２のビームを発
生する光源と、 前記第１、第２の光ビームを互いに同一の一方向にのみ
集束させ、断面が薄い楕円状の光径として一点で交叉せ
しめる円弧柱状に形成された円弧状レンズを有する光学
手段と、 前記第１、第２の光ビームの反射光を受光し電気信号に
変換する光電変換器と、 第１、第２の光ビームの反射波信号を光ビームの性質に
基づいて分離する反射信号分離手段と、前記反射信号分
離手段により分離された第１、第２の反射波信号のうち
時間軸上で一致する信号を検出する一致検出手段と、 前記一致検出手段の出力に基づいて測定粒子の前記ビー
ムの交叉領域を通過する時間を検出する通過時間検出手
段と、を具備することを特徴とする粒子計測装置。 - （５）前記第１、第２の光ビームの少なくとも一方は所
定の周波数で断続された光ビームであり、前記反射信号
分離手段はその光ビームの信号断続の周波数により反射
波信号を分離するものであることを特徴とする特許請求
の範囲第４項記載の粒子計測装置。 - （６）前記第１、第２の光ビームは互いに異なる偏光方
向を有する光ビームであり、前記反射信号分離手段は偏
光フィルタから成るものであることを特徴とする特許請
求の範囲第４項記載の粒子計測装置。 - （７）前記光学手段は、前記第１、第２の光ビームの中
間位置の前記円筒状レンズに隣接して前記円筒状レンズ
の長軸方向と異なる方向に向けて設けられ、前記測定領
域からの反射光を集光する第２の円筒状レンズを有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の気泡計測
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14486084A JPS6123943A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 粒子計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14486084A JPS6123943A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 粒子計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6123943A true JPS6123943A (ja) | 1986-02-01 |
| JPH0445068B2 JPH0445068B2 (ja) | 1992-07-23 |
Family
ID=15372081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14486084A Granted JPS6123943A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 粒子計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6123943A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63154937A (ja) * | 1986-12-19 | 1988-06-28 | Agency Of Ind Science & Technol | 粉塵濃度測定装置 |
| JPS6415637A (en) * | 1987-04-27 | 1989-01-19 | Kei Puriikushiyatsu Furitsutsu | Apparatus and method for analyzing particle |
| JP2007199071A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Polytec Gmbh | 物体の光学的測定方法と光学測定装置 |
| WO2008051576A3 (en) * | 2006-10-24 | 2008-06-19 | Mallinckrodt Inc | Optical inclusion sensor |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54114260A (en) * | 1978-02-24 | 1979-09-06 | Kyoto Giken Kk | Measuring of microparticles within liquid |
| JPS5766342A (en) * | 1980-04-28 | 1982-04-22 | Agency Of Ind Science & Technol | Optical measuring method for suspension particles in medium |
| JPS58109875A (ja) * | 1981-12-24 | 1983-06-30 | Yukio Tokumitsu | レ−ザ−光を利用した気泡検出方法 |
| JPS5979834A (ja) * | 1982-10-29 | 1984-05-09 | Japan Spectroscopic Co | 微小粒子分離装置 |
-
1984
- 1984-07-12 JP JP14486084A patent/JPS6123943A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54114260A (en) * | 1978-02-24 | 1979-09-06 | Kyoto Giken Kk | Measuring of microparticles within liquid |
| JPS5766342A (en) * | 1980-04-28 | 1982-04-22 | Agency Of Ind Science & Technol | Optical measuring method for suspension particles in medium |
| JPS58109875A (ja) * | 1981-12-24 | 1983-06-30 | Yukio Tokumitsu | レ−ザ−光を利用した気泡検出方法 |
| JPS5979834A (ja) * | 1982-10-29 | 1984-05-09 | Japan Spectroscopic Co | 微小粒子分離装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63154937A (ja) * | 1986-12-19 | 1988-06-28 | Agency Of Ind Science & Technol | 粉塵濃度測定装置 |
| JPS6415637A (en) * | 1987-04-27 | 1989-01-19 | Kei Puriikushiyatsu Furitsutsu | Apparatus and method for analyzing particle |
| JP2007199071A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Polytec Gmbh | 物体の光学的測定方法と光学測定装置 |
| WO2008051576A3 (en) * | 2006-10-24 | 2008-06-19 | Mallinckrodt Inc | Optical inclusion sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0445068B2 (ja) | 1992-07-23 |
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