JPS6276468A - 流体の速度計測装置 - Google Patents
流体の速度計測装置Info
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- JPS6276468A JPS6276468A JP21773185A JP21773185A JPS6276468A JP S6276468 A JPS6276468 A JP S6276468A JP 21773185 A JP21773185 A JP 21773185A JP 21773185 A JP21773185 A JP 21773185A JP S6276468 A JPS6276468 A JP S6276468A
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- flow
- velocity
- correlation
- speed
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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】
産業上の利用分野〕
本発明は流体の速度計測装置に関する。
従来の技術〕
従来、気体、液体の可視化及び流速分布測宕、固気混相
流及び固液混相流の挙動及び流速の測定においては、下
記するようなスリット照明による可視化あるいは流速測
定が行われている。
流及び固液混相流の挙動及び流速の測定においては、下
記するようなスリット照明による可視化あるいは流速測
定が行われている。
体０２例えば油にシーディング粒子０３として５０μｍ
ないし１００μｍのガラス球全混入し、１／−ザー装置
０４で発振しｆ？：、＋７−ザービーム０７をミラー０
５を介してンリンドリカルレンズ０６に導き、厚さ約１
ｆｌの扇形膜状スリット照明光０８として、テストセク
／ヨ７０１内部を照射する。
ないし１００μｍのガラス球全混入し、１／−ザー装置
０４で発振しｆ？：、＋７−ザービーム０７をミラー０
５を介してンリンドリカルレンズ０６に導き、厚さ約１
ｆｌの扇形膜状スリット照明光０８として、テストセク
／ヨ７０１内部を照射する。
そうすると、スリット照射光０８で照射された照射領域
ａ ｂ ｃ ｄに７−ディング粒子０３が流体０２の流
れに乗って入ってくるので、／−ディング粒子０３はス
リット照明光を散乱するから、カメラ０９でシーディン
グ粒子０３の散乱光全受光して結像すると、その粒子の
挙動すなわち流体０２の流れの様子がわかる。
ａ ｂ ｃ ｄに７−ディング粒子０３が流体０２の流
れに乗って入ってくるので、／−ディング粒子０３はス
リット照明光を散乱するから、カメラ０９でシーディン
グ粒子０３の散乱光全受光して結像すると、その粒子の
挙動すなわち流体０２の流れの様子がわかる。
こ〜で、シーディング粒子０３の速さを■。
粒子の大きさ？ｄとして、カメラ撮影の露光時′Ｆを例
えばＱ、 ｌ ｄ／ｖより十分に小さい値にセントして
、上記シーディング粒子０３の写真を撮影すると、第５
図（５）のように粒子が止って見えるが、露光時間Ｔ
ｆ ｄ ／ ｖより十分長い値にセフ）して、写真撮影
すると、同図（１３）のようにシーディング粒子０３は
細長い形になり、これは粒子の軌跡である。
えばＱ、 ｌ ｄ／ｖより十分に小さい値にセントして
、上記シーディング粒子０３の写真を撮影すると、第５
図（５）のように粒子が止って見えるが、露光時間Ｔ
ｆ ｄ ／ ｖより十分長い値にセフ）して、写真撮影
すると、同図（１３）のようにシーディング粒子０３は
細長い形になり、これは粒子の軌跡である。
そこで、写真撮影の印画より細長い粒子像の長さすなわ
ち軌跡の長さｅをものさしで読みとって露光時間′Ｐで
割ってやると、速度Ｖがｖ ＝ ｅ ／ Ｔの形で求め
られる。
ち軌跡の長さｅをものさしで読みとって露光時間′Ｐで
割ってやると、速度Ｖがｖ ＝ ｅ ／ Ｔの形で求め
られる。
こうして、従来はテストセクション内部をス１１ 、、
）照射し、予め混入していたシーディング粒子の挙動
を測定することにより、流体例えば油の流れの様子ある
いは流速分布を求めている。
）照射し、予め混入していたシーディング粒子の挙動
を測定することにより、流体例えば油の流れの様子ある
いは流速分布を求めている。
しかしながら、この種の流体の速度計測手段には、非常
に手軽に流体の流れを可視化で、きる利点があるもの一
１流速分布を求める場合には、次のような問題がある。
に手軽に流体の流れを可視化で、きる利点があるもの一
１流速分布を求める場合には、次のような問題がある。
（１）写真撮影後、粒子の軌跡の長さから速度を求める
のに人手を要し、多くの時間がかかる。すなわち、流れ
の計測実験の費用が高価になることに加えて、テストセ
クション全占有する時間も多くなり、他の研究実験との
併行的実施が困難で研究設備の利用効率は著しく低下す
る。
のに人手を要し、多くの時間がかかる。すなわち、流れ
の計測実験の費用が高価になることに加えて、テストセ
クション全占有する時間も多くなり、他の研究実験との
併行的実施が困難で研究設備の利用効率は著しく低下す
る。
（２）粒子の軌跡を鮮明に写すことはかなり困難である
ので、通常、粒子の軌跡の長さの測定誤差はかなり大き
くなると〜もに、人手によることから、データに個人差
が生ずる。
ので、通常、粒子の軌跡の長さの測定誤差はかなり大き
くなると〜もに、人手によることから、データに個人差
が生ずる。
（３）計測対象が定常流の場合においても、上記（１）
、 （２）の欠点があるが、計測対象が非定常流の場合
は非常に多大の時間を要するので実際には適用できない
。
、 （２）の欠点があるが、計測対象が非定常流の場合
は非常に多大の時間を要するので実際には適用できない
。
本発明はこのような事情Ｖｒ：、鑑みて提案されたもの
で、定常流のみならず非定常流でも迅速、確実、高精度
かつ省力的な流体の速度計測装置全提供すること全目的
とする。
で、定常流のみならず非定常流でも迅速、確実、高精度
かつ省力的な流体の速度計測装置全提供すること全目的
とする。
そのために、本発明は、透明窓を有するテストセクショ
ン中全流れる被検流体中にンーディング粒子全分散し、
被検流体の流れ方向に平行する膜状ｌノーザービームを
被検流体に照射し、ビデオカメラを介してシーディング
粒子の流過状態を撮影し、これをディスプレイ上に再生
し、シーディング粒子の速度分布ディスプレイに並設さ
れ被検流体の流れ方向に一定距離を隔て一配設された第
１．第２の光電変換素子と、上記各光電変換素子の出力
電圧に基づいて相関法又は空間フィルターリング法によ
υシーディング粒子の速度分布を求める演算回路とを具
えたことを特徴とする。
ン中全流れる被検流体中にンーディング粒子全分散し、
被検流体の流れ方向に平行する膜状ｌノーザービームを
被検流体に照射し、ビデオカメラを介してシーディング
粒子の流過状態を撮影し、これをディスプレイ上に再生
し、シーディング粒子の速度分布ディスプレイに並設さ
れ被検流体の流れ方向に一定距離を隔て一配設された第
１．第２の光電変換素子と、上記各光電変換素子の出力
電圧に基づいて相関法又は空間フィルターリング法によ
υシーディング粒子の速度分布を求める演算回路とを具
えたことを特徴とする。
このような構成により、定常流のみならず非定常流でも
迅速、確実、高精度かつ省力的な流体の速度計測装置を
得ることができる。
迅速、確実、高精度かつ省力的な流体の速度計測装置を
得ることができる。
本発明の一実施例を図面について説明すると、第１図は
その斜視図、第２図は第１図の速度検出プローブを示す
平面図及び正面図、第３図は第２図の第１．第２０光電
変換器の出力電圧を示す線図である。
その斜視図、第２図は第１図の速度検出プローブを示す
平面図及び正面図、第３図は第２図の第１．第２０光電
変換器の出力電圧を示す線図である。
まず第１図において、１はテストセクションで、ガラス
あるいはアクリルの容器及びダクト類で作られている。
あるいはアクリルの容器及びダクト類で作られている。
２は被検流体、３はシーディング粒子で、流れの可視化
あるいは流速測定に用いられる。４は１７−ザー装置で
、アルゴンイオン １ノ−ザーあるいは Ｈｅ−Ｎｅ１
ｚ−ザーなどである。
あるいは流速測定に用いられる。４は１７−ザー装置で
、アルゴンイオン １ノ−ザーあるいは Ｈｅ−Ｎｅ１
ｚ−ザーなどである。
５はミラーで、レーザービーム７を反射させる。６はン
リンドリカルレンズで、１／−ザービーム７をスリット
状の照明光８にする。
リンドリカルレンズで、１／−ザービーム７をスリット
状の照明光８にする。
７はレーザービーム、８はスリット状照明光、９はビデ
オカメラで、スリット状照明光で照明されたテストセク
ション１の内部すなわち台形状ａｂｃｄの領域を観察記
録する。
オカメラで、スリット状照明光で照明されたテストセク
ション１の内部すなわち台形状ａｂｃｄの領域を観察記
録する。
１０は第１のＣ）（Ｔで、ビデオカメラ９で撮影し几映
像を再生し、モニターとして用いられる。１１は第２の
ＣＲＴで、第１のＣ１ｔＴと同様に、ビデオカメラ９で
撮影した映像を再生するが、後述の速度検出プローブ１
２と相関計１３などと組合せ使用することにより、ＣＲ
’Ｉ’画面上のシーディング粒子像の流速を測定する。
像を再生し、モニターとして用いられる。１１は第２の
ＣＲＴで、第１のＣ１ｔＴと同様に、ビデオカメラ９で
撮影した映像を再生するが、後述の速度検出プローブ１
２と相関計１３などと組合せ使用することにより、ＣＲ
’Ｉ’画面上のシーディング粒子像の流速を測定する。
１２は速度検出プローブで、第２図に示すように、第１
及び第２０光電変換器１４．１５を固着している。１３
は相関計で、後述の第１及び第２の光電変換器１−１
、１５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τｐｉ出力表示する。
及び第２０光電変換器１４．１５を固着している。１３
は相関計で、後述の第１及び第２の光電変換器１−１
、１５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τｐｉ出力表示する。
１．１及び１５は第１及び第２の光電変換器で、ＣＨ・
Ｔ画面上の一定距離ｅだげ隔てて設置されその２点での
光強度に比例した電圧を発生する。
Ｔ画面上の一定距離ｅだげ隔てて設置されその２点での
光強度に比例した電圧を発生する。
このような装置において、テストセクション］を矢印方
向に流れる被検流体２例えば油にンーディンダ粒′子３
として、５０μｍないし１００μｍのガラス球全混入す
る。
向に流れる被検流体２例えば油にンーディンダ粒′子３
として、５０μｍないし１００μｍのガラス球全混入す
る。
１／−ザー装置４で発振した１ノ−ザービーム７はミラ
ー５を経て、シリンドリカルレンズ６Ｖｃ導かれ、厚さ
約１ｒｎ０！ｎの扇形スリット照明光８となって、テス
トセクンヨン１内部全照射する。
ー５を経て、シリンドリカルレンズ６Ｖｃ導かれ、厚さ
約１ｒｎ０！ｎの扇形スリット照明光８となって、テス
トセクンヨン１内部全照射する。
ス１７．７ ト照射光８で照射された領域ａｂｃｄに７
−ディング粒子３が流体２の流れに乗って入って（ると
、シーディング粒子３はスリット照明光全散乱する。
−ディング粒子３が流体２の流れに乗って入って（ると
、シーディング粒子３はスリット照明光全散乱する。
ビデオカメラ９でシーディング粒子３の散乱光を受光し
結像して、ビデオ映像として記録し、第１のＣＲＴＩＯ
でビデオ再生映像をモニターしながら、その映像と同じ
ものを第２のＣＨ，Ｔｌｌにディスジ１／イする。
結像して、ビデオ映像として記録し、第１のＣＲＴＩＯ
でビデオ再生映像をモニターしながら、その映像と同じ
ものを第２のＣＨ，Ｔｌｌにディスジ１／イする。
第２のＣＩ（、Ｔｌｌの画面に近接して、第２図に示す
速度検出プローブ１２を設置する。
速度検出プローブ１２を設置する。
速度検出プローブ１２は、距離ｅだけ離れた第１及び第
２の光電変換器１４．１５を内蔵しており、第２のＣＩ
（Ｔｌｌの画面に現れるシーディング粒子３の映像を第
３図（５）、 （１３）に示すように光強度変化に対応
した電圧に変換する。
２の光電変換器１４．１５を内蔵しており、第２のＣＩ
（Ｔｌｌの画面に現れるシーディング粒子３の映像を第
３図（５）、 （１３）に示すように光強度変化に対応
した電圧に変換する。
第１及び第２の光電変換器１４ 、 ｉ ５の出力信号
は相関計１３に入力される。
は相関計１３に入力される。
相関計１３に入力した第１及び第２の光電変換器１４．
１５の出力信号を、それぞれ、Ｘ （１）、 ”／ （
ｔ）とおくと、相関計１３は（１）式で表わされる相互
相関係数Ｒｘｙ（τ）を演算する。
１５の出力信号を、それぞれ、Ｘ （１）、 ”／ （
ｔ）とおくと、相関計１３は（１）式で表わされる相互
相関係数Ｒｘｙ（τ）を演算する。
そして、相互相関係数Ｒｘ ｙ （τ）が最大となる時
間遅延量の値τｐを求ｙ）で表示する。
間遅延量の値τｐを求ｙ）で表示する。
こ〜で、第１及び第２の光電変換器１・１゜１５の間隔
はｅであるから、ＣＲＴ上のシーディング粒子の速度Ｖ
′は、ｖ’＝ｅ／τｐで求められる。
はｅであるから、ＣＲＴ上のシーディング粒子の速度Ｖ
′は、ｖ’＝ｅ／τｐで求められる。
所要の／−ディンダ粒子の速度Ｖは、ＣＩ％’Ｆ上の粒
子像の拡大率をＮ１として（５）式で求められる。
子像の拡大率をＮ１として（５）式で求められる。
Ｖ ： Ｖ’、、／λ１ ・ ・・・ ・ ・・
、・・−・ （５）テストセクション１内部の速度分布
を計測する場合は、速度検出器１２の設定位置を第２の
ＣＲ・’Ｉ’ｌ１画面上で任意の位置に移動して上記の
同様の測定を行う。
、・・−・ （５）テストセクション１内部の速度分布
を計測する場合は、速度検出器１２の設定位置を第２の
ＣＲ・’Ｉ’ｌ１画面上で任意の位置に移動して上記の
同様の測定を行う。
なお、本実施例ではレーザースリット照明されたテス（
・セクションの流速あるいは流速分布を測定するのに、
ビデオカメラを介して一旦ビデオ記録し、それをＣＩ（
Ｔ画面上に再生し、その再生像の粒子速度を相関法で求
めているが、同様にして、空間フィルターリングの方法
でも求められるのは当然のことである。
・セクションの流速あるいは流速分布を測定するのに、
ビデオカメラを介して一旦ビデオ記録し、それをＣＩ（
Ｔ画面上に再生し、その再生像の粒子速度を相関法で求
めているが、同様にして、空間フィルターリングの方法
でも求められるのは当然のことである。
また、１〕−ザースリノト照明されたテストセクション
の粒子挙動のビデオカメラ記録に代えて、′ｖｖカメラ
撮影あるいは映写機で撮影し、ＴＶあるいはスクリーン
に再生して、その再生像面での粒子速度および速度分布
を上記相関法あるいは空間フィルターリング法でも求め
られるのはいうまでもないことである。
の粒子挙動のビデオカメラ記録に代えて、′ｖｖカメラ
撮影あるいは映写機で撮影し、ＴＶあるいはスクリーン
に再生して、その再生像面での粒子速度および速度分布
を上記相関法あるいは空間フィルターリング法でも求め
られるのはいうまでもないことである。
要するに本発明によれば、透明窓を有するテストセクシ
ョン中を流れる被検流体中にシーディング粒子を分散し
、被検流体の流れ方向に平行する膜状レーザービームを
被検流体に照射し、ビデオカメラを介してシーディング
粒子の流過状態を撮影し、これをディスプレイ上に再生
し、シーディング粒子の速度分布を観測することにより
被検流体の流速を求めるようにした流体の速度計測装置
において、上記ディスプレイに並設され被検流体の流れ
方向に一定距離を隔て又配設された第１．第２の光電変
換素子と、上記各光電変換素子の出力電圧に基づいて相
関法又は空間フィルタＩＪング法によりシーディング粒
子の速度分布を求める演算回路とを具えたことにより、
定常流のみならず非定常流でも迅速、確実。
ョン中を流れる被検流体中にシーディング粒子を分散し
、被検流体の流れ方向に平行する膜状レーザービームを
被検流体に照射し、ビデオカメラを介してシーディング
粒子の流過状態を撮影し、これをディスプレイ上に再生
し、シーディング粒子の速度分布を観測することにより
被検流体の流速を求めるようにした流体の速度計測装置
において、上記ディスプレイに並設され被検流体の流れ
方向に一定距離を隔て又配設された第１．第２の光電変
換素子と、上記各光電変換素子の出力電圧に基づいて相
関法又は空間フィルタＩＪング法によりシーディング粒
子の速度分布を求める演算回路とを具えたことにより、
定常流のみならず非定常流でも迅速、確実。
高精度かつ省力的な流体の速度計部装置を得るから、本
発明は産業上極めて有益なものである。
発明は産業上極めて有益なものである。
第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、化２図は第１
図の速度検出プローブを示す平面図及び正面図、第３図
は弗２図の第ｌ、第２の光電変換器の出方電圧を示す線
図である。 第・１図は公知の流体の速度計測要領を示す斜視図、第
５図は第４図のシーディング粒子の写真映像を示す正面
図である。 ■・・・テストセクション、２中破検流体、３・・・シ
ーディング粒子、４・・・１ノーザー装置、５・・ミラ
ー、６・・・シリンドリカル１／ンズ、７・・何７−ザ
ービーム、８・・照明光、９川ビデオカメラ、１０・・
・第１のＣ１（Ｔ、１１・・・第２のＣＩ（Ｔ、１２・
・速度検出プローブ、１３・・相関計、１４・・・弗１
の光電変換器、１５・・・第２の光電変換器。 復代理人 弁理士 塚 本 正 文 第１図 第２図 ｔｓＵｔ 第３図 第４図 θγ 第５図
図の速度検出プローブを示す平面図及び正面図、第３図
は弗２図の第ｌ、第２の光電変換器の出方電圧を示す線
図である。 第・１図は公知の流体の速度計測要領を示す斜視図、第
５図は第４図のシーディング粒子の写真映像を示す正面
図である。 ■・・・テストセクション、２中破検流体、３・・・シ
ーディング粒子、４・・・１ノーザー装置、５・・ミラ
ー、６・・・シリンドリカル１／ンズ、７・・何７−ザ
ービーム、８・・照明光、９川ビデオカメラ、１０・・
・第１のＣ１（Ｔ、１１・・・第２のＣＩ（Ｔ、１２・
・速度検出プローブ、１３・・相関計、１４・・・弗１
の光電変換器、１５・・・第２の光電変換器。 復代理人 弁理士 塚 本 正 文 第１図 第２図 ｔｓＵｔ 第３図 第４図 θγ 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 透明窓を有するテストセクション中を流れ る被検流体中にシーディング粒子を分散し、被検流体の
流れ方向に平行する膜状レーザービームを被検流体に照
射し、ビデオカメラを介してシーディング粒子の流過状
態を撮影し、これをディスプレイ上に再生し、シーディ
ング粒子の速度分布を観測することにより被検流体の流
速を求めるようにした流体の速度計測装置において、上
記ディスプレイに並設され被検流体の流れ方向に一定距
離を隔てゝ配設された第１、第２の光電変換素子と、上
記各光電変換素子の出力電圧に基づいて相関法又は空間
フィルターリング法によりシーディング粒子の速度分布
を求める演算回路とを具えたことを特徴とする流体の速
度計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21773185A JPS6276468A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 流体の速度計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21773185A JPS6276468A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 流体の速度計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6276468A true JPS6276468A (ja) | 1987-04-08 |
Family
ID=16708857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21773185A Pending JPS6276468A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 流体の速度計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6276468A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04108097U (ja) * | 1991-02-25 | 1992-09-18 | 三洋電機株式会社 | 衣類乾燥機 |
| JP2012145502A (ja) * | 2011-01-13 | 2012-08-02 | Shigeo Hosokawa | 空間フィルタ流速計および流速測定方法 |
| JP2024109593A (ja) * | 2019-02-22 | 2024-08-14 | トラックマン・アクティーゼルスカブ | ゴルフ練習場でのショットの移動経路特性のためのシステム及び方法 |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP21773185A patent/JPS6276468A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04108097U (ja) * | 1991-02-25 | 1992-09-18 | 三洋電機株式会社 | 衣類乾燥機 |
| JP2012145502A (ja) * | 2011-01-13 | 2012-08-02 | Shigeo Hosokawa | 空間フィルタ流速計および流速測定方法 |
| JP2024109593A (ja) * | 2019-02-22 | 2024-08-14 | トラックマン・アクティーゼルスカブ | ゴルフ練習場でのショットの移動経路特性のためのシステム及び方法 |
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