JP2014066600A

JP2014066600A - 煙霧透過率測定装置

Info

Publication number: JP2014066600A
Application number: JP2012211833A
Authority: JP
Inventors: Susumu Murayama; 将村山
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-04-17

Abstract

【課題】道路トンネル内の透過率測定に用いられる煙霧透過率測定装置の校正には、投光部と受光部の間の１００ｍもの長距離に渡り光ファイバーケーブルを配線する必要があったので、工事費が高いなどの課題があった。
【解決手段】投光部１内に校正用受光素子１４を設け、光源３から照射され投光部レンズ４を透過した光を、光ファイバーケーブル１０ａを介して校正用受光素子１４で検出することにより投光部１を校正し、さらに受光部２内に校正用光源１５を設け、校正用光源１５から照射された光を、光ファイバーケーブル１０ｂを介して受光部レンズ６を透過し、受光素子５で検出することにより受光部２を校正することで、安価な手段で煙霧透過率測定装置の校正を行うことが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、道路トンネル内の視感透過率測定に用いられる煙霧透過率測定装置に関するものである。

道路トンネル内では、走行する自動車の排出ガス中に含まれる塵埃などの物質により視界が妨げられ、道路トンネル利用者の安全な通行に影響を及ぼす。そこで、道路トンネル内におけるヒトの目による見え方を視感透過率として数値化し、その測定データをもとに換気設備の制御を行う方法が実施されている。

道路トンネル内の視感透過率測定に用いられる煙霧透過率測定装置は、道路トンネル照明下における視感透過率を測定する装置と定義付けられ、図５に示すように投光部１０１と受光部１０２により構成される場合（投光部・受光部分離型）が一般的である。また、図６に示すように投受光部１０７と反射部１０８により構成される場合（投受光部一体型）もある。視感透過率は、光源１０３から照射された光が、道路トンネル内媒質を透過した後、受光素子１０５で電気信号に変換され、処理部（図示無し）で演算処理することにより得られる。煙霧透過率測定装置の光源については、過去にＨｅ−Ｎｅレーザが提案されている。これは、Ｈｅ−Ｎｅレーザの波長６３３ｎｍが道路トンネル照明のうち高圧ナトリウムランプの分光特性のピーク波長６００ｎｍに近似しているためとしている。つまり、分光特性が道路トンネルの照明光源に近いものを投光部の光源に用いることにより、道路トンネル照明の光の減衰を再現できることになる。また、光源として白熱ランプ、発光ダイオードあるいは半導体レーザを用いる場合もある。

道路トンネルの換気設備を制御する上で用いられる視感透過率は、１００ｍの媒質の透過率である。こうした理由により、図５の構成の煙霧透過率測定装置（投光部・受光部分離型）を用いて投光部と受光部を１００ｍ離隔して設置することにより、より正確な視感透過率を測定することができる。また、図６の構成の煙霧透過率測定装置は投受光部一体型であり、投受光部と反射部を５０ｍ離隔することで１００ｍの媒質の透過率を評価する。これらの煙霧透過率測定装置を実際に道路トンネル内で使用すると、光学系を構成している光源１０３、投光部レンズ１０４、受光素子１０５、受光部レンズ１０６、ミラーもしくはプリズム１０９が徐々に塵埃などにより汚れてくる、もしくは長期使用により劣化するため、都度の校正が必要である。そのために、光ファイバーケーブル１１０を用いた校正をする場合が多い（特許文献１）。例えば、図５の構成の煙霧透過率測定装置の場合、投光部１０１、受光部１０２の間に光ファイバーケーブル１１０を配線し、校正時には光ファイバーケーブル１１０を介して光源１０３、投光部レンズ１０４から直接受光部レンズ１０６、受光素子１０５に光を照射する。その際には、遮蔽板１１１を図中の破線のように閉に設定し、光スイッチ１１２をオンにする。こうすることにより、道路トンネル内に浮遊している塵埃を含む媒質を介さない光を、受光素子１０５で受けることが出来る。そのため、光源１０３、投光部レンズ１０４、受光素子１０５、受光部レンズ１０６の汚れや劣化に伴う電気信号の変化（低下）のみを検出することができ、その電気信号の変化分を換算することにより、煙霧透過率測定装置の校正をすることが出来る。また、図６の構成の煙霧透過率測定装置の場合には、投受光部内部において、光源１０３、投光部レンズ１０４と受光素子１０５、受光部レンズ１０６の間に光ファイバーケーブル１１０および光スイッチ１１２を配線する。道路トンネル内の視感透過率の測定時には、光スイッチ１１２をオフに設定することにより、光源１０３、投光部レンズ１０４からの光が反射部１０８のミラーもしくはプリズム１０９にて反射し、受光部レンズ１０６を介して受光素子１０５で受光することが出来る。こうすることで、道路トンネル内の視感透過率を測定することができる。また、校正時には光スイッチ１１２をオンにすることにより、図５の構成の煙霧透過率測定装置の場合と同様に、道路トンネル内に浮遊している塵埃を含む媒質を介さない光を、受光素子１０５で受けることが出来る。そのため、光源１０３、投光部レンズ１０４、受光素子１０５、受光部レンズ１０６の汚れや劣化に伴う電気信号の変化（低下）のみを検出することができ、その電気信号の変化分を換算することにより、煙霧透過率測定装置の校正をすることが出来る。

特許第１８４０８３４号公報

しかしながら、このような図５の構成の煙霧透過率測定装置の場合、１００ｍもの長距離に渡り光ファイバーケーブルを配線する必要がある。そのため、工事費が高く、設置中もしくは設置後においても光ファイバーケーブルの損傷のリスクがあるという課題があった。また、図６の構成の煙霧透過率測定装置の場合、反射部を構成しているミラーやプリズムの汚れや劣化の校正が出来ないという課題があった。

本発明は、上記の課題を解決し、安価な手段で校正を行うことが出来る煙霧透過率測定装置を提供することを目的とする。

本発明の煙霧透過率測定装置は、上記目的を達成するため、投光部・受光部分離型の煙霧透過率測定装置の場合、投光部の光源および投光部レンズ近傍に校正用受光素子を設け、さらに受光部の受光素子および受光部レンズの近傍に校正用光源を設け、校正時には光源の明るさを校正用受光素子で検出し、校正用光源の明るさを受光素子で検出する構成とする。

また、本発明の煙霧透過率測定装置は、上記目的を達成するため、投受光部一体型の煙霧透過率測定装置の場合、投受光部内部において、光源の光を光ファイバーケーブルを介して受光素子に照射して校正すると同時に、反射部のミラーもしくはプリズムの近傍に校正用光源、校正用受光素子を設け、校正時には校正用光源の光を校正用受光素子で検出する構成とする。

本発明によれば、投光部・受光部分離型の煙霧透過率測定装置の場合、投光部の光源および投光部レンズの汚れや劣化を校正用受光素子で校正し、受光部の受光素子と受光部レンズの汚れや劣化を校正用光源で校正することにより、光ファイバーケーブルを１００ｍもの長距離配線する必要がなく、工事費の抑制、光ファイバーケーブルの損傷のリスク回避を図ることが出来る。

また、本発明によれば、投受光部一体型の煙霧透過率の場合、投受光部内部において、光源の光を光ファイバーケーブルを介して受光素子に照射することにより、光源と受光素子の汚れ、劣化を校正すると同時に、反射部の校正用光源、校正用受光素子によりミラーもしくはプリズムの汚れや劣化も安価な手段で校正することが出来る。

本発明の実施の形態１による投光部・受光部分離型の煙霧透過率測定装置の概要図本発明の実施の形態１による投光部・受光部分離型の煙霧透過率測定装置の構造図本発明の実施の形態２による投受光部一体型の煙霧透過率測定装置の概要図本発明の実施の形態２による投受光部一体型の煙霧透過率測定装置の構造図従来の投光部・受光部分離型の煙霧透過率測定装置の概要図従来の投受光部一体型の煙霧透過率測定装置の概要図

本発明の請求項１記載の煙霧透過率測定装置は、光源とレンズを備えている投光部と、受光素子とレンズを備えている受光部を有する投光部・受光部分離型の煙霧透過率測定装置において、投光部内部且つ光源とレンズの近傍に校正用受光素子を設け、煙霧透過率測定装置の投光部を校正する際には、光源から照射されレンズを透過した光を、光ファイバーケーブルを介して校正用受光素子で検出することにより校正することを特徴とする。これにより、従来の投光部・受光部分離型の煙霧透過率測定装置の校正で用いられた１００ｍもの長距離配線の光ファイバーケーブルを使用することなく、安価な手段で煙霧透過率測定装置の投光部の校正を行うことが出来る。

また、本発明の請求項２記載の煙霧透過率測定装置は、光源とレンズを備えている投光部と、受光素子とレンズを備えている受光部を有する投光部・受光部分離型の煙霧透過率測定装置において、受光部内部且つ受光素子とレンズの近傍に校正用光源を設け、煙霧透過率測定装置の受光部を校正する際には、校正用光源から照射された光を、光ファイバーケーブルを介してレンズを透過し、受光素子で検出することにより校正することを特徴とする。これにより、従来の投光部・受光部分離型の煙霧透過率測定装置の校正で用いられた１００ｍもの長距離の光ファイバーケーブルを使用することなく、安価な手段で煙霧透過率測定装置の受光部の校正を行うことが出来る。

また、本発明の請求項３記載の煙霧透過率測定装置は、光源とレンズを備えている投光部と、受光素子とレンズを備えている受光部を有する投光部・受光部分離型の煙霧透過率測定装置において、投光部内部且つ光源とレンズの近傍に校正用受光素子を設け、光源から照射されレンズを透過した光を、光ファイバーケーブルを介して校正用受光素子で検出することにより投光部を校正し、さらに受光部内部且つ受光素子とレンズの近傍に校正用光源を設け、校正用光源から照射された光を、光ファイバーケーブルを介してレンズを透過し、受光素子で検出することにより受光部を校正することを特徴とする。これにより、従来の投光部・受光部分離型の煙霧透過率測定装置の校正で用いられた１００ｍもの長距離配線の光ファイバーケーブルを使用することなく、安価な手段で煙霧透過率測定装置の投光部と受光部の校正を行うことが出来る。

また、本発明の請求項４記載の煙霧透過率測定装置は、光源と投光部レンズおよび受光素子と受光部レンズを備えている投受光部と、投受光部の光源より照射された光をミラーもしくはプリズムで投受光部の受光素子に反射する反射部とで構成される投受光部一体型の煙霧透過率測定装置において、反射部内部且つミラーもしくはプリズムの近傍に校正用光源と校正用受光素子を設け、校正用光源から照射された光を、光ファイバーケーブルを介してミラーもしくはプリズムで反射させて、光ファイバーケーブルを介してその反射光を校正用受光素子で検出することにより反射部を校正することを特徴とする。これにより、従来の投受光部一体型の煙霧透過率測定装置では出来なかった反射部の校正を安価な手段で行うことが出来る。

また、本発明の請求項５記載の煙霧透過率測定装置は、光源と投光部レンズおよび受光素子と受光部レンズを備えている投受光部と、投受光部の光源より照射された光をミラーもしくはプリズムで投受光部の受光素子に反射する反射部とで構成される投受光部一体型の煙霧透過率測定装置において、投受光部内部且つ投光部レンズ、受光部レンズ近傍に光ファイバーケーブルを設け、光源から照射され投光部用レンズを透過した光を前記光ファイバーケーブルおよび受光部レンズを経由して受光素子で検出することで投受光部の校正し、さらに反射部内部且つミラーもしくはプリズムの近傍に校正用光源と校正用受光素子を設け、校正用光源から照射された光を、光ファイバーケーブルを介してミラーもしくはプリズムで反射させて、光ファイバーケーブルを介してその反射光を校正用受光素子で検出することにより反射部を校正することを特徴とする。これにより、従来の投受光部一体型の煙霧透過率測定装置では出来なかった反射部の校正を安価な手段で行うことが出来る。

本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の煙霧透過率測定装置のうち投光部１と受光部２が分離した場合の概要図である。また、図２は図１の煙霧透過率測定装置の構造図である。図１および図２による煙霧透過率測定装置は、投光部１と、受光部２と、受光部２から出力される電気信号を演算処理し透過率を求める処理部（図示せず）により構成される。投光部１は、光源３および投光部レンズ４を有し、受光部２に向けて発光する。受光部２は、投光部１から照射された光を受光する受光素子５および受光部レンズ６を有している。処理部では、透過率を求める機能を有するとともに、校正時には基準となる電気信号を記憶し、透過率を演算するときのパラメータとする。

前述の構成に加え、投光部１の内部には、校正用受光素子１４、光ファイバーケーブル１０ａ、コリメータ１３を配線する。コリメータ１３は、平行光線を作るための光学系素子である。光ファイバーケーブル（１０ａなど）の先端から照射される光は平行光ではないので、本発明の煙霧透過率測定装置で使用する全ての光ファイバーケーブル（１０ａなど）の先端にはコリメータ１３を取り付ける必要がある。校正時には、光ファイバーケーブル１０ａの受光端は、投光部レンズ４と対向して設けられる。すなわち、光源３からの発光は、投光部レンズ４を通過して光ファイバーケーブル１０ａに入射するようにする。そして、投光部レンズ４を透過した光源３の光を、光ファイバーケーブル１０ａ、コリメータ１３を介して校正用受光素子１４で検出できるようにする。このときの校正用受光素子１４で検出した電気信号は、煙霧透過率測定装置運用開始時と比較して、光源３、投光部レンズ４の汚れや劣化のみに伴い低下している。従って、その差分を投光部の校正値として用いる。

こうすることにより、投光部１の光学系を構成している光源３、投光部レンズ４の汚れや劣化の校正が可能になる。なお、煙霧透過率測定装置にて道路トンネル内の視感透過率を測定する際に校正用受光素子１４が汚れるのを防止するために、遮蔽板１６を図中の破線のように閉じておくのも良い。

一方、受光部２の内部には、校正用光源１５、光ファイバーケーブル１０ｂ、コリメータ１３を配線する。校正用光源１５は、光ファイバーケーブル１０ｂの受光端に向けて発光する。光ファイバーケーブル１０ｂの他方の端部（照射端）は、受光部レンズ６の正面に設け、照射する光を受光部レンズ６を通して受光素子５が検出する。校正時には、遮蔽板１１を図中の破線のように閉じる。このときの受光素子５で検出した電気信号は、煙霧透過率測定装置運用開始時と比較して、受光素子５、受光部レンズ６の汚れや劣化のみに伴い低下している。従って、その差分を受光部の校正値として用いる。

こうすることにより、受光部２の光学系を構成している受光素子５、受光部レンズ６の汚れや劣化の校正が可能になる。なお、煙霧透過率測定装置にて道路トンネル内の視感透過率を測定する際に校正用光源１５が汚れるのを防止するために、遮蔽板１７を図中の破線のように閉じておくのも良い。

上記校正方法は、投光部１、受光部２どちらか一方にのみ適用しても良い。すなわち、投光部１に校正用受光素子１４を設け、受光部２には校正用光源１５を設けなくてもよい。あるいは、投光部１に校正用受光素子１４を設けず、受光部２には校正用光源１５を設けるとしてもよい。その場合、校正用の光源・受光素子を設けなかった光学系のレンズ等は、校正時に表面を汚れを取り除くことによって校正とすることができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の煙霧透過率測定装置のうち投受光部７が一体になった場合の概要図である。また、図４は図３の煙霧透過率測定装置の構造図である。図３および図４による煙霧透過率測定装置は、投受光部７と、反射部８、受光素子５から出力される電気信号を演算処理し透過率を求める処理部（図示せず）により構成される。投受光部７は、光源３、投光部レンズ４および受光素子５、受光部レンズ６を有する。反射部８は、ミラーもしくはプリズム９を備えている。処理部では、透過率を求める機能を有するとともに、校正時には基準となる電気信号を記憶し、透過率を演算するときのパラメータとする。

前述の構成に加え、投受光部７の内部には、光ファイバーケーブル１０ｃ、光スイッチ１２、コリメータ１３を配線する。光ファイバーケーブル１０ｃは、投光部レンズ４の正面に受光端を配置し、他方の端部を受光部レンズ６の正面に向けた配置する。

校正時には、光源３からの発光は、投光部レンズ４を通過して光ファイバーケーブル１０ｃに入射する。そして、他方の端部から発した光は、受光部レンズ６を通過して受光素子５に到達する。また、光スイッチ１２をオンにし、さらに遮蔽板１１を図中の破線のように閉にすることで、投光部レンズ４を透過した光源３の光を、光ファイバーケーブル１０ｃ、光スイッチ１２、コリメータ１３、受光部レンズ６を介して受光素子５で検出できるようにする。こうすることにより、投受光部７の光学系を構成している光源３、投光部レンズ４、受光素子５、受光部レンズ６の汚れや劣化の校正が可能になる。

一方、反射部８の内部には、校正用光源１５、光ファイバーケーブル１０ｄ、コリメータ１３と、校正用受光素子１４、光ファイバーケーブル１０ｅ、コリメータ１３を配線する。校正時には、校正用光源１５の光を、光ファイバーケーブル１０ｄ、コリメータ１３を介して、ミラーもしくはプリズム９で反射させ、コリメータ１３、光ファイバーケーブル１０ｅを介して校正用受光素子１４で検出できるようにする。このときには、遮蔽板１１を図中の破線のように閉じる必要がある。こうすることにより、反射部８の光学系を構成しているミラーもしくはプリズム９の汚れや劣化の校正が可能になる。なお、煙霧透過率測定装置にて道路トンネル内の視感透過率を測定する際に校正用光源１５、校正用受光素子１４が汚れるのを防止するために、遮蔽板１８を図中の破線のように閉じておくのも良い。

本発明は、道路トンネルの視感透過率測定に使用される煙霧透過率測定装置に適用できる。

１投光部
２受光部
３光源
４投光部レンズ
５受光素子
６受光部レンズ
７投受光部
８反射部
９ミラーもしくはプリズム
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ光ファイバーケーブル
１１遮蔽板
１２光スイッチ
１３コリメータ
１４校正用受光素子
１５校正用光源
１６、１７、１８遮蔽板

Claims

光源とレンズを備えている投光部と、受光素子とレンズを備えている受光部を有する投光部・受光部分離型の煙霧透過率測定装置において、
投光部内部に校正用受光素子と光ファイバーケーブルを設け、
煙霧透過率測定装置の投光部を校正する際には、光源から照射されレンズを透過した光を、前記光ファイバーケーブルを介して前記校正用受光素子で検出することにより校正することを特徴とする煙霧透過率測定装置。
光源とレンズを備えている投光部と、受光素子とレンズを備えている受光部を有する投光部・受光部分離型の煙霧透過率測定装置において、
受光部内部に校正用光源と光ファイバーケーブルを設け、
煙霧透過率測定装置の受光部を校正する際には、前記校正用光源から照射された光を、前記光ファイバーケーブルを介して前記レンズを透過し、前記受光素子で検出することにより校正することを特徴とする煙霧透過率測定装置。
光源と投光部レンズを備えている投光部と、受光素子と受光部レンズを備えている受光部を有する投光部・受光部分離型の煙霧透過率測定装置において、
投光部内部に校正用受光素子と投光部用光ファイバーケーブルを設け、
前記光源から照射され前記投光部レンズを透過した光を、前記投光部用光ファイバーケーブルを介して前記校正用受光素子で検出することにより投光部を校正し、
さらに受光部内部に校正用光源と受光部用光ファイバーケーブルを設け、
前記校正用光源から照射された光を、前記受光部用光ファイバーケーブルを介して前記受光部レンズを透過し、前記受光素子で検出することにより受光部を校正することを特徴とする煙霧透過率測定装置。
光源と投光部レンズおよび受光素子と受光部レンズを備えている投受光部と、投受光部の光源より照射された光をミラーもしくはプリズムで投受光部の受光素子に反射する反射部とで構成される投受光部一体型の煙霧透過率測定装置において、
反射部内部に校正用光源と校正用受光素子と光ファイバーケーブルを設け、
前記校正用光源から照射された光を、前記光ファイバーケーブルを介して前記ミラーもしくはプリズムで反射させて、前記光ファイバーケーブルを介してその反射光を前記校正用受光素子で検出することにより反射部を校正することを特徴とする煙霧透過率測定装置。
光源と投光部レンズおよび受光素子と受光部レンズを備えている投受光部と、投受光部の光源より照射された光をミラーもしくはプリズムで投受光部の受光素子に反射する反射部とで構成される投受光部一体型の煙霧透過率測定装置において、
投受光部内部に投受光部用光ファイバーケーブルを設け、
前記光源から照射され前記投光部用レンズを透過した光を前記投受光部用光ファイバーケーブルおよび前記受光部レンズを経由して前記受光素子で検出することで投受光部の校正し、
さらに反射部内部に校正用光源と校正用受光素子と反射部用光ファイバーケーブルを設け、
前記校正用光源から照射された光を、前記反射部用光ファイバーケーブルを介してミラーもしくはプリズムで反射させて、前記反射部用光ファイバーケーブルを介してその反射光を前記校正用受光素子で検出することにより反射部を校正することを特徴とする煙霧透過率測定装置。