JPH1078444A - 計測方法及び装置 - Google Patents
計測方法及び装置Info
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- JPH1078444A JPH1078444A JP23377596A JP23377596A JPH1078444A JP H1078444 A JPH1078444 A JP H1078444A JP 23377596 A JP23377596 A JP 23377596A JP 23377596 A JP23377596 A JP 23377596A JP H1078444 A JPH1078444 A JP H1078444A
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- measuring
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス流に於ける流速及び特定化学種の濃度計
測を、同一部位において同時的におこなうことが可能な
計測方法を得る。 【解決手段】 レーザー光源からのレーザー光を、計測
域に2方向から照射し、前記計測域に前記レーザー光に
よる干渉縞を形成するとともに、前記計測域内に観測粒
子を投入して、この干渉縞を通過する前記観測粒子が散
乱させる散乱光の時間領域における変化を検出して、計
測域内にある流体の流速を求める流速計測工程と、計測
域内にある特定化学種から、レーザー光の吸収に基づい
て発生される蛍光を検出して、この蛍光の強度より特定
化学種の濃度を求める濃度計測工程とを備え、計測レー
ザー光として、特定化学種により吸収されて蛍光が発生
される波長のレーザー光を使用する。
測を、同一部位において同時的におこなうことが可能な
計測方法を得る。 【解決手段】 レーザー光源からのレーザー光を、計測
域に2方向から照射し、前記計測域に前記レーザー光に
よる干渉縞を形成するとともに、前記計測域内に観測粒
子を投入して、この干渉縞を通過する前記観測粒子が散
乱させる散乱光の時間領域における変化を検出して、計
測域内にある流体の流速を求める流速計測工程と、計測
域内にある特定化学種から、レーザー光の吸収に基づい
て発生される蛍光を検出して、この蛍光の強度より特定
化学種の濃度を求める濃度計測工程とを備え、計測レー
ザー光として、特定化学種により吸収されて蛍光が発生
される波長のレーザー光を使用する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスの流速及び特
定化学種濃度の同時測定に係わる。
定化学種濃度の同時測定に係わる。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザーを利用してガス流速を測
定する技術としては、レーザードップラー流速計測法が
知られている。この方法にあっては、測定対象域に、所
定の角度θを備えて同一光源からのコーヒレントなレー
ザー光を照射して、測定対象域に干渉縞を形成する。一
方、ガスの流路内に観測粒子を分散させ、この干渉縞間
を、ガスと同じ速度で移動する観測粒子が通過する時間
により、ガスの流速を計測する。この方法にあっては、
形成される干渉縞の間隔より小さな粒子が、ガス内に投
入され、この粒子が干渉縞の濃淡部、それぞれより散乱
させる散乱光の周期的な変化が計測され、この周期によ
って、ガス流速を計測できる。従来、この手法にあって
は、計測用のレーザー光としては、アルゴンイオンレー
ザーの可視光(488、514、・・・nm)が使用さ
れていた。一方、ガス中にある特定化学種の濃度、その
分布等を計測、観測する手法としては、いわゆるレーザ
ー誘起蛍光法(LIF)が知られている。この手法は、
ガス内に特定の周波数を有するレーザー光を照射し、ガ
ス内にある特定化学種(例えば、OH、NO、CH、C
N等)がレーザー光を吸収し、この吸収に伴って発生す
る蛍光を、別途、計測することにより、この蛍光の強
度、分布から、特定化学種の濃度、分布等を計測、観測
する。従来、この手法にあっては、波長可変レーザー、
YAGレーザー等を使用して、計測をおこなっていた。
即ち、レーザードップラー流速計測法とレーザー誘起蛍
光法とにおいては、使用されるレーザー光として異なっ
たものが使用されていた。
定する技術としては、レーザードップラー流速計測法が
知られている。この方法にあっては、測定対象域に、所
定の角度θを備えて同一光源からのコーヒレントなレー
ザー光を照射して、測定対象域に干渉縞を形成する。一
方、ガスの流路内に観測粒子を分散させ、この干渉縞間
を、ガスと同じ速度で移動する観測粒子が通過する時間
により、ガスの流速を計測する。この方法にあっては、
形成される干渉縞の間隔より小さな粒子が、ガス内に投
入され、この粒子が干渉縞の濃淡部、それぞれより散乱
させる散乱光の周期的な変化が計測され、この周期によ
って、ガス流速を計測できる。従来、この手法にあって
は、計測用のレーザー光としては、アルゴンイオンレー
ザーの可視光(488、514、・・・nm)が使用さ
れていた。一方、ガス中にある特定化学種の濃度、その
分布等を計測、観測する手法としては、いわゆるレーザ
ー誘起蛍光法(LIF)が知られている。この手法は、
ガス内に特定の周波数を有するレーザー光を照射し、ガ
ス内にある特定化学種(例えば、OH、NO、CH、C
N等)がレーザー光を吸収し、この吸収に伴って発生す
る蛍光を、別途、計測することにより、この蛍光の強
度、分布から、特定化学種の濃度、分布等を計測、観測
する。従来、この手法にあっては、波長可変レーザー、
YAGレーザー等を使用して、計測をおこなっていた。
即ち、レーザードップラー流速計測法とレーザー誘起蛍
光法とにおいては、使用されるレーザー光として異なっ
たものが使用されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】さて、このような流速
及び化学種濃度等を、ほぼ同時に且つ同一の位置で計測
する必要が生じる場合がある。即ち、火炎を対象とし
て、その火炎内で発生している現象を解明するにあたっ
ては、ガスの流速及び濃度等を、ほぼ同時的に同一位置
で計測したい。しかしながら、従来の技術にあっては、
レーザードップラー流速計とレーザー誘起蛍光装置と
を、共に用意して、計測対象部位に、別々に別々の波長
のレーザー光を照射して、別々に計測をおこなうしか、
有効な方法がなかった。この場合、計測系の構成が複雑
になるとともに、同一部位の流速、濃度を知りたい場合
にあっても、光軸合わせが困難で、実際上、このような
計測を良好におこなうことが不可能であった。従って、
本発明の目的は、比較的簡単な装置系を使用しながら、
ガス流に於ける流速及び特定化学種の濃度計測を、同一
部位において同時的におこなうことが可能な計測方法及
び計測装置を得ることにある。
及び化学種濃度等を、ほぼ同時に且つ同一の位置で計測
する必要が生じる場合がある。即ち、火炎を対象とし
て、その火炎内で発生している現象を解明するにあたっ
ては、ガスの流速及び濃度等を、ほぼ同時的に同一位置
で計測したい。しかしながら、従来の技術にあっては、
レーザードップラー流速計とレーザー誘起蛍光装置と
を、共に用意して、計測対象部位に、別々に別々の波長
のレーザー光を照射して、別々に計測をおこなうしか、
有効な方法がなかった。この場合、計測系の構成が複雑
になるとともに、同一部位の流速、濃度を知りたい場合
にあっても、光軸合わせが困難で、実際上、このような
計測を良好におこなうことが不可能であった。従って、
本発明の目的は、比較的簡単な装置系を使用しながら、
ガス流に於ける流速及び特定化学種の濃度計測を、同一
部位において同時的におこなうことが可能な計測方法及
び計測装置を得ることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による計測方法は、計測域にレーザー光源から
のレーザー光を照射し、前記計測域に前記レーザー光に
より干渉縞を形成するとともに、前記干渉縞を通過する
観測粒子が散乱させる散乱光の時間領域における変化を
検出して、前記計測域内にある流体の流速を求める流速
計測工程と、前記計測域内にある特定化学種から、照射
されたレーザー光の吸収に基づいて発生される蛍光を検
出して、前記蛍光の強度より前記特定化学種の濃度を求
める濃度計測工程とを備え、前記計測域に照射する計測
レーザー光として、前記特定化学種により吸収されて前
記蛍光が発生される波長のレーザー光を使用し、前記計
測レーザー光による散乱光を前記流速計測工程で、前記
計測レーザー光による蛍光を前記濃度計測工程で使用す
ることにある。この計測方法にあっては、計測レーザー
光として、流速計測に適するとともに、計測対象である
所望の特定化学種により吸収されて蛍光が発生される波
長のレーザー光が使用される。従って、レーザー光源は
単一ですみ、装置系は簡略化される。そして、計測域よ
り観測粒子により散乱されてきた光を計測するととも
に、レーザードップラー手法で解析することにより、計
測域に於けるガスの流速を求めることができる。一方、
計測域に存在する特定化学種の濃度に関しては、計測域
内にある特定化学種より発っせられる蛍光を計測し、こ
れを、レーザー誘起蛍光手法により解析することによ
り、計測域に於ける特定化学種の濃度を求めることがで
きる。この手法にあっては、同一の計測レーザー光に基
づいて、その散乱光の計測と蛍光の計測とをおこなうた
め、同一計測域に対する観測を、同時的におこなうこと
ができる。
の本発明による計測方法は、計測域にレーザー光源から
のレーザー光を照射し、前記計測域に前記レーザー光に
より干渉縞を形成するとともに、前記干渉縞を通過する
観測粒子が散乱させる散乱光の時間領域における変化を
検出して、前記計測域内にある流体の流速を求める流速
計測工程と、前記計測域内にある特定化学種から、照射
されたレーザー光の吸収に基づいて発生される蛍光を検
出して、前記蛍光の強度より前記特定化学種の濃度を求
める濃度計測工程とを備え、前記計測域に照射する計測
レーザー光として、前記特定化学種により吸収されて前
記蛍光が発生される波長のレーザー光を使用し、前記計
測レーザー光による散乱光を前記流速計測工程で、前記
計測レーザー光による蛍光を前記濃度計測工程で使用す
ることにある。この計測方法にあっては、計測レーザー
光として、流速計測に適するとともに、計測対象である
所望の特定化学種により吸収されて蛍光が発生される波
長のレーザー光が使用される。従って、レーザー光源は
単一ですみ、装置系は簡略化される。そして、計測域よ
り観測粒子により散乱されてきた光を計測するととも
に、レーザードップラー手法で解析することにより、計
測域に於けるガスの流速を求めることができる。一方、
計測域に存在する特定化学種の濃度に関しては、計測域
内にある特定化学種より発っせられる蛍光を計測し、こ
れを、レーザー誘起蛍光手法により解析することによ
り、計測域に於ける特定化学種の濃度を求めることがで
きる。この手法にあっては、同一の計測レーザー光に基
づいて、その散乱光の計測と蛍光の計測とをおこなうた
め、同一計測域に対する観測を、同時的におこなうこと
ができる。
【0005】このような計測をおこなう場合に、前記レ
ーザー光として波長220〜400nmの範囲内にある
レーザー光を使用することが好ましい。波長220〜4
00nmの範囲内にあっては、多数の化学種が、吸収帯
を有し、この吸収により蛍光を発生する。従って、この
ような波長域内にあるレーザー光を計測域に照射するこ
とにより、流速と特定化学種の濃度とを効率的に、良好
に計測できる。しかも、この波長域帯にあっては、吸収
を起こす化学種が多種存するため、多種の化学種を対象
として、異なった波長の蛍光を検出することで、有効な
計測を比較的単純な装置系でおこなうことができる。
ーザー光として波長220〜400nmの範囲内にある
レーザー光を使用することが好ましい。波長220〜4
00nmの範囲内にあっては、多数の化学種が、吸収帯
を有し、この吸収により蛍光を発生する。従って、この
ような波長域内にあるレーザー光を計測域に照射するこ
とにより、流速と特定化学種の濃度とを効率的に、良好
に計測できる。しかも、この波長域帯にあっては、吸収
を起こす化学種が多種存するため、多種の化学種を対象
として、異なった波長の蛍光を検出することで、有効な
計測を比較的単純な装置系でおこなうことができる。
【0006】さらに、上記の手法に従って計測をおこな
う場合に、アルゴンイオンレーザーの紫外光を使用する
ことが好ましい。従来、レーザードップラー計測法にお
いては、アルゴンイオンレーザーの可視光(488、5
14nm・・・)が流速計測に使用されているが、この
周波数領域に吸収帯を有し蛍光を発する化学種はほとん
ど存在しない。従って、この波長域のレーザー光源を利
用した場合、流速と化学種濃度の同時計測はほとんど期
待できない。一方、本願のように、紫外光(333.6
〜363.8nm、351.1、351.4、363.
8等)を使用する場合は、多くの化学種が、この紫外波
長に吸収帯を持ち、光を吸収して蛍光を発する。しか
も、それぞれ発する蛍光の波長域が異なるため、この波
長で、本願の手法を使用すると、流速の計測及び複数種
の化学種の濃度計測を同時におこなうことができる。こ
の場合、実質上は、アルゴンイオンレーザーを備えた従
来のレーザードップラー流速計測装置に対して、この紫
外光を選択的に透過するフィルターを備え、レーザー誘
起蛍光法で使用される検出系を装備するとともに、この
検出系の入光部に、発生する蛍光を選択的に透過する分
光器もしくはフィルターを備えるだけで、本願の用に供
することができるため、従来の装置を利用しながら比較
的簡単な改変で目的を達成することができる。
う場合に、アルゴンイオンレーザーの紫外光を使用する
ことが好ましい。従来、レーザードップラー計測法にお
いては、アルゴンイオンレーザーの可視光(488、5
14nm・・・)が流速計測に使用されているが、この
周波数領域に吸収帯を有し蛍光を発する化学種はほとん
ど存在しない。従って、この波長域のレーザー光源を利
用した場合、流速と化学種濃度の同時計測はほとんど期
待できない。一方、本願のように、紫外光(333.6
〜363.8nm、351.1、351.4、363.
8等)を使用する場合は、多くの化学種が、この紫外波
長に吸収帯を持ち、光を吸収して蛍光を発する。しか
も、それぞれ発する蛍光の波長域が異なるため、この波
長で、本願の手法を使用すると、流速の計測及び複数種
の化学種の濃度計測を同時におこなうことができる。こ
の場合、実質上は、アルゴンイオンレーザーを備えた従
来のレーザードップラー流速計測装置に対して、この紫
外光を選択的に透過するフィルターを備え、レーザー誘
起蛍光法で使用される検出系を装備するとともに、この
検出系の入光部に、発生する蛍光を選択的に透過する分
光器もしくはフィルターを備えるだけで、本願の用に供
することができるため、従来の装置を利用しながら比較
的簡単な改変で目的を達成することができる。
【0007】先に説明した本願の計測方法を採用した計
測装置としては、これを、計測域に存する計測対象の特
定化学種により吸収され、前記吸収の結果、前記特定化
学種から蛍光が発生される計測レーザー光を照射するレ
ーザー光源を有し、前記計測レーザー光を前記計測域に
導いて前記計測域に干渉縞を形成するレーザー光照射部
を備え、前記計測域を通過する観測粒子により散乱され
る散乱光を検出して、前記散乱光の時間領域における変
化から、前記計測域を流れる流体の流速を求めるレーザ
ードップラー検出解析部を備えるとともに、前記計測域
に存する前記特定化学種から発生する前記蛍光を検出し
て、検出された蛍光強度から前記計測域に於ける前記特
定化学種の濃度を求めるレーザー誘起蛍光検出解析部を
備えて構成することが好ましい。この装置にあっては、
レーザー光照射部より計測域に干渉縞を形成するように
計測レーザー光を照射し、計測域より発生してくる散乱
光、蛍光を、それぞれレーザードップラー検出解析部、
レーザー誘起蛍光検出解析部で検出するとともに、それ
らの検出結果から、それぞれ、流速と特定化学種の濃度
を求めて、有用な計測をおこなうことができる。この構
成の装置において、先に説明したように、計測レーザー
光としては、波長が220〜400nmの範囲内にある
レーザー光を採用するのが好ましい。さらに、この計測
レーザー光としては、アルゴンイオンレーザーの紫外光
を使用することが好ましい。
測装置としては、これを、計測域に存する計測対象の特
定化学種により吸収され、前記吸収の結果、前記特定化
学種から蛍光が発生される計測レーザー光を照射するレ
ーザー光源を有し、前記計測レーザー光を前記計測域に
導いて前記計測域に干渉縞を形成するレーザー光照射部
を備え、前記計測域を通過する観測粒子により散乱され
る散乱光を検出して、前記散乱光の時間領域における変
化から、前記計測域を流れる流体の流速を求めるレーザ
ードップラー検出解析部を備えるとともに、前記計測域
に存する前記特定化学種から発生する前記蛍光を検出し
て、検出された蛍光強度から前記計測域に於ける前記特
定化学種の濃度を求めるレーザー誘起蛍光検出解析部を
備えて構成することが好ましい。この装置にあっては、
レーザー光照射部より計測域に干渉縞を形成するように
計測レーザー光を照射し、計測域より発生してくる散乱
光、蛍光を、それぞれレーザードップラー検出解析部、
レーザー誘起蛍光検出解析部で検出するとともに、それ
らの検出結果から、それぞれ、流速と特定化学種の濃度
を求めて、有用な計測をおこなうことができる。この構
成の装置において、先に説明したように、計測レーザー
光としては、波長が220〜400nmの範囲内にある
レーザー光を採用するのが好ましい。さらに、この計測
レーザー光としては、アルゴンイオンレーザーの紫外光
を使用することが好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】本願の実施の形態について、以下
説明する。図1に本願の計測方法を使用して、火炎1内
におけるガスの流速及び特定化学種の一例としてのアセ
トンの分布を計測している状態を示している。先ず、計
測装置2の構成から説明する。図1に示すように、装置
2は、レーザー光源としてのアルゴンイオンレーザー3
と、このレーザー3から発生される計測レーザー光4を
一対の光路に分けるビームスプリッター5と、分離され
た計測レーザー光4a、4bを所定の角度(θ)を備え
て、計測域6に照射するレーザー光導入用光学系7を備
えたレーザー光照射部8を、照射側に備えている。この
構成により、計測域6に、レーザー光による干渉縞9が
形成される。この干渉縞9を説明的に図2(ロ)に示し
た。ここで、この干渉縞9の幅ΔLは、計測レーザー光
4の波長λと、一対の計測レーザー光4a、4bの交差
角度θから求まる。例えば、ΔL=(λ/2)/sin
(θ/2)の様になる。
説明する。図1に本願の計測方法を使用して、火炎1内
におけるガスの流速及び特定化学種の一例としてのアセ
トンの分布を計測している状態を示している。先ず、計
測装置2の構成から説明する。図1に示すように、装置
2は、レーザー光源としてのアルゴンイオンレーザー3
と、このレーザー3から発生される計測レーザー光4を
一対の光路に分けるビームスプリッター5と、分離され
た計測レーザー光4a、4bを所定の角度(θ)を備え
て、計測域6に照射するレーザー光導入用光学系7を備
えたレーザー光照射部8を、照射側に備えている。この
構成により、計測域6に、レーザー光による干渉縞9が
形成される。この干渉縞9を説明的に図2(ロ)に示し
た。ここで、この干渉縞9の幅ΔLは、計測レーザー光
4の波長λと、一対の計測レーザー光4a、4bの交差
角度θから求まる。例えば、ΔL=(λ/2)/sin
(θ/2)の様になる。
【0009】一方、計測域6に対する検出側は、二つの
検出解析部10a、10bから構成されている。即ち、
この検出側は、レーザードップラー手法により、計測域
を流れるガスの流速を計測域6から発生する散乱光11
により求めるレーザードップラー検出解析部10aと、
計測域6に存在する特定化学種から発生される蛍光12
を検出して特定化学種の濃度あるいは分布を求めるレー
ザー誘起蛍光検出解析部10bとを備えている。前記レ
ーザードップラー検出解析部10aは、前記計測域6か
ら散乱されてくる散乱光11を第1光検出器13aに導
く第1光学系14aと、この第1光学系14aにより導
入される散乱光11を検出する第1光検出器13aと、
この第1光検出器13aからの出力信号に従って、ガス
の流速を求めるレーザードップラー解析手段15とから
構成されている。このレーザードップラー解析手段15
による解析は、入力信号(散乱光11の強度)における
信号の経時的な周期(1周期ΔT)と、前記干渉縞9の
幅(ΔL)とから、流速VをV=ΔL/ΔTとして求め
るものである。前記レーザー誘起蛍光検出解析部10b
は、前記計測域6から発生してくる特定波長の蛍光12
を第2光検出器13bに導く第2光学系14bと、この
第2光学系14bにより導入される蛍光12を検出する
第2光検出器13bと、この第2光検出器13bからの
出力信号(蛍光強度)に従って、特定化学種の濃度を求
めるレーザー誘起蛍光解析手段16とから構成されてい
る。このレーザー誘起蛍光解析手段16にあっては、特
定波長の蛍光強度により、概して比例的に特定化学種の
濃度が求められる。さらに、具体的には、アルゴンイオ
ンレーザー3からは、その紫外光が計測域6に照射され
る構成が採用されており、第2光検出器13bの入光部
には、光学フィルター17が備えられており、計測部6
から発生される蛍光(波長320〜560nmの光)の
みが、この検出器13bに到達して検出される構成とさ
れている。従って、このような波長成分を照射側と検出
側とで選択することにより、アセトンによる吸収が発生
し、この吸収により発生する蛍光を検出して、計測域6
に於けるアセトン濃度を検出することができる。
検出解析部10a、10bから構成されている。即ち、
この検出側は、レーザードップラー手法により、計測域
を流れるガスの流速を計測域6から発生する散乱光11
により求めるレーザードップラー検出解析部10aと、
計測域6に存在する特定化学種から発生される蛍光12
を検出して特定化学種の濃度あるいは分布を求めるレー
ザー誘起蛍光検出解析部10bとを備えている。前記レ
ーザードップラー検出解析部10aは、前記計測域6か
ら散乱されてくる散乱光11を第1光検出器13aに導
く第1光学系14aと、この第1光学系14aにより導
入される散乱光11を検出する第1光検出器13aと、
この第1光検出器13aからの出力信号に従って、ガス
の流速を求めるレーザードップラー解析手段15とから
構成されている。このレーザードップラー解析手段15
による解析は、入力信号(散乱光11の強度)における
信号の経時的な周期(1周期ΔT)と、前記干渉縞9の
幅(ΔL)とから、流速VをV=ΔL/ΔTとして求め
るものである。前記レーザー誘起蛍光検出解析部10b
は、前記計測域6から発生してくる特定波長の蛍光12
を第2光検出器13bに導く第2光学系14bと、この
第2光学系14bにより導入される蛍光12を検出する
第2光検出器13bと、この第2光検出器13bからの
出力信号(蛍光強度)に従って、特定化学種の濃度を求
めるレーザー誘起蛍光解析手段16とから構成されてい
る。このレーザー誘起蛍光解析手段16にあっては、特
定波長の蛍光強度により、概して比例的に特定化学種の
濃度が求められる。さらに、具体的には、アルゴンイオ
ンレーザー3からは、その紫外光が計測域6に照射され
る構成が採用されており、第2光検出器13bの入光部
には、光学フィルター17が備えられており、計測部6
から発生される蛍光(波長320〜560nmの光)の
みが、この検出器13bに到達して検出される構成とさ
れている。従って、このような波長成分を照射側と検出
側とで選択することにより、アセトンによる吸収が発生
し、この吸収により発生する蛍光を検出して、計測域6
に於けるアセトン濃度を検出することができる。
【0010】以上が、本願に使用される計測装置2の説
明である。以下、この装置2を使用して、計測域6にあ
るガスの流速及び特定化学種(この例の場合はアセト
ン)の濃度を計測する場合について説明する。計測にあ
たっては、計測域6に観測粒子(粒径3μm程度のも
の)18を散布し、この粒子18の移動状況より、レー
ザードップラー手法により流速の計測をおこなう。ここ
で、粒径は先に説明した干渉縞9の幅ΔLより小さいも
のが使用される。但し、図1にあっては、理解を容易に
するために、大きめに図示している。即ち、先に説明し
たように、アルゴンイオンレーザー3から発生される計
測レーザー光4をビームスプリッター5で一対に分割
し、互いに角度θを持たせて交差して測定域6に照射す
る。そして、干渉縞9を発生させ、この干渉縞9を横切
って移動する、前記観測粒子18による散乱光11の時
間的な強度変化から、ガスの流速を求める。この工程を
流速計測工程と呼ぶ。ここで、アルゴンイオンレーザー
3からは、その紫外光が発生されている。この紫外光
は、アセトンによって吸収され、320〜560nm域
の蛍光を発生させる(図3参照)。従って、この蛍光1
2を検出することにより、計測域6に於けるアセトン濃
度を計測することができる。この工程を濃度計測工程と
呼ぶ。
明である。以下、この装置2を使用して、計測域6にあ
るガスの流速及び特定化学種(この例の場合はアセト
ン)の濃度を計測する場合について説明する。計測にあ
たっては、計測域6に観測粒子(粒径3μm程度のも
の)18を散布し、この粒子18の移動状況より、レー
ザードップラー手法により流速の計測をおこなう。ここ
で、粒径は先に説明した干渉縞9の幅ΔLより小さいも
のが使用される。但し、図1にあっては、理解を容易に
するために、大きめに図示している。即ち、先に説明し
たように、アルゴンイオンレーザー3から発生される計
測レーザー光4をビームスプリッター5で一対に分割
し、互いに角度θを持たせて交差して測定域6に照射す
る。そして、干渉縞9を発生させ、この干渉縞9を横切
って移動する、前記観測粒子18による散乱光11の時
間的な強度変化から、ガスの流速を求める。この工程を
流速計測工程と呼ぶ。ここで、アルゴンイオンレーザー
3からは、その紫外光が発生されている。この紫外光
は、アセトンによって吸収され、320〜560nm域
の蛍光を発生させる(図3参照)。従って、この蛍光1
2を検出することにより、計測域6に於けるアセトン濃
度を計測することができる。この工程を濃度計測工程と
呼ぶ。
【0011】本願の手法にあっては、同一の計測レーザ
ー光4を使用することで、計測域6から帰ってくる散乱
光11及び蛍光12を観測して、同一部位に於ける流速
と特定化学種の分布とを同時的に計測することができ
る。
ー光4を使用することで、計測域6から帰ってくる散乱
光11及び蛍光12を観測して、同一部位に於ける流速
と特定化学種の分布とを同時的に計測することができ
る。
【0012】〔別実施の形態〕本願の別実施の形態につ
いて説明する。 (イ) 上記の実施の形態にあっては、火炎中の流速、
特定化学種の濃度を計測対象としたが、火炎の他、複数
種のガス成分が混合したガスの流れ、水、油等の流れ等
にも適応できる。 (ロ) 上記の実施の形態にあっては、アルゴンイオン
レーザー3の紫外光を使用して、アセトンの計測をおこ
なったが、レーザー光を利用して、計測対象としては、
OH、NO、CH、NH、CH2O、(CH3)2CO、
ケトン類等の計測をおこなうことができる。即ち、レー
ザー光の波長として、220nm〜400nmの範囲内
にある波長の計測レーザー光4を使用することが、多種
の化学種の濃度の検出の点で好ましい。 (ハ) 上記の手法で使用する観測粒子18としては、
干渉縞の幅に対して、小さなものが有効で、シリカ、ア
ルミナ、酸化チタン等の粉末を使用することができる。
さらに、これまで説明してきた例にあっては、観測粒子
を別途、投入する例を示したが、火炎内に油滴が存在す
る場合や、環境雰囲気にダスト等が、多分に含まれてお
り、これらが、火炎の流れ内に取り込まれて、移動する
場合は、これらをそのまま、観測粒子として使用でき
る。従って、この場合は、別途、観測粒子を計測域に投
入する必要はない。
いて説明する。 (イ) 上記の実施の形態にあっては、火炎中の流速、
特定化学種の濃度を計測対象としたが、火炎の他、複数
種のガス成分が混合したガスの流れ、水、油等の流れ等
にも適応できる。 (ロ) 上記の実施の形態にあっては、アルゴンイオン
レーザー3の紫外光を使用して、アセトンの計測をおこ
なったが、レーザー光を利用して、計測対象としては、
OH、NO、CH、NH、CH2O、(CH3)2CO、
ケトン類等の計測をおこなうことができる。即ち、レー
ザー光の波長として、220nm〜400nmの範囲内
にある波長の計測レーザー光4を使用することが、多種
の化学種の濃度の検出の点で好ましい。 (ハ) 上記の手法で使用する観測粒子18としては、
干渉縞の幅に対して、小さなものが有効で、シリカ、ア
ルミナ、酸化チタン等の粉末を使用することができる。
さらに、これまで説明してきた例にあっては、観測粒子
を別途、投入する例を示したが、火炎内に油滴が存在す
る場合や、環境雰囲気にダスト等が、多分に含まれてお
り、これらが、火炎の流れ内に取り込まれて、移動する
場合は、これらをそのまま、観測粒子として使用でき
る。従って、この場合は、別途、観測粒子を計測域に投
入する必要はない。
【図1】本願の計測装置の構成を示す概略図
【図2】レーザードップラー手法に於ける干渉縞の間隔
と光検出器に於ける検出信号との周期の関係を示す図
と光検出器に於ける検出信号との周期の関係を示す図
【図3】波長とアセトンの吸収及び蛍光発光との関係を
示す図
示す図
3 アルゴンイオンレーザー(レーザー光源) 4 計測レーザー光 6 計測域 8 レーザー光照射部 9 干渉縞 10a レーザードップラー検出解析部 10b レーザー誘起蛍光検出解析部 11 散乱光 12 蛍光 18 観測粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 秀樹 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内
Claims (6)
- 【請求項1】 レーザー光源からのレーザー光を計測域
に照射し、前記計測域に前記レーザー光により干渉縞を
形成するとともに、前記干渉縞を通過する観測粒子が散
乱させる散乱光の時間領域における変化を検出して、前
記計測域内にある流体の流速を求める流速計測工程と、 照射されたレーザー光の吸収により、前記計測域内にあ
る特定化学種から発生される蛍光を検出して、前記蛍光
の強度より前記特定化学種の濃度を求める濃度計測工程
とを備え、 前記計測域に照射する計測レーザー光として、前記特定
化学種により吸収されて前記蛍光が発生される波長のレ
ーザー光を使用し、前記計測レーザー光による散乱光を
前記流速計測工程で、前記計測レーザー光による蛍光を
前記濃度計測工程で使用する計測方法。 - 【請求項2】 前記計測レーザー光として波長220〜
400nmの範囲内にあるレーザー光を使用する請求項
1記載の計測方法。 - 【請求項3】 前記計測レーザー光として、アルゴンイ
オンレーザーの紫外光を使用する請求項1または2記載
の計測方法。 - 【請求項4】 計測域に存する計測対象の特定化学種に
より吸収され、前記吸収の結果、前記特定化学種から蛍
光が発生される計測レーザー光を照射するレーザー光源
を有し、前記計測レーザー光を前記計測域に導いて前記
計測域に干渉縞を形成するレーザー光照射部を備え、 前記計測域を通過する観測粒子により散乱される散乱光
を検出して、前記散乱光の時間領域における変化から、
前記計測域を流れる流体の流速を求めるレーザードップ
ラー検出解析部を備えるとともに、 前記計測域に存する前記特定化学種から発生する前記蛍
光を検出して、検出された蛍光強度から前記計測域に於
ける前記特定化学種の濃度を求めるレーザー誘起蛍光検
出解析部を備えた計測装置。 - 【請求項5】 前記計測レーザー光が、波長220〜4
00nmの範囲内にあるレーザー光である請求項4記載
の計測装置。 - 【請求項6】 前記計測レーザー光が、アルゴンイオン
レーザーの紫外光である請求項4または5記載の計測装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23377596A JPH1078444A (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 計測方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23377596A JPH1078444A (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 計測方法及び装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1078444A true JPH1078444A (ja) | 1998-03-24 |
Family
ID=16960384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23377596A Pending JPH1078444A (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 計測方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1078444A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015121443A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | アズビル株式会社 | 粒子検出装置及び粒子の検出方法 |
WO2016027474A1 (en) * | 2014-08-21 | 2016-02-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Measurement device and method of measuring a concentration of a component of a gas mixture |
CN106526228A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-03-22 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 激光诱导荧光测速的自标定方法及*** |
-
1996
- 1996-09-04 JP JP23377596A patent/JPH1078444A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015121443A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | アズビル株式会社 | 粒子検出装置及び粒子の検出方法 |
WO2016027474A1 (en) * | 2014-08-21 | 2016-02-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Measurement device and method of measuring a concentration of a component of a gas mixture |
US9568465B2 (en) | 2014-08-21 | 2017-02-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Breath analyser and detection methods |
JP2017528704A (ja) * | 2014-08-21 | 2017-09-28 | シャープ株式会社 | 気体混合物の成分の濃度を測定する測定装置および方法 |
US10101320B2 (en) | 2014-08-21 | 2018-10-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Breath analyser and detection methods |
CN106526228A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-03-22 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 激光诱导荧光测速的自标定方法及*** |
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