JPH1090158A - 浮遊粒子群の濃度及び粒度の測定装置 - Google Patents

浮遊粒子群の濃度及び粒度の測定装置

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JPH1090158A
JPH1090158A JP8271635A JP27163596A JPH1090158A JP H1090158 A JPH1090158 A JP H1090158A JP 8271635 A JP8271635 A JP 8271635A JP 27163596 A JP27163596 A JP 27163596A JP H1090158 A JPH1090158 A JP H1090158A
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JP
Japan
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laser beam
measured
light
sheet
concentration
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JP8271635A
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English (en)
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Hitoshi Hara
人志 原
Shigeru Hayashi
茂 林
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Noritz Corp
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Noritz Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定粒子群のある断面における濃度と粒度
の分布を簡単な設備で容易に測定できる浮遊粒子の濃度
及び粒度の測定装置の提供を課題とする。 【解決手段】 照射されたレーザー光束を被測定浮遊粒
子群Gに投光し、被測定浮遊粒子群Gからの散乱光を前
方においた集光レンズ30で集光すると共に集光面に配置
した光ディテクタ40で検出し、検出された散乱光の強度
パターンから前記被測定浮遊粒子群Gの濃度と粒度を測
定する装置であって、レーザー光照射装置10と被測定浮
遊粒子群Gとの間に、円筒面レンズ21、22の組み合わせ
からなり、レーザー光照射装置10からのレーザー光束を
平行光からなるシート状レーザー光束Lに調整して出力
するレーザー光束シート状化手段20を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザー光を用いた
浮遊粒子群の濃度及び粒度の測定装置に関し、空間に噴
霧された燃料粒子群やその他の粒子群の濃度や粒度分布
を測定する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザー光を被測定粒子群に照射し、前
方の散乱光の強度パターンからその濃度分布や粒度分布
を測定する装置として、従来、特公平3−55780 号公報
に記載の装置や特開平7−209169号公報に記載の装置が
提供されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記した従来
の特公平3−55780 号公報に記載の装置においては、粒
子群を照射するレーザービームは、従来のビームエクス
パンダでも噴霧全体をカバーするに十分大きくすること
はできる。しかし、断面が円形或いは楕円形で、しかも
断面における照射光の強度が一様でないために、噴霧全
体を一様に評価することが出来ないという基本的な問題
がある。また、例えばノズルなどから噴射された粒子群
を測定対象とする場合、従来のビーム光を照射する測定
では、噴霧の一部分の情報を得るにすぎず、その噴霧全
体を代表するものであると言えない。従って、噴霧の全
体的な特徴を把握するためには、少なくとも、十分な幅
を有する平行レーザーシートを照射し、その断面での測
定を行う必要がある。一方、特開平7−209169号公報に
記載の装置は、集光レンズと回転反射鏡と入射レンズと
を用いて、レーザー光を被測定粒子群に対する照射方向
と垂直方向に走査し、これによって互いに平行なレーザ
ー光を時系列的に被測定粒子群に照射し、被測定粒子群
の広範囲における濃度と粒度の分布を得るものである
が、集光レンズや回転反射鏡を用いたレーザー光の走査
機構が非常に高価となり、且つ高速とはいえ走査に時間
を要することから、瞬時には粒子群のある断面での濃度
や粒度の分布得ることができなかった。
【0004】そこで本発明は、上記従来装置の問題を解
消し、被測定粒子群のある断面における濃度と粒度の分
布を簡単な設備で容易に測定できる浮遊粒子群の濃度及
び粒度の測定装置の提供を課題とする。例えば、本発明
によれば、ノズル等から噴射された粒子群を測定対象と
する場合、噴射軸に垂直な断面での計測を行えば、その
噴霧の全体的な特徴を把握できる。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明の浮遊粒子群の濃度及び粒度の測定装置は、
照射されたレーザー光束を被測定浮遊粒子群に投光し、
被測定浮遊粒子群からの散乱光を前方においた集光レン
ズで集光すると共に集光面に配置した光ディテクタで検
出し、検出された散乱光の強度パターンから前記被測定
浮遊粒子群の濃度と粒度を測定する装置であって、レー
ザー光照射装置と被測定浮遊粒子群との間に、円筒面レ
ンズの組み合わせからなり、レーザー光照射装置からの
レーザー光束を平行光からなるシート状レーザー光束に
調整して出力するレーザー光束シート状化手段を配置し
たことを第1の特徴としている。また本発明の浮遊粒子
群の濃度及び粒度の測定装置は、上記第1の特徴に加え
て、レーザー光の断面での光強度分布を一様にするフィ
ルターを加えたことを第2の特徴としている。
【0006】上記本発明の第1の特徴によれば、レーザ
ー光照射装置から照射せられた平行なレーザー光からな
るレーザー光束は、円筒面レンズの組み合わせからなる
レーザー光束シート状化手段に入り、該レーザー光束シ
ート状化手段によって伝播方向に垂直な面の一方向に十
分に広げられた平行光線からなるシート状のレーザー光
束に調整される。このシート状のレーザー光束が被測定
浮遊粒子群に投光されることで、レーザー光束の伝播方
向と直角な断面のある一方向からは、被測定浮遊粒子群
の径に匹敵するような十分に長い寸法範囲でのレーザー
光照射に対する散乱光を得ることができる。即ち、レー
ザー光束を被測定浮遊粒子群の直径に相当する寸法を持
つシート状レーザー光束とすることで、被測定浮遊粒子
群のある断面における被測定浮遊粒子群の濃度分布や粒
度分布を一度に得ることが可能となる。そして設備につ
いても、レーザー光の走査機構や時系列的演算機構等の
他の複雑な設備を必要とすることなく、簡単で安価に得
ることができる。上記本発明の第2の特徴によれば、上
記第1の特徴による作用、効果に加えて、レーザー光の
断面での光強度分布を一様にするフィルターを加えたの
で、被測定浮遊粒子群の濃度分布や粒度分布の測定を一
層正確に行うことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態例に係
る浮遊粒子群の濃度及び粒度の測定装置の全体を示す平
面図、図2は図1におけるレーザー光束シート状化手段
の斜視図、図3はレーザー光束シート状化手段の他の例
を示す図で、(A)は平面図、(B)は側面図である。
図4は噴射ノズルによってコーン状に形成された浮遊粒
子群に対するシート状レーザー光束の照射の仕方の例を
示す図である。
【0008】図1、2を参照して、装置はレーザー光照
射装置10と、レーザー光束シート状化手段20と、集光レ
ンズ30と、光ディテクタ40と、信号処理器50からなる。
前記レーザー光照射装置10は、伝播方向に垂直な断面が
例えば円形や楕円形からなる単色平行光束を発振する装
置であり、一般的によく使用される通常のレーザー光照
射装置と言えるものである。前記レーザー光束シート状
化手段20は、少なくとも2枚の円筒面レンズ21、22、ま
たはそれ以上の円筒面レンズを組み合わせてなる光学系
からなる。そしてレーザー光照射装置10に近い円筒面レ
ンズ21は、レーザー光照射装置10から照射されたレーザ
ー光束をその伝播方向に垂直な断面における一方向にレ
ーザー光束を広げるためのレンズとされる。本例におい
ては、レーザー光照射装置10に近い方のレンズを凹円筒
面レンズ21としている。他方の円筒面レンズ22は、前記
前方の円筒面レンズ21で一方向に広がりながら入射せら
れるレーザー光束をレンズの軸に平行な方向に向くよう
に調整するレンズである。本例においては、円筒面レン
ズ22に凸円筒面レンズ22を用いている。このように円筒
面レンズを組み合わせることで、相互に平行なレーザー
光からなるシート状レーザー光束Lにして被測定浮遊粒
子群Gに投光することができる。即ち、シート状レーザ
ー光束Lは、十分に大寸法の幅L1 と適当な厚みL2
持つ相互に平行なレーザー光の集まりである。シート状
レーザー光束Lは、図1の紙面に垂直な面においては、
円筒面レンズ21、22を使用しているため、光線の平行度
は失われることなく、また紙面に平行な面においては、
円筒面レンズの焦点距離の組み合わせによって平行度を
保持することが可能である。前記レーザー光照射装置10
からのレーザー光束は、レーザー光の強度がその半径方
向にある分布を持つことになるが、本発明でのレーザー
光束シート状化手段20では、前記レーザー光照射装置10
からのレーザー光束のうちの中心付近の狭い領域に属す
るレーザー光だけが凹円筒面レンズ21と凸円筒面レンズ
22との両方のレンズを通って十分に大きな幅L1 と適当
な厚みL2 を持つ平行なシート状レーザー光束Lに調節
されるので、よって被測定浮遊粒子群Gに投光せられる
シート状レーザー光束Lの光強度はある程度均質に保持
される。よって後述する散乱光の評価に対する影響を無
くし、或いは十分に少なくすることができる。前記円筒
面レンズ21、22は市販のものを用いてでも十分に平行な
シート状レーザー光束Lを得ることができ、安価であ
る。
【0009】前記集光レンズ30は、シート状レーザー光
束Lの前記被測定浮遊粒子群Gに当たらなかった平行レ
ーザー光(非散乱光)を集光して焦点に集めるレンズで
あり、被測定浮遊粒子群Gに当たって散乱した散乱光を
集光するためのレンズである。該集光レンズ30の焦点面
に光ディテクタ40を配置することで、前記被測定浮遊粒
子群Gに当たって散乱した散乱光を検出することができ
る。前記光ディテクタ40は、例えば環状光ディテクタと
し、光電変換素子を多数配列した多重光電変換素子で構
成することができる。光ディテクタ40の各光電変換素子
で検出された出力は、信号処理器50に入力される。信号
処理器50には、前記光ディテクタの検出した出力から粒
度分布と濃度を決定するための装置、即ち、入力したデ
ータを解析し、シート状レーザー光束Lが投光された領
域での被測定浮遊粒子群Gの濃度と分布を算出する過程
を実行する演算部、散乱強度データと結果を格納する記
憶部、それらを出力する表示部が備えられている。
【0010】今、レーザー光照射装置10からのレーザー
光束はレーザー光束シート状化手段20によってシート状
レーザー光束Lとされ、十分な幅L1 と適当な厚みL2
を持って、被測定浮遊粒子群Gに投光される。そして被
測定浮遊粒子群Gからの散乱光は集光レンズ30を介して
光ディテクタ40で検出され、その散乱光のパターンから
前記被測定浮遊粒子群Gの前記シート状レーザー光束L
の伝播方向と直角な断面における濃度と粒度の分布が前
記幅L1 と厚みL2 からなる範囲で同時的に一挙に測定
することができる。よって前記幅L1 を十分に大きくす
ることで、被測定浮遊粒子群Gのある方向での濃度や粒
度の分布については同時的に一挙に知ることが可能とな
る。
【0011】前記シート状レーザー光束Lの厚みL2
ついては、レーザー光照射装置10からのレーザー光束の
直径を単レンズを組み合わせることによって増減させる
ことで調整可能である。またシート状レーザー光束Lと
なった後にその厚みL2 を増減させる場合は、図3の
(A)の平面図と(B)の側面図で示すように、凸円筒
面レンズ22の後方に、厚みを減らす凸円筒面レンズ23と
光線を平行化する凹円筒面レンズ24を組み合わせて用い
ることで調節することができる。
【0012】本発明の装置は、例えば噴霧ノズルから出
る燃料等の噴霧の濃度、粒度分布の計測に適している。
即ち、図4に示すように、液体噴霧ノズルNから定常的
に噴霧されている被測定浮遊粒子群G1 に対して、噴霧
の噴射方向に対して垂直な方向からシート状レーザー光
束Lを投光し、これによって噴霧の噴射方向に対して垂
直な断面での濃度、粒度分布の計測から、そのノズルの
性能評価等が可能となる。
【0013】
【発明の効果】本発明は以上の構成よりなり、請求項1
に記載の浮遊粒子群の濃度及び粒度の測定装置によれ
ば、レーザー光照射装置と被測定浮遊粒子群との間に、
入射されたレーザー光束を平行光からなるシート状レー
ザー光束に調整して出力するレーザー光束シート状化手
段を配置したので、これによって得られるシート状のレ
ーザー光束を被測定浮遊粒子群に投光することで、被測
定浮遊粒子群のある断面のある方向における被測定浮遊
粒子群の濃度分布や粒度分布を同時的に瞬時に得ること
が可能となる。そして設備についても、レーザー光の走
査機構や時系列的演算機構等の他の複雑な設備を必要と
することなく、簡単な設備で構成することができ、安価
である。また請求項2に記載の浮遊粒子群の濃度及び粒
度の測定装置によれば、上記請求項1に記載の構成によ
る効果に加えて、レーザー光の断面での光強度分布を一
様にするフィルターを加えたので、被測定浮遊粒子群の
濃度分布や粒度分布の測定を一層正確に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態例に係る浮遊粒子群の濃度
及び粒度の測定装置の全体を示す平面図である。
【図2】図1におけるレーザー光束シート状化手段の斜
視図である。
【図3】レーザー光束シート状化手段の他の例を示す図
である。
【図4】浮遊粒子群に対するシート状レーザー光束の照
射の仕方の例を示す図である。
【符号の説明】
10 レーザー光照射装置 20 レーザー光束シート状化手段 21 凹円筒面レンズ 22 凸円筒面レンズ 30 集光レンズ 40 光ディテクタ 50 信号処理器 L シート状レーザー光束 G 被測定浮遊粒子群

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 照射されたレーザー光束を被測定浮遊粒
    子群に投光し、被測定浮遊粒子群からの散乱光を前方に
    おいた集光レンズで集光すると共に集光面に配置した光
    ディテクタで検出し、検出された散乱光の強度パターン
    から前記被測定浮遊粒子群の濃度と粒度を測定する装置
    であって、レーザー光照射装置と被測定浮遊粒子群との
    間に、円筒面レンズの組み合わせからなり、レーザー光
    照射装置からのレーザー光束を平行光からなるシート状
    レーザー光束に調整して出力するレーザー光束シート状
    化手段を配置したことを特徴とする浮遊粒子群の濃度及
    び粒度の測定装置。
  2. 【請求項2】 レーザー光の断面での光強度分布を一様
    にするフィルターを加えたことを特徴とする請求項1に
    記載の浮遊粒子群の濃度及び粒度の測定装置。
JP8271635A 1996-09-19 1996-09-19 浮遊粒子群の濃度及び粒度の測定装置 Pending JPH1090158A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006145347A (ja) * 2004-11-18 2006-06-08 Topcon Corp 気中粒子監視装置および真空処理装置
JP2006247200A (ja) * 2005-03-11 2006-09-21 Hiroshima Univ 血栓検知方法及びこれを利用した血栓観察装置
CN104833620A (zh) * 2015-04-20 2015-08-12 江苏苏净集团有限公司 一种大气颗粒物浓度的监测装置
CN110160741A (zh) * 2019-06-14 2019-08-23 丹东百特仪器有限公司 一种光散射法雾滴漂移量测试装置

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050322