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JP3053694B2 - Flow velocity measuring device - Google Patents

Flow velocity measuring device

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Publication number
JP3053694B2
JP3053694B2 JP4125576A JP12557692A JP3053694B2 JP 3053694 B2 JP3053694 B2 JP 3053694B2 JP 4125576 A JP4125576 A JP 4125576A JP 12557692 A JP12557692 A JP 12557692A JP 3053694 B2 JP3053694 B2 JP 3053694B2
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JP
Japan
Prior art keywords
light
light receiving
pulse train
clock
measuring
Prior art date
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Application number
JP4125576A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05297013A (en
Inventor
龍夫 村本
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Kanomax Japan Inc
Original Assignee
Kanomax Japan Inc
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Publication date
Application filed by Kanomax Japan Inc filed Critical Kanomax Japan Inc
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Publication of JPH05297013A publication Critical patent/JPH05297013A/en
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  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は微粒子からの散乱光に基
づいてその速度を検出する流速測定装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow velocity measuring device for detecting a velocity based on scattered light from fine particles.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来光散乱式の測定装置として、例えば
特公昭63-25285号に示されているように、2本のレーザ
ビームを測定領域で交差するように照射し、そのレーザ
ビームが交差した測定領域に干渉縞を形成して、測定領
域を通過する微粒子からの散乱光に基づいて粒子の速度
や粒子径を測定するようにした装置が知られている。
2. Description of the Related Art As a conventional light scattering type measuring apparatus, for example, as shown in JP-B-63-25285, two laser beams are irradiated so as to intersect in a measurement area, and the laser beams intersect. There is known an apparatus which forms an interference fringe in a measured area and measures the velocity and the diameter of the particle based on scattered light from fine particles passing through the measured area.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の測定装置では、光学系の構成が複雑となり大型
化するだけでなく、粒子に対して指向性を有し、特定の
方向成分の速さしか検出することができないという欠点
があった。
However, in such a conventional measuring apparatus, not only is the configuration of the optical system complicated and large, but also it has directivity to particles and the speed of a specific directional component. However, there is a drawback that it can only be detected.

【0004】本発明はこのような従来の速度測定装置の
問題点に鑑みてなされたものであって、小型で非接触で
あり、無指向性で粒子の方向にかかわらず粒子速度を測
定できる流速測定装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional velocity measuring apparatus, and is small in size, non-contact, omnidirectional, and capable of measuring particle velocity regardless of particle direction. It is an object to provide a measuring device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は周期的にクロッ
ク信号を発振するクロック発振器と、クロック発振器の
クロック出力によって駆動され所定の強度分布、ビーム
径を有する光ビームを発生する光源と、光源の光ビーム
を測定領域で集束させる光学手段と、光ビームと散乱光
の受光軸とを実質的に直角に交差させ、測定領域を通過
する粒子からの散乱光を集光し、光源の強度分布と同一
の感度分布で電気信号に変換する受光手段と、クロック
発振器のクロックに対応して周期的に得られる受光手段
の出力から、所定数以上の散乱光レベルのパルス列を保
持するパルス列保持手段と、パルス列保持手段に保持さ
れているパルス列で形成される包絡線波形に基づいて、
ピークを一定値として正規化された包絡線波形を推定す
る包絡線推定手段と、包絡線推定手段により推定された
正規化包絡線波形に対して、所定の閾値を設定し、正規
化包絡線波形の該閾値のレベルを越える時間を測定する
時間測定手段と、時間測定手段により測定された時間を
速度情報に変換する速度変換手段と、を具備することを
特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a clock oscillator for periodically oscillating a clock signal, a light source driven by a clock output of the clock oscillator to generate a light beam having a predetermined intensity distribution and beam diameter, and a light source. Optical means for converging the light beam in the measurement area, and the light beam and the light receiving axis of the scattered light intersect at a substantially right angle to collect the scattered light from particles passing through the measurement area, and the intensity distribution of the light source Light receiving means for converting an electric signal with the same sensitivity distribution as above, and a pulse train holding means for holding a pulse train of a predetermined number or more of scattered light levels from the output of the light receiving means periodically obtained in response to the clock of the clock oscillator. Based on the envelope waveform formed by the pulse train held by the pulse train holding means ,
An envelope estimating means for estimating a normalized envelope waveform with a constant peak, and an envelope estimated by the envelope estimating means.
Set a predetermined threshold for the normalized envelope waveform and
A time measuring means for measuring a time of exceeding the threshold level of the structured envelope waveform, and a speed converting means for converting the time measured by the time measuring means into speed information. .

【0006】[0006]

【作用】このような特徴を有する本発明によれば、クロ
ック発振器によって周期的に光源を駆動して光学手段に
よって光ビームを測定領域に集束させている。そして測
定領域を通過する微粒子があれば、散乱光が受光手段に
よって受光される。従って光源が断続的に駆動されるた
め測定領域を通過する間には複数の受光信号が得られる
が、そのレベルを所定数以上パルス列保持手段によって
保持する。そしてこのパルス列に基づいて光源の強度分
布と受光手段の感度分布から、ピーク値を所定値とした
パルス波の包絡線波形を推定する。そして推定された包
絡線信号に対して所定の閾値を設定し、この閾値を越え
る時間を測定する。こうすれば測定領域のいずれの点を
通過しても常に中央部分を通過したものと取り扱うこと
ができる。従ってこの時間を測定領域に対応した速度信
号に変換して出力している。
According to the present invention having the above features, the light source is periodically driven by the clock oscillator, and the light beam is focused on the measurement area by the optical means. If there are fine particles passing through the measurement area, the scattered light is received by the light receiving means. Therefore, while the light source is intermittently driven, a plurality of light receiving signals are obtained while passing through the measurement area, and the levels thereof are held by a predetermined number or more by the pulse train holding means. Then, based on the pulse train, an envelope waveform of the pulse wave with the peak value being a predetermined value is estimated from the intensity distribution of the light source and the sensitivity distribution of the light receiving means. Then, a predetermined threshold value is set for the estimated envelope signal, and the time during which the threshold value is exceeded is measured. In this way, it is possible to always treat the measurement area as having passed through the central portion even when passing through any point. Therefore, this time is converted into a speed signal corresponding to the measurement area and output.

【0007】[0007]

【実施例】図1は本発明の一実施例による流速測定装置
の全体構成を示すブロック図である。本図においてクロ
ック発振器1は周期的にパルス列を発生する発振器であ
って、外部に接続された周波数可変回路2によってその
周期を連続して変化できるように構成される。このクロ
ック信号はLD駆動回路3に与えられる。LD駆動回路
3は光源であるレーザダイオード4をクロック周波数に
応じて断続的に駆動するものである。レーザダイオード
4により発生した光ビームはコリメータレンズ5によっ
て平行な光ビームに変換され、更に集束レンズ6によっ
て測定領域で所定のビーム径に集束される。ここでコリ
メータレンズ5と集束レンズ6は光源の光ビームを測定
領域に集束する光学手段を構成している。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a flow velocity measuring apparatus according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, a clock oscillator 1 is an oscillator that periodically generates a pulse train, and is configured such that its cycle can be continuously changed by a frequency variable circuit 2 connected to the outside. This clock signal is provided to the LD drive circuit 3. The LD drive circuit 3 drives the laser diode 4 as a light source intermittently according to a clock frequency. The light beam generated by the laser diode 4 is converted into a parallel light beam by a collimator lens 5 and further focused by a focusing lens 6 to a predetermined beam diameter in a measurement area. Here, the collimator lens 5 and the focusing lens 6 constitute optical means for focusing the light beam of the light source on the measurement area.

【0008】さてこの光ビームと実質的に垂直に方向に
散乱光を集光するための集光レンズ7が設けられる。そ
して集光レンズ7の背後には、受光軸の中心を最も透過
量を大きくしその周囲を連続的に透過量を少なくし、受
光した散乱光の強度を補正するビーム強度補正素子8が
配置される。更にその背後には散乱光を集光するコリメ
ータレンズ9が設けられる。又コリメータレンズ9の焦
点位置には受光素子10が設けられる。ここでは説明を
容易にするため、受光素子10は例えば中心付近に微小
なアパチャを介してその範囲内の信号を受光するものと
し、受光範囲では感度分布は一定とする。集光レンズ7
〜受光素子10は散乱光を所定の感度分布(例えばガウ
ス分布)で受光する受光手段を構成している。
A condenser lens 7 for condensing scattered light in a direction substantially perpendicular to the light beam is provided. Behind the condenser lens 7, a beam intensity correction element 8 is disposed, which maximizes the amount of transmission at the center of the light receiving axis and continuously reduces the amount of transmission around the center, and corrects the intensity of the received scattered light. You. Furthermore, a collimator lens 9 for collecting scattered light is provided behind the collimator lens. A light receiving element 10 is provided at the focal position of the collimator lens 9. Here, for ease of explanation, it is assumed that the light receiving element 10 receives a signal in the range through a minute aperture near the center, for example, and the sensitivity distribution is constant in the light receiving range. Condensing lens 7
The light receiving element 10 constitutes light receiving means for receiving scattered light with a predetermined sensitivity distribution (for example, Gaussian distribution).

【0009】受光素子10は散乱光をそのレベルに対応
した電気信号に変換するものであって、その出力は増幅
器11を介してA/D変換器12に与えられる。A/D
変換器12にはクロック発振器1のクロックのタイミン
グでサンプリング信号が与えられており、このタイミン
グ毎に増幅器11の出力をA/D変換するものである。
A/D変換出力は入力インターフェース13を介して演
算処理部14に与えられる。演算処理部14はCPUと
そのプログラムを記憶するROM、及びデータを一次保
持するRAM等によって構成されている。この演算処理
部14は連続して得られるパルス列を保持して包絡線を
推定し、それに対応した時間を測定して速度に変換する
ものである。そしてその出力は速度情報を表示するため
の表示器15に与えられる。
The light receiving element 10 converts the scattered light into an electric signal corresponding to the level of the scattered light, and the output is supplied to an A / D converter 12 via an amplifier 11. A / D
The converter 12 is supplied with a sampling signal at the timing of the clock of the clock oscillator 1, and A / D-converts the output of the amplifier 11 at each timing.
The A / D conversion output is provided to the arithmetic processing unit 14 via the input interface 13. The arithmetic processing unit 14 includes a CPU, a ROM for storing its program, a RAM for temporarily storing data, and the like. The arithmetic processing unit 14 estimates the envelope by holding the continuously obtained pulse train, measures the time corresponding to the envelope, and converts the time into a speed. The output is provided to a display 15 for displaying speed information.

【0010】次に本実施例の動作について波形図及びフ
ローチャートを参照しつつ説明する。動作を開始する
と、まずクロック発振器1は周波数可変回路2で初期設
定される周期によってクロック信号を発振し、そのタイ
ミングでレーザダイオード4が駆動される。従って測定
領域では所定の周期毎に光ビームが集束されることとな
る。そしてこの測定領域を微小な粒子が通過すれば、集
光レンズ7,ビーム強度補正素子8及びコリメータレン
ズ9を介して受光素子10に散乱光が得られる。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to waveform diagrams and flowcharts. When the operation is started, first, the clock oscillator 1 oscillates a clock signal at a cycle initially set by the frequency variable circuit 2, and the laser diode 4 is driven at that timing. Therefore, the light beam is focused at a predetermined period in the measurement area. When minute particles pass through this measurement area, scattered light is obtained on the light receiving element 10 via the condenser lens 7, the beam intensity correction element 8, and the collimator lens 9.

【0011】さて本発明では図2(a)に示すように、
光ビーム21の投光軸と散乱光受光範囲22の受光軸と
を実質的に直角となるように配置している。光ビーム2
1の右端には光ビームの強度分布、受光範囲22の下端
には受光素子10を含めた感度分布を示している。そう
すれば図2(b)に測定部分の拡大図を示すように、光
ビーム21の断面及び受光範囲22の断面はいずれも円
であるため、受光領域23は完全な球となる。
In the present invention, as shown in FIG.
The light projecting axis of the light beam 21 and the light receiving axis of the scattered light receiving range 22 are arranged so as to be substantially at right angles. Light beam 2
The right end of 1 shows the intensity distribution of the light beam, and the lower end of the light receiving range 22 shows the sensitivity distribution including the light receiving element 10. Then, as shown in the enlarged view of the measurement portion in FIG. 2B, since the cross section of the light beam 21 and the cross section of the light receiving range 22 are both circular, the light receiving region 23 is a complete sphere.

【0012】これに加えてレーザダイオード4の光強度
分布は図2(a)に示すように通常ガウス分布であり、
その軸に垂直な距離Xに対して光強度の分布Iは以下の
式で示される。 I=( exp(−x2 /2))2 通常はこのピーク値に対して exp(−2)のレベル、即
ち13.5%のレベルを光ビームの範囲としている。さて測
定領域23の球の直径dはレンズ6,7の夫々の焦点距
離をf、光の波長をλ、コリメータレンズ5により広げ
られた光ビームの直径をDとすれば、次式で示される。 d=4fλ/πD
In addition to this, the light intensity distribution of the laser diode 4 is usually a Gaussian distribution as shown in FIG.
The distribution I of light intensity with respect to a distance X perpendicular to the axis is represented by the following equation. I = (exp (-x 2/ 2)) 2 typically is in the range of level, i.e. the light beam level 13.5% of exp (-2) relative to the peak value. The diameter d of the sphere in the measurement area 23 is given by the following equation, where f is the focal length of each of the lenses 6 and 7, λ is the wavelength of light, and D is the diameter of the light beam expanded by the collimator lens 5. . d = 4fλ / πD

【0013】又受光手段の感度分布もこれと同一、即ち
ガウス分布となるようにしておく。そうすれば測定領域
23の中心をいずれの方向に通過しても、同一の散乱強
度が得られることとなる。
Also, the sensitivity distribution of the light receiving means is set to be the same, that is, a Gaussian distribution. In this way, the same scattering intensity can be obtained regardless of the direction in which the light passes through the center of the measurement region 23 in any direction.

【0014】さて微粒子がこの測定領域23の球の中心
を任意の方向に通過したときには、図3(a1)に示す
信号が得られる。このパルス列は、光源であるレーザダ
イオード4の強度分布と受光手段の感度分布により定ま
る包絡線波形A1に沿ったパルスであり、点灯するタイ
ミングのレベルを有する信号となっている。そしてこの
粒子が中心ではなく、測定領域23の周辺を同一の速度
で通過したときには図3(b1)に示すレベルの低い信
号が得られる。又これより小さい粒子が中心を通過した
ときも同じレベルの低い信号が得られる。しかしこれら
はいずれもレーザダイオード4の強度分布と受光手段の
感度分布により定まる包絡線波形A2を有している。又
これより速度の速い微粒子が測定領域23の中心を通過
した場合には、図3(c1)に示すように包絡線波形A
1を時間軸に縮めた包絡線波形A3に沿ったパルス列と
なる。
When the fine particles pass through the center of the sphere in the measurement area 23 in an arbitrary direction, a signal shown in FIG. 3 (a1) is obtained. This pulse train is a pulse along an envelope waveform A1 determined by the intensity distribution of the laser diode 4 as the light source and the sensitivity distribution of the light receiving means, and is a signal having a lighting timing level. When the particles pass not at the center but around the measurement area 23 at the same speed, a low-level signal shown in FIG. 3 (b1) is obtained. Also, when a particle smaller than this passes through the center, a low signal of the same level is obtained. However, each of them has an envelope waveform A2 determined by the intensity distribution of the laser diode 4 and the sensitivity distribution of the light receiving means. When fine particles having a higher speed pass through the center of the measurement area 23, the envelope waveform A is increased as shown in FIG.
It becomes a pulse train along the envelope waveform A3 obtained by shortening 1 on the time axis.

【0015】さて演算処理部14では動作を開始する
と、まず図4に示すステップ31においてA/D変換器1
2より入力インターフェース13を介してA/D変換入
力があるかどうかをチェックする。A/D変換入力があ
ればステップ32に進んで演算処理手段内のメモリにスト
アし、ステップ33に進んでそのパルスが連続しているか
どうかをチェックする。連続している場合にはステップ
31に戻ってA/D変換入力を待受けて同様の処理を繰り
返す。パルスが連続しなくなればステップ34に進んでメ
モリにストアされたパルス数が所定数、例えば4以上か
どうかをチェックする。4以上であればルーチン35に進
んでこのデータ列に一致する分布の曲線を推定する。こ
の曲線は式(1)に示す曲線であって、変数xは任意の
値とする。図3の(a2)は(a1)の波形を正規化し
て包絡線を算出したものであり、(b2),(c2)も
夫々(b1),(c1)の入力パルスの包絡線を推定し
てそのピーク値を一定となるように正規化したものであ
る。そしてルーチン36に進んでピーク値に対して一定の
レベルを閾値として図3(a2),(b2),(c2)
に示すように包絡線波形の閾値Vthを越える時間を算出
する。
When the operation of the arithmetic processing unit 14 is started, first in step 31 shown in FIG.
It is checked whether there is an A / D conversion input from the input interface 2 through the input interface 13. If there is an A / D conversion input, the process proceeds to step 32 to store it in the memory in the arithmetic processing means, and proceeds to step 33 to check whether the pulse is continuous. Step if continuous
Returning to step 31, the same processing is repeated while waiting for the A / D conversion input. If the pulses do not continue, the process proceeds to step 34 to check whether the number of pulses stored in the memory is a predetermined number, for example, four or more. If it is four or more, the routine proceeds to routine 35, where a distribution curve that matches this data sequence is estimated. This curve is a curve shown in equation (1), and the variable x is an arbitrary value. (A2) of FIG. 3 is a result of normalizing the waveform of (a1) to calculate an envelope, and (b2) and (c2) estimate the envelopes of the input pulses of (b1) and (c1), respectively. The peak value is normalized so as to be constant. Then, the routine proceeds to a routine 36, in which a certain level with respect to the peak value is set as a threshold value, as shown in FIGS. 3 (a2), (b2) and (c2).
As shown in (2), the time exceeding the threshold value Vth of the envelope waveform is calculated.

【0016】そうすれば図3に示すように、微粒子が測
定領域23の中心を通った場合だけでなくその周辺を通
った場合にも、正規化することによって同一速度であれ
ば全て同一の包絡線波形となり、その時間を測定するこ
とができる。そしてコリメータレンズ5及び9の光径D
はあらかじめ既知であり、測定領域23の大きさdも既
知であるため、これを通過する時間T1又はT2に基づ
いて粒子の速度を測定することができる。この場合には
粒子がどの方向を通過しても、又必ずしも測定領域23
の中心を通過する必要はなく、その周辺をかすめた場合
にもその速度を検出することができる。従ってルーチン
37において時間を速度信号に変換し、表示器15によっ
て表示している(ステップ38)。
Then, as shown in FIG. 3, not only when the fine particles pass through the center of the measurement area 23 but also when they pass therearound, if the same velocity is obtained by normalization, all the same envelopes are obtained. It becomes a linear waveform, and the time can be measured. And the light diameter D of the collimator lenses 5 and 9
Is known in advance, and the size d of the measurement area 23 is also known, so that the velocity of the particles can be measured based on the time T1 or T2 passing through the area. In this case, no matter what direction the particles pass,
It is not necessary to pass through the center of the vehicle, and the speed can be detected even when the periphery of the vehicle is grazed. So routine
At 37, the time is converted into a speed signal and displayed on the display 15 (step 38).

【0017】ここでマイクロコンピュータ14はステッ
プ31〜33において入力インターフェースBを介して連続
して得られるパルス列をメモリに保持するパルス列保持
手段16の機能を達成しており、ルーチン35においてこ
うして得られたパルス列に基づいて包絡線波形を推定す
る包絡線推定手段17の機能を達成している。又ルーチ
ン36, 37において夫々推定された包絡線に基づいて所定
閾値を越える時間を算出する時間測定手段18、及びこ
の時間をクロック発振器1の周期に基づいて速度に変換
する速度変換手段19の機能を達成している。
Here, the microcomputer 14 has achieved the function of the pulse train holding means 16 for holding the pulse train obtained continuously through the input interface B in the memory in the steps 31 to 33, and thus obtained in the routine 35. The function of the envelope estimating means 17 for estimating the envelope waveform based on the pulse train is achieved. The functions of a time measuring means 18 for calculating a time exceeding a predetermined threshold based on the envelopes estimated in the routines 36 and 37, respectively, and a speed converting means 19 for converting this time into a speed based on the cycle of the clock oscillator 1 Have achieved.

【0018】さてステップ34において得られたパルス数
が4未満であれば、ステップ39に進んでメモリをクリア
する。そしてステップ40に進んでクロック発振器1のク
ロック周波数を変更する。例えば粒子が高速でありパル
ス数が4未満の場合に、クロック周期を短くすることに
よって必要なクロック数を得るようにしている。こうす
ればステップ31に戻って同様の処理を繰り返すことによ
って、粒子の通過により必要な数のパルス数が得られ
る。以後同様の処理を行うことによって、粒子の速度を
算出することができる。ここでマイクロコンピュータ1
4はステップ39,40においてパルス数が少ないときにク
ロック発振器の周期を変更する周期調整手段20の機能
を達成している。こうすれば検出領域とは非接触で粒子
の速度を検出することができる。従って粒子が含まれる
流体、例えば空気流の流速や水等の液体の流速を測定す
ることができる。
If the number of pulses obtained in step 34 is less than 4, the process proceeds to step 39 to clear the memory. Then, the process proceeds to step 40, where the clock frequency of the clock oscillator 1 is changed. For example, when the particle speed is high and the number of pulses is less than 4, the required number of clocks is obtained by shortening the clock cycle. In this way, by returning to step 31 and repeating the same processing, the required number of pulses can be obtained by passing the particles. Thereafter, by performing the same processing, the velocity of the particles can be calculated. Here microcomputer 1
4 achieves the function of the cycle adjusting means 20 for changing the cycle of the clock oscillator when the number of pulses is small in steps 39 and 40. This makes it possible to detect the velocity of the particles without contacting the detection area. Therefore, it is possible to measure the flow velocity of a fluid containing particles, for example, the flow velocity of an air flow or the flow velocity of a liquid such as water.

【0019】尚本実施例はレーザダイオード4の強度分
布及び受光手段の感度分布をガウス分布としているが、
他の強度分布を有する光源及び受光手段を用いてもよ
い。又本実施例では受光素子10自体は感度分布がな
く、ビーム強度補正素子8によって感度分布をガウス分
布としているが、受光素子10自体がガウス分布を有す
るものであればビーム強度補正素子8は不要となる。又
ビーム強度を補正する補正素子8もガウス分布のものに
限らず任意のものを選択することができる。これらの場
合にはその強度分布に対応した特性の包絡線を推定する
ことが必要となる。
In this embodiment, the intensity distribution of the laser diode 4 and the sensitivity distribution of the light receiving means are Gaussian distributions.
Light sources and light receiving means having other intensity distributions may be used. In this embodiment, the light receiving element 10 itself has no sensitivity distribution, and the sensitivity distribution is made Gaussian distribution by the beam intensity correcting element 8. However, if the light receiving element 10 itself has a Gaussian distribution, the beam intensity correcting element 8 is unnecessary. Becomes Further, the correction element 8 for correcting the beam intensity is not limited to the Gaussian distribution, but may be any element. In these cases, it is necessary to estimate the envelope of the characteristic corresponding to the intensity distribution.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、測定領域を球形としており、いずれの方向に粒子が
通過した場合にもその速度を検出できる。従って非接触
で無指向性の流速測定装置とすることが可能である。し
かも従来の光ビームを測定領域で交差させる形態の流速
測定装置に比べて、比較的簡単な構成で装置を実現する
ことができるという効果も得られる。
As described above in detail, according to the present invention, the measurement area is spherical, and the velocity can be detected when the particle passes in any direction. Therefore, it is possible to provide a non-contact and non-directional flow rate measuring device. In addition, compared with a conventional flow velocity measuring device in which a light beam intersects in a measurement region, an effect that the device can be realized with a relatively simple configuration can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例による粒子計測装置の全体構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a particle measuring device according to one embodiment of the present invention.

【図2】(a)は本実施例の光学系と光ビーム及び散乱
光の関係を示す図、(b)は測定領域の拡大図である。
FIG. 2A is a diagram illustrating a relationship between the optical system of the present embodiment, a light beam, and scattered light, and FIG. 2B is an enlarged view of a measurement region.

【図3】(a1),(b1),(c1)は本実施例によ
り得られる受光信号レベルの変化を示す図、(a2),
(b2),(c2)はそのレベルに対応した包絡線の推
定波形を示す図である。
FIGS. 3 (a1), (b1), and (c1) are diagrams showing changes in the light receiving signal level obtained according to the present embodiment.
(B2) and (c2) are diagrams showing estimated waveforms of the envelope corresponding to the level.

【図4】本実施例の動作を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating the operation of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 クロック発振器 2 周波数可変回路 3 LD駆動回路 4 レーザダイオード 5,9 コリメータレンズ 6 集束レンズ 7 集光レンズ 8 ビーム強度補正素子 10 受光素子 12 A/D変換器 14 演算処理部 16 パルス列保持手段 17 包絡線推定手段 18 時間測定手段 19 速度変換手段 20 周期調整手段 21 光ビーム 22 受光範囲 23 測定領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Clock oscillator 2 Frequency variable circuit 3 LD drive circuit 4 Laser diode 5, 9 Collimator lens 6 Focusing lens 7 Condensing lens 8 Beam intensity correction element 10 Light receiving element 12 A / D converter 14 Operation processing unit 16 Pulse train holding means 17 Envelope Line estimation means 18 Time measurement means 19 Speed conversion means 20 Period adjustment means 21 Light beam 22 Light receiving range 23 Measurement area

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 周期的にクロック信号を発振するクロッ
ク発振器と、 前記クロック発振器のクロック出力によって駆動され所
定の強度分布、ビーム径を有する光ビームを発生する光
源と、 前記光源の光ビームを測定領域で集束させる光学手段
と、 前記光ビームと散乱光の受光軸とを実質的に直角に交差
させ、前記測定領域を通過する粒子からの散乱光を集光
し、前記光源の強度分布と同一の感度分布で電気信号に
変換する受光手段と、 前記クロック発振器のクロックに対応して周期的に得ら
れる前記受光手段の出力から、所定数以上の散乱光レベ
ルのパルス列を保持するパルス列保持手段と、 前記パルス列保持手段に保持されているパルス列で形成
される包絡線波形に基づいて、ピークを一定値として正
規化された包絡線波形を推定する包絡線推定手段と、 前記包絡線推定手段により推定された正規化包絡線波形
に対して、所定の閾値を設定し、正規化包絡線波形の該
閾値のレベルを越える時間を測定する時間測定手段と、 前記時間測定手段により測定された時間を速度情報に変
換する速度変換手段と、を具備することを特徴とする流
速測定装置。
1. A clock oscillator that periodically oscillates a clock signal, a light source driven by a clock output of the clock oscillator to generate a light beam having a predetermined intensity distribution and a beam diameter, and measuring a light beam of the light source Optical means for focusing in a region, the light beam and the light receiving axis of the scattered light intersect at a substantially right angle, and scattered light from particles passing through the measurement region is collected, and the same as the intensity distribution of the light source. Light receiving means for converting an electric signal with a sensitivity distribution of; and a pulse train holding means for holding a pulse train of a predetermined number or more of scattered light levels from an output of the light receiving means periodically obtained in response to a clock of the clock oscillator. Formed by a pulse train held by the pulse train holding means
Based on the envelope waveform
An envelope estimating means for estimating a-normalized envelope waveform, the normalized envelope waveform the estimated by envelope estimating means
, A predetermined threshold value is set for the normalized envelope waveform.
A flow velocity measuring device, comprising: a time measuring means for measuring a time exceeding a threshold level; and a speed converting means for converting the time measured by the time measuring means into speed information.
【請求項2】 連続したパルス列が所定数以下のとき
に、前記クロック発振器の周期が短くなるように変化さ
せる周期調整手段を含むものであることを特徴とする請
求項1記載の流速測定装置。
2. The flow velocity measuring apparatus according to claim 1, further comprising a period adjusting means for changing a period of said clock oscillator to be shorter when a continuous pulse train is equal to or less than a predetermined number.
【請求項3】 前記受光手段は、散乱光の受光軸の中心
が強く周辺が弱くなるようにビーム強度を補正するビー
ム強度補正素子を含むものであることを特徴とする請求
項1又は2記載の流速測定装置。
3. The flow velocity according to claim 1, wherein the light receiving means includes a beam intensity correction element for correcting the beam intensity so that the center of the light receiving axis of the scattered light is strong and the periphery is weak. measuring device.
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