CN111684239A - 流体测定装置、流体测定方法以及程序 - Google Patents

流体测定装置、流体测定方法以及程序 Download PDF

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Abstract

一实施方式所涉及的测定装置具备：第1发光部，对包含流体的被照射物照射光；光接收部，接收从第1发光部照射并透射流体而频率发生了偏移的第1接收光；以及推定部，基于第1接收光来推定流体的流动状态。

Description

流体测定装置、流体测定方法以及程序
关联申请的相互参照
本申请主张2018年1月26日在日本国进行专利申请的特愿2018-11816的优先权，为了参照将该在先申请的全部公开援引于此。
技术领域
本公开涉及流体测定装置、流体测定方法以及程序。
背景技术
近年来，正在研究对流路中流过的流体的速度或者流量等进行求取的流体测定装置。例如、专利文献1公开了求取在管或者生物体等的内部流过的流体的流量以及流速的至少一方的流体评价装置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2017-113320号公报
发明内容
一实施方式所涉及的测定装置具备：第1发光部，对包含流体的被照射物照射光；光接收部，接收从第1发光部照射并透射流体从而频率发生了偏移的第1接收光；推定部，基于第1接收光来推定流体的流动状态。
一实施方式所涉及的流体测定方法具备：对包含流体的被照射物照射光的步骤；接收透射流体从而频率发生了偏移的第1接收光的步骤；以及基于第1接收光来推定流体的流动状态的步骤。
一实施方式所涉及的程序使计算机执行如下步骤：从第1发光部对包含流体的被照射物照射光的第1发光步骤；使光接收部接收从第1发光部照射并透射流体从而频率发生了偏移的第1接收光的步骤；以及使推定部基于第1接收光来推定流体的流动状态的推定步骤。
附图说明
图1是表示一实施方式所涉及的流体测定装置的概略结构的一例的框图。
图2是说明一实施方式所涉及的流体测定中的散射光的检测的图。
图3是说明一实施方式所涉及的流体测定的流程图。
图4是用于说明一实施方式所涉及的流体测定的原理的图。
图5是用于说明一实施方式所涉及的流体测定的原理的图。
图6是用于说明一实施方式所涉及的流体测定的原理的图。
图7是用于说明一实施方式所涉及的流体测定的原理的图。
图8是用于说明一实施方式所涉及的流体测定的原理的图。
图9是表示一实施方式所涉及的流体测定装置的概略结构的一例的框图。
图10是说明一实施方式所涉及的流体测定中的散射光的检测的图。
具体实施方式
如果能够在各种条件下推定流体的流动状态，则能够提高流体测定装置的方便性。本公开涉及提供一种方便性高的流体测定装置、流体测定方法以及程序。根据一实施方式，能够提供方便性高的流体测定装置、流体测定方法以及程序。以下，参照附图来说明本公开的一实施方式。首先，说明一实施方式所涉及的流体测定装置的结构。
图1是表示一实施方式所涉及的流体测定装置的概略结构例的框图。另外，对于供给向各功能部供给的电力的电源、以及从该电源向各功能部供给电力的结构等，省略图示。此外，一实施方式所涉及的流体测定装置1可以构成为适当包含或者省略图1所示的这种各功能部。
一实施方式所涉及的流体测定装置能够测定流过的物体(流体)的流动状态(例如流速或者流量等)。具体而言，流体测定装置能够将流体的流量或者流速计算为流体的流动状态。另外，流量是每单位时间流过的流体的体积或者质量，流速是每单位时间流体行进的距离。
流体测定装置能够利用光的多普勒效应来算出流体的流动状态。向被照射物(流体以及流体流过的流路等)照射的光因流体而发生散射，频率根据流体的流动状态由于多普勒效应而发生偏移(多普勒偏移)。因此，如果利用多普勒效应，则能够算出流动状态。具体而言，流体测定装置从发光部向包含测定对象的流体的被照射物照射光，能够由光接收部对包含被该被照射物散射的光的干涉光进行接收。并且，流体测定装置能够基于光接收部的输出，算出流体的流动状态。
测定对象的流体是具有透光性、利用光的多普勒效应而能够算出流动状态的流体即可，没有特别限定。具体而言，流体是其自身散射光的流体、或者使散射光的物质(散射物质)流动的流体即可。流体例如是水、血液、牛奶、打印机用墨水、油等的液体、或者包含粉体等固体的气体等即可。另外，流体的至少一部分具有透光性即可。另外，在散射物质或者粉体等追随流体进行流动的情况下，流体测定装置也能够将散射物质或者粉体等的流量或者流速视为流体的流量或者速度。也就是说，所谓“流体的流量或者流速”也能够解释为“散射物质或者粉体等的流量或者流速”。
一实施方式所涉及的流体测定装置1包含基于接收光来进行流动状态的推定的推定部16。此外，一实施方式所涉及的流体测定装置1可以包含例如传感器部60以及第1发光部61的至少一方。一实施方式所涉及的流体测定装置中，第1发光部61能够将例如激光等的光向流路70进行照射。此外，传感器部60能够进行有关流路70中流过的流体A的检测。并且，推定部16基于由传感器部60检测出的结果，能够推定流路70中流过的流体A的流动状态。
第1发光部61相对于流路70进行定位以使得能够向流路70中流过的流体A照射光。此外，传感器部60相对于流路70进行定位以使得能够推定流路70中流过的流体A的流动状态。传感器部60具备第2发光部62和光接收部64。
在一实施方式所涉及的流体测定装置中，第1发光部61、第2发光部62、光接收部64以及流路70分别适当地被定位以使得满足以下的条件。
(1)由第1发光部61照射的光的至少一部透射流路70(中流过的流体A)之后，被光接收部64接收
(2)由第2发光部62照射的光的至少一部被流路70反射之后，被光接收部64接收
第1发光部61以及第2发光部62例如包含任意个数的LD(激光二极管：LaserDiode)。第1发光部61以及第2发光部62能够向流路70照射光。具体而言，第1发光部61以及第2发光部62例如能够照射激光等。另外，第1发光部61以及第2发光部62能够照射可检测流体A中包含的测定对象的波长的光即可。
驱动部50能够驱动第1发光部61、第2发光部62以及光接收部64。驱动部50包含任意的激光驱动电路等即可。驱动部50可以内置于流体测定装置1，也可以设置于流体测定装置1的外部。此外，驱动部50可以内置于传感器部60，也可以设置于传感器部60的外部。
光接收部64例如包含任意个数的PD(光电二极管：Photo Diode)。光接收部64能够对从第1发光部61照射的光以及从第2发光部62照射的光的至少一方的至少一部分进行接收。此外，光接收部64能够对从第1发光部61向流路70照射的光之中、透射了流路70的流体A的光(透射光)进行接收。也就是说，光接收部64能够对由流体A向前方散射的光(前方散射光)进行接收。此外，光接收部64能够对从第2发光部62向流路70照射的光之中、被流路70反射的光(反射光)进行接收。
由光接收部64接收的光(接收光)的强度所涉及的信号被发送至生成部12。关于生成部12在后面叙述。另外，流体测定装置1在将有关接收光的强度的信号发送至生成部12进行处理时，可以使用各种放大器以及/或者滤波器等，但是这些省略了图示。
流体A流过的流路70可以设为由各种材料构成的管状的部件。流路70可以被构成为流体A不漏出以使得流体A的流动状态被适当测定即可。例如，流路70可以设为由塑料、氯乙烯或者玻璃等构成的管。此外，流路70可以设为例如血管这种的构成人体或者动物等的体液等流过的流路的组织。流路70可以由透射第1发光部61照射的光以及/或者第2发光部62照射的光的至少一部分的材料构成。另外，流路70的形状只要能够流过流体A即可，没有特别限定。流路70的形状例如可以是圆形、四边形、或者其他多边形的任意。
另外，图1中，示意地表示流体A在流路70流过的样子。在流体A包含粒子或者微粒子的情况下，流体A中包含的粒子或者微粒子与流体A的流动一起移动。
第1发光部61相对于流路70以及/或者传感器部60被定位，以使得能够适当地测定流路70中流过的流体A的流动状态。具体而言，第1发光部61被定位以使得能够向流路70中流过的流体A适当地照射光。此外，第1发光部61相对于流路70以及/或者光接收部64被定位，以使得从第1发光部61照射并透射了流路70以及流体A的光被光接收部64适当地接收。一实施方式中，第1发光部61与第2发光部62可以被定位于在流体A流过的方向俯视流路70时相对于流路70而彼此相反侧。也就是说，第1发光部61与第2发光部62可以被定位于隔着流路70而彼此相反侧。由此，光接收部64能够对透射光和反射光的双方进行接收。
在传感器部60中，第2发光部62以及/或者光接收部64分别相对于流路70被定位，以使得能够适当地测定流路70中流过的流体A的流动状态。具体而言，第2发光部62被定位以使得能够向流路70适当地照射光。此外，光接收部64被定位以使得对从第2发光部62照射并由流路70反射的光适当地接收。
另外，传感器部60也可以不是将第2发光部62以及光接收部64的双方设为一个封装而包含，而是将第2发光部62和光接收部64分别构成为单体。此外，第1发光部61也可以构成为包含光接收部的一个封装的传感器的一部分。
接下来，对流体测定装置1进行说明。
流体测定装置1具备控制装置整体的控制部10。控制部10具备生成部12和推定部16。控制部10可以构成为包含调整部18。此外，控制部10可以构成为适当地包含存储部20、通信部30、显示部40以及驱动部50的至少任意一个。
控制部10为了提供生成部12、推定部16以及调整部18等用于执行各种功能的控制以及处理能力，例如包含CPU(Central Processing Unit)这种的至少一个处理器。控制部10对于生成部12、推定部16以及调整部18等的功能，既可以统一由一个处理器实现，也可以由几个处理器实现，还可以分别由单独的处理器实现。此外，处理器可以作为单一的集成电路(IC：Integrated Circuit)来实现。此外，处理器也可以作为可通信地连接的多个集成电路以及分立电路来实现。处理器可以基于以往周知的各种技术来实现。一实施方式中，生成部12、推定部16以及调整部18的功能例如可以被构成为CPU以及由该CPU执行的程序。
生成部12生成一实施方式所涉及的频谱S。关于基于生成部12的频谱S的生成在后面叙述。推定部16能够基于频谱S来推定流体A的流动状态。关于基于推定部16的流体A的流动状态的推定在后面叙述。调整部18通过调整从第1发光部61照射并被光接收部64接收的光的强度、以及/或者从第2发光部62照射并被光接收部64接收的光的强度等，从而能够调整光接收部64接收的光的光量。关于基于调整部18的光量的调整，在后面叙述。另外，所谓光量，是光接收部64接收的光的量，表示光的能量的大小。
存储部20可以包含半导体存储器或者磁存储器等。存储部20能够存储各种信息以及被执行的程序等。存储部20可以作为生成部12以及/或者推定部16的工作存储器发挥功能。在一实施方式中，存储部20可以存储被用于根据生成部12生成的频谱S来推定流体A的流动状态的各种信息。存储部20可以预先存储上述的各种信息，也可以从外部通过通信等进行获取并存储。此外，存储部20可以作为各种的存储卡等而存储上述的各种信息。此外，存储部20例如可以包含在生成部12以及/或者推定部16等。
通信部30能够实现以无线通信为主的各种的功能。通信部30例如可以实现基于LTE(Long Term Evolution)等各种通信方式的通信。通信部30例如包含在ITU-T(International Telecommunication Union Telecommunication StandardizationSector)中通信方式被标准化的调制解调器。通信部30例如可以经由天线与例如外部服务器或者云服务器这种的外部设备通过网络进行无线通信。在一实施方式中，通信部30例如可以从外部服务器或者云服务器等的外部的数据库接收上述各种信息。此外，这种通信部30所接收的各种信息也可以存储于存储部20。
显示部40通过将流体A的流动状态的测定结果等显示在液晶显示器(LCD)、有机EL显示器、或者无机EL显示器等的显示设备，从而能够将流体A的流动状态等的信息作为影像来通知给用户。显示部40可以使显示设备显示文字、图形、符号或者图表等的图像。此外，显示部40可以使显示设备显示操作用对象等的图像。
另外，显示部40使显示设备显示的内容未必限定于向用户提供视觉上的效果。例如，显示部40可以从扬声器等声音设备以声音输出流体A的流动状态等的信息。此外，显示部40可以使用声音设备和显示设备，将测定结果等的信息作为声音和影像而通知给用户。显示部40只要能够将流体A的流动状态传达至用户，任意构成即可。
存储部20、通信部30、显示部40以及驱动部50可以分别内置于流体测定装置1，也可以设置在流体测定装置1的外部。此外，例如显示设备可以内置于传感器部60，也可以设置在传感器部60的外部。
接下来，对一实施方式所涉及的流体测定中的散射光的检测进行说明。
图2是说明一实施方式所涉及的流体测定中的散射光的检测的图。另外，第1发光部61、传感器部60的第2发光部62、传感器部60的光接收部64以及流体A流过的流路70放大进行表示。此外，图2示意地表示在流路70中流体A以速度V向右方向流动的样子。因此，在流体A中包含微粒子的情况下，该微粒子也在流路70中以速度V流动。
从第1发光部61向流路70照射的光中包含入射光Lel。入射光Lel在从第1发光部61被照射时，设为频率f0的光。另外，将频率f0的入射光Lel表示为Lel(f0)。
此外，从第2发光部62向流路70照射的光中包含入射光Le2。入射光Le2在从第2发光部62被照射时，设为频率f0的光。另外，将频率f0的入射光Le2表示为Le2(f0)。
入射光Le2由流路70反射。也就是说，入射光Le2没有被流体A散射，而被流路70散射，成为散射光Lr2。散射光Lr2是入射光Le2被静止的流路70散射的结果。此时，入射光Le2的频率f0没有变化。另外，将频率f0的散射光Lr2表示Lr2(f0)。以下，将从第2发光部62照射并由光接收部64接收的光之中频率未偏移的光适当记为第2光Lr2。
入射光Lel的至少一部分未被流路70反射，而透射流路70。也就是说，入射光Lel的至少一部分未被流路70散射，而被流体A散射，成为散射光Lrl。此时，散射光Lrl的频率依赖于流体A的移动速度而发生多普勒偏移，因此从f0些许变化。另外，将频率从f0变化了Af的散射光Lrl表示为Lrl(f0+Af)。以下，将从第1发光部61照射并由光接收部64接收的光之中、透射流路70中流过的流体A而频率发生偏移的光，适当记为第1光Lrl。
一实施方式所涉及的流体测定装置1能够基于来自对散射光Lrl以及散射光Lr2进行接收的光接收部64的输出，来推定流体A的流动状态。
接下来，说明基于一实施方式所涉及的流体测定装置1的流体测定。
图3是说明一实施方式所涉及的流体测定的流程图。
首先，生成部12基于来自光接收部64的输出，获取来自静止的流路70的散射光(第2光)Lr2与来自移动的流体A的散射光(第1光)Lrl由于干涉而产生的干涉光的拍频信号(差拍信号)(步骤S1)。另外，差拍信号是表示光接收部64的信号输出的强度与时间的关系。
图4是表示图3的步骤S1中获取的差拍信号的一例的图。图4的纵轴表示信号输出的强度，横轴表示时间。在图4所示的例子中，来自光接收部64的信号输出是电压值，作为信号输出Vs以电压的单位(V)表示。另外，差拍信号只要是表示信号输出的强度的时间变化即可，并不限定于电压。例如差拍信号可以是电流值或者电阻值等。
在步骤S1中差拍信号被获取之后，生成部12根据获取到的差拍信号生成频谱S(步骤S2)。所谓频谱S，是基于规定时间的差拍信号而生成的、表示每个频率分量的信号强度的谱图。例如，在步骤S2中，生成部12对步骤S1中获取的规定时间的差拍信号进行高速傅里叶变换(FFT：Fast Fourier Transform)，从而能够生成该规定时间的频谱S。
图5是表示图3的步骤S2中生成的频谱S的例子的图。频谱S是表示规定时间的光接收部64的信号输出的强度与频率的关系。图5的纵轴表示任意单位(arbitrary unit)的信号输出的强度P(f)，横轴表示频率f。这样，频谱S是基于差拍信号而将规定时间中的功率表示为频率的函数的谱图(频谱)。在该差拍信号的频谱中，多普勒偏移频率依赖于流体A的速度。
图5中分别根据使流体A的流速变化而获取的几个差拍信号而生成几个频谱S、并一并对它们进行表示。图5中，一并表示例如流体A的流速为2mm/s、4mm/s、6mm/s、8mm/s、10mm/s以及14mm/s的情况下的频谱S。在一实施方式中，能够生成各个规定时间的频谱S。也就是说，图5所示的多个频谱S的各个频谱能够作为规定时刻的瞬时的频谱。此外，在频谱S中，随着流体A的流速变快，高频侧的强度增加。这样，频谱S是基于流动状态的结果，因此流体测定装置1能够基于频谱S来测定流动状态。另外，如上述，将对差拍信号进行FFT而生成的频谱以下适当记为频谱P(f)。
在步骤S2中生成频谱S之后，推定部16针对所生成的频谱P(f)进行以下的式(1)所示的这种频率的加权(步骤S3)。
[数学式1]
f·P(f) (1)
在步骤S3中进行了频率的加权之后，推定部16在适当的频率范围对上述式(1)进行积分，由此算出以下的式(2)所示的这种积分值(步骤S4)。
[数学式2]
∫f·P(f)df (2)
在步骤S4中算出了积分值之后，推定部16对上述式(2)那样得到的积分值乘以比例常数K。并且，推定部16通过其除以接收信号的总功率(I的平方)、即DC分量从而进行标准化以使得不依赖于激光这样的光的接收强度，由此能够计算以下的这种值(式(3))。
[数学式3]
Figure BDA0002598020030000091
并且，推定部16通过对算出的测定对象的流体的式(3)的值与测定预先已知的流动状态的流体而算出的式(3)的值进行比较，从而能够推定测定对象的流体A的流动状态(步骤S5)。
图6是表示上述那样算出的流体的流量的例子的图。如上述，例如根据基于每个某时间的差拍信号而生成的频谱P(f)，能够分别测定流量。图6是对测定的流量的时间变化的例子进行绘制的图。图6作为一例表示了将流体设为血液时的流量、即血流量的时间变化。图6的纵轴表示血液的流量(血流量)，横轴表示时间。另外，纵轴所示的血流量是任意单位(arbitrary unit)。
另外，一实施方式所涉及的流体测定装置1中，基于流路70的剖面积等信息，也能够推定流体A的流速等的这种信息。
如以上，在一实施方式所涉及的流体测定装置1中，根据基于差拍信号生成的频谱P(f)，能够算出流体的流量等。
这样，在一实施方式中，流体测定装置1具备推定部16。推定部16能够推定流体A的流动状态。更详细而言，推定部16能够基于频率发生了偏移的第1光Lrl，推定流体A的流动状态。在此，推定部16可以基于第1光Lrl的频率与第2光Lr2的频率的差来推定流体A的流动状态。此外，光接收部64可以对从第2发光部62照射并被流路70散射的散射光以及第1光Lrl进行接收。并且，推定部16可以基于从第2发光部62照射并被路70散射的散射光的频率与第1光Lrl的频率的差，来推定流体A的流动状态。
如以上所说明，根据一实施方式所涉及的流体测定装置1，能够在各种条件下适当且精度良好地测定流体的流动状态(例如流速或者流量等)。此外，根据一实施方式所涉及的流体测定装置1，即便流体A是例如水这种的无色透明的液体，也能够适当且精度良好地测定流动状态(例如流速或者流量等)。因此，根据一实施方式所涉及的流体测定装置1，能够提供方便性高的流体测定装置。
以往，利用了多普勒偏移的原理的流量计将针对由照射了激光的物体引起的多普勒现象的FFT解析的结果得到的谱图的、利用了例如一次矩的四则运算结果，计算为流体的流量。例如，以往，作为利用激光来测量血流的方法，已知LDF(Laser Doppler flowmetry)法。因此，一实施方式所涉及的流体测定装置1仅使用一个发光部(第2发光部62)以及一个光接收部(光接收部64)，就能够算出基于LDF法的血液的流量等。
但是，例如水这种的透明液体等由于激光而不会良好地产生后方散射。因此，以往，存在难以良好地推定透明的液体的这种流体的流动状态。以下，对测定例如水这种的透明的液体的流量进行研究。
图7是基于现有的方法来测定例如水这种的透明液体的流量的例子的图。图7所示的测定能够视为表示例如仅使用一实施方式所涉及的流体测定装置1的传感器部60(即不使用第1发光部61)、来算出透明的液体的流量的例子的结果。其结果在通过采用了同样结构的现有的LDF法而测定的情况下也同样得到。
在图7所示的测定中，作为例子，在直径为2mm的流路中流动水这种的透明液体。此外，在图7所示的测定中，通过能够以被设定的流量使流体流动的泵等，使预先掌握的流量的流体流动。也就是说，在图7所示的例子中，通过实际测定已知的流量，尝试验证测定的精度。
图7中，横轴表示经过的时间(秒)，纵轴表示被测定的流量(任意单位)。图7所示的例子中，在区间1、区间2以及区间3中，分别使流体的流量变化。具体而言，区间1中是以流体的流量为0ml/分的流量使流体流动(即流体(大致)处于静止)。此外，区间2中以3ml/分的流量使流体流动。此外，区间3中以6ml/分的流量使流体流动。但是，如图7所示，尽管实际上使流体的流量按每个区间变化，但并未观测到被测定的流量每个区间的变化。
图7所示的例子如上述那样能够假定仅使用例如图1所示的流体测定装置1的传感器部60(即不使用第1发光部61)来测定流体。在此，从传感器部60的第2发光部照射的光的至少一部分被流路70进行界面反射之后，由光接收部64进行接收。并且，从传感器部60的第2发光部向流路70照射的光之中、未被流路70进行界面反射的光透射流体A。该情况下，由于流体A是透明的，因此由流路70中流过的流体A进行后方散射的光几乎不会产生。也就是说，光接收部64几乎接收不到从第2发光部照射的光之中的、因流体A引起的后方散射光。因此，认为如图7所示的例子那样，尽管实际上使流体的流量按每个区间变化，但并未观测到被测定的流量每个区间的变化。
另一方面，在一实施方式所涉及的流体测定装置1中，光接收部64如图1以及图2所示那样，不进行能够对从第2发光部62照射的光接收，还能够对从第1发光部61照射的光接收。在此，光接收部64能够对从第2发光部62向流路70照射的光(入射光Le2)之中被流路70散射的光的至少一部分(散射光Lr2)进行接收。此外，光接收部64能够对从第1发光部61向流路70照射的光(入射光Lel)之中、透射了流路70中流过的流体A的光的至少一部分(散射光Lrl)进行接收。
在此，入射光Lel是如上述那样从第1发光部61照射并由光接收部64接收的光之中、透射流路70中流过的流体A而频率发生了偏移的光(第1光Lrl)。此外，散射光Lr2是如上述那样从第2发光部62照射并由光接收部64接收的光之中、频率未发生偏移的光(第2光Lr2)。因此，在一实施方式所涉及的流体测定装置1中，推定部16能够基于第1光Lrl来推定流体A的流动状态。
更为详细而言，推定部16可以基于第1光Lrl的频率与第2光Lr2的频率的差来推定流体A的流动状态。具体而言，推定部16可以基于从第2发光部62照射的光之中被流路70散射的散射光的频率与第1光Lrl的频率的差来推定流体A的流动状态。
图8是表示在图1以及图2所示的流体测定装置1中例如测定水这种的透明液体即流体的例子的图。也就是说，图8表示在一实施方式所涉及的流体测定装置1中不仅是传感器部60还使第1发光部61适当地进行动作的状态下测定透明的液体即流体的例子。图8中，横轴表示经过的时间(秒)，纵轴表示被测定的流量(任意单位)。此外，在图8所示的测定中，流体使用能够以被设定的流量使流体流动的泵等，掌握流量的基础上使其流动。也就是说，在图8所示的例子中，通过实际测定已知的流量，从而尝试验证测定的精度。
图8中，将纵轴所示的流量表示为传感器输出。在此，传感器输出也可以设为例如一实施方式所涉及的流体测定装置1中传感器部60的光接收部64接收的光的强度等。光接收部64接收的光的强度可以作为例如来自光接收部64的信号输出而检测电压值等，但是只要表示信号输出的强度的时间变化即可，并不限定于电压。信号输出例如是电流值或者电阻值等即可。
图8所示的例子中，从测定开始设定按每10秒划分时间的区间，分别使流体的流量变化。具体而言，从测定开始至10秒的区间以流体的流量为0ml/分的流量使流体流动(即流体(大致)处于静止)。此外，从10秒至20秒的区间以1ml/分的流量使流体流动。此外，从20秒至30秒的区间以2ml/分的流量使流体流动。此外，从30秒至40秒的区间以3ml/分的流量使流体流动，以后也同样地逐渐使流量增大。
在一实施方式所涉及的流体测定装置1中，确认了追随逐渐增大的流量而传感器输出也增大。在此，光接收部64能够对由流路70反射的光进行接收，并作为第2光Lr2。此外，光接收部64能够对透射水这种的透明液体即流体由此而发生了多普勒偏移的光进行接收，并作为第1光Lrl。并且，一实施方式所涉及的流体测定装置1能够获取基于第2光Lr2与第1光Lrl的干涉的拍频。也就是说，在一实施方式所涉及的流体测定装置1中，也能够测定作为水这种的透明液体的流体。如以上说明，根据一实施方式所涉及的流体测定装置1，即便流体A例如是水这种的透明液体，也能够适当且精度良好地测定流动状态(例如流速或者流量等)。因此，根据一实施方式所涉及的流体测定装置1，能够提供方便性高的流体测定装置。
如上述，在光接收部64对从第1发光部61以及第2发光部62的双方照射的光进行接收来测定透明的流体等的情况下，第1发光部61输出的光的光量与第2发光部62输出的光的光量之间的平衡较为重要。以下，在一实施方式所涉及的流体测定装置1中，说明第1发光部61输出的光的光量与第2发光部62输出的光的光量的平衡的调整。
在一实施方式所涉及的流体测定装置1中，在基于光接收部64的接收光的信号输出之中、基于第1光Lrl的输出与基于第2光Lr2的输出不平衡的情况下，担心难以良好地检测基于这些光的拍频。若无法良好地检测基于第1光Lrl以及第2光Lr2的拍频，则担心一实施方式所涉及的流体测定装置1中也难以精度良好地测定例如透明的液体等的流量。因此，在一实施方式所涉及的流体测定装置1中，可以调整光接收部64的信号输出之中、基于从第1发光部61照射的光的输出与基于从第2发光部62照射的光的输出的平衡。具体而言，调整部18可以调整光接收部64接收的光的光量。其结果，流体测定装置1能够调整光接收部64的信号输出以使得可检测第1光Lrl的频率与第2光Lr2的频率的差，因此能够提高实用性。在一实施方式所涉及的流体测定装置1中，所进行的光量的调整能够假定各种的情况。以下，说明典型的几个代表例。
(1)从第1发光部61以及/或者第2发光部62照射的光的光量的调整
例如，在一实施方式所涉及的流体测定装置1中，调整部18可以通过驱动部50来调整从第1发光部61以及第2发光部62的至少一方照射的光的光量。也就是说，调整部18例如通过使从第1发光部61以及/或者第2发光部62照射的光的光量增减，从而能够调整接收光的光量。
该情况下，调整部18可以调整从驱动部50向第1发光部61以及/或者第2发光部62供给的电力。此外，调整部18可以调整从驱动部50向第1发光部61以及/或者第2发光部62供给的电流或者电压。此外，例如也可以对第1发光部61以及/或者第2发光部62设置电动或手动的狭缝等，由此能够调整从第1发光部61以及/或者第2发光部62照射的光的光量。该情况下，调整部18可以例如通过驱动部50来调整在第1发光部61以及/或者第2发光部62所设置的狭缝等的状态。此外，调整部18可以调整光接收部64的接收灵敏度的强弱。此外，也可以取代针对第1发光部61以及/或者第2发光部62设置狭缝等，例如设置任意的滤光器。
(2)第1发光部61、第2发光部62、光接收部64以及流路70的至少一个的位置的调整
例如，可以在第1发光部61、第2发光部62、光接收部64以及流路70的至少一个设置可通过马达等进行驱动的位移机构，从而能够调整该至少一个位置。其结果，由于光接收部64接收的光的光量变化，因此流体测定装置1能够调整接收光的光量，以使得可检测第1光Lrl的频率与第2光Lr2的频率的差。
图9是表示在一实施方式所涉及的流体测定装置1中可调整第1发光部61、第2发光部62、光接收部64以及流路70的至少一个位置的调整部18的图。图9中，由虚线表示将第1发光部61、传感器部60(第2发光部62以及光接收部64)以及流路70与调整部18分别连接的控制线。此外，图9中，在通过控制线而与调整部18连接的第1发光部61、第2发光部62、光接收部64以及流路70的至少一个设置可通过马达等进行驱动的位移机构。
调整部18通过控制线而与第1发光部61、第2发光部62、光接收部64、以及流路70的至少一个连接，从而驱动被设置于这些的至少一个的位移机构。通过这种结构，一实施方式所涉及的流体测定装置1中，调整部18可以调整第1发光部61、第2发光部62、光接收部64以及流路70的至少一个位置。具体而言，例如可以通过调整第1发光部61以及/或者第2发光部62与光接收部64的距离的长短，从而调整从第1发光部61以及/或者第2发光部62照射并由光接收部64接收的光的光量。此外，可以调整第1发光部61、第2发光部62以及光接收部64的至少一个与流路70的相对位置。
另外，位移机构并不限定于电动的部件。例如，也可以第1发光部61、第2发光部62、光接收部64以及流路70的至少一个具备可通过手动来变更位置的位移机构。该情况下，用户例如能够通过确认显示设备所显示的测定结果并且调整它们的位置，从而调整接收光的光量。其结果，流体测定装置1能够减少耗电，提高实用性。
(3)第1发光部61、第2发光部62、光接收部64以及流路70的至少一个朝向(角度)的调整
例如，可以在第1发光部61、第2发光部62、光接收部64以及流路70的至少一个设置可通过马达等进行驱动的旋转机构，从而能够调整这些的至少一个的朝向(角度)。其结果，由于接收光的光量变化，因此流体测定装置1能够调整接收光的光量以使得可检测第1光Lrl的频率与第2光Lr2的频率的差。另外，所谓旋转机构，只要是实现旋转运动的至少一部分的部件即可。也就是说，旋转机构可以实现一圈的旋转运动，也可以实现半圈或者1/4圈等的旋转运动。此外，旋转并不限定于一个方向。也就是说，旋转机构可以实现360度的旋转运动。
图9是表示在一实施方式所涉及的流体测定装置1可调整第1发光部61、第2发光部62、光接收部64以及流路70的至少一个的朝向(角度)的调整部18的图。图9中，由虚线表示将第1发光部61、传感器部60(第2发光部62以及光接收部64)以及流路70分别与调整部18连接的控制线。此外，图9中，假定在通过控制线而与调整部18连接的第1发光部61、第2发光部62、光接收部64以及流路70的至少一个，设置可通过马达等而进行运动的旋转机构。
调整部18通过控制线而与第1发光部61、第2发光部62、光接收部64、以及流路70的至少一个连接，从而驱动在这些的至少一个所设置的旋转机构。根据这种结构，在一实施方式所涉及的流体测定装置1中，调整部18可以调整第1发光部61、第2发光部62、光接收部64以及流路70的至少一个的朝向(角度)。
具体而言，能够通过变更例如光接收部64的朝向(角度)，来变更从一个方向入射的光的立体角。例如，在光接收部64接收从一个方向照射的光时，如果光接收部64的接收面与光的行进方向垂直，则光接收部64的接收面接收的光的立体角最大。该情况下，假定光接收部64的接收面接收的光的量接近于最大。另一方面，例如，在光接收部64接收从一个方向照射的光时，如果光接收部64的接收面与光的行进方向不垂直，则光接收部64的接收面接收的光的立体角较小。也就是说，光相对于光接收部64的接收面从倾斜方向入射，从而光接收部64的接收面接收的光的立体角较小。该情况下，随着增大光相对于光接收部64的接收面的入射角，能够减小光接收部64的接收面接收的光的立体角。该情况下，也能够减小接收光的光量。
这样，一实施方式中，调整部18可以调整从第1发光部61照射并被光接收部64接收的光的相对于该光接收部64的入射角(入射角1)。此外，一实施方式中，调整部18可以调整从第2发光部62照射并被光接收部64接收的光的相对于该光接收部64的入射角(入射角2)。在此，调整部18可以调整入射角1以及入射角2的至少一方。
另外，旋转机构并不限定于电动的部件。例如，第1发光部61、第2发光部62、光接收部64以及流路70的至少一个可以具备通过手动可变更朝向(角度)的旋转机构。
这样，在一实施方式中，调整部18可以调整从第1发光部61以及第2发光部62的至少一方照射并被光接收部64接收的光的光量。由此，调整部18能够检测第1光Lrl的频率与第2光Lr2的频率的差。
接下来，说明在一实施方式所涉及的流体测定装置1中，水这种的透明液体即流体A在流路70流动的情况下的测定。
在一实施方式所涉及的流体测定装置1中，还假定流体A在流路70流动时在光接收部64中无法良好地检测流体A的流动状态的情况。例如，认为在流体A在流路70中流过的方向与第1发光部61照射光的方向正交的这种情况下，从第1发光部61照射的光透射流体A时的多普勒偏移较小。这种的情况下，担心通过第1发光部61以及光接收部64的结构无法以充分的灵敏度检测多普勒偏移。
因此，在一实施方式所涉及的流体测定装置1中，可以设为流体A在流路70中流过的方向与第1发光部61照射光的方向不正交。例如，在图1以及图2中，从第1发光部61照射的光相对于流路70以约45度的角度透射流体A。也就是说，一实施方式中，第1发光部61可以照射具有与流A的流动方向平行的方向分量的光。在此，第1发光部61照射的光的、与流体A的流动方向平行的方向并不限定于与流体A流过的方向相同的方向，也可以是与流体A流过的方向相反的方向。
根据这种配置，认为能够增大从第1发光部61照射的光透射流体A时的多普勒偏移。因此，根据这种配置，在一实施方式所涉及的流体测定装置1中，由于能够提高测定灵敏度，因此能够提高实用性。
在此，在变更从第1发光部61照射的光的相对于流路70的方向时，如上述那样，可以在第1发光部61以及/或者流路70具备适当的位移机构以及/或者旋转机构。在此，位移机构以及/或者旋转机构可以是自动，也可以是手动。
进而，在该情况下，可以利用在光接收部64以及/或者流路70所设置的位移机构以及/或者旋转机构等，调整光接收部64的信号输出。例如，在变更第1发光部61的方向的情况下，可以根据被变更的第1发光部61的方向来调整第1发光部61的发光强度、位置以及朝向(角度)的至少任意一个。此外，例如在变更第1发光部61的方向的情况下，可以根据被变更的第1发光部61的方向来调整光接收部64的发光灵敏度、位置以及朝向(角度)的至少任意一个。
这样，在一实施方式中，调整部18可以调整从第1发光部61照射的光的相对于流路70的入射角、以及从第2发光部62照射的光的相对于流路70的入射角的至少一方。
基于各附图以及实施例对本公开进行了说明，但是需要注意本领域技术人员容易基于本公开进行各种的变形或者修正。因此，应该注意这些的变形或者修正包含在本公开的范围中。例如，各功能部中包含的功能等能够重配置以使得在逻辑上不矛盾。多个功能部等可以组合为一个、或者被分割。上述的本公开所涉及的各实施方式并不限定于忠实地按分别说明的各实施方式来实施，可适当组合各特征、或者省略一部分。
例如，图1以及图9中表示传感器部60包含第2发光部62以及光接收部64，第1发光部61被单独设置的例子。但是，第1发光部61、第2发光部62以及光接收部64的结构并不限定于图1以及图9所示的例子，可以设为各种的结构。例如，第1发光部61、第2发光部62以及光接收部64可以分别单独地设置。此外，也可以第1发光部61、第2发光部62以及光接收部64构成一并包含在一个封装中传感器部。此外，也可以设为在流路的至少一部分或者流路的外部设置反射镜的结构，以使得反射透射光。据此，流体测定装置1可接收透射光的反射光来进行流量的测定。该情况下，接收光的光路长变长的结果，也可实现更为合适的测定。此外，流体测定装置1未必需要第1发光部61以及第2发光部62这两个不同的发光部。也就是说，能够将传感器部设为更为简单的结构。
例如，如图10所述，通过使用两个将发光部以及光接收部包含在一个封装的传感器部，从而能够简单地进行基于一实施方式所涉及的流体测定装置1的测定。
在图10所示的例子中，第1传感器部60A构成为包含第1发光部61以及第1光接收部63。此外，第2传感器部60B构成为包含第2发光部62以及第2光接收部64。在这种结构中，例如第1传感器部60A中包含的第1光接收部63接收从第1发光部61照射并被流路70散射的光的至少一部分。进而，第1光接收部63还接收从第2发光部62照射并透射了流路70中流过的流体A的光的至少一部分。因此，流体A即便是例如水这种的透明液体，也能够适当且精度良好地测定流动状态。因此，能够提供方便性高的流体测定装置。此外，能够准备两个包含发光部以及光接收部的传感器部，仅通过使它们彼此不同地对置，从而可简单地构成一实施方式所涉及的流体测定装置1中的传感器部。
此外，上述的实施方式并不限定于作为流体测定装置1的实施。例如，上述的实施方式也可以作为流体测定装置1中被执行的这种流体测定方法、以及使控制流体测定装置1的这种装置的计算机所执行的程序来实施。
一实施方式所涉及的流体测定方法具备：对包含流体的被照射物照射光的步骤；接收通过透射流体而频率发生了偏移的第1接收光的步骤；以及基于第1接收光来推定流体的流动状态的步骤。
一实施方式所涉及的程序使计算机执行如下步骤：从第1发光部向包含流体的被照射物照射光的第1发光步骤；使光接收部接收从第1发光部照射并透射流体而频率发生了偏移的第1接收光的步骤；以及使推定部基于第1接收光来推定流体的流动状态的推定步骤。
符号说明
1 流体测定装置
10 控制部
12 生成部
16 推定部
18 调整部
20 存储部
30 通信部
40 显示部
50 驱动部
60 传感器部
61 第1发光部
62 第2发光部
64 光接收部
70 流路。

Claims (16)

1.一种流体测定装置，具备：
第1发光部，对包含流体的被照射物照射光；
光接收部，接收从所述第1发光部照射并透射所述流体从而频率发生了偏移的第1接收光；以及
推定部，基于所述第1接收光来推定所述流体的流动状态。
2.根据权利要求1所述的流体测定装置，其中，
所述流体测定装置还具备：第2发光部，对所述被照射物照射光，
所述光接收部接收从第2发光部照射而频率未发生偏移的第2接收光，
所述推定部基于所述第1接收光的频率与所述第2接收光的频率的差来推定所述流体的流动状态。
3.根据权利要求2所述的流体测定装置，其中，
所述被照射物包含所述流体流过的流路，
在流体流过所述流路的方向进行俯视时，所述第2发光部相对于所述流路而定位于所述第1发光部的相反的一侧。
4.根据权利要求3所述的流体测定装置，其中，
所述光接收部接收从所述第2发光部照射并被所述流路散射的散射光、以及所述第1接收光，
所述推定部基于所述第1接收光的频率与所述散射光的频率的差，来推定所述流体的流动状态。
5.根据权利要求2至4的任意一项所述的流体测定装置，其中，
所述流体测定装置还具备：调整部，能够调整所述光接收部接收的光的光量，
所述调整部能够调整从所述第1发光部照射并被所述光接收部接收的光的光量、以及从所述第2发光部照射并被所述光接收部接收的光的光量的至少一方。
6.根据权利要求5所述的流体测定装置，其中，
所述调整部能够调整从所述第1发光部照射的光的光量、以及从所述第2发光部照射的光的光量的至少一方。
7.根据权利要求5或6所述的流体测定装置，其中，
所述调整部能够调整所述第1发光部、所述第2发光部、所述光接收部以及所述流路的至少一个的位置。
8.根据权利要求5至7的任意一项所述的流体测定装置，其中，
所述调整部能够调整从所述第1发光部照射并被所述光接收部接收的光相对于所述光接收部的入射角、以及从所述第2发光部照射并被所述光接收部接收的光相对于所述光接收部的入射角的至少一方。
9.根据权利要求5至8的任意一项所述的流体测定装置，其中，
所述调整部能够调整从所述第1发光部照射的光相对于所述流路的入射角、以及从所述第2发光部照射的光相对于所述流路的入射角的至少一方。
10.根据权利要求1至9的任意一项所述的流体测定装置，其中，
所述第1发光部照射具有与所述流体的流动方向平行的方向分量的光。
11.根据权利要求1至10的任意一项所述的流体测定装置，其中，
所述流体的至少一部分具有透光性。
12.一种流体测定方法，具备：
对包含流体的被照射物照射光的步骤；
接收透射所述流体从而频率发生了偏移的第1接收光的步骤；以及
基于所述第1接收光来推定所述流体的流动状态的步骤。
13.根据权利要求12所述的流体测定方法，其中，
所述流体测定方法还具备：接收对所述被照射物照射而频率未发生偏移的第2接收光的步骤，
基于所述第1接收光的频率与所述第2接收光的频率的差来推定所述流体的流动状态。
14.根据权利要求13所述的流体测定方法，其中，
所述被照射物还包含流体流过的流路，
所述第2接收光是被所述流路散射的散射光，
基于所述第1接收光的频率与所述散射光的频率的差来推定所述流体的流动状态。
15.根据权利要求13或14所述的流体测定方法，其中，
所述流体测定方法还包含：调整被照射的光的强度、以及被接收的光的强度的至少一方的步骤。
16.一种程序，使计算机执行如下步骤：
从第1发光部对包含流体的被照射物照射光的第1发光步骤；
使光接收部接收从所述第1发光部照射并透射所述流体从而频率发生了偏移的第1接收光的步骤；以及
使推定部基于所述第1接收光来推定所述流体的流动状态的推定步骤。
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