JP2000055781A - 流れを可視化する方法及び装置 - Google Patents
流れを可視化する方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 観察・解析しようとする流れの可視化を可能
とすると共に、噴流燃焼の際におけるエントレインメン
ト分子のように、流れの測定場に存在する分子の組成を
特定する事が出来る流れを可視化する方法及び装置の提
供。 【解決手段】 トレーサ供給機構（１６、１７、１８）
によりトレーサを測定場中に供給し、第１のレーザ照射
機構（１１、１３）によりレーザ誘起蛍光を発するため
第１のレーザ光を測定場（ＬＳ）に照射し、観察手段
（１９）によりトレーサがレーザ誘起蛍光を発すること
により可視化された流れ（Ｊ）を観察し、第２のレーザ
照射機構（１２）によりラマン散乱光を発するため第２
のレーザ光を測定場に照射し、分析手段（２０）により
ラマン散乱光が発生した測定場（１５）を観察し、ラマ
ン散乱光を分析する事により測定場に存在する分子の組
成を特定する。
とすると共に、噴流燃焼の際におけるエントレインメン
ト分子のように、流れの測定場に存在する分子の組成を
特定する事が出来る流れを可視化する方法及び装置の提
供。 【解決手段】 トレーサ供給機構（１６、１７、１８）
によりトレーサを測定場中に供給し、第１のレーザ照射
機構（１１、１３）によりレーザ誘起蛍光を発するため
第１のレーザ光を測定場（ＬＳ）に照射し、観察手段
（１９）によりトレーサがレーザ誘起蛍光を発すること
により可視化された流れ（Ｊ）を観察し、第２のレーザ
照射機構（１２）によりラマン散乱光を発するため第２
のレーザ光を測定場に照射し、分析手段（２０）により
ラマン散乱光が発生した測定場（１５）を観察し、ラマ
ン散乱光を分析する事により測定場に存在する分子の組
成を特定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種流れを可視化
して、その挙動等を観察、研究するための流れを可視化
する方法及び装置の改良に関する。
して、その挙動等を観察、研究するための流れを可視化
する方法及び装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】流れを可視化する従来の技術が、図３で
示されている。図３において、レーザ１からパルス状に
射出されたレーザー光ＬＯは、レンズ群２においてシー
ト状に整形されて、測定場３に入射される。この測定場
３には、一酸化窒素（ＮＯ）のボンベ６に接続されたチ
ューブ４の一端４Ｅが位置しており、チューブ４にＯＮ
−ＯＦＦ弁として作用する電磁弁５が介装されている。
示されている。図３において、レーザ１からパルス状に
射出されたレーザー光ＬＯは、レンズ群２においてシー
ト状に整形されて、測定場３に入射される。この測定場
３には、一酸化窒素（ＮＯ）のボンベ６に接続されたチ
ューブ４の一端４Ｅが位置しており、チューブ４にＯＮ
−ＯＦＦ弁として作用する電磁弁５が介装されている。
【０００３】「燃焼の科学と技術」（１９９６年）第１
１６−１１７巻（Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃ
ｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（１９９６） Ｖｏ
ｌｓ．１１６−１１７）の第５４１頁から第５６６頁に
発表の論文「燃焼システムの設計及び最適化のためのレ
ーザを用いた非接触診断ツール（Ｎｅｗ Ｎｏｎｉｎｔ
ｒｕｓｉｖｅ Ｌａｓｅｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔ
ｏｏｌｓ ｆｏｒ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍ
ｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｌｙ Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ
ｓ）」（Ａ．Ｌｕｃｚａｋ、 Ｖ．Ｂｅｕｓｈａｕｓｅ
ｎ、 Ｓ．Ｅｉｓｅｎｂｅｒｇ、 Ｍ．Ｋｎａｐｐ、
Ｈ．Ｓｃｈｌｕｅｔｅｒ、 Ｐ．Ａｎｄｒｅｓｅｎ、
Ｍ．Ｍａｌｏｂａｂｉｃ、 Ａ．Ｓｃｈｍｉｄｔ）にお
いて開示されているように、一酸化窒素は、レーザー光
が照射されるとレーザ誘起蛍光を発し（紫外発光）、そ
のレーザ誘起蛍光は紫外域に感度を有するカメラでとら
えることにより、視認可能である。従って、可視化して
観察するべき流れに一酸化窒素を混入してレーザー光を
照射すれば、レーザ誘起蛍光によってトレーサとして作
用し、それをカメラ７により撮影すれば、流れの可視化
が実現するのである。そして、一酸化窒素をトレーサと
して有効にレーザ誘起蛍光を発生せしめるため、電磁弁
５のＯＮ−ＯＦＦのタイミングは、レーザ１から射出或
いは照射されるパルスレーザの射出（照射）タイミング
に同期するように制御されている。
１６−１１７巻（Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃ
ｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（１９９６） Ｖｏ
ｌｓ．１１６−１１７）の第５４１頁から第５６６頁に
発表の論文「燃焼システムの設計及び最適化のためのレ
ーザを用いた非接触診断ツール（Ｎｅｗ Ｎｏｎｉｎｔ
ｒｕｓｉｖｅ Ｌａｓｅｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔ
ｏｏｌｓ ｆｏｒ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍ
ｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｌｙ Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ
ｓ）」（Ａ．Ｌｕｃｚａｋ、 Ｖ．Ｂｅｕｓｈａｕｓｅ
ｎ、 Ｓ．Ｅｉｓｅｎｂｅｒｇ、 Ｍ．Ｋｎａｐｐ、
Ｈ．Ｓｃｈｌｕｅｔｅｒ、 Ｐ．Ａｎｄｒｅｓｅｎ、
Ｍ．Ｍａｌｏｂａｂｉｃ、 Ａ．Ｓｃｈｍｉｄｔ）にお
いて開示されているように、一酸化窒素は、レーザー光
が照射されるとレーザ誘起蛍光を発し（紫外発光）、そ
のレーザ誘起蛍光は紫外域に感度を有するカメラでとら
えることにより、視認可能である。従って、可視化して
観察するべき流れに一酸化窒素を混入してレーザー光を
照射すれば、レーザ誘起蛍光によってトレーサとして作
用し、それをカメラ７により撮影すれば、流れの可視化
が実現するのである。そして、一酸化窒素をトレーサと
して有効にレーザ誘起蛍光を発生せしめるため、電磁弁
５のＯＮ−ＯＦＦのタイミングは、レーザ１から射出或
いは照射されるパルスレーザの射出（照射）タイミング
に同期するように制御されている。
【０００４】測定場３には噴射口８が設けられており、
ここから可視化するべき流れである噴流Ｊが噴射され
る。そして、例えば内燃機関の燃料噴射装置の実験等が
行われる。
ここから可視化するべき流れである噴流Ｊが噴射され
る。そして、例えば内燃機関の燃料噴射装置の実験等が
行われる。
【０００５】ここで、図３で示すような実験設備で観察
・解析される噴流燃焼のような場では、周囲から噴流Ｊ
に取り込まれる流れが燃焼の性状を大きく左右する重要
な因子となる。特に、周囲から噴流Ｊに取り込まれる分
子（エントレインメント分子）の組成（例えば酸素、二
酸化炭素、水蒸気等）は、燃焼の性状に対して非常に大
きな影響を与える事が良く知られている。そのため、測
定場３において、エントレインメント分子の組成を特定
する事が従来から望まれてきた。そして、従来技術にお
いては、図３で示すような設備の測定場３において、周
囲から噴流Ｊに取り込まれる流れの観察は、可視化によ
って可能である。
・解析される噴流燃焼のような場では、周囲から噴流Ｊ
に取り込まれる流れが燃焼の性状を大きく左右する重要
な因子となる。特に、周囲から噴流Ｊに取り込まれる分
子（エントレインメント分子）の組成（例えば酸素、二
酸化炭素、水蒸気等）は、燃焼の性状に対して非常に大
きな影響を与える事が良く知られている。そのため、測
定場３において、エントレインメント分子の組成を特定
する事が従来から望まれてきた。そして、従来技術にお
いては、図３で示すような設備の測定場３において、周
囲から噴流Ｊに取り込まれる流れの観察は、可視化によ
って可能である。
【０００６】しかし、エントレインメント分子の組成の
特定は、図３で示すような従来技術では不可能であっ
た。
特定は、図３で示すような従来技術では不可能であっ
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな従来技術に鑑みて提案されたものであり、観察・解
析しようとする流れの可視化を可能とすると共に、噴流
燃焼の際におけるエントレインメント分子のように、流
れの測定場に存在する分子の組成を特定する事が出来る
流れを可視化する方法及び装置の提供を目的としてい
る。
うな従来技術に鑑みて提案されたものであり、観察・解
析しようとする流れの可視化を可能とすると共に、噴流
燃焼の際におけるエントレインメント分子のように、流
れの測定場に存在する分子の組成を特定する事が出来る
流れを可視化する方法及び装置の提供を目的としてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の流れを可視化す
る方法は、トレーサを測定場中に供給する工程と、レー
ザ誘起蛍光を発生させる第１のレーザ光を測定場に照射
する工程と、トレーサがレーザ誘起蛍光を発することに
より可視化された流れを観察する工程と、ラマン散乱光
を発生させる第２のレーザ光を測定場に照射する工程
と、ラマン散乱光が発生した測定場を観察しラマン散乱
光を分析する事により測定場に存在する分子の組成を特
定する工程、とを有することを特徴としている。
る方法は、トレーサを測定場中に供給する工程と、レー
ザ誘起蛍光を発生させる第１のレーザ光を測定場に照射
する工程と、トレーサがレーザ誘起蛍光を発することに
より可視化された流れを観察する工程と、ラマン散乱光
を発生させる第２のレーザ光を測定場に照射する工程
と、ラマン散乱光が発生した測定場を観察しラマン散乱
光を分析する事により測定場に存在する分子の組成を特
定する工程、とを有することを特徴としている。
【０００９】また本発明の流れを可視化する装置は、ト
レーサを測定場中に供給するトレーサ供給機構と、レー
ザ誘起蛍光を発するため第１のレーザ光を測定場に照射
する第１のレーザ照射機構と、トレーサがレーザ誘起蛍
光を発することにより可視化された流れを観察する観察
手段と、ラマン散乱光を発するため第２のレーザ光を測
定場に照射する第２のレーザ照射機構と、ラマン散乱光
が発生した測定場を観察しラマン散乱光を分析する事に
より測定場に存在する分子の組成を特定する分析手段、
とを有することを特徴としている。
レーサを測定場中に供給するトレーサ供給機構と、レー
ザ誘起蛍光を発するため第１のレーザ光を測定場に照射
する第１のレーザ照射機構と、トレーサがレーザ誘起蛍
光を発することにより可視化された流れを観察する観察
手段と、ラマン散乱光を発するため第２のレーザ光を測
定場に照射する第２のレーザ照射機構と、ラマン散乱光
が発生した測定場を観察しラマン散乱光を分析する事に
より測定場に存在する分子の組成を特定する分析手段、
とを有することを特徴としている。
【００１０】本発明の実施に際して、トレーサとして
は、例えば一酸化窒素が好ましい。
は、例えば一酸化窒素が好ましい。
【００１１】かかる構成を有する本発明によれば、ラマ
ん散乱光を分析手段により分光及び分析して、従来公知
の手法を用いて測定場或いは流れの場に存在する分子、
例えばエントレインメント分子の組成を特定する事が出
来る。
ん散乱光を分析手段により分光及び分析して、従来公知
の手法を用いて測定場或いは流れの場に存在する分子、
例えばエントレインメント分子の組成を特定する事が出
来る。
【００１２】ここで、ラマン散乱光は微弱であり、レー
ザ誘起蛍光の方がはるかに強度が高い。そのため、ラマ
ン散乱光の観察時にはレーザ誘起蛍光が存在すると、ラ
マン分散光の解析により分子組成を特定する事が不可能
である。これに対して本発明では、第２のレーザ光の波
長を、ラマン散乱光は生じるがレーザ誘起蛍光は発しな
いような波長に選択する事が可能である。それと共に、
レーザ誘起蛍光発生用の第１の（シート状に整形され
た）レーザ光と、ラマン散乱光発生用の第２のレーザ光
とは、同時に照射される事が無いように、照射タイミン
グに必ずタイムラグを設ければ良い。これにより、微弱
なラマン散乱光が、強力なレーザ誘起蛍光によって計測
不能となる事態を防止している。
ザ誘起蛍光の方がはるかに強度が高い。そのため、ラマ
ン散乱光の観察時にはレーザ誘起蛍光が存在すると、ラ
マン分散光の解析により分子組成を特定する事が不可能
である。これに対して本発明では、第２のレーザ光の波
長を、ラマン散乱光は生じるがレーザ誘起蛍光は発しな
いような波長に選択する事が可能である。それと共に、
レーザ誘起蛍光発生用の第１の（シート状に整形され
た）レーザ光と、ラマン散乱光発生用の第２のレーザ光
とは、同時に照射される事が無いように、照射タイミン
グに必ずタイムラグを設ければ良い。これにより、微弱
なラマン散乱光が、強力なレーザ誘起蛍光によって計測
不能となる事態を防止している。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態に付いて説明する。図１は本発明の実施形態にか
かる流れを可視化する装置を示している。図１におい
て、全体を符号１０で示す本発明の第１実施形態にかか
る流れを可視化する装置は、レーザ誘起蛍光を発するた
めパルス状にレーザー光ＬＯを射出する第１のレーザ１
１と、ラマン散乱光を発するためのレーザー光ＬＲを射
出する第２のレーザ１２と、（レーザ誘起蛍光発生用
の）第１のレーザ１１から射出されたレーザー光ＬＯを
シート状のパルスレーザー光ＬＳに整形するためのレン
ズ群１３とを備えている。レンズ群１３によりシート状
に整形されたレーザー光ＬＳは、噴射口１４からの噴流
燃焼を観察・測定するための測定場１５に入射される。
施形態に付いて説明する。図１は本発明の実施形態にか
かる流れを可視化する装置を示している。図１におい
て、全体を符号１０で示す本発明の第１実施形態にかか
る流れを可視化する装置は、レーザ誘起蛍光を発するた
めパルス状にレーザー光ＬＯを射出する第１のレーザ１
１と、ラマン散乱光を発するためのレーザー光ＬＲを射
出する第２のレーザ１２と、（レーザ誘起蛍光発生用
の）第１のレーザ１１から射出されたレーザー光ＬＯを
シート状のパルスレーザー光ＬＳに整形するためのレン
ズ群１３とを備えている。レンズ群１３によりシート状
に整形されたレーザー光ＬＳは、噴射口１４からの噴流
燃焼を観察・測定するための測定場１５に入射される。
【００１４】また前記装置１０は、トレーサである一酸
化窒素（ＮＯ）のボンベ１８を有しており、ボンベ１８
はチューブ１６（トレーサである一酸化窒素を測定場１
５に供給するトレーサ供給通路）と接続している。この
チューブ１６は、その先端が測定場１５に位置してお
り、該先端とボンベ１８との間の領域にＯＮ−ＯＦＦ弁
として作用する電磁弁１７が介装されている。ここで、
第１のレーザ１１、レンズ群１３は、「レーザ誘起蛍光
を発するため第１のレーザ光を照射する第１のレーザ照
射機構」を構成し、チューブ１６、電磁弁１７、一酸化
窒素ボンベ１８は「トレーサを測定場中に供給するトレ
ーサ供給機構」を構成する。そして、第２のレーザ１２
は「ラマン散乱光を発するため第２のレーザ光を測定場
に照射する第２のレーザ照射機構」を構成する。
化窒素（ＮＯ）のボンベ１８を有しており、ボンベ１８
はチューブ１６（トレーサである一酸化窒素を測定場１
５に供給するトレーサ供給通路）と接続している。この
チューブ１６は、その先端が測定場１５に位置してお
り、該先端とボンベ１８との間の領域にＯＮ−ＯＦＦ弁
として作用する電磁弁１７が介装されている。ここで、
第１のレーザ１１、レンズ群１３は、「レーザ誘起蛍光
を発するため第１のレーザ光を照射する第１のレーザ照
射機構」を構成し、チューブ１６、電磁弁１７、一酸化
窒素ボンベ１８は「トレーサを測定場中に供給するトレ
ーサ供給機構」を構成する。そして、第２のレーザ１２
は「ラマン散乱光を発するため第２のレーザ光を測定場
に照射する第２のレーザ照射機構」を構成する。
【００１５】一酸化窒素は、前述した通りレーザ誘起蛍
光を発して所謂トレーサととして作用する。また、電磁
弁１５のＯＮ−ＯＦＦのタイミングは、第１のレーザ１
１から射出或いは照射されるパルスレーザの射出（照
射）タイミングに同期するように制御される。図１にお
いて、符号１９は、シート状レーザー光ＬＳが照射され
て、トレーサである一酸化窒素がレーザ誘起蛍光を発光
した状態を記録するためのカメラ（紫外域に感度を有す
るカメラ：トレーサがレーザ誘起蛍光を発することによ
り可視化された流れを観察する観察手段）を示してい
る。そして、符号２０は、第２のレーザＬＲが照射され
てラマン散乱光を発光した際に、それを検出して分子組
成の特定を行うための分析装置であり、ラマン散乱光を
選り分ける分光器と検出器とを合成したような構造とな
っている。そして分析装置２０は、「ラマン散乱光が発
生した測定場を観察しラマン散乱光を分析する事により
測定場に存在する分子の組成を特定する分析手段」を構
成する。
光を発して所謂トレーサととして作用する。また、電磁
弁１５のＯＮ−ＯＦＦのタイミングは、第１のレーザ１
１から射出或いは照射されるパルスレーザの射出（照
射）タイミングに同期するように制御される。図１にお
いて、符号１９は、シート状レーザー光ＬＳが照射され
て、トレーサである一酸化窒素がレーザ誘起蛍光を発光
した状態を記録するためのカメラ（紫外域に感度を有す
るカメラ：トレーサがレーザ誘起蛍光を発することによ
り可視化された流れを観察する観察手段）を示してい
る。そして、符号２０は、第２のレーザＬＲが照射され
てラマン散乱光を発光した際に、それを検出して分子組
成の特定を行うための分析装置であり、ラマン散乱光を
選り分ける分光器と検出器とを合成したような構造とな
っている。そして分析装置２０は、「ラマン散乱光が発
生した測定場を観察しラマン散乱光を分析する事により
測定場に存在する分子の組成を特定する分析手段」を構
成する。
【００１６】分析装置２０は、レンズ、分光器（例え
ば、ＣＨＲＯＭＥＸ Ｉｎｃ．製の商品名「２５０ｉ
ｓ」）、イメージインテンシファイア付ＣＣＤカメラ
（例えば、ＬＡＶＩＳＩＯＮ ＧｍｂＨ製の商品名「Ｆ
ＬＡＭＥＳＴＡＲ ＩＩ」）、イメージインテンシファ
イアコントローラ（例えば、ＰＣＯ社製の商品名「ＤＩ
ＤＥＣ」）、データ取り込みコンピュータ（例えば、Ｃ
ＯＭＰＡＱ社製の商品名「ＰＲＯＳＩＧＮＩＡ）、デー
タ取り込みソフトウェア（例えば、ＬＡＶＩＳＩＯＮＧ
ｍｂＨ製の商品名「ＳＬＯＷＳＣＡＮ ３．１」）、デ
ータ表示モニタ（例えば、ＮＥＣ製の商品名「Ｍｕｌｔ
ｉ Ｓｙｎｃ ５ＦＧｅ」）を含んで構成されているの
が好ましい。また、その他の器材については、レーザ光
線を用いた市販の解析システム（例えば、ＬＡＶＩＳＩ
ＯＮ ＧｍｂＨ製の商品名「レーザー燃焼解析システ
ム」）、或いはそれをアレンジしたもの、を使用する事
が可能である。
ば、ＣＨＲＯＭＥＸ Ｉｎｃ．製の商品名「２５０ｉ
ｓ」）、イメージインテンシファイア付ＣＣＤカメラ
（例えば、ＬＡＶＩＳＩＯＮ ＧｍｂＨ製の商品名「Ｆ
ＬＡＭＥＳＴＡＲ ＩＩ」）、イメージインテンシファ
イアコントローラ（例えば、ＰＣＯ社製の商品名「ＤＩ
ＤＥＣ」）、データ取り込みコンピュータ（例えば、Ｃ
ＯＭＰＡＱ社製の商品名「ＰＲＯＳＩＧＮＩＡ）、デー
タ取り込みソフトウェア（例えば、ＬＡＶＩＳＩＯＮＧ
ｍｂＨ製の商品名「ＳＬＯＷＳＣＡＮ ３．１」）、デ
ータ表示モニタ（例えば、ＮＥＣ製の商品名「Ｍｕｌｔ
ｉ Ｓｙｎｃ ５ＦＧｅ」）を含んで構成されているの
が好ましい。また、その他の器材については、レーザ光
線を用いた市販の解析システム（例えば、ＬＡＶＩＳＩ
ＯＮ ＧｍｂＨ製の商品名「レーザー燃焼解析システ
ム」）、或いはそれをアレンジしたもの、を使用する事
が可能である。
【００１７】ここで、チューブ１６の先端（測定場側の
先端）には、「圧力損失が高く以って流速を減速せしめ
る構造」２１が取り付けられている。ボンベ１８から供
給された一酸化窒素は、電磁弁１７が「開（或いはＯ
Ｎ）」状態となった時にチューブ１６の先端から測定場
１５内へ噴出するが、ボンベ１８内の圧力により一酸化
窒素に付加されたヘッドは「圧力損失が高く以って流速
を減速せしめる構造」２１を通過する際に圧力損失によ
り消失する。そのため、測定場１５内に供給された一酸
化窒素（図１中、符号ＧＬで示す）は、それ自体は殆ど
流速を有しておらず、可視化して測定するべき流れ（図
２において、流線ｔを持つ噴流Ｊ）が、一酸化窒素の噴
出により撹乱される事が防止される。
先端）には、「圧力損失が高く以って流速を減速せしめ
る構造」２１が取り付けられている。ボンベ１８から供
給された一酸化窒素は、電磁弁１７が「開（或いはＯ
Ｎ）」状態となった時にチューブ１６の先端から測定場
１５内へ噴出するが、ボンベ１８内の圧力により一酸化
窒素に付加されたヘッドは「圧力損失が高く以って流速
を減速せしめる構造」２１を通過する際に圧力損失によ
り消失する。そのため、測定場１５内に供給された一酸
化窒素（図１中、符号ＧＬで示す）は、それ自体は殆ど
流速を有しておらず、可視化して測定するべき流れ（図
２において、流線ｔを持つ噴流Ｊ）が、一酸化窒素の噴
出により撹乱される事が防止される。
【００１８】次に、図２をも参照して、図１で示す実施
形態による流れの可視化及び分子組成特定の態様を説明
する。先ず、第１のレーザ１１からレーザ光ＬＯを照射
し、レンズ群１３によりシート状に整形して、シート状
のレーザ光ＬＳとして測定場１５へ照射する（図２のス
テップＳ１）。それと同期して、電磁弁１７を「開」状
態にして、トレーサである一酸化窒素を供給場１５へ供
給する。この際に、前述した通り、一酸化窒素は「圧力
損失が高く以って流速を減速せしめる構造」２１を通過
する際にヘッドを失い、殆ど流速を有していない状態で
測定場１５内に流入する。この一酸化窒素にシート状の
レーザ光ＬＳに照射すればレーザ誘起蛍光を発し、流れ
の可視化が可能となる。
形態による流れの可視化及び分子組成特定の態様を説明
する。先ず、第１のレーザ１１からレーザ光ＬＯを照射
し、レンズ群１３によりシート状に整形して、シート状
のレーザ光ＬＳとして測定場１５へ照射する（図２のス
テップＳ１）。それと同期して、電磁弁１７を「開」状
態にして、トレーサである一酸化窒素を供給場１５へ供
給する。この際に、前述した通り、一酸化窒素は「圧力
損失が高く以って流速を減速せしめる構造」２１を通過
する際にヘッドを失い、殆ど流速を有していない状態で
測定場１５内に流入する。この一酸化窒素にシート状の
レーザ光ＬＳに照射すればレーザ誘起蛍光を発し、流れ
の可視化が可能となる。
【００１９】ここで、レーザ誘起蛍光を発した状態で測
定場１５をカメラ１９で撮影（ステップＳ２）すること
により、可視化された流れ（噴流Ｊ）の写真或いはデー
タが得られる。この写真或いはデータを解析すれば、噴
流Ｊが解析される。写真或いはデータの解析の手法につ
いては、従来公知の手法をそのまま用いるので、本明細
書においては説明を省略する。なお、シート状のレーザ
光ＬＳの照射時間は、約１０ｎｓｅｃである。
定場１５をカメラ１９で撮影（ステップＳ２）すること
により、可視化された流れ（噴流Ｊ）の写真或いはデー
タが得られる。この写真或いはデータを解析すれば、噴
流Ｊが解析される。写真或いはデータの解析の手法につ
いては、従来公知の手法をそのまま用いるので、本明細
書においては説明を省略する。なお、シート状のレーザ
光ＬＳの照射時間は、約１０ｎｓｅｃである。
【００２０】第１のレーザ１１の照射が終了したならば
（ステップＳ３）、第２のレーザ１２から、ラマン散乱
光発生用のレーザ光ＬＲを照射する（ステップＳ４）。
ここで、図示の実施形態において、第２のレーザ１２を
照射する機構には、シート状に整形するためのレンズ群
は設けられていない。シート状に整形するという事はレ
ーザ光ＬＲを拡げてしまうことを意味するが、ラマン散
乱光は微弱であるため、レーザ光ＬＲはスポットのまま
であるか或いはより絞り込むのが好ましいからである。
（ステップＳ３）、第２のレーザ１２から、ラマン散乱
光発生用のレーザ光ＬＲを照射する（ステップＳ４）。
ここで、図示の実施形態において、第２のレーザ１２を
照射する機構には、シート状に整形するためのレンズ群
は設けられていない。シート状に整形するという事はレ
ーザ光ＬＲを拡げてしまうことを意味するが、ラマン散
乱光は微弱であるため、レーザ光ＬＲはスポットのまま
であるか或いはより絞り込むのが好ましいからである。
【００２１】また、ラマン散乱光は微弱であり、レーザ
誘起蛍光の方がはるかに強度が高い。そのため、ラマン
散乱光の観察時にはレーザ誘起蛍光は存在する事は不適
当である。そのため、図示の実施形態では、レーザ光Ｌ
Ｒの波長は、ラマン散乱光は生じるがレーザ誘起蛍光は
発しないような波長に選択されている。それと共に、レ
ーザ誘起蛍光発生用の第１の（シート状に整形された）
レーザ光ＬＳと、ラマン散乱光発生用の第２のレーザ光
ＬＲとは、同時に照射される事が無いように、照射タイ
ミングに必ずタイムラグを設けている。これにより、微
弱なラマン散乱光が、強力なレーザ誘起蛍光によって計
測不能となる事態を防止している。
誘起蛍光の方がはるかに強度が高い。そのため、ラマン
散乱光の観察時にはレーザ誘起蛍光は存在する事は不適
当である。そのため、図示の実施形態では、レーザ光Ｌ
Ｒの波長は、ラマン散乱光は生じるがレーザ誘起蛍光は
発しないような波長に選択されている。それと共に、レ
ーザ誘起蛍光発生用の第１の（シート状に整形された）
レーザ光ＬＳと、ラマン散乱光発生用の第２のレーザ光
ＬＲとは、同時に照射される事が無いように、照射タイ
ミングに必ずタイムラグを設けている。これにより、微
弱なラマン散乱光が、強力なレーザ誘起蛍光によって計
測不能となる事態を防止している。
【００２２】第２のレーザ光ＬＲが照射され、測定場１
５内でラマン散乱光が発生したならば、それを分析装置
２０で検出する（ステップＳ５）。ここで、レーザ照射
時間は約１０ｎｓｅｃである。そして、第２のレーザ光
ＬＲの照射を終了（ステップＳ６）し、分析装置２０に
よる分析或いは分子組成の特定が行われ（ステップＳ
７）、それが完了したならば、噴流Ｊのエントレインメ
ントの分子組成が特定される。分光及び解析については
従来技術と同様であるので、説明を省略する。
５内でラマン散乱光が発生したならば、それを分析装置
２０で検出する（ステップＳ５）。ここで、レーザ照射
時間は約１０ｎｓｅｃである。そして、第２のレーザ光
ＬＲの照射を終了（ステップＳ６）し、分析装置２０に
よる分析或いは分子組成の特定が行われ（ステップＳ
７）、それが完了したならば、噴流Ｊのエントレインメ
ントの分子組成が特定される。分光及び解析については
従来技術と同様であるので、説明を省略する。
【００２３】以上のステップＳ１−Ｓ７を、計測或いは
観察作業が終了するまで繰り返すのである。
観察作業が終了するまで繰り返すのである。
【００２４】なお、図示の実施形態はあくまでも例示で
あり、本発明の技術的範囲を制限する趣旨のものではな
い事を付記する。
あり、本発明の技術的範囲を制限する趣旨のものではな
い事を付記する。
【００２５】
【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。 （１） 流れを可視化して測定することが出来ると共
に、その場に存在するエントレインメントの分子組成を
特定することが出来る。 （２） 微弱なラマン散乱光が、強力なレーザ誘起蛍光
により観察できなくなることが防止される。 （３） レーザ誘起蛍光による流れの可視化と、ラマン
散乱光による分子組成の特定とが、多少のタイムラグは
有るものの、概略同時に実施できる。 （４） 従来の流れの可視化装置に対して、大幅な改造
を施す必要が無いので、導入が容易である。
に、その場に存在するエントレインメントの分子組成を
特定することが出来る。 （２） 微弱なラマン散乱光が、強力なレーザ誘起蛍光
により観察できなくなることが防止される。 （３） レーザ誘起蛍光による流れの可視化と、ラマン
散乱光による分子組成の特定とが、多少のタイムラグは
有るものの、概略同時に実施できる。 （４） 従来の流れの可視化装置に対して、大幅な改造
を施す必要が無いので、導入が容易である。
【図１】本発明の第１実施形態のブロック図。
【図２】図１の実施形態の作用を説明するフローチャー
トを示す図。
トを示す図。
【図３】従来の流れを可視化する装置のブロック図。
１０…流れを可視化する装置 ＬＯ…第１のレーザー光 １、１１、１２…レーザ ＬＳ…シート状パルスレーザー光（第１のレーザ光：レ
ーザ誘起蛍光発生用） ＬＲ・・・ラマン散乱光発生用の第２のレーザ光 ２、１３…レンズ群 ３、１５…測定場 ４、１６…チューブ ５、１７…電磁弁 ６、１８…一酸化窒素ボンベ ７、１９…カメラ ８、１４・・・噴射口 ２０・・・分析装置 ２１…圧力損失が高く以って流速を減速せしめる構造
ーザ誘起蛍光発生用） ＬＲ・・・ラマン散乱光発生用の第２のレーザ光 ２、１３…レンズ群 ３、１５…測定場 ４、１６…チューブ ５、１７…電磁弁 ６、１８…一酸化窒素ボンベ ７、１９…カメラ ８、１４・・・噴射口 ２０・・・分析装置 ２１…圧力損失が高く以って流速を減速せしめる構造
Claims (2)
- 【請求項１】 トレーサを測定場中に供給する工程と、
レーザ誘起蛍光を発生させる第１のレーザ光を測定場に
照射する工程と、トレーサがレーザ誘起蛍光を発するこ
とにより可視化された流れを観察する工程と、ラマン散
乱光を発生させる第２のレーザ光を測定場に照射する工
程と、ラマン散乱光が発生した測定場を観察しラマン散
乱光を分析する事により測定場に存在する分子の組成を
特定する工程、とを有することを特徴とする流れを可視
化する方法。 - 【請求項２】 トレーサを測定場中に供給するトレーサ
供給機構と、レーザ誘起蛍光を発するため第１のレーザ
光を測定場に照射する第１のレーザ照射機構と、トレー
サがレーザ誘起蛍光を発することにより可視化された流
れを観察する観察手段と、ラマン散乱光を発するため第
２のレーザ光を測定場に照射する第２のレーザ照射機構
と、ラマン散乱光が発生した測定場を観察しラマン散乱
光を分析する事により測定場に存在する分子の組成を特
定する分析手段、とを有することを特徴とする流れを可
視化する装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10221984A JP2000055781A (ja) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | 流れを可視化する方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10221984A JP2000055781A (ja) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | 流れを可視化する方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000055781A true JP2000055781A (ja) | 2000-02-25 |
Family
ID=16775261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10221984A Pending JP2000055781A (ja) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | 流れを可視化する方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000055781A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101813553A (zh) * | 2010-04-13 | 2010-08-25 | 上海理工大学 | 一种气流组织可视化测试装置及方法 |
| JP2011022589A (ja) * | 2002-10-04 | 2011-02-03 | Board Of Trustees Of Michigan State Univ | 超短レーザパルスを使用したレーザシステム |
| US8208505B2 (en) | 2001-01-30 | 2012-06-26 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Laser system employing harmonic generation |
| US8265110B2 (en) | 2001-01-30 | 2012-09-11 | Board Of Trustees Operating Michigan State University | Laser and environmental monitoring method |
| US8300669B2 (en) | 2001-01-30 | 2012-10-30 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Control system and apparatus for use with ultra-fast laser |
| US8618470B2 (en) | 2005-11-30 | 2013-12-31 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Laser based identification of molecular characteristics |
| US8630322B2 (en) | 2010-03-01 | 2014-01-14 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Laser system for output manipulation |
| US8633437B2 (en) | 2005-02-14 | 2014-01-21 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Ultra-fast laser system |
| US8675699B2 (en) | 2009-01-23 | 2014-03-18 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Laser pulse synthesis system |
| US8861075B2 (en) | 2009-03-05 | 2014-10-14 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Laser amplification system |
| CN104266815A (zh) * | 2014-09-30 | 2015-01-07 | 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 高速列车转向架舱内流场状态测试装置及方法 |
-
1998
- 1998-08-05 JP JP10221984A patent/JP2000055781A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8208505B2 (en) | 2001-01-30 | 2012-06-26 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Laser system employing harmonic generation |
| US8208504B2 (en) | 2001-01-30 | 2012-06-26 | Board Of Trustees Operation Michigan State University | Laser pulse shaping system |
| US8265110B2 (en) | 2001-01-30 | 2012-09-11 | Board Of Trustees Operating Michigan State University | Laser and environmental monitoring method |
| US8300669B2 (en) | 2001-01-30 | 2012-10-30 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Control system and apparatus for use with ultra-fast laser |
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| US8633437B2 (en) | 2005-02-14 | 2014-01-21 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Ultra-fast laser system |
| US8618470B2 (en) | 2005-11-30 | 2013-12-31 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Laser based identification of molecular characteristics |
| US8675699B2 (en) | 2009-01-23 | 2014-03-18 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Laser pulse synthesis system |
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| CN104266815A (zh) * | 2014-09-30 | 2015-01-07 | 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 高速列车转向架舱内流场状态测试装置及方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040317 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040420 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040521 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041108 |