JP2000136962A - 光ファイバープローブによる気泡計測方法及び装置 - Google Patents
光ファイバープローブによる気泡計測方法及び装置Info
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 気体と液体あるいは気体、液体及び微小固体
粒子の混在する流動現象を装置内に有する全ての産業機
器に対して、その機器内における種々の気泡運動を高精
度に計測する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 ファイバー軸に垂直な方向に対して傾斜
している端面を有する光ファイバーを気泡検出用プロー
ブとして用い、該光ファイバー内を通して端面側に光を
供給し、被検体である気泡が該光ファイバーの端面を通
過する際の同端面で反射される光量の変化を計測し、そ
の計測結果に基づいて該気泡の並進速度、界面速度、気
泡弦長及び／又は気泡体積率を同時に求めることを特徴
とする光ファイバープローブによる気泡計測方法。
粒子の混在する流動現象を装置内に有する全ての産業機
器に対して、その機器内における種々の気泡運動を高精
度に計測する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 ファイバー軸に垂直な方向に対して傾斜
している端面を有する光ファイバーを気泡検出用プロー
ブとして用い、該光ファイバー内を通して端面側に光を
供給し、被検体である気泡が該光ファイバーの端面を通
過する際の同端面で反射される光量の変化を計測し、そ
の計測結果に基づいて該気泡の並進速度、界面速度、気
泡弦長及び／又は気泡体積率を同時に求めることを特徴
とする光ファイバープローブによる気泡計測方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラー蒸発管、
原子炉蒸発管、バイオリアクター、気液反応装置等の気
体と液体あるいは気体、液体及び微小固体粒子の混在す
る流動現象を装置内に有する全ての産業機器に対して、
その機器内における気泡の並進速度、界面速度、気泡弦
長及び気泡体積率を同時かつ高精度に計測する方法及び
装置に関するものである。
原子炉蒸発管、バイオリアクター、気液反応装置等の気
体と液体あるいは気体、液体及び微小固体粒子の混在す
る流動現象を装置内に有する全ての産業機器に対して、
その機器内における気泡の並進速度、界面速度、気泡弦
長及び気泡体積率を同時かつ高精度に計測する方法及び
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】気泡検出用プローブとして光ファイバー
を用いる従来の気泡計測方法は、（ａ）端面を垂直に切
り落とした光ファイバーを用いるか、（ｂ）端部をコー
ン状に形成した光ファイバーを用いるものであり、いず
れも気泡体積率のみを測定するものであった。また、
（ｃ）上記（ａ）及び（ｂ）の光ファイバーを複数本組
み合わせることにより、気泡の並進速度、気泡弦長及び
気泡体積率を同時に計測する方式、並びに（ｄ）複数の
電極を用いる電気抵抗法によって気泡の並進速度、気泡
弦長及び気泡体積率を同時に計測する方式もあった。し
かし、ただ１本の光ファイバープローブあるいは電気抵
抗プローブにより気泡界面速度、気泡並進速度、気泡弦
長及び気泡体積率を同時に計測し得る方法はなかった。
を用いる従来の気泡計測方法は、（ａ）端面を垂直に切
り落とした光ファイバーを用いるか、（ｂ）端部をコー
ン状に形成した光ファイバーを用いるものであり、いず
れも気泡体積率のみを測定するものであった。また、
（ｃ）上記（ａ）及び（ｂ）の光ファイバーを複数本組
み合わせることにより、気泡の並進速度、気泡弦長及び
気泡体積率を同時に計測する方式、並びに（ｄ）複数の
電極を用いる電気抵抗法によって気泡の並進速度、気泡
弦長及び気泡体積率を同時に計測する方式もあった。し
かし、ただ１本の光ファイバープローブあるいは電気抵
抗プローブにより気泡界面速度、気泡並進速度、気泡弦
長及び気泡体積率を同時に計測し得る方法はなかった。
【０００３】被検体である気泡が光ファイバーに接触す
ると気泡変形と運動方向の変化が発生するため、計測さ
れた気泡体積率あるいは気泡並進速度、気泡弦長にはこ
れらの影響が出現する。したがって、計測された気泡体
積率あるいは気泡並進速度、気泡弦長は正しい値とはな
らない。これを補正して正しい値を得るには、気泡界面
の移動速度を知る必要がある。しかし、上記（ａ）ない
し（ｄ）の方法においては、気泡界面の移動速度に関す
る情報が欠落するため、計測された気泡体積率あるいは
気泡並進速度、気泡弦長を補正し、正しい値を得ること
は不可能である。以上のように、上記従来の方式は、計
測精度上重大な欠陥を有していると判断せざるを得な
い。
ると気泡変形と運動方向の変化が発生するため、計測さ
れた気泡体積率あるいは気泡並進速度、気泡弦長にはこ
れらの影響が出現する。したがって、計測された気泡体
積率あるいは気泡並進速度、気泡弦長は正しい値とはな
らない。これを補正して正しい値を得るには、気泡界面
の移動速度を知る必要がある。しかし、上記（ａ）ない
し（ｄ）の方法においては、気泡界面の移動速度に関す
る情報が欠落するため、計測された気泡体積率あるいは
気泡並進速度、気泡弦長を補正し、正しい値を得ること
は不可能である。以上のように、上記従来の方式は、計
測精度上重大な欠陥を有していると判断せざるを得な
い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる技術的
課題は、気体と液体あるいは気体、液体及び微小固体粒
子の混在する流動現象を装置内に有する全ての産業機器
に対して、その機器内における種々の気泡運動を高精度
に計測する方法及び装置を提供することにある。また、
本発明の更に具体的な技術的課題は、気泡界面速度を計
測すると同時に、この気泡界面速度情報を気泡の並進速
度、気泡弦長及び気泡体積率の補正に利用して、気泡の
界面速度、並進速度、気泡弦長及び気泡体積率を単一の
気泡検出プローブにより同時かつ高精度に計測する簡単
で低コストな手段を得ることにある。
課題は、気体と液体あるいは気体、液体及び微小固体粒
子の混在する流動現象を装置内に有する全ての産業機器
に対して、その機器内における種々の気泡運動を高精度
に計測する方法及び装置を提供することにある。また、
本発明の更に具体的な技術的課題は、気泡界面速度を計
測すると同時に、この気泡界面速度情報を気泡の並進速
度、気泡弦長及び気泡体積率の補正に利用して、気泡の
界面速度、並進速度、気泡弦長及び気泡体積率を単一の
気泡検出プローブにより同時かつ高精度に計測する簡単
で低コストな手段を得ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに
至った。即ち、本発明によれば、ファイバー軸に垂直な
方向に対して傾斜している端面を有する光ファイバーを
気泡検出用プローブとして用い、該光ファイバー内を通
して端面側に光を供給し、被検体である気泡が該光ファ
イバーの端面を通過する際の同端面で反射される光量の
変化を計測し、その計測結果に基づいて該気泡の並進速
度、界面速度、気泡弦長及び／又は気泡体積率を同時に
求めることを特徴とする光ファイバープローブによる気
泡計測方法が提供される。
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに
至った。即ち、本発明によれば、ファイバー軸に垂直な
方向に対して傾斜している端面を有する光ファイバーを
気泡検出用プローブとして用い、該光ファイバー内を通
して端面側に光を供給し、被検体である気泡が該光ファ
イバーの端面を通過する際の同端面で反射される光量の
変化を計測し、その計測結果に基づいて該気泡の並進速
度、界面速度、気泡弦長及び／又は気泡体積率を同時に
求めることを特徴とする光ファイバープローブによる気
泡計測方法が提供される。
【０００６】また、本発明によれば、ファイバー軸に垂
直な方向に対して傾斜している端面を有する少なくとも
１本の気泡検出用光ファイバーと、該光ファイバー内を
通して端面側に光を供給するための光源と、被検体であ
る気泡が該光ファイバーの端面を通過する際に該端面か
ら反射される光量を計測する光量計測手段と、該光量計
測手段により得られた計測結果に基づいて該気泡の並進
速度、界面速度、気泡弦長及び／又は気泡体積率を同時
に演算して求める演算手段とを具備することを特徴とす
る光ファイバープローブによる気泡計測装置が提供され
る。
直な方向に対して傾斜している端面を有する少なくとも
１本の気泡検出用光ファイバーと、該光ファイバー内を
通して端面側に光を供給するための光源と、被検体であ
る気泡が該光ファイバーの端面を通過する際に該端面か
ら反射される光量を計測する光量計測手段と、該光量計
測手段により得られた計測結果に基づいて該気泡の並進
速度、界面速度、気泡弦長及び／又は気泡体積率を同時
に演算して求める演算手段とを具備することを特徴とす
る光ファイバープローブによる気泡計測装置が提供され
る。
【０００７】上記構成を有する方法及び装置によって、
単一気泡検出用光ファイバープローブを気液二相流ある
いは気液固三相流を持つ装置内に挿入することにより、
装置内における局所の気泡界面速度、気泡並進速度、気
泡弦長及び気泡体積率のプロファイルを計測することが
でき、また本プローブをトラバースさせることにより装
置断面における気泡界面速度、気泡並進速度、気泡弦長
及び気泡体積率のプロファイルを計測することができ
る。
単一気泡検出用光ファイバープローブを気液二相流ある
いは気液固三相流を持つ装置内に挿入することにより、
装置内における局所の気泡界面速度、気泡並進速度、気
泡弦長及び気泡体積率のプロファイルを計測することが
でき、また本プローブをトラバースさせることにより装
置断面における気泡界面速度、気泡並進速度、気泡弦長
及び気泡体積率のプロファイルを計測することができ
る。
【０００８】本発明で気泡検出用プローブとして用いる
光ファイバーの先端、即ち気泡検出端部における端面
は、図１に示すように、ファイバー軸に垂直な方向に対
して傾斜するように形成されている。該端面とファイバ
ー軸のなす角度は１０〜４０度、好ましくは２０〜３０
度であり、その上限値は４５度程度、その下限値は５度
程度である。上記角度が上限値を越えると気泡径の計測
精度が低下することとなり、また下限値より小さいと気
泡検知信号にノイズが発生することとなる。同光ファイ
バーの反対側端部、即ち光入出力側端部における端面は
ファイバー軸に対して垂直に形成される。光ファイバー
の径は０．０５〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１〜０．
２ｍｍである。
光ファイバーの先端、即ち気泡検出端部における端面
は、図１に示すように、ファイバー軸に垂直な方向に対
して傾斜するように形成されている。該端面とファイバ
ー軸のなす角度は１０〜４０度、好ましくは２０〜３０
度であり、その上限値は４５度程度、その下限値は５度
程度である。上記角度が上限値を越えると気泡径の計測
精度が低下することとなり、また下限値より小さいと気
泡検知信号にノイズが発生することとなる。同光ファイ
バーの反対側端部、即ち光入出力側端部における端面は
ファイバー軸に対して垂直に形成される。光ファイバー
の径は０．０５〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１〜０．
２ｍｍである。
【０００９】本光ファイバープローブの光入出力側端面
には、図２に示すように、光源用光ファイバー及び反射
光用光ファイバーの２本の光ファイバーが突き合わせ接
合される。光源用光ファイバーは適当な光源に接続され
る。一方、反射光用光ファイバーは光量計測手段に接続
される。上記光源としては、ハロゲン光源、レーザー光
源、キセノン光源等の各種光源を用いることができる。
また、上記光量計測手段としては、反射光量を計測しう
るものであれば適宜のものを使用することができ、例え
ば光電子増倍管、フォトトランジスター等が使用され
る。
には、図２に示すように、光源用光ファイバー及び反射
光用光ファイバーの２本の光ファイバーが突き合わせ接
合される。光源用光ファイバーは適当な光源に接続され
る。一方、反射光用光ファイバーは光量計測手段に接続
される。上記光源としては、ハロゲン光源、レーザー光
源、キセノン光源等の各種光源を用いることができる。
また、上記光量計測手段としては、反射光量を計測しう
るものであれば適宜のものを使用することができ、例え
ば光電子増倍管、フォトトランジスター等が使用され
る。
【００１０】本光ファイバープローブは、気液二相流あ
るいは気液固三相流の主流方向に対して並行に設置して
使用される。本光ファイバープローブの気泡検出端面が
液体中にある場合には、光源用光ファイバーを経由して
本光ファイバープローブを進行する光は気泡検出端面か
ら液体中に放射される。したがって、気泡検出端面で反
射される光は無く、反射光用光ファイバーの光電子増倍
管側端面は暗い。本光ファイバープローブ上流から進ん
できた気泡が本光ファイバープローブの先端に接触する
と、気泡は本光ファイバープローブの切断面を徐々に覆
うから、本光ファイバープローブ気泡検出端面で反射さ
れる光量が徐々に増加する。即ち反射光用光ファイバー
の光電子増倍管側端面は徐々に明度を増加させる。本光
ファイバープローブの気泡検出端面が完全に気泡で覆わ
れると気泡検出端面で反射される光量は一定となるた
め、反射光用光ファイバーの光電子増倍管側端面の明度
は一定となる。この後、気泡が気泡検出端面から完全に
離脱すると光電子増倍管側端面の明度は急激に減少す
る。
るいは気液固三相流の主流方向に対して並行に設置して
使用される。本光ファイバープローブの気泡検出端面が
液体中にある場合には、光源用光ファイバーを経由して
本光ファイバープローブを進行する光は気泡検出端面か
ら液体中に放射される。したがって、気泡検出端面で反
射される光は無く、反射光用光ファイバーの光電子増倍
管側端面は暗い。本光ファイバープローブ上流から進ん
できた気泡が本光ファイバープローブの先端に接触する
と、気泡は本光ファイバープローブの切断面を徐々に覆
うから、本光ファイバープローブ気泡検出端面で反射さ
れる光量が徐々に増加する。即ち反射光用光ファイバー
の光電子増倍管側端面は徐々に明度を増加させる。本光
ファイバープローブの気泡検出端面が完全に気泡で覆わ
れると気泡検出端面で反射される光量は一定となるた
め、反射光用光ファイバーの光電子増倍管側端面の明度
は一定となる。この後、気泡が気泡検出端面から完全に
離脱すると光電子増倍管側端面の明度は急激に減少す
る。
【００１１】上記光量の時間増加率（勾配）は気泡界面
速度に比例する。また、鋭い傾斜端面としたことにより
気泡の変形は気泡弦長の１％以下となり、光ファイバー
プローブと気泡との接触による界面変形は無視小と扱え
る。したがって、光電子増倍管側端面の明度が増加し始
めた時間と明度が一定となった時間との差をΔｔ1、本
光ファイバープローブ気泡検出端面の長さをＬ1とすれ
ば、気泡界面速度Ｕ1は、 Ｕ1＝Ｌ1／Δｔ1 となる。次に、明度が一定となった時間と明度が急激に
減少し始める時間との時間差をΔｔ2とする。鋭い傾斜
端面としたことにより上記のとおり気泡とプローブとの
接触による気泡界面運動への影響は無視できるから、気
泡並進速度と計測された気泡界面速度Ｕ1とは等しい。
また、このΔｔ2間の気泡移動距離は気泡弦長ＬBに等し
い。よって、 ＬB＝Ｕ1Δｔ2 となる。すなわち、本光ファイバープローブただ1本で
気泡界面速度、気泡並進速度及び気泡弦長を計測するこ
とができる。当然ながら、気泡体積率は本光ファイバー
プローブ傾斜端面が気泡に覆われていた時間の総和と全
計測時間長との比として求めることができる。上記の各
演算は、パーソナルコンピュータ等公知の演算手段を用
いて演算させることができる。
速度に比例する。また、鋭い傾斜端面としたことにより
気泡の変形は気泡弦長の１％以下となり、光ファイバー
プローブと気泡との接触による界面変形は無視小と扱え
る。したがって、光電子増倍管側端面の明度が増加し始
めた時間と明度が一定となった時間との差をΔｔ1、本
光ファイバープローブ気泡検出端面の長さをＬ1とすれ
ば、気泡界面速度Ｕ1は、 Ｕ1＝Ｌ1／Δｔ1 となる。次に、明度が一定となった時間と明度が急激に
減少し始める時間との時間差をΔｔ2とする。鋭い傾斜
端面としたことにより上記のとおり気泡とプローブとの
接触による気泡界面運動への影響は無視できるから、気
泡並進速度と計測された気泡界面速度Ｕ1とは等しい。
また、このΔｔ2間の気泡移動距離は気泡弦長ＬBに等し
い。よって、 ＬB＝Ｕ1Δｔ2 となる。すなわち、本光ファイバープローブただ1本で
気泡界面速度、気泡並進速度及び気泡弦長を計測するこ
とができる。当然ながら、気泡体積率は本光ファイバー
プローブ傾斜端面が気泡に覆われていた時間の総和と全
計測時間長との比として求めることができる。上記の各
演算は、パーソナルコンピュータ等公知の演算手段を用
いて演算させることができる。
【００１２】上記では、光ファイバープローブ１本のみ
で気泡に関する各種データを求める場合を説明したが、
本発明によれば、図５に示すように、複数本の光ファイ
バープローブを結合させて計測を行うこともできる。こ
のようにすると、同一気泡における複数の界面速度及び
複数の気泡弦長を同時に求めることが可能となる。
で気泡に関する各種データを求める場合を説明したが、
本発明によれば、図５に示すように、複数本の光ファイ
バープローブを結合させて計測を行うこともできる。こ
のようにすると、同一気泡における複数の界面速度及び
複数の気泡弦長を同時に求めることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
を実施例に基づき説明する。図１は、本発明に係る気泡
計測装置に用いる気泡検出用光ファイバーの構造を示す
もので、上側がその側面図、下側がその平面図である。
図中１は気泡検出用光ファイバーであり、本例ではその
検出端２は傾斜端面、即ち端面とファイバー軸のなす角
度θが３０度に鋭く切断して形成されている。一方、気
泡検出用光ファイバー１の反対側端３はその端面とファ
イバー軸のなす角度が９０度に形成されている。本例で
気泡検出用光ファイバー１の径は２５０μｍ程度であ
る。
を実施例に基づき説明する。図１は、本発明に係る気泡
計測装置に用いる気泡検出用光ファイバーの構造を示す
もので、上側がその側面図、下側がその平面図である。
図中１は気泡検出用光ファイバーであり、本例ではその
検出端２は傾斜端面、即ち端面とファイバー軸のなす角
度θが３０度に鋭く切断して形成されている。一方、気
泡検出用光ファイバー１の反対側端３はその端面とファ
イバー軸のなす角度が９０度に形成されている。本例で
気泡検出用光ファイバー１の径は２５０μｍ程度であ
る。
【００１４】図１に示した気泡検出用光ファイバー１
は、例えば図２に示すように、光源用光ファイバー４及
び反射光用光ファイバー５と突き合わせて固定すること
により、接合される。これにより、光源６からの光が光
源用光ファイバー４を通り、気泡検出用光ファイバー１
の検出端２の端面で反射され、その反射光が反射光用光
ファイバー５を通り、光電子増倍管７に入り、その光量
が計測される。ここで計測した光量の信号処理系の一例
を概略ブロック図で図３に示す。図中１１は光電子増倍
管（７）、１２は出力アンプ及び高圧直流印加回路、１
３は電磁シールド、１４は反射光用光ファイバー
（５）、１５はアンプ電源、１６は直流高圧、１７はＡ
／Ｄ変換器、１８はパーソナルコンピュータである。
は、例えば図２に示すように、光源用光ファイバー４及
び反射光用光ファイバー５と突き合わせて固定すること
により、接合される。これにより、光源６からの光が光
源用光ファイバー４を通り、気泡検出用光ファイバー１
の検出端２の端面で反射され、その反射光が反射光用光
ファイバー５を通り、光電子増倍管７に入り、その光量
が計測される。ここで計測した光量の信号処理系の一例
を概略ブロック図で図３に示す。図中１１は光電子増倍
管（７）、１２は出力アンプ及び高圧直流印加回路、１
３は電磁シールド、１４は反射光用光ファイバー
（５）、１５はアンプ電源、１６は直流高圧、１７はＡ
／Ｄ変換器、１８はパーソナルコンピュータである。
【００１５】気泡検出用光ファイバー１は、図４に示す
ように、円弧状のステンレス鋼製等の細管８内に挿入し
て使用することが好ましい。また、気泡検出用光ファイ
バー１は、気液二相流あるいは気液固三相流の主流速度
の方向と平行にかつ気泡検出端面を上流側に向けて設
置、使用する。
ように、円弧状のステンレス鋼製等の細管８内に挿入し
て使用することが好ましい。また、気泡検出用光ファイ
バー１は、気液二相流あるいは気液固三相流の主流速度
の方向と平行にかつ気泡検出端面を上流側に向けて設
置、使用する。
【００１６】また、図１に示した気泡検出用光ファイバ
ー１を図５に示すように、複数本、結合させて配置し、
プローブ２１とすれば、気泡２２の各部分の弦長を計測
することができる。これによりさらに高精度な気泡計測
が可能となり、また気泡各部の弦長が計測できるから気
泡形状までも計測できるようになる。
ー１を図５に示すように、複数本、結合させて配置し、
プローブ２１とすれば、気泡２２の各部分の弦長を計測
することができる。これによりさらに高精度な気泡計測
が可能となり、また気泡各部の弦長が計測できるから気
泡形状までも計測できるようになる。
【００１７】次に、本発明の実験例及び計測例を示す。
実験では、外径２５０μｍのプラスティック製光ファイ
バーを加工して、θ＝３０度の傾斜端面を有する光ファ
イバープローブを製作した。このプローブを用いて、形
状、サイズが既知の微小気泡（球等価径３．５ｍｍ、長
軸長４．５２ｍｍ、短軸長２．４５ｍｍ、プローブ通過
位置弦長２．２１ｍｍ、気泡界面速度０．２６４ｍ／
ｓ、気泡並進速度０．２６５ｍ／ｓ）の計測を行った。
その結果、本プローブによる計測値は、プローブ通過位
置弦長２．２８ｍｍ、気泡並進速度０．２４７ｍ／ｓ、
気泡界面速度０．２４７ｍ／ｓとなり、極めて良く一致
していることが確認された。また、気泡と本プローブと
の接触過程を高速ビデオカメラと長距離顕微鏡とを併用
して可視化観察したところ、プローブとの接触による気
泡界面の変形は極めて小さく弦長に対して１％以下であ
ることが確認された。
実験では、外径２５０μｍのプラスティック製光ファイ
バーを加工して、θ＝３０度の傾斜端面を有する光ファ
イバープローブを製作した。このプローブを用いて、形
状、サイズが既知の微小気泡（球等価径３．５ｍｍ、長
軸長４．５２ｍｍ、短軸長２．４５ｍｍ、プローブ通過
位置弦長２．２１ｍｍ、気泡界面速度０．２６４ｍ／
ｓ、気泡並進速度０．２６５ｍ／ｓ）の計測を行った。
その結果、本プローブによる計測値は、プローブ通過位
置弦長２．２８ｍｍ、気泡並進速度０．２４７ｍ／ｓ、
気泡界面速度０．２４７ｍ／ｓとなり、極めて良く一致
していることが確認された。また、気泡と本プローブと
の接触過程を高速ビデオカメラと長距離顕微鏡とを併用
して可視化観察したところ、プローブとの接触による気
泡界面の変形は極めて小さく弦長に対して１％以下であ
ることが確認された。
【００１８】
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明によれ
ば、従来複数のプローブを使用しなければ測定すること
ができなかった気泡界面速度、気泡並進速度及び気泡弦
長を、１本の気泡検出用光ファイバーにより計測できる
ことができ、化学反応装置、バイオ反応装置、ボイラ
ー、原子炉等、気液二相流や気液固三相流を有する工業
装置内における気泡計測を高精度かつ簡便に行うことが
できる。
ば、従来複数のプローブを使用しなければ測定すること
ができなかった気泡界面速度、気泡並進速度及び気泡弦
長を、１本の気泡検出用光ファイバーにより計測できる
ことができ、化学反応装置、バイオ反応装置、ボイラ
ー、原子炉等、気液二相流や気液固三相流を有する工業
装置内における気泡計測を高精度かつ簡便に行うことが
できる。
【図１】本発明に係る気泡検出用光ファイバーの構造を
示す図である。
示す図である。
【図２】本発明に係る気泡検出用光ファイバーを光源用
光ファイバー及び反射光用光ファイバーと接続する手法
の例を示す図である。
光ファイバー及び反射光用光ファイバーと接続する手法
の例を示す図である。
【図３】気泡検出用光ファイバーで検出した光量の信号
処理系を概略的に示すブロック図である。
処理系を概略的に示すブロック図である。
【図４】気泡検出用光ファイバーの気泡測定における設
置方法の説明図である。
置方法の説明図である。
【図５】複数の気泡検出用光ファイバーを組み合わせて
用いた場合の気泡形状測定方法の説明図である。
用いた場合の気泡形状測定方法の説明図である。
１ 気泡検出用光ファイバー ２ 検出端 ３ 反対側端 ４ 光源用光ファイバー ５ 反射光用光ファイバー ６ 光源 ７ 光電子倍増管 １１ 光電子増倍管 １２ 出力アンプ及び高圧直流印加回路 １３ 電磁シールド １４ 反射光用光ファイバー １５ アンプ電源 １６ 直流高圧 １７ Ａ／Ｄ変換器 １８ パーソナルコンピュータ ２１ プローブ ２２ 気泡
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Claims (3)
- 【請求項１】 ファイバー軸に垂直な方向に対して傾斜
している端面を有する光ファイバーを気泡検出用プロー
ブとして用い、 該光ファイバー内を通して端面側に光を供給し、 被検体である気泡が該光ファイバーの端面を通過する際
の同端面で反射される光量の変化を計測し、 その計測結果に基づいて該気泡の並進速度、界面速度、
気泡弦長及び／又は気泡体積率を同時に求めることを特
徴とする光ファイバープローブによる気泡計測方法。 - 【請求項２】 前記光ファイバーを複数本結合させて用
い、同一気泡における複数の界面速度及び複数の気泡弦
長を同時に求めることを特徴とする請求項１に記載の気
泡計測方法。 - 【請求項３】 ファイバー軸に垂直な方向に対して傾斜
している端面を有する少なくとも１本の気泡検出用光フ
ァイバーと、 該光ファイバー内を通して端面側に光を供給するための
光源と、 被検体である気泡が該光ファイバーの端面を通過する際
に該端面から反射される光量を計測する光量計測手段
と、 該光量計測手段により得られた計測結果に基づいて該気
泡の並進速度、界面速度、気泡弦長及び／又は気泡体積
率を同時に演算して求める演算手段とを具備することを
特徴とする光ファイバープローブによる気泡計測装置。
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- 1998-11-02 JP JP10311680A patent/JP3018178B1/ja not_active Expired - Lifetime
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