JP2001133358A - 風洞実験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 風洞実験装置において、可視煙の正確な濃度
計測を行い、実験精度が高く、信頼性の高いデータを得
ることができるようにする。 【解決手段】 風洞実験装置は、模型煙突６と、レーザ
光源２０と、レーザ光源２０から照射されたレーザビー
ム２１を可視煙９に向けて反射するミラー２２ａ，２２
ｂと、ミラー２２ａ，２２ｂにより反射されたレーザビ
ーム２１が可視煙９の断面に沿って常に一定の方向を保
ちつつ平行移動をして可視煙９に照射されるようにミラ
ー２２ａ，２２ｂを風洞本体１に沿って移動させるベル
トコンベア１９と、レーザビーム２１により照射された
可視煙９を撮影して得られた可視煙９の画像２４につい
て画像処理を行う画像処理手段１２，１３・・・と、画
像処理手段１２，１３・・・が検出した輝度値の分布に
基づいて可視煙９の濃度分布を検出する可視煙濃度分布
検出手段とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気環境予測を行
う風洞実験において適用することができる風洞実験装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所や工場等から排出される排煙
には、種々の有害物質が含まれている。大気中へ放出さ
れた排煙は、大気の流れにより移動しながら拡散するた
め、周囲の自然環境や人体への悪影響を及ぼすことが懸
念される。この排煙が周囲に及ぼす影響について事前に
検討するため風洞実験を行い、排煙の挙動及び濃度を調
査している。この実験結果に基づいて排煙対策をとり、
環境保全を図っている。

【０００３】排煙濃度の定量実験評価手法の一つとし
て、濃度計測用のサンプリング管を用いた濃度検出手法
がある。しかしながら、本手法ではサンプリング管の設
置や濃度計測などに多大な時間を要する。また、十分な
拡散実験もできず、その実験データの信頼性も高くはな
かった。そこで、他の定量実験評価手法として、最近で
は画像解析による濃度計測手法が有力となっている。

【０００４】以下、従来の画像解析による濃度計測手法
について説明する。図４（ａ）は、従来の画像解析によ
る風洞実験装置の平断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の
風洞実験装置の側断面図、図５は画像解析システムの機
器構成図、図６はレーザシートにより照射された可視煙
の撮影画像の一例を示す説明図、図７は縦軸に可視煙の
鉛直方向の高さをとり、横軸にサンプリング管を用いた
定量分析による濃度計測結果としての希釈比と、画像解
析結果としての輝度値とをとったときの、希釈比のグラ
フと輝度値のグラフとを対比して示すグラフ対比図、図
８は縦軸にサンプリング管を用いた定量分析による濃度
計測結果としての希釈比をとり、横軸に画像解析結果と
しての輝度値をとったときの、希釈比と輝度値との相関
を示す相関曲線図である。

【０００５】図４（ａ）及び図４（ｂ）において、風洞
本体０１の気流出口側の端部にはファン０２が配設され
ている一方、風洞本体０１の気流吸い込み口０３側には
風洞気流０５を整流するための整流装置０４が配設され
ている。そして風洞本体０１の整流装置０４寄りの底壁
部には、模型煙突０６が、同底壁部を貫通して風洞本体
０１の内部へ向けて突設されている。風洞本体０１の底
壁部により支持された模型煙突０６の基端部は、配管０
８を介してトレーサガス発生装置０７に接続されてい
る。

【０００６】図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、
風洞本体０１の上壁部には、図示していないレーザ光源
から発射されたレーザ光の照射範囲を拡大するためのス
リットレンズ０１０が配設されている。また、風洞本体
０１の側脇部には、模型煙突０６から排出された可視煙
０９の挙動を観察するためのビデオカメラ０１２が配設
されている。このビデオカメラ０１２は、ビデオテープ
レコーダすなわちＶＴＲ０１３に接続されており、ビデ
オカメラ０１２により撮影して得られた画像が、ＶＴＲ
０１３において収録されるようになっている。

【０００７】図４（ａ）及び図４（ｂ）において、トレ
ーサガス発生装置０７から発生したトレーサガスは、配
管０８を通って模型煙突０６へ送られ、模型煙突０６か
ら風洞本体０１内へ可視煙０９として放出される。模型
煙突０６から放出された可視煙０９は、整流装置０４に
より整流されて流れる風洞気流０５により拡散されなが
ら風下へと流れる。この可視煙０９の流れ方向の断面の
画像を得るためレーザ光を可視煙０９の流れ方向の断面
全体に照射する。このレーザ光は、上記レーザ光源から
発射され、スリットレンズ０１０を介して可視煙０９に
可視煙０９の流れ方向の断面に沿ったレーザシート０１
１として照射される。このとき、可視煙０９はレーザシ
ート０１１により照射された断面上の可視煙０９のみし
か見えない状態となり、このレーザシート０１１により
照射された可視煙０９の断面部分が、風洞本体０１の側
脇部に配設されているビデオカメラ０１２により撮影さ
れ、こうしてビデオカメラ０１２の撮影により得られた
画像がＶＴＲ０１３に収録される。そしてＶＴＲ０１３
に収録された画像に基づいて、可視煙０９の濃度解析が
行われる。

【０００８】図５において、ＶＴＲ０１３に収録された
画像の画像データ信号は、画像ボード０１４に入力され
てＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換された後の画像データ信
号はパーソナルコンピュータ０１５へ転送されて画像解
析される。パーソナルコンピュータ０１５による画像解
析の結果は、モニタ０１６及びプリンタ０１７において
出力表示される。

【０００９】図６において、レーザシート０１１により
照射される可視煙０９の撮影画像は、例えば画素数が５
２５×４８０個の画素０１８の集まりである。画素解析
に当たっては、フレームと呼ばれる瞬間画像毎の輝度値
の平均値に基づいて、可視煙０９の平均濃度が求められ
る。その際、［数１］式により、１フレーム当たりの輝
度値から数フレーム当たりの輝度値の平均値が求められ
る。

【数１】Ｃｘｙ＝（Σｆ(ｉ_xy)）／Ｍ ここで、 Ｃｘｙ：１画素当たりの平均輝度値 Σｆ(ｉ_xy)：１画素当たりのシート数Ｍ枚分の積算した
輝度値 Ｍ：平均フレーム枚数

【００１０】図７に、縦軸に可視煙０９の鉛直方向の高
さをとり、横軸に定量分析による濃度計測結果として希
釈比、及び画像解析結果として輝度値をとったときの、
サンプリング管を用いた定量分析により求めた濃度計測
値のグラフと、画像解析により計算により求めた可視煙
の輝度値のグラフとを対比して示す。このグラフから、
希釈比と輝度値の相関曲線を図８に示すように導き出
す。そして、この図８に示した相関より輝度値に対応す
る濃度の近似曲線を導き出すことで、この近似曲線に基
づき輝度値を濃度に換算して濃度解析を行うことができ
る。輝度値を濃度に換算して可視煙の濃度解析を行う際
には、可視煙濃度分布検出手段としての可視煙濃度分布
検出装置が使用される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来のレーザ光の照射手法においては、レーザ光
が面状に末広がりに放射されるため、そのレーザ光の強
度は放射後の進行距離と伴に減衰する。すなわち、レー
ザ光を風洞本体０１の上部から下部へ向けて可視煙０９
に照射すると、可視煙０９の上部においては輝度値が高
く、可視煙０９の下部では輝度値が低くなる。また、レ
ーザシート０１１において、中心部のレーザ強度が高
く、中心部から両側に外れるに従ってレーザ光の強度が
低くなる傾向にあるため、このような原因によっても、
輝度値のばらつきが生じてしまう。このため、正確な濃
度計測ができず、実験精度が低下し、信頼性の高いデー
タを得ることが困難となる。

【００１２】そこで、本発明は、レーザ光を可視煙に照
射しても、レーザ光の放射距離やレーザ光の広がりによ
る可視煙の輝度値のばらつきが生じることがないように
し、正確な濃度計測をすることができるようにし、実験
精度を高くすることができるようにし、信頼性の高いデ
ータを得ることができるようにした、風洞実験装置を提
供しようとするものである。

【００１３】また、本発明は、レーザシートの強度の減
衰による可視煙の輝度値のばらつきが生じたデータであ
っても、簡便に、しかも短時間に同データを補正するこ
とができるようにし、それによって信頼性の高いデータ
を得ることができるようにし、正確な濃度計測をするこ
とができるようにし、実験精度を高めることができるよ
うにして、信頼性の高いデータを得ることができるよう
にした、風洞実験装置を提供しようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明の風洞実験装置は、風洞本体の上流部に配設
され同風洞本体の内部に向けて可視煙を排出する可視煙
排出手段と、上記風洞本体の近傍に配設されてレーザビ
ームを照射するレーザ光源と、同レーザ光源から照射さ
れたレーザビームを上記可視煙に向けて反射するミラー
と、同ミラーにより反射された後のレーザビームが上記
可視煙の予め特定された断面に沿って常に一定の方向を
保ちつつ平行移動をして同可視煙に照射されるように上
記ミラーを上記風洞本体に沿って移動させるミラー移動
手段と、上記レーザビームにより照射された可視煙を撮
影して得られた同可視煙の画像について画像処理を行い
同画像の輝度値の分布を検出する画像処理手段と、同画
像処理手段が検出した上記輝度値の分布に基づいて上記
可視煙の濃度分布を検出する可視煙濃度分布検出手段と
を備えている。

【００１５】また、本発明の風洞実験装置は、風洞本体
の上流部に配設され同風洞本体の内部に向けて可視煙を
排出する可視煙排出手段と、上記風洞本体の近傍に配設
されてレーザ光をシート状に拡散させて上記可視煙の予
め特定された断面に沿って照射するレーザシート照射手
段と、上記レーザシートにより照射された可視煙を撮影
して得られた同可視煙の画像について画像処理を行い同
画像の輝度値の分布を検出する画像処理手段と、上記レ
ーザシート照射手段からの上記風洞本体に沿った一定方
向の距離における種々の濃度毎の上記可視煙の輝度値に
ついて上記一定方向の距離に応じた上記レーザシートの
強度の減衰による上記輝度値の減衰の大きさを示す輝度
値補正用データを保有する輝度値補正用データ保有手段
と、同輝度値補正用データ保有手段が保有する輝度値補
正用データに基づき上記画像処理手段により得られた上
記可視煙の画像の輝度値を補正して補正後の上記可視煙
の画像の輝度値の分布に基づいて上記可視煙の濃度分布
を検出する可視煙濃度分布検出手段とを備えている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明する。図１（ａ）は本発明の１実施の
形態に係る風洞実験装置の平断面図、図１（ｂ）は図１
（ａ）の風洞実験装置の側断面図、図２（ａ）は本発明
の他の実施の形態に係る風洞実験装置の平断面図、図２
（ｂ）は図２（ａ）の風洞実験装置の側断面図、図３は
図２（ａ）及び図２（ｂ）の実施の形態に係る風洞実験
装置による画像解析結果としての輝度値とレーザ光の放
射距離との関係について説明するための説明図である。

【００１７】まず図１（ａ）及び図１（ｂ）において、
風洞本体１の気流出口側の端部にはファン２が配設され
ている一方、風洞本体１の気流吸い込み口３側には風洞
気流５を整流するための整流装置４が配設されている。
そして、風洞本体１の底壁部の中心線上の整流装置４寄
りの位置には、可視煙排出手段としての模型煙突６が、
同底壁部を貫通して風洞本体１の内部へ向けて突設され
ている。風洞本体１の底壁部により支持された模型煙突
６の基端部は、配管８を介してトレーサガス発生装置７
に接続されている。

【００１８】図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、
風洞本体１の側脇部には、模型煙突６から排出された可
視煙９の挙動を観察するためのビデオカメラ１２が配設
されている。このビデオカメラ１２は、ＶＴＲ１３に接
続されており、ビデオカメラ１２により撮影して得られ
た画像が、ＶＴＲ１３において収録されるようになって
いる。

【００１９】図１（ａ）及び図１（ｂ）において、トレ
ーサガス発生装置７から発生したトレーサガスは、配管
８を通って模型煙突６へ送られ、模型煙突６から風洞本
体１内へ可視煙９として放出される。模型煙突６から放
出された可視煙９は、整流装置４により整流されて流れ
る風洞気流５により拡散されながら風下へと流れる。

【００２０】図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、
風洞本体１の上部壁の外側には、風洞本体１の有効長さ
と実質上同程度の長さを有するミラー移動手段としての
ベルトコンベア１９が、風洞本体１の上部壁に沿って配
設されている。このベルトコンベア１９は、両端に設け
られたモータ２３ａ，２３ｂにより、図１（ｂ）の実線
矢印の方向、すなわちベルトコンベア１９の風洞本体１
の上部壁に対面する側のベルトが、風洞本体１内の風洞
気流５の下流側から上流側へ向かって移動するように駆
動される。

【００２１】図１（ａ）及び図１（ｂ）において、風洞
本体１の上部輪郭の外側には、レーザビーム２１を照射
するためのレーザ光源２０が配設されているとともに、
同じく、風洞本体１の上部輪郭の外側の支持枠２５上に
は、レーザ光源２０から照射されたレーザビーム２１を
風洞本体１内へ向けて反射させるための一対のミラー２
２ａ，２２ｂを、風洞本体１の風洞気流５の例えば下流
側から上流側へと移動させることができるミラー移動手
段としてのベルトコンベア１９が配設されている。ここ
でミラー移動手段としては、ベルトコンベア１９に限定
されず、ベルトコンベア１９と同等の機能を発揮するこ
とのできる例えばチェーンコンベア、伸縮シリンダ等の
他の任意のミラー移動手段を使用することができるが、
以下例示的にベルトコンベア１９を使用した場合につい
て説明する。

【００２２】図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、
一対のすなわち２つのミラー２２ａ，２２ｂは、それぞ
れ鏡面がレーザ光源２０から照射されたレーザビーム２
１を風洞本体１内へ向けて反射させることができるよう
に設定されて、少なくともベルトコンベア１９のほぼ長
さ分の間隔すなわちベルトコンベア１９の一端側の点Ａ
から多端側の点Ｂまでの相互間隔をおいて、ベルトコン
ベア１９のベルト上に配設されている。

【００２３】図１（ａ）及び図１（ｂ）において、レー
ザ光源２０は、風洞本体１の風洞気流５の下流側から上
流側へ向けてレーザビーム２１を照射するようにして風
洞本体１の頂部に配設され、また、各ミラー２２ａ，２
２ｂは、ベルトコンベア１９の移動に伴って、レーザ光
源２０から照射されたレーザビーム２１を、常に風洞本
体１の底壁部の中心線を通り模型煙突６をも通る鉛直面
に沿って、鉛直下方へ向けて反射する。

【００２４】図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、
例えばミラー２２ｂへ向けて照射されたレーザビーム２
１は、ミラー２２ｂにより反射されて、風洞本体１内を
流れる可視煙９に対して、可視煙９の流れの方向に垂直
に照射される。ミラー２２ｂがベルトコンベア１９のＡ
点からＢ点へ移動するとき、ミラー２２ｂにより反射さ
れたレーザビーム２１も、風洞本体１内を流れる可視煙
９に対して下流側から上流側へと移動し、可視煙９の全
体に亙って照射される。すなわちミラー２２ｂにより反
射されたレーザビーム２１が、可視煙９をスキャニング
する態様となる。可視煙９は、ビデオカメラ１２により
撮影されており、レーザビーム２１が照射されることに
よって鉛直方向の断面の画像２４が得られる。

【００２５】図１（ａ）及び図１（ｂ）において、ミラ
ー２２ａ，２２ｂの移動速度は風洞気流５の風速によっ
て異なるが、例えば可視煙９の風下１ｍの範囲すなわち
模型煙突６の可視煙９の出口から１ｍの範囲を撮影する
が、このときミラー２２ａ，２２ｂは、例えば３０ｍ／
ｓ（メートル・毎秒）で移動される。撮影画像は、１秒
間に３０フレームの瞬間画像を必要とするため、レーザ
ビーム２１のスキャニング速度を３０ｍ／ｓとすれば、
撮影可能となる。

【００２６】また、図１（ａ）及び図１（ｂ）におい
て、可視煙９の撮影範囲は、風洞実験における模型のス
ケール、模型煙突６の高さ、模型煙突６の近辺の建屋や
地形等の条件によって決定される。模型煙突６よりも上
流側に起伏の大きい地形や建屋が存在する場合には、こ
れらの地形や建屋の影響により巻落としの風が発生し、
模型煙突６から排出された可視煙９が模型煙突６の直近
風下側において着地する。この場合、可視煙９の撮影範
囲は模型煙突６の近傍のみで済む。地形や建屋等の影響
が小さい場合には、模型煙突６から排出された可視煙９
が模型煙突６から離れた場所に着地するため、広範囲に
亙って可視煙９を撮影する必要がある。

【００２７】図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、
ビデオカメラ１２により撮影された可視煙９の画像は、
ＶＴＲ１３に収録される。ＶＴＲ１３に収録された画像
の画像データ信号は、従来の場合と同様に、画像ボード
に入力されてＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換された後の画
像データ信号はパーソナルコンピュータへ転送されて画
像解析される。パーソナルコンピュータによる画像解析
の結果は、モニタ及びプリンタにおいて出力表示され
る。

【００２８】図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した風洞実
験装置においては、可視煙９に対する照射手段としてレ
ーザシートではなくレーザビームを用いているので、レ
ーザ光の可視煙９に対する照射強度の減衰が防止され、
可視煙９の全体に亙って照射強度の均一なレーザ光を照
射することが可能となる。その結果、レーザ光の照射強
度の減衰に伴う輝度値のばらつきがなくなり、高精度の
濃度計測ができ、信頼性の高いデータが得られる。

【００２９】次に、図２（ａ）及び図２（ｂ）におい
て、風洞本体１の気流出口側の端部にはファン２が配設
されている一方、風洞本体１の気流吸い込み口３側には
風洞気流を整流するための整流装置４が配設されてい
る。そして風洞本体１の底壁部の中心線上の整流装置４
寄りの位置には、可視煙排出手段としての配管８が、風
洞本体１の内部へ向けて開口している。配管８は、混合
器２９を介してトレーサガス発生装置７に接続されてい
るとともに、混合器２９には、空気源２８が接続されて
いる。

【００３０】図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、
風洞本体１の側脇部には、配管８から排出された可視煙
９の挙動を観察するためのビデオカメラ１２が配設され
ている。このビデオカメラ１２は、ＶＴＲ１３に接続さ
れており、ビデオカメラ１２により撮影して得られた可
視煙９の画像が、ＶＴＲ１３において収録されるように
なっている。

【００３１】図２（ａ）及び図２（ｂ）において、トレ
ーサガス発生装置７から発生したトレーサガスは、混合
器２９において空気源２８から送られた空気と混合され
て希釈された後に、風洞本体１内へ可視煙９として放出
される。風洞本体１内における下流側の上部には、レー
ザシート照射手段としてのスリットレンズ１０が配設さ
れているとともに、同じく風洞本体１内における下流側
の頂部には、風洞本体１内の可視煙９を風洞本体１内か
ら風洞本体１の外部へ排出させるための開閉弁付きの排
出口２７が設けられている。風洞本体１の吸い込み口３
側の整流装置４と配管８の開口との間の位置、及び風洞
本体１の下流側におけるスリットレンズ１０及び排出口
２７の直後の位置に、それぞれ風洞本体１内を外部から
遮蔽して密閉するための遮蔽壁２６が配設されている。

【００３２】図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、
トレーサガス発生装置７から発生したトレーサガスは、
配管８の開口より可視煙９として風洞本体１内へ放出さ
れる。このとき、排出口２７は閉状態となっており、風
洞本体１の両端も遮蔽壁２６によって遮蔽されているた
め、風洞本体１内は完全な密閉状態となっており、風洞
本体１内へ放出された可視煙９が充満される。充満され
た可視煙９にレーザシート１１が照射され、ビデオカメ
ラ１２により撮影され、撮影された可視煙９の画像がＶ
ＴＲ１３により収録される。そして画像解析が行われ、
スリットレンズ１０からの水平距離がＸである風洞本体
１の各横断面，，，における輝度値が求められ
る。

【００３３】まず、最大濃度を１とした場合の可視煙９
を、密閉された風洞本体１内へ放出し充満させる。この
可視煙９の画像について画像解析を行い、風洞本体１の
各横断面，，，における輝度値を求める。次
に、風洞本体１内に充満させていた最大濃度１の可視煙
９を排出口２７から完全に排出させる。可視煙９が排出
口２７から完全に排出してから、再び排出口２７を閉状
態にし、風洞本体１内が完全な密封状態になってから、
希釈比が１／２すなわち濃度１／２の可視煙９を風洞本
体１内へ放出して充満させる。濃度１／２の可視煙９
は、トレーサガス発生装置７から発生したトレーサガス
と、空気源２８から混合器２９へ送られた空気とが混合
器２９において混合されることにより作られる。濃度１
／２の可視煙９が風洞本体１ないに充満したら、再び濃
度１／２の可視煙９の画像について画像解析を行い、風
洞本体１の各横断面，，，における輝度値を求
める。以下、同様にして、濃度１／４の可視煙、濃度１
／８の可視煙についても、同じ要領で可視煙９の画像に
ついて画像解析を行い、風洞本体１の各横断面，，
，における輝度値を求める。

【００３４】図３に、縦軸に輝度値をとり、横軸に図２
（ａ）及び図２（ｂ）におけるスリットレンズ１０から
の水平距離Ｘをとったときの、種々の濃度の可視煙９の
スリットレンズ１０からの水平距離Ｘにおける輝度値の
グラフを一例として示す。図３に例示したように、風洞
本体１の各横断面，，，における輝度値と、ス
リットレンズ１０からの水平距離Ｘとの関係から、近似
曲線が導き出され、この近似曲線から風洞本体１の各横
断面，，，における輝度値に対する可視煙９の
濃度を把握することができるとともに、レーザシート１
１の強度の減衰による種々の濃度の可視煙９の輝度値の
減衰の大きさが求められることとなる。図３にグラフの
形で例示した輝度値補正用データは、輝度値補正用デー
タ保有手段のメモリ部に記憶しておくことができる。そ
して可視煙濃度分布検出手段が、輝度値補正用データ保
有手段が保有する輝度値補正用データに基づき、上記画
像処理手段により得られた上記可視煙の画像の輝度値を
補正して、補正後の上記可視煙の画像の輝度値の分布に
基づいて、上記可視煙の濃度分布を検出する。

【００３５】図２（ａ），図２（ｂ）及び図３に示した
風洞実験装置においては、スリットレンズ１０からの水
平距離Ｘに伴うレーザシート１１の強度の減衰における
輝度値を正確に求めることによって、従来の実験手法に
よる濃度計測の補正を図３に例示したグラフから容易
に、かつ短時間で行うことが可能となる。また、図２
（ａ），図２（ｂ）及び図３に示した風洞実験装置にお
いては、レーザ光の照射手段と可視煙９の条件が変わら
ない限り、図３に例示したグラフをそのまま用いて可視
煙の輝度値の補正を行うことができる。その結果、従来
のレーザシートの強度の減衰による可視煙の輝度値のば
らつきが生じたデータであっても、図３に例示したグラ
フを用いることによって、簡便に、しかも短時間に同デ
ータを補正することができ、信頼性の高いデータを得る
ことができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明の風洞実験装置によれば、以下の
ような効果が得られる。 （１）風洞本体の上流部に配設され同風洞本体の内部に
向けて可視煙を排出する可視煙排出手段と、上記風洞本
体の近傍に配設されてレーザビームを照射するレーザ光
源と、同レーザ光源から照射されたレーザビームを上記
可視煙に向けて反射するミラーと、同ミラーにより反射
された後のレーザビームが上記可視煙の予め特定された
断面に沿って常に一定の方向を保ちつつ平行移動をして
同可視煙に照射されるように上記ミラーを上記風洞本体
に沿って移動させるミラー移動手段と、上記レーザビー
ムにより照射された可視煙を撮影して得られた同可視煙
の画像について画像処理を行い同画像の輝度値の分布を
検出する画像処理手段と、同画像処理手段が検出した上
記輝度値の分布に基づいて上記可視煙の濃度分布を検出
する可視煙濃度分布検出手段とを備えているので、可視
煙に対する照射手段として拡散しないレーザビームを用
いることとなり、レーザ光の可視煙に対する照射強度の
減衰が防止され、可視煙の全体に亙って照射強度の均一
なレーザ光を照射することが可能となり、レーザ光の照
射強度の減衰に起因する輝度値のばらつきがなく、高精
度の濃度計測ができ、信頼性の高いデータを得ることが
できる（請求項１）。 （２）風洞本体の上流部に配設され同風洞本体の内部に
向けて可視煙を排出する可視煙排出手段と、上記風洞本
体の近傍に配設されてレーザ光をシート状に拡散させて
上記可視煙の予め特定された断面に沿って照射するレー
ザシート照射手段と、上記レーザシートにより照射され
た可視煙を撮影して得られた同可視煙の画像について画
像処理を行い同画像の輝度値の分布を検出する画像処理
手段と、上記レーザシート照射手段からの上記風洞本体
に沿った一定方向の距離における種々の濃度毎の上記可
視煙の輝度値について上記一定方向の距離に応じた上記
レーザシートの強度の減衰による上記輝度値の減衰の大
きさを示す輝度値補正用データを保有する輝度値補正用
データ保有手段と、同輝度値補正用データ保有手段が保
有する輝度値補正用データに基づき上記画像処理手段に
より得られた上記可視煙の画像の輝度値を補正して補正
後の上記可視煙の画像の輝度値の分布に基づいて上記可
視煙の濃度分布を検出する可視煙濃度分布検出手段とを
備えているので、レーザシートの強度の減衰による可視
煙の輝度値のばらつきが生じたデータであっても、簡便
に、しかも短時間に同データを補正することができて、
信頼性の高いデータを得ることができ、正確な濃度計測
をすることができ、実験精度を高めることができて、信
頼性の高いデータを得ることができる（請求項２）。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）図は、本発明の１実施の形態に係る風洞
実験装置の平断面図であり、（ｂ）図は、図１（ａ）の
風洞実験装置の側断面図である。

【図２】（ａ）図は、本発明の他の実施の形態に係る風
洞実験装置の平断面図であり、（ｂ図）は、図２（ａ）
の風洞実験装置の側断面図である。

【図３】図２（ａ）及び図２（ｂ）の実施の形態に係る
風洞実験装置による画像解析結果としての輝度値とレー
ザ光の放射距離との関係について説明するための説明図
である。

【図４】（ａ）図は従来の画像解析による風洞実験装置
の平断面図であり、（ｂ）図は同（ａ）図の風洞実験装
置の側断面図である。

【図５】画像解析システムの機器構成図である。

【図６】レーザシートにより照射された可視煙の撮影画
像の一例を示す説明図である。

【図７】縦軸に可視煙の鉛直方向の高さをとり、横軸に
サンプリング管を用いた定量分析による濃度計測結果と
しての希釈比と、画像解析結果としての輝度値とをとっ
たときの、希釈比のグラフと輝度値のグラフとを対比し
て示すグラフ対比図である。

【図８】縦軸にサンプリング管を用いた定量分析による
濃度計測結果としての希釈比をとり、横軸に画像解析結
果としての輝度値をとったときの、希釈比と輝度値との
相関を示す相関曲線図である。

【符号の説明】

０１ 風洞本体 ０２ ファン ０３ 気流吸い込み口 ０４ 整流装置 ０５ 風洞気流 ０６ 模型煙突 ０７ トレーサガス発生装置 ０８ 配管 ０９ 可視煙 ０１０ スリットレンズ ０１１ レーザシート ０１２ ビデオカメラ ０１３ ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ） ０１４ 画像ボード ０１５ パーソナルコンピュータ ０１６ モニタ ０１７ プリンタ ０１８ 画素 １ 風洞本体 ２ ファン ３ 気流吸い込み口 ４ 整流装置 ５ 風洞気流 ６ 可視煙排出手段としての模型煙突 ７ トレーサガス発生装置 ８ 配管 ９ 可視煙 １０ レーザシート照射手段としてのスリットレンズ １１ レーザシート １２ ビデオカメラ １３ ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ） １９ ミラー移動手段としてのベルトコンベア ２０ レーザ光源 ２１ レーザビーム ２２ａ，２２ｂ ミラー ２３ａ，２３ｂ モータ ２４ 画像 ２５ 支持枠

フロントページの続き (72)発明者 中村 茂 長崎市深堀町五丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 三坂 直行 長崎市深堀町五丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 Ｆターム(参考） 2G023 AA01 AB24 AB25

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 風洞本体の上流部に配設され同風洞本体
   の内部に向けて可視煙を排出する可視煙排出手段と、上
   記風洞本体の近傍に配設されてレーザビームを照射する
   レーザ光源と、同レーザ光源から照射されたレーザビー
   ムを上記可視煙に向けて反射するミラーと、同ミラーに
   より反射された後のレーザビームが上記可視煙の予め特
   定された断面に沿って常に一定の方向を保ちつつ平行移
   動をして同可視煙に照射されるように上記ミラーを上記
   風洞本体に沿って移動させるミラー移動手段と、上記レ
   ーザビームにより照射された可視煙を撮影して得られた
   同可視煙の画像について画像処理を行い同画像の輝度値
   の分布を検出する画像処理手段と、同画像処理手段が検
   出した上記輝度値の分布に基づいて上記可視煙の濃度分
   布を検出する可視煙濃度分布検出手段とを備えたことを
   特徴とする、風洞実験装置。
2. 【請求項２】 風洞本体の上流部に配設され同風洞本体
   の内部に向けて可視煙を排出する可視煙排出手段と、上
   記風洞本体の近傍に配設されてレーザ光をシート状に拡
   散させて上記可視煙の予め特定された断面に沿って照射
   するレーザシート照射手段と、上記レーザシートにより
   照射された可視煙を撮影して得られた同可視煙の画像に
   ついて画像処理を行い同画像の輝度値の分布を検出する
   画像処理手段と、上記レーザシート照射手段からの上記
   風洞本体に沿った一定方向の距離における種々の濃度毎
   の上記可視煙の輝度値について上記一定方向の距離に応
   じた上記レーザシートの強度の減衰による上記輝度値の
   減衰の大きさを示す輝度値補正用データを保有する輝度
   値補正用データ保有手段と、同輝度値補正用データ保有
   手段が保有する輝度値補正用データに基づき上記画像処
   理手段により得られた上記可視煙の画像の輝度値を補正
   して補正後の上記可視煙の画像の輝度値の分布に基づい
   て上記可視煙の濃度分布を検出する可視煙濃度分布検出
   手段とを備えたことを特徴とする、風洞実験装置。