JP2014134494A - Flow rate measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数台のカメラで撮像して得られた画像に基づいて、3成分の速度を測定可能な流速測定装置に関する。 The present invention relates to a flow velocity measuring apparatus capable of measuring three component velocities based on images obtained by imaging with a plurality of cameras.
従来、トレーサ粒子等の粒子を混入させた流動場に対してレーザ光を照射し、照射された粒子を含む所要空間の画像を複数のカメラで微小時間差をつけて撮像することで、当該流動場の流速を測定する装置が知られている。例えば、前記所要空間にレーザ光でなる円錐状等の立体的空間を形成して、これを複数のカメラで撮像し、所定の解析アルゴリズムを用いて3次元の3速度成分を測定する3次元3成分(3dimensional
3components)の方式が知られている。また、前記所要空間にシート状のレーザ光を形成し、このシート状の面方向を2台のカメラの夫々が微小時間差をつけて撮像することで、所定の解析アルゴリズムを用いて、当該面方向とそれに直交する方向の3速度成分を測定する2次元3成分(2dimensional
3components)の方式が知られている。
Conventionally, a flow field mixed with particles such as tracer particles is irradiated with a laser beam, and images of a required space including the irradiated particles are taken with a plurality of cameras with a slight time difference, thereby the flow field. Devices for measuring the flow rate of are known. For example, a three-dimensional three-dimensional space in which a three-dimensional space such as a conical shape made of laser light is formed in the required space, is imaged with a plurality of cameras, and a three-dimensional three-speed component is measured using a predetermined analysis algorithm. Ingredient (3 dimensional
3 components) is known. In addition, a sheet-like laser beam is formed in the required space, and each of the two cameras captures the sheet-like surface direction with a minute time difference, using a predetermined analysis algorithm, the surface direction. And a two-dimensional three-component (2 dimensional)
3 components) is known.
例えば、図9の流速測定装置1はこの2次元3成分方式を採用した所謂ストレオPIV(Particle Image Velocimetry)であり(特許文献1参照)、装置1は、シート状のレーザシート光LSを形成するためのシート光形成部3と、2台のカメラ2A,2Bとを有している。そして、2台のカメラ2A,2Bが同時に、かつ、異なる方向から微小時間差をつけてレーザシート光LS内の粒子を2枚ずつ撮像し、得られた計4枚の画像の粒子パターンと2台のカメラの角度差から、レーザシート光LSの面内のXY方向の速度成分とこれに直交するZ方向の速度成分を測定している。
この際、2台のカメラ2A,2Bとレーザシート光LSの相対的位置がずれると正確な測定が不可能になるため、2台のカメラ2A,2Bやシート光形成部3をガイドレール4,5上で位置決めするとともに、測定する際に校正板であるキャリブレーションを置いて、予め位置調整を行っている。
For example, the flow
At this time, if the relative positions of the two
また、図10に示すように、測定の際にキャリブレーションを置いて位置調整を行うことなく、精度よくかつ迅速に粒子画像を撮像するようにした流速測定装置6もある(特許文献2参照)。
この測定装置6では、筐体7にレーザ発振装置8と2台のカメラ9A,9Bとが予め固定されていると共に、出来るだけ小さな空間でも装置を挿入して測定できるように、筐体7とは別にプローブ10が設けられている。
プローブ10の先端にはプリズム11が配置されており、筐体7側のレーザ発振装置8から照射されたレーザ光LBはプリズム11により方向Xに向きを変えて、レーザシート光LSを形成するようになっている。一方、2台のカメラ9A,9Bはこの変えられた照射方向Xに沿って筐体7の方に配列されており、2台のカメラ9A,9Bからはボアスコープ12A,12Bがプローブ10に向かって延伸し、同じく照射方向Xに並んで固定されている。そして、各ボアスコープ12A,12Bの先端には、同じく照射方向Xに沿って並べられた2つのレンズ13A,13Bが互いに角度差を付けて固定されている。このようにして、各部材の位置を予め固定して測定前の位置調整を不要とし、さらに、カメラ9A,9B等が配置されていないプローブ10のみを測定したい流動場に挿入し、レンズレンズ13A,13Bやボアスコープ12A,12Bを介して、2台のカメラ9A,9Bがレーザシート光LS内の粒子を撮像するようになっている。
In addition, as shown in FIG. 10, there is also a flow
In this
A
ところで、図9の装置1のように、ガイドレール4,5上にカメラ2A,2Bやシート光形成部3を設置して、キャリブレーションにより位置調整する方法であると、車の外周の広い空間の流動場を測定することはできるが、車体下等の狭い空間を測定することは困難であり、また、測定の際にキャリブレーションを用いた位置調整を行う煩雑さもある。
この点、図10の装置6は、各部材が予め固定されているので、キャリブレーションを用いた位置調整を行う必要がなく、さらに、カメラ9A,9Bやレーザ発振装置8を配置しないプローブ10を筐体7とは別に設け、これにより小さな空間でもプローブ10を挿入して測定可能としている。しかし、図10に示される装置9は、照射方向Xに沿って配置された2台のカメラ9A,9Bと同じ方向及び同じ間隔を置いて、ボアスコープ12A,12Bやレンズ13A,13Bを配置する必要があり、このため、たとえプローブ10内にカメラ9A,9Bが収容されていなくても、結局、プローブ10は大きなものとならざるを得ない。例えば、プローブ10の照射方向Xの寸法は、カメラ9Bとレーザ発振装置8との距離L1以上とならざるを得ず、プローブ10が挿入可能な空間には限界がある。
By the way, as in the
In this respect, the
本願発明は以上の課題を解決するためのもので、測定の際のキャリブレーションを用いた位置調整が不要であると共に、プローブを小型化した流速測定装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a flow velocity measuring device in which position adjustment using calibration at the time of measurement is unnecessary and the probe is miniaturized.
上記目的は、請求項1の発明によれば、異なる角度で配置された複数のカメラと、この複数のカメラで撮像される流動場の被撮像空間にレーザ光を照射するようにしたレーザ光照射部と、を有し、前記撮像して得られた複数の画像を比較して、前記被撮像空間の互いに直交する三成分の流速を測定するようにした流速測定装置において、前記レーザ光照射部と前記複数のカメラの双方は、先端部に配置されたプローブに固定され、前記複数のカメラは、その各撮像レンズが前記レーザ光を照射する方向を中心に、前記被撮像空間側とは反対側を向くようにして、前記レーザ光を照射する方向と直交する方向に沿って配列され、かつ、前記撮像レンズの前であって前記プローブに固定された反射鏡を介して、前記被撮像空間を撮像するようにした流速測定装置により達成される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a plurality of cameras arranged at different angles, and a laser beam irradiation that irradiates laser beam onto an imaging space of a flow field imaged by the plurality of cameras. And a plurality of images obtained by imaging, and a three-component flow velocity orthogonal to each other in the imaging space is measured, and the laser beam irradiation unit And the plurality of cameras are fixed to a probe arranged at the tip, and the plurality of cameras are opposite to the imaged space side with the direction in which each imaging lens emits the laser light as a center. The imaging space is arranged through a reflecting mirror arranged in a direction orthogonal to the direction of irradiating the laser beam and facing the side, and in front of the imaging lens and fixed to the probe. To image It is achieved by the flow rate measuring device.
請求項1の構成によれば、複数のカメラは、被撮像空間に向かってレーザ光を照射する方向と直交する方向に沿って配列される。このため、当該照射方向については、レーザ光の照射方向に沿って複数のカメラを配列するのに比べて、プローブを小さくすることができる。
この点、このように当該照射方向に直交する方向に沿って複数のカメラを配列すると、当該照射方向に直交する方向については、複数のカメラが並んでしまうため、プローブの外形が大きくなってしまう。特に、精度よく流速を測定するためには、被撮像空間内の粒子の移動量を大きくするように撮像する必要があり、被撮像空間に対して角度をつけてカメラを配置するのが好ましく、そうすると、レーザ光照射部とカメラとの距離が大きくなって、当該照射方向に直交する方向については、プローブ外形が大きくなってしまう。
ところが、本発明では、複数のカメラは、その各撮像レンズがレーザ光の照射方向を中心にして、被撮像空間側とは反対側を向くようにし、かつ、撮像レンズの前の反射鏡を介して、被撮像空間を撮像するようにしている。従って、カメラの撮像レンズの位置を略変えずに、ボディ部をレーザ光照射部側に振ることが出来る分、レーザ光の照射方向に直交する方向(つまりカメラの配列方向)について、プローブ寸法を小さくすることができる。また、このように撮像レンズを反対側に向かせても、カメラは反射鏡を介して所要の角度を付けて被撮像空間の粒子の移動量を大きくするように撮像でき、精度のよい流速の測定が可能になる。
そして、以上のレーザ光照射部、複数のカメラ、及び反射鏡の全てがプローブに固定され、互いの相対的な位置関係が予め決められているため、使用の際、キャリブレーションを用いた位置調整も不要である。
以上のようにして、本発明では、精度のよい流速測定を可能にしつつ、レーザ光照射部からレーザ光を照射する方向、及びその照射方向に直交する方向の双方について、プローブの外形を小さくできる。
According to the configuration of the first aspect, the plurality of cameras are arranged along a direction orthogonal to the direction of irradiating the laser light toward the imaging space. For this reason, about the said irradiation direction, a probe can be made small compared with arranging a some camera along the irradiation direction of a laser beam.
In this regard, when a plurality of cameras are arranged along the direction orthogonal to the irradiation direction in this way, the plurality of cameras are arranged in the direction orthogonal to the irradiation direction, so that the outer shape of the probe becomes large. . In particular, in order to accurately measure the flow velocity, it is necessary to perform imaging so as to increase the amount of movement of particles in the imaging space, and it is preferable to place the camera at an angle with respect to the imaging space, If it does so, the distance of a laser beam irradiation part and a camera will become large, and a probe external shape will become large about the direction orthogonal to the said irradiation direction.
However, in the present invention, each of the plurality of cameras is arranged such that each imaging lens faces the opposite side of the imaging space side with the laser light irradiation direction as the center, and through a reflecting mirror in front of the imaging lens. Thus, the imaged space is imaged. Therefore, the probe dimensions can be set in the direction perpendicular to the laser light irradiation direction (that is, the camera arrangement direction) by the amount that the body part can be moved to the laser light irradiation part side without substantially changing the position of the imaging lens of the camera. Can be small. In addition, even if the imaging lens is directed to the opposite side in this way, the camera can capture an image with a required angle through the reflector so as to increase the amount of movement of the particles in the imaging space, and the flow rate can be accurately Measurement becomes possible.
And since all of the above laser beam irradiation unit, the plurality of cameras, and the reflecting mirror are fixed to the probe and the relative positional relationship with each other is determined in advance, the position adjustment using calibration is in use. Is also unnecessary.
As described above, according to the present invention, the outer shape of the probe can be reduced in both the direction in which the laser beam is irradiated from the laser beam irradiation unit and the direction orthogonal to the irradiation direction while enabling accurate flow velocity measurement. .
また、好ましくは、前記レーザ光照射部とは別に前記レーザ光を発振するためのレーザ発振部を有し、前記レーザ発振部は、前記プローブには固定されずに、可撓性のある光ファイバーケーブルを介して前記プローブと接続されており、前記光ファイバーケーブルからの出射光が前記レーザ光照射部に入射されることを特徴とする。
そうすると、先ず、レーザ光を発振するためのレーザ発振部はプローブには固定されていないため、その分、プローブを小さくすることができる。
そして、このようにレーザ光照射部とレーザ発振部とを別々にしても、光ファイバーケーブルを介してレーザ光をレーザ光照射部に入射でき、この光ファイバーケーブルは可撓性を有するため、先端のプローブを複雑な形状をした流動場に挿入し易くなる。
さらに、光ファイバーケーブルからの出射光をレーザ光照射部に入射すると、当該出射光は所定の角度をもって拡がるため、この拡がりを利用して面状又は立体状にレーザ光を照射でき、面状又は立体状に拡がった被撮像空間を形成し易くなる。
Preferably, a laser oscillation unit for oscillating the laser beam is provided separately from the laser beam irradiation unit, and the laser oscillation unit is not fixed to the probe and is a flexible optical fiber cable. The light emitted from the optical fiber cable is incident on the laser light irradiation unit.
Then, since the laser oscillation unit for oscillating the laser beam is not fixed to the probe, the probe can be made smaller accordingly.
And even if the laser beam irradiation unit and the laser oscillation unit are separated as described above, the laser beam can be incident on the laser beam irradiation unit via the optical fiber cable. Can be easily inserted into a flow field having a complicated shape.
Further, when the outgoing light from the optical fiber cable is incident on the laser light irradiation section, the outgoing light spreads at a predetermined angle. Therefore, the laser light can be irradiated in a plane or a three-dimensional form by using this spread, and the planar or three-dimensional form can be irradiated. It becomes easy to form the imaged space expanded in a shape.
また、好ましくは、前記レーザ光照射部から前記レーザ光が照射される方向について、前記被撮像空間に向かって、前記レーザ光照射部、前記複数のカメラの順で配置されていることを特徴とする。このため、被撮像空間をプローブの近くで形成することができる。すなわち、3成分の流速を測定するために、被撮像空間は所要の拡がりをもった空間を必要とするため、レーザ光照射部からある程度離れないと所要の被撮像空間を形成することができない。そこで、レーザ光照射部をプローブの被撮像空間から一番離した位置に固定して、拡がりのある被撮像空間を可及的にプローブに近づけることができる。そして、被撮像空間をプローブに近づけることができれば、小さな流動場であっても対応でき、さらに、カメラの反射鏡を介した撮影角度を大きくとって、精度のよい測定も可能になる。 Preferably, the laser light irradiation unit and the plurality of cameras are arranged in this order toward the imaging space in a direction in which the laser light is irradiated from the laser light irradiation unit. To do. For this reason, the imaged space can be formed near the probe. That is, in order to measure the flow velocity of the three components, the imaged space requires a space having a required expansion, and therefore the required imaged space cannot be formed unless it is separated from the laser light irradiation unit to some extent. Thus, the laser beam irradiation unit can be fixed at a position farthest from the imaging space of the probe, and the imaging space with the spread can be brought as close to the probe as possible. If the space to be imaged can be brought close to the probe, even a small flow field can be dealt with, and furthermore, a high-accuracy measurement can be performed by taking a large imaging angle through the reflection mirror of the camera.
また、好ましくは、前記プローブは、その内側に前記複数のカメラと前記反射鏡を密閉して収容するため壁面部を有しており、前記反射鏡と前記被撮像空間との間には、前記壁面部の一部を構成するように、透明又は透光性を有する窓部が配置されおり、前記窓部は、前記レーザ光の波長のみを透過するフィルターであることを特徴とする。
そうすると、複数のカメラと反射鏡はプローブ内に密閉されるため、これらに埃や水滴等の不要物が付着することなく、精度のよい測定が可能となる。そして、このようにプローブの内部空間を密閉しても、反射鏡と被撮像空間との間には、壁面部の一部を構成するように、透明又は透光性を有する窓部が配置されているため、この窓部を通して、被撮像空間を撮像することができる。
さらに、この窓部はレーザ光の波長のみを透過するフィルターであるため、カメラが余計な光を撮像することもなく、より精度のよい測定が可能となる。
Preferably, the probe has a wall surface portion for hermetically housing the plurality of cameras and the reflecting mirror inside thereof, and the probe is interposed between the reflecting mirror and the imaging space. A transparent or translucent window is disposed so as to constitute a part of the wall surface, and the window is a filter that transmits only the wavelength of the laser beam.
Then, since the plurality of cameras and the reflecting mirror are hermetically sealed in the probe, it is possible to perform measurement with high accuracy without attaching unnecessary objects such as dust and water droplets to them. Even if the internal space of the probe is sealed in this way, a transparent or translucent window portion is arranged between the reflecting mirror and the imaged space so as to constitute a part of the wall surface portion. Therefore, the imaging space can be imaged through this window portion.
Furthermore, since this window is a filter that transmits only the wavelength of the laser beam, the camera does not pick up extra light, and more accurate measurement is possible.
また、好ましくは、前記レーザ光照射部は、前記レーザ光をシート状のレーザシート光に変換するためのシート光形成部と、このシート光形成部からの前記レーザ光を屈曲させて、前記流動場に前記レーザシート光を照射するための屈曲光学部と、を有し、前記複数のカメラの全てが、前記屈曲光学部と前記レーザシート光とを結ぶ仮想線より、前記シート光形成部側に配置され、前記屈曲光学部は、前記壁面部の外部に露出していることを特徴とする。
そうすると、シート状のレーザシート光を生成できるシート光形成部を有するため、流動場の物体に接近した空間にシート状のレーザシート光を形成し、その薄いシート状空間に対して角度差をつけた複数のカメラで撮像すれば、その角度差から公知の解析アルゴリズムを用いて3成分の流速を測定できるため、狭い流動場の流速も測定できる。
そして、複数のカメラは屈曲光学部とレーザシート光とを結ぶ仮想線の片側に配置されているので、当該仮想線を間に挟んでカメラを両側に配置する場合に比べて、複数のカメラを並べる方向のサイズを小さくすることができる。しかも、複数のカメラが当該仮想線の片側にのみ配置されていると、カメラの前にある反射鏡とレーザシート光とを結ぶ領域が物体に遮られる恐れも少なくなる。
さらに、屈曲光学部は壁面部の外部に露出しているため、屈曲光学部から照射されたレーザ光が面状に拡がってレーザシート光を形成する際、壁面部がその面状の拡がりを遮ることを防止できる。従って、面状の拡がりをもつ成分の寸法について、プローブを小さく形成することが可能となる。
以上のように、被撮像空間の領域を薄くし、しかも、撮像エリアを物体に遮られる恐れも少なくし、さらに、プローブをより小型化をして、より小さな流動場の流速を測定することができる。
Preferably, the laser beam irradiation unit includes a sheet beam forming unit for converting the laser beam into a sheet-like laser sheet beam, and the laser beam from the sheet beam forming unit is bent to perform the flow. A bending optical unit for irradiating the laser sheet light on the field, and all of the plurality of cameras are on the side of the sheet light forming unit from an imaginary line connecting the bending optical unit and the laser sheet light. The bending optical part is exposed to the outside of the wall surface part.
Then, since it has a sheet light forming unit that can generate a sheet-like laser sheet light, it forms a sheet-like laser sheet light in a space close to the object in the flow field, and makes an angle difference with respect to the thin sheet-like space. If the images are taken by a plurality of cameras, the flow velocity of the three components can be measured from the angle difference using a known analysis algorithm, so that the flow velocity of a narrow flow field can also be measured.
Since the plurality of cameras are arranged on one side of the virtual line connecting the bending optical part and the laser sheet light, the plurality of cameras are compared with the case where the cameras are arranged on both sides with the virtual line in between. The size in the direction of arrangement can be reduced. In addition, when a plurality of cameras are arranged only on one side of the virtual line, the area connecting the reflecting mirror and the laser sheet light in front of the cameras is less likely to be blocked by the object.
Furthermore, since the bending optical part is exposed to the outside of the wall surface part, when the laser light irradiated from the bending optical part spreads in a surface shape to form laser sheet light, the wall surface part blocks the surface expansion. Can be prevented. Therefore, the probe can be made small with respect to the dimension of the component having a planar spread.
As described above, it is possible to reduce the area of the imaged space, reduce the possibility that the imaging area is blocked by an object, and further reduce the size of the probe to measure the flow velocity of a smaller flow field. it can.
また、好ましくは、前記レーザ光照射部は、前記被撮像空間に円錐状のレーザ光を形成するための円錐光形成部を有することを特徴とする。従って、複数のカメラで立体的な被撮像空間を撮像して、3次元パーティクルトラッキングやトモグラフィ等を用いた公知の解析アルゴリズムで、立体的な被撮像空間内全体の速度成分(即ち、3次元3成分)を測定できる。 Preferably, the laser light irradiation unit includes a conical light forming unit for forming conical laser light in the imaging space. Accordingly, the three-dimensional imaging space is imaged by a plurality of cameras, and the velocity component (that is, the three-dimensional imaging) of the entire stereoscopic imaging space is obtained by a known analysis algorithm using three-dimensional particle tracking, tomography, or the like. 3 components) can be measured.
以上説明したように、本発明によれば、測定の際のキャリブレーションを用いた位置調整が不要であると共に、プローブを小型化した流速測定装置を提供できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a flow velocity measuring device in which position adjustment using calibration at the time of measurement is unnecessary and the probe is downsized.
以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図において付した同じ符号は同様の構成を有している。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below are preferred specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the following description. Unless otherwise stated, the present invention is not limited to these embodiments. Moreover, the same code | symbol attached | subjected in each figure has the same structure.
〔流速測定装置の概要〕
先ず、流速測定装置の概要を図1及び図2を用いて説明する。
図1は本発明の実施形態に係る流速測定装置20、図2はこの流速測定装置20について図1のF方向から見た正面図である。なお、図2では、後述する透明又は透光性を有する窓部を平行斜線で示している。
これらの図の流速測定装置(以下、「本装置」という)20は、車のエンジンルームや車の床下、都市模型風洞試験におけるビル模型間の場所、等の狭いスペースの流動場Sの流速を測定するのに好適に使用される。
[Overview of flow velocity measuring device]
First, an outline of the flow velocity measuring device will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a flow
The flow velocity measuring device (hereinafter referred to as “the present device”) 20 in these figures is used to measure the flow velocity of the flow field S in a narrow space such as a car engine room, under the car floor, or a place between building models in an urban model wind tunnel test. It is preferably used to measure.
すなわち、本装置20は2次元3成分(2dimensional 3components)の流速を測定する装置であり、トレーサ粒子を混入する等した流動場Sにレーザ光LB1を照射して、被撮像空間にシート状のレーザシート光SPを形成し、このレーザシート光SP内の粒子等に照射された散乱光を2台のカメラ40,41で撮影し、レーザシート光SPの面方向XYと面外方向Zを測定するようになっている。従って、レーザシート光SPはシート状で厚みを必要としないため、幅が狭かったり、物体面ATに近接したりする流動場S(図3参照)の流速を測るのに適している。
In other words, this
また、本装置20は、筐体22と、この筐体22にチューブ24を介して接続されたプローブ26とを有している。プローブ26には出来るだけ機器や装置を配置せず、本実施形態の場合、比較的大きめの機器としては、カメラ40,41とレーザ光照射部28のみが配置され、小型化されている。これにより、狭い流動場Sに小型化されたプローブ26のみを挿入して、流速を測れるようにしている。
The
〔プローブ以外の構成について〕
次に、本装置20のプローブ26以外の構成について説明する。
図1の筐体22には、レーザ発振部30、レーザ電源31、カメラ電源32、コントローラ33、コンピュータ34、冷却装置35が配設されている。なお、図ではこれら各装置又は機器30〜35は筐体22内にまとめて配置されているが、本発明はこれに限られず、筐体22にまとめられていなくても構わない。
レーザ発振部30はレーザ光を発振させる装置であり、発振したレーザ光はチューブ24及びプローブ26を介して、流動場Sの被撮像空間に向かって面状のレーザ光LB1となるように照射される。本実施形態のレーザ光LB1はダブルパルスレーザであり、例えば532nmの波長のYAGレーザが使用できる。
レーザ電源31は、レーザ発振部30に電源を供給し、パルスレーザのパルス幅に対応して通電するようになっている。
[Configuration other than probe]
Next, the configuration of the
1 is provided with a
The
The
カメラ電源32は、プローブ26内の複数のカメラ40,41に電気的に接続され、電源を供給すると共に、カメラ40,41との間で信号の送受信を行っている。このカメラ電源32とレーザ電源31はコントローラ33に接続されている。
コントローラ33は、カメラ電源32とレーザ電源31とを同期させることで、レーザ発振部30からレーザ光を発振するタイミングと、カメラ40,41で撮影するタイミングとを同期させている。また、このコントローラ33はコンピュータ34に接続され、カメラ40,41で撮影した画像データをコンピュータ34に送信するようになっている。
コンピュータ34は、受信した複数枚の画像データに基づいて、公知の解析アルゴリズム(例えば、特開2004−20385参照)を用いて、流動場Sの流速を算出する。すなわち、互いに角度差がついた2台のカメラ40,41から送られてきた微小時間差をおいた夫々の2枚の画像(レーザシート光SP内の散乱光画像など)のデータと2台のカメラ40,41の角度差から、マッピング関数を用いて、レーザシート光SPの面方向のベクトルXYと、これに直交するベクトルZにおける粒子の移動量を計算している。
The
The
The
チューブ24は可撓性を有する管状であり、複雑な形状を有する流動場Sであっても、くねらせながら、その先端に付けられたプローブ26を流動場Sに挿入できるようにしている。すなわち、チューブ24は中空状とされ、その内側に複数の可撓性を有するケーブル又はチューブ類C1〜C4が挿通された、所謂複合ケーブルである。図1のC1は冷却用チューブ、C2は光ファイバーケーブル、C3及びC4はカメラ40,41の夫々の電源及び信号ケーブルである。なお、これらのケーブル又はチューブ類C1〜C4は、プローブ26内に差し込まれてプローブ26内で固定されている。
このように、可撓性のあるチューブ24を使用できたのは、複数のカメラ40,41をプローブ26の方に収容して、筐体22とプローブ26との位置関係を問わないようにしたためである。そして、本装置20では、カメラ40,41をプローブ26に収容したとしても、プローブ26の小型化を実現している。以下、このプローブ26について、図3及び図4を中心に説明する。
The
As described above, the
〔プローブについて〕
図3は図2の概略A−A断面図、図4はレーザ光照射部28及びその周辺を図3のB−Bの位置で切断した場合の概略部分断面図である。なお、図3ではレーザ光照射部28等の一部をさらに切り欠いて図示している。また、図3では図面が煩雑にならないように、ケーブルC3及びC4の一部を省略して図示している。
本装置の先端部に配置されたプローブ26は、全体が略矩形状の筐体に、複数のカメラ40,41、レーザ光照射部28、及び光ファイバーケーブルC2を固定するようにしている。
カメラ40,41はレーザシート光SPの粒子に当たった散乱光を撮像するもので、図では2台であり、角度差をつけて内底29eに固定されている。なお、カメラ40,41にはデジタル式のCOMSカメラやCCDカメラ等を利用でき、本実施形態ではCCDカメラが用いられている。
[About the probe]
3 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view when the laser
The
The
レーザ光照射部28は、シート状のレーザシート光SPを生成するための光学系であるシート光形成部28aと、このシート光形成部28aからのレーザ光を屈曲させ、被撮像空間に向けてレーザ光LB1を照射するための屈曲光学部28bとからなっている。
図3及び図4に示すように、シート光形成部28aと屈曲光学部28bとは、スクリュー等13でZ方向に沿って並べるように接続され、全体的に円柱形状となっている(図1参照)。具体的には、シート光形成部28aは、光学系レンズ60と、この光学系レンズ60を保持するレンズ保持体62とを有し、屈曲光学部28bは、照射方向を変えるための照射方向変更部66と、この照射方向変更部66を保持する方向変更部保持体68とを有している。そして、レンズ保持体62と方向変更部保持体68とが、着脱可能なように接続されている。
The laser
As shown in FIGS. 3 and 4, the sheet
このようなレーザ光照射部28は、シート光形成部28aがプローブ26の内部空間ACに差し込まれて、プローブ26に対して着脱可能なように固定されている。
即ち、図1に示すようにプローブ26は全体が略矩形状であり、先端側の壁面部29cに、図3及び図4に示すように貫通孔59が形成されている。そして、この貫通孔59にシート光形成部28aが挿入されている。なお、レンズ保持体62は貫通孔59の内面に対応した外周側面を有し、レンズ保持体62の外周側面と貫通孔59の内面は、その間に防水用のOリング64が介在して密着している。
そして、屈曲光学部28bは先端側の壁面部29cから突出して外部に露出している。これにより、図1の高さHが小さいプローブ26であっても、レーザ光LB1をY方向に大きな拡がり角をもって出射して、レーザシート光SPをプローブ26の近くに形成することを可能にしている。また、複雑な形状をした流動場Sであっても、そこに突出した屈曲光学部28bを差し込んでレーザシート光SPを形成することもできる。
Such a laser
That is, as shown in FIG. 1, the
The bending
このような屈曲光学部28bの照射方向変更部66には、光学系レンズ60からのレーザ光の方向を変えるためのプリズムやキューブミラー等が利用でき、本実施形態ではレーザ光を90度屈曲させる直角プリズムを使用している。具体的には、照射方向変更部66は、2個の直角プリズム66a,66bの斜面どうしを合わせたような直方体状のプリズムとされており、これをケースである方向変更部保持体68で保持している。また、方向変更部保持体68は、図4に示すように、その内側に、先端側の直角プリズム66aの先端面FFと面状に接触可能な平板状部55と、この平板状部55を直角プリズム66a側に向けて押し込むことが可能なネジ57とを有している。これにより、ネジ57を回すことで直角プリズム66a,66bを押し込んで、微調整が行えると共に、押し込まれた内側の直角プリズム66bがOリング65を押し潰して、光学系レンズ60と照射方向変更部66との間の埃や水滴等の侵入を防止している。
For the irradiation
なお、プローブ26は、内部空間ACを密封する壁面部29を有し、内部空間AC内のカメラ40,41やレーザ光照射部28のメンテナンスが可能なように、図1及び図2に示すように、正面の壁面部29aと平面の壁面部29bがビス37等で着脱可能とされている。
The
ここで、図3に示すように、2台のカメラ40,41は、レーザ光照射部28からレーザ光LB1が照射される方向Xと直交するレーザシート光SPの面外方向Zに沿って配列されている。このため、プローブ26の中で最も大きな外形を有するカメラ40,41を並べたことで、プローブ26は、カメラ40,41の配列方向Zと直交する方向(即ち、レーザ光LB1が照射される方向)Xの寸法Dを小さくすることができる。
具体的には、2台のカメラ40,41の双方は、屈曲光学部28bとレーザシート光SPとを結ぶ仮想線(レーザ光LB1の照射方向と略同じ)に対して、配列方向Zについてカメラ40とシート光形成部28aに重なる領域Waが生ずるようにして、シート光形成部28a側に配置されている。
Here, as shown in FIG. 3, the two
Specifically, both of the two
そして、カメラ40,41は、その撮像レンズ42,43が、レーザ光LB1の照射方向Xを中心にして、レーザシート光SP側とは反対側を向くように配置され、撮像レンズ42,43の前であってプローブ26に固定された平板状の反射鏡50,51を介して、レーザシート光SPを撮像するようにしている。従って、カメラ40,41の撮像レンズ42,43の固定位置を略変えずに、ボディ部45,46をレーザ光LB1側に振ることが出来る分、カメラ40,41の配列方向Zについて、プローブ26の寸法Wを小さくすることができる。
即ち、レーザシート光SPに対して大きな角度を付けて撮影することが、粒子の移動量を正確に把握する上で好ましいため、レーザシート光SPの中心CN(Z方向におけるレーザ光の収束箇所)とカメラ40,41の撮像方向との交差角θ1,θ2を小さくすることはできず、この互いに異なる交差角θ1,θ2を維持したまま、ボディ部45,46をレーザ光LB1側に振っている。なお、カメラ40の反射鏡51を介した撮像方向とレーザシート光SPとの交差角θ2は35度、カメラ41の反射鏡50を介した撮像方向とレーザシート光SPとの交差角θ1は45度である。
このようにして、プローブ26は寸法Dも寸法Wも小さくすることができる。
The
That is, since it is preferable to take an image with a large angle with respect to the laser sheet light SP in order to accurately grasp the amount of movement of the particles, the center CN of the laser sheet light SP (the convergence point of the laser light in the Z direction). And the imaging directions of the
In this way, the
具体的には、薄板状の反射鏡50,51はその主面が照射方向LB1に沿って配置されている。そして、レーザ光LB1から遠い撮像レンズ42は、レーザ光LB1の照射方向Xに対する角度θ3が約45度となるように、レーザ光LB1の反対側に向いている。また、レーザ光LB1に近い撮像レンズ43は、レーザ光LB1の照射方向Xに対する角度θ4が約35度となるように、レーザ光LB1の反対側に向いている。
なお、反射鏡50,51は全反射ミラーであり、反射鏡50はエポキシ樹脂等の接着剤でプローブ26の内壁29dに接着されると共にボルト39で固定されている。カメラ40とカメラ41の間に配置された反射鏡51は、プローブ26の内底29eに接合された縦断面がU字状である台部38の溝に挿入されると共にボルト17で固定されている。
Specifically, the main surfaces of the thin plate-like reflecting
The reflecting mirrors 50 and 51 are total reflection mirrors, and the reflecting
また、カメラ40,41は、撮像レンズ42,43とボディ部45,46とが分離しており、ボディ部45,46には、撮像レンズ42,43で集めた光を結像させて電気信号に変換する撮像素子(本実施形態ではCCDセンサ)52、及びこの撮像素子52やコンデンサ等を搭載した基板53を有している。そして、カメラ40,41は所謂シャインフルーグ(Scheimpflug)機能を有しており、撮像レンズ42,43がプローブ26に固定されているのに対して、ボディ部45,46が図3のR方向に所要の角度だけ回転可能とされ、これにより、撮像レンズ42,43の光軸と撮像素子52の光軸とにあおり角を付けられるようにしている。従って、照射方向Xに所定の長さを有するレーザシート光SPであっても、カメラ40,41は焦点を合わせることができる。
In addition, in the
シート光形成部28aと屈曲光学部28bとからなるレーザ光照射部28は、その長手方向が複数のカメラ40,41の配列方向Zに沿って配置され、シート光形成部28aからカメラ配列方向Zに沿って出射されたレーザ光は、照射方向変更部66により直角に屈曲して、流動場Sにレーザシート光SPを形成するようになっている。
そして、プローブ26からのレーザ光LB1の照射方向Xについて、被撮像空間に向かって、レーザ光照射部28、複数のカメラ40,41の順に配置されている。これにより、プローブ26に近接してY方向に拡がった空間を形成し難いレーザシート光SPを、可及的にプローブ26に近づけている。そして、レーザシート光SPをプローブ26に近づけることができれば、小さな流動場Sであっても対応でき、さらに、カメラ40,41の反射鏡50,51を介した撮像方向とレーザシート光SPとの交差角θ1,θ2を大きくとって、精度のよい測定も可能になる。
The longitudinal direction of the laser
Then, with respect to the irradiation direction X of the laser beam LB1 from the
さらに、レーザ光照射部28は、光ファイバーを用いてシート光形成部28aの小型化も図っている。すなわち、光ファイバーは、入射角を有して光を受け入れるため、光ファイバーケーブルC2からの出射光LB2は所定の拡がり角(円錐状)をもって出射され、この拡がり角をレーザシート光SPの面内における照射方向Xと直交する方向Y(図1も参照)に利用している。なお、光ファイバーの開口数(NA)は、レーザシート光SPの大きさやプローブ26からの距離を考慮して決めればよい。
具体的には、光ファイバーケーブルC2からの出射光LB2は、シート光形成部28aの凸シリンドリカルレンズ60に入射される。凸シリンドリカルレンズ60は、出射光LB2の光軸方向に沿って光学中心が配置されており、図3に示すようにXZ方向の出射光LB2を収束させる一方で、図4に示すようにXY方向の出射光LB2は収束させずに、そのまま照射方向変更部66に照射するようになっている。このようにして、本実施形態では、シート光形成部28aのレンズ数を減らしても、面状に拡がりをもって流動場にレーザ光LB1を照射することができる。従って、シート光形成部28aを小型化できる。
また、レーザ光照射部28はプローブ26に固定された光ファイバーケーブルC2の出射光LB2を利用してレーザ光LB1を照射している。このため照射位置がずれ難く、カメラ40,41とレーザシート光SPとの相対的な位置を正確に合わせることができる。
Furthermore, the laser
Specifically, the emitted light LB2 from the optical fiber cable C2 enters the convex
Further, the laser
なお、本発明のレーザ光照射部は上述した態様に限られるものではなく、例えば、本実施形態の第1の変形例に係るレーザ光照射部28−1の周辺の断面図である図5に示すように、凸シリンドリカルレンズ60と照射方向変更部66との間に、出射光LB2の光軸方向に沿って光学中心を配置するように凹シリンドリカルレンズ70を設けてもよい。これにより、凹シリンドリカルレンズ70で、レーザシート光SPの面方向における照射方向Xと直交する方向Yについて、図3に比べてさらにレーザ光LB1を可及的に拡げて、レーザシート光SPをプローブ26により近づけることができる。
In addition, the laser beam irradiation part of this invention is not restricted to the aspect mentioned above, For example, it is sectional drawing of the periphery of the laser beam irradiation part 28-1 which concerns on the 1st modification of this embodiment in FIG. As shown, a concave
また、プローブ26は、少なくとも反射鏡50,51と被撮像空間(つまりレーザシート光SPが形成された空間)との間に、壁面部29aの一部を構成するようにして、透明又は透光性を有する窓部15が配置されている(図1及び図2参照)。これにより、内側空間ACにカメラ40,41が収容されていても、外側のレーザシート光SPの散乱光を撮像できる。なお、本実施形態の窓部15は一枚であり、壁面部29aの周縁部を除く中央領域全てに配置されている。そして、この窓部15は、レーザ光LB1の波長のみを透過するフィルターとされている。本実施形態の場合、レーザ光LB1の波長は532nmであるため、この波長のみを透過させるバンドパスフィルター等である。従って、カメラ40,41が余計な光を撮像することもなく、精度のよい測定が可能となる。
The
なお、図1及び図3に示すように、プローブ26には、冷却装置35と接続された冷却用チューブC1が、チューブ24内を通って差し込まれており、プローブ26の内部空間AC内を解熱するようになっている。冷却用チューブC1から出たエアーは、内部空間ACを通って、チューブ24内に逆戻りするようになっている。この際、エアーは内部空間AC内を隅々まで通るように、出来るだけ奥に差し込むのが好ましい。
また、光ファイバーケーブルC2は、プローブ26内に架台77を介して固定されているが、この際、架台77にはZ方向に沿って長い長孔78が形成され、この長孔78にボルト79が挿通して固定されている。このようにして、光ファイバーケーブルC2はZ方向の位置の微調整が可能になっている。
As shown in FIGS. 1 and 3, a cooling tube C <b> 1 connected to the
Further, the optical fiber cable C2 is fixed in the
本発明の好ましい実施形態は以上のように構成され、狭く複雑な流動場であっても流速を測定できる。すなわち、従来のプローブ式の流速測定装置は、プローブを小型化しようとして、比較的サイズの大きいカメラをプローブに収容しないようにしている。しかし、複数のカメラを使って3成分速度を測定する場合、カメラをプローブに入れなくても、複数のカメラの位置関係等をそのままプローブにも反映させるように、プローブ内の各機器及び部材の位置を精密に固定する必要があることから、却って装置の大型化を招く結果となる。この点、本発明は逆転の発想で、図3に示すように複数のカメラ40,41をあえてプローブ26内に収容し、その中で最大限小型化できる技術を達成している。本実施形態のプローブ26のサイズは、図1のWが約13cm、Dが約10cm、Hが約4cmであり、格段に小型化を図れた。
また、レーザ光照射部28、複数のカメラ40,41、及び反射鏡50,51の全てがプローブ26に固定され、互いの相対的な位置関係が予め決められているため、使用の際、キャリブレーションを用いた位置調整も不要である。
The preferred embodiment of the present invention is configured as described above, and the flow velocity can be measured even in a narrow and complicated flow field. That is, the conventional probe-type flow velocity measuring apparatus does not accommodate a relatively large camera in the probe in an attempt to reduce the size of the probe. However, when measuring three-component velocities using multiple cameras, each device and member in the probe can reflect the positional relationship of the multiple cameras as it is without inserting the camera into the probe. Since it is necessary to fix the position precisely, the result is an increase in the size of the apparatus. In this respect, the present invention is based on the idea of reverse rotation, and achieves a technique that allows a plurality of
In addition, since all of the laser
図6は、本発明の実施形態の第2の変形例に係る流速測定装置100の概略図である。なお、図6では、プローブ26−1のカメラ72,73と反射鏡74,75が固定された領域だけ切り欠いて内部空間ACを視認している。
この図において、図1乃至図5の流速測定装置20と同一の符号を付した箇所は同様の構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
本第2の変形例に係る流速測定装置100が上述した実施形態と異なるのは、カメラ72,73と反射鏡74,75の配置とそれを収容するプローブの形状のみである(カメラ及び反射鏡の配置を除く部材自体の構成は、図1乃至図5と同様である)。
FIG. 6 is a schematic diagram of a flow
In this figure, since the part which attached | subjected the code | symbol same as the flow
The flow
すなわち、図6においても、上述した実施形態と同様に、複数のカメラ72,73は、各撮像レンズ72a,73aがレーザ光の照射方向LB1を中心に、被撮像空間(即ちレーザシート光SP)側とは反対側を向くようにして、レーザ光の照射方向Xと直交する方向Zに沿って配列され、かつ、撮像レンズ72a,73aの前であってプローブ26−1に固定された反射鏡73,74を介して、被撮像空間を撮像するようになっている。従って、プローブ26−1は、図1乃至図5のプローブ26と同様に小型化を図れる。
That is, also in FIG. 6, as in the above-described embodiment, the plurality of
しかし、このプローブ26−1は、レーザ光照射部28から被撮像空間に向かってレーザ光LB1が照射された方向Xを中心に、その両側にカメラ72,73が1台ずつ配置されている。そして、レーザ光照射部28から出射されたレーザ光LB1は、プローブ26−1の2台のカメラ72,73に挟まれた内部空間ACを通って被撮像空間に向かって照射される。
さらに、複数のカメラ72,73は、互いの撮像レンズ72a,73aが正反対を向くようにして、照射方向Xと直交するレーザシート光SPの面外方向Zに沿って配列されている。そして、反射鏡73,74は、複数のカメラ72,73が並ぶ方向Zに対して、反射面74a,75aがレーザシート光SP側を向くようにして、角度をつけて配置されている。具体的には、カメラ72の反射鏡74を介した撮像方向とレーザシート光SPとの交差角θ5、及び、カメラ73の反射鏡75を介した撮像方向とレーザシート光SPとの交差角θ6は、いずれも45度である。
このようにして、図6のプローブ26−1では、図3のプローブ26に比べて、Z方向に対してカメラ72,73に角度を付けていない分、レーザ光LB1の照射方向Xに沿った寸法D1を小さくしている。
但し、図6のプローブ26−1は、図3のプローブ26とは異なり、レーザ光LB1の照射方向Xを中心に、その両側にカメラ72,73が1台ずつ配置されているため、図6のW2の分だけ、プローブ26−1が大きくなっている。
However, the probe 26-1 has one
Further, the plurality of
In this manner, in the probe 26-1 in FIG. 6, compared with the
However, the probe 26-1 in FIG. 6 differs from the
即ち、図6のプローブ26−1と図3のプローブ26を比較すれば、次の通りである。
図6のプローブ26−1は図3のプローブ26に比べて、相対的に細長い形状とされ、そのような流動場Sの流速を測定するのに適している。
しかし、図6のプローブ26−1はW2の分が大きく突出している。さらに、プローブ26−1の内部空間ACを通ってレーザ光LB1が照射されるため、Y方向の大きな拡がり角をもってレーザ光LB1を出射するために、図1のプローブ26の高さHに比べて図6のプローブ26−1の高さを大きくせざるを得ない。これらのことから、全体の容量的には、図3のプローブ26の方が小型化を図れる。
また、プローブ26−1は、図6に示すように、流動場Sの物体ATの角部CR付近を撮像しようとすると、この角部CRが撮像の邪魔になってしまい、物体ATに近接してレーザシート光SPを形成することができない場合がある。
このようなことから、小さな流動場Sの流速を図ることを考慮すると、総合的には、図3のプローブ26が優れている。
6 is compared with the
The probe 26-1 in FIG. 6 has a relatively elongated shape compared to the
However, the probe 26-1 in FIG. 6 has a large protrusion of W2. Further, since the laser beam LB1 is irradiated through the internal space AC of the probe 26-1, in order to emit the laser beam LB1 with a large divergence angle in the Y direction, compared with the height H of the
Further, as shown in FIG. 6, when the probe 26-1 attempts to image the vicinity of the corner CR of the object AT in the flow field S, the corner CR becomes an obstacle to the imaging, and approaches the object AT. In some cases, the laser sheet light SP cannot be formed.
For this reason, considering that the flow velocity of the small flow field S is increased, the
図7は、本発明の実施形態の第3の変形例に係る流速測定装置101の概略図である。また、図8(A)は図7の流速測定装置101のレーザ光照射部周辺の断面図であり、図8(A)は図3と同じ方向の断面図、図8(B)は図4と同じ方向の断面図である。
これらの図において、図1乃至図5の流速測定装置20と同一の符号を付した箇所は同様の構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
本第3の変形例に係る流速測定装置101が上述した実施形態と異なるのは、3次元3成分(3dimensional
3components)の速度を測定する点である。
FIG. 7 is a schematic diagram of a flow
In these drawings, the portions denoted by the same reference numerals as those of the flow
The flow
3 components).
すなわち、流速測定装置101のレーザ光照射部28−2は、被撮像空間に円錐状のレーザ光LB3を形成するための円錐光形成部28a−1を有している。
具体的には、円錐光形成部28a−1は一枚の凹レンズ80を有し、この凹レンズ80に光ファイバーケーブルC2から出射されたレーザ光LB2が入射するようになっている。なお、凹レンズ80はレーザ光LB2の光軸方向に沿って光学中心が配置されており、この凹レンズ80を保持するレンズ保持体62は、図3と同じ外形形状を有している。
これにより、所定の開口数(NA)を有する光ファイバーケーブルC2から円錐状に出射されたレーザ光LB2は、凹レンズ80で発散され、この発散されたレーザ光を照射方向変更部66が直角に屈曲させて、流動場Sに円錐状のレーザ光LB3を照射するようになっている。従って、プローブ26−2の近くにレーザ光LB3で形成された円錐状部のうち、3次元の立体状部CUを複数のカメラ40,41で撮像し、その撮像データを筐体22側に送信すれば、3次元パーティクルトラッキングやトモグラフィ等の公知の解析アルゴリズムを用いて、3次元3成分(3dimensional
3components)の速度を測定することができる。
That is, the laser beam irradiation unit 28-2 of the flow
Specifically, the conical
As a result, the laser beam LB2 emitted conically from the optical fiber cable C2 having a predetermined numerical aperture (NA) is diverged by the
3 components) can be measured.
本第3の変形例は以上のように構成されており、このプローブ26−2と図3のプローブ26とが異なるのは、図3のレーザ光照射部28の凸シリンドリカルレンズ60が凹レンズ80に変わっただけであり、これにより3次元3成分(3dimensional
3components)の速度を測定することができる。
そして、図3に示すように、レーザ光照射部28は、プローブ26にシート光形成部28aが差し込まれてスクリュー13等で接続固定された構成である。そこで、図3のプローブ26からレーザ光照射部28を取り外し、さらにそのレーザ光照射部28のシート光形成部28aと屈曲光学部28bとを分離させ、そして、シート光形成部28aの代わりに、図8の円錐光形成部28a−1を図3の屈曲光学部28bに接合し、これを図8のプローブ26−2に差し込んで固定することも可能となる。
The third modification is configured as described above, and the difference between the probe 26-2 and the
3 components) can be measured.
As shown in FIG. 3, the laser
ところで、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形例を採用できる。
例えば、上述した実施形態では、カメラを2台だけで説明したが3台以上をプローブ内に収容しても構わない。
また、被撮像空間に円柱状のレーザ光を形成して、2台以上のライトフィールドカメラを使い、焦点距離の異なる複数の焦点平面像を撮影することで、多断面ステレオPIVによるボリュームPIVとする多断面2D3C(2dimensional3components)としてもよい。
また、図3のチューブ24は1本であるが、可撓性を有するのであれば2本以上であっても構わない。
By the way, this invention is not limited to the said embodiment, A various modified example is employable.
For example, in the embodiment described above, only two cameras have been described, but three or more cameras may be accommodated in the probe.
In addition, a cylindrical laser beam is formed in the imaging space, and two or more light field cameras are used to shoot a plurality of focal plane images having different focal lengths, thereby obtaining a volume PIV using a multi-section stereo PIV. It may be a multi-section 2D3C (2 dimensional 3 components).
Further, the number of the
15・・・窓部、20,100,101・・・流速測定装置、26・・・プローブ、28・・・レーザ光照射部、28a・・・シート光形成部、28b・・・屈曲光学部、30・・・レーザ発振部、40,41・・・カメラ、50,51・・・反射鏡、S・・・流動場,LB1,LB2・・・レーザ光、SP・・・レーザシート光、C2・・・光ファイバーケーブル
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記レーザ光照射部と前記複数のカメラの双方は、先端部に配置されたプローブに固定され、
前記複数のカメラは、その各撮像レンズが前記レーザ光を照射する方向を中心に、前記被撮像空間側とは反対側を向くようにして、前記レーザ光を照射する方向と直交する方向に沿って配列され、かつ、前記撮像レンズの前であって前記プローブに固定された反射鏡を介して、前記被撮像空間を撮像するようにした
ことを特徴とする流速測定装置。 A plurality of cameras arranged at different angles, and a laser beam irradiation unit configured to irradiate laser beam to the imaging space of the flow field captured by the plurality of cameras, and obtained by imaging In the flow velocity measuring apparatus that compares the plurality of images and measures the flow velocity of the three components orthogonal to each other in the imaging space,
Both the laser beam irradiation unit and the plurality of cameras are fixed to a probe arranged at a tip part,
The plurality of cameras are arranged along a direction orthogonal to the direction of irradiating the laser light so that each imaging lens faces the side opposite to the imaged space side with the direction of irradiating the laser light as a center. The flow velocity measuring apparatus is characterized in that the imaging space is imaged through a reflecting mirror arranged in front of the imaging lens and fixed to the probe.
前記レーザ発振部は、前記プローブには固定されずに、可撓性のある光ファイバーケーブルを介して前記プローブと接続されており、
前記光ファイバーケーブルからの出射光が前記レーザ光照射部に入射される
ことを特徴とする請求項1に記載の流速測定装置。 A laser oscillation part for oscillating the laser light separately from the laser light irradiation part,
The laser oscillation unit is not fixed to the probe, but is connected to the probe via a flexible optical fiber cable,
2. The flow velocity measuring device according to claim 1, wherein light emitted from the optical fiber cable is incident on the laser light irradiation unit.
前記反射鏡と前記被撮像空間との間には、前記壁面部の一部を構成するように、透明又は透光性を有する窓部が配置されおり、
前記窓部は、前記レーザ光の波長のみを透過するフィルターである
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の流速測定装置。 The probe has a wall surface portion for sealingly housing the plurality of cameras and the reflecting mirror inside thereof,
Between the reflecting mirror and the imaged space, a window part having transparency or translucency is arranged so as to constitute a part of the wall surface part,
The flow velocity measuring device according to claim 1, wherein the window portion is a filter that transmits only the wavelength of the laser beam.
前記複数のカメラの全てが、前記屈曲光学部と前記レーザシート光とを結ぶ仮想線より、前記シート光形成部側に配置され、
前記屈曲光学部は、前記壁面部の外部に露出している
ことを特徴とする請求項4に記載の流速測定装置。 The laser beam irradiation unit includes a sheet beam forming unit for converting the laser beam into a sheet-like laser sheet beam, and the laser sheet from the sheet beam forming unit is bent so that the laser sheet enters the flow field. A bending optical part for irradiating light,
All of the plurality of cameras are disposed closer to the sheet light forming unit than a virtual line connecting the bending optical unit and the laser sheet light,
The flow velocity measuring device according to claim 4, wherein the bending optical part is exposed to the outside of the wall surface part.
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