JP2022085336A - 測定装置、測定システム、測定方法、プログラムおよび測定装置の校正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流体の流れの状態の測定精度を向上させる。【解決手段】測定装置は、発光部と、受光部と、第１算出部と、認識部と、第２算出部と、を備える。発光部は、内部で流体が流れる被照射物に光を照射する。受光部は、被照射物で散乱した光を含む干渉光を受光して該干渉光の強度に応じた出力信号を出力する。第１算出部は、出力信号に基づいて信号強度の時間変化についての周波数と信号強度との関係を示す第１パワースペクトルを算出する。認識部は、第１パワースペクトルに基づいて、該第１パワースペクトルにおけるノイズ成分の信号強度に係るノイズ値を認識する。第２算出部は、第１パワースペクトルとノイズ値とに基づいて、流体の流れの状態を示す流れ状態値を算出する。【選択図】図３

Description

本開示は、測定装置、測定システム、測定方法、プログラムおよび測定装置の校正方法に関する。

流体の流れの状態を測定する技術が知られている（例えば、特許文献１の記載を参照）。

特許第５８０６３９０号公報

流体の流れの状態を測定する技術については、測定精度を向上させる点で改善の余地がある。

測定装置、測定システム、測定方法、プログラムおよび測定装置の校正方法が開示される。

測定装置の一態様は、発光部、受光部、第１算出部、認識部および第２算出部を備えている。前記発光部は、内部で流体が流れる被照射物に光を照射する。前記受光部は、前記被照射物で散乱した光を含む干渉光を受光して該干渉光の強度に応じた出力信号を出力する。前記第１算出部は、前記出力信号に基づいて信号強度の時間変化についての周波数と信号強度との関係を示す第１パワースペクトルを算出する。前記認識部は、前記第１パワースペクトルに基づいて、該第１パワースペクトルにおけるノイズ成分の信号強度に係るノイズ値を認識する。前記第２算出部は、前記第１パワースペクトルと前記ノイズ値とに基づいて、前記流体の流れの状態を示す流れ状態値を算出する。

測定システムの一態様は、発光部、受光部、第１算出部、認識部および第２算出部を備えている。前記発光部は、内部で流体が流れる被照射物に光を照射する。前記受光部は、前記被照射物で散乱した光を含む干渉光を受光して該干渉光の強度に応じた出力信号を出力する。前記第１算出部は、前記出力信号に基づいて信号強度の時間変化についての周波数と信号強度との関係を示す第１パワースペクトルを算出する。前記認識部は、前記第１パワースペクトルに基づいて、該第１パワースペクトルにおけるノイズ成分の信号強度に係るノイズ値を認識する。前記第２算出部は、前記第１パワースペクトルと前記ノイズ値とに基づいて、前記流体の流れの状態を示す流れ状態値を算出する。

測定方法の一態様は、第１工程、第２工程、第３工程および第４工程を有する。前記第１工程において、発光部によって内部で流体が流れている被照射物に光を照射しながら、受光部によって前記被照射物で散乱した光を含む干渉光を受光して該干渉光の強度に応じた出力信号を出力する。前記第２工程において、第１算出部によって、前記出力信号に基づいて信号強度の時間変化についての周波数と信号強度との関係を示す第１パワースペクトルを算出する。前記第３工程において、認識部によって、前記第１パワースペクトルに基づいて、該第１パワースペクトルにおけるノイズ成分の信号強度に係るノイズ値を認識する。前記第４工程において、前記第２算出部によって、前記第１パワースペクトルと前記ノイズ値とに基づいて、前記流体の流れの状態を示す流れ状態値を算出する。

プログラムの一態様は、内部で流体が流れている被照射物に発光部が光を照射する場合に、前記被照射物で散乱した光を含む干渉光を受光する受光部によって出力される前記干渉光の強度に応じた出力信号に基づく信号が入力されるコンピュータに、第１計算工程、認識工程および第２計算工程を実行させるためのものである。前記第１計算工程において、前記信号に基づいて信号強度の時間変化についての周波数と信号強度との関係を示す第１パワースペクトルを算出する。前記認識工程において、前記第１パワースペクトルに基づいて該第１パワースペクトルにおけるノイズ成分の信号強度に係るノイズ値を認識する。前記第２計算工程において、前記第１パワースペクトルと前記ノイズ値とに基づいて、前記流体の流れの状態を示す流れ状態値を算出する。

測定装置の校正方法の一態様は、第５工程、第６工程、第７工程および第８工程を有する。前記第５工程において、発光部によって内部で流体が流れている被照射物に光を照射しながら、受光部によって前記被照射物で散乱した光を含む干渉光を受光して該干渉光の強度に応じた出力信号を出力する。前記第６工程において、第１算出部によって、前記出力信号に基づいて信号強度の時間変化についての周波数と信号強度との関係を示す第３パワースペクトルを算出する。前記第７工程において、認識部によって、前記第３パワースペクトルに基づいて該第３パワースペクトルにおけるノイズ成分の信号強度に係るノイズ値を認識する。前記第８工程において、設定部によって、前記第３パワースペクトルにおいて周波数の増加に応じて信号強度が前記ノイズ値に至る周波数に応じて、前記被照射物の内部で流れる流体の流れの状態を示す流れ状態値の算出に用いる使用周波数範囲の上限を設定する。

例えば、流体の流れの状態の測定精度が向上し得る。

図１は、第１～７実施形態に係る測定装置の構成の一例を示す概略図である。 図２は、第１～４実施形態に係る測定装置の構成の一例を示す概略図である。 図３は、第１～３実施形態に係る演算回路で実現される機能的な構成の一例を示す図である。 図４は、第１パワースペクトルの一例を示す図である。 図５（ａ）は、第２パワースペクトルの一例を示す図である。図５（ｂ）は、第２パワースペクトルの他の一例を示す図である。 図６（ａ）は、測定装置を用いた測定方法の流れの一例を示す流れ図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のステップＳ４における処理の流れの一例を示す流れ図である。 図７は、第２流れ状態値が３つの異なる設定値にそれぞれ設定された場合に算出された第１パワースペクトルを示す図である。 図８（ａ）および図８（ｂ）は、それぞれ第２流れ状態値の設定値と第１流れ状態値の算出値との関係を示す図である。 図９（ａ）および図９（ｂ）は、それぞれ第２流れ状態値の設定値と第１流れ状態値の算出値との関係を示す図である。 図１０は、第２流れ状態値の設定値と第１流れ状態値の算出値との関係を示す図である。 図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、第４実施形態に係る演算回路で実現される機能的な構成の一例を示す図である。 図１２（ａ）は、第４実施形態に係る測定装置の校正方法の流れの一例を示す流れ図である。図１２（ｂ）は、第４実施形態に係る測定装置を用いた測定方法の流れの一例を示す流れ図である。 図１３は、第５実施形態に係る測定装置の構成の一例を示す概略図である。 図１４は、第６実施形態に係る測定装置の構成の一例を示す概略図である。 図１５は、第７実施形態に係る測定システムの構成の一例を示す概略図である。 図１６（ａ）は、レーザーの発光量を１とした場合に受光素子によって検出される信号強度についてのパワースペクトルの一例を太い実線で描いた曲線、およびパワースペクトルにおけるノイズ成分の一例を細い一点鎖線で描いた曲線、をそれぞれ模式的に示す図である。図１６（ｂ）は、レーザーの発光量を０．５とした場合に受光素子によって検出される信号強度についてのパワースペクトルの一例を太い実線で描いた曲線、およびパワースペクトルにおけるノイズ成分の一例を細い一点鎖線で描いた曲線、をそれぞれ模式的に示す図である。

流体の流れの状態を測定する装置（測定装置ともいう）として、例えば、レーザー血流計などの光学的な手法を用いて流体の流量および流速の少なくとも一方を測定する装置が知られている。レーザー血流計は、例えば、発光素子としてのレーザーから生体に照射されたレーザー光が散乱する際に生ずるドップラーシフトに起因したレーザー光の波長の変化に基づいて、生体の血流量を算出することができる。

より具体的には、周波数ｆｏのレーザー光が生体に照射されると、血管内を流れる血液の流れ（血球などの粒子の移動）による光の散乱と、他の固定組織（皮膚組織および血管を形成している組織など）による光の散乱と、によって、散乱光が生じる。このとき、血球による散乱で生じた散乱光の周波数ｆは、他の固定組織による散乱で生じた散乱光の周波数ｆｏと比較して、血球などの粒子の移動速度に対応したドップラーシフトによってｆｂだけ変化した周波数ｆｏ＋ｆｂとなる。この変調周波数ｆｂは、血流の速度をＶとし、流体に対するレーザー光の入射角度をθとし、レーザー光の波長をλとすると、次の式（１）で示される。

ｆｂ＝（２Ｖ×ｃｏｓθ）／λ ・・・（１）

ここでは、固定組織によって生じる周波数ｆｏの光と、移動する血球によって生じる周波数ｆｏ＋ｆｂの光と、の相互干渉によって、差周波ｆｂが光ビート（うなり）として観測され得る。換言すれば、周波数が互いに異なる２種類の光を受光素子が受光することで得られる電気信号（受光信号）には、これらの２種類の光の相互干渉によって生ずる光ビートに対応する電気信号（光ビート信号ともいう）の成分が含まれる。

光ビートの周波数に対応する差周波ｆｂは、元のレーザー光の周波数ｆｏよりも非常に小さい。例えば、７８０ｎｍの波長の光の周波数は、４００テラヘルツ（ＴＨｚ）程度であり、通常の受光素子で検出が可能である応答速度を超えている。これに対して、光ビートの周波数（光ビート周波数ともいう）ｆｂは、血球の移動速度に依存するものの、例えば、数キロヘルツ（ｋＨｚ）から数十ｋＨｚ程度であり、通常の受光素子が十分応答して検出することが可能である周波数帯域に含まれる。このため、受光素子を用いて、固定組織によって生じた周波数ｆｏの光と、移動する血球によって生じた周波数ｆｏ＋ｆｂの光と、を受光することで得られる電気信号（受光信号）は、直流（ＤＣ）成分の信号（ＤＣ信号）に光ビート周波数ｆｂの強度変調信号が重畳されたような波形を示す。そして、周波数ｆｂの光ビート信号を解析することで、血流量を算出することができる。

例えば、まず、受光素子によって検出された受光信号についてフーリエ変換（ＦＦＴ）などの演算を用いて周波数と信号強度との関係を示すパワースペクトルＰ（ｆ）を算出する。次に、このパワースペクトルＰ（ｆ）に周波数ｆの重み付けを行うことで、重み付け後のパワースペクトル（重み付けパワースペクトルともいう）Ｐ（ｆ）×ｆを算出する。次に、重み付けパワースペクトルＰ（ｆ）×ｆについて、所定の範囲の周波数で積分を行って、第１の計算値（∫｛Ｐ（ｆ）×ｆ｝ｄｆ）を算出する。次に、下記の式（２）で示されるように、第１の計算値（∫｛Ｐ（ｆ）×ｆ｝ｄｆ）を、パワースペクトルＰ（ｆ）について所定の範囲の周波数で積分を行うことで算出される第２の計算値（∫Ｐ（ｆ）ｄｆ）で除することで、光ビート周波数ｆｂにおける平均周波数ｆｍを算出する。

ｆｍ＝∫｛Ｐ（ｆ）×ｆ｝ｄｆ／｛∫Ｐ（ｆ）ｄｆ｝ ・・・（２）

そして、平均周波数ｆｍを用いた所定の計算で、生体の血流量を算出することが考えられる。

このような流体の流量を測定する測定装置は、血管内を流れる血液だけでなく、配管などの流路を構成している部分（流路構成部ともいう）内の流路を流れる流体一般を測定の対象（測定対象ともいう）としてもよい。

ところで、パワースペクトルＰ（ｆ）には、例えば、流体の流れとは異なる流体の外部の環境（外部環境ともいう）に起因するノイズの成分（ノイズ成分ともいう）が含まれ得る。外部環境に起因するノイズは、例えば、流路構成部の振動に起因するノイズ、周囲からの熱に起因するノイズ、および測定装置の各種回路で生じる電磁的なノイズなどを含み得る。パワースペクトルＰ（ｆ）に含まれるノイズ成分は、例えば、低周波から高周波に至る広い周波数の範囲で存在し得る。そして、このような外部環境に起因するノイズは、例えば、測定装置において流体の流量を測定する際に、測定精度の低下を招く。

例えば、レーザーの発光強度が小さい場合、レーザーの温度上昇および経年劣化などに起因してレーザーの発光強度が低下する場合、あるいは流路構成部における光の透過率が低下した場合には、測定対象としての流体に照射されるレーザー光の強度が小さくなり得る。測定対象としての流体に照射されるレーザー光の強度が小さい条件では、例えば、受光素子による受光で得られる電気信号（受光信号）の強度が低下し、パワースペクトルＰ（ｆ）においてノイズ成分が占める割合が大きくなり得る。また、例えば、測定の対象物としての流体に含まれる粒子の濃度が低下した場合にも、受光素子による受光で得られる電気信号（受光信号）の強度が低下し、パワースペクトルＰ（ｆ）においてノイズ成分が占める割合が大きくなり得る。

例えば、同一の流路構成部に、測定対象としての同一の流体を、同一の流量および同一の流速で流して、測定装置で測定を行う場合を想定する。この場合には、例えば、レーザーの発光量が大きければ、図１６（ａ）で示されるように、受光素子によって検出される受光信号から算出されるパワースペクトルＰ（ｆ）の信号強度が比較的高くなる。このため、曲線１０１Ｌで示されるパワースペクトルＰ（ｆ）において曲線１０１Ｌｎで示されるノイズ成分が占める割合は低い。これに対して、例えば、レーザーの発光量が小さければ、図１６（ｂ）で示されるように、受光素子によって検出される受光信号から算出されるパワースペクトルＰ（ｆ）の信号強度が比較的低くなる。これにより、曲線１０２Ｌで示されるパワースペクトルＰ（ｆ）において曲線１０２Ｌｎで示されるノイズ成分が占める割合が高い。図１６（ｂ）の例では、特に、パワースペクトルＰ（ｆ）のうちの比較的高い周波数の範囲における信号強度がノイズ成分によって大きく異なるものとなる。このような場合には、例えば、パワースペクトルＰ（ｆ）から算出される流体の流量の測定精度が低下し得る。

また、例えば、レーザーの発光強度の低下だけでなく、流体の流量の変化に応じたパワースペクトルＰ（ｆ）の形状の変化によっても、パワースペクトルＰ（ｆ）においてノイズ成分が占める割合が変化し、測定精度が低下する場合がある。このような問題は、流体の流量を測定する測定装置に限られず、流体の流量および流速の少なくとも一方を含む流体の流れの状態を測定する測定技術一般に共通する。

したがって、流体の流れの状態を測定する技術については、測定精度を向上させる点で改善の余地がある。

そこで、本開示の発明者は、流体の流れの状態の測定精度を向上させることができる技術を創出した。

これについて、以下、第１実施形態から第７実施形態について図面を参照しつつ説明する。図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。図面は模式的に示されたものである。

＜１．第１実施形態＞
＜１－１．測定装置＞
図１および図２は、測定装置１の構成の一例を示す概略図である。図１で示されるように、測定装置１は、例えば、内部８０３で流体８０２が流れる物体（被照射物ともいう）８００に光Ｌ１を照射することができる。被照射物８００は、流路を構成する物体（流路構成部ともいう）８０１と、この流路を流れる流体８０２と、を含む。流路構成部８０１の内部８０３が被照射物８００の内部８０３である。測定装置１は、例えば、被照射物８００で散乱した光を含む干渉光Ｌ２を受光し、受光した干渉光Ｌ２に基づいて、流体８０２の流れの状態を定量的に測定することができる。換言すれば、測定装置１は、流体８０２の流れの状態を示す定量的な値（流れ状態値ともいう）を算出することができる。流路構成部８０１は、例えば、生体内の血管または各種装置の配管などの管状の物体（管状体ともいう）を含む。

流れ状態値としては、流体８０２の流れの状態を直接的に示す定量的な値（直接的な流れ状態値あるいは第２流れ状態値ともいう）と、流体８０２の流れの状態を間接的に示す定量的な値（間接的な流れ状態値あるいは第１流れ状態値ともいう）とがある。直接的な流れ状態値は、例えば、流量および流速のうちの少なくとも一方を含む。流量は、例えば、単位時間あたりに流路を通過する流体の量である。流体の量は、例えば、体積または質量で表される。流速は、流路における流体の流れの速さである。流れの速さは、例えば、単位時間あたりに流体が進む距離で表される。間接的な流れ状態値の例については後述する。

測定装置１は、例えば、光のドップラー効果を利用して流体８０２の流れの状態を定量的に測定することができる。例えば、流体８０２に対する光の照射に応じて、その光が流体８０２で散乱を生じる場合には、流体８０２の流れに応じたドップラー効果によって、流体８０２の移動速度に応じた光の周波数のシフト（ドップラーシフトともいう）が生じる。測定装置１は、このドップラーシフトを利用して、流体８０２の流れの状態を定量的に測定することができる。

流れの状態が定量的に測定される対象物（被測定物ともいう）としての流体８０２は、例えば、その流体８０２自体が光を散乱するもの、あるいは光を散乱する物質（散乱物質ともいう）または光を散乱する物体（散乱体ともいう）を流動させるものを含む。被測定物としての流体８０２には、例えば、水、血液、プリンター用のインク、飲料などの各種水溶液、または粉体などの散乱体を含む気体などが適用される。例えば、散乱物質または散乱体が流体に追従して流動する場合には、「散乱物質または散乱体の流量」を「流体の流量」とみなしてもよいし、「散乱物質または散乱体の流速」を「流体の流速」とみなしてもよい。

図１で示されるように、測定装置１は、例えば、配線基板２と、センサ３と、処理回路４と、演算回路５と、コネクタ６と、を備えている。測定装置１は、配線基板２、センサ３、処理回路４、演算回路５およびコネクタ６を収容する外装ケースを備えていてもよい。

配線基板２の一方の主面上には、例えば、センサ３、処理回路４、演算回路５およびコネクタ６が位置している。配線基板２は、単層基板であってもよいし、多層基板であってもよい。処理回路４、演算回路５およびコネクタ６のうちの少なくとも一つは、配線基板２の他方の主面上に位置していてもよい。

コネクタ６には、例えば、測定装置１の外部の装置もしくは機器から延びるケーブル、あるいは測定装置１の外部の装置もしくは機器が備えているコネクタが接続される。コネクタ６には、例えば、測定装置１に電気を供給する電源が接続される。電源からコネクタ６に供給される電気は、配線基板２を通じて、センサ３、処理回路４および演算回路５に供給される。

センサ３は、例えば、発光部３１および受光部３２を備えている。

発光部３１は、例えば、被照射物８００に光Ｌ１を照射することができる。換言すれば、発光部３１は、例えば、内部８０３で流体８０２が流れる被照射物８００に光Ｌ１を照射することができる。発光部３１が被照射物８００に照射する光Ｌ１には、例えば、流体８０２に応じた所定の波長の光が適用される。例えば、流体８０２が血液である場合には、光Ｌ１の波長は、６００ｎｍから９００ｎｍ程度に設定される。また、例えば、流体８０２がプリンター用のインクである場合には、光Ｌ１の波長は、７００ｎｍから１０００ｎｍ程度に設定される。発光部３１には、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などの半導体レーザー素子が適用される。発光部３１は、発光素子ともいえる。

受光部３２は、例えば、発光部３１から被照射物８００に照射された光Ｌ１のうち、被照射物８００で散乱した光を含む干渉光Ｌ２を受光することができる。受光部３２は、例えば、受光した光を光の強度に応じた電気信号に変換することができる。このため、受光部３２は、例えば、被照射物８００で散乱した光を含む干渉光Ｌ２を受光して、この干渉光Ｌ２の強度に応じた時間領域の信号（出力信号ともいう）３２０を出力することができる。受光部３２が受光することができる干渉光Ｌ２は、被照射物８００からの散乱光のうち、流体８０２の周囲で静止している物体（静止物体ともいう）からのドップラーシフトを生じていない散乱光と、流体８０２からのシフト量がΔｆであるドップラーシフトを生じた散乱光と、によって生じる干渉光を含む。例えば、流体８０２が血管内を流れる血液である場合には、静止物体は、皮膚および血管などを含む。流体８０２が配管内を流れるインクである場合には、静止物体は、配管などを含む。この場合には、配管は、例えば、透光性を有する材料によって構成される。透光性を有する材料には、例えば、ガラスまたはポリマー樹脂などが適用される。

ここで、時間の経過に対する干渉光Ｌ２の強度の変化（時間変化ともいう）は、ドップラーシフトを生じていない散乱光の周波数と、ドップラーシフトを生じた散乱光の周波数との周波数差Δｆに対応する周波数のうなりを示す。このため、受光部３２から出力される干渉光Ｌ２の強度に応じた出力信号３２０は、干渉光Ｌ２の強度の時間変化におけるうなりに対応する信号（うなり信号とも光ビート信号ともいう）の成分を含む。受光部３２には、例えば、干渉光Ｌ２の強度の時間変化におけるうなりに追従することができる能力（時間分解能ともいう）を有するものが適用される。受光部３２が受光することができる光の波長は、例えば、発光部３１から被照射物８００に照射される光Ｌ１の波長および流体８０２の速さの範囲などの測定条件に応じて設定される。受光部３２には、例えば、シリコン（Ｓｉ）フォトダイオード、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）フォトダイオード、ヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）フォトダイオード、またはゲルマニウム（Ｇｅ）フォトダイオードなどの各種のフォトダイオードが適用される。受光部３２は、受光素子ともいえる。

センサ３は、発光部３１および受光部３２以外に、例えば、パッケージ３３およびカバー部材３４を備えている。パッケージ３３は、発光部３１および受光部３２を収容する。パッケージ３３は、例えば、発光部３１を収容する凹部３３１と、受光部３２を収容する凹部３３２と、を有する。パッケージ３３は、例えば、セラミック材料または有機材料などで構成された多層配線基板で構成される。例えば、この多層配線基板を通じて、発光部３１および受光部３２は、配線基板２に電気的に接続される。セラミック材料には、例えば、酸化アルミニウム質焼結体またはムライト質焼結体などが適用される。有機材料には、例えば、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂などが適用される。カバー部材３４は、例えば、パッケージ３３の凹部３３１および凹部３３２を覆う。カバー部材３４は、例えば、透明のガラス板で構成される。凹部３３１内の発光部３１が発する光Ｌ１は、カバー部材３４を透過した後に被照射物８００に照射される。また、被照射物８００からの干渉光Ｌ２は、カバー部材３４を透過した後に、凹部３３２内の受光部３２で受光される。

処理回路４は、例えば、センサ３のパッケージ３３を構成する多層配線基板および配線基板２を通じて、受光部３２と電気的に接続されている。演算回路５は、例えば、配線基板２を通じて、処理回路４と電気的に接続されている。

処理回路４は、例えば、受光部３２から出力される出力信号３２０に対して各種の処理を行うことができる。この各種の処理は、例えば、信号を増幅する処理（増幅処理ともいう）および信号から交流成分（ＡＣ信号ともいう）を抽出する処理（ＡＣ信号抽出処理ともいう）などを含み得る。

図２で示されるように、処理回路４は、例えば、増幅回路４１と、抽出回路４２と、を備えている。増幅回路４１は、例えば、受光部３２から入力される出力信号３２０を増幅して出力することができる。増幅回路４１は、例えば、オペアンプ、抵抗およびコンデンサなどを含む。抽出回路４２は、例えば、増幅回路４１で増幅された出力信号からＡＣ信号３２１を抽出することができる。抽出回路４２には、例えば、増幅回路４１で増幅された出力信号から交流成分（ＡＣ信号）３２１を抽出して演算回路５に出力するフィルタが適用される。このフィルタには、例えば、オペアンプ、抵抗およびコンデンサなどを含むハイパスフィルタなどが適用される。

処理回路４は、例えば、発光部３１に対する電力の供給を制御することによって、発光部３１の発光を制御してもよい。また、処理回路４は、抽出回路４２から出力されるＡＣ信号３２１を増幅して演算回路５に出力する増幅回路を備えていてもよい。

演算回路５は、例えば、少なくとも１つの電気回路としてのプロセッサを有する。種々の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサは、単一の集積回路（ＩＣ）として、または複数の通信可能に接続された集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路（discrete circuits）として、実現されてもよい。少なくとも１つのプロセッサは、例えば、種々の既知の技術に従って実現され得る。

１つの実施形態において、プロセッサは、例えば、関連するメモリに記憶された指示を実行することによって１つ以上のデータ計算手続または処理を実行するように構成された１つ以上の回路またはユニットを含む。他の実施形態において、プロセッサは、１つ以上のデータ計算手続きまたは処理を実行するように構成されたファームウェア（例えば、ディスクリートロジックコンポーネント）であってもよい。

種々の実施形態によれば、プロセッサは、例えば、１以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号処理装置、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、これらのデバイスもしくは構成の任意の組み合わせ、または他の既知のデバイスおよび構成の組み合わせを含み、以下に説明される機能を実行してもよい。

第１実施形態では、演算回路５は、例えば、マイクロプロセッサを備えている。マイクロプロセッサは、図２で示されるように、例えば、Ａ／Ｄコンバータ５１、演算部としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）５２および記憶回路５３などを有する。

Ａ／Ｄコンバータ５１は、例えば、処理回路４から入力されるアナログ形式のＡＣ信号３２１をデジタル形式のＡＣ信号３２２に変換することができる。ＡＣ信号３２２は、時間領域の信号であって、時系列に並ぶ、ＡＣ信号３２２の信号強度を表す複数のデジタル値で構成されている。

ＣＰＵ５２は、例えば、デジタル形式のＡＣ信号３２２に基づいて、流体８０２の流れの状態を定量的に測定することができる。ここでは、ＣＰＵ５２は、例えば、ＡＣ信号３２２に基づいて流れ状態値を算出することができる。換言すれば、ＣＰＵ５２は、例えば、受光部３２から出力された出力信号３２０に基づいて、流体８０２の流れの状態を示す流れ状態値を算出することができる。受光部３２から出力される出力信号３２０の周波数および信号強度は、光のドップラー効果に依存する。このため、出力信号３２０の周波数と信号強度との関係を示すパワースペクトルは、流体８０２の流れ状態値に応じて変化する。そこで、ＣＰＵ５２では、例えば、出力信号３２０の交流成分にあたるＡＣ信号３２２に対してフーリエ変換（詳細には離散フーリエ変換）を行うことで、ＡＣ信号３２２のパワースペクトルを算出し、このパワースペクトルに基づいて流体８０２の流れ状態値を算出することができる。

記憶回路５３は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などの、ＣＰＵ５２が読み取り可能な非一時的な記録媒体を含む。記憶回路５３には、プログラム５３１が記憶されている。演算回路５の各種機能は、例えば、ＣＰＵ５２が記憶回路５３内のプログラム５３１を実行することによって実現される。

図３は、ＣＰＵ５２がプログラム５３１を実行することによって演算回路５で実現される複数の機能的な構成の一例を示すブロック図である。図３で示されるように、演算回路５は、機能ブロックとして、例えば、第１算出部５２１、認識部５２２および第２算出部５２３を有する。第１算出部５２１、認識部５２２および第２算出部５２３は、例えば、ＣＰＵ５２において実現される。

第１算出部５２１は、例えば、ＡＣ信号３２２に基づいて、信号強度の時間変化についての周波数と信号強度との関係を示すパワースペクトル（第１パワースペクトルともいう）４０１を算出することができる。ここでは、第１パワースペクトル４０１は、例えば、ＡＣ信号３２２に対してフーリエ変換が行われることで算出され得る。ここで、ＡＣ信号３２２は、出力信号３２０の交流成分にあたる。このため、例えば、ＡＣ信号３２２は、出力信号３２０に基づく信号である。よって、例えば、第１算出部５２１は、受光部３２から出力された出力信号３２０に基づいて、第１パワースペクトル４０１を算出することができるものといえる。

図４は、第１算出部５２１で算出される第１パワースペクトル４０１の一例を示す図である。図４の横軸は、周波数を示す。図４の縦軸は、各周波数におけるＡＣ信号３２２の信号強度を示す。図４では、太い実線で描かれた曲線１Ｌが、第１パワースペクトル４０１の一例を示す。ここでは、例えば、周波数をｆｎとし、周波数ｆｎにおけるＡＣ信号３２２の信号強度をＰ１（ｆｎ）とすると、第１パワースペクトル４０１は、Ｐ１（ｆｎ）で示される。

ここで、流路構成部８０１内では、流体８０２の流速は、均一ではなく、流路構成部８０１内での場所に応じて異なる。流体８０２の流速は、流路構成部８０１の内壁に近い場所ほど小さくなる傾向にある。このため、受光部３２は、ドップラーシフトのシフト量Δｆ（差周波Δｆともいう）が互いに異なる複数の散乱光を含む干渉光Ｌ２を受光する。つまり、受光部３２は、周波数が互いに異なる複数の散乱光を含む干渉光Ｌ２を受光する。その結果、ＡＣ信号３２２のパワースペクトル（第１パワースペクトル）４０１は、図４で示されるように、周波数方向において広がりを持つ形状を成す。また、第１パワースペクトル４０１は、例えば、流体８０２の流れとは異なる外部環境に起因するノイズ成分を含む。外部環境は、例えば、流路構成部８０１の振動、周囲の熱および各種回路で生じる電磁界などを含む。図４では、細い一点鎖線で描かれた曲線１Ｌｎが、第１パワースペクトル４０１におけるノイズ成分の一例を模式的に示す。図４で示されるように、第１パワースペクトル４０１に含まれるノイズ成分は、例えば、低周波から高周波に至る広い周波数の範囲で存在し得る。

認識部５２２は、例えば、第１算出部５２１によって算出された第１パワースペクトル４０１に基づいて、この第１パワースペクトル４０１におけるノイズ成分の信号強度に係る値（ノイズ値ともいう）Ｐｎ１を認識することができる。ここで、認識部５２２は、例えば、第１パワースペクトル４０１を近似式の形態に変換した後に、この近似式の形態の第１パワースペクトル４０１に基づいて、ノイズ値Ｐｎ１を認識してもよい。第１パワースペクトル４０１の近似式は、例えば、最小二乗法などを用いて算出され得る。具体的には、例えば、周波数がｘとされ、信号強度がｙとされ、係数ａ１，ｂ１および定数ｃ１を用いた２次式（ｙ＝ａ１×ｘ^２＋ｂ１×ｘ＋ｃ１）で周波数と信号強度との関係を表すものとされる。そして、例えば、最小二乗法などが用いられて、第１パワースペクトル４０１の生データに対して２次式のフィッティングが行われることで、係数ａ１，ｂ１および定数ｃ１が求められ、第１パワースペクトル４０１の近似式としての２次式が算出され得る。ここでは、例えば、２次式の代わりに、累乗または指数などを用いた種々の形式の関数を用いた近似式が算出されてもよい。

例えば、認識部５２２は、第１パワースペクトル４０１における信号強度の最小値（最小信号強度ともいう）に応じてノイズ値Ｐｎ１を認識することができる。この場合には、ノイズ値Ｐｎ１には、例えば、第１パワースペクトル４０１における最小信号強度そのものが適用される。ノイズ値Ｐｎ１には、例えば、第１パワースペクトル４０１についての最小信号強度を基準とした値が適用されてもよい。最小信号強度を基準とした値としては、例えば、第１パワースペクトル４０１のうちの最小信号強度を示す周波数以上の周波数帯における任意の信号強度もしくは信号強度の統計値、および最小信号強度に所定の計算が行われることで算出される値などが挙げられる。最小信号強度を基準とした値は、例えば、第１パワースペクトル４０１においてｎ番目（ｎは、２以上の自然数）に小さな信号強度であってもよい。統計値には、例えば、第１パワースペクトル４０１についての信号強度の平均値、最大値または中央値などの所定の統計値が適用される。所定の計算には、例えば、第１所定値（例えば、１．１など）を乗じる乗算、第２所定値（例えば、０．９など）で除する除算、または最小信号強度に所定値（例えば、０．１）を乗じた値を加算もしくは減算する計算などが適用される。このようにして、例えば、ノイズ値Ｐｎ１が容易に認識され得る。

また、例えば、認識部５２２は、第１パワースペクトル４０１における傾きが閾値に到達した周波数に応じてノイズ値Ｐｎ１を認識してもよい。ここで、傾きは、第１パワースペクトル４０１における周波数の増加に対する信号強度の変化の割合を示す値である。第１パワースペクトル４０１における傾きは、例えば、第１パワースペクトル４０１における近接する周波数における複数の信号強度の平均どうしから求められてもよい。閾値には、例えば、ゼロあるいはゼロの近傍の値が適用される。この場合には、ノイズ値Ｐｎ１には、例えば、第１パワースペクトル４０１において周波数の増加に伴って傾きが閾値よりも小さな値から閾値に到達した周波数（第１周波数ともいう）ｆｎ１における信号強度が適用される。ノイズ値Ｐｎ１には、例えば、第１パワースペクトル４０１についての第１周波数ｆｎ１における信号強度に応じた値が適用されてもよい。第１周波数ｆｎ１における信号強度に応じた値には、例えば、第１パワースペクトル４０１についての第１周波数ｆｎ１における信号強度を基準とした値が適用されてもよい。第１周波数ｆｎ１における信号強度を基準とした値としては、例えば、第１パワースペクトル４０１の第１周波数ｆｎ１における信号強度に所定の計算が行われることで算出される値などが挙げられる。所定の計算には、例えば、第１所定値（例えば、１．１など）を乗じる乗算、第２所定値（例えば、０．９など）で除する除算、または第１周波数ｆｎ１における信号強度に所定値（例えば、０．１）を乗じた値を加算もしくは減算する計算などが適用される。また、ノイズ値Ｐｎ１には、例えば、第１パワースペクトル４０１についての第１周波数ｆｎ１を基準とした周波数に基づく値、もしくは第１パワースペクトル４０１についての第１周波数ｆｎ１を基準とした周波数の範囲における信号強度に基づく値が適用されてもよい。ここでは、ノイズ値Ｐｎ１には、例えば、第１パワースペクトル４０１における第１周波数ｆｎ１以上の周波数帯における任意の信号強度もしくは信号強度の統計値などが適用される。統計値には、例えば、平均値、最大値または中央値などの所定の統計値が適用される。このようにして、例えば、ノイズ値Ｐｎ１が容易に認識され得る。

第２算出部５２３は、例えば、第１算出部５２１によって算出された第１パワースペクトル４０１と、認識部５２２によって認識されたノイズ値Ｐｎ１と、に基づいて、流体８０２の流れの状態を示す流れ状態値を算出することができる。これにより、例えば、第１パワースペクトル４０１に含まれるノイズ成分を考慮した、流れ状態値が算出され得る。その結果、例えば、測定装置１において、流れ状態値の測定精度が向上し得る。第２算出部５２３では、例えば、近似式の形態に変換した第１パワースペクトル４０１と、ノイズ値Ｐｎ１と、に基づいて、流れ状態値が算出されてもよい。

第１実施形態では、第２算出部５２３は、第１パワースペクトル４０１に対してノイズ値Ｐｎ１を用いた補正を行った後に、流れ状態値を算出する。具体的には、例えば、第２算出部５２３は、第１パワースペクトル４０１に対してノイズ値Ｐｎ１を用いた補正を行うことで、補正後のパワースペクトル（第２パワースペクトルともいう）４０２を求め、この第２パワースペクトル４０２に基づいて、流れ状態値を算出する。

ここでは、例えば、第２算出部５２３は、第１パワースペクトル４０１に対してノイズ値Ｐｎ１を用いた減算を含む計算を行うことで第２パワースペクトル４０２を算出することができる。この場合には、例えば、第１パワースペクトル４０１に対するノイズ成分の影響を低減するための補正が容易に実現され得る。ノイズ値Ｐｎ１を用いた減算を含む計算には、例えば、第１パワースペクトル４０１の各周波数の信号強度からノイズ値Ｐｎ１を減じる計算が適用される。このとき、例えば、ノイズ値Ｐｎ１に対して、所定の数値の乗算、加算、減算、または所定の数値のべき乗の計算などが行われた値が、第１パワースペクトル４０１の各周波数の信号強度から減じられてもよい。

また、ここでは、例えば、第２算出部５２３は、第１パワースペクトル４０１に対してノイズ値Ｐｎ１を用いた除算を含む計算を行うことで第２パワースペクトル４０２を算出してもよい。この場合にも、例えば、第１パワースペクトル４０１に対するノイズ成分の影響を低減するための補正が容易に実現され得る。ノイズ値Ｐｎ１を用いた除算を含む計算には、例えば、第１パワースペクトル４０１の各周波数の信号強度をノイズ値Ｐｎ１によって除する計算が適用される。このとき、例えば、ノイズ値Ｐｎ１に対して、所定の数値の乗算、加算もしくは減算、または所定の数値のべき乗の計算などが行われた値によって、第１パワースペクトル４０１の各周波数の信号強度が除されてもよい。

図５（ａ）は、第１パワースペクトル４０１の各周波数の信号強度からノイズ値Ｐｎ１が減じられることで算出される第２パワースペクトル４０２の一例を示す図である。図５（ｂ）は、第１パワースペクトル４０１の各周波数の信号強度をノイズ値Ｐｎ１によって除することで算出される第２パワースペクトル４０２の一例を示す図である。図５（ａ）および図５（ｂ）のそれぞれの横軸は、周波数を示す。図５（ａ）および図５（ｂ）のそれぞれの縦軸は、各周波数における信号強度を示す。図５（ａ）では、太い実線で描かれた曲線２Ｌが第２パワースペクトル４０２の一例を示す。図５（ｂ）では、太い実線で描かれた曲線２Ｌが第２パワースペクトル４０２の他の一例を示す。ここでは、例えば、周波数をｆｎとし、周波数ｆｎにおける信号強度をＰ２（ｆｎ）とすると、第２パワースペクトル４０２は、Ｐ２（ｆｎ）で示される。

また、第１実施形態では、第２算出部５２３は、例えば、第２パワースペクトル４０２に基づいて間接的な流れ状態値（第１流れ状態値）Ｖ１を算出する第１段階の計算と、第１流れ状態値Ｖ１から直接的な流れ状態値（第２流れ状態値）Ｖ２を算出する第２段階の計算と、を順に行うことができる。

第１段階の計算では、例えば、第２算出部５２３は、周波数ｆｎで重み付けされた信号強度Ｐ２（ｆｎ）を所定の周波数範囲で積分することによって得られる積分値（第１積分値ともいう）を算出する。また、第２算出部５２３は、信号強度Ｐ２（ｆｎ）を所定の周波数範囲で積分することによって得られる積分値（第２積分値ともいう）を算出する。そして、第２算出部５２３は、第１積分値を第２積分値で除することで得られる値を第１流れ状態値として算出することができる。このようにして算出される第１流れ状態値Ｖ１は、下記の式（１）で表される。式（１）で表される第１流れ状態値Ｖ１は、受光部３２が受光する干渉光Ｌ２に含まれる複数の散乱光のシフト量Δｆの平均周波数を示す。第１流れ状態値Ｖ１は、流体８０２の状態に応じて変化し、流体８０２の流量および流速に応じた値となる。

Ｖ１＝Σ｛ｆｎ×Ｐ２（ｆｎ）｝／ΣＰ２（ｆｎ） ・・・（３）

ここで、第１流れ状態値Ｖ１の算出方法は、上記の例に限られない。例えば、第２算出部５２３は、周波数ｆｎで重み付けされた信号強度Ｐ２（ｆｎ）を所定の周波数範囲で積分することによって得られる第１積分値を第１流れ状態値Ｖ１として算出してもよい。また、例えば、第２算出部５２３は、第１積分値を第２積分値で除することで得られる値を再度第２積分値で除することで得られる値を第１流れ状態値Ｖ１として算出してもよい。また、例えば、第２算出部５２３は、第２積分値を第１流れ状態値Ｖ１として算出してもよい。

第２段階の計算では、例えば、第２算出部５２３は、第１流れ状態値Ｖ１と、関係データ５３２と、に基づいて、第２流れ状態値Ｖ２を算出することができる。関係データ５３２は、例えば、第１流れ状態値Ｖ１と第２流れ状態値Ｖ２との関係を示すデータである。関係データ５３２は、例えば、記憶回路５３に予め格納されている。関係データ５３２には、例えば、検量データ（検量線ともいう）が適用される。検量データは、例えば、第１流れ状態値Ｖ１と第２流れ状態値Ｖ２との関係を示す関数式を示すデータであってもよいし、第１流れ状態値Ｖ１と第２流れ状態値Ｖ２との関係を示すテーブル（対応表）を示すデータであってもよい。記憶回路５３に、第１流れ状態値Ｖ１と流体８０２の流量との関係を示す検量データが記憶されている場合には、第２算出部５２３は、流れ状態値Ｖ１と検量データとに基づいて、流体８０２の流量を算出することができる。記憶回路５３に、第１流れ状態値Ｖ１と流体８０２の流速との関係を示す検量データが記憶されている場合には、第２算出部５２３は、流れ状態値Ｖ１と検量データとに基づいて、流体８０２の流速を算出することができる。

検量データが準備される場合には、例えば、測定装置１において第１事前準備処理が行われる。第１事前準備処理は、発光部３１が発する光Ｌ１の強度および流体８０２の濃度などが一定の条件で行われる。第１事前準備処理では、流体８０２の第２流れ状態値Ｖ２（例えば、流量もしくは流速）を制御可能なポンプなどで既知の値に設定し、設定した第２流れ状態値Ｖ２で流路構成部８０１内を流れる流体８０２を対象として第１流れ状態値Ｖ１を算出する第１算出処理が実行される。第１事前準備処理では、第２流れ状態値Ｖ２が複数の設定値に順次に設定され、第２流れ状態値Ｖ２の設定値が変更される度に、第１算出処理が実行される。これにより、第１事前準備処理では、第２流れ状態値Ｖ２の設定値と、その設定値に第２流れ状態値Ｖ２が設定されているときに算出される第１流れ状態値Ｖ１と、の組み合わせが、複数組得られる。そして、第１事前準備処理の結果から得られる、第２流れ状態値Ｖ２の設定値と、その設定値に第２流れ状態値Ｖ２が設定されているときに算出された第１流れ状態値Ｖ１と、の関係に基づいて、検量データが得られる。第１事前準備処理の結果から検量データが生成される処理は、測定装置１で実行されてもよいし、測定装置１以外の他の装置で実行されてもよい。

検量データは、例えば、流体８０２の種類などによって異なる。検量データには、例えば、第２流れ状態値Ｖ２の設定値と、その設定値に第２流れ状態値Ｖ２が設定されているときに算出された第１流れ状態値Ｖ１と、の関係が、比例関係を示すデータが適用される。検量データは、例えば、第２流れ状態値Ｖ２の設定値と、その設定値に第２流れ状態値Ｖ２が設定されているときに算出された第１流れ状態値Ｖ１と、の関係が、二次以上の多項式などで表されるデータであってもよい。

＜１－２．測定装置を用いた測定方法＞
図６（ａ）および図６（ｂ）は、測定装置１を用いた測定方法の流れの一例を示す流れ図である。この測定方法の流れは、例えば、演算回路５においてプログラム５３１が実行されることにより、演算回路５によって測定装置１の動作が制御されることで実現され得る。ここでは、例えば、コネクタ６に接続されている外部の装置もしくは機器から入力される電気信号に応答して、図６（ａ）で示される、ステップＳ１からステップＳ４の処理がこの記載の順に実行される。換言すれば、例えば、測定装置１を用いた測定方法は、ステップＳ１の処理を行う第１工程と、ステップＳ２の処理を行う第２工程と、ステップＳ３の処理を行う第３工程と、ステップＳ４の処理を行う第４工程と、を有する。また、ステップＳ２の処理を行う第２工程（第１計算工程ともいう）、ステップＳ３の処理を行う第３工程（認識工程ともいう）およびステップＳ４の処理を行う第４工程（第２計算工程ともいう）の実行は、演算回路５が備える、コンピュータの一種であるマイクロプロセッサが記憶回路５３内のプログラム５３１を実行することによって実現され得る。換言すれば、プログラム５３１が、コンピュータに、第１計算工程と、認識工程と、第２計算工程と、を実行させることができる。

ステップＳ１においては、例えば、発光部３１によって内部８０３で流体８０２が流れている被照射物８００に光Ｌ１が照射されながら、受光部３２によって被照射物８００で散乱した光を含む干渉光Ｌ２が受光されてこの干渉光Ｌ２の強度に応じた出力信号３２０が出力される。このとき、受光部３２から出力される出力信号３２０は、処理回路４によって各種の処理が行われた後に演算回路５に出力される。処理回路４では、例えば、増幅回路４１によって出力信号３２０が増幅される。また、処理回路４では、例えば、抽出回路４２によって増幅回路４１で増幅された出力信号からＡＣ信号３２１が抽出される。このとき、処理回路４から演算回路５にＡＣ信号３２１が出力される。また、演算回路５では、Ａ／Ｄコンバータ５１によって処理回路４から入力されたアナログ形式のＡＣ信号３２１がデジタル形式のＡＣ信号３２２に変換される。このとき、例えば、ＡＣ信号３２２が、演算回路５が備えるコンピュータの一種であるマイクロプロセッサに入力される。

ステップＳ２においては、例えば、第１算出部５２１によって、ステップＳ１において受光部３２から出力された出力信号３２０に基づくＡＣ信号３２２に基づいて、信号強度の時間変化についての周波数と信号強度との関係を示す第１パワースペクトル４０１が算出される。換言すれば、ここでは、第１算出部５２１によって、ステップＳ１において受光部３２から出力された出力信号３２０に基づいて、第１パワースペクトル４０１が算出される。ここでは、例えば、第１パワースペクトル４０１は、ＡＣ信号３２２に対するフーリエ変換によって算出され得る。

ステップＳ３においては、例えば、認識部５２２によって、ステップＳ２において算出された第１パワースペクトル４０１に基づいて、この第１パワースペクトル４０１におけるノイズ成分の信号強度に係る値（ノイズ値）Ｐｎ１が認識される。ここでは、例えば、認識部５２２によって、ノイズ値Ｐｎ１は、第１パワースペクトル４０１における信号強度の最小値（最小信号強度）に応じて認識されてもよいし、第１パワースペクトル４０１における傾きが閾値に到達した周波数に応じて認識されてもよい。傾きは、第１パワースペクトル４０１における周波数の増加に対する信号強度の変化の割合を示す。

ステップＳ４においては、例えば、第２算出部５２３によって、ステップＳ２において算出された第１パワースペクトル４０１と、ステップＳ３において認識されたノイズ値Ｐｎ１と、に基づいて、流体８０２の流れの状態を示す流れ状態値が算出される。第１実施形態では、例えば、ステップＳ４において、図６（ｂ）で示される、ステップＳ４１およびステップＳ４２の処理が、この記載の順に実行される。

ステップＳ４１においては、例えば、第２算出部５２３によって、第１パワースペクトル４０１に対してノイズ値Ｐｎ１を用いた補正が行われることで、補正後のパワースペクトル（第２パワースペクトル）４０２が求められる。ここでは、第２パワースペクトル４０２は、例えば、第２算出部５２３によって、第１パワースペクトル４０１に対して、ノイズ値Ｐｎ１を用いた減算を含む計算、またはノイズ値Ｐｎ１を用いた除算を含む計算など、が行われることで算出され得る。

ステップＳ４２においては、例えば、ステップＳ４１で算出された第２パワースペクトル４０２に基づいて、流れ状態値が算出される。ここでは、第２パワースペクトル４０２に基づく流れ状態値の算出は、例えば、第２パワースペクトル４０２に基づいて第１流れ状態値Ｖ１を算出する第１段階の計算と、第１流れ状態値Ｖ１から第２流れ状態値Ｖ２を算出する第２段階の計算と、を含む。

＜１－３．第１実施形態のまとめ＞
第１実施形態に係る測定装置１においては、例えば、発光部３１によって内部８０３で流体８０２が流れている被照射物８００に光Ｌ１が照射されながら、受光部３２によって被照射物８００で散乱した光を含む干渉光Ｌ２が受光されてこの干渉光Ｌ２の強度に応じた出力信号３２０が出力される。そして、この出力信号３２０に基づいて算出される第１パワースペクトル４０１と、この第１パワースペクトル４０１に基づいて認識されるノイズ成分の信号強度に係るノイズ値Ｐｎ１と、に基づいて、流体８０２の流れの状態を示す流れ状態値が算出される。これにより、例えば、第１パワースペクトル４０１に含まれるノイズ成分を考慮した、流れ状態値が算出され得る。その結果、例えば、測定装置１において、流れ状態値の測定精度が向上し得る。

＜２．他の実施形態＞
本開示は上述の第１実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更および改良などが可能である。

＜２－１．第２実施形態＞
上記第１実施形態において、第２算出部５２３は、例えば、第１パワースペクトル４０１に対するノイズ値Ｐｎ１を用いた補正によって第２パワースペクトル４０２を求めることなく、第１パワースペクトル４０１とノイズ値Ｐｎ１とに基づいて第２流れ状態値Ｖ２を算出する第２算出部５２３Ａに置換されてもよい。

＜＜第１の算出方法＞＞
例えば、第２算出部５２３Ａが、第１パワースペクトル４０１から予め設定されたルールで得られる信号強度に係る特定の値（特定信号強度ともいう）と、ノイズ値Ｐｎ１と、を用いた予め設定された所定の計算（第１所定計算ともいう）を行い、流れ状態値を算出する態様が考えられる。特定信号強度には、例えば、第１パワースペクトル４０１についてのノイズ値Ｐｎ１よりも大きな信号強度の値が適用される。換言すれば、第２算出部５２３Ａは、例えば、第１パワースペクトル４０１から得られる特定信号強度と、ノイズ値Ｐｎ１と、の関係から、流れ状態値を算出することができてもよい。これにより、例えば、第１パワースペクトル４０１に含まれるノイズ成分を考慮した、流れ状態値が算出され得る。その結果、例えば、測定装置１において、流れ状態値の測定精度が向上し得る。

ここで、特定信号強度としては、例えば、第１パワースペクトル４０１から予め設定されたルールで得られる信号強度の統計的な値（統計値ともいう）などが採用される。この統計値には、例えば、第１パワースペクトル４０１についての信号強度の最大値、平均値または中央値などが適用される。換言すれば、予め設定されたルールには、例えば、第１パワースペクトル４０１についての信号強度の最大値、平均値または中央値などの特定の統計値を算出するルールが適用される。これにより、例えば、特定信号強度が容易に取得され得る。また、特定信号強度には、例えば、第１パワースペクトル４０１における信号強度の最大値、平均値または中央値などの少なくとも１つの統計値を基準とした他の信号強度の値が適用されてもよい。この場合には、例えば、第１パワースペクトル４０１における信号強度の統計値（例えば、最大値など）に、所定の数値の乗算、加算もしくは減算、または所定の数値のべき乗の計算などが行われた値が、特定信号強度として採用される態様が考えられる。ここでは、例えば、第１パワースペクトル４０１が近似式の形態に変換された後に、近似式の形態の第１パワースペクトル４０１から予め設定されたルールで特定信号強度が求められてもよい。

また、第１所定計算としては、例えば、特定信号強度に係る数値をノイズ値Ｐｎ１に係る数値で除する計算などが適用される。特定信号強度に係る数値には、例えば、特定信号強度そのものが適用されてもよいし、特定信号強度に対して、所定の数値の乗算、加算もしくは減算、または所定の数値のべき乗の計算などが行われた値が適用されてもよい。ノイズ値Ｐｎ１に係る数値には、例えば、ノイズ値Ｐｎ１そのものが適用されてもよいし、ノイズ値Ｐｎ１に対して、所定の数値の乗算、加算もしくは減算、または所定の数値のべき乗の計算などが行われた値が適用されてもよい。このように、例えば、第１所定計算が、特定信号強度に対するノイズ値Ｐｎ１を用いた除算を含む場合には、第１パワースペクトル４０１におけるノイズ成分の影響が容易に低減され、流れ状態値の測定精度が向上し得る。

また、第２算出部５２３Ａは、例えば、上述したような特定信号強度とノイズ値Ｐｎ１とを用いた第１所定計算を行うことで第１流れ状態値Ｖ１を算出する第１段階の計算と、第１流れ状態値Ｖ１から第２流れ状態値を算出する第２段階の計算と、を順に行うことができる。第２段階の計算では、第２算出部５２３Ａは、例えば、第１実施形態に係る第２算出部５２３と同様に、第１流れ状態値Ｖ１と、第１流れ状態値Ｖ１と第２流れ状態値Ｖ２との関係を示す関係データ５３２と、に基づいて、第２流れ状態値Ｖ２を算出することができる。

ここで、制御可能なポンプによって流体８０２の第２流れ状態値Ｖ２が複数の異なる設定値にそれぞれ設定された場合に、第２実施形態に係る測定装置１を用いて第１流れ状態値Ｖ１を算出した結果の具体例について説明する。ここでは、流路構成部８０１として、３ｍｍの内径と４ｍｍの外径とを有するペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）製のチューブを用いた。流体８０２として、擬似的な血液（１０μｍの直径を有する球状のポリマーを含有した水溶液）を用いた。第２流れ状態値Ｖ２の複数の異なる設定値として、１００ミリリットル毎分（ｍｌ／ｍｉｎ）、５０ｍｌ／ｍｉｎおよび１０ｍｌ／ｍｉｎの３つの異なる設定値を採用した。

図７は、流体８０２の第２流れ状態値Ｖ２が３つの異なる設定値にそれぞれ設定された場合に、第１算出部５２１によって算出された第１パワースペクトル４０１を示す図である。図７では、第２流れ状態値Ｖ２の設定値が１００ｍｌ／ｍｉｎに設定された場合に、第１算出部５２１において受光部３２から出力された出力信号３２０（具体的には、ＡＣ信号３２２）に基づいて算出された第１パワースペクトル４０１が太い実線の曲線１１Ｌで示されている。また、第２流れ状態値Ｖ２の設定値が５０ｍｌ／ｍｉｎに設定された場合に、第１算出部５２１において受光部３２から出力された出力信号３２０（具体的には、ＡＣ信号３２２）に基づいて算出された第１パワースペクトル４０１が太い一点鎖線の曲線１２Ｌで示されている。また、第２流れ状態値Ｖ２の設定値が１０ｍｌ／ｍｉｎに設定された場合に、第１算出部５２１において受光部３２から出力された出力信号３２０（具体的には、ＡＣ信号３２２）に基づいて算出された第１パワースペクトル４０１が太い破線の曲線１３Ｌで示されている。図７には、３つの第１パワースペクトル４０１におけるノイズ成分を模式的に示す細い一点鎖線の曲線１Ｌｎが付されている。ここでは、３つの第１パワースペクトル４０１について、認識部５２２によって最小信号強度をノイズ値Ｐｎ１として認識した。図７で示されるように、第２流れ状態値Ｖ２の設定値が変更されたとしても、ノイズ値Ｐｎ１がほとんど変わっていないことが確認された。

図８（ａ）は、図７で示された第１パワースペクトル４０１における信号強度の最大値を特定信号強度とし、特定信号強度をノイズ値Ｐｎ１で除した値を第１流れ状態値Ｖ１の算出値とした場合について、第２流れ状態値Ｖ２の設定値と第１流れ状態値Ｖ１の算出値との関係を３つのプロットで示す図である。図８（ａ）においては、第２流れ状態値Ｖ２の設定値と第１流れ状態値Ｖ１の算出値との関係を示す３つのプロットが、二点鎖線で示す直線に沿って位置している。この場合には、例えば、関係データ５３２として、図８（ａ）の二点鎖線で示す直線に沿った第１流れ状態値Ｖ１と第２流れ状態値Ｖ２との関係を示す検量データが準備されれば、第２算出部５２３Ａにおける第２段階の計算によって、第１流れ状態値Ｖ１から第２流れ状態値Ｖ２が精度良く算出され得るものと推定された。

図８（ｂ）は、図７で示された第１パワースペクトル４０１における信号強度の平均値を特定信号強度とし、特定信号強度をノイズ値Ｐｎ１で除した値を第１流れ状態値Ｖ１の算出値とした場合について、第２流れ状態値Ｖ２の設定値と第１流れ状態値Ｖ１の算出値との関係を３つのプロットで示す図である。図８（ｂ）においても、第２流れ状態値Ｖ２の設定値と第１流れ状態値Ｖ１の算出値との関係を示す３つのプロットが、二点鎖線で示す直線に沿って位置している。この場合にも、例えば、関係データ５３２として、図８（ｂ）の二点鎖線で示す直線に沿った第１流れ状態値Ｖ１と第２流れ状態値Ｖ２との関係を示す検量データが準備されれば、第２算出部５２３Ａにおける第２段階の計算によって、第１流れ状態値Ｖ１から第２流れ状態値Ｖ２が精度良く算出され得るものと推定された。

＜＜第２の算出方法＞＞
また、例えば、第２算出部５２３Ａが、第１パワースペクトル４０１の信号強度に係る積分値（特定積分値ともいう）と、ノイズ値Ｐｎ１と、を用いた予め設定された所定の計算（第２所定計算ともいう）を行い、流れ状態値を算出する態様が採用されてもよい。換言すれば、第２算出部５２３Ａは、例えば、第１パワースペクトル４０１の信号強度に係る特定積分値と、ノイズ値Ｐｎ１と、の関係から、流れ状態値を算出することができてもよい。これにより、例えば、第１パワースペクトル４０１に含まれるノイズ成分を考慮した、流れ状態値が算出され得る。その結果、例えば、測定装置１において、流れ状態値の測定精度が向上し得る。

ここで、特定積分値（＝Σ｛Ｐ１（ｆｎ）｝）には、例えば、第１パワースペクトル４０１における信号強度を所定の積分のルールに従って積分することによって得られる積分値が適用される。所定の積分のルールとしては、例えば、第１パワースペクトル４０１における信号強度を全周波数範囲で積分を行うルール、および第１パワースペクトル４０１における信号強度を所定の周波数範囲で積分を行うルールなどが考えられる。所定の周波数範囲には、例えば、第１パワースペクトル４０１の信号強度が周波数の増加によってノイズ値Ｐｎ１に至るまでの周波数の範囲が適用され得る。

また、第２所定計算としては、例えば、特定積分値に係る数値をノイズ値Ｐｎ１に係る数値で除する計算などが適用される。特定積分値に係る数値には、例えば、特定積分値そのものが適用されてもよいし、特定積分値に対して、所定の数値の乗算、加算もしくは減算、または所定の数値のべき乗の計算などが行われた値が適用されてもよい。ノイズ値Ｐｎ１に係る数値には、例えば、ノイズ値Ｐｎ１そのものが適用されてもよいし、ノイズ値Ｐｎ１に対して、所定の数値の乗算、加算もしくは減算、または所定の数値のべき乗の計算などが行われた値が適用されてもよい。このようにして、例えば、第２所定計算が、特定積分値に対するノイズ値Ｐｎ１を用いた除算を含む場合には、第１パワースペクトル４０１におけるノイズ成分の影響が容易に低減され、流れ状態値の測定精度が向上し得る。

図９（ａ）は、図７で示された第１パワースペクトル４０１における信号強度を全周波数範囲で積分することで得た積分値を特定積分値とし、特定積分値をノイズ値Ｐｎ１で除した値を第１流れ状態値Ｖ１の算出値とした場合について、第２流れ状態値Ｖ２の設定値と第１流れ状態値Ｖ１の算出値との関係を３つのプロットで示す図である。図９（ａ）においては、第２流れ状態値Ｖ２の設定値と第１流れ状態値Ｖ１の算出値との関係を示す３つのプロットが、二点鎖線で示す直線に沿って位置している。この場合には、例えば、関係データ５３２として、図９（ａ）の二点鎖線で示す直線に沿った第１流れ状態値Ｖ１と第２流れ状態値Ｖ２との関係を示す検量データが準備されれば、第２算出部５２３Ａにおける第２段階の計算によって、第１流れ状態値Ｖ１から第２流れ状態値Ｖ２が精度良く算出され得るものと推定された。

＜＜第３の算出方法＞＞
第２実施形態では、例えば、第２算出部５２３Ａが、第１パワースペクトル４０１の信号強度がノイズ値Ｐｎ１に至るまでの周波数の増加に対する信号強度の減少の割合（特定の傾きともいう）を算出して、流れ状態値を算出する態様が採用されてもよい。換言すれば、第２算出部５２３Ａは、例えば、第１パワースペクトル４０１における特定の傾きから、流れ状態値を算出することができてもよい。これにより、例えば、第１パワースペクトル４０１に含まれるノイズ成分を考慮した、流れ状態値が算出され得る。その結果、例えば、測定装置１において、流れ状態値の測定精度が向上し得る。

ここで、例えば、図４で示されるように、第１パワースペクトル４０１について、周波数の最小値（最小周波数ともいう）をｆｎ０とし、最小周波数ｆｎ０における信号強度をＰ０とし、周波数の増加によって信号強度が減少してノイズ値Ｐｎ１となる周波数（第２周波数ともいう）をｆｎ１Ａとする。この場合には、例えば、特定の傾きには、例えば、図４において二点鎖線Ｌｎ１で示される線分の傾きの絶対値が適用される。より具体的には、特定の傾きには、例えば、第２周波数ｆｎ１Ａにおける信号強度（ノイズ値）Ｐｎ１から最小周波数ｆｎ０における信号強度Ｐ０を減じた値を、第２周波数ｆｎ１Ａから最小周波数ｆｎ０を減じた値によって除して、絶対値とした値（＝｜（Ｐｎ１－Ｐ０）／（ｆｎ１Ａ－ｆ０）｜）が適用される。第２算出部５２３Ａは、例えば、第１パワースペクトル４０１を、最小二乗法などを用いて近似式の形態に変換した後に、この近似式の形態の第１パワースペクトル４０１から特定の傾きを算出してもよい。最小周波数ｆｎ０における信号強度Ｐ０は、例えば、第１パワースペクトル４０１における最小周波数およびその近傍の周波数における信号強度の平均値であってもよい。また、第２算出部５２３Ａは、例えば、第１パワースペクトル４０１について、最小周波数ｆｎ０における信号強度Ｐ０および最小周波数ｆｎ０の代わりに、信号強度の最大値（最大信号強度ともいう）およびこの最大信号強度を示す周波数（第３周波数ともいう）を用いて、特定の傾きを算出してもよい。最大信号強度は、例えば、第１パワースペクトル４０１における第３周波数およびその近傍の周波数における信号強度の平均値などであってもよい。

図９（ｂ）は、図７で示された第１パワースペクトル４０１についての特定の傾きを第１流れ状態値Ｖ１の算出値とした場合について、第２流れ状態値Ｖ２の設定値と第１流れ状態値Ｖ１の算出値との関係を３つのプロットで示す図である。ここでは、ノイズ値Ｐｎ１として、第１パワースペクトル４０１における最小信号強度を採用した。第２周波数ｆｎ１Ａとして、第１パワースペクトル４０１における最小信号強度を示す周波数を採用した。特定の傾きとしては、第１パワースペクトル４０１について、ノイズ値Ｐｎ１から最小信号強度Ｐ０を減じた値を、第２周波数ｆｎ１Ａから最小周波数ｆｎ０を減じた値によって除して、絶対値とした値（＝｜（Ｐｎ１－Ｐ０）／（ｆｎ１Ａ－ｆ０）｜）を採用した。図９（ｂ）においては、第２流れ状態値Ｖ２の設定値と第１流れ状態値Ｖ１の算出値との関係を示す３つのプロットが、二点鎖線で示す直線に沿って位置している。この場合には、例えば、関係データ５３２として、図９（ｂ）の二点鎖線で示す直線に沿った第１流れ状態値Ｖ１と第２流れ状態値Ｖ２との関係を示す検量データが準備されれば、第２算出部５２３Ａにおける第２段階の計算によって、第１流れ状態値Ｖ１から第２流れ状態値Ｖ２が精度良く算出され得るものと推定された。

＜２－２．第３実施形態＞
上記第２実施形態において、例えば、第２算出部５２３Ａは、第１パワースペクトル４０１のうちの、周波数の増加に応じて信号強度がノイズ値Ｐｎ１に至る周波数に応じた上限で規定される周波数の範囲（使用周波数範囲ともいう）Ｒ０における部分的なパワースペクトルに基づいて、流れ状態値を算出してもよい。換言すれば、第２算出部５２３Ａは、例えば、第１パワースペクトル４０１のうち、信号強度に占めるノイズ成分の影響が大きな周波数の範囲を除く、部分的なパワースペクトルに基づいて、流れ状態値を算出してもよい。これにより、例えば、第１パワースペクトル４０１に含まれるノイズ成分の影響が低減された、流れ状態値が算出され得る。その結果、例えば、測定装置１において、流れ状態値の測定精度が向上し得る。

ここで、第１パワースペクトル４０１において、周波数の増加に応じて信号強度がノイズ値Ｐｎ１に至る周波数には、図４で示されるように、周波数の増加によって信号強度が減少してノイズ値Ｐｎ１に至る周波数（第２周波数）ｆｎ１Ａが適用される。使用周波数範囲Ｒ０の上限は、例えば、第２周波数ｆｎ１Ａであってもよいし、第２周波数ｆｎ１Ａに基づく周波数であってもよい。換言すれば、使用周波数範囲Ｒ０の上限は、第２周波数ｆｎ１Ａに応じた周波数で規定され得る。使用周波数範囲Ｒ０の上限は、例えば、第２周波数ｆｎ１Ａよりも小さな周波数とされてもよいし、第２周波数ｆｎ１Ａよりも大きな周波数とされてもよい。例えば、使用周波数範囲Ｒ０の上限が、第２周波数ｆｎ１Ａを基準として所定のルールで設定されてもよい。所定のルールとしては、例えば、第１パワースペクトル４０１において信号強度の値が存在している周波数のうちの、第２周波数ｆｎ１Ａよりもｍ個（ｍは自然数）小さな周波数あるいはｍ個（ｍは自然数）小さな周波数を、使用周波数範囲Ｒ０の上限とするルールなどが考えられる。また、使用周波数範囲Ｒ０の下限は、例えば、最小周波数ｆｎ０であってもよいし、信号強度の最大値（最大信号強度）を示す周波数（第３周波数）などの他の特定の周波数であってもよい。このため、使用周波数範囲Ｒ０は、例えば、第１パワースペクトル４０１とノイズ値Ｐｎ１とに基づいて求められ得る。

また、部分的なパワースペクトルには、例えば、図４で示されるように、第１パワースペクトル４０１のうちの、使用周波数範囲Ｒ０におけるパワースペクトルが適用される。

ここで、部分的なパワースペクトルに基づいて流れ状態値を算出する方法には、例えば、上記第１実施形態における第２パワースペクトル４０２から流れ状態値を算出する方法と同様な方法が適用され得る。

図１０は、図７で示された第１パワースペクトル４０１における信号強度を最小周波数ｆｎ０から第２周波数ｆｎ１Ａまでの使用周波数範囲Ｒ０で積分することで得た積分値を第１流れ状態値Ｖ１の算出値とした場合について、第２流れ状態値Ｖ２の設定値と第１流れ状態値Ｖ１の算出値との関係を３つのプロットで示す図である。ここでは、ノイズ値Ｐｎ１として、第１パワースペクトル４０１における最小信号強度を採用した。第２周波数ｆｎ１Ａとして、第１パワースペクトル４０１における最小信号強度を示す周波数を採用した。図１０においては、第２流れ状態値Ｖ２の設定値と第１流れ状態値Ｖ１の算出値との関係を示す３つのプロットが、二点鎖線で示す直線に沿って位置している。この場合には、例えば、関係データ５３２として、図１０の二点鎖線で示す直線に沿った第１流れ状態値Ｖ１と第２流れ状態値Ｖ２との関係を示す検量データが準備されれば、第２算出部５２３における第２段階の計算によって、第１流れ状態値Ｖ１から第２流れ状態値Ｖ２が精度良く算出され得るものと推定された。

なお、第１実施形態において、例えば、第２算出部５２３Ａが、第１パワースペクトル４０１のうちの、周波数の増加に応じて信号強度がノイズ値Ｐｎ１に至る周波数に応じた上限で規定される周波数の範囲における部分的なパワースペクトルを、第２パワースペクトル４０２としてもよい。

＜２－３．第４実施形態＞
上記第３実施形態において、例えば、測定装置１の校正が行われる際に使用周波数範囲Ｒ０が設定されてもよい。測定装置１の校正は、例えば、流体８０２の種類が変更される際に行われる。そして、測定装置１では、流体８０２の流れ状態値の測定が行われる際に、第１パワースペクトル４０１のうちの校正の際に設定された使用周波数範囲Ｒ０における部分的なパワースペクトルに基づいて、流れ状態値が算出されてもよい。この場合にも、例えば、第１パワースペクトル４０１に含まれるノイズ成分の影響が低減された、流れ状態値が算出され得る。その結果、例えば、測定装置１において、流れ状態値の測定精度が向上し得る。

図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、ＣＰＵ５２がプログラム５３１を実行することによって演算回路５で実現される複数の機能的な構成の一例を示すブロック図である。図１１（ａ）には、演算回路５で実現される測定装置１の校正に係る複数の機能的な構成の一例が示されている。図１１（ａ）で示されるように、演算回路５は、機能ブロックとして、例えば、第１算出部５２１、認識部５２２および設定部５２４Ｃを有する。第１算出部５２１、認識部５２２および設定部５２４Ｃは、例えば、ＣＰＵ５２において実現される。図１１（ｂ）には、流体８０２の流れ状態値の測定に係る複数の機能的な構成の一例が示されている。図１１（ｂ）で示されるように、演算回路５は、機能ブロックとして、例えば、第１算出部５２１および第２算出部５２３Ｃを有する。第１算出部５２１および第２算出部５２３Ｃは、例えば、ＣＰＵ５２において実現される。

図１２（ａ）は、測定装置１の校正方法の流れの一例を示す流れ図である。この校正方法の流れは、例えば、演算回路５においてプログラム５３１が実行されることにより、演算回路５によって測定装置１の動作が制御されることで実現され得る。図１２（ｂ）は、測定装置１を用いた測定方法の流れの一例を示す流れ図である。この測定方法の流れは、例えば、演算回路５においてプログラム５３１が実行されることにより、演算回路５によって測定装置１の動作が制御されることで実現され得る。

測定装置１の校正が行われる際には、例えば、流路構成部８０１の内部に流体８０２が流されている状態で、コネクタ６に接続されている外部の装置もしくは機器から入力される電気信号に応答して、図１２（ａ）で示される、ステップＳｓ１からステップＳｓ４の処理がこの記載の順に実行される。換言すれば、例えば、測定装置１の校正方法は、ステップＳｓ１の処理を行う第５工程と、ステップＳｓ２の処理を行う第６工程と、ステップＳｓ３の処理を行う第７工程と、ステップＳｓ４の処理を行う第８工程と、を有する。

ステップＳｓ１においては、例えば、発光部３１によって内部８０３で流体８０２が流れている被照射物８００に光Ｌ１が照射されながら、受光部３２によって被照射物８００で散乱した光を含む干渉光Ｌ２が受光されてこの干渉光Ｌ２の強度に応じた出力信号３２０が出力される。このとき、受光部３２から出力される出力信号３２０は、処理回路４によって各種の処理が行われた後に、演算回路５に出力される。処理回路４では、例えば、増幅回路４１によって出力信号３２０が増幅され、増幅回路４１で増幅された出力信号からＡＣ信号３２１が抽出回路４２によって抽出され、処理回路４から演算回路５にＡＣ信号３２１が出力される。また、演算回路５では、Ａ／Ｄコンバータ５１によって、処理回路４から入力されたアナログ形式のＡＣ信号３２１が、デジタル形式のＡＣ信号３２２に変換される。

ステップＳｓ２においては、例えば、第１算出部５２１によって、ステップＳｓ１において受光部３２から出力された出力信号３２０に基づくＡＣ信号３２２に基づいて、信号強度の時間変化についての周波数と信号強度との関係を示すパワースペクトル（第３パワースペクトルともいう）４０３が算出される。換言すれば、第１算出部５２１によって、ステップＳｓ１において受光部３２から出力された出力信号３２０に基づいて、第３パワースペクトル４０３が算出される。ここでは、例えば、第３パワースペクトル４０３は、ＡＣ信号３２２に対しするフーリエ変換によって算出され得る。

ステップＳｓ３においては、例えば、認識部５２２Ｃによって、ステップＳｓ２において算出された第３パワースペクトル４０３に基づいて、この第３パワースペクトル４０３におけるノイズ成分の信号強度に係る値（ノイズ値）Ｐｎ１が認識される。ここでは、例えば、上記各実施形態において第１パワースペクトル４０１に基づいてノイズ値Ｐｎ１が認識される方法と同様な方法によって、第３パワースペクトル４０３に基づいてノイズ値Ｐｎ１が認識され得る。

ステップＳｓ４においては、例えば、設定部５２４Ｃによって、ステップＳｓ２において算出された第３パワースペクトル４０３と、ステップＳｓ３において認識されたノイズ値Ｐｎ１と、に基づいて、使用周波数範囲Ｒ０が設定される。より具体的には、設定部５２４Ｃによって、ステップＳｓ２において算出された第３パワースペクトル４０３において周波数の増加に応じて信号強度がノイズ値Ｐｎ１に至る周波数に応じて、被照射物８００の内部８０３で流れる流体８０２の流れ状態値の算出に用いる使用周波数範囲Ｒ０の上限が設定される。ここでは、例えば、上記第３実施形態において第１パワースペクトル４０１とノイズ値Ｐｎ１とに基づいて使用周波数範囲Ｒ０の上限が設定される方法と同様な方法で、第３パワースペクトル４０３とノイズ値Ｐｎ１とに基づいて使用周波数範囲Ｒ０の上限が設定され得る。使用周波数範囲Ｒ０の下限は、例えば、最小周波数ｆｎ０であってもよいし、信号強度の最大値（最大信号強度）を示す周波数（第３周波数）などの他の特定の周波数であってもよい。

また、測定装置１を用いて流体８０２の流れ状態値の測定が行われる際には、例えば、流路構成部８０１の内部に流体８０２が流されている状態で、コネクタ６に接続されている外部の装置もしくは機器から入力される電気信号に応答して、図１２（ｂ）で示される、ステップＳｓ５からステップＳｓ７の処理がこの記載の順に実行される。換言すれば、例えば、測定装置１を用いた測定方法は、ステップＳｓ５の処理を行う第９工程と、ステップＳｓ６の処理を行う第１０工程と、ステップＳｓ７の処理を行う第１１工程と、を有する。

ステップＳｓ５においては、例えば、発光部３１によって内部８０３で流体８０２が流れている被照射物８００に光Ｌ１が照射されながら、受光部３２によって被照射物８００で散乱した光を含む干渉光Ｌ２が受光されてこの干渉光Ｌ２の強度に応じた出力信号３２０が出力される。このとき、受光部３２から出力される出力信号３２０は、処理回路４によって各種の処理が行われた後に、演算回路５に出力される。処理回路４では、例えば、増幅回路４１によって出力信号３２０が増幅され、増幅回路４１で増幅された出力信号からＡＣ信号３２１が抽出回路４２によって抽出され、処理回路４から演算回路５にＡＣ信号３２１が出力される。また、演算回路５では、Ａ／Ｄコンバータ５１によって、処理回路４から入力されたアナログ形式のＡＣ信号３２１が、デジタル形式のＡＣ信号３２２に変換される。

ステップＳｓ６においては、例えば、第１算出部５２１によって、ステップＳｓ５において受光部３２から出力された出力信号３２０に基づくＡＣ信号３２２に基づいて、信号強度の時間変化についての周波数と信号強度との関係を示す第１パワースペクトル４０１が算出される。換言すれば、第１算出部５２１によって、ステップＳｓ５において受光部３２から出力された出力信号３２０に基づいて、第１パワースペクトル４０１が算出される。ここでは、例えば、第１パワースペクトル４０１は、ＡＣ信号３２２に対しするフーリエ変換によって算出され得る。

ステップＳｓ７においては、例えば、第２算出部５２３Ｃによって、ステップＳｓ６において算出された第１パワースペクトル４０１のうちの、上記のステップＳｓ４で設定された使用周波数範囲Ｒ０における部分的なパワースペクトルに基づいて、流れ状態値が算出される。ここでは、例えば、第１パワースペクトル４０１のうちの使用周波数範囲Ｒ０における部分的なパワースペクトルに基づいて第１流れ状態値Ｖ１を算出する第１段階の計算と、第１流れ状態値Ｖ１から第２流れ状態値Ｖ２を算出する第２段階の計算と、が順に行われる。

以上のように、第４実施形態では、例えば、測定装置１の校正を行う際に使用周波数範囲Ｒ０が設定されれば、測定装置１を用いて流体８０２の流れ状態値を測定する際における計算量が低減され得る。このため、例えば、測定装置１を用いて流体８０２の流れ状態値を複数回あるいは繰り返し測定するような場合には、測定装置１における流体８０２の流れ状態値を算出するための演算量が低減され得る、
＜２－４．第５実施形態＞
上記各実施形態において、測定装置１は、例えば、図１３で示されるように、入力部４０を有していてもよいし、出力部５０を有していてもよい。

入力部４０は、例えば、コネクタ６を介して演算回路５に接続される。入力部４０は、例えば、ユーザの動作に応答して、測定装置１による流れ測定に関する種々の条件（測定条件ともいう）に係る情報を演算回路５に入力することができる。測定条件は、例えば、演算回路５で算出される第１パワースペクトル４０１における周波数の範囲、発光部３１が発する光Ｌ１の光量もしくは強度、受光部３２が信号を出力する周期、Ａ／Ｄコンバータ５１におけるサンプリングレートおよび検量データなどを含み得る。入力部４０には、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルまたはスイッチなどの操作部あるいは音声による入力が可能なマイク部などが適用される。これにより、例えば、ユーザは、所望の測定条件を容易に設定することができる。その結果、例えば、測定装置１の利便性が向上し得る。また、入力部４０は、例えば、流体８０２における粘度、濃度または散乱体の大きさなど、流体８０２に関する種々の情報を入力することができてもよい。

出力部５０は、例えば、コネクタ６を介して演算回路５に接続される。出力部５０は、例えば、種々の情報を可視的に出力する表示部を含んでいてもよいし、種々の情報を可聴的に出力するスピーカ部を含んでいてもよい。表示部には、例えば、液晶ディスプレイまたはタッチパネルなどが適用される。入力部４０がタッチパネルを含む場合には、入力部４０と出力部５０の表示部とが１つのタッチパネルで実現され得る。この場合には、例えば、測定装置１の構成部材が減り、測定装置１の小型化および製造の容易化が図られ得る。ここで、例えば、出力部５０が、演算回路５によって算出された流れ状態値を可視的に出力することが可能であれば、ユーザは、流体８０２に係る流れ状態値を容易に認識することができる。ここで、例えば、ユーザが、入力部４０を介して出力部５０における種々の情報の出力態様を変更させることが可能であってもよい。出力態様の変更には、例えば、表示形式の変更または表示される情報の切り替えなどが含まれ得る。これにより、例えば、ユーザは、流れ状態値の測定に関する種々の情報を容易に認識することができる。その結果、例えば、測定装置１の利便性が向上し得る。

＜２－５．第６実施形態＞
上記各実施形態において、測定装置１は、例えば、図１４で示されるように、外部制御部６０をさらに有していてもよい。外部制御部６０は、例えば、マイクロコンピュータ（マイコン）などのコンピュータを含み得る。

外部制御部６０は、例えば、測定条件に係る情報を保持しており、この測定条件に係る情報を演算回路５に入力可能であってもよい。これにより、例えば、演算回路５において処理する項目が少なくなり、演算回路５における処理速度を向上させることができる。ここで、測定条件には、例えば、演算回路５で算出される第１パワースペクトル４０１における周波数の範囲、発光部３１が発する光Ｌ１の光量もしくは強度、受光部３２が信号を出力する周期、Ａ／Ｄコンバータ５１におけるサンプリングレートおよび検量データなどが適用される。

また、外部制御部６０は、例えば、入力部４０および出力部５０の制御を行うことが可能であってもよい。この場合には、例えば、演算回路５が制御する種々の機能を有する部分（機能部ともいう）の数が少なくなり、演算回路５の処理速度が向上し得る。また、外部制御部６０は、例えば、複数の電子部品によって構成された種々の他の機能部を有していてもよい。種々の他の機能部には、例えば、圧力計または温度計などが適用される。これにより、例えば、測定装置１における設計の自由度が向上し、測定装置１の利便性が向上し得る。

外部制御部６０と、演算回路５、入力部４０および出力部５０と、の間における通信は、有線および無線の何れの方式で実現されてもよい。演算回路５と外部制御部６０との間における通信は、例えば、任意の通信規格に準じた通信が適用される。任意の通信規格は、例えば、ＩＩＣ（Inter Integrated Circuit）、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）またはＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）などを含む。

ここで、例えば、センサ３および処理回路４と外部制御部６０とが、直接的に通信可能であってもよい。この場合には、例えば、測定装置１が、演算回路５を有することなく、外部制御部６０が演算回路５の機能を有していてもよい。ここでは、例えば、センサ３と外部制御部６０とが、直接通信を行うことで、処理回路４および演算回路５と外部制御部６０との間で生じる信号の遅延が解消され得る。これにより、例えば、測定装置１の処理速度が向上し得る。その結果、例えば、測定装置１の利便性が向上し得る。

＜２－６．第７実施形態＞
上記各実施形態において、例えば、測定装置１を構成する全ての部分または少なくとも２つ以上の部分が、相互に通信可能に接続された、測定システム１００が採用されてもよい。図１５は、第７実施形態に係る測定システム１００の構成の一例を示す概略図である。図１５で示されるように、測定システム１００は、例えば、発光部３１と、受光部３２と、処理回路４と、第１算出部５２１、認識部５２２および第２算出部５２３，５２３Ａ，５２３Ｃなどの機能を実現するＣＰＵ５２を含む演算回路５と、を備えている。図１５の例では、例えば、発光部３１と受光部３２との間、発光部３１と演算回路５との間、受光部３２と処理回路４との間、および処理回路４と演算回路５との間のそれぞれが通信可能に接続されている状態にある。

＜３．その他＞
上記各実施形態において、例えば、第２算出部５２３，５２３Ａ，５２３Ｃは、例えば、第１流れ状態値Ｖ１から第２流れ状態値Ｖ２を算出しなくてもよい。この場合には、例えば、ユーザは、第１流れ状態値Ｖ１の変化に基づいて、流体８０２の流れの状態の変化を把握してもよい。

上記各実施形態において、例えば、処理回路４において、出力信号３２０からＡＣ信号を抽出するＡＣ信号抽出処理が行われなくてもよい。この場合にも、第１算出部５２１は、出力信号３２０に基づいて、第１パワースペクトル４０１および第３パワースペクトル４０３を算出することができる。

上記第３実施形態において、認識部５２２は、例えば、ノイズ値Ｐｎ１を認識することなく、第１パワースペクトル４０１における周波数の増加に対する信号強度の変化の割合を示す傾きが閾値に到達した周波数に応じて、ノイズ値Ｐｎ１に至る第２周波数ｆｎ１Ａを認識してもよい。この場合には、第２算出部５２３Ａは、例えば、第１パワースペクトル４０１のうちの、第２周波数ｆｎ１Ａに応じた上限で規定される周波数の範囲における部分的なパワースペクトルに基づいて、流れ状態値を算出してもよい。

上記第４実施形態において、ステップＳｓ３の第７工程では、例えば、認識部５２２によって、ノイズ値Ｐｎ１が認識されることなく、第３パワースペクトル４０３における周波数の増加に対する信号強度の変化の割合を示す傾きが閾値に到達した周波数に応じて、第３パワースペクトル４０３において周波数の増加に応じて信号強度がノイズ値Ｐｎ１に至る第２周波数ｆｎ１Ａが認識されてもよい。この場合には、例えば、ステップＳｓ４の第８工程においては、例えば、設定部５２４Ｃによって、ステップＳｓ３で認識された第２周波数ｆｎ１Ａに応じて、被照射物８００の内部８０３で流れる流体８０２の流れ状態値の算出に用いる使用周波数範囲Ｒ０の上限が設定されてもよい。

上記各実施形態において、演算回路５で実現される機能の少なくとも一部の機能は、例えば、専用の電子回路などのハードウェアで構成されてもよい。

上記各実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。

１ 測定装置
１００ 測定システム
３１ 発光部
３２ 受光部
３２０ 出力信号
３２１，３２２ 交流信号（ＡＣ信号）
４０１ 第１パワースペクトル
４０２ 第２パワースペクトル
４０３ 第３パワースペクトル
５ 演算回路
５２１ 第１算出部
５２２ 認識部
５２３，５２３Ａ，５２３Ｃ 第２算出部
５２４Ｃ 設定部
５２ ＣＰＵ
５３ 記憶回路
５３１ プログラム
８００ 被照射物
８０１ 流路構成部
８０２ 流体
８０３ 内部
Ｌ１ 光
Ｌ２ 干渉光
Ｒ０ 使用周波数範囲
Ｖ１ 第１流れ状態値
Ｖ２ 第２流れ状態値
Ｐｎ１ ノイズ値

Claims (16)

1. 内部で流体が流れる被照射物に光を照射する発光部と、
   前記被照射物で散乱した光を含む干渉光を受光して該干渉光の強度に応じた出力信号を出力する受光部と、
   前記出力信号に基づいて信号強度の時間変化についての周波数と信号強度との関係を示す第１パワースペクトルを算出する第１算出部と、
   前記第１パワースペクトルに基づいて、該第１パワースペクトルにおけるノイズ成分の信号強度に係るノイズ値を認識する認識部と、
   前記第１パワースペクトルと前記ノイズ値とに基づいて、前記流体の流れの状態を示す流れ状態値を算出する第２算出部と、を備えている、測定装置。
2. 請求項１に記載の測定装置であって、
   前記認識部は、前記第１パワースペクトルにおける信号強度の最小値に応じて前記ノイズ値を認識する、測定装置。
3. 請求項１に記載の測定装置であって、
   前記認識部は、前記第１パワースペクトルにおける周波数の増加に対する信号強度の変化の割合を示す傾きが閾値に到達した周波数に応じて前記ノイズ値を認識する、測定装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の測定装置であって、
   前記第２算出部は、前記第１パワースペクトルに対して前記ノイズ値を用いた補正を行うことで第２パワースペクトルを求めるとともに、該第２パワースペクトルに基づいて前記流れ状態値を算出する、測定装置。
5. 請求項４に記載の測定装置であって、
   前記第２算出部は、前記第１パワースペクトルに対して前記ノイズ値を用いた減算を含む計算を行うことで前記第２パワースペクトルを算出する、測定装置。
6. 請求項４に記載の測定装置であって、
   前記第２算出部は、前記第１パワースペクトルに対して前記ノイズ値を用いた除算を含む計算を行うことで前記第２パワースペクトルを算出する、測定装置。
7. 請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の測定装置であって、
   前記第２算出部は、前記第１パワースペクトルから予め設定されたルールで得られ且つ前記ノイズ値よりも大きな信号強度に係る特定信号強度と、前記ノイズ値と、を用いた所定の計算を行い、前記流れ状態値を算出する、測定装置。
8. 請求項７に記載の測定装置であって、
   前記特定信号強度は、前記第１パワースペクトルから予め設定されたルールで得られる信号強度の統計的な値を含む、測定装置。
9. 請求項８に記載の測定装置であって、
   前記統計的な値は、前記第１パワースペクトルについての信号強度の最大値、平均値または中央値を含む、測定装置。
10. 請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の測定装置であって、
    前記第２算出部は、前記第１パワースペクトルの信号強度に係る積分値と、前記ノイズ値と、を用いた所定の計算を行い、前記流れ状態値を算出する、測定装置。
11. 請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の測定装置であって、
    前記第２算出部は、前記第１パワースペクトルの前記ノイズ値に至るまでの周波数の増加に対する信号強度の減少の割合を算出して、前記流れ状態値を算出する、測定装置。
12. 請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の測定装置であって、
    前記第２算出部は、前記第１パワースペクトルのうちの、周波数の増加に応じて信号強度が前記ノイズ値に至る周波数に応じた上限で規定される周波数の範囲における部分的なパワースペクトルに基づいて、前記流れ状態値を算出する、測定装置。
13. 内部で流体が流れる被照射物に光を照射する発光部と、
    前記被照射物で散乱した光を含む干渉光を受光して該干渉光の強度に応じた出力信号を出力する受光部と、
    前記出力信号に基づいて信号強度の時間変化についての周波数と信号強度との関係を示す第１パワースペクトルを算出する第１算出部と、
    前記第１パワースペクトルに基づいて、該第１パワースペクトルにおけるノイズ成分の信号強度に係るノイズ値を認識する認識部と、
    前記第１パワースペクトルと前記ノイズ値とに基づいて、前記流体の流れの状態を示す流れ状態値を算出する第２算出部と、を備えている、測定システム。
14. 発光部によって内部で流体が流れている被照射物に光を照射しながら、受光部によって前記被照射物で散乱した光を含む干渉光を受光して該干渉光の強度に応じた出力信号を出力する第１工程と、
    第１算出部によって、前記出力信号に基づいて信号強度の時間変化についての周波数と信号強度との関係を示す第１パワースペクトルを算出する第２工程と、
    認識部によって、前記第１パワースペクトルに基づいて、該第１パワースペクトルにおけるノイズ成分の信号強度に係るノイズ値を認識する第３工程と、
    前記第２算出部によって、前記第１パワースペクトルと前記ノイズ値とに基づいて、前記流体の流れの状態を示す流れ状態値を算出する第４工程と、を有する、測定方法。
15. 内部で流体が流れている被照射物に発光部が光を照射する場合に、前記被照射物で散乱した光を含む干渉光を受光する受光部によって出力される前記干渉光の強度に応じた出力信号に基づく信号が入力されるコンピュータに、
    前記信号に基づいて信号強度の時間変化についての周波数と信号強度との関係を示す第１パワースペクトルを算出する第１計算工程と、
    前記第１パワースペクトルに基づいて該第１パワースペクトルにおけるノイズ成分の信号強度に係るノイズ値を認識する認識工程と、
    前記第１パワースペクトルと前記ノイズ値とに基づいて、前記流体の流れの状態を示す流れ状態値を算出する第２計算工程と、を実行させるためのプログラム。
16. 発光部によって内部で流体が流れている被照射物に光を照射しながら、受光部によって前記被照射物で散乱した光を含む干渉光を受光して該干渉光の強度に応じた出力信号を出力する第５工程と、
    第１算出部によって、前記出力信号に基づいて信号強度の時間変化についての周波数と信号強度との関係を示す第３パワースペクトルを算出する第６工程と、
    認識部によって、前記第３パワースペクトルに基づいて該第３パワースペクトルにおけるノイズ成分の信号強度に係るノイズ値を認識する第７工程と、
    設定部によって、前記第３パワースペクトルにおいて周波数の増加に応じて信号強度が前記ノイズ値に至る周波数に応じて、前記被照射物の内部で流れる流体の流れの状態を示す流れ状態値の算出に用いる使用周波数範囲の上限を設定する第８工程と、を有する測定装置の校正方法。

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