JP2022101787A - 煙霧透過率測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】道路トンネル内の視感透過率測定に用いられる煙霧透過率測定装置において、光ファイバーを用いずに、簡易な構成で汚れ分の校正を行う。【解決手段】本発明の煙霧透過率測定装置の投光部１１には、光源１２と、投光レンズ１３と、投光レンズ１３を光学系汚れから保護する防塵窓Ａ１４を有し、受光部２０は、受光素子２２と、受光レンズ２１と、受光レンズ２１を光学系汚れから保護する防塵窓Ｂ２３を有し、光源１２から防塵窓Ａ１４、投光部１１と受光部２０間の空間、および、防塵窓Ｂ２３を通過し、受光素子２２で受光した通常光としての受光量Ｔ１と、光源１２から、投光部１１と受光部２０間の空間を通過し、受光素子２２で受光した校正光としての受光量Ｔ２を用いて、防塵窓Ａ１４、防塵窓Ｂ２３の汚れによる受光量の低下を補正することにより、簡易な構成で汚れ分の校正を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、道路トンネル内の視感透過率測定に使用される煙霧透過率測定装置の光学系汚れの校正に関するものである。

道路トンネル内では、走行する自動車の排出ガス中に含まれる有害物質により視界が妨げられ、道路トンネル利用者の安全な通行に影響を及ぼす。そこで、道路トンネル内におけるヒトの目による見え方を視感透過率として数値化し、その測定データをもとに換気設備の制御を行う方法が実施されている。

道路トンネル内の視感透過率測定に用いられる、従来の煙霧透過率測定装置は、一般的に投光部と受光部を１００ｍ離して設置されている。投光部に設けられた光源は、受光部に向けて光を投射し、受光部に設けられた受光素子は、その投射された光を受光する。投光部と受光部の配置の際には、投光部の光源から投射された光が受光部の受光素子で受光できるように光軸を合わせる調整作業が行われる。受光素子は、受光した光を電気信号（受光信号）に変換する。透過率は、受光信号を処理部で演算処理することにより得られる。投光部の光源から投射された光は、道路トンネル内に存在する煤煙の微粒子の吸収および散乱により減衰して受光素子に到達するので、受光信号を変換して得られる透過率は、道路トンネル内の汚れの度合いに応じたものとなる。そして、この透過率は、処理部で演算処理することにより得られる。また、道路トンネル用換気制御装置は、算出された透過率を基に道路トンネル内の視環境改善のための換気機運転を行う。

この種の煙霧透過率測定装置は、長期間の使用で光学系（投光部および受光部内のレンズ等、光が通過する部位）が汚れると、受光素子で受光する光量が低下し、透過率が低下してしまうため、光学系の汚れを校正する機能を有している（例えば、特許文献１参照）。

以下、その煙霧透過率測定装置の光学系汚れの校正方法について図５を参照しながら説明する。
まず、煙霧透過率の測定について説明する。投光部１０１の光源１０２から投射された光は、投光レンズ１０３により平行光となって防塵窓１０４を通過する。この平行になった光は、空間１０５を通って受光部１０６に到達する。受光部１０６に到達した光は、受光部１０６内の防塵窓１０７および受光レンズ１０８を介して受光素子１０９で受光し、電気信号に変換され空間１０５の測定光に対応した信号として外部に出力される。

次に、光ファイバーケーブル１１１を用いた煙霧透過率測定装置の校正について説明する。受光部１０６の筐体の開口には、遮蔽板１１４が設けられている。校正時には、受光部１０６内のロータリーソレノイド１１３により遮蔽板１１４を駆動して開口を閉鎖する。このように、校正時には、空間１０５を通る光が受光素子１０９に到達しないようにしている。そして、投光部１０１から投射される光の一部は、投光部１０１内のコリメータ１１０に入光する。光ファイバーケーブル１１１は、投光部１０１のコリメータ１１０と受光部１０６のコリメータ１１５を接続している。コリメータ１１５は、受光部１０６内の光スイッチ１１２に対向している。このような構成により、光ファイバーケーブル１１１を経由して受光部１０６内の光スイッチ１１２まで到達する。

光スイッチ１１２は、煙霧透過率測定装置が煙霧透過率を測定する場合（通常時）には、遮断状態となり、煙霧透過率測定装置が校正を行う場合、すなわち、汚れてきた光学系の校正を行う場合（校正時）には、光スイッチ１１２は開放状態となる。そして、校正時には、投光部１０１からの光は、光ファイバーケーブル１１１と受光部１０６内の常設光ファイバーケーブル１１７を経由してコリメータ１１５から投射される。そして、防塵窓１０７および受光レンズ１０８を介して受光素子１０９で受光し、校正光として出力される。この校正光は、処理部１１６によって、前回（通常は１日乃至２週間程度前）の校正光の出力信号と比較される。校正光の出力信号は、光学系の汚れに応じて信号レベルが低下するため、前回値との差分によって、光学系の汚れを補正している。

校正による補正について詳細を説明する。ここで、最新の校正を「今回校正」とし、
この「今回校正」に対し、その過去直近、すなわち、前回行った校正を「前回校正」とする。そして、前回校正時の受光量をＬ_ｎ－１をとし、今回校正時の受光量をＬ_ｎとする。

投光部１０１、受光部１０６がトンネル内の空気にさらされた結果、光学系の汚れにより受光量が低下する。この光学系の汚れによって低下した受光量を補正する補正値ゲインをＫとする。校正時には、雰囲気（投光部１０１、受光部１０６間の空間）を通過せず、常設光ファイバーケーブル１１７を経由した光が受光部１０６に届く。新しく校正するとき（今回校正）には、光学系の汚れに起因して受光量が前回校正時よりも低下する。従って、前回校正時のゲインをＫ_ｎ－１（初期設定は１）、今回校正時のゲインをＫ_ｎとして、今回校正時の補正ゲインＫ_ｎは次式で算出される。

Ｋ_ｎ＝Ｋ_ｎ－１×（Ｌ_ｎ－１／Ｌ_ｎ） ・・・・・・（１）
この補正ゲインＫ_ｎを基に通常測定時の煙霧透過率を算出する。煙霧透過率は、今回校正時の受光量Ｌ_ｎを基準とし、測定した受光量との比で表される。通常測定時、すなわち煙霧透過率を測定する場合の受光量をＬ_ｍとしたとき、煙霧透過率（％）は次式で算出される。

煙霧透過率＝Ｋ_ｎ×（Ｌ_ｍ／Ｌ_ｎ）×１００ ・・・・・・（２）
通常測定時は、受光量Ｌ_ｍが常時変化するため、その値により道路トンネル内の煙霧透過率を測定する。これにより、光学系の汚れによる出力信号低下分を考慮した透過率の測定を行うことが可能となる。

なお、光ファイバーケーブル１１１および常設光ファイバーケーブル１１７と光スイッチ１１２の接続は、光ファイバーケーブル１１１および常設光ファイバーケーブル１１７の端部に取り付けられたコリメータ１１８およびコリメータ１１９によって接続されている。

特開昭５９－１１６０３７号公報

このように従来の煙霧透過率測定装置においては、長期間の使用で光学系（投光部および受光部内のレンズ等、光が通過する部位）が汚れるため、校正を行う必要がある。この校正に使用する光ファイバーは、約１２０ｍという長いものを使用することもあって高価であり、また、投光部と受光部の間（距離１００ｍ）に施工を必要とする課題を有していた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、防塵窓の光学系汚れ有りと無しの受光量を比較することにより光ファイバーを不要とした校正が可能となり、より安価で複雑な施工を必要としない煙霧透過率測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、光源を有する投光部と、前記光源から投射された光を受光する受光素子を有する受光部と、前記受光素子から出力される電気信号を演算処理する処理部を有する煙霧透過率測定装置において、
前記投光部は、前記光源で投射された光を前記投光部内から前記受光部内に光の方向を定める投光レンズと、前記投光レンズを光学系汚れから保護する防塵窓Ａを有し、前記受光部は、前記光源で投射された光を前記受光素子で受光するため光を偏向する受光レンズと、前記受光レンズを光学系汚れから保護する防塵窓Ｂを有し、前記光源から前記防塵窓Ａ、前記投光部と前記受光部間の空間、および、前記防塵窓Ｂを通過し、前記受光素子で受光した通常光としての受光量Ｔ_１と、前記光源から、前記投光部と前記受光部間の空間を通過し、前記受光素子で受光した校正光としての受光量Ｔ_２を用いて、前記防塵窓Ａ、前記防塵窓Ｂの汚れによる受光量の低下を補正するものであり、これによって、所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、汚れた防塵窓を通して検出した受光量と、汚れた防塵窓を通さずに検出した受光量とをほぼ同じ条件で比較することで、汚れた防塵窓による受光量低下分を算出し、その受光量低下分をキャンセルするように、補正ゲイン求める。そして、求めた補正ゲインを用いて受光量を補正することによって、煙霧透過率の測定が可能となる。これにより、従来必要であった光ファイバーケーブルが不要となり、光ファイバーケーブル設置に必要な工事をなくすことが可能となる。そのため、より安価で単純な施工で光学系汚れを校正することができる。

実施の形態１にかかる煙霧透過率測定装置の概略構成図 実施の形態１にかかる投光部の防塵用カバーＡの外観図 実施の形態１にかかる投光部の通常測定時の状態を示す図（カット図） 実施の形態１にかかる投光部の校正時の状態を示す図（カット図） 従来の煙霧透過率測定装置構成図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、道路トンネル用煙霧透過率測定装置の構成図を示している。

第１の実施の形態における煙霧透過率測定装置は、一端側を開口した筒型の筐体を有した投光部１１と、同じく一端側を開口した筒型の筐体を有した受光部２０と、出力信号を処理する処理部２８で構成されている。

投光部１１は、筐体内にいわば内箱となる防塵用カバーＡ１８を備え、この防塵用カバーＡ１８内に光源１２と投光レンズ１３とを備えている。防塵用カバーＡ１８は、後述する防塵窓Ａ１４が設けられる開口Ａ２９を有した箱体で、開口Ａ２９を塞ぐことによって内部に閉鎖空間を作っている。光源１２としてはＬＥＤライトが用いられる。光源１２から投射された光は、投光レンズ１３で偏向されて後述する受光部２０に入射される。防塵窓Ａ１４は、投光部１１外の空気と投光レンズ１３が直接接しないように、防塵用カバーＡ１８の窓として設けられ、防塵用カバーＡ１８の開口Ａ２９を塞いでいる。すなわち、防塵窓Ａ１４は、投光部１１外の空気が投光部１１の防塵用カバーＡ１８内に侵入しないよう、遮断している。防塵窓Ａ１４、投光レンズ１３は、ガラスなどの光を透過するものを用いる。そして、光源１２から投射された光は、投光レンズ１３、防塵窓Ａ１４を通って受光部２０へ到達することになる。

一方、受光部２０は、投光部１１と同様、筐体内にいわば内箱となる防塵用カバーＢ２７を備え、この防塵用カバーＢ２７内に受光素子２２と受光レンズ２１を備えている。防塵用カバーＢ２７は、後述する防塵窓Ｂ２３が設けられる開口Ｂ３０を有した箱体で、開口Ｂ３０を塞ぐことによって内部に閉鎖空間を作っている。受光レンズ２１は、光源１２から投射された光を偏向し、受光素子２２で受光するように配置されている。また、防塵窓Ｂ２３は、受光部２０外の空気と受光レンズ２１が直接接しないように、防塵用カバーＢ２７の窓として設けられ、防塵用カバーＢ２７の開口を塞いでいる。すなわち、防塵窓Ｂ２３は、受光部２０外の空気が受光部２０の防塵用カバーＢ２７内に侵入しないよう、遮断している。防塵窓Ｂ２３、受光レンズ２１は、ガラスなどの光を透過するものを用いる。受光素子２２は、光源１２からの光を検出し、処理部２８へ電気信号として伝達する。

投光部１１と受光部２０は、一般的に１００ｍ離れた場所に設置される。投光部１１と受光部２０の配置の際には、投光部１１の光源１２から投射された光が受光部２０の受光素子２２で受光できるように、投光部１１、受光部２０の光軸が合わせられている。

処理部２８は、受光素子２２から伝達された電気信号を用いて視感透過率を算出する。視感透過率とは、投光部１１と受光部２０の間の空間１９におけるヒトの目による見え方を数値化したものである。道路トンネル内の空気の汚れ度合いは、一般的に、投光部１１と受光部２０の間の１００ｍの空間１９での視感透過率を用いて表している。本実施の形態の煙霧透過率測定装置は、投光部１１と受光部２０の間の空間１９の汚れを視感透過率を用いて常に、あるいは所定時間間隔で測定している。

ここで、投光部１１、あるいは受光部２０内の汚れについて説明する。この種の煙霧透過率測定装置では、道路トンネル内に存在する煤煙の微粒子が投光部１１あるいは受光部２０内に侵入することになる。投光部１１内に侵入した煤煙の微粒子は、防塵窓Ａ１４に付着して、防塵窓Ａ１４を通過する光量を低下させることになる。同様に、受光部２０内に侵入した煤煙の微粒子は、防塵窓Ｂ２３に付着して、防塵窓Ｂ２３を通過する光量を低下させることになる。すなわち、煙霧透過率測定装置を長期間使用すると、トンネル内の正確な視感透過率を測定することが難しくなるので、防塵窓Ａ１４と防塵窓Ｂ２３の光学系の汚れを補正するため校正を行う。

そして、通常、トンネル内の視感透過率は、急激な変化が起こりにくいことがわかっている。このことを利用し、煙霧透過率測定装置を用いて数回測定する間（校正のための測定をしている間）では雰囲気、すなわち空間１９（投光部１１と受光部２０の間）の視感透過率が変化しないものとして、本発明に至った。すなわち、短時間の間に、汚れた防塵窓Ａ１４、防塵窓Ｂ２３を用いた受光量の測定と、防塵窓Ａ１４、防塵窓Ｂ２３を用いずに受光量の測定を行って、得られた受光量を比較して防塵窓Ａ１４、防塵窓Ｂ２３の汚れに起因するゲインを求めるものである。

以下、本発明の特徴的な部分、すなわち、本実施の形態における、校正を行うための構成を説明する。投光部１１内には、防塵窓Ａ１４、防塵窓可動機構Ａ１５および校正用防塵窓Ａ１６、校正用防塵窓可動機構Ａ１７が設けられている。受光部２０内には、防塵窓Ｂ２３、防塵窓可動機構Ｂ２４および校正用防塵窓Ｂ２５、校正用防塵窓可動機構Ｂ２６が設けられている。

投光部１１と受光部２０の防塵窓可動機構および校正用防塵窓可動機構はほぼ同一のため、以下、投光部１１の詳細を、図２、図３、図４を用いて説明する。ここで、図２は、通常測定時の投光部１１の防塵用カバーＡ１８の外観斜視図、図３、図４は防塵用カバーＡ１８の一部をカットして防塵用カバーＡ１８の内部を示したもので、図３は、通常測定時、図４は校正時を示したものである。

図２～４に示すように、防塵用カバーＡ１８は、略直方体の箱体で、内部に光源１２、投光レンズ１３、および校正用防塵窓Ａ１６、校正用防塵窓可動機構Ａ１７が収められている。また、防塵用カバーＡ１８は、光源１２、投光レンズ１３が照射する光の光軸上に開口Ａ２９が設けられている。開口Ａ２９は、通常時には、防塵窓Ａ１４で塞がれている。校正時には、後述するように校正用防塵窓Ａ１６によって塞がれる。

図２～４において、校正用防塵窓Ａ１６と防塵窓Ａ１４は、便宜的に距離を離して設けるように記載してあるが、実際には、近接して設けるとよい。特に、開口Ａ２９を塞ぐように、防塵窓Ａ１４は、防塵用カバーＡ１８に外接して設け、開口Ａ２９を塞ぐ場合には、外側から塞ぐようにするとよい。一方、校正用防塵窓Ａ１６は、防塵用カバーＡ１８に内接して設け、開口Ａ２９を塞ぐ場合には、内側から塞ぐようにするとよい。

投光部１１の校正用防塵窓Ａ１６は、防塵窓Ａ１４と平行に配置され、通常測定時は、防塵用カバーＡ１８内に収められて筐体外の空気に触れないようになっている。そして、校正用防塵窓Ａ１６は、校正時に防塵窓Ａ１４と入れ替えて防塵用カバーＡ１８の開口Ａ２９を塞いで、筐体の開口と投光レンズ１３の間に配置される。校正用防塵窓Ａ１６は、校正時においても防塵用カバーＡ１８内に外部の空気が侵入することを抑制し、投光レンズ１３に汚れが付着することを防ぐ役割がある。

防塵窓Ａ１４と校正用防塵窓Ａ１６の入れ替えを行うため、防塵窓可動機構Ａ１５、校正用防塵窓可動機構Ａ１７が設けられている。防塵窓可動機構Ａ１５は、防塵窓Ａ１４をその面に沿って平行移動させる。防塵窓Ａ１４は、防塵窓可動機構Ａ１５によって、防塵用カバーＡ１８の開口Ａ２９を塞ぐ位置（通常測定時）と、開口Ａ２９と重ならない退避位置（校正時）とを移動させられる。

防塵窓Ａ１４、校正用防塵窓Ａ１６は、その光透過率が判明していれば同じものでなくてもよい。ただし、投光部１１の校正用防塵窓Ａ１６は、防塵窓Ａ１４と同じ透過率とすることにより、通常測定時と校正時を同一の条件で比較することが可能となり、防塵窓の光学系汚れのみの違いによる受光量の差異を検出することが可能となる。

また、同様に、投光部１１の校正用防塵窓可動機構Ａ１７は、校正用防塵窓Ａ１６をその面に沿って平行移動させる。校正用防塵窓Ａ１６は、校正用防塵窓可動機構Ａ１７によって、防塵用カバーＡ１８の開口Ａ２９と重ならない退避位置（通常測定時）と、開口Ａ２９を塞ぐ位置（校正時）とを移動される。

このように、通常測定時は、防塵窓Ａ１４が光源１２から投射される光の光線上に配置され、校正用防塵窓Ａ１６が光源１２から投射される光の光線上外に配置される。校正時は、防塵窓可動機構Ａ１５、校正用防塵窓可動機構Ａ１７によって、防塵窓Ａ１４と校正用防塵窓Ａ１６が移動し、防塵窓Ａ１４が光源１２から投射される光の光線上外に配置され、校正用防塵窓Ａ１６が光源１２から投射される光の光線上に配置される。

防塵窓可動機構Ａ１５は、防塵窓可動用レール３１と、防塵窓可動用モータ機構３２を有している。防塵窓Ａ１４は、防塵窓可動用レール３１で挟まれて保持されている。

また、防塵窓可動用モータ機構３２は、防塵窓可動用レール３１上を移動できればどのような機構でもよい。例えば、防塵窓可動用モータ機構３２は、防塵窓可動用レール３１で挟まれ保持された板を昇降機構により防塵窓可動用レール３１上を移動させると良い。防塵窓可動用モータ機構３２の一部である板は防塵窓Ａ１４と連結しており、防塵窓可動用モータ機構３２が防塵窓可動用レール３１上を移動することで防塵窓Ａ１４の移動を実現する。

校正用防塵窓可動機構Ａ１７は、校正用防塵窓可動用レール３３と校正用防塵窓可動用モータ機構３４を有している。校正用防塵窓Ａ１６は、校正用防塵窓可動用レール３３で挟まれ保持されている。

また、校正用防塵窓可動用モータ機構３４は、校正用防塵窓可動用レール３３上を移動できればどのような機構でもよい。例えば、校正用防塵窓可動用モータ機構３４は、校正用防塵窓可動用レール３３で挟まれ保持された板を昇降機構により校正用防塵窓可動用レール３３上を移動させると良い。校正用防塵窓可動用モータ機構３４の一部である板は校正用防塵窓Ａ１６連結しており、校正用防塵窓可動用モータ機構３４が校正用防塵窓可動用レール３３を移動することで校正用防塵窓Ａ１６の移動を実現する。

なお、防塵窓可動機構Ａ１５および校正用防塵窓可動機構Ａ１７は防塵窓Ａ１４および校正用防塵窓Ａ１６を光源１２から投射される光の光線上または光線上外に移動を実現できればどのような機構であってもよい。すなわち、汚れのある防塵窓Ａ１４、防塵窓Ｂ２３を用いた場合と、汚れ無しの場合とで比較を実現できれば別の方法を用いて校正を実現してもよい。例えば、防塵窓Ａ１４、校正用防塵窓Ａ１６を一体（ガラスの一枚板）にして、回転あるいは往復運動で汚れ面と清浄面とを入れ替えることによっても可能である。

あるいは、短時間で校正工程を実行できる場合や、雰囲気（空間１９）の空気が比較的清浄度の高い状態で構成を行う場合など、光学系を汚す程度が低い場合には、校正用防塵窓Ａ１６、校正用防塵窓Ｂ２５を設けなくてもよい。この場合、汚れた防塵窓Ａ１４，防塵窓Ｂ２３を光軸からずらして退避位置に移動するだけでよい。そして、校正用基準値として、直接投光レンズ１３～受光レンズ２１間（空間１９）を通過する受光量を測定し、通常測定の受光量と比較すればよい。

上記構成による煙霧透過率測定装置の校正方法について説明する。

校正は、短時間の間に、通常状態、すなわち、防塵窓Ａ１４，防塵窓Ｂ２３を用いた時の通常光の受光量Ｔ_１と校正用の基準状態、すなわち、校正用防塵窓Ａ１６，校正用防塵窓Ｂ２５を用いた時の校正光の受光量Ｔ_２とを測定し、受光量Ｔ_１と受光量Ｔ_２とを比較して行う。短時間の間で雰囲気の煙霧透過率は変化しないと考えられるので、防塵窓Ａ１４、防塵窓Ｂ２３の汚れに起因する受光量の低下分をゲインとして求めればよい。

通常時、すなわち、煙霧透過率測定装置が通常光の煙霧透過率を測定する場合、投光部１１内の校正用防塵窓Ａ１６および受光部２０内の校正用防塵窓Ｂ２５は、光源１２から投射される光の光線上外に配置される。つまり、光源１２から投射された光は投光レンズ１３、防塵窓Ａ１４、空間１９、防塵窓Ｂ２３、受光レンズ２１を介して受光素子２２で受光する。

一方で、煙霧透過率測定装置が校正を行う場合、すなわち、汚れてきた光学系の校正を行う場合（校正光の測定時）、校正用防塵窓可動機構Ａ１７、防塵窓可動機構Ｂ２４により校正用防塵窓Ａ１６、校正用防塵窓Ｂ２５は、光源１２から投射される光の光線上に移動する。その直後、防塵窓可動機構Ａ１５、防塵窓可動機構Ｂ２４により防塵窓Ａ１４、防塵窓Ｂ２３は光源１２から投射される光の光線上外に移動する。これにより、光源１２、投光レンズ１３、校正用防塵窓Ａ１６は投光部１１内に一直線上に配置され、校正用防塵窓Ｂ２５、受光レンズ２１、受光素子２２は受光部２０内に一直線上に配置される。光源１２からの光は、投光レンズ１３、校正用防塵窓Ａ１６、空間１９、校正用防塵窓Ｂ２５、受光レンズ２１を介して受光素子２２に受光し校正光として出力される。

この校正光は、処理部２８によって、校正直前の通常光の出力信号と比較される。校正光の出力信号は、光学系の汚れに応じて信号レベルが低下するため、校正直前の通常光との差分によって、光学系の汚れを補正している。これにより、投光部１１内および受光部２０内の防塵窓Ａ１４、防塵窓Ｂ２３の光学系の汚れを補正することが可能となる。

また校正終了時、防塵窓可動機構Ａ１５、防塵窓可動機構Ｂ２４により防塵窓Ａ１４、防塵窓Ｂ２３は光源１２から投射される光の光線上に移動する。その直後、校正用防塵窓可動機構Ａ１７、防塵窓可動機構Ｂ２４により校正用防塵窓Ａ１６、校正用防塵窓Ｂ２５は、光源１２から投射される光の光線に移動する。ここで、防塵窓可動機構Ａ１５、防塵窓可動機構Ｂ２４と校正用防塵窓可動機構Ａ１７、防塵窓可動機構Ｂ２４は処理部２８からの動作指令により可動する。

防塵窓可動機構Ａ１５、防塵窓可動機構Ｂ２４と校正用防塵窓可動機構Ａ１７、校正用防塵窓可動機構Ｂ２６の詳細を説明する。防塵窓可動機構Ａ１５、防塵窓可動機構Ｂ２４と校正用防塵窓可動機構Ａ１７、校正用防塵窓可動機構Ｂ２６は、投光部１１内および受光部２０内の防塵窓Ａ１４、防塵窓Ｂ２３および校正用防塵窓Ａ１６、校正用防塵窓Ｂ２５を光源１２からの光の光線上、もしくは光線上外に移動させる役割がある。

防塵窓可動機構Ａ１５、防塵窓可動機構Ｂ２４と校正用防塵窓可動機構Ａ１７、校正用防塵窓可動機構Ｂ２６は処理部２８と配線されており、処理部２８より校正開始時および校正終了時に移動指令が出されることにより可動する。

最後に、校正時の処理部２８の動きについて説明する。長期間の使用で光学系が汚れ、トンネル内の正確な視感透過率の測定が難しくなるため校正を定期的に行う（通常は２週間に１度程度）。

まず、通常状態（防塵窓Ａ１４，防塵窓Ｂ２３を用いた場合）で受光量Ｔ_１を測定し、記憶する。その後、処理部２８は校正用防塵窓可動機構Ａ１７、校正用防塵窓可動機構Ｂ２６に動作指令の信号を出力する。これにより、校正用防塵窓Ａ１６、校正用防塵窓Ｂ２５が開口Ａ２９、開口Ｂ３０を塞ぐ位置に移動する。次に、防塵窓可動機構Ａ１５、防塵窓可動機構Ｂ２４に動作指令の信号を出力する。これにより、防塵窓Ａ１４、防塵窓Ｂ２３が退避位置に移動する。この動作により、投光部内１１および受光部２０内では投光レンズ１３、校正用防塵窓Ａ１６、校正用防塵窓Ｂ２５、受光レンズ２１が一直線上に配置され、光源１２から投射された光は投光レンズ１３、校正用防塵窓Ａ１６、校正用防塵窓Ｂ２５、空間１９、受光レンズ２１を通過して受光素子２２で受光する。この時の受光量をＴ_２とする。受光量Ｔ_２は、汚れ面を通過せずに測定した値であるため、この受光量Ｔ_２を用いることによって、正確な煙霧透過率を測定できる。しかし、実際には、汚れた防塵窓Ａ１４，防塵窓Ｂ２３を用いて測定した受光量Ｔ_１を用いて煙霧透過率を測定することになる。受光量Ｔ_１と受光量Ｔ_２を比較すると、防塵窓Ａ１４、防塵窓Ｂ２３が光学系の汚れ分の受光量が低下するため受光量Ｔ_２が大きな値となっている。すなわち、受光量Ｔ_１に汚れ分を補正する補正ゲインＫを乗じた値と受光量Ｔ_２が等しくなる。今回の校正で求める補正ゲインをＫ_ｎとすると、補正ゲインＫ_ｎは次式で算出される。

Ｋ_ｎ＝（Ｔ_２／Ｔ_１） ・・・・・・（１）
式（１）で求めた補正ゲインＫ_ｎにより、防塵窓Ａ１４、防塵窓Ｂ２３の光学系の汚れを受光量の低下で測定することが可能となる。

校正終了時、処理部２８は防塵窓可動機構Ａ１５、防塵窓可動機構Ｂ２４に動作指令の信号を出力する。これにより、これにより、防塵窓Ａ１４、防塵窓Ｂ２３が開口Ａ２９，開口Ｂ３０を塞ぐ位置に移動する。その後、校正用防塵窓可動機構Ａ１７、校正用防塵窓可動機構Ｂ２６に動作指令の信号を出力して、校正用防塵窓Ａ１６、校正用防塵窓Ｂ２５を退避位置に移動する。これにより光源１２から投射された光は投光レンズ１３、防塵窓Ａ１４、防塵窓Ｂ２３、空間１９、受光レンズ２１を通過して受光素子２２で受光する通常測定（煙霧透過率測定装置が煙霧透過率を測定）が行われる。

防塵窓Ａ１４，防塵窓Ｂ２３が開口Ａ２９，開口Ｂ３０を塞ぐ位置に戻った通常状態で、もう一度受光量を測定し、受光量Ｔ_３とする。受光量Ｔ_１と受光量Ｔ_３を比較し、所定の値以上の差があった場合、校正中に雰囲気の煙霧透過率に無視できない大きな変化があったと判断する。この場合には、補正ゲインを更新せず、所定時間の後、再度校正動作を行う。

受光量Ｔ_１と受光量Ｔ_３の差が、所定の値よりも小さければ校正は正常に行われたと判断し、補正ゲインＫを今回算出の補正ゲインＫ_ｎに更新して、通常測定に移る。

このように、空間の視感透過率がほぼ等しいと考えられる間に、基準となる校正光の受光量の測定と、補正対象となる汚れた防塵窓を用いた通常測定光の受光量の測定を行い、２つの受光量の比較により、汚れた防塵窓を用いた場合の視感透過率の補正を行うことができる。この方法によれば、従来の光ファイバーを用いた校正を行わないので、光ファイバーの敷設が必要なく、煙霧透過率測定装置を安価で容易に設置することができる。

本発明によれば、道路トンネル内で用いる煙霧透過率測定装置のような光学系の測定装置の校正に利用することができる。

１１ 投光部
１２ 光源
１３ 投光レンズ
１４ 防塵窓Ａ
１５ 防塵窓可動機構Ａ
１６ 校正用防塵窓Ａ
１７ 校正用防塵窓可動機構Ａ
１８ 防塵用カバーＡ
１９ 空間
２０ 受光部
２１ 受光レンズ
２２ 受光素子
２３ 防塵窓Ｂ
２４ 防塵窓可動機構Ｂ
２５ 校正用防塵窓Ｂ
２６ 校正用防塵窓可動機構Ｂ
２７ 防塵用カバーＢ
２８ 処理部
２９ 開口Ａ
３０ 開口Ｂ
３１ 防塵窓可動用レール
３２ 防塵窓可動用モータ機構
３３ 校正用防塵窓可動用レール
３４ 校正用防塵窓可動用モータ機構
１０１ 投光部
１０２ 光源
１０３ 投光レンズ
１０４ 防塵窓
１０５ 空間
１０６ 受光部
１０７ 防塵窓
１０８ 受光レンズ
１０９ 受光素子
１１０ コリメータ
１１１ 光ファイバーケーブル
１１２ 光スイッチ
１１３ ロータリーソレノイド
１１４ 遮蔽板
１１５ コリメータ
１１６ 処理部
１１７ 常設光ファイバーケーブル
１１８ コリメータ
１１９ コリメータ

Claims (6)

1. 光源を有する投光部と、前記光源から投射された光を受光する受光素子を有する受光部と、前記受光素子から出力される電気信号を演算処理する処理部を有する煙霧透過率測定装置において、
   前記投光部は、前記光源で投射された光を前記投光部内から前記受光部内に光の方向を定める投光レンズと、前記投光レンズを光学系汚れから保護する防塵窓Ａを有し、
   前記受光部は、前記光源で投射された光を前記受光素子で受光するため光を偏向する受光レンズと、前記受光レンズを光学系汚れから保護する防塵窓Ｂを有し、
   前記光源から前記防塵窓Ａ、前記投光部と前記受光部間の空間、および、前記防塵窓Ｂを通過し、前記受光素子で受光した通常光としての受光量Ｔ_１と、前記光源から、前記投光部と前記受光部間の空間を通過し、前記受光素子で受光した校正光としての受光量Ｔ_２を用いて、前記防塵窓Ａ、前記防塵窓Ｂの汚れによる受光量の低下を補正する煙霧透過率測定装置。
2. １つの開口Ａを備えるとともに、前記光源、前記投光レンズを内部に収めた防塵用カバーＡを有し、
   前記防塵窓Ａは、前記通常光の測定時には、前記開口Ａを塞ぎ、前記校正光の測定時には、前記開口Ａを開放する請求項１記載の煙霧透過率測定装置。
3. 前記校正光の測定時において、前記開口Ａを塞ぐ校正用防塵窓Ａを備えた請求項２記載の煙霧透過率測定装置。
4. １つの開口Ｂを備えるとともに、前記受光素子、前記受光レンズを内部に収めた防塵用カバーＢを有し、
   前記防塵窓Ｂは、通常測定時には、前記開口Ｂを塞ぎ、校正光測定時には、前記開口Ｂを開放する請求項１記載の煙霧透過率測定装置。
5. 前記校正光の測定時において、前記開口Ｂを塞ぐ校正用防塵窓Ｂを備えた請求項４記載の煙霧透過率測定装置。
6. 前記校正光の受光量Ｔ_２を測定する前後において、前記通常光の受光量Ｔ_１、および前記通常光の受光量Ｔ_３を測定し、前記受光量Ｔ_１と前記受光量Ｔ_３の差が所定の値以下である場合に、前記防塵窓Ａ、前記防塵窓Ｂの汚れによる受光量の低下を補正する請求項１記載の煙霧透過率測定装置。

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