JP6737621B2 - Fluid measuring device - Google Patents

Fluid measuring device Download PDF

Info

Publication number
JP6737621B2
JP6737621B2 JP2016075693A JP2016075693A JP6737621B2 JP 6737621 B2 JP6737621 B2 JP 6737621B2 JP 2016075693 A JP2016075693 A JP 2016075693A JP 2016075693 A JP2016075693 A JP 2016075693A JP 6737621 B2 JP6737621 B2 JP 6737621B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
fluid
calibration
amount
flow rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016075693A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017187359A (en
Inventor
啓 桑原
啓 桑原
雄一 樋口
雄一 樋口
笠原 亮一
亮一 笠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2016075693A priority Critical patent/JP6737621B2/en
Publication of JP2017187359A publication Critical patent/JP2017187359A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6737621B2 publication Critical patent/JP6737621B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

本発明は、レーザ光を用いて流路を流れる流体の流量や流速を測定する流体測定装置に関する。 The present invention relates to a fluid measuring device that measures the flow rate and flow velocity of a fluid flowing through a flow path using laser light.

流路を流れる流体の流量や流速を測定する技術が工業・医療分野などで幅広く利用されている。流量や流速を測定する装置としては、電磁流量計、渦流量計、コリオリ式流量計、レーザ流量計など様々な種類があり、用途に応じて使い分けられている。このうち、レーザ流量計は、レーザ光を用いることで、流路を流れる流体に接触することなく非接触で流量や流速を測定することが可能であるため、衛生的であることを必要とする用途や、既設の流路に流量計を挿入することができない用途などにおいて利用されている。 The technology for measuring the flow rate and flow velocity of a fluid flowing through a flow channel is widely used in the industrial and medical fields. There are various types of devices for measuring the flow rate and the flow velocity, such as an electromagnetic flow meter, a vortex flow meter, a Coriolis type flow meter, and a laser flow meter, and they are used properly according to the application. Among them, the laser flow meter needs to be hygienic because it is possible to measure the flow rate and the flow velocity without contacting the fluid flowing through the flow path by using laser light without contacting the fluid. It is used for applications and applications where a flow meter cannot be inserted into an existing flow path.

レーザ流量計としては、2光束式のレーザドップラー流量計がある(特許文献1参照)。この流量計は、図16Aに示すように、光源601、ハーフミラー602、ミラー603、レンズ604、受光部605を備える。光源601より出射したレーザ光をハーフミラーで2本のビームに分岐し、分岐した一方のビームをミラー603に反射させ、2つのビームを流路606中の一点に集光させる。流路606内の流体に含まれる散乱体607が集光点を通過すると光が散乱されるが、2本のビームからの散乱光は各々異なったドップラーシフトを受けている。 As a laser flow meter, there is a two-beam type laser Doppler flow meter (see Patent Document 1). As shown in FIG. 16A, this flow meter includes a light source 601, a half mirror 602, a mirror 603, a lens 604, and a light receiving unit 605. The laser light emitted from the light source 601 is split by a half mirror into two beams, one of the split beams is reflected by the mirror 603, and the two beams are condensed at one point in the flow path 606. Light is scattered when the scatterer 607 contained in the fluid in the flow path 606 passes through the converging point, but the scattered light from the two beams undergoes different Doppler shifts.

このような状態の散乱光を、レンズ604などを用いて集光してフォトダイオードなどによる受光部605で電気信号に変換すると、ヘテロダイン検波が行われ、図16Bに示すようなビート信号が観測される。図16Cに示すように、ビート信号の周波数スペクトルを算出してピーク周波数を抽出すると、散乱体607の移動速度を求めることができる。 When the scattered light in such a state is condensed using the lens 604 and converted into an electric signal by the light receiving unit 605 such as a photodiode, heterodyne detection is performed, and a beat signal as shown in FIG. 16B is observed. It As shown in FIG. 16C, the moving speed of the scatterer 607 can be obtained by calculating the frequency spectrum of the beat signal and extracting the peak frequency.

流れが層流であった場合、流路606を流れる流体の平均流速や流量は、上述したことにより求めた散乱体607の移動速度と比例関係となるため、流路606に応じた比例定数を乗じて較正することで、流体の流速や流量を測定することができる。 When the flow is a laminar flow, the average flow velocity and the flow rate of the fluid flowing in the flow channel 606 are proportional to the moving speed of the scatterer 607 obtained as described above, and therefore the proportional constant corresponding to the flow channel 606 is set. By multiplying and calibrating, the flow velocity and flow rate of the fluid can be measured.

上述した流体測定技術は、散乱体の移動速度の絶対値を計測することができるという優れた利点を有するが、ヘテロダイン検波を行うために1点に集光する2本のビームが必要となる。このため、複数の光学部品やこれらの高精度な位置合わせが要求され、装置が大型化する、また高コスト化するという問題がある。また、この技術は、流体中に含まれる散乱体の濃度が薄い場合に有効であり、散乱体の濃度が濃くなると、レーザ光が複数の散乱体によって多重散乱されてしまうため、ビート信号の観測が困難となるという問題がある。 The fluid measurement technique described above has an excellent advantage of being able to measure the absolute value of the moving speed of the scatterer, but it requires two beams to be condensed at one point in order to perform the heterodyne detection. For this reason, a plurality of optical components and their highly accurate alignment are required, and there is a problem that the device becomes large and the cost becomes high. Also, this technique is effective when the concentration of scatterers contained in the fluid is low, and when the concentration of scatterers becomes high, multiple scatterings of the laser light are caused by multiple scatterers. There is a problem that it becomes difficult.

レーザを用いた速度計測方法としては、スペックル法も利用されている。スペックル法は、粗面体や散乱体を含む流体などにレーザ光を照射したとき、不規則に散乱された光が干渉して生成されるランダムな斑点模様(=スペックル)を用いた速度計測法である。スペックルを生成する物体が移動する場合、スペックルも時間的に変動するため、例えばスペックルの2次元画像を取得し、スペックルの移動パタンを解析することで移動速度を求めることができる(非特許文献1参照)。この方法は、2次元的な画像の取得・解析が必要であることから、やはり装置が大型、高価になってしまうという問題がある。 A speckle method is also used as a speed measurement method using a laser. The speckle method is a velocity measurement using a random speckle pattern (= speckle) that is generated by the interference of randomly scattered light when irradiating a laser beam on a fluid containing rough surfaces or scatterers. Is the law. When an object that generates speckles moves, the speckles also fluctuate with time. Therefore, for example, a two-dimensional image of the speckles is acquired, and the movement speed of the speckles can be obtained by analyzing the movement pattern of the speckles ( Non-Patent Document 1). Since this method requires acquisition and analysis of a two-dimensional image, it also has a problem that the device becomes large and expensive.

光学系を簡易化する方法として、スペックルを二次元ではなく一点で計測する方法も考えられる。この場合、スペックルの変動に応じた不規則信号が観測され、観測される信号の自己相関関数から算出した時間相関長は、散乱体の移動速度と反比例の関係となることが知られている。また、時間相関長の代わりに、信号のパワースペクトルの傾きなどを利用することもできる。この原理は、粒子のブラウン運動の解析や、生体の皮膚血流の計測に利用されている(例えば特許文献2を参照)。 As a method of simplifying the optical system, a method of measuring speckle at one point instead of two-dimensionally can be considered. In this case, it is known that an irregular signal according to the fluctuation of the speckle is observed, and the time correlation length calculated from the autocorrelation function of the observed signal is in inverse proportion to the moving speed of the scatterer. .. Also, instead of the time correlation length, the slope of the power spectrum of the signal can be used. This principle is used for analysis of Brownian motion of particles and measurement of skin blood flow of a living body (for example, refer to Patent Document 2).

しかし、上述した原理を、流路を流れる流体の測定に応用しようとすると、時間相関長やパワースペクトルの傾きなどの特徴量が、流体の吸収係数や散乱係数、流路の形状などに依存して変化してしまうという問題がある。流体の濃度などが変化するだけでも、測定される特徴量は大きく変化するため、流速や流量を精度よく測定することは困難であった。 However, when trying to apply the above-mentioned principle to the measurement of a fluid flowing through a flow channel, the characteristic quantities such as the time correlation length and the slope of the power spectrum depend on the absorption coefficient and scattering coefficient of the fluid, the shape of the flow channel, etc. There is a problem that it will change. It is difficult to measure the flow velocity and the flow rate with high accuracy because the measured feature amount changes greatly even if the concentration of the fluid changes.

特開昭57−059173号公報JP-A-57-059173 特開平07−92184号公報JP, 07-92184, A

相津 佳永 他著、「レーザー計測の基礎I:速度計測」、レーザー研究、第27巻第8号、572〜578頁、1999年。Aizu Yoshinaga et al., "Basics of Laser Measurement I: Velocity Measurement", Laser Research, Vol. 27, No. 8, pp. 572-578, 1999.

上述したように、2光束式レーザドップラー流量計や、二次元画像を用いたスペックル法は、装置が大型化・高価格化するという問題があった。また、1点におけるスペックルの時間変動情報を利用した方法は、算出される特徴量が流体の吸収係数や散乱係数の変化に伴い変動してしまうため、流量や流速を精度よく測定することは困難であるという問題があった。 As described above, the two-beam type laser Doppler flowmeter and the speckle method using a two-dimensional image have a problem that the device becomes large in size and expensive. Further, in the method using the time variation information of the speckle at one point, the calculated feature amount varies with the change of the absorption coefficient and the scattering coefficient of the fluid, so that the flow rate and the flow velocity cannot be accurately measured. There was a problem that it was difficult.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、小型・低コストで簡易な光学系を用いて流速や流量を精度よく計測できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to make it possible to accurately measure a flow velocity and a flow rate by using a small-sized, low-cost and simple optical system.

本発明に係る流体測定装置は、複数の散乱体を含む流体に可干渉光を照射する光源と、可干渉光の照射により流体に含まれる散乱体で散乱された光を受光して光電変換する受光部と、受光部で光電変換された電気信号の低周波成分および高周波成分を取り出す信号取り出し部と、信号取り出し部が取り出した高周波成分をもとに流体の流速に相関する特徴量を算出する特徴量算出部と、信号取り出し部が取り出した低周波成分をもとに較正パラメータを算出する較正値算出部と、較正パラメータで特徴量を較正して流体の流速および流量の少なくとも1つを算出する較正部とを備える。 A fluid measuring device according to the present invention receives a light source that irradiates a fluid including a plurality of scatterers with coherent light, and receives the light scattered by the scatterers contained in the fluid by the irradiation of the coherent light and performs photoelectric conversion. The light receiving unit, the signal extracting unit that extracts the low-frequency component and the high-frequency component of the electrical signal photoelectrically converted by the light receiving unit, and the feature amount that correlates with the flow velocity of the fluid based on the high-frequency component that the signal extracting unit extracts A feature amount calculation unit, a calibration value calculation unit that calculates a calibration parameter based on the low frequency component extracted by the signal extraction unit, and a feature amount is calibrated with the calibration parameter to calculate at least one of a fluid flow velocity and a flow rate. And a calibration unit for

上記流体測定装置において、較正パラメータは、オフセット較正パラメータおよびゲイン較正パラメータを含み、較正値算出部は、低周波成分の平均値より求められる平均受光量<I>および係数パラメータA,B(A>0,B≧0)を用いてA×<I>+Bによりオフセット較正パラメータを求め、平均受光量<I>および係数パラメータC,D,E,F(C>0,D≧0,E>0,F>0)を用いてF/(C×<I>E−D)によりゲイン較正パラメータを求め、較正部は、特徴量よりオフセット較正パラメータを減じた値にゲイン較正パラメータを乗じる。 In the above fluid measurement device, the calibration parameters include an offset calibration parameter and a gain calibration parameter, and the calibration value calculation unit calculates the average received light amount <I> and the coefficient parameters A and B (A>) obtained from the average value of the low frequency components. 0, B≧0), the offset calibration parameter is obtained by A×<I>+B, and the average received light amount <I> and coefficient parameters C, D, E, F (C>0, D≧0, E>0) , F>0) to obtain the gain calibration parameter by F/(C×<I> E −D), and the calibration unit multiplies the gain calibration parameter by a value obtained by subtracting the offset calibration parameter from the feature amount.

上記流体測定装置において、特徴量算出部は、特徴量は、特徴量をνとし、電気信号のパワースペクトルのパワーP(f)、周波数f、周波数重み付けw(f)、非線形性補正係数Gを用いてν={Σ(P(f)×f×w(f))}Gにより算出する。 In the above fluid measurement device, the feature amount calculation unit sets the feature amount to ν, and sets the power P(f) of the power spectrum of the electric signal, the frequency f, the frequency weighting w(f), and the non-linearity correction coefficient G. It is calculated by using ν={Σ(P(f)×f×w(f))} G.

上記流体測定装置において、受光部は、流体からの直接反射光が受光部の受光面において最大となる位置から、以下の式(1)で計算される距離L以上離れて配置されている。 In the fluid measuring device, the light receiving section, from a position directly reflected light is maximum in the light receiving surface of the light receiving portion of the fluid, that are spaced apart over a distance L which is calculated by the following equation (1).

上記流体測定装置において、光源から受光部に直接入射する光を遮光する遮光部を備えるようにするとよい。 In the above fluid measuring device, it is preferable to include a light shielding portion that shields the light directly incident on the light receiving portion from the light source.

以上説明したことにより、本発明によれば、小型・低コストで簡易な光学系を用いて流速や流量を精度よく計測できるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an excellent effect that the flow velocity and the flow rate can be accurately measured using a small-sized, low-cost and simple optical system.

図1は、本発明の実施の形態における流体測定装置の構成を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a fluid measuring device according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態における流体測定装置の他の構成を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing another configuration of the fluid measuring device according to the embodiment of the present invention. 図3は、図2を用いて説明した流体測定装置における高周波デジタル信号の波形例を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a waveform example of a high-frequency digital signal in the fluid measuring device described with reference to FIG. 図4は、図2を用いて説明した流体測定装置における信号処理回路207の動作を説明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the signal processing circuit 207 in the fluid measurement device described with reference to FIG. 図5は、図2を用いて説明した流体測定装置における高周波デジタル信号の周波数スペクトル例を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing an example of a frequency spectrum of a high frequency digital signal in the fluid measuring device described with reference to FIG. 図6は、流体として牛乳を対象として測定した場合の相対流量算出結果を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relative flow rate calculation result when milk is measured as a fluid. 図7は、流体として墨汁を添加した濃縮牛乳を対象として測定した場合の相対流量算出結果を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relative flow rate calculation result in the case of measuring concentrated milk added with India ink as a fluid. 図8は、流体として墨汁を添加した濃縮牛乳を対象として測定した場合の相対流量のオフセットと傾きの濃度依存性(a)および平均受光量の濃度依存性(b)を示す特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram showing the concentration dependency (a) of the offset and slope of the relative flow rate and the concentration dependency (b) of the average amount of received light when measured with concentrated milk added with India ink as a fluid. 図9は、流体として墨汁を添加した濃縮牛乳を対象として測定した場合の相対流量のオフセットと傾きの平均受光量依存性を示す特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram showing the dependence of the offset and the slope of the relative flow rate on the average amount of received light when measured with concentrated milk added with India ink as a fluid. 図10は、流体として牛乳を対象として測定した場合の相対流量のオフセットと傾きの平均受光量依存性を示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing the average light receiving amount dependency of the offset and the slope of the relative flow rate when milk is measured as the fluid. 図11は、流体として墨汁を添加した濃縮牛乳を対象とした実流量算出例を示す特性図である。FIG. 11 is a characteristic diagram showing an example of calculating an actual flow rate for concentrated milk added with India ink as a fluid. 図12は、本発明の実施の形態における流体測定装置の一部構成を示す構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram showing a partial configuration of the fluid measuring device according to the embodiment of the present invention. 図13は、光線解析シミュレータを用いた直接反射光強度と散乱光強度の解析結果を示す特性図である。FIG. 13 is a characteristic diagram showing the analysis result of the direct reflected light intensity and the scattered light intensity using the ray analysis simulator. 図14は、本発明の実施の形態における流体測定装置の他の構成を示す構成図である。FIG. 14 is a configuration diagram showing another configuration of the fluid measurement device according to the embodiment of the present invention. 図15は、本発明の実施の形態における流体測定装置の他の構成を示す構成図である。FIG. 15 is a configuration diagram showing another configuration of the fluid measurement device according to the embodiment of the present invention. 図16Aは、2光束式レーザドップラー流量計の構成を示す構成図である。FIG. 16A is a configuration diagram showing a configuration of a two-beam type laser Doppler flowmeter. 図16Bは、2光束式レーザドップラー流量計により測定された測定波形例を示す特性図である。FIG. 16B is a characteristic diagram showing a measurement waveform example measured by the two-beam type laser Doppler flowmeter. 図16Cは、2光束式レーザドップラー流量計により測定された測定波形例を示す特性図である。FIG. 16C is a characteristic diagram showing a measurement waveform example measured by a two-beam type laser Doppler flowmeter.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態における流体測定装置の構成を示す構成図である。この流体測定装置は、光源101、受光部102、信号取り出し部103、特徴量算出部104、較正値算出部105、較正部106を備える。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a fluid measuring device according to an embodiment of the present invention. This fluid measurement device includes a light source 101, a light receiving unit 102, a signal extraction unit 103, a feature amount calculation unit 104, a calibration value calculation unit 105, and a calibration unit 106.

光源101は、流路121内を流れる測定対象の流体122に光を照射する。受光部102は、可干渉光の照射により流体122に含まれる散乱体123で散乱された光を受光して光電変換する。信号取り出し部103は、受光部102で光電変換された電気信号の低周波成分および高周波成分を取り出す。 The light source 101 irradiates the fluid 122 to be measured flowing in the flow channel 121 with light. The light receiving unit 102 receives the light scattered by the scatterer 123 included in the fluid 122 by the irradiation of the coherent light and photoelectrically converts the light. The signal extracting unit 103 extracts the low frequency component and the high frequency component of the electric signal photoelectrically converted by the light receiving unit 102.

特徴量算出部104は、信号取り出し部103が取り出した高周波成分をもとに流体122の流速に相関する特徴量を算出する。較正値算出部105は、信号取り出し部103が取り出した低周波成分をもとに較正パラメータを算出する。較正部106は、較正パラメータで特徴量を較正して流体122の流速および流量の少なくとも1つを算出する。 The characteristic amount calculation unit 104 calculates a characteristic amount that correlates with the flow velocity of the fluid 122 based on the high frequency component extracted by the signal extraction unit 103. The calibration value calculation unit 105 calculates a calibration parameter based on the low frequency component extracted by the signal extraction unit 103. The calibration unit 106 calibrates the characteristic amount with the calibration parameter and calculates at least one of the flow velocity and the flow rate of the fluid 122.

上述した構成とする流体測定装置は、例えば、図2の(a)に示す装置により実現できる。この装置は、シングルモードのレーザ光を照射するレーザである光源101と、光源101を駆動する駆動回路201と、フォトダイオードである受光部102と、受光部102の出力電流を増幅する増幅回路202とを備える。光源101は、例えば、垂直共振器面発光レーザであればよい。また、レーザ光は、流路121や測定対象の流体122に対する透過性の高い波長であればよい。 The fluid measuring device having the above-described configuration can be realized by, for example, the device shown in FIG. This device includes a light source 101 that is a laser that emits single-mode laser light, a drive circuit 201 that drives the light source 101, a light receiving unit 102 that is a photodiode, and an amplifier circuit 202 that amplifies the output current of the light receiving unit 102. With. The light source 101 may be, for example, a vertical cavity surface emitting laser. In addition, the laser light may have a wavelength that has high transparency to the flow channel 121 and the fluid 122 to be measured.

また、この装置は、ローパスフィルタ203と、ローパスフィルタ203が取り出した信号の低周波成分をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路(ADC回路)204と、交流増幅回路205と、交流増幅回路205に増幅された交流成分をデジタル信号に変換するADC回路206とを備える。増幅回路202,ローパスフィルタ203,ADC回路204,交流増幅回路205,ADC回路206が、信号取り出し部103に対応する。また、デジタル信号に変換された低周波成分と、デジタル信号に変換された交流成分とを入力し、流体122の流速や流量を算出する信号処理回路207を備える。信号処理回路207に、特徴量算出部104、較正値算出部105、較正部106が含まれる。 This device also includes a low-pass filter 203, an analog-digital conversion circuit (ADC circuit) 204 that converts a low-frequency component of the signal extracted by the low-pass filter 203 into a digital signal, an AC amplification circuit 205, and an AC amplification circuit 205. And an ADC circuit 206 for converting the amplified AC component into a digital signal. The amplification circuit 202, the low-pass filter 203, the ADC circuit 204, the AC amplification circuit 205, and the ADC circuit 206 correspond to the signal extraction unit 103. Further, a signal processing circuit 207 for calculating the flow velocity and the flow rate of the fluid 122 by inputting the low frequency component converted into a digital signal and the AC component converted into a digital signal is provided. The signal processing circuit 207 includes a feature amount calculation unit 104, a calibration value calculation unit 105, and a calibration unit 106.

まず、駆動回路201によって、光源101(レーザ)を駆動し、干渉性を有する光源光を、流路121を流れる流体122に照射する。流体122には光源光を散乱する散乱体123が含まれている必要があり、また、流路121は光源光に対して透過性を有することが必要である。光源光が流体122内の散乱体123によって散乱されると、その一部は受光部102(フォトダイオード)によって受光される。散乱体123の濃度が低い場合には大部分の散乱光は単散乱となるが、濃度が増加するにつれて複数回の散乱を経てフォトダイオードに到達することとなる。様々な経路で散乱された光が干渉する結果、スペックル(speckle)が生じ、フォトダイオードにおいてその一部が観測される。 First, the drive circuit 201 drives the light source 101 (laser) to irradiate the fluid 122 flowing through the flow path 121 with light from the light source having coherence. The fluid 122 needs to include a scatterer 123 that scatters the light from the light source, and the flow channel 121 needs to be transparent to the light from the light source. When the light source light is scattered by the scatterer 123 in the fluid 122, a part of the light is received by the light receiving unit 102 (photodiode). When the concentration of the scatterer 123 is low, most of the scattered light becomes single scattering, but as the concentration increases, the scattered light reaches the photodiode through multiple times of scattering. As a result of interference of light scattered in various paths, speckle is generated, and a part of the speckle is observed in the photodiode.

ここで、流路121の断面が円形状であり、流れが層流である場合を仮定すると、流路121内の流速分布は図2の(b)に示すようになることが知られている。流速は流路121の中心で最大となり、流路121の円周部に近づくにつれて速度が低下する。流体122の流れに伴い散乱体123が移動にすることによって、スペックルも時々刻々と変化する。このように変動するスペックルの一部をフォトダイオードにより受光して電気信号に変換する。 Here, assuming that the flow channel 121 has a circular cross section and the flow is a laminar flow, it is known that the flow velocity distribution in the flow channel 121 is as shown in FIG. 2B. .. The flow velocity becomes maximum at the center of the flow channel 121, and decreases as it approaches the circumferential portion of the flow channel 121. As the scatterer 123 moves along with the flow of the fluid 122, the speckle also changes moment by moment. Part of the speckle that fluctuates in this way is received by the photodiode and converted into an electrical signal.

なお、流量や流速を精度よく求められるようにするためには、フォトダイオードによって受光される光には、レーザから直接フォトダイオードに入射する光や、流路121および流体122の表面において反射された光は極力含まれないようにすることが望ましい。このための光学系の構成については後述する。 In order to accurately obtain the flow rate and the flow velocity, the light received by the photodiode is reflected by the light directly incident on the photodiode from the laser or the surface of the flow channel 121 and the fluid 122. It is desirable that light is not included as much as possible. The configuration of the optical system for this will be described later.

フォトダイオードが出力する電気信号は通常微弱であり、フォトダイオードの出力電流はμAオーダ程度であるため、トランスインピーダンスアンプなどの増幅回路202を用いて増幅し、例えば1V程度の扱いやすいレベルの電圧信号に変換する。 Since the electric signal output from the photodiode is usually weak and the output current of the photodiode is on the order of μA, it is amplified by using an amplifier circuit 202 such as a transimpedance amplifier, and a voltage signal of a manageable level of, for example, about 1V. Convert to.

次に、ローパスフィルタ203を通して信号の低周波成分のみを抽出し、ADC回路204によりデジタル信号に変換し、低周波デジタル信号を取得する。ローパスフィルタ203のカットオフ周波数としては、例えば1Hz程度とすればよい。ADC回路204のサンプリング周波数は、測定する流量や流速の値の更新速度に合わせて、例えば1〜100Hz程度とすればよい。 Next, only the low frequency component of the signal is extracted through the low pass filter 203, converted into a digital signal by the ADC circuit 204, and the low frequency digital signal is acquired. The cutoff frequency of the low-pass filter 203 may be, for example, about 1 Hz. The sampling frequency of the ADC circuit 204 may be, for example, about 1 to 100 Hz in accordance with the update rate of the measured flow rate or flow velocity value.

一方、増幅回路202の出力は、交流増幅回路205により交流成分のみをさらに増幅し、ADC回路206によりデジタル信号に変換することで、高周波デジタル信号(高周波成分)を取得する。増幅回路202の出力のDC電圧が1V程度であったとすると、通常、AC電圧はmVオーダと小さいため、10倍〜1000倍程度の利得を持つ交流増幅回路205で増幅し、扱いやすいレベルの電圧信号にするとよい。 On the other hand, in the output of the amplifier circuit 202, a high frequency digital signal (high frequency component) is obtained by further amplifying only the AC component by the AC amplifier circuit 205 and converting it into a digital signal by the ADC circuit 206. If the DC voltage of the output of the amplifier circuit 202 is about 1V, the AC voltage is usually small on the order of mV, so that the AC voltage is amplified by the AC amplifier circuit 205 having a gain of about 10 to 1000 times, and a voltage at a level easy to handle. Good signal.

なお、ADC回路206の性能が高く、微弱なAC電圧であっても十分な精度が得られる場合には、交流増幅回路205は省略することも可能である。ADC回路206のサンプリング周波数は、高速であるほどより速い流速まで計測することができるようになる。ここでは例として、サンプリング周波数は1MHzとした。 If the ADC circuit 206 has high performance and sufficient accuracy can be obtained even with a weak AC voltage, the AC amplifier circuit 205 can be omitted. The higher the sampling frequency of the ADC circuit 206, the faster the flow velocity can be measured. Here, as an example, the sampling frequency is 1 MHz.

なお、図2を用いて説明する装置においては、増幅回路202の出力を、ローパスフィルタ203を経由する低周波成分と、交流増幅回路205を経由する高周波成分に分離する構成としたが、十分に高性能なADC回路が利用できる場合には、増幅回路202の出力を分岐することなく直接ADC回路でデジタル信号に変換するようにしてもよい。この場合には、デジタル信号のDC成分を低周波デジタル信号、AC成分を高周波デジタル信号として扱うようにすればよい。 In the device described with reference to FIG. 2, the output of the amplification circuit 202 is separated into a low frequency component that passes through the low pass filter 203 and a high frequency component that passes through the AC amplification circuit 205. When a high-performance ADC circuit can be used, the output of the amplifier circuit 202 may be directly converted into a digital signal by the ADC circuit without branching. In this case, the DC component of the digital signal may be treated as a low frequency digital signal and the AC component may be treated as a high frequency digital signal.

上述したことにより取得した高周波デジタル信号の例を図3に示す。図3の波形は流体122と共に移動する散乱体123によって生じたスペックルの時間変動を表しており、以下に説明する信号処理回路207のデジタル信号処理によって、流体122の流速や流量を算出することができる。 FIG. 3 shows an example of the high frequency digital signal acquired as described above. The waveform of FIG. 3 represents the time variation of the speckle generated by the scatterer 123 moving with the fluid 122, and the velocity and flow rate of the fluid 122 can be calculated by the digital signal processing of the signal processing circuit 207 described below. You can

デジタル信号処理の流れについて図4を用いて説明する。低周波デジタル信号については、デジタル処理によりさらにローパスフィルタ(デジタルローパスフィルタ)をかけ、平均値を算出する。デジタルローパスフィルタとしては、移動平均法やIIRフィルタ、FIRフィルタなどの既知の方法を用いることができる。なお、アナログ回路におけるローパスフィルタ203によって十分ノイズが低減できている場合には、デジタルローパスフィルタは省略することも可能である。ここで求めた平均値は、フォトダイオードが受光した散乱光の平均受光量に対応する値である。本発明では、低周波成分より得る平均受光量をもとに、流体122の流量や流速を求めるための較正パラメータを算出する。この方法については後述する。 The flow of digital signal processing will be described with reference to FIG. For the low frequency digital signal, a low pass filter (digital low pass filter) is further applied by digital processing, and an average value is calculated. As the digital low pass filter, a known method such as a moving average method, an IIR filter, an FIR filter can be used. Note that the digital low-pass filter can be omitted when the noise can be sufficiently reduced by the low-pass filter 203 in the analog circuit. The average value obtained here is a value corresponding to the average received light amount of scattered light received by the photodiode. In the present invention, the calibration parameter for obtaining the flow rate and the flow velocity of the fluid 122 is calculated based on the average received light amount obtained from the low frequency component. This method will be described later.

次に、高周波デジタル信号から流体の流速に相関する特徴量を算出する方法について説明する。なお、一定の断面積を有する流路121内を隙間なく流体122が流れることを想定した場合、流速と流量は比例関係となるため、ここで求める特徴量は、流量に対しても相関する特徴量となる。 Next, a method of calculating the feature amount that correlates with the flow velocity of the fluid from the high frequency digital signal will be described. Note that, assuming that the fluid 122 flows through the flow passage 121 having a constant cross-sectional area without a gap, the flow velocity and the flow rate have a proportional relationship, and thus the feature amount obtained here is a feature that correlates with the flow rate as well. It becomes the amount.

高周波デジタル信号は、スペックルの変動を表しており、ここから流速に相関する特徴量を抽出する方法には様々な既知の方法がある。例えば、高周波デジタル信号の自己相関関数から時間相関長を算出する方法、信号が一定時間内に基準電位と交差する回数を求める方法、パワースペクトルを解析してその傾きを求める方法などである。ここでは、後述する平均受光量を利用した較正が最も有効に機能する特徴量として、パワースペクトルのパワーと周波数の積和を用いる例を示す。 The high-frequency digital signal represents the fluctuation of speckles, and there are various known methods for extracting the characteristic amount correlated with the flow velocity from this. For example, there are a method of calculating a time correlation length from an autocorrelation function of a high frequency digital signal, a method of obtaining the number of times the signal crosses a reference potential within a fixed time, a method of analyzing a power spectrum and obtaining a slope thereof. Here, an example is shown in which the sum of products of the power of the power spectrum and the frequency is used as the feature amount in which the calibration using the average received light amount described later functions most effectively.

流速に相関する特徴量νを算出するため、まず、高周波デジタル信号をフーリエ変換し、そのパワーを算出することでパワースペクトルを得る。 In order to calculate the feature amount ν correlated with the flow velocity, first, the high frequency digital signal is Fourier transformed and the power thereof is calculated to obtain a power spectrum.

例として、透過な材料からなる流路を流れる牛乳を測定対象とし、パワースペクトルを算出した例を図5に示す。なお、牛乳中には、脂肪球がエマルジョン状態で分散しており、この脂肪球が散乱体となる。この場合、参照光を用いないホモダイン法によって散乱光を検出しているため、参照光を利用しヘテロダイン検波を実現していた2光束レーザドップラー流量計とは異なり、散乱体の移動速度に直接対応するビート周波数は観測されない。 As an example, FIG. 5 shows an example in which the power spectrum is calculated for the milk to be measured that flows through the flow path made of a transparent material. In the milk, fat globules are dispersed in an emulsion state, and the fat globules serve as scatterers. In this case, since scattered light is detected by the homodyne method that does not use reference light, it directly corresponds to the moving speed of the scatterer unlike the two-beam laser Doppler flowmeter that realized heterodyne detection using reference light. No beat frequency is observed.

代わりに、流体内を移動する散乱体によって多重に散乱された光が干渉する結果、周波数増加とともにパワーは指数関数的な減少傾向を示す。周波数が高いほど、高速に移動する散乱体123が含まれていることを表しており、流量が100ml/minの場合と300ml/minの場合とを比較すると、300ml/minの場合の方が、パワーが高周波側にシフトして分布していることが確認できる。また、0ml/minの場合、低周波側にパワーが集中している。この状態では、流体は全体としては停止しているが、個々の散乱体123は停止することなくブラウン運動によりランダムな運動を続けており、散乱体123の運動が低周波成分となって観測されている。 Instead, the light scattered multiply by the scatterers moving in the fluid interferes with each other, resulting in an exponential decrease in power with increasing frequency. It is shown that the higher the frequency is, the faster the scatterer 123 is included. When comparing the flow rate of 100 ml/min and the flow rate of 300 ml/min, the case of 300 ml/min is It can be confirmed that the power shifts to the high frequency side and is distributed. In the case of 0 ml/min, the power is concentrated on the low frequency side. In this state, the fluid is stopped as a whole, but the individual scatterers 123 continue a random motion due to Brownian motion without stopping, and the motion of the scatterers 123 is observed as a low-frequency component. ing.

このようなパワースペクトルが得られたら、次に、パワーP(f)と周波数fの積和を、以下に示す式により所定の周波数範囲にわたって演算する。 When such a power spectrum is obtained, the product sum of the power P(f) and the frequency f is then calculated over a predetermined frequency range by the formula shown below.

図6は、上述したことにより算出したパワーと周波数の積和を演算した結果を実際の流量に対してプロットしたグラフである。積和を演算する周波数範囲としては、下限が1kHz、上限が500kHzとしている。市販されている牛乳の初期状態の濃度を100%とし、水で希釈して牛乳の濃度を60%および20%に薄めた場合も合わせてプロットしている。図6に示すように、各濃度において、実流量に対して高い線形性を有する結果が得られており、前述した演算によってパワースペクトルから流速に対して相関する特徴量が抽出できていることが確認できる。 FIG. 6 is a graph in which the result of calculating the product sum of the power and the frequency calculated as described above is plotted against the actual flow rate. As a frequency range for calculating the sum of products, the lower limit is 1 kHz and the upper limit is 500 kHz. The plot is also shown when the concentration of commercially available milk in the initial state is 100% and the concentration of milk is diluted to 60% and 20% by dilution with water. As shown in FIG. 6, at each concentration, a result having a high linearity with respect to the actual flow rate is obtained, and the feature amount correlated with the flow velocity can be extracted from the power spectrum by the above-described calculation. I can confirm.

なお、パワーと周波数の積和によって算出した流速相関特徴量νが実際の流量や平均流速に対して非線形性を有する場合には、非線形性を補正する処理を加えてもよい。非線形性を生じる原因としては、例えば、増幅回路202の周波数特性がフラットでない場合がある。非線形性の補正方法としては、「ν=Σ{P(f)×f×w(f)}」の式のように、パワーと周波数の積和を演算する際に、周波数毎に重み付け係数w(f)を乗じる方法がある。 When the flow velocity correlation feature amount ν calculated by the product sum of power and frequency has non-linearity with respect to the actual flow rate and the average flow velocity, a process of correcting the non-linearity may be added. The cause of the non-linearity may be that the frequency characteristic of the amplifier circuit 202 is not flat. As a method of correcting the non-linearity, a weighting coefficient w for each frequency is used when calculating the product sum of power and frequency, as in the formula of “ν=Σ{P(f)×f×w(f)}”. There is a method of multiplying by (f).

例えば、増幅回路202のカットオフ周波数がfcut[Hz]であり、一次のローパスフィルタ203特性を有する場合、重み付け関数に次式を用いることで、増幅回路202の減衰特性を相殺し、相対流量の線形性を向上させることができる。 For example, when the cut-off frequency of the amplifier circuit 202 is f cut [Hz] and it has a first-order low-pass filter 203 characteristic, the attenuation characteristic of the amplifier circuit 202 is canceled by using the following equation for the weighting function, and the relative flow rate is The linearity of can be improved.

増幅回路202の周波数特性がより複雑な場合であっても、その伝達関数の振幅特性を|H(f)|とした場合、「w(f)=1/|H(f)|2」を重み付け関数として用いることで、増幅回路202の周波数特性に依存した相対流量の非線形性を補正することが可能である。 Even if the frequency characteristic of the amplifier circuit 202 is more complicated, if the amplitude characteristic of the transfer function is |H(f)|, then “w(f)=1/|H(f)| 2 ” By using it as a weighting function, it is possible to correct the nonlinearity of the relative flow rate depending on the frequency characteristic of the amplifier circuit 202.

また、「ν={Σ{P(f)×f}}G(Gは0より大きい実数)」の式のように、パワーと周波数の積和を演算した後に、累乗演算を行い流速相関特徴量νの非線形性を補正するようにしてもよい。また、「ν={Σ(P(f)×f×w(f))}G」のように、周波数毎に重み付け係数w(f)を乗じた状態で累乗演算を行い流速相関特徴量νの非線形性を補正するようにしてもよい。 In addition, as in the formula of “ν={Σ{P(f)×f}} G (G is a real number greater than 0)”, the product sum of power and frequency is calculated, and then the power calculation is performed to calculate the power flow correlation feature. The non-linearity of the quantity ν may be corrected. Further, as in “ν={Σ(P(f)×f×w(f))} G ”, a power calculation is performed by multiplying the weighting coefficient w(f) for each frequency, and the flow velocity correlation feature amount ν May be corrected.

図6のプロットを線形近似して傾きとオフセットを求め、較正パラメータとすれば、算出した特徴量を流量に換算することが可能であるが、濃度が異なると傾きやオフセットが異なる値となっているため、様々な濃度状態の流体に対して同一の補正係数を用いることはできない。 If the slope and offset are obtained by linearly approximating the plot of FIG. 6 and used as calibration parameters, the calculated feature amount can be converted into the flow rate, but if the concentration is different, the slope and offset become different values. Therefore, the same correction coefficient cannot be used for fluids having various concentration states.

また、図7は、墨汁を添加した濃縮牛乳を測定対象とし、上述同様に求めたパワーと周波数の積和を演算した結果を実際の流量に対してプロットしたグラフである。この場合、各濃度においては実際の流量に対して線形性の高い特徴量が得られているものの、濃度によって直線の傾きやオフセットが異なっている。 Further, FIG. 7 is a graph in which the result of calculating the product sum of the power and the frequency obtained in the same manner as above is plotted against the actual flow rate with the concentrated milk added with India ink as the measurement target. In this case, a characteristic amount having high linearity with respect to the actual flow rate is obtained at each concentration, but the slope and offset of the straight line differ depending on the concentration.

通常の牛乳の場合には、濃度を薄めるにつれて直線のオフセットや傾きは単調減少していたのに対し、墨汁を添加した濃縮牛乳の場合には、濃度が60%の場合に直線の傾きが最も大きく、濃度が100%や20%の場合には、傾きが減少している。これは、牛乳を濃縮したことで、含まれる散乱体123の濃度が高くなり散乱係数が増加していること、また、墨汁の添加によって吸収係数が増加していることなどが複合的に作用している影響だと考えられる。 In the case of normal milk, the offset and slope of the straight line decreased monotonically as the concentration decreased, whereas in the case of concentrated milk containing India ink, the slope of the straight line becomes the most when the concentration is 60%. When the density is large and the concentration is 100% or 20%, the slope is reduced. This is because the concentration of the scatterer 123 contained in the milk is increased and the scattering coefficient is increased by concentrating the milk, and that the absorption coefficient is increased by the addition of India ink. It is thought to be an influence.

このように、スペックル変動をホモダイン検波する方法では、流体に含まれる散乱体の種類や数、測定に用いる光の波長に対する吸収係数の違いなどによって、得られる特徴量は様々な挙動を示す。 As described above, in the method for performing homodyne detection of speckle fluctuation, the obtained feature amount exhibits various behaviors depending on the type and number of scatterers contained in the fluid, the difference in absorption coefficient with respect to the wavelength of light used for measurement, and the like.

上述した特徴量の挙動に対し、本発明では、低周波成分より得た平均受光量の値を利用することで、濃度毎に異なる直線の切片と傾きの補正を行う。以下、この方法について説明する。 In contrast to the behavior of the above-described characteristic amount, in the present invention, the value of the average amount of received light obtained from the low frequency component is used to correct the intercept of the straight line and the slope that differ for each density. Hereinafter, this method will be described.

図8(a)は、図7において濃度毎のプロットの近似直線を最小二乗法により求め、求めた近似直線の傾きとオフセットを濃度毎にプロットしたものである。なお、図7では省略していた濃度80%と40%のデータも図8(a)では追加されている。図8(a)に示すように、近似直線の傾きとオフセットは、濃度40%で最大値を示し、これより濃度が薄くなっても、濃くなっても、低下することが確認できる。 FIG. 8A is a graph in which the approximate straight line of the plot for each concentration in FIG. 7 is obtained by the least squares method, and the slope and offset of the obtained approximate straight line are plotted for each concentration. It should be noted that data of densities of 80% and 40%, which are omitted in FIG. 7, are added in FIG. 8A. As shown in FIG. 8A, the slope and offset of the approximate straight line show the maximum value at the density of 40%, and it can be confirmed that the density and the density decrease even if the density is lower or higher.

次に、図8(b)は、濃度毎の平均受光量の値をプロットしたものである。平均受光量も濃度40%で最大値を示しており、平均受光量の濃度依存性は、オフセットや傾きの濃度依存性と類似していることが分かる。 Next, FIG. 8B is a plot of the values of the average amount of received light for each density. The average received light amount also shows the maximum value at a density of 40%, and it can be seen that the density dependence of the average received light amount is similar to the density dependence of the offset and the slope.

図9は、横軸に平均受光量、縦軸に傾きとオフセットをプロットしたグラフである。また、図10は通常の牛乳に対して同様のプロットを行ったグラフである。これらのグラフより、オフセットは平均受光量に対して線形に変化し、傾きは平均受光量の累乗に比例することが見て取れる。また、図9に示す場合では、平均受光量の変動範囲が比較的狭いことから、傾きについても直線近似することが可能である。 FIG. 9 is a graph in which the horizontal axis represents the average amount of received light and the vertical axis represents the slope and offset. Further, FIG. 10 is a graph in which the same plot is made for normal milk. From these graphs, it can be seen that the offset changes linearly with respect to the average received light amount, and the slope is proportional to the power of the average received light amount. Further, in the case shown in FIG. 9, since the variation range of the average received light amount is relatively narrow, it is possible to linearly approximate the inclination.

発明者らは、様々な流体や流路について傾きとオフセットの平均受光量依存性を鋭意に調査した結果、以下に示す式で較正を行うことによって、流速相関特徴量νと平均受光量<I>をもとに、実流量Flowを近似的に算出できることを見いだした。 The inventors diligently investigated the dependence of the slope and the offset on the average amount of received light for various fluids and flow paths. As a result, the flow rate correlation feature ν and the average amount of received light <I It was found that the actual flow rate Flow can be approximately calculated based on

[較正算出式]
オフセット較正パラメータ:Offset=A×<I>+B
ゲイン較正パラメータ:Gain=F/(C×<I>E−D)
流速または流量:Flow=Gain×(ν−Offset)
(係数パラメータA〜Fは、A>0、B>=0、C>0、D>=0、E>0、F>0を満たす実数)
[Calibration calculation formula]
Offset calibration parameter: Offset=A×<I>+B
Gain calibration parameter: Gain=F/(C×<I> E −D)
Flow rate or flow rate: Flow=Gain×(ν-Offset)
(The coefficient parameters A to F are real numbers that satisfy A>0, B>=0, C>0, D>=0, E>0, F>0)

図9に示した、墨汁を添加した濃縮牛乳の例の場合、適切な係数パラメータは例えば、A=0.514,B=64.96,C=1.24e−6,D=0,E=2.46,F=1となる。また、傾きの平均受光量依存性を累乗ではなく線形で近似した場合には、A=0.514,B=64.96,C=0.0103,D=1.57,E=1,F=1 となる。 In the case of the concentrated milk supplemented with India ink shown in FIG. 9, suitable coefficient parameters are, for example, A=0.514, B=64.96, C=1.24e-6, D=0, E= 2.46 and F=1. Further, when the dependence of the slope on the average received light amount is linearly approximated instead of power, A=0.514, B=64.96, C=0.0103, D=1.57, E=1, F = 1.

図11は、後者の係数パラメータを用いて流速相関特徴量νを実流量に換算した結果である。濃度が20%〜100%まで大きく異なる場合であっても、同一の係数パラメータを用いて、実流量に近い値を算出することができていることが分かる。 FIG. 11 is a result of converting the flow velocity correlation feature amount ν into an actual flow rate using the latter coefficient parameter. It can be seen that even if the concentrations greatly differ from 20% to 100%, the same coefficient parameter can be used to calculate a value close to the actual flow rate.

上記の較正算出式を用い、流速相関特徴量νを平均流速に換算することも可能である。前述したように、特定の断面積を有する流路を満たす状態で流体が流れることを想定した場合、流量と平均流速は比例関係となり、流量を流路の断面積で割れば平均流速が求まる。例えば流路の断面積が10mm2であった場合、流量[mL/min]を平均流速[mm/sec]に変換するための係数は、「1000[mm3/mL]/60[sec/min]/10[mm2]≒1.67」であり、上述の係数パラメータのうち、Fを1.67とすることで流速相関特徴量νを平均流速に換算することができる。 It is also possible to convert the flow velocity correlation feature amount ν into an average flow velocity by using the above calibration calculation formula. As described above, when it is assumed that the fluid flows in a state of filling the flow passage having the specific cross-sectional area, the flow rate and the average flow velocity are in a proportional relationship, and the flow velocity is divided by the cross-sectional area of the flow passage to obtain the average flow velocity. For example, when the cross-sectional area of the flow path is 10 mm 2 , the coefficient for converting the flow rate [mL/min] into the average flow velocity [mm/sec] is “1000 [mm 3 /mL]/60 [sec/min]. ]/10 [mm 2 ]≈1.67”, and by setting F to 1.67 among the above-mentioned coefficient parameters, the flow velocity correlation feature amount ν can be converted into an average flow velocity.

ところで、上記の方法では濃度依存性を補正するために、濃度の値ではなく平均受光量を利用している。墨汁を添加した濃縮牛乳の例から明らかなように、濃度増加に対して平均受光量は必ずしも単調増加とならない。したがって、平均受光量から濃度を一意に求めることはできないが、同一の平均受光量に対しては適切なオフセット較正パラメータとゲイン較正パラメータがほぼ同一となる現象を利用することで、流速相関特徴量νから流量や平均流速を算出することを可能としている。 By the way, in the above method, in order to correct the density dependence, not the density value but the average amount of received light is used. As is clear from the example of concentrated milk added with India ink, the average amount of received light does not necessarily increase monotonically with increasing concentration. Therefore, it is not possible to uniquely obtain the density from the average received light amount, but by using the phenomenon that the appropriate offset calibration parameter and gain calibration parameter are almost the same for the same average received light amount, the flow velocity correlation feature It is possible to calculate the flow rate and average flow velocity from ν.

平均受光量を利用してこのような較正を精度よく行うためには、フォトダイオードが受光する光のうち、流体内に含まれる散乱体によって散乱されていない光(つまり、レーザから直接フォトダイオードに入射してしまう光や、流路の表面から反射された光、流路と流体の界面によって反射された光など)の割合を小さく抑えることが重要である。 In order to perform such calibration accurately using the average amount of received light, the light received by the photodiode that is not scattered by the scatterers contained in the fluid (that is, from the laser directly to the photodiode) It is important to keep the ratio of incident light, light reflected from the surface of the flow path, light reflected by the interface between the flow path and the fluid, etc. small.

少なくとも、フォトダイオードにおいて受光される反射光の受光量は、散乱光の受光量よりも小さくなるようにするべきであり、より好適には、反射光の受光量は、散乱光の受光量の1/10以下であることが望ましい。 At least, the amount of reflected light received by the photodiode should be smaller than the amount of scattered light received. More preferably, the amount of reflected light received is 1 of the amount of scattered light received. It is preferably /10 or less.

この条件が満たされない場合、流体の濃度などが変化して流速相関特徴量νが変化した場合であっても平均受光量はあまり変化しなくなるため、較正精度が低下してしまう。 If this condition is not satisfied, the average amount of received light does not change much even if the concentration of the fluid changes and the flow velocity correlation feature amount ν changes, so the calibration accuracy decreases.

図12に、散乱体によって散乱されていない光の割合を低下させるための構成例を示す。フォトダイオード(PD)は、光源光の波長に対して遮光性を備えた材料で構成された遮光構造151によって周囲を囲われており、これによって、レーザ(LD)から直接フォトダイオード(PD)に入射する光などを遮光している。また、流路121や流体の表面で反射した直接反射光がフォトダイオード(PD)に入射することを防止するため、フォトダイオード(PD)は直接反射光の反射中心位置からずれた位置に配置している。 FIG. 12 shows a configuration example for reducing the proportion of light that is not scattered by the scatterer. The photodiode (PD) is surrounded by a light shielding structure 151 made of a material having a light shielding property with respect to the wavelength of the light from the light source, whereby the laser (LD) directly changes to the photodiode (PD). It blocks incoming light. Further, in order to prevent the directly reflected light reflected on the surface of the flow path 121 or the fluid from entering the photodiode (PD), the photodiode (PD) is arranged at a position deviated from the reflection center position of the directly reflected light. ing.

図13は、直接反射光と散乱光強度の分布を光線解析シミュレータ用いて解析した例であるが、直接反射光は、反射中心位置において強い強度となる一方、中心位置からずれると強度が急激に減少する。一方、散乱光は、多数の散乱体によって拡散されて光が広がるため、ピーク強度が小さく、広く領域に分布する。したがって、反射中心位置からずれた位置にフォトダイオード(PD)を配置することによって、直接反射光強度に対する散乱光強度の割合を高めることができる。 FIG. 13 shows an example in which the distribution of the intensity of the direct reflected light and the scattered light is analyzed using a ray analysis simulator. The direct reflected light has a strong intensity at the reflection center position, but the intensity sharply increases when deviated from the center position. Decrease. On the other hand, scattered light is diffused by a large number of scatterers and spreads, so that the peak intensity is small and widely distributed. Therefore, by disposing the photodiode (PD) at a position displaced from the reflection center position, the ratio of the scattered light intensity to the direct reflected light intensity can be increased.

具体的には、ビーム径ω0でレーザ(LD)から出射した光は伝搬距離zの位置で以下の式で示すビーム径となる。 Specifically, the light emitted from the laser (LD) with the beam diameter ω 0 has the beam diameter shown by the following equation at the position of the propagation distance z.

ガウシアンビームを仮定し、反射中心位置からの距離をLとすると、反射光強度分布比I(L)は以下の式により示され、反射光強度分布比はLの増加とともに指数関数的に減少する。 Assuming a Gaussian beam, and letting the distance from the reflection center position be L, the reflected light intensity distribution ratio I(L) is expressed by the following equation, and the reflected light intensity distribution ratio decreases exponentially as L increases. ..

図13の例では、直接反射光の反射光強度分布比が−30dBを下回る領域にフォトダイオード(PD)を配置すれば、直接反射光強度を散乱光強度の1/10とすることができる。 In the example of FIG. 13, if the photodiode (PD) is arranged in a region where the reflected light intensity distribution ratio of the directly reflected light is less than −30 dB, the directly reflected light intensity can be made 1/10 of the scattered light intensity.

直接反射光と散乱光の強度比は測定対象によってある程度変化するが、直接反射光の反射光強度分布比が−40dBを下回る領域であれば、様々な測定対象に対してもマージンをもって、直接反射光強度が散乱光強度よりも十分に小さいという条件を満たすことができる。 Although the intensity ratio of the direct reflected light and scattered light changes to some extent depending on the measurement target, if the reflected light intensity distribution ratio of the direct reflection light is below -40 dB, there is a margin for various measurement targets and direct reflection is performed. It is possible to satisfy the condition that the light intensity is sufficiently smaller than the scattered light intensity.

レーザ(LD)から流路121表面までの距離をd1、流路121表面からフォトダイオード(PD)までの距離をd2とし、z=d1+d2、I(L)=10-4を上式に代入すると、以下に示す式となる。
Let d 1 be the distance from the laser (LD) to the surface of the flow channel 121 and d 2 be the distance from the flow channel 121 surface to the photodiode (PD), and z=d 1 +d 2 and I(L)=10 −4 Substituting into the above equation gives the following equation.

この式を満たす位置にフォトダイオード(PD)を配置すればよい。例えば、レーザ(LD)の波長λが800nm、レーザ(LD)から流路121表面までの距離d1と流路121表面からフォトダイオード(PD)までの距離がともに1mm、レーザ(LD)のビーム径ω0が2μmであるとして上式を計算するとL>=0.55mmとなり、レーザ(LD)とフォトダイオード(PD)の間を0.55mm以上離せばよいことが分かる。 The photodiode (PD) may be arranged at a position that satisfies this formula. For example, the wavelength λ of the laser (LD) is 800 nm, the distance d 1 from the laser (LD) to the surface of the flow channel 121 and the distance from the surface of the flow channel 121 to the photodiode (PD) are both 1 mm, and the beam of the laser (LD) is When the above equation is calculated assuming that the diameter ω 0 is 2 μm, L>=0.55 mm, and it can be seen that the laser (LD) and the photodiode (PD) should be separated by 0.55 mm or more.

なお、図12の例では反射光の中心位置がレーザ(LD)の中心位置と一致しているが、光源光が流路121の反射面に対して傾いて入射する場合、反射光の中心位置はレーザ(LD)の中心位置からずれることになる。この場合には、レーザ(LD)の中心位置ではなく、反射光強度がピークとなる位置を基準として、上記で求めたL以上離れた位置にフォトダイオード(PD)を配置するようにすればよい。 Note that in the example of FIG. 12, the center position of the reflected light coincides with the center position of the laser (LD), but when the light source light is obliquely incident on the reflection surface of the flow channel 121, the center position of the reflected light. Is displaced from the center position of the laser (LD). In this case, the photodiode (PD) may be arranged at a position separated from the laser (LD) center by a position where the reflected light intensity reaches a peak, not by the center position of the laser (LD). ..

以上説明したように、本発明によれば、濃度などの変化によって流体の散乱係数や吸収係数が変化した場合であっても、平均受光量を用いて流速相関特徴量νを較正し、流量や平均流速を測定することが可能となる。 As described above, according to the present invention, even when the scattering coefficient or the absorption coefficient of a fluid changes due to a change in concentration, the average light receiving amount is used to calibrate the flow velocity correlation feature amount ν, It is possible to measure the average flow velocity.

次に、流体の種別や流路の形状などが変更された場合に、流体の流量や流速を測定可能とする流体測定装置について、図14を用いて説明する。図14は、本発明の実施の形態における他の流体測定装置の構成を示す構成図である。 Next, a fluid measuring device capable of measuring the flow rate and the flow velocity of the fluid when the type of the fluid or the shape of the flow path is changed will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a configuration diagram showing a configuration of another fluid measuring device according to the embodiment of the present invention.

この流体測定装置は、光源101、受光部102、駆動回路201、増幅回路202、ローパスフィルタ203、ADC回路204、交流増幅回路205、ADC回路206、信号処理回路207、記憶部401、および選択部402を備える。光源101、受光部102、駆動回路201、増幅回路202、ローパスフィルタ203、ADC回路204、交流増幅回路205、ADC回路206、信号処理回路207は、前述同様であり、詳細な説明は省略する。 This fluid measuring device includes a light source 101, a light receiving unit 102, a drive circuit 201, an amplification circuit 202, a low pass filter 203, an ADC circuit 204, an AC amplification circuit 205, an ADC circuit 206, a signal processing circuit 207, a storage unit 401, and a selection unit. And 402. The light source 101, the light receiving unit 102, the drive circuit 201, the amplification circuit 202, the low-pass filter 203, the ADC circuit 204, the AC amplification circuit 205, the ADC circuit 206, and the signal processing circuit 207 are the same as those described above, and detailed description thereof will be omitted.

この流体測定装置では、複数の流路や流体の組み合わせに対する較正パラメータのセットを記憶している記憶部401を設け、選択部402のユーザ操作により、使用する係数パラメータを選択できるようにしている。 In this fluid measuring apparatus, a storage unit 401 that stores a set of calibration parameters for a plurality of channels and combinations of fluids is provided, and a coefficient parameter to be used can be selected by a user operation of the selection unit 402.

選択する方法としては、各係数パラメータセットに番号を振り、使用するパラメータセットの番号を指定するようにしても良いし、測定可能な流路や流体の組み合わせの一覧を表示して、ユーザに選ばせるようにしてもよい。これにより、単一の流体測定装置を用いて様々な流路や流体の流量や流速を測定することが可能となる。 As a method of selection, a number may be assigned to each coefficient parameter set and the number of the parameter set to be used may be designated, or a list of measurable flow paths and fluid combinations may be displayed and selected by the user. You may allow it. This makes it possible to measure various flow paths and the flow rates and flow velocities of fluids using a single fluid measuring device.

また、係数パラメータの一部または全てを流体測定装置の外部から直接入力できるようにしてもよい。これにより、あらかじめ記憶されていない流路や流体の組み合わせに対しても、ユーザが適切な係数パラメータを入力することによって、流量や流速を測定できるようになる。 Alternatively, some or all of the coefficient parameters may be directly input from outside the fluid measurement device. As a result, the flow rate and flow velocity can be measured by the user by inputting appropriate coefficient parameters even for combinations of channels and fluids that are not stored in advance.

また、係数パラメータ自体を入力する代わりに、図15に示すように、入力部501から実流量情報を入力できるようにして、算出部502で算出した相対流量と、実流量情報をもとに、適切な係数パラメータを計算で求めることができるようにしてもよい。なお、この装置においても、光源101、受光部102、駆動回路201、増幅回路202、ローパスフィルタ203、ADC回路204、交流増幅回路205、ADC回路206、信号処理回路207は、前述同様であり、詳細な説明は省略する。 Further, instead of inputting the coefficient parameter itself, as shown in FIG. 15, the actual flow rate information can be input from the input section 501, and based on the relative flow rate calculated by the calculation section 502 and the actual flow rate information, An appropriate coefficient parameter may be calculated. Also in this device, the light source 101, the light receiving unit 102, the drive circuit 201, the amplification circuit 202, the low-pass filter 203, the ADC circuit 204, the AC amplification circuit 205, the ADC circuit 206, and the signal processing circuit 207 are the same as those described above. Detailed description is omitted.

具体的には、例えば、ユーザは測定対象の流路と流体を流体測定装置にセットした上で、実流量を0mL/minの状態とし、現在が0mL/minであるという情報を流体測定装置に入力する。入力部501において、実流量を数値で入力できるようにしても良く、また、0mL/minであるというフラグ情報を入力するボタンを設けるようにしてもよい。この入力により、流体測定装置は低周波デジタル信号と高周波デジタル信号を測定し、平均受光量と相対流量の値を算出して記憶部503に記憶する。 Specifically, for example, the user sets the flow path to be measured and the fluid in the fluid measuring device, sets the actual flow rate to 0 mL/min, and informs the fluid measuring device that the current flow rate is 0 mL/min. input. The input unit 501 may be allowed to input the actual flow rate numerically, or may be provided with a button for inputting flag information indicating that the flow rate is 0 mL/min. With this input, the fluid measurement device measures the low-frequency digital signal and the high-frequency digital signal, calculates the values of the average received light amount and the relative flow rate, and stores them in the storage unit 503.

次に、流量を200mL/minの状態とし、現在が200mL/minであるという情報をユーザの操作などにより流体測定装置に入力する。上述同様に、入力部501において、実流量を数値で入力できるようにしても良く、また200mL/minであるというフラグ情報を伝えるボタンなどを設けてもよい。 Next, the flow rate is set to 200 mL/min, and information indicating that the current flow rate is 200 mL/min is input to the fluid measurement device by a user operation or the like. Similarly to the above, the input unit 501 may be allowed to input the actual flow rate numerically, and may be provided with a button or the like for transmitting flag information that the flow rate is 200 mL/min.

この入力により、流体測定装置は、低周波デジタル信号と高周波デジタル信号を測定し、平均受光量と相対流量の値を算出して記憶部503に記憶する。この2点の相対流量が得られると、相対流量が実流量に対して線形に変化すると仮定して回帰分析を行うことによって、ある平均受光量におけるオフセットと傾きを得ることができる。なお、この2点の測定において、流量のみが変化しても平均受光量の値は通常一定であるため、どちらか一方の平均受光量の値を採用するようにしても良いし、2点の平均受光量の平均値を用いるようにしてもよい。 With this input, the fluid measurement device measures the low-frequency digital signal and the high-frequency digital signal, calculates the values of the average amount of received light and the relative flow rate, and stores them in the storage unit 503. When the relative flow rates at these two points are obtained, it is possible to obtain the offset and slope at a certain average received light amount by performing regression analysis assuming that the relative flow rate changes linearly with respect to the actual flow rate. In addition, in the measurement of these two points, the value of the average amount of received light is usually constant even if only the flow rate changes, so either one of the values of the average amount of received light may be adopted, or the value of the average amount of received light may be adopted. You may make it use the average value of average light-receiving amount.

次にユーザの操作により、流体を水で薄めるなどして濃度の異なる状態とする。この際、具体的な濃度の値を把握する必要はないが、平均受光量が変化する程度に濃度を変化させることが望ましい。この状態で、再び0mL/minと200mL/minの状態を測定することによって、平均受光量が異なる状態におけるオフセットと傾きを得ることができる。 Next, by a user's operation, the fluid is diluted with water so as to have different concentrations. At this time, it is not necessary to grasp the specific density value, but it is desirable to change the density to the extent that the average amount of received light changes. In this state, by measuring the state of 0 mL/min and the state of 200 mL/min again, it is possible to obtain the offset and the inclination in the state where the average light receiving amounts are different.

これらのデータが揃うと、傾きの平均受光量依存性を線形近似し、係数パラメータE=1、F=1を仮定することによって、連立方程式を解いて残りのA〜Dのパラメータを特定することができる。また、さらに異なる濃度での測定を加えれば、傾きの平均受光量依存性の非線形性も考慮して係数パラメータを決定することも可能となる。 When these data are gathered, the simultaneous equations are solved by linearly approximating the dependence of the slope on the average received light amount, and the coefficient parameters E=1 and F=1 are solved to specify the remaining parameters A to D. You can Further, by adding measurements at different concentrations, it becomes possible to determine the coefficient parameter in consideration of the non-linearity of the average light receiving amount dependency of the slope.

なお、一部の係数パラメータが既知である流路と流体の組み合わせに対して係数パラメータの最適化を行う場合には、必ずしも上記のように複数の測定を行う必要はなく、最適化したい係数パラメータの数に応じて測定する条件数を減らしてもよい。 When optimizing the coefficient parameters for a combination of a channel and a fluid, some coefficient parameters of which are already known, it is not always necessary to perform a plurality of measurements as described above. You may reduce the number of conditions to measure according to the number of.

以上に説明したように、本発明によれば、可干渉光の照射により流体に含まれる散乱体で散乱された光を受光部で光電変換して得られた電気信号の高周波成分をもとに流体の流速に相関する特徴量を算出し、得られた電気信号の低周波成分をもとに較正パラメータを算出し、較正パラメータで特徴量を較正するようにしたので、小型・低コストで簡易な光学系を用いて流速や流量を精度よく計測できるようになる。 As described above, according to the present invention, based on the high frequency component of the electric signal obtained by photoelectrically converting the light scattered by the scatterer contained in the fluid by the irradiation of the coherent light in the light receiving unit. The feature amount that correlates with the flow velocity of the fluid is calculated, the calibration parameter is calculated based on the low frequency component of the obtained electric signal, and the feature amount is calibrated with the calibration parameter, so it is small and low-cost and simple. It becomes possible to measure the flow velocity and flow rate with high precision using various optical systems.

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications and combinations can be implemented by a person having ordinary knowledge in the field within the technical idea of the present invention. That is clear.

101…光源、102…受光部、103…信号取り出し部、104…特徴量算出部、105…較正値算出部、106…較正部、121…流路、122…流体、123…散乱体。 101... Light source, 102... Light receiving part, 103... Signal extracting part, 104... Feature amount calculating part, 105... Calibration value calculating part, 106... Calibration part, 121... Flow path, 122... Fluid, 123... Scatterer.

Claims (2)

複数の散乱体を含む流体に可干渉光を照射する光源と、
可干渉光の照射により前記流体に含まれる前記散乱体で散乱された光を受光して光電変換する受光部と、
前記受光部で光電変換された電気信号の低周波成分および高周波成分を取り出す信号取り出し部と、
前記信号取り出し部が取り出した高周波成分をもとに前記流体の流速に相関する特徴量を算出する特徴量算出部と、
前記信号取り出し部が取り出した低周波成分をもとに較正パラメータを算出する較正値算出部と、
前記較正パラメータで前記特徴量を較正して前記流体の流速および流量の少なくとも1つを算出する較正部と
を備え、
前記較正パラメータは、オフセット較正パラメータおよびゲイン較正パラメータを含み、
前記較正値算出部は、
前記低周波成分の平均値より求められる平均受光量<I>および係数パラメータA,B(A>0,B≧0)を用いてA×<I>+Bにより前記オフセット較正パラメータを求め、
平均受光量<I>および係数パラメータC,D,E,F(C>0,D≧0,E>0,F>0)を用いてF/(C×<I>E−D)により前記ゲイン較正パラメータを求め、
前記較正部は、前記特徴量より前記オフセット較正パラメータを減じた値に前記ゲイン較正パラメータを乗じる
ことを特徴とする流体測定装置。
A light source for irradiating a fluid containing a plurality of scatterers with coherent light,
A light receiving unit that receives light scattered by the scatterer contained in the fluid by irradiation of coherent light and performs photoelectric conversion,
A signal extraction unit for extracting a low frequency component and a high frequency component of the electric signal photoelectrically converted by the light receiving unit,
A characteristic amount calculation unit that calculates a characteristic amount that correlates with the flow velocity of the fluid based on the high-frequency component extracted by the signal extraction unit;
A calibration value calculation unit that calculates a calibration parameter based on the low-frequency component extracted by the signal extraction unit,
A calibration unit that calibrates the characteristic amount with the calibration parameter to calculate at least one of a flow velocity and a flow rate of the fluid,
The calibration parameters include offset calibration parameters and gain calibration parameters,
The calibration value calculation unit,
Using the average received light amount <I> obtained from the average value of the low frequency components and the coefficient parameters A and B (A>0, B≧0), the offset calibration parameter is obtained by A×<I>+B,
Using the average received light amount <I> and the coefficient parameters C, D, E, F (C>0, D≧0, E>0, F>0), F/(C×<I> E −D) Find the gain calibration parameters,
The fluid measuring device, wherein the calibration unit multiplies the gain calibration parameter by a value obtained by subtracting the offset calibration parameter from the feature amount.
請求項1記載の流体測定装置において、
前記光源から前記受光部に直接入射する光を遮光する遮光部を備えることを特徴とする流体測定装置。
The fluid measuring apparatus according to claim 1 Symbol placement,
A fluid measuring device comprising: a light-shielding portion that shields light that directly enters the light-receiving portion from the light source.
JP2016075693A 2016-04-05 2016-04-05 Fluid measuring device Active JP6737621B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016075693A JP6737621B2 (en) 2016-04-05 2016-04-05 Fluid measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016075693A JP6737621B2 (en) 2016-04-05 2016-04-05 Fluid measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017187359A JP2017187359A (en) 2017-10-12
JP6737621B2 true JP6737621B2 (en) 2020-08-12

Family

ID=60044045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016075693A Active JP6737621B2 (en) 2016-04-05 2016-04-05 Fluid measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6737621B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020008510A (en) * 2018-07-12 2020-01-16 アズビル株式会社 Flowmeter, flow rate measurement method, flow rate computation device, and ultrasonic flowmeter

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2021085525A1 (en) * 2019-10-31 2021-05-06
WO2022255327A1 (en) * 2021-05-31 2022-12-08 京セラ株式会社 Measurement device, processing method, and program
CN114397476B (en) * 2021-11-15 2022-10-14 河海大学 Flow velocity effectiveness identification and correction method for frequency domain space-time image velocity measurement

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4719713B2 (en) * 2007-05-09 2011-07-06 日本電信電話株式会社 Biological information measuring device
JP2010200970A (en) * 2009-03-03 2010-09-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical sensor and method for manufacturing the same
JP5643156B2 (en) * 2011-06-10 2014-12-17 日本電信電話株式会社 Fluid measuring instrument and fluid measuring method
JP5806390B2 (en) * 2012-04-13 2015-11-10 パイオニア株式会社 Fluid evaluation apparatus and method
JP6614608B2 (en) * 2015-12-24 2019-12-04 パイオニア株式会社 Fluid evaluation apparatus and method, computer program, and recording medium

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020008510A (en) * 2018-07-12 2020-01-16 アズビル株式会社 Flowmeter, flow rate measurement method, flow rate computation device, and ultrasonic flowmeter
JP7092584B2 (en) 2018-07-12 2022-06-28 アズビル株式会社 Flowmeter, flow measurement method, flow calculator, and ultrasonic flowmeter

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017187359A (en) 2017-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6737621B2 (en) Fluid measuring device
JP5806390B2 (en) Fluid evaluation apparatus and method
Norgia et al. Self-mixing laser Doppler spectra of extracorporeal blood flow: a theoretical and experimental study
JP2780935B2 (en) Method and apparatus for measuring concentration of absorption component of scattering absorber
Norgia et al. Low-cost optical flowmeter with analog front-end electronics for blood extracorporeal circulators
JP4018799B2 (en) Method and apparatus for measuring concentration of absorption component of scattering medium
JP6461865B2 (en) Fluid measuring device
JP2000146828A (en) Method and device for measure internal information on scatter absorber
JP6546128B2 (en) Fluid measurement device and method
JP7010248B2 (en) Fluid measuring device
JP6291557B2 (en) Fluid evaluation apparatus and method
JP6033934B2 (en) Fluid evaluation apparatus and method
JP6805118B2 (en) Fluid measuring device
JP6045100B2 (en) Blood flow measurement device
JP2018009923A (en) Fluid measurement device
JP7256631B2 (en) distance measuring device
JP2018009921A (en) Fluid measurement device
JP6426665B2 (en) Fluid measurement device
US6903825B2 (en) Method for analyzing a diffusing sample by time resolution measurement
JP7103521B2 (en) Fluid measuring device
KR20220064691A (en) Method for detecting aerozol distribution using lidar system
JP4077477B2 (en) Method and apparatus for measuring absorption information of scatterers
JP4077476B2 (en) Method and apparatus for measuring absorption information of scatterers
JP2021067696A (en) Fluid evaluation device and method
JP2019168465A (en) Fluid evaluation device and method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180619

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190709

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190819

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200310

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200501

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200714

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200716

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6737621

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150