JP6901089B2

JP6901089B2 - Measuring device

Info

Publication number: JP6901089B2
Application number: JP2017209717A
Authority: JP
Inventors: 廉士澤田; 大史野上; 伸友森田; 文弥中島; 健吉永; 智夫五明
Original assignee: Kyushu University NUC; Aichi Tokei Denki Co Ltd
Current assignee: Kyushu University NUC; Aichi Tokei Denki Co Ltd
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2021-07-14
Anticipated expiration: 2037-10-30
Also published as: JP2019082396A

Description

本明細書に開示する技術は、計測装置に関する。 The techniques disclosed herein relate to measuring devices.

特許文献１には、管を流れる流体中の粒子の速度を計測する計測装置が開示されている。特許文献１の計測装置は、管を流れる流体に向けて超音波ビームを照射する送信機と、送信機から照射された超音波ビームが管を流れる流体中の粒子に当たって散乱することによって生じる超音波エネルギーを受信する受信機を備えている。特許文献１の計測装置では、受信機が超音波エネルギーを受信すると、それに応じた信号が出力される。また、この計測装置では、超音波エネルギーの受信に応じて出力された信号がフーリエ変換されて周波数スペクトルが生成される。そして、生成された周波数スペクトルを処理部が解析することによって、管を流れる流体中の粒子の速度が計算される。 Patent Document 1 discloses a measuring device for measuring the velocity of particles in a fluid flowing through a tube. The measuring device of Patent Document 1 is a transmitter that irradiates an ultrasonic beam toward a fluid flowing through a tube, and an ultrasonic wave generated by the ultrasonic beam emitted from the transmitter hitting particles in the fluid flowing through the tube and scattering. It is equipped with a receiver that receives energy. In the measuring device of Patent Document 1, when the receiver receives the ultrasonic energy, a signal corresponding to the ultrasonic energy is output. Further, in this measuring device, the signal output in response to the reception of ultrasonic energy is Fourier transformed to generate a frequency spectrum. Then, the processing unit analyzes the generated frequency spectrum to calculate the velocity of the particles in the fluid flowing through the tube.

特表２００８−５１２６５３号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-512653

流体中の粒子の速度を計測する計測装置では、処理部が周波数スペクトルを解析してその周波数スペクトルにおけるピーク周波数を特定し、特定したピーク周波数に基づいて流体中の粒子の速度を演算することがある。しかしながら、従来技術では周波数スペクトルにおけるピーク周波数を明確に特定することができない場合があった。例えば従来技術では、図１２に示すように、周波数スペクトルにおける横軸（周波数）に対する縦軸（例えば電圧）の値が大きく変化する部分２０１（いわゆる崖と呼ばれる部分）が出現することがあるが、縦軸のピークの値が出現せず、ピーク周波数を明確に特定できないことがあった。この原因は、管を流れる流体中には無数の粒子が存在しており、それら無数の粒子のそれぞれが個別の速度を有しているからであると考えられる。粒子を含む流体が速度分布を持たず同じ速度で移動する場合には、周波数スペクトルには一個のピークが検出される。その一個のピークの尖鋭の程度は粒子の散乱状態に大きく左右される。周波数スペクトル解析に基づく速度の検出ではそのピークの尖鋭の度合いが精度を決める要因となる。管を流れる流体のように管内で低速度から高速度の速度分布を有するような流体の流れの場合は、一個のピークは検出されない。管を流れる流体の速度を検出する際には、速度分布のなかで、低速ではなく、最高速度の部分の速度を検出することが重要である。この最高速度の部分は周波数スペクトルでは、いわゆる崖と呼ばれる部分２０１として出現する。この崖と呼ばれる部分２０１の値を明確に特定することが最高速度の検出の精度を高めることになる。従って、管を流れる流体の速度を正確に計測するためには、ある断面形状を有する管（例えば真円の管）において最高速度（断面が真円の場合、管の中心部の速度）を検出することが管を流れる流体の速度を正確に測定するために重要である。そこで本明細書は、周波数スペクトルにおけるピーク周波数を明確に特定することができ、そのピーク周波数に基づいて流体中の粒子の速度を演算することができる技術を提供する。 In a measuring device that measures the velocity of particles in a fluid, the processing unit analyzes the frequency spectrum, identifies the peak frequency in the frequency spectrum, and calculates the velocity of the particles in the fluid based on the specified peak frequency. is there. However, there are cases where the peak frequency in the frequency spectrum cannot be clearly specified by the prior art. For example, in the prior art, as shown in FIG. 12, a portion 201 (a portion called a so-called cliff) in which the value of the vertical axis (for example, voltage) greatly changes with respect to the horizontal axis (frequency) in the frequency spectrum may appear. In some cases, the peak value on the vertical axis did not appear and the peak frequency could not be clearly specified. It is considered that this is because innumerable particles exist in the fluid flowing through the tube, and each of these innumerable particles has an individual velocity. When a fluid containing particles does not have a velocity distribution and moves at the same velocity, one peak is detected in the frequency spectrum. The degree of sharpness of one peak largely depends on the scattering state of the particles. In speed detection based on frequency spectrum analysis, the degree of sharpness of the peak is a factor that determines the accuracy. In the case of a fluid flow having a low to high velocity distribution in the pipe, such as a fluid flowing through the pipe, no single peak is detected. When detecting the velocity of the fluid flowing through the pipe, it is important to detect the velocity of the maximum velocity part of the velocity distribution, not the velocity. This maximum velocity portion appears in the frequency spectrum as a so-called cliff portion 201. Clearly specifying the value of the portion 201 called the cliff will improve the accuracy of detecting the maximum speed. Therefore, in order to accurately measure the speed of the fluid flowing through the pipe, the maximum speed (when the cross section is a perfect circle, the speed at the center of the pipe) is detected in a pipe having a certain cross-sectional shape (for example, a perfect circular pipe). It is important to do so in order to accurately measure the velocity of the fluid flowing through the pipe. Therefore, the present specification provides a technique capable of clearly specifying the peak frequency in the frequency spectrum and calculating the velocity of particles in the fluid based on the peak frequency.

本明細書に開示する計測装置は、管を流れる流体中の粒子の速度を計測する。この計測装置は、前記管を流れる流体に向かって進行する第１のレーザー光と、第１のレーザー光と異なる方向から前記管を流れる流体に向かって進行する第２のレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、前記レーザー光照射装置から照射された第１のレーザー光と第２のレーザー光が前記管を流れる流体中の粒子に当たることによって生じる散乱光を受光する受光装置と、処理装置を備えている。前記受光装置が、前記管を流れる流体中の粒子によって生じた散乱光を受光するとその散乱光の強さに応じた信号を出力し、前記処理装置が、前記受光装置から出力された信号をフーリエ変換して第１の周波数スペクトルを生成し、生成された第１の周波数スペクトルを下記の式（１）によって変換して第２の周波数スペクトルを生成し、第２の周波数スペクトルにおけるピーク周波数に基づいて流体中の粒子の速度を演算する。

ただし、上記の式（１）において、f_iは、第１の周波数スペクトルにおける任意の周波数であり、f_maxは、第１の周波数スペクトルにおける最大周波数であり、V_iは、第１の周波数スペクトルにおいて横軸を周波数としたときの、任意の周波数（f_i）に対応する縦軸の値であり、P_iは、第２の周波数スペクトルにおいて横軸を周波数としたときの、任意の周波数（f_i）に対応する縦軸の値であり、αは、任意の係数である。 The measuring device disclosed herein measures the velocity of particles in a fluid flowing through a tube. This measuring device irradiates a first laser beam traveling toward the fluid flowing through the tube and a second laser beam traveling toward the fluid flowing through the tube from a direction different from the first laser beam. A light irradiation device, a light receiving device that receives scattered light generated by hitting particles in a fluid flowing through the tube with a first laser light and a second laser light emitted from the laser light irradiation device, and a processing device. I have. When the light receiving device receives the scattered light generated by the particles in the fluid flowing through the tube, the light receiving device outputs a signal corresponding to the intensity of the scattered light, and the processing device Fouriers the signal output from the light receiving device. The conversion is performed to generate a first frequency spectrum, and the generated first frequency spectrum is converted by the following equation (1) to generate a second frequency spectrum, which is based on the peak frequency in the second frequency spectrum. Calculate the velocity of particles in the fluid.

However, in the above equation (1), f _i is an arbitrary frequency in the first frequency spectrum, f _max is the maximum frequency in the first frequency spectrum, and V _i is the first frequency spectrum. in the case where a horizontal axis represents a frequency, the value of the vertical axis corresponding to an arbitrary frequency (f _i), P _i is the time of a horizontal axis represents a frequency in a second frequency spectrum, an arbitrary frequency ( It is a value on the vertical axis corresponding to f _{i), and α is an arbitrary coefficient.}

この構成によれば、フーリエ変換によって生成された第１の周波数スペクトルを処理装置が式（１）によって変換して第２の周波数スペクトルを生成する。これによって、第２の周波数スペクトルにおけるピーク周波数を明確にすることができる。すなわち、処理装置がフーリエ変換を実行して第１の周波数スペクトルを生成するだけでは、ピーク周波数を明確に特定することができない場合がある。この原因は、管を流れる流体中には無数の粒子が存在しており、それら無数の粒子のそれぞれが個別の速度を有しているからであると考えられる。しかしながら、上記の構成によれば、処理装置がフーリエ変換を実行した後に、式（１）による変換を実行するので、周波数スペクトルを重み付けによって補正することができ、第２の周波数スペクトルにおけるピーク周波数が明確に出現するようになる。これによって、ピーク周波数を明確に特定することができ、そのピーク周波数に基づいて流体中の粒子の速度を演算することができる。そのため、流体中の粒子の速度を精度良く演算することができる。 According to this configuration, the processing apparatus transforms the first frequency spectrum generated by the Fourier transform by the equation (1) to generate the second frequency spectrum. This makes it possible to clarify the peak frequency in the second frequency spectrum. That is, the peak frequency may not be clearly specified only by the processing device performing the Fourier transform to generate the first frequency spectrum. It is considered that this is because innumerable particles exist in the fluid flowing through the tube, and each of these innumerable particles has an individual velocity. However, according to the above configuration, since the processing device executes the Fourier transform and then the transformation according to the equation (1), the frequency spectrum can be corrected by weighting, and the peak frequency in the second frequency spectrum can be adjusted. It will appear clearly. Thereby, the peak frequency can be clearly specified, and the velocity of the particles in the fluid can be calculated based on the peak frequency. Therefore, the velocity of particles in the fluid can be calculated accurately.

上記の計測装置において、前記受光装置が、受光素子と、前記受光素子と前記管の間に形成されている中空の光通過孔を備えていてもよい。前記光通過孔が、前記管から前記受光素子に向かう方向に延びており、前記管を流れる粒子によって生じた散乱光が前記光通過孔を通過して前記受光素子に入射してもよい。 In the above measuring device, the light receiving device may include a light receiving element and a hollow light passing hole formed between the light receiving element and the tube. The light passing hole may extend in a direction from the tube toward the light receiving element, and scattered light generated by particles flowing through the tube may pass through the light passing hole and enter the light receiving element.

この構成によれば、受光装置が光通過孔を通過した散乱光のみを受光することができ、受光装置が周囲から余分な光を受光することを抑制できる。そのため、流体中の粒子の速度を精度良く演算することができる。 According to this configuration, the light receiving device can receive only the scattered light that has passed through the light passing hole, and it is possible to suppress the light receiving device from receiving excess light from the surroundings. Therefore, the velocity of particles in the fluid can be calculated accurately.

実施例に係る計測装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the measuring apparatus which concerns on Example. 実施例に係る受光装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the light receiving device which concerns on Example. 実施例に係る受光素子の概略構成を示す側面図である。It is a side view which shows the schematic structure of the light receiving element which concerns on Example. 実施例に係る受光素子の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows the schematic structure of the light receiving element which concerns on Example. 実施例に係る計測装置のブロック図である。It is a block diagram of the measuring apparatus which concerns on Example. 実施例に係る第１変換処理を説明する図である。It is a figure explaining the 1st conversion process which concerns on Example. 実施例に係る第２変換処理を説明する図である。It is a figure explaining the 2nd conversion process which concerns on Example. 光通過孔の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a light passing hole. 光通過孔の他の一例を示す平面図である。It is a top view which shows another example of a light passing hole. 光通過孔の更に他の一例を示す平面図である。It is a top view which shows still another example of a light passing hole. 他の実施例に係る計測装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the measuring apparatus which concerns on another Example. 従来技術に係る周波数スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency spectrum which concerns on the prior art.

実施例に係る計測装置１について図面を参照して説明する。実施例に係る計測装置１は、図１に示すように、透明な管６１に固定されて使用される。計測装置１は、固定具６２によって管６１に固定されている。管６１内には流路６０が形成されており、その流路６０に流体Ｆが流れている。流体Ｆは管６１の軸方向（長手方向）に沿って流れている。 The measuring device 1 according to the embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the measuring device 1 according to the embodiment is fixed to a transparent tube 61 and used. The measuring device 1 is fixed to the pipe 61 by the fixture 62. A flow path 60 is formed in the pipe 61, and the fluid F flows through the flow path 60. The fluid F flows along the axial direction (longitudinal direction) of the pipe 61.

管６１を流れる流体Ｆ中には無数の粒子Ｒが存在している。図１には代表として１個の粒子Ｒが示されている。無数の粒子Ｒは流体Ｆ中に拡散して存在している。無数の粒子Ｒの中には、例えば、管６１内の流路６０の中心部を通過する粒子Ｒもあれば、流路６０の周縁部を通過する粒子Ｒもある。また、無数の粒子Ｒの速度は様々であり、速度が速い粒子Ｒもあれば、速度が遅い粒子Ｒもある。一般的に、層流の場合、管６１内の流路６０の中心部を流れる流体Ｆ中の粒子Ｒの速度が、流路６０の周縁部を流れる流体Ｆ中の粒子Ｒの速度よりも速くなる。流路６０の中心部を流れる流体Ｆ中の粒子Ｒの速度が最も速くなる。計測装置１は、管６１内の流路６０を流れる流体Ｆ中の粒子Ｒの速度ｖを計測する装置である。流体Ｆ中の粒子Ｒの速度ｖを計測することによって、流体Ｆの流速を知ることができる。 Innumerable particles R are present in the fluid F flowing through the tube 61. FIG. 1 shows one particle R as a representative. Innumerable particles R are diffused and exist in the fluid F. Among the innumerable particles R, for example, there are particles R that pass through the central portion of the flow path 60 in the pipe 61, and there are particles R that pass through the peripheral portion of the flow path 60. In addition, the velocities of the innumerable particles R vary, and some particles R have a high velocity and some particles R have a low velocity. Generally, in the case of laminar flow, the velocity of the particles R in the fluid F flowing through the central portion of the flow path 60 in the pipe 61 is faster than the velocity of the particles R in the fluid F flowing in the peripheral portion of the flow path 60. Become. The velocity of the particles R in the fluid F flowing through the center of the flow path 60 is the highest. The measuring device 1 is a device that measures the velocity v of the particles R in the fluid F flowing through the flow path 60 in the pipe 61. By measuring the velocity v of the particles R in the fluid F, the flow velocity of the fluid F can be known.

管６１内の流路６０を流れる流体Ｆは、例えば血液である。流体Ｆ中の粒子Ｒは、例えば血液中の赤血球である。計測装置１によって血液中の赤血球の速度を計測することができる。これによって、血液の流速を知ることができる。医療現場では、患者の体内を流れる血液を体外に送り出し、体外に送り出した血液を再び体内に送り戻す体外循環が行われることがある。この体外循環では、体外循環用の管が患者の血管に接続され、患者の血管を流れる血液が体外循環用の管に流入し、体外循環用の管を流れた血液が再び患者の血管に戻される。実施例に係る計測装置１によって体外循環用の管６１を流れる血液（流体Ｆ）中の赤血球（粒子Ｒ）の速度ｖを計測することができる。 The fluid F flowing through the flow path 60 in the tube 61 is, for example, blood. The particles R in the fluid F are, for example, red blood cells in the blood. The speed of red blood cells in blood can be measured by the measuring device 1. This makes it possible to know the flow velocity of blood. In the medical field, extracorporeal circulation may be performed in which the blood flowing in the patient's body is sent out of the body and the blood sent out of the body is sent back into the body. In this extracorporeal circulation, the extracorporeal circulation tube is connected to the patient's blood vessel, the blood flowing through the patient's blood vessel flows into the extracorporeal circulation tube, and the blood flowing through the extracorporeal circulation tube is returned to the patient's blood vessel again. Is done. The velocity v of red blood cells (particles R) in blood (fluid F) flowing through the extracorporeal circulation tube 61 can be measured by the measuring device 1 according to the embodiment.

図１に示すように、計測装置１は、レーザー光照射装置２と、受光装置３と、処理装置９を備えている。レーザー光照射装置２は、発光素子２１と、コリメーターレンズ２２と、回折格子２３と、第１のミラー２４１と、第２のミラー２４２を備えている。 As shown in FIG. 1, the measuring device 1 includes a laser light irradiation device 2, a light receiving device 3, and a processing device 9. The laser light irradiation device 2 includes a light emitting element 21, a collimator lens 22, a diffraction grating 23, a first mirror 241 and a second mirror 242.

発光素子２１は、例えばレーザーダイオード（ＬＤ）である。発光素子２１は、コリメーターレンズ２２と対向するように配置されている。発光素子２１は、コリメーターレンズ２２に向けてレーザー光Ｌを発光する。発光素子２１が発光したレーザー光Ｌがコリメーターレンズ２２に入射する。発光素子２１は、回折格子２３と第１のミラー２４１及び第２のミラー２４２との間に配置されている。発光素子２１は、第１のミラー２４１及び第２のミラー２４２が配置されている方向とは反対側にレーザー光Ｌを発光する。 The light emitting element 21 is, for example, a laser diode (LD). The light emitting element 21 is arranged so as to face the collimator lens 22. The light emitting element 21 emits laser light L toward the collimator lens 22. The laser beam L emitted by the light emitting element 21 is incident on the collimator lens 22. The light emitting element 21 is arranged between the diffraction grating 23 and the first mirror 241 and the second mirror 242. The light emitting element 21 emits the laser beam L on the side opposite to the direction in which the first mirror 241 and the second mirror 242 are arranged.

コリメーターレンズ２２は、発光素子２１と回折格子２３の間に配置されている。コリメーターレンズ２２は、発光素子２１が発光したレーザー光Ｌを平行光にして出射する。コリメーターレンズ２２から出射したレーザー光Ｌ（平行光）は、回折格子２３に入射する。 The collimator lens 22 is arranged between the light emitting element 21 and the diffraction grating 23. The collimator lens 22 emits the laser light L emitted by the light emitting element 21 as parallel light. The laser light L (parallel light) emitted from the collimator lens 22 is incident on the diffraction grating 23.

回折格子２３は、コリメーターレンズ２２と対向するように配置されている。回折格子２３は、可動式になっており、移動装置２５によって回折格子２３を移動させることができる。移動装置２５は、回折格子２３と第１のミラー２４１及び第２のミラー２４２との間の距離を変えることができる。移動装置２５は、例えば機械式の装置であり、ボルトを回すことによって回折格子２３を上下動させることができる。回折格子２３を上下動させることによって、第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２が後述するように流路６０に入射したときに、それらが流路６０内で交差する点の位置を調節することができる。また、第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２が交差する点を上下方向に連続的に動かすこともできる。 The diffraction grating 23 is arranged so as to face the collimator lens 22. The diffraction grating 23 is movable, and the diffraction grating 23 can be moved by the moving device 25. The moving device 25 can change the distance between the diffraction grating 23 and the first mirror 241 and the second mirror 242. The moving device 25 is, for example, a mechanical device, and the diffraction grating 23 can be moved up and down by turning a bolt. By moving the diffraction grating 23 up and down, when the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are incident on the flow path 60 as described later, the positions of the points where they intersect in the flow path 60 are determined. Can be adjusted. Further, the point where the first laser beam L1 and the second laser beam L2 intersect can be continuously moved in the vertical direction.

回折格子２３は、光の回折を利用して回折格子２３に入射したレーザー光Ｌを第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２に分ける。回折格子２３は、反射型の回折格子である。回折格子２３に入射したレーザー光Ｌが回折格子２３で反射するときに第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２に分かれる。発光素子２１が発光したレーザー光Ｌが回折格子２３で反射することによって第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２に分かれる。 The diffraction grating 23 divides the laser light L incident on the diffraction grating 23 into a first laser light L1 and a second laser light L2 by utilizing the diffraction of light. The diffraction grating 23 is a reflection type diffraction grating. When the laser light L incident on the diffraction grating 23 is reflected by the diffraction grating 23, it is divided into a first laser light L1 and a second laser light L2. The laser light L emitted by the light emitting element 21 is reflected by the diffraction grating 23, so that the laser light L is divided into a first laser light L1 and a second laser light L2.

回折格子２３によって生じた第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２は、異なる方向に進行する。第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２は、発光素子２１とコリメーターレンズ２２を結ぶ線に関して線対称になるように進行する。図１に示す例では、第１のレーザー光Ｌ１が右斜め上方に向かって進行し、第２のレーザー光Ｌ２が左斜め上方に向かって進行する。第１のレーザー光Ｌ１が第１のミラー２４１に向かって進行し、第２のレーザー光Ｌ２が第２のミラー２４２に向かって進行する。第１のレーザー光Ｌ１の波長と第２のレーザー光Ｌ２の波長は同じ波長である。また、第１のレーザー光Ｌ１の周波数と第２のレーザー光Ｌ２の周波数は同じ周波数である。 The first laser beam L1 and the second laser beam L2 generated by the diffraction grating 23 travel in different directions. The first laser beam L1 and the second laser beam L2 travel so as to be line-symmetric with respect to the line connecting the light emitting element 21 and the collimator lens 22. In the example shown in FIG. 1, the first laser beam L1 travels diagonally upward to the right, and the second laser beam L2 travels diagonally upward to the left. The first laser light L1 travels toward the first mirror 241 and the second laser light L2 travels toward the second mirror 242. The wavelength of the first laser beam L1 and the wavelength of the second laser beam L2 are the same wavelength. Further, the frequency of the first laser beam L1 and the frequency of the second laser beam L2 are the same frequency.

第１のミラー２４１と第２のミラー２４２は、回折格子２３と管６１の間に配置されている。第１のミラー２４１と第２のミラー２４２は、互いに向かい合っている。回折格子２３によって生じた第１のレーザー光Ｌ１が第１のミラー２４１に入射し、第２のレーザー光Ｌ２が第２のミラー２４２に入射する。第１のミラー２４１は第１の反射面４３を備えている。第２のミラー２４２は第２の反射面４４を備えている。第１の反射面４３と第２の反射面４４は、互いに向かい合っている。第１の反射面４３では、第１のミラー２４１に入射した第１のレーザー光Ｌ１が反射する。第２の反射面４４では、第２のミラー２４２に入射した第２のレーザー光Ｌ２が反射する。 The first mirror 241 and the second mirror 242 are arranged between the diffraction grating 23 and the tube 61. The first mirror 241 and the second mirror 242 face each other. The first laser beam L1 generated by the diffraction grating 23 is incident on the first mirror 241 and the second laser beam L2 is incident on the second mirror 242. The first mirror 241 includes a first reflecting surface 43. The second mirror 242 includes a second reflecting surface 44. The first reflecting surface 43 and the second reflecting surface 44 face each other. On the first reflecting surface 43, the first laser beam L1 incident on the first mirror 241 is reflected. On the second reflecting surface 44, the second laser beam L2 incident on the second mirror 242 is reflected.

第１のミラー２４１の第１の反射面４３で反射した第１のレーザー光Ｌ１は、管６１内の流路６０に入射する。また、第２のミラー２４２の第２の反射面４４で反射した第２のレーザー光Ｌ２も、管６１内の流路６０に入射する。第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２が、管６１内の流路６０を流れる流体Ｆに向かって進行する。第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２は、互いに異なる方向から流体Ｆに向かって進行する。第１のレーザー光Ｌ１は、流路６０の下流側から流体Ｆに向かって進行する。第２のレーザー光Ｌ２は、流路６０の上流側から流体Ｆに向かって進行する。第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２が互いに異なる方向から流体Ｆに照射される。流路６０の流れる流体Ｆ中の粒子Ｒに第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２が照射される。第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２は、流路６０内で互いに重なり合い干渉する。 The first laser beam L1 reflected by the first reflecting surface 43 of the first mirror 241 is incident on the flow path 60 in the tube 61. Further, the second laser beam L2 reflected by the second reflecting surface 44 of the second mirror 242 also enters the flow path 60 in the tube 61. The first laser beam L1 and the second laser beam L2 travel toward the fluid F flowing through the flow path 60 in the tube 61. The first laser beam L1 and the second laser beam L2 travel toward the fluid F from different directions. The first laser beam L1 travels toward the fluid F from the downstream side of the flow path 60. The second laser beam L2 travels toward the fluid F from the upstream side of the flow path 60. The first laser beam L1 and the second laser beam L2 irradiate the fluid F from different directions. The particles R in the fluid F flowing through the flow path 60 are irradiated with the first laser beam L1 and the second laser beam L2. The first laser beam L1 and the second laser beam L2 overlap each other in the flow path 60 and interfere with each other.

管６１内の流路６０には流体Ｆ（例えば血液）が流れており、流体Ｆ中には無数の粒子Ｒ（例えば赤血球）が存在している。流路６０に入射した第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２が流体Ｆ中の粒子Ｒに当たると、第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２が散乱する。第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２は、互いに異なる方向から粒子Ｒに当たる。第１のレーザー光Ｌ１は、流路６０の下流側（粒子Ｒの進行方向側）から粒子Ｒに当たる。一方、第２のレーザー光Ｌ２は、流路６０の上流側（粒子Ｒの進行方向と反対側）から粒子Ｒに当たる。 A fluid F (for example, blood) flows through the flow path 60 in the tube 61, and innumerable particles R (for example, red blood cells) are present in the fluid F. When the first laser light L1 and the second laser light L2 incident on the flow path 60 hit the particles R in the fluid F, the first laser light L1 and the second laser light L2 are scattered. The first laser beam L1 and the second laser beam L2 hit the particles R from different directions. The first laser beam L1 hits the particles R from the downstream side (the traveling direction side of the particles R) of the flow path 60. On the other hand, the second laser beam L2 hits the particles R from the upstream side of the flow path 60 (the side opposite to the traveling direction of the particles R).

第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２が流体Ｆ中の粒子Ｒに当たって散乱すると散乱光が生じる。第１のレーザー光Ｌ１が粒子Ｒで散乱することによって第１の散乱光Ｐ１が生じる。また、第２のレーザー光Ｌ２が粒子Ｒで散乱することによって第２の散乱光Ｐ２が生じる。第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２の散乱によって生じた第１の散乱光Ｐ１と第２の散乱光Ｐ２は、様々な方向に向かって進行する。 When the first laser light L1 and the second laser light L2 hit the particles R in the fluid F and scatter, scattered light is generated. The first scattered light P1 is generated by the first laser light L1 being scattered by the particles R. Further, the second scattered light P2 is generated by the second laser light L2 being scattered by the particles R. The first scattered light P1 and the second scattered light P2 generated by the scattering of the first laser light L1 and the second laser light L2 travel in various directions.

第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２が粒子Ｒで散乱するときに、ドップラーシフトによってそれぞれの周波数が変化する。第１のレーザー光Ｌ１の散乱で生じた第１の散乱光Ｐ１の周波数ｆ１は、第１のレーザー光Ｌ１の周波数と異なる周波数である。また、第２のレーザー光Ｌ２の散乱で生じた第２の散乱光Ｐ２の周波数ｆ２は、第２のレーザー光Ｌ２の周波数と異なる周波数である。また、第１の散乱光Ｐ１の周波数ｆ１と第２の散乱光Ｐ２の周波数ｆ２は、互いに異なる周波数である。 When the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are scattered by the particles R, their respective frequencies are changed by the Doppler shift. The frequency f1 of the first scattered light P1 generated by the scattering of the first laser light L1 is a frequency different from the frequency of the first laser light L1. Further, the frequency f2 of the second scattered light P2 generated by the scattering of the second laser light L2 is a frequency different from the frequency of the second laser light L2. Further, the frequency f1 of the first scattered light P1 and the frequency f2 of the second scattered light P2 are different frequencies from each other.

第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２の散乱によって生じた様々な散乱光のうち、受光装置３に向かって進行する第１の散乱光Ｐ１と第２の散乱光Ｐ２を受光装置３が受光する。受光装置３は、管６１とレーザー光照射装置２の間に配置されている。受光装置３は、流路６０と対向するように配置されている。受光装置３は、固定具（図示省略）によってレーザー光照射装置２に固定されている。 Of the various scattered lights generated by the scattering of the first laser light L1 and the second laser light L2, the light receiving device 3 receives the first scattered light P1 and the second scattered light P2 traveling toward the light receiving device 3. Receives light. The light receiving device 3 is arranged between the tube 61 and the laser light irradiating device 2. The light receiving device 3 is arranged so as to face the flow path 60. The light receiving device 3 is fixed to the laser light irradiation device 2 by a fixture (not shown).

図２に示すように、受光装置３は、受光素子３１と、遮光性の箱体３８を備えている。受光素子３１は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）である。箱体３８内に受光素子３１が配置されている。 As shown in FIG. 2, the light receiving device 3 includes a light receiving element 31 and a light-shielding box body 38. The light receiving element 31 is, for example, a photodiode (PD). The light receiving element 31 is arranged in the box body 38.

箱体３８は、前壁３８ａと、後壁３８ｂと、一対の側壁３８ｃ、３８ｃを備えている。前壁３８ａは、管６１（図２には図示せず）と受光素子３１の間に配置されている。後壁３８ｂは、受光素子３１とレーザー光照射装置２（図２には図示せず）の間に配置されている。一対の側壁３８ｃ、３８ｃは、前壁３８ａと後壁３８ｂの間に配置されている。箱体３８の後壁３８ｂに受光素子３１が固定されている。箱体３８の前壁３８ａは受光素子３１から離れた位置に配置されている。前壁３８ａには中空の光通過孔３５が形成されている。 The box body 38 includes a front wall 38a, a rear wall 38b, and a pair of side walls 38c and 38c. The front wall 38a is arranged between the tube 61 (not shown in FIG. 2) and the light receiving element 31. The rear wall 38b is arranged between the light receiving element 31 and the laser light irradiation device 2 (not shown in FIG. 2). The pair of side walls 38c, 38c are arranged between the front wall 38a and the rear wall 38b. The light receiving element 31 is fixed to the rear wall 38b of the box body 38. The front wall 38a of the box body 38 is arranged at a position away from the light receiving element 31. A hollow light passing hole 35 is formed in the front wall 38a.

光通過孔３５は、管６１（図２には図示せず）と受光素子３１の間に形成されている。光通過孔３５は、管６１から受光素子３１に向かう方向（図２の上下方向）に延びている。光通過孔３５は、入射口３６と出射口３７を備えている。管６１を流れる流体Ｆ中の粒子Ｒによって生じた第１の散乱光Ｐ１と第２の散乱光Ｐ２が光通過孔３５の入射口３６から光通過孔３５に入射する。管６１内の流路６０から受光素子３１に向かって進行する第１の散乱光Ｐ１と第２の散乱光Ｐ２が光通過孔３５に入射する。光通過孔３５に入射した第１の散乱光Ｐ１と第２の散乱光Ｐ２は、光通過孔３５を通過して、光通過孔３５の出射口３７から出射する。出射口３７から出射した第１の散乱光Ｐ１と第２の散乱光Ｐ２が受光素子３１に入射する。受光素子３１は、第１の散乱光Ｐ１と第２の散乱光Ｐ２が干渉して重なり合った干渉散乱光を受光する。 The light passing hole 35 is formed between the tube 61 (not shown in FIG. 2) and the light receiving element 31. The light passing hole 35 extends from the tube 61 toward the light receiving element 31 (vertical direction in FIG. 2). The light passage hole 35 includes an entrance port 36 and an exit port 37. The first scattered light P1 and the second scattered light P2 generated by the particles R in the fluid F flowing through the tube 61 are incident on the light passing hole 35 from the incident port 36 of the light passing hole 35. The first scattered light P1 and the second scattered light P2 traveling from the flow path 60 in the tube 61 toward the light receiving element 31 are incident on the light passing hole 35. The first scattered light P1 and the second scattered light P2 incident on the light passing hole 35 pass through the light passing hole 35 and are emitted from the exit port 37 of the light passing hole 35. The first scattered light P1 and the second scattered light P2 emitted from the exit port 37 are incident on the light receiving element 31. The light receiving element 31 receives the interference scattered light in which the first scattered light P1 and the second scattered light P2 interfere with each other and overlap each other.

図３及び図４に示すように、受光素子３１は、有効受光領域３１２と受光面３１３を備えている。有効受光領域３１２は、受光素子３１の中央部に形成されている。有効受光領域３１２は、入射する光を電気信号に変換することができる領域である。受光素子３１は、有効受光領域３１２に入射する干渉散乱光を有効に受光することができる。受光面３１３は、有効受光領域３１２の表面である。受光素子３１は、受光面３１３に入射する干渉散乱光を受光することができる。受光素子３１は、干渉散乱光を受光すると、その干渉散乱光の強さに応じた電気信号を出力する。本実施例では、受光素子３１は、干渉散乱光の強さに応じた電圧値を出力する。 As shown in FIGS. 3 and 4, the light receiving element 31 includes an effective light receiving region 312 and a light receiving surface 313. The effective light receiving region 312 is formed in the central portion of the light receiving element 31. The effective light receiving region 312 is a region in which incident light can be converted into an electric signal. The light receiving element 31 can effectively receive the interference scattered light incident on the effective light receiving region 312. The light receiving surface 313 is the surface of the effective light receiving region 312. The light receiving element 31 can receive the interference scattered light incident on the light receiving surface 313. When the light receiving element 31 receives the interference scattered light, it outputs an electric signal corresponding to the intensity of the interference scattered light. In this embodiment, the light receiving element 31 outputs a voltage value according to the intensity of the interference scattered light.

図５に示すように、処理装置９は、発光素子２１と受光素子３１に電気的に接続されている。処理装置９は、発光素子２１が発光するレーザー光Ｌと、受光素子３１が受光する干渉散乱光（第１の散乱光Ｐ１と第２の散乱光Ｐ２が重なり合った光）に基づいて、管６１を流れる流体Ｆ中の粒子Ｒの速度ｖを演算する。処理装置９は、ドップラーシフトに基づく演算方法によって粒子Ｒの速度ｖを演算する。 As shown in FIG. 5, the processing device 9 is electrically connected to the light emitting element 21 and the light receiving element 31. The processing device 9 is based on the laser light L emitted by the light emitting element 21 and the interference scattered light (light in which the first scattered light P1 and the second scattered light P2 are overlapped) received by the light receiving element 31. The velocity v of the particles R in the fluid F flowing through the light is calculated. The processing device 9 calculates the velocity v of the particle R by a calculation method based on the Doppler shift.

次に、処理装置９が粒子Ｒの速度ｖを演算する処理の一例について説明する。上述したように、計測装置１では、受光装置３の受光素子３１が、干渉散乱光を受光するとその干渉散乱光の強さに応じた電圧値を出力する。受光素子３１から出力される信号は、図６に示すように、時間と電圧の関係で示すことができる。処理装置９は、受光素子３１から出力される信号を受信する。 Next, an example of processing in which the processing device 9 calculates the velocity v of the particles R will be described. As described above, in the measuring device 1, when the light receiving element 31 of the light receiving device 3 receives the interference scattered light, it outputs a voltage value corresponding to the intensity of the interference scattered light. As shown in FIG. 6, the signal output from the light receiving element 31 can be indicated by the relationship between time and voltage. The processing device 9 receives the signal output from the light receiving element 31.

続いて処理装置９は、受光素子３１から出力された信号をフーリエ変換する第１の変換処理を実行する。処理装置９は、第１の変換処理を実行して第１の周波数スペクトルを生成する。第１の周波数スペクトルは、図６に示すように、周波数と電圧の関係で示すことができる。処理装置９は、例えばＦＦＴ（高速フーリエ変換）アナライザーによってフーリエ変換を行うことができる。フーリエ変換は、時間の関数を周波数の関数に変換することができる手法である。フーリエ変換については、よく知られているので詳細な説明を省略する。 Subsequently, the processing device 9 executes the first conversion process of Fourier transforming the signal output from the light receiving element 31. The processing device 9 executes the first conversion process to generate the first frequency spectrum. As shown in FIG. 6, the first frequency spectrum can be shown by the relationship between frequency and voltage. The processing device 9 can perform a Fourier transform using, for example, an FFT (Fast Fourier Transform) analyzer. The Fourier transform is a technique that can transform a function of time into a function of frequency. Since the Fourier transform is well known, detailed description thereof will be omitted.

続いて処理装置９は、図７に示すように、第１の変換処理によって生成された第１の周波数スペクトルを下記の式（１）によって変換する第２の変換処理を実行する。処理装置９は、第２の変換処理を実行して第２の周波数スペクトルを生成する。ただし、下記の式（１）において、f_iは、第１の周波数スペクトルにおける任意の周波数である。また、f_maxは、第１の周波数スペクトルにおける最大周波数である。また、V_iは、第１の周波数スペクトルにおける任意の周波数（f_i）に対応する強さの値である。すなわち、V_iは、第１の周波数スペクトルにおいて横軸を周波数としたときの、任意の周波数（f_i）に対応する縦軸の値である。また、P_iは、第２の周波数スペクトルにおける任意の周波数に対応する強さの値である。すなわち、P_iは、第２の周波数スペクトルにおいて横軸を周波数としたときの、任意の周波数（f_i）に対応する縦軸の値である。第２の周波数スペクトルは、周波数と電圧レベルの関係で示すことができる。αは、任意の係数である。αは、例えば予め実験的に求めておくことができる。なお、下記の式（１）を展開すると式（１）´となる。

Subsequently, as shown in FIG. 7, the processing device 9 executes a second conversion process of converting the first frequency spectrum generated by the first conversion process by the following equation (1). The processing device 9 executes a second conversion process to generate a second frequency spectrum. However, in the following equation (1), f _i is an arbitrary frequency in the first frequency spectrum. Further, f _max is the maximum frequency in the first frequency spectrum. Also, V _i is the intensity value corresponding to an arbitrary frequency (f _i) in a first frequency spectrum. That, V _i is the time of a horizontal axis represents a frequency in a first frequency spectrum, a value on the vertical axis corresponding to an arbitrary frequency (f _i). Further, P _i is a strength value corresponding to an arbitrary frequency in the second frequency spectrum. That, P _i is the time of a horizontal axis represents a frequency in a second frequency spectrum, the value of the vertical axis corresponding to an arbitrary frequency (f _i). The second frequency spectrum can be shown by the relationship between frequency and voltage level. α is an arbitrary coefficient. α can be obtained experimentally in advance, for example. When the following equation (1) is expanded, it becomes equation (1)'.

続いて処理装置９は、第２の変換処理によって生成された第２の周波数スペクトルにおけるピーク周波数に基づいて粒子Ｒの速度ｖを演算する。処理装置９は、第２の周波数スペクトルにおけるピーク周波数を用いて、下記の式（２）によって粒子Ｒの速度ｖを演算することができる。ただし、下記の式（２）において、f_peakは、第２の周波数スペクトルにおけるピーク周波数である。ピーク周波数は、第２の周波数スペクトルにおいて最も高い電圧レベルに対応する周波数である。また、その近傍の周波数をピーク周波数としてもよい。また、ｖは、管６１を流れる流体Ｆ中の粒子Ｒの速度である。また、λは、第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２の波長である。また、θは、第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２の交差角度の１／２の角度である（図１参照）。

Subsequently, the processing device 9 calculates the velocity v of the particle R based on the peak frequency in the second frequency spectrum generated by the second conversion process. The processing device 9 can calculate the velocity v of the particle R by the following equation (2) using the peak frequency in the second frequency spectrum. However, in the following equation (2), f _peak is the peak frequency in the second frequency spectrum. The peak frequency is the frequency corresponding to the highest voltage level in the second frequency spectrum. Further, a frequency in the vicinity thereof may be set as a peak frequency. Further, v is the velocity of the particles R in the fluid F flowing through the pipe 61. Further, λ is the wavelength of the first laser light L1 and the second laser light L2. Further, θ is an angle of 1/2 of the intersection angle of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 (see FIG. 1).

以上の説明から明らかなように、実施例に係る計測装置１は、管６１を流れる流体Ｆに向かって進行する第１のレーザー光Ｌ１と、第１のレーザー光Ｌ１と異なる方向から管６１を流れる流体Ｆに向かって進行する第２のレーザー光Ｌ２を照射するレーザー光照射装置２を備えている。また、計測装置１は、レーザー光照射装置２から照射された第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２が管６１を流れる流体Ｆ中の粒子Ｒに当たることによって生じる干渉散乱光を受光する受光装置３と、処理装置９を備えている。受光装置３が、管６１を流れる流体Ｆ中の粒子Ｒによって生じた干渉散乱光を受光するとその干渉散乱光の強さに応じた信号（例えば電圧値）を出力する。また、処理装置９が、受光装置３から出力された信号をフーリエ変換して第１の周波数スペクトルを生成し（図６参照）、生成された第１の周波数スペクトルを下記の式（１）によって変換して第２の周波数スペクトルを生成し（図７参照）、第２の周波数スペクトルにおけるピーク周波数に基づいて流体中の粒子の速度を演算する。 As is clear from the above description, the measuring device 1 according to the embodiment has the first laser beam L1 traveling toward the fluid F flowing through the tube 61 and the tube 61 from a direction different from that of the first laser beam L1. The laser light irradiating device 2 for irradiating the second laser light L2 traveling toward the flowing fluid F is provided. Further, the measuring device 1 receives the interference scattered light generated by the first laser light L1 and the second laser light L2 irradiated from the laser light irradiating device 2 hitting the particles R in the fluid F flowing through the tube 61. It includes a light receiving device 3 and a processing device 9. When the light receiving device 3 receives the interference scattered light generated by the particles R in the fluid F flowing through the tube 61, it outputs a signal (for example, a voltage value) corresponding to the intensity of the interference scattered light. Further, the processing device 9 Fourier transforms the signal output from the light receiving device 3 to generate a first frequency spectrum (see FIG. 6), and the generated first frequency spectrum is calculated by the following equation (1). The transform is performed to generate a second frequency spectrum (see FIG. 7), and the velocity of particles in the fluid is calculated based on the peak frequency in the second frequency spectrum.

この構成によれば、第２の周波数スペクトルにおけるピーク周波数を明確にすることができる。すなわち、処理装置９がフーリエ変換を実行して第１の周波数スペクトルを生成するだけでは、ピーク周波数を明確に特定することができない場合がある。この原因は、管６１を流れる流体Ｆ中には無数の粒子Ｒが存在しており、それら無数の粒子Ｒのそれぞれが個別の速度を有しているからであると考えられる。しかしながら、上記の構成によれば、処理装置９がフーリエ変換を実行した後に、式（１）による変換を実行するので、周波数スペクトルを重み付けによって補正することができ、第２の周波数スペクトルにおけるピーク周波数が明確に出現するようになる。（f_i/f_max）^αで重み付けをすることによってピーク周波数が明確に出現する。これによって、第２の周波数スペクトルにおけるピーク周波数を明確に特定することができ、そのピーク周波数に基づいて流体Ｆ中の粒子Ｒの速度ｖを演算することができる。そのため、流体Ｆ中の粒子Ｒの速度を精度良く演算することができる。ピーク周波数を明確に特定することができるので、流路６０の中心部を流れる流体Ｆ中の粒子Ｒの速度を演算することができる。 According to this configuration, the peak frequency in the second frequency spectrum can be clarified. That is, the peak frequency may not be clearly specified only by the processing device 9 performing the Fourier transform to generate the first frequency spectrum. It is considered that this is because innumerable particles R are present in the fluid F flowing through the pipe 61, and each of the innumerable particles R has an individual velocity. However, according to the above configuration, since the processing device 9 executes the Fourier transform and then the transform according to the equation (1), the frequency spectrum can be corrected by weighting, and the peak frequency in the second frequency spectrum can be corrected. Will appear clearly. (F _i / f _max ) The peak frequency appears clearly by weighting with ^α. Thereby, the peak frequency in the second frequency spectrum can be clearly specified, and the velocity v of the particle R in the fluid F can be calculated based on the peak frequency. Therefore, the velocity of the particles R in the fluid F can be calculated with high accuracy. Since the peak frequency can be clearly specified, the velocity of the particle R in the fluid F flowing through the center of the flow path 60 can be calculated.

また、上記の計測装置１では、受光装置３が、受光素子３１と、受光素子３１と管６１の間に形成されている中空の光通過孔３５を備えている。また、光通過孔３５が、管６１から受光素子３１に向かう方向に延びており、管６１を流れる粒子Ｒによって生じた干渉散乱光が光通過孔３５を通過して受光素子３１に入射する。そのため、受光装置３が光通過孔３５を通過した散乱光のみを受光することができ、受光装置３が周囲から余分な光を受光することを抑制できる。そのため、流体Ｆ中の粒子Ｒの速度を精度良く演算することができる。 Further, in the above-mentioned measuring device 1, the light receiving device 3 includes a light receiving element 31, and a hollow light passing hole 35 formed between the light receiving element 31 and the tube 61. Further, the light passing hole 35 extends in the direction from the tube 61 toward the light receiving element 31, and the interference scattered light generated by the particles R flowing through the tube 61 passes through the light passing hole 35 and is incident on the light receiving element 31. Therefore, the light receiving device 3 can receive only the scattered light that has passed through the light passing hole 35, and it is possible to suppress the light receiving device 3 from receiving extra light from the surroundings. Therefore, the velocity of the particles R in the fluid F can be calculated with high accuracy.

以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。以下の説明において、上述の説明における構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。 Although one embodiment has been described above, the specific embodiment is not limited to the above embodiment. In the following description, the same components as those in the above description will be designated by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

上記の実施例では、受光装置３から出力される信号が電圧値であったが、この構成に限定されるものではなく、受光装置３から電流値が出力されてもよい。 In the above embodiment, the signal output from the light receiving device 3 is a voltage value, but the present invention is not limited to this configuration, and a current value may be output from the light receiving device 3.

また、上記で説明した光通過孔３５の形状は特に限定されるものではない。例えば、図８に示すように、光通過孔３５の形状が平面視において円形状であってもよい。または、図９に示すように、光通過孔３５の形状が平面視において多角形状であってもよい。また、図１０に示すように、複数の光通過孔３５が平面視においてスリット状に形成されていてもよい。 Further, the shape of the light passing hole 35 described above is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 8, the shape of the light passing hole 35 may be circular in a plan view. Alternatively, as shown in FIG. 9, the shape of the light passing hole 35 may be a polygonal shape in a plan view. Further, as shown in FIG. 10, a plurality of light passing holes 35 may be formed in a slit shape in a plan view.

また、上記の実施例では、受光装置３の箱体３８が前壁３８ａを備えており、前壁３８ａに光通過孔３５が形成されていたが、この構成に限定されるものではなく、箱体３８が前壁３８ａを備えておらず、箱体３８の前側が開放されていてもよい。よって、光通過孔３５が無くてもよい。 Further, in the above embodiment, the box body 38 of the light receiving device 3 is provided with the front wall 38a, and the light passing hole 35 is formed in the front wall 38a, but the box is not limited to this configuration. The body 38 may not include the front wall 38a and the front side of the box 38 may be open. Therefore, the light passage hole 35 may not be provided.

また、計測装置１におけるレーザー光照射装置２の構成は、上記の実施例に限定されるものではない。例えば、レーザー光照射装置２の発光素子２１、第１のミラー２４１、第２のミラー２４２等の配置構成は上記の実施例に限定されるものではない。図１１は、他の実施例に係る計測装置の概略構成を示す図である。図１１に示すように、レーザー光照射装置２は、発光素子２１と、コリメーターレンズ２２と、ビームスプリッタ２６と、第１のミラー２４１と、第２のミラー２４２を備えている。発光素子２１は、管６１の長手方向に対して斜めにレーザー光Ｌを発光する。コリメーターレンズ２２は、発光素子２１が発光したレーザー光Ｌを平行光にして出射する。コリメーターレンズ２２から出射したレーザー光Ｌ（平行光）は、ビームスプリッタ２６に入射する。 Further, the configuration of the laser light irradiation device 2 in the measuring device 1 is not limited to the above embodiment. For example, the arrangement configuration of the light emitting element 21, the first mirror 241 and the second mirror 242 of the laser light irradiation device 2 is not limited to the above embodiment. FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a measuring device according to another embodiment. As shown in FIG. 11, the laser light irradiation device 2 includes a light emitting element 21, a collimator lens 22, a beam splitter 26, a first mirror 241 and a second mirror 242. The light emitting element 21 emits the laser beam L obliquely with respect to the longitudinal direction of the tube 61. The collimator lens 22 emits the laser light L emitted by the light emitting element 21 as parallel light. The laser light L (parallel light) emitted from the collimator lens 22 is incident on the beam splitter 26.

ビームスプリッタ２６では、入射したレーザー光Ｌの一部が反射し、他の一部が透過する。ビームスプリッタ２６は、レーザー光Ｌを透過及び反射する。このビームスプリッタ２６をハーフミラーと呼ぶ場合もある。ビームスプリッタ２６で反射したレーザー光Ｌが第１のレーザー光Ｌ１となり、ビームスプリッタ２６を透過したレーザー光Ｌが第２のレーザー光Ｌ２となる。レーザー光Ｌがビームスプリッタ２６で透過及び反射して、第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２に分かれる。 In the beam splitter 26, a part of the incident laser light L is reflected and the other part is transmitted. The beam splitter 26 transmits and reflects the laser beam L. This beam splitter 26 may be called a half mirror. The laser light L reflected by the beam splitter 26 becomes the first laser light L1, and the laser light L transmitted through the beam splitter 26 becomes the second laser light L2. The laser light L is transmitted and reflected by the beam splitter 26, and is separated into a first laser light L1 and a second laser light L2.

ビームスプリッタ２６は、第１のミラー２４１と第２のミラー２４２の間に配置されている。ビームスプリッタ２６で反射したレーザー光Ｌ（第１のレーザー光Ｌ１）は、第１のミラー２４１に向かって進行する。また、ビームスプリッタ２６を透過したレーザー光Ｌ（第２のレーザー光Ｌ２）は、第２のミラー２４２に向かって進行する。第１のレーザー光Ｌ１は、第１のミラー２４１の第１の反射面４３で反射し、その後、管６１内の流路６０に入射する。また、第２のレーザー光Ｌ２は、第２のミラー２４２の第２の反射面４４で反射し、その後、管６１内の流路６０に入射する。このような構成によっても、第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２を管６１内の流体Ｆに向かって照射することができる。 The beam splitter 26 is arranged between the first mirror 241 and the second mirror 242. The laser light L (first laser light L1) reflected by the beam splitter 26 travels toward the first mirror 241. Further, the laser light L (second laser light L2) transmitted through the beam splitter 26 travels toward the second mirror 242. The first laser beam L1 is reflected by the first reflecting surface 43 of the first mirror 241 and then incident on the flow path 60 in the tube 61. Further, the second laser beam L2 is reflected by the second reflecting surface 44 of the second mirror 242, and then incident on the flow path 60 in the tube 61. Even with such a configuration, the first laser beam L1 and the second laser beam L2 can be irradiated toward the fluid F in the tube 61.

上記の実施例では、第１のミラー２４１と第２のミラー２４２を用いていたが、この構成に限定されるものではなく、ミラーに代えて、端面を十分に研磨したガラスブロック等のレーザー光を全反射する部材を用いてもよい。 In the above embodiment, the first mirror 241 and the second mirror 242 have been used, but the present invention is not limited to this configuration, and instead of the mirror, a laser beam such as a glass block whose end face is sufficiently polished is used. A member that totally reflects the light may be used.

上記の実施例では、反射型の回折格子２３を用いていたが、この構成に限定されるものではなく、反射型に代えて、透過型の回折格子を用いてもよい。この場合、発光素子２１とコリメーターレンズ２２と透過型の回折格子が並ぶ順序が、図１に示す順序と逆になる（図示省略）。 In the above embodiment, the reflection type diffraction grating 23 has been used, but the present invention is not limited to this configuration, and a transmission type diffraction grating may be used instead of the reflection type. In this case, the order in which the light emitting element 21, the collimator lens 22, and the transmission type diffraction grating are arranged is opposite to the order shown in FIG. 1 (not shown).

また、受光装置３及び受光素子３１が配置される位置は特に限定されるものではなく、散乱光を受光することができる位置であればよい。例えば、受光装置３及び受光素子３１が、管６１を挟んで発光素子２１と反対側に配置されていてもよい。また、発光素子２１管６１と受光素子３１が一直線状に並んでいなくてもよい。 Further, the position where the light receiving device 3 and the light receiving element 31 are arranged is not particularly limited, and may be a position where scattered light can be received. For example, the light receiving device 3 and the light receiving element 31 may be arranged on the opposite side of the light emitting element 21 with the tube 61 interposed therebetween. Further, the light emitting element 21 tube 61 and the light receiving element 31 do not have to be aligned in a straight line.

上記の実施例では、回折格子２３を上下動させることによって第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２が流路６０内で交差する点の位置を調節することができる構成であったが、この構成に限定されるものではない。他の実施例では、回折格子２３ではなく、管６１を上下動させることによって第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２が交差する点の位置を調節してもよい。あるいは、レーザー光照射装置２の全体を上下動させることによって第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２が交差する点の位置を調節してもよい。 In the above embodiment, the position of the point where the first laser beam L1 and the second laser beam L2 intersect in the flow path 60 can be adjusted by moving the diffraction grating 23 up and down. , Not limited to this configuration. In another embodiment, the position of the point where the first laser beam L1 and the second laser beam L2 intersect may be adjusted by moving the tube 61 up and down instead of the diffraction grating 23. Alternatively, the position of the point where the first laser light L1 and the second laser light L2 intersect may be adjusted by moving the entire laser light irradiation device 2 up and down.

上記の実施例では、箱体３８の前壁３８ａに形成されている光通過孔３５が中空の構成であったが、この構成に限定されるものではなく、光通過孔３５に光透過性を有する部材が配置されていてもよい。例えば、光通過孔３５にガラスが充填されていてもよい。 In the above embodiment, the light passing hole 35 formed in the front wall 38a of the box body 38 has a hollow structure, but the present invention is not limited to this structure, and the light passing hole 35 is provided with light transmission. The member to have may be arranged. For example, the light passage hole 35 may be filled with glass.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. The technical elements described herein or in the drawings exhibit their technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques illustrated in the present specification or drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.

１：計測装置
２：レーザー光照射装置
３：受光装置
９：処理装置
２１：発光素子
３１：受光素子
３５：光通過孔
３８：箱体
６０：流路
６１：管
Ｆ：流体
Ｌ：レーザー光
Ｌ１：第１のレーザー光
Ｌ２：第２のレーザー光
Ｐ１：第１の散乱光
Ｐ２：第２の散乱光
Ｒ：粒子 1: Measuring device 2: Laser light irradiation device 3: Light receiving device 9: Processing device 21: Light emitting element 31: Light receiving element 35: Light passing hole 38: Box body 60: Flow path 61: Tube F: Fluid L: Laser light L1 : First laser light L2: Second laser light P1: First scattered light P2: Second scattered light R: Particles

Claims

A measuring device that measures the velocity of particles in a fluid flowing through a tube.
A laser light irradiating device that irradiates a first laser beam traveling toward a fluid flowing through the tube and a second laser beam traveling toward a fluid flowing through the tube from a direction different from the first laser beam.
A light receiving device that receives scattered light generated by the first laser light and the second laser light radiated from the laser light irradiating device hitting particles in a fluid flowing through the tube.
Equipped with a processing device
When the light receiving device receives the scattered light generated by the particles in the fluid flowing through the tube, it outputs a signal corresponding to the intensity of the scattered light.
The processing device Fourier transforms the signal output from the light receiving device to generate a first frequency spectrum, and converts the generated first frequency spectrum by the following equation (1) to generate a second frequency. A measuring device that generates a spectrum and calculates the velocity of particles in a fluid based on the peak frequency in the second frequency spectrum.

However, in the above formula (1),
f _i is any frequency in the first frequency spectrum,
f _max is the maximum frequency in the first frequency spectrum.
V _i is the time of a horizontal axis represents a frequency in a first frequency spectrum, a value on the vertical axis corresponding to an arbitrary frequency (f _i),
P _i is the time of a horizontal axis represents a frequency in a second frequency spectrum, the value of the vertical axis corresponding to an arbitrary frequency (f _i),
α is an arbitrary coefficient.

The light receiving device includes a light receiving element and a hollow light passing hole formed between the light receiving element and the tube.
According to claim 1, the light passing hole extends in a direction from the tube toward the light receiving element, and scattered light generated by particles flowing through the tube passes through the light passing hole and is incident on the light receiving element. The measuring device described.