JP7307497B2 - Particle swarm measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、粒子群計測装置に関する。 The present invention relates to a particle swarm measuring device.

自動車の排気ガスに含まれる微粒子や、大陸から飛来する黄砂のようなエアロゾルは、粒径が1μmを下回るサブミクロン粒子を多く含むことが知られている。また、近年の液体微粒化技術の発展と共に、算術平均粒径が数μmオーダの微細噴霧生成が可能となってきており、その粒径分布の下限は、もはや1μm以下の領域にあると推定される。このようなサブミクロン粒子の振る舞いを把握するためには、その粒径計測法の確立が必須の課題である。 It is known that fine particles contained in automobile exhaust gas and aerosols such as yellow sand flying from the continent contain many submicron particles with a particle size of less than 1 μm. In addition, with the recent development of liquid atomization technology, it has become possible to generate fine spray with an arithmetic mean particle size on the order of several μm, and it is estimated that the lower limit of the particle size distribution is already in the region of 1 μm or less. be. In order to understand the behavior of such submicron particles, it is essential to establish a particle size measurement method.

本発明の技術分野に近い先行技術文献を特許文献1及び非特許文献1に示す。
特許文献1には、本願発明者による本願発明の基礎技術である、粒径計測装置及び粒径計測方法が開示されている。
非特許文献1には、1nm~10μmオーダのサブミクロン領域を含む粒径範囲を対象とした粒径計測法について記載されており、それぞれの粒径範囲に応じた計測法の特性についての記載がある。なお、粒径計測法は、主に非接触式と採取式に大別される。
Prior art documents close to the technical field of the present invention are shown in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1.
Patent Document 1 discloses a particle size measuring device and a particle size measuring method, which are the basic technology of the present invention by the inventor of the present application.
Non-Patent Document 1 describes a particle size measurement method targeting a particle size range including a submicron region of the order of 1 nm to 10 μm, and describes the characteristics of the measurement method according to each particle size range. be. Particle size measurement methods are broadly classified into non-contact methods and collection methods.

非接触式粒径計測法は、主にレーザ光を用いたものであり、散乱パターンを用いたレーザ回折法、散乱光強度を用いた光散乱法、粒子運動による散乱光の周波数変動を用いた動的光散乱法などが知られている。これらは、プローブとしてレーザ光を用いるため、非接触計測が可能であり、手法によっては2次元計測が可能という大きな利点を有する。 Non-contact particle size measurement methods mainly use laser beams, such as the laser diffraction method using the scattering pattern, the light scattering method using the scattered light intensity, and the frequency variation of the scattered light due to particle motion. A dynamic light scattering method and the like are known. Since these methods use a laser beam as a probe, non-contact measurement is possible, and depending on the method, two-dimensional measurement is possible.

レーザ回折法及び光散乱法は、100nm~100μmオーダの粒径計測範囲を有し、燃料噴霧、粉体などの粒径計測に幅広く用いられている。しかしながら現状では、平均粒径が1μm以下の粒子にそのまま適用するには多くの困難を伴う。 The laser diffraction method and the light scattering method have a particle size measurement range of the order of 100 nm to 100 μm, and are widely used for particle size measurement of fuel spray, powder, and the like. However, at present, there are many difficulties in directly applying the method to particles having an average particle size of 1 μm or less.

動的光散乱法は、1nm~1μmオーダと極めて微小な粒径計測が可能であり、火炎中の微粒子生成過程の観察に適用されて大きな成果を挙げている。しかしながら、強力なレーザ光源と複雑な信号処理が必要なため、また点計測を基本とするため2次元データ取得には、数多くの実験を必要とするため、その実用に至るまでには、多くの困難があった。 The dynamic light scattering method is capable of measuring extremely minute particle diameters of the order of 1 nm to 1 μm, and has been applied to observation of the generation process of fine particles in flames with great results. However, since it requires a powerful laser light source and complicated signal processing, and since it is based on point measurement, many experiments are required to acquire two-dimensional data. I had difficulties.

粒子を採取して分析する採取式粒径計測法としては、光学・電子顕微鏡を用いた計測法、慣性衝突法、重力沈降・遠心沈降法、電気的検知帯法、静電分級法など数多くの手法が知られている。このような採取式粒径計測法では、手法によっては1nmオーダと極めて微小な粒径計測が可能である。しかしながら、粒子を採取して分析する必要があるため、粒径の空間分布や時間変化といった貴重な情報が失われてしまうという問題がある。 There are many collection-type particle size measurement methods that collect and analyze particles, such as measurement methods using optical and electron microscopes, inertial collision methods, gravity sedimentation/centrifugal sedimentation methods, electrical detection zone methods, and electrostatic classification methods. method is known. In such a sampling-type particle size measurement method, depending on the technique, it is possible to measure extremely small particle sizes on the order of 1 nm. However, since it is necessary to collect and analyze the particles, there is a problem that valuable information such as the spatial distribution and temporal change of the particle size is lost.

一方、レーザ光を用いたサブミクロン粒径計測法として、偏光比法が知られている。偏光比法は、エアロゾルの粒径計測法として発展してきた手法であり、火炎中の微粒子生成過程の観察に適用され、大きな成果をあげている。偏光比法は、粒子からの散乱光に含まれる2つの偏光成分の強度比がその粒径に依存する性質を利用したものである。 On the other hand, a polarization ratio method is known as a submicron particle size measurement method using a laser beam. The polarization ratio method has been developed as a particle size measurement method for aerosols. The polarization ratio method utilizes the property that the intensity ratio of two polarized light components contained in scattered light from particles depends on the particle size.

偏光比法を用いた粒径計測方法は、レーザ波長よりも小さい粒子でも計測が可能であり、非接触での粒径計測が可能であるという大きな利点を有する。しかしながら、計測可能な粒径範囲が狭く、現状では1nm~100nmに限定される。 The particle size measurement method using the polarization ratio method has the great advantage that even particles smaller than the laser wavelength can be measured and non-contact particle size measurement is possible. However, the measurable particle size range is narrow and currently limited to 1 nm to 100 nm.

このため、偏光比法は先述のレーザ回折法や散乱光法などと粒径計測範囲が重複しておらず、両者の間を埋める粒径計測法の開発が求められている。 Therefore, the particle size measurement range of the polarization ratio method does not overlap with that of the laser diffraction method and the scattered light method, and there is a demand for the development of a particle size measurement method that fills the gap between the two.

特許第5517000号公報Japanese Patent No. 5517000

櫻井博、粒子の気中個数濃度と粒径分布の計測技術と標準、産総研計量標準報告、産業技術総合研究所、Vol.4、No.1、53-63。Hiroshi Sakurai, Measurement techniques and standards for airborne particle number concentration and particle size distribution, AIST Measurement Standard Report, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Vol.4, No.1, 53-63.

特許文献1に示す特許では、発明者は、被計測粒子に非接触で粒径を計測でき、かつ、計測可能な粒径範囲の拡大を可能とする粒径計測装置及び粒径計測方法を実現した。但し、特許文献1で計測可能な粒径範囲は、数百nm~10μm程度であり、10nmを下回る数nm程度までの、極めて極小な粒径を有する粒子には、特許文献1に記載の技術も適用できていない。 In the patent shown in Patent Document 1, the inventor realizes a particle size measuring device and a particle size measuring method that can measure the particle size without contacting the particles to be measured and can expand the measurable particle size range. bottom. However, the measurable particle size range in Patent Document 1 is about several hundred nm to 10 μm. has also not been applied.

乗用車等のエンジンのシリンダ内で燃料が燃焼する際、ピストン内部では瞬間的にすすが発生し、極僅かな時間の間にすすが成長する。これらのすす粒子は、数nmから数10nm程度の極めて極小な粒径を持つ。このような、極めて短時間の間に発生し成長する極小微粒子の粒径を計測することは、当然に非接触でないと不可能であり、これまで実現できる手法が存在しなかった。 When fuel is burned in a cylinder of an engine such as a passenger car, soot is instantaneously generated inside the piston, and the soot grows within a very short period of time. These soot particles have extremely small particle sizes of several nanometers to several tens of nanometers. Naturally, it is impossible to measure the particle size of such extremely small particles that are generated and grow in an extremely short period of time without contact, and there has been no method that can be realized so far.

また、炎の内部で発生するすすは、単一の粒径で構成されない。概ね対数正規分布に従い、平均値と分散を有する。また、粒子の構成元素とその結合構造から決まる特有の光学定数である屈折率を呈する。すす粒子の計測には、単に粒径を求めるだけでなく、粒径の平均値、粒径の分散、粒子の数、屈折率等を併せて把握する必要がある。 Also, the soot generated inside the flame is not composed of a single particle size. It roughly follows a lognormal distribution, with a mean and a variance. In addition, it exhibits a refractive index, which is a unique optical constant determined by the constituent elements of the particles and their bonding structures. In order to measure soot particles, it is necessary to obtain not only the particle diameter but also the average particle diameter, the dispersion of the particle diameter, the number of particles, the refractive index, and the like.

本発明は係る状況に鑑みてなされたものであり、非接触かつ極短時間で、被計測粒子の粒径と、粒径の平均値、粒径の分散、粒子の数、屈折率を推定することが可能な、粒子群計測装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and estimates the particle size of particles to be measured, the average value of particle sizes, the dispersion of particle sizes, the number of particles, and the refractive index in a non-contact and extremely short time. An object of the present invention is to provide a particle swarm measuring device capable of

上記課題を解決するために、本発明の粒子群計測装置は、計測対象を通過する光路に第一の波長を有する第一の光を照射する第一光源と、光路に、第一の波長と異なる第二の波長を有する第二の光を照射する第二光源と、光路から、計測対象を中心として、光路を含む観測面に平行な方向に予め定められた散乱角度+θの位置に配置される、第一光源の光を受光して第一の散乱光強度データを出力する出力する第一偏光カメラと、光路から、計測対象を中心として、観測面に平行な方向に予め定められた散乱角度-θの位置に配置される、第二光源の光を受光して、第二の散乱光強度データを出力する第二偏光カメラとを具備する。 In order to solve the above problems, the particle swarm measuring apparatus of the present invention includes a first light source that irradiates a first light having a first wavelength on an optical path passing through a measurement target, and a first wavelength and a first light on the optical path. A second light source that irradiates a second light having a different second wavelength, and a predetermined scattering angle + θ in a direction parallel to an observation plane including the optical path with the measurement target as the center from the optical path. a first polarization camera that receives light from a first light source and outputs first scattered light intensity data; a second polarizing camera positioned at an angle -θ for receiving light from the second light source and outputting second scattered light intensity data;

更に、想定される粒子群における、散乱光強度理論値が格納される光強度フィールドと、屈折率が格納される屈折率フィールドと、標準偏差が格納される標準偏差フィールドと、平均粒径が格納される平均粒径フィールドと、粒子数が格納される粒子数フィールドとを有する散乱光強度理論値テーブルと、散乱光強度データと散乱光強度理論値とを比較して、最も類似度が高いレコードから屈折率、標準偏差、平均粒径、粒子数を出力する距離極小値演算部とを具備する。 Further, a light intensity field storing a theoretical value of scattered light intensity, a refractive index field storing a refractive index, a standard deviation field storing a standard deviation, and an average particle diameter in an assumed particle group are stored. The scattered light intensity data and the theoretical scattered light intensity value are compared with the scattered light intensity theoretical value table having the average particle size field stored in the table and the particle number field in which the number of particles is stored, and the record with the highest degree of similarity and a distance minimum value calculator that outputs the refractive index, the standard deviation, the average particle size, and the number of particles.

本発明によれば、非接触かつ極短時間で、被計測粒子の粒径と、粒径の平均値、粒径の分散、粒子の数、屈折率を推定することが可能な、粒子群計測装置を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, particle group measurement capable of estimating the particle diameter of the particles to be measured, the average particle diameter, the dispersion of the particle diameter, the number of particles, and the refractive index in a non-contact and extremely short time Equipment can be provided.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

本発明の実施形態に係る粒子群計測装置の全体構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a particle swarm measuring device according to an embodiment of the present invention; FIG. 粒子群計測装置にて使用される偏光カメラの内部構成と、使用する測定値を示す概略図である。It is a schematic diagram showing the internal configuration of a polarization camera used in the particle swarm measuring device and the measurement values to be used. 粒子群計測装置のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of a particle swarm measuring device. 粒子群計測装置のソフトウェア機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the software function of a particle swarm measuring device. 散乱値強度理論値テーブルのフィールド構成を示す表である。FIG. 10 is a table showing the field configuration of a scattering value intensity theoretical value table; FIG. 散乱値強度理論値テーブルに記録されるレコードによって表現される粒子群のモデルを示すグラフである。4 is a graph showing a particle group model represented by records recorded in a scattering value intensity theoretical value table; ある波長の光における、粒子群の粒径と偏光比の関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the particle size of a particle group and the polarization ratio for light of a certain wavelength. 2種類の波長の光における、粒子群の粒径と偏光比の関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the particle size of a particle group and the polarization ratio for light of two wavelengths. 従来技術であるPAMS法と本発明の実施形態に係る粒子群計測装置とで、炎のすすを計測する実験を行った実験結果のグラフである。It is a graph of the experimental result of having conducted the experiment which measured the soot of a flame with the PAMS method which is a prior art, and the particle group measuring device which concerns on embodiment of this invention.

[粒子群計測装置:全体構成]
図1は、本発明の実施形態に係る粒子群計測装置101の全体構成を示す概略図である。
図1において、炎102が粒子群計測装置101の計測対象である。
計測対象である炎102に対し、計測対象を通過する、概ね水平の面を観測面D103とする。
この観測面D103に平行な方向に、第一光源104と第二光源105、プリズム等の光合成体106、そして偏光フィルタ107と凸レンズ108によって、観測面D103に形成される光路D116を直進する直線偏光B109が形成される。
[Particle swarm measuring device: overall configuration]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a particle swarm measuring device 101 according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the flame 102 is the measurement target of the particle group measuring device 101 .
An observation plane D103 is a generally horizontal plane that passes through the flame 102, which is the object of measurement.
Linearly polarized light traveling straight along an optical path D116 formed on the observation plane D103 in a direction parallel to the observation plane D103 by the first light source 104, the second light source 105, the light combiner 106 such as a prism, the polarizing filter 107 and the convex lens 108. B109 is formed.

第一光源104は第一の波長の光(第一の光)を出力するレーザ光源である。レーザの波長は例えば405nmの、紫色のレーザである。
第二光源105は第二の波長の光(第二の光)を出力するレーザ光源である。レーザの波長は例えば488nmの、青色のレーザである。
これら紫色及び青色は、計測対象である炎102が発するオレンジ色の光に由来するノイズをできる限り除去するために選択される色である。
The first light source 104 is a laser light source that outputs light of a first wavelength (first light). The wavelength of the laser is, for example, 405 nm, a violet laser.
The second light source 105 is a laser light source that outputs light of a second wavelength (second light). The wavelength of the laser is, for example, 488 nm, and is a blue laser.
These purple and blue colors are selected to remove as much noise as possible from the orange light emitted by the flame 102 to be measured.

光合成体106は、第一光源104が発する紫色レーザと、第二光源105が発する青色レーザの、2個のレーザ光の光軸を揃えて一方向に出力する。
偏光フィルタ107は、斜め45°の偏光を透過させるべく設けられている。これは、縦方向と横方向に均等な出力の偏光を得るためである。
凸レンズ108は、レーザ光の光束を収束させるために設けられている。
The optical combiner 106 aligns the optical axes of two laser beams, a violet laser beam emitted by the first light source 104 and a blue laser beam emitted by the second light source 105, and outputs the laser beams in one direction.
A polarizing filter 107 is provided to transmit polarized light having an oblique angle of 45°. This is in order to obtain uniform output polarization in the vertical and horizontal directions.
A convex lens 108 is provided to converge the light flux of the laser light.

直線偏光B109は計測対象である炎102を通過し、ビームトラップあるいはビームブロックとも呼ばれるビームストップ110に照射される。ビームストップ110は安全のために設けられているので、レーザ光が拡散しない構成であれば何を使用してもよい。
直線偏光B109が計測対象である炎102を通過する際、直線偏光B109は観測面D103に平行な方向に所定の散乱角度±θで拡散される。
Linearly polarized light B 109 passes through the flame 102 being measured and hits a beam stop 110, also called a beam trap or beam block. Beam stop 110 is provided for safety and any configuration that does not diffuse the laser light may be used.
When the linearly polarized light B109 passes through the flame 102 to be measured, the linearly polarized light B109 is diffused at a predetermined scattering angle ±θ in a direction parallel to the observation plane D103.

散乱角度±θの一方の側+θには、第一偏光カメラ111が設置される。第一偏光カメラ111は、第一光源104の光の波長405nmのみを透過する第一色フィルタ112を通じて、第一光源104の光の強度を検出する。
また、散乱角度±θの他方の側-θには、第二偏光カメラ113が設置される。第二偏光カメラ113は、第二光源105の光の波長488nmのみを透過する第二色フィルタ114を通じて、第二光源105の光の強度を検出する。
なお、散乱角度±θの絶対値|θ|は、概ね30°~80°および100°~150°程度で設定が可能である。理想的には、60°~80°および100°~120°の範囲が好ましい。
なお、10nm程度の粒子の場合、90°は特異点である。90°にすると、第二散乱光強度がゼロとなり計測できなくなる。よって、90°を避け、かつ0°と180°に近すぎない位置が好適である。
A first polarization camera 111 is installed on one side of the scattering angle ±θ +θ. The first polarization camera 111 detects the intensity of the light from the first light source 104 through a first color filter 112 that transmits only the wavelength of 405 nm of the light from the first light source 104 .
A second polarization camera 113 is installed on the other side −θ of the scattering angle ±θ. A second polarization camera 113 detects the intensity of the light from the second light source 105 through a second color filter 114 that transmits only the wavelength of 488 nm of the light from the second light source 105 .
The absolute value |θ| of the scattering angle ±θ can be set approximately between 30° and 80° and between 100° and 150°. Ideally, the ranges of 60°-80° and 100°-120° are preferred.
In the case of particles of about 10 nm, 90° is a singular point. At 90°, the intensity of the second scattered light becomes zero and cannot be measured. Therefore, positions that avoid 90° and are not too close to 0° and 180° are preferred.

[偏光カメラ]
図2を参照して、偏光カメラ201の構成と、後述する情報処理装置115にて使用するデータの種類を説明する。
図2は、粒子群計測装置101にて使用される偏光カメラ201の内部構成と、使用する測定値を示す概略図である。
偏光カメラ201は例えば648×488ピクセルの画素の撮像素子を有する。そして、この撮像素子には、各々の撮像ピクセルに微小偏光板202が設けられている。
[Polarization camera]
The configuration of the polarization camera 201 and the types of data used by the information processing device 115, which will be described later, will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the internal configuration of the polarization camera 201 used in the particle swarm measuring apparatus 101 and the measured values used.
The polarization camera 201 has, for example, an imaging device with 648×488 pixels. In this imaging device, each imaging pixel is provided with a minute polarizing plate 202 .

微小偏光板202には、横方向の偏光、右斜め方向の偏光、縦方向の偏光、左斜め方向の偏光の、4種類の偏光フィルタが各々の撮像ピクセルに整列して設けられている。そして、偏光カメラ201は、各々の偏光に対応した画像データを出力する。
本発明の粒子群計測装置101は、縦方向の偏光の画像データD203及び横方向の偏光の画像データD204(324×244ピクセル)を使用し、右斜め方向の偏光の画像データD205及び左斜め方向の偏光の画像データD206は使用しない。
Four kinds of polarizing filters for laterally polarizing, right obliquely polarizing, vertical polarizing, and left obliquely polarizing filters are arranged in alignment with each imaging pixel in the micro polarizing plate 202 . Then, the polarization camera 201 outputs image data corresponding to each polarization.
The particle swarm measuring apparatus 101 of the present invention uses vertically polarized image data D203 and horizontally polarized image data D204 (324 × 244 pixels), right obliquely polarized image data D205 and left obliquely polarized image data D205. polarization image data D206 is not used.

図1に戻って、粒子群計測装置101の説明を続ける。
第一偏光カメラ111と第二偏光カメラ113は、パソコン等よりなる情報処理装置115に接続される。情報処理装置115は、後述する演算処理を行うことで、所定の瞬間における炎102に含まれるすす、すなわち粒子群の、屈折率、標準偏差、平均粒径及び粒子数を推定演算する。
Returning to FIG. 1, the description of the particle group measuring device 101 is continued.
The first polarization camera 111 and the second polarization camera 113 are connected to an information processing device 115 such as a personal computer. The information processing device 115 estimates and calculates the refractive index, standard deviation, average particle diameter, and number of particles of the soot contained in the flame 102 at a predetermined moment, that is, the particle group, by performing arithmetic processing to be described later.

[情報処理装置115]
図3は、情報処理装置115のハードウェア構成を示すブロック図である。
情報処理装置115は、バス301に接続された、CPU302、ROM303、RAM304、表示部305、操作部306、不揮発性ストレージ307、USB等のシリアルインターフェース(以下「シリアルI/F」と略)308を備える。
シリアルI/F308には、第一偏光カメラ111と第二偏光カメラ113が接続されている。
[Information processing device 115]
FIG. 3 is a block diagram showing the hardware configuration of the information processing device 115. As shown in FIG.
The information processing device 115 includes a CPU 302 , a ROM 303 , a RAM 304 , a display unit 305 , an operation unit 306 , a nonvolatile storage 307 , and a serial interface (hereinafter abbreviated as “serial I/F”) 308 such as USB, which are connected to the bus 301 . Prepare.
A first polarization camera 111 and a second polarization camera 113 are connected to the serial I/F 308 .

図4は、情報処理装置115のソフトウェア機能を示すブロック図である。
第一偏光カメラ111は、第一光源104が出力する紫色レーザに由来する縦偏光強度値である計測第一波長第一散乱光強度データ(I1λ1)と、横偏光強度値である計測第一波長第二散乱光強度データ(I2λ1)を出力する。
第二偏光カメラ113は、第二光源105が出力する青色レーザに由来する縦偏光強度値である計測第二波長第一散乱光強度データ(I1λ2)と、横偏光強度値である計測第二波長第二散乱光強度データ(I2λ2)を出力する。
FIG. 4 is a block diagram showing software functions of the information processing device 115. As shown in FIG.
The first polarization camera 111 captures the measurement first wavelength first scattered light intensity data (I 1λ1 ), which is the vertical polarization intensity value derived from the violet laser output by the first light source 104, and the measurement first wavelength first scattered light intensity data (I 1λ1 ), which is the horizontal polarization intensity value. Output wavelength second scattered light intensity data (I 2λ1 ).
The second polarization camera 113 captures the measured second wavelength first scattered light intensity data (I 1λ2 ), which is the vertically polarized intensity value derived from the blue laser output by the second light source 105, and the measured second wavelength, which is the horizontally polarized intensity value. Output wavelength second scattered light intensity data (I 2λ2 ).

各々がスカラ値である計測第一波長第一散乱光強度データ(I1λ1)、計測第一波長第二散乱光強度データ(I2λ1)、計測第二波長第一散乱光強度データ(I1λ2)及び計測第二波長第二散乱光強度データ(I2λ2)は、距離極小値演算部401に入力される。
距離極小値演算部401は、散乱光強度理論値テーブル402を読み込み、計測第一波長第一散乱光強度データ(I1λ1)、計測第一波長第二散乱光強度データ(I2λ1)、計測第二波長第一散乱光強度データ(I1λ2)及び計測第二波長第二散乱光強度データ(I2λ2)に最も近いレコードを探し出す。そして、距離極小値演算部401は、最も近いレコードに記憶されている、粒子群の屈折率、標準偏差、平均粒径及び粒子数を出力する。
Measurement first wavelength first scattered light intensity data (I 1λ1 ), measurement first wavelength second scattered light intensity data (I 2λ1 ), measurement second wavelength first scattered light intensity data (I 1λ2 ), each of which is a scalar value and the measured second wavelength second scattered light intensity data (I 2λ2 ) are input to the distance minimum value calculator 401 .
The distance minimum value calculator 401 reads the scattered light intensity theoretical value table 402, and obtains the first scattered light intensity data for the first wavelength (I 1λ1 ), the second scattered light intensity data for the first wavelength (I 2λ1 ), the second scattered light intensity data for the first wavelength (I 2λ1 ), and the Find the record closest to the dual wavelength first scattered light intensity data (I 1λ2 ) and the measured second wavelength second scattered light intensity data (I 2λ2 ). Then, the distance minimum value calculator 401 outputs the refractive index, standard deviation, average particle size, and number of particles of the particle group, which are stored in the closest record.

露光制御部403は、第一偏光カメラ111と第二偏光カメラ113に対し、同時にシャッターパルスを出力すると共に、撮影に必要な露光時間を設定する。図4では省略しているが、露光制御部403は、外部から得られる所定の制御信号を受けて、第一偏光カメラ111と第二偏光カメラ113に対するシャッターパルスを出力する。
ここで、外部から得られる所定の制御信号とは、例えば、不図示のエンジンモデル等から得られるタイミングパルスである。露光制御部403は、制御信号に所定の時間遅延を与えたり、露光時間を厳密に制御することで、エンジンの燃焼サイクルにおける所望の瞬間のすすの状態を計測することを可能とする。
The exposure control unit 403 simultaneously outputs shutter pulses to the first polarizing camera 111 and the second polarizing camera 113, and sets the exposure time necessary for photographing. Although omitted in FIG. 4 , the exposure control unit 403 receives a predetermined control signal obtained from the outside and outputs shutter pulses to the first polarization camera 111 and the second polarization camera 113 .
Here, the predetermined control signal obtained from the outside is, for example, a timing pulse obtained from an engine model (not shown) or the like. The exposure control unit 403 gives a predetermined time delay to the control signal and strictly controls the exposure time, thereby making it possible to measure the state of soot at a desired moment in the combustion cycle of the engine.

[散乱光強度理論値テーブル402]
図5は、散乱光強度理論値テーブル402のフィールド構成を示す表である。
散乱光強度理論値テーブル402は、第一波長第一散乱光強度フィールド、第一波長第二散乱光強度フィールド、第二波長第一散乱光強度フィールド、第二波長第二散乱光強度フィールド、屈折率フィールド、標準偏差フィールド、平均粒径フィールド、粒子数フィールドを有する。
[Scattered light intensity theoretical value table 402]
FIG. 5 is a table showing the field configuration of the scattered light intensity theoretical value table 402. As shown in FIG.
Scattered light intensity theoretical value table 402 includes first wavelength first scattered light intensity field, first wavelength second scattered light intensity field, second wavelength first scattered light intensity field, second wavelength second scattered light intensity field, refraction It has a rate field, a standard deviation field, an average particle size field, and a particle number field.

第一波長第一散乱光強度フィールドには、第一波長第一散乱光強度(I1λ1)の理論値が格納される。第一波長第二散乱光強度フィールドには、第一波長第二散乱光強度(I2λ1)の理論値が格納される。第二波長第一散乱光強度フィールドには、第二波長第一散乱光強度(I1λ2)の理論値が格納される。第二波長第二散乱光強度フィールドには、第二波長第二散乱光強度(I2λ2)理論値が格納される。
すなわち、これら散乱光強度理論値のフィールドは、それぞれ第一偏光カメラ111及び第二偏光カメラ113が出力する同名のデータと同じものであり、後述する予備演算処理によって想定される粒子群の理論値(スカラ値)が格納される。
The first wavelength first scattered light intensity field stores the theoretical value of the first wavelength first scattered light intensity (I 1λ1 ). The theoretical value of the first wavelength second scattered light intensity (I 2λ1 ) is stored in the first wavelength second scattered light intensity field. The second wavelength first scattered light intensity field stores the theoretical value of the second wavelength first scattered light intensity (I 1λ2 ). The second wavelength second scattered light intensity (I 2λ2 ) theoretical value is stored in the second wavelength second scattered light intensity field.
That is, the fields of these scattered light intensity theoretical values are the same as the data of the same names output by the first polarization camera 111 and the second polarization camera 113, respectively, and the theoretical values of the particle group assumed by the preliminary calculation processing described later. (scalar value) is stored.

屈折率フィールドには、後述する予備演算処理によって算出された、想定される粒子群の屈折率(スカラ値)が格納される。標準偏差フィールドには、後述する予備演算処理によって算出された、想定される粒子群の標準偏差(スカラ値)が格納される。
平均粒径フィールドには、後述する予備演算処理によって算出された、想定される粒子群の平均粒径(スカラ値)が格納される。粒子数フィールドには、後述する予備演算処理によって算出された、想定される粒子群の粒子数(スカラ値)が格納される。
The refractive index field stores a refractive index (scalar value) of an assumed particle group calculated by a preliminary calculation process to be described later. The standard deviation field stores the standard deviation (scalar value) of an assumed particle group calculated by a preliminary calculation process described later.
The average particle size field stores the average particle size (scalar value) of the assumed particle group calculated by the preliminary calculation process described later. The particle number field stores the number of particles (scalar value) of an assumed particle group calculated by a preliminary calculation process described later.

[粒子群のモデル]
図6は、散乱光強度理論値テーブル402に記録されるレコードによって表現される粒子群のモデルを示すグラフである。
様々な研究等によって、自然現象に由来して発生する、粒径が分散している微粒子の粒子群は、図6に示すように、横軸を対数目盛とするガウス曲線に概ね一致することが知られている。なお、図6において、横軸は対数目盛による粒径であり、縦軸は粒子の数(出現頻度)である。
[Particle swarm model]
FIG. 6 is a graph showing a particle group model represented by records recorded in the theoretical scattered light intensity value table 402 .
Various studies have shown that a particle group of fine particles with dispersed particle diameters, which is generated due to natural phenomena, roughly matches a Gaussian curve with the horizontal axis as a logarithmic scale, as shown in FIG. Are known. In FIG. 6, the horizontal axis is the particle size on a logarithmic scale, and the vertical axis is the number of particles (appearance frequency).

ガウス曲線、つまり正規分布は、平均と標準偏差でグラフの形態が一意に定まる。そこで、平均粒径、標準偏差、個数、屈折率の4パラメータを定めて、第一光源104が出力する紫色レーザの波長、第二光源105が出力する青色レーザの波長、第一偏光カメラ111及び第二偏光カメラ113が設置される、光軸に対する角度θを与えて計算を行うことにより、第一波長第一散乱光強度(I1λ1)、第一波長第二散乱光強度(I2λ1)、第二波長第一散乱光強度(I1λ2)及び第二波長第二散乱光強度(I2λ2)の理論値を算出することができる。A Gaussian curve, or normal distribution, is uniquely defined by its mean and standard deviation. Therefore, four parameters of average particle size, standard deviation, number, and refractive index are determined, the wavelength of the violet laser output by the first light source 104, the wavelength of the blue laser output by the second light source 105, the first polarization camera 111 and By giving the angle θ with respect to the optical axis at which the second polarization camera 113 is installed and performing calculations, the first wavelength first scattered light intensity (I 1λ1 ), the first wavelength second scattered light intensity (I 2λ1 ), Theoretical values of the second wavelength first scattered light intensity (I 1λ2 ) and the second wavelength second scattered light intensity (I 2λ2 ) can be calculated.

つまり、第一波長第一散乱光強度(I1λ1)、第一波長第二散乱光強度(I2λ1)、第二波長第一散乱光強度(I1λ2)及び第二波長第二散乱光強度(I2λ2)の理論値は、屈折率、標準偏差、平均粒径、粒子数を探索するための検索キーである。これら検索キーとなる理論値と、偏光カメラで実測した値との類似度を計算して、最も類似するレコードを、計測した粒子群のパラメータ群に概ね合致するものとして推定する。
類似度の計算では、理論値と実測値との距離が計算される。すなわち、距離極小値演算部401は、以下に示すように、各パラメータ毎に差の二乗を加算して距離DSを算出し、距離DSの値が最も小さいレコードを探す。
That is, the first wavelength first scattered light intensity (I 1λ1 ), the first wavelength second scattered light intensity (I 2λ1 ), the second wavelength first scattered light intensity (I 1λ2 ) and the second wavelength second scattered light intensity ( The theoretical value of I 2λ2 ) is a search key for searching refractive index, standard deviation, average particle size, and particle number. The degree of similarity between these theoretical values, which serve as search keys, and the values actually measured by the polarization camera is calculated, and the most similar record is estimated as one that roughly matches the measured particle group parameters.
In calculating the degree of similarity, the distance between the theoretical value and the measured value is calculated. That is, the minimum distance value calculator 401 calculates the distance DS by adding the square of the difference for each parameter, and searches for the record with the smallest value of the distance DS, as shown below.

距離DS=
(第一波長第一散乱光強度理論値-計測第一波長第一散乱光強度データ)
(第一波長第二散乱光強度理論値-計測第一波長第二散乱光強度データ)
(第二波長第一散乱光強度理論値-計測第二波長第一散乱光強度データ)
(第二波長第二散乱光強度理論値-計測第二波長第二散乱光強度データ)
Distance DS=
(First wavelength first scattered light intensity theoretical value - measured first wavelength first scattered light intensity data) 2 +
(First wavelength second scattered light intensity theoretical value - measured first wavelength second scattered light intensity data) 2 +
(Second wavelength first scattered light intensity theoretical value - measured second wavelength first scattered light intensity data) 2 +
(Second wavelength second scattered light intensity theoretical value - measured second wavelength second scattered light intensity data) 2

[粒径と偏光比]
図7は、ある波長の光における、粒子群の平均の粒径と偏光比の関係を示すグラフである。なお、図7及び図8の実線のグラフは青色のレーザ光、すなわち第二の光であり、後述する図8の点線のグラフは紫色のレーザ光、すなわち第一の光である。
標準偏差が異なると、平均粒径が同じ粒子群であっても、全く異なる偏光比を示す。このため、単一の光だけでは、ある偏光比に対して異なる粒径が該当してしまうため、粒子群を特定することができない。
[Particle size and polarization ratio]
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the average particle diameter of a particle group and the polarization ratio for light of a certain wavelength. The solid line graphs in FIGS. 7 and 8 correspond to the blue laser light, that is, the second light, and the dotted line graph in FIG. 8, which will be described later, corresponds to the purple laser light, that is, the first light.
If the standard deviation is different, the polarization ratio will be completely different even if the particles have the same average particle size. For this reason, with only a single light, different particle sizes correspond to a certain polarization ratio, so the particle group cannot be specified.

図8は、2種類の波長の光における、粒子群の粒径と偏光比の関係を示すグラフである。
そこで、2種類の波長の光について、粒子群の粒径と偏光比の関係をグラフにプロットすると、波長が異なるために、ある偏光比に対して異なる粒径が該当しても、別の波長のグラフと重ね合わせることで、粒径の誤差が最も少ない値が目的の粒径であると推定することができる。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the particle size of the particle group and the polarization ratio for light of two wavelengths.
Therefore, when the relationship between the particle size of the particle group and the polarization ratio is plotted on a graph for light of two different wavelengths, even if different particle sizes correspond to a certain polarization ratio, the different wavelengths By superimposing on the graph of , it can be estimated that the value with the smallest particle size error is the target particle size.

図7及び図8に示すグラフは、以下の式で理論散乱光強度を算出する。なお、以下の式において、fはミーの散乱理論の式、λは入射光波長、θは散乱角度、τλは露光時間、mは複素屈折率、σは幾何標準偏差、Dは幾何平均粒径、Cλは光学定数、nは粒子数である。
λ、θ、τλは既定値であり、m、σ、D、Cλ、nは未知数である。
λは第一の光であり、λは第二の光である。
The graphs shown in FIGS. 7 and 8 calculate the theoretical scattered light intensity by the following formula. In the following formula, f is Mie's scattering theory formula, λ is the incident light wavelength, θ is the scattering angle, τ λ is the exposure time, m is the complex refractive index, σ g is the geometric standard deviation, and D g is the geometric is the average particle size, C λ is the optical constant, and n is the number of particles.
λ, θ, τ λ are default values and m, σ g , D g , C λ , n are unknowns.
λ 1 is the first light and λ 2 is the second light.

Figure 0007307497000001
Figure 0007307497000001

上式のうち、第2の式を第1の式で除すると、あるいは第4の式を第3の式で除すると、τλ、Cλ、nは消去される。この比は偏光比とよばれる。上式をそのまま用いるよりも変数の数が減り、かつm、σ、Dの算出にも利用できる。しかしながら、すす粒子のような数nmから数十nm程度の粒子の場合、平均の粒径を変化させたときの偏光比の変化は非常に小さく、計測が困難となる問題がある。Of the above equations, dividing the second equation by the first equation, or dividing the fourth equation by the third equation eliminates τ λ , C λ , and n. This ratio is called the polarization ratio. Compared to using the above equation as it is, the number of variables is reduced, and it can also be used to calculate m, σ g and D g . However, in the case of particles such as soot particles having a size of several nanometers to several tens of nanometers, there is a problem that the change in the polarization ratio is very small when the average particle size is changed, making measurement difficult.

ある粒径Dを有する1個の粒子は、ある入射光波長λに対し、複素屈折率m、光学定数Cλを以て、散乱角度θに所定の強度の散乱光を出力する。粒子は1個だけではないので、粒子の数だけ散乱光の強度が累積加算される。また、粒子の粒径も1個だけではないので、異なる粒径の粒子においても同様に計算する必要がある。その粒子の粒径の出現頻度が、対数目盛による正規分布に概ね従う。
粒径の平均値と粒径の標準偏差、粒子数がわかれば、粒子群が出力する散乱光の強度を算出することができる。
A single particle having a certain particle diameter D outputs scattered light with a predetermined intensity at a scattering angle θ with a complex refractive index m and an optical constant for a certain incident light wavelength λ. Since there is more than one particle, the intensity of scattered light is cumulatively added by the number of particles. In addition, since the particle diameter is not limited to one, it is necessary to perform similar calculations for particles with different particle diameters. The particle size appearance frequency of the particles generally follows a normal distribution on a logarithmic scale.
If the mean particle size, the standard deviation of the particle size, and the number of particles are known, the intensity of the scattered light output by the particle group can be calculated.

そこで、予め入射光波長λと散乱角度θと露光時間τλを固定しておき、複素屈折率m、幾何標準偏差σ、幾何平均粒径D、光学定数Cλを様々に変化させながら、第一波長第一散乱光強度理論値(I1λ1)、第一波長第二散乱光強度理論値(I2λ1)、第二波長第一散乱光強度理論値(I1λ2)、第二波長第二散乱光強度理論値(I2λ2)を演算することが、予備演算処理である。そして、予備演算処理の演算結果をテーブルに記録したものが、散乱光強度理論値テーブル402である。Therefore, while fixing the incident light wavelength λ, the scattering angle θ, and the exposure time τ λ in advance, while varying the complex refractive index m, the geometric standard deviation σ g , the geometric mean particle size D g , and the optical constant C λ , , theoretical value of first scattered light intensity for first wavelength (I 1λ1 ), theoretical value for second scattered light intensity for first wavelength (I 2λ1 ), theoretical value for first scattered light intensity for second wavelength (I 1λ2 ), second wavelength first Calculating the theoretical two-scattered light intensity value (I 2λ2 ) is a preliminary calculation process. A scattered light intensity theoretical value table 402 is a table in which the calculation results of the preliminary calculation processing are recorded.

予備演算処理では、散乱角度θを適切な値に定めている。したがって、粒子群計測装置101が実際に計測を行う際には、第一偏光カメラ111及び第二偏光カメラ113は、計測対象物に対して散乱角度±θを以て配置されていなければならない。 In the preliminary calculation process, the scattering angle θ is set to an appropriate value. Therefore, when the particle swarm measuring apparatus 101 actually performs measurement, the first polarizing camera 111 and the second polarizing camera 113 must be arranged with a scattering angle of ±θ with respect to the object to be measured.

[実験]
図9は、従来技術であるPAMS法と本発明の実施形態に係る粒子群計測装置101とで、炎のすすを計測する実験を行った実験結果のグラフである。グラフの形態は図6とほぼ同じであり、横軸は対数目盛による粒径であり、縦軸は正規化粒子密度(出現頻度)である。
[experiment]
FIG. 9 is a graph of experimental results of an experiment for measuring flame soot using the conventional PAMS method and the particle group measuring device 101 according to the embodiment of the present invention. The form of the graph is almost the same as that of FIG. 6, the horizontal axis is the particle size on a logarithmic scale, and the vertical axis is the normalized particle density (appearance frequency).

実験は、ブタンガスの炎102を計測対象とした。
従来技術であるPAMS法とは、Portable aerosol mobility spectrometerの略で、発生源の粒子をパイプの横に開けた採取口から直接採取して、ふるいをかけるように分級したのち各粒径の粒子数をカウントする方法である。なお、火炎中のすすが計測対象であるため、炎による酸化反応を凍結させるため、またすす粒子同士の凝集を抑制するため、パイプに窒素ガスを流通して、冷却と希釈を行いながらすすを採取した。
図9を見ると、PAMS法による実測結果のグラフの頂点P901と、本発明の実施形態にかかる粒子群計測装置101の推定演算結果のグラフの頂点P902における粒径が、概ね近似することがわかる。
In the experiment, the butane gas flame 102 was used as the measurement target.
The PAMS method, which is a conventional technology, is an abbreviation for Portable aerosol mobility spectrometer, and the particles of the generation source are directly collected from the collection port opened on the side of the pipe, and after being classified by sieving, the number of particles of each particle size is calculated. is a method of counting Since the soot in the flame is the object of measurement, nitrogen gas is passed through the pipe to cool and dilute the soot in order to freeze the oxidation reaction caused by the flame and to suppress the cohesion of the soot particles. Taken.
Looking at FIG. 9, it can be seen that the particle size at the vertex P901 of the graph of the actual measurement result by the PAMS method and the vertex P902 of the graph of the estimated calculation result of the particle group measuring apparatus 101 according to the embodiment of the present invention are approximately similar. .

本発明の実施形態では、粒子群計測装置101を開示した。
粒子群計測装置101は、予め予備演算処理によって散乱光強度理論値テーブル402を作成しておく。そして、予備演算処理の時点で定めた散乱角度±θの位置に、第一偏光カメラ111、第二偏光カメラ113を設置する。
The embodiment of the present invention discloses the particle swarm measuring device 101 .
The particle swarm measuring device 101 creates a scattered light intensity theoretical value table 402 in advance by preliminary calculation processing. Then, the first polarizing camera 111 and the second polarizing camera 113 are installed at the positions of the scattering angles ±θ determined at the time of the preliminary calculation processing.

距離極小値演算部401は、第一偏光カメラ111から出力される計測第一波長第一散乱光強度(I1λ1)、計測第一波長第二散乱光強度(I2λ1)と、第二偏光カメラ113から出力される計測第二波長第一散乱光強度(I1λ2)、計測第二波長第二散乱光強度(I2λ2)に最も類似度が高い、散乱光強度理論値テーブル402のレコードを特定し、屈折率m、標準偏差σ、平均粒径D、粒子数nを出力する。
粒子群計測装置101は、非接触かつ極短時間で、粒子群の屈折率m、標準偏差σ、平均粒径D、粒子数nを推定演算することが可能である。
Distance minimum value calculator 401 calculates the measured first wavelength first scattered light intensity (I 1λ1 ), the measured first wavelength second scattered light intensity (I 2λ1 ) output from the first polarization camera 111, and the second polarization camera Identify the record of the theoretical scattered light intensity table 402 that has the highest similarity to the measured second wavelength first scattered light intensity (I 1λ2 ) and the measured second wavelength second scattered light intensity (I 2λ2 ) output from 113 and outputs the refractive index m, the standard deviation σ g , the average particle size D g , and the number of particles n.
The particle swarm measuring device 101 can estimate and calculate the refractive index m, standard deviation σ g , average particle diameter D g , and particle number n of the particle swarm in a non-contact and extremely short time.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and other modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention described in the scope of claims. include.

101…粒子群計測装置、102…炎、104…第一光源、105…第二光源、106…光合成体、107…偏光フィルタ、108…凸レンズ、110…ビームストップ、111…第一偏光カメラ、112…第一色フィルタ、113…第二偏光カメラ、114…第二色フィルタ、115…情報処理装置、201…偏光カメラ、202…微小偏光板、301…バス、302…CPU、303…ROM、304…RAM、305…表示部、306…操作部、307…不揮発性ストレージ、308…シリアルインターフェース、401…距離極小値演算部、402…散乱光強度理論値テーブル、403…露光制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101... Particle group measuring apparatus, 102... Flame, 104... First light source, 105... Second light source, 106... Light combiner, 107... Polarizing filter, 108... Convex lens, 110... Beam stop, 111... First polarization camera, 112 First color filter 113 Second polarizing camera 114 Second color filter 115 Information processor 201 Polarizing camera 202 Micro polarizing plate 301 Bus 302 CPU 303 ROM 304 RAM 305 Display unit 306 Operation unit 307 Non-volatile storage 308 Serial interface 401 Minimum distance calculation unit 402 Scattered light intensity theoretical value table 403 Exposure control unit

Claims (4)

計測対象を通過する光路に第一の波長を有する第一の光を照射する第一光源と、
前記光路に、前記第一の波長と異なる第二の波長を有する第二の光を照射する第二光源と、
前記光路から、前記計測対象を中心として、前記光路を含む観測面に平行な方向に予め定められた散乱角度+θの位置に配置される、前記第一光源の光を受光して第一の散乱光強度データを出力する出力する第一偏光カメラと、
前記光路から、前記計測対象を中心として、前記観測面に平行な方向に予め定められた散乱角度-θの位置に配置される、前記第二光源の光を受光して、第二の散乱光強度データを出力する第二偏光カメラと、
想定される粒子群における、散乱光強度理論値が格納される光強度フィールドと、屈折率が格納される屈折率フィールドと、標準偏差が格納される標準偏差フィールドと、平均粒径が格納される平均粒径フィールドと、粒子数が格納される粒子数フィールドとを有する散乱光強度理論値テーブルと、
前記散乱光強度データと散乱光強度理論値とを比較して、最も類似度が高いレコードから屈折率、標準偏差、平均粒径、粒子数を出力する距離極小値演算部と
を具備する、粒子群計測装置。
a first light source that irradiates a first light having a first wavelength onto an optical path passing through the object to be measured;
a second light source that irradiates the optical path with second light having a second wavelength different from the first wavelength;
The light from the first light source is received from the optical path and placed at a predetermined scattering angle +θ in a direction parallel to the observation plane including the optical path with the measurement object as the center, and the light is first scattered. a first polarization camera that outputs light intensity data;
receiving the light of the second light source, which is arranged at a predetermined scattering angle −θ in a direction parallel to the observation plane from the optical path, centering on the measurement target, to obtain a second scattered light; a second polarization camera that outputs intensity data;
A light intensity field that stores the theoretical value of the scattered light intensity, a refractive index field that stores the refractive index, a standard deviation field that stores the standard deviation, and an average particle size for the assumed particle group. a scattered light intensity theoretical value table having an average particle size field and a particle number field in which the number of particles is stored;
a distance minimum value calculator that compares the scattered light intensity data with the theoretical scattered light intensity value and outputs the refractive index, standard deviation, average particle size, and number of particles from the record with the highest degree of similarity. Group measuring device.
前記第一偏光カメラが出力する前記第一の散乱光強度データは、前記第一の光に由来する縦偏光強度値である計測第一波長第一散乱光強度データと、前記第一の光に由来する横偏光強度値である計測第一波長第二散乱光強度データであり、
前記第二偏光カメラが出力する前記第二の散乱光強度データは、前記第二の光に由来する縦偏光強度値である計測第二波長第一散乱光強度データと、前記第二の光に由来する横偏光強度値である計測第二波長第二散乱光強度データである、
請求項1に記載の粒子群計測装置。
The first scattered light intensity data output by the first polarization camera includes measured first wavelength first scattered light intensity data, which is a vertical polarization intensity value derived from the first light, and Measured first wavelength second scattered light intensity data, which is a laterally polarized intensity value derived from
The second scattered light intensity data output by the second polarization camera includes measured second wavelength first scattered light intensity data, which is a vertical polarization intensity value derived from the second light, and Measured second wavelength second scattered light intensity data, which is a laterally polarized intensity value derived from
The particle swarm measuring device according to claim 1.
前記光強度フィールドは、
前記計測第一波長第一散乱光強度データに対応する第一波長第一散乱光強度理論値が格納される第一波長第一散乱光強度フィールドと、
前記計測第一波長第二散乱光強度データに対応する第一波長第二散乱光強度理論値が格納される第一波長第二散乱光強度フィールドと、
前記計測第二波長第一散乱光強度データに対応する第二波長第一散乱光強度理論値が格納される第二波長第一散乱光強度フィールドと、
前記計測第二波長第二散乱光強度データに対応する第二波長第二散乱光強度理論値が格納される第二波長第二散乱光強度フィールドと
を有し、
前記距離極小値演算部は、前記計測第一波長第一散乱光強度データ、前記計測第一波長第二散乱光強度データ、前記計測第二波長第一散乱光強度データ及び前記計測第二波長第二散乱光強度データの入力を受けて、前記散乱光強度理論値テーブルの、前記第一波長第一散乱光強度理論値、前記第一波長第二散乱光強度理論値、前記第二波長第一散乱光強度理論値及び第二波長第二散乱光強度理論値と最も類似度が高いレコードを特定して、特定された前記レコードから前記屈折率、前記標準偏差、前記平均粒径、前記粒子数を出力する、
請求項2に記載の粒子群計測装置。
The light intensity field is
a first wavelength first scattered light intensity field in which a first wavelength first scattered light intensity theoretical value corresponding to the measured first wavelength first scattered light intensity data is stored;
a first wavelength second scattered light intensity field in which a first wavelength second scattered light intensity theoretical value corresponding to the measured first wavelength second scattered light intensity data is stored;
a second wavelength first scattered light intensity field in which a second wavelength first scattered light intensity theoretical value corresponding to the measured second wavelength first scattered light intensity data is stored;
a second wavelength second scattered light intensity field in which a second wavelength second scattered light intensity theoretical value corresponding to the measured second wavelength second scattered light intensity data is stored;
The distance minimum value calculation unit is configured to calculate the measurement first wavelength first scattered light intensity data, the measurement first wavelength second scattered light intensity data, the measurement second wavelength first scattered light intensity data, and the measurement second wavelength first scattered light intensity data. In response to the input of the two scattered light intensity data, the first wavelength first theoretical scattered light intensity value, the first wavelength second theoretical scattered light intensity value, the second wavelength first theoretical value of the scattered light intensity theoretical value table A record having the highest degree of similarity to the theoretical value of scattered light intensity and the theoretical value of second wavelength second scattered light intensity is specified, and the refractive index, the standard deviation, the average particle size, and the number of particles are determined from the specified record. which outputs
The particle swarm measuring device according to claim 2.
更に、
前記第一光源及び前記第二光源と前記計測対象との間に配置され、前記第一の光と前記第二の光を、前記観測面に対して45°の偏光を通過する偏光フィルタと
を具備する、請求項3に記載の粒子群計測装置。
Furthermore,
a polarizing filter disposed between the first light source and the second light source and the measurement target, and passing the first light and the second light polarized at an angle of 45° to the observation plane; The particle swarm measuring device according to claim 3, comprising:
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