JP7350366B2 - ガス流の流速を測定する方法及び装置 - Google Patents
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Description
12 バーナ
A 断面積
14 ガス流
c 濃度
16 金属浴
D 直径
18 配管
d 測定距離
E 照射強度
20 測定装置
E(t)IR放射線パラメータプロファイル
22 IR放射線センサ
24 IR放射線束
fmess 測定周波数
25 測定配管
fg1 第1ガス励起波長
26 分子
fg2 第2ガス励起波長
28 IR光子
M 測定インターバル、測定範囲
vG 流速
30 センサ素子
T 温度
32 評価ユニット
t 時間
34 壁
U1 光電圧
36 噴流推進装置
38 流出開口
40 アーク炉
42 溶解容器
43 電極
44 環状隙間
46 空気
λmin 上限波長
λmax 下限波長
λg1 第1ガス励起波長
λg2 第2ガス励起波長
t 経過時間
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
[1] ガス流(14)の流速(v)を測定する方法であって、
(a)前記ガス流(14)の外側の第1の測定箇所(P1)において前記ガス流(14)のIR放射線のIR放射線パラメータ(E)を時間分解的に測定し、それにより第1のIR放射線パラメータプロファイル(E g1,1 (t))が得られる工程と、
(b)前記ガス流(14)の外側の第2の測定箇所(P2)において前記IR放射線パラメータ(E)を時間分解的に測定し、それにより第2のIR放射線パラメータプロファイル(E g1,2 (t))が得られる工程と、
(c)特に相互相関を用いて前記第1のIR放射線パラメータプロファイル(E g1,1 (t))及び前記第2のIR放射線パラメータプロファイル(E g1,2 (t))から経過時間(τ1)を算出する工程と、
(d)前記経過時間(τ1)から前記流速(vG)を算出する工程と、
を包含し、
(e)前記IR放射線パラメータ(E g1 )が少なくとも780nmの波長(λ g1 )で光電的に測定され、
(f)測定周波数(f)が少なくとも1キロヘルツである、
方法。
[2] (i)前記ガス流(14)が第1のガス(g1)及び少なくとも1つの第2のガス(g2)を含有するガス混合物の流れであり、
(ii)前記第1のガス(g1)が第1ガス励起波長(λ g1 )を有し、かつ
(iii)前記IR放射線パラメータ(E)が前記第1ガス励起波長(λ g1 )での照射強度(E g1 )である、
ことを特徴とする、[1]に記載の方法。
[3] (i)前記第2のガス(g2)が第2ガス励起波長(λ g2 )を有し、
(ii)前記方法は、
(a)前記第1の測定箇所(P1)において前記第2ガス励起波長(λ g2 )での照射強度の形式の第2のIR放射線パラメータ(E g2 )を時間に依存して検出し、それにより第1の照射強度プロファイル(E g2,1 (t))が得られる工程と、
(b)前記第2の測定箇所(P2)において前記第2のIR放射線パラメータ(E g2 )を時間に依存して検出し、それにより第2の照射強度プロファイル(E g2,2 (t))が得られる工程と、
(c)特に相互相関を用いて前記第1、第2の照射強度プロファイル(E g2,1 (t))(E g2,2 (t))間の第2の経過時間(τ 2 )を算出する工程と、
(d)第1の経過時間(τ 1 )及び前記第2の経過時間(τ 2 )から前記流速(vG)を算出する工程と、
を包含することを特徴とする、[2]に記載の方法。
[4] 前記第1ガス励起波長(λ g1 )の周りの0.3μmの予め定められた第1の測定インターバル(M g1 )内にない、又は
前記第2ガス励起波長(λ g2 )の周りの0.3μmの第2の測定インターバル(M g2 )内にない、前記ガス流(14)のIR放射線をフィルタリング除去する工程
によって特徴付けられる、[2]に記載の方法。
[5] 前記IR放射線パラメータ(E g1 )は、最大でも15μmの波長(λ g1 )で測定されることを特徴とする、[1]~[4]のいずれか1項に記載の方法。
[6] 前記ガス流(14)の温度(T)が少なくとも200℃、特に少なくとも1000℃であることを特徴とする、[1]~[5]のいずれか1項に記載の方法。
[7] ガス流(14)の流速を測定する装置であって、
(a)第1のIR放射線パラメータプロファイル(E g1,1 (t))を得るために、前記ガス流(14)のIR放射線のIR放射線パラメータ(E g1 )を時間分解的に測定する第1のIR放射線センサ(22.1)と、
(b)第2のIR放射線パラメータプロファイル(E g1,2 (t))を得るために、前記ガス流(14)のIR放射線の前記IR放射線パラメータ(E g1 )を時間分解的に測定する第2のIR放射線センサと、
(c)特に相互相関を用いて前記第1のIR放射線パラメータプロファイル(E g1,1 (t))と前記第2のIR放射線パラメータプロファイル(E g1,2 (t))との間の経過時間(τ1)を自動的に算出するように、及び
前記経過時間(τ1)から前記流速(vG)を自動的に算出するように形成されている評価ユニット(32)、と
を備え、
(d)前記第1、第2のIR放射線センサ(22)は、
光電式IR放射線センサであり、
下限波長(λ min )が少なくとも0.78μmである測定範囲Mを有し、かつ
少なくとも1キロヘルツの測定周波数(f mess )を有する、
装置。
[8] 前記測定範囲(M)の上限波長(λ max )が最大でも15μmであることを特徴とする、[7]に記載の装置。
[9] 前記評価ユニット(32)は、[1]~[5]のいずれか1項に記載の方法を自動的に実行するように設定されていることを特徴とする、[7]又は[8]に記載の装置。
[10] (a)前記ガス流(14)を導く配管(18)であって、前記配管(18)からのIR放射線を検出するために前記第1のIR放射線センサ(22.1)及び前記第2のIR放射線センサ(22.2)が配置されている配管、又は
(b)流出若しくは貫流開口部(38)であって、前記流出若しくは貫流開口部(38)から流れる前記ガス流(14)のIR放射線を検出するために前記第1のIR放射線センサ(22.1)及び前記第2のIR放射線センサ(22.2)が配置されている流出若しくは貫流開口部、
によって特徴付けられる、[7]~[9]のいずれか1項に記載の装置。
Claims (10)
- ガス流(14)の流速(v)を測定する方法であって、
(a)前記ガス流(14)の外側の第1の測定箇所(P1)において前記ガス流(14)のIR放射線のIR放射線パラメータ(E)を時間分解的に測定し、それにより第1のIR放射線パラメータプロファイル(Eg1,1(t))が得られる工程と、
(b)前記ガス流(14)の外側の第2の測定箇所(P2)において前記IR放射線パラメータ(E)を時間分解的に測定し、それにより第2のIR放射線パラメータプロファイル(Eg1,2(t))が得られる工程と、
(c)特に相互相関を用いて前記第1のIR放射線パラメータプロファイル(Eg1,1(t))及び前記第2のIR放射線パラメータプロファイル(Eg1,2(t))から経過時間(τ1)を算出する工程と、
(d)前記経過時間(τ1)から前記流速(vG)を算出する工程と、
を包含し、
(e)前記IR放射線パラメータ(Eg1)が少なくとも780nmの波長(λg1)で光電的に測定され、
(f)測定周波数(f)が少なくとも1キロヘルツである、
方法。 - (i)前記ガス流(14)が第1のガス(g1)及び少なくとも1つの第2のガス(g2)を含有するガス混合物の流れであり、
(ii)前記第1のガス(g1)が第1ガス励起波長(λg1)を有し、かつ
(iii)前記IR放射線パラメータ(E)が前記第1ガス励起波長(λg1)での照射強度(Eg1)である、
ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - (i)前記第2のガス(g2)が第2ガス励起波長(λg2)を有し、
(ii)前記方法は、
(a)前記第1の測定箇所(P1)において前記第2ガス励起波長(λg2)での照射強度の形式の第2のIR放射線パラメータ(Eg2)を時間に依存して検出し、それにより第1の照射強度プロファイル(Eg2,1(t))が得られる工程と、
(b)前記第2の測定箇所(P2)において前記第2のIR放射線パラメータ(Eg2)を時間に依存して検出し、それにより第2の照射強度プロファイル(Eg2,2(t))が得られる工程と、
(c)特に相互相関を用いて前記第1、第2の照射強度プロファイル(Eg2,1(t))(Eg2,2(t))間の第2の経過時間(τ2)を算出する工程と、
(d)第1の経過時間(τ1)及び前記第2の経過時間(τ2)から前記流速(vG)を算出する工程と、
を包含することを特徴とする、請求項2に記載の方法。 - 前記第1ガス励起波長(λg1)の周りの0.3μmの予め定められた第1の測定インターバル(Mg1)内にない、又は
前記第2ガス励起波長(λg2)の周りの0.3μmの第2の測定インターバル(Mg2)内にない、前記ガス流(14)のIR放射線をフィルタリング除去する工程
によって特徴付けられる、請求項3に記載の方法。 - 前記IR放射線パラメータ(Eg1)は、最大でも15μmの波長(λg1)で測定されることを特徴とする、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ガス流(14)の温度(T)が少なくとも1000℃であることを特徴とする、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の方法。
- ガス流(14)の流速を測定する装置であって、
(a)第1のIR放射線パラメータプロファイル(Eg1,1(t))を得るために、前記ガス流(14)のIR放射線のIR放射線パラメータ(Eg1)を時間分解的に測定する第1のIR放射線センサ(22.1)と、
(b)第2のIR放射線パラメータプロファイル(Eg1,2(t))を得るために、前記ガス流(14)のIR放射線の前記IR放射線パラメータ(Eg1)を時間分解的に測定する第2のIR放射線センサ(22.2)と、
(c)特に相互相関を用いて前記第1のIR放射線パラメータプロファイル(Eg1,1(t))と前記第2のIR放射線パラメータプロファイル(Eg1,2(t))との間の経過時間(τ1)を自動的に算出するように、及び
前記経過時間(τ1)から前記流速(vG)を自動的に算出するように形成されている評価ユニット(32)、と
を備え、
(d)前記第1、第2のIR放射線センサ(22)は、
光電式IR放射線センサであり、
下限波長(λmin)が少なくとも0.78μmである測定範囲Mを有し、かつ
少なくとも1キロヘルツの測定周波数(fmess)を有する、
装置。 - 前記測定範囲(M)の上限波長(λmax)が最大でも15μmであることを特徴とする、請求項7に記載の装置。
- 前記評価ユニット(32)は、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の方法を自動的に実行するように設定されていることを特徴とする、請求項7又は請求項8に記載の装置。
- (a)前記ガス流(14)を導く配管(18)であって、前記配管(18)からのIR放射線を検出するために前記第1のIR放射線センサ(22.1)及び前記第2のIR放射線センサ(22.2)が配置されている配管、又は
(b)流出若しくは貫流開口部(38)であって、前記流出若しくは貫流開口部(38)から流れる前記ガス流(14)のIR放射線を検出するために前記第1のIR放射線センサ(22.1)及び前記第2のIR放射線センサ(22.2)が配置されている流出若しくは貫流開口部、
によって特徴付けられる、請求項7~請求項9のいずれか1項に記載の装置。
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