JPH01197613A - 滴下液滴の光学的定量方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、−ａ的には滴下する液滴の大きさを遠隔で
測定する方法に関し、特に、人が直接近づくことができ
ない例えば放射線環境下での液体の漏洩を連続的に遠隔
検出してその漏洩量を精度よく測定するために好ましく
使用できる滴下液滴の定量方法に関するものである。

［従来の技術］ 滴下液滴を遠隔的に検出する方法として、本願と同じ出
願人により特願昭６１−１６５１１１号で提案された方
法がある。この方法は第５図に示したように、平行光源
１からの平行光ＲＳを滴下液滴２に１つの平面内で入射
させる９滴下液滴２の形状は真球で近似できるので、入
射光の一部は液滴表面で反射された反射光となると共に
、一部は液滴内面に透過し屈折したのち再度液滴表面か
ら射出される透過屈折光となって散乱する。この反射光
と透過屈折光を、平行光Ｒ８と同じ平面内で平行光の進
行方向に対して角度θ（散乱角）だけ回転した方向から
みると、第６図のように液滴２内に２つの輝点、すなわ
ち反射光による輝点Ａと透過屈折光による輝点Ｂをみる
ことができる。上記先願発明においては、実際の液滴２
内の輝点を観察する代わりに、散乱角θ方向に伝播され
る光をレンズ等の光学結像系３を介して一次元光センサ
４上に結像させ（第７図）、この像における２つの輝点
ａ、ｂを一次元光センサ４からの信号として得ることが
できる（第８図）、第８図の輝点ａのピークと輝点すの
ピークとの間の距離ｒ　１＋　ｒ　２および光学結像系
３の倍率によって実際の液滴２の径２Ｒ（第６図）を算
出することができる。この液滴径からさらに液滴の体積
を算出し、これに滴下数を掛けることにより滴下量を求
めることができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の先願発明の方法においては、滴下液滴の形状が真
珠であると仮定して、液滴径や体積の計算を行っている
。しかしながら、実際の液滴の落下時の形状は、表面張
力による振動によって変化するため、第９図に示すよう
に液滴が落下するにつれて液滴径も変化する。したがっ
て、滴下液滴を検出する位置（高さ）によっては液滴径
の測定に誤差を生じることがあった。

そこでこの発明は、滴下液滴を検出する位置（高さ）に
よって液滴径の測定に誤差を生じるのを防止し、正確に
滴下液滴径を測定でき、以て漏洩量を精度よく定量でき
る方法を提供することを目的としてなされたものである
。

［課題を解決するための手段］ すなわちこの発明による滴下液滴の定量方法は、滴下液
滴に対して平行光を入射し、所定の散乱角でこの液滴か
ら散乱された反射光と透過屈折光とからなる散乱光を光
学結像系により一次元光センサ上に結像させ、反射光と
透過屈折光とにより像中に形成される２つの輝点間の距
離と光学結像系の倍率からこの液滴の径を検出し、この
液滴径から滴下量を算出する上述の先願発明の滴下液滴
定量方法を改良したものであって、前記一次元光センサ
に代えて二次元光センサを用いるとともに、一つの液滴
が所定距離落下する間の各落下位置に対応した上記２つ
の輝点間距離から各落下距離に対応した液滴径を順次検
出し、この液滴径の平均値から滴下量を算出することを
特徴とするものである。

また、この発明においては、二次元光センサの代わりに
、個々の受光素子が水平方向に配列された一次元光セン
サを液滴落下方向に複数個配列してなる光センサを使用
することもでき、さらには、個々のセンサ受光部形状が
センサ素子列方向と直交する液滴落下方向に長い長方形
をした一次元光センサを使用することもできる。

［作用］ この発明のごとき光センサを用いることによって、振動
によって液滴径が変化しなから液滴が落下する間の所定
落下距離にわったって、液滴径の変化に伴う２つの輝点
間距離の変化を輝点の軌跡として順次検知することがで
きる。

このようにして検出された２つの輝点間距離から、各落
下距離に対する液滴径を求め、この液滴径の平均値をも
とにして液滴滴下量を算出することによって、従来の一
次元光センサによって１つの落下位置において検出され
た１つの液滴径（真球と仮定）をもとにして算出する液
滴滴下量よりも、測定精度が向上する。

［実施例コ 以下に実施例を示す図面を参照してこの発明を説明する
。

第１図は、二次元光センサを用いた実施例を示すもので
あり、滴下液滴１２の落下方向、平行光源１１、光学結
像系１４及び二次元光センサ１３の配置などは、基本的
に第５図の先願発明と同じである。但し、平行光源１１
は、先願発明におけるようなスリット状の光束断面形状
である必要はなく、むしろ断面形状は二次元光センサ１
３の視野をカバーするように矩形であるほうが望ましい
。

この発明で用いる二次元光センサとしては、−膜内には
、電荷蓄積型のＣＣＤエリアセンサとして知られている
素子を組み込んだＣＣＤテレビカメラを用いることがで
きる。

第１図において滴下液滴１２が視野を上から下へ通過す
ると、第２図に示したように二次元光センサの各受光素
子上に散乱光（反射光および透過屈折光）の強度に対応
した電荷が蓄積される。これを各列すなわち水平方向ご
とに読み出して、２つの輝点（第７図のａ、ｂ）に対応
したピーク位置を求める。

滴下液滴１つについて、各列（水平方向）で２つの輝点
ビーク位置が求まるので、これを列ごとに順次プロット
する（上下方向にずらしながらプロットする）と、ちょ
うど第２図に示したようなカーブの輝点ａの軌跡Ｌ　お
よび輝点すの軌跡Ｌｂが得られることになる。

得られたカーブに適当な回帰式をあてはめることによっ
て、輝点間の距離さらには液滴径の平均値を求めれば、
液滴の振動による影響を除外した値を得ることができる
。

また、回帰式をあてはめる代わりに、カーブで得られた
最大値と最小値から輝点間距離の平均値を求め、この平
均値から液滴径を得ることもできる。この方法は、輝点
の軌跡を上下方向に密に計測しである場合には、回帰式
をあてはめるよりも短時間で処理でき、精度的にも満足
できる値が得られる。

第２図かられかるように、液滴の振動に伴って変化する
液滴径の平均値を求めるには、液滴の振動の１周期分、
少なくとも山から谷の１／２周期分以上が計測できる位
置に、平行光源１１と二次元光センサ１３と光学結像系
１４とを配置すればよい。

この発明においては、上記の二次元光センサに代えて、
第３図に示したような、個々の受光素子が水平方向に配
列された一次元光センサを液滴落下方向に複数個配列し
てなる光センサ２４を使用することもできる。この場合
には、第２図に示した二次元光センサ１４使用の場合と
同様の計測データが得られるので、二次元光センサ使用
の場合と同様にして液滴径の平均値を求めればよい。

さらにこの発明においては、光センサとして、第４図に
示したような、個々のセンサ受光部形状がセンサ素子列
方向と直交する液滴落下方向に長い長方形をした一次元
光センサ３４を使用することもできる。この場合には、
輝点位置が変動しながら上から下へ移動するのを積分し
た形でピーク波形が得られることになる。このときの積
分範囲は、個々のセンサ素子列と直交する水平方向の長
さに対応している。従って、液滴の振動の１周期分又は
１７２周期分を測定するためには、光センサのセンサ受
光部の形状を長方形とする必要がある。

第４図に示した一次元光センサ３４の場合には、液滴の
振動によって輝点のピーク幅は広がっているので、各々
のピークの中央を求めることにより２つの輝点のピーク
位置として液滴径の計算を行うことができる。

［発明の効果］ 以上の説明かられかるようにこの発明においては、表面
張力により振動しながら滴下するために形状が必ずしも
真球でない液滴の径を、所定の落下距離にわたって順次
検出し、この液滴径の平均値から滴下量を算出するよう
にしたから、１つの検出位置で検出した液滴径から、液
滴を真珠とみなして算出する先願発明の方法に比較して
、精度良く滴下量を測定、定量することが可能になった
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を実施するための基本的な装置
構成を示す説明図；第２図は第１図における二次元光セ
ンサ上に結像させた輝点の軌跡を示す説明図；第３図は
この発明の別な実施例における光センサ上に結像させた
輝点の軌跡を示す説明図：第４図はこの発明の更に別な
実施例における光センサ上に結像させた輝点の軌跡を示
す説明図；第５図は従来の方法における基本的な装置構
成を示す説明図；第６図は実際の液滴と２つの輝点を示
す説明図：第７図は光学結像系により得られる液滴と２
つの輝点の像を示す説明図；第８図は第７図の像から一
次元光センサにより得られる信号のグラフ：第９図は落
下液滴の形状変化を示す説明図である。 １１−・・平行光源、１２・・・液滴、１３・・・光学
結像系、１４−・・二次元光センサ、２４．３４・・・
光センサ、Ｌａ、Ｌ５・・・輝点の軌跡

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、滴下液滴に対して平行光を入射し、所定の散乱角で
   この液滴から散乱された反射光と透過屈折光とからなる
   散乱光を光学結像系により一次元光センサ上に結像させ
   、反射光と透過屈折光とにより像中に形成される２つの
   輝点間の距離と光学結像系の倍率からこの液滴の径を検
   出し、この液滴径から滴下量を算出する滴下液滴の定量
   方法において、前記一次元光センサに代えて二次元光セ
   ンサを用いるとともに、一つの液滴が所定距離落下する
   間の各落下位置に対応した上記２つの輝点間距離から各
   落下距離に対応した液滴径を順次検出し、この液滴径の
   平均値から滴下量を算出することを特徴とする滴下液滴
   の光学的定量方法。 ２、前記二次元光センサの代わりに、個々の受光素子が
   水平方向に配列された一次元光センサを液滴落下方向に
   複数個配列してなる光センサを使用することを特徴とす
   る請求項１記載の定量方法。 ３、前記二次元光センサの代わりに、個々のセンサ受光
   部形状がセンサ素子列方向と直交する液滴落下方向に長
   い長方形をした一次元光センサを使用することを特徴と
   する請求項１記載の定量方法。