JPH0260976B2 - - Google Patents
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- JPH0260976B2 JPH0260976B2 JP56196133A JP19613381A JPH0260976B2 JP H0260976 B2 JPH0260976 B2 JP H0260976B2 JP 56196133 A JP56196133 A JP 56196133A JP 19613381 A JP19613381 A JP 19613381A JP H0260976 B2 JPH0260976 B2 JP H0260976B2
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- particles
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明の粒子群の平均粒径及び体積濃度測定方
法に関する。
法に関する。
例えば、エンジンの燃料噴射装置の噴射ノズル
から燃料を噴霧粒として燃焼室内に噴射する場
合、燃焼を完全燃焼させるためには噴霧粒の粒
径、粒子濃度、速度がどの程度の大きさか、噴霧
粒の分布が最適であるかなど、燃料噴霧粒の粒子
径、濃度および速度の大きさ、その分布や変化を
知ることが必要になる。また化学反応塔内での化
学反応を有為に保つためには反応物質の気液、固
液、固気などの二相流の構造や特性及び混合形成
過程などを詳細に知る必要が生ずる。そしてここ
で測定対象となる粒子群は比較的濃度の高いもの
が多い。
から燃料を噴霧粒として燃焼室内に噴射する場
合、燃焼を完全燃焼させるためには噴霧粒の粒
径、粒子濃度、速度がどの程度の大きさか、噴霧
粒の分布が最適であるかなど、燃料噴霧粒の粒子
径、濃度および速度の大きさ、その分布や変化を
知ることが必要になる。また化学反応塔内での化
学反応を有為に保つためには反応物質の気液、固
液、固気などの二相流の構造や特性及び混合形成
過程などを詳細に知る必要が生ずる。そしてここ
で測定対象となる粒子群は比較的濃度の高いもの
が多い。
比較的高濃度の噴霧粒の粒径、粒子濃度や挙動
などを従来は高速度撮影法やホログラフイ法など
で測定してきたが、通常の高速度写真では粒子径
も粒子濃度も定量測定ができないという欠点があ
つた。またホログラフイ法は噴霧粒の１個ずつの
粒子像からそれらの粒径、粒子濃度を求めようと
するもので、噴霧濃度が高くなると１個ずつの粒
子の映像が再生されなくなるから、この方法は比
較的濃度の薄い噴霧の測定にしか適用できないと
いう欠点を有している。
などを従来は高速度撮影法やホログラフイ法など
で測定してきたが、通常の高速度写真では粒子径
も粒子濃度も定量測定ができないという欠点があ
つた。またホログラフイ法は噴霧粒の１個ずつの
粒子像からそれらの粒径、粒子濃度を求めようと
するもので、噴霧濃度が高くなると１個ずつの粒
子の映像が再生されなくなるから、この方法は比
較的濃度の薄い噴霧の測定にしか適用できないと
いう欠点を有している。
その他の粒子径、粒子濃度の測定法としては光
散乱粒子カウント法や光減衰法などがあるが、前
者は噴霧粒子濃度が比較的薄い噴霧の一点通過時
間粒度分布測定法であり、比較的濃度の濃い噴霧
は測定できず、粒子群の空間分布測定には不向き
である。これに対して後者は前者の方法に比べ比
較的高濃度の噴霧の測定に適用されるが、粒子径
と粒子数及び噴霧厚さの情報の分離ができず、平
均粒径か粒数を仮定しないと粒子濃度や粒子径の
算出が出来ないという欠点がある。更に前方微小
角散乱法（フラウンホーフア回折法）や前方二定
角画像法などの測定法があるが、これらは粒子径
分布の形又は粒子径を仮定し、粒子径と粒子数を
分離する方法がとられるため、粒子径、粒子数の
測定が不正確になるという欠点がある。またこれ
の最大の欠点は粒子濃度が高くなると多重散乱の
影響により、散乱角が粒子濃度により異なり、同
一粒径の粒子でも粒子濃度の高さによつて測定値
が異なるということが起こる。従つてこの方法で
は比較的濃度の濃い粒子群の測定は不可能であ
る。
散乱粒子カウント法や光減衰法などがあるが、前
者は噴霧粒子濃度が比較的薄い噴霧の一点通過時
間粒度分布測定法であり、比較的濃度の濃い噴霧
は測定できず、粒子群の空間分布測定には不向き
である。これに対して後者は前者の方法に比べ比
較的高濃度の噴霧の測定に適用されるが、粒子径
と粒子数及び噴霧厚さの情報の分離ができず、平
均粒径か粒数を仮定しないと粒子濃度や粒子径の
算出が出来ないという欠点がある。更に前方微小
角散乱法（フラウンホーフア回折法）や前方二定
角画像法などの測定法があるが、これらは粒子径
分布の形又は粒子径を仮定し、粒子径と粒子数を
分離する方法がとられるため、粒子径、粒子数の
測定が不正確になるという欠点がある。またこれ
の最大の欠点は粒子濃度が高くなると多重散乱の
影響により、散乱角が粒子濃度により異なり、同
一粒径の粒子でも粒子濃度の高さによつて測定値
が異なるということが起こる。従つてこの方法で
は比較的濃度の濃い粒子群の測定は不可能であ
る。
本発明の目的は従来の測定法では不可能であつ
た比較的高濃度の高速非定常噴霧等やその他の気
液、固液、固気二相流などに関する粒子群の粒子
濃度、粒子径及び速度の瞬時、瞬時の空間分布を
非接触で定量的に測定し、それらを表示するため
の粒子群の測定解析表示法を提供することであ
る。
た比較的高濃度の高速非定常噴霧等やその他の気
液、固液、固気二相流などに関する粒子群の粒子
濃度、粒子径及び速度の瞬時、瞬時の空間分布を
非接触で定量的に測定し、それらを表示するため
の粒子群の測定解析表示法を提供することであ
る。
本発明の特徴は、粒子群に光を照射し、粒子群
を透過する光と、粒子群により少なくとも一部が
上記透過光と異なる方向へ散乱される光とをつく
り、上記透過光と散乱光を弁別して受光し、上記
透過光と散乱光の有する情報に基づいて所望の演
算を行ない、その結果を表示することにある。
を透過する光と、粒子群により少なくとも一部が
上記透過光と異なる方向へ散乱される光とをつく
り、上記透過光と散乱光を弁別して受光し、上記
透過光と散乱光の有する情報に基づいて所望の演
算を行ない、その結果を表示することにある。
以下、本発明による比較的高濃度の粒子群の粒
子濃度、粒子径及び速度の瞬時の空間分布の測定
方法を図面を参照して詳細に説明する。
子濃度、粒子径及び速度の瞬時の空間分布の測定
方法を図面を参照して詳細に説明する。
第１図において噴霧粒子群に平行な入射光IOが
照射されたとき、前方透過光ITと後方散乱光IBに
は噴霧粒群の粒子径と粒子数、噴霧厚さ（ｌ）の
情報がそれぞれ含まれている。すなわち、粒子群
の中に入つた光はつぎつぎと粒子によつて散乱さ
れるため、その前方透過光強度ITは噴霧粒子群の
単位体積中に含まれる粒子の粒径ｒの２乗とその
粒数ｎ（ｒ）の積の総和と噴霧厚さｌの積に比例
し指数凾数的に減衰する。また後方への散乱光は
噴霧粒子群に入り減衰し粒子の体積濃度に比例し
た大きさで反射され更に減衰しながら後方に出て
くる。従つて後方散乱光強度IBは簡単に言えば単
位体積中に含まれる粒子群の粒径ｒの２乗と粒数
ｎ（ｒ）の積の総和と噴霧厚さｌとの積の２乗に
比例して指数凾数的に減衰する項と体積濃度に比
例した大きさの散乱光強度を有する項との積とし
て表わされる。このことは噴霧濃度が比較的濃い
場合にも成り立つ理論である。
照射されたとき、前方透過光ITと後方散乱光IBに
は噴霧粒群の粒子径と粒子数、噴霧厚さ（ｌ）の
情報がそれぞれ含まれている。すなわち、粒子群
の中に入つた光はつぎつぎと粒子によつて散乱さ
れるため、その前方透過光強度ITは噴霧粒子群の
単位体積中に含まれる粒子の粒径ｒの２乗とその
粒数ｎ（ｒ）の積の総和と噴霧厚さｌの積に比例
し指数凾数的に減衰する。また後方への散乱光は
噴霧粒子群に入り減衰し粒子の体積濃度に比例し
た大きさで反射され更に減衰しながら後方に出て
くる。従つて後方散乱光強度IBは簡単に言えば単
位体積中に含まれる粒子群の粒径ｒの２乗と粒数
ｎ（ｒ）の積の総和と噴霧厚さｌとの積の２乗に
比例して指数凾数的に減衰する項と体積濃度に比
例した大きさの散乱光強度を有する項との積とし
て表わされる。このことは噴霧濃度が比較的濃い
場合にも成り立つ理論である。
そこで噴霧粒子群の前方透過と後方散乱の２つ
の光散乱画像から噴霧厚さの情報を消去し、噴霧
粒径と粒子数の合成結果である噴霧の体積濃度を
前方透過と後方散乱の２つの画像濃度の合成によ
つて求めることができる。更に平均粒子径は体積
濃度が求まつているからホログラフイ的に画像か
ら求めた噴霧の厚さと２つの画像濃度の差によつ
て求めることができる。従つて前述した従来の測
定法などでは測定が不可能であつた比較的高濃度
の噴霧の体積濃度、平均粒径の測定が可能とな
る。
の光散乱画像から噴霧厚さの情報を消去し、噴霧
粒径と粒子数の合成結果である噴霧の体積濃度を
前方透過と後方散乱の２つの画像濃度の合成によ
つて求めることができる。更に平均粒子径は体積
濃度が求まつているからホログラフイ的に画像か
ら求めた噴霧の厚さと２つの画像濃度の差によつ
て求めることができる。従つて前述した従来の測
定法などでは測定が不可能であつた比較的高濃度
の噴霧の体積濃度、平均粒径の測定が可能とな
る。
またこの測定法では瞬時瞬時の噴霧の光散乱強
度の空間分布を撮影することから、噴霧粒子群の
体積濃度並びに平均粒径の瞬時的な空間分布が測
定でき短時間の体積濃度の画像的変化から噴霧粒
群の速度の空間分布が定量的に求められる。
度の空間分布を撮影することから、噴霧粒子群の
体積濃度並びに平均粒径の瞬時的な空間分布が測
定でき短時間の体積濃度の画像的変化から噴霧粒
群の速度の空間分布が定量的に求められる。
次に、本発明による測定解析表示方法を実施す
るための装置の一実施例を第２図に基づき説明す
る。
るための装置の一実施例を第２図に基づき説明す
る。
レーザ１から出たコヒーレント光はレンズ２で
拡げられハーフミラー３を通してレンズ４で平行
光とされる。ノズル１３から被測定用噴霧が平行
光束中に噴射される。噴霧は光学系を汚さないた
めに吸引器１４で軽く吸引されている。被測定噴
霧の軸上には噴霧などで汚されない位置に光透過
および散乱強さを定量するための標準片であるグ
レースケール１５が設置されている。
拡げられハーフミラー３を通してレンズ４で平行
光とされる。ノズル１３から被測定用噴霧が平行
光束中に噴射される。噴霧は光学系を汚さないた
めに吸引器１４で軽く吸引されている。被測定噴
霧の軸上には噴霧などで汚されない位置に光透過
および散乱強さを定量するための標準片であるグ
レースケール１５が設置されている。
被測定噴霧を透過した減衰光はレンズ５で収束
され、ミラー又はハーフミラー６で反射され、レ
ンズ７に入り、更にホログラム乾板またはホログ
ラム受光器８で受光され、第３図Ａに示される噴
霧の前方透過光による光減衰像を得る。ホログラ
ム受光器８は単に入射光強度に応じた光学像が記
録できるものであればよい。尚ホログラム受光器
８は被測定噴霧と光学的に等位置にある。
され、ミラー又はハーフミラー６で反射され、レ
ンズ７に入り、更にホログラム乾板またはホログ
ラム受光器８で受光され、第３図Ａに示される噴
霧の前方透過光による光減衰像を得る。ホログラ
ム受光器８は単に入射光強度に応じた光学像が記
録できるものであればよい。尚ホログラム受光器
８は被測定噴霧と光学的に等位置にある。
一方噴霧の後方散乱光はレンズ４、ハーフミラ
ー３、レンズ１１を経てホログラム乾板または光
受像器１２で受光され、第３図Ｂに示される後方
散乱光像をつくる。
ー３、レンズ１１を経てホログラム乾板または光
受像器１２で受光され、第３図Ｂに示される後方
散乱光像をつくる。
ホログラム受光器８と１２で得られた第３図Ａ
およびＢに示される前方透過像と後方散乱像の現
像再生像かまたは光受像器での再生像の光濃度分
布は２台のコンピユータ用ビデオカメラ１６，１
７で受光され同時にインターフエイス１８を介し
て演算装置、例えばコンピユータ１９に取込まれ
る。尚ホログラム受光器８，１２の画像濃度はビ
デオカメラ１６を１台だけ用いて順次に取込んで
もよい。またホログラム受光器１２と８の乾板を
はずして固定したビデオカメラで撮影してもよ
い。
およびＢに示される前方透過像と後方散乱像の現
像再生像かまたは光受像器での再生像の光濃度分
布は２台のコンピユータ用ビデオカメラ１６，１
７で受光され同時にインターフエイス１８を介し
て演算装置、例えばコンピユータ１９に取込まれ
る。尚ホログラム受光器８，１２の画像濃度はビ
デオカメラ１６を１台だけ用いて順次に取込んで
もよい。またホログラム受光器１２と８の乾板を
はずして固定したビデオカメラで撮影してもよ
い。
コンピユータ１９に取込まれた前方と後方の画
像濃度は各画素についてその濃度がデイジタル的
に記録され、２つの画像濃度に基づき噴霧の体積
濃度が演算処理される。その結果、デイスプレイ
２０に噴霧の空間的な濃度分布が第４図に示され
るように定量的にマツプ化され、濃度が12段階程
度に色表示される。
像濃度は各画素についてその濃度がデイジタル的
に記録され、２つの画像濃度に基づき噴霧の体積
濃度が演算処理される。その結果、デイスプレイ
２０に噴霧の空間的な濃度分布が第４図に示され
るように定量的にマツプ化され、濃度が12段階程
度に色表示される。
噴霧粒径は第５図に示されるようにコンピユー
タ１９における同様な操作によりその分布がデイ
スプレイ２０に色表示される。
タ１９における同様な操作によりその分布がデイ
スプレイ２０に色表示される。
速度の空間分布についても同様な操作により測
定可能である。
定可能である。
以上のように本発明によれば、従来の測定法で
は不可能であつた比較的高濃度の噴霧粒群につい
ても、その粒子濃度、粒子径及び速度の瞬時の空
間分布が測定でき、これを定量的にマツプとして
表示することができる。従つて例えば内燃機関等
の非定常燃料噴霧の特性、分布状態や挙動が解明
でき、高効率低公害燃焼の研究に役立ち、ノズル
の性能・特性検査などで産業活動に役立つなど、
微粒子に関連する研究や産業活動に多大の貢献が
できる。
は不可能であつた比較的高濃度の噴霧粒群につい
ても、その粒子濃度、粒子径及び速度の瞬時の空
間分布が測定でき、これを定量的にマツプとして
表示することができる。従つて例えば内燃機関等
の非定常燃料噴霧の特性、分布状態や挙動が解明
でき、高効率低公害燃焼の研究に役立ち、ノズル
の性能・特性検査などで産業活動に役立つなど、
微粒子に関連する研究や産業活動に多大の貢献が
できる。
第１図は噴霧に照射された光の前方透過光と後
方散乱光との関係を示す説明図、第２図は本発明
による測定解析表示方法を実施するための装置の
一実施例を示すブロツク図、第３図Ａ，Ｂは第２
図に示される装置において得られる噴霧の前方透
過光および後方散乱光による画像をそれぞれ示す
データ線図、第４図は第３図Ａ，Ｂに基づいて得
られた噴霧の体積濃度分布を示すデータ線図、第
５図は第３図Ａ，Ｂに示される画像に基づき得ら
れる粒子径分布を示すデータ線図を示す。 １……データ、３，６……ハーフミラー、８，
１２……ホログラム受光器、１６，１７……ビデ
オカメラ、１８……インターフエイス、１９……
コンピユータ、２０……デイスプレイ。
方散乱光との関係を示す説明図、第２図は本発明
による測定解析表示方法を実施するための装置の
一実施例を示すブロツク図、第３図Ａ，Ｂは第２
図に示される装置において得られる噴霧の前方透
過光および後方散乱光による画像をそれぞれ示す
データ線図、第４図は第３図Ａ，Ｂに基づいて得
られた噴霧の体積濃度分布を示すデータ線図、第
５図は第３図Ａ，Ｂに示される画像に基づき得ら
れる粒子径分布を示すデータ線図を示す。 １……データ、３，６……ハーフミラー、８，
１２……ホログラム受光器、１６，１７……ビデ
オカメラ、１８……インターフエイス、１９……
コンピユータ、２０……デイスプレイ。
Claims (1)
- １ 粒子群にレーザ光を照射する段階、透過光及
び透過光と異なる方向への散乱光をそれぞれ弁別
して受光する段階、透過光及び透過光と異なる方
向への散乱光を受光して得られた情報に基づき、
粒子群の平均粒径及び体積濃度を求める段階とを
含む粒子群の平均粒径及び体積濃度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56196133A JPS5896238A (ja) | 1981-12-04 | 1981-12-04 | 粒子群の平均粒径及び体積濃度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56196133A JPS5896238A (ja) | 1981-12-04 | 1981-12-04 | 粒子群の平均粒径及び体積濃度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5896238A JPS5896238A (ja) | 1983-06-08 |
| JPH0260976B2 true JPH0260976B2 (ja) | 1990-12-18 |
Family
ID=16352784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56196133A Granted JPS5896238A (ja) | 1981-12-04 | 1981-12-04 | 粒子群の平均粒径及び体積濃度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5896238A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08138343A (ja) * | 1994-11-11 | 1996-05-31 | Kao Corp | テープカセット |
| JPH11352067A (ja) * | 1998-05-19 | 1999-12-24 | Agrovision Ab | 成分濃度判定装置および成分均一性判定装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60231133A (ja) * | 1984-05-01 | 1985-11-16 | Hoya Corp | 浮遊粒子計測方法 |
| CN110160760B (zh) * | 2019-05-05 | 2024-03-01 | 贵州中烟工业有限责任公司 | 一种喷嘴雾化效果检测方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50120394A (ja) * | 1974-03-06 | 1975-09-20 | ||
| JPS5122453A (en) * | 1974-08-19 | 1976-02-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ryudobiryushigunno horoguramusakuseiho |
| JPS551600A (en) * | 1978-06-15 | 1980-01-08 | Svenska Traeforskningsinst | Method and device for measuring distribution of size of grains in flowing medium |
-
1981
- 1981-12-04 JP JP56196133A patent/JPS5896238A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50120394A (ja) * | 1974-03-06 | 1975-09-20 | ||
| JPS5122453A (en) * | 1974-08-19 | 1976-02-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ryudobiryushigunno horoguramusakuseiho |
| JPS551600A (en) * | 1978-06-15 | 1980-01-08 | Svenska Traeforskningsinst | Method and device for measuring distribution of size of grains in flowing medium |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08138343A (ja) * | 1994-11-11 | 1996-05-31 | Kao Corp | テープカセット |
| JPH11352067A (ja) * | 1998-05-19 | 1999-12-24 | Agrovision Ab | 成分濃度判定装置および成分均一性判定装置 |
| JP4647046B2 (ja) * | 1998-05-19 | 2011-03-09 | マルバーン インストゥルメンツ リミテッド | 成分濃度判定装置、成分濃度判定方法および医薬製剤の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5896238A (ja) | 1983-06-08 |
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