JPH04124460U - レーザドプラー流速計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザドプラー流速計において、流速計測に要
するスペースを節約し、且つ、良質な光信号の受光を可
能とする。 【構成】レーザ投光部１１、プリズム１２、平行光レン
ズ１３、収束レンズ１４により投光光学系１０Ａを構成
し、プリズム１２により分光された２本のレーザ光１，
２を収束レンズ１４により収束して交差させ、測定点１
５に光の干渉縞を発生させる。そして、測定点１５より
後方に向かうように、集光レンズ１６、ピンホール１
７、受光部１８からなる受光光学系１０Ｂをある角度で
配置する。流体中の粒子が測定点１５に流れる時に干渉
縞によって発するドプラー信号は、収束レンズ１４を通
ることなく受光光学系１０Ｂで計測される。従って、後
方散乱型を使用する場合においても、受光光学系１０Ｂ
で計測するドプラー信号を高品質の状態に保つことがで
きる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、受光信号の質の向上を図ったレーザドプラー流速計に関する。

【０００２】

【従来の技術】

レーザ流速計は、図３に示すように流体中における流速の計測位置に２本のレ ーザ光１，２を交差させて光の干渉縞３を作り、流体中の粒子がその交差部を流 れる時に光の干渉縞３によって発する散乱光の強度変化（ドプラー信号という） の周波数より流速を求める装置である。 従来のレーザドプラー流速計の例を図４及び図５に示す。

【０００３】 図４に示すようにレーザ投光部１１から投射されたレーザ光は、プリズム１２ で２本のレーザ光１，２に分光された後、平行光レンズ１３により平行光となり 、更に収束レンズ１４で収束されて交差し、光の干渉縞を生じる。この干渉縞を 生じる位置が測定点１５となり、上記干渉縞によって発するドプラー信号がレー ザ投光部１１の光軸上に配置された集光レンズ１６により集光され、ピンホール １７を介して受光部１８に入射する。上記ピンホール１７は、集光レンズ１６の 焦点部位に配置される。

【０００４】 上記図４に示すレーザドプラー流速計は、受光部１８をレーザ投光部１１の光 軸上に配置、つまり、投光光学系の反対側に配置したもので前方散乱型と呼ばれ 、実験室内のように受光部の配置に自由度の大きい場合に可能であり、受光信号 の質は最も良い。

【０００５】 図５に示すレーザドプラー流速計は、図４における受光部１８を収束レンズ１ ４の投光部側に配置したもので後方散乱型と呼ばれ、実機計測のように受光部の 配置に制限のある場合に便利である。この場合、ドプラー信号は投光用収束レン ズ１４を通して受光部１８に達する。粒子からの散乱光強度が前方散乱型に対し て後方散乱型では１０² 程度低く、また、収束レンズ１４表面における反射の影 響により、受光するドプラー信号の質は前方散乱型に比して著しく劣る。このた め場合によっては、散乱光が微弱な場合に前述の反射光などの影響で計測ができ なくなることがある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記のように図４に示す前方散乱型のレーザドプラー流速計は、受光信号の質 は優れているが、広いスペースがないと実施できないという問題がある。

【０００７】 また、図５に示す後方散乱型レーザドプラー流速計は、狭いスペースでも実施 することができるが、前方散乱型に比較して受光信号の質が著しく劣るという問 題がある。

【０００８】 本考案は上記実情に鑑みてなされたもので、狭いスペースでも実施でき、しか も、高品質の受信信号が得られるレーザドプラー流速計を提供することを目的と する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案に係るレーザドプラー流速計は、レーザ投光部から投光されるレーザ光 をプリズムにより２本のレーザ光に分光し、収束レンズにより収束して交差させ 、測定点に光の干渉縞を発生させる投光光学系と、上記測定点よりレーザ投光部 側においてレーザ投光部の投光軸から外れた位置となるように配置され、上記測 定点における干渉縞により発生するドプラー信号を計測する受光部とを具備した ことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】

レーザ投光部から投射されたレーザ光は、プリズムで２本のレーザ光に分光さ れた後、平行光レンズにより平行光となり、更に収束レンズで収束されて交差し 、測定点に光の干渉縞を生じる。そして、流体中の粒子が測定点に流れる時に干 渉縞によってドプラー信号が発生する。このドプラー信号は、レーザ投光部の投 光軸から外れた位置となるように配置された受光部で計測される。従って、ドプ ラー信号は、後方散乱型を使用する場合においても収束レンズを通ることなく受 光部に達することができ、収束レンズ表面における反射の影響を受けず、高品質 の状態に保持される。

【００１１】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。 （第１実施例）

【００１２】 図１は本考案の第１実施例を示す構成図である。本考案に係るレーザドプラー 流速計は、図１に示すように投光光学系１０Ａと受光光学系１０Ｂにより構成さ れる。上記投光光学系１０Ａは、レーザ光を投射するレーザ投光部１１、上記レ ーザ光を２本のレーザ光１，２に分光するプリズム１２、上記レーザ光１，２を 平行光とする平行光レンズ１３、上記平行光を収束する収束レンズ１４からなり 、上記２本のレーザ光１，２が収束レンズ１４により収束されて交差し、光の干 渉縞を生じる。この干渉縞を生じる位置が測定点１５となる。

【００１３】 そして、流体中の粒子が測定点１５に流れる時に干渉縞によって発するドプラ ー信号（交差部における反射光の強度変化）を受光光学系１０Ｂで計測し、その 周波数より流体の流速を求める。この受光光学系１０Ｂは、測定点１５における ドプラー信号を集光する集光レンズ１６、この集光レンズ１６の焦点部位に配置 されるピンホール１７、このピンホール１７を介して取り出されるドプラー信号 を受光する受光部１８からなり、レーザ投光部１１の投光軸から外れた位置に、 つまり、測定点１５よりレーザ投光部１１側にある角度を持って配置される。

【００１４】 上記のように受光光学系１０Ｂを測定点１５より後方で、レーザ投光部１１の 投光軸から外れるように配置することにより、測定点１５からのドプラー信号は 、収束レンズ１４を通ることなく受光部１８に達する。従って、ドプラー信号は 、収束レンズ１４表面における反射の影響を受けず、前方散乱型と同様に高品質 の状態に保持される。 （第２実施例） 次に本考案の第２実施例について説明する。

【００１５】 この第２実施例は、図２に示すように投光光学系１０Ａにおける収束レンズ１ ４の前に第１の反射ミラー２１を配置し、測定点１５からのドプラー信号の光路 を９０°変更すると共に、上記反射ミラー２１に対応させて第２の反射ミラー２ ２を配置し、第１の反射ミラー２１からのドプラー信号をレーザ投光部１１側に ９０°屈折する。そして、上記第２の反射ミラー２２により反射したドプラー信 号をピンホール１７を介して受光部１８により受光する。

【００１６】 上記のように測定点１５から収束レンズ１４方向に向かうドプラー信号を反射 ミラー２１，２２により反射してレーザ投光部１１の投光軸から外すことにより 、測定点１５からのドプラー信号を収束レンズ１４を通さずに受光部１８に導く ことができ、収束レンズ１４表面における反射の影響を受けず、上記第１実施例 と同様にドプラー信号を高品質の状態に保持することができる。

【００１７】

【考案の効果】

以上詳記したように本考案によれば、ドプラー信号を計測する受光部を測定点 より後方（レーザ投光部側）においてレーザ投光部の光軸から外れるようにした ので、ドプラー信号を収束レンズを通さずに受光部に導くことができ、後方散乱 型でも良質の受光信号が得られると共に、受光光学系部を投光光学系の近傍に設 置することができ、流速計測に要するスペースを節約することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例に係るレーザドプラー流速
計の構成図。

【図２】本考案の第２実施例に係るレーザドプラー流速
計の構成図。

【図３】２本の交差するレーザ光により発生する干渉縞
の説明図。

【図４】従来の前方散乱型レーザドプラー流速計の構成
図。

【図５】従来の後方散乱型レーザドプラー流速計の構成
図。

【符号の説明】

１，２…レーザ光、３…干渉縞、１０…投光光学系、１
０Ｂ…受光光学系、１１…レーザ投光部、１２…プリズ
ム、１３…平行光レンズ、１４…収束レンズ、１５…測
定点、１６…集光レンズ、１７…ピンホール、１８…受
光部、２１，２２…反射ミラー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ投光部から投光されるレーザ光を
   プリズムにより２本のレーザ光に分光し、収束レンズに
   より収束して交差させ、測定点に光の干渉縞を発生させ
   る投光光学系と、上記測定点よりレーザ投光部側におい
   てレーザ投光部の投光軸から外れた位置となるように配
   置され、上記測定点における干渉縞により発生するドプ
   ラー信号を計測する受光部とを具備したことを特徴とす
   るレーザドプラー流速計。