JPH04148845A - 流れ場の流動粒子観測装置 - 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］ 本発明は流れ場の所定平面内における流動粒子の微少時
間中の位置変化を、スペックル写真として捕える、流れ
場の流動粒子観測装置の改良に関するものである。

［従来の技術］ 微少な時間間隔て流動粒子の散乱光を多重露光させたス
ペックル写真か得られれば、スペックル写真からヤング
線法により所定平面上の所定時間内の流動粒子の移動方
向と移動量が求まるので、例えば空調用ダクト内部にお
ける平面的な気流の状態（流れ場の流速分布）を解明で
きる。

ヤング線法とは微少な間隔を存する２つの通孔を透過し
た単波長の光をスクリーンに投影すると、スクリーンに
数条の干渉縞が現れるという原理に基づき、干渉縞の・
１１ｚび方向と相互間隔から流動粒子の流れの方向と速
さが求まる。

本出願人の出願に係る特願平２−１８５１２７号に開示
される流れ場の流動粒子観測装置によれば、２つのレー
ザ光の交差角をθ、回転鏡の反射面の数をｎ１回転鏡の
回転数をＮ（ｒｐｍ）とすると、２つのレーザ光が同じ
流動粒子を照射する時の時間間隔（時間差）ｔは、 ｔ−６０θ／２πＮｎ　　（ｓ　ｅ　ｃ）て表され、単
一のレーザ光を用いる装置よりも時間間隔がθ／′２π
に短縮される。したがって、反射面が１つだｊ」の単面
回転鏡でも、微少な時間間隔での流動粒子の位置変化を
捕えたスペックル写真が得られるから、高価な多面回転
鏡を必要とぜず、従来よりも高速の流動粒子の流れの状
態を解明できる。

しかし、上述の流動粒子観測装置は、ハーフミラ−を透
過して回転鏡へ真直ぐに進むレーザ光と、ハーフミラ−
と反射鏡で反射して回転鏡へ進むレーザ光との交差角θ
の調節が厄介で、観測の準備に時間がかかるという問題
があった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は」二連の問題に鑑み、流れ場の流動粒子
の流れ速度に対応して、２つのレーザ光の交Ｚ′角を容
易に調節し得る、流れ場の流動粒子観測装置を提供する
ことにある。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成はレーザ光発
振器と箱の低壁に支持した回転鏡との間にハーフミラ−
を配設し、ハーフミラ−で屈折するレーザ光の光軸方向
に移動調節可能の摺動台を箱の底壁に支持し、摺動台に
回転鏡の回転軸と平行な支軸により、反射鏡を回動調節
可能に支持し、ハーフミラ−を透過したレーザ光とハー
フミラ−と反射鏡で反射したレーザ光とを回転鏡のほぼ
同じ点て流れ場へ反射させる光の出［−１を箱の壁部に
備えてなるものである。

１作用１ 本発明によれば、反射鏡を支持する摺動台をハーフミラ
−での屈折光の光軸にほぼ沿って移動し、次いで反射鏡
を支軸と一緒に回動して、反射鏡の傾きを調節すれば、
反射鏡で反射したレーザ光と、ハーフミラ−を透過した
レーザ光とが、回転鏡のほぼ同一点で交わり、流れ場へ
照射される２つの光の交差角を、流れ場の流れ速度に対
応した適止な値に調節できる。

［発明の実施例］ 第１図に示すように、本発明による流れ場の流動粒子観
測装置は、箱４の端壁に継手３を介して公知の例えばア
ルゴンレーザ光などのレーザ光発振器２が接続される。

レーザ光発振器２からのレーザ光は、箱４の底壁４ｄに
上下方向の軸１０ａにより支持した多角回転鏡１０の反
射面１２に当り、箱４の側壁４Ｃの出「１１３を経て所
要の流れ場へ照射される。レーザ光発振器２からのレー
ザ光ａに対し所定の交差角θをなずレーザ光すを得るた
めに、レーザ光発振器２と回転鏡１０の間に、ハーフミ
ラ−９が配設される。ハーフミラ−９は箱４の底壁４ｄ
に垂直に固定される。回転鏡１−０の反射面１２のレー
ザ光ａと同じ照射点へ、／’％　−フミラー９からのレ
ーザ光すを照射するために、反射鏡８がレーザ光すの光
軸に沿って摺動ｔｊＩ能の摺動台５ａに、支軸７により
回動可能に支持される。摺動台５ａは後述する案内壁に
支持され、かつ螺杆５に結合される。螺杆５は箱４の側
壁４ｂの調節ナツト１４に螺合される。

第２，３図に示すように、箱４の天壁４ａの内面に断面
溝形の案内壁１６か結合され、案内壁１６に沿ってブロ
ック状の摺動台５ａが摺動可能に支持される。摺動台５
ａに上下方向の支軸７が回動可能に支持され、支軸７の
下端は案内壁１６の底部に設けた長穴１．６　ａを貫通
し、下端に反射鏡８を支持される。支軸７の上端は箱４
の天壁４ａの長穴１８を貫通し、上端にレバー６を結合
される。

螺杆５は側壁４１）を貫通して外方へ突出され、調節ナ
ツト１４を螺合される。調節ナツト１４は袋状の押え１
５により、側壁４ｂに軸方向移動不能かつ回動可能に支
持される。好ましくは、押え１５の端面に目盛板１５ａ
を設置Ｉる一方、調節ナツト１４に回転１１ｔを表ず１
［１盛を設ける。

次に、本発明による流れ場の流動粒子観測装置の作動に
ついて説明する。レーザ光発振器２から発射されたレー
ザ光は光分割器としての）＼−フミラー９を透過した半
量のレーザ光ａが直接反射面１−２へ発射され、残る半
量のレーザ光すは／”ｔ−フミラー９で屈折して反射鏡
８に当り、反射面１２の同一点へ発射される。したがっ
て、回転鏡１０の反射面１２の同一点へ、交差角θを有
する２つのレーザ光ａ、　　ｂか発射される。交差角θ
は反射鏡８の位置と向きにより調整される。

反射面１２で反射する照射光ａｌ、＋〕ｌは、回転読１
０の回転に伴って線ａ２．ｂ２で表す向きへ連続的に変
化し、この間に各照射光が流れ場の流動粒子に当ると、
照射光ａｌ、ａ２による散乱光と照射光ｂｌ、ｂ２によ
る散乱光とが撮影機の感光面に一４重に露光される。

前述したヤング線法により２つの照射光ａｌ。

ａ２．ｂｌ、ｂ２の走査時間内における流動粒子の移動
変化から、流動粒子の速さと方向が求まる。

２つのレーザ光ａ、　　ｂの交差角θは、流れ場の流動
粒子の速さに対応して調節する。

例えば、交差角θを大きくする場合は、調節ナツト１４
を回転して螺杆５を左方へ螺動し、摺動台５ａと一緒に
反射鏡８を左方へ平行移動させる。

この操作だけでは、レーザ光すは反射面１２のレーザ光
ａと同じ点に当らなくなる。そこで、第１図において、
レバー６により支軸７と一緒に反射鏡８を反時計方向へ
回転する。レーザ光ａとレーザ光すとが反射面１２の同
じ点に当るか否かは、箱４の天壁４ａに設けた窓１７か
ら目視により確められる。しかし、予め実験的に交差角
θに対応する目盛を求め、目盛板１５ａに指示しておけ
ば、交差角Ｏの調整は簡単になる。

図示の実施例では、回転鏡１０が正多角形の反射面１２
を備えているが、弔−の反射面でもよい。

［発明の効果］ 本発明は−１−述のように、レーザ光発振器と箱の低壁
に支持した回転鏡との間にハーフミラ−を配設し、ハー
フミラ−で屈折するレーザ光の光軸方向に移動調節１Ｊ
能の摺動台を箱の底壁に支持し、摺動台に回転鏡の回転
軸と平行な支軸により、反射鏡を回動調節可能に支持し
、ハーフミラ−を透過したレーザ光とハーフミラ−と反
射鏡で反射したレーザ光とを回転鏡のほぼ同じ点で流れ
場へ反射させる光の出Ｌ１を箱の壁部に備えたものであ
り、２つのレーザ光の交差角の調節が容易であるから、
ハーフミラ−と反射鏡の大きさ（面積）を小さくてきる
。ハーフミラ−と反射鏡はレーザ光の光軸の太さの数倍
の直径で十分であり、装置の小形化がＦｉＪ能となり、
携帯が容易になる。

回転鏡、ハーフミラ−１反射鏡は箱の内部に配設され、
笛を倒しても何ら問題はなく、流れ場に対し箱を傾ける
ことにより、照射光の向きを−１−下・左右何れの方向
にも変えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る流れ場の流動粒子観測装置の概略
構成を示す平面図、第２図は同正面断面図、第３図は同
平面断面図である。 ２：　Ｉ／−ザ光発振器　４：箱　５ａ：摺動台　７：
支軸　８：反射鏡　９：ハーフミラ−１０：回転鏡　１
．　Ｏａ　　軸　１３：出ｒｌ１６：案内壁特許出願人
　　株式会社ゼクセル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ光発振器と箱の低壁に支持した回転鏡との間にハ
   ーフミラーを配設し、ハーフミラーで屈折するレーザ光
   の光軸方向に移動調節可能の摺動台を箱の底壁に支持し
   、摺動台に回転鏡の回転軸と平行な支軸により、反射鏡
   を回動調節可能に支持し、ハーフミラーを透過したレー
   ザ光とハーフミラーと反射鏡で反射したレーザ光とを回
   転鏡のほぼ同じ点で流れ場へ反射させる光の出口を箱の
   壁部に備えてなる、流れ場の流動粒子観測装置。