JPH04148866A - Flow rate distribution measuring method and device therefore - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、流体の流速分布を測定する方法及びその装置
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method and apparatus for measuring the flow velocity distribution of a fluid.
従来、流体の流速分布を測定するためには、測定すべき
位置に測定機器を設置するか、又は流体とほぼ比重の等
しい粒Ｙ−を流体中に浮遊させ、その粒子の軌跡を追跡
する方法が知られていた。Conventionally, in order to measure the flow velocity distribution of a fluid, a measuring device is installed at the position to be measured, or particles Y-, which have approximately the same specific gravity as the fluid, are suspended in the fluid and the trajectory of the particles is tracked. was known.
〔発明が解決しようとする課題］
そのため、例えば、気象観測を行う際、風速の爪面分布
を調べるには、トランスミツターを取り付けた観測機器
を気球で１−空に飛ばしたり、煙の流れを利用したり、
航空機やヘリコプタ−により観測機器を運搬する必要が
あった。この場合、気象観測の全領域でくまなく測定す
ることは不可能であり、もし、全領域での観測を行った
場合には、著しい時間と費用かかかるという大きな問題
があった。[Problem to be solved by the invention] Therefore, for example, when conducting weather observation, in order to investigate the distribution of wind speed on the surface of the wind, it is necessary to send an observation device equipped with a transmitter into the sky with a balloon, or to monitor the flow of smoke. or use
Observation equipment had to be transported by aircraft or helicopter. In this case, it is impossible to carry out thorough measurements in all areas of meteorological observation, and if observations were to be made in all areas, there was a major problem in that it would take a significant amount of time and money.
また、風洞内の流速の分布を測定することは、きわめて
困難であり、ピトー管、カルマン渦流速８１などを流路
内に設置して測定するか、超音波流速計により流れの甲
均値を求めるか、あるいは、煙を流し、その流線をスト
ロボカメラにて撮影するという方法が用いられてきたが
、詳細な流速分布を測定する方法はなかった。In addition, it is extremely difficult to measure the flow velocity distribution in a wind tunnel, so it is necessary to install a Pitot tube, Karman vortex flow velocity 81, etc. in the flow channel, or measure the average value of the flow using an ultrasonic current meter. Alternatively, methods have been used to flow smoke and photograph its streamlines with a strobe camera, but there has been no method to measure the detailed flow velocity distribution.
また、水槽又はドッグ内の水の流れ、潮汐流を研究する
だめの模型内の水の流れ、物質の拡散を調べる方法も、
やはり、水と比重の等しい粒子を浮かべるか、測定機器
を直接測定位置にもっていく方法を抹らざるを得なかっ
た。測定機器の流れの中に設置した場合、その測定機器
が流れそのものに影響を与えることになり、本来の流速
分布を測定することにはならないという大きな問題があ
っｌと。In addition, methods for investigating the flow of water in an aquarium or dog, the flow of water in a tank model to study tidal currents, and the diffusion of substances are also available.
As expected, we had no choice but to either float particles with a specific gravity equal to that of water or bring the measuring equipment directly to the measuring position. If a measuring device is installed in the flow, there is a big problem that the measuring device will affect the flow itself and will not measure the original flow velocity distribution.
本発明の目的は、測定位置に測定機器を直接設置するこ
となく、安価に、かつ迅速に、しかも詳細に流速分布測
定を可能にした流速分布測定方法およびその装置を提供
することにある。An object of the present invention is to provide a method and apparatus for measuring flow velocity distribution that makes it possible to measure flow velocity distribution inexpensively, quickly, and in detail without directly installing a measuring device at a measurement position.
［課題を解決するための手段］
前記目的を達成するため、本発明に係る流速分布測定方
法においては、照射］１程と、観測工程と、測定ゴー程
とを有する流速分布測定方法であって、照射工程は、加
熱線源を周期的に直線状に照射し、該加熱線源により流
体を直線状に加熱する］〕程であり、
観ｈｌｕ玉程は、加熱線源の照射加熱により流体の流れ
方向に規則的に表われる線状の温度の縞模様を赤外線で
観測する工程であり、
測定Ｊ−程は、温度の縞模様の間隔から流体の流速を算
出するものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the flow velocity distribution measuring method according to the present invention is a flow velocity distribution measuring method comprising a first step of irradiation, an observation step, and a measurement step. In the irradiation step, a heating ray source is irradiated periodically in a straight line, and the fluid is heated in a straight line by the heating ray source. This is a process of observing linear temperature stripes that appear regularly in the flow direction using infrared rays, and the measurement step calculates the flow velocity of the fluid from the intervals of the temperature stripes.
また、本発明に係る流速分布測定装置においては、発射
装置と、点灯電源と、赤外線観測装置と、データ処理装
置とを有する流速分布測定装置であって、
発射装置は、流体に線状に加熱線源を照射して該流体を
直線状に加熱するものであり、点灯電源は、発射装置を
駆動制御させて該発射装置から周期的に直線状の加熱線
源を出力させるものであり、
赤外線観測装置は、線状加熱線源にて加熱された流体に
生ずる温度の縞模様の画像を撮像するものであり、
データ処理装置は、赤外線観４（す装置から出力された
温度の縞模様の画像を、点灯電源による駆動周期に合致
させて画像処理し、縞模様の間隔から流速を算出するも
のである。Further, the flow velocity distribution measuring device according to the present invention includes a firing device, a lighting power supply, an infrared observation device, and a data processing device, and the firing device linearly heats the fluid. The fluid is linearly heated by irradiation with a radiation source, and the lighting power source drives and controls a firing device to periodically output a linear heating radiation source from the firing device.Infrared rays The observation device takes an image of the temperature stripe pattern generated in the fluid heated by the linear heating line source, and the data processing device takes an image of the temperature stripe pattern output from the infrared observation device. The image is processed to match the driving cycle of the lighting power source, and the flow velocity is calculated from the interval of the striped pattern.
また、前記発射装置及び赤外線観測装置は、検数備えら
れており、
複数の発射装置は、それぞれが発射する線状加熱線源が
１点で交差するように配設されており、複数の赤外線観
測装置は、線状加熱線源が交わる部位に生ずる温度の縞
模様の画像を異なる方向から撮像するものであり、
前記データ処理装置は、複数の赤外線観測装置から出力
された温度の縞模様の画像を、点灯電源による駆動周期
に合致させて画像処理し、縞模様の間隔から流速及び流
速の方向を算出するものである。Further, the emitting device and the infrared observation device are equipped with a counting device, and the plurality of emitting devices are arranged so that the linear heating radiation sources emitted from each of them intersect at one point, and the plurality of infrared observation devices The observation device takes images of temperature stripes generated at the intersection of the linear heating radiation sources from different directions, and the data processing device takes images of the temperature stripes output from the plurality of infrared observation devices. The image is processed to match the driving cycle of the lighting power source, and the flow velocity and direction of the flow velocity are calculated from the intervals of the striped pattern.
また、前記発射装置は、線状加熱線源としてレーザビー
ムを発射するレーザからなり、１１１Ｊ記赤外線観測装
置は、流体に生ずる温度の縞模様か放射する赤外線を利
用して該縞模様を撮像する赤外望遠鏡からなるものであ
り、また、前記赤外線観測装置は、流体に生ずる温度の
縞模様が放射する赤外線に反応して該縞模様を撮像する
赤外カメラからなるものである。Further, the emitting device is composed of a laser that emits a laser beam as a linear heating source, and the infrared observation device described in 111J images the striped pattern using the infrared rays emitted from the temperature striped pattern generated in the fluid. The infrared observation device includes an infrared camera that captures an image of the temperature striped pattern generated in the fluid in response to infrared rays emitted by the striped pattern.
また、風洞と、反射鏡とを有するものであり、風洞は、
人工的に気体の流れを形成するものであり、
助詞反射装置は、風洞内の流体に対して線状の加熱線源
を発射して該流体を直線状に加熱するものであり、
反射鏡は、発射装置からの線状加熱線源が入射され、そ
の入射した線状加熱線源を反射するものであり、
反射鏡により風洞の内部空間の任意の位置に線状加熱線
源を反射して流速分布を測定するようにしたものであり
、
また、水槽又はドックを有するものであり、水槽又はド
ックは、人工的に水流を形成するものであり、
前記発射装置は、石英ガラスの窓を通して線状の加熱線
源を水流に照射するものである。It also has a wind tunnel and a reflector, and the wind tunnel is
A particle reflector is a device that artificially forms a gas flow, and a particle reflector is a device that fires a linear heating source to the fluid in a wind tunnel to heat the fluid in a straight line. , a linear heating ray source from the launcher is incident, and the incident linear heating ray source is reflected, and the linear heating ray source is reflected to an arbitrary position in the interior space of the wind tunnel by a reflecting mirror. The device is designed to measure the flow velocity distribution, and has a water tank or dock, where the water tank or dock artificially forms a water flow. The water stream is irradiated with a shaped heating radiation source.
［作用・原理］
近年、紫外線、可視光、赤外線を効率よく発生させる装
置が開発されており、水銀放電管、キセノンランプ、エ
キシマレーザなどは紫外線の光源として知られている。[Operation/Principle] In recent years, devices that efficiently generate ultraviolet rays, visible light, and infrared rays have been developed, and mercury discharge tubes, xenon lamps, excimer lasers, etc. are known as ultraviolet light sources.
このほか半導体レーザ、ガスレーザ、色素レーザの「［
弓こは、可視域から赤外域の波長の強烈な光線を発生さ
せる光源として使用可能なものがある。従来これらの装
置は、加工を目的として物体を加熱するために使われる
ことはあったが、空気や水などの流体を線状に加熱する
線源を発射するものとして利用されたことはなかった。In addition, semiconductor lasers, gas lasers, and dye lasers [[
Some bows can be used as light sources that generate intense light with wavelengths from the visible to infrared ranges. In the past, these devices have been used to heat objects for processing purposes, but they have never been used to emit a radiation source that linearly heats fluids such as air or water. .
またレーザレーダのようにレーザを空中に発射し反射波
を分光して大気中の有害物の濃度分布を測定するシステ
ムは完成しているが、赤外望遠鏡と組合されて本発明の
ような目的に利用されたことはなかった。近年、赤外線
を高感度に検知するカメラや望遠鏡が開発されている。In addition, systems such as laser radar that emit a laser into the air and separate the reflected waves to measure the concentration distribution of harmful substances in the atmosphere have been completed, but in combination with an infrared telescope, it is possible to achieve the purpose of the present invention. It had never been used. In recent years, cameras and telescopes that detect infrared rays with high sensitivity have been developed.
遠くに存在する物体の温度差を０．１℃以下の精度で感
じ、これを画像にして表示する望遠鏡やカメラが市販さ
れている。There are telescopes and cameras on the market that can sense temperature differences between distant objects with an accuracy of 0.1 degrees Celsius or less, and display this as images.
流体を線状に効率よく加熱するのは容易でない。It is not easy to efficiently heat fluid linearly.
人気は、可視光に対して透明であるから、可視光し・−
ザによ−）で加熱することは不「１丁能である。水銀ラ
ンプを光源としてビーム状の加熱線源とし酸素分子−を
励起するため紫外線を利用するが、赤外線を利用する場
合、炭酸ガスレーザや一酸化炭素レーザを用いれば、大
気中に存在する水蒸気や炭酸ガスを加熱し、結果として
人気を加熱することができる。加熱したい流体が大気で
はなく、水であったり、やや着色した液体である場合、
可視光レーザを利用することが適当である。その選択は
、流速分布を測りたい流体の空間的な大きさ、媒体の比
熱、光の吸収特性、光源の持つ出力などを考えれば、自
ずから決まる。大気中の数ｋｍに及ぶ範囲の流速分布を
４１１１定する場合には、数Ｗ以１−の出力の赤外線レ
ーザが必要である。４１す定したい流体内に線状加熱線
源を短時間発射すれば、−時的に線状に加熱された流体
は流れにしたがって移動する。この操作を周期的に繰り
返せば、流体の流れの方向に規則的な線状の温度の縞模
様が形成される。この縞の間隔から流速を容易に計算で
きる。Its popularity is because it is transparent to visible light.
It is impossible to heat the carbon dioxide by using a mercury lamp as a light source. Using a gas laser or carbon monoxide laser, it is possible to heat water vapor or carbon dioxide gas present in the atmosphere, resulting in heating.If the fluid you want to heat is not the atmosphere, but water or a slightly colored liquid. If it is,
It is appropriate to use a visible light laser. The choice is determined by considering the spatial size of the fluid whose flow velocity distribution you want to measure, the specific heat of the medium, the light absorption characteristics, and the output power of the light source. When determining the flow velocity distribution over a range of several kilometers in the atmosphere, an infrared laser with an output of several watts or more is required. 41 If a linear heating source is fired for a short period of time into the fluid to be heated, the temporally linearly heated fluid moves along with the flow. By repeating this operation periodically, a regular linear temperature stripe pattern is formed in the direction of fluid flow. The flow velocity can be easily calculated from the spacing between these stripes.
ま
ただ、この縞模様の観測には、感度のよい赤外線観測装
置が必要である。焦点合わせにより距離が確定する赤外
望遠鏡を用いれば、流体内の流速分布は容易に測定でき
る。これが本発明の原理である。Furthermore, observing this striped pattern requires highly sensitive infrared observation equipment. Using an infrared telescope whose distance can be determined by focusing, the flow velocity distribution in a fluid can be easily measured. This is the principle of the invention.
［実施例］ 次に実施例により本発明をさらに具体的に説明する。。[Example] Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. .
（実施例１）
第１図は、本発明の実施例１を示すブロック図、第２図
は、線状加熱線源の発射装置と赤外線観測装置との関係
を示す図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram showing Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the relationship between a linear heating radiation source emitting device and an infrared observation device.
図において、本発明に係る流速分布測定装置は、線状加
熱線源の発射装置ｌと、周期可変の点灯電源２と、赤外
線観測装置としての赤外望遠鏡３と、画像モニタ４と、
データ処理装置５と、流速分布表示装置６とを有する。In the figure, the flow velocity distribution measuring device according to the present invention includes a linear heating source emitting device 1, a cycle-variable lighting power source 2, an infrared telescope 3 as an infrared observation device, an image monitor 4,
It has a data processing device 5 and a flow velocity distribution display device 6.
線状加熱線源の発射装置１には、出力５Ｋｗの炭酸ガス
レーザを用いており、発射装置１は、点灯電源２にて設
定された駆動周期で線状加熱線源を短時間発射するもの
である。The firing device 1 for the linear heating ray source uses a carbon dioxide laser with an output of 5 Kw, and the firing device 1 emits the linear heating ray source for a short period of time at a drive cycle set by the lighting power source 2. be.
赤外望遠鏡３は、ｌＯマイクロメータの赤外線を高感度
に観測可能なもので、発射装置１がら発射された線状加
熱線源９で加熱された流体に生ずる温度の縞模様を赤外
線を利用して撮像するものである。The infrared telescope 3 is capable of observing infrared rays of a lO micrometer with high sensitivity, and uses infrared rays to detect temperature stripes generated in the fluid heated by the linear heating ray source 9 emitted from the emitting device 1. It is used to capture images.
画像モニタ４は、赤外望遠鏡３からの出力に基づいて温
度の縞模様の画像を映し出すものである。The image monitor 4 displays a temperature striped image based on the output from the infrared telescope 3.
データ処理装置５は、点灯電源２か発射装置１を駆動す
る際の駆動周期データと、画像モニタ４が出力する温度
縞模様の画像データとにより、流体内の流速分布を演算
処理するものである。The data processing device 5 calculates the flow velocity distribution in the fluid based on drive cycle data when driving the lighting power source 2 or the firing device 1 and image data of temperature stripes outputted by the image monitor 4. .
流速分布表示装置６は、データ処理装置５が出力する流
体内の流速分布データを画像表示するものである。The flow velocity distribution display device 6 displays the flow velocity distribution data in the fluid outputted by the data processing device 5 as an image.
実施例において、第２図に示すように、発射装置１は、
点灯電源２の駆動指令に基づいて線状加熱線源９を大気
中に向けて高さ方向に発射する。In the embodiment, as shown in FIG. 2, the launcher 1 includes:
Based on a drive command from the lighting power source 2, the linear heating radiation source 9 is emitted into the atmosphere in the height direction.
７は大気中の風の向きを示１．大気は１発射装置ｌから
の線状加熱線源９を受けて一時的に加熱線源９の直進方
向に沿って線状に加熱され、その−時的に線状に加熱さ
れた流体は、風の向き７の方向に移動する。１０．Ｉｔ
、＋２は、周期的に加熱された大気の温度の高い部分が
風に流されて移動している様子を示す。7 indicates the direction of the wind in the atmosphere.1. The atmosphere receives a linear heating source 9 from one launcher 1 and is temporarily heated linearly along the straight direction of the heating source 9, and the temporarily linearly heated fluid is Move in the direction of wind direction 7. 10. It
, +2 indicates that the high-temperature part of the periodically heated atmosphere is being moved by the wind.
赤外望遠鏡３は、発射装置１から線状加熱線源９が発射
された高さ方向に沿って光軸を移動させ、加熱線源９の
異なる高さ位置にフォーカス位置８ａ。The infrared telescope 3 moves its optical axis along the height direction in which the linear heating ray source 9 is emitted from the emitting device 1, and focuses the heating ray source 9 at different height positions 8a.
８ｂを設定して温度の縞模様の画像を撮像する。第１の
フォーカス位置８ａ付近は、第２のフォーカス位置８ｂ
（４近に比べ温度の縞模様の間隔が広く観察され、流速
すなわち風速が大きく、画像モニタ４の画面にはその温
度の縞模様が画面表示される。8b to capture a temperature striped image. The vicinity of the first focus position 8a is the second focus position 8b.
(The intervals between the temperature stripes are observed to be wider than in the vicinity of 4, the flow velocity, that is, the wind speed is large, and the temperature stripes are displayed on the screen of the image monitor 4.
方、データ処理装置５は、点灯電源２及び画像モニタ４
からのデータに基づいて、線状加熱線源９が発射された
高さ方向での風速分布を演算処理し、流速分布表示装置
６は、データ処理装置５の出力に基づ゛いて高さ方向で
風速分布を画面表示する。On the other hand, the data processing device 5 includes a lighting power source 2 and an image monitor 4.
The flow velocity distribution display device 6 calculates the wind velocity distribution in the height direction from which the linear heating radiation source 9 is emitted based on the data from the data processing device 5. Display the wind speed distribution on the screen.
本発明の装置により上空５ｋｍまでの風速の垂直分布を
１分以内にＨｌす定できた、第１図では各構成装置１〜
６をそれぞれ別個の装置のように示したが、これらの機
能を一体化した構造に構成でき、しかも、［ｊＪ搬形に
構成すれば、用途はさらに広がることは明らかであろう
。、
（実施例２）
第３図は、本発明の実施例２を示す構成図である。With the device of the present invention, the vertical distribution of wind speed up to 5 km above the ground was able to be determined within 1 minute.
Although 6 are shown as separate devices, it is clear that if these functions can be constructed into an integrated structure and constructed in a [jJ transport type, the applications will be further expanded. , (Example 2) FIG. 3 is a configuration diagram showing Example 2 of the present invention.
本実施例は、流速に加えて流体の流れの向きを４Ｉす定
する流速分布測定装置を対象としたものである。This embodiment is directed to a flow velocity distribution measuring device that determines the direction of fluid flow in addition to the flow velocity.
本実施例では、第１図に示すものと同一機能をもつ２台
の発射装置１ａ、 ｌｂと、第１図に示すものど同一・
機能をもつ３台の赤外ｑ（遠２ｉ”１３ａ、 ３ｂ、
３ｃとを有している。さらに、本実施例では、流速分布
表示装置６は、流速分イ１」を表示する機能に加えて流
体の流れの向きを画面表示する機能を備えている。In this embodiment, two launchers 1a and lb having the same functions as those shown in FIG.
Three infrared qs (far 2i” 13a, 3b,
3c. Furthermore, in this embodiment, the flow velocity distribution display device 6 has a function of displaying the direction of the fluid flow on the screen in addition to the function of displaying the flow velocity 1'.
その他の構成は、第１図のものと同じである。The other configurations are the same as those in FIG.
本実施例において、２台の発射装置ｌａ、Ｉｂは、それ
ぞれの線状加熱線源！ｌａ、 ９ｂを任意の交点１３で
交差するように発射する関係位置に設置され、方３台の
赤外望遠鏡３ａ、３ｂ、３ｃは、異なる地点に設置され
、同時に交点＋ ３ （＝Ｊ近を観測可能な関係位置に
設置されている。In this embodiment, the two emitting devices la and Ib each have a linear heating source! The three infrared telescopes 3a, 3b, and 3c are installed at different points, and at the same time near the intersection +3 (=J). It is installed in a relevant position where it can be observed.
本実施例によれば、２台の発射装置１ ）ｉ、 ｌ ｂ
がら発射された線状加熱線源９ａ、 ９ｂは交点１３に
て交差する。According to this embodiment, two launchers 1) i, l b
The linear heating radiation sources 9a and 9b that are emitted intersect at an intersection point 13.
そのため、各線状加熱線源９ａ、 ９ｂによる線状の温
度の縞模様が交点１３付近で重なり、やや明るい点状の
模様となる。この点状の模様を異なる地点の３台の赤外
望遠鏡３ａ、３ｂ、３ｃにより観測する。Therefore, the linear temperature striped patterns produced by the linear heating radiation sources 9a and 9b overlap near the intersection 13, resulting in a slightly bright dotted pattern. This dotted pattern is observed using three infrared telescopes 3a, 3b, and 3c at different locations.
本実施例によれば、風の流れに伴って移動する交点Ｉ３
に対する３台の赤外望遠鏡３ａ、 ３ｂ、 ３ｃの関係
位置のデータが得られるため、そのデータからの風の方
向を既知の方法により割り出すことが可能となり、風速
のほかに風の方向を観測することができる。その様子は
、第１図の流速分布表示装置６に画面表示される。According to this embodiment, the intersection I3 moves with the wind flow.
Since data on the relative positions of the three infrared telescopes 3a, 3b, and 3c can be obtained, it is possible to determine the direction of the wind from that data using known methods, and it is possible to observe the direction of the wind in addition to the wind speed. be able to. The situation is displayed on the flow velocity distribution display device 6 shown in FIG.
（実施例３）
第４図は、本発明を風洞内の流速分布を測定する装置に
応用した構成図である。(Example 3) FIG. 4 is a configuration diagram in which the present invention is applied to an apparatus for measuring flow velocity distribution in a wind tunnel.
本実施例では、発射装置１からの線状加熱線源９を反射
させる複数の反射鏡２２を風洞２０の対向側壁に風洞の
長さ方向に位置をすらせて配設し、風洞２０の天井に、
赤外線観測装置として炭酸カスレーザからなる赤外カメ
ラ３ｄを風洞２０の長さ方向に所望のピッチで配設した
ものである。その他の構成は、第１図に示す実施例１と
同じである。In this embodiment, a plurality of reflecting mirrors 22 that reflect the linear heating radiation source 9 from the emitting device 1 are arranged on opposite side walls of the wind tunnel 20 so as to be aligned in the length direction of the wind tunnel, and the ceiling of the wind tunnel 20 is To,
As an infrared observation device, infrared cameras 3d made of carbon dioxide gas lasers are arranged at desired pitches in the length direction of the wind tunnel 20. The other configurations are the same as the first embodiment shown in FIG.
図において、流体が風洞２０内を矢印２１の方向に流れ
ているとする。風洞２０の一方の側壁に設置した発射装
置１から発射された線状加熱線源９は、風ｎ１ｑ２ｏ内
の流体に接触して対向側の反射鏡２２で反射され、再び
風洞２０内の流路を横切って反対側の反射鏡２２に入射
し、そこで反射される。以−Ｉ−のようにして、線状加
熱線源９は、反射鏡２２で反射され、風洞２０内を左右
に向きを変えて風洞２０内の流体に効果的に接触して直
線状に加熱する。同時に、赤外カメラ３ｄは、線状加熱
線源９により加熱された流体の温度縞模様の画像をとら
えて、その１ｉｒｔｉ像に基づいて風洞２０内の流速分
布を観察する。In the figure, assume that fluid is flowing in the wind tunnel 20 in the direction of an arrow 21. The linear heating radiation source 9 emitted from the emitting device 1 installed on one side wall of the wind tunnel 20 comes into contact with the fluid in the wind n1q2o, is reflected by the reflecting mirror 22 on the opposite side, and returns to the flow path in the wind tunnel 20. The beam crosses the beam, enters the reflecting mirror 22 on the opposite side, and is reflected there. As shown in -I- below, the linear heating ray source 9 is reflected by the reflecting mirror 22, changes its direction from side to side within the wind tunnel 20, and effectively contacts the fluid within the wind tunnel 20 to linearly heat it. do. At the same time, the infrared camera 3d captures an image of the temperature striped pattern of the fluid heated by the linear heating source 9, and observes the flow velocity distribution in the wind tunnel 20 based on the 1irti image.
（実施例７Ｉ）
第５図は、本発明をドック又は水槽内の水流の観察に応
用した構成図である。(Example 7I) FIG. 5 is a block diagram in which the present invention is applied to observation of water flow in a dock or a water tank.
本実施例では、線状加熱線源の発射装置１は、・酸化炭
素ガスレーザ゛を用い、ドック３ｏ内の長さ方向に沿っ
て対向側壁に交互に配設したものである。−酸化炭素ガ
スレーザ′がらのビームは、ドック内の水による吸収が
大きいので、遠くまで照射加熱できず、かつ水の比熱が
大きいものであり、そのため、ドックの流れ方向に沿っ
て複数配置し石英ガラスの窓を通しビームを水１１叫こ
導入するようにしである。ドック３ｏ内の水流に対して
直交する方向に向けて線状加熱線源を発射する。また、
−・酸化炭素ガスレーザからなる赤外カメラ３ｄが水流
方向に沿って所望のピッチで配設しである。In this embodiment, the linear heating radiation source emitting devices 1 use carbon oxide gas lasers, and are arranged alternately on opposite side walls along the length direction inside the dock 3o. - Carbon oxide gas laser beams cannot be irradiated and heated far because they are highly absorbed by the water in the dock, and the specific heat of the water is large. A beam of water is introduced through a glass window. A linear heating source is emitted in a direction perpendicular to the water flow inside the dock 3o. Also,
- Infrared cameras 3d made of carbon oxide gas lasers are arranged at desired pitches along the water flow direction.
３１は、ドック３ｏ内の水３０ａ中に浮かべた模型船で
ある。その他の構成は、第１図に示す実施例１と同じで
ある。31 is a model ship floating in water 30a in the dock 3o. The other configurations are the same as the first embodiment shown in FIG.
図において、ドック３ｏ内に模型船３１を定位置に設置
し、ドック３ｏ内に水流を生じさせる。In the figure, a model ship 31 is installed in a fixed position inside a dock 3o, and a water flow is generated inside the dock 3o.
一方、−酸化炭素ガスレーザ′１よりレーザビームを模
型船３１付近の水３０ａに向けて発射し、水３０ａを流
路を横切る方向に直線状に加熱し、その加熱に伴い温度
の縞模様を赤外カメラ３ｄにて観察し、その画像データ
に基ついて水流分布を測定する。On the other hand, a laser beam is emitted from the -carbon oxide gas laser '1 toward the water 30a near the model ship 31, and the water 30a is heated linearly in the direction across the flow path, and as the heating progresses, the temperature stripes become red. Observation is made with an external camera 3d, and water flow distribution is measured based on the image data.
［発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、線状の加熱線源に
より流体を直線状に加熱し、その加熱に伴い流体に生ず
る温度の縞模様を赤外線を利用して画像処理して流速の
分布を測定するため、測定機器を気球で１−空に飛ばし
たり、煙の流れを利用したり、航空機やヘリコプタ−に
より観測機器を運搬したりする必要がなく、さらに線状
の加熱線源の放射方向で変更することにより、短時間に
観測の全領域をくまなく観ｉＩＩすできる。さらに風洞
や、ドック内等での流速の観測を詳細に行うことができ
、流速内に観４１１１機器を設置しないため、流速に悪
影響を及ぼすことがない。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, a fluid is linearly heated by a linear heating radiation source, and the temperature striped pattern generated in the fluid due to the heating is image-processed using infrared rays. In order to measure the distribution of flow velocity, there is no need to fly measurement equipment into the sky in a balloon, use smoke flow, or transport observation equipment by aircraft or helicopter. By changing the radiation direction of the heating radiation source, the entire observation area can be thoroughly observed in a short time. Furthermore, the flow velocity can be observed in detail in a wind tunnel, dock, etc., and since no observation 4111 equipment is installed within the flow velocity, there is no adverse effect on the flow velocity.
さらに、流速に加えて流体の流れの向きを測定すること
ができるという効果を有する。Furthermore, it has the effect that the direction of the fluid flow can be measured in addition to the flow velocity.
第１図は、本発明の実施例１を示すブロック図、第２図
は、実施例１における発射装置と赤外線観測装置との関
係を示す図、第３図は、本発明の実施例２を示す構成図
、第４図は、本発明の実施例３を示す構成図、第５図は
、本発明の実施例４を示す構成図である。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the relationship between a launcher and an infrared observation device in the first embodiment, and FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
Claims (7)
速分布測定方法であって、 照射工程は、加熱線源を周期的に直線状に照射し、該加
熱線源により流体を直線状に加熱する工程であり、 観測工程は、加熱線源の照射加熱により流体の流れ方向
に規則的に表われる線状の温度の縞模様を赤外線で観測
する工程であり、 測定工程は、温度の縞模様の間隔から流体の流速を算出
する工程であることを特徴とする流速分布測定方法。(1) A flow velocity distribution measuring method comprising an irradiation step, an observation step, and a measurement step, in which the irradiation step periodically irradiates a heating ray source in a straight line, and the heating ray source moves the fluid in a straight line. The observation process is a process of observing with infrared rays the linear temperature stripes that appear regularly in the flow direction of the fluid due to irradiation heating from a heating radiation source, and the measurement process is a process of observing the temperature A flow velocity distribution measuring method characterized by the step of calculating the flow velocity of a fluid from the intervals of striped patterns.
ータ処理装置とを有する流速分布測定装置であって、 発射装置は、流体に線状に加熱線源を照射して該流体を
直線状に加熱するものであり、 点灯電源は、発射装置を駆動制御させて該発射装置から
周期的に直線状の加熱線源を出力させるものであり、 赤外線観測装置は、線状加熱線源にて加熱された流体に
生ずる温度の縞模様の画像を撮像するものであり、 データ処理装置は、赤外線観測装置から出力された温度
の縞模様の画像を、点灯電源による駆動周期に合致させ
て画像処理し、縞模様の間隔から流速を算出するもので
あることを特徴とする流速分布測定装置。(2) A flow velocity distribution measuring device having a firing device, a lighting power supply, an infrared observation device, and a data processing device, the firing device linearly irradiating the fluid with a heating ray source to straighten the fluid. The lighting power source drives and controls the emitting device to periodically output a linear heating source from the emitting device, and the infrared observation device generates heat from the linear heating source. The data processing device captures an image of the temperature striped pattern that occurs in the heated fluid, and the data processing device matches the temperature striped image output from the infrared observation device with the drive cycle of the lighting power source. A flow velocity distribution measuring device characterized in that the flow velocity is calculated from the interval between striped patterns.
れており、 複数の発射装置は、それぞれが発射する線状加熱線源が
１点で交差するように配設されており、複数の赤外線観
測装置は、線状加熱線源が交わる部位に生ずる温度の縞
模様の画像を異なる方向から撮像するものであり、 前記データ処理装置は、複数の赤外線観測装置から出力
された温度の縞模様の画像を、点灯電源による駆動周期
に合致させて画像処理し、縞模様の間隔から流速及び流
速の方向を算出するものであることを特徴とする請求項
第（２）項記載の流速分布測定装置。(3) A plurality of the above-mentioned emitting devices and infrared observation devices are provided, and the plurality of emitting devices are arranged so that the linear heating radiation sources emitted from each of them intersect at one point, and the plurality of infrared observation devices The observation device takes images of temperature stripes generated at the intersection of the linear heating radiation sources from different directions, and the data processing device takes images of the temperature stripes output from the plurality of infrared observation devices. The flow velocity distribution measuring device according to claim (2), wherein the flow velocity distribution measuring device processes the image so as to match the driving cycle of the lighting power source, and calculates the flow velocity and the direction of the flow velocity from the interval of the striped pattern. .
ムを発射するレーザからなり、 前記赤外線観測装置は、流体に生ずる温度の縞模様が放
射する赤外線を利用して該縞模様を撮像する赤外望遠鏡
からなるものであることを特徴とする請求項第（２）項
、第（３）項記載の流速分布測定装置。(4) The emitting device includes a laser that emits a laser beam as a linear heating source, and the infrared observation device images the striped pattern using infrared rays emitted by the striped pattern of temperature generated in the fluid. The flow velocity distribution measuring device according to claim 2 or 3, characterized in that the device comprises an infrared telescope.
様が放射する赤外線に反応して該縞模様を撮像する赤外
カメラからなるものであることを特徴とする請求項第（
２）項、第（３）項記載の流速分布測定装置。(5) The infrared observation device comprises an infrared camera that takes an image of the temperature striped pattern generated in the fluid in response to infrared rays emitted.
2) and the flow velocity distribution measuring device described in (3).
人工的に気体の流れを形成するものであり、 前記反射装置は、風洞内の流体に対して線状の加熱線源
を発射して該流体を直線状に加熱するものであり、 反射鏡は、発射装置からの線状加熱線源が入射され、そ
の入射した線状加熱線源を反射するものであり、 反射鏡により風洞の内部空間の任意の位置に線状加熱線
源を反射して流速分布を測定するようにしたものである
ことを特徴とする請求項第（２）項記載の流速分布測定
装置。(6) It has a wind tunnel and a reflecting mirror, and the wind tunnel is
The reflector is a device that artificially forms a gas flow, and the reflector is a device that fires a linear heating source to the fluid in the wind tunnel to heat the fluid linearly, and the reflector is , a linear heating ray source from the launcher is incident, and the incident linear heating ray source is reflected, and the linear heating ray source is reflected to an arbitrary position in the interior space of the wind tunnel by a reflecting mirror. 2. The flow velocity distribution measuring device according to claim 2, wherein the flow velocity distribution measuring device is adapted to measure a flow velocity distribution.
ックは、人工的に水流を形成するものであり、 前記発射装置は、石英ガラスの窓を通して線状の加熱線
源を水流に照射するものであることを特徴とする請求項
第（２）項記載の流速分布測定装置。(7) It has a water tank or dock, and the water tank or dock artificially forms a water stream, and the firing device irradiates the water stream with a linear heating radiation source through a quartz glass window. The flow velocity distribution measuring device according to claim (2), characterized in that:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27501090A JPH04148866A (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Flow rate distribution measuring method and device therefore |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27501090A JPH04148866A (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Flow rate distribution measuring method and device therefore |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04148866A true JPH04148866A (en) | 1992-05-21 |
Family
ID=17549628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27501090A Pending JPH04148866A (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Flow rate distribution measuring method and device therefore |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04148866A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI759778B (en) * | 2019-06-28 | 2022-04-01 | 曾泳啟 | Fluid Monitoring System and Method |
-
1990
- 1990-10-12 JP JP27501090A patent/JPH04148866A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI759778B (en) * | 2019-06-28 | 2022-04-01 | 曾泳啟 | Fluid Monitoring System and Method |
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