JPH0476621B2 - - Google Patents
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- JPH0476621B2 JPH0476621B2 JP61301185A JP30118586A JPH0476621B2 JP H0476621 B2 JPH0476621 B2 JP H0476621B2 JP 61301185 A JP61301185 A JP 61301185A JP 30118586 A JP30118586 A JP 30118586A JP H0476621 B2 JPH0476621 B2 JP H0476621B2
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- JP
- Japan
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- light
- laser
- measurement
- dust concentration
- laser beam
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 21
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
- G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
- G01N21/534—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke by measuring transmission alone, i.e. determining opacity
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は空気中に浮遊する粉塵の濃度を測定
する粉塵濃度測定装置に関する。
する粉塵濃度測定装置に関する。
従来の技術
従来のこの種の粉塵濃度測定装置は、レーザレ
ーダと呼ばれる大気中の浮遊粉塵からの散乱光の
強度を測定する方式のものと、光波伝播損失を用
いて大気中の浮遊粉塵濃度を測定する方式があ
る。たとば、光波伝播損失を用いた粉塵濃度測定
方法としては、日本鉱業会研究業績発表講演会講
演要旨集VOL1983 P59〜60（1983）に第３図に示
すものが報告されている。
ーダと呼ばれる大気中の浮遊粉塵からの散乱光の
強度を測定する方式のものと、光波伝播損失を用
いて大気中の浮遊粉塵濃度を測定する方式があ
る。たとば、光波伝播損失を用いた粉塵濃度測定
方法としては、日本鉱業会研究業績発表講演会講
演要旨集VOL1983 P59〜60（1983）に第３図に示
すものが報告されている。
従来の測定では、発振部１と受信部２から構成
された測定装置を用いている。
された測定装置を用いている。
発振部１は、レーザ発振器１１とレーザ光１２
を分割するためのビームスプリツタ１３とレーザ
光１２のビーム径を拡大するためのコリメータ１
４を備えている。ビームスプリツタ１３によつて
一部反射したレーザ光１２は、参照光として受光
素子１５により受光され、計測器１６によりモニ
ターされる。受光素子１５は、外部から侵入する
光を受光しない様に、アパーチヤ１７を設けた小
室１８に入つている。一方、発振部１から出射さ
れたレーザ光１２′は、測定光として大気中を伝
播し、受信部２で受光される。
を分割するためのビームスプリツタ１３とレーザ
光１２のビーム径を拡大するためのコリメータ１
４を備えている。ビームスプリツタ１３によつて
一部反射したレーザ光１２は、参照光として受光
素子１５により受光され、計測器１６によりモニ
ターされる。受光素子１５は、外部から侵入する
光を受光しない様に、アパーチヤ１７を設けた小
室１８に入つている。一方、発振部１から出射さ
れたレーザ光１２′は、測定光として大気中を伝
播し、受信部２で受光される。
受信部２に入射したレーザ１２′は、集光鏡２
１で集光され、受光素子２２で受光され、計測器
２３で光伝播損失を測定される。受信部２の開口
部２４は、レーザ光１２′以外の外部侵入光３の
入射をできるだけ低減する様に光軸方向に円筒を
長く伸ぱしてある。
１で集光され、受光素子２２で受光され、計測器
２３で光伝播損失を測定される。受信部２の開口
部２４は、レーザ光１２′以外の外部侵入光３の
入射をできるだけ低減する様に光軸方向に円筒を
長く伸ぱしてある。
粉塵濃度は、計測器１６，２３の測定値と、発
振部１と受信部２の距離から演算で求められる。
振部１と受信部２の距離から演算で求められる。
発明が解決しようとする問題点
しかし、この様な構成のものでは参照信号と測
定信号が、それぞれ発振部１と受信部２から出力
されるうえ、発振部１と受信部２の距離を可変と
した場合に、両者の距離を測定する必要があり、
実時間での粉塵濃度の測定が困難であつた。
定信号が、それぞれ発振部１と受信部２から出力
されるうえ、発振部１と受信部２の距離を可変と
した場合に、両者の距離を測定する必要があり、
実時間での粉塵濃度の測定が困難であつた。
また、受光素子１５，２２は、外部から侵入す
る光に対しても感度を有するために、外乱を除去
するために発振部１および受信部２に、小室１８
や開口部２４等の配慮が必要であり、それでも完
全な外乱の除去は不可能であつた。さらに、発振
部１から出射されたレーザ光１２′が受信部２の
開口部２４を通り、受光素子２２に正確に集光す
る様に光軸を設定するには熟練を要する。
る光に対しても感度を有するために、外乱を除去
するために発振部１および受信部２に、小室１８
や開口部２４等の配慮が必要であり、それでも完
全な外乱の除去は不可能であつた。さらに、発振
部１から出射されたレーザ光１２′が受信部２の
開口部２４を通り、受光素子２２に正確に集光す
る様に光軸を設定するには熟練を要する。
本発明は以上のような問題点を解決するもの
で、外来光の影響がなく、実時間測定の可能な粉
塵濃度測定装置を提供することを目的とするもの
である。
で、外来光の影響がなく、実時間測定の可能な粉
塵濃度測定装置を提供することを目的とするもの
である。
問題点を解決するための手段
そして、上記問題点を解決するための本発明の
技術的な手段は、レーザ発振器から出射されるレ
ーザ光を振幅変調して参照光と測定光とに分離
し、測定光を被測定空間に配された反射鏡で反射
させて、反射光と変調基準信号とから光波伝播長
を、参照光と反射光とから光波伝播損失を測定
し、これにより減光係数を実時間で得るようにし
たものである。
技術的な手段は、レーザ発振器から出射されるレ
ーザ光を振幅変調して参照光と測定光とに分離
し、測定光を被測定空間に配された反射鏡で反射
させて、反射光と変調基準信号とから光波伝播長
を、参照光と反射光とから光波伝播損失を測定
し、これにより減光係数を実時間で得るようにし
たものである。
作 用
上記構成において振幅変調されたレーザ光の反
射鏡からの反射光と変調基準信号の位相差から反
射鏡までの距離が測定される。また反射光と参照
光の強度から光波伝播損失が測定される。これら
により測定光路が変更した場合においても簡単に
粉塵濃度の測定が行える。
射鏡からの反射光と変調基準信号の位相差から反
射鏡までの距離が測定される。また反射光と参照
光の強度から光波伝播損失が測定される。これら
により測定光路が変更した場合においても簡単に
粉塵濃度の測定が行える。
実施例
以下、本発明の実施例について図面とともに詳
細に説明する。
細に説明する。
本発明の一実施例を図面に基いて説明する。
第１図において、レーザ発振器４から出射した
レーザ光４１は、振幅変調器５により振幅変調さ
れたレーザ光４２となり、コリメータ１４により
ビーム径を拡大される。さらにビームスプリツタ
６により参照レーザ光４３と測定レーザ光４４に
分けられる。参照レーザ光４３は、レンズ７１で
集光され検出器７２で受光される。測定レーザ光
４４は、反射鏡８で反射し、測定環境を往復して
ビームスプリツタ６へ戻つて来る。そして、ビー
ムスプリツタ６で反射しレンズ７３で集光され検
出器７４で受光される。
レーザ光４１は、振幅変調器５により振幅変調さ
れたレーザ光４２となり、コリメータ１４により
ビーム径を拡大される。さらにビームスプリツタ
６により参照レーザ光４３と測定レーザ光４４に
分けられる。参照レーザ光４３は、レンズ７１で
集光され検出器７２で受光される。測定レーザ光
４４は、反射鏡８で反射し、測定環境を往復して
ビームスプリツタ６へ戻つて来る。そして、ビー
ムスプリツタ６で反射しレンズ７３で集光され検
出器７４で受光される。
反射鏡８にコーナーキユーブミラーを用いれ
ば、反射鏡８の入射光軸と反射光軸は常に平行と
なり、反射鏡８にレーザ光４４が照射される様に
置くだけで光軸調整は終了する。
ば、反射鏡８の入射光軸と反射光軸は常に平行と
なり、反射鏡８にレーザ光４４が照射される様に
置くだけで光軸調整は終了する。
振幅変調器５は、音響光学変調素子（AOM）
または電気光学変調素子（EOM）等を用いる。
信号発生器５２で基準信号（周波数ｆ）を発生さ
せ、振幅変調器５の変調回路５１に印加しレーザ
光４１を周波数ｆで振幅変調する。
または電気光学変調素子（EOM）等を用いる。
信号発生器５２で基準信号（周波数ｆ）を発生さ
せ、振幅変調器５の変調回路５１に印加しレーザ
光４１を周波数ｆで振幅変調する。
信号発生器５２で発生した基準信号は、同期検
波回路１０１，１０２および位相検出回路１０４
の基準信号（Ref）としても用いる。
波回路１０１，１０２および位相検出回路１０４
の基準信号（Ref）としても用いる。
検出器７２，７４の出力は、同期検波回路１０
１，１０２で測定される。この時の基準信号は変
調周波数であるので、レーザ光以外の光入力は検
出されず、外部侵入光の影響を受けない測定が出
来る。
１，１０２で測定される。この時の基準信号は変
調周波数であるので、レーザ光以外の光入力は検
出されず、外部侵入光の影響を受けない測定が出
来る。
検出器７４の出力はまた、AGCアンプ１０３
で周波数ｆで強度一定の信号に増幅され、位相検
出回路１０４で、基準信号（周波数ｆ）との位相
差θが測定される。
で周波数ｆで強度一定の信号に増幅され、位相検
出回路１０４で、基準信号（周波数ｆ）との位相
差θが測定される。
基準信号との位相θから光の伝播距離Ｌは、
Ｌ＝ｃ／ｆ・θ／360
で求められる。ただしｃは光速、ｆは変調周波数
である。
である。
位相検出回路１０４の出力は、距離演算回路１
０５で距離情報として出力される。一方 光波の伝播損失CSは、 CS＝１／ＬlnIo／Ｉ で定義されている。ここでIoは入射光強度、Ｉは
透過光強度、Ｌは伝播光路長である。
０５で距離情報として出力される。一方 光波の伝播損失CSは、 CS＝１／ＬlnIo／Ｉ で定義されている。ここでIoは入射光強度、Ｉは
透過光強度、Ｌは伝播光路長である。
本実施例において、Io∝VR、Ｉ∝VS、Ｌ∝VL
であり、これらの出力をマイコン等の演算回路に
入力すれば、光波の伝播損失による粉塵濃度の測
定が実時間で行える。
であり、これらの出力をマイコン等の演算回路に
入力すれば、光波の伝播損失による粉塵濃度の測
定が実時間で行える。
ここでVRは参照レーザ光信号出力、VSは反射
レーザ光信号出力VLは距離情報出力である。
レーザ光信号出力VLは距離情報出力である。
上記構成において、反射鏡８以外はすべて同一
本体内に収納可能であり、装置が小型化されると
ともに実時間測定が可能になる。
本体内に収納可能であり、装置が小型化されると
ともに実時間測定が可能になる。
第２図は他の実施例を示しており、レーザ光の
振幅変調をレーザ発振器４で直接変調するもので
ある。コリメータ１４以降の構成は、第１図と同
じであるので省略する。
振幅変調をレーザ発振器４で直接変調するもので
ある。コリメータ１４以降の構成は、第１図と同
じであるので省略する。
レーザ発振器４には、レーザ光４２の高速直接
変調が可能な半導体レーザ等を用いる。変調のた
めの信号発生器５２からの出力をレーザ駆動回路
５３に印加し変調を行う。
変調が可能な半導体レーザ等を用いる。変調のた
めの信号発生器５２からの出力をレーザ駆動回路
５３に印加し変調を行う。
発明の効果
本発明は、レーザ光を振幅変調して用いるた
め、測定光伝播長が変調信号の位相差から測定で
き、さらに、同期検波回路で、変調周波数成分の
光信号のみを検出するために、外部侵入光の影響
を受けない測定が出来る。さらに、同一本体内に
発振器と検出器を有するため、装置が小形とな
り、信号処理回路の内蔵により実時間の測定が出
来る。
め、測定光伝播長が変調信号の位相差から測定で
き、さらに、同期検波回路で、変調周波数成分の
光信号のみを検出するために、外部侵入光の影響
を受けない測定が出来る。さらに、同一本体内に
発振器と検出器を有するため、装置が小形とな
り、信号処理回路の内蔵により実時間の測定が出
来る。
第１図は本発明の一実施例の粉塵濃度測定装置
の系統図、第２図は本発明の他の実施例の粉塵濃
度測定装置の系統図、第３図は従来の光伝播損失
を用いた粉塵濃度測定方法の系統図である。 １……発振部、２……受信部、３……外部侵入
光、４……レーザ発振器、５……振幅変調器、６
……ビームスプリツタ、８……反射鏡、１１……
レーザ発振器、１２……レーザ光、１３……ビー
ムスプリツタ、１４……コリメータ、１５……受
光素子、１６……計測器、１７……アパーチヤ、
１８……小室、２１……集光鏡、２２……受光素
子、２３……計測器、４１……レーザ光、４２…
…振幅変調されたレーザ光、４３……参照レーザ
光、４４……測定レーザ光、５１……変調回路、
５２……信号発生器、５３……レーザ駆動回路、
７１……レンズ、７２……検出器、７３……レン
ズ、７４……検出器、１０１，１０２……同期検
波回路、１０３……AGCアンプ、１０４……位
相検出回路、１０５……距離演算回路。
の系統図、第２図は本発明の他の実施例の粉塵濃
度測定装置の系統図、第３図は従来の光伝播損失
を用いた粉塵濃度測定方法の系統図である。 １……発振部、２……受信部、３……外部侵入
光、４……レーザ発振器、５……振幅変調器、６
……ビームスプリツタ、８……反射鏡、１１……
レーザ発振器、１２……レーザ光、１３……ビー
ムスプリツタ、１４……コリメータ、１５……受
光素子、１６……計測器、１７……アパーチヤ、
１８……小室、２１……集光鏡、２２……受光素
子、２３……計測器、４１……レーザ光、４２…
…振幅変調されたレーザ光、４３……参照レーザ
光、４４……測定レーザ光、５１……変調回路、
５２……信号発生器、５３……レーザ駆動回路、
７１……レンズ、７２……検出器、７３……レン
ズ、７４……検出器、１０１，１０２……同期検
波回路、１０３……AGCアンプ、１０４……位
相検出回路、１０５……距離演算回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レーザ発振器と、レーザ発振器からのレーザ
光を振幅変調する手段と、振幅変調されたレーザ
光を参照光と測定光とに分離するビームスプリツ
タと、被測定空間内に配され前記測定光を受光し
反射させる反射鏡と、前記参照光および反射鏡か
らの反射光を測光する光検出器と、前記光検出器
の出力を同期検波する手段と、前記反射光と参照
光の位相差を検出する手段とを具備したことを特
徴とする粉塵濃度測定装置。 ２ 反射鏡がコーナーキユーブミラーで形成され
た特許請求の範囲第１項記載の粉塵濃度測定装
置。 ３ レーザ発振器と、レーザ光振幅変調手段と、
ビームスプリツタと、光検出器と、同期検波手段
と、位相差検出手段とが同一本体内に設けられた
特許請求の範囲第１項記載の粉塵濃度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61301185A JPS63154938A (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | 粉塵濃度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61301185A JPS63154938A (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | 粉塵濃度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63154938A JPS63154938A (ja) | 1988-06-28 |
| JPH0476621B2 true JPH0476621B2 (ja) | 1992-12-04 |
Family
ID=17893795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61301185A Granted JPS63154938A (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | 粉塵濃度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63154938A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102914491B (zh) * | 2012-10-19 | 2015-09-09 | 东莞市汇海环保科技有限公司 | 具有实时监测功能的采集器 |
-
1986
- 1986-12-19 JP JP61301185A patent/JPS63154938A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63154938A (ja) | 1988-06-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |