JPH0545274A - Particle measuring device - Google Patents
Particle measuring deviceInfo
- Publication number
- JPH0545274A JPH0545274A JP3203053A JP20305391A JPH0545274A JP H0545274 A JPH0545274 A JP H0545274A JP 3203053 A JP3203053 A JP 3203053A JP 20305391 A JP20305391 A JP 20305391A JP H0545274 A JPH0545274 A JP H0545274A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particles
- particle
- sensor
- measurement
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 127
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 31
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 4
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011354 acetal resin Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、粒子測定装置に関す
るものである。さらに詳しくは、この発明は、各種の産
業分野における固体、液体あるいは気泡粒子の粒径や飛
散速度、さらには粒径分布の高速・高効率測定を可能と
する光学系精密測定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a particle measuring device. More specifically, the present invention relates to an optical system precision measuring device that enables high-speed and high-efficiency measurement of the particle size and scattering speed of solid, liquid or bubble particles in various industrial fields, as well as the particle size distribution. ..
【０００２】[0002]
【従来の技術とその課題】飛散粒子の粒径や粒度分布を
直ちに測定することのできる手法は従来より各種の着想
とアプローチとによって検討されてきており、たとえば
粉体粒子群の粒度分布測定法の一つとして顕微鏡法がそ
の代表的なものとして例示される。この方法は、粒子の
大きさと形状を同時に直接観察できるため、最も多用さ
れている粒度測定法であり、沈降法、コールタカウンタ
法などの間接的測定法の基準とされているものである。
また、最近の画像処理技術の発達にともない、この方法
の測定時間の効率化ならびに測定結果の整理、表示が飛
躍的に便利になっている。2. Description of the Related Art Techniques capable of immediately measuring the particle size and particle size distribution of scattered particles have been studied by various ideas and approaches, for example, a method for measuring particle size distribution of powder particle groups. As one of the examples, a microscope method is exemplified as a typical one. This method is the most frequently used particle size measurement method because it allows direct observation of the size and shape of particles at the same time, and is the standard for indirect measurement methods such as the sedimentation method and the coulter counter method.
Further, with the recent development of image processing technology, the efficiency of measurement time of this method and the arrangement and display of measurement results have become dramatically convenient.
【０００３】しかしながら、従来の顕微鏡法や画像処理
技術には複数の粒子が重なり合って粒子群をなしている
場合に各粒子の測定が不可能であること、一度に多量の
粒子数を測定するために多大な労力と時間が必要なこ
と、あるいはサンプリングによる片寄りなどの問題点が
ある。このような課題を解決するために、高速で飛行す
る粒子群を直接観察し、粒径や形状を測定しようとする
ことが考えられている。そしてこの飛行粒子の測定は、
粉体輸送やプラズマ溶射等の分野においては、直接的に
観察できる方法と装置に関わる問題として重要な課題で
もある。そして、これらの飛行粒子群の観察・測定法と
しては何よりもまず光学系の利用が考えられるもする。However, in the conventional microscopic method and image processing technique, it is impossible to measure each particle when a plurality of particles overlap to form a particle group, and a large number of particles are measured at one time. However, there is a problem that it requires a great deal of labor and time, or is biased due to sampling. In order to solve such a problem, it is considered to directly observe a group of particles flying at high speed to measure the particle size and shape. And the measurement of this flying particle is
In fields such as powder transportation and plasma spraying, it is also an important issue as a problem related to the method and apparatus for direct observation. And, as an observation / measurement method of these flying particle groups, the use of an optical system may be considered first and foremost.
【０００４】しかしながら、これまでのところ、このよ
うな測定を可能とする手段は確立されていないのが実情
である。このため、高効率に、かつ精度よく簡便な手段
として粒子測定を可能とする新しい手段の実現が強く望
まれていた。そこでこの発明は、以上の通りの従来技術
の欠点を解消し、ジェット噴流により粒子群を一時粒子
化させた状態において、粒子同志の重なり合いを解消
し、高速に飛散する粒子の三次元影像を連続的に捉え、
しかも多数の粒子について測定することのできる新たな
粒子測定装置とその利用について提案するものである。However, up to now, no means has been established to enable such measurement. Therefore, realization of a new means that enables particle measurement as a highly efficient and accurate and simple means has been strongly desired. Therefore, the present invention solves the above-mentioned drawbacks of the conventional technology, eliminates the overlapping of particles in a state where particles are temporarily turned into particles by a jet jet, and continuously creates a three-dimensional image of particles that scatter at high speed. Capture,
Moreover, it proposes a new particle measuring device capable of measuring a large number of particles and its use.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、複数の光センサを直接に、また
は光導体ファイバによって間接的に直列配置したセンサ
部を粒子の飛散方向に対して垂直に少なくとも２組平行
配設し、これらセンサ部をリアルタイム信号処理装置と
連結してなることを特徴とする粒子測定装置を提供す
る。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a sensor section in which a plurality of photosensors are directly or indirectly arranged in series by a photoconductor fiber in a particle scattering direction. Provided is a particle measuring device characterized in that at least two sets are arranged in parallel vertically and these sensor parts are connected to a real-time signal processing device.
【０００６】また、この発明は、これを利用した粒子測
定方法をも提供する。そして、この発明の粒子測定は、
固体、液体、または気泡粒子の各種の粒子群について、
その粒子径、飛散速度、さらには粒径分布等までをリア
ルタイムに測定することを可能とする。すなわち、ま
ず、この発明の装置について、これを原理的に説明する
と、その光学的構成は、図１に示したように、本質的
に、測定空間（２）をはさみ、光源（３）とセンサ
（５）を対向させて設置する光透過方式を採用してい
る。すなわち、光源（３）からの光を集光レンズ（４）
を介して測定空間（２）に照射させ、測定空間（２）に
流入した測定対象物の投影像を受光レンズ（４）を介し
てセンサ（５）でとらえる。The present invention also provides a particle measuring method using the same. And the particle measurement of the present invention,
For various particle groups of solid, liquid, or bubble particles,
It is possible to measure the particle size, the scattering speed, and even the particle size distribution in real time. That is, first of all, the principle of the device of the present invention will be described. The optical configuration thereof essentially sandwiches the measurement space (2), the light source (3) and the sensor as shown in FIG. A light transmission method is adopted in which (5) is installed opposite to each other. That is, the light from the light source (3) is condensed by the condenser lens (4).
The measurement space (2) is irradiated with the light through the measurement space (2), and the projected image of the measurement object flowing into the measurement space (2) is captured by the sensor (5) through the light receiving lens (4).
【０００７】測定空間（２）は、透明矩形管（６）等に
よって区分しておく。このような光透過方式による粒子
測定方法として、この発明者は、すでに、センサ（５）
に、複数のフォトトランジスタをエリア状に配置し、図
２に示した原理によって粒子の速度や粒径を算出する方
法を提案してもいる。この方法それ自身もリアルタイム
な粒子測定を可能とするものである。そしてこの発明の
測定装置に機能として併用してもよいものである。The measurement space (2) is divided by a transparent rectangular tube (6) or the like. As a particle measuring method using such a light transmission method, the present inventor has already proposed the sensor (5).
In addition, there is proposed a method of arranging a plurality of phototransistors in an area shape and calculating the particle velocity and particle diameter according to the principle shown in FIG. This method itself enables real-time particle measurement. And it may be used in combination with the measuring apparatus of the present invention as a function.
【０００８】しかしながら、その後の検討において、発
明者はさらに高精度で、優れた特徴のある測定方法と、
これを具体化する装置とを完成した。すなわち、このよ
うな背景から特徴づけられるこの発明の装置の場合に
は、図３（ａ）に示したようにフォトトランジスタ等の
光センサを直列に配置した少なくとも２組のセンサ
（Ａ）（Ｂ）を、粒子の飛行方向に対して垂直に配設し
ている。However, in the subsequent study, the inventor has found that the measurement method with higher accuracy and excellent characteristics,
A device that embodies this was completed. That is, in the case of the device of the present invention characterized from such a background, as shown in FIG. 3A, at least two sets of sensors (A) (B) in which photosensors such as phototransistors are arranged in series are provided. ) Are arranged perpendicular to the direction of flight of the particles.
【０００９】そして、この図３（ａ）は、リニア状にフ
ォトトランジスタを配列したセンサ面上を球形粒子が通
過したときのセンサからの出力信号を模式的に示してい
る。この場合粒子のｙ方向の粒径を求めるときに、粒子
の飛散速度を算出する必要があるため２組のセンサを平
行に設置している。また、図３（ｂ）には、その時得ら
れる粒子画像例を示している。FIG. 3 (a) schematically shows an output signal from the sensor when spherical particles pass on the sensor surface where the phototransistors are linearly arranged. In this case, when calculating the particle size in the y direction of the particles, it is necessary to calculate the scattering speed of the particles, so two sets of sensors are installed in parallel. Further, FIG. 3B shows an example of a particle image obtained at that time.
【００１０】このような図３（ａ）（ｂ）より求められ
る飛散する粒子の二次元の速度成分は次式で与えられ
る。すなわち、センサＡにおける粒子の重心（ＸiA，ｔ
1 ）、センサＢにおける粒子の重心（ＸiB，ｔ2 ）とす
ると、粒子の飛散速度は、The two-dimensional velocity component of the scattered particles obtained from FIGS. 3 (a) and 3 (b) is given by the following equation. That is, the center of gravity of the particle in the sensor A (X iA , t
1 ) and the center of gravity (X iB , t 2 ) of the particle in the sensor B, the scattering speed of the particle is
【００１１】[0011]
【数１】 [Equation 1]
【００１２】である。ここで、ＬｓはセンサＡとセンサ
Ｂの間隔を示している。また、粒径は次式により得るこ
とができる。[0012] Here, Ls indicates the distance between the sensor A and the sensor B. The particle size can be obtained by the following formula.
【００１３】[0013]
【数２】 [Equation 2]
【００１４】ここで、Ｄｐx はｘ方向の粒径、Ｄｐy は
ｙ方向の粒径ｌx はｘ方向の粒子画像の長さ、ｎはｙ方
向の粒子画像のｆｒａｍｅ数、ｔCKはクロックの周期を
示している。粒子形状は粒子画像のｙ方向の粒径を前記
の最後の式を用いて補正することにより得ることができ
る。Here, Dp x is the grain size in the x direction, Dp y is the grain size in the y direction, l x is the length of the grain image in the x direction, n is the number of frames of the grain image in the y direction, and t CK is the clock. Shows the cycle of. The grain shape can be obtained by correcting the grain size in the y direction of the grain image using the last equation above.
【００１５】以上のように、一組の光学系から粒子の二
次元影像が得られるので、互いに直交する二組の光学系
を用いることにより三次元の粒子形状が同時に求められ
る。そしてこの発明は、このようなセンサにリアルタイ
ム画像処理装置を連結することからなっている。この点
についてみると、従来よりビデオカメラなどに使用され
ているイメージセンサは走査方式を用いているため、走
査時間が計測上無駄時間となり、高速流動場における測
定精度が劣化する原因となる。As described above, since a two-dimensional image of a particle can be obtained from one set of optical systems, a three-dimensional particle shape can be obtained at the same time by using two sets of optical systems orthogonal to each other. The invention then consists of connecting a real-time image processing device to such a sensor. Regarding this point, since the image sensor conventionally used in a video camera or the like uses a scanning method, the scanning time becomes a dead time in measurement, which causes deterioration of measurement accuracy in a high-speed flow field.
【００１６】一方、この発明のリアルタイム画像処理シ
ステムでは、走査方式を用いず、センサ部であるフォト
トランジスタアレイ上のフォトトランジスタに常時正電
圧を印可しておくことによりセンサを常に活性化させて
おき、各々のフォトトランジスタからの出力信号を独自
に処理することにより、一画面の画像を同時に得ること
が可能となっている。On the other hand, in the real-time image processing system of the present invention, the scanning method is not used, and the sensor is always activated by always applying a positive voltage to the phototransistor on the phototransistor array which is the sensor section. By processing the output signals from the respective phototransistors independently, it is possible to simultaneously obtain one screen image.
【００１７】なお、この発明において使用する光センサ
は、前記のフォトトランジスタに限られることはない。
光の明暗を感知することのできるセンサの任意のものが
使用できる。たとえば、フォトダイオード、光電子増倍
管（フォトチューブ）等が使用できる。そして、この発
明においては、前記のエリア状に光センサを配置した既
提案の装置と組合わせることにより、さらに機能的に複
合化することも可能である。それというのも、エリア状
に光センサを配置する場合には、粒子が飛散している三
次元空間内の軌跡が把握され、時々刻々と変わる飛散速
度（三次元速度成分）が求められるからである。The photosensor used in the present invention is not limited to the phototransistor described above.
Any sensor capable of sensing the brightness of light can be used. For example, a photodiode, a photomultiplier tube (phototube) or the like can be used. In addition, in the present invention, it is possible to further functionally combine by combining with the already proposed device in which the photosensors are arranged in the area shape. This is because when the optical sensors are arranged in an area, the trajectory in the three-dimensional space in which particles are scattered is grasped, and the ever-changing scattering velocity (three-dimensional velocity component) is obtained. is there.
【００１８】このような原理的特徴を有するこの発明の
粒子測定装置について、さらに以下の具体例によって詳
しく説明する。The particle measuring device of the present invention having the above-mentioned principle features will be described in more detail with reference to the following specific examples.
【００１９】[0019]
【実施例】この発明の測定装置においては、より微細な
粒子の影像を精度良く捉えるためには、センサ部に粒子
の影像を高倍率で拡大投影し、分解能を向上させること
が望ましい。実際、フォトトランジスタとして外径が5.
7mm のものを用いて９６個を直接リニア状に並べると、
547.2mm もの長さになる。しかしながら、この大きさに
適切な投影像を得るのに必要な高倍率の光学系の構成は
極めて困難である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the measuring apparatus of the present invention, in order to accurately capture a finer particle image, it is desirable to magnify and project the particle image on the sensor section at a high magnification to improve the resolution. In fact, the phototransistor has an outer diameter of 5.
Directly arranging 96 pieces using a 7 mm one,
It is as long as 547.2mm. However, it is extremely difficult to construct a high-magnification optical system necessary to obtain a projection image suitable for this size.
【００２０】そこで図４に示したように直径0.5mm の光
導体ファイバ（三菱樹脂製、エスカ）９６本を直列に配
列し、もう一端を各々のフォトトランジスタへ導いた。
このことにより、受光面を４８mmに縮小し、より微小な
粒子を捉えることが可能となった。図５（ａ）（ｂ）
は、この発明の装置例の概略と、測定系配置状況を示し
たものである。試料投入口（２）から投入させた粒子群
は、ブロア（１）により発生させられたジェット噴流に
より一次粒子化され透明矩形管（５）内を通過する。こ
のとき、透明矩形管（５）に垂直に設置したセンサ
（Ａ）（Ｂ）と（Ｃ）（Ｄ）により粒子の影像を捉え
る。光学系は、光透過方式とした。また、粒子の影像を
三次元同時に捉えるため二組の光学系（Ａ）（Ｂ）と
（Ｃ）（Ｄ）を互いに直交させて設置した。Then, as shown in FIG. 4, 96 optical conductor fibers (Mitsubishi resin, Esca) having a diameter of 0.5 mm were arranged in series, and the other end was led to each phototransistor.
This made it possible to reduce the light-receiving surface to 48 mm and capture smaller particles. 5 (a) (b)
FIG. 3 shows an outline of an example of the apparatus of the present invention and a measurement system arrangement situation. The particle group introduced from the sample inlet (2) is made into primary particles by the jet jet generated by the blower (1) and passes through the transparent rectangular tube (5). At this time, the images of the particles are captured by the sensors (A), (B), (C), and (D) installed vertically on the transparent rectangular tube (5). The optical system was a light transmission system. In addition, two sets of optical systems (A), (B), and (C) (D) were installed orthogonal to each other in order to simultaneously capture the image of the particles three-dimensionally.
【００２１】光源（３）からの光は集光レンズ（４）を
介して測定空間（１０）において粒子に照射され、レン
ズ（４）を介してセンサ（Ａ）（Ｂ）と（Ｃ）（Ｄ）と
が検知する。この場合、センサは、図４に示したよう
に、光導体ファイバ（６）を用い、フォトトランジスタ
アレイ（７）によって検知と、その信号を、信号処理回
路（８）から、マイクロコンピュータ（９）へと導いて
いる。The light from the light source (3) is irradiated onto the particles in the measurement space (10) through the condenser lens (4), and the sensors (A) (B) and (C) (through the lens (4). D) and detect. In this case, as shown in FIG. 4, the sensor uses a photoconductor fiber (6) to detect by the phototransistor array (7) and to detect the signal from the signal processing circuit (8) to the microcomputer (9). Leading to.
【００２２】そして、この発明においては、具体的に、
高速に飛散する粒子の影像を捉え、粒子形状の認識およ
び粒径を測定するため、リアルタイムで画像を取り込
む、信号処理システムを作成している。図６は、信号処
理システムのブロックダイアグラムを示したものであ
る。この信号処理システムは、リニアフォトトランジス
タアレイ、アナログ信号処理部、デジタル信号処理部、
３２ビットマイクロコンピュータ、および各種補助出力
装置からなる。ここで、リニアフォトトランジスタアレ
イからの出力信号が高速に送られるため、Ａ−Ｄ変換し
ながら直接マイクロコンピュータで処理することは困難
である。このため、デジタル信号処理部にバッファメモ
リを設けることにより、測定中データはバッファメモリ
に蓄えられ、測定終了後コンピュータへ転送し処理を行
う。In the present invention, specifically,
We have created a signal processing system that captures images in real time to capture the image of particles that scatter at high speed, recognize the particle shape, and measure the particle size. FIG. 6 is a block diagram of the signal processing system. This signal processing system includes a linear phototransistor array, an analog signal processing unit, a digital signal processing unit,
It consists of a 32-bit microcomputer and various auxiliary output devices. Here, since the output signal from the linear phototransistor array is sent at high speed, it is difficult to directly process it by the microcomputer while performing A-D conversion. Therefore, by providing a buffer memory in the digital signal processing unit, the data under measurement is stored in the buffer memory and is transferred to the computer for processing after the measurement is completed.
【００２３】また、作成した回路は、９６個のフォトト
ランジスタからの信号を処理する回路を１ブロックと
し、４ブロックから成っており、３８４個のフォトトラ
ンジスタからの信号を同時に処理することが可能であ
る。さらに、今後このブロックを増やし、回路の一部を
変更することにより、より拡張した構成を取ることが可
能である。Further, the circuit thus prepared is made up of four blocks with one circuit for processing the signals from the 96 phototransistors as one block, and can process the signals from 384 phototransistors at the same time. is there. Further, by increasing the number of blocks and changing a part of the circuit in the future, a more expanded configuration can be taken.
【００２４】図７には、信号処理の概要を示した。図７
（ａ）〜（ｄ）は図６の（ａ）〜（ｄ）の信号に対応す
る。リニアフォトトランジスタアレイからは、常時信号
を出力させておき、この信号を増幅後、ＴＴＬレベルに
二値化する。その後、この信号により、所定の周波数に
設定されたクロックパルス（ＣＫ）を粒子の存在してい
る部分、すなわち、光が粒子により遮断されフォトトラ
ンジスタの出力がＬの状態の部分のみ通過させ、この信
号を全フォトトランジスタについて重ね合わせ、ＲＡＭ
制御信号を作り出す。このＲＡＭ制御信号により、フォ
トトランジスタの状態、すなわち粒子が存在しているの
か、いないのかを８ビット３２キロワードのＳ−ＲＡＭ
に記憶している。このようにいったんＲＡＭに記憶した
データを３２ビットマイクロコンピュータに転送し、各
種処理を行いデータを粒子画像に再構成し、ＣＲＴディ
スプレイ・プリンタに出力する。FIG. 7 shows an outline of signal processing. Figure 7
(A)-(d) correspond to the signals of (a)-(d) of FIG. A signal is always output from the linear phototransistor array, this signal is amplified and then binarized to the TTL level. After that, this signal allows the clock pulse (CK) set to a predetermined frequency to pass through only the portion where the particles are present, that is, the portion where the light is blocked by the particles and the output of the phototransistor is in the L state. Overlay the signal on all phototransistors
Produce a control signal. With this RAM control signal, the state of the phototransistor, that is, whether particles are present or not, is an 8-bit 32 kiloword S-RAM.
I remember. In this way, the data once stored in the RAM is transferred to the 32-bit microcomputer, various processes are performed to reconstruct the data into a particle image, and the particle image is output to the CRT display printer.
【００２５】作成した信号処理システムにより一度に測
定できる粒子数は、光学系倍率・クロック周波数、粒子
の飛散速度によるが、約５００個から７００個であった
が、粒子データ用ＲＡＭの容量を増やすことにより、さ
らに多くの粒子を一度に測定することが可能となる。な
お、センサ部としては、フォトトランジスタを直列に配
列したものを使用するが、フォトトランジスタアレイを
撮像デバイスとして使用する場合、高感度で、指向性が
せまく、迅速な応答特性をもつものを選定することが好
ましい。The number of particles that can be measured at one time by the created signal processing system was about 500 to 700, depending on the magnification of the optical system, the clock frequency, and the scattering speed of particles, but the capacity of the RAM for particle data is increased. This makes it possible to measure more particles at once. As the sensor unit, phototransistors arranged in series are used, but when using the phototransistor array as an imaging device, a sensor with high sensitivity, directivity, and quick response characteristics is selected. Preferably.
【００２６】また、実際の測定システムにおいては、フ
ォトトランジスタとしてシャープ製のＰＴ５０１Ａを使
用した。このフォトトランジスタは高感度、高指向性で
ある。このフォトトランジスタ９６個を１組とするセン
サ部４組を作成した。図８は、アナログ信号処理部の回
路の詳細を示したものである。フォトトランジスタから
の信号はトランジスタによる基本的な反転増幅回路で抵
抗Ｒ１は応答速度をなるべく低下させないものを選ん
だ。トランジスタにより増幅された信号は、ＴＴＬ−Ｉ
Ｃに入ることにより自動的に二値化される。In the actual measuring system, PT501A manufactured by Sharp was used as the phototransistor. This phototransistor has high sensitivity and high directivity. Four sets of sensor units each having 96 phototransistors as one set were prepared. FIG. 8 shows the details of the circuit of the analog signal processing unit. The signal from the phototransistor is a basic inverting amplifier circuit using a transistor, and the resistor R1 is selected so as not to reduce the response speed as much as possible. The signal amplified by the transistor is TTL-I
By entering C, it is automatically binarized.
【００２７】なお、この回路でのフォトトランジスタの
応答速度は１０μｓである。ディジタル信号処理回路に
ついては省略するとして、アナログ信号処理部からの信
号は、Ｄフィリップフロップにおいて、クロック（Ｃ
Ｋ）と同期させる。この出力信号は粒子が存在する場合
にはＬレベルとなる。この信号とＣＫからシングルショ
ットパルスを発生させた信号よりＯＲ出力を得る。すな
わち、粒子の存在する場合のみシングルショットパルス
を通過させることにより、測定空間内の粒子の存在が確
認できることになる。その後、このパルスによりＲＡＭ
書き込み用のタイミングパルスを発生させる。図９にそ
のライトサイクルタイミングチャートを示した。この信
号処理システムでは、３２キロバイトのＣＭＯＳスタテ
ックＲＡＭを使用し、ＷＲ、ＣＳのパルス幅をそれぞれ
２２５ns、５００nsとしている。また、画像データは、
フォトトランジスタ１個に対し１ビットのメモリを割り
当て、粒子が存在している場合には０を、粒子が不在の
場合には１を記憶する。したがって、１ブロックあたり
ＲＡＭ１２個を３２キロバイト×９６ビットとして使用
している。The response speed of the phototransistor in this circuit is 10 μs. The digital signal processing circuit is omitted, and the signal from the analog signal processing unit is supplied to the clock (C
K). This output signal becomes L level when particles are present. An OR output is obtained from this signal and a signal that generates a single shot pulse from CK. That is, the presence of particles in the measurement space can be confirmed by passing the single shot pulse only when the particles are present. After that, this pulse causes RAM
Generate a timing pulse for writing. FIG. 9 shows the write cycle timing chart. In this signal processing system, a 32 kilobyte CMOS static RAM is used, and the pulse widths of WR and CS are 225 ns and 500 ns, respectively. Also, the image data is
A 1-bit memory is assigned to each phototransistor, and 0 is stored when particles are present, and 1 is stored when particles are absent. Therefore, 12 RAMs per block are used as 32 kilobytes × 96 bits.
【００２８】一方、時間データはＣＫパルスをカウント
している。まず、測定が始まると同時にＣＫパルスをカ
ウントし、上述のシングルショットパルスによってＲＡ
Ｍに記憶する。また、観測空間内に粒子が存在しない場
合にはＣＫのカウントのみを行い、その後粒子の存在を
認識したときに、そのときのカウント数をＲＡＭに記憶
する。ここで、ＣＫのカウンタはＲＡＭにカウント数を
記憶させたのちすぐにクリアし、粒子データ用ＲＡＭの
使用効率を高め、長時間測定を可能にしている。On the other hand, the time data counts CK pulses. First, the CK pulse is counted at the same time when the measurement is started, and RA is performed by the above single shot pulse.
Store in M. Further, when particles do not exist in the observation space, only CK is counted, and when the existence of particles is recognized thereafter, the count number at that time is stored in the RAM. Here, the CK counter is cleared immediately after the count number is stored in the RAM to improve the use efficiency of the particle data RAM and enable long-time measurement.
【００２９】時間記憶用のＲＡＭは、上述のものを３２
キロバイト×１６ビットとして使用し、書き込みのタイ
ミングも同様のものとしている。信号処理システムは制
御およびデータ処理に３２ビットマイクロコンピュータ
ＰＣ−９８０１ＲＡ５（ＮＥＣ社製）、信号処理回路と
のインターフェースボードとして、双方向入出力モジュ
ールＷ−ＢＵＳ（９８）（コンテック社製）を使用して
いる。The RAM for time storage is the above-mentioned RAM 32.
It is used as kilobytes × 16 bits, and the write timing is the same. The signal processing system uses a 32-bit microcomputer PC-9801RA5 (manufactured by NEC) for control and data processing, and a bidirectional input / output module W-BUS (98) (manufactured by Contec) as an interface board with a signal processing circuit. ing.
【００３０】以上の装置例によって、まず、単一の球形
粒子および不規則形状粒子の測定を行った。測定対象粒
子としては、直径6.0mm のアセタール樹脂製球形粒子、
ならびに不規則形状の砂粒子を用いた。光学系倍率は2.
0 倍とした。測定システムの基準信号の周期は15.8μｓ
（周波数63.3kHz 、画面数６３３００画面／ｓ）とし
た。これらより、測定分解能はｘ方向が0.25mm、ｙ方向
が0.08mmとなった。First, single spherical particles and irregularly shaped particles were measured by the above apparatus example. As the particles to be measured, spherical particles made of acetal resin with a diameter of 6.0 mm,
And irregularly shaped sand particles were used. Optical system magnification is 2.
It was set to 0 times. The reference signal period of the measurement system is 15.8 μs
(Frequency 63.3 kHz, number of screens 63,300 screens / s). From these, the measurement resolution was 0.25 mm in the x direction and 0.08 mm in the y direction.
【００３１】ついで、実際に、不規則形状粒子の粒度分
布の測定を行った。実験装置は上述のものを使用し、測
定対象粒子は不規則形状の砂粒子を用いた。光学系倍率
は4.7 倍とした。また、測定システムの基準信号の周期
は15.8μｓとした。測定分解能はｘ方向0.11mm、ｙ方向
0.01mmであった。 ＜単一粒子の測定結果＞図１０（ａ）はセンサが直径６
mmの球形粒子を捉えたときの粒子影像の一例を示したも
のである。粒子の飛散速度は9.89ｍ／ｓであった。ま
た、図１０（ｂ）にはｙ方向の補正を行った後の画像お
よび画像より求めた粒径を示した。画像に若干の乱れが
あるが、これは各々のセンサの特性が異なるためであ
り、各センサの出力信号の増幅値を調整できるように
し、出力値をそろえることにより球として捉えることが
可能である。Next, the particle size distribution of irregularly shaped particles was actually measured. The experimental apparatus used was the one described above, and the particles to be measured were irregularly shaped sand particles. The optical system magnification was 4.7 times. The period of the reference signal of the measurement system was set to 15.8 μs. Measurement resolution is 0.11mm in x direction and y direction
It was 0.01 mm. <Measurement result of single particle> In FIG. 10 (a), the sensor has a diameter of 6
It is an example of a particle image when a spherical particle of mm is captured. The scattering speed of particles was 9.89 m / s. Further, FIG. 10B shows the image after the correction in the y direction and the particle size obtained from the image. There is a slight disturbance in the image, but this is because the characteristics of each sensor are different, and it is possible to grasp it as a sphere by adjusting the amplification value of the output signal of each sensor and aligning the output values. ..
【００３２】図１１（ｂ）にセンサが不規則形状粒子を
捉えたときの粒子影像の一例を示した。粒子の飛散速度
は10.53 ｍ／ｓであった。図１１（ｂ）のｙ方向の補正
を行った後の粒子影像およびそれより求めた粒子径を示
した。 ＜粒子群の粒度分布の測定結果＞図１２は、不規則形状
粒子の粒径の個数分布を示したものである。測定粒子数
は６００個であった。粒径は、ｘ方向のＦｅｒｅｔ径を
用いた。粒子の飛散速度の平均値は約3.5 ｍ／ｓであっ
た。FIG. 11B shows an example of a particle image when the sensor captures irregularly shaped particles. The flying speed of the particles was 10.53 m / s. The particle image after the correction in the y direction of FIG. 11B and the particle diameter obtained from the image are shown. <Measurement Result of Particle Size Distribution of Particle Group> FIG. 12 shows a number distribution of particle diameters of irregularly shaped particles. The number of measured particles was 600. The Feret diameter in the x direction was used as the particle diameter. The average value of the flying speed of the particles was about 3.5 m / s.
【００３３】図１３にこの結果より求めた不規則形状粒
子の粒度分布曲線を示した。また、ふるい分け法により
得た粒度分布曲線を破線で示した。この発明の測定法で
求めたメジアン径は1.74mmであり、ふるい分け法で求め
たメジアン径は1.53mmであった。二つの方法により求め
た粒度分布曲線はほぼ一致した形状を示しているが、こ
の発明の測定法により求めた粒度分布曲線の方がふるい
分け法により求めたものより大きな粒径となっている。
これは、この発明の測定法では、粒径値をＦｅｒｅｔ径
により求めたためであると考えられる。FIG. 13 shows a particle size distribution curve of irregularly shaped particles obtained from the results. The broken line shows the particle size distribution curve obtained by the sieving method. The median diameter determined by the measuring method of the present invention was 1.74 mm, and the median diameter determined by the sieving method was 1.53 mm. The particle size distribution curves obtained by the two methods show almost the same shape, but the particle size distribution curve obtained by the measuring method of the present invention has a larger particle size than that obtained by the sieving method.
It is considered that this is because the particle diameter value was obtained from the Feret diameter in the measuring method of the present invention.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、粒子群をジェット噴流により高速に飛散させ、一
次粒子化させた後、この影像をリアルタイム画像処理シ
ステムにより取り込み処理を行うことにより、粒子群の
形状および粒度分布を高効率、高精度で把握することが
できる。As described above in detail, according to the present invention, a particle group is scattered at high speed by a jet jet to form primary particles, and then this image is captured by a real-time image processing system. The shape and particle size distribution of can be grasped with high efficiency and accuracy.
【図１】光透過方式による測定を示した原理構成図であ
る。FIG. 1 is a principle configuration diagram showing measurement by a light transmission method.
【図２】フォトトランジスタをエリア配置したセンター
を例示した原理斜視図である。FIG. 2 is a principle perspective view illustrating a center in which phototransistors are arranged in areas.
【図３】（ａ）（ｂ）は、この発明の光学系を示した構
成模式図である。3A and 3B are schematic configuration diagrams showing an optical system of the present invention.
【図４】この発明のセンサ部の一例を示した側面図であ
る。FIG. 4 is a side view showing an example of the sensor unit of the present invention.
【図５】（ａ）（ｂ）は、この発明の測定装置を示した
構成図である。5A and 5B are configuration diagrams showing a measuring apparatus of the present invention.
【図６】この発明の装置のリアルタイム処理回路を例示
したブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a real-time processing circuit of the device of the present invention.
【図７】信号処理を示したタイムフロー図である。FIG. 7 is a time flow diagram showing signal processing.
【図８】アナログ信号処理部の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of an analog signal processing unit.
【図９】ライトサイクルタイミングチャート図である。FIG. 9 is a write cycle timing chart.
【図１０】[Figure 10]
【図１１】単一粒子の把握像図である。FIG. 11 is a grasp image view of a single particle.
【図１２】粒径個数分布図である。FIG. 12 is a particle size distribution chart.
【図１３】粒度分布曲線図である。FIG. 13 is a particle size distribution curve diagram.
１ ブロア ２ 試料投入口 ３ ランプ ４ レンズ ５ 透明矩形管 ６ 光導体ファイバ ７ フォトトランジスタアレイ ８ 信号処理回路 ９ マイクロコンピュータ １０ 測定空間 1 Blower 2 Sample Inlet 3 Lamp 4 Lens 5 Transparent Rectangular Tube 6 Photoconductor Fiber 7 Phototransistor Array 8 Signal Processing Circuit 9 Microcomputer 10 Measurement Space
Claims (4)
ファイバによって間接的に直列配置したセンサ部を粒子
の飛散方向に対して垂直に少なくとも２組平行配設し、
これらセンサ部をリアルタイム信号処理装置と連結して
なることを特徴とする粒子測定装置。1. A sensor unit in which a plurality of optical sensors are directly or indirectly arranged in series by an optical conductor fiber is arranged in parallel at least two sets in a direction perpendicular to a scattering direction of particles.
A particle measuring device, characterized in that these sensor units are connected to a real-time signal processing device.
は気泡粒子の粒径、飛散速度および／または粒径分布の
測定装置。2. A device for measuring the particle size, scattering velocity and / or particle size distribution of solid, liquid or bubble particles, which comprises the device according to claim 1.
とを特徴とする粒子測定方法。3. A particle measuring method using the measuring device according to claim 1.
センサを配置したセンサ部も併せて有することを特徴と
する粒子測定装置。4. The particle measuring apparatus according to claim 1, further comprising a sensor section in which optical sensors are arranged in an area.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03203053A JP3096099B2 (en) | 1991-08-13 | 1991-08-13 | Particle measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03203053A JP3096099B2 (en) | 1991-08-13 | 1991-08-13 | Particle measurement device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0545274A true JPH0545274A (en) | 1993-02-23 |
| JP3096099B2 JP3096099B2 (en) | 2000-10-10 |
Family
ID=16467566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03203053A Expired - Fee Related JP3096099B2 (en) | 1991-08-13 | 1991-08-13 | Particle measurement device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3096099B2 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995012118A1 (en) * | 1993-10-29 | 1995-05-04 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Real time suspended particle monitor |
| WO1996016325A1 (en) * | 1994-11-17 | 1996-05-30 | The United States Of America, Represented By The | Fluid sampler |
| WO2002012858A1 (en) * | 2000-08-04 | 2002-02-14 | Oxford Lasers Limited | Improved particle imaging method and apparatus |
| US7009703B2 (en) * | 2003-03-27 | 2006-03-07 | J.M.Canty Inc. | Granular product inspection device |
| JP2008261740A (en) * | 2007-04-12 | 2008-10-30 | Univ Of Electro-Communications | Particle measuring device |
| JP2008261737A (en) * | 2007-04-12 | 2008-10-30 | Univ Of Electro-Communications | Particle size measuring device |
| WO2008132995A1 (en) * | 2007-04-12 | 2008-11-06 | The University Of Electro-Communications | Particle measuring device and particle size measuring device |
| JP2010185691A (en) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Doshisha | Sprayed particle imaging analysis system and analysis method |
| AT516759B1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-08-15 | Avl List Gmbh | Apparatus and method for determining the number of solid particles in a fluid stream |
-
1991
- 1991-08-13 JP JP03203053A patent/JP3096099B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995012118A1 (en) * | 1993-10-29 | 1995-05-04 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Real time suspended particle monitor |
| US6049381A (en) * | 1993-10-29 | 2000-04-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Real time suspended particle monitor |
| WO1996016325A1 (en) * | 1994-11-17 | 1996-05-30 | The United States Of America, Represented By The | Fluid sampler |
| US5572320A (en) * | 1994-11-17 | 1996-11-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Fluid sampler utilizing optical near-field imaging |
| WO2002012858A1 (en) * | 2000-08-04 | 2002-02-14 | Oxford Lasers Limited | Improved particle imaging method and apparatus |
| US7009703B2 (en) * | 2003-03-27 | 2006-03-07 | J.M.Canty Inc. | Granular product inspection device |
| JP2008261740A (en) * | 2007-04-12 | 2008-10-30 | Univ Of Electro-Communications | Particle measuring device |
| JP2008261737A (en) * | 2007-04-12 | 2008-10-30 | Univ Of Electro-Communications | Particle size measuring device |
| WO2008132995A1 (en) * | 2007-04-12 | 2008-11-06 | The University Of Electro-Communications | Particle measuring device and particle size measuring device |
| US8218132B2 (en) | 2007-04-12 | 2012-07-10 | The University Of Electro-Communications | Particle measuring device and particle size measure device |
| JP2010185691A (en) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Doshisha | Sprayed particle imaging analysis system and analysis method |
| AT516759B1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-08-15 | Avl List Gmbh | Apparatus and method for determining the number of solid particles in a fluid stream |
| AT516759A4 (en) * | 2015-05-12 | 2016-08-15 | Avl List Gmbh | Apparatus and method for determining the number of solid particles in a fluid stream |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3096099B2 (en) | 2000-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0545274A (en) | Particle measuring device | |
| CN105928847A (en) | On-line measuring method for concentration and particle size of particles in a multiphase system | |
| JP6726687B2 (en) | Particle analyzer and particle analysis method | |
| JPS62228106A (en) | Method and apparatus for measuring shape of three-dimensional object | |
| CN2612943Y (en) | Micro particle graininess laser imaging measuring apparatus | |
| JP3102925B2 (en) | Particle analyzer | |
| JPH06288896A (en) | Cell sorter | |
| CN1182221A (en) | Two-dimensional position measurer based on linear CCD array | |
| JPH05264433A (en) | Bubble measuring apparatus | |
| JPH0718693B2 (en) | Three-dimensional object shape detection device by optical cutting method | |
| JP2681745B2 (en) | A method for measuring the vertical and lateral movement of an object to be measured with a speckle pattern using laser light. | |
| CN1641312A (en) | Three-dimensional measurement method based on PSD | |
| US6297881B1 (en) | Three-dimensional measurement method and three-dimensional measurement device | |
| CN1796987A (en) | Optical detection device and detection method | |
| JP2710989B2 (en) | High-speed image processing circuit | |
| CN109470145A (en) | Polarization Modulation high resolution Stereo Vision Measurement System and method | |
| JP3346662B2 (en) | Simultaneous measurement of 3D position and velocity of moving object | |
| RU58695U1 (en) | DUST PARTICLE DETECTOR | |
| CN1860345A (en) | Three-dimensional measuring instrument and three-dimensional measuring method | |
| CN2676146Y (en) | Two dimensional coordinate location device for specific target in fixed visual field | |
| JP2002031585A (en) | Delineation performance evaluation device of lens | |
| TW593995B (en) | Optical measuring apparatus | |
| JPH05209730A (en) | Image processing apparatus | |
| JPS63205505A (en) | Area measuring method by ccd area image sensor | |
| Chetelat et al. | Design and construction of a miniature PIV (MPIV) system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080804 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090804 Year of fee payment: 9 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090804 Year of fee payment: 9 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |