JPH07198611A - レーザ光を用いた計測装置 - Google Patents
レーザ光を用いた計測装置Info
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- JPH07198611A JPH07198611A JP5335704A JP33570493A JPH07198611A JP H07198611 A JPH07198611 A JP H07198611A JP 5335704 A JP5335704 A JP 5335704A JP 33570493 A JP33570493 A JP 33570493A JP H07198611 A JPH07198611 A JP H07198611A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ光が照射される測定場の被計測分子が
発する蛍光の強度の測定において、レーザ光強度により
補正された高精度の蛍光強度を得ることができる装置を
実現する。 【構成】 シート状のレーザ光７を出力するビームエキ
スパンダ２３と測定場８の間に設けられ蛍光物質が封入
されたセル２４と、測定場８内の被計測分子がレーザ光
７を受光して発する蛍光の強度とセル２４内の蛍光物質
がレーザ光７を受光して発する蛍光の強度を入力して被
計測分子が発する蛍光の強度を正規化する正規化手段を
備えたことによって、被計測分子が発する蛍光の強度
は、レーザ光強度に比例しレーザ光７の迷光により影響
されない蛍光物質が発する蛍光の強度によって正規化さ
れるため、被計測分子の濃度や温度等を高い精度で求め
ることが可能となる。
発する蛍光の強度の測定において、レーザ光強度により
補正された高精度の蛍光強度を得ることができる装置を
実現する。 【構成】 シート状のレーザ光７を出力するビームエキ
スパンダ２３と測定場８の間に設けられ蛍光物質が封入
されたセル２４と、測定場８内の被計測分子がレーザ光
７を受光して発する蛍光の強度とセル２４内の蛍光物質
がレーザ光７を受光して発する蛍光の強度を入力して被
計測分子が発する蛍光の強度を正規化する正規化手段を
備えたことによって、被計測分子が発する蛍光の強度
は、レーザ光強度に比例しレーザ光７の迷光により影響
されない蛍光物質が発する蛍光の強度によって正規化さ
れるため、被計測分子の濃度や温度等を高い精度で求め
ることが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ誘起蛍光法（以
下ＬＩＦとする）レーザ計測法を用いた２次元濃度、温
度計測等に適用されるレーザ光を用いた計測装置に関す
る。
下ＬＩＦとする）レーザ計測法を用いた２次元濃度、温
度計測等に適用されるレーザ光を用いた計測装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＬＩＦは、被計測分子が有している吸収
線と同一の周波数を持つレーザ光で測定場を照射し、濃
度、温度計測に必要な信号光を得る手法である。
線と同一の周波数を持つレーザ光で測定場を照射し、濃
度、温度計測に必要な信号光を得る手法である。
【０００３】従来のこのＬＩＦを用いた２次元濃度計測
装置について、図２により以下に説明する。図２に示す
計測装置において、励起用パルスレーザ１は色素レーザ
２を発振させて、被計測分子の電子エネルギ差に対応し
た波長の光を出力させる。このレーザ光はビームエキス
パンダ３にてシート状とされた後、測定場８に照射され
る。
装置について、図２により以下に説明する。図２に示す
計測装置において、励起用パルスレーザ１は色素レーザ
２を発振させて、被計測分子の電子エネルギ差に対応し
た波長の光を出力させる。このレーザ光はビームエキス
パンダ３にてシート状とされた後、測定場８に照射され
る。
【０００４】この測定場８に照射されたレーザ光７によ
り励起された被計測分子より生じた蛍光は、レンズ４で
集光され、電荷結合素子（以下ＣＣＤとする）カメラ５
で計測される。６は励起用パルスレーザ１の発振とＣＣ
Ｄカメラ５を同期させるラインである。
り励起された被計測分子より生じた蛍光は、レンズ４で
集光され、電荷結合素子（以下ＣＣＤとする）カメラ５
で計測される。６は励起用パルスレーザ１の発振とＣＣ
Ｄカメラ５を同期させるラインである。
【０００５】上記被計測分子の濃度と蛍光強度は比例す
るため、被計測分子の濃度は蛍光強度より決定される
が、蛍光強度はレーザ光強度にも比例するため、レーザ
光が照射されている計測領域におけるレーザ光強度分布
の補正を行う必要がある。
るため、被計測分子の濃度は蛍光強度より決定される
が、蛍光強度はレーザ光強度にも比例するため、レーザ
光が照射されている計測領域におけるレーザ光強度分布
の補正を行う必要がある。
【０００６】従来の上記レーザ光強度分布の測定は、測
定場に空気を導入し、空気からのレーリ散乱光（レーザ
光と同波長の分子散乱光）を利用したり、図３に示すよ
うに、ビームスプリッタ０１によりレーザ光７の一部を
分岐し、分岐したレーザ光７をフィルタ０２により撮影
のために都合よいん輝度に減少させた後、これをＣＣＤ
カメラ０３で検知することにより行っていた。
定場に空気を導入し、空気からのレーリ散乱光（レーザ
光と同波長の分子散乱光）を利用したり、図３に示すよ
うに、ビームスプリッタ０１によりレーザ光７の一部を
分岐し、分岐したレーザ光７をフィルタ０２により撮影
のために都合よいん輝度に減少させた後、これをＣＣＤ
カメラ０３で検知することにより行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ光の測定
において、測定場からのレーリ散乱光を使用する場合
は、測定場に空気等のバッファーガスを導入する必要が
あり、被計測分子を計測しながらレーザ光強度分布を求
めることができなかった。
において、測定場からのレーリ散乱光を使用する場合
は、測定場に空気等のバッファーガスを導入する必要が
あり、被計測分子を計測しながらレーザ光強度分布を求
めることができなかった。
【０００８】また、ビームスプリッタによりレーザ光を
分岐する場合には、分岐されたレーザ光をＣＣＤカメラ
が検知できる強度までフィルタを用いて減衰させる必要
があるが、この過程で計測誤差が生じる傾向があった。
分岐する場合には、分岐されたレーザ光をＣＣＤカメラ
が検知できる強度までフィルタを用いて減衰させる必要
があるが、この過程で計測誤差が生じる傾向があった。
【０００９】更に、上記両手法とも、レーザ光強度を求
めるためにレーザ光と同じ波長の光を使用しているた
め、レーザ光がレンズ、ミラー等の物体から散乱される
光（迷光）がレーザ光強度の測定に混入し、計測誤差を
生じやすいという課題を有していた。本発明は、上記の
課題を解決しようとするものである。
めるためにレーザ光と同じ波長の光を使用しているた
め、レーザ光がレンズ、ミラー等の物体から散乱される
光（迷光）がレーザ光強度の測定に混入し、計測誤差を
生じやすいという課題を有していた。本発明は、上記の
課題を解決しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ光を用い
た計測装置は、シート状のレーザ光を出力し測定場の被
計測分子に照射するビームエキスパンダと、上記被計測
分子が発する蛍光を入射し蛍光強度を測定する第１の測
定手段を備えたレーザ光を用いた計測装置において、上
記ビームエキスパンダと測定場の間に設けられ内部に蛍
光物質が封入され上記レーザ光を通過させるセル、同セ
ル内の蛍光物質が発する蛍光を入射し蛍光強度を測定す
る第２の測定手段、および同第２の測定手段と上記第１
の測定手段よりそれぞれ測定した蛍光強度を入力し測定
場の蛍光強度をセル内の蛍光強度で正規化する正規化手
段を備えたことを特徴としている。
た計測装置は、シート状のレーザ光を出力し測定場の被
計測分子に照射するビームエキスパンダと、上記被計測
分子が発する蛍光を入射し蛍光強度を測定する第１の測
定手段を備えたレーザ光を用いた計測装置において、上
記ビームエキスパンダと測定場の間に設けられ内部に蛍
光物質が封入され上記レーザ光を通過させるセル、同セ
ル内の蛍光物質が発する蛍光を入射し蛍光強度を測定す
る第２の測定手段、および同第２の測定手段と上記第１
の測定手段よりそれぞれ測定した蛍光強度を入力し測定
場の蛍光強度をセル内の蛍光強度で正規化する正規化手
段を備えたことを特徴としている。
【００１１】
【作用】上記において、ビームエキスパンダがシート状
のレーザ光を出力すると、セル内を通過した後、測定場
を照射する。上記レーザ光がセル内を通過する際には、
セル内に封入された蛍光物質を励起し、蛍光物質は蛍光
を発し、この蛍光は第２の測定手段によって受光され、
その蛍光強度が測定される。
のレーザ光を出力すると、セル内を通過した後、測定場
を照射する。上記レーザ光がセル内を通過する際には、
セル内に封入された蛍光物質を励起し、蛍光物質は蛍光
を発し、この蛍光は第２の測定手段によって受光され、
その蛍光強度が測定される。
【００１２】上記セル内を通過したレーザ光は測定場を
照射し、測定場内の被計測分子を励起し、被計測分子は
蛍光を発し、この蛍光は第１の測定手段によって受光さ
れ、その蛍光強度が測定される。
照射し、測定場内の被計測分子を励起し、被計測分子は
蛍光を発し、この蛍光は第１の測定手段によって受光さ
れ、その蛍光強度が測定される。
【００１３】上記第１と第２の測定手段が測定した被計
測分子と蛍光物質の蛍光強度は、正規化手段に入力され
るが、上記第２の測定手段により測定された蛍光物質の
蛍光強度はレーザ光強度に比例するため、上記正規化手
段が第１の測定手段が測定した蛍光強度を第２の測定手
段が測定した蛍光強度で割り算して正規化することによ
り、レーザ光強度分布の補正がなされた被計測分子の蛍
光強度を求めることができ、被計測分子の濃度や温度等
を求めることが可能となる。
測分子と蛍光物質の蛍光強度は、正規化手段に入力され
るが、上記第２の測定手段により測定された蛍光物質の
蛍光強度はレーザ光強度に比例するため、上記正規化手
段が第１の測定手段が測定した蛍光強度を第２の測定手
段が測定した蛍光強度で割り算して正規化することによ
り、レーザ光強度分布の補正がなされた被計測分子の蛍
光強度を求めることができ、被計測分子の濃度や温度等
を求めることが可能となる。
【００１４】また、上記蛍光はレーザ光と波長が異な
り、レーザ光の散乱による迷光の影響を受けることがな
いため、上記蛍光物質の蛍光強度が得られるレーザ光強
度分布の測定精度は高く、従って、上記により得られる
補正された被計測分子の蛍光強度の測定精度も高い。
り、レーザ光の散乱による迷光の影響を受けることがな
いため、上記蛍光物質の蛍光強度が得られるレーザ光強
度分布の測定精度は高く、従って、上記により得られる
補正された被計測分子の蛍光強度の測定精度も高い。
【００１５】
【実施例】本発明の一実施例のレーザ光を用いた計測装
置を図１に示す。図１に示す本実施例の装置は、励起用
パルスレーザ２１により発振してレーザ光を出力す色素
レーザ２２、同色素レーザ２２よりレーザ光を入力しシ
ート状として測定場８に照射するビームエキスパンダ２
３、上記測定場８に照射されたレーザ光７により励起さ
れた被計測分子が生ずる蛍光をレンズ２５’を介して入
力し被計測分子からの蛍光強度を測定するＣＣＤカメラ
２６’および同ＣＣＤカメラ２６’と上記励起用パルス
レーザ２１の間に接続された同期ライン２７を備えた計
測装置において、上記ビームエキスパンダ２３と測定場
８の間に設けられ内部に蛍光物質が封入されたレーザ光
強度計測用セル２４、同セル２４内から蛍光物質が発す
る蛍光をフィルタ２８及びレンズ２５を介して入力して
蛍光物質からの蛍光強度を測定し上記同期ライン２７に
接続されたＣＣＤカメラ２６、および同ＣＣＤカメラ２
６，２６’に接続され被計測分子の濃度あるいは温度を
求めるコンピュータ２９を備えている。
置を図１に示す。図１に示す本実施例の装置は、励起用
パルスレーザ２１により発振してレーザ光を出力す色素
レーザ２２、同色素レーザ２２よりレーザ光を入力しシ
ート状として測定場８に照射するビームエキスパンダ２
３、上記測定場８に照射されたレーザ光７により励起さ
れた被計測分子が生ずる蛍光をレンズ２５’を介して入
力し被計測分子からの蛍光強度を測定するＣＣＤカメラ
２６’および同ＣＣＤカメラ２６’と上記励起用パルス
レーザ２１の間に接続された同期ライン２７を備えた計
測装置において、上記ビームエキスパンダ２３と測定場
８の間に設けられ内部に蛍光物質が封入されたレーザ光
強度計測用セル２４、同セル２４内から蛍光物質が発す
る蛍光をフィルタ２８及びレンズ２５を介して入力して
蛍光物質からの蛍光強度を測定し上記同期ライン２７に
接続されたＣＣＤカメラ２６、および同ＣＣＤカメラ２
６，２６’に接続され被計測分子の濃度あるいは温度を
求めるコンピュータ２９を備えている。
【００１６】上記において、励起用パルスレーザ２１は
色素レーザ２２を発振させて、被計測分子の電子エネル
ギ差に対応した波長の光を出力させる。このレーザ光は
ビームエキスパンダ２３によってシート状とされた後、
レーザ光強度計測用セル２４を通過し、測定場８に照射
される。
色素レーザ２２を発振させて、被計測分子の電子エネル
ギ差に対応した波長の光を出力させる。このレーザ光は
ビームエキスパンダ２３によってシート状とされた後、
レーザ光強度計測用セル２４を通過し、測定場８に照射
される。
【００１７】レーザ光強度計測用セル２４内の蛍光物質
からの蛍光は、レンズ２５で集光され後、ＣＣＤカメラ
２６で計測され、励起された計測分子より生じる蛍光
は、レンズ２５’で集光され後、ＣＣＤカメラ２６’で
計測される。なお、上記ＣＣＤカメラ２６、２６’によ
る計測は、同期ライン２７により励起用パルスレーザ２
１の発振と同期させている。
からの蛍光は、レンズ２５で集光され後、ＣＣＤカメラ
２６で計測され、励起された計測分子より生じる蛍光
は、レンズ２５’で集光され後、ＣＣＤカメラ２６’で
計測される。なお、上記ＣＣＤカメラ２６、２６’によ
る計測は、同期ライン２７により励起用パルスレーザ２
１の発振と同期させている。
【００１８】ＣＣＤカメラ２６’で計測された測定場８
の被計測分子からの蛍光強度と、ＣＣＤカメラ２６で計
測されたセル２４内の蛍光物質からの蛍光強度はコンピ
ュータ２９に入力され、同コンピュータ２９が測定場８
からの蛍光強度をセル２４からの蛍光強度で割り算をし
て正規化することにより前者が後者で補正され、被計測
分子の濃度または温度が求められる。なお、上記の計算
により測定場８からの蛍光強度の正規化ができるのは、
セル２４からの蛍光強度がレーザ光強度に比例するため
である。
の被計測分子からの蛍光強度と、ＣＣＤカメラ２６で計
測されたセル２４内の蛍光物質からの蛍光強度はコンピ
ュータ２９に入力され、同コンピュータ２９が測定場８
からの蛍光強度をセル２４からの蛍光強度で割り算をし
て正規化することにより前者が後者で補正され、被計測
分子の濃度または温度が求められる。なお、上記の計算
により測定場８からの蛍光強度の正規化ができるのは、
セル２４からの蛍光強度がレーザ光強度に比例するため
である。
【００１９】上記レーザ光強度計測用セル２４内に封入
する蛍光物質としては、気体状のアセトンやビアセチル
などが利用できる。アセトンは２００nm〜３００nmに吸
収帯を持ち、その波長域のレーザ光が照射されると３５
０nm〜５５０nmの蛍光を発する。また、ビアセチルは３
００nm〜５００nmに吸収帯を持ち、その波長域のレーザ
光が照射されると４８０〜５５０nmの蛍光を発する。
する蛍光物質としては、気体状のアセトンやビアセチル
などが利用できる。アセトンは２００nm〜３００nmに吸
収帯を持ち、その波長域のレーザ光が照射されると３５
０nm〜５５０nmの蛍光を発する。また、ビアセチルは３
００nm〜５００nmに吸収帯を持ち、その波長域のレーザ
光が照射されると４８０〜５５０nmの蛍光を発する。
【００２０】そのため、２００nm〜３００nmのレーザ光
を使用する場合には、アセトンをセル２４に封入し、３
５０nm〜５００nmの光のみを検知するフィルタ３８を用
いて、アセトンの蛍光を検知することができる。３００
nm〜５００nmのレーザ光を使用す場合には、ビアセチル
をセル２４に封入し、５２０nm〜５５０の光のみを検知
するフィルタ２８を用いて、ビアセチルの蛍光を検知す
ることができる。
を使用する場合には、アセトンをセル２４に封入し、３
５０nm〜５００nmの光のみを検知するフィルタ３８を用
いて、アセトンの蛍光を検知することができる。３００
nm〜５００nmのレーザ光を使用す場合には、ビアセチル
をセル２４に封入し、５２０nm〜５５０の光のみを検知
するフィルタ２８を用いて、ビアセチルの蛍光を検知す
ることができる。
【００２１】アセトン、ビアチルの他にも、ベンゼン等
の炭化水素が蛍光物質として利用することができる。Ｌ
ＩＦはボイラ、ガスタービン、化学蒸着等の燃焼、プラ
ズマ等の反応場中の濃度、及び温度解析に利用される
が、燃焼場中ではＬＩＦ計測対象として、以下に示す化
学種が考えられる。
の炭化水素が蛍光物質として利用することができる。Ｌ
ＩＦはボイラ、ガスタービン、化学蒸着等の燃焼、プラ
ズマ等の反応場中の濃度、及び温度解析に利用される
が、燃焼場中ではＬＩＦ計測対象として、以下に示す化
学種が考えられる。
【００２２】 化学種 レーザ波長（nm） ＮＯ ２００〜２４０nm ＯＨ ２４０〜３３０nm Ｏ2 １９０〜２５０nm ＣＨ ４２０〜４４０nm 従って、通常アセトン及びビアセチルを蛍光物質として
使用すれば、ほとんどの場合にレーザ光強度の補正が可
能となる。
使用すれば、ほとんどの場合にレーザ光強度の補正が可
能となる。
【００２３】
【発明の効果】本発明のレーザ光を用いた計測装置は、
シート状のレーザ光を出力するビームエキスパンダと測
定場の間に設けられ蛍光物質が封入されたセルと、測定
場内の被計測分子がレーザ光を受光して発する蛍光の強
度とセル内の蛍光物質がレーザ光を受光して発する蛍光
の強度を入力して被計測分子が発する蛍光の強度を正規
化する正規化手段を備えたことによって、被計測分子が
発する蛍光の強度は、レーザ光強度に比例しレーザ光の
迷光により影響されない蛍光物質が発する蛍光の強度に
よって正規化されるため、被計測分子の濃度や温度等を
高い精度で求めることが可能となる。
シート状のレーザ光を出力するビームエキスパンダと測
定場の間に設けられ蛍光物質が封入されたセルと、測定
場内の被計測分子がレーザ光を受光して発する蛍光の強
度とセル内の蛍光物質がレーザ光を受光して発する蛍光
の強度を入力して被計測分子が発する蛍光の強度を正規
化する正規化手段を備えたことによって、被計測分子が
発する蛍光の強度は、レーザ光強度に比例しレーザ光の
迷光により影響されない蛍光物質が発する蛍光の強度に
よって正規化されるため、被計測分子の濃度や温度等を
高い精度で求めることが可能となる。
【図１】本発明の一実施例に係る計測装置の説明図であ
る。
る。
【図２】従来の計測装置の説明図である。
【図３】従来の計測装置に係るレーザ光強度分布の補正
の説明図である。
の説明図である。
７ レーザ光 ８ 測定場 ２１ 励起用パルスレーザ ２２ 色素レーザ ２３ ビームエキスパンダ ２４ レーザ光強度計測用セル ２５，２５’ レンズ ２６，２６’ ＣＣＤカメラ ２７ 同期ライン ２８ フィルター ２９ コンピュータ
Claims (1)
- 【請求項１】 シート状のレーザ光を出力し測定場の被
計測分子に照射するビームエキスパンダと、上記被計測
分子が発する蛍光を入射し蛍光強度を測定する第１の測
定手段を備えたレーザ光を用いた計測装置において、上
記ビームエキスパンダと測定場の間に設けられ内部に蛍
光物質が封入され上記レーザ光を通過させるセル、同セ
ル内の蛍光物質が発する蛍光を入射し蛍光強度を測定す
る第２の測定手段、および同第２の測定手段と上記第１
の測定手段よりそれぞれ測定した蛍光強度を入力し測定
場の蛍光強度をセル内の蛍光強度で正規化する正規化手
段を備えたことを特徴とするレーザ光を用いた計測装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33570493A JP3197132B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | レーザ光を用いた計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33570493A JP3197132B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | レーザ光を用いた計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198611A true JPH07198611A (ja) | 1995-08-01 |
| JP3197132B2 JP3197132B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=18291551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33570493A Expired - Fee Related JP3197132B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | レーザ光を用いた計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3197132B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014058967A (ja) * | 2012-09-14 | 2014-04-03 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン排気中の物質プロファイルを測定するための方法およびシステム |
| CN108168726A (zh) * | 2016-12-08 | 2018-06-15 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种测量固体激光器中增益介质内部温度的方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5734408B2 (ja) * | 2010-03-23 | 2015-06-17 | オフィール−スピリコン エルエルシー | ビーム散乱レーザーモニター |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP33570493A patent/JP3197132B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014058967A (ja) * | 2012-09-14 | 2014-04-03 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン排気中の物質プロファイルを測定するための方法およびシステム |
| CN108168726A (zh) * | 2016-12-08 | 2018-06-15 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种测量固体激光器中增益介质内部温度的方法 |
| CN108168726B (zh) * | 2016-12-08 | 2020-10-02 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种测量固体激光器中增益介质内部温度的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3197132B2 (ja) | 2001-08-13 |
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