JPH079053Y2 - 反射型回折格子を用いた流速測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、流体の流速を測定するための流体測定装置に
関するものである。

（従来の技術） 流体の流速を測定するために、従来から種々の流速測定
方法が用いられているが、その流速測定方法の一つに干
渉縞を用いた流速の測定方法がある。

この干渉縞を用いた流速測定方法は、二分された光線を
交差させることにより干渉縞を形成し、この干渉縞中に
流体を通過させることにより干渉縞中を流体の散乱粒子
が通過する際に発せられる散乱光を集光し、その周波数
を解析して流速を測定する方法である。

干渉縞を作る方法として、ビームスプリッターで光線
を二分し、それらを交差させて干渉縞を作る方法、透
過型回折格子に光線を当て、それを通過して得られる回
折光を交差させて干渉縞を作る方法等がある。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、これらのいずれかの干渉縞作成方法もそ
れぞれ次のような問題点がある。すなわち、の方法に
おいては、流速の方向を知るためには光線の周波数をシ
フトさせなければならないので、このための装置である
周波数シフターを新たに加えなければならず、測定装置
の構造が複雑になってしまう。またの方法において
は、回折格子が光線を二分するビームスプリッターの役
割とその光線の周波数をシフトさせる周波数シフターの
役割とを持っているため、測定装置の構造は簡単である
が、全光線が回折格子で通過しないでカットされるもの
もあるため、光量は大幅に減少し、散乱光の信号強度が
低下してしまう。

本考案は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、構造が簡単でありながら、しかも散乱
光の信号強度を増大することのできる反射型回折格子を
用いた流速測定装置を提供することである。

（課題を解決するための手段） 前述の課題を解決するために、本考案は、光を発する光
源と、モータによって回転させられ、前記光源からの光
を反射させて回折光を形成する反射型回折格子と、この
回折光を平行光にするミラーと、この平行光により測定
部分に干渉縞を形成する投光レンズと、この干渉縞を通
過する流体中の散乱粒子によって形成された散乱光を集
める集光レンズと、この集光した散乱光を収束する収束
レンズと、収束した光を受ける光ファイバレセプタクル
と、光ファイバレセプレクタによって受けた光を伝送す
る光ファイバとを備えたことを特徴としている。

（作用） このような構成をした本考案に係る反射型回折格子を用
いた流速測定装置においては、光源から発せられた光は
反射型回折格子に当たる。その場合、反射型回折格子に
当たる全光線は、すべて反射するので、この反射光から
なる回折光は光量が大きなものとなる。この回折光を投
光レンズにより干渉させることにより干渉縞が形成され
る。この干渉縞中に流体を流すと、流体の散乱粒子が干
渉縞中を通過する際に散乱光を発生するようになる。こ
の散乱光を集光レンズにより集めて収束レンズによって
収束させるとともに、収束した光を光ファイバレセプタ
クルによって受け、光ファイバにより例えば周波数測定
器等に伝送する。そして、その光の周波数を測定するこ
とにより流速を測定する。

その場合、散乱光の光量が多いのでその信号強度は大き
なものとなっている。

（実施例） 以下、図面を用いて本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案にかかる反射型回折格子を用いた流速測
定装置の一実施例を示す概略断面図である。

第１図から明らかなように、反射型回折格子を用いた流
速測定装置１は、レーザー光用電源２に接続されたレー
ザーソース等の光源３を備えている。この光源３と同軸
に反射型回折格子４が配設されており、第２図に示すよ
うに、この反射型回折格子４は1mm当りＮ本のスリット
5,5,…が設けられている円盤から形成されている。そし
て反射型回折格子４はモータ６によって回転されるよう
になっている。

光源３と反射型回折格子４との間には、プリズムからな
るミラー７が配設されている。このミラー７は回折格子
４によって反射された回折光を平行光に変えるようにな
っている。

モータ６の下方には、測定部分に干渉縞を作るための投
光レンズ８が回折格子４と同軸に配設されている。この
投光レンズ８は測定部分において発生した散乱光を集め
るための集光レンズにもなっている。この投光レンズ８
とモータ６との間には、光ファイバレセプタクル９と収
束レンズ10とが配設されている。

光ファイバレセプタクル９は光ファイバケーブル11を介
して図示しない地上の、例えば周波数測定器等の種々の
測定器に接続されている。一方、レーザー光用電源２及
びモータ６はそれぞれ電源ケーブル12、13を介して図示
しない電源に接続されている。

次に、この実施例の作用について説明する。

光源３から発せられたレーザー光ａは反射型回折格子４
に当たる。レーザー光ａのすべては反射型回折格子４に
おいて反射するようになる。反射した光の一部は、±１
次の回折光ｂとなっており、この回折光ｂはミラー６に
よって平行光ｃに変えられる。

この平行光ｃは投光レンズ８によって屈折され、ウィン
ドウ14を透過して流体中の測定点Ａに干渉縞を形成する
ようになる。干渉縞を通過する流体中の散乱粒子Ｂによ
って散乱光ｄが発せられるようになり、この散乱光ｄは
集光レンズとして兼用されている投光レンズ８によって
平行光として集められる。そして投光レンズ８によって
集められた散乱光ｄは収束レンズ10によって収束され
る。この収束された散乱光は光ファイバレセプタクル９
によって受け止められ、更に光ファイバケーブル11によ
って例えば地上に設置されている周波数測定器（不図
示）に伝送される。その周波数測定器によって散乱光の
周波数を測定かつ解析することにより、流体の流速を測
定する。

このような反射型回折格子においては、反射した回折光
を用いているのでその光量がきわめて大きいものとなっ
ている。したがって、流体中の散乱粒子によって発生さ
れた散乱光による信号強度もきわめて大きく、周波数測
定が確実に行うことができる。

なお、本考案は前述の実施例に限定されるものではな
く、種々の設計変更が可能である。

例えば、前述の実施例では投光レンズと集光レンズとを
兼用するものとしているが、これらのレンズは別々に設
けるようにすることもできる。

（考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案の反射型回折格
子を用いた流速測定装置によれば、流体中の散乱粒子に
よって発生された散乱光の光量が大きくなるので、散乱
光における信号強度を増大させることができる。したが
って、流体の流速をより正確に測定することが可能とな
る。

また本考案によれば、周波数シフターのような特別の装
置を必要としないので、測定装置の構造がより簡単にな
るという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による反射型回折格子を用いた流速測定
装置の一実施例を示す断面図、第２図はこの実施例に用
いられる反射型回折格子の平面図である。 ３……光源、４……反射型回折格子、６……ミラー、８
……集光レンズを兼ねた投光レンズ、９……光ファイバ
レセプタクル、10……収束レンズ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】光を発する光源と、モータによって回転さ
   せられ、前記光源からの光を反射させて回折光を形成す
   る反射型回折格子と、この回折光を平行光にするミラー
   と、この平行光により測定部分に干渉縞を形成する投光
   レンズと、この干渉縞を通過する流体中の散乱粒子によ
   って発生される散乱光を集める集光レンズと、この集光
   した散乱光を収束する収束レンズと、収束した光を受け
   る光ファイバレセプタクルと、この光ファイバレセプタ
   クルによって受けた光を伝送する光ファイバとを備えて
   いることを特徴とする反射型回折格子を用いた流速測定
   装置。