JPS58205858A

JPS58205858A - 速度計測装置

Info

Publication number: JPS58205858A
Application number: JP8857782A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Murata; 正義村田; Toshikazu Shojima; 敏和庄島; Akihiro Tanaka; 昭弘田中; Yajuro Seike; 清家　弥十郎
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1982-05-25
Filing date: 1982-05-25
Publication date: 1983-11-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は例えば石炭ガス化炉、石炭ミル、セメントプラ
ント等における固気混相流中の粒子群の速度を計測する
速度計測装置に関する。

この種、従来における速度計測装置は、第１図（、）　
（ｂ）に示すように構成されている。第１図において、
０１は測定対象の粒子群、０２は光フアイバプローブ筒
体で、後述の光フアイバ単線０３．６４，０５３本を固
着する。０３は゛照明用光ファイバで、後述のレーザ装
置０６で発生されるレーザ光を上記粒子群０１へ照射す
る。

０４は第１の受光用光ファイバで、上記粒子群θノで反
射される光を受光して、後述の第１の受光素子０７へ伝
送する。０５は第２の受光用ファイバで、上記粒子群０
１で反射される光を受光して、後述の第２の受光素子へ
伝送する。

０６はレーザ装置で、レーザ光を発生する。

０７は第１の受光素子で、第１の受光用ファイバ０４が
伝送する粒子群０１の反射光を、その光の強さに比例し
た電圧に変換する。０８は第１の増幅器で、上記第１の
受光素子０７の出力電圧を増幅する。０９は第２の受光
素子で、第２の受光ファイバ０５が伝送する粒子群０１
の反射光を、その光の強さに比例した電圧に変換する。

０．１０は第２の増幅器で、上記第２の受光素子０９の
出力電圧を増幅する。０１１は相互相関器で、上記第１
の増幅器０８の出力及び第２の増幅器０１０の出力の相
互相関係数を計算して、その係数が最大となる時間遅延
量ｔ；を求める。

しかして、上記のように構成された速度計測装置は、レ
ーザ装置０６で発生されたレーザ光を、照明用ファイバ
０３で伝送させて、測定対象の粒子群０１に照射させる
。粒子群０１に照射されたレーデ光は粒子群０１で反射
される。

その反射光の一部分は、第１の受光用ファイバ０４及び
第２の受光用ファイバ０５の粒子群０１側の端面から入
射し、それぞれ、その反対側の端面へ伝送されたあと、
第１の受光素子０７及び第２の受光素子０９”□に入射
する。

第１の受光素子０７及び第２の受光素子０９に入射した
光は、それぞれ、その受光素子によってその入射光の強
さに比例した電圧に変換されて、第１の受光素子０７及
び第２の受光素子０９よ！ｌｌ電気信号として出力され
る。そして、第１の受光素子０７及び第２の受光素子０
９の出力電気信号は、それぞれ、第１の増幅器０８及び
第２の増幅器０１０によって増幅されて、相互相関器０
１１に入力される。

相互相関器０１１に入力された第１の増幅器０８及び第
２の増幅器０９からの信号を、それぞれ、Ｘ（す、　ｙ
（ｔ）とおくと、相互相関器０１ノは、次式で表わされ
る相互相関係数Ｒｘｙ（ｔつを演算する。

ただし、そして、上記相互相関係数ＲＸｙ（ｔつが最大となる時
間遅延量ｔ′の値ｔ′Ｆを求めて、出力する。

ここで、上記第１の受光ファイノ々０４と第２の受光フ
ァイバ０５９間隔なｔとすると、所要の粒子群０１の速
度Ｖね、ｖ　＝　ｔ／　ｔｌＰ　　　　　　　　　　・・・・・
・（４）で求められる。

従来の方法は、粒子イ１（の速度を簡単に測定できるが
、以下に述べる欠点をもっている。

従来の方法で用いられている光ファイノ々ゾロープを模
式的に、第２図に示している。第２図において、照明用
光ファイバ０３から出射するレーザ光は、実蜘矢印でボ
している領域を照射する。第１の受光用ファイ・ｆ０４
が受光する領域は同図０１２の斜線部であり、第２の受
光用ファイバ０５が受光する領域は同図０１３の斜線部
である。したがって、同図に黒色で塗りつぶしで示して
いる部分０１４に粒子群が全く存５− 在していなくて、上記第１の受光用ファイバ及び第２の
受光用ファイバの受光領域０１２゜０１３部だけに粒子
群が存在していれば、粒子群は照明用ファイバ０３から
のレーザ光で照明され、そして、その反射光は第１及び
第２の受光用ファイバ０４，０５で受光され得る。

しかしながら、上記０１４部に高濃度の粒子群が存在し
ていれば、照明用ファイバ０３からのレーザ光が、第１
及び第２の受光用ファイバ０４．０５の受光領域０１２
，０１３に到達することが困難となる。それ故、石炭ガ
ス化炉、石炭ミル及びセメントプラント等の性能向上、
開発研究実験における高濃度粉粒体の速度計測には使用
できないという欠点がある。

また、従来では、粒子群の速度の２つの方向成分を求め
る場合は、第３図（ａ）　（ｂ）に示す装置によって行
なっている。すなわち、同図においてＡ１は測定対象の
粒子群、Ａ２は、元ファイバプローブ筒体で後述の光フ
アイバ単線５本を固着する。Ａ３は、照明州党ファイバ
で後述のレ６一 −ザ装置で発生されるレーザ光を上記粒子群Ａ１へ照射
する。Ａ４はレーザ装置でレーザ光を発生する。Ａ５．
Ａ６．Ａ７．Ａ８は、それぞれ、第１．第２．第３及び
第４の受光用ファイバで、上記粒子群へ１で反射される
光を受光して、後述の受光素子へ伝送する。１９，１１
０゜Ａｌｌ、Ａ１２は、それぞれ、第１．第２．第３及
び第４の受光素子で、上記４本の受光用ファイバが伝送
する粒子群からの反射光をその光の強さに比例した電圧
に変換する。Ａ１３．Ａ１４はスイッチで、上記４個の
受光素子が出力する電圧を後述の相互相関器へ印加する
。八１５は相互相関器で、入力された２つの電気信号の
相互相関係数を計舞して、その係数が最大となる時間遅
延量１／−，を求める。

上記の構成において、レーザ装置Ａ４で発生されたレー
ザ光を、照明用ファイバＡ３で伝送させて、測定対象の
粒子群へ１に照射させる。

粒子群Ａ１からの反Ｍ」光の一部分は、第１゜第２．第
３及び第４の受光用ファイバＡ５゜Ａ６　、Ａ７及びＡ
８に入射し、それぞれ、第１゜第２．第３及び第４の受
光素子Ａ９．ＡＩＯ。

Ａｌｌ、Ａ１２へ伝送される。第１．第２．第３及び第
４の受光素子Ａ９〜ＡＪ、？は、それぞれその入射光の
強さに比例した電圧を出力し、その中の二つの電気信号
は、スイッチＡ１３゜Ａ１４によって、相互相関器Ａ１
５に入力される。相互相関器Ａｌｌに入力された二つの
電気信号例えば、第１及び第３の受光素子Ａ９゜Ａｌｌ
をｘｌ（ｔ）、　ｘａ（ｔ）とすると、相互相関係数１
５は次式で表わされる相互相関係数Ｒｘ１ｘａ（ｔ’）
を演算する。

たたし、Ｔ：計測時間そして、上記相互相関係数Ｒｘ１Ｘ３　（ｔ’）が最大
となる時間遅延ｉ　ｔ／の値ｔＩ、を求めて出力する。

ここで、上記第１及び第３の受光ファイバＡ５　、Ａ７
の間隔をｔ１３とすると、第１及び第３の受光用ファイ
バに５．１７を結ぶ方向の粒子速度すは１ノ　１ｇ　　”　　ｌ　ＩＢ　　／　ｔ／、　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・　
　（９）で求められる。

第２及び第４の受光用ファイバＡ６．八８を結ぶ方向の
粒子速度は、上記相関器Ａ１５に入力する電気信号とし
て、第２及び第４の受光素子Ａ１０．Ａ１２の出力信号
を用いることで、上記と同様にして求められる。

このようにして２つの方向の粒子速度を求めることがで
きるが、以下に述べる欠点をもっている。

従来の方法で用いられている光フアイバプロ９− 一ブを模式的に第４図に示している。第４図において、
照明用元ファイバＡ３から出射するレーザ光灯、実線矢
印で示している領域を照射する。例えば第１及び第３の
受光ファイバＡ５゜Ａ７が反射光を受光する領域はそれ
ぞれ同図Ａ１６及びＡ７７の斜線部である。したがって
、同図に黒色に塗りつぶして示している部分に粒子群が
全く存在していなくて、上記第１及び第３の受光用ファ
イバの受光領域だけに粒゛子群が存在していれば、粒子
群は照明用ファイバＡ３からのレーザで照明され、そし
て、その反射光は第１及び第３の受光用ファイバに５，
１７で受光される。

しかしながら、上記Ａ２８部に高譲度の粒子群が存在し
ていれば、照明用ファイバＡ３からのレーザ光が、第１
及び第３の受光用ファイバＡ５．Ａ７の受光領域Ａ１６
．Ａ１７に到達しなくなる。

それ故、第１図の場合と同様に石炭ガス化炉、石炭ミル
及びセメントプラント等における高凝ｌＯ− 度粉粒体の速度目１゛測には適用することができない。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、固気混相流
中に高濃度の粒子群が存在する場合に、その粒子群の速
度を計測することができる速度計測装置を提供すること
を目的とする。

以下図面をε照して本発明の詳細な説明する。第５図（
、）〜（Ｃ）は本発明の第１の実施例を示すもので、１
は測定対象の粒子群、２は元ファイバプローブ筒体で、
後述の第１及び第２の光フアイバ単線を固着する。３は
第１の対物光フアイバ単線で、その直径は任意の値ｄで
ある。

その両端面の一方は粒子群１に面しており、他方の面は
後述の第３及び第５の光フアイバ単線に連結されている
。４は第２の対物光フアイバ単線で、その直径は任意の
値ｄで、上記第１の元ファイバ単線３と距離ｔ　ｌ１１
１れて固層されている。その両端面の一方は粒子群１に
面しておシ、他方の面は後述の第４及び第６の光フアイ
バ単線に連結されている。５は８ｇ３の光ファイバ単で
、その直径は７であり、その一端は上記対物光ファイバ
単線３に連結され、他端は後述のレーザ装置に連結され
ている。６は第４の光ファイバ単線で、その直径は７で
あり、その一端は上記第２の対物光フアイバ単線４に連
結され、他端は後述のレーザ装置に連結されている。７
は第５の光フアイバ単線で、その直径は丁である。その
一端は上記第１の対物光フアイバ単線３に連結され、他
端は後述の第１の受光素子１０に連結されている。８は
第６の光ファイバ単線で、その直径は丁である。その一
端は、上記第２の対物光フアイバ単線４に連結され、他
端は、後述の第２の受光素子１２に連結されている。９
はレーデ装置でレーザ光を発生する。

なお、レーザ光は上記第３及び第４の元ファイバ単線へ
入射される。１０は第１の受光素子で、第５の元ファイ
バ単線が伝送する粒子群からの反射光を、その光の強さ
に比例した電圧に変換する。１１は、第１の増幅器で上
記第１の受光素子１０の出力電圧を増幅する。その出力
は後述の相互相関器１４に印加される。１２は第２の受
光素子で、上記第６の光フアイバ単線が伝送する粒子群
からの反射光を、その光の強さに比例した電圧に変換す
る。１３は第２の増幅器で上記第２の受光素子１２の出
力電圧を増幅する。その出力は後述の相互相関器１４に
印加される。１４は相互相関器で、」二記第１及び第２
の増幅器の出力の相互相関係数を計算して、その係数が
最大となる時間遅延量、　ｔＩ、を求める。

次に上記実施例の動作を睨明する。レーデ装置９で発生
され九レーザ光を第３及び＃！４の光フアイバ単線５，
６で、それぞれ、第１及び第２の対物光フアイバ単線３
，４へ伝送する。第１及び第２の対物光フアイバ単線３
，４は、それぞれ上記レーザ光を計測対象の粒子群１へ
照射する。粒子群１で反射された光は、再び、第１及び
第２の対物１元ファイバ単線３，４にそれぞれ入射し、
第５及び第６の光フアイバ単線７゜８へ伝送される。な
お、第１及び第２の対物光フアイバ単線３，４から、第
７及び第８の光ファ１３− ィパ単線７，８への反射光の伝送は、第５図（Ｃ）のＹ
−Ｙ矢視図に示しているように、直径比が１より小さい
ので、光強度の減衰が起こるが、上記レーザ装置９の出
力が数ｍＷから数ＩＱｍＷの範囲にあれば全く問題はな
い。

上記第５及び第６の元ファイバ単線７，８は、それぞれ
、第１及び第２の受光素子１０．１２（例えばフォトト
ランジスタあるいは光電子増倍管）に粒子群からの反射
光を送信する。第１及び第２の受光素子１０．１２は、
それぞれ、その入射光の強さに比例した電圧を発生して
、次段の第１及び第２の増幅器１１．１３に印加する。

第１及び第２の増幅器１１．１３はそれぞれ、その入力
電圧を増幅して、相互相関器１４に印加する。相互加関
器１４は、それに入力された二つの電気信号の相互相関
係数を演算して、相互相関係数が最大となる時間遅延量
ｔ′の値ｔ／、を求めて出力する。

相互相関係数のピーク値を与える時間遅延量１／２を求
めれば、従来法と同じく次式で所要の粒１４− 子速度τが求められる： τ＝ｔ／　ｔ’ｐ　　　　　　　　　　・・・・・・ａ
ｏただし、ｔは第５図（ｂ）のＸ−Ｘ矢視図に示してい
るように、第１及び第２の対物光フアイバ単線間の距離
である。

上記実施例によれば、開側対象の粒子群を２本の光フア
イバ単線で照明し、かつ、粒子群からの反射光をそれぞ
れ上記２本の光フアイバ単線自身で受光することが可能
であるので、従来の方法のように粒子群によって照明光
がし中へいされることがない。したがって、粒子群の濃
度によらず、高濃度の場合に対しても適用できる。

次に第６図により本発明の第２の実施例について説明す
る。第６図において、２１は流動層容器、２２は流動層
で液体中に粉粒体とガスが混合した状態になっている。

２３は測定対象の気泡で流動ｌ−内に発生する。２４．
２５は第１及び第２の対物光フアイバ単線で、その直径
はある一定の値ｄである。その端面の一方は流動層２２
に挿入されており、他方の面はそれぞれ後述の第３．第
４及び第５．第６の光フアイバ単線に連結されている。

２６．２７は第３及び第５の光フアイバ単線で、その直
径は上記対物光ファイバ２４．２５より小径で例えば丁
である。

そして、その一端面は上記第１及び第２の対物光ファイ
バ２４．２５にそれぞれ連結され、他端面は、後述のレ
ーザ装置に連結されている。２８はレーザ装置でレーザ
光を発生する。２９．３０は第４及び第６の光フアイバ
単線で、その直径は上記対物光ファイバ２４．２５より
小径で、例えば丁である。そして、その一端面は上記第
１及び第２の対物光ファイバ２４．２５にそれぞれ連結
され、他端面は後述の第１及び第２の受光素子に連結さ
れている。なお、第４及び第６の光フアイバ単線２９．
３０は、第１及び第２の元ファイバ２４．２５が受光し
た反射光を後述の第１及び第２の受光素子へ伝送する。

３１．３２は第１及び第２の受光素子で、それぞれ、そ
の入射光強度に比例した電圧を発生し、その出力を後述
の記録装置へ送信する。３３は記録装置で、上記第１及
び第２の受光素子３１．３２が出力する電気信号を記録
し、表示する。

上記の構成において、レーデ装置２８で発生されたレー
ザ光を第３及び第５の光フアイバ単線２６．２７でそれ
ぞれ第１及び第２の対物光フアイバ単線２４．２５へ伝
送する。第１及び第２の対物光フアイバ単線２４．２５
は、それぞれ上記レーザ光を流動層２２内へ照射する。

流動層内に気泡が存在していないときは、上記レーデ光
は粉粒体でかなり強く反射される。その反射光は第１及
び第２の対物光フアイバ単線２４．２５へ入射する。そ
して、気泡２３が存在しているときは、−Ｆ記し−ザ光
は遠方まで到達するので、上記第１及び第２の対物光フ
ァイバ２４　、２５の方へ反射してくる光は弱くなるが
、上記と同様にその対物光ファイバ２４゜２５へ入射す
る。第１及び第２の対物光ファイバ２４．２５へ入射し
た反射光はそれぞれ、第４及び第６の光ファイバ２９．
３０を伝送して、１７− 第１及び第２の受光素子３１．３２へ到達する。

第１及び第２の受光素子３１．３２は、それぞれの入射
光の強さに比例した電圧を発生する。

そして、その出力電圧は、時々刻々と記録装置３３へ伝
送されて記録される。記録装置３３に記録される第１及
び第２の受光素子３１．３２の出力電圧すなわち第１及
び第２の対物光フアイバ単線２４．２５の入射光強度は
、照射光を出射させる光ファイバと反射光を受光する光
ファイバが同一の元ファイバであるので、照明光あるい
は反射光がその粉粒体によってし中へいされることが全
くなく、流動層内に気泡が存在しないときは、粉粒体の
濃度に依存したある一定レベルの値になり、また、流動
層内に気泡が存在するときは、気泡なしの状態の値より
急激に低下する。したがって、第４図記録装Ｈｓｓに示
すように、第１及び第２の受光素子Ｊ１゜３２の出力電
圧のあるレベルからの立下り時刻の差Δｔｔ−読みとっ
て、第１及び第２の対物光ファイバ２４．２５の距離ｔ
を使うと、気泡の移１８− 動速度あるいは上昇速度嘗は、τ＝　１／Δｔとして求
められる。

次に第７図の第３の実施例に示す粒子群の速度の２つの
方向成分を求める場合について説明する。第７図（ａ）
〜（Ｃ）において、Ｂ１は測定対象の粒子群、Ｂ２は、
光フアイバグローブ筒体で、後述の第１．第２．及び第
３の対物光フアイバ単線を固着する。Ｂ、９．Ｂ４．Ｂ
５は、第１゜第２．及び第３の対物光ファイｉ＋単線で
、その一端面は粒子群１に面して適正位置に配置されて
おり、他方の面は、それぞれ後述の光ファイバが２本づ
つ、連結されている。Ｂ　６　＊　Ｂ　７　＋Ｂ８は、
第４．第５及び第６の光ファイノ々単線で、その両端面
の一方は、それぞれ、上記第１゜第２．及び第３の対物
光フアイバ単線に連結されており、他方の端面は、それ
ぞれ後述のレーザ装置に連結されている。Ｂ９はレーザ
装置でレーザ光を発生する。なお、レーザ光は上記第４
、第５及び第６の光フアイバ単線に入射される。Ｂ１０
．に３１１．Ｂ１２は、＠７．ｇ８及び第９の光フアイ
バ単線で、その両端面の一方は、それぞれ、上記第１．
第２．及び第３の光フアイバ単線に連結されており、他
方の端面は、それぞれ、後述の第１．第２及び第３の受
光素子に連結されている。Ｂ１３．Ｂ１４．Ｂ１５は、
第１．第２及び第３の受光素子で、上記第７、第８及び
第９の光ファイバからの光を受光して、その入射光強度
に比例した電圧を出力する。８１６．Ｂ１７はスイッチ
で、上記第１゜第２及び第３の受光素子が出力する電圧
を後述の相互相関器へ印加する。ＢＩＢは相互相関器で
、入力された２つの電気信号の相互相関係数を計算して
、その係数が最大となる時間遅延量１／、を求める。

上記の構成において、レーザ装置Ｂ９で発生されたレー
ザ光を第４．第５及び第６の元ファイバ単線Ｂ６．Ｂ７
．ＢＪ？でそれぞれ第１．第２、及び第３の対物光フア
イバ単線Ｂ３．Ｂ４゜Ｂ５へ伝送する。第１．第２及び
第３の対物光フアイバ単線ＢＪ、Ｂ４．Ｂ５は、それぞ
れ、レーザ光を計測対象の粒子群Ｂ１へ照射する。

粒子群Ｂ１で反射されたレーザ光は、再び、上記第１．
第２．及び第３の対物光ファイノ々単線Ｂ、９．Ｂ４．
Ｂ５にそれぞれ入射し、第７．第８及び第９の光フアイ
バ単線ＢＩＯ，Ｂｌｌ。

Ｂ１２へ伝送される。なお、第１．第２及び第３の対物
光フアイバ単線ＢＪ、Ｂ４．Ｂ５から、第７．第８及び
第９の光フアイバ単線への反射光の伝送は、第７図（Ｃ
）のＹ−Ｙ矢視図に示しているように、直径比が１より
小さいので、光強度の減衰が起こるが、上記レーザ装置
Ｂ９の出力が数ｍＷから数１０ｍＷの範囲で全く問題な
い。

上記第７．第８及び第９の光ファイノ々単線旧０９Ｂｌ
ｌ、Ｂ１２はそれぞれ、第１．第２及び第３の受光素子
Ｂ１３．Ｂ１４．Ｂ１５（例えばフォトトランジスタあ
るいは光電子増倍管）に粒子群からの反射光を送信する
。上記第１．第２、及び第３の受光素子は、それぞれ、
その入射光の強さに比例した電圧を発生する。その電気
信号はスイッチＢ１６．Ｂｌｌを介して、相２１− 互相関器Ｂ１Ｂへ入力される。例えば、第１及び第２の
受光素子Ｂ１３．Ｂ１４が上記相互相関器Ｂ１８へ印加
されると、それはその二つの電気信号ｘｔ　（ｔ）　、
ｘ２（ｔ）の相互相関係数Ｒｘ１ｘ２（ｔつを演算して
、その係数が最大となる時間遅延量ｔ′の値ｔ′１２を
求めて出力する。相互相関係数のピーク値を与える時間
遅延量ビ１２を用いて、従来法と同じく、次式で所要の
粒子速度ν１２が求められる。このｔ’ｌｌ＋は第１及
び第２の対物光ファイバを結ぶ方向の速度成分である。

ｖ１２　””　ｔｔｚ／ｌ’ｔ＊　　　　　　　　・・
・・・・０υただし、ｔＩ２は第７図（ｂ）のＸ−Ｘ矢
視図に示しているように第１及び第２の対物光ファイバ
単線Ｂ３，８４間の距離でおる。

ところで、上記第１及び第２の対物光ファイバＢ３．Ｂ
４から照射したレーザ光は第８図に実線で示している領
域を照射し、そして、その領域に存在する粒子からの反
射光は、同図に点線で示しているように、再び、上記第
１及び第２の対物光ファイバＢＳ、Ｂ４へ入射する。し
２２− たがって、計測対象が高濃度の粒子群であっても、従来
法のように照明光がし中へいされることがないので、全
く問題なく適用される。

次に、上記第１及び第３の受光素子Ｂ１３゜Ｂ１５の出
力電気信号ｘｌ　（ｔ）　、ｘａ　（ｔ）が、上記相互
相関器Ｂ１８へ入力されると、上記と同様にして、相互
相関係数のピーク値を与える時間遅延ｉ　ｔ’１ｓが求
まるので、上記の例と同じようにして、第１及び第３の
対物光ファイバＢＳ、Ｂ５を結ぶ方向の速度成分ν１３
はｔ７ｔｓ　”　ｔｌｍ　／ｌ’ｔｓ　　　　　　　　　
　・川・・　αまただし、Ｚｌｍは第１及び第３の対物
光フアイバ単線間の距離である。

上記実施例によれば、粒子群を照明する方向と受光する
方向が則しであるので、粒子群が高濃度で存在していて
も、照明光は全くし中へいされない。したがって、従来
法では計測できなかった高濃度粒子の囲気混和流のある
任意断面の粒子速度の２方向の成分を計測することがで
きる。

次に第９図により第４の実施例について説明する。第９
図（、）〜（ｃ）において、Ｃ１は測定対象の粒子群、
Ｃ２は、光フアイバプローブ筒体で、後述の第１．第２
．第３及び第４の光フアイバ単線を固着する。Ｃ３，Ｃ
４，Ｃ５，Ｃ６は、第１．第２．第３及び第４の対物光
フアイバ単線で、その両端面の一方は粒子群ＣＩに面し
ており、他方の面は、それぞれ後述の光ファイバが２本
づつ、連結されている。Ｃ７，ＣＢ。

Ｃ９，ＣＩＯは、第５．第６．第７．及び第８の元ファ
イバ単線で、その両端面の一方は、それぞれ、上記第１
．第２．第３．及び第４の光フアイバ単線に連結されて
おり、他方の端面は、それぞれ後述のレーザ装置に連結
されている。

Ｃ１ｌはレーザ装置でレーザ光を発生する。なお、レー
ザ光は上記第５．第６．第７及び第８の元ファイバ単線
に入射される。Ｃ１２，Ｃ１３゜Ｃ１４，Ｃ１５は、第
９．第１０．第１１．及び第１２の元ファイバ単線で、
その両端面の一方は、それぞれ、上記第１．第２．第３
及び第４の対物光フアイバ単線に連結されておシ、他方
の端面は、それぞれ、後述の第１．第２．第３及び第４
の受光素子に連結されている。Ｃ１６゜Ｃ１１，ＣＩＢ
、Ｃ１９は、第１．第２．第３及び第４の受光素子で、
上記第９．第１０．第１１及び第１２の光ファイバから
の光を受光して、その入射光強度に比例した電圧を出力
する。

Ｃ２０，Ｃ２１はスイッチで、上記第１．第２゜第３及
び第４の受光素子が出力する電圧を後述の相互相関器へ
印加する。Ｃ２２は相互相関器で、入力された２つの電
気信号の相互相関係数を計算して、その係数が最大とな
る時間遅延量ｔＩ、を求める。

上記の構成において、レーデ装置Ｃ１１で発生されたレ
ーザ光を第５．第６．第７及び第８の光フアイバ単線Ｃ
７，ＣＢ、Ｃ９，Ｃ１０で、それぞれ第１．第２．第３
及びＷＪ４の対物光フアイバ単線Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ
６へ伝送する。

第１．第２．第３及び第４の対物光フアイバ単線Ｃ３，
Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６はそれぞれ、レーザ２５− 光を計測対象の粒子群Ｃノへ照射する。粒子群Ｃ１で反
射されたレーザ光は、再び、上記第１゜第２．第３及び
第４の対物光フアイバ単線Ｃ３゜Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６にそ
れぞれ入射し、第９．第１０、第１１及び第１２の光フ
アイバ単線Ｃ１２゜Ｃ１３，Ｃ１４，Ｃ１５へ伝送され
る。なお、第１．第２．第３及び第４の対物光フアイバ
単線Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６から、第９．第１０゜第１
１及び第１２の光フアイバ単線Ｃ１２〜Ｃ１５への反射
光の伝送は直径比が１よシ小さいので、光強度の減衰が
起こるが、上記レーザ装置Ｃ１ｌの出力が数ｍＷから数
ＩＱｍＷの範囲で全く問題ない。

上記第９．第１０．第１１及び第１２の光フアイバ単線
Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４，Ｃ１５はそれぞれ、第１．第
２．第３及び第４の受光素子Ｃ１６，ＣＩ？、Ｃ１Ｂ、
Ｃ１９（例えば、フォトトランジスタあるいは光電子増
倍管）に粒子群からの反射光を送信する。上記第１．第
２、第３及び第４の受光素子ＣＩ６〜Ｃ１９は、２６− それぞれ、その入射光の強さに比例した電圧を発生する
。その電気信号はスイッチＣ２０゜Ｃ２１を介して、相
互相関器Ｃ２２へ入力される。例えば、第１及び第３の
受光素子Ｃ１６゜Ｃ１Ｂが上記相互相関器Ｃ２２へ印加
されると、それはその二つの電気信号ｘ１（ｔ）　、　
ｘｓ　（ｔ）の相互相関係数ＲｘＸｘ３（ｔつを演算し
て、その係数が最大となる時間遅延−１＆ｔ　ｔ／の値
ｔ’１３を求めて出力する。

相互相関係数のピーク値を与える時間遅延量ｔ′！３を
用いて従来法と同じく、次式で所要の粒子速度ハ３が求
められる。このｔ’１３は第１及び第３の対物光ファイ
バを結ぶ方向の速度成分である。

ガｓ　＝　Ａｌｓ　／　ｔ’ｔａ　　　　　　　３°−
Ｃ３ただし％　ｔｌｍは第１及び８１に３の対物光フア
イバ単線Ｃ３，Ｃ５間の距離である。

次に、上記第１及びｙｆ；２の受光素子Ｃ１６゜Ｃ１Ｆ
の出力電気信号ｘｓ　（ｔ）　、ｘｚ　（ｔ）が、上記
相互相関器Ｃ２２へ人力されると、上記と同様にして、
相互相関係数のピーク値を与える時間遅延量ｔ’１２が
求まるので、上記の例と同じようにして、第１及び第２
の対物光ファイバＣ３，Ｃ４を結ぶ方向の速度成分τ１
２はｖ１２：ｔ１２／ｌ′１２……０滲ただし、ｔ！２は第１及び第２の対物光フアイバ単線間
の距離である。

以上と同様にして、第１及び第４の対物光ファイバＣ３
，Ｃ６を結ぶ方向の速度成分ｖ１４、ならびに第２及び
第４の対物光ファイバＣ４゜Ｃ６を結ぶ方向の速度成分
？’２４についても計測される。このようにして、多数
の対物光７アイパを配設し、任意の２個をとシ出すと、
いろいろな方向の速度が求められる。

以上詳述したように本発明は、固気混相流の粒子群中に
一定距離を有して先端を夫々挿入される複数本の大径光
ファイバと、同大径光ファイバの後端に夫々連接される
２本−組の小径光ファイバと、同小径光ファイバの一方
より大径光ファイバに向けて光を照射する手段と、大径
光ファイバより他方の小径光ファイバに入った光を受光
する手段とからなり、上記一方の小径光ファイバより大
径光ファイバを介して粒子群中に照射され、反射して大
径光ファイバを介して他方の小径光ファイバに導入され
た光の強度を検出し、この光強度の時間的すれと上記一
定距離との関係から粒子群の速度を求めるようにしたこ
とを特徴としており、粒子群を照射する方向と□受光す
る方向が同じであるので、粒子群が高濃度で存在してい
ても、照明光は全くし中へいされない。したがって、従
来法では測定できなかった高濃度の粒子群の速度計測が
可能となった。特に従来法□で計測できなかった石炭ガ
ス化炉流動層及び石炭ミルなどの高濃度固気混相流の挙
動把握のための粒子速度計測が可能となｐ１本発明の産
業上の価値は著しく大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ｍ）及び第３図（、）はそれぞれ従来における
速１計測装置の構成を示す図、第１図（ｂ）及び第３図
（ｂ）はそれぞれ第１図（ａ）及び第３図（、）のＸ−
Ｘ線矢視図、第２図は第１図における光ファ・−２９− ィバプローブを模式的に示す図、第４図は第３図におけ
る光フアイバグローブを模式的に示す図、第５図（ａ）
は本発明の一実施例を示す構成図、第５図（ｂ）は第５
図（＝）のｘ−Ｘ線矢視図、第５図（Ｃ）は第５図（−
）のＹ−Ｙ線矢視図、第６図、第７図（ａ）及び第９図
はそれぞれ本発明の他の実施例を示す図、第７図（ｂ）
は第７図（ａ）のＸ−Ｘ線矢視図、第７図（ｃ）は第７
図（ａ）のＹ−Ｙ線矢視図、第８図は第７図における光
ファイノ々ツローブを模式的に示す図、第９図（ｂ）は
第９図（ａ）のＸ−Ｘ線矢視図、第９図（ｃ）は第９図
（、）のＹ−’Ｙ線矢視図である。１　、ＢＪ　、ＣＩ・・・測定対象の粒子群、２゜Ｂ２
．Ｃ２・・・光ファイバグローブｆｆ１体、ｓ　、　４
・・・第１．第２の対物光ファイバ単線、５〜８・・・
第３〜第６の元ファイバ単線、９川レーデ装置、１０．
１２・・・受光素子、１１．１３・・・増幅器、１４・
・・相互相関器、２１・・・流動層容器、２２・・・流
動層、２３・・・測定対象の気泡、２４．２５・・・第
１及び第２の対物光フアイバ単線、２６．２７３０− ・・・第３及び第５の光フアイバ単線、２８・・・レー
ザ装置、２９．３０・・・ａｘ　４及び第６の光フアイ
バ単線、３１．３２・・・第１及び第２の受光素子、３
３・・・記録装ｆｉｌｌ、Ｂ３〜Ｂ５・・・第１〜第３
の対物光フアイバ単線、Ｂ６〜Ｂ８・・・第４〜第６の
光フアイバ単線、Ｂ９・・・レーザ装置、Ｂ１０〜Ｂ１
２・・・第７〜第９の光７アイパ単線、Ｂ１３〜Ｂ１５
・・・第１〜第３の受光素子、Ｂ１６゜ＢＩＴ・・・ス
イッチ、Ｂ１８・・・相互相関器、Ｃ３−〜Ｃ６・・・
第１〜第４の対物光フアイバ単線、Ｃ７〜ＣＩＯ・・・
第５〜ＷＪ８の光フアイバ単線、Ｃ１ｌ・・・レーザ装
置、Ｃ１２〜Ｃ１５・・・第９〜第１２の光フアイバ単
線、０１６〜Ｃ１９・・・第１−第４の受光素子、Ｃ２
０，Ｃ２１・・・スイ。チ、Ｃ２２・・・相互相関器。

Claims

【特許請求の範囲】

固気混相流の粒子群中に一定距離を有して先端を夫々挿
入される複数本の大径光ファイバと、同大径光ファイバ
の後端に夫々連接される２本−組の小径光ファイバと、
同小径光ファイバの一方より大径光ファイバに向けて光
を照射する手段と、大径光ファイバより他方の小径光フ
ァイバに入った光を受光する手段とからなｐ１上記一方
の小径光ファイバより大径光ファイバを介して粒子群中
に照射され、反射して大径光ファイバを介して他方の小
径光ファイバに導入された光の強度を検出し、この光強
度の時間的すれと上記一定距離との関係から粒子群の速
度を求めるようにしたことを特徴とする速度計測装置０