JPS6017365A - Method and device for measuring flow velocity - Google Patents

Method and device for measuring flow velocity

Info

Publication number
JPS6017365A
JPS6017365A JP10441684A JP10441684A JPS6017365A JP S6017365 A JPS6017365 A JP S6017365A JP 10441684 A JP10441684 A JP 10441684A JP 10441684 A JP10441684 A JP 10441684A JP S6017365 A JPS6017365 A JP S6017365A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
area array
fluid
flow
optical image
array sensor
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
Application number
JP10441684A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6059546B2 (en
Inventor
Mitsuo Kamiwano
上和野 満雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP10441684A priority Critical patent/JPS6059546B2/en
Publication of JPS6017365A publication Critical patent/JPS6017365A/en
Publication of JPS6059546B2 publication Critical patent/JPS6059546B2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/18Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P5/20Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance using particles entrained by a fluid stream

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)

Abstract

PURPOSE:To measure the course of flow in a three-dimensional space and the three-dimensional components of a flow velocity which is changed momently when the flow is moved along a flow line, by dotting momently the center position of an optical image, which is focused onto an area array sensor, of tracer particles in an observation space, and obtaining the extent of movement in a certain time and performing arithmetic. CONSTITUTION:The first photodetector 18 and the second photodetector 19 which are connected electrically to driving circuits and have the first area array sensors and the second area array sensors arranged on x-y faces and z-x faces respectively are arranged on sides opposite to light sources 13 and 14 with an observation space B in an agitating part as the center. The first photodetector 18 and the second photodetector 19 can focus magnified images of tracer particles in the observation space B onto area array sensors through focusing lenses 21 and 22 which can be replaced freely through connection rings 20. Knobs 24 are rotated to move focusing lenses 21 and 22 forward or backward (vertically), thus focusing a magnified image of tracer particles onto photodetectors.

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、流速および流れの軌跡を三次元的に測定でき
る流速測定方法および装置に関するものであって、更に
詳述すれば受光素子をマトリックス状にピント配列した
構造をもつイメージセンサ(以下、「エリア型アレイセ
ンサ」という。)を使用し、三次元空間内における流体
の流れの軌跡と、同時にその流線上で時々刻々と変化す
る流速の三次元速度成分をめる流速測定力法および測定
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to a flow velocity measuring method and device capable of three-dimensionally measuring flow velocity and flow trajectory. Using an image sensor with an arrayed structure (hereinafter referred to as "area type array sensor"), we can detect the trajectory of fluid flow in three-dimensional space and the three-dimensional velocity of the fluid that changes moment by moment on the streamline. The present invention relates to a flow velocity measuring force method and a measuring device for measuring components.

く技術的背景〉 流体の流動層、変動層の速度変化あるいは懸濁液内の懸
濁粒子の移動、混合液槽内における撹拌液の70−パタ
/の変化や混合現象の解明にi、流体の移動、移動の軌
跡を三次元的に測定する必要がある。しかし、流体内の
流動層や変動層の移動を三次元的に解明しようとしても
Technical Background〉 For elucidating velocity changes in fluidized beds and fluctuating layers of fluids, movement of suspended particles in suspensions, changes in the 70-pattern of stirred liquid in a mixed liquid tank, and mixing phenomena. It is necessary to measure the movement and locus of movement three-dimensionally. However, even if we try to understand the movement of a fluidized layer or a fluctuating layer in a fluid three-dimensionally.

単相流動局所平均流の流速測定の場合のようにピトー管
を利用しても、流木の変動速度を測定することはできな
い。平均流速の他に、流れの乱れ速度をも測定できる装
置として熱線風速計や熱膜風速計等があるが、熱線風速
計は気体にしか適用できず、熱膜風速計は三次元的に流
速や乱れ速度を測定することが困難であった。しかも、
これらの流速測定装置は測定値を実際の流速に対し較正
しておかなければならず、較正のための測定誤差を避け
ることができなかった。
Even if a Pitot tube is used as in the case of measuring the flow velocity of a single-phase local average flow, it is not possible to measure the fluctuating velocity of driftwood. There are devices such as hot wire anemometers and hot film anemometers that can measure flow turbulence speed in addition to the average flow velocity, but hot wire anemometers can only be applied to gases, while hot film anemometers measure flow velocity three-dimensionally. It was difficult to measure the turbulence velocity. Moreover,
These flow rate measuring devices have to calibrate the measured values with respect to the actual flow rate, and measurement errors due to calibration cannot be avoided.

また、測定の分解能値0.5〜2鶴程度しかなく、精確
な測定値をうることか困難であった。
In addition, the resolution of measurement was only about 0.5 to 2, making it difficult to obtain accurate measurement values.

また、最近注目を集めているレーザ風速計は、気体のみ
ならず液体にも適用でき、移動している流体をドグラー
効果を利用して流速をめるもので、流れを乱さず、高分
解能、高精度で測定でき、較正も必要としないけれども
、化学装置内の流速測定に利用しようとすると、限られ
た鰭、副空間内の流速を測定するため、光学系に設置し
たシ、移動したりすることが困難である。
Laser anemometers, which have been attracting attention recently, can be applied not only to gases but also to liquids, and they use the Dogler effect to slow down the flow of moving fluids. Although it can be measured with high precision and does not require calibration, when trying to use it to measure the flow velocity in a chemical device, it is difficult to measure the flow velocity in a limited fin or subspace. difficult to do.

また、L D A 1g号処理の不安定性やノイズ混入
のおそれがある。また、高価であるなどの笑用土不利な
点が多い。
In addition, there is a risk of instability of LDA No. 1g processing and noise contamination. In addition, it has many disadvantages such as being expensive.

本発明者は、撹拌槽内等の限られた空間中を流れる流体
の流速や乱れ速度に関する研究の過程において、0CR
(光学的文字認識)、電算機の端末用の読み取シおよび
パターン認識などに用いられているホトダイオードイメ
ージセンサを用いると、観測空間内の流体の移動速度。
In the process of research on the flow velocity and turbulence velocity of fluid flowing in a limited space such as a stirring tank, the present inventor discovered that 0CR
Using photodiode image sensors, which are used for optical character recognition (optical character recognition), reading for computer terminals, and pattern recognition, it is possible to detect the moving speed of fluid within the observation space.

移動方向ないし軌跡を簡便、かつ高程“度で測定できる
ことを、知見し、1978年発行の「化学工学論文集」
第4巻、第6号pp 588〜594において本発明者
と共同研究者基による論文「イメージセ/すを用いた液
流速測定法」を発表し、多数のホトダイオードを線状に
ピント配列した構造のリニアアレイセンサを用いて撹拌
槽内の流体に混入したトレーサ粒子像を測定−し、リニ
アアレイセンサに検出されたトレーサ粒子の光像による
出力波形処理することによって、トレーサ粒子径および
移動速度、移動方向を二次元的に測定できることを示し
た。壕だ、1979年発行の「化学工学論文集」第5巻
、pp318〜320中で、本発明者と共同研究看者に
よる論文「イメージセンサを用いた撹拌槽内における液
のフローパターンの測定」におい〜て、観測空間内にリ
ニアアレイセンサを2本、互いに平行に並べた配置構成
を有するデュアル型アレイ七ンサ1個を使用して流速を
二次元的に測定できることを示した。
He discovered that the direction or trajectory of movement could be measured easily and with a high degree of accuracy, and published the ``Chemical Engineering Papers'' in 1978.
In Vol. 4, No. 6, pp. 588-594, the present inventor and his co-researchers published a paper entitled "Liquid flow velocity measurement method using an image sensor", which describes a structure in which a large number of photodiodes are arranged in a linear focus array. The image of the tracer particles mixed into the fluid in the stirring tank is measured using the linear array sensor, and the output waveform is processed using the optical image of the tracer particles detected by the linear array sensor. It was shown that the direction of movement can be measured two-dimensionally. In the "Chemical Engineering Papers" Vol. 5, pp. 318-320, published in 1979, there is an article written by the present inventor and a joint researcher, "Measurement of the flow pattern of liquid in a stirred tank using an image sensor." In this paper, we showed that flow velocity can be measured two-dimensionally using one dual-type array sensor, which has a configuration in which two linear array sensors are arranged parallel to each other in an observation space.

しかし、リニアアレイセ/すを用いた前記01足方法や
測定装置を使用し、流速を三次元に測定しようとすると
、光像検出器としてイメージセンサを2個、1対として
3対互いにつき合せて使用する煩雑さを有する。特に、
前者の「イメージセンサを用いた液流速測定法」による
方法では、一旦トレーサ粒径をめてから流速を算出しな
ければならず、このような方法を流速の三次元的測定に
利用するには複雑な演算方法、測定力法を必要とする。
However, when trying to measure the flow velocity three-dimensionally using the above-mentioned method and measuring device using a linear array sensor, two image sensors are used as optical image detectors, and three pairs are used as a pair. It is complicated. especially,
In the former method, "liquid flow velocity measurement method using an image sensor," the flow velocity must be calculated after determining the tracer particle size, and it is difficult to use such a method for three-dimensional measurement of flow velocity. Requires complex calculation methods and measurement force methods.

さらに、三次元の観測空間における流体の流れの径路(
軌跡)や、流線上において時々刻々と変化する流速の三
次元成分をめることは不可能であった。
Furthermore, the fluid flow path in the three-dimensional observation space (
It was impossible to determine the three-dimensional components of the flow velocity, which changes from time to time on the streamlines.

〈発明の目的〉 そこで本発明は、従来の流速測定力法および測定装置に
お分る上述の欠点をなくするためになされたものであっ
て、ラグランジ的立場において三次元空間内における流
木の流れの径路および流線上で時々刻々に変化する流速
の三次元成分をイメージセンサによって測定する流速測
定力法および装置を提供することを目的とする。
<Object of the Invention> The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional flow rate measuring force method and measuring device, and it is an object of the present invention to measure the flow of driftwood in a three-dimensional space from a Lagrangian viewpoint. An object of the present invention is to provide a flow rate measurement force method and device that uses an image sensor to measure the three-dimensional components of the flow rate that change from moment to moment on the path and streamlines of the flow rate.

本発明者の研究によれば、三次元空間内の流体の流れの
径路や、流線上において時々刻々に変化する流速の三次
元成分をイメージセンサで測定するには、第1図に示す
ように、流体の流れの主流方向(を2軸とする直交全標
的三次元を観測空間とし、そのx−7面に、ホトダイオ
ードピントを行方向および列方向にマトリックス状にピ
ント配列した第1エリアアレイ、センサ2と、z−xB
ffiに第2エリアアレイセンサ3を配設すると共に、
図示しないm6回路からクロックパルスを第1エリアア
レイセンサ2のホトダイオードピット1の水平方向(X
方向)のピント列に沿って行い、順次垂直方向(2方向
)に進めると、第11第2エリアアレイセ/す23で槽
底される観測空間Bは、あたかもホトダイオードビット
位置に対応した空間を格子状に分割したと同じ観測状況
にすることができる。
According to the research of the present inventor, in order to measure the path of fluid flow in a three-dimensional space and the three-dimensional components of the flow velocity that change momentarily on streamlines using an image sensor, the method shown in Fig. 1 is used. , a first area array in which a three-dimensional orthogonal target with two axes (mainstream direction of the fluid flow) is an observation space, and a first area array in which photodiode focuses are arranged in a matrix in the row and column directions on the x-7 plane; Sensor 2 and z-xB
While arranging the second area array sensor 3 in ffi,
A clock pulse is sent from the m6 circuit (not shown) to the photodiode pit 1 of the first area array sensor 2 in the horizontal direction (X
The observation space B formed at the bottom of the 11th and 2nd area array array unit 23 looks as if it were a space corresponding to the photodiode bit position. The observation situation can be the same as if it were divided into a grid.

したがって、上述の測定において、時々刻々に移動して
いるトレーサ粒子の光像の中心位置を決定し、その中心
位置を点綴すれば流体の流れの軌跡が得られる。この軌
跡をめるにあたって、第1図および第1図中のA部拡大
図である第2図に示すように、応答したピントの全長つ
1シ元像がセ/すを刻む際の出力信号の幅m(gi2図
中のml 、m2を診照のこと。)を光像のそれとして
解析する。
Therefore, in the above-mentioned measurement, by determining the center position of the optical image of the tracer particle that is moving moment by moment and dotting the center position, the locus of the fluid flow can be obtained. In order to find this trajectory, as shown in Fig. 1 and Fig. 2, which is an enlarged view of part A in Fig. The width m (see ml and m2 in the gi2 diagram) is analyzed as that of the optical image.

そして、流線上の流速のXh向速度成分VXは、第1図
および第2図に示すように、時間と共に移動する光像5
(このトレーサ粒子は球体と仮定する)の球中心位置C
□、C2をめ、それを点綴する。C1,C2の判定は、
第2図に示すように各ビット列についてX。、+ X 
02の距離の補正を行う。すなわち光像のX方向の移動
距離W工は応答したビット列の列間隙d(隣接ピント間
間隔l)と光像の倍率n(1−レーサ粒子のセ/す上の
倍率)を考慮すると、(/ )−1xcl±Xczl 
となる。
Then, as shown in FIGS. 1 and 2, the Xh direction velocity component VX of the flow velocity on the streamline is the optical image 5 that moves with time.
(assuming that this tracer particle is spherical) sphere center position C
□, find C2 and dot it. The determination of C1 and C2 is
X for each bit string as shown in FIG. ,+X
02 distance is corrected. In other words, the moving distance W of the optical image in the X direction is calculated by considering the column gap d of the responding bit string (distance between adjacent focuses 1) and the magnification n of the optical image (1 - magnification on the laser particle center). / )-1xcl±Xczl
becomes.

ただし、Xo□l XC2はセ/すのホトダイオードメ
ンシュの隣接ピント間隔l、光像の直径り、から、とな
る。
However, Xo□lXC2 is given by the distance l between adjacent focal points of the photodiode mensch in the center and the diameter of the optical image.

一方、△を時間中(時刻t2からtl に至る間)に光
像の移動距離のX、y方向の速度成分Vz。
On the other hand, Δ is the velocity component Vz in the X and y directions of the moving distance of the optical image during the time (from time t2 to tl).

Vy は△を時間中に駆動回路より送出したクロックパ
ルス数Nとすると、 Vx−C(”/)−lXL’2±XclI’ J/ =
”!−2S・△tn △tn =ム・N 6 =−・△t v =((/)−17cz±)’c+I)/△t1□n =−!・N 流速の2方向成分は、第2エリアアレイセンサz =−φN となることを知った。
Vy is Vx-C(''/)-lXL'2±XclI' J/ = where △ is the number N of clock pulses sent from the drive circuit during the time.
”!-2S・△tn △tn =mu・N 6 =−・△t v = ((/)−17cz±)'c+I)/△t1□n =−!・N The two-direction component of the flow velocity is I learned that 2 area array sensor z = -φN.

〈発明の構成〉 し、たがって、前記目的を達成するための本発明の流速
測定方法は、被測定流体の流れの主流方向2と直交する
y −x面と、並行方向のz −x又はz−y thに
それぞれ受光素子ピントをビット間間隔gで行方向およ
び列方向にマド、、lJラックス状配列した構造の第1
エリアアレイセンサと第2エリアアレイセンサを配設す
ると共に、被測定流体内に当該流体の比重とほぼ等しい
比重のトレーサ粒子を混入した後、 6)前記第1および第2エリアアレイセンサ上に結像し
トレーサ粒子のn倍に拡大され直径Dpの光像が時刻T
、 、Tl間にピント列間隔d、隣接ピント間間隔l、
距離W(WX、Wy、W、1.)移動り、たときの流れ
の軌跡を測定し、時刻T□およびTlにオケル光像ノ中
心位置C2(”1 + y1+ J ) ;C2(X2
.y2.z2)をそれぞれ演算式にしたがってめると共
に、 @ 演算式 にしたがって、被測定流体の流速Vの三次元速度成分V
 x 、 Vy * V zをめることを特徴とする。
<Structure of the Invention> Therefore, the flow velocity measuring method of the present invention for achieving the above object has two planes: a y-x plane perpendicular to the main flow direction 2 of the flow of the fluid to be measured, and a z-x or parallel direction. The first element has a structure in which the light receiving elements are focused in the row and column directions with a bit spacing g at z−y th, respectively, and arranged in a rack shape.
After arranging the area array sensor and the second area array sensor and mixing tracer particles with a specific gravity approximately equal to the specific gravity of the fluid to be measured into the fluid to be measured, 6) condensing on the first and second area array sensors; An optical image with a diameter Dp that is magnified n times as much as the tracer particle is formed at time T.
, , focus row interval d between Tl, interval between adjacent focus lines l,
Move the distance W (WX, Wy, W, 1.), measure the trajectory of the flow, and at time T
.. y2. z2) according to the respective calculation formulas, and the three-dimensional velocity component V of the flow velocity V of the fluid to be measured according to the calculation formulas.
It is characterized by subtracting x, Vy * V z.

ただし、m、、m2はそれぞれ時刻T□、T2において
第1、第2エリアアレイセンサ上で光像を検出するビッ
ト数を表わす。
However, m, , m2 represent the number of bits for detecting the optical image on the first and second area array sensors at times T□ and T2, respectively.

また、流体の流れの軌跡の三次元成分は、被測定流体の
流れの主流方向2と直交するy −x面と、並行方向の
z −x又はz −7面にそれぞ向および列方向にマン
トリンクス状に配列した構造の第1エリアアレイセンサ
と第2エリ°アアレイセンザを配設すると共に、被測定
流庫内に当該流体の比重とほぼ等しい比重のトレーサ粒
子を混入し、hIJ記第1および第2エリアアレイセ/
す上に結像しトレーサ粒子のn倍に拡大された直径り、
の光像が時刻T□、 Tl + T3+・・・、Tn−
□。
In addition, the three-dimensional component of the trajectory of the fluid flow is expressed in the y-x plane perpendicular to the main flow direction 2 of the fluid to be measured, and in the z-x or z-7 plane in the parallel direction and in the column direction, respectively. A first area array sensor and a second area array sensor are arranged in a mandrinx shape, and tracer particles having a specific gravity approximately equal to that of the fluid are mixed into the flow chamber to be measured. and 2nd area Arise/
The diameter of the tracer particle is imaged on the surface and magnified by n times of the tracer particle.
The optical image at time T□, Tl + T3+..., Tn-
□.

Tn において時間(Tl Tl) 、 (T3 Tl
) +−+(Tn−Tn−□)間にそれぞれ、光像がビ
ート間隔d□。
At Tn, time (Tl Tl), (T3 Tl
) +-+(Tn-Tn-□) respectively, the optical image has a beat interval d□.

dn 1− r dn−z ; 距111 wl 1”
21 ・”・+ ”n−1ヲ移1111 スる第1およ
び第2エリアアレイセ/す上の光像の中心位置C1(X
1+3’□) +C2(X2 +y2) *Ca (X
s *V3 ) +”’ + Cn−1(xn−11y
n−1) +Cn(Xn* 3’H)およびcm(zl
 、X□、又はzl 1)’1 ) 、C2(Z2 、
x2又はzx t )’ 2 ) +C3(zn、x3
又はzn v ya ) ”’ t Cn−4(zn−
1、xn−1又はzn−1+Vn−□) +CH(Zn
mXH又はznyn)を演算式および からめた後、各第1エリアアレイセンサ上の光像の中心
位置C□(Xx+yILc2(X2+5’2)、・・・
dn 1- r dn-z; distance 111 wl 1”
21 ・”・+ ”n−1 shift 1111 Center position C1 (X
1+3'□) +C2 (X2 +y2) *Ca (X
s *V3) +”' + Cn-1(xn-11y
n-1) +Cn(Xn*3'H) and cm(zl
, X□, or zl 1)'1) , C2(Z2,
x2 or zx t )' 2 ) +C3(zn, x3
or zn v ya ) ”' t Cn-4(zn-
1, xn-1 or zn-1+Vn-□) +CH(Zn
mXH or znyn), the center position of the optical image on each first area array sensor C□(Xx+yILc2(X2+5'2),...
.

Cn−□(xn−t +7n−t) 、cn(cn+y
n)および第2エリアアレイセンサ上の光像の中心位置
c1(zl、x、 又はzl rVl ) 1c2(Z
2 +X2又はz2+y2)、C3(Z3.X3又は2
3 +VB ’) + ”’ + Cn−1(zll−
11”n−1又はzn−1+yn、、)を点綴して流体
の流れ軌跡の三次元成分をめることを特徴とするもので
ヲノる。
Cn-□(xn-t +7n-t), cn(cn+y
n) and the center position c1 (zl, x, or zl rVl ) 1c2 (Z
2 +X2 or z2+y2), C3 (Z3.X3 or 2
3 +VB ') + "' + Cn-1(zll-
11''n-1 or zn-1+yn, , ) to find the three-dimensional component of the fluid flow trajectory.

ただし、m□1m21”31・・・、 mn−1、mn
 はそれぞれ時刻T工、T2.・・・+ ’rn−1、
’rnにおいてそれぞれ第1および第1エリアアレイセ
ンサ上光像を検出するピント数を表わす。
However, m□1m21”31..., mn-1, mn
are respectively at time T and T2. ...+ 'rn-1,
'rn represents the number of focuses for detecting optical images on the first and first area array sensors, respectively.

さらに、前述した測定方法に使用する装置は、下記の実
施例に示す構造を有している。
Furthermore, the apparatus used in the above-mentioned measuring method has a structure shown in the following example.

く実施例〉 以下、実施例に示す流速測定装置を使用して、流体の流
れ軌跡および流線上において時々刻々に変化する流速の
三次元成分を決定する測定方法について説明する。
Examples> Hereinafter, a measurement method for determining the three-dimensional component of the flow velocity that changes from time to time on the flow locus and streamline of the fluid will be described using the flow velocity measurement device shown in the embodiment.

■ 測定装置 第3図〜第9図は実施例の流速測定装置の構成を示す。■Measuring device FIG. 3 to FIG. 9 show the configuration of a flow rate measuring device according to an embodiment.

この流速測定装置は撹拌装置部、照明元源部、元検出部
、駆動回路部および元検出部の出力信号を処理し波形記
憶装置に記憶する出力信号処理回路部とからなっている
This flow rate measuring device includes a stirring device section, an illumination source section, a source detection section, a drive circuit section, and an output signal processing circuit section that processes the output signal of the source detection section and stores it in a waveform storage device.

撹拌装置部は第3図(a) 、 (b)および第5図に
示すように、撹拌槽6、液体撹拌棒7、四角槽8からな
っておシ、撹拌槽6内の液体撹拌棒7は第7図(a)お
よび(b)に示すように6枚乎羽根タービン型撹拌翼9
を槽6内においてモータおよびベルトで回転する構造に
なっている。撹拌ia6の外側には観測空間Bのトレー
サ粒の歪みを除くために四角槽8が設けられ、使用にめ
だって撹拌槽6と四角槽8との間の間隙には撹拌液と同
じ液体が入れられる。
As shown in FIGS. 3(a), (b) and 5, the stirring device section consists of a stirring tank 6, a liquid stirring rod 7, a square tank 8, and a liquid stirring rod 7 in the stirring tank 6. As shown in FIGS. 7(a) and 7(b), a six-blade turbine type stirring blade 9 is used.
It has a structure in which it is rotated in the tank 6 by a motor and a belt. A square tank 8 is provided outside the stirring ia 6 to remove distortion of the tracer particles in the observation space B, and during use, the same liquid as the stirring liquid is placed in the gap between the stirring tank 6 and the square tank 8. It will be done.

照明元源部は第3図(a) 、 (b)に示すように、
観測空間Bの上方および右側方に、集光レンズ11゜1
2を通して観測空間Bを元照できるように光源(タング
ステンランプ)13.14が取シ付けられ、し/ズ11
および12は接続リング15を介して取換可能になって
いる。
The illumination source section is as shown in Figures 3(a) and (b).
Above and to the right of observation space B, there is a condensing lens 11°1.
Light sources (tungsten lamps) 13 and 14 are installed so that observation space B can be illuminated through 2 and 11.
and 12 are exchangeable via a connecting ring 15.

レンズ11.12は蛇腹を有するベローズ16によって
光源13.14から放射される光を観測空間Bへ有効に
照射させると共に、ノブ17を調節してレンズ11.1
2を前後し、観測空間Bの照明空間を自由に拡大、縮少
できる構造になっている。
The lens 11.12 effectively irradiates the light emitted from the light source 13.14 into the observation space B by means of a bellows 16 having a bellows.
2, the structure allows the illumination space of observation space B to be freely expanded or contracted.

元検出部は第3図(a) 、 (b)に示すように、撹
拌部内の観測空間Bを中心として光源13.14と反対
の側に後述する駆動回路と電気的に接続し、松下電器産
業■製のナショナルMEL64X64のエリア型アレイ
セ/すを用いた第1エリアアレイセンサ+2.第2エリ
アアレイセ/す19をそれぞれX −1面およびz −
x面に配置した(第5図参照)構成の第1光検出器18
と第2光検吊器19が配置されている。この第1元検出
器18と第2光検出器19は接続り/グ20を介して自
由に交換できる結像レンズ21.22を通して観測空間
B内のトレーサ粒子の拡大像をエリアアレイセンサ上に
結像できる。結像し/ズ21,22と光検出器18.1
9間にはそれぞれ蛇腹23が張架され、ノブ24を回転
することによって、結像レンズ21.22を前後(上下
)に移動しトレーサ粒子の拡大像を光検出器上に結像で
きる構造になっている。
As shown in FIGS. 3(a) and 3(b), the original detection part is electrically connected to a drive circuit to be described later on the side opposite to the light source 13, 14 centering on the observation space B in the stirring part. 1st area array sensor using National MEL64X64 area type array sensor made by Sangyo ■ +2. The second area array/su 19 is placed on the X-1 plane and the Z-
A first photodetector 18 arranged in the x-plane (see FIG. 5)
and a second optical detector 19 are arranged. The first primary detector 18 and the second photodetector 19 form an enlarged image of the tracer particles in the observation space B on the area array sensor through a freely exchangeable imaging lens 21 and 22 via a connection/glue 20. Can form an image. Image forming lens 21, 22 and photodetector 18.1
A bellows 23 is stretched between each of the 9 spaces, and by rotating a knob 24, the imaging lenses 21 and 22 can be moved back and forth (up and down) to form an enlarged image of the tracer particles on the photodetector. It has become.

駆動回路部は、第8図に示すごとく外部クロック発振器
25、第1駆動回路26および第2駆動回路27から成
っている。外部クロック発振器25から発するクロック
パルス40の合図で、第1駆動回路26および第2駆動
回路27はそれぞれ第1エリアアレイセンサ18および
第2エリアアレイセンサ19ヘスタートパルス41を送
出し、エリアアレイセンサを構成する各ホトダイオード
ビットを、駆動走査する。エリアアレイセンサ18およ
び19に発生する出力信号とその信号中に含1れるスパ
イクノイズはそれぞれ、第1駆動回路26および第2駆
動回路27によって低ノイズ化されビデオ出力42α。
The drive circuit section consists of an external clock oscillator 25, a first drive circuit 26, and a second drive circuit 27, as shown in FIG. Signaled by a clock pulse 40 from the external clock oscillator 25, the first drive circuit 26 and the second drive circuit 27 send out a start pulse 41 to the first area array sensor 18 and the second area array sensor 19, respectively, to cause the area array sensor to Each photodiode bit constituting the photodiode is driven and scanned. The output signals generated by the area array sensors 18 and 19 and the spike noise contained in the signals are reduced to low noise by the first drive circuit 26 and the second drive circuit 27, respectively, and are outputted as a video output 42α.

42、Jとして出力信号処理回路へ送出される。42, J to the output signal processing circuit.

出力信号処理回路は第8図に示すように、第1駆動回路
26および第2駆動回路27側にそれぞれ接続している
波形反転回路28,29;ビーク値ホールド回路3o、
3i;ビーク値ホールピーク値ホールド回路30.31
から送出される波形を、その立ち上り部分だけクロック
パルス40を遅延させる遅延回路32とからなっている
As shown in FIG. 8, the output signal processing circuit includes waveform inversion circuits 28 and 29 connected to the first drive circuit 26 and second drive circuit 27 sides; a peak value hold circuit 3o;
3i; Peak value hole peak value hold circuit 30.31
The clock pulse 40 is comprised of a delay circuit 32 that delays the clock pulse 40 by the rising edge of the waveform sent from the clock pulse.

上述したように、エリアアレイセッサ18゜19に発生
したビデオ信号出力とその信号中に含まれるスパイクノ
イズとはそれぞれ第1駆動回路26およ゛び第2駆動回
路27で差動増幅されて低ノイズ化したビデオ信号出力
42a、42bとして交互に送出される。ビデオ信号出
力42a。
As mentioned above, the video signal output generated in the area array processors 18 and 19 and the spike noise contained in the signal are differentially amplified by the first drive circuit 26 and the second drive circuit 27, respectively, and are reduced to a low level. The noisy video signal outputs 42a, 42b are alternately sent out. Video signal output 42a.

42bはエリアアレイセンサ18.19の奇数列および
偶数列ごとに、正値および負値の出力42bを示し、各
エリアアレイセ/すを構成するホトダイオードビットの
クロック周期関係毎にピーク値(このピーク値が受光強
度に比例する。)を有する。このピーク値を後述する波
形記憶装置33に入力するために、各ピーク値を各々の
クロック周期関係を保持したまま矩形波に変換する必要
がある。このためピーク値ホールド回路30.31を通
し正値又は負値のいずれか一方に揃えられたピーク値だ
けをホールドする。この場合、事前に波形の負又は正値
を、それぞれ正又は負値に反転させる回路28.29を
通す必要がある。すなわち、ビデオ出力信号42a、4
2bの信号はすべて同一方向の波形にされる。
42b indicates outputs 42b of positive values and negative values for each odd-numbered column and even-numbered column of the area array sensor 18, 19, and the peak value (this peak value is proportional to the received light intensity). In order to input these peak values into a waveform storage device 33, which will be described later, it is necessary to convert each peak value into a rectangular wave while maintaining the respective clock cycle relationships. For this reason, only the peak values adjusted to either a positive value or a negative value are held through the peak value hold circuits 30 and 31. In this case, it is necessary to pass the negative or positive value of the waveform through circuits 28 and 29 that invert it to a positive or negative value, respectively. That is, the video output signals 42a, 4
The signals of 2b are all waveformed in the same direction.

上述したピーク値ホールド回路30.31の出力44は
、後述する波形記憶装置33に、遅延回路32から送シ
出されるクロックパルスをせる。
The output 44 of the peak value hold circuit 30.31 described above provides a clock pulse sent from the delay circuit 32 to a waveform storage device 33, which will be described later.

上述のピーク値ホールド回路30.31から送出される
出力信号は波形記憶装置33に記憶され、さらに、たと
えばインタフェース34およびM、T、35を介して波
形記憶装置に記憶されたエリアアレイセンサからの出力
信号および送出パルス数をミニコン36に送出すると共
に、設定値である駆動回路を走査するクロック周波数f
、光像倍率n、)リガレベルT、L、トレーサ粒子の直
径dとによシ前述の演算式にしたがった演算をばニコン
36に行わせることによりエリアアレイセンサ18.1
9で測定した測定値をディジタル的に表示させるととが
できる。
The output signal sent from the peak value hold circuit 30.31 described above is stored in a waveform storage 33, and furthermore, the output signal from the area array sensor stored in the waveform storage, for example via an interface 34 and M, T, 35, is stored in a waveform storage 33. The clock frequency f that sends the output signal and the number of sending pulses to the minicomputer 36 and scans the drive circuit, which is a set value.
, optical image magnification n,) trigger level T, L, and diameter d of the tracer particle.By having the Nikon 36 perform calculations according to the above-mentioned calculation formula, the area array sensor 18.1
The measured values measured in step 9 can be displayed digitally.

前述の駆動回路および出力信号処理回路およびエリアア
レイセ/す18.19から送出される信号波形の電圧対
時間の関係を模式的に示すと第9図の関係になる。
The relationship between the voltage and time of the signal waveforms sent out from the aforementioned drive circuit, output signal processing circuit, and area array unit 18, 19 is shown schematically in FIG.

実施例の流速測定装置は、上記説明の通シの照明光源、
光検出器、駆動回路、出力信号処理回路番よび波形記憶
装置を有しているから、観測空間内のトレーサ粒子の光
像がエリアアレイセンサ上に結像する光像の中心位置を
時々刻々の点綴および一定時間内の移動距離をめて演算
することによって、それぞれ三次空間の流れ径路および
5rL線上に沿って移動するときに時々刻々に変化する
流速の三次元成分をめることができる。
The flow rate measuring device of the embodiment includes the conventional illumination light source described above,
Since it has a photodetector, a drive circuit, an output signal processing circuit number, and a waveform storage device, the optical image of tracer particles in the observation space changes the center position of the optical image formed on the area array sensor from time to time. By calculating the points and the moving distance within a certain period of time, it is possible to determine the three-dimensional components of the flow velocity that change moment by moment as the fluid moves along the flow path in the three-dimensional space and the 5rL line.

また、上記流速測定装置においては、沖1足すべき流体
を撹拌槽内に入れて撹拌したときの流れの軌跡および流
線上に沿って移動する流体の時々刻々に変化する流速を
測定する例について説明したが、この流速測定装置は、
このように撹拌槽内の流速や流れ径路だけでなく、もつ
と一般的にダクト内の流体の流れ径路や流速、あるいは
血管内を流れる血液の流れ径路や流速の測定にも利用で
きる。この場合は、観測空間内の流体の流れの主流方向
2に対し、前述の方法と同じ方法でエリアアレイセッサ
および照明光源を配設すると共に、エリアアレイセンサ
を駆動走査し、センサ上に結像するトレーサ粒子の光像
に□よ°る出・力・信号波形を観測して、得られる。測
定値を前述の演算式にしたがって計算することによって
、流れの軌跡や、流線上に沿って時々刻々に変化する流
速の三次元成分をめることができる。
In addition, in the above-mentioned flow velocity measurement device, an example will be explained in which the flow trajectory and the moment-to-moment changing flow velocity of the fluid moving along the streamlines are measured when a fluid equivalent to 1 Oki is placed in a stirring tank and stirred. However, this flow rate measurement device
In this way, it can be used to measure not only the flow velocity and flow path in a stirring tank, but also the flow path and flow velocity of a fluid in a duct in general, or the flow path and flow velocity of blood flowing in a blood vessel. In this case, an area array sensor and an illumination light source are arranged in the same manner as described above in the main direction 2 of the fluid flow in the observation space, and the area array sensor is driven and scanned to form an image on the sensor. Obtained by observing the output, force, and signal waveforms based on the optical image of the tracer particles. By calculating the measured values according to the above-mentioned formula, it is possible to determine the trajectory of the flow and the three-dimensional component of the flow velocity that changes moment by moment along the streamline.

また、上述の測定装置に使用した照明光源はすべて、観
測空間に対し、エリアアレイセンサの配設位置と反対側
に配置する場合について説明したが、トレーサ粒子から
の反射光を観測する方法を採用すれば第1光検出器およ
び第2元検出器と同じ側に照明光源を配置した構成にす
ることができる。
In addition, although we have explained the case where all the illumination light sources used in the measurement equipment described above are placed on the opposite side of the observation space from where the area array sensor is installed, we have adopted a method of observing reflected light from tracer particles. This allows a configuration in which the illumination light source is placed on the same side as the first photodetector and the second source detector.

■) 測定方法 次に、上記の流速測定装置を使用して、撹拌槽内の流体
の流れ径路および流速の三次元速度成分をめる方法につ
いて説明する。
(2) Measurement method Next, a method of determining the three-dimensional velocity component of the flow path and flow velocity of the fluid in the stirring tank using the above-mentioned flow rate measuring device will be explained.

使用した撹拌装置は第5図に示す四角槽8を有する二重
摺造のものを用い、撹拌槽6の口径は180鵡、深さ2
60鶴の透明ガラス製の平底円筒である。液体撹拌棒7
.μ第7図(a) 、 (b)に示すように、長さ19
m×高さ15°簡、翼間距離75m、g高15鴎の6枚
平羽根のタービン翼碑造のものを使用し、液中の翼設置
高さは底面から90Mに設置した。
The stirring device used was a double-walled one having a square tank 8 shown in Fig. 5, and the diameter of the stirring tank 6 was 180 mm and the depth was 2.
It is a flat-bottomed cylinder made of clear glass with a size of 60 cranes. Liquid stirring rod 7
.. μ As shown in Figure 7(a) and (b), length 19
A turbine blade with 6 flat blades of 15° m x height, 75 m distance between blades, and 15 g height was used, and the blade height in the liquid was set at 90 m from the bottom.

撹拌槽6内の流れは層流域とするため市販の濃厚グリセ
リンと蒸留水を8=2の割合で混合調製したもの撹拌液
に使用し、撹拌槽6内だけでなく撹拌槽6と四角槽8と
の間の間にも180騒の深さまで満たした。
In order to make the flow in the stirring tank 6 a laminar region, a mixture of commercially available concentrated glycerin and distilled water in a ratio of 8 = 2 was used as the stirring liquid. The gap between the two was also filled to a depth of 180 yen.

さらに、撹拌液中にはトレーサ粒子としてほぼ1.00
Bφの粒径をもつポリスチレン粒子を用い、撹拌液11
あた929であシ、撹拌液静止状態での浮上速度は5E
B/桐である。
Furthermore, approximately 1.00 tracer particles are present in the stirred liquid.
Using polystyrene particles with a particle size of Bφ, stirred liquid 11
It was 929, and the floating speed when the stirring liquid was stationary was 5E.
B/ It is paulownia.

観測空間は、光学系の交差する空間で形成するようにし
、その大きさは一辺(−Lu’a )が10蕗の三次元
空間で構成させ、必要に応じてレンズを前後に移動し、
拡大、縮小して行った。
The observation space is formed by the intersecting space of the optical system, and its size is a three-dimensional space with a side (-Lu'a) of 10 mm, and the lens is moved back and forth as necessary.
I enlarged and reduced it.

測定中、液体撹拌棒7は、撹拌翼回転数Ω−25Orp
mで回転させた。
During the measurement, the liquid stirring rod 7 has a stirring blade rotation speed Ω-25Orp.
Rotated at m.

光検出器は、nσ述した松下電器C力製、ナ/ヨナルM
EL64X64(−辺5.5’ x+n )をz−x而
に配設した。配設位置は、セ/すの中心位置が槽内半径
r=45m、中心高さhがそれぞれ槽底からflllJ
ツテh=80 、90 、10011ノ位tのときの、
前述の撹拌液、撹拌条件での液の流れの軌跡を追跡した
ところ、それぞれ第10図(a)。
The photodetector was manufactured by Matsushita Electric Co., Ltd., and was manufactured by Na/Yonal M.
EL64X64 (-side 5.5'x+n) was arranged at z-x. The installation location is such that the center position of the center position is within the tank radius r = 45 m, and the center height h is full J from the tank bottom.
When h=80, 90, 10011th t,
The trajectory of the liquid flow under the above-mentioned stirring liquid and stirring conditions was traced, and the results are shown in FIG. 10(a).

(b)および(e)の軌跡が得られた。第10図の各軌
跡縁は異なるトレーサ粒子の流れ軌跡を示す。
The trajectories in (b) and (e) were obtained. Each trajectory edge in FIG. 10 represents a different tracer particle flow trajectory.

第1O図中、矢印X方向が槽壁方向であり、矢印Z方向
が撹拌液面方向を示す。
In FIG. 1O, the direction of the arrow X is the direction of the tank wall, and the direction of the arrow Z is the direction of the stirring liquid surface.

また、第10図(b)中、左方の符号9は液体撹拌棒7
の千羽機具の槽内における位関係を模式%式% 第10図(a) 、 (b) 、 (e)の流れ径路は
、都合上z−x面での観測結果のみを示したが、χ−y
面にもエリアアレイセンサを配置し、センサ上にん像す
るトレーサ粒子の光像の中心位置を、時刻を追って点綴
すれば同じ様な流れのχ−y二次元瓜分図が得られる。
In addition, in FIG. 10(b), the symbol 9 on the left side is the liquid stirring rod 7.
The flow paths in Figure 10 (a), (b), and (e) show only the observation results on the z-x plane for convenience, but the χ -y
If an area array sensor is also placed on the surface and the center position of the optical image of the tracer particles imaged on the sensor is plotted over time, a similar two-dimensional χ-y distribution diagram of the flow can be obtained.

このような流れの二次元成分は、観測空間B内に存在す
るたとえば3個のトレーサ粒子(@11図参照。)C,
D。
The two-dimensional component of such a flow is composed of, for example, three tracer particles (see Figure 11) C, which exist in the observation space B.
D.

Eがそれぞれ、時々刻々に流線50,51.52をたど
って移動しているとき、七のx−7面およびz−x面へ
投影線5.0’、 51’、 52’オjび50#、 
51’、 52’がそれぞれ流線50,51゜52のx
−yおよびz−x二次元成分に相当するものと同じであ
ることを示している。
When E is moving moment by moment following the streamlines 50, 51.52, the projection lines 5.0', 51', 52' and 50#,
51' and 52' are streamlines 50 and 51°52, respectively
-y and z−x are the same as those corresponding to two-dimensional components.

の流れの速度成分を算出したものである。第12図中(
a)は撹拌槽中心からr=4 Qmから50aまでのV
 z + V y 、 V zの速度分布図であり、(
b)は撹拌棒中心位置から5WIL位置におけるvX、
vy、vzの速度分布図でロシ、(e)は槽底からh−
85〜第13図に示すように単位体積当りの散逸エネを
示し、測定は槽内半径r=38〜501Mまでの歪速度
成分を示したものである。
The velocity component of the flow is calculated. In Figure 12 (
a) is V from r=4 Qm to 50a from the center of the stirring tank
It is a velocity distribution diagram of z + V y, V z, and (
b) is vX at 5WIL position from the stirring rod center position,
In the velocity distribution diagram of vy and vz, (e) shows h- from the bottom of the tank.
As shown in FIGS. 85 to 13, the dissipated energy per unit volume is shown, and the measurement shows the strain rate component within the tank radius r=38 to 501M.

また、第13図によシ、散逸エネルギーε7をX軸方向
の位置で算出した結果を第14図に示す。同図より翼近
傍から槽壁方向に行くにしたがってEvが急激に減少し
ている状況がわかる。
Further, in contrast to FIG. 13, FIG. 14 shows the results of calculating the dissipated energy ε7 at the position in the X-axis direction. From the figure, it can be seen that Ev decreases rapidly from the vicinity of the blade toward the tank wall.

以上の測定例は、従来全く不明であったデータが得られ
ることを示すものであり、撹拌装置のよシ合理的な設計
に役立てることができる。
The above measurement examples show that data that was previously completely unknown can be obtained, and can be useful for more rational design of stirring devices.

以上のように実施例の流速測定装置を使用すると、照明
光源および光検出器にレンズを取換え自由の構造にする
と共に、ベローズにょ夛、前後に移動可能な構造にして
いるから、観測空間の拡大、縮少や、光検出器に結像す
る光像の大きさを目的に応じて容易に拡大、縮少させる
ことができる。
As described above, when the current velocity measuring device of the embodiment is used, the illumination light source and the photodetector have a structure where the lenses can be freely replaced, and the bellows can be moved back and forth, so the observation space can be adjusted. It is possible to easily enlarge or reduce the size of the optical image formed on the photodetector depending on the purpose.

また、光検出器に使用するエリアアレイセ/すのホトダ
イオードピントは極めて微小のため、高い分解能をもっ
て測定できる。
Furthermore, since the photodiode focus of the area array/sun used in the photodetector is extremely small, measurements can be made with high resolution.

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように、本発明は■ 流体中に
、光検出器を直接挿入しないで流線径跡および流線上で
時々刻々に変化する流速の三次元成分を測定できる。
<Effects of the Invention> As is clear from the above description, the present invention is capable of: (1) Measuring the three-dimensional component of the flow velocity that changes from moment to moment on the streamline path and on the streamline without directly inserting a photodetector into the fluid; can.

■ 校正を必要とすることなく、流線の軌跡および流線
上における流速度変化を測定できる。
■ It is possible to measure the trajectory of streamlines and changes in flow velocity on streamlines without requiring calibration.

■ 元検出部にイメージセンサを使用できるので、目的
に応じて各種のイメージセンサを選択して使用できる。
■ Since an image sensor can be used as the original detection unit, various image sensors can be selected and used depending on the purpose.

■ 流線上において時々刻々に変化する流速の三次元成
分のみならずその歪み速度成分、散逸エネルギーも測定
できるので、従来観測不可能であった流体の物理的性状
および化学的性状の研究を行うことができる。
■ Since it is possible to measure not only the three-dimensional component of the flow velocity that changes moment by moment on the streamline, but also its strain rate component and dissipated energy, it is possible to conduct research on the physical and chemical properties of fluids that were previously impossible to observe. I can do it.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はエリアアレイセ/すによる流体の流れの軌跡お
よび流速測定ぶ理の説明図、第2賂は第1図中のA部拡
大図、第3図(a) 、 (b)はそれぞれ実施例に示
す測定装置の側面図および平面図、第4図は第3図の流
速測定装置の光検出器および駆動回路部の要部斜視図、
第5図は実施例の流速測定装置の原理構成を示す透視図
、第6図は第5図中の観測空間Bの照明光集束状況を示
す拡大図、第7図(a)および(b)は第6図の装置の
撹拌翼の要部断面図および平面図、第8図は実施例の流
速測定装置の光検出器のljA動回路および出力信号処
理回路のブロック図、第9図は第8図に示す駆動回路お
よび信号処理回路の各パーツ回路からの出力波形を示す
図、第10図(al、 (b) 、 (c)はいずれも
実施例の流速測定装置で測定した流体の流れ径路のz−
x成分図、第11図は三次元空間内のトレーサ粒子の流
れと向の歪速度分布図、第14図は観測空間内の単位体
積めたシの散逸エネルギー分布図である。 図面中、 2.3はエリアアレイセ/す、 6は撹拌槽、 7は液体撹拌棒、 8は四角槽、 9は撹拌翼、 11.12は集光レンズ、 14は照明光源、 18.19はエリアアレイセンサ (光検出器)、 21.22は結像レンズ、 25は外部クロンク発振器、 26.27は駆動回路、 28.29は波形反転回路、 30.31はピーク値ホールド回路、 32は遅延回路、 33は波形記憶装置、 36はミニコンピユータ 第1図 第2図 一ビット列配列方向−X 第3図 (a) 8 (b) 第11図 2 第12図 x[mml y[mml z[mml 第13図 第14図 翼先端 x[mml
Figure 1 is an explanatory diagram of the trajectory of fluid flow and flow velocity measurement method using the area array sensor, Figure 2 is an enlarged view of section A in Figure 1, and Figures 3 (a) and (b) are respectively A side view and a plan view of the measuring device shown in the example, FIG. 4 is a perspective view of the main parts of the photodetector and drive circuit of the flow rate measuring device shown in FIG. 3,
Fig. 5 is a perspective view showing the principle configuration of the current velocity measuring device of the example, Fig. 6 is an enlarged view showing the illumination light convergence situation in observation space B in Fig. 5, and Figs. 7 (a) and (b). 6 is a cross-sectional view and a plan view of the essential parts of the stirring blade of the device shown in FIG. 6, FIG. 8 is a block diagram of the ljA dynamic circuit and output signal processing circuit of the photodetector of the flow rate measuring device of the embodiment, and FIG. Figure 8 shows the output waveforms from each part circuit of the drive circuit and signal processing circuit, and Figures 10 (al, (b), and (c) all show the fluid flow measured by the flow rate measuring device of the example. path z-
The x-component diagram, FIG. 11 is a flow and direction strain rate distribution diagram of tracer particles in three-dimensional space, and FIG. 14 is a dissipation energy distribution diagram of a unit volume in observation space. In the drawing, 2.3 is an area array/sustainer, 6 is a stirring tank, 7 is a liquid stirring rod, 8 is a square tank, 9 is a stirring blade, 11.12 is a condenser lens, 14 is an illumination light source, 18.19 is an area array sensor (photodetector), 21.22 is an imaging lens, 25 is an external Cronk oscillator, 26.27 is a drive circuit, 28.29 is a waveform inversion circuit, 30.31 is a peak value hold circuit, 32 is Delay circuit, 33 is a waveform storage device, 36 is a minicomputer. mml Figure 13 Figure 14 Wing tip x[mml

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)被測定流体の流れの主流方向Zと直交するy−x
面と、並行方向のz−x又はz−7面にそれぞれ受光素
子をピント間間隔βで行方向および列方向にマトリック
ス状に配列(−だ構造の第1エリアアレイセ/すと第2
エリアアレイセンサを配設すると共に、被測定流体内に
当該流体の比重とほぼ等しい比重のトレーサ粒子を混入
した後、■前記第1および第2エリアアレイセツサ上に
結像し、トレーサ粒子のn倍に拡大され直径り、の光像
が時刻T2 + Tl 間にピント列間隔d、隣接ビッ
ト間間隔1.距離W(WX 、 Wy 、 Wz )を
移動し、だときの流れの軌跡を測定し、時刻TIおよび
T2における光像の中心位置C1(X1+Y1+ z1
’) ;”2 (Xz l y21 Z2 )をそれぞ
れ演算式、にしたがってめると共に、@演算式 %式% にしたがって被測定流体の流速Vの三次元速度成分vx
、vy、v7をめることを特徴とする流速測定力法。 ただし、”1 + m2 はそれぞれ時刻T11T2に
おいて第I、第2エリアアレイセンサ上で光像を検出す
るビット数を表わす。
(1) y-x perpendicular to the main flow direction Z of the fluid to be measured
The light-receiving elements are arranged in a matrix in the row and column directions with an inter-focus interval β on the z-x or z-7 plane in the parallel direction.
After arranging an area array sensor and mixing tracer particles with a specific gravity approximately equal to that of the fluid to be measured into the fluid to be measured, (2) forming an image on the first and second area array setters, and The optical image is enlarged twice in diameter, and the distance between the focus rows is d and the distance between adjacent bits is 1. Move the distance W (WX, Wy, Wz), measure the trajectory of the flow of the drum, and calculate the center position C1 (X1+Y1+z1) of the optical image at times TI and T2.
');''2 (Xz ly21 Z2) are calculated according to the respective calculation formulas, and the three-dimensional velocity component vx of the flow velocity V of the fluid to be measured is calculated according to the calculation formula %.
, vy, v7. However, "1 + m2" represents the number of bits for detecting the optical image on the I-th and second area array sensors at time T11T2, respectively.
(2)第1エリアアレイセンサおよび第2エリアアレイ
センサをそれぞれX若しくはy方向とy方向若しくはX
方向と2方向に駆動走査するクロックパルスの周波数f
と、トレーサ粒子の光像が第1エリアアレイセ/すおよ
び第2エリアアレイセンサ上の受光素子ビット上を刻む
時刻T□+T2の間にこれらエリアアレイセンサを駆動
走査する前記クロックパルスの送出パルス数Nとから、
演算式 %式% にしだがって、△tを計算し、被測定流体の流速Vの三
次元成分Vz 、 Vy 、 Vzをめることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の流速測定力法。
(2) Move the first area array sensor and the second area array sensor in the X or y direction and the y direction or
frequency f of the clock pulse that drives and scans in two directions.
and the sending pulse of the clock pulse that drives and scans these area array sensors during time T□+T2 when the optical image of the tracer particle ticks on the light receiving element bits on the first area array sensor/su and the second area array sensor. From the number N,
Flow velocity measurement according to claim 1, characterized in that Δt is calculated according to the calculation formula % formula %, and three-dimensional components Vz, Vy, Vz of the flow velocity V of the fluid to be measured are found. force law.
(3)被測定流体の流れの主流方向2と直交するy−x
面と、並行方向のz−x又はz−y面にそれぞれ受光朱
子ピントを隣接ピント間間隔lで行方向および列方向に
マントリックス状に配列した構造の第1エリアアレイセ
/すと第2エリアアレイセンサを配設すると共に、被測
定流体内に当該流体の比重と11は尋しい比重のトレー
サ粒子を混入し、前記第1および第2エリアアレイセン
ザ上に結像しトレーサ粒子のn倍に拡大された直径Dp
 の光像が時刻Tl lT21 T3 + ”’ + 
Trl−□r Tl において時間(T2 T1 )+
 CTa−T2 )+−+ (TH−TH−1)間にそ
れぞれ、光像がビ・yト間隔dl + d2* ”’ 
r dll−1;距離w1. w2.・・・、 WH−
1を移動する第1および第2エリアアレイセンサ上の光
像の中心位置C1(xi r yl ) + C2(X
2 +)’z) + CB (Xs + )’3 ) 
* ・・・*Cn−1(Xtl−1+y1−1 ) +
 CH(XH+ yn)およびcm(zllXl又はz
1+’11 ) r 02 (Z2 +X2又はz2)
’2) 。 C3(Z3+X3又はz3 +ya ) + ”’ +
 Cn−1(zn−1+ xn−1又はznl + ’
In−1) + Cn(zn、 Xn又はznyn)を
演算式からめた後、各第1エリアアレイセ/ザートの光
像の中心位置Cx(Xt、)’□) +C2(X2 +
yz’) 1”’ r Cn−1(”n−I J7n−
1) ! (41(Cn、yn)および8g2エリアア
レイセンサ上の光像の中心位1kcm(zl 、x、又
はZl l yl ) * C2(”21X2又はz2
 、yg) rC3(Z31X3又はZB 、Ya )
+ ”’ + Cn−1(zn−1+Xn−1又はzn
−X l)’n−□)を点綴して流体の流れ軌跡の三次
元成分をめることを特徴とする流体の流れ軌跡側・定力
法。 ただし’ m” l m2 T mR* ”” + n
1H−1、mn はそれぞれ時刻T1.T2.・・・l
 Tn−11’rnにおいてそれぞれ第1および第2エ
リアアレイセツサ上で光像を検出するビット数を表わす
(3) y-x perpendicular to the main flow direction 2 of the fluid to be measured
The first area array has a structure in which light-receiving satin focus points are arranged in a mantrix shape in the row and column directions with an interval l between adjacent focus points in the z-x or z-y plane in the parallel direction. In addition to disposing an area array sensor, tracer particles having a specific gravity different from that of the fluid are mixed into the fluid to be measured, and images are formed on the first and second area array sensors to form an image of n of the tracer particles. Doubled diameter Dp
The optical image at time Tl lT21 T3 + ”' +
Time (T2 T1 )+ at Trl−□r Tl
CTa-T2 )+-+ (TH-TH-1), the optical image is at the bit interval dl + d2* '''
r dll-1; distance w1. w2. ..., WH-
The center position of the optical image on the first and second area array sensors moving
2 +)'z) + CB (Xs +)'3)
*...*Cn-1(Xtl-1+y1-1) +
CH (XH+ yn) and cm (zllXl or z
1+'11) r 02 (Z2 +X2 or z2)
'2). C3 (Z3+X3 or z3 +ya) + ”' +
Cn-1 (zn-1+xn-1 or znl+'
After incorporating In-1) + Cn (zn,
yz') 1"' r Cn-1("n-I J7n-
1)! (41 (Cn, yn) and the center position of the optical image on the 8g2 area array sensor 1 kcm (zl, x, or Zl yl yl) * C2 ("21X2 or z2
, yg) rC3 (Z31X3 or ZB , Ya )
+ ”' + Cn-1 (zn-1+Xn-1 or zn
A constant force method on the fluid flow trajectory side, which is characterized in that the three-dimensional component of the fluid flow trajectory is determined by dot-pointing -X l)'n-□). However, 'm" l m2 T mR* "" + n
1H-1 and mn are respectively at time T1. T2. ...l
Tn-11'rn represents the number of bits for detecting the optical image on the first and second area array setters, respectively.
(4)被測定流体の流れの主流方向2と直交するy−x
面と、並行方向のz−x又はz−y面にそれぞれ配置し
た受光素子ピントを一定の間隔で行方向および列方向に
マトリックス状に配列した構造のエリアアレイセンサか
らなる第1、嬉2エリアアレイセンサと、当該第1およ
び第2エリアアレイセンサ上に観測空間のトレーサ粒子
像を結像きせる結像レンズと、第1および第2エリアア
レイセンサに外部クロンク発振器によって駆動されtJ
i、1、第2エリアアレイセンサを順次水平方向および
垂直方向に走査するスタートパルスを送出する第1駆動
回路および第2駆動回路とを有し、さらに前記第1エリ
アアレイセ/すおよび第2エリアアレイセンサから発生
する出力信号をそれぞれ2、順次波形反転回路、ピーク
値ホールド回路を介して同一方向にピーク値を崩する波
形にされると共に、波形記憶装置にその出力信号の立ち
上り分だけ前記外部クロック発振器のクロツクパルスを
遅延させて入力せしめる、さらに当該波形記憶装置に記
憶された波形と第1、第2駆動回路を走査するクロンク
周波数f、トレーサ粒子の光像倍率n、エリアアレイセ
ンサのトリガレベルTLおよびトレーサ粒子の直径から
被測定流体の流速の三次元速度成分を計算する演餠器と
からなることを特徴とする流速測定装置。
(4) y-x perpendicular to the main flow direction 2 of the fluid to be measured
The first and second areas consist of an area array sensor with a structure in which light-receiving element focuses arranged on the plane and the parallel z-x or z-y plane are arranged in a matrix at regular intervals in the row and column directions. an array sensor, an imaging lens that forms a tracer particle image in observation space on the first and second area array sensors, and a tJ that is driven by an external Cronk oscillator to the first and second area array sensors.
i, a first drive circuit and a second drive circuit that send out a start pulse to sequentially scan the first and second area array sensors in the horizontal and vertical directions; Each of the output signals generated from the area array sensor is sequentially converted into a waveform that collapses the peak value in the same direction via a waveform inversion circuit and a peak value hold circuit, and is stored in a waveform storage device as a waveform corresponding to the rising edge of the output signal. The clock pulse of an external clock oscillator is delayed and inputted, and the waveform stored in the waveform storage device is scanned with the clock frequency f for scanning the first and second drive circuits, the optical image magnification n of the tracer particles, and the trigger of the area array sensor. 1. A flow velocity measuring device comprising: a calculator for calculating a three-dimensional velocity component of a flow velocity of a fluid to be measured from a level TL and a diameter of a tracer particle.
JP10441684A 1984-05-25 1984-05-25 Flow rate measurement method and device Expired JPS6059546B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10441684A JPS6059546B2 (en) 1984-05-25 1984-05-25 Flow rate measurement method and device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10441684A JPS6059546B2 (en) 1984-05-25 1984-05-25 Flow rate measurement method and device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13499779A Division JPS603619B2 (en) 1979-10-19 1979-10-19 Flow rate measurement method and device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6017365A true JPS6017365A (en) 1985-01-29
JPS6059546B2 JPS6059546B2 (en) 1985-12-25

Family

ID=14380084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10441684A Expired JPS6059546B2 (en) 1984-05-25 1984-05-25 Flow rate measurement method and device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6059546B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101975869A (en) * 2010-09-16 2011-02-16 中国海洋大学 Long-term flow field three-dimensional monitoring device and manufacturing method thereof
US20120314022A1 (en) * 2011-06-13 2012-12-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Display apparatus and method for controlling display apparatus and remote controller

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0529660A (en) * 1990-09-07 1993-02-05 Toshiba Corp Led lamp

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101975869A (en) * 2010-09-16 2011-02-16 中国海洋大学 Long-term flow field three-dimensional monitoring device and manufacturing method thereof
US20120314022A1 (en) * 2011-06-13 2012-12-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Display apparatus and method for controlling display apparatus and remote controller
US9491520B2 (en) * 2011-06-13 2016-11-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Display apparatus and method for controlling display apparatus and remote controller having a plurality of sensor arrays

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6059546B2 (en) 1985-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pereira et al. Defocusing digital particle image velocimetry and the three-dimensional characterization of two-phase flows
CN103201598B (en) Apparatus and method for visualization of particles suspended in a fluid and fluid flow patterns using ultrasound
CN104132997B (en) Method for subjecting structure form of welding area to imaging and device therefor
US8770028B2 (en) Method for the nondestructive recording of a rotational movement of a specimen, device therefor as well as probe unit
Bazulin Comparison of systems for ultrasonic nondestructive testing using antenna arrays or phased antenna arrays
JPH05506168A (en) Method and apparatus for determining the velocity of a flowing liquid
JPS6017365A (en) Method and device for measuring flow velocity
JP2017072492A (en) Measurement system
Maas et al. Digital photogrammetric techniques for high-resolution three-dimensional flow velocity measurements
Gui et al. Application of CCD image scanning to sea-cage motion response analysis
Kumar et al. Directional characteristics of spatially evolving young waves under steady wind
JPH11326008A (en) Device for simply restructuring stereoscopic image and three-dimensional traveling speed distribution of three-dimensional space distribution of powder in fluid
EP0775920B1 (en) Method for adjustment of the Doppler angle in echography
Krikunov et al. Refraction of an astigmatic laser beam in a transition layer of a stratified liquid
RU2410643C1 (en) Method to measure angles of inclination and height of water surface roughness relative to its balanced condition
JPH05264433A (en) Bubble measuring apparatus
O'Donnell et al. Aberration correction on a two-dimensional anisotropic phased array (medical US imaging)
JPS603619B2 (en) Flow rate measurement method and device
JPH0534131A (en) Method and apparatus for processing image
Koulountzios Ultrasound tomography for control of batch crystallization
CN111077227B (en) Ultrasonic array scanning inversion method, system, storage medium and equipment
Akselli et al. The use of CCD pixel binning in PIV measurements
Wernet Particle displacement tracking for PIV
Li et al. Three-dimensional vascular reconstruction and Doppler flow measurement using PMUTs
Reyes et al. High-Speed 4D Velocity and Flame Measurements of a Stabilized Premixed Flame