JPS61155839A - 粒径測定装置 - Google Patents

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】 （発明の技術分野） この発明は、微小な粒子の粒径を測定する粒径測定装置
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、蒸気タービンの低圧段動翼の浸蝕を監視するため
、また蒸気タービンの効率を知るため、湿り蒸気に含ま
れる水滴の粒径を測定し得る装置の開発が進められてい
る。

水滴のように球径粒子からの散乱光は、Ｍｉｅ敢乱理論
から求めることができるため、従来開発されている粒径
測定装置は、この理論を応用したものが多い。その中の
一つにフォトカウント法を採用したものがある。

この装置は、第６図（ａ）に示すように、例えば図示し
ないレーザ光、源からの光を測定領域Ｐに導くように照
射側光ファイバ１、スリット２、照射側レンズ３を配置
するとともに、この測定領域Ｐに対向する受光側レンズ
４、スリット５および受光側光ファイバ６を上記照射側
レンズ３の光軸に対し９０″′の角度に配置して構成さ
れている。この装置は、スリット２．５に角形開口が形
成されており、照射側レンズ３によってスリット２の開
口像を形成するとともに受光側レンズ５でスリット６の
開口による視野を決定するようにしている。

このため、測定領域Ｐは同図（ｂ）に示すように直方体
に整形される。この測定領域Ｐ内を被測定粒子りが通過
すると、照射側レンズ３から上記粒子りに照射され、照
射方向と９０°の方向に散乱された散乱光パルスが受光
側レンズ４．スリット５を介して受光用光ファイバに導
かれる。そして、この受光側光ファイバ６に導かれた散
乱光パルスを、図示しない光電子増倍管で電気信号に変
換する。この電気信号は第７図に示すようなパルス信号
であり、このパルス信号の波高値から１ｙｌｉｅ散乱理
論に基づいて、被測定粒子りの粒径を求めるようにして
いる。

ところが、従来のこの種の粒径測定装置にあっては、光
、源から光ファイバ１を介して伝送された光の一部をス
リット３で遮断するようにしている。

このため、光電子増倍管に入射される散乱光パルスの強
度低下が著しく、これが原因で測定感度の低下を招いて
いた。

〔発明の目的〕

本発明は、このような問題点に基づきなされたものであ
り、その目的とするところは、光エネルギ損失が少なく
、感度の良好な粒径測定装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明は、光源から出射された光を照射側光伝送系お
よび照射側レンズを介して測定領域に導くとともに、前
記測定領域内に被測定粒子が１つずつ入って来た時に前
記照射側レンズの光軸に対して所定の角度をなす光軸上
で観測される散乱光パルスを、上記角度に配置された受
光側レンズおよび受光側光伝送系を介して信号処理系に
導き、前記散乱光パルスの高さから前記被測定粒子の粒
径を測定するようにした粒径測定装置において、前記照
射側光伝送系および前記受光側光伝送系に、従来の光フ
ァイバに代えて、光ファイババンドルを用いるようにし
ている。そして、これら光ファイババンドルの少なくと
も前記測定領域に対向する端部を矩形状に形成すること
によって、前記測定領域を６面体に整形するようにした
ことを特徴としている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、照射側光伝送系および受光側光伝送系
として光伝送量の大きな光ファイババンドルを用いてい
るので、伝送系の内部における光エネルギの損失を従来
より抑制することができる。

しかも、この発明では、上記各光ファイババンドルの測
定領域に対向する端面を矩形状に形成することによって
測定領域を６面体に整形するようにしている。したがっ
てこの場合には、従来のようにスリットの開口像によっ
て測定領域を整形する方式とは異なり、伝送された光を
全く遮断することなしに信号系統に伝送することが可能
である。

したがって、本発明によれば、光を殆ど損失なく伝送す
ることができるので、従来に比べて散乱光パルスの波高
値が高い状態で粒径測定が行なえ、測定感度を大幅に向
上させることができる。

また、この場合には、スリットを用いないことにより１
．光学系の位置合わせが容易になるという効果も奏する
。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施例について
説明する。

第１図は、本実施例装置の概略的な構成を示すもので、
図中１１は、白色光源であるキセノンランプである。こ
のキセノンランプ１１から出射した白色光は、照射側の
光ファイババンドル１２の受光端部に入射されている。

光ファイババンドル１２は、第２図にも示すように、多
数の光ファイバ１３で構成された光導波部１４をジャケ
ット１５で覆って構成されたものである。

光ファイバ１３は、図示しないコアをクラッドで覆って
構成されている。また、この光ファイババンドル１２は
、受光端部の光導波部端面形状が同図（ａ）に示すよう
に円形であり、出射端部の光導波部端面形状が同図（ｂ
）に示すように長方形に形成されたものとなっている。

この光ファイババンドル１２から出射された光は、照射
側レンズ１６で縮小されて測定領域Ｐに導かれる。

一方、この測★領域Ｐに対向する位置でかつ上記照射側
レンズ１６の光軸と９０°の角度をなす位置には受光側
レンズ１７が配置されている。上記測定領域Ｐから受光
側レンズ１１で受光した光は、プリズム１８でさらに９
０°進路を変更されて受光側の光ファイババンドル１９
の受光端部に入射される。

この光ファイババンドル１９も前記光ファイババンドル
１２と同様、第３図に示すように、多数の光ファイバ２
０で構成された光導波部２１をジャケット２２で覆って
構成されたものである。光ファイバ２゜は図示しないコ
アをクラッドで覆って構成されている。この光ファイバ
バンドル１２は、受光端部の光導波部端面形状が同図（
ａ）に示すように長方形であり、出射端部の光導波部端
面形状が同図（ｂ）に示すように円形に形成されたもの
となっている。

この光ファイババンドル１９の出射端部から出射された
光は、光電子像倍管２３で増幅・光電変換される。これ
によって得られた電気信号は、増幅器２３で増幅され、
さらに波高分析器２５に導かれている。

次に、このように構成された本実施例に係る粒径測定装
蓋の作用について説明する。

いま、キセノンランプ１１から出射され出射側の光ファ
イババンドル１２の出射端から出射された長方形断面の
光は、出射側レンズ１６で縮小されて測定領域Ｐに長方
形の像を作る。同様に、受光側の光ファイババンドル１
９の受光端は、プリズム１８、受光側レンズ１７を介し
て測定領域Ｐに長方形の測定視野を形成する。この測定
視野は上記出射側の長方形の像に対して直角の方向に形
成されるので、この装置で測定可能な範囲、すなわち測
定領域Ｐは直方体となる。

このような測定領域Ｐに微小な被測定粒子りが１つずつ
通過すると、その粒子りの粒径に応じた強さの散乱光が
散乱される。この散乱光は、散乱光パルスとして受光側
レンズ１７、プリズム１８を介して受光側の光ファイバ
バンドル１９に導かれる。

光ファイババンドル１９から出射された散乱光パルスは
、光電子像倍管２３で光電変換され、増幅器２４で増幅
された後、波高分析器２５に導かれる。かくして、散乱
光パルスの波高値を求め、Ｍｉｅ敗乱理論に基づいて被
測定粒子りの粒径が算出される。

第４図に、この装置を用いて粒径を測定した結果を示し
ている。粒径と散乱光パルスの高さとの間のリニアリテ
ィーは、良好であることが示されている。

そして、この場合には、照射側および受光側の光伝送系
に口径の大きな光ファイババンドル１２゜１９を用いて
いるので、単一の光ファイバを用いた従来の装置よりも
光エネルギの伝送損失を低（抑えることができる。また
、６面体の測定領域Ｐは、両光ファイババンドル１２．
１９の測定領域側端面の光導枝部形状を矩形にすること
によって得るようにしているので、スリットによって形
成する従来の方式に比べて光の利用率が向上する。この
ため、測定感度を大幅に向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。

例えば、上記実施例では光源としてキセノンランプを用
いるようにしたが、例えば＠ｅ−Ｎ１３レーザ光源等を
用いるようにしても良い。しかし、この場合には第４図
中点線で示すように、特定の粒径部分でレーザ光の干渉
の影響が現れるのを避けられない。この点、上記の実施
例ではこのような問題がない。

また、上記実施例では出射側レンズの光軸と受光側レン
ズの光軸とを９０°に配置するようにしたが、第５図に
示すように、例えば３０°に設定するようにしても良い
。この場合には、観測される散乱光パルスの高さを図示
のように全体的に大きくすることができる。このため、
より小さな粒子の粒径を求めることができるとともに、
測定感度も向上させることができる。

この他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
更して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る粒径測定装置の概略構
成を示す図、第２図は同装置の出射側の光ファイババン
ドルの端面形状を示す図、第３図は同装置の受光側の光
ファイババンドルの端面形状を示す図、第４図は粒径と
散乱光パルスの高さとの関係を示す特性図、第５図は本
発明の他の実施例を説明するための特性図、第６図は従
来のフォトカウント形の粒径測定装置を示す図、第７図
は散乱光パルスを示す波形図である。 １・・・出射側光ファイバ、２．５・・・スリット、３
゜１６・・・出射側レンズ、４．１１・・・受光側レン
ズ、６・・・受光側光ファイバ、１２．１９・・・光フ
ァイババンドル、１３、２０・・・光ファイバ、１４．
２１・・・光導波部、１５．２２・・・ジャケット、１
８・・・プリズム、Ｐ・・・測定領域、Ｄ・・・被測定
粒子。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図　　　第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源から出射された光を照射側光伝送系および照
   射側レンズを介して測定領域に導くとともに、前記測定
   領域内に被測定粒子が１つずつ入って来た時に前記照射
   側レンズの光軸に対して所定の角度をなす光軸上で観測
   される散乱光パルスを、上記角度に配置された受光側レ
   ンズおよび受光側光伝送系を介して信号処理系に導き、
   前記散乱光パルスの高さから前記被測定粒子の粒径を測
   定するようにした粒径測定装置において、前記照射側光
   伝送系および前記受光側光伝送系は、少なくとも前記測
   定領域に対向する端部が矩形状に形成された光ファイバ
   バンドルからなり、前記測定領域を６面体に整形するも
   のであることを特徴とする粒径測定装置。
2. （２）前記光源は、白色光源であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の粒径測定装置。
3. （３）前記照射側レンズと受光側レンズとは、９０°以
   下の角度で配置されたものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の粒径測定装置。