JPS6244645A - 噴霧粒子の粒径計測装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明はガスタービン、ディーゼルエンジン、ボイラ
等の燃焼室に液体燃料を供給する噴射弁から噴霧粒子、
あるいは噴霧乾燥法による粉体製造過程における固体粒
子の代表粒径を計測する装置に関するものである。

［従来技術］ 従来この種の装置においては、テレビカメラにより噴霧
された粒子を撮影し、画像処理を行って代表粒径を計測
する装置や、１個づつの粒子からの散乱光の特徴からそ
の粒径を求め、代表粒径を計測する装置があるが、これ
らはいずれも画像処理による統計上のサンプリングを必
要とし、その統計上十分なサンプルを得るためには時間
がかかると共に、たとえばディーピルエンジン用の燃料
噴射弁からの噴霧のようにきわめて５！ｉ時間に終了す
る場合や、過渡的な変化を伴う噴霧の計測は不可能であ
る。更に、個々の粒子ではなく、粒子群の光回折現象を
利用し、代表粒径を計測する装置があるが、この装置を
利用するにはあらかじめ計算された多数の回折パターン
を形成してファイルしておき、これら回折パターンのフ
ァイル中から測定パターンに最も近いものを探し出して
パターン合せをする必要があるので、その作業及び解析
に多くの時間を要すると共に、回折パターンの検出部及
び解析部の構成が複雑で大型化し、高価となる問題点が
ある。

［゛発明が解決しようとする問題点］ 本発明は前記した従来例における粒径の計測のために多
くの時間を要するという問題点を解消すると共に、過渡
的変化を伴う噴霧粒子の計測不可の問題点及び装置の複
雑で且つ大型化の問題点を解決しようとするものである
。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は前記問題点を解決する具体的手段として、レー
ザ発振器と、レーザビームで照射した噴霧粒子群から前
方に散乱される光を集光する光学レンズと、該光学レン
ズの焦点位置に配した２個の周心円形状の光電索子と、
それらの光電素子からの電流信号をそれぞれ増幅する対
数増幅器と、それら各増幅器からの出力差を出力する引
算器と、その出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ
／Ｄ変換された出力から粒径を演弾する演算器と、該演
算結果をディジタル表示する表示器とからなる噴霧粒子
の粒径計測装置を提供するものであって、レーザビーム
を噴霧粒子群に照射し、噴霧粒子群で散乱した光を集光
し、光電素子により受光して電流信号を取り出し、その
電流信号に基いて瞬時にｖ４算しデジタル表示するもの
であるから計測のための時間が著しく短縮されると共に
、装置自体も小型軽量化されるのである。

［実施例］ 次に本発明を図示の実施例に基ぎ更に詳しく説明すると
、１はレーザ発振器であり、該レーザ発振器から照射さ
れるレーザビームはコリメータレンズ２によりコリメー
トされて平行なレーザビーム３として被測定噴霧粒子群
３に照射される。噴霧粒子群３を通過又は散乱した光を
集光するための光学レンズ５が前記コリメーターレンズ
２から適宜の間隔をもって配設され、該、光学レンズ５
の略焦点位置に例えばシリコンフォトディテクタ等から
なる環状を呈した２個の光電変換素子６，７が同心円状
に配設しである。この場合に、２個の光電変換素子６．
７は前記光学レンズ５の焦点位置を中心にして光学レン
ズ５と対面するように同心円状に配設される。

このように配設された光電変換素子６．７は光を受ける
ことによって電流を発生すると共に光量によって電流が
増減し、それを電流信号として取出すことができる。こ
の電流信号を夫々同一特性を有する対数増幅器８．９に
より増幅して引算回路１０に入力させる。この引算回路
１０により前記対数増幅器８．９から入力された電流信
号を引算して出力され、△／Ｄ変換器１１にＪ：り変換
されて演算器１２に入力され、該演算器１２で演算され
た結果が表示器１３によってデジタル表示されるように
なっている。

前記演）器１２での代表粒径篩用について説明すると、
まず平行なレーザビーム３を受けて粒子群４から前方に
散乱される光の強度分布は、個々の粒子からの散乱光強
度の重ね合せであり、個々の粒子からの散乱光強度の分
布は理論的に計算される。粒子群による散乱光の強度分
布を種々の粒径分布に対して検討したところ、焦点上で
の光強度ＩＯと散乱角θによる焦点面での光強度Ｉ（θ
）との比は、代表粒径りと光の波長λとの比（πＤ／λ
）θの関係において、 ０＜（πＤ／λ）θ〈２，５ の範囲では第３図のグラフに示したように、はぼ一定の
関係にあることが分った。そこで、■（０）／ＩＯと（
πＤ／λ）０との関係は、実用上充分な精度で と表わけるので、所定の角度θ　と０２におりる強度の
比から次式により計算される。

従って、測定しようとする噴霧粒子群４にレーザビーム
３を照射し、光学レンズ５を通して集光された光の内、
焦点位置に集光する光は光電変換素子７により受光され
て所定の電流が出力され、所定の角度に散乱した光が焦
点面におけるリング状の位置、即ち光電変換素子６によ
り受光され、その光量によって所定の電流が出力される
。そしてこれら両型流は夫々対数ｊ曽幅器８，９を介し
て引算回路１０によりその差が出力され、該出力がＡ／
Ｄ変換され前記演算器１２により上記式に基いて直ちに
演算され、その結果が速かに表示器１３に表示されるの
である。従って、表示された数値は噴霧粒子の径を示す
のである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る噴霧粒子径の計測装置
は、被計測噴霧粒子群にレーザビームを照射し、噴霧粒
子群を通過した光、即ち散乱光を光学レンズで集光し、
その焦点位置の面に環状の１　　　　２個０光雷変換素
″Ｆ８配設５・両光電変換素子０出力差に基き、演算器
により所定の２ｉｉｊｒｔを行うことで自らに粒径が測
定できるものであり、従来例のように膨大なサンプリン
グのデータ等を全く必要とせず、しかもデータとの照合
作業もなく、瞬時にして粒径が］測できるという優れた
効果を奏する。

又、その構成においても、レーザ発振器、光学レンズ、
一対の環状光電変換索子以下対数増幅器、引算回路、演
算器及び表示器が一体的に組込／、で形成できるので、
全体が小型コンパクト化されるという優れた効果も奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の略示的側面図、第２図は同
装置の主要部を略示的に示したブロック図、第３図は代
表粒径と散乱光の強さとの関係を示すグラフである。 １・・・レーザ発ＩＩｉ器　　２・・・コリメーターレ
ンズ３・・・平行ビーム　　　４・・・噴霧粒子群５・
・・光学レンズ　　　６．７・・・光電変換素子８．９
・・・対数増幅器　１０・・・引算回路１１・・・Ａ／
Ｄ変換器　　１２・・・演算器１３・・・表示器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ発振器と、レーザビームで照射した噴霧粒
   子群から前方に散乱される光を集光する光学レンズと、
   該光学レンズの焦点位置に配した２個の同心円形状の光
   電素子と、それらの光電素子からの電流信号をそれぞれ
   増幅する対数増幅器と、それら各増幅器からの出力差を
   出力する引算器と、その出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変
   換器と、Ａ／Ｄ変換された出力から粒径を演算する演算
   器と、該演算結果をディジタル表示する表示器とからな
   る噴霧粒子の粒径計測装置。
2. （２）前記レーザ発振器のレーザビームをコリメートす
   るコリメータレンズを設けたことを特徴とする前記１項
   記載の噴霧粒子の粒径計測装置。