JPS6319506A - 滴下液滴の検出方法 - Google Patents
滴下液滴の検出方法Info
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- JPS6319506A JPS6319506A JP61165111A JP16511186A JPS6319506A JP S6319506 A JPS6319506 A JP S6319506A JP 61165111 A JP61165111 A JP 61165111A JP 16511186 A JP16511186 A JP 16511186A JP S6319506 A JPS6319506 A JP S6319506A
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- 239000007788 liquid Substances 0.000 title abstract description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 claims description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging
- G01N15/0227—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging using imaging, e.g. a projected image of suspension; using holography
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/38—Investigating fluid-tightness of structures by using light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N2015/0023—Investigating dispersion of liquids
- G01N2015/0026—Investigating dispersion of liquids in gas, e.g. fog
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
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。
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、一般的には滴下する液滴の大きさを遠隔で
測定する方法に関し、特に、人が直接近づくことができ
ない例えば放射線環境下での液体の漏洩を連続的に遠隔
検出してその漏洩最を精度よく測定するために好ましく
使用できる、滴下液滴の検出方法に関するものでおる。
測定する方法に関し、特に、人が直接近づくことができ
ない例えば放射線環境下での液体の漏洩を連続的に遠隔
検出してその漏洩最を精度よく測定するために好ましく
使用できる、滴下液滴の検出方法に関するものでおる。
〈従来の技術〉
落下する物体によって光源からの光が遮られたときにで
きる物体の影を検出し、その物体の大きざを遠隔的に測
定する方法は従来から知られている。
きる物体の影を検出し、その物体の大きざを遠隔的に測
定する方法は従来から知られている。
かような従来方法の一例を第６図を参照してさらに説明
すると、光源１から出た光が固体比像素子（ＣＣＤ）ラ
インセンサのごとき一次元光センサ３により常に受光さ
れている状態にあるとき、検出対象である落下物体２が
光源１と一次元光センサ３との間を横切って落下すると
光が遮られることになる。このときの光の強さを一次元
光センサ３で信号として検出したグラフが第７図であり
、暗部の幅から物体の大きざを測定することができる。
すると、光源１から出た光が固体比像素子（ＣＣＤ）ラ
インセンサのごとき一次元光センサ３により常に受光さ
れている状態にあるとき、検出対象である落下物体２が
光源１と一次元光センサ３との間を横切って落下すると
光が遮られることになる。このときの光の強さを一次元
光センサ３で信号として検出したグラフが第７図であり
、暗部の幅から物体の大きざを測定することができる。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、上記した従来方法を用いて、滴下液滴の
ごとき透明な物体を検出しようとする場合には、第８図
に示したように、透明物体中を透過する光により像の中
心部分にも輝点ができてしまうため信号が部分され、そ
の結果１個の物体を２個に検出する危険が生ずる。また
、光源１からの光は平行光でないため、光が物体を廻り
込んで一次元光センサ３に達するため、物体の彰となる
暗部の境界が不明確になることがあった。さらに、−次
元光センサ３は光源１からの光を常に受光し、物体によ
り生ずる影を検出するものであるから、明るい光の中で
暗い部分を検出することになる。従って、光センサ３か
ら常に信号が出ている状態がバックグラウンドとなるた
めに、バックグラウンド・ノイズが大きくなるという欠
点もある。
ごとき透明な物体を検出しようとする場合には、第８図
に示したように、透明物体中を透過する光により像の中
心部分にも輝点ができてしまうため信号が部分され、そ
の結果１個の物体を２個に検出する危険が生ずる。また
、光源１からの光は平行光でないため、光が物体を廻り
込んで一次元光センサ３に達するため、物体の彰となる
暗部の境界が不明確になることがあった。さらに、−次
元光センサ３は光源１からの光を常に受光し、物体によ
り生ずる影を検出するものであるから、明るい光の中で
暗い部分を検出することになる。従って、光センサ３か
ら常に信号が出ている状態がバックグラウンドとなるた
めに、バックグラウンド・ノイズが大きくなるという欠
点もある。
そこでこの発明は、上述したごとき従来技術の欠点を解
消し、滴下液滴のごとき透明な物体の大きざを遠隔的に
かつ連続的に精度よく計測することができる方法を提供
することを目的としてなされたものである。
消し、滴下液滴のごとき透明な物体の大きざを遠隔的に
かつ連続的に精度よく計測することができる方法を提供
することを目的としてなされたものである。
く問題点を解決するための手段〉
この発明においては平行光源を用い、この光源から出た
平行光を滴下液滴に入射する。入射光は液滴により散乱
されるが、この散乱光は、液滴表面で反射される反射光
と、液滴内に透過し屈折したのち再度液滴表面より射出
される透過屈折光とからなる。従って、ある角度（散乱
角）θからこの液滴を見ると、液滴上に反射光と透過屈
折光による２つの輝点が見える。この発明においては、
液滴からのこれら反射光と透過屈折光とを光学結像系に
よって一次元光センサ上に結合させ、反射光と透過屈折
光とにより像中に形成される２つの輝点間の距離を計測
し、この距離と光学結像系の倍率とによって液滴の径を
検出するのである。
平行光を滴下液滴に入射する。入射光は液滴により散乱
されるが、この散乱光は、液滴表面で反射される反射光
と、液滴内に透過し屈折したのち再度液滴表面より射出
される透過屈折光とからなる。従って、ある角度（散乱
角）θからこの液滴を見ると、液滴上に反射光と透過屈
折光による２つの輝点が見える。この発明においては、
液滴からのこれら反射光と透過屈折光とを光学結像系に
よって一次元光センサ上に結合させ、反射光と透過屈折
光とにより像中に形成される２つの輝点間の距離を計測
し、この距離と光学結像系の倍率とによって液滴の径を
検出するのである。
以下に図面を参照してこの発明を詳述する。
第１図〜第５図はこの発明の方法の原・理を説明するも
のであって、第１図における平行光源１１から出たスリ
ット状の平行光が検出対象である透明な滴下液滴１２に
１つの平面内で入射すると、滴下液滴の形状は真球で近
似できるので、入射光の一部は液滴表面で反射された反
射光となるとともに、一部は液滴内に透過し屈折したの
ち再度液滴表面から射出される透過屈折光となって散乱
する。この反射光と透過屈折光を、平行光と同じ平面内
で平行光の進行方向に対して角度θ（散乱角）だけ回転
した方向からみると、第２図のように液滴１２内に２つ
の輝点、すなわち反射光による輝点Ａと透過屈折光によ
る輝点Ｂをみることができる。・この発明においては、
実際の液滴内の輝点を観察する代りに、散乱角θ方向に
伝播される光をレンズ等の光学結像系１４を介して一次
元光センサ１３上に結像させ（第３図）、この像におけ
る２つの輝点ａ、ｂを一次元光センサ１３からの信号と
して得ることができる（第４図）。
のであって、第１図における平行光源１１から出たスリ
ット状の平行光が検出対象である透明な滴下液滴１２に
１つの平面内で入射すると、滴下液滴の形状は真球で近
似できるので、入射光の一部は液滴表面で反射された反
射光となるとともに、一部は液滴内に透過し屈折したの
ち再度液滴表面から射出される透過屈折光となって散乱
する。この反射光と透過屈折光を、平行光と同じ平面内
で平行光の進行方向に対して角度θ（散乱角）だけ回転
した方向からみると、第２図のように液滴１２内に２つ
の輝点、すなわち反射光による輝点Ａと透過屈折光によ
る輝点Ｂをみることができる。・この発明においては、
実際の液滴内の輝点を観察する代りに、散乱角θ方向に
伝播される光をレンズ等の光学結像系１４を介して一次
元光センサ１３上に結像させ（第３図）、この像におけ
る２つの輝点ａ、ｂを一次元光センサ１３からの信号と
して得ることができる（第４図）。
具体的に、入射光が液滴によってどのような角度で散乱
され、−次元光センサ方向へどのように伝播されるかを
示したものが第５図である。
され、−次元光センサ方向へどのように伝播されるかを
示したものが第５図である。
この図をもとにして、平行光のうち角度θの方向に散乱
される光線の満足する幾何光学的条件を説明する。先ず
、散乱される光のうちの反射光については、液滴１２表
面に引かれた垂線に対して入射光と反射光のなす角は等
しいので、これをθ１とすると、散乱角θとの関係は式
（１）％式％ 一方、透過屈折光については、液滴１２表面に引かれた
垂線に対して入射光と屈折光のなす角をそれぞれθ２．
φとすれば式（２）が成り立つ。
される光線の満足する幾何光学的条件を説明する。先ず
、散乱される光のうちの反射光については、液滴１２表
面に引かれた垂線に対して入射光と反射光のなす角は等
しいので、これをθ１とすると、散乱角θとの関係は式
（１）％式％ 一方、透過屈折光については、液滴１２表面に引かれた
垂線に対して入射光と屈折光のなす角をそれぞれθ２．
φとすれば式（２）が成り立つ。
θ２＝（θ＋２φ）／２ ・・・（２）ここで、
液滴の屈折率をｎとすると、屈折の法則により式（３）
が成り立つ。
液滴の屈折率をｎとすると、屈折の法則により式（３）
が成り立つ。
この液滴１２を一次元センサ１３の方向より見れば、式
（１）を満足する角度θ１および式（′２Ｊと（３）を
満足する角度θ２に対応した２つの輝点Ａ。
（１）を満足する角度θ１および式（′２Ｊと（３）を
満足する角度θ２に対応した２つの輝点Ａ。
Ｂが液滴上に見えることになり（第２図）、−次元光セ
ンサ１３上には光学結像系１４により液滴１２の像が倍
率ｍで結像されることになる（第３図）。実際の一次元
光センサ１３により（ｑられる信号く第４図）からは、
液滴の直径そのものは知ることはできず、−次元光セン
サ上の２つの輝点ａ、ｂ間の距離ｒ１＋ｒ２がわかるだ
けである。
ンサ１３上には光学結像系１４により液滴１２の像が倍
率ｍで結像されることになる（第３図）。実際の一次元
光センサ１３により（ｑられる信号く第４図）からは、
液滴の直径そのものは知ることはできず、−次元光セン
サ上の２つの輝点ａ、ｂ間の距離ｒ１＋ｒ２がわかるだ
けである。
なお、平行光のうちの他の光線についても、当然液滴表
面で反射または透過屈折するが、これらの散乱光は上述
した幾何光学的条件を満たさないため、角度θ以外の方
向に散乱してしまうので一次元光センサ１３には到達し
ない。
面で反射または透過屈折するが、これらの散乱光は上述
した幾何光学的条件を満たさないため、角度θ以外の方
向に散乱してしまうので一次元光センサ１３には到達し
ない。
上記した関係を用いて実際の液滴の径を求めるには次の
ようにする。液滴１２の実際の半径をＲ１θ方向からみ
たときの液滴の中心から反射光および透過屈折光までの
距離をそれぞれＲ１およびＲ２としく第２図および第５
図）、一方、−次元光センサ１３上の像における前記各
距離に対応する距離をそれぞれｒ、ｒｌおよびｒ２とす
れば ｍＲ＝ｒ ：ｍＲ１＝ｒ１ ：ｍＲ２＝ｒ２−（４）
となる。
ようにする。液滴１２の実際の半径をＲ１θ方向からみ
たときの液滴の中心から反射光および透過屈折光までの
距離をそれぞれＲ１およびＲ２としく第２図および第５
図）、一方、−次元光センサ１３上の像における前記各
距離に対応する距離をそれぞれｒ、ｒｌおよびｒ２とす
れば ｍＲ＝ｒ ：ｍＲ１＝ｒ１ ：ｍＲ２＝ｒ２−（４）
となる。
また、ｒｌおよびｒ２とｒとの関係は
ｒ １ ＝ ｒ Ｓ！ｎθ１ ： ｒ２ ＝ｒＳ！ｎ
θ２ ・（５）従って式＜１）、 （２）より散乱角
θについての０１と０２を求めておけば、式（６）より
ｒが求まり、式（４）の第１式によって実際の液滴の半
径Ｒは次式により算出できる。
θ２ ・（５）従って式＜１）、 （２）より散乱角
θについての０１と０２を求めておけば、式（６）より
ｒが求まり、式（４）の第１式によって実際の液滴の半
径Ｒは次式により算出できる。
かくして求めた液滴の半径から、真球とみなしうる液滴
の体積を算出し、これに滴下数を掛けることにより滴下
口を求めることができる。
の体積を算出し、これに滴下数を掛けることにより滴下
口を求めることができる。
第１図においては、液滴からの散乱光を直接受けること
ができる位置に一次元光センサ１３を設置したが、散乱
光を鏡により一旦反射し、この反射された散乱光を一次
元光センサで受けるようにすることもでき、このように
すれば−次元光センサの設置位置の制約を低減すること
ができる。また、第１図においてはスリット状の平行光
を光源１１から出しているが、スリット状でない平行光
を用いることもできる。この場合には、−次元光センサ
１３の前にビームスリットを設置し、このスリットを透
過したスリット状の散乱光が一次元光センサに入るよう
にすればよい。−次元光センサ１３に入る散乱光をスリ
ット状とすることによって、スリット状としない場合に
比べて一次元光センサによる検出ノイズが減少できシャ
ープな出力波形を得ろことができる。
ができる位置に一次元光センサ１３を設置したが、散乱
光を鏡により一旦反射し、この反射された散乱光を一次
元光センサで受けるようにすることもでき、このように
すれば−次元光センサの設置位置の制約を低減すること
ができる。また、第１図においてはスリット状の平行光
を光源１１から出しているが、スリット状でない平行光
を用いることもできる。この場合には、−次元光センサ
１３の前にビームスリットを設置し、このスリットを透
過したスリット状の散乱光が一次元光センサに入るよう
にすればよい。−次元光センサ１３に入る散乱光をスリ
ット状とすることによって、スリット状としない場合に
比べて一次元光センサによる検出ノイズが減少できシャ
ープな出力波形を得ろことができる。
〈発明の効果〉
以上の説明かられかるようにこの発明によれば、）高下
液滴のごとき透明な物体に平行光を入射させたときにこ
の物体から散乱される反射光と透過屈折光とを一次元光
センサ上に結像させて検出することによって、透明な滴
下液滴の大きさを遠隔的かつ連続的に精度よく計測する
ことができる。また、同時に液滴の滴下数も測定できる
から、液滴の大きざと滴下数から滴下口を求めることが
可能となる。
液滴のごとき透明な物体に平行光を入射させたときにこ
の物体から散乱される反射光と透過屈折光とを一次元光
センサ上に結像させて検出することによって、透明な滴
下液滴の大きさを遠隔的かつ連続的に精度よく計測する
ことができる。また、同時に液滴の滴下数も測定できる
から、液滴の大きざと滴下数から滴下口を求めることが
可能となる。
またこの発明においては、所定の散乱角で液滴から散乱
された光のみを一次元光セン→ノーで検出すればよいた
め、液滴への入射光が直接入射しないような位置に一次
元光センサを設置することができる。従って、散乱光を
検出したとぎのみセンサから信号が出ることになり、前
述した従来技術のように明るい光の中で暗い部分を検出
する方法と比べて、パックグラウ〉′ド・ノイズを著し
く小さくすることができ、その結果容易にかつ精度よく
光量検出ができるとい°う刊点もある。
された光のみを一次元光セン→ノーで検出すればよいた
め、液滴への入射光が直接入射しないような位置に一次
元光センサを設置することができる。従って、散乱光を
検出したとぎのみセンサから信号が出ることになり、前
述した従来技術のように明るい光の中で暗い部分を検出
する方法と比べて、パックグラウ〉′ド・ノイズを著し
く小さくすることができ、その結果容易にかつ精度よく
光量検出ができるとい°う刊点もある。
第１図はこの発明の方法を実施するための基本的な装置
構成を示す説明図、第２図は実際の液滴と２つの輝点と
を示す説明図、第３図は光学結像系により１ｑられる液
滴と２つの輝点の像を示す説明図、第４図は第３図の像
から一次元光センサにより１ｑられる信号のグラフ、第
５図は液滴により平行光が散乱される際の幾何光学的条
件を示す説明図、第６図は従来の方法を実施するための
装置構成を示す説明図、第７図は第６図の従来方法で不
透明物体を検出する際の一次元光センリにより得られる
信号のグラフ、および第８図は第６図の従来方法で透明
物体を検出する際に一次元光センサにより１σられる信
号のグラフである。 １１・・・平行光源、１２・・・滴下液滴、１３・・・
−次元光センサ、１４・・・光学結像系、Ａ、Ｂ・・・
液滴中の輝点、ａ、ｂ・・・像中の輝点。 １１１図 第４２！Ｉ 膿方旬 三分 第６図 回 第７図 第８図
構成を示す説明図、第２図は実際の液滴と２つの輝点と
を示す説明図、第３図は光学結像系により１ｑられる液
滴と２つの輝点の像を示す説明図、第４図は第３図の像
から一次元光センサにより１ｑられる信号のグラフ、第
５図は液滴により平行光が散乱される際の幾何光学的条
件を示す説明図、第６図は従来の方法を実施するための
装置構成を示す説明図、第７図は第６図の従来方法で不
透明物体を検出する際の一次元光センリにより得られる
信号のグラフ、および第８図は第６図の従来方法で透明
物体を検出する際に一次元光センサにより１σられる信
号のグラフである。 １１・・・平行光源、１２・・・滴下液滴、１３・・・
−次元光センサ、１４・・・光学結像系、Ａ、Ｂ・・・
液滴中の輝点、ａ、ｂ・・・像中の輝点。 １１１図 第４２！Ｉ 膿方旬 三分 第６図 回 第７図 第８図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、滴下液滴に対して平行光を入射し、所定の散乱角で
該液滴から散乱された反射光と透過屈折光とからなる散
乱光を光学結像系により一次元光センサ上に結像させ、
該反射光と透過屈折光とにより像中に形成される２つの
輝点間の距離と該光学結像系の倍率から該液滴の径を検
出することを特徴とする滴下液滴の検出方法。 ２、平行光をスリット状として液滴に入射する特許請求
の範囲第１項記載の方法。 ３、散乱光をビームスリットを通して一次元光センサ上
に結像させる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、散乱光を直接光学結像系により一次元光センサ上に
結合させる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、散乱光を鏡で反射させたのちに光学結像系により一
次元光センサ上に結像させる特許請求の範囲第１項記載
の方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61165111A JPS6319506A (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | 滴下液滴の検出方法 |
| CA000542097A CA1284875C (en) | 1986-07-14 | 1987-07-13 | Method for detecting dripping droplet |
| US07/073,696 US4771181A (en) | 1986-07-14 | 1987-07-14 | Method for detecting dripping droplet with refracted and reflected light |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61165111A JPS6319506A (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | 滴下液滴の検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6319506A true JPS6319506A (ja) | 1988-01-27 |
| JPH0444204B2 JPH0444204B2 (ja) | 1992-07-21 |
Family
ID=15806112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61165111A Granted JPS6319506A (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | 滴下液滴の検出方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4771181A (ja) |
| JP (1) | JPS6319506A (ja) |
| CA (1) | CA1284875C (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0287045A (ja) * | 1988-09-26 | 1990-03-27 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | 液中気体の検出方法 |
| WO2001050111A1 (fr) * | 2000-01-07 | 2001-07-12 | Keio University | Procede et appareil de mesure du diametre et de la repartition de micro-bulles et de micro-gouttes liquides et systeme optique de mesure du diametre et de la repartition de micro-bulles et de micro-gouttes liquides |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2664698B1 (fr) * | 1990-07-12 | 1994-03-25 | Lecoffre Yves | Procede et dispositif pour la determination de la concentration locale en microbulles d'un liquide ou en goutelettes d'un fluide, et de la dimension de celles-ci. |
| US5120979A (en) * | 1991-03-25 | 1992-06-09 | Becton, Dickinson And Company | Apparatus and method for analysis of a sample medium in a gap between a tube and a float |
| US5859705A (en) * | 1993-05-26 | 1999-01-12 | The Dow Chemical Company | Apparatus and method for using light scattering to determine the size of particles virtually independent of refractive index |
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