(57)【要約】【課題】混相流に高濃度で含まれる分散相の粒子径を、高い精度で取得するための粒子径取得装置を提供する。【解決手段】分散相を含む混相流に対して照射光を照射した際における混相流から散乱された散乱光の強度分布を取得する強度分布取得部と、該散乱光の強度分布に基づいて該強度分布における減衰勾配を取得する減衰勾配取得部と、混相流における分散相の濃度を取得する濃度取得部と、分散相の粒子径及び濃度毎の散乱光の強度分布である強度分布データを記憶するデータベースと、強度分布データを参照して、取得した減衰勾配及び濃度及び強度分布データに基づいて、分散相の粒子径を取得する粒子径取得部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散相を含む混相流に対して照射光を照射した際における前記混相流から散乱された散乱光の強度分布を取得する強度分布取得部と、
該散乱光の強度分布に基づいて該強度分布における減衰勾配を取得する減衰勾配取得部と、
前記混相流における前記分散相の濃度を取得する濃度取得部と、
分散相の粒子径及び濃度毎の散乱光の強度分布である強度分布データを記憶するデータベースと、
前記強度分布データを参照して、取得した前記減衰勾配及び前記濃度及び前記強度分布データに基づいて、前記分散相の粒子径を取得する粒子径取得部と、
を備える粒子径取得装置。
【請求項２】
分散相を含む混相流に対して第一の照射光を照射した際における前記混相流から散乱された散乱光の第一強度分布を取得する第一強度分布取得部と、
前記第一強度分布の減衰勾配を取得する第一減衰勾配取得部と、
前記混相流に対して前記第一の照射光とは異なる波長の第一の照射光を照射した際における前記混相流から散乱された散乱光の強度分布を取得する第二強度分布取得部と、  
前記第二強度分布の減衰勾配を取得する第二減衰勾配取得部と、
前記第一の照射光を前記混相流に照射した際における前記分散相の濃度毎の粒子径と散乱光の強度分布の減衰勾配との相関関係である第一相関データを記憶する第一データベースと、
前記第一の照射光を前記混相流に照射した際における前記分散相の濃度毎の粒子径と散乱光の強度分布の減衰勾配との相関関係である第二相関データを記憶する第二データベースと、
前記第一相関データ及び前記第二相関データを参照して、前記第一強度分布の減衰勾配及び前記第二強度分布の減衰勾配に基づいて、前記分散相の粒子径を取得する粒子径取得部と、
を備える粒子径取得装置。
【請求項３】
前記分散相は液滴である請求項１または２に記載の粒子径取得装置。
【請求項４】
前記照射光は、不可視光である請求項１から３のいずれか一項に記載の粒子径取得装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項の粒子径取得装置と、
混相流を噴射するノズルと、
前記混相流に照射光を照射する光源と、
前記混相流から散乱された散乱光を検出する検出部と、
を備える粒子径取得システム。
【請求項６】
分散相を含む混相流に対して照射光を照射した際における前記混相流から散乱された散乱光の強度分布を取得する強度分布取得工程と、
該散乱光の強度分布に基づいて該強度分布における減衰勾配を取得する減衰勾配取得工程と、
前記混相流における前記分散相の濃度を取得する濃度取得工程と、
分散相の粒子径及び濃度毎の散乱光の強度分布である強度分布データを記憶するデータベースを参照して、取得した前記減衰勾配及び前記濃度及び前記強度分布データに基づいて、前記分散相の粒子径を取得する粒子径取得工程と、
を含む粒子径取得方法。
【請求項７】
分散相を含む混相流に対して第一の照射光を照射した際における前記混相流から散乱された散乱光の第一強度分布を取得する第一強度分布取得工程と、
前記第一強度分布の減衰勾配を取得する第一減衰勾配取得工程と、
前記混相流に対して前記第一の照射光とは異なる波長の第一の照射光を照射した際における前記混相流から散乱された散乱光の強度分布を取得する第二強度分布取得工程と、  
前記第二強度分布の減衰勾配を取得する第二減衰勾配取得工程と、
前記第一の照射光を前記混相流に照射した際における前記分散相の濃度毎の粒子径と散乱光の強度分布の減衰勾配との相関関係である第一相関データを記憶する第一データベース、及び、前記第一の照射光を前記混相流に照射した際における前記分散相の濃度毎の粒子径と散乱光の強度分布の減衰勾配との相関関係である第二相関データを記憶する第二データベースを参照して、前記第一強度分布の減衰勾配及び前記第二強度分布の減衰勾配に基づいて、前記分散相の粒子径を取得する粒子径取得工程と、
を含む粒子径取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子径取得装置、粒子径取得システム、及び粒子径取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、混相流から噴霧される液滴の直径（液滴径）は、高速度カメラ等を用いて可視化することによって計測されている。特許文献１では、光波長変換ガラスを用いて所望の色の光を得る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２２０２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、計測対象となる液滴が高濃度で含まれている場合、可視化して液滴径を計測することは、困難であることが知られている。レーザーを用いた液滴径計測技術もあるが、可視光しか利用できず、可視光を吸収しやすい媒質を透過させて液滴径を計測することは困難である。液滴以外の粒子（粉体、等）についても、同様の課題が挙げられる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、混相流に高濃度で含まれる分散相の粒子径を、高い精度で取得するための粒子径取得装置、粒子径取得システム、及び粒子径取得方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明の一態様に係る粒子径取得装置は、分散相を含む混相流に対して照射光を照射した際における前記混相流から散乱された散乱光の強度分布を取得する強度分布取得部と、該散乱光の強度分布に基づいて該強度分布における減衰勾配を取得する減衰勾配取得部と、前記混相流における前記分散相の濃度を取得する濃度取得部と、分散相の粒子径及び濃度毎の散乱光の強度分布である強度分布データを記憶するデータベースと、前記強度分布データを参照して、取得した前記減衰勾配及び前記濃度及び前記強度分布データに基づいて、前記分散相の粒子径を取得する粒子径取得部と、を備える。
【０００７】
本発明の一態様に係る粒子径取得方法は、分散相を含む混相流に対して照射光を照射した際における前記混相流から散乱された散乱光の強度分布を取得する強度分布取得工程と、該散乱光の強度分布に基づいて該強度分布における減衰勾配を取得する減衰勾配取得工程と、前記混相流における前記分散相の濃度を取得する濃度取得工程と、分散相の粒子径及び濃度毎の散乱光の強度分布である強度分布データを記憶するデータベースを参照して、取得した前記減衰勾配及び前記濃度及び前記強度分布データに基づいて、前記分散相の粒子径を取得する粒子径取得工程と、を含む。
【０００８】
本発明の一態様に係る粒子径取得装置は、分散相を含む混相流に対して第一の照射光を照射した際における前記混相流から散乱された散乱光の第一強度分布を取得する第一強度分布取得部と、第一強度分布の減衰勾配を取得する第一減衰勾配取得部と、混相流に対して前記第一の照射光とは異なる波長の第一の照射光を照射した際における前記混相流から散乱された散乱光の強度分布を取得する第二強度分布取得部と、  第二強度分布の減衰勾配を取得する第二減衰勾配取得部と、第一の照射光を前記混相流に照射した際における前記分散相の濃度毎の粒子径と散乱光の強度分布の減衰勾配との相関関係である第一相関データを記憶する第一データベースと、第一の照射光を前記混相流に照射した際における前記分散相の濃度毎の粒子径と散乱光の強度分布の減衰勾配との相関関係である第二相関データを記憶する第二データベースと、前記第一相関データ及び前記第二相関データを参照して、前記第一強度分布の減衰勾配及び前記第二強度分布の減衰勾配に基づいて、前記分散相の粒子径を取得する粒子径取得部と、を備える。
【０００９】
本発明の一態様に係る粒子径取得方法は、分散相を含む混相流に対して第一の照射光を照射した際における前記混相流から散乱された散乱光の第一強度分布を取得する第一強度分布取得工程と、前記第一強度分布の減衰勾配を取得する第一減衰勾配取得工程と、前記混相流に対して前記第一の照射光とは異なる波長の第一の照射光を照射した際における前記混相流から散乱された散乱光の強度分布を取得する第二強度分布取得工程と、前記第二強度分布の減衰勾配を取得する第二減衰勾配取得工程と、前記第一の照射光を前記混相流に照射した際における前記分散相の濃度毎の粒子径と散乱光の強度分布の減衰勾配との相関関係である第一相関データを記憶する第一データベース、及び、前記第一の照射光を前記混相流に照射した際における前記分散相の濃度毎の粒子径と散乱光の強度分布の減衰勾配との相関関係である第二相関データを記憶する第二データベースを参照して、前記第一強度分布の減衰勾配及び前記第二強度分布の減衰勾配に基づいて、前記分散相の粒子径を取得する粒子径取得工程と、を含む。
【００１０】
前記分散相は液滴であってもよい。
前記照射光は、不可視光であってもよい。
【００１１】
本発明の一態様に係る粒子径取得システムは、上記の粒子径取得装置と、混相流を噴射するノズルと、前記混相流に照射光を照射する光源と、前記混相流から散乱された散乱光を検出する検出部と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の計測方法によれば、データベースを活用することにより、散乱される光が可視光であるか否かによらず、分散相の粒子径を精度高く計測することをできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る粒子径取得システムの概要を示す模式図である。
【図２】図１の粒子径取得システムの一部の平面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る粒子径取得装置のハードウェア構成図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る粒子径取得装置の機能ブロック図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る粒子径取得方法の手順を示すフローチャートである。
【図６】第一実施形態で検出された散乱光の強度分布を示すグラフである。
【図７】本発明の第一実施形態に係る粒子径取得装置のデータベースに記憶された強度分布データの一例を示すグラフである。
【図８】本発明の第二実施形態に係る粒子径取得システムの概要を示す模式図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係る粒子径取得装置の機能ブロック図である。
【図１０】本発明の第二実施形態に係る粒子径取得方法の手順を示すフローチャートである。
【図１１】（ａ）は測定された第一の散乱光の強度分布を示すグラフであって、（ｂ）は測定された第二の散乱光の強度分布を示すグラフである。
【図１２】（ａ）は第一データベースに記憶された第一の散乱光のによる強度分布の減衰勾配と分散相の粒子径との相関を示す第一相関データであって、（ｂ）は第二データベースに記憶された第二の散乱光のによる強度分布の減衰勾配と分散相の粒子径との相関を示す第二相関データである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した実施形態に係る粒子径取得装置、取得システム及び粒子径取得方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の粒子径比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、粒子径等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１５】
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る粒子径取得システムの概要を示す模式図である。本実施形態の粒子径取得システム１００は、ノズル１０１、光源１０４、第一媒体１０５、検出部としてのカメラ１０６、第二媒体１０７、及び粒子径取得装置１１０を備えている。
【００１６】
ノズル１０１は、分散相１０３を含む混相流１０２を噴射する。混相流１０２は例えば蒸気噴流であり、この場合の分散相１０３は水滴となる。本実施形態の粒子径取得システム１００では、分散相１０３の粒子径を取得する。なお、分散相１０３としては、液体（液滴）に限られず、固体（粉体）、気体のいずれであってもよい。分散相１０３は混相流１０２中に所定の濃度で含まれている。
【００１７】
光源１０４は、ノズル１０１の開口部１０１ａから放出される混相流１０２に対して、照射光Ｌ１（レーザー光）を照射する。照射光Ｌ１としては、紫外光、赤外光等の光（不可視光）を用いることが好ましい。照射光Ｌ１の照射方向は、ノズル１０１の開口部１０１ａ近傍におけるノズル１０１の延在方向Ｅと交差する方向とされており、略垂直な方向であることが好ましい。
【００１８】
第一媒体１０５は、光源１０４と混相流１０２との間に配置されている。第一媒体１０５は、例えば板ガラスである。光源１０４からの照射光Ｌ１は板ガラスを透過した後に分散相１０３を通過する。
なお、可視光を発する光源１０４を用いた場合には、第一媒体１０５として所定の波長変換媒体を用いてもよい。これにより、光源１０４からの可視光を、波長変換媒体を経由させて不可視光に変換することができる。
【００１９】
カメラ１０６は、分散相１０３を挟んで光源１０４の略反対側に設置されている。カメラ１０６は、照射光Ｌ１の照射に伴い混相流１０２から散乱された散乱光Ｌ２を検出する。即ち、カメラ１０６は散乱光Ｌ２を撮像する。
【００２０】
図２は、図１のα−α線を通る面において、粒子径取得システムの一部を平面視した図であり、照射光Ｌ１と散乱光Ｌ２の分布の様子を示している。所定の一方向に照射された照射光Ｌ１は、分散相１０３が分布する領域Ｒに達すると、分散相１０３との相互作用を経てエネルギー、運動量、角運動量等が変換され、散乱光Ｌ２として、照射方向に対して様々な角度の方向に散乱される。
カメラ１０６は、分散相１０３が分布する位置を中心として回転運動させ、回転角度θごとに散乱光Ｌ２を撮像する。
【００２１】
第二媒体は、混相流１０２とカメラ１０６との間に配置されている。カメラ１０６が、不可視光を検知できないものである場合には、第二媒体として波長変換媒体１０７が用いられる。これにより、カメラにに到達する光を可視光に変換し、カメラにより散乱光Ｌ２の検出が可能となる。
【００２２】
図３に示すように、粒子径取得装置１１０は、ＣＰＵ１１１、ＲＯＭ１１２、ＲＡＭ１１３、ＨＤＤ１１４、信号受信モジュール１１５、及びモニタ１１６等を備えたコンピュータである。
【００２３】
粒子径取得装置１１０のＣＰＵ１１１は作業者の操作に基づいて、ＨＤＤ１１４等で記憶する解析プログラムを実行する。ＣＰＵ１１１が解析プログラムを実行することにより、粒子径取得装置１１０には、図４に示すように、強度分布取得部１２１、減衰勾配取得部１２２、濃度取得部１２３、データベース１２４、及び粒子径取得部１２５が備わる。
【００２４】
強度分布取得部１２１は、分散相１０３を含む混相流１０２に対して照射光Ｌ１を照射した際における混相流１０２から散乱された散乱光Ｌ２の強度分布を取得する。即ち、強度分布取得部１２１は、カメラ１０６が撮像した画像に基づいて、散乱光Ｌ２の強度分布を取得する。
減衰勾配取得部１２２は、散乱光Ｌ２の強度分布に基づいて該強度分布における減衰勾配を取得する。
濃度取得部１２３は、混相流１０２における分散相１０３の濃度を取得する。
データベース１２４は、分散相１０３の粒子径及び濃度毎の散乱光Ｌ２の強度分布である強度分布データを記憶している。
粒子径取得部１２５は、取得した減衰勾配及び濃度及び強度分布データに基づいて分散相１０３の粒子径を取得する。
【００２５】
次に、図５を参照して、粒子径取得装置１１０が実行する粒子径取得方法の処理手順について説明する。粒子径取得方法では、強度分布取得工程Ｓ１、減衰勾配取得工程Ｓ２、濃度取得工程Ｓ３、及び粒子径取得工程Ｓ４が順に実行される。
【００２６】
まず、強度分布取得部１２１による強度分布取得工程Ｓ１が行われる。強度分布取得部１２１は、カメラが撮像した散乱光Ｌ２の画像に画像処理を施すことで、散乱光Ｌ２の強度分布、即ち、散乱角度θ毎の強度分布を取得する。図６に強度分布取得部１２１が取得した散乱光Ｌ２の強度分布を示す。グラフの横軸は散乱角度を示し、グラフの縦軸は散乱角度ごとの強度分布（散乱強度分布）を示している。強度分布は、ガウス分布（正規分布）となる。
【００２７】
次いで、減衰勾配取得部１２２による減衰勾配取得工程Ｓ２が行われる。減衰勾配取得部１２２は、散乱光Ｌ２の強度分布の減衰勾配を取得する。即ち、減衰勾配取得部１２２は、散乱光Ｌ２の強度分布のカーブに基いて、当該カーブにおける所定の範囲の勾配を減衰勾配として取得する。減衰勾配取得部１２２は、当該カーブに統計的処理、数学的処理を施すことで減衰勾配を取得してもよい。
【００２８】
次いで、濃度取得部１２３による濃度取得工程Ｓ３が行われる。濃度取得部１２３は、混相流１０２における分散相１０３の濃度を取得する。濃度取得部１２３は、例えば濃度計による混相流１０２の濃度の検出値を直接的に取得してもよいし、混相流１０２の他の物理量に基づいて演算することで濃度を取得してもよい。
【００２９】
次いで、粒子径取得部１２５による粒子径取得工程Ｓ４が行われる。粒子径取得部１２５は、減衰勾配取得部１２２が取得した減衰勾配、及び、濃度取得部１２３が取得した濃度に基づいて、データベース１２４を参照することで分散相１０３の粒子径を取得する。
【００３０】
ここで、データベース１２４について説明する。データベース１２４には、予め測定された分散相１０３の粒子径及び濃度毎の散乱光Ｌ２の強度分布である強度分布データが記憶されている。図７は、データベース１２４に記憶された強度分布データの一例を示すグラフである。ここでは、粒子径、濃度が異なる分散相１０３のサンプルＳ１、Ｓ２、Ｓ３の強度分布のカーブ（分布曲線）を示している。なお、ここでは３つのサンプルＳ１、Ｓ２、Ｓ３のみについて説明するが、データベース１２４には、粒子径及び濃度が異なる分散相１０３の強度分布データが多数記憶されている。
【００３１】
分布曲線のピークに対応する散乱強度が大きいほど、分散相１０３の濃度が低く、反対に同散乱強度が小さいほど、分散相１０３の濃度が高い。また、分布曲線の勾配（減衰勾配）が大きいほど、分散相１０３の粒子径が大きく、反対に同分布勾配が小さいほど、分散相１０３の粒子径が小さい。減衰勾配、分散相１０３の濃度は、例えば分散相１０３の粒子径の１／ｎ乗に比例する。
【００３２】
したがって、図７のグラフから、サンプルＳ１の分散相１０３は、サンプルＳ２の分散相１０３と比べると、ピークに対応する散乱強度が同程度であることから、濃度が同程度であり、かつ粒子径が小さいことが。また、サンプルＳ１の分散相１０３は、サンプルＳ３の分散相１０３と比べると、ピークに対応する散乱強度が大きいことから、濃度が低く、かつ粒子径が大きいことが分かる。
【００３３】
また、同グラフから、サンプルＳ２の分散相１０３は、サンプルＳ１の分散相１０３と比べると、ピークに対応する散乱強度が同程度であることから、濃度が同程度であり、かつ粒子径が大きいことが分かる。また、サンプルＳ２の分散相１０３は、サンプルＳ３の分散相１０３と比べるとピークに対応する散乱強度が大きいことから、濃度が低く、かつ粒子径が大きいことが分かる。
【００３４】
また、同グラフから、サンプルＳ３の分散相１０３は、サンプルＳ１、Ｓ２の分散相１０３と比べると、ピークに対応する散乱強度が小さいことから、濃度が高く、かつ粒子径が小さいことが分かる。
【００３５】
粒子径取得部１２５は、このような強度分布データを参照して、測定した分散相１０３の粒子径を特定する。
例えば粒子径取得部１２５は、まず複数のサンプルＳ１、Ｓ２、Ｓ３から濃度取得部１２３が取得した濃度と同一又は最も近似した濃度のサンプルを選択する。ここで、散乱光Ｌ２の強度分布の勾配は、分散相１０３の粒子径の０．５乗に比例する関数であり、その比例係数は、分散相１０３の濃度に比例する。分散相１０３の濃度を取得する本実施形態においては、データベース１２４に記録した複数のサンプルＳ１、Ｓ２、Ｓ３のうち、計測を行った分散相１０３に対応するサンプルを選択することができる。
本実施形態では、測定対象の分散相１０３の濃度は、複数のサンプルＳ１、Ｓ２、Ｓ３のうちサンプルＳ１、Ｓ２と同一又は近似している。そのため、サンプルＳ３は除外され、サンプルＳ１、Ｓ２が選択される。
【００３６】
その後、粒子径取得部１２５は、減衰勾配取得部１２２が取得した測定対象の分散相１０３の減衰勾配と、サンプルＳ１、Ｓ２の減衰勾配とを比較する。そして、測定対象の分散相１０３の減衰勾配と、同一又は最も近似した減衰勾配のサンプルを選択する。本実施形態では、サンプルＳ１、Ｓ２のうち、サンプルＳ１の減衰勾配が測定対象の分散相１０３の減衰勾配と同一又は近似している。そのため、サンプルＳ２は除外されサンプルＳ１が選択される。
そして、粒子径取得部１２５は、サンプルＳ１の粒子径を、測定対象とされた分散相１０３の粒子径としてモニタに出力する。
【００３７】
以上により、本実施形態の計測方法によれば、データベース１２４を活用することにより、分散相１０３の粒子径を精度高く取得することをできる。
なお、上記では粒子径取得部１２５が、測定対象となる分散相１０３の濃度及び粒子径に基づいて、サンプルＳ１、Ｓ２、Ｓ３から段階的に選択を行う例について説明した。しかしながらこれに限定されることはなく、例えば粒子径取得部１２５は、測定対象となる分散相１０３の濃度及び粒子径に基づいて、サンプルＳ１、Ｓ２、Ｓ３のうちこれら濃度及び粒子径が最も近似したサンプルを選択して、当該サンプルの粒子径を測定対象となる分散相１０３の粒子径として出力してもよい。
【００３８】
＜第二実施形態＞
図８は、本発明の第二実施形態の粒子径取得システム２００の概要を示す模式図である。本実施形態の粒子径取得システム２００は、分散相１０３に対し、互いに異なる少なくとも２種類の光を照射してそれぞれの散乱光について測定を行う点、及び、粒子径取得装置の処理において、第一実施形態と異なる。
【００３９】
光源１０４は、ノズル１０１の開口部１０１ａから放出される混相流１０２に対して、互いに異なる波長を有する複数の照射光（本実施形態では、第一の照射光Ｌ３、第一の照射光Ｌ４）を照射する。即ち、光源１０４は、同一の混相流１０２に対して第一の照射光Ｌ３及び第二の照射光Ｌ４を選択的に照射可能とされている。照射光Ｌ３、Ｌ４としては、第一実施形態と同様に、紫外光、赤外光等の光（不可視光）を用いることが好ましい。また、照射光Ｌ３、Ｌ４の照射方向も、第一実施形態と同様に、ノズル１０１の開口部１０１ａ近傍における管１０１の延在方向Ｅと略垂直な方向であることが好ましい。
なお、混相流１０２に含まれる複数の分散相１０３の濃度は、第一実施形態では既知であったのに対し、第二実施形態の計測を行う時点では未知であるとする。
カメラは、第一の照射光Ｌ３に基づく第一の散乱光Ｌ５、及び、第一の照射光Ｌ４に基づく第二の散乱光Ｌ６をそれぞれ撮像する。
【００４０】
第二実施形態の粒子径取得装置１１０には、図９に示すように、第一強度分布取得部１３１、第一減衰勾配取得部１３２、第二強度分布取得部１３３、第二減衰勾配取得部１３４、第一データベース１３５、第二データベース１３６、及び粒子径取得部１３７が備わる。
【００４１】
第一強度分布取得部１３１は、混相流に対して第一の照射光Ｌ３を照射した際における混相流から散乱された第一の散乱光Ｌ５の強度分布を第一強度分布として取得する。
第一減衰勾配取得部１３２は、第一強度分布の減衰勾配を取得する。
第二強度分布取得部１３３は、混相流に対して第二の照射光Ｌ４を照射した際における混相流から散乱された第二の散乱光Ｌ６の強度分布を第二強度分布として取得する。  
第二減衰勾配取得部１３４は、第二強度分布の減衰勾配を取得する。
【００４２】
第一データベース１３５には、第一の照射光Ｌ３を混相流に照射した際における分散相の濃度毎の粒子径と第一の散乱光Ｌ５の強度分布の減衰勾配との相関関係である第一相関データが記憶されている。
第二データベース１３６には、第一の照射光Ｌ４を混相流に照射した際における分散相の濃度毎の粒子径と第二の散乱光Ｌ６の強度分布の減衰勾配との相関関係である第二相関データが記憶されている。
粒子径取得部１３７は、第一相関データ及び第二相関データを参照して、第一強度分布の減衰勾配及び第二強度分布の減衰勾配に基づいて、分散相の粒子径を取得する。
【００４３】
次に、図１０を参照して、粒子径取得装置が実行する粒子径取得方法の処理手順について説明する。本実施形態の粒子径取得方法では、第一強度分布取得工程Ｓ１１、第一減衰勾配取得工程Ｓ１２、第二強度分布取得工程Ｓ１３、第二減衰勾配取得工程Ｓ１４、及び粒子径取得工程Ｓ１５が実行される。
【００４４】
まず、第一強度分布取得部１３１による第一強度分布取得工程Ｓ１１が行われる。第一強度分布取得部１３１は、カメラが撮像した第一の散乱光Ｌ５の画像に画像処理を施すことで、第一の散乱光Ｌ５の強度分布、即ち、散乱角度θ毎の強度分布を取得する。図１１（ａ）に第一の散乱光Ｌ５の強度分布を示す。
【００４５】
次いで、第一減衰勾配取得部１３２による第一減衰勾配取得工程Ｓ１２が行われる。第一減衰勾配取得部１３２は、散乱光Ｌ２の強度分布の減衰勾配を取得する。即ち、減衰勾配取得部は、第一の散乱光Ｌ５の強度分布のカーブに基いて、当該カーブにおける所定の範囲の勾配を減衰勾配α１として取得する。
【００４６】
第一強度分布取得工程Ｓ１１及び第一減衰勾配取得工程Ｓ１２と並行して第二強度分布取得工程Ｓ１３及び第一減衰勾配取得工程Ｓ１４が行われる。
まず、第二強度分布取得部１３３による第二強度分布取得工程Ｓ１２が行われる。第二強度分布取得部１３３は、カメラが撮像した第二の散乱光Ｌ６の画像に画像処理を施すことで、第二の散乱光Ｌ６の強度分布、即ち、散乱角度θ毎の強度分布を取得する。図１１（ｂ）に第一の散乱光Ｌ５の強度分布を示す。
【００４７】
次いで、第二減衰勾配取得部１３４による第二減衰勾配取得工程Ｓ１４が行われる。第二減衰勾配取得工程Ｓ１４は、第二減衰勾配取得部１３４によって行われる。第二減衰勾配取得部１３４は、散乱光Ｌ６の強度分布の減衰勾配を取得する。即ち、第二減衰勾配取得部１３４は、第二の散乱光Ｌ６の強度分布のカーブに基いて、当該カーブにおける所定の範囲の勾配を減衰勾配α２として取得する。
【００４８】
次いで、粒子径取得部１３７により粒子径取得工程Ｓ１５が行われる。ここで、第一データベース１３５及び第二データベース１３６について説明する。
第一データベース１３５には、図１２（ａ）に示す第一相関データが記憶されている。第一相関データは、各濃度の分散相における第一の散乱光Ｌ５の減衰勾配と分散相の粒子径との相関関係を示すデータである。当該データは、複数の粒子径及び濃度毎の分散相の第一の散乱光Ｌ５を測定することによって得られた測定値を整理することによって得ることができる。第第一相関データは、複数の濃度毎のカーブを有する。
第二データベース１３６には、図１２（ｂ）に示す第二相関データが記憶されている。第二相関データは、各濃度の分散相における第二の散乱光Ｌ６の減衰勾配と分散相の粒子径との相関関係を示すデータである。当該データは、複数の粒子径及び濃度毎の分散相の第二の散乱光Ｌ６を測定することによって得られた測定値を整理することによって得ることができる。第二相関データは、複数の濃度毎のカーブを有する。
【００４９】
分散相１０３の粒子径と強度分布の減衰勾配とは、正の相関を示している。さらに、分散相１０３の濃度が高いほど、強度分布の勾配は大きくなり、反対に低いほど、強度分布の勾配は小さくなる傾向にある。第一データベース１３５及び第二データベース１３６には、分散相の粒子径および濃度と分散層が散乱する散乱光の強度分布の減衰勾配との相関関係を個別に示すデータを第一相関データ及び第二相関データとして、予めデータベースとして記録されている。
【００５０】
粒子径取得部１３７は、第一相関データ及び第二相関データを参照して、第一減衰勾配及び第二減衰勾配に基づいて、分散相の粒子径を取得する。
ここで、第一の散乱光Ｌ５、第二の散乱光Ｌ６をそれぞれ計測した場合であっても、得られる粒子径および濃度の複数の計測結果は、同一の分散層１０３に関するものであるため、いずれも同一の値となる。そこで、散乱光Ｌ５に関する第一相関データ、散乱光Ｌ６に関する第二相関データの濃度毎のカーブを比較し、強度分布の減衰勾配α１、α２のそれぞれに対応する分散相１０３の粒子径βおよび濃度γとして、第一相関データ及び第二相関データに共通する値を検索する。そして、検索された値を、当該粒子径及び濃度として取得する。
【００５１】
以上により、本実施形態の計測方法によれば、データベースを活用することにより、散乱される光が可視光であるか否かによらず、分散相１０３の粒子径を精度高く取得することをできる。また、第一実施系形態と異なり、混相流１０２における分散相１０３濃度の値が未知であったとしても、粒子径を精度高く得ることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１００ 粒子径取得システム
１０１ ノズル
１０２ 混相流
１０３ 分散相
１０４ 光源
１０５ 第一媒体
１０６ カメラ（検出部）
１０７ 第二媒体
１１０ 粒子径取得装置
１１１ CPU
１１２ ROM
１１３ RAM
１１４ HDD
１１５ 信号受信モジュール
１１６ モニタ
１２１ 強度分布取得部
１２２ 減衰勾配取得部
１２３ 濃度取得部
１２４ データベース
１２５ 粒子径取得部
１３１ 第一強度分布取得部
１３２ 第一減衰勾配取得部
１３３ 第二強度分布取得部
１３４ 第二減衰勾配取得部
１３５ 第一データベース
１３６ 第二データベース
１３７ 粒子径取得部
２００ 粒子径取得システム
Ｓ１   強度分布取得工程
Ｓ２   減衰勾配取得工程
Ｓ３   濃度取得工程
Ｓ４   粒子径取得工程
Ｓ１１ 第一強度分布取得工程
Ｓ１２ 第一減衰勾配取得工程
Ｓ１３ 第二強度分布取得工程
Ｓ１４ 第二減衰勾配取得工程
Ｓ１５ 粒子径取得工程
Ｌ１   照射光
Ｌ２   散乱光
Ｌ３   第一の照射光
Ｌ４   第二の照射光
Ｌ５   第一の散乱光
Ｌ６   第二の散乱光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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