(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振装置から発振されるレーザ光を、送光用ファイバを通してレーザシート形成用走査光学系により流体の流動場にシート状に照射してレーザシートを形成し、
このレーザシート上の粒子画像を光ファイバを束ねた可撓性の画像伝送手段で画像伝送して画像撮像手段で撮像し、
撮像された２時刻の粒子画像の輝度パターン分布を比較・解析する一方、
撮像された時系列の粒子画像を加算平均処理して光ファイバ配列画像の輝度パターン分布を求め、
この光ファイバ配列画像の輝度パターン分布を前記粒子画像の輝度パターン分布から除去することにより粒子群の移動量および移動方向を求め、
前記流体流動場における流体の流動を計測することを特徴とする流体の流動計測方法。
【請求項２】
２時刻の粒子画像のうち第１時刻における粒子画像を参照画像とし、第２時刻における粒子画像を探索画像とし、
探索画像から参照画像の差を求めつつ、光ファイバ配列画像を除することで粒子群の移動量および移動方向を求めることを特徴とする請求項１記載の流体の流動計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複雑な流動場における流体の流動を高精度かつ精密に測定する流体の流動計測技術に係り、特に閉空間内を流動する流体の流速および流れ方向を計測する流体の流動計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複雑な流動場における流体の流動を高精度かつ精密に測定することは、原子力発電プラントや火力発電プラント、化学プラント等におけるプラント挙動予測の高精度化、プラント診断、プラント性能評価や機器改良にとって極めて重要である。実機レベルのプラント、特に外界と環境を異にする厳しい環境下での流体の流動計測技術は、複雑な流れをもつ流体流動計測条件のために、流体流動計測が極めて困難な状況にある。
【０００３】
中でも、原子炉圧力容器や火力発電プラントの熱交換器内のように、厳しい環境下にある熱流動場における流体の速度や流れ方向等の流体流動測定は、アクセス性を含め複雑な流体流量計測条件のために極めて困難である。
【０００４】
しかしながら、近年熱流動場における可視化技術の研究が進み、複雑な流動場における流体の流動を高精度かつ精密に測定可能な粒子画像流速計（Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ：以下、ＰＩＶという。）が開発されつつある。このＰＩＶと光ファイバを束ねたイメージガイドを併用することにより、原子炉圧力容器内のように、外界と環境を異にする閉空間における流体の流動測定が期待できる。
【０００５】
一方、光ファイバを束ねたイメージガイドを用いて画像を直接伝送するファイバスコープは、医療用内視鏡として開発されている。イメージガイドは、可撓性に富み、観察手段のための画像伝送手段として重要な役割を果している。
【０００６】
医療用に開発されたイメージガイドは、今日では工業分野にも応用され、航空機エンジンの内部点検、短かいパイプや原子炉炉心の観察に応用されている。
【０００７】
また、近年の技術革新により、光損失の小さな光ファイバの開発によって、従来困難であった長距離の画像伝送も可能となり、大規模プラント設備における遠隔地からの新たな保守点検手段として脚光を浴びている。
【０００８】
他方、ＰＩＶに関する研究は、ハードウエアおよびソフトウエアの両面から、時間分解能・空間分解能の向上、高精度の流体流動測定の確保、三次元計測等が盛んに行われる動向にある。これらＰＩＶの研究開発動向の１つはＰＩＶによって得られる流体流速データの「精度向上」の動きであり、他の１つは「ＰＩＶの適用範囲拡大」の動きである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
流体の流動計測技術に適用されるＰＩＶは、実験室型として開発されてきたが、このＰＩＶ技術の開発対象を実験室から実用化へと拡大することが要請されている。ＰＩＶ技術による流体の流動計測可能範囲を拡大する方向の技術開発、中でも実流動化レベルへの流体流動計測の実用化への開発要請が強くなっている。
【００１０】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、複雑な流動場における流体の流動を精度よく正確に計測することができる流体の流動計測方法を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の他の目的は、外界と環境を異にする閉空間内の流動場の流体の流速や流れ方向を精度よく正確に遠隔地から測定できる流体の流動計測方法を提供するにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、イメージガイドを利用したＰＩＶ手法により画像処理を行って流体の流動状態検出アルゴリズムの最適化を行い、流体の流動分布や熱分布を精度よく正確に行うことができる流体の流動計測方法を提供するにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る流体の流動計測方法は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、レーザ発振装置から発振されるレーザ光を流体の流動場にシート状に照射してレーザシートを形成し、このレーザシート上の粒子画像を光ファイバを束ねた画像伝送手段で画像伝送して画像撮像手段で撮像し、撮像された２時刻の粒子画像の輝度パターン分布を比較・解析する一方、撮像された時系列の粒子画像を加算平均処理して光ファイバ配列画像の輝度パターン分布を求め、この光ファイバ配列画像の輝度パターン分布を前記粒子画像の輝度パターン分布から除去することにより粒子群の移動量および移動方向を求め、前記流体流動場における流体の流動を計測する方法である。
【００１４】
さらに、上述した課題を解決するために、本発明に係る流体の流動計測方法は、請求項２に記載したように、２時刻の粒子画像のうち第１時刻における粒子画像を参照画像とし、第２時刻における粒子画像を探索画像とし、探索画像から参照画像の差を求めつつ、光ファイバ配列画像を除することで粒子群の移動量および移動方向を求める方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る流体の流動計測方法の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、符号１０は本発明に係る流体の流動計測方法を実施する流動計測システムとしてのＰＩＶ計測システムを示す。このＰＩＶ計測システム１０は高出力のレーザ光を発振させるレーザ発振装置１１が光源として備えられる。レーザ発振装置１１には小型で高出力レーザ光を発振可能な半導体レーザやパルスレーザ等がある。例えば出力１６Ｗの連続光で中心発振波長８０８ｎｍの半導体レーザが光源として用いられる。
【００１７】
レーザ発振装置１１から発振されたレーザ光は、送光用ファイバ１２を通ってレーザシート形成用走査光学系１３に案内される。走査光学系１３はレーザ発振装置１０から発振されたレーザ光を流体の流動場１４にシート状に投射させるようになっている。流体の流動場１４は外界と環境を異にする閉空間内に形成される。具体的には、例えば原子炉圧力容器のダウンカマ部、炉心シュラウド、火力発電プラントの熱交換器や蒸気発生器内等の閉空間における流体の速度場を対象とする。
【００１８】
走査光学系１３は、流体流動場１４にレーザ発振装置１１からの発振レーザ光をシート状に照射して流体流動場１４にレーザシート１５を形成している。このレーザシート１５により流体の流動場１４を可視化している。ＰＩＶ計測システム１０では、流体流動場１４の奥行き方向の空間分解能を確保するために、発振レーザ光をシート状に照射している。
【００１９】
走査光学系１３は、図２に示すようにレーザシート１５作成のための光学系である。レーザ発振装置１１として例えば半導体レーザを用いると、半導体レーザからの発振レーザ光は、送光用ファイバ１２から大きな広がり角を持って出射される。出射されたレーザビームは軸対称の光となっておらず、非点較差があり、レーザビームの形状変換は複雑となる。
【００２０】
このため、走査光学系１３には、送光用ファイバ１２から出射されたレーザビームからレーザシート１５を形成するためのレーザシート形成用レンズ群１６が用いられる。このレンズ群１６は、出射レーザビームを平行レーザビームにコリメートさせる２枚のコリメートレンズ１７ａ，１７ｂと、コリメートレンズ１７ａ，１７ｂによって平行光となったレーザビームをレーザシート１５の厚み方向で約１〜２ｍｍ程度にウエストさせる長焦点レンズ１８と、レーザシート１５を形成するシリンドリカルレンズ１９とを組み合せて構成される。コリメートレンズ１７ａ，１７ｂには例えば平凸レンズが用いられる。
【００２１】
走査光学系１３からシート状に照射されるレーザ光により、流体流動場１４にレーザシート１５が形成され、流体流動場１４がシート状に可視化される。そして、レーザシート１５の測定範囲１５ａに対向して画像伝送手段２１が設けられる。
【００２２】
画像伝送手段２１は、レーザシート１５上の２次元粒子画像を撮像手段としてのＣＣＤカメラ２２に伝送させるようになっている。画像伝送手段２１は、図３に示すように数千本から数万本の光ファイバ２３を束ねて一体化（溶融）させた可撓性のイメージガイド２４が用いられる。イメージガイド２４は図３に示すように、束ねられた光ファイバ２３両端面の各位置が正確に対応するように並設されて束ねられる。イメージガイド２４の両端面は平面に仕上げられ、対物レンズ２５により一方のファイバ端面に結像された画像を各画素ファイバとしての光ファイバ２３に分解し、同一画像をＣＣＤカメラ２２側のファイバ端面まで伝送している。ファイバ端面からカメラレンズ２６を経てＣＣＤカメラ２２に記録される。
【００２３】
イメージガイド２４の画像の限界（解像度）は、単一の光ファイバ２３の直径と配列の仕方によって決まり、像の見え方は、イメージガイド２４に束ねられる光ファイバ２３の総本数と並べ方によって決まる。光ファイバ２３のコア径より小さな光量の光分布は、光ファイバ２３を伝わる間に平均化され、各コア断面内では明るさは一様となる。したがって、イメージガイド２４は光ファイバ２３のコア径が画像としての室間分解能の最小単位となる。
【００２４】
実際のイメージガイド２４は、図４に示すように、多数本の光ファイバ２３が俵積み（六方稠密配列）構造で整然とかつ稠密に配列されている。このイメージガイド２４でファイバ間隔とほぼ等しい間隔の格子状物体を観察すると、物体の像の強度分布と無関係なモアル干渉縞が生じる。
【００２５】
また、光ファイバ２３間にクラッド部分が融着されているイメージガイド２４では、クラッドの厚さが薄くなると、１つの光ファイバ２３のコアに入った光が隣のコアに漏れてしまう場合が生じる。このため、像の境界が滲み、像のコントラストが低下する虞がある。このため、イメージガイド２４は六方稠密配列構造を採用したとき、クラッドの厚さが薄過ぎないことが条件となる。
【００２６】
一方、ＰＩＶ計測システム１０にはタイミングコントロール手段２７が備えられる。タイミングコントロール手段２７はタイミングスケジューラ２８とシンクロナイザ２９とから構成される。タイミングスケジューラ２８からのタイミングでレーザ発振装置１１が発振せしめられる一方、この発振タイミングとシンクロナイザ２９で同期をとってＣＣＤカメラ２２が駆動せしめられる。すなわち、タイミングコントロール手段２７は、レーザ発振装置１１と操作手段としてのＣＣＤカメラ２２との同期をとって駆動させるようになっている。ＣＣＤカメラ２２には、例えば近赤外線領域に感度を持つ解像度ＶＧＡ（６４０×４８０ｐｉｘｅｌｓ）、フレームレート３０Ｈｚ、８ビット（モノクロ２５６階調）のものが用いられる。
【００２７】
ＣＣＤカメラ２２は、レーザシート１５上の２次元粒子画像をレーザ発振装置１１からの発振タイミングと同期をとって撮像しており、ＣＣＤカメラ２２で撮像されたアナログの画像信号は画像処理手段３１に送られて画像処理され、後述するＰＩＶ手法により流体の流動場１４における流体の流速分布や流れ方向が計測される。ＣＣＤカメラ２２には、例えば逐次読出方式（プログレッシブスキャン）のカメラが用いられ、配列されたＣＣＤの奇数ライン、偶数ラインの電荷蓄積時間は同時に行われる。このＣＣＤカメラ２２は通常のカメラに較べ垂直方向の解像度に優れている。
【００２８】
また、画像処理手段３１は、ＣＣＤカメラ２２からのアナログ画像信号をデジタル化するフレームグラバボード３２と、このフレームグラバボード３２からのデジタル画像信号である画像フレームをＰＣＩバス３３を介して入力し、ＰＩＶ手法により画像処理するコンピュータ３４とを有する。
【００２９】
このＰＩＶ計測システム１０は、ＣＣＤカメラ２２にてアナログ撮影し、画像処理手段３１によりデジタル処理し、デジタル録画するアナログ撮影・デジタル録画方式を採用している。
【００３０】
ＰＩＶ計測システム１０は、実用化に際しては、図５に示すように、レーザシート用走査光学系１３と画像伝送手段２１とは一体化され、本体ケーシング３６に格納されるようになっている。
【００３１】
次に、本発明に係る流体の流動計測方法を説明する。
【００３２】
図１に示されたＰＩＶ計測システム１０では、ＣＣＤカメラ２２に撮像された時間的に微小時間異なる２時刻の粒子画像を輝度パターンの分布とみなして画像処理手段３１のコンピュータ３４により画像比較・解析の画像処理を行い、粒子群の移動量を推定する。粒子画像は、レーザシート１５上の流体中に拡散分布するパーティクル（粒子）群のある時刻での分布画像を表わしており、デジタル化された輝度を持つピクセル（画素）によって構成される。画像処理手段３１による画像処理、いわゆるＰＩＶ処理の過程では、各粒子画像のうち限定された矩形領域１５ａ（図１参照）を取り出して画像処理される。
【００３３】
流体の流動計測方法へのＰＩＶ計測システム１０の適用性を検討する。
【００３４】
ＰＩＶ計測システム１０のＣＣＤカメラ２２で撮像された第１時刻における２次元粒子画像をデジタル処理をした粒子画像を「参照画像」、第１時刻とは微小時間異なる第２時刻における２次元粒子画像のデジタル処理粒子画像を「探索画像」、上記参照画像中のある限定された矩形領域を「参照窓画像」、探索画像中の限定された矩形領域を「探索窓画像」と定義する。デジタル化された粒子画像中のある１点の値を「輝度値」と定義し、この輝度値が矩形領域の領域に分布しているものを「輝度パターン」と称する。
【００３５】
「参照窓画像」および「探索窓画像」は輝度値の矩形状分布を表わしており、輝度パターンを示している。
【００３６】
粒子画像から流体中の粒子群の移動量を推定するアルゴリズムは、得られた粒子画像の輝度分布の変化であると判断し、レーザシート１５上の粒子群の輝度パターンが微少時間内に移動する量を定量的に解析するものである。
【００３７】
粒子群移動量の解析は、相互相関法が用いられ、このＰＩＶ計測システムにおいても相互相関法の解析手法が用いられる。
【００３８】
相互相関法による粒子群の移動量推定は、「探索窓画像」と「参照窓画像」との間で次式で表わされる相関値Ｒをもつことが知られており、この相関値Ｒをもって輝度パターンの類似度を求め、比較検討して２画像間の粒子群の移動量を求める手法である。
【００３９】
【数１】
0003672482.tif 000002
【数２】
0003672482.tif 000003
【００４０】
式１および式２に示すように、相関値Ｒは、探索窓画像および参照窓画像の輝度値の二乗平均で除する（正規化）ことによって、−１から１までの値をとる。相関値Ｒが１のときに２画像は完全に一致し、相関値Ｒの値が大きいほど窓画像間の類似度が大きいことを意味する。
【００４１】
式１および式２において、Ｉ１およびＩ２は参照窓画像と探索窓画像の各画素の輝度を表し、ξ，ηは探索窓画像と参照窓画像の相対的な位置で表わす。相関値Ｒが最大となる位置ξ，ηが画像内での粒子群の移動量ΔＸ′，ΔＹ′に相当する。参照窓画像の大きさおよび参照窓画像との相対的な位置は、予測される最小および最大速度から決定される。参照窓画像の大きさｎ×ｍは参照窓画像の実座標系におけるその大きさが流れ場に存在する最小の渦よりも小さく、かつ参照窓画像の中にトレーサ粒子を７個以上含むことが望ましい。
【００４２】
図６にイメージガイド２４を通してＣＣＤカメラ２２によって撮影を行った粒子画像を示す。この粒子画像にはイメージガイド２４の光ファイバ２３の配列（俵積みの模様）構造が記録されており、このファイバ配列構造記録が通常のＰＩＶ計測システムにおける粒子画像と比べ特に際立つ相違点である。
【００４３】
また、ＰＩＶ計測システム１０の計測に用いられた流体中に拡散分布する実測のトレーサ粒子は直径３〜３０μｍで、焦点深度内に存在する粒子は回転体ガウシアン分布による見積りが可能な像として撮影される。しかし、光ファイバ２３の短繊維径より小さな粒子の輝度分布は短繊維内で平均化され、ファイバ短繊維径よりも大きな粒子は複数の光ファイバ２３に分割された粒子像となるため、同一の粒子群であっても輝度パターンは時々刻々と変化する。この点も通常のＰＩＶ測定システムにおける粒子画像と異なる点である。
【００４４】
ＰＩＶ計測システム１０における流体の流動測定の最適化アルゴリズムは、選られた粒子画像を輝度の分布であると考え、粒子群の輝度パターンが微小時間内に移動する量を定量的に解析するものである。しかし、図６に示した粒子画像においては、粒子群の輝度パターンだけでなく、光ファイバ２３の配列輝度パターンもまた存在する。
【００４５】
光ファイバ２３の粒子群の輝度パターンの相関値Ｒのピーク検出の際に弊害となり、結果として粒子群の誤対応（過誤ベクトル）を招く。その誤対応の結果生じる探索領域内の相互相関関数値を図７および図８に示す。
【００４６】
図７を見ると流速ベクトルの向きがランダムになっており、明らかに粒子群ではなく、光ファイバ２３の配列パターンを相関値Ｒのピークとして検出していることがわかる。また、図８では、探索領域全域で光ファイバ２３の配列に対応して高い相関値を算出しており、これが過誤ベクトルの発生の要因となっているのは明らかである。等値線図にも光ファイバ２３の六方稠密配列の様子が現れている。
【００４７】
このように、粒子画像内に記録された光ファイバ２３の配列か、粒子群の輝度パターンに対してノイズとなって過誤ベクトルの発生の要因となっている。そこで、本発明に係るＰＩＶ計測システム１０においては、粒子画像から光ファイバ２３の配列除去を行う処理をする。
【００４８】
このＰＩＶ計測システム１０における光ファイバ２３の配列除去は次のようにして行う。
【００４９】
イメージガイド２４を通してＣＣＤカメラ２２で撮像された粒子画像を処理し、時系列に得られた粒子画像を欠くピクセル毎に輝度パターン（輝度値）の加算平均値を求め、各々の粒子画像の輝度パターン（輝度値）から加算平均値を引くことで、光ファイバ２３のファイバ配列の輝度パターン除去を行う。
【００５０】
光ファイバ配列の輝度パターン除去の画像処理アルゴリズムを以下に説明する。
【００５１】
測定データの粒子画像をｘとするとき、粒子画像ｘは、
【数３】
ｘ＝ｓ＋ｎ          ……（３）
但し、ｓは信号成分（光ファイバ配列の輝度パターン）
ｎは雑音成分（粒子群の輝度パターン）
で表わされる。
【００５２】
すなわち、測定データの粒子画像ｘには、信号（光ファイバ配列の輝度パターン）に雑音（粒子の輝度パターン）が重なった画像を測定していると考える。加算平均を取ることによる光ファイバ配列の輝度パターンの除去処理は、ＳＮ比が小さいので、信号と雑音の構成周波数にも大差がない場合や同じ条件で何度も測定を繰り返すことが可能な場合に有効な手法である。
【００５３】
式３を時系列要素を付加して表示すると、式４のように表わされる。
【数４】
ｘｉ（ｋ）＝ｓｉ（ｋ）＋ｎｉ（ｋ）      ……（４）
ｉ：ｉ枚目の粒子画像、
ｋ：ｉ枚目の粒子画像内のｋ番目のピクセル輝度値、
をそれぞれ示す。
【００５４】
【００５５】
粒子画像の撮影において、取り込んだ粒子画像の枚数をＭ枚とすれば、Ｍ枚の粒子画像に対する加算平均ｘ（ｋ）は次のように表せる。
【００５６】
【数５】
0003672482.tif 000004
【００５７】
光ファイバ配列の輝度パターンｓは、同一の実験条件（送光系・受光系）であれば、連続する粒子画像においては同じパターンが出現するため、Ｍ回の加算によりＭ倍の輝度値となり、これを平均する（Ｍで除する）加算平均処理を行うと、もとの輝度値のままである。すなわち、加算平均処理により、粒子群の存在しない光ファイバ配列のみ映った画像を得ることができ、光ファイバ配列の存在する粒子画像から各画素毎に光ファイバ配列画像（輝度パターン）を引けば、光ファイバ配列の輝度パターンの除去が可能となる。
【００５８】
今回の加算回数は１８０回、すなわちＳＮ比は加算平均を施す前と比較して１３倍に改善された。図９に加算平均法を用いて光ファイバの輝度パターンを除去した粒子画像は、図１０に光ファイバ配列除去後の計算結果を示す。すなわち、図１２はＰＩＶ計測手法を用いて粒子画像を画像処理した後のレーザシート１５上における流体の流速および流れ方向を示している。
【００５９】
また、図１０のＰＩＶ計測結果は階層的探索法による相互相関計算を行ったものである。階層的探索法は、画像の解像度を階層的に低下させた場合においても、画像の平行移動の特徴が保たれることを利用した手法である。解像度の低い画像による探索によって粒子群の概略的な平行移動量を算出し、しかる後にその算出値を利用してより解像度の高い画像における探索を行い、計算量の低減、過誤ベクトルの減少およダイナミックレンジの増大を図っている。
【００６０】
すなわち、図１０に示されたレーザシート１５上のパーティクル（粒子）群の微小時間ΔＴの動きから流体の流動分布（流速および流れ方向）の測定を、精度よく正確に行うことができる。これにより、原子炉圧力容器内のような外界と環境を異にする厳しい閉空間内の流動場の流体流動状態を正確に測定することができる。
【００６１】
例えば原子炉圧力容器のダウンカマ部や炉心シュラウド内の流体（冷却材）の流動状態（冷却材の流速や流れ方向、炉心流量、よどみ状態）の計測を行うことができる。原子炉圧力容器内や火力発電プラントの熱交換器内等の熱流動状態、すなわち流れが一様でない熱流動（流動分布や熱分布）の測定を正確に精度よく行うことができるので、構成部品の熱疲労や腐蝕の進捗状況を正確に管理することができる。
【００６２】
また、図５に示されたＰＩＶ測定システム１０において、レーザシート形成用走査光学系１３からシート状のレーザ光を直交する２方向に照射して直交する２方向のレーザシートを形成し、直交する２つのレーザシート上のパーティクル群の動きをそれぞれの画像伝送手段を介してＣＣＤカメラ２２で撮像することにより、パーティクル群の動きを３次元的に測定でき、ひいては、流体の流動状態を３次元的に測定できる。例えば、原子炉圧力容器のダウンカマ部の冷却材流量を正確に測定するには、ダウンカマ部に本体ケーシング３６（図５参照）を半径方向および周方向の少なくとも一方に移動自在に設置し、本体ケーシング３６を半径方向または周方向、すなわちＸ方向またはＹ方向に移動させつつ粒子群の移動量を立体的に正確に測定し、流体の流動状態を測定するようにすればよい。
【００６３】
なお、図１に示すＰＩＶ測定システムは実験室対応の例を示した。図５に示すように走査光学系と画像伝送系とを一体化することにより実用機として応用することができ、さらに、このＰＩＶ計測システムは、原子炉内のインターナルポンプの流量較正の高精度化や、ＡＢＷＲの改良に伴う炉内構造物の大型化、シュラウドレス化等に伴う流動試験測定に適用可能であり、さらなる情報の高精度化により設計の合理化、またプラントの効率向上に寄与することも可能である。
【００６４】
【発明の効果】
本発明に係る流体の流動計測方法によれば、流体中に分布する粒子群の動きを、レーザシートで可視化し、可視化されたレーザシート上の粒子画像を画像伝送手段を介して画像撮像手段で撮像し、撮像された２時刻（微小時間間隔）の粒子画像を比較・解析し、画像処理することで、複雑な流動場における粒子群の流速や流れ方向を測定して流体の流速や流れ方向等の流動状態を精度よく正確に測定することができる。
【００６５】
本発明によれば、複雑な流動場における流体の流動状態の測定を、粒子画像を処理することにより行い得ることから、遠隔地からの流体の流動状態を測定でき、環境的に厳しい閉空間内の流体の流動状態を正確に精度よく測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る流体の流動計測方法を実施する流動計測システムの一実施形態を示す概念図。
【図２】  前記流体の流動計測システムに組み込まれるレーザシート用走査光学系の原理を示す図。
【図３】  前記流体の流動計測システムに組み込まれる画像伝送手段の原理を示す図。
【図４】  図３の画像伝送手段を構成するイメージガイドの断面概念図。
【図５】  前記流体の流動計測システムを実際のＰＩＶ計測システムに適用した概念図。
【図６】  前記流体の流動計測システムで撮像された粒子画像を示す図。
【図７】  本発明に係る流体の流動計測システムを用いて相互相関法でＰＩＶ処理した計算結果を示す図。
【図８】  図７の相互相関法で用いられる相互相関関数分布を示す図。
【図９】  前記流体の流動計測システムを使用して、光ファイバ配列の輝度パターン除去処理を施した粒子画像を示す図。
【図１０】  図９に示された粒子画像を画像処理した計算結果を示す図。
【符号の説明】
１０  ＰＩＶ計測システム（流体の流動計測システム）
１１  レーザ発振装置（光源）
１２  送光用ファイバ
１３  走査光学系
１４  流体の流動場
１５  レーザシート
１６  レーザシート用レンズ群
１７ａ，１７ｂ  コリメートレンズ
１８  長焦点レンズ
１９  シリンドリカルレンズ
２１  画像伝送手段
２２  ＣＣＤカメラ（撮像手段）
２３  光ファイバ
２４  イメージガイド
２５  対物レンズ
２７  タイミングコントロール手段
２８  タイミングスケジューラ
２９  シンクロナイザ
３１  画像処理手段
３２  フレームグラバボード
３３  ＰＣＩバス
３４  コンピュータ
３６  本体ケーシング
【図１】
0003672482.tif 000005
【図２】
0003672482.tif 000006
【図３】
0003672482.tif 000007
【図４】
0003672482.tif 000008
【図５】
0003672482.tif 000009
【図６】
0003672482.tif 000010
【図７】
0003672482.tif 000011
【図８】
0003672482.tif 000012
【図９】
0003672482.tif 000013
【図１０】
0003672482.tif 000014