(57)【要約】【課題】  光ファイバープローブにより得られた計測信号から、屈折率の異なる光透過性流体の混相流動状態に関する情報を高精度に把握することが可能な測定方法及びその装置を提供する。【解決手段】  軸芯方向に対して傾斜する端面を有する光ファイバーと、傾斜する端面とは反対側の端面から光ファイバー内に光を入射する光源と、光のうち傾斜する端面で反射された光を反対側の端面から検出して電気信号に変換する光検出器と、電気信号を所定の時間に区分して、その区分内の検出出力に関するヒストグラムを求め、その最大頻度及び準最大頻度に対応する検出出力を抽出するとともに、これら抽出された検出出力から閾値を導出して、該閾値と各時点における検出出力値とを比較することにより傾斜する端部が二相のいずれに接しているかを判定する処理を少なくとも行い得る演算装置と、を備える。【選択図】      図１
2006226703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有し、かつ異なる屈折率を備えた二相の、相間界面移動速度、一方の相の径、及び、前記一方の相と他方の相との体積率を、同時に計測しうる方法であって、
軸芯方向に対して傾斜する端面を有する光ファイバーを、該端面を前記二相の移動する方向の上流側に向けて配置する工程と、
前記傾斜する端面とは反対側の端面から前記光ファイバー内に光を入射する工程と、
前記光のうち、前記傾斜する端面で反射された光を前記反対側の端面から検出して電気信号に変換して蓄積する工程と、
前記電気信号を所定の時間ごとにその最大値及び最小値を抽出するとともに、該最大値、及び最小値から閾値を導出して、該閾値と各時点における検出出力値とを比較することにより、前記傾斜する端部が前記二相のいずれに接しているかを判定する工程と、
を含む計測方法。
【請求項２】
光透過性を有し、かつ異なる屈折率を備えた二相の、相間界面移動速度、一方の相の径、及び、前記一方の相と他方の相との体積率を、同時に計測しうる方法であって、
軸芯方向に対して傾斜する端面を有する光ファイバーを、該端面を前記二相の移動する方向の上流側に向けて配置する工程と、
前記傾斜する端面とは反対側の端面から前記光ファイバー内に光を入射する工程と、
前記光のうち、前記傾斜する端面で反射された光を前記反対側の端面から検出して電気信号に変換して蓄積する工程と、
前記電気信号を所定の時間に区分して、その区分内の検出出力に関するヒストグラムを求め、その最大頻度及び準最大頻度に対応する検出出力を抽出するとともに、これらの検出出力から閾値を導出して、該閾値と各時点における検出出力値と比較することにより前記傾斜する端部が前記二相のいずれに接しているかを判定する工程と、
を含む計測方法。
【請求項３】
前記二相は、気相と液相とである請求項１又は２に記載の計測方法。
【請求項４】
液相と気相とがなす、相間界面移動速度、一方の相の径、及び、前記一方の相と他方の相との体積率を、同時に計測しうる計測装置であって、
軸芯方向に対して傾斜する端面を有する光ファイバーと、
前記傾斜する端面とは反対側の端面から前記光ファイバー内に光を入射する光源と、
前記光のうち、前記傾斜する端面で反射された光を前記反対側の端面から検出して電気信号に変換する光検出器と、
前記電気信号を所定の時間に区分して、その区分内の検出出力に関するヒストグラムを求め、その最大頻度及び準最大頻度に対応する検出出力を抽出するとともに、これら抽出された検出出力から閾値を導出して、該閾値と各時点における検出出力値とを比較することにより前記傾斜する端部が前記二相のいずれに接しているかを判定する処理を少なくとも行い得る演算装置と、
を備えた計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈折率の異なる光透過性流体の混相流動状態を計測する計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
屈折率の異なる光透過性流体（以下「二相」と記す）、例えば気体および液体および／または微小固体の混在する流動現象を有する産業機器あるいは配管の内外部の流動状態を計測する手法として超音波式気泡検出装置、中性子ラジオグラフィ、電極プローブ法、ＰＩＶ法等が知られているが、いずれも気泡あるいは液滴の径、運動速度、およびホールドアップの同時計測が困難であったり計測コストが高価であったりする問題がある。以下では説明の簡略化のため二相のうち一方を気体、他方を液体として説明する。
【０００３】
かかる問題を解決し、二相流動状態を計測する方法として、光ファイバープローブによる気泡の計測方法、及びその装置が特許文献１及び非特許文献１により開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１３６９６２号公報
【非特許文献１】CHEN W, TSUTSUMI A, OTAWARA K, SHIGAKI Y, Can J Chem Eng, VOL. 81 NO. 6; PAGE. 1139-1148; (2003/12)「異なるスケールの気泡塔での局所気泡動力学と巨視的流れ構造」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、非特許文献１に開示されている方法、及び装置によると、光ファイバーの先端に気泡があたったときに、気泡の移動速度が減速して、正確な測定が困難であるという問題があった。特許文献１は、この点を光ファイバーの先端に傾斜を形成することにより解決しているが、検出された信号をどのように処理して正確な測定データが得られるかについては開示がない。
【０００５】
そこで本発明は、光ファイバープローブにより得られた計測信号から、気泡群または液滴群および／または気液界面運動に関する情報を高精度に把握することが可能な測定方法及びその装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、光ファイバープローブにより得られた計測信号の所定時間内における最大値及び最小値を抽出するとともに、これら最大値／最小値から所定の閾値を導出して、この閾値と各時点における計測値とを比較することにより、精度良く気液界面運動に関する情報を得ることができることを見出した。また、計測信号にスパイク状の大きなノイズが入る場合には、計測値のヒストグラムを作成するとともに、最大頻度、及び準最大頻度に対応する計測値から所定の閾値を導出して、この閾値と各時点における計測値とを比較することにより、気液界面運動に関する情報を高精度に把握することが可能であることを見出した。
【０００７】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、光透過性を有し、かつ異なる屈折率を備えた二相の、相間界面移動速度、一方の相の径、及び、一方の相と他方の相との体積率を、同時に計測しうる方法であって、軸芯方向に対して傾斜する端面を有する光ファイバーを、該端面を二相の移動する方向の上流側に向けて配置する工程と、傾斜する端面とは反対側の端面から光ファイバー内に光を入射する工程と、光のうち傾斜する端面で反射された光を反対側の端面から検出して電気信号に変換して蓄積する工程と、電気信号を所定の時間ごとにその最大値及び最小値を抽出するとともに、該最大値、及び最小値から閾値を導出して、該閾値と各時点における検出出力値とを比較することにより、傾斜する端部が二相のいずれに接しているかを判定する工程とを含む計測方法である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、光透過性を有し、かつ異なる屈折率を備えた二相の、相間界面移動速度、一方の相の径、及び、一方の相と他方の相との体積率を、同時に計測しうる方法であって、軸芯方向に対して傾斜する端面を有する光ファイバーを、該端面を二相の移動する方向の上流側に向けて配置する工程と、傾斜する端面とは反対側の端面から光ファイバー内に光を入射する工程と、光のうち傾斜する端面で反射された光を反対側の端面から検出して電気信号に変換して蓄積する工程と、電気信号を所定の時間に区分して、その区分内の検出出力に関するヒストグラムを求め、その最大頻度及び準最大頻度に対応する検出出力を抽出するとともに、これらの検出出力から閾値を導出して、該閾値と各時点における検出出力値と比較することにより傾斜する端部が二相のいずれに接しているかを判定する工程と、を含む計測方法である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の計測方法において、二相は、気相と液相とであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、液相と気相とがなす、相間界面移動速度、一方の相の径、及び、一方の相と他方の相との体積率を同時に計測しうる計測装置であって、軸芯方向に対して傾斜する端面を有する光ファイバーと、傾斜する端面とは反対側の端面から光ファイバー内に光を入射する光源と、光のうち傾斜する端面で反射された光を反対側の端面から検出して電気信号に変換する光検出器と、電気信号を所定の時間に区分して、その区分内の検出出力に関するヒストグラムを求め、その最大頻度及び準最大頻度に対応する検出出力を抽出するとともに、これら抽出された検出出力から閾値を導出して、該閾値と各時点における検出出力値とを比較することにより傾斜する端部が二相のいずれに接しているかを判定する処理を少なくとも行い得る演算装置と、を備えた計測装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光ファイバープローブにより得られた計測信号から、気泡群または液滴群および／または気液界面運動に関する情報を高精度に把握することができる。本発明のこのような作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。
【００１４】
本発明が提供する二相流動状態計測装置の基本構成を図１に示す。二相流動状態計測装置２０は、光ファイバー１、光ファイバー１の一方の端面側に形成された検出端２、検出端２の他端側に配置された分光端３、光ファイバー１内に分光端３側から光を入射する光源４、光ファイバー１内に入射された光のうち検出端２で反射されて分光端３に至った光を検出する光検出器５、光検出器５により検出されたデータを取得するデータ取得装置６、及び該データを演算して、検出端２が気相にあるか、液相にあるかを判断するデータ演算装置７を含む。構成要素の一部または全部は単体または複数の筐体に収められ、それぞれの構成要素は光学的または電気的手段で直接的、又は間接的に接続される。検出端２を被計測対象内に挿入することで計測を実施する。以下においては、液相が水相である場合について説明する。
【００１５】
光ファイバー（以下においては単に「ファイバー」ということがある。）１の検出端２は図１に示されているように、ファイバーの軸芯に対して傾斜を有している。
【００１６】
光源４からファイバー内に導入された光は検出端２まで到達する。検出端２では、スネルの法則により、光の一部はファイバーの外部に放射され、残りの光は検出端２において全反射されてファイバー内部に戻り、分光端３に達する。その戻り光量を光検出器５で測定する。
【００１７】
検出端２が水相（液相）内にある場合は、ファイバーと水の屈折率がほぼ等しいため光の大部分は水相に放射され、ファイバー内へ反射されて戻る光は僅かである。一方検出端２が気相内にある場合は、ファイバーと水の屈折率が大きく違うため大部分の光がファイバー内に反射され、戻り光量が増加する。この光量変化を光検出器５で時系列計測することにより検出端２が挿入されている被計測点の気相／液相状態を知ることができる。
【００１８】
単一気泡が検出端２に衝突した際に光検出器５で測定される信号の例を図２に示す。信号レベルが鋭く立ち上がっている時刻が気泡衝突時刻、下がっている時刻が気泡離脱時刻であり、この間は検出端２が気相に曝されていると判定される。検出端２が気相に曝されている合計時間を総計測時間で除することにより、検出端２が挿入されている被計測点の気液混合状態における気相の体積率（以下において「ホールドアップ」という。）を知ることができる。
【００１９】
さらに検出端２を含む光ファイバー１を二本以上使用することにより、前記ホールドアップに加え、気泡の速度と径も計測可能となる。例として検出端２の位置を少しずらした状態で２本のプローブを構成した場合に光検出器５で測定される信号の波形を図３に示す。検出端位置のずれにより、それぞれのプローブの立ち上がり時刻に差が生じている。先端位置のずれ長さを該時刻差で除することにより、気液界面速度が判明する。気液界面速度は気泡速度と強い相関がある。また一方のプローブが気相状態にある時間差に該気泡速度を乗じることにより、気泡の通過弦長が判明する。通過弦長は気泡径と強い相関がある。液滴を計測する際は、信号波形のうち山と谷の扱いを逆にすれば良い。
【００２０】
光ファイバー１の材質は計測対象の圧力、密度、温度、流動状態、光学的特性、化学的特性に応じて任意に選択可能である。例えばプラスチック、ガラス、サファイヤ等である。また光ファイバー１の途中に１つまたは複数の光学コネクタを含んでいても良い。
【００２１】
光ファイバー１の外径は、計測対象に気泡が含まれる場合、好ましくは平均気泡径の０．１〜２倍、さらに好ましくは０．２〜１倍である。スラグ流など気泡を含まない気液二相流を計測する際のファイバー径は、好ましくは０．０５〜２．０ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜１．０ｍｍである。
【００２２】
検出端２の端面は、前記したようにファイバー軸に傾斜するように形成されている特徴を有する。検出端２をファイバー軸に対し垂直に切断した形状のセンサーとして、前記非特許文献１等に記載されているものが知られているが、そのような形状では気泡衝突時に気泡速度を減速しやすく、計測誤差が大きくなるという問題がある。
【００２３】
検出端２の端面とファイバー軸のなす角度は、好ましくは５〜４５°、さらに好ましくは２０〜３０°である。該角度が４５°を上回ると気泡衝突時の気泡速度の減速効果が大きくなるため計測精度が低下し、また５°を下回ると該端面が脆弱で折れやすくなってしまう。
【００２４】
分光端３の構成方法としては、光源４から入射された光の一部または全部が検出端２まで到達し、かつ検出端２からの戻り光の一部または全部が光検出器５まで到達できる構造であれば特に限定されない。例えば特許文献１で開示されている方法や、ハーフミラー法などを採用することが可能である。
【００２５】
光源４は、検出端２の周辺の光強度に比べ十分明るい光源で有れば任意の光源を選択できる。例えばハロゲンランプやレーザダイオード等を挙げることができる。
【００２６】
光検出器５は、検出端２からの反射光の光量変化を十分な時間解像度で計測できる能力を有していれば任意の装置を選択可能である。例えば光電子増倍管やフォトダイオード等を挙げることができる。
【００２７】
データ取得装置６は、光検出器５からの信号データを十分な速度でサンプリングできる能力を有していれば任意の装置を選択可能である。サンプリング速度は１ｋＨｚ以上あれば十分である。さらに好ましくは１０ｋＨｚ以上である。例えばパーソナルコンピュータに設置可能なＡ／Ｄ変換カードや汎用データロガなどが使用可能である。データ取得装置６は、必ずしもデータ保存能力を有する必要はないが、有していても良い。
【００２８】
データ演算装置７は、データ取得装置６で取得された信号データから気泡運動状態を推定するアルゴリズムを含んだソフトウェアを内包していれば任意の装置を選択可能である。例えばパーソナルコンピュータやデータ処理専用ハードウェアなどを使用することができる。データ演算装置７も、必ずしもデータ保存能力を有する必要はないが、有していることが望ましい。
【００２９】
（第一実施形態）
さて、データ演算装置７において気泡衝突時刻および気泡離脱時刻を自動判別する第一実施形態にかかるアルゴリズム（以下において「アルゴリズムＡ」という。）を図４および下記に示す。
【００３０】
＜アルゴリズムＡ＞
（Ａ１）データ取得装置６から受信したデータの最大値と最小値を抽出し、それぞれＶＭａｘ、ＶＭｉｎとする。
（Ａ２）ＶＭａｘとＶＭｉｎとの間に閾値を１つまたは２つ設定し、それぞれＶ１、Ｖ２、とする。ただし
ＶＭａｘ＞Ｖ１≧Ｖ２＞ＶＭｉｎ
である。
（Ａ３）Ｖ１以上の信号を抽出し、その平均値をＶＧａｓとする。
（Ａ４）Ｖ２以下の信号を抽出し、その平均値をＶＬｉｑｕｉｄとする。
（Ａ５）ＶＧａｓとＶＬｉｑｕｉｄの間に閾値を２つ設定し、それぞれＶ３、Ｖ４とする。ただし
ＶＧａｓ＞Ｖ３≧Ｖ４＞ＶＬｉｑｕｉｄ
である。
【００３１】
光検出器からの出力値がＶ３を上回った場合は検出端２が気相状態にあると判定する。光検出器からの出力値がＶ４を下回った場合は検出端２が液相状態にあると判定する。
【００３２】
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の計算式として、第一実施形態においては次式が使用される。
Ｖ１＝ＶＭｉｎ＋α１（ＶＭａｘ−ＶＭｉｎ）                （１）
Ｖ２＝ＶＭｉｎ＋α２（ＶＭａｘ−ＶＭｉｎ）                （２）
Ｖ３＝ＶＬｉｑｕｉｄ＋α３（ＶＧａｓ−ＶＬｉｑｕｉｄ）          （３）
Ｖ４＝ＶＬｉｑｕｉｄ＋α４（ＶＧａｓ−ＶＬｉｑｕｉｄ）          （４）
【００３３】
ここでα１、α２、α３、α４は二相流動状態計測装置のチューニングパラメータである。
α１＝０．００５〜０．５、
α２はα１の１〜５倍かつＶ２がＶＭａｘを超えない範囲、
α３＝０．０１〜０．９、
α４はα３の１〜５倍かつＶ４がＶＧａｓを超えない範囲である。
【００３４】
（第二実施形態）
上記パラメータ群は計測前に設定する必要があるが、第一実施形態による方式では適当な値を事前に決定することが困難であるという問題がある。特にα１とα２の値の予測が困難である。この理由を次に詳細に説明する。
【００３５】
平均気泡径＝約４ｍｍ、平均気泡上昇速度＝約０．８ｍ／秒、ホールドアップ＝約１０％の気泡流に検出端２を挿入した場合について、データ演算装置７に保存されたデータの中から抽出した信号波形の例を図５に示す。なおデータ演算装置７で高周波ノイズをカットしているため、図３や図４に比べ滑らかな曲線になっている。
【００３６】
気泡群を計測する場合図５の（Ｃ）に示すようなスパイクノイズが発生することが頻繁にある。この原因は、検出端２の形状では屈折率の影響で先端の鋭角部に光が集中しやすく、気泡衝突時に該先端部で気液界面形状がレンズ状になると戻り光量が際だって増大するためと推定される。
【００３７】
例としてα１＝０．２１、α２＝０．６４とした場合の閾値Ｖ１、Ｖ２を図５に示す。この場合、気相信号レベルＶＧａｓを正常に決定できないため、次に続く気液流動状態計算（気泡速度など）が破綻してしまう。
【００３８】
該問題を解決する方法として、
（１）記録されたデータの中からスパイクノイズを含む気泡信号を除去する。
（２）α１とα２の値を小さくする。
等、が考えられる。しかし（１）について、人間が確認しながら除去する作業は非常に時間がかかるため、計算機による自動処理に比べ測定気泡数を減らさざるを得ない。その結果として計測精度が悪化するという問題がある。また（２）について、スパイクノイズの大きさは予測困難であるため、α１とα２として適当な値を計測前に予想することは非常に難しい。
【００３９】
第二実施形態では、光ファイバセンサ信号のヒストグラムを利用することにより、信号に含まれるスパイクノイズによって生じる計測誤差を回避する。
【００４０】
当該実施形態においては、図５に例示されるスパイクノイズの信号レベルは大きいものの、その発生時間は全体に比べ非常に小さいという性質に着目した。すなわち、図５について信号レベルＶのヒストグラムを作成すると図６となる。ヒストグラムの作成に当たり、具体的には、デジタルサンプリングする。例えば、サンプリング周期５０ｋＨｚで１０秒間計測した場合、５０ｋ×１０＝１００，０００個の出力値データが得られる。このデータのＮ数を信号レベルＶの区間ごとにカウントしてヒストグラムを作成する。
【００４１】
図６では、最大頻度を「１」として、他の頻度をこれに対する比として表している。図６における最大頻度が液相信号レベルにほぼ等しく、準最大頻度が気相信号レベルにほぼ等しい。そして、スパイクノイズの情報は準最大頻度の右側の平坦部に隠される。この性質を利用し、次に示すアルゴリズムＢを導き出した。
【００４２】
＜アルゴリズムＢ＞
（Ｂ１）信号処理器６に蓄積されたデータのヒストグラムを作成し、
最大頻度に対応する出力値をＶＬｉｑｕｉｄ−Ｈ、準最大頻度に対応する出力値をＶＧａｓ−Ｈとする。ここで
ＶＧａｓ−Ｈ＞ＶＬｉｑｕｉｄ−Ｈ
である。
（Ｂ２）ＶＬｉｑｕｉｄ−ＨとＶＧａｓ−Ｈの間に閾値を１つまたは２つ設定し、それぞれＶ`１、Ｖ`２とする。ただし
ＶＧａｓ−Ｈ＞Ｖ`１≧Ｖ`２＞ＶＬｉｑｕｉｄ−Ｈ
である。
（Ｂ３）Ｖ`１以上の信号を抽出し、その平均値をＶＧａｓとする。
Ｖ`２以下の信号を抽出し、その平均値をＶＬｉｑｕｉｄとする。
（Ｂ４）ＶＧａｓとＶＬｉｑｕｉｄとの間に閾値を２つ設定し、それぞれＶ３、Ｖ４とする。
ただし
ＶＧａｓ＞Ｖ３≧Ｖ４＞ＶＬｉｑｕｉｄ
である。
（Ｂ５）光検出器からの出力値がＶ３を上回った場合は検出端２が気相状態にあると判定する。一方、光検出器からの出力値がＶ４を下回った場合は検出端２が液相状態にあると判定する。
【００４３】
アルゴリズムＢにおけるＢ４、Ｂ５は前述のアルゴリズムＡにおけるＡ４、Ａ５と同じである。
Ｖ`１、Ｖ`２、Ｖ３、Ｖ４の計算式として、次式を使用する。
Ｖ`１＝ＶＬｉｑｕｉｄ−Ｈ＋α`１（ＶＧａｓ−Ｈ−ＶＬｉｑｕｉｄ−Ｈ）          （５）
Ｖ`２＝ＶＬｉｑｕｉｄ−Ｈ＋α`２（ＶＧａｓ−Ｈ−ＶＬｉｑｕｉｄ−Ｈ）          （６）
Ｖ３＝ＶＬｉｑｕｉｄ＋α３（ＶＧａｓ−ＶＬｉｑｕｉｄ）                    （７）
Ｖ４＝ＶＬｉｑｕｉｄ＋α４（ＶＧａｓ−ＶＬｉｑｕｉｄ）                    （８）
【００４４】
（７）式は（３）式と、（８）式は（４）式と同じである。
【００４５】
ここでα`１、α`２、α３、α４は二相流動状態計測装置のチューニングパラメータである。
α`１＝０．００５〜０．５、
α`２はα`１の１〜５倍かつＶ`２がＶＧａｓ−Ｈを超えない範囲、
α３＝０．０１〜０．９
α４はα３の１〜５倍、かつＶ４がＶＧａｓを超えない範囲である。
好ましくは、
α`１＝０．４〜０．５
α`２＝０．４〜０．６
α３＝０．１〜０．５
α４＝０．２〜０．９
である。
【００４６】
以上のようにアルゴリズムを構成すれば、信号に含まれるスパイクノイズの大きさに殆ど影響を受けずに気相信号レベルＶＧａｓおよび液相信号レベルＶＬｉｑｕｉｄを決定できる。
【実施例】
【００４７】
本発明の実施例を図７に示す。
【００４８】
検出端群８は検出端を４つ含み、各検出端の先端は下向き三角錐の頂点になるよう配置される。略中央に配置されたセンタープローブ９の検出端１１がその他の周囲プローブ１０の検出端１２よりも１．３８ｍｍ突き出した構造になっている。周囲プローブ１０の検出端１２の先端はほぼ同じ高さに配置されており、その中心点を通る円の半径は０．２５ｍｍである。
【００４９】
検出端を４つ含む構成にすることにより、気泡速度の３次元計測が可能となる。ある気泡が検出端群８に衝突した際、センタープローブ検出端１１への衝突時刻と他３つの周囲プローブ検出端１２との衝突時刻との差をそれぞれｔ１、ｔ２、ｔ３とすれば、気泡速度ベクトルの大きさ
【００５０】
【数１】
2006226703.tif 000003
およびファイバー軸に対する相対角度
【００５１】
【数２】
2006226703.tif 000004
は次式で計算される。
【００５２】
【数３】
2006226703.tif 000005
【００５３】
【数４】
2006226703.tif 000006
【００５４】
平均気泡径３．１ｍｍ、平均上昇速度０．３３４ｍ／秒、ホールドアップ７．９％の水-空気系鉛直気泡塔の内部に該計測装置を設置した。計測装置のチューニングパラメータを表１に示す。
【００５５】
気泡上昇速度の計測結果を図８に示す。横軸にチューニングパラメータα３の値を、縦軸に気泡上昇速度を示している。
【００５６】
図８より、計測精度を確保するα３のチューニング範囲が第一実施形態の方式では狭いため、計測前に予測することが比較的難しいといえる。しかし、第二実施形態の方式によれば、概してα３＝０．２〜０．４５の範囲にあれば良い。従って、第二実施形態のアルゴリズムを備えた二相流動状態計測装置の方がより安定的に計測を実施可能であるといえる。
【００５７】
【表１】
2006226703.tif 000007
【００５８】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う光ファイバーを利用した二相流動状態の計測方法および装置もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る二相流動状態計測装置の構造を示す図である。
【図２】検出端に単一気泡が衝突した際に光検出器の出力値の例を示す図である。
【図３】検出端の位置を少しずらした状態で２本のプローブを構成した場合に光検出器の出力値の例を示す図である。
【図４】データ取得装置で取得したデータから気相信号レベルおよび液相信号レベルを決定するアルゴリズムの説明図である。
【図５】本発明に係る光ファイバーを気泡群に挿入した場合の信号の例を示す図である。
【図６】図５のヒストグラムを示す図である。
【図７】本発明の実施例を示す図である。
【図８】本発明の第一実施形態及び第二実施形態の計測方法によって計測される気泡群の平均速度を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  光ファイバー
２  検出端
３  分光端
４  光源
５  光検出器
６  データ取得装置
７  データ演算装置
８  検出端群
９  センタープローブ
１０  周囲プローブ
１１  センタープローブの検出端
１２  周囲プローブの検出端
２０  二相流動状態計測装置
【図１】
2006226703.tif 000008
【図２】
2006226703.tif 000009
【図３】
2006226703.tif 000010
【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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