"エンジンから排出される排ガスの質量流量を計測する流量計測装置であって、前記排ガスがトレーサと共に内部を流動するダクトと、レーザを照射する照射部と、前記照射部から照射されるレーザを、前記排ガスの流動方向に沿って前記ダクトの内部空間を切断するようなシート状のレーザとして反射させると共に、当該シート状のレーザを、前記排ガスの流動方向に直交する方向に沿って推移させるレーザ分配器と、前記レーザ分配器によって形成されたシート状のレーザによる、前記ダクトの内部空間の切断面の画像を撮像する撮像部と、前記排ガスの質量流量を算出する制御演算部と、を具備し、前記レーザ分配器は、前記シート状のレーザを、その推移する方向に沿った、前記ダクト内の全範囲にて一往復させ、前記撮像部は、前記シート状のレーザが前記ダクト内を一往復する時間を1周期として、1周期を複数等分した時間と、撮像のタイミングとを同期させ、かつ撮像時間を1周期を複数等分した時間より短い時間として、1周期の間に一定の時間間隔を空けて複数の画像を撮像し、前記制御演算部は、連続する2周期分の前記複数の画像を前記撮像部から取得し、連続する2周期分の前記複数の画像に基づいて、各画像上の複数の座標における1周期あたりの前記排ガスの移動ベクトルを算出し、各画像上の複数の座標における前記排ガスの移動ベクトルを一つの移動ベクトルとして平均化し、各画像上の平均化された一つの移動ベクトルにおける、前記排ガスの流動方向の成分を前記排ガスの移動量とし、前記複数の画像における前記排ガスの移動量の算術平均を前記排ガスの代表移動量とし、前記排ガスの代表移動量から前記排ガスの実流速を算出し、前記排ガスの実流速から前記排ガスの実流量を算出し、前記排ガスの実流量に基づいて、前記排ガスの質量流量を算出する、ことを特徴とする流量計測装置。前記撮像部による各画像の撮像時間は、1周期を複数等分した時間の半分である、ことを特徴とする請求項1に記載の流量計測装置。前記制御演算部は、1周期よりも小さい時間間隔において算出された、各画像上の複数の座標における前記排ガスの移動ベクトルを用いて、1周期分の時間間隔において算出された、各画像上の複数の座標における前記排ガスの移動ベクトルから過誤ベクトルを除去する、ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の流量計測装置。前記制御演算部は、連続する2周期分の前記複数の画像における前記排ガスの濃淡の等高線を抽出し、前記排ガスの濃淡の等高線が抽出された、連続する2周期分の前記複数の画像に基づいて、各画像上の複数の座標における前記排ガスの移動ベクトルを算出する、ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の流量計測装置。前記ダクト内を流動する前記排ガスの絶対圧を計測する絶対圧計と、前記ダクトの内部と連通するように、両端部が前記ダクトに取り付けられる管状のバイパスと、前記バイパス内を流動する前記排ガスの圧力を計測する圧力計と、を更に具備し、前記制御演算部は、前記圧力計によって計測された前記バイパス内を流動する前記排ガスの圧力に基づいて、前記バイパス内の気柱の一次固有振動数を算出し、前記バイパス内の気柱の一次固有振動数から前記バイパス内における音速を算出し、前記バイパス内における音速から前記排ガス雰囲気下での音速を算出し、前記排ガス雰囲気下での音速に基づいて、前記排ガスの瞬時温度を算出し、前記排ガスの瞬時温度、前記排ガスの絶対圧、及び前記排ガスの実流量から前記排ガスの標準状態での体積流量を算出し、前記排ガスの標準状態での体積流量に基づいて、前記排ガスの質量流量を算出する、ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の流量計測装置。前記ダクト内を流動する前記排ガスの空燃比を計測する空燃比計を更に具備し、前記制御演算部は、前記排ガスの空燃比、及び前記排ガスの元となった燃料の性状に基づいて、前記排ガスの平均分子量を算出し、前記排ガスの平均分子量から前記排ガスの密度を算出し、前記排ガスの密度に基づいて、前記排ガスの質量流量を算出する、ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の流量計測装置。本発明は、排ガスの質量流量を精度良く計測可能な流量計測装置を提供することを課題とする。本発明の流量計測装置は、エンジンから排出される排ガスの質量流量を計測する流量計測装置であって、前記排ガスがトレーサと共に内部を流動するダクトと、レーザを照射する照射部と、前記照射部から照射されるレーザを、前記排ガスの流動方向に沿って前記ダクトの内部空間を切断するようなシート状のレーザとして反射させると共に、当該シート状のレーザを、前記排ガスの流動方向に直交する方向に沿って推移させるレーザ分配器と、前記レーザ分配器によって形成されたシート状のレーザによる、前記ダクトの内部空間の切断面の画像を撮像する撮像部と、前記排ガスの質量流量を算出する制御演算部と、を具備し、前記レーザ分配器は、前記シート状のレーザを、その推移する方向に沿った、前記ダクト内の全範囲にて一往復させ、前記撮像部は、前記シート状のレーザが前記ダクト内を一往復する時間を1周期として、1周期を複数等分した時間と、撮像のタイミングとを同期させ、かつ撮像時間を1周期を複数等分した時間より短い時間として、1周期の間に一定の時間間隔を空けて複数の画像を撮像し、前記制御演算部は、連続する2周期分の前記複数の画像を前記撮像部から取得し、連続する2周期分の前記複数の画像に基づいて、各画像上の複数の座標における1周期あたりの前記排ガスの移動ベクトルを算出し、各画像上の複数の座標における前記排ガスの移動ベクトルを一つの移動ベクトルとして平均化し、各画像上の平均化された一つの移動ベクトルにおける、前記排ガスの流動方向の成分を前記排ガスの移動量とし、前記複数の画像における前記排ガスの移動量の算術平均を前記排ガスの代表移動量とし、前記排ガスの代表移動量から前記排ガスの実流速を算出し、前記排ガスの実流速から前記排ガスの実流量を算出し、前記排ガスの実流量に基づいて、前記排ガスの質量流量を算出する。本発明の流量計測装置において、前記撮像部による各画像の撮像時間は、1周期を複数等分した時間の半分であることが好ましい。本発明の流量計測装置において、前記制御演算部は、1周期よりも小さい時間間隔において算出された、各画像上の複数の座標における前記排ガスの移動ベクトルを用いて、1周期分の時間間隔において算出された、各画像上の複数の座標における前記排ガスの移動ベクトルから過誤ベクトルを除去することが好ましい。本発明の流量計測装置において、前記制御演算部は、連続する2周期分の前記複数の画像における前記排ガスの濃淡の等高線を抽出し、前記排ガスの濃淡の等高線が抽出された、連続する2周期分の前記複数の画像に基づいて、各画像上の複数の座標における前記排ガスの移動ベクトルを算出することが好ましい。本発明の流量計測装置において、前記ダクト内を流動する前記排ガスの絶対圧を計測する絶対圧計と、前記ダクトの内部と連通するように、両端部が前記ダクトに取り付けられる管状のバイパスと、前記バイパス内を流動する前記排ガスの圧力を計測する圧力計と、を更に具備し、前記制御演算部は、前記圧力計によって計測された前記バイパス内を流動する前記排ガスの圧力に基づいて、前記バイパス内の気柱の一次固有振動数を算出し、前記バイパス内の気柱の一次固有振動数から前記バイパス内における音速を算出し、前記バイパス内における音速から前記排ガス雰囲気下での音速を算出し、前記排ガス雰囲気下での音速に基づいて、前記排ガスの瞬時温度を算出し、前記排ガスの瞬時温度、前記排ガスの絶対圧、及び前記排ガスの実流量から前記排ガスの標準状態での体積流量を算出し、前記排ガスの標準状態での体積流量に基づいて、前記排ガスの質量流量を算出することが好ましい。本発明の流量計測装置において、前記ダクト内を流動する前記排ガスの空燃比を計測する空燃比計を更に具備し、前記制御演算部は、前記排ガスの空燃比、及び前記排ガスの元となった燃料の性状に基づいて、前記排ガスの平均分子量を算出し、前記排ガスの平均分子量から前記排ガスの密度を算出し、前記排ガスの密度に基づいて、前記排ガスの質量流量を算出することが好ましい。本発明によれば、排ガスの質量流量を精度良く計測できる。以下では、図1~図5を参照して、本発明に係る流量計測装置の一実施形態である流量計測装置1について説明する。流量計測装置1は、自動車等に設けられたエンジンから排出される排ガスの流量厳密には、質量流量M[kg/s]を計測する装置である。なお、図1における矢印Yの指す方向を排ガスの流動方向とし、排ガスの流動方向における上流側を単に上流側、排ガスの流動方向における下流側を単に下流側と記す。また、図1における矢印Xの指す方向を流量計測装置1の後方向として前後方向を規定し、図1における矢印Zの指す方向を流量計測装置1の上方向として上下方向を規定する。図1に示すように、流量計測装置1は、トレーサ導入管10、レーザ導入管20、照射部30、レーザ分配器40、撮像部50、絶対圧計6060、空燃比計70、温度計測部80、及び制御演算部90図2参照を具備する。トレーサ導入管10は、略円筒状のダクトであり、その内部を排ガスが流動するように、排ガスの流動経路上に配置されている。詳細には、トレーサ導入管10は、その上流側の端部において、自動車等の排気管E1と接続されている。トレーサ導入管10の内部には、トレーサ分配器11に貯留されたトレーサが導入され、排ガスと共にトレーサがトレーサ導入管10内を流動する。ここで、トレーサとは、排ガスを可視化するために用いられる粒子状の物質である。通常、排ガスを直接撮像することはできないが、トレーサが混入された排ガスにレーザ等が照射されると、トレーサによるミー散乱が生じて散乱光が発生するため、排ガスにトレーサを混入することで、トレーサを排ガスとして可視化して、排ガスの撮像を行うことが可能となる。トレーサ分配器11は、所定量のトレーサを貯留する部材であり、トレーサ導入管10の内部にトレーサを供給する。トレーサ導入管10は、その下流側の端部において、レーザ導入管20と接続されている。つまり、上流側にトレーサ導入管10が配置され、下流側にレーザ導入管20が配置されている。レーザ導入管20は、筒状のダクトであり、外周形状が略直方体状に形成され、内周形状がトレーサ導入管10の内周面に対して面一となるように形成されている。レーザ導入管20は、トレーサ導入管10と同様に、その内部を排ガスが流動するように、排ガスの流動経路上に配置されている。詳細には、レーザ導入管20は、その下流側の端部において、自動車等の排気管E2と接続されている。こうして、排気管E1からトレーサ導入管10へと流入した排ガスは、トレーサ導入管10においてトレーサが混入され、レーザ導入管20へと流動した後、排気管E2に流出することとなる。照射部30は、レーザ分配器40に向けて、ビーム状のレーザを照射する部材である。レーザ分配器40は、照射部30から照射されたビーム状のレーザを、排ガスの流動方向に沿ってレーザ導入管20の内部空間を切断するようなシート状のレーザとして反射させる部材であり、MEMSMicroElectroMechanicalSystemsミラー等が適用される。レーザ分配器40は、排ガスの流動方向に対して平行に延出する軸41に揺動可能に設けられ、レーザ導入管20の上方に配置されている。レーザ分配器40は、その揺動角度に応じた角度で、シート状のレーザをレーザ導入管20の上面に形成されたレーザ導入窓21を通して、レーザ導入管20の内部に入射させる。なお、レーザ導入窓21は、レーザ分配器40によって形成されたシート状のレーザをレーザ導入管20の内部に導入可能な透過性を有する素材からなり、レーザ導入管20の上面において、レーザ導入管20の外周面から内周面にかけて形成されている。撮像部50は、レーザ導入管20の前面に形成された撮像用窓22を介して、シート状のレーザによるレーザ導入管20の内部空間の切断面を撮像する部材である。撮像部50は、その撮像方向と、排ガスの流動方向とが直交するように、撮像用窓22の前方に配置されている。そのため、撮像部50による撮像画像は、YZ平面排ガスの流動方向と上下方向とが成す面の画像となる。なお、撮像用窓22は、レーザ導入管20の内部をレーザ導入管20の外部から撮像可能とするための透明な部材であり、レーザ導入管20の前面において、レーザ導入管20の外周面から内周面にかけて形成されている。絶対圧計6060は、流量計測装置1における排ガスの絶対圧Pm[kPaabs]を計測する部材である。絶対圧計6060は、レーザ導入管20の上面において、レーザ導入窓21を挟むようにレーザ導入管20の上流側及び下流側にそれぞれ配置されている。絶対圧計6060によって計測された二つの異なる位置レーザ導入管20の上流側及び下流側における排ガスの絶対圧の平均値は、排ガスにおけるシート状のレーザが照射される部分の絶対圧Pm[kPaabs]として扱われる。これは、本来であれば、排ガスにおけるシート状のレーザが照射される部分の絶対圧Pm[kPaabs]を直接計測することが望ましいが、撮像部50による排ガスの撮像の都合上、当該部分の絶対圧を計測するように絶対圧計60を配置することが困難なためである。ただし、一つの絶対圧計60によって計測された排ガスの絶対圧を排ガスにおけるシート状のレーザが照射される部分の絶対圧Pm[kPaabs]とすること等も可能である。空燃比計70は、流量計測装置1における排ガスの空燃比Rmを計測する部材であり、トレーサ導入管10の上部に配置されている。温度計測部80は、流量計測装置1における排ガスの瞬時温度Tm[°C]を計測する部材であり、バイパス81と、圧力計82とを具備する。なお、厳密には、排ガスの瞬時温度Tm[°C]は、温度計測部80によって直接的に計測されるものではなく、圧力計82によって計測された、バイパス81内を流動する排ガスの圧力、及び空燃比Rm等に基づいて算出される。排ガスの瞬時温度Tm[°C]を算出する方法の詳細については後述する。バイパス81は、レーザ導入管20の内部と連通する管状部材であり、撮像用窓22よりも下流側に配置されている。バイパス81の両端部は、排ガスの流動方向に沿って互いに離間した状態で、バイパス81の内部とレーザ導入管20の内部とが連通するように、レーザ導入管20の下面に取り付けられている。圧力計82は、バイパス81内を流動する排ガスの圧力を計測する部材であり、バイパス81に取り付けられている。図2に示すように、制御演算部90は、レーザ分配器40及び撮像部50と電気的に接続されており、レーザ分配器40及び撮像部50の動作を制御する。図3に示すように、制御演算部90は、レーザ分配器40によって反射されたシート状のレーザがレーザ導入管20内の前後方向における全範囲を推移するように、レーザ分配器40を所定の範囲図3において二点鎖線で示されるレーザ分配器40の位置P1から位置P2までの範囲において揺動させる。図3に示す位置P1をレーザ分配器40の初期位置とすると、レーザ分配器40が位置P2まで回動し、再び位置P1に戻るまで一往復がレーザ分配器40の1周期周期T[s]と規定するとなっている。換言すれば、レーザ分配器40によって反射されたシート状のレーザがレーザ導入管20内の前後方向における全範囲にて一往復する時間が周期T[s]となっている。ここで、周期T[s]をn等分本実施形態においては、n=8して、レーザ分配器40が初期位置である位置P1にある時間をt0とし、t0からT/n[s]経過した時間をt1とし、t1からT/n[s]経過した時間をt2とし、t2からT/n[s]経過した時間をt3とし、t3からT/n[s]経過した時間、つまりレーザ分配器40が位置P2に到達した時間をt4とし、t4からT/n[s]経過した時間をt5とし、t5からT/n[s]経過した時間をt6とし、t6からT/n[s]経過した時間をt7とし、t7からT/n[s]経過した時間、つまりレーザ分配器40が再び位置P1に戻ってきた時間をt8とする。斯かる場合、図3aに示すように、t0からt4までの時間T/2[s]でレーザ分配器40が位置P1から位置P2へと回動し、これが周期T[s]におけるシート状のレーザの往路となる。更に、図3bに示すように、t4からt8までの時間T/2[s]でレーザ分配器40が位置P2から位置P1へと回動し、これが周期T[s]におけるシート状のレーザの復路となる。このようにレーザ分配器40が揺動することで、排ガスの流動方向に沿って延出するシート状のレーザの照射位置が推移し、当該レーザがT/2[s]で、レーザ導入管20内の前後方向における全範囲において分配されることとなる。制御演算部90は、撮像部50にレーザ導入管20の撮像用窓22を介して、シート状のレーザによるレーザ導入管20の内部空間の切断面を、周期T[s]の間に一定の時間間隔を空けて、n回本実施形態においては、n=8撮像させる。詳細には、撮像部50は、その撮像時間シャッタの開き時間をT/n[s]の50T/2n[s]として、t0からT/2n[s]経過するまで撮像を行い図3aにおけるA1の範囲参照、t1からT/2n[s]経過するまで撮像を行い図3aにおけるA2の範囲参照、t2からT/2n[s]経過するまで撮像を行い図3aにおけるA3の範囲参照、t3からT/2n[s]経過するまで撮像を行い図3aにおけるA4の範囲参照、t4からT/2n[s]経過するまで撮像を行い図3bにおけるA5の範囲参照、t5からT/2n[s]経過するまで撮像を行い図3bにおけるA6の範囲参照、t6からT/2n[s]経過するまで撮像を行い図3bにおけるA7の範囲参照、t7からT/2n[s]経過するまで撮像を行う図3bにおけるA8の範囲参照。この時の撮像部50のシャッタの状態を図4に示す。図4によれば、撮像部50のシャッタは、t0からT/2n[s]経過するまでの間、t1からT/2n[s]経過するまでの間、t2からT/2n[s]経過するまでの間、t3からT/2n[s]経過するまでの間、t4からT/2n[s]経過するまでの間、t5からT/2n[s]経過するまでの間、t6からT/2n[s]経過するまでの間、及びt7からT/2n[s]経過するまでの間において開き、その他の時間においては閉じている。このように、レーザ分配器40の周期T[s]の1/nと、撮像部50の撮像のタイミングとを同期させ、かつ撮像部50の撮像時間シャッタの開き時間をT/n[s]の50T/2n[s]とし、シート状のレーザが周期T[s]において推移する際の往路及び復路合わせてn個の撮像画像を取得することで、レーザ導入管20内の前後方向における全範囲を撮像する。これにより、レーザ導入管20内の前後方向における異なる位置での排ガスの流れを把握しつつ、レーザ導入管20の内部全体を撮像することができる。なお、本実施形態においては、撮像部50による各撮像画像の撮像時間を1周期をn等分した時間の半分、つまりT/2n[s]としたが、これに限定するものではなく、1周期をn等分した時間よりも短い時間であればよい。撮像部50によって撮像されたn個本実施形態においては、n=8の画像を図5に示す。YZ平面排ガスの流動方向と上下方向とが成す面上に位置する撮像画像が、X軸前後方向に沿ってn個配置されている。図5におけるA1~A8は図3におけるA1~A8に対応しており、A1の範囲で撮像された画像を第1画像とし、A2の範囲で撮像された画像を第2画像とし、以下同様に第8画像までを定義し、レーザ導入管20内における前後方向の位置を考慮すると、後方向に向かうに従って、第1画像、第8画像、第2画像、第7画像、第3画像、第6画像、第4画像、第5画像の順に配置される。このように配置されたn個の撮像画像は、レーザ導入管20の内部全体における排ガスの状態を表すこととなる。なお、図5における複数の白塗りの円は、排ガスに混入されたトレーサを示している。また、図2に示すように、制御演算部90は、絶対圧計6060、空燃比計70、及び温度計測部80と電気的に接続されており、絶対圧計6060によって計測された排ガスの絶対圧Pm[kPaabs]、空燃比計70によって計測された排ガスの空燃比Rm、及び温度計測部80によって計測された排ガスの瞬時温度Tm[°C]に基づいて、流量計測装置1における排ガスの質量流量M[kg/s]を算出する。以下では、図6~図15を参照して、制御演算部90による排ガスの質量流量M[kg/s]の算出について詳細に説明する。図6に示すように、ステップS1において、制御演算部90は、撮像部50によって撮像された、連続する2周期分の第1画像~第8画像、つまり合計16個の撮像画像を取得する。詳細には、制御演算部90は、周期T[s]の間に第1画像~第8画像を撮像部50に撮像させた後、再度周期T[s]の間に第1画像~第8画像を撮像部50に撮像させることにより、2周期分の第1画像~第8画像を取得する。このように撮像された第1画像~第8画像においては、1周期目に撮像された画像と、2周期目に撮像された画像との間に、それぞれ周期T[s]分の時間間隔を有することとなる。制御演算部90は、2周期分の第1画像~第8画像を取得した後、制御段階をステップS2に移行する。ステップS2において、制御演算部90は、2周期分の第1画像~第8画像に対して、PIVParticleImageVelocimetry処理を行う。ここで、PIV処理とは、互いに微少時間間隔を空けた第一の時刻、及び第二の時刻において流体本実施形態においては、排ガスの撮像を行うことによって得られた二枚の撮像画像のパターンマッチングを行うことにより、流体の各位置における移動量を算出する手法である。なお、本実施形態における第一の時刻と第二の時刻との時間間隔は、周期T[s]である。ここでは、相互相関法を用いたPIV処理について説明する。図7aに示すように、第一の時刻において撮像された画像をfy,zと表し、図7bに示すように、第一の時刻よりも後の時刻である第二の時刻において撮像された画像をgy,zと表した場合に、画像fy,zにおける座標y,zを中心とするm×nピクセルの範囲に対して、画像gy,zにおける座標y,zを中心とするm×nピクセルの範囲をずらしつつ、下記の数1の如く、相互相関係数Rfgが最大となる座標yξ,zηを抽出する。これを繰り返すことで、図7cに示すように、第一の時刻から第二の時刻までの流体の移動量を算出することができる。なお、図7cに示す黒塗り矢印は、流体の移動ベクトルを表している。流量計測装置1においては、上記のような従来の相互相関法を用いたPIV処理とは異なるPIV処理を行う。以下では、流量計測装置1におけるPIV処理について説明する。第一に、濃淡分布を有する画像fy,z、及び濃淡分布を有する画像gy,zを取得する。これは、流体に混入させるトレーサとして、一般的にPIV処理において用いられる物質ではなく、煙草又は線香の煙等を用いることによって実現することが可能である。なお、本実施形態においては、図6におけるステップS1が行われる際に、排ガスに混入させればよい。第二に、濃淡分布を有する画像fy,z、及び濃淡分布を有する画像gy,zをそれぞれ濃淡の情報が失われない程度の階調例えば、5~10階調を有する画像以下、濃淡画像fy,z、及び濃淡画像gy,zと記すに変換する。図8aに濃淡画像fy,zを示す。第三に、濃淡画像fy,z、及び濃淡画像gy,zに対して、それぞれラプラシアンフィルタ等によるエッジ検出を行った後、二値化を行う。こうして、濃淡画像fy,z、及び濃淡画像gy,zにおける濃淡の等高線が抽出された画像以下、等高線画像fy,z、及び等高線画像gy,zと記すが作成される。図8bに等高線画像fy,zを示す。第四に、等高線画像fy,z、及び等高線画像gy,zに対して、下記の数2を用いて、PIV処理を行う。このように、流量計測装置1におけるPIV処理は、従来のPIV処理とは異なり、上記の数2の如く論理演算を用いて、比較的情報量の少ない等高線画像fy,z、及び等高線画像gy,zに対して行うため、PIV処理に要する時間を短縮することができる。したがって、本実施形態における制御演算部90に、比較的処理速度の低い演算用のDSP又はCPUを適用することができ、流量計測装置1の製造コストを低減することができる。また、PIV処理に用いられる画像画像fy,z、及び画像gy,zのサイズが従来のPIV処理では間に合わない程度に大きい場合であっても、良好にPIV処理を行うことができる。制御演算部90は、ステップS2図6参照において、2周期分の第1画像~第8画像に対して、上記の如くPIV処理を行う。こうして、図9に示すように、互いに周期T[s]分の時間間隔を有する2周期分の第1画像~第8画像から、第1画像~第8画像に分布する、複数の座標における周期T[s]あたりの排ガスの移動ベクトルを得ることができる。なお、図9における第1画像~第8画像上の黒塗り矢印は、排ガスの移動ベクトルを表している。なお、このように算出された第1画像~第8画像の複数の座標における排ガスの移動ベクトルには、正規のトレーサではなく、水蒸気が凝縮した水滴、未燃燃料、及びエンジンオイル等の排ガスに含まれる物質以下、外乱物質と記すに起因する過誤ベクトルが含まれているおそれがある。これは、レーザ導入管20内の排ガスにレーザが照射された際に、トレーサと同様に外乱物質でも散乱光が発生することが原因である。このような外乱物質による影響を解消するために、第1画像~第8画像の複数の座標における排ガスの移動ベクトルから過誤ベクトルを除去する。以下では、過誤ベクトルを除去する方法について説明する。第1画像~第8画像から直接的にトレーサと外乱物質との違いを判別することはできない。しかしながら、図10に示すように、トレーサと外乱物質との間においては、流体本実施形態においては、排ガスが静止状態から流動し始めた際における当該流体に含まれる粒子本実施形態においては、トレーサ、又は外乱物質の速度が流体の速度の63に到達するまでの時間を示す時定数τp以下、粒子時定数τpと記すに比較的大きな差がある。そのため、下記の如く、トレーサの粒子時定数τpと、外乱物質の粒子時定数τpとの差に起因する事象を利用することで、第1画像~第8画像の複数の座標における排ガスの移動ベクトルから過誤ベクトルを除去することが可能である。なお、粒子時定数τpは、下記の数3を用いて算出可能である。図11に示すように、外乱物質は、トレーサに比べて、粒子時定数τpが大きいため、所定の速度排ガスの流速に到達するのに要する時間が大きくなり、PIV処理において算出される移動量が小さくなる。したがって、移動量が所定の値以下である移動ベクトルを過誤ベクトルとして判別することが可能となる。しかしながら、排ガスの移動ベクトルを算出するための時間、つまりPIV処理が行われる2画像間の撮像時間間隔が周期T[s]の場合には、排ガスが静止状態から流動し始めてからのトレーサの移動量と外乱物質の移動量との差が比較的小さいため、図12aの如く、トレーサの分布と外乱物質の分布とが重なり、過誤ベクトルを判別するための閾値を決定することが困難である。そこで、図11に示すように、排ガスの移動ベクトルを算出するための時間、つまりPIV処理が行われる2画像間の撮像時間間隔を周期T[s]よりも小さい値本実施形態においては、T/5[s]とし、排ガスが静止状態から流動し始めてからのトレーサの移動量と外乱物質の移動量との差を比較的大きくすることで、図12bの如く、トレーサの分布と外乱物質の分布とを分離させる。これにより、過誤ベクトルを判別するための閾値を決定することが可能となり、排ガスの複数の移動ベクトルから過誤ベクトルを除去することができる。なお、本実施形態においては、トレーサの分布における移動量の中央値と、外乱物質の分布における移動量の中央値との算術平均が過誤ベクトルを判別するための閾値として採用される。また、本実施形態においては、過誤ベクトルを判別するための閾値を決定する際における、排ガスの移動ベクトルを算出するための時間をT/5[s]としたが、これに限定するものではなく、トレーサの移動量と外乱物質の移動量との差が顕著となる値を採用すればよい。ここでは、具体的な過誤ベクトルの除去方法について説明する。第一に、通常の周期T[s]でのPIV処理とは別に、周期T[s]よりも小さい周期本実施形態においては、T/5[s]でのPIV処理を行う。第二に、トレーサの分布、及び外乱物質の分布から過誤ベクトルを判別するための閾値を決定する。第三に、決定された閾値より過誤ベクトルを判別し、当該過誤ベクトルの座標を記録する。第四に、図13の如く、通常の周期T[s]でのPIV処理により算出された複数の座標における排ガスの移動ベクトルから、過誤ベクトルの座標と一致する移動ベクトルを除去する。このような処理が第1画像~第8画像に対して行われ、第1画像~第8画像に存在する過誤ベクトルが除去されることで、PIV処理における外乱物質の影響による誤差を低減することができる。制御演算部90は、過誤ベクトルの除去を含むPIV処理を行った後、制御段階をステップS3に移行する。図6に示すように、ステップS3において、制御演算部90は、第1画像上の複数の座標における排ガスの移動ベクトルを一つの移動ベクトルとして平均化し、当該平均化された一つの移動ベクトルのY成分排ガスの流動方向の成分を移動量By1[m]として算出し、以下同様に、第2画像において移動量By2[m]を算出し、第3画像において移動量By3[m]を算出し、第4画像において移動量By4[m]を算出し、第5画像において移動量By5[m]を算出し、第6画像において移動量By6[m]を算出し、第7画像において移動量By7[m]を算出し、第8画像において移動量By8[m]を算出する。制御演算部90は、移動量By1[m]~移動量By8[m]を算出した後、制御段階をステップS4に移行する。ステップS4において、制御演算部90は、移動量By1[m]~移動量By8[m]の算術平均を代表移動量B[m]として算出する。制御演算部90は、代表移動量B[m]を算出した後、制御段階をステップS5に移行する。ステップS5において、制御演算部90は、下記の数4を用いて、排ガスの実環境下での流速S[m/s]以下、実流速S[m/s]と記すを算出する。制御演算部90は、排ガスの実流速S[m/s]を算出した後、制御段階をステップS6に移行する。ステップS6において、制御演算部90は、下記の数5を用いて、排ガスの実環境下での流量Qm[m3/s]以下、実流量Qm[m3/s]と記すを算出する。なお、数5におけるA[m2]は、排ガスの流路面積、つまりレーザ導入管20の内部空間における排ガスの流動方向に直交する方向に沿った断面積を示している。制御演算部90は、排ガスの実流量Qm[m3/s]を算出した後、制御段階をステップS7に移行する。ステップS7において、制御演算部90は、下記の数6を用いて、排ガスの標準状態20°C、1気圧での体積流量Qs[m3/s]以下、スタンダード流量Qs[m3/s]と記すを算出する。ステップS6において算出された排ガスの実流量Qm[m3/s]は、温度及び圧力に応じて値が変化するため、標準状態に換算され、スタンダード流量Qs[m3/s]として用いられる。なお、数6におけるPm[kPaabs]は、前述のように、絶対圧計6060によって計測される排ガスの絶対圧Pm[kPaabs]である。絶対圧計6060による排ガスの絶対圧Pm[kPaabs]の計測は、ステップS7の実施前に例えば、ステップS2と並行に行われる。また、数6におけるTm[°C]は、前述のように、温度計測部80によって計測される排ガスの瞬時温度Tm[°C]である。排ガスの瞬時温度Tm[°C]は、前述のように、温度計測部80によって直接的に計測されるものではなく、圧力計82によって計測された、バイパス81内を流動する排ガスの圧力、及び空燃比Rm等に基づいて算出される。排ガスの瞬時温度Tm[°C]の算出は、ステップS7の実施前に例えば、ステップS2と並行に行われる。ここでは、排ガスの瞬時温度Tm[°C]の算出方法について詳細に説明する。図14に示すように、排ガスの瞬時温度Tm[°C]は、瞬時温度算出工程S10を経て算出される。瞬時温度算出工程S10においては、ステップS11~ステップS17が順次行われる。ステップS11において、制御演算部90は、バイパス81における気柱の一次固有振動数fn[Hz]を算出する。詳細には、圧力計82によって計測されたバイパス81内を流動する排ガスの圧力に対してFFT高速フーリエ変換を行い、ゲインの一番高い周波数をバイパス81における気柱の一次固有振動数fn[Hz]として抽出する。制御演算部90は、一次固有振動数fn[Hz]を算出した後、制御段階をステップS12に移行する。ステップS12において、制御演算部90は、排ガス雰囲気下での音速C[m/s]を算出する。詳細には、ステップS11にて算出された一次固有振動数fn[Hz]を用いて、バイパス81内における音速Cb[m/s]を下記の数7の如く算出した後、音速Cb[m/s]を用いて、排ガス雰囲気下での音速C[m/s]を下記の数8の如く算出する。なお、数7におけるL[m]は、バイパス81の長手方向排ガスの流動方向の長さである。また、数8におけるd[m]は、バイパス81の内径である。制御演算部90は、音速C[m/s]を算出した後、制御段階をステップS13に移行する。ステップS13において、制御演算部90は、流量計測装置1における排ガスの元となった燃料の性状情報であるH/C水素と炭素との原子数比、及びO/C酸素と炭素との原子数比を取得する。なお、これらの情報は、燃料の種類によって予め決定されているものである。制御演算部90は、排ガスの空燃比Rmを取得した後、制御段階をステップS14に移行する。ステップS14において、制御演算部90は、空燃比計70によって計測された排ガスの空燃比Rmを取得する。制御演算部90は、排ガスの空燃比Rmを取得した後、制御段階をステップS15に移行する。ステップS15において、制御演算部90は、排ガスの各成分N2、O2、CO2、H2O、CO、H2のモル分率に基づいて、排ガスの平均分子量Mm[kg/mol]を算出する。ここでは、排ガスの平均分子量Mm[kg/mol]を算出するために必要となる、排ガスの各成分N2、O2、CO2、H2O、CO、H2のモル分率の算出方法について説明する。排ガスの各成分のモル分率は、空燃比Rmが理論空燃比Rよりも大きい場合リーン時、空燃比Rmが理論空燃比Rに等しい場合、及び空燃比Rmが理論空燃比Rよりも小さい場合リッチ時、それぞれにおける反応式に基づいて算出される。なお、理論空燃比Rは、流量計測装置1における排ガスの元となった燃料の種類によって予め決定されているものである。ステップS14にて取得された空燃比Rmが理論空燃比Rよりも大きい場合、つまりリーン時における反応式は、ステップS13にて取得されたH/Cの値をyとすると、下記の数9のように表される。この時、φ=R/Rm、n=yが成立し、未知数φ、nが算出される。空燃比Rmが理論空燃比Rに等しい場合における反応式は、ステップS13にて取得されたH/Cの値をy、O/Cの値をzとすると、下記の数10のように表される。この時、φ=1、n=10.25y-0.5zφ/0.2099が成立し、未知数φ、nが算出される。ステップS14にて取得された空燃比Rmが理論空燃比Rよりも小さい場合、つまりリッチ時における反応式は、下記の数11のように表される。この時、φ=ab、1n/4=ab/2c/2、nφ=2c2d、bc/ad=Kが成立し、未知数a、b、c、d、φ、nが算出される。なお、Kは平衡定数である。こうして、それぞれの反応式に基づいて、排ガスの各成分N2、O2、CO2、H2O、CO、H2のモル分率が算出される。排ガスの平均分子量Mm[kg/mol]は、上記のように算出された排ガスの各成分N2、O2、CO2、H2O、CO、H2のモル分率に基づいて算出可能である。詳細には、排ガスの各成分N2、O2、CO2、H2O、CO、H2において、そのモル分率とモル質量との積算を行った後、それらの積算値を合計することで、排ガスの平均分子量Mm[kg/mol]が算出される。制御演算部90は、排ガスの平均分子量Mm[kg/mol]を算出した後、制御段階をステップS16に移行する。ステップS16において、制御演算部90は、排ガスの平均比熱比κを算出する。平均比熱比κは、下記の数12の如く算出可能である。なお、数12におけるD2は、CO等の2原子分子の割合を示し、数12におけるD3は、H2O等の3原子分子の割合を示しており、ステップS15の結果により算出可能である。制御演算部90は、排ガスの平均比熱比κを算出した後、制御段階をステップS17に移行する。ステップS17において、制御演算部90は、排ガスの瞬時温度Tm[°C]を算出する。詳細には、まず、ステップS12にて算出された音速C[m/s]、ステップS15にて算出された平均分子量Mm[kg/mol]、及びステップS16にて算出された平均比熱比κを用いて成立する下記の数13に示す式を変換することにより、排ガスの絶対温度Ta[K]を下記の数14の如く算出する。その後、排ガスの絶対温度Ta[K]の単位を変換することにより、排ガスの瞬時温度Tm[°C]が算出されることとなる。なお、数13及び数14におけるRは、気体定数である。こうして、瞬時温度算出工程S10において、排ガスの瞬時温度Tm[°C]が算出される。排ガスの瞬時温度Tm[°C]は、既存の温度計では、高応答で直接的に計測することが困難であるが、数kHzオーダで応答する圧力計例えば、圧力計82が多数存在するため、圧力を用いることで、高精度に算出することができる。このように、圧力に基づいて、排ガスの瞬時温度Tm[°C]を算出する利点は、圧力の値の絶対精度は良好でなくとも、圧力変化、つまり気柱振動における周波数が正確であれば、温度を精度良く算出することができる点である。したがって、瞬時温度算出工程S10にて排ガスの瞬時温度Tm[°C]を算出することにより、排ガスの瞬時温度Tm[°C]を精度良く算出することができる。図6に示すように、制御演算部90は、排ガスの絶対圧Pm[kPaabs]、及び排ガスの瞬時温度Tm[°C]を用いて、上記の数6の如く、排ガスのスタンダード流量Qs[m3/s]を算出した後、制御段階をステップS8に移行する。ステップS8において、制御演算部90は、下記の数15を用いて、排ガスの質量流量M[kg/s]を算出する。なお、数15におけるρs[kg/m3]は、排ガスの密度ρs[kg/m3]である。排ガスの密度ρs[kg/m3]は、排ガスの平均分子量Mm[kg/mol]に基づいて算出される。排ガスの平均分子量Mm[kg/mol]の算出は、ステップS7の実施前に例えば、ステップS2と並行に行われる。ここでは、排ガスの密度ρs[kg/m3]の算出方法について詳細に説明する。図15に示すように、排ガスの密度ρs[kg/m3]は、密度算出工程S20を経て算出される。密度算出工程S20においては、ステップS21~ステップS24が順次行われる。ステップS21~ステップS23は、それぞれ瞬時温度算出工程S10のステップS13~ステップS15図14参照と同様であるため、説明を省略する。なお、瞬時温度算出工程S10が密度算出工程S20よりも先に行われている場合においては、ステップS21~ステップS23を別途行うことなく、ステップS13~ステップS15の結果を採用することが可能である。ステップS24において、制御演算部90は、排ガスの密度ρs[kg/m3]を算出する。密度ρs[kg/m3]は、平均分子量Mm[kg/mol]を用いて、気体の状態方程式から、下記の数16の如く算出される。なお、数16におけるRは、気体定数である。こうして、密度算出工程S20において、排ガスの密度ρs[kg/m3]が算出される。上記のように、排ガスの密度ρs[kg/m3]は、燃料性状の情報H/C、O/C、及び実運転領域の空燃比Rmを用いて算出される。これにより、排ガスの密度ρs[kg/m3]を精度良く算出することができる。最終的に、制御演算部90は、密度算出工程S20にて算出された排ガスの密度ρs[kg/m3]、及び排ガスのスタンダード流量Qs[m3/s]を用いて、上記の数15の如く、排ガスの質量流量M[kg/s]を算出するのである。流量計測装置1においては、以上のような処理が繰り返し行われ、制御演算部90によるガスの質量流量M[kg/s]の算出がリアルタイムに行われることとなる。以上のように、流量計測装置1は、自動車等に設けられたエンジンから排出される排ガスの質量流量M[kg/s]を計測する装置であって、排ガスがトレーサと共に内部を流動するレーザ導入管20と、ビーム状のレーザを照射する照射部30と、照射部30から照射されるビーム状のレーザを、排ガスの流動方向に沿ってレーザ導入管20の内部空間を切断するようなシート状のレーザとして反射させると共に、当該シート状のレーザを、前後方向に推移させるレーザ分配器40と、レーザ分配器40によって形成されたシート状のレーザによる、レーザ導入管20の内部空間の切断面の画像を撮像する撮像部50と、排ガスの質量流量M[kg/s]を算出する制御演算部90と、を具備し、レーザ分配器40は、前記シート状のレーザを、レーザ導入管20内の前後方向における全範囲にて一往復させ、撮像部50は、前記シート状のレーザがレーザ導入管20内を一往復する時間を周期T[s]として、周期T[s]をn等分本実施形態においては、n=8した時間と、撮像のタイミングとを同期させ、かつ撮像時間を周期T[s]をn等分した時間の半分として、周期T[s]の間に一定の時間間隔を空けて、第1画像~第8画像を撮像し、制御演算部90は、連続する2周期分の第1画像~第8画像を撮像部50から取得し、連続する2周期分の第1画像~第8画像に基づいて、各画像上の複数の座標における周期T[s]あたりの排ガスの移動ベクトルを算出し、各画像上の複数の座標における排ガスの移動ベクトルを一つの移動ベクトルとして平均化し、第1画像~第8画像における平均化された一つの移動ベクトルのY成分排ガスの流動方向の成分をそれぞれ排ガスの移動量By1[m]~移動量By8[m]とし、排ガスの移動量By1[m]~移動量By8[m]の算術平均を排ガスの代表移動量B[m]とし、排ガスの代表移動量B[m]から排ガスの実流速S[m/s]を算出し、排ガスの実流速S[m/s]から排ガスの実流量Qm[m3/s]を算出し、排ガスの実流量Qm[m3/s]に基づいて、排ガスの質量流量M[kg/s]を算出する。これにより、レーザ導入管20内における排ガスの流れに偏り、又は脈動が生じている場合でも、排ガスの質量流量M[kg/s]を精度良く計測できる。また、制御演算部90は、周期T[s]よりも小さい時間間隔本実施形態においては、T/5[s]において算出された、各画像上の複数の座標における排ガスの移動ベクトルを用いて、周期T[s]分の時間間隔において算出された、各画像上の複数の座標における前記排ガスの移動ベクトルから過誤ベクトルを除去する。これにより、排ガスの移動量By1[m]~移動量By8[m]を精度良く算出することができ、延いては排ガスの質量流量M[kg/s]を精度良く計測できる。また、制御演算部90は、連続する2周期分の第1画像~第8画像における排ガスの濃淡の等高線を抽出し、排ガスの濃淡の等高線が抽出された、連続する2周期分の第1画像~第8画像に基づいて、各画像上の複数の座標における排ガスの移動ベクトルを算出する。これにより、PIV処理に要する時間を短縮することができる。したがって、制御演算部90に、比較的処理速度の低い演算用のDSP又はCPUを適用することができ、流量計測装置1の製造コストを低減することができる。また、第1画像~第8画像のサイズが従来のPIV処理では間に合わない程度に大きい場合であっても、良好にPIV処理を行うことができる。また、レーザ導入管20内を流動する排ガスの絶対圧Pm[kPaabs]を計測する絶対圧計6060と、レーザ導入管20の内部と連通するように、両端部がレーザ導入管20に取り付けられる管状のバイパス81と、バイパス81内を流動する排ガスの圧力を計測する圧力計82と、を更に具備し、制御演算部90は、圧力計82によって計測されたバイパス81内を流動する排ガスの圧力に基づいて、バイパス81内の気柱の一次固有振動数fn[Hz]を算出し、バイパス81内の気柱の一次固有振動数fn[Hz]からバイパス81内における音速Cb[m/s]を算出し、バイパス81内における音速Cb[m/s]から排ガス雰囲気下での音速C[m/s]を算出し、排ガス雰囲気下での音速C[m/s]に基づいて、排ガスの瞬時温度Tm[°C]を算出し、排ガスの瞬時温度Tm[°C]、排ガスの絶対圧Pm[kPaabs]、及び排ガスの実流量Qm[m3/s]から排ガスのスタンダード流量Qs[m3/s]を算出し、排ガスのスタンダード流量Qs[m3/s]に基づいて、排ガスの質量流量M[kg/s]を算出する。これにより、排ガスの瞬時温度Tm[°C]を精度良く算出することができ、延いては排ガスの質量流量M[kg/s]を精度良く計測できる。また、レーザ導入管20内を流動する排ガスの空燃比Rmを計測する空燃比計70を更に具備し、制御演算部90は、排ガスの空燃比Rm、及び排ガスの元となった燃料の性状情報H/C、O/Cに基づいて、排ガスの平均分子量Mm[kg/mol]を算出し、排ガスの平均分子量Mm[kg/mol]から排ガスの密度ρs[kg/m3]を算出し、排ガスの密度ρs[kg/m3]に基づいて、排ガスの質量流量M[kg/s]を算出する。これにより、排ガスの密度ρs[kg/m3]を精度良く算出することができ、延いては排ガスの質量流量M[kg/s]を精度良く計測できる。"