研究課題
試験研究
本研究は、一次元運動体の位置と時間の関係を、TVカメラ上において粒子信号点が走っている走査線の線番で時間を、走査線上での移動距離で位置を読み取り、それをCRT上で表示したり直にコンピュータ処理して速度、加速度の値を得ようというもので、粒子の非定常運動の解析に有用な流しカメラの試作と実用化を目的としたもので、所期の成果が得られた。先ず、予算の都合で高感度TVカメラを購入できず、安値で実用化を目指し、通常の撮像管(ビジコン)と固体撮像素子のなかから適当なものを選ぶことにした。このため、カメラの感度の点から強い光源を用いることにしたが、これによる迷光の影響を取り除く光学系の工夫も成功し、高いS/N比が得られ、微粒子計測が可能となった。性能テスト計測として、大気中でのエタノール液滴とガラスビーズ粒子の自由落下運動を観測した結果、MOS型固体撮像素子では両実験共に良好な観測画像が得られ、その解析結果は理論的に求めた運動と良い一致を示した。更にその画像には、粒子軌跡に応じた部分が輝線として記録されるということが見出されたが、これは粒子軌跡の検出処理を簡略化するのに極めて好都合な特長である。一方ビジコンによる超微粒子計測は残像が大きく、現システムでは良い結果が得られなかった。結局、MOS型固体撮像素子が価格及び特性的にも最適であるとの結論を得た。また計測結果の精度を検討するため理論解析を行った。そこど空間精度を大きく支配するものとしてセンサの画素数、残像、スミア効果、メモリの画素数とセンサ画素数との整合等があることが明らかになった。新たな知見として、粒子軌跡画面の垂直走査方向に干渉縞が現れること、この縞間隔が粒径と関係あることが分かった。今後はこの関係を調べ、運動軌跡と粒径の同時計測法を確立する。
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