改良した多点LDV法と光散乱法による2方向瞬時流速分布同時計測法の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650186
• Research Institution: Toyama National College of Maritime Technology
• Principal Investigator: 八賀 正司 富山商船高等専門学校, 商船学科, 助教授 (80123305)
• Keywords: LDV / 同時計測 / 多点 / 粒子影像測定 / CCDイメージセンサ / 電子冷却 / 流速分布

Research Abstract

(1)多点LDV(X軸方向の流速)法と同時計測できるように、新たに粒子影像流速(Y軸方向の流速)測定システムを導入した。:シート光の交差腺上を測定粒子が飛来するときの粒子の散乱光を対物レンズでFFT-CCDイメージセンサー部(微弱光検出用のイメージセンサ;浜松ホトニクス製S7031シリーズ)に投影して検出する。このイメージセンサ(有効画素数:532×64または1024×64、画素サイズ:24×24μm、クロックパルス周波数:最大1MHz)はビニング動作を行うことにより、リニアイメージセンサのように使用できる。低雑音、低暗出力で大飽和電荷量のため広いダイナミックレンジが得られる。暗出力は温度に依存し、温度を-10℃に電子冷却制御することによって、微弱光の検出も可能になった。LDV信号(X軸の流速)が得られている位置でLDV信号と同期しているイメージセンサの信号とセンサーのピッチサイズと信号読み出し動作周波数から、イメージセンサーの信号読み出し繰り返し時間と像の移動距離が求まり、これらの関係からY軸とX軸の流速が同時に求まる。
(2)多点LDV法と粒子影像測定法を同時計測する測定システムの構築を行った。
光束中を粒子が通過するときの散乱光がセンサーに映し出されるようなシステムを、多点LDV法と組み合わせ、X軸、Z軸方向の流速分布を同時に測定することが出来るように現有システムにZ軸方向の流速分布計測のシステムを追加する。FFT-CCDイメージセンサーからはアナログ信号が得られ、多点LDV法により得られる信号は16チャンネルの16ビットのデジタル信号が同時に得られる。アナログとデジタルの両信号はアジレント製のミックスド・オシロスコープによって、2本のアナログデーターの2M分,16本のデジタルデーターの4M分を同時に記録し、処理用のパソコンに転送する。転送プログラムの一部の開発を行った。