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JP2008309694A - Flow rate measuring device and method - Google Patents

Flow rate measuring device and method Download PDF

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JP2008309694A
JP2008309694A JP2007158700A JP2007158700A JP2008309694A JP 2008309694 A JP2008309694 A JP 2008309694A JP 2007158700 A JP2007158700 A JP 2007158700A JP 2007158700 A JP2007158700 A JP 2007158700A JP 2008309694 A JP2008309694 A JP 2008309694A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow velocity
measurement
laser
measuring device
impeller
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007158700A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Nagao
健一 長尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flow rate measuring device and a flow rate measuring method, capable of satisfactorily measuring a flow rate distribution of a non-steady flow generated between blades of an impeller. <P>SOLUTION: The flow rate measuring device 1 includes a plurality of laser Doppler flow meters 2 and measures a flow rate by use of laser beams emitted from measuring probes 5 of each laser Doppler flowmeter 2. The laser beams emitted from the measuring probes 5 disposed adjacently have different wavelengths. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、流速測定装置、及び流速測定方法に関するものである。   The present invention relates to a flow velocity measuring device and a flow velocity measuring method.

流体機械等における流速を測定する装置(流速測定装置)に、レーザ光が用いられている。レーザ光を用いて流速を測定する方法の一例として、レーザ光を回折格子により分割することで同一直線上の流速を同時に測定するものがある。しかしながら、この方法では各測定点の間隔を任意に設定できないため、汎用性が低いといった問題がある。   Laser light is used in a device (flow velocity measuring device) for measuring a flow velocity in a fluid machine or the like. As an example of a method for measuring the flow velocity using laser light, there is a method of simultaneously measuring the flow velocity on the same straight line by dividing the laser light by a diffraction grating. However, this method has a problem that versatility is low because the interval between the measurement points cannot be arbitrarily set.

また、他の流速測定手段として、レーザドップラ流速計が知られている(例えば、特許文献1参照)。このレーザドップラ流速計を用いた測定は、測定対象となる流体中に光を散乱させる小さな粒子を混ぜて、レーザ光源からのレーザ光を光ファイバによって測定プローブまで導き、レーザ光の交点を流速測定点上に形成し、流体中の粒子によって散乱されたレーザ光を受信することで前記流速測定点における流速を測定するものである。このレーザドップラ流速計は分解能に優れ、簡単な構成により流速測定を行うことが可能である。   As another flow velocity measuring means, a laser Doppler velocimeter is known (for example, see Patent Document 1). Measurement using this laser Doppler velocimeter mixes small particles that scatter light into the fluid to be measured, guides the laser light from the laser light source to the measurement probe by an optical fiber, and measures the intersection of the laser light at the flow velocity measurement. The flow velocity at the flow velocity measurement point is measured by receiving laser light formed on the point and scattered by particles in the fluid. This laser Doppler velocimeter has excellent resolution and can measure the flow velocity with a simple configuration.

そこで、例えばインペラの羽根間等の複雑な流速分布を測定する場合に、上記のレーザドップラ流速計が好適に用いられる。この場合、レーザドップラ流速計は、所定位置から照射されるレーザ光の焦点位置(流速測定点)がインペラ(羽根)の回転に伴って移動することにより、インペラの羽根間における流速分布を得ることができる。
特開平6−308140号公報
Therefore, for example, when measuring a complicated flow velocity distribution such as between impeller blades, the laser Doppler velocimeter is preferably used. In this case, the laser Doppler velocimeter obtains the flow velocity distribution between the impeller blades by moving the focal position (flow velocity measurement point) of the laser light irradiated from a predetermined position as the impeller (blade) rotates. Can do.
JP-A-6-308140

しかしながら、上記従来手法により得た流速分布は、各流速測定点に時間的なずれが生じているので、上述したようなインペラ羽根間に生じている非定常な流れにおける流速を良好に測定することは難しかった。   However, since the flow velocity distribution obtained by the conventional method has a time lag at each flow velocity measurement point, the flow velocity in the unsteady flow generated between the impeller blades as described above should be measured well. Was difficult.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、インペラの羽根間に生じる非定常流の流速分布を良好に測定できる、流速測定装置、及び流速測定方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a flow velocity measuring apparatus and a flow velocity measuring method that can satisfactorily measure the flow velocity distribution of an unsteady flow generated between impeller blades. Is to provide.

本発明者は、ドップラ流速計を複数配置し、同時に複数点で流速を測定することにより、2次元平面的な流速分布を得ることに着目した。
しかしながら、各レーザドップラ流速計は、上述したように散乱光に基づいて流速測定を行うため、レーザドップラ流速計を並列に設けた場合、各測定領域で散乱された光が互いに干渉することで正確な流速測定を行うことができず、測定結果の信頼性が得られないおそれがあることが分かった。
そこで、本発明者はこれらの知見に基づき、本発明を完成させた。
The inventor paid attention to obtaining a two-dimensional planar flow velocity distribution by arranging a plurality of Doppler velocimeters and simultaneously measuring the flow velocity at a plurality of points.
However, since each laser Doppler velocimeter measures the flow velocity based on the scattered light as described above, when the laser Doppler velocimeters are provided in parallel, the light scattered in each measurement region interferes with each other and is accurate. As a result, it was found that reliable flow rate measurement could not be performed and the reliability of the measurement results could not be obtained.
Therefore, the present inventor has completed the present invention based on these findings.

すなわち、本発明の流速測定装置は、レーザドップラ流速計を複数備え、該各レーザドップラ流速計の測定プローブから照射されるレーザ光を用いて流速を測定する流速測定装置であって、隣接して配置される前記測定プローブから照射されるレーザ光の波長をそれぞれ異ならせることを特徴とする。   That is, the flow velocity measuring device of the present invention is a flow velocity measuring device that includes a plurality of laser Doppler velocimeters and measures a flow velocity using laser light emitted from a measurement probe of each of the laser Doppler velocimeters. It is characterized in that the wavelengths of the laser beams irradiated from the arranged measurement probes are different from each other.

また、上記流速測定装置においては、前記測定プローブは規則的に配置されてなる構成とするのが好ましい。
このとき、前記測定プローブは、該測定プローブから照射されるレーザ光が焦点を結ぶ流速測定点が流速測定面上における第一方向及び該第一方向に直交する第二方向にそれぞれ等間隔となるように配置されるのがより好ましい。
Moreover, in the said flow velocity measuring apparatus, it is preferable to set it as the structure by which the said measurement probe is arrange | positioned regularly.
At this time, in the measurement probe, the flow velocity measurement points at which the laser light emitted from the measurement probe is focused are equally spaced in the first direction on the flow velocity measurement surface and in the second direction orthogonal to the first direction. It is more preferable to arrange them as follows.

また、上記流速測定装置においては、隣接する前記測定プローブから照射されるレーザ光の波長差が30nm以上であるのが好ましい。   Moreover, in the said flow velocity measuring apparatus, it is preferable that the wavelength difference of the laser beam irradiated from the said adjacent measurement probe is 30 nm or more.

本発明の流速測定方法は、レーザドップラ流速計を複数備えた流速測定装置を用いて流速を測定する方法であって、隣接する前記各レーザドップラ流速計における測定プローブのうち、互いに隣接する測定プローブから異なる波長のレーザ光を照射させることで流速測定を行うことを特徴とする。   The flow velocity measuring method of the present invention is a method of measuring a flow velocity using a flow velocity measuring device having a plurality of laser Doppler velocimeters, and among the measurement probes in the adjacent laser Doppler velocimeters, the measurement probes adjacent to each other. The flow velocity is measured by irradiating laser beams having different wavelengths.

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
レーザドップラ流速計を複数備えているので、同時に複数点の流速測定を行うことができる。よって、流速測定を2次元平面的に測定することが可能となるので、例えば圧縮機のインペラ羽根間のような非定常な流れにおいても精度良く流速を測定できる。そして、隣接する測定プローブから異なる波長のレーザ光が照射されているため、隣接する測定プローブ間で光の干渉が生じることが防止され、各測定プローブを近接した状態に配置でき、これに伴って高い分解能を備えたものを提供できる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
Since a plurality of laser Doppler velocimeters are provided, a plurality of flow velocity measurements can be performed simultaneously. Therefore, since the flow velocity can be measured in a two-dimensional plane, the flow velocity can be accurately measured even in an unsteady flow such as between the impeller blades of the compressor. And since the laser beams of different wavelengths are irradiated from the adjacent measurement probes, it is possible to prevent the light interference between the adjacent measurement probes, and the measurement probes can be arranged in close proximity. A product with high resolution can be provided.

以下、本発明の流速測定装置、および流速測定方法の実施形態について図面を参照にして説明する。図1は、本実施形態に係る流速測定装置の概略構成を示す図であり、図2は流速測定装置における流速測定面を示す図であり、図1中XY平面に対応するものである。なお、図中、X,Y,Z方向は、XYZ直交座標系を示しており、XY平面が流速測定装置における流速測定面に対応している。   Hereinafter, embodiments of a flow velocity measuring device and a flow velocity measuring method of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a flow velocity measuring apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing a flow velocity measuring surface in the flow velocity measuring apparatus, which corresponds to the XY plane in FIG. In the drawing, the X, Y, and Z directions indicate the XYZ orthogonal coordinate system, and the XY plane corresponds to the flow velocity measurement surface in the flow velocity measuring device.

図1に示すように、流速測定装置1は複数のレーザドップラ流速計2を備えて構成されている。なお、図示は省略するが同図中X軸方向には同様にレーザドップラ流速計2が複数設けられているものとする。   As shown in FIG. 1, the flow velocity measuring device 1 includes a plurality of laser Doppler velocimeters 2. Although not shown, it is assumed that a plurality of laser Doppler velocimeters 2 are similarly provided in the X-axis direction in FIG.

レーザドップラ流速計2は、流体中に含まれる粒子(トレーサー)からの散乱光によるドップラ効果を利用して光学的に流体速度を測定できるものである。このレーザドップラ流速計2は、Arイオンレーザなどのレーザ光を生成するレーザ発振装置3と、このレーザ発振装置3で生成されたレーザ光が光ファイバ4を介して伝送される測定プローブ5と、この測定プローブ5に光ファイバ6を介して結合された光電子倍増管7と、この光電子倍増管7の出力側に信号ケーブル8で接続された信号処理装置9とを含んで構成されている。なお、前記各レーザドップラ流速計2のうち、測定プローブ5以外の部材は図示されない流速測定装置1の筐体中に収容されている。   The laser Doppler velocimeter 2 can optically measure the fluid velocity using the Doppler effect caused by the scattered light from the particles (tracer) contained in the fluid. The laser Doppler velocimeter 2 includes a laser oscillation device 3 that generates laser light such as an Ar ion laser, a measurement probe 5 that transmits the laser light generated by the laser oscillation device 3 through an optical fiber 4, and A photomultiplier tube 7 coupled to the measurement probe 5 via an optical fiber 6 and a signal processing device 9 connected to the output side of the photomultiplier tube 7 by a signal cable 8 are configured. Of the laser Doppler velocimeters 2, members other than the measurement probe 5 are accommodated in a housing of the flow velocity measuring device 1 (not shown).

前記測定プローブ5は、そのレーザ光出射面が流速測定面(XY平面)に対向した状態に配置されており(図2参照)、図1に示したように光ファイバ4を介して伝送されたレーザ光が測定プローブ5から照射される構成となっている。具体的には、前記レーザ発振装置3で生成されたレーザ光は、測定プローブ5内部にて2つに分岐された後、流速測定面(XY平面)上で焦点を結ぶようになっている。なお、このようにレーザ光が焦点を結ぶ位置が流速測定点Pとなる。   The measurement probe 5 is arranged such that its laser light emission surface faces the flow velocity measurement surface (XY plane) (see FIG. 2), and is transmitted through the optical fiber 4 as shown in FIG. Laser light is irradiated from the measurement probe 5. Specifically, the laser beam generated by the laser oscillation device 3 is branched into two inside the measurement probe 5 and then focused on the flow velocity measurement plane (XY plane). The position where the laser beam is focused in this way is the flow velocity measurement point P.

また、図2に示したように測定プローブ5は規則的に配置されている。具体的には測定プローブ5が、該測定プローブ5から照射されるレーザ光が焦点を結ぶ流速測定点Pが流速測定面(XY平面)上におけるY軸方向(第一方向)及びこのY軸方向に直交するX軸方向(第二方向)にそれぞれ等間隔となるように配置されている。すなわち、各測定プローブ5から照射されたレーザ光が焦点を結ぶ流速測定点Pは、流速測定面(XY平面)上にマトリクス(行列)状に配置されている。   As shown in FIG. 2, the measurement probes 5 are regularly arranged. Specifically, the measurement probe 5 has a flow velocity measurement point P at which the laser light emitted from the measurement probe 5 is focused on the Y-axis direction (first direction) on the flow velocity measurement surface (XY plane) and the Y-axis direction. Are arranged at equal intervals in the X-axis direction (second direction) orthogonal to each other. That is, the flow velocity measurement points P on which the laser beams emitted from the measurement probes 5 are focused are arranged in a matrix on the flow velocity measurement surface (XY plane).

各レーザドップラ流速計2は、各流速測定点Pに対応する流体中を流れる粒子(トレーサー)によって拡散されたレーザ光を前記光ファイバ6から光電子倍増管7に導き、電気信号に変換した後、この電気信号を信号ケーブル8から信号処理装置9に送ることで流速測定点Pにおける流体の流速を算出する構成となっている。
したがって、レーザドップラ流速計2を複数備えた流速測定装置1は、各流速測定点Pにおける流速を同時に測定することが可能となっている。なお、前記測定プローブ5を配置する位置を適宜変更することにより、各流速測定点Pを任意に調整可能となる。
Each laser Doppler velocimeter 2 guides laser light diffused by particles (tracer) flowing in the fluid corresponding to each flow velocity measurement point P from the optical fiber 6 to the photomultiplier tube 7 and converts it into an electrical signal. This electric signal is sent from the signal cable 8 to the signal processing device 9 to calculate the fluid flow velocity at the flow velocity measurement point P.
Therefore, the flow velocity measuring apparatus 1 including a plurality of laser Doppler velocimeters 2 can simultaneously measure the flow velocity at each flow velocity measurement point P. Each flow velocity measurement point P can be arbitrarily adjusted by appropriately changing the position where the measurement probe 5 is disposed.

ところで、流速測定装置1は測定プローブ5が配置される間隔が小さくなるに従って、その分解能が向上する。本実施形態では、図2に示される各流速測定点Pの間隔を1mmとした。   By the way, the resolution of the flow velocity measuring device 1 is improved as the interval at which the measurement probes 5 are arranged becomes smaller. In the present embodiment, the interval between the flow velocity measurement points P shown in FIG. 2 is 1 mm.

また、各レーザドップラ流速計2は上述したように測定プローブ5から各流速測定点Pにレーザ光を照射し散乱した光を受光する構成となっている。しかしながら、このように各測定プローブ5を近接した状態に配置した場合、隣接する測定プローブ5に対応する散乱光同士が干渉することで良好に流速測定を行えなくなる可能性がある。   Further, each laser Doppler velocimeter 2 is configured to receive the scattered light by irradiating each flow velocity measurement point P with laser light from the measurement probe 5 as described above. However, when the measurement probes 5 are arranged close to each other as described above, the scattered light corresponding to the adjacent measurement probes 5 may interfere with each other, so that there is a possibility that the flow velocity measurement cannot be performed satisfactorily.

そこで、本実施形態に係る流速測定装置1は、このような不具合の発生を防止するために、隣接する測定プローブ5からそれぞれ異なる波長のレーザ光を照射する構成とした。これにより、隣接する測定プローブ5間において散乱光が干渉することが防止されるので、各流速測定点Pの流速を良好に測定することができる。   Therefore, the flow velocity measuring apparatus 1 according to the present embodiment is configured to irradiate laser beams having different wavelengths from the adjacent measurement probes 5 in order to prevent such a problem from occurring. As a result, the scattered light is prevented from interfering between the adjacent measurement probes 5, so that the flow velocity at each flow velocity measurement point P can be measured satisfactorily.

なお、隣接する測定プローブ5間においてそれぞれの波長差を30nm以上に設定することが好ましい。このようにすれば、各測定プローブ5の間隔を上記の1mm(図2参照)よりも小さくすることができ、隣接する測定プローブ5における測定位置がほぼ重なった場合でも流速を測定することができる。よって、各流速測定点Pを近接させることができるので、流速測定装置1の分解能を向上させることができる。   In addition, it is preferable to set each wavelength difference between adjacent measurement probes 5 to 30 nm or more. In this way, the interval between the measurement probes 5 can be made smaller than the above 1 mm (see FIG. 2), and the flow velocity can be measured even when the measurement positions in the adjacent measurement probes 5 are substantially overlapped. . Therefore, since each flow velocity measurement point P can be brought close, the resolution of the flow velocity measuring device 1 can be improved.

次に、上記流速測定装置1の動作方法について説明する。
はじめに被測定対象となる流体の中に光を散乱させる小さな粒子を混ぜ、流体とともに移動させる。そして、流速測定装置1を動作させて、流体に対してレーザ光を照射する。
具体的には、レーザ発振装置3で生成したレーザ光を測定プローブ5まで導き、上記各流速測定点Pに照射する。
Next, an operation method of the flow velocity measuring device 1 will be described.
First, small particles that scatter light are mixed in the fluid to be measured, and moved together with the fluid. Then, the flow velocity measuring device 1 is operated to irradiate the fluid with laser light.
Specifically, the laser beam generated by the laser oscillation device 3 is guided to the measurement probe 5 and irradiated to each of the flow velocity measurement points P.

すると、測定プローブ5から照射されたレーザ光は流体中の粒子によって散乱される。このとき、散乱された光はドップラ効果により流体の移動速度(粒子の移動速度)に応じて周波数がごくわずかに変化している。   Then, the laser light emitted from the measurement probe 5 is scattered by particles in the fluid. At this time, the scattered light has a very slight change in frequency according to the moving speed of the fluid (the moving speed of the particles) due to the Doppler effect.

そして、散乱されたレーザ光は光ファイバ6を介して光電子倍増管7に導かれることで電気信号に変換される。この電気信号は信号ケーブル8を介して信号処理装置9に送られることでフーリエ変換などの処理を受け、上記ドップラ信号の周波数から各流速測定点Pにおける流体の流速が算出される。以上の処理が各レーザドップラ流速計2内で行われ、各流速測定点Pの流速情報が流速測定装置1の演算部(図示せず)に送られる。
したがって、流速測定装置1は流速測定面(XY平面)における2次元平面的な流速分布を良好に得ることができる。
The scattered laser light is guided to the photomultiplier tube 7 through the optical fiber 6 to be converted into an electric signal. This electrical signal is sent to the signal processing device 9 via the signal cable 8 to undergo processing such as Fourier transform, and the fluid flow velocity at each flow velocity measurement point P is calculated from the frequency of the Doppler signal. The above processing is performed in each laser Doppler velocimeter 2, and flow velocity information at each flow velocity measurement point P is sent to a calculation unit (not shown) of the flow velocity measurement device 1.
Therefore, the flow velocity measuring device 1 can obtain a two-dimensional planar flow velocity distribution on the flow velocity measurement surface (XY plane).

以上の述べたように、本実施形態に係る流速測定装置1によれば、レーザドップラ流速計2を複数備えたことで複数点の流速測定を同時に行うことができる。また、2次元平面的な流速測定が可能となるので、単一のレーザドップラ流速計を用いて流速測定を行う場合に比べて、非定常な流れを精度良く測定することができる。また、隣接する測定プローブ5から異なる波長のレーザ光を照射しているので、隣接する測定プローブ5間で光の干渉が生じることが防止され、各測定プローブ5を近接した状態に配置でき、高い分解能を得ることができる。
さらに、上記流速測定装置1は、流速測定面(XY平面)上に流速測定点Pが均等に配置されるため、非定常流等の複雑な流れの流速を良好に測定することができる。
As described above, according to the flow velocity measuring apparatus 1 according to the present embodiment, a plurality of laser Doppler velocimeters 2 are provided, so that a plurality of flow velocity measurements can be performed simultaneously. In addition, since a two-dimensional planar flow velocity measurement is possible, an unsteady flow can be measured with higher accuracy than when a flow velocity measurement is performed using a single laser Doppler velocimeter. Further, since the laser beams having different wavelengths are irradiated from the adjacent measurement probes 5, it is possible to prevent light interference between the adjacent measurement probes 5, and the measurement probes 5 can be arranged close to each other. Resolution can be obtained.
Furthermore, since the flow velocity measurement device 1 has the flow velocity measurement points P evenly arranged on the flow velocity measurement surface (XY plane), the flow velocity measurement device 1 can well measure the flow velocity of a complex flow such as an unsteady flow.

次に、本発明の流速測定方法の一実施形態として、上記流速測定装置1を用いて圧縮機のインペラを構成する羽根間の流速分布を測定する場合を例に挙げて説明する。   Next, as an embodiment of the flow velocity measuring method of the present invention, a case where the flow velocity distribution between blades constituting the impeller of the compressor is measured using the flow velocity measuring device 1 will be described as an example.

図3は圧縮機100の概略構成を示す図である。圧縮機100は、インペラ20と、インペラ20を囲むように設けられたハウジング24とを備えている。インペラ20は、所定の軸線Oまわりに回転可能に設けられた回転軸21と、回転軸21(軸線O)を基準として放射状に配置された複数の羽根23を有している。羽根23は、軸線O(回転軸21)まわりに等間隔で複数設けられている。インペラ20は、不図示のタービンの羽根車に軸を介して連結され、エンジン等の排気によってタービンの翼車が回転することにより軸を介して回転する。そして、インペラ20が回転することにより、不図示の吸込口からの吸気を圧縮してエンジンに吸気するようになっている。このように、回転運動を伴うインペラ20の羽根23間における流速分布は非定常な流れとなっており、その流速分布を測定するに際して上記流速測定装置1を好適に採用できる。   FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of the compressor 100. The compressor 100 includes an impeller 20 and a housing 24 provided so as to surround the impeller 20. The impeller 20 includes a rotating shaft 21 provided to be rotatable around a predetermined axis O, and a plurality of blades 23 arranged radially with respect to the rotating shaft 21 (axis O). A plurality of blades 23 are provided at equal intervals around the axis O (rotary shaft 21). The impeller 20 is connected to a turbine impeller (not shown) via a shaft, and rotates via the shaft when the turbine impeller is rotated by exhaust gas from an engine or the like. As the impeller 20 rotates, intake air from a suction port (not shown) is compressed and drawn into the engine. As described above, the flow velocity distribution between the blades 23 of the impeller 20 accompanied by the rotational motion is an unsteady flow, and the flow velocity measuring device 1 can be suitably employed when measuring the flow velocity distribution.

図3に示すように、上記ハウジング24における前記羽根23に対応する位置には流速測定用窓部25が設けられており、この流速測定用窓部25は例えばガラス等の透明材料から構成されている。具体的には、前記流速測定用窓部25内に、上記流速測定装置1の各測定プローブ5から複数のレーザ光を照射することで、ハウジング101内で回転するインペラ20の羽根23間における流速分布を測定することができる。   As shown in FIG. 3, a flow velocity measurement window 25 is provided at a position corresponding to the blade 23 in the housing 24. The flow velocity measurement window 25 is made of a transparent material such as glass. Yes. Specifically, the flow velocity between the blades 23 of the impeller 20 rotating in the housing 101 by irradiating a plurality of laser beams from each measurement probe 5 of the flow velocity measuring device 1 into the flow velocity measuring window 25. Distribution can be measured.

図4は、流速測定時におけるインペラ20の平面図を示すものである。図4に示されるように、上記各測定プローブ5から照射された光は、インペラ20の羽根23間に複数の流速測定点Pが均一に配置された流速測定面を構成する。よって、各流速測定点Pにおける流速が同時に測定されることで、羽根23間において2次元平面的な流速分布を得ることができる。   FIG. 4 shows a plan view of the impeller 20 at the time of flow velocity measurement. As shown in FIG. 4, the light emitted from each measurement probe 5 constitutes a flow velocity measurement surface in which a plurality of flow velocity measurement points P are uniformly arranged between the blades 23 of the impeller 20. Therefore, a two-dimensional planar flow velocity distribution can be obtained between the blades 23 by simultaneously measuring the flow velocity at each flow velocity measurement point P.

ところで、従来のように単一のレーザドップラ流速計2を用いてインペラ20における羽根23間の流速分布を測定する場合、インペラ20の回転に伴って測定プローブ5の流速測定点Pが順次移動し、羽根23間における流速分布が得られる。この場合、流速分布を構成する各流速測定点のプロットにおける流速は同時に測定されたものではなく、それぞれ僅かな時間差で測定されたものである。   By the way, when the flow velocity distribution between the blades 23 in the impeller 20 is measured using the single laser Doppler velocimeter 2 as in the prior art, the flow velocity measurement point P of the measurement probe 5 sequentially moves as the impeller 20 rotates. A flow velocity distribution between the blades 23 is obtained. In this case, the flow velocities in the plots of the respective flow velocity measurement points constituting the flow velocity distribution are not measured at the same time, but are measured with a slight time difference.

しかしながら、インペラ20の羽根23間に生じる流れは非定常なものであるため、この僅かな時間の間でも各流速測定点における流速が変化しているおそれがあった。すなわち、従来のように単一のレーザドップラ流速計2を用いることで得られる流速分布は、十分な信頼性を備えたものであるとは言い難かった。   However, since the flow generated between the blades 23 of the impeller 20 is unsteady, there is a possibility that the flow velocity at each flow velocity measurement point may change even during this short period of time. That is, it is difficult to say that the flow velocity distribution obtained by using a single laser Doppler velocimeter 2 as in the past has sufficient reliability.

図5は本発明の上記流速測定装置1を用いることで測定した、インペラ20の羽根23間における流速分布を示す図である。なお、図5は、図4中点線で示される領域に複数並んだ流速測定点Pに対応した、インペラ23の羽根23間における負圧面側から圧力面側に向かう流速分布を示した図である。   FIG. 5 is a diagram showing a flow velocity distribution between the blades 23 of the impeller 20 measured by using the flow velocity measuring device 1 of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the flow velocity distribution from the suction surface side to the pressure surface side between the blades 23 of the impeller 23 corresponding to the plurality of flow velocity measurement points P arranged in the region indicated by the dotted line in FIG. .

本発明の流速測定方法によれば、上述したようにレーザドップラ流速計2を複数備える上記流速測定装置1を用いて流速測定が行われるので、各流速測定点Pにおける流速が従来のように時間差により測定されることなく同時に測定できる。よって、インペラ20における羽根23間のような非定常な流れの流速分布であっても、図5に示されるような良好な測定結果を得ることができる。   According to the flow velocity measuring method of the present invention, the flow velocity is measured using the flow velocity measuring apparatus 1 including a plurality of laser Doppler velocimeters 2 as described above. Can be measured simultaneously without being measured by Therefore, even if the flow velocity distribution of the unsteady flow such as between the blades 23 in the impeller 20 is obtained, a good measurement result as shown in FIG. 5 can be obtained.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では流速測定点Pを行列状に配置したが、千鳥状のように規則的に配置してもよいし、流速測定点Pは2次元平面にしなくてもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of invention. For example, although the flow velocity measurement points P are arranged in a matrix in the above embodiment, they may be arranged regularly like a zigzag pattern, or the flow velocity measurement points P need not be on a two-dimensional plane.

流速測定装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a flow velocity measuring apparatus. 流速測定装置における流速測定面を示す図である。It is a figure which shows the flow velocity measurement surface in a flow velocity measuring apparatus. 圧縮機を構成するインペラの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the impeller which comprises a compressor. 流速測定時におけるインペラの平面図を示すものである。The top view of the impeller at the time of the flow velocity measurement is shown. 流速計測装置により測定したインペラの羽根間の速度分布を示す図である。It is a figure which shows the speed distribution between the blade | wings of the impeller measured with the flow velocity measuring apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1…流速測定装置、2…レーザドップラ流速計、5…測定プローブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flow velocity measuring apparatus, 2 ... Laser Doppler velocimeter, 5 ... Measuring probe

Claims (5)

レーザドップラ流速計を複数備え、該各レーザドップラ流速計の測定プローブから照射されるレーザ光を用いて流速を測定する流速測定装置であって、
隣接して配置される前記測定プローブから照射されるレーザ光の波長をそれぞれ異ならせることを特徴とする流速測定装置。
A flow velocity measuring device comprising a plurality of laser Doppler velocimeters and measuring a flow velocity using laser light emitted from a measurement probe of each laser Doppler velocimeter,
A flow velocity measuring device, wherein the wavelengths of laser beams irradiated from the measurement probes arranged adjacent to each other are made different from each other.
前記測定プローブは規則的に配置されてなることを特徴とする請求項1に記載の流速測定装置。   The flow velocity measuring device according to claim 1, wherein the measurement probes are regularly arranged. 前記測定プローブは、該測定プローブから照射されるレーザ光が焦点を結ぶ流速測定点が流速測定面上における第一方向及び該第一方向に直交する第二方向にそれぞれ等間隔となるように配置されることを特徴とする請求項2に記載の流速測定装置。   The measurement probe is arranged so that the flow velocity measurement points on which the laser light emitted from the measurement probe is focused are equally spaced in the first direction on the flow velocity measurement surface and in the second direction orthogonal to the first direction. The flow velocity measuring device according to claim 2, wherein 隣接する前記測定プローブから照射されるレーザ光の波長差が30nm以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の流速測定装置。   The flow velocity measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein a wavelength difference between laser beams irradiated from adjacent measurement probes is 30 nm or more. レーザドップラ流速計を複数備えた流速測定装置を用いて流速を測定する方法であって、
隣接する前記各レーザドップラ流速計における測定プローブのうち、互いに隣接する測定プローブから異なる波長のレーザ光を照射させることで流速測定を行うことを特徴とする流速測定方法。
A method of measuring a flow velocity using a flow velocity measuring device including a plurality of laser Doppler velocimeters,
A flow velocity measurement method, wherein flow velocity measurement is performed by irradiating laser beams having different wavelengths from measurement probes adjacent to each other among measurement probes in adjacent laser Doppler velocimeters.
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