JPS63154938A - 粉塵濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は空気中に浮遊する粉塵の濃度を測定する粉塵
濃度測定装置に関する。

従来の技術。

従来のこの種の粉塵濃度測定装置は、レーザレーダと呼
ばれる大気中の浮遊粉塵からの散乱光の強度を測定する
方式のものと、光波伝播損失を用いて大気中の浮遊粉塵
濃度を測定する方式がある。

たとえば、光波伝播損失を用いた粉塵濃度測定方法とし
ては、日本鉱業会研究業績発表講演会講演要旨集ＶＯＬ
　１９８３　Ｐ５９〜６０（１９８３）に第３図に示す
ものが報告されている。

従来の測定では、発振部１と受信部２から構成される装
置 発振部１は、レーザ発振器１１とレーザ光１２を分割す
るだめのビームスプリンタ１３とレーザ光１２のビーム
径を拡大するだめのコリメータ１４を備えている。ビー
ムスプリッタ１３によって一部反射したレーザ光１２は
、参照光として受光素子１５により受光され、計測器１
６によりモニターされる。受光素子１５は、外部から侵
入する光を受光しない様に、アパーチャ１７を設けた小
室１８に入っている。一方、発振部１から出射されたレ
ーザ光１２′は、測定光として大気中を伝播し、受信部
２で受光される。

受信部２に入射したレーザ１２′は、集光鏡２１で集光
され、受光素子ｎで受光され、計測益田で光伝播損失を
測定される。受信部２の開口部２４は、レーザ光１２′
以外の外部侵入光３の入射をできるだけ低減する様に光
軸方向に円筒を長く伸ばしである。

粉塵濃度は、計測器１６．　Ｚ３の測定値と、発振部１
と受信部２の距離から演算で求められる。

発明が解決しようとする問題点 しかし、この様な構成のものでは参照信号と測定信号が
、それぞれ発振部１と受信部２から出力されるうえ、発
振部１と受信部２の距離を可変とした場合に、両者の距
離を測定する必要があり、実時間での粉塵濃度の測定が
困難であった。

また、受光素子１５．２２は、外部から侵入する光に対
しても感度を有するために、外乱を除去するために発振
部１および受信部２に、小室１８や開口部２４等の配慮
が必要であり、それでも完全な外乱の除去は不可能であ
った。さらに、発振部１から出射されたレーザ光１２′
が受信部２の開口部２４を通り、受光素子乙に正確に集
光する様に光軸を設定するには熟練を要する。

本発明は以上のような問題点を解決するもので、外来光
の影響がなく、実時間測定の可能な粉塵濃度測定装置を
提供することを目的とするものである。

問題点を解決するだめの手段 そして、上記問題点を解決するための本発明の技術的な
手段は、レーザ発振器から出射されるレーザ光を振幅変
調して参照光と測定光とに分離し、測定光を被測定空間
に配された反射鏡で反射させて、反射光と変調基準信号
とから光波伝播長を、参照光と反射光とから光波伝播損
失を測定し、これによシ減光係数を実時間で得るように
したものである。

作用 上記構成において振幅変調されたレーザ光の反射鏡から
の反射光と変調基準信号の位相差から反射鏡までの距離
が測定される。また反射光と参四光の強度から光波伝播
損失が測定される。これらにより測定光路が変更した場
合においても簡単に粉塵濃度の測定が行える。

実施例 以下、本発明の実施例について図面とともに詳細に説明
する。

本発明の一実施例を図面に基いて説明する。

第１図において、レーザ発振器４から出射したレーザ光
４Ｉは、振幅変調器５により振幅変調されたレーザ光４
２となり、コリメータ１４によりビーム径を拡大される
。さらにビームスプリッタ６により参照レーザ光４３と
測定レーザ光４４に分けられる。

参照レーザ光４３は、レンズ７１で集光され検出器７２
で受光される。測定レーザ光４４は、反射鏡８で反射し
、測定環境を往復してビームスプリッタ６へ戻って来る
。そして、ビームスプリッタ６で反射しレンズ７３で集
光され検出器７４で受光される。

反射鏡８にコーナーキューブミラーを用いれば、反射鏡
８０入射光軸と反射光軸は常に平行となり、反射鏡８に
レーザ光４４が照射される様に置くだけで光軸調整は終
了する。

振幅変調器５は、音響光学変調素子（ＡＯＭ）　’！。

たは電気光学変調素子（ＥＯＭ）等を用いる。信号発生
器５２で基準信号（周波数ｆ）を発生させ、振幅変調器
５の変調回路５１に印加しレーザ光４】を周波数ｆで振
幅変調する。

信号発生器５２で発生した基準信号は、同期検波回路１
０１．　１０２および位相検出回路１０４の基準信号（
Ｒｅｆ）としても用いる。

検出器７２．７４の出力は、同期検波回路１０１゜１０
２で測定される。この時の基準信号は変調周波数である
ので、レーザ光以外の光入力は検出されず、外部侵入光
の影響を受けない測定が出来る。

検出器７４の出力はまだ、ＡＧＣアンプ１０３で周波数
ｆで強度一定の信号に増幅され、位相検出回路１０４で
、基準信号（周波数ｆ）との位相差θが測定される。

基準信号との位相差θから光の伝播距離りは、で求めら
れる。ただしＣは光速、ｆは変調周波数である。

位相検出回路１０４の出力は、距離演算回路１０５で距
離情報として出力される〇一方 先光波伝播損失Ｃ８は、 で定義されている。ここで工０は入射光強度、工は透過
光強度、Ｌは伝播光路長である。

本実施例において、Ｉｏ　７　ｖＲ，１”ＣＶ８．　Ｌ
　（’ＣＶＬであり、これらの出力をマイコン等の演算
回路に入力すれば、光波の伝播損失による粉塵濃度の測
定が実時間で行える０ ここでＶＲは参照レーザ光信号出力、■８は反射レーザ
光信号出力ｖＬは距離情報出力である。

上記構成において、反射鏡８以外はすべて同一本体内に
収納可能であり、装置が小型化されるとともに実時間測
定が可能になる。

第２図は他の実施例を示しておシ、レーザ光の振幅変調
をレーザ発振器４で直接変調するものである。コリメー
タ１４以降の構成は、第１図と同じであるので省略する
。

レーザ発振器４には、レーザ光４２の高速直接変調が可
能な半導体レーザ等を用いる。変調のだめの信号発生器
５２からの出力をレーザ駆動回路５３に印加し変調を行
う。

発明の効果 本発明は、レーザ光を振幅変調して用いるため、測定光
伝播長が変調信号の位相差から測定でき、さらに、同期
検波回路で、変調周波数成分の光信号のみを検出するた
めに、外部侵入光の影響を受けない測定が出来る。さら
に、同一本体内に発振器と検出器を有するため、装置が
小形となり、信号処理回路の内蔵により実時間の測定が
出来る１っ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の粉塵濃度測定装置の系統図
、第２図は本発明の他の実施例の粉塵濃度測定装置の系
統図、第３図は従来の光伝播損失を用いた粉塵濃度測定
方法の系統図である。 １・・・発振部、２・・・受信部、３・・・外部侵入光
、４・・・レーザ発振器、５・・・振幅変調器、６・・
・ビームスプリッタ、８・・・反射鏡、１１・・・レー
ザ発振器、１２・・・レーザ光、１３・・・ビームスプ
リッタ、１４・・・コリメータ、１５・・・受光素子、
１６・・・計測器、１７・・・アパーチャ、１８・・・
小室、２１・・・集光鏡、ｎ・・・受光素子、昂・・・
計測器、４１・・・レーザ光、４２・・・振幅変調され
たレーザ光、４３・・・参照レーザ光、４４・・・測定
レーザ光、５１・・・変調回路、５２・・・信号発生器
、５３・・・レーザ駆動回路、７１・・・レンズ、７２
・・・検出器、７３・・・レンズ、７４・・・検出器、
１０１　、１０２・・・同期検波回路、１０３・・・Ａ
ＧＣアンプ、１０４・・・位相検出回路、１０５・・・
距離演算回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ発振器と、レーザ発振器からのレーザ光を
   振幅変調する手段と、振幅変調されたレーザ光を参照光
   と測定光とに分離するビームスプリッタと、被測定空間
   内に配され前記測定光を受光し反射させる反射鏡と、前
   記参照光および反射鏡からの反射光を測光する光検出器
   と、前記光検出器の出力を同期検波する手段と、前記反
   射光と参照光の位相差を検出する手段とを具備したこと
   を特徴とする粉塵濃度測定装置。
2. （２）反射鏡がコーナーキューブミラーで形成された特
   許請求の範囲第１項記載の粉塵濃度測定装置。
3. （３）レーザ発振器と、レーザ光振幅変調手段と、ビー
   ムスプリッタと、光検出器と、同期検波手段と、位相差
   検出手段とが同一本体内に設けられた特許請求の範囲第
   １項記載の粉塵濃度測定装置。