粒径計測 (PDI , シャドウグラフ法)

粒径計測 | PDI( 位相ドップラー粒子分析 )、シャドウグラフ法

粒径計測関連製品ラインナップ

非接触で液滴及び固体粒子の流速、粒子径計測が可能なシステムです。レーザーを発光(トランスミッター)側に内蔵しており、1次元はもちろん2次元も光軸調整不要なフルターンキー方式です。各種スプレー、自動車用インジェクター噴霧解析用QC装置等として最適です。

 噴霧粒子の速度、粒子径、Flux、個数密度を同時計測
 時系列計測可能
 ポイント計測(空間分解能の精度)

位相ドップラー粒子分析計

計測対象物のバックグラインドから光源を当てる事により、影絵のように浮かび上がらせ撮影した画像から解析。粒径解析専用ソフト(SCANDIUM)を用いる事で、多様な手法で粒径解析が可能になります。


■ 比較的大きな粒径を計測する事が可能(10um以上)
■ オフライン画像解析

シャドウグラフ法

PDI ( Phase Doppler Interferometer ) とは

PDI 位相ドップラー粒子分析計

位相ドップラー粒子分析計(PDI)は、速度に加えて球形液滴のサイズを測定するためのレーザードップラー速度計(LDV)の応用技術です。非接触で液滴及び個体粒子の流速、粒径の計測が可能です。PDIは、LDV同様交差して測定領域を形成するため、干渉縞を形成する2つのレーザービームを使用します。適切な角度と、前方散乱方向に配置されたディテクター間のレーザー光は、流滴が通過することで錯乱されます。LDVシステムとは異なり、PDIシステムのレシーバレンズは4つのセグメントに分割され、これらのセグメントによって集められた散乱光は別々の光検出器に向けられます。各光検出器によって観測されるドップラー差周波数は同一であり、それらのいずれか1つを用いて従来のLDVのように粒子速度を推定することができます。さらに、任意の2つの信号間の位相差は、粒子または液滴の直径と、線形の関係にあります。従ってPDIにおいて位相が測定され、球状粒子の直径を推測するために使用されます。非球形の粒子が通過した場合もドップラー信号は発生しますが、システムソフトウェアに組み込まれた独自の位相検証論理に基づいて排除されます。1次元~ 3次元速度分布、平均速度、RMS速度、粒子径・流速相関図、時系列データ、各種ヒストグラム(粒子径、U,V速度)、 PVC、粒子径(D10、D20、D30、D32:ザウター平均)、抜山・棚沢分布関数、Flux濃度(cc/sec/cm2)、Rosin Rammler分布関数、Log-Normal関数、メディアン分布流速域に応じてサンプリング周波数、ローパスフィルタ等のパラメーターの自動設定機能など用途に応じて、発光・受光部が分かれたモジュラー式と、一体型ターンキー式をお選び頂けます。各種スプレー、自動車インジェクターの噴霧解析用QC装置として最適です。

シャドウグラフ法とは

PDI 位相ドップラー粒子分析計

Coming Soon....

特徴

 噴霧粒子の速度、粒子径、Flux、個数密度を同時計測
 時系列計測可能
 ポイント計測(空間分解能の精度)
 高い計測精度と繰り返し性
 高速データ取り込み・解析
 発光系・受光系分離型とワンパッケージタイプ有り
 オートマチックパラメーターセットアップ
 PDIの権威者であるDr.William Bachaloが開発 

粒子径・速度ヒストグラム

粒子径・速度ヒストグラム

■ 画像解析ソフトウエア SCANDIUMのDetection機能により解析
 比較的大きな粒径を計測する事が可能(10um以上)
■ オフライン画像解析
 
粒子分離ツール(セパレータフィルタ)による高精度な解析
 ROI設定可
 

スカンジウムによる分布

SCANDIUMによる粒子分布解析

用途

PDI 位相ドップラー粒子分析計

PDI 位相ドップラー粒子分析計

■ ガソリン・ディーゼル用インジェクター
■ 渦巻噴射弁(スワールインジェクタ)
■ エアロゾルスプレー
■ キャビテーション
■ ネビライザー
■ インクジェットノズル

シャドウグラフ法(SCANDIUMU)

シャドウグラフ法 ( SCANDIUMU )

■ 噴霧の挙動解析
■ 噴霧粒子の形状解析
■ 水中、液中、オイル中のバブルの挙動解析
■ 水中、液中、オイル中のバブルの形状解析

システム一覧

1D-PDI

光軸調整が不要なフルターンキー方式の1次元の粒径、粒速計測システム

1D-PDI 位相ドップラー粒子分析計

2D-PDI

2波長を用いた非接触の粒子径およびUV成分速度の同時計測システム

ターンキー式PDI TK-1

3D-PDI

3波長を用いた非接触で粒子径及び U V W 成分速度の同時計測システム

3D-PDI 位相ドップラー粒子分析計

ターンキー式PDI TK1

1次元の位相ドップラー式粒子分析で1~600μmの粒径に対応

ターンキー式PDI TK-1

ターンキー式PDI TK2

1次元の位相ドップラー式粒子分析で6~1200μmの粒径に対応

ターンキー式PDI TK-2

シャドウグラフ(SCANDIUM)

バックグラウンド照明による影絵的撮影法による粒子解析

シャドウグラフ法粒径測

仕様の概要 ( PDI )

You can see by side scrolling.


PDI-仕様の概要 
測定可能粒子径 : 0.5~3,000μm(球形粒子)

■ 粒子径精度 : ±0.3μm

 測定可能流速 : -100 ~200m/sec

 速度精度 : ±0.1%

■ 
最大データレート : 250,000Drops/sec

 光源:532 nm(1次元)、660 nm(2次元)DPSSレーザー内蔵

■ 受光部スリット:50, 100, 250, 500, 1000 um 内蔵

 ディテクター:高感度フォトマル内蔵

 High Pass Filter:5,20 MHz

 Low Pass Filter:8種自動設定(100 kHz – 80 MHz)

 インターフェース:High-Speed PCI インターフェースカード

発光系仕様
口径 85 mm
ビーム径/ビーム間隔 2mm / 50mm
焦点距離1、2、3 350mm、500mm、1000mm
周波数シフト 40MHz
受光系仕様
口径  100 mm
焦点距離1 、2、3 F = 350 mm 、F = 500 mm 、F = 1000 mm 

PDI動作原理の概略

PDI 位相ドップラー粒子分析計

2本のレーザ光を絞り、交差させるとそのポイントには規則正しい明・暗のコントラストの縞模様が生じます。これを干渉縞(Fringe)と呼び、この一定のFringe間隔は次式で求められます。この2本のレーザ光の交差したポイントに、流体中に混入された固体粒子または気体中の液滴が通過すると干渉縞はコントラストを描きます。このコントラストを受光部で検知し、電圧に変換すると、元々レーザ光のもつGaussian特性(中心部強度が大)から山なりになり、ドップラーバースト信号といわれるものが形成されます。

PDI 位相ドップラー粒子分析計

速度算出はこのドップラーバースト信号の山の部分をカウントすることによって得られます。速度が遅い場合には広い幅の山なりの間隔になり(低周波数)、逆に速い場合には狭い幅の山なりの間隔になります(高周波数)。干渉縞の間隔は一定なので、微粒子が通過すると、周波数特性をもった規則正しい信号が発生し、 この周波数から速度は次式で表されます。

V=σ*f V:粒子(流体)速度 (m/sec) σ:干渉縞間隔 (μm) f:ドップラー信号周波数 (MHz)

液滴などの球形粒子がこの交差ポイントを通過すると、ここで得られるドップラー周波数fは、検知器の場所によって位相ずれを起こします。この位相ずれ(位相差)が球形粒子の大きさとリニアな関係になるために、粒子径を求めることができます。

液滴などの球形粒子がこの交差ポイントを通過すると、ここで得られるドップラー周波数fは、検知器の場所によって位相ずれを起こします。
この位相ずれ(位相差)が球形粒子の大きさとリニアな関係になるために、粒子径を求めることができます。

関連製品のご紹介