JPS6122257A

JPS6122257A - 液体噴流速度の測定装置

Info

Publication number: JPS6122257A
Application number: JP60004195A
Authority: JP
Inventors: ダニエル・パーカー
Original assignee: Beloit Corp
Current assignee: Beloit Corp
Priority date: 1984-01-24
Filing date: 1985-01-16
Publication date: 1986-01-30
Also published as: EP0150658A3; KR900000579B1; MX157834A; NO168077B; IN163080B; FI82141B; EP0150658B1; FI844524A0; FI844524L; NO168077C; ES8602256A1; ZA85152B; EP0150658A2; PH24546A; CA1241852A; KR850005616A; BR8500263A; FI82141C; NO850013L; AR244000A1

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】本発明は、ヘッドボックス噴流をワイヤ速度に適合させ
るだめの噴流速度測定装置に関するものである。

従来の技術米国特許第３，４６４，８８７号の中で、エス．エム。

ソロモン氏（　Ｓ　、Ｍ．Ｓｏｌｏｍｏｎ　）は、スラ
イス噴出系内に挿入し、かつこれから取外しできるよう
に構成した感知装置を開示している。また、これに類似
した型式の構造もソロモン氏によって米国特許第３，５
０９，０２２号に提案されている。

米国特許第３，５６２，１０５号の中で、ディー。ビー
。

アール．ヒル氏（　Ｄ．Ｂ，Ｒ，　Ｈｉｌｌ　）は、中
空管エレメントをヘッドボックス噴流内に配置して、圧
力を圧力測定計器類に伝達するようにしたスライス噴流
測定装置を開示している。

ジイー，エン．シュメング氏（　Ｊ　、　Ｆ　、　Ｓｃ
ｈｍａｅｎｇ　）は、米国特許第：（，３９９，５６５
号の中で、衝撃管をスライス開口の紙料流内に移動させ
、同管内の流体の静圧が紙料流の速度を指示するように
した装置を開示している。

しかしながら、上に論述した特許は、いずれも、ある種
のヘッドボックス噴流との物理的接触を必要としている
。

米国特許第３，３３７，３９３号の中で、ジェイ。ディ
ー。メーカ１氏（Ｊ、Ｄ、　Ｐａｒｋｅｒ　）は、スラ
イス開口流で圧力タップを使用しているヘッドボックス
噴流速度表示器を開示している。

米国特許第３，４８７，６８６号の中では、ンロモン氏
が、ヘッドボックス噴流からの２信号間の時間差を測定
するためにスライス噴出領域で一対の圧カドランスデュ
ーサを使用することを開示している。

ニス、バウデン氏（Ｓ、　Ｂａｕｄｕｉｎ　）等は、そ
の著書１ペーパーシートの無接触線速度測定法“（ＩＦ
ＡＣＰＲＰ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　、　Ｖｏｌ、　４
　、１９８０）の中で、２つの光信号の相関による速度
測定を単一の信号レーザトランスデユーサを用いて行な
う非接触で線速度を測定する技術を開示している。

ダニエル。エム。シェルパーマ−氏（ＤａｎｉｅｌＭ、
　Ｓｈｅｌｌｈａｍｍｅｒ　）による著書１パルプ紙料
のための光学式相関流量計′（定期Ｔａｐｐｉにより発
行、１９７５年５月、Ｖｏｌ。５８．屋５ｐ　ｐｐ、　
１１３〜１１６）は、パイプを通る水等の流れを測定す
る光学式相関流量計を開示している。同様の装置が、米
国ニール・コントロール社（Ｅｕｒ　−Ｃｏｎｔｒｏ’
ｌ　Ｕ、Ｓ、Ａ。

Ｉｎｃ、　）から入手可能なカタログＢ２１．８．８０
ａゝＴｈｅ　Ｅｕｒ　−Ｃｏｎｔｒｏｌ　０ｐｔｉｃａ
ｌ　Ｆｌｏｗ　Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ　’の中に開示
されている。

エイ、エイ、ロツチェロウ氏（Ａ　、Ａ　、　Ｒｏｃｈ
ｅｌｅａｕ　）は、米国特許第３，６２０，９１４号の
中でドツプラー振動数変化に基づいて速度を測定するの
に用いる走査装置を開示している。ドツプラー変化を測
るためには、コーヒレントな単色光源、例えばレーザが
必要である。この型式の装置の欠点は、レーザが強い信
号を得るためにまったく強力でなければならないうえに
、操作員に危険な状態を作ることがあることである。

発明の目的従って、本発明の目的は、噴流対ワイヤ速度比をより正
確に設定するために無接触で噴流速度を測定する装置を
提供することである。

発明の概要本発明によれば、上述の目的は、ヘッドボックススライ
スに隣接しかつボックス噴流の上に一対の光学式感知位
置を用意することによって達成される。これらの光学式
感知位置は、噴流の流れ方向に沿って隔置されていて、
単一の光源と一対のセンサに光学的に連結されている。

都合がよいことには、この光学カップリングは、少な（
とも２個の光センサに対して単一の光源が使用できるよ
うに、二叉に分かれた光フアイバー束を介して用意され
ている。

他の利点は、強度が変えられる白熱光源を使用している
ことである。

以下に記載するように、光フアイバー束を用いることに
よって、飛沫等の望ましくない影響を最小にしている。

なお、本発明の他の目的、特長および利点、その組織、
構成並びに操作については、添付図面に関連してなされ
た以下の詳細な説明から良く理解することができよう。

発明の実施例以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。

第１図を参照するが、本発明による相互相関流量計は、
ヘッドボックス噴流の表面および内部パターンが第１セ
ンサ位置Ａからこのセンサ位置Ａの直接下流にある第２
センサ位置Ｂまで移動するに要する時間を測定するもの
である。この時間θとセンサ間の距離りを用いれば、流
れの速度は次のように計算することができる。

Ｖ　＝　Ｄ／θ 相互相関法とは、センサの出力からトランシット時間を
算出するのに用いる技法である。前記各センサは、　　
ＡＣ成分子Ａ（ｔ）とｆＢ（ｔ）を有している。

理想的な場合、ｔＢ（ｔ）は時間がθだけ遅れてｆＡ（
ｔ）に等しいので、　ｆＡ（ｔ）＝ｆＢ（を十θ）とな
る。

相互相関関数は、これらの三信号を比較し、θのとき最
大値を有する出力ＲＡＢ（ｔ）ＲＡＢ（ｔ）　＝　−ｆ
ＰｆＡ（ｔ）　ｆＢ（ｔ＋θ）ｄｔｐ。

（式中、Ｐは積分間隔である）を与える。従って、対応
する演算式は次の通りである。

実際の系には雑音がある、即ち雑音はセンサの配置ミス
、信号のゆがみ或は外部の電磁気的干渉等によって生じ
ている。雑音をｆ　Ｎ（ｔ）で表わすとすれば、センサ
出力間の関係は次の様になる。

転（ｔ）　＝　ｆＢ（を十〇’）　＋ｆＮ（ｔ）上式を
相互相関式に代入すれば、次式が得られる。

Ｒ，（ｔｌ　＝−ｆＰｆＡ（ｔ）［ｆＢ（を十θ）　＋
　ｆ、（ｔ）　］　ｄｉＯ次いで、積分を分解すれば、次のようになる。

次に、ｆＡ（ｔ）とｆＮ（ｔ）の間に関係が無いとすれ
ば、第２の間隔は零になるはずである。しかるに、成分
子Ａ（ｔ）に共通のモードである雑音成分を含むならば
、出力ＲＡＢ（ｔ）は１＝００とき強いピークを示すこ
とになる。これは、６０Ｈｚと１２０　Ｈｚの干渉によ
る特殊な問題である。関数ｆＡ（ｔ）およびｆＢ（ｔ）
両者は、帯域幅ＢＷを持ち、限定した高周波数のパワー
スペクトルを有している。θのとき中央にある相互相関
関数ＲＡＢ（ｔ）のピークは−，’／ＢＷのその中間点
幅を持っている。最大出力ＲＡＢ（θ）として正確な値
を得るためには、ピーク幅１／Ｂｗが可及的に狭いこと
が望ましい。従って、帯域幅が太き（なればなるほど、
θの測定値は正確になる。

時間間隔θの精度もまた積分周期Ｐに関係している。Ｐ
が太きければ大きいほど、θは変動が少なくなるが、速
度の測定には速い応答時間も望ましいものである。従っ
て、積分周期Ｐは、これらの内因子に注意を払って選ぶ
べきである。

高域濾波は、θのときのＰの鈍さを改善すると共に、低
周波数雑音を削除するものである。しかしながら、信号
の強度や帯域幅に影響しないように遮断周波数を選ぶ際
は注意をしなければならない。

この研究における一つの構成は、レンズを経て噴流に集
束された発光ダイオード光源から成るセンサを利用して
いる。反射信号は発光ダイオードに対応したホトダイオ
ード上に集束させた。この構造によれば、発光ダイオー
ドおよびホトダイオードがそれらの焦点にある時のみ強
い信号を得ることができた。センサの位置決めは臨界で
あったので、噴流角度の変更にはセンサの再位置決めが
必要であった。発光ダイオードの低いパワーでは、噴流
に非常に近接してセンサを位置決めすることが必要であ
った。これは、上述したように、非常に雑音のある信号
を生じたが、飛沫がしばしばレンズを覆い全体的に信号
を妨げたようである。

次に、第２図および第３図を参照するが、ここでは上述
の欠点が克服しである、即ち光源を一対のセンサ、例え
ばＰＩＮダイオードに光結合している二叉に分かれた光
フアイバー束を用意することによって位置決め感度を緩
和した。光源として、強度を変えることができる白熱源
を用いた。これが、低パワー光源の問題を解消したので
、光フアイバー束は飛沫の影響を最小にしている。

ホトダイオードからの信号は２００Ｈｚ高域フイルタに
送り濾波してから増幅し、その後の分析のために記憶し
た。分析のためには、普通のＦＦＴ　２チャンネルスペ
クトル分析器をデータ分析用に使用した。

第２図および第３図において、ヘッドボックスの噴流端
部が、ロール１８に担持された長網】６上に噴出される
噴流１４を形成するスライス１２から成るものとして符
号１０で総括して示しである。なお、ロール１８はむし
ろヘッドボックススライス１２の下方で直ぐ隣接してい
るけれども、明瞭にするためその右側に図示しである。

第１図の感知位置ＡおよびＢは、流れの方向に隔置され
て噴流１４上に示しである。

光フアイバー構造体２０は、ここでは白熱ランプである
光源２８を一対の光センサ（ここではホトダイオード２
４おｊ二び２６）にヘッドボックス噴流１４からの反射
を介して結合ｌ〜ている。

第３図で良くわかるように、光フアイバー構造体２０は
、一対の光フアイバー束２９および３０から成っている
。これらの光フアイバー束はそれぞれ符号３２〜３８で
示すように二叉になっているので、光源２８は一対の光
ビームをヘッドボックス噴流に向けて伝達するよう分岐
部３４および３６に供給し、その間分岐部３４，３６は
それぞれのホトダイオード２４および２６に向かう噴流
からの光反射を支持している。

次に、第２図に話を戻すが、ホトダイオードによって発
生した電気信号は、高域フィルタ４２、例えば２００Ｈ
ｚ高域フイルタにかげられる前に前置増幅器４０に送ら
れる。濾波された信号は次に増幅器４４で増幅されてか
ら、データ記録器４６およびスペクトル分析器４８に送
られる。

この研究の中で、本発明の相互相関ベリュメータによる
試験を行ない、速度測定における精度、直線性、不利な
環境下での操作性や位置決め効果を決定した。

これらの試験のうち、精度、直線性および位置決め誤差
に関する試験を流体工学研究室の流れループの中で最初
に行なった。以下に記載する結果は全てレーザ・ドッグ
ラーアネモメータに対し校正を行なった。噴流中への信
号の透過作用および相関速度に対する噴流表面特性の影
響も測定した。

引き続き、かかる環境下の操作性に関する長期研究のた
めに実験用抄紙機と共にベリコメータを操作した。以下
の論議から明らかなることだが、これらの結果は、計算
したヘッドボックス流速および流体工学研究室で行なっ
た試験結果と比較した。

最終回の試験は大型の流れループで行ない、相互相関速
度なピトー管測定値から算出した速度について比較した
。これらの結果も全て以下に記載しである。

測定誤差を決める際に、相互相関係数と信号対雑音比（
ＳＮ比）を決定した。相互相関係数ＸＣＣは、信号ｆＡ
（ｔｌおよびｆＢ（ｔ）が相関ピークＰＡＢ（のの−因
となっている度合の目やすである。即ち、相互相関係数
は次式で計算される。

（式中、値１１′は、同一信号の場合であり、値１０“
は類似性を持たない信号の場合である。）信号対雑音比
Ｓ／Ｎは、次式に従って、信号の自己相関の平均ＲＡＡ
（０）を雑音関数の自己相関ＲＮＮ（０）で割ることに
よって算出される。

光点の幾何図形に関して、即ち第４図を参照すれば、信
号ｆＡ（ｔ）およびｆＢ（ｔ）は、ヘッドボックス噴流
の表面に対する二光点の後方散乱のＡＣ成分である。こ
れらの光点は有限領域を有しているので、そこから測点
された信号はその領域を横切って起こる事象の瞬間平均
となる。従って、光点の形状や配列は信号の質並びに精
度に影響するはずである。

流れ方向（ここでは、Ｘ方向）を横切る光点幅を増大さ
せることは、センサに大きな視野を与えるので、より多
くの類似性点を相関することができる。これは、相関度
、即ち相関係数ＸＣＣとＳＮ比を増やすことである。光
点幅はセンサの視界に対して制限されるので、これがそ
の視界を増大する目的を果すことはない。

流れ方向（ここでは、２方向）の光点長を増やすことは
、光点の平均化領域を狭＜シ、その帯域幅を増大させる
ことである。これは、ＲＡＢ（θ）の処に鋭いピークを
作るが、長さが相当減ったとすれば、信号強度に影響を
及ぼすようである。

第５図を参照するが、流れ方向、即ち２方向の光点の配
置ミスは、離間距離りにコサイン誤差を導入するので、
相互相関係数ＸＣＣを減じることになる。仮にこの配置
ミスが充分に大きいものとすれば、光点は流れに治って
類似性点を持たな（なり、相関度は零となる。勿論、光
点幅を増やすことが、この問題を緩和するのに役立って
いる。

感知用の光学機器をヘッドボックス噴流上に位置決めす
ることは、光点およびコサイン誤差に関係した誤差を幾
つか招いている。これらの誤差を測定するための試験で
は、直径１．９８２龍の円形光点を用い、センサは５゜
９７ｒＬｍｍだけ離間させた。調べたパラメータは、噴
流表面からの距離、水平方向のずれ、垂直方向のずれお
よびセンサの離間距離であった。

センサの噴流表面からの距離は、ある限度内に保たれて
いれば、相関速度に有意誤差を招くことはなかった。こ
れは、光点の寸法をレンズよりずっと一定に保持できる
光ファイバーを用いたことに大部分はよるものである。

センサを移動して噴流表面から離すにつれて、光点寸法
が増え始めると、有効帯域幅は狭（なり相関ピークが広
がって（る。相互相関係数ＸＣＣも減少するので、低い
ＳＮ比が得られる。噴流表面からおよそ６．３５Ｉｌ！
ｌｌ！の処で、光点は重なり始める。この重なりによっ
て、センサの平均化領域が相互に向けて転移するので、
センサ離間距離は小さくなり、速度は第１５図に示すよ
うに増大するのである。

つて、上で述べたように距′ｇＭ、Ｄにコサイン誤差が
導入されるので、距離が下記の関係に従ってここに距離
Ｄ／となることから、相関できる光点の面積を減少させ
ることによってＳＮ比を低下することができる。

Ｄ／　＝　ＤＣＯ８φ この研究から、コサイン誤差は相互相関プロセスのサン
プリング期誤差と比較して無視できることが判った。ピ
ークＲＡＢ（のの位置決めは、センサ配列の限度が達す
るまではこの種のずれによって影響を受けることはない
。光点の類似性領数が減少する際のＳＮ比の低減は、第
１６図に示すように、期待した性能と一致している。

センサ位置間の離間は、非常に臨界的なもので、本発明
に従って構成した装置を操作することである。センサ位
置の間隔を増やすことによって、光点間でしばしば変更
すべき噴流の表面特性が与えられるはずである。これは
、相関関係が最後に無くなるまで、　　ＳＮ比を高めて
いる。従って、センす位置の間隔を減らすことは、より
良い相関関係を与えるが、センサ位置間の伝達時間が小
さくなるので、相関機器は測定した遅れθに大きな不確
実度を持つことになる。

測定期の不確定度を０９５％以内に維持するための最小
間隔は、次式で計算することができる。

Ｄｍｉｎ＝　１００　ＰＶ／Ｎ最小間隔は、光点の寸法並びに形状によっても限定され
る。

乱流信号損失は、ＲＡＢ（θ）ピークの位置に影響を及
ぼすことはないので、これはＳＮ比が著しく低減するま
では相互相関関係における有意因子となることはない。

また、光点寸法は信号に対して濾波および平均化作用を
生じるので、その２幅は次式に従っておよその最大セン
サ位置離間距離を算出スるのに用いることができる。

Ｄｍａｘ＝ｊＷその結果、値りの限界は次のようになる。

（］６）ｊｗ≧Ｄ≧１００ＰＶ／Ｎ信号が噴流内を透過することによって、別の誤差が導か
れる。これらの誤差は、次の通りである。

（リ　信号損失・・・相互相関係数ＸＣＣが低（なる。

（２）噴流底部からの反射・・・ＲＡＢ（θ）が転移お
よび／または拡大する、および（３）垂直速度形状の平均化・・・帯域幅が狭くなると
ともにＲＡＢ（のが転移する。

一番目の誤差（１）は、相互相関関数の時間位置に直接
影響することはない。その主な作用は、信号強度を低減
することであるが、これは非常に僅かな乱流のある透明
溶液の場合に重要なだけである。

二番目の誤差源（２）の場合、信号の一部は噴流を経て
、信号が反射されてセンサに戻るその底面まで伝達され
ている。仮に、噴流の底面と僅かに異なる速度で走行し
ているとすれば、信号ｆＡ（ｔ）とｆＢ（ｔ）の関係は
、次のようになる。

従って、相互相関関数は、下記の如くなる。

これは、θ１とθ２の処にピークを与えるはずである。

流れかはＸ′同一速度の場合には、相互相関関数の中に
１つのピークだけが表われるが、それは幅が広がり時間
もずれているはずである。

第７図は、レーザ・ドッグラーアネモメータで測定した
垂直速度形状を示している。このグラフには、同一条件
下の透明な水の中の相互相関速度が載せである。仮に、
噴流の表面がその中心から１゜６２６ｍｍＫあるとすれ
ば、その点の相互相関速度は７゜９５　ｍ／ｓになるは
ずである。測定した速度は８．０８ｍ／Ｓであり、その
差は１．６　％であるが、これは底面反射に一部起因す
るものであろう。溶液測定物がより不透明になるにつれ
て、この誤差源は無視しえるものになる。

三番目の、即ち最後の透過誤差源（３）は、平均化であ
る。これは、充分選定した流れの場合に有意となるもの
で、実際には表面反射誤差の犬かたの場合がこれである
。パルプ繊維を混入した流体或は他の反射性媒体の中で
、光点は透過して様々な段階で粒子からの後方散乱信号
を作っている。最も強い信号は表面近（までやって来る
が、異なる速度で移動している異なる深さからの信号は
信号に誤差を招くようである。この信号の相互相関関数
は次の通りである。

また、平均ピークＲＡＢ（θリ　は、次のようになる。

溶液が不透明であればあるほど、透過深度は小さくなる
ので、時間拡長は狭（なるであろう。

また、第７図は、０．３％の軟材パルプ溶液に関する相
互相関速度も示している。表面速度と測定速度との差は
５．２％である。これは、深度サンプルについて速度差
が太きいものと予想していた水中速度よりも、噴流内へ
の平均透過度が非常に大きいことを示している。この誤
差は、噴流の平均速度を測定すべきだとするならば、望
ましいものである。光源２８のパワーを増やすことによ
って、より大きな透過度が得られるので、速度のより実
際的な平均値を得ることができる。

次の表は、上に論述した研究について誤差分析をまとめ
たものである。

第　　　１　　　表信号の処理サンプリング　　　　＋０．２９　　　＋０．４９帯域
幅　　　　＋０．１　　＋１．６７（推定）センサの位
置決め噴流からの距離　　　　　０　　　　　＋３．１３水平
方向のずれ　　　＋０．０６　　−）−３，１３垂直方
向のずれ　　　　０　　　　　＋１．５６離間距離　　
　　　　十〇。２９　　　十０．４９流れの透過度　　
　　　＋１．５０　　　＋４．３９（表面速度と比較）最大係不確定度　　　　　２．１５チ　　１５，５９％
仮に、流れ透過誤差を補償したとすれば、或はそうする
ことが望ましいならば、正常操作の場合のバーセンと不
確定度は００６５％まで低下させることができる。

また、次表は、上述の式の記号成分について、記号とそ
の意味を列記したものである。

第　　２　　表Ａ、Ｂ　　　　センサの位置 ’ｏ　ｔ　Ａｉ　ｒ・・・後方散乱信号の当該部分の大
きさを表わす増幅定数ＢＷ　　帯域幅Ｄ　　　　センサ位置間の距離ｊ　　　　センサ位置間の遅れθに対応したサンプルＫ　　　　範囲Ｎ／　　内のサンプルで、時間ｔに対応
するＮ　　　　採用した全サンプル数Ｐ　　　　信号が積分される周期ＲＡＢ　　　　相互相関関数ＲＸｘ（０）　　　時間　１＝００ときの自己相関信号
の値 ■　　　　噴流速度ｗ　　　　　ｚ（流れ）方向の光点幅 φ　　　　角度センサ位置が噴流に対して平行でない θ　　　　センサ位置ＡとＢとの間の遅れ相互相関流量
計のレーザ・ドップラーアネモメータに対する校正は、
第６図に示しである。水の相互相関速度は、測定値の中
で最も精度が低く、０．９９８７０の直線性を有してい
る。紙料を使用した速度の直線性は０．９９９８７であ
り、これはレーザ・ドッグラーアネモメータで測定した
速度の直線性と同じである。相互相関速度の誤差は、特
に水噴流の場合、噴流速度が低いときに大きい。この誤
差は、一部、低周波数乱流により、また水の場合には噴
流底面力らの反射により帯域幅が狭くなつ（Ｚ３）た結果である。レーザ・ドップラーアネモメータと比較
した相互相関速度のずれは、レーザ・ドップラーアネモ
メータ信号を集めた点と比較された相互相関信号の噴流
表面内への平均透過度を示す第７図の中で明らかになっ
ている。噴流速度を変えるにつれて、噴流内の信号捕集
点は転移し、最終グラフがずれることになる。紙料内の
相互相関関係は、水の場合よりレーザ・ドッグラアネモ
メータの信号捕集点に近いので、第７図から容易にわか
るように、これはほとんどずれることがない。

すなわち、信号が噴流内に深（透過すればするほど、理
論値からのずれが少ないのである。

第８図を参照するが、ここには、相互相関噴流速度が抄
紙機のヘッドボックス圧力から計算した噴流速度と比較
しである。明らかに、曲線は類似した形をしているが、
理論噴流速度から見て幾分か変動がある。第９図および
第１０図の線グラフは、上で略述したように、抄紙機の
始動時から停止時までの運転を表わしたものである。こ
れらのグラフは、装置を連続読取り装置として用いた時
の僅かな速度変化に対応したその応答性を示している。

すなわち、第９図は連続運転を示し、第１０図は運転の
最後に流れを数段階で低下させた運転を示している。

また、上述した大型の流れループの結果は、第１１図、
第１２図、第１３図および第１４図に示しである。

第１１図は、流量とスライス開度を変えた２１回の一連
の運転について得たデータの比較を示す。

測定値は、高速時に幾つか重大な変動があるが、低速時
は非常によく対応している。これは、ピトー管が噴流の
中心を測定し、相互相関法が表面を測定した結果に起因
している。高噴流速度のとき、表面速度と中心速度との
差は大きいはずである。

このデータを線形回帰分析すれば、相関係数は０．９５
７２が得られる。

第１２図および第１３図は、ヘッドボックスがスライス
リップを持たない抄紙機と１／４”（０，６ｃｒｒＬ）
のスライスリップを持った抄紙機について噴流速度対流
量をそれぞれ示す。流量は他の条件全てを一定にしなが
ら変えていた。得られたデータは、第１１図のデータに
概して対応している。第１２図および第１３図に示すデ
ータは、相関係数０．９９７９と０．９９８７をそれぞ
れ有している。なお、第１０図は、第１２図および第１
３図の２つの運転の相互相関係数対速度を表わすグラフ
である。

噴流速度が増すにつれて、センサ位置間の表面変化は小
さくなるので、相関度は太き（なっている。

信号の帯域幅もまた噴流表面の高周波乱流により増大し
た速度によって拡大されている。

第１表にまとめた誤差分析は、センサを正しく配置した
正常操作と、信号が失なわれる噴流欠損のある１最悪の
”場合の予想誤差を示している。

これらの誤差は、直径０．５　ｍｍの光点でセンサ間隔
を６朋と仮定して計算したものである。測定媒体は、速
度２〜２０　ｍ／ｓで移動する比較的不透明な溶液と仮
定している。相互相関法は、３ｍ′ｌ／ｓ期において採
集した１０２４個のサンプルを仮定したものである。

発明の効果本発明による相互相関噴流速度測定法は、ヘッドボック
ス噴流を測定するための要件を確実に満たしている。そ
れは、いかなる場合も、噴流を乱すことはないし、非常
に不運な条件下でも最底の装備と保守で信頼性を持って
操作することができる。

素子を適切に配置した時は、大多数の既存の噴流速度測
定法よりも精度が良いことは明らかである。ある程度配
置をミスした時でさえ、読みの中の誤差が有意なものに
なる前に信号は通常損失されている。

本発明に従って構成した装置は、表面速度を測定するも
のである。従って、仮に噴流の中心速度を所望するなら
ば、相関因子が必要である。しかしながら、大吉の用途
では、速度の相対変化が最も大切なパラメータであるの
で、このような用途では、本発明に従って構成した装置
は非常に正確である。

上記の論述から、第２図および第３図の光フアイバー素
子２８と３０が、間隔、水平並びに垂直方向のずれおよ
びヘッドボックス噴流上の位置等に関して調節できるよ
うに、調節自在に装着されていることは、まりだ（明白
である。また、光源２８が強度を変えて噴流内への透過
を増減できることも明らかである。

以上、特に図示の実施例を参照し、作動系の試験結果を
示すグラフに沿って本発明を説明してきたけれども、本
発明の精神および範囲を逸脱することなく本発明を数多
く変更或は改良できることは当業者にとって明らかであ
ろう。従って、これらの変更および改良の全てを当該技
術分野に対する本発明の貢献範囲内で合法的かつ適切に
包含され得るものとして、ここに是認される特許の中に
含めたいと考えている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、隔置されヘッドボックス噴流上に位置した一
対の光センサを示す略図である。第２図は、本発明を用いるようにしたヘッドボックスの
噴流端部の側面図であり、本発明を図式％式％第３図は、単一の光源から光を受は一対のホトダイオー
ドに導いている一対の二叉になった光ファイバーの拡大
図である。第４図は、光点の幾何晶形、特に光点長さと幅を示す略
図である。第５図は、流れの方向に対する光点の配置ミス、即ちず
れを示す略図である。第６図は、本流量計のレーザ・ドップラーアネモメータ
に対する校正を示すグラフである。第７図は、噴流速度の変化による信号の透過およびずれ
を示すグラフである。第８図は、相互相関噴流速度をヘッドボックス圧力から
計算した噴流速度と比較しているグラフである。第９図および第１０図は、始動時から停止時までの抄紙
機の運転を示す線図であり、第９図は始動時から停止時
まで一定速度であることを表わし、第１０図は流れが停
止以前に数段階で低下した運転を表わしている。第１１図は、流量とスライス開度を変えた一連の運転か
ら得たデータを表わすグラフである。第１２図および第１３図は、他の条件全ては一定である
が流れが異なる抄紙機運転を示すグラフである。第１４図は、第１２図および第１３図の２つの運転の速
度に対する相互相関係数を示すグラフである。第１５図は、ヘッドボックス噴流上のセンサ距離によっ
て本装置に導かれる誤差を示すグラフである。第１６図は、ヘッドボックス噴流の流れ方向に対する感
知位置の水平方向ずれによって導かれる誤差を示すグラ
フである。第１７図は、感知位置の垂直方向ずれによって導かれる
誤差を示すグラフである。１０・・ヘッドボッオス噴流端部、１２・・スライス、
１４・・噴流、１６・・長網、１Ｂ・・ロール、２０・
・光フアイバー構造体、２４．．２６・・光センサ（ホ
トダイオード）、２８・・光源（白熱ランプ）、２９，
３０・・光フアイバー束、３２．３４．．３６，３８−
　Ｏ二叉分岐部、４．０−・前置増幅器、４２・・高域
フィルタ、４４・・増幅器、４６・・データ記録器、４
８・・スペクトル分析器。ＦＩＧ、６；丹し＋　（Ｊ／ｓｖ＋：＃１．　）ＦＩＧ、７４に一↑＋１−’ａ＋５　　つ非負ＩＫ　　（ｐｍｍ　
　）ＦＩＧ、８圧力　（ＩＷｌや１１）ＦＩＧ、ｌｌｔ等馳］秒ＦＩＧ、　鳳２ＦＩＧ、１３ン屹’＃（１７電、°川　ラＦＩＧ、ｌ４ＦＩＧ、１５４表も釦か５つび巴密よ（市−２ＦＩＧ、　１６４°“Ｓｔ−／支ＦＩＧ、１７１°′グし八

Claims

【特許請求の範囲】　液体噴流の速度を測定する装置において、液体噴流に
隣接して装着され、一対の光ビームを前記噴流の方向に
沿つて隔置した所定の位置で前記噴流上に向けると共に
、前記光ビームの前記噴流から反射した光を受けるよう
に操作可能な光ビーム手段を含む光発生手段と；前記光ビーム手段に光学的に結合され、２つの前記光ビ
ームからの反射光を表わす各々の電気信号を発するよう
に操作可能な光感知手段と；前記光感知手段に連結され
、予定周波数以下の電気信号成分を濾波する高域フィル
タ手段と；前記高域フィルタ手段に連結され、濾波信号
を増幅する増幅手段と；前記増幅手段に連結され、増幅信号のＡ、Ｃ、成分を相
互相関して前記噴流の速度を表わす出力を得るように操
作可能な分析手段と、から成ることを特徴とする液体噴流速度の測定装置。