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細かい水の粒をどうやって測るの?

粒子径の測定

位相ドップラー干渉計(PDI)


位相ドップラー粒子分析計(PDI)はスプレーのあるポイントにおける粒子径サイズ、流速を計測します。
2本(または4本)のレーザービームの交差部を通過する個々の粒子の特性を計測し、正確に統計集団を形成することで、非常に詳細なスプレー特性を明らかにすることができます。

※写真はイメージです。実際の測定方式とは異なる場合があります。


PDIの概要

2本(または4本)のレーザービームの交差部は、非接触かつ高い空間分解能で計測できる測定ポイントです。
スプレーパターンの特性分析の際に、ノズルの位置を変更し、複数ポイントにおけるデータを収集することも可能です。

※動画はイメージです。実際の測定方式とは異なる場合があります。

PDIによる計測

位相ドップラー干渉計のレーザー光源から、同一の波長、色のコヒーレント性を持つ2本のレーザービームを照射します。2本のレーザーの交差箇所では、レーザーの建設的または相殺的干渉により干渉縞が形成されます。
その交差部を通過するスプレー粒子はプリズムの役割を果たし、干渉縞を屈折させます。それが受光器で検出されることで、粒子特性の分析が可能になります。

所定の干渉縞の周波数偏移は粒子速度に比例します。この原理を基にしているのがレーザードップラー流速計測(LDV)です。また位相ドップラー干渉計には干渉縞のバースト信号を検出する機器が3つありますが、各検出器により生じるバースト信号の位相ずれは、粒子径に比例します。
つまり、レーザーの交差部を通過する個々の粒子の特性は、干渉縞を検出器で検出し、カウント、分析することで明らかにすることができます。これをフラックス・サンプリング計測と呼びます。

レーザー回折式粒子分析


シンパテック社のレーザー回折(Laser Diffraction: LD)式粒度分布測定装置HELOSを用いて、スプレーの局所もしくは全体における粒度分布を素早く正確に測定することができます。

※写真はイメージです。実際の測定方式とは異なる場合があります。


レーザー回折式粒子分析の概要

レーザーユニットから発信され、コリメートされたレーザー光を通過する粒子の回折像を受光器で検知します。
この測定方法は、瞬時に多数の粒子を測定することができ、得られた情報から粒度分布を生成します。


シンパテック社 HELOSレーザー回折(LD)式粒度分布測定装置を用いた分析

レーザー回折式粒度分布測定装置の光源から、平行なレーザー光を照射します。粒子がレーザー光を通過すると、様々な光波が粒子を通過もしくは周辺を通り干渉が起こることで、回折像が得られます。その光の明暗をダイオードアレイ検出器で測定します。

ダイオードアレイとは半円状に配列された検出器であり、回折像が集光されます。小さな粒子ほど回折率が大きいため回折像が大きくなり、回折率が小さい大きな粒子は回折像が小さくなります。多くの粒子が測定領域を通過することで、粒度分布が生成されます。


レーザー回折式粒子分析の利点・特長

レーザー回折式粒子分析計は多様なノズル、使用条件に対応しており、速やかに粒度分布を測定することができます。測定結果を比較することで、最適なセットアップを選定できます。
また計測者側で最適化すべきパラメータが少なく、更にはデータの後処理の容易さから、複数回に渡る測定に適しています。回折分析技術は液体粒子だけでなく、固体粒子(粉末)の粒子径分析に活かすことができます。

粒径範囲はダイオードアレイ検出器に回折像を集光させる受光素子に左右されます。この集光を最適化するため、シンパテック社のレーザー回折装置では複数枚のレンズを装備し、焦点の自動設定と各レンズの位置調整が行えるようになっています。

レーザー回折式粒子分析法では、粒子径のみ測定可能です。光源からレーザーを照射する性質上、粒子濃度が低いスプレーパターンの測定に最も適しています。