粒子分析計:PDI　流速・粒径計測 位相ドップラー式

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。レーザー光が粒子に当たった場合に、光は散乱したり回折を起こしたりします。このとき、小さい粒子では散乱角が拡がり、大きい粒子では散乱角が狭くなります(ミー散乱）。 この散乱光を独立したチャネルディテクターで受光し、粒度分布を形成します。FLD-1000シリーズではスリット構造になっており、レーザー発振部、受光部を0.1m～10mの範囲でセパレートし、広範囲のスプレー計測まで対応できます。

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。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。