特許 6239660 校正装置および校正方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6239660

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】校正装置および校正方法

(51)【国際特許分類】

   G01D 18/00 20060101AFI20171120BHJP

   G01D 21/02 20060101ALI20171120BHJP

   G01P 21/02 20060101ALI20171120BHJP

   G01P 3/68 20060101ALI20171120BHJP

   G01J 5/52 20060101ALI20171120BHJP

   G01J 5/10 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   G01D18/00

   G01D21/02

   G01P21/02

   G01P3/68 A

   G01J5/52

   G01J5/10 B

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-37669(P2016-37669)

(22)【出願日】2016年2月29日

(65)【公開番号】特開2017-156137(P2017-156137A)

(43)【公開日】2017年9月7日

【審査請求日】2016年11月7日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 平成２７年９月２７日に第１７回レーザー応用プラズマ計測国際シンポジウム等にて公開

(73)【特許権者】

【識別番号】504145342

【氏名又は名称】国立大学法人九州大学

(73)【特許権者】

【識別番号】516061791

【氏名又は名称】株式会社プラズワイヤー

(74)【代理人】

【識別番号】100099508

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 久

(74)【代理人】

【識別番号】100182567

【弁理士】

【氏名又は名称】遠坂 啓太

(74)【代理人】

【識別番号】100195327

【弁理士】

【氏名又は名称】森 博

(74)【代理人】

【識別番号】100197642

【弁理士】

【氏名又は名称】南瀬 透

(72)【発明者】

【氏名】川口 保幸

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 正文

(72)【発明者】

【氏名】村岡 克紀

(72)【発明者】

【氏名】山形 幸彦

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１１７５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２０３６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５１８０９２１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第８３２４５６４（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ １８／００

Ｇ０１Ｄ ２１／０２

Ｇ０１Ｊ ５／１０

Ｇ０１Ｊ ５／５２

Ｇ０１Ｐ ３／６８

Ｇ０１Ｐ ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空間移動群の温度および速度を測定する測定装置を校正するための校正装置であって、
レーザー光を発する第１光源と、
複数の異なる波長での発光強度が既知である標準光を発する第２光源と、
前記第１光源のレーザー光および前記第２光源の標準光を被投射面に向けて反射する反射板であり、特定速度で回転することにより前記第１光源のレーザー光の反射光および前記第２光源の標準光の反射光を前記被投射面上で移動させるための回転機構を有する反射板と、
前記被投射面上に所定間隔で配置された複数の光検出手段と、
前記被投射面上に配置された反射体と、
前記複数の光検出手段によって前記第１光源のレーザー光の反射光を検出することにより、前記第１光源のレーザー光の反射光が前記複数の光検出手段の間を移動する速度を算出して基準速度とし、前記第１光源のレーザー光の反射光または前記第２光源の標準光の反射光が前記反射体により散乱された光を前記測定装置により測定することで算出された速度を校正する速度校正手段と、
前記第２光源の複数の異なる波長での発光強度比から温度を算出して基準温度とし、前記第２光源の標準光の反射光が前記反射体により散乱された光を前記測定装置により測定することで算出された温度を校正する温度校正手段と
を含む校正装置。

【請求項2】

前記第１光源はレーザー光源である請求項１記載の校正装置。

【請求項3】

前記第２光源は標準光源である請求項１または２に記載の校正装置。

【請求項4】

前記反射体は複数である請求項１から３のいずれか１項に記載の校正装置。

【請求項5】

前記測定装置は、
空間移動群からの放射光を集光するレンズと、
前記レンズを透過した光を複数の光に分割する光路分割手段と、
前記光路分割手段により分割された複数の光（以下、「分割光」と称す。）からそれぞれ相互に異なる特定波長域の光を検出する複数の光検出手段であり、少なくとも１つの光検出手段が、前記分割光の光軸から特定のオフセット量だけオフセットした位置に配置された複数の光検出手段と、
前記分割光の光軸からずれた位置に配置された光検出手段の前記オフセット量と前記複数の光検出手段により取得された波形どうしの時間遅れとから前記空間移動群の移動速度を算出する速度演算手段と、
前記複数の光検出手段によりそれぞれ取得された波形から前記空間移動群の温度を算出する温度演算手段と
を含むものである請求項１から４のいずれか１項に記載の校正装置。

【請求項6】

空間移動群の温度および速度を測定する測定装置の校正方法であって、
第１光源から発せられるレーザー光および第２光源から発せられる複数の異なる波長での発光強度が既知である標準光を被投射面に向けて反射する反射板を特定速度で回転することにより前記第１光源のレーザー光の反射光および前記第２光源の標準光の反射光を前記被投射面上で移動させること、
前記被投射面上に所定間隔で配置された複数の光検出手段によって前記第１光源のレーザー光の反射光を検出することにより、前記第１光源のレーザー光の反射光が前記複数の光検出手段の間を移動する速度を算出して基準速度とし、前記第１光源のレーザー光の反射光または前記第２光源の標準光の反射光が前記反射体により散乱された光を前記測定装置により測定することで算出された速度を校正すること、
前記第２光源の複数の異なる波長での発光強度比から温度を算出して基準温度とし、前記第２光源の標準光の反射光が前記被投射面上に配置された反射体により散乱された光を前記測定装置により測定することで算出された温度を校正すること
を含む校正方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶射飛翔粒子などの空間移動群の温度および速度を測定する測定装置を校正するための校正装置および校正方法に関する。

【背景技術】

【0002】

溶射技術分野において、溶射皮膜の品質を管理するため、溶射飛翔粒子の温度および速度の測定が行われている。従来、溶射飛翔粒子の温度および速度を測定する装置として、例えば特許文献１に記載の放射温度測定装置が開発されている。この放射温度測定装置は、２波長のみ透過する光学フィルタを通して、２波長のみ市販の３ＣＣＤカメラにより取り込み、３ＣＣＤカメラで生成した２波長のスペクトル強度の画像を解析することによりプラズマ中に注入された粉末材料粒子の温度、速度、粒径を同時に測定するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−３１５１５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載のような２波長法による温度測定では、異なる２つの波長での光強度比とプランクの放射則を対比させ、放射体の放射率を考慮して温度を求める。そこで、温度の校正にあたっては、異なる２つの波長で測定した光強度比と温度の校正曲線を得ておく必要がある。そのため、一般的に放射特定（各温度における異なる波長での発光強度）が分かった標準光源により校正しようとする測定装置を照らして、得られた異なる２つの波長での信号強度比を求めることにより校正が行われている。なお、標準光源は時間的に連続の発光をするので、これを受光した測定装置の受光素子の飽和を避けるために、チョッパーを用いて光パルス列にして受光させる必要がある。

【0005】

一方、速度測定では、発光体が異なる２つの場所を通過する時間差から速度が求められる。そこで、速度の校正にあたっては、異なる２つの場所から発せられた光が通過する時間差を得る。すなわち、発光粒子を画像的に追跡して発光体が受光素子上のある距離ｘを移動する時間ｔから受光光学系の倍率ξを考慮してｘ・ξ／ｔから速度を求める。このとき、ｘ、ｔおよびξは正確に求められるので、表面上は校正が必要のようにはみえない。

【0006】

しかしながら、発光粒子の移動速度が１００ｍ／ｓ前後である場合には、速度校正は必要となる。例えば、発光粒子の移動速度を１００ｍ／ｓとし、ξ＝１／４で受光する場合、０．１ｍｓの間に受光素子上で（１００）×（１／４）×（１０^-4）＝２．５×１０^-3ｍ（２．５ｍｍ＝２，５００μｍ）だけ移動する。素子サイズ（ＣＣＤやＣＭＯＳのような二次元受光素子の場合、１個のピクセルサイズに相当。）を５μｍとすれば、光パルスはその上を（５／２，５００）×（１×１０^-4）＝２×１０^-7ｓ（０．２μｓ）で通過することになる。二次元受光素子の典型的な総合応答時間は約０．２μｓであるから、発光粒子の移動速度が１００ｍ／ｓ前後である場合には、測定装置が光波形に忠実な指示をするかどうかを確認する必要がある。

【0007】

上述のように、溶射飛翔粒子からの発光を測定装置で計測した結果から温度および速度を求める際にはダイナミックなレスポンスを確認する必要がある。
そこで、本発明においては、溶射飛翔粒子などの空間移動群の温度および速度を測定する測定装置を同時に校正することが可能な校正装置および校正方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の校正装置は、空間移動群の温度および速度を測定する測定装置を校正するための校正装置であって、レーザー光を発する第１光源と、複数の異なる波長での発光強度が既知である標準光を発する第２光源と、第１光源のレーザー光および第２光源の標準光を被投射面に向けて反射する反射板であり、特定速度で回転することにより第１光源のレーザー光の反射光および第２光源の標準光の反射光を被投射面上で移動させるための回転機構を有する反射板と、被投射面上に所定間隔で配置された複数の光検出手段と、被投射面上に配置された反射体と、複数の光検出手段によって第１光源のレーザー光の反射光を検出することにより、第１光源のレーザー光の反射光が複数の光検出手段の間を移動する速度を算出して基準速度とし、第１光源のレーザー光の反射光または第２光源の標準光の反射光が反射体により散乱された光を測定装置により測定することで算出された速度を校正する速度校正手段と、第２光源の複数の異なる波長での発光強度比から温度を算出して基準温度とし、第２光源の標準光の反射光が反射体により散乱された光を測定装置により測定することで算出された温度を校正する温度校正手段とを含むものである。

【0009】

また、本発明の校正方法は、空間移動群の温度および速度を測定する測定装置の校正方法であって、第１光源から発せられるレーザー光および第２光源から発せられる複数の異なる波長での発光強度が既知である標準光を被投射面に向けて反射する反射板を特定速度で回転することにより第１光源のレーザー光の反射光および第２光源の標準光の反射光を被投射面上で移動させること、被投射面上に所定間隔で配置された複数の光検出手段によって第１光源のレーザー光の反射光を検出することにより、第１光源のレーザー光の反射光が複数の光検出手段の間を移動する速度を算出して基準速度とし、第１光源のレーザー光の反射光または第２光源の標準光の反射光が反射体により散乱された光を測定装置により測定することで算出された速度を校正すること、第２光源の複数の異なる波長での発光強度比から温度を算出して基準温度とし、第２光源の標準光の反射光が被投射面上に配置された反射体により散乱された光を測定装置により測定することで算出された温度を校正することを含む。

【0010】

これらの発明によれば、第１光源から発せられるレーザー光および第２光源から発せられる標準光は、特定速度で回転する反射板により被投射面に向けて反射される。このとき、第１光源のレーザー光の反射光は、この被投射面上に所定間隔で配置された複数の光検出手段上を移動するので、これらの複数の光検出手段により第１光源のレーザー光の反射光が検出される時間差を測定することにより、第１光源のレーザー光の移動速度を正確に算出できる。この算出された第１光源のレーザー光の移動速度を基準速度とし、この基準速度に基づいて、第１光源のレーザー光の反射光または第２光源の標準光の反射光が被投射面上に配置された反射体により散乱された光を測定装置により測定することで算出された速度を校正することが可能となる。

【0011】

また、第２光源の標準光の反射光が被投射面上に配置された反射体により散乱された光を測定装置により測定することで温度が算出される。このとき、第２光源から発せられる標準光は、複数の異なる波長での発光強度が既知である標準光であり、これらの発光強度比から正確な温度が算出できるので、これを基準温度とすることで、測定装置により算出された温度を校正することが可能となる。

【発明の効果】

【0012】

（１）本発明によれば、特定速度で回転する反射板により第１光源のレーザー光および第２光源の標準光を被投射面に向けて反射することで、溶射飛翔粒子などのように高速で移動する空間移動群の移動状況を忠実に再現して温度および速度の校正を行うことが可能となる。

【0013】

（２）温度校正に時間的に連続の発光をする標準光を用いるが、この標準光を特定速度で回転する反射板により被投射面に向けて反射して移動させるので、チョッパーと同様に測定装置の受光素子の飽和を防止することができる。

【0014】

（３）速度校正において被投射面上に所定間隔で複数の光検出手段を正確に配置することができるので、特定速度で回転する反射板により第１光源のレーザー光の移動速度を正確に測定できるため、従来のように受光光学系の倍率ξなどを通じた間接的な速度決定よりも直接的で正確な速度決定が可能となる。

【0015】

（４）測定装置により測定する空間移動群の移動速度に応じて反射板の回転速度を変えることにより、測定対象に応じた適切な校正を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施の形態における空間移動群の温度および速度の測定装置の概略構成図である。

【図2】図１の２つのＡＰＤによりそれぞれ取得される波形を示す説明図である。

【図3】実際に溶射飛翔粒子群を測定したＡＰＤの波形を示す図である。

【図4】２つのＡＰＤの強度比と温度の関係を示す図である。

【図5】本発明の実施の形態における校正装置の概略構成図である。

【図6】オシロスコープの機能ブロック図である。

【図7】速度校正手段の出力例を示す図である。

【図8】温度校正手段の出力例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

まず、本発明の実施の形態における校正装置により校正しようとする測定装置について説明する。図１は測定装置の概略構成図、図２は図１の２つのＡＰＤによりそれぞれ取得される波形を示す説明図である。

【0018】

図１に示す測定装置１は、溶射飛翔粒子などの空間移動群Ｄの温度および速度を測定する装置であり、溶射飛翔粒子などの空間移動群Ｄからの放射光を集光するレンズ２と、レンズ２を透過した光を透過光と反射光との２つの光に分割する光路分割手段としてのダイクロイックフィルタ（以下、「ＤＣＦ」と称す。）３と、ＤＣＦ３により分割された２つの光（分割光）からそれぞれ相互に異なる特定波長域の光を検出する２つの光検出手段としてのアバランシェフォトダイオード（以下、「ＡＰＤ」と称す。）４ａ，４ｂと、ＡＰＤ４ａ，４ｂによりそれぞれ取得された波形から空間移動群の速度および温度をそれぞれ算出する速度演算手段５および温度演算手段６とを有する。

【0019】

ＤＣＦ３は、薄膜による光の干渉を利用して特定波長域の光を反射し、残りの波長域を透過する光フィルタである。すなわち、ＤＣＦ３では、透過光と反射光とでそれぞれ相互に異なる特定波長域の光に分割することが可能であり、ハーフミラーのように必要とする波長域の光を大きく減じることがない。なお、本実施形態においては、ＤＣＦ３とＡＰＤ４ａ，４ｂとの間に、ＤＣＦ３により分割された分割光から特定波長域の光を取り出す分光手段としての干渉フィルタ（以下、「ＩＦ」と称す。）７ａ，７ｂを配置して、さらに必要な波長域の光のみを切り出すようにしている。

【0020】

なお、ＡＰＤ４ａ，４ｂのうち一方のＡＰＤ４ａは、分割光の光軸Ｏから特定のオフセット量Ｘ₁だけオフセットした位置に配置されている。ＡＰＤ４ａは、このオフセット量Ｘ₁を任意に調整可能な移動機構８を有している。ＡＰＤ４ａの位置をオフセット量Ｘ₁だけオフセットした位置に配置することで、レンズ２によりＡＰＤ４ａ，４ｂにそれぞれ集光しようとする測定点Ｄ₁，Ｄ₂の間隔Ｘ₂を任意に設定することが可能である。このレンズ２が集光しようとする測定点Ｄ₁，Ｄ₂の間隔Ｘ₂はレンズ２の倍率による。例えば、測定しようとする空間移動群Ｄがレンズ２の左方Ａ＝２００ｍｍにあり、レンズ２の通過後、ＡＰＤ４ａまでの距離がＢ＝５０ｍｍにあるとすれば、倍率はＢ／Ａ＝１／４であり、測定点Ｄ₁，Ｄ₂の間隔Ｘ₂を１６ｍｍとする場合、オフセット量Ｘ₁は４ｍｍとなる。

【0021】

速度演算手段５は、ＡＰＤ４ａのオフセット量Ｘ１と図２に示すようにＡＰＤ４ａ，４ｂにより取得された波形どうしの時間遅れΔτとから空間移動群Ｄの移動速度Ｖを算出する。具体的には、空間移動群の移動速度Ｖは測定点Ｄ₁，Ｄ₂の間隔Ｘ₂と時間遅れΔτの比で算出され、
空間移動群Ｄの移動速度Ｖ〔ｍ／ｓ〕＝Ｘ₂／Δτ ・・・式（１）
である。

【0022】

図３は実際にオフセット量Ｘ₁を４ｍｍとし、測定点Ｄ₁，Ｄ₂の間隔Ｘ₂を１６ｍｍとして９５％アルミニウム−５％マグネシウムのプラズマ溶射飛翔粒子群を測定したＡＰＤ４ａ，４ｂの波形を示している。図３の例では、空間移動群Ｄの移動速度Ｖ〔ｍ／ｓ〕は、Ｖ＝Ｘ₂／Δτ＝１６〔ｍｍ〕／２００〔μｓ〕＝８０〔ｍ／ｓ〕となる。

【0023】

温度演算手段６は、ＡＰＤ４ａ，４ｂによりそれぞれ取得された波形から空間移動群Ｄの温度（平均的粒子温度）Ｔを算出する。具体的には、平均的粒子温度ＴはＡＰＤ４ａとＡＰＤ４ｂの積分比で算出され、
平均的粒子温度Ｔ〔Ｋ〕＝Ｓ₁／Ｓ₂ ・・・式（２）
である。

【0024】

図４は図３のＡＰＤ４ａ，４ｂの波形の強度比を横軸に、ＡＰＤ４ａ，４ｂで測定された温度を縦軸に示したものである。ＡＰＤ４ａ，４ｂは、一般的に２色温度計で用いられる下記プランクの式を基に標準光源を用いて校正された値を示す。

上記速度演算手段５および温度演算手段６は、コンピュータにより実現される。

【0025】

上記構成の測定装置１によれば、レンズ２により空間移動群Ｄからの放射光を集光してＤＣＦ３により複数の光に分割し、この分割光からそれぞれ相互に異なる特定波長域の光をＡＰＤ４ａ，４ｂにより検出する際、一方のＡＰＤ４ａが、分割光の光軸Ｏから特定のオフセット量Ｘ１だけオフセットした位置に配置されているため、このオフセット量Ｘ１とＡＰＤ４ａ，４ｂにより取得された波形どうしの時間遅れとから空間移動群Ｄの移動速度を算出するとともに、ＡＰＤ４ａ，４ｂによりそれぞれの波形から空間移動群の温度を算出することが可能となり、温度および速度を瞬時に測定することが可能となる。

【0026】

また、このＡＰＤ４ａは、オフセット量Ｘ１を任意に調整可能な移動機構８を有することにより、測定対象である空間移動群Ｄに応じて最適なオフセット量に調整して温度および速度を高精度に測定することが可能となっている。

【0027】

なお、上記測定装置１では、ＤＣＦ３によりレンズを透過した光を２つの光に分割しているが、３つ以上の複数の光に分割する構成とすることも可能である。この場合、光検出手段も３つ以上とし、少なくとも１つの光検出手段を分割光の光軸から特定のオフセット量だけオフセットした位置に配置する。これにより、３つ以上の複数の光の波形から温度および速度を測定することが可能となる。

【0028】

また、光路分割手段としてのＤＣＦ３に代えて、ダイクロイックミラー、ダイクロックプリズム、ハーフミラーやハーフプリズム等の一般的な光路分割素子を用いることも可能である。要するに、レンズ２を透過した光を複数の光に分割するものであれば良い。また、光ファイバーを用いて光路を分割するものでも良い。

【0029】

また、光検出手段としてのＡＰＤ４ａ，４ｂに代えて、フォトダイオード、フォトレジスタ、光依存性抵抗、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ、光電管や光電子倍増管等の一般的な光検出器を用いることも可能である。要するに、光の強度を、線形性を有したまま数値化できるものであれば良い。また、利用する波長域は赤外線域でも良いため、焦電検出器、ゴーレイセル、ボロメータ、サーミスタや熱電対などの検出器を用いることも可能である。

【0030】

なお、光路分割手段としてＤＣＦ３やダイクロイックミラーを用いる場合、光路は特定波長域に分割されているため、光検出手段は同一特性のものを使用することも可能である。また、ＤＣＦ３やダイクロイックミラーのように光路分割手段によりそれぞれ必要な波長域の光に分割できる場合には、光路分割手段が分光手段を兼ねるため、ＩＦ７ａ，７ｂを省略することも可能である。あるいは、分光手段を兼ねた光検出手段、すなわち、特定波長域の光を検出可能な光検出器を用いることも可能である。例えば、分光感度の異なる複数のフォトダイオードを使用したり、フォトダイオードと焦電検出器とを組み合わせたりすることも可能である。

【0031】

このような測定装置１は、溶射飛翔粒子の他、爆発現象や内燃機関のピストン内の燃焼ガス解析などのような移動しながら発光する物体などの空間移動群の測定に有用である。

【0032】

次に、本発明の実施の形態における校正装置について説明する。図５は本発明の実施の形態における校正装置の概略構成図、図６はオシロスコープの機能ブロック図である。なお、図５に示すように、本発明の実施の形態における校正装置１０は、上記構成の測定装置１を校正するものとして説明するが、校正対象は上記構成の測定装置１に限られない。

【0033】

図５において、本発明の実施の形態における校正装置１０は、線状光であるレーザー光を発する第１光源としてのレーザー光源１１と、複数の異なる波長での発光強度が既知である標準光を発する第２光源としての標準光源１２と、レーザー光源１１のレーザー光および標準光源１２の標準光を被投射面Ｆに向けて反射する反射板１３と、被投射面Ｆ上に所定間隔で配置された複数の光検出手段としてのフォトダイオード（以下、「ＰＤ」と称す。）１４ａ，１４ｂと、被投射面Ｆ上に配置された複数の反射体としての反射ピン１５ａ，１５ｂと、ＰＤ１４ａ，１４ｂおよび測定装置１が接続されるオシロスコープ１６とを有する。

【0034】

本実施形態においては、レーザー光源１１としてヘリウムネオンレーザーを用いる。また、標準光源１２として標準ランプを用いる。標準ランプは、流れる電流によって温度が決まり、放射率を考慮して各波長での連続スペクトルの強度が分かっているものである。

【0035】

反射板１３は、レーザー光源１１のレーザー光および標準光源１２の標準光を被投射面Ｆへ向かって反射しながら特定速度で回転することによりこれらの反射光を被投射面Ｆ上で移動させるものである。反射板１３は、特定速度で回転するための回転機構としてのモーター１３ａを備える。モーター１３ａには、反射板１３の回転数を制御するためのコントローラー１３ｂが接続されている。

【0036】

オシロスコープ１６は、図６に示すように、測定装置１により測定した速度を校正する速度校正手段１７および測定装置１により測定した温度を校正する温度校正手段１８として機能する。

【0037】

レーザー光源１１から発せられるレーザー光および標準光源１２から発せられる標準光は、モーター１３ａによって特定速度で回転する反射板１３により被投射面Ｆに向けて反射される。このとき、レーザー光源１１のレーザー光の反射光は、被投射面Ｆ上に所定間隔で配置された複数のＰＤ１４ａ，１４ｂ上を移動するので、速度校正手段１７は、この複数のＰＤ１４ａ，１４ｂによってレーザー光源１１のレーザー光の反射光が検出される時間差を測定する。これにより、レーザー光源のレーザー光の移動速度を正確に算出することができるので、これを校正に用いる基準速度とする。

【0038】

図７は速度校正手段１７によるオシロスコープ１６への出力例を示す図である。図５のレーザー光源１１から出力された光は、特定速度で回転する反射板１３を経て一定速度で被投射面Ｆ上を上から下へ直線移動する。図７の上段２本の波形２０，２１は、このレーザー光源１１のレーザー光の反射光がそれぞれ図５のＰＤ１４ａ，１４ｂで受光され、電気信号に変換されてオシロスコープ１６に入力された波形である。ここで、予めＰＤ１４ａ，１４ｂの２点間の距離および反射ピン１５ａ，１５ｂの２点間の距離を定めておけば、レーザー光の移動速度（基準速度）は検出された波形２０，２１のピーク点２０ａ，２０ｂの遅れ（時間）から正確に求めることができる。

【0039】

一方、図５の測定装置１は、レーザー光源１１のレーザー光の反射光、または標準光源１２から発せられる標準光の反射光が被投射面Ｆ上に配置された反射ピン１５ａ，１５ｂにより散乱された光を測定することにより速度を算出する。図７の下段の２本の波形２２，２３は、図５の反射ピン１５ａ，１５ｂによって反射された標準光源１２の光出力を測定装置１のＡＰＤ４ａ，４ｂ（図１参照。）でそれぞれ計測した波形である。図５の測定装置１は波形２２のピーク点２２ａと波形２３のピーク点２３ａの遅れ（時間）、または波形２２のピーク点２２ｂと波形２３のピーク点２３ｂの遅れ（時間）から速度を算出する。図６の速度校正手段１７は、上述の基準速度を用いてこの測定装置１により算出される速度を校正するものである。なお、レーザー光源１１のレーザー光の反射光が被投射面Ｆ上に配置された反射ピン１５ａ，１５ｂにより散乱された光を測定することにより速度を算出する場合も同様である。

【0040】

また、図５の標準光源１２の標準光の反射光は、被投射面Ｆ上に配置された反射ピン１５ａ，１５ｂにより散乱される。この反射ピン１５ａ，１５ｂにより散乱された光を測定装置１により測定することで温度が算出される。このとき、標準光源１２から発せられる標準光は、複数の異なる波長での発光強度が既知であるため、これらの発光強度比から正確な温度が算出できるので、温度校正手段１８はこれを基準温度として、測定装置１により算出された温度を校正する。

【0041】

図８は温度校正手段１８によるオシロスコープ１６への出力例を示す図である。図８の波形２４，２５は、図５の反射ピン１５ａ，１５ｂの１本から反射される標準光源１２の光を測定装置１のＡＰＤ４ａ，４ｂ（図１参照。）でそれぞれ測定した波形である。これらの波形２４，２５は、分光手段として配したＩＦ７ａ，７ｂのフィルタを透過した、いわゆる温度が既知な光波形であり、この２つの波形２４，２５の積分量の比から他の様々な物質温度を測定するための補正係数を算出することができる。

【0042】

このように、本実施形態における図５の校正装置１０によれば、特定速度で回転する反射板１３によりレーザー光源１１のレーザー光および標準光源１２の標準光を被投射面Ｆに向けて反射することで、溶射飛翔粒子などのように高速で移動する空間移動群の移動状況を忠実に再現して温度および速度の校正を行うことが可能である。また、この校正装置１０では、測定装置１により測定する空間移動群の移動速度に応じて反射板１３の回転速度を変えることにより、測定対象に応じた適切な校正を行うことが可能となる。

【0043】

なお、上記実施形態においては、図５のオシロスコープ１６を速度校正出手段１７および温度校正手段１８として機能させる構成であるが、ＰＤ１４ａ，１４ｂおよび測定装置１をＡ／Ｄ変換ボードを介してコンピュータに接続し、このコンピュータを速度校正手段１７および温度校正手段１８として機能させる構成とすることも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明の校正装置および校正方法は、溶射飛翔粒子などの空間移動群の温度および速度を測定する測定装置を校正する校正装置および校正方法として有用であり、特に、１００ｍ／ｓ前後の高速で移動する空間移動群の温度および速度を測定する測定装置を校正する校正装置および校正方法として好適である。

【符号の説明】

【0045】

１ 測定装置
２ レンズ
３ ダイクロイックフィルタ（ＤＣＦ）
４ａ，４ｂ アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）
５ 速度演算手段
６ 温度演算手段
７ａ，７ｂ 干渉フィルタ（ＩＦ）
８ 移動機構
１０ 校正装置
１１ レーザー光源
１２ 標準光源
１３ 反射板
１３ａ モーター
１３ｂ コントローラー
１４ａ，１５ｂ フォトダイオード（ＰＤ）
１５ａ，１５ｂ 反射ピン
１６ オシロスコープ
１７ 速度校正手段
１８ 温度校正手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】