SK-11アプリケーション; 噴霧の微粒化過程を高感度撮影

SK-11によるスペックルノイズの除去効果
▲SK-11にてスペックルノイズを除去した写真。            ▲スペックルノイズが発生して画質が劣化した写真。

 

上の2つの画像は、旋回ノズルから噴出されるウォータースプレーの微粒化を撮影したもので、左は撮影時にSK-11を使ってスペックルノイズを除去した写真、右はSK-11を使わずに撮影した写真です。デラバン0.85-60°Aノズルから大気雰囲気中に水を定常噴射したもので、噴射差圧は1.6MPaです。光源はYAGパルスレーザー(ビーム径3mm、出力約10mJ)を使用し、ディフューザーにて散光させて、液体が微粒化する瞬間を透過光を用いて撮影しています。SK-11を使用することでスペックルノイズが減少し、画質が向上していることが分かります。

データご提供:
豊橋技術科学大学 鈴木孝司准教授
電力中央研究所様

スペックルノイズ
▲ノズルからの噴霧全体の様子(SK-11使用時)。上の画像では、赤枠で示した領域の拡大写真を比べています。

 

実験のセットアップ
▲本測定のセットアップ概略図。

 

微粒化過程の観察とスペックルノイズ

液体の微粒化技術は、自動車用エンジンにおける燃料噴霧の生成をはじめ、「噴霧塗装」「噴霧乾燥」「調湿」「粉末製造」「農薬散布」「消火」などの各種産業分野にも応用されています。とくに近年では、環境問題への配慮から、各種環境機器の洗浄や焼却炉の温度制御、脱硫や脱硝技術などへの応用が著しく、噴霧特性を高度に制御した機器の開発が要求されるようになってきました。

噴霧特性を改善すれば、たとえばエンジンでは排気ガス中の有害物質が低減や熱効率の向上も期待できます。このためには燃料噴射ノズルにおける噴霧生成過程の解明と、微粒化特性の計測が必要となります。

噴霧生成過程の撮影には、写真撮影に使われるキセノンフラッシュランプ、あるいはより高い分解能が発揮できるYAGパルスレーザーが用いられています。ところが、YAGパルスレーザーを用いた瞬間撮影では、その単色性の高さゆえにレーザーのスペックルノイズが発生し、画像を劣化させてしまいます。

このスペックルノイズを取り除き、噴霧生成過程を詳細に解析するために、诺福通のスペックルキラーSK-11は高い威力を発揮します。

キセノンランプでの撮影
YAGパルスレーザーでの撮影
▲キセノンフラッシュランプ(Δτ〜1μs)で撮影した写真(上)と、YAGパルスレーザーで撮影した写真(下)。YAGパルスレーザーで撮影したほうが、より高精細に微粒化の瞬間を捉えることができますが、画像全体にスペックルノイズが発生してしまいます。

 
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