JP2004170196A

JP2004170196A - Turbidity measuring instrument

Info

Publication number: JP2004170196A
Application number: JP2002335354A
Authority: JP
Inventors: Shigesada Iijima; 茂定飯嶋; Hirohito Iijima; 宏仁飯島
Original assignee: IIJIMA DENSHI KOGYO KK
Current assignee: IIJIMA DENSHI KOGYO KK
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2004-06-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent erroneous measurement caused by deterioration of a light emitting diode, a stain and a flaw in glass on a projection part and a photoreceiving part front face, and to cope with various sample liquids. <P>SOLUTION: This turbidity measuring instrument is provided with the projection part, a sample cell through which light emitted from the projection part is transmitted, and a photoreceiving part for detecting the light transmitted through the sample cell, and is provided with a turbidity computing means for finding an absorbance based on a ratio between light intensities detected by the photoreceiving part when no measured sample liquid exists in the sample cell, and when the liquid exists therein, to compute the turbidity based on the absorbance. In the instrument, a plurality of measuring channels are provided, and a plurality of working curves are prepared by calibration to be stored in the respective channels. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被測定試料液の濁度を測定する濁度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被測定試料液の濁度を測定する方法として「透過光方式」といわれる測定方法が行われている。
【０００３】
「透過光方式」とは、試料セルに存在する被測定試料液に投光部から光を投光し、被測定試料液中を通過した透過光の強度を受光部で測定し、あらかじめ作成してある透過光強度−濁度の関係を示す検量線を使って、測定した透過光強度から濁度を換算する測定方法である。
【０００４】
図１０は上記の従来の濁度測定方法を示す検量線グラフの一例で、横軸に受光部で測定された透過光強度をとり、縦軸には濁度が目盛られている。検量線は被測定試料液の透過光強度と濁度を実際に測定しプロットしたものである。
【０００５】
また、従来の濁度測定装置では測定チャンネルは単チャンネルで測定時の校正は２点校正が一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の透過光強度から濁度検量線を使って濁度を求める方法は、投光部の発光源である発光ダイオードが経時劣化で光量が減少していく。発光ダイオードの温度依存性のため光量が変動する。投光部及び受光部前面のガラスに付着する汚れや傷のため透過光が減少するなどの現象のため、そのまま測定したのでは測定誤差を生じる。
【０００７】
例えば、図１０の検量線を使用した濁度測定で発光ダイオードの劣化や受光部前面のガラスに付着する汚れや傷のため透過光が減少した場合の実験例では以下のような結果となる。
【０００８】
図１０の検量線から導き出される透過光強度から濁度を求める式は次のように表される。
【０００９】
Ｙ＝〔｛（Ｐ_０−Ａ）／（Ｐ−Ａ）｝−１〕×ａ……………（１）
ここで、
Ｙ：濁度（ｍｇ／ｌ）
Ｐ_０：試料セルに試料液が存在しない状態の受光の強度（ｍｖ）〔入射光強度とする〕
Ｐ：試料セルに試料液が存在する状態の受光の強度（ｍｖ）〔透過光強度とする〕
Ａ：オフセット定数（＝３５９）
ａ：スパン校正定数
である。
【００１０】
濁度１００００（ｍｇ／ｌ）の試料液を使用してＰ_０の値を変化させて実験を行い、上記の（１）式を使用して濁度を求めると次のようになる。
【００１１】
まず、最初にＰ_０＝２４３３（ｍｖ）の時に試料セルに試料液を入れて透過光強度を測定するとＰ＝１０３２（ｍｖ）であった。
【００１２】
次にＰ_０を約１／２として同じ試料液を測定した結果は、Ｐ_０＝１２１８（ｍｖ）でＰ＝５３２（ｍｖ）であった。なお、スパン校正定数（ａ）は、４８０８である。
【００１３】
この実測データから光量の劣化前と劣化後の濁度（Ｙ）を計算すると

となり、光量が減少した場合には測定誤差が非常に大きくなっていることがわかる。従って、従来の濁度測定装置では測定のたびに標準液または標準板を使用して校正を行う必要があった。
【００１４】
また、被測定試料液である汚泥は色、粒径など様々であり、特に汚泥の色は好気性、嫌気性、その他管理状況の違いや四季の変化によっても変わってくる。そして、図１１の実測データに示すように汚泥の色によって検量線が異なっており、測定チャンネルが単チャンネルでは様々な試料液に充分対応できないという問題があった。
【００１５】
本発明は上記の事実に鑑み、測定のたびに標準液または標準板を使用して校正を行うことを必要とせず、しかも正しく精度が保たれており、様々な被測定試料液の測定に対応できる濁度測定装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するための手段として、本発明の濁度測定装置は、投光部と該投光部より照射された光が通過する試料セルと該試料セルより透過した光の強度を検出する受光部とを備える計測手段と、該受光部により検出される該試料セルに濁度が測定される試料液が存在しない状態の光の強度Ｐ_０及び該試料セルに該試料液が存在する状態の光の強度Ｐより吸光度Ｌｏｇ（Ｐ０／Ｐ）を求める吸光度演算手段と、吸光度と濁度との検量線、あるいは、吸光度と濁度との関係式をもちいて、該吸光度Ｌｏｇ（Ｐ０／Ｐ）より濁度を求める濁度演算手段と、を備えている構成としている。
【００１７】
本発明の濁度測定装置では、試料セルに試料液が存在しない状態の光の強度Ｐ_０及び試料セルに試料液が存在する状態の光の強度Ｐより試料液の吸光度Ｌｏｇ（Ｐ_０／Ｐ）を求め、その吸光度から濁度を演算して求める構成としている。このため、投光部の発光源が経時劣化やその他の理由で光量が減少した場合、あるいは投光部及び受光部前面のガラスの汚れや傷のために光量が減少した場合でも、以下に述べるように、濁度の測定値の変動は小さく問題とならないので、測定のたびに標準液または標準板を使用して校正を行う必要がない。
【００１８】
図５〜図７は吸光度を基にした濁度測定方法である本発明を説明したものである。
【００１９】
図５は発光ダイオードの光量の劣化がなく、ガラスにも汚れや傷などの光量を減少させる劣化がない場合の吸光度測定のモデルを示している。被測定試料液は光量を１／１０に減少させる濁度のものとする。
【００２０】
図５（Ａ）は、試料セル７に試料液が存在しない状態での受光素子（図示せず）で受光した光の強度Ｐ０（入射光強度とする）と発光ダイオードの照射する光Ｐ_ｉｎとの関係を示すもので、このときＰ０＝Ｐ_ｉｎである。
【００２１】
図５（Ｂ）は、試料セル７に試料液８が存在する状態での受光素子（図示せず）で受光した光の強度Ｐ（透過光強度とする）とＰ_ｉｎとの関係を示す。
【００２２】
試料液８は光量を１／１０に減少させる濁度のものであるから、Ｐ＝（１／１０）Ｐ_ｉｎとなる。
【００２３】
従って、この時の吸光度は次のようになる。

次に、図６は発光ダイオードの光量の劣化はないが、ガラスに汚れや傷などの光量を減少させる劣化がある場合の吸光度測定のモデルを示している。ガラスの汚れや傷による光量の変化は１／１０に減少するものとする。また、被測定試料液は光量を１／１０に減少させる濁度のものとする。
【００２４】
図６（Ａ）は、試料セル７に試料液が存在しない状態での受光素子（図示せず）で受光した光の強度Ｐ０（入射光強度とする）と発光ダイオードの照射する光Ｐ_ｉｎとの関係を示すもので、ガラス５及びガラス６で光量が１／１０に減少するので、Ｐ０＝（１／１０）Ｐ_ｉｎである。
【００２５】
図６（Ｂ）は、試料セル７に試料液８が存在する状態での受光素子（図示せず）で受光した光の強度Ｐ（透過光強度とする）とＰ_ｉｎとの関係を示す。
【００２６】
ガラス５及びガラス６で光量が１／１０に減少し、試料液８で光量が１／１０に減少するので、Ｐ＝（１／１０）（１／１０）Ｐ_ｉｎとなる。
【００２７】
この時の吸光度は次のようになる。

また、図７は発光ダイオードの劣化により発光ダイオードの発光量が１／２に減少したものとし、ガラスにも汚れや傷などの光量を減少させる劣化がある場合の吸光度測定のモデルを示している。ガラスの汚れや傷による光量の変化は１／１０に減少するものとする。また、被測定試料液は光量を１／１０に減少させる濁度のものとする。
【００２８】
図７（Ａ）は、試料セル７に試料液が存在しない状態での受光素子（図示せず）で受光した光の強度Ｐ０（入射光強度とする）と光量が減少した発光ダイオードの照射する光との関係を示すもので、照射する光が（１／２）Ｐ_ｉｎとなり、ガラス５及びガラス６で光量が１／１０に減少するので、Ｐ０＝（１／２）（１／１０）Ｐ_ｉｎである。
【００２９】
図７（Ｂ）は、試料セル７に試料液８が存在する状態での受光素子（図示せず）で受光した光の強度Ｐ（透過光強度とする）とＰ_ｉｎとの関係を示す。
【００３０】
照射する光が（１／２）Ｐ_ｉｎで、ガラス５及びガラス６で光量が１／１０に減少し、試料液８で光量が１／１０に減少するので、Ｐ＝（１／２）（１／１０）（１／１０）Ｐ_ｉｎとなる。
【００３１】
この時の吸光度は次のようになる。

以上（２）式、（３）式及び（４）式に示されるように発光ダイオードの劣化による発光ダイオードの発光量の減少、ガラスの汚れや傷による光量の減少などがある場合でも吸光度は発光ダイオード及びガラスの劣化のない場合と同一となるので、吸光度から濁度を求める本発明は、発光ダイオードやガラスの劣化の影響を受けることがない。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の濁度測定装置は、計測手段と、吸光度演算手段と、濁度演算手段と、を備える。
【００３３】
計測手段は、図１に示すように投光部と受光部と試料セル及び投光部に電源を供給し、駆動させるためのＬＥＤ発光回路とパルス回路とで構成できる。
【００３４】
投光部は試料セルに光を照射するためのもので、例えばＬＥＤ発光回路により構成することができる。試料セルに照射された光は試料セルを通過して受光部に到達し、受光部ではその光の強度を電気信号に変換して出力することができる。
【００３５】
吸光度演算手段は、計測手段の受光部から出力されてくる微弱な電気信号（試料セルに試料液が存在しない状態の光の強度Ｐ０あるいは試料セルに試料液が存在する状態の光の強度Ｐが変換されたもの）を必要なレベルに増幅してＣＰＵ演算器に送り込み、ＣＰＵ演算器で吸光度Ｌｏｇ（Ｐ０／Ｐ）を演算するために信号増幅器、データ入出力装置、Ａ／Ｄコンバータ及びＣＰＵ演算器を備えるものとすることができる。
【００３６】
濁度演算手段は、吸光度演算手段で求めた吸光度を用いて試料液の濁度を演算するもので、被測定試料液の吸光度と濁度との検量線（あるいは吸光度と濁度との関係式）を記憶しておくメモリーを備え、濁度を演算するためのＣＰＵ演算器を持っている。また、複数の検量線の作成や測定時の検量線の選択のための操作機能も備えるものとすることができる。
【００３７】
本発明の濁度測定装置では投光部として発光ダイオードを用いることができる。また、本発明の濁度測定装置において、測定チャンネル数を複数チャンネルとし、複数の被測定試料液に対応できるように複数の検量線あるいは複数の濁度演算手段を持ち、かつ、被測定試料液に最適の検量線、あるいは濁度演算手段を選択できるようにしているので濁度の測定誤差を小さくすることができる。これにより複数種類の被測定試料液を１台の濁度測定装置で測定することができる。
【００３８】
さらに、本発明の濁度測定装置において、試料液の種類を好気性汚泥試料液と嫌気性汚泥試料液とすることができる。これらは最も代表的な被試料液である。ここで、検量線としては好気性検量線及び嫌気性検量線を用い、濁度演算手段は好気性濁度演算手段及び嫌気性濁度演算手段を用いる。
【００３９】
試料液の種類を好気性汚泥試料液と嫌気性汚泥試料液とすることにより本発明の濁度測定装置の活用できる試料液の種類の幅が大きく広がる。例えば、図１１に各種試料液である種々の汚泥を実際に測定したデータを示す。図１１において、縦軸は吸光度を表し、横軸は濁度を表している。
【００４０】
図１１のグラフより明らかなように試料液は好気性汚泥試料液と嫌気性汚泥試料液に大きく分けられるので、好気性汚泥試料液あるいは嫌気性汚泥試料液を代表する検量線を作成して、それぞれ分類１、分類２として複数のチャンネルにあらかじめ両方の検量線を記憶させることにより本発明の濁度測定装置の利用価値が大きく高まる。
【００４１】
本発明の濁度測定装置には、新たな種類の試料液用の検量線設定手段あるいは濁度演算手段設定手段を持つようにすることもできる。これにより、本発明の濁度測定装置はほぼ全ての試料溶液についてその濁度を測定できるようになる。
【００４２】
検量線設定手段は、本発明の濁度測定装置に予め設定されている検量線を基にして、２点校正あるいは３点の校正を行い、新たな試料液に適合する新しい検量線あるいはその検量線から導かれる濁度演算手段を作成しその測定チャンネルに記憶させるものである。
【００４３】
図８及び図９は、検量線の２点校正、３点校正について説明したものである。
【００４４】
図８の２点校正は、純水中におけるゼロ点と排水原水の２点で校正し作成した検量線２１が実線で示されている。それに対して実際に被測定試料液である排水の濃度を変えて測定したデータが鎖線で示されている。この例のように２点校正では校正点以外の濃度で、実際の値との誤差が大きくなる場合もある。
【００４５】
一方、図９の３点校正は、純水中におけるゼロ点と排水原水と１／２希釈水の３点で校正したもので、検量線２１は実線で示されている。そして被測定試料液である排水の濃度を変えて測定した鎖線で示すデータもほぼこの実線に一致している。測定チャンネルを複数備えている場合には、新たな被測定試料液に近い検量線を選択できるのでより精度の高い検量線を作ることができ、結果的に新たな試料液の濁度をより正確に測定することができる。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の濁度測定装置の構成を示す図である。
【００４７】
図１に示す如く、本発明の濁度測定装置は被測定試料液に光を照射して通過した光の強度を検出する計測手段と、入射光強度と透過光強度から被測定試料液の吸光度を演算する吸光度演算手段と、吸光度から被測定試料液の検量線を用いて濁度を求める濁度演算手段とを備えた構成となっている。
【００４８】
計測手段は、図１及び図２に示すように発光素子である発光ダイオード１を内設した投光部３と受光部４と試料セル７及び発光ダイオード１に駆動電圧を供給しているＬＥＤ発光回路１７とパルス回路１８から形成されている。
【００４９】
投光部３の受光部４と相対する前面は投光部内部に連通する開口３１となっており、開口３１には平板状の透明なガラス５が接着剤を用いて接着されている。ガラス５の背面には発光ダイオード１が配設されている。
【００５０】
受光部４の前面も内部に連通する開口４１が設けられており、開口４１には平板状の透明なガラス６が接着剤を用いて接着されている。そして、ガラス６の背面には受光素子２が配設されている。
【００５１】
投光部３と受光部４はお互いの先端面が所定の間隔（約数ｍｍの間隔）で固定されており、その間が試料セル７となっており、試料セル７の中には被測定試料液８が満たされる構造となっている。
【００５２】
なお、ガラス５及びガラス６は特にガラスに限定されるものではなく、透明な光をよく通すものであればよい。
【００５３】
パルス回路１８により制御されたＬＥＤ発光回路１７は発光ダイオード１を発光させるためのパルス駆動電圧を供給している。
【００５４】
投光部３から照射され試料セル７を通過した入射光または透過光は受光部４の受光素子２によりその強度が電気信号に変換され吸光度演算手段の濁度アンプ９に出力される。
【００５５】
吸光度演算手段は濁度アンプ９、マルチプレクサ１０、Ａ／Ｄコンバータ１１、ＣＰＵ演算器１２により構成される。
【００５６】
濁度アンプ９では入力されてくる受光部４からの電気信号出力を所定の強さに増幅し、マルチプレクサ１０に出力する。
【００５７】
マルチプレクサ１０は濁度アンプ９からの入射光または透過光の電気信号、電源回路１９からのバッテリ−チェック信号、ＣＰＵ演算器１２からのチャンネル切り替え信号等を整理してＡ／Ｄコンバータ１１に出力する。
【００５８】
Ａ／Ｄコンバータ１１はマルチプレクサ１０からの信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ演算器１２に出力する。
【００５９】
ＣＰＵ演算器１２では入力してくる入射光及び透過光の電気信号をもとに吸光度を演算する。
【００６０】
濁度演算手段はＣＰＵ演算器１２、ＥＥＰ−ＲＯＭ１３、操作スイッチ１４により構成される。
【００６１】
先に述べたようにＣＰＵ演算器１２で被測定試料液８の吸光度が計算されるので、あらかじめ設定してＥＥＰ−ＲＯＭ１３に記憶させてある検量線（または吸光度と濁度との関係式）をＣＰＵ演算器１２に読み込み、吸光度から被測定試料液８の濁度を演算し、表示部１５に出力し、表示する。
【００６２】
濁度演算においては測定試料液に最も適した検量線（または吸光度と濁度との関係式）を使用することが測定値の誤差を少なくする上で重要なことである。
【００６３】
本発明の濁度測定装置では図３に示すように測定チャンネル数を５チャンネルとし、チャンネル１には検量線「分類１」が、チャンネル２には、検量線「分類２」が記憶されている。検量線「分類１」、「分類２」は図１１に示す検量線である。
【００６４】
チャンネル３〜チャンネル５には、検量線「分類１」が記憶されていて、測定試料液がチャンネル１の検量線「分類１」あるいは、チャンネル２の検量線「分類２」に当てはまらない場合に、記憶されている「分類１」の検量線をもとに２点校正あるいは３点校正を行うことにより、被測定試料液に最適の検量線を作成して記憶させることができる構成としている。
【００６５】
各チャンネルの校正は操作スイッチ１４により条件設定され、ＣＰＵ演算器１２で行われる。校正作成された検量線はＥＥＰ−ＲＯＭ１３に収納される。
【００６６】
なお、チャンネル１及びチャンネル２も検量線の校正及び校正した検量線の記憶が可能な構成となっている。
【００６７】
図４は、本発明の濁度測定装置の吸光度をもとにした濁度測定の効果を実験により確認したものである。実験は図１の構成で行った。その他の測定条件はチャンネル１で検量線は分類１を使用し、３点校正を行っている。
【００６８】
図４のＣＡＳＥ１は、図１の構成で発光ダイオード１、ガラス５及びガラス６がともに劣化がないものとして正規の状態で試料セル７に測定試料液を入れて測定し、表示部１５に表示された値である。
【００６９】
ＣＡＳＥ２は発光ダイオード１が劣化し光量が減少した場合を想定し、発光ダイオード１の光量を１／２に設定した（試料セル７に試料液がない状態で受光素子２の出力電圧が１／２となるように発光ダイオード１の光量を減らした）。
【００７０】
ＣＡＳＥ３はガラスが汚れや傷により劣化した場合を想定してガラス５及びガラス６に半透明テープを貼ったものである。発光ダイオード１は、光量の劣化はない状態に設定されている。
【００７１】
実験の結果は、測定試料液の濁度の理論値２００００（ｍｇ／ｌ）に対しＣＡＳＥ１、ＣＡＳＥ２、ＣＡＳＥ３の測定値は２００１４（ｍｇ／ｌ）、１９５３３（ｍｇ／ｌ）、１８８８４（ｍｇ／ｌ）であり、これはすべて測定器の許容誤差（±２０００ｍｇ／ｌ以内）の範囲内にあり、吸光度をもとにした本発明の濁度測定は従来のように測定の度に標準液／標準板による校正を行わなくとも正しい測定値が得られることを示している。
【００７２】
【発明の効果】
本発明は以上説明したものであるから、次に述べるような効果がある。
【００７３】
被測定試料液に投光される入射光の強度と被測定試料液を通過した透過光の強度から求めた吸光度をもとにして濁度を演算する濁度測定方法なので発光源である発光ダイオードの劣化による光量の減少や投光部や受光部のガラスの汚れや傷による光量の減少の影響が測定値に反映されないので、従来のように測定の度に標準液校正をおこなわずともゼロ校正のみで正確な測定が期待できる。
【００７４】
また、測定チャンネル数を複数チャンネルとしたので様々な試料液に最も適した検量線を作成することができ、より正確な測定値を得ることができる。
【００７５】
さらに、検量線の校正に用いる校正方法は１点校正、２点校正、３点校正と複数の校正方法をもっているので、それぞれの試料液に合わせた検量線を作成することができる。従って測定値も正確なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の濁度測定装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の濁度測定装置の投光部及び受光部の説明図である。
【図３】本発明の濁度測定装置の測定チャンネルと検量線及び校正の関係を示すブロックダイヤである。
【図４】本発明の濁度測定装置の濁度測定実験結果である。
【図５】吸光度測定の説明図である。
【図６】ガラス劣化の場合の吸光度測定の説明図である。
【図７】発光ダイオード、ガラス劣化の場合の吸光度測定の説明図である。
【図８】２点校正の説明図である。
【図９】３点校正の説明図である。
【図１０】従来の濁度換算式の説明図である。
【図１１】被測定試料液である排水サンプルの分類図である。
【符号の説明】
１：発光ダイオード
１６：メンテナンススイッチ
２：受光素子
１７：ＬＥＤ発振回路
３：投光部
１８：パルス回路
４：受光部
１９：電源回路
５：投光部ガラス
２０：ＤＣ電源
６：受光部ガラス
２１：検量線
７：試料セル
３１：投光部の開口
８：試料液
４１：受光部の開口
９：濁度アンプ
１０：マルチプレクサ
１１：Ａ／Ｄコンバータ
１２：ＣＰＵ演算器
１３：ＥＥＰ−ＲＯＭ
１４：操作スイッチ
１５：表示部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a turbidity measuring device for measuring turbidity of a sample liquid to be measured.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for measuring the turbidity of a sample liquid to be measured, a measurement method called “transmitted light method” has been performed.
[0003]
The `` transmitted light method '' means that the light is projected from the light projecting unit to the sample liquid to be measured present in the sample cell, the intensity of the transmitted light that has passed through the sample liquid to be measured is measured by the light receiving unit, and the This is a measurement method for converting turbidity from measured transmitted light intensity using a calibration curve showing the relationship between transmitted light intensity and turbidity.
[0004]
FIG. 10 is an example of a calibration curve graph showing the above-described conventional turbidity measuring method, in which the horizontal axis indicates the transmitted light intensity measured by the light receiving section, and the vertical axis indicates the turbidity. The calibration curve is obtained by actually measuring and plotting the transmitted light intensity and turbidity of the sample liquid to be measured.
[0005]
In a conventional turbidity measuring device, the measurement channel is a single channel, and the calibration at the time of measurement is generally a two-point calibration.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of obtaining the turbidity from the transmitted light intensity using the turbidity calibration curve, the light amount of the light emitting diode, which is the light emitting source of the light projecting unit, decreases with time. The light quantity fluctuates due to the temperature dependence of the light emitting diode. Due to a phenomenon such as a decrease in transmitted light due to dirt or scratches attached to the glass on the front surface of the light emitting unit and the light receiving unit, a measurement error occurs if the measurement is performed as it is.
[0007]
For example, the following results are obtained in an experimental example in which the transmitted light is reduced due to deterioration of the light emitting diode and dirt or scratches attached to the glass in front of the light receiving unit in the turbidity measurement using the calibration curve of FIG.
[0008]
An equation for obtaining turbidity from transmitted light intensity derived from the calibration curve of FIG. 10 is expressed as follows.
[0009]
Y = _{[{(P 0 -A) / (} P-A)} - 1 ] × a ............... (1)
here,
Y: turbidity (mg / l)
P ₀ : intensity of received light (mv) when no sample liquid is present in the sample cell [assuming incident light intensity]
P: Intensity of received light (mv) when sample liquid is present in the sample cell [assumed as transmitted light intensity]
A: Offset constant (= 359)
a: Span calibration constant.
[0010]
We conducted an experiment by changing the values of P ₀ using a sample solution turbidity 10000 (mg / l), when determining the turbidity using the above equation (1) as follows.
[0011]
First, when P ₀ = 2433 (mv), the sample liquid was put into the sample cell, and the transmitted light intensity was measured. As a result, P = 1032 (mv).
[0012]
Next, when the same sample solution was measured with P _{0 set} to about ２, the result was P ₀ = 1218 (mv) and P = 532 (mv). The span calibration constant (a) is 4808.
[0013]
When the turbidity (Y) before and after the deterioration of the light amount is calculated from the actual measurement data,

It can be seen that the measurement error is very large when the amount of light decreases. Therefore, in the conventional turbidity measuring device, it was necessary to perform calibration using a standard solution or a standard plate each time measurement was performed.
[0014]
Also, the sludge that is the sample liquid to be measured has various colors, particle sizes, and the like. In particular, the color of the sludge changes depending on aerobic, anaerobic, other management conditions, and changes in the four seasons. As shown in the actual measurement data in FIG. 11, the calibration curve differs depending on the color of the sludge, and there is a problem that a single measurement channel cannot sufficiently cope with various sample liquids.
[0015]
In view of the above facts, the present invention does not require the use of a standard solution or a standard plate for calibration each time measurement is performed, and the accuracy is maintained correctly, so that the present invention is applicable to measurement of various sample liquids to be measured. It is an object of the present invention to provide a turbidity measuring device that can be used.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving such a problem, the turbidity measuring device of the present invention includes a light projecting unit, a sample cell through which light emitted from the light projecting unit passes, and an intensity of light transmitted from the sample cell. A measuring unit having a light receiving unit for detecting, and a light intensity P ₀ in a state where no sample liquid whose turbidity is measured is present in the sample cell detected by the light receiving unit and the sample liquid is present in the sample cell. The absorbance log (P0 / P) is obtained by using an absorbance calculating means for obtaining the absorbance Log (P0 / P) from the light intensity P in a state where the light absorbs, and a calibration curve of the absorbance and turbidity or a relational expression between the absorbance and turbidity. / P) and a turbidity calculating means for obtaining turbidity from (P).
[0017]
In the turbidity measuring device of the present invention, the absorbance Log (P ₀ / P) of the sample liquid is obtained from the light intensity P ₀ in a state where the sample liquid is not present in the sample cell and the light intensity P in a state where the sample liquid is present in the sample cell. ) Is calculated, and turbidity is calculated from the absorbance. For this reason, even when the light source of the light emitting unit has decreased in light amount due to aging or other reasons, or in the case where the light amount has decreased due to dirt or scratches on the glass on the front surface of the light emitting unit and the light receiving unit, the following will be described. As described above, since the fluctuation of the measured value of the turbidity is small and does not cause any problem, it is not necessary to perform calibration using a standard solution or a standard plate each time the measurement is performed.
[0018]
5 to 7 illustrate the present invention, which is a method of measuring turbidity based on absorbance.
[0019]
FIG. 5 shows a model of the absorbance measurement in the case where the light quantity of the light emitting diode is not deteriorated and the glass is not deteriorated to reduce the light quantity such as dirt or scratch. The sample liquid to be measured has a turbidity that reduces the light amount to 1/10.
[0020]
FIG. 5 (A), (a incident light intensity) intensity P0 of light received by the light receiving element in a state where the sample solution is not present (not shown) in the sample cell 7 and the light P _in the irradiation of the light emitting diode shows the relationship, it is this time P0 _{= P in.}
[0021]
FIG. 5 (B), (a transmitted light intensity) intensity P of the light received by the light receiving element in a state in which the sample liquid 8 is present (not shown) in the sample cell 7 and showing the relationship between the P _in.
[0022]
Since the sample solution 8 is of turbidity reducing the amount of light to 1/10, and _P = _(1/10) P _in.
[0023]
Therefore, the absorbance at this time is as follows.

Next, FIG. 6 shows a model of the absorbance measurement when the light amount of the light emitting diode is not deteriorated but the glass is deteriorated to reduce the light amount such as dirt or scratch. The change in the amount of light due to stains and scratches on the glass is reduced to 1/10. The sample liquid to be measured has a turbidity that reduces the light amount to 1/10.
[0024]
6 (A) is (a incident light intensity) intensity P0 of light received by the light receiving element in a state where the sample solution is not present (not shown) in the sample cell 7 and the light P _in the irradiation of the light emitting diode shows the relationship, the amount of light in the glass 5 and the glass 6 is reduced to 1/10, and P0 = _{(1/10) P in.}
[0025]
FIG. 6 (B) (a transmitted light intensity) intensity P of the light received by the light receiving element in a state in which the sample liquid 8 is present (not shown) in the sample cell 7 and showing the relationship between the P _in.
[0026]
Amount of glass 5 and the glass 6 is reduced to 1/10, since the amount of light in the sample solution 8 is reduced to 1/10, and _{P = (1/10) (1/10)} P in.
[0027]
The absorbance at this time is as follows.

FIG. 7 shows a model of the absorbance measurement in the case where the light emission amount of the light emitting diode is reduced by half due to the deterioration of the light emitting diode, and the glass is deteriorated to reduce the light amount such as dirt or scratch. . The change in the amount of light due to stains and scratches on the glass is reduced to 1/10. The sample liquid to be measured has a turbidity that reduces the light amount to 1/10.
[0028]
FIG. 7A shows the light emitted from the light emitting diode whose light intensity P0 (referred to as the incident light intensity) and the amount of light received by the light receiving element (not shown) in the state where the sample liquid is not present in the sample cell 7 are reduced. shows the relationship between the light, the light is _{(1/2) P in} becomes to be irradiated, since the amount of light in the glass 5 and the glass 6 is reduced to 1/10, P0 = (1/2) ( 1/10) it is a P _in.
[0029]
FIG. 7 (B) (a transmitted light intensity) intensity P of the light received by the light receiving element in a state in which the sample liquid 8 is present (not shown) in the sample cell 7 and showing the relationship between the P _in.
[0030]
In light irradiation _{(1/2) P in,} the amount of light in the glass 5 and the glass 6 is reduced to 1/10, since the amount of light in the sample solution 8 is reduced to 1/10, P = (1/2) ( 1/10) the _{(1/10) P in.}
[0031]
The absorbance at this time is as follows.

As shown in the above equations (2), (3) and (4), even when there is a decrease in the light emission amount of the light emitting diode due to the deterioration of the light emitting diode, and a decrease in the light amount due to stains or scratches on the glass, the absorbance is emitted. Since it is the same as when there is no deterioration of the diode and the glass, the present invention for determining the turbidity from the absorbance is not affected by the deterioration of the light emitting diode and the glass.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The turbidity measuring device of the present invention includes a measuring unit, an absorbance calculating unit, and a turbidity calculating unit.
[0033]
As shown in FIG. 1, the measuring means can be composed of an LED light emitting circuit and a pulse circuit for supplying and driving power to the light projecting unit, the light receiving unit, the sample cell and the light projecting unit.
[0034]
The light projecting unit is for irradiating the sample cell with light, and can be configured by, for example, an LED light emitting circuit. The light applied to the sample cell passes through the sample cell and reaches the light receiving unit, and the light receiving unit can convert the intensity of the light into an electric signal and output the electric signal.
[0035]
The absorbance calculating means calculates the weak electric signal (the light intensity P0 in a state where the sample liquid does not exist in the sample cell or the light intensity P in a state where the sample liquid exists in the sample cell) output from the light receiving unit of the measuring means. The converted signal is amplified to a required level and sent to a CPU computing unit, where a signal amplifier, a data input / output device, an A / D converter, and a CPU computation are used to compute the absorbance Log (P0 / P) by the CPU computing unit. Can be provided.
[0036]
The turbidity calculating means calculates the turbidity of the sample solution using the absorbance obtained by the absorbance calculating means, and a calibration curve of the absorbance and the turbidity of the sample liquid to be measured (or a relational expression between the absorbance and the turbidity) ) Is stored, and a CPU calculator for calculating turbidity is provided. Further, an operation function for creating a plurality of calibration curves and selecting a calibration curve at the time of measurement can be provided.
[0037]
In the turbidity measuring device of the present invention, a light emitting diode can be used as the light projecting unit. Further, in the turbidity measuring device of the present invention, the number of measurement channels is set to a plurality of channels, and a plurality of calibration curves or a plurality of turbidity calculating means are provided so as to be compatible with a plurality of sample liquids to be measured. The most suitable calibration curve or turbidity calculating means can be selected, so that the turbidity measurement error can be reduced. Thereby, a plurality of types of sample liquids to be measured can be measured by one turbidity measuring device.
[0038]
Furthermore, in the turbidity measuring device of the present invention, the types of the sample liquid can be an aerobic sludge sample liquid and an anaerobic sludge sample liquid. These are the most representative sample liquids. Here, an aerobic calibration curve and an anaerobic calibration curve are used as a calibration curve, and an aerobic turbidity calculation means and an anaerobic turbidity calculation means are used as turbidity calculation means.
[0039]
By using aerobic sludge sample liquid and anaerobic sludge sample liquid as the kinds of sample liquid, the range of types of sample liquid that can be utilized by the turbidity measuring device of the present invention is greatly expanded. For example, FIG. 11 shows data obtained by actually measuring various sludges as various sample liquids. In FIG. 11, the vertical axis represents absorbance, and the horizontal axis represents turbidity.
[0040]
As is clear from the graph of FIG. 11, the sample liquid is roughly divided into an aerobic sludge sample liquid and an anaerobic sludge sample liquid, so that a calibration curve representing an aerobic sludge sample liquid or an anaerobic sludge sample liquid is created. By storing both calibration curves in advance in a plurality of channels as Class 1 and Class 2, respectively, the utility value of the turbidity measuring device of the present invention is greatly increased.
[0041]
The turbidity measuring device of the present invention may have a calibration curve setting means or a turbidity calculating means setting means for a new type of sample liquid. Thus, the turbidity measuring device of the present invention can measure the turbidity of almost all sample solutions.
[0042]
The calibration curve setting means performs a two-point calibration or a three-point calibration based on a calibration curve preset in the turbidity measuring device of the present invention, and obtains a new calibration curve or a new calibration curve suitable for a new sample solution. The turbidity calculation means derived from the line is created and stored in the measurement channel.
[0043]
8 and 9 illustrate two-point calibration and three-point calibration of the calibration curve.
[0044]
In the two-point calibration in FIG. 8, a calibration curve 21 created by calibrating at two points in pure water and two points in raw wastewater is shown by a solid line. On the other hand, data obtained by actually changing the concentration of the wastewater, which is the sample liquid to be measured, is indicated by a chain line. As in this example, in the two-point calibration, an error from the actual value may increase at a density other than the calibration point.
[0045]
On the other hand, the three-point calibration in FIG. 9 is performed by calibrating the zero point in pure water, the three points of raw wastewater and 1/2 dilution water, and the calibration curve 21 is shown by a solid line. The data indicated by the dashed line measured while changing the concentration of the wastewater as the sample liquid to be measured almost coincides with the solid line. If multiple measurement channels are provided, a calibration curve closer to the new sample solution can be selected, so that a more accurate calibration curve can be created, resulting in a more accurate turbidity of the new sample solution. Can be measured.
[0046]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of the turbidity measuring device of the present invention.
[0047]
As shown in FIG. 1, the turbidity measuring apparatus of the present invention irradiates light to a sample liquid to be measured and detects the intensity of light passing through the turbidity measuring apparatus. And a turbidity calculating means for calculating turbidity from the absorbance using a calibration curve of the sample liquid to be measured.
[0048]
As shown in FIGS. 1 and 2, the measuring means includes a light emitting unit 3 having a light emitting diode 1 as a light emitting element, a light receiving unit 4, a sample cell 7, and an LED emitting a driving voltage to the light emitting diode 1. It comprises a circuit 17 and a pulse circuit 18.
[0049]
The front surface of the light projecting unit 3 facing the light receiving unit 4 is an opening 31 communicating with the inside of the light projecting unit, and the transparent glass plate 5 is adhered to the opening 31 using an adhesive. The light emitting diode 1 is provided on the back of the glass 5.
[0050]
The front surface of the light receiving unit 4 is also provided with an opening 41 communicating with the inside, and a flat transparent glass 6 is bonded to the opening 41 using an adhesive. The light receiving element 2 is provided on the back surface of the glass 6.
[0051]
The light-emitting unit 3 and the light-receiving unit 4 have their tip surfaces fixed at a predetermined interval (an interval of about several mm), and a sample cell 7 is provided between them. The structure is such that the liquid 8 is filled.
[0052]
Note that the glass 5 and the glass 6 are not particularly limited to glass, but may be any as long as they can transmit transparent light well.
[0053]
The LED light emitting circuit 17 controlled by the pulse circuit 18 supplies a pulse driving voltage for causing the light emitting diode 1 to emit light.
[0054]
The intensity of the incident light or transmitted light emitted from the light projecting unit 3 and passed through the sample cell 7 is converted into an electric signal by the light receiving element 2 of the light receiving unit 4 and output to the turbidity amplifier 9 of the absorbance calculating means.
[0055]
The absorbance calculating means includes a turbidity amplifier 9, a multiplexer 10, an A / D converter 11, and a CPU calculator 12.
[0056]
The turbidity amplifier 9 amplifies the input electric signal output from the light receiving unit 4 to a predetermined strength and outputs the amplified electric signal to the multiplexer 10.
[0057]
The multiplexer 10 arranges an electric signal of incident light or transmitted light from the turbidity amplifier 9, a battery check signal from the power supply circuit 19, a channel switching signal from the CPU calculator 12, and outputs the same to the A / D converter 11. .
[0058]
The A / D converter 11 A / D converts the signal from the multiplexer 10 and outputs the signal to the CPU calculator 12.
[0059]
The CPU calculator 12 calculates the absorbance based on the input electric signals of the incident light and the transmitted light.
[0060]
The turbidity calculating means includes a CPU calculator 12, an EEP-ROM 13, and an operation switch 14.
[0061]
As described above, since the absorbance of the sample liquid 8 to be measured is calculated by the CPU calculator 12, the calibration curve (or the relational expression between the absorbance and the turbidity) set in advance and stored in the EEP-ROM 13 is obtained. The turbidity of the sample liquid 8 to be measured is calculated from the absorbance by reading it into the CPU calculator 12, outputting the turbidity to the display unit 15, and displaying it.
[0062]
In the turbidity calculation, it is important to use a calibration curve (or a relational expression between absorbance and turbidity) most suitable for the measurement sample liquid in order to reduce errors in measured values.
[0063]
In the turbidity measuring apparatus of the present invention, as shown in FIG. 3, the number of measurement channels is set to 5, the calibration curve “class 1” is stored in channel 1, and the calibration curve “class 2” is stored in channel 2. . The calibration curves “class 1” and “class 2” are the calibration curves shown in FIG.
[0064]
A calibration curve “Category 1” is stored in the channels 3 to 5, and when the measurement sample liquid does not fit the calibration curve “Category 1” of the channel 1 or the calibration curve “Category 2” of the channel 2, By performing two-point calibration or three-point calibration based on the stored “class 1” calibration curve, an optimal calibration curve for the sample liquid to be measured can be created and stored.
[0065]
The calibration of each channel is set by the operation switch 14 and is performed by the CPU calculator 12. The calibration curve created and calibrated is stored in the EEP-ROM 13.
[0066]
Channel 1 and channel 2 are also configured to be capable of calibrating the calibration curve and storing the calibrated calibration curve.
[0067]
FIG. 4 shows the effect of the turbidity measurement based on the absorbance of the turbidity measuring device of the present invention, which was confirmed by experiments. The experiment was performed with the configuration of FIG. Other measurement conditions are channel 1 and the calibration curve uses classification 1 and three-point calibration is performed.
[0068]
In the case 1 shown in FIG. 4, the light-emitting diode 1, the glass 5 and the glass 6 are assumed to have no deterioration in the configuration shown in FIG. Value.
[0069]
In CASE2, the light amount of the light-emitting diode 1 was set to し (the output voltage of the light-receiving element 2 was １／ in a state where there was no sample liquid in the sample cell 7), assuming that the light-emitting diode 1 deteriorated and the light amount decreased. The light amount of the light emitting diode 1 was reduced so that
[0070]
CASE 3 is obtained by applying a translucent tape to the glass 5 and the glass 6 on the assumption that the glass has deteriorated due to dirt or scratches. The light emitting diode 1 is set in a state where the light quantity does not deteriorate.
[0071]
The experimental results show that the measured values of CASE1, CASE2, and CASE3 are 20004 (mg / l), 19533 (mg / l), and 18884 (mg / l) with respect to the theoretical turbidity value of the measurement sample liquid of 20000 (mg / l). ), Which are all within the tolerance of the measuring instrument (within ± 2000 mg / l), and the turbidity measurement of the present invention based on the absorbance is carried out as in the conventional method. This shows that correct measurement values can be obtained without performing calibration using a plate.
[0072]
【The invention's effect】
Since the present invention has been described above, the following effects can be obtained.
[0073]
A turbidity measurement method that calculates turbidity based on the absorbance calculated from the intensity of the incident light projected on the sample liquid and the intensity of the transmitted light that has passed through the sample liquid. The effect of the decrease in light intensity due to deterioration of the light and the decrease in light intensity due to stains and scratches on the glass of the light-emitting and light-receiving parts are not reflected in the measured values. Accurate measurement can be expected with only.
[0074]
Further, since the number of measurement channels is set to a plurality, a calibration curve most suitable for various sample solutions can be created, and more accurate measurement values can be obtained.
[0075]
Further, the calibration method used for the calibration of the calibration curve includes a one-point calibration, a two-point calibration, a three-point calibration, and a plurality of calibration methods, so that a calibration curve suitable for each sample solution can be created. Therefore, the measured value is also accurate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a turbidity measuring device of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a light projecting unit and a light receiving unit of the turbidity measuring device of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a relationship between a measurement channel, a calibration curve, and calibration of the turbidity measuring device of the present invention.
FIG. 4 shows the results of a turbidity measurement experiment of the turbidity measurement device of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of absorbance measurement.
FIG. 6 is an explanatory diagram of absorbance measurement in the case of glass deterioration.
FIG. 7 is an explanatory diagram of light absorbance measurement in the case of light-emitting diode and glass deterioration.
FIG. 8 is an explanatory diagram of two-point calibration.
FIG. 9 is an explanatory diagram of three-point calibration.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a conventional turbidity conversion formula.
FIG. 11 is a classification diagram of a drainage sample which is a sample liquid to be measured.
[Explanation of symbols]
1: light emitting diode 16: maintenance switch 2: light receiving element 17: LED oscillation circuit 3: light emitting section 18: pulse circuit 4: light receiving section 19: power supply circuit 5: light emitting section glass 20: DC power supply 6: light receiving section glass 21 : Calibration curve 7: Sample cell 31: Opening of light emitting part 8: Sample liquid 41: Opening of light receiving part 9: Turbidity amplifier 10: Multiplexer 11: A / D converter 12: CPU calculator 13: EEP-ROM
14: Operation switch 15: Display

Claims

Measuring means including a light emitting unit, a sample cell through which light emitted from the light emitting unit passes, and a light receiving unit that detects the intensity of light transmitted from the sample cell,
Receiving absorbance than the intensity of light P in a state where the sample liquid to the intensity P ₀ and the sample cell in the light of the absence of sample solution turbidity in the sample cell is measured to be detected is present by the light unit Log ( P0 / P);
Turbidity calculating means for obtaining turbidity from the absorbance Log (P0 / P) using a calibration curve between absorbance and turbidity or a relational expression between absorbance and turbidity;
A turbidity measuring device comprising:

The turbidity measuring device according to claim 1, wherein the light emitting unit includes a light emitting diode.

A plurality of calibration curves or a plurality of turbidity calculation means respectively corresponding to a plurality of types of sample liquids, and a designation means for designating the calibration curve or the turbidity calculation means of the same sample liquid as the sample liquid to be measured; The turbidity measuring device according to claim 1 or 2, further comprising:

The types of the sample liquid are an aerobic sludge sample liquid and an anaerobic sludge sample liquid, the calibration curves are an aerobic calibration curve and an anaerobic calibration curve, and the turbidity calculating means is an aerobic turbidity calculating means and an anaerobic 4. The turbidity measuring device according to claim 1, which is a turbidity calculating means.

5. The turbidity measuring device according to claim 1, further comprising calibration curve setting means or turbidity calculating means setting means for different kinds of sample liquids.