JP2008064594A

JP2008064594A - 濁度計

Info

Publication number: JP2008064594A
Application number: JP2006242610A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kitamoto; 尚北本; Masashi Takeishi; 雅志武石; Kiyoyuki Kitaoku; 清行北奥; Takeshi Kuwagata; 武志鍬形
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2008-03-21

Abstract

【課題】容易に測定値の直線性特性を調整でき、測定値の直線性特性が向上できる濁度計を実現する。
【解決手段】透明容器中の微粒子を含む測定液に光を照射する光照射手段と、前記測定液を透過した光の光量を測定する透過光検出器と、前記微粒子によって散乱した光の光量を測定する散乱光検出器とを具備し濁度を測定する濁度計において、透過光のみ入射する透過光検出器と、散乱光のみ入射する散乱光検出器と、この散乱光検出器の検出信号に所定係数を掛けて前記透過光検出器の検出信号の直線性を補正する直線性補正演算手段とを具備したことを特徴とする濁度計である。
【選択図】図１

Description

本発明は、濁度計、特に透過光と散乱光の光量をもとに光学的に濁度を求める濁度計に関するものである
更に、詳述すれば、本発明は、透過光検出器と散乱光検出器との位置を動かして測定値の直線性特性を調整する必要がなく、容易に測定値の直線性特性を調整でき、測定値の直線性特性が向上できる濁度計に関するものである。

濁度計に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

特開２０００−２０６０３０号公報

浄水及び排水の水処理プロセスでは、濁度の測定及び管理は重要な項目となっており、濁度計が用いられている。
濁度計の方式には、透過光方式、散乱光方式、表面散乱光方式、透過散乱光方式があるが、特に、透過光と散乱光の量の比により光学的に濁度を求める透過散乱光方式は低濁度から高濁度まで測定が可能である。

図４は従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。
図４において、光源(光照射手段)１からの白色光は集光レンズ２で平行光となり、測定セル３に入射する。
測定セル３の両端は透明ガラス４により仕切られており、測定セル３を流れる測定液３１の濁度成分(微粒子)によって平行光の一部は散乱される。

透過した光は測定セル３の後段に配置された円板状の透過光検出器５によりその光量が測定され、散乱した光は同じく測定セル３の後段に配置された円環状の散乱光検出器６によりその光量が測定される。
このような構成の濁度計において、濁度は、透過光検出器５により測定された透過光量に対する散乱光検出器６により測定された散乱光量の比により求められる。

しかし、図４に示す従来例では次の問題点があった。
濃度が低い領域では濁度成分による透過光の吸収が少なく測定が困難である。
最適感度を得るためには測定液の濁度成分濃度に応じて最適な測定セル長を選択する必要がある。

また、上述の方式では透過光量と散乱光量の比が液体中の粒子（浮遊物質）濃度と直線関係にあることが要求されるために散乱光検出器の測定セルをのぞむ立体角および、透過光検出器の測定セルをのぞむ立体角を濃度により変化させる必要がある。
そのため従来は液体中の粒子（浮遊物質）の濃度により測定セル長および立体角を変更するための光検出器の固定部品の変更が必要である。

以上のように従来は、測定液の濁度成分濃度に応じて最適な測定セル長を選択することができるように各種の測定セル長を用意しておく必要があり、また、立体角を調整するため光検出器の固定部品の変更をしなければならないという問題点があった。

また、従来は散乱光検出器６で得られた散乱光量Ｉｓと透過光検出器５で得られた透過光量Ｉｔの比率演算により濁度を求めている。この場合、低濃度から高濃度まで正確に測定するためにはＩｓ／Ｉｔが粒子（浮遊物質）の濃度と直線関係にあることが求められる。
理想的にはＩｓ／Ｉｔは直線的に変化すればよいが、図５に示す如く実際には濁度が高くなると直線的に変化しなくなるという問題があった。

なお、粒子（浮遊物質）の濃度が低い領域を正確に測定するには、散乱光を測定する散乱光検出器６に迷光が入らないように、なるべく平行光線より外側に置く。
しかし図４従来例のように、散乱光検出器６のみを平行光線より外側に配置した場合、粒子（浮遊物質）の濃度が高くなるとすぐに下に凸の曲線になってしまい、限られた測定範囲しか正確に測定できず、広範囲の濃度の濁度を測定する場合には外側に配置できなかった。

逆に、図４従来例では、高い濃度を測定する場合には、受光素子を平行光線に近づけた方が直線性が得られる。
濁度の低い場合と高い場合では、図４従来例では散乱光検出器６の配置は相反するものとなっていた。

また高濃度測定時に平行光線に散乱光検出器６を近づけて配置した場合、ランプ位置や散乱光検出器６の配置が少しずれたとき、透過光が散乱光検出器６に入ってしまい、散乱光の出力が大きく変わってしまうため測定誤差、器差の原因となっていた。

図６は、２００５年５月２３日出願の先願に関わる出願番号２００５−１４８８７２号発明の名称「濁度計」の一実施例の構成説明図である。
図６は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、液体中の粒子（浮遊物質）の濃度が低い領域から高い領域まで幅広く同一のセル長および検出器配置で直線性を保ち正確に測定を行うことができる濁度計を実現することを目的とする。

図６において、光源１からの光束はレンズ２で集光され平行光となる。
測定セル４の両端は透明ガラス３により仕切られており、測定セル４内を流れる測定液３１の濁度成分（微粒子）によって平行光の一部は散乱されて散乱光８となる。

光検出器取付板１５に取り付けられた透過光検出器５は、測定セル３内の測定液３１を透過した透過光７の光量を電気信号（Ｉｔ）に変換する。
また、平行光の中心線よりθ１度外側にある第１散乱光検出器６は測定セル３中の粒子（浮遊物質）により散乱された散乱光８の光量を電気信号（Ｉｓ）に変換する。
本発明では同時に、平行光の中心線よりθ２度外側にある第２散乱光検出器６ａにより散乱された散乱光８の光量を電気信号（Ｉｔｓ）に変換する。

図示の例では、平行光に対してθ１度外側に配置した第１散乱光検出器６からの電気信号をＩｓ、更にその内側のθ２度外側に配置した第２散乱光検出器６ａからの電気信号をＩｔｓとしているが、逆であってもよい。

本発明では同時に検出した第２散乱光検出器６ａの電気信号Ｉｔｓを透過光検出器５で検出した電気信号Ｉｔに加え（Ｉｓ／（Ｉｔ＋Ｉｔｓ））のように比率演算することで濁度を求める。
このようにすることで、低濁度から高濁度まで広い範囲で直線性を得ることができる。

液体中の粒子（浮遊物質）の濃度が低い領域の測定では、従来の（Ｉｓ／Ｉｔ）の計算方式を用いても濃度との関連が直線関係にあり問題ないが、液体中の粒子（浮遊物質）の濃度が高い領域の測定では、図５に示す如く、透過光量Ｉｔの減少量を散乱光量Ｉｓが補えないため下に凸の曲線になってしまい濁度と従来の演算式は直線関係にならない。

図６実施例のように散乱光（Ｉｓ）を透過光と複数の散乱光を足し合わせたもの（Ｉｔ＋Ｉｔｓ）で割った場合には、粒子（浮遊物質）の濃度が低い領域から高い領域まで幅広い濁度範囲で直線性を損なうことなく正確に測定できる。

その理由は第１散乱光検出器６に迷光が入らないようになるべく平行光線よりも図中の角度θ１を大きくと取ることで濃度が低い領域を正確に測定できる。
粒子（浮遊物質）の濃度が高い場合には、従来は透過光量Ｉｔの減少量を散乱光量Ｉｓが補えず測定が困難であった。

しかし、透過光量Ｉｔに第２散乱光検出器６ａの散乱光量Ｉｔｓを加えているため、透過光量の減少を抑制し濃度が高くなっても直線性を保て正確な測定を行うことができる。
また散乱光検出器を平行光から離した位置に配置できるため、ランプ位置や散乱光検出器の配置による検出器ごとの差を吸収できる。

このような装置においては、以下の間題点がある。
図６の装置においては、濁度の測定信号と濁度値との直線性を出すために、図７に示す如く、Ｌ，Ｌｔ，Ｌｓの調整を行う。
ここで、Ｌ：窓ガラス３から光検出器５，６，６ａまでの距離
Ｌｔ：光軸から第２散乱光検出器６ａまでの距離
Ｌｓ：光軸から第１散乱光検出器６までの距離
それだけでは不充分なので、ソフト的にリニアライズ処理を行っている。

Ｌ，Ｌｔ，Ｌｓは、開発時に求められた値に調整されて固定されている。
ほとんどの場合、このままで直線性は成り立っているが、万が一許容値を外れた場合には、リニアライズのテーブルを変更しなければならない。

本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、透過光検出器と散乱光検出器との位置を動かして測定値の直線性特性を調整する必要がなく、容易に測定値の直線性特性が調整でき、測定値の直線性特性が向上できる濁度計を提供することにある。

このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の濁度計においては、
透明容器中の微粒子を含む測定液に光を照射する光照射手段と、前記測定液を透過した光の光量を測定する透過光検出器と、前記微粒子によって散乱した光の光量を測定する散乱光検出器とを具備し濁度を測定する濁度計において、
透過光のみ入射する透過光検出器と、
散乱光のみ入射する散乱光検出器と、
この散乱光検出器の検出信号に所定係数を掛けて前記透過光検出器の検出信号の直線性を補正する直線性補正演算手段と
を具備したことを特徴とする濁度計。

本発明の請求項２の濁度計においては、請求項１記載の濁度計において、
前記透過光検出器と前記散乱光検出器とは少なくとも一個以上で構成されたことを特徴とする。

本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
透過光検出器と散乱光検出器との位置を動かして測定値の直線性特性を調整する必要がなく、容易に測定値の直線性特性が調整でき、測定値の直線性特性が向上できる濁度計が得られる。
第２の散乱光検出器が不要になり安価な濁度計が得られる。

本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
透過光検出器と散乱光検出器とは少なくとも一個以上で構成されたので、より測定値の直線性特性が向上できる濁度計が得られる。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１，図２は本発明の一実施例の要部構成説明図である。
図において、図６と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図６との相違部分のみ説明する。

図１において、透過光検出器４１は、透過光のみ入射する。
散乱光検出器４２は散乱光のみ入射する。
図２に示す如く、直線性補正演算手段４３は、散乱光検出器４２の検出信号Ｉｓに所定係数αを掛けて、透過光検出器４１の検出信号Ｉｔの直線性を補正する。

以上の構成において、透過光のみ入射する透過光検出器４１と、散乱光のみ入射する散乱光検出器４２が使用される。
図６における、散乱光の一部が入射する第２散乱光検出器６ａは使用されない。
従って、実測できる信号は透過光検出器４１の検出信号Ｉｔと散乱光検出器４２の検出信号Ｉｓである。
濁度信号と濁度値との直線性は、濁度信号としてＩｓ／(Ｉｔ＋Ｉｔｓ)を用いて成り立つ。

本発明では、直線性補正演算手段４３において、Ｉｔｓを実測値ではなく、Ｉｔｓ＝α×Ｉｓと演算する。ここで、αは所定の係数である。
即ち、直線性補正演算手段４３において、透過光信号Ｉｔに散乱光信号Ｉｓの一部を加算した値で、散乱光信号Ｉｓを割る演算をする。

この結果、透過光検出器４１と散乱光検出器４２との位置を動かして測定値の直線性特性を調整する必要がなく、容易に測定値の直線性特性が調整でき、測定値の直線性特性を向上できる濁度計が得られる。
図６従来例では、第２散乱光検出器６ａの電気信号Ｉｔｓを求めるための第２散乱光検出器６ａが必要であったが、本発明では、第２散乱光検出器６ａが不要になり安価な濁度計が得られる。

図３は、本発明の他の実施例の要部構成説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＺ視図である。
図３において、散乱光検出器４２を平行光に対してθ１の角度に円環状に８個配置したものである。

この結果、散乱光検出器４２は少なくとも一個以上で構成されたので、より測定値の直線性特性が向上できる濁度計が得られる。

なお、透過光検出器４１と散乱光検出器４２とは、少なくとも一個以上で構成されても良いことは勿論である。
また、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。

したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。

本発明の一実施例の要部構成説明図である。本発明の一実施例の要部構成説明図である。本発明の他の実施例の要部構成説明図である。従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。図４の動作説明図である。従来より一般に使用されている他の従来例の構成説明図である。図６の動作説明図である。

符号の説明

１光源
１５光検出器取付板
２レンズ
３透明ガラス
３１測定液
４測定セル
５透過光検出器
６第１散乱光検出器
６ａ第２散乱光検出器
７透過光
８散乱光
４１透過光検出器
４２散乱光検出器
４３直線性補正演算手段
Ｉ

Claims

透明容器中の微粒子を含む測定液に光を照射する光照射手段と、前記測定液を透過した光の光量を測定する透過光検出器と、前記微粒子によって散乱した光の光量を測定する散乱光検出器とを具備し濁度を測定する濁度計において、
透過光のみ入射する透過光検出器と、
散乱光のみ入射する散乱光検出器と、
この散乱光検出器の検出信号に所定係数を掛けて前記透過光検出器の検出信号の直線性を補正する直線性補正演算手段と
を具備したことを特徴とする濁度計。
前記透過光検出器と前記散乱光検出器とは少なくとも一個以上で構成されたこと
を特徴とする請求項１記載の濁度計。