JP2014050563A - 成分濃度測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の波長における水の吸収係数をα1、第2の波長における水の吸収係数をα2、第1の波長における対象物質の吸収係数をαs1、第2の波長における対象物質の吸収係数をαs2とし、対象物質の濃度変化係数Qsを「Qs=[{Min(α1,α2)}/{Max(α1,α2)}]×(δαs2/α2−δαs1/α1)」により、第1の波長および第2の波長を各々変化させて求めることで得られる第1の波長および第2の波長の各々の変化に対する濃度変化係数Qsの変化の中で、ピークが出現する第1の波長および第2の波長の組を選択する。
【選択図】 図1
Description
FS(λ1)=KaCa+KbCb+KcCc+・・・+KtT。
OPBS(λ1,λ2)=Qaλ1,λ2Ca+Qbλ1,λ2Cb+Qcλ1,λ2Cc+・・・+Qtλ1,λ2T、
OPBS(λ1,λ3)=Qaλ1,λ3Ca+Qbλ1,λ3Cb+Qcλ1,λ3Cc+・・・+Qtλ1,λ3T、
OPBS(λ1,λ4)=Qaλ1,λ4Ca+Qbλ1,λ4Cb+Qcλ1,λ4Cc+・・・+Qtλ1,λ4T、
・・・
OPBS(λn−1,λn)=Qaλn-1,λnCa+Qbλn-1,λnCb+Qcλn-1,λnCc+・・・+Qtλn-1,λnT。
ここで、Ka,Kb,Kc,・・・,Ktは比例係数である。
OPBS(λ1,λ3)=Qaλ1,λ3Ca+Qbλ1,λ3Cb+Qcλ1,λ3Cc+・・・+Qtλ1,λ3T
OPBS(λ1,λ4)=Qaλ1,λ4Ca+Qbλ1,λ4Cb+Qcλ1,λ4Cc+・・・+Qtλ1,λ4T
・・・
OPBS(λn−1,λn)=Qaλn-1,λnCa+Qbλn-1,λnCb+Qcλn-1,λnCc+・・・+Qtλn-1,λnT ・・・(14)
Claims (3)
- 第1の波長における水の吸収係数をα1、第2の波長における水の吸収係数をα2、第1の波長における対象物質の吸収係数をαs1、第2の波長における対象物質の吸収係数をαs2とし、対象物質の濃度変化係数Qsとし、Qs=[{Min(α1,α2)}/{Max(α1,α2)}]×(δαs2/α2−δαs1/α1)の式により、第1の波長および第2の波長を各々変化させて求めることで得られる第1の波長および第2の波長の各々の変化に対する濃度変化係数Qsの変化の中で、ピークが出現する第1の波長および第2の波長からなる少なくともM個(Mは2以上の整数)の組の光を選択する波長選択ステップと、
(M−1)個の成分の濃度Ca,Cb,Cc,・・・と温度TとからなるM個の未知パラメータを有する被測定物に対して、選択されたいずれかの組のいずれかの波長の1つの光を照射して周波数シフト(FS)法により測定結果を得る第1の測定ステップと、
選択されたM個の組の各々の波長の2つの光を照射して光パワーバランスシフト(OPBS)法により測定結果を得る第2の測定ステップと、
前記第1の測定ステップの測定結果と前記第2の測定ステップの測定結果とから前記被測定物中の測定対象の成分の濃度を決定する濃度導出ステップとを備え、
前記濃度導出ステップは、
前記第1の測定ステップの測定結果をFS(λ1)、前記第2の測定ステップの測定結果をOPBS(λ1,λ2),OPBS(λ1,λ3),OPBS(λ1,λ4),・・・,OPBS(λn−1,λn)としたとき(λ1,λ2,λ3,λ4,・・・,λn−1,λnは、選択されたM個の組の各々の光の波長)、
前記第1の測定ステップの測定結果を表現する式
FS(λ1)=KaCa+KbCb+KcCc+・・・+KtTと、
前記第2の測定ステップの測定結果を表現する式
OPBS(λ1,λ2)=Qaλ1,λ2Ca+Qbλ1,λ2Cb+Qcλ1,λ2Cc+・・・+Qtλ1,λ2T、
OPBS(λ1,λ3)=Qaλ1,λ3Ca+Qbλ1,λ3Cb+Qcλ1,λ3Cc+・・・+Qtλ1,λ3T、
OPBS(λ1,λ4)=Qaλ1,λ4Ca+Qbλ1,λ4Cb+Qcλ1,λ4Cc+・・・+Qtλ1,λ4T、
・・・OPBS(λn−1,λn)=Qaλn-1,λnCa+Qbλn-1,λnCb+Qcλn-1,λnCc+・・・+Qtλn-1,λnT
とからなる連立方程式(Ka,Kb,Kc,・・・,Kt,Qaλi,λj,Qbλi,λj,Qcλi,λj,・・・,Qtλi,λj(i,j=1〜nで、i≠j)は所定の係数)を解くことにより、前記被測定物中の成分の濃度Ca,Cb,Cc,・・・を決定することを特徴とする成分濃度測定方法。 - 請求項1記載の成分濃度測定方法において、
前記第1の測定ステップは、
前記被測定物に対して光を照射する第1の光照射ステップと、
前記第1の光照射ステップによって前記被測定物から発生する光音響信号を検出して電気信号を出力する第1の光音響信号検出ステップと、
前記第1の光音響信号検出ステップで得られた電気信号のうち振幅が最大となる基準周波数の信号を測定信号として、この測定信号の位相を測定する第1の位相測定ステップと、
任意の時間経過後に前記被測定物に対して光を照射する第2の光照射ステップと、
前記第2の光照射ステップによって前記被測定物から発生する光音響信号を検出して電気信号を出力する第2の光音響信号検出ステップと、
前記第2の光音響信号検出ステップで得られた電気信号のうち前記基準周波数の信号を測定信号として、前記測定信号の位相を測定する第2の位相測定ステップと、
前記第2の位相測定ステップで測定する位相が前記第1の位相測定ステップで測定した位相と等しくなる測定信号の周波数を探索する周波数探索ステップと、
前記周波数探索ステップで探索した周波数と前記基準周波数との変化量を、前記第1の測定ステップの測定結果として求める周波数変化導出ステップとを含むことを特徴とする成分濃度測定方法。 - 請求項1または2記載の成分濃度測定方法において、
前記第2の測定ステップは、
前記被測定物に対して強度変調光を照射する第3の光照射ステップと、
この第3の光照射ステップによって前記被測定物から発生する光音響信号を検出して電気信号を出力する第3の光音響信号検出ステップと、
この第3の光音響信号検出ステップで得られた電気信号の振幅が最大となる変調周波数を第1の周波数として測定する第1の周波数測定ステップと、
前記振幅が最大のときの電気信号の位相を参照位相として測定する第3の位相測定ステップと、
互いに異なる波長の2波の光を前記第1の周波数で且つ異なる位相の信号によりそれぞれ強度変調して前記被測定物に照射し、2つの強度変調光のうち少なくとも一方の強度変調光の光パワーを漸次変化させる第4の光照射ステップと、
この第4の光照射ステップによって前記被測定物から発生する光音響信号を検出して電気信号を出力する第4の光音響信号検出ステップと、
この第4の光音響信号検出ステップで得られた電気信号の位相が0となる第1の変曲点を探索する第4の位相測定ステップと、
前記第1の変曲点における2つの強度変調光の光パワーの差を測定する第1の光パワー測定ステップと、
任意の時間経過後に前記被測定物に対して強度変調光を照射する第5の光照射ステップと、
この第5の光照射ステップによって前記被測定物から発生する光音響信号を検出して電気信号を出力する第5の光音響信号検出ステップと、
この第5の光音響信号検出ステップで得られた電気信号の位相が前記参照位相となる変調周波数を第2の周波数として探索する第2の周波数測定ステップと、
互いに異なる波長の2波の光を前記第2の周波数で且つ異なる位相の信号によりそれぞれ強度変調して前記被測定物に照射し、2つの強度変調光のうち少なくとも一方の強度変調光の光パワーを漸次変化させる第6の光照射ステップと、
この第6の光照射ステップによって前記被測定物から発生する光音響信号を検出して電気信号を出力する第6の光音響信号検出ステップと、
この第6の光音響信号検出ステップで得られた電気信号の位相が0となる第2の変曲点を探索する第5の位相測定ステップと、
前記第2の変曲点における2つの強度変調光の光パワーの差を測定する第2の光パワー測定ステップと、
この第2の光パワー測定ステップで測定した光パワーの差と前記第1の光パワー測定ステップで測定した光パワーの差との変化量を、前記第2の測定ステップの測定結果として求める光パワー変化導出ステップとを含み、
選択された組毎に、前記第3の光照射ステップと前記第3の光音響信号検出ステップと前記第1の周波数測定ステップと前記第3の位相測定ステップと前記第4の光照射ステップと前記第4の光音響信号検出ステップと前記第4の位相測定ステップと前記第1の光パワー測定ステップと前記第5の光照射ステップと前記第5の光音響信号検出ステップと前記第2の周波数測定ステップと前記第6の光照射ステップと前記第6の光音響信号検出ステップと前記第5の位相測定ステップと前記第2の光パワー測定ステップと前記光パワー変化導出ステップとを実施し、前記2つの光照射手段の組み合わせ毎に前記第2の測定ステップの測定結果を得ることを特徴とする成分濃度測定方法。
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