JP2601860Y2 - 懸濁物濃度分布測定装置 - Google Patents

懸濁物濃度分布測定装置

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JP2601860Y2
JP2601860Y2 JP1992025657U JP2565792U JP2601860Y2 JP 2601860 Y2 JP2601860 Y2 JP 2601860Y2 JP 1992025657 U JP1992025657 U JP 1992025657U JP 2565792 U JP2565792 U JP 2565792U JP 2601860 Y2 JP2601860 Y2 JP 2601860Y2
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健 幕田
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は沈澱槽等の堆積物、沈澱
物、懸濁物の空間的分布を測定する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、懸濁物等の浮遊物の濃度の分布
は、濃度計を対象とする空間位置にて連続して測定する
ことにより求めていた。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】しかし、上述の方式で
は対象となる空間位置の位置確度が低く正確値を期待す
ることは困難で、しかも測定には相当な経験が必要であ
り、必ずしも満足な結果が得られていない。
【0004】本考案は上述の問題を解決して、簡単で、
しかも正確な測定結果を得ることが可能な測定装置を提
供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本考案の懸濁物濃度分布測定装置は、接続器1と
検出器3と前記接続器1検出器3を接続するケーブ
ル2よりなり、前記接続器1には電源回路1aとパーソ
ナルコンピュータインターフェース回路1bと内部イン
ターフェース回路1cとを具備し、前記検出器3はコン
トロール部4と、発光部51と受光部52とを有する
ンサー部5とを具備し発光部51を、定電流を数kH
zで変調した変調電流で駆動し、受光部52側ではプリ
アンプ46にバンドパスフィルターを設けて変調周波数
信号のみを取り出外来光による誤差除去手段を前記コ
ントロール部4に有するか、または、先ず発光部51を
発光させずに外来光による受光部52の出力電圧をバッ
クグランド値として測定し、その後前記発光部51を発
光させて計測を行い、当該計測値から前記バックグラン
ド値を差引くことで外来光による誤差を除去する沈殿槽
等の懸濁物の空間的分布を光学的に測定するように構成
したものである。
【0006】この装置において、前記コントロール部4
には内部インターフェース回路4aと、計測し記録され
た内部RAMのデジタルデータを計測終了後接続器1に
順次送付するCPUを有するコントローラ回路4bと、
信号処理回路4cとを具備し、前記センサー部5には発
光部51と受光部52とを有するセンサーブロック5
a,5a・・・を複数具備したことを特徴とするもので
ある
【0007】
【実施例】図1は本考案の懸濁物濃度分布測定装置の構
成図である。この装置は接続器1、検出器3、前記接続
器1及び検出器3を接続するケーブル2よりなり、前記
接続器は電源回路1a、PCインターフェース回路1
b、内部インターフェース回路1cで構成されており、
前記検出器3はコントロール部4とセンサー部5とで構
成されている。更に前記コントロール部4は内部インタ
ーフェース回路4a、コントローラ回路4b、信号処理
回路4cで構成されており、前記センサー部5は複数の
センサーブロック5aで構成されている。
【0008】接続器1の電源回路1aはこの装置全体に
電力を供給するものである。PCインターフェース回路
1bは外部のPCとの接続用インターフェース回路であ
り、その仕様はEIA・RS−232Cに準拠している
ものである。内部インターフェース回路1cは接続器1
と検出器3の接続用インターフェース回路で、ケーブル
2の長さを考慮して内部インターフェース回路の仕様に
より、 1)20mAカレントループ 2)RS−422/RS−485 3)光フアイバー伝送 等が考えられる。
【0009】検出器3のコントロール部4のコントロー
ラ回路4b、信号処理回路4cは図2に示すように、コ
ントローラ回路4bは1チップCPU 41と、この1
チップCPU41に接続されている電源及びリセット回
路42、発振回路44よりなり、信号処理回路4cはセ
ンサードライブ回路47、A/Dコンバータ45及びプ
リアンプ46よりなる。
【0010】検出器3のセンサー部5はその長手方向に
16〜64組の光学式のセンサーブロック5aが所定間
隔で配置されている。このセンサーブロック5aは図5
に示すように、発光部51として赤外線発光ダイオード
1 が、受光部52としてフォトトランジスタTr1
使用され、これらの動作をセンサードライブ回路47で
制御するためにスイッチングトランジスタTr2 が使用
されている。
【0011】このセンサーブロック5aは図3、図4に
示すように二通りの方法がある。その一は図3(イ)に
示すように透過式のものである。センサー部5の表面に
凹部53を設け、この凹部53の両側に発光部51及び
受光部52を埋設して光軸54が凹部53の内部を通過
するように構成したものである。
【0012】図3(ロ)は透過特性図で、高濃度に適し
ており、検出限界は光路距離l、発光光量により変化す
る。低濃度限界以下の濃度では、フォトトランジスタT
1は飽和しており、出力はほぼ一定となる(図の区間
A)。又、高濃度限界以上では出力は暗電流に支配され
てしまい(図の区間C)、使用可能範囲は図の区間Bで
ある。
【0013】その二は図4(イ)に示すように反射式の
ものである。センサー部5の表面に同一傾斜でセンサー
部5の外部の一点Pに対向する方向に凹部55、55が
穿設されている。この凹部55には一方には発光部51
が、他方には受光部52が埋設して、それぞれの光軸5
6、56が前記一点Pで交差するように配置されてい
る。
【0014】図4(ロ)は散乱特性図で、この形状は低
濃度の検出に適している。検出限界は透過式と同様に光
路距離l、発光光量により変化する。この方式は散乱光
量を検出するため、受光光量は極めて小さな値となるの
で、受光部52は特に高感度とする必要がある。低濃度
限界以下の濃度では出力は暗電流に支配されてしまう
(図の区間A)。又、高濃度以上では光路における光の
吸収が支配的になり出力は低下する(図の区間C)。使
用可能範囲は図の区間Bであり、光路距離lを短くする
ことで高濃度限界を可能な限り高く設定する。
【0015】又、上述の装置は光を利用するため、検出
器3はセンサーブロック5aの形状にかかわらず外来光
の影響を受け、出力に誤差を生じる。
【0016】図6は透過式の場合で、外来光の存在は出
力に透過光の増加、即ち濃度の低下として表れ、誤差出
力は濃度が高くなると小さくなる。なお、透過式の場合
は構造上、受光部52への外来光の直射は少ない。図
中、aは外来光無し、bは弱い外来光、cは強い外来光
の場合である。
【0017】図7は反射式の場合で、外来光の存在は出
力に散乱光の増加、即ち濃度の増加として表れ、出力誤
差は測定範囲内ではほぼ一定の値を示す。なお、反射式
の場合は構造上、外来光の直射を受け易く、又、受光部
の感度が高く設定されているので、僅かな外来光でも出
力が飽和する。図中、aは外来光無し、bは弱い外来
光、cは強い外来光の場合である。
【0018】このため、外来光による誤差を除去するに
は、回路的に行う方法、及び特別な回路を用いずにソフ
トウェアにより行う方法が考えられる。何れの方法を採
るにしても、受光部52が外来光により飽和しないこと
が必要である。
【0019】受光部52が外来光により飽和するような
条件下での使用が考えられる場合は、回路構成及び受光
素子の変更が必要である。受光素子としてはフォトトラ
ンジスタに比べダイナミックレンジの広いフォトダイオ
ードを使用する必要がある。
【0020】外来光除去回路による誤差の除去として、
図8に示すように発光部51に供給する電流として、定
電流を数kHzで変調した変調電流(図中の破線で、実
線は定電流)で駆動する。一方、受光部52側ではプリ
アンプ46にバンドパスフィルターを入れ、変調周波数
信号のみを取り出す。図9、図10はこの状態を示した
もので、外来光の有る場合は波形aとなり、外来光の無
い場合は波形bとなる。なお、cに相当する出力分が外
来光による誤差である。又、図10は外来光による誤差
分を除去した出力波形で、dは低濃度、eは高濃度の場
合である。
【0021】この出力信号の振幅は透過光量、又は反射
光量に比例するので、この出力を増幅、整流して平均化
し、A/Dコンバータ45に入力する。なお、この方法
を用いる場合は定電流駆動の場合に加えて変調周波数発
振回路、変調回路、バンドパス・フィルター回路、全波
整流回路が必要となることは勿論である。
【0022】ソフトウェアによる誤差の除去として、暗
電流によるオフセット値の除去の応用である。先ず、発
光部51を発光させずに計測を行い、バックグラウンド
値を測定する。その後発光部51を発光させて計測を行
い、測定値からバックグラウンド値を引くことで誤差を
除去する。
【0023】次に、この装置の動作について説明する。
先ず、検出器3を測定すべき懸濁物の中に挿入する。こ
の後、接続器1の電源回路1aをONにしてこの装置を
動作状態にすると、1チップCPUは接続器1を介して
のPCとの命令,データの送受信、各センサーブロック
5aのスキャンタイミングの制御、A/Dコンバータ4
5によるデータのA/D変換タイミングの制御を行う。
【0024】センサー部5では、1チップCPU 41
がセンサーブロック5aのスキャンを開始すると、選択
されたセンサーブロック5aのスイッチングトランジス
タTr2 がONとなり、発光ダイオードD1 はセンサー
ドライブ回路47の定電流駆動回路により一定電流で駆
動され、一定の光量で発光する。
【0025】一方、フォトトランジスタTr1 には入射
した光量に比例するコレクタ電流が流れる。この電流は
L により電圧に変換され、プリアンプ46により増幅
されてA/Dコンバータ45に入力される。
【0026】1チップCPU 41はフォトトランジス
タTr1 の出力が安定するまで待った後、A/D変換を
実施する。このA/D変換が終了すると、1チップCP
U41は変換されたデジタル・データを内部のRAMに
記録し、スイッチングトランジスタTr2 をOFFにす
る。
【0027】このような動作で一つのセンサーブロック
5aでの計測が終わると、1チップCPU 41は次の
センサーブロック5aを選択し、上述の動作を行う。こ
の動作を繰り返し、全部のセンサーブロック5aの計測
が終了すると1チップCPU41は内部インターフェー
ス回路4aを介してRAMに記憶されているデジタル・
データを順次送付する。
【0028】このデータに基づき、PCインターフェー
ス回路1bに接続されている外部のPCが濃度及び濃度
分布を計算し、表示する。
【0029】
【考案の効果】上述のように、懸濁物の濃度分布の測定
が容易であるばかりでなく、測定現場と管理施設間の距
離を大きくとれる。
【0030】空間的位置の確度が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の懸濁物濃度分布測定装置の構成図であ
る。
【図2】コントロール部の回路構成図である。
【図3】透過形のセンサーブロックの説明図で、(イ)
は構成図、(ロ)は特性図である。
【図4】反射形のセンサーブロックの説明図で、(イ)
は構成図、(ロ)は特性図である。
【図5】センサーブロックの回路構成図である。
【図6】透過式の場合の外来光の影響特性図である。
【図7】反射式の場合の外来光の影響特性図である。
【図8】外来光防止用の発光駆動電流特性図である。
【図9】外来光の有無による受光部出力特性図である。
【図10】外来光防止用のフィルター出力の特性図であ
る。
【符号の説明】
1 接続器 1a 電源回路 1b PCインターフェース 1c 内部インターフェース 2 ケーブル 3 検出器 4 コントロール部 5 センサー部 51 発光部 52 受光部

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接続器と検出器と前記接続器と検出器と
    を接続するケーブルよりなり、前記接続器には電源回路
    とパーソナルコンピュータインターフェース回路と内部
    インターフェース回路とを具備し、前記検出器はコント
    ロール部と、発光部と受光部とを有するセンサー部とを
    具備し、発光部を、定電流を数kHzで変調した変調電
    流で駆動し、受光部側ではプリアンプにバンドパスフィ
    ルターを設けて変調周波数信号のみを取り出す外来光に
    よる誤差除去手段を前記コントロール部に有するか、ま
    たは、先ず発光部を発光させずに外来光による受光部の
    出力電圧をバックグランド値として測定し、その後前記
    発光部を発光させて計測を行い、当該計測値から前記バ
    ックグランド値を差引くことで外来光による誤差を除去
    する沈殿槽等の懸濁物の空間的分布を光学的に測定する
    装置において、前記コントロール部には内部インターフ
    ェース回路と、計測し記録された内部RAMのデジタル
    データを計測終了後接続器に順次送付するCPUを有す
    るコントローラ回路と、信号処理回路とを具備し、前記
    センサー部には発光部と受光部とを有するセンサーブロ
    ックを複数具備したことを特徴とする懸濁物濃度分布測
    定装置。
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JPS55110951A (en) * 1979-02-19 1980-08-27 Oki Electric Ind Co Ltd Ultrasonic wave detector for sludge dredging
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JPH0453571Y2 (ja) * 1986-01-29 1992-12-16
JPS62133157U (ja) * 1986-02-13 1987-08-22
JP3048428B2 (ja) * 1991-08-13 2000-06-05 科学技術振興事業団 固液系攪拌におけるスラリー濃度の多点リアルタイム測定装置

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