JP2642872B2 - 粒子物性測定装置 - Google Patents
粒子物性測定装置Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
- G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content
-
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、粒子の粒径とその相対
濃度および重量濃度を同時かつリアルタイムに測定で
き、粒子特性を損なわないように粒径と相対濃度は非接
触で測定できる粒子物性測定装置に関する。
濃度および重量濃度を同時かつリアルタイムに測定で
き、粒子特性を損なわないように粒径と相対濃度は非接
触で測定できる粒子物性測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、粒子の重量濃度、相対濃度、粒径
はそれぞれ専用の機器で測定していた。
はそれぞれ専用の機器で測定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、それぞれの測
定系に吸入される粒子は同じものでないために、たとえ
ばある粒子試料では相対濃度データが得られても、その
試料粒子の粒径を測定できないといった不都合が生じ、
１種類の計測項目データは明らかにできても、各測定項
目の間の計測データの関係を明らかにすることができな
かった。また、特に重量濃度計測では、まず濾紙等で粒
子を捕収するためリアルタイムで測定できず、重量濃度
測定は慣用の重量計で測定するため、時間がかかるうえ
に精度も悪かった。この場合、精度を少しでも良くする
ためには吸引量を増やさなければならないため、吸引ポ
ンプを大きくしなければならず、その結果計測機器等が
大型化するとともに消費電力も大きくなるという欠点が
あった。本発明は、上記の問題点を解決するためになさ
れたものであり、粒子の重量濃度、相対濃度、粒径を同
時かつリアルタイムに測定可能な粒子物性測定装置を提
供することを目的とする。
定系に吸入される粒子は同じものでないために、たとえ
ばある粒子試料では相対濃度データが得られても、その
試料粒子の粒径を測定できないといった不都合が生じ、
１種類の計測項目データは明らかにできても、各測定項
目の間の計測データの関係を明らかにすることができな
かった。また、特に重量濃度計測では、まず濾紙等で粒
子を捕収するためリアルタイムで測定できず、重量濃度
測定は慣用の重量計で測定するため、時間がかかるうえ
に精度も悪かった。この場合、精度を少しでも良くする
ためには吸引量を増やさなければならないため、吸引ポ
ンプを大きくしなければならず、その結果計測機器等が
大型化するとともに消費電力も大きくなるという欠点が
あった。本発明は、上記の問題点を解決するためになさ
れたものであり、粒子の重量濃度、相対濃度、粒径を同
時かつリアルタイムに測定可能な粒子物性測定装置を提
供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本願の第１の発明に係る粒子物性測定装置は、１系
統の経路内に、ノズル状の構造を持ち光が入射しうるよ
うに構成された第１測定部と、当該第１測定部に接続さ
れ光が透過しうるように構成された第２測定部と、当該
第２測定部に接続されるとともに粒子付着剤が表面に配
置され振動する水晶振動子が内部に設けられた第３測定
部と、気流中に存在する粒子を前記第１測定部及び第２
測定部を経て第３測定部に導く吸入手段と、を備えると
ともに、前記第１測定部に光を照射し、前記第１測定部
内の粒子による散乱光を受光する第１光学系と、前記第
２測定部に光を照射し、前記第２測定部内の粒子間を透
過した透過光を受光する第２光学系と、前記第３測定部
の前記水晶振動子に光を照射し、その反射光を受光する
第３光学系と、を備えた粒子物性測定装置であって、前
記第１光学系により受光された前記散乱光の強度から前
記粒子の粒径を測定し、前記第２光学系により受光され
た前記透過光の透過強度から前記粒子の相対濃度を測定
し、前記第３光学系により受光された前記反射光の振動
周波数の変化から前記粒子の重量濃度を測定するように
構成される。また、本願の第２の発明に係る粒子物性測
定装置は、１系統の経路内に、ノズル状の構造を持ち光
が入射しうるように構成された第１測定部と、当該第１
測定部に接続されるとともに粒子付着剤が表面に配置さ
れ振動する水晶振動子が内部に設けられた第３測定部
と、気流中に存在する粒子を前記第１測定部を経て第３
測定部に導く吸入手段と、を備えるとともに、前記第１
測定部に光を照射し、前記第１測定部内の粒子による散
乱光を受光する第１光学系と、前記第３測定部の前記水
晶振動子に光を照射し、その反射光を受光する第３光学
系と、を備えた粒子物性測定装置であって、前記第１光
学系により受光された前記散乱光の強度から前記粒子の
粒径を測定し、前記第３光学系により受光された前記反
射光の振動周波数の変化から前記粒子の重量濃度を測定
するように構成される。
め、本願の第１の発明に係る粒子物性測定装置は、１系
統の経路内に、ノズル状の構造を持ち光が入射しうるよ
うに構成された第１測定部と、当該第１測定部に接続さ
れ光が透過しうるように構成された第２測定部と、当該
第２測定部に接続されるとともに粒子付着剤が表面に配
置され振動する水晶振動子が内部に設けられた第３測定
部と、気流中に存在する粒子を前記第１測定部及び第２
測定部を経て第３測定部に導く吸入手段と、を備えると
ともに、前記第１測定部に光を照射し、前記第１測定部
内の粒子による散乱光を受光する第１光学系と、前記第
２測定部に光を照射し、前記第２測定部内の粒子間を透
過した透過光を受光する第２光学系と、前記第３測定部
の前記水晶振動子に光を照射し、その反射光を受光する
第３光学系と、を備えた粒子物性測定装置であって、前
記第１光学系により受光された前記散乱光の強度から前
記粒子の粒径を測定し、前記第２光学系により受光され
た前記透過光の透過強度から前記粒子の相対濃度を測定
し、前記第３光学系により受光された前記反射光の振動
周波数の変化から前記粒子の重量濃度を測定するように
構成される。また、本願の第２の発明に係る粒子物性測
定装置は、１系統の経路内に、ノズル状の構造を持ち光
が入射しうるように構成された第１測定部と、当該第１
測定部に接続されるとともに粒子付着剤が表面に配置さ
れ振動する水晶振動子が内部に設けられた第３測定部
と、気流中に存在する粒子を前記第１測定部を経て第３
測定部に導く吸入手段と、を備えるとともに、前記第１
測定部に光を照射し、前記第１測定部内の粒子による散
乱光を受光する第１光学系と、前記第３測定部の前記水
晶振動子に光を照射し、その反射光を受光する第３光学
系と、を備えた粒子物性測定装置であって、前記第１光
学系により受光された前記散乱光の強度から前記粒子の
粒径を測定し、前記第３光学系により受光された前記反
射光の振動周波数の変化から前記粒子の重量濃度を測定
するように構成される。
【０００５】
【作用】上記構成を有する本発明に係る粒子物性測定装
置によれば、光を用い粒子からの散乱光や透過光あるい
は反射光に含まれた情報に基づき粒子の物性を測定す
る。このため粒径と相対濃度、粒径と重量濃度、あるい
は粒径と相対濃度と重量濃度を粒径、相対濃度は粒子の
特性を損なわない非接触方式で測定できるとともに、１
つの系統内で同時かつリアルタイムで測定することがで
きる。
置によれば、光を用い粒子からの散乱光や透過光あるい
は反射光に含まれた情報に基づき粒子の物性を測定す
る。このため粒径と相対濃度、粒径と重量濃度、あるい
は粒径と相対濃度と重量濃度を粒径、相対濃度は粒子の
特性を損なわない非接触方式で測定できるとともに、１
つの系統内で同時かつリアルタイムで測定することがで
きる。
【０００６】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の第３実施例である粒子物性測定装置
の構成を示した平面図であり、１は粒子吸入部、２は第
１測定部である粒径測定セル、３は粒径測定用光照射
点、４は第２，第３測定部を有する重量・相対濃度測定
用セル、５は水晶振動子、６は粒子付着剤、７は吸入手
段であるポンプ等（図示せず）を接続して吸入させるた
めの排気口、１１は光源、１２は光ビーム、１３はハー
フミラー、１４は粒径測定用光ビーム、１５ａ，１５ｂ
はレンズ、１６は散乱光、１７は粒径測定用受光器、１
８は相対濃度測定用受光器、１９は相対濃度測定用ミラ
ー、２０は水晶振動子周波数測定用受光器をそれぞれ示
している。
る。図１は本発明の第３実施例である粒子物性測定装置
の構成を示した平面図であり、１は粒子吸入部、２は第
１測定部である粒径測定セル、３は粒径測定用光照射
点、４は第２，第３測定部を有する重量・相対濃度測定
用セル、５は水晶振動子、６は粒子付着剤、７は吸入手
段であるポンプ等（図示せず）を接続して吸入させるた
めの排気口、１１は光源、１２は光ビーム、１３はハー
フミラー、１４は粒径測定用光ビーム、１５ａ，１５ｂ
はレンズ、１６は散乱光、１７は粒径測定用受光器、１
８は相対濃度測定用受光器、１９は相対濃度測定用ミラ
ー、２０は水晶振動子周波数測定用受光器をそれぞれ示
している。
【０００７】気流中に存在する粉塵などの粒子は、粒子
吸入部１から吸入され、粒子吸入部１には、吸入された
粒子を個々の粒子に分離するため、漏斗状の導入部およ
び排出部を前後に有する細い円筒状等のノズル状の構造
を持った粒径測定セル２が接続している。この粒径測定
セル２は、後述する粒径測定用光ビーム１４が入射でき
るような構造となっており、１つ１つの粒子に粒径測定
用光ビーム１４が粒径測定用光照射点３において照射さ
れ、その粒子の大きさ（粒径）によって異なる強度の光
が反射され、その散乱光１６が粒径測定用受光器１７に
導かれるように構成されている。粒径測定セル２の材質
・形状は公知のものを使用するが、光波長依存性が少な
く、透過率が良好な石英製のセルなどが望ましい。
吸入部１から吸入され、粒子吸入部１には、吸入された
粒子を個々の粒子に分離するため、漏斗状の導入部およ
び排出部を前後に有する細い円筒状等のノズル状の構造
を持った粒径測定セル２が接続している。この粒径測定
セル２は、後述する粒径測定用光ビーム１４が入射でき
るような構造となっており、１つ１つの粒子に粒径測定
用光ビーム１４が粒径測定用光照射点３において照射さ
れ、その粒子の大きさ（粒径）によって異なる強度の光
が反射され、その散乱光１６が粒径測定用受光器１７に
導かれるように構成されている。粒径測定セル２の材質
・形状は公知のものを使用するが、光波長依存性が少な
く、透過率が良好な石英製のセルなどが望ましい。
【０００８】また、粒子吸入部１の口径や形状も公知の
ものが使用でき、測定する粒子径によってはこの部分に
スリット状などの公知のフィルターを設置し、一定の粒
径以上の粒子を吸入しにくくすることが可能な構造とす
ることができる。
ものが使用でき、測定する粒子径によってはこの部分に
スリット状などの公知のフィルターを設置し、一定の粒
径以上の粒子を吸入しにくくすることが可能な構造とす
ることができる。
【０００９】粒径測定用光学系は、光源１１から出射さ
れた光が光源１１に接続する図示しないレンズなどによ
って光ビーム１２にされ、光ビーム１２をハーフミラー
１３により分離し、分離された一方の光ビームである粒
径測定用光ビーム１４を粒径測定用セル２に導き、他方
の光ビーム１２ａを相対濃度測定用に使用する。
れた光が光源１１に接続する図示しないレンズなどによ
って光ビーム１２にされ、光ビーム１２をハーフミラー
１３により分離し、分離された一方の光ビームである粒
径測定用光ビーム１４を粒径測定用セル２に導き、他方
の光ビーム１２ａを相対濃度測定用に使用する。
【００１０】その後粒径測定用の光ビーム１４はレンズ
１５ａを通り、粒径測定セル２の粒径光照射点３におい
て１つ１つの粒子にスポット光として照射されるように
集光される。そして、粒径測定セル２の粒径光照射点３
において、照射された粒子の粒径に応じた強度の光が反
射、散乱する。そして、上記の散乱光をレンズ１５ｂで
集光し、粒径測定用受光器１７に入射させる。
１５ａを通り、粒径測定セル２の粒径光照射点３におい
て１つ１つの粒子にスポット光として照射されるように
集光される。そして、粒径測定セル２の粒径光照射点３
において、照射された粒子の粒径に応じた強度の光が反
射、散乱する。そして、上記の散乱光をレンズ１５ｂで
集光し、粒径測定用受光器１７に入射させる。
【００１１】なお、上記の光源１１の形状、種類は公知
のガスレーザ、ＬＥＤ、ハロゲンランプなどを使用する
が、望ましくは小型、軽量の半導体レーザを使用する。
ハーフミラー１３、レンズ１５の形状、材質は公知のも
のを使用する。ハーフミラーだけでなくビームスプリッ
タ等でもよく、単一の凸レンズだけでなく複数のレンズ
によるレンズ系であってもよい。
のガスレーザ、ＬＥＤ、ハロゲンランプなどを使用する
が、望ましくは小型、軽量の半導体レーザを使用する。
ハーフミラー１３、レンズ１５の形状、材質は公知のも
のを使用する。ハーフミラーだけでなくビームスプリッ
タ等でもよく、単一の凸レンズだけでなく複数のレンズ
によるレンズ系であってもよい。
【００１２】粒径測定用受光器１７の形状、種類は公知
のフォトダイオード、光電子増倍管などを使用するが、
ＰＩＮ−フォトダイドードやアバランシェフォトダイオ
ードが望ましい。また、粒径測定用受光器１７から出力
される粒径の違いによる光強度出力は一般に電気信号と
して出力され、そのデータの処理、表示、精度補償等は
公知の専用電気回路を使用したり、慣用の光パワーメー
ター、コンピューター、カウンター、オシログラフなど
の計測器を使用して行う。
のフォトダイオード、光電子増倍管などを使用するが、
ＰＩＮ−フォトダイドードやアバランシェフォトダイオ
ードが望ましい。また、粒径測定用受光器１７から出力
される粒径の違いによる光強度出力は一般に電気信号と
して出力され、そのデータの処理、表示、精度補償等は
公知の専用電気回路を使用したり、慣用の光パワーメー
ター、コンピューター、カウンター、オシログラフなど
の計測器を使用して行う。
【００１３】粒径測定セル２の中の粒径光照射点３の位
置は、測定装置と光散乱出力がもっとも良好となるよう
に設定する。上記のようにして個々の粒子の粒径を非接
触方式で測定された粒子は、さらに吸引等されて重量・
相対濃度測定セル４内に放出される。
置は、測定装置と光散乱出力がもっとも良好となるよう
に設定する。上記のようにして個々の粒子の粒径を非接
触方式で測定された粒子は、さらに吸引等されて重量・
相対濃度測定セル４内に放出される。
【００１４】粒径測定用セル２は、必ずしも図１に示す
形状である必要はなく、光ビーム１４及び散乱光１６の
入出力が良好になるような形状となるように設定する。
形状である必要はなく、光ビーム１４及び散乱光１６の
入出力が良好になるような形状となるように設定する。
【００１５】上記の光源１１から出射されハーフミラー
１３で分離された光ビーム１２ａは重量・相対濃度測定
セル４を透過し、光を反射する表面形状の水晶振動子５
の表面で反射し、反射光１２ｂは４を透過し相対濃度測
定用受光器１８に入射する。この際、重量・相対濃度測
定セル４内に光ビーム１２ａが入射し、水晶振動子５の
表面で反射し、反射光１２ｂが重量・相対濃度測定セル
４内から出射されるまでの間に、粒径測定セル２を通過
して重量・相対濃度測定セル４内に入った粒子の間を光
が通過する構造になっている。この間に、粒子濃度によ
って光の透過強度が変化し、その光の変化量が粒子の相
対濃度として測定できる。
１３で分離された光ビーム１２ａは重量・相対濃度測定
セル４を透過し、光を反射する表面形状の水晶振動子５
の表面で反射し、反射光１２ｂは４を透過し相対濃度測
定用受光器１８に入射する。この際、重量・相対濃度測
定セル４内に光ビーム１２ａが入射し、水晶振動子５の
表面で反射し、反射光１２ｂが重量・相対濃度測定セル
４内から出射されるまでの間に、粒径測定セル２を通過
して重量・相対濃度測定セル４内に入った粒子の間を光
が通過する構造になっている。この間に、粒子濃度によ
って光の透過強度が変化し、その光の変化量が粒子の相
対濃度として測定できる。
【００１６】なお、上記方法は光路長を大きくすること
ができるため相対濃度を高感度高精度に測定可能であり
望ましいが、相対濃度を測定するために必ずしも水晶振
動子５の表面で光ビームを反射させる必要はなく、重量
・相対濃度測定用セル４を透過する任意の位置に光ビー
ムを導くため相対濃度測定用ミラー１９で光ビーム１２
ａを反射させ反射光１２ｃを重量・相対濃度測定用セル
４内に導いて透過させ、相対濃度測定用受光器１８に入
射させ相対濃度を測定することも可能である。
ができるため相対濃度を高感度高精度に測定可能であり
望ましいが、相対濃度を測定するために必ずしも水晶振
動子５の表面で光ビームを反射させる必要はなく、重量
・相対濃度測定用セル４を透過する任意の位置に光ビー
ムを導くため相対濃度測定用ミラー１９で光ビーム１２
ａを反射させ反射光１２ｃを重量・相対濃度測定用セル
４内に導いて透過させ、相対濃度測定用受光器１８に入
射させ相対濃度を測定することも可能である。
【００１７】相対濃度測定用受光器１８の形状、種類は
公知の光電子増倍管などを使用するが、フォトダイオー
ドが望ましい。また、相対濃度測定用受光器１８から出
力される相対濃度の違いによる光強度出力は一般に電気
信号として出力され、そのデータの処理、表示、精度補
償等は公知の専用電気回路を使用したり、慣用の光パワ
ーメーター、コンピューター、オシログラフなどの計測
器を使用して行う。
公知の光電子増倍管などを使用するが、フォトダイオー
ドが望ましい。また、相対濃度測定用受光器１８から出
力される相対濃度の違いによる光強度出力は一般に電気
信号として出力され、そのデータの処理、表示、精度補
償等は公知の専用電気回路を使用したり、慣用の光パワ
ーメーター、コンピューター、オシログラフなどの計測
器を使用して行う。
【００１８】重量・相対濃度測定用セル４で光ビーム１
２ａ、１２ｂ又は１２ｃによって相対濃度を測定された
粒子は、水晶振動子５の表面に散布や塗布等により配置
された粒子付着剤６によって水晶振動子５の表面上に付
着される。ここで、この水晶振動子はある一定の周波数
で振動し発振しているが、粒子が表面に付着することに
よって表面が重くなり、振動が遅くなることによって粒
子がない状態と比較して周波数が下がる。この周波数変
化量は粒子の重量と相関関係が成り立つため、粒子の重
量濃度を測定することが可能である。
２ａ、１２ｂ又は１２ｃによって相対濃度を測定された
粒子は、水晶振動子５の表面に散布や塗布等により配置
された粒子付着剤６によって水晶振動子５の表面上に付
着される。ここで、この水晶振動子はある一定の周波数
で振動し発振しているが、粒子が表面に付着することに
よって表面が重くなり、振動が遅くなることによって粒
子がない状態と比較して周波数が下がる。この周波数変
化量は粒子の重量と相関関係が成り立つため、粒子の重
量濃度を測定することが可能である。
【００１９】ここで、水晶振動子５の表面に散布する粒
子付着剤６自体は非常に薄く微量なため前述の光ビーム
１２ａを十分反射し、相対濃度測定には影響がない。ま
た、粒子付着剤６の材質は粒子が水晶振動子５表面に付
着しやすい物質であり、その粒子特性によって各種の材
料を使用できるものであるが、界面活性剤や油性特性を
持った付着剤が望ましい。水晶振動子５の形状、材質は
公知のものであるが、ＡＴカットタイプで振動子形状が
円形の基本波で発振する水晶振動子が望ましい。また、
水晶振動子５の発振回路や粒子による周波数変化を測定
するものとして公知の電気発振回路や周波数カウンター
などを用いて測定し、表示するものである。重量・相対
濃度測定用セル４の形状、材質は光ビーム１２ａが問題
なく入射し水晶振動子５に照射し、１２ｂ、１２ｃが問
題なく重量・相対濃度測定用セル４を透過可能な公知の
ものを使用し、光波長依存性が少なく光透過率が良好な
石英製セルが望ましい。また、水晶振動子５の光反射点
および相対濃度測定用ミラー１９の光反射点は、粒子測
定が良好となるように任意の位置に設定する。
子付着剤６自体は非常に薄く微量なため前述の光ビーム
１２ａを十分反射し、相対濃度測定には影響がない。ま
た、粒子付着剤６の材質は粒子が水晶振動子５表面に付
着しやすい物質であり、その粒子特性によって各種の材
料を使用できるものであるが、界面活性剤や油性特性を
持った付着剤が望ましい。水晶振動子５の形状、材質は
公知のものであるが、ＡＴカットタイプで振動子形状が
円形の基本波で発振する水晶振動子が望ましい。また、
水晶振動子５の発振回路や粒子による周波数変化を測定
するものとして公知の電気発振回路や周波数カウンター
などを用いて測定し、表示するものである。重量・相対
濃度測定用セル４の形状、材質は光ビーム１２ａが問題
なく入射し水晶振動子５に照射し、１２ｂ、１２ｃが問
題なく重量・相対濃度測定用セル４を透過可能な公知の
ものを使用し、光波長依存性が少なく光透過率が良好な
石英製セルが望ましい。また、水晶振動子５の光反射点
および相対濃度測定用ミラー１９の光反射点は、粒子測
定が良好となるように任意の位置に設定する。
【００２０】重量・相対濃度測定用セル４は、必ずしも
図１に示す形状である必要はなく、光ビーム１２ａ、１
２ｂ、１２ｃの入出力が良好になるような形状となるよ
うに設定する。
図１に示す形状である必要はなく、光ビーム１２ａ、１
２ｂ、１２ｃの入出力が良好になるような形状となるよ
うに設定する。
【００２１】なお、本発明の装置においては種々の変更
が可能であり、気流中の粒子以外の濃度変化、例えば水
中の濁度などを測定することも可能である。また、図１
に示す通り本発明は粒径、相対濃度、粒子重量の測定経
路が１直線上に配置されているが、測定経路は１系統で
なければならないが、必ずしも１直線上でなくてもよ
く、測定上または精度上問題がなければ立体的に曲がっ
ていても構わない。
が可能であり、気流中の粒子以外の濃度変化、例えば水
中の濁度などを測定することも可能である。また、図１
に示す通り本発明は粒径、相対濃度、粒子重量の測定経
路が１直線上に配置されているが、測定経路は１系統で
なければならないが、必ずしも１直線上でなくてもよ
く、測定上または精度上問題がなければ立体的に曲がっ
ていても構わない。
【００２２】さらに、必ずしも粒径測定セル２は１体と
なっている必要はなく、必要に応じて図中粒径測定セル
２の縦点線のように左右に分かれた構造で粒径測定用光
照射点は空中になっても構わない。その場合、粒子が安
定して重量・相対濃度測定用セル４に流れ込み、かつ左
右に分かれた開放部分外部から不要な粒子等が入らない
ように粒径測定セル２内に示す上下の矢印点線のよう
に、公知の慣用の方法で洗浄された空気を挟むような形
で流すことが望ましい。
なっている必要はなく、必要に応じて図中粒径測定セル
２の縦点線のように左右に分かれた構造で粒径測定用光
照射点は空中になっても構わない。その場合、粒子が安
定して重量・相対濃度測定用セル４に流れ込み、かつ左
右に分かれた開放部分外部から不要な粒子等が入らない
ように粒径測定セル２内に示す上下の矢印点線のよう
に、公知の慣用の方法で洗浄された空気を挟むような形
で流すことが望ましい。
【００２３】また、粒径、相対濃度、重量濃度を高精度
に測定するために必要に応じて公知の補償用部品や電気
回路を設置することが望ましい。また、上記の排気口７
に接続する慣用の吸引側ポンプ（図示せず）は必要に応
じて任意の流量で吸引可能な構造であることが望まし
い。
に測定するために必要に応じて公知の補償用部品や電気
回路を設置することが望ましい。また、上記の排気口７
に接続する慣用の吸引側ポンプ（図示せず）は必要に応
じて任意の流量で吸引可能な構造であることが望まし
い。
【００２４】また、水晶振動子５の周波数変化は必ずし
も電気回路で測定する必要はなく、場合によっては図中
に点線で示すハーフミラー１３ａと水晶振動子周波数測
定用受光器２０を設置することにより、水晶振動子５で
反射された光が水晶振動子の振動によって生じる強弱を
測ることによって周波数変化を測定することも可能であ
る。この場合、この水晶振動子周波数測定用受光器２０
は高速の光強度を測定できるもので、望ましくは出力信
号として高速信号のみを処理するための電気回路を使用
するもので、形状、種類は公知のフォトダイオード、光
電子増倍管などを使用するが、ＰＩＮ−フォトダイドー
ドやアバランシェフォトダイオードが望ましい。
も電気回路で測定する必要はなく、場合によっては図中
に点線で示すハーフミラー１３ａと水晶振動子周波数測
定用受光器２０を設置することにより、水晶振動子５で
反射された光が水晶振動子の振動によって生じる強弱を
測ることによって周波数変化を測定することも可能であ
る。この場合、この水晶振動子周波数測定用受光器２０
は高速の光強度を測定できるもので、望ましくは出力信
号として高速信号のみを処理するための電気回路を使用
するもので、形状、種類は公知のフォトダイオード、光
電子増倍管などを使用するが、ＰＩＮ−フォトダイドー
ドやアバランシェフォトダイオードが望ましい。
【００２５】さらに、相対濃度測定用受光器１８の相対
濃度は低速の光変化で、望ましくは出力信号として低速
信号のみを処理するための電気回路を使用するため、こ
の両者の間で不具合が生じることはない。水晶振動子周
波数測定用受光器２０の測定結果は、一般に電気信号と
して出力され、そのデータの処理、表示、精度補償等は
公知の専用電気回路を使用したり、慣用のカウンター、
オシログラフなどの計測器を使用して行う。
濃度は低速の光変化で、望ましくは出力信号として低速
信号のみを処理するための電気回路を使用するため、こ
の両者の間で不具合が生じることはない。水晶振動子周
波数測定用受光器２０の測定結果は、一般に電気信号と
して出力され、そのデータの処理、表示、精度補償等は
公知の専用電気回路を使用したり、慣用のカウンター、
オシログラフなどの計測器を使用して行う。
【００２６】さらに、必ずしもハーフミラーやミラー、
レンズなどを使用する必要はなく、光源から出射した光
を従来公知の光ファイバーなどを使用して、それぞれの
測定部に導き入射させ、その散乱光や透過光を受光器に
導くことも可能である。また、その構造上分岐させた光
の反射光の一部が光源に戻るため不都合を生じる場合
は、光源１１とハーフミラー１３等との間の光路に偏光
子等の光部品を挿入し、光源へ戻る光をカットするのが
好ましい。
レンズなどを使用する必要はなく、光源から出射した光
を従来公知の光ファイバーなどを使用して、それぞれの
測定部に導き入射させ、その散乱光や透過光を受光器に
導くことも可能である。また、その構造上分岐させた光
の反射光の一部が光源に戻るため不都合を生じる場合
は、光源１１とハーフミラー１３等との間の光路に偏光
子等の光部品を挿入し、光源へ戻る光をカットするのが
好ましい。
【００２７】また、この測定装置は検出部分をすべて光
として検知可能な構造となりうるため、表示等電気回路
部分で構成される計測部とこの測定装置部分を公知の光
ファイバーを使って構造上分離して使用することも可能
である。その場合、１７、１８、２０の各受光器部分に
光ファイバーを設置し各測定変化を入射させ、任意の位
置に設置した計測部の受光器に導く構造が可能である。
として検知可能な構造となりうるため、表示等電気回路
部分で構成される計測部とこの測定装置部分を公知の光
ファイバーを使って構造上分離して使用することも可能
である。その場合、１７、１８、２０の各受光器部分に
光ファイバーを設置し各測定変化を入射させ、任意の位
置に設置した計測部の受光器に導く構造が可能である。
【００２８】水晶振動子５は通常はその基本波を利用す
るが、水晶振動子のオーバートーン発振回路や逓倍波発
振回路を付加することにより、より高感度に測定するこ
とが望ましい。この水晶振動子５は測定セルに対して取
付、取り外しが簡単な構造とし、かつ測定粒子が漏れな
く、外部の不要な粒子が吸入されないものとする。
るが、水晶振動子のオーバートーン発振回路や逓倍波発
振回路を付加することにより、より高感度に測定するこ
とが望ましい。この水晶振動子５は測定セルに対して取
付、取り外しが簡単な構造とし、かつ測定粒子が漏れな
く、外部の不要な粒子が吸入されないものとする。
【００２９】図１に示す通り本発明は光源、受光器、レ
ンズ等の測定用部品が配置されているが、必ずしも図に
示す位置にある必要はなく、測定上または精度上問題が
なければ任意の位置に設置しても構わない。
ンズ等の測定用部品が配置されているが、必ずしも図に
示す位置にある必要はなく、測定上または精度上問題が
なければ任意の位置に設置しても構わない。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、上記構成を有する
本発明に係る装置によれば、光を用い粒子からの散乱光
や透過光あるいは反射光に含まれた情報に基づき粒子の
物性を測定する。このため粒径と相対濃度、粒径と重量
濃度、あるいは粒径と相対濃度と重量濃度を粒径、相対
濃度は粒子の特性を損なわない非接触方式で測定できる
とともに、１つの系統内で同時かつリアルタイムで測定
することができる。また、光を利用した計測であるた
め、可燃性ガスが存在するような環境であっても危険性
がなく、さらに小型、軽量化が可能である。本発明の装
置は、粉塵等粒子濃度変化の検出を必要とする種々の分
野において利用することができ、例えば、工場、ビル、
石炭鉱山等の粉塵濃度の測定に有利に利用することがで
きる、という利点がある。
本発明に係る装置によれば、光を用い粒子からの散乱光
や透過光あるいは反射光に含まれた情報に基づき粒子の
物性を測定する。このため粒径と相対濃度、粒径と重量
濃度、あるいは粒径と相対濃度と重量濃度を粒径、相対
濃度は粒子の特性を損なわない非接触方式で測定できる
とともに、１つの系統内で同時かつリアルタイムで測定
することができる。また、光を利用した計測であるた
め、可燃性ガスが存在するような環境であっても危険性
がなく、さらに小型、軽量化が可能である。本発明の装
置は、粉塵等粒子濃度変化の検出を必要とする種々の分
野において利用することができ、例えば、工場、ビル、
石炭鉱山等の粉塵濃度の測定に有利に利用することがで
きる、という利点がある。
【図１】本発明に係る粒子物性測定装置の一実施例の構
成を示す平面図である。
成を示す平面図である。
１ 粒子吸入部 ２ 粒径測定セル ３ 粒径測定用光照射点 ４ 重量・相対濃度測定用セル ５ 水晶振動子 ６ 粒子付着剤 ７ 排気口 １１ 光源 １２，１２ａ〜１２ｃ 光ビーム １３，１３ａ ハーフミラー １４ 粒径測定用光ビーム １５ａ，１５ｂ レンズ １６ 散乱光 １７ 粒径測定用受光器 １８ 相対濃度測定用受光器 １９ 相対濃度測定用ミラー ２０ 水晶振動子周波数測定用受光器
Claims (2)
- 【請求項１】 １系統の経路内に、ノズル状の構造を持
ち光が入射しうるように構成された第１測定部と、当該
第１測定部に接続され光が透過しうるように構成された
第２測定部と、当該第２測定部に接続されるとともに粒
子付着剤が表面に配置され振動する水晶振動子が内部に
設けられた第３測定部と、気流中に存在する粒子を前記
第１測定部及び第２測定部を経て第３測定部に導く吸入
手段と、を備えるとともに、前記第１測定部に光を照射
し、前記第１測定部内の粒子による散乱光を受光する第
１光学系と、前記第２測定部に光を照射し、前記第２測
定部内の粒子間を透過した透過光を受光する第２光学系
と、前記第３測定部の前記水晶振動子に光を照射し、そ
の反射光を受光する第３光学系と、を備えた粒子物性測
定装置であって、 前記第１光学系により受光された前記散乱光の強度から
前記粒子の粒径を測定し、前記第２光学系により受光さ
れた前記透過光の透過強度から前記粒子の相対濃度を測
定し、前記第３光学系により受光された前記反射光の振
動周波数の変化から前記粒子の重量濃度を測定すること
を特徴とする粒子物性測定装置。 - 【請求項２】 １系統の経路内に、ノズル状の構造を持
ち光が入射しうるように構成された第１測定部と、当該
第１測定部に接続されるとともに粒子付着剤が表面に配
置され振動する水晶振動子が内部に設けられた第３測定
部と、気流中に存在する粒子を前記第１測定部を経て第
３測定部に導く吸入手段と、を備えるとともに、前記第
１測定部に光を照射し、前記第１測定部内の粒子による
散乱光を受光する第１光学系と、前記第３測定部の前記
水晶振動子に光を照射し、その反射光を受光する第３光
学系と、を備えた粒子物性測定装置であって、 前記第１光学系により受光された前記散乱光の強度から
前記粒子の粒径を測定し、前記第３光学系により受光さ
れた前記反射光の振動周波数の変化から前記粒子の重量
濃度を測定することを特徴とする粒子物性測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6147263A JP2642872B2 (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 粒子物性測定装置 |
| US08/404,438 US5572322A (en) | 1994-06-29 | 1995-03-15 | Apparatus for measuring particle properties |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6147263A JP2642872B2 (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 粒子物性測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815122A JPH0815122A (ja) | 1996-01-19 |
| JP2642872B2 true JP2642872B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=15426283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6147263A Expired - Lifetime JP2642872B2 (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 粒子物性測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5572322A (ja) |
| JP (1) | JP2642872B2 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009074910A1 (en) * | 2007-12-12 | 2009-06-18 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Device for characterizing a size distribution of electrically-charged airborne particles in an air flow |
| WO2009074943A1 (en) | 2007-12-12 | 2009-06-18 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Device for characterizing a size distribution of electrically-charged airborne particles in an air flow |
| JP5553374B2 (ja) * | 2008-06-24 | 2014-07-16 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 溶融材料の光学測定装置および光学測定方法 |
| JP5453679B2 (ja) * | 2009-10-02 | 2014-03-26 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリカガラスルツボの製造装置及びシリカガラスルツボの製造方法 |
| ITMI20101312A1 (it) * | 2010-07-16 | 2012-01-17 | Con Tec Engineering Srl | Metodo e sistema per il controllo di un volo aereo comprendente l'uso di un'apparecchiatura per la rilevazione di polveri nell'atmosfera, e aereomobile equipaggiato con tale apparecchiatura |
| CN103189734B (zh) * | 2010-11-01 | 2015-09-23 | 英派尔科技开发有限公司 | 纳米粒子检测器 |
| EP2773941A1 (en) | 2011-11-04 | 2014-09-10 | Danmarks Tekniske Universitet | Resonant fiber based aerosol particle sensor and method |
| JP6052551B2 (ja) * | 2013-05-16 | 2016-12-27 | 清水建設株式会社 | 気中粒子状物質の重量濃度測定方法 |
| JP6390169B2 (ja) | 2014-05-28 | 2018-09-19 | 富士通株式会社 | 測定装置および測定方法 |
| JP6515683B2 (ja) | 2015-05-29 | 2019-05-22 | 富士通株式会社 | 測定装置および測定システム |
| GB2541773B (en) * | 2015-08-28 | 2018-02-28 | Agency Defense Dev | Particle detection apparatus for measuring size and concentration of particles by photon counting |
| JP6724577B2 (ja) | 2016-06-10 | 2020-07-15 | 富士通株式会社 | 水晶発振器及び水晶振動子の特性測定方法 |
| JP6680093B2 (ja) | 2016-06-10 | 2020-04-15 | 富士通株式会社 | 水晶発振器及び水晶振動子の特性測定方法 |
| JP6729019B2 (ja) | 2016-06-10 | 2020-07-22 | 富士通株式会社 | 水晶発振器及び水晶発振器制御方法 |
| JP6733332B2 (ja) | 2016-06-10 | 2020-07-29 | 富士通株式会社 | 水晶発振器及び水晶振動子の特性測定方法 |
| JP6733331B2 (ja) | 2016-06-10 | 2020-07-29 | 富士通株式会社 | 水晶発振器 |
| JP6693285B2 (ja) | 2016-06-10 | 2020-05-13 | 富士通株式会社 | 水晶発振器及び水晶振動子の特性測定方法 |
| WO2020005375A1 (en) * | 2018-06-29 | 2020-01-02 | Carrier Corporation | Multipurpose air monitoring device |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56129840A (en) * | 1980-03-17 | 1981-10-12 | Toshiba Corp | Inspection apparatus for property of smoke |
| JPS61153546A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-12 | Canon Inc | 粒子解析装置 |
| US4928153A (en) * | 1987-04-06 | 1990-05-22 | Kms Fusion, Inc. | Optical measurement of particle concentration |
| JP2517580Y2 (ja) * | 1991-01-30 | 1996-11-20 | 株式会社島津製作所 | レーザ回折／散乱式粒度分布測定用乾燥粉体検出アダプタ |
| US5296910A (en) * | 1992-10-05 | 1994-03-22 | University Of Akransas | Method and apparatus for particle analysis |
| US5481357A (en) * | 1994-03-03 | 1996-01-02 | International Business Machines Corporation | Apparatus and method for high-efficiency, in-situ particle detection |
-
1994
- 1994-06-29 JP JP6147263A patent/JP2642872B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-03-15 US US08/404,438 patent/US5572322A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0815122A (ja) | 1996-01-19 |
| US5572322A (en) | 1996-11-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |