JP2649973B2 - 濃度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光を測定媒体とした濃度測定装置であっ
て、パルプ懸濁液におけるパルプ濃度の測定等、懸濁液
の濃度測定に用いられる濃度測定装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、紙は木材等から抽出された繊維（パルプ）に
よって製造され、そのパルプは水に懸濁されて用いられ
るので、そのパルプ懸濁液のパルプ濃度が生産される紙
の品質に大きく影響することが知られているが、このパ
ルプ濃度については、次のような問題点がある。

（ａ） 複数のパルプを混合する場合において、混合す
べき各パルプ濃度が異なると、混合比率が異なり、所望
の性質を持つ紙が得られない。

（ｂ） 叩解を行う場合に、パルプ濃度を一定の値にし
ないと叩解されたパルプの性質が均一にならない。

（ｃ） パルプ懸濁液に填料及び薬品を添加する場合、
パルプ濃度が異なると、パルプ濃度に対する填料や薬品
の比率が異なり、目標の性質が得られない。

（ｄ） 減量調整後のパルプ懸濁液の濃度が異なってい
る場合、生産された紙の坪量が目標値と異なる。

このように、パルプ濃度が異なると、生産された紙の
性質が変化し、品質に大きく影響を与えることから、製
紙にはパルプ濃度の制御が必要であり、そのために、パ
ルプ濃度の測定が不可欠である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、パルプ濃度の測定には、光を媒体にした濃
度測定装置が用いられている。この濃度測定装置では、
懸濁液に光を照射し、懸濁液で反射、透過、散乱、吸
収、偏光を経て懸濁液から得られる反射光又は透過光等
の光を受光素子で受け、そのレベルによって懸濁液の濃
度測定を行う。

この濃度測定装置においては、受光素子に対する入射
光に次のような情報、即ち、ノイズ成分が含まれてい
る。

i.光源及び受光素子と懸濁液とを遮断するための手段と
して、ウインドに設けられたガラス等の遮蔽手段におけ
る光の反射、散乱、吸収及び偏光によるノイズ成分（光
源及び受光素子側で発生）。

ii.光源又は受光素子が取り付けられている部分で光が
反射し、その道が懸濁液に入射するためのノイズ成分
（光源側及び受光素子側で発生）。

これらのノイズ成分は測定精度に影響を与えている
が、さらに、受光素子で得られたレベル信号を処理する
電子回路においてもオフセットや、受光素子及び電子回
路の零点調整誤差等も測定精度に影響を与えている。

また、濃度測定装置には、１つの受光素子を用いたも
の、２つの受光素子を設置して両者の比を求めるもの等
がある。前者の濃度測定装置では、ノイズ成分によって
懸濁液の実際の濃度より高い濃度を表すレベル信号が得
られ、しかも、ノイズ成分を電子回路側で相殺する場合
にはその温度変化による動作特性の変動や光源の照射光
量の変化が測定精度に影響を与える。後者の濃度測定装
置では、ノイズ成分によって低濃度領域における比の直
線制が悪化し、濃度を表すレベル信号におけるノイズ成
分の割合が大きくなるとともに、低濃度である場合には
測定誤差が大きくなり、しかも、光源の発光光量が変化
すると測定誤差が生じ、これを相殺することができな
い。

このように、従来の濃度測定装置では、測定精度が低
く、安定性に欠け、再現性が低いため、パルプ懸濁液の
パルプ濃度を正確に測定することが困難であった。この
ため、減量調整工程において一定の品質のパルプを調整
し、抄紙工程において一定の品質の紙を抄くには、製紙
技術者の勘に頼ることが必要であり、極めて非能率的な
作業を余儀なくされていた。

そこで、この発明は、パルプ懸濁液等、任意の懸濁液
の懸濁物濃度の測定精度を高めるとともに、その測定の
安定性及び再現性を高めた濃度測定装置の提供を目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の濃度測定装置は、上記目的を達成するた
め、任意の液体に懸濁物を懸濁してなる懸濁液（２）に
光を照射する光源（発光素子8A）と、この光源から前記
懸濁液に対して照射された光の照射光量を検出する光量
検出手段（受光素子20）と、前記光源により光が照射さ
れた前記懸濁液から得られる光を受け、前記懸濁液中の
懸濁物濃度を表すレベル信号を発生する受光手段（受光
素子10、12）と、前記光量検出手段の検出出力に応じて
前記レベル信号のレベルを補正する補正手段（補正回路
28、30）と、この補正手段によって補正されたレベル信
号に応じて前記光源の発光光量を制御する光量制御手段
（光量制御回路15）とを備えて、前記懸濁液に対する照
射光量に応じて前記受光手段のレベル信号のレベル補正
を行なうことにより、前記懸濁物濃度を表す前記レベル
信号から前記照射光量の変化分を相殺したことを特徴と
する。

また、この発明の濃度測定装置は、上記目的を達成す
るため、任意の液体に懸濁物（２）を懸濁してなる懸濁
液に光を照射する光源（発光素子8A）と、この光源から
前記懸濁液に照射された光の照射光量を検出する光量検
出手段（受光素子20）と、前記光源により照射された光
により前記懸濁液から得られる光を受け、前記懸濁液中
の懸濁物濃度を表す第１のレベル信号を発生する第１の
受光手段（受光素子10）と、この第１の受光手段に併設
されて前記光源により照射された光により前記懸濁液か
ら得られる光を受け、前記懸濁液中の懸濁物濃度を表す
第２のレベル信号を発生する第２の受光手段（受光素子
12）と、前記光量検出手段が検出した前記光源の光量に
応じて前記第１のレベル信号のレベルを補正する第１の
補正手段（補正回路28）と、前記光量検出手段が検出し
た前記光源の光量に応じて前記第２のレベル信号のレベ
ルを補正する第２の補正手段（補正回路30）と、前記第
１の補正手段によって補正されたレベル信号に応じて前
記光源の発光光量を制御する光量制御手段（光量制御回
路15）とを備えて、前記懸濁液に対する照射光量に応じ
て前記受光手段のレベル信号のレベル補正を行なうこと
により、前記懸濁物濃度を表す前記レベル信号から前記
照射光量の変化分を相殺したことを特徴とする。

そして、この発明の濃度測定装置は、前記第１の補正
手段によってレベルが補正された前記第１のレベル信号
と、前記第２の補正手段によってレベルが補正された前
記第２のレベル信号との比によって前記懸濁液における
前記懸濁物濃度を算出する演算手段（演算装置32）を備
えたことを特徴とする。

〔作用〕

濃度を測定すべき懸濁液に光源から光を照射すると、
懸濁液に入射した光は懸濁液中で反射、散乱、吸収、偏
光等を経て懸濁液から出る。この場合、入射された光は
懸濁液中の懸濁物によって反射され、受光手段に受光さ
れる。したがって、受光手段には、その懸濁液から得ら
れた光のレベル即ち、懸濁液の懸濁物濃度を表すレベル
信号が得られる。

そして、前記光源から前記懸濁液に対する照射光量を
検出し、その照射光量に応じてレベル信号のレベルを補
正するとともに、補正されたレベル信号によって光源の
発光光量を制御すると、発光素子の経時変化等の影響や
ノイズ成分が相殺され、測定精度が高められる。

また、この濃度測定装置では、請求項２に記載の通
り、第１及び第２の受光手段によって懸濁液から得られ
た反射光又は透過光等の光が受光され、個別に懸濁物濃
度を表す第１及び第２のレベル信号を得るとともに、前
記光源から前記懸濁液に対する照射光量に応じて各レベ
ル信号のレベル補正が行れる。

そして、補正されたレベル信号によって光源の発光光
量が制御され、２つの受光手段を用いた場合、光源に用
いられる発光素子の経時変化等の影響や、受光手段に入
るノイズ成分が相殺され、測定精度が高められる。

また、この濃度測定装置では、請求項３に記載の通
り、補正された各レベル信号の比から濃度を算出するの
で、光源の発光光量の変化等の影響やノイズ成分が相殺
された精度の高い演算出力が得られる。

〔実 施 例〕

以下、この発明を図面に示した実施例を参照して詳細
に説明する。

第１図は、この発明の濃度測定装置の一実施例を示
す。

濃度を測定すべき懸濁液２には、水等の液体にパルプ
等の懸濁物として光を透過しないか或いは光を反射する
微細な固形物を懸濁したものが用いられる。この懸濁液
２が通流する通路４の一部、例えば、製紙では減量調整
工程又は抄紙工程等の原料移送路に濃度測定部６が設置
されている。

この濃度測定部６には、懸濁液２を遮断する遮蔽手段
として遮蔽ガラス60が設置され、この遮蔽ガラス60を通
して懸濁液２に光L_iを照射する光源として発光素子8Aが
設置されているとともに、懸濁液２で反射、屈折、偏
光、散乱等を経て懸濁液２から到来する光L_rを受ける第
１及び第２の受光手段として受光素子10、12が設置され
ている。発光素子8Aには参照用光源としての発光素子8B
が直列に接続され、各発光素子8A、8Bは共通の駆動源と
しての駆動回路14によって駆動される。

濃度測定部６には、第２図の（Ａ）に示すように、発
光素子8A及び受光素子10、12を取り付ける円柱状を成す
取付部61とともにその前面部を覆う円板状の絞り板62が
設けられている。取付部61には、直径方向に特定の間隔
を置いて変位した位置に取付孔63、64、65が形成されて
いる。取付孔64は、前面側を小径にし、中途部に段部を
設けて径大にされており、受光面積の大なる受光素子10
が取り付けられるようになっている。また、絞り板62に
は取付孔63に取り付けられた発光素子8Aの発光部を臨ま
せる透孔66Aが形成されているとともに、受光素子10、1
2に対する受光光量を絞る絞孔66B、66Cが形成されてい
る。したがって、濃度測定部６には、第２図の（Ｂ）に
示すように、取付部61に発光素子8A及び受光素子10、12
が取り付けられており、この実施例では、受光素子10は
受光素子12より僅かに後方に変位した位置に取り付けら
れている、そして、取付部61及び絞り板62は、固定孔6
7、68にねじを挿入して図示しない測定部本体側に一体
的に固定され、図示していない防護ケース内に収容され
る。

そして、懸濁液２から得られる光L_rは受光素子10、12
でそれぞれ受光され、受光素子10の受光出力は第１の濃
度測定回路を成す信号検出回路16、受光素子12の受光出
力は第２の濃度測定回路を成す信号検出回路18に加えら
れ、受光素子10、12の各出力に応じて濃度を表す第１及
び第２のレベル信号V₁、V₂が得られる。

また、発光素子8B側には、光量検出手段として受光素
子20が設置され、受光素子20には発光素子8Aの発光光
量、即ち、懸濁液２に対する照射光量が発光素子8Bを通
じて間接的に検出される。即ち、この受光素子20の力が
参照用測定回路としての信号検出回路22に加えられ、信
号検出回路22には照射光量を表すレベル信号V₃が得ら
れ、第１及び第２の補正信号形成回路24、26に加えられ
ている。各補正信号形成回路24、26ではレベル信号V₃に
応じた補正信号V₃₁、₃₂が形成され、補正信号V₃₁はレベ
ル信号V₁を補正する第１の補正手段として設置された補
正回路28に加えられ、また、補正信号V₃₂はレベル信号V
₂を補正する第２の補正手段として設置された補正回路3
0に加えられている。

補正回路28では、レベル信号V₁が補正信号V₃₁によっ
て補正され、その補正出力としてレベル信号V₁₀が得ら
れ、また、補正回路30では、レベル信号V₂が補正信号V
₃₂によって補正され、その補正出力としてレベル信号V
₂₀が得られる。

ところで、駆動回路14には、発光素子8A、8Bの発光光
量を制御するための光量制御手段として光量制御回路15
が付加されており、この光量制御回路15に対してレベル
信号V₁₀が制御入力として加えられている。

そして、補正回路28、30から得られたレベル信号
V₁₀、V₂₀は、濃度を算出する演算装置32に加えられる。
演算装置32は、アナログ演算手段又はディジタル演算手
段によって構成され、各レベル信号V₁₀、V₂₀の比（V₂₀/
V₁₀）によって濃度が算出され、出力端子34から濃度出
力電圧V₀が得られる。

以上の構成とすれば、懸濁液２に発光素子8Aから光L_i
が照射されると、受光素子10、12には反射、屈折、散
乱、偏光等を経て懸濁液２から得られる光L_rが受光さ
れ、信号検出回路16、18には懸濁物濃度を表すレベル信
号V₁、V₂が得られる。

そして、発光素子8Aと共通の駆動回路14によって駆動
される発光素子8Bを通じて発光素子8Aの発光光量、即
ち、懸濁液２に対する照射光量が間接的に受光素子20に
検出され、信号検出回路22にはその照射光量を表すレベ
ル信号V₃が得られる。補正信号形成回路24、26には、レ
ベル信号V₃に対応して補正信号V₃₁、V₃₂が形成され、補
正回路28、30に加えられる。そして、信号検出回路16、
18で得られたレベル信号V₁、V₂は、補正信号V₃₁、V₃₂に
よって個別に補正され、レベル信号V₁₀、V₂₀に変換され
る。

レベル信号V₁₀は光量制御回路15に加えられ、駆動回
路14の駆動出力がレベル信号V₁₀のレベルに応じて増減
され、発光素子8A、8Bの発光光量がレベル信号V₁₀に応
じて増減される。そして、発光素子8A、8Bの発光光量が
制御されると、それに応じてレベル信号V₁₀、V₂₀のレベ
ルが制御される。

したがって、演算装置32では、レベル制御されたレベ
ル信号V₁₀、V₂₀が加えられ、両者の比によって濃度出力
電圧V₀が得られる。

この濃度出力電圧V₀が得られる演算プロセスを説明す
ると、受光素子10の信号検出回路16側から得られるレベ
ル信号V₁、受光素子10と受光特性の異なる受光素子12の
信号検出回路18側から得られるレベル信号V₂との比をＣ
とすると、 であり、この計算は、分母V₁を１にする演算であるか
ら、両者の比は、 V₂:V₁＝（V₂/V₁）:1 ・・・（２） となる。ここで、光量制御回路15を以て発光素子8Aの光
量を制御することにより、信号検出回路16側の出力が一
定値V₁₀となるように制御すると、 V₂:V₁＝（V₂/V₁）×V₁₀:1×V₁₀ ・・・（３） となる。また、補正回路28、30を以て各レベル信号V₁、
V₂の原点を０に制御する。この結果、補正回路30から得
られたレベル信号V₂₀は、 V₂₀＝（V₂/V₁）×V₁₀ ・・・（４） となり、濃度出力電圧V₀はV₂₀/V₁₀＝Ｃを表す。

次に、第３図の（Ａ）は、この発明の濃度測定装置に
おける発光素子8A、8Bの駆動回路14の具体的に回路構成
例を示し、第３図の（Ｂ）はスイッチング駆動のための
スイッチングパルス発生手段を示す。

駆動回路14には、発光ダイオードで構成された発光素
子8A、8Bに駆動電流I_Dを流す駆動トランジスタ140が設
置され、この駆動トランジスタ140のコレクタには電源
電圧V_CCが加えられ、また、そのエミッタと接地との間
には減流抵抗142を介して発光素子8B、8Aが直列に接続
されている。駆動トランジスタ140のベースには、光量
制御回路15から光量制御電圧V_Cが抵抗144を介して加え
られているとともに、そのベース入力を断続的に遮断し
て駆動トランジスタ140をスイッチングさせるスイッチ
ング回路146が接続されている。スイッチング回路146
は、半導体スイッチ回路等で構成され、スイッチングパ
ルス発生手段としてのスイッチングパルス発生部38から
加えられる第５図のＡに示すスイッチングパルスφ_１の
低（Ｌ）レベル区間で導通状態、その高（Ｈ）レベル区
間で非導通状態になり、周囲的なスイッチング動作を繰
り返す。

そして、光量制御回路15には、増幅器150が設置さ
れ、増幅器150の逆相入力端子（−）とその出力端子と
の間にキャパシタ152が接続されているとともに、逆相
入力端子（−）に抵抗154を介してレベル信号V₁′が第
４図に示すように、補正回路28の出力側から加えられて
いる。また、増幅器150の正相入力端子（＋）には、電
源電圧V_CCを可変抵抗156によって分圧して得られる第６
図のＯに示す基準電圧V_REFが加えられている。この実施
例の場合、増幅器150、キャパシタ152及び抵抗154によ
って積分比較回路が構成され、可変抵抗156の可変によ
って設定された任意の基準電圧V_REFとレベル信号V₁′と
によって、第６図のＰに示す光量制御電圧V_Cが得られ
る。

したがって、駆動回路14では、光量制御回路15から光
量制御電圧V_Cが加えられ、スイッチング回路146のスイ
ッチング動作によって、第６図のＱに示すベース入力電
圧が駆動トランジスタ140に加えられると、駆動トラン
ジスタ140には第５図のＤに示すように、断続的な駆動
電流I_Dが得られる。そこで、発光素子8A、8Bは、断続的
な駆動電流I_DのＨレベル区間で点灯、そのＬレベル区間
で消灯する。したがって、各発光素子8A、8Bの発光光量
は、光量制御回路15によってレベル信号V₁′のレベルに
応じたものとなり、発光素子8Aの光L_iは懸濁液２に照射
され、また、発光素子8Bの光L_iは受光素子20に加えられ
る。

次に、第４図は、第１図に示した信号検出回路16、1
8、22、補正回路28、30及び補正信号形成回路24、26の
具体的な回路構成例を示す。

懸濁液２から得られた光L_rは、受光ダイオードで構成
された受光素子10、12に受光され、そのレベルに応じた
受光電流I_r1、I_r2が流れる。また、発光素子8Bに対応し
た受光素子20にはその光L_iが受光され、そのレベルに応
じた受光電流I_iが流れる。受光電流I_r1は信号検出回路1
6、受光電流I_r2は信号検出回路18、また、受光電流I_iは
信号検出回路22に加えられる。

受光電流I_r1が加えられると、信号検出回路16の受光
電流入力部に設置された電流・電圧変換回路（I/V）160
で電圧に変換された後、増幅器162で増幅され、帯域通
過フィルタ164で不要な周波数成分が除かれて、第６図
のＪに示す出力が得られる。そして、抵抗165及びキャ
パシタ166からなるフィルタ167に加えられて不要な直流
成分が除かれ、第６図のＫに示す出力が得られ、この出
力がスイッチング回路168を経て第６図のＭに示すレベ
ル信号V₁に変換される。スイッチング回路168は、半導
体スイッチ回路等で構成され、スイッチングパルス発生
部38から加えられる第５図のＡ及びＢに示すスイッチン
グパルスφ_１、φ_２により、第５図のＣに示す周期的な
スイッチング動作を繰り返す。即ち、スイッチングパル
スφ_１の区間ｔφのＨレベル区間で等価的な接点ａ側が
導通状態、その他の区間で接点ａ側が非像通ないし接点
ｂ側が導通状態となり、発光素子8A、8Bの点灯間隔に同
期した導通区間を以て周期的なスイッチング動作を繰り
返す。この場合、スイッチング回路168は、各スイッチ
ングパルスφ_１、φ_２が共にＨレベルになる区間で接点
ａ、ｂの何れにも導通しない中間状態を呈し、第５図の
ＣのＦに示すように、ON、OFFの中間であるフローティ
ング状態となる。したがって、スイッチング回路168で
は、等価的な接点ａ側の導通区間によって第６図のＭに
示すレベル信号V₁が得られる。このレベル信号V₁の間に
存在するレベルＦは、スイッチング回路168の接点が中
間に位置するためのフローティングレベルを表す。

また、受光電流I_r2が信号検出回路18に加えられる
と、同様に、電流・電圧変換回路180で電圧に変換され
た後、増幅器182で増幅され、帯域通過フィルタ184で不
要な周波数成分が除かれて第７図のＲに示す出力が得ら
れる。そして、抵抗185及びキャパシタ186からなるフィ
ルタ187に加えられて不要な直流成分が除かれ、第７図
のＳに示す出力が得られ、この出力がスイッチング回路
188を経て第７図のＴに示すレベル信号V₂に変換され
る。スイッチング回路188は、スイッチング回路168の同
様に第５図のＡ及びＢに示すスイッチングパルスφ_１、
φ_２により、第５図のＣに示す周期的なスイッチング動
作を繰り返す。即ち、スイッチングパルスφ_１の区間ｔ
φにおけるＨレベル区間で等価的な接点ａ側が導通状
態、その他の区間で接点ａ側が非導通ないし接点ｂ側が
導通状態になるとともに、各スイッチングパルスφ_１、
φ_２が共にＨレベルとなる区間でフローティング状態Ｆ
となる周期的なスイッチング動作を繰り返す。したがっ
て、スイッチング回路188では、等価的な接点ａ側の導
通区間によって第７図のＴに示すレベル信号V₂が得られ
る。このレベル信号V₂の間に存在するレベルＦは、スイ
ッチング回路188の接点が中間に位置するためのフロー
ティングレベルを表す。

そして、受光電流I_iは、信号検出回路22における電流
・電圧変換回路220、増幅器222、帯域通過フィルタ22
4、抵抗225及びキャパシタ226からなるフィルタ227並び
にスイッチング回路228を経て、第５図のＥに示すレベ
ル信号V₃に変換される。スイッチング回路228は、スイ
ッチング回路168と同様に第５図のＡ及びＢに示すスイ
ッチングパルスφ_１、φ_２により、第５図のＣに示す周
期的なスイッチング動作を繰り返し、スイッチング回路
228には、等価的な接点ａ側の導通区間によって第５図
のＥに示すレベル信号V₃が得られる。このレベル信号V₃
の間に存在するレベルＦは、スイッチング回路228の接
点が中間に位置するためのフローティングレベルを表
す。そして、このレベル信号V₃は、バッファ回路40を経
て補正信号形成回路24、26に加えられている。

補正信号形成回路24にはゲイン調整手段として増幅器
240が設置され、増幅器240の逆相入力端子（−）側に抵
抗241を介してレベル信号V₃が加えられ、また、増幅器2
40の逆相入力端子（−）と出力端子との間にゲイン調整
用の可変抵抗242が接続されている。この増幅器240の後
段部にはオフセット調整手段として増幅器243が設置さ
れ、増幅器240の出力が抵抗244を介して逆相入力端子
（−）に加えられている。また、オフセットレベル設定
手段として可変抵抗245が設置され、この可変抵抗245で
得られた電圧が抵抗246を介して逆相入力端子（−）に
加えられているとともに、抵抗247を介して出力端子側
に加えられている。したがって、この補正信号形成回路
24では、増幅器240側で可変抵抗242で設定されたレベル
によってゲイン調整が施された後、増幅器243側で適当
なオフセット調整が行われて、第５図のＦに示す補正信
号V₃₁が形成される。

一方、補正信号形成回路26には、補正信号形成回路24
と同様に、ゲイン調整手段として増幅器260が設置さ
れ、増幅器260の逆相入力端子（−）側に抵抗261を介し
てレベル信号V₃が加えられ、また、増幅器260の逆相入
力端子（−）と出力端子との間にゲイン調整用の可変抵
抗262が接続されている。この増幅器260の後段部にはオ
フセット調整手段として増幅器263が設置され、増幅器2
60の出力が抵抗264を介して逆相入力端子（−）に加え
られる。また、オフセットレベル設定手段として可変抵
抗265が設置され、この可変抵抗265で得られた電圧が抵
抗266を介して逆相入力端子（−）に加えられていると
ともに、抵抗267を介して出力端子側に加えられてい
る。したがって、この補正信号形成回路26では、増幅器
260側で可変抵抗262で設定されたレベルによってゲイン
調整が施された後、増幅器263側で適当なオフセット調
整が行われて、第５図のＧに示す補正信号V₃₂が形成さ
れている。

そして、補正回路28には減算器280が設置され、その
後段に第５図のＡ及びＢに示すスイッチングパルス
φ_１、φ_２により、第５図のＣに示す周期的なスイッチ
ング動作を繰り返すスイッチング回路282が設置されて
いる。したがって、減算器280では、レベル信号V₁から
補正信号V₃₁が減算され、第６図のＮに示すように、補
正されたレベル信号V₁′がスイッチング回路282を通じ
て取り出され、第３図に示す光量制御回路15に入力され
る。

また、補正回路30には減算器300が設置され、その後
段に第５図のＡ及びＢに示すスイッチングパルスφ_１、
φ_２により、第５図のＣに示す周期的なスイッチング動
作を繰り返すスイッチング回路302が設置されている。
したがって、減算器300では、レベル信号V₂から補正信
号V₃₂が減算され、第７図のＵに示すように、補正され
たレベル信号V₂′がスイッチング回路302を通じて取り
出される。

各補正回路28、30の後段には応答時間を調整する手段
として応答時間調整回路42、44が設置され、応答時間調
整回路42は可変抵抗420及びキャパシタ422からなる積分
回路、同様に、応答時間調整回路44は可変抵抗440及び
キャパシタ442からなる積分回路で構成されている。し
たがって、レベル信号V₁′は応答時間調整回路42及びそ
の後段に設置されたバッファ回路46を経てレベル信号V
₁₀として出力端子50から取り出され、また、レベル信号
V₂′は応答時間調整回路44及びその後段に設置されたバ
ッファ回路48を経てレベル信号V₂₀として出力端子52か
ら取り出される。各レベル信号V₁₀、V₂₀は第１図に示し
ている演算装置32に加えられ、各レベル信号V₁₀、V₂₀の
比から、第７図のＷに示すように、濃度出力電圧V₀が得
られる。

次に、第８図ないし第10図は、この発明の濃度測定装
置の他の実施例を示す。

前記実施例では、第１図に示すように、レベル信号V
₁₀、V₂₀から濃度を算出するために演算装置32を設置し
たが、演算装置32を用いないで、擬似的な比から濃度を
算出するようにしてもよい。例えば、第８図に示すよう
に、補正回路28が発生したレベル信号V₁₀を以て光量制
御回路15によって発光素子8A、8Bの発光光量を制御する
とともに、補正回路28が出力するレベル信号V₁₀のレベ
ルを光量制御回路15における基準電圧V_REFと同レベルに
なるようにすると、受光素子12側から補正回路30を通じ
て出力されるレベル信号V₂₀が懸濁液２の濃度を表すこ
とになる。この濃度測定濃度では、補正回路30の出力端
子52から直接濃度出力電圧を得ることができ、構成の簡
略化が図られる。

この場合の濃度出力電圧V₀が得られる演算プロセスを
説明すると、受光素子10の信号検出回路16側から得られ
るレベル信号V₁、受光素子10と受光特性の異なる受光素
子12の信号検出回路18側から得られるレベル信号V₂との
比は、、 であり、この計算は、分母V₁を１にする演算であるか
ら、両者の比は、 V₂:V₁＝（V₂/V₁）:1 ・・・（６） となる。ここで、光量制御回路15を以て発光素子8Aの光
量を制御することにより、信号検出回路16側の出力が一
定値Ｄとなるように制御すると、 V₂:V₁＝（V₂/V₁）×D:1×Ｄ ・・・（７） となる。また、補正回路28、30を以て各レベル信号V₁、
V₂の原点を０に制御する。この結果、補正回路30から得
られたレベル信号V₂₀は、 V₂₀＝（V₂/V₁）×Ｄ＝Ｃ×Ｄ ・・・（８） となり、濃度出力電圧V₀は濃度を表す比に一定の定数Ｄ
を掛けたものであり、出力端子52から懸濁濃度を表わす
レベル信号である濃度出力電圧V₀が得られる。

また、前記実施例では、発光素子8Aと受光素子10、12
とを近接位置に設置し、発光素子8Aから出た光L_iを懸濁
液２に入射し、懸濁液２から得られた光L_rを各受光素子
10、12で受光し、両者の比から濃度を測定するようにし
たが、第９図に示すように、通路４に跨がって発光素子
8Aと受光素子10、12とを対向させて配置し、発光素子8A
から出た光L_iの中、懸濁液２から得られた光としての透
過光L_tを受光素子10、12で受光し、両者の比からパルプ
濃度を測定するようにしてもよい。パルプは光を反射し
て透過しないので、透過光L_tはパルプ等の懸濁物によっ
て減衰するので、前記実施例と同様にパルプ濃度を測定
することができる。

そして、前記実施例では発光素子8Aに直列に発光素子
8Bが接続され、懸濁液２に対する照射光量を発光素子8B
を通じて検出したが、第10図に示すように、発光素子8A
に対して受光素子20を設置して発光素子8Aから照射光量
を直接検出するようにしてもよい。

なお、実施例では、懸濁液の濃度測定としてパルプ懸
濁液を例に取って説明したが、この発明は、光を透過可
能な液体中に光を透過しない懸濁液が懸濁された懸濁液
における懸濁物濃度の測定に用いることができ、パルプ
濃度の測定に限定されるものではない。

〔実験結果〕

実験は第１図に示した濃度測定装置を用いて行い、比
較のために１つの光源に対して２つの受光素子を設置し
た濃度計を用いた。

第11図は、従来の濃度計による出力特性曲線を示す。
この特性では、パルプ懸濁液濃度が約１％以下の領域で
濃度出力電圧V₀が極端に上昇しており、低濃度領域では
ノイズ成分の割合が真の懸濁液濃度を表す信号成分に対
して大きくなり、低濃度に移行する程、測定精度が低下
していることを表している。

次に、第12図は、この発明にかかる濃度測定装置の出
力特性曲線を示す。この特性では、パルプ懸濁液濃度が
約１％以下の領域においても、従来のような濃度出力電
圧V₀の極端な上昇はなく、直線性が改善されていること
が分かる。

次に、第13図は、従来の濃度計による光源の発光効率
が変化した場合の出力特性曲線を示し、特性ａは発光効
率が100％、特性ｂは発光効率が90％、特性ｃは発光効
率が80％である。このように、発光効率の低下に応じて
濃度出力電圧V₀が上昇するのは、ノイズ成分の割合が真
の懸濁液濃度を表す信号成分に対して大きくなるためで
ある。この場合、光源の発光効率の変化とは別に光源に
対する受光素子の設置位置や、光源又は受光素子を保持
している構造によっても、濃度出力電圧V₀が変化する。

次に、第14図は、この発明にかかる濃度測定装置によ
る光源の発光効率が変化した場合の実験結果を示す。発
光効率が減少しても、この発明にかかる濃度測定装置で
は、出力特性に変化はなく、安定した濃度出力電圧V₀が
得られている。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、次のような
効果が得られる。

（ａ） 光源から懸濁液に対する照射光量を検出し、そ
の照射光量に応じてレベル信号のレベルを補正するとと
もに、補正されたレベル信号によって光源の発光光量を
制御するので、光源の経時変化やノイズ成分が相殺さ
れ、パルプ懸濁液等、任意の懸濁液における懸濁物濃度
の測定精度を高めることができるとともに、測定の安定
性及び再現性を高めることができる。

（ｂ） 第１及び第２のレベル信号を補正するととも
に、第１のレベル信号によって光源の発光光量を制御す
るので、光源の経時変化の影響やノイズ成分が相殺され
た精度の高い演算出力を得ることができる。

（ｃ） 第１及び第２のレベル信号の補正とともに、第
１のレベル信号によって光源の発光光量を制御して得ら
れる第１及び第２のレベル信号の比から濃度を算出する
ので、光源の発光光量の変化等の影響やノイズ成分が相
殺された精度の高い演算出力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の濃度測定装置の一実施例を示すブロ
ック図、 第２図は第１図に示した濃度測定装置における濃度測定
部の具体的な構成例を示す図、 第３図は第１図に示した濃度測定装置における発光素子
の駆動回路の具体的な回路構成例とともにスイッチング
パルス発生手段を示す回路図、 第４図は第１図に示した濃度測定装置における信号検出
回路、補正回路及び補正信号形成回路の具体的な回路構
成例を示す回路図、 第５図ないし第７図は第３図及び第４図に示した濃度測
定装置の動作を示す図、 第８図ないし第10図はこの発明の濃度測定装置の他の実
施例を示す図、 第11図ないし第14図はこの発明及び従来の濃度測定装置
の実験結果を示す図である。 ２……懸濁液 8A……発光素子（光源） 10……受光素子（第１の受光手段） 12……受光素子（第２の受光手段） 15……光量制御回路（光量制御手段） 16、18、22……信号検出回路 20……受光素子（光量検出手段） 28……補正回路（第１の補正手段） 30……補正回路（第２の補正手段） 32……演算装置（演算手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青柳 靖 静岡県富士市西柏原新田201番地 ▲高 ▼木産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−160088（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−123555（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−51646（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−210347（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−54338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−154142（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】任意の液体に懸濁物を懸濁してなる懸濁液
   に光を照射する光源と、 この光源から前記懸濁液に対して照射された光の照射光
   量を検出する光量検出手段と、 前記光源により光が照射された前記懸濁液から得られる
   光を受け、前記懸濁液中の懸濁物濃度を表すレベル信号
   を発生する受光手段と、 前記光量検出手段の検出出力に応じて前記レベル信号の
   レベルを補正する補正手段と、 この補正手段によって補正されたレベル信号に応じて前
   記光源の発光光量を制御する光量制御手段と、 を備えて、前記懸濁液に対する照射光量に応じて前記受
   光手段のレベル信号のレベル補正を行なうことにより、
   前記懸濁物濃度を表す前記レベル信号から前記照射光量
   の変化分を相殺したことを特徴とする濃度測定装置。
2. 【請求項２】任意の液体に懸濁物を懸濁してなる懸濁液
   に光を照射する光源と、 この光源から前記懸濁液に照射された光の照射光量を検
   出する光量検出手段と、 前記光源により照射された光により前記懸濁液から得ら
   れる光を受け、前記懸濁液中の懸濁物濃度を表す第１の
   レベル信号を発生する第１の受光手段と、 この第１の受光手段に併設されて前記光源により照射さ
   れた光により前記懸濁液から得られる光を受け、前記懸
   濁液中の懸濁物濃度を表す第２のレベル信号を発生する
   第２の受光手段と、 前記光量検出手段が検出した前記光源の光量に応じて前
   記第１のレベル信号のレベルを補正する第１の補正手段
   と、 前記光量検出手段が検出した前記光源の光量に応じて前
   記第２のレベル信号のレベルを補正する第２の補正手段
   と、 前記第１の補正手段によって補正されたレベル信号に応
   じて前記光源の発光光量を制御する光量制御手段と、 を備えて、前記懸濁液に対する照射光量に応じて前記受
   光手段のレベル信号のレベル補正を行なうことにより、
   前記懸濁物濃度を表す前記レベル信号から前記照射光量
   の変化分を相殺したことを特徴とする濃度測定装置。
3. 【請求項３】前記第１の補正手段によってレベルが補正
   された前記第１のレベル信号と、前記第２の補正手段に
   よってレベルが補正された前記第２のレベル信号との比
   によって前記懸濁液における前記懸濁物濃度を算出する
   演算手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の濃度
   測定装置。