JP2823136B2 - 測定ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は請求項１の前文で述べられている種類の装置
に関する。

物質が異なる種類の水性懸濁液中に懸濁される量は特
に環境の配慮及び保護の観点から重要な測定パラメータ
である。懸濁された物質によって、ここでは一般的に濾
過及び遠心分離によって分離され得る物質のような物質
を意味する。特に、森林産業では、懸濁された物質は繊
維、繊維部分及び種々の充填剤及び被覆剤のような多く
の異なる成分からなることがある。これらの成分は寸法
が広く変化することがあり、長さ2,3ミリメートル及び
幅数10ミクロン（繊維）から約１ミクロン及びそれより
小さい粒度（充填剤）まで下へ変化することがある。懸
濁液の濃度は数mg/から数10g/まで幅広い制限内で
変化することがある。懸濁された物質の寸法分布が変化
し且つこの変化範囲が変化する時を指示することも多く
の場合に重要であるので、懸濁された物質の含有量を測
定することだけが重要ではない。この観点での使用の１
つの分野は凝集化学薬品の添加の作用を指示することで
ある。

懸濁された物質を連続的に測定するために市場で現在
入手し得る計測器の大部分は光学的測定原理に基づいて
おり、例えば光吸収、光散乱及び偏光の作用に基づいて
いる。大抵の一般的な方法は懸濁液の濁り度を測定する
ことからなり、そこでは光の減衰又は散乱が懸濁された
物質の含有量の測定として使用されている。しかしなが
ら、光が散乱する程度は懸濁された物質の濃度にだけ依
存するのみならず、当該物質の粒度、形状、表面構造及
び屈折率にも依存する。

このため、粒度分布がかなり変化する懸濁液は懸濁液
の濃度に関して誤りを導く情報を与えることがある。こ
れは、懸濁液に透過された光の減衰が測定された濁り度
測定の結果を開示する第22図に示されている。結果（測
定装置からの出力信号）はセルロース繊維（大きな粒
子）及び粘土（小さな粒子）の濃度の関数として図示さ
れている。理解され得るように、そのような計測器は１
つの及び同じ濃度に対して繊維よりも粘土にはるかに敏
感である。

US4 110 004は原理的に懸濁された物質の濃度が粒
度と無関係に決定されることを可能にする光学的方法を
説明している。この測定原理は、透過された光の平均値
のみらなず光の強さの変動をも、得られた測定信号の交
流電圧成分の真の有効値の二乗を含む信号の形態で記録
することに基づいている。粒度の関数として、この値は
測定信号の直流電圧成分に基づいた信号に関して鏡像反
転した挙動を有する。その結果として、これら２つの信
号の合計は粒度と無関係に懸濁液中に物質の量の測定値
を提供する。

更に、これら２つの信号の商を求めることによって懸
濁された物質の粒度分布の相対的測定を得ることが可能
である。

この方法はTP法と呼ばれており、特に直流電圧信号と
真の有効値の二乗との両方の良好な直線化が得られる低
濃度の場合にかなり有効である。

しかしながら、粒子が支配的に大きい粒子である粒度
分布を有する懸濁液の場合、有効値の二乗によって形成
された信号は小さい粒子によるよりも大きな程度まで大
きい粒子によって作用される。別の欠点、しばしば実際
に重大である欠点は、TP法が較正するためにかなり困難
であることである。

測定信号の直流電圧成分及び測定信号の交流電圧成分
の有効値を指示する別の方法はUS ３ 879 129で説明
されている。これはTP法と同じ欠点を有する。

測定信号の有効値を測定することに基づいたTP法、及
び同様な方法が粒子含有量に関して良好な精度を提供し
且つ粒度に関して良好な分解能を提供するために、測定
される量が少ないこと及び光ビームが幅狭いことが必要
である（粒子含有量及び粒度に依存して）。もし本質的
に各粒子が信号の交流電圧成分の重要な指示を生じるべ
きであるならば、照明光ビームは幅狭く且つ好ましくは
平行にされ且つ焦点合せされるべきであり、且つ反射光
は狭い角度範囲内で検出されるべきである。交流電圧の
変化は光ビームが幅広い経路を有する時に滑らかにされ
る。懸濁された物質の割合が比較的高い懸濁液の懸濁さ
れた物質の含有量を測定することがしばしば望まれる。
懸濁液を通して放射された光がともかく指示されること
を可能にするために、光源は光検出器に比較的近接して
位置決めされねばならない。その結果として、測定セル
の幅狭くされた又は首状にされた部分中に測定装置を配
置することが通常である。測定セルのこの幅狭くされた
領域は大きな粒子、懸濁された物質凝集物及び類似物で
閉塞される傾向がある。その結果として、これらの幅狭
くされた測定セル領域は逆洗浄装置及び類似物を装備
し、それによって前記領域は必要な時に清浄にすすがれ
ることができる。

この種類の構成の１つの例は、分散特性に及ぼすポリ
マーの影響の本、アカデミック・プレス、ロンドン1982
年、353−342頁からのBASF社のＷ・ディッターほかによ
る流動する分散液中での動的凝集試験のレーザ光学的方
法の論文に記載されている。懸濁液は測定ヘッド構成を
装着した幅狭くされた又は首状にされた測定セルを通し
て導かれる。レーザからの光は測定セル上に焦点合せさ
れ、測定セルから出る光は光センサへ導かれる。短い幅
狭くされ又は首状にされた部分を有する同様な構成の別
の例はUS ３ 879 159の第2B図で説明されている。ま
た、この構成は流動する懸濁液中に浸漬されることを意
図された開いたチャネルを有する既知の測定ヘッドを含
む。US ４ 040 743で説明されている光学繊維技術に
基づいたこの測定ヘッドは非常に深い測定間隙又は喉部
を有する。間隙の底部上に光学素子が配置されており、
該光学素子は間隙を通って流動する懸濁液へ光を放射し
且つ懸濁液から出る光を受取る作用をする。間隙は非常
に深いので、それは原理的には狭くされた又は首状にさ
れた測定セルとして作用し、その結果として前記した閉
塞問題をも生じる。

また、WO 86/02162に示されている濃度計ヘッドは非
常に深い測定間隙を有する。幅広い測定ビームを紙パル
プを通して与える光学機器が設けられる。

更に別の測定ヘッドがUS−Ａ−3,892,485に示されて
いる。懸濁液全体が光学的測定構造を通りすぎて流れる
測定チャネルが図示されている。チャネルの上方部分は
流動する液体をチャネルの内側の場所上に保持するため
に縁で内方へ曲げられている。この装置は全く純粋の液
体である油上で測定を行うために作られている。

本発明の主な目的は、流動する懸濁液を測定するよう
に動作し、それにより固体粒子による閉塞の危険が最小
限にされる測定ヘッドを提供することである。

本発明の別の目的は、測定される懸濁液中の懸濁され
た粒子によってしばしば生じる多数の散乱が大部分回避
される測定ヘッドを提供することである。

本発明の更に別の目的は、流動する懸濁液を幅狭い光
ビームで照明し、且つ懸濁液によって透過され又は散乱
された光を狭い角度範囲内で検出する測定ヘッドを提供
することである。光ビームは平行にされ又は焦点合せさ
れることができる。

本発明の更に別の目的は、測定ヘッドで生じた信号を
評価するために特に有利な方法に適用することができる
測定ヘッドを提供することである。

本発明の主な目的は請求項１で述べられた特徴を有す
る本発明測定ヘッドで達成される。本発明の別の重要な
特徴及びそのそれ以上の開発は残りの請求項で述べられ
ている。

測定ビームの幅は測定が行われる懸濁液中のより大き
な粒子間の空間と同じ位又はそれよりも小さい寸法にな
るようになっている。測定が懸濁された物質の微細な部
分と粗い部分との間に相互分布を確立する意図で行われ
る時、ビームの幅は粗い部分と微細な部分との間の所望
の境界線に適合される。測定間隙の幅は懸濁液中に存在
する粒子の多数散乱作用ができるだけ小さくなるように
なっている。その結果として、測定間隙の幅は懸濁され
た物資の濃度が高い時に小さくなり、懸濁された物質の
濃度が低い時に大きくなる。当然に、間隙幅は測定が行
われる懸濁液中の予期された最大の粒子の寸法よりも大
きい。

測定ヘッドの構造設計は、例えばチャネル又は通路中
での浸漬のため又は媒体の流通を意図された管の壁中で
の実施例等のために意図された測定指示器本体に関して
広く変更することができる。また、測定ヘッドは数個の
光学式測定チャネル、例えば偏光された光、相互に異な
る波長の光、相互に異なる直径のビーム等と共に又はそ
れらなしで動作するチャネルを設けることができる。こ
れに関して、適当な信号処理及び相関関係測定技術の助
けによって検出器信号からのそれぞれの測定位置の適当
な情報を得ることが可能である。また、１つ以上の光学
式測定チャネルを有する測定ヘッドは散乱された光を測
定するように動作し得る測定検出器を設けており、それ
は懸濁液の組成についてのより多くの情報を提供するこ
とができる。透過され且つ散乱された光の同時測定は、
懸濁液中又は光学表面上の被膜中の吸収作用を補償する
ために、又は懸濁液の組成の特性を改善するために採用
されることができる。基準検出器が光源の強さの変化を
補償するために使用されることができる。光学ガラス繊
維が、目的及び測定位置に依存して、測定される懸濁液
に対して防護を有して又は防護なしで使用されることが
できる。また、繊維の端は、本発明測定装置の測定チャ
ネル及び測定間隙の配置の基本的概念から逸脱せずに、
偏光フィルタ、レンズ／インデックスレンズを設けるこ
とができ、且つ石英窓又はサファイア窓等で防護される
ことができる。使用される測定指示本体が流動する媒体
中での浸漬を意図される時、本体は好ましくは良好な流
動状態が本体の周りで、少なくとも測定間隙又は喉部の
近傍で得られることを保証するように構成され、それに
より懸濁液は正しく間隙を通過し、間隙は本質的に自己
清浄する。それ故、測定間隙の周りの領域は平滑な表面
と丸くされた縁とを設けている。

本発明は次に添付図面と関連してより詳細に説明され
る。図面において、 第１図は本発明装置の第１の実施例の前面図であり、 第２図は第１図に示した装置の下から見た図であり、 第３図は、第４図の線III−IIIで切った本発明装置の
第２の実施例の長手方向断面図であり、 第４図は第３図に示した実施例の下から見た図であ
り、 第５図は第３図に示した実施例の下から見た別の図で
あり、 第６図は機械的クリーニングを有する本発明測定ヘッ
ドの第１の実施例の断面図であり、 第７図は機械的クリーニングを有する本発明測定ヘッ
ドの第２の実施例の断面図であり、 第８図は上から見た第７図の測定チャネルを有する側
部の図であり、 第９図は本発明測定ヘッドの更に別の実施例を示し、 第10図から第14図は本発明装置の全ての図示した装置
に適当な測定ヘッドの測定チャネルに最も近い領域の別
の構成の拡大長手方向断面図であり、 第15図及び第16図は多数ビーム指示のための構成の２
つの異なる代替例のための測定ヘッドの断面図であり、 第17図は本発明測定ヘッドの第４の実施例を示し、 第18図は測定ヘッドの検出器からの出力信号を示し且
つ多数のバラメータを示す線図であり、 第19図は信号処理装置の１つの実施例のブロック概略
図であり、 第20図は本発明を試験する時に得られた曲線目盛の線
図であり、 第21図は懸濁された物質の濃度を漸進的に増加する状
態で本発明で実験を行った時に得られた多数の曲線から
なる線図であり、そして 第22図は既知の濃度計で行った異なる粒度の懸濁され
た物質の濃度を測定した結果を示す。

第１図及び第２図に示した測定ヘッド又は計器は斜縁
を有する四側部付板１の形で測定指示本体を有する。板
１は懸濁液の流れ中への浸漬を意図されたプローブを形
成し、板１の広い側部は流れ方向の方に対面する。板の
底部表面は測定チャネルとして作用する溝２をその中に
設けて有する。板１はその広い１つの側部に２つの丸く
された比較的深い溝を有し、該溝はその一端において測
定チャネルのそれぞれの側部と連結し且つ該連結部にお
いて板の下側表面と正確に平行に延在している。溝のそ
れぞれはその中に成形された光学繊維光案内3,4を有す
る。光学繊維光案内３の内方端は板中に成形されたフォ
トダイオード又は小さなレーザのような光源５に連結さ
れている。光学繊維光案内４の内方端は、光源によって
放射された光に適合し且つ板１中に成形された放射光指
示器である光検出器６に連結されている。光源５へ通じ
且つ光検出器６から延びる電気案内又はケーブルも板中
に成形されており且つ板の頂部中へねじ込まれた管７を
通過している。光学繊維光案内をそれらの性能に影響し
ないようにゆるやかな円弧で延在させることが必要であ
るので、光学繊維光案内３及び４を担持するチャネルは
ゆるやかに湾曲した形状を与えられている。

光源５及び光検出器６の両方は温度応答要素である。
その結果として、温度センサ８が板１中に成形されてお
り、センサ８から延びる電気ケーブル又は繊維束が管７
を通過しており且つ信号処理回路（図面に示されず）へ
連結され、詳細に後述されるように光検出器６から到達
する信号の助けで測定結果を計算する時に温度を補償す
る目的をはたす。板１の表面は好ましくは平滑であり、
最大可能範囲まで板を通りすぎて流れる物質のその上で
の付着を回避するように溌水性を有する。当然に、板が
作られる材料は、物質が懸濁された媒体に対して且つま
たは懸濁された物質に対して不活性であるべきである。
板１は好ましくはプラスチック材料又は若干の同様な材
料で作られるが、それはステンレス鋼で作られることも
できる。

本発明の本質的な特徴は、使用される光学機器と共に
測定チャネルの配置にある。測定チャンネルにおける側
部壁の間の測定間隙の幅は、測定が実行される媒体の種
類を条件としている。例えば、もし測定が紙製造産業か
ら生じる廃水中の繊維懸濁液について行われるならば、
約3mmの幅で充分であることがある。間隙の縁は好まし
くは低く、光学繊維の光案内は製作上の理由で間隙の外
方縁にできるだけ近接して配置される。光学繊維光案内
を所定の場所に保持する板の下側は好ましくは測定チャ
ネル２の領域中で斜縁を付けられているのに対して、光
学繊維の端は伝搬方向に対して横断方向に切断されてお
り、切断された端は研磨されている。本発明は主として
懸濁液に直接に透過された光の検出のために考えられて
おり、それ故光学繊維光案内はそれらのそれぞれの端を
互いに対向させて配置される。しかしながら、第16図と
関連した説明から以下で明らかになるように、与えられ
た角度内で散乱された光も検出されることができる。上
述したように、光学機器、即ち図示した実施例の光学繊
維光案内3,4の端は、測定間隙の外方縁に近接して配置
される。第２図に示したように、測定チャンネル入口及
び出口は、光学機器の外側に位置決められた測定チャン
ネルの外方縁の小さな部分としてもあるように流れ方向
にゆるやかに丸くされている。光学繊維は好ましくは測
定チャンネルの真下で与えられた深さを有し、それによ
り流動する懸濁液と測定チャンネルの底部との間の摩擦
の作用は光学繊維を通りすぎて流れる懸濁液にはっきり
分かる作用をもたない。チャネル底部上の鋭い縁の存在
は回避されるべきである。これらの手段の全ての閉塞さ
れる測定チャンネルの危険が最小限にされる測定ヘッド
を提供することに寄与する。測定チャンネルの形状のよ
り詳しい説明は第７図〜第10と関連して後で与えられ
る。

好ましくは、少なくとも測定チャネルの近傍で媒体又
は懸濁液中に位置決めされる測定装置の部分は、懸濁液
の実際の又は真の組成に関して測定間隙に通貨する懸濁
液の形の変化を減らすようにやや流線型の形状を与えら
れている。第３図及び第４図では、測定本体は回転方向
に対称的な形状を有する。第３図は第４図の線III−III
で切った断面図であり、第４図は第３図で下から見た図
である。また、これらの図は１つの実施例を示してお
り、そこでは光学繊維光案内10及び11は本体９と本体９
の上方端中にねじ込まれた管12とを完全に通過している
が、勿論光源、光検出器及び温度センサを本体中に組込
むことは考えられる。本体９は好ましくは洋ナシ状に造
形され、それにより光学繊維の光案内10及び11は測定チ
ャネル13から管12までゆるやかな曲線で延ばされ且つ管
を通して延ばされることができる。第４図は測定チャン
ネル13の適当な実施例を示しており、それは幅広い流入
及び流出部分と、チャネル中への光学繊維光案内10及び
11の開口の領域中に正確にある幅狭くされた又は首状に
された測定間隙とを有する。

本体９は好ましくは界面14に沿って一緒に接着された
２つの部分に製作される。該部分の一方、第４図で底の
部分は、光学繊維光案内10及び11を収容する溝をその中
に鋳造又はフライス削りされて有する。

第５図の実施例の本体９は流れ方向に細長い形状を有
する。光学繊維光案内間の断面はこの場合第３図と同じ
である。より一層流線型にされた形状が考えられる。

第３図の実施例では、光学繊維光案内10のための光源
15と光学繊維光案内11のための放射光指示器である光検
出器16とは懸濁液の外側で管12の端上に配置された部分
中に位置決めされている。もしこの場所が温度に関して
安定しているならば、温度補償目的のために温度センサ
を設ける必要がない。光センサ15は電圧源17を形成する
ように供給される。検出器16からの電気出力信号は評価
及び計算ユニット18へ供給される。適当な計算は以下で
検討される。

計算結果は表示ユニットへ通され、該表示ユニットは
表示スクリーン又は連続的な動作のための曲線プリンタ
の形を有することができる。装置は主として懸濁液の変
化の傾向又は動向に関する迅速な情報を提供することを
意図され、それにより監視者は監視された媒体の懸濁液
内容物の変化又はとられた修正手段の作用の監視になに
かが起こった時に直ちに注意することができる。

上述した測定ユニットは流動する懸濁液中、例えば開
いた測定チャンネル又は通路中を流れる懸濁液中に浸漬
することを意図されることができる。

第６図は第３図に示した実施例の変形例を示してお
り、この変形例はヘッドの機械的クリーニングを組入れ
ている。図に実線でだけ図示され且つ測定チャネル21ま
で延在した光学繊維光案内22及び23は測定本体20の周辺
に比較的近接して位置決めされている。

クリーニング構造は本体20中の中心の中空部又は空所
中に配置されている。空所は第１の円筒状部分24を有
し、その直径は本質的に測定チャネル21の測定間隙、例
えば約3mmの幅に対応し、更に第１の円筒状部分の直径
よりもやや大きい直径、例えば5mmの放射光指示器を備
えた第２の円筒状部分25と、更に大きい直径、例えば12
mmの第３の円筒状部分26とを有する。歯の間を掃除する
ために用いられる歯ブラシと本質的に同じ形状の円筒状
ブラシ27は第３の円筒状部分26中で移動するプランジャ
29に取付けられた心棒28を有し、該プランジャは該部分
と本質的に同じ直径を有する。ブラシは第１の円筒状部
分24の出口の方へ向いている。第２の円筒状部分25は、
ブラシが24において開口を通して外方へ移動された時に
曲がるのを防げるブラシ案内として作用する。また、ブ
ラシはクリーニング動作中回転されることができる。

つる巻ばね34が第２及び第３の円筒状部分25及び26の
間の接続部に形成された肩とプランジャ29との間に位置
決めされている。リング形状のシール30がプランジャ29
の周辺に嵌合されている。プランジャは、測定本体20の
心棒中に設けらた閉じた円筒状部分25を通して測定間隙
21から遠位のプランジャの部分へ気体または液体を供給
することによって空気圧式又は液圧式のいずれかで動作
されることができる。ニップル31が第３の円筒状部分26
に隣接して本体20の首部中へねじ込まれている。ニップ
ルにホースが嵌合されており、該ホースは圧力媒体構造
36へ連結さてれおり、該圧力媒体構造はブラシ掛けが行
われる時にブラシ27を開口24を通して外へ押出するよう
に圧力媒体をプランジャ29の後部側へ供給する。

ブラシの心棒28はプランジャ29から与えられた距離だ
け外方へ突出する。ブラシ27をクリーニングする時又は
ブラシをプランジャと一緒に取替える時、ニップル31及
びホースは取外される。ブラシ心棒は適当な工具、例え
ばスニップノーズプライヤ又は類似物で把持され、ブラ
シ及びピストンはそれと共に空所を通して引込められ
る。

測定ヘッドで行われる測定作業は流動する懸濁液上で
実行される。測定チャンネルの低い測定間隙の特別の形
状にもかかわらず、ゆるやかに丸くされた縁には被膜が
生じ、その結果として測定チャンネルにおける測定間隙
が好ましくは機械的に掃除されねばならない。その測定
間隙を掃除しなければならない周波数は懸濁液の組成に
依存する。プランジャ29を動作するための圧力媒体を供
給し且つ除去するように動作し得る圧力媒体構造36は制
御回路35によって制御され、該制御回路はプログラム制
御され、時間制御され、手動制御され又はこれらの制御
形式の組合せによって制御されることができる。ばね34
は、懸濁された物質の一部がブラシの剛毛に付着した時
でさえブラシを戻すことができる充分な強さを有する。
ブラシが測定チャンネルにおける測定間隙中へ完全に引
込められるのを防げるように又は繊維部分が該その測定
間隙から突出するように特別に大きな懸濁された物質が
剛毛に付着することが起こることがある。これは評価及
び計算ユニット（第６図に図示せず）によって指示され
た測定信号に目立った指示を生じ、このユニットは次に
制御信号を制御回路35へ供給し、該制御回路はその後圧
力媒体構造36をして新たなブラシ掛けサイクルを行わせ
しめる。もし１つ以上の追加のブラシ掛けサイクルが所
望の結果を与えることができないならば、評価及び計算
ユニットはブラシが掃除され又は取替えられねばならな
いことを指示する警報信号を送出するように構成される
ことができる。

第７図及び第８図は測定本体37の実施例を示してお
り、これはこの本体が簡単な態様で製作され且つサービ
ス作業されることができるので現在好適とされる。この
実施例の測定本体37は平らな板の形をしており、その周
辺は不規則な形状を有する。測定本体37の光学繊維光案
内33及び40は測定チャンネルにおける測定間隙38まで引
かれており、これらの光学繊維光案内は繊維が図示した
断面と同じレベルにある時の場合実線の形で、及び前記
繊維が異なるレベルにある時には破線の形で図に概略的
に示されている。光学繊維光案内は緩やかに丸くされた
チャネル中に配置され、且つ本体中にねじ込まれた且つ
ホース32の一端を支持するニップル41を通過しており、
そこから案内は評価及び計算回路（第７図に図示せず）
まで延在している。ホースは本体37の頂部にねじ込まれ
た管33中に延びている。

この場合、測定チャンネルにおける測定間隙は供給ラ
インが制御及び評価回路まで引かれる表面に対して斜め
の表面上に配置される。第８図は測定チャンネルの測定
間隙38及びブラシを設けたチャネル42の入口を含む表面
43の図である。ブラシ構造を収容する通しチャネル42は
本質的に第６図に示したチャネルと同じ形状を有する
が、第８図の実施例のチャネルは斜めの表面43に対して
垂直に延びるので前記チャネルに対して斜めに位置決め
されている。これは表面43と平行な側部分上に容易に接
近し得る開口を提供し、それを通してブラシ構造は斜め
の表面に対向してサービス作業されることができる。こ
の開口は内部ねじ山を設けており且つねじ込み可能な蓋
又はカバー44によって閉鎖されることができる。

随意に本体中に成形された管の形である圧力媒体チャ
ネル45はチャネル42と本体中にねじ込まれたニップル46
との間に設けられ、該ニップルは圧力媒体構造（図示せ
ず）まで延びるホース47をそれに取付けて有する。光学
繊維光案内40及び測定チャンネル42は本体37中で異なる
レベルに位置決めされている。

この実施例は、本体中にねじ込まれたニップル49と測
定チャンネルにおける測定間隙38に近接した測定チャン
ネル42との間に延びる別の測定チャンネル48を含む。ク
リーニング媒体は、測定チャンネルにおける測定間隙に
付着する物質の除去を改善するためにブラシ動作の直前
に及び随意にブラシ動作中にニップル49に連結されたホ
ースを通して供給される。これは懸濁された物質のブラ
シへの過剰な付着が回避されることを可能にする。ま
た、チャネル48は個々のブラシ掛けサイクルの間に洗浄
されることができる。クリーニング媒体は空気のような
気体、又は化学薬品を随意に混合された水のような液体
のいずれかであることができる。

第９図は、測定セル又は懸濁液が流通する管中に挿入
されることを意図された本発明測定装置の第３の実施例
を示す。測定装置は管50の形態を有し、その直径は一般
に測定セル／管の直径と同じである。測定チャネル51は
管の内側で厚くされた部分中に形成されている。管壁は
その中に配置された２つの光学繊維光案内52及び53を有
し、そのそれぞれの一端は測定チャネル51のそれぞれの
側部に連結され、前記案内の他端は光源54及び光検出器
55の形のユニットへそれぞれ連結されている。ユニット
54及び55は測定される媒体の温度によって作用されるよ
うに位置決めされているので、温度指示器56が前記ユニ
ットの近傍に配置されている。電圧源57が光源54へ連結
されている。

前述した実施例と同様に、ユニット55及び56からの信
号は所望の懸濁液データ、例えば濃度、粒度分布、繊維
含有量等を計算するように動作し得る評価及び計算回路
58へ適用される。計算は修正が指示器56によって指示さ
れた温度についてなされながら連続的に行われ且つ表示
ユニット59へ供給される。表示ユニット59は例えば懸濁
液の計算された特性の１つ以上を表示する曲線を連続的
に印刷するように動作する曲線プリンタであることがで
きる。監視者は１つまたは複数の曲線の変化によって懸
濁液中の変化に対して起こる動向を知ることができ、且
つ懸濁液の組成を変えるためにとった処置の結果を迅速
に観察することができる。これらの処置は固体物質を沈
澱させる意図で廃水に凝集化学薬品を添加することを含
む。管50は懸濁液の種々の特性を測定するために複数個
の測定チャネル51を含むことができる。これらの測定チ
ャネルは例えば流動方向へ順次配置されることができ、
又は管の周囲（図示せず）に互いに異なる位置に位置決
めされることができる。例えば、懸濁液の粒度分布は透
過されたビーム経路の相互に異なる直径を有する２つ以
上の測定チャネルの助けで測定されることができる。こ
の種類の信号処理技術の例はSE 7806952で説明されて
いる。

互いに異なる直径の複数個の測定チャネルを用いる代
わりに、多数の光学繊維光案内（繊維束）からなるケー
ブルがケーブル52及び53のように（又は第１図の3,4の
ように及び第３図の10,11のように）配置されることが
でき、異なる数の光学繊維光案内が照明され、それから
の光が粒度分布を決定するためにそれぞれ検出される。
これらの特性を有する測定チャンネルにおける測定間隙
の１つの実施例が第10図に示されている。送信機ケーブ
ル521はＮ個の光学繊維光案内522を含む。放射されたビ
ームを平行にし又は焦点合せするために、各光学繊維光
案内522はチャネルに隣接したその端にインデックスレ
ンズ523を設けている。同様に、受信機ケーブル531は光
学繊維光案内522のそれぞれに直接に対向して配置され
たＮ個の光学繊維光案内532を含む。各光学繊維光案内5
31は測定チャネルに隣接してインデックスレンズ533を
設けている。光学繊維光案内522は共通の光源によって
又は個々の光源（図示せず）によつて照明されることが
できる。測定チャネルから遠方の光学繊維光案内532の
端はそれぞれの光検出器へ又は互いに共通の光検出器
（図示せず）へ連結されている。粒度分布を指示するた
めに、互いに異なる数の光検出器からの信号が一緒に加
えられることができ、比較がこのようにして得られた異
なる信号の間でなされる。

第11図〜第14図は測定装置の前述した実施例で測定チ
ャンネルにおける測定間隙に隣接した領域の異なる実施
例を示す。

第11図で、光学繊維光案内の測定チャネルへ直接に連
結されており且つ互いに中心を対向して配置されてい
る。各光学繊維光案内は、コアーと異なる屈折率を有す
る１つ以上のケーシングを有するコアーと、保護外装と
を便利な態様で含む。光学繊維光案内60及び61の端は平
らに研磨されている。光を放射する光学繊維光案内から
出る光は僅かに発散し、光を受取る光学繊維光案内は僅
かに拡散する視野を有する。もし例えば1.0mmの外径及
び0.6mmのコアー直径を有する光学繊維光案内が使用さ
れるならば、放射及び受取光コーンは測定チャンネルに
おける測定間浮の長さが１及び5mmの間である時に狭い
と考えられることができる。3mmの測定間隙の長さが多
くの応用の場合に適当である。

光学的に活性の懸濁された物質、例えば繊維物質を測
定する時、偏光された光が測定装置から放射され、回転
された偏光の光が懸濁液から受取られる。この場合、偏
光子62が第12図に示したように放射光学繊維光案内63の
端に位置決めされることができ、前記偏光子に対して90
゜位相変位された偏光子64が受取光学繊維光案内65の端
の前に位置決めされることができる。偏光子63及び64の
それぞれは測定間隙と偏光子との間に位置決めされたそ
れぞれのサファイア−ガラス板65及び66によって保護さ
れることができる。第12図から理解されるように、測定
チャネルの底部は必ずしも平らであることを必要とせ
ず、その全体がゆるやかに丸くされることができる。

もし測定が薄くされた又は希釈された懸濁液について
なされるならば、測定チャンネルにおける測定間隙は良
好な精度を得るために比較的長くすることができる。そ
のような場合の例が第13図及び第14図に示されている。
この場合、例えばインデックスレンズ形式のレンズ67,6
8は、ビームを平行にし又はおそらく焦点合せし且つそ
れにより幅狭いビームを得るように光学繊維光案内69及
び70のそれぞれと測定チャンネルにおける測定間隙との
間に位置決めされる。レンズ67及び68はそれぞれ硬質の
サファイア板71及び72によって、測定される懸濁液の腐
食及び機械的作用に対して保護される。第14図は、偏光
子73及び74が第14図の実施例におけるようにレンズとサ
ファイア板との間又はレンズと光学繊維光案内（図示せ
ず）との間のいずれかでビーム経路中にそれぞれ位置決
めされた実施例を示す。その結果として、測定チャンネ
ルにおける測定間隙の幅は好ましくは測定装置によって
測定される懸濁液の予測した濃度に適合される。高い濃
度は小さい幅を与え、低い濃度は大きい幅を与える。

用いられる光学素子は低い測定間隙高さを得るように
光学軸線に対して横断方向に小さい寸法を有する。更
に、測定チャネルと側部縁との間の接続部は第11図に示
したように実際にできる限り丸くされるべきである。全
ての表面は滑らかであるべきである。

理解されるように、１つ以上の測定ビームが懸濁液に
透過されることができる。第15図は２つの測定経路が測
定チャネル75中で互いに隣接して位置決めされた実施例
を示す。この実施例の場合、これらの経路は相互に同じ
測定間隙幅を有するが、異なる測定間隙幅も考えられ
る。光学繊維光案内76から測定チャネルに直接に透過さ
れた光は光学繊維光案内77によって受取られる。光学繊
維光案内76に隣接して位置決めされた光学繊維光案内78
は測定チャネルに隣接した場所で偏光フィルタ79及び保
護石英又はサファイア窓80で終端している。光学繊維光
案内77に隣接して配置された光学繊維光案内81は測定チ
ャネルに隣接して偏光フィルタ82及び保護石英又はサフ
ァイア窓83で終端している。これは、懸濁液の２つの特
性、例えば粒子濃度と偏光に光学的な回転を生じる粒子
成分の若干の他の特性とが同時に測定されることを可能
にする。

第16図は、２つの光学繊維光案内84及び85が同じ光学
繊維光案内86から放射された光を捕捉するように位置決
めされた実施例を示す。光学繊維光案内84は懸濁液に透
過された光を捕らえ、光学繊維光案内85は懸濁液によっ
て与えられた角度にわたつて反射された光を捕らえる。
石英窓又はサファイア窓87は測定チャネルの光捕捉側部
に沿って滑らかな表面を提供する。しかしながら、サフ
ァイア窓87は必要でない。散乱された光が指示される若
干の応用では、光学繊維光案内85だけが必要であり、光
学繊維光案内84は省かれることができる。

第15図に示したもの以外の測定経路の組合せが可能で
あることは明らかである。例えば、異なる波形の光のた
めの異なる測定経路が使用されることができる。粒度分
布は例えば繊維直径に従って粒度測定方法の感度を変え
ることによって決定されることができる。

第17図は本発明測定装置の別の実施例を示す。この装
置は第９図に示したセル／管流通を意図した装置の変形
例であるが、原理は他の前述した測定装置の変形例に応
用されることができる。放射された光ビームのための光
学繊維光案内の代わりに、第17図の実施例は測定セル／
管89の厚くされた部分の測定チャネル88まで延びる真直
ぐなチャネル90を有する。幅狭い光ビームをチャネル90
を通して送るレーザがチャネルの他端に配置される。測
定チャネル88の反対側部に光学繊維光案内92が位置決め
され、該光学繊維光案内は管89の周りに通っており且つ
光検出器93へ通じており、その電気出力信号は温度セン
サ92からの出力信号のように計算及び表示ユニット94へ
加えられる。駆動電圧源96がレーザ91に連結されてい
る。

懸濁液の懸濁された物質の含有量が光検出器からの信
号の交流電圧成分の有効値の二乗の助けで決定されるこ
とができることは、序説で引用した米国特許明細書第4,
110,044号で述べられている。短い測定間隙を設けた新
規な測定装置を用いる時、光を懸濁液に透過することに
よって従前に可能であったよりもはるかに高い濃度の懸
濁された物質の含有量を指示することが可能である。懸
濁液中の大きい粒子間の介在空間に関して幅広いビーム
を用いる時、検出器信号の交流電圧成分は流通する懸濁
された物質の指示を良好な分解能をもって与えることが
できる。

本発明測定ヘッドは例えばパルプ及び紙製造産業の典
型的な懸濁液を測定する時に新規な信号処理方法に必要
とされる小さい幅の測定間隙及び良く画定された幅狭い
ビームを提供することができるので、新規な信号処理方
法が本発明測定ヘッドと共に使用するために非常に適し
ていることが判明している。新規な方法は、懸濁液が原
理的に２つの成分、大きい粒子と小さい粒子とからなる
という第１の仮定に基づいている。大きい粒子はこのと
き多くの小さい粒子が懸濁された比較的透明な網状構造
として考えられることができる。そのような懸濁液の小
部分の体積が統計的分布原理に従って考察される時、小
さい粒子の数は大きく且つ比較的一定である。他方、大
きい粒子の数は非常に小さく且つ大きく変化する。

例えば長さ1mm及び幅20ミクロンの繊維の濃度1000mg/
を有する懸濁液はおよそ２粒子/mm³を含有する。若し
直径１ミクロンの粒度を有する100mg/の粘土がこの懸
濁液に加えられるならば、粒子の数は7.5＊10⁴まで増加
する。この懸濁液の小体積中で光減衰を測定する時、透
過された光の強さの平均値が得られる。この平均値から
の偏差は主として繊維物質（繊維は光ビームを時々入れ
る）の変動によって生じる。原理的に、最大の信号高さ
は、繊維が光ビーム中に存在しない時及び光ビームが粘
土粒子によってだけ減衰される時に得られる。これは懸
濁液中の大きい又は小さい粒子が所定の時間の期間にわ
たって透過された光の平均値V_DC及び該光の最大値、即
ちピーク値V_Pを測定することによって決定されることを
可能にする。（これに関して、懸濁液中の光を吸収する
溶解された物質は粘土と同じように作用し且つピーク値
V_Pを測定することによって決定されることができる。） ランバード・ビールの法則は懸濁液の濁り度又は濃度
を計算するために用いられ、この法則は次の関係に従っ
て透過光の強さを与える。

Ｖ＝V_O＊e^-a1N （１） ここで、 V_O＝清浄な水、即ちその中に懸濁された粒子をもたない
水に対する透過光の強さ、 Ｖ＝粒子の存在によって減衰された光強さの平均値、 ａ＝散乱係数、 １＝懸濁液を通る光ビーム経路の長さ、 Ｎ＝体積の単位当りの粒子の数。

濁り度は通常は次のように規定される。

＝Ｎ＊ａ＝1n（V_O/V）/1 （２） 前述したことから、濁り度は１つの且つ同じ粒子につ
いての懸濁液の濃度に正比例することが理解されよう。

次の関係は多数の異なる種類の粒子からなる懸濁液の
場合に適用する。

＝ΣN_i＊a_i＝（1/1）＊Σ1n（V_O/V_i） （３） ここで、ｉは異なる種類の懸濁液の指数であり、総和
は全ての粒子種類についてなされる。懸濁液の濃度mg/
は次のとおりである。

濃度＝（1/1）＊Σc₁＊1n（V_O/V_i） （４） ここで、c₁はそれぞれの粒子種類について濁り度を濃
度mg/に変化するための定数である。

もし当該懸濁液が２つの完全に異なる種類の懸濁液の
混合物、即ち非常に小さい粒子、例えば粘土を有する懸
濁液と比較的大きい粒子、例えば繊維を有する懸濁液と
の混合物からなるならば、これらの粒子は上述したよう
に透過光に及ぼす互いに異なる作用をもつ。おおまかに
言えば、小さい粒子を含む懸濁液部分は清浄な水を測定
する時に得られた信号からの最大信号高さの偏差に及ぼ
す作用を有するのに対して、大きい粒子を含む懸濁液部
分は信号の明確な変化（変更）を生じる。

第18図は本発明測定装置から得られた交流電圧信号を
示す線図である。清浄水信号V_Oのレベル（これらのレベ
ルは洗浄水について測定することによって計器を較正す
る時に前もって測定されている）、信号の直流電圧レベ
ルV_DC、信号のピークレベルV_Pが図に示されている。前
述した理論に従って小さい粒子は結果として生じた信号
の変化にはっきり認め得る作用をもたず、主として信号
のピークレベルを清浄水レベルからピーク値V_Pまで低下
させるので、懸濁液のこの部分に1n（V_O/V_P）が形成さ
れるのに対して、1n（V_P/V_DC）が大きい粒子を含む懸濁
液部分に対して形成される。

このため、２つの粒子種類−大小−からなる「モデル
の懸濁液」に対するランバート・ビールの法則の適用は
第18図の信号に対して次の結果を与える。

濃度＝ａ＊1n（V_O/V_P）＋b 1n（V_P/V_DC） （５） ここで、ａ及びｂは定数であり、ａ＊1n（V_O/V_P）は
小さい粒子の濃度であり、ｂ＊1n（V_P/V_DC）は大きい粒
子の濃度である。

上の等式（５）は次のように書き換えられることがで
きる。

濃度＝1n（V_O/V_P）＋c₁＊1n（V_P/V_DC）＊c₂ （６） ここで、c₁は測定装置の感度係数であり、c₂は測定値
を濃度mg/に変換する定数である。これらの定数は測
定装置を較正することによって容易に得られることがで
きる。

これらの定数は、同じ濃度を有し、一方で最小の粒子
を含み且つ他方で最大の粒子を含む２つの懸濁液を測定
することによって実験的に容易に得られた。

（1n（V_O/V_P））_Ｓ＋c₁（＊1n（V_P/V_DC））_Ｓ＝ 1n（V_O/V_P）_１＋c₁＊（1n（V_P/V_DC））_１ ここで、ｓは小さい粒子を表わし、１は大きい粒子を
表わす。

ここでconc.1abは標準的な方法に従って研究所で測定
を決定する時に得られた懸濁液濃度の値である。勿論、
幾つかのそのような測定方法は統計的により確実である
結果を得るように好ましくは異なる濃度で実行されるこ
とができる。

1n（V_O/V_P）及び1n（V_P/V_DC）は、第20図と関連して
以下でより詳細に説明されるように、それぞれ小さい及
び大きい粒子に関して懸濁液の知覚的な成分を計算する
ために計算された濃度値と共に使用されることができ
る。1n（V_P/V_DC）と1n（V_O/V_P）の商は粒度分布の別の
相対的測定を提供する。

第19図は本発明装置を実行するための装置の実施例を
示す。光源101からの光ビームＬは流動する懸濁液Ｓを
照明する。光ビームＬの直径は懸濁液の大きい粒子間の
介在空間に関して小さいが、小さい粒子間の介在空間に
関して大きい。実際に、これはしばしば幅狭い光束を得
る努力に通じる。

透過光はフォトセンサ102によって検出される。セン
サ信号は増幅器103で増幅される。増幅期103の出力にフ
ィルタ又は平均値形成器104が連続され、該フィルタ又
は平均値形成器はその出力に信号の直流成分V_DCを生
じ、この成分は透過光の平均値の測定値を提供する。増
幅器の出力にピーク検出器105も連結され、該ピーク検
出器は与えられた測定期間の最大の信号V_Pを記録する。

測定期間はタイマ106の助けで設定される。各測定期
間の終了時に、タイマ106は第１の信号を標本及び保持
回路107へ送り、該標本及び保持回路の入力はピーク検
出器105からの有力な出力信号を一時的に記憶するよう
にピーク検出105の出力へ連結され、該タイマは僅かな
遅れの後に前記検出器を新たな測定期間のために即座に
零に設定するために第２の信号をピーク検出器105へ送
る。その結果として、直ぐ前の期間のピーク値V_Pは標本
及び保持回路107の出力に常に存在する。また、光源101
を脈動態様で制御すること、及びパルスの間だけ測定を
行うことが可能である。この制御（図示せず）はユニッ
ト108によって行われ、該ユニットはそれに従って回路1
05及び107を制御する。

信号V_DC及びV_Pは制御及び計算ユニット108、適当にマ
イクロプロセッサ、例えばIBMの互換可能なパーソナル
コンピュータへ供給され、それは前述した計算を実行し
且つ少なくとも１つの表示ユニット109,110、例えば監
視装置、プリンタ及び類似物に結果を表示する。

タイマの測定期間はおそらくピーク値が各測定期間内
で生じるように適合されるが、それにもかかわらず懸濁
液の変化が起こった後できるだけ速やかにそれが指示さ
れるように且つ時間の変化の変動が連続して追従される
ことができるように短く保たれる。これは粗い部分の濃
度が低い時に測定期間が短く保たれることを可能にする
が、これらの期間は粗い部分の濃度が増すにつれてより
長くなるべきである。測定期間の持続時間は所定のパラ
メータに従って変化されることができ、それは先に得ら
れた測定結果に随時に依存することができる。

また、フィルタ104の下流側で標本及び保持107と同じ
ようにタイマ106の助けによって標本及び保持回路113を
制御するすることが適当であることがある。標本及び保
持回路107及び113はディジタル形式のそれらの値をディ
ジタル動作ユニット108へ伝達するように動作し得る種
類のものである。一対の回路104〜107及び113、又は前
記回路の全てはユニット108でソフトウェアによってシ
ミュレートされることができるが、ユニット108へ供給
された１つ又は複数の信号が勿論ユニット108が動作す
る信号フォーマットに変換されることは当業者に明らか
であろう。そのような変換ユニットはここでは重要性を
もたず、それ故図示されない、例えば、フィルタ104は
各測定期間中信号の平均値を計算する計算又は算術ルー
チンからなることができる。増幅器103からの信号はユ
ニット104及び105によって標本化されることができ、全
ての計算は当業者によく知られるようにディジタル式で
行われることができる。

第19図に示したように、計算は前述したTP方に従って
行われることができ又は単に有効値測定に基づくことが
てきる。２つの異なる方法に従って懸濁液の同じ特性を
互いに計算すること、及び結果を連続的に比較し且つ２
つの方法に従ってなされた計算が事前に決められたよう
に互いにそれると直ちに警報信号を警報ユニット、例え
ば可聴警報又は光学的警報へ送ることがで有利であるこ
とがある。

測定ヘッド101,102,103から同じ基本的な信号を利用
することが可能であるので有効値測定に基づいた比較は
重要な追加の手段を含まない。その結果として、フィル
タ115は増幅器103の出力へ連結されて図示されている。
フィルタ115は、信号の交流電圧成分を濾波するよう
に、且つフィルタ115から到達する信号の真の有効値を
測定するよう動作するユニット116はこの成分を供給す
るように、且つ回路107及び113と同じ形式及び動作の標
本及び保持回路118を随意に経てこの値をユニット108へ
供給するように動作し得る。信号経路は破線で図示され
ており、素子115,116及び118が除外され得ることを示し
ている。素子115,116及び118はユニット108でプログラ
ムループによってシュミュレートされることができるこ
とは理解されよう。

第19図は１つだけの測定装置101,102を示す。この場
合、分割は２つの粒度範囲、大きい及び小さい範囲だけ
になされる。しかしながら、数個の粒度等級の指示が互
いに異なる幅のビーム経路を有する数個の測定ヘッドを
用いて得られる。TP法のためのこれらの特性を有する計
測計器はSE7806922で説明されている。この発明に従う
説明された信号処理方法はヘッドの全てからの信号に適
用されることができる。この場合、制御及び計算ユニッ
ト109は各測定ヘッドからV_DC信号及びV_P信号を取得し、
且つ多数の粒度範囲内の粒子濃度を計算するプログラム
を設けている。

粒度について本発明方法を実験的に試験するために、
実験は非常に小さい粒子を含んだ懸濁液について最初に
行われた。異なる凝集化学薬品が次に大きな粒子凝集又
は凝集塊を形成するように懸濁液を連続的にかきまぜ又
は撹拌しながらこれらの懸濁液へ加えられた。これらの
測定作業の結果は第20図に与えられる。曲線ＡはC₃＊1n
（V_O/V_DC）に対応する濁り度測定を示し、ここでC₃は定
数である。

曲線Ｂは懸濁された物質の濃度を本発明に従って測定
した時に得られた結果、即ち濃度＝C₂＊（1n（V_O/V_P）
＋c₁＊1n（V_P/V_DC））を示す。曲線Ｃはｂ＊1n（V_P/
V_DC）、即ち懸濁液中の大きい粒子の濃度を表わす。原
理的に1nV_O/V_Pは光強さの変化並びに光学表面の汚れ及
び掻き傷に無関係である。曲線Ｄはａ＊1n（V_O/V_P）、
即ち懸濁液中の小さい粒子の濃度を表わす。曲線は異な
る種類の記号で印を付けられている。各記号又は印は横
座標に沿って記された測定時間点に置かれている。各測
定時間点の間に15秒の時間間隔がある。

測定は抄紙機械から得られた白水について研究室で行
われた。水は測定時間点１において処理されなかった。
異なる凝集化学薬品が測定時間点２及び６の直前の２つ
の時期に水へ加えられた。曲線Ｃ及びＤから理解される
ように、測定時間点２において加えられた一番目の化学
薬品は比較的小さい凝集作用をもったのに対して、測定
時間点６において加えられた二番目の化学薬品は比較的
大きい作用をもった。これは明瞭ではないが以前に知ら
れた濁り度方法に従って得られた曲線Ａによっても示さ
れている。曲線Ｃは実際には曲線Ｄの鏡像である。これ
らの曲線は、凝集塊が測定時間点６における凝集塊の重
い形成の後でゆっくり崩壊されることを示し、即ち曲線
Ｄが下がり、曲線Ｃが上がる。この方向への若干の傾向
は測定時間点２の後で観察された。曲線Ｃ及びＤの重み
を付けた加算である曲線Ｂは実際には同じレベル上にあ
り、これはこの曲線が研究室の測定作業中一定に保たれ
た総合濃度を示すので特別に良好結果として考えられる
ことができる。

本発明方法を実施した時に得られた曲線は明確な情報
が例えば流動する懸濁液の状態に関して連続的に得られ
ることを示し且つ異なる化学薬品を加えた時にとった測
定結果の指示が迅速且つ確実に得られることを示す。曲
線Ｄによって示されるように、それはそれ以上の化学薬
品の添加が小さい粒子の凝集に関してより大きい作用を
もたないように化学薬品の添加がある時にみられる。化
学薬品が時間点６において添加された時、曲線ＤはΧ軸
線に比較的近接して横たわるように低く下がる。作業者
はより多くの凝集化学薬品を添加することによって曲線
を更に下げる努力をすることができる。若し曲線がより
低いレベルまで下がらないならば、それ以上の化学薬品
の添加は残りの小さい粒子の凝集に作用をもたず、この
状態は直ちに指示される。他の薬剤が次に試験されるこ
とができ、これらの薬剤の作用はそれらの添加直後に曲
線上に示される。従って、本発明方法はパルプクリーニ
ング時に製紙ミルから得られた白水中への化学凝集剤の
計量がより最適な状態で制御されることを可能にする。
更に、異なる化学薬品から生じた作用は即座にみること
ができ、それにより目的に最もよく適した化学薬品が使
用されることを可能にする。

第21図は既知の濃度の繊維及び粘土の懸濁液の混合物
で本発明方法を実施した時に得られた結果を示す。第20
図と同様に、曲線Ａは濁り度測定の結果を示し、曲線Ｂ
は懸濁された物質の濃度を本発明に従って測定した時に
得られた結果を示し、即ちC₂＊（1n（V_O/V_P）＋c₁＊1n
（V_P/V_DC））を示し、曲線Ｃはｂ＊1n（V_P/V_DC）を示
し、曲線Ｄはａ＊1n（V_O/V_P）を示す。曲線Ｅ及びＦは
総合濃度に関する大きい粒子の測定され且つ計算された
濃度をそれぞれ示す。マツスルフェートパルプの出発懸
濁液に、既知の含有量の粘土、粘土、粘土、マツスルフ
ェート、マツスルフェート、粘土、カバスルフェート、
カバスルフェートが順次添加された。本発明方法を適用
する時、殆ど直線的に増加することが判明した測定され
た濃度は研究室で決定された濃度（横座標）と非常によ
く相関した大きい粒子の測定された含有量（曲線Ｅ）は
混合手順に従って繊維物質の計算された割合（曲線Ｆ）
と非常によく一致した。曲線Ａから明らかなように、こ
こで用いた懸濁液の成分の変化の場合、これらの変化は
森林産業内で現実的であり、濁り度は懸濁された物質の
含有量及び粒度分布の両方に関して懸濁液と共に起こる
ことの知識を得ることを望む時に用いる全く悪いパラメ
ータである。

また、本発明の原理は散乱原理に従って測定する時に
応用されることができる。これは例えば懸濁液が非常に
低い割合の懸濁された物質を含む時に適用できる。この
測定手順の場合、透過測定方法の場合のように高い背景
レベル（清浄水レベル）に対する小さい信号変化の代わ
りに０レベルにおいて背景に対して小さい信号が測定さ
れる。これは第18図でピーク値を指示する代わりに交流
電圧信号の底値V_Bを指示することを含み、且つ小さい粒
子を含む懸濁液部分に対して清浄水レベルに関する代わ
りに零レベルに関して前記底値を置くことを含む。大き
い粒子を含む懸濁液部分に対して、底値は平均値レベル
V_DCに関して置かれる。しかしながら、これらの関係は
透過測定のための簡単な対数商の式よりも複雑であり、
とりわけ測定装置の幾何形状を条件とする。

製紙ミルから来る白水又は戻し水のような典型的な懸
濁液を測定する時、本発明の測定方法はほぼ平行にされ
又は焦点合せされた比較的幅狭い測定ビームを必要とす
る。懸濁液はしばしばかなり濃縮され、それは懸濁液に
透過された光が指示さることを可能にするために且つ処
理可能な受取られる信号を提供するために小さい測定間
隙を必要とする。これらの特性を処理する既知の測定ヘ
ッドは閉塞されやすく且つしばしば掃除されねばならな
い。

多くの修正が本発明の範囲内で可能であることは理解
されよう。例えば、測定チャネルは光放射以外の放射と
共に用いるため、例えばβ線放射のために構成されるこ
とができる。

また、第９図及び第17図に示した実施例は第６図及び
第７図に示した構成と本質的に同じ種類の測定チャンネ
ルにおける測定間隙をクリーニングする構成を設けるこ
とができる。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−126427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−12939（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−179341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−168142（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−118157（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−60146（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−164450（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−119655（ＪＰ，Ｕ) 米国特許3892485（ＵＳ，Ａ) 米国特許4040743（ＵＳ，Ａ) 国際公開86／2162（ＷＯ，Ａ１)

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定ヘッドにして、その妨害物を阻止し、
   かつ少なくとも１つの測定ビームが測定作業中にほぼ一
   定の決められた強さのビーム源（5,15,24,61）から伝達
   され、少なくとも１つの放射指示器（6,16,25,63）の助
   けによって媒体を透過した測定ビームの強さを指示し
   て、流動する媒体中に懸濁された物質について測定を行
   うことを意図とし、そして、前記放射指示器の電気出力
   信号が評価のために信号処理装置へ供給される測定ヘッ
   ドであって、２つの互いに対向するチャンネル側部を有
   する開いた測定チャンネル（2,13,21,38,51,88）を含
   み、そこで放射光ビーム源からの測定ビームが一方のチ
   ャンネル側部から放出され、他方のチャンネル側部にお
   いて受け取られかつ前記光ビーム源から前記一方のチャ
   ンネル側部へおよび前記他方のチャンネル側部から前記
   放射光指示器へ、光学繊維光案内（3,4,10,11,22,23,5
   2,53）または実際には同じオーダーの寸法を有する幅狭
   い真直ぐなチャンネル（90）のような、幅狭いビームを
   伝達するそれぞれの細い光チャンネルを通って伝達さ
   れ、そして前記測定チャンネルにおいておよびその近傍
   において互いに異なる延長部分の表面の間の機械的接続
   部がゆるやかに丸くされている測定ヘッドにおいて、 ａ）前記測定チャンネルが流体の流れ方向に沿った測定
   部においてかつ前記チャンネルを通る光ビーム通路に対
   して本質的に直角の方向に向けられた凹部の形状を有
   し、そして前記測定チャンネルの深さがそのチャンネル
   側部の間の距離よりも短く、 ｂ）前記測定チャンネルに近い前記光チャンネルが前記
   測定チャンネルの外方縁近くに設置されていて、そして ｃ）前記光チャンネルと前記測定チャンネルの側部との
   間に設けられる唯一の形式の光学要素が発散の減少およ
   び／または光の濾過および／または保護特性を有する要
   素である、 ことを特徴とする測定ヘッド。
2. 【請求項２】請求項１記載の測定ヘッドにおいて、前記
   チャンネルの縁の間の前記測定チャンネルの幅が1mmと5
   mmの間にあることを特徴とする測定ヘッド。
3. 【請求項３】請求項１記載の測定ヘッドにおいて、継続
   的な時間点において前記測定チャンネルの機械的クリー
   ニングを行うように自動的に制御されたクリーニング構
   造（24〜35,42,44,45,48）が前記測定チャンネルに関連
   して配置され、前記クリーニング構造は不作動時に前記
   測定チャンネル（21,31）の底部への開口を有するチャ
   ンネル（25〜26,42）中に引っ込められ保持されたブラ
   シ（27）を含み、該ブラシは前記チャンネルの前記継続
   的なクリーニング中作動時に前記開口を通して往復運動
   するようにされたことを特徴とする測定ヘッド。
4. 【請求項４】請求項３記載の測定ヘッドにおいて、前記
   クリーニング構造がチャンネル（48）を含み、該チャン
   ネルを通して洗浄またはすすぎ媒体が開口を通して前記
   測定チャンネル（38）の底部へと送られることができる
   ことを特徴とする測定ヘッド。
5. 【請求項５】請求項１から４までのいずれかの１項記載
   の測定ヘッドにおいて、前記測定チャンネルと関連して
   取り付けられた放射伝導要素の内方で、前記測定チャン
   ネルは、流動する懸濁液とチャンネルの底部との間の摩
   擦作業が前記要素を通過して流れる懸濁液に無視できる
   影響を有するような値の深さを有することを特徴とする
   測定ヘッド。
6. 【請求項６】請求項１から５までのいずれかの１項記載
   の測定ヘッドにおいて、前記測定チャンネルは、測定が
   なされる懸濁液中での浸漬を意図された測定指示本体
   （1,9）中に凹部または深みの形態を有することを特徴
   とする測定ヘッド。
7. 【請求項７】請求項１から５までのいずれかの１項記載
   の測定ヘッドにおいて、前記測定チャンネルは、懸濁液
   が流通する管（50,59）の一対の内方壁中に凹部または
   深みの形態を有することを特徴とする測定ヘッド。
8. 【請求項８】請求項１から７までのいずれかの１項記載
   の測定ヘッドにおいて、放射源（5,15,54）から放出さ
   れる放射が光であり、そして該光が前記チャンネルの近
   傍で前記チャンネルの底部とほぼ平行に延びる繊維光案
   内（3,10,24,40,60,63,67,69,76,78,56）を通して前記
   測定チャンネルまで伝達されることを特徴とする測定ヘ
   ッド。
9. 【請求項９】請求項１から７までのいずれかの１項記載
   の測定ヘッドにおいて、放射源からの放射は前記測定チ
   ャンネル中で伝達される放射ビームの意図とされた直径
   と同じ直径を有する真直ぐな閉鎖されたトンネル（60）
   を通して前記測定チャンネルまで案内されていることを
   特徴とする測定ヘッド。
10. 【請求項１０】請求項１から９までのいずれかの１項記
    載の測定ヘッドにおいて、前記測定チャンネルから捕捉
    された放射が光であり、そして前記光が繊維光案内（4,
    11,23,41,53,61,65,70,77,71,74,75,92）を通って放射
    検出器へ伝導されていることを特徴とする測定ヘッド。
11. 【請求項１１】請求項１から10までのいずれかの１項記
    載の測定ヘッドにおいて、光学軸線に対して横断方向の
    寸法が前記繊維光案内の寸法に適合されたフィルタ、例
    えば偏光フィルタ、レンズ、例えばインデックスレン
    ズ、透明な保護板、または類似物のような１つ以上の光
    学要素が前記繊維光案内と前記測定チャンネルとの間に
    挿入されていることを特徴とする測定ヘッド。
12. 【請求項１２】請求項１から11までのいずれかの１項記
    載の測定ヘッドにおいて、前記測定チャンネルを経て懸
    濁液に透過されかつ捕捉される放射光の互いに異なる特
    性を有する多数の放射光経路が懸濁液の流れ方向に互い
    に隣接して配置されていることを特徴とする測定ヘッ
    ド。
13. 【請求項１３】請求項12記載の測定ヘッドにおいて、前
    記多数の放射光経路が多数の光学繊維案内を有する光学
    繊維ケーブルまたは束の助けで形成されていることを特
    徴とする測定ヘッド。
14. 【請求項１４】請求項１から13までのいずれかの１項記
    載の測定ヘッドにおいて、前記放射光検出器から得られ
    た電気信号のピーク値または底値のような極限値が所定
    の時間内で指示され、そして、各時間内の前記極限値が
    懸濁液の少なくとも１つの予め選択された特性を計算す
    る出発値をなすことを特徴とする測定ヘッド。