JP3882347B2

JP3882347B2 - 液体の光透過度測定方法

Info

Publication number: JP3882347B2
Application number: JP20447098A
Authority: JP
Inventors: 弘之近藤
Original assignee: 神鋼電機株式会社
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2018-07-03
Also published as: JP2000019106A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体の光透過度測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、工場排水の規制基準を定めるために排水の着色度測定装置について種々開発されている。例えば、特開平７−４３３０２公報の「着色度測定方法および測定装置」によれば、可視光線を含む光を分光せずに試料の流れるフローセルに投射し、このフローセルを透過した光を検出して透過率または吸光度を求め、この透過率または吸光度に基づいて試料の着色度を測定するようにしている。この方法によればフローセルを流れる液体の着色度を時々刻々測定するものであり、従来の静止した試料を目視して標準液と比較して着色度を求めるものに比べると正確な測定が可能である。更に本公報によれば、色相の選択性の高い測定を可能とするために、黄色、赤色、青色の各排水の透過率は短波長領域、短波長寄りの中波長領域、長波長領域でそれぞれ小さくなっている。従って、この波長特性に応じたカットフィルターを使用して、透過率の大きい領域の光線をカットすることにより、各試料の色相に適した波長領域の光で測定することができるともしている。これによれば確かに選択性の高い測定が可能であるが、このような種類のカットフィルターを実際にはフローセルを流れるそのときの色相を人間が見て、これに応じたカットフィルターを用いることになるが、フローセルを流れる液体の流れの着色の変化が大きい場合にはとうていこれに対処することはできない。また、正確な色相測定は困難である。
【０００３】
他方、特開平９−４３１４０号公報では、Ｘ、Ｙ、Ｚの吸光度の総和より希釈度法で求めた着色度を得るようにしているので測定すべき液体の色相と同一の波長の光線も含まれている。従って低い着色度領域では透過光強度が大きくなり、測定精度が低くなる。
【０００４】
本出願人は先に上述の問題点に鑑みて、低コストで工場排水のように時々刻々変化する排水の着色度を低濃度領域から高濃度領域まで色相に左右されず正確に計測することのできる着色度測定装置を提供することを課題として、白色光源と、着色度を測定すべき液体を充填させている透明容器と、該透明容器を透過した前記白色光源からの光のうち赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の波長の光を通す色度変換フィルタと、これらフィルタを通過した光を受光する第１の光電変換器と、その検出信号を増幅する増幅器と、該増幅器の出力から、前記液体の色相を演算する演算器とを具備し、該演算器の演算結果である色相から選択されたフィルタを前記白色光源と第２の光電変換器との間に配設するようにした液体の着色度測定装置において、前記透明容器には着色度を測定すべき液体を流通させて、前記各色相の補色の光線を優先的に通すフィルタを複数種類と、前記白色光源からの光線をそのまま通過させる開口を備えた移動板、及び該移動板を移動させる駆動機を設け、測定開始時には前記駆動機により、前記開口を前記白色光源からの光線が通過するように前記移動板を移動し、次いで前記演算器の演算結果により前記駆動機を駆動して、該演算結果に対応する色相の補色光を優先的に通すフィルタを光軸上に合わせるように前記移動板を移動させ、該フィルタを通過した光線を前記第２の光電変換器で受光し、該第２の光電変換器の出力から前記液体の着色度を測定するようにしたことを特徴とする液体の着色度測定装置を提案した（特願平９−１７０９８７号）。
【０００５】
以下、図面を参照してこの着色度測定装置について説明する。
【０００６】
図５はその全体を示すが、図において白色光源１はコリメータ２に導入され、ここで平行光線とされて、光学フィルタ分光板４においてその時選ばれている開口もしくは光学フィルタを平行光線が通される。開口部を通過した光は透明材で成るフローセル５を透過されて三刺激値を求めるためのフィルタ８ａ、９ａ、１０ａおよび光電変換器８ｂ、９ｂ、１０ｂに投射される。フローセル５には着色度を測定すべき液体が上方から下方へと流されており、ある色相を呈している。三刺激値を求めるためのフィルタ８ａ、９ａ、１０ａの透過光を受ける光電変換器８ｂ、９ｂ、１０ｂのそれぞれの出力が増幅器１２で増幅され、制御演算処理部１３に供給される。この制御演算処理部１３においては三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを計算し、所定の演算により、フローセル５を今流れている液体の色相を演算する。この演算した色相の補色に対応する光学フィルタを選ぶべく分光板４を駆動するパルスモータ１４の駆動出力を発生する。他方、演算結果をディスプレイに表示させる。あるいはプリンタに印字出力として供給する。
【０００７】
次にこの作用について説明する。
【０００８】
今、フローセル５には赤色の色相を有する排水が流されているとする。白色光源１からの光線はコリメータ２により平行光線とされ、測定開始時には分光板４において開口４ａがフローセル５に対抗する位置を取らされている。従って、何ら光線はフィルタされず、フローセル５を流れている測定すべき液体を透過し、ＸＹＺの三刺激値検出用フィルタ８ａ、９ａ、１０ａ及び光電変換器８ｂ、９ｂ、１０ｂで透過光強度が検出され、それぞれの出力は増幅器１２により増幅されて制御演算処理部１３に供給される。制御演算処理部１３にマイコンにより今フローセル５を流れている液体の三刺激値ＸＹＺが演算され、さらにＸＹＺ値より色相が演算される。この演算出力によりパルスモータ１４に今、赤色の補色光である青緑を選ぶべくパルス数を設定されて、分光板４を回転させる。よって開口４ｂにはめられている青緑を透過するフィルタがフローセル５に対向して停止する。
【０００９】
白色光源１からの光線はコリメータ２により平行光線とされ、フローセル５を今流れている液体を透過して、今度はＸＹＺ検出用フィルタ８ａ、９ａ、１０ａを透過させず、光電変換器１２が補色の光を受けて、この出力が増幅器１２により増幅され、液体の色相の補色光による透過率および吸光度を求める。あらかじめ液体の色相の補色光を用いて吸光度と希釈法による着色度との検量線を複数種類作成しマイコンのＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）に格納しておき試料の色相の決定により、これらの検量線の一つを選択し補色光で測定した吸光度より今フローセル５を流れている液体の着色度を正確に演算することができる。着色度はフローセル５を流れる色相が赤である液体の場合、赤色の補色光である青緑の光線は試料を通過する光の吸収分が大きくなり、低濃度領域でも精度の良い着色度が求められる。上記はフローセル５に流れる液体の色相が赤の場合であったが、青を呈する場合においては同様にＸＹＺ検出用フィルタ８ａ、９ａ、１０ａ及び光電変換器８ｂ、９ｂ、１０ｂの出力により制御演算処理装置１３でこの色相の青が演算されて、この演算結果によりパルスモータ１４のパルス数を設定して、青の補色光を選ぶべく分光板４を回転させて、開口４Ｃにはめられている青の補色にあたる黄を透過するフィルタ２３がフローセル５に対向して停止する。以下、色相が赤の場合と同様に着色度が求められる。
【００１０】
然るに、上記装置においては、補色をコンピュータにより演算した後、この補色の色相を有するフィルタを円板４を回転させることにより選び、試料の着色度を測定するようにしている。従って、この補色に対応する色の数だけフィルタを用意しなければならない。またこの位置決めも面倒である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、測定溶液の補色をコンピュータで演算すると共に、機械的なフィルタを何ら必要とすることなく、また、この選択の駆動機構も不要であり、測定溶液の着色度すなわち透過度を測定することができるようにした液体の光透過度測定方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以上の課題は、透過度を測定すべき液体を充填させている透明容器に白色光源からの光線を透過させ、該透過光を分光センサで受け、該分光センサから分光分布を出力し、該出力から三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚ、を演算し、該演算結果から色度を演算するようにした液体の光透過度測定方法において、前記色度から該色度の補色を演算し、該補色から該補色の三刺激値を逆算し、この逆算に基づき前記補色の分光分布を演算し、この演算結果に、前記分光センサの出力である前記分光分布を乗ずることにより前記液体の透過度を測定するようにしたことを特徴とする液体の光透過度測定方法、によって解決される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態による液体の光透過度測定装置の全体を表わすが、図において従来例に対応するものについては同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００１４】
すなわち、本実施の形態によれば、分光センサ５０が用いられており、これは各波長毎にそろった複数のセンサであり、この出力Ｔｎ（λ）がマイクロコンピュータ５１に供給される。ここでλは波長を表わし、Ｔｎ（λ）はこの波長の光の透過度を表わす。すなわち、分光センサ５０の出力がこのとき試料を通過してきた光線の分光分布を出力する。これが図２においてマイクロコンピュータ５１内の三刺激値ＸＹＺ演算器６１に供給される。公知のようにこの分光分布に人間の目に対応する分光感度を表わす等色関数をかけることにより、三刺激値ＸＹＺが得られるのであるが、この演算結果ＸＹＺは色度演算器６２に供給される。
【００１５】
本実施の形態によれば、ＸＹＺ（Ｙｘｙ）表色系色度図が用いられている。これは図３に示すように、ｘ、ｙとの値により色度を表わすことができるのであるが、これらｘ、ｙと、及びこれの垂直な方向の値である明度ｚとの関係は、ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）、ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）、ｚ＝Ｚ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）＝１−ｘ−ｙ、以上の式により、ｘ、ｙ、ｚが定められる。すなわち図３の色度図において、このときの溶液の色相に応じて、座標点ｐ₁ が定められる。
【００１６】
色度演算器６２の出力Ｃｎは補色演算器６３に供給される。この演算器６３内には、図３において点Ｗが白色点（ｘ＝ｙ＝１／３）を示すが、この測定溶液の色度を表わす座標点をｐ₁ とすれば、ｐ₁ とＷとを結び、更に延長した線上にある点ｐ₂ が補色である（点Ｗを挟んで両側にある）。この補色ｐ₂ は出力Ｃｎとして色度→分光分布演算器６４に供給される。補色はｘｙｚ値で表わされているのであるが、上述の関係式からＸ、Ｙ、Ｚを逆算する。これによってこの補色の三刺激値ＸＹＺが得られるのであるが、これを更に図４に示す等色関数で除することにより、この補色の分光分布が得られる。この出力Ｈ（λ）は乗算器６５に供給される。
【００１７】
他方、測定溶液を分光センサ５０により分光した結果、すなわち分光分布の値Ｔｎ（λ）を乗算器６５に供給し、Ｔｎ（λ）×Ｈｈ（λ）により、この補色に対する透過度Ｔｈ（λ）が得られる。これは上記従来例で述べたように、補色に対しては、低濃度でも透過度を感度よく測定することができるが、本発明の実施の形態によれば、補色と同等の機械的なフィルタが何ら必要でない。従ってこれを選択する操作も不要である。
【００１８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００１９】
例えば以上の実施の形態では、分光センサ５０は図示したように各波長毎に並べた複数のセンサとしたが、これに限ることなく、赤、緑、青のフィルタを表わすｘ（λ）センサ、ｙ（λ）センサ及びｚ（λ）センサを用いてもよい。なお、図ではｘ、ｙ、ｚの下線を通常の如くこれら文字の上に記している。
【００２０】
また以上の実施の形態では、補色演算器６３においては、ＣＩＥｘｙｚ表色系色度図から白色点Ｗの両側にあるとしてｐ₂ 点としたが、勿論これに限ることなく、公知の補色もしくは余色演算方式で補色を求めるようにしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の液体の光透過度測定方法によれば、電気的に補色を得て感度よく、測定溶液の着色度すなわち透過度を簡単な操作で容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による溶液の透過度を測定する装置の概略図である。
【図２】図１におけるマイクロコンピュータ内の回路ブロック図である。
【図３】マイクロコンピュータ内に設定されているＸＹＺ表色系色度図のチャートである。
【図４】等色関数を表わすチャートである。
【図５】従来例の着色測定装置の概略正面図である。
【図６】同装置における要部の正面図である。
【符号の説明】
５０分光センサ
５１マイクロコンピュータ
６１三刺激値ＸＹＺ演算器
６２色度演算器
６３補色演算器
６４色度→分光分布演算器
６５乗算器

Claims

透過度を測定すべき液体を充填させている透明容器に白色光源からの光線を透過させ、該透過光を分光センサで受け、該分光センサから分光分布を出力し、該出力から三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚ、を演算し、該演算結果から色度を演算するようにした液体の光透過度測定方法において、前記色度から該色度の補色を演算し、該補色から該補色の三刺激値を逆算し、この逆算に基づき前記補色の分光分布を演算し、この演算結果に、前記分光センサの出力である前記分光分布を乗ずることにより前記液体の透過度を測定するようにしたことを特徴とする液体の光透過度測定方法。
前記三刺激値を等色関数で除することにより前記補色の分光分布を得るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の液体の光透過度測定方法。
前記補色はＸＹＺ表色系色度図から求めるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体の光透過度測定方法。
前記分光センサはｘ（λ）センサ、ｙ（λ）センサ及びｚ（λ）センサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体の光透過度測定方法。