JP3928347B2

JP3928347B2 - 微粒子カウント式濁度計および微粒子カウンタ用の電子回路

Info

Publication number: JP3928347B2
Application number: JP2000309076A
Authority: JP
Inventors: 太秀山口; 晃森田; 睦久平岡; 明徳佐々木; 裕司三森
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2020-10-10
Also published as: JP2002116135A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粒子カウント式濁度計および微粒子カウンタ用の電子回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１９９６年のクリプトスポリジウム流出事故以降、上水分野では微粒子監視が普及し始めている。
微粒子カウンタの測定方式には、光ビームを試料水に照射し、光ビームの観測領域を微粒子が通過したときに生ずる散乱光パルス信号をカウントする散乱光方式と、光ビームの観測領域を微粒子が通過したときに生ずる、透過光量の減光パルス信号をカウントする光遮断方式とがある。光遮断方式は最小検出粒径が１〜２μｍであり、この粒径以上が光遮断方式の測定粒径となる。散乱光方式の最小検出粒径はパルス信号を検出する受光光学系の位置によって異なるが、側方散乱光方式で０．１μｍ以下、前方散乱光方式で０．１〜０．２μｍである。側方散乱方式では、前記クリプトスポリジウムなどの生物のように大きさがある程度揃い、屈折率が水に近い物質に対してほとんど感度を持たない場合があることが知られている。前方散乱光方式の場合は、前記生物のように光ビームの波長と比較して同程度以上に大きくなると、ほとんどが前方に向けて光ビームが散乱されるようになるので、側方散乱光方式と比較すると屈折率に対する影響は非常に小さいが、吸収成分を検出していない分だけ光遮断方式より粒径に対する感度が小さくなり、実際の大きさより小さい微粒子としてカウントされる場合がある。
【０００３】
そこで、上水分野では、クリプトスポリジウム相当径の４〜６μｍの粒子を監視することと、前記クリプトスポリジウムや浄水中にしばしば含まれる藻類は、校正に用いる標準粒子より屈折率が水に近いので、散乱光方式のパルス信号が小さくなるという理由から、主に光遮断方式が採用されている。
また、前記事故を契機に厚生省から発表された「クリプトスポリジウムによって水道原水が汚染されるおそれのある浄水場ではろ過池出口の濁度を０．１度以下に維持すること」という暫定対策指針以降、微粒子カウンタの技術を応用した濁度計が開発されている。例えば微粒子が光ビームを通過する際に、粒径に応じた波高値で観測される散乱光を粒径区分ごとにカウントし、カウントされた一つ一つの信号を微粒子の大きさに応じた濁度に変換することが、本発明者らが出願した特開平１０−３１１７８４号公報（発明の名称：濁度および微粒子の測定方法と装置）に記載され、また、前記の濁度測定方法の測定粒径範囲を拡張するために散乱光方式と光遮断方式を組み合わせることが、本発明者らが出願中の特願２０００−２８４６１１号の明細書（発明の名称：濁度および微粒子の測定方法と装置）に記載されている。
【０００４】
前記の微粒子カウンタや微粒子カウント式濁度計は、微粒子によるパルス信号をカウントして、微粒子の個数濃度を計測する。前記パルス信号は粒径に応じた波高値を持ち、前記装置の電子回路では、前記パルス信号を所定のゲインで増幅し、各粒径別にしきい値を設定して、粒径区分毎にパルスをカウントしている。ここで、前記パルス信号の波高値は、粒径によって大きく変化し、通常のリニアアンプのダイナミックレンジでは、全ての粒径をカバーできない。そこで、入力電圧を対数的に増幅する対数アンプを使用し、ダイナミックレンジを広げる方法と、異なるゲインの増幅回路をリニアアンプで構成し、複数の粒径レンジでパルスカウントを個別に行う方法が主に採用されている。
【０００５】
従来からの第１の方法として、まず、微粒子カウンタや微粒子カウント式濁度計において、対数アンプを用いた従来の電子回路ブロック図の例を図３に示す。この図において、光電変換素子１からの電気信号は、プリアンプ２によって増幅され、ＡＣカップリングの対数アンプ３でさらに増幅される。このとき、対数アンプ３の出力は入力電圧が大きいほど、ゲインが小さくなるので、リニアアンプよりダイナミックレンジが大きくとれ、幅広い粒径に対応することが可能である。
【０００６】
前記対数アンプ３の出力は、ピークホールド回路４によってピーク値がホールドされるが、このとき、コンパレータ５１と５２の出力はタイミング回路６に入力され、タイミング回路６からはコンパレータ５１で設定された所定のしきい値５１１をパルス信号が越えた時点でピークホールド動作を開始し、コンパレータ５２でしきい値５１１より小さい値に設定されたしきい値５２１よりパルス信号が小さくなったときにパルス終了信号６１、リセット信号６２の順にワンショット信号が出力される。尚、コンパレータ５１、５２は、一つのコンパレータとし、ヒステリシス特性を持たせてもよい。
【０００７】
次にピークホールド回路４の出力はＡ／Ｄコンバータ７によってＡ／Ｄ変換され、粒径に応じたしきい値８１が設定されているデジタルコンパレータ８に入力される。そして、ＡＮＤ回路１１にはデジタルコンパレータ８の出力とパルス終了信号６１が入力される。このとき、ＡＮＤ回路１１からは、前記コンパレータ８のしきい値８１をＡ／Ｄコンバータ７の出力が越えている状態で、タイミング回路６からパルス終了信号６１が出力されるとそのたびに信号が出力され、カウンタ回路９のカウント値が１カウント増加する。ここで、パルス終了信号６１はコンパレータ５２で設定されたしきい値５２１よりパルス信号が小さくなった時点から、リセット信号６２が出力されるまでの間に出力される。
【０００８】
次に、一定時間ごとにＣＰＵ１０によってカウンタ回路９の計数値を読み出し、微粒子個数濃度が演算される。粒径区分の数が多い場合には、その数に応じてデジタルコンパレータ８と異なるしきい値が設定されたデジタルコンパレータと、ＡＮＤ回路、カウンタ回路を用意することになる。このとき、ＣＰＵ１０からの信号によりデジタルコンパレータのしきい値を設定できるようにしておけば、任意の粒径を複数選択することが可能となる。
【０００９】
従来からの第２の方法として、次に、微粒子カウンタや微粒子カウント式濁度計において、２種類のリニアアンプを用い異なるゲインで動作させた従来の電子回路ブロック図の例を図４に示す。
この図において、光電変換素子１からの電気信号はプリアンプ２によって増幅され、ＡＣカップリングのリニアアンプ３Ａ、３Ｂでさらに増幅される。ここで、パルス信号に対するダイナミックレンジを広げるため、リニアアンプ３Ａと３Ｂのゲインは各々異なるものとし、各々異なる粒径範囲を測定する。
【００１０】
前記リニアアンプ３Ａと３Ｂの出力は、それぞれピークホールド回路４Ａと４Ｂによってピーク値がホールドされるが、このとき、コンパレータ５１Ａ、５２Ａとコンパレータ５１Ｂ、５２Ｂの出力は、それぞれタイミング回路６Ａ、６Ｂに入力される。
タイミング回路６Ａからはコンパレータ５１Ａで設定された所定のしきい値５１１Ａをパルス信号が越えた時点でリニアアンプ３Ａの出力のピークホールドを開始し、コンパレータ５２Ａにおいてしきい値５１１Ａより小さい値に設定されたしきい値５２１Ａよりパルス信号が小さくなったときに、パルス終了信号６１Ａ、リセット信号６２Ａの順にワンショット信号が出力される。同様に、タイミング回路６Ｂからはコンパレータ５１Ｂで設定された所定のしきい値５１１Ｂをパルス信号が越えた時点でリニアアンプ３Ｂの出力のピークホールドを開始し、コンパレータ５２Ｂにおいてしきい値５１１Ｂより小さい値に設定されたしきい値５２１Ｂよりパルス信号が小さくなったときに、パルス終了信号６１Ｂ、リセット信号６２Ｂの順にワンショット信号が出力される。尚、コンパレータ５１Ａと５２Ａ、およびコンパレータ５１Ｂと５２Ｂは、各々一つのコンパレータとし、ヒステリシス特性を持たせてもよい。
【００１１】
次にピークホールド回路４Ａの出力はＡ／Ｄコンバータ７ＡによってＡ／Ｄ変換され、粒径に応じたしきい値８１Ａが設定されているデジタルコンパレータ８Ａに入力される。そして、ＡＮＤ回路１１Ａにはデジタルコンパレータ８Ａの出力とパルス終了信号６１Ａが入力される。このとき、ＡＮＤ回路１１Ａからは、前記デジタルコンパレータ８Ａのしきい値８１ＡをＡ／Ｄコンバータ７Ａの出力が越えている状態で、タイミング回路６Ａからパルス終了信号６１Ａが出力されると、そのたびに信号が出力され、カウンタ回路９Ａのカウント値が１カウント増加する。ここで、パルス終了信号６１Ａはコンパレータ５２Ａで設定されたしきい値５２１Ａよりパルス信号が小さくなった時点から、リセット信号６２Ａが出力されるまでの間に出力される。次に、一定時間ごとにＣＰＵ１０によってカウンタ回路９Ａの計数値を読み出し、微粒子個数濃度が演算される。
【００１２】
同様に、カウンタ回路９Ｂは、ピークホールド回路４Ｂからの入力を変換したＡ／Ｄコンバータ７Ｂの出力とデジタルコンパレータ８Ｂのしきい値８１Ｂの比較条件とパルス終了信号６１Ｂによりカウントアップされ、微粒子個数濃度がＣＰＵ１０によって演算される。
粒径区分を増やす場合、その粒径区分がリニアアンプ３Ａの粒径範囲に相当するときは、デジタルコンパレータ８Ａと同じ入力に対し、粒径に応じて異なるしきい値が設定されたデジタルコンパレータを用意し、リニアアンプ３Ｂの粒径範囲に相当するときは、デジタルコンパレータ８Ｂと同じ入力に対し、粒径に応じて異なるしきい値が設定されたデジタルコンパレータを用意することになる。このとき、ＣＰＵ１０からの信号によりデジタルコンパレータのしきい値を設定できるようにしておけば、任意の粒径を複数選択することが可能となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の微粒子カウント式濁度計、あるいは微粒子カウンタの電子回路により、複数の粒径区分に対応する微粒子個数濃度が測定可能となるが、対数アンプは温度変化によるドリフトがリニアアンプより大きく、製品の種類も少ないので、工業計器としてはリニアアンプを用いた方が好ましい。また、リニアアンプを用いてゲインの異なる複数の回路を用いた場合には、ゲイン毎に増幅回路が必要なだけでなく、前記パルス信号のピークを検出するピークホールド回路、前記ピークホールド回路の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータがゲインの異なる回路毎に必要となる。ゲインの種類が少ない場合にはリニアアンプの方法は有効であるが、粒径レンジが広い場合、特に散乱光方式と光遮断方式を組み合わせた装置の場合には、入力が２種類あるので、ゲインの種類が多くなり、基板面積が大きくなってしまうという問題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項１の発明は、試料水に光ビームを照射し、試料水中の微粒子による散乱光や透過光を、光電変換手段で得られる散乱光パルス、あるいは光遮断パルスの信号をカウントする微粒子カウント式濁度計および微粒子カウンタ用の電子回路において、光強度を電気信号に変換するための光電変換素子から出力される電気信号を複数の増幅回路によって複数の電気信号に増幅した後、各々微粒子によるパルス幅よりも十分短い周期で信号を切替える機能を持ったマルチプレクサに入力し、その出力をＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換し、複数の電気信号毎に設けたデジタルピークホールド回路と粒径別に設けたデジタルコンパレータとカウンタ回路で、前記マルチプレクサからの出力信号がどの増幅率の信号であるかを認識しておき、信号の種類ごとにパルス信号をカウントする構成とすることを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明は、試料水に光ビームを照射し、試料水中の微粒子による散乱光や透過光を、光電変換手段で得られる散乱光パルス、あるいは光遮断パルスの信号をカウントする微粒子カウント式濁度計および微粒子カウンタ用の電子回路において、散乱光パルス用光電変換素子と光遮断パルス用光電変換素子を設置し、共に測定をする場合などのように、複数の光電変換素子から出力される電気信号を各々異なるゲインの増幅器によって複数の電気信号に増幅した後、各々前記請求項１と同様にマルチプレクサに入力し、その出力をＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換し、複数の電気信号毎に設けたデジタルピークホールド回路と粒径別に設けたデジタルコンパレータとカウンタ回路で、前記マルチプレクサからの出力信号がどの光電変換素子の信号であるか、かつどの増幅率の信号であるかを認識しておき、信号の種類ごとにパルス信号をカウントする構成とすることを特徴とする。
【００１６】
上記の請求項１や２の発明により、複数の電気信号毎にそれぞれアナログピークホールド回路とＡ／Ｄコンバータとを設けることを防ぎ、プリント基板面積を縮小することができる。
さらに、請求項３の発明は、請求項１または２記載の微粒子カウント式濁度計および微粒子カウンタ用の電子回路において、Ａ／Ｄコンバータ以降のデジタル回路は容易に集積化が可能であるので、使用時に利用者が機能を設定できるＩＣであるＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）などのＩＣを使用して、デジタルピークホールド回路、粒径別のデジタルコンパレータとカウンタ回路を集積することを特徴とする。この集積化により、より小さい基板面積で複数の粒径区分を設定することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について詳細に説明する。
（実施例１）
本発明の請求項１、３に関する実施例として、微粒子カウンタや微粒子カウント式濁度計において、電子回路ゲインが２種類（Ａ、Ｂ）で各々のゲインにおける粒径区分も２種類（ａ、ｂ）あり、マルチプレクサを利用した電子回路のブロック図を図１に示す。
【００１８】
この図において、光電変換素子１からの電気信号はプリアンプ２によって増幅された後、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１３によってノイズが除去され、差動アンプ１４に入力される。差動アンプ１４には、さらにＬＰＦ１３の出力をなまらせることで、プリアンプ２の出力のベースラインとしたＬＰＦ１５の出力を入力する。ここで、ＬＰＦ１３、および１５のカットオフ周波数は、試料水の流量にもよるが、ＬＰＦ１３で数十ｋＨｚから数百ｋＨｚ、ＬＰＦ１５で数十Ｈｚ以下が選択される。尚、ＡＣカップリングのリニアアンプを差動アンプの変わりに使用することもできる。この場合、前記リニアアンプの入力はＬＰＦ１３の出力のみとなる。
【００１９】
差動アンプ１４の出力はＬＰＦ１３の出力からベースラインが差し引かれることで、常にゼロ電圧付近からパルスが発生する。このパルス信号はリニアアンプ１６Ａ、１６Ｂでさらに増幅される。ここで、パルス信号に対するダイナミックレンジを広げるため、リニアアンプ１６Ａのゲインは１６Ｂより大きいものとし、各々異なる粒径範囲を測定する。
【００２０】
次に前記リニアアンプ１６Ａと１６Ｂの出力は、マルチプレクサ１７に入力され、マルチプレクサ１７はサンプリング設定回路１８から出力される切替信号１８１によって微粒子によるパルス幅よりも十分短い周期で信号を切替えられる。前記マルチプレクサ１７の出力は前記切替信号１８１の周期よりも高速なＡ／Ｄコンバータ１９によりデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄコンバータ１９のサンプリングはサンプリング設定回路１８から出力される切替信号１８１と同じ周期で、位相の異なるサンプリング信号１８２により行い、その出力はデジタルコンパレータ２０Ａ、ラッチ回路２１Ａ、デジタルコンパレータ２２Ａに入力される。
【００２１】
ラッチ回路２１Ａはデジタルコンパレータ２２Ａの出力とサンプリング設定回路１８から出力されるセレクト信号１８３ＡをＡＮＤ回路２３Ａに入力した際、ＡＮＤ回路２３Ａから出力される書換信号２３１Ａにより、Ａ／Ｄコンバータ１９の出力値に書き換えられる。ここで、セレクト信号１８３ＡはＡ／Ｄコンバータ１９の出力がゲインＡであることを示す信号であり、デジタルコンパレータ２２ＡはＡ／Ｄコンバータ１９の出力とラッチ回路２１Ａに記憶されている前回値とを比較し、前者が後者より大きい値のときに信号を出力する。したがって、ラッチ回路２１ＡはＡ／Ｄコンバータ１９の出力がゲインＡの信号で、かつ前記信号がラッチ回路２１Ａに記憶されている前回値より大きい値のときにのみ書き変わるため、ラッチ回路２１Ａ、デジタルコンパレータ２２Ａ、ＡＮＤ回路２３Ａは、ゲインＡの信号に対するデジタルピークホールド回路とも言い表すこともできる。
【００２２】
次にデジタルコンパレータ２０Ａはパルス信号を判定するための所定のしきい値２０１Ａがノイズのピーク幅の３倍程度以上で設定されており、Ａ／Ｄコンバータ１９の出力と前記しきい値２０１Ａを比較し、前者が後者より大きい値のときに信号を出力する。そして、ＡＮＤ回路２４Ａには前記デジタルコンパレータ２０Ａの出力とサンプリング設定回路１８から出力されるセレクト信号１８３Ａを入力され、ＡＮＤ回路２４Ａから出力されるゲインＡの信号に対するパルス判定信号２４１Ａはタイミング回路２５Ａに入力される。ここで、タイミング回路２５ＡからはゲインＡのパルス判定信号２４１Ａが立ち下がった時点で、パルス終了信号２５１Ａ、リセット信号２５２Ａの順にワンショット信号が出力される。
【００２３】
次にコンパレータ２６Ａａは、ラッチ回路２１Ａに記憶されている値と所定の粒径のパルス波高値に相当するしきい値２６１Ａａとを比較し、前者が後者より大きい値のときに信号を出力し、ＡＮＤ回路２７Ａａには前記デジタルコンパレータ２６Ａａの出力と前記パルス終了信号２５１Ａが入力される。ＡＮＤ回路２７ＡａからはゲインＡのパルスが終了した時点で、ラッチ回路２１Ａに記憶されている前記パルス信号のピーク値が前記所定の粒径のしきい値２６１Ａａを超えている場合のみカウントアップ信号２７１Ａａが出力され、カウンタ回路２８Ａａに記憶されている数値を１カウント増加させる。尚、ラッチ回路２１Ａで記憶されている値は、パルス終了信号２５１Ａの後に出力されるリセット信号２５２Ａによりリセットされるので、ゲインＡのパルス信号が発生するたびにラッチ回路２１Ａはそのパルス信号のピーク値が記憶され、そのピーク値が所定の粒径のしきい値２６１Ａａより大きければ、カウンタ回路２８Ａａの計数値が１カウントずつ増加することになる。そして、一定時間ごとにＣＰＵ１２によってカウンタ回路２８Ａａの計数値を読み出し、しきい値２６１Ａａで規定される粒径の微粒子個数濃度が演算される。
【００２４】
同様にしきい値２６１Ａｂで規定される粒径の微粒子個数濃度は、ゲインＡのパルス信号が発生するたびにゲインＡのパルス信号のピーク値と前記しきい値２６１Ａｂをデジタルコンパレータ２６Ａｂにて比較し、前者が後者より大きければ、ＡＮＤ回路２７Ａｂからカウントアップ信号２７１Ａｂが出力し、カウンタ回路２８Ａｂの計数値を１カウントずつ増加させることによりＣＰＵ１０にて演算される。
【００２５】
ゲインＢについては、デジタルコンパレータ２０Ｂ、ラッチ回路２１Ｂ、デジタルコンパレータ２２Ｂ、ＡＮＤ回路２３Ｂ、ＡＮＤ回路２４Ｂ、タイミング回路２５Ｂ、デジタルコンパレータ２６Ｂａ、２６Ｂｂ、ＡＮＤ回路２７Ｂａ、２７Ｂｂ、カウンタ回路２８Ｂａ、２８Ｂｂにより、二つの異なる粒径の微粒子個数濃度がＣＰＵ１０にて演算される。尚、ゲインＢの各回路はゲインＡのセレクト信号１８３Ａ、パルス終了信号２５１Ａ、リセット信号２５２Ａに相当する信号が、各々セレクト信号１８３Ｂ、ゲインＢのパルス終了信号２５１Ｂ、リセット信号２５２Ｂになり、Ａ／Ｄコンバータ１９の出力がゲインＢの信号であるときに機能し、ゲインＢのパルス信号をカウントするように動作する。
【００２６】
以上より、二つのゲインＡ、Ｂの回路によって、合計４種類の粒径の微粒子数個数濃度が演算される。尚、ゲインＡ、あるいはＢにおいて、粒径区分を増やすためには各々デジタルコンパレータ２６Ａａ、ＡＮＤ回路２７Ａａ、カウンタ回路２８Ａａと同じ構成のブロックを増やし、デジタルコンパレータのしきい値を得たい粒径の波高値に相当する値に設定すればよい。
【００２７】
また、ゲインＡ、Ｂのレンジに入らない粒径区分の微粒子個数濃度を得たい場合には、その粒径に対応するゲインのリニアアンプと、マルチプレクサ１７の入力、Ａ／Ｄコンバータ１９以降のデジタル回路を追加することで、アナログピークホールド回路、Ａ／Ｄコンバータをゲインごとに設けることなく、容易に対応可能である。尚、サンプリング設定回路１８と、Ａ／Ｄコンバータ以降のデジタル回路は容易に集積化が可能で、ＦＰＧＡなどのＩＣにて構築すれば、さらに小さい基板面積で、複数のゲイン、および複数の粒径に対する微粒子個数濃度の演算が可能となる。
（実施例２）
本発明の請求項２、３に関する実施例として、微粒子カウンタや微粒子カウント式濁度計において、例えば散乱光パルス用と光遮断パルス用光電変換素子を設置した場合などに適用するための、光電変換素子の種類が２種類（α、β）で、ゲインは各々１種類、各々の光電変換素子における粒径区分も１種類で、マルチプレクサを利用した電子回路のブロック図を図２に示す。
【００２８】
この図において、光電変換素子１αからの電気信号はプリアンプ２αによって増幅された後、ＬＰＦ１３αによってノイズが除去され、差動アンプ１４αに入力される。差動アンプ１４αには、さらにＬＰＦ１３αの出力をなまらせることで、プリアンプ２αの出力のベースラインとしたＬＰＦ１５αの出力を入力する。
【００２９】
ここで、ＬＰＦ１３α、および１５αのカットオフ周波数は、試料水の流量にもよるが、ＬＰＦ１３αで数十ｋＨｚから数百ｋＨｚ、ＬＰＦ１５αで数十Ｈｚ以下が選択される。尚、ＡＣカップリングのリニアアンプを差動アンプの変わりに使用することもできる。この場合、前記リニアアンプの入力はＬＰＦ１３αの出力のみとなる。差動アンプ１４αの出力はＬＰＦ１３αの出力からベースラインが差し引かれることで、常にゼロ電圧付近からパルスが発生する。
【００３０】
同様に光電変換素子１βからの電気信号は、プリアンプ２β、ＬＰＦ１３β、１５β、差動アンプ１４βにより、常にゼロ電圧付近から発生するパルス信号を出力する。
これら光電変換素子１α、１βのパルス信号は、必要に応じて各々リニアアンプ１６α、１６βでさらに増幅される。尚、光電変換素子１αと１βが各々異なる光学系に設置されている場合には、前記ＬＰＦのカットオフ周波数は異なる値に設定することもある。
【００３１】
次に前記リニアアンプ１６αと１６βの出力は、マルチプレクサ１７に入力され、実施例１のゲインＡ、Ｂを切替えて各々のパルスカウントを行ったのと同様に、サンプリング設定回路１８とその出力信号１８１、１８２、１８３α、１８３β、Ａ／Ｄコンバータ１９、デジタルコンパレータ２０α、２０βとそのしきい値２０１α、２０１β、ラッチ回路２１α、２１β、デジタルコンパレータ２２α、２２β、ＡＮＤ回路２３α、２３β、ＡＮＤ回路２４α、２４β、タイミング回路２５α、２５βとその出力信号２５１α、２５１β、２５２α、２５２β、ＡＮＤ回路２７α、２７β、カウンタ回路２８α、２８βにより、光電変換素子１αと１βの信号を切替えて、各々のパルスカウントを行うことで、光電変換素子の種類ごとにアナログピークホールド回路、Ａ／Ｄコンバータを設けることなく、別々にカウントすることが可能である。
【００３２】
ここで、粒径区分を増やすためにはデジタルコンパレータ２６α、ＡＮＤ回路２７α、カウンタ回路２８α、あるいは、デジタルコンパレータ２６β、ＡＮＤ回路２７β、カウンタ回路２８βと同じ構成のブロックを増やし、コンパレータのしきい値を得たい粒径の波高値に相当する値に設定すればよい。
また、光電変換素子１α、１βのパルスカウントの粒径レンジを広げたい場合には、各々リニアアンプ１６α、および１６βと異なるゲインのリニアアンプと、マルチプレクサの入力、Ａ／Ｄコンバータ１９以降のデジタル回路を追加すればよい。
【００３３】
さらに、光電変換素子を増やすには、プリアンプ２α、ＬＰＦ１３α、１５α、差動アンプ１４αと同じ構成のブロック、マルチプレクサ１７の入力、Ａ/Ｄコンバータ１９以降のデジタル回路を追加すればよい。
以上より、アナログピークホールド回路、Ａ／Ｄコンバータを光電変換素子の種類ごと、およびゲインごとに設けることなく、パルスカウントが可能であり、特にサンプリング設定回路１８と、Ａ／Ｄコンバータ以降のデジタル回路をＦＰＧＡなどのＩＣにて構築すれば、さらに小さい基板面積で、複数の光電変換素子、複数のゲイン、および複数の粒径に対する微粒子個数濃度の演算が可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は微粒子カウント式濁度計と微粒子カウンタの電子回路にかかり、微粒子によるパルス信号をカウントする際、粒径レンジを広げるためにゲインの種類を複数とした場合、アナログピークホールド回路とそれに付随するアナログコンパレータ、およびＡ／Ｄコンバータをゲインごとに設ける必要が無くなり、また、光電変換素子が複数使用する場合にも、アナログピークホールド回路とそれに付随するアナログコンパレータ、およびＡ／Ｄコンバータを光電変換素子ごとに設ける必要が無くなり、より小さいプリント基板の面積で、複数の光電変換素子、あるいは複数のゲイン、および複数の粒径に対する微粒子個数濃度の演算が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】微粒子カウンタや微粒子カウント式濁度計において、電子回路ゲインが２種類で、マルチプレクサを利用した電子回路のブロック図の例を示す図
【図２】微粒子カウンタや微粒子カウント式濁度計において、光電変換素子が２種類で、マルチプレクサを利用した電子回路のブロック図の例を示す図
【図３】微粒子カウンタや微粒子カウント式濁度計において、対数アンプを用いた従来の電子回路ブロック図の例を示す図
【図４】微粒子カウンタや微粒子カウント式濁度計において、２種類のリニアアンプを用い異なるゲインで動作させた従来の電子回路ブロック図の例を示す図
【符号の説明】
１、１α、１β：光電変換素子
２、２α、２β：プリアンプ
３：対数アンプ
３Ａ、３Ｂ：リニアアンプ
４、４Ａ、４Ｂ：ピークホールド回路
５１、５１Ａ、５２Ａ：コンパレータ
５２、５１Ｂ、５２Ｂ：コンパレータ
５１１、５１１Ａ：しきい値
５２１、５２１Ａ：しきい値
６、６Ａ、６Ｂ：タイミング回路
６１、６１Ａ、６１Ｂ：パルス終了信号
６２、６２Ａ、６２Ｂ：リセット信号
７、７Ａ、７Ｂ：Ａ／Ｄコンバータ
８、８Ａ、８Ｂ：デジタルコンパレータ
８１、８１Ａ、８１Ｂ：しきい値
９、９Ａ、９Ｂ：カウンタ回路
１０：ＣＰＵ
１１、１１Ａ：ＡＮＤ回路
１３、１３α、１３β：ＬＰＦ
１４、１４α、１４β：差動アンプ
１５、１５α、１５β：ＬＰＦ
１６Ａ、１６Ｂ、１６α、１６β：リニアアンプ
１７：マルチプレクサ
１８：サンプリング設定回路
１８１：切替信号
１８２：サンプリング信号
１８３Ａ、１８３Ｂ：セレクト信号
１８３α、１８３β：セレクト信号
１９：Ａ／Ｄコンバータ
２０Ａ、２０Ｂ、２０α、２０β：デジタルコンパレータ
２０１Ａ、２０１α、２０１β：しきい値
２１Ａ、２１Ｂ、２１α、２１β：ラッチ回路
２２Ａ、２２Ｂ、２２α、２２β：デジタルコンパレータ
２３Ａ、２３Ｂ、２３α、２３β：ＡＮＤ回路
２４Ａ、２４Ｂ、２４α、２４β：ＡＮＤ回路
２３１Ａ：書換信号
２４１Ａ：パルス判定信号
２５Ａ、２５Ｂ、２５α、２５β：タイミング回路
２５１Ａ、２５１Ｂ：パルス終了信号
２５１α、２５１β：パルス終了信号
２５２Ａ、２５２Ｂ：リセット信号
２５２α、２５２β：リセット信号
２６Ａａ、２６Ａｂ：デジタルコンパレータ
２６Ｂａ、２６Ｂｂ：デジタルコンパレータ
２６α、２６β：デジタルコンパレータ
２６１Ａａ、２６１Ａｂ：しきい値
２７Ａａ、２７Ａｂ：ＡＮＤ回路
２７Ｂａ、２７Ｂｂ：ＡＮＤ回路
２７α、２７β：ＡＮＤ回路
２７１Ａａ、２７１Ａｂ：カウントアップ信号
２８Ａａ、２８Ａｂ：カウンタ回路
２８Ｂａ、２８Ｂｂ：カウンタ回路
２８α、２８β：カウンタ回路

Claims

試料水に光ビームを照射し、試料水中の微粒子による散乱光や透過光を、光電変換手段で得られる散乱光パルス、あるいは光遮断パルスの信号をカウントする微粒子カウント式濁度計および微粒子カウンタ用の電子回路において、光強度を電気信号に変換するための光電変換素子から出力される電気信号を複数の増幅回路によって複数の電気信号に増幅した後、各々微粒子によるパルス幅よりも十分短い周期で信号を切替える機能を持ったマルチプレクサに入力し、その出力をＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換し、複数の電気信号毎に設けたデジタルピークホールド回路と粒径別に設けたデジタルコンパレータとカウンタ回路で、前記マルチプレクサからの出力信号がどの増幅率の信号であるかを認識しておき、信号の種類ごとにパルス信号をカウントする構成とすることを特徴とする微粒子カウント式濁度計および微粒子カウンタ用の電子回路。
試料水に光ビームを照射し、試料水中の微粒子による散乱光や透過光を、光電変換手段で得られる散乱光パルス、あるいは光遮断パルスの信号をカウントする微粒子カウント式濁度計および微粒子カウンタ用の電子回路において、複数の光電変換素子から出力される電気信号を各々異なるゲインの増幅器によって複数の電気信号に増幅した後、各々前記請求項１と同様にマルチプレクサに入力し、その出力をＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換し、複数の電気信号毎に設けたデジタルピークホールド回路と粒径別に設けたデジタルコンパレータとカウンタ回路で、前記マルチプレクサからの出力信号がどの光電変換素子の信号であるか、かつどの増幅率の信号であるかを認識しておき、信号の種類ごとにパルス信号をカウントする構成とすることを特徴とする微粒子カウント式濁度計および微粒子カウンタ用の電子回路。
請求項１または２記載の微粒子カウント式濁度計および微粒子カウンタ用の電子回路において、デジタルピークホールド回路と粒径ごとに設けるデジタルコンパレータとカウンタ回路を、ＦＰＧＡなどのＩＣで構築することを特徴とする微粒子カウント式濁度計および微粒子カウンタ用の電子回路。