JP4487197B2 - 濁・色度計 - Google Patents

Description

本発明は、濁・色度計、特に、透過光と散乱光の量をもとに光学的に濁度および色度を求める濁・色度計に関するものである。

浄水及び排水などの水処理プロセスでは、濁度や色度の測定及び管理は重要な項目となっており、濁・色度計が用いられている。
濁度計の方式には、透過光方式、散乱光方式、表面散乱光方式、透過散乱光方式がある
が、特に、透過光と散乱光の量の比により光学的に濁度を求める透過散乱光方式は低濁度
から高濁度まで測定が可能である。

図４は従来の透過・散乱光方式の濁・色度計の要部構成図である。
図４において、光源(光照射手段)３０から出た白色光はそれぞれ凹面鏡３１で平行光となり、一方は測定光として測定セル(Ｍｅｓ)３２、また他方は比較光として比較セル（Ｒｅｆ）３３に入射する。円板状のフィルタホイール３４の縁部近傍の表面には３９０ｎｍの色度フィルタ３５および６６０ｎｍの濁度フィルタ３６が１個ずつ９０度の角度をおいて取付けてあり、一定速度で回転している。

各セルを出た測定光と比較光は間欠的に２個のフィルタを通過した後凹面鏡３１ａにより光検出器３７の位置で焦点を結ぶ。そして測定光比較光それぞれ２種の波長光合せて４種の透過光の強さが検出器により検出される。この検出した光の強さに応じて公知の式により色度および濁度を求めることができる。

このような方式の濁・色度計は比較セル３３と測定セル３２で長さ以外は同じ構造なので比較光を基準として測定光を演算することにより、測定セル３２の窓ガラスの汚れによる光の減光、ランプ輝度の変動などの影響をキャンセルすることができる。
また、２波長を用いることで一台の装置で色度と濁度を同時に測定することができ、サンプル液に混じる濁度分を補償した色度を測定することができる。

比較セルと測定セルを用いて濁度と色度を測定する構成の技術としては例えば下記の特許文献に記載されたものがある。

特開平０４−３１５０２０ 実開平０４−２９８６６ 特開２００３−０５７２３０

しかし、図４の従来例では次の問題点があった。
濃度が低い領域では濁度成分による透過光の吸収が少なく測定が困難である。
窓汚れの影響を除去するために別々のセルを使用しているが実際には汚れの付着の程度がセルによって異なるため完全には影響を除去できない。
吸光度のみを使用して濁度を測定する場合、低濃度の測定は光の吸収が少ないため測定が困難である。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、同一の測定セル長にて
広範囲の濁度の測定を可能とする濁・色度計を実現するとともに窓汚れの影響による色度の測定誤差を補正し、また、ランプ光量変動による色度の測定誤差を補正することができる濁・色度計を実現することを目的とする。

このような課題を達成するために、本発明の濁・色度計は次のとおりの構成になっている。
請求項１においては、
透明容器中の微粒子を含む測定液に光を照射する光照射手段と、前記測定液を透過した光の濁度に関する光量を測定する第１光検出器と、前記微粒子によって散乱した光の濁度に関する光量を測定する第２光検出器と、前記測定液を透過した光の色度に関する光量を測定する第３光検出器と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２においては、請求項１記載の濁・色度計において、
前記第１光検出器で検出した光量値で前記第３光検出器で検出した光量値を除した値を用いて前記透明容器の汚れの影響による色度の測定誤差を補正する色度誤差演算手段を備えたことを特徴とする。

請求項３においては、請求項１又は２に記載の濁・色度計において、
光照射手段を構成するランプ近傍に配置され、色度に関する光の光量を測定する第４光検出器を備え、該第４光検出器で検出した光量値で前記第３光検出器で検出した光量値を除した値を用いてランプ光量変動による色度の測定誤差を補正する色度誤差演算手段を備えたことを特徴とする。

請求項４においては、請求項１乃至３ のいずれかに記載の濁・色度計において、
光照射手段を構成するランプ近傍に配置され、濁度に関する光量を測定する第５光検出器とを備え、該第５光検出器で検出した光量値および前記第４光検出器で検出した光量値と、前記第１、第２光検出器で検出した光量値を用い、前記透明容器の汚れの影響による色度の測定誤差とランプ光量の変化に基づく色度誤差を補正する色度演算手段を備えたことを特徴とする。

本発明の請求項１によれば次のような効果がある。
短い測定セル長でも低い濃度の濁度を正確に測定でき、ランプ光量変動の影響を補正できる透過散乱光測定法と色度を測定する透過光測定法をひとつの検出器内で組み合わせ、濁度を正確に測定し色度も同時に測定できる。

請求項２によれば、
濁度の透過光測定用の第１光検出器で検出した光量値で色度の透過光測定用の第３光検出器で検出した光量値を割りその値を使用して演算することで、窓汚れの影響による色度の測定誤差を補正することができる。

請求項３によれば、
ランプ近傍に色度に関する光の光量を測定する第４光検出器を設け、この第４光検出器の信号で色度の透過光測定用の第３光検出器で検出した光量値を割り、その値を使用して演算することでランプ光量変動による色度の測定誤差を補正することができる。
請求項４によれば、
ランプ近傍に色度に関する光の光量を測定する第４光検出器を設けると共に、濁度測定用の第５光検出器を配置する。
そして、これらの検出器が検出した信号と、濁度の透過光測定用の第１光検出器で検出した透過光量と、色度の透過光測定用の第３光検出器で検出した光量値を用いて透明容器の汚れの影響による色度の測定誤差とランプ光量の変化に基づく色度誤差を補正する色度演算手段を用いて演算することで、窓汚れの影響とランプ光量の影響による色度の測定誤差を補正することができる。

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例を示す要部構成図である。図４に示す従来例と同一のものは同一符号を付している。
図１において、光源１からの光束はレンズ２で集光され平行光となる。
測定セル４の両端は透明ガラス３により仕切られており、測定セル４内を流れる測定液３１の濁度成分（微粒子）によって平行光の一部は散乱されて散乱光８となる。

測定セル４内の測定液を透過した透過光７は濁度測定用光学フィルタ９を通過した後に濁度の透過光測定用の第１光検出器５ａで光電変換され電気信号Ｉｔを発生する。
測定セル４中の粒子（浮遊物質）により散乱された散乱光８は、濁度測定用光学フィルタ９を通した後に平行光線より外側にある１個または複数個の濁度の散乱光測定用第２光検出器６ａにより光電変換され電気信号Ｉｓを発生する。

濁度は濁度の散乱光測定用第２光検出器で得られた電気信号Ｉｓと濁度の透過光測定用光検出器で得られた透過光量Ｉｔの比率演算により求めている。このときＩｓ／Ｉｔが粒子（浮遊物質）の濃度と直線関係にあることが求められる。このようにすることで、低濁度を正確に感度良く測定することができる。また透過光と散乱光の比率演算をしていることでランプ光量の変動および着色の影響などを除去することができる。

同様に測定セル４内の測定液を透過した透過光７は色度測定用光学フィルタ１０を通過した後に色度の透過光測定用の第３光検出器５ｂで光電変換され電気信号Ｉｃを発生する。

濁度の透過光測定用第１光検出器で検出した電気信号Ｉｔと第３光検出器で検出した電気信号Ｉｃを比率演算（Ｉｃ／Ｉｔ）した値を使用し演算することで窓汚れの影響を除去することができる。またこの比率演算した値を使用することでランプ光量変動による測定誤差をある程度補正することができる。

図２はランプ光量の変動の影響による色度の測定誤差を補正するための要部構成を示す図である（図１とは光源１側に色度測定用光学フィルタ１０と濁度補正ランプ光の第４光検出器５ｃを設けた点のみが異なる）。
色度の測定において、ランプの光量変動を色度測定用光学フィルタ１０を通して色度の透過光測定用の第３光検出器５ｂで検出した場合と、濁度測定用光学フィルタ１０を通して濁度の透過光測定用の第１光検出器５ａで検出した場合に検出する光の最大感度波長が異なるため光量変動時の光量検出量が異なる。

そのため色度の透過光測定用第３光検出器５ｂの光量を濁度の透過光測定用の第１光検出器５ａの光量で割っても完全には光量変動の影響による測定誤差を補正できない。ランプ光量の変動の影響による色度の測定誤差を補正するためには図２に示すように、色度測定用光学フィルタ１０を通したランプ光を色度補正ランプ光測定用第４光検出器５ｃで検出した値Ｉ _ＬＳ と色度の透過光測定用第３光検出器５bで 検出した値Ｉｃとで（Ｉｃ/Ｉ _ＬＳ ）の比率演算行い、この値を使用して演算を行う。

図３は色度の測定においてランプ光量の変動と、窓汚れの影響による測定誤差を補正するための要部構造を示す図である（図２とは光源１側に濁度測定用光学フィルタ９と濁度補正ランプ光の第５光検出器５ｄを設けた点のみが異なる）。
図３において、 色度測定用光学フィルタ１０を通過したランプ光を色度補正ランプ光測定用の第４光検出器５ｃで検出し、この値をＩ _ＬＳ とする。
そして、色度の透過光測定用第３光検出器で検出したＩｃを用いてＩｃ／Ｉ _ＬＳ の比率演算を行うことでランプ光量の変動による測定誤差を補正する。

さらに濁度の透過光測定用の第１光検出器５ａで検出したＩｔで（Ｉｃ／Ｉ _ＬＳ ）を割る｛（Ｉｃ／Ｉ _ＬＳ ）／Ｉｔ｝ことにより窓汚れの影響による測定誤差を補正することができる。
このままでは分母側が光量変動の影響を分子側に比べ大きく受けるため分子側に濁度測定用光学フィルタ９を通過したランプ光を濁度補正ランプ光測定用第５光検出器５ｄで検出したランプ光量（Ｉ_ＬＤ）を乗じる｛（Ｉｃ×Ｉ_ＬＤ）/（I_ＬＣ×Ｉｔ）｝。この値を使用して演算することでランプ光量の変動と窓汚れの影響による色度の測定誤差を補正することができる。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。図１〜図３の実施例では散乱光検出用の第２光検出器６ａは２個の場合の例を示しているが、２個以上であってもよい。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

本発明の濁・色度計の一実施例を示す要部構成図である。 本発明の他の実施例を示す要部構成図である。 本発明の他の実施例を示す要部構成図図である。 従来の透過散乱方式の濁・色度計の要部構成図である。

符号の説明

１，３０ 光源
２ レンズ
３ 透明ガラス
４ 測定セル
５ａ 第１光検出器（濁度の透過光測定用）
５ｂ 第３光検出器（色度の透過光測定用）
５ｃ 第４光検出器（色度の透過光測定用）
５ｄ 第５光検出器（濁度の透過光測定用）
６ａ 第２光検出器（濁度の散乱光測定用）
７ 透過光
８ 散乱光
９ 濁度測定用光学フィルタ
１０ 色度測定用光学フィルタ
３１ 凹面鏡
３２ 測定セル
３３ 比較セル
３４ フィルターホイール
３５ 色度フィルタ
３６ 濁度フィルタ
３７ 光検出器

Claims (3)

1. 透明容器中の微粒子を含む測定液に光を照射する光照射手段と、前記測定液を透過した光の濁度に関する光量を測定する第１光検出器と、前記微粒子によって散乱した光の濁度に関する光量を測定する第２光検出器と、前記測定液を透過した光の色度に関する光量を測定する第３光検出器と、
   を備え、前記第１光検出器で検出した光量値で前記第３光検出器で検出した光量値を除した値を用いて前記透明容器の汚れの影響による色度の測定誤差を補正する色度誤差演算手段を備えたことを特徴とする濁・色度計。
2. 光照射手段を構成するランプ近傍に色度補正ランプ光測定用第４光検出器を配置し、該第４光検出器で検出した値をＩ _ＬＳ とし、前記色度の透過光測定用第３光検出器で検出した値をＩｃとしたときに下記の式により比率演算を行ってランプ光量変動による色度の測定誤差を補正する色度誤差演算手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の濁・色度計。
   記
   Ｉｃ/Ｉ _ＬＳ
3. 光照射手段を構成するランプ近傍に濁度補正ランプ光測定用第５光検出器を配置し、該第５光検出器で検出した値をＩ_ＬＤとし、前記濁度の透過光測定用の第１光検出器で検出した値をＩｔとしたときに、下記１式により窓汚れの影響による測定誤差を補正し、下記２式によりランプ光量の変動を補正する演算手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の濁・色度計。
   記
   （Ｉｃ/Ｉ _ＬＳ ）/Ｉｔ・・・・・１
   （Ｉｃ×Ｉ _ＬＤ ）/（Ｉ _ＬＳ ×Ｉｔ）・・・・２

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