JP6646204B2

JP6646204B2 - Measuring device using ultraviolet light source

Info

Publication number: JP6646204B2
Application number: JP2015174231A
Authority: JP
Inventors: 慶一木下; 克巳熊澤; 隼人岡野; 慧治保科
Original assignee: DKK TOA Corp
Current assignee: DKK TOA Corp
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2035-09-03
Also published as: JP2017049190A

Description

本発明は、紫外線光源を用い、試料に光を照射して透過光、反射光又は蛍光を検出することで試料に含まれる測定対象の濃度などを測定する測定装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a measuring device that irradiates a sample with light and detects transmitted light, reflected light, or fluorescence using an ultraviolet light source to measure the concentration of a measurement target contained in the sample.

従来、試料に光を照射して透過光、反射光又は蛍光を検出することで試料に含まれる測定対象の濃度などを測定する測定装置が広く用いられている。その中に、光源として紫外線光源を用いるものがある。例えば、オゾンが紫外線を吸収することを利用して、試料ガス中のオゾン濃度を紫外線の吸収によって測定するオゾン測定装置がある（特許文献１）。また、例えば、多くの有機物が紫外線（ＵＶ）を吸収することを利用して、試料液中の有機物濃度を紫外線の吸収によって測定する有機物濃度測定装置がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a measuring device that irradiates a sample with light and detects transmitted light, reflected light, or fluorescence to measure the concentration of a measurement target included in the sample has been widely used. Some of them use an ultraviolet light source as a light source. For example, there is an ozone measurement device that measures the concentration of ozone in a sample gas by absorbing ultraviolet light by utilizing the fact that ozone absorbs ultraviolet light (Patent Document 1). Further, for example, there is an organic substance concentration measuring device that measures the concentration of organic substances in a sample solution by absorbing ultraviolet rays by utilizing the fact that many organic substances absorb ultraviolet rays (UV).

オゾン測定装置を例に更に説明する。オゾン測定装置では、試料ガスの紫外線吸光度、及び試料ガス中のオゾンが除去された参照ガスの紫外線吸光度がそれぞれ測定され、これら両紫外線吸光度の差から試料ガス中のオゾン濃度が求められる。従来、このようなオゾン測定装置において、紫外線光源としては、一般に水銀ランプが用いられている。 The ozone measurement device will be further described as an example. In the ozone measuring device, the ultraviolet absorbance of the sample gas and the ultraviolet absorbance of the reference gas from which ozone in the sample gas has been removed are measured, and the ozone concentration in the sample gas is determined from the difference between these two ultraviolet absorbances. Conventionally, in such an ozone measuring apparatus, a mercury lamp is generally used as an ultraviolet light source.

しかし、水銀ランプは、光量の安定性が比較的低く、点灯中に光量が変動しやすい。また、水銀ランプは、有害物質である水銀を含むため取扱いや廃棄処理に注意が必要である。 However, the mercury lamp has a relatively low light quantity stability, and the light quantity tends to fluctuate during lighting. Also, since mercury lamps contain mercury, which is a harmful substance, care must be taken in handling and disposal.

これに対し、近年、紫外領域の光を発する発光ダイオード（ここでは、「ＵＶＬＥＤ」ともいう。）が開発され、実用化されるに至っている。ＵＶＬＥＤは、水銀ランプに比べて光量の安定性が高い。また、水銀を含まないため人体や環境に悪影響を及ぼすことがない。また、発熱も比較的少ないため、放熱や温調のための部品の低減を図ることができ、装置の小型化に有利である。 On the other hand, in recent years, light-emitting diodes (herein, also referred to as “UVLEDs”) that emit light in the ultraviolet region have been developed and put to practical use. UVLEDs have higher light intensity stability than mercury lamps. Also, since it does not contain mercury, it does not adversely affect the human body or the environment. Further, since heat generation is relatively small, it is possible to reduce the number of components for heat radiation and temperature control, which is advantageous for miniaturization of the apparatus.

そのため、水銀ランプの代替の紫外線光源としてＵＶＬＥＤを用いることで、測定装置の小型化、光源光量の安定化による測定値の正確性や信頼性の向上が期待できる。 Therefore, by using a UVLED as an ultraviolet light source instead of a mercury lamp, it is expected to improve the accuracy and reliability of measured values by downsizing the measuring device and stabilizing the light source light amount.

特開２００８−１７５６２６号公報JP 2008-175626 A

しかしながら、現状では、ＵＶＬＥＤの寿命（例えば光量が半減するまでの期間）は非常に短い。オゾン測定装置は、大気中のオゾン濃度の連続測定などに用いられることが多いため、光源の寿命が短いことは、交換部品やメンテナンスの頻度の増大、あるいは欠測の原因となる。水銀ランプの光量も使用により低下するため、紫外線光源として水銀ランプを用いるオゾン測定装置においても、水銀ランプを定期的に（例えば１年に１回）新品と交換することが行われている。しかし、現状では、連続点灯させた場合のＵＶＬＥＤの寿命は、水銀ランプよりも短寿命となる。 However, at present, the life of the UVLED (for example, a period until the light amount is reduced to half) is very short. Since the ozone measuring device is often used for continuous measurement of the ozone concentration in the atmosphere, the short life of the light source causes an increase in the frequency of replacement parts and maintenance, or causes a missing measurement. Since the amount of light of a mercury lamp also decreases with use, even in an ozone measuring apparatus using a mercury lamp as an ultraviolet light source, the mercury lamp is regularly replaced with a new one (for example, once a year). However, at present, the life of the UVLED when continuously lit is shorter than that of a mercury lamp.

そこで、ＵＶＬＥＤをパルス点灯させることで、連続測定におけるトータルでのＵＶＬＥＤの点灯時間を短くして、連続測定において継続して使用することができる期間としてのＵＶＬＥＤの寿命を延ばすことができる。 Therefore, by pulsing the UVLED, the total lighting time of the UVLED in the continuous measurement can be shortened, and the life of the UVLED as a period that can be continuously used in the continuous measurement can be extended.

図３（ａ）は、オゾン測定装置の紫外線光源としてＵＶＬＥＤを用いる場合に考えられる構成の概略ブロック図である。駆動回路２０１は、紫外線光源としてのＵＶＬＥＤ２０２をパルス点灯させる点灯信号（駆動信号）をＵＶＬＥＤ２０２へと出力する。ＵＶＬＥＤ２０２は、駆動回路２０１から点灯信号が入力されると、紫外領域の光を発光して測定部としての測定セル２０３に照射する。測定セル２０３には、試料ガス、又は試料ガス中のオゾンが除去された参照ガスが導入される。測定セル２０３を通過した紫外線は、光電変換部２０４に入射する。光電変換部２０４は、受光部としてのフォトダイオード（ＰＤ）２４１と、ヘッドアンプ２４２と、を有する。ＰＤ２４１は、受光した紫外線の強度（受光量）に応じた電流を発生する。ヘッドアンプ２４２は、ＰＤ２４１が発生した電流を電流電圧変換して、ＰＤ２４１の受光量に応じた電圧信号を、アナログデジタル変換（ＡＤ変換）回路としてのＡＤコンバータ２０５へと出力する。ＡＤコンバータ２０５は、ヘッドアンプ２４２から入力されたアナログ信号である電圧信号を、デジタル信号である測定値信号に変換し、図示しない演算制御部へと出力する。そして、この演算制御部が、試料ガスの紫外線吸光度と参照ガスの紫外線吸光度との差分に基づいて試料ガス中のオゾン濃度を求める。 FIG. 3A is a schematic block diagram of a configuration that can be considered when a UV LED is used as an ultraviolet light source of the ozone measurement device. The drive circuit 201 outputs a lighting signal (drive signal) for pulse-lighting the UVLED 202 as the ultraviolet light source to the UVLED 202. When a lighting signal is input from the drive circuit 201, the UVLED 202 emits light in the ultraviolet region and irradiates the measurement cell 203 as a measurement unit. The sample gas or a reference gas from which ozone in the sample gas has been removed is introduced into the measurement cell 203. The ultraviolet light that has passed through the measurement cell 203 enters the photoelectric conversion unit 204. The photoelectric conversion unit 204 includes a photodiode (PD) 241 as a light receiving unit and a head amplifier 242. The PD 241 generates a current according to the intensity of the received ultraviolet light (the amount of received light). The head amplifier 242 performs current-to-voltage conversion of the current generated by the PD 241 and outputs a voltage signal corresponding to the amount of light received by the PD 241 to the AD converter 205 as an analog-to-digital conversion (AD conversion) circuit. The AD converter 205 converts a voltage signal, which is an analog signal, input from the head amplifier 242 into a measurement value signal, which is a digital signal, and outputs it to an arithmetic control unit (not shown). Then, the arithmetic control unit obtains the ozone concentration in the sample gas based on the difference between the ultraviolet absorbance of the sample gas and the ultraviolet absorbance of the reference gas.

図３（ｂ）は、図３（ａ）の構成においてＵＶＬＥＤ２０２を２回点灯させる場合の各部の信号波形の模式図である。図３（ｂ）において破線はＵＶＬＥＤ２０２に入力される点灯信号の波形（デジタル信号のＯＮ／ＯＦＦ）、実線はヘッドアンプ２４２の出力信号の波形（縦軸は電圧、横軸は時間）を示している。ＵＶＬＥＤ２０２が点灯すると、ヘッドアンプ２４２の出力信号は、ＰＤ２４１の受光量に応じた値へと立ち上がって安定する（以下、この出力信号の値を「安定値」という。）。その後、ＵＶＬＥＤ２０２が消灯すると、ヘッドアンプ２４２の出力信号は立ち下がる。ＡＤコンバータ２０５によって十分な精度でＡＤ変換を行うためには、ヘッドアンプ２４２の出力信号が安定値に達してから、十分な時間にわたりヘッドアンプ２４２の出力信号を処理する必要がある。特に、妥当なコストで、オゾン測定などのために適当な比較的高い分解能を得ようとすると、その処理時間は比較的長くなる。そのため、図３（ａ）の構成の場合、ＡＤ変換が終了するまで十分に長い時間ＵＶＬＥＤ２０２を点灯させなければならず、比較的長いＵＶＬＥＤ２０２の点灯時間が必要となる。そこで、次のような構成が考えられる。 FIG. 3B is a schematic diagram of a signal waveform of each unit when the UV LED 202 is turned on twice in the configuration of FIG. 3A. In FIG. 3B, the broken line indicates the waveform of the lighting signal (ON / OFF of the digital signal) input to the UVLED 202, and the solid line indicates the waveform of the output signal of the head amplifier 242 (vertical axis indicates voltage, horizontal axis indicates time). I have. When the UV LED 202 is turned on, the output signal of the head amplifier 242 rises to a value corresponding to the amount of light received by the PD 241 and stabilizes (hereinafter, this output signal value is referred to as “stable value”). Thereafter, when the UV LED 202 is turned off, the output signal of the head amplifier 242 falls. In order for the AD converter 205 to perform AD conversion with sufficient accuracy, it is necessary to process the output signal of the head amplifier 242 for a sufficient time after the output signal of the head amplifier 242 reaches a stable value. In particular, if a relatively high resolution suitable for measuring ozone or the like is to be obtained at a reasonable cost, the processing time is relatively long. Therefore, in the case of the configuration of FIG. 3A, the UVLED 202 must be turned on for a sufficiently long time until the A / D conversion is completed, and a relatively long lighting time of the UVLED 202 is required. Therefore, the following configuration is conceivable.

図４（ａ）は、図３（ａ）の構成の変形例の概略ブロック図である。図４（ａ）の構成に対応する要素には同一符号を付している。図４（ａ）の構成は、ヘッドアンプ２４２が出力する電圧信号を保持してＡＤコンバータ２０５へと出力する、サンプルホールド回路２０６が設けられている点が、図３（ａ）の構成と異なる。サンプルホールド回路２０６は、ヘッドアンプ２４２の出力信号の安定値に対応する電圧信号を保持（サンプルホールド）して、ＡＤコンバータ２０５へと出力する。 FIG. 4A is a schematic block diagram of a modified example of the configuration of FIG. 3A. Elements corresponding to the configuration in FIG. 4A are denoted by the same reference numerals. The configuration of FIG. 4A is different from the configuration of FIG. 3A in that a sample and hold circuit 206 that holds a voltage signal output from the head amplifier 242 and outputs the voltage signal to the AD converter 205 is provided. . The sample hold circuit 206 holds (samples and holds) a voltage signal corresponding to a stable value of the output signal of the head amplifier 242 and outputs the voltage signal to the AD converter 205.

図４（ｂ）は、図４（ａ）の構成についての図３（ｂ）と同様の模式図であり、図４（ｂ）において一点鎖線はサンプルホールド回路２０６の出力信号の波形（縦軸は電圧、横軸は時間）を示している。図４（ａ）の構成では、ヘッドアンプ２４２の出力信号が安定値に立ち上がった後、サンプルホールド回路２０６が一定時間かけてヘッドアンプ２４２の出力信号をサンプルホールドする。サンプルホールド回路２０６がサンプルホールドした後は、ＵＶＬＥＤ２０２を消灯することができる。ＡＤコンバータ２０５は、ＵＶＬＥＤ２０２が消灯されても、サンプルホールド回路２０６の出力信号を十分な時間にわたり処理して、十分な精度でＡＤ変換を行うことができる。一般に、サンプルホールド回路２０６がサンプルホールドに要する時間はμｓ（マイクロ秒）オーダーであり、ＡＤコンバータ２０５がＡＤ変換に要する時間はｍｓ（ミリ秒）オーダーである。したがって、図４（ａ）の構成では、ＡＤ変換のための十分の時間を確保しつつ、図３（ａ）の構成よりもＵＶＬＥＤ２０２の１回のパルス点灯当たりの点灯時間を短くすることができる。 FIG. 4B is a schematic diagram similar to FIG. 3B for the configuration of FIG. 4A. In FIG. 4B, the dashed line indicates the waveform of the output signal of the sample hold circuit 206 (vertical axis). Indicates voltage, and the horizontal axis indicates time. In the configuration of FIG. 4A, after the output signal of the head amplifier 242 rises to a stable value, the sample and hold circuit 206 samples and holds the output signal of the head amplifier 242 over a certain period of time. After the sample and hold circuit 206 samples and holds, the UV LED 202 can be turned off. The AD converter 205 can process the output signal of the sample and hold circuit 206 for a sufficient time even when the UV LED 202 is turned off, and perform AD conversion with sufficient accuracy. Generally, the time required for the sample and hold circuit 206 to perform the sample and hold is on the order of μs (microsecond), and the time required for the AD converter 205 to perform the AD conversion is on the order of ms (millisecond). Therefore, in the configuration of FIG. 4A, the lighting time per one pulse of the UVLED 202 can be shorter than that of the configuration of FIG. 3A, while securing a sufficient time for AD conversion. .

しかしながら、図４（ａ）の構成においても、ヘッドアンプ２４２の出力信号が十分に安定したところでサンプルホールドをする必要があるため、ヘッドアンプ２４２の出力信号が安定値に達してから一定時間にわたりＵＶＬＥＤ２０２の点灯を継続する必要がある。そのため、ＵＶＬＥＤ２０２の寿命を延ばすためには、依然として改善の余地がある。 However, in the configuration shown in FIG. 4A as well, it is necessary to perform sample and hold when the output signal of the head amplifier 242 is sufficiently stable, so that the UV LED 202 is maintained for a certain period of time after the output signal of the head amplifier 242 reaches a stable value. It is necessary to continue lighting of. Therefore, there is still room for improvement in extending the life of the UVLED 202.

なお、以上ではオゾン測定装置を例に説明したが、紫外線光源を用い、試料に光を照射して透過光、反射光又は蛍光を検出することで試料に含まれる測定対象の濃度などを測定する測定装置において、紫外線光源としてＵＶＬＥＤを用いようとすれば同様の課題が生じ得る。 Although the ozone measurement device has been described above as an example, the concentration of a measurement target contained in the sample is measured by irradiating the sample with light and detecting transmitted light, reflected light, or fluorescence using an ultraviolet light source. A similar problem may occur if a UV LED is used as the ultraviolet light source in the measuring device.

したがって、本発明の目的は、紫外線光源としてＵＶＬＥＤを用いる測定装置において、ＵＶＬＥＤの寿命を延ばすことのできる測定装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a measuring device that uses a UVLED as an ultraviolet light source and that can extend the life of the UVLED.

上記目的は本発明に係る紫外線光源を用いる測定装置にて達成される。要約すれば、本発明は、紫外領域の光を発する発光ダイオードと、前記発光ダイオードをパルス点灯させる駆動回路と、前記発光ダイオードからの光が照射される測定部と、前記発光ダイオードから光が照射されることで前記測定部から出射される光を受光して受光量に応じた電圧に変換して出力する光電変換部と、前記光電変換部が出力する電圧信号の波形を略ガウシアン波形に整形して出力するガウシアンフィルタ回路と、前記ガウシアンフィルタ回路の出力におけるピークを含む一定期間内の電圧信号に対応する電圧信号を保持して出力するサンプルホールド回路と、前記サンプルホールド回路が出力する電圧信号をアナログデジタル変換するアナログデジタル変換回路と、を有することを特徴とする測定装置である。 The above object is achieved by a measuring device using an ultraviolet light source according to the present invention. In summary, the present invention provides a light emitting diode that emits light in the ultraviolet region, a driving circuit that pulses the light emitting diode, a measuring unit that is irradiated with light from the light emitting diode, and light emitted from the light emitting diode. The photoelectric conversion unit receives light emitted from the measurement unit, converts the voltage into a voltage corresponding to the amount of received light, and outputs the voltage. The waveform of the voltage signal output by the photoelectric conversion unit is shaped into a substantially Gaussian waveform. A Gaussian filter circuit that outputs a voltage signal corresponding to a voltage signal within a certain period including a peak in the output of the Gaussian filter circuit, and a voltage signal output by the sample and hold circuit And an analog-to-digital conversion circuit for converting analog to digital.

本発明によれば、紫外線光源としてＵＶＬＥＤを用いる測定装置において、ＵＶＬＥＤの寿命を延ばすことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the measuring apparatus which uses a UVLED as an ultraviolet light source, the lifetime of a UVLED can be extended.

本発明の一実施例に係る測定装置の全体構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a measuring device according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例に係る測定装置の検出部の構成を示す概略ブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a detection unit of the measurement device according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例に係る測定装置の各部の信号波形を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the signal waveform of each part of the measuring device which concerns on one Example of this invention. （ａ）測定装置の構成例（比較例）の概略ブロック図、（ｂ）各部の信号波形を示す模式図である。FIG. 2A is a schematic block diagram of a configuration example (comparative example) of a measuring apparatus, and FIG. 2B is a schematic diagram illustrating signal waveforms of respective units. （ａ）測定装置の他の構成例（比較例）の概略ブロック図、（ｂ）各部の信号波形を示す模式図である。(A) is a schematic block diagram of another configuration example (comparative example) of the measurement device, and (b) is a schematic diagram showing a signal waveform of each unit.

以下、本発明に係る紫外線光源を用いる測定装置を図面に則して更に詳しく説明する。 Hereinafter, a measuring apparatus using an ultraviolet light source according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

［実施例１］
１．測定装置の全体構成
図１は、本発明の一実施例に係る紫外線光源を用いる測定装置１００の全体構成を示すブロック図である。本実施例では、測定装置１００は、大気中のオゾン濃度を測定するオゾン測定装置である。 [Example 1]
1. FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a measuring apparatus 100 using an ultraviolet light source according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the measuring device 100 is an ozone measuring device that measures the concentration of ozone in the atmosphere.

測定装置１００は、試料ガス（空気）を導入するための試料ガス導入口１１１と、試料ガス導入口１１１から導入された試料ガスが流通する導入管１１２と、を有する。導入管１１２は、後述する検出部１２０の測定セル３に接続されており、測定セル３に試料ガスを供給する。導入管１１２には、その一部をショートカットするようにバイパス管１１３が接続されており、このバイパス管１１３の途中にオゾン分解器１１４が接続されている。また、導入管１１２、バイパス管１１３のそれぞれの途中に、試料ガスの流通経路を切り替えるための弁１１５及び１１６が設けられている。また、試料ガス導入口１１１から導入管１１２に導入された試料ガスから粉体や粒状体の不純物を除去するための清浄フィルタ１１７が導入管１１２の途中に設けられている。本実施例では、試料ガス導入口１１１、導入管１１２、バイパス管１１３、オゾン分解器１１４、弁１１５及び１１６、清浄フィルタ１１７などによって、測定セル３に試料ガスと試料ガス中のオゾンが除去された参照ガスとを交互に導入するガス供給部１１０が構成される。 The measuring apparatus 100 has a sample gas inlet 111 for introducing a sample gas (air), and an inlet tube 112 through which the sample gas introduced from the sample gas inlet 111 flows. The introduction tube 112 is connected to a measurement cell 3 of the detection unit 120 described later, and supplies a sample gas to the measurement cell 3. A bypass pipe 113 is connected to the introduction pipe 112 so as to short-circuit a part thereof, and an ozone decomposer 114 is connected in the middle of the bypass pipe 113. Further, valves 115 and 116 for switching the flow path of the sample gas are provided in each of the introduction pipe 112 and the bypass pipe 113. Further, a cleaning filter 117 for removing powder and particulate impurities from the sample gas introduced from the sample gas inlet 111 into the inlet tube 112 is provided in the middle of the inlet tube 112. In this embodiment, the sample gas and ozone in the sample gas are removed from the measurement cell 3 by the sample gas inlet 111, the inlet tube 112, the bypass tube 113, the ozone decomposer 114, the valves 115 and 116, the clean filter 117, and the like. And a gas supply unit 110 for alternately introducing the reference gas.

また、測定装置１００は、測定後のガスを排出するための排出管１３１と、排出口１３２と、を有する。排出管１３１は、測定セル３に接続されており、測定セル３を通過した後のガスが導入される。排出管１３１の途中に、ガスを流動させるポンプ１３３と、排出管１３１内を流通するガスの流量を検知する流量計１３４と、が設けられている。また、排出管１３１内を流通するガスの温度を検知する温度センサ１３５、排出管１３１内を流通するガスの圧力を検知する圧力センサ１３６が設けられている。本実施例では、排出管１３１、排出口１３２、ポンプ１３３、流量計１３４、温度センサ１３５、圧力センサ１３６などによって、測定セル３を通過したガスを排出するガス排出部１３０が構成される。 The measuring device 100 also has a discharge pipe 131 for discharging the gas after the measurement, and a discharge port 132. The discharge pipe 131 is connected to the measurement cell 3, and gas after passing through the measurement cell 3 is introduced. A pump 133 for flowing the gas and a flow meter 134 for detecting the flow rate of the gas flowing in the discharge pipe 131 are provided in the middle of the discharge pipe 131. Further, a temperature sensor 135 for detecting the temperature of the gas flowing in the discharge pipe 131 and a pressure sensor 136 for detecting the pressure of the gas flowing in the discharge pipe 131 are provided. In the present embodiment, a gas discharge unit 130 that discharges gas that has passed through the measurement cell 3 is configured by the discharge pipe 131, the discharge port 132, the pump 133, the flow meter 134, the temperature sensor 135, the pressure sensor 136, and the like.

また、測定装置１００は、試料ガスに含まれるオゾンを検出する検出部１２０を有する。検出部１２０については後述して詳しく説明するが、図１には紫外線光源としてのＵＶＬＥＤ２、試料ガスなどが導入される測定部としての測定セル３、ＵＶＬＥＤ２から出射され測定セル３を透過した光を受光する受光部としてのＰＤ４１が図示されている。 Further, the measuring device 100 has a detection unit 120 that detects ozone contained in the sample gas. The detection unit 120 will be described later in detail, but FIG. 1 shows a UVLED 2 as an ultraviolet light source, a measurement cell 3 as a measurement unit into which a sample gas or the like is introduced, and a light emitted from the UVLED 2 and transmitted through the measurement cell 3. A PD 41 as a light receiving unit for receiving light is illustrated.

さらに、測定装置１００は、ポンプ１３３、弁１１５及び１１６、検出部１２０などの測定装置１００の動作を統括的に制御すると共に、試料ガス中のオゾン濃度を求める演算制御部１４０を有する。なお、測定装置１００には更に、測定結果を記憶する記憶部、測定結果を表示する表示部、測定装置１００と通信可能に接続された外部機器に測定結果を送信する送信部などが設けられていてよい。 Further, the measurement device 100 has an arithmetic control unit 140 that comprehensively controls the operations of the measurement device 100 such as the pump 133, the valves 115 and 116, and the detection unit 120, and obtains the ozone concentration in the sample gas. The measuring device 100 further includes a storage unit for storing the measurement result, a display unit for displaying the measurement result, a transmission unit for transmitting the measurement result to an external device communicably connected to the measurement device 100, and the like. May be.

測定装置１００によるオゾン濃度の測定は次のようにして行われる。 The measurement of the ozone concentration by the measuring device 100 is performed as follows.

（１）ポンプ１３３によって試料ガス導入口１１１から導入管１１２に試料ガス（空気）が一定流量で吸引され、この試料ガスが弁１１５及び１１６によってバイパス管１１３を通さずに測定セル３に導入される。 (1) The sample gas (air) is sucked at a constant flow rate from the sample gas inlet 111 into the inlet tube 112 by the pump 133, and this sample gas is introduced into the measuring cell 3 by the valves 115 and 116 without passing through the bypass tube 113. You.

（２）ＵＶＬＥＤ２から紫外領域の光である特定波長の紫外線（本実施例では中心波長が２５５ｎｍの紫外線）が測定セル３に照射される。これにより、試料ガス中のオゾン及びその他の紫外線を吸収する共存成分の濃度に応じた紫外線が、試料ガスにより吸収される。試料ガスが導入された測定セル３を透過することで減衰した紫外線が、ＰＤ４１によって受光される。そして、詳しくは後述するようにして、ＰＤ４１が受光した紫外線の強度（受光量）に応じた電気信号が演算制御部１４０に入力され、その電気信号に対応する試料ガス測定値（本実施例では吸光度）が演算制御部１４０に記憶される。 (2) The UVLED 2 irradiates the measurement cell 3 with ultraviolet light having a specific wavelength (ultraviolet light having a center wavelength of 255 nm in this embodiment), which is light in the ultraviolet region. Thus, the sample gas absorbs ultraviolet light according to the concentration of ozone and other coexisting components that absorb ultraviolet light in the sample gas. Ultraviolet light attenuated by passing through the measurement cell 3 into which the sample gas has been introduced is received by the PD 41. Then, as will be described in detail later, an electric signal corresponding to the intensity (the amount of received light) of the ultraviolet light received by the PD 41 is input to the arithmetic and control unit 140, and the sample gas measurement value corresponding to the electric signal (in this embodiment, Absorbance) is stored in the arithmetic and control unit 140.

（３）弁１１５及び１１６によってガスの流通経路が切り替えられて、試料ガスがバイパス管１１３に導入されることで、オゾン分解器１１４によって試料ガス中のオゾンが分解（除去）されて、オゾンを含まない参照ガスが調整される。この参照ガスは、測定セル３に導入され、上記（２）の試料ガスの場合と同様の測定が行われる。参照ガスは、試料ガス中のオゾンのみが除去されて調整されたものであるため、参照ガスの測定の場合は、試料ガス中のオゾン以外の共存成分の濃度に応じた紫外線が吸収される。参照ガスが導入された測定セル３を透過することで減衰した紫外線がＰＤ４１によって受光される。そして、詳しくは後述するようにして、ＰＤ４１の受光量に応じた電気信号が演算制御部１４０に入力され、その電気信号に対応する参照ガス測定値（本実施例では吸光度）が演算制御部１４０に記憶される。 (3) The gas flow path is switched by the valves 115 and 116, and the sample gas is introduced into the bypass pipe 113, whereby the ozone in the sample gas is decomposed (removed) by the ozone decomposer 114, and the ozone is removed. The reference gas not included is adjusted. This reference gas is introduced into the measurement cell 3, and the same measurement as in the case of the sample gas in (2) is performed. Since the reference gas is prepared by removing only ozone in the sample gas, in the case of measuring the reference gas, ultraviolet rays corresponding to the concentration of coexisting components other than ozone in the sample gas are absorbed. Ultraviolet light attenuated by passing through the measurement cell 3 into which the reference gas has been introduced is received by the PD 41. As described later in detail, an electric signal corresponding to the amount of light received by the PD 41 is input to the arithmetic control unit 140, and a reference gas measurement value (absorbance in this embodiment) corresponding to the electric signal is calculated. Is stored.

（４）演算制御部１４０が、試料ガスの測定で得られた試料ガス測定値と、参照ガスの測定で得られた参照ガス測定値と、の差分を求め、この差分に対応する電気信号を、試料ガス中のオゾン濃度に対応する電気信号として出力する。なお、この電気信号に応じて、測定結果が記憶部に記憶されたり、測定結果が表示部に表示されたり、測定結果が外部機器に送信されたりする。 (4) The arithmetic control unit 140 obtains a difference between the sample gas measurement value obtained by the measurement of the sample gas and the reference gas measurement value obtained by the measurement of the reference gas, and outputs an electric signal corresponding to the difference. Output as an electrical signal corresponding to the ozone concentration in the sample gas. According to the electric signal, the measurement result is stored in the storage unit, the measurement result is displayed on the display unit, and the measurement result is transmitted to an external device.

以上の操作が繰り返されることによって、試料ガス中のオゾン濃度が間欠的に測定される。試料ガスの測定と参照ガスの測定とは、例えば数秒ごとに切り替えられるようになっており、長期スパンで見た場合は十分な測定点数で試料ガス中のオゾン濃度を連続測定できることになる。 By repeating the above operations, the ozone concentration in the sample gas is intermittently measured. The measurement of the sample gas and the measurement of the reference gas can be switched, for example, every few seconds. When viewed over a long-term span, the ozone concentration in the sample gas can be continuously measured with a sufficient number of measurement points.

２．検出部
次に、本実施例の測定装置１００における検出部１２０について更に詳しく説明する。 2. Detecting Unit Next, the detecting unit 120 in the measuring apparatus 100 according to the present embodiment will be described in more detail.

図２（ａ）は、本実施例の測定装置１００における検出部１２０の概略ブロック図である。図２（ａ）の構成は、詳しくは後述するガウシアンフィルタ回路７が光電変換部４とサンプルホールド回路６との間に設けられている点が、前述した図４（ａ）の構成と異なる。 FIG. 2A is a schematic block diagram of the detection unit 120 in the measurement apparatus 100 according to the present embodiment. The configuration of FIG. 2A is different from the configuration of FIG. 4A in that a Gaussian filter circuit 7 described later in detail is provided between the photoelectric conversion unit 4 and the sample hold circuit 6.

駆動回路１は、紫外線光源としてのＵＶＬＥＤ２をパルス点灯させる点灯信号（駆動信号）をＵＶＬＥＤ２へと出力する。ＵＶＬＥＤ２は、駆動回路１から点灯信号が入力されると、紫外領域の光である特定波長の紫外線（本実施例では中心波長が２５５ｎｍの紫外線）を発光して測定セル３に照射する。測定セル３を通過した紫外線は、光電変換部４に入射する。光電変換部４は、受光部としてのＰＤ４１と、ヘッドアンプ４２と、を有する。ＰＤ４１は、受光した紫外線の強度（受光量）に応じた電流を発生する。ヘッドアンプ４２は、ＰＤ４１が発生した電流を電流電圧変換して、ＰＤ４１の受光量に応じた電圧信号を、ガウシアンフィルタ回路７へと出力する。ガウシアンフィルタ回路７は、ヘッドアンプ４２が出力する電圧信号の波形を略ガウシアン波形に整形してサンプルホールド回路６へと出力する。サンプルホールド回路６は、ガウシアンフィルタ回路７の出力におけるピークを含む一定期間内の電圧信号に対応する電圧信号を保持（サンプルホールド）して、アナログデジタル変換回路としてのＡＤコンバータ５へと出力する。ＡＤコンバータ５は、サンプルホールド回路６から入力されたアナログ信号である電圧信号を、デジタル信号である測定値信号に変換し、演算制御部１４０（図１）へと出力する。 The drive circuit 1 outputs a lighting signal (drive signal) for pulse-lighting the UVLED 2 as the ultraviolet light source to the UVLED 2. When a lighting signal is input from the drive circuit 1, the UVLED 2 emits ultraviolet light of a specific wavelength (ultraviolet light having a center wavelength of 255 nm in this embodiment), which is light in the ultraviolet region, and irradiates the measurement cell 3. The ultraviolet light that has passed through the measurement cell 3 enters the photoelectric conversion unit 4. The photoelectric conversion unit 4 includes a PD 41 as a light receiving unit, and a head amplifier 42. The PD 41 generates a current according to the intensity of the received ultraviolet light (the amount of received light). The head amplifier 42 converts the current generated by the PD 41 into a current and a voltage, and outputs a voltage signal corresponding to the amount of light received by the PD 41 to the Gaussian filter circuit 7. The Gaussian filter circuit 7 shapes the waveform of the voltage signal output from the head amplifier 42 into a substantially Gaussian waveform, and outputs it to the sample and hold circuit 6. The sample hold circuit 6 holds (samples and holds) a voltage signal corresponding to a voltage signal within a certain period including a peak in the output of the Gaussian filter circuit 7 and outputs the voltage signal to the AD converter 5 as an analog / digital conversion circuit. The AD converter 5 converts a voltage signal, which is an analog signal, input from the sample and hold circuit 6 into a measured value signal, which is a digital signal, and outputs the digital signal to the arithmetic control unit 140 (FIG. 1).

図２（ｂ）は、本実施例の構成においてＵＶＬＥＤ２を２回点灯させる場合の各部の信号波形の模式図である（上図はアナログ信号波形、下図はデジタル信号波形。）。図２（ｂ）の上図において実線はヘッドアンプ４２の出力信号の波形、破線はガウシアンフィルタ回路７の出力信号の波形、一点鎖線はサンプルホールド回路６の出力信号の波形を示している。また、図２（ｂ）の下図は、ＵＶＬＥＤ２に入力される点灯信号のＯＮ／ＯＦＦ、サンプルホールド回路６に入力されるサンプルホールド信号（サンプルホールドを行う期間の開始と終了を指示する信号）のＯＮ／ＯＦＦ波形をそれぞれ示している。 FIG. 2B is a schematic diagram of a signal waveform of each unit when the UVLED 2 is turned on twice in the configuration of the present embodiment (an upper diagram shows an analog signal waveform, and a lower diagram shows a digital signal waveform). 2B, the solid line indicates the waveform of the output signal of the head amplifier 42, the dashed line indicates the waveform of the output signal of the Gaussian filter circuit 7, and the dashed line indicates the waveform of the output signal of the sample and hold circuit 6. 2B shows the ON / OFF state of the lighting signal input to the UVLED 2 and the sample / hold signal (signal indicating the start and end of the sample / hold period) input to the sample / hold circuit 6. The respective ON / OFF waveforms are shown.

ＵＶＬＥＤ２が点灯すると、ヘッドアンプ４２の出力信号は、ＰＤ４１の受光量に応じた値へと立ち上がる。ここで、前述した図４（ａ）の構成では、サンプルホールドのための十分な時間を確保するために、ヘッドアンプ２４２の出力信号が安定値に立ち上がった後、一定時間にわたりＵＶＬＥＤ２０２の点灯を継続する必要があった。これに対して、本実施例の構成では、ヘッドアンプ４２の出力信号は、ガウシアンフィルタ回路７を経由してサンプルホールド回路６へと出力される。ヘッドアンプ４２の出力信号は、ガウシアンフィルタ回路７において略ガウシアン波形の十分に安定した信号に変換され、その変換された信号がサンプルホールド回路６においてサンプルホールドされた後に、ＡＤコンバータ５においてＡＤ変換される。そのため、本実施例の構成では、ヘッドアンプ４２の出力信号が安定値に立ち上がるのと略同時にＵＶＬＥＤ２を消灯することができる。 When the UV LED 2 is turned on, the output signal of the head amplifier 42 rises to a value corresponding to the amount of light received by the PD 41. Here, in the configuration of FIG. 4A described above, in order to secure a sufficient time for the sample hold, after the output signal of the head amplifier 242 rises to a stable value, the lighting of the UVLED 202 is continued for a certain time. I needed to. On the other hand, in the configuration of the present embodiment, the output signal of the head amplifier 42 is output to the sample and hold circuit 6 via the Gaussian filter circuit 7. The output signal of the head amplifier 42 is converted into a sufficiently stable signal having a substantially Gaussian waveform in the Gaussian filter circuit 7, and the converted signal is sampled and held in the sample and hold circuit 6, and then AD converted in the AD converter 5. You. Therefore, in the configuration of the present embodiment, the UVLED 2 can be turned off almost simultaneously with the output signal of the head amplifier 42 rising to a stable value.

更に説明すると、ヘッドアンプ４２の出力信号が安定値に立ち上がるのと略同時にＵＶＬＥＤ２が消灯すると、ヘッドアンプ４２の出力信号は直ちに立ち下がり始め、また一般に立ち上がり時の波形と立ち下がり時の波形とは対称ではない。したがって、このヘッドアンプ４２の出力信号を直接サンプルホールドしようとしても、安定値に対応する値を安定してサンプルホールドすることはできない。これに対して、本実施例の構成では、ＵＶＬＥＤ２の１回のパルス点灯に対応するヘッドアンプ４２の出力信号の立ち上がりから立ち下がりまでの波形は、ガウシアンフィルタ回路７において、略同一の面積を有する略正規分布（ガウス分布）型の波形へと整形される。そのため、ヘッドアンプ４２の出力信号の安定値に対応するガウシアンフィルタ回路７の出力信号のピーク値付近では、時間変化に対する出力信号の変化は比較的緩やかになり、またそのピーク値の前後の波形は略対称となる。これにより、ガウシアンフィルタ回路７の出力におけるピークを含む一定期間内の電圧信号に対応する電圧信号を保持（サンプルホールド）するようにすることで、十分なサンプルホールド時間を確保することができ、ヘッドアンプ４２の出力信号の安定値に対応する値を十分に安定してサンプルホールドすることができる。 More specifically, when the UVLED 2 is turned off almost at the same time when the output signal of the head amplifier 42 rises to a stable value, the output signal of the head amplifier 42 immediately starts falling, and generally, the rising waveform and the falling waveform are different from each other. Not symmetric. Therefore, even if the output signal of the head amplifier 42 is directly sampled and held, the value corresponding to the stable value cannot be sampled and held stably. On the other hand, in the configuration of the present embodiment, the waveform from the rise to the fall of the output signal of the head amplifier 42 corresponding to one pulse lighting of the UVLED 2 has substantially the same area in the Gaussian filter circuit 7. It is shaped into a nearly normal distribution (Gaussian distribution) type waveform. Therefore, near the peak value of the output signal of the Gaussian filter circuit 7 corresponding to the stable value of the output signal of the head amplifier 42, the change of the output signal with respect to the time change becomes relatively gentle, and the waveform before and after the peak value is It is almost symmetric. Thus, by holding (sample-hold) a voltage signal corresponding to a voltage signal within a certain period including a peak in the output of the Gaussian filter circuit 7, a sufficient sample-hold time can be secured, and The value corresponding to the stable value of the output signal of the amplifier 42 can be sampled and held sufficiently stably.

したがって、本実施例の構成では、図４（ａ）の構成よりも、１回のパルス点灯当たりのＵＶＬＥＤ２の点灯時間を短くすることができる。すなわち、連続測定におけるトータルでのＵＶＬＥＤ２の点灯時間を短くして、連続測定において継続して使用することのできる期間としてのＵＶＬＥＤ２の寿命を延ばすことができる。これにより、測定装置１００の交換部品やメンテナンスの頻度を低減することができる。 Therefore, in the configuration of the present embodiment, the lighting time of the UVLED 2 per one pulse lighting can be shorter than that of the configuration of FIG. That is, the total lighting time of the UVLED 2 in the continuous measurement can be shortened, and the life of the UVLED 2 as a period that can be used continuously in the continuous measurement can be extended. Thereby, the frequency of replacement parts and maintenance of the measuring device 100 can be reduced.

ＵＶＬＥＤ２に入力する点灯信号のＯＮ、ＯＦＦのタイミング、サンプルホールド回路６によりサンプルホールドを行うタイミング、ＡＤコンバータ５によりＡＤ変換を行うタイミングは、演算制御部１４０によって制御される。 The ON / OFF timing of the lighting signal input to the UVLED 2, the timing of performing sample and hold by the sample and hold circuit 6, and the timing of performing AD conversion by the AD converter 5 are controlled by the arithmetic control unit 140.

サンプルホールド回路６がガウシアンフィルタ回路７の出力信号のサンプルホールドを行うタイミングは、ＵＶＬＥＤ２の点灯、消灯のタイミングなどと対応させて、ガウシアンフィルタ回路７の出力におけるピークを含む一定期間内の電圧信号をサンプルホールドするように予め設定することができる。また、１回のパルス点灯当たりのＵＶＬＥＤ２の点灯期間（点灯信号のＯＮ、ＯＦＦのタイミング）も、ヘッドアンプ４２の出力信号の立ち上がり時間などと対応させて、予め設定することができる。 The timing at which the sample and hold circuit 6 samples and holds the output signal of the Gaussian filter circuit 7 corresponds to the timing of turning on and off the UVLED 2, and the voltage signal within a certain period including a peak in the output of the Gaussian filter circuit 7. It can be set in advance so as to hold the sample. Further, the lighting period of the UVLED 2 per one pulse lighting (ON / OFF timing of the lighting signal) can be set in advance in correspondence with the rising time of the output signal of the head amplifier 42 and the like.

ここで、本実施例では、ヘッドアンプ４２の出力信号が安定値に立ち上がるのと略同時にＵＶＬＥＤ２を消灯（点灯信号をＯＦＦ）するものとした。典型的には、ＰＤ４１の想定される受光量の範囲において、ヘッドアンプ４２の出力信号が最も大きくなるときの値（ここでは、この出力信号の値を「飽和値」という。）に立ち上がるのにかかる時間が経過するのと略同時にＵＶＬＥＤ２を消灯（点灯信号をＯＦＦ）するように設定することができる。例えば、本実施例の場合には、参照ガス（オゾンが除去されたゼロガス）の測定時の受光量が最も大きく、このときのヘッドアンプ４２の出力信号が安定値に達する状態が、前述の「飽和値」に達する状態となる。したがって、ヘッドアンプ４２の出力信号が飽和値に達するのにかかる時間を予め求めておき、この飽和値に達するのにかかる時間が経過するのと略同時にＵＶＬＥＤ２を消灯（点灯信号をＯＦＦ）することで、試料ガスの測定も参照ガスの測定も正確に行うことができる。 Here, in the present embodiment, the UVLED 2 is turned off (the lighting signal is turned off) almost simultaneously with the output signal of the head amplifier 42 rising to a stable value. Typically, the output signal of the head amplifier 42 rises to a value (here, the value of this output signal is referred to as a “saturation value”) when the output signal of the head amplifier 42 is the largest in the range of the light receiving amount assumed by the PD 41. It is possible to set so that the UVLED 2 is turned off (the lighting signal is turned off) almost at the same time when the time elapses. For example, in the case of the present embodiment, the state where the amount of received light at the time of measurement of the reference gas (zero gas from which ozone is removed) is the largest and the output signal of the head amplifier 42 reaches a stable value at this time is the above-mentioned state. It reaches the state of "saturation value". Therefore, the time required for the output signal of the head amplifier 42 to reach the saturation value is obtained in advance, and the UVLED 2 is turned off (the lighting signal is turned off) almost at the same time as the time required for reaching the saturation value elapses. Thus, the measurement of the sample gas and the measurement of the reference gas can be performed accurately.

換言すれば、駆動回路１は、ＵＶＬＥＤ２を点灯させる点灯信号をＯＮした後、光電変換部４の受光量が所定の受光量の場合に光電変換部４が出力する電圧信号が該所定の受光量に応じた安定値に達するのにかかる時間が経過するのと略同時にＯＦＦすることを繰り返して、ＵＶＬＥＤ２をパルス点灯させるように設定することができる。そして、典型的には、上記所定の受光量は、測定装置１００における光電変換部４の想定される受光量の範囲において最大の受光量とする。例えば、ヘッドアンプ４２の出力信号が飽和値に達する参照ガスの測定時の受光量を、上記所定の受光量として設定することができる。 In other words, the drive circuit 1 turns on the lighting signal for turning on the UVLED 2, and then, when the amount of light received by the photoelectric conversion unit 4 is a predetermined amount of light reception, the voltage signal output by the photoelectric conversion unit 4 becomes the predetermined amount of light reception. It can be set so that the UVLED 2 is pulsed by repeating turning off almost at the same time as the time required to reach the stable value according to the above. Then, typically, the predetermined amount of received light is the maximum amount of received light in the range of the amount of light received by the photoelectric conversion unit 4 in the measuring device 100. For example, the amount of received light when measuring the reference gas at which the output signal of the head amplifier 42 reaches a saturation value can be set as the predetermined amount of received light.

ただし、ＰＤ４１の受光量によっては、ヘッドアンプ４２の出力信号が安定値に立ち上がった後一定期間経過した後にＵＶＬＥＤ２が消灯（点灯信号をＯＦＦ）するようになっていてもよい。例えば、上記所定の受光量を参照ガスの測定時の受光量に設定した場合における、試料ガスの測定時のＰＤ４１の受光量が該当する。また、ＰＤ４１の受光量によっては、ヘッドアンプ４２の出力信号が安定値に立ち上がる前にＵＶＬＥＤ２が消灯（点灯信号をＯＦＦ）するようになっていてもよい。上記所定の受光量の設定によっては、ＰＤ４１の受光量が上記所定の受光量より大きい場合に起こり得る。この場合でも、ＰＤ４１の受光量と、ＵＶＬＥＤ２が消灯されるまでにヘッドアンプ４２の出力信号が到達する値（より詳細にはこの値に対応してサンプルホールド回路６が保持する値）との間に測定に十分な相関あれば問題ない。 However, depending on the amount of light received by the PD 41, the UVLED 2 may be turned off (the lighting signal is turned off) after a certain period has elapsed after the output signal of the head amplifier 42 has risen to a stable value. For example, when the above-mentioned predetermined amount of received light is set to the amount of light received when measuring the reference gas, the amount of light received by the PD 41 when measuring the sample gas corresponds. Further, depending on the amount of light received by the PD 41, the UVLED 2 may be turned off (the lighting signal is turned off) before the output signal of the head amplifier 42 rises to a stable value. Depending on the setting of the predetermined light receiving amount, it may occur when the light receiving amount of the PD 41 is larger than the predetermined light receiving amount. Also in this case, between the amount of light received by the PD 41 and the value reached by the output signal of the head amplifier 42 before the UV LED 2 is turned off (more specifically, the value held by the sample and hold circuit 6 corresponding to this value). There is no problem if there is sufficient correlation for the measurement.

このように、ここでは、ヘッドアンプ４２の出力信号が安定値に立ち上がるのと略同時にＵＶＬＥＤ２を消灯（点灯信号をＯＦＦ）するとは、次の場合を含むものとする。まず、実際にＰＤ４１の受光量が上記所定の受光量であり、ヘッドアンプ４２の出力信号が該所定の受光量に応じた安定値に立ち上がるのと略同時（例えば、上記飽和値に立ち上がるのと略同時）に消灯する場合が含まれる。また、実際のＰＤ４１の受光量が上記所定の受光量と異なることなどにより、ＰＤ４１の受光量が上記所定の受光量である場合にヘッドアンプ４２の出力信号が該所定の受光量に応じた安定値に立ち上がるのにかかる時間に対して前後にずれたタイミングで消灯する場合が含まれる。なお、実際にＰＤ４１の受光量が上記所定の受光量である場合であっても、該所定の受光量に応じた安定値に立ち上がるのと略同時に消灯するとは、完全に同時に消灯する場合の他、実質的に同時とみなせる十分に短い時間（例えば、該所定の受光量に応じた安定値に達するのにかかる時間の３％以下）だけ前後にずれた場合も含むものである。 As described above, turning off the UVLED 2 (turning off the lighting signal) substantially simultaneously with the output signal of the head amplifier 42 rising to a stable value includes the following cases. First, the amount of light received by the PD 41 is actually the above-mentioned predetermined amount of received light, and the output signal of the head amplifier 42 rises to a stable value corresponding to the predetermined amount of received light almost simultaneously (for example, when the output signal rises to the above-mentioned saturation value). (At substantially the same time). Further, when the received light amount of the PD 41 is the above-mentioned predetermined amount of light, the output signal of the head amplifier 42 becomes stable according to the above-mentioned predetermined amount of light reception because the actual amount of received light of the PD 41 differs from the above-mentioned predetermined amount of received light. This includes the case where the light is turned off at a timing that is shifted back and forth with respect to the time required to rise to the value. It should be noted that even when the amount of light received by the PD 41 is actually the above-mentioned predetermined amount of light received, turning off almost simultaneously with rising to a stable value corresponding to the predetermined amount of received light means that the light is completely turned off simultaneously. This also includes the case where the time is shifted back and forth by a sufficiently short time that can be regarded as substantially simultaneous (for example, 3% or less of the time required to reach a stable value corresponding to the predetermined light receiving amount).

また、別法として、ヘッドアンプ４２の出力信号が安定値に達したことを検知する検知手段（検知回路）を設け、ヘッドアンプ４２の出力信号がＰＤ４１の各受光量に応じた安定値に立ち上がるのと略同時にＵＶＬＥＤ２を消灯（点灯信号をＯＦＦ）するようにしてもよい。この場合も、ＵＶＬＥＤ２の点灯期間の上限として上記飽和値に達するのにかかる時間を求めておき、その時間が経過した場合はヘッドアンプ４２の出力信号が飽和したものとしてＵＶＬＥＤ２を消灯するようにしてもよい。 Alternatively, a detecting means (detection circuit) for detecting that the output signal of the head amplifier 42 has reached a stable value is provided, and the output signal of the head amplifier 42 rises to a stable value corresponding to each light receiving amount of the PD 41. At substantially the same time, the UVLED 2 may be turned off (the lighting signal is turned off). Also in this case, the time required to reach the saturation value is obtained as the upper limit of the lighting period of the UVLED 2, and when the time has elapsed, the output signal of the head amplifier 42 is assumed to be saturated and the UV LED 2 is turned off. Is also good.

なお、ガウシアンフィルタ回路７は、ＵＶＬＥＤ２の１回のパルス点灯に対応するヘッドアンプ４２の出力信号の波形を略ガウシアン波形に整形することができれば、具体的な回路構成は任意である。略ガウシアン波形とは、完全なガウシアン波形に限定されるものではない。サンプルホールド回路６においてガウシアンフィルタ回路７の出力におけるピークを含む一定期間内の電圧信号を十分に安定してサンプルホールドできればよい。略ガウシアン波形には、立ち上がり及び立ち下がりの波形が、ガウス型のカーブを有しているが対称ではない、変形されたガウシアン波形も含まれる。当業者は、入手可能なガウシアンフィルタ回路から所望の特性を有するものを選択して用いること、あるいは入手可能な素子を組み合わせて所望の特性を有するガウシアンフィルタ回路を構成することができる。一例として、本実施例で用いたガウシアンフィルタ回路７は、抵抗器、キャパシタの受動素子で構成されるハイパスフィルタ（パッシブフィルタ）と、抵抗器、キャパシタに増幅器を組み合わせたローパスフィルタ（アクティブフィルタ）と、を組み合わせた高次フィルタから構成される。 The specific circuit configuration of the Gaussian filter circuit 7 is arbitrary as long as the waveform of the output signal of the head amplifier 42 corresponding to one pulse lighting of the UVLED 2 can be shaped into a substantially Gaussian waveform. The substantially Gaussian waveform is not limited to a complete Gaussian waveform. It is sufficient that the sample and hold circuit 6 can sample and hold the voltage signal within a certain period including the peak of the output of the Gaussian filter circuit 7 with sufficient stability. The substantially Gaussian waveform also includes a deformed Gaussian waveform in which the rising and falling waveforms have Gaussian curves but are not symmetric. Those skilled in the art can select and use one having desired characteristics from available Gaussian filter circuits, or configure a Gaussian filter circuit having desired characteristics by combining available elements. As an example, the Gaussian filter circuit 7 used in the present embodiment includes a high-pass filter (passive filter) including passive elements of a resistor and a capacitor, and a low-pass filter (active filter) in which an amplifier is combined with a resistor and a capacitor. , And higher order filters.

３．具体例
次に、本実施例に従う一具体例について説明する。ＵＶＬＥＤ２を所定の駆動電流値でパルス点灯させ、１回のパルス点灯当たりのＵＶＬＥＤ２の点灯期間（点灯信号のＯＮからＯＦＦまでの時間）は１ｍｓとした。この点灯期間は、ＰＤ４１の受光量が想定される受光量の範囲において最大の受光量の場合に、ヘッドアンプ４２の出力信号が安定値（飽和値）に達するのにかかる時間に相当する。また、ＵＶＬＥＤ２の点灯間隔（点灯信号のＯＦＦから次の点灯信号のＯＮまでの時間）は９９ｍｓとした。そして、サンプルホールド回路６は、ガウシアンフィルタ回路７の出力におけるピークを含む４０μｓの間の電圧信号をサンプルホールドした。なお、本具体例では、ＡＤコンバータ５によるＡＤ変換に必要な時間は６０ｍｓである。斯かる設定により、オゾン測定のために十分なデジタルの測定値信号を得ることができた。 3. Specific Example Next, a specific example according to the present embodiment will be described. The UVLED 2 was pulse-lit at a predetermined drive current value, and the lighting period of the UVLED 2 per one pulse lighting (time from ON to OFF of the lighting signal) was 1 ms. This lighting period corresponds to the time required for the output signal of the head amplifier 42 to reach a stable value (saturation value) when the light reception amount of the PD 41 is the maximum light reception amount in the range of the assumed light reception amount. The lighting interval of the UVLED 2 (the time from the turning-off of the lighting signal to the turning-on of the next lighting signal) was set to 99 ms. Then, the sample hold circuit 6 sampled and held the voltage signal for 40 μs including the peak in the output of the Gaussian filter circuit 7. In this specific example, the time required for AD conversion by the AD converter 5 is 60 ms. With such a setting, a digital measurement value signal sufficient for ozone measurement could be obtained.

本具体例で使用したＵＶＬＥＤ２は中心波長が２５５ｎｍの紫外線を発光するものであり、上記所定の駆動電流値で連続点灯させた場合に交換を要する程度まで光量が低下（例えば半減）するまでの寿命は８０００時間程度である。このＵＶＬＥＤ２を上記設定でパルス点灯させた場合の、連続測定において継続して使用することのできる期間は、点灯信号のＯＮ／ＯＦＦの繰り返しの影響などにより上記点灯時間と点灯間隔を単純に積算した長さにはならないことが多いが、連続点灯した場合よりも飛躍的に伸びる。 The UV LED 2 used in this specific example emits ultraviolet light having a center wavelength of 255 nm, and its life until the light amount is reduced (for example, halved) to the extent that replacement is required when continuously lit with the above-mentioned predetermined drive current value. Is about 8000 hours. In the case where the UVLED 2 is pulse-lit with the above setting, the period in which continuous use can be performed in continuous measurement is obtained by simply integrating the lighting time and the lighting interval due to the influence of the repeated ON / OFF of the lighting signal. In many cases, it will not be as long, but it will increase dramatically compared to continuous lighting.

このように、本実施例によれば、紫外線光源としてＵＶＬＥＤ２を用いる測定装置１００において、１回のパルス点灯当たりのＵＶＬＥＤ２の点灯時間を短くし、連続測定におけるトータルでのＵＶＬＥＤ２の点灯時間を短くして、ＵＶＬＥＤ２の寿命を延ばすことができる。特に、本実施例によれば、光電変換部４の出力信号のＡＤ変換に比較的時間がかかる構成であっても、ＡＤ変換のための十分な時間を確保しつつ、ＵＶＬＥＤ２の点灯時間を短くすることができる。 As described above, according to the present embodiment, in the measuring apparatus 100 using the UVLED 2 as the ultraviolet light source, the lighting time of the UVLED 2 per one pulse lighting is shortened, and the total lighting time of the UVLED 2 in the continuous measurement is shortened. Thus, the life of the UVLED 2 can be extended. In particular, according to the present embodiment, even when the A / D conversion of the output signal of the photoelectric conversion unit 4 takes a relatively long time, the lighting time of the UVLED 2 is shortened while securing a sufficient time for the A / D conversion. can do.

［その他の実施例］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。 [Other Examples]
As described above, the present invention has been described with reference to the specific embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments.

上述の実施例では、紫外線光源を用いる測定装置はオゾン測定装置であったが、本発明はこれに限定されるものではない。紫外線光源を用いる測定装置としては、前述のように有機物濃度測定装置がある。また、オゾン測定装置、有機物濃度測定装置のような、試料に光を照射した際の透過光を検出する測定装置に限らず、試料に光を照射した際の反射光又は蛍光を検出する測定装置にも本発明を適用することができる。例えば、反射光を検出する測定装置としては、濁度計が例示できる。さらに、蛍光を検出する測定装置としては、油分測定装置及びＳＯ₂測定装置が例示できる。これら紫外線光源を用いる測定装置では、紫外線光源として、従来一般に水銀ランプ、あるいはハロゲンランプや重水素ランプが用いられる。そして、これら紫外線光源を用いる任意の測定装置において、紫外線光源としてＵＶＬＥＤを用いようとすれば、ＵＶＬＥＤの寿命が短いことによる課題が同様に生じ得る。そのため、紫外線光源を用いる任意の測定装置において、本発明を適用することによって、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。このように、本発明は、紫外線光源としてＵＶＬＥＤを用いる、試料を透過した光、試料によって反射された光、又は紫外線で励起されることで試料から発された光を測定する任意の測定装置に適用することができる。すなわち、本発明は、測定装置が、ＵＶＬＥＤからの光が照射される測定部と、ＵＶＬＥＤから光が照射されることで測定部から出射される光を受光して受光量に応じた電圧に変換して出力する光電変換部と、を有していれば適用することができる。 In the above embodiment, the measuring device using the ultraviolet light source is the ozone measuring device, but the present invention is not limited to this. As a measuring apparatus using an ultraviolet light source, there is an organic substance concentration measuring apparatus as described above. Further, the measuring device is not limited to a measuring device for detecting transmitted light when irradiating a sample, such as an ozone measuring device and an organic substance concentration measuring device, and a measuring device for detecting reflected light or fluorescence when irradiating a sample with light. The present invention can also be applied to For example, a turbidimeter can be exemplified as a measuring device that detects reflected light. Further, examples of the measuring device for detecting fluorescence include an oil content measuring device and an SO ₂ measuring device. In a measuring apparatus using these ultraviolet light sources, a mercury lamp, a halogen lamp or a deuterium lamp is generally used as the ultraviolet light source. Then, in an arbitrary measuring device using the ultraviolet light source, if an attempt is made to use a UVLED as the ultraviolet light source, a problem due to a short lifetime of the UVLED may similarly occur. Therefore, by applying the present invention to any measuring device using an ultraviolet light source, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained. Thus, the present invention uses a UV LED as an ultraviolet light source, an arbitrary measuring device that measures light transmitted through a sample, light reflected by the sample, or light emitted from the sample when excited by ultraviolet light. Can be applied. That is, according to the present invention, the measuring device receives the light emitted from the measuring unit by irradiating the light from the UVLED with the measuring unit irradiated with the light from the UVLED, and converts the light into a voltage corresponding to the received light amount. And a photoelectric conversion unit that outputs the data.

また、上述の実施例では、受光部はＰＤであったが、これに限定されるものではない。例えば、フォトトランジスタ、光電子増倍管などの任意の光電変換素子を用いることができる。 Further, in the above-described embodiment, the light receiving unit is a PD, but the light receiving unit is not limited to this. For example, an arbitrary photoelectric conversion element such as a phototransistor or a photomultiplier tube can be used.

１駆動回路
２ＵＶＬＥＤ（紫外領域の光を発する発光ダイオード）
３測定セル（測定部）
４光電変換部
５ＡＤコンバータ（アナログデジタル変換回路）
６サンプルホールド回路
７ガウシアンフィルタ回路
４１ＰＤ（受光部）
４２ヘッドアンプ 1 drive circuit 2 UVLED (light emitting diode that emits light in the ultraviolet region)
3 Measurement cell (measurement unit)
4 Photoelectric conversion unit 5 AD converter (analog-to-digital conversion circuit)
6 Sample hold circuit 7 Gaussian filter circuit 41 PD (light receiving unit)
42 Head Amplifier

Claims

A light emitting diode that emits light in the ultraviolet region,
A drive circuit for pulsing the light emitting diode,
A measurement unit to which light from the light emitting diode is irradiated,
A photoelectric conversion unit that receives light emitted from the measurement unit by being irradiated with light from the light emitting diode, converts the light into a voltage corresponding to the amount of received light, and outputs the voltage.
A Gaussian filter circuit that shapes and outputs a waveform of a voltage signal output by the photoelectric conversion unit into a substantially Gaussian waveform,
A sample and hold circuit that holds and outputs a voltage signal corresponding to a voltage signal within a certain period including a peak in an output of the Gaussian filter circuit,
An analog-to-digital conversion circuit that performs analog-to-digital conversion on the voltage signal output by the sample-and-hold circuit,
A measuring device comprising:

After turning on a lighting signal for lighting the light emitting diode, the drive circuit changes a voltage signal output by the photoelectric conversion unit according to the predetermined light reception amount when the light reception amount of the photoelectric conversion unit is a predetermined light reception amount. The measuring device according to claim 1, wherein the light-emitting diode is pulse-lighted by repeating turning off almost at the same time as the time required to reach the stable value elapses.

The measuring device according to claim 2 , wherein the predetermined light receiving amount is a maximum light receiving amount in a range of an assumed light receiving amount of the photoelectric conversion unit in the measuring device.

The photoelectric conversion unit receives light emitted from the light emitting diode and transmitted through the measurement unit,
A gas supply unit that alternately introduces a sample gas and a reference gas from which ozone in the sample gas has been removed to the measurement unit, a gas discharge unit that discharges gas that has passed through the measurement unit, An arithmetic control unit for determining the ultraviolet absorbance of the sample gas and the ultraviolet absorbance of the reference gas based on the output signal of the analog-to-digital conversion circuit, and determining the ozone concentration in the sample gas from both of the ultraviolet absorbances. The measuring device according to claim 1.