JPH0116037Y2

JPH0116037Y2 -

Info

Publication number: JPH0116037Y2
Application number: JP15772382U
Authority: JP
Priority date: 1982-10-18
Filing date: 1982-10-18
Publication date: 1989-05-12
Also published as: JPS5962543U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、測定対象成分の濃度を吸光法で測定
する吸光式分析計に関し、詳しくは、２つの検出
器および２つの積分器を有し、一方の検出器には
光源からの光がセルを介して入射され、他方の検
出器には前記光源からの光が直接入射されるよう
にした吸光分析計に関する。

吸光法は、最も簡単には光源と測定ガスの流さ
れているセルとを結ぶ光路上に一つの検出器を設
け、この検出器でセルを透過した光量を検出する
という方法で実施できる。しかし、この方法で
は、測定値が光源の劣化による光量の減少等の影
響をもろに受けるので、上記検出器の他に光源か
らの直接光をモニターする検出器を設けて、この
検出器の検出信号（以下、これを基準信号とい
う。）の積分値が一定値になるまで、一方の検出
器にて測定信号を検出するようにし、これによつ
て光源光量の減少等による影響を補償している。
但し、この方法では測定試料内に含まれる測定対
象成分以外の干渉成分が測定値に与える影響を除
去できないので、実際には、セルにゼロガスを流
した場合と、測定ガスを流した場合との２つの場
合について測定を高行ない、各測定値の差を求め
るようにしている。これによつて光源光量の減少
のみならず、干渉成分の影響をも除去でき、高精
度な測定が可能となる。このような技術は、自動
校正技術として特開昭51−29176号公報にも開示
されている。

ところで、上記のように２つの検出器を設けて
基準信号の積分値が一定値に達するとストツプを
かけ、測定信号を補償するようにした手法は、測
定信号が、測定周期に比して十分長い周期で変化
するいわゆる連続信号の場合に限つて適用可能な
ものであり、測定信号が測定周期と同程度或いは
それ以下の周期で変化するいわゆるインパルス状
のものである場合には適用できないものである。
次にこの理由を図面によつて説明する。第１図Ａ
は測定信号が連続信号（実線ａで示す）の場合、
図Ｂは測定信号がインパルス状（ｂで示す）の場
合を示す。t₁〜t₂は測定時間でこの時間は基準信
号（破線ｃで示す）の積分値が一定値に達するま
での時間によつて決せられる。

今、時刻tpを境に光量が減少したとすると、光
量の減少は測定信号にも同様にあらわれる。従つ
て、測定信号が連続信号の場合は、測定時間の全
期間にわたつて測定信号が光源光量の影響を受け
るから、基準信号の積分値が一定値になるまでの
間（t₁〜t₂）測定信号を積分すれば、その積分値
は光源光量の減少による影響を全く受けないこと
になる。そして積分器出力より測定周期における
平均の測定信号を与えられることになる。

しかるに測定信号が図Ｂに示すようにインパル
ス状のものである場合には、測定信号が測定時間
の全期間のうち一部にしかあらわれないため、基
準信号の積分値によつて決定される測定時間の間
インパルス状の測定信号ｂを積分しても、その積
分値は全く意味がないものである。というのは、
インパルス状の測定信号の場合、信号の掃く面積
が重要な意味をもつのであるが、前記積分器出力
にあらわれるのは、そのような面積ではなく、測
定時間における平均の測定信号だからである。そ
して、この平均の測定信号は測定信号がインパル
ス状であるために、測定時間が長いと、それだけ
小さな値となり、逆に測定時間が短いと大きな値
となり、測定時間の長短によつて値を変えるもの
である。またそればかりか、光源光量が減少する
と、その影響を受けて測定信号の大きさも減少す
るから、光源光量の減少による影響を補償するこ
とができないこととなる。

本考案は以上の点に鑑み、測定信号が連続信号
である場合にのみ適用可能な上記吸光分析計を、
測定信号がインパルス状のものである場合に適用
できるよう改良したものである。

一方の検出器から出力される測定信号と他方の
検出器から出力される基準信号との差をとり、こ
の差を増幅して出力する差動増幅器と、この差動
増幅器の出力信号を時間積分する一方の積分器
と、前記基準信号を時間積分する他方の積分器
と、この積分器における積分値が一定値に達した
ときの前記一方の積分器における積分値が入力さ
れるサンプルホールド回路と、前記基準信号の積
分値が一定値に達するまでの時間を計測する計測
器と、この計測器の計測時間と前記測定信号の積
分値とを乗算する乗算器とを設け、測定信号を補
償するようにしたことを要旨としている。

そして、測定信号がインパルス状をしたものと
しては、例えば環境中の水銀の分析計においてみ
られる。即ち、KMnO₄溶液や金ウール等に試料
中の水銀をトラツプし濃縮した後に再度放出しこ
れを原子分析計で分析する場合には、吸光分析計
に流れるガス化サンプルの濃度は単発パルスとし
てあらわれる。またこの他にも固体試料を燃焼し
ガス状にして吸光分析計で測る場合等においても
測定信号はインパルス状となる。従つて、本考案
はこのような分野での分析において特に有用であ
る。

以下に図面に基づき本考案の一実施例を説明す
る。第２図において、１は光源、２，３は検出
器、４は光源１と一方の検出器２との間の光路中
に設けられたセル、５，６はプリアンプ、７はゲ
インコントロール回路、８を差動増幅器、９，１
０は積分器、１１はサンプルホールド回路、１２
は比較器、１３は前記一方の積分器１０の積分値
が一定値に達するまでの時間を計測する計測器、
１４は該計測器の計測値をサンプルホールド回路
１１の出力信号に乗算する乗算器、１５は積分器
９，１０等の各動作を遂行させるシーケンサであ
る。

この構成においては、セル４にゼロガスを入れ
て測定する第１の工程と、測定ガスを流して測定
する第２の工程を経て測定対象成分の分析が行な
われる。第１の工程は次のように遂行される。先
ずセル４にゼロガスを流し、このとき検出器２か
らゲインコントロール回路７を通じて得られた信
号Ioと、検出器３からプリアンプ６を通じて得ら
れた信号Joとの差を差動増幅器８で増幅し、両
信号の値Io，Joが所定の精度まで等しくなるよう
に差動増幅器の出力信号によつてゲインコントロ
ール回路のゲインが調整され、そのゲインに固定
される。ここで所定の精度としては、例えば、測
定対象成分を10^-6のオーダーの精度で測定しよう
とする場合であれば10^-3のオーダーの精度が適当
である。ゲインコントロール回路７のゲインがこ
のオーダーで調整されれば、両信号Io，Joは10^-3
のオーダーまでは一致することとなる。しかし、
そのオーダーよりも高いオーダーつまり10^-4〜
10^-6のオーダー範囲では両信号は一致していると
はいえない。従つて差動増幅器８の出力には両信
号Io，Joの差である、10^-4〜10^-6までのオーダー
の一致していない範囲の信号があらわれる。但
し、差動増幅器８の増幅率は通常1000倍或いはそ
れ以上高いため、両信号Io，Joの差の信号値はも
との信号Io，Joと同程度の大きさまで増幅されて
いる。かくしてゲインコントロール回路７のゲイ
ンが調整固定されると、シーケンサ１５が２つの
積分器９，１０をスタートさせる。一方の積分器
９は差動増幅器８の出力信号を積分し、他の積分
器１０は検出器３にて検出される基準信号を積分
する。積分器１０の出力に接続されている比較器
１２には一定値Ｋを作る基準電圧Esが設けられ
ていて、前記基準信号の積分器が一定値Ｋに達す
ると、比較器１２がストツプ信号を発し、も一方
の積分器９の積分動作を停止させる。このときの
積分器９の積分値はサンプルホールド回路１１に
保持される。以上で第１の工程を終了する。この
工程の終了後、第２の工程を遂行する前に積分器
９，１０の積分値はリセツトさせる。

第２の工程においては、セル４に測定試料が流
される。検出器２で検出された測定信号I′は、第
１の工程で調整固定されたゲインのゲインコント
ロール回路７を経て差動増幅器８に加えられる。
差動増幅器８には検出器３で検出された基準信号
Jo′が加えられているので、両信号の差（I′−Jo′）
が出力にあらわれる。この出力信号は積分器９で
積分されてゆくが、その終了時期は第１の工程で
説明したと同様、基準信号の積分値が一定値Ｋに
達する時期である。この終了時点における積分器
９の積分値はサンプルホールド回路１１に入力さ
れ、第１の工程で得られた積分値から減算され
る。減算の結果得られた値は結論を示せば、第２
の工程における測定時間（積分器９の積分開始時
期から終了時期までの期間）の平均の測定信号に
等しい。即ち、測定信号をｘ（ｔ）、測定開始時期
をt₁、終了時期をt₂とすると、サンプルホールド
回路１１の出力は、ｘ〜＝∫^t ₂／_t1ｘ（ｔ）dt／t₂−t₁ ……(1) で与えられる。このサンプルホールド回路１１の
出力は乗算器１４に加えられる。乗算器１４には
計測器１３からの計測値も加えられていて、この
計測値がサンプルホールド回路の出力と乗算され
る。しかして、計測器１３の計測値は、第２の工
程においてシーケンサ１５からスタート信号を発
した時点から、比較器１２が一致出力を発した時
点までの時間（t₂−t₁）であり、これは積分器９
の積分開始時点から終了時点までの時間、即ち測
定時間に等しい。従つて、サンプルホールド回路
１１から得る出力は、測定時間における平均の測
定信号値ｘ〜であるが、乗算器１４から得る出力Ｓ
は前記信号値にその測定時間を掛け合せた値に等
しくなる。

即ち、Ｓ＝ｘ〜（t₂−t₁）＝∫^t2 _t1ｘ（ｔ）dt ……(2) となる。ここで測定信号ｘ（ｔ）がインパルス状
の信号であると、乗算器の出力Ｓは、インパルス
状の信号において重要な意味をもつところの信号
の掃く面積に等しいこととなる。従つてこのこと
から次のことが結論される。即ち、上記構成のう
ち計測器１３と乗算器１４とを除いた回路は連続
信号を測定するための回路であるが、その回路に
計測器と乗算器とを設ければ、インパルス状の信
号を測定することのできる回路に改変できる。し
かも、上記構成は、基準信号の積分値が一定値に
達するとストツプをかけて測定信号の補償を行な
うという回路を内在しているので、光源光量の変
動による影響を受けないでインパルス状の測定信
号の掃く面積を測定することができるのである。
よつて、上記構成によればインパルス状の測定信
号を高精度に測定することができるのである。
尚、上記構成において、測定信号を検出する検出
器２に積分器９を直接々続しないで、ゲインコン
トロール回路７、差動増幅器８を介在しているの
は次のような理由による。即ち、例えば、1PPM
の測定対象成分を0.1％の精度で測定しようとす
ると光源光量を10^-6もの精度で測定しなければな
らないが、この場合、検出器に直接積分器を接続
すればその積分器に10^-6のオーダーもの精度が要
求され、非常に高価につき実施困難である。この
ため、ゲインコントロール回路で10^-3程度のオー
ダーまで基準信号とを一致させておき、残りの一
致しないオーダー10^-4〜10^-6の範囲を差動増幅器
で増幅し積分器で積分するようにすれば、積分器
としては10^-3オーダー程度の精度のものを用いて
も10^-6オーダーの精度で測定を行なうことができ
る。従つて、ゲインコントロール回路、差動増幅
器を用いたのは、低精度の機器によつて高精度な
測定を可能とするために他ならない。もつとも、
本考案はこのような構成に限定されるものではな
く、例えば冒頭に述べた特開昭51−29176号公報
に開示された装置に対しても適用できるものであ
る。

又、上記構成では、セルは光源と一方の検出器
との間に一個設けた、いわゆるシングルセル方式
を採つているが、光源と２つの検出器との間に各
別にセルを設けた、いわゆるダブルセル方式を採
ることもできる。更にこのダブルセル方式におい
て、２つのセルにゼロガスと測定試料とを交互に
切換えて流すクロスフロー方式を採ることもでき
る。

本考案は以上説明した如く構成したので、計測
器と乗算器との２つの部品を付加するだけで、連
続信号測定専用の分析計をインパルス状信号を測
定できる分析計に簡単に改良できるという非常に
実用価値高い効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は測定信号が連続信号である場合とイン
パルス状のものである場合とを比較する図、第２
図は本考案の一実施例を示す全体回路図である。２……一方の検出器、３……他方の検出器、９
……一方の積分器、１０……他方の積分器、１１
……サンプルホールド回路、１３……計測器、１
４……乗算器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

２つの検出器および２つの積分器を有し、一方
の検出器には光源からの光がセルを介して入射さ
れ、他方の検出器には前記光源からの光が直接入
射されるようにした吸光分析計において、前記一
方の検出器から出力される測定信号と前記他方の
検出器から出力される基準信号との差をとり、こ
の差を増幅して出力する差動増幅器と、この差動
増幅器の出力信号を時間積分する一方の積分器
と、前記基準信号を時間積分する他方の積分器
と、この積分器における積分値が一定値に達した
ときの前記一方の積分器における積分値が入力さ
れるサンプルホールド回路と、前記基準信号の積
分値が一定値に達するまでの時間を計測する計測
器と、この計測器の計測時間と前記測定信号の積
分値とを乗算する乗算器とを設け、測定信号を補
償するようにしたことを特徴とする吸光分析計。