JPH01314944A - 液体中微粒子測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明ヲ：、流動する被測定液に光を投射しτ得られる
該被測定液からの散乱光または透過光な検出し℃被測定
液中の微粒子を測定する装置、特に、微粒子測定結果が
被測定液中の気泡の影響を受けることのない装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、流動する被測定液中の微粒子の個数や大きさを測
定するために散乱光受光式微粒子測定装置と光遮断式微
粒子測定装置とが一般に使用されている。そうして、前
者は、流動する被測定液を光で照射することによってこ
の被測定液中の微粒子から出射される前記の照射光の該
微粒子の大きさに応じた光量の散乱光を、前記照射光が
入射しないようにした受光部で受光して、この受光部が
出力する前記散乱光の光量に応じた受光信号にもとづい
て前記微粒子の個数や大きさを測定するようにしたもの
で、後者は、流動する被測定液を光で照射した時に、こ
の被測定液中の微粒子が照射光を遮断することによつ℃
この被測定液の後方に。

現れる前記微粒子の大きさに応じた光景変化を受光部で
検出して、この受光部が出力する該受光部への入射光量
に応じた受光信号にもとづい℃前記微粒子の個数や大き
さを測定するようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、上述のような液体中微粒子測定装置が採用され℃
いるが、被測定液中に気泡が存在すると。

この気泡も照射光を散乱したり遮断したりするので前記
測定装置におけろ受光部が微粒子と同様にこの気泡も検
出する。ところが、上述した従来の微粒子測定装置には
このようにし工受光部が検出した気泡と微粒子とを弁別
する機構が設けられていない。したかつ″Ｃ％従来の液
体中微粒子測定装置には被測定液中に２泡が存在すると
測定精度が低下するという問題点がある。一般に、液体
におい′ｃは大きさの小さい気泡程沢山存在するという
現象がある。このため、液体中微粒子測定装置の検出可
能最小粒径が小さくなる程このような測定装置は多くの
気泡をも検出するので、従来の液体中微粒子測定装置に
は検出可能最小粒径が小さくなる根側定精度の低下が顕
著になるという問題点もある。

本発明の目的は、上述した液体中微粒子測定装置におけ
る受光信号に含まれろ微粒子にもとづく信号と気泡にも
とづ（信号とを弁別するようにしτ、測定結果が被測定
液中の気泡の影響を受けろことのない液体中微粒子測定
装置を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のため、本発明によれば、流動する被測定
液を光で照射する投光部と、前記光で照射された前記被
測定液から出射される前記光の散乱光または透過光を受
光してこの受光素に応じた受光信号を出力する受光部と
、前記光で照射された前記被測定液の部分に超音波を投
射する超音波発生部と、前記受光信号に対して所定の信
号処理を行い前記受光信号に含まれる前記被測定液中の
微粒子及び気泡のそれぞれにもとづ（微粒子信号と気泡
信号とのうちの前記微粒子信号に応じた検出１号を出力
する信号処理部とを備え、前記検出信号にもとづき前記
被測定液中の前記微粒子を検出するように液体中微粒子
測定装置を構成するものとする。

〔作用〕

上記のように構成すると、超音波の投射によっ−Ｃ被測
定液中の気泡は膨張、収縮をくり返すが微粒子は体積変
化が生じないので、気泡信号の波形は振動状態になるが
微粒子信号の波形は振動しないことになつＣ１このよう
な波形の異なる両波形が信号処理部の作用で弁別される
結果、該信号処理部が出力する検出信号が微粒子信号の
みに応じた信号になるため、測定結果が被測定液中の気
泡の影響を受けることのない液体中微粒子測定装置が得
られることになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例の一部を切断し℃示した構
成図で、この第１実施例は光遮断式の液体中微粒子測定
装置である。

第１図においＣ１１は、対向Ｌ℃配装された二個の光透
過窓２．３と、同じく対向し１配置された超音波発生部
４及び超音波吸収部５と、これらの窓２．３と発生部４
と吸収部５とがいずれもシール部材６を介し１図示し℃
いない手段で液密に固定された本体部７とからなり、窓
２及び３と発生部４と吸収部５と本体部７とでどっかこ
まれ℃断面が矩形状に形成された測定室８を被測定液９
が第１図の紙面に垂直な方向に流動するようにした７０
−セル、１０は発光ダイオード１１とこのダイオードの
出射光を集光し℃平行な光束１３を得るレンズ１２とか
らなり、光束１３で光透過窓２を透して測定室８におけ
る被測定液９を照射するようにした投光部で、１４は測
定室８における被測定液９．光透過窓３を順次透し″ｃ
７０−セル１外に出射される光束１３の透過光１５を受
光しτこの受光量に応じた受光信号Ｌ４ａを出力する光
電変換器である。ここに、超音波吸収部５は、超音波発
生部４から吸収部５に向げτ出射された出射超音波とこ
の出射超音波の吸収部５からの反射波とが干渉しないよ
うにするために、被測定液９との間の音響インピーダン
ス差の小さい材質で構成されて前記の反射波を少なくす
ると共に、測定室８におけろ被測定液９を透過した超音
波な良く吸収する材質で構成され℃いる。また、第１図
では投光部ＩＯにおける光源とし１発光ダイオード１１
を採用したが、白熱燈やレーザ装置を採用し℃も差し支
えない。１６は光電変換器１４に透過光１５以外の迷光
が入射しないように設けたアパーチャ、６０はこのアパ
ーチャ１６と光電変換器１４とを備えた受光部、１７は
受光信号１４ａが入力され、この信号１４ａについて後
述する信号処理を行ってこの信号１４Ｈに含まれる被測
定液９中の微粒子１８にもとづく微粒子信号に応じた検
出信号１７ａを出力する信号処理部で、検出信号１７ａ
ＧＸ微粒子１８の一個ごとに一個のパルスが出力される
信号である。そうしＣ１１９は信号１７ａを構成するパ
ルスを計数する計数回路で。

２０は図示の各部からなる光遮断式液体中微粒子測定装
置である。

次に、信号処理部１７の構成並びに動ｆ’￥、及び測定
装置２０の動作を第２図及び第３図をも参照し℃説明す
る。

さ″Ｃ％測定装置２０は上述のように構成され℃いるの
で、第２図に示した時刻ｔ１で７０−セル１に微粒子ま
たは気泡である異物５０が到来すると、これによつ℃光
束１３の一部が遮断されるので、受光信号１４ａに第２
図（Ａ）に示したような時刻ｔ１で立ち下がり始める波
形２１が現れる。

第２図に示したＶ’ｓ信号の大きさである。しかるに、
この場合、受光信号１４１は第３図に示したように電圧
比較回路２２に入力されていＣ１この比較回路２２は入
力信号１４ａをしきいｙｔで三直化して信号１４ａの大
きさがしきい値Ｖｔを下まわるとＨレベルからＬレベル
に立ち下がる信号２２ａを出力するように構成されてい
る。そうし℃。

この場合、このような出力信号２２ａが２進２ビツトの
第１パルスカウンタ２３と第１タイマ２４と超音波発生
部４と２進１ビツトの第２パルスカウンタ２５とに入力
されるように構成され℃いＣ１これらのカウンタ２３．
２５．タイマ２４及び超音波発生部４は信号２２ａが入
力されると以下に説明する動作を行うようになっている
。

すなわち、信号１４ａの大きさＶが時刻ｔ２でしきい値
Ｖｔを下まわって出力信号２２ａがＬレベルに立ち下が
ると、タイマ２４及び超音波発生部４が起動され℃、タ
イマ２４が計時動作を開始し。

かつ超音波発生部４が周波数Ｆｕの平面波状超音波を７
０−セル１中の被測定液９に投射する。このため、異物
５０が気泡であるとこの気泡が周波数Ｆｕで膨張、収縮
をくり返し１該気泡の体積が振動的に変化するが、異物
２３が固体状微粒子であると、この微粒子は超音波中に
あつ工も体積変化をしないので％僅号Ｌ４ａの波形２１
は時刻ｔ２以降第２図（Ａ）に示したような鍋底状経時
変化をし℃、この微粒子が光束１３を横切り終える時刻
ｔ４で時刻ｔｌ以前の定状レベルに復帰する。以後、第
２図（Ａ）は微粒子測定装置２０におい１微粒子１８が
光束１３を横切ることによつ℃生じた（８号１４Ｈの波
形を例示し℃いるものとする。

さ℃、信号波形２１が時刻ｔ３でしきい値Ｖｔを上まわ
ると出力信号２２ａがＬレベルからＨレベルに立ち上が
るので、カウンタ２３及び２５がこのような信号２２ａ
の変化を検出し′ｃ１を計数し、この結果カウンタ２５
の出力信号２５ａがＬレベルからＨレベルに変化するが
、カウンタ２３はオーバーフロー状態にないので、との
カウンタ２３のオーバーフロー信号２３ａ＋ｓＬレベル
を継続する。そうし″Ｃ１時刻ｔ３の直後にタイマ２４
がタイムアツプし℃その出力信号２４ａをＬレベルから
Ｈレベルに変化させるようにこのタイマ２４の遅延時間
Ｔ１が設定され１いて、さらに、超音波発生部４はタイ
マ出力信号２４ａが入力さ名る停止端子４ａにＨレベル
の信号が入力されると超音波出射動作を停止するように
構成され℃いるので、タイマ２４がタイムアツプすると
直ちに超音波発生部４は停止状態になる。

ところで、第３図におい”（，２３ｂはここにＨレベル
の二値信号が入力されろと第１パルスカウンタ２３がリ
セットされ工その出力信号２３ａがＬレベルにされる該
カウンタ２３のリセット端子。

２４ｂはここにＨレベルの二値信号が入力さハると第１
タイマ２４がリセットされ″Ｃ該タイマの出力信号２４
ａがＬレベルにされろタイマ２４のすセット端子％　２
５ｂ＋’！ここにＨレベルの二値信号が入力されると第
２パルスカウンタ２５がリセットされ℃その出力信号２
５ａがＬレベルにされる該カウンタ２５のリセット端子
で、２６は第１入力端子２６ｂと第２入力端子２６Ｃと
が設げられ。

端子２６ｂに信号２３ａが入力されかつ端子２６Ｃに信
号２４ａが入力されて、信号２４ａがＬレベルであると
Ｌレベルの二値信号２６ａを出力し。

信号２４ａがＨレベルになると信号２３ａの値を反転し
た値を有する信号２６ａを出力する第１ゲート回路であ
る。また、２７は第１入力端子２７ｂと第２入力端子２
７Ｇとが設けられ、端子２７ｂに信号２６ａが入力さｔ
かつ端子２７Ｃに信号２５ａが入力され℃、信号２６ａ
がＨレベルである°と信号２５ａの値に等しい値を有す
る二値信号とし℃の前述した検出信号１７ａを出力し、
信号２６ａがＬレベルであると出力信号１７ａをＬレベ
ルにする第２ゲート回路％　２８は信号２４　ａ　ｂｉ
大入力れ、この信号２４ａがＨレベルになると起動し℃
所定時間Ｔ！経過後ＬレベルからＨレベルに変化する二
値信号２８ａを出力する第２タイマで、信号２８ａはこ
の場合間カウンタ２３．２５及び第１タイマ２４の各リ
セット端子２３ｂ・２５ｂ、２４ｂに入力され℃いる。

なお、信号２８ａはタイマ２８のリセット端子２８ｂに
も入力され℃いて、このタイマ２８は信号２８ａがＨレ
ベルになるとリセットされろようになっている。そうし
て、信号処理部Ｉ７は光電変換器１４と計数回路１９と
を除（第３図図示の各部で構成され工いる。

さ″″ｃ１第３図においＣはカウンタ２３．２５、タイ
マ２４．２Ｂ、超音波発生部４．ゲート回路２６．２７
が上述のように構成されているので。

上述した時刻ｔ３の直後にタイマ出力信号２４ａがＨレ
ベルになると、超音波発生部４が停止させられろと同時
にタイマ２８が起動さｔｌさらにゲート回路２６からＨ
レベルの信号２６ａが出力されるので検出信号１７ａが
Ｈレベルになる。そうし−Ｃ１信号２４ａがＨレベルに
なってから時間Ｔ。

を経過すると信号２８ａにより℃カウンタ２５がリセッ
トされるのでこの時検出信号１７ａがＬレベルになる。

つまり、この場合、計数回路１９に一個のパルスが入力
されるので計数回路１９がこのパルスを計数する。そう
し′Ｃ％この計数結果が時刻ｔ１におい″ｃ７０−セル
１に到来した前述の微粒子１８に対応していることは上
記した所から明らかである。なお、信号２８ａがＨレベ
ルになるとタイマ２８がリセット状態になるほかタイマ
２４及びカウンタ２３がリセット状態にされることもま
た図示した所から明らかである。

上述の説明は７０−セル１に微粒子１８が到来した場合
であるが、７０−セルＩに時刻ｔ１で異物５０とし℃の
気泡が到来すると、上述したように、第１図（Ａ）に示
した時刻ｔ２以降気泡５０の体積が振動的に変化する。

そうし℃、今、７０−セル１におけろ測定室８の第１図
図示の断面寸法をｔｏｏｏ　ｃμｍ）Ｘ６０Ｃμｍ）、
被測定液９の流量をｔｏ　Ｃｔｇ／＝３．光束１３の第
１図の紙面に垂直な方向の輻を６０〔μｍ〕とすると第
１図（Ａ）における時間間隔τは約２２〔μＳ〕になり
、超音波発生部４が出射する超音波の周波数をＦ　ｕ　
＝　２００［ｋＨｚ　）とするとこの超音波の圧力波の
周期は５〔μＳ〕となって、かつ超音波発生部４は時刻
ｔ３の直後にタイマ２４がタイムアツプすることによつ
℃直ちに超音波の出射を停止させられるので、この場合
。

受光信号１４ａの波形ヲエはぼ第１図（Ｃ）に示したよ
うになる。すなわち、この場合、タイマ２４がタイムア
ツプしてその出力信号２４ａがＨレベルになつ℃超音波
発生部４が動作を停止した時には。

既にカウンタ２３は入力信号２２ａに現れたパルスを４
個計数しニオ−バー７０−状態になってい−Ｃ，ｔ−バ
ー７０−信号２３ａがＨレベルになつ℃いるので、ゲー
ト回路出力信号２６ａはＬレベルになり、この結果タイ
マ２４がタイムアツプし示 た時にカウンタ２５の出力信号２５ａが椿す二値信号の
値に等しい値を有する検出信号１７ａがゲート回路２７
から出力されろことはない。つまり。

この場合、信号１７８はＬレベルになる。そうしＣ，や
が′″Ｃ，Ｃ，タイマ２８ムアツプするとタイマ２４．
２８及びカウンタ２３．２５がすべ℃リセットされるの
で、結局、この場合、検出信号１７ａにパルスが現れろ
ことがなくなつ℃計数回路１９が計数動作をすることは
ない。つまり、この微粒子測定装置２０においては、７
０−セルｌに気泡が到達し工も、この気泡にもとづくパ
ルスが検出信号１７ａに現れることはないので、気泡に
もとづく誤動作が発生することはない。換言すれば、測
定装置２０は、検出信号１７ａが微粒子のみに応じた信
号になるので、測定結果が被測定液中の気泡の影響を受
けることのない液体中微粒子測定装置である。

なお、微粒子測定装置２０においては信号処理部１７が
上述のように動作するので、この信号処理部１７は、受
光信号ｌ争ａに対して所定の信号処理を行い、受光信号
Ｌ４ａに含まれろ被測定液９中の微粒子及び気泡のそれ
ぞれにもとづく微粒子信号と気泡信号とのうちの微粒子
信号に応じた検出信号Ｌ７ａを出力するものである。と
いうことができる。

第４図は本発明の第２実施例の一部を切断し１示した構
成図で、この第２実施例は散乱光受光式の液体中微粒子
測定装置である。そうし−Ｃ，第４図の第１図と異なる
主な点は第１図のアパーチャ１６にかえ℃透過光１５を
吸収するビームストッパ２９が設けられ℃いろことで、
この場合光電変換器１４は測定室８における被測定液９
中の微粒子または気泡から出射される光束１３の散乱光
を受光する。そうし″Ｃ１第４図の場合、受光信号１４
３１）’ｈ大入力れることによつ℃第１図の信号処理部
１７とほぼ同様な動作をする信号処理部３０が設けもれ
τいるので、測定室８に固体状微粒子が到来すると受光
信号１４ａの波形カー第２図（Ａ）に対応した第２図（
Ｂ）のようになり、測定室８に気泡が到来すると信号ｔ
ａａの波形が第２図（Ｃ）に対応した第２図（Ｄ）のよ
うになる。したがつｉ：、第４図に示した本発明の第２
実施例も測定結果が被測定液９中の気泡の影響を受けろ
ことのない液体中微粒子測定装置となることが明らかで
ある。

第４図においＣは投光部の光軸と光電変換器１４の光軸
とが一致するようにしたが１本発明の場合。

両光軸が交差するように要部を構成し℃も差し支えない
。

また、上述の各実施例では測定室８に異物５０が到来す
る都度時間Ｔ、の間だけ超音波を測定室８に投射するも
のとしたが、本発明におい′Ｃは、超音波を測定室８に
常時投射しておくようにし℃も差し支えないものである
。

〔発明の効果〕

上述したように１本発明においＣは、流動する被測定液
を光で照射する投光部と、前記光で照射された被測定液
から出射される前記光の散乱光または透過光を受光しτ
この受光量に応じた受光信号を出力する受光部と、前記
光で照射された被測定液の部分に超音波を投射する超音
波発生部と。

受光信号に対しτ所定の信号処理を行いこの受光信号に
含まれろ被測定液中の微粒子及び気泡のそれぞねにもと
づく微粒子信号と気泡信号とのうちの微粒子信号に応じ
た検出信号を出力する信号処理部とを備え、検出信号に
もとづき被測定液中の微粒子を検出するように液体中微
粒子測定装置を構成した。

このため、上記のように構成すると、超音波の投射によ
つ１被測定液中の気泡は膨張、収縮をくり返すが微粒子
は体積変化が生じないので、気泡イコ号の波形は撮動状
態になるが微粒子信号の波形ハ振動しないことにたつＣ
１このような波形の異なる両波形がＦ号処理部の作用で
弁別される結果、該信号処理部が出力する検出信号が微
粒子信号のみに応じた信号になるため１本発明には測定
結果が被測定液中の気泡の影響を受けることのない液体
中微粒°子測定装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成図、第２図（Ａ）、
第２図（Ｂ）、第２図（Ｃ）及び第２図（Ｄ）　ｔＸ本
発明の動作原理を説明するための異なる説明図。 第３図は第１図におけろ要部の詳細構成図、第４図は本
発明の第２実施例の構成図である。 ４・・・・・・超音波発生部、９・−・・・・被測定液
、１０・・・・・・投光部、１３・・・・・・光束、１
４・・・・・・光電変換器、Ｌ４ａ・・・・・・受光信
号、１５・・・・・・透過光、１７．３０・・・・・・
信号処理部、１７ａ・・・・・・検出信号、１８・・・
用微粒子％　２ｏ・・・・・・液箋　　　Ｉ　　　口 膚　　　２　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）流動する被測定液を光で照射する投光部と、前記光
   で照射された前記被測定液から出射される前記光の散乱
   光または透過光を受光してこの受光量に応じた受光信号
   を出力する受光部と、前記光で照射された前記被測定液
   の部分に超音波を投射する超音波発生部と、前記受光信
   号に対して所定の信号処理を行い前記受光信号に含まれ
   る前記被測定液中の微粒子及び気泡のそれぞれにもとづ
   く微粒子信号と気泡信号とのうちの前記微粒子信号に応
   じた検出信号を出力する信号処理部とを備え、前記検出
   信号にもとづき前記被測定液中の前記微粒子を検出する
   ことを特徴とする液体中微粒子測定装置。