JPH0438279Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業状の利用分野） この考案は、光散乱を利用して流体中の微粒子
の物理的特性、特に含有濃度などを測定する流体
中の微粒子測定装置に関する。

（考案の技術的背景） 第３図は従来の微粒子測定装置の系統図であ
る。

図において、２はレーザ光などのコヒーレント
な測定光３を形成する光源、４は測定すべき流体
を一定速度で流す流路部、６は流体中の微粒子に
よる散乱光５を集光する光学レンズ、１０は散乱
光５を受光検出しその強度を電気信号１１に変換
する受光素子、１２はこの電気信号１１を後の処
理に必要な大きさに増幅するプリアンプ、１４は
散乱光５の強度が予め定めた一定値以上であるこ
とを前記電気信号１１に基づいて検出する光強度
検出回路、１６はこの光強度検出回路の出力信号
１５によつて駆動されるカウンタである。

次に、この従来装置の動作を説明する。

光源２の測定光３が流路部４を矢印Ａ方向に流
れる流体を照射すると、一部は透過光７となりま
た一部は流体中の微粒子によつて散乱光５を発生
させる。散乱光５はレンズ６を介して受光素子１
０で検出され、プリアンプ１２で適当な大きさに
増幅した後、光強度検出回路１４に入力される。

光強度検出回路１４は予め定めたスレツシヨル
ドレベルを有しており、このレベルを入力信号が
越えたとき、出力パルス信号１５を発生する。カ
ウンタ１６は、このパルス数を計数する。

従つて、この装置によれば、一定強度以上の散
乱光を測定すべき微粒子による散乱光と判断し
て、微粒子の数を計数することとなり、例えば流
体中の微粒子濃度の粒径分布を測定できる。

このような従来装置によれば次のような欠点が
ある。

粒子の散乱光は、その粒子が存在する媒質の屈
折率とその粒子自身の屈折率の比による相対屈折
率、及びその媒質での入射光の波長に大きく依存
する。

例をあげると水中（屈折率1.33）に浮遊する屈
折率1.6の粒子に波長0.6μmの光を照射した時の散
乱光は、真空中で屈折率1.2（＝1.6／1.33）の粒子
に、波長0.45μm（0.6／1.33）の光を照射した時と
同等になる。このように、媒質の屈折率の違いに
より粒子の散乱光量は著しく変化する。

この変化を防止するためには、流体が変わり屈
折率が変化した場合に光強度検出回路１４のスレ
ツシヨルド電圧値（又は電流値）を変更し校正す
ればよい。従来装置では、この校正表を操作者が
持つており、流体の種類に応じて前述のスレツシ
ヨルドレベルを調整していた。

しかし、このような方法は煩雑であり、誤操作
も起こり易く信頼性に欠けていた。

（考案の目的） この考案は、以上の従来技術の欠点を除去しよ
うとして成されたものであり、測定対象となる流
体の種類に関係無く、常に正確に所定の粒径につ
いて、微粒子の存在を計数することのできる流体
中の微粒子測定装置を提供することを目的とす
る。

（考案の概要） この目的を達成するため、この考案によれば、
測定すべき流体中の微粒子による散乱光を検出す
る受光素子の出力電気信号の値が予め定めた一定
値（スレツシヨルドレベル）以上であることを検
出する光強度検出回路のスレツシヨルドレベル
を、内部に一定速度で流体を流す流路部を透過す
る測定光の位置が流体の種類によつて変化するこ
とに基づき、この位置を検出して調整するように
する。

（考案の実施例） 以下、添付図面に従つてこの考案の実施例を説
明する。なお、各図において同一の符号は同様の
対象を示す。

第１図において、２はレーザ光などのコヒーレ
ントな測定光３を形成する光源、４は測定すべき
流体を一定速度で流す流路部、６は流体中の微粒
子による散乱光５を集光する光学レンズ、１０は
散乱光５を受光検出しその強度を電気信号１１に
変換する受光素子、１２はこの電気信号１１を後
の処理に必要な大きさに増幅するプリアンプ、１
４は散乱光５の強度が予め定めた一定値以上であ
ることを前記電気信号１１に基づいて検出する光
強度検出回路、１６はこの光強度検出回路１４の
出力信号１５によつて駆動されるカウンタ、２０
は透過光７の流体の屈折率によつて変動する透過
光位置を検出する透過位置検出手段、２２はプリ
アンプ１２と同様の機能を果たすプリアンプ、２
４は透過光位置検出手段２０の出力信号２１に基
づいて光強度検出回路１４のスレツシヨルドレベ
ルを変更制御するスレツシヨルドレベル調整回
路、２６はカウンタ１６のカウント値やスレツシ
ヨルドレベル調整回路２４の調整値などを表示す
るための表示手段である。

受光素子１０は、光電変換機能を有する素子で
あれば何でもよいが、例えばフオトトランジスタ
や光電子増倍管を用いることができる。

光強度検出回路１４は、例えば比較器及びこの
比較器の出力で作動するワンシヨトマルチを組合
せて構成することができ、比較器の一方の入力端
にプリアンプ１２の出力信号を入力し、他方の入
力端に基準となるスレツシヨルド電圧を与える。
従つて、光強度検出回路１４は、１つの微粒子の
散乱光５の強度がスレツシヨルドレベル以上の場
合に一定短時間のパルス出力信号１５を１つ送出
する。もつとも光強度検出回路１４は、単に電圧
レベルの比較回路で構成しても良い。

カウンタ１６は、このパルス信号１５を計数す
る。

透過光位置検出手段２０は、流体部４を透過す
る測定光の位置を検出するものであり、例えば半
導体位置検出素子などを用いることができる。

すなわち、第２図に示すように、流路部４が互
いに平行な２枚のガラス板４１，４２を備えて構
成されており、このガラス板４１、４２と他の構
成要素（図示せず）の構成する閉空間を流体４３
が矢印Ｂのように流れているとする。

また、このとき測定光３がガラス板４１の境界
面４１ａにその仮想垂線４４に対し角度θで入射
し、或る流体４３の屈折率n1が既知であるとす
る。

このとき、ガラス板４１の流体４３との境界面
４１ｂでの測定光３の入射位置と、ガラス板４２
の流体４３との境界面４２ｂへの測定光の入射位
置との差l₀は、境界面４１ｂ，４２ｂ間の距離を
ｌとして、 l₀＝ｌ×tan｛sin^-1(sinθ/n1)｝ で表される。

この既知の流体４３への測定光３の入射位置と
出射位置との差l₀に対して、未知の流体を流した
ときの既知の流体での出射位置に対する出射位置
のずれを△ｌとすると、この未知の流体の屈折率
ｎは、 ｎ＝sinθ／sin｛tan^-1((l₀-△l)/l)｝ で表される。ただし、△ｌは流体の流れる方向を
正とする。

以上の式の△ｌを透過光位置検出手段２０によ
つて検出することにより、流体の屈折率を知るこ
とができ、従つて前述のスレツシヨルドレベルを
変更するためのパラメータとして透過光位置検出
手段２０の出力信号２１を用いることができる。

スレツシヨルドレベル調整回路２４は、透過光
位置検出手段２０の出力信号２１に基づいて調整
制御信号２５ａ，２５ｂを形成する。この信号２
５ａは光強度検出回路１４のスレツシヨルドレベ
ルを変更調整する。例えば、基準とする屈折率
n1の流体に対して得られる位置信号２１（p1）
に対して、信号２５ａがcc1なる制御信号である
場合にスレツシヨルド電圧はV1であるようにし、
屈折率ｎ、位置信号２１、調整制御信号２５ａ、
及びスレツシヨルドレベルＶの間に一義的な関係
が成立するようにする。従つて、このスレツシヨ
ルドレベル調整回路２４は例えば一定の入力電圧
信号に対して対応する出力電圧信号を与える電圧
発生器によつて構成することができる。

調整制御信号２５ｂは、屈折率又は調整電圧値
などを表示手段２６に表示するのに適当な形に変
換又は変更したものであり、信号２５ａと内容的
には同じものである。

表示手段２６は、前述のように、カウンタ１６
のカウント値１７やスレツシヨルドレベル調整回
路２４の調整値２５などを表示するものであり、
信号処理回路などを含むCRTデイスプレイ装置
などを用いることができる。

次に、この実施例の動作を説明する。

光源２の発生する測定光３が或る基準となる屈
折率n1を有する流体が流れている流路部４を照
射する。このとき、透過光７は第２図の位置に
あり、透過光位置検出手段２０はその旨の信号２
１（p1）を与える。位置信号２１の内容がP1で
ある場合の光強度検出回路１４のスレツシヨルド
レベルはV1であるようにスレツシヨルドレベル
調整回路２４に予め設定されている。

このため、カウンタ１６はこのスレツシヨルド
電圧値V1に応じて発生するパルス信号１５を計
数し、これを表示手段２６に表示する。

続いて、測定対象を屈折率n3の流体に変更し
た場合、流路部４の透過光の位置は第２図の位置
になる。このため、透過光位置検出手段２０は
位置信号２１（p3）を発生する。位置信号２１
の内容がp3である場合の光強度検出回路１４の
スレツシヨルドレベルV3であるようにスレツシ
ヨルドレベル調整回路２４に予め設定されてい
る。

このため、カウンタ１６はこのスレツシヨルド
電圧値V3に応じて発生するパルス信号１５を計
数し、これを表示手段２６に表示する。

ここで、屈折率n3の流体に対する測定に際し
て、スレツシヨルドレベル調整回路２４によつて
光強度検出回路１４のスレツシヨルドレベルＶは
自動的に調整されるため、出力パルス信号１５は
校正された値として有意義のものである。

（考案の効果） この考案によれば、以上に説明したように、測
定すべき流体中の微粒子による散乱光を検出する
受光素子の出力電気信号の値が所定の粒径につい
て予め定めたスレツシヨルドレベル以上であるこ
とを検出する光強度検出回路のそのスレツシヨル
ドレベルを、内部に一定速度で流体を流す流路部
を透過する測定光の位置が流体の種類によつて変
動することに基づき、この位置を検出して調整す
ることにより、測定対象となる流体の種類に関係
無く、常に正確に所定の粒径の微粒子の存在を計
数することのできる流体中の微粒子測定装置を得
ることができる。

尚、流体として気体と液体が考えられるが、気
体の種類の相違に基づく屈折率の変化よりも、液
体の種類の相違に基づくそれの方が大である為、
本考案は液体中の微粒子の測定に際して特に有益
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例の系統図、第２図は
この考案の実施例の要部説明図、第３図は従来装
置の系統図である。 ２……光源、３……測定光、４……流路部、５
……散乱光、７……透過光、１０……受光素子、
１４……光強度検出回路、１６……カウンタ、２
０……透過光位置検出手段、２１……位置信号、
２４……スレツシヨルドレベル調整回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 内部に測定すべき流体を流す流路部と、 上記流路部に測定光を照射することにより上記
   流体内に粒子が含まれているとき当該粒子から散
   乱光を発生させる光源と、 上記散乱光を受光して当該散乱光の光強度に対
   応する大きさの粒子検出信号を送出する受光素子
   と、 上記粒子検出信号を受けて当該粒子検出信号の
   信号レベルが所定のスレシヨルドレベルを超える
   ごとに粒子検出パルスを送出する光強度検出回路
   と、 上記粒子検出パルスが送出されるごとにカウン
   ト動作することにより上記流体に含まれる粒子数
   をカウントするカウンタと を有する微粒子測定装置において、 上記測定光が上記流路部を透過することにより
   上記流路部から射出する透過光を受光して上記透
   過光の受光位置を表す受光位置検出信号を送出す
   る透過光位置検出手段と、 上記受光位置検出信号に基づいて上記光強度検
   出回路の上記スレシヨルドレベルを調整すること
   により、上記透過光位置検出手段に対する上記透
   過光の受光位置が基準位置から位置ずれしたとき
   当該位置ずれ量に相当するレベル量だけ上記スレ
   シヨルドレベルを基準スレシヨルドレベルから変
   更させるスレシヨルドレベル調整手段と を具えることを特徴とする微粒子測定装置。