JPH0453571Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本考案は、下水処理場の沈殿池の汚泥濃度分布
の測定などに用いる濃度分布測定装置に関するも
のである。

Ｂ 考案の概要 本考案は、光式濃度計を検出部として用いた濃
度分布測定装置において、 検出部ではその光量検出信号を電圧／周波数変
換し、パルス成形した後、混合回路で電源電圧に
重畳し、ケーブルを介して変換器に伝送する一
方、電源電圧をフイルタで抽出して安定化し、発
光電源回路など検出部内の各回路に供給する回路
構成とし、変換器では電源電圧に重畳されたパル
スをフイルタで抽出し、周波数／電圧変換した
後、濃度信号を得る回路構成とすることによつ
て、 ケーブルの長さに関係なく検出部内の電源電圧
が安定し、しかも発光素子には内部の発光電源回
路から電流が供給されるようになり、ケーブル伝
送中の減衰やノイズの混入がなくなつて正確な発
光量制御が行われるとともに、光量検出信号が
Ｖ／Ｆ変換された後、電源電圧に重畳された状
態、つまり誤差の生じる可能性が少ない形態で伝
送されるようにしたものである。

Ｃ 従来の技術 下水処理工程等において上澄水あるいは濃縮し
た汚泥を得るため、沈殿池を設けている。この沈
殿池の汚泥濃度の垂直方向の分布状態を知ること
は、その管理上重要である。

第２図は一般に用いられている超音波式汚泥濃
度分布計のブロツク図である。第２図において、
１は発振素子１ａと受信素子１ｂを対向配置した
検出部、２はこの検出部１の昇降機構（図示省
略）を駆動して検出部１を上下動させるモータ、
３は前記検出部１の位置（高さ）を制御する制御
回路、４は発振及び減衰量検出回路、５は前記検
出部１と発振及び減衰量検出回路４の間の信号の
伝達に用いるスリツプリング、６は前記制御回路
３から位置信号を、前記発振及び減衰量検出回路
４から濃度信号をそれぞれ受けて濃度分布信号を
出力する表示出力回路である。

この超音波式汚泥濃度分布計は、水中における
超音波の減衰率と汚泥を含んだ水中における減衰
率が異なることを利用しており、検出部１を沈殿
池の水中に沈め、モータ２によりそれを上下動さ
せ、その位置の汚泥濃度を連続的に測定してい
る。

この場合、検出感度は検出部１の発振素子１ａ
と受信素子１ｂの間の距離に関係があり、低濃度
の検出には間隔距離を長くする必要がある。但
し、検出部上下動の操作性の面からその長さには
限度があり、超音波式では測定下限は500〜
1000ppm程度である。

ところで、汚泥の沈降堆積特性は、その界面高
さだけでなく、界面付近の汚泥濃度分布状況、上
澄水中の濃度分布を知ることが水処理工程にとつ
て必要となりつつある。

しかし、上述した超音波式では測定が困難であ
り、他の方式の汚泥濃度分布計が要求される。

第３図は光式濃度計を検出部として用いた汚泥
濃度分布計の全体ブロツク図である。第３図にお
いて、１１は検出部、１２は駆動制御部で、この
駆動制御部１２は検出部１１を支持する懸垂ワイ
ヤ１３を巻回したドラム１２ａ、このドラム１２
ａを回転駆動するモータ１２ｂ、昇降制御回路１
２ｃ、位置検出器１２ｄにより構成されている。
１４は濃度演算器（変換器）、１５はこの演算器
１４と検出部１１を結ぶケーブル、１６は前記位
置検出器１２ｄから位置信号を、演算器１４から
濃度信号を受けて濃度分布を指示、記録する指示
記録計である。

前記検出部１１及び濃度演算器１４は、第４図
に示すように構成されている。即ち、検出部１１
は、対向配置の発光素子１１ａと受光素子１１
ｂ、発光素子１１ａに近接して配置した比較用ホ
トダイオード１１ｃ、受光素子１１ｂとホトダイ
オード１１ｃの受光信号を増幅するプリアンプ１
１ｄ及び１１ｅを有する。また、濃度演算器１４
は、発光電源回路１４ａ、電源回路１４ｂ、前記
受光素子１１ｂ用のプリアンプ１１ｄの出力を受
ける変換回路１４ｃ、変換出力を濃度信号として
出力する出力回路１４ｄを有する。

なお、検出部１１と演算器１４はケーブル１５
により接続されるが、その中間にスリツプリング
１７を介在させて検出部１１の移動に対処してい
る。また、検出部１１は防水構造となつている。

このような透過光形検出部１１を検水中に入れ
ると、発光素子１１ａから出た光は発光窓と受光
窓の間の検水中に入射する。この検水中に懸濁物
がなければ透過光は受光素子１１ｂにそのまま入
射する。懸濁物Ａが存在する場合には散乱され、
受光素子１１ｂへの入射光量が減少する。受光光
量と懸濁物量、濁度との間にはある関係が存在す
る。

受光信号はプリアンプ１１ｄで増幅された後、
ケーブル１５、スリツプリング１７などを介して
演算器１４へ送出される。この演算器１４におけ
る変換回路１４ｃで変換処理され、出力回路１４
ｄを介して濃度出力として指示記録計１６に付与
される。

また、発光素子１１ａの発光は比較用ホトダイ
オード１１ｃでも検知され、その検知信号が発光
電源回路１４ａに送出されて光量の制御が行われ
る。

Ｄ 考案が解決しようとする問題点 このようにして濃度信号が得られ、これと位置
信号により濃度分布図の作成が行われるが、この
光式には次のような問題点がある。

(1) 演算器−検出部間が長距離になると、プリア
ンプ１１ｄ，１１ｅの電源電圧が低下したり、
受光出力が減衰する。また、発光電流が交流
的、パルス的である場合には、受光出力と相互
に誘導を生じる。

(2) ケーブルが多芯となるため、スリツプリング
等の可動接続部が多くなり、信頼性の低下、価
格の上昇を招来することになる。

Ｅ 問題点を解決するための手段 本考案は、発光素子及び受光素子を有する検出
部を検水中に入れ、水中で移動させながらその位
置の濃度に応じて変化する光量を検出し、これを
ケーブルを介して変換器に送つて濃度信号とし、
この濃度信号と位置信号より濃度分布を測定する
濃度分布測定装置において、 前記検出部は、前記発光素子に電流を供給する
発光電源回路、光量信号を電圧／周波数（Ｖ／
Ｆ）変換するＶ／Ｆ変換回路、この電圧／周波数
変換回路の出力パルスを波形成形するパルス形成
回路、このパルス形成回路の出力パルスを前記ケ
ーブルを介して供給される電源電圧に重畳する混
合回路、この混合回路から電源電圧のみを抽出す
るフイルタ、抽出された電源電圧を安定化して検
出部内の各回路に供給する安定化電源回路を有
し、 前記変換器は、検出部用電源、電源電圧に重畳
したパルスを抽出するフイルタ、抽出されたパル
ス信号を周波数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換するＦ／Ｖ
変換回路を有する構成としたことを特徴とするも
のである。

Ｆ 作用 検出部と変換器を結ぶケーブルではパルス化さ
れ、電源電圧に重畳された光量信号が伝送され、
変換器でフイルタによりパルス信号が抽出されて
Ｆ／Ｖ変換され、これより濃度信号が得られる。
光量信号のケーブルでの伝送はパルス信号の形で
行われ、減衰による誤差の発生は略皆無となる。

一方、電源電圧は、検出部の混合回路からフイ
ルタにより抽出され、安定化されて検出部内の各
回路に供給される。発光電源回路も検出部にあ
り、ケーブルの長さに関係なく電源電圧が安定
し、発光量制御が正確に行われる。

Ｇ 実施例 第１図は本考案の一実施例を示すもので、２１
は発光素子２１ａと受光素子２１ｂを対向配置し
た検出部、２２は変換器であり、前記検出部２１
と変換器２２をケーブル（同軸ケーブルあるいは
−芯シールド）２３により接続し、その中間に可
動接続部、例えばスリツプリング２４を介在させ
ている。

前記検出部２１は、発光素子２１ａに近接して
配置した比較用ホトダイオード２１ｃ、受光素子
２１ｂの受光信号を増幅するプリアンプ２１ｄ、
ホトダイオード２１ｃの受光信号を増幅するプリ
アンプ２１ｅ、このプリアンプ２１ｅの出力を受
けて発光素子２１ａの光量を制御する発光電源回
路２１ｆ、前記プリアンプ２１ｄの出力をＶ／Ｆ
（電圧／周波数）変換するＶ／Ｆ変換回路２１ｇ、
このＶ／Ｆ変換回路２１ｇの出力をパルスP₁の
ように成形するパルス形成回路２１ｈ、パルス
P₁を電源電圧に重畳して波形P₂の形でケーブル
２３に送り込む混合回路２１ｉ、この混合回路２
１ｉから電源電圧のみを取出すフイルタ２１ｊ、
電源電圧を安定化して検出部内の各回路、例えば
前記発光電源回路２１ｆ、プリアンプ２１ｄ、２
１ｅなどに供給する安定化電源回路２１ｋを有す
る。

前記変換器２２は、検出部用電源２２ａ、パル
スP₂を電源電圧と分離して取出すフイルタ２２
ｂ、このフイルタ２２ｂの出力パルスP₃をＦ／
Ｖ変換するＦ／Ｖ変換回路２２ｃ、変換出力を受
けて演算を行い、その結果を濃度信号として出力
する演算回路２２ｄ、各回路に電源電圧を供給す
る安定化電源回路２２ｅを有する。前記検出部用
電源２２ａは長いケーブルでの電圧降下を見込ん
だ余裕のある出力電圧とする。

なお、検出部２１を昇降させる機構及びその駆
動制御部は第２図と同様であり、その位置信号と
変換器２２の出力（濃度信号）により指示記録計
で濃度分布図を作成することも同様である。

次に、動作について述べる。検出部２１を検水
中に入れると、発光素子２１ａから出た光が検水
中に入射し、受光素子２１ｂにより受光される。
その受光量は懸濁物Ａの存在量に応じて変わる。
受光信号はプリアンプ２１ｄで増幅された後、
Ｖ／Ｆ変換（例えばプリアンプ出力1V〜5Vに対
して1kHz〜10kHz）され、パルス成形されてパル
スP₁のようになる。このパルスP₁が混合回路２
１ｉで電源電圧に重畳され、ケーブル２３、スリ
ツプリング２４などを介して変換器２２へ送出さ
れる。

変換器２２においては、フイルタ２２ｂにより
パルス（受光信号）が抽出され、そのパルスP₃
がＦ／Ｖ変換された後、演算によつて濃度信号と
して出力される。

一方、電源電圧は、ケーブル２３ではパルス重
畳状態となり、検出部２１の混合回路２１ｉを出
たところでフイルタ２１ｊにより分離され、安定
化されて各回路に供給される。

なお、上記実施例は透過光形の場合であるが、
散乱光形にも適用可能である。

Ｈ 考案の効果 (1) 検出部内に安定化電源電圧を設けたので、検
出部と変換器を結ぶケーブルの長さに関係なく
検出部内の電源電圧が安定するようになり、各
回路の動作が安定して正確な発光量制御、正確
な検出が可能となる。

(2) 発光用電流がケーブルを通らないため、相互
の誘導がなくなり、正確な光量制御ができる。

(3) 検出光量をパルスに変換して伝送するため、
ケーブル内での減衰に影響されずに伝送可能と
なり、精度の向上に寄与できる。

(4) ケーブルを同軸ケーブルあるいは−芯シール
ド線とすることができる。従つて、雰囲気の悪
い所での使用に問題があつたり、高価であるス
リツプリング等の使用を最小限（２点）にする
ことができ、信頼性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る濃度分布測定装置の一実
施例を示すブロツク図、第２図は超音波式汚泥濃
度分布計のブロツク図、第３図及び第４図は夫々
従来の光式汚泥濃度分布計の全体ブロツク図及び
検出部・変換器のブロツク図である。 １２……駆動制御部、１６……指示記録計、２
１……検出部、２１ａ……発光素子、２１ｂ……
受光素子、２１ｅ……比較用ホトダイオード、２
１ｄ及び２１ｅ……プリアンプ、２１ｆ……発光
電源回路、２１ｇ……Ｖ／Ｆ変換回路、２１ｈ…
…パルス形成回路、２１ｉ……混合回路、２１ｊ
……フイルタ、２１ｋ……安定化電源回路、２２
……変換器、２２ａ……検出部用電源、２２ｂ…
…フイルタ、２２ｃ……Ｆ／Ｖ変換回路、２２ｄ
……演算回路、２３……ケーブル、２４……スリ
ツプリング。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 発光素子及び受光素子を有する検出部を検水中
   に入れ、水中で移動させながらその位置の濃度に
   応じて変化する光量を検出し、これをケーブルを
   介して変換器に送つて濃度信号とし、この濃度信
   号と位置信号より濃度分布を測定する濃度分布測
   定装置において、 前記検出部は、前記発光素子に電流を供給する
   発光電源回路、光量信号を電圧／周波数変換する
   電圧／周波数変換回路、この電圧／周波数変換回
   路の出力パルスを波形成形するパルス形成回路、
   このパルス形成回路の出力パルスを前記ケーブル
   を介して供給される電源電圧に重畳する混合回
   路、この混合回路から電源電圧のみを抽出するフ
   イルタ、抽出された電源電圧を安定化して検出部
   内の各回路に供給する安定化電源回路を有し、 前記変換器は、検出部用電源、電源電圧に重畳
   したパルスを抽出するフイルタ、抽出されたパル
   ス信号を周波数／電圧変換する周波数／電圧変換
   回路を有する構成とした、ことを特徴とする濃度
   分布測定装置。