JPH0515083Y2

JPH0515083Y2 -

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Publication number: JPH0515083Y2
Application number: JP16922686U
Authority: JP
Priority date: 1986-11-04
Filing date: 1986-11-04
Publication date: 1993-04-21
Anticipated expiration: 2001-11-04
Also published as: JPS6373661U

Description

【考案の詳細な説明】Ａ産業上の利用分野本考案は光フアイバ式濃度計に関する。

Ｂ考案の概要本考案は光フアイバ式濃度計において、上記濃度計の検出部をパイプ内に収納した光フ
アイバ束で形成し、上記光フアイバ束を発光素子
用束、参照用受光素子用束、第１受光素子用束
（以下Ｎ受光素子束と称す）、第２受光素子用束
（以下Ｆ受光素子束と称す）に分け、前記発光素
子用束の一端に取付けた発光素子を近赤外線波長
の正弦波で駆動することにより、汚泥の高濃度領域の測定を可能にすると共に上
記検出部の小型化の達成を図つたものである。

Ｃ従来の技術上下水道の水処理システムにおけるシステム管
理や制御のために、汚泥の濃度を計る水質計測器
の一種に光散乱法を応用したものがある。第６図
は従来の光散乱方式の構成および設置例を示す図
である。同図において、濃度計は、エアレーシヨ
ンタンク１内に挿入される検出部２を、固定物３
に固設した検出部取付台４に取り付け、この検出
部２からの検出信号をリード線５を介して固定物
３に固定した変換器用スタンド６に設けた変換器
７内の電気回路に導入する。第７図は汚泥濃度検
出手段の基本的な電気回路図である。同図におい
て、検水中へ投光する発光素子８、Ｎ受光素子
９、Ｆ受光素子１０、参照用受光素子１１は検出
部２内の前面ガラス板近くに設けられる。Ｎ受光
素子９、Ｆ受光素子１０は夫々個別の前段増幅器
１２，１３を介して演算増幅部１５，１６に接続
され、これら演算増幅部から測定濃度を算出し、
算出結果を表示器１８へ送る。参照用受光素子１
１は前段増幅器１４を介して演算増幅部１７に接
続され、この演算増幅部１７内で発光素子８を駆
動する発振器の出力を参照用受光素子１１の出力
信号によつて制御し、発光素子電流を一定化させ
ている。

Ｄ考案が解決しようとする問題点 (1) 従来方式の検出部内の構成配置については、
第８図に示すように、発光素子８と受光素子
９，１０，１１とを検出部２に実装しているの
で、検出部の形状が素子の大きさによつて決ま
る。また、濃度の可能範囲を拡げるために、発
光素子８と受光素子９，１０間の距離l₁・l₂を
近附けようとしても、限度があつて測定範囲が
狭い。

また、最近、濃縮槽のような割に高濃度な汚
泥を測定したいとか、狭い場所での濃度を計り
たい等の要求があり、より高濃度まで測定で
き、形状も小さい濃度計が望まれている。

(2) 検出部２からの発光は、太陽光、白熱灯など
の直流的な外光の入射による誤差をなくするた
め、発光素子８の駆動回路は第９図に示すよう
に、発光素子８に直列接続のトランジスタ１９
のベースに矩形波発振回路２０の出力信号を加
えると共に、同じく直列接続のトランジスタ２
１のベースに発光量制御回路２２からの出力信
号を加えているので、発光素子８の光信号は第
１０図Ａのように矩形波信号である筈である
が、参照用受光素子１１の演算増幅部１７内の
フイルタ回路を通すことによつて、発光素子８
の波形は第１０図Ｂのように波形歪を起こす。
従つて、波形歪を起さないように、フイルタを
設計することが必要となり、この設計は困難な
ものであつた。さらに、発光素子によつて照射
される汚泥の濃度が、この汚泥の色によつて左
右されるという問題点があつた。

Ｅ問題点を解決するための手段本考案は検水中に浸漬する検出部を径大のパイ
プ内に収納した光フアイバ束で形成し、該径大の
パイプの中央部に発光素子用光フアイバ束を配装
し、該発光素子用光フアイバ束の外周に仕切なし
で隣接する第１受光素子用光フアイバ束を設け、
該第１受光素子用光フアイバ束の外周に径小のパ
イプを設け、この径小のパイプの外周と径大のパ
イプの内周との間に第２受光素子用光フアイバ束
を設け、前記発光素子用光フアイバ束の一部分を
途中で折返して参照用受光素子用光フアイバ束と
して形成し、前記発光素子用光フアイバ束の一方
端に取付けた発光素子を近赤外線波長の正弦波で
駆動するようにしたものである。

Ｆ作用本考案は検出部に光フアイバを使用したので、
発光素子と第１受光素子および第２受光素子との
位置を大幅に近附けることができ、このため、高
濃度の測定ができる。また、検出部先端の形状を
小さくできるので、狭い場所に検出部を挿入し
て、そこの濃度を測定できる。また、発光用フア
イバの一部分を中途で折返して参照用受光素子に
接続したので、水中に投入された発光量の出力変
動を能率よく補正できる。更に、発光の電源波形
を正弦波にすると共に、発光素子が近赤外線波長
を投光するので、演算増幅部内のフイルタの設計
が楽になると同時に測定濃度が汚泥の色に左右さ
れなくなる。

Ｇ実施例以下、本考案の実施例を図面を参照して説明す
る。第１図Ａ，Ｂ，Ｃは本実施例の検出部の構成
図で、図Ａは正面図、図Ｂは側面図、図Ｃは図Ａ
の具体的構成を示す図である。本実施例は第１図
に示すように、検出部２を該検出部の軸方向に平
行した同心円の光フアイバ束で形成し、中心部の
光フアイバ束８ａ（外径φ2mm）の一端に発光素子
８用ソケツト８ｂを取付け、該発光素子束８ａに
隣接してその一端にＮ受光素子９用ソケツト９ｂ
を取付けた光フアイバ束９ａ（外径φ2.9mm）を形
成し、このＮ受光素子用光フアイバ束９ａの外周
にステンレス製スリーブ２３ａを配置し、該スリ
ーブ２３ａの外周にＦ受光素子１０の光フアイバ
束１０ａ（外径φ4.9mm）を設け、その一端にＦ受
光素子用ソケツト１０ｂを取付ける。上記光フア
イバ束１０ａの外周にステンレス製スリーブ２３
ｂを嵌め込む。さらに発光素子束８ａの一部分を
途中で折返して端部に参照光用受光素子のソケツ
ト１１ｂを取付ける。そして、上記光フアイバ束
の他端は、濃度を測定すべき検水槽に挿入する部
分であつて、保護用の薄いガラスをつける。

また、本実施例では、第２図に示すように、
2.4〜2.5KHzの正弦波発振回路２４の出力信号を
参照用受光素子１１の出力レベル設定器２５の信
号で演算器２６において演算処理し、増幅器２７
を介して発光素子８に直列接続のトランジスタ２
８のベースに加え、上記発光素子８を正弦波で発
光させる。しかも光源として近赤外線950nmの発
光ダイオードを使用する。

また、光フアイバ束を通して受光した光は受光
素子を介して増幅されマイコン演算部に加えられ
る。

次に、本実施例の動作を述べる。

検出部２については、本実施例では第３図Ａに
示す如く発光素子と受光素子との間隔を狭めるこ
とができて、検出部の直径が15mmφとなつたのに
対し、従来方式では第３図Ｂに示す如く38mmφで
ある。

また、本実施例では、Ｎ受光素子９およびＦ受
光素子１０の出力と濃度の特性は第４図Ａに示す
ようになり、これに対し、従来方式の特性は第４
図Ｂの如くである。上記第４図Ａと第４図Ｂとの
対比から明らかなように、本実施例では濃度の増
大にほぼ比例してＮ受光素子９およびＦ受光素子
１０の各出力が増大するが、従来方式では濃度の
増大に対し、受光素子９，１０の各出力はある濃
度値以上から低下している。

また、第５図は本実施例の濃度とＮ受光素子
９、Ｆ受光素子１０の演算結果との特性を示し、
従来方式では濃度２％位までより測定できなかつ
たが、本実施例では濃度４％以上の濃度まで測定
できる。

また、発光素子８として近赤外線用を使用し
て、汚泥の色の影響が殆んどなく、真の濃度を測
定できる。また、参照用受光素子１１を使用した
ので、光フアイバや発光素子８の経時変化や温度
特性の変動を補正できる。更に、Ｎ受光素子９、
とＦ受光素子１０を用いたので、この２つの素子
の出力を演算処理することによつて、汚泥の種類
が変つても、多少の補正をするだけで濃度に対し
良い直線性を得ることができる。

Ｈ考案の効果本考案は以上説明の構成によつて下記の効果を
奏する。

(1) 濃度計の検出部を光フアイバ束で形成し、こ
の光フアイバ束を発光素子束、Ｎ受光素子束、
Ｆ受光素子束に分けると共に発光素子束の一部
分を途中で折返して参照用受光素子束としたの
で、発光素子と第１受光素子間、発光素子と第
２受光素子間とを狭くすることができ、検出部
の小型化が可能となつた。このため、狭い場所
での濃度の測定が可能になつた。

(2) 検出部の発光素子と第１受光素子または第２
受光素子間の間隔を狭めることができたので、
汚泥の濃度の増大に比例して第１受光素子およ
び第２受光素子の出力が増大し、これら２つの
受光素子の演算結果と濃度との特性によると、
従来方式の濃度計に比べて、約２倍の濃度まで
測定できる。

(3) 発光素子を交流発振器の出力で点灯させ、し
かも、近赤外線波長用の発光ダイオードを用い
たことにより、演算増幅部に用いられるフイル
タの設計が容易になると同時に汚泥の色によつ
て測定濃度が左右されない。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂ，Ｃは本考案実施例の検出部の構
成図で、図Ａは正面図、図Ｂは側面図、図Ｃは図
Ａの具体的構成を示す図、第２図は発光素子の点
灯駆動回路図、第３図Ａ，Ｂは夫々本実施例およ
び従来方式における検出部の斜視図、第４図Ａ，
Ｂは夫々本実施例および従来方式におけるＮ受光
素子、Ｆ受光素子の濃度一出力特性図、第５図は
Ｎ受光素子とＦ受光素子との演算結果−濃度特性
図、第６図は従来の光散乱方式の構成および設置
例を示す図、第７図は汚泥濃度測定手段の基本的
な電気回路図、第８図は従来の光散乱方式濃度計
の検出部内の構成配置図、第９図は従来方式の発
光素子の駆動回路図、第１０図Ａ，Ｂは夫々発光
素子の光信号の波形図と、演算増幅部内のフイル
タの出力波形図である。１……エアレーシヨンタンク、２……検出部、
８ａ……発光素子束、９ａ……Ｎ受光素子束、１
０ａ……Ｆ受光素子束、１１ｂ……参照用受光素
子束、８ｂ……発光素子ソケツト、９ｂ……Ｎ受
光素子ソケツト、１０ｂ……Ｆ受光素子ソケツ
ト、１１ｂ……参照用受光素子ソケツト、１２，
１３，１４……前段増幅器、１５，１６，１７…
…演算増幅部、２４……正弦波発振回路、２５…
…レベル設定器、２６……割算器、２７……増幅
器、２８……トランジスタ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

検水中に浸漬する検出部を径大のパイプ内に収
納した光フアイバ束で形成し、該径大のパイプの
中央部に発光素子用光フアイバ束を配装し、該発
光素子用光フアイバ束の外周に仕切なしで隣接す
る第１受光素子用光フアイバ束を設け、該第１受
光素子用光フアイバ束の外周に径小のパイプを設
け、この径小のパイプの外周と径大のパイプの内
周との間に第２受光素子用光フアイバ束を設け、
前記発光素子用光フアイバ束の一部分を途中で折
返して参照用受光素子用光フアイバ束として形成
し、前記発光素子用光フアイバ束の一方端に取り
付けた発光素子を近赤外線波長の正弦波で駆動
し、前記第１、第２受光素子用光フアイバ束で受
光した光線を電気信号に変換し、その信号を演算
処理し、その演算結果が濃度に対し直線的に変化
させるようにしたことを特徴とする光フアイバ式
濃度計。