JPH07301598A - Optical sensor probe - Google Patents

Optical sensor probe

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Publication number
JPH07301598A
JPH07301598A JP27476893A JP27476893A JPH07301598A JP H07301598 A JPH07301598 A JP H07301598A JP 27476893 A JP27476893 A JP 27476893A JP 27476893 A JP27476893 A JP 27476893A JP H07301598 A JPH07301598 A JP H07301598A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
light
sensor probe
infrared rays
integrating sphere
Prior art date
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Pending
Application number
JP27476893A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masato Mamiya
宮 眞 佐 人 間
Fumio Tomita
田 文 雄 富
Koji Yoda
田 光 司 依
Fumio Nakano
野 文 雄 中
Motohiro Nishimura
村 元 宏 西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Kiko Co Ltd
Original Assignee
Kawasaki Kiko Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Kiko Co Ltd filed Critical Kawasaki Kiko Co Ltd
Priority to JP27476893A priority Critical patent/JPH07301598A/en
Publication of JPH07301598A publication Critical patent/JPH07301598A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a compact sensor probe for measuring a component actually contained in a sample using infrared rays without destructing the sample. CONSTITUTION:The optical sensor probe 2 comprises an integrating sphere for detecting a component actually contained in a sample, and projecting/ receiving optical fibers 3, 4, 4' The integrating sphere is provided, at one end in the diametral direction, with an incident port 10 for introducing infrared rays through the projection optical fiber 3. The integrating sphere is provided, at the other end in the diametral direction, with a detection window 5 for transmitting the infrared rays through a sample and passing a diffused reflection light from the sample. It is also provided with at least one port 14 for sampling the diffused reflection light from the sample and introducing the sampled light on the receiving optical fibers 4, 4' to the outside.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、赤外線分光分析により
被測定物内に含まれる成分を実在のまま(この状態を以
下実存形という)、すなわち破壊することなく測定する
装置に関し、特に、製茶の原料である生茶、製造中間
物、製品の水分等の成分を測定する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring components contained in an object to be measured by infrared spectroscopic analysis as they are (hereinafter, this state is referred to as "existing type"), that is, without destroying the components. The present invention relates to an apparatus for measuring ingredients such as raw tea, a manufacturing intermediate, and water content of products.

【0002】[0002]

【従来技術】茶、食品などに含まれる水分などの成分の
測定は製造、品質の管理をする上で欠かすことのできな
いものである。
2. Description of the Related Art Measurement of components such as water contained in tea and food is indispensable for production and quality control.

【0003】試料が粉体のときは、赤外線拡散反射分光
分析によりその中に含まれる水などの成分を測定できる
が、この赤外線分光分析による測定として、いくつかの
方法が従来より利用されている。その一つは、被測定物
である試料を測定容器に充填し、分光光度計に設置した
積分球に設置し、光源からの光を分光集光して、試料に
照射し、試料からの拡散反射光を集光して受光し、試料
内に含まれる成分が特定の波長の赤外線を吸収する特性
を利用して、受光した光からその波長の光強度の減衰を
計測して、試料に含まれる成分を測定する方法である。
When the sample is a powder, the components such as water contained therein can be measured by infrared diffuse reflectance spectroscopy, and several methods have been conventionally used as the measurement by this infrared spectroscopy. . One of them is to fill the measurement container with the sample to be measured, install it on the integrating sphere installed in the spectrophotometer, spectrally collect the light from the light source, irradiate the sample, and diffuse it from the sample. The reflected light is collected and received, and the component contained in the sample absorbs the infrared light of a specific wavelength, and the attenuation of the light intensity of that wavelength is measured from the received light and included in the sample. It is a method of measuring the components.

【0004】他の測定方法は、赤外線を試料へと導くフ
ァイバーと、試料からの拡散反射光を導き入れるファイ
バーとが同軸となったファイバープローブを試料内へと
挿入して、赤外線を試料に照射し、試料からの拡散反射
光を受光し、上記の方法と同様に光強度から試料に含ま
れる成分を測定するものである。
Another measuring method is to irradiate a sample with a fiber probe in which a fiber for guiding infrared rays to the sample and a fiber for guiding diffused reflected light from the sample are coaxial and inserted into the sample. Then, the diffuse reflection light from the sample is received, and the component contained in the sample is measured from the light intensity as in the above method.

【0005】こうした赤外線分光分析による測定は試料
が粉体であればよく、化学分析のように試料を破壊する
必要がない。
The measurement by such infrared spectroscopic analysis is sufficient if the sample is a powder, and it is not necessary to destroy the sample as in the chemical analysis.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、試料が粉体で
ないときは、試料をまず乾燥し、粉砕しなければならな
い。このようにすることは、試料の成分組成が変動する
ほか、測定コストが増し、また粉砕する工程を必要とす
るため、いわゆるオンライン測定ができない。したがっ
て、たとえば、製茶を作る上で、茶に含まれる水分を測
定し、その水分が最適な範囲にあるように乾燥工程を調
節することが望まれているが、水分の測定毎に茶を取り
出し、それを粉砕して、さらに水分を測定していては、
円滑な製茶工程を実施し得ない。また、試料のなかに
は、あるいは試料に含まれる成分によっては粉砕するこ
とに適しないものもある。かかる試料に対しては従来の
赤外線拡散反射分光分析を行えない。
However, if the sample is not a powder, the sample must first be dried and ground. In this way, so-called on-line measurement cannot be performed because the component composition of the sample changes, the measurement cost increases, and a crushing step is required. Therefore, for example, when making tea, it is desirable to measure the water content of the tea and adjust the drying process so that the water content is within the optimum range. , Crushing it and measuring the water content,
A smooth tea-making process cannot be carried out. Further, some samples are not suitable for crushing depending on the components contained in the samples. Conventional infrared diffuse reflectance spectroscopy cannot be performed on such samples.

【0007】さらに、積分球を用いた測定では、赤外線
分光光度計の試料部と検出部の間に積分球を設置し、試
料を充填した測定容器をそこに固定、測定するため、測
定装置が複雑で、大型化し、産業機器におけるオンライ
ン測定が行えなかった。
Further, in the measurement using the integrating sphere, an integrating sphere is installed between the sample part and the detecting part of the infrared spectrophotometer, and the measuring container filled with the sample is fixed and measured there. It was complicated, large, and could not be used for online measurement in industrial equipment.

【0008】そこで、本発明の目的は、赤外線を用いて
試料を破壊することなく実存形で試料内に含まれる成分
を測定するためのセンサープローブを提供することであ
る。
[0008] Therefore, an object of the present invention is to provide a sensor probe for measuring components contained in a sample in an existent form by using infrared rays without destroying the sample.

【0009】本発明の他の目的は、試料内に含まれる成
分をオンライン測定できるコンパクトな上記センサープ
ローブを提供することである。
Another object of the present invention is to provide the above-mentioned compact sensor probe capable of on-line measurement of components contained in a sample.

【0010】さらに、本発明の目的は、上記センサプロ
ーブを組み入れた測定装置を提供することである。
A further object of the present invention is to provide a measuring device incorporating the sensor probe described above.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光センサープローブは、実存形の試料内に含まれる
成分を検出する積分球と、投光および受光ファイバーと
から成る。そのセンサープローブは積分球上で、その直
径方向の一端に赤外線を投光ファイバーにより中に導入
するための入射口を有し、導入される赤外線を試料へと
透過させ、試料からの拡散反射光を中に透過させるため
の検出窓をその直径方向の他端に有し、さらに、試料か
ら中へと透過した拡散反射光を採取し、受光ファイバー
により外へ導出する少なくとも一つの採取口を有する。
The optical sensor probe of the present invention which achieves the above object comprises an integrating sphere for detecting a component contained in an existing sample, and a light projecting and receiving fiber. On the integrating sphere, the sensor probe has an entrance for introducing infrared rays at one end in the diametrical direction through a fiber optics, transmits the introduced infrared rays to the sample, and diffuses reflected light from the sample. It has a detection window at the other end in the diametrical direction for allowing the light to pass therethrough, and further has at least one sampling port for collecting the diffuse reflected light that has passed through the sample from the sample and leading it out to the outside by a light receiving fiber.

【0012】ここで、赤外線は、入射口に設けられたコ
リメータを介して積分球に入射してもよく、また入射口
を通り検出窓まで伸びた光学材質の棒状材により積分球
に入射してもよい。
Here, the infrared rays may enter the integrating sphere through a collimator provided at the entrance, or may enter the integrating sphere by a rod-shaped member made of an optical material extending through the entrance to the detection window. Good.

【0013】本発明の実存形の試料内に含まれる成分を
検出する装置は、赤外線を生成する光源と、直径方向の
一端に光源からの赤外線を投光ファイバーにより中に導
入するための入射口を有し、導入される赤外線を試料へ
と透過させ、試料からの拡散反射光を中に透過させるた
めの検出窓を直径の他端に有し、さらに試料から中へと
透過した拡散反射光を採取し、受光ファイバーにより外
へ導出する少なくとも一つの採取口を有する積分球と、
採取口からの採取光を二つに分割するスプリッターと、
分割された光の一方を、検出すべき成分が吸収する波長
を通過させるフィルターを通して検出する検出器と、分
割された光の他方を、検出すべき成分が吸収しない波長
を通過させるフィルターを通して検出する検出器と、二
つの検出器により得た光強度に基づいて当該成分を算出
する演算手段と、から構成される。
An apparatus for detecting a component contained in an existent sample according to the present invention comprises a light source for generating infrared rays and an entrance for introducing infrared rays from the light source into the diametrical end by an optical fiber. Having a detection window at the other end of the diameter for transmitting the introduced infrared rays to the sample and transmitting the diffuse reflected light from the sample in the diffused reflected light transmitted from the sample to the inside. An integrating sphere having at least one sampling port which is sampled and led out by a light receiving fiber,
A splitter that splits the sampling light from the sampling port into two,
A detector that detects one of the split lights through a filter that passes the wavelength that the component to detect detects, and a detector that detects the other of the split light through a filter that passes the wavelength that the component to detect does not absorb. It is composed of a detector and an arithmetic means for calculating the component based on the light intensities obtained by the two detectors.

【0014】[0014]

【実施例】図1は、本発明の光センサープローブ2が収
納されたほぼ直方体のハウジング1を略示する。センサ
ープローブ2は、以下で説明するように積分球からな
り、赤外線を内部に導く投光ファイバー3、およびそこ
から光を外に導き出す受光ファイバー4、4′が取り付
けられれいる。センサープローブ2の底部には検出窓5
(図2を参照)が設けられ、その部分がハウジング1の
底部より外に露出している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1 schematically shows a substantially rectangular parallelepiped housing 1 in which an optical sensor probe 2 of the present invention is housed. The sensor probe 2 is composed of an integrating sphere as described below, and is provided with a projecting optical fiber 3 that guides infrared rays to the inside and light receiving fibers 4 and 4 ′ that guides light to the outside. A detection window 5 is provided on the bottom of the sensor probe 2.
(See FIG. 2) is provided, and that portion is exposed from the bottom of the housing 1 to the outside.

【0015】ハウジング1は、ワイヤにより吊り下げら
れ、ワイヤの先端は外部フレームに取り付けられた昇降
機6、6′に連結されている。その昇降機は、コイルと
プランジャーとから成り、コイルに通電されることで生
じる磁気力によりプランジャーを引き上げるものであ
る。したがって、昇降機により、ハウジング1は昇降
し、試料7から遠ざかることができ、または接近するこ
とができる。昇降機は、ハウジングを昇降できればよ
く、これに限定されるものではない。たとえば、空気式
のシリンダーでもよい。
The housing 1 is suspended by wires, and the ends of the wires are connected to elevators 6 and 6'mounted on an external frame. The elevator is composed of a coil and a plunger, and pulls up the plunger by a magnetic force generated by energizing the coil. Therefore, the elevator can move the housing 1 up and down to move it away from or approach the sample 7. The elevator is not limited to this as long as it can raise and lower the housing. For example, a pneumatic cylinder may be used.

【0016】本発明により試料の成分を測定するために
は、試料が隙間だらけでは満足のいく測定値を得ること
ができないので、隙間をできるだけ減少させるために、
測定に際してはハウジング1を降ろし、センサープロー
ブ2の自重、さらには必要に応じて錘り(図1参照)を
加減することで、測定に適するように試料7を押圧す
る。
In order to measure the components of the sample according to the present invention, it is impossible to obtain a satisfactory measured value when the sample is full of gaps.
At the time of measurement, the housing 1 is lowered, and the weight of the sensor probe 2 itself and, if necessary, the weight (see FIG. 1) are adjusted, so that the sample 7 is pressed so as to be suitable for the measurement.

【0017】図2は、センサープローブ2の断面図を示
す。センサープローブ2の頂点には、赤外線を導入する
入射口10が設けられ、コリメータレンズ系11がその
内部に配置されている。投光ファイバー3より導かれた
赤外線はコリメータレンズ系11により平行光線とな
り、内部に入射する。
FIG. 2 shows a sectional view of the sensor probe 2. An entrance port 10 for introducing infrared rays is provided at the apex of the sensor probe 2, and a collimator lens system 11 is arranged therein. The infrared rays guided from the projection optical fiber 3 become parallel rays by the collimator lens system 11 and enter the inside.

【0018】センサープローブ2の底部、すなわち入射
口10と向かい合ったところには、石英製の円形検出窓
5が設けられている。内部に入射した赤外線がこの検出
窓を透過し、試料に照射される。検出窓5の直径は、コ
リメータレンズ11を経て検出窓5を透過して、試料7
に照射され光の直径をφとすると、φ+6mmが望まし
い。
A circular detection window 5 made of quartz is provided at the bottom of the sensor probe 2, that is, at a position facing the entrance 10. Infrared rays that have entered the inside pass through this detection window and are applied to the sample. The diameter of the detection window 5 passes through the detection window 5 through the collimator lens 11 and the sample 7
When the diameter of the light irradiated on is φ, φ + 6 mm is desirable.

【0019】検出窓5を透過した赤外線は、試料のそれ
ぞれ内に入り込み、そこから出て検出窓5を透過して、
拡散反射光12としてセンサープローブ2内に入ってい
く。ここで、試料内のある成分は、赤外線がその試料中
を多重散乱し透過するとき、特定の波長の赤外線を吸収
する。そのため、その波長の赤外線は著しく減衰してセ
ンサープローブ2内に入っていく。かかる吸収に関与し
ない波長の赤外線はほとんど減衰することなくセンサー
プローブ2に入って行く。
The infrared light that has passed through the detection window 5 enters each of the samples, exits from there, passes through the detection window 5, and
The diffuse reflected light 12 enters the sensor probe 2. Here, a component in the sample absorbs infrared rays having a specific wavelength when the infrared rays are multiply scattered and transmitted through the sample. Therefore, the infrared rays of that wavelength are significantly attenuated and enter the sensor probe 2. Infrared rays having a wavelength not involved in such absorption enter the sensor probe 2 with almost no attenuation.

【0020】センサープローブ2の上半球には拡散反射
光12を採取し、外へ導き出すための採取口14、1
4′が設けられている。検出窓5より内部に入った拡散
反射光12はセンサープローブ2、すなわち積分球の内
壁でつぎつぎと反射し、採取口14に向かって反射した
ものが、その採取口14を通り、連結された受光ファイ
バー4、4′を通って外へ導出される。なお、入射口1
0より内部に入った光にうちで、検出窓5の表面やその
窓の試料界面で正反射し、試料7内に入らないものも存
在するが、かかる光は積分球の内面で反射し、採取口へ
向かうものはほとんど存在しない。かかる光も反射を繰
り返して行くうちに、検出窓5を通り試料7に入り拡散
反射光となる。
Collected diffused light 12 is collected in the upper hemisphere of the sensor probe 2 and sampling holes 14 and 1 for guiding it to the outside.
4'is provided. The diffusely reflected light 12 that has entered the inside from the detection window 5 is successively reflected by the sensor probe 2, that is, the inner wall of the integrating sphere, and reflected toward the sampling port 14 passes through the sampling port 14 and is connected to the receiving port. It is led out through the optical fibers 4, 4 '. The entrance 1
Of the light that enters inside from 0, there is some light that is specularly reflected on the surface of the detection window 5 and the sample interface of the window and does not enter the sample 7, but such light is reflected on the inner surface of the integrating sphere, Almost nothing goes to the sampling mouth. While such light also repeats reflection, it enters the sample 7 through the detection window 5 and becomes diffuse reflected light.

【0021】この実施例では採取口が2つの場合を例示
したが、拡散反射光の方向が一様なときは採取口は1つ
でもよい。一方、その方向の一様性が悪いときは、さら
に採取口を設けてることが望ましい。
In this embodiment, the case where there are two sampling ports is illustrated, but when the direction of diffuse reflected light is uniform, there may be one sampling port. On the other hand, when the uniformity of the direction is poor, it is desirable to further provide a sampling port.

【0022】試料7は一定の位置にある必要はなく、コ
ンベヤー8上に載置し移動させてもよい。しかし、移動
速度が速すぎると検出光の雑音が大きくなるため、その
速度は、検出光、試料の状態に則して適宜調節すること
が望ましい。
The sample 7 does not have to be in a fixed position and may be placed on the conveyor 8 and moved. However, if the moving speed is too fast, the noise of the detection light becomes large, so it is desirable to adjust the speed appropriately in accordance with the state of the detection light and the sample.

【0023】図3は、本発明のセンサープローブの変形
例を示す。ここで、対応する要素については図2と同じ
符号が付されている。このセンサープローブ30は、投
光ファイバー31の先端が入射口10を通過して検出窓
まで伸び、その中に埋め込まれている。このようにファ
イバー31を伸長すると、入射光は確実に検出窓を通過
し、試料7に照射される。また、ファイバーと試料界面
で生じた正反射光はセンサープローブ30内に散乱され
ることはない。したがって、この実施例の精度は非常に
高い。ただし、投光ファイバーの先端を石英製の検出窓
の埋め込む際の製造上に問題があるほか、その製造コス
トも上がるという欠点もある。
FIG. 3 shows a modification of the sensor probe of the present invention. Here, the same reference numerals as those in FIG. 2 are attached to the corresponding elements. In this sensor probe 30, the tip of the projection optical fiber 31 extends through the entrance 10 to the detection window and is embedded therein. When the fiber 31 is extended in this way, the incident light surely passes through the detection window and is irradiated onto the sample 7. Further, the specular reflection light generated at the interface between the fiber and the sample is not scattered inside the sensor probe 30. Therefore, the accuracy of this embodiment is very high. However, there is a problem in manufacturing when the detection window made of quartz is embedded at the tip of the projection optical fiber, and there is also a drawback that the manufacturing cost increases.

【0024】この実施例では、ファイバー31は投光フ
ァイバーの一部であるが、これに限定されず、石英等の
光学材質の棒状を入射口から検出窓の間に設け、この棒
状材の上端に投光ファイバーを連結して構成してもよ
い。
In this embodiment, the fiber 31 is a part of the throwing optical fiber, but not limited to this, a rod-shaped optical material such as quartz is provided between the entrance and the detection window, and the upper end of this rod-shaped material is provided. It may be configured by connecting projection optical fibers.

【0025】図4は、本センサープローブを組み込んだ
測定装置の一実施例をブロック図で示す。光源40は、
赤外線を生成する光源で、好適には近赤外線を生成する
光源で、光源40で生成した光は、レンズ41により集
束され、チョッパー42により光変調がかけられる。こ
のチョッパーはかかる測定装置において必須のものでは
ない。変調された光は投光ファイバー3(または31)
を通ってセンサープローブ2(または30)である積分
球に投光される。そして、採取された光は受光ファイバ
ー4(または4′)を経て集められ、コリメータレンズ
43に通される。コリメータレンズ43により平行光線
となった光は、ビームスプリッター44により2つに分
割される。
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of a measuring device incorporating the present sensor probe. The light source 40 is
A light source that generates infrared light, preferably a light source that generates near-infrared light, the light generated by the light source 40 is focused by a lens 41, and light is modulated by a chopper 42. This chopper is not essential in such a measuring device. The modulated light is projected optical fiber 3 (or 31)
The light is projected onto the integrating sphere which is the sensor probe 2 (or 30) through the light. Then, the collected light is collected through the light receiving fiber 4 (or 4 ′) and passed through the collimator lens 43. The light converted into parallel rays by the collimator lens 43 is split into two by the beam splitter 44.

【0026】分割された一方の光を、試料内に含まれる
測定すべき成分が吸収する波長を中心とする特定の帯域
の赤外線を通過させるフィルター45に通過させる。そ
して、通過した光は検出器47でその強度が検出され
る。検出器47は、近赤外線に対しPbSセルが望まし
い。検出器47は、電子冷却器に48により適宜冷却さ
れる。検出された信号は増幅器49により増幅され、演
算部53に入力される。
One of the divided lights is passed through a filter 45 which allows infrared rays in a specific band centered around a wavelength absorbed by a component to be measured contained in the sample to pass therethrough. The intensity of the passed light is detected by the detector 47. The detector 47 is preferably a PbS cell for near infrared rays. The detector 47 is appropriately cooled by an electronic cooler 48. The detected signal is amplified by the amplifier 49 and input to the arithmetic unit 53.

【0027】分割された他方の光は、フィルター47を
通過する。このフィルター47は、測定すべき成分によ
る吸収の影響がない波長を中心とする特定の帯域の赤外
線を通過させるものである。通過した光は検出器50に
より検出され、検出信号は増幅器52により増幅され、
演算部53に入力される。検出器50もまた電子冷却器
51により冷却される。演算部53からの出力は出力部
に入り、そこで数量またグラフ表示化される。
The other split light passes through the filter 47. The filter 47 passes infrared rays in a specific band centered on a wavelength that is not affected by absorption by the component to be measured. The passing light is detected by the detector 50, the detected signal is amplified by the amplifier 52,
It is input to the calculation unit 53. The detector 50 is also cooled by the electronic cooler 51. The output from the calculation unit 53 enters the output unit, where the quantity and graph are displayed.

【0028】演算部53において、フィルター45を通
過した、測定すべき成分により吸収された波長の赤外線
の強度と、フィルター46を通過した、測定すべき成分
により影響を受けない波長の赤外線の強度とを比較する
ことにより、当該成分の濃度が算出される。なお、フィ
ルター46を通過する赤外線も当該成分の影響を受ける
場合があるが、そのときは、その分を予め較正すること
で、正確な濃度を求めることができる。
In the calculation unit 53, the intensity of the infrared ray of the wavelength which is passed through the filter 45 and absorbed by the component to be measured and the intensity of the infrared ray of the wavelength which is passed through the filter 46 and is not influenced by the component to be measured. By comparing the above, the concentration of the component is calculated. In addition, the infrared ray passing through the filter 46 may be affected by the component, but in that case, an accurate concentration can be obtained by calibrating that portion in advance.

【0029】電源54は、光源40、演算部53、電子
冷却器48、51、光源を冷却するファン55に必要な
電力を供給する。
The power supply 54 supplies necessary power to the light source 40, the arithmetic unit 53, the electronic coolers 48 and 51, and the fan 55 for cooling the light source.

【0030】この装置において、特定の波長を通過させ
るフィルター45、46を適宜選択することにより検出
する成分の濃度を測定、計測できる。
In this device, the concentrations of the components to be detected can be measured and measured by appropriately selecting the filters 45 and 46 that pass a specific wavelength.

【0031】生茶、茶の製造中簡体、茶の製品などの試
料における水分を計測するときのフィルター45は一例
として次の中心波長をもつものがあげられる。茶に含ま
れる水分の濃度、すなわち含水率が60%以上のとき
は、中心波長が1200nm(半値幅5〜20nm)、
含水率が10〜60%のときは、中心波長が1450n
m(半値幅5〜20nm)、含水率が10以下のとき
は、中心波長が1940nm(半値幅5〜20nm)の
フィルターである。このように、含水率により中心波長
を変えるのは、たとえば、含水率が50%のとき、19
40nmを中心波長とするフィルターを用いると、検出
する光強度の減衰が著しく、飽和してしまい、水分の計
測することができないからである。このとき、フィルタ
ー46は中心波長が1100nm、1250nm、18
50nm、2000nmのものが利用される。
As an example, the filter 45 having the following center wavelength when measuring the water content in a sample such as fresh tea, a simple product of tea production, and a tea product is given. When the concentration of water contained in tea, that is, the water content is 60% or more, the center wavelength is 1200 nm (half-value width 5 to 20 nm),
When the water content is 10 to 60%, the center wavelength is 1450n.
m (half-value width 5 to 20 nm) and a water content of 10 or less, the filter has a center wavelength of 1940 nm (half-value width 5 to 20 nm). Thus, changing the central wavelength depending on the water content is, for example, 19 when the water content is 50%.
This is because when a filter having a central wavelength of 40 nm is used, the light intensity to be detected is significantly attenuated and saturated, so that the water content cannot be measured. At this time, the center wavelength of the filter 46 is 1100 nm, 1250 nm, 18
Those of 50 nm and 2000 nm are used.

【0032】水以外の成分、たとえば試料中の蔗糖、澱
粉、セルロース等の炭化水素に対しては、フィルター4
5の波長は、1580〜1590nm,1820〜18
35nm、または2190〜2200nmであり、脂肪
酸に対しては1734nm、1765nm、2140n
m、2190nmであり、タンパク質に対しては168
0nm、2100nm、2180nmである。
For components other than water, for example, hydrocarbons such as sucrose, starch and cellulose in the sample, the filter 4 is used.
The wavelengths of 5 are 1580 to 1590 nm and 1820 to 18
35 nm, or 2190-2200 nm, for fatty acids 1734 nm, 1765 nm, 2140 n
m, 2190 nm, 168 for proteins
0 nm, 2100 nm and 2180 nm.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明にしたがったセンサープローブ
は、積分球から成り、積分球への赤外線の投光およびそ
こからの受光はファイバーにより行い、さらに光源、検
出器、分光分析系から分離されていることから、全体に
コンパクトになり、温度特性、電気信号変換によるノイ
ズといった問題が生ずることもなく、したがって精度の
高いオンライン測定が行える。
The sensor probe according to the present invention is composed of an integrating sphere, and the infrared ray is projected onto the integrating sphere and received by the fiber by a fiber, and further separated from the light source, the detector and the spectroscopic analysis system. Since it is compact, there is no problem such as temperature characteristics and noise due to electric signal conversion, and therefore highly accurate online measurement can be performed.

【0034】また、本センサープローブを使用した測定
装置は、粉体の試料に限らず、粉体でない試料につて
も、プローブの自重、錘りを利用して試料を圧縮するこ
とで試料を実存形のまま測定できることから、オンライ
ン測定が行える。さらに、試料が移動するものであって
も、測定にほとんど影響を与えることなく測定が行え
る。
The measuring device using the present sensor probe is not limited to a powder sample, and a non-powder sample can be prepared by compressing the sample by utilizing the weight and weight of the probe. Since the shape can be measured as it is, online measurement can be performed. Furthermore, even if the sample moves, the measurement can be performed with almost no influence on the measurement.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のセンサープローブを内部に有するハウ
ジングを試料に対して押し付けた状態を示す。
FIG. 1 shows a state in which a housing having a sensor probe of the present invention inside is pressed against a sample.

【図2】本発明のセンサープローブの断面略示図を示
す。
FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the sensor probe of the present invention.

【図3】本発明の他の実施例のセンサープローブの断面
略示図を示す。
FIG. 3 shows a schematic sectional view of a sensor probe according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の測定装置の一実施例をブロック図で示
す。
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the measuring apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ハウジング 2 センサープローブ 3 投光ファイバー 4、4′ 受光ファイバー 5 検出窓 6、6′ 昇降機 7 試料 8 ベルトコンベヤー 11 コリメータ 10 入射口 12 拡散反射光 14、14′ 採取口 30 センサープローブ 31 投光ファイバー 40 光源 41 レンズ 42 チョッパー 43 コリメータレンズ 44 ビームスプリッタ 45 フィルター 46 フィルター 47 検出器 48 電子冷却器 49 増幅器 50 検出器 51 電子冷却器 52 増幅器 53 演算部 54 電源 55 ファン 1 Housing 2 Sensor probe 3 Throw optical fiber 4, 4'Light receiving fiber 5 Detection window 6, 6 'Elevator 7 Sample 8 Belt conveyor 11 Collimator 10 Inlet port 12 Diffuse reflected light 14, 14' Sampling port 30 Sensor probe 31 Throw optical fiber 40 Light source 41 lens 42 chopper 43 collimator lens 44 beam splitter 45 filter 46 filter 47 detector 48 electronic cooler 49 amplifier 50 detector 51 electronic cooler 52 amplifier 53 arithmetic unit 54 power supply 55 fan

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成6年12月28日[Submission date] December 28, 1994

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0014】[0014]

【実施例】図1は、本発明の光センサープローブ2が収
納されたほぼ直方体のハウジング1を略示する。センサ
ープローブ2は、以下で説明するように積分球からな
り、赤外線を内部に導く投光ファイバー3、およびそこ
から光を外に導き出す受光ファイバー4、4′が取り付
けられている。センサープローブ2の底部には検出窓5
(図2を参照)が設けられ、その部分がハウジング1の
底部より外に露出している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1 schematically shows a substantially rectangular parallelepiped housing 1 in which an optical sensor probe 2 of the present invention is housed. The sensor probe 2 is composed of an integrating sphere, as will be described below, and is provided with a projecting optical fiber 3 for guiding infrared rays to the inside and light receiving fibers 4, 4'for guiding light to the outside. A detection window 5 is provided on the bottom of the sensor probe 2.
(See FIG. 2) is provided, and that portion is exposed from the bottom of the housing 1 to the outside.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0016[Correction target item name] 0016

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0016】本発明により試料の成分を測定するために
は、試料が隙間だらけでは満足のいく測定値を得ること
ができないので、隙間をできるだけ減少させるために、
測定に際してはハウジング1を降ろして試料に接触さ
せ、さらにセンサープローブ2の自重、さらには必要に
応じて錘り(図1参照)を加減することで、測定に適す
るように試料7を押圧する。
In order to measure the components of the sample according to the present invention, it is impossible to obtain a satisfactory measured value when the sample is full of gaps.
At the time of measurement, the housing 1 is lowered and brought into contact with the sample, and further, the weight of the sensor probe 2 and further the weight (see FIG. 1) are adjusted, so that the sample 7 is pressed so as to be suitable for the measurement.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0021[Correction target item name] 0021

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0021】この実施例では採取口が2つの場合を例示
したが、拡散反射光の方向が一様なときは採取口は1つ
でもよい。一方、その方向の一様性が悪いときは、さら
に採取口を設けることが望ましい。
In this embodiment, the case where there are two sampling ports is illustrated, but when the direction of diffuse reflected light is uniform, there may be one sampling port. On the other hand, when the uniformity of the direction is poor, it is desirable to further provide a sampling port.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0034[Correction target item name] 0034

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0034】また、本センサープローブを使用した測定
装置は、粉体の試料に限らず、粉体でない試料について
も、プローブを試料に接触させ、さらにプローブの自
重、錘り、その他を利用して試料を圧縮することで試料
を実存形のまま測定できることから、オンライン測定が
行える。さらに、試料が移動するものであっても、測定
にほとんど影響を与えることなく測定が行える。
The measuring device using the sensor probe of the present invention is not limited to a powder sample, and a non-powder sample is also brought into contact with the sample, and the probe's own weight, weight, etc. are used. Since the sample can be measured as it exists by compressing the sample, online measurement can be performed. Furthermore, even if the sample moves, the measurement can be performed with almost no influence on the measurement.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成7年5月29日[Submission date] May 29, 1995

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 [Figure 1]

【図2】 [Fig. 2]

【図3】 [Figure 3]

【図4】 [Figure 4]

フロントページの続き (72)発明者 中 野 文 雄 静岡県榛原郡金谷町志戸呂576−8 (72)発明者 西 村 元 宏 静岡県掛川市久保2−18−19フラワー・ビ ー203(72) Inventor Fumio Nakano 576-8 Shidoro, Kanaya-cho, Haibara-gun, Shizuoka Prefecture (72) Inventor Motohiro Nishimura 2-18-19 Kubo, Kakegawa City, Shizuoka Flower Bee 203

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 実存形の試料内に含まれる成分を検出す
る積分球から成る光センサープローブであって、 前記積分球上で、その直径方向の一端に赤外線を投光フ
ァイバーにより中に導入するための入射口を有し、導入
される赤外線を試料へと透過させ、試料からの拡散反射
光を中に透過させるための検出窓を前記直径方向の他端
に有し、 さらに、試料から中へと透過した拡散反射光を採取し、
受光ファイバーにより外へ導出する、少なくとも一つの
採取口を有する、ことを特徴とする光センサープロー
ブ。
1. An optical sensor probe comprising an integrating sphere for detecting a component contained in an existing sample, wherein infrared rays are introduced into one end of the integrating sphere at a diametrical end thereof by an optical fiber. Has an entrance port for transmitting infrared rays to be transmitted to the sample and transmitting diffused reflected light from the sample to the inside, and further has a detection window at the other end in the diametrical direction. Diffuse reflected light that has been transmitted is collected,
An optical sensor probe having at least one sampling port which is led out by a light receiving fiber.
【請求項2】 請求項1に記載の光センサープローブで
あって、 前記入射口にコリメータを設け、前記投光ファイバーに
より導入される赤外線が集光光束となって前記積分球に
入射する、ことを特徴とする光センサープローブ。
2. The optical sensor probe according to claim 1, wherein a collimator is provided at the entrance, and infrared rays introduced by the projecting optical fiber become a condensed light flux and enter the integrating sphere. Characteristic optical sensor probe.
【請求項3】 請求項1に記載の光センサープローブで
あって、 前記入射口を通り前記検出窓まで伸びた光学材質から成
る棒状材により赤外線が入射する、ことを特徴とする光
センサープローブ。
3. The optical sensor probe according to claim 1, wherein infrared rays are incident by a rod-shaped member made of an optical material that extends through the entrance to the detection window.
【請求項4】 実存形の試料内に含まれる成分を検出す
る装置であって、 赤外線を生成する光源と、 直径方向に一端に光源からの赤外線を投光ファイバーに
より中に導入するための入射口を有し、導入される赤外
線を試料へと透過させ、試料からの拡散反射光を中に透
過させるための検出窓を前記直径方向の他端に有し、さ
らに試料から中へと透過した拡散反射光を採取し、受光
ファイバーにより外へ導出する、少なくとも一つの採取
口を有する積分球と、 前記採取口からの採取光を二つに分割するスプリッター
と、 前記分割された光の一方を、検出すべき成分が吸収する
波長を通過させるフィルターを通して検出する検出器
と、 前記分割された光の他方を、検出すべき成分が吸収しな
い波長を通過させるフィルターを通して検出する検出器
と、 前記二つの検出器により検出した光強度に基づいて当該
成分を算出する演算手段と、から成る装置。
4. A device for detecting a component contained in an existing sample, comprising a light source for generating infrared light, and an entrance for introducing infrared light from the light source into one end in the diameter direction by an optical fiber. Having a detection window at the other end in the diametrical direction for transmitting the introduced infrared rays to the sample and transmitting diffuse reflection light from the sample into the inside, and further diffused from the sample to the inside. Collecting the reflected light and leading it out by the light receiving fiber, an integrating sphere having at least one sampling port, a splitter for splitting the sampling light from the sampling port into two, and one of the split light, A detector that detects through a filter that passes the wavelength that the component to detect detects, and a detector that detects the other of the split light through a filter that passes the wavelength that the component to detect does not absorb When an arithmetic means for calculating the component based on the light intensity detected by the two detectors consists of unit.
【請求項5】 請求項4に記載の装置であって、 前記入射口にコリメータを設け、前記投光ファイバーに
より導入される赤外線が集光光束となって前記積分球に
入射する、ことを特徴とする装置。
5. The apparatus according to claim 4, wherein a collimator is provided at the entrance, and the infrared light introduced by the projection optical fiber becomes a condensed light flux and enters the integrating sphere. Device to do.
【請求項6】 請求項4に記載の装置であって、 前記入射口を通り前記検出窓まで伸びた光学材質から成
る棒状材により赤外線が入射する、ことを特徴とする装
置。
6. The device according to claim 4, wherein infrared rays are incident by a rod-shaped member made of an optical material that extends through the entrance to the detection window.
JP27476893A 1993-10-07 1993-10-07 Optical sensor probe Pending JPH07301598A (en)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0964244A1 (en) * 1998-06-12 1999-12-15 GretagMacbeth, L.L.C. Multi-channel integrating sphere
KR100768448B1 (en) * 2004-01-13 2007-10-18 플래닛팔이 주식회사 Apparatus for measuring a sample and method thereof
KR101103890B1 (en) * 2009-10-20 2012-01-12 엘지이노텍 주식회사 Apparatus for measuring light
CN105842169A (en) * 2016-03-21 2016-08-10 中国石油集团西部钻探工程有限公司 Steam dryness tester
KR20190032268A (en) * 2016-07-25 2019-03-27 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 Optical measuring device
CN112798554A (en) * 2020-12-25 2021-05-14 绵阳同成智能装备股份有限公司 Paper quantitative moisture detection system based on infrared technology

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