JPH08201286A

JPH08201286A - 光学的測定装置

Info

Publication number: JPH08201286A
Application number: JP2758095A
Authority: JP
Inventors: Isao Hishikari; 功菱刈; Katsuyuki Miyauchi; 克之宮内; Hiromichi Omiya; 弘道大宮
Original assignee: Chino Corp
Current assignee: Chino Corp
Priority date: 1995-01-24
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】被測定対象の複数の性状を１個の装置で同時に
測定する。【構成】被測定対象３からの放射エネルギーのうち、水
分に吸収されない第１の測定波長、水分に吸収される第
２の測定波長、アルコールに吸収される第３の測定波長
の各波長に分離する回転セクタ５のような分離手段と、
この分離手段により分離された前記各波長成分のすべて
を測定することができる検出素子６と、この検出素子の
出力信号のうち第２の測定波長成分に対応した信号ｅ２
と第１の測定波長成分に対応した信号ｅ１の比から水分
率、第３の測定波長成分ｅ３に対応した信号と第１の測
定波長成分に対応した信号ｅ１の比からアルコール等の
その他の性状を測定する演算手段９１、９２とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被測定対象の種々の
性状を複数、同時に測定することができる光学的測定装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光を利用して、被測定対象の坪量
・厚み等の材質、水分、色あい等の性状を別個に測定す
る水分計、厚み計等の光学的測定装置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各種の
性状を同時に測定しようとする場合、別個の装置を別位
置に設置しなければならず、装置が大型化し、また、被
測定対象の同一位置での各種性状の同時測定が困難であ
った。

【０００４】この発明の目的は、以上の点に鑑み、被測
定対象の水分、アルコール等の複数の性状を１個の装置
で同時に測定できるようにした光学的測定装置を提供す
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、被測定対象
からの放射エネルギーのうち、ほぼ水分およびアルコー
ルに吸収されない第１の測定波長、ほぼ水分に吸収され
る第２の測定波長、ほぼアルコールに吸収される第３の
測定波長のすべてを測定することができる検出素子と、
この検出素子の出力信号のうち第２の測定波長成分に対
応した信号と第１の測定波長成分に対応した信号の比率
信号ｘから水分率、第３の測定波長成分に対応した信号
と第１の測定波長成分に対応した信号の比率信号ｙから
アルコール等の性状を測定する演算手段とを備えるよう
にした光学的測定装置である。

【０００６】

【実施例】図１は、この発明の一実施例を示す構成説明
図である。

【０００７】図において、１は投光用の光源で、この光
源１の光は、投光レンズ２で被測定対象３に投光され、
その透過光または反射光は集光レンズ４で集光され、モ
ータＭにより回転する分離手段としての回転セクタ５に
設けられたほぼ水分およびアルコールを吸収しないたと
えば約１．２μｍのような第１の測定波長λ１を透過さ
せるフィルタ５１、ほぼ水分を吸収するたとえば約１．
４３μｍのような第２の測定波長λ２を透過させるフィ
ルタ５２、ほぼアルコールに吸収されるたとえば約１．
７μｍの第３の測定波長λ３を透過させるフィルタ５３
を介してＩｎＧａＡｓ素子、Ｓｉ素子、ＰｂＳ素子のよ
うな検出素子６に入射する。なお、フィルタ５４は、た
とえば第３の測定波長λ３と異なる第４の測定波長で、
又、予備として他の光学的性質の測定に用いてもよく、
又、開孔、ガラス等で測定部位を照射するスポット用と
してもよい。検出素子６の検出信号は、増幅器７で増幅
され、第１、第２、第３の測定波長λ１、λ２、λ３の
成分に対応した第１、第２、第３の信号ｅ１、ｅ２、ｅ
３が、回転セクタ５に設けられた同期信号発生器５０の
同期信号により第１、第２、第３のサンプルホールド回
路８１、８２、８３にホールドされる。そして、第１の
サンプルホールド回路８１の第１の測定波長λ１の成分
に対応した信号ｅ１から被測定対象３の坪量または厚み
等の材質が測定され、第２のサンプルホールド回路８２
の第２の測定波長λ２に対応した信号ｅ２と、第１のサ
ンプルホールド回路８１の信号ｅ１との比である水分に
関連する比率信号ｘ＝ｅ２／ｅ１を第１の演算手段９１
により演算し、被測定対象３の水分率を測定し、さら
に、第３のサンプルホールド回路８３の第３の測定波長
λ３に対応した信号ｅ３と第１のサンプルホールド回路
８１の信号ｅ１との比であるアルコールに関連する比率
信号ｙ＝ｅ３／ｅ１を第２の演算手段９２で演算し、ア
ルコール濃度等の性状を測定する。

【０００８】このようにして、被測定対象３の水分率、
アルコール濃度等のその他の性状が同時に測定できる。
サンプルホールド回路８１、８２、８３、演算手段９
１、９２等の機能を、メモリを含むマイクロコンピュー
タ、パーソナルコンピュータ等による演算手段を用いて
実現してもよい。

【０００９】ここで検出素子６であるＳｉ素子、ＩｎＧ
ａＡｓ素子等は、ノイズが少なく、リニアリティがよい
もので、その分光感度は約０．５〜１．２μｍあるいは
約０．６〜１．７μｍにあり、また、水分の吸収は、約
０．９５〜１．０５μｍ、約１．２〜１．３μｍ、約
１．４〜１．５μｍ、１．９４μｍ等にある。そこで、
上記水分に吸収される第２の測定波長としては、上記素
子の分光感度内の上記波長帯のうちの１つ、またはこれ
ら波長帯のうちの特定波長である約１．０μｍ、約１．
２μｍ、約１．４３μｍ等を用いるようにしてもよいよ
い。これらに対応して、第１の測定波長として上記素子
の分光感度内にある０．９５μｍ、１．１μｍ、１．３
μｍ等を比較用として用いればよい。第３の測定波長λ
３は種々の特定の性質用の波長として測定に用いてもよ
い。なお、上記の例では分離手段として回転セクタを用
いたものを示したが、複数の固定フィルタを用いて光を
分離して検出素子に導くようにしてもよく、また、プリ
ズム、回折格子等の連続的な分光手段を用いて各波長の
光を分離し測定するようにしてもよい。また、透過形で
なく反射型でも同様である。なお、分離手段５で複数波
長に分離して被測定対象３に放射エネルギーを投光しそ
の反射光または透過光を検出素子６で検出するようにし
てもよい。

【００１０】また、第２の測定波長として、λ２、λ４
等として２種類のものを用意し、水分の吸収の少ないλ
２＝１．１０μｍまたは１．２μｍを高水分用とし、水
分の吸収が大きく、高水分で出力が飽和しやすいλ４＝
１．４３μｍを中水分、低水分用として使い分けるよう
にしてもよい。また、波長数を増加させ、種々の測定に
用いることができる。また、水分測定波長の両側に２個
の比較波長を用いた３色水分計を構成して測定するよう
にしてもよい。

【００１１】また、ほぼ水分に吸収されない波長と、ア
ルコールに吸収されない測定波長、ほぼ水分に吸収され
る測定波長とを別々に設けて合計４波長とし、水分に吸
収される波長成分に対応した信号とほぼ水分に吸収され
ない波長成分に対応した信号の比から水分率にかんする
信号ｘ、アルコールに吸収される波長成分に対応した信
号とアルコールに吸収されない波長成分に対応した信号
の比からアルコール等の性状に関する信号ｙを求めるよ
うにしてもよい。

【００１２】ところで、水分とアルコールとは相互に影
響を及ぼすことが考えられる。このため、互いに所定の
関数で補正するようにする。上記水分に関連する比率信
号ｘの所定の関数をＦ、アルコールに関連する比率信号
ｙの所定の関数をＧとし、水分率Ｍは、Ｍ＝Ｆ（ｘ）・Ｇ（ｙ）（１）または、ベキ関数であるＭ＝Ｆ（ｘ）^G(y) （２）等で求まる。同様にして、アルコール濃度Ｎは、別の所
定の関数Ｈ、Ｉを用い、Ｎ＝Ｈ（ｙ）・Ｉ（ｘ）（３）Ｎ＝Ｈ（ｙ）^I(x) （４）で求めることができる。

【００１３】図２は、この発明の他の一実施例を示す構
成説明図である。容器３０内の気体、液体、固体、粉粒
体等の被測定対象３、特に薬品の造粒工程における被測
定対象３に対し、測定部９０内の光源の光を光ファイバ
１０ａを介して検出端１０ｂから投光し、その反射光を
検出端１０ｂで集光して光ファイバ１０ａを介して演算
手段９０に導き、図１と同様な手法で被測定対象３の水
分、アルコール、その他の性状を測定する。このとき検
出端１０ｂの外周にエアパージ管３１が設けられ、例え
ば暖められた熱風（温風）Ａを被測定対象３に噴出し、
エアパージがなされる。このことにより、光学系として
の検出端１０ｂの汚れ、結露を防ぐことができ、また、
被測定対象３を冷却することがない。

【００１４】図３は、この発明の他の一実施例を示す光
学系の構成説明図である。図３（ａ）で示すように、光
源１の光を分離手段としてのフィルタ５ａ、５ｂを有し
モータＭで回転する回転セクタ５で複数の波長に分離し
て投光し、その反射光または透過光を検出するようにし
てもよい。また、図３（ｂ）で示すように、被測定対象
からの光を分離手段としてのミラーＭ１、Ｍ２で３方向
に分離し、フィルタ５０１、５０２、５０３を介して検
出素子６１、６２、６３に入射させ、演算手段９０で上
記のような測定演算処理を行ってもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明は、ノイズ
が少く、リニアリティがよく、温度検出等に好適な、Ｓ
ｉ素子、ＩｎＧａＡｓ素子等の検出感度領域内の複数の
測定波長を用い、第１の測定波長を基準とし、水分、ア
ルコールなどの被測定対象の性状を、必要十分の最小で
最適な有機的組み合わせの少くとも３個の測定波長で、
同時に、高精度に、単一の装置で、同一箇所についての
測定をすることができ、小型、安価なものとなる。

【００１６】また、被測定対象から到来した放射エネル
ギーについて、フィルタのような分離手段で複数の各波
長に分離することにより、検出素子に入射する外来光は
分離手段による特定波長分のみとなって小さいものとな
り、また、分離手段と検出素子との距離は短く、この間
に入射する外来光の影響は小さくなる。また、フィルタ
のような分離手段を光源の近くに設け、波長分離した光
を測定対象に投光した場合では、光源の熱でフイルタの
透過特性が変化しやすいが、光源と分離手段とを離し、
測定対象を透過した後、複数波長に分離することで、光
源の発熱の影響は少く、小型、コンパクトなものとな
る。

【００１７】さらに、通常の水分計では、主として水分
の吸収の大きい１．９３μｍ等の測定波長を用い測定し
ているが、これらの測定波長では、高水分においては、
水分量の増加とともに測定値が増大し、ある水分値以上
では、出力が飽和して一定となってしまい、測定ができ
なくなることがある。これに対し、水分の測定波長とし
て、水分の吸収（透過率）の小さいたとえば測定波長
１．０μｍと測定波長０．９５μｍとの比または、１．
２μｍと１．１μｍとの比等で水分率を測定するように
すれば、高水分測定においても、出力が飽和してしまう
ことがなく、十分な測定ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す構成説明図である。

【図２】この発明の一実施例を示す構成説明図である。

【図３】この発明の一実施例を示す構成説明図である。

【符号の説明】

１光源２投光レンズ３被測定対象４集光レンズ５回転セクタ５１〜５４、５ａ、５ｂ、５０１〜５０３フィルタ６、６１、６２、６３検出素子７増幅器８１〜８３サンプルホールド回路９０、９１、９２演算手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定対象からの放射エネルギーのうち、
ほぼ水分およびアルコールに吸収されない第１の測定波
長、ほぼ水分に吸収される第２の測定波長、ほぼアルコ
ールに吸収される第３の測定波長のすべてを測定するこ
とができる検出素子と、この検出素子の出力信号のうち
第２の測定波長成分に対応した信号と第１の測定波長成
分に対応した信号の比率信号ｘから水分率、第３の測定
波長成分に対応した信号と第１の測定波長成分に対応し
た信号の比率信号ｙからアルコール等の性状を測定する
演算手段とを備えたことを特徴とする光学的測定装置。
【請求項２】前記第１の測定波長として、水分に吸収さ
れない波長とアルコールに吸収されない波長とを別々に
設け、前記水分に吸収される第１の波長成分に対応した
信号と前記水分に吸収されない波長成分に対応した信号
との比率信号ｘから水分率、前記アルコールに吸収され
る波長成分に対応した信号と前記アルコールに吸収され
ない第３の波長成分に対応した信号の比率信号ｙからア
ルコールを測定することを特徴とする請求項１記載の光
学的測定装置。
【請求項３】前記水分に関連する比率信号ｘの所定の関
数、およびアルコールに関連する比率信号ｙの所定の関
数で、互いに補正し、水分およびアルコールを測定する
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光学的
測定装置。
【請求項４】前記被測定対象は、薬品の造粒工程におけ
るものであることを特徴とする請求項１から請求項３い
ずれかに記載の光学的測定装置。