JPH08254580A - 近赤外線分光分析による湿度測定装置及びその測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】近赤外線を利用して定量分析を行う場合に測定
部の空気中の湿度を計測し、湿度による吸光度の変動の
影響を取り除いて精度よく定量分析を行う。 【構成】密閉空間に水蒸気量が既知の空気を充填した標
準セルを近赤外線分光分析器に装着し、この標準セルに
近赤外線を照射して内部の空気の吸光度を測定し、この
吸光度を参照量として予め作成した湿度の検量線より外
気の湿度を測定するので、湿度次第では測定スキャンの
回数を増大したり、若しくは測定室の空調を調整して室
内を乾燥するなどの対策を適切にとることにより、近赤
外線分光分析の測定精度を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、近赤外線分光分析によ
り湿度を測定する装置及びその測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、近赤外線分光分析法を利用して
定量分析を行う場合、成分濃度が既知の標準試料を試料
セルに収容し、これに近赤外線を照射して吸光度を測定
する。そして、この測定吸光度を説明変数にし、既知の
成分を目的変数した回帰式により検量線を作成する。

【０００３】次に、成分未知の測定試料の吸光度を測定
して前記検量線との吸光度のずれ量から測定試料の成分
と濃度を求める。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、雨季のよう
に外気湿度が高い場合、測定時にセルに結露を生じ、こ
の結露の影響で、若しくは結露を生じないまでも外気に
含む水蒸気の影響で、近赤外線の散乱、吸収が生じて吸
光度に影響を与え、分析精度が低下することがある。

【０００５】そこで本発明は、近赤外線を利用して定量
分析を行う場合に、測定部周囲の空気の湿度を計測して
水蒸気の影響を把握し、湿度次第では分析値を補正した
り、測定スキャンの回数を増大したり、若しくは測定室
の空調を調整して室内を乾燥するなどの対策をとること
により、近赤外線分光分析の測定精度を向上することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、密閉空間に水蒸気量が既知の空気を充
填した標準セルを近赤外線分光分析器に装着し、この標
準セルに近赤外線を照射して内部の空気の吸光度を測定
し、この吸光度を参照量として予め作成した湿度の検量
線より外気の湿度を測定することを特徴とする。

【０００７】

【作用】このように本発明では、水蒸気量が既知の標準
セルを用い、その吸光度を参照量として予め作成した湿
度検量線より外気の湿度を測定するので、外気に含む水
蒸気が近赤外線分析に及ぼす影響を正確に把握して、適
切な対策を講じることができる。

【０００８】

【実施例】本発明の第１実施例を図１及び図２に示す。

【０００９】近赤外線分光分析器１０は、３個のＬＥＤ
１１を備える発光手段１２と、発光手段１２を発光させ
るドライブ回路部１３と、干渉フィルタ１４を備える分
光部１５と、ＬＥＤ１１の透過光を検出する３個のマル
チダイオード１６を備える受光手段１７と、増幅部１８
とから成る（図１、図２参照）。

【００１０】なお、発光手段１２にはＬＥＤ１１の代わ
りに通常のランプを使用し、分光部１５には干渉フィル
タ１４の代わりに回析格子を用いることもできる。

【００１１】２１は試料セル１９と標準セル２０を一体
に連結した検体容器で、試料セル１９は上面が開口しこ
の開口より試料を出入れする。他方、標準セル２０は密
閉した構造で吸湿剤を封入し内部の空気の湿度を０に保
つ。両セル１９、２０とも透明な材質で形成する。

【００１２】２２は検体容器装填部で、検体容器２１を
着脱自在に固定するホルダ２３の左右に摺動片２４、２
４を一体に連設し、摺動片２４、２４を支柱２５、２５
に摺動自在に取り付ける。

【００１３】そして一方の摺動片２４を連結具２７によ
り歯付きベルト２８に連結する。歯付きベルト２８は、
駆動モータ２９の駆動プーリ３０と上方の受動プーリ３
２の間に掛け渡す（図１参照）。３１は受動プーリ３２
の軸受けである。

【００１４】次にこの作用を説明する。

【００１５】近赤外線分光分析器１０を使用して試料を
定量分析する前に、あらかじめ空の試料セル１９の水蒸
気量を検出し、外気の絶対湿度を求める。

【００１６】そのために、試料セル１９を空にした検体
容器２１をホルダ２３に取付け、駆動モータ３１を正逆
に回転して検体容器２１を支柱２５に沿い上下に往復移
動する。

【００１７】このとき３個のＬＥＤ１１より近赤外線を
照射し、３種類の異なる干渉フィルタ１４により３種類
の波長の近赤外線を検体容器２１に照射する。検体容器
２１を透過した近赤外線の強度をマルチダイオード１６
により測定し、増幅部１８を介して試料セル１９と標準
セル２０の吸光度を測定する。

【００１８】そしてそのときの標準セル２０の吸光度を
参照量として、あらかじめ作成した水蒸気量検量線に基
づき試料セル１９の吸光度より試料セル１９内の外気の
水蒸気量を検出する。必要に応じこの水蒸気量から絶対
湿度を求め、これより相対湿度を算出する。

【００１９】なお、照射する波長の種類数を４種以上の
波長を使用し、上記のようにして水蒸気量を検出して相
対湿度を求めてもよい。また透過光でなく反射光の吸光
度でも同様に外気の湿度を測定できる。

【００２０】次に、試料セル１９に測定試料（例えば米
などの穀類の粉末）を充填して検体容器２１を上下動さ
せ、試料セル１９の吸光度を測定する。そして、この吸
光度を検出して測定成分の検量線から試料の成分量を測
定する。

【００２１】このとき予め測定した外気の湿度に応じて
近赤外線による測定スキャンの回数を例えば５０回から
８０回に増加したり、空調機を運転して周囲の湿度を下
げるなどの適切な対策を講じることにより、精度の高い
分析を行う。

【００２２】また図３に示す相対湿度と成分補正値の補
正曲線を用いて、試料の測定成分値を外気の相対湿度に
応じて補正すれば、測定部の湿度の影響を解消できる。
従って、湿度変化の大きい場所でも安定した測定精度が
期待できる。

【００２３】図４は別の近赤外線分光分析器４１の全体
を示す。

【００２４】この近赤外線分光分析器４１は、ケース内
にランプ４２を配設して、ランプ４２の近赤外線が通る
スリット４３と、スリット４３からの近赤外線を反射す
る平面鏡４４とを備える。平面鏡４４で反射した近赤外
線はグレーティング（回析格子型分光器）４５内に入射
する。

【００２５】グレーティング４５には、グレーティング
ミラー４６とグレーティングミラー４６の駆動手段を備
え、入射した近赤外線はグレーティングミラー４６に反
射してオーダーソーター４７に入射する。オーダーソー
ター４７は、グレーティングミラー４６と同期して動
き、所定の波長の単色光を測定試料Ｓに発射する。

【００２６】さらに近赤外線分光分析器４１内には、測
定試料Ｓに焦点を合わせるレンズ４８とスリット４９と
を備え、レンズ４８からの近赤外線がスリット４９を通
り測定試料Ｓに照射する。そして測定試料Ｓからの反射
光を検出する反射光検出手段５０と透過光を検出する透
過光検出手段５１とを設置する。

【００２７】近赤外線分光分析器４１の試料セル５６の
セルガラスは、測定試料の種類或いはセルガラスの使用
頻度により汚れの程度が異なり、セルガラスの汚れによ
り吸光度が変化する。このため汚れの程度を客観的に把
握して清掃する時期を確定できることが好ましい。

【００２８】ここでは検体容器５６は測定セル５７ａと
対照用セル５７ｂをセラミック板５８により連結した構
造で、測定セル５７ａに測定試料を充填し、対照用セル
５７ｂの内部は空にする（図４参照）。

【００２９】そして検体容器５６を所定位置にセットし
これに近赤外線を照射する。

【００３０】このとき測定セル５７ａと対照用セル５７
ｂの透過光を透過光検出手段５１で検出し、それぞれの
吸光度の差がある一定の値を越えたとき、セルガラスの
汚れを判定する。この判定結果に従うことによりセルガ
ラスの清掃を人の主観に左右されることなく最適時に実
施できる。

【００３１】図５は湿気対策を施した近赤外線分光分析
器の例で、反射光検出手段５０を囲むように密閉部材５
３を配設して密閉した空間を形成し、この密閉空間に除
湿剤５４を設置する。５２はセンサ基板でこれに反射光
検出手段５０を取り付ける。

【００３２】図５の近赤外線分光分析器４１により測定
するとき、除湿剤５４により反射光検出手段５０の湿度
を低く一定に保って、湿度によるノイズの発生を防止
し、測定精度を高くできる。

【００３３】図６の試料セルガラス清掃システム５９で
は、第１張込み用エレベ−タ６０の終端に分別タンク搬
送用コンベア６１の始端を接続し、分別タンク搬送用コ
ンベア６１の終端を複数の米貯留タンク６２に接続す
る。米貯留タンク６２の下部に繰出しバルブ６３を備え
付け、繰出しバルブ６３を介して第１輸送用コンベア６
４に接続する。第１輸送用コンベア６４の終端は、近赤
外線分光分析器６５のホッパー部６６に接続する。近赤
外線分光分析器６５は、試料セルガラス清掃システム５
９を制御する中央制御処理装置６７に接続する。中央制
御処理装置６７は、バルブ駆動手段６８に接続し、バル
ブ駆動手段６８は近赤外線分光分析器６５の下方に設け
た切替え器６９と繰出しバルブ６３に接続する。切替え
器６９は第１張込み用エレベ−タ６０と第２張込み用エ
レベ−タ７０の始端に切替え自在に接続する。

【００３４】また、第２張込み用エレベ−タ７０の終端
を乾籾貯留タンク７１に接続し、乾籾貯留タンク７１の
下方に排出バルブ７２を配設する。排出バルブ７２は、
第２輸送用コンベア７３を介して近赤外線分光分析器６
５のホッパー部６６に接続する。また、排出バルブ７２
にバルブ駆動手段６８を接続する。

【００３５】米貯留タンク６２の中から測定したい米貯
留タンクを選択して、その米貯留タンクの繰出しバルブ
を作動して米を近赤外線分光分析器６５のホッパー６６
に供給する。そして、規定量の米を試料セル７５に充填
して各種測定を開始する。

【００３６】測定終了後、試料セル７５から充填した試
料を排出し、切替え器６９を介して第１張込みエレベー
タ６０により米貯留タンク６２に戻す。

【００３７】このように、測定を繰り返すと試料セル７
５のガラス面に汚れが付着する。この試料セル７５のガ
ラス面の汚れを除去するために、図４で説明したように
ガラス面の汚れを定量的に計測する。

【００３８】試料セル７５のガラス面に汚れが所定の値
以上になった場合、乾籾貯留タンク７１から第２輸送用
コンベア７３を介してホッパー部６６に乾燥籾を供給す
る。

【００３９】供給された乾燥籾を試料セル７５に充填
し、第１実施例に示したように試料セル７５を上下に移
動させる。その後、乾燥籾を切替え器６９、第２張込み
エレベータ７０を介して乾籾貯留タンク７１に戻す。以
下、必要な場合この操作を繰り返す。

【００４０】そして、試料セル７５の測定試料を充填し
て測定を開始する。

【００４１】このように試料セルガラス清掃システム５
９においては、試料セル７５の試料セル７５のセルガラ
ス面を乾燥籾により清掃することによりセルガラス面の
透明度を絶えず高く保ち、測定精度の維持できる。

【００４２】また、試料セル７５の汚れを取り除く汚れ
除去材に乾燥籾を使用するため、低コストで測定セルの
清掃ができる。また、乾燥籾にかえて、表面に細かい凹
凸を有する小球状物（例えば大豆や小豆などの豆類やプ
ラスチック製の人工物）を用いても同様な効果を有す
る。

【００４３】

【発明の効果】本発明では、密閉空間に水蒸気量が既知
の空気を充填した標準セルを近赤外線分光分析器に装着
し、この標準セルに近赤外線を照射して内部の空気の吸
光度を測定し、この吸光度を参照量として予め作成した
湿度の検量線より外気の湿度を測定するので、湿度次第
では分析値を補正したり、測定スキャンの回数を増大し
たり、若しくは測定室の空調を調整して室内を乾燥する
などの対策を適切にとることにより、近赤外線分光分析
の測定精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した近赤外線分光分析器の要部正
面図である。

【図２】図１の近赤外線分光分析器の測定部の側面図で
ある。

【図３】相対湿度に対する成分補正値の図表である。

【図４】別の実施例の近赤外線分光分析器の全体図であ
る。

【図５】さらに別の実施例の近赤外線分光分析器の要部
断面図である。

【図６】本発明を実施した試料セルガラス清掃システム
の構成図である。

【符号の説明】

１０、４１ 近赤外線分光分析器 １２ 発光手段 １７ 受光手段 １９ 試料セル ２０ 標準セル ２１ 検体容器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉空間に水蒸気量が既知の空気を充填
   した標準セルを近赤外線分光分析器に装着し、この標準
   セルに近赤外線を照射して内部の空気の吸光度を測定
   し、この吸光度を参照量として予め作成した湿度の検量
   線より外気の湿度を測定することを特徴とする近赤外線
   分光分析による湿度測定装置。
2. 【請求項２】 密閉空間に水蒸気量が既知の空気を充填
   した標準セルを近赤外線分光分析器に装着し、この標準
   セルに近赤外線を照射して内部の空気の吸光度を測定
   し、この吸光度を参照量として予め作成した湿度の検量
   線より外気の湿度を測定することを特徴とする近赤外線
   分光分析による湿度測定方法。