JPH0882606A - マイクロ波濃度計 - Google Patents
マイクロ波濃度計Info
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- JPH0882606A JPH0882606A JP6217251A JP21725194A JPH0882606A JP H0882606 A JPH0882606 A JP H0882606A JP 6217251 A JP6217251 A JP 6217251A JP 21725194 A JP21725194 A JP 21725194A JP H0882606 A JPH0882606 A JP H0882606A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
- G01N9/24—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by observing the transmission of wave or particle radiation through the material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、濃度測定用管が空の状態で回転数ｎ
が不必要に変化するのを防止することを目的とする。 【構成】基準流体を通過したマイクロ波の位相遅れθ1
と、被測定流体を通過したマイクロ波の位相遅れθ2 と
の位相差Δθから被測定流体の濃度を測定する濃度計に
おいて、ある時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′と次の
時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′とを、位相角度の上
範囲および下範囲と比較して回転数ｎを求め真の位相遅
れθ2 を求める演算手段３６と、通常の測定動作を行う
「運転モード」、保守等のための「保守モード」、被測
定流体が流れているとき測定動作を行う「外部連動モー
ド」を指示する運転モード設定器３９と、運転モードに
より被測定流体が流れていないときは前回の測定動作終
了時の回転数ｎ及びみかけ上の位相遅れθ2 ′を保持す
るデータ保持手段とを具備する。
が不必要に変化するのを防止することを目的とする。 【構成】基準流体を通過したマイクロ波の位相遅れθ1
と、被測定流体を通過したマイクロ波の位相遅れθ2 と
の位相差Δθから被測定流体の濃度を測定する濃度計に
おいて、ある時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′と次の
時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′とを、位相角度の上
範囲および下範囲と比較して回転数ｎを求め真の位相遅
れθ2 を求める演算手段３６と、通常の測定動作を行う
「運転モード」、保守等のための「保守モード」、被測
定流体が流れているとき測定動作を行う「外部連動モー
ド」を指示する運転モード設定器３９と、運転モードに
より被測定流体が流れていないときは前回の測定動作終
了時の回転数ｎ及びみかけ上の位相遅れθ2 ′を保持す
るデータ保持手段とを具備する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、懸濁物質の濃度、例え
ば汚泥、パルプ、その他種々の物質を含む被測定流体や
種々の溶解物質の濃度を測定する濃度計に係り、特に低
濃度から高濃度までの広い濃度測定範囲にわたって懸濁
物質等の濃度を確実に測定可能とする測定機能を備えた
濃度計に関するものである。
ば汚泥、パルプ、その他種々の物質を含む被測定流体や
種々の溶解物質の濃度を測定する濃度計に係り、特に低
濃度から高濃度までの広い濃度測定範囲にわたって懸濁
物質等の濃度を確実に測定可能とする測定機能を備えた
濃度計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、超音波を用いて被測定流体の濃度
を測定する濃度計がある。図９は、従来の超音波濃度計
の測定原理を示している。この濃度計は、配管１の管壁
に被測定流体と接触するように、超音波送信器２および
超音波受信器３が対向配置され、そのうち超音波送信器
２側には超音波発振器４が設けられ、一方超音波受信器
３側には超音波減衰率測定回路５が接続されている。
を測定する濃度計がある。図９は、従来の超音波濃度計
の測定原理を示している。この濃度計は、配管１の管壁
に被測定流体と接触するように、超音波送信器２および
超音波受信器３が対向配置され、そのうち超音波送信器
２側には超音波発振器４が設けられ、一方超音波受信器
３側には超音波減衰率測定回路５が接続されている。
【０００３】このような構成の濃度計においては、超音
波発振器４から超音波送信器２に超音波信号を入力する
と、この超音波送信器２から超音波が放射され、配管１
内の流体中を伝播して超音波受信器３によって受信され
る。この時、超音波の受信強度は、懸濁物質の濃度に応
じて減衰する。
波発振器４から超音波送信器２に超音波信号を入力する
と、この超音波送信器２から超音波が放射され、配管１
内の流体中を伝播して超音波受信器３によって受信され
る。この時、超音波の受信強度は、懸濁物質の濃度に応
じて減衰する。
【０００４】超音波受信器３は、その減衰された超音波
をその受信強度に応じた電気信に変換して超音波減衰率
測定回路５へ導入する。この減衰率測定回路５では、あ
らかじめ懸濁物質の濃度と懸濁物質の濃度に応じた超音
波の減衰率との関係を表わす検量線が設定されている。
そして、超音波減衰率に対応する超音波受信強度に基づ
いて上記検量線から濃度を測定する。
をその受信強度に応じた電気信に変換して超音波減衰率
測定回路５へ導入する。この減衰率測定回路５では、あ
らかじめ懸濁物質の濃度と懸濁物質の濃度に応じた超音
波の減衰率との関係を表わす検量線が設定されている。
そして、超音波減衰率に対応する超音波受信強度に基づ
いて上記検量線から濃度を測定する。
【０００５】しかしながら、以上のような濃度計は、超
音波の送受信器２，３を配管１内の液体に接触させなけ
ればならないため、その接触面に懸濁物質が付着し易
く、定期的に洗浄する必要がある。特に、下水汚泥等の
場合には、懸濁物質が付着し易い。
音波の送受信器２，３を配管１内の液体に接触させなけ
ればならないため、その接触面に懸濁物質が付着し易
く、定期的に洗浄する必要がある。特に、下水汚泥等の
場合には、懸濁物質が付着し易い。
【０００６】これに対して、超音波送受信器２、３を配
管１の外側に取り付けることがあるが、この場合、配管
１における取り付け部分の肉厚を薄くしなければなら
ず、強度および耐久性等の問題が出てくる。また、この
ような構造にすると配管１の振動の影響をうけ易く、誤
差の要因となる。しかも、超音波は液体中と比較して、
気体中では減衰率が非常に大きくなる。このため、流体
中に気泡が混入していると、超音波の減衰が懸濁物質に
よる減衰よりも格段に大きくなる。その結果、測定不可
能となったり、見掛け上高濃度な測定結果が出てしま
い、測定精度が問題となる。
管１の外側に取り付けることがあるが、この場合、配管
１における取り付け部分の肉厚を薄くしなければなら
ず、強度および耐久性等の問題が出てくる。また、この
ような構造にすると配管１の振動の影響をうけ易く、誤
差の要因となる。しかも、超音波は液体中と比較して、
気体中では減衰率が非常に大きくなる。このため、流体
中に気泡が混入していると、超音波の減衰が懸濁物質に
よる減衰よりも格段に大きくなる。その結果、測定不可
能となったり、見掛け上高濃度な測定結果が出てしま
い、測定精度が問題となる。
【０００７】そこで、以上のような不具合を解消するた
めに、所定のサンプリング周期毎に被測定流体を加圧消
泡室に取り込んだ後、圧力を加えて気泡を除去した後、
被測定流体の濃度を測定する消泡式濃度計が用いられる
ようになった。
めに、所定のサンプリング周期毎に被測定流体を加圧消
泡室に取り込んだ後、圧力を加えて気泡を除去した後、
被測定流体の濃度を測定する消泡式濃度計が用いられる
ようになった。
【０００８】しかしながら、この消泡式濃度計は、所定
のサンプリング周期毎に被測定流体をサンプリングする
方式のため、連続的に濃度を測定できないこと、被測定
流体をサンプリングしたり、所定の圧力を加える必要か
ら、機械的な可動機構が必要となり、信頼性の面で問題
がある。
のサンプリング周期毎に被測定流体をサンプリングする
方式のため、連続的に濃度を測定できないこと、被測定
流体をサンプリングしたり、所定の圧力を加える必要か
ら、機械的な可動機構が必要となり、信頼性の面で問題
がある。
【０００９】さらに、超音波を用いた濃度計全般につい
て言えることは、懸濁物質による超音波の分散減衰を利
用しているので、被測定流体中に溶解している物質の濃
度測定には適用できない。
て言えることは、懸濁物質による超音波の分散減衰を利
用しているので、被測定流体中に溶解している物質の濃
度測定には適用できない。
【００１０】そこで、近年では、懸濁物質の付着による
洗浄の問題がなく、被測定流体中に溶解する物質でも測
定可能であり、かつ連続的に濃度を測定可能とするため
に、マイクロ波を用いて濃度を測定する濃度計が考えら
れてきている。
洗浄の問題がなく、被測定流体中に溶解する物質でも測
定可能であり、かつ連続的に濃度を測定可能とするため
に、マイクロ波を用いて濃度を測定する濃度計が考えら
れてきている。
【００１１】図１０は、マイクロ波を用いた濃度計の構
成例を示している。同図に示すように、流体の流通する
配管１に、マイクロ波送信アンテナ１１とマイクロ波受
信アンテナ１２とが対向配置され、マイクロ波発振器１
３から発射されたマイクロ波が、パワースプリッタ１４
−送信アンテナ１１−管内流体−受信アンテナ１２を通
って位相差測定回路１５に導入される第１の経路と、同
じくマイクロ波がパワースプリッタ１４を通って位相差
測定回路１５に導入される第２の経路とを形成し、第１
の経路からのマイクロ波の第２の経路からのマイクロ波
に対する位相遅れから位相差を求める構成となってい
る。
成例を示している。同図に示すように、流体の流通する
配管１に、マイクロ波送信アンテナ１１とマイクロ波受
信アンテナ１２とが対向配置され、マイクロ波発振器１
３から発射されたマイクロ波が、パワースプリッタ１４
−送信アンテナ１１−管内流体−受信アンテナ１２を通
って位相差測定回路１５に導入される第１の経路と、同
じくマイクロ波がパワースプリッタ１４を通って位相差
測定回路１５に導入される第２の経路とを形成し、第１
の経路からのマイクロ波の第２の経路からのマイクロ波
に対する位相遅れから位相差を求める構成となってい
る。
【００１２】この濃度計では、マイクロ波発振器１３か
らパワースプリッタ１４を経由して直接受信するマイク
ロ波に対する配管内の被測定流体を伝播してくるマイク
ロ波の位相遅れθ2 と、管内に基準流体（例えば水道
水）を充填して被測定流体の場合と同じ条件で測定した
時のマイクロ波の位相遅れθ1 とを比較し、その位相差
Δθ＝（θ2 −θ1 ）から検量線を用いて濃度を測定す
る。具体的には、濃度Ｘ＝ａΔθ＋ｂの演算を行なって
濃度を求めるものである。なお、ａは検量線の傾き、ｂ
は検量線の切片である。
らパワースプリッタ１４を経由して直接受信するマイク
ロ波に対する配管内の被測定流体を伝播してくるマイク
ロ波の位相遅れθ2 と、管内に基準流体（例えば水道
水）を充填して被測定流体の場合と同じ条件で測定した
時のマイクロ波の位相遅れθ1 とを比較し、その位相差
Δθ＝（θ2 −θ1 ）から検量線を用いて濃度を測定す
る。具体的には、濃度Ｘ＝ａΔθ＋ｂの演算を行なって
濃度を求めるものである。なお、ａは検量線の傾き、ｂ
は検量線の切片である。
【００１３】以上のようなマイクロ波濃度計は、アンテ
ナに被測定流体を接触させる必要がなく、また被測定流
体の気泡に影響されずに伝播して被測定流体の濃度を測
定できることから、洗浄の必要性がなく、連続的に濃度
を測定できる。
ナに被測定流体を接触させる必要がなく、また被測定流
体の気泡に影響されずに伝播して被測定流体の濃度を測
定できることから、洗浄の必要性がなく、連続的に濃度
を測定できる。
【００１４】しかしながら、上記マイクロ波濃度計は、
被測定流体の濃度状態に応じて変化するマイクロ波の位
相遅れを検出しているので、図１１に示すように、マイ
クロ波発振器１３のマイクロ波（イ）に対し、例えば水
道水等の基準流体の場合には位相遅れθ1 を持ったマイ
クロ波（ロ）を受信することになり、被測定流体の場合
にはその濃度状態によってその位相遅れθ2 が大きく変
化するマイクロ波（ハ）を受信することになる。その結
果、次のような問題が生ずる。
被測定流体の濃度状態に応じて変化するマイクロ波の位
相遅れを検出しているので、図１１に示すように、マイ
クロ波発振器１３のマイクロ波（イ）に対し、例えば水
道水等の基準流体の場合には位相遅れθ1 を持ったマイ
クロ波（ロ）を受信することになり、被測定流体の場合
にはその濃度状態によってその位相遅れθ2 が大きく変
化するマイクロ波（ハ）を受信することになる。その結
果、次のような問題が生ずる。
【００１５】すなわち、被測定流体が高濃度の場合に
は、位相遅れθ2 が３６０°を越えて１回転目（便宜
上、０°≦θ2 ≦３６０°を０回転目、 ３６０°＜θ
2 ≦７２０°を１回転目、 ７２０°＜θ2 ≦１０８０
°を２回転目、すなわち（ｎ−１）×３６０°＜θ2 ≦
ｎ×３６０°を（ｎ−１）回転目と呼ぶことにし、θ1
は０回転目にあるとする。ここで、ｎ＝−１，０または
１，２，３，……の整数）の角度になってしまうことが
あるが、このとき図１２に示すように、位相差測定回路
１５では、測定される位相遅れθ2 が、みかけ上の位相
遅れが１回転目の角度 θ2 ′（θ2 ′＝θ2 −（ｎ−
１）×３６０° θ2 ′は位相測定回路１５で測定され
るみかけ上の位相遅れ）となり、みかけ上低濃度である
ような測定結果となり、高濃度の正確な測定が不可能と
なる。
は、位相遅れθ2 が３６０°を越えて１回転目（便宜
上、０°≦θ2 ≦３６０°を０回転目、 ３６０°＜θ
2 ≦７２０°を１回転目、 ７２０°＜θ2 ≦１０８０
°を２回転目、すなわち（ｎ−１）×３６０°＜θ2 ≦
ｎ×３６０°を（ｎ−１）回転目と呼ぶことにし、θ1
は０回転目にあるとする。ここで、ｎ＝−１，０または
１，２，３，……の整数）の角度になってしまうことが
あるが、このとき図１２に示すように、位相差測定回路
１５では、測定される位相遅れθ2 が、みかけ上の位相
遅れが１回転目の角度 θ2 ′（θ2 ′＝θ2 −（ｎ−
１）×３６０° θ2 ′は位相測定回路１５で測定され
るみかけ上の位相遅れ）となり、みかけ上低濃度である
ような測定結果となり、高濃度の正確な測定が不可能と
なる。
【００１６】また、高濃度で大口径になれば、θ2 は７
２０°を越えて２回転目（便宜上、０°≦θ2 ≦３６０
°を０回転目、 ３６０°＜θ2 ≦７２０°を１回転
目、７２０°＜θ2 ≦１０８０°を２回転目、すなわち
（ｎ−１）×３６０°＜θ2≦ｎ×３６０°を（ｎ−
１）回転目と呼ぶことにする）の角度になる可能性もあ
る。
２０°を越えて２回転目（便宜上、０°≦θ2 ≦３６０
°を０回転目、 ３６０°＜θ2 ≦７２０°を１回転
目、７２０°＜θ2 ≦１０８０°を２回転目、すなわち
（ｎ−１）×３６０°＜θ2≦ｎ×３６０°を（ｎ−
１）回転目と呼ぶことにする）の角度になる可能性もあ
る。
【００１７】さらに、配管１が大口径になると、その口
径の大きさに応じてマイクロ波の伝播経路が長くなるの
で、位相遅れθ2 が大きくなり、前記と同様な問題が生
じる。 さらにまた、図１３に示すように、ある時点で
の位相遅れθ1 が０°に近い値で、これをゼロ点データ
θ1 として測定を行なっていて、次にゼロ点をチェック
するべく水道水を測定した時、水温変化等に起因して、
ゼロ点位相遅れθ1 がドリフトして０°以下になり、０
回転目から−１回転目の位相角度に入って、みかけ上３
６０°に近い大きな角度θ1 ′となり、あたかもみかけ
上ゼロ点がプラス側に大きくドリフトしたことになって
しまうという不都合が生じる。
径の大きさに応じてマイクロ波の伝播経路が長くなるの
で、位相遅れθ2 が大きくなり、前記と同様な問題が生
じる。 さらにまた、図１３に示すように、ある時点で
の位相遅れθ1 が０°に近い値で、これをゼロ点データ
θ1 として測定を行なっていて、次にゼロ点をチェック
するべく水道水を測定した時、水温変化等に起因して、
ゼロ点位相遅れθ1 がドリフトして０°以下になり、０
回転目から−１回転目の位相角度に入って、みかけ上３
６０°に近い大きな角度θ1 ′となり、あたかもみかけ
上ゼロ点がプラス側に大きくドリフトしたことになって
しまうという不都合が生じる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
濃度計においては、懸濁物質の付着や流体中の気泡の影
響を受けてしまう、また流体中に溶解している物質の測
定が行なえない、さらに高濃度を含む広範囲の濃度測定
の他、大口径の場合には確実に濃度測定を行なえないと
いう問題があった。
濃度計においては、懸濁物質の付着や流体中の気泡の影
響を受けてしまう、また流体中に溶解している物質の測
定が行なえない、さらに高濃度を含む広範囲の濃度測定
の他、大口径の場合には確実に濃度測定を行なえないと
いう問題があった。
【００１９】本発明の目的は、懸濁物質の付着や流体中
の気泡の影響を受けずに濃度測定が可能であり、かつ流
体中に溶解している物質でも測定可能とし、さらに高濃
度を含む広範囲の濃度測定の他、大口径の場合でも確実
に濃度測定を行なうことができ、さらに濃度測定用管が
空の状態になっても回転数が不必要に変化するのを防止
した極めて信頼性の高い濃度計を提供することにある。
の気泡の影響を受けずに濃度測定が可能であり、かつ流
体中に溶解している物質でも測定可能とし、さらに高濃
度を含む広範囲の濃度測定の他、大口径の場合でも確実
に濃度測定を行なうことができ、さらに濃度測定用管が
空の状態になっても回転数が不必要に変化するのを防止
した極めて信頼性の高い濃度計を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
解決するために次のような手段を講じた。請求項１に対
応する本発明は、濃度測定用管にマイクロ波送信器およ
びマイクロ波受信器を対向配置し、前記濃度測定用管に
基準流体が流れている時に前記マイクロ波送信器から送
信され基準流体を通って前記マイクロ波受信器にて受信
されたマイクロ波の位相遅れθ1 を検出し、前記濃度測
定用管に被測定流体が流れている時に前記マイクロ波送
信器から送信され被測定流体を通って前記マイクロ波受
信器にて受信されたマイクロ波の位相遅れθ2 を検出
し、両位相遅れの位相差Δθ＝θ2 −θ1 から前記被測
定流体の濃度を測定するマイクロ波濃度計において、前
記位相遅れθ2 の測定を連続的でなくある短時間の周期
で行ない、ある時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′とそ
の次の時点でのみかけ上の位相遅れθ2′とを、あらか
じめ設定された３６０°に近い位相角度の上範囲および
０°に近い位相角度の下範囲と比較して回転数ｎを求
め、θ2 ＝θ2 ′＋ｎ×３６０°の処理を行なって真の
位相遅れθ2 を求める演算手段と、通常の測定動作を行
う「運転モード」、保守等のために前記濃度測定用管の
被測定流体を止める「保守モード」、被測定流体が前記
濃度測定用管を流れている間のみ測定動作を行う「外部
連動モード」を指示する運転モード設定器と、前記運転
モード設定器で「保守モード」が指示されている場合、
又は「外部連動モード」が指示され且つ測定動作が行わ
れていない場合は、前回の測定動作終了時の回転数ｎ及
びみかけ上の位相遅れθ2 ′を保持するデータ保持手段
とを具備する構成とした。
解決するために次のような手段を講じた。請求項１に対
応する本発明は、濃度測定用管にマイクロ波送信器およ
びマイクロ波受信器を対向配置し、前記濃度測定用管に
基準流体が流れている時に前記マイクロ波送信器から送
信され基準流体を通って前記マイクロ波受信器にて受信
されたマイクロ波の位相遅れθ1 を検出し、前記濃度測
定用管に被測定流体が流れている時に前記マイクロ波送
信器から送信され被測定流体を通って前記マイクロ波受
信器にて受信されたマイクロ波の位相遅れθ2 を検出
し、両位相遅れの位相差Δθ＝θ2 −θ1 から前記被測
定流体の濃度を測定するマイクロ波濃度計において、前
記位相遅れθ2 の測定を連続的でなくある短時間の周期
で行ない、ある時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′とそ
の次の時点でのみかけ上の位相遅れθ2′とを、あらか
じめ設定された３６０°に近い位相角度の上範囲および
０°に近い位相角度の下範囲と比較して回転数ｎを求
め、θ2 ＝θ2 ′＋ｎ×３６０°の処理を行なって真の
位相遅れθ2 を求める演算手段と、通常の測定動作を行
う「運転モード」、保守等のために前記濃度測定用管の
被測定流体を止める「保守モード」、被測定流体が前記
濃度測定用管を流れている間のみ測定動作を行う「外部
連動モード」を指示する運転モード設定器と、前記運転
モード設定器で「保守モード」が指示されている場合、
又は「外部連動モード」が指示され且つ測定動作が行わ
れていない場合は、前回の測定動作終了時の回転数ｎ及
びみかけ上の位相遅れθ2 ′を保持するデータ保持手段
とを具備する構成とした。
【００２１】請求項２に対応する本発明は、「保守モー
ド」から「運転モード」へ戻された場合、又は「外部連
動モード」が指示され且つ測定動作が開始された場合
は、前記データ保持手段に保持されているみかけ上の位
相遅れθ2 ′と今回測定されたみかけ上の位相遅れθ
2 ′とを比較して回転数ｎの値を決定することを特徴と
する。
ド」から「運転モード」へ戻された場合、又は「外部連
動モード」が指示され且つ測定動作が開始された場合
は、前記データ保持手段に保持されているみかけ上の位
相遅れθ2 ′と今回測定されたみかけ上の位相遅れθ
2 ′とを比較して回転数ｎの値を決定することを特徴と
する。
【００２２】請求項３に対応する本発明は、測定対象と
して起こり得ない高濃度値Ｘmax と、ゼロ点がドリフト
しても起こり得ないマイナス濃度値Ｘmin とを設定する
条件設定手段を付加し、通常の濃度測定状態において測
定された濃度値と前記高濃度値Ｘmax 、又はマイナス濃
度値Ｘmin と比較して妥当な回転数ｎを求め、当該回転
数ｎを用いて前記被測定流体の濃度を演算するようにし
たことを特徴とする。
して起こり得ない高濃度値Ｘmax と、ゼロ点がドリフト
しても起こり得ないマイナス濃度値Ｘmin とを設定する
条件設定手段を付加し、通常の濃度測定状態において測
定された濃度値と前記高濃度値Ｘmax 、又はマイナス濃
度値Ｘmin と比較して妥当な回転数ｎを求め、当該回転
数ｎを用いて前記被測定流体の濃度を演算するようにし
たことを特徴とする。
【００２３】
【作用】本発明は、以上のような手段を講じたことによ
り次のような作用を奏する。請求項１に対応する本発明
によれば、位相遅れθ2 の測定が連続的でなくある短時
間の周期で行なわれる。ある時点でのみかけ上の位相遅
れθ2 ′とその次の時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′
とが、３６０°に近い位相角度の上範囲および０°に近
い位相角度の下範囲と比較されて回転数ｎが求められ、
θ2 ＝θ2 ′＋ｎ×３６０°の処理により真の位相遅れ
θ2 が求められる。この真の位相遅れθ2 を用いて被測
定流体の濃度が演算される。
り次のような作用を奏する。請求項１に対応する本発明
によれば、位相遅れθ2 の測定が連続的でなくある短時
間の周期で行なわれる。ある時点でのみかけ上の位相遅
れθ2 ′とその次の時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′
とが、３６０°に近い位相角度の上範囲および０°に近
い位相角度の下範囲と比較されて回転数ｎが求められ、
θ2 ＝θ2 ′＋ｎ×３６０°の処理により真の位相遅れ
θ2 が求められる。この真の位相遅れθ2 を用いて被測
定流体の濃度が演算される。
【００２４】一方、ゼロ点調整作業で水道水などの基準
流体を導入するために濃度測定用管内の被測定流体を排
出して一時的に空状態にするような場合は、運転モード
設定器から「保守モード」が設定される。また、例えば
汚泥タンクに溜まった汚泥を濃度測定用管を介して間欠
的に排出するような場合は、汚泥が排出されるときにの
み濃度測定を行う「外部連動モード」が設定される。
流体を導入するために濃度測定用管内の被測定流体を排
出して一時的に空状態にするような場合は、運転モード
設定器から「保守モード」が設定される。また、例えば
汚泥タンクに溜まった汚泥を濃度測定用管を介して間欠
的に排出するような場合は、汚泥が排出されるときにの
み濃度測定を行う「外部連動モード」が設定される。
【００２５】「測定モード」が設定されている場合、又
は「外部連動モード」が設定されていて被測定流体が流
れている場合のみ、被測定流体の濃度に応じて回転数ｎ
が変化する。一方、「保守モード」が設定されている場
合、又は「外部連動モード」が設定されていて且つ濃度
測定動作が実施されていない場合には、濃度測定用管の
被測定流体が空になっているので、このような場合には
演算手段の回転数ｎが濃度の変化に対応して変化しない
ように前回の測定動作終了時の回転数ｎ及びみかけ上の
位相遅れθ2 ′をデータ保持手段に保持しておく。
は「外部連動モード」が設定されていて被測定流体が流
れている場合のみ、被測定流体の濃度に応じて回転数ｎ
が変化する。一方、「保守モード」が設定されている場
合、又は「外部連動モード」が設定されていて且つ濃度
測定動作が実施されていない場合には、濃度測定用管の
被測定流体が空になっているので、このような場合には
演算手段の回転数ｎが濃度の変化に対応して変化しない
ように前回の測定動作終了時の回転数ｎ及びみかけ上の
位相遅れθ2 ′をデータ保持手段に保持しておく。
【００２６】請求項２に対応する本発明によれば、「保
守モード」から「運転モード」へ戻されたとき、又は
「外部連動モード」のおいて測定動作が開始されたとき
は、データ保持手段に保持されていたみかけ上の位相遅
れθ2 ′と今回測定されたみかけ上の位相遅れθ2 ′と
が比較され、その比較結果に基づいて回転数ｎの値が定
められる。
守モード」から「運転モード」へ戻されたとき、又は
「外部連動モード」のおいて測定動作が開始されたとき
は、データ保持手段に保持されていたみかけ上の位相遅
れθ2 ′と今回測定されたみかけ上の位相遅れθ2 ′と
が比較され、その比較結果に基づいて回転数ｎの値が定
められる。
【００２７】請求項３に対応する本発明によれば、測定
対象として起こり得ないような高濃度値Ｘmax とゼロ点
がドリフトしても起こり得ないようなマイナス濃度値Ｘ
minとが予め設定される。そして、通常の濃度測定状態
において測定された濃度演算値と、高濃度値Ｘmax 、及
びマイナス濃度値Ｘmin とが比較されて妥当な回転数ｎ
が求められる。その回転数ｎを用いて被測定流体の濃度
が演算される。
対象として起こり得ないような高濃度値Ｘmax とゼロ点
がドリフトしても起こり得ないようなマイナス濃度値Ｘ
minとが予め設定される。そして、通常の濃度測定状態
において測定された濃度演算値と、高濃度値Ｘmax 、及
びマイナス濃度値Ｘmin とが比較されて妥当な回転数ｎ
が求められる。その回転数ｎを用いて被測定流体の濃度
が演算される。
【００２８】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。図１は、本実施例に係るマイクロ
波濃度計の構成図である。このマイクロ波濃度計は、濃
度検出用管２０が上流側配管２１と下流側配管２２との
間に仕切り弁２３，２４を介して介在されている。この
濃度検出用管２０には、給水バルブ２６及び排水バルブ
２７が設けられている。給水バルブ２６には水道水等の
基準流体を導くための水道管２８が接続され、また排水
バルブ２７には配水管２９が接続されている。
して詳細に説明する。図１は、本実施例に係るマイクロ
波濃度計の構成図である。このマイクロ波濃度計は、濃
度検出用管２０が上流側配管２１と下流側配管２２との
間に仕切り弁２３，２４を介して介在されている。この
濃度検出用管２０には、給水バルブ２６及び排水バルブ
２７が設けられている。給水バルブ２６には水道水等の
基準流体を導くための水道管２８が接続され、また排水
バルブ２７には配水管２９が接続されている。
【００２９】濃度検出用管２０は、管軸を挟んで相対向
する位置にそれぞれマイクロ波入射・出射用の開口窓部
が形成され、この開口窓部に気密用シールパッキンを介
してアンテナ取付け用板が取付けられている。このアン
テナ取付け用板は絶縁物を介して送信アンテナ３１及び
受信アンテナ３２が密着して取付けられる。アンテナ取
付け用板の絶縁物は、ファイバ・レジン・プラスチック
（ＦＲＰ），塩化ビニル樹脂、又はその他の絶縁物で形
成されている。
する位置にそれぞれマイクロ波入射・出射用の開口窓部
が形成され、この開口窓部に気密用シールパッキンを介
してアンテナ取付け用板が取付けられている。このアン
テナ取付け用板は絶縁物を介して送信アンテナ３１及び
受信アンテナ３２が密着して取付けられる。アンテナ取
付け用板の絶縁物は、ファイバ・レジン・プラスチック
（ＦＲＰ），塩化ビニル樹脂、又はその他の絶縁物で形
成されている。
【００３０】この濃度計の送信系には、マイクロ波を発
生するためのマイクロ波発振器３３が設けられ、このマ
イクロ波発振器３３の出力は、パワースプリッタ３４を
介して送信アンテナ３１へ送られる。
生するためのマイクロ波発振器３３が設けられ、このマ
イクロ波発振器３３の出力は、パワースプリッタ３４を
介して送信アンテナ３１へ送られる。
【００３１】一方、この濃度計の受信系は、位相差測定
回路３５と、位相差補正回路３６と、回転数条件設定器
３７と、信号変換回路３８と、運転モード設定器３９と
を備えている。
回路３５と、位相差補正回路３６と、回転数条件設定器
３７と、信号変換回路３８と、運転モード設定器３９と
を備えている。
【００３２】位相差測定回路３５は、受信アンテナ３２
からのマイクロ波の受信波と共に、参照信号として前記
パワースプリッタ３４からマイクロ波送信波の一部が導
入され、そのマイクロ波送信波に対する受信波のみかけ
上の位相遅れを測定する。
からのマイクロ波の受信波と共に、参照信号として前記
パワースプリッタ３４からマイクロ波送信波の一部が導
入され、そのマイクロ波送信波に対する受信波のみかけ
上の位相遅れを測定する。
【００３３】位相差補正回路３６は、後述する処理を行
ってみかけ上の位相遅れから真の位相遅れを求め、その
真の位相遅れと基準位相遅れとの位相差Δθを算出す
る。回転数条件設定器３７は、３６０°に近い位相角度
である上範囲の値と、０°に近い位相角度である下範囲
の値と、測定対象として起こり得ないような高濃度値Ｘ
max と、ゼロ点がドリフトしても起こり得ないようなマ
イナス濃度値Ｘminと、任意の回転数ｎとをそれぞれ手
動設定する部分である。
ってみかけ上の位相遅れから真の位相遅れを求め、その
真の位相遅れと基準位相遅れとの位相差Δθを算出す
る。回転数条件設定器３７は、３６０°に近い位相角度
である上範囲の値と、０°に近い位相角度である下範囲
の値と、測定対象として起こり得ないような高濃度値Ｘ
max と、ゼロ点がドリフトしても起こり得ないようなマ
イナス濃度値Ｘminと、任意の回転数ｎとをそれぞれ手
動設定する部分である。
【００３４】信号変換回路３８は、図７に示す検量線デ
ータが設定されており、位相差補正回路３６から入力す
る位相差Δθに対応する濃度値を検量線データに基づい
て求め、その濃度値に対応した電流信号に変換して出力
する。
ータが設定されており、位相差補正回路３６から入力す
る位相差Δθに対応する濃度値を検量線データに基づい
て求め、その濃度値に対応した電流信号に変換して出力
する。
【００３５】運転モード設定器３９は、通常の濃度測定
動作を行う「測定モード」と、ゼロ点調整等の保守作業
を行うときに使用する「保守モード」と、配管内に被測
定流体が流れていることを示す信号を受信しているとき
にのみ測定動作を行うようにする「外部連動モード」と
の３つの運転モードを設定できる。
動作を行う「測定モード」と、ゼロ点調整等の保守作業
を行うときに使用する「保守モード」と、配管内に被測
定流体が流れていることを示す信号を受信しているとき
にのみ測定動作を行うようにする「外部連動モード」と
の３つの運転モードを設定できる。
【００３６】ここで、位相差補正回路３６における真の
位相遅れθ2 の算出原理について説明する。みかけ上の
位相遅れθ2 ′の変動範囲は図６に示すように０°〜３
６０°である。この０°〜３６０°の角度範囲におい
て、０°から３６０°側への所定範囲を下範囲とする。
また、０°〜３６０°の角度範囲において、３６０°か
ら０°側への所定範囲を上範囲とする。例えば、下範囲
として０°〜１２０°の範囲を設定し、上範囲として２
４０°〜３６０°の範囲を設定する。
位相遅れθ2 の算出原理について説明する。みかけ上の
位相遅れθ2 ′の変動範囲は図６に示すように０°〜３
６０°である。この０°〜３６０°の角度範囲におい
て、０°から３６０°側への所定範囲を下範囲とする。
また、０°〜３６０°の角度範囲において、３６０°か
ら０°側への所定範囲を上範囲とする。例えば、下範囲
として０°〜１２０°の範囲を設定し、上範囲として２
４０°〜３６０°の範囲を設定する。
【００３７】みかけ上の位相遅れθ2 ′の測定を連続的
でなくある短時間（本実施例では５秒間隔）の周期で行
ない、ある時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′が上範囲
に存在し、次の時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′が下
範囲に存在していれば回転数ｎをｎ＝ｎ＋１と変更す
る。また、ある時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′が下
範囲に存在し、次の時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′
が上範囲に存在していれば回転数ｎをｎ＝ｎ−１と変更
する。この回転数ｎを使用して真の位相遅れθ2を計算
する。
でなくある短時間（本実施例では５秒間隔）の周期で行
ない、ある時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′が上範囲
に存在し、次の時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′が下
範囲に存在していれば回転数ｎをｎ＝ｎ＋１と変更す
る。また、ある時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′が下
範囲に存在し、次の時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′
が上範囲に存在していれば回転数ｎをｎ＝ｎ−１と変更
する。この回転数ｎを使用して真の位相遅れθ2を計算
する。
【００３８】このような条件に基づいて回転数ｎを変更
するのは、位相遅れ測定周期として設定した短時間（例
えば５秒間）では、みかけ上の位相遅れθ2 ′が、同じ
回転数ｎの範囲（例えば回転数ｎ＝０であれば、真の位
相遅れθ2 が０°〜３６０°の範囲）において、上範囲
から下範囲へ、又は下範囲から上範囲へ大きく変化する
現象（濃度変化，温度変化等）が実際には起こらないこ
とを前提としている。つまり、例えば５秒間の間に、み
かけ上の位相遅れθ2 ′が、上範囲から下範囲へ、又は
下範囲から上範囲へ変化するのは、回転数ｎが変化した
ものと判定できる。
するのは、位相遅れ測定周期として設定した短時間（例
えば５秒間）では、みかけ上の位相遅れθ2 ′が、同じ
回転数ｎの範囲（例えば回転数ｎ＝０であれば、真の位
相遅れθ2 が０°〜３６０°の範囲）において、上範囲
から下範囲へ、又は下範囲から上範囲へ大きく変化する
現象（濃度変化，温度変化等）が実際には起こらないこ
とを前提としている。つまり、例えば５秒間の間に、み
かけ上の位相遅れθ2 ′が、上範囲から下範囲へ、又は
下範囲から上範囲へ変化するのは、回転数ｎが変化した
ものと判定できる。
【００３９】次に、以上のように構成された本実施例の
濃度計の動作について、図２〜図５を参照して説明す
る。運転モード設定器３９から位相差補正回路３６に対
して任意の運転モードが予め設定される。例えば、機器
の保守点検を行う場合であれば「保守モード」が設定さ
れ、またタンクに貯留された汚泥が規定水位に達すると
ポンプを駆動してタンクから配管２１へ汚泥を排出する
ような間欠運転を行う場合は「外部連動モード」を設定
する。
濃度計の動作について、図２〜図５を参照して説明す
る。運転モード設定器３９から位相差補正回路３６に対
して任意の運転モードが予め設定される。例えば、機器
の保守点検を行う場合であれば「保守モード」が設定さ
れ、またタンクに貯留された汚泥が規定水位に達すると
ポンプを駆動してタンクから配管２１へ汚泥を排出する
ような間欠運転を行う場合は「外部連動モード」を設定
する。
【００４０】本実施例では、動作開始と共に位相差補正
回路３６に設定されている運転モードを判定する（ステ
ップＳ１）。「測定モード」が設定されていればステッ
プ２〜ステップＳ９の処理が実行される。
回路３６に設定されている運転モードを判定する（ステ
ップＳ１）。「測定モード」が設定されていればステッ
プ２〜ステップＳ９の処理が実行される。
【００４１】ここで、位相差補正回路３６に基準位相遅
れθ1 が保持されていなければ最初に基準位相遅れθ1
を測定し、次にみかけ上の位相遅れθ2 ′を測定する
（ステップＳ２）。位相遅れとは位相差測定回路３５で
のマイクロ波送信波に対するマイクロ波受信波の位相の
遅れを意味する。
れθ1 が保持されていなければ最初に基準位相遅れθ1
を測定し、次にみかけ上の位相遅れθ2 ′を測定する
（ステップＳ２）。位相遅れとは位相差測定回路３５で
のマイクロ波送信波に対するマイクロ波受信波の位相の
遅れを意味する。
【００４２】この基準位相遅れθ1 の測定に際し、仕切
弁２３，２４を閉成した後、排水バルブ２７を開けて管
２０内の汚泥など測定流体を排出し、しかる後、給水バ
ルブ２６を開けて水道水を供給して管２０内の汚れを洗
浄した後、排水バルブ２７を閉じて管２０内に水道水を
満ぱい状態にする。
弁２３，２４を閉成した後、排水バルブ２７を開けて管
２０内の汚泥など測定流体を排出し、しかる後、給水バ
ルブ２６を開けて水道水を供給して管２０内の汚れを洗
浄した後、排水バルブ２７を閉じて管２０内に水道水を
満ぱい状態にする。
【００４３】このようにして水道水を満ぱい状態にした
後、図８（ａ）に示すように、マイクロ波発振器３３か
らマイクロ波信号を発生すると、このマイクロ波はパワ
ースプリッタ３４を通って送信アンテナ３１から送信さ
れ、管２０内の水道水を伝播して受信アンテナ３２によ
って受信される。この受信アンテナ３２によるマイクロ
波受信波は位相差測定回路３５へ送られる。この位相差
測定回路３５にはパワースプリッタ３４からマイクロ波
送信波の一部が送られてきている。
後、図８（ａ）に示すように、マイクロ波発振器３３か
らマイクロ波信号を発生すると、このマイクロ波はパワ
ースプリッタ３４を通って送信アンテナ３１から送信さ
れ、管２０内の水道水を伝播して受信アンテナ３２によ
って受信される。この受信アンテナ３２によるマイクロ
波受信波は位相差測定回路３５へ送られる。この位相差
測定回路３５にはパワースプリッタ３４からマイクロ波
送信波の一部が送られてきている。
【００４４】位相差測定回路３５では、マイクロ波送信
波とマイクロ波受信波との比較によって基準流体に関す
る基準位相遅れθ1 を測定し、この測定された基準位相
遅れθ1 を位相差補正回路３６へ送出して記憶させる。
また、位相差補正回路３６には回転数条件設定器３７か
ら回転数の初期値として０が設定される。
波とマイクロ波受信波との比較によって基準流体に関す
る基準位相遅れθ1 を測定し、この測定された基準位相
遅れθ1 を位相差補正回路３６へ送出して記憶させる。
また、位相差補正回路３６には回転数条件設定器３７か
ら回転数の初期値として０が設定される。
【００４５】しかる後、排水バルブ２７を開けて管２０
内の水道水を排出した後、仕切弁２３，２４を開けて測
定物質を含む測定流体を流す。この状態でマイクロ波発
振器３３からマイクロ波信号を発信する。このマイクロ
波信号は、前述と同様に、パワースプリッタ３４を介し
て送信アンテナ３１と位相差測定回路３５に送られる。
送信アンテナ３１から発したマイクロ波が、図８（ｂ）
に示すように、濃度検出用管２０内の被測定流体を伝播
して受信アンテナ３２に到達すると、受信アンテナ３２
が被測定流体の濃度に応じた位相遅れを持ったマイクロ
波信号を出力する。位相差測定回路３５では、被測定流
体の濃度に応じた位相遅れを持ったマイクロ波信号のみ
かけ上の位相遅れθ2 ′を測定する。このように測定物
質を含む測定流体を流した状態で測定流体にマイクロ波
を送信し、短時間の周期（例えば、５秒毎）でみかけ上
の位相遅れθ2 ′を測定する。
内の水道水を排出した後、仕切弁２３，２４を開けて測
定物質を含む測定流体を流す。この状態でマイクロ波発
振器３３からマイクロ波信号を発信する。このマイクロ
波信号は、前述と同様に、パワースプリッタ３４を介し
て送信アンテナ３１と位相差測定回路３５に送られる。
送信アンテナ３１から発したマイクロ波が、図８（ｂ）
に示すように、濃度検出用管２０内の被測定流体を伝播
して受信アンテナ３２に到達すると、受信アンテナ３２
が被測定流体の濃度に応じた位相遅れを持ったマイクロ
波信号を出力する。位相差測定回路３５では、被測定流
体の濃度に応じた位相遅れを持ったマイクロ波信号のみ
かけ上の位相遅れθ2 ′を測定する。このように測定物
質を含む測定流体を流した状態で測定流体にマイクロ波
を送信し、短時間の周期（例えば、５秒毎）でみかけ上
の位相遅れθ2 ′を測定する。
【００４６】みかけ上の位相遅れθ2 ′が測定されたな
らば、図４に示すフローチャートに基づいて回転数ｎを
決定する（ステップＳ３）。回転数条件設定器３７から
回転数判定のための上範囲，下範囲及び回転数の初期値
ｎ＝０を読み込んでおき、みかけ上の位相遅れθ2 ′を
位相差測定回路３５から取り込み、θ2 ′が上範囲内に
存在するか否か判断する（ステップＴ１）。この取り込
まれたθ2 ′が上範囲内に存在していれば、例えば、５
秒後のθ2 ′が下範囲に入るか否か判断する（ステップ
Ｔ２）。５秒後のθ2 ′が下範囲に入れば、みかけ上の
位相遅れθ2 ′が、図６に示すＡのように、５秒間の間
に上範囲から下範囲へ変化しているため、回転数ｎをｎ
＝ｎ＋１に変更する（ステップＴ３）。位相差測定回路
３５から取り込んだθ2 ′が上範囲に属していない場合
は、当該θ2 ′が下範囲に存在するか否か判断する（ス
テップＴ４）。この取り込まれたθ2 ′が下範囲に存在
していれば、５秒後のθ2 ′が上範囲に入るか否か判断
する（ステップＴ５）。５秒後にθ2 ′が上範囲に入れ
ば、図６に示すＢのように、５秒間の間に下範囲から上
範囲へ変化しているため、回転数ｎをｎ＝ｎ−１に変更
する（ステップＴ６）。なお、その他の場合は、回転数
ｎの変更は行わない。
らば、図４に示すフローチャートに基づいて回転数ｎを
決定する（ステップＳ３）。回転数条件設定器３７から
回転数判定のための上範囲，下範囲及び回転数の初期値
ｎ＝０を読み込んでおき、みかけ上の位相遅れθ2 ′を
位相差測定回路３５から取り込み、θ2 ′が上範囲内に
存在するか否か判断する（ステップＴ１）。この取り込
まれたθ2 ′が上範囲内に存在していれば、例えば、５
秒後のθ2 ′が下範囲に入るか否か判断する（ステップ
Ｔ２）。５秒後のθ2 ′が下範囲に入れば、みかけ上の
位相遅れθ2 ′が、図６に示すＡのように、５秒間の間
に上範囲から下範囲へ変化しているため、回転数ｎをｎ
＝ｎ＋１に変更する（ステップＴ３）。位相差測定回路
３５から取り込んだθ2 ′が上範囲に属していない場合
は、当該θ2 ′が下範囲に存在するか否か判断する（ス
テップＴ４）。この取り込まれたθ2 ′が下範囲に存在
していれば、５秒後のθ2 ′が上範囲に入るか否か判断
する（ステップＴ５）。５秒後にθ2 ′が上範囲に入れ
ば、図６に示すＢのように、５秒間の間に下範囲から上
範囲へ変化しているため、回転数ｎをｎ＝ｎ−１に変更
する（ステップＴ６）。なお、その他の場合は、回転数
ｎの変更は行わない。
【００４７】ステップＳ３の処理において回転数ｎが決
定したならば、（１）式により真の位相遅れθ2 を計算
する（ステップＳ４）。 θ2 ＝θ2 ′＋ｎ×３６０° …（１） さらに、（２）式により位相差Δθを計算する（ステッ
プＳ５）。
定したならば、（１）式により真の位相遅れθ2 を計算
する（ステップＳ４）。 θ2 ＝θ2 ′＋ｎ×３６０° …（１） さらに、（２）式により位相差Δθを計算する（ステッ
プＳ５）。
【００４８】Δθ＝θ2 −θ1 …（２） このようにして求められたΔθが信号変換回路３８へ入
力されて濃度Ｘが計算される（ステップＳ６）。
力されて濃度Ｘが計算される（ステップＳ６）。
【００４９】ここで、「測定モード」または「外部連動
モード」での測定動作中に濃度検出用管２０が一時的に
空になるような状態が発生した場合には、回転数ｎが不
必要に変化している可能性が高い。
モード」での測定動作中に濃度検出用管２０が一時的に
空になるような状態が発生した場合には、回転数ｎが不
必要に変化している可能性が高い。
【００５０】そこで、ステップＳ７の処理において、図
５のフローチャートに基づいて濃度演算値Ｘが妥当な値
であるか否か判断する。すなわち、（イ）回転数ｎがｎ
≧１の条件を満たし、かつ濃度演算値ＸがＸ≧Ｘmax な
らば、回転数ｎをｎ＝ｎ−１に変更する。あるいはｎ≧
１でＸ＜Ｘmax ならば、回転数ｎの変更は行わない。ま
た、回転数ｎがｎ＜０の条件を満たし、かつ濃度演算値
ＸがＸ≦Ｘmin ならば、回転数ｎをｎ＝ｎ＋１に変更す
る。あるいはｎ＜０でかつＸ＞Ｘmin ならば、回転数ｎ
の変更は行わない。またｎ＝０の場合も回転数ｎの変更
は行わない。
５のフローチャートに基づいて濃度演算値Ｘが妥当な値
であるか否か判断する。すなわち、（イ）回転数ｎがｎ
≧１の条件を満たし、かつ濃度演算値ＸがＸ≧Ｘmax な
らば、回転数ｎをｎ＝ｎ−１に変更する。あるいはｎ≧
１でＸ＜Ｘmax ならば、回転数ｎの変更は行わない。ま
た、回転数ｎがｎ＜０の条件を満たし、かつ濃度演算値
ＸがＸ≦Ｘmin ならば、回転数ｎをｎ＝ｎ＋１に変更す
る。あるいはｎ＜０でかつＸ＞Ｘmin ならば、回転数ｎ
の変更は行わない。またｎ＝０の場合も回転数ｎの変更
は行わない。
【００５１】ステップＳ７では、このようにして回転数
ｎが変更される限りステップＳ４に処理を戻して、その
変更後の回転数ｎを使用して再び濃度Ｘを計算させる。
そして、回転数ｎの変更がなくなった時点で、その時の
濃度演算値Ｘを濃度測定値として出力する（ステップＳ
９）。そして、この濃度測定値に応じた電流信号を出力
する。例えば、濃度測定範囲が０〜１０％であれば、そ
れに対応する電流信号４〜２０ｍＡが出力される。
ｎが変更される限りステップＳ４に処理を戻して、その
変更後の回転数ｎを使用して再び濃度Ｘを計算させる。
そして、回転数ｎの変更がなくなった時点で、その時の
濃度演算値Ｘを濃度測定値として出力する（ステップＳ
９）。そして、この濃度測定値に応じた電流信号を出力
する。例えば、濃度測定範囲が０〜１０％であれば、そ
れに対応する電流信号４〜２０ｍＡが出力される。
【００５２】一方、ステップＳ１の処理において「測定
モード」以外と判断された場合は、さらに「保守モー
ド」か否か判断する。「保守モード」と判断された場合
は、「測定モード」が設定されるまでステップＳ１１〜
ステップＳ１２の処理を実行し、「測定モード」が設定
された後はステップＳ１３、Ｓ１４の処理を実行した後
にステップＳ２の処理へ移行する。
モード」以外と判断された場合は、さらに「保守モー
ド」か否か判断する。「保守モード」と判断された場合
は、「測定モード」が設定されるまでステップＳ１１〜
ステップＳ１２の処理を実行し、「測定モード」が設定
された後はステップＳ１３、Ｓ１４の処理を実行した後
にステップＳ２の処理へ移行する。
【００５３】ステップＳ１１の処理においては、位相差
補正回路３６に記憶された直前のみかけ上の位相遅れθ
2 ′と回転数ｎをホールドする。そして、一定の周期で
「測定モード」が設定されたか否か判断する（ステップ
Ｓ１２）。
補正回路３６に記憶された直前のみかけ上の位相遅れθ
2 ′と回転数ｎをホールドする。そして、一定の周期で
「測定モード」が設定されたか否か判断する（ステップ
Ｓ１２）。
【００５４】「保守モード」から「測定モード」へ切替
えられたならば、上記ステップＳ２と同様にしてみかけ
上の位相遅れθ2 ′を測定する（ステップＳ１３）。こ
の測定されたみかけ上の位相遅れθ2 ′とステップＳ１
１でホールドしたみかけ上の位相遅れθ2 ′とを使用し
て図４のフローチャートに準じた処理を実行して回転数
ｎを決定する（ステップＳ１４）。このとき、ステップ
Ｓ１３で測定したθ2′を図４における５秒後のθ2 ′
として処理する。
えられたならば、上記ステップＳ２と同様にしてみかけ
上の位相遅れθ2 ′を測定する（ステップＳ１３）。こ
の測定されたみかけ上の位相遅れθ2 ′とステップＳ１
１でホールドしたみかけ上の位相遅れθ2 ′とを使用し
て図４のフローチャートに準じた処理を実行して回転数
ｎを決定する（ステップＳ１４）。このとき、ステップ
Ｓ１３で測定したθ2′を図４における５秒後のθ2 ′
として処理する。
【００５５】このようにして「保守モード」から「測定
モード」への切替え直後に最初の回転数ｎが決定された
ならば、ステップＳ２へ移行して上述した濃度測定を実
行する。
モード」への切替え直後に最初の回転数ｎが決定された
ならば、ステップＳ２へ移行して上述した濃度測定を実
行する。
【００５６】また、ステップＳ１の処理において「測定
モード」以外と判断され、かつステップＳ１０の処理に
おいて「保守モード」以外と判断された場合は、図３に
示す「外部連動処理」を実行する。すなわち、被測定流
体が流れていることを示す信号を受信しているか否か判
断する（ステップＱ１）。本実施例の場合であれば、汚
泥タンクの汚泥を配管２１へ排出するポンプのポンプ動
作信号が受信されているか否か判断する。ポンプ動作信
号が受信されている間は被測定流体が流れていることに
なる。
モード」以外と判断され、かつステップＳ１０の処理に
おいて「保守モード」以外と判断された場合は、図３に
示す「外部連動処理」を実行する。すなわち、被測定流
体が流れていることを示す信号を受信しているか否か判
断する（ステップＱ１）。本実施例の場合であれば、汚
泥タンクの汚泥を配管２１へ排出するポンプのポンプ動
作信号が受信されているか否か判断する。ポンプ動作信
号が受信されている間は被測定流体が流れていることに
なる。
【００５７】ステップＱ１の判断でポンプ動作信号が受
信されていれば、ステップＳ２の処理へ移行して濃度測
定動作を実行する。一方、ステップＱ１の判断でポンプ
動作信号が受信されていなければ、配管が空になること
による回転数ｎの不必要な変動を防ぐために、位相差補
正回路３６に記憶されている直前のみかけ上の位相遅れ
θ2 ′および回転数ｎをホールドする（ステップＱ
２）。このように直前のθ2 ′及び回転数ｎをホールド
した状態において被測定流体が流れていることを示す信
号、すなわちポンプ動作信号が受信されたならば（ステ
ップＱ３）、マイクロ波を送波してみかけ上の位相遅れ
θ2 ′を測定する（ステップＱ４）。次に、この測定し
たみかけ上の位相遅れθ2 ′とステップＱ２の処理でホ
ールドしたみかけ上の位相遅れθ2 ′とを使用して図４
に示すフローチャートに従って回転数ｎを決定する。こ
のとき、ステップＱ４で測定したθ2 ′を図４における
５秒後のθ2 ′として処理する。
信されていれば、ステップＳ２の処理へ移行して濃度測
定動作を実行する。一方、ステップＱ１の判断でポンプ
動作信号が受信されていなければ、配管が空になること
による回転数ｎの不必要な変動を防ぐために、位相差補
正回路３６に記憶されている直前のみかけ上の位相遅れ
θ2 ′および回転数ｎをホールドする（ステップＱ
２）。このように直前のθ2 ′及び回転数ｎをホールド
した状態において被測定流体が流れていることを示す信
号、すなわちポンプ動作信号が受信されたならば（ステ
ップＱ３）、マイクロ波を送波してみかけ上の位相遅れ
θ2 ′を測定する（ステップＱ４）。次に、この測定し
たみかけ上の位相遅れθ2 ′とステップＱ２の処理でホ
ールドしたみかけ上の位相遅れθ2 ′とを使用して図４
に示すフローチャートに従って回転数ｎを決定する。こ
のとき、ステップＱ４で測定したθ2 ′を図４における
５秒後のθ2 ′として処理する。
【００５８】ステップＱ５の処理で回転数ｎが決定した
ならば、図２のフローチャートに示すステップＳ２の処
理へ移行して濃度測定を実行する。上述したように、本
実施例のマイクロ波濃度計によれば、基準流体測定時に
送信側からマイクロ波を送信して得られるマイクロ波信
号の位相遅れと被測定流体測定時に同じ測定条件で得ら
れるマイクロ波信号の位相遅れとから位相差Δθを求
め、この位相差Δθから被測定流体の濃度を求めるよう
にしているので、被測定流体に含まれる懸濁物質の付着
や被測定流体中の気泡の影響を受けずに濃度を測定する
ことができ、しかも被測定流体中に溶解する物質であっ
ても濃度測定が可能である。その上、機械的な機構がな
いので、長期的に高い信頼性を維持することができる。
ならば、図２のフローチャートに示すステップＳ２の処
理へ移行して濃度測定を実行する。上述したように、本
実施例のマイクロ波濃度計によれば、基準流体測定時に
送信側からマイクロ波を送信して得られるマイクロ波信
号の位相遅れと被測定流体測定時に同じ測定条件で得ら
れるマイクロ波信号の位相遅れとから位相差Δθを求
め、この位相差Δθから被測定流体の濃度を求めるよう
にしているので、被測定流体に含まれる懸濁物質の付着
や被測定流体中の気泡の影響を受けずに濃度を測定する
ことができ、しかも被測定流体中に溶解する物質であっ
ても濃度測定が可能である。その上、機械的な機構がな
いので、長期的に高い信頼性を維持することができる。
【００５９】本実施例のマイクロ波濃度計によれば、０
°〜３６０°の範囲に下範囲と上範囲とを設定し、みか
け上の位相遅れθ2 ′が現在属する範囲と前回属した範
囲とを比較して回転数が変化したことを判定するように
したので、みかけ上の位相遅れθ2 ′の回転数を正確に
把握することができ、位相遅れが３６０°を越えて１回
転目以上になっても、高濃度測定流体の濃度を正確に測
定でき、かつ大口径の濃度検出用管でも正確に濃度を測
定することができる。
°〜３６０°の範囲に下範囲と上範囲とを設定し、みか
け上の位相遅れθ2 ′が現在属する範囲と前回属した範
囲とを比較して回転数が変化したことを判定するように
したので、みかけ上の位相遅れθ2 ′の回転数を正確に
把握することができ、位相遅れが３６０°を越えて１回
転目以上になっても、高濃度測定流体の濃度を正確に測
定でき、かつ大口径の濃度検出用管でも正確に濃度を測
定することができる。
【００６０】本実施例のマイクロ波濃度計によれば、回
転数条件設定器３７に高濃度閾値Ｘmax とマイナス濃度
閾値Ｘmin とを設定し、濃度測定時にある回転数ｎで計
算した濃度演算値Ｘと高濃度閾値Ｘmax またはマイナス
濃度閾値Ｘmin とを比較して現在の測定流体の濃度等に
応じた最適な回転数を決定するようにしたので、常に正
確な回転数を維持することができ、信頼性の高い濃度測
定値を得ることができる。
転数条件設定器３７に高濃度閾値Ｘmax とマイナス濃度
閾値Ｘmin とを設定し、濃度測定時にある回転数ｎで計
算した濃度演算値Ｘと高濃度閾値Ｘmax またはマイナス
濃度閾値Ｘmin とを比較して現在の測定流体の濃度等に
応じた最適な回転数を決定するようにしたので、常に正
確な回転数を維持することができ、信頼性の高い濃度測
定値を得ることができる。
【００６１】本実施例のマイクロ波濃度計によれば、運
転モード設定器３９から運転モードを入力して、「保守
モード」及び「外部連動モード」時における被測定流体
が流れていない期間は、みかけ上の位相遅れθ2 ′及び
回転数ｎを直前の値にホールドし、回転数が不必要に変
動するのを防止し、被測定流体が流れたならばホールド
していたθ2 ′及び回転数ｎを使って新たに回転数ｎを
決定するようにしたので、保守点検時又は外部連動時等
において濃度検出用管内に一時的に空気層が形成されて
も、測定して得られる位相差が異常に大または小になる
ことを避けることができ、測定値異常の発生を防止でき
る。
転モード設定器３９から運転モードを入力して、「保守
モード」及び「外部連動モード」時における被測定流体
が流れていない期間は、みかけ上の位相遅れθ2 ′及び
回転数ｎを直前の値にホールドし、回転数が不必要に変
動するのを防止し、被測定流体が流れたならばホールド
していたθ2 ′及び回転数ｎを使って新たに回転数ｎを
決定するようにしたので、保守点検時又は外部連動時等
において濃度検出用管内に一時的に空気層が形成されて
も、測定して得られる位相差が異常に大または小になる
ことを避けることができ、測定値異常の発生を防止でき
る。
【００６２】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、次のようにしても同様に実施できるものであ
る。 （ａ）上記各実施例では、懸濁物質が流れている状態で
測定したが、静止状態で濃度を測定してもよく、また基
準流体として水道水を用いたが、ある既知濃度の物質を
含むものを用いてもよい。
ではなく、次のようにしても同様に実施できるものであ
る。 （ａ）上記各実施例では、懸濁物質が流れている状態で
測定したが、静止状態で濃度を測定してもよく、また基
準流体として水道水を用いたが、ある既知濃度の物質を
含むものを用いてもよい。
【００６３】さらに、検出部管体２５は、上流側配管２
１と下流側配管２２とで挟むように配置したが、例えば
被測定流体の流通配管に流体取り込み用容器を設け、あ
るいはバイパス管を設けた時、これら容器やバイパス管
に前記技術を適用するものであり、これも本発明の範囲
に含まれるものである。
１と下流側配管２２とで挟むように配置したが、例えば
被測定流体の流通配管に流体取り込み用容器を設け、あ
るいはバイパス管を設けた時、これら容器やバイパス管
に前記技術を適用するものであり、これも本発明の範囲
に含まれるものである。
【００６４】（ｂ）上記実施例では、位相差の測定は０
〜３６０°測定方式で説明したが、例えば−１８０°〜
＋１８０°測定方式でも同様である。 （ｃ）上記実施例では、ゼロ点調整時にｎ＝０とする場
合で説明したが、これに限らず、例えばｎ＝１として、
θ2 ＝θ2 ′＋（ｎ−１）×３６０°の処理を行なうよ
うにしてもよい。
〜３６０°測定方式で説明したが、例えば−１８０°〜
＋１８０°測定方式でも同様である。 （ｃ）上記実施例では、ゼロ点調整時にｎ＝０とする場
合で説明したが、これに限らず、例えばｎ＝１として、
θ2 ＝θ2 ′＋（ｎ−１）×３６０°の処理を行なうよ
うにしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、懸
濁物質の付着や流体中の気泡の影響を受けずに濃度測定
が可能であり、かつ流体中に溶解している物質でも測定
可能とし、さらに高濃度を含む広範囲の濃度測定の他、
大口径の場合でも確実に濃度測定を行なうことができ、
さらに濃度測定用管が空の状態になっても回転数が不必
要に変化するのを防止した極めて信頼性の高い濃度計を
提供できる。
濁物質の付着や流体中の気泡の影響を受けずに濃度測定
が可能であり、かつ流体中に溶解している物質でも測定
可能とし、さらに高濃度を含む広範囲の濃度測定の他、
大口径の場合でも確実に濃度測定を行なうことができ、
さらに濃度測定用管が空の状態になっても回転数が不必
要に変化するのを防止した極めて信頼性の高い濃度計を
提供できる。
【図１】本発明の一実施例に係るマイクロ波濃度計の構
成図である。
成図である。
【図２】図１に示すマイクロ波濃度計の「測定モード」
及び「保守モード」時の動作を示すフローチャートであ
る。
及び「保守モード」時の動作を示すフローチャートであ
る。
【図３】図１に示すマイクロ波濃度計の「外部連動モー
ド」時の動作を示すフローチャートである。
ド」時の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１に示すマイクロ波濃度計におけるみかけ上
の位相遅れに基づいた回転数ｎの変更処理を示すフロー
チャートである。
の位相遅れに基づいた回転数ｎの変更処理を示すフロー
チャートである。
【図５】図１に示すマイクロ波濃度計における濃度演算
値に基づいた回転数ｎの変更処理を示すフローチャート
である。
値に基づいた回転数ｎの変更処理を示すフローチャート
である。
【図６】下範囲及び上範囲の設定例を示す図である。
【図７】検量線データを示す図である。
【図８】水道水及び汚泥を濃度測定用管に満たした状態
を示す図である。
を示す図である。
【図９】超音波を用いた従来の濃度計を示す構成図。
【図１０】マイクロ波を用いた時の濃度計の基本構成
図。
図。
【図１１】基準流体や被測定流体の位相遅れを説明する
ための図。
ための図。
【図１２】基準流体や被測定流体の位相遅れを模式的に
示す図。
示す図。
【図１３】従来の濃度計の問題点の一つを説明するため
の図。
の図。
２０…濃度測定用管、３１…マイクロ波送信アンテナ、
３２…マイクロ波受信アンテナ、３３…マイクロ波発振
器、３４…パワースプリッタ、３５…位相差測定回路、
３６…位相差補正回路、３７…回転数条件設定器、３８
…信号変換回路、３９…運転モード設定器。
３２…マイクロ波受信アンテナ、３３…マイクロ波発振
器、３４…パワースプリッタ、３５…位相差測定回路、
３６…位相差補正回路、３７…回転数条件設定器、３８
…信号変換回路、３９…運転モード設定器。
Claims (3)
- 【請求項１】 濃度測定用管にマイクロ波送信器および
マイクロ波受信器を対向配置し、前記濃度測定用管に基
準流体が流れている時に前記マイクロ波送信器から送信
され基準流体を通って前記マイクロ波受信器にて受信さ
れたマイクロ波の位相遅れθ1 を検出し、前記濃度測定
用管に被測定流体が流れている時に前記マイクロ波送信
器から送信され被測定流体を通って前記マイクロ波受信
器にて受信されたマイクロ波の位相遅れθ2 を検出し、
両位相遅れの位相差Δθ＝θ2−θ1 から前記被測定流
体の濃度を測定するマイクロ波濃度計において、 前記位相遅れθ2 の測定を連続的でなくある短時間の周
期で行ない、ある時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′と
その次の時点でのみかけ上の位相遅れθ2 ′とを、あら
かじめ設定された３６０°に近い位相角度の上範囲およ
び０°に近い位相角度の下範囲と比較して回転数ｎを求
め、θ2 ＝θ2 ′＋ｎ×３６０°の処理を行なって真の
位相遅れθ2 を求める演算手段と、 通常の測定動作を行う「運転モード」、保守のために前
記濃度測定用管の被測定流体を止める「保守モード」、
被測定流体が前記濃度測定用管を流れている間のみ測定
動作を行う「外部連動モード」を指示する運転モード設
定器と、 前記運転モード設定器で「保守モード」が指示されてい
る場合、又は「外部連動モード」が指示され且つ測定動
作が行われていない場合は、前回の測定動作終了時の回
転数ｎ及びみかけ上の位相遅れθ2 ′を保持するデータ
保持手段とを具備したことを特徴とするマイクロ波濃度
計。 - 【請求項２】 「保守モード」から「運転モード」へ戻
された場合、又は「外部連動モード」が指示され且つ測
定動作が開始された場合は、前記データ保持手段に保持
されているみかけ上の位相遅れθ2 ′と今回測定された
みかけ上の位相遅れθ2 ′とを比較して回転数ｎの値を
決定することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波濃
度計。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載のマイクロ波
濃度計において、 測定対象として起こり得ない高濃度値Ｘmax と、ゼロ点
がドリフトしても起こり得ないマイナス濃度値Ｘmin と
を設定する条件設定手段を付加し、通常の濃度測定状態
において測定された濃度値と前記高濃度値Ｘmax 、又は
マイナス濃度値Ｘmin と比較して妥当な回転数ｎを求
め、当該回転数ｎを用いて前記被測定流体の濃度を演算
するようにしたことを特徴とするマイクロ波濃度計。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21725194A JP3160474B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | マイクロ波濃度計 |
| US08/524,251 US5581191A (en) | 1994-09-12 | 1995-09-06 | Microwave densitometer |
| EP95306268A EP0701118B1 (en) | 1994-09-12 | 1995-09-07 | Microwave densitometer |
| DE69535926T DE69535926D1 (de) | 1994-09-12 | 1995-09-07 | Mikrowellendensitometer |
| FI954205A FI120062B (fi) | 1994-09-12 | 1995-09-08 | Mikroaaltodensitometri |
| KR1019950029540A KR0164011B1 (ko) | 1994-09-12 | 1995-09-11 | 마이크로파 농도계 |
| CN95117778A CN1040579C (zh) | 1994-09-12 | 1995-09-12 | 微波浓度计 |
| TW084113120A TW328113B (en) | 1994-09-12 | 1995-12-08 | A microwave type concentration meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21725194A JP3160474B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | マイクロ波濃度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882606A true JPH0882606A (ja) | 1996-03-26 |
| JP3160474B2 JP3160474B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=16701224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21725194A Expired - Lifetime JP3160474B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | マイクロ波濃度計 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5581191A (ja) |
| EP (1) | EP0701118B1 (ja) |
| JP (1) | JP3160474B2 (ja) |
| KR (1) | KR0164011B1 (ja) |
| CN (1) | CN1040579C (ja) |
| DE (1) | DE69535926D1 (ja) |
| FI (1) | FI120062B (ja) |
| TW (1) | TW328113B (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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-
1995
- 1995-09-06 US US08/524,251 patent/US5581191A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1995-09-11 KR KR1019950029540A patent/KR0164011B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-09-12 CN CN95117778A patent/CN1040579C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-08 TW TW084113120A patent/TW328113B/zh not_active IP Right Cessation
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