JPS58169050A - 液体の密度、濃度、比重等を測定するための測定装置 - Google Patents

液体の密度、濃度、比重等を測定するための測定装置

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JPS58169050A
JPS58169050A JP5283482A JP5283482A JPS58169050A JP S58169050 A JPS58169050 A JP S58169050A JP 5283482 A JP5283482 A JP 5283482A JP 5283482 A JP5283482 A JP 5283482A JP S58169050 A JPS58169050 A JP S58169050A
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武田 禮司
Shozo Oikawa
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    • G01N9/24Investigating 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
    • GPHYSICS
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    • G01N21/41Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/43Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体の密度、a度、比重等を測定−するため
の測定装置に関するものであり、さらに奸しくは、光学
系を利用した液体の密度、#度、比重等t−測定するた
めの測定装置に関するものである。
従来から、光学系を利用した態体の密度、a度、比重等
を測定するための測定装置が知られている。このものは
、被測定液体に透過体を浸漬し、測定光をこの被測定液
体との界面を形成する界面壁に向かって投光し、この界
面壁において反射された反射光を受光素子で受光し、こ
の反射光の反射光量に基いて被測定液体の密度、衾度、
比重等の測定を行なうようになっている1、ところで、
受光素子は1反射元と反射光以外の外光とを受光してお
り、反射光の光1.力゛少ない場合には、受光素子は外
光の影醤を大きく受113、これがために、この種の従
来の測定装置は、液体の密度、#度、比重等の正確な測
定を行ない峻いという欠点を有している。
この欠点を改良するためK、特開昭53−139560
号公報に開示されているように、界面壁に反射鏡を設け
、入射光を全反射させて。
反射光量が極力減少しないようにしたものが提案されて
いるが、この特開昭53−139520号公報に開示さ
れているものは、反射鏡の取り付は方そのものが難しく
、安価に製作し峻いという欠点を有している。
本発明は、上記従来技術の有する欠点に鑑みてなされた
もので、本発明の目的は、反射光量の減衰を極力防止し
うると共に、かつ、その製作をも容易にできる測定装置
を提供することにあ如、本発明の%微は、光の全反射法
則を有効に利用すべく、界面壁の形状を工夫したところ
にある。
以下に本発明の実施例を図面に基いて説明する。
第1図、第2図において、1は屈折率れlを南する被測
定液体、2は屈折率n、を有するる光透過体であり、屈
折率n、は屈折率n、より入とされ工いる。この光透過
体2は、ガラス、プラスチックス等で製作されるもので
5、入党口3と受光口4と界面壁5とを有しており、入
党口3には光源6がレンズ7を介して臨んでおり、受光
口4には受光素子8が臨んでいる。入光口3は、入光口
案内壁9,10を有してお沙。
受光口4は受光口案内壁11.12を有しており、光透
過体2は、その内部が中空状とされて、測定光の光路と
されており1光源6から発せら7′1に光は、レンズ6
の存在により平行光線に変換され、測定光として入光口
3から入光し、界面壁5において反射され1反射光とし
て受光口4から取り出されるものである。光透過体2F
i、人′L[−,13と受光口4との間であって、かつ
、界+tn 1.d 5から遠い側に存在する部分が、
測定には直接関与しない汁面部13とされ、界面壁5は
、その測に元の進行経路方向の形状が、点0を中心とす
る半径Hの仮想円に沿う円弧状とされて。
入光口案内壁lOと入光口案内壁12とは、この仮想円
に嵌する接線上に存在している。
この界面壁5の形状は、入光口3から入光する全ての直
進測定光が、所定の条件の下において全反射されるべく
選択されるもので、案内壁9に沿って入光する直進測定
光りが界面壁5の点Pにおいて反射さハるものとすると
1点OPを結ぶ直線が法線Nとなり、直進測定光りと法
線Mとのなす角が入射角βとなるものであり、この入射
角βが臨界角よりも大であって、かつ、直角よりも小で
あるとき、直進測定光りは点Pにおいて全反射されるも
のであるから、界面壁5の円弧の形状は、この条件を満
足するものでなければならない。
一方において、案内壁10に沿って入光する直進測定光
L′が界面壁5の点Qにおいて反射されるものとすると
1点OQを結ぶ置場が4.7 Nとなり、この法線Nと
直進測定光L′とのなす角が入射角β′となるものであ
り、この入射角β′が直角以下であると含、直進測定光
MF′1.点Qにおいて全反射されるものであるから、
界面壁5の形状はこの榮件全も満足するものでなければ
ならない。
すなわち、界jl+] kM5の形状を1点PQを通る
仮想円に沿う円弧状とするとき、直進測定光りからl[
進測定光L′の間の全ての直進測定′#、は、所定の条
件下において全反射されることとなる。
次に仮想円の半径Rは、法線Nと直進測定光L′とのな
す角が直角であり、かつ、法線Nと直進測定光りとのな
す角が直角であり、法線Nと直進σill定りとの交点
をSとして1点O8間の距離O8がRsiれβで求めら
れ、かつ、この距離O8に案内壁9,10の幅tを加算
したものが、仮想円の半径Rにほかならないことがら、
以下に峻明する(υ、(2)式に基いて求められる。
R−Rsinβ+ t    −・・−(1)K = 
t/(1−sinβ)    −・−(2)また、点Q
P間の距離tは、法線Mと法#Nとが点Oにおいてなす
角(−−β〕となることから、 t=R・(−一β)   ・・・・・・(3)として求
められることとなる。
次に、この光透過体2の具体的設置tt例について説明
する。
ここでは、蔗糖濃度を測定する場合についての設計例に
ついて説明を行なうこととし、光透過体2の材質として
ガラスを使用するものとする。
その場合、光透過体2の屈折率n、け、20度Cにおい
て1.520である。また、蔗糖1貫α≠における蔗糖
液(ホ)の屈折率n1は20度Cにおいて1.330で
ある。
直進測定光■、の入射角βを臨界角と等しくした場合、
入光口案内壁の幅tを3mmとすると。
臨界角αけ の式によシ求められ、 α=  61.05  (度) となる1、 また、半径Rは。
R−−一一二一一一一一 1− ain 61.05 式より求められ。
R=  24.01  (mm) となる。
−また1点PQ間の距離tは、 式より求められ。
を二 12.13mm となる。
次に、この具体例における測定装置の測定方法について
説明する。
被測定液体lに光透過体2の界面壁5を浸漬する。
被測定液体1としての黒糖濃度がOLsである場合、光
源6から発せられて入光口3から入光   1する全て
の直進測定光は、界面壁5の点QP間において、全反射
され、受光口4から取り出される。受光素子8において
受光される反射光蓋は、被測定液体lのamが0チであ
るとき、最大となる。
被測定液体lとしてのJtIli′feL+/)一度が
高くなると、光透過体2と被測定液体lとによって決定
される臨界角αが変化する。すなわち、蔗砿液の濃度が
高くなると共に臨界角αが大きくなり、界面壁50QP
部分において、入射角が臨界角よりも大きな範囲が、徐
々に狭くなり1直進測定光りに近い測定光から順次に全
反射則を満たさなくなり、受光素子8において受光され
る受光量が減少する。
光透過体2の屈折率n、と被測定液体1との屈折率nl
とが等しくなるとき、全反射は界面壁5の点Qにおいて
のみ生じ、受光索子8において受光される反射光量は最
小となる。
したがって、各濃度毎に受光素子8が発生する起電力を
求めておけば、未知の濃度をこの測定装置を使用して測
定できることとなる。
第3図は、本発明に係る測定装置の他の実施例を示すも
ので、界面壁5の形状を、半円弧としたもので、下記に
示す表は、この測定装置を使用したときの被測定液体1
の濃度と、受光索子8の起−力との関係を示すものであ
シ、光源6としてナショナル製MB−22N、印加電圧
2(ボルト)のランプを使用し、受光素子8としてはオ
ムロンmEE−66、インピーダンス150オームのも
のを使用した。
表 以上、実施例について説明したが、本発明はこれに限ら
ず以下のものを含むものである。
(1)界面壁5の点PQ間の部分のみが透明であり、界
面壁5の点PQ間の部分を除いた界面壁5の円弧部分は
透明でなくても1本発明は成立する。
(2)  また、其体例においては、直進測定光りと法
線Mとのなす入射角βが臨界角αに等しいものとして光
透過体2を製作したが、入射角βが臨界角aよりも大き
く設定することもできる。
(3)  さらに、入光口案内壁9.10間の暢t−は
、適宜選択できる。
本発明は1以上説明したように、界面壁の形状を円弧状
として、入光口に入光する全ての1u過測定光を所定の
条件下において全反射させるようにし九ので、測定光の
減衰を極力防止でき。
したがって、正確に測定でき、かつ、製作も簡単な測定
装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る測定装置の主要部の構成tノ■(
す1i41j面図。 第2図は第1図のx−xmに沿う断面図、第3図は本発
明に係る測定装置の他の構成を示す一面図、 である。 1・・・・・・・被測定液体 2・・・・・・・・・光
透過体3−・・・・・・・・入光口   4・・・・・
・・・・受光口5・・・・・・・・・界面壁   8・
・・・・・・・・受光素子9.10・・・・・・入光口
案内壁 11.12・・・受光口案内壁 R−・・・・・・・・半径    M、N・・・法線t
・・・・・・・・点PQ間の距離 α・・・・・・・・・臨界角 β、β′・・・・・・入射角 (外1名) 手続補正書 昭和57年6月9日 するための測定装置 ;(、補市する者 ′j[件との関係 特許出願人 (ほか 1  名) 5、補+E命令のH付 ゛    「自発」 (i、補IFの対象 7、補正の自答 (1)  明細書の特許請求の範−を別紙のとおり補正
する。 (2)  明細書第3頁第9行に「そのものが峻1.<
。 安iiiに製作l−難い」とあるのを以下のとおりに補
正する。 「その−のが@L(、tた入射光の入射角が固定されて
いるため成る特定された条件にあるときのみ全反射する
ので測定に当)光量変化が小さく、外乱光が測定結果に
大きく影響1、#J定槽度を低くする等の問題を有する
ほか。 安価に製作し難い」 (3)明細書JIB貴第貴行7行籍關紹53−1395
20号」とあるのを「%N紹53−131660号」と
補正する。 :4)@細置薬3jj第20行、第4貢第2行、第7貞
嬉11!行に「屈折率111Jとあるのを「屈折率al
lと補正する。 (5)明m41m 4 Jijm 1行、同貢嬉2行、
第7廁總10行、第9貞薦13行に「雇析半鳳1」とあ
るのを「屈折率mJと補正する。 (6)  明細置薬4j[jlilO行K「その内部が
中空状・ とばれて」とあるのを[光の反射域と透過域
を有するJ、&補正する。 (7)明細書#I4頁1112行に「レンズ藝」とある
のを[レンズ7」と補正する。 (8)  明細書1gs頁第1行に[入光口案内壁12
Jとあるのを[受光口案内1112Jと補正するゆ(9
) 明細書第5真第5行に「全反射」とあるのを「有効
に反射」と補正する。 01)  #!Aamss員ms行cr法*N」とあi
。 を1法線M」と補正する。 aυ 明細書第7貴第−行に「ここでは、蔗輪鎖度を測
定する場合について」とあるのを「ここでは、蔗mai
itが〇−から約65憾までの蔗抛液のS度を測定する
場合について」と補正する。 14  明#l置薬8貞第16行に「瞭軸濃度」とある
のを「蔗糖液の濃度」と補正する。 QJ  明a4に第9貢第13行から第14行にかけて
「屈折率111Jとあるのを「屈折率Ωl」と補正する
。 ■ 明細書第10jE第3行に「被測定液体lの濃度」
とあるのを「被測定液体lとして1#IIII液を対象
と1.た場合の#度」と補正する。 (ハ) 明細書第11ij#15行K「円弧部分は透明
でなくても」とあるのを「円弧部分は光の反射を妨害1
.ないような処理1例えばm料のjl&4などを行なっ
ても」と補正する。 翰 明細書第11負第17行から同真第18行にかけ゛
  て「極力防止でき、したがって、」と゛あるのを[
lk力防止して、受光素子に達する光量変化を大きくす
るので、」と補正する。 @ 図面(全図)を添付wA画の如く補正する。 &添付書mow録 (1)  補正図面(全図)        1通(別
  紙) 2%許請求の範囲 (11人先口と界面壁と受光口とを有1−1かつ。 屈折率が被測定液体の有するjlN本より4大きな光透
過体を、前記被測定液体に浸漬1、測定光を前記界面壁
に向かって投光して、前記界面壁において反射され九反
射光を受光素子で受光1−1該反射光の反射光量に着い
て前記被測定液体の密[1濃度、比重等のうちの少くと
龜1つを測定するように1−九測定装置であって、!記
測定光の進行径路方向の前記界面壁の形状は、皺界面檄
から遠い側に存在する入光口案内壁に沿って入光する直
進測定光の入射角が、前記被測定液体と前記光透過体と
によって決定される臨界角より4大であって、かつ、直
角よりも小であるように選択された円弧りされているこ
とを特徴とする液体の密度、#度、比重等を測定する丸
めの測定装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  入党口と界面壁と受光口とを有し、かつ。 屈折率が被測定液体の有する屈折率よりも大きな光透過
    体を、両組被測定液体に浸漬し測定光を前記界面壁に向
    かって投光して、萌配界面壁において反射された反射光
    を受光素子で受光し、該反射光の反射光量に基いて前記
    被測定液体の密度、濃度、比重等のうちめ少くとも1つ
    を測定するようにした測定装置であって、前記測定光の
    進行径路方向の前記界面壁の形状は、該界面壁から遠い
    側に存在する入光口案内壁に沿って入光する直進測定光
    の入射角が、前記被測定液体と前配光透過体とによって
    決定される臨界角よりも大であって、かつ、直角よりも
    小であるように選択された円弧とされていることを特徴
    とする液体の密&、a度、比重等を測定するための測定
    装置。
JP5283482A 1982-03-31 1982-03-31 液体の密度、濃度、比重等を測定するための測定装置 Granted JPS58169050A (ja)

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IT8320383A IT1161809B (it) 1982-03-31 1983-03-30 Apparecchiatura per determinare densita',concentrazione,peso specifico eccetera di un liquido
BE0/210442A BE896319A (fr) 1982-03-31 1983-03-30 Appareil pour la determination de la densite, concentration, masse volumique, etc... d'un liquide
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GB08308781A GB2121556B (en) 1982-03-31 1983-03-30 Determining refractive index of a liquid
DK147083A DK158166C (da) 1982-03-31 1983-03-30 Apparat til bestemmelse af taetheden, koncentrationen og massefylden af en vaeske
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CA000425055A CA1207553A (en) 1982-03-31 1983-03-31 Apparatus for determining the density, concentration, specific gravity, etc. of a liquid
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