JPS586128B2 - ブンセキケイ ノ ケンシユツシンゴウソクテイソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、プロセス・ガスクロマトグラフ、赤外線分
光光度計、熱分析装置、質量分析装置、プロセスタイト
レータ、溶液導電率計などのような自動分析計において
、分析結果を記録または表示する方法及び装置に関する
ものであり、測定対象成分の測定レンジを各成分毎に任
意に且つ簡単な操作で設定できるようにした分析計の検
出信号測定方法及び装置を実現することを目的とするも
のである。

以下、ガスクロマトグラフへの応用例について説明する
。

ガスクロマトグラフから得られる出力信号は、よく知ら
れているように、クロマトグラムと呼ばれるいくつかの
ピークを含む電圧波形であり、ピークの一つ一つは、測
定せんとする試料中の各成分の各々に対応するものであ
る。

このピークの頂点の高さ（ピーク値）は、対応する各成
分の濃度と一定の関係にあるので、ピーク値を記録また
は表示させてその値を読み取り、別に他の何らかの手段
から求めたピーク値と、成分濃度との関係を示すグラフ
（検量線）等を用いて成分量を知ることができる。

多くの場合はピーク値と成分濃度はほぼ比例関係である
からガスクロマトグラフの出力信号電圧に各成分別に適
当な減衰を与えるように減衰器回路を調整し（言い換え
ると各成分別に適当な測定レンジを設定し）た後に、記
録計にて記録させれば、その記録結果のピーク値から成
分濃度を検量線等を用いることなく当該測定レンジ上限
値に対する比という関係で読みとることも可能であり、
成分濃度を求める作業の能率が著しく向上する。

このことはプロセス・ガスクロマトグラフにおいて通常
用いられている。

このための回路として周知の一例を示すと第１図の如く
である３図において１はガスクロマトグラフ（または、
そのデイテクタ）、２は記録計、３は各成分別に任意の
減衰を与えるため測定すべき成分の数だけ設けたポテン
ショメータ４はこのポテンショメータ回路の１つを選択
して記録計に接続するためのリレー接点、５はそのリレ
ーコイルであって、ピークの現れる時間に合わせて予め
設定したプログラムに従って順次に励磁され、それぞれ
のリレー接点４を閉じる。

この回路において、各ポテンショメータ３を適正に設定
するには成分の濃度が既知であって且つその値が測定レ
ンジ上限値に近い値をもつ試料（標準試料）を用いる。

即ち、標準試料をガスクロマトグラフにて分析し、その
結果の記録計上での各成分ピークの振れが、既知なる各
成分の当該測定レンジ上限値に対する比相当の濃度値に
一致するようにポテンショメータ３を調整すればよい。

そうすれば次に、濃度未知なる試料を分析したとき、記
録計上のピーク値から測定レンジ上限値に対する比とい
う形で成分濃度を知ることができる。

なお、この場合、測定レンジ上限値をフルスケール１０
０％とすれば当該試料成分の濃度％はピーク値を直続す
ればよいことになる。

また、測定レンジ上限値がフルスケール５０％であった
とすれば、成分濃度％は濃度５０％に対する比％という
形で示されるから、実際の濃度としては当該ピーク値を
１／２して読みとらなければならない。

このような測定レンジ上限値をフルスケール５０％のよ
うに １ ０ ０ ％以下とすることは、当該成分濃度
が他の成分濃度に比して比較的低い場合でも測定レンジ
上限値に対する比という形でピーク（値）を大きく指示
させることができ、低濃度の混合試料成分の分析に好適
である。

し力化、実際にこの回路においてポテンショメータ３を
そのように適正に調整することは必ずしも容易でない。

何故ならば、ピーク値が出現するのは時間的には瞬時に
過ぎないから、この瞬時の間にポテンショメータを調節
し、記録の振れを標準試料の濃度値に一致させることは
至難であり、実際上不可能だからである。

このため通常用いられる方法の一つは標準試料の分析を
数回繰り返し、その都度少しづつポテンショメータの設
定位置を修正し、何回かの修正操作の後最適な設定位置
を求める試行錯誤的な方法であり、また他の一つの方法
は、特許第２９３４４０号に示されている如く、別に電
圧を任意に変えられる電源を設け、これからピーク値に
等しい持続的な電圧を発生させておいてその間にポテン
ショメータを調節する方法である。

後者の方法によれば前者の方法に比較すると、レンジ設
定作業は大巾に容易になる。

本発明は、更に容易にこの種のレンジ設定を行ない得る
ための方法及びそれを実施するための回路構成を実現す
るものである。

次に第２図によって本発明を説明する。

第２図において、第１図と同じ働らきを有する部品には
同じ記号を附してあるので、説明を省く。

Ｓは増巾器であって、その増巾度は十分大なるものであ
り、またガスクロマトグラフの出力信号を増巾するに十
分で且つ、多量のフィードバックを安定にかけるに十分
な周波数特性を持つものである。

因みに、通常広く用いられる半導体演算増巾器の多くは
これらの条件を満足する。

７は、各ポテンショメータの軸に取り付けたダイヤルで
あって、ポテンショメータの回転位置、言い換えると分
圧比をその目盛から知ることのできる構造のものであっ
て、例えばポテンショメータの分圧比０〜１の範囲に対
し０〜１００の目盛を刻んだものとする。

ガスクロマトグラフ１の出力信号は、増巾器６の入力端
に印加され、またレコーダ２は、この増巾器の出力信号
を記録する如く接続されている。

ポテンショメータ３は図に示すように増巾器の出力端子
間に接続され、出力信号を適当な比で分圧して、増巾器
６の入力側に負帰還する。

このように構成された回路において、具体的に濃度既知
の標準試料を用いてレンジ設定する手順について、たと
えば酸素Ｏ２と窒素Ｎ２との混合ガス試料の各０２．Ｎ
２の濃度を測定するプロセスガスクロマトクラフにおい
て、０２はフルスケール５０チ、Ｎ２はフルスケール１
００％で各０２，Ｎ２を記録させる場合を例として以下
に説明する。

いま、標準試料に各々の濃度がＯ２：２１％、Ｎ２：７
９％の空気を用いる場合、まず０２のレンジ設定を次の
ようにして行なう。

（１）Ｏ２の実際の濃度は２１％であるが、当該測定レ
ンジ上限値はフルスケール５０％であるから丘の上限値
に対する比の形で表わされる濃度はポテンショメータの
ダイヤノレ目盛をこの４２に合わせる（ダイヤル目盛は
分圧比０〜１に対し０〜１００）。

（２）この状態で標準試料の空気を分析してその記録を
とってＯ２のピークを読み取り、その値がレコーダのフ
ルスケールに対し３６目盛（レコーダは０〜１００で目
盛ってあるとする。

）であったとすると、先に４２目盛に合わせたＯ２のレ
ンジ設定用ポテンショメータのダイヤル目盛を３６に合
わせ直す。

以上でＯ２のレンジ設定作業は終る。

他方、Ｎ２のレンジ設定は次のようにして行なう。

（１）Ｎ２の濃度は７９％であるから当該測定レンジ上
限値（フルスケール１００％）に対する比はポテンショ
メータのダイヤノレ目盛をこの７９に合わせる。

（２）この状態で、標準試料の空気の分析を行ないレコ
ーダにおけるそのピーク値が６０目盛であったとすると
、Ｎ２のレンジ設定用ポテンショメータのダイヤル目盛
を先に合わせた７９から６０に合わせ直す。

以上でＮ２のレンジ設定作業は終る。

なお、上記説明ではＯ２とＮ２のレンジ設定を分けて述
べたが、実際のレンジ設定作業そのものは１回で行なわ
れること、すなわち標準試料の空気の分析は１回でよい
ことはいうまでもない。

このように、本発明によればレンジ設定は極めて簡単に
なる。

以上の操作によって、測定レンジの設定が適正に行なわ
れることを、次に第３図によって説明する。

第３図ではポテンショメータは説明の便宜上１ヶだけを
取り出して示してある。

いま増巾器６のゲインをＡ、ポテンショメータ３の分圧
比をβとすると、端子１５から端子１６までの間のこの
増巾系のゲインＧは、負帰還増巾器の理論から容易に、 となることがわかる。

増巾器のゲインが十分大きい場合には、 １／Ａ≒０・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）である
から、（１）式は、 となる。

実際に多くの演算増中器のゲインは、数千〜数万である
から（２）式、（３）式は多くの場合に成立するものと
考えてよい。

前述したレンジ設定の手順における第１の過程即ちポテ
ンショメータのダイヤル目盛をたとえば４２（Ｏ２の場
合）に合わせることは（３）式においのときの増巾器系
のゲインＧ１は、 となる。

この状態で標準試料を分析し、その出力電圧のピーク値
がＰ（ｍＶ）であり、それに対するレコーダの振れが３
６（フルスケールに対する％）であったとすると、次式
が成立する。

但し、Ｓはレコーダのフルスケール電圧値（ｍ■）であ
る。

次にポテンショメータをダイヤル目盛３６に合ンＧ１か
らＧ２に変化する。

即ち（３）式において、となる。

これがレンジ設定完了の状態である。この状態で再び先
の標準試料を分析したとすると、ガスクロマトグラフの
出力電圧（５′）式の通りで全く変りはないが、レコー
ダに至るまでの途中のゲインがＧ１からＧ２に変ってお
り、従ってレコ−ダの振れは３６からＵに変ったとする
と、（５）式に相当する式として、 （５）式を代入すると、 更に、（４） ， （６）式を代入すると、となる。

即ち、フルスケール１００目盛に目盛ったレコーダにお
いて、４２目盛だけ振れるわけである。

この標準試料Ｏ２は当該測定レンジの上限値（フルスケ
ール５ ０％）に対して４２％の濃度を有するものであ
るから、設定はこれで適正になされたということができ
る。

なお、実際の濃度は、この濃度４２％がレンジ上限値（
フルスケール５０％）に対する比という形で指示された
ものであるから、当然のことなから１／２して読みとら
なければならない。

本発明は以上述べた操作を基本として２，３の変形が考
えられる。

その第１は、標準試料として当該測定レンジ上限値に等
しい濃度の試料を用いることである。

この場合は、上述したレンジ設定作業における最初の過
程を省くことができ、作業は更に簡易化される。

即ち、この場合は、レンジ設定用ポテンショメータのダ
イヤル目盛にセットすべき数値は１００となるから、標
準試料を分析する際に各ポテンショメータのダイヤルは
全て上限一杯（１００）まで廻し切っておけばよい。

従って、レンジ設定作業は標準試料の分析記録から各成
分ピークの高さを読み取り、各成分のレンジ設定用のダ
イヤルをそれと同じ値にセットするだけでよい。

更に標準試料の分析に際して、全ポテンショメータ一杯
に上限まで廻し切っておく手間を省くために、第４図に
示すようにスイッチ８を設けておき、標準試料分析の際
にはスイッチを図の点線で示す位置に倒しておくように
すれば、更に作業が簡単になる。

第２の変形は、上述第１の変形における設定作業の最初
の過程を省略する方法を標準試料の濃度が必ずしも当該
測定レンジ上限値に一致しない場合にまで拡大適用せん
とするものである。

第５図に示すように一成分に対し、標準用と測定用の２
ヶのポテンショメータ（３及び３′）を設けておき、そ
れぞれ標準試料分析時とそれ以外の時とに応じて、スイ
ッチ８′で切り換え使用する。

こうすれば標準用ポテンショメータは最初に当該成分の
既知濃度値（前述の例では４２，７９）にセットしてお
けば、標準試料を変更しない限り、設定を変更する必要
がなく作業を能率的に進めることができる。

第３の変形は、増巾器６の増巾機能を有効に利用するこ
とを目的とするものである。

ガスクロマトグラフの出力信号電圧は一般にｍＶのオー
ダであって、これを伝送したり適当なデータ処理を施す
には小さ過ぎることが多く、増巾器によって増巾するこ
とがしばしば必要となる。

このような場合に本発明の回路構成中の増巾器に適当な
信号増巾作用を兼備せしめることが比較的容易にできる
。

即ち第６図に示すように抵抗９を挿入し、その抵抗値Ｒ
のレンジ設定用ポテンショメータの抵抗値ｒに対する比
を適当に選ぶことによって所要の増中度を得ることがで
きる。

この系における帰還率β′は、 となる。

但し、ｎは並列に接続されたポテンショメータの数であ
る。

従ってこの系のゲインＧ′は、となり、信号の大きさは
Ｋ倍となる。

レコーダとしてＫ倍のレンジのものを用いるならば（電
圧を増巾するからにはレコーダはそれに見合った大きな
入力レンジのものを用いることが前提であるから）、そ
の記録の振れの大きさは、増巾を行なわない場合と変ら
ないから、この場合も全く同じ操作によってレンジ設定
を行なうことができることがわかる。

以上説明したように本発明によれば、プロセス・ガスク
ロマトグラフ等において、時間的に瞬時しか出現しない
ピーク値のような信号でも、濃度既知の標準試料を用い
、その既知濃度に対応した．値に、または記録計におけ
る当該成分のピーク値に当該成分のレンジ設定用ポテン
ショメータ（分圧器）のダイヤル目盛（分圧比）を合わ
せるというきわめて簡単な操作で未知試料の当該成分の
濃度を記録計に記録されたピーク値から検量線等を用い
ることなく容易に読みとることができるようにレンジ設
定でき、作業能率が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の方法によるレンジ設定のための回路の
一例、第２図は本発明によるレンジ設定のための回路例
を示す図、第３図は本発明の原理を説明する図、第４図
〜第６図は本発明の変形回路例を示す。 図において、１は信号源（例えばガスクロマトグラフ、
２は記録計、３はレンジ設定用ポテンショメータ、４は
リレー接点、５はリレーコイル、６は増巾器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 検出信号増幅器の出力電圧を、検出すべき各成分に
   対応して設けられた分圧比の調整が可能な複数個の分圧
   器を介してその入力側に負帰還する増幅器系を経て記録
   又は表示するようにした検出信号測定方法において、検
   出すべき各成分の濃度が既知の標準試料を用い、まず各
   成分の濃度の測定レンジ上限値に対する比相当の値に当
   該分圧器の分圧比を調整して標準試料の分析をおこない
   、その記録又は表示された値の当該記録又は表示手段の
   フルスケールに対する比相当の値に前記分圧器の分圧比
   を再度合わせ直して測定レンジを調整するようにしたこ
   とを特徴とする分析系の検出信号測定方法。 ２ 検出信号増幅器と、その出力電圧を分圧し検出すべ
   き各成分に対応して設けられた複数個の分圧器と、これ
   ら分圧器の分圧比を調整しかつその分圧比に対応する値
   を表示する複数個のダイヤルを有する調整手段と、分圧
   器によって分圧された出力電圧を前記増幅器の入力側に
   負帰還させる回路と、分圧器を経由せずに前記増幅器の
   出力電圧をその入力側に負帰還する回路と、この両負帰
   還回路のいずれかを選択する切換スイッチとを備えこれ
   からなる負帰還増幅器系を経て測定信号電圧を記録又は
   表示するように構成した特許請求の範囲第１項記載の方
   法を実施するための装置。