JPS5868645A - 粉粒体の濃度測定方法 - Google Patents
粉粒体の濃度測定方法Info
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- JPS5868645A JPS5868645A JP16690881A JP16690881A JPS5868645A JP S5868645 A JPS5868645 A JP S5868645A JP 16690881 A JP16690881 A JP 16690881A JP 16690881 A JP16690881 A JP 16690881A JP S5868645 A JPS5868645 A JP S5868645A
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
- G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
- G01N21/534—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke by measuring transmission alone, i.e. determining opacity
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
濃度測定方法に関するものである。
粉粒体を取り扱う各種プラント，例えば、セメント脱硝
プラントあるいは流動層装置その他において，粉粒体の
濃度はそのプラントの運転性能を左右する重要な要素で
あり，オンライン。
プラントあるいは流動層装置その他において，粉粒体の
濃度はそのプラントの運転性能を左右する重要な要素で
あり，オンライン。
オフラインを問わず各箇所での濃度測定が望唸れている
。特にオンライン測定はプラントの運転状況をモニタす
る上で重要視されているが。
。特にオンライン測定はプラントの運転状況をモニタす
る上で重要視されているが。
実用に供し得る装置がないのが現状である。
本発明は光の減衰を利用したオンライン濃度測定方法に
関するものであり，従来の同種の測定方法で問題となっ
ていた昼濃度域での測定を可能としたものである。
関するものであり，従来の同種の測定方法で問題となっ
ていた昼濃度域での測定を可能としたものである。
粉粒体の濃度測定法としては．通常サンプリング方式が
一般的であり，ダストサンプラにより粉粒体混合ガスを
定時間捕集しそこに含まれたダスト量から濃度を求める
ことができるが。
一般的であり，ダストサンプラにより粉粒体混合ガスを
定時間捕集しそこに含まれたダスト量から濃度を求める
ことができるが。
濃度を求める１でに数時間を要し，オンライン測定には
使用できない。
使用できない。
また電気的に濃度を求める方法として光の減衰を利用し
た方法が考えられている。これは測定系から一部粉粒体
混合ガスを測定装置に導き。
た方法が考えられている。これは測定系から一部粉粒体
混合ガスを測定装置に導き。
第１図に示すように装置内に設けらｔｌだ光［１と受光
器２０間を前記サンプリングガス６を通すことによりそ
の間の光量の粉粒体による散乱減衰を測定して濃度を求
めるものでちる。
器２０間を前記サンプリングガス６を通すことによりそ
の間の光量の粉粒体による散乱減衰を測定して濃度を求
めるものでちる。
しかし、この場合の不具合点は、必ずしもサンプリング
したガスが測定したい対象の濃度を代表しているとは限
らないこと、測定値がガス全体に含まれる粉粒体の平均
濃度となり１例えば粉粒体が偏在して流れるような場合
の濃度分布は測定できない。
したガスが測定したい対象の濃度を代表しているとは限
らないこと、測定値がガス全体に含まれる粉粒体の平均
濃度となり１例えば粉粒体が偏在して流れるような場合
の濃度分布は測定できない。
史に、この方法は、光源１．受光器２間の光路程が比較
的長いため、数＋ｏｙ／ｍ”濃度程度の低濃度に適した
測定法と言える。従・）てそれ以上の部製度域に対する
方法として、サンプリンク゛ガスを希しゃくして測定す
る方法も考えられているが、希しゃくの精度に問題があ
り、測定精度は蔦〈ない。
的長いため、数＋ｏｙ／ｍ”濃度程度の低濃度に適した
測定法と言える。従・）てそれ以上の部製度域に対する
方法として、サンプリンク゛ガスを希しゃくして測定す
る方法も考えられているが、希しゃくの精度に問題があ
り、測定精度は蔦〈ない。
以上のような問題点を解決する方法として、第２図に示
すように光ファイバを利用する方法が考えられている。
すように光ファイバを利用する方法が考えられている。
光フｆイバとは、数ミクロンから数ミリの径を有するガ
ラスあるいは透明の商分子材料でできた繊維を１本ある
いは複数本型ねて構成Ｉ〜だものであり、光を低減衰で
伝送できるものである。
ラスあるいは透明の商分子材料でできた繊維を１本ある
いは複数本型ねて構成Ｉ〜だものであり、光を低減衰で
伝送できるものである。
第２図において、 ２１．２２は光ファイバであり２５
は光源、 ２４ Ｉｔ’；受光器である。光ファイバ２
１゜２２を測定体の測定したい箇所にそれぞれある距離
を隔てて対向させた形で挿入する。今、光ファイバ２１
の一方の端面から光源２３により発光した光を入射させ
、もう一方の端面かも前記光が外部へ出るようにする。
は光源、 ２４ Ｉｔ’；受光器である。光ファイバ２
１゜２２を測定体の測定したい箇所にそれぞれある距離
を隔てて対向させた形で挿入する。今、光ファイバ２１
の一方の端面から光源２３により発光した光を入射させ
、もう一方の端面かも前記光が外部へ出るようにする。
この外部に出た光は直進し、対向しているもう一方の光
ファイバ２２の端面へ入射し、光ファイバ２２内部を伝
送されて。
ファイバ２２の端面へ入射し、光ファイバ２２内部を伝
送されて。
もう一方の端面に接続された受光器２４に導ひかれる。
この受光器２４は１例えば７オトダイオードあるいはフ
ォトトランジスタ等、光の強度に応じて、１１気信号を
出力するものであり、尤ファイバ対向部の上記測定距離
間で、粉粒体の濃度に応じて光が散乱を受け、光量が減
衰するので、その減衰量を前記電気信号の出力値から求
め濃度に換算することができる。
ォトトランジスタ等、光の強度に応じて、１１気信号を
出力するものであり、尤ファイバ対向部の上記測定距離
間で、粉粒体の濃度に応じて光が散乱を受け、光量が減
衰するので、その減衰量を前記電気信号の出力値から求
め濃度に換算することができる。
以上の方法は原理的には第１図で述べた方法と全く同じ
であるが、そのときの問題点は解決される。すなわち、
比較的短い測定距離をもつ前記測定装置を測定体の内部
に挿入することにより、サンプリング誤差がなくなるこ
と、測定箇所が局所となること、測定距離が短いため。
であるが、そのときの問題点は解決される。すなわち、
比較的短い測定距離をもつ前記測定装置を測定体の内部
に挿入することにより、サンプリング誤差がなくなるこ
と、測定箇所が局所となること、測定距離が短いため。
尚濃度域の測定ができることである。
第３図にその際の粉粒体濃度ｍと光敞減衰比Ａとの関係
図を示してありしは濃度０のときの受光器であり■は濃
度ｍのときの受光器である。
図を示してありしは濃度０のときの受光器であり■は濃
度ｍのときの受光器である。
しかしながら、この方法では、光ファイバ２１゜２２端
而への粉粒体の付着が問題となり、そのままでは適用困
難である。すなわち、光フアイバ端面に粉粒体が付着す
ると発光犠あるいは受光量が減衰するため、粉粒体の光
散乱による減衰と区別がつかなくなり測定精度は極端に
低下する。
而への粉粒体の付着が問題となり、そのままでは適用困
難である。すなわち、光フアイバ端面に粉粒体が付着す
ると発光犠あるいは受光量が減衰するため、粉粒体の光
散乱による減衰と区別がつかなくなり測定精度は極端に
低下する。
本発明は以上のような光フｌイバを利用した局所粉粒体
濃度測定法において上記粉粒体の付着の影響を除去する
方法を提供するもので光源からの光を伝達しその端面か
ら発する発光用光ファイバと、その光を端面から受光し
光検出器に伝達する受光用光ファイバを９両者の端面が
対向するように配設し、その対向間に存在する粉粒体の
濃度を、対向間における光の透過減衰量から求める粉粒
体の濃度測定方法において、上記光ファイバの端面対向
間隔を一定の振幅で周期的に変化させ、上記光検出器で
求められる受光量の最大値と最小値の比を１周期内また
は複数周期の平均値で求め、この比と上記端面対向間隔
の振幅とから濃度を求めるようにしたことを特徴とする
ものである。
濃度測定法において上記粉粒体の付着の影響を除去する
方法を提供するもので光源からの光を伝達しその端面か
ら発する発光用光ファイバと、その光を端面から受光し
光検出器に伝達する受光用光ファイバを９両者の端面が
対向するように配設し、その対向間に存在する粉粒体の
濃度を、対向間における光の透過減衰量から求める粉粒
体の濃度測定方法において、上記光ファイバの端面対向
間隔を一定の振幅で周期的に変化させ、上記光検出器で
求められる受光量の最大値と最小値の比を１周期内また
は複数周期の平均値で求め、この比と上記端面対向間隔
の振幅とから濃度を求めるようにしたことを特徴とする
ものである。
以下１本発明の方法を図に従って詳細に説明する。
第４図において４１．４２は光ファイバであり。
４１が発光用、４２が受光用である。
４３は光源、４４は光検出器である。４５は受光用ファ
イバ４２と係合し、光ファイバ４１．４２の端面同志の
対向間隔を一定の振幅Ｘで周期的に動かすだめの装置で
あり、具体的には、歯車４５＆と。
イバ４２と係合し、光ファイバ４１．４２の端面同志の
対向間隔を一定の振幅Ｘで周期的に動かすだめの装置で
あり、具体的には、歯車４５＆と。
歯車４５＆を駆動し、受光用ファイバ４２をその軸芯方
向に前後進させるためのモータ４５ｂとからなる。
向に前後進させるためのモータ４５ｂとからなる。
以上のような装置を稼動させ、受光用光ファイバ４２を
対向軸方向に振動させながら前記した光は光ファイバ４
２の振動に同期して測定距離が変化するため周期的に変
動する。受光強度１１は受光用ファイバ４２と発光ファ
イバ４１との端面間距離（測定距１１１１）が最小Ｘ１
になったときのものであり、受光強度Ｉ２は、前記距離
が最大ｘ２になったときの強度を示す。
対向軸方向に振動させながら前記した光は光ファイバ４
２の振動に同期して測定距離が変化するため周期的に変
動する。受光強度１１は受光用ファイバ４２と発光ファ
イバ４１との端面間距離（測定距１１１１）が最小Ｘ１
になったときのものであり、受光強度Ｉ２は、前記距離
が最大ｘ２になったときの強度を示す。
Ｔｏは受光用７フイバ４２が振動する周期で、この間に
測定距離はＸ（二Ｘ２−Ｘｉ）だけ変化する。
測定距離はＸ（二Ｘ２−Ｘｉ）だけ変化する。
もし、少なくともこの１周期Ｔ０の間に光フアイバ端面
の粉粒体付着状況が変化しないとすれば。
の粉粒体付着状況が変化しないとすれば。
次のような理由により粉粒体付着状況にかかわらず、粉
粒体の濃度ｍを求めることができる。
粒体の濃度ｍを求めることができる。
金側定距離がｘｌのときの受光強度１１は１次式％式％
（ここでＩ。は粉粒体の濃度が０で、測定距離も０のと
きの受光量である。） 同様に測定距離ｘ２での受光強度Ｉ２は１２＝Ｉ。ｅｘ
ｐ（−ｍ−ｘ２）・・・・・・・・・・・・・・・＋２
１で表わされる。そのため、 ｌ＋とＩ２の比をとると
１ ＝ ｅ ｘｐ （−ｍ （ｘｔ −ｘ２） ）−−−（
３１■２ となる。従って濃度６ｍは 。＝上ＩｎＶ、１４１６．９１１８２０８９１１０．（
４）ｘ １２ となり、濃度ｍは、振幅Ｘが一定であればＩｏの値に関
係なく求めることができることになる。
きの受光量である。） 同様に測定距離ｘ２での受光強度Ｉ２は１２＝Ｉ。ｅｘ
ｐ（−ｍ−ｘ２）・・・・・・・・・・・・・・・＋２
１で表わされる。そのため、 ｌ＋とＩ２の比をとると
１ ＝ ｅ ｘｐ （−ｍ （ｘｔ −ｘ２） ）−−−（
３１■２ となる。従って濃度６ｍは 。＝上ＩｎＶ、１４１６．９１１８２０８９１１０．（
４）ｘ １２ となり、濃度ｍは、振幅Ｘが一定であればＩｏの値に関
係なく求めることができることになる。
すなわち、光ファイバ４１．４２の端面の粉粒体付着に
よる光量変化は無視できること。第４図の１ ４７は上記Ｉｎｆ２を求めるための信号処理器である。
よる光量変化は無視できること。第４図の１ ４７は上記Ｉｎｆ２を求めるための信号処理器である。
ここで、受光用ファイバ４２の振動振幅Ｘは受光強度が
十分精度よく電気信号として検出できる値以上になるよ
うに選ぶ必要があり、測定対象濃度によっである程度変
える必要がある。すなわち濃度が薄い場合にはＸは大き
く、濃度が旨い範囲を測定する場合には小さくするなど
の配慮を要する。
十分精度よく電気信号として検出できる値以上になるよ
うに選ぶ必要があり、測定対象濃度によっである程度変
える必要がある。すなわち濃度が薄い場合にはＸは大き
く、濃度が旨い範囲を測定する場合には小さくするなど
の配慮を要する。
筐た。６度が非常に高い場合には２発光源の光量も増加
するなどの対策が必要である。また振動の周期Ｔ０につ
いても、光ファイバ４１．４２端面への粉粒体付着の状
況が、比較的早く変化するような場合には、前記したよ
うに、少なくとも１周期の間はその状況が変化しない程
度まで短かくする必要がある。
するなどの対策が必要である。また振動の周期Ｔ０につ
いても、光ファイバ４１．４２端面への粉粒体付着の状
況が、比較的早く変化するような場合には、前記したよ
うに、少なくとも１周期の間はその状況が変化しない程
度まで短かくする必要がある。
以上の説明は便宜上、受光用光ファイバ４２を振動させ
る場合について述べたが、もちろん。
る場合について述べたが、もちろん。
発光用光ファイバ４１を同様に振動させてもよく。
更に必要ならば２両者を測定距離が周期的に変化するよ
うに振動させてもその効果は同じである。また測定精度
を上げる意味で、１周期内の受光量の最大値と最小値の
比を複数周期に渡って求めその平均値を求めるようにし
ても良い。
うに振動させてもその効果は同じである。また測定精度
を上げる意味で、１周期内の受光量の最大値と最小値の
比を複数周期に渡って求めその平均値を求めるようにし
ても良い。
なお、第４図に示す例では測定対象に対して対向する方
向から発光用光ファイバ４１と受光用光ファイバ４２と
を対向させた場合について示したが、測定対象によって
は第６図に示すように同方向より両者の光ファイバ４８
、４９を測定対象内に挿入する方法も可能である。
向から発光用光ファイバ４１と受光用光ファイバ４２と
を対向させた場合について示したが、測定対象によって
は第６図に示すように同方向より両者の光ファイバ４８
、４９を測定対象内に挿入する方法も可能である。
また、特に高濃度の測定の場合には、光フｌイバ端面へ
の粉粒体付着が激しくなるため１発光光量及び受光光量
とも極端に低下し、上記原理による測定が不ｉｌ能とな
る場合もある。このような場合には、光フアイバ先端を
軽くエアーパージするなどの付着軽減対策を施す必要が
あるが、エアーパージの場合あ１り強くパージすると測
定領域の濃度を乱す恐れがあるためあ１り強くパージで
きない。またその他の方法Ｃでよ−・ても、完全に光フ
ァイバ端面の粉粒体付着を防止することはできず、その
ような場合１本発明で示した方法が適用できる。
の粉粒体付着が激しくなるため１発光光量及び受光光量
とも極端に低下し、上記原理による測定が不ｉｌ能とな
る場合もある。このような場合には、光フアイバ先端を
軽くエアーパージするなどの付着軽減対策を施す必要が
あるが、エアーパージの場合あ１り強くパージすると測
定領域の濃度を乱す恐れがあるためあ１り強くパージで
きない。またその他の方法Ｃでよ−・ても、完全に光フ
ァイバ端面の粉粒体付着を防止することはできず、その
ような場合１本発明で示した方法が適用できる。
以上述べたように本発明の方法によると従来の光透過法
で９局所的な粉粒体濃度を光ファイバを用いてオンライ
ンで、しかも制濃度域１で測子する方法において、最も
問題となる光フ！イバ測定端面の粉粒体付着による汚れ
の影響を。
で９局所的な粉粒体濃度を光ファイバを用いてオンライ
ンで、しかも制濃度域１で測子する方法において、最も
問題となる光フ！イバ測定端面の粉粒体付着による汚れ
の影響を。
簡単な機構を付加することにより除去し、必要な測定が
ＢＪ能となる。
ＢＪ能となる。
第１図は光透過法による粉粒体の濃度測定方法をｊドす
原理図であり、第２図は同原理において光ファイバを利
用した方法の゛原理図、第５図は、その場合の測定値と
濃度との関係を示す特性図、第４図は本発明の原理説明
図であり、第５図はその場合に得もねる受光強度信号の
図。 第６図は他応用を示す説明−図である。 ４１．４２・・・光ファイバ ４３・・ 光源 ４４・
・ 光検出器 ４５・・・尤フＩイバ伽動駆動装置 ４
７ ・・信号処理器 第１図 第２図 ８３聞 衰度広□ 第４図 第５図 １囮
原理図であり、第２図は同原理において光ファイバを利
用した方法の゛原理図、第５図は、その場合の測定値と
濃度との関係を示す特性図、第４図は本発明の原理説明
図であり、第５図はその場合に得もねる受光強度信号の
図。 第６図は他応用を示す説明−図である。 ４１．４２・・・光ファイバ ４３・・ 光源 ４４・
・ 光検出器 ４５・・・尤フＩイバ伽動駆動装置 ４
７ ・・信号処理器 第１図 第２図 ８３聞 衰度広□ 第４図 第５図 １囮
Claims (1)
- 光源からの光を伝達しその端面から発する発光用光ファ
イバと、その光を端面がら受光し光検出器に伝達する受
光用光ファイバを９両者の端面が対向するように配設し
、その対向間に存在する粉粒体の濃度を、対向間におけ
る光の透過減衰量から求める粉粒体の濃度測定方法にお
いて、上記光ファイバの端面対向間隔を一定の振幅で周
期的に変化はせ、上記光検出器で求められる受光量の最
大値と最小値の比を１周期内または複数周期の平均値で
求め、この比と上記端面対向間隔の振幅とから濃度を求
めるようにしたことを特徴とする粉粒体の濃度測定方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16690881A JPS5868645A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 粉粒体の濃度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16690881A JPS5868645A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 粉粒体の濃度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5868645A true JPS5868645A (ja) | 1983-04-23 |
Family
ID=15839864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16690881A Pending JPS5868645A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 粉粒体の濃度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5868645A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0145877A2 (de) * | 1983-11-04 | 1985-06-26 | Hartmann & Braun Aktiengesellschaft | Fotometer zur kontinuierlichen Analyse eines Mediums (Gas oder Flüssigkeit) |
| JPS6225239A (ja) * | 1985-07-26 | 1987-02-03 | Ebara Jitsugyo Kk | 光透過式計測器 |
| FR2598502A1 (fr) * | 1985-12-23 | 1987-11-13 | Pan Michel | Appareil differentiel de spectroscopie d'absorption et de turbidite utilisant des fibres optiques |
| JPH02154114A (ja) * | 1988-12-06 | 1990-06-13 | Babcock Hitachi Kk | 粉粒体流量計測装置 |
| EP2851663A3 (en) * | 2011-07-14 | 2015-07-01 | Thermo Electron Scientific Instruments LLC | Optical Spectrometer with underfilled Fiber Optic Sample Interface |
| WO2018014984A1 (de) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | Sartorius Stedim Biotech Gmbh | Spektroskopiezelle in oder an aussenwandung von behälter und spektroskopieverfahren |
-
1981
- 1981-10-19 JP JP16690881A patent/JPS5868645A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0145877A2 (de) * | 1983-11-04 | 1985-06-26 | Hartmann & Braun Aktiengesellschaft | Fotometer zur kontinuierlichen Analyse eines Mediums (Gas oder Flüssigkeit) |
| JPS6225239A (ja) * | 1985-07-26 | 1987-02-03 | Ebara Jitsugyo Kk | 光透過式計測器 |
| FR2598502A1 (fr) * | 1985-12-23 | 1987-11-13 | Pan Michel | Appareil differentiel de spectroscopie d'absorption et de turbidite utilisant des fibres optiques |
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| WO2018014984A1 (de) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | Sartorius Stedim Biotech Gmbh | Spektroskopiezelle in oder an aussenwandung von behälter und spektroskopieverfahren |
| US11584911B2 (en) | 2016-07-19 | 2023-02-21 | Sartorius Stedim Biotech Gmbh | Spectroscopy cell in or on an outer wall of a container and spectroscopy method |
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