JPS60259935A - 濁度計 - Google Patents
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- JPS60259935A JPS60259935A JP59115409A JP11540984A JPS60259935A JP S60259935 A JPS60259935 A JP S60259935A JP 59115409 A JP59115409 A JP 59115409A JP 11540984 A JP11540984 A JP 11540984A JP S60259935 A JPS60259935 A JP S60259935A
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- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
- G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
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- 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
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- G01N2201/064—Stray light conditioning
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】
（技術分野）
本発明は濁度計、特に発酵装置の培養液の濁度を測定す
るのに好適な濁度計に関するものである。
るのに好適な濁度計に関するものである。
（従来技術）
従来、工業的装置内における懸濁液の濁度を測定する場
合、光源としてはタングステンランプを用いることが多
かった。しかし、光源としてのタングステンランプは光
量の変化が大きいこと、寿命が短いこと、発熱すること
、被測定液の色の影響を受けることなどの多くの欠点が
あった。このような欠点を除去するために、例えば特公
昭５６−４９５５１号公報に記載されているように光源
として発光ダイオードを用いる濁度計が知られている。
合、光源としてはタングステンランプを用いることが多
かった。しかし、光源としてのタングステンランプは光
量の変化が大きいこと、寿命が短いこと、発熱すること
、被測定液の色の影響を受けることなどの多くの欠点が
あった。このような欠点を除去するために、例えば特公
昭５６−４９５５１号公報に記載されているように光源
として発光ダイオードを用いる濁度計が知られている。
しかしながら、発光ダイオードから放射される出力光は
弱いため１０％程度の高い濁度では測定できないこと、
温度の影響を大きく受けることなどの理由のため、直接
装置内の被測定液に濁度計を入れないで、フローセルに
被測定液を手動でまたはバイパス経路を経て導いて測定
したり、稀釈して測定する必要があり、装置が大型で複
雑となり易い欠点があった。特に被測定液を稀釈して測
定する場合には稀釈誤差の影響で測定精度が悪くなる欠
点もある。
弱いため１０％程度の高い濁度では測定できないこと、
温度の影響を大きく受けることなどの理由のため、直接
装置内の被測定液に濁度計を入れないで、フローセルに
被測定液を手動でまたはバイパス経路を経て導いて測定
したり、稀釈して測定する必要があり、装置が大型で複
雑となり易い欠点があった。特に被測定液を稀釈して測
定する場合には稀釈誤差の影響で測定精度が悪くなる欠
点もある。
さらに、［Ａ ＋１１１１ ｉｅｄ Ｍ ｉｃｒｏｂｉ
ｏｌｏｇｙＶｏｌ、 ２７． Ｎｏ 、 ５．１９７４
Ｍａｙ、第８７４〜８７７頁や実開昭５７−２０１９５
４号公報には光源としてＨｅ−Ｎｅガスレーザを用い、
受光器として光電子増倍管を用いた濁度計が記載されて
いる。この濁度計ではＨｅ−Ｎｅガスレーザから強力な
レーザ光が得られるので相当濁度の大きい被測定液を稀
釈しないで測定することができる可能性があるが、Ｈｅ
−Ｎｅガスレーザ装置や光電子増倍管を含む装置は大型
となり、これらと検出部と一体化して工業的装置に直接
装着することは困難である。したがってＨｅ−ＩＪｅガ
スレーザ装置や光電子増倍管を含む装置は被測定系にお
ける懸濁液が入った工業的装置から離れたところに設置
し、これらを光ファイバを介して連結する構成とする必
要があるので、光フアイバ通過中でのレーザ光の損失や
光フアイバ接合部における損失があるため高出力のレー
ザ光を十分有効に利用することはできない。また、装置
全体は非常に大骨りなものとなると共に点検、保守も非
常に面倒となる欠点もある。
ｏｌｏｇｙＶｏｌ、 ２７． Ｎｏ 、 ５．１９７４
Ｍａｙ、第８７４〜８７７頁や実開昭５７−２０１９５
４号公報には光源としてＨｅ−Ｎｅガスレーザを用い、
受光器として光電子増倍管を用いた濁度計が記載されて
いる。この濁度計ではＨｅ−Ｎｅガスレーザから強力な
レーザ光が得られるので相当濁度の大きい被測定液を稀
釈しないで測定することができる可能性があるが、Ｈｅ
−Ｎｅガスレーザ装置や光電子増倍管を含む装置は大型
となり、これらと検出部と一体化して工業的装置に直接
装着することは困難である。したがってＨｅ−ＩＪｅガ
スレーザ装置や光電子増倍管を含む装置は被測定系にお
ける懸濁液が入った工業的装置から離れたところに設置
し、これらを光ファイバを介して連結する構成とする必
要があるので、光フアイバ通過中でのレーザ光の損失や
光フアイバ接合部における損失があるため高出力のレー
ザ光を十分有効に利用することはできない。また、装置
全体は非常に大骨りなものとなると共に点検、保守も非
常に面倒となる欠点もある。
（発明の目的）
本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、広範囲
の濁度を正確に測定することができると共に被測定系に
直接装着することができる程度に小型軽量であり、しか
も温度による影響を受けにくい濁度計を提供しようとす
るものである。ここで非測定系に直接装着するとは、懸
濁液が入っている装置、例えば、発酵槽又は発酵液（懸
濁液）が流れているパイプ等に直接本発明の濁度計を取
りつけることで、それにより目的とする、内部の発酵液
をサンプリングする等しないで、直ちに濁度を測定する
ものである。
の濁度を正確に測定することができると共に被測定系に
直接装着することができる程度に小型軽量であり、しか
も温度による影響を受けにくい濁度計を提供しようとす
るものである。ここで非測定系に直接装着するとは、懸
濁液が入っている装置、例えば、発酵槽又は発酵液（懸
濁液）が流れているパイプ等に直接本発明の濁度計を取
りつけることで、それにより目的とする、内部の発酵液
をサンプリングする等しないで、直ちに濁度を測定する
ものである。
（発明の概要）
本発明の濁度計は、半導体レーザダイオードと半導体フ
ォトダイオードとを、半導体レーザダイオードから放射
されるレーザ光が、濁度を測定すべき試料を経て半導体
フォトダイオードに入射するように検出部に一体的に装
着し、この検出部を、被測定系に直接装着するよう構成
したことを特徴とするものである。
ォトダイオードとを、半導体レーザダイオードから放射
されるレーザ光が、濁度を測定すべき試料を経て半導体
フォトダイオードに入射するように検出部に一体的に装
着し、この検出部を、被測定系に直接装着するよう構成
したことを特徴とするものである。
、本発明者等は種々の実験検討を行ない、光源として半
導体レーザダイオードを用い、受光器として半導体フォ
トダイオードを用い、これらを検出一部と一体的に組込
むことにより小形軽量であると共に被測定系としての工
業的装置に直接装着することができる濁度計の開発に成
功したものである。
導体レーザダイオードを用い、受光器として半導体フォ
トダイオードを用い、これらを検出一部と一体的に組込
むことにより小形軽量であると共に被測定系としての工
業的装置に直接装着することができる濁度計の開発に成
功したものである。
半導体レーザダイオードの光出力は非常に高く、安定し
ており、寿命も長い。また被測定液の着色の影響を受け
にくい。したがって高濁度、高着色の懸濁液の濁度をも
正確に測定することができる。
ており、寿命も長い。また被測定液の着色の影響を受け
にくい。したがって高濁度、高着色の懸濁液の濁度をも
正確に測定することができる。
本発明の濁度計は種々の用途に用いることができるが、
特に発酵装置における培養液の濁度測定に用いるのに好
適である。このような場合には測定濁度と菌体濃度との
相関性が大きいので、培養液を稀釈せずに広い範囲に渡
って菌体濃度を直接測定することができる。また、この
ような発酵装置では高温殺菌が行なわれるが、その都度
濁度計を取出す必要はない。すなわち、半導体レーザダ
イオードおよび半導体フォトダイオードの通電時の許容
最高温度は通常６０〜７０℃と低いが、これらのダイオ
ードに通電して濁度を測定するときの発酵液の温度は通
常５０℃以下で上記の許容最高温度より低く測定に支障
はない。また、殺菌時の発酵槽温度は１２０〜１２５℃
と高温になるが、半導体レーザダイオードや半導体フォ
トダイオードの非通電時の許容最高温度は６０〜１２５
℃と高いので、非通電時の許容最高温度が１２５℃と高
いものを使用すればなんら問題はない。さらに後述する
実施例によって示すように断熱部材を設けることにより
、これらダイオードの周囲温度を許容最高温度以下に保
持し、かつ殺菌時には半導体フォトダイオードを強制的
に非通電状態とする回路を設けたりすることによって、
これらダイオードが破壊するのを確実に防止することが
できる。
特に発酵装置における培養液の濁度測定に用いるのに好
適である。このような場合には測定濁度と菌体濃度との
相関性が大きいので、培養液を稀釈せずに広い範囲に渡
って菌体濃度を直接測定することができる。また、この
ような発酵装置では高温殺菌が行なわれるが、その都度
濁度計を取出す必要はない。すなわち、半導体レーザダ
イオードおよび半導体フォトダイオードの通電時の許容
最高温度は通常６０〜７０℃と低いが、これらのダイオ
ードに通電して濁度を測定するときの発酵液の温度は通
常５０℃以下で上記の許容最高温度より低く測定に支障
はない。また、殺菌時の発酵槽温度は１２０〜１２５℃
と高温になるが、半導体レーザダイオードや半導体フォ
トダイオードの非通電時の許容最高温度は６０〜１２５
℃と高いので、非通電時の許容最高温度が１２５℃と高
いものを使用すればなんら問題はない。さらに後述する
実施例によって示すように断熱部材を設けることにより
、これらダイオードの周囲温度を許容最高温度以下に保
持し、かつ殺菌時には半導体フォトダイオードを強制的
に非通電状態とする回路を設けたりすることによって、
これらダイオードが破壊するのを確実に防止することが
できる。
（実施例）
第１図は本発明の濁度計の一実施例の要部を示す断面図
である。本実施例の濁度計においては、半導体レーザダ
イオード１を含む発光部２と、半導体フォトダイオード
３を含む受光部４とを並べて検出部Ｓと一体になるよう
に配置する。また、半導体レーザダイオード１から放射
されるレーザ光を検出部Ｓの下端の開口部５まで導くプ
リズム６および拡散板７を配置すると共に開口部５に存
在する被測定液８を透過したレーザ光を半導体フォトダ
イオード３へ導く拡散板９およびプリズム１０を配置す
る。拡散板７および９は、半透明石英（泡入り水晶）、
オパールグラスなどで構成することができ、プリズム６
および１０は石英、パイレックスガラス、水晶などの材
料で造ることができる。また、プリズム６および１０の
入射面および出射面を除く側面はアルミニウムを蒸着し
て鏡面１１および１２とすることができる。開口部５の
間隔りは測定対象に応じて適切に選択できるが、発酵培
養液の場合には、例えば１ｍｍ〜２ｎ＋ｎ＋とすること
ができる。
である。本実施例の濁度計においては、半導体レーザダ
イオード１を含む発光部２と、半導体フォトダイオード
３を含む受光部４とを並べて検出部Ｓと一体になるよう
に配置する。また、半導体レーザダイオード１から放射
されるレーザ光を検出部Ｓの下端の開口部５まで導くプ
リズム６および拡散板７を配置すると共に開口部５に存
在する被測定液８を透過したレーザ光を半導体フォトダ
イオード３へ導く拡散板９およびプリズム１０を配置す
る。拡散板７および９は、半透明石英（泡入り水晶）、
オパールグラスなどで構成することができ、プリズム６
および１０は石英、パイレックスガラス、水晶などの材
料で造ることができる。また、プリズム６および１０の
入射面および出射面を除く側面はアルミニウムを蒸着し
て鏡面１１および１２とすることができる。開口部５の
間隔りは測定対象に応じて適切に選択できるが、発酵培
養液の場合には、例えば１ｍｍ〜２ｎ＋ｎ＋とすること
ができる。
発光部２の半導体レーザダイオード２から放射される高
出力のレーザ光はプリズム６内を透過し、拡散板７で拡
散され、開口部５に存在する被測定液８に照射される。
出力のレーザ光はプリズム６内を透過し、拡散板７で拡
散され、開口部５に存在する被測定液８に照射される。
このとき、レーザ光は被測定液８中の粒子によって散乱
されるので被測定液を透過する゛光量は濁度に反比例し
たものとなる。すなわち、被測定液８の濁度が高い場合
には透過光は減少し、濁度が低い場合には透過光は増大
する。
されるので被測定液を透過する゛光量は濁度に反比例し
たものとなる。すなわち、被測定液８の濁度が高い場合
には透過光は減少し、濁度が低い場合には透過光は増大
する。
この透過レーザ光を拡散板９およびプリズム１０を経て
半導体フォトダイオード３に入射させる。
半導体フォトダイオード３に入射させる。
したがって、この半導体フォトダイオード３の出力を処
理することにより被測定液８の濁度を測定することがで
きる。
理することにより被測定液８の濁度を測定することがで
きる。
第２図は本発明による濁度計を工業的装置である発酵装
置の壁面に取付けた状態を示す断面図である。半導体レ
ーザダイオードから半導体フォトダイオードに到る光学
系は第１図に示したものと −基本的に同一であるので
、同じ部分には同じ符号を付けて示す。本例では検出部
Ｓのハウジングを円筒部１５と、支持部１６とキャップ
部１７とを以って構成し、これらをねじにより連結する
。半導体レーザダイオード１を含む発光部２と半導体フ
ォトダイオード３を含む受光部４とは支持部１６の円板
１６ａの上面に取付け、プリズム６および１０は、この
円板１６ａにあけた孔の中に嵌合保持する。また、両プ
リズム６および１０の間には、不透明なスペーサ１８を
配置する。円筒部１５の上部には袋ねじ１５ａを形成し
、被測定液８を含む装置の壁１９に形成した孔を画成す
る円筒１９ａに形成したねじと螺合させて、濁度計を壁
１９に装着する。このとき円筒部１５の下端が被測定液
８中に浸入するようにする。この円筒部１５の下端には
孔１５ｂをあけると共に金属性のネッ１−２０を設ける
。このネット２０は細かい気泡が濁度計内に侵入するの
を防止する作用を有している。また、２２は液出口であ
る。さらにキャップ部１７にはコネクタを介してコード
２１を連結し、発光部２および受光部４を外部回路へ接
続するように構成する。
置の壁面に取付けた状態を示す断面図である。半導体レ
ーザダイオードから半導体フォトダイオードに到る光学
系は第１図に示したものと −基本的に同一であるので
、同じ部分には同じ符号を付けて示す。本例では検出部
Ｓのハウジングを円筒部１５と、支持部１６とキャップ
部１７とを以って構成し、これらをねじにより連結する
。半導体レーザダイオード１を含む発光部２と半導体フ
ォトダイオード３を含む受光部４とは支持部１６の円板
１６ａの上面に取付け、プリズム６および１０は、この
円板１６ａにあけた孔の中に嵌合保持する。また、両プ
リズム６および１０の間には、不透明なスペーサ１８を
配置する。円筒部１５の上部には袋ねじ１５ａを形成し
、被測定液８を含む装置の壁１９に形成した孔を画成す
る円筒１９ａに形成したねじと螺合させて、濁度計を壁
１９に装着する。このとき円筒部１５の下端が被測定液
８中に浸入するようにする。この円筒部１５の下端には
孔１５ｂをあけると共に金属性のネッ１−２０を設ける
。このネット２０は細かい気泡が濁度計内に侵入するの
を防止する作用を有している。また、２２は液出口であ
る。さらにキャップ部１７にはコネクタを介してコード
２１を連結し、発光部２および受光部４を外部回路へ接
続するように構成する。
第２図に示すように、被測定液８を収容する装置、例え
ば発酵装置の壁１９に濁度計を装着すると、半導体レー
ザダイオード１および半導体フォトダイオード３は発酵
装置の外部に配置されることになると共に被測定液８で
ある培養液と半導体レーザダイオード１および半導体フ
ォトダイオード３との間には熱伝導性の悪いプリズム６
および１０が介在しているため、半導体レーザダイオー
ド１や半導体フォトダイオード３が熱の影響を受けるの
を軽減することができる。すなわち、本例ではプリズム
６および１０は断熱部材としても作用することになる。
ば発酵装置の壁１９に濁度計を装着すると、半導体レー
ザダイオード１および半導体フォトダイオード３は発酵
装置の外部に配置されることになると共に被測定液８で
ある培養液と半導体レーザダイオード１および半導体フ
ォトダイオード３との間には熱伝導性の悪いプリズム６
および１０が介在しているため、半導体レーザダイオー
ド１や半導体フォトダイオード３が熱の影響を受けるの
を軽減することができる。すなわち、本例ではプリズム
６および１０は断熱部材としても作用することになる。
また、ハウジングを介して半導体レーザダイオード１や
半導体フォトダイオード３に熱が伝導されるのを防止す
るために、これらダイオードを囲む空岡に断熱部材２３
を充填する。発酵装置においては、通常の発酵を行なっ
ているときの被測定液８の温度は約２０〜５０℃であり
、この程度の温度では半導体レーザダイオード１や半導
体フォトダイオード３は通電中であっても破壊されるこ
とはない。また発酵装置を高温殺菌するときには、１２
０〜１２５℃程度の蒸気を長時間に渡って使用するが、
特に本実施例では半導体レーザダイオード１および半導
体フォトダイオード３を装置外に配置するとともに、プ
リズム６．１０．および断熱部材２３によって断熱して
いるので、半導体レーザダイオード１や半導体フォトダ
イオード３の周囲温度はそれらの非通電時の許容最高温
度に上昇することはなく・、同時に高温殺菌時には、半
導体レーザダイオード１および半導体フォトダイオ−・
ド３を不作動状態にすることにより、上述した破壊の問
題はまったく生せず、温度計を発酵装置から取外す必要
はない。このことは、発酵の自動制御、省力化に対し、
非常に有効である。
半導体フォトダイオード３に熱が伝導されるのを防止す
るために、これらダイオードを囲む空岡に断熱部材２３
を充填する。発酵装置においては、通常の発酵を行なっ
ているときの被測定液８の温度は約２０〜５０℃であり
、この程度の温度では半導体レーザダイオード１や半導
体フォトダイオード３は通電中であっても破壊されるこ
とはない。また発酵装置を高温殺菌するときには、１２
０〜１２５℃程度の蒸気を長時間に渡って使用するが、
特に本実施例では半導体レーザダイオード１および半導
体フォトダイオード３を装置外に配置するとともに、プ
リズム６．１０．および断熱部材２３によって断熱して
いるので、半導体レーザダイオード１や半導体フォトダ
イオード３の周囲温度はそれらの非通電時の許容最高温
度に上昇することはなく・、同時に高温殺菌時には、半
導体レーザダイオード１および半導体フォトダイオ−・
ド３を不作動状態にすることにより、上述した破壊の問
題はまったく生せず、温度計を発酵装置から取外す必要
はない。このことは、発酵の自動制御、省力化に対し、
非常に有効である。
本例では、以下説明するように駆動回路に工夫を施し、
測定領域が所定の温度以上のときには装置が不作動とな
るように構成する。
測定領域が所定の温度以上のときには装置が不作動とな
るように構成する。
第３図は上述したような温度保護回路を組込んだ駆動回
路の一例の構成を示すものである。電源入力端子２５ａ
、２５ｂに印加される交流電力をパワースイッチ２６
および変成器２７を経て直流定電圧源２８に供給する。
路の一例の構成を示すものである。電源入力端子２５ａ
、２５ｂに印加される交流電力をパワースイッチ２６
および変成器２７を経て直流定電圧源２８に供給する。
この定電圧源２８から出力される電圧を半導体レーザダ
イオード１および半導体フォトダイオード３のオン・オ
フスイッチ２９およびスイッチング回路３０を経て駆動
回路３１へ印加し得るように構成する。この駆動回路３
１からの駆動信号を導線２１ａを経て半導体レーザダイ
オード１に印加する。スイッチング回路３０はリレーコ
イル３０ａとリレー接点３０ｂを具えており、常時は図
面に示すような状態となっているが、リレーコイル３０
ａが附勢されるとリレー接点３０ｂが切替わり、定電圧
源２８と駆動回路３１との接続を断つようになっている
。
イオード１および半導体フォトダイオード３のオン・オ
フスイッチ２９およびスイッチング回路３０を経て駆動
回路３１へ印加し得るように構成する。この駆動回路３
１からの駆動信号を導線２１ａを経て半導体レーザダイ
オード１に印加する。スイッチング回路３０はリレーコ
イル３０ａとリレー接点３０ｂを具えており、常時は図
面に示すような状態となっているが、リレーコイル３０
ａが附勢されるとリレー接点３０ｂが切替わり、定電圧
源２８と駆動回路３１との接続を断つようになっている
。
本例では、このリレーコイル３０ａを測定領域の温度に
よって制御し、温度がある設定温度以上となったときに
は、リレーコイル３０ａを付勢し、半導体レーザダイオ
ード１を不作動とするものである。この目的のために、
測定領域の温度を検知するサーミスタ３２を設け、比較
器３３に接続する。この比較器には温度設定用のポテン
ショメータ３４をも接続し、サーミスタ３２により検知
される温度が設定温度よりも高くなったときに比較器３
３から出力信号が発生される。この信号を増幅器３５で
増幅した後、リレーコイル駆動回路３６に供給する。こ
の駆動回路３６はこの信号を受けると、リレーコイル３
０ａを付勢し、リレー接点３０ｂを図面に示す状態から
切換え、半導体レーザダイオード１の駆動回路３１への
電源電圧の供給を遮断し、半導体レーザダイオード１を
不作動状態に維持する。このよ゛うにして、半導体レー
ザダイオード１を破壊から有効に保護することができる
。
よって制御し、温度がある設定温度以上となったときに
は、リレーコイル３０ａを付勢し、半導体レーザダイオ
ード１を不作動とするものである。この目的のために、
測定領域の温度を検知するサーミスタ３２を設け、比較
器３３に接続する。この比較器には温度設定用のポテン
ショメータ３４をも接続し、サーミスタ３２により検知
される温度が設定温度よりも高くなったときに比較器３
３から出力信号が発生される。この信号を増幅器３５で
増幅した後、リレーコイル駆動回路３６に供給する。こ
の駆動回路３６はこの信号を受けると、リレーコイル３
０ａを付勢し、リレー接点３０ｂを図面に示す状態から
切換え、半導体レーザダイオード１の駆動回路３１への
電源電圧の供給を遮断し、半導体レーザダイオード１を
不作動状態に維持する。このよ゛うにして、半導体レー
ザダイオード１を破壊から有効に保護することができる
。
一方、半導体フォトダイオード３の出力信号は導線２１
ｂおよび増幅器３７を経て中央処理装置（ＣＰＵ）３８
に供給し、ここで適切に処理して濁度を表わす信号を作
成する。この信号を表示器３９に供給して測定した濁度
を表示することができると共に出力端子４０を経て記憶
装置のような外部装置へ供給することもできる。また、
比較器３３の出力を中央処理装置３８へも供給して半導
体レーザダイオード１が不作動となっていることを検知
し、オペレータにこれを報知する手段を駆動する。ここ
で増幅器３７の電源は、スイッチング回路３０を経て印
加されるように構成しであるので、温度が上昇してスイ
ッチ接点３０ｂが開となったときには半導体フォトダイ
オード３も不作動状態となる。
ｂおよび増幅器３７を経て中央処理装置（ＣＰＵ）３８
に供給し、ここで適切に処理して濁度を表わす信号を作
成する。この信号を表示器３９に供給して測定した濁度
を表示することができると共に出力端子４０を経て記憶
装置のような外部装置へ供給することもできる。また、
比較器３３の出力を中央処理装置３８へも供給して半導
体レーザダイオード１が不作動となっていることを検知
し、オペレータにこれを報知する手段を駆動する。ここ
で増幅器３７の電源は、スイッチング回路３０を経て印
加されるように構成しであるので、温度が上昇してスイ
ッチ接点３０ｂが開となったときには半導体フォトダイ
オード３も不作動状態となる。
上述したように半導体レーザダイオードおよび半導体フ
ォトダイオードの温度による破壊は有効に防止する手段
を講じたが、半導体レーザダイオードの発光出力は温度
に応じて変動すると共に半導体フォトダイオードの動作
特性も温度に依存するので、これらの素子に対する温度
補償手段を講するのが好適である。
ォトダイオードの温度による破壊は有効に防止する手段
を講じたが、半導体レーザダイオードの発光出力は温度
に応じて変動すると共に半導体フォトダイオードの動作
特性も温度に依存するので、これらの素子に対する温度
補償手段を講するのが好適である。
第４図は半導体レーザダイオードの光出力を温度変動に
拘らず一定に維持する手段を講じた発光部の一例の構成
を示す回路図である。発光部２には半導体レーザーダイ
オード１から放射されるレーザ光の一部を直接受光する
ように半導体フォトダイオード４１を配置する。この半
導体フォトダイオード４１のアノードを分圧抵抗４２お
よび４３を介して差動増幅器４４の正側入力端子に接続
する。この差動増幅器４４の負側入力端子はポテンショ
メータ４５の摺動タップに接続する。この差動増幅器４
４の出力端子を、ダーリントン接続したトランジスタ４
６および４７に接続する。
拘らず一定に維持する手段を講じた発光部の一例の構成
を示す回路図である。発光部２には半導体レーザーダイ
オード１から放射されるレーザ光の一部を直接受光する
ように半導体フォトダイオード４１を配置する。この半
導体フォトダイオード４１のアノードを分圧抵抗４２お
よび４３を介して差動増幅器４４の正側入力端子に接続
する。この差動増幅器４４の負側入力端子はポテンショ
メータ４５の摺動タップに接続する。この差動増幅器４
４の出力端子を、ダーリントン接続したトランジスタ４
６および４７に接続する。
トランジスタ４７のエミッタを抵抗４８を経て半導体レ
ーザダイオード１のカソードに接続する。
ーザダイオード１のカソードに接続する。
半導体レーザダイオード１のアノードおよび半導体フォ
トダイオード４１のカソードは共通に接地する。
トダイオード４１のカソードは共通に接地する。
今、半導体レーザダイオード１の周囲温度が上昇し、レ
ーザ光出力が減少すると、半導体フォトダイオード４１
に入射する光も減少し、差動増幅器４４の正側入力端子
の電位は低下し、その出力電圧も低下する。したがって
トランジスタ４６および４７は一層導通し、半導体レー
ザダイオード１には一層大ぎな電流が流れ、その出力光
は一層増大する。このようにして半導体レーザダイオー
ド１から放射されるレーザ光強度を周囲温度の変動に拘
らず一定に維持することができる。
ーザ光出力が減少すると、半導体フォトダイオード４１
に入射する光も減少し、差動増幅器４４の正側入力端子
の電位は低下し、その出力電圧も低下する。したがって
トランジスタ４６および４７は一層導通し、半導体レー
ザダイオード１には一層大ぎな電流が流れ、その出力光
は一層増大する。このようにして半導体レーザダイオー
ド１から放射されるレーザ光強度を周囲温度の変動に拘
らず一定に維持することができる。
本例では温度変動に対してレーザ光出力を一定に維持す
るように構成したが、電源電圧の変動に対してもレーザ
光出力を安定に維持することもできる。
るように構成したが、電源電圧の変動に対してもレーザ
光出力を安定に維持することもできる。
第５図は、温度、電磁気、静電気などが、半導体フォト
ダイオード３に与える影響を補償する回路を設けた受光
部４の一例の構成を示すものである。半導体フォトダイ
オード３のアノードは端子４ａを介してバイアス電圧−
ＶＤ に接続し、カソードは演算増幅器５０の負側入力
端子に接続する。
ダイオード３に与える影響を補償する回路を設けた受光
部４の一例の構成を示すものである。半導体フォトダイ
オード３のアノードは端子４ａを介してバイアス電圧−
ＶＤ に接続し、カソードは演算増幅器５０の負側入力
端子に接続する。
この演算増幅器５０の出力端子と負側入力端子との間に
は帰還抵抗５１を接続する。また、演算増幅器５０の正
側入力端子は、端子４ｂを介して基準電圧ＶＳに接続す
る。ざらに電源端子は端子４ｃ、４ｄを介してそれぞれ
＋１５Ｖおよび一１５Ｖの電源電圧に接続する。演算増
幅器５０の出力端子は端子４ｅに接続し、ここから外部
回路へ光電変換された出力信号を供給できるように構成
する。
は帰還抵抗５１を接続する。また、演算増幅器５０の正
側入力端子は、端子４ｂを介して基準電圧ＶＳに接続す
る。ざらに電源端子は端子４ｃ、４ｄを介してそれぞれ
＋１５Ｖおよび一１５Ｖの電源電圧に接続する。演算増
幅器５０の出力端子は端子４ｅに接続し、ここから外部
回路へ光電変換された出力信号を供給できるように構成
する。
本例の受光部４によれば帰還を施した演算増幅器５０を
設けたため、ノイズが減少すると共に電磁気や静電気の
影響がなくなり、さらに温度変動に対しても安定に動作
することになり、高精度の測定を行なうことができる。
設けたため、ノイズが減少すると共に電磁気や静電気の
影響がなくなり、さらに温度変動に対しても安定に動作
することになり、高精度の測定を行なうことができる。
第６図は本発明の濁度計の他の実施例の構成を示す断面
図である。本例ではハウジングを２本の円筒部６１．６
２と、これら円筒部を保持すると共に被測定液を収容す
る装置に取付けるための袋ねじ６３ａを形成した支持部
６３と、この支持部に螺着されるキャップ部６４とを以
って構成する。
図である。本例ではハウジングを２本の円筒部６１．６
２と、これら円筒部を保持すると共に被測定液を収容す
る装置に取付けるための袋ねじ６３ａを形成した支持部
６３と、この支持部に螺着されるキャップ部６４とを以
って構成する。
円筒部６１の先端には孔をあけ、ここに拡散板６５を取
付けると共にこの拡散板と対向するように半導体レーザ
ダイオード６６を含む発光部６７を配置する。さらに円
筒部６１の内部には断熱性を有すると共に電気絶縁性を
有する材料を充填して断熱部材６８を形成する。この断
熱部材６８は半導体レーザダイオード６６から放射され
るレーザ光に対して透明なものである。発光部６７から
の導線６９は断熱部材６８の中を延在させ、さらにコー
ド７０を経て外部回路に接続する。他方の円筒部６２の
内部も同様に構成し、下端にあけた孔に拡散板７１を設
け、これに対向して半導体フォトダイオード７２を有す
る受光部７３を配置し、断熱部材７４を充填する。この
断熱部材７４を経て導線７５を延在させ、コード７０を
介して外部回路に接続するよう構成する。
付けると共にこの拡散板と対向するように半導体レーザ
ダイオード６６を含む発光部６７を配置する。さらに円
筒部６１の内部には断熱性を有すると共に電気絶縁性を
有する材料を充填して断熱部材６８を形成する。この断
熱部材６８は半導体レーザダイオード６６から放射され
るレーザ光に対して透明なものである。発光部６７から
の導線６９は断熱部材６８の中を延在させ、さらにコー
ド７０を経て外部回路に接続する。他方の円筒部６２の
内部も同様に構成し、下端にあけた孔に拡散板７１を設
け、これに対向して半導体フォトダイオード７２を有す
る受光部７３を配置し、断熱部材７４を充填する。この
断熱部材７４を経て導線７５を延在させ、コード７０を
介して外部回路に接続するよう構成する。
本例においては、半導体レーザダイオード６６および半
導体フォトダイオード７２は断熱部材６８および７４に
よって周囲から断熱されているの′ｃ湯温度より破壊す
ることはない。しかし、非通電時の許容最高温度が比較
的低い半導体レーザダイオード６６および半導体フォト
ダイオード７２の場合には装置内部に挿入して殺菌する
ときに高温の雰囲気に置かれるので第２図に示したよう
な濁度計を用いる方が有利である。
導体フォトダイオード７２は断熱部材６８および７４に
よって周囲から断熱されているの′ｃ湯温度より破壊す
ることはない。しかし、非通電時の許容最高温度が比較
的低い半導体レーザダイオード６６および半導体フォト
ダイオード７２の場合には装置内部に挿入して殺菌する
ときに高温の雰囲気に置かれるので第２図に示したよう
な濁度計を用いる方が有利である。
上述した本発明の濁度計で用いる半導体レーザダイオー
ドは、ＡＩ −Ｇａ−Ａｓ系、Ｑａ−Ａｓ・Ｐ系、Ｉｎ
−Ａｓ −Ｐ系の半導体レーザダイオードを以って構
成し、半導体フォトダイオードはシリコンまたはゲルマ
ニウム系のフォトダイオードを以って構成することがで
きるが、特に、Ａ１・Ｇａ−Ａｓ系の半導体レーザダイ
オードとシリコン系の半導体ダイオードとの組合せが好
適である。また、半導体フォトダイオードとしては、特
に感度の高いＰＩＮフォトダイオードを用いるのが好適
である。
ドは、ＡＩ −Ｇａ−Ａｓ系、Ｑａ−Ａｓ・Ｐ系、Ｉｎ
−Ａｓ −Ｐ系の半導体レーザダイオードを以って構
成し、半導体フォトダイオードはシリコンまたはゲルマ
ニウム系のフォトダイオードを以って構成することがで
きるが、特に、Ａ１・Ｇａ−Ａｓ系の半導体レーザダイ
オードとシリコン系の半導体ダイオードとの組合せが好
適である。また、半導体フォトダイオードとしては、特
に感度の高いＰＩＮフォトダイオードを用いるのが好適
である。
本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変形や変更を加えることができる。例えば上述
した実施例ではレーザ光の出射部および入射部に拡散板
を設けたが、これらの一方または双方を省くこともでき
る。また、第１図および第２図に示した実施例において
プリズムの代りに光学ファイバを用いることもできる。
、幾多の変形や変更を加えることができる。例えば上述
した実施例ではレーザ光の出射部および入射部に拡散板
を設けたが、これらの一方または双方を省くこともでき
る。また、第１図および第２図に示した実施例において
プリズムの代りに光学ファイバを用いることもできる。
さらに第４図に示した温度補償回路において、温度が非
常に高くなり、半導体レーザダイオード１に流れる電流
が非常に大きくなるのを検知し、これに応じて電流を遮
断する保護回路を組込むことができる。この場合には第
３図に示したサーミスタを含む保護回路は省くことがで
きる。
常に高くなり、半導体レーザダイオード１に流れる電流
が非常に大きくなるのを検知し、これに応じて電流を遮
断する保護回路を組込むことができる。この場合には第
３図に示したサーミスタを含む保護回路は省くことがで
きる。
（発明の効果）
上述した本発明の効果を要約すると次の通りである。
（１）光源として半導体レーザダイオードを用い、受光
器として半導体フォトダイオードを用い、これらを検出
部に一体的に取付けた構成としたため、小形軽量である
と共に取扱いの容易な濁度計を提供することができる。
器として半導体フォトダイオードを用い、これらを検出
部に一体的に取付けた構成としたため、小形軽量である
と共に取扱いの容易な濁度計を提供することができる。
（２）半導体レーザダイオードを用いるので高輝度の光
出力が得られ、広範囲の濁度を正確に測定することがで
きる。
出力が得られ、広範囲の濁度を正確に測定することがで
きる。
（３）半導体レーザダイオードおよび半導体フォトダイ
オードは安価に入手できるので、濁度計のコストを下げ
ることができる。
オードは安価に入手できるので、濁度計のコストを下げ
ることができる。
（４）半導体レーザダイオードおよび半導体フォトダイ
オードに対する温度の影響を軽減するように構成したた
め、これらが破壊されることがない。したがって発酵装
置に適用した場合、高温殺菌時にも濁度計を発酵装置か
ら取外す必要がなく、操作が簡単となる。
オードに対する温度の影響を軽減するように構成したた
め、これらが破壊されることがない。したがって発酵装
置に適用した場合、高温殺菌時にも濁度計を発酵装置か
ら取外す必要がなく、操作が簡単となる。
（５）半導体レーザダイオードおよび半導体フォトダイ
オードに対して温度補償手段を講じたため、温度変動に
も拘らず正確かつ安定な測定を行なうことができる。
オードに対して温度補償手段を講じたため、温度変動に
も拘らず正確かつ安定な測定を行なうことができる。
（６）半導体フォトダイオードに対する電磁気。
静電気の影響を軽減できる°ので、マグネチツクスター
ラを用いる発酵槽に適用した場合でも正確な測定ができ
る。
ラを用いる発酵槽に適用した場合でも正確な測定ができ
る。
（７）測定領域の温度を検知し、所定温度以上のときに
は半導体レーザダイオードを強制的に不作動とするため
、半導体レザーダイオードを破壊から有効に保護、でき
る。
は半導体レーザダイオードを強制的に不作動とするため
、半導体レザーダイオードを破壊から有効に保護、でき
る。
第１図は本発明の濁度計の要部の構成を示す断面図、
第２図は本発明の濁度計の一実施例の構成を示す断面図
、 第３図は半導体レーザダイオードの駆動回路の一例の構
成を示す回路図、 第４図は温度補償を施した発光部の一例の構成を示す回
路図、 第５図は温度補償を施した受光部の一例の構成を示す回
路図、 第６図は本発明の濁度計の他の実施例の構成を示す断面
図である。 １．６６・・・半導体レーザダイオード２．６７・・・
発光部 ３．７２・・・半導体フォトダイオード４．７３・・・
受光部 ６，１０・・・プリズム７、６５．７１・・・
拡散板 ８・・・被測定液１９・・・工業的装置の壁 １５．１６，１７，６３．．６４・・・ハウジングＳ・
・・検出部 ２３・・・断熱部材 ６８・・・断熱部材 特許出願人 小松川化工機株式会社 同 出願人 理化学研究所 同 出願人 富士フアコム制御株式会社同 出願人 新
技術開発事業団 第４図 第５図 第６図
、 第３図は半導体レーザダイオードの駆動回路の一例の構
成を示す回路図、 第４図は温度補償を施した発光部の一例の構成を示す回
路図、 第５図は温度補償を施した受光部の一例の構成を示す回
路図、 第６図は本発明の濁度計の他の実施例の構成を示す断面
図である。 １．６６・・・半導体レーザダイオード２．６７・・・
発光部 ３．７２・・・半導体フォトダイオード４．７３・・・
受光部 ６，１０・・・プリズム７、６５．７１・・・
拡散板 ８・・・被測定液１９・・・工業的装置の壁 １５．１６，１７，６３．．６４・・・ハウジングＳ・
・・検出部 ２３・・・断熱部材 ６８・・・断熱部材 特許出願人 小松川化工機株式会社 同 出願人 理化学研究所 同 出願人 富士フアコム制御株式会社同 出願人 新
技術開発事業団 第４図 第５図 第６図
Claims (1)
- １、半導体レーザダイオードと半導体フォトダイオード
とを、半導体レーザダイオードから放射されるレーザ光
が、濁度を測定すべき試料を経て半導体フォトダイオー
ドに入射するように検出部に一体的に装着し、この検出
部を、被測定系に直接装着するよう構成したことを特徴
とする濁度計。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59115409A JPS60259935A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | 濁度計 |
| US06/739,319 US4725148A (en) | 1984-06-07 | 1985-05-30 | Turbidimeter employing a semiconductor laser diode and a photodiode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59115409A JPS60259935A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | 濁度計 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2523391A Division JPH04212044A (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 濁度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60259935A true JPS60259935A (ja) | 1985-12-23 |
Family
ID=14661852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59115409A Pending JPS60259935A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | 濁度計 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4725148A (ja) |
| JP (1) | JPS60259935A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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