JPS62126326A - 粒子計測方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光を利用して流体、即ち液体または気体中
に浮遊している粒子の粒径・個数等を計測する４測方法
に関する。

〔発明の技術的背景〕

流体中の粒子に光を照射することにより、粒子の粒径・
個数等を計測する方法は従来良く知られており、各種の
装置も提案さねている。例えば斯様なものさして光散乱
現象を利用する光散乱方式或は光遮断（陰影）による通
過光量の減小量を利用する光遮断方式がある。

ところで第８図は空気中に浮遊している粒子に光線を照
射し、粒子に生じる散乱光によって粒子の検出測定を行
なう光散乱式粒子計副装置に於ける被測定試料空気流と
照射光吉の関係を示す図である。

ノズル１０から噴出する被測定試料空気流１１は照射領
域１２を通過する。一方、ｙｔ、源（図示せず）からの
照射光１：３ら、スリット（図示せず）・し／ズ１４等
の光学系を介して照射領域１２に集光される。

照射領域Ｉ２に於いて試料空気１１中に粒子が存在すれ
ば、この粒子に散乱光が生しることとなる。

従来にあっては上述した如く試料空気に対して一条の光
が照射されている。従って粒子が一条の照射光を横断す
る際に生じる散乱光と対応する尤パルス１５は第９図に
示す如く単発のらのとなる。

尚、この第１）図は粒子による散乱光を尤電変換素子（
図示せず）で電気信号に変換した波形である。

またパルスの波高値は粒子径に比例し、パルス幅Ｔ９は
粒子が照射光を横切る時間である。

吉ころて従来光パルスと雑音波形との弁別は、もっばら
波高値によって行なわれていた。このたｙ）従来の方法
では信号系に現われる自発性雑音１６の波高値よりも高
いパルスに対応する粒径の粒子しか計測できず、自発性
雑音１６よりも小さな又は同程度の低いパルス１５Ａに
対応する、より小さな粒径の粒子は、４（１１１’ｆ　
１６との弁別が困難である為計測不能であった。

従って換言すると検出可能な粒径の下限値は自ずと決ま
ってしまうことになり、従来にあっては曲常、最小回訓
粒径０．３／１ｍ程度であり、これより小さな粒子の検
出は甚だ困難であった。

光散乱方式について上述した問題点は光遮断方式につい
ても同様である。例えば被測定試料液体流中の粒子計測
に関して説明する。第１０図は光遮断方式の粒子検出部
の模式図である。

１７は被４１１１定試料液体が流れる流路）１−スであ
り、矢印Ｍは当該液体の流れる方向を示す。１８は粒子
検出域を構成する検出部であり、照射光Ｎが透過てきる
よう透明体で形成されている。照射光Ｎは粒子検出域に
平行光として入る。試料液体中に粒子１９が存在すれば
、粒子検出域に於て粒子１９は受光面２０に達していた
照射光Ｎの一部を遮り、受光面２０に等大の陰影２１が
形成されることになる。従って受光面２０に於ては、検
出域に粒子がない場合の全光量と比べてその影の部分に
相当する光量外たけ減少する。しかして受光（′Ｔｉ２
０に光電変換素子を設ければ、その変化分を電気信号と
して取り出すことができる。

この電気信号に対応するパルス波形は前述の光散乱方式
と同様に単発のものである。このため前述した光散乱方
式の場合き同様に、自発性雑音と粒子に対応する信号波
形との弁別が困難であり、自ずと検出可能な粒径の粒子
が定まってしまうものであった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、粒子の計６１１１に際し、その検出を
可能とすることにある。

〔発明の概要〕

以」二の目的を達成するために、本発明によれば、被測
定試料流体流か、互いに適当な間隔に相接近して配設さ
れた複数の照射光を次ぎ次ぎに貫流するようにして、被
測定試料中の口面の粒子につき照射光の数に等しい数の
パルスを得るようにする。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を光散乱式粒子計測装置につい
て説明する。

第１図は被測定試料空気流と照射光との関係を示す図で
あり。前述の第８図に対応している。

１は横断面形状が同心固状をなす二重バイブ構造のノズ
ルであり、内側のバイブ１Ａからは被６Ｘ１１定試料空
気流２が噴出し、内側のバイブＩＡと外側のバイブ１１
３の間からはシースエア：３が噴出する。このシースエ
ア；３の存在によって被測定試料空気流２の周囲にはエ
アカーテンが形成され、この結果被測定試料空気中の粒
子が検出セル内に飛散し、検出セル内を汚染して検出性
能が低下することを防いでいる。尚、噴出された被測定
試料空気は排出ノズル（図示せず）から外部に排出され
る。

４は光源（図示せず）から照射される光５と被測定試料
空気流２とが交わる照射領域である。試料空気中に粒子
が存在ずれば、この照射領域・１に於て散乱光が生じ、
発生した散乱光は光電変換素子（図示せず）に導かれる
。しかしてこの散乱光は光電変換素子により電気信号に
変換されて、試料空気中に存在する粒子が電気的に検出
される。

照射光５は二条の光線でなり、５Ａは上段の照射光を、
５　＋３は下段の照射光を示している。照射光５Ａ・５
【３は互いに適当な間隔に相接近して配設されている。

そして前述の被１１１１１定試料空気流２はこれら照射
光５Ａ・５１３を次々と貫流している。

従って被測定試料空気流２中の粒子は、必ずまず上段の
照射光５Ａを横切ってｉ；Ｑ乱光を発し、その後下段の
照射光５　Ｉｔを横切って再度散乱光を発するこ占にな
る。

二条の照射光を形成する手段としては種々のものが考え
られる。

例えば第２図に示す如く遮光板１００を利用することか
できる。即ち光源（図示せず）と照射領域（図示せず）
との間であって、平行光線或はレンズ系で集束する光線
の焦点位置に、２個のスリット１００Ａ・＋００１３を
形成した遮光板１００を設置し、このスリンｌ−Ｈ）Ｏ
Ａ・Ｈ）０１３によって二条のバ；線を形成することか
できる１、矢印は光線の照射方向を示している。この点
は以下も同様である。

第；３図は平行珀を二条の光線に分岐する手段きして分
岐屈折ガラス１０１を利用した場合について示している
。

第・１図は二条の光線を得る為に反射率・透過率がそれ
ぞれ５０％ずつのビームスブリック−１０２を利用した
場合について示している。即ち平行光線の５０％はビー
ｊ・スプリッター１０２を透過し、一方１０；つて反射
され、他方の照射光吉なる。

また光源を２個設置することにより二条の照射光を形成
しても良いことは勿論である。

次に作用について述べる。

照射領域４に於てノズル１から噴出する被ｉ１＋１１定
試料空気流２に、上下二段にして二条の照射光５Ａ・５
１３が照射される。従って試料空気中２に粒子が存在し
ていれば当該空気の流れに従い、まず上段の照射光５Ａ
によって散乱光か生しるこさきなり、次いて下段の照射
光５１３によって再度：１！／、１”Ｌ光が生ずる。つ
まり同じ粒子が一定時間間隔をおいて二回の散乱光を生
しるこ吉となる。

で 第５図はこれらの散乱光を光電変換素子へ電気信号に変
換したパルス波形を示したしのである。

以下、連続パルスという）が発生することになる。

第６図は二条の照射光５Ａ・５１３によって発生する二
連の連続パルスの模式図であり、Ｉ゛１及びｌｐ２は粒
子が２つの照射光５Ａ・５１３を横切るのに要する時間
を、′七は二条の照射光５Ａ・５１３間の暗部（距離）
の通過時間を示している。これらの時間はいずれも試料
空気の流速と、照射領域の幾何学的形状・寸法によって
決定される。またＴＩＬは２つのパルスの時間間隔を、
１゛Ｄは１個の粒子による一連の信号の時間幅を示す。

ところで第６図に於て試料空気：ｋか一定てあれば、同
図に示すそれぞれの時間関係は不変である。従って例え
ば信号系を分岐し、−の経路にＩｌｌ、、の時間遅延を
与えた上、遅延されていないらう一方の信号系と加算回
路で合成すれば、遅延を受けた信号′ｌ゛１と遅延を受
けない信号の′１゛２のパルスは、加算されて２倍のパ
ルス高さなり、雑音のパルス高は加算さね、ないので、
維 信号対へ音の比率（Ｓ／Ｎ　）を向」ニさせることが可
能となる。

以上の実施例では二条の照射光を形成する場合について
説明したが、二条に限定されるものではなく、複数の照
射光が形成されれば足りる。尚、例えば；３条の照射光
を形成するのてあれば、前述の遮光板＋００に３個のス
リットを形成すれば足りる。

また本発明によって粒子に対応して、連続パルス吉いう
特徴ある波形が現出するが、この特徴ある波形を手懸り
とする粒子の検出手段は種々のものが考えられ、前述し
た如く加算して２倍のパルス高とする手段もその一例で
ある。

以上述へた実施例は光散乱方式の粒子計測に関してであ
るが、光遮断方式であってら同様である。

即ち被測定試料流体流に対して、上下二段にして横切る
二条の照射バーを照射することにより、粒子はまず上段
の照射光を横断する際に、照射光の受光面に達していた
光線の一部分を遮る。その結果、受光面に陰影ができ、
その影の部分に相当する尤量分たけ減少する。その後当
該粒子は下段の照射光を横切り、上述と同様に光量を減
少せしめる。

この光量の変化分を受光面に設置した光電変換素子で電
気信号に変換した出力波形を第７図に示す。

一定時間間隔をおいて２個の連続波形７が生じているこ
とが分かる。

〔発明の効果〕

以」二連へた如く本発明は複数の照射光を被測定試料流
体に照射するため、粒子の存在に対応する信号波形を複
数の連続波形とすることができる。

つまり信号波形と雑１￥波形との弁別は、波高値のみて
はなく、複数の連続波形という特徴ある波形についての
情報によって行うことが可能となる。

従って従来てあＪ′１．ば雑音波形と弁別がつき難い信
号波形に対応する粒子をも検出が可能さなる。

換言すると粒子計測の重要な性能である粒子の下限値を
拡張することができ、微小である為従来部列不能てあっ
た粒径の粒子をも計測可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図。第２図乃至第
・１図は複数の照射光を形成する一実施例図に示す連続
パルスの模式図。第７図は２条の照Ｑ、１尤による光電
変換素子の出力波形を示す波形図。 第８図は従来例を示す構成図。第９図は第８図に於ける
出力波形を示す波形図。第１０図は従来例を示す模式図
。 ２：破６１１１定試料流体流、５：複数の照射光、５Ａ
二上段の照射光、５１３二下段の照射光。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定試料流体流に光線を照射することにより、この被
   測定試料流体流中の粒子を計測する方法に於て、 被測定試料流体流２が、互いに適当な間隔に相接近して
   配設された複数の照射光５を次々に貫流して、 前記被測定試料流体流２中の１個の粒子につき照射光の
   数に等しい数のパルスを得ることを特徴とする粒子計側
   方法。