JPS6222092B2 - - Google Patents

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JPS6222092B2
JPS6222092B2 JP52129555A JP12955577A JPS6222092B2 JP S6222092 B2 JPS6222092 B2 JP S6222092B2 JP 52129555 A JP52129555 A JP 52129555A JP 12955577 A JP12955577 A JP 12955577A JP S6222092 B2 JPS6222092 B2 JP S6222092B2
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Japan
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photodetector
laser
oil
detector
output
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JP52129555A
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Debitsudo Pitsuto Giriesu
Jon Sumisu Harii
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TDK Micronas GmbH
Original Assignee
Deutsche ITT Industries GmbH
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Publication date
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Publication of JPS6222092B2 publication Critical patent/JPS6222092B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18—Water
    • G01N33/1826—Water organic contamination in water
    • G01N33/1833—Oil in water
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01N21/532—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke with measurement of scattering and transmission

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水中の油汚染のレベルを測定する装
置、特に赤外光散乱測定装置に関する。
例えば油タンカーからの水バラストの放出の様
な場合に流水中の油汚染のレベルを測定すること
が必要となる。一般に細かく分散した液滴の形を
した油を測定するには、しばしば、拡散的な可視
光源から水を通して光を当て入射ビームに対して
一定角度における散乱光を測定する事を行なう。
この方法は簡単で可成り有効であるが、検出装置
上に沈着したちりが入射光を弱め、誤つた読みを
起す欠点がある。更に、通常の光源では検出器が
低い油レベルに応答するに十分な強度をうること
が困難である。この様な検出器は、又、さび粒子
の様な分散した固体が流体中に存在する場合、誤
つた読みを与える。
本発明の目的はこれら欠点を最小限にするか又
は克服することにある。
本発明の一形態によれば、水を通過させる事の
出来るセル、赤外スペクトル領域で動作し上記セ
ルの片側に結合された半導体レーザ、上記レーザ
ビームと一定角度をなして配置され上記水中の油
滴により散乱されたレーザ光を検出する一つ又は
それ以上の光検出器からなる水中の油検出装置が
提供される。
本発明の他の形態によれば、導管中を流れる水
における油汚染を検出、測定するに適した水中の
油検出器で、赤外スペクトル領域で動作し上記導
管の片側に結合された半導体レーザと、上記導管
の他方の側に配置され上記レーザビームと一直線
となる様にされた第１の光検出器と、上記レーザ
ビームと一定角度をなして配置され水中の油滴か
ら散乱された赤外光を検出する一つ又はそれ以上
の光検出器と、上記光散乱検出器に結合された可
変利得増幅器とからなり、上記増幅器の利得は水
中へのレーザ出力の変化を検出する別の検出器の
出力を補償する様上記第１の検出器の出力によつ
て制御されている。水中の油検出器が提供され
る。
例えばガリウム、アルミニウム、ヒ素型の固体
レーザは波長8500Åから9200Åの間の赤外領域で
動作する事が出来、光散乱測定の為の強力な単波
長光のビームを出すのに理想的に適している。更
に、赤外周波数においてしかも入射ビームに対し
て比較的小さい角度で測定を行なう事によつて、
流体中のさび粒子の効果は場合によつては一桁程
度も非常に減少さすことが出来る。
本発明の実施例を添付の図面を参考に以下記述
する。
第１図、第２図を参照すると、油検出装置が流
体導管中に配置されたセルに固定されている。レ
ーザ駆動回路により動作するGaAlAs又はGaAlP
型の半導体レーザ１１が光フアイバ装置１２を経
てセル内の窓に結合され、セルを横切つて光をレ
ーザ入射ビームと一直線上に配置された光フアイ
バ装置１４を経てレーザ出力レベル検出器１３
へ、更に、レーザ入射ビームに対して比較的小さ
い角度、例えば20゜、に配置された光フアイバ装
置１６，１７を経て一つ又はそれ以上の光散乱検
出器１４′，１５へ光を伝送する。第１図では、
フオトセル又は検出器１３は増幅器２１に結合さ
れ、後者はAGC回路２４に結合される。AGC回
路は単なるコンデンサをもつ整流器であり、増幅
器２１で増幅された検出器１３の出力に比例する
直流電圧を発生する。AGC回路２４は自動利得
調整増幅器２５の利得を制御するように動作す
る。自動利得調整増幅器２５への入力は差動増幅
器１８から与えられ後者は出力回路２２と出力回
路２３の両出力の間で減算をする。本質的には検
出装置の出力レベルは、検出器１３、増幅器２１
及び自動利得調整増幅器２５により定まる。この
ようにして、本検出装置は経年変化又はセル窓上
の窓を曇らせる物体により生じるレーザ出力の変
化を自動的に補償する。
「レーザ出力レベル検出器１３」と「出力レベ
ル検出器１３」とは同じものである。
関数発生器２６は、典型的には異なつた使用装
置２７への結合を可能にするための装置である。
使用装置２７としては、例えば、印刷装置、棒グ
ラフ記録装置、オツシロスコープ等で、増幅器２
５から与えられる電圧を表示できるようにしたも
のである。関数発生器は、本質的には周知の装置
であり、増幅器２５を特定の使用装置に結合でき
るようにし、適当な表示が得られるようにする。
従つて、連続的な修正された油レベルの読みが出
力増幅器から得られる。
いくつかの応用では第１の検出器と同様レーザ
ビームに対して同じ角度に配置された第２の光散
乱検出器１５が流体中のさび粒子の存在によつて
生じる微小変動を零にするのに用いられる。本装
置ではレーザ出力は偏光していて、これに対応し
た交叉偏光フイルタが第２の検出器に取付けられ
ている。さび粒子によつて入射光の偏光面が回転
する時、第２の検出器は固体粒子により散乱され
た光のみを測定する。二つの散乱光検出器の出力
は減算回路により比較され修正された油の読みが
与えられる。
第２図は適切なセルの構造を示す。セル本体２
１はガスケツト２４を経てパイプ結合部２３の間
に配置され、レーザに対する光入力結合部２５お
よびレーザ出力および散乱検出器に対する出力結
合部２６，２７を有している。
レーザをパルスモードで動作させる駆動回路が
第３図に示されている。パルス幅とパルス繰返し
率は単安定マルチＭ１，Ｍ２により決定され、Ｍ
２の一方の出力がＭ１へ帰還されている。Ｍ２の
他の出力はエミツタフオロワTR１及び電流増幅
器TR２及びTR３を経てTR４及びTR５からなる
電力出力段へ供給される。出力電流パルスは可変
抵抗器VR１（第４図参照）により設定される。
レーザはその最大出力以下で動作させ、即ち、平
均以下で動作させこれによりレーザの寿命を非常
に増大させ経年変化を最小限にする事が好まし
い。
出力回路２２及び２３の各々は、第４図に示す
回路であり、３個の交流結合演算増幅器からな
る。ここに示されるように、出力回路に接続され
ている時定数回路があり、出力が関数発生器２６
及び使用装置２７を介してメータ又はチヤート記
録器へ供給される１秒前に信号の表示をみたい場
合のためである。
第４図からわかるように、この回路は出力回路
２２及び２３のために用いることができ、またこ
の回路は増幅器２１及びAGC回路２４にも用い
ることができる。この回路の第３番目の演算増幅
器はダイオードＤ２に結合され、後者は抵抗Ｒ３
１及びコンデンサＣ３１に結合される。この回路
は、特定レベルの直流電圧を発生することは容易
に理解できる。従つて、コンデンサＣ３１及び抵
抗Ｒ３１の大きさを変えることにより、検出器１
３の出力に比例する直流電圧を出すことができ、
従つて、これをAGC電圧として使用することが
できる。
同様な方法で、第４図に示す回路は、また自動
利得調整増幅器２５としても用いることができ、
この場合は、増幅器２１からOP出力に供給され
る直流電圧は、今度は抵抗VR１のタツプに印加
されるが、それは抵抗VR１は印加されるAGC電
圧によりその抵抗値が変化する電界効果トランジ
スタとすることができるからである。この回路
は、従つてどのような回路構成も使用できること
を示したものである。
検出器出力と上述のレーザ駆動回路は単に例と
してあげたにすぎず、他の同様の回路を用いても
よい。
検出器の応答は水中に存在する油の種類によつ
て変化する。この効果は種々の天然油に対する検
出器の相対的応答を表わす第５図に示されてい
る。
セルを通る流体の洗浄作用と、特に曇りを生ず
る物体の存在に対し自動的補償がなされる故、窓
を清浄にする為の何らかの手段を設ける必要はな
い。しかし、１つの応用としては窓に清浄水の噴
射器を設け清浄度を維持することを行なつてもよ
い。窓は勿論石英又はシリコンの様に赤外光に対
し透明である。
１つの応用に於ては、上流に第２の粗検出器を
配置し、過剰の油レベルが発生した場合、側路弁
を動作させる様にすることによつて、水中に過剰
な油が発生する事による過負荷に対し検出装置を
保護する事も可能である。
以上ではガリウム・アルミニウム・ヒ素および
ガリウム・アルミニウム・燐レーザに関して記述
したが、勿論これに限定されることはない。材料
のバンド間隙が0.5ev以上である限り、他の半導
体レーザを使用することが出来る。他の応用に於
ては、スペクトルの可視領域で動作する固体レー
ザを使用する事も可能であるが、流体中に分散し
た固体粒子の効果を最小限に抑えるには赤外での
動作が好ましい。
【図面の簡単な説明】
第１図は吸収および散乱測定技術を実施した赤
外線油検出装置の模型図である。第２図は第１図
の装置の検出セルの分解図である。第３図は第１
図の検出器の赤外レーザを動作させる為の駆動回
路である。第４図は第１図の検出器の検出増幅回
路である。第５図は各種の天然油に対する第１図
の検出器の応答を示す。 セル…１０，２１、光フアイバ…１４，１６，
１７、レーザ光源…１１、第１光検出器…１３、
散乱光検出器…１４′，１５、自動利得調整増幅
器…２５、差動増幅器…１８。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 油濃度が油滴による入射光線の角度散乱によ
    り決定される水中の油検出装置において、該検出
    器は赤外線半導体レーザ光源と、該レーザ光線と
    一直線上に配置された第１の光検出器と、前記レ
    ーザ光線と所定の角度で配置され水中における油
    滴から散乱される赤外線を検出する第２の光検出
    器および偏光しているレーザ出力に対応した交叉
    偏光フイルタを取り付けた第３の光検出器と、前
    記第２の光検出器と前記第３の光検出器の出力信
    号を差動増幅器を介して入力して増幅する増幅器
    とを含む前記水中の油検出器装置であつて、前記
    増幅器は可変制御電圧増幅器であり、該増幅器の
    制御電圧は前記第１の光検出器の出力信号に依存
    し8500オングストロームから9200オングストロー
    ムの範囲の波長を有する前記レーザからのレーザ
    光線の強度変化を自動的に補償して成ることを特
    徴とする水中の油検出装置。
JP12955577A 1976-10-29 1977-10-28 Apparatus for detecting oil in water Granted JPS5360288A (en)

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GB45204/76A GB1556029A (en) 1976-10-29 1976-10-29 Oil in water detection

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JPS5360288A JPS5360288A (en) 1978-05-30
JPS6222092B2 true JPS6222092B2 (ja) 1987-05-15

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JP (1) JPS5360288A (ja)
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CH (1) CH623932A5 (ja)
DE (1) DE2747698A1 (ja)
DK (1) DK484177A (ja)
FI (1) FI70478C (ja)
FR (1) FR2369559A1 (ja)
GB (1) GB1556029A (ja)
NL (1) NL7711929A (ja)
NO (1) NO148761C (ja)
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