JPS631526B2 - - Google Patents
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- JPS631526B2 JPS631526B2 JP54068353A JP6835379A JPS631526B2 JP S631526 B2 JPS631526 B2 JP S631526B2 JP 54068353 A JP54068353 A JP 54068353A JP 6835379 A JP6835379 A JP 6835379A JP S631526 B2 JPS631526 B2 JP S631526B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
- G01J1/20—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle
- G01J1/28—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using variation of intensity or distance of source
- G01J1/30—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using variation of intensity or distance of source using electric radiation detectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、測定試料（例えば液体や気体）の含
有成分濃度などを、その測定試料による吸光度を
検出するという光学的手段を用いて測定するため
の測光分析計に係り、更に詳しくは、測定試料を
収容する試料セルに対して測定用の光を照射する
ための光源と、前記試料セルを透過した光の強度
を検出するための光量検出器と、前記光量検出器
による出力信号を増幅するためのアンプとを設け
ると共に、前記試料セルへ測定試料と基準試料と
を交互に導入する試料変調方式、または、前記試
料セルの長さを交互に長短に変化させるセル長変
調方式、あるいは、前記測定用光の波長を交互に
長短に変化させる波長変調方式の何れかの測定方
式を採用することにより、前記アンプからの出力
信号として前記変調に伴つて交互に変化する変動
信号を得るように構成し、その変動信号の中心値
を挾んで上下に振れる交流成分信号の振幅の大き
さに基いて測定試料による吸光度を測定するよう
に構成してある測光分析計における、信号の補正
ならびに直線化技術に関する。
有成分濃度などを、その測定試料による吸光度を
検出するという光学的手段を用いて測定するため
の測光分析計に係り、更に詳しくは、測定試料を
収容する試料セルに対して測定用の光を照射する
ための光源と、前記試料セルを透過した光の強度
を検出するための光量検出器と、前記光量検出器
による出力信号を増幅するためのアンプとを設け
ると共に、前記試料セルへ測定試料と基準試料と
を交互に導入する試料変調方式、または、前記試
料セルの長さを交互に長短に変化させるセル長変
調方式、あるいは、前記測定用光の波長を交互に
長短に変化させる波長変調方式の何れかの測定方
式を採用することにより、前記アンプからの出力
信号として前記変調に伴つて交互に変化する変動
信号を得るように構成し、その変動信号の中心値
を挾んで上下に振れる交流成分信号の振幅の大き
さに基いて測定試料による吸光度を測定するよう
に構成してある測光分析計における、信号の補正
ならびに直線化技術に関する。
この種の測光分析計は、ランバート・ベールの
法則を基礎原理として構成されている。
法則を基礎原理として構成されている。
即ち、このランバート・ベールの法則によれ
ば、光源から試料セルへ照射される測定用光の入
射強度（光量）をI0，試料セルの（光学的な）長
さをｌ、吸光度係数（測定波長および測定対象の
種類により定まる定数）をＫ、測定対象（測定試
料中の特定成分の濃度）をＣとすると、試料セル
を透過した光の強度（光量）Ｉは、 Ｉ＝I0e-x …… ただしＸ＝KCl（吸光度） なる式で表される。従つて、測定用光の入射強度
I0およびセル長ｌを一定に保つて、試料セルの透
過光の強度Ｉを光量検出器を用いて測定すること
により、測定試料による吸光度Ｘひいてはその濃
度Ｃを求めることができるわけである。
ば、光源から試料セルへ照射される測定用光の入
射強度（光量）をI0，試料セルの（光学的な）長
さをｌ、吸光度係数（測定波長および測定対象の
種類により定まる定数）をＫ、測定対象（測定試
料中の特定成分の濃度）をＣとすると、試料セル
を透過した光の強度（光量）Ｉは、 Ｉ＝I0e-x …… ただしＸ＝KCl（吸光度） なる式で表される。従つて、測定用光の入射強度
I0およびセル長ｌを一定に保つて、試料セルの透
過光の強度Ｉを光量検出器を用いて測定すること
により、測定試料による吸光度Ｘひいてはその濃
度Ｃを求めることができるわけである。
ところが、光源や光量検出器の劣化とか、試料
セルのセル窓の汚れなどが生じると、それに起因
する誤差が上記式における測定用光の入射強度
I0に含まれることになつて、正確な測定結果を得
ることができない。そこで、長期間に亘つて安定
して精度の良い測定を行えるようにするために
は、光源、光量検出器の劣化とかセル窓の汚れな
どによるこの種の誤差を補正する必要がある。
セルのセル窓の汚れなどが生じると、それに起因
する誤差が上記式における測定用光の入射強度
I0に含まれることになつて、正確な測定結果を得
ることができない。そこで、長期間に亘つて安定
して精度の良い測定を行えるようにするために
は、光源、光量検出器の劣化とかセル窓の汚れな
どによるこの種の誤差を補正する必要がある。
また、前記式から明らかなように、測定され
る透過光Ｉの強度と測定試料の濃度Ｃとは指数関
係にあるため、測光分析計による出力指示値を読
み取り易くするためには、光量検出器による検出
信号（アンプの出力信号）を直線化して前記出力
指示値を濃度Ｃと比例するものに変換する（直線
性する）必要がある。
る透過光Ｉの強度と測定試料の濃度Ｃとは指数関
係にあるため、測光分析計による出力指示値を読
み取り易くするためには、光量検出器による検出
信号（アンプの出力信号）を直線化して前記出力
指示値を濃度Ｃと比例するものに変換する（直線
性する）必要がある。
このような事情から、従来より、光源、光量検
出器の劣化とかセル窓の汚れなどに起因する誤差
の補正を行えると共に、光量検出器による検出信
号を直線化することができる手段として、種々の
方式のものが工夫されている。そして、現在実用
化されているものとしては、大別して次のような
２種類の手段が知られている。
出器の劣化とかセル窓の汚れなどに起因する誤差
の補正を行えると共に、光量検出器による検出信
号を直線化することができる手段として、種々の
方式のものが工夫されている。そして、現在実用
化されているものとしては、大別して次のような
２種類の手段が知られている。
即ち、後で第２図イ，ロを用いてより詳細に説
明するが、そのひとつ（第１手段）は、光源、光
量検出器の劣化とかセル窓の汚れなどに起因する
誤差が含まれる可能性があるところの、前記式
における測定用光の入射強度I0を消去できるよう
に、光量検出器による検出信号Ｉとして２つの異
なる検出信号I1，I2を得るように構成すると共
に、先ず、それら両検出信号I1，I2の比をとるこ
とによつて、前記入射強度I0を消去して誤差の補
正を行つてから、その補正後の信号を直線化する
という手段である。
明するが、そのひとつ（第１手段）は、光源、光
量検出器の劣化とかセル窓の汚れなどに起因する
誤差が含まれる可能性があるところの、前記式
における測定用光の入射強度I0を消去できるよう
に、光量検出器による検出信号Ｉとして２つの異
なる検出信号I1，I2を得るように構成すると共
に、先ず、それら両検出信号I1，I2の比をとるこ
とによつて、前記入射強度I0を消去して誤差の補
正を行つてから、その補正後の信号を直線化する
という手段である。
また、他のひとつ（第２手段）は、上記したと
同様に光量検出器による検出信号Ｉとして２つの
異なる検出信号I1，I2を得るように構成すると共
に、先ず、それら両検出信号I1，I2を夫々対数変
換してから、それら両対数変換信号の差をとるこ
とにより、結果的に、前記入射強度I0を消去して
誤差の補正と信号の直線化とを一挙に行うという
手段である。
同様に光量検出器による検出信号Ｉとして２つの
異なる検出信号I1，I2を得るように構成すると共
に、先ず、それら両検出信号I1，I2を夫々対数変
換してから、それら両対数変換信号の差をとるこ
とにより、結果的に、前記入射強度I0を消去して
誤差の補正と信号の直線化とを一挙に行うという
手段である。
ところで、光量検出器による検出信号Ｉとして
２つの異なる検出信号I1，I2を得るための具体的
な方式としては、次の３通りの方式が知られてい
る。
２つの異なる検出信号I1，I2を得るための具体的
な方式としては、次の３通りの方式が知られてい
る。
その第１の方式は、第１図イに示すように、試
料セル３（セル長ｌは一定）へ測定試料Ｓと基準
（ゼロ）試料Ｚとを交互に導入することにより、
光量検出器４による検出信号Ｉとして、各状態に
対応する２つの異なる検出信号I1，I2を得るよう
にする試料変調方式である。なお、図示はしてい
ないが、基準試料Ｚを収容する比較セルを使用し
て同様に２つの異なる検出信号I1，I2を得る場合
も、この試料変調方式の一例である。
料セル３（セル長ｌは一定）へ測定試料Ｓと基準
（ゼロ）試料Ｚとを交互に導入することにより、
光量検出器４による検出信号Ｉとして、各状態に
対応する２つの異なる検出信号I1，I2を得るよう
にする試料変調方式である。なお、図示はしてい
ないが、基準試料Ｚを収容する比較セルを使用し
て同様に２つの異なる検出信号I1，I2を得る場合
も、この試料変調方式の一例である。
また、その第２の方式は、第１図ロに示すよう
に、試料セル３の長さを交互に長短に（l1とl2と
に）変化させることにより、光量検出器４による
検出信号Ｉとして、各状態に対応する２つの異な
る検出信号I1，I2を得るようにするセル長変調方
式である。
に、試料セル３の長さを交互に長短に（l1とl2と
に）変化させることにより、光量検出器４による
検出信号Ｉとして、各状態に対応する２つの異な
る検出信号I1，I2を得るようにするセル長変調方
式である。
そして、その第３の方式は、第１図ハに示すよ
うに、光源１から試料セル３（セル長ｌは一定）
へ照射される測定用光の波長（測定波長）を交互
に長短に（λ1とλ2とに）変化させることにより、
光量検出器４による検出信号Ｉとして、各状態に
対応する２つの異なる検出信号I1，I2を得るよう
にする波長変調方式である。
うに、光源１から試料セル３（セル長ｌは一定）
へ照射される測定用光の波長（測定波長）を交互
に長短に（λ1とλ2とに）変化させることにより、
光量検出器４による検出信号Ｉとして、各状態に
対応する２つの異なる検出信号I1，I2を得るよう
にする波長変調方式である。
なお、第１図イ，ロ，ハ夫々において、２は干
渉フイルター、３は試料セル、５はアンプ、６は
切換弁、７は波長チヨツパー、８はチヨツピング
モーターである。
渉フイルター、３は試料セル、５はアンプ、６は
切換弁、７は波長チヨツパー、８はチヨツピング
モーターである。
さて、次に、前述した第１手段（２つの異なる
検出信号I1，I2の比をとつて入射強度I0を消去し
て誤差の補正を行つてから、その補正後の信号を
直線化するという手段）の原理について、上記し
た第１の変調方式（試料変調方式）による場合を
例に挙げて詳述する。
検出信号I1，I2の比をとつて入射強度I0を消去し
て誤差の補正を行つてから、その補正後の信号を
直線化するという手段）の原理について、上記し
た第１の変調方式（試料変調方式）による場合を
例に挙げて詳述する。
即ち、試料セル３内へ測定試料Ｓを導入したと
きの透過光の検出強度をI1、基準（ゼロ）試料Ｚ
を導入したときの透過光の検出強度をI2とする
と、I1，I2は、前述の式を用いて、 I1＝I0e-x …… I2＝I0 （∵Ｃ＝０） …… のように表される。
きの透過光の検出強度をI1、基準（ゼロ）試料Ｚ
を導入したときの透過光の検出強度をI2とする
と、I1，I2は、前述の式を用いて、 I1＝I0e-x …… I2＝I0 （∵Ｃ＝０） …… のように表される。
従つて、I1とI2（式と式）との比をとれば、
Ｔ＝I1／I2＝I0e-x／I0＝e-x ……
のように、その比の値Ｔは光源から照射される測
定用光の入射強度I0とは無関係なものとなり、こ
れによつて、前述したような光源、光量検出器の
劣化とかセル窓の汚れなどに起因する誤差の補正
が行われ、 また、上記式の対数をとれば、 Ｅ＝−logT＝Ｘ（＝KCl） …… となつて、濃度Ｃに比例した直線的な指示出力を
得ることができるのである。
定用光の入射強度I0とは無関係なものとなり、こ
れによつて、前述したような光源、光量検出器の
劣化とかセル窓の汚れなどに起因する誤差の補正
が行われ、 また、上記式の対数をとれば、 Ｅ＝−logT＝Ｘ（＝KCl） …… となつて、濃度Ｃに比例した直線的な指示出力を
得ることができるのである。
かかる原理に基く第１手段を採用して構成され
た従来の測光分析計の具体的な一回路構成例を、
第２図イに示している。
た従来の測光分析計の具体的な一回路構成例を、
第２図イに示している。
この測光分析計においては、タイミングスイツ
チSW1，SW2により測定試料Ｓの検出時、基準試
料Ｚの検出時の同期をとり、各検出時におけるア
ンプ５からの出力信号αI0e-x，αI0（ただし、αは
光量検出器４およびアンプ５によるトータル的な
変換係数である）を、ホールドアンプHOL1，
HOL2により夫々保持させ、除算器９によつてそ
れら両保持値αI0e-x，αI0の比e-xを算出させて、
入射強度I0の消去による誤差補正を施した後、対
数増幅器あるいはリニアライザー１０によりその
直線化を行わせて、メーター１１に濃度に比例す
る出力として取り出すように構成されている。な
お、この第２図イにおけるその他の参照符号につ
いては、前記第１図イにおいて説明したと同様で
あるため、ここではその説明を省略する。
チSW1，SW2により測定試料Ｓの検出時、基準試
料Ｚの検出時の同期をとり、各検出時におけるア
ンプ５からの出力信号αI0e-x，αI0（ただし、αは
光量検出器４およびアンプ５によるトータル的な
変換係数である）を、ホールドアンプHOL1，
HOL2により夫々保持させ、除算器９によつてそ
れら両保持値αI0e-x，αI0の比e-xを算出させて、
入射強度I0の消去による誤差補正を施した後、対
数増幅器あるいはリニアライザー１０によりその
直線化を行わせて、メーター１１に濃度に比例す
る出力として取り出すように構成されている。な
お、この第２図イにおけるその他の参照符号につ
いては、前記第１図イにおいて説明したと同様で
あるため、ここではその説明を省略する。
一方、前述した第２手段（２つの異なる検出信
号I1，I2を夫々対数変換してから、それら両対数
変換信号の差をとることにより、入射強度I0を消
去して誤差の補正を行うと共に信号の直線化を行
うという手段）の原理は下記の通りである。
号I1，I2を夫々対数変換してから、それら両対数
変換信号の差をとることにより、入射強度I0を消
去して誤差の補正を行うと共に信号の直線化を行
うという手段）の原理は下記の通りである。
即ち、前記式および式により得られるI1と
I2夫々についてその対数をとれば、 E1＝logI1＝logI0e-x ＝logI0−Ｘ …… E2＝logI2＝logI0 …… となり、 更に、これら両対数変換値E1，E2の差をとれば、 Ｅ＝E2−E1 ＝logI0−logI0＋Ｘ ＝Ｘ（＝KCl） …… となつて、その値は光源から照射される測定用光
の入射強度I0とは無関係なものとなつて、前述し
たような光源、光量検出器の劣化とかセル窓の汚
れなどに起因する誤差の補正が行われると同時
に、濃度Ｃに比例した直線的な指示出力を得るこ
とができるのである。
I2夫々についてその対数をとれば、 E1＝logI1＝logI0e-x ＝logI0−Ｘ …… E2＝logI2＝logI0 …… となり、 更に、これら両対数変換値E1，E2の差をとれば、 Ｅ＝E2−E1 ＝logI0−logI0＋Ｘ ＝Ｘ（＝KCl） …… となつて、その値は光源から照射される測定用光
の入射強度I0とは無関係なものとなつて、前述し
たような光源、光量検出器の劣化とかセル窓の汚
れなどに起因する誤差の補正が行われると同時
に、濃度Ｃに比例した直線的な指示出力を得るこ
とができるのである。
かかる原理に基く第２手段を採用して構成され
た従来の測光分析計の具体的な一回路構成例を、
第２図ロに示している。
た従来の測光分析計の具体的な一回路構成例を、
第２図ロに示している。
この測光分析計においては、アンプ５からの出
力信号を対数増幅器あるいはリニアライザー１０
により直線化し、タイミングスイツチSW1，SW2
により測定試料Ｓの検出時、基準試料Ｚの検出時
の同期をとり、各検出時における前記対数増幅器
あるいはリニアライザー１０からの出力信号
logβI0，logβI0−Ｘ（ただし、βは対数増幅器あ
るいはリニアライザー１０による変換係数であ
る）を、ホールドアンプHOL1，HOL2により
夫々保持させ、減算器１２によつてそれら両保持
値logβI0，logβI0−Ｘの差Ｘ（＝KCl）を算出させ
ることにより、入射強度I0の消去による誤差補正
ならびに信号の直線化を行わせて、メーター１１
に濃度に比例する出力として取り出すように構成
されている。
力信号を対数増幅器あるいはリニアライザー１０
により直線化し、タイミングスイツチSW1，SW2
により測定試料Ｓの検出時、基準試料Ｚの検出時
の同期をとり、各検出時における前記対数増幅器
あるいはリニアライザー１０からの出力信号
logβI0，logβI0−Ｘ（ただし、βは対数増幅器あ
るいはリニアライザー１０による変換係数であ
る）を、ホールドアンプHOL1，HOL2により
夫々保持させ、減算器１２によつてそれら両保持
値logβI0，logβI0−Ｘの差Ｘ（＝KCl）を算出させ
ることにより、入射強度I0の消去による誤差補正
ならびに信号の直線化を行わせて、メーター１１
に濃度に比例する出力として取り出すように構成
されている。
しかしながら、上記従来構成に係る測光分析計
の場合には、第１手段あるいは第２手段の何れを
採用した場合においても、タイミングスイツチ
SW1，SW2やホールドアンプHOL1，HOL2の他、
特に高価につく対数増幅器あるいはリニアライザ
ー１０等の多数の部材を必要とするために、測光
分析計の構成が全体として非常に複雑かつ高価な
ものになつてしまう、という欠点があつた。
の場合には、第１手段あるいは第２手段の何れを
採用した場合においても、タイミングスイツチ
SW1，SW2やホールドアンプHOL1，HOL2の他、
特に高価につく対数増幅器あるいはリニアライザ
ー１０等の多数の部材を必要とするために、測光
分析計の構成が全体として非常に複雑かつ高価な
ものになつてしまう、という欠点があつた。
なお、このような欠点は、光量検出器４による
検出信号１として２つの異なる検出信号I1，I2を
得るための方式として、上記試料変調方式を用い
た場合に限らず、前記セル長変調方式あるいは波
長変調方式を採用した場合に同様に存在するもの
である。
検出信号１として２つの異なる検出信号I1，I2を
得るための方式として、上記試料変調方式を用い
た場合に限らず、前記セル長変調方式あるいは波
長変調方式を採用した場合に同様に存在するもの
である。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので
あつて、その目的は、従来のものよりも格段に簡
素かつ安価に構成できる手段をもつて（つまり、
具体的には、従来は信号の直線化には不可欠のも
のとされていた対数増幅器あるいはリニアライザ
ーを用いること無く）、光源や光量検出器の劣化
とか試料セルのセル窓の汚れなどに起因する誤差
を効果的に補正できると共に、直線性に優れた出
力指示値を得られる測光分析計を開発・提供せん
とすることにある。
あつて、その目的は、従来のものよりも格段に簡
素かつ安価に構成できる手段をもつて（つまり、
具体的には、従来は信号の直線化には不可欠のも
のとされていた対数増幅器あるいはリニアライザ
ーを用いること無く）、光源や光量検出器の劣化
とか試料セルのセル窓の汚れなどに起因する誤差
を効果的に補正できると共に、直線性に優れた出
力指示値を得られる測光分析計を開発・提供せん
とすることにある。
上記目的を達成するために、本発明による測光
分析計は、冒頭に記載したような基本的構成を有
するものにおいて、光量検出器による出力信号を
増幅するためのアンプの出力段に、そのアンプか
ら出力される変動信号の中心値に相当する直流成
分信号のみを取り出すためのローパスフイルター
と、前記変動信号における直接の測定対象成分で
ある前記交流成分信号（それ自体の中心値はゼロ
となる）のみを取り出すためのバイパスフイルタ
ーとを、互いに並列的に設けると共に、前記ロー
パスフイルターの出力段に、そのローパスフイル
ターから出力される前記直流成分信号と基準信号
とが入力される比較器を設け、その比較器による
比較結果に基いて、前記光源から照射される測定
用光の強度を制御するか、あるいは、前記アンプ
の増幅度を制御することにより、前記直流成分信
号を常に一定値に保持させるように構成してあ
る。という特徴を備えている。
分析計は、冒頭に記載したような基本的構成を有
するものにおいて、光量検出器による出力信号を
増幅するためのアンプの出力段に、そのアンプか
ら出力される変動信号の中心値に相当する直流成
分信号のみを取り出すためのローパスフイルター
と、前記変動信号における直接の測定対象成分で
ある前記交流成分信号（それ自体の中心値はゼロ
となる）のみを取り出すためのバイパスフイルタ
ーとを、互いに並列的に設けると共に、前記ロー
パスフイルターの出力段に、そのローパスフイル
ターから出力される前記直流成分信号と基準信号
とが入力される比較器を設け、その比較器による
比較結果に基いて、前記光源から照射される測定
用光の強度を制御するか、あるいは、前記アンプ
の増幅度を制御することにより、前記直流成分信
号を常に一定値に保持させるように構成してあ
る。という特徴を備えている。
かかる特徴構成故に発揮される作用は次の通り
である。
である。
即ち、上記本発明によれば、試料変調方式、セ
ル長変調方式、波長変調方式の何れかの測定方式
を採用することにより、光量検出器による出力信
号を増幅するアンプからの出力信号として、前記
変調に伴つて交互に変化する変動信号を得るよう
に構成された測光分析計において、そのアンプの
出力段にローパスフイルターを設けて、前記変動
信号からその中心値である直流成分信号のみを取
り出すように構成すると共に、そのローパスフイ
ルターの出力段に設けた比較器による前記直流成
分信号と基準信号との比較結果に基く制御によ
り、前記直流成分信号を常に一定値に保持させる
ように構成する一方、前記アンプに関して前記ロ
ーパスフイルターとは並列的に設けたハイパスフ
イルターによつて、前記変動信号における直接の
測定対象成分である交流成分信号（それ自体の中
心値はゼロとなる）のみを取り出して、その交流
成分信号の振幅の大きさに基いて測定試料による
吸光度を測定する、という特異な構成を採用して
おり、その結果、後で詳述する実施例の記載から
明らかとなるように、出力指示信号Ｙと測定試料
による吸光度Ｘ（＝KCl）とは、 Ｙ＝ｋ・2aex−１／ex＋１ （ここに、ａが、前記一定値に保持されるとこ
ろの、変動信号の中心値に相当する直流成分信号
の値であり、ｋは回路要素による比例係数であ
る） なる式で表される関係となる。
ル長変調方式、波長変調方式の何れかの測定方式
を採用することにより、光量検出器による出力信
号を増幅するアンプからの出力信号として、前記
変調に伴つて交互に変化する変動信号を得るよう
に構成された測光分析計において、そのアンプの
出力段にローパスフイルターを設けて、前記変動
信号からその中心値である直流成分信号のみを取
り出すように構成すると共に、そのローパスフイ
ルターの出力段に設けた比較器による前記直流成
分信号と基準信号との比較結果に基く制御によ
り、前記直流成分信号を常に一定値に保持させる
ように構成する一方、前記アンプに関して前記ロ
ーパスフイルターとは並列的に設けたハイパスフ
イルターによつて、前記変動信号における直接の
測定対象成分である交流成分信号（それ自体の中
心値はゼロとなる）のみを取り出して、その交流
成分信号の振幅の大きさに基いて測定試料による
吸光度を測定する、という特異な構成を採用して
おり、その結果、後で詳述する実施例の記載から
明らかとなるように、出力指示信号Ｙと測定試料
による吸光度Ｘ（＝KCl）とは、 Ｙ＝ｋ・2aex−１／ex＋１ （ここに、ａが、前記一定値に保持されるとこ
ろの、変動信号の中心値に相当する直流成分信号
の値であり、ｋは回路要素による比例係数であ
る） なる式で表される関係となる。
この関係式から判るように、出力指示信号Ｙ
は、光源から照射される測定用光の入射強度I0と
は無関係なものとなつており、従つて、上記構成
の測光分析計によれば、光源、光量検出器の劣化
とかセル窓の汚れなどに起因する誤差の補正が確
実に行われる。
は、光源から照射される測定用光の入射強度I0と
は無関係なものとなつており、従つて、上記構成
の測光分析計によれば、光源、光量検出器の劣化
とかセル窓の汚れなどに起因する誤差の補正が確
実に行われる。
しかも、上記関係式および第５図イ，ロに示す
検証結果ならびに第６図に示す実験結果から判る
ように、出力指示信号Ｙの形状は、 （ex−１）／（ex＋１） なる極めて直線に近い関数に依存しており、従つ
て、上記構成の測光分析計によれば、従来は必要
とされていた対数増幅器あるいはリニアライザー
といつた複雑かつ高価な部材を用いない、極めて
簡素かつ安価な構成の手段を用いながら、非常に
直線性に優れた指示出力を得ることができるよう
になつた。
検証結果ならびに第６図に示す実験結果から判る
ように、出力指示信号Ｙの形状は、 （ex−１）／（ex＋１） なる極めて直線に近い関数に依存しており、従つ
て、上記構成の測光分析計によれば、従来は必要
とされていた対数増幅器あるいはリニアライザー
といつた複雑かつ高価な部材を用いない、極めて
簡素かつ安価な構成の手段を用いながら、非常に
直線性に優れた指示出力を得ることができるよう
になつた。
〔実施例〕
以下、本発明の具体的実施例を図面（第３図な
いし第６図）に基いて詳細に説明する。
いし第６図）に基いて詳細に説明する。
第３図イは第１実施例に係る測光分析計の全体
概略構成を示しており、１は後で詳述する試料セ
ル３に対して測定用の光（強度I0）を照射するた
めの光源、Ｐはその光源１に対して電力を供給す
る電源、２は干渉フイルター、３は試料セル３，
４はその試料セル３を透過した光の強度１を検出
するための光量検出器、５はその光量検出器４に
よる出力信号を増幅するためのアンプである。な
お、この例においては、前記試料セル３へ、切換
弁６の切り換えによつて、測定試料Ｓと基準（ゼ
ロ）試料Ｚとを一定周期で交互に導入する、いわ
ゆる試料変調方式が採用されている。従つて、前
記アンプ５からは、その試料変調に伴つて交互に
変化する変動信号が出力される。
概略構成を示しており、１は後で詳述する試料セ
ル３に対して測定用の光（強度I0）を照射するた
めの光源、Ｐはその光源１に対して電力を供給す
る電源、２は干渉フイルター、３は試料セル３，
４はその試料セル３を透過した光の強度１を検出
するための光量検出器、５はその光量検出器４に
よる出力信号を増幅するためのアンプである。な
お、この例においては、前記試料セル３へ、切換
弁６の切り換えによつて、測定試料Ｓと基準（ゼ
ロ）試料Ｚとを一定周期で交互に導入する、いわ
ゆる試料変調方式が採用されている。従つて、前
記アンプ５からは、その試料変調に伴つて交互に
変化する変動信号が出力される。
そして、前記アンプ５の出力段には、そのアン
プ５から出力される変動信号における直接の測定
対象成分である交流成分信号（前記測定試料Ｓと
基準試料Ｚとの試料変調に伴う変動成分そのもの
であつて、それ自体の中心値はゼロとなる）のみ
を取り出すためのハイパス（バンドパスをも含
む）フイルター１４と、そのハイパスフイルター
１４から出力される交流成分信号を整流してその
振幅の大きさに比例する直流化信号を生成する整
流回路１５と、その整流回路１５から出力される
直流化信号を測定試料による吸光度ひいては濃度
として指示表示するメーター１１とをその順に接
続してある。
プ５から出力される変動信号における直接の測定
対象成分である交流成分信号（前記測定試料Ｓと
基準試料Ｚとの試料変調に伴う変動成分そのもの
であつて、それ自体の中心値はゼロとなる）のみ
を取り出すためのハイパス（バンドパスをも含
む）フイルター１４と、そのハイパスフイルター
１４から出力される交流成分信号を整流してその
振幅の大きさに比例する直流化信号を生成する整
流回路１５と、その整流回路１５から出力される
直流化信号を測定試料による吸光度ひいては濃度
として指示表示するメーター１１とをその順に接
続してある。
更にまた、前記アンプ５の出力段には、前記ハ
イパスフイルター１４とは並列的に、そのアンプ
５から出力される変動信号の中心値に相当する直
流成分信号のみを取り出すためのローパスフイル
ター１３と、そのローパスフイルター１３から出
力される前記直流成分信号と一定電圧電源１７か
らの基準信号とが入力される比較器１６とをその
その順に接続し、そして、その比較器１６による
比較結果に基いて、前記光源電源Ｐの電圧または
電流を変化させて、前記光源１から照射される測
定用光の強度I0を調節することにより、前記直流
成分信号を常に一定値（一定電圧電源１７による
基準信号と同じ値）に保持させるフイードバツク
制御機構を設けてある。
イパスフイルター１４とは並列的に、そのアンプ
５から出力される変動信号の中心値に相当する直
流成分信号のみを取り出すためのローパスフイル
ター１３と、そのローパスフイルター１３から出
力される前記直流成分信号と一定電圧電源１７か
らの基準信号とが入力される比較器１６とをその
その順に接続し、そして、その比較器１６による
比較結果に基いて、前記光源電源Ｐの電圧または
電流を変化させて、前記光源１から照射される測
定用光の強度I0を調節することにより、前記直流
成分信号を常に一定値（一定電圧電源１７による
基準信号と同じ値）に保持させるフイードバツク
制御機構を設けてある。
上記のように構成された測光分析計において、
試料セル３内へ測定試料Ｓと基準（ゼロ）試料Ｚ
とを一定周期で交互に導入すると、先に述べた
により、基準（ゼロ）試料Ｚを導入したときの透
過光の検出強度は、濃度Ｃ＝０であるから入射光
の検出強度I0と等しくなり、一方、測定試料Ｓを
導入したときの透過光の検出強度Icは、 Ic＝I0e-x …… ただしＸ＝KCl（吸光度） となり、従つて、光量検出器４からは、第４図に
示すように、I0とIcの間を振れる変動信号が出力
される。
試料セル３内へ測定試料Ｓと基準（ゼロ）試料Ｚ
とを一定周期で交互に導入すると、先に述べた
により、基準（ゼロ）試料Ｚを導入したときの透
過光の検出強度は、濃度Ｃ＝０であるから入射光
の検出強度I0と等しくなり、一方、測定試料Ｓを
導入したときの透過光の検出強度Icは、 Ic＝I0e-x …… ただしＸ＝KCl（吸光度） となり、従つて、光量検出器４からは、第４図に
示すように、I0とIcの間を振れる変動信号が出力
される。
そして、この変動信号の中心値Ic/zは、前述の
ローパスフイルター１３および比較器１６とで構
成されるフイードバツク制御機構によつて、常に
一定になるように制御されているから、 Ic/z＝（I0−Ic）／２＋Ic ＝１／２（I0＋Ic）＝ａ（一定） …… となる。
ローパスフイルター１３および比較器１６とで構
成されるフイードバツク制御機構によつて、常に
一定になるように制御されているから、 Ic/z＝（I0−Ic）／２＋Ic ＝１／２（I0＋Ic）＝ａ（一定） …… となる。
従つて、上記式および式から、
Ic/2＝１／２（I0＋Ic）
＝１／２（I0＋I0e-x）
＝１／２・I0（１＋e-x） ……
∴I0＝2a／（１＋e-x） ……
となる。
一方、直接の測定信号である前記交流成分信号
Ｉは、I0−Icに等しいから、 Ｉ＝I0−Ic ＝I0−I0e-x ＝I0（１−e-x） …… となり、この式と上記式とから、前記交流成
分信号Ｉに比例する出力指示信号Ｙと測定試料に
よる吸光度Ｘ（＝KCl）とは、 Ｙ＝ｋ・2aex−１／ex＋１ …… （ここに、ａは、前記一定値に保持されるとこ
ろの、変動信号の中心値に相当する直流成分信号
の値であり、ｋは、アンプ５および整流回路１５
によるトータル的な変換係数である） なる式で表される関係となる。
Ｉは、I0−Icに等しいから、 Ｉ＝I0−Ic ＝I0−I0e-x ＝I0（１−e-x） …… となり、この式と上記式とから、前記交流成
分信号Ｉに比例する出力指示信号Ｙと測定試料に
よる吸光度Ｘ（＝KCl）とは、 Ｙ＝ｋ・2aex−１／ex＋１ …… （ここに、ａは、前記一定値に保持されるとこ
ろの、変動信号の中心値に相当する直流成分信号
の値であり、ｋは、アンプ５および整流回路１５
によるトータル的な変換係数である） なる式で表される関係となる。
なお、もし前述のフイードバツク制御機構によ
る補正および直線化処理を行わなかつた場合に
は、前記式から、 Ｙ＝bI0（１−e-x） …… （ただし、ｂは比例係数である） となる。
る補正および直線化処理を行わなかつた場合に
は、前記式から、 Ｙ＝bI0（１−e-x） …… （ただし、ｂは比例係数である） となる。
上記関係式から明らかなように、本発明実施
例に係る測光分析計の出力指示信号Ｙは、光源１
から照射される測定用光の入射強度I0とは無関係
なものとなつており、従つて、光源１、光量検出
器４の劣化とか試料セル３のセル窓の汚れなどに
影響は原理的に除去されることになり、長期間に
亘つて安定的に精度の良い測定を行うことができ
る。
例に係る測光分析計の出力指示信号Ｙは、光源１
から照射される測定用光の入射強度I0とは無関係
なものとなつており、従つて、光源１、光量検出
器４の劣化とか試料セル３のセル窓の汚れなどに
影響は原理的に除去されることになり、長期間に
亘つて安定的に精度の良い測定を行うことができ
る。
第５図イ，ロは、前記本発明の要点にかかる
式による出力指示信号Ｙの直線性の如何を検証す
るために、その出力指示信号Ｙの形を規定する関
数、 ｙ＝（ex−１）／（ex＋１） ……Ａ をグラフ化して表したものである。なお、第５図
イは、吸光度Ｘが1.0のときをｙ＝100％（フルス
ケール）として使用する場合を表しており、一
方、第５図ロは、吸光度Ｘが0.5のときをｙ＝100
％（フルスケール）として使用する場合を表して
いる。また、同第５図イ，ロには、夫々、本発明
のような補正および直線化処理を行わない場合に
かかる式に現れる関数 Ｙ＝bI0（１−e-x） ……Ｂ についても、本発明に対する比較例として併せて
表示している。
式による出力指示信号Ｙの直線性の如何を検証す
るために、その出力指示信号Ｙの形を規定する関
数、 ｙ＝（ex−１）／（ex＋１） ……Ａ をグラフ化して表したものである。なお、第５図
イは、吸光度Ｘが1.0のときをｙ＝100％（フルス
ケール）として使用する場合を表しており、一
方、第５図ロは、吸光度Ｘが0.5のときをｙ＝100
％（フルスケール）として使用する場合を表して
いる。また、同第５図イ，ロには、夫々、本発明
のような補正および直線化処理を行わない場合に
かかる式に現れる関数 Ｙ＝bI0（１−e-x） ……Ｂ についても、本発明に対する比較例として併せて
表示している。
これら第５図イ，ロから明らかなように、本発
明の場合にかかる前記関数、 ｙ＝（ex−１）／（ex＋１） ……Ａ は極めて直線に近い関数であつて、第５図イに示
すように吸光度Ｘが1.0のときをフルスケールと
して使用する場合でも直線性は３％以内に改善さ
れており、また、測定範囲が多少狭くても差し支
え無い場合には、第５図ロに示すように吸光度Ｘ
が0.5のときをフルスケールとして使用すれば、
直線性を１％以内に改善することができる。
明の場合にかかる前記関数、 ｙ＝（ex−１）／（ex＋１） ……Ａ は極めて直線に近い関数であつて、第５図イに示
すように吸光度Ｘが1.0のときをフルスケールと
して使用する場合でも直線性は３％以内に改善さ
れており、また、測定範囲が多少狭くても差し支
え無い場合には、第５図ロに示すように吸光度Ｘ
が0.5のときをフルスケールとして使用すれば、
直線性を１％以内に改善することができる。
また、第６図は上記第１実施例にかかる測光分
析計を用いて、実際に濃度Ｃ（％表示）と吸光度
Ｘ（％表示）との関係を実験的に確認した結果を
グラフ表示したものである。なお、この場合、セ
ル長ｌ＝10φmm、測定波長λ＝254mμとしてい
る。この実験結果からも、本発明による補正なら
びに直線化処理を施した場合（図中Ａで示してい
る）には、それを施さない場合（図中Ｂで示して
いる）に比較して、直線性が大きく改善されて理
想直線に極く近いものとなつていることが明らか
である。
析計を用いて、実際に濃度Ｃ（％表示）と吸光度
Ｘ（％表示）との関係を実験的に確認した結果を
グラフ表示したものである。なお、この場合、セ
ル長ｌ＝10φmm、測定波長λ＝254mμとしてい
る。この実験結果からも、本発明による補正なら
びに直線化処理を施した場合（図中Ａで示してい
る）には、それを施さない場合（図中Ｂで示して
いる）に比較して、直線性が大きく改善されて理
想直線に極く近いものとなつていることが明らか
である。
第３図ロは第２実施例に係る測光分析計の全体
概略構成を示しており、この場合には、ローパス
フイルター１３から出力される直流成分信号を常
に一定値に保持させるためのフイードバツク制御
機構を構成するに、上記第１実施例の場合のよう
に光源１から照射される測定用光の強度I0を調節
するようにする代わりに、アンプ５の増幅度を制
御するようにしたものである。その他の構成なら
びに作用等については、上記第１実施例のものと
基本的に同様であるから、同じ機能を有する部材
には同じ参照符号を付すことにより、その説明は
省略する。
概略構成を示しており、この場合には、ローパス
フイルター１３から出力される直流成分信号を常
に一定値に保持させるためのフイードバツク制御
機構を構成するに、上記第１実施例の場合のよう
に光源１から照射される測定用光の強度I0を調節
するようにする代わりに、アンプ５の増幅度を制
御するようにしたものである。その他の構成なら
びに作用等については、上記第１実施例のものと
基本的に同様であるから、同じ機能を有する部材
には同じ参照符号を付すことにより、その説明は
省略する。
以上詳述したところから明らかなように、本発
明に係る測光分析計によれば、従来は信号の直線
化には不可欠のものとされていた対数増幅器ある
いはリニアライザーを用いる必要の無い極めて簡
素かつ安価に構成できる手段を用いながらも、光
源や光量検出器の劣化とか試料セルのセル窓の汚
れなどに起因する誤差を確実に補正し得て、長期
間に亘つて安定的に精度の良い測定を行うことが
できると共に、直線性にも非常に優れた出力指示
値と得ることができる、という優れた効果が発揮
されるに至つた。
明に係る測光分析計によれば、従来は信号の直線
化には不可欠のものとされていた対数増幅器ある
いはリニアライザーを用いる必要の無い極めて簡
素かつ安価に構成できる手段を用いながらも、光
源や光量検出器の劣化とか試料セルのセル窓の汚
れなどに起因する誤差を確実に補正し得て、長期
間に亘つて安定的に精度の良い測定を行うことが
できると共に、直線性にも非常に優れた出力指示
値と得ることができる、という優れた効果が発揮
されるに至つた。
第１図イ，ロ，ハは２つの異なる検出信号を得
るための各種方式を説明するための要部概略構成
図を示し、第２図イ，ロは、夫々、従来構成の測
光分析計の全体概略構成図を示している。そし
て、第３図ないし第６図は本発明に係る測光分析
計の具体的実施例を示し、第３図イは第１実施例
の全体概略構成図、第３図ロは第２実施例の全体
概略構成図であり、また、第４図および第５図
イ，ロは夫々作用を説明するためのグラフであ
り、また、第６図は効果確認のための実験結果を
表すグラフである。 １……光源、３……試料セル、４……光量検出
器、５……アンプ、Ｓ……測定試料、Ｚ……基準
試料、ｌ（l1，l2）……試料セル３の長さ、λ（λ1，
λ2）……測定用光の波長、１３……ローパスフイ
ルター、１４……ハイパスフイルター、１６……
比較器。
るための各種方式を説明するための要部概略構成
図を示し、第２図イ，ロは、夫々、従来構成の測
光分析計の全体概略構成図を示している。そし
て、第３図ないし第６図は本発明に係る測光分析
計の具体的実施例を示し、第３図イは第１実施例
の全体概略構成図、第３図ロは第２実施例の全体
概略構成図であり、また、第４図および第５図
イ，ロは夫々作用を説明するためのグラフであ
り、また、第６図は効果確認のための実験結果を
表すグラフである。 １……光源、３……試料セル、４……光量検出
器、５……アンプ、Ｓ……測定試料、Ｚ……基準
試料、ｌ（l1，l2）……試料セル３の長さ、λ（λ1，
λ2）……測定用光の波長、１３……ローパスフイ
ルター、１４……ハイパスフイルター、１６……
比較器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 測定試料を収容する試料セルに対して測定用
の光を照射するための光源と、前記試料セルを透
過した光の強度を検出するための光量検出器と、
前記光量検出器による出力信号を増幅するための
アンプとを設けると共に、前記試料セルへ測定試
料と基準試料とを交互に導入する試料変調方式、
または、前記試料セルの長さを交互に長短に変化
させるセル長変調方式、あるいは、前記測定用光
の波長を交互に長短に変化させる波長変調方式の
何れかの測定方式を採用することにより、前記ア
ンプからの出力信号として前記変調に伴つて交互
に変化する変動信号を得るように構成し、その変
動信号の中心値を挾んで上下に振れる交流成分信
号の振幅の大きさに基いて測定試料による吸光度
を測定するように構成してある測光分析計におい
て、 前記アンプの出力段に、そのアンプから出力さ
れる変動信号の中心値に相当する直流成分信号の
みを取り出すためのローパスフイルターと、前記
変動信号における直接の測定対象成分である前記
交流成分信号（それ自体の中心値はゼロとなる）
のみを取り出すためのハイパスフイルターとを、
互いに並列的に設けると共に、前記ローパスフイ
ルターの出力段に、そのローパスフイルターから
出力される前記直流成分信号と基準信号とが入力
される比較器を設け、その比較器による比較結果
に基いて、前記光源から照射される測定用光の強
度を制御するか、あるいは、前記アンプの増幅度
を制御することにより、前記直流成分信号を常に
一定値に保持させるように構成してあることを特
徴とする測光分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6835379A JPS55163420A (en) | 1979-05-30 | 1979-05-30 | Linearity and correction method of photometric analysis meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6835379A JPS55163420A (en) | 1979-05-30 | 1979-05-30 | Linearity and correction method of photometric analysis meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55163420A JPS55163420A (en) | 1980-12-19 |
| JPS631526B2 true JPS631526B2 (ja) | 1988-01-13 |
Family
ID=13371362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6835379A Granted JPS55163420A (en) | 1979-05-30 | 1979-05-30 | Linearity and correction method of photometric analysis meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55163420A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0434443Y2 (ja) * | 1985-08-02 | 1992-08-17 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5517327A (en) * | 1978-07-22 | 1980-02-06 | Toko Yakuhin Kogyo Kk | Liquid drug for external use, and its preparation |
-
1979
- 1979-05-30 JP JP6835379A patent/JPS55163420A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5517327A (en) * | 1978-07-22 | 1980-02-06 | Toko Yakuhin Kogyo Kk | Liquid drug for external use, and its preparation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55163420A (en) | 1980-12-19 |
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