JPH0584848U - 懸濁物濃度分布測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 操作が簡単で、しかも主観に頼らない正確な
測定結果を得ることが可能な懸濁物濃度分布測定装置を
提供することを目的とする。 【構成】 接続器１とケーブル２で接続された検出器３
とよりなり、接続器１には電源回路１ａとＰＣインター
フェース回路１ｂと内部インターフェース回路１ｃとを
具備し、検出器３はコントロール部４とセンサー部５と
よりなり、コントロール部４には内部インターフェース
回路４ａとコントローラ回路４ｂと信号処理回路４ｃと
を具備し、センサー部５には複数のセンサーブロック５
ａを具備したものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本発明は沈澱槽等の堆積物、沈澱物、懸濁物の空間的分布を測定する装置に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、懸濁物等の浮遊物の濃度の分布は、濃度計を対象とする空間位置にて連 続して測定することにより求めていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上述の方式では対象となる空間位置の位置確度が低く正確値を期待す ることは困難で、しかも測定には相当な経験が必要であり、必ずしも満足な結果 が得られていない。

【０００４】 本考案は上述の問題を解決して、簡単で、しかも正確な測定結果を得ることが 可能な測定装置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上述の課題を解決するために、沈澱槽等の懸濁物の空間的な濃度分布測定装置 において、接続器１と、検出器３と、前記接続器１及び検出器３を接続するケー ブル２よりなり、前記接続器１には電源回路１ａとパーソナルコンピュータイン ターフェース回路（以下ＰＣインターフェース回路という）１ｂと内部インター フェース回路１ｃとを具備し、前記検出器３はコントロール部４とセンサー部５ とよりなり、前記コントロール部４には内部インターフェース回路４ａとコント ローラ回路４ｂと信号処理回路４ｃとを具備し、前記センサー部５には複数のセ ンサーブロック５ａを具備したものである。

【０００６】 前記各センサーブロック５ａは互いに対向している発光部５１と受光部５２と よりなり、前記発光部５１と受光部５２間の直線光束が懸濁物で吸収されるよう に構成されたものと、それぞれ固有の一点Ｐに向かって発光部５１及び受光部５ ２が配置されており、前記発光部５１の光が懸濁物によって反射された反射光を 受光部５２が受光するように構成されたものとがある。

【０００７】

【実施例】

図１は本考案の懸濁物濃度分布測定装置の構成図である。この装置は接続器１ 、検出器３、前記接続器１及び検出器３を接続するケーブル２よりなり、前記接 続器は電源回路１ａ、ＰＣインターフェース回路１ｂ、内部インターフェース回 路１ｃで構成されており、前記検出器３はコントロール部４とセンサー部５とで 構成されている。更に前記コントロール部４は内部インターフェース回路４ａ、 コントローラ回路４ｂ、信号処理回路４ｃで構成されており、前記センサー部５ は複数のセンサーブロック５ａで構成されている。

【０００８】 接続器１の電源回路１ａはこの装置全体に電力を供給するものである。ＰＣイ ンターフェース回路１ｂは外部のＰＣとの接続用インターフェース回路であり、 その仕様はＥＩＡ・ＲＳ−２３２Ｃに準拠しているものである。内部インターフ ェース回路１ｃは接続器１と検出器３の接続用インターフェース回路で、ケーブ ル２の長さを考慮して内部インターフェース回路の仕様により、 １）２０ｍＡカレントループ ２）ＲＳ−４２２／ＲＳ−４８５ ３）光フアイバー伝送 等が考えられる。

【０００９】 検出器３のコントロール部４のコントローラ回路４ｂ、信号処理回路４ｃは図 ２に示すように、コントローラ回路４ｂは１チップＣＰＵ ４１と、この１チッ プＣＰＵ４１に接続されている電源及びリセット回路４２、発振回路４４よりな り、信号処理回路４ｃはセンサードライブ回路４７、Ａ／Ｄコンバータ４５及び プリアンプ４６よりなる。

【００１０】 検出器３のセンサー部５はその長手方向に１６〜６４組の光学式のセンサーブ ロック５ａが所定間隔で配置されている。このセンサーブロック５ａは図５に示 すように、発光部５１として赤外線発光ダイオードＤ₁ が、受光部５２としてフ ォトトランジスタＴｒ₁ が使用され、これらの動作をセンサードライブ回路４７ で制御するためにスイッチングトランジスタＴｒ₂ が使用されている。

【００１１】 このセンサーブロック５ａは図３、図４に示すように二通りの方法がある。そ の一は図３（イ）に示すように透過式のものである。センサー部５の表面に凹部 ５３を設け、この凹部５３の両側に発光部５１及び受光部５２を埋設して光軸５ ４が凹部５３の内部を通過するように構成したものである。

【００１２】 図３（ロ）は透過特性図で、高濃度に適しており、検出限界は光路距離ｌ、発 光光量により変化する。低濃度限界以下の濃度では、フォトトランジスタＴｒ₁ は飽和しており、出力はほぼ一定となる（図の区間Ａ）。又、高濃度限界以上で は出力は暗電流に支配されてしまい（図の区間Ｃ）、使用可能範囲は図の区間Ｂ である。

【００１３】 その二は図４（イ）に示すように反射式のものである。センサー部５の表面に 同一傾斜でセンサー部５の外部の一点Ｐに対向する方向に凹部５５、５５が穿設 されている。この凹部５５には一方には発光部５１が、他方には受光部５２が埋 設して、それぞれの光軸５６、５６が前記一点Ｐで交差するように配置されてい る。

【００１４】 図４（ロ）は散乱特性図で、この形状は低濃度の検出に適している。検出限界 は透過式と同様に光路距離ｌ、発光光量により変化する。この方式は散乱光量を 検出するため、受光光量は極めて小さな値となるので、受光部５２は特に高感度 とする必要がある。低濃度限界以下の濃度では出力は暗電流に支配されてしまう （図の区間Ａ）。又、高濃度以上では光路における光の吸収が支配的になり出力 は低下する（図の区間Ｃ）。使用可能範囲は図の区間Ｂであり、光路距離ｌを短 くすることで高濃度限界を可能な限り高く設定する。

【００１５】 又、上述の装置は光を利用するため、検出器３はセンサーブロック５ａの形状 にかかわらず外来光の影響を受け、出力に誤差を生じる。

【００１６】 図６は透過式の場合で、外来光の存在は出力に透過光の増加、即ち濃度の低下 として表れ、誤差出力は濃度が高くなると小さくなる。なお、透過式の場合は構 造上、受光部５２への外来光の直射は少ない。図中、ａは外来光無し、ｂは弱い 外来光、ｃは強い外来光の場合である。

【００１７】 図７は反射式の場合で、外来光の存在は出力に散乱光の増加、即ち濃度の増加 として表れ、出力誤差は測定範囲内ではほぼ一定の値を示す。なお、反射式の場 合は構造上、外来光の直射を受け易く、又、受光部の感度が高く設定されている ので、僅かな外来光でも出力が飽和する。図中、ａは外来光無し、ｂは弱い外来 光、ｃは強い外来光の場合である。

【００１８】 このため、外来光による誤差を除去するには、回路的に行う方法、及び特別な 回路を用いずにソフトウェアにより行う方法が考えられる。何れの方法を採るに しても、受光部５２が外来光により飽和しないことが必要である。

【００１９】 受光部５２が外来光により飽和するような条件下での使用が考えられる場合は 、回路構成及び受光素子の変更が必要である。受光素子としてはフォトトランジ スタに比べダイナミックレンジの広いフォトダイオードを使用する必要がある。

【００２０】 外来光除去回路による誤差の除去として、図８に示すように発光部５１に供給 する電流として、定電流を数ｋＨｚで変調した変調電流（図中の破線で、実線は 定電流）で駆動する。一方、受光部５２側ではプリアンプ４６にバンドパスフィ ルターを入れ、変調周波数信号のみを取り出す。図９、図１０はこの状態を示し たもので、外来光の有る場合は波形ａとなり、外来光の無い場合は波形ｂとなる 。なお、ｃに相当する出力分が外来光による誤差である。又、図１０は外来光に よる誤差分を除去した出力波形で、ｄは低濃度、ｅは高濃度の場合である。

【００２１】 この出力信号の振幅は透過光量、又は反射光量に比例するので、この出力を増 幅、整流して平均化し、Ａ／Ｄコンバータ４５に入力する。なお、この方法を用 いる場合は定電流駆動の場合に加えて変調周波数発振回路、変調回路、バンドパ ス・フィルター回路、全波整流回路が必要となることは勿論である。

【００２２】 ソフトウェアによる誤差の除去として、暗電流によるオフセット値の除去の応 用である。先ず、発光部５１を発光させずに計測を行い、バックグラウンド値を 測定する。その後発光部５１を発光させて計測を行い、測定値からバックグラウ ンド値を引くことで誤差を除去する。

【００２３】 次に、この装置の動作について説明する。先ず、検出器３を測定すべき懸濁物 の中に挿入する。この後、接続器１の電源回路１ａをＯＮにしてこの装置を動作 状態にすると、１チップＣＰＵは接続器１を介してのＰＣとの命令，データの送 受信、各センサーブロック５ａのスキャンタイミングの制御、Ａ／Ｄコンバータ ４５によるデータのＡ／Ｄ変換タイミングの制御を行う。

【００２４】 センサー部５では、１チップＣＰＵ ４１がセンサーブロック５ａのスキャン を開始すると、選択されたセンサーブロック５ａのスイッチングトランジスタＴ ｒ₂ がＯＮとなり、発光ダイオードＤ₁ はセンサードライブ回路４７の定電流駆 動回路により一定電流で駆動され、一定の光量で発光する。

【００２５】 一方、フォトトランジスタＴｒ₁ には入射した光量に比例するコレクタ電流が 流れる。この電流はＲ_L により電圧に変換され、プリアンプ４６により増幅され てＡ／Ｄコンバータ４５に入力される。

【００２６】 １チップＣＰＵ ４１はフォトトランジスタＴｒ₁ の出力が安定するまで待っ た後、Ａ／Ｄ変換を実施する。このＡ／Ｄ変換が終了すると、１チップＣＰＵ ４１は変換されたデジタル・データを内部のＲＡＭに記録し、スイッチングトラ ンジスタＴｒ₂ をＯＦＦにする。

【００２７】 このような動作で一つのセンサーブロック５ａでの計測が終わると、１チップ ＣＰＵ ４１は次のセンサーブロック５ａを選択し、上述の動作を行う。この動 作を繰り返し、全部のセンサーブロック５ａの計測が終了すると１チップＣＰＵ ４１は内部インターフェース回路４ａを介してＲＡＭに記憶されているデジタル ・データを順次送付する。

【００２８】 このデータに基づき、ＰＣインターフェース回路１ｂに接続されている外部の ＰＣが濃度及び濃度分布を計算し、表示する。

【００２９】

【考案の効果】

上述のように、懸濁物の濃度分布の測定が容易であるばかりでなく、測定現場 と管理施設間の距離を大きくとれる。

【００３０】 空間的位置の確度が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の懸濁物濃度分布測定装置の構成図であ
る。

【図２】コントロール部の回路構成図である。

【図３】透過形のセンサーブロックの説明図で、（イ）
は構成図、（ロ）は特性図である。

【図４】反射形のセンサーブロックの説明図で、（イ）
は構成図、（ロ）は特性図である。

【図５】センサーブロックの回路構成図である。

【図６】透過式の場合の外来光の影響特性図である。

【図７】反射式の場合の外来光の影響特性図である。

【図８】外来光防止用の発光駆動電流特性図である。

【図９】外来光の有無による受光部出力特性図である。

【図１０】外来光防止用のフィルター出力の特性図であ
る。

【符号の説明】

１ 接続器 １ａ 電源回路 １ｂ ＰＣインターフェース １ｃ 内部インターフェース ２ ケーブル ３ 検出器 ４ コントロール部 ５ センサー部 ５１ 発光部 ５２ 受光部

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 沈澱槽等の懸濁物の空間的分布の濃度分
   布測定装置において、接続器と、検出器と、前記接続器
   及び検出器を接続するケーブルよりなり、前記接続器に
   は電源回路とパーソナルコンピュータインターフェース
   回路と内部インターフェース回路とを具備し、前記検出
   器はコントロール部とセンサー部とよりなり、前記コン
   トロール部には内部インターフェース回路とコントロー
   ラ回路と信号処理回路とを具備し、前記センサー部には
   複数のセンサーブロックを具備したことを特徴とする懸
   濁物濃度分布測定装置。
2. 【請求項２】 前記各センサーブロックは互いに対向し
   ている発光部と受光部とよりなり、前記発光部と受光部
   間の直線光束が懸濁物で吸収されるように構成されたこ
   とを特徴とする請求項１の懸濁物濃度分布測定装置。
3. 【請求項３】 前記各センサーブロックはそれぞれ固有
   の一点に向かって発光部及び受光部が配置されており、
   前記発光部の光が懸濁物によって反射された反射光を受
   光部が受光するように構成されたことを特徴とする請求
   項１の懸濁物濃度分布測定装置。