JPH0643949B2

JPH0643949B2 - 粒径測定装置

Info

Publication number: JPH0643949B2
Application number: JP63249336A
Authority: JP
Inventors: 宏一岡; 晃川口; 邦夫熊谷; 且廣森澤
Original assignee: Otsuka Electronics Co Ltd
Current assignee: Otsuka Electronics Co Ltd
Priority date: 1988-10-03
Filing date: 1988-10-03
Publication date: 1994-06-08
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: US5015094A; GB8922220D0; DE3932974A1; JPH0296636A; GB2226129B; GB2226129A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞この発明は粒径測定装置に関し、さらに詳細にいえば、
測定対象物に対してレーザ光を照射し、測定対象物から
の散乱光に基づいた光子パルスを受光し、受光信号から
時系列データを生成し、生成された時系列データに基づ
いて測定対象物中の粒子の粒径分布を測定する。いわゆ
る動的光散乱法に基づく粒径測定装置に関する。

＜従来の技術＞粒子は、液体または気体中でブラウン運動をしており、
その粒子にレーザ光を照射するとレーリー散乱を起こす
ことが知られれている。所定の散乱角において、ホモダ
イン法により、この散乱光に基づいた光子パルスを時系
列データの形で受光し、受光した時系列データの自己相
関関数（指数関数形となる）を求めると、粒子の拡散定
数が分かり、この拡散定数から粒径が求められることが
知られている。もっとも、各粒子は必ずしも同一の粒径
を有しているとは限らないので、相関関数は多くの指数
関数を合成したような関数形となるが、一定の近似法に
より、実験的に求めた相関関数形から、粒子の粒径分布
を求めることが可能である。

ところで、受光した時系列データから相関関数を求める
方法として、従来から、シフトレジスタを使用して光子
相関演算を行うハードウェア法、およびコンピュータを
使用して光子相関演算を行うソフトウェア法が知られて
いる。

上記ソフトウェア法は、ソフトウェアに対応して光子相
関演算の精度等をかなり自由に設定することができるの
で、広く使用されつつある。

このソフトウェア法について詳細に説明すると、測定対
象物に対してレーザ光を照射することにより発生する散
乱光を受光して時系列データを生成し、いったん記憶装
置に記憶し、記憶された時系列データに基づいて必要な
演算処理を行うことにより測定対象物中の粒子の粒径分
布を算出するものである。そして、この時系列データに
基づいて、コンピュータにより所定の相関演算を行い、
測定対象物に含まれる粒子の粒径を算出するものであ
る。

すなわち、粒径を算出する前提として、光子パルスの時
間的な密度のゆらぎを表わす、光子パルスの時系列デー
タを生成することが必要であり、一般的には、時系列デ
ータの生成にあたって、タイムドメイン法、およびタイ
ムインターバル法が採用されている。

タイムドメイン法は、第５図(A)に示すように、基準ク
ロックパルスの１インターバル当りの光子パルス数をカ
ウンタにより測定し、各インターバルにおけるカウント
データを一連の時系列データとし、そして、この時系列
データに基づいて、所定の相関演算を行い、測定対象物
に含まれる粒子の粒径分布を算出するものである。

したがって、光子パルス数が比較的多い場合に有効な方
法である。光子パルス数が比較的多いという条件は、粒
径が比較的大きく、散乱光強度がかなり強い場合に実現
するのであるから、タイムドメイン法は、粒径が比較的
大きく、散乱光強度がかなり強い場合における粒径測定
を高精度に行うことができる方法であるといえる。

一方、タイムインターバル法は、第５図(B)に示すよう
に、光子パルス列の１時間間隔に入る基準クロックパル
ス数を計数し、この計数データを一連の時系列データと
するものである。したがって、クロックレートを適当に
とることにより、光子パルス数が比較的少ない場合にも
有効となる方法である。つまり、粒径が比較的小さく、
散乱光強度が著しく弱い場合における粒径測定を高精度
に行うことができる。

一般に、粒径測定装置においては上記何れかの方法が採
用される。さらに、各方法ごとに最適の粒径測定範囲が
定まるのであるから、両方の方法を組み合わせ、広範囲
にわたって正確な粒径の測定を行うことができるように
した粒径測定装置も考えられている（本件出願人による
特願昭62-100342,62-100343号明細書参照）。

＜発明が解決しようとする課題＞ところが、上記タイムドメイン法、タイムインターバル
法、あるいは両方法を組み合わせた方法を採用した粒径
測定装置において、演算処理を行うに当たって、次のよ
うな問題がある。

すなわち、タイムドメイン法においては、光子パルスに
基づく相関関数ｇ2(τ）は次のように求められる。τを
離散的に扱うため、τをクロックパルス間隔Δｔの整数
倍ｉΔｔ（ｉ＝１，…，Ｍ）で表わす。ｉをチャンネル
という。

ただし、ｎ_TDjはｊ番目の光子パルス数データ、チャン
ネルｉは１からＭまでの自然数、Ｍはｉの最大値を表わ
すチャンネル数、Ｎは得られたデータの総数である（前
記した特願昭62-100343号明細書参照）。

上記式で示される演算を行うには、ｉを１からＭまでと
り、累積（Σ）を各ｉについて、ｊ＝１からｊ＝N-iま
でとらなければならない。したがって、計算回数≒Ｍ×Ｎとなる。例えば、光子パルス数データを格納するメモリ
として16kワードのＲＡＭを想定すると、データ数Ｎは1
6,384となり、チャンネル数を64とすると、計算回数
は、ほぼ1,048,576回となる。パーソナルコンピュータ
を用いた場合１回の演算時間が５μsec程度であれば、
５秒の所要時間となる。さらに、演算の前後にＲＡＭか
らデータを取り出したり、ＲＡＭにデータを格納したり
する時間を考慮すると、上記所要時間はさらに延びる。
このことは、アクセス回数が最大３×10⁷程度であり、
１回のアクセスタイムを200nsecとすると、約６秒の時
間が必要となることから明らかである。したがって、１
回の測定データの処理に相当な時間を見込む必要があ
る。そして、通常は１回のみの測定では精度をとれない
ので、多数回測定してその演算平均をとるという作業が
行われる。したがって、信頼のおけるデータを得るま
で、処理時間が１時間に及ぶこともある。

以上のことから、多数回測定して測定値の精度を上げよ
うと思っても、測定時間、処理時間が限られていれば測
定回数を多くとれず、精度の低いデータしか得られなく
なる。また、測定中に測定対象物の温度等が変動を受け
ると（例えば、電界をかけながら測定する場合、ジユー
ル熱により測定時間の経過とともに測定対象物の温度が
上昇していく場合がある）、測定値が時間とともに変動
しこれが測定誤差となって現れてくる。さらに、測定対
象物中の粒子の沈降により、受光強度が減少していき、
測定が途中で困難になる場合もある。また、測定中に思
わぬ外乱要因が入ると、測定データの信頼性が低下して
しまう。

もちろん、ミニコンピュータ、中型、大型コンピュータ
を用いて演算時間を短縮することも考えられるが、装置
が大型になり、価格が大幅に上昇するという欠点があ
る。

タイムインターバル法においても、演算時間の問題が生
じる。タイムインターバル法における演算は、クロック
パルス数データをｎ_TIjとすると、ｓ＝１の場合につい
て、の演算を、ｐ＝ｓ，s+1,s+2,…の各場合について、が最大チャンネル数Ｍに達するまで、あるいはｐがＮに
達するまで、それぞれ行い、ｓ＝2,3,…,Ｎのときにつ
いても同様の演算を繰り返す。そして、となるの個数をチャネルｉの相関データＴ(i)とする。そし
て、規格化することにより、次式に示すような相関関数
ｇ2(τ）を得ることができる。

上記の説明から分かるように、相関データＴ(i)を求め
るには、ｓ＝1,2,3,…,Ｎの各場合について、ｊ＝ｓか
らｐまでΣをとる必要がある。もし全てのｊについてｎ
_TIj＝１であると仮定すると、が常にＭに達するまでΣをとることになるので、演算回数≒Ｍ×Ｎとなりタイムドメイン法の場合と同じになる。１光子パ
ルス当たりのクロックパルス数は必ずしも１とは限ら
ず、演算回数は、１光子パルス当たりのクロックパルス
数の増加に反比例して減少していくことが分かってい
る。しかし、それでも１光子パルス当たりのクロックパ
ルス数は数個程度であるから、演算回数は膨大な数とな
り、長い計算時間が必要となる。

本発明の目的は、データの演算処理時間を短くすること
により、限られた測定時間内での粒径測定回数を増加さ
せ、測定の精度を向上させることができる粒径測定装置
を提供することにある。

＜課題を解決するための手段および作用＞上記の目的を達成するための本発明の粒径測定装置は、
タイムドメイン法に適用される場合、単位時間内におけ
る光子パルス数の時系列データを生成する時系列データ
生成手段と、上記時系列データを蓄積する第１のメモ
リ、第２のメモリと、各メモリから互いに所定時間離れ
た時系列データを逐次読み取る読取回路と、上記読取回
路の読み取り動作と並行して、読み取った各時系列デー
タを互いに乗算し、乗算結果を累積していく乗算累積演
算回路とを有する。

したがって、従来最も時間を要していた、各メモリから
互いに所定時間離れた時系列データを逐次読み取る動作
と、読み取った各時系列データを互いに乗算し、乗算結
果を累積していく動作とを並行して行っていけるので、
短い時間のうちに演算を終了することができる。

また、本発明の粒径測定装置は、タイムインターバル法
に適用される場合、光子パルス時間間隔を表わす時系列
データを生成する時系列データ生成手段と、上記時系列
データを蓄積するメモリと、メモリから時系列データを
逐次読み取る読取回路と、上記読取回路の読み取り動作
と並行して、読み取った時系列データを所定範囲にわた
り累積していく累積演算回路と、累積結果を逐次蓄えて
いくメモリと、上記累積演算回路の累積動作と並行し
て、メモリから随時累積結果を読み取りその値が現れる
回数に基づき相関データを得るカウント手段とを有す
る。

したがって、従来最も時間を要していた。メモリから時
系列データを逐次読み取る動作と、読み取った時系列デ
ータについて所定範囲にわたって累積していく累積演算
動作と、相関データを得ていく動作とを、同時並行して
行うことができるので、演算時間を短縮することができ
る。

さらに、散乱光強度に基づいて、タイムドメイン法、タ
イムインーバル法の両方に適用可能な粒径測定装置であ
って、タイムドメイン法の時系列データ生成手段、また
はタイムインターバル法の時系列データ生成手段を選択
する選択手段を具備する粒径測定装置であってもよい。

これによれば、散乱光強度に基づいて、タイムドメイン
法、タイムインターバル法のいずれかを選択し、それぞ
れに最適な粒径演算・処理作業を行うことができる。

＜実施例＞以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第３図は、粒径測定装置の光学測定系等の一例を示す概
略構成図である。レーザ装置(61)から出た光は、コリメ
ータリンズ(62)(63)を経て、恒温槽(64)に配置されたセ
ル(65)に導かれる。セル(65)には、測定対象溶液が満た
されている。測定対象溶液中の粒子によって所定角で散
乱された光は、ピンホール(66)を通ってプリズム(67)に
より反射される。プリズム(67)はゴニオメータ(69)に取
り付けられ、ゴニオメータ(69)はセル(65)の中心軸を中
心として回転可能となっている。これにより、任意の散
乱角でのデータをとることができる。プリズム(67)によ
り反射された光は、ピンホール(68)、フィルタ(71)を通
って、受光器であるフォトマルチプライヤ(72)に入力さ
れる。上記ピンホール(66)(68)はコヒーレンスの条件を
満たす位置に配置されている。なお、光学測定系は、上
記のものに限定される訳ではなく、例えば恒温槽(64)、
プリズム(67)、角度可変機能、フィルタ(71)等、必ずし
も必須のものではない。

フォトマルチプライヤ(72)からの出力信号はデータ生成
部(50)に入り、所定の処理仮定を経て時系列光子パルス
信号または時系列クロックパルス信号として取り出され
る。取り出された時系列パルス信号は、データ処理部
(1)に入り、演算・データ処理が行われる。

第２図はデータ生成部(50)の一実施例を示すブロック図
であり、一対のクロック発生回路(51a)(51b)と、各クロ
ック発生回路(51a)(51b)から出力されるクロックを計数
するカウンタ(52a)(52b)と、各カウンタ(52a)(52b)から
出力されるカウントデータを格納するメモリ(53a)(53b)
と、上記両クロック発生回路(51a)(51b)に対して、光子
パルス、基準クロックを、それぞれクロック入力端子、
あるいはゲート入力端子に選択的に供給するスイッチ回
路(54)と、光子パルスを入力とする周波数カウンタ(55)
と、上記メモリ(53a)(53b)、周波数カウンタ(55)および
スイッチ回路(54)とＣＰＵ(56)との間に介在させられた
Ｉ／Ｏインターフェース(57)とから構成されている。

さらに、詳細に説明すると、上記クロック発生回路(51
a)(51b)は、ゲート入力端子に信号が供給されている間
におけるクロック入力端子への入力信号に対応してクロ
ック信号を生成するものであり、互に選択的に動作させ
られるようにしている。上記周波数カウンタ(55)は、光
子パルスが入力した場合に単位時間当りの光子パルス数
を計数し、周波数に対応するカウントデータを生成する
ものであり、上記スイッチ回路(54)は、Ｉ／Ｏインター
フェース(57)を介してＣＰＵ(56)から制御信号が供給さ
れることにより切替制御されるものであり、光子パルス
をクロック発生回路(51a)(51b)のクロック入力端子、ゲ
ート入力端子に選択的に供給するとともに、基準クロッ
クを逆の入力端子に供給するようにしている。

上記の構成のデータ生成部(50)の動作は次のとおりであ
る。上記ＣＰＵ(56)から出力される切替制御信号がタイ
ムドメイン法を選択するものである場合には、光子パル
スが各クロック発生回路(51a)(51b)のクロック入力端子
に対して供給されるとともに、基準クロックがゲート入
力端子に供給されるようにスイッチ回路(54)が切替動作
させられる。逆に、切替制御信号がタイムインターバル
法を選択するものである場合には、基準クロックが各ク
ロック発生回路(51a)(51b)のクロック入力端子に対して
供給されるとともに、光子パルスがゲート入力端子に供
給されるようにスイッチ回路(54)が切替動作させられ
る。

したがって、タイムドメイン法が選択された場合には、
第５図(A)に示すように、基準クロックにより定まる時
間内における光子パルス数に対応するクロックが発生さ
せられ、逆に、タイムインターバル法が選択された場合
には、第５図(B)に示すように、光子パルス同士の時間
間隔内における基準クロック数に対応するクロックが発
生させられる。

そして、各クロック発生回路(51a)(51b)により選択的に
発生させられたクロックを、カウンタ(52a)(52b)により
計数し、計数値をメモリ(52a)(53b)に格納する。この結
果、両メモリ(52a)(53b)には、時系列データを構成する
データが交互に格納された状態となる。

その後は、両メモリ(52a)(53b)に格納されているデータ
を交互に読出すことにより一連の時系列データを得、デ
ータ処理部(1)において必要な演算を行うことにより粒
径を算出することが可能となる。

第１図はデータ処理部(1)のブロック図であり、データ
生成部(50)の出力側は、ＣＰＵ(2)の入力ポートに接続
されるとともに、ＣＰＵ(2)の出力ポートは、インター
フェイス部(3)を介して、時系列データを記憶する第１
測定データメモリ(8)、第２測定データメモリ(9)、演算
が終了したことを検出する終了検出部(4)、ならびに演
算結果を保持する演算データメモリ(17)(18)と接続され
ている。また、測定データメモリ(8),(9)にそれぞれΣ
演算を実行するためのアドレスを与える第１演算実行ア
ドレス発生部(6)、第２演算実行アドレス発生部(7)が設
けられている。そして、第１演算実行アドレス発生部
(6)には、演算開始アドレス発生部(5)が接続されてい
る。一方、測定データメモリ(8),(9)からデータの供給
を受け、供給されたデータに基づいて乗算と累積とを行
う乗算累積器(11)が設けられている。乗算累積器(11)の
演算結果は、３ステートラッチ(12)(13)(14)でラッチさ
れ、演算データメモリ(17)(18)に供給される。このほ
か、累積カウンタ(15)、データセット部(10)、メモリア
ドレス発生部(16)、オーバーフロー検出部(19)が設けら
れている。

上記各回路のうち、第２演算実行アドレス発生部(7)、
測定データメモリ(9)、３ステートラッチ(12)(13)、演
算データメモリ(17)、メモリアドレス発生部(16)は、タ
イムドメイン法による演算のみに用い、データセット部
(10)、３ステートラッチ(14)、累積カウンタ(15)、オー
バーフロー検出部(19)は、タイムインターバル法による
演算のみに用いる。

上記各回路(4)〜(19)は、汎用のＩＣにより構成でき
る。例えば、演算開始アドレス発生部(5)、第１演算実
行アドレス発生部(6)、第２演算実行アドレス発生部
(7)、累積カウンタ(15)、メモリアドレス発生部(16)、
カウンタにより実現できる。第１測定データメモリ
(8)、第２測定データメモリ(9)は、スタティックＲＡＭ
により実現できる。乗算累積器(11)は、マルチプライヤ
ーアキュムレータにより実現できる。３ステートラッチ
(12)(13)(14)はラッチにより実現できる。演算データメ
モリ(17)(18)はスタティックＲＡＭにより実現できる。

このように、各部を、独立したＩＣにより構成すること
により、ミニコンピュータ等を用いた場合と比べて、小
形化でき、価格も１／１０以下とすることができる。

次に、上記データ処理部(1)においてタイムドメイン法
による演算を行う手順を説明する。上式で示される演算を行うに
は、各ｉ（ｉ＝1,2…,Ｍ）について、Σをｊ＝１からｊ
＝N-iまでとらなければならない。

まず、データ生成部(50)で測定された光子パルス数デー
タｎ_TDjは、ＣＰＵ(2)、インターフェイス部(3)を介し
て第１測定データメモリ(8)、および第２測定データメ
モリ(9)に逐次記憶される。

これと並行して、演算開始アドレス発生部(5)において
チャンネルｉ（最初はｉ＝１とし、以下、ｉ＝２，３，
…について以下の演算を繰り返し実行する。）のアドレ
スを発生し、これを第１演算実行アドレス発生部(6)に
与える。第１演算実行アドレス発生部(6)は、与えられ
たアドレスｉを初期値として、j+i(j＝１，…，N-i）の
アドレスを第１測定データメモリ(8)に与える。第２演
算実行アドレス発生部(7)は、ｊ(j＝１，…，N-i）のア
ドレスを第２測定データメモリ(9)に与える。以上の過
程は、ｉ＝２，３，…，Ｍについて繰り返し実行され
る。

第１測定データメモリ(8)、第２測定データメモリ(9)
は、与えられたアドレスに従い、すでに記憶されている
光子パルス数データｎ_TDj，ｎ_TDj+iをそれぞれ出力し、
乗算累積器(11)のａ端子、ｂ端子にそれぞれ与える。乗
算累積器(11)は、Σ（ｎ_TDj×ｎ_TDj+i）を計算し、上位
出力を３ステートラッチ回路(12)に、下位出力を３ステ
ートラッチ回路(13)にそれぞれ与える。３ステートラッ
チ回路(12)(13)は、このデータを第１演算データメモリ
(17)、第２演算データメモリ(18)にそれぞれ出力する。

演算データメモリ(17)(18)は、３ステートラッチ回路(1
2)(13)に保持されたデータを、メモリアドレス発生部(1
6)により出力されるアドレスｉに対応する記憶領域に書
き込む。したがって、演算データメモリ(17)(18)は、ア
ドレスｉに対応してデータΣ（ｎ_TDj×ｎ_TDj+i）を保持
していることになる。

以上の動作において、ｉ＝2,3,…M、ｊ＝1,2,N-i（Ｎは
例えば16,384回という膨大な数になる）のアドレスを逐
次与え、第１測定データメモリ(8)、(9)からデータを読
み出す動作と、乗算累積器(11)における乗算累積動作Σ
（ｎ_TDj×ｎ_TDj+i）とを並行して行っている。したがっ
て演算時間の大幅な減少が期待できる。

終了検出部(4)は、演算開始アドレス発生部(5)から発生
されるアドレスｉが、設定チャンネル数Ｍを越えたこと
を検出すると、ＣＰＵ(2)に演算終了信号を出力する。
ＣＰＵ(2)は、演算終了信号を受けると、演算を終了す
るとともに、演算データメモリ(17)(18)からデータを読
みだし、自己相関関数をｉの関数として求める。

以下、タイムドメイン法による実験結果を例示する。模
擬光子パルス信号としてパルス幅40nsec、パルス間隔１
６μsecのパルス信号を作り、パルス周期２０μsecのク
ロックパルス信号でサンプリングした。ＲＡＭ容量を16
kbit(N＝16,384）にとり、チャンネル数Ｍをいろいろ変
えて、測定時間を求めたところ、第１表のとおりとなっ
た。ただし従来装置として、ＣＰＵがインテル社80286,
８ＭHz、ＡＰＵがインテル社80287,８ＭHzの構成のもの
を用いた。

同表からわかるとおり、測定時間の大幅な短縮化が実現
できる。

次に、上記データ処理部(1)においてタイムインターバ
ル法によるを求め、相関データＴ(i)を求める手順を説明する。

上式で示される演算を行うには、まず、ｓを１とする。
そして、ｐ＝１としてｎ_TI1を求める。次に、ｐ＝２と
してΣをｊ＝１からｊ＝２までとる（つまり、ｎ_TI1＋
ｎ_TI2を求める）。次に、ｐ＝３としてΣをｊ＝１から
ｊ＝３までとる（つまり、ｎ_TI1＋ｎ_TI2＋ｎ_TI3を求め
る）。以下、ｐ＝4,5,6…についても同じ演算を繰り返
し、最終的には、ｊ＝１からが最大チャンネル数Ｍに達するか、ｐがＮに達すると打
ち切る。その後ｓ＝2,3,…,Nについても同様の計算をす
る。

まず、データ生成部(50)で測定されたクロックパルス数
データｎ_TIjは、ＣＰＵ(2)、インターフェイス部(3)を
介して第１測定データメモリ(8)に逐次記憶される。

これと並行して、演算開始アドレス発生部(5)において
ｓ（最初はｓ＝１である）のアドレスを発生し、これを
第１演算実行アドレス発生部(6)に与える。第１演算実
行アドレス発生部(6)は、アドレスｐ＝ｓを初期値とし
て、j(j＝ｓ）のアドレスを第１測定データメモリ(8)に
与える。以上の動作に引き続き、第１演算実行アドレス
発生部(6)は、ｐ＝s+1として一連のアドレスj(j＝s,s+
1）を第１測定データメモリ(8)に与える。以下、同様に
して、アドレスｐをインクリメントしていき、一連のア
ドレスj(j＝s,s+1,s+2,…,p）を第１測定データメモリ
(8)に与えていく。

第１測定データメモリ(8)では、与えられた一連のアド
レスｊに従い、すでに記憶されているクロックパルス数
データｎ_TIjを読みだし、乗算累積器(11)のａ端子に与
える。このとき、乗算累積器(11)のｂ端子には、常にデ
ータセット部(10)から１が与えられる。乗算累積器(11)
では両入力に従っての演算を行い、３ステートラッチ(14)に出力する。

３ステートラッチ(14)は、このデータをアドレスｉとして演算データメモリ(18)に送る。演算
データメモリ(18)は与えられたアドレスｉに従って、を満たすを３ステートラッチ(14)から受け取るたびに相関データ
Ｔ(i)を累積カウンタ(15)に出力する。ただし、１回目
の出力時は相関データＴ(i)は０である。累積カウンタ
(15)は、この相関データＴ(i)に１を加算して演算デー
タメモリ(18)に送り返す。以上のようにして、演算デー
タメモリ(18)には、各アドレスｉについて累積された相
関データＴ(i)が保持される。

なお、オーバーフロー検出部(19)が、３ステートラッチ
(14)に入力されるが設定チャンネル数Ｍを越えたことを検出すると、演算
開始アドレス発生部(5)に指令を与え、ｓを１つ繰上げ
させる。すると、第１演算実行アドレス発生部(6)はｐ
のインクリメントを打ち切る。そして以下、ｓ＝2,3,
…,Nについて同様の演算が繰り返される。

以上の動作において、第１演算実行アドレス発生部(6)
から一連のアドレスを逐次与え、第１測定データメモリ
(8)、(9)からデータを読み出す動作と、乗算累積器(11)
におけるデータを累積していく累積演算動作と、演算デ
ータメモリ(18)および累積カウンタ(15)における相関個
数データＴ(i)のカウント動作を並行して行っている。
したがって、演算時間の大幅な減少が期待できる。

最後に演算データメモリ(18)に累積された相関個数デー
タＴ(i)を読みだせば、ＣＰＵ(2)は自己相関関数を算出
する。

以下、タイムドインターバル法による実験結果を例示す
る。模擬光子パルス信号としてパルス幅40nsec、パルス
間隔１．６μsecのパルス信号を作り、パルス周期０．
８μsecのクロックパルス信号を用いた。したがって、
ｎ_TIj＝２となる。ＲＡＭ容量を16kbit(N＝16384）にと
り、チャンネル数Ｍをいろいろ変えて、測定時間を求め
たところ、第２表のとおりになった。ただし従来装置と
して、ＣＰＵがインテル社80286,８ＭHz、ＡＰＵがイン
テル社80287,８ＭHzの構成のものを用いた。

同表からわるとおり、タイムインターバル法でも測定時
間の大幅な短縮化が実現できる。

以上のように本発明によれば、測定時間を短縮できるの
で、制限された測定時間内で、粒径測定回数を増やすこ
とができる。

第４図は、試料として粒径109nmの標準ラテックスを使
用し、1000倍の溶液を用い、基準クロックとして10μse
cのパルス信号を用い、測定チャンネル数を256とした場
合の誤差計算結果を示す。黒い点は粒径の平均値、縦棒
は粒径の誤差（標準偏差）を表わす。同図によれば、測
定回数が増加するほど粒径誤差が減少していく様子が示
されている。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではな
い。上記の実施例では、散乱光強度に基づいてタイムド
メイン法、タイムインターバル法のいずれかを自動的に
選択する方式の粒径測定装置に適用したが、これに限定
されるものでなく、タイムドメイン法、タイムインター
バル法のいずれかを単独に実行できる粒径測定装置に適
用することももちろん可能である。その他本発明の要旨
を変更しない範囲内において、種々の設計変更を施すこ
とが可能である。

＜発明の効果＞以上のように、本発明の粒径測定装置によれば、タイム
ドメイン法、タイムインターバル法のいずれに適用した
場合であっても、測定データの取り出し動作と、演算処
理動作との同時並行化を図ったので、測定データに基づ
いて粒径を求めるまでの時間を大幅に短縮できる。

また、散乱光強度に基づいてタイムドメイン法、タイム
インターバル法のいずれかを自動的に選択する方式の粒
径測定装置に適用することによっても、広い粒径範囲に
わたって高精度の粒径測定ができるほか、上記と同様、
時間の短縮効果が得られる。

したがって、制限された測定時間内で、粒径測定回数を
増やすことができるので、得られた粒径の精度が向上す
る。また、１回の測定時間が短くなるので、測定中の周
囲温度の変動、ノイズ、外乱等の影響を受けることが少
なくなる。また、測定試料の経時変化、周囲環境による
変化により測定に影響が現れることが少なくなる。ま
た、逆に、１回の測定時間が短くなることにより、試料
状態等の変化に基づく粒径の変化を測定することも可能
になるといった種々の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は粒径測定装置のデータ処理部の一実施例を示す
ブロック図、第２図粒径測定装置のデータ測定部の一実施例を示すブ
ロック図、第３図粒径測定装置全体の概要を示すブロック図、第４図は標準ラテックスについて得られた測定誤差分布
を示す図、第５図(A)はタイムドメイン法におけるデータの取込み
を説明する図、第５図(B)はタイムインターバル法におけるデータの取
込みを説明する図である。 (1)…データ処理部、 (6)…第１演算実行アドレス発生部、 (7)…第２演算実行アドレス発生部、 (8)…第１測定データメモリ、 (9)…第２測定データメモリ、 (11)…乗算累積器読取回路、 (12)〜(14)…３ステートラッチ、 (15)…累積カウンタ、 (50)…データ生成部、(54)……スイッチ回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象物に対してレーザ光を照射し、測
定対象物からの散乱光に基づいて時系列データを生成
し、生成された時系列データに基づいて所定の演算を行
い、演算結果を読み取り処理することにより測定対象物
中の粒子の粒径データを得る粒径測定装置において、単位時間内における光子パルス数の時系列データを生成
する時系列データ生成手段と、上記時系列データを蓄積
する第１のメモリ、第２のメモリと、各メモリから互い
に所定時間離れた時系列データを逐次読み取る読取回路
と、上記読取回路の読み取り動作と並行して、読み取っ
た各時系列データを互いに乗算し、乗算結果を累積して
いく乗算累積演算回路とを有することを特徴とする粒径
測定装置。
【請求項２】測定対象物に対してレーザ光を照射し、測
定対象物からの散乱光に基づいて時系列データを生成
し、生成された時系列データに基づいて所定の演算を行
い、演算結果を読み取り処理することにより測定対象物
中の粒子の粒径データを得る粒径測定装置において、光子パルス時間間隔を表わす時系列データを生成する時
系列データ生成手段と、上記時系列データを蓄積するメ
モリと、メモリから時系列データを逐次読み取る読取回
路と、上記読取回路の読み取り動作と並行して、読み取
った時系列データを所定範囲にわたり累積していく累積
演算回路と、累積結果を逐次蓄えていくメモリと、上記
累積演算回路の累積動作と並行して、メモリから随時累
積結果を読み取りその値が現れる回数に基づき相関デー
タを得るカウント手段とを有することを特徴とする粒径
測定装置。
【請求項３】請求項１の粒径測定装置と請求項２の粒径
測定装置とを具備し、さらに散乱光強度に基づいて、請
求項１記載の時系列データ生成手段、または請求項２記
載の時系列データ生成手段を選択する選択手段を具備す
る粒径測定装置。