JPS5847657B2 - リユウタイブンセキキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、流体の不透明度または混濁度のような特性
、すなわち、流体中の粒状物質の濃度または混合ガスあ
るいは混合液中の成分ガスまたは液の濃度によって応答
し得る分析器に関するものである。

これまでの分析器は、一方の窓を通し試験室に入り、そ
れから池方の窓を追って受信器に通過する放射線を使用
していた。

窓が次第によごれ、従って分析器の精度が窓のよごれて
了った程度に依存する傾向がある。

窓のさらされた面に空気又は液体の安定した流れを向け
ることによるなどの、窓を清浄に保つ企てがなされたき
た。

窓が全く清浄に保たれたとしても、分析器の指示は放射
線の源と受信機の質の悪化によって影響され勝ちである
。

放射線源の退化を補償するために補償フォト変換器を使
用することが提案されたが、これは受信機の入力一出力
特性における変化を補償しない。

この発明の目的は連続的に信頼して使用できる新しい分
析器を提供することである。

この発明による流体分析器は、分析すべき流体を受入れ
る試験室を具え、この試験室が２個の窓を有し、各窓が
互に隣接した２個の部分を有し、各部分が試験室内の流
体と接触する表面を有し、２個の送受信機装置のそれぞ
れが前記窓のそれぞれに関連して設けられ、各送受信機
装置がフォト変換器と放射線源とを具え、放射線源から
の放射線の所定部分を関連した窓を経て試験室に通過さ
せて試験室に入った放射線の一部が池方の窓を透過して
この池方の窓に関連した送受信機装置のフォト変換器に
受入れられるよう構或された伝達装置と、前記放射線の
池の所定部分を関連する窓の２個の部分に順次に透過さ
せてこの放射線の放射線源が属すると同じ送受信機装置
のフォト変換器に受入れられるよう構成された伝達装置
と、前記放射線源を交互の半サイクルづつ周期的に附勢
する装置とを具えることを特徴とする。

この発明によれば、又流体の特性を決定する分析器にお
いて、各々が放射線源を有する１対の送受信機装置、窓
を通して源からの放射線が流体を通って池の装置に伝達
されるための窓、フォト変換器、流体を通過することな
く窓を通る放射線をフォト変換器にそらすための装置、
および前記窓を通して池方の装置から流体を通して受け
た放射線をフォト変換器に指向する装置の組合わせで、
この組合わせがさらに送信機として次に受信機として週
期的にかつ交互的に作動するように各装置を作動させる
ために前記装置の各々の放射源を週期的かつ交互的に付
勢するための装置を有し、それでフォト変換器が送信機
として作動するとき放射源から放射線を受け、受信機と
して作動するとき、池方の装置の放射源から放射線を受
けるようにした装置が提供される。

第１図において、試験室として役立つ管又は煙突２が示
されている。

作動中、廃ガスはこの管を通って流れる。

ガスは、懸濁した粒状物質、水蒸気およびその池（集団
的に煙として知られている）を運び、そのガスの不透明
さはガスが含んでいる煙の尺度である。

全体を４で示されている送波器一受波器装置が管２の一
側に取付けられており、全体を６で示されている送受信
機装置が管２の他側に取付けられている。

装置４と６が取付けられている両側はそれぞれＡ側とＢ
側と指定され、送受信機装置４に含まれた構成要素は文
字Ａによって特徴づけられ、一方、装置４の構成要素と
同様な送受信機装置６内の構成要素は文字Ｂによって特
徴づけられる。

送受信機装置４は放射源として役立つランプ８Ａを含ん
でいる。

ランプ８Ａからの放射線のある部分は（点線の方向で示
されるように、ビーム分割器１０Ａを通り、管のＡ側に
形成された■型窓１２Ａを通り、管２内に存在するガス
、管２のＢ側に形成された■型窓１２Ｂを通りビーム分
割器１０Ｂまで通過し、ビーム分割器１０Ｂによって放
射線はフォト変換器２２Ｂにビーム分割器２０Ｂを通し
て到達する。

ランプ８Ａからの放射線の池の部分はビーム分割器１０
Ａによって鏡１４Ａにそらされ、そこで鏡１６Ａにそら
され、窓１２Ａの両部分とそれらの間のガスの短かい範
囲を横切って鏡１８Ａに達し、そこからビーム分割器２
０Ａに到り、そしてフォト変換器２２Ａに到る。

同様に、ランプ８Ｂは放射源として役立ち、放射源８Ｂ
からビーム分割器１０Ａへの放射線の通路は実線の方向
で示されている。

ランプ８Ａと８Ｂは放射源として交互に作動し、ランプ
８Ａは各サイクルの半分の間作用し、ランプ８Ｂは各サ
イクルの残りの半分の間作用する。

放射源８Ａと８Ｂの付勢は電力供給制御装置３２によっ
て行われ、この装置は作用の２分の１サイクルの間、源
８Ａを付勢し、残りの２分の１サイクルの間、源８Ｂを
付勢する。

源８Ａが付勢されると、フォト変換器２２Ａが吸収され
ない放射線すなわち直接、連続的に同一の窓の二部分を
通過する放射線を受け、フォト変換器２２Ｂは吸収され
た放射線すなわち試験室（管２）内に一方の窓の部分を
通って入り池方の窓の一部を通ってその試験室を去る放
射線を受ける。

源８Ｂが付勢されると、吸収された放射線を受けるのは
フォト変換器２２Ａであり、吸収されない放射線を受け
るのはフォト変換器２２Ｂである。

フォト変換器２２Ａは対数増幅器４６に給電するように
接続されており、フォト変換器２２Ｂは対数増幅器４８
に給電するように接続されている。

対数増幅器４６からの出力信号は線５０に沿って記憶装
置５２と５４に入れられる。

記憶装置５２と５４とは、それぞれ線５６ ．５８を介
して差動増幅機６０に接続され、それは次に線６４を介
して代数加算増幅器６２に接続されている。

対数増幅器４８からの出力信号は線６６を介して記憶装
置６８と７０に入れられる。

記憶装置６８と７０は、差動増幅器７６にそれぞれ線７
２と７４を介して接続され、差動増幅器は線７８を介し
て代数加算増幅器６２に接続されている。

代数加算増幅器からの出力信号は８０で示された指示、
記録又は制御装置に伝達される。

電力供給制御装置３２は線３４を介して記憶装置５４と
７０に、又線３６を介して記憶装置５２と６８に接続さ
れて、放射源のいずれかが付勢されていても、どのよう
な瞬間にも記憶を指示するようになっている。

作動の一つの作動サイクルの完了後、放射源８Ａと８Ｂ
からの吸収されない放射線の値の対数は記憶装置５２と
７０にそれぞれ記憶され、放射源８Ａと８Ｂからの吸収
された対数値は記憶装置６８と５４に記憶される。

記憶装置５２．５４は微分増幅器６０に入力を与え、一
方記憶装置６８，７０は微分増幅器７６に入力を与える
。

増幅器６０．７６の出力は加算増幅器６２に入力を与え
る。

それで増幅器６２は線８４によって出力信号を与えるが
、それは以下の解析から判るように、煙管ガスの混濁に
関する函数である。

ランプ８Ａが放射源として作動しているサイクルの部分
の間、フォト変換器２２Ａと２２Ｂからの出力信号は次
のように表わされる。

式中 ＳＩＯ Ａ ＭＡ はフォト変換器２２Ａからの出力信号 はフォト変換器２２Ａの感度係数、 は鏡１４Ａ，１６Ａと１８Ａ及びビーム分割器１０Ａと
２ＯＡの特性を含んだ鏡の伝達係数、 ＷＡ は窓１２Ａの伝達係数、 ■１ｏ は放射源８Ａの放射強度、 Ｓ１ はフオート変換器２２Ｂの出力信号、Ｂ はフ
オート変換器２２Ｂの感度係数、 ＊＊Ｍ失 はビーム分割器１０Ａ，１０Ｂと２０Ｂ９特性を含む鏡
伝達係数、 ｗＢ は窓１２Ｂの伝達係数、 ｒ は煙道ガスの比混濁度 Ｌ は管２を通過する放射線通路の長さである。

ランプ８Ｂが放射源として作動しているサイクルの部分
の間、フォト変換器２２Ａと２２Ｂからの出力信号は次
のように表わされる。

式中 Ｓ２ はフォト変換器２２Ａの出力信号、ＭＩＢ は
ビーム分割器１ ０Ａ，１ ０Ｂと２０Ｂの特性を含む
鏡伝達係数、 Ｉ２０ は放射源８Ｂの放射強度、 Ｓ２ｏ はフォト変換器２２Ｂの出力信号、ＭＢ は鏡
１４Ｂ，１６Ｂと１８Ｂおよび．ビーム分割器１０Ｂと
２０Ｂの特性を含む鏡伝達係数である。

式（１）と（２）および式（３）と（４）を除算すると
次の式が得られる。

このように、混濁度は窓の伝達係数ＷＡ，ＷＢフオト変
換器の感度Ａ，Ｂ．およびランプの強度■１ｏ，■２ｏ
とは無関係の項によって示されている。

さらに、式（９）の右辺の第３項は一定でありその値は
送受信機装置の内部が外気状態から密封状態に封じられ
るように容易に構威され得るので、長い時間の期間にわ
たって一定に維持される。

全混濁度ｒＬ又は比混濁度ｒは、そこで、実際上常数で
、どの二つの連続した半サイクルの間でも、吸収されな
い放射線と吸収された放射線の作用の函数間の差異の値
の総計の項で示される。

式（９）の右辺の第３項は実際上一定であるが、較正信
号を加算増幅器６２に入力して第３項を調整することも
可能である。

放射源８Ａと８Ｂは測定すべき流体特性と比較できる波
長をもつ放射線をおもに放射するように選択される。

装置は煙検知器として使用されるので、上述の特別の実
施例における放射源は人間の眼の特性に接近した波長特
性をもち、それで分析器は観察者番こよって測定される
ものに近似する煙の不透明度を指示するであろう。

伝送される波長帯は、もし必要であれば、２４Ａと２４
Ｂで示されたような化学的フィルタによってさらに限定
されることができる。

池の波長が池の流体特性に応答するように装置された装
置内で使用されるかも知れない。

白熱中空陰極又は水銀灯が放射源として使用されるかも
知れない。

大体平行な光線の放射ビームをつくるために、平行にす
るレンズが２６Ａと２６Ｂに示されるように含まれるか
も知れない。

同様に関連するフォト変換器の視角を制限するようにレ
ンズ２８Ａ，２８Ｂおよびレンズの焦点に配置されたピ
ンホール３０Ａ，３０Ｂよりなるレンズ・ピンホール装
置のようなよく知られている便法が、送受信機装置内含
まれることができる。

第２図に示されたような変形においては、吸収された放
射線は、放射線が通って試験室内に入る窓と一直線に並
んでいない窓を通して試験室を出る。

この実施例における試験室は容器又は流体試料採取器８
８であり、その中で静止流体試料が分析される。

試料採取器８８の適当な開口を介して採取された流体に
さらされる窓１２Ａと１２Ｂを有する送受信機装置４と
６が互いに９０°の角度をなして試料採取器８８の壁に
固定されている（異った角度が池の実施例で用いられ得
る）。

装置４が送信機として用いられているとき、装置６は採
取された流体から散乱された光を受け又逆も又同様であ
る。

したがって、流体の不透明度をフォト変換器２２Ａと２
２Ｂの出力信号によって指示することができる。

散乱された放射線が（先に述べた伝導される不透明度メ
ータにおけるような放射線より）信頼される場合には、
式（２）と（３）はあてはまらない。

要素ｅ−ｒＬの代りにｆ （ｒ）として示され得る不透
明度の函数があるであろう。

この場合、対数的方法が、一般に、比不透明度に比例し
ないがｎ（ｒ）に通常比例する出力をつくる。

それ故、増幅器４６と４８の出力が供給される回路が、
次の式式によるｆ （ｒ）に比例する出力信号を発生す
るように装置され得る。

１１この発明の実施の態様を要約すると次のと
おりである。

（１）各窓が互いに隣接した２部分を有し、その各各が
室内の流体に接する面を具えている二つの窓と、送受信
機装置の各一つか各窓に関連し各装置がフォト変換器と
放射線源とを具えている二組の送受信機装置とを具えて
いる分析されるべき流体を受入れるための試験室、源か
らの放射線の一定部分を関連する窓を通して試験室内に
伝達し試験室内に入る放射線の一部が池の窓を通過し、
池の窓に関連する装置に含まれたフォト変換器によって
受けられるようにした装置と放射線の一定部分を関連す
る窓の二つの部分を連続的に通過して放射線源と同一装
置の中に含まれているフォト変換器によって受けられる
ように伝達する装置、および源に交互の半サイクルとし
て周期的に付勢するための装置よりなる流体分析器。

（２）流体の特性を決定する分析器において、各々が放
射線源を有する１対の送受信機装置、窓を通して源から
の放射線が流体を通って池の装置に伝達されるための窓
、フォト変換器、流体を通過することなく窓を通る放射
線をフォト変換器にそらすための装置、および前記窓を
通して池方の装置から流体を通して受けた放射線をフォ
ト変換器に指向する装置の組合わせで、この組合わせが
さらに送信機として次に受信機として周期的にかつ交互
的に作動するように各装置を作動させるために前記装置
の各々の放射源を周期的かつ交互的に付整するための装
置を有し、それでフォト変換器が送信機として作動する
とき放射源から放射線を受け、受信機として作動すると
き、池方の装置の放射源から放射線を受けるようにした
装置。

（４）流体を通過することなく窓を通る源からの放射線
をそらすための装置が、源から窓への放射線の通路に配
置された第一のビーム分割器、窓を通るそらされた放射
線を、それをフォト変換器に指向させる第二のビーム分
割器上に指向させる光学系より成る前記第（２）項に記
載の装置。

（４）前記第一のビーム分割器が他方の装置から受けた
放射線を前フォト変換器に指向させるための反射器とし
ても作動する前記第（３）項に記載の装置。

（５）前記第一のビーム分割器が源からの放射線をその
源からの放射線に対して直角の方向にそらせ、又前記光
学系が前記源からの放射線に平行な方向にそらされた放
射線を指向する第一の鏡、次に前記のそらされた放射線
を逆の方向ではあるが前記ビーム分割器によって窓を通
って第三の窓にそらされた放射線に平行に指向させる第
二の鏡、および逆方向だが前記源からの放射線に平行に
そらされた放射線を前記第二のビーム分割器に指向する
第三の鏡よりなる前記第（３）項に記載の装置。

（６）レンズと、第二のビーム分割器とフォト変換器と
の間に設けられたピンホールとを含み、前記ピンホール
がレンズの焦点に置かれている前記第（３）ないし第（
５）項のいずれかに記載の装置。

（７）一方の壁に開口を有する前記送受信機装置に対す
るハウジングを含み、前記窓がその開口を塞ぎ、ハウジ
ング内に透明な壁を有する空所を形成し、それでそらさ
れた放射線が前記装置間の流体を通過することなく窓を
通過する前記第（２）ないし（６）項のいずれかに記載
の装置。

（８）他方の装置から、前記第一のビーム分割器により
反射された後に受ける放射線が前記フォト変換器を刺戟
する前に前記第二のビーム分割器を通過する前記第（４
）項又は前記第（６） ， （７）項のいずれかに記載
の装置。

（９）流体の特性に応じた出力信号を出す前記フォト変
換器によって発生される信号に応答する計算回路を前記
各項のいずれかによる装置。

００）送受信機装置がお互いに一直線上に並べられ一方
の窓を通過する放射線が池方の窓に向って指向され、計
算回路が前記フォト変換器によって発生された信号の対
数を代数的に加算し流体の不透明度に比例する出力信号
を発生する前記第（９）項に記載の装置。

（１１）前記発受信機装置が大体直角の位置に設けられ
、各々が受信機として作動するとき散乱する結果として
池方の装置からの放射線を受け、前記計算回路が前記フ
ォト変換器により発生される信号に関して函数的に変化
する出力信号を発生し流体の不透明度に比例する出力信
号を出す装置を含んでいる前記第（９）項に記載の装置
。

（１２１ 図面のいずれかを参照して説明された分析器
。

【図面の簡単な説明】

第１図は管を通って廃ガスの不透明度の応答が出され得
る分析器の線図的説明図、第２図はガス採取見本の混濁
度の応答が出され得る分析器の線図的説明図である。 図中、２・・・・・・管、４，６・・・・・・送受信機
装置、８Ａ，８Ｂ・・・・・・放射線源のランプ、１４
Ａ，１６Ａ，１ ８Ａ，１ ４Ｂ，１６Ｂ，１８Ｂ・・
・・・・鏡、１０Ａ，１ ０Ｂ ，２０Ａ，２０Ｂ・・
・・・・ビーム分割器、２２Ａ，２２Ｂ・・・・・・フ
ォト変換器、３２・・・・・・電力供給制御装置、３２
，５４，６８，７０・・・・・・記憶装置、６０，７６
・・・・・・差動増幅器、６２・・・・・・加算増幅器
、８０・・・・・・指示記録制御器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 分析すべき流体を受入れる試験室を具え、この試験
   室が２個の窓を有し、各窓が互に隣接した２個の部分を
   有し、各部分が試験室内の流体と接触する表面を有し、
   ２個の送受信機装置のそれぞれが前記窓のそれぞれに関
   連して設けられ、各送受信機装置がフォト変換器と放射
   線源とを具え、放射線源からの放射線の所定部分を関連
   した窓を経て試験室に通過させて試験室に入った放射線
   の一部が他方の窓を透過してこの池方の窓に関連した送
   受信機装置のフォト変換器に受入れられるよう構戒され
   た伝達装置と、前記放射線の池の所定部分を関連する窓
   の２個の部分に順次に透過させてこの放射線の放射線源
   が属すると同じ送受信機装置のフォト変換器に受入れら
   れるよう構成された伝達装置と、前記放射線源を交互の
   半サイクルづつ周期的に附勢する装置とを具えることを
   特徴とする流体分析器。