JPH063413B2 - 流体中の粒子計測装置 - Google Patents
流体中の粒子計測装置Info
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- JPH063413B2 JPH063413B2 JP61130061A JP13006186A JPH063413B2 JP H063413 B2 JPH063413 B2 JP H063413B2 JP 61130061 A JP61130061 A JP 61130061A JP 13006186 A JP13006186 A JP 13006186A JP H063413 B2 JPH063413 B2 JP H063413B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
-
- 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
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
- G01J2001/4413—Type
- G01J2001/442—Single-photon detection or photon counting
-
- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N15/1456—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は流体中に粒子計測装置、さらに詳細には流体中
に混入している粒子の粒子径及び数密度を光子計数法を
用いて測定する装置に関する。
に混入している粒子の粒子径及び数密度を光子計数法を
用いて測定する装置に関する。
［従来の技術］ 従来、このような装置では、粒子を含む測定セル中の流
体にレーザー光を照射し、その散乱光を光電子増倍管を
用いて粒子特性を求めている。
体にレーザー光を照射し、その散乱光を光電子増倍管を
用いて粒子特性を求めている。
この場合、流体中に混入している粒子の粒子径が小さく
なるにつれて、レーザーを照射された粒子からの散乱光
は微弱になる。微弱光検出に対しては、光電子増倍管を
アナログ的に用いるよりも、光子計数法として用いる方
が有効な手段であることが知られている。
なるにつれて、レーザーを照射された粒子からの散乱光
は微弱になる。微弱光検出に対しては、光電子増倍管を
アナログ的に用いるよりも、光子計数法として用いる方
が有効な手段であることが知られている。
まず、従来の装置を第４，５図を用いて説明する。
第４図において、レーザー光源１から放出されたレーザ
ー光は、レンズ２によって測定領域３に集光される。測
定領域３は、流体が流れている測定用セル４の内部であ
る。測定領域内に粒子が通過すると、粒子は入射レーザ
ー光を散乱する。粒子によって散乱させられた光をレン
ズ５で集光し、スリット６上に結像させる。スリットを
通過した光は光電子増倍管７の光電面に到達する。この
時、光を粒子即ち光子として考えると、光電面に到達し
た光子は光電効果により光電面から電子を放出させる。
光電面から放出された電子は、光電子増倍管７の内部で
１０６倍程度増幅され、光電子増倍管の出力信号とな
る。この出力信号を前置増幅器８で増幅し、波高弁別器
９に通す。波高弁別器のしきい値は光電子増倍管の光電
面から電子が１個だけ放出した時の信号に対応する電圧
または電流の下限に設定しておく。前置増幅器８で増幅
された信号が、波高弁別器９のしきい値より高い時は、
波高弁別器９からパルスが出力される。このパルスはパ
ルス波形整形回路１０によってパルス波形が整えられ、
出力される。
ー光は、レンズ２によって測定領域３に集光される。測
定領域３は、流体が流れている測定用セル４の内部であ
る。測定領域内に粒子が通過すると、粒子は入射レーザ
ー光を散乱する。粒子によって散乱させられた光をレン
ズ５で集光し、スリット６上に結像させる。スリットを
通過した光は光電子増倍管７の光電面に到達する。この
時、光を粒子即ち光子として考えると、光電面に到達し
た光子は光電効果により光電面から電子を放出させる。
光電面から放出された電子は、光電子増倍管７の内部で
１０６倍程度増幅され、光電子増倍管の出力信号とな
る。この出力信号を前置増幅器８で増幅し、波高弁別器
９に通す。波高弁別器のしきい値は光電子増倍管の光電
面から電子が１個だけ放出した時の信号に対応する電圧
または電流の下限に設定しておく。前置増幅器８で増幅
された信号が、波高弁別器９のしきい値より高い時は、
波高弁別器９からパルスが出力される。このパルスはパ
ルス波形整形回路１０によってパルス波形が整えられ、
出力される。
以後、パルス波形整形回路の出力パルスを光電子パルス
と称する。この光電子パルスを計数する方法が光子計数
法である。光子計数法においては粒子からの散乱光強度
は単位時間毎の光電子パルス数に対応する。従って一定
時間間隔内の光電子パルスを計数すれば、粒子からの散
乱光強度を測定できる。
と称する。この光電子パルスを計数する方法が光子計数
法である。光子計数法においては粒子からの散乱光強度
は単位時間毎の光電子パルス数に対応する。従って一定
時間間隔内の光電子パルスを計数すれば、粒子からの散
乱光強度を測定できる。
第４図において、パルス波形整形回路１０から出力され
た光電子パルスはパルス計数回路１１において計数され
る。このパルス計数回路は演算系から出力されるリセッ
ト信号によって初期状態に設定される。パルス計数回路
の計数値はラッチ回路１２でラッチされ、演算装置１３
によって読み込まれる。このラッチ回路１２は演算装置
１３から出力されるリード信号によって制御される。
た光電子パルスはパルス計数回路１１において計数され
る。このパルス計数回路は演算系から出力されるリセッ
ト信号によって初期状態に設定される。パルス計数回路
の計数値はラッチ回路１２でラッチされ、演算装置１３
によって読み込まれる。このラッチ回路１２は演算装置
１３から出力されるリード信号によって制御される。
このように従来の装置は、第５図（Ａ）に詳細に図示し
たように単一のパルス計数回路１１と、計数回路１１の
計数値をラッチするためのラッチ回路１２と、ラッチ回
路でラッチされた計数値を読み込み、計数回路とラッチ
回路を制御するための演算装置１３とから成る。
たように単一のパルス計数回路１１と、計数回路１１の
計数値をラッチするためのラッチ回路１２と、ラッチ回
路でラッチされた計数値を読み込み、計数回路とラッチ
回路を制御するための演算装置１３とから成る。
このような構成において、第５図（Ｂ）に図示した光電
子パルス１５は、演算装置１３から出力されるリード信
号およびリセット信号とは無関係に１４の端子に入力さ
れる。パルス計数回路１１が計数を開始してから予め設
定した時間が経過した後、リード信号１６によってパル
ス計数回路１１の計数値がラッチ回路１２でラッチされ
る。パルス計数回路の計数値がラッチ回路でラッチされ
た後、リセット信号１７によってパルス計数回路は初期
状態に設定される。この時、リセット信号のパルス幅Ｔ
は抵抗ＲとコンデンサＣで決まる時定数より長くならな
ければならない。抵抗ＲとコンデンサＣはノイズによる
パルス計数回路の誤動作を防止するためのものである。
子パルス１５は、演算装置１３から出力されるリード信
号およびリセット信号とは無関係に１４の端子に入力さ
れる。パルス計数回路１１が計数を開始してから予め設
定した時間が経過した後、リード信号１６によってパル
ス計数回路１１の計数値がラッチ回路１２でラッチされ
る。パルス計数回路の計数値がラッチ回路でラッチされ
た後、リセット信号１７によってパルス計数回路は初期
状態に設定される。この時、リセット信号のパルス幅Ｔ
は抵抗ＲとコンデンサＣで決まる時定数より長くならな
ければならない。抵抗ＲとコンデンサＣはノイズによる
パルス計数回路の誤動作を防止するためのものである。
リセット信号１７がローレベルになるとパルス計数回路
１１は再び計数状態となり、光電子パルス１５の計数を
開始する。演算装置はリード信号がハイレベルである間
にラッチ回路１２にラッチされた計数値を読み込む。こ
の動作を繰り返すことによって、一定時間内の光電子パ
ルスを計数することができる。
１１は再び計数状態となり、光電子パルス１５の計数を
開始する。演算装置はリード信号がハイレベルである間
にラッチ回路１２にラッチされた計数値を読み込む。こ
の動作を繰り返すことによって、一定時間内の光電子パ
ルスを計数することができる。
［発明が解決しようとする問題点］ 前述のような従来の方法で光電子パルスを計数した場
合、第５図（Ｂ）におけるＬの時間にパルス計数回路１
１に入力された光電子パルス１５は演算装置で読み込ま
れない。すなわち、光電子パルスの計数において時間的
損失が生じ、流体中の粒子の数密度の計測に誤差をもた
らすことになる。
合、第５図（Ｂ）におけるＬの時間にパルス計数回路１
１に入力された光電子パルス１５は演算装置で読み込ま
れない。すなわち、光電子パルスの計数において時間的
損失が生じ、流体中の粒子の数密度の計測に誤差をもた
らすことになる。
従って本発明は、このような問題点を解決するために成
されたもので、時間的な損失なく、精度よく光電子パル
スを計数できる粒子計測装置を提供することを目的とす
る。
されたもので、時間的な損失なく、精度よく光電子パル
スを計数できる粒子計測装置を提供することを目的とす
る。
［問題点を解決するための手段］ 本発明においては上述した問題点を解決するために、 粒子が流れる流体中にレーザー光を照射するレーザー光
源と、 粒子からのレーザー散乱光を受光して電気信号に返還す
る光電変換手段と、 前記光電変換手段からの信号に応じて粒子径に対応した
パルスを発生するパルス発生手段と、 パルス発生手段からのパルスを計数する第１と第２のパ
ルス計数回路と、 前記第１と第２のパルス計数回路からのパルス計数値を
読み込み、演算して粒子特性を求める演算手段とを備
え、 前記第１と第２のパルス計数回路によるパルス計数を交
互に切り換えて行なうようにする構成を採用した。
源と、 粒子からのレーザー散乱光を受光して電気信号に返還す
る光電変換手段と、 前記光電変換手段からの信号に応じて粒子径に対応した
パルスを発生するパルス発生手段と、 パルス発生手段からのパルスを計数する第１と第２のパ
ルス計数回路と、 前記第１と第２のパルス計数回路からのパルス計数値を
読み込み、演算して粒子特性を求める演算手段とを備
え、 前記第１と第２のパルス計数回路によるパルス計数を交
互に切り換えて行なうようにする構成を採用した。
［作 用］ このような構成では、パルス計数に二つのパルス計数回
路が用いられており、一方のパルス計数回路が光電子パ
ルスを計数中の時に、他方のパルス計数回路の計数状態
を停止させ、演算系で計数値を読み込むことができるの
で、時間的な損失なく光電子パルスを正確に計測でき
る。
路が用いられており、一方のパルス計数回路が光電子パ
ルスを計数中の時に、他方のパルス計数回路の計数状態
を停止させ、演算系で計数値を読み込むことができるの
で、時間的な損失なく光電子パルスを正確に計測でき
る。
［実施例］ 以下、第１図〜第３図を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。
説明する。
第１図には、本発明装置の構成が図示されており、同図
において第４図の同一部分には同一参照符号を付し、そ
の説明は省略する。
において第４図の同一部分には同一参照符号を付し、そ
の説明は省略する。
本発明装置では、光電子パルスを得るところまでは第４
図装置と同一であるが、パルス係数回路２０，２１の二
つが設けられている。
図装置と同一であるが、パルス係数回路２０，２１の二
つが設けられている。
パルス計数回路２０，２１は第２図に詳細に図示したよ
うに、８ビットカウンタとして構成されており、端子１
４から入力される光電子パルスをそれぞれ一定時間間隔
で計数する。パルス計数回路２０、パルス計数回路２１
の選択は、演算装置１３からパルス計数回路２０、パル
ス計数回路２１へ送られるカウント１、カウント２の制
御信号によって行なわれる。ただし、パルス計数回路２
０とパルス計数回路２１が同時に計数状態になることは
ない。パルス計数回路２０の計数値またはパルス計数回
路２１の計数値のどちらを演算装置が読み込むかの選択
は、演算装置からパルス計数回路２０、パルス計数回路
２１に送られるセレクト１、セレクト２の制御信号によ
って行なわれる。演算装置は選択したパルス計数回路か
らデータバスを通じて計数値を読み込む。
うに、８ビットカウンタとして構成されており、端子１
４から入力される光電子パルスをそれぞれ一定時間間隔
で計数する。パルス計数回路２０、パルス計数回路２１
の選択は、演算装置１３からパルス計数回路２０、パル
ス計数回路２１へ送られるカウント１、カウント２の制
御信号によって行なわれる。ただし、パルス計数回路２
０とパルス計数回路２１が同時に計数状態になることは
ない。パルス計数回路２０の計数値またはパルス計数回
路２１の計数値のどちらを演算装置が読み込むかの選択
は、演算装置からパルス計数回路２０、パルス計数回路
２１に送られるセレクト１、セレクト２の制御信号によ
って行なわれる。演算装置は選択したパルス計数回路か
らデータバスを通じて計数値を読み込む。
次に、このような装置の動作を第３図を参照して説明す
る。
る。
まず、第１図、第２図において、演算装置１３はカウン
ト１の制御信号をハイレベルにすることによって、８ビ
ットカウンタ２０を光電子パルスを計数するためのカウ
ンタとして選択し、カウント２の制御信号をハイレベル
にすることによって８ビットカウンタ２１を光電子パル
スを計数するためのカウントとして選択する。ただし、
カウント１とカウント２の制御信号を同時にハイレベル
にしてはならない。
ト１の制御信号をハイレベルにすることによって、８ビ
ットカウンタ２０を光電子パルスを計数するためのカウ
ンタとして選択し、カウント２の制御信号をハイレベル
にすることによって８ビットカウンタ２１を光電子パル
スを計数するためのカウントとして選択する。ただし、
カウント１とカウント２の制御信号を同時にハイレベル
にしてはならない。
演算装置はカウント１の制御信号をローレベルにするこ
とによって、８ビットカウンタ２０の光電子パルスの計
数を停止させ、セレクト１の制御信号をハイレベルにす
ることによって８ビットカウンタ２０の計数値を演算装
置が読み込むことが可能な状態に設定した後、８ビット
カウンタ２０のパルス計数値を読み込む。同様に、演算
装置はカウント２の制御信号をローレベルにすることに
よって８ビットカウンタ２１の光電子パルスの計数を停
止させ、セレクト２の制御信号をハイレベルにすること
によって８ビットカウンタ２１の計数値を演算装置が読
み込むことが可能な状態に設定した後、８ビットカウン
タ２１のパルス計数値を読み込む。この場合にも、セレ
クト１とセレクト２の制御信号を同時にハイレベルにし
てはならない。
とによって、８ビットカウンタ２０の光電子パルスの計
数を停止させ、セレクト１の制御信号をハイレベルにす
ることによって８ビットカウンタ２０の計数値を演算装
置が読み込むことが可能な状態に設定した後、８ビット
カウンタ２０のパルス計数値を読み込む。同様に、演算
装置はカウント２の制御信号をローレベルにすることに
よって８ビットカウンタ２１の光電子パルスの計数を停
止させ、セレクト２の制御信号をハイレベルにすること
によって８ビットカウンタ２１の計数値を演算装置が読
み込むことが可能な状態に設定した後、８ビットカウン
タ２１のパルス計数値を読み込む。この場合にも、セレ
クト１とセレクト２の制御信号を同時にハイレベルにし
てはならない。
また、演算装置はリセット１の制御信号をハイレベルに
することによって８ビットカウンタ２０を初期状態に設
定し、リセット２の制御信号をハイレベルにすることに
よって８ビットカウンタ２１を初期状態に設定する。リ
セット１、リセット２のハイレベルにおけるパルス幅
は、抵抗ＲとコンデンサＣで決まる時定数より長い。こ
こで、抵抗ＲとコンデンサＣはノイズによる８ビットカ
ウンタ２０、８ビットカウンタ２１の誤動作を防止する
ためのものである。
することによって８ビットカウンタ２０を初期状態に設
定し、リセット２の制御信号をハイレベルにすることに
よって８ビットカウンタ２１を初期状態に設定する。リ
セット１、リセット２のハイレベルにおけるパルス幅
は、抵抗ＲとコンデンサＣで決まる時定数より長い。こ
こで、抵抗ＲとコンデンサＣはノイズによる８ビットカ
ウンタ２０、８ビットカウンタ２１の誤動作を防止する
ためのものである。
このような状態において、端子１４に光電子パルスが。
入力されると、カウント１の制御信号がハイレベルであ
るＡの時には８ビットカウンタ２０が光電子パルスを計
数している。この時、８ビットカウンタ２１は光電子パ
ルスを計数していない。予め設定した時間が経過する
と、カウント１の制御信号をローレベルにし、同時にカ
ウント２の制御信号がをハイレベル（Ｂ）にする。この
操作によって８ビットカウンタ２０が光電子パルスを計
数しなくなり、８ビットカウンタ２１が光電子パルスの
計数を開始する。
入力されると、カウント１の制御信号がハイレベルであ
るＡの時には８ビットカウンタ２０が光電子パルスを計
数している。この時、８ビットカウンタ２１は光電子パ
ルスを計数していない。予め設定した時間が経過する
と、カウント１の制御信号をローレベルにし、同時にカ
ウント２の制御信号がをハイレベル（Ｂ）にする。この
操作によって８ビットカウンタ２０が光電子パルスを計
数しなくなり、８ビットカウンタ２１が光電子パルスの
計数を開始する。
光電子パルスの計数を停止した８ビットカウンタ２０の
パルス計数値を読み込むため、演算装置はセレクト１の
制御信号をハイレベルにする（Ｃ）。その後、演算装置
はセレクト１の制御信号をハイレベルにしている間に、
８ビットカウンタ２０のパルス計数値を読み込む。８ビ
ットカウンタ２０のパルス計数値の読み込みを終了した
演算装置は、セレクト１の制御信号をローレベルにし、
リセット１の制御信号をＦのようにハイレベルにするこ
とによって、８ビットカウンタ２０を初期状態に設定す
る。
パルス計数値を読み込むため、演算装置はセレクト１の
制御信号をハイレベルにする（Ｃ）。その後、演算装置
はセレクト１の制御信号をハイレベルにしている間に、
８ビットカウンタ２０のパルス計数値を読み込む。８ビ
ットカウンタ２０のパルス計数値の読み込みを終了した
演算装置は、セレクト１の制御信号をローレベルにし、
リセット１の制御信号をＦのようにハイレベルにするこ
とによって、８ビットカウンタ２０を初期状態に設定す
る。
８ビットカウンタ２１が光電子パルスの計数を開始して
から、あらかじめ設定した時間が経過すると、演算装置
はカウント１の制御信号をにハイレベルにするのと同時
に、リセット１の制御信号をローレベルにし、カウント
２の制御信号をローレベルにする。この操作によって、
８ビットカウンタ２０が光電子パルスの計数を開始し、
８ビットカウンタ２１が光電子パルスを計数しなくな
る。
から、あらかじめ設定した時間が経過すると、演算装置
はカウント１の制御信号をにハイレベルにするのと同時
に、リセット１の制御信号をローレベルにし、カウント
２の制御信号をローレベルにする。この操作によって、
８ビットカウンタ２０が光電子パルスの計数を開始し、
８ビットカウンタ２１が光電子パルスを計数しなくな
る。
光電子パルスの計数を停止した８ビットカウンタ２１の
パルス計数値を読み込むため、演算装置はセレクト２の
制御信号をＤのようにハイレベルにする。その後、演算
装置はセレクト２の制御信号をハイレベルにしている間
に、８ビットカウンタ２１のパルス計数値を読み込む。
８ビットカウンタ２１のパルス計数値の読み込みを終了
した演算装置は、セレクト２の制御信号をローレベルに
し、リセット２の制御信号をＧのようにハイレベルにす
ることによって、８ビットカウンタ２１を初期状態に設
定する。
パルス計数値を読み込むため、演算装置はセレクト２の
制御信号をＤのようにハイレベルにする。その後、演算
装置はセレクト２の制御信号をハイレベルにしている間
に、８ビットカウンタ２１のパルス計数値を読み込む。
８ビットカウンタ２１のパルス計数値の読み込みを終了
した演算装置は、セレクト２の制御信号をローレベルに
し、リセット２の制御信号をＧのようにハイレベルにす
ることによって、８ビットカウンタ２１を初期状態に設
定する。
以後、同様の操作を繰り返すことによって、光子計数法
による光電子パルスを一定時間間隔で計数することがで
きる。
による光電子パルスを一定時間間隔で計数することがで
きる。
［効 果］ 以上説明したように、本発明によれば、光電子パルスを
計数する二つのパルス計数回路を設け、この二つの回路
を交互に切り換えてパルス計数を行なっているので、パ
ルス計数動作に無関係に光電子パルスをとぎれなく計数
することができ、正確な粒子計測を行なうことが可能に
なる。
計数する二つのパルス計数回路を設け、この二つの回路
を交互に切り換えてパルス計数を行なっているので、パ
ルス計数動作に無関係に光電子パルスをとぎれなく計数
することができ、正確な粒子計測を行なうことが可能に
なる。
第１図は本発明装置の概略構成を示すブロック図、第２
図はその更に詳細な構成を示すブロック図、第３図は動
作を説明する信号波形図、第４図は従来装置の構成を示
すブロック図、第５図（Ａ），（Ｂ）はその詳細な説明
を示すブロック図並びに動作を示す波形図である。 １…レーザー光源 ４…測定セル １３…演算装置 ２０，２１…パルス計数回路。
図はその更に詳細な構成を示すブロック図、第３図は動
作を説明する信号波形図、第４図は従来装置の構成を示
すブロック図、第５図（Ａ），（Ｂ）はその詳細な説明
を示すブロック図並びに動作を示す波形図である。 １…レーザー光源 ４…測定セル １３…演算装置 ２０，２１…パルス計数回路。
Claims (2)
- 【請求項１】粒子が流れる流体中にレーザー光を照射す
るレーザー光源と、 粒子からのレーザー散乱光を受光して電気信号に変換す
る光電変換手段と、 前記光電変換手段からの信号に応じて粒子径に対応した
パルスを発生するパルス発生手段と、 パルス発生手段からのパルスを計数する第１と第２のパ
ルス計数回路と、 前記第１と第２のパルス計数回路からのパルス計数値を
読み込み、演算して粒子特性を求める演算手段とを備
え、 前記第１と第２のパルス計数回路によるパルス計数を交
互に切り換えて行なうことを特徴とする流体中の粒子計
測装置。 - 【請求項２】前記一方のパルス計数回路がパルス計数中
に他方のパルス計数回路の計数値を演算手段に読み込む
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の流体中の粒子計測装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61130061A JPH063413B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 流体中の粒子計測装置 |
| US07/059,734 US4788443A (en) | 1986-06-06 | 1987-06-08 | Apparatus for measuring particles in a fluid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61130061A JPH063413B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 流体中の粒子計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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