(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶液試料中の目的成分を酸化物に変換する酸化反応部と、水溶液試料の一定量を採取して前記酸化反応部に注入する試料注入部と、前記酸化反応部にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部と、前記酸化反応部からキャリアガスとともに送られてきた目的成分酸化物を検出する検出部と、その検出部の検出出力に基づいて目的成分濃度を求めるデータ処理部とを備えた水質分析計において、
前記データ処理部は、前記検出部からのアナログ信号を異なる増幅度で増幅する複数個の増幅回路と、
前記複数個の増幅回路の出力を順次切り換える切換え手段と、
前記増幅回路の出力のうちで、出力が飽和せず、かつ最も増幅度の大きいものを選択してその試料の目的成分濃度を決定する選択演算手段と、を備えていることを特徴とする水質分析計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は廃水、用水、環境水などの水溶液試料中のＴＯＣ（全有機体炭素）やＴＮ（全窒素）を測定する水質分析計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水質分析計は、水溶液試料中の目的成分を酸化物に変換する酸化反応部と、水溶液試料の一定量を採取して酸化反応部に注入する試料注入部と、酸化反応部にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部と、酸化反応部からキャリアガスとともに送られてきた目的成分酸化物を検出する検出部と、その検出部の検出出力に基づいて目的成分濃度を求めるデータ処理部とを備えている。
【０００３】
従来の水質分析計は、データ処理部に増幅度の異なる複数の増幅回路を備えているが、測定時にはいずれかの増幅度の増幅回路を選択し、測定の最初から最後までその選択した増幅回路の増幅度に固定して測定を行なっている。ＴＯＣやＴＮなど目的成分の濃度を計算するときは、その固定した増幅度での出力を一定間隔でサンプリングし、その結果を積分することにより測定時のＴＯＣ量やＴＮ量を求めている。
積分に代えて、サンプリングした測定値のピーク値を用いてＴＯＣ量やＴＮ量を求めることもあるが、増幅回路の増幅度を固定している点には変わりはない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
増幅回路の増幅度を固定して測定していると、測定の途中で増幅回路の出力がオーバースケールしてしまうことがある。その場合はその回の測定値が全て無効となってしまい、増幅度を下げるか試料の量を減らすことにより信号値を下げた後、再度試料を供給して測定をやり直さなければならない。
逆に、測定を終えてみて測定途中でのゲイン不足で増幅回路の出力が小さすぎた場合には、測定精度が悪くなるため、増幅度を上げるか試料の量を増やすことにより信号値を上げた後、やはり測定をやり直さなければならない。
そこで、本発明は増幅回路出力のオーバースケールやゲイン不足による測定精度低下を防ぎ、しかも測定のやり直しを不要にすることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の水質分析計は、検出部の検出出力に基づいて目的成分濃度を求めるデータ処理部に、検出部からのアナログ信号を異なる増幅度で増幅する複数個の増幅回路と、複数個の増幅回路の出力を順次切り換える切換え手段と、それぞれの増幅回路の出力のうちで、出力が飽和せず、かつ最も増幅度の大きいものを選択してその試料の目的成分濃度を決定する選択演算手段とを備える。
【０００６】
【実施例】
図１は本発明をＴＯＣ計に適応した一実施例を表わしたものである。
サンプル容器１２は流通型で、下側の入口からサンプルが流れ込み、上側の出口からサンプルが排出されていく。試料注入部１４はサンプル容器１２のサンプルの一定量を採取し、又は標準液２３の一定量を採取して、ＴＣ（全炭素）反応部１６又はＩＣ（無機体炭素）反応部１８へ切り換えて導く。ＴＣ反応部１６には酸化触媒が充填されたＴＣ燃焼管が設けられ、そのＴＣ燃焼管を加熱するためにその外側に加熱炉が設けられている。ＴＣ反応部１６にはキャリアガス供給部２０から純酸素ガス、又はＣＯ２や炭化水素を除いた高純度空気が、流量制御されてキャリアガスとして供給される。ＴＣ反応部１６では供給された試料中の炭素成分が全てＣＯ２に変換されてＣＯ２検出部である非分散型赤外線式ガス分析計（ＮＤＩＲ）２２の測定セルへ導かれて検出される。
ＩＣ反応部１８では無機体炭素がＣＯ２として発生し、ＴＣ反応部１６を通ってきたキャリアガスとともにＮＤＩＲ２２の測定セルへ導かれて検出される。
【０００７】
標準液２３は全炭素や無機体炭素の検量線作成用すなわち校正用にＴＣ反応部１６又はＩＣ反応部１８へ注入される。データ処理部７はＮＤＩＲ２２での検出出力に基づいてＴＯＣ濃度を求めるデータ処理部である。ＴＯＣは（ＴＣ−ＩＣ）として求められる。２６はデータ処理結果を表示する表示部、１０は外部の機器などへデータ処理結果を出力する出力回路である。
【０００８】
図２はデータ処理部７を示したものである。ＮＤＩＲ２２からのアナログ出力信号を異なる増幅度で増幅する複数個の増幅回路３０ａ〜３０ｃが並列に設けられている。いま、増幅回路３０ａ〜３０ｃの増幅度をそれぞれ×１，×５，×２５であるとする。増幅回路３０ａ〜３０ｃの出力はマルチプレクサ３２により順次切り換えられてＡ／Ｄ変換器３４に導かれてデジタル信号に変換された後、ＭＰＵ（マイクロ・プロセッサ・ユニット）３６に取り込まれる。
マルチプレクサ３２は切換え手段に対応するものであり、ＭＰＵ３６は選択演算手段の機能を実現するものである。
【０００９】
図２のデータ処理部の動作を図３により説明する。従来の水質分析計のサンプリング周期をＴとすると、マルチプレクサ３２はＴ／３の周期で増幅回路３０ａ〜３０ｃの出力を順次採取する。図３（Ａ）はマルチプレクサ３２により切り換えられてＡ／Ｄ変換器３４へ入力されるアナログ信号を示したものである。図３（Ｂ−１），（Ｂ−２），（Ｂ−３）は、×１，×５，×２５のそれぞれの増幅度によるアナログ信号をデジタル信号に変換したものを示している。ＭＰＵ３６はそれぞれの増幅度の信号強度を積分する。
【００１０】
この例の場合、×２５の増幅度の出力でオーバースケールしており、その１段下の×５の増幅度の出力ではオーバースケールしていないので、×５の増幅度の積分結果を使って炭素量が計算される。
【００１１】
本発明の動作を、さらに図４及び図５を用いて説明する。
図４はデータ採取の動作を示したものである。まず増幅度の選択を初期化（Ｓ＝１）する。マルチプレクサ３２では最も増幅度の低い増幅回路の出力が選択されてＡ／Ｄ変換器３４へ導かれ、Ａ／Ｄ変換器３４でデジタル信号に変換されてＭＰＵ３６に記憶される。つづいて、次の増幅度の増幅回路の出力に切り換えられ、同様にデジタル信号に変換されて記憶されていく。最も大きい増幅度の増幅回路の出力について同様にＡ／Ｄ変換と記憶がなされた後、次の測定時間まで待機し、次の測定時間がくれば再び最も小さい増幅度の増幅回路の出力から順次をＡ／Ｄ変換と記憶がなされていく。この動作は予定の測定時間が終了するまで繰り返えされる。
【００１２】
図５はこのようにしてデータ取得され記憶された異なる増幅度での出力信号をもとに濃度を計算する動作を表わしたものである。時間ｔ＝０，増幅度を最大の増幅度ＳＮに初期化する。記憶されているそれぞれの増幅度のデータに対し、最大の増幅度ＳＮのものの信号が飽和しているか否かを判断する。飽和していれば増幅度を一段下げ、その増幅度での信号が飽和しているか否かを判断する。
【００１３】
飽和していない増幅度まで下げたところで次の時刻（ｔ＋Δｔ）の信号に切り換え、その下げた増幅度での信号が飽和しているか否かを判断していく。
全ての時刻について判断すると、その時の増幅度が飽和をしない最大の増幅度となる。その増幅度での信号強度を積分し、炭素量に変換する。
【００１４】
この例では積分演算を行なってＴＯＣやＴＮの濃度を計算するようにしているが、積分値ではなく全測定時間の内のピーク値を用いて炭素量を求めるようにしてもよい。
実施例はＴＯＣ計であるが、化学発光法を利用して試料中の全窒素値を求めるＴＮ計にも同様に適用することができる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明では複数の増幅度の出力をそれぞれ記憶させておき、測定終了後に信号が飽和しない増幅度のうちの最大の増幅度の信号を用いて目的成分濃度を求めるようにした。そのため、複数の増幅回路のうちのいくつかがオーバースケールしたり、逆に出力が小さすぎた場合にも、複数の増幅度のうちで最適なものを採用することができるので、再測定の必要がなくなる。したがって、ユーザーにとってあらかじめ出力結果の目的成分濃度を推定して増幅度や試料量を決める手間がいらなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をＴＯＣ計に適応した一実施例を示すブロック図である。
【図２】一実施例におけるデータ処理部を示すブロック図である。
【図３】同実施例におけるデータ処理部の動作を示す図であり、（Ａ）はマルチプレクサにより切り換えられてＡ／Ｄ変換器へ入力されるアナログ信号を示す波形図、（Ｂ−１），（Ｂ−２），（Ｂ−３）は×１，×５，×２５のそれぞれの増幅度によるアナログ信号をデジタル信号に変換したものを示す波形図である。
【図４】同実施例におけるデータ採取動作を示すフローチャート図である。
【図５】同実施例におけるデータの選択演算動作を示す図である。
【符号の説明】
７      データ処理部
１４      試料注入部
１６      ＴＣ反応部
１８      ＩＣ反応部
２０      キャリアガス供給部
２２      ＮＤＩＲ
３０ａ〜３０ｃ      増幅回路
３２      マルチプレクサ
３４      Ａ／Ｄ変換器
３６      ＭＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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