(57)【要約】【課題】  電気信号に含まれるノイズに影響されることなく、従来よりも正確に試料の濃度を測定可能な濃度測定装置を提供する。【解決手段】  数ミリ秒から数十マイクロ秒までのパルス幅からなり二以上で強度を異ならせたパルス光を連続的または断続的に投射するパルス光源（１０，１２）と、パルス光源（１０，１２）から投射されたパルス光を参照パルス光と投射パルス光とに分光する分光器（１４）と、受光した参照パルス光の強度に対応する電気信号を出力する参照側受光部（２２，２６）と、受光した投射パルス光の強度に対応する電気信号を出力する試料側受光部（１８，２０）と、強度が異なる二以上のパルス光について参照側受光部（２２，２６）と試料側受光部（１８，２０）とから各々出力された電気信号の差分値を求めてこれらの差分値に基づいて試料（１６）の濃度を算出する濃度算出部（２６）とを備える。【選択図】        図１
2006162520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス光を用いて試料の濃度を測定する試料の濃度測定装置であって、
数ミリ秒から数十マイクロ秒までのパルス幅からなり、二以上で強度を異ならせたパルス光を連続的または断続的に発生させるパルス光源と、
前記パルス光源で発生した発生パルス光を受けて、参照パルス光と、試料に投射させる投射パルス光とに分光する分光器と、
前記参照パルス光を受光し、当該受光した光の強度に対応する電気信号に変換して出力する参照側受光部と、
試料に投射させた後の投射パルス光を受光し、当該受光した光の強度に対応する電気信号に変換して出力する試料側受光部と、
前記パルス光源で発生して強度が異なる二以上の発生パルス光について、前記参照側受光部から出力された電気信号の差分値を求め、前記試料側受光部から出力された電気信号の差分値を求め、これらの差分値に基づいて前記試料の濃度を算出する濃度算出部とを有する試料の濃度測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載した試料の濃度測定装置であって、
パルス光源は、三以上で所定数からなるパルス光を一サイクルとし、各パルス光の強度を異ならせて連続的または断続的に投射し、
濃度算出部は、試料の濃度を前記一サイクルのパルス光について算出した濃度の平均値とする構成とした試料の濃度測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載した試料の濃度測定装置であって、
一定時間内に一サイクルを複数回行い、各サイクルの濃度を数平均することにより試料の濃度を求める構成とした試料の濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス光を用いて試料の濃度を測定する試料の濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料に光を投射して吸光度を測定し、測定した吸光度をランベルトベールの式に適用することで試料の濃度を求める技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００２−２５７７２３号公報（第３−４頁，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、強度が安定する光を光源から試料に投射したとしても、低濃度の試料では吸光度も小さくなるが、試料に投射した光を受けて電気信号に変換する際に生ずるノイズの大きさはほとんど変化しない。その結果、吸光度に基づいて試料の濃度を算出した場合には、試料の濃度が低くなるにつれて電気信号に含まれるノイズの影響を受けやすくなるため、正確な濃度を測定できないという問題点があった。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、低濃度の試料を測定する場合であっても、電気信号に含まれるノイズに影響されることなく、従来よりも正確に試料の濃度を測定可能な試料の濃度測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）課題を解決するための手段（以下では単に「解決手段」と呼ぶ。）１は、パルス光を用いて試料の濃度を測定する試料の濃度測定装置であって、
数ミリ秒から数十マイクロ秒までのパルス幅からなり、二以上で強度を異ならせたパルス光を連続的または断続的に投射するパルス光源と、
前記パルス光源から投射されたパルス光を受けて、参照パルス光と、試料に投射させる投射パルス光とに分光する分光器と、
前記参照パルス光を受光し、当該受光した光の強度に対応する電気信号に変換して出力する参照側受光部と、
試料に投射させた後の投射パルス光を受光し、当該受光した光の強度に対応する電気信号に変換して出力する試料側受光部と、
前記パルス光源から投射されて強度が異なる二以上のパルス光について、前記参照側受光部から出力された電気信号の差分値を求め、前記試料側受光部から出力された電気信号の差分値を求め、これらの差分値に基づいて前記試料の濃度を算出する濃度算出部とを有することを要旨とする。
【０００６】
「パルス光を連続的に投射する」とは、パルス光が途切れることなく連続して投射されている状態で光の強度が変化する状態を意味する。「パルス光を断続的に投射する」とは、パルス光とパルス光との間に時間間隔をおいて投射する状態を意味する。
【０００７】
解決手段１によれば、強度が異なる二以上のパルス光を投射し、参照側受光部から出力された電気信号の差分値と、試料側受光部から出力された電気信号の差分値とに基づいて試料の濃度を算出する。光の強度が変わっても、各受光部で電気信号に変換する際に発生するノイズの大きさはほとんど変わらない。よって、先に投射した光に基づく電気信号と、後に投射した光に基づく電気信号との差分を求めると、ノイズが相殺されて光の強度の差になる。したがって、低濃度の試料を測定する場合であっても、電気信号に含まれるノイズに影響されることなく、従来よりも正確に試料の濃度を測定することができる。
なお、所定期間（例えば１５０マイクロ秒間や１．１ミリ秒間等）内に二以上のパルス光を連続的または断続的に投射するのが望ましい。このような短時間で行えば、電気的ノイズの時間的変化はなく、信号の差分値を用いることによる計算から信頼性のある測定値が得られる。
【０００８】
（２）解決手段２は、解決手段１に記載した試料の濃度測定装置であって、
パルス光源は、三以上で所定数からなるパルス光を一サイクルとし、各パルス光の強度を異ならせて連続的または断続的に投射し、
濃度算出部は、試料の濃度を前記一サイクルのパルス光について算出した濃度の平均値とする構成としたことを要旨とする。
【０００９】
一サイクルは、１〜２０ミリ秒の間でパルス光源の安定に依存して変えられるのが望ましい。また、パルス幅は５０マイクロ秒から１ミリ秒の間で設定できるのが望ましい。
解決手段２によれば、所定数（例えば４や５等）からなるパルス光を一サイクルとして投射し、投射したパルス光について電気信号の差分値を求める。求められる差分値の数は、投射するパルス光の数をｎとすると、基数と減数との関係から組み合わせ数（ｎＣ２）に等しい。これらの差分値について平均値（例えば単純平均値や加重平均値等）を求め、試料の濃度とする。試料の状態によって短時間でも吸光度が変化する場合があっても、平均化することによって測定誤差を最小限に抑えることができる。
【００１０】
（３）解決手段３は、解決手段２に記載した試料の濃度測定装置であって、
一定時間内に一サイクルを複数回行い、各サイクルの濃度を数平均することにより試料の濃度を求める構成としたことを要旨とする。
【００１１】
上述した解決手段２において一サイクル内で得られる濃度値は、その時間内における電気的ノイズを除去した値であり、信頼性が高い。さらにより信頼性を高めるために、解決手段３では、一定時間（例えば１秒間）内に複数回（例えば２００回）の一サイクルを行う。例えば、１秒間内に２００サイクルを行えば、信号対ノイズ比はＳ／Ｎ＝（１／２００）１／２となる。すなわち２００回の平均であれば、ノイズは（１／２００）１／２の値まで改善される。このようにして多数の濃度値を数平均することにより試料の濃度を求めることにより、一層信頼性の高い濃度値が得られる。
【００１２】
（４）解決手段４は、解決手段１から３のいずれか一項に記載した試料の濃度測定装置であって、
濃度算出部は、記憶装置と、許容範囲設定手段と、指示手段とを備え、
前記記憶装置は、試料の濃度を変えて設定し、当該設定した濃度ごとに測定を行って濃度を算出し、設定した設定濃度と算出した算出濃度との関係を記憶し、
前記許容範囲設定手段は、前記記憶装置に記憶された設定濃度と算出濃度との関係に基づいて許容範囲を設定し、
前記指示手段は、試料の測定によって算出された濃度が許容範囲設定手段によって設定された許容範囲を外れた場合には、再度測定を行うように指示する構成としたことを要旨とする。
【００１３】
試料にゴミが混入するなどの要因があると、濃度算出部によって算出した濃度は不適切な値となる場合がある。解決手段４によれば、許容範囲設定手段が設定する許容範囲を外れるような不適切な値になれば、指示手段が再測定を指示するので、測定誤差をより少なく抑えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、投射した複数のパルス光に基づいて変換された電気信号の差分を求めると、各電気信号に含まれるノイズが相殺されて光の強度の差になる。したがって、低濃度の試料を測定する場合であっても、電気信号に含まれるノイズに影響されることなく、従来よりも正確に試料の濃度を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。なお以下の説明において単に「接続する」というときは、特に明示しない限り、電気的に接続することを意味する。
【００１６】
まず図１には、試料１６として用いる気体（または液体）の濃度を測定する濃度測定装置にかかる構成例を模式的に表す。当該濃度測定装置は、パルス発生器１０、発光ダイオード１２、ビームスプリッター１４、フォトダイオード１８，２２、試料側変換器２０、参照側変換器２４、信号処理装置２６などを有する。
【００１７】
パルス発生器１０は、数ミリ秒から数十マイクロ秒までのパルス幅からなり、二以上で強度を異ならせたパルス信号を発生させる。パルス発生器１０には発光ダイオード１２が接続されており、パルス発生器１０からパルス信号を発光ダイオード１２に出力することで、パルス信号に乗じたパルス光を発生させる。すなわち、数ミリ秒から数十マイクロ秒までのパルス幅からなり、二以上で強度を異ならせたパルス光を発生させることができる。このような波形のパルス光を発生させ得る点で、パルス発生器１０および発光ダイオード１２はパルス光源に相当する。
【００１８】
ビームスプリッター１４は、発光ダイオード１２と試料１６との間に介在させている。発光ダイオード１２で発生した発生パルス光は、ビームスプリッター１４によって試料１６に投射するための投射パルス光（すなわち透過光）と、そのままフォトダイオード２２で検出するための参照パルス光（すなわち反射光）とに分ける。一つのパルス光を二つのパルス光に分光する点で、ビームスプリッター１４は分光器に相当する。
【００１９】
ビームスプリッター１４によって分光された投射パルス光は、試料１６を透過し、フォトダイオード１８に受光される。このように試料１６に投射パルス光を透過させるので、試料１６を収容する容器は透明な材質のものを用いる。
【００２０】
フォトダイオード１８は、入射した投射パルス光の強度に応じて電流に変換し、試料側変換器２０に出力する。すなわち入射した投射パルス光の強度が大きくなるにつれて、フォトダイオード１８が出力する電流値も大きくなる。試料側変換器２０は、フォトダイオード１８から出力された電流を電圧に変換し、電気信号として信号処理装置２６に伝達する。このように受光した光の強度に対応する電気信号に変換して出力する点で、フォトダイオード１８および試料側変換器２０は試料側受光部に相当する。
【００２１】
一方、ビームスプリッター１４によって分光された参照パルス光は、そのままフォトダイオード２２に受光される。フォトダイオード２２は、入射した参照パルス光の強度に応じて電流に変換し、参照側変換器２４に出力する。参照パルス光の入射強度に応じて出力する電流値が大きくなる点は、フォトダイオード１８と同様である。参照側変換器２４は、フォトダイオード２２から出力された電流を電圧に変換し、電気信号として信号処理装置２６に伝達する。このように受光した光の強度に対応する電気信号に変換して出力する点で、フォトダイオード２２および参照側変換器２４は参照側受光部に相当する。
【００２２】
信号処理装置２６では、試料側変換器２０および参照側変換器２４から出力された各電気信号を受信し、試料１６の濃度を算出する。具体的には、発光ダイオード１２から強度が異なる二以上の発生パルス光を断続的に発生させ、これらの発生パルス光について参照側変換器２４から出力された電気信号の差分値を求めるとともに、試料側変換器２０から出力された電気信号の差分値を求める。そして、これらの差分値を算出式に代入することによって、試料１６の濃度を求める。以下では、試料１６の濃度を求める算出式について説明する。
【００２３】
まず、ランベルトベールの式によれば、分子吸光係数をεとし、試料１６の濃度をｃとし、試料１６のセルの光路長をＬとし、参照側の光の強度をＩ０とし、試料側の光の強度Ｉとすると、次の（１）式で表される。（１）式では分子吸光係数εとセルの光路長Ｌは定数であるので、試料１６の濃度ｃを容易に算出することができる。
【００２４】
ε・ｃ・Ｌ＝log（Ｉ０／Ｉ） … （１）
【００２５】
また、試料側受光部（すなわちフォトダイオード１８および試料側変換器２０）や、参照側受光部（すなわちフォトダイオード２２および参照側変換器２４）では、回路構成や回路素子などを要因として少なからずノイズが発生する。このノイズは信号処理装置２６に伝達する電気信号として表れ、フォトダイオード１８，２２で入射する光の強さにかかわらず、ほとんど変化せず一定値である。参照側のノイズをＮ０とし、試料側のノイズをＮとすると、信号処理装置２６で受信する電気信号について参照側の光の強度は（Ｉ０＋Ｎ０）となり、試料側の光の強度は（Ｉ＋Ｎ）となる。よって、何らの措置を施さない場合、実際には次の（２）式を計算していることになり、特に低濃度の試料１６を測定するときに誤差が生じている。
【００２６】
ε・ｃ・Ｌ＝log｛（Ｉ０＋Ｎ０）／（Ｉ＋Ｎ）｝ … （２）
【００２７】
発生するノイズの大きさはほとんど変化しない点を考慮すると、光の強度が異なる複数（例えば二つ）の発生パルス光を一サイクルとして発光ダイオード１２で発生させ、受光による電気信号の差分をとればノイズの影響を受けなくすることができる。
【００２８】
ここで上述した例に従えば、試料側変換器２０および参照側変換器２４からそれぞれ二つの電気信号が出力され、その変化を図２に表す。図２では図面上から下に向かって順番に、発生パルス光、投射パルス光（透過前）、投射パルス光（透過後）、試料側電気信号、参照パルス光、参照側電気信号にかかる変化を示す。すなわち、時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８でそれぞれ発生パルス光を発生させ、時刻ｔ２，ｔ６よりも時刻ｔ４，ｔ８のほうが光の強度を大きくしている。各パルス光のパルス幅Ｗは、数ミリ秒から数十マイクロ秒までの範囲である。所定期間に相当する期間Ｔａは、例えば１５０マイクロ秒間や１．１ミリ秒間等が該当する。当該期間Ｔａ内に発生させる二つの発生パルス光を一サイクルとするので、時刻ｔ２，ｔ４で発生させた発生パルス光が一サイクルとなり、時刻ｔ６，ｔ８で発生させた発生パルス光が一サイクルとなる。なお、サイクル相互間の期間Ｔｂは、例えば５ミリ秒間や５０ミリ秒間等が該当する。試料側変換器２０から出力される電気信号に基づく光の強さ（Ｉ１，Ｉ２）は試料１６によって吸光されるので、参照側変換器２４から出力される電気信号に基づく光の強さ（Ｉ０１，Ｉ０２）よりも小さくなる。
【００２９】
上記図２の例に従えばノイズを考慮すると、二つの電気信号に基づく参照側の光の強度は（Ｉ０１＋Ｎ０１），（Ｉ０２＋Ｎ０２）となり、二つの電気信号に基づく試料側の光の強度（Ｉ１＋Ｎ），（Ｉ２＋Ｎ）となる。二つの発生パルス光は光の強度が異なるので、強度の差分値は一つの発生パルス光の強度とみなせる。そこで、上述したランベルトベールの式に適用すると、次の（３）式を導き出すことができる。当該（３）式では発生するノイズの大きさはほとんど変化しない点を考慮すると、Ｎ０１≒Ｎ０２とし、Ｎ１≒Ｎ２とすることができるので、整理すると（４）式のようになる。
【００３０】
ε・ｃ・Ｌ＝log〔{(Ｉ０１＋Ｎ０１)-(Ｉ０２＋Ｎ０２)}/{(Ｉ１＋Ｎ１)-(Ｉ２＋Ｎ２)}〕…（３）
ε・ｃ・Ｌ＝log｛（Ｉ０１−Ｉ０２）／（Ｉ１−Ｉ２）｝ … （４）
【００３１】
上記（４）式によれば、試料側受光部や参照側受光部で発生するノイズの影響を受けることなく、試料１６の濃度ｃを算出することができるのは明らかである。したがって、先に投射した発生パルス光に基づく電気信号と、後に投射した発生パルス光に基づく電気信号との差分を求めることで、従来よりも正確に試料１６の濃度ｃを測定することができる。また図２を参照すると、期間Ｔａ内という短い期間で二つのパルス光を発生させて投射しているので、電気的ノイズの時間的変化はなく、信号の差分値を用いることによる計算から信頼性のある測定値が得られる。さらには、試料１６に与える光エネルギーの影響を少なく抑えられるので、試料１６の温度上昇や当該温度上昇に基づく変化（化学的変化や物理的変化）を少なく抑えることができる。
【００３２】
ここで、オシログラフ（オシロスコープとも呼ぶ。）を用いて発生パルス光を観測した例を図３（Ａ）に表す。同じくオシログラフを用いて参照パルス光と、試料１６を透過させた後の投射パルス光とを観測した例を図３（Ｂ）に表す。当該図３（Ｂ）では、同図上側に参照側の参照パルス光を表し、同図下側に試料側の投射パルス光を表す。発光ダイオード１２にはレーザーダイオードを適用し、レーザー光を発生パルス光として用いている。なお、図面縦方向における電圧の感度は図３（Ａ）よりも図３（Ｂ）のほうが大きいため、図３（Ｂ）では振れ幅が大きくなっている。
【００３３】
また、試料１６の濃度を変えて設定し、設定した濃度ごとに濃度測定を行い、設定濃度と算出濃度との関係をグラフで図４に表す。試料１６としてアセトンを用い、図４（Ａ）には０から９０[ppm]まで変化させた第１測定例を示し、図４（Ｂ）には０から９００[ppm]まで変化させた第２測定例を示す。設定濃度と算出濃度とを表にすると、次のようになる。なお、図４および表中に示す「log(ch2/ch1)」は、上述した（４）式の右辺で表す値に相当する。
【００３４】
〔第１測定例〕
┏━━━━━━━┯━━━━━━━━━━┓
┃設定濃度[ppm] │算出濃度log(ch2/ch1)┃
┣━━━━━━━┿━━━━━━━━━━┫
┃        ０    │  −０．３１９９    ┃
┃      ３０    │  −０．３１７２    ┃
┃      ６０    │  −０．３０５１    ┃
┃      ９０    │  −０．２９０２    ┃
┗━━━━━━━┷━━━━━━━━━━┛
【００３５】
〔第２測定例〕
┏━━━━━━━┯━━━━━━━━━━┓
┃設定濃度[ppm] │算出濃度log(ch2/ch1)┃
┣━━━━━━━┿━━━━━━━━━━┫
┃        ０    │  −０．３８３４    ┃
┃      ３０    │  −０．３８２１    ┃
┃      ６０    │  −０．３７４２    ┃
┃      ９０    │  −０．３８５３    ┃
┃    ３００    │  −０．３８０７    ┃
┃    ６００    │  −０．３７２０    ┃
┃    ９００    │  −０．３６０７    ┃
┗━━━━━━━┷━━━━━━━━━━┛
【００３６】
また、各測定例について多変量解析を行なって求めた一次式とＲ２とを図中に表す。この結果は、試料１６であるアセトンの濃度が増加するにつれて、アセトンの吸光度が増してゆき、図１に示すフォトダイオード１８および試料側変換器２０で受光できる光の強さが弱まることを示す。図４（Ｂ）において第２測定例における点Ｐを除けば、全ての算出濃度が破線で示す範囲内に収まっている。したがって、試料１６の濃度ｃを算出した結果について誤差が極めて少ないことが分かる。
【００３７】
〔他の実施の形態〕
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施の形態に従って説明したが、本発明は当該実施の形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することが可能である。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。
【００３８】
（１）上述した実施の形態では、一サイクルの間に二つのパルス光を投射して、試料１６の濃度ｃを測定する構成とした（図１，図２を参照）。この形態に代えて、一サイクルの間に三以上のパルス光を投射して、試料１６の濃度ｃを測定する構成としてもよい。三以上のパルス光を投射するパターンの一例を図５に示す。
【００３９】
まず図５（Ａ）に示すパターンは、互いに光の強度が異なる三つのパルス光を投射する例であって、各パルス光は同一のパルス幅Ｗからなる。このパターンは次第に光の強度を増しているが、逆に最初に最も大きな強度で投射してから次第に光の強度を減らすパターンを図５（Ｂ）に示す。
【００４０】
図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すパターンで発生パルス光を試料１６に投射したとき、図面左側から右に向かって順番に、試料側変換器２０から出力される電気信号に基づく光の強さをＩ１，Ｉ２，Ｉ３とし、参照側変換器２４から出力される電気信号に基づく光の強さをＩ０１，Ｉ０２，Ｉ０３とする。このとき、試料１６の濃度ｃ１，ｃ２，ｃ３は上述した（４）式と同様に、各発生パルス光に対応して次に示す（５）式，（６）式，（７）式に従ってそれぞれ算出することができる。
【００４１】
ε・ｃ１・Ｌ＝log｛（Ｉ０１−Ｉ０２）／（Ｉ１−Ｉ２）｝ … （５）
ε・ｃ２・Ｌ＝log｛（Ｉ０１−Ｉ０３）／（Ｉ１−Ｉ３）｝ … （６）
ε・ｃ３・Ｌ＝log｛（Ｉ０２−Ｉ０３）／（Ｉ２−Ｉ３）｝ … （７）
【００４２】
こうして算出した試料１６の濃度ｃ１，ｃ２，ｃ３については、平均値（例えば単純平均値や加重平均値等）を求め、今回の測定における試料１６の濃度ｃとするのが望ましい。こうすれば、試料１６の状態によって短時間でも吸光度が変化する場合があっても、平均化することによって測定誤差を最小限に抑えることができる。なお、一サイクルのパルス光が四以上のときも複数の濃度が算出される。すなわち一サイクルのパルス光の数をｎとすると、基数と減数との関係から組み合わせ数（数学上のｎＣ２）にかかる濃度を算出できるので、同様にして平均値を求めるのが望ましい。
【００４３】
次に、一サイクルを構成する発生パルス光のうちで、二以上の発生パルス光について同じ光の強度で投射する例を図５（Ｃ）および図５（Ｄ）に示す。すなわち図５（Ｃ）の例では、１番目と２番目の発生パルス光で同じ光の強度とし、３番目と４番目の発生パルス光で同じ光の強度としている。また図５（Ｄ）の例では光の強度を交互に切り換えているが、１番目と３番目の発生パルス光で同じ光の強度とし、２番目と４番目の発生パルス光で同じ光の強度としている。この例では、同じ光の強度で投射した発生パルス光に起因して算出した複数の濃度の単純平均値を求め、異なる光の強度で投射した発生パルス光との間では光の強度に応じた加重平均値を今回の測定における試料１６の濃度ｃとするのが望ましい。同じ光の強度で投射した発生パルス光に起因して算出した濃度に変動がある場合でも、平均化することによって測定誤差を最小限に抑えることができる。
【００４４】
また、一サイクルを構成する複数の発生パルス光について、段階的に光の強度を増やしたり減らして投射する例を図５（Ｅ）および図５（Ｆ）に示す。すなわち図５（Ｅ）の例では凸状の曲線を描くように光の強度を変化させ、図５（Ｆ）では凹状の曲線を描くように光の強度を変化させている。図５（Ｅ）と図５（Ｆ）との違いは、図５（Ｅ）では複数の発生パルス光で同じ光の強度としているのに対し、図５（Ｆ）では全ての発生パルス光について互いに光の強度を異ならせている点である。色々な光の強度を投射することにより、試料１６の濃度測定における測定誤差を少なく抑えることができる。
【００４５】
さらに、一サイクルを構成する複数の発生パルス光について、パルス幅を変化させる例を図５（Ｇ）に示す。本例では、図５（Ａ）のパターンで投射する三つの発生パルス光について、各発生パルス光のパルス幅を異ならせている。すなわち、パルス幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３（図ではＷ２＞Ｗ３＞Ｗ１の関係）の順番で発生パルス光を投射する。パルス幅を異ならせて発生パルス光を投射する形態は、図５（Ｂ）から図５（Ｆ）までに表したパターンについても同様に適用することができる。このように試料１６ごとに光の強度とともにパルス幅を変えることで、試料１６の変化を最小限に抑えて、当該試料１６の濃度測定を適切に行うことできる。
【００４６】
そして、一サイクルを構成する複数の発生パルス光について、連続的に投射する例を図５（Ｈ）に示す。本例では、図５（Ａ）のパターンで断続的に投射する三つの発生パルス光について発生パルス光を投射しない期間を取り除き、三つの発生パルス光を連続的に投射している。すなわち、試料側変換器２０および参照側変換器２４から出力される電気信号に基づく光の強さは平坦部分の電圧値に依るので、この平坦部分を観測できれば光の強さを特定することができる。このように発生パルス光を投射しない期間を取り除くことで、試料１６の濃度測定における測定時間を短縮することができる。
【００４７】
（２）上述した実施の形態では、複数の発生パルス光からなる一サイクルで投射を行なって試料の濃度を求めた。こうして得られる濃度値は、その時間内における電気的ノイズを除去した値である。この形態に代えて（あるいは加えて）、一定時間（例えば１秒間）内に上記一サイクルを複数回（例えばＸ回）行い、各サイクルで得られた濃度の平均値を試料の濃度として求めてもよい。こうすれば、信号対ノイズ比はＳ／Ｎ＝（１／Ｘ）１／２となる。すなわちＸ回の平均であれば、ノイズは（１／Ｘ）１／２の値まで改善される。よって一定時間内に行う一サイクルの回数が増えるにつれて、信号対ノイズ比も向上するは明らかである。このようにして多数の濃度値を数平均することにより試料の濃度を求めることにより、一層信頼性の高い濃度値が得られる。
【００４８】
（３）上述した実施の形態では、一サイクルのパルス光を投射して試料１６の濃度を信号処理装置２６で算出（すなわち測定）する構成とした（図１を参照）。この形態に代えて、信号処理装置２６としてコンピュータ（パソコンを含む）を用い、測定した濃度が所定範囲を外れた場合には再測定を指示する構成としてもよい。再測定の指示は、例えばコンピュータの画面に表示したり、スピーカから音（特に音声や効果音）を出すことで実現すればよい。
【００４９】
具体的には、まず図４に表したように試料１６の濃度を変えて設定し、設定した濃度ごとに濃度測定を行い、設定濃度と算出濃度との関係を記憶装置（例えばメモリや記憶媒体）に記憶する。例えばデータベースのようにデータを蓄積する。コンピュータに組み込まれたプログラム（許容範囲設定手段，指示手段に相当する）は、次のような手続きを実現する。まず記憶した設定濃度と算出濃度との関係に基づいて、図４に示す破線の範囲で示すような許容範囲を設定する。例えば図４（Ａ）の例では、多変量解析によって求めた一次式から最も離れた算出濃度を最大の許容範囲とする。このような許容範囲は、濃度測定の対象となる試料１６の気体や液体（溶媒や溶質）ごとに設定する。
【００５０】
そして、試料１６の濃度測定を行う際に、算出された濃度が上記許容範囲を外れた場合には、再度濃度測定を行うように画面表示や音等で測定者に対して指示する。こうすれば、試料１６に浮遊物が混入するなどの要因によって生じた不適切な値を指摘できるので、測定誤差をより少なく抑えることができる。
【００５１】
（４）上述した実施の形態では、発光素子として発光ダイオード１２を用い、受光素子としてフォトダイオード１８，２２を用いた（図１を参照）。この形態に代えて、発光可能な他の発光素子や、試料１６を透過した投射パルス光の強度を測定可能な他の受光素子を用いてもよい。発光素子には、例えば電球，蛍光灯，レーザーダイオードを除くレーザー装置などが該当する。受光素子には、例えば光導電素子，光起電力素子，焦電素子，サーモパイル，太陽電池などが該当する。これらの発光素子や受光素子を用いたとしても、上述した実施の形態と同様に作用するので、同等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】濃度測定装置の構成例を模式的に表す図である。
【図２】一サイクルの間に二パルスを投射した場合の変化を説明する図である。
【図３】パルス光をオシログラフで表示した例を表す図である。
【図４】試料の濃度を変えて測定を行い、算出された濃度の関係を説明するグラフ図である。
【図５】一サイクルの間に三パルス以上を投射する場合のパターンを示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  パルス発生器（パルス光源）
１２  発光ダイオード（パルス光源）
１４  ビームスプリッター（分光器）
１６  試料
１８，２２  フォトダイオード（受光部）
２０  試料側変換器（受光部）
２４  参照側変換器（受光部）
２６  信号処理装置（濃度算出部）
【図１】
2006162520.tif 000003
【図２】
2006162520.tif 000004
【図３】
2006162520.tif 000005
【図４】
2006162520.tif 000006
【図５】
2006162520.tif 000007