超音波による液体の非溶解物濃度測定方法
【課題】広い濃度範囲の液体の非溶解物濃度を測定可能であるとともに、流れのある液体の非溶解物濃度を高精度かつ低コストで測定可能な超音波による液体の非溶解物濃度測定方法を提供する。
【解決手段】非溶解物濃度が不明な試料液２１に対しプローブ１１からバースト状超音波１３を送受信して散乱強度を測定するとともに、それぞれ異なる非溶解物濃度が設定された複数の比較液２１を用意し、各比較液２１に対しプローブ１１からバースト状超音波１３を送受信して散乱強度を測定し、各比較液２１の非溶解物濃度と対応する散乱強度からなる非溶解物濃度・散乱強度対応情報を作成して、作成した非溶解物濃度・散乱強度対応情報と測定した試料液２１の散乱強度を比較し、試料液２１の非溶解物濃度を割り出す。
【解決手段】非溶解物濃度が不明な試料液２１に対しプローブ１１からバースト状超音波１３を送受信して散乱強度を測定するとともに、それぞれ異なる非溶解物濃度が設定された複数の比較液２１を用意し、各比較液２１に対しプローブ１１からバースト状超音波１３を送受信して散乱強度を測定し、各比較液２１の非溶解物濃度と対応する散乱強度からなる非溶解物濃度・散乱強度対応情報を作成して、作成した非溶解物濃度・散乱強度対応情報と測定した試料液２１の散乱強度を比較し、試料液２１の非溶解物濃度を割り出す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非溶解物濃度の不明な液体に対して超音波を送受信して散乱強度を測定し、測定した散乱強度と予め作成した非溶解物濃度・散乱強度対応情報に基づいて、非溶解物濃度の不明な液体の非溶解物濃度を割り出すようにした超音波による液体の非溶解物濃度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属片などの非溶解物質の液中濃度を測定する一般的な方法としては、レーザによる濃度測定方法と超音波による濃度測定方法がある。レーザによる濃度測定方法には、測定原理上、光散乱方式と光遮断方式があり、光散乱方式が非溶解物質の液中濃度を測定する方法としては最も一般的である。光散乱方式は、液中の非溶解物によるレーザ光の光散乱に基づいて、液中の非溶解物質の粒径、個数、粒径分布を測定する。一方、光遮断式は、液体を通過したレーザ光が、光散乱や回折により光量が減少して受光部に到達することに基づいて、液中の非溶解物質の粒径、個数、粒径分布を測定する。
【０００３】
このようなレーザによる濃度測定方法は、液体を流した状態で、液中の非溶解物質の粒径、個数、粒径分布を測定できる。加えて、即時性があってインライン計測に適する。しかし、レーザによる濃度測定方法は、媒質の高い透過性が要求され、媒質によってはレーザ光の吸収が大きく測定できない。また、非溶解物濃度の高い液体を測定すると、多重散乱が生じて正確な測定ができないので、非溶解物濃度の高い液体の測定には適さない。さらに、液体が入った容器に、レーザ光が透過するためのクリアな窓を設置する必要がある。このように、レーザによる濃度測定方法は、制約が多く実施するにはコストもかかる。よって、レーザによる濃度測定方法は、現場での適用やダイナミックな測定を行うには課題が多い。
【０００４】
一方、従来の超音波による濃度測定方法には、測定原理上、音速測定方式と減衰方式の２方式がある。音速測定方式は、液体の非溶解物濃度と音速の相関を利用して測定する方式である。音速測定方式は、超音波振動子から超音波を発信し、一定距離に設けた反射板（もしくは底板）からの反射信号が返ってくるまでの時間を計測することにより音速を測定する。そして、予め作成された非溶解物濃度と音速の対応情報から非溶解物濃度を割り出す。一方、減衰方式は、液体の非溶解物濃度を、超音波の減衰によって測定する方式である。超音波は、液体中を伝わりやすい性質を持っているが、液体中に非溶解物質が存在する場合、超音波は非溶解物質に散乱して減衰する。その際、減衰量と非溶解物質の濃度は比例する。減衰方式は、液体が入った容器の外側に対極するように発信センサと受信センサを設置し、発信強度と受信強度の比から超音波の減衰量を求め、非溶解物質の濃度に換算する。
【０００５】
このような超音波による測定方法は、レーザによる測定方法と比較して低コストでコンパクトに実施できる。しかし、音速測定方式は、流れのある液体の非溶解物濃度を測定する場合、反射板が傾いて音速の測定値が不安定になるという問題がある。また、非溶解物濃度の高い試料液を測定する場合、超音波が非溶解物質に散乱して減衰する量が大きいので、反射板から反射信号が返ってこないことがある。一方、減衰方式は、濃度が低すぎると発信強度と受信強度に差が出ないため減衰量を判別できないという問題、および、濃度が高すぎると超音波が受信センサまで届かず、減衰量を計測できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２８８９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように従来のレーザによる濃度測定方法や超音波による濃度測定方法は、それぞれ一長一短があるが、このような従来の濃度測定方法のいずれを用いても、低非溶解物濃度から高非溶解物濃度までの広い濃度範囲の液体の非溶解物濃度を測定するとともに、流れのある液体の非溶解物濃度を精度良く低コストで測定することは困難であった。
【０００８】
本発明は、低非溶解物濃度から高非溶解物濃度までの広い濃度範囲の液体の非溶解物濃度を測定可能であるとともに、流れのある液体の非溶解物濃度を高精度かつ低コストで測定可能な超音波による液体の非溶解物濃度測定方法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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本願発明に係る超音波による液体の非溶解物濃度測定方法は、非溶解物濃度が不明な試料液に対しプローブから超音波を送受信して散乱強度を測定する第一の散乱強度測定工程と、それぞれ異なる非溶解物濃度が設定された複数の比較液を用意し、各比較液に対しプローブから超音波を送受信して散乱強度を測定する第二の散乱強度測定工程と、各比較液の非溶解物濃度と対応する散乱強度からなる非溶解物濃度・散乱強度対応情報を作成する非溶解物濃度・散乱強度対応情報作成工程と、前記非溶解物濃度・散乱強度対応情報と前記試料液の散乱強度を比較して、前記試料液の非溶解物濃度を割り出す試料液の非溶解物濃度割り出し工程と、を有することを要旨とするものである。
【００１０】
この場合、前記第一の散乱強度測定工程は、超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度を所定のプローブからの距離範囲で積分し、試料液の散乱強度の積分値を算出する第一の散乱強度積分工程と、前記試料液の散乱強度の積分値を移動平均して、平均化した積分値を試料液の散乱強度とする第一の平均化工程を含み、前記第二の散乱強度測定工程は、超音波を送受信して測定した各比較液の散乱強度を前記所定のプローブからの距離範囲で積分し、各比較液の散乱強度の積分値を算出する第二の散乱強度積分工程と、前記各比較液の散乱強度の積分値を移動平均して、平均化した積分値を各比較液の散乱強度とする第二の平均化工程とを含むと好適である。
【００１１】
さらに、超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度が高非溶解物濃度の特徴を示している場合は、前記第一および第二の散乱強度積分工程において、前記所定のプローブからの距離範囲を表層部分を除いたプローブ近傍の狭い範囲にすると好適である。また、超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度が低非溶解物濃度の特徴を示している場合は、前記第一および第二の散乱強度積分工程において、前記所定のプローブからの距離範囲を表層部分と底板部分を除いた広い範囲にすると好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る超音波による液体の非溶解物濃度測定方法では、非溶解物濃度が不明な試料液に対しプローブから超音波を送受信して散乱強度を測定するとともに、それぞれ異なる非溶解物濃度が設定された複数の比較液を用意し、各比較液に対しプローブから超音波を送受信して散乱強度を測定し、各比較液の非溶解物濃度と対応する散乱強度からなる非溶解物濃度・散乱強度対応情報を作成して、前記非溶解物濃度・散乱強度対応情報と前記試料液の散乱強度を比較し、前記試料液の非溶解物濃度を割り出すようにしたので、超音波により直接測定する対象は、試料液および比較液に含まれる非溶解物質による超音波の散乱強度である。
【００１３】
超音波の散乱強度は、非溶解物の粒子径の６乗と粒子数に比例し、超音波の波長に反比例する。よって、非溶解物の粒子径が略一定の液体を特定の波長の超音波により測定すれば、散乱強度は粒子数に比例し、非溶解物濃度が高いほど散乱強度は強くなる。散乱強度は、流れのある試料液の非溶解物濃度を測定する際に反射板（底板）が傾いても、安定した測定値を得られる。そのため、本発明に係る超音波による液体の非溶解物濃度測定方法によれば、流れのある試料液の非溶解物濃度を精度良く測定できる。また、超音波による濃度測定方法であるから低コストでコンパクトに実施できる。さらに、液体の非溶解物濃度が高い場合でも測定することができるし、低い場合でも測定できる。すなわち、本発明に係る超音波による液体の非溶解物濃度測定方法によれば、低非溶解物濃度から高非溶解物濃度までの広い濃度範囲の液体の非溶解物濃度を測定することができるとともに、流れのある液体の非溶解物濃度を精度良く低コストで測定することができる。
【００１４】
この場合、超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度および各比較液の散乱強度を、所定のプローブからの距離範囲で積分し、算出された試料液の散乱強度の積分値および各比較液の散乱強度の積分値を移動平均し、平均化した積分値を試料液の散乱強度および各比較液の散乱強度とすると、積分を行うことで白色雑音の影響を小さくすることができるとともに、積分値を移動平均することでサンプルごとのばらつきが均され、データの繰り返し精度を高くすることができる。よって、非溶解物濃度の測定精度を高くすることができる。
【００１５】
さらに、超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度が高非溶解物濃度の特徴を示している場合は、前記所定のプローブからの距離範囲を表層部分を除いたプローブ近傍の狭い範囲とすると、積分範囲から、超音波の減衰量が大きくなるプローブから離れた範囲が除かれ、積分範囲は、超音波の減衰量の比較的小さい範囲になる。よって、超音波の減衰による非溶解物濃度の測定精度の低下を抑制することができる。また、超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度が低非溶解物濃度の特徴を示している場合は、前記所定のプローブからの距離範囲を表層部分と底板部分を除いた広い範囲とすると、散乱強度に対する白色雑音の影響を抑えることができる。非溶解物濃度が低い場合、散乱強度が小さく白色雑音の影響が大きくなるが、積分範囲を広くすることで、白色雑音の影響を抑えることができ、非溶解物濃度の測定精度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は超音波による液体の非溶解物濃度測定システムの構成図であり、（ｂ）は（ａ）のセンサを使用して液体の散乱強度を計測する様子を示した説明図である。
【図２】受信信号の模式図であり、（ａ）は液体中に非溶解物が存在しない場合、（ｂ）は非溶解物濃度が高い場合、（ｃ）は非溶解物濃度が低い場合を示す。
【図３】本濃度測定方法における第一の散乱強度測定工程、第一の散乱強度積分工程、第一の平均化工程を示した図である。
【図４】本濃度測定方法における第二の散乱強度測定工程、第二の散乱強度積分工程、第二の平均化工程、非溶解物濃度・散乱強度対応情報作成工程を示した図である。
【図５】本濃度測定方法における試料液の非溶解物濃度割り出し工程を示した図である。
【図６】比較液に対してバースト状超音波を送受信して取得した散乱強度を示した図である。（ａ）は非溶解物濃度が０％、（ｂ）は非溶解物濃度が０．５％、（ｃ）は非溶解物濃度が１．０％、（ｄ）は非溶解物濃度が１．５％の比較液の散乱強度を示す。
【図７】（ａ）は図６（ａ）〜（ｄ）のそれぞれについて、所定の距離範囲で散乱強度を積分した散乱強度の積分値を示した図であり、（ｂ）は、（ａ）の積分値を移動平均した平均積分値を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明に係る超音波による液体の非溶解物濃度測定方法（以下、本濃度測定方法ということがある）において使用される超音波による液体の非溶解物濃度測定システム（以下、本濃度測定システムということがある）の構成図であり、図１（ｂ）は本濃度測定システムのセンサを使用して液体の散乱強度を計測する様子を示した説明図である。本濃度測定システムは、超音波を送受信するセンサ１と、センサ１とケーブルで接続された演算装置から構成される。
【００１８】
センサ１は、図１（ｂ）に示すように、先端に孔が形成されており、この孔部分が計測室１２となっている。計測室１２の上板にはプローブ１１が設置されており、プローブ１１内の超音波振動子から超音波が発信される。本濃度測定システムでは、プローブ１１はリニア型を用いており、プローブ１１から計測室１２の底板に向かって直線状の超音波１３を送信する。超音波１３としては、バースト状超音波、パルス状超音波、チャープ状超音波等あるが、バースト状超音波を使用することが一般的である。本濃度測定システムにおいて使用する超音波１３もバースト状超音波であるが、パルス状超音波、チャープ状超音波でもよい。また、演算装置は、内蔵したＣＰＵで受信信号を演算する装置であり、例えばＰＣが相当する。なお、図１（ｂ）では、演算装置は略しているが、センサ１とケーブルで接続されている。
【００１９】
始めに、センサ１を用いて、液体の散乱強度を計測する方法を説明する。図１（ｂ）に示す液体２１は、計測対象の非溶解物を含む液体、または非溶解物を含まない液体であり、容器２の中で流れている。液体２１の散乱強度を計測する場合、まずセンサ１のプローブ１１の先端面が液体２１に浸かるように、センサ１の先端に設けられた計測室１２を液体２１に入れる。そして、プローブ１１から計測室１２の底板に向けて超音波１３を発信すると、超音波１３は、液体２１内の非溶解物や計測室１２の底板に当たって散乱し、散乱波がプローブ１１に返ってくる。返ってきた受信信号の強度が散乱強度となる。
【００２０】
図２（ａ）〜（ｃ）に、計測される散乱強度の例を示す。図２（ａ）〜（ｃ）は、上がプローブ１１側で、下が計測室１２の底板側となっている。上側の非常に強い散乱強度は、送信パルスの強度に相当し、下側の非常に強い散乱強度は計測室１２の底板により反射した反射波の強度に相当する。
【００２１】
図２（ａ）は、液体２１が非溶解物を含まない場合の散乱強度を示す模式図である。非溶解物を含まない液体に超音波を発信すると、プローブ１１と計測室１２の底板の間では、超音波が散乱しないため、計測される散乱強度は０となる。次に、図２（ｂ）は、液体２１が高い非溶解物濃度の液体の場合の散乱強度を示す模式図である。非溶解物濃度が高い液体に超音波を発信すると、超音波はプローブ１１近傍に存在する多量の非溶解物により散乱して大きく減衰するため、下の方には減衰して弱まった超音波が伝播する。よって、計測される散乱強度は、プローブ１１近傍の上の方は強く、超音波の減衰量が大きい下の方は弱い。さらに、図２（ｃ）は、液体２１が低い非溶解物濃度の液体の場合の散乱強度を示す模式図である。非溶解物濃度が低い液体に超音波を発信すると、超音波は少ししか散乱されないので、計測される散乱強度は、プローブ１１と計測室１２の底板の間で略均一に弱い散乱強度となる。
【００２２】
次に、本濃度測定方法について説明する。まず、本濃度測定方法における第一の散乱強度測定工程、第一の散乱強度積分工程、第一の平均化工程について説明する。具体的な手順を図３に示す。始めに、非溶解物濃度が不明な試料液２１に、プローブ１１からバースト状超音波１３を発信する（Ｓ１）。本実施例では、非溶解物が粒径約１０μｍの鉄片である試料液の鉄片の濃度を測定する。なお、非溶解物は、液体に溶解しない物質であれば他のものでもよい。非溶解物の粒径に応じて超音波の周波数を適宜選択する。
【００２３】
続いて、非溶解物の鉄片や計測室１２の底板に散乱して返ってきた信号をプローブ１１により受信し、バースト状超音波１３のパルス周期に応じた所定の間隔で散乱強度データを取得する（Ｓ２）。本実施例で取得する散乱強度データのサンプル数は約５００であるが、サンプル数は適宜設定できる。ここで、例えば試料液２１の濃度が１．０％であった場合、取得した散乱強度の１サンプルのデータは、図６（ｃ）のようになる。縦軸は散乱強度（ｄＢ）、横軸はプローブ１１からの距離（ｍｍ）である。図６（ｃ）を見ると、表層部分に相当する距離０ｍｍ付近と計測室１２の底板部分に相当する距離１５０ｍｍ付近で、散乱強度は非常に強くなっている。表層部分と底板部分の間の散乱強度が、非溶解物である鉄片に散乱して返ってきた散乱波の強度である。
【００２４】
次に、Ｓ２で取得した散乱強度の各サンプルデータを、プローブ１１からの所定の距離範囲Ｉで積分する（Ｓ３）。散乱強度を所定の距離範囲Ｉで積分することにより、散乱強度に対する白色雑音の影響を抑制することができ、散乱強度データの信頼性を向上させることができる。この時、プローブ１１からの所定の距離範囲Ｉは、表層部分と底板部分に相当する散乱強度が非常に強い部分を除いた範囲で設定する。特に、取得した散乱強度が、図２（ｂ）で示すような高非溶解物濃度の液体からの散乱強度の特徴を示している場合は、所定の距離範囲Ｉを、表層部分を除いたプローブ１１近傍の狭い範囲にすると、積分範囲が超音波の減衰量の比較的小さい範囲となる。よって、超音波の減衰による非溶解物濃度の測定精度の低下を抑制することができる。また、取得した散乱強度が、図２（ｃ）で示すような低非溶解物濃度の液体からの散乱強度の特徴を示している場合は、所定の距離範囲Ｉを、表層部分と底板部分を除いた広い範囲にすると、取得した散乱強度が小さくても、散乱強度に対する白色雑音の影響を抑えることができ、非溶解物濃度の測定精度を高くすることができる。
【００２５】
次に、Ｓ３で算出した約５００サンプルの積分値を、２０サンプルずつ移動平均し、平均化した積分値を試料液２１の散乱強度とする（Ｓ４）。流れのある液体では、例えば、一部のサンプルにおいて、気泡等の存在により局所的に散乱強度が強くなるようなことがあり（図６（ａ）の９０ｍｍ付近、図６（ｄ）の７５ｍｍ付近参照）、サンプルごとの積分値にばらつきがあるが、積分値を移動平均することにより、サンプルごとの積分値のばらつきを均し、データの繰り返し精度を高くすることができる。本実施例では、２０サンプルずつ移動平均しているが、平均化するサンプル数は、適宜設定することができる。以上の工程において、Ｓ１〜Ｓ４が、本濃度測定方法における第一の散乱強度測定工程であり、Ｓ３が本濃度測定方法における第一の散乱強度積分工程、Ｓ４が本濃度測定方法における第一の平均化工程である。
【００２６】
続いて、本濃度測定方法における第二の散乱強度測定工程、第二の散乱強度積分工程、第二の平均化工程について説明する。具体的な手順を図４に示す。まず、異なる非溶解物濃度を設定した複数の比較液２１を用意する（Ｔ１）。本実施例では、非溶解物を約１０μｍの鉄片とし、鉄片の濃度が１．５％、１．０％、０．５％、０％（鉄片を含まない）の４種類の比較液２１を用意した。次に、Ｓ１と同様に、４種類の比較液２１のうちの１つの比較液２１、例えば、非溶解物濃度１．５％の比較液２１に、プローブ１１からバースト状超音波１３を発信する（Ｔ２）。
【００２７】
次に、Ｓ２と同様に、非溶解物の鉄片や計測室１２の底板に散乱して返ってきた信号をプローブ１１により受信し、バースト状超音波１３のパルス周期に応じた所定の間隔で散乱強度データを取得する（Ｔ３）。本実施例で取得する比較液２１の散乱強度データのサンプル数は、試料液２１の散乱強度データのサンプル数と同じ約５００である。
【００２８】
次に、Ｓ３と同様に、取得した散乱強度の各サンプルデータを、プローブ１１からの所定の距離範囲Ｉで積分する（Ｔ４）。所定の距離範囲Ｉは、Ｓ３における所定の距離範囲Ｉと同じにする。さらに、Ｓ４と同様に、Ｔ４で算出した約５００サンプルの積分値を、２０サンプルずつ移動平均し、平均化した積分値を比較液２１の散乱強度とする（Ｔ５）。平均化するサンプル数は、Ｓ４のサンプル数と同じにする。
【００２９】
続いて、比較液２１の濃度を、１．０％、０．５％、０％と変えて、Ｔ２〜Ｔ５の工程を３回繰り返し（Ｔ６）、４種類の比較液２１（非溶解物濃度０％、０．５％、１．０％、１．５％）のそれぞれについて、白色雑音の影響を抑制し、サンプルごとのばらつきを均した散乱強度を取得する。
【００３０】
図６（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、Ｔ３で取得した４種類の比較液２１（非溶解物濃度０％、０．５％、１．０％、１．５％）の散乱強度の１サンプルのデータを示した図である。図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、表層部分と底板部分の間の散乱強度は、非溶解物濃度が０％のとき略０（ｄＢ）であり、濃度が高くなるにつれ強くなっている。また、図７（ａ）は、Ｔ４で算出した、４種類の比較液２１（非溶解物濃度０％、０．５％、１．０％、１．５％）の散乱強度の積分値を、それぞれ０〜１００、１００〜２００、２００〜３００、３００〜４００（横軸）の範囲で示した図である。さらに、図７（ｂ）は、Ｔ５で算出した、４種類の比較液２１（非溶解物濃度０％、０．５％、１．０％、１．５％）の散乱強度の平均積分値をそれぞれ０〜１００、１００〜２００、２００〜３００、３００〜４００（横軸）の範囲で示した図である。図７（ａ）、（ｂ）で示すように、散乱強度の積分値および平均積分値は、非溶解物濃度が高くなるにつれ大きくなっている。また、図７（ａ）に比べて図７（ｂ）では、各比較液の積分値のばらつきが小さくなっている。以上の工程において、Ｔ１〜Ｔ６が本濃度測定方法における第二の散乱強度測定工程であり、Ｔ４が本濃度測定方法における第二の散乱強度積分工程、Ｔ５が本濃度測定方法における第二の平均化工程である。
【００３１】
次に、本濃度測定方法における非溶解物・散乱強度対応情報作成工程を説明する。Ｔ６を終了すると、４種類の比較液２１（非溶解物濃度０％、０．５％、１．０％、１．５％）の散乱強度を得られる。そこで、図４に示すように、４種類の非溶解物濃度とそれに対応する散乱強度からなる非溶解物濃度・散乱強度対応情報を作成する（Ｔ７）。Ｔ７が本濃度測定方法における非溶解物・散乱強度対応情報作成工程である。
【００３２】
なお、本実施例では４種類の異なる非溶解物濃度（０％、０．５％、１．０％、１．５％）を設定した比較液を用意し、４種類の非溶解物濃度とそれに対応する散乱強度から、非溶解物濃度・散乱強度対応情報を作成しているが、比較液の種類数や、非溶解物濃度の値は任意に選択できる。
【００３３】
次に、本濃度測定方法における試料液の非溶解物濃度割り出し工程について説明する。図５に示すように、まず、Ｓ４で得た試料液の散乱強度と、Ｔ７で作成した非溶解物濃度・散乱強度対応情報を比較（Ｕ１）する。そして、Ｔ７で作成した非溶解物濃度・散乱強度対応情報に基づいて、Ｓ４で得た試料液の散乱強度に対応する非溶解物濃度を試料液の非溶解物濃度とし、試料液の非溶解物濃度を割り出す（Ｕ２）。例えば、Ｓ４で得た試料液の散乱強度が２５０（ｄＢ）であれば、試料液の非溶解物濃度は０．５％と割り出される。このＵ１〜Ｕ２が本濃度測定方法における試料液の非溶解物濃度割り出し工程である。
【００３４】
以上、本発明に係る超音波による液体の非溶解物濃度測定方法の一実施形態について説明したが、本発明に係る超音波による液体の非溶解物濃度測定方法は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００３５】
例えば、本実施形態では、第二の散乱強度測定工程において、Ｔ５まで行った後、非溶解物濃度を変えてＴ２〜Ｔ５を繰り返しているが、Ｔ３まで行った後、非溶解物濃度を変えてＴ２〜Ｔ３を繰り返し、各比較液の散乱強度についてＴ４〜Ｔ５を行ってもよい。また、第一の散乱強度測定工程においてＳ３まで行い、第二の散乱強度測定工程においてＴ３まで行った後、非溶解物濃度を変えてＴ２〜Ｔ３を繰り返し、その後、試料液の散乱強度および各比較液の散乱強度についてＳ３〜Ｓ４（Ｔ４〜Ｔ５）を行ってもよい。最終的にＳ４を終了した後の試料液の散乱強度と、Ｔ６を終了した後の各比較液の散乱強度が得られるならば、手順は変更してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１ センサ
１１ プローブ
１２ 計測室
１３ 超音波
２１ 試料液、比較液
Ｉ 所定の距離範囲
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非溶解物濃度の不明な液体に対して超音波を送受信して散乱強度を測定し、測定した散乱強度と予め作成した非溶解物濃度・散乱強度対応情報に基づいて、非溶解物濃度の不明な液体の非溶解物濃度を割り出すようにした超音波による液体の非溶解物濃度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属片などの非溶解物質の液中濃度を測定する一般的な方法としては、レーザによる濃度測定方法と超音波による濃度測定方法がある。レーザによる濃度測定方法には、測定原理上、光散乱方式と光遮断方式があり、光散乱方式が非溶解物質の液中濃度を測定する方法としては最も一般的である。光散乱方式は、液中の非溶解物によるレーザ光の光散乱に基づいて、液中の非溶解物質の粒径、個数、粒径分布を測定する。一方、光遮断式は、液体を通過したレーザ光が、光散乱や回折により光量が減少して受光部に到達することに基づいて、液中の非溶解物質の粒径、個数、粒径分布を測定する。
【０００３】
このようなレーザによる濃度測定方法は、液体を流した状態で、液中の非溶解物質の粒径、個数、粒径分布を測定できる。加えて、即時性があってインライン計測に適する。しかし、レーザによる濃度測定方法は、媒質の高い透過性が要求され、媒質によってはレーザ光の吸収が大きく測定できない。また、非溶解物濃度の高い液体を測定すると、多重散乱が生じて正確な測定ができないので、非溶解物濃度の高い液体の測定には適さない。さらに、液体が入った容器に、レーザ光が透過するためのクリアな窓を設置する必要がある。このように、レーザによる濃度測定方法は、制約が多く実施するにはコストもかかる。よって、レーザによる濃度測定方法は、現場での適用やダイナミックな測定を行うには課題が多い。
【０００４】
一方、従来の超音波による濃度測定方法には、測定原理上、音速測定方式と減衰方式の２方式がある。音速測定方式は、液体の非溶解物濃度と音速の相関を利用して測定する方式である。音速測定方式は、超音波振動子から超音波を発信し、一定距離に設けた反射板（もしくは底板）からの反射信号が返ってくるまでの時間を計測することにより音速を測定する。そして、予め作成された非溶解物濃度と音速の対応情報から非溶解物濃度を割り出す。一方、減衰方式は、液体の非溶解物濃度を、超音波の減衰によって測定する方式である。超音波は、液体中を伝わりやすい性質を持っているが、液体中に非溶解物質が存在する場合、超音波は非溶解物質に散乱して減衰する。その際、減衰量と非溶解物質の濃度は比例する。減衰方式は、液体が入った容器の外側に対極するように発信センサと受信センサを設置し、発信強度と受信強度の比から超音波の減衰量を求め、非溶解物質の濃度に換算する。
【０００５】
このような超音波による測定方法は、レーザによる測定方法と比較して低コストでコンパクトに実施できる。しかし、音速測定方式は、流れのある液体の非溶解物濃度を測定する場合、反射板が傾いて音速の測定値が不安定になるという問題がある。また、非溶解物濃度の高い試料液を測定する場合、超音波が非溶解物質に散乱して減衰する量が大きいので、反射板から反射信号が返ってこないことがある。一方、減衰方式は、濃度が低すぎると発信強度と受信強度に差が出ないため減衰量を判別できないという問題、および、濃度が高すぎると超音波が受信センサまで届かず、減衰量を計測できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２８８９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように従来のレーザによる濃度測定方法や超音波による濃度測定方法は、それぞれ一長一短があるが、このような従来の濃度測定方法のいずれを用いても、低非溶解物濃度から高非溶解物濃度までの広い濃度範囲の液体の非溶解物濃度を測定するとともに、流れのある液体の非溶解物濃度を精度良く低コストで測定することは困難であった。
【０００８】
本発明は、低非溶解物濃度から高非溶解物濃度までの広い濃度範囲の液体の非溶解物濃度を測定可能であるとともに、流れのある液体の非溶解物濃度を高精度かつ低コストで測定可能な超音波による液体の非溶解物濃度測定方法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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本願発明に係る超音波による液体の非溶解物濃度測定方法は、非溶解物濃度が不明な試料液に対しプローブから超音波を送受信して散乱強度を測定する第一の散乱強度測定工程と、それぞれ異なる非溶解物濃度が設定された複数の比較液を用意し、各比較液に対しプローブから超音波を送受信して散乱強度を測定する第二の散乱強度測定工程と、各比較液の非溶解物濃度と対応する散乱強度からなる非溶解物濃度・散乱強度対応情報を作成する非溶解物濃度・散乱強度対応情報作成工程と、前記非溶解物濃度・散乱強度対応情報と前記試料液の散乱強度を比較して、前記試料液の非溶解物濃度を割り出す試料液の非溶解物濃度割り出し工程と、を有することを要旨とするものである。
【００１０】
この場合、前記第一の散乱強度測定工程は、超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度を所定のプローブからの距離範囲で積分し、試料液の散乱強度の積分値を算出する第一の散乱強度積分工程と、前記試料液の散乱強度の積分値を移動平均して、平均化した積分値を試料液の散乱強度とする第一の平均化工程を含み、前記第二の散乱強度測定工程は、超音波を送受信して測定した各比較液の散乱強度を前記所定のプローブからの距離範囲で積分し、各比較液の散乱強度の積分値を算出する第二の散乱強度積分工程と、前記各比較液の散乱強度の積分値を移動平均して、平均化した積分値を各比較液の散乱強度とする第二の平均化工程とを含むと好適である。
【００１１】
さらに、超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度が高非溶解物濃度の特徴を示している場合は、前記第一および第二の散乱強度積分工程において、前記所定のプローブからの距離範囲を表層部分を除いたプローブ近傍の狭い範囲にすると好適である。また、超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度が低非溶解物濃度の特徴を示している場合は、前記第一および第二の散乱強度積分工程において、前記所定のプローブからの距離範囲を表層部分と底板部分を除いた広い範囲にすると好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る超音波による液体の非溶解物濃度測定方法では、非溶解物濃度が不明な試料液に対しプローブから超音波を送受信して散乱強度を測定するとともに、それぞれ異なる非溶解物濃度が設定された複数の比較液を用意し、各比較液に対しプローブから超音波を送受信して散乱強度を測定し、各比較液の非溶解物濃度と対応する散乱強度からなる非溶解物濃度・散乱強度対応情報を作成して、前記非溶解物濃度・散乱強度対応情報と前記試料液の散乱強度を比較し、前記試料液の非溶解物濃度を割り出すようにしたので、超音波により直接測定する対象は、試料液および比較液に含まれる非溶解物質による超音波の散乱強度である。
【００１３】
超音波の散乱強度は、非溶解物の粒子径の６乗と粒子数に比例し、超音波の波長に反比例する。よって、非溶解物の粒子径が略一定の液体を特定の波長の超音波により測定すれば、散乱強度は粒子数に比例し、非溶解物濃度が高いほど散乱強度は強くなる。散乱強度は、流れのある試料液の非溶解物濃度を測定する際に反射板（底板）が傾いても、安定した測定値を得られる。そのため、本発明に係る超音波による液体の非溶解物濃度測定方法によれば、流れのある試料液の非溶解物濃度を精度良く測定できる。また、超音波による濃度測定方法であるから低コストでコンパクトに実施できる。さらに、液体の非溶解物濃度が高い場合でも測定することができるし、低い場合でも測定できる。すなわち、本発明に係る超音波による液体の非溶解物濃度測定方法によれば、低非溶解物濃度から高非溶解物濃度までの広い濃度範囲の液体の非溶解物濃度を測定することができるとともに、流れのある液体の非溶解物濃度を精度良く低コストで測定することができる。
【００１４】
この場合、超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度および各比較液の散乱強度を、所定のプローブからの距離範囲で積分し、算出された試料液の散乱強度の積分値および各比較液の散乱強度の積分値を移動平均し、平均化した積分値を試料液の散乱強度および各比較液の散乱強度とすると、積分を行うことで白色雑音の影響を小さくすることができるとともに、積分値を移動平均することでサンプルごとのばらつきが均され、データの繰り返し精度を高くすることができる。よって、非溶解物濃度の測定精度を高くすることができる。
【００１５】
さらに、超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度が高非溶解物濃度の特徴を示している場合は、前記所定のプローブからの距離範囲を表層部分を除いたプローブ近傍の狭い範囲とすると、積分範囲から、超音波の減衰量が大きくなるプローブから離れた範囲が除かれ、積分範囲は、超音波の減衰量の比較的小さい範囲になる。よって、超音波の減衰による非溶解物濃度の測定精度の低下を抑制することができる。また、超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度が低非溶解物濃度の特徴を示している場合は、前記所定のプローブからの距離範囲を表層部分と底板部分を除いた広い範囲とすると、散乱強度に対する白色雑音の影響を抑えることができる。非溶解物濃度が低い場合、散乱強度が小さく白色雑音の影響が大きくなるが、積分範囲を広くすることで、白色雑音の影響を抑えることができ、非溶解物濃度の測定精度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は超音波による液体の非溶解物濃度測定システムの構成図であり、（ｂ）は（ａ）のセンサを使用して液体の散乱強度を計測する様子を示した説明図である。
【図２】受信信号の模式図であり、（ａ）は液体中に非溶解物が存在しない場合、（ｂ）は非溶解物濃度が高い場合、（ｃ）は非溶解物濃度が低い場合を示す。
【図３】本濃度測定方法における第一の散乱強度測定工程、第一の散乱強度積分工程、第一の平均化工程を示した図である。
【図４】本濃度測定方法における第二の散乱強度測定工程、第二の散乱強度積分工程、第二の平均化工程、非溶解物濃度・散乱強度対応情報作成工程を示した図である。
【図５】本濃度測定方法における試料液の非溶解物濃度割り出し工程を示した図である。
【図６】比較液に対してバースト状超音波を送受信して取得した散乱強度を示した図である。（ａ）は非溶解物濃度が０％、（ｂ）は非溶解物濃度が０．５％、（ｃ）は非溶解物濃度が１．０％、（ｄ）は非溶解物濃度が１．５％の比較液の散乱強度を示す。
【図７】（ａ）は図６（ａ）〜（ｄ）のそれぞれについて、所定の距離範囲で散乱強度を積分した散乱強度の積分値を示した図であり、（ｂ）は、（ａ）の積分値を移動平均した平均積分値を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明に係る超音波による液体の非溶解物濃度測定方法（以下、本濃度測定方法ということがある）において使用される超音波による液体の非溶解物濃度測定システム（以下、本濃度測定システムということがある）の構成図であり、図１（ｂ）は本濃度測定システムのセンサを使用して液体の散乱強度を計測する様子を示した説明図である。本濃度測定システムは、超音波を送受信するセンサ１と、センサ１とケーブルで接続された演算装置から構成される。
【００１８】
センサ１は、図１（ｂ）に示すように、先端に孔が形成されており、この孔部分が計測室１２となっている。計測室１２の上板にはプローブ１１が設置されており、プローブ１１内の超音波振動子から超音波が発信される。本濃度測定システムでは、プローブ１１はリニア型を用いており、プローブ１１から計測室１２の底板に向かって直線状の超音波１３を送信する。超音波１３としては、バースト状超音波、パルス状超音波、チャープ状超音波等あるが、バースト状超音波を使用することが一般的である。本濃度測定システムにおいて使用する超音波１３もバースト状超音波であるが、パルス状超音波、チャープ状超音波でもよい。また、演算装置は、内蔵したＣＰＵで受信信号を演算する装置であり、例えばＰＣが相当する。なお、図１（ｂ）では、演算装置は略しているが、センサ１とケーブルで接続されている。
【００１９】
始めに、センサ１を用いて、液体の散乱強度を計測する方法を説明する。図１（ｂ）に示す液体２１は、計測対象の非溶解物を含む液体、または非溶解物を含まない液体であり、容器２の中で流れている。液体２１の散乱強度を計測する場合、まずセンサ１のプローブ１１の先端面が液体２１に浸かるように、センサ１の先端に設けられた計測室１２を液体２１に入れる。そして、プローブ１１から計測室１２の底板に向けて超音波１３を発信すると、超音波１３は、液体２１内の非溶解物や計測室１２の底板に当たって散乱し、散乱波がプローブ１１に返ってくる。返ってきた受信信号の強度が散乱強度となる。
【００２０】
図２（ａ）〜（ｃ）に、計測される散乱強度の例を示す。図２（ａ）〜（ｃ）は、上がプローブ１１側で、下が計測室１２の底板側となっている。上側の非常に強い散乱強度は、送信パルスの強度に相当し、下側の非常に強い散乱強度は計測室１２の底板により反射した反射波の強度に相当する。
【００２１】
図２（ａ）は、液体２１が非溶解物を含まない場合の散乱強度を示す模式図である。非溶解物を含まない液体に超音波を発信すると、プローブ１１と計測室１２の底板の間では、超音波が散乱しないため、計測される散乱強度は０となる。次に、図２（ｂ）は、液体２１が高い非溶解物濃度の液体の場合の散乱強度を示す模式図である。非溶解物濃度が高い液体に超音波を発信すると、超音波はプローブ１１近傍に存在する多量の非溶解物により散乱して大きく減衰するため、下の方には減衰して弱まった超音波が伝播する。よって、計測される散乱強度は、プローブ１１近傍の上の方は強く、超音波の減衰量が大きい下の方は弱い。さらに、図２（ｃ）は、液体２１が低い非溶解物濃度の液体の場合の散乱強度を示す模式図である。非溶解物濃度が低い液体に超音波を発信すると、超音波は少ししか散乱されないので、計測される散乱強度は、プローブ１１と計測室１２の底板の間で略均一に弱い散乱強度となる。
【００２２】
次に、本濃度測定方法について説明する。まず、本濃度測定方法における第一の散乱強度測定工程、第一の散乱強度積分工程、第一の平均化工程について説明する。具体的な手順を図３に示す。始めに、非溶解物濃度が不明な試料液２１に、プローブ１１からバースト状超音波１３を発信する（Ｓ１）。本実施例では、非溶解物が粒径約１０μｍの鉄片である試料液の鉄片の濃度を測定する。なお、非溶解物は、液体に溶解しない物質であれば他のものでもよい。非溶解物の粒径に応じて超音波の周波数を適宜選択する。
【００２３】
続いて、非溶解物の鉄片や計測室１２の底板に散乱して返ってきた信号をプローブ１１により受信し、バースト状超音波１３のパルス周期に応じた所定の間隔で散乱強度データを取得する（Ｓ２）。本実施例で取得する散乱強度データのサンプル数は約５００であるが、サンプル数は適宜設定できる。ここで、例えば試料液２１の濃度が１．０％であった場合、取得した散乱強度の１サンプルのデータは、図６（ｃ）のようになる。縦軸は散乱強度（ｄＢ）、横軸はプローブ１１からの距離（ｍｍ）である。図６（ｃ）を見ると、表層部分に相当する距離０ｍｍ付近と計測室１２の底板部分に相当する距離１５０ｍｍ付近で、散乱強度は非常に強くなっている。表層部分と底板部分の間の散乱強度が、非溶解物である鉄片に散乱して返ってきた散乱波の強度である。
【００２４】
次に、Ｓ２で取得した散乱強度の各サンプルデータを、プローブ１１からの所定の距離範囲Ｉで積分する（Ｓ３）。散乱強度を所定の距離範囲Ｉで積分することにより、散乱強度に対する白色雑音の影響を抑制することができ、散乱強度データの信頼性を向上させることができる。この時、プローブ１１からの所定の距離範囲Ｉは、表層部分と底板部分に相当する散乱強度が非常に強い部分を除いた範囲で設定する。特に、取得した散乱強度が、図２（ｂ）で示すような高非溶解物濃度の液体からの散乱強度の特徴を示している場合は、所定の距離範囲Ｉを、表層部分を除いたプローブ１１近傍の狭い範囲にすると、積分範囲が超音波の減衰量の比較的小さい範囲となる。よって、超音波の減衰による非溶解物濃度の測定精度の低下を抑制することができる。また、取得した散乱強度が、図２（ｃ）で示すような低非溶解物濃度の液体からの散乱強度の特徴を示している場合は、所定の距離範囲Ｉを、表層部分と底板部分を除いた広い範囲にすると、取得した散乱強度が小さくても、散乱強度に対する白色雑音の影響を抑えることができ、非溶解物濃度の測定精度を高くすることができる。
【００２５】
次に、Ｓ３で算出した約５００サンプルの積分値を、２０サンプルずつ移動平均し、平均化した積分値を試料液２１の散乱強度とする（Ｓ４）。流れのある液体では、例えば、一部のサンプルにおいて、気泡等の存在により局所的に散乱強度が強くなるようなことがあり（図６（ａ）の９０ｍｍ付近、図６（ｄ）の７５ｍｍ付近参照）、サンプルごとの積分値にばらつきがあるが、積分値を移動平均することにより、サンプルごとの積分値のばらつきを均し、データの繰り返し精度を高くすることができる。本実施例では、２０サンプルずつ移動平均しているが、平均化するサンプル数は、適宜設定することができる。以上の工程において、Ｓ１〜Ｓ４が、本濃度測定方法における第一の散乱強度測定工程であり、Ｓ３が本濃度測定方法における第一の散乱強度積分工程、Ｓ４が本濃度測定方法における第一の平均化工程である。
【００２６】
続いて、本濃度測定方法における第二の散乱強度測定工程、第二の散乱強度積分工程、第二の平均化工程について説明する。具体的な手順を図４に示す。まず、異なる非溶解物濃度を設定した複数の比較液２１を用意する（Ｔ１）。本実施例では、非溶解物を約１０μｍの鉄片とし、鉄片の濃度が１．５％、１．０％、０．５％、０％（鉄片を含まない）の４種類の比較液２１を用意した。次に、Ｓ１と同様に、４種類の比較液２１のうちの１つの比較液２１、例えば、非溶解物濃度１．５％の比較液２１に、プローブ１１からバースト状超音波１３を発信する（Ｔ２）。
【００２７】
次に、Ｓ２と同様に、非溶解物の鉄片や計測室１２の底板に散乱して返ってきた信号をプローブ１１により受信し、バースト状超音波１３のパルス周期に応じた所定の間隔で散乱強度データを取得する（Ｔ３）。本実施例で取得する比較液２１の散乱強度データのサンプル数は、試料液２１の散乱強度データのサンプル数と同じ約５００である。
【００２８】
次に、Ｓ３と同様に、取得した散乱強度の各サンプルデータを、プローブ１１からの所定の距離範囲Ｉで積分する（Ｔ４）。所定の距離範囲Ｉは、Ｓ３における所定の距離範囲Ｉと同じにする。さらに、Ｓ４と同様に、Ｔ４で算出した約５００サンプルの積分値を、２０サンプルずつ移動平均し、平均化した積分値を比較液２１の散乱強度とする（Ｔ５）。平均化するサンプル数は、Ｓ４のサンプル数と同じにする。
【００２９】
続いて、比較液２１の濃度を、１．０％、０．５％、０％と変えて、Ｔ２〜Ｔ５の工程を３回繰り返し（Ｔ６）、４種類の比較液２１（非溶解物濃度０％、０．５％、１．０％、１．５％）のそれぞれについて、白色雑音の影響を抑制し、サンプルごとのばらつきを均した散乱強度を取得する。
【００３０】
図６（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、Ｔ３で取得した４種類の比較液２１（非溶解物濃度０％、０．５％、１．０％、１．５％）の散乱強度の１サンプルのデータを示した図である。図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、表層部分と底板部分の間の散乱強度は、非溶解物濃度が０％のとき略０（ｄＢ）であり、濃度が高くなるにつれ強くなっている。また、図７（ａ）は、Ｔ４で算出した、４種類の比較液２１（非溶解物濃度０％、０．５％、１．０％、１．５％）の散乱強度の積分値を、それぞれ０〜１００、１００〜２００、２００〜３００、３００〜４００（横軸）の範囲で示した図である。さらに、図７（ｂ）は、Ｔ５で算出した、４種類の比較液２１（非溶解物濃度０％、０．５％、１．０％、１．５％）の散乱強度の平均積分値をそれぞれ０〜１００、１００〜２００、２００〜３００、３００〜４００（横軸）の範囲で示した図である。図７（ａ）、（ｂ）で示すように、散乱強度の積分値および平均積分値は、非溶解物濃度が高くなるにつれ大きくなっている。また、図７（ａ）に比べて図７（ｂ）では、各比較液の積分値のばらつきが小さくなっている。以上の工程において、Ｔ１〜Ｔ６が本濃度測定方法における第二の散乱強度測定工程であり、Ｔ４が本濃度測定方法における第二の散乱強度積分工程、Ｔ５が本濃度測定方法における第二の平均化工程である。
【００３１】
次に、本濃度測定方法における非溶解物・散乱強度対応情報作成工程を説明する。Ｔ６を終了すると、４種類の比較液２１（非溶解物濃度０％、０．５％、１．０％、１．５％）の散乱強度を得られる。そこで、図４に示すように、４種類の非溶解物濃度とそれに対応する散乱強度からなる非溶解物濃度・散乱強度対応情報を作成する（Ｔ７）。Ｔ７が本濃度測定方法における非溶解物・散乱強度対応情報作成工程である。
【００３２】
なお、本実施例では４種類の異なる非溶解物濃度（０％、０．５％、１．０％、１．５％）を設定した比較液を用意し、４種類の非溶解物濃度とそれに対応する散乱強度から、非溶解物濃度・散乱強度対応情報を作成しているが、比較液の種類数や、非溶解物濃度の値は任意に選択できる。
【００３３】
次に、本濃度測定方法における試料液の非溶解物濃度割り出し工程について説明する。図５に示すように、まず、Ｓ４で得た試料液の散乱強度と、Ｔ７で作成した非溶解物濃度・散乱強度対応情報を比較（Ｕ１）する。そして、Ｔ７で作成した非溶解物濃度・散乱強度対応情報に基づいて、Ｓ４で得た試料液の散乱強度に対応する非溶解物濃度を試料液の非溶解物濃度とし、試料液の非溶解物濃度を割り出す（Ｕ２）。例えば、Ｓ４で得た試料液の散乱強度が２５０（ｄＢ）であれば、試料液の非溶解物濃度は０．５％と割り出される。このＵ１〜Ｕ２が本濃度測定方法における試料液の非溶解物濃度割り出し工程である。
【００３４】
以上、本発明に係る超音波による液体の非溶解物濃度測定方法の一実施形態について説明したが、本発明に係る超音波による液体の非溶解物濃度測定方法は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００３５】
例えば、本実施形態では、第二の散乱強度測定工程において、Ｔ５まで行った後、非溶解物濃度を変えてＴ２〜Ｔ５を繰り返しているが、Ｔ３まで行った後、非溶解物濃度を変えてＴ２〜Ｔ３を繰り返し、各比較液の散乱強度についてＴ４〜Ｔ５を行ってもよい。また、第一の散乱強度測定工程においてＳ３まで行い、第二の散乱強度測定工程においてＴ３まで行った後、非溶解物濃度を変えてＴ２〜Ｔ３を繰り返し、その後、試料液の散乱強度および各比較液の散乱強度についてＳ３〜Ｓ４（Ｔ４〜Ｔ５）を行ってもよい。最終的にＳ４を終了した後の試料液の散乱強度と、Ｔ６を終了した後の各比較液の散乱強度が得られるならば、手順は変更してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１ センサ
１１ プローブ
１２ 計測室
１３ 超音波
２１ 試料液、比較液
Ｉ 所定の距離範囲
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波による液体の非溶解物濃度測定方法であって、
非溶解物濃度が不明な試料液に対しプローブから超音波を送受信して散乱強度を測定する第一の散乱強度測定工程と
それぞれ異なる非溶解物濃度が設定された複数の比較液を用意し、各比較液に対しプローブから超音波を送受信して散乱強度を測定する第二の散乱強度測定工程と、
各比較液の非溶解物濃度と対応する散乱強度からなる非溶解物濃度・散乱強度対応情報を作成する非溶解物濃度・散乱強度対応情報作成工程と、
前記非溶解物濃度・散乱強度対応情報と前記試料液の散乱強度を比較して、前記試料液の非溶解物濃度を割り出す試料液の非溶解物濃度割り出し工程と
を有することを特徴とする超音波による液体の非溶解物濃度測定方法。
【請求項２】
前記第一の散乱強度測定工程は、
超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度を所定のプローブからの距離範囲で積分し、試料液の散乱強度の積分値を算出する第一の散乱強度積分工程と、
前記試料液の散乱強度の積分値を移動平均して、平均化した積分値を前記試料液の散乱強度とする第一の平均化工程を含み、
前記第二の散乱強度測定工程は、
超音波を送受信して測定した各比較液の散乱強度を前記所定のプローブからの距離範囲で積分し、各比較液の散乱強度の積分値を算出する第二の散乱強度積分工程と、
前記各比較液の散乱強度の積分値を移動平均して、平均化した積分値を各比較液の散乱強度とする第二の平均化工程とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波による液体の非溶解物濃度測定方法。
【請求項３】
超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度が高非溶解物濃度の特徴を示している場合は、前記第一および第二の散乱強度積分工程において、前記所定のプローブからの距離範囲を表層部分を除いたプローブ近傍の狭い範囲にすることを特徴とする請求項２に記載の超音波による液体の非溶解物濃度測定方法。
【請求項４】
超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度が低非溶解物濃度の特徴を示している場合は、前記第一および第二の散乱強度積分工程において、前記所定のプローブからの距離範囲を表層部分と底板部分を除いた広い範囲にすることを特徴とする請求項２に記載の超音波による液体の非溶解物濃度測定方法。
【請求項１】
超音波による液体の非溶解物濃度測定方法であって、
非溶解物濃度が不明な試料液に対しプローブから超音波を送受信して散乱強度を測定する第一の散乱強度測定工程と
それぞれ異なる非溶解物濃度が設定された複数の比較液を用意し、各比較液に対しプローブから超音波を送受信して散乱強度を測定する第二の散乱強度測定工程と、
各比較液の非溶解物濃度と対応する散乱強度からなる非溶解物濃度・散乱強度対応情報を作成する非溶解物濃度・散乱強度対応情報作成工程と、
前記非溶解物濃度・散乱強度対応情報と前記試料液の散乱強度を比較して、前記試料液の非溶解物濃度を割り出す試料液の非溶解物濃度割り出し工程と
を有することを特徴とする超音波による液体の非溶解物濃度測定方法。
【請求項２】
前記第一の散乱強度測定工程は、
超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度を所定のプローブからの距離範囲で積分し、試料液の散乱強度の積分値を算出する第一の散乱強度積分工程と、
前記試料液の散乱強度の積分値を移動平均して、平均化した積分値を前記試料液の散乱強度とする第一の平均化工程を含み、
前記第二の散乱強度測定工程は、
超音波を送受信して測定した各比較液の散乱強度を前記所定のプローブからの距離範囲で積分し、各比較液の散乱強度の積分値を算出する第二の散乱強度積分工程と、
前記各比較液の散乱強度の積分値を移動平均して、平均化した積分値を各比較液の散乱強度とする第二の平均化工程とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波による液体の非溶解物濃度測定方法。
【請求項３】
超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度が高非溶解物濃度の特徴を示している場合は、前記第一および第二の散乱強度積分工程において、前記所定のプローブからの距離範囲を表層部分を除いたプローブ近傍の狭い範囲にすることを特徴とする請求項２に記載の超音波による液体の非溶解物濃度測定方法。
【請求項４】
超音波を送受信して測定した試料液の散乱強度が低非溶解物濃度の特徴を示している場合は、前記第一および第二の散乱強度積分工程において、前記所定のプローブからの距離範囲を表層部分と底板部分を除いた広い範囲にすることを特徴とする請求項２に記載の超音波による液体の非溶解物濃度測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４７６６４（Ｐ２０１２−４７６６４Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９１７０３（Ｐ２０１０−１９１７０３）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【Ｆターム（参考）】
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