JP7035736B2 - Concentration measuring device and concentration measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、濃度測定装置及び濃度測定方法に関する。 The present invention relates to a concentration measuring device and a concentration measuring method.
従来、ガスセルの前段に捕集管を設け、測定対象のガス成分を捕集管に吸着させて捕集した後、ヒータによる加熱によってガス成分を脱着させることによりガス成分を濃縮してガスセルに封入し、封入されたガスに干渉光を照射し、ガスセルから出射した光を検出器で検出し、検出された光の強度に基づいて、ガスの濃度を求める装置が提案されている(特許文献1)。 Conventionally, a collection tube is provided in front of the gas cell, and the gas component to be measured is adsorbed on the collection tube to collect it, and then the gas component is desorbed by heating with a heater to concentrate the gas component and enclose it in the gas cell. Then, a device has been proposed in which the enclosed gas is irradiated with interference light, the light emitted from the gas cell is detected by a detector, and the concentration of the gas is obtained based on the intensity of the detected light (Patent Document 1). ).
濃度測定装置では、低濃度のガスを測定する場合、検出感度を高めるために光がガスセルを透過する距離(光路長)を長くして、吸光度を高めることを要する。上記従来の装置では、ガスセル内に多重反射ミラーを起き、光源からの赤外光をガスセル内で数回往復させることにより、光路長を長くしている。 In the concentration measuring device, when measuring a low-concentration gas, it is necessary to increase the distance (optical path length) through which light passes through the gas cell to increase the absorbance in order to increase the detection sensitivity. In the above-mentioned conventional device, a multiple reflection mirror is generated in the gas cell, and infrared light from a light source is reciprocated several times in the gas cell to lengthen the optical path length.
しかしながら、上記従来の装置では、ガスが高濃度の場合、赤外光が測定対象のガスに吸収されることにより、赤外線センサ等の光強度検出器で光を検出できない、または濃度変化に対する吸光度の感度が担保され難いおそれがある。また、光強度検出器の出力信号には、光路長が長い透過光と光路長が短い透過光とが含まれ得る。光路長が短い透過光は、光路長が長い透過光に比して吸光度を示す信号のSN比は低下するので、光路長が長い透過光でガス濃度の測定を行うべきであるが、上記従来の装置では、光路長が長い透過光と短い透過光とを分離することができない。 However, in the above-mentioned conventional device, when the gas has a high concentration, the infrared light is absorbed by the gas to be measured, so that the light cannot be detected by a light intensity detector such as an infrared sensor, or the absorbance for a change in concentration is increased. It may be difficult to guarantee the sensitivity. Further, the output signal of the light intensity detector may include transmitted light having a long optical path length and transmitted light having a short optical path length. Since the SN ratio of the signal showing the absorbance of the transmitted light having a short optical path length is lower than that of the transmitted light having a long optical path length, the gas concentration should be measured by the transmitted light having a long optical path length. In this device, it is not possible to separate transmitted light having a long optical path length from transmitted light having a short optical path length.
以上に鑑みると、ガスセルに封入されたガスの濃度が高いと想定される場合と低いと想定される場合とで、ガスの濃度を精度よく測定するためには、検出器を変更する等、装置の構成を変更することが必要となる。 In view of the above, in order to accurately measure the gas concentration depending on whether the concentration of the gas enclosed in the gas cell is assumed to be high or low, the detector may be changed or the like. It is necessary to change the configuration of.
本発明は、装置構成を変更することなく、光路長が短い透過光を除外して光路長が長い透過光を用いた吸光分析によりガスの濃度を精度よく測定する濃度測定装置及び濃度測定方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a concentration measuring device and a concentration measuring method for accurately measuring the gas concentration by absorption analysis using transmitted light having a long optical path length, excluding transmitted light having a short optical path length, without changing the device configuration. The purpose is to provide.
上記目的を達成するため本願の請求項1に記載の発明の濃度測定装置は、光源と、光源から入射された光の閉光路を形成する光学系と、前記閉光路の光路中に配置され、内部にガスが供給されると共に前記閉光路の光が前記内部を通過して前記閉光路に出射する容器と、前記閉光路に前記光源からの光を入射することを許可すると共に、前記許可によって前記容器を通過した光を前記閉光路から出射することを許可する許可器と、前記許可器を介して前記閉光路から出射した光が入射するように配置され、入射した光の強度に応じた信号を出力する光強度検出器と、前記許可の状態を検出可能で、前記閉光路に前記光源からの光が入射され且つ前記閉光路を介して前記容器を複数回通過した光が前記閉光路から出射されるように、前記許可器を制御すると共に、前記容器を1回通過した光に対して前記容器を複数回通過した光が前記許可器を介して前記光強度検出器に優先的に到達する時間帯である、前記許可の状態に切り替わった時間に対応する時間から前記光強度検出器が出力した信号の強度が極大値を示した後に極小値を示す時間に対応する時間までの区間において前記光強度検出器が出力した信号に基づいて前記容器内のガスの濃度を算出する制御器と、を備えている。
In order to achieve the above object, the concentration measuring device of the present invention according to claim 1 of the present application is arranged in a light source, an optical system forming a closed light path of light incident from the light source, and an optical path of the closed light path. A container in which gas is supplied to the inside and the light of the closed path passes through the inside and is emitted to the closed path, and the light from the light source is allowed to enter the closed path, and by the permission. A permitter that allows the light that has passed through the container to be emitted from the closed light path and a permitter that allows the light emitted from the closed light path to enter through the permitter are arranged according to the intensity of the incident light. The light intensity detector that outputs a signal and the light that can detect the permitted state, the light from the light source is incident on the closed path, and the light that has passed through the container a plurality of times through the closed path is the closed path. The permitting device is controlled so that the light that has passed through the container a plurality of times is given priority to the light intensity detector via the permitting device with respect to the light that has passed through the container once. The period from the time corresponding to the time when the state of permission is switched to the time corresponding to the time when the intensity of the signal output by the light intensity detector shows the maximum value and then the minimum value, which is the time zone to reach. A controller for calculating the concentration of gas in the container based on the signal output by the light intensity detector is provided.
光学系は、光源から入射された光の閉光路を形成する。閉光路の光路中には内部に測定対象のガスが供給される容器があり、光源から入射された光が容器内部を通過する。許可器は、容器を通過した光を前記閉光路から出射することを許可する。 The optical system forms a closed path for the light incident from the light source. Inside the optical path of the closed optical path, there is a container to which the gas to be measured is supplied, and the light incident from the light source passes through the inside of the container. The permitter permits the light that has passed through the container to be emitted from the closed path.
制御器は、閉光路を介して容器を複数回通過した光が閉光路から出射されるように、許可器を制御して光強度検出器に光を入射させると共に、許可器が許可状態になった時間から光強度検出器が出力した信号の強度が極小値を示すまで光強度検出器が出力した信号に基づいて容器内のガスの濃度を算出する。 The controller controls the permitter to inject light into the light intensity detector so that the light that has passed through the container multiple times through the closed light path is emitted from the closed light path, and the permitter is in the permitted state. The concentration of gas in the container is calculated based on the signal output by the light intensity detector until the intensity of the signal output by the light intensity detector shows a minimum value.
前記制御器は、請求項2の発明のように、前記容器に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、前記入射することが許可されて前記閉光路に入射された光が前記容器の内部を通過する回数が多くなるように、前記許可器を制御するようにしてもよい。 As in the invention of claim 2, when the assumed concentration of the gas supplied to the container is low, the controller is allowed to enter the light path more than when the concentration is high. The permitter may be controlled so that the light passes through the inside of the container more often.
前記許可器は、請求項3の発明のように、光が通過可能な部分が形成された移動部材と、前記部分を前記閉光路の光が通過して前記閉光路から出射できる位置と、前記閉光路の光が前記移動部材の前記部分以外の所定の部分で反射して前記閉光路に戻る位置とに前記移動部材を移動させる機構と、を備え、前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度に応じて、前記回数が調整されるように、前記機構を制御するようにしてもよい。 As in the invention of claim 3, the permitter has a moving member having a portion through which light can pass, a position where light of the closed optical path can pass through the portion, and a position where light can be emitted from the closed optical path. The controller comprises a mechanism for moving the moving member to a position where the light of the closed optical path is reflected at a predetermined portion other than the portion of the moving member and returns to the closed path, and the controller is supplied to the container. The mechanism may be controlled so that the number of times is adjusted according to the expected concentration of the gas.
前記移動部材は、請求項4の発明にように、軸を中心に回転し、光が通過可能な部分が形成され、前記部分を前記閉光路の光が通過可能な位置に配置された回転部材であり、前記機構は、前記回転部材の前記回転を制御し、前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、回転部材の回転速度を小さくするように、前記機構を制御するようにしてもよい。 As in the invention of claim 4, the moving member rotates about an axis to form a portion through which light can pass, and the rotating member is arranged at a position where light in the closed light path can pass through the portion. The mechanism controls the rotation of the rotating member, and the controller controls the rotation speed of the rotating member when the assumed concentration of the gas supplied to the container is low, as compared with the case where the concentration is high. The mechanism may be controlled so as to make it smaller.
また、請求項5の発明のように、前記回転部材の回転角度を検出する回転角検出器を更に備え、前記制御器は、前記回転角検出器が検出した回転角度に基づいて、前記許可の状態を検出するようにしてもよい。 Further, as in the invention of claim 5, a rotation angle detector for detecting the rotation angle of the rotating member is further provided, and the controller is authorized based on the rotation angle detected by the rotation angle detector. The state may be detected.
前記許可器は、請求項6の発明のように、光が通過可能な通過可能状態と光が通過不可能な通過不可能状態とに変更可能な部分を有し、前記通過可能状態に変更された前記部分を前記閉光路の光が通過可能な位置に配置された光通過状態変更器と、前記光通過状態変更器の前記部分を前記通過可能状態又は前記通過不可能状態に選択的に切り替える切り替え器と、を備え、前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、前記入射することが許可されて前記閉光路に入射された光が前記容器の内部を通過する回数が多くなるように、前記切り替え器を制御するようにしてもよい。 The permitter has a portion that can be changed into a passable state in which light can pass and a passable state in which light cannot pass, as in the invention of claim 6, and is changed to the passable state. The portion is selectively switched between the light passing state changing device arranged at a position where the light of the closed optical path can pass, and the portion of the light passing state changing device to be in the passable state or the non-passable state. The controller comprises a switch, and the controller is allowed to enter the light when the assumed concentration of the gas supplied to the container is low, rather than when the concentration is high. The switch may be controlled so that the number of times the light passes through the inside of the container increases.
前記光通過状態変更器は、請求項7の発明のように、電子シャッターであり、前記制御器は、前記電子シャッターを開く制御信号の送信時に基づいて、前記許可の状態を検出するようにしてもよい。 The light passing state changing device is an electronic shutter as in the invention of claim 7, and the controller detects the permitted state based on the transmission of the control signal for opening the electronic shutter. May be good.
なお、前記容器は、請求項8の発明のように、少なくとも前記閉光路の光が入射する入射部分及び前記内部を通過して前記閉光路に出射する出射部分が透明であってもよい。 As in the invention of claim 8, at least the incident portion where the light of the closed optical path is incident and the exit portion which passes through the inside and is emitted to the closed optical path may be transparent in the container.
請求項9に記載の濃度測定方法は、光源と、光源から入射された光の閉光路を形成する光学系と、前記閉光路の光路中に配置され、内部にガスが供給されると共に前記閉光路の光が前記内部を通過して前記閉光路に出射する容器と、前記閉光路に前記光源からの光を入射することを許可すると共に、前記許可によって前記容器を通過した光を前記閉光路から出射することを許可する許可器と、前記許可器を介して前記閉光路から出射した光が入射するように配置され、入射した光の強度に応じた信号を出力する光強度検出器と、前記許可の状態を検出可能で、前記閉光路に前記光源からの光が入射され且つ前記閉光路を介して前記容器を複数回通過した光が前記閉光路から出射されるように、前記許可器を制御すると共に、前記容器を1回通過した光に対して前記容器を複数回通過した光が前記許可器を介して前記光強度検出器に優先的に到達する時間帯である、前記許可の状態を検出した時間から前記光強度検出器が出力した信号の強度が極大値を示した後に極小値を示すまで前記光強度検出器が出力した信号に基づいて前記容器内のガスの濃度を算出する制御器と、を備えている。 The concentration measuring method according to claim 9 is arranged in a light source, an optical system forming a closed light path of light incident from the light source, and an optical path of the closed light path, and gas is supplied to the inside and the closed light path is provided. The container in which the light of the optical path passes through the inside and exits to the closed path, and the light from the light source are allowed to enter the closed path, and the light passing through the container is allowed to enter the closed path by the permission. A permit device that allows light to be emitted from the light beam, a light intensity detector that is arranged so that light emitted from the closed light path is incident through the permit device, and outputs a signal according to the intensity of the incident light. The permitter is capable of detecting the state of permission so that light from the light source is incident on the closed path and light that has passed through the container a plurality of times through the closed path is emitted from the closed path. It is a time zone in which the light that has passed through the container a plurality of times reaches the light intensity detector preferentially through the permitter with respect to the light that has passed through the container once . The concentration of gas in the container is calculated based on the signal output by the light intensity detector from the time when the state is detected until the intensity of the signal output by the light intensity detector shows a maximum value and then a minimum value. It is equipped with a controller .
本発明は、装置構成を変更することなく、光路長が短い透過光を除外して光路長が長い透過光を用いた吸光分析によりガスの濃度を精度よく測定することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, the gas concentration can be accurately measured by absorption analysis using transmitted light having a long optical path length, excluding transmitted light having a short optical path length, without changing the device configuration.
以下、本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(第1の実施の形態)
図1には、第1の実施の形態の濃度測定装置の構成が示されている。図1に示すように、第1の実施の形態の濃度測定装置は、赤外線を発光する赤外光源12と、赤外光源12から入射された光が周回するように閉光路を形成する第1の反射鏡14~第3の反射鏡18と、を備えている。濃度測定装置は、第1の反射鏡14~第3の反射鏡18により形成される閉光路の光路中に配置され、内部にガスが供給されると共に閉光路の光が内部を通過して閉光路に出射するガスセル20を備えている。ガスセル20は、少なくとも閉光路の光が入射する入射部分及び内部を通過して閉光路に出射する出射部分が透明である。なお、ガスセル20は全体が透明であってもよい。
(First Embodiment)
FIG. 1 shows the configuration of the concentration measuring device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the concentration measuring device of the first embodiment forms a closed light path so that an infrared light source 12 that emits infrared rays and light incident from the infrared light source 12 circulate. The reflector 14 to the third reflector 18 are provided. The concentration measuring device is arranged in the optical path of the closed optical path formed by the first reflecting mirror 14 to the third reflecting mirror 18, gas is supplied to the inside, and the light of the closed light path passes through the inside and is closed. It is provided with a gas cell 20 that emits light to an optical path. In the gas cell 20, at least the incident portion where the light of the closed optical path is incident and the exit portion which passes through the inside and is emitted to the closed optical path are transparent. The gas cell 20 may be entirely transparent.
濃度測定装置は、閉光路に赤外光源12からの赤外線を入射することを許可すると共に、当該許可によってガスセル20を通過した赤外線を閉光路から出射することを許可するチョッパー型ミラー22とを備えている。チョッパー型ミラー22は、軸を中心に回転する円板状に形成されている。濃度測定装置は、チョッパー型ミラー22の単位時間当たりの回転数(回転速度)を制御する回転数調整機構24を備えている。
The concentration measuring device includes a
濃度測定装置は、チョッパー型ミラー22を介して閉光路から出射した光の強度を検出する光強度検出器26を備えている。
The concentration measuring device includes a light intensity detector 26 that detects the intensity of light emitted from the closed light path via the
濃度測定装置は、赤外光源12、回転数調整機構24、光強度検出器26に接続される制御器28を備えている。なお、制御器28は、図示しないCPU、ROM、RAM、ディスプレイ等を備えたコンピュータにより構成されている。ROMには、後述する濃度測定処理プログラムが記憶されている。濃度測定処理プログラムは、ROMから読み出され、RAMに展開され、CPUにより実行されて、濃度測定処理が実行される。
The concentration measuring device includes an infrared light source 12, a rotation
なお、制御器28には、ガスセル20に、赤外線非吸収ガスを供給する図示しない赤外線非吸収ガス供給部と、ガスセル20に、測定対象ガスを供給する図示しない測定対象ガス供給部とが更に接続され、制御器28は、赤外線非吸収ガス供給部又は測定対象ガス供給部を制御して、ガスセル20に、赤外線非吸収ガス又は測定対象ガスを供給する。
The
制御器28は、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度に応じて、入射することが許可されて閉光路に入射された光がガスセル20に供給されたガスを通過する回数が調整されて、閉光路から出射するように、回転数調整機構24を制御する。制御器28は、光強度検出器26により検出された光の強度に基づいて、ガスの濃度を算出する。
The
次に、チョッパー型ミラー22の構成を説明する。図2には、チョッパー型ミラー22の構成が示されている。図2(A)には、チョッパー型ミラー22の正面図が示され、図2(B)には、チョッパー型ミラー22の側面図が示されている。
Next, the configuration of the
図2に示すように、チョッパー型ミラー22は、回転軸30を中心に回転する回転部材である。チョッパー型ミラー22の周囲には、等間隔で光が通過可能な光通過部34が形成されている。チョッパー型ミラー22は、光通過部34を閉光路の光が通過可能な位置に配置されている。なお、チョッパー型ミラー22の光通過部34以外の部分は、光反射部32に形成されている。光通過部34は、光反射部32における入射開始縁34Aと入射終了縁34Bとの間において画定されている。チョッパー型ミラー22の光反射部32が設けられた面に対して、反対の面は、光を反射せずに吸収する光吸収部36になっている。光吸収部36は、一例として黒色つや消し塗装等の表面処理が施される。
As shown in FIG. 2, the
次に、図3~図7を参照して、赤外光源12からの赤外線が閉光路に入射され、入射された赤外線が閉光路を何度も周回し、その後、光強度検出器26に到達する様子を説明する。 Next, referring to FIGS. 3 to 7, infrared rays from the infrared light source 12 are incident on the closed optical path, the incident infrared rays orbit the closed optical path many times, and then reach the light intensity detector 26. Explain how to do it.
図3には、赤外光源12からの赤外線が閉光路に入射される時の濃度測定装置の様子が示されている。図4は、赤外光源12からの赤外線が閉光路に入射される時のチョッパー型ミラー22の光通過部34の位置が示されている。図5には、入射された赤外線が閉光路を何度も周回する様子が示されている。図6には、入射された赤外線が閉光路を何度も周回する時のチョッパー型ミラー22の光反射部32の位置が示されている。図7には、閉光路から出射した赤外線が光強度検出器26に到達する様子が示されている。
FIG. 3 shows a state of the concentration measuring device when infrared rays from the infrared light source 12 are incident on the closed optical path. FIG. 4 shows the position of the
チョッパー型ミラー22が回転して、図4に示すように、閉光路に光通過部34が位置し、赤外光源12から赤外線が照射されると、図3に示すように、照射された赤外線は、光通過部34を通過し、第1の反射鏡14に向かう。第1の反射鏡14に向かった赤外線は、図5に示すように、第1の反射鏡14で、ガスセル20に入射する。第1の反射鏡14からガスセル20に向かった赤外線は、ガスセル20の透明な入射部分を介して、ガスセル20の内部に侵入し、ガスセル20の内部を通過し、ガスセル20の透明な出射部分を介して閉光路に出射する。ガスセル20の透明な出射部分を介して閉光路に出射した赤外線は第2の反射鏡16に到達し、第2の反射鏡16で反射して、第3の反射鏡18に到達し、第3の反射鏡18で反射してチョッパー型ミラー22に向かう。図6に示すように、閉光路に光反射部32が位置していると、第3の反射鏡18で反射してチョッパー型ミラー22に向かった赤外線は、光反射部32で反射して、第1の反射鏡14に到達する。これにより、閉光路が形成される。この状態では、赤外線は、閉光路を何度も周回、何度もガスセル20の内部を通過する。ガスセル20に、赤外線を吸収する測定対象ガスが供給されていれば、赤外線の一部は、ガスセル20において測定対象ガスに吸収される。よって、赤外線が閉光路を何度も周回すると、一度の周回で測定対象ガスに吸収されなかった赤外線も測定対象ガスに吸収されるようになる。
When the
その後、図7に示すように、閉光路に光通過部34が位置するようになると、閉光路を何度も周回し測定対象ガスに吸収されなかった赤外線である周回光60が、光通過部34から出射して、光強度検出器26に到達する。これにより、光強度検出器26は、赤外線の光強度を検出し、光強度を示す光強度信号を制御器28に出力する。
After that, as shown in FIG. 7, when the
しかしながら、光強度検出器26に入射するのは周回光60のみではない。閉光路を1周のみして光強度検出器26に入射する1周光62が含まれる。第1の実施の形態では、光強度検出器26に入射した光から、1周光62が多く含まれる光を除外して、吸光度を算出する。
However, it is not only the
図8(A)は光強度検出器26が検出した透過光強度を示す出力信号64の一例を示した説明図であり、図8(B)は、図8(A)が示す出力信号64に含まれる周回光60に係る信号(周回光信号)66と1周光62に係る信号(1周光信号)68とを各々示した説明図である。
8 (A) is an explanatory diagram showing an example of an
前述のように、光強度検出器26に入射する光は周回光60と1周光62とが混在しているが、周回光60が光強度検出器26に入射するには、閉光路にチョッパー型ミラー22の光通過部34が位置して、チョッパー型ミラー22が「反射状態」から「入射状態」に切り替わることを要する。かかる場合には、赤外光源12から照射された光が、閉光路に入射され、1周光62となる。しかしながら、閉光路に光通過部34が位置した際に周回光60は光強度検出器26に到達するが、1周光62は、赤外光源12から照射され、光通過部34を介して閉光路に入射された状態である。従って、周回光60は1周光62よりも早く光強度検出器26に入射する。
As described above, the light incident on the light intensity detector 26 is a mixture of the
また、周回光60は、ガスセル20を複数回通過しているので、測定対象ガスによる吸光が1周光よりも顕著となる。また、各々の反射鏡での反射に起因して、強度が異なる。
Further, since the
周回光60及び1周光62の各々が光強度検出器26に到達する時間差を鑑みれば、入射状態になってから時間が経過するに従って周回光60の強度は減衰するが、1周光62は、チョッパー型ミラー22が入射状態である限り、赤外光源12から閉光路への照射が継続されるので、周回光60の強度が減衰した後も、1周光62の強度は増加または一定値を維持する。
Considering the time difference between the orbiting
以上より、光強度検出器26が検出する透過光強度は、主に周回光60が光強度検出器26に到達することによって極大値となった後、極小値となり、その後、1周光62が光強度検出器26に到達したことにより、増大する。
From the above, the transmitted light intensity detected by the light intensity detector 26 mainly reaches a maximum value when the orbiting
図8(A)に示したように、光強度検出器26が検出した透過光強度の出力信号64の曲線は、上に凸の態様で極大値を示した後、極小値Aを示している。また、出力信号64の曲線は極小値Aを示した後、単調増加に転じている。
As shown in FIG. 8A, the curve of the
出力信号64の成分は、図8(B)に示したようになる。図8(A)の出力信号64には、周回光信号66と1周光信号68とが含まれている。従って、チョッパー型ミラー22が反射状態から入射状態に切り替わった時間から透過光強度を示す出力信号64が極小値Aとなった時間までの出力信号64を採用することにより、光強度検出器26に入射した光から、1周光62が多く含まれる光を除外して、吸光度を算出することが可能になる。その結果、SN比が高い出力信号による吸光度の算出が可能になり、測定対象ガスの濃度をより正確に測定できる。
The components of the
チョッパー型ミラー22が反射状態から入射状態に切り替わった時間は、チョッパー型ミラー22が、閉光路から光の出射を許可する状態である。当該許可の状態は、図8(A)に示したように、出力信号64が単調増加を開始したことから推定できるが、チョッパー型ミラー22の光強度検出器26に対向した面が、赤外光源12からの光を反射する場合があり、かかる場合には、当該許可の状態を正確に検出することは困難である。第1の実施の形態では、一例として、回転数調整機構24に、磁気抵抗(MR)センサ又はロータリーエンコーダ等の、チョッパー型ミラーの回転角度を検出する回転角センサ(図示せず)を設け、制御器28は、回転角センサで検出したチョッパー型ミラー22の回転角度からチョッパー型ミラー22の回転位置を算出し、当該回転位置からチョッパー型ミラー22が閉光路から出射を開始する許可状態を検出する。回転角センサを用いた許可状態の検出は、後述する第2~4の実施の形態においても有効である。
The time when the
光強度検出器26の出力信号からガスセル20内の対象ガスの濃度を算出するには、チョッパー型ミラー22が反射状態から入射状態に切り替わった時間から、透過光強度を示す出力信号64が極小値Aとなった時間までの、出力信号64の時間に対する積分値に基づくが、既知の計算方法なので、詳細な説明は省略する。
In order to calculate the concentration of the target gas in the gas cell 20 from the output signal of the light intensity detector 26, the
ガスセル20内の測定対象ガスの濃度が高い場合は、図8(A)、(B)に示した、周回光信号66に起因する極大値は低下するが、前述のように、周回光信号66はSN比が高いので、光強度検出器26で検出した周回光信号66の極大値が低下しても、測定対象ガスの濃度をより正確に測定できる。
When the concentration of the measurement target gas in the gas cell 20 is high, the maximum value caused by the orbiting
また、測定対象ガスの濃度に応じてチョッパー型ミラー22の回転速度を制御することによっても、測定対象ガスの濃度を正確に測定できる。
Further, by controlling the rotation speed of the
チョッパー型ミラー22の回転速度が小さくなると、閉光路が形成される時間が長くなり、赤外線がガスセル20を通過する回数が多くなる。逆に、チョッパー型ミラー22の回転速度が大きくなると、閉光路が形成される時間が短くなり、赤外線がガスセル20を通過する回数が少なくなる。
When the rotation speed of the
また、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、ガスセル20に供給された測定対象ガスを通過する赤外線の回数を多くすることにより、ガスによる赤外線の吸光が顕著に示されるようになる。 Further, when the assumed concentration of the gas supplied to the gas cell 20 is low, the number of infrared rays passing through the measurement target gas supplied to the gas cell 20 is increased as compared with the case where the concentration is high, so that the infrared rays are absorbed by the gas. Will be noticeably shown.
ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が高い場合には、ガスセル20に供給されたガスを通過する赤外線の回数をより少なくすることにより、ガスによる赤外線の吸光が過剰になることを防止できる。 When the expected concentration of the gas supplied to the gas cell 20 is high, the number of infrared rays passing through the gas supplied to the gas cell 20 is reduced to prevent the infrared rays from being excessively absorbed by the gas. can.
従って、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が低い場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を小さくし、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が高いと想定される場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を大きくすることにより、測定対象ガスの濃度を精度よく測定することができる。
Therefore, if the expected concentration of the gas supplied to the gas cell 20 is low, the rotation speed of the
以上説明したように、第1の実施の形態によれば、測定対象ガスの濃度が高い場合でも低い場合でも装置構成を変更することなく、ガスの濃度を精度よく測定することができる As described above, according to the first embodiment, the gas concentration can be accurately measured regardless of whether the concentration of the gas to be measured is high or low without changing the device configuration.
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。第2の実施の形態の構成は、第1の実施の形態の構成(図1参照)と同様な部分があるので、同様な部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the second embodiment has the same parts as the configuration of the first embodiment (see FIG. 1), the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Only the part will be explained.
図9には、第2の実施の形態の濃度測定装置の構成が示されている。図9に示すように、第2の実施の形態の濃度測定装置は、赤外光源12とチョッパー型ミラー22との間にビームスプリッタ42が配置されている。ビームスプリッタ42は、2つの三角プリズムを、底面同士が接するように、組合せて構成されている。なお、ビームスプリッタ42は、2つの三角プリズムを組合せて構成することに限定されず、例えば、偏光ビームスプリッタを採用してもよい。
FIG. 9 shows the configuration of the concentration measuring device according to the second embodiment. As shown in FIG. 9, in the concentration measuring device of the second embodiment, a beam splitter 42 is arranged between the infrared light source 12 and the
また、第2の実施の形態では、第1の実施の形態の第1の反射鏡14~第3の反射鏡18に代えて、チョッパー型ミラー22に対し、ガスセル20を挟んで、1つの反射鏡44を備えている。チョッパー型ミラー22の光反射部32がガスセル20の真下に位置すると、光が往復する閉光路が形成される。
Further, in the second embodiment, instead of the first reflecting mirror 14 to the third reflecting mirror 18 of the first embodiment, one reflection is performed with the gas cell 20 sandwiched between the
図10には、光強度検出器26からの赤外線がチョッパー型ミラー22を介してガスセル20に到達する様子が示されている。図11には、赤外線が、チョッパー型ミラー22と反射鏡44との間を、ガスセル20の内部を介して、何度も往復する様子が示されている。図12には、チョッパー型ミラー22と反射鏡44との間を、ガスセル20の内部を介して、何度も往復した赤外線が、チョッパー型ミラー22の光通過部34とビームスプリッタ42とを介して、光強度検出器26に到達する様子が示されている。
FIG. 10 shows how the infrared rays from the light intensity detector 26 reach the gas cell 20 through the
図10に示すように、ビームスプリッタ42の2つの三角プリズムの一方の斜面から入射した赤外線の一部は、一方の三角プリズムの底面を通過して他方の三角プリズムの底面を介して、他方の三角プリズムに入射する。その後、他方の三角プリズムの斜面を介して出射してチョッパー型ミラー22に到達する。チョッパー型ミラー22に到達する際、チョッパー型ミラー22の光通過部34が閉光路に位置すると、他方の三角プリズムを出射した光は、ガスセル20を通過して、反射鏡44に到達し反射鏡で反射して、ガスセル20を通過して、チョッパー型ミラー22に到達する。図11に示すように、チョッパー型ミラー22に到達する際、チョッパー型ミラー22の光反射部32が閉光路に位置すると、赤外線は、チョッパー型ミラー22と反射鏡44との間を、ガスセル20の内部を介して、何度も往復する。そして、図12に示すように、チョッパー型ミラー22と反射鏡44との間を、ガスセル20の内部を介して、何度も往復した赤外線の一部は、チョッパー型ミラー22の光通過部34、ビームスプリッタ42の他方の三角プリズムの底面で反射して、他方の三角プリズムの斜面を介して、光強度検出器26に到達する。
As shown in FIG. 10, a part of infrared rays incident from one slope of the two triangular prisms of the beam splitter 42 passes through the bottom surface of one triangular prism and through the bottom surface of the other triangular prism, and the other. It is incident on the triangular prism. After that, it exits through the slope of the other triangular prism and reaches the
第2の実施の形態でも、光強度検出器26に入射するのは周回光70のみではない。閉光路を1周のみして光強度検出器26に入射する1周光72が含まれる。第2の実施の形態では、チョッパー型ミラー22が反射状態から入射状態に切り替わった時間から、透過光強度を示す出力信号が極小値となった時間までの出力信号を採用する。かかる出力信号を採用することにより、1周光72が多く含まれる光による光強度検出器26の出力信号を除外して得た、SN比が高い出力信号を用いて吸光度を算出することができる。
Also in the second embodiment, it is not only the
よって、第2の実施の形態でも、想定されるガスの濃度が高い場合でも低い場合でも装置構成を変更することなく、ガスの濃度を精度よく測定することができる。また、第2の実施の形態でも、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が変化しても、ガスの濃度を精度よく測定することができる。 Therefore, also in the second embodiment, the gas concentration can be accurately measured without changing the apparatus configuration regardless of whether the assumed gas concentration is high or low. Further, also in the second embodiment, the concentration of the gas can be accurately measured even if the concentration of the measurement target gas supplied to the gas cell 20 changes.
また、第1の実施の形態と同様に、測定対象ガスの濃度を精度よく測定するために、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が低い場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を小さくし、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が高いと想定される場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を大きくしてもよい。
Further, as in the first embodiment, in order to accurately measure the concentration of the gas to be measured, when the assumed concentration of the gas supplied to the gas cell 20 is low, the rotation speed of the
更に、第2の実施の形態では、第1の実施の形態の第1の反射鏡14~第3の反射鏡18に代えて、チョッパー型ミラー22に対し、ガスセル20を挟んで、1つの反射鏡44を備えて、閉光路を構成している。よって、第2の実施の形態では、第1の実施の形態の構成より、部品点数をより少なくすることができる。
Further, in the second embodiment, instead of the first reflecting mirror 14 to the third reflecting mirror 18 of the first embodiment, one reflection is performed with the gas cell 20 sandwiched between the
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。第3の実施の形態の構成は、第1の実施の形態の構成(図1参照)と同様な部分があるので、同様な部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the third embodiment has the same parts as the configuration of the first embodiment (see FIG. 1), the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. Only the part will be explained.
図13に示したように、第3の実施の形態は、チョッパー型ミラー122が、第1の実施の形態では光吸収部36であった面が、光反射部32と同様に鏡面の光反射部136となっている点で第1の実施の形態と相違する。従って、第3の実施の形態に係るチョッパー型ミラー122は、光通過部34を除いて、両面が鏡面になっている。
As shown in FIG. 13, in the third embodiment, the surface of the chopper type mirror 122, which was the light absorption unit 36 in the first embodiment, is a mirror surface similar to the
その結果、光強度検出器26には、周回光74及び1周光76に加えて、光反射部136での反射光78が到達する。
As a result, in addition to the
図14(A)は光強度検出器26が検出した透過光強度を示す出力信号80の一例を示した説明図であり、図14(B)は、図14(A)が示す出力信号80に含まれる周回光74に係る信号(周回光信号)82と反射光78に係る信号(反射光信号)84と1周光76に係る信号(1周光信号)86とを各々示した説明図である。
14 (A) is an explanatory diagram showing an example of an
第3の実施の形態では、閉光路に光通過部34が位置するようになって、チョッパー型ミラー122が反射状態から入射状態に切り替わると、光反射部136の面積が減少するため、反射光78の強度は徐々に減衰し、図4のように、光軸部分が光通過部34に完全に含まれると、反射光78の強度は0になる。
In the third embodiment, when the
第3の実施の形態では、図13に示したように、光強度検出器26に入射する光は反射光78に加えて、周回光74と1周光76とが混在している。周回光74が光強度検出器26に入射するには、閉光路にチョッパー型ミラー122の光通過部34が位置することを要するが、かかる場合には、赤外光源12から照射された光が、閉光路に入射され、1周光76となる。しかしながら、閉光路に光通過部34が位置した際に周回光74は光強度検出器26に到達するが、1周光76は、赤外光源12から照射され、光通過部34を介して閉光路に入射された状態である。従って、周回光74は1周光76よりも早く光強度検出器26に入射する。
In the third embodiment, as shown in FIG. 13, the light incident on the light intensity detector 26 is a mixture of the
周回光74は、ガスセル20を複数回通過しているので、測定対象ガスによる吸光が1周光76よりも顕著となる。また、各々の反射鏡での反射に起因して、強度が異なる。
Since the orbiting
周回光74及び1周光76の各々が光強度検出器26に到達する時間差を鑑みれば、入射状態になってから時間が経過するに従って周回光74の強度は減衰するが、1周光76は、チョッパー型ミラー122が入射状態である限り、赤外光源12から閉光路への照射が継続されるので、周回光74の強度が減衰した後も、1周光76の強度は増加または一定値を維持する。
Considering the time difference between the orbiting
また、第3の実施の形態に係る濃度測定装置の光学系の光路長は有限であるため、反射光78の強度が0になった後、1周光76の強度は最大となる。
Further, since the optical path length of the optical system of the concentration measuring device according to the third embodiment is finite, the intensity of the one-
以上より、光強度検出器26が検出する透過光強度は、周回光74及び1周光76の各々の強度が同一になる時間、又は周回光74の強度が0になる時間において、最小値(極小値)Bとなる。
From the above, the transmitted light intensity detected by the light intensity detector 26 is the minimum value (the time when the intensities of the orbiting
図14(A)に示したように、光強度検出器26が検出した透過光強度の出力信号80の曲線は、チョッパー型ミラー122が反射状態から入射状態に切り替わった場合に、徐々に減少し、最小値Bを示している。また、出力信号80の曲線は最小値Bを示した後、増大している。
As shown in FIG. 14A, the curve of the
出力信号80成分は、図14(B)に示したようになる。図14(A)の出力信号80には、周回光信号82と反射光信号84と1周光信号86とが含まれている。従って、チョッパー型ミラー122が反射状態から入射状態に切り替わった時間から、透過光強度を示す出力信号80が最小値Bとなった時間までの、出力信号80を採用することにより、光強度検出器26に入射した光から、1周光76が多く含まれる光を除外して、吸光度を算出することが可能になる。その結果、SN比が高い出力信号による吸光度の算出が可能になり、測定対象ガスの濃度をより正確に測定できる。
The
また、第1の実施の形態と同様に、測定対象ガスの濃度を精度よく測定するために、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が低い場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を小さくし、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が高いと想定される場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を大きくしてもよい。
Further, as in the first embodiment, in order to accurately measure the concentration of the gas to be measured, when the assumed concentration of the gas supplied to the gas cell 20 is low, the rotation speed of the
(第4の実施の形態)
次に、本発明の第4の実施の形態を説明する。第4の実施の形態の構成は、第2実施の形態及び第3の実施の形態の構成(図13参照)と同様な部分があるので、同様な部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
(Fourth Embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the fourth embodiment has the same parts as the configurations of the second embodiment and the third embodiment (see FIG. 13), the same parts are designated by the same reference numerals. The explanation is omitted, and only the different parts are explained.
図15には、第4の実施の形態の濃度測定装置の構成が示されている。図15に示すように、第4の実施の形態の濃度測定装置は、第3の実施の形態と同様な光反射部136を有するチョッパー型ミラー122を備える点で第2の実施の形態に係る濃度測定装置と相違するが、その他の構成については、第2の実施の形態に係る濃度測定装置と同様である。
FIG. 15 shows the configuration of the concentration measuring device according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 15, the concentration measuring device of the fourth embodiment relates to the second embodiment in that it includes a chopper type mirror 122 having a
第4の実施の形態でも、光強度検出器26に入射するのは周回光88のみではない。閉光路を1周のみして光強度検出器26に入射する1周光90と赤外光源12から照射された赤外光がチョッパー型ミラー122の光反射部136で反射されて生じた反射光92とが含まれる。第4の実施の形態では、光強度検出器26に入射した光から、第3の実施の形態と同様に、チョッパー型ミラー122が反射状態から入射状態に切り替わった時間から、透過光強度を示す出力信号が最小値となった時間までの出力信号を採用する。かかる出力信号を採用することにより、1周光90が多く含まれる光による光強度検出器26の出力信号を除外して得た、SN比が高い出力信号を用いて吸光度を算出することができる。
Even in the fourth embodiment, it is not only the ambient light 88 that is incident on the light intensity detector 26. The reflected light generated by the one-
よって、第4の実施の形態でも、想定されるガスの濃度が高い場合でも低い場合でも装置構成を変更することなく、ガスの濃度を精度よく測定することができる。また、第4の実施の形態でも、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が変化しても、ガスの濃度を精度よく測定することができる。 Therefore, also in the fourth embodiment, the gas concentration can be accurately measured without changing the apparatus configuration regardless of whether the assumed gas concentration is high or low. Further, also in the fourth embodiment, the concentration of the gas can be accurately measured even if the concentration of the measurement target gas supplied to the gas cell 20 changes.
また、第1の実施の形態と同様に、測定対象ガスの濃度を精度よく測定するために、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が低い場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を小さくし、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が高いと想定される場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を大きくしてもよい。
Further, as in the first embodiment, in order to accurately measure the concentration of the gas to be measured, when the assumed concentration of the gas supplied to the gas cell 20 is low, the rotation speed of the
さらに、第4の実施の形態では、第3の実施の形態の第1の反射鏡14~第3の反射鏡18に代えて、チョッパー型ミラー22に対し、ガスセル20を挟んで、1つの反射鏡44を備えて、閉光路を構成している。よって、第4の実施の形態では、第3の実施の形態の構成より、部品点数をより少なくすることができる。
Further, in the fourth embodiment, instead of the first reflecting mirror 14 to the third reflecting mirror 18 of the third embodiment, one reflection is provided with the gas cell 20 sandwiched against the
(変形例)
次に、変形例を説明する。
(Modification example)
Next, a modified example will be described.
(第1の変形例)
図16には、第1の変形例に係る濃度測定装置の構成が示されている。図16に示すように、第1の変形例の構成は、第1の実施の形態の構成(図1参照)と同様な部分があるので、同様な部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
(First modification)
FIG. 16 shows the configuration of the concentration measuring device according to the first modification. As shown in FIG. 16, since the configuration of the first modification has the same parts as the configuration of the first embodiment (see FIG. 1), the same parts are designated by the same reference numerals. The explanation is omitted, and only the different parts are explained.
第1の変形例では、チョッパー型ミラー22に代えて、光が通過可能な通過可能状態と光が通過不可能な通過不可能状態とに変更可能な部分を有し、通過可能状態に変更された部分を閉光路の光が通過可能な位置に配置された高速光シャッター52と、制御器28からの信号のパルス幅に応じて、高速光シャッター52の上記部分を通過可能状態又は通過不可能状態に選択的に切り替えるパルス幅調整機構54とを備えている。
In the first modification, instead of the
制御器28は、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が高いと想定される場合と低いと想定される場合とで、赤外線がガスセル20を通過する回数を調整することができる。具体的には、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、ガスセル20に供給されたガスを通過する赤外線の回数が多くなるように、パルス幅が調整された信号で、パルス幅調整機構54を制御してもよい。
The
第1の変形例でも、光強度検出器26に入射するのは周回光94のみではない。閉光路を1周のみして光強度検出器26に入射する1周光96が含まれる。第1の変形例では、高速光シャッター52が、光が通過しない閉鎖状態から光が通過する入射状態に切り替わり、閉光路から光の出射を許可する状態になった時間から、透過光強度を示す出力信号が極小値となった時間までの出力信号を採用する。かかる出力信号を採用することにより、1周光96が多く含まれる光による光強度検出器26の出力信号を除外して得た、SN比が高い出力信号を用いて吸光度を算出することができる。高速光シャッター52が入射状態に切り替わった時間は、制御器28がパルス幅調整機構54を制御するタイミングから算出する。例えば、制御器28からパルス幅調整機構54に、高速光シャッター52を入射状態に切り替える制御信号を送信した時間に、実際に高速光シャッター52が開いて入射状態になるまでのタイムラグを加算した時間を、高速光シャッター52が入射状態(許可状態)に切り替わった時間とする。
Even in the first modification, it is not only the ambient light 94 that is incident on the light intensity detector 26. The one-circle light 96 incident on the light intensity detector 26 after making only one round of the closed light path is included. In the first modification, the high-speed light shutter 52 shows the transmitted light intensity from the time when the closed state in which light does not pass is switched to the incident state in which light passes and the light is allowed to be emitted from the closed optical path. The output signal up to the time when the output signal reaches the minimum value is adopted. By adopting such an output signal, the absorbance can be calculated using the output signal having a high SN ratio obtained by excluding the output signal of the light intensity detector 26 due to the light containing a large amount of one round light 96. .. The time when the high-speed optical shutter 52 is switched to the incident state is calculated from the timing when the
第1の変形例でも、想定されるガスの濃度が高い場合でも低い場合でも装置構成を変更することなく、ガスの濃度を精度よく測定することができる。また、第1の変形例でも、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が変化しても、ガスの濃度を精度よく測定することができる。 Even in the first modification, the gas concentration can be accurately measured without changing the apparatus configuration regardless of whether the assumed gas concentration is high or low. Further, even in the first modification, even if the concentration of the measurement target gas supplied to the gas cell 20 changes, the gas concentration can be measured accurately.
(第2の変形例)
図17には、第2の変形例に係る濃度測定装置の構成が示されている。図17に示すように、第2の変形例の構成は、第2の実施の形態(図9参照)及び第1の変形例(図16参照)の構成と同様な部分があるので、同様な部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。第2の変形例では、チョッパー型ミラー22に代えて、高速光シャッター52と、パルス幅調整機構54とを備えている。
(Second modification)
FIG. 17 shows the configuration of the concentration measuring device according to the second modification. As shown in FIG. 17, the configuration of the second modification is the same as the configuration of the second embodiment (see FIG. 9) and the first modification (see FIG. 16). The same reference numerals are given to the parts, the description thereof will be omitted, and only the different parts will be described. In the second modification, instead of the
制御器28は、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が高いと想定される場合と低いと想定される場合とで、赤外線がガスセル20を通過する回数を調整することができる。具体的には、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、ガスセル20に供給されたガスを通過する赤外線の回数が多くなるように、パルス幅が調整された信号で、パルス幅調整機構54を制御してもよい。
The
第2の変形例でも、光強度検出器26に入射するのは周回光98のみではない。閉光路を1周のみして光強度検出器26に入射する1周光100が含まれる。第2の変形例では、高速光シャッター52が、光が通過しない閉鎖状態から光が通過する入射状態に切り替わった時間から、透過光強度を示す出力信号が極小値となった時間までの出力信号を採用する。かかる出力信号を採用することにより、1周光100が多く含まれる光による光強度検出器26の出力信号を除外して得た、SN比が高い出力信号を用いて吸光度を算出することができる。
Even in the second modification, it is not only the
第2の変形例でも、第1の変形例と同様に、制御器28からパルス幅調整機構54に、高速光シャッター52を入射状態に切り替える制御信号を送信した時間に、実際に高速光シャッター52が入射状態になるまでのタイムラグを加算した時間を、高速光シャッター52が入射状態(許可状態)に切り替わった時間とする。
Also in the second modification, as in the first modification, the high-speed optical shutter 52 is actually transmitted at the time when the control signal for switching the high-speed optical shutter 52 to the incident state is transmitted from the
第2の変形例でも、想定されるガスの濃度が高い場合でも低い場合でも装置構成を変更することなく、ガスの濃度を精度よく測定することができる。また、第2の変形例でも、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が変化しても、ガスの濃度を精度よく測定することができる。 Also in the second modification, the gas concentration can be accurately measured without changing the apparatus configuration regardless of whether the assumed gas concentration is high or low. Further, in the second modification, even if the concentration of the measurement target gas supplied to the gas cell 20 changes, the gas concentration can be measured accurately.
(その他の変形例)
第1の実施の形態及び第2の実施の形態におけるチョッパー型ミラー22に代えて、孔や切欠きが形成された移動部材を閉光路に侵入させたり退避させたりしてもよい。
(Other variants)
Instead of the
また、第1の変形例及び第2の変形例では、高速光シャッター52に代えて、機械制御式シャッター、レンズの中に設置した光を遮るシャッター羽根を開閉させてシャッターを切るレンズシャッター(リーフシャッター)等を採用してもよい。
また、入射状態に切り替わった時間から、出力信号が極小値又は最小値となった時間までの区間の出力信号を用いて、測定対象ガスの濃度を測定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、区間の開始時刻が、入射状態に切り替わった時間に対応していれば所定時間だけ前後にずれていてもよい。また、区間の終了時刻が、出力信号が極小値又は最小値となった時間に対応していれば所定時間だけ前後にずれていてもよい。
Further, in the first modification and the second modification, instead of the high-speed optical shutter 52, a mechanically controlled shutter and a lens shutter (leaf) that releases a shutter by opening and closing a shutter blade installed in the lens to block light. Shutter) or the like may be adopted.
Further, the case where the concentration of the gas to be measured is measured by using the output signal in the section from the time when the state is switched to the incident state to the time when the output signal becomes the minimum value or the minimum value has been described as an example. The start time of the section is not limited, and may be shifted back and forth by a predetermined time as long as it corresponds to the time when the interval is switched to the incident state. Further, if the end time of the section corresponds to the time when the output signal becomes the minimum value or the minimum value, it may be shifted back and forth by a predetermined time.
12 赤外光源
14 第1の反射鏡
16 第2の反射鏡
18 第3の反射鏡
20 ガスセル
22 チョッパー型ミラー
24 回転数調整機構
26 光強度検出器
28 制御器
30 回転軸
32 光反射部
34 光通過部
34A 入射開始縁
34B 入射終了縁
36 光吸収部
42 ビームスプリッタ
44 反射鏡
52 高速光シャッター
54 パルス幅調整機構
60 周回光
62 1周光
64 出力信号
66 周回光信号
68 1周光信号
70 周回光
72 1周光
74 周回光
76 1周光
78 反射光
80 出力信号
82 周回光信号
84 反射光信号
86 1周光信号
88 周回光
90 1周光
92 反射光
94 周回光
96 1周光
98 周回光
100 1周光
122 チョッパー型ミラー
136 光反射部
A 極小値
B 最小値
12 Infrared light source 14 First reflector 16 Second reflector 18 Third reflector 20
Claims (9)
光源から入射された光の閉光路を形成する光学系と、
前記閉光路の光路中に配置され、内部にガスが供給されると共に前記閉光路の光が前記内部を通過して前記閉光路に出射する容器と、
前記閉光路に前記光源からの光を入射することを許可すると共に、前記許可によって前記容器を通過した光を前記閉光路から出射することを許可する許可器と、
前記許可器を介して前記閉光路から出射した光が入射するように配置され、入射した光の強度に応じた信号を出力する光強度検出器と、
前記許可の状態を検出可能で、前記閉光路に前記光源からの光が入射され且つ前記閉光路を介して前記容器を複数回通過した光が前記閉光路から出射されるように、前記許可器を制御すると共に、前記容器を1回通過した光に対して前記容器を複数回通過した光が前記許可器を介して前記光強度検出器に優先的に到達する時間帯である、前記許可の状態に切り替わった時間に対応する時間から前記光強度検出器が出力した信号の強度が極大値を示した後に極小値を示す時間に対応する時間までの区間において前記光強度検出器が出力した信号に基づいて前記容器内のガスの濃度を算出する制御器と、
を備えた濃度測定装置。 Light source and
An optical system that forms a closed path for light incident from a light source,
A container that is arranged in the optical path of the closed optical path, gas is supplied to the inside, and the light of the closed path passes through the inside and is emitted to the closed path.
A permitter that allows light from the light source to enter the closed path and allows light that has passed through the container to be emitted from the closed path by the permission.
A light intensity detector that is arranged so that the light emitted from the closed optical path is incident through the permit device and outputs a signal corresponding to the intensity of the incident light.
The permitter is capable of detecting the state of permission so that light from the light source is incident on the closed path and light that has passed through the container a plurality of times through the closed path is emitted from the closed path. It is a time zone in which the light that has passed through the container a plurality of times reaches the light intensity detector preferentially through the permitter with respect to the light that has passed through the container once . The signal output by the light intensity detector in the section from the time corresponding to the time when the state is switched to the time corresponding to the time when the intensity of the signal output by the light intensity detector shows the maximum value and then the minimum value. A controller that calculates the concentration of gas in the container based on
Concentration measuring device equipped with.
光が通過可能な部分が形成された移動部材と、
前記部分を前記閉光路の光が通過して前記閉光路から出射できる位置と、前記閉光路の光が前記移動部材の前記部分以外の所定の部分で反射して前記閉光路に戻る位置とに前記移動部材を移動させる機構と、
を備え、
前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度に応じて、前記回数が調整されるように、前記機構を制御する請求項2に記載の濃度測定装置。 The permit is
A moving member with a part through which light can pass,
At a position where the light of the closed path can pass through the portion and exit from the closed path, and at a position where the light of the closed path is reflected by a predetermined portion other than the portion of the moving member and returns to the closed path. A mechanism for moving the moving member and
Equipped with
The concentration measuring device according to claim 2, wherein the controller controls the mechanism so that the number of times is adjusted according to the assumed concentration of the gas supplied to the container.
前記機構は、前記回転部材の前記回転を制御し、
前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、回転部材の回転速度を小さくするように、前記機構を制御する、
請求項3に記載の濃度測定装置。 The moving member is a rotating member that rotates about an axis to form a portion through which light can pass, and the portion is arranged at a position where light in the closed optical path can pass.
The mechanism controls the rotation of the rotating member.
The controller controls the mechanism so that when the assumed concentration of the gas supplied to the container is low, the rotational speed of the rotating member is lower than when the concentration is high.
The concentration measuring device according to claim 3.
前記制御器は、前記回転角検出器が検出した回転角度に基づいて、前記許可の状態を検出する請求項4に記載の濃度測定装置。 A rotation angle detector for detecting the rotation angle of the rotating member is further provided.
The concentration measuring device according to claim 4, wherein the controller detects the permitted state based on the rotation angle detected by the rotation angle detector.
光が通過可能な通過可能状態と光が通過不可能な通過不可能状態とに変更可能な部分を有し、前記通過可能状態に変更された前記部分を前記閉光路の光が通過可能な位置に配置された光通過状態変更器と、
前記光通過状態変更器の前記部分を前記通過可能状態又は前記通過不可能状態に選択的に切り替える切り替え器と、
を備え、
前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、前記入射することが許可されて前記閉光路に入射された光が前記容器の内部を通過する回数が多くなるように、前記切り替え器を制御する、
請求項1に記載の濃度測定装置。 The permit is
A position that has a portion that can be changed into a passable state in which light can pass and a passable state in which light cannot pass, and a position in which light in the closed optical path can pass through the portion changed to the passable state. With the light passage state changer placed in
A switching device that selectively switches the portion of the light passing state changing device to the passing state or the non-passing state.
Equipped with
When the assumed concentration of the gas supplied to the container is low, the controller is allowed to enter the light more than when the concentration is high, and the light incident on the light path passes through the inside of the container. Control the switch so that the number of times of operation is increased.
The concentration measuring device according to claim 1.
前記制御器は、前記電子シャッターを開く制御信号の送信時に基づいて、前記許可の状態を検出する請求項6に記載の濃度測定装置。 The light passage state changer is an electronic shutter.
The concentration measuring device according to claim 6, wherein the controller detects the permission state based on the transmission of the control signal for opening the electronic shutter.
請求項1~請求項7の何れか1項に記載の濃度測定装置。 In the container, at least the incident portion where the light of the closed optical path is incident and the exit portion which passes through the inside and exits to the closed optical path are transparent.
The concentration measuring device according to any one of claims 1 to 7.
光源から入射された光の閉光路を形成する光学系と、
前記閉光路の光路中に配置され、内部にガスが供給されると共に前記閉光路の光が前記内部を通過して前記閉光路に出射する容器と、
前記閉光路に前記光源からの光を入射することを許可すると共に、前記許可によって前記容器を通過した光を前記閉光路から出射することを許可する許可器と、
前記許可器を介して前記閉光路から出射した光が入射するように配置され、入射した光の強度に応じた信号を出力する光強度検出器と、
前記許可の状態を検出可能で、前記閉光路に前記光源からの光が入射され且つ前記閉光路を介して前記容器を複数回通過した光が前記閉光路から出射されるように、前記許可器を制御すると共に、前記容器を1回通過した光に対して前記容器を複数回通過した光が前記許可器を介して前記光強度検出器に優先的に到達する時間帯である、前記許可の状態を検出した時間から前記光強度検出器が出力した信号の強度が極大値を示した後に極小値を示すまで前記光強度検出器が出力した信号に基づいて前記容器内のガスの濃度を算出する制御器と、
を備えた濃度測定装置における濃度測定方法。
Light source and
An optical system that forms a closed path for light incident from a light source,
A container that is arranged in the optical path of the closed optical path, gas is supplied to the inside, and the light of the closed path passes through the inside and is emitted to the closed path.
A permitter that allows light from the light source to enter the closed path and allows light that has passed through the container to be emitted from the closed path by the permission.
A light intensity detector that is arranged so that the light emitted from the closed optical path is incident through the permit device and outputs a signal corresponding to the intensity of the incident light.
The permitter is capable of detecting the state of permission so that light from the light source is incident on the closed path and light that has passed through the container a plurality of times through the closed path is emitted from the closed path. It is a time zone in which the light that has passed through the container a plurality of times reaches the light intensity detector preferentially through the permitter with respect to the light that has passed through the container once . The concentration of gas in the container is calculated based on the signal output by the light intensity detector from the time when the state is detected until the intensity of the signal output by the light intensity detector shows a maximum value and then a minimum value. Control and
A concentration measuring method in a concentration measuring device provided with.
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