CN101091110A

CN101091110A - 红外线气体分析器

Info

Publication number: CN101091110A
Application number: CNA2005800452328A
Authority: CN
Inventors: 山岸秀章; 松村茂; 南光智昭
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-12-19
Also published as: JP4419835B2; JP2006184224A

Abstract

一种红外线气体分析器，其包括：采样单元，一种含有吸收红外光的测量成分的采样气体流过该采样单元；一个或多个光源，其发射红外光；以及检测器，其利用当采样气体通过采样单元时被测量成分吸收的红外光中的变化来检测在采样气体中含有的测量成分的浓度。此检测器包括：第一室，其中充满含有测量成分的检测气体，并以通过了采样单元的红外光照射该第一室；第二室，其中充满含有测量成分的检测气体，并以通过了不同于采样单元的通道的红外光照射该第二室；气流道，被布置在第一室和第二室之间，并且检测气体通过该气流道在两个室间流动；第一和第二热流量传感器，被布置在气流道中。所述第一和第二热流量传感器以相同方向布置于在所述气流道中的检测气体的流动方向互不相同的不同位置上。

Description

红外线气体分析器

技术领域

本发明涉及一种红外线气体分析器，其用于通过利用测量气体的红外光吸收特性来检测采样气体中含有的测量成分的浓度。

更特别的是，本发明涉及一种红外线气体分析器，其能够通过消除外部振动对红外线气体分析器的影响来进行高精度的测量。

背景技术

图33是示出相关技术的红外线气体分析器的示例的构造的示图。如图33所示，从红外光源1发射出来的红外光由分配单元2分成两个部分，分别入射到基准单元3和采样单元4。在基准单元3中充满了不包含测量成分的气体，如惰性气体。采样气体流入采样单元4中。因此，被分配单元分成两个部分的红外光只在采样单元4一侧被测量成分吸收，然后到达检测器5。

检测器5具有两个室，一个是基准侧室501，用来接收来自基准单元3的光，一个是采样侧室502，用来接收来自采样单元4的光。用来检测气流的热流量传感器51被附在连接所述两个室的气流道中。在检测器5中充满了含有与测量成分相同成分的气体(检测气体)。因此，当来自基准单元3和采样单元4的红外光入射到检测器5上时，红外光被检测气体中的测量成分吸收。从而，基准侧室501中的检测气体和采样侧室502中的检测气体分别受热膨胀。

由于基准单元3中的基准气体不包含测量成分，因此通过基准单元3的红外光不会被测量成分吸收。而当采样单元4中的采样气体包含测量成分时，红外光的一部分在那里被吸收了。因此，在检测器5中，入射到采样侧室502中的红外光的量减少了，在基准侧室501中的检测气体的热膨胀比在采样侧室502中的检测气体的热膨胀更大。红外光由旋转扇面6开启和关闭。因此，红外光是重复地照射和切断的。当红外光被切断时，在基准侧室501和采样侧室502中均没有红外光入射。因此，检测气体就没有膨胀。

因此，在基准侧室501和采样侧室502之间，根据采样气体中所含的测量成分的浓度而周期性地产生了压力差。从而，检测气体通过布置在两室间的气流道往复流动。检测气体的流动由热流量传感器51测量。由信号处理电路7对所检测的信号执行交流电压放大，并把放大的信号作为对应于测量成分浓度的信号输出。参考数字8是驱动旋转扇面6的同步电动机。参考数字9是用来调整入射到基准单元3上的红外光和入射到采样单元4上的红外光之间的平衡的调整器。

如上所述，当包含在采样气体中的测量成分的浓度改变时，入射到检测器5(采样侧室502)的红外光的量就改变了。因此，可以通过信号处理电路7来获得对应于测量成分浓度的输出信号。

在这种情况下，当振动作用于红外线气体分析器时，这个振动会作为噪声出现在输出信号里。因此，红外线气体分析器的测量精确度被破坏了。

图34是说明振动影响的概念图。在图33和图34中使用相同的参考数字来指示相同的部分。假设箭头U_sig是在气流道中由红外光吸收而产生的检测气体的移动方向，热流量传感器51的第一加热线511和第二加热线512以预定间距沿着气体移动(流动)方向U_sig布置。第一加热线511和第二加热线512根据检测气体的移动发生温度(电阻)变化。

当气流道中的检测气体移动时，在上流侧的加热线被检测气体冷却，而在下流侧的加热线被上流侧的加热线加热。因此，两条加热线间产生了温差。

两条加热线511和512的温度变化(电阻变化)通过使用如图35所示的桥路来检测出来。

当振动作用于红外线气体分析器时，假设其方向与加热线511和512的布置方向相同的振动分量用箭头U_vib来表示，(被振动的)检测气体以惯性来移动，并且在这个箭头方向上的检测气体的移动(振动)由热流量传感器51检测，并且作为噪声叠加到了输出信号V_out上。

图36(a)和图36(b)是示出作用于红外线气体分析器的振动的影响的波形图。图36(a)是外部振动在时刻t₀作用于红外线气体分析器时，处于测量状态的热流量传感器51的输出信号波形。图36(b)是在红外光源被关闭的状态下，热流量传感器51的输出信号波形。

正如在图36(a)和图36(b)中所看到的，由振动引起的输出信号波形的波动形状是基本相同的。因此，可以理解，该波动由同样的原因(振动)而产生，并且该波动的形状是与由于红外光吸收所致的原信号波形无关的。

引用JP-A-2002-131230作为相关技术。

发明内容

本发明要解决的问题

当作用到红外线气体分析器的振动具有其方向与上述加热线511、512的布置方向相同的振动分量(U_vib)时，此振动分量(U_vib)与由红外光的吸收而在气流道中产生的检测气体的运动(U_sig)一起来被热流量传感器51检测。因此，不可能把该噪声分量从信号分量中分离开。

此外，有效地消除振动影响的分析器的结构和输出补偿方法还没有提出。

本发明的目的就是提供一种红外线气体分析器，其能够通过消除作用于红外线气体分析器的外部振动的影响来实施高精确度的测量操作。

解决问题的装置

本发明提供一种红外线气体分析器，其包括：

采样单元，一种含有吸收红外光的测量成分的采样气体流过该采样单元；

一个或者多个光源，其发射红外光；以及

检测器，其利用当采样气体通过采样单元时被测量成分吸收的红外光中的变化来检测在采样气体中含有的测量成分的浓度，

其中所述检测器包括：

第一室，其中充满含有测量成分的检测气体，并以通过了采样单元的红外光照射该第一室；

第二室，其中充满含有测量成分的检测气体，并以通过了不同于采样单元的通道的红外光照射该第二室；

气流道，其布置在第一室和第二室之间，检测气体通过该气流道在两个室间流动；以及

第一和第二热流量传感器，其布置在气流道中，

其中，此气流道具有其中检测气体要流过一个直角的气流道部分，并且

所述第一和第二热流量传感器以相同方向布置于在所述气流道中的检测气体的流动方向互不相同的不同位置上。

该红外线气体分析器还包括：

补偿部分，用于以第二热流量传感器的输出来补偿第一热流量传感器的输出。

在该红外线气体分析器中，补偿部分根据第一和第二热流量传感器各自的输出来补偿由振动引起的噪声分量。

在该红外线气体分析器中，第一和第二热流量传感器的每个都是至少具有两条加热线的桥路。

在该红外线气体分析器中，第一和第二热流量传感器的每个都至少具有两条加热线，并且

补偿部分是包括第一和第二热流量传感器加热线的桥路。

在该红外线气体分析器中，第一和第二热流量传感器的每个都至少具有两条加热线，所述加热线布置成与用于对检测气体流进行检测的方向相平行。

根据上述红外线分析器，第二热流量传感器检测作用于该红外线气体分析器的振动的影响(噪声分量)。但是，对于与测量成分的浓度相对应的检测气体的流动(信号分量)，第二热流量传感器却是不敏感的。因此，第一热流量传感器的输出由第二热流量传感器的输出进行补偿，从而可以消除作用于红外线气体分析器的外部振动的影响。因此，能够进行高精确度的测量。

本发明提供一种红外线气体分析器，其包括：

一个或者多个光源，其发射红外光；以及

检测器，其利用当采样气体通过采样单元时被所述测量成分吸收的红外光中的变化来检测在采样气体中含有的测量成分的浓度，

其中所述检测器包括：

第二室，其中充满含有测量成分的检测气体，并以通过不同于采样单元的通道的红外光照射该第二室；

气流道，其布置在第一室和第二室之间，并且检测气体通过该气流道在两个室间流动；以及

第一和第二热流量传感器，其布置在气流道中，

此气流道具有一个分支部分，在此处检测气体被分成流向彼此相反的两个方向而流动，并且

第一和第二热流量传感器以相同方向布置于在所述气流道中的检测气体的流动方向互不相同的不同位置上。

该红外线气体分析器，还包括：

在该红外线气体分析器中，第一和第二热流量传感器的每个都至少具有两条加热线，以及，

补偿部分是包括第一和第二热流量传感器加热线的桥路。

在该红外线气体分析器中，第一和第二热流量传感器的每个都至少具有两条加热线，该加热线布置成与检测气体的流向相平行。

在该红外线气体分析器中，气流道中具有多个U型部，分别用来使在所述分支部分被分支的检测气体以相反方向流动，并且

检测器具有第三和第四热流量传感器，其以与所述第一和第二热流量传感器相同的方向布置在被折叠的气流道中的所述U型部。

根据上述红外线气体分析器，关于第一和第二热流量传感器，相对于与测量成分的浓度相对应的检测气体的流动(信号分量)，振动对红外线气体分析器的影响(噪声分量)表现出相反极性。因此，第一热流量传感器的输出由第二热流量传感器的输出进行补偿，从而，可以消除作用于红外线气体分析器的外部振动的影响。因此，能进行高精确度的测量。

本发明提供一种红外线气体分析器，其包含：

一个或者多个光源，其发射红外光；以及

其中所述检测器包括：

第一和第二热流量传感器，其布置在气流道中，

此气流道具有一个用于使检测气体以相反方向流动的U型部，并且

所述红外线气体分析器还包括：

补偿部分是包括第一和第二热流量传感器加热线的桥路。

在红外线气体分析器中，第一和第二热流量传感器的每个都至少具有两条加热线，该加热线布置成与检测气体的流向相平行。

本发明提供一种红外线气体分析器，其包括：

测量检测器，其利用当采样气体通过采样单元时被测量成分吸收的红外光中的变化来检测在采样气体中含有的测量成分的浓度，以及

补偿检测器，其被固定在测量检测器上，

其中所述测量检测器包括：

第一热流量传感器，其布置在气流道中，并且

所述补偿检测器包括：

第二热流量传感器，其以与所述第一热流量传感器相同的方向布置在其中充满了含有测量成分的检测气体的空间里。

所述红外线气体分析器还包括：

在该红外线气体分析器中，补偿检测器的形状与测量检测器的形状相同，并且补偿检测器不接收红外光。

在该红外线气体分析器中，测量检测器和补偿检测器形成一个整体。

在该红外线气体分析器中，补偿部分获得第一热流量传感器的输出与第二热流量传感器的输出之间差值。

补偿部分是包括第一和第二热流量传感器加热线的桥路。

根据上述红外线气体分析器，作用于红外线气体分析器的振动的影响由补偿检测器检测，从而补偿了测量检测器的输出。因此，可以消除作用于红外线气体分析器的外部振动的影响，并进行高精确度的测量操作。

附图说明

图1是示出本发明的红外线气体分析器的第一实施例的构造的示图；

图2是示出用于检测热流量传感器151、153的输出的检测部分具体构造示例的电路图；

图3是示出本发明的红外线气体分析器的第二实施例的构造的示图；

图4是示出补偿部分113的构造的具体示例的电路图；

图5是示出补偿部分113中的桥路的变化的电路图；

图6是示出本发明的红外线气体分析器的第三实施例的构造的示图；

图7是示出补偿部分(桥路)113的构造的具体示例的电路图；

图8是示出本发明的红外线气体分析器的第四实施例的构造的示图；

图9是示出用于检测热流量传感器251、253的输出的检测部分具体构造的电路图；

图10是示出本发明的红外线气体分析器的第五实施例的构造的示图；

图11是示出补偿部分213的具体构造的示例的电路图；

图12是示出在补偿部分213中的桥路的变化的电路图；

图13是示出本发明的红外线气体分析器的第六实施例的构造的示图；

图14是示出补偿部分(桥路)213的构造的具体示例的电路图；

图15是示出本发明的红外线气体分析器的第七实施例的构造的示图；

图16是示出本发明的红外线气体分析器的第八实施例的构造的示图；

图17是示出用于检测热流量传感器351、353的输出的检测部分具体构造示例的电路图；

图18是示出本发明的红外线气体分析器的第九实施例的构造的示图；

图19是示出补偿部分313的构造的具体示例的电路图；

图20是示出补偿部分313的桥路的变化的电路图；

图21是示出本发明的红外线气体分析器的第十实施例的构造的示图；

图22是示出补偿部分(桥路)313的构造的具体示例的电路图；

图23是示出本发明的红外线气体分析器的第十一实施例的构造的示图；

图24是示出桥路11、12的构造的具体示例的电路图；

图25是示出本发明的红外线气体分析器的第十二实施例的构造的示图；

图26是示出补偿部分13的构造的具体示例的电路图；

图27是示出补偿部分13的桥路的变化的电路图；

图28是示出本发明的红外线气体分析器的第十三实施例的构造的示图；

图29是示出补偿部分(桥路)13的构造的具体示例的电路图；

图30是示出本发明的红外线气体分析器的第十四实施例的构造的示图；

图31是示出本发明的红外线气体分析器的另一个实施例的构造的示图；

图32是示出本发明的红外线气体分析器的另一个实施例的构造的示图；

图33是示出相关技术的红外线气体分析器的示例的构造的示图；

图34是用于说明由振动引起的影响的概念图；

图35是示出用于检测加热线511和512的温度变化(电阻变化)的桥路的示图；

图36(a)和图36(b)是示出作用于红外线气体分析器的振动的影响的波形图。

具体实施方式

参照附图，下面将说明本发明的红外线气体分析器及其输出补偿方法。

第一实施例

图1是示出本发明的红外线气体分析器的第一实施例的构造的示图。在图1和图33到图35中用相同参考数字来指示类似的部分。参考数字1503和1504是气流道，检测气体以直角方向流过该气流道。在气流道1503中布置热流量传感器151，其用于检测与测量成分浓度相对应的检测气体的流动(信号分量：箭头U_sig)。在另一气流道1504中布置热流量传感器153，其包括加热线1531和1532。热流量传感器153的加热线1531和1532布置在与热流量传感器151的加热线1511和1512相同的方向上。

在这种情况下，对应于检测成分浓度的检测气体的流动(信号分量)在弯曲而形成直角的气流道1503和1504中流动，如箭头U_sig所示。由振动引起的检测气体的流动(噪声分量)在气流道1503和1504中运动，如箭头U_vib所示。

当两个热流量传感器151和153以相同方向布置在弯曲而形成直角的气流道1503和1504中时，如图1所示，热流量传感器151同时检测噪声分量U_vib和信号分量U_sig。尽管热流量传感器153检测噪声分量U_vib，但热流量传感器153对信号分量U_sig不敏感。

因此，当根据热流量传感器151和热流量传达感器153的输出来补偿由振动引起的噪声分量时，作用于红外线气体分析器的外部振动的影响可以被消除，所以可以进行高精确度的测量操作。

图2是示出用于检测热流量传感器151、153的输出的检测部分具体构造示例的电路图。在图2中，参考数字111、112是用于检测热流量传感器151和153的加热线1511、1512、1531和1532的电阻变化(温度变化)的桥路。参考数字113是补偿部分，用来根据桥路111的输出V₀11和桥路112的输出V₀12之间的差值来补偿由振动引起的噪声分量。

在这个连接中，本实施例的补偿部分113在考虑桥路111的输出V₀11的极性和桥路112的输出V₀12的极性的同时获得它们的差值。

如图35中所示，在桥路111中，检测了对应于测量气体浓度的检测气体的移动(箭头U_sig)和由振动引起的检测气体的移动(箭头U_vib)。因此，它的输出信号V₀11包含振动噪声分量。

另一方面，在桥路112中，仅仅检测了由振动引起的检测气体的移动(箭头U_vib)，并且获得了对应于振动噪声分量的输出信号V₀12。

因此，当输出信号V₀11和V₀12的差值(V₀11-V₀12)由补偿部分113获得时，输出信号V₀11和V₀12中包含的振动噪声分量被补偿，并可以获得几乎没有噪声分量的检测信号。

第二实施例

图3是示出本发明的红外线气体分析器的第二实施例的构造的示图；在图1和图3中用相同参考数字指示类似的部分。在图3所示的实施例中，在补偿部分113中提供桥路，其中消除了振动噪声分量的输出信号V₀13直接从该桥路获得。

图4是示出补偿部分113的构造的具体示例的电路图。如图4所示，热流量传感器151和152的加热线1511、1512、1531和1532被插入桥路的不同侧，并从桥路的输出获得与两个热流量传感器151和153的输出之间的差值相对应的输出信号V₀13。

也就是说，热流量传感器153的加热线1531和1532以对叠加在热流量传感器151的加热线1511和1512上的噪声分量进行补偿的方向来插入到桥路的不同侧中。

因此，省略了图2中所示的两个桥路111和112，使得该结构简单。

图5是示出补偿部分113中的桥路的变化的电路图。在图5所示的实施例中，热流量传感器151和153的加热线1511、1512、1531和1532被配置在桥路的相同侧上。

也就是说，当以对叠加在热流量传感器151的加热线1511和1512上的噪声分量进行补偿的方向来把热流量传感器153的加热线1531和1532插入桥路的相同侧时，可提供与图4相同的噪声消除效果。

第三实施例

图6是示出本发明的红外线气体分析器的第三实施例的构造的示图，在图1到图5和图6中用相同的参考数字来指示类似的部分。在图6所示的实施例中，热流量传感器151和153分别由四条加热线1511、1512、1513、1514和1531、1532、1533、1534组成。

在热流量传感器151和153中，布置在气流的上流侧和下流侧的加热线部分分别包括两条加热线。这些加热线被布置成与检测气体的流向平行。

图7是示出补偿部分(桥路)113的构造的具体示例的电路图。如图7所示，热流量传感器151和153的加热线1511、1512、1513、1514、1531、1532、1533、1534以增加各传感器输出的方向被分别插入桥路的各个侧。

因此，可以实现与图4相同的噪声消除效果。另外，还可以获得输出信号V₀15，其幅度是图4中的两倍。

热流量传感器151和153的加热线的个数不必限制到4个。

在上述解释中，在这种连接中这个线路的热流量传感器151和153的输出由桥路来检测。但是，应该注意，热流量传感器151和153的各个加热线插入的位置不限于上述附图所示的具体实施例的情况。

第四实施例

图8是示出本发明的红外线气体分析器的第四实施例的构造的示图。在图8和图33到35中用相同的参考数字来指示类似的部分。参考数字2503和2504是气流道，参考数字252是其分支部。在这个结构中，使检测气体根据分支部252以相反方向流动。在气流道2503中布置热流量传感器251。在另一个气流道2504中布置包括两条加热线2531和2532的热流量传感器253。热流量传感器253的加热线2531和2532布置在与热流量传感器251的加热线2511和2512相同的方向上。

在这种情况下，与检测成分的浓度相对应的检测气体的流动流过折叠起来的气流道2503和2504，如箭头U_sig所示。由振动引起的检测气体的流动如在气流通道表现为气流道2503和2504中的箭头U_vib。

在这个连接中，当红外光开启和关闭时，检测气体在气流道2503和2504中往复流动。但是，在该附图所示的情况下，为了清楚地显示分支的气流道2503和2504的操作效果，检测气体的流动由一个方向的箭头(流动)显示。这种情况同振动引起的检测气体的流动(箭头U_vib)的情况相同。

如图8所示，在分支的气流道2503和2504中，布置了两个热流量传感器251和253同时使两个热流量传感器251和253的方向相同。于是，对于热流量传感器251和253，振动的影响(箭头U_vib)相对于与测量成分的浓度相对应的检测气体的流动(箭头U_sig)是相反。

在如图8所示的状态下，箭头U_sig和箭头U_vib在热流量传感器251所在的位置具有相同的方向，并且箭头U_sig和箭头U_vib在热流量传感器253所在的位置具有相反的方向。

因此，当热流量传感器251和253的输出被添加到用于补偿由振动引起的噪声分量的极性时，作用于红外线气体传感器的外部振动的影响能够被消除，并且可以进行高精确度的测量。

图9是示出用于检测热流量传感器251、253的输出的检测部分具体构造示例的电路图。在图9中参考数字211和212是用于检测热流量传感器251、253的加热线2511、2512、2531、2532的电阻变化(温度变化)的桥路。参考数字213是补偿部分，其用于根据桥路11的输出V₀21和桥路212的输出V₀22之间的差值来补偿由振动引起的噪声分量。

在这个连接中，在该实施例的补偿部分213中，当考虑了桥路211的输出V₀21和桥路212的输出V₀22的极性的同时，就得到了它们之间的差值。

在桥路211中，如图B11中说明的，检测了与测量气体浓度对应的检测气体的移动(箭头U_sig)和由振动引起的检测气体的移动(箭头U_vib)。输出信号V₀21包含振动噪声分量。在这种情况下箭头U_sig和U_vib指向相同方向。

另一方面，在桥路212中，检测了与测量气体的浓度对应的检测气体的移动(箭头U_sig)和由振动引起的检测气体的移动(箭头U_vib)。因此，获得了包含振动噪声分量的输出信号V₀22。但是，箭头U_sig和U_vib指向相反方向。

因此，根据热流量传感251和253的位置，叠加到信号分量(箭头U_sig)的噪声分量(箭头U_vib)的相位是相反的。因此，当由补偿部分213得到输出信号V₀21和V₀22的差值(V₀21-V₀22)时，包含在输出信号V₀21和V₀22中的振动噪声分量能够被补偿，并且可以获得几乎没有噪声的检测信号。

第五实施例

图10是示出本发明的红外线气体分析器的第五实施例的构造的示图；在图8和图10中使用相同的参考数字来指示类似的部分。在图10所示的实施例中，补偿部分213中提供桥路，振动噪声分量直接从桥路中消除以获得输出信号V₀23。

图11是示出补偿部分213的具体构造的示例的电路图。如图11所示，热流量传感器251和253的加热线2511、2512、2531、2532插入桥路的不同侧，因此，从桥路的输出，可以获得与两个热流量传感251和253的输出之间的差值相对应的输出信号V₀23。

也就是说，热流量传感器253的加热线2531和2532以对叠加在热流量传感器251的加热线2511、2512上的噪声分量进行补偿的关于振动影响(噪声分量)的方向来插入到桥路的不同侧。

因此，省略了如图9所示的两个桥路211和212，从而使结构更简单。

图12是示出在补偿部分213中的桥路的变化的电路图；在图12所示的实施例中，热流量传感器251和253的加热线2511、2512、2531、2532插入到桥路的相同侧。

也就是说，当热流量传感器253的加热线2531和2532以对叠加在热流量传感器251的加热线2511、2512上的噪声分量进行补偿的关于振动影响(噪声分量)的方向来插入到桥路的相同侧时，可实现与图11相同的噪声消除效果。

第六实施例

图13是示出本发明的红外线气体分析器的第六实施例的构造的示图；图8到图13中使用相同的参考数字来指示类似的部分。在图13所示的实施例中，热流量传感器251和253分别由四个加热线2511、2512、2513、2514及2531、2532、2533、2534组成。

在热流量传感器251和253中，布置在气体流的上流侧和下流侧上的加热线部分分别包括两条加热线，这些加热线布置来与检测气体的流向平行。

图14是示出补偿部分(桥路)213的构造的具体示例的电路图。如图14所示，热流量传感器251和253的加热线2511、2512、2513、2514、2531、2532、2533、2534以增加其自身的传感器输出的方向来插入到桥路的各个侧上。

因此，可实现与图11相同的噪声消除效果。此外，可以获得输出信号V₀25，其幅度是图11中的两倍。

应该注意，热流量传感器251和253的加热线的数量不限制于四条。

第七实施例

图15是示出本发明的红外线气体分析器的第七实施例的构造的示图。在图8到14和图15使用相同的参考数字指示类似的部分。在图15所示的实施例中，U型部2521和2522提供到分支的气流道2503和2504，因此可形成气流道2505、2506，通过该气流道检测气体以相反方向抵达气流道2503、2504，并且热流量传感器254和255布置在这些气流道2505和2506中。

在这个连接中，四个热流量传感器251、253、254和255全部布置在同一个方向上。在附图中示出了在每个热流量传感器位置处信号分量(箭头U_sig)和噪声分量(箭头U_vib)之间的关系。

从图15所示可看出，对于热流量传感器251和254来说，叠加到信号分量(箭头U_sig)的噪声分量(箭头U_vib)的相位是相反的。因此，可以补偿它们之间的噪声分量。以同样的方式，对于热流量传感器253和255来说，叠加到信号分量(箭头U_sig)的噪声分量(箭头U_vib)的相位是相反的。因此，可以补偿它们之间的噪声分量。

在上述说明中，示出这样的例子，其中在热流量传感器251的位置处箭头U_sig和箭头U_vib布置成相同的方向。这个作为范例显示了一个具体时刻的状态。因此，在箭头U_sig和箭头U_vib之间的关系不止限于此。

热流量传感器251和253的每条加热线在桥路中插入的位置不限于附图中所示的实施例。

第八实施例

图16是示出本发明的红外线气体分析器的第八实施例的构造的示图；在图16和图33以及图35中用相同的参考数字指示类似的部分。在图16中所示的实施例中，U型部352被提供在气流道3503和3504之间。因此，流过气流道3503的检测气体的方向和流过气流道3504的检测气体的方向是互相相反的。在一个气流道3503中布置热流量传感器351。在另一个气流道3504中布置含有加热线3531和3532的热流量传感器353。热流量传感器353的加热线3531和3532布置来与热流量传感器351的加热线3511和3512的方向相同。

与检测成分浓度对应的检测气体的流动在箭头U_sig方向上流过折叠的气流道35·BR＞03和3504。由振动引起的检测气体的流动表现为气流道3503和3504中的箭头U_vib。

在这个连接中，当红外线灯光开启与关闭时，检测气体在气流道3503和3504中往复运动。但是，在这种情况下，为了使折叠起来的气流道3503和3504的操作效果更清楚，以一个方向的箭头(流动)来示出检测气体的流动。对于由振动引起的检测气体的流动(箭头U_vib)，环境是相同的。

当两个热流量传感器351和353布置在与被折叠起来的气流道3503和3504相同的方向上时，如图16所示，在热流量传感器351和353中，振动的影响(箭头U_vib)表现为关于与测量成分浓度相对应的检测气体的流动(箭头U_sig)在相反相位。

也就是说，在图16所示的状态下，在热流量传感器351的位置处箭头U_sig和箭头U_vib在相同的方向，而在热流量传感器353的位置处箭头U_sig和箭头U_vib在相反的方向。

因此，当热流量传感器351的输出和热流量传感器353的输出添加到用来补偿由振动引起的噪声分量的极性时，可消除作用于红外线气体分析器的外部振动的影响，从而可以进行高精确度的测量操作。

图17是示出用于检测热流量传感器351、353的输出的检测部分具体构造示例的电路图；在图17中，参考数字311和312是桥路，用来检测热流量传感器351和353的加热线3511、3512、3531、3532的电阻变化(温度变化)。参考数字313是补偿部分，用来根据桥路311的输出V₀31和桥路312的输出V₀32之间的差值来对由振动引起的噪声分量进行补偿。

在这个实施例的补偿部分113中，当考虑桥路311的输出V₀31和桥路312的输出V₀32的极性同时，就获得了它们之间的差。

在桥路311，如图C10中说明的，检测了与测量气体浓度对应的检测气体的移动(箭头U_sig)和由振动引起的检测气体的移动(箭头U_vib)，并且输出信号V₀31包含振动噪声分量。在这个情况下，箭头U_sig和箭头U_vib指向相同的方向。

另一方面，在桥路312中，检测了与测量气体浓度对应的检测气体的移动(箭头U_sig)和由振动引起的检测气体的移动(箭头U_vib)。于是，获得了含有振动噪声分量的输出信号V₀32。但是，箭头U_sig和箭头U_vib指向相反方向。

因此，根据热流量传感器351和353的位置，叠加到信号分量(箭头U_sig)上的噪声分量(箭头U_vib)的相位是相反的。因此，当通过补偿部分313获得输出信号V₀31和V₀32的差值(V₀31-V₀32)时，在输出信号V₀31和V₀32中包含的振动噪声分量被补偿了，并且可以获得几乎没有噪声的检测信号。

第九实施例

图18是示出本发明的红外线气体分析器的第九实施例的构造的示图；在图16和18中用相同的参考数字来指示类似的部分。在图18中所示的实施例中，在补偿部分313中提供桥路，振动噪声分量从桥路中直接消除以获得输出信号V₀33。

图19是示出补偿部分313的构造的具体示例的电路图；如图19所示，热流量传感器351和353的加热线3511、3512、3531、3532插入桥路的不同侧。因此，从桥路的输出，可以获得与两个热流量传感器351和353的输出之间的差值相对应的输出信号V₀33。

也就是说，热流量传感器353的加热线3531和3532以对叠加在热流量传感器351的加热线3511、3512上的关于振动影响(噪声分量)的噪声分量进行补偿的方向来插入到桥路的不同侧。

因此，可省略如图17所示的两个桥路311和312，从而结构能更加简单。

图20是示出补偿部分313中的桥路的变化的电路图；如图20所示，热流量传感器351和353的加热线3511、3512、3531、3532插入到桥路的相同侧。

也就是说，热流量传感器353的加热线3531和3532以可对叠加在热流量传感器351的加热线3511、3512上的关于振动影响(噪声分量)的噪声分量进行补偿的方向来插入到桥路的相同侧。以这种方式可以实现同图19一样的噪声消除效果。

第十实施例

图21是示出本发明的红外线气体分析器的第十实施例的构造的示图；在图21和图33到35中用相同的参考数字来指示类似的部分。在图21中所示的实施例中，热流量传感器351和353分别包括四个加热线3511、3512、3513、3514及3531、3532、3533、3534。

对于热流量传感器351和353，布置在气流的上流侧和下流侧的加热线部分分别包括两条加热线。这些加热线被布置成与检测气体流向相平行。

图22是示出补偿部分(桥路)313的构造的具体示例的电路图；如图22所示，热流量传感器351和353的加热线3511、3512、3513、3514、3531、3532、3533、3534以可增加每个传感器输出的方向来插入到桥路的各个侧上。

因此，可以实现同图19一样的噪声消除效果。另外，还可以获得输出信号V₀35，其幅度是图19中的两倍。

在这个连接中，热流量传感器351和353的加热线数量不必限于四个。

在上述说明中，示出这样一个例子，其中箭头U_sig和箭头U_vib布置在与热流量传感器51的位置相同的方向。这个示例显示了一个具体时刻的状态。因此，箭头U_sig和箭头U_vib之间的关系不限于此。

热流量传感器351和353的每个加热线插入到桥路中的位置不限于附图所示的实施例。

第十一实施例

图23是示出本发明的红外线气体分析器的第十一实施例的构造的示图。在图23和图33到35中用相同的参考数字来指示类似的部分。参考数字52是用于补偿的检测器，并具有含有加热线531和532的热流量传感器53。补偿检测器52具有一个充满了含有测量成分的检测气体的空间，该空间形成类似于检测器5的气流道的形状，并且，热流量传感器53被布置在这个空间里。在这个连接中，图23中，比气流道稍小的室状空间示例性地被显示为其中布置了热流量传感器51和53的空间。但是，应该注意，该空间的形状不限于上述具体实施例。

补偿检测器52同检测器5固定在一起，或者与检测器5形成一个整体，这样补偿检测器52能够同检测器5在同样的方式上受到振动的影响。另外，热流量传感器53的加热线531和532被布置在与热流量传感器51的加热线511和512相同的方向上。

在这个连接中，红外光不照射到补偿检测器52上。

参考数字11和12是用于检测热流量传感器51和53的加热线511、512、531、532的电阻变化(温度变化)的桥路。参考数字13是补偿部分，用于获得桥路11的输出和桥路12的输出之间的差值。

图24是示出桥路11、12的构造的具体示例的电路图；如图24中所示，热流量传感器51和53的加热线511、512、531、532被分别插入桥路11和12的两侧。因此，由检测气体的移动引起的电阻变化可以随着输出电压V₀1和V₀2的改变而检测出来。

如图D11所说明，在桥路11中，检测了与测量气体浓度相对应的检测气体的移动(箭头U_sig)和由振动引起的检测气体的移动(箭头U_vib)，并且输出信号V₀1包含振动噪声分量。

另一方面，在桥路12中，仅仅检测了由振动引起的检测气体的移动(箭头U_vib)，并获得对应于它的输出信号V₀2。

因此，当输出信号V₀1和V₀2之间的差值(V₀1-V₀2)由补偿部分13获得时，可以补偿包括在输出信号V₀1中的振动噪声分量。因此，可以获得几乎没有噪声的检测信号。

第十二实施例

图25是示出本发明的红外线气体分析器的第十二实施例的构造的示图；在图23和图25中用相同的参考数字指示类似的部分。在图25所示的实施例中，在补偿部分13的桥路中提供了桥路，并从该桥路中直接获得消除了振动噪声分量的输出信号。

图26是示出补偿部分13的构造的具体示例的电路图；如图26所示，热流量传感器51和53的加热线511、512、531、532插入到桥路的不同侧。因此，从桥路的输出，可以获得与两个热流量传感器51和53的输出之间的差值相对应的输出信号V₀3。

也就是说，热流量传感器53的加热线531和532以对叠加在热流量传感器51的加热线511、512上的噪声分量进行补偿的方向来插入到桥路的不同侧上。

因此，可省略如图23所示的两个桥路11、12，使结构变得更简单。

图27是示出补偿部分13的桥路的变化的电路图。如图27中所示，热流量传感器51和53的加热线511、512、531、532被插入到桥路的相同侧。

也就是说，在这个实施例中，热流量传感器53的加热线531和532以可以对叠加在热流量传感器51的加热线511、512上的噪声分量进行补偿的方向来插入到桥路的相同侧上。以这种方式，可以实现与图26相同的噪声消除效果。

第十三实施例

图28是示出本发明的红外线气体分析器的第十三实施例的构造的示图。在图23到27和图28中用相同的参考数字指示类似的部分。在图28所示的实施例中，热流量传感器51和53分别包括四个加热线511、512、513、514及531、532、533、534。

在热流量传感器51和53中，被配置在气流的上流侧和下流侧的加热线部分分别包括两条加热线。这些加热线被布置来与检测气体流向相平行。

图29是示出补偿部分(桥路)13的构造的具体示例的电路图。如图29所示，热流量传感器51和53的加热线511、512、513、514、531、532、533、534以增加传感器输出的方向来被分别插入到桥路的各个侧。

因此，可以实现同图26一样的噪声消除效果。另外，可能获得输出信号V₀5，其幅度是图26中的两倍。

在这个连接中，热流量传感器51和53的加热线数量不必限于四个。

第十四实施例

图30是示出本发明的红外线气体分析器的第十四实施例的构造的示图。在图23到29和图30中用相同的参考数字指示类似的部分。在图30所示的实施例中，在补偿检测器52中形成了其形状与测量检测器5中的基准侧室501和采样侧室502相同的空间。如之前所述，红外光不入射到补偿检测器52的该空间中。

也就是说，补偿检测器52在形状和尺寸上与测量检测器5完全相同。因此，对于施加的振动来讲，在补偿检测器52中的检测气体同测量检测器5中的检测气体以完全相同的形式行动。因此，可以更精确地消除振动噪声。

图31和32是分别示出本发明的红外线气体分析器的另一个实施例的构造的示图。在图23到30和图31和32中用相同的参考数字指示类似的部分。

在图31所示的实施例中，为了以含有被测量成分的检测气体充满补偿检测器52的空间，测量检测器5的空间和补偿检测器52的空间以气流道连接起来。

在图32所示的实施例中，检测器5的基准侧室501和采样侧室502通过补偿检测器52的空间连接。

根据图31和32所示的实施例，当使补偿检测器52中的检测气体流动时，补偿检测器52中的检测气体总是能被维持在与检测器5中的检测气体相同的状态。

在图32所示实施例中，检测气体在热流量传感器53中流动。但是，由于加热线531和532被布置成与检测气体流向相平行，因此热流量传感器53不检测检测气体的流动。

Claims

1.一种红外线气体分析器，其包含：

一个或多个光源，其发射红外光；以及

检测器，其利用当采样气体通过所述采样单元时被所述测量成分吸收的红外光中的变化来检测在采样气体中含有的测量成分的浓度，

其中所述检测器包括：

第一室，其中充满含有所述测量成分的检测气体，并以通过了所述采样单元的红外光照射该第一室；

第二室，其中充满含有测量成分的所述检测气体，并以通过了不同于所述采样单元的通道的红外光照射该第二室；

气流道，其布置在所述第一室和所述第二室之间，并且所述检测气体通过所述气流道在两个室间流动；以及

第一和第二热流量传感器，其布置在所述气流道中，

其中，所述气流道具有一流道部，在该部中所述检测气体要流过一个直角，并且

2.根据权利要求1的红外线气体分析器，还包含：

补偿部分，用于以所述第二热流量传感器的输出来补偿所述第一热流量传感器的输出。

3.根据权利要求2的红外线气体分析器，其中所述补偿部分根据所述第一和第二热流量传感器各自的输出来补偿由振动引起的噪声分量。

4.根据权利要求1的红外线气体分析器，其中所述第一和第二热流量传感器的每个都是至少具有两条加热线的桥路。

5.根据权利要求2的红外线气体分析器，其中所述第一和第二热流量传感器的每个都至少具有两条加热线，并且

所述补偿部分是包含所述第一和第二热流量传感器加热线的桥路。

6.根据权利要求1的红外线气体分析器，其中所述第一和第二热流量传感器的每个都至少具有两条加热线，所述加热线布置成与用于检测所述检测气体流的方向相平行。

7.一种红外线气体分析器，其包含：

一个或多个光源，其发射红外光；以及

其中所述检测器包括：

气流道，其布置在所述第一室和第二室之间，并且所述检测气体通过所述气流道在两个室间流动；以及

第一和第二热流量传感器，其布置在所述气流道中，

所述气流道具有一个分支部分，在此处所述检测气体被分成流向彼此相反的两个方向而流动，并且

8.根据权利要求7的红外线气体分析器，还包含：

补偿部分，其用于以所述第二热流量传感器的输出来补偿所述第一热流量传感器的输出。

9.根据权利要求8的红外线气体分析器，其中所述补偿部分根据所述第一和第二热流量传感器各自的输出来补偿由振动引起的噪声分量。

10.根据权利要求7的红外线气体分析器，其中所述第一和第二热流量传感器的每个都是至少具有两条加热线的桥路。

11.根据权利要求8的红外线气体分析器，其中所述第一和第二热流量传感器的每个都至少具有两条加热线，并且

12.根据权利要求7的红外线气体分析器，其中所述第一和第二热流量传感器的每个都至少具有两条加热线，所述加热线布置成与所述检测气体的流向相平行。

13.根据权利要求7的红外线气体分析器，其中所述气流道有多个U型部，用以分别使在所述分支部分被分支的检测气体以相反的方向流动，并且

所述检测器具有第三和第四热流量传感器，所述第三和第四热流量传感器以与所述第一和第二热流量传感器相同的方向布置在被折叠的气流道中的所述U型部。

14.一种红外线气体分析器，其包含：

一个或多个光源，其发射红外光；以及

其中所述检测器包括：

第一和第二热流量传感器，其布置在所述气流道中，

所述气流道具有一个用于使所述检测气体以相反方向流动的U型部，并且

15.根据权利要求14的红外线气体分析器，还包含：

16.根据权利要求15的红外线气体分析器，其中所述补偿部分根据所述第一和第二热流量传感器各自的输出来补偿由振动引起的噪声分量。

17.根据权利要求14的红外线气体分析器，其中所述第一和第二热流量传感器的每个都是至少具有两条加热线的桥路。

18.根据权利要求14的红外线气体分析器，其中所述第一和第二热流量传感器的每个都至少具有两条加热线，并且

所述补偿部分是包括所述第一和第二热流量传感器加热线的桥路。

19.根据权利要求14的红外线气体分析器，其中所述第一和第二热流量传感器的每个都至少具有两条加热线，所述加热线布置成与所述检测气体的流向相平行。

20.一种红外线气体分析器，其包含

一个或多个光源，其发射红外光；以及

测量检测器，其利用当采样气体通过所述采样单元时被所述测量成分吸收的红外光中的变化来检测在采样气体中含有的测量成分的浓度；以及

补偿检测器，其被固定到所述测量检测器上，

其中所述测量检测器包括：

第一热流量传感器，其布置在所述气流道中，并且

所述补偿检测器包括：

第二热流量传感器，其以与所述第一热流量传感器相同的方向布置在其中充满了所述含有测量成分的检测气体的空间中。

21.根据权利要求20的红外线气体分析器，还包括：

22.根据权利要求20的红外线气体分析器，其中所述补偿检测器的形状与所述测量检测器的形状相同，并且所述补偿检测器不接收红外光。

23.根据权利要求20的红外线气体分析器，其中所述测量检测器和所述补偿检测器形成一个整体。

24.根据权利要求20的红外线气体分析器，其中所述补偿部分获得所述第一热流量传感器的输出与所述第二热流量传感器的输出之间的差值。

25.根据权利要求20的红外线气体分析器，其中所述第一和第二热流量传感器的每个都是至少具有两条加热线的桥路。

26.根据权利要求21的红外线气体分析器，其中所述第一和第二热流量传感器的每个都至少具有两条加热线，并且

27.根据权利要求20的红外线气体分析器，其中所述第一和第二热流量传感器的每个都至少具有两条加热线，所述加热线布置成与所述检测气体的流向相平行。