CN105026915B - 气体分析仪 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够以简单的结构来对试样气体所包含的在以往不易分析的一氧化氮气体(NO气体)和二氧化氮气体(NO2气体)这两种成分的气体浓度进行分析或者对一氧化氮气体(NO气体)、二氧化氮气体(NO2气体)及二氧化硫气体(SO2)这三种成分的气体浓度进行分析那样对多成分的气体浓度进行分析的气体分析仪。为如下的气体分析仪：使用气体调整部(41)为氧化输出时的来自透过光接收部(31)和基准光接收部(32)的信号来计算NO2和SO2的气体浓度，使用气体调整部(41)为通常输出时的来自透过光接收部(31)和基准光接收部(32)的信号来计算NO2和SO2的气体浓度，另外，从氧化输出时的NO2的气体浓度减去通常输出时的NO2的气体浓度来计算NO的气体浓度。

Description

气体分析仪
技术领域
本发明涉及一种对试样气体所包含的多种气体的气体浓度进行测量的气体分析仪。
背景技术
例如在专利文献1中公开了气体分析仪的以往技术。参照图来说明该以往技术。图11是专利文献1所记载的以往技术的吸光分析仪。
吸光分析仪300使用紫外线吸收法来测量试样气体所包含的NO2(二氧化氮)浓度。吸光分析仪300具备紫外线光源301、可见光光源302、参考室(reference cell)303、试样室304、光引导机构305、光检测部306、控制部307以及运算部308。
紫外线光源301是发出紫外线的发光二极管。该紫外线的中心发光波长为波长360nm～400nm，如图12的波长-吸光系数特性图所示，包含于NO2的吸光波长带内。当向NO2照射这种紫外线时，NO2吸光。
可见光光源302是发出可见光的发光二极管。该可见光的中心发光波长大于紫外线的波长，因此如图12的波长-吸光系数特性图所示，虽然包含于NO2的吸光波长带内，但是与紫外线的中心波长不同。以如下方式设定可见光光源302的波长：当向NO2照射这种可见光时NO2吸光，但是与上述的NO2对紫外线的吸收相比，NO2对可见光的吸收小。
参考室303封入有基准气体。该基准气体例如是氮气。紫外线、可见光通过窗303a、303b入射。
试样室304被供给作为测量对象的试样气体。紫外线、可见光通过窗304a、304b入射。试样气体通过气体入口304c流入到试样室304内，通过气体出口304d流出。
光引导机构305具备镜305a、半透半反镜305b。来自紫外线光源301的紫外线、来自可见光光源302的可见光在半透半反镜305b和镜305a处反射，经由参考室303的窗303a而从一端侧被导入到参考室303内。另外，来自紫外线光源301的紫外线、来自可见光光源302的可见光透过半透半反镜305b，经由试样室304的窗304a而从一端侧被导入到试样室304内。在试样室304内NO2吸光。
光检测部306具备光检测器306a、306b。光检测器306a设置于参考室303的另一端侧，对透过了该参考室303的窗303b的紫外线、可见光进行检测。光检测器306b设置于试样室304的另一端侧，对透过了试样室304的窗304b的紫外线、可见光进行检测。
控制部307使紫外线光源301和可见光光源302分时发光。光检测部306得到透过参考室303和试样室304的两个波长的透过光。由此，具有两个光路、两个波长，从而得到紫外透过光的试样信号、可见透过光的试样信号、紫外透过光的参考信号以及可见透过光的参考信号这四个信号。
运算部308经由控制部307来接收来自光检测部306的四个信号，基于这四个信号来运算NO2气体浓度。由此，使得能够进行紫外线光源301和可见光光源302的漂移的补偿、测量成分以外的其它成分干扰的校正、因试样室304的透过窗304a、304b的脏污或朦胧引起的光量降低的校正、灵敏度漂移的校正。能够在进行了这些校正的基础上计算NO2气体浓度，从而提高测量精度。
专利文献1：日本特开2011-149965号公报(发明名称“吸光分析仪”)
发明内容
发明要解决的问题
然而，上述的以往技术所能够测量的气体成分限于一种。因而，为了利用吸光法来测量两种以上的气体的浓度，按气体不同而需要多组发出某种气体吸收的波长的光的发光单元以及接收该光的受光单元。这样，在以往技术中存在以下问题：为了测量两种以上的气体的浓度，结构变多。
另外，在以往技术中，即使要测量的气体是一种，也无法将一氧化氮气体(NO气体)、二氧化硫气体(SO2气体)作为测量成分。这是由于，如图12所示，在紫外线波长区域的NO气体的吸光波长中，存在SO2气体和NO2气体的吸光，从而受到其它气体的影响。另外，在紫外线波长区域的SO2气体的吸光波长中，存在NO2气体的吸光，从而受到其它气体的影响。
并且，在可见光波长区域(波长400nm以上)的NO2气体的吸光波长中，不存在NO气体和SO2气体的吸光，可见透过光不包含与NO气体和SO2气体有关的信息。因而，无法对NO气体、SO2气体所造成的干扰进行校正，或者无法利用于NO气体、SO2气体的浓度测量。
在像这样试样气体包含NO气体和SO2气体的气体成分的情况下，难以进行这些NO气体和SO2气体的气体成分的分析。
因此，本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够以简单的结构来对试样气体所包含的以往不易分析的一氧化氮气体(NO气体)和二氧化氮气体(NO2气体)这两种成分的气体浓度进行分析或者对一氧化氮气体(NO气体)、二氧化氮气体(NO2气体)及二氧化硫气体(SO2)这三种成分的气体浓度进行分析那样对多成分的气体浓度进行分析的气体分析仪。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，设第一发明为气体分析仪，该气体分析仪具备：
气体调整部，其在氧化输出状态与通常输出状态之间进行切换，在该氧化输出状态下，使试样气体与臭氧气体混合在进行氧化反应之后并进行加热后作为第一测量对象气体而输出，在该通常输出状态下，将上述试样气体以无反应的状态作为第二测量对象气体而输出；
NO2气体吸光用发光部，其照射二氧化氮气体(NO2气体)会吸收的320nm～600nm的波长的NO2气体吸光用照射光；
气体流通室，其具有流通上述第一测量对象气体和上述第二测量对象气体的检测空间以及用于使上述NO2气体吸光用照射光入射到检测空间的光透过窗；
透过光接收部，其接收透过上述光透过窗并在气体流通室内传播后的上述NO2气体吸光用照射光；
驱动控制部，其对上述气体调整部和上述NO2气体吸光用发光部进行控制，使得在分别使上述第一测量对象气体和上述第二测量对象气体在上述气体流通室中流通的状态下照射上述NO2气体吸光用照射光；以及
信号处理部，其基于根据上述透过光接收部的受光量而得到的计算值，基于根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量而得到的计算值来计算上述试样气体所包含的二氧化氮气体(NO2气体)的气体浓度，使用表示受光量之差的计算值来计算上述试样气体所包含的一氧化氮气体(NO气体)的气体浓度，该受光量之差是从根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值减去根据向上述第二测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值而得到的。
另外，设第二发明为气体分析仪，该气体分析仪具备：
气体调整部，其在氧化输出状态与通常输出状态之间进行切换，在该氧化输出状态下，使试样气体与臭氧气体混合在进行氧化反应之后并进行加热后作为第一测量对象气体而输出，在该通常输出状态下，将上述试样气体以无反应的状态作为第二测量对象气体而输出；
NO2气体吸光用发光部，其照射二氧化氮气体(NO2气体)会吸收的320nm～600nm的波长的NO2气体吸光用照射光；
SO2气体吸光用发光部，其照射二氧化硫气体(SO2气体)和二氧化氮气体(NO2气体)会吸收的250nm～320nm的波长的SO2气体吸光用照射光；
气体流通室，其具有流通上述第一测量对象气体和上述第二测量对象气体的检测空间以及用于使上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光入射到检测空间的光透过窗；
透过光接收部，其接收透过上述光透过窗并在气体流通室内传播后的上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光；
驱动控制部，其对上述气体调整部、上述NO2气体吸光用发光部以及上述SO2气体吸光用发光部进行控制，使得在使上述第一测量对象气体在上述气体流通室中流通的状态下依次照射上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光，在使上述第二测量对象气体在上述气体流通室中流通的状态下照射上述NO2气体吸光用照射光；以及
信号处理部，其基于根据上述透过光接收部的受光量而得到的计算值，基于根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量而得到的计算值来计算上述试样气体所包含的二氧化氮气体(NO2气体)的气体浓度，使用表示受光量之差的计算值来计算上述试样气体所包含的一氧化氮气体(NO气体)的气体浓度，该受光量之差是从根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值减去根据向上述第二测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值而得到的，使用表示受光量之差的计算值来计算上述试样气体所包含的二氧化硫气体(SO2气体)的气体浓度，该受光量之差是从根据向上述第一测量对象气体照射上述SO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值减去根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值而得到的。
另外，设第三发明为气体分析仪，该气体分析仪具备：
气体调整部，其在氧化输出状态与通常输出状态之间进行切换，在该氧化输出状态下，使试样气体与臭氧气体混合在进行氧化反应之后并进行加热后作为第一测量对象气体而输出，在该通常输出状态下，将上述试样气体以无反应的状态作为第二测量对象气体而输出；
NO2气体吸光用发光部，其照射二氧化氮气体(NO2气体)会吸收的320nm～600nm的波长的NO2气体吸光用照射光；
SO2气体吸光用发光部，其照射二氧化硫气体(SO2气体)和二氧化氮气体(NO2气体)会吸收的250nm～320nm的波长的SO2气体吸光用照射光；
气体流通室，其具有流通上述第一测量对象气体和上述第二测量对象气体的检测空间以及用于使上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光入射到检测空间的光透过窗；
透过光接收部，其接收透过上述光透过窗并在气体流通室内传播后的上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光；
驱动控制部，其对上述气体调整部、上述NO2气体吸光用发光部以及上述SO2气体吸光用发光部进行控制，使得在使上述第一测量对象气体在上述气体流通室中流通的状态下照射上述NO2气体吸光用照射光，在使上述第二测量对象气体在上述气体流通室中流通的状态下依次照射上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光；以及
信号处理部，其基于根据上述透过光接收部的受光量而得到的计算值，基于根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量而得到的计算值来计算上述试样气体所包含的二氧化氮气体(NO2气体)的气体浓度，使用表示受光量之差的计算值来计算上述试样气体所包含的一氧化氮气体(NO气体)的气体浓度，该受光量之差从根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值减去根据向上述第二测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值而得到的，使用表示受光量之差的计算值来计算上述试样气体所包含的二氧化硫气体(SO2气体)的气体浓度，该受光量之差是从根据向上述第二测量对象气体照射上述SO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值减去根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值而得到的。
而且，根据该第一、第二、第三发明的气体分析仪，
上述气体调整部包括：
臭氧产生部，其在不存在来自上述驱动控制部的指令时输出原料气体，在存在上述指令时由上述原料气体生成臭氧气体并输出包含臭氧气体的原料气体；
气体混合部，其将上述试样气体与上述原料气体混合后输出；以及
气体加热部，其将来自上述气体混合部的混合气体进行加热后作为上述第一测量对象气体和上述第二测量对象气体而输出。
另外，根据第一发明的气体分析仪，还设置有：
基准光接收部，其接收上述NO2气体吸光用照射光作为基准光；以及
光路决定部，其使上述NO2气体吸光用照射光经过以下光路：到达上述基准光接收部的光路以及在透过上述光透过窗并经过上述气体流通室的检测空间后到达上述透过光接收部的光路，
上述信号处理部基于上述基准光接收部的基准光的受光量与上述透过光接收部的透过光的受光量之比来计算气体浓度。
另外，根据第一发明的气体分析仪，还设置有：
基准光接收部，其接收上述NO2气体吸光用照射光作为基准光；
光路决定部，其使上述NO2气体吸光用照射光经过以下光路：在透过上述光透过窗并经过上述气体流通室后到达上述透过光接收部的光路以及不经过上述气体流通室的检测空间而到达上述基准光接收部的光路；以及
校正部，其基于上述基准光接收部的基准光的受光量来控制上述NO2气体吸光用发光部的驱动电流。。
另外，根据第二、第三发明的气体分析仪，还设置有：
基准光接收部，其接收上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光作为基准光；以及
光路决定部，其使上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光经过以下光路：到达上述基准光接收部的光路以及在透过上述光透过窗并经过上述气体流通室后到达上述透过光接收部的光路，
上述信号处理部基于上述基准光接收部的基准光的受光量与上述透过光接收部的透过光的受光量之比来计算气体浓度。
另外，根据第二、第三发明的气体分析仪，还设置有：
基准光接收部，其接收上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光作为基准光；
光路决定部，其使上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光经过以下光路：到达上述基准光接收部的光路以及在透过上述光透过窗并经过上述气体流通室后到达上述透过光接收部的光路；以及
校正部，其基于上述基准光接收部的基准光的受光量来控制上述NO2气体吸光用发光部和上述SO2气体吸光用发光部的驱动电流。
另外，根据第一发明的气体分析仪，
上述驱动控制部对作为发光二极管(LED)或激光二极管(LD)的上述NO2气体吸光用发光部输出驱动电流，该驱动电流是使上述NO2气体吸光用发光部的输出和停止交替地进行的脉冲，具有使输出短于停止的占空比
另外，根据第二、第三发明的气体分析仪，
上述驱动控制部对作为发光二极管(LED)或激光二极管(LD)的上述NO2气体吸光用发光部输出驱动电流，该驱动电流是使上述NO2气体吸光用发光部的输出和停止交替地进行的脉冲，具有使输出短于停止的占空比，另外，上述驱动控制部对作为发光二极管(LED)的上述SO2气体吸光用发光部输出驱动电流，该驱动电流是使上述SO2气体吸光用发光部的输出和停止交替地进行的脉冲，具有使输出短于停止的占空比。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种能够以简单的结构来对试样气体所包含的以往不易分析的一氧化氮气体(NO气体)和二氧化氮气体(NO2气体)这两种成分的气体浓度进行分析或者对一氧化氮气体(NO气体)、二氧化氮气体(NO2气体)及二氧化硫气体(SO2)这三种成分的气体浓度进行分析那样对多成分的气体浓度进行分析的气体分析仪。
附图说明
图1是用于实施本发明的方式所涉及的气体分析仪的整体结构图。
图2是用于实施本发明的其它方式所涉及的气体分析仪的整体结构图。
图3是用于实施本发明的其它方式所涉及的气体分析仪的局部结构图。
图4是用于实施本发明的其它方式所涉及的气体分析仪的局部结构图。
图5是用于实施本发明的其它方式所涉及的气体分析仪的局部结构图。
图6是用于实施本发明的其它方式所涉及的气体分析仪的局部结构图。
图7是用于实施本发明的其它方式所涉及的气体分析仪的局部结构图。
图8是表示发光二极管的占空比-容许电流特性的特性图。
图9是根据脉冲信号而生成的发光二极管的驱动信号的时间变化的说明图。
图10是根据小占空比脉冲信号而生成的发光二极管的驱动信号的时间变化的说明图。
图11是以往技术的吸光分析仪的结构图。
图12是表示NO、NO2、SO2气体在可见光区域和紫外线区域中的吸光系数的波长-吸光系数特性图。
具体实施方式
接着，参照附图来在下面说明用于实施本发明的第一方式所涉及的气体分析仪。图1是本方式的气体分析仪的整体结构图。在图1中，粗实线的箭头表示气体的流通路径，虚线的箭头表示光的路径，细实线表示电信号的路径。
首先，说明本方式的气体分析仪100所具备的结构要素及它们的功能。如图1所示，气体分析仪100具备NO2气体吸光用发光部11、SO2气体吸光用发光部12、光路决定部13、气体流通室21、透过光接收部31、基准光接收部32、气体调整部41、气体吸引部51、信号处理/驱动控制部61。
NO2气体吸光用发光部11是发出NO2气体会吸收且SO2气体不吸收的波长的NO2气体吸光用照射光的发光部。例如，能够选择在从紫外线跨至可见光的区域的波长320nm～600nm中具有中心发光波长的照射光的光源、例如在当前情况下能够选择发光二极管(LED)或激光二极管(LD)。如图12所示，在该波长区域中仅NO2气体吸光。
SO2气体吸光用发光部12是发出SO2气体会吸收且NO气体不吸收的波长的SO2气体吸光用照射光的发光部。例如，能够选择在紫外线区域的波长250nm～320nm中具有中心发光波长的照射光的光源、例如在当前情况下能够选择发光二极管(LED)。此外，如图12所示，在该波长区域中不仅SO2气体吸光而且NO2气体也吸光。
光路决定部13是半透半反镜，使NO2气体吸光用照射光以规定透过率透过，另外使照射光以规定反射率反射。另外，光路决定部13使SO2气体吸光用照射光透过，另外使照射光以规定反射率反射。此外，NO2气体吸光用照射光与SO2气体吸光用照射光不会同时输出，而是例如按时间来单独地仅输出一方，这一点在后面叙述。
从NO2气体吸光用发光部11照射的NO2气体吸光用照射光入射到光路决定部13。在光路决定部13处，NO2气体吸光用照射光的一部分反射，NO2气体吸光用照射光的剩余部分透过。在光路决定部13处反射的NO2气体吸光用照射光被入射到基准光接收部32。另外，透过光路决定部13后的NO2气体吸光用照射光被入射到气体流通室21。同样地，从SO2气体吸光用发光部12照射的照射光也入射到光路决定部13。在光路决定部13处，SO2气体吸光用照射光的一部分反射，SO2气体吸光用照射光的剩余部分透过。在光路决定部13处反射的SO2气体吸光用照射光被入射到基准光接收部32。另外，透过光路决定部13后的SO2气体吸光用照射光被入射到气体流通室21。
气体流通室21还具备管22、光透过窗23、24、检测空间25、气体流入口26、气体流出口27。
管22是筒体。例如能够使管22的内表面为研磨过的不锈钢的内表面。由此，能够在防止测量对象气体的吸附的同时良好地保持照射光的反射率。在管22内，照射光通过管22的内表面进行反射并传播。
光透过窗23、光透过窗24是由在从NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12照射的照射光的发光波长区域中示出光透过性的材料制作而成的。例如，能够以合成石英、氟化钙为材料。
检测空间25是由管22、光透过窗23以及光透过窗24划分出的封闭空间。
气体流入口26、气体流出口27与该检测空间25连通。测量对象气体从气体流入口26流入到检测空间25，从气体流出口27流出。
在这种气体流通室21内，照射光被照射到所流通的测量对象气体而发生吸光。
透过光接收部31接收从NO2气体吸光用发光部11照射并透过气体流通室21后的NO2气体吸光用照射光，输出与光强度相应的检测信号。另外，透过光接收部31接收从SO2气体吸光用发光部12照射并透过气体流通室21后的SO2气体吸光用照射光，输出与光强度相应的检测信号。作为透过光接收部31，能够选择对NO2气体吸光用照射光、SO2气体吸光用照射光的发光波长具有灵敏度这样的光电二极管、光电倍增管等。例如，能够选择硅光电二极管。
这种透过光接收部31对测量对象气体的吸光进行检测，具有向信号处理/驱动控制部61输出与所接收到的照射光的光量成正比的光量强度信号的功能。即，与不存在测量对象气体的吸光的情况相比，在存在吸光的情况下，由透过光接收部31接收的照射光的光强度减少，因此利用该光强度的减少量与测量气体浓度的相关性来测量气体浓度。
像这样透过光路决定部13后的NO2气体吸光用照射光、SO2气体吸光用照射光透过构成气体流通室21的一端的光透过性的光透过窗23，在管22的内部的检测空间25中传播，透过构成另一端的光透过性的光透过窗24，入射到透过光接收部31。
基准光接收部32具有以下功能：接收从NO2气体吸光用发光部11照射并被光路决定部13反射的NO2气体吸光用照射光，向信号处理/驱动控制部61输出与所接收到的光量成正比的光量强度信号。另外，基准光接收部32具有以下功能：接收从SO2气体吸光用发光部12照射并被光路决定部13反射的SO2气体吸光用照射光，向信号处理/驱动控制部61输出与所接收到的光量成正比的光量强度信号。作为基准光接收部32，能够选择对NO2气体吸光用照射光、SO2气体吸光用照射光的发光波长具有灵敏度的光电二极管、光电倍增管等。例如能够选择硅光电二极管。
在NO2气体吸光用照射光、SO2气体吸光用照射光的强度由于NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12的温度上升等的影响而存在变动的情况下，由基准光接收部32接收的NO2气体吸光用照射光、SO2气体吸光用照射光的光量强度信号发生变动。利用该光强度的变动量来进行气体浓度的校正。
气体调整部41还具备臭氧产生部42、气体混合部43、气体加热部44。
臭氧产生部42具有产生臭氧的功能。包含氧的大气、仪表空气或氧气等原料气体GO流入到臭氧产生部42。由信号处理/驱动控制部61对臭氧产生部42进行动作控制。在臭氧产生部42动作时，臭氧产生部42通过无声放电等电气手段，使用原料气体GO的氧气来生成O3气体，使充分包含O3气体的原料气体GO流出。在不动作时，臭氧产生部42不生成O3气体而使原料气体GO直接经过。像这样，信号处理/驱动控制部61进行臭氧产生部42的动作/不动作的动作控制。
气体混合部43是为了将试样气体GS与来自臭氧产生部42的原料气体GO(在动作时为包含大量O3气体的原料气体GO，而在不动作时为不包含O3气体的原料气体GO)进行混合而设置的。在臭氧产生部42动作时，在气体混合部43中由O3气体的一部分与试样气体GS的一部分发生化学反应而生成中间反应气体，使该中间反应气体、剩余的O3气体、剩余的原料气体GO以及剩余的试样气体GS流出，这一点在后面叙述。另外，在臭氧产生部42不动作时，使来自臭氧产生部42的原料气体GO与试样气体GS直接混合后流出。另外，在零点气体(zero gas)GZERO、量程气体(span gas)GSPAN流入时，气体混合部43使它们直接流出，这一点在后面叙述。
气体加热部44对从气体混合部43流入的气体进行加热。在臭氧产生部42动作时，对中间反应气体、O3气体、剩余的原料气体GO以及试样气体GS进行加热，使它们进一步反应后得到的气体作为测量对象气体而流出。另外，在臭氧产生部42不动作时，即使对来自臭氧产生部42的原料气体GO与试样气体GS进行加热，它们也不发生反应，因此直接使原料气体GO和试样气体GS作为测量对象气体而流出。从该气体加热部44流出的测量对象气体从气体流入口26起在气体流通室21内的检测空间25中流通，从气体流出口27流出。
气体吸引部51具有吸引气体的功能。通过对气体流通室21的检测空间25内进行排气来向检测空间25内引入来自气体加热部44的测量对象气体。此外，该气体吸引部51也能够设置于气体加热部44与气体流入口26之间。
信号处理/驱动控制部61是使本发明的信号处理部与驱动控制部一体化而成的，既实现作为信号处理部的功能又实现作为驱动控制部的功能。信号处理/驱动控制部61具有供给使NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12发光所需的驱动电流的功能。另外，信号处理/驱动控制部61具有用于基于从透过光接收部31和基准光接收部32输出的光量强度信号来计算气体浓度的受光信号处理功能。另外，信号处理/驱动控制部61具有对臭氧产生部42的动作/不动作进行切换的控制功能。
气体分析仪100的结构是这样的。
接着，说明由气体分析仪100进行的分析。首先，说明利用吸光进行的测量的原理。测量的原理是基于下述的朗伯-比尔(Lambert Beer)定律的吸光法。
[数1]
P1＝P0·exp(-ε·c·L)
在此，P1表示透过在检测空间25内流通的测量对象气体后的透过光的输出强度，P0表示透过测量对象气体之前的基准光的输出强度，ε表示摩尔吸光系数，c表示气体浓度，L表示光路长度。当决定了气体的种类和光源的波长时，摩尔吸光系数ε是唯一确定的，另外，光路长度L是固定的，因此输出强度P1与P0之比为气体浓度c的指数函数。
在气体分析仪100中，照射NO2气体吸光用照射光(或SO2气体吸光用照射光)。此时的NO2气体吸光用照射光(或SO2气体吸光用照射光)的一部分通过光路决定部13而以已知的固定反射率反射，作为基准光入射到基准光接收部32。能够基于该基准光接收部32的信号来求出基准光的输出强度P0。另外，NO2气体吸光用照射光(或SO2气体吸光用照射光)的一部分以已知的固定透过率透过光路决定部13，经由光透过窗23在检测空间25中传播，在接受吸光后经由光透过窗24而作为透过光入射到透过光接收部31。能够基于该透过光接收部31的信号来求出透过光的输出强度P1。因而，能够基于同时得到的输出强度P1与P0之比来求出气体浓度c。该原理在利用NO2气体吸光用照射光的检测和利用SO2气体吸光用照射光的检测这两方中都能够应用。检测原理是这样的。
此外，透过光接收部31和基准光接收部32在测量NO2气体浓度时是共同被利用的，且在测量SO2气体浓度时是共同被利用的。因而，若NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12同时发光，则受光信号会变为两者之和而难以分离。
因此，信号处理/驱动控制部61进行控制使得NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12不同时发光而交替地发光。另外，受光信号的测量和处理也与上述的发光期间同步地进行，由此将信号分离。
在使臭氧产生部42处于动作状态来使气体调整部41为氧化输出时、以及在使臭氧产生部42处于不动作状态来使气体调整部41为通常输出时，分别进行这种测量。因而，这种气体分析仪100能够进行
(a)氧化输出时的利用NO2气体吸光用照射光的分析、
(b)氧化输出时的利用SO2气体吸光用照射光的分析、
(c)通常输出时的利用NO2气体吸光用照射光的分析、
(d)通常输出时的利用SO2气体吸光用照射光的分析、
这四种分析。其中通过(a)、(b)、(c)的分析来计算气体浓度。
接着，说明利用该气体分析仪100来测量试样气体GS中所包含的NO、NO2、SO2气体这三种成分的气体浓度的方法。
作为测量，使用进行上述(a)、(b)、(c)的分析而分别得到的气体浓度来计算NO、NO2、SO2这三种成分的气体浓度。下面，分为各输出来进行说明。
首先，设进行(a)氧化输出时的利用NO2气体吸光用照射光的分析来进行说明。这是在使臭氧产生部42处于动作状态来使气体调整部41进行氧化输出的基础上进行的测量。此时，求出NO2气体浓度c4。
臭氧产生部42处于动作状态。此时，臭氧产生部42由大气、仪表空气或氧气等原料气体GO所包含的O2气体(氧气)来生成O3气体(臭氧气体)。能够适当决定O3气体的产生量，但是至少要供给到相对于NO气体的测量浓度范围中的最大量过量。从臭氧产生部42向气体混合部43供给充分包含O3气体的原料气体GO。
在气体混合部43中，充分包含O3气体的原料气体GO与试样气体GS被混合。在此，试样气体GS中的全部NO气体与一部分的O3气体发生如下那样的化学反应。
[化1]
NO+O3→NO2+O2…化学反应式(1)
从臭氧产生部42供给的O3气体量相对于试样气体GS中的NO气体量是过量的，因此试样气体GS中的NO气体按照化学反应式(1)而全部转换为NO2气体。
并且，按照该化学反应式(1)而未使用的剩余的O3气体与试样气体GS中一开始就包含的NO2气体的一部分及按照化学反应式(1)而生成的NO2气体的一部分发生如下那样的化学反应。
[化2]
2NO2+O3→N2O5+O2…化学反应式(2)
此外，SO2气体与O3气体不发生化学反应。
因而，在气体混合部43中，试样气体GS中的NO气体全部被转换为NO2气体。并且，试样气体GS中的NO2气体的一部分以及通过化学反应式(1)而生成的NO2气体的一部分被转换为N2O5气体，还残留一部分剩余的O3气体，SO2气体无反应而保持原样。从气体混合部43向气体加热部44流出这样的NO2气体、N2O5气体、剩余的O3气体、剩余的原料气体GO以及剩余的试样气体GS。
上述的气体在气体加热部44中被加热，特别是N2O5气体和剩余的O3气体通过加热而发生以下的化学反应式(3)、(4)所示的热分解反应。
[化3]
2N2O5→4NO2+O2…化学反应式(3)
[化4]
2O3→3O2…化学反应式(4)
即，作为在气体混合部43中生成的副生成物的N2O5气体热分解为NO2气体，残留的O3气体热分解为氧。SO2气体无反应而保持原样。
这些化学反应和热分解反应的结果是，作为向气体流通室21流通的加热气体所包含的气体的状态，成为以下状态：试样气体GS所包含的NO气体全部被转换为NO2气体，试样气体GS所包含的NO2气体、SO2气体保持原样，不包含O3气体。
换言之，化学反应和热分解反应后的NO2气体的气体浓度为试样气体GS所包含的原来的NO气体的气体浓度与原来的NO2气体的气体浓度之和。另外，由于在气体混合部43中混合了用于生成O3气体的原料气体GO，因此NO2气体、SO2气体各自的浓度根据原料气体GO与试样气体GS的流量混合比而被稀释。像这样，气体调整部41进行如下的氧化输出：对于试样气体所包含的一氧化氮气体(NO气体)，利用臭氧进行氧化并在之后进行加热而使其全部反应为二氧化氮气体(NO2)，以这样的测量对象气体而输出。这样的测量对象气体被导入到气体流通室21。
接着，说明氧化输出时的气体分析仪100对NO2气体浓度c4的计算。在测量NO2气体浓度时，仅NO2气体吸光用发光部11发光。来自NO2气体吸光用发光部11的NO2气体吸光用照射光以已知的固定反射率被光路决定部13反射，入射到基准光接收部32。因而，能够基于基准光接收部32的光量强度信号来求出输出强度P0。
另外，透过光路决定部13并经由光透过窗23而入射到气体流通室21内的检测空间25的NO2气体吸光用照射光在检测空间25中传播，同时被NO2气体吸收。这种经过吸收后的NO2气体吸光用照射光透过光透过窗24，入射到透过光接收部31。因而，能够基于透过光接收部31的光量强度信号来求出输出强度P1。
此外，通过像这样将透过光接收部31和基准光接收部32用作受光元件，具有以下的效果：不仅能够测量浓度，而且即使NO2气体吸光用发光部11的输出因各种原因而发生变动，也能够通过计算两个受光信号之比来降低浓度测量的误差。
来自透过光接收部31、基准光接收部32的光量强度信号被传输到信号处理/驱动控制部61。信号处理/驱动控制部61基于上述的数式1来计算气体流通室21内的流量混合比校正前NO2气体浓度c4’，再乘以气体混合部43中的流量混合比，由此计算NO2气体浓度c4。
接着，说明气体分析仪100对SO2气体浓度c3的计算。这是(b)氧化输出时的利用SO2气体吸光用照射光的分析。在氧化输出时，上述那样的包括NO2气体、剩余的原料气体GO以及包含SO2气体的剩余的试样气体GS的测量对象气体被导入到气体流通室21。
在测量SO2气体浓度时，仅SO2气体吸光用发光部12发光。来自SO2气体吸光用发光部12的SO2气体吸光用照射光以已知的固定反射率被光路决定部13反射，入射到基准光接收部32。因而，能够基于基准光接收部32的光量强度信号来求出输出强度P0。
另外，透过光路决定部13并经由光透过窗23而入射到气体流通室21内的检测空间25的SO2气体吸光用照射光在检测空间25中传播，同时被SO2气体和NO2气体吸收。这种经过吸收后的SO2气体吸光用照射光透过光透过窗24，入射到透过光接收部31。因而，能够基于透过光接收部31的信号来求出输出强度P1。但是，在此输出强度P1包含NO2气体的吸光，因此若将基于P0和P1计算出的浓度校正前SO2气体浓度设为c3”，则需要在信号处理/驱动控制部61中对c3”进行如下的浓度校正处理。即，在通过分别流通零点气体GZERO和NO2量程气体GSPAN来进行校正时，使SO2气体吸光用发光部12点亮，根据输出强度P0、P1，基于光强度的减少量来计算基于NO2量程气体的受光强度的浓度校正系数α。其中，设在校正时也始终流通原料气体GO以进行混合。基于上述的α、实时地计算出的流量混合比校正前NO2气体浓度c4’以及浓度校正前SO2气体浓度c3”，通过利用下面的式子的浓度校正处理来计算流量混合比校正前的SO2气体浓度c3’。
[数2]
c3’＝c3”-α×c4’
此外，通过像这样将透过光接收部31和基准光接收部32用作受光元件，具有以下的效果：不仅能够测量浓度，而且即使SO2气体吸光用发光部12的输出因各种原因而发生变动，也能够通过计算两个受光信号之比来降低浓度测量的误差。
来自透过光接收部31、基准光接收部32的输出信号被传输到信号处理/驱动控制部61。在信号处理/驱动控制部61中，计算输出强度P0、P1，基于数式1和数式2来计算流量混合比校正前NO2气体浓度c4’和流量混合比校正前SO2气体浓度c3’，再乘以气体混合部43中的流量混合比，由此计算NO2气体浓度c4和SO2气体浓度c3。
接着是在使臭氧产生部42处于不动作状态来使气体调整部41进行通常输出的基础上进行的测量。此时，求出NO2气体浓度c2。这是(c)通常输出时的利用NO2气体吸光用照射光的分析。
臭氧产生部42处于不动作状态。此时，如前所述，原料气体GO直接经过臭氧产生部42，在气体混合部43中与试样气体GS混合。由于不存在O3气体，因此不发生化学反应，无反应的原料气体GO和试样气体GS直接从气体混合部43流出。另外，在气体加热部44中也不发生化学反应，无反应的原料气体GO和试样气体GS直接从气体加热部44流出。气体调整部41进行如下的通常输出：将无反应的试样气体GS和原料气体GO作为测量对象气体而输出。
这样，不存在O3气体，因此在气体混合部43中不发生化学反应式(1)和化学反应式(2)所示的化学反应。另外，在气体加热部44中，不包含N2O5气体、O3气体，因此不发生化学反应式(3)和化学反应式(4)所示的化学反应。
其结果，向气体流通室21流通的试样气体所包含的气体的状态成为以下的状态：试样气体所包含的NO气体、NO2气体、SO2气体全部为原样。另外，在气体混合部43中混合了原料气体，因此NO气体、NO2气体、SO2气体各自的浓度根据原料气体与试样气体的流量混合比而被稀释。这样的原料气体GO和试样气体GS被导入到气体流通室21。
然后，关于气体浓度的检测本身，与臭氧产生部42动作时(氧化输出时)同样地求出气体浓度。信号处理/驱动控制部61基于上述的数式1来计算气体流通室21内的NO2气体浓度，再乘以气体混合部43中的流量混合比，由此计算试样气体GS所包含的NO2气体浓度c2。
接着，信号处理/驱动控制部61根据臭氧产生部42动作时的气体浓度与不动作时的气体浓度的组合来计算试样气体中的NO气体浓度c1。
如之前说明的那样，测量出
在(a)氧化输出时的利用NO2气体吸光用照射光的分析中计算出的NO2气体浓度c4、
在(b)氧化输出时的利用SO2气体吸光用照射光的分析中计算出的NO2气体浓度c4和SO2气体浓度c3、
在(c)通常输出时的利用NO2气体吸光用照射光的分析中计算出的NO2气体浓度c2。
在此，判别了NO2气体浓度c4，因此也判别了SO2气体浓度c3。
另外，氧化输出状态的NO2气体浓度c4为NO气体浓度c1与通常输出时的NO2气体浓度c2之和，因此能够基于下面的式子来计算c1。
[数3]
c1＝c4-c2
信号处理/驱动控制部61基于氧化输出时的NO2气体浓度c4和通常输出时的NO2气体浓度c2来计算NO气体浓度c1。
这样，能够测量NO的气体浓度c1、NO2的气体浓度c4、SO2的气体浓度c3。即，信号处理/驱动控制部61能够按时间对臭氧产生部42的动作/不动作进行切换，在臭氧产生部42动作时的氧化输出时测量NO2(包括NO量)、SO2的气体浓度，在臭氧产生部42不动作时的通常输出时测量NO2(不包括NO量)的气体浓度，关于NO气体浓度，通过从氧化输出时的NO2气体浓度减去通常输出时的NO2气体浓度来求出NO气体浓度。
另外，能够使用零点气体GZERO或量程气体GSPAN以校正气体浓度。零点气体GZERO是对NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12均未示出吸光性的气体、例如氮气。量程气体GSPAN是以期望的测量范围的最大浓度值进行校正后的气体，关于其气体种类，使用NO、NO2、SO2。
能够停止试样气体GS的供给，之后进行零点气体GZERO的供给来测量零点气体GZERO流通时的受光信号以进行校正、或者进行量程气体GSPAN的供给来测量量程气体GSPAN流通时的吸光后的受光信号以进行校正。该校正能够随时实施，在设想到气体浓度指示值由于结构部件的历时变化而发生变动的情况下进行该校正，以指示正确的值。
此外，在上面的叙述中没有利用(d)通常输出时的利用SO2气体吸光用照射光的分析，但是也能够取代(b)氧化输出时的利用SO2气体吸光用照射光的分析来利用该(d)的分析，进行(a)、(c)、(d)的分析。此时，测量过程可以与氧化输出时的测量过程相同。这是由于，SO2既不被臭氧氧化，也不被加热部分解，因此在氧化输出时和通常输出时浓度均不发生变化。即，通过(a)来计算氧化输出时的NO2气体浓度c4，计算在(c)通常输出时的利用NO2气体吸光用照射光的分析中计算出的NO2气体浓度c2，通过(d)来计算NO2气体浓度c2和SO2气体浓度c3。对于SO2气体浓度c3，由于不被臭氧氧化，因此与氧化输出时的SO2气体浓度c3相同。也可以这样计算SO2气体浓度c3。利用该(a)、(c)、(d)的分析也能够实施本发明。
另外，也可以通过仅进行上述的(a)氧化输出时的利用NO2气体吸光用照射光的分析以及(c)通常输出时的利用NO2气体吸光用照射光的分析，不求出SO2气体浓度而仅计算NO气体浓度c1、NO2气体浓度c2。
气体分析仪100是这样进行分析的。
接着，参照图2来说明第二方式。如图2所示，气体分析仪200具备NO2气体吸光用发光部11、SO2气体吸光用发光部12、光路决定部13、气体流通室21、透过光接收部31、基准光接收部32、气体调整部41、气体吸引部51、信号处理/驱动控制部61、校正部71。
与使用图1说明的上述的第一方式的气体分析仪100相比，在特别追加了校正部71这一点上不同。在此，重点说明校正部71及其动作，并且，对其它结构标注相同的标记并省略重复的说明。
校正部71与基准光接收部32、信号处理/驱动控制部61、NO2气体吸光用发光部11以及SO2气体吸光用发光部12连接，特别具有以下功能：基于来自基准光接收部32的信号，对使NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12驱动的电流进行校正。
基准光接收部32接收基于来自NO2气体吸光用发光部11的NO2气体吸光用照射光的基准光并输出其光量强度信号。校正部71基于强度信号，对作为发光二极管驱动电流的驱动信号进行校正以使输出强度固定，在此基础上向NO2气体吸光用发光部11输出该驱动信号。例如，最初使存储器部存储NO2气体吸光用照射光的光量强度信号，进行控制使得光量强度信号与该最初的光量强度信号相同。
同样地，基准光接收部32接收基于来自SO2气体吸光用发光部12的SO2气体吸光用照射光的基准光并输出其强度信号。校正部71基于强度信号，对作为发光二极管驱动电流的驱动信号进行校正以使输出强度固定，在此基础上向SO2气体吸光用发光部12输出该驱动信号。例如，最初使存储器部存储SO2气体吸光用照射光的光量强度信号，进行控制使得光量强度信号与该最初的光量强度信号相同。
通过设为这种追加了校正部71的结构，从NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12输出的照射光的变动变少，从而能够提高检测精度。
接着，参照附图来说明对上述的第一、第二方式分别进行改良的第三方式。在图3中，除了之前说明的第一、第二方式的气体分析仪100、200的结构以外，还在NO2气体吸光用发光部11的光轴上具备透镜14，而且在SO2气体吸光用发光部12的光轴上具备透镜15。
一般来说，来自发光二极管的发光指向性弱而扩散。因此，存在通过光透过窗23入射到气体流通室21的检测空间25内的光的比例低的问题。因此，通过透镜14、透镜15来提高从NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12扩散地照射的照射光的指向性。由此，通过光透过窗23入射到气体流通室21的检测空间25内的光的比例增加。其结果，具有使信号强度增加、进而改善气体浓度测量的精度、稳定性的效果。
此外，也可以是，NO2气体吸光用发光部11与透镜14通过模块化而构成为一体，另外，SO2气体吸光用发光部12与透镜15通过模块化而构成为一体。
接着，参照附图来说明对上述的第一、第二方式的气体分析仪100、200进行改良的第四方式。如图4所示，配置有发光部16来取代NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12。该发光部16是使NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12接近并一体化的发光二极管阵列。并且，在该发光部16的NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12的光轴上配置有透镜17。
由此，NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12的光轴相接近，因此只需一个用于提高指向性的透镜17就足够了。另外，由于光轴相接近，因此向基准光接收部32的入射效率也提高。其结果，具有使信号强度增加、进而改善气体浓度测量的精度、稳定性的效果。
接着，参照附图来说明对上述的第一、第二、第三、第四方式分别进行改良的第五方式。在图5中，除了之前说明的第一、第二、第三、第四方式的气体分析仪的结构以外，还在光透过窗24与透过光接收部31之间配置了透镜18。通过透镜18对透过了光透过窗24的NO2气体吸光用激光和SO2气体吸光用激光进行聚光，以使它们高效地入射到透过光接收部31。其结果，具有使信号强度增加、进而改善气体浓度测量的精度、稳定性的效果。
此外，也可以是，光透过窗24与透镜18通过模块化而构成为一体。并且，也可以使光透过窗24本身为具有光透过性、聚光效果的凸面形状的透镜18，将该透镜18固定在管22上来构成气体流通室21。
接着，参照图6来说明对上述的第一、第二方式进行改良的第六方式。该方式是如下方式：具备使NO2气体吸光用发光部11、SO2气体吸光用发光部12以及透过光接收部31接近并通过模块化而一体化的发光受光部19。并且，将气体流通室21的光透过窗24替换为反射部28，另外，将透过光接收部31配置于能够接收透过光路决定部13后的回路光的位置。
据此，透镜17兼具提高来自NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12的照射光的指向性的功能、以及对要入射到透过光接收部31的照射光进行聚光的功能。另外，存在气体的吸光的光路长度增加至2倍，因此能够期待增强吸光信号、改善气体浓度测量的精度、稳定性的效果。
接着，说明对上述的第一、第二、第三、第四、第五、第六方式进行改良的第七方式。该方式是在使用图1～图6说明的气体分析仪中对上述的光路决定部13进行变更。在之前说明的方式中设想了半透半反镜来进行说明。然而，该光路决定部13也可以采用以机械方式使具有将光全反射的镜面的镜移动的机械式镜、或者通过电切换来交替地呈现镜面和透明的镜。
在该情况下，无法同时接收基准光和透过光。因此，对气体分析仪的装置结构进行变更。即，透过光接收部31和基准光接收部32(或信号处理/驱动控制部61)内置存储光量强度信号的存储部。另外，信号处理/驱动控制部61能够控制光路决定部13的镜，来选择光是入射到透过光接收部31还是入射到基准光接收部32。然后，在检测NO2气体吸光用照射光的基准光时，在控制光路决定部13使得基准光入射到基准光接收部32的基础上，由基准光接收部32(或信号处理/驱动控制部61)的存储部存储基准光的光量强度信号P0。接着，在检测NO2气体吸光用照射光的透过光时，在控制光路决定部13使得透过光入射到透过光接收部31的基础上，由透过光接收部31(或信号处理/驱动控制部61)的存储部存储透过光的光量强度信号P1。而且，在利用SO2气体吸光用照射光的检测中，也分时间地分别获取基准光的光量强度信号P0和透过光的光量强度信号P1。之后，使用NO2气体吸光用照射光和SO2气体吸光用照射光这两个光的光量强度信号P0、P1，基于上述的数式1、2来进行计算。在这种气体分析仪中，与半透半反镜相比，基准光和透过光的光强度变为2倍，因此能够提高检测能力。
接着，参照图7来说明对上述的第一、第二方式进行改良的第八方式。该方式是将气体流通室21的光透过窗24替换为反射部28，另外，将透过光接收部31配置于能够接收在光路决定部13处反射后的回路光的位置。
在该结构中，作为从NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12照射的照射光的去路光透过光透过窗23，在管22的检测空间25内传播，在反射部28处被反射而成为回路光。所反射的回路光在管22的检测空间25内反向地传播，从光透过窗23射出，在光路决定部13处反射后入射到透过光接收部31。
根据该结构，与图1、图2的第一、第二方式相比，存在气体吸光的光路长度延伸至2倍，因此能够期待增强吸光信号、改善气体浓度测量的精度、稳定性的效果。
接着，参照附图来说明对上述的第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八方式进行改良的第九方式。图8是发光二极管、激光二极管的占空比-容许电流特性图。本方式进一步提高了之前说明的第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八方式的气体分析仪的测量精度。
首先说明原理。如图8所示，发光二极管、激光二极管的容许电流一般来说具有以下特征：越减小占空比来缩短输出期间，则能够确保越大的电流值。因此，使NO2气体吸光用发光部11和SO2气体吸光用发光部12的驱动电流从如图9所示那样大的占空比变为如图10所示那样小的占空比(输出期间短于停止期间)。此时，如图10所示那样输出时间变短，但是能够增大驱动电流值。因而，能够提高照射光的输出强度来确保高的信号水平，相对于噪声的信号水平相对变高，从而能够计算稳定的气体浓度值。
并且，能够缩短作为发光二极管、激光二极管的NO2气体吸光用发光部11以及作为发光二极管的SO2气体吸光用发光部12的发光时间，因此能够抑制因热等引起的劣化，与连续发光相比能够保持长寿命。
产业上的可利用性
这种本发明的气体分析仪在测量一氧化氮气体(NO气体)和二氧化氮气体(NO2气体)这两种成分的分析中表现良好、并且在测量一氧化氮气体(NO气体)、二氧化氮气体(NO2气体)和二氧化硫气体(SO2)这三种成分的分析中表现良好，例如最适合用于测量锅炉、垃圾焚烧等的燃烧排气。除此以外，作为铁钢用气体分析[高炉、转炉、热处理炉、烧结(球团设备)、焦炉]、果蔬储藏和成熟、生物化学(微生物)[发酵]、大气污染[焚烧炉、排烟脱硫/脱硝]、汽车/船等的内燃机的排气(不含测试仪)、防灾[爆炸性气体探测、有毒气体探测、新建材燃烧气体分析]、植物生长用、化学用分析[石油精炼设备、石化设备、气体析出设备]、环境用[落地浓度、隧道内浓度、停车场、楼宇管理]、物理化学各种实验用等的分析仪也是有用的。
附图标记说明
100、200：气体分析仪；11：NO2气体吸光用发光部；12：SO2气体吸光用发光部；13：光路决定部；14：透镜；15：透镜；16：发光部；17：透镜；18：透镜；19：发光受光部；21：气体流通室；22：管；23、24：光透过窗；25：检测空间；26：气体流入口；27：气体流出口；31：透过光接收部；32：基准光接收部；41：气体调整部；42：臭氧产生部；43：气体混合部；44：气体加热部；51：气体吸引部；61：信号处理/驱动控制部；71：校正部。

Claims (15)

1.一种气体分析仪，其特征在于，具备：
气体调整部，其在氧化输出状态与通常输出状态之间进行切换，在该氧化输出状态下，使试样气体与臭氧气体混合在进行氧化反应之后并进行加热后作为第一测量对象气体而输出，在该通常输出状态下，将上述试样气体以无反应的状态作为第二测量对象气体而输出；
NO2气体吸光用发光部，其照射二氧化氮气体即NO2气体会吸收的320nm～600nm的波长的NO2气体吸光用照射光；
气体流通室，其具有流通上述第一测量对象气体和上述第二测量对象气体的检测空间以及用于使上述NO2气体吸光用照射光入射到检测空间的光透过窗；
透过光接收部，其接收透过上述光透过窗并在气体流通室内传播后的上述NO2气体吸光用照射光；
驱动控制部，其对上述气体调整部和上述NO2气体吸光用发光部进行控制，使得在分别使上述第一测量对象气体和上述第二测量对象气体在上述气体流通室中流通的状态下照射上述NO2气体吸光用照射光；以及
信号处理部，其基于根据上述透过光接收部的受光量而得到的计算值，基于根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量而得到的计算值来计算上述试样气体所包含的二氧化氮气体即NO2气体的气体浓度，使用表示受光量之差的计算值来计算上述试样气体所包含的一氧化氮气体即NO气体的气体浓度，其中，该受光量之差是从根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值减去根据向上述第二测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值而得到的。
2.根据权利要求1所述的气体分析仪，其特征在于，
上述气体调整部包括：
臭氧产生部，其在不存在来自上述驱动控制部的指令时输出原料气体，在存在上述指令时由上述原料气体生成臭氧气体并输出包含臭氧气体的原料气体；
气体混合部，其将上述试样气体与上述原料气体混合后输出；以及
气体加热部，其将来自上述气体混合部的混合气体进行加热后作为上述第一测量对象气体和上述第二测量对象气体而输出。
3.根据权利要求1所述的气体分析仪，其特征在于，还设置有：
基准光接收部，其接收上述NO2气体吸光用照射光作为基准光；以及
光路决定部，其使上述NO2气体吸光用照射光经过以下光路：到达上述基准光接收部的光路以及在透过上述光透过窗并经过上述气体流通室的检测空间后到达上述透过光接收部的光路，
上述信号处理部基于上述基准光接收部的基准光的受光量与上述透过光接收部的透过光的受光量之比来计算气体浓度。
4.根据权利要求1所述的气体分析仪，其特征在于，还设置有：
基准光接收部，其接收上述NO2气体吸光用照射光作为基准光；
光路决定部，其使上述NO2气体吸光用照射光经过以下光路：在透过上述光透过窗并经过上述气体流通室后到达上述透过光接收部的光路以及不经过上述气体流通室的检测空间而到达上述基准光接收部的光路；以及
校正部，其基于上述基准光接收部的基准光的受光量来控制上述NO2气体吸光用发光部的驱动电流。
5.根据权利要求1所述的气体分析仪，其特征在于，
上述驱动控制部对作为发光二极管即LED或激光二极管即LD的上述NO2气体吸光用发光部输出驱动电流，该驱动电流是使上述NO2气体吸光用发光部的输出和停止交替地进行的脉冲，具有使输出短于停止的占空比。
6.一种气体分析仪，其特征在于，具备：
气体调整部，其在氧化输出状态与通常输出状态之间进行切换，在该氧化输出状态下，使试样气体与臭氧气体混合在进行氧化反应之后并进行加热后作为第一测量对象气体而输出，在该通常输出状态下，将上述试样气体以无反应的状态作为第二测量对象气体而输出；
NO2气体吸光用发光部，其照射二氧化氮气体即NO2气体会吸收的320nm～600nm的波长的NO2气体吸光用照射光；
SO2气体吸光用发光部，其照射二氧化硫气体即SO2气体和二氧化氮气体即NO2气体会吸收的250nm～320nm的波长的SO2气体吸光用照射光；
气体流通室，其具有流通上述第一测量对象气体和上述第二测量对象气体的检测空间以及用于使上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光入射到检测空间的光透过窗；
透过光接收部，其接收透过上述光透过窗并在气体流通室内传播后的上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光；
驱动控制部，其对上述气体调整部、上述NO2气体吸光用发光部以及上述SO2气体吸光用发光部进行控制，使得在使上述第一测量对象气体在上述气体流通室中流通的状态下依次照射上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光，在使上述第二测量对象气体在上述气体流通室中流通的状态下照射上述NO2气体吸光用照射光；以及
信号处理部，其基于根据上述透过光接收部的受光量而得到的计算值，基于根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量而得到的计算值来计算上述试样气体所包含的二氧化氮气体即NO2气体的气体浓度，使用表示受光量之差的计算值来计算上述试样气体所包含的一氧化氮气体即NO气体的气体浓度，该受光量之差是从根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值减去根据向上述第二测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值而得到的，使用表示受光量之差的计算值来计算上述试样气体所包含的二氧化硫气体即SO2气体的气体浓度，该受光量之差是从根据向上述第一测量对象气体照射上述SO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值减去根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值而得到的。
7.根据权利要求6所述的气体分析仪，其特征在于，
上述气体调整部包括：
臭氧产生部，其在不存在来自上述驱动控制部的指令时输出原料气体，在存在上述指令时由上述原料气体生成臭氧气体并输出包含臭氧气体的原料气体；
气体混合部，其将上述试样气体与上述原料气体混合后输出；以及
气体加热部，其将来自上述气体混合部的混合气体进行加热后作为上述第一测量对象气体和上述第二测量对象气体而输出。
8.根据权利要求6所述的气体分析仪，其特征在于，还设置有：
基准光接收部，其接收上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光作为基准光；以及
光路决定部，其使上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光经过以下光路：到达上述基准光接收部的光路以及在透过上述光透过窗并经过上述气体流通室后到达上述透过光接收部的光路，
上述信号处理部基于上述基准光接收部的基准光的受光量与上述透过光接收部的透过光的受光量之比来计算气体浓度。
9.根据权利要求6所述的气体分析仪，其特征在于，还设置有：
基准光接收部，其接收上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光作为基准光；
光路决定部，其使上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光经过以下光路：到达上述基准光接收部的光路以及在透过上述光透过窗并经过上述气体流通室后到达上述透过光接收部的光路；以及
校正部，其基于上述基准光接收部的基准光的受光量来控制上述NO2气体吸光用发光部和上述SO2气体吸光用发光部的驱动电流。
10.根据权利要求6所述的气体分析仪，其特征在于，
上述驱动控制部对作为发光二极管即LED或激光二极管即LD的上述NO2气体吸光用发光部输出驱动电流，该驱动电流是使上述NO2气体吸光用发光部的输出和停止交替地进行的脉冲，具有使输出短于停止的占空比，另外，上述驱动控制部对作为发光二极管即LED的上述SO2气体吸光用发光部输出驱动电流，该驱动电流是使上述SO2气体吸光用发光部的输出和停止交替地进行的脉冲，具有使输出短于停止的占空比。
11.一种气体分析仪，其特征在于，具备：
气体调整部，其在氧化输出状态与通常输出状态之间进行切换，在该氧化输出状态下，使试样气体与臭氧气体混合在进行氧化反应之后并进行加热后作为第一测量对象气体而输出，在该通常输出状态下，将上述试样气体以无反应的状态作为第二测量对象气体而输出；
NO2气体吸光用发光部，其照射二氧化氮气体即NO2气体会吸收的320nm～600nm的波长的NO2气体吸光用照射光；
SO2气体吸光用发光部，其照射二氧化硫气体即SO2气体和二氧化氮气体即NO2气体会吸收的250nm～320nm的波长的SO2气体吸光用照射光；
气体流通室，其具有流通上述第一测量对象气体和上述第二测量对象气体的检测空间以及用于使上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光入射到检测空间的光透过窗；
透过光接收部，其接收透过上述光透过窗并在气体流通室内传播后的上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光；
驱动控制部，其对上述气体调整部、上述NO2气体吸光用发光部以及上述SO2气体吸光用发光部进行控制，使得在使上述第一测量对象气体在上述气体流通室中流通的状态下照射上述NO2气体吸光用照射光，在使上述第二测量对象气体在上述气体流通室中流通的状态下依次照射上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光；以及
信号处理部，其基于根据上述透过光接收部的受光量而得到的计算值，基于根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量而得到的计算值来计算上述试样气体所包含的二氧化氮气体即NO2气体的气体浓度，使用表示受光量之差的计算值来计算上述试样气体所包含的一氧化氮气体即NO气体的气体浓度，该受光量之差是从根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值减去根据向上述第二测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值而得到的，使用表示受光量之差的计算值来计算上述试样气体所包含的二氧化硫气体即SO2气体的气体浓度，该受光量之差是从根据向上述第二测量对象气体照射上述SO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值减去根据向上述第一测量对象气体照射上述NO2气体吸光用照射光时的受光量所得到的计算值而得到的。
12.根据权利要求11所述的气体分析仪，其特征在于，
上述气体调整部包括：
臭氧产生部，其在不存在来自上述驱动控制部的指令时输出原料气体，在存在上述指令时由上述原料气体生成臭氧气体并输出包含臭氧气体的原料气体；
气体混合部，其将上述试样气体与上述原料气体混合后输出；以及
气体加热部，其将来自上述气体混合部的混合气体进行加热后作为上述第一测量对象气体和上述第二测量对象气体而输出。
13.根据权利要求11所述的气体分析仪，其特征在于，还设置有：
基准光接收部，其接收上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光作为基准光；以及
光路决定部，其使上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光经过以下光路：到达上述基准光接收部的光路以及在透过上述光透过窗并经过上述气体流通室后到达上述透过光接收部的光路，
上述信号处理部基于上述基准光接收部的基准光的受光量与上述透过光接收部的透过光的受光量之比来计算气体浓度。
14.根据权利要求11所述的气体分析仪，其特征在于，还设置有：
基准光接收部，其接收上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光作为基准光；
光路决定部，其使上述NO2气体吸光用照射光和上述SO2气体吸光用照射光经过以下光路：到达上述基准光接收部的光路以及在透过上述光透过窗并经过上述气体流通室后到达上述透过光接收部的光路；以及
校正部，其基于上述基准光接收部的基准光的受光量来控制上述NO2气体吸光用发光部和上述SO2气体吸光用发光部的驱动电流。
15.根据权利要求11所述的气体分析仪，其特征在于，
上述驱动控制部对作为发光二极管即LED或激光二极管即LD的上述NO2气体吸光用发光部输出驱动电流，该驱动电流是使上述NO2气体吸光用发光部的输出和停止交替地进行的脉冲，具有使输出短于停止的占空比，另外，上述驱动控制部对作为发光二极管即LED的上述SO2气体吸光用发光部输出驱动电流，该驱动电流是使上述SO2气体吸光用发光部的输出和停止交替地进行的脉冲，具有使输出短于停止的占空比。
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