CN106501192A - 气体分析仪 - Google Patents

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CN106501192A CN201610810763.1A CN201610810763A CN106501192A CN 106501192 A CN106501192 A CN 106501192A CN 201610810763 A CN201610810763 A CN 201610810763A CN 106501192 A CN106501192 A CN 106501192A
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东亮一
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Abstract

提供一种气体分析仪，该气体分析仪降低由于光源部的经时变化而产生的因漂移引起的光量变动的影响，由此能够高精度地测定气体浓度。设为如下的气体分析仪：使用考虑因漂移引起的光量变动来预测规定的时间点下的光源部(10)的基准输出强度的预测校正式，根据预测出的基准输出强度以及照射光的受光输出强度，来计算试样气体所包含的测定对象气体(例如NO2气体、SO2气体)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测定对象气体的气体浓度进行测定的气体分析仪。
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3是专利文献1所记载的以往技术的吸收分析仪。吸收分析仪100使用紫外吸收法来测定试样气体所包含的NO2(二氧化氮)的浓度。吸收分析仪100具备紫外光光源101、可见光光源102、参比室(reference cell)103、试样室104、光引导机构105、光检测部106、控制部107以及运算部108。
紫外光光源101是照射紫外光的发光二极管。该紫外光的中心照射光波长为波长360nm～400nm，如图4的波长-吸收系数特性图所示，该紫外光的中心照射光波长包含于NO2的吸收波长带内。当向NO2射出这种紫外光时，NO2吸收该紫外光。
可见光光源102是照射与NO2的吸收波长带不同的波长带的可见光的发光二极管。该可见光的中心照射光波长包含于图4的波长-吸收系数特性图所示的NO2的吸收波长带内，但是大于紫外光的中心波长。将可见光光源102的波长设定成：当向NO2射出这种可见光时NO2吸收该可见光，但是与上述的NO2对紫外光的吸收相比，NO2对可见光的吸收小。
参比室103中封入有基准气体。该基准气体例如是氮气。紫外光、可见光通过窗103a、103b入射。
试样室104被供给作为测定对象的试样气体。紫外光、可见光通过窗104a、104b入射。试样气体通过气体入口104c流入到试样室104内，并通过气体出口104d流出。
光引导机构105具备反射镜105a、半透半反镜105b。来自紫外光光源101的紫外光、来自可见光光源102的可见光在半透半反镜105b和反射镜105a处反射，并经由参比室103的窗103a而从参比室103的一端侧被导入到参比室103内。另外，来自紫外光光源101的紫外光、来自可见光光源102的可见光透过半透半反镜105b，并经由试样室104的窗104a而从试样室104的一端侧被导入到试样室104内。在试样室104内由NO2进行吸收。
光检测部106具备光检测器106a、106b。光检测器106a设置于参比室103的另一端侧，对透过了该参比室103的窗103b的紫外光、可见光进行检测。光检测器106b设置于试样室104的另一端侧，对透过了试样室104的窗104b的紫外光、可见光进行检测。
控制部107使紫外光光源101和可见光光源102以分时方式射出光。光检测部106得到透过参比室103和试样室104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、紫外透过光的参比信号以及可见透过光的参比信号这四个信号。
运算部108经由控制部107来接收来自光检测部106的四个信号，基于这四个信号来运算NO2气体浓度。由此，使得能够进行紫外光光源101和可见光光源102的漂移的补偿、测定成分以外的其它成分干扰的校正、因试样室104的透过窗104a、104b的脏污或模糊不清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，从而提高测定精度。
专利文献1：日本特开2011-149965号公报(图1、图2等)
发明内容
发明要解决的问题
然而，上述的以往技术存在以下问题：结构复杂，例如如参比室103和试样室104那样需要两个室，需要对来自紫外光光源101和可见光光源102的光进行分割的光引导机构105，光检测部106也需要参比室103侧的光检测部和试样室104侧的光检测部这两个光检测部等，从而价格昂贵。并没有着眼于形成以下气体分析仪的课题：该气体分析仪例如不需要参比室103，从而能够减少漂移的影响。
因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种减少光源部的因漂移(drift)引起的光量变动的影响、能够高精度地测定气体浓度的气体分析仪。
用于解决问题的方案
用于解决上述问题的第一发明为如下一种气体分析仪，该气体分析仪的特征在于，具备：
光源部，其射出包含测定对象气体的吸收光谱的吸收波长带的照射光；
驱动控制部，其对所述光源部进行驱动控制，使得所述光源部射出照射光；
气体流通室，其具有筒体和检测空间，该检测空间是利用光透过窗对该筒体的两端进行区划而成的，包含测定对象气体的试样气体在该检测空间中流通，来自所述光源部的照射光透过一方的所述光透过窗而入射到所述检测空间；
受光部，其接收在所述气体流通室内的所述检测空间中传播后透过了另一方的所述光透过窗的照射光；以及
信号处理部，其使用考虑因漂移引起的光量变动来预测所述光源部的基准输出强度的预测校正式，根据预测出的基准输出强度以及照射光的受光输出强度，来计算试样气体所包含的测定对象气体的气体浓度。
另外，在该第一发明中，设为如下气体分析仪，该气体分析仪的特征在于，
所述光源部具备多个发光部，所述多个发光部分别射出包含不同的测定对象气体的吸收光谱的吸收波长带的光，
所述驱动控制部对所述多个发光部进行驱动控制，使得所述多个发光部以分时方式射出光，所述信号处理部测定多个不同的测定对象气体的气体浓度。
另外，在该第一发明中，设为如下气体分析仪，该气体分析仪的特征在于，
所述光源部具备：光源块，其固定所述多个发光部；温度检测部，其根据所述光源块的温度来输出检测信号；珀尔帖元件，其对所述光源块进行加热或冷却；以及散热块，其进行所述珀尔帖元件与外部空气之间的热交换，
所述驱动控制部基于来自所述温度检测部的检测信号，以使所述光源块的温度固定的方式对向所述珀尔帖元件提供的电流进行驱动控制，来抑制所述发光部的输出强度的变动。
另外，使第一发明进一步具体化而得到的第二发明为如下一种气体分析仪，该气体分析仪的特征在于，具备：
NO2气体吸收用发光部，其射出二氧化氮气体(NO2气体)会吸收的320nm～600nm的波长的NO2气体吸收用照射光，该NO2气体吸收用发光部是发光二极管(LED)或激光二极管(LD)；
SO2气体吸收用发光部，其射出二氧化硫气体(SO2气体)和二氧化氮气体(NO2气体)会吸收的250nm～320nm的波长的SO2气体吸收用照射光，该SO2气体吸收用发光部是发光二极管(LED)或激光二极管(LD)；
驱动控制部，其对所述NO2气体吸收用发光部和所述SO2气体吸收用发光部进行驱动控制，使得所述NO2气体吸收用发光部和所述SO2气体吸收用发光部以分时方式射出所述NO2气体吸收用照射光或所述SO2气体吸收用照射光；
气体流通室，其具有筒体和检测空间，该检测空间是利用光透过窗对该筒体的两端进行区划而成的，包含二氧化氮气体(NO2气体)和二氧化硫气体(SO2气体)中的至少一种气体的试样气体在该检测空间中流通，所述NO2气体吸收用照射光和所述SO2气体吸收用照射光透过一方的所述光透过窗而入射到所述检测空间；
受光部，其接收在所述气体流通室内的所述检测空间中传播后透过了另一方的所述光透过窗的所述NO2气体吸收用照射光和所述SO2气体吸收用照射光；以及
信号处理部，其使用考虑因漂移引起的光量变动来预测所述NO2气体吸收用发光部的第一基准输出强度的第一预测校正式，根据预测出的第一基准输出强度以及所述NO2气体吸收用照射光的受光输出强度，来计算试样气体所包含的NO2气体的气体浓度，另外，使用考虑因漂移引起的光量变动来预测所述SO2气体吸收用发光部的第二基准输出强度的第二预测校正式，根据预测出的第二基准输出强度以及所述SO2气体吸收用照射光的受光输出强度，来计算试样气体所包含的NO2气体和SO2气体的气体浓度，在此基础上计算SO2气体的气体浓度。
另外，在该第二发明中，设为如下气体分析仪，该气体分析仪的特征在于，
具备：光源块，其固定所述NO2气体吸收用发光部和所述SO2气体吸收用发光部；温度检测部，其根据所述光源块的温度来输出检测信号；珀尔帖元件，其对所述光源块进行加热或冷却；以及散热块，其进行所述珀尔帖元件与外部空气之间的热交换，
所述驱动控制部基于来自所述温度检测部的检测信号，以使所述光源块的温度固定的方式对向所述珀尔帖元件提供的电流进行驱动控制，来抑制所述NO2气体吸收用发光部和所述SO2气体吸收用发光部的输出强度的变动。
另外，在该第二发明中，设为如下气体分析仪，该气体分析仪的特征在于，
具备切换部，该切换部切换为试样气体或零点气体并使切换的气体流入到所述气体流通室，
使用从所述NO2气体吸收用发光部向零点气体照射的照射光的受光输出强度来预测第一基准输出强度，
使用从所述SO2气体吸收用发光部向零点气体照射的照射光的受光输出强度来预测第二基准输出强度。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种减少光源部的因漂移引起的光量变动的影响、能够高精度地测定气体浓度的气体分析仪。
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是关于光量变动的漂移和预测校正的说明图。
图3是以往技术的吸收分析仪的结构图。
图4是表示NO2气体、SO2气体在可见光区域和紫外光区域中的吸收系数的波长-吸收系数特性图。
附图标记说明
1：气体分析仪；10：光源部；11：第一发光部(NO2气体吸收用发光部)；12：第二发光部(SO2气体吸收用发光部)；13：光源块；14：温度检测部；15：珀尔帖元件；16：散热块；20：气体流通室；21：筒体；22、23：光透过窗；24：检测空间；25：气体流入口；26：气体流出口；30：受光部；40：气体切换部；50：气体抽吸部；60：信号处理/驱动控制部。
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1所具备的结构要素及它们的功能。如图1所示，气体分析仪1具备光源部10、气体流通室20、受光部30、气体切换部40、气体抽吸部50、信号处理/驱动控制部60。
光源部10具备NO2气体吸收用发光部11、SO2气体吸收用发光部12、光源块13、温度检测部14、珀尔帖(Peltier)元件15、散热块16。光源部10具备多个发光部。
NO2气体吸收用发光部11是第一发光部，是射出NO2气体会吸收且SO2气体不吸收的波长的NO2气体吸收用照射光的发光部。例如，能够选择在从紫外光跨至可见光的区域的波长350nm～500nm中具有中心照射光波长的照射光的光源，例如在现状下能够选择发光二极管(LED)或激光二极管(LD)。如图4所示，在该波长范围中只有NO2气体进行吸收。
SO2气体吸收用发光部12是第二发光部，是射出SO2气体和NO2气体均会吸收的波长的SO2气体吸收用照射光的发光部。例如，能够选择在紫外光区域的波长240nm～300nm中具有中心照射光波长的照射光的光源，例如在现状下能够选择发光二极管(LED)。如图4所示，在该波长范围中不仅SO2气体进行吸收，而且NO2气体也进行吸收。此外，NO2气体吸收用照射光与SO2气体吸收用照射光并不是同时被输出，而是例如分时间地仅一方单独被输出，这一点在后面叙述。
光源块13是由导热性高的铜、铝合金等形成的机械基座。NO2气体吸收用发光部11和SO2气体吸收用发光部12以被埋入并紧贴在孔内的状态被固定。光源块13传递从NO2气体吸收用发光部11和SO2气体吸收用发光部12发出的热。
温度检测部14以被埋入并紧贴在光源块13内的状态被固定，检测光源块13的温度。
珀尔帖元件15被设置成与光源块13的表面紧密连接，对光源块13进行加热/冷却。通过该光源块13，NO2气体吸收用发光部11和SO2气体吸收用发光部12的温度被保持为固定。在NO2气体吸收用发光部11、SO2气体吸收用发光部12处于发光状态时，珀尔帖元件15从光源块13吸热并且向散热块16排热。
散热块16具有辐射从珀尔帖元件15传递的热的功能，例如是散热片等。散热块16被设置成紧贴在珀尔帖元件15。
接着，说明气体流通室20。气体流通室20具备筒体21、光透过窗22、23、检测空间24、气体流入口25、气体流出口26。
筒体21例如是不锈钢管，具有使试样气体流通并且将光进行反射来使光传播的功能。筒体21的内面例如为研磨面，以在防止试样气体的吸附的同时良好地保持光的反射。在筒体21内，照射光通过筒体21的内面进行反射并传播。
光透过窗22、23是由在从NO2气体吸收用发光部11和SO2气体吸收用发光部12照射的照射光的发光波长范围中呈现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24是由筒体21、光透过窗22、23区划而成的封闭空间，除了气体流入口25和气体流出口26以外是密闭的构造。
气体流入口25、气体流出口26与该检测空间24连通。试样气体从气体流入口25流入到检测空间24，并从气体流出口26流出。
在这种气体流通室20内的检测空间24中，流通的试样气体所包含的测定对象气体被照射照射光而发生吸收。在测定对象气体包含NO2气体的情况下，受光部30接收从NO2气体吸收用发光部11照射并透过气体流通室20的一端的光透过窗22后在气体流通室20的内部的检测空间24中传播、之后透过另一端的光透过窗23的NO2气体吸收用照射光，并输出与受光输出强度相应的受光信号。
另外，在测定对象气体包含SO2气体的情况下，受光部30接收从SO2气体吸收用发光部12照射并透过气体流通室20的一端的光透过窗22后在气体流通室20的内部的检测空间24中传播、之后透过另一端的光透过窗23的SO2气体吸收用照射光，并输出与受光输出强度相应的受光信号。
作为受光部30，能够选择对NO2气体吸收用照射光、SO2气体吸收用照射光的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。
这种受光部30具有检测测定对象气体对照射光的吸收的功能。即，与不存在由测定对象气体进行的吸收的情况相比，在存在吸收的情况下受光部30的受光输出强度减少，因此利用该受光输出强度的减少量与测定对象气体浓度的相关性来测定气体浓度。然后，受光部30向信号处理/驱动控制部60输出与所接收的照射光的受光输出强度成比例的受光信号。
气体切换部40使试样气体GS、零点气体(zero gas)GZERO以及量程气体(span gas)GSPAN中的某一个流出。从该气体切换部40流入的气体从气体流入口25流入并在气体流通室20内的检测空间24中流通，并从气体流出口26流出。在进行定期性的校正时，取代试样气体GS而将零点气体GZERO或量程气体GSPAN导入到检测空间24。
也如标准中所示，零点气体一般使用包含测定范围的最大刻度值(以下称为“FS”。)的0％的浓度的NO2或SO2的气体(不包含NO2或SO2的气体)，量程气体一般使用包含测定范围的80％～100％的浓度的NO2或SO2的气体。
零点气体GZERO是用于调整/决定气体分析仪1的零点的气体，是不吸收来自NO2气体吸收用发光部11的照射光和来自SO2气体吸收用发光部12的照射光的气体、例如氮气。
量程气体GSPAN是用于对气体分析仪1的期望的测定范围的最大浓度值进行校正的气体，是在氮、空气等气体中含有规定量的测定对象气体的混合气体。如果气体种类是NO2，则量程气体GSPAN是在氮、空气等气体中含有规定量的NO2气体的混合气体。另外，如果气体种类是SO2，则量程气体GSPAN是在氮、空气等气体中含有规定量的SO2气体的混合气体。
气体抽吸部50具有抽吸气体的功能。通过对气体流通室20的检测空间24内进行排气来向检测空间24内抽吸来自气体切换部40的测定对象气体等。此外，该气体抽吸部50也能够设置于气体切换部40与气体流入口25之间。
信号处理/驱动控制部60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60包括发光部驱动电路，具有提供使NO2气体吸收用发光部11和SO2气体吸收用发光部12在规定定时发光所需的驱动电流的功能。
此外，在NO2气体浓度测定、SO2气体浓度测定中共同使用受光部30。因而，当NO2气体吸收用发光部11和SO2气体吸收用发光部12同时进行照射时，受光信号成为两者之和而无法分离。
因此，信号处理/驱动控制部60对NO2气体吸收用发光部11和SO2气体吸收用发光部12进行控制，以使NO2气体吸收用发光部11和SO2气体吸收用发光部12不是同时射出光而是交替地射出光。另外，使受光信号的测定和处理也与上述的射出期间同步，来将信号分离。
另外，信号处理/驱动控制部60包括受光信号处理电路，具有用于基于从受光部30输出的受光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60包括光源块温度测定电路和珀尔帖电流控制电路，具有基于来自温度检测部14的检测信号来测定光源块13的温度的光源块温度测定功能以及基于该温度对向珀尔帖元件15提供的电流进行驱动控制的珀尔帖电流控制功能。通过调整光源块13的温度，将处于发光中的NO2气体吸收用发光部11和SO2气体吸收用发光部12的温度保持为固定。假如放任NO2气体吸收用发光部11和SO2气体吸收用发光部12的温度上升，则NO2气体吸收用照射光、SO2气体吸收用照射光的输出强度会发生变动，但是通过光源块温度测定功能和珀尔帖电流控制功能使温度固定，由此输出强度也维持为固定。
另外，信号处理/驱动控制部60包括浓度运算电路和漂移校正电路，具有用于计算浓度的浓度运算功能以及在运算浓度时预测经时变化时的因漂移引起的光量变动并进行校正的校正运算功能，这一点在后面叙述。
另外，信号处理/驱动控制部60包括气体切换部40的控制电路，具有气体切换功能。此外，也可以手动进行气体切换。另外，信号处理/驱动控制部60也可以控制气体抽吸部50的动作。
气体分析仪1的结构如上所述。
接着，说明由气体分析仪1进行的分析。在本方式中，使用NO2气体吸收用照射光、SO2气体吸收用照射光，但是分析原理是共通的。因此，将利用NO2气体吸收用照射光、SO2气体吸收用照射光进行的分析一般化，设光源部10射出测定对象气体会吸收的波长的照射光来进行说明，从而代替对于利用NO2气体吸收用照射光、SO2气体吸收用照射光的分析原理的说明。
首先，说明使用测定对象气体对照射光的吸收来进行的测定的原理。测定的原理是基于下述的朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律的吸收法。
[式1]
P1＝P0·exp(-ε·c·L)
在此，P0表示透过在气体流通室20的检测空间24内流通的零点气体后的照射光的基准输出强度，P1表示透过在气体流通室20的检测空间24内流通的试样气体中的测定对象气体后的照射光的受光输出强度，ε表示摩尔吸收系数，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，摩尔吸收系数ε是唯一确定的，另外，光路长度L是固定的，因此基准输出强度P0与受光输出强度P1之比为气体浓度c的指数函数。因而，能够基于P1与P0之比求出c、即试样气体中包含的测定对象气体的气体浓度。
在此，基准输出强度P0为透过在气体流通室20的检测空间24内流通的零点气体后的照射光的输出强度。该零点气体是不吸收照射光的气体，如上所述，是不吸收NO2气体吸收用照射光和SO2气体吸收用照射光的氮气。
在校正时对气体切换部40进行控制来形成向气体流通室20流通零点气体的状态，在照射光透过了零点气体时，在气体流通室20内不发生光的吸收，因此受光部30会将来自光源部10的照射光按原样接收到，能够基于受光部30的受光信号来求出基准输出强度P0。此外，该基准输出强度P0在后述的发光部的漂移校正中也被使用。因此，信号处理/驱动控制部60获取该基准输出强度P0并进行登记。
接着，说明气体分析仪1的分析动作。首先说明校正。该校正动作也是共通的，将利用NO2气体吸收用照射光、SO2气体吸收用照射光进行的校正一般化，设光源部10射出测定对象气体会吸收的波长的照射光来进行说明，由此代替对于利用NO2气体吸收用照射光、SO2气体吸收用照射光进行的校正的说明。
作为前提，设为：该气体分析仪1如图2的(c)所示那样在过去的时间点t1进行了校正，信号处理/驱动控制部60已将此时的透过在气体流通室20的检测空间24内流通的零点气体后的照射光的基准输出强度P0(t1)与时间点t1一起登记到未图示的存储器部。
然后，在从最初的校正起经过了规定期间的当前的时间点t2，气体分析仪1再次进行校正。该校正能够随时实施，但是通常是已经经过了由于结构部件的经时变化而气体浓度指示值发生变动的程度的长期间。信号处理/驱动控制部60对气体切换部40进行切换来进行零点气体GZERO的供给，测定流通零点气体GZERO时的受光信号并进行校正。此时，信号处理/驱动控制部60将透过在气体流通室20的检测空间24内流通的零点气体后的照射光的基准输出强度P0(t2)与时间点t2一起登记到未图示的存储器部。
信号处理/驱动控制部60对气体切换部40进行切换来进行量程气体GSPAN的供给，测定流通量程气体GSPAN时的吸收后的受光信号并进行校正。这样结束校正。
接着说明伴有光量变动的漂移以及漂移校正。该漂移校正也是共通的，将利用NO2气体吸收用照射光、SO2气体吸收用照射光进行的校正一般化，设光源部10照射测定对象气体会吸收的波长的光来进行说明，由此代替对于利用NO2气体吸收用照射光、SO2气体吸收用照射光进行的漂移校正的说明。
一般已知，如图2的(a)的虚线所示，发光二极管、激光二极管等发光部中会发生随着时间而劣化、从而照射光的光量减少的现象(漂移)。随之，如图2的(b)所示那样吸收后的受光信号也呈现减少趋势。
然而，由信号处理/驱动控制部60登记的发光部的基准输出强度P0(t1)如图2的(a)的实线所示那样仍为固定值。作为结果，在经过规定期间后，由于在浓度计算中使用的所登记的基准输出强度与实际的基准输出强度之差，计算出的浓度相比于原本的浓度产生误差。例如，在时间点t2，登记的基准输出强度是P0(t1)，而实际的基准输出强度是P0(t2)，从而产生差，因此原本的浓度的误差大。
因此，进行使得随着时间经过而接近实际的基准输出强度的校正。例如发光二极管的劣化寿命是能够利用阿伦尼乌斯公式(Arrhenius equation)来预测的。是光量减少的变化，若短期地看则该变化能够近似为直线。
设为利用这一点的预测校正式。如图2的(c)所示，零点校正是隔某个期间而实施的，因此制作如下的预测校正式：使用在上一次零点校正时间点t1时求出的基准输出强度P0(t1)以及在本次的零点校正时间点t2时求出的基准输出强度P0(t2)，来预测从当前时间点t2到进行下一次零点校正的时间点t3为止的因光量降低引起的基准输出强度P0的变化。预测校正式如下式那样。
[式2]
P0(tx)＝[{(P0(t2)-P0(t1))/(t2-t1)}×(tx-t2)]+P0(t2)
在浓度计算时是时间点tx的情况下，通过上述式2来计算时间点tx下的基准输出强度P0(tx)。然后，作为与在某个时间点tx实际测定的受光输出强度P1(tx)的比，通过上述式1来计算浓度。这样，能够使用符合实际情况的基准输出强度P0(tx)来进行浓度计算，使得能够进行减少由于漂移而发生的光量降低的误差的测定。在使用NO2气体吸收用照射光的分析和使用SO2气体吸收用照射光的分析中分别进行这种校正。
实际上，生成使用NO2气体吸收用照射光透过了零点气体时的受光输出强度来预测NO2气体吸收用发光部11的第一基准输出强度的第一预测校正式。另外，生成使用SO2气体吸收用照射光透过了零点气体时的受光输出强度来预测SO2气体吸收用发光部12的第二基准输出强度的第二预测校正式。
接着，说明在气体流通室20中流通的气体内所包含的各气体浓度的测定方法。在此，设想试样气体中既包含NO2气体也包含SO2气体的情况，分别说明使用NO2气体吸收用照射光进行的NO2气体的分析和使用SO2气体吸收用照射光进行的SO2气体的分析。
首先，说明使用NO2气体吸收用照射光进行的NO2气体的分析。设进行分析时为时间点tx。在气体分析仪1中，信号处理/驱动控制部60使NO2气体吸收用发光部11射出NO2气体吸收用照射光。在测定NO2气体浓度时，只有NO2气体吸收用发光部11进行照射。NO2气体吸收用照射光经过光透过窗22而入射到气体流通室20，在筒体21的内部的检测空间24中传播并接受吸收，之后经过光透过窗23而作为透过光入射到受光部30。
此时，如果试样气体被导入到气体流通室20内，则光被试样气体中的NO2气体所吸收。来自受光部30的输出信号被传输到信号处理/驱动控制部60。信号处理/驱动控制部60基于该受光部30的受光信号来求出透过光的受光输出强度P1(tx)。因而，使用受光输出强度P1(tx)以及基于第一预测校正式计算出的第一基准输出强度P0(tx)，基于式1来计算试样气体所包含的NO2气体浓度c1。
接着，说明使用SO2气体吸收用照射光进行的SO2气体的分析。设进行分析时为时间点tx(此外，与刚才进行NO2气体分析的时间点之间存在些许时间差。)。在气体分析仪1中，信号处理/驱动控制部60使SO2气体吸收用发光部12射出SO2气体吸收用照射光。在测定SO2气体浓度时，只有SO2气体吸收用发光部12进行照射。SO2气体吸收用照射光经过光透过窗22而入射到气体流通室20，在筒体21的内部的检测空间24中传播并接受吸收，之后经过光透过窗23而作为透过光入射到受光部30。
此时，如果试样气体被导入到气体流通室20内，则光被试样气体中的SO2气体和NO2气体所吸收。来自受光部30的输出信号被传输到信号处理/驱动控制部60。信号处理/驱动控制部60基于该受光部30的信号来求出受光输出强度P1(tx)。因而，使用受光输出强度P1(tx)以及基于第二预测校正式计算出的第二基准输出强度P0(tx)，基于式1来计算试样气体所包含的SO2气体和NO2气体的气体浓度c3。
信号处理/驱动控制部60对该SO2气体和NO2气体的气体浓度c3进行浓度校正处理。首先，将该气体浓度c3设为浓度校正前SO2气体浓度c3。然后，信号处理/驱动控制部60对浓度校正前SO2气体浓度c3再进行如下的浓度校正。
即，在分别流通零点气体GZERO和浓度成分已知的NO2量程气体GSPAN的校正时，事先基于SO2气体吸光用发光部12向零点气体GZERO中进行了照射时的基准输出强度P0以及SO2气体吸光用发光部12向NO2量程气体中进行了照射时的受光输出强度P1，来计算用于去除SO2气体吸光用照射光由于NO2气体而减少的量的浓度校正系数α。基于该α、实时计算出的NO2气体浓度c1以及浓度校正前SO2气体浓度c3，通过利用以下的式子的浓度校正处理来计算浓度校正后SO2气体浓度c2。
[式3]
c2＝c3-α×c1
这样仅计算试样气体所包含的SO2气体浓度c2。像这样进行分析。
以上，对用于实施本发明的方式所涉及的气体分析仪进行了说明。
根据本发明，能够提供能够以简易的结构来分析试样气体所包含的二氧化氮气体(NO2气体)和二氧化硫气体(SO2)这两种成分的气体浓度的气体分析仪。
而且，对发光部的因漂移引起的光量变化进行预测校正。由此，能够实现误差的减少，能够高精度地求出气体浓度。
产业上的可利用性
这种本发明的气体分析仪在测定二氧化硫气体(SO2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，例如最适合用于测定锅炉、垃圾焚烧等的燃烧排气。除此以外，作为钢铁用气体分析[高炉、转炉、热处理炉、烧结(球团设备)、炼焦炉]、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]、植物培育用、化学用分析[石油精炼设备、石油化工设备、气体发生设备]、环境用[落地浓度、隧道内浓度、停车场、楼宇]、物理化学各种实验用等的分析仪也是有用的。

Claims (6)

1.一种气体分析仪，其特征在于，具备：
光源部，其射出包含测定对象气体的吸收光谱的吸收波长带的照射光；
驱动控制部，其对所述光源部进行驱动控制，使得所述光源部射出照射光；
气体流通室，其具有筒体和检测空间，该检测空间是利用光透过窗对该筒体的两端进行区划而成的，包含测定对象气体的试样气体在该检测空间中流通，来自所述光源部的照射光透过一方的所述光透过窗而入射到所述检测空间；
受光部，其接收在所述气体流通室内的所述检测空间中传播后透过了另一方的所述光透过窗的照射光；以及
信号处理部，其使用考虑因漂移引起的光量变动来预测所述光源部的基准输出强度的预测校正式，根据预测出的基准输出强度以及照射光的受光输出强度，来计算试样气体所包含的测定对象气体的气体浓度。
2.根据权利要求1所述的气体分析仪，其特征在于，
所述光源部具备多个发光部，所述多个发光部分别射出包含不同的测定对象气体的吸收光谱的吸收波长带的光，
所述驱动控制部对所述多个发光部进行驱动控制，使得所述多个发光部以分时方式射出光，所述信号处理部测定多个不同的测定对象气体的气体浓度。
3.根据权利要求2所述的气体分析仪，其特征在于，
所述光源部具备：光源块，其固定所述多个发光部；温度检测部，其根据所述光源块的温度来输出检测信号；珀尔帖元件，其对所述光源块进行加热或冷却；以及散热块，其进行所述珀尔帖元件与外部空气之间的热交换，所述驱动控制部基于来自所述温度检测部的检测信号，以使所述光源块的温度固定的方式对向所述珀尔帖元件提供的电流进行驱动控制，来抑制所述发光部的输出强度的变动。
4.一种气体分析仪，其特征在于，具备：
NO2气体吸收用发光部，其射出NO2气体会吸收的320nm～600nm的波长的NO2气体吸收用照射光，该NO2气体吸收用发光部是发光二极管或激光二极管；
SO2气体吸收用发光部，其射出SO2气体和NO2气体会吸收的250nm～320nm的波长的SO2气体吸收用照射光，该SO2气体吸收用发光部是发光二极管或激光二极管；
驱动控制部，其对所述NO2气体吸收用发光部和所述SO2气体吸收用发光部进行驱动控制，使得所述NO2气体吸收用发光部和所述SO2气体吸收用发光部以分时方式射出所述NO2气体吸收用照射光或所述SO2气体吸收用照射光；
气体流通室，其具有筒体和检测空间，该检测空间是利用光透过窗对该筒体的两端进行区划而成的，包含NO2气体和SO2气体中的至少一种气体的试样气体在该检测空间中流通，所述NO2气体吸收用照射光和所述SO2气体吸收用照射光透过一方的所述光透过窗而入射到所述检测空间；
受光部，其接收在所述气体流通室内的所述检测空间中传播后透过了另一方的所述光透过窗的所述NO2气体吸收用照射光和所述SO2气体吸收用照射光；以及
信号处理部，其使用考虑因漂移引起的光量变动来预测所述NO2气体吸收用发光部的第一基准输出强度的第一预测校正式，根据预测出的第一基准输出强度以及所述NO2气体吸收用照射光的受光输出强度，来计算试样气体所包含的NO2气体的气体浓度，另外，使用考虑因漂移引起的光量变动来预测所述SO2气体吸收用发光部的第二基准输出强度的第二预测校正式，根据预测出的第二基准输出强度以及所述SO2气体吸收用照射光的受光输出强度，来计算试样气体所包含的NO2气体和SO2气体的气体浓度，在此基础上计算SO2气体的气体浓度。
5.根据权利要求4所述的气体分析仪，其特征在于，
具备：光源块，其固定所述NO2气体吸收用发光部和所述SO2气体吸收用发光部；温度检测部，其根据所述光源块的温度来输出检测信号；珀尔帖元件，其对所述光源块进行加热或冷却；以及散热块，其进行所述珀尔帖元件与外部空气之间的热交换，
所述驱动控制部基于来自所述温度检测部的检测信号，以使所述光源块的温度固定的方式对向所述珀尔帖元件提供的电流进行驱动控制，来抑制所述NO2气体吸收用发光部和所述SO2气体吸收用发光部的输出强度的变动。
6.根据权利要求5所述的气体分析仪，其特征在于，
具备切换部，该切换部切换为试样气体或零点气体并使切换的气体流入到所述气体流通室，
使用从所述NO2气体吸收用发光部向零点气体照射的照射光的受光输出强度来预测第一基准输出强度，
使用从所述SO2气体吸收用发光部向零点气体照射的照射光的受光输出强度来预测第二基准输出强度。
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