CN110160988B - 分光分析装置 - Google Patents

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Abstract

即使在设置场所中受到由共振造成的影响的情况下，仍进行测定对象的流体的分析。分光分析装置具有：激光光源部，其朝向在插入至测定对象流体的流路的探针内设置的反射体，照射出波长变化的激光；受光部，其对由所述反射体反射出的所述激光进行受光；以及控制部，其进行使用了所述受光部的受光结果的所述测定对象流体的分析和所述激光光源部的控制，所述控制部对所述激光光源部的激光输出进行控制，以使得遍及一定波长范围对从所述激光光源部照射的所述激光的波长进行扫描所需的时间即扫描时间，小于或等于在所述反射体反射出的所述激光向所述受光部照射的照射时间。

Description

分光分析装置
技术领域
本发明涉及一种分光分析装置。
背景技术
以往，作为对测定对象成分的浓度进行测定的装置，已知TDLAS(Tunable DiodeLaser Absorption Spectroscopy：波长可变二极管激光吸收分光)式激光气体分析计(例如，参照专利文献1)。TDLAS式激光气体分析计，例如安装在烟道的炉壁，对烟道内的测定对象成分的浓度进行测定。更具体地说，TDLAS式激光气体分析计具有：激光光源，其插入至烟道内的工艺气体的流路，照射出激光；受光部，其对激光进行受光；以及探针，其具有使照射至工艺气体中的激光反射而进行往复的反射体。TDLAS式激光气体分析计使从激光光源照射的激光在反射体进行反射，由受光部对在工艺气体中穿过的激光的强度进行测定，基于测定出的强度而将测定对象的成分浓度直接测定。
CO、CO2、H2O、CnHm、NH3、O2等许多气体分子，具有通过分子从红外向近红外域的振动或者旋转能量迁移而产生的光吸收谱。吸收谱是成分分子固有，吸光度与成分浓度和光路长度成正比(Lambert-Beer的定律)，因此能够通过对吸收谱强度进行测定而测定对象成分的浓度。
在TDLAS式激光气体分析计中，使与气体吸收线宽度相比非常窄的线宽度的半导体激光透过测定气体，对其驱动电流进行高速调制，由此扫描(scan)其波长，对透过光量进行测定，对1条独立的吸收谱进行测定。激光的扫描范围根据应用而不同。例如，在O2计的情况下，激光的线宽度为0.0002nm左右，扫描宽度为0.1～0.2nm左右。TDLAS式激光气体分析计通过对该0.1～0.2nm宽度进行扫描，从而进行吸收谱的测定。TDLAS式激光气体分析计根据测定出的1条吸收谱进行浓度换算，由此对测定对象成分的成分浓度进行计算。
专利文献1：日本特开2010－185694号公报
在专利文献1中记载的气体浓度测定装置、TDLAS式激光气体分析计设置于烟道壁。因此，在设置环境存在稳态的振动、或由暂时的干扰而引起的振动的情况下，气体浓度测定装置、TDLAS式激光气体分析计等激光气体分析计会受到振动的影响。例如，在烟道的周边存在的电动机、风扇等设备运转，由此有时安装有激光气体分析计的烟道壁本身会振动。
如果是通常的振动，则激光气体分析计也与烟道壁一起仅摆动，因此针对测定的影响小。但是，在烟道壁的振动源(电动机、风扇等设备)的频率是与探针的从与烟道壁的固定部位至前端为止的部分的固有振动频率fn一致或者接近的频率的情况下，探针以烟道壁侧为固定端而引起共振，导致激烈地振动。
图12是表示探针共振时的情形的图。如图12所示，如果探针100共振，则激光光源110及受光部120和在探针的前端安装的反射体130的相对位置变动，即使激光光源110将激光射出，反射的激光也会从受光部120的受光面偏离(或者不会返回)。其结果，有时得不到分析所需的扫描信号。因此，激光气体分析计无法收集气体的浓度测定所需的数据。其结果，在现有的激光气体分析计中，有时无法对气体的浓度进行测定。如上所述的状况并不限定于对气体的浓度进行测定的激光气体分析计，有时在进行流体的吸光特性的分析的装置中也同样地发生。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的一个方式的目的在于，提供一种技术，其即使在设置场所中受到由共振造成的影响的情况下，也能够进行测定对象的流体的分析。
本发明的一个方式的分光分析装置具有：激光光源部，其朝向在插入至测定对象流体的流路的探针内设置的反射体，照射出波长变化的激光；受光部，其对在所述反射体反射出的所述激光进行受光；以及控制部，其进行使用了所述受光部的受光结果的所述测定对象流体的分析和所述激光光源部的控制，所述控制部对所述激光光源部的激光输出进行控制，以使得遍及一定波长范围对从所述激光光源部照射的所述激光的波长进行扫描所需的时间即扫描时间，小于或等于在所述反射体反射出的所述激光向所述受光部照射的照射时间。
根据上述的结构，分光分析装置的控制部基于由于探针的振动而得到的加速度，以成为小于或等于照射时间的一半的时间的方式决定扫描时间。由此，受光部能够最低检测到1个与1次扫描对应的完整的扫描信号。因此，即使由于探针的振动而反射体相对于激光光源部及受光部的相对位置变动的情况下，也能够取得完整的扫描信号，因此能够进行测定对象成分的浓度测定。
本发明的一个方式是上述的分光分析装置，所述控制部使用所述加速度传感器的检测结果，对所述探针的振动振幅进行计算，基于计算出的所述振动振幅、所述探针的振动频率和所述受光部的受光面的大小，对所述照射时间进行计算。
根据上述的结构，分光分析装置除了加速度传感器的检测结果以外，还基于受光部的受光面的大小和探针的振动频率，对照射时间进行计算，因此以能够在受光部中更可靠地对扫描信号进行检测的周期，对激光光源部的激光输出进行控制。其结果，即使由于探针的振动而反射体相对于激光光源部及受光部的相对位置变动的情况下，也能够取得完整的扫描信号，因此能够进行测定对象成分的浓度测定。
本发明的一个方式是上述的分光分析装置，所述探针的振动频率是预先求出的固有振动频率。
根据上述的结构，分光分析装置使用预先求出的固有振动频率，因此在决定扫描时间时无需求出固有振动频率。因此，能够减轻运算所需的处理负荷。
本发明的一个方式是一种分光分析装置，具有：激光光源部，其朝向在插入至测定对象流体的流路的探针内设置的反射体，照射出波长变化的激光；受光部，其对在所述反射体反射出的所述激光进行受光；以及控制部，其进行使用了所述受光部的受光结果的所述测定对象流体的分析和所述激光光源部的控制，所述控制部与对所述受光部的受光结果进行累计得到的累计结果的平均即累计平均信号的检测的有无相应地对所述激光光源部进行控制，进行所述扫描时间的调整。
根据上述的结构，分光分析装置与基于受光部的受光结果而得到的累计平均信号的检测的有无相应地对激光光源部进行控制，进行扫描时间的调整，因此能够将受光部中的检测结果反映于扫描时间而进行调整。因此，通过反复执行，从而受光部能够最低检测到1个与1次扫描对应的完整的扫描信号。因此，即使由于探针的振动而反射体相对于激光光源部及受光部的相对位置变动的情况下，也能够取得完整的扫描信号，因此能够进行测定对象成分的浓度测定。
本发明的一个方式是上述的分光分析装置，所述控制部直至检测到所述累计平均信号为止，将所述扫描时间逐渐地变短。
根据上述的结构，分光分析装置直至检测到累计平均信号为止，将扫描时间逐渐地变短而反复执行，由此受光部能够最低检测到1个与1次扫描对应的完整的扫描信号。因此，即使由于探针的振动而反射体相对于激光光源部及受光部的相对位置变动的情况下，也能够取得完整的扫描信号，因此能够进行测定对象成分的浓度测定。
本发明的一个方式是上述的分光分析装置，所述加速度传感器设置于所述探针部的前端部的外部。
本发明的一个方式是上述的分光分析装置，所述测定对象流体的分析包含：通过对所述测定对象流体的吸收谱进行测定，从而求出所述测定对象流体中的测定对象成分的浓度。
本发明的一个方式是上述的分光分析装置，所述激光光源部照射出在包含所述测定对象流体的所述吸收谱的峰值的范围使波长变化的激光。
本发明的一个方式是上述的分光分析装置，所述测定对象流体的分析包含：按照包含峰值高度法、谱面积法、2f法中的任1个的浓度换算方法，求出所述测定对象流体中的测定对象成分的浓度。
本发明的一个方式是上述的分光分析装置，还具有显示部，该显示部被所述控制部控制而进行显示，在所述取得的累计平均扫描信号没有大于或等于规定比例而与所述完整的扫描信号一致的情况下，所述控制部使该主旨在所述显示部进行显示。
本发明的更多的特征及方式，通过参照附图，根据以下所述的实施方式的详细说明而明确可知。
发明的效果
根据本发明的一个方式，即使在设置场所中受到由共振造成的影响的情况下，也能够进行测定对象的流体的分析。
附图说明
图1是表示第1实施方式中的气体浓度测定装置的结构的图。
图2是表示受光部的输出图像的图。
图3是表示第1实施方式中的控制部的结构的框图。
图4是表示波长扫描的图像的图。
图5是表示激光驱动电流的图像的图。
图6是表示第1实施方式中的气体浓度测定装置的处理流程的流程图。
图7是用于对现有的结构进行说明的图。
图8是用于对本发明所涉及的解决方法进行说明的图。
图9是表示第2实施方式中的气体浓度测定装置的结构的图。
图10是表示第2实施方式中的控制部的结构的框图。
图11是表示第2实施方式中的气体浓度测定装置的处理流程的流程图。
图12是表示探针共振时的情形的图。
标号的说明
10、10a…气体浓度测定装置，1…探针部，2、2a…分析部，3…凸缘，4…烟道壁，5…加速度传感器，11…开口部，12…反射体，20…激光光源部，21…受光部，22、22a…控制部，221、221a…操作部，222、222a…扫描时间设定部，223…波长控制部，224…激光驱动部，225、225a…运算部，226a…显示控制部，227…显示部
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的几个实施方式进行说明。
(第1实施方式)
图1是表示第1实施方式中的气体浓度测定装置10的结构的图。气体浓度测定装置10对在烟道内流过的测定气体所包含的对象成分的浓度进行测定。对象成分例如是氧气(O2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、氨气(NH3)、二氧化碳(CO2)，碳化氢(CnHm)、水蒸气(H2O)及在近红外线区域具有吸收性的气体。气体浓度测定装置10是分光分析装置的一个方式。
气体浓度测定装置10具有探针部1及分析部2。
探针部1例如为金属制，由剖面为圆形状的筒状物体构成。探针部1的长度例如为1～2m左右。探针部1以大部分位于烟道内部的方式经由凸缘3而安装在烟道壁4。在探针部1设置有多个开口部11，使得在烟道内流过的测定气体在探针部1的内部流通。在图1中，从下侧向上侧，即沿D方向流过测定气体。
在探针部1的前端部的内部设置有反射体12。反射体12例如是角锥棱镜这样的多面体。探针部1的前端部的内部由净化气体充满。在探针部1的前端部的外部安装有加速度传感器5。加速度传感器5对探针部1的振动的加速度进行检测。
分析部2在探针部1的与设置有反射体12的端部相反侧的端部安装，位于烟道的外侧。分析部2具有激光光源部20、受光部21及控制部22。
激光光源部20根据控制部22的控制，朝向探针部1的反射体12，照射出波长变化的激光。即，激光光源部20在控制部22的控制下进行波长扫描。例如，激光光源部20照射出以将取得吸收谱的吸收峰值的波长夹入的方式从波长w1至波长w2为止波长连续地变化的激光。该例中的1个波长扫描的范围是从波长w1至波长w2为止的范围。激光光源部20是波长可变激光器。在图1中，将激光光源部20照射出的激光作为L1示出。激光L1经过探针部1的内部，在反射体12进行反射。由反射体12反射出的返回光再次经过探针部1的内部，由受光部21受光。在图1中，将反射出的返回光作为L2示出。
激光L1及L2在经过探针部1的内部时，由在探针部1内部流通的测定气体接受光吸收。气体浓度测定装置10对该吸收谱进行测定，由此求出测定气体中的测定对象成分的浓度。
受光部21对激光L2(返回光)进行受光，将激光L2的光强度作为一系列的扫描信号SS而输出至控制部22。扫描信号SS成为与激光光源部20的驱动电流的波长扫描的定时相匹配而强度变化的波形。但是，激光L2由于受到由测定气体进行的光吸收，因此扫描信号SS的一部分如图2所示，发生由光吸收引起的强度减少。图2是表示受光部21的输出图像的图。
控制部22进行使用了受光部21的受光结果的测定对象流体的分析和使用了加速度传感器5的检测结果的激光光源部20的控制。具体地说，控制部22使用加速度传感器5的检测结果，对在反射体12反射出的激光L2向受光部21照射的照射时间进行计算，对激光光源部20的激光输出进行控制，以使得扫描时间Ts小于或等于照射时间的一半。测定对象流体的分析，例如是测定气体中的测定对象成分的浓度的运算。扫描时间Ts是遍及将取得测定气体的吸收谱的吸收峰值的波长夹入的波长范围(从波长w1至波长w2)而对从激光光源部20照射的激光L1的发光波长进行扫描所需的时间。
图3是表示第1实施方式中的控制部22的结构的框图。控制部22包含操作部221、扫描时间设定部222、波长控制部223、激光驱动部224、运算部225、显示控制部226及显示部227。
操作部221接收由用户进行的气体浓度测定装置10的各种设定(例如测定气体种类、浓度范围等)、测定开始指示及测定结束指示的输入。
扫描时间设定部222基于从加速度传感器5得到的加速度而决定扫描时间Ts。具体地说，首先扫描时间设定部222使用从加速度传感器5得到的加速度，对探针部1的振动振幅a进行计算。接下来，扫描时间设定部222对在探针部1共振时受光部21能够取得扫描信号SS的期间Td进行计算。具体地说，扫描时间设定部222基于探针部1的固有振动频率fn(探针的振动频率)、计算出的振动振幅a和受光部21的受光面的大小d，对照射时间进行计算。计算出的照射时间是在探针部1共振时受光部21能够取得扫描信号SS的期间Td。探针部1的固有振动频率fn可以预先通过实验求出，也可以根据探针部1的形状、重量、材质等而通过计算预先求出。
扫描时间设定部222将小于或等于计算出的期间Td的1/2的时间决定为扫描时间Ts。将扫描时间Ts设为小于或等于期间Td的1/2的原因在于，如果如上所述进行设定，则与期间Td到来的定时和波长扫描的定时的相对关系无关，能够由受光部21最低检测到1个与1次扫描对应的完整的扫描信号SS。
扫描时间Ts可以是在每个期间Td，能够通过2～3次扫描而取得完整的扫描信号SS的这一程度的时间。扫描时间设定部222将决定出的扫描时间Ts输出至波长控制部223。
波长控制部223对向激光驱动部224的激光驱动信号进行控制，以使得与由扫描时间设定部222决定的扫描时间Ts相匹配地进行波长扫描。激光驱动信号是指用于对从激光光源部20照射的激光L1的波长进行控制的信号。此时，波长控制部223如图4所示，进行波长控制，以使得激光L1的发光波长以将取得吸收谱的吸收峰值的波长夹入的方式使波长从波长w1至波长w2为止连续地变化。图4是表示波长扫描的图像的图。在图4中，纵轴表示光吸收的强度，横轴表示波长。波长控制部223将生成的激光驱动信号输出至激光驱动部224。针对每个测定对象成分，预先确定设为目标的吸收峰值。波长控制部223在每1次测定时使激光光源部20反复进行几千次波长扫描。
激光驱动部224生成与输入的激光驱动信号相对应的激光驱动电流，将生成的激光驱动电流输出至激光光源部20。激光驱动部224在扫描时间Ts期间，将激光驱动电流输出至激光光源部20。图5是表示激光驱动电流的图像的图。在图5中，纵轴表示驱动电流，横轴表示时间。由此，从激光光源部20照射出以将吸收峰值的波长夹入的方式在波长w1～波长w2的范围波长连续地变化的激光L1。
运算部225基于输入的一系列的扫描信号SS，对测定气体中的测定对象成分的浓度进行运算。具体地说，首先运算部225进行从输入的一系列的扫描信号SS中将不适于浓度运算的扫描信号SS去除的前处理。不适于浓度运算的扫描信号是指例如在1次扫描中信号的一部分缺失的信号。接下来，运算部225为了噪声去除，对所得到的扫描信号SS进行累计。接下来，运算部225求出累计后的扫描信号SS的平均信号。下面，将累计后的扫描信号SS的平均信号记载为累计平均信号。然后，运算部225基于累计平均信号，使用峰值高度法、谱面积法、2f法等已有的浓度换算方法，进行测定对象成分的浓度运算。运算部225将浓度运算的结果输出至显示控制部226。
显示控制部226对显示部227进行控制，对显示部227的显示进行控制。例如，显示控制部226使浓度运算的结果在显示部227进行显示。
显示部227是液晶显示器、有机EL(Electro Luminescence)显示器等显示装置，作为触摸面板而与操作部221一体构成。显示部227与显示控制部226的控制相应而进行显示。例如，显示部227对作为浓度运算的结果的测定对象成分的浓度值进行显示。显示部227及操作部221也可以是通过通信而与气体浓度测定装置10连接的分体。
图6是表示第1实施方式中的气体浓度测定装置10的处理流程的流程图。
加速度传感器5取得探针部1的振动的加速度(步骤S101)。加速度传感器5将取得的加速度的信息输出至控制部22。扫描时间设定部222取得从加速度传感器5输出的加速度的信息。扫描时间设定部222基于取得的加速度的信息而决定扫描时间Ts(步骤S102)。具体地说，首先扫描时间设定部222使用基于加速度而得到的探针的振动振幅a、探针的固有振动频率fn和受光部21的受光面的大小d，基于下面的式1，对期间Td进行计算。此外，ω表示探针的固有振动的角速度，设为ω＝2πfn。
【式1】
Figure BDA0001970359030000101
扫描时间设定部222将小于或等于通过上式1得到的期间Td的1/2的时间决定为扫描时间Ts。扫描时间设定部222将决定出的扫描时间Ts输出至波长控制部223。
波长控制部223进行与由扫描时间设定部222决定出的扫描时间Ts相对应的波长控制(步骤S103)。具体地说，波长控制部223对向激光驱动部224的激光驱动信号进行控制，以使得与由扫描时间设定部222决定出的扫描时间Ts相匹配地进行波长扫描。激光驱动部224生成与输入的激光驱动信号相对应的激光驱动电流，将生成的激光驱动电流输出至激光光源部20。
激光光源部20使用从激光驱动部224输出的激光驱动电流而照射出激光L1(步骤S104)。
受光部21对由反射体12反射出的激光L2进行受光(步骤S105)。受光部21将受光的激光L2的光强度作为一系列的扫描信号SS而输出至运算部225。运算部225进行从输入的一系列的扫描信号SS中将不适于浓度运算的扫描信号SS去除的前处理(步骤S106)。运算部225对前处理后的扫描信号SS进行累计(步骤S107)。然后，运算部225使用累计后的扫描信号SS而取得累计平均信号。运算部225基于累计后的累计平均信号而进行测定对象成分的浓度运算(步骤S108)。运算部225将浓度运算的结果输出至显示控制部226。显示控制部226将浓度运算的结果在显示部227进行显示(步骤S109)。
接下来，使用图7及图8，对现有的结构和本发明所涉及的解决方法进行说明。图7是用于对现有的结构进行说明的图。图8是用于对本发明所涉及的解决方法进行说明的图。首先使用图7进行说明。在图7及图8中，由虚线表示的波形表示没有由受光部受光的波形。
如果探针部1引起共振(共振频率＝探针部1的固有振动频率fn)，则能够取得扫描信号SS的期间Td被限定于下述定时，该定时使得激光光源部及受光部和反射体的相对位置成为下述位置关系，即，激光L1在反射体进行反射，作为其反射光的激光L2能够返回至受光部。
在期间Td的长度比扫描时间Ts短的情况下，受光部无法捕捉与1次扫描对应的扫描信号SS。在期间Td的长度比扫描时间Ts长的情况下，由于期间Td和扫描的定时的关系，扫描时间Ts的一部分伸出至期间Td外，受光部也无法捕捉与1次扫描对应的扫描信号SS。如果得不到与1次扫描对应的完整的扫描信号，则无法用于浓度运算，因此无法对测定对象成分的浓度进行计算。
接下来，使用图8对本发明进行说明。在图8中，扫描信号SS1～SS5示出得到了与1次扫描对应的完整的扫描信号的波长扫描。如图8所示，通过扫描时间设定部222将扫描时间Ts决定为小于或等于期间Td的1/2，由此使得在期间Td到来时受光部21最低得到1个完整的扫描信号SS。通过得到与1次扫描对应的完整的扫描信号，从而能够对测定对象成分的浓度进行计算。
根据如以上所述构成的气体浓度测定装置10，基于通过探针部1的振动得到的加速度，以成为小于或等于期间Td的1/2的时间的方式决定扫描时间Ts。因此，受光部21能够最低检测到1个与1次扫描对应的完整的扫描信号SS。如上所述，即使在由于探针部1的振动而反射体12相对于激光光源部20及受光部21的相对位置变动的情况下，也能够取得完整的扫描信号SS，因此能够进行测定对象成分的浓度测定。
＜第1实施方式的变形例＞
加速度传感器5安装在探针部1的前端，由此加速度的输出被最大幅度地得到。但是，加速度传感器5的安装位置并不限定于探针部1的前端，也可以安装在探针部1的其它部分。例如，加速度传感器5也可以安装在开口部11的附近，也可以安装在探针部1的与烟道壁4接近的部分，也可以安装在探针部1的内部(例如，反射体12的附近)。例如，在安装在探针部1的与烟道壁4接近的部分的情况下，由于接近振动的固定端，因此与其相应地加速度的输出变小，但通过对输出的降低量进行校正运算而能够应对。
(第2实施方式)
第2实施方式是气体浓度测定装置取得期间Td而不具有加速度传感器的实施方式。
图9是表示第2实施方式中的气体浓度测定装置10a的结构的图。气体浓度测定装置10a与气体浓度测定装置10的结构的不同点在于，取代分析部2而具有分析部2a、不具有加速度传感器5。关于其它结构，气体浓度测定装置10a与气体浓度测定装置10相同。因此，省略气体浓度测定装置10a整体的说明，对分析部2a的结构进行说明。
分析部2a在探针部1的与设置有反射体12的端部相反侧的端部安装，位于烟道的外侧。分析部2a具有激光光源部20、受光部21及控制部22a。激光光源部20及受光部21进行与第1实施方式中的同名的功能部相同的处理，因此省略说明。
控制部22a进行使用了受光部21的受光结果的测定对象流体的分析和激光光源部20的控制。控制部22a对激光光源部20的激光输出进行控制，以使得遍及一定波长范围(从波长w1至波长w2)对从激光光源部20照射的激光L1的波长进行扫描所需的时间即扫描时间Ts，小于或等于在反射体12反射出的激光L2向受光部21照射的照射时间。具体地说，控制部22a与对受光部21的受光结果进行累计而得到的累计结果的平均即累计平均信号的检测的有无相应地，对激光光源部20进行控制，进行扫描时间Ts的调整。如果存在累计平均信号的检测，则对扫描信号SS的累计结果进行平均，其结果，得到与完整的扫描信号SS类似的波形信号。与此相对，没有累计平均信号的检测，是指作为上述的结果，得不到与完整的扫描信号SS类似的波形信号。与上述类似是指将扫描信号SS的累计结果进行平均而得到的结果的波形和完整的扫描信号SS的波形大于或等于规定的比例而一致。控制部22a直至检测到累计平均信号为止将扫描时间Ts逐渐地变短。
图10是表示第2实施方式中的控制部22a的结构的框图。控制部22a包含操作部221a、扫描时间设定部222a、波长控制部223、激光驱动部224、运算部225a、显示控制部226a及显示部227。控制部22a与控制部22的结构的不同点在于，取代操作部221、扫描时间设定部222、运算部225及显示控制部226而具有操作部221a、扫描时间设定部222a、运算部225a及显示控制部226a。关于其它结构，控制部22a与控制部22相同。因此，省略控制部22a整体的说明，对操作部221a、扫描时间设定部222a、运算部225a及显示控制部226a的结构进行说明。
操作部221a接收由用户进行的气体浓度测定装置10a的各种设定(例如，测定气体种类、浓度范围等)、测定开始指示、测定结束指示及针对扫描时间Ts的指示的输入。针对扫描时间Ts的指示是指例如表示对扫描时间Ts进行变更的主旨的指示。在针对扫描时间Ts的指示中，例如包含应该再次设定的扫描时间Ts的信息。在针对扫描时间Ts的指示中，可以包含比当前设定的扫描时间Ts短的扫描时间Ts的信息。
扫描时间设定部222a基于从操作部221a输入的针对扫描时间Ts的指示而决定扫描时间Ts。
运算部225a基于输入的一系列的扫描信号SS，对测定气体中的测定对象成分的浓度进行运算。具体地说，首先运算部225a进行从输入的一系列的扫描信号SS中将不适于浓度运算的扫描信号SS去除的前处理。接下来，运算部225a为了噪声去除，对所得到的扫描信号SS进行累计。接下来，运算部225a使用累计后的扫描信号SS而取平均，由此对是否能够检测累计平均信号进行判定。
在扫描时间Ts不适合的情况下，在受光部21中无法取得与1次扫描对应的完整的扫描信号SS的可能性高，因此运算部225a无法对累计平均信号进行检测的可能性高。另一方面，在扫描时间Ts适合的情况下，在受光部21中能够取得与1次扫描对应的完整的扫描信号SS的可能性高，因此运算部225a能够对累计平均信号进行检测的可能性高。扫描时间Ts不适合的情况是指例如扫描时间Ts与期间Td相同或者比期间Td大的情况。特别地，在扫描时间Ts不适合的情况下，如果对所得到的扫描信号SS进行累计而取平均，则会与噪声混合，因此无法在运算部225a中对累计平均信号进行检测。
运算部225a在能够对累计平均信号进行检测的情况下，向扫描时间设定部222a通知该主旨。另一方面，运算部225a在无法对累计平均信号进行检测的情况下，将表示错误的主旨通知给显示控制部226a。
显示控制部226a对显示部227进行控制，对显示部227的显示进行控制。例如，显示控制部226a使表示错误的主旨、浓度运算的结果在显示部227进行显示。
图11是表示第2实施方式中的气体浓度测定装置10a的处理流程的流程图。
扫描时间设定部222a决定扫描时间Ts(步骤S101)。例如，扫描时间设定部222a可以将预先作为扫描时间而设定的时间决定为扫描时间Ts，也可以将从操作部221a输入的时间决定为扫描时间Ts。扫描时间设定部222a将决定出的扫描时间Ts输出至波长控制部223。
波长控制部223进行与由扫描时间设定部222a决定出的扫描时间Ts相对应的波长控制(步骤S202)。具体地说，波长控制部223对向激光驱动部224的激光驱动信号进行控制，以使得与由扫描时间设定部222a决定出的扫描时间Ts相匹配地进行波长扫描。激光驱动部224生成与输入的激光驱动信号相对应的激光驱动电流，将生成的激光驱动电流输出至激光光源部20。
激光光源部20使用从激光驱动部224输出的激光驱动电流而照射出激光L1(步骤S203)。
受光部21对由反射体12反射出的激光L2进行受光(步骤S204)。受光部21将受光的激光L2的光强度作为一系列的扫描信号SS而输出至运算部225a。运算部225a进行从输入的一系列的扫描信号SS中将不适于浓度运算的扫描信号SS去除的前处理(步骤S205)。运算部225a对前处理后的扫描信号SS进行累计(步骤S206)。然后，运算部225a使用累计后的扫描信号SS，对是否能够检测到累计平均信号进行判定(步骤S207)。例如，运算部225a将累计后的扫描信号SS进行平均，其结果，在得到了与完整的扫描信号SS类似的波形信号的情况下判定为能够检测到累计平均信号。
运算部225a在能够检测到累计平均信号的情况下(步骤S207－YES)，基于能够检测到的累计平均信号而进行测定对象成分的浓度运算(步骤S208)。运算部225a将浓度运算的结果输出至显示控制部226a。显示控制部226a将浓度运算的结果在显示部227进行显示(步骤S209)。
另一方面，运算部225a在无法检测到累计平均信号的情况下(步骤S207－NO)，将表示错误的主旨通知给显示控制部226a。显示控制部226a与来自运算部225a的通知相应地，对显示部227进行控制而显示错误(步骤S210)。然后，气体浓度测定装置10a从外部接收针对扫描时间Ts的指示(步骤S211)。如果经由操作部221a输入了针对扫描时间Ts的指示，则扫描时间设定部222a基于输入的针对扫描时间Ts的指示而再次决定扫描时间Ts(步骤S212)。例如，扫描时间设定部222a将针对扫描时间Ts的指示所包含的扫描时间Ts(例如，比当前设定的扫描时间Ts短的扫描时间Ts)决定为应该新设定的扫描时间Ts。然后，执行步骤S202及其以后的处理。如上所述，气体浓度测定装置10a直至检测到累计平均信号为止将扫描时间Ts逐渐地变短。
根据如以上所述构成的气体浓度测定装置10a，不使用加速度而是使用扫描信号SS的波形决定扫描时间Ts。具体地说，气体浓度测定装置10a与基于受光部21的受光结果所得到的累计平均信号的检测的有无相应地，对激光光源部20进行控制，进行扫描时间Ts的调整。如上所述，在使用扫描信号SS的波形而决定扫描时间Ts的情况下，不需要使用加速度进行的计算。因此，不需要加速度传感器5。特别地，被探针部1插入的烟道大多是高温(几百度℃)环境，因此在烟道内配置的部件可以少。并且，气体浓度测定装置10a与累计平均信号的检测的有无相应地对扫描时间Ts进行调整，因此能够将受光部21中的检测结果反映于扫描时间Ts而进行调整。因此，通过反复执行，从而使得受光部21能够最低检测1个与1次扫描对应的完整的扫描信号SS。因此，与第1实施方式相比能够抑制成本，并且即使在由于探针部1的振动而反射体12相对于激光光源部20及受光部21的相对位置变动的情况下，也能够取得完整的扫描信号SS，因此能够进行测定对象成分的浓度测定。
气体浓度测定装置10a直至检测到累计平均信号为止将扫描时间Ts逐渐地变短。因此，通过反复执行，从而受光部21能够最低检测1个与1次扫描对应的完整的扫描信号SS。因此，即使在由于探针部1的振动而反射体12相对于激光光源部20及受光部21的相对位置变动的情况下，也能够取得完整的扫描信号SS，因此能够进行测定对象成分的浓度测定。
＜第2实施方式的变形例＞
扫描时间设定部222a也可以构成为，在每次被输入针对扫描时间Ts的指示时，以规定的间隔将扫描时间Ts设定得短。
＜与第1实施方式及第2实施方式共通的变形例＞
反射体12不限定于角锥棱镜，只要是能够将从激光光源部20照射出的激光针对受光部21反射的多面体即可，能够是任意的物体。
运算部225及225a也可以构成为不进行前处理，将从受光部21输出的扫描信号SS全部进行累计。
扫描时间设定部222及扫描时间设定部222a也可以构成为，与测定对象成分的光吸收的程度相应地对扫描时间Ts进行变更。光吸收的程度根据测定对象成分的种类、浓度、温度、压力而变化。在测定对象成分的光吸收的程度大于或等于规定的阈值的情况下，测定对象成分的浓度运算所需的扫描信号SS的数量较少即可。因此，扫描时间设定部222及扫描时间设定部222a将扫描时间Ts设定为接近期间Td×1/2的值，以使得在期间Td内能够最低取得1个完整的扫描信号SS。
另一方面，在测定对象成分的光吸收的程度小于规定的阈值的情况下，测定对象成分的浓度运算所需的扫描信号SS的数量较多。因此，扫描时间设定部222及扫描时间设定部222a可以将扫描时间Ts设定为更短的值，以使得在期间Td内取得多个完整的扫描信号SS。
通过以上这样构成，从而能够与测定对象成分的光吸收的程度相应地对适当的扫描时间进行设定。由此，在期间Td内，能够更可靠地取得所需的扫描信号SS。因此，即使在由于探针部1的振动而反射体12相对于激光光源部20及受光部21的相对位置变动的情况下，也能够取得完整的扫描信号SS，因此能够进行测定对象成分的浓度测定。
本发明并不限定于对测定对象的气体的浓度进行测定的气体浓度测定装置，也能够应用于进行流体的吸光特性的分析的分光分析装置。
以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详述，但具体的结构并不限定于该实施方式，也包含没有脱离本发明的主旨的范围的设计等。
可以将上述的实施方式中的分光分析装置的控制部22及22a的一部分或全部由计算机实现。在该情况下，可以将用于实现该控制功能的程序的一部分或全部记录于计算机可读取的记录介质，使计算机系统将在该记录介质中记录的程序读入并执行，由此实现。
在这里所谓的“计算机系统”是在控制部22及22a内置的计算机系统，包含OS、周边设备等硬件。“计算机可读取的记录介质”是指软盘、ROM、CD－ROM等的可移动介质、在计算机系统内置的硬盘等存储装置。
并且，“计算机可读取的记录介质”可以是指如经由互联网等网络、电话线路等通信线路对程序进行发送的情况下的通信线路这样，短时间、动态地对程序进行保存的记录介质，如成为该情况下的服务器、客户端的计算机系统内部的易失性存储器这样以一定时间对程序进行保存的记录介质。另外，上述程序可以用于实现前述的功能的一部分，也可以通过进一步与将前述的功能已经记录于计算机系统的程序的组合而实现。
也可以将上述的实施方式中的分光分析装置的控制部22及22a的一部分或全部作为LSI(Large Scale Integration)等集成电路而实现。控制部22及22a的各功能模块也可以单独地处理器化，也可以将一部分或全部集成而处理器化。集成电路化的方法并不限定于LSI，也可以通过专用电路或通用处理器实现。另外，在通过半导体技术的进步而出现取代LSI的集成电路化的技术的情况下，可以使用通过该技术而得到的集成电路。

Claims (14)

1.一种分光分析装置，其具有：
探针，其插入至测定对象流体的流路；
反射体，其设置在所述探针内；
激光光源部，其朝向所述反射体，照射出波长变化的激光；
受光部，其对由所述反射体反射出的所述激光进行受光；
控制部，其进行使用了所述受光部的受光结果的所述测定对象流体的分析、和所述激光光源部的控制；以及
加速度传感器，该加速度传感器对所述探针的振动的加速度进行检测，
所述控制部，
使用由所述加速度传感器检测的所述加速度，对由所述反射体反射出的所述激光向所述受光部照射的照射时间进行计算，
对所述激光光源部的激光输出进行控制，以使得遍及一定波长范围对从所述激光光源部照射的所述激光的波长进行扫描所需的时间即扫描时间，小于或等于在所述反射体反射出的所述激光向所述受光部照射的照射时间的一半。
2.根据权利要求1所述的分光分析装置，其中，
所述扫描时间是遍及将取得测定对象流体的吸收谱的吸收峰值的波长夹入的波长范围而对从所述激光光源部照射的激光的发光波长进行扫描所需的时间。
3.根据权利要求1或2所述的分光分析装置，其中，
所述控制部根据所述受光部的受光结果，对所述扫描时间进行设定，以使得至少得到1个完整的扫描信号。
4.根据权利要求1或2所述的分光分析装置，其中，
所述控制部使所述激光光源部进行多次扫描，使所述受光部对与所述多次扫描相对应的多个扫描信号进行受光，
所述控制部从包含所述多个扫描信号在内的受光部的受光结果，将不适于分析的扫描信号去除。
5.根据权利要求4所述的分光分析装置，其中，
所述控制部将去除了不适于分析的扫描信号后的所述多个扫描信号进行累计并求出平均，取得累计平均扫描信号，基于取得的累计平均扫描信号，进行所述测定对象流体的分析。
6.根据权利要求1所述的分光分析装置，其中，
所述控制部使用所述加速度传感器的检测结果，对所述探针的振动振幅进行计算，基于计算出的所述振动振幅、所述探针的振动频率和所述受光部的受光面的大小，对所述照射时间进行计算。
7.根据权利要求6所述的分光分析装置，其中，
所述探针的振动频率是预先求出的固有振动频率。
8.根据权利要求1所述的分光分析装置，其中，
所述控制部基于由所述加速度传感器检测的所述探针的振动的加速度，求出所述探针的振动振幅，
在将所述探针的振动振幅表示为a、将所述探针的固有振动频率表示为fn、将所述受光部的受光面的大小表示为d、将所述照射时间表示为Td时，所述控制部基于下面的式1，求出所述照射时间Td，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
此外，ω表示探针的固有振动的角速度，ω＝2πfn。
9.根据权利要求1或2所述的分光分析装置，其中，
所述控制部与对所述受光部的受光结果进行累计得到的累计结果的平均即累计平均信号的检测的有无相应地，对所述激光光源部进行控制，进行所述扫描时间的调整。
10.根据权利要求9所述的分光分析装置，其中，
所述控制部直至检测到所述累计平均信号为止，将所述扫描时间逐渐地变短。
11.根据权利要求1或2所述的分光分析装置，其中，
所述控制部使所述激光光源部进行多次扫描，使所述受光部对与所述多次扫描相对应的多个扫描信号进行受光，对所述多个扫描信号进行累计并求出平均，取得累计平均扫描信号，对取得的累计平均扫描信号是否大于或等于规定比例而与完整的扫描信号一致进行判定，
所述控制部直至判定为所述取得的累计平均扫描信号大于或等于规定比例而与所述完整的扫描信号一致为止，将所述扫描时间逐渐地变短。
12.根据权利要求11所述的分光分析装置，其中，
还具有操作部，该操作部接收针对所述扫描时间的指示，
在每次对所述操作部输入所述指示时，将所述扫描时间以规定的间隔变短。
13.根据权利要求1所述的分光分析装置，其中，
所述控制部在所述测定对象流体的光吸收的程度大于或等于规定的阈值的情况下，将所述扫描时间设定为与所述照射时间的一半接近的值。
14.根据权利要求1或2所述的分光分析装置，其中，
所述控制部在所述测定对象流体的光吸收的程度小于规定的阈值的情况下，关于所述扫描时间，与所述测定对象流体的光吸收的程度大于或等于规定的阈值的情况相比，将所述扫描时间变得更小。
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