DE102023102141A1 - LASER GAS ANALYZER - Google Patents

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DE102023102141A1 DE102023102141.9A DE102023102141A DE102023102141A1 DE 102023102141 A1 DE102023102141 A1 DE 102023102141A1 DE 102023102141 A DE102023102141 A DE 102023102141A DE 102023102141 A1 DE102023102141 A1 DE 102023102141A1
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Hojun YAMAUCHI
Kazuhiro Koizumi
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Lasergasanalysator bereitzustellen, der die Konzentration eines bestimmten Gases, das im Messgas enthalten ist, mit hoher Genauigkeit messen kann. Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Lasergasanalysator 1, umfassend: eine modulierte Lichterzeugungseinheit 11, die konfiguriert ist, einen Betriebsstrom an ein Laserelement 12 bereitzustellen; ein Lichtempfangselement 22, das konfiguriert ist, Laserlicht 30 zu empfangen; eine Filtereinheit 125, die konfiguriert ist, aus einem vom Lichtempfangselement 22 ausgegebenen Messsignal eine Frequenz zu extrahieren, die ein ganzzahliges Vielfaches einer modulierten Frequenz des Laserlichts 30 ist, das wellenlängenmoduliert ist; eine Wellenform-Analyseeinheit 135, die konfiguriert ist, durch Verwenden eines Teils eines Messsignals, das von dem AD-Wandler 128 ausgegeben wird und das noch einer Subtraktionsverarbeitung unterzogen werden soll, Amplitudeninformationen für einen unnötigen Bereich zu berechnen, in dem keine Absorption durch das Messgas vorliegt; eine Subtraktionsschaltung 126, die konfiguriert ist, Subtraktionsverarbeitung durchzuführen, bei der die Amplitudeninformation für den unnötigen Bereich von einem Messsignal, das von der Filtereinheit 125 ausgegeben wird, subtrahiert wird; und eine Messeinheit 130, die konfiguriert ist, eine Gasanalyse eines Messsignals durchzuführen, das vom AD-Wandler 128 über die Subtraktionsschaltung 126 ausgegeben wird, und das der Subtraktionsverarbeitung unterzogen wurde.According to the present invention, it is possible to provide a laser gas analyzer that can measure the concentration of a specific gas contained in the measurement gas with high accuracy. One aspect of the present invention relates to a laser gas analyzer 1 comprising: a modulated light generating unit 11 configured to provide an operating current to a laser element 12; a light receiving element 22 configured to receive laser light 30; a filter unit 125 configured to extract, from a measurement signal output from the light receiving element 22, a frequency that is an integer multiple of a modulated frequency of the laser light 30 that is wavelength modulated; a waveform analysis unit 135 configured to calculate amplitude information for an unnecessary range in which there is no absorption by the measurement gas by using a part of a measurement signal output from the AD converter 128 and which is yet to be subjected to subtraction processing exists; a subtraction circuit 126 configured to perform subtraction processing in which the amplitude information for the unnecessary range is subtracted from a measurement signal output from the filter unit 125; and a measurement unit 130 configured to perform gas analysis of a measurement signal output from the AD converter 128 via the subtraction circuit 126 and subjected to subtraction processing.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lasergasanalysator, der die Anwesenheit oder Abwesenheit und die Konzentration verschiedener Arten von Messgas in einem Messraum analysiert.The present invention relates to a laser gas analyzer that analyzes the presence or absence and the concentration of various types of measurement gas in a measurement room.

Stand der TechnikState of the art

Ein Lasergasanalysator verwendet ein Laserelement, um Laserlicht mit einer Lichtabsorptionswellenlänge zu emittieren, bei der das Laserlicht von einem Messgas, das aus gasförmigen Gasmolekülen besteht, absorbiert wird, was bewirkt, dass das Messgas das Laserlicht absorbiert, und detektiert die Anwesenheit oder Abwesenheit des Messgases auf Grundlage der Menge der Absorption des Laserlichts bei der Lichtabsorptionswellenlänge. Da die Absorption des Laserlichts bei der Lichtabsorptionswellenlänge proportional zur Konzentration des Messgases ist, kann der Lasergasanalysator zusätzlich zum oben gesagten auch die Konzentration des Messgases detektieren. Es ist notwendig, aus der Vielzahl der in einem Messraum vorhandenen Gase nur ein bestimmtes Gas auszuwählen und nur dieses zu analysieren. Deshalb wird aus den Lichtabsorptionswellenlängen des Messgases und anderer Gase im Messraum eine Lichtabsorptionswellenlänge ausgewählt, bei der das Licht nur vom Messgas, nicht aber von anderen Gasen absorbiert wird.A laser gas analyzer uses a laser element to emit laser light with a light absorption wavelength at which the laser light is absorbed by a measurement gas composed of gaseous gas molecules, causing the measurement gas to absorb the laser light, and detects the presence or absence of the measurement gas Basis of the amount of absorption of the laser light at the light absorption wavelength. Since the absorption of the laser light at the light absorption wavelength is proportional to the concentration of the measurement gas, the laser gas analyzer can also detect the concentration of the measurement gas in addition to the above. It is necessary to select only one specific gas from the large number of gases present in a measuring room and only analyze this. Therefore, from the light absorption wavelengths of the measurement gas and other gases in the measurement space, a light absorption wavelength is selected at which the light is only absorbed by the measurement gas and not by other gases.

Zum Messen eines Spurengases wird im Allgemeinen Wellenlängenmodulationsspektroskopie verwendet, was beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2012-177612 offenbart wird. Bei der Wellenlängenmodulationsspektroskopie wird eine Wellenlänge durch einen Betriebsstrom überstrichen, eine wellenlängenvariable Laserlichtquelle sendet Laserlicht aus, das auf eine bestimmte Frequenz moduliert wird, dieses Laserlicht wird von einem Photodetektor detektiert, und eine Lock-in-Detektionseinheit detektiert ein Messsignal mit einer Frequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches einer modulierten Frequenz ist. Auf Grundlage der Übereinstimmung, wie z.B. einer proportionalen Beziehung, zwischen der Gaskonzentration des Messgases und Amplitudeninformation über die Wellenform der Lock-in-Detektion ist es möglich, eine arithmetische Operation für die Konzentration des Gases durchzuführen.To measure a trace gas, wavelength modulation spectroscopy is generally used, which is used, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2012-177612 is revealed. In wavelength modulation spectroscopy, a wavelength is swept by an operating current, a wavelength-variable laser light source emits laser light that is modulated to a specific frequency, this laser light is detected by a photodetector, and a lock-in detection unit detects a measurement signal with a frequency that is a is an integer multiple of a modulated frequency. Based on the correspondence, such as a proportional relationship, between the gas concentration of the measurement gas and amplitude information about the lock-in detection waveform, it is possible to perform an arithmetic operation for the concentration of the gas.

Das Messsignal mit einer Frequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches der modulierten Frequenz ist, entspricht der Gaskonzentration des Messgases. Das Messsignal ist idealerweise ein Signal, das nur durch die Absorption durch das Gas gewonnen wird.The measurement signal with a frequency that is an integer multiple of the modulated frequency corresponds to the gas concentration of the measurement gas. The measurement signal is ideally a signal that is only obtained through absorption by the gas.

Aufgrund der Nichtlinearität einer Laserdiode oder der Verzerrung einer Signalverarbeitungsschaltung enthält ein tatsächliches Messsignal jedoch ein unnötiges Signal mit einer Frequenz, die der Frequenz des Gasabsorptionssignals entspricht, wobei das unnötige Signal keine Beziehung zum Gasabsorptionssignal aufweist. Daher ist von den Messsignalen das Gasabsorptionssignal relativ gedämpft, was zu einem Problem der mangelnden Auflösung des Gasabsorptionssignals und zu einem Problem der Verringerung der Messgenauigkeit führt, die durch die mangelnde Auflösung des Gasabsorptionssignals verursacht wird.However, due to the nonlinearity of a laser diode or the distortion of a signal processing circuit, an actual measurement signal contains an unnecessary signal with a frequency corresponding to the frequency of the gas absorption signal, the unnecessary signal having no relationship with the gas absorption signal. Therefore, among the measurement signals, the gas absorption signal is relatively attenuated, resulting in a problem of lack of resolution of the gas absorption signal and a problem of reduction in measurement accuracy caused by the lack of resolution of the gas absorption signal.

In den letzten Jahren hat die Nachfrage zugenommen, dass die Analyse eines Spurengases in ppm-Einheiten gemessen werden kann, was zunehmend zu einem Mangel an Auflösung in einem Gasabsorptionssignal führt.In recent years there has been an increasing demand for the analysis of a trace gas to be measured in ppm units, which is increasingly leading to a lack of resolution in a gas absorption signal.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die gemacht wurde, um die oben genannten Probleme zu lösen, ist es, einen Lasergasanalysator bereitzustellen, in dem die Auflösung in einem Messsignal und die Messgenauigkeit erhöht werden, indem der Einfluss einer unnötigen Komponente reduziert wird.An object of the present invention, made to solve the above-mentioned problems, is to provide a laser gas analyzer in which the resolution in a measurement signal and the measurement accuracy are increased by reducing the influence of an unnecessary component.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Lasergasanalysator, der eine Gasanalyse eines Messgases durchführt, das sich in einem Messraum befindet, wobei der Lasergasanalysator umfasst: ein Laserelement, das konfiguriert ist, Laserlicht in einem Wellenlängenband zu emittieren, das eine Lichtabsorptionswellenlänge eines Absorptionslinienspektrums des Messgases enthält, eine modulierte Lichterzeugungseinheit, die konfiguriert ist, das Laserelement mit einen Betriebsstrom zu versorgen, wobei der Betriebsstrom so erzeugt wird, dass eine Wellenlänge des Betriebsstroms im Wellenlängenband, das die Lichtabsorptionswellenlänge des Absorptionslinienspektrums des Messgases enthält, abgetastet und moduliert wird; ein Lichtempfangselement, das konfiguriert ist, das Laserlicht zu empfangen, welches das Messobjekt durchläuft; eine Filtereinheit, die konfiguriert ist, aus einem vom Lichtempfangselement ausgegebenen Messsignal eine Frequenz zu extrahieren, die ein ganzzahliges Vielfaches einer modulierten Frequenz des Laserlichts ist, das wellenlängenmoduliert ist; einen AD-Wandler, der konfiguriert ist, ein von der Filtereinheit ausgegebenes Messsignal analog-digital umzuwandeln; eine Wellenform-Analyseeinheit, die konfiguriert ist, durch Verwenden eines Teils eines Messsignals, das von dem AD-Wandler ausgegeben wird, und das noch einer Subtraktionsverarbeitung unterzogen werden soll, Amplitudeninformationen für einen unnötigen Bereich zu berechnen, in dem keine Absorption durch das Messgas vorliegt; eine Subtraktionsschaltung, die konfiguriert ist, die Subtraktionsverarbeitung des Subtrahierens der Amplitudeninformation für den unnötigen Bereich von einem Messsignal, das von der Filtereinheit ausgegeben wird, durchzuführen; und eine Messeinheit, die konfiguriert ist, eine Gasanalyse auf Grundlage eines Lock-in-Messsignals durchzuführen, das durch Lock-in-Detektion, bei der Frequenz, die das ganzzahlige Vielfache der modulierten Frequenz ist, eines Messsignals gewonnen wird, das vom AD-Wandler über die Subtraktionsschaltung ausgegeben wird, und das der Subtraktionsverarbeitung unterzogen wurde.One aspect of the present invention relates to a laser gas analyzer that performs gas analysis of a measurement gas located in a measurement room, the laser gas analyzer comprising: a laser element configured to emit laser light in a wavelength band that includes a light absorption wavelength of an absorption line spectrum of the measurement gas , a modulated light generating unit configured to supply the laser element with an operating current, the operating current being generated such that a wavelength of the operating current in the wavelength band containing the light absorption wavelength of the absorption line spectrum of the measurement gas is sampled and modulated; a light receiving element configured to receive the laser light passing through the measurement object; a filter unit configured to extract, from a measurement signal output from the light receiving element, a frequency that is an integer multiple of a modulated frequency of the laser light that is wavelength modulated; an AD converter configured to analog-digitally convert a measurement signal output from the filter unit; a waveform analysis unit configured to calculate amplitude information for an unnecessary range in which there is no absorption by the measurement gas by using a part of a measurement signal output from the AD converter and which is yet to be subjected to subtraction processing ; one Subtraction circuit configured to perform the subtraction processing of subtracting the amplitude information for the unnecessary range from a measurement signal output from the filter unit; and a measurement unit configured to perform gas analysis based on a lock-in measurement signal obtained by lock-in detection, at the frequency that is an integer multiple of the modulated frequency, of a measurement signal obtained from the AD Converter is output via the subtraction circuit and has been subjected to subtraction processing.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein DA-Wandler zwischen der Wellenform-Analyseeinheit und der Subtraktionsschaltung angeordnet ist, wobei der DA-Wandler konfiguriert ist, die Amplitudeninformation für den unnötigen Bereich digital-analog umzuwandeln, und die Subtraktionsschaltung eine Subtraktionsverarbeitung durchführt, bei der die digital-analog umgewandelte Amplitudeninformation subtrahiert wird.An aspect of the present invention is characterized in that a DA converter is disposed between the waveform analysis unit and the subtraction circuit, the DA converter is configured to digital-to-analog convert the amplitude information for the unnecessary range, and the subtraction circuit performs subtraction processing , in which the digital-to-analog converted amplitude information is subtracted.

Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Lasergasanalysator, der eine Gasanalyse eines Messgases durchführt, das sich in einem Messraum befindet, wobei der Lasergasanalysator umfasst: ein Laserelement, das konfiguriert ist, Laserlicht in einem Wellenlängenband zu emittieren, das eine Lichtabsorptionswellenlänge eines Absorptionslinienspektrums des Messgases enthält, eine modulierte Lichterzeugungseinheit, die konfiguriert ist, das Laserelement mit einen Betriebsstrom zu versorgen, wobei der Betriebsstrom so erzeugt wird, dass eine Wellenlänge des Betriebsstroms im Wellenlängenband, das die Lichtabsorptionswellenlänge des Absorptionslinienspektrums des Messgases enthält, abgetastet und moduliert wird; ein Lichtempfangselement, das konfiguriert ist, das Laserlicht zu empfangen, welches das Messobjekt durchläuft; eine Filtereinheit, die konfiguriert ist, aus einem vom Lichtempfangselement ausgegebenen Messsignal eine Frequenz zu extrahieren, die ein ganzzahliges Vielfaches einer modulierten Frequenz des Laserlichts ist, das wellenlängenmoduliert ist; einen AD-Wandler, der konfiguriert ist, ein von der Filtereinheit ausgegebenes Messsignal analog-digital umzuwandeln; eine Wellenform-Analyseeinheit, die konfiguriert ist, durch Verwenden eines Teils eines Messsignals, das von dem AD-Wandler ausgegeben wird, und das noch einer Subtraktionsverarbeitung unterzogen werden soll, Amplitudeninformationen für einen unnötigen Bereich zu berechnen, in dem keine Absorption durch das Messgas vorliegt; eine Subtraktionsschaltung, die konfiguriert ist, die Subtraktionsverarbeitung durchzuführen, bei der die durch die Wellenform-Analyseeinheit berechnete Amplitudeninformation von dem durch die modulierte Lichterzeugungseinheit erzeugten Betriebsstrom subtrahiert wird; und eine Messeinheit, die konfiguriert ist, eine Gasanalyse auf Grundlage eines Lock-in-Messsignals durchzuführen, das durch Lock-in-Detektion, bei der Frequenz, die das ganzzahlige Vielfache der modulierten Frequenz ist, eines Messsignals gewonnen wird, das vom AD-Wandler ausgegeben wird, und das der Subtraktionsverarbeitung unterzogen wurde.One aspect of the present invention relates to a laser gas analyzer that performs gas analysis of a measurement gas located in a measurement room, the laser gas analyzer comprising: a laser element configured to emit laser light in a wavelength band that includes a light absorption wavelength of an absorption line spectrum of the measurement gas , a modulated light generating unit configured to supply the laser element with an operating current, the operating current being generated such that a wavelength of the operating current in the wavelength band containing the light absorption wavelength of the absorption line spectrum of the measurement gas is sampled and modulated; a light receiving element configured to receive the laser light passing through the measurement object; a filter unit configured to extract, from a measurement signal output from the light receiving element, a frequency that is an integer multiple of a modulated frequency of the laser light that is wavelength modulated; an AD converter configured to analog-digitally convert a measurement signal output from the filter unit; a waveform analysis unit configured to calculate amplitude information for an unnecessary range in which there is no absorption by the measurement gas by using a part of a measurement signal output from the AD converter and which is yet to be subjected to subtraction processing ; a subtraction circuit configured to perform subtraction processing in which the amplitude information calculated by the waveform analysis unit is subtracted from the operating current generated by the modulated light generating unit; and a measurement unit configured to perform gas analysis based on a lock-in measurement signal obtained by lock-in detection, at the frequency that is an integer multiple of the modulated frequency, of a measurement signal obtained from the AD Converter is output and which has been subjected to subtraction processing.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein DA-Wandler zwischen der Subtraktionsschaltung und dem Laserelement angeordnet ist, wobei der DA-Wandler konfiguriert ist, den Betriebsstrom, welcher der Subtraktionsverarbeitung durch die Subtraktionsschaltung unterzogen wurde, digital-analog umzuwandeln, und der digital-analog umgewandelte Betriebsstrom an das Laserelement bereitgestellt wird.Another aspect of the present invention is characterized in that a DA converter is disposed between the subtraction circuit and the laser element, the DA converter being configured to digital-to-analog convert the operating current which has been subjected to the subtraction processing by the subtraction circuit, and the digital-analog converted operating current is provided to the laser element.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Lasergasanalysator bereitzustellen, der ein Messgas mit hoher Genauigkeit analysieren kann.According to the present invention, it is possible to provide a laser gas analyzer that can analyze a measurement gas with high accuracy.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

  • 1 ist ein Schaubild des Gesamtaufbaus des Lasergasanalysators gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel; 1 is a diagram of the overall structure of the laser gas analyzer according to the present embodiment;
  • 2 ist ein Schaubild des Signalverarbeitungsblocks des Lasergasanalysators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 2 is a diagram of the signal processing block of the laser gas analyzer according to a first embodiment;
  • 3(A) ist eine konzeptionelle Ansicht der Wellenform eines Betriebsstroms, und 3(B) ist eine konzeptionelle Ansicht der Wellenform eines Lock-in-Messsignals; 3(A) is a conceptual view of the waveform of an operating current, and 3(B) is a conceptual view of the waveform of a lock-in measurement signal;
  • 4 ist eine vergrößerte Ansicht des Lock-in-Messsignals; 4 is an enlarged view of the lock-in measurement signal;
  • 5 ist ein Schaubild der Wellenform eines Messsignals, bevor das Messsignal in einem herkömmlichen Lasergasanalysator analog-digital umgewandelt wird, wobei 5(A) ein Messsignal zeigt, wenn es keine Absorption durch das Gas gibt, 5(B) eine konzeptionelle Ansicht ist, die einen vergrößerten Abschnitt der 5(A) zeigt, und 5(A) ein Messsignal (keine Subtraktionsverarbeitung) zeigt, wenn es Absorption durch das Gas gibt; 5 is a diagram of the waveform of a measurement signal before the measurement signal is converted from analog to digital in a conventional laser gas analyzer, where 5(A) a measurement signal shows when there is no absorption by the gas, 5(B) is a conceptual view showing an enlarged section of the 5(A) shows, and 5(A) a measurement signal (no subtraction processing) shows when there is absorption by the gas;
  • 6 zeigt ein Lock-in-Messsignal, das durch Lock-in-Detektion des in 5(C) gezeigten Messsignals gewonnen wird; 6 shows a lock-in measurement signal that is generated by lock-in detection of the in 5(C) the measurement signal shown is obtained;
  • 7 zeigt ein Messsignal bevor das Messsignal im Lasergasanalysator gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel analog-digital umgewandelt wird, wobei 7(A) ein Messsignal zeigt, wenn es keine Absorption durch das Gas gibt, wobei das Messsignal der Subtraktionsverarbeitung unterzogen wurde, und 7(B) ein Messsignal zeigt, wenn es Absorption durch das Gas gibt, wobei das Messsignal der Subtraktionsverarbeitung unterzogen wurde; 7 shows a measurement signal before the measurement signal is converted analog-digital in the laser gas analyzer according to the present exemplary embodiment, where 7(A) a brass sig nal shows when there is no absorption by the gas, the measurement signal has been subjected to subtraction processing, and 7(B) a measurement signal shows when there is absorption by the gas, the measurement signal having been subjected to subtraction processing;
  • 8 zeigt ein Lock-in-Messsignal, das durch Lock-in-Detektion des Messsignals, welches der in 7(B) gezeigten Subtraktionsverarbeitung unterzogen wurde, gewonnen wird; 8th shows a lock-in measurement signal that is generated by lock-in detection of the measurement signal, which is the in 7(B) has been subjected to subtraction processing shown;
  • 9 ist ein Schaubild, das den Ablauf der durch den Lasergasanalysator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführten Signalverarbeitung zeigt; 9 Fig. 10 is a diagram showing the flow of signal processing performed by the laser gas analyzer according to the first embodiment;
  • 10 ist ein Schaubild des Signalverarbeitungsblocks eines Lasergasanalysators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und 10 is a diagram of the signal processing block of a laser gas analyzer according to a second embodiment; and
  • 11 ist ein Schaubild, das den Ablauf der durch den Lasergasanalysator gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführten Signalverarbeitung zeigt. 11 is a diagram showing the flow of signal processing performed by the laser gas analyzer according to the second embodiment.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Im Folgenden wird ein Lasergasanalysator gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsbeispiele beschränkt, und kann durch angemessenes Modifizieren der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.Below, a laser gas analyzer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be carried out by appropriately modifying the present invention without departing from the scope of the present invention.

<Zusammenfassung des Lasergasanalysators><Laser Gas Analyzer Summary>

1 ist ein Schaubild des Gesamtaufbaus des Lasergasanalysators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, umfasst ein Lasergasanalysator 1 eine Lichtemittiereinheit 10, eine Lichtempfangseinheit 20 und eine Kommunikationsleitung 40. 1 is a diagram of the overall structure of the laser gas analyzer according to an embodiment of the present invention. As in 1 shown, a laser gas analyzer 1 includes a light emitting unit 10, a light receiving unit 20 and a communication line 40.

Der Lasergasanalysator 1 analysiert ein Messgas, das sich in einem Messraum befindet, Im Lasergasanalysator 1 wird das Messgas, das durch einen Raum zwischen Wänden 50a, 50b (Messräume) fließt, mit Laserlicht 30, das von der Lichtemittiereinheit 10 emittiert wird, bestrahlt, wobei die Wände 50a, 50b einen Strömungskanal für das Messgas bilden. Das durch das Messgas übertragene Laserlicht 30 fällt auf die Lichtempfangseinheit 20, so dass es möglich ist, die Konzentration eines bestimmten Gases auf Grundlage der gemessenen Lichtmenge zu gewinnen. Wenn zudem die Gaskonzentration gleich groß wie oder kleiner als ein vorgegebener Wert ist, ist es möglich festzustellen, dass das Gas nicht anwesend ist. Entsprechend ist es auch möglich, die Anwesenheit oder Abwesenheit des Gases zu messen.The laser gas analyzer 1 analyzes a measurement gas located in a measurement room. In the laser gas analyzer 1, the measurement gas flowing through a space between walls 50a, 50b (measurement rooms) is irradiated with laser light 30 emitted from the light emitting unit 10, where the walls 50a, 50b form a flow channel for the measurement gas. The laser light 30 transmitted through the measurement gas is incident on the light receiving unit 20, so that it is possible to obtain the concentration of a specific gas based on the measured amount of light. Furthermore, when the gas concentration is equal to or less than a predetermined value, it is possible to determine that the gas is not present. Accordingly, it is also possible to measure the presence or absence of the gas.

Die Lichtemittiereinheit 10 und die Lichtempfangseinheit 20 sind lösbar mit den Wänden 50a, 50b verbunden, die den Strömungskanal für das Messgas bilden. Die Wände 50a, 50b sind Wände eines Schornsteins oder dergleichen, durch den ein bestimmtes Gas fließt, und jede der Wände 50a, 50b hat ein Loch. Flasche 51a, 51b sind durch Schweißen oder dergleichen an diesen Löchern befestigt. Flansche 52a, 52b zum Anpassen der optischen Achse, die in der Lichtemittiereinheit 10 und der Lichtempfangseinheit 20 angeordnet sind, sind mechanisch lösbar an diesen Flanschen 51a, 51b befestigt. Die Lichtemittiereinheit 10 und die Lichtempfangseinheit 20 sind an Positionen angeordnet, die einander zugewandt sind mit den Wänden 50a, 50b dazwischen. Die Positionen der Lichtemittiereinheit 10 und der Lichtempfangseinheit 20 können jedoch durch die Flansch 52a, 52b zum Anpassen der optischen Achse angepasst werden.The light emitting unit 10 and the light receiving unit 20 are detachably connected to the walls 50a, 50b which form the flow channel for the measurement gas. The walls 50a, 50b are walls of a chimney or the like through which a certain gas flows, and each of the walls 50a, 50b has a hole. Bottles 51a, 51b are attached to these holes by welding or the like. Flanges 52a, 52b for adjusting the optical axis, which are disposed in the light emitting unit 10 and the light receiving unit 20, are mechanically detachably attached to these flanges 51a, 51b. The light emitting unit 10 and the light receiving unit 20 are arranged at positions facing each other with the walls 50a, 50b therebetween. However, the positions of the light emitting unit 10 and the light receiving unit 20 can be adjusted by the optical axis adjusting flanges 52a, 52b.

Der Flansch 52a zum Anpassen der optischen Achse kann den Abstrahlwinkel des Laserlichts 30 anpassen. Der Flansch 52b zum Anpassen der optischen Achse kann den Einstrahlwinkel des Laserlichts 30 anpassen. Dank der Flansche 52a, 52b zum Anpassen der optischen Achse wird ein Maximalbetrag des von der Lichtemittiereinheit 10 emittierten Laserlichts 30 durch die Lichtempfangseinheit 20 empfangen.The optical axis adjusting flange 52a can adjust the beam angle of the laser light 30. The optical axis adjusting flange 52b can adjust the irradiation angle of the laser light 30. Thanks to the optical axis adjusting flanges 52a, 52b, a maximum amount of the laser light 30 emitted from the light emitting unit 10 is received by the light receiving unit 20.

[Lichtemittiereinheit 10][Light emitting unit 10]

Als nächstes wird die Lichtemittiereinheit 10 beschrieben. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Lichtemittiereinheit 10 eine modulierte Lichterzeugungseinheit 11, ein Laserelement 12, eine Kollimationslinse 13, eine Lichtemittiereinheit-Fensterplatte 14, einen Lichtemittiereinheitbehälter 15 und den Flansch 52a zum Anpassen der optischen Achse. Wie in 1 gezeigt, sind die modulierte Lichterzeugungseinheit 11, das Laserelement 12 und die Kollimationslinse 13 im Lichtemittiereinheitbehälter 15 angeordnet. Der Lichtemittiereinheitbehälter 15 isoliert die jeweiligen im Lichtemittiereinheitbehälter 15 eingebauten Bestandteile von der Außenluft, so dass die jeweiligen Bestandteile vor Wind und Regen, Staub und Schmutz, Kontamination oder dergleichen geschützt sind.Next, the light emitting unit 10 will be described. As in 1 As shown, the light emitting unit 10 includes a modulated light generating unit 11, a laser element 12, a collimating lens 13, a light emitting unit window plate 14, a light emitting unit container 15, and the optical axis adjusting flange 52a. As in 1 shown, the modulated light generating unit 11, the laser element 12 and the collimating lens 13 are arranged in the light emitting unit container 15. The light emitting unit container 15 isolates the respective components installed in the light emitting unit container 15 from the outside air, so that the respective components are protected from wind and rain, dust and dirt, contamination or the like.

Die modulierte Lichterzeugungseinheit 11 erzeugt den Betriebsstrom, so dass die Wellenlänge des Betriebsstroms wiederholt in einem Wellenlängenband, das die Lichtabsorptionswellenlänge des Absorptionslinienspektrums des Messgases enthält, abgetastet und moduliert wird. Die modulierte Lichterzeugungseinheit 11 liefert den Betriebsstrom zum Emittieren modulierten Laserlichts an das Laserelement 12. Mit solch einer Ausgestaltung zum Analysieren der Konzentration eines Gases ist es möglich, ein Bestrahlen mit Wellenlängen-modulierten Modulationslicht, das der Lichtabsorptionskennlinie des Messgases entspricht, durchzuführen.The modulated light generating unit 11 generates the operating current so that the wavelength of the operating current is repeatedly sampled and modulated in a wavelength band containing the light absorption wavelength of the absorption line spectrum of the measurement gas. The modulated light Generation unit 11 supplies the operating current for emitting modulated laser light to laser element 12. With such a configuration for analyzing the concentration of a gas, it is possible to perform irradiation with wavelength-modulated modulation light corresponding to the light absorption characteristic of the measurement gas.

Das Laserelement 12 emittiert Licht einer zentralen Wellenlänge (im Folgenden als „λ1“ bezeichnet) eines bestimmten Absorptionslinienspektrums sowie Wellenlängen um die zentrale Wellenlänge herum wobei das Messgas das Licht absorbiert. Das Laserelement 12 steuert eine Emissionswellenlänge variabel durch Steuern eines Betriebsstroms und einer Temperatur.The laser element 12 emits light of a central wavelength (hereinafter referred to as “λ1”) of a certain absorption line spectrum as well as wavelengths around the central wavelength, with the measurement gas absorbing the light. The laser element 12 variably controls an emission wavelength by controlling an operating current and a temperature.

Das Laserelement 12 ist temperaturgesteuert, so dass eine zentrale Emissionswellenlänge die zentrale Wellenlänge λ1 des Absorptionslinienspektrums des Messgases annimmt. Außerdem wird das vom Laserelement 12 emittierte Laserlicht 30 so gesteuert, dass Wellenlängen um die zentrale Wellenlänge des Absorptionslinienspektrums des Messgases herum zeitlich durch den von der modulierten Lichterzeugungseinheit 11 gelieferten Betriebsstrom abgetastet werden. Außerdem wird das Laserlicht 30 moduliert, indem eine geeignete Sinuswelle überlagert wird, um eine Messung mit hoher Empfindlichkeit durch Wellenlängenmodulationsspektroskopie (WMS) zu erlauben. Wellenlängenmodulationsspektroskopie wird auch als 2f-Messung bezeichnet.The laser element 12 is temperature-controlled so that a central emission wavelength assumes the central wavelength λ1 of the absorption line spectrum of the measurement gas. In addition, the laser light 30 emitted from the laser element 12 is controlled so that wavelengths around the central wavelength of the absorption line spectrum of the measurement gas are sampled in time by the operating current supplied from the modulated light generating unit 11. In addition, the laser light 30 is modulated by superimposing an appropriate sine wave to allow high sensitivity measurement by wavelength modulation spectroscopy (WMS). Wavelength modulation spectroscopy is also called 2f measurement.

Das verwendete Laserelement 12 ist nicht besonders beschränkt. Das Laserelement 12 kann jedoch z.B. eine DFB-Laserdiode („Distributed Feedback“ Laserdiode), ein VCSEL („Vertical Cavity Surface Emitting Laser“) oder eine DBR-Laserdiode („Distributed Bragg Reflector“ Laserdiode) sein.The laser element 12 used is not particularly limited. However, the laser element 12 can be, for example, a DFB laser diode (“Distributed Feedback” laser diode), a VCSEL (“Vertical Cavity Surface Emitting Laser”) or a DBR laser diode (“Distributed Bragg Reflector” laser diode).

Die Kollimationslinse 13 ist aus einem Material mit hoher Durchlässigkeit bei der zentralen Wellenlänge λ1 des Absorptionslinienspektrums des Messgases und bei Wellenlängen um die zentrale Wellenlänge λ1 herum gefertigt. Das Laserlicht 30 wird durch die Kollimationslinse 13 in im Wesentlichen paralleles Licht umgewandelt und kann an die Lichtempfangseinheit 20 übertragen werden, während Verluste durch Diffusion unterdrückt werden.The collimation lens 13 is made of a material having high transmittance at the central wavelength λ1 of the absorption line spectrum of the measurement gas and at wavelengths around the central wavelength λ1. The laser light 30 is converted into substantially parallel light by the collimating lens 13 and can be transmitted to the light receiving unit 20 while suppressing losses due to diffusion.

Der Lichtemissionspunkt des Laserelement 12 ist an einer Position in der Umgebung des Brennpunkts der Kollimationslinse 13 angeordnet. Das vom Laserelement 12 emittierte Licht trifft auf die Kollimationslinse 13, während es sich ausbreitet, und wird dadurch zum Laserlicht 30 umgewandelt, welches im Wesentlichen paralleles Licht ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass die Kollimationslinse 13 als eine Einheit zum Umwandeln in paralleles Licht verwendet wird. Die Einheit zum Umwandeln in paralleles Licht ist jedoch nicht auf eine Kollimationslinse beschränkt. Es ist beispielsweise auch möglich, anstelle der Kollimationslinse 13 einen Parabolspiegel als Einheit zum Umwandeln in paralleles Licht zu verwenden.The light emission point of the laser element 12 is arranged at a position in the vicinity of the focal point of the collimation lens 13. The light emitted from the laser element 12 strikes the collimating lens 13 as it propagates and is thereby converted into the laser light 30, which is substantially parallel light. In the present embodiment, it is assumed that the collimating lens 13 is used as a parallel light converting unit. However, the unit for converting into parallel light is not limited to a collimating lens. For example, it is also possible to use a parabolic mirror as a unit for converting into parallel light instead of the collimating lens 13.

Das Laserlicht 30, das im Wesentlichen paralleles Licht ist, geht durch die Lichtemittiereinheit-Fensterplatte 14 und breitet sich in einem Raum innerhalb der Wände 50a, 50b aus, d.h. in einem Raum, in dem sich Gase einschließlich des Messgases befinden. Ein Loch ist an einem Abschnitt des Lichtemittiereinheitbehälters 15 ausgebildet und die Lichtemittiereinheit-Fensterplatte 14 ist in der Nähe des Lochs angeordnet. Die Lichtemittiereinheit-Fensterplatte 14 ist im Strahlengang des Laserlichts 30 angeordnet und verhindert, dass die Gase einschließlich des bestimmten Messgases in die Lichtemittiereinheit 10 eindringen, während sie dem Laserlicht 30 ermöglicht, die Lichtemittiereinheit-Fensterplatte 14 zu durchdringen. Mit diesem Aufbau wird verhindert, dass die jeweils im Lichtemittiereinheitbehälter 15 angeordneten Bestandteile in direkten Kontakt mit dem Gas kommen, so dass es möglich ist, die jeweiligen Bestandteile im Lichtemittiereinheitbehälter 15 zu schützen.The laser light 30, which is substantially parallel light, passes through the light emitting unit window plate 14 and propagates in a space inside the walls 50a, 50b, that is, in a space in which gases including the measurement gas are located. A hole is formed at a portion of the light emitting unit container 15, and the light emitting unit window plate 14 is disposed near the hole. The light emitting unit window plate 14 is disposed in the beam path of the laser light 30 and prevents the gases including the specific measurement gas from entering the light emitting unit 10 while allowing the laser light 30 to penetrate the light emitting unit window plate 14. With this structure, the respective components disposed in the light emitting unit container 15 are prevented from coming into direct contact with the gas, so that it is possible to protect the respective components in the light emitting unit container 15.

[Lichtempfangseinheit 20][Light receiving unit 20]

Als nächstes wird die Lichtempfangseinheit 20 beschrieben. Die Lichtempfangseinheit 20 umfasst eine Lichtempfangssignal-Verarbeitungseinheit 21, ein Lichtempfangselement 22, eine Sammellinse 23, eine Lichtempfangseinheit-Fensterplatte 24 und einen Lichtempfangseinheitbehälter 25. Der Lichtempfangseinheitbehälter 25 beinhaltet das Lichtempfangselement 22, optische Bauteile und einen elektrisch und elektronischen Schaltkreis. Der Lichtempfangseinheitbehälter 25 isoliert diese Bestandteile von der Außen luft, so dass diese Bestandteile vor Wind und Regen, Staub und Schmutz, Kontamination oder dergleichen geschützt sind.Next, the light receiving unit 20 will be described. The light receiving unit 20 includes a light receiving signal processing unit 21, a light receiving element 22, a converging lens 23, a light receiving unit window plate 24 and a light receiving unit container 25. The light receiving unit container 25 includes the light receiving element 22, optical components and an electrical and electronic circuit. The light receiving unit container 25 isolates these components from the outside air, so that these components are protected from wind and rain, dust and dirt, contamination or the like.

Die Lichtempfangseinheit 20 empfängt das Laserlicht 30, das durch die Lichtempfangseinheit-Fensterplatte 24 geht, und analysiert Licht, das durch das Messgas aufgrund der Lichtabsorptionseigenschaft des Messgases absorbiert wird. Ein Loch ist an einem Abschnitt des Lichtempfangseinheitbehälters 25 ausgebildet und die Lichtempfangseinheit-Fensterplatte 24 ist in der Nähe des Lochs angeordnet. Die Lichtempfangseinheit-Fensterplatte 24 ist im Strahlengang des Laserlichts 30 angeordnet und verhindert, dass die Gase einschließlich des bestimmten Messgases in die Lichtempfangseinheit20 eindringen, während sie dem Laserlicht 30 ermöglicht, die Lichtempfangseinheit-Fensterplatte 24 zu durchdringen. Mit diesem Aufbau wird verhindert, dass die jeweils in der Lichtempfangseinheit 20 angeordneten Bestandteile in direkten Kontakt mit dem Gas kommen, so dass es möglich ist, die jeweiligen Bestandteile in der Lichtempfangseinheit 20 zu schützen. Das Laserlicht 30 wird durch die Sammellinse 23 gesammelt und trifft auf das Lichtempfangselement 22. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Sammellinse 23 verwendet. Es ist jedoch auch möglich, anstelle der Sammellinse 23 einen Parabolspiegel, eine Doppellinse, eine Beugungslinse oder dergleichen zu verwenden.The light receiving unit 20 receives the laser light 30 passing through the light receiving unit window plate 24 and analyzes light absorbed by the measurement gas due to the light absorption property of the measurement gas. A hole is formed at a portion of the light receiving unit container 25, and the light receiving unit window plate 24 is disposed near the hole. The light receiving unit window plate 24 is disposed in the beam path of the laser light 30 and prevents the gases including the specific measurement gas from entering the light receiving unit 20 while allowing the laser light 30 to penetrate the light receiving unit window plate 24. This structure prevents so that the respective components arranged in the light receiving unit 20 come into direct contact with the gas, so that it is possible to protect the respective components in the light receiving unit 20. The laser light 30 is collected by the converging lens 23 and strikes the light receiving element 22. In the present embodiment, the converging lens 23 is used. However, it is also possible to use a parabolic mirror, a double lens, a diffraction lens or the like instead of the converging lens 23.

Das Lichtempfangselement 22 empfängt das Laserlicht 30, das durch das Messgas geht. Das Lichtempfangselement 22 kann ein Lichtempfangselement auswählen, das eine Empfindlichkeit bei der zentralen Wellenlänge λ1 des Absorptionslinienspektrums des Messgases und bei Wellenlängen um die zentrale Wellenlänge λ1 herum aufweist. Ein vom Lichtempfangselement 22 ausgegebenes Lichtempfangssignal wird als elektrisches Signal an die Lichtempfangssignal-Verarbeitungseinheit 21 übertragen.The light receiving element 22 receives the laser light 30 passing through the measurement gas. The light receiving element 22 may select a light receiving element having sensitivity at the central wavelength λ1 of the absorption line spectrum of the measurement gas and at wavelengths around the central wavelength λ1. A light reception signal output from the light reception element 22 is transmitted to the light reception signal processing unit 21 as an electrical signal.

Die Sammellinse 23 ist aus einem Material mit hoher Durchlässigkeit bei der zentralen Wellenlänge λ1 des Absorptionslinienspektrums des Messgases und bei Wellenlängen um die zentrale Wellenlänge λ1 herum gefertigt. Das Laserlicht 30 wird durch die Sammellinse 23 auf das Lichtempfangselement 22 fokussiert, und somit ist es möglich, eine hohe Signalstärke zu erhalten.The converging lens 23 is made of a material having high transmittance at the central wavelength λ1 of the absorption line spectrum of the measurement gas and at wavelengths around the central wavelength λ1. The laser light 30 is focused onto the light receiving element 22 by the converging lens 23, and thus it is possible to obtain a high signal strength.

Die Lichtempfangssignal-Verarbeitungseinheit 21 verarbeitet das durch das Lichtempfangselement 22 empfangene elektrische Signal, um die Konzentration des Gases zu berechnen. Die Harmonische der modulierten Frequenz des wellenlängenmodulierten Laserlichts 30 wird Lock-in-detektiert, und die Amplitudeninformationen für die detektierte Wellenform werden berechnet, so dass das Gas mit hoher Empfindlichkeit detektiert werden kann.The light receiving signal processing unit 21 processes the electrical signal received by the light receiving element 22 to calculate the concentration of the gas. The harmonic of the modulated frequency of the wavelength-modulated laser light 30 is lock-in detected, and the amplitude information for the detected waveform is calculated so that the gas can be detected with high sensitivity.

Wie in 1 gezeigt, ist die Kommunikationsleitung 40 mit der Lichtemittiereinheit 10 und der Lichtempfangseinheit 20 verbunden. Kommunikation zwischen der Lichtemittiereinheit 10 und der Lichtempfangseinheit 20 findet durch elektrische Signale statt. Eine Kommunikationseinheit für drahtlose Kommunikation oder optische Kommunikation kann anstelle der Kommunikationsleitung verwendet werden.As in 1 shown, the communication line 40 is connected to the light emitting unit 10 and the light receiving unit 20. Communication between the light emitting unit 10 and the light receiving unit 20 takes place through electrical signals. A communication unit for wireless communication or optical communication can be used instead of the communication line.

<Beschreibung des Blocks, der den Lasergasanalysator eines ersten Ausführungsbeispiels bildet><Description of the block constituting the laser gas analyzer of a first embodiment>

Im Folgenden wird der Lasergasanalysator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.The laser gas analyzer according to the first embodiment will be described below with reference to 2 described.

2 ist ein Schaubild des Signalverarbeitungsblocks des Lasergasanalysators 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; Von der Lichtemittiereinheit 10 und der Lichtempfangseinheit 20 des in 1 gezeigten Lasergasanalysators 1 werden insbesondere die modulierte Lichterzeugungseinheit 11 und die Lichtempfangssignal-Verarbeitungseinheit 21 unter Bezugnahme auf das in 2 gezeigte Blockschaltbild detailliert beschrieben. Selbst wenn Bestandteile, die der Lasergasanalysator 1 normalerweise enthält, nicht in 2 dargestellt sind, wird angenommen, dass solche Bestandteile enthalten sind. 2 is a diagram of the signal processing block of the laser gas analyzer 1 according to the first embodiment; From the light emitting unit 10 and the light receiving unit 20 of the in 1 shown laser gas analyzer 1, in particular, the modulated light generating unit 11 and the light reception signal processing unit 21 will be described with reference to the in 2 The block diagram shown is described in detail. Even if components that the laser gas analyzer 1 normally contains are not included 2 shown, it is assumed that such components are included.

Wie in 2 gezeigt, umfasst die Lichtemittiereinheit 10 die modulierte Lichterzeugungseinheit 11, das Laserelement 12 und die Laserelement-Temperatursteuerschaltung 11. Die modulierte Lichterzeugungseinheit 11 umfasst eine wellenlängenabgetastete und modulierte Stromeinstelleinheit 113 und einen DA-Wandler 114.As in 2 As shown, the light emitting unit 10 includes the modulated light generating unit 11, the laser element 12 and the laser element temperature control circuit 11. The modulated light generating unit 11 includes a wavelength-sampled and modulated current setting unit 113 and a DA converter 114.

Die wellenlängenabgetastete und modulierte Stromeinstelleinheit 113 steuert einen Betriebsstrom für das Laserelement, so dass die Wellenlänge des vom Laserelement 12 emittierten Laserlichts 30 in der Nähe einer Absorptionslinie bei der mittleren Wellenlänge λ1 des Absorptionslinienspektrums des Messgases abgetastet und durch ein vorgegebenes Signal moduliert wird. Ferner wird ein Verfahren zum Ansteuern der wellenlängenabgetasteten und modulierten Stromeinstelleinheit 113 auf Grundlage einer Anweisung einer Steuereinheit 160 der Lichtempfangseinheit 20 ausgewählt. Beispielsweise wird die wellenlängenabgetastete und modulierte Stromeinstelleinheit 113 so gesteuert, dass ein Betriebsstrom AN und AUS wiederholt, wodurch das Laserlicht 30 wiederholt an- und ausgeschaltet wird. Während solch einer Steuerung, wird die Wellenlänge wiederholt an vorgegebenen Zeitpunkten, zu denen das Laserlicht 30 eingeschaltet wird, abgetastet. An diesem Punkt des Betriebs wird bevorzugt, dass die modulierte Frequenz, die durch eine Sinuswelle moduliert wird, größer eingestellt wird als die Wellenlängen-Abtastfrequenz.The wavelength-sampled and modulated current setting unit 113 controls an operating current for the laser element so that the wavelength of the laser light 30 emitted from the laser element 12 is sampled in the vicinity of an absorption line at the central wavelength λ1 of the absorption line spectrum of the measurement gas and modulated by a predetermined signal. Further, a method for driving the wavelength-sampled and modulated current setting unit 113 is selected based on an instruction from a control unit 160 of the light receiving unit 20. For example, the wavelength-sampled and modulated current setting unit 113 is controlled to repeatedly turn ON and OFF an operating current, thereby turning the laser light 30 on and off repeatedly. During such control, the wavelength is repeatedly sampled at predetermined times at which the laser light 30 is turned on. At this point of operation, it is preferred that the modulated frequency, which is modulated by a sine wave, be set larger than the wavelength sampling frequency.

Der DA-Wandler 114 wandelt ein digitales Signal in ein analoges Signal um. Daher DA-wandelt der DA-Wandler 114 einen von der wellenlängenabgetasteten und modulierten Stromeinstelleinheit 113 übertragenen Betriebsstrom und überträgt den Betriebsstrom an das Laserelement 12.The DA converter 114 converts a digital signal into an analog signal. Therefore, the DA converter 114 DA-converts an operating current transmitted from the wavelength-sampled and modulated current setting unit 113 and transmits the operating current to the laser element 12.

Die Laserelement-Temperatursteuerschaltung 112 regelt eine Ausgabe des Laserelements 12 und eine Wellenlänge auf feste Werte, wodurch die Ausgabe des Laserelements 12 und die Wellenlänge stabilisiert werden. Die Ausgabe des Laserelements 12 und die Wellenlänge schwanken in Abhängigkeit einer Temperatur. Um somit das Schwanken einer Ausgabe und einer Wellenlänge aufgrund einer Änderung der Umgebungstemperatur zu verhindern, wird das Laserelement 12 durch die Laserelement-Temperatursteuerschaltung 112 auf eine feste Temperatur geregelt. Die Laserelement-Temperatursteuerschaltung 112 wird auf Grundlage von Anweisungen der Steuereinheit 160 der Lichtempfangseinheit gesteuert.The laser element temperature control circuit 112 controls an output of the laser element 12 and a wavelength to fixed values, thereby stabilizing the output of the laser element 12 and the wavelength. The output of the laser element 12 and the wavelength vary depending on a temperature. In order to avoid the fluctuation To prevent an output and a wavelength due to a change in the ambient temperature, the laser element 12 is controlled to a fixed temperature by the laser element temperature control circuit 112. The laser element temperature control circuit 112 is controlled based on instructions from the control unit 160 of the light receiving unit.

Das Laserelement 12 emittiert das Laserlicht 30, wobei die Wellenlänge durch einen abgetasteten Betriebsstrom abgetastet und moduliert wird, so dass die Wellenlänge die gesamte Absorptionslinie an der zentralen Wellenlänge λ1 des Absorptionslinienspektrums des Messgases überquert. Das Laserlicht 30 wird durch Überlagern einer Sinuswelle auf den Betriebsstrom moduliert.The laser element 12 emits the laser light 30, the wavelength being sampled and modulated by a sampled operating current so that the wavelength crosses the entire absorption line at the central wavelength λ1 of the absorption line spectrum of the measurement gas. The laser light 30 is modulated by superimposing a sine wave on the operating current.

Das in 2 gezeigte Laserlicht 30 wird teilweise durch das Messgas absorbiert. Das Laserlicht 30, das auf das Lichtempfangselement 22 trifft, ist Licht, welches übrig bleibt und nicht durch das Messgas absorbiert wird. Das heißt, das Laserlicht 30, das auf das Lichtempfangselement 22 trifft, ist übertragenes Licht.This in 2 Laser light 30 shown is partially absorbed by the measurement gas. The laser light 30 that strikes the light receiving element 22 is light that remains and is not absorbed by the measurement gas. That is, the laser light 30 incident on the light receiving element 22 is transmitted light.

Das Lichtempfangselement 22 ist ein Element, das eine Empfindlichkeit für die Wellenlänge des Laserlichts 30 aufweist. Für das Lichtempfangselement 22 kann eine geeignete Photodiode gewählt werden, beispielsweise entsprechend der Wellenlänge und Signalstärke des Laserlichts 30. Es kann einen Fall geben, dass das Lichtempfangselement 22 auch Licht empfängt, das beispielsweise von einem Raum emittiert wird, wo das Gas anwesend ist. Ferner wird im Fall, dass das Lichtempfangselement 22 eine Photodiode ist, ein Dunkelstrom erzeugt. Damit die Schwankung des Lichtempfangssignals, die durch den Lichtempfang oder einen Dunkelstrom verursacht wird, ausreichend länger ist als die Zeitspanne, in der das Abtasten des Laserlichts 30 wiederholt wird, wird eine kurze Zeitspanne gewählt, in der das Abtasten wiederholt wird.The light receiving element 22 is an element that has sensitivity to the wavelength of the laser light 30. For the light receiving element 22, a suitable photodiode may be selected, for example, according to the wavelength and signal strength of the laser light 30. There may be a case where the light receiving element 22 also receives light emitted, for example, from a room where the gas is present. Further, in the case that the light receiving element 22 is a photodiode, a dark current is generated. In order for the fluctuation of the light reception signal caused by the light reception or a dark current to be sufficiently longer than the period of time in which scanning of the laser light 30 is repeated, a short period of time in which the scanning is repeated is selected.

Wie in 2 gezeigt umfasst die Lichtempfangssignal-Verarbeitungseinheit 21 eine IV-Umwandelschaltung 122, einen Hochpassfilter 123, eine erste Verstärkerschaltung 124, einen Bandpassfilter 125, eine Subtraktionsschaltung 126, eine zweite Verstärkerschaltung 127, einen AD-Wandler 128, eine Messeinheit 130, eine Wellenform-Analyseeinheit 135, einen DA-Wandler 150 und die Steuereinheit 160. Die Messeinheit 130 umfasst eine Lock-in-Detektionseinheit 131, eine Spitzenwert-Boden-Recheneinheit 133 und eine arithmetische Gaskonzentration-Korrigiereinheit 134, wobei die Spitzenwert-Boden-Recheneinheit 133 aus dem Lock-in-Messsignal ein Signal berechnet, das der Gaskonzentration entspricht.As in 2 As shown, the light reception signal processing unit 21 includes an IV conversion circuit 122, a high-pass filter 123, a first amplifier circuit 124, a band-pass filter 125, a subtraction circuit 126, a second amplifier circuit 127, an AD converter 128, a measurement unit 130, a waveform analysis unit 135 , a DA converter 150 and the control unit 160. The measuring unit 130 includes a lock-in detection unit 131, a peak-bottom calculation unit 133 and an arithmetic gas concentration correction unit 134, the peak-floor calculation unit 133 being composed of the lock-in in measurement signal calculates a signal that corresponds to the gas concentration.

Die IV-Umwandelschaltung 122 ist ein Schaltkreis, der ein vom Lichtempfangselement 22 ausgegebenes Stromsignal in ein Spannungssignal umwandelt. Wenn zum Beispiel das Lichtempfangselement 22 eine Photodiode ist, ist es möglich, einen Transimpedanzverstärker auszuwählen, der ein von der Photodiode ausgegebenes Stromsignal verstärkt, während er das Stromsignal in ein Spannungssignal umwandelt. In diesem Fall kann unter der Bedingung, dass das Laserlicht 30 am wenigsten abgeschwächt wird, d.h. unter der Bedingung, dass sich kein Staub oder ähnliches im Strahlengang befindet, ein Signal in geeigneter Weise durch eine nicht in der Zeichnung dargestellte Verstärkerschaltung in einem Ausmaß verstärkt werden, dass das Signal nicht gesättigt ist.The IV conversion circuit 122 is a circuit that converts a current signal output from the light receiving element 22 into a voltage signal. For example, when the light receiving element 22 is a photodiode, it is possible to select a transimpedance amplifier that amplifies a current signal output from the photodiode while converting the current signal into a voltage signal. In this case, under the condition that the laser light 30 is least attenuated, i.e., under the condition that there is no dust or the like in the beam path, a signal can be suitably amplified to an extent by an amplifier circuit not shown in the drawing that the signal is not saturated.

Der Hochpassfilter 123 entfernt eine DC-Komponente, die in einem von der IV-Umwandelschaltung 122 übertragenen Messsignal enthalten ist. Das von der IV-Umwandelschaltung 122 übertragene Messsignal enthält im Allgemeinen die DC-Komponente. Die DC-Komponente wird beispielsweise durch Licht verursacht, das aus dem Raum, in dem das Gas vorliegt, abgestrahlt wird. Wenn außerdem das Lichtempfangselement 22 die Photodiode ist, wird die DC-Komponente beispielsweise auch durch einen in der Photodiode erzeugten Dunkelstrom verursacht. Selbst falls die DC-Komponenten schwanken, sind die Zeitkonstanten dieser DC-Komponenten ausreichend länger als der Zeitraum, mit dem das Abtasten des Laserlichts 30 wiederholt wird. Das heißt, diese DC-Komponenten haben eine niedrige Frequenz und somit werden die DC-Komponenten durch den Hochpassfilter 123 entfernt, so dass eine Wellenform gewonnen wird, welche die Referenzspannung von 0 V durchkreuzt.The high-pass filter 123 removes a DC component included in a measurement signal transmitted from the IV conversion circuit 122. The measurement signal transmitted from the IV conversion circuit 122 generally contains the DC component. For example, the DC component is caused by light emitted from the room in which the gas is present. In addition, when the light receiving element 22 is the photodiode, the DC component is also caused by a dark current generated in the photodiode, for example. Even if the DC components fluctuate, the time constants of these DC components are sufficiently longer than the period of time for which the scanning of the laser light 30 is repeated. That is, these DC components have a low frequency and thus the DC components are removed by the high-pass filter 123 so that a waveform which crosses the reference voltage of 0V is obtained.

Für eine Wiederholfrequenz (ein Kehrwert des Wiederholungszeitraums), mit der das Laserlicht 30 ein- und ausgeschaltet wird, und für die Frequenz des Signals zum Abtasten und Modulieren der Wellenlänge des Laserlichts 30 wird die Grenzfrequenz des Hochpassfilters 123 so gewählt, dass die Frequenzen in den Durchlassbereich des Hochpassfilters 123 fallen. Infolgedessen durchlaufen das Signal zum Ein- und Ausschalten des Laserlichts 30 und das Signal zum Abtasten und Modulieren der Wellenlänge des Laserlichts 30 den Hochpassfilter 123, ohne wesentlich verändert zu werden.For a repetition frequency (a reciprocal of the repetition period) at which the laser light 30 is turned on and off, and for the frequency of the signal for sampling and modulating the wavelength of the laser light 30, the cutoff frequency of the high-pass filter 123 is selected so that the frequencies in the The passband of the high-pass filter 123 falls. As a result, the signal for turning on and off the laser light 30 and the signal for sampling and modulating the wavelength of the laser light 30 pass through the high-pass filter 123 without being significantly changed.

Die Bedeutung des Vorsehens des Hochpassfilters 123 unmittelbar stromabwärts der IV-Umwandelschaltung 122 ist die folgende. Falls ein Signal durch die erste Verstärkerschaltung 124, die später beschrieben wird, zu einem DC-Signal verstärkt wird, wenn die Messbedingungen nicht vorteilhaft sind, beispielsweise wenn das von dem Raum, in dem sich das Gas befindet, abgestrahlte Licht eine hohe Intensität hat, ein großer Dunkelstrom fließt und die Durchlässigkeit des Laserlichts 30 gering ist, dann wird ein Gasabsorptionssignal, das für die Messung wirksam ist, relativ abgeschwächt, so dass die Detektionsempfindlichkeit verringert wird. Um solch eine Situation zu vermeiden, wird der Hochpassfilter 123 unmittelbar stromabwärts der IV-Umwandelschaltung 122 angeordnet, um die DC-Komponente vorab zu entfernen.The significance of providing the high pass filter 123 immediately downstream of the IV conversion circuit 122 is as follows. If a signal is amplified into a DC signal by the first amplifier circuit 124, which will be described later, when the measurement conditions are not favorable, for example, when the light emitted from the room in which the gas is located has a high intensity, a large dark current flows and the transmittance of the laser light 30 is low, then a gas absorption signal effective for measurement is relatively attenuated, so that the detection sensitivity is reduced. To avoid such a situation, the high-pass filter 123 is disposed immediately downstream of the IV conversion circuit 122 to remove the DC component in advance.

Die Welle eines vom Hochpassfilter 123 ausgegebenen Signals enthält hauptsächlich ein Signal zum ein- und ausschalten des Laserlichts 30 und ein Signal zum Abtasten und Modulieren der Wellenlänge des Laserlichts 30. Das Laserlicht 30 wird beispielsweise aufgrund der Schwankung der Menge von Staub, die zusammen mit dem Gas im Raum anwesend ist, gestreut und abgeschwächt. Dementsprechend schwankt bei diesen Signalen die Welle des Signals zum Abtasten und Modulieren der Wellenlänge zum Zeitpunkt des Einschaltens des Laserlichts 30. Die Schwankung eines Signals, die durch Streuung und Abschwächung der Welle des Signals zum Abtasten und Modulieren der Wellenlänge verursacht wird, hat keine Wellenlängenabhängigkeit in einem Bereich, in dem die Wellenlänge des Laserlichts 30 abgetastet und moduliert wird und das Signal den Hochpassfilter 123 durchläuft.The wave of a signal output from the high-pass filter 123 mainly includes a signal for turning on and off the laser light 30 and a signal for sampling and modulating the wavelength of the laser light 30. The laser light 30 is, for example, due to the fluctuation in the amount of dust together with the Gas present in the room is scattered and weakened. Accordingly, in these signals, the wave of the wavelength sampling and modulating signal fluctuates at the time of turning on the laser light 30. The fluctuation of a signal caused by scattering and attenuation of the wave of the wavelength sampling and modulating signal has no wavelength dependence a range in which the wavelength of the laser light 30 is sampled and modulated and the signal passes through the high-pass filter 123.

Die erste Verstärkerschaltung 124 verstärkt das Messsignal, das den Hochpassfilter 123 durchläuft mit einem geeigneten Verstärkungsfaktor, der nicht dazu führt, dass das Messsignal gesättigt wird.The first amplifier circuit 124 amplifies the measurement signal that passes through the high-pass filter 123 with a suitable gain factor that does not cause the measurement signal to become saturated.

Der Bandpassfilter 125 bildet eine Filtereinheit, die aus dem vom Lichtempfangselement 22 ausgegebenen Messsignal eine Frequenz extrahiert, die ein ganzzahliges Vielfaches der modulierten Frequenz des wellenlängenmodulierten Laserlichts 30 ist. Der Bandpassfilter 125 extrahiert ein Signal mit einer Frequenz, die beispielsweise zwei Mal größer als die modulierte Frequenz ist (im Folgenden als „2f-Signal“ bezeichnet).The bandpass filter 125 forms a filter unit that extracts a frequency from the measurement signal output by the light receiving element 22, which is an integer multiple of the modulated frequency of the wavelength-modulated laser light 30. The bandpass filter 125 extracts a signal with a frequency that is, for example, two times larger than the modulated frequency (hereinafter referred to as “2f signal”).

Im Wellenlängenmodulationsverfahren wird die Gaskonzentration durch Verwenden eines Signals, das ein ganzzahliges Vielfaches eines Modulationssignals als ein Signal der Absorption durch das Gas ist. Wie oben beschrieben wird beispielsweise das 2f-Signal verwendet. Dieses Signal ist jedoch extrem kleiner als das Signal zum Abtasten und Modulieren der Wellenlänge des Laserlichts 30. Daher kann das 2f-Signal durch den Bandpassfilter 125 extrahiert werden und kann durch die Verstärkerschaltung mit einem geeigneten Verstärkungsfaktor verstärkt werden, ohne eine Sättigung des Signals zu bewirken. Entsprechend kann das 2f-Signal nach dem Konvertieren des 2f-Signals in ein digitales Signal verwendet werden, um die Konzentration des Gases mit hoher Genauigkeit zu detektieren.In the wavelength modulation method, the gas concentration is controlled by using a signal that is an integer multiple of a modulation signal as a signal of absorption by the gas. For example, as described above, the 2f signal is used. However, this signal is extremely smaller than the signal for sampling and modulating the wavelength of the laser light 30. Therefore, the 2f signal can be extracted by the bandpass filter 125 and can be amplified by the amplifier circuit with an appropriate gain factor without causing saturation of the signal . Accordingly, after converting the 2f signal into a digital signal, the 2f signal can be used to detect the concentration of the gas with high accuracy.

Die zweite Verstärkerschaltung 127 verstärkt das Messsignal, das vom Bandpassfilter 125 ausgegeben wurde, mit einem geeigneten Verstärkungsfaktor, ohne zu bewirken, dass das Messsignal gesättigt wird. Wie später beschrieben wird, wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine unnötige Komponente durch die Subtraktionsschaltung 126 vom Messsignal entfernt, das vom Bandpassfilter 125 ausgegeben wird. Bevor die unnötige Komponente entfernt wird, hat die unnötige Komponente eine hohe Signalstärke, weshalb eine Verarbeitung zum Einstellen des Verstärkungsfaktors auf einen niedrigen Wert durchgeführt wird, um eine Bereichsüberschreitung zu vermeiden. Nachdem die unnötige Komponente entfernt wurde, wird eine Verarbeitung zum Einstellen eines hohen Verstärkungsfaktors durchgeführt, um das Gasabsorptionssignal an den AD-Wandler 128 zu übertragen, nachdem die Signalstärke so weit wie möglich erhöht wurde. Der Verstärkungsvorgang wird durch die Steuereinheit 160 gesteuert.The second amplifier circuit 127 amplifies the measurement signal output from the bandpass filter 125 with an appropriate gain factor without causing the measurement signal to be saturated. As will be described later, in the present embodiment, an unnecessary component is removed from the measurement signal output from the bandpass filter 125 by the subtraction circuit 126. Before the unnecessary component is removed, the unnecessary component has a high signal strength, therefore processing to set the gain to a low value is performed to avoid over-range. After the unnecessary component is removed, processing for setting a high gain is performed to transmit the gas absorption signal to the AD converter 128 after increasing the signal strength as much as possible. The amplification process is controlled by the control unit 160.

Der AD-Wandler 128 AD-wandelt das vom Bandpassfilter 125 ausgegebene Messsignal. Der AD-Wandler 128 wandelt ein von der zweiten Verstärkerschaltung 127 übertragenes analoges Signal in digitales Signal um. Wie in 2 gezeigt, verzweigt sich der Ablauf vom AD-Wandler 128 in zwei Teile, nämlich in die Lock-in-Detektionseinheit 131 und die Wellenform-Analyseeinheit 135, so dass das digitale Signal an die Lock-in-Detektionseinheit 131 oder die Wellenform-Analyseeinheit 135 übertragen wird. Der AD-Wandler 128 wählt ein geeignetes Element mit einer Abtastrate aus, die erlaubt, eine Modulationskomponente ausreichend zu detektieren. Falls beispielsweise die Modulationskomponente des Lasers 50 kHz ist, wird eine Frequenzkomponente von 100 kHz, die zwei Mal so groß ist wie 50 kHz, im 2f-Messverfahren detektiert. Um somit diesen Frequenzkomponenten zu erlauben, ausreichend detektiert zu werden, wird beispielsweise ein AD-Wandlerelement mit einer Abtastrate von 1 MHz oder mehr ausgewählt.The AD converter 128 AD converts the measurement signal output by the bandpass filter 125. The AD converter 128 converts an analog signal transmitted from the second amplifier circuit 127 into a digital signal. As in 2 shown, the process branches from the AD converter 128 into two parts, namely the lock-in detection unit 131 and the waveform analysis unit 135, so that the digital signal is sent to the lock-in detection unit 131 or the waveform analysis unit 135 is transmitted. The AD converter 128 selects an appropriate element with a sampling rate that allows a modulation component to be sufficiently detected. For example, if the modulation component of the laser is 50 kHz, a frequency component of 100 kHz, which is twice as large as 50 kHz, is detected in the 2f measurement method. Thus, in order to allow these frequency components to be sufficiently detected, for example, an AD converter element with a sampling rate of 1 MHz or more is selected.

Die Wellenform-Analyseeinheit 135 berechnet Amplitudeninformation (unnötige Komponente) für einen unnötigen Bereich, in dem keine Absorption durch das Messgas stattfindet, indem sie einen Abschnitt des vom AD-Wandler 128 ausgegebenen Messsignals verwendet. Die Wellenform-Analyseeinheit 135 überträgt ein Signal mit einer Phase und einer Frequenz, die mit der Phase und der Frequenz des 2f-Signals synchronisiert sind und der berechneten Amplitudeninformation entspricht, an den DA-Wandler 150.The waveform analysis unit 135 calculates amplitude information (unnecessary component) for an unnecessary range in which no absorption by the measurement gas occurs by using a portion of the measurement signal output from the AD converter 128. The waveform analysis unit 135 transmits a signal having a phase and a frequency synchronized with the phase and frequency of the 2f signal and corresponding to the calculated amplitude information to the DA converter 150.

Der DA-Wandler 150 ist zwischen der Wellenform-Analyseeinheit 135 und der Subtraktionsschaltung 126 angeordnet und DA-wandelt das von der Wellenform-Analyseeinheit 135 ausgegebene Signal. Mit solch einer Ausführung wandelt der DA-Wandler 150 die Amplitudeninformation für die unnötigen Bereiche, die durch die Wellenform-Analyseeinheit 135 berechnet wurden, digital-analog um und überträgt die Amplitudeninformation an die Subtraktionsschaltung 126.The DA converter 150 is disposed between the waveform analysis unit 135 and the subtraction circuit 126, and DA converts that output from the waveform analysis unit 135 Signal. With such an embodiment, the D/A converter 150 digital-to-analog converts the amplitude information for the unnecessary ranges calculated by the waveform analysis unit 135 and transmits the amplitude information to the subtraction circuit 126.

Die Subtraktionsschaltung 126 führt Subtraktionsverarbeitung durch, bei der die Amplitudeninformation für den unnötigen Bereich, der durch die Wellenform-Analyseeinheit 135 berechnet wird, von dem durch den Bandpassfilter 125 ausgegebenen Messsignal subtrahiert wird. Wie oben beschrieben, wird auf Grundlage des Berechnungsergebnisses der Wellenform-Analyseeinheit 135 ein Signal, das der Amplitudeninformation für den unnötigen Bereich entspricht, in dem keine Absorption durch das Messgas vorliegt, entfernt, so dass es möglich ist, die Signalstärke der unnötigen Komponente auf ein Niveau zu reduzieren, das gleich groß wie oder kleiner als ein Gasabsorptionssignal ist.The subtraction circuit 126 performs subtraction processing in which the amplitude information for the unnecessary range calculated by the waveform analysis unit 135 is subtracted from the measurement signal output by the bandpass filter 125. As described above, based on the calculation result of the waveform analysis unit 135, a signal corresponding to the amplitude information for the unnecessary region in which there is no absorption by the measurement gas is removed, so that it is possible to reduce the signal strength of the unnecessary component to one To reduce a level that is equal to or smaller than a gas absorption signal.

Die Lock-in-Detektionseinheit 131 führt eine Phasendetektion (Lock-in-Detektion) mit einer Frequenz durch, die zweimal so hoch ist wie die modulierte Frequenz, die durch die wellenlängenabgetastete und modulierte Stromeinstelleinheit 113 eingestellt wurde, wobei die modulierte Frequenz in dem von der zweiten Verstärkerschaltung 127 ausgegebenen Signal enthalten ist.The lock-in detection unit 131 performs phase detection (lock-in detection) at a frequency twice as high as the modulated frequency set by the wavelength-sampled and modulated current setting unit 113, the modulated frequency being in that of the signal output from the second amplifier circuit 127 is included.

Die Spitzenwert-Boden-Recheneinheit 133 führt eine arithmetische Operation für einen Spitzenwert und einen Boden des Lock-in-Messsignals durch, wobei der Spitzenwert und der Boden notwendig sind, um ein Signal zu berechnen, das der Gaskonzentration entspricht. Die arithmetische Gaskonzentration-Korrigiereinheit 134 führt eine Detektionsverarbeitung, eine arithmetische Verarbeitung und eine Korrigierverarbeitung für die Gaskonzentration auf Grundlage des von der Lock-in-Detektionseinheit 131 und der Spitzenwert-Boden-Recheneinheit 133 verarbeiteten Signals durch. Die durch die arithmetische Gaskonzentration-Korrigiereinheit 134 durchgeführten Vorgänge werden durch die Steuereinheit 160 gesteuert.The peak-bottom calculation unit 133 performs an arithmetic operation on a peak and a bottom of the lock-in measurement signal, where the peak and the bottom are necessary to calculate a signal corresponding to the gas concentration. The gas concentration arithmetic correction unit 134 performs detection processing, arithmetic processing, and gas concentration correction processing based on the signal processed by the lock-in detection unit 131 and the peak-to-bottom calculation unit 133. The operations performed by the gas concentration arithmetic correction unit 134 are controlled by the control unit 160.

Auf Grundlage von Informationen über das Messgas steuert die Steuereinheit 160 die wellenlängenabgetastete und modulierte Stromeinstelleinheit 113, die Laserelement-Temperatursteuerschaltung 112, die zweite Verstärkerschaltung 127, die Wellenform-Analyseeinheit 135, die Lock-in-Detektionseinheit 131 und die arithmetische Gaskonzentration-Korrigiereinheit 134.Based on information about the measurement gas, the control unit 160 controls the wavelength-sampled and modulated current adjustment unit 113, the laser element temperature control circuit 112, the second amplifier circuit 127, the waveform analysis unit 135, the lock-in detection unit 131 and the gas concentration arithmetic correction unit 134.

<Arithmetische Verarbeitung zur Gasanalyse><Arithmetic processing for gas analysis>

3(A) ist eine konzeptionelle Ansicht der Wellenform eines Betriebsstroms a1, und 3(B) ist eine konzeptionelle Ansicht der Wellenform eines Lock-in-Messsignals b1. Die in 3(A) gezeigte Betriebsstrom a1 wird durch die modulierte Lichterzeugungseinheit 11 erzeugt, so dass die Wellenlänge des Betriebsstroms a1 wiederholt in einem Wellenlängenband, das die zentrale Wellenlänge λ1 des Absorptionslinienspektrums des Messgases enthält, abgetastet und moduliert wird. 3(B) entspricht einer Wellenform, nachdem die Detektion durch die in 2 gezeigte Lock-in-Detektionseinheit 131 durchgeführt wird. 3(A) is a conceptual view of the waveform of an operating current a1, and 3(B) is a conceptual view of the waveform of a lock-in measurement signal b1. In the 3(A) Operating current a1 shown is generated by the modulated light generating unit 11, so that the wavelength of the operating current a1 is repeatedly sampled and modulated in a wavelength band containing the central wavelength λ1 of the absorption line spectrum of the measurement gas. 3(B) corresponds to a waveform after detection by the in 2 lock-in detection unit 131 shown is carried out.

4 ist eine vergrößerte Ansicht des in 3(B) gezeigten Lock-in-Messsignals b1. Es ist erstrebenswert, dass das Lock-in-Messsignal b1 eine Wellenform mit Extremwerten auf Grundlage der Absorptionslinie der Komponente des Messgases aufweist, wie in 3(B) und 4 gezeigt ist. 4 is an enlarged view of the in 3(B) lock-in measurement signal b1 shown. It is desirable that the lock-in measurement signal b1 has a waveform with extreme values based on the absorption line of the component of the measurement gas, as in 3(B) and 4 is shown.

Ein Unterschied D der Signalstärke des in 4 gezeigten Lock-in-Messsignals b1 zwischen dem Boden und dem Spitzenwert hat eine Beziehung zur Konzentration des Gases. Durch das Kalibrieren mit einem Standardgas, das vorab auf die jeweilige Konzentration eingestellt wird, kann die Gaskonzentration durch Detektieren der Differenz D gemessen werden.A difference D in the signal strength of the in 4 The lock-in measurement signal b1 shown between the bottom and the peak value has a relationship to the concentration of the gas. By calibrating with a standard gas that is set in advance to the respective concentration, the gas concentration can be measured by detecting the difference D.

<Problem bei der herkömmlichen Methode><Problem with traditional method>

In einer Gasanalyse des Messgases, entspricht ein Messsignal (2f-Signal) mit einer Frequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches der modulierten Frequenz ist, der Gaskonzentration des Messgases. Das Messsignal (2f-Signal) ist idealerweise ein Signal, das nur durch die Absorption durch das Messgas gewonnen wird. Aufgrund der Nichtlinearität einer Laserdiode und der Verzerrung einer Signalverarbeitungsschaltung enthält ein Messsignal (2f-Signal) bei einer tatsächlichen Analyse jedoch ein unnötiges 2f-Signal (unnötige Komponente) mit einer Frequenz, die der Frequenz des Gasabsorptionssignals entspricht, wobei das unnötige 2f-Signal keine Beziehung zum Gasabsorptionssignal aufweist. Wenn diese unnötige Komponente größer ist als das Gasabsorptionssignal, wird ein Verstärkungsfaktor für die Verstärkerschaltung festgelegt, bei dem die unnötige Komponente nicht gesättigt ist und somit das Gasabsorptionssignal relativ abgeschwächt wird.In a gas analysis of the sample gas, a measurement signal (2f signal) with a frequency that is an integer multiple of the modulated frequency corresponds to the gas concentration of the sample gas. The measurement signal (2f signal) is ideally a signal that is only obtained through absorption by the measurement gas. However, due to the nonlinearity of a laser diode and the distortion of a signal processing circuit, in actual analysis, a measurement signal (2f signal) contains an unnecessary 2f signal (unnecessary component) with a frequency corresponding to the frequency of the gas absorption signal, the unnecessary 2f signal being none Relationship to the gas absorption signal. If this unnecessary component is larger than the gas absorption signal, a gain factor is set for the amplifier circuit at which the unnecessary component is not saturated and thus the gas absorption signal is relatively attenuated.

5 ist ein Schaubild der Wellenform eines Messsignals, bevor das Messsignal in einem herkömmlichen Lasergasanalysator analog-digital umgewandelt wird, wobei 5(A) ein Messsignal zeigt, wenn es keine Absorption durch das Gas gibt, und 5(B) eine konzeptionelle Ansicht ist, die einen vergrößerten Abschnitt der 5(A) zeigt. Im Gegensatz zu der in 2 gezeigten Ausgestaltung des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst der herkömmliche Lasergasanalysator weder die Subtraktionsschaltung 126 noch die Wellenform-Analyseeinheit 135, so dass ein von dem in 2 gezeigten Bandpassfilter 125 ausgegebenes Messsignal über den AD-Wandler 128 direkt an die Lock-in-Detektionseinheit 131 übertragen wird. 5 is a diagram of the waveform of a measurement signal before the measurement signal is converted from analog to digital in a conventional laser gas analyzer, where 5(A) a measurement signal shows when there is no absorption by the gas, and 5(B) is a conceptual view showing an enlarged section of the 5(A) shows. In contrast to that in 2 shown embodiment of the present exemplary embodiment includes conventional laser gas analyzer neither the subtraction circuit 126 nor the waveform analysis unit 135, so that one of the in 2 Bandpass filter 125 shown is transmitted directly to the lock-in detection unit 131 via the AD converter 128.

Falls das Laserlicht 30 nicht durch das Gas absorbiert wird, wird kein Messsignal (2f-Signal) vom Bandpassfilter 125 erzeugt, und somit beträgt die Signalstärke idealerweise Null. Im tatsächlichen Betrieb liegt jedoch ein unnötiges 2f-Signal ohne Beziehung zum Gasabsorptionssignal wie in 5(A) und 5(B) gezeigt vor.If the laser light 30 is not absorbed by the gas, no measurement signal (2f signal) is generated by the bandpass filter 125 and thus the signal strength is ideally zero. However, in actual operation there is an unnecessary 2f signal with no relation to the gas absorption signal as in 5(A) and 5(B) shown before.

5(C) ist ein Schaubild der Wellenform eines herkömmlichen Messsignals für den Fall, dass das Laserlicht 30 durch das Gas absorbiert wird. Ein in 5(C) durch (I) angegebener Bereich zeigt ein Signal in einem Bereich, wo das Laserlicht 30 durch das Messgas absorbiert wird. Im Gegensatz dazu sind durch (II) in 5(C) gezeigte Bereiche Signale in unnötigen Bereichen, wo es keine Absorption durch das Gas gibt. Wenn ein Absorptionssignal durch das Gas kleiner ist als das Signal im unnötigen Bereich, hat ein Messsignal eine Wellenform, die im Schaubild in 5(C) dargestellt ist, und ein Verstärkungsfaktor für die zweite Verstärkerschaltung 127, bevor das Signal in den AD-Wandler 128 eingegeben wird, wird auf einen Pegel eingestellt, bei dem die Signale in den unnötigen Bereichen nicht gesättigt sind. Aus diesem Grund kann das Gasabsorptionssignal nicht ausreichend verstärkt werden. 5(C) is a diagram of the waveform of a conventional measurement signal in the case that the laser light 30 is absorbed by the gas. An in 5(C) Region indicated by (I) shows a signal in a region where the laser light 30 is absorbed by the measurement gas. In contrast, through (II) in 5(C) Areas shown signals in unnecessary areas where there is no absorption by the gas. If an absorption signal by the gas is smaller than the signal in the unnecessary region, a measurement signal has a waveform as shown in the diagram 5(C) is shown, and a gain for the second amplifier circuit 127 before the signal is input to the AD converter 128 is set to a level at which the signals in the unnecessary areas are not saturated. For this reason, the gas absorption signal cannot be sufficiently amplified.

6 zeigt ein herkömmliches Lock-in-Messsignal, nachdem das Signal Lock-in-detektiert wird. Wie in 6 gezeigt ist ein Unterschied D der Signalstärke im Lock-in-Messsignal in einem Bereich, wo es keine Absorption durch das Gas gibt, relativ klein, wobei der Bereich mit (III) bezeichnet wird. Aus diesem Grund gibt es ein Problem, dass keine ausreichende Auflösung im Gasabsorptionssignal erreicht werden kann, was die Messgenauigkeit verringert. 6 shows a conventional lock-in measurement signal after the signal is locked-in detected. As in 6 shown, a difference D in the signal strength in the lock-in measurement signal is relatively small in a region where there is no absorption by the gas, the region being denoted by (III). For this reason, there is a problem that sufficient resolution cannot be achieved in the gas absorption signal, which reduces the measurement accuracy.

Angesichts der obigen Ausführungen sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel wie in 2 gezeigt die Wellenform-Analyseeinheit 135 und die Subtraktionsschaltung 126 stromabwärts vom Bandpassfilter 125 angeordnet. Die Wellenform-Analyseeinheit 135 berechnet Amplitudeninformation für die unnötigen Bereiche, in denen keine Absorption durch das Gas stattfindet, und die Subtraktionsschaltung 126 subtrahiert diese Amplitudeninformation für die unnötigen Bereiche von dem vom Bandpassfilter 125 ausgegebenen Messsignal. Mit solchen Vorgängen wird das Steuern so durchgeführt, dass die Amplitudeninformation der unnötigen Bereiche auf ein Niveau gedämpft wird, das gleich groß wie oder kleiner als das Gasabsorptionssignal ist. Mit solch einer Verarbeitung ist es möglich, eine Gasanalyse des Messgases mit hoher Genauigkeit durchzuführen.In view of the above statements, in the present exemplary embodiment as in 2 shown, the waveform analysis unit 135 and the subtraction circuit 126 are arranged downstream of the bandpass filter 125. The waveform analysis unit 135 calculates amplitude information for the unnecessary areas where no absorption by the gas occurs, and the subtraction circuit 126 subtracts this amplitude information for the unnecessary areas from the measurement signal output from the bandpass filter 125. With such operations, control is performed so that the amplitude information of the unnecessary areas is attenuated to a level equal to or smaller than the gas absorption signal. With such processing, it is possible to perform gas analysis of the measurement gas with high accuracy.

<Subtraktionsverarbeitung im vorliegenden Ausführungsbeispiel><Subtraction processing in the present embodiment>

Wenn im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 2 gezeigt, ein vom Bandpassfilter 125 ausgegebenes Messsignal die Subtraktionsschaltung 126 durchläuft, ohne der Subtraktionsverarbeitung unterzogen zu werden, wird das Messsignal durch den AD-Wandler 128 analog-digital umgewandelt und anschließend an die Wellenform-Analyseeinheit 135 übertragen.If in the present exemplary embodiment, as in 2 shown, a measurement signal output from the bandpass filter 125 passes through the subtraction circuit 126 without being subjected to the subtraction processing, the measurement signal is converted from analog to digital by the AD converter 128 and then transmitted to the waveform analysis unit 135.

In diesem Fall, wenn es eine Absorption durch das Gas gibt, ist das Schaubild der Wellenform des Messsignals, das noch einer Subtraktionsverarbeitung unterzogen werden muss, und das vom Bandpassfilter 125 ausgegeben wird, im Wesentlichen gleich dem Schaubild der Wellenform, die z.B. in 5(C) gezeigt ist. Wie oben beschrieben, zeigt der mit (I) bezeichnete Bereich in 5(C) ein Signal in einem Bereich, in dem es eine Absorption durch das Gas gibt, und die mit (II) bezeichneten Bereiche sind Signale in unnötigen Bereichen, in denen es keine Absorption durch das Gas gibt. Die Wellenform-Analyseeinheit 135 berechnet Amplitudeninformation für die in 5(C) durch (II) dargestellten unnötigen Bereiche, und der DA-Wandler 150 gibt ein Signal mit einer Phase und einer Frequenz aus, die mit der Phase und der Frequenz des 2f-Signals synchronisiert sind und der Amplitudeninformation entspricht. Die in 2 gezeigte Subtraktionsschaltung 126 subtrahiert das vom DA-Wandler 150 ausgegebene Signal von dem vom Bandpassfilter 125 ausgegebenen Signal, wodurch die Amplitudeninformation für die in 5(C) durch (II) dargestellten unnötigen Bereiche entfernt wird.In this case, when there is absorption by the gas, the waveform graph of the measurement signal yet to be subjected to subtraction processing, which is output from the band pass filter 125, is substantially the same as the waveform graph shown in, for example, 5(C) is shown. As described above, the area labeled (I) shows in 5(C) a signal in a region where there is absorption by the gas, and the regions labeled (II) are signals in unnecessary regions where there is no absorption by the gas. The waveform analysis unit 135 calculates amplitude information for the in 5(C) unnecessary areas represented by (II), and the DAC 150 outputs a signal having a phase and a frequency synchronized with the phase and frequency of the 2f signal and corresponding to the amplitude information. In the 2 Subtraction circuit 126 shown subtracts the signal output from the DA converter 150 from the signal output from the bandpass filter 125, thereby obtaining the amplitude information for the in 5(C) unnecessary areas shown by (II) are removed.

7 ist ein Schaubild der Wellenform eines Messsignals bevor das Messsignal im Lasergasanalysator gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel analog-digital umgewandelt wird, wobei 7(A) ein Messsignal zeigt, wenn es keine Absorption durch das Gas gibt, wobei das Messsignal der Subtraktionsverarbeitung unterzogen wurde, und 7(B) ein Messsignal zeigt, wenn es Absorption durch das Gas gibt, wobei das Messsignal der Subtraktionsverarbeitung unterzogen wurde. 7 is a diagram of the waveform of a measurement signal before the measurement signal is converted analog-digital in the laser gas analyzer according to the present exemplary embodiment, where 7(A) a measurement signal shows when there is no absorption by the gas, the measurement signal having been subjected to subtraction processing, and 7(B) a measurement signal shows when there is absorption by the gas, the measurement signal having been subjected to subtraction processing.

Wie in 7(A) gezeigt, wird die unnötige Komponente aus dem vom Bandpassfilter 125 ausgegebenen Signal entfernt, so dass die Signalstärke in dem Fall, in dem es keine Absorption durch das Gas gibt, ausreichend reduziert wird, d.h. im Wesentlichen gleich Null ist, bevor das Signal AD-gewandelt wird.As in 7(A) As shown, the unnecessary component is removed from the signal output from the bandpass filter 125 so that the signal strength in the case where there is no absorption by the gas is sufficiently reduced, that is, substantially equal to zero, before the signal is AD converted becomes.

Im Gegensatz dazu zeigt 7(B) die Signalstärke in einem Fall, dass es keine Absorption durch das Gas gibt. Die unnötige Komponente wurde der Subtraktionsverarbeitung unterzogen und somit ist es möglich, ein Absorptionssignal des Gases derart ausreichend zu verstärken, dass das Signal nicht gesättigt ist. Wie durch Vergleich mit 5(C) eindeutig zu verstehen ist, ist es möglich, ein Messsignal mit Extremwerten zu gewinnen.In contrast, shows 7(B) the signal strength in a case that there is no absorption by the gas. The unnecessary component has been subjected to subtraction processing, and thus it is possible to sufficiently amplify an absorption signal of the gas so that the signal is not saturated. As by comparison with 5(C) can be clearly understood, it is possible to obtain a measurement signal with extreme values.

8 zeigt ein Lock-in-Messsignal, das durch Lock-in-Detektion des Messsignals, welches der Subtraktionsverarbeitung unterzogen wurde, gewonnen wird, wobei das Messsignal in 7(B) gezeigt ist; Das im vorliegenden Ausführungsbeispiel gewonnene Lock-in-Messsignal kann im Vergleich mit einem in 6 gezeigten herkömmlichen Beispiel einen größeren Unterschied D der Signalstärke enthalten. Solch ein großer Unterschied D kann gewonnen werden und somit ist es möglich, eine hohe Auflösung im Gasabsorptionssignal zu erhalten, was zu einem Anstieg der Genauigkeit bei der Gasanalyse führt. 8th shows a lock-in measurement signal obtained by lock-in detection of the measurement signal which has been subjected to subtraction processing, the measurement signal in 7(B) is shown; The lock-in measurement signal obtained in the present exemplary embodiment can be compared with an in 6 conventional example shown contains a larger difference D in signal strength. Such a large difference D can be obtained and thus it is possible to obtain high resolution in the gas absorption signal, resulting in an increase in accuracy in gas analysis.

<Unnötige Komponente><Unnecessary component>

Im Folgenden wird die Amplitudeninformation (unnötige Komponente) für die unnötigen Bereiche beschrieben, wo es keine Absorption durch das Gas gibt, wobei die unnötigen Bereiche in 5(C) mit (II) bezeichnet sind.The following describes the amplitude information (unnecessary component) for the unnecessary regions where there is no absorption by the gas, where the unnecessary regions are in 5(C) are labeled (II).

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden vor dem Durchführen einer Gasanalyse, z.B. beim Anpassen in einer Fabrik vor der Auslieferung eines Analysators, ein Laser-Betriebsstrom in der wellenlängenabgetasteten und modulierten Stromeinstelleinheit 113 und ein Sollwert für den Laserelement-Temperatursteuerschaltung 112 unter Verwendung eines Gases (Standardgas), das ein Messobjekt ist, so eingestellt, dass eine Gasabsorption-Wellenform an einer im Wesentlichen mittleren Position in einem Laserabtastabschnitt erzeugt wird. Dann wird ein Bereich (Zeitbereich), in dem die Gasabsorption-Wellenform vorhanden ist, und ein Bereich, in dem die Gasabsorption-Wellenform im Abtastabschnitt (vorgegebener Abtastzeitraum) nicht vorhanden ist, in der Steuereinheit 160 gespeichert. Um beispielsweise das Einstellen eines wellenlängenabgetasteten und modulierten Stroms vorzunehmen und eine Temperatur auf Grundlage der Ausgabeergebnisse der Komponenten von der Lock-in-Detektionseinheit 131 bis zur arithmetischen Gaskonzentration-Korrigiereinheit 134 zu steuern, werden Informationen von der Lock-in-Detektionseinheit 131 und der arithmetischen Gaskonzentration-Korrigiereinheit 134 an die Steuereinheit 160 weitergeleitet, und Informationen über die unnötige Komponente können von der Steuereinheit 160 an die Wellenform-Analyseeinheit 135 übertragen werden.In the present embodiment, before performing gas analysis, for example, when adjusting in a factory before shipping an analyzer, a laser operating current in the wavelength-sampled and modulated current setting unit 113 and a target value for the laser element temperature control circuit 112 are set using a gas (standard gas), which is a measurement object, is set so that a gas absorption waveform is generated at a substantially central position in a laser scanning section. Then, a range (time range) in which the gas absorption waveform is present and a range in which the gas absorption waveform is not present in the sampling section (predetermined sampling period) are stored in the control unit 160. For example, in order to adjust a wavelength sampled and modulated current and control a temperature based on the output results of the components from the lock-in detection unit 131 to the gas concentration correction arithmetic unit 134, information from the lock-in detection unit 131 and the arithmetic Gas concentration correction unit 134 is forwarded to the control unit 160, and information about the unnecessary component can be transmitted from the control unit 160 to the waveform analysis unit 135.

<Beschreibung eines Flussdiagramms, in dem der Lasergasanalysator des ersten Ausführungsbeispiels verwendet wird><Description of a flowchart in which the laser gas analyzer of the first embodiment is used>

9 ist ein Flussdiagramm, in dem der Lasergasanalysator des ersten Ausführungsbeispiels verwendet wird. Wie in Schritt S01 in 9 gezeigt, erzeugt die modulierte Lichterzeugungseinheit 11 einen Betriebsstrom. Die modulierte Lichterzeugungseinheit 11 versorgt das Laserelement 12 mit dem Betriebsstrom, wobei der Betriebsstrom so erzeugt wird, dass die Wellenlänge des Betriebsstroms wiederholt in einem Wellenlängenband, das die zentrale Wellenlänge λ1 des Absorptionslinienspektrums des Messgases enthält, abgetastet und moduliert wird. Die wellenlängenabgetastete und modulierte Stromeinstelleinheit 113, die die modulierte Lichterzeugungseinheit 11 bildet, wählt ein Verfahren zum Betreiben der wellenlängenabgetasteten und modulierten Stromeinstelleinheit 113 und der Laserelement-Temperatursteuerschaltung 112 auf Grundlage einer Anweisung der Steuereinheit 160 aus. Ein Beispiel des Betriebsstroms ist in 3(A) dargestellt. 9 is a flowchart in which the laser gas analyzer of the first embodiment is used. As in step S01 in 9 shown, the modulated light generating unit 11 generates an operating current. The modulated light generating unit 11 supplies the operating current to the laser element 12, the operating current being generated so that the wavelength of the operating current is repeatedly sampled and modulated in a wavelength band containing the central wavelength λ1 of the absorption line spectrum of the measurement gas. The wavelength-sampled and modulated current setting unit 113 constituting the modulated light generating unit 11 selects a method of operating the wavelength-sampled and modulated current setting unit 113 and the laser element temperature control circuit 112 based on an instruction from the control unit 160. An example of the operating current is in 3(A) shown.

Der in 2 gezeigte DA-Wandler 114 wandelt ein von der wellenlängenabgetasteten und modulierten Stromeinstelleinheit 113 übertragenes digitales Signal in ein analoges Signal um, und überträgt das analoge Signal an das Laserelement 12.The in 2 DA converter 114 shown converts a digital signal transmitted from the wavelength-sampled and modulated current setting unit 113 into an analog signal, and transmits the analog signal to the laser element 12.

Als nächstes, wie in Schritt S02 und Schritt S03 in 9 gezeigt, emittiert das Laserelement 12 Laserlicht 30 im Wellenlängenband, das die zentrale Wellenlänge λ1 des Absorptionslinienspektrums des Messgases enthält, und das Lichtempfangselement 22 empfängt das Laserlicht 30, das einen Messraum durchläuft, wobei das Gas im Messraum vorhanden ist. Die IV-Umwandelschaltung 122, der Hochpassfilter 123 und die erste Verstärkerschaltung 124 führen Signalverarbeitung des durch das Lichtempfangselement 22 empfangene Signal durch, und dann wird das Signal an den Bandpassfilter 125 übertragen.Next, as in step S02 and step S03 in 9 shown, the laser element 12 emits laser light 30 in the wavelength band containing the central wavelength λ1 of the absorption line spectrum of the measurement gas, and the light receiving element 22 receives the laser light 30 passing through a measurement space, the gas being present in the measurement space. The IV conversion circuit 122, the high-pass filter 123 and the first amplifier circuit 124 perform signal processing on the signal received by the light receiving element 22, and then the signal is transmitted to the band-pass filter 125.

Wie in Schritt S04 in 9 gezeigt, extrahiert der Bandpassfilter 125 ein Signal (2f-Signal) mit einer Frequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches der modulierten Frequenz ist, z.B. ein Signal mit einer Frequenz, die zweimal größer ist als die modulierte Frequenz.As in step S04 in 9 As shown, the bandpass filter 125 extracts a signal (2f signal) with a frequency that is an integer multiple of the modulated frequency, e.g., a signal with a frequency that is twice greater than the modulated frequency.

Wie in Schritt S05 in 9 dargestellt, wandelt der in 2 gezeigte AD-Wandler 128 das vom Bandpassfilter 125 ausgegebene 2f-Signal um.As in step S05 in 9 shown, the in 2 AD converter 128 shown converts the 2f signal output by bandpass filter 125.

Als nächstes wird das Verfahren wie in Schritt S06 in 9 gezeigt verzweigt, je nachdem, ob das in Schritt S05 umgewandelte Messsignal einer Subtraktionsverarbeitung unterzogen worden ist oder nicht. Das heißt, die Subtraktionsschaltung 126 ist wie in 2 dargestellt stromaufwärts des AD-Wandlers 128 angeordnet. Falls vorgegebene Subtraktionsverarbeitung durch die Subtraktionsschaltung 126 durchgeführt wurde ([JA] nach der Subtraktion), wird das Verfahren in Schritt S09 fortgesetzt. Falls dagegen die vorgegebene Subtraktionsverarbeitung nicht durch die Subtraktionsschaltung 126 durchgeführt wurde ([NEIN] vor der Subtraktion), wird das Verfahren in Schritt S07 fortgesetzt.Next, the procedure is as in step S06 in 9 shown branches, depending on whether the measurement signal converted in step S05 has been subjected to subtraction processing or not. That is, the subtraction circuit 126 is as in 2 shown arranged upstream of the AD converter 128. If predetermined subtraction processing has been performed by the subtraction circuit 126 ([YES] after subtraction), the process advances to step S09. On the other hand, if the predetermined subtraction processing has not been performed by the subtraction circuit 126 ([NO] before subtraction), the process proceeds to step S07.

In Schritt S07 berechnet die Wellenform-Analyseeinheit 135 Amplitudeninformation für unnötige Bereiche, in denen es keine Absorption durch das Messgas gibt. Das heißt, in Schritt S07 berechnet die Wellenform-Analyseeinheit 135 Amplitudeninformation für den unnötigen Bereich, in dem keine Absorption durch das Messgas stattfindet, indem sie einen Abschnitt des vom Bandpassfilter 125 ausgegebenen Messsignals verwendet. Wie bereits beschrieben werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel die durch (II) in 5(C) gezeigten unnötigen Bereiche vorab erfasst, was eine Berechnung der Amplitudeninformation für den unnötigen Bereich ermöglicht.In step S07, the waveform analysis unit 135 calculates amplitude information for unnecessary areas where there is no absorption by the measurement gas. That is, in step S07, the waveform analysis unit 135 calculates amplitude information for the unnecessary region in which no absorption by the measurement gas occurs by using a portion of the measurement signal output from the bandpass filter 125. As already described, in the present exemplary embodiment the values indicated by (II) in 5(C) The unnecessary areas shown are recorded in advance, which enables the amplitude information for the unnecessary area to be calculated.

Der DA-Wandler 150 DA-wandelt das Signal der Amplitudeninformation für den unnötigen Bereich, wobei die Amplitudeninformation durch die Wellenform-Analyseeinheit 135 berechnet wird, und der DA-Wandler 150 überträgt das Signal an die Subtraktionsschaltung 126.The DA converter 150 DA converts the signal of the amplitude information for the unnecessary range, the amplitude information is calculated by the waveform analysis unit 135, and the DA converter 150 transmits the signal to the subtraction circuit 126.

In dem in 9 gezeigten Schritt S08 führt die Subtraktionsschaltung 126 Subtraktionsverarbeitung durch, bei der die Amplitudeninformation, die durch die Wellenform-Analyseeinheit 135 berechnet wird, von dem in Schritt S04 durch den Bandpassfilter 125 ausgegebenen 2f-Signal subtrahiert wird. Mit einem solchen Vorgang ist es möglich, in dem vom Bandpassfilter 125 ausgegebenen Messsignal die Signalstärke der Amplitudeninformation für den unnötigen Bereich, in dem keine Absorption durch das Gas stattfindet, auf einen Pegel zu reduzieren, der gleich groß wie oder kleiner als das Gasabsorptionssignal ist. Daher ist es beispielsweise möglich, das in 7(B) gezeigte Messsignal zu erhalten.In the in 9 In step S08 shown, the subtraction circuit 126 performs subtraction processing in which the amplitude information calculated by the waveform analysis unit 135 is subtracted from the 2f signal output by the bandpass filter 125 in step S04. With such an operation, it is possible to reduce the signal strength of the amplitude information for the unnecessary region in which no absorption by the gas occurs in the measurement signal output from the bandpass filter 125 to a level equal to or smaller than the gas absorption signal. It is therefore possible, for example, to 7(B) to obtain the measurement signal shown.

Nachdem die Subtraktionsverarbeitung durchgeführt wird, geht das Verfahren zurück zu Schritt S05, wo das Messsignal, das der Subtraktionsverarbeitung unterzogen worden ist, Ad-gewandelt wird, woraufhin das Verfahren mit Schritt S06 fortgesetzt wird. In Schritt S06 wird bestimmt, dass das Signal der Subtraktionsverarbeitung unterzogen worden ist, woraufhin das Verfahren mit Schritt S09 fortgesetzt wird. In Schritt S09 führt die in 2 gezeigte Messeinheit 130 eine arithmetische Operation für eine Konzentration auf Grundlage des vom Bandpassfilter 125 ausgegebenen Messsignals durch. Man beachte, dass die Steuereinheit 160 die Einstellungfür den Verstärkungsfaktor der zweiten Verstärkerschaltung 127 in Abhängigkeit davon ändern kann, ob die Subtraktionsverarbeitung durchgeführt worden ist oder nicht.After the subtraction processing is performed, the process returns to step S05, where the measurement signal that has been subjected to the subtraction processing is Ad-converted, after which the process advances to step S06. In step S06, it is determined that the signal has been subjected to subtraction processing, and then the process proceeds to step S09. In step S09, the in 2 Measuring unit 130 shown performs an arithmetic operation for concentration based on the measurement signal output from bandpass filter 125. Note that the control unit 160 may change the gain setting of the second amplifier circuit 127 depending on whether the subtraction processing has been performed or not.

<Schaubild des Blocks, der den Lasergasanalysator des zweiten Ausführungsbeispiels bildet><Diagram of the block constituting the laser gas analyzer of the second embodiment>

10 zeigt das Schaubild des Signalverarbeitungsblocks eines Lasergasanalysators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, der zum Ausführen der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In der folgenden Beschreibung werden nur Abschnitte beschrieben, welche das zweite Ausführungsbeispiel vom ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden. 10 Fig. 12 shows the diagram of the signal processing block of a laser gas analyzer according to a second embodiment used to carry out the present invention. In the following description, only portions that distinguish the second embodiment from the first embodiment will be described.

Wie in 10 gezeigt, ist eine Subtraktionsschaltung 115 zwischen der wellenlängenabgetasteten und modulierten Stromeinstelleinheit 113 und dem Laserelement 12 angeordnet. Die Subtraktionsschaltung 115 führt Subtraktionsverarbeitung durch, bei der Amplitudeninformation, die von der Wellenform-Analyseeinheit 135 berechnet wird, von einem Betriebsstromsignal subtrahiert wird, das von der wellenlängenabgetasteten und modulierten Stromeinstelleinheit 113 ausgegeben wird.As in 10 shown, a subtraction circuit 115 is arranged between the wavelength-sampled and modulated current setting unit 113 and the laser element 12. The subtraction circuit 115 performs subtraction processing in which amplitude information calculated by the waveform analysis unit 135 is subtracted from an operating current signal output from the wavelength-sampled and modulated current setting unit 113.

Der DA-Wandler 114 ist zwischen der Subtraktionsschaltung 115 und dem Laserelement 12 angeordnet. Das Signal, das der Subtraktionsverarbeitung durch die Subtraktionsschaltung 115 unterzogen worden ist, wird durch den DA-Wandler 114 digital-analog umgewandelt. Das digital-analog gewandelte Signal wird an das Laserelement 12 übertragen.The DA converter 114 is arranged between the subtraction circuit 115 and the laser element 12. The signal that has been subjected to subtraction processing by the subtraction circuit 115 is digital-to-analog converted by the DA converter 114. The digital-to-analog converted signal is transmitted to the laser element 12.

Im zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Signal, das den von der Wellenform-Analyseeinheit 135 gewonnenen Daten entspricht, an die Lichtemissionseinheit 10 übertragen, und die Subtraktionsschaltung 115 subtrahiert dieses Signal von einem Signal, das von der wellenlängenabgetasteten und modulierten Stromeinstelleinheit 113 ausgegeben wird, so dass eine unnötige Komponente in der Lichtemissionseinheit 10 entfernt wird. Andere Vorgänge und zu gewinnende Messsignale sind im Wesentlichen gleich wie die entsprechenden Vorgänge und zu gewinnenden Messsignale im ersten Ausführungsbeispiel.In the second embodiment, a signal corresponding to the data obtained by the waveform analyzing unit 135 is transmitted to the light emitting unit 10, and the subtracting circuit 115 subtracts this signal from a signal output from the wavelength-sampled and modulated current adjusting unit 113, so that a unnecessary component in the light emitting unit 10 is removed. Other operations and measurement signals to be obtained are essentially the same as the corresponding operations and measurement signals to be obtained in the first exemplary embodiment.

Beim Lasergasanalysator 1 des ersten Ausführungsbeispiels wird die Subtraktionsverarbeitung in der Lichtempfangseinheit 20 durchgeführt, so dass der Einfluss von Rauschen oder dergleichen auf einen Übertragungsweg gering ist und die Gaskonzentration mit hoher Genauigkeit detektiert werden kann. Im Gegensatz dazu ist beim Lasergasanalysator 2 des zweiten Ausführungsbeispiels anders als im ersten Ausführungsbeispiel die Lichtempfangseinheit 20 nicht auf den DA-Wandler 150 angewiesen, und es ist möglich, die Subtraktionsverarbeitung durch digitale Signalverarbeitung durchzuführen, die von einem Mikrocomputer, einem FPGA oder dergleichen, der auf der Lichtemittiereinheit 10 angeordnet ist, im Voraus durchgeführt wird. Entsprechend wird eine kleine Anzahl von Teilen benötigt und somit hat der Lasergasanalysator 2 des zweiten Ausführungsbeispiels einen Vorteil hinsichtlich der Größe des Schaltkreises.In the laser gas analyzer 1 of the first embodiment, the subtraction processing is performed in the light receiving unit 20, so that the influence of noise or the like on a transmission path is small and the gas concentration is detected with high accuracy can. In contrast, in the laser gas analyzer 2 of the second embodiment, unlike the first embodiment, the light receiving unit 20 does not rely on the DA converter 150, and it is possible to perform the subtraction processing by digital signal processing provided by a microcomputer, an FPGA or the like on the light emitting unit 10 is carried out in advance. Accordingly, a small number of parts are required, and thus the laser gas analyzer 2 of the second embodiment has an advantage in circuit size.

11 ist ein Flussdiagramm der durch den Lasergasanalysator gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführten Signalverarbeitung. In der folgenden Beschreibung werden nur Abschnitte beschrieben, welche das zweite Ausführungsbeispiel vom ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden. 11 is a flowchart of signal processing performed by the laser gas analyzer according to the second embodiment. In the following description, only portions that distinguish the second embodiment from the first embodiment will be described.

Im zweiten Ausführungsbeispiel führt die Subtraktionsschaltung 115 nach Durchführen von Schritt S07 eine Subtraktionsverarbeitung durch, bei der Amplitudeninformationen (unnötige Komponente), die von der Wellenform-Analyseeinheit 135 berechnet werden, vom Betriebsstromsignal subtrahiert werden, das von der wellenlängenabgetasteten und modulierten Stromeinstelleinheit 113 in Schritt S01 (Schritt S10) ausgegeben wird. Mit solch einem Betrieb wird die Amplitudeninformation (unnötige Komponente) für einen Bereich, in dem keine Absorption durch das Gas stattfindet, aus dem von der wellenlängenabgetasteten und modulierten Stromeinstelleinheit 113 ausgegebenen Betriebsstromsignal entfernt. Außerdem DA-wandelt der DA-Wandler 114 das Signal, welches der Subtraktionsverarbeitung durch die Subtraktionsschaltung 115 unterzogen worden ist. Danach geht der Vorgang in Schritt S02 weiter.In the second embodiment, after performing step S07, the subtraction circuit 115 performs subtraction processing in which amplitude information (unnecessary component) calculated by the waveform analysis unit 135 is subtracted from the operating current signal supplied by the wavelength-sampled and modulated current setting unit 113 in step S01 (step S10) is output. With such an operation, the amplitude information (unnecessary component) for a region where no absorption by the gas occurs is removed from the operating current signal output from the wavelength-sampled and modulated current setting unit 113. In addition, the DA converter 114 DA converts the signal which has been subjected to the subtraction processing by the subtraction circuit 115. The process then continues in step S02.

Das digital-analog gewandelte Signal wird an das Laserelement 12 übertragen und der Vorgang geht in Schritt S02 weiter. Danach geht der Vorgang von Schritt S02 über Schritt S06 weiter zu Schritt S09 und die Konzentration eines bestimmten Gases im Messgas wird analysiert. Man beachte, dass die Steuereinheit 160 die Einstellung für den Verstärkungsfaktor der zweiten Verstärkerschaltung 127 in Abhängigkeit davon ändern kann, ob die Subtraktionsverarbeitung durchgeführt worden ist oder nicht.The digital-to-analog converted signal is transmitted to the laser element 12 and the process continues in step S02. The process then proceeds from step S02 via step S06 to step S09 and the concentration of a specific gas in the measurement gas is analyzed. Note that the control unit 160 may change the gain setting of the second amplifier circuit 127 depending on whether the subtraction processing has been performed or not.

Der Lasergasanalysator der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise optimal für das Messen von Verbrennungsabgasen oder zum Steuern der Verbrennung eines Boilers oder Müllverbrennung. Außerdem wird der Lasergasanalysator der vorliegenden Erfindung vorzugsweise auch als Analysator zum Analysieren von Gasen für die Eisen- und Stahlindustrie [Hochöfen, Konverteröfen, Wärmebehandlungsöfen, Sinteranlagen (Pelletieranlagen), Koksöfen], für das Lagern und Reifen von Obst und Gemüse, für die Biochemie (Mikroorganismen) [Fermentation], für Luftverschmutzung [Verbrennungsanlagen, Rauchgasentschwefelung/Entstickung], für Abgase aus dem Verbrennungsmotor von Automobilen, Schiffen o.ä. (Ausbau eines Testers), für den Katastrophenschutz [Nachweis von explosiven Gasen, Nachweis von giftigen Gasen, Analyse von Verbrennungsgasen neuer Baumaterialien], für die Pflanzenzucht, für die chemische Analyse [Erdölraffinerien, Erdölchemieanlagen, Gaserzeugungsanlagen], für die Umwelt [Konzentration in Bodennähe, Konzentration in Tunneln, Parkplätzen, Gebäudemanagement] und für verschiedene Experimente, z.B. für Physik und Chemie verwendet.The laser gas analyzer of the present invention is optimal, for example, for measuring combustion exhaust gases or for controlling combustion of a boiler or waste incineration. In addition, the laser gas analyzer of the present invention is also preferably used as an analyzer for analyzing gases for the iron and steel industry [blast furnaces, converter furnaces, heat treatment furnaces, sintering plants (pelleting plants), coke ovens], for storing and ripening fruits and vegetables, for biochemistry ( microorganisms) [fermentation], for air pollution [incineration plants, flue gas desulfurization/denitrification], for exhaust gases from the combustion engines of automobiles, ships or similar (expansion of a tester), for disaster control [detection of explosive gases, detection of toxic gases, analysis of combustion gases from new building materials], for plant cultivation, for chemical analysis [petroleum refineries, petrochemical plants, gas production plants], for the environment [concentration near the ground, concentration in tunnels, parking lots, building management] and for various experiments, e.g. for physics and chemistry.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
LasergasanalysatorLaser gas analyzer
1010
LichtemittiereinheitLight emitting unit
1111
modulierte Lichterzeugungseinheitmodulated light generating unit
1212
LaserelementLaser element
1313
Kollimationslinsecollimating lens
1414
Lichtemittiereinheit-FensterplatteLight emitting unit window panel
1515
LichtemittiereinheitbehälterLight emitting unit container
2020
LichtempfangseinheitLight receiving unit
2121
Lichtempfangssignal-VerarbeitungseinheitLight reception signal processing unit
2222
LichtempfangselementLight receiving element
2323
Sammellinseconverging lens
2424
Lichtempfangseinheit-FensterplatteLight receiving unit window panel
2525
LichtempfangseinheitbehälterLight receiving unit container
3030
LaserlichtLaser light
4040
KommunikationsleitungCommunication line
50a, 50b50a, 50b
WandWall
51a, 51b51a, 51b
Flanschflange
52a, 52b52a, 52b
Flansch zum Anpassen der optischen AchseFlange for adjusting the optical axis
112112
Laserelement-TemperatursteuerschaltungLaser element temperature control circuit
113113
wellenlängenabgetastete und modulierte Stromeinstelleinheitwavelength-sampled and modulated current setting unit
114114
DA-WandlerDA converter
115115
SubtraktionsschaltungSubtraction circuit
122122
IV-UmwandelschaltungIV conversion circuit
123123
HochpassfilterHigh pass filter
124124
VerstärkerschaltungAmplifier circuit
125125
BandpassfilterBandpass filter
126126
SubtraktionsschaltungSubtraction circuit
127127
VerstärkerschaltungAmplifier circuit
128128
AD-WandlerAD converter
131131
Lock-in-DetektionseinheitLock-in detection unit
132132
Messfrequenz-EinstelleinheitMeasuring frequency setting unit
133133
Spitzenwert-Boden-RecheneinheitPeak-to-floor calculation unit
134134
arithmetische Gaskonzentration-Korrigiereinheitarithmetic gas concentration correction unit
135135
Wellenform-AnalyseeinheitWaveform analysis unit
150150
DA-WandlerDA converter
160160
SteuereinheitControl unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2012177612 [0003]JP 2012177612 [0003]

Claims (4)

Lasergasanalysator, der eine Gasanalyse eines Messgases durchführt, das sich in einem Messraum befindet, wobei der Lasergasanalysator umfasst: ein Laserelement, das konfiguriert ist, Laserlicht in einem Wellenlängenband zu emittieren, das eine Lichtabsorptionswellenlänge eines Absorptionslinienspektrums des Messgases enthält, eine modulierte Lichterzeugungseinheit, die konfiguriert ist, das Laserelement mit einen Betriebsstrom zu versorgen, wobei der Betriebsstrom so erzeugt wird, dass eine Wellenlänge des Betriebsstroms im Wellenlängenband, das die Lichtabsorptionswellenlänge des Absorptionslinienspektrums des Messgases enthält, abgetastet und moduliert wird; ein Lichtempfangselement, das konfiguriert ist, das Laserlicht zu empfangen, welches das Messobjekt durchläuft; eine Filtereinheit, die konfiguriert ist, aus einem vom Lichtempfangselement ausgegebenen Messsignal eine Frequenz zu extrahieren, die ein ganzzahliges Vielfaches einer modulierten Frequenz des Laserlichts ist, das wellenlängenmoduliert ist; einen AD-Wandler, der konfiguriert ist, ein von der Filtereinheit ausgegebenes Messsignal analog-digital umzuwandeln; eine Wellenform-Analyseeinheit, die konfiguriert ist, durch Verwenden eines Teils eines Messsignals, das von dem AD-Wandler ausgegeben wird, und das noch einer Subtraktionsverarbeitung unterzogen werden soll, Amplitudeninformationen für einen unnötigen Bereich zu berechnen, in dem keine Absorption durch das Messgas vorliegt; eine Subtraktionsschaltung, die konfiguriert ist, die Subtraktionsverarbeitung des Subtrahierens der Amplitudeninformation für den unnötigen Bereich von einem Messsignal, das von der Filtereinheit ausgegeben wird, durchzuführen; und eine Messeinheit, die konfiguriert ist, eine Gasanalyse auf Grundlage eines Lock-in-Messsignals durchzuführen, das durch Lock-in-Detektion, bei der Frequenz, die das ganzzahlige Vielfache der modulierten Frequenz ist, eines Messsignals gewonnen wird, das vom AD-Wandler über die Subtraktionsschaltung ausgegeben wird, und das der Subtraktionsverarbeitung unterzogen wurde.Laser gas analyzer that performs a gas analysis of a measurement gas located in a measurement room, the laser gas analyzer comprising: a laser element configured to emit laser light in a wavelength band containing a light absorption wavelength of an absorption line spectrum of the measurement gas, a modulated light generating unit configured to supply the laser element with an operating current, the operating current being generated such that a wavelength of the operating current in the wavelength band containing the light absorption wavelength of the absorption line spectrum of the measurement gas is sampled and modulated; a light receiving element configured to receive the laser light passing through the measurement object; a filter unit configured to extract, from a measurement signal output from the light receiving element, a frequency that is an integer multiple of a modulated frequency of the laser light that is wavelength modulated; an AD converter configured to analog-digitally convert a measurement signal output from the filter unit; a waveform analysis unit configured to calculate amplitude information for an unnecessary range in which there is no absorption by the measurement gas by using a part of a measurement signal output from the AD converter and which is yet to be subjected to subtraction processing ; a subtraction circuit configured to perform the subtraction processing of subtracting the amplitude information for the unnecessary range from a measurement signal output from the filter unit; and a measurement unit configured to perform gas analysis based on a lock-in measurement signal obtained by lock-in detection, at the frequency that is an integer multiple of the modulated frequency, of a measurement signal obtained from the AD converter is output via the subtraction circuit and has been subjected to subtraction processing. Lasergasanalysator nach Anspruch 1, wobei ein DA-Wandler zwischen der Wellenform-Analyseeinheit und der Subtraktionsschaltung angeordnet ist, wobei der DA-Wandler konfiguriert ist, die Amplitudeninformation für den unnötigen Bereich digital-analog umzuwandeln, und die Subtraktionsschaltung eine Subtraktionsverarbeitung durchführt, bei der die digital-analog umgewandelte Amplitudeninformation subtrahiert wird.Laser gas analyzer Claim 1 , wherein a DA converter is arranged between the waveform analysis unit and the subtraction circuit, the DA converter is configured to digital-to-analog convert the amplitude information for the unnecessary range, and the subtraction circuit performs subtraction processing in which the digital-to-analog converted Amplitude information is subtracted. Lasergasanalysator, der eine Gasanalyse eines Messgases durchführt, das sich in einem Messraum befindet, wobei der Lasergasanalysator umfasst: ein Laserelement, das konfiguriert ist, Laserlicht in einem Wellenlängenband zu emittieren, das eine Lichtabsorptionswellenlänge eines Absorptionslinienspektrums des Messgases enthält, eine modulierte Lichterzeugungseinheit, die konfiguriert ist, das Laserelement mit einen Betriebsstrom zu versorgen, wobei der Betriebsstrom so erzeugt wird, dass eine Wellenlänge des Betriebsstroms im Wellenlängenband, das die Lichtabsorptionswellenlänge des Absorptionslinienspektrums des Messgases enthält, abgetastet und moduliert wird; ein Lichtempfangselement, das konfiguriert ist, das Laserlicht zu empfangen, welches das Messobjekt durchläuft; eine Filtereinheit, die konfiguriert ist, aus einem vom Lichtempfangselement ausgegebenen Messsignal eine Frequenz zu extrahieren, die ein ganzzahliges Vielfaches einer modulierten Frequenz des Laserlichts ist, das wellenlängenmoduliert ist; einen AD-Wandler, der konfiguriert ist, ein von der Filtereinheit ausgegebenes Messsignal analog-digital umzuwandeln; eine Wellenform-Analyseeinheit, die konfiguriert ist, durch Verwenden eines Teils eines Messsignals, das von dem AD-Wandler ausgegeben wird und das noch einer Subtraktionsverarbeitung unterzogen werden soll, Amplitudeninformationen für einen unnötigen Bereich zu berechnen, in dem keine Absorption durch das Messgas vorliegt; eine Subtraktionsschaltung, die konfiguriert ist, die Subtraktionsverarbeitung durchzuführen, bei der die durch die Wellenform-Analyseeinheit berechnete Amplitudeninformation von dem durch die modulierte Lichterzeugungseinheit erzeugten Betriebsstrom subtrahiert wird; und eine Messeinheit, die konfiguriert ist, eine Gasanalyse auf Grundlage eines Lock-in-Messsignals durchzuführen, das durch Lock-in-Detektion, bei der Frequenz, die das ganzzahlige Vielfache der modulierten Frequenz ist, eines Messsignals gewonnen wird, das vom AD-Wandler ausgegeben wird, und das der Subtraktionsverarbeitung unterzogen wurde.Laser gas analyzer that performs a gas analysis of a measurement gas located in a measurement room, the laser gas analyzer comprising: a laser element configured to emit laser light in a wavelength band containing a light absorption wavelength of an absorption line spectrum of the measurement gas, a modulated light generating unit configured to supply the laser element with an operating current, the operating current being generated such that a wavelength of the operating current in the wavelength band containing the light absorption wavelength of the absorption line spectrum of the measurement gas is sampled and modulated; a light receiving element configured to receive the laser light passing through the measurement object; a filter unit configured to extract, from a measurement signal output from the light receiving element, a frequency that is an integer multiple of a modulated frequency of the laser light that is wavelength modulated; an AD converter configured to analog-digitally convert a measurement signal output from the filter unit; a waveform analysis unit configured to calculate amplitude information for an unnecessary region in which there is no absorption by the measurement gas by using a part of a measurement signal output from the AD converter and which is yet to be subjected to subtraction processing; a subtraction circuit configured to perform subtraction processing in which the amplitude information calculated by the waveform analysis unit is subtracted from the operating current generated by the modulated light generating unit; and a measurement unit configured to perform gas analysis based on a lock-in measurement signal obtained by lock-in detection, at the frequency that is an integer multiple of the modulated frequency, of a measurement signal obtained from the AD converter is output and which has been subjected to subtraction processing. Lasergasanalysator nach Anspruch 3, wobei ein DA-Wandler zwischen der Subtraktionsschaltung und dem Laserelement angeordnet ist, wobei der DA-Wandler konfiguriert ist, den Betriebsstrom, welcher der Subtraktionsverarbeitung durch die Subtraktionsschaltung unterzogen wurde, digital-analog umzuwandeln, und der digital-analog umgewandelte Betriebsstrom an das Laserelement bereitgestellt wird.Laser gas analyzer Claim 3 , wherein a DA converter is arranged between the subtraction circuit and the laser element, the DA converter being configured to digital-to-analog convert the operating current which has been subjected to the subtraction processing by the subtracting circuit, and the digital-to-analog converted operating current to the laser element provided.
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