JP2000346801A - Ｆｔｉｒ法による多成分ガス分析方法 - Google Patents
Ｆｔｉｒ法による多成分ガス分析方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ベースガス組成によるスペクトル自体の強度
変化に起因する共存ガスの影響を補正し、精度の高い測
定を行うことができるＦＴＩＲ法による多成分ガス分析
方法を提供すること。 【解決手段】 ＦＴＩＲ法で得られた吸収スペクトルに
基づいて試料中の複数成分を定量分析するＦＴＩＲ法に
よる多成分ガス分析方法において、定量アルゴリズムに
よって混合ガススペクトルから多成分濃度を算出した
後、一部の成分についてはさらに共存ガス成分によるス
ペクトルの変化分の補正計算を行うようにした。
変化に起因する共存ガスの影響を補正し、精度の高い測
定を行うことができるＦＴＩＲ法による多成分ガス分析
方法を提供すること。 【解決手段】 ＦＴＩＲ法で得られた吸収スペクトルに
基づいて試料中の複数成分を定量分析するＦＴＩＲ法に
よる多成分ガス分析方法において、定量アルゴリズムに
よって混合ガススペクトルから多成分濃度を算出した
後、一部の成分についてはさらに共存ガス成分によるス
ペクトルの変化分の補正計算を行うようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＦＴＩＲ（フー
リエ変換赤外分光）法で得られた吸収スペクトルに基づ
いて試料中の複数成分を定量分析するＦＴＩＲ法による
多成分ガス分析方法に関する。
リエ変換赤外分光）法で得られた吸収スペクトルに基づ
いて試料中の複数成分を定量分析するＦＴＩＲ法による
多成分ガス分析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、上記ＦＴＩＲ法に則ったフーリ
エ変換赤外分光光度計を用いたガス分析装置（以下、Ｆ
ＴＩＲガス分析装置という）の構成を概略的に示すもの
で、この図において、１は分析部、２はこの分析部１の
出力であるインターフェログラムを処理するデータ処理
部である。
エ変換赤外分光光度計を用いたガス分析装置（以下、Ｆ
ＴＩＲガス分析装置という）の構成を概略的に示すもの
で、この図において、１は分析部、２はこの分析部１の
出力であるインターフェログラムを処理するデータ処理
部である。
【０００３】前記分析部１は、平行な赤外光を発するよ
うに構成された赤外光源３と、ビームスプリッタ４、固
定ミラー５、図外の駆動機構によって例えばＸ−Ｙ方向
に平行移動する可動ミラー６からなる干渉機構７と、測
定試料や比較（参照）試料等を収容し、干渉機構７を介
して赤外光源３からの赤外光が照射されるセル８と、半
導体検出器９等から構成されている。
うに構成された赤外光源３と、ビームスプリッタ４、固
定ミラー５、図外の駆動機構によって例えばＸ−Ｙ方向
に平行移動する可動ミラー６からなる干渉機構７と、測
定試料や比較（参照）試料等を収容し、干渉機構７を介
して赤外光源３からの赤外光が照射されるセル８と、半
導体検出器９等から構成されている。
【０００４】そして、前記データ処理部２は、例えばコ
ンピュータよりなり、インターフェログラムを加算平均
し、その加算平均出力を高速でフーリエ変換し、さら
に、このフーリエ変換出力に基づいて測定対象成分に関
するスペクトル演算を行うように構成されている。
ンピュータよりなり、インターフェログラムを加算平均
し、その加算平均出力を高速でフーリエ変換し、さら
に、このフーリエ変換出力に基づいて測定対象成分に関
するスペクトル演算を行うように構成されている。
【０００５】上述のように構成されたＦＴＩＲガス分析
装置においては、次のようにして複数の成分を定量分析
することができる。すなわち、セル８に比較試料または
測定試料をそれぞれ収容して赤外光源３からの赤外光を
セル８に照射し、比較試料または測定試料のインターフ
ェログラムを測定する。これらのインターフェログラム
をデータ処理部２において、それぞれフーリエ変換して
パワースペクトルを得た後、比較試料のパワースペクト
ルに対する測定試料のパワースペクトルの比を求め、こ
れを吸光度スケールに変換することにより吸収スペクト
ルを得た後、この吸収スペクトル中の複数の波数ポイン
トにおける吸光度に基づいて測定試料中に含まれる複数
の成分を定量分析するのである。
装置においては、次のようにして複数の成分を定量分析
することができる。すなわち、セル８に比較試料または
測定試料をそれぞれ収容して赤外光源３からの赤外光を
セル８に照射し、比較試料または測定試料のインターフ
ェログラムを測定する。これらのインターフェログラム
をデータ処理部２において、それぞれフーリエ変換して
パワースペクトルを得た後、比較試料のパワースペクト
ルに対する測定試料のパワースペクトルの比を求め、こ
れを吸光度スケールに変換することにより吸収スペクト
ルを得た後、この吸収スペクトル中の複数の波数ポイン
トにおける吸光度に基づいて測定試料中に含まれる複数
の成分を定量分析するのである。
【０００６】上記複数の成分を定量分析する方法とし
て、例えば、本願の出願人に係る特許第２６４９６６７
号、特許第２７４１３７６号、特許第２９２６２７７
号、特許第２９２６２７８号の明細書に記載されたもの
があり、例えば特許第２６４９６６７号の多成分分析方
法は、吸収スペクトル中の複数の波数ポイントにおける
局所的ピーク値と局所的バレー値との差である相対吸光
度の和を求め、この和に基づいて複数の成分の濃度を各
別に得るというものである。
て、例えば、本願の出願人に係る特許第２６４９６６７
号、特許第２７４１３７６号、特許第２９２６２７７
号、特許第２９２６２７８号の明細書に記載されたもの
があり、例えば特許第２６４９６６７号の多成分分析方
法は、吸収スペクトル中の複数の波数ポイントにおける
局所的ピーク値と局所的バレー値との差である相対吸光
度の和を求め、この和に基づいて複数の成分の濃度を各
別に得るというものである。
【０００７】さらに、多成分の定量分析に際しては、上
記方法のほか、ＰＬＳ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｌｅａｓｔ
Ｓｑｕａｒｅ、部分最小二乗）法、ＰＣＲ（Ｐｒｉｎｃ
ｉｐａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏ
ｎ、主成分分析）法等といった多変量解析の定量アルゴ
リズムを用いることもできる。これらの方法はいずれ
も、濃度既知の参照スペクトルに基づいて予め濃度演算
用のデータ（校正行列）を作成しておき、濃度未知の試
料のスペクトルデータとの演算行列により、複数の成分
の濃度を各別に算出するものである。
記方法のほか、ＰＬＳ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｌｅａｓｔ
Ｓｑｕａｒｅ、部分最小二乗）法、ＰＣＲ（Ｐｒｉｎｃ
ｉｐａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏ
ｎ、主成分分析）法等といった多変量解析の定量アルゴ
リズムを用いることもできる。これらの方法はいずれ
も、濃度既知の参照スペクトルに基づいて予め濃度演算
用のデータ（校正行列）を作成しておき、濃度未知の試
料のスペクトルデータとの演算行列により、複数の成分
の濃度を各別に算出するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ＦＴＩ
Ｒ法によるエンジン排ガス測定では、前記ＰＬＳ法、Ｐ
ＣＲ法等、一般に用いられる定量アルゴリズムを適用す
るだけでは、実サンプルガス測定時において、ＣＯ、Ｃ
Ｏ2 、ＮＯの指示がサンプルガス中に共存する高濃度の
Ｈ2 Ｏの影響を受けて実際の濃度より高くなることがわ
かっている。これは、前記定量アルゴリズムでスペクト
ルの重なりが分離しきれないことによる干渉とは異な
り、同一成分・同一濃度であってもベースガス組成によ
り、例えば、図６に示すように、スペクトル強度に差が
生ずるためである。より具体的には、（Ｎ2 ＋Ｈ2 Ｏ）
ガスベースの実サンプル中のＣＯのスペクトルの方が、
Ｎ2 ガスベースのスパンガス中のＣＯのスペクトルより
吸収が大きいためである。なお、図６において、符号１
０，１１，１２は、Ｎ2 をベースガスとしたときのＣ
Ｏ、ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ、Ｈ2 Ｏのそれぞれ吸収スペクトルを
示している。なお、これと同様の現象は、赤外線の吸収
のないＯ2 、Ｈ2 の共存によっても起こりうる。
Ｒ法によるエンジン排ガス測定では、前記ＰＬＳ法、Ｐ
ＣＲ法等、一般に用いられる定量アルゴリズムを適用す
るだけでは、実サンプルガス測定時において、ＣＯ、Ｃ
Ｏ2 、ＮＯの指示がサンプルガス中に共存する高濃度の
Ｈ2 Ｏの影響を受けて実際の濃度より高くなることがわ
かっている。これは、前記定量アルゴリズムでスペクト
ルの重なりが分離しきれないことによる干渉とは異な
り、同一成分・同一濃度であってもベースガス組成によ
り、例えば、図６に示すように、スペクトル強度に差が
生ずるためである。より具体的には、（Ｎ2 ＋Ｈ2 Ｏ）
ガスベースの実サンプル中のＣＯのスペクトルの方が、
Ｎ2 ガスベースのスパンガス中のＣＯのスペクトルより
吸収が大きいためである。なお、図６において、符号１
０，１１，１２は、Ｎ2 をベースガスとしたときのＣ
Ｏ、ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ、Ｈ2 Ｏのそれぞれ吸収スペクトルを
示している。なお、これと同様の現象は、赤外線の吸収
のないＯ2 、Ｈ2 の共存によっても起こりうる。
【０００９】上述のような現象が生ずる正確な機構は不
明であるが、一つには、ガス分子同士の相互作用による
クエンチング等が関係している考えられる。図７は、ク
エンチングによる赤外吸収量変化モデルを示すもので、
このモデルは、ガス成分Ｘとベースガスの衝突確率およ
び相互作用の大小によって、赤外吸収量に変化が生ずる
ことを示している。すなわち、同図（Ａ）は、ガス成分
Ｘに対してベースガスＡの衝突確率および相互作用が共
に小さい場合を示し、この場合、ガス成分Ｘの基底状態
・励起状態の平衡に影響を余り与えないため、ベースガ
スＡの存在はガス成分Ｘの吸収量に殆ど影響しない。ま
た、同図（Ｂ）は、ガス成分Ｘに対してベースガスＢの
衝突確率および相互作用が共に大きい場合を示し、この
場合、ガス成分Ｘの平衡が基底状態側にずれるため、新
たな光吸収が起こりやすくなる。つまり、ベースガスＢ
の存在により、ガス成分Ｘの吸収強度が大きくなり、ベ
ースガスが成分Ａであった場合よりも強い吸収を示す。
図６に示した例では、Ｎ2が成分Ａ、Ｈ2 Ｏが成分Ｂ、
ＣＯが成分Ｘに相当する。
明であるが、一つには、ガス分子同士の相互作用による
クエンチング等が関係している考えられる。図７は、ク
エンチングによる赤外吸収量変化モデルを示すもので、
このモデルは、ガス成分Ｘとベースガスの衝突確率およ
び相互作用の大小によって、赤外吸収量に変化が生ずる
ことを示している。すなわち、同図（Ａ）は、ガス成分
Ｘに対してベースガスＡの衝突確率および相互作用が共
に小さい場合を示し、この場合、ガス成分Ｘの基底状態
・励起状態の平衡に影響を余り与えないため、ベースガ
スＡの存在はガス成分Ｘの吸収量に殆ど影響しない。ま
た、同図（Ｂ）は、ガス成分Ｘに対してベースガスＢの
衝突確率および相互作用が共に大きい場合を示し、この
場合、ガス成分Ｘの平衡が基底状態側にずれるため、新
たな光吸収が起こりやすくなる。つまり、ベースガスＢ
の存在により、ガス成分Ｘの吸収強度が大きくなり、ベ
ースガスが成分Ａであった場合よりも強い吸収を示す。
図６に示した例では、Ｎ2が成分Ａ、Ｈ2 Ｏが成分Ｂ、
ＣＯが成分Ｘに相当する。
【００１０】また、他の機構としては、他成分の共存に
よって吸収スペクトルの線幅が広がる「衝突広がり」と
いうメカニズムも考えられる。
よって吸収スペクトルの線幅が広がる「衝突広がり」と
いうメカニズムも考えられる。
【００１１】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、ベースガス組成によるスペクト
ル自体の強度変化に起因する共存ガスの影響を補正し、
精度の高い測定を行うことができるＦＴＩＲ法による多
成分ガス分析方法を提供することである。
たもので、その目的は、ベースガス組成によるスペクト
ル自体の強度変化に起因する共存ガスの影響を補正し、
精度の高い測定を行うことができるＦＴＩＲ法による多
成分ガス分析方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、ＦＴＩＲ法で得られた吸収スペクト
ルに基づいて試料中の複数成分を定量分析するＦＴＩＲ
法による多成分ガス分析方法において、定量アルゴリズ
ムによって混合ガススペクトルから多成分濃度を算出し
た後、一部の成分についてはさらに共存ガス成分による
スペクトルの変化分の補正計算を行うようにしている。
め、この発明では、ＦＴＩＲ法で得られた吸収スペクト
ルに基づいて試料中の複数成分を定量分析するＦＴＩＲ
法による多成分ガス分析方法において、定量アルゴリズ
ムによって混合ガススペクトルから多成分濃度を算出し
た後、一部の成分についてはさらに共存ガス成分による
スペクトルの変化分の補正計算を行うようにしている。
【００１３】前記補正計算を行う際、共存ガス成分がＦ
ＴＩＲ法で測定可能ならばその測定結果を用いることが
でき、そのようにした場合、測定値の時間遅れが無視で
きる。また、共存ガス成分がＦＴＩＲ法で測定不可能な
らば外部分析計より読み込んで使用すればよく、その場
合、ＦＴＩＲのＣＰＵにおいて時間合わせを行えばよ
い。
ＴＩＲ法で測定可能ならばその測定結果を用いることが
でき、そのようにした場合、測定値の時間遅れが無視で
きる。また、共存ガス成分がＦＴＩＲ法で測定不可能な
らば外部分析計より読み込んで使用すればよく、その場
合、ＦＴＩＲのＣＰＵにおいて時間合わせを行えばよ
い。
【００１４】この発明のＦＴＩＲ法による多成分ガス分
析方法によれば、通常の定量アルゴリズムでは考慮でき
ないスペクトル自体の強度変化に起因する誤差をも補正
することができ、ＦＴＩＲ法ガス分析の精度の向上が図
れる。特に、排ガスと校正ガスのベースガス組成、特
に、Ｈ2 Ｏ濃度の差、および、測定中のサンプルガスに
おけるＨ2 Ｏ濃度の変化による影響の補正に効果的であ
る。
析方法によれば、通常の定量アルゴリズムでは考慮でき
ないスペクトル自体の強度変化に起因する誤差をも補正
することができ、ＦＴＩＲ法ガス分析の精度の向上が図
れる。特に、排ガスと校正ガスのベースガス組成、特
に、Ｈ2 Ｏ濃度の差、および、測定中のサンプルガスに
おけるＨ2 Ｏ濃度の変化による影響の補正に効果的であ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、図面を
参照しながら説明する。上述のように、実サンプルガス
を測定する場合、それに含まれるＨ2 Ｏの影響が非常に
大きい。そこで、以下に、ＦＴＩＲ法で測定可能な成分
であるＨ2 ＯによるＣＯ等への共存影響を、多変量解析
法による濃度演算後に補正する式の検討を行った例を説
明する。なお、Ｈ2 Ｏ以外の成分による影響は、事実上
無視できることを前提にしている。
参照しながら説明する。上述のように、実サンプルガス
を測定する場合、それに含まれるＨ2 Ｏの影響が非常に
大きい。そこで、以下に、ＦＴＩＲ法で測定可能な成分
であるＨ2 ＯによるＣＯ等への共存影響を、多変量解析
法による濃度演算後に補正する式の検討を行った例を説
明する。なお、Ｈ2 Ｏ以外の成分による影響は、事実上
無視できることを前提にしている。
【００１６】１．補正式の検討 （１）影響値の傾向確認 図２は、ＣＯ１０％レンジに対するＨ2 Ｏの共存影響の
例（リニアライズ前の値にて計算（Ｒａｗ））を示し、
同図（Ａ）はＣＯ濃度固定の場合を、同図（Ｂ）はＨ2
Ｏ濃度固定の場合をそれぞれ示している。この図２か
ら、影響値の幅は、Ｈ2 Ｏ濃度固定時の変化は、ほぼ一
次式（Ｙ＝ａＸ）で近似できるが、成分によっては、二
次式（Ｙ＝ａＸ2 ＋ｂＸ）の方がよりよく近似できる例
もあることがわかる。
例（リニアライズ前の値にて計算（Ｒａｗ））を示し、
同図（Ａ）はＣＯ濃度固定の場合を、同図（Ｂ）はＨ2
Ｏ濃度固定の場合をそれぞれ示している。この図２か
ら、影響値の幅は、Ｈ2 Ｏ濃度固定時の変化は、ほぼ一
次式（Ｙ＝ａＸ）で近似できるが、成分によっては、二
次式（Ｙ＝ａＸ2 ＋ｂＸ）の方がよりよく近似できる例
もあることがわかる。
【００１７】（２）影響のモデルと補正式 図３は、ＣＯとＨ2 Ｏにおける影響値のモデルと補正式
の例を示している。まず、このモデルは、Ｈ2 Ｏのピー
ク強度（リニアライズ前の濃度計算値）ｘ（＝Ｗ）と、
ＣＯのピーク強度の変化分（リニアライズ前の濃度計算
値の変化分）ｙとは、一次式（ｙ＝Ｓｘ）の関係にあ
り、この一次式の傾きＳが、同図（Ａ）に示すように、
ＣＯのピーク強度に応じて変化すると仮定する。前記傾
きＳ（＝Ｙ）と、Ｈ2 Ｏの影響がない状態でのＣＯのピ
ーク強度Ｘ（＝Ｃ）との関係を、同図（Ｂ）に示すよう
に、二次式（Ｙ＝ａＸ2 ＋ｂＸ）で近似する。ここで、
従来のＰＣＲ法で得られるＣＯ濃度値Ｒは、 Ｒ＝ｙ＋Ｘ ＝｛（ａＸ2 ＋ｂＸ）×ｘ｝＋Ｘ で表される。この式をＸ（＝Ｃ）について解くことによ
り、Ｈ2 Ｏの影響を補正したＣＯのピーク強度を求める
関係式が導かれる。
の例を示している。まず、このモデルは、Ｈ2 Ｏのピー
ク強度（リニアライズ前の濃度計算値）ｘ（＝Ｗ）と、
ＣＯのピーク強度の変化分（リニアライズ前の濃度計算
値の変化分）ｙとは、一次式（ｙ＝Ｓｘ）の関係にあ
り、この一次式の傾きＳが、同図（Ａ）に示すように、
ＣＯのピーク強度に応じて変化すると仮定する。前記傾
きＳ（＝Ｙ）と、Ｈ2 Ｏの影響がない状態でのＣＯのピ
ーク強度Ｘ（＝Ｃ）との関係を、同図（Ｂ）に示すよう
に、二次式（Ｙ＝ａＸ2 ＋ｂＸ）で近似する。ここで、
従来のＰＣＲ法で得られるＣＯ濃度値Ｒは、 Ｒ＝ｙ＋Ｘ ＝｛（ａＸ2 ＋ｂＸ）×ｘ｝＋Ｘ で表される。この式をＸ（＝Ｃ）について解くことによ
り、Ｈ2 Ｏの影響を補正したＣＯのピーク強度を求める
関係式が導かれる。
【００１８】上記の方法において、補正係数ａ，ｂを求
めるには、前記図３（Ｂ）に示されるデータ、つまり、
Ｈ2 Ｏ濃度をほぼ固定してＣＯ濃度のみを変化させたと
きの共存影響の実測値を用いる（Ｈ2 Ｏ濃度を変化させ
たときのデータは不要）。
めるには、前記図３（Ｂ）に示されるデータ、つまり、
Ｈ2 Ｏ濃度をほぼ固定してＣＯ濃度のみを変化させたと
きの共存影響の実測値を用いる（Ｈ2 Ｏ濃度を変化させ
たときのデータは不要）。
【００１９】そして、補正後のＣＯ濃度（リニアライズ
前）Ｃは、次のように表される。 ａ＝０（Ｙ＝ｂＸ）のとき Ｃ＝Ｒ／（１＋ｂＷ） ａ≠０（Ｙ＝ａＸ2 ＋ｂＸ）のとき Ｃ＝〔√｛（１＋ｂＷ）2 ＋４ａＷＲ｝−（１＋ｂ
Ｗ）〕／２ａＷ ここで、Ｒ：補正前のＣＯ濃度（リニアライズ前） Ｗ：Ｈ2 Ｏ濃度（リニアライズ前）
前）Ｃは、次のように表される。 ａ＝０（Ｙ＝ｂＸ）のとき Ｃ＝Ｒ／（１＋ｂＷ） ａ≠０（Ｙ＝ａＸ2 ＋ｂＸ）のとき Ｃ＝〔√｛（１＋ｂＷ）2 ＋４ａＷＲ｝−（１＋ｂ
Ｗ）〕／２ａＷ ここで、Ｒ：補正前のＣＯ濃度（リニアライズ前） Ｗ：Ｈ2 Ｏ濃度（リニアライズ前）
【００２０】（３）補正結果の例 図４は、図２に示した式で補正を行った例（ＣＯ１０％
レンジ）を示すもので、同図（Ａ）は補正前のデータを
示し、同図（Ｂ）は補正後のデータを示している。この
補正方法により、最大で約１２％（フルスケール、Ｆ
Ｓ）の影響値が±１％強の範囲に納まっていることがわ
かる。
レンジ）を示すもので、同図（Ａ）は補正前のデータを
示し、同図（Ｂ）は補正後のデータを示している。この
補正方法により、最大で約１２％（フルスケール、Ｆ
Ｓ）の影響値が±１％強の範囲に納まっていることがわ
かる。
【００２１】２．機差の確認 各装置ごとに係数決定のための実測データをどのように
採取するかは、Ｈ2 Ｏ共存影響の絶対値・傾向のバラツ
キをもとに決定する必要がある。そこで、３台の装置
Ａ，Ｂ，Ｃを用いてこのバラツキと補正方法の簡略化の
可能性について確認した。
採取するかは、Ｈ2 Ｏ共存影響の絶対値・傾向のバラツ
キをもとに決定する必要がある。そこで、３台の装置
Ａ，Ｂ，Ｃを用いてこのバラツキと補正方法の簡略化の
可能性について確認した。
【００２２】（１）影響値の傾向確認 図５は、ＣＯ１０％レンジにおける影響値のバラツキを
示すもので、同図（Ａ）は生データ（ＣＯ１０％）にお
けるＣＯのピーク強度と誤差との関係を示し、同図
（Ｂ）は規格化（ＣＯ１０％）におけるＣＯのピーク強
度と誤差との関係を示している。この図５から、絶対値
としてはかなりの開きがあるものの、傾向には共通性が
あることがわかる。バラツキの一因として、ＰＣＲ法の
演算に用いるポイントが１台ごとに異なっていることが
考えられる。
示すもので、同図（Ａ）は生データ（ＣＯ１０％）にお
けるＣＯのピーク強度と誤差との関係を示し、同図
（Ｂ）は規格化（ＣＯ１０％）におけるＣＯのピーク強
度と誤差との関係を示している。この図５から、絶対値
としてはかなりの開きがあるものの、傾向には共通性が
あることがわかる。バラツキの一因として、ＰＣＲ法の
演算に用いるポイントが１台ごとに異なっていることが
考えられる。
【００２３】また、下記表１は他の成分をも含めた影響
値のバラツキを示すもので、この表１から、影響が大き
いのは、ＣＯ、ＣＯ2 、ＮＯ、Ｎ2 Ｏであること、ま
た、これらについては、バラツキ幅が大きいため、１台
ごとに補正係数を決める必要があることがわかる。
値のバラツキを示すもので、この表１から、影響が大き
いのは、ＣＯ、ＣＯ2 、ＮＯ、Ｎ2 Ｏであること、ま
た、これらについては、バラツキ幅が大きいため、１台
ごとに補正係数を決める必要があることがわかる。
【００２４】
【表１】
【００２５】（２）補正の簡略化 前記表１に示した３台の装置Ａ〜Ｃの測定結果のうち、
成分ＣＯ、ＣＯ2 、ＮＯについて補正を行った結果を説
明する。この場合、補正の方式としては次の３つがあ
る。すなわち、 （ａ）補正係数として二次式（前記図３におけるａ≠
０）を用い、１台ごとに決定する方式 （ｂ）補正係数として二次式（前記図３におけるａ≠
０）を用い、３台の装置Ｉ，II，III のうち、ある装置
の補正係数を基に傾きを決定する方式 （ｃ）補正係数として一次式（前記図３におけるａ＝
０）を用い、１台ごとに決定する方式
成分ＣＯ、ＣＯ2 、ＮＯについて補正を行った結果を説
明する。この場合、補正の方式としては次の３つがあ
る。すなわち、 （ａ）補正係数として二次式（前記図３におけるａ≠
０）を用い、１台ごとに決定する方式 （ｂ）補正係数として二次式（前記図３におけるａ≠
０）を用い、３台の装置Ｉ，II，III のうち、ある装置
の補正係数を基に傾きを決定する方式 （ｃ）補正係数として一次式（前記図３におけるａ＝
０）を用い、１台ごとに決定する方式
【００２６】以下、補正方法と結果を記す。
【００２７】（ａ）１台ごとに補正係数（二次式）決定
した場合 すなわち、各成分ＣＯ、ＣＯ2 、ＮＯについて５点（１
／５分割点〜５／５分割点）ずつのＷｅｔ（Ｎ2 ＋Ｈ2
Ｏベース）スパンスペクトルを採取し、それに基づいて
１台ごとに補正係数を決定した。結果は下記表２の通り
である。
した場合 すなわち、各成分ＣＯ、ＣＯ2 、ＮＯについて５点（１
／５分割点〜５／５分割点）ずつのＷｅｔ（Ｎ2 ＋Ｈ2
Ｏベース）スパンスペクトルを採取し、それに基づいて
１台ごとに補正係数を決定した。結果は下記表２の通り
である。
【００２８】
【表２】
【００２９】（ｂ）同じ係数（二次式）で傾きのみ１台
ごとに調整した場合 すなわち、前記表２で使用した各機のデータのうち、１
点（４／５分割点）を基に、Ａ機用の補正係数（二次
式）を修正して使用し、残りの４点の補正結果を評価し
た。結果は下記表３の通りである。なお、Ａ機の結果
は、前記表２における結果と同じである。
ごとに調整した場合 すなわち、前記表２で使用した各機のデータのうち、１
点（４／５分割点）を基に、Ａ機用の補正係数（二次
式）を修正して使用し、残りの４点の補正結果を評価し
た。結果は下記表３の通りである。なお、Ａ機の結果
は、前記表２における結果と同じである。
【００３０】
【表３】
【００３１】（ｃ）一次式で１台ごとに補正した場合 すなわち、前記表２で使用した各機のデータのうち、１
点（４／５分割点）のみを用いて補正係数（一次式）を
決定し、残りの４点の補正結果を評価した。結果は下記
表４の通りである。
点（４／５分割点）のみを用いて補正係数（一次式）を
決定し、残りの４点の補正結果を評価した。結果は下記
表４の通りである。
【００３２】
【表４】
【００３３】上記表２〜表４から、一次式による（ｃ）
の場合でも、補正結果は±２％程度の幅に納まってお
り、各成分・レンジについて１点ずつの実測データ採取
でも補正可能であることがわかる。
の場合でも、補正結果は±２％程度の幅に納まってお
り、各成分・レンジについて１点ずつの実測データ採取
でも補正可能であることがわかる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、ＦＴＩＲ法で得られた吸収スペクトルに基づいて試
料中の複数成分を定量分析するＦＴＩＲ法による多成分
ガス分析を行う場合、多変量解析法等によって混合ガス
スペクトルから多成分濃度を算出した後、一部の成分に
ついてはさらに共存ガス成分によるスペクトルの変化分
の補正計算を行うようにしているので、通常の多変量解
析アルゴリズムでは考慮できないスペクトル自体の強度
変化に起因する誤差をも補正することができ、ＦＴＩＲ
法ガス分析の精度の向上が図れる。
は、ＦＴＩＲ法で得られた吸収スペクトルに基づいて試
料中の複数成分を定量分析するＦＴＩＲ法による多成分
ガス分析を行う場合、多変量解析法等によって混合ガス
スペクトルから多成分濃度を算出した後、一部の成分に
ついてはさらに共存ガス成分によるスペクトルの変化分
の補正計算を行うようにしているので、通常の多変量解
析アルゴリズムでは考慮できないスペクトル自体の強度
変化に起因する誤差をも補正することができ、ＦＴＩＲ
法ガス分析の精度の向上が図れる。
【００３５】特に、Ｈ2 Ｏの例のように、ＦＴＩＲ法で
得られた測定値で補正を行う際は、成分ごとの測定値が
無視できるメリットがある。また、Ｏ2 、Ｈ2 など原理
的にＦＴＩＲ法で測定できない成分については、外部分
析計から取り込んだ信号を、ＦＴＩＲのＣＰＵで時間合
わせを行った上で補正に用いることにより、同様の効果
を得ることができる。
得られた測定値で補正を行う際は、成分ごとの測定値が
無視できるメリットがある。また、Ｏ2 、Ｈ2 など原理
的にＦＴＩＲ法で測定できない成分については、外部分
析計から取り込んだ信号を、ＦＴＩＲのＣＰＵで時間合
わせを行った上で補正に用いることにより、同様の効果
を得ることができる。
【００３６】この発明の多成分ガス分析方法は、排ガス
と校正ガスの水分濃度の差、および、測定中のサンプル
ガスにおけるＨ2 Ｏ濃度の変化による影響の補正に効果
的であり、また、Ｏ2 、Ｈ2 などによる影響も補正でき
る。
と校正ガスの水分濃度の差、および、測定中のサンプル
ガスにおけるＨ2 Ｏ濃度の変化による影響の補正に効果
的であり、また、Ｏ2 、Ｈ2 などによる影響も補正でき
る。
【図１】この発明方法を実施するための装置の一例を概
略的に示す図である。
略的に示す図である。
【図２】ＣＯ１０％レンジに対するＨ2 Ｏの共存影響の
例を示す図で、（Ａ）はＣＯ濃度固定の場合、（Ｂ）は
Ｈ2 Ｏ濃度固定の場合を示している。
例を示す図で、（Ａ）はＣＯ濃度固定の場合、（Ｂ）は
Ｈ2 Ｏ濃度固定の場合を示している。
【図３】（Ａ）はＣＯとＨ2 Ｏにおける影響のモデルを
表す図、（Ｂ）は補正式の一例を示す図である。
表す図、（Ｂ）は補正式の一例を示す図である。
【図４】ＣＯ濃度（計算値）と誤差との関係を示す図
で、（Ａ）は補正前、（Ｂ）は補正後を示している。
で、（Ａ）は補正前、（Ｂ）は補正後を示している。
【図５】ＣＯ１０％レンジにおける影響値のバラツキを
示し、（Ａ）は生データを、（Ｂ）は規格化後をそれぞ
れ示している。
示し、（Ａ）は生データを、（Ｂ）は規格化後をそれぞ
れ示している。
【図６】従来技術の問題点を説明するための図である。
【図７】クエンチングによる赤外吸収量変化モデルを示
す図である。
す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 ＦＴＩＲ法で得られた吸収スペクトルに
基づいて試料中の複数成分を定量分析するＦＴＩＲ法に
よる多成分ガス分析方法において、定量アルゴリズムに
よって混合ガススペクトルから多成分濃度を算出した
後、一部の成分についてはさらに共存ガス成分によるス
ペクトルの変化分の補正計算を行うようにしたことを特
徴とするＦＴＩＲ法による多成分ガス分析方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15849399A JP4079404B2 (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | Ｆｔｉｒ法による多成分ガス分析方法 |
| US09/578,998 US6894297B1 (en) | 1999-06-04 | 2000-05-25 | Multi-component gas analyzing method using FTIR |
| DE2000127074 DE10027074B4 (de) | 1999-06-04 | 2000-05-31 | Verfahren zur Analyse von Gasgemischen mit mehreren Komponenten unter Verwendung von FTIR-Spektroskopie |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15849399A JP4079404B2 (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | Ｆｔｉｒ法による多成分ガス分析方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000346801A true JP2000346801A (ja) | 2000-12-15 |
| JP2000346801A5 JP2000346801A5 (ja) | 2005-03-17 |
| JP4079404B2 JP4079404B2 (ja) | 2008-04-23 |
Family
ID=15672955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15849399A Expired - Lifetime JP4079404B2 (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | Ｆｔｉｒ法による多成分ガス分析方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6894297B1 (ja) |
| JP (1) | JP4079404B2 (ja) |
| DE (1) | DE10027074B4 (ja) |
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| WO2009140492A2 (en) * | 2008-05-16 | 2009-11-19 | University Of Washington | Transmission quantification of open path ftir spectra with temperature compensation |
| JP2010151624A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Toyota Motor Corp | Ｆｔｉｒ法を用いたガス分析装置及びこれに用いるプログラム |
| JP2010223702A (ja) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Toyota Motor Corp | 排気ガス分析装置 |
| JP2013113664A (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-10 | Yokogawa Electric Corp | レーザガス分析装置 |
| EP2607885A2 (en) | 2011-12-22 | 2013-06-26 | Horiba, Ltd. | Sample gas analyzing device and computer program for the same |
| JP2015129769A (ja) * | 2015-03-12 | 2015-07-16 | 横河電機株式会社 | レーザガス分析装置 |
| EP3098592A1 (en) | 2015-05-25 | 2016-11-30 | Yokogawa Electric Corporation | Multi-component gas analysis system and multi-component gas analysis method |
| JP2018091827A (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-14 | 株式会社堀場製作所 | ガス分析装置及びガス分析方法 |
| WO2019031331A1 (ja) * | 2017-08-07 | 2019-02-14 | 株式会社堀場製作所 | 分析装置、分析方法、分析装置用プログラム及び分析用学習装置 |
| CN115639168A (zh) * | 2022-12-21 | 2023-01-24 | 杭州泽天春来科技有限公司 | 气体分析仪的气体检测方法、系统及介质 |
| CN116183541A (zh) * | 2023-04-24 | 2023-05-30 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种基于ftir技术的气体测量方法及装置 |
| US11698338B2 (en) | 2019-06-07 | 2023-07-11 | Horiba, Ltd. | Exhaust gas analyzer, and exhaust gas analysis method |
| JP7461948B2 (ja) | 2019-07-05 | 2024-04-04 | 株式会社堀場製作所 | 試料ガス分析装置、試料ガス分析方法及び試料ガス分析用プログラム |
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| DE10304455B4 (de) * | 2003-02-04 | 2005-04-14 | Siemens Ag | Verfahren zur Analyse eines Gasgemisches |
| CN102680425B (zh) * | 2012-03-21 | 2014-08-06 | 西安交通大学 | 多组分气体傅立叶变换光谱分析的多分析模型信息融合方法 |
| EP3654016B1 (en) * | 2017-07-14 | 2022-11-16 | Horiba, Ltd. | Gas analysis device, program for gas analysis device, and gas analysis method |
| CN111007033B (zh) * | 2019-12-09 | 2022-08-30 | 温州大学 | 基于光谱与功率谱特征融合的痕量乙炔气体浓度检测方法 |
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| DE4203587C2 (de) * | 1991-02-15 | 1997-04-17 | Horiba Ltd | Quantitatives spektralanalytisches Verfahren |
| JP2926277B2 (ja) * | 1991-02-16 | 1999-07-28 | 株式会社堀場製作所 | Ｆｔｉｒを用いた多成分定量分析方法 |
| DE4203588C2 (de) | 1991-02-16 | 1996-11-14 | Horiba Ltd | Quantitatives spektralanalytisches Verfahren |
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| JP2741376B2 (ja) * | 1992-04-18 | 1998-04-15 | 株式会社堀場製作所 | 分光分析における多成分分析方法 |
| DE4317867A1 (de) | 1993-05-28 | 1994-12-01 | Pierburg Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Messung von Brennkraftmaschinen-Abgaskomponenten |
| GB2320155B (en) * | 1996-12-03 | 2000-11-01 | Chelsea Instr Ltd | Method and apparatus for the imaging of gases |
| US5838008A (en) * | 1996-12-18 | 1998-11-17 | University Of Wollongong | Method and apparatus for measuring gas concentrations and isotope ratios in gases |
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-
1999
- 1999-06-04 JP JP15849399A patent/JP4079404B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-05-25 US US09/578,998 patent/US6894297B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-31 DE DE2000127074 patent/DE10027074B4/de not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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| DE10027074B4 (de) | 2005-11-24 |
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