JP2001004543A - 燃焼生成物の濃度分布計測方法および計測装置 - Google Patents
燃焼生成物の濃度分布計測方法および計測装置Info
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- JP2001004543A JP2001004543A JP11179868A JP17986899A JP2001004543A JP 2001004543 A JP2001004543 A JP 2001004543A JP 11179868 A JP11179868 A JP 11179868A JP 17986899 A JP17986899 A JP 17986899A JP 2001004543 A JP2001004543 A JP 2001004543A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 煙道などにおける燃焼生成物の濃度分布の計
測を容易に行う。 【解決手段】 煙道内や炉内等の燃焼生成物が存在する
領域から複数のサンプリングプローブ１５により多点同
時にガスを採取し、そのガスを別々に透明部を有するガ
スセル１８に流し、測定したいガス種の吸収波長に調整
したレーザ光１を各ガスセル１８に同時に等しい強さで
照射し、レーザ光１により誘起される蛍光２１の強度を
計測することにより、各ガスセル１８のサンプリング元
の位置における濃度を計測してその領域におけるそのガ
スの濃度分布を算出する。
測を容易に行う。 【解決手段】 煙道内や炉内等の燃焼生成物が存在する
領域から複数のサンプリングプローブ１５により多点同
時にガスを採取し、そのガスを別々に透明部を有するガ
スセル１８に流し、測定したいガス種の吸収波長に調整
したレーザ光１を各ガスセル１８に同時に等しい強さで
照射し、レーザ光１により誘起される蛍光２１の強度を
計測することにより、各ガスセル１８のサンプリング元
の位置における濃度を計測してその領域におけるそのガ
スの濃度分布を算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は煙道内や炉内等に存
在するＮＯX 等の微量の燃焼生成物の濃度分布の計測方
法および計測装置に関する。
在するＮＯX 等の微量の燃焼生成物の濃度分布の計測方
法および計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の世界的なエネルギー消費の増大に
より、資源枯渇、大気汚染、地球温暖化など、化石燃料
の燃焼によるエネルギーの生成に起因するさまざまな問
題が発生している。代替エネルギーの開発も進められて
いるが、当面の間、燃焼への高い依存は続くと考えられ
る。このため、燃焼器の高効率化、低公害化、排出物質
の処理といった燃焼技術の高度化が求められる。燃焼に
関する物理・化学量を計測し、燃焼現象を解析すること
は、そうした問題を解決する基礎として必要不可欠であ
る。
より、資源枯渇、大気汚染、地球温暖化など、化石燃料
の燃焼によるエネルギーの生成に起因するさまざまな問
題が発生している。代替エネルギーの開発も進められて
いるが、当面の間、燃焼への高い依存は続くと考えられ
る。このため、燃焼器の高効率化、低公害化、排出物質
の処理といった燃焼技術の高度化が求められる。燃焼に
関する物理・化学量を計測し、燃焼現象を解析すること
は、そうした問題を解決する基礎として必要不可欠であ
る。
【０００３】レーザ光を利用した計測は、非接触の計測
法であるため測定対象の場に外乱を与えず、２次元分布
の可視化など空間分解の計測が可能であり、時間分解計
測が可能であり非定常現象も測定し得る、などの利点を
もち、さまざまな分野で適用されはじめている。燃焼に
対しても、燃料の流速や、火炎の温度、燃料や燃焼生成
物の濃度など、さまざまな物理・化学量を測定する種々
の計測手法が研究されている。このなかでも、レーザ誘
起蛍光法（Laser Induced Fluorescence：ＬＩＦ）は燃
焼過程で生成する特定の化学種の分布や濃度を測定する
方法として特に優れている。
法であるため測定対象の場に外乱を与えず、２次元分布
の可視化など空間分解の計測が可能であり、時間分解計
測が可能であり非定常現象も測定し得る、などの利点を
もち、さまざまな分野で適用されはじめている。燃焼に
対しても、燃料の流速や、火炎の温度、燃料や燃焼生成
物の濃度など、さまざまな物理・化学量を測定する種々
の計測手法が研究されている。このなかでも、レーザ誘
起蛍光法（Laser Induced Fluorescence：ＬＩＦ）は燃
焼過程で生成する特定の化学種の分布や濃度を測定する
方法として特に優れている。
【０００４】レーザ光を分子に照射し、発生する蛍光を
観測するのがＬＩＦ法である。分子中の電子は量子化さ
れたエネルギー準位をもち、分子にエネルギー準位間の
差に等しいエネルギーをもつ光が入射すると、光のエネ
ルギーを吸収して励起状態に遷移する。励起された電子
が再び低いエネルギー準位に戻るとき、そのエネルギー
を蛍光として放出する。分子の種類によってエネルギー
ギャップが違うので、励起光や蛍光は分子に固有の波長
をもつ。したがって、特定の波長のレーザ光をシート状
にし、煙道や炉内の測定しようとする領域に照射し、そ
れに対応する特定の波長の蛍光をレーザシートに対して
直角方向からカメラで撮影すれば、その領域におけるＯ
Ｈ、ＣＨ、ＮＯなどの分子の２次元濃度分布を計測する
ことができる。
観測するのがＬＩＦ法である。分子中の電子は量子化さ
れたエネルギー準位をもち、分子にエネルギー準位間の
差に等しいエネルギーをもつ光が入射すると、光のエネ
ルギーを吸収して励起状態に遷移する。励起された電子
が再び低いエネルギー準位に戻るとき、そのエネルギー
を蛍光として放出する。分子の種類によってエネルギー
ギャップが違うので、励起光や蛍光は分子に固有の波長
をもつ。したがって、特定の波長のレーザ光をシート状
にし、煙道や炉内の測定しようとする領域に照射し、そ
れに対応する特定の波長の蛍光をレーザシートに対して
直角方向からカメラで撮影すれば、その領域におけるＯ
Ｈ、ＣＨ、ＮＯなどの分子の２次元濃度分布を計測する
ことができる。
【０００５】図３はかかるＬＩＦ法に用いられる計測装
置の概念図である。図において、１はレーザ光、２はビ
ーム拡張用レンズである。３はレーザビームをシート状
に形成するシリンドリカルレンズ、４は測定領域であ
る。５は遮光板、６はイメージ形成用のレンズ、７はバ
ンドパスフィルタである。８はイメージインテンシファ
イア、９はＣＣＤカメラ、１０は画像記憶装置、１１は
コンピュータである。図のように、レーザ光１をレンズ
２で拡張し、シリンドリカルレンズ３でシート状にす
る。シート状のレーザ光を測定領域４に照射することに
より分子群の一断面を励起し、そこから放出される蛍光
の強度を面的に観測することにより、この分子の２次元
濃度分布を測定することができる。
置の概念図である。図において、１はレーザ光、２はビ
ーム拡張用レンズである。３はレーザビームをシート状
に形成するシリンドリカルレンズ、４は測定領域であ
る。５は遮光板、６はイメージ形成用のレンズ、７はバ
ンドパスフィルタである。８はイメージインテンシファ
イア、９はＣＣＤカメラ、１０は画像記憶装置、１１は
コンピュータである。図のように、レーザ光１をレンズ
２で拡張し、シリンドリカルレンズ３でシート状にす
る。シート状のレーザ光を測定領域４に照射することに
より分子群の一断面を励起し、そこから放出される蛍光
の強度を面的に観測することにより、この分子の２次元
濃度分布を測定することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図３で説明したような
ＬＩＦ法による計測装置を用いて、煙道や炉内等の広範
囲を計測しようとすると、レーザ入射用と蛍光計測用と
に広い窓を設ける必要があるが、そのような窓は強度上
の問題や輻射熱の放散による熱損失の問題がある。ま
た、広範囲を計測するにはレーザシートを大きく拡げる
かスキヤニングする必要があり、広範囲からの蛍光強度
を受光するのは困難である。さらに煤塵の多い場ではレ
ーザ光や蛍光が散乱し、レーザシートの照射および蛍光
の計測が困難である。
ＬＩＦ法による計測装置を用いて、煙道や炉内等の広範
囲を計測しようとすると、レーザ入射用と蛍光計測用と
に広い窓を設ける必要があるが、そのような窓は強度上
の問題や輻射熱の放散による熱損失の問題がある。ま
た、広範囲を計測するにはレーザシートを大きく拡げる
かスキヤニングする必要があり、広範囲からの蛍光強度
を受光するのは困難である。さらに煤塵の多い場ではレ
ーザ光や蛍光が散乱し、レーザシートの照射および蛍光
の計測が困難である。
【０００７】本発明は従来技術のかかる問題点に鑑み案
出されたもので、計測のために大きな窓を設けることな
しに、広範囲の濃度分布の計測が可能であり、かつ、媒
塵の多い場でも媒塵に妨げられることがなく計測が可能
なＬＩＦ法による燃焼生成物の濃度分布計測方法および
計測装置を提供することを目的とする。
出されたもので、計測のために大きな窓を設けることな
しに、広範囲の濃度分布の計測が可能であり、かつ、媒
塵の多い場でも媒塵に妨げられることがなく計測が可能
なＬＩＦ法による燃焼生成物の濃度分布計測方法および
計測装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載発明の燃焼生成物の濃度分布計測方法
は、煙道内や炉内等の燃焼生成物が存在する領域から複
数のサンプリングプローブにより多点同時にガスを採取
し、そのガスを別々に透明部を有するガスセルに流し、
測定したいガス種の吸収波長に調整したレーザ光を各ガ
スセルに同時に等しい強さで照射し、レーザ光により誘
起される蛍光強度を計測することにより、各ガスセルの
サンプリング元の位置における濃度を計測してその領域
におけるそのガスの濃度分布を算出するものである。
め、請求項１記載発明の燃焼生成物の濃度分布計測方法
は、煙道内や炉内等の燃焼生成物が存在する領域から複
数のサンプリングプローブにより多点同時にガスを採取
し、そのガスを別々に透明部を有するガスセルに流し、
測定したいガス種の吸収波長に調整したレーザ光を各ガ
スセルに同時に等しい強さで照射し、レーザ光により誘
起される蛍光強度を計測することにより、各ガスセルの
サンプリング元の位置における濃度を計測してその領域
におけるそのガスの濃度分布を算出するものである。
【０００９】上記サンプリングプローブで採取したガス
を上記ガスセルに流す前にフィルタにより除塵するのが
好ましい。
を上記ガスセルに流す前にフィルタにより除塵するのが
好ましい。
【００１０】請求項３記載発明の燃焼生成物の濃度分布
計測装置は、煙道内や炉内等の燃焼生成物が存在する領
域から多点同時にガスを採取する複数のサンプリングプ
ローブと、それぞれのサンプリングプローブに対応して
設けられ、採取したガスを流す透明部を有するガスセル
と、測定したいガス種の吸収波長に調整したレーザ光を
発生するレーザ発生装置と、レーザ発生装置からのレー
ザ光を各ガスセルに等しい強度で照射するように分割す
るビームスプリッタと、各ガスセル内でレーザ光により
誘起される蛍光強度を計測する受光素子と、受光素子か
らの信号により各ガスセルのサンプリング元の位置にお
ける濃度を算出するとともに、その領域におけるそのガ
スの濃度分布を算出するコンピュータとからなる。
計測装置は、煙道内や炉内等の燃焼生成物が存在する領
域から多点同時にガスを採取する複数のサンプリングプ
ローブと、それぞれのサンプリングプローブに対応して
設けられ、採取したガスを流す透明部を有するガスセル
と、測定したいガス種の吸収波長に調整したレーザ光を
発生するレーザ発生装置と、レーザ発生装置からのレー
ザ光を各ガスセルに等しい強度で照射するように分割す
るビームスプリッタと、各ガスセル内でレーザ光により
誘起される蛍光強度を計測する受光素子と、受光素子か
らの信号により各ガスセルのサンプリング元の位置にお
ける濃度を算出するとともに、その領域におけるそのガ
スの濃度分布を算出するコンピュータとからなる。
【００１１】上記サンプリングプローブと上記ガスセル
との間にフィルタを介在させるのが好ましい。
との間にフィルタを介在させるのが好ましい。
【００１２】次に、本発明の作用を説明する。燃焼生成
物の存在する領域、たとえば、煙道内の１断面に複数の
サンプリングプローブをできるだけ均等な分布になるよ
うに配置する。それぞれのサンプリングプローブに対応
して、同数のガスセルを配置し、サンプリングプローブ
で採取したガスを別々にガスセル内に流し、測定したい
ガス種に固有の吸収波長に調整したレーザ光を各ガスセ
ルに等しい強さで照射する。レーザ光の照射によりその
ガス種に固有の波長の蛍光が発生するので、その強度を
それぞれ対応する同数の受光素子により測定する。蛍光
の強度とガス濃度との関係はあらかじめ既知の濃度のガ
スを使用してキャリブレーションを行ってグラフ化して
おけば、測定した蛍光の強度によりガス濃度を推定する
ことができる。このようにして、サンプリング元の位置
におけるある時点の濃度がわかる。算出した多数のデー
タによりＣＴ（computer tomography ）の技法を用いて
測定領域における濃度分布を算出することができ、必要
に応じてそれを作図することもできる。測定領域におい
てガス中に媒塵が多い場合には、サンプリンプローブと
ガスセルの間にフィルタを介在させるようにすれば除塵
されるので、煤塵によりレーザ光が散乱することがなく
なり、測定精度を高めることができる。
物の存在する領域、たとえば、煙道内の１断面に複数の
サンプリングプローブをできるだけ均等な分布になるよ
うに配置する。それぞれのサンプリングプローブに対応
して、同数のガスセルを配置し、サンプリングプローブ
で採取したガスを別々にガスセル内に流し、測定したい
ガス種に固有の吸収波長に調整したレーザ光を各ガスセ
ルに等しい強さで照射する。レーザ光の照射によりその
ガス種に固有の波長の蛍光が発生するので、その強度を
それぞれ対応する同数の受光素子により測定する。蛍光
の強度とガス濃度との関係はあらかじめ既知の濃度のガ
スを使用してキャリブレーションを行ってグラフ化して
おけば、測定した蛍光の強度によりガス濃度を推定する
ことができる。このようにして、サンプリング元の位置
におけるある時点の濃度がわかる。算出した多数のデー
タによりＣＴ（computer tomography ）の技法を用いて
測定領域における濃度分布を算出することができ、必要
に応じてそれを作図することもできる。測定領域におい
てガス中に媒塵が多い場合には、サンプリンプローブと
ガスセルの間にフィルタを介在させるようにすれば除塵
されるので、煤塵によりレーザ光が散乱することがなく
なり、測定精度を高めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の１実施形態につい
て図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の燃焼生成
物の濃度分布計測装置の概念図である。なお、本図にお
いて図３と同様の部分については、同一の符号を付して
いる。図１において、１２は煙道である。煙道１２内に
はＮＯなどの燃焼生成物を含むガス１４が流れている。
１３は煙道１２の１断面であり、測定しようとする領域
である。１５はサンプリングプローブであり、本図では
６本図示されている。サンプリングプローブ１５は直径
が１〜５ｍｍの細管であり、開口は測定領域１３に均等
に分布している。１６は連絡配管であり、内部を流れる
ガスの温度を一定に保つように電熱等により、加熱され
ている。１７はサンプリングプローブ１５の下流に設け
られ、ガス中に含まれる媒塵を除去するフィルタであ
る。フィルタ１７はガラス繊維などの不繊布を流路を横
断するように設けてもよいが、媒塵量が多く、容易に目
詰まりを起す場合には、流路を囲繞してフィルタを設
け、流路内を高速でガスを流し、フィルタ内側に付着し
た媒塵をガス流により流し去るようにしてもよい。
て図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の燃焼生成
物の濃度分布計測装置の概念図である。なお、本図にお
いて図３と同様の部分については、同一の符号を付して
いる。図１において、１２は煙道である。煙道１２内に
はＮＯなどの燃焼生成物を含むガス１４が流れている。
１３は煙道１２の１断面であり、測定しようとする領域
である。１５はサンプリングプローブであり、本図では
６本図示されている。サンプリングプローブ１５は直径
が１〜５ｍｍの細管であり、開口は測定領域１３に均等
に分布している。１６は連絡配管であり、内部を流れる
ガスの温度を一定に保つように電熱等により、加熱され
ている。１７はサンプリングプローブ１５の下流に設け
られ、ガス中に含まれる媒塵を除去するフィルタであ
る。フィルタ１７はガラス繊維などの不繊布を流路を横
断するように設けてもよいが、媒塵量が多く、容易に目
詰まりを起す場合には、流路を囲繞してフィルタを設
け、流路内を高速でガスを流し、フィルタ内側に付着し
た媒塵をガス流により流し去るようにしてもよい。
【００１４】１８はガスセルで、石英等の透明部を有し
ている。透明部としてガラスではなく石英を用いるのは
レーザが紫外領域である場合には、ガラスを透過しない
からである。フィルタ１７により除塵されたガスは、ガ
スセル１８内を流れ、排気管２３を経てポンプ等で吸引
され、ガス処理装置を経て外部に排出される。２０はレ
ーザ発生装置である。レーザ発生装置２０は測定したい
ガス種に応じて波長を変える必要があるので色素レーザ
発生装置が好ましい。レーザ発生装置２０により発生し
たレーザ光１は、ビームスプリッタ１９により、各ガス
セル１８に等しい強さのレーザ光が照射されるように分
割される。ビームスプッリタ１９は部分反射鏡とも呼ば
れ、入射光線を任意の強度比で透過光と反射光に分岐す
るものであり、入射角は通常４５°である。ビームスプ
リッタ１９には金属ビームスプリッタと誘電体多層膜の
ビームスプリッタがあるが、それぞれに一長一短があ
り、金属と誘電体とのハイブリットコーティングが最良
の選択である。ビームスプリッタ１９からの各反射光が
等しい強度になるように分割するには、たとえば、ビー
ムスプリッタ１９の個数を６個とし、各ビームスプリッ
タを図に示すように１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、
１９ｅ、１９ｆとすると、各ビームスプリッタの反射光
と透過光の強度比を１９ａは１：５、１９ｂは１：４、
１９ｃは１：３、１９ｄは１：２、１９ｅは１：１、１
９ｆは全反射とすればよい。
ている。透明部としてガラスではなく石英を用いるのは
レーザが紫外領域である場合には、ガラスを透過しない
からである。フィルタ１７により除塵されたガスは、ガ
スセル１８内を流れ、排気管２３を経てポンプ等で吸引
され、ガス処理装置を経て外部に排出される。２０はレ
ーザ発生装置である。レーザ発生装置２０は測定したい
ガス種に応じて波長を変える必要があるので色素レーザ
発生装置が好ましい。レーザ発生装置２０により発生し
たレーザ光１は、ビームスプリッタ１９により、各ガス
セル１８に等しい強さのレーザ光が照射されるように分
割される。ビームスプッリタ１９は部分反射鏡とも呼ば
れ、入射光線を任意の強度比で透過光と反射光に分岐す
るものであり、入射角は通常４５°である。ビームスプ
リッタ１９には金属ビームスプリッタと誘電体多層膜の
ビームスプリッタがあるが、それぞれに一長一短があ
り、金属と誘電体とのハイブリットコーティングが最良
の選択である。ビームスプリッタ１９からの各反射光が
等しい強度になるように分割するには、たとえば、ビー
ムスプリッタ１９の個数を６個とし、各ビームスプリッ
タを図に示すように１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、
１９ｅ、１９ｆとすると、各ビームスプリッタの反射光
と透過光の強度比を１９ａは１：５、１９ｂは１：４、
１９ｃは１：３、１９ｄは１：２、１９ｅは１：１、１
９ｆは全反射とすればよい。
【００１５】１８は各サンプリングプローブ１５で吸引
され、フィルタ１７で除塵されたガスが通過するガスセ
ルで、少くともレーザ光１の透過する部分と、誘起され
た蛍光が出射する部分は透明になっている。透明体はガ
ラスでもよいが、ガラスだと紫外線が透過しない場合も
あるので、石英が好ましい。
され、フィルタ１７で除塵されたガスが通過するガスセ
ルで、少くともレーザ光１の透過する部分と、誘起され
た蛍光が出射する部分は透明になっている。透明体はガ
ラスでもよいが、ガラスだと紫外線が透過しない場合も
あるので、石英が好ましい。
【００１６】２２はガスセル１８内でレーザ１により誘
起される蛍光の強度を計測する受光素子である。受光素
子としては、光電子増倍管（photo-multiplier tube ）
が好ましい。光電子増倍管は図２に示すように、入射光
を光電子に変換する光電陰極（光電面）、電子レンズを
形成する集束電極、電子増倍部、増倍された電子を集め
る陽極（アノード）を真空内に収めたもので、電流出力
形光検出器である。入射光は、窓材を透過し光電面に当
たると真空中に光電子を放出し、光電子を電子増倍部に
集束し入力させる電極を経て、電子増倍部では約１００
万倍（１０６）に増幅される。この増倍された信号電子
雲は陽極に到達し、電流信号として外部に出力される。
この高い電子増倍機能が、高感度、低雑音の優れた光検
出特性を示す。
起される蛍光の強度を計測する受光素子である。受光素
子としては、光電子増倍管（photo-multiplier tube ）
が好ましい。光電子増倍管は図２に示すように、入射光
を光電子に変換する光電陰極（光電面）、電子レンズを
形成する集束電極、電子増倍部、増倍された電子を集め
る陽極（アノード）を真空内に収めたもので、電流出力
形光検出器である。入射光は、窓材を透過し光電面に当
たると真空中に光電子を放出し、光電子を電子増倍部に
集束し入力させる電極を経て、電子増倍部では約１００
万倍（１０６）に増幅される。この増倍された信号電子
雲は陽極に到達し、電流信号として外部に出力される。
この高い電子増倍機能が、高感度、低雑音の優れた光検
出特性を示す。
【００１７】２４は電線、２５はコンピュータであり、
光電増倍管２２からの電流信号は電線２４を介してコン
ピュータ２５に送られる。２３はガスセル１８からガス
を排気する排気管で図示しないポンプに接続されてお
り、図示しないガス処理装置に送られる。
光電増倍管２２からの電流信号は電線２４を介してコン
ピュータ２５に送られる。２３はガスセル１８からガス
を排気する排気管で図示しないポンプに接続されてお
り、図示しないガス処理装置に送られる。
【００１８】次に本実施形態の作用を説明する。燃焼生
成物の存在する領域、たとえば、煙道１２内の１断面１
３に複数のサンプリングプローブ１５をできるだけ均等
な分布になるように配置する。それぞれのサンプリング
プローブ１５に対応して、同数のガスセル１８を配置
し、サンプリングプローブ１５で採取したガス１４を別
々にガスセル１８内に流し、測定したいガス種に固有の
吸収波長に調整したレーザ光１を各ガスセル１８に等し
い強さで照射する。レーザ光１の照射によりそのガス種
に固有の波長の蛍光が発生するので、その強度をそれぞ
れ対応する同数の受光素子２２により測定する。蛍光の
強度とガス濃度との関係はあらかじめ既知の濃度のガス
を使用してキャリブレーションを行ってコンピュータ２
５内でグラフ化しておけば、測定した蛍光の強度により
ガス濃度を推定することができる。このようにして、サ
ンプリング元の位置におけるある時点の濃度がわかる。
さらに、算出した多数のデータをコンピュータ２５によ
り集計し、ＣＴ（computer tomography ）の技法を用い
て測定領域における濃度分布を算出することができ、必
要に応じてそれを作図することもできる。測定領域にお
いて、ガス１４中に媒塵が多い場合にはサンプリングプ
ローブ１５とガスセル１８の間にフィルタ１７を介在さ
せるようにすれば除塵されるので、煤塵によりレーザ光
１が散乱することがなくなり、測定精度を高めることが
できる。
成物の存在する領域、たとえば、煙道１２内の１断面１
３に複数のサンプリングプローブ１５をできるだけ均等
な分布になるように配置する。それぞれのサンプリング
プローブ１５に対応して、同数のガスセル１８を配置
し、サンプリングプローブ１５で採取したガス１４を別
々にガスセル１８内に流し、測定したいガス種に固有の
吸収波長に調整したレーザ光１を各ガスセル１８に等し
い強さで照射する。レーザ光１の照射によりそのガス種
に固有の波長の蛍光が発生するので、その強度をそれぞ
れ対応する同数の受光素子２２により測定する。蛍光の
強度とガス濃度との関係はあらかじめ既知の濃度のガス
を使用してキャリブレーションを行ってコンピュータ２
５内でグラフ化しておけば、測定した蛍光の強度により
ガス濃度を推定することができる。このようにして、サ
ンプリング元の位置におけるある時点の濃度がわかる。
さらに、算出した多数のデータをコンピュータ２５によ
り集計し、ＣＴ（computer tomography ）の技法を用い
て測定領域における濃度分布を算出することができ、必
要に応じてそれを作図することもできる。測定領域にお
いて、ガス１４中に媒塵が多い場合にはサンプリングプ
ローブ１５とガスセル１８の間にフィルタ１７を介在さ
せるようにすれば除塵されるので、煤塵によりレーザ光
１が散乱することがなくなり、測定精度を高めることが
できる。
【００１９】本発明は以上述べた実施形態に限定される
ものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
更が可能である。たとえば、ビームスプリッタ１９を図
１に示すように一直線に配置するのではなく、１本のビ
ームを２個に分岐し、さらにそれを４、８、１６・・と
いうように分岐するようにしてもよい。また、サンプリ
ンングプローブ１５を３次元的に配置して立体的な分布
を計測するようにしてもよい。
ものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
更が可能である。たとえば、ビームスプリッタ１９を図
１に示すように一直線に配置するのではなく、１本のビ
ームを２個に分岐し、さらにそれを４、８、１６・・と
いうように分岐するようにしてもよい。また、サンプリ
ンングプローブ１５を３次元的に配置して立体的な分布
を計測するようにしてもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上のべたように、本発明の燃焼生成物
の濃度分布計測方法および計測装置は、測定したい領域
から複数のサンプリングプローブによってガスを吸引
し、それらを別々にガスセルを透過させ、それぞれにつ
いてＬＩＦ法により蛍光強度を計測し、その領域の濃度
分布を算出するようにしたので、測定領域の周囲に大き
な窓を設けなくても広範囲の濃度分布の計測が可能であ
る。また、サンプリングプローブとガスセルとの間にフ
ィルタを介在させれば、媒塵の多い場でも媒塵に妨げら
れずに燃焼生成物の濃度分布の測定が可能であるなどの
優れた効果がある。
の濃度分布計測方法および計測装置は、測定したい領域
から複数のサンプリングプローブによってガスを吸引
し、それらを別々にガスセルを透過させ、それぞれにつ
いてＬＩＦ法により蛍光強度を計測し、その領域の濃度
分布を算出するようにしたので、測定領域の周囲に大き
な窓を設けなくても広範囲の濃度分布の計測が可能であ
る。また、サンプリングプローブとガスセルとの間にフ
ィルタを介在させれば、媒塵の多い場でも媒塵に妨げら
れずに燃焼生成物の濃度分布の測定が可能であるなどの
優れた効果がある。
【図１】本発明の燃焼生成物の濃度分布計測装置の概念
図である。
図である。
【図２】光電子増倍管の断面図である。
【図３】従来のＬＩＦ法による濃度分布計測装置の概念
図である。
図である。
１ レーザ光 １５ サンプリングプローブ １７ フィルタ １８ ガスセル １９ ビームスプッタ ２０ レーザ発生装置 ２２ 光電子増倍管 ２５ コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G043 AA01 BA12 CA01 DA01 DA05 EA01 FA01 GA02 GA07 GB01 GB03 HA01 HA09 JA03 KA09 LA02 NA11
Claims (4)
- 【請求項１】 煙道内や炉内等の燃焼生成物が存在する
領域から複数のサンプリングプローブにより多点同時に
ガスを採取し、そのガスを別々に透明部を有するガスセ
ルに流し、測定したいガス種の吸収波長に調整したレー
ザ光を各ガスセルに同時に等しい強さで照射し、レーザ
光により誘起される蛍光強度を計測することにより、各
ガスセルのサンプリング元の位置における濃度を計測し
てその領域におけるそのガスの濃度分布を算出すること
を特徴とする燃焼生成物の濃度分布計測方法。 - 【請求項２】 上記サンプリングプローブで採取したガ
スを上記ガスセルに流す前にフィルタにより除塵する請
求項１記載の燃焼生成物の濃度分布計測方法。 - 【請求項３】 煙道内や炉内等の燃焼生成物が存在する
領域から多点同時にガスを採取する複数のサンプリング
プローブと、それぞれのサンプリングプローブに対応し
て設けられ採取したガスを流す透明部を有するガスセル
と、測定したいガス種の吸収波長に調整したレーザ光を
発生するレーザ発生装置と、レーザ発生装置からのレー
ザ光を各ガスセルに等しい強度で照射するように分割す
るビームスプリッタと、各ガスセル内でレーザ光により
誘起される蛍光強度を計測する受光素子と、受光素子か
らの信号により各ガスセルのサンプリング元の位置にお
ける濃度を算出するとともに、その領域におけるそのガ
スの濃度分布を算出するコンピュータとからなることを
特徴とする燃焼生成物の濃度分布計測装置。 - 【請求項４】 上記サンプリングプローブと上記ガスセ
ルとの間にガスの除塵をするフィルタを介在させる請求
項３記載の燃焼生成物の濃度分布計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11179868A JP2001004543A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 燃焼生成物の濃度分布計測方法および計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11179868A JP2001004543A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 燃焼生成物の濃度分布計測方法および計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001004543A true JP2001004543A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=16073325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11179868A Pending JP2001004543A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 燃焼生成物の濃度分布計測方法および計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001004543A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN114199831A (zh) * | 2020-09-02 | 2022-03-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 在空芯光子晶体光纤中充装碱金属蒸汽与检测的装置及方法与应用 |
-
1999
- 1999-06-25 JP JP11179868A patent/JP2001004543A/ja active Pending
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