JP2001159604A - 大気汚染物質モニタリング方法及び装置 - Google Patents
大気汚染物質モニタリング方法及び装置Info
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- JP2001159604A JP2001159604A JP34231699A JP34231699A JP2001159604A JP 2001159604 A JP2001159604 A JP 2001159604A JP 34231699 A JP34231699 A JP 34231699A JP 34231699 A JP34231699 A JP 34231699A JP 2001159604 A JP2001159604 A JP 2001159604A
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- laser light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】一つのレーザ光源を使用してＯＮ波長とＯＦＦ
波長のレーザ光を同時に照射でき、高精度かつ高感度で
汚染物質の濃度計測を可能とする。 【解決手段】レーザ発生部１１は、共振器内にエタロン
板１４を挿入し、計測対象ガスに対するＯＮ波長及びＯ
ＦＦ波長のレーザ光を同時に発生する。上記２波長のレ
ーザ光は、光学系１６を介して計測対象１７に向けて照
射され、その反射レーザ光は集光光学系２１で集光さ
れ、ダイクロイックミラー２２でＯＮ波長とＯＦＦ波長
とに分光される。上記分光されたＯＮ波長は、ＯＮ波長
用検出器２３で検出されて処理装置２５に入力される。
また、上記分光されたＯＦＦ波長は、ＯＦＦ波長用検出
器２４で検出されて処理装置２５に入力される。処理装
置２５は、上記ＯＮ波長及びＯＦＦ波長の検出信号から
計測対象１７に含まれる汚染物質の濃度を算出し、その
結果をモニタ装置２６に出力して表示する。
波長のレーザ光を同時に照射でき、高精度かつ高感度で
汚染物質の濃度計測を可能とする。 【解決手段】レーザ発生部１１は、共振器内にエタロン
板１４を挿入し、計測対象ガスに対するＯＮ波長及びＯ
ＦＦ波長のレーザ光を同時に発生する。上記２波長のレ
ーザ光は、光学系１６を介して計測対象１７に向けて照
射され、その反射レーザ光は集光光学系２１で集光さ
れ、ダイクロイックミラー２２でＯＮ波長とＯＦＦ波長
とに分光される。上記分光されたＯＮ波長は、ＯＮ波長
用検出器２３で検出されて処理装置２５に入力される。
また、上記分光されたＯＦＦ波長は、ＯＦＦ波長用検出
器２４で検出されて処理装置２５に入力される。処理装
置２５は、上記ＯＮ波長及びＯＦＦ波長の検出信号から
計測対象１７に含まれる汚染物質の濃度を算出し、その
結果をモニタ装置２６に出力して表示する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は大気中あるいは煤煙
等に含まれる例えばＣＯ（一酸化炭素）、ＣＯ2（二酸
化炭素）等の汚染物質の濃度を計測する大気汚染物質モ
ニタリング方法及び装置に関する。
等に含まれる例えばＣＯ（一酸化炭素）、ＣＯ2（二酸
化炭素）等の汚染物質の濃度を計測する大気汚染物質モ
ニタリング方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、大気中あるいは煤煙等に含まれる
例えばＣＯ（一酸化炭素）、ＣＯ2 （二酸化炭素）等の
ガス濃度を計測する方法として、レーザ光源から先ず、
計測対象ガスに吸収され易い（吸収の大きい）波長（以
下、ＯＮ波長という）のレーザ光を計測対象ガスに照射
し、次いで計測対象ガスに吸収され難い（吸収の小さ
い）波長（以下、ＯＦＦ波長という）のレーザ光を計測
対象ガスに照射し、上記計測対象ガスにより反射された
レーザ光を受光装置により受光し、データ解析装置に入
力して計測対象ガスの構成成分の濃度計測を行なう方法
がある。
例えばＣＯ（一酸化炭素）、ＣＯ2 （二酸化炭素）等の
ガス濃度を計測する方法として、レーザ光源から先ず、
計測対象ガスに吸収され易い（吸収の大きい）波長（以
下、ＯＮ波長という）のレーザ光を計測対象ガスに照射
し、次いで計測対象ガスに吸収され難い（吸収の小さ
い）波長（以下、ＯＦＦ波長という）のレーザ光を計測
対象ガスに照射し、上記計測対象ガスにより反射された
レーザ光を受光装置により受光し、データ解析装置に入
力して計測対象ガスの構成成分の濃度計測を行なう方法
がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにレーザ光
を使用して大気中のガス濃度を計測することができる。
しかし、上記従来の方法は、計測対象ガスに吸収され易
いＯＮ波長のレーザ光と、吸収され難いＯＦＦ波長のレ
ーザ光を計測対象ガスに順次に照射するようにしている
ので、２つのレーザ光の照射に時間差があり、計測対象
ガスの状態が安定している場合、すなわち、計測対象ガ
スの状態変化があまり激しくなくければ高精度の計測結
果を得ることができるが、計測対象ガスの状態変化が激
しい場合には、高精度の計測結果を得ることができな
い。例えば火力発電プラント等において、煙突から排出
される煙に含まれる汚染物質を計測するような場合、煙
突の上端部付近は風が強く、煙の状態変化が激しいの
で、従来の方法では最初ＯＮ波長のレーザ光を照射して
から次にＯＦＦ波長のレーザ光を照射するまでの間に排
出された煙の状態が変化してしまい、正しい計測を行な
うことが困難である。
を使用して大気中のガス濃度を計測することができる。
しかし、上記従来の方法は、計測対象ガスに吸収され易
いＯＮ波長のレーザ光と、吸収され難いＯＦＦ波長のレ
ーザ光を計測対象ガスに順次に照射するようにしている
ので、２つのレーザ光の照射に時間差があり、計測対象
ガスの状態が安定している場合、すなわち、計測対象ガ
スの状態変化があまり激しくなくければ高精度の計測結
果を得ることができるが、計測対象ガスの状態変化が激
しい場合には、高精度の計測結果を得ることができな
い。例えば火力発電プラント等において、煙突から排出
される煙に含まれる汚染物質を計測するような場合、煙
突の上端部付近は風が強く、煙の状態変化が激しいの
で、従来の方法では最初ＯＮ波長のレーザ光を照射して
から次にＯＦＦ波長のレーザ光を照射するまでの間に排
出された煙の状態が変化してしまい、正しい計測を行な
うことが困難である。
【０００４】このような問題を解決する手段として、２
つのレーザ光源を用意し、ＯＮ波長とＯＦＦ波長用のレ
ーザ光を同時に照射することが考えられる。しかし、レ
ーザ光源は高価なものであり、２つのレーザ光源を用意
することはコスト的に問題がある。
つのレーザ光源を用意し、ＯＮ波長とＯＦＦ波長用のレ
ーザ光を同時に照射することが考えられる。しかし、レ
ーザ光源は高価なものであり、２つのレーザ光源を用意
することはコスト的に問題がある。
【０００５】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、一つのレーザ光源を使用してＯＮ波長とＯ
ＦＦ波長のレーザ光を同時に照射でき、計測対象の状態
変化が激しい場合においても高精度かつ高感度で濃度計
測を行なうことができ、しかも安価に構成し得る大気汚
染物質モニタリング方法及び装置を提供することを目的
とする。
れたもので、一つのレーザ光源を使用してＯＮ波長とＯ
ＦＦ波長のレーザ光を同時に照射でき、計測対象の状態
変化が激しい場合においても高精度かつ高感度で濃度計
測を行なうことができ、しかも安価に構成し得る大気汚
染物質モニタリング方法及び装置を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る大気汚
染物質モニタリング方法は、レーザ光源から計測対象に
対するＯＮ波長及びＯＦＦ波長のレーザ光を同時に発生
して大気中の計測対象領域に照射し、前記計測対象領域
に存在するエアロゾル等の浮遊粒子から反射されるレー
ザ光を受光してＯＮ波長とＯＦＦ波長に分光し、この分
光したＯＮ波長とＯＦＦ波長の強度から計測対象物質の
濃度を求めてモニタ表示することを特徴とする。
染物質モニタリング方法は、レーザ光源から計測対象に
対するＯＮ波長及びＯＦＦ波長のレーザ光を同時に発生
して大気中の計測対象領域に照射し、前記計測対象領域
に存在するエアロゾル等の浮遊粒子から反射されるレー
ザ光を受光してＯＮ波長とＯＦＦ波長に分光し、この分
光したＯＮ波長とＯＦＦ波長の強度から計測対象物質の
濃度を求めてモニタ表示することを特徴とする。
【０００７】第２の発明に係る大気汚染物質モニタリン
グ装置は、計測対象に対するＯＮ波長及びＯＦＦ波長の
レーザ光を同時に発生するレーザ光発生手段と、前記レ
ーザ光発生手段で発生した２波長のレーザ光を大気中の
計測対象領域に照射する光学系と、前記計測対象領域に
存在するエアロゾル等の浮遊粒子から反射されるレーザ
光を受光する集光光学系と、前記集光光学系により集光
された反射レーザ光をＯＮ波長とＯＦＦ波長に分光する
分光手段と、前記分光手段により分光されたＯＮ波長の
レーザ光を検出するＯＮ波長用検出器と、前記分光手段
により分光されたＯＦＦ波長のレーザ光を検出するＯＦ
Ｆ波長用検出器と、前記ＯＮ波長用検出器及びＯＦＦ波
長用検出器により検出された信号を処理し、計測対象物
質の濃度を求めてモニタ表示する手段とを具備したこと
を特徴とする。
グ装置は、計測対象に対するＯＮ波長及びＯＦＦ波長の
レーザ光を同時に発生するレーザ光発生手段と、前記レ
ーザ光発生手段で発生した２波長のレーザ光を大気中の
計測対象領域に照射する光学系と、前記計測対象領域に
存在するエアロゾル等の浮遊粒子から反射されるレーザ
光を受光する集光光学系と、前記集光光学系により集光
された反射レーザ光をＯＮ波長とＯＦＦ波長に分光する
分光手段と、前記分光手段により分光されたＯＮ波長の
レーザ光を検出するＯＮ波長用検出器と、前記分光手段
により分光されたＯＦＦ波長のレーザ光を検出するＯＦ
Ｆ波長用検出器と、前記ＯＮ波長用検出器及びＯＦＦ波
長用検出器により検出された信号を処理し、計測対象物
質の濃度を求めてモニタ表示する手段とを具備したこと
を特徴とする。
【０００８】第３の発明に係る大気汚染物質モニタリン
グ装置は、計測対象に対するＯＮ波長及びＯＦＦ波長の
レーザ光を同時に発生するレーザ光発生手段と、前記レ
ーザ光発生手段で発生したレーザ光から計測対象と同じ
ＯＮ波長を吸収しＯＦＦ波長を通過させる高濃度ガスセ
ルと、前記高濃度ガスセルを通過したＯＦＦ波長のレー
ザ光を検出して前記レーザ光発生手段で発生するレーザ
光の波長を微調整する波長調整手段と、前記レーザ光発
生手段で発生した２波長のレーザ光を大気中の計測対象
領域に照射する光学系と、前記計測対象領域に存在する
エアロゾル等の浮遊粒子から反射されるレーザ光を受光
する集光光学系と、前記集光光学系により集光された反
射レーザ光をＯＮ波長とＯＦＦ波長に分光する分光手段
と、前記分光手段により分光されたＯＮ波長のレーザ光
を検出するＯＮ波長用検出器と、前記分光手段により分
光されたＯＦＦ波長のレーザ光を検出するＯＦＦ波長用
検出器と、前記ＯＮ波長用検出器及びＯＦＦ波長用検出
器により検出された信号を処理し、計測対象物質の濃度
を求めてモニタ表示する手段とを具備したことを特徴と
する。
グ装置は、計測対象に対するＯＮ波長及びＯＦＦ波長の
レーザ光を同時に発生するレーザ光発生手段と、前記レ
ーザ光発生手段で発生したレーザ光から計測対象と同じ
ＯＮ波長を吸収しＯＦＦ波長を通過させる高濃度ガスセ
ルと、前記高濃度ガスセルを通過したＯＦＦ波長のレー
ザ光を検出して前記レーザ光発生手段で発生するレーザ
光の波長を微調整する波長調整手段と、前記レーザ光発
生手段で発生した２波長のレーザ光を大気中の計測対象
領域に照射する光学系と、前記計測対象領域に存在する
エアロゾル等の浮遊粒子から反射されるレーザ光を受光
する集光光学系と、前記集光光学系により集光された反
射レーザ光をＯＮ波長とＯＦＦ波長に分光する分光手段
と、前記分光手段により分光されたＯＮ波長のレーザ光
を検出するＯＮ波長用検出器と、前記分光手段により分
光されたＯＦＦ波長のレーザ光を検出するＯＦＦ波長用
検出器と、前記ＯＮ波長用検出器及びＯＦＦ波長用検出
器により検出された信号を処理し、計測対象物質の濃度
を求めてモニタ表示する手段とを具備したことを特徴と
する。
【０００９】第４の発明は、前記第２又は第３の発明に
係る大気汚染物質モニタリング装置において、レーザ光
発生手段は、ブロードバンドのレーザ光を発生する手段
と、前記ブロードバンドのレーザ光に対し、計測対象に
対するＯＮ波長及びＯＦＦ波長のレーザ光を通過させる
フィルタとにより構成したことを特徴とする。
係る大気汚染物質モニタリング装置において、レーザ光
発生手段は、ブロードバンドのレーザ光を発生する手段
と、前記ブロードバンドのレーザ光に対し、計測対象に
対するＯＮ波長及びＯＦＦ波長のレーザ光を通過させる
フィルタとにより構成したことを特徴とする。
【００１０】第５の発明は、前記第４の発明に係る大気
汚染物質モニタリング装置において、ブロードバンドの
レーザ光を発生する手段は、レーザ光源及びＯＰＯ素子
を用いて構成したことを特徴とする。
汚染物質モニタリング装置において、ブロードバンドの
レーザ光を発生する手段は、レーザ光源及びＯＰＯ素子
を用いて構成したことを特徴とする。
【００１１】第６の発明は、前記第４の発明に係る大気
汚染物質モニタリング装置において、前記ＯＮ波長及び
ＯＦＦ波長のレーザ光を通過させるフィルタは、エタロ
ン板を用いて構成したことを特徴とする。
汚染物質モニタリング装置において、前記ＯＮ波長及び
ＯＦＦ波長のレーザ光を通過させるフィルタは、エタロ
ン板を用いて構成したことを特徴とする。
【００１２】第７の発明は、前記第２又は第３の発明に
係る大気汚染物質モニタリング装置において、レーザ光
発生手段は、計測対象に対するＯＮ波長のレーザ光を発
生するレーザ光源と、このレーザ光源で発生したＯＮ波
長をシフトし、計測対象に対するＯＦＦ波長のレーザ光
に変換するシフターと、前記レーザ光源で発生したＯＮ
波長とシフターによりシフトされたＯＦＦ波長を合成す
る光合成器とにより構成したことを特徴とする。
係る大気汚染物質モニタリング装置において、レーザ光
発生手段は、計測対象に対するＯＮ波長のレーザ光を発
生するレーザ光源と、このレーザ光源で発生したＯＮ波
長をシフトし、計測対象に対するＯＦＦ波長のレーザ光
に変換するシフターと、前記レーザ光源で発生したＯＮ
波長とシフターによりシフトされたＯＦＦ波長を合成す
る光合成器とにより構成したことを特徴とする。
【００１３】第８の発明は、前記第２又は第３の発明に
係る大気汚染物質モニタリング装置において、レーザ光
を大気中の計測対象に照射する光学系は、レーザ光を上
下左右方向に走査する走査機構を備えたことを特徴とす
る。
係る大気汚染物質モニタリング装置において、レーザ光
を大気中の計測対象に照射する光学系は、レーザ光を上
下左右方向に走査する走査機構を備えたことを特徴とす
る。
【００１４】第９の発明は、前記第２又は第３の発明に
係る大気汚染物質モニタリング装置において、反射レー
ザ光をＯＮ波長とＯＦＦ波長に分光する分光手段は、ダ
イクロイックミラーを用いて構成したことを特徴とす
る。
係る大気汚染物質モニタリング装置において、反射レー
ザ光をＯＮ波長とＯＦＦ波長に分光する分光手段は、ダ
イクロイックミラーを用いて構成したことを特徴とす
る。
【００１５】第１０の発明は、計測対象に対するＯＮ波
長及びＯＦＦ波長のレーザ光を同時に発生するレーザ光
発生手段と、前記レーザ光発生手段で発生したレーザ光
のＯＮ波長及びＯＦＦ波長のレーザ光を検出する第１の
検出器と、前記レーザ光発生手段で発生したレーザ光か
ら計測対象と同じＯＮ波長を吸収しＯＦＦ波長を通過さ
せる第１の高濃度ガスセルと、前記第１の高濃度ガスセ
ルを通過したＯＦＦ波長のレーザ光を検出する第２の検
出器と、前記第１及び第２の検出の検出信号に基づいて
前記レーザ光発生手段で発生するレーザ光の波長を微調
整する波長調整手段と、前記レーザ光発生手段で発生し
た２波長のレーザ光を大気中の計測対象領域に照射する
光学系と、前記計測対象領域に存在するエアロゾル等の
浮遊粒子から反射されるレーザ光を受光する集光光学系
と、前記集光光学系により集光された反射レーザ光のＯ
Ｎ波長及びＯＦＦ波長のレーザ光を検出する第３の検出
器と、前記集光光学系により集光された反射レーザ光か
らＯＮ波長を吸収しＯＦＦ波長を通過させる第２の高濃
度ガスセルと、前記第２の高濃度ガスセルを通過したＯ
ＦＦ波長のレーザ光を検出する第４の検出器と、前記第
１、第２、第３及び第４の検出器により検出された信号
から計測対象物質の濃度を求めてモニタ表示する手段と
を具備したことを特徴とする。
長及びＯＦＦ波長のレーザ光を同時に発生するレーザ光
発生手段と、前記レーザ光発生手段で発生したレーザ光
のＯＮ波長及びＯＦＦ波長のレーザ光を検出する第１の
検出器と、前記レーザ光発生手段で発生したレーザ光か
ら計測対象と同じＯＮ波長を吸収しＯＦＦ波長を通過さ
せる第１の高濃度ガスセルと、前記第１の高濃度ガスセ
ルを通過したＯＦＦ波長のレーザ光を検出する第２の検
出器と、前記第１及び第２の検出の検出信号に基づいて
前記レーザ光発生手段で発生するレーザ光の波長を微調
整する波長調整手段と、前記レーザ光発生手段で発生し
た２波長のレーザ光を大気中の計測対象領域に照射する
光学系と、前記計測対象領域に存在するエアロゾル等の
浮遊粒子から反射されるレーザ光を受光する集光光学系
と、前記集光光学系により集光された反射レーザ光のＯ
Ｎ波長及びＯＦＦ波長のレーザ光を検出する第３の検出
器と、前記集光光学系により集光された反射レーザ光か
らＯＮ波長を吸収しＯＦＦ波長を通過させる第２の高濃
度ガスセルと、前記第２の高濃度ガスセルを通過したＯ
ＦＦ波長のレーザ光を検出する第４の検出器と、前記第
１、第２、第３及び第４の検出器により検出された信号
から計測対象物質の濃度を求めてモニタ表示する手段と
を具備したことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。 （第１実施形態）図１は、本発明の第１実施形態に係る
大気汚染物質モニタリング装置の構成図である。図１に
おいて、１１はレーザ発生部で、ブロードバンドのレー
ザ光を発生するレーザ光源１２、このレーザ光源１２か
らのレーザ光を入力として波長可変の光波を発生する例
えばＯＰＯ（Optical Parametric Oscillator ）１３、
このＯＰＯ１３から出力されるレーザ光に対し、所定の
波長を通過させるフィルタ素子例えばエタロン板１４か
らなっている。
施形態を説明する。 （第１実施形態）図１は、本発明の第１実施形態に係る
大気汚染物質モニタリング装置の構成図である。図１に
おいて、１１はレーザ発生部で、ブロードバンドのレー
ザ光を発生するレーザ光源１２、このレーザ光源１２か
らのレーザ光を入力として波長可変の光波を発生する例
えばＯＰＯ（Optical Parametric Oscillator ）１３、
このＯＰＯ１３から出力されるレーザ光に対し、所定の
波長を通過させるフィルタ素子例えばエタロン板１４か
らなっている。
【００１７】上記エタロン板１４は、第１エタロン板１
４ａと第２エタロン板１４ｂからなっている。上記第１
エタロン板１４ａは、例えば０．２５ｍｍの厚さに設定
され、図２（ａ）のフィルタ特性に示すように３．８ｃ
ｍ-1 の通過帯域幅を有し、計測対象に対するＯＮ波長
及びＯＦＦ波長を含むレーザ光を通過させる。また、第
２エタロン板１４ｂは、例えば２．１ｍｍの厚さに設定
され、図２（ｂ）のフィルタ特性に示すように０．４ｃ
ｍ-1 程度の狭い通過帯域幅を有している。
４ａと第２エタロン板１４ｂからなっている。上記第１
エタロン板１４ａは、例えば０．２５ｍｍの厚さに設定
され、図２（ａ）のフィルタ特性に示すように３．８ｃ
ｍ-1 の通過帯域幅を有し、計測対象に対するＯＮ波長
及びＯＦＦ波長を含むレーザ光を通過させる。また、第
２エタロン板１４ｂは、例えば２．１ｍｍの厚さに設定
され、図２（ｂ）のフィルタ特性に示すように０．４ｃ
ｍ-1 程度の狭い通過帯域幅を有している。
【００１８】上記第１エタロン板１４ａは、ＯＰＯ１３
から出力されるブロードバンドなレーザ光を３．８ｃｍ
-1 まで狭帯域化し、第２エタロン板１４ｂは、更に狭
帯域化して線幅を０．４ｃｍ-1 とする。この場合、第
２エタロン板１４ｂは、図２（ｂ）のフィルタ特性に示
すように線幅の細い波数の異なる波長が多数存在する
が、第１エタロン板１４ａ及び第２エタロン板１４ｂの
総合的な作用により、エタロン板１４からは図２（ｃ）
に示すようにＯＮ波長及びＯＦＦ波長の２波長のシング
ルモードレーザ光が同時に出力される。そして、上記エ
タロン板１４を介して出力されるＯＮ波長は、計測対象
である目的のガスに吸収されるＯＮ波長となるようにＯ
ＰＯ１３にて微調整する。
から出力されるブロードバンドなレーザ光を３．８ｃｍ
-1 まで狭帯域化し、第２エタロン板１４ｂは、更に狭
帯域化して線幅を０．４ｃｍ-1 とする。この場合、第
２エタロン板１４ｂは、図２（ｂ）のフィルタ特性に示
すように線幅の細い波数の異なる波長が多数存在する
が、第１エタロン板１４ａ及び第２エタロン板１４ｂの
総合的な作用により、エタロン板１４からは図２（ｃ）
に示すようにＯＮ波長及びＯＦＦ波長の２波長のシング
ルモードレーザ光が同時に出力される。そして、上記エ
タロン板１４を介して出力されるＯＮ波長は、計測対象
である目的のガスに吸収されるＯＮ波長となるようにＯ
ＰＯ１３にて微調整する。
【００１９】上記エタロン板１４のフィルタ特性、すな
わち、出力波長Δνは、次式 Δν＝ｃ／２ｎｄ 但し、ｃ：光速、ｎ：屈折率、ｄ：エタロン板の厚み により求めることができる。上式における屈折率ｎは、
光の波長が決まれば一定であるので、エタロン板の厚み
ｄを変えることにより、波長Δνを調整することができ
る。従って、第１エタロン板１４ａ、第２エタロン板１
４ｂの厚みを変えることにより、ＯＮ波長とＯＦＦ波長
の間隔を任意に調整することができる。
わち、出力波長Δνは、次式 Δν＝ｃ／２ｎｄ 但し、ｃ：光速、ｎ：屈折率、ｄ：エタロン板の厚み により求めることができる。上式における屈折率ｎは、
光の波長が決まれば一定であるので、エタロン板の厚み
ｄを変えることにより、波長Δνを調整することができ
る。従って、第１エタロン板１４ａ、第２エタロン板１
４ｂの厚みを変えることにより、ＯＮ波長とＯＦＦ波長
の間隔を任意に調整することができる。
【００２０】上記のようにレーザ発生部１１からＯＮ波
長及びＯＦＦ波長のレーザ光がパルス光として出力され
るもので、このレーザ光は、光学系１６を介して例えば
火力発電プラントの煙突から排出される煙等の計測対象
１７に向けて照射される。上記光学系１６は、レーザ発
生部１１からのレーザ光を例えば上下左右方向に走査し
て計測対象１７に照射する走査機構を備えている。
長及びＯＦＦ波長のレーザ光がパルス光として出力され
るもので、このレーザ光は、光学系１６を介して例えば
火力発電プラントの煙突から排出される煙等の計測対象
１７に向けて照射される。上記光学系１６は、レーザ発
生部１１からのレーザ光を例えば上下左右方向に走査し
て計測対象１７に照射する走査機構を備えている。
【００２１】そして、上記レーザ発生部１１から計測対
象１７に照射されたレーザ光は、計測対象１７で反射さ
れ、その反射光が集光光学系２１で受光される。この集
光光学系２１で受光された反射レーザ光は、波長分離用
光学素子例えばダイクロイックミラー２２に導かれる。
このダイクロイックミラー２２は、反射レーザ光に含ま
れるＯＮ波長とＯＦＦ波長とを分光し、ＯＮ波長をＯＮ
波長用検出器２３に入射し、ＯＦＦ波長をＯＦＦ波長用
検出器２４に入射する。
象１７に照射されたレーザ光は、計測対象１７で反射さ
れ、その反射光が集光光学系２１で受光される。この集
光光学系２１で受光された反射レーザ光は、波長分離用
光学素子例えばダイクロイックミラー２２に導かれる。
このダイクロイックミラー２２は、反射レーザ光に含ま
れるＯＮ波長とＯＦＦ波長とを分光し、ＯＮ波長をＯＮ
波長用検出器２３に入射し、ＯＦＦ波長をＯＦＦ波長用
検出器２４に入射する。
【００２２】上記ＯＮ波長用検出器２３及びＯＦＦ波長
用検出器２４から出力される検出信号は、処理装置２５
に入力される。この処理装置２５は、例えばＣＰＵを用
いて構成され、上記ＯＮ波長用検出器２３及びＯＦＦ波
長用検出器２４の検出信号から計測対象１７に含まれる
例えばＣＯガス等の汚染物質の濃度を算出し、その結果
をモニタ装置２６に出力し、例えばＯＮ波長検出信号、
ＯＦＦ波長検出信号、汚染物質の濃度等をモニタ表示す
る。
用検出器２４から出力される検出信号は、処理装置２５
に入力される。この処理装置２５は、例えばＣＰＵを用
いて構成され、上記ＯＮ波長用検出器２３及びＯＦＦ波
長用検出器２４の検出信号から計測対象１７に含まれる
例えばＣＯガス等の汚染物質の濃度を算出し、その結果
をモニタ装置２６に出力し、例えばＯＮ波長検出信号、
ＯＦＦ波長検出信号、汚染物質の濃度等をモニタ表示す
る。
【００２３】次に上記実施形態の動作を説明する。計測
対象１７に含まれる汚染物質として例えばＣＯガスを検
出する場合、レーザ発生部１１のエタロン板１４を介し
て出力されるＯＮ波長とＯＦＦ波長をＣＯガスの波長吸
収特性に合わせる。図３（ａ）はＣＯガスにレーザ光を
照射した場合の波長吸収特性を示したもので、横軸はレ
ーザ光の波長、縦軸はＣＯガスの吸収量である。ＣＯガ
スの場合、レーザ光の波長が２．３３μｍの付近で最大
の吸収量を示し、その幅は０．１ｃｍ-1 程度であり、
また、隣接する吸収波長との間隔は４ｃｍ-1 程度であ
る。従って、エタロン板１４を介して出力されるＯＮ波
長は、図３（ｂ）に示すようにＣＯガスの最大吸収波長
である２．３３μｍに一致させ、ＯＦＦ波長は隣接する
ＯＮ波長に一致しないように、２．３３μｍから３ｃｍ
-1 離れた所に設定する。
対象１７に含まれる汚染物質として例えばＣＯガスを検
出する場合、レーザ発生部１１のエタロン板１４を介し
て出力されるＯＮ波長とＯＦＦ波長をＣＯガスの波長吸
収特性に合わせる。図３（ａ）はＣＯガスにレーザ光を
照射した場合の波長吸収特性を示したもので、横軸はレ
ーザ光の波長、縦軸はＣＯガスの吸収量である。ＣＯガ
スの場合、レーザ光の波長が２．３３μｍの付近で最大
の吸収量を示し、その幅は０．１ｃｍ-1 程度であり、
また、隣接する吸収波長との間隔は４ｃｍ-1 程度であ
る。従って、エタロン板１４を介して出力されるＯＮ波
長は、図３（ｂ）に示すようにＣＯガスの最大吸収波長
である２．３３μｍに一致させ、ＯＦＦ波長は隣接する
ＯＮ波長に一致しないように、２．３３μｍから３ｃｍ
-1 離れた所に設定する。
【００２４】上記のようにレーザ発生部１１から計測対
象１７に照射されるレーザ光のＯＮ波長及びＯＦＦ波長
をＣＯガスの特性に合わせて設定することにより、計測
対象１７に含まれるＣＯガスの濃度を効率良く計測する
ことが可能となる。
象１７に照射されるレーザ光のＯＮ波長及びＯＦＦ波長
をＣＯガスの特性に合わせて設定することにより、計測
対象１７に含まれるＣＯガスの濃度を効率良く計測する
ことが可能となる。
【００２５】そして、上記レーザ発生部１１から出力さ
れるＯＮ波長及びＯＦＦ波長を含むレーザ光は、光学系
１６を介して計測対象１７に向けて照射され、計測対象
１７に含まれるＣＯガスの濃度に応じて反射される。こ
の場合、ＯＮ波長はＣＯガスによって吸収されるので、
ＣＯガスの濃度に応じてレーザ光の反射量が変化する。
すなわち、ＣＯガスの濃度が高いほどレーザ光の反射量
が減少する。一方、ＯＦＦ波長はＣＯガスによって吸収
されないので、ＣＯガスの濃度に関係なく、一定量が反
射される。
れるＯＮ波長及びＯＦＦ波長を含むレーザ光は、光学系
１６を介して計測対象１７に向けて照射され、計測対象
１７に含まれるＣＯガスの濃度に応じて反射される。こ
の場合、ＯＮ波長はＣＯガスによって吸収されるので、
ＣＯガスの濃度に応じてレーザ光の反射量が変化する。
すなわち、ＣＯガスの濃度が高いほどレーザ光の反射量
が減少する。一方、ＯＦＦ波長はＣＯガスによって吸収
されないので、ＣＯガスの濃度に関係なく、一定量が反
射される。
【００２６】上記計測対象１７により反射されたレーザ
光は、集光光学系２１で集光され、ダイクロイックミラ
ー２２でＯＮ波長とＯＦＦ波長とに分光される。ダイク
ロイックミラー２２で分光されたＯＮ波長は、ＯＮ波長
用検出器２３で検出されて処理装置２５に入力される。
また、ダイクロイックミラー２２で分光されたＯＦＦ波
長は、ＯＦＦ波長用検出器２４で検出されて処理装置２
５に入力される。処理装置２５は、上記ＯＮ波長用検出
器２３及びＯＦＦ波長用検出器２４の検出信号から計測
対象１７に含まれる汚染物質、この例ではＣＯガスの濃
度を算出し、その結果をモニタ装置２６に出力し、例え
ばＯＮ波長検出信号、ＯＦＦ波長検出信号、ＣＯガスの
濃度等をモニタ表示する。
光は、集光光学系２１で集光され、ダイクロイックミラ
ー２２でＯＮ波長とＯＦＦ波長とに分光される。ダイク
ロイックミラー２２で分光されたＯＮ波長は、ＯＮ波長
用検出器２３で検出されて処理装置２５に入力される。
また、ダイクロイックミラー２２で分光されたＯＦＦ波
長は、ＯＦＦ波長用検出器２４で検出されて処理装置２
５に入力される。処理装置２５は、上記ＯＮ波長用検出
器２３及びＯＦＦ波長用検出器２４の検出信号から計測
対象１７に含まれる汚染物質、この例ではＣＯガスの濃
度を算出し、その結果をモニタ装置２６に出力し、例え
ばＯＮ波長検出信号、ＯＦＦ波長検出信号、ＣＯガスの
濃度等をモニタ表示する。
【００２７】上記のようにレーザ発生部１１からＯＮ波
長及びＯＦＦ波長を含むレーザ光を計測対象１７に同時
に照射することにより、計測対象１７の状態が風等の影
響を受けて大きく変動している場合でも、計測時間の遅
れによる外乱の影響を大幅に削減でき、汚染物質の濃度
を高精度で、かつ高感度で計測することができる。例え
ば空間分解能が１５ｍ、最低検知濃度が１０ｐｐｍ程度
（ＣＯ対象時）の精度、感度とすることができる。
長及びＯＦＦ波長を含むレーザ光を計測対象１７に同時
に照射することにより、計測対象１７の状態が風等の影
響を受けて大きく変動している場合でも、計測時間の遅
れによる外乱の影響を大幅に削減でき、汚染物質の濃度
を高精度で、かつ高感度で計測することができる。例え
ば空間分解能が１５ｍ、最低検知濃度が１０ｐｐｍ程度
（ＣＯ対象時）の精度、感度とすることができる。
【００２８】また、光学系１６に走査機構を設けている
ので、任意の方向の計測対象１７にレーザ光を照射して
汚染物質の濃度を高精度で計測することができる。
ので、任意の方向の計測対象１７にレーザ光を照射して
汚染物質の濃度を高精度で計測することができる。
【００２９】なお、上記実施形態では、ＣＯガスを計測
する場合について示したが、その他、例えばＳＯ2 ガ
ス、煤塵、更にはガス状Ｈｇ等の重金属類、芳香族系分
子等についても、同様にして計測し得るものである。ま
た、以下に示す他の実施形態においても、同様にして各
種汚染物質を計測し得るものである。
する場合について示したが、その他、例えばＳＯ2 ガ
ス、煤塵、更にはガス状Ｈｇ等の重金属類、芳香族系分
子等についても、同様にして計測し得るものである。ま
た、以下に示す他の実施形態においても、同様にして各
種汚染物質を計測し得るものである。
【００３０】（第２実施形態）次に本発明の第２実施形
態について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に
係る大気汚染物質モニタリング装置の構成図である。こ
の第２実施形態は、レーザ発生部１１から出力されるレ
ーザ光のＯＮ波長が常に大気汚染物質のＯＮ波長に一致
するように調整する制御回路を設けたもので、第１実施
形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略
する。
態について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に
係る大気汚染物質モニタリング装置の構成図である。こ
の第２実施形態は、レーザ発生部１１から出力されるレ
ーザ光のＯＮ波長が常に大気汚染物質のＯＮ波長に一致
するように調整する制御回路を設けたもので、第１実施
形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略
する。
【００３１】この第２実施形態では、レーザ発生部１１
から出力されるレーザ光（ＯＮ波長及びＯＦＦ波長）を
ハーフミラー３１で分光し、その一方のレーザ光を更に
ハーフミラー３２で分光し、その一方のレーザ光を強度
モニタ用のＯＮ／ＯＦＦ波長検出器３３に入射してい
る。また、上記ハーフミラー３２で分光した他方のレー
ザ光は、計測対象と同じガスを封入した高濃度ガスセル
例えばＣＯガスを封入した波長同定用ガスセル３４を介
して波長同定用のＯＦＦ波長検出器３５に入射する。上
記ＯＮ／ＯＦＦ波長検出器３３及びＯＦＦ波長検出器３
５の検出信号は、処理装置２５に入力される。また、上
記ハーフミラー３１で分光された他方のレーザ光は、光
学系１６を介して計測対象に向けて照射される。
から出力されるレーザ光（ＯＮ波長及びＯＦＦ波長）を
ハーフミラー３１で分光し、その一方のレーザ光を更に
ハーフミラー３２で分光し、その一方のレーザ光を強度
モニタ用のＯＮ／ＯＦＦ波長検出器３３に入射してい
る。また、上記ハーフミラー３２で分光した他方のレー
ザ光は、計測対象と同じガスを封入した高濃度ガスセル
例えばＣＯガスを封入した波長同定用ガスセル３４を介
して波長同定用のＯＦＦ波長検出器３５に入射する。上
記ＯＮ／ＯＦＦ波長検出器３３及びＯＦＦ波長検出器３
５の検出信号は、処理装置２５に入力される。また、上
記ハーフミラー３１で分光された他方のレーザ光は、光
学系１６を介して計測対象に向けて照射される。
【００３２】受光系は、前記第１実施形態の場合と同様
であり、ＯＮ波長用検出器２３及びＯＦＦ波長用検出器
２４の検出信号が処理装置２５に入力される。
であり、ＯＮ波長用検出器２３及びＯＦＦ波長用検出器
２４の検出信号が処理装置２５に入力される。
【００３３】上記処理装置２５は、ＯＮ／ＯＦＦ波長検
出器３３の検出信号からＯＦＦ波長検出器３５の検出信
号を減算してＯＮ波長の出力レベルを求め、その値に基
づいてコントローラ３６を介してレーザ発生部１１内の
ＯＰＯ１３を制御し、レーザ発生部１１から出力される
ＯＮ波長を計測対象であるＣＯガスのＯＮ波長に一致さ
せている。
出器３３の検出信号からＯＦＦ波長検出器３５の検出信
号を減算してＯＮ波長の出力レベルを求め、その値に基
づいてコントローラ３６を介してレーザ発生部１１内の
ＯＰＯ１３を制御し、レーザ発生部１１から出力される
ＯＮ波長を計測対象であるＣＯガスのＯＮ波長に一致さ
せている。
【００３４】上記のようにレーザ発生部１１に対してＯ
Ｎ波長調整用の制御回路を設けることにより、レーザ発
生部１１から照射されるレーザ光のＯＮ波長を計測物質
のＯＮ波長に常に一致させることができ、高精度で高感
度の計測性能を維持することができる。
Ｎ波長調整用の制御回路を設けることにより、レーザ発
生部１１から照射されるレーザ光のＯＮ波長を計測物質
のＯＮ波長に常に一致させることができ、高精度で高感
度の計測性能を維持することができる。
【００３５】（第３実施形態）次に本発明の第３実施形
態について説明する。図５は、本発明の第３実施形態に
係る大気汚染物質モニタリング装置の構成図である。こ
の第３実施形態は、計測対象１７から反射されるレーザ
光を受光する受光系において、ダイクロイックミラー２
２に代えて簡易回路を使用し、ＯＮ波長とＯＦＦ波長を
分離するようにしたもので、第１実施形態と同一部分に
は同一符号を付して詳細な説明は省略する。
態について説明する。図５は、本発明の第３実施形態に
係る大気汚染物質モニタリング装置の構成図である。こ
の第３実施形態は、計測対象１７から反射されるレーザ
光を受光する受光系において、ダイクロイックミラー２
２に代えて簡易回路を使用し、ＯＮ波長とＯＦＦ波長を
分離するようにしたもので、第１実施形態と同一部分に
は同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３６】図５に示すようにレーザ発生部１１から出
力されるレーザ光（ＯＮ波長及びＯＦＦ波長）をハーフ
ミラー４１で分光し、その一方のレーザ光を更にハーフ
ミラー４２で分光し、その一方のレーザ光を強度モニタ
用にＯＮ／ＯＦＦ波長検出器４３に入射している。ま
た、上記ハーフミラー４２で分光した他方のレーザ光
は、計測対象と同じガスを封入した高濃度ガスセル例え
ばＣＯガスを封入した波長同定用ガスセル４４を介して
波長同定用のＯＦＦ波長検出器４５に入射する。
力されるレーザ光（ＯＮ波長及びＯＦＦ波長）をハーフ
ミラー４１で分光し、その一方のレーザ光を更にハーフ
ミラー４２で分光し、その一方のレーザ光を強度モニタ
用にＯＮ／ＯＦＦ波長検出器４３に入射している。ま
た、上記ハーフミラー４２で分光した他方のレーザ光
は、計測対象と同じガスを封入した高濃度ガスセル例え
ばＣＯガスを封入した波長同定用ガスセル４４を介して
波長同定用のＯＦＦ波長検出器４５に入射する。
【００３７】また、上記ハーフミラー４１で分光された
他方のレーザ光は、反射ミラー４６を介して光学系４７
に送られ、この光学系４７から計測対象領域に照射され
る。計測対象領域に存在するエアロゾル等の浮遊粒子に
より反射されたレーザ光は、上記光学系４７で集光され
た後、ハーフミラー５１で分光され、その一方が出力モ
ニタ用のＯＮ／ＯＦＦ波長検出器５２に入射される。ま
た、上記ハーフミラー５１で分光された他方のレーザ光
は、反射ミラー５３及び計測対象と同じガス例えばＣＯ
ガスを封入した信号分離用ガスセル５４を介してＯＦＦ
波長検出器５５に導かれる。
他方のレーザ光は、反射ミラー４６を介して光学系４７
に送られ、この光学系４７から計測対象領域に照射され
る。計測対象領域に存在するエアロゾル等の浮遊粒子に
より反射されたレーザ光は、上記光学系４７で集光され
た後、ハーフミラー５１で分光され、その一方が出力モ
ニタ用のＯＮ／ＯＦＦ波長検出器５２に入射される。ま
た、上記ハーフミラー５１で分光された他方のレーザ光
は、反射ミラー５３及び計測対象と同じガス例えばＣＯ
ガスを封入した信号分離用ガスセル５４を介してＯＦＦ
波長検出器５５に導かれる。
【００３８】そして、上記ＯＮ／ＯＦＦ波長検出器４
３、ＯＦＦ波長検出器４５、ＯＮ／ＯＦＦ波長検出器５
２及びＯＦＦ波長検出器５５の検出信号は、処理装置５
６に入力される。この処理装置５６には、レーザ出力制
御用のコントローラ５７及び計測結果表示用のモニタ装
置５８が接続される。
３、ＯＦＦ波長検出器４５、ＯＮ／ＯＦＦ波長検出器５
２及びＯＦＦ波長検出器５５の検出信号は、処理装置５
６に入力される。この処理装置５６には、レーザ出力制
御用のコントローラ５７及び計測結果表示用のモニタ装
置５８が接続される。
【００３９】上記の構成において、レーザ発生部１１か
ら出力されるＯＮ波長及びＯＦＦ波長を含むレーザ光
は、ハーフミラー４１及び反射ミラー４６を介して光学
系４７へ送られ、この光学系４７から計測対象領域に照
射される。このときＯＮ／ＯＦＦ波長検出器４３は、発
信レーザ光のＯＮ波長とＯＦＦ波長の強度の総和を計測
する。また、ＯＦＦ波長検出器４５は、発信レーザ光の
ＯＮ波長を波長同定用ガスセル４４により吸収させてＯ
ＦＦ波長の強度を計測する。処理装置５６は、上記ＯＮ
／ＯＦＦ波長検出器４３及びＯＦＦ波長検出器４５の検
出信号に基づいてコントローラ５７を制御し、出力レー
ザ光の強度変動を補正する。
ら出力されるＯＮ波長及びＯＦＦ波長を含むレーザ光
は、ハーフミラー４１及び反射ミラー４６を介して光学
系４７へ送られ、この光学系４７から計測対象領域に照
射される。このときＯＮ／ＯＦＦ波長検出器４３は、発
信レーザ光のＯＮ波長とＯＦＦ波長の強度の総和を計測
する。また、ＯＦＦ波長検出器４５は、発信レーザ光の
ＯＮ波長を波長同定用ガスセル４４により吸収させてＯ
ＦＦ波長の強度を計測する。処理装置５６は、上記ＯＮ
／ＯＦＦ波長検出器４３及びＯＦＦ波長検出器４５の検
出信号に基づいてコントローラ５７を制御し、出力レー
ザ光の強度変動を補正する。
【００４０】また、上記光学系４７から計測対象領域に
照射されたレーザ光は、計測対象領域に存在するエアロ
ゾル等の浮遊粒子で反射される。この計測対象からの反
射レーザ光は、光学系４７で集光され、ＯＮ／ＯＦＦ波
長検出器５２に入射する共に、信号分離用ガスセル５４
を介してＯＦＦ波長検出器５５に入射する。ＯＮ／ＯＦ
Ｆ波長検出器５２は、計測対象からの反射光のＯＮ波長
とＯＦＦ波長の強度の総和を計測する。また、ＯＦＦ波
長検出器５５は、計測対象領域に存在するエアロゾル等
の浮遊粒子で反射されたレーザ光のＯＮ波長を信号分離
用ガスセル５４で吸収させてＯＦＦ波長の強度を計測す
る。
照射されたレーザ光は、計測対象領域に存在するエアロ
ゾル等の浮遊粒子で反射される。この計測対象からの反
射レーザ光は、光学系４７で集光され、ＯＮ／ＯＦＦ波
長検出器５２に入射する共に、信号分離用ガスセル５４
を介してＯＦＦ波長検出器５５に入射する。ＯＮ／ＯＦ
Ｆ波長検出器５２は、計測対象からの反射光のＯＮ波長
とＯＦＦ波長の強度の総和を計測する。また、ＯＦＦ波
長検出器５５は、計測対象領域に存在するエアロゾル等
の浮遊粒子で反射されたレーザ光のＯＮ波長を信号分離
用ガスセル５４で吸収させてＯＦＦ波長の強度を計測す
る。
【００４１】上記ＯＮ／ＯＦＦ波長検出器５２及びＯＦ
Ｆ波長検出器５５で計測された信号は、処理装置５６へ
送られる。処理装置５６は、ＯＮ／ＯＦＦ波長検出器５
２及びＯＦＦ波長検出器５５で計測された信号に基づい
て、目的ガス以外（大気の影響）による減衰の補正を行
ない、目的ガスの減衰を計算して濃度を算出し、モニタ
装置５８に表示する。
Ｆ波長検出器５５で計測された信号は、処理装置５６へ
送られる。処理装置５６は、ＯＮ／ＯＦＦ波長検出器５
２及びＯＦＦ波長検出器５５で計測された信号に基づい
て、目的ガス以外（大気の影響）による減衰の補正を行
ない、目的ガスの減衰を計算して濃度を算出し、モニタ
装置５８に表示する。
【００４２】今、出力レーザ光に対するＯＮ／ＯＦＦ波
長検出器４３の検出信号をＩ１、ＯＦＦ波長検出器４５
の検出信号をＩ２とし、反射レーザ光に対するＯＮ／Ｏ
ＦＦ波長検出器５２の検出信号をＩ３、ＯＦＦ波長検出
器５５の検出信号をＩ４とすると、出力レーザ光につい
ては、下式 ＯＮ波長レーザ出力 ∝ （Ｉ１−Ｉ２）／Ｉ１ ・・・（１） ＯＦＦ波長レーザ出力 ∝ Ｉ１／Ｉ２ ・・・（２） が成り立つので、処理装置５６はＯＮ／ＯＦＦ波長検出
器４３及びＯＦＦ波長検出器４５の検出信号により、上
記（１）、（２）式に基づいて出力レーザ光の出力強度
を補正する。
長検出器４３の検出信号をＩ１、ＯＦＦ波長検出器４５
の検出信号をＩ２とし、反射レーザ光に対するＯＮ／Ｏ
ＦＦ波長検出器５２の検出信号をＩ３、ＯＦＦ波長検出
器５５の検出信号をＩ４とすると、出力レーザ光につい
ては、下式 ＯＮ波長レーザ出力 ∝ （Ｉ１−Ｉ２）／Ｉ１ ・・・（１） ＯＦＦ波長レーザ出力 ∝ Ｉ１／Ｉ２ ・・・（２） が成り立つので、処理装置５６はＯＮ／ＯＦＦ波長検出
器４３及びＯＦＦ波長検出器４５の検出信号により、上
記（１）、（２）式に基づいて出力レーザ光の出力強度
を補正する。
【００４３】また、計測対象からの反射レーザにおい
て、大気の影響による減衰については、下式 大気の影響による減衰 ∝ ｛Ｉ４／（Ｉ２／Ｉ１）｝ ・・・（３） が成り立つので、処理装置５６はＯＮ／ＯＦＦ波長検出
器４３、ＯＦＦ波長検出器４５及びＯＦＦ波長検出器５
５の検出信号により、上記（３）式に基づいてＯＦＦ波
長の減衰量を求める。
て、大気の影響による減衰については、下式 大気の影響による減衰 ∝ ｛Ｉ４／（Ｉ２／Ｉ１）｝ ・・・（３） が成り立つので、処理装置５６はＯＮ／ＯＦＦ波長検出
器４３、ＯＦＦ波長検出器４５及びＯＦＦ波長検出器５
５の検出信号により、上記（３）式に基づいてＯＦＦ波
長の減衰量を求める。
【００４４】また、計測対象からの反射レーザにおい
て、ＣＯガスによる減衰については、下式 ＣＯガスによる減衰 ∝ ｛（Ｉ２／Ｉ１）／Ｉ４｝ ・｛（Ｉ３−Ｉ４）／（Ｉ１−Ｉ２）／Ｉ１｝ ・・・（４） が成り立つので、処理装置５６は、ＯＮ／ＯＦＦ波長検
出器４３、ＯＦＦ波長検出器４５、ＯＮ／ＯＦＦ波長検
出器５２及びＯＦＦ波長検出器５５の検出信号により、
上記（４）式に基づいてＯＮ波長の減衰量、すなわちＣ
Ｏガスによる減衰量を求め、モニタ装置５８に表示す
る。
て、ＣＯガスによる減衰については、下式 ＣＯガスによる減衰 ∝ ｛（Ｉ２／Ｉ１）／Ｉ４｝ ・｛（Ｉ３−Ｉ４）／（Ｉ１−Ｉ２）／Ｉ１｝ ・・・（４） が成り立つので、処理装置５６は、ＯＮ／ＯＦＦ波長検
出器４３、ＯＦＦ波長検出器４５、ＯＮ／ＯＦＦ波長検
出器５２及びＯＦＦ波長検出器５５の検出信号により、
上記（４）式に基づいてＯＮ波長の減衰量、すなわちＣ
Ｏガスによる減衰量を求め、モニタ装置５８に表示す
る。
【００４５】上記のように処理装置５６は、各検出器の
出力信号に基づいて、レーザ発生部１１から出力される
レーザ光の出力強度を補正すると共に、計測対象である
ＣＯガスによる減衰量を求めてモニタ装置５８に表示す
る。
出力信号に基づいて、レーザ発生部１１から出力される
レーザ光の出力強度を補正すると共に、計測対象である
ＣＯガスによる減衰量を求めてモニタ装置５８に表示す
る。
【００４６】上記の構成とすることにより、ダイクロイ
ックミラー２２を使用せずに簡易的な回路により反射レ
ーザ光のＯＮ波長とＯＦＦ波長を分離して汚染物質の濃
度を計測することができる。
ックミラー２２を使用せずに簡易的な回路により反射レ
ーザ光のＯＮ波長とＯＦＦ波長を分離して汚染物質の濃
度を計測することができる。
【００４７】（第４実施形態）次に本発明の第４実施形
態について説明する。上記第１実施形態では、レーザ発
生部１１にエタロン板１４を設けてＯＮ波長とＯＦＦ波
長のレーザ光を同時に照射する場合について示したが、
この第４実施形態では図６に示すように通常のレーザ光
源６１を用いてＯＮ波長とＯＦＦ波長のレーザ光を同時
に照射する場合について示したものである。
態について説明する。上記第１実施形態では、レーザ発
生部１１にエタロン板１４を設けてＯＮ波長とＯＦＦ波
長のレーザ光を同時に照射する場合について示したが、
この第４実施形態では図６に示すように通常のレーザ光
源６１を用いてＯＮ波長とＯＦＦ波長のレーザ光を同時
に照射する場合について示したものである。
【００４８】上記レーザ光源６１はＯＮ波長のレーザ光
を発生するもので、このレーザ光源６１から出力される
ＯＮ波長は、ハーフミラー６２により２つの光路に分け
られ、一方はシフター（波長変換器）６３を通って光合
成器６４へ送られ、他方は光合成器６４へ直接送られ
る。上記シフター６３は、レーザ光源６１で発生したＯ
Ｎ波長をシフトしてＯＦＦ波長とする。そして、上記レ
ーザ光源６１からのＯＮ波長と、シフター６３でシフト
したＯＦＦ波長とを光合成器６４で合成し、光学系１６
を介して計測対象１７領域へ照射する。
を発生するもので、このレーザ光源６１から出力される
ＯＮ波長は、ハーフミラー６２により２つの光路に分け
られ、一方はシフター（波長変換器）６３を通って光合
成器６４へ送られ、他方は光合成器６４へ直接送られ
る。上記シフター６３は、レーザ光源６１で発生したＯ
Ｎ波長をシフトしてＯＦＦ波長とする。そして、上記レ
ーザ光源６１からのＯＮ波長と、シフター６３でシフト
したＯＦＦ波長とを光合成器６４で合成し、光学系１６
を介して計測対象１７領域へ照射する。
【００４９】計測対象１７領域に存在するエアロゾル等
の浮遊粒子からの反射レーザ光を受光する受光系につい
ては、上記各実施形態と同様であるので省略している。
の浮遊粒子からの反射レーザ光を受光する受光系につい
ては、上記各実施形態と同様であるので省略している。
【００５０】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、レ
ーザ光源からＯＮ波長及びＯＦＦ波長を含むレーザ光を
計測対象に同時に照射することにより、計測対象の状態
が風等の影響を受けて大きく変動している場合でも、計
測時間の遅れによる外乱の影響を大幅に削減でき、汚染
物質の濃度を高精度で、かつ高感度で計測することがで
きる。また、本発明は、レーザ光源に対してＯＮ波長調
整用の制御回路を設けることにより、レーザ光源から照
射されるレーザ光のＯＮ波長を計測物質のＯＮ波長に常
に一致させることができ、高精度で高感度の計測性能を
維持することができる。また、レーザ光を計測対象に照
射する光学系に走査機構を設けているので、任意の方向
にレーザ光を照射して汚染物質の濃度を計測することが
できる。
ーザ光源からＯＮ波長及びＯＦＦ波長を含むレーザ光を
計測対象に同時に照射することにより、計測対象の状態
が風等の影響を受けて大きく変動している場合でも、計
測時間の遅れによる外乱の影響を大幅に削減でき、汚染
物質の濃度を高精度で、かつ高感度で計測することがで
きる。また、本発明は、レーザ光源に対してＯＮ波長調
整用の制御回路を設けることにより、レーザ光源から照
射されるレーザ光のＯＮ波長を計測物質のＯＮ波長に常
に一致させることができ、高精度で高感度の計測性能を
維持することができる。また、レーザ光を計測対象に照
射する光学系に走査機構を設けているので、任意の方向
にレーザ光を照射して汚染物質の濃度を計測することが
できる。
【図１】本発明の第１実施形態に係る大気汚染物質モニ
タリング装置の構成図。
タリング装置の構成図。
【図２】同実施形態におけるエタロン板によるフィルタ
特性を示す図。
特性を示す図。
【図３】同実施形態におけるＣＯガスの波長吸収特性及
びレーザ光源で発生するレーザ光のＯＮ波長及びＯＦＦ
波長の特性を示す図。
びレーザ光源で発生するレーザ光のＯＮ波長及びＯＦＦ
波長の特性を示す図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る大気汚染物質モニ
タリング装置の構成図。
タリング装置の構成図。
【図５】本発明の第３実施形態に係る大気汚染物質モニ
タリング装置の構成図。
タリング装置の構成図。
【図６】本発明の第４実施形態に係るレーザ光発生部分
の構成を示す図。
の構成を示す図。
１１ レーザ発生部 １２ レーザ光源 １３ ＯＰＯ １４ エタロン板 １４ａ 第１エタロン板 １４ｂ 第２エタロン板 １６ 光学系 １７ 計測対象 ２１ 集光光学系 ２２ ダイクロイックミラー ２３ ＯＮ波長用検出器 ２４ ＯＦＦ波長用検出器 ２５ 処理装置 ２６ モニタ装置 ３１、３２ ハーフミラー ３３ ＯＮ／ＯＦＦ波長検出器 ３４ 波長同定用ガスセル ３５ ＯＦＦ波長検出器 ３６ コントローラ ４１、４２ ハーフミラー ４３ ＯＮ／ＯＦＦ波長検出器 ４４ 波長同定用ガスセル ４５ ＯＦＦ波長検出器 ４６ 反射ミラー ４７ 光学系 ５１ ハーフミラー ５２ ＯＮ／ＯＦＦ波長検出器 ５３ 反射ミラー ５４ 信号分離用ガスセル ５５ ＯＦＦ波長検出器 ５６ 処理装置 ５７ コントローラ ５８ モニタ装置 ６１ レーザ光源 ６２ ハーフミラー ６３ シフター ６４ 光合成器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 松平 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 Ｆターム(参考） 2G059 AA01 AA05 BB01 CC04 CC06 CC19 EE02 EE11 GG01 GG05 GG08 GG09 HH01 HH06 JJ02 JJ07 JJ22 KK01 KK03 LL04 NN01 PP04
Claims (10)
- 【請求項１】 レーザ光源から計測対象に対するＯＮ波
長及びＯＦＦ波長のレーザ光を同時に発生して大気中の
計測対象領域に照射し、前記計測対象領域に存在するエ
アロゾル等の浮遊粒子から反射されるレーザ光を受光し
てＯＮ波長とＯＦＦ波長に分光し、この分光したＯＮ波
長とＯＦＦ波長の強度から計測対象物質の濃度を求めて
モニタ表示することを特徴とする大気汚染物質モニタリ
ング方法。 - 【請求項２】 計測対象に対するＯＮ波長及びＯＦＦ波
長のレーザ光を同時に発生するレーザ光発生手段と、 前記レーザ光発生手段で発生した２波長のレーザ光を大
気中の計測対象領域に照射する光学系と、 前記計測対象領域に存在する浮遊粒子から反射されるレ
ーザ光を受光する集光光学系と、 前記集光光学系により集光された反射レーザ光をＯＮ波
長とＯＦＦ波長に分光する分光手段と、 前記分光手段により分光されたＯＮ波長のレーザ光を検
出するＯＮ波長用検出器と、 前記分光手段により分光されたＯＦＦ波長のレーザ光を
検出するＯＦＦ波長用検出器と、 前記ＯＮ波長用検出器及びＯＦＦ波長用検出器により検
出された信号を処理し、計測対象物質の濃度を求めてモ
ニタ表示する手段とを具備したことを特徴とする大気汚
染物質モニタリング装置。 - 【請求項３】 計測対象に対するＯＮ波長及びＯＦＦ波
長のレーザ光を同時に発生するレーザ光発生手段と、 前記レーザ光発生手段で発生したレーザ光から計測対象
と同じＯＮ波長を吸収しＯＦＦ波長を通過させる高濃度
ガスセルと、 前記高濃度ガスセルを通過したＯＦＦ波長のレーザ光を
検出して前記レーザ光発生手段で発生するレーザ光の波
長を微調整する波長調整手段と、 前記レーザ光発生手段で発生した２波長のレーザ光を大
気中の計測対象領域に照射する光学系と、 前記計測対象領域に存在する浮遊粒子から反射されるレ
ーザ光を受光する集光光学系と、 前記集光光学系により集光された反射レーザ光をＯＮ波
長とＯＦＦ波長に分光する分光手段と、 前記分光手段により分光されたＯＮ波長のレーザ光を検
出するＯＮ波長用検出器と、 前記分光手段により分光されたＯＦＦ波長のレーザ光を
検出するＯＦＦ波長用検出器と、 前記ＯＮ波長用検出器及びＯＦＦ波長用検出器により検
出された信号を処理し、計測対象物質の濃度を求めてモ
ニタ表示する手段とを具備したことを特徴とする大気汚
染物質モニタリング装置。 - 【請求項４】 前記レーザ光発生手段は、ブロードバン
ドのレーザ光を発生する手段と、前記ブロードバンドの
レーザ光に対し、計測対象に対するＯＮ波長及びＯＦＦ
波長のレーザ光を通過させるフィルタとにより構成した
ことを特徴とする請求項２又は３記載の大気汚染物質モ
ニタリング装置。 - 【請求項５】 前記ブロードバンドのレーザ光を発生す
る手段は、レーザ光源及びＯＰＯ素子を用いて構成した
ことを特徴とする請求項４記載の大気汚染物質モニタリ
ング装置。 - 【請求項６】 前記ＯＮ波長及びＯＦＦ波長のレーザ光
を通過させるフィルタは、エタロン板を用いて構成した
ことを特徴とする請求項４記載の大気汚染物質モニタリ
ング装置。 - 【請求項７】 前記レーザ光発生手段は、計測対象に対
するＯＮ波長のレーザ光を発生するレーザ光源と、この
レーザ光源で発生したＯＮ波長をシフトし、計測対象に
対するＯＦＦ波長のレーザ光に変換するシフターと、前
記レーザ光源で発生したＯＮ波長とシフターによりシフ
トされたＯＦＦ波長を合成する光合成器とにより構成し
たことを特徴とする請求項２又は３記載の大気汚染物質
モニタリング装置。 - 【請求項８】 前記レーザ光を大気中の計測対象に照射
する光学系は、レーザ光を上下左右方向に走査する走査
機構を備えたことを特徴とする請求項２又は３記載の大
気汚染物質モニタリング装置。 - 【請求項９】 前記反射レーザ光をＯＮ波長とＯＦＦ波
長に分光する分光手段は、ダイクロイックミラーを用い
て構成したことを特徴とする請求項２又は３記載の大気
汚染物質モニタリング装置。 - 【請求項１０】 計測対象に対するＯＮ波長及びＯＦＦ
波長のレーザ光を同時に発生するレーザ光発生手段と、 前記レーザ光発生手段で発生したレーザ光のＯＮ波長及
びＯＦＦ波長のレーザ光を検出する第１の検出器と、 前記レーザ光発生手段で発生したレーザ光から計測対象
と同じＯＮ波長を吸収しＯＦＦ波長を通過させる第１の
高濃度ガスセルと、 前記第１の高濃度ガスセルを通過したＯＦＦ波長のレー
ザ光を検出する第２の検出器と、 前記第１及び第２の検出の検出信号に基づいて前記レー
ザ光発生手段で発生するレーザ光の波長を微調整する波
長調整手段と、 前記レーザ光発生手段で発生した２波長のレーザ光を大
気中の計測対象領域に照射する光学系と、 前記計測対象領域に存在する浮遊粒子から反射されるレ
ーザ光を受光する集光光学系と、 前記集光光学系により集光された反射レーザ光のＯＮ波
長及びＯＦＦ波長のレーザ光を検出する第３の検出器
と、 前記集光光学系により集光された反射レーザ光からＯＮ
波長を吸収しＯＦＦ波長を通過させる第２の高濃度ガス
セルと、 前記第２の高濃度ガスセルを通過したＯＦＦ波長のレー
ザ光を検出する第４の検出器と、 前記第１、第２、第３及び第４の検出器により検出され
た信号から計測対象物質の濃度を求めてモニタ表示する
手段とを具備したことを特徴とする大気汚染物質モニタ
リング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34231699A JP2001159604A (ja) | 1999-12-01 | 1999-12-01 | 大気汚染物質モニタリング方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34231699A JP2001159604A (ja) | 1999-12-01 | 1999-12-01 | 大気汚染物質モニタリング方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001159604A true JP2001159604A (ja) | 2001-06-12 |
Family
ID=18352793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34231699A Pending JP2001159604A (ja) | 1999-12-01 | 1999-12-01 | 大気汚染物質モニタリング方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001159604A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020250651A1 (ja) * | 2019-06-10 | 2020-12-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | エアロゾル計測装置及びエアロゾル計測方法 |
| CN113340868A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-09-03 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 单光束飞秒激光测量空气中污染物浓度的检测装置和检测方法 |
-
1999
- 1999-12-01 JP JP34231699A patent/JP2001159604A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020250651A1 (ja) * | 2019-06-10 | 2020-12-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | エアロゾル計測装置及びエアロゾル計測方法 |
| CN113340868A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-09-03 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 单光束飞秒激光测量空气中污染物浓度的检测装置和检测方法 |
| CN113340868B (zh) * | 2021-05-11 | 2023-02-14 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 单光束飞秒激光测量空气中污染物浓度的检测装置和检测方法 |
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