JP2011117732A - Hydrocarbon concentration measuring device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact, inexpensive hydrocarbon concentration measuring device reducing a measurement error without using any optical choppers. <P>SOLUTION: A THC measuring device 1 includes: an irradiation unit 10 emitting infrared rays of which the wavelength varies periodically; a cell 20 storing an exhaust gas; and a light reception unit 30 receiving intensity of infrared rays that are emitted from the irradiation unit 10 and are transmitted through the exhaust gas stored in the cell 20. The irradiation unit 10 includes: a light source 12 emitting infrared rays including a wavelength region absorbed by hydrocarbon included in the exhaust gas; a movable mirror 13 reflecting the infrared rays emitted from the light source 12 in a plurality of directions; a diffraction grating 14 generating middle-wavelength infrared rays, short-wavelength infrared rays, and long-wavelength infrared rays from infrared rays reflected by the movable mirror 13; and an optical slit plate 16 blocking the long-wavelength infrared rays. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、炭化水素濃度測定装置に関し、特にエンジンから排出される排気ガスに照射した赤外線の吸収量に基づいて排気ガスに含まれる炭化水素の濃度和を測定する技術に関する。   The present invention relates to a hydrocarbon concentration measuring apparatus, and more particularly to a technique for measuring a concentration sum of hydrocarbons contained in exhaust gas based on an absorption amount of infrared rays irradiated to exhaust gas discharged from an engine.

従来、自動車等の排気ガスに含まれる炭化水素の濃度和(Total Hydrocarbon:THC)を測定する装置として、赤外分光法を利用したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus using infrared spectroscopy is known as an apparatus for measuring the total concentration of hydrocarbons (Total Hydrocarbon: THC) contained in exhaust gas of an automobile or the like (see, for example, Patent Document 1).

上記のような赤外分光法を利用した炭化水素濃度測定装置は、排気ガスに赤外線を照射し、当該赤外線の特定の波長域における吸収量に基づいて、排気ガスに含まれる炭化水素の濃度和を測定する。
当該測定においては、光学チョッパを用いて、排気ガスに照射される赤外線を周期的に遮断し、当該赤外線の受光強度のゼロ点を把握することで、赤外線の発振強度の補正、及び背景光の影響(ノイズ)の除去等を行っている。
The hydrocarbon concentration measuring device using infrared spectroscopy as described above irradiates exhaust gas with infrared rays, and based on the absorption amount of the infrared rays in a specific wavelength region, the concentration sum of hydrocarbons contained in the exhaust gas. Measure.
In the measurement, an infrared ray irradiated to the exhaust gas is periodically blocked using an optical chopper, and the zero point of the received light intensity of the infrared ray is grasped to correct the infrared oscillation intensity and the background light. The influence (noise) is removed.

しかしながら、排気ガスに含まれる炭化水素の濃度の測定に光学チョッパを用いると、炭化水素濃度測定装置の大型化を招くと共に、光学チョッパを制御するための装置が必要となり、コストの悪化を招く。更に、光学チョッパの制御に何らかのずれが生じた場合には、最終的に測定される炭化水素の濃度に誤差が生じる恐れがある。   However, if an optical chopper is used to measure the concentration of hydrocarbons contained in the exhaust gas, the size of the hydrocarbon concentration measuring device will be increased, and a device for controlling the optical chopper will be required, leading to cost deterioration. Furthermore, if any deviation occurs in the control of the optical chopper, an error may occur in the hydrocarbon concentration finally measured.

特開2009−115654号公報JP 2009-115654 A

本発明は、光学チョッパを用いず、小型かつ安価で測定誤差を低減した炭化水素濃度測定装置を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a hydrocarbon concentration measuring apparatus that is small and inexpensive and has reduced measurement error without using an optical chopper.

本発明の炭化水素濃度測定装置は、波長が周期的に変動する赤外線を照射する照射部と、前記赤外線を検出して、当該赤外線の強度を得る受光部と、測定対象ガスを収容し、前記赤外線を透過するセルと、を具備し、前記照射部から前記セルに収容される測定対象ガスに向けて赤外線を照射し、前記測定対象ガスを透過した赤外線を前記受光部によって検出することで、前記測定対象ガスを透過した赤外線の強度を得て、当該赤外線の強度に基づいて、前記測定対象ガスに含まれる炭化水素の濃度を測定する炭化水素濃度測定装置であって、前記照射部は、前記測定対象ガスに含まれる炭化水素に吸収される波長域を含む赤外線を照射する光源と、前記光源から照射される赤外線を分光して、前記測定対象ガスに含まれる炭化水素の濃度を測定するために必要な波長域を有する中波長の赤外線、前記中波長の赤外線よりも短い波長域を有する短波長の赤外線、及び前記中波長の赤外線よりも長い波長域を有する長波長の赤外線を順番に取り出すことで周期的に波長変動させる分光器と、前記短波長の赤外線、及び前記長波長の赤外線のうちの少なくとも片方の光路を遮断する遮断手段と、を具備する。   The hydrocarbon concentration measuring apparatus of the present invention includes an irradiation unit that irradiates infrared rays whose wavelengths periodically change, a light receiving unit that detects the infrared rays and obtains the intensity of the infrared rays, and a measurement target gas. A cell that transmits infrared rays, irradiates infrared rays from the irradiation unit toward the measurement target gas accommodated in the cells, and detects the infrared rays transmitted through the measurement target gas by the light receiving unit, Obtaining the intensity of infrared light that has passed through the measurement target gas, and measuring the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas based on the intensity of the infrared light, the irradiation unit, A light source that irradiates infrared rays including a wavelength range that is absorbed by hydrocarbons contained in the measurement target gas, and infrared rays emitted from the light sources are dispersed to measure the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas. In order, a medium-wavelength infrared having a wavelength range necessary for performing, a short-wavelength infrared having a shorter wavelength range than the medium-wavelength infrared, and a long-wavelength infrared having a longer wavelength range than the medium-wavelength infrared A spectroscope that periodically changes the wavelength by taking out the light, and a blocking means that blocks at least one of the short wavelength infrared light and the long wavelength infrared light.

本発明の炭化水素濃度測定装置において、前記分光器は、入射する赤外線を複数の方向に反射させる反射手段と、入射する赤外線を回折させることにより分光する回折手段と、から構成され、前記遮断手段は、前記短波長の赤外線、及び前記長波長の赤外線のうちの少なくとも片方の光路上に設けられ、当該光路を遮断する遮光部材であることが好ましい。   In the hydrocarbon concentration measuring apparatus of the present invention, the spectroscope is composed of a reflecting means for reflecting incident infrared rays in a plurality of directions, and a diffracting means for diffracting incident infrared rays, and the blocking means. Is preferably a light-shielding member that is provided on at least one of the short-wavelength infrared light and the long-wavelength infrared light and blocks the light path.

本発明の炭化水素濃度測定装置において、前記分光器は、入射する赤外線を複数の方向に反射させる反射手段と、入射する赤外線を回折させることにより分光する回折手段と、から構成され、前記反射手段は、前記光源から照射される赤外線が前記回折手段に入射しない位置を含む範囲で揺動することで前記遮断手段として機能することが好ましい。   In the hydrocarbon concentration measuring apparatus according to the present invention, the spectroscope includes a reflecting unit that reflects incident infrared rays in a plurality of directions, and a diffracting unit that diffracts incident infrared rays, and the reflecting unit. Preferably functions as the blocking means by oscillating within a range including a position where the infrared rays emitted from the light source do not enter the diffraction means.

本発明によれば、装置を小型化し、コストを低減すると共に、排気ガスに含まれる炭化水素の測定における誤差を低減することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the size of the apparatus, reduce costs, and reduce errors in the measurement of hydrocarbons contained in exhaust gas.

炭化水素濃度測定装置を示す図。The figure which shows a hydrocarbon concentration measuring apparatus. 照射部の構造を示す図。The figure which shows the structure of an irradiation part. 波長掃引時における赤外線の受光強度の周期的変動を示す図。The figure which shows the periodic fluctuation | variation of the infrared rays received intensity at the time of wavelength sweep. 照射部の別形態の構造を示す図。The figure which shows the structure of another form of an irradiation part. 波長掃引時における赤外線の受光強度の周期的変動を示す図。The figure which shows the periodic fluctuation | variation of the infrared rays received intensity at the time of wavelength sweep. 照射部の別形態の構造を示す図。The figure which shows the structure of another form of an irradiation part. 波長掃引時における赤外線の受光強度の周期的変動を示す図。The figure which shows the periodic fluctuation | variation of the infrared rays received intensity at the time of wavelength sweep. 照射部の別形態の構造を示す図。The figure which shows the structure of another form of an irradiation part. 波長掃引時における赤外線の受光強度の周期的変動を示す図。The figure which shows the periodic fluctuation | variation of the infrared rays received intensity at the time of wavelength sweep.

以下では、図1を参照して、THC測定装置1について説明する。
THC測定装置1は、赤外分光法を利用した炭化水素濃度測定装置であり、自動車等のエンジンから排出される排気ガス(測定対象ガス)に赤外線を照射し、当該赤外線の特定の波長域における吸収量に基づいて、排気ガスに含まれる炭化水素の濃度和(Total Hydrocarbon:THC)を測定する。
Hereinafter, the THC measuring apparatus 1 will be described with reference to FIG.
The THC measurement device 1 is a hydrocarbon concentration measurement device using infrared spectroscopy, which irradiates exhaust gas (measurement target gas) exhausted from an engine such as an automobile with infrared rays, in a specific wavelength region of the infrared rays. Based on the amount of absorption, the total concentration of hydrocarbons (total hydrocarbon: THC) contained in the exhaust gas is measured.

図1に示すように、THC測定装置1は、照射部10、セル20、受光部30、及び制御部40を具備する。   As shown in FIG. 1, the THC measurement apparatus 1 includes an irradiation unit 10, a cell 20, a light receiving unit 30, and a control unit 40.

照射部10は、波長が周期的に変動する赤外線をセル20の内部に供給された排気ガスに向けて照射する。
照射部10は、その外装をなす筐体11を具備する。
筐体11は、照射部10を構成する複数の部材を収容する筐体であり、当該複数の部材の相対的な位置関係を保持する。
なお、筐体11に収容され、照射部10を構成する複数の部材の詳細については後述する。
The irradiating unit 10 irradiates the infrared gas whose wavelength varies periodically toward the exhaust gas supplied into the cell 20.
The irradiation unit 10 includes a housing 11 that forms the exterior thereof.
The housing 11 is a housing that houses a plurality of members that constitute the irradiation unit 10, and holds the relative positional relationship between the plurality of members.
Note that details of a plurality of members housed in the housing 11 and constituting the irradiation unit 10 will be described later.

セル20は、略円筒状の部材であり、自動車等の排気経路の中途部に配置して当該排気経路を流動する排気ガスを内部に導入する。セル20は、所定の方向(セル20の軸方向と直交する方向であり、図1における左右方向)に赤外線が透過可能に構成されており、セル20の内部に導入された排気ガスを透過した後の赤外線(以下、「透過光」と記す。)を取得可能となっている。つまり、赤外線が導入される側(図1における右側)と反対側(同じく左側)で、排気ガスを透過した透過光を取得する。セル20によって取得された透過光は、受光部30によって受光される。   The cell 20 is a substantially cylindrical member, and is disposed in the middle of the exhaust path of an automobile or the like, and introduces exhaust gas flowing through the exhaust path into the inside. The cell 20 is configured to be able to transmit infrared rays in a predetermined direction (a direction perpendicular to the axial direction of the cell 20 and the left-right direction in FIG. 1), and has passed through the exhaust gas introduced into the cell 20. Later infrared rays (hereinafter referred to as “transmitted light”) can be acquired. That is, transmitted light that has passed through the exhaust gas is acquired on the side (right side in FIG. 1) where infrared rays are introduced and on the opposite side (also on the left side). The transmitted light acquired by the cell 20 is received by the light receiving unit 30.

受光部30は、フォトダイオード等の光検出器を含み、照射部10から照射されてセル20の内部に導入された排気ガスを透過した後の赤外線、つまり透過光を検出することで、その強度(赤外線強度)を得る。   The light receiving unit 30 includes a photodetector such as a photodiode, and detects the infrared light after passing through the exhaust gas irradiated from the irradiation unit 10 and introduced into the cell 20, that is, the intensity of the transmitted light. (Infrared intensity) is obtained.

制御部40は、照射部10及び受光部30と電気的に接続されている。
制御部40は、照射部10を制御して、所望の波長域を有する赤外線を照射部10から照射可能とする。また、制御部40は、受光部30から透過光の強度を取得し、当該透過光の強度に基づいて排気ガスに含まれる炭化水素の濃度和を算出する。
The control unit 40 is electrically connected to the irradiation unit 10 and the light receiving unit 30.
The control unit 40 controls the irradiation unit 10 so that infrared rays having a desired wavelength range can be emitted from the irradiation unit 10. Further, the control unit 40 acquires the intensity of the transmitted light from the light receiving unit 30, and calculates the concentration sum of the hydrocarbons contained in the exhaust gas based on the intensity of the transmitted light.

以上のように、THC測定装置1においては、照射部10から照射された赤外線がセル20の内部に導入された排気ガスに向けて照射され、当該排気ガスを透過した赤外線(透過光)が受光部30によって検出されて、その強度が得られる。そして、当該透過光の強度に基づいて、制御部40が排気ガスに含まれる炭化水素の濃度和を算出する。   As described above, in the THC measurement device 1, infrared rays irradiated from the irradiation unit 10 are irradiated toward the exhaust gas introduced into the cell 20, and infrared rays (transmitted light) transmitted through the exhaust gas are received. The intensity is detected by the unit 30. And based on the intensity | strength of the said transmitted light, the control part 40 calculates the density | concentration sum of the hydrocarbon contained in exhaust gas.

以下では、図2〜図3を参照して、照射部10の構造について詳細に説明する。   Below, with reference to FIGS. 2-3, the structure of the irradiation part 10 is demonstrated in detail.

図2に示すように、照射部10は、光源12、可動ミラー13、回折格子14、固定ミラー15、及び光学スリット板16を具備する。これらの部材は、筐体11(図1参照)に収容され、互いの相対的な位置関係を保持した状態で固定されている。   As shown in FIG. 2, the irradiation unit 10 includes a light source 12, a movable mirror 13, a diffraction grating 14, a fixed mirror 15, and an optical slit plate 16. These members are accommodated in the housing 11 (see FIG. 1) and are fixed in a state in which the relative positional relationship is maintained.

光源12は、セル20(図1参照)に導入された排気ガスに含まれる炭化水素に吸収される波長域を含む広帯域の赤外線を可動ミラー13に向けて照射する部材である。   The light source 12 is a member that irradiates the movable mirror 13 with broadband infrared light including a wavelength range absorbed by hydrocarbons contained in the exhaust gas introduced into the cell 20 (see FIG. 1).

可動ミラー13は、光源12から照射された赤外線を反射する手段として機能し、適宜の角度で回折格子14に入射させる部材である。可動ミラー13としては、いわゆるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー等を適用することが可能である。
可動ミラー13は、適宜の固定軸に揺動可能に設けられており、当該固定軸周りにおける所定範囲(図2に示す位置P1と位置P2との間)を揺動するように制御部40(図1参照)によって制御される。図2に示す位置P1を可動ミラー13の初期位置とすると、可動ミラー13が位置P2まで回動し、再び位置P1に戻るまでが可動ミラー13の回動周期(1周期)となっている。
可動ミラー13の揺動範囲は、すべての位置において回折格子14に赤外線を入射可能なように設定されている。
こうして、可動ミラー13は、回折格子14に入射する赤外線の角度を周期的に変更する。
The movable mirror 13 functions as means for reflecting the infrared rays emitted from the light source 12 and is a member that enters the diffraction grating 14 at an appropriate angle. As the movable mirror 13, a so-called MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror or the like can be applied.
The movable mirror 13 is swingably provided on an appropriate fixed shaft, and the control unit 40 (so as to swing a predetermined range around the fixed shaft (between the position P1 and the position P2 shown in FIG. 2). 1). Assuming that the position P1 shown in FIG. 2 is the initial position of the movable mirror 13, the period until the movable mirror 13 rotates to the position P2 and returns to the position P1 is the rotation period (one period) of the movable mirror 13.
The swing range of the movable mirror 13 is set so that infrared rays can enter the diffraction grating 14 at all positions.
In this way, the movable mirror 13 periodically changes the angle of infrared rays incident on the diffraction grating 14.

回折格子14は、可動ミラー13によって反射された赤外線を回折する手段として機能し、当該赤外線を波長ごとに分光して、固定ミラー15に向けて反射させる部材である。回折格子14としては、表面(赤外線が入射する側の面)に互いに平行な多数の溝が形成された金属板等を適用することが可能である。   The diffraction grating 14 functions as means for diffracting the infrared light reflected by the movable mirror 13, and is a member that separates the infrared light for each wavelength and reflects it toward the fixed mirror 15. As the diffraction grating 14, it is possible to apply a metal plate or the like in which a large number of grooves parallel to each other are formed on the surface (the surface on which infrared rays are incident).

回折格子14は、可動ミラー13によって反射された赤外線が入射する位置に配置されており、当該入射した赤外線から可動ミラー13の揺動位置に応じて「中波長の赤外線」、「短波長の赤外線」、及び「長波長の赤外線」を生成する。
中波長の赤外線は、回折格子14によって分光された赤外線の一部をなし、セル20に導入された排気ガスに含まれる炭化水素に吸収される波長域の赤外線であり、前記炭化水素の濃度和を測定するために使用される。
短波長の赤外線は、回折格子14によって分光された赤外線の一部をなし、中波長の赤外線よりも短い波長域の赤外線である。短波長の赤外線は、セル20に導入された排気ガスに含まれる炭化水素に吸収されない波長域の赤外線である。
長波長の赤外線は、回折格子14によって分光された赤外線の一部をなし、中波長の赤外線よりも長い波長域の赤外線である。長波長の赤外線は、セル20に導入された排気ガスに含まれる炭化水素に吸収されない波長域の赤外線である。
The diffraction grating 14 is disposed at a position where the infrared ray reflected by the movable mirror 13 is incident. Depending on the swing position of the movable mirror 13 from the incident infrared ray, the “medium wavelength infrared ray” and the “short wavelength infrared ray”. , And “long wavelength infrared”.
The medium-wavelength infrared light is a part of the infrared light dispersed by the diffraction grating 14 and is an infrared light in a wavelength region that is absorbed by the hydrocarbons contained in the exhaust gas introduced into the cell 20. Used to measure.
The short wavelength infrared ray forms a part of the infrared ray dispersed by the diffraction grating 14 and is an infrared ray having a shorter wavelength range than the medium wavelength infrared ray. The short wavelength infrared ray is an infrared ray in a wavelength region that is not absorbed by the hydrocarbons contained in the exhaust gas introduced into the cell 20.
The long-wavelength infrared light is a part of the infrared light dispersed by the diffraction grating 14 and has a longer wavelength range than the medium-wavelength infrared light. The long wavelength infrared ray is an infrared ray in a wavelength region that is not absorbed by hydrocarbons contained in the exhaust gas introduced into the cell 20.

固定ミラー15は、回折格子14によって分光された赤外線を光学スリット板16に向けて反射させる部材である。
固定ミラー15は、回折格子14によって生成される、中波長の赤外線、短波長の赤外線、及び長波長の赤外線の光路上に配置されている。
The fixed mirror 15 is a member that reflects the infrared light dispersed by the diffraction grating 14 toward the optical slit plate 16.
The fixed mirror 15 is arranged on an optical path of medium wavelength infrared light, short wavelength infrared light, and long wavelength infrared light generated by the diffraction grating 14.

固定ミラー15によって反射された、中波長の赤外線、短波長の赤外線、及び長波長の赤外線、それぞれの光軸は互いに所定の間隔を空けて略平行となっている。
これは、前述のように、可動ミラー13が所定範囲(図2に示す位置P1と位置P2との間)を揺動しながら光源12から照射された赤外線を回折格子14に向けて反射し、複数の角度で回折格子14に入射した赤外線が分光されるためである。ただし、中波長の赤外線、短波長の赤外線、及び長波長の赤外線、それぞれの光軸が互いに所定の間隔を空けて略平行となるように、光源12の設置位置、可動ミラー13の揺動範囲及び設置位置、回折格子14の設置位置、並びに固定ミラー15の設置位置等が適宜設定されているものとする。
こうして、可動ミラー13と回折格子14とが分光器として機能し、可動ミラー13の揺動と同期して、中波長の赤外線、短波長の赤外線、及び長波長の赤外線を順番に取り出すことで照射部10から照射される赤外線の波長が変動し、波長掃引を実現している。
The optical axes of the medium-wavelength infrared light, the short-wavelength infrared light, and the long-wavelength infrared light reflected by the fixed mirror 15 are substantially parallel to each other at a predetermined interval.
As described above, the movable mirror 13 reflects the infrared rays emitted from the light source 12 toward the diffraction grating 14 while swinging within a predetermined range (between the position P1 and the position P2 shown in FIG. 2). This is because infrared rays incident on the diffraction grating 14 at a plurality of angles are dispersed. However, the installation position of the light source 12 and the swing range of the movable mirror 13 are set so that the optical axes of the medium wavelength infrared ray, the short wavelength infrared ray, and the long wavelength infrared ray are substantially parallel to each other with a predetermined interval therebetween. In addition, the installation position, the installation position of the diffraction grating 14, the installation position of the fixed mirror 15, and the like are appropriately set.
In this way, the movable mirror 13 and the diffraction grating 14 function as a spectroscope, and in synchronization with the swinging of the movable mirror 13, irradiation is performed by sequentially extracting medium-wavelength infrared light, short-wavelength infrared light, and long-wavelength infrared light. The wavelength of infrared rays emitted from the unit 10 fluctuates, and wavelength sweeping is realized.

光学スリット板16は、光源12から照射される赤外線を透過しない材料からなる板材であり、所定の波長域の赤外線を遮断する遮光部材として機能する。光学スリット板16は、固定ミラー15によって反射された、中波長の赤外線、短波長の赤外線、及び長波長の赤外線の光路上に配置されている。光学スリット板16には、スリット16aが形成されている。
スリット16aは、光学スリット板16の表裏面を貫通する微細な孔であり、中波長の赤外線、及び短波長の赤外線の光路が位置する部分に配置されている。中波長の赤外線、及び短波長の赤外線は、光学スリット板16のスリット16aを通過し、長波長の赤外線は、光学スリット板16におけるスリット16aが形成されていない部分に遮断される。
The optical slit plate 16 is a plate material made of a material that does not transmit infrared rays emitted from the light source 12, and functions as a light shielding member that blocks infrared rays in a predetermined wavelength region. The optical slit plate 16 is disposed on the optical path of the medium wavelength infrared, the short wavelength infrared, and the long wavelength infrared reflected by the fixed mirror 15. A slit 16 a is formed in the optical slit plate 16.
The slit 16a is a fine hole penetrating the front and back surfaces of the optical slit plate 16, and is disposed in a portion where an optical path of medium-wavelength infrared light and short-wavelength infrared light is located. The medium-wavelength infrared light and the short-wavelength infrared light pass through the slit 16a of the optical slit plate 16, and the long-wavelength infrared light is blocked by the portion of the optical slit plate 16 where the slit 16a is not formed.

以上のように、照射部10においては、光源12、可動ミラー13、回折格子14、固定ミラー15、光学スリット板16を順に辿る光路が形成される。   As described above, in the irradiation unit 10, an optical path that sequentially follows the light source 12, the movable mirror 13, the diffraction grating 14, the fixed mirror 15, and the optical slit plate 16 is formed.

光源12から照射された赤外線は、所定範囲(図2に示す位置P1と位置P2との間)を揺動する可動ミラー13と、赤外線を分光する回折格子14とによって波長掃引されつつ、光学スリット板16に到達した赤外線のうち、中波長の赤外線、及び短波長の赤外線のみが光学スリット板16によって選択されて照射部10から照射される。
なお、光学スリット板16のスリット16aを通過した赤外線は、コリメートレンズ等により適宜調整された後、セル20(図1参照)の内部に供給された排気ガスに向けて照射される。この時、照射される赤外線は、光学スリット板16によって部分的に遮断されているため、光学スリット板16を設置しない場合と比較して強度が低くなるが、セル20の内部に供給された排気ガスに含まれる炭化水素を測定可能な程度の強度を有するように設定されている。
The infrared light emitted from the light source 12 is swept in wavelength by the movable mirror 13 that swings within a predetermined range (between the position P1 and the position P2 shown in FIG. 2) and the diffraction grating 14 that splits the infrared light. Of the infrared rays that have reached the plate 16, only medium-wavelength infrared rays and short-wavelength infrared rays are selected by the optical slit plate 16 and irradiated from the irradiation unit 10.
The infrared rays that have passed through the slit 16a of the optical slit plate 16 are appropriately adjusted by a collimator lens or the like, and then irradiated toward the exhaust gas supplied into the cell 20 (see FIG. 1). At this time, since the irradiated infrared rays are partially blocked by the optical slit plate 16, the intensity is lower than that in the case where the optical slit plate 16 is not installed, but the exhaust gas supplied into the cell 20 is exhausted. It is set so as to have a strength capable of measuring hydrocarbons contained in the gas.

こうして、図3に示すように、赤外線の波長掃引時において長波長の赤外線を遮断して、受光部30(図1参照)によって受光される赤外線の強度が一定時間ゼロとなる部分を周期的に形成することが可能となる。
これにより、光学チョッパを用いて赤外線を周期的に遮断することなく、赤外線の受光強度のゼロ点を把握することができ、赤外線の発振強度の補正、及び背景光の影響(ノイズ)の除去を行うことができる。したがって、THC測定装置1を小型かつ安価に構成すると共に、排気ガスに含まれる炭化水素の測定における誤差を低減することができる。
なお、本実施形態における光学スリット板16は、スリット16aを有し、長波長の赤外線のみを遮断する構成としたが、これに限定するものではなく、短波長の赤外線のみを遮断するスリットを有する構成、又は短波長の赤外線を遮断するスリットと、長波長の赤外線を遮断するスリットとの両方を有する構成としてもよい。
Thus, as shown in FIG. 3, the long wavelength infrared rays are blocked during the infrared wavelength sweep, and the portions where the intensity of the infrared rays received by the light receiving unit 30 (see FIG. 1) is zero for a certain period are periodically It becomes possible to form.
This makes it possible to grasp the zero point of the infrared light reception intensity without periodically blocking the infrared light using an optical chopper, to correct the infrared oscillation intensity, and to remove the influence (noise) of the background light. It can be carried out. Therefore, the THC measuring device 1 can be configured to be small and inexpensive, and errors in measuring hydrocarbons contained in the exhaust gas can be reduced.
In addition, although the optical slit plate 16 in this embodiment has the structure which has the slit 16a and interrupts | blocks only long wavelength infrared rays, it is not limited to this, It has a slit which interrupts | blocks only short wavelength infrared rays. It is good also as a structure which has both a structure or the slit which interrupts | blocks short wavelength infrared rays, and the slit which interrupts | blocks long wavelength infrared rays.

また、本発明に係る照射部の他の形態として、照射部110を照射部10に代えて適用することも可能である。
以下では、図4〜図5を参照して、照射部110の構造について詳細に説明する。
As another form of the irradiation unit according to the present invention, the irradiation unit 110 can be applied in place of the irradiation unit 10.
Below, with reference to FIGS. 4-5, the structure of the irradiation part 110 is demonstrated in detail.

図4に示すように、照射部110は、光源112、可動ミラー113、回折格子114、ハーフミラー115、及び光学スリット板116を具備する。   As shown in FIG. 4, the irradiation unit 110 includes a light source 112, a movable mirror 113, a diffraction grating 114, a half mirror 115, and an optical slit plate 116.

光源112は、照射部10の光源12と略同様に構成され、セル20(図1参照)に導入された排気ガスに含まれる炭化水素に吸収される波長域を含む広帯域の赤外線をハーフミラー115を介して、回折格子114に向けて照射する部材である。   The light source 112 is configured in substantially the same manner as the light source 12 of the irradiating unit 10, and the half-mirror 115 emits broadband infrared light including a wavelength range absorbed by hydrocarbons contained in the exhaust gas introduced into the cell 20 (see FIG. 1). This is a member that irradiates the diffraction grating 114 via

可動ミラー113は、照射部10の可動ミラー13と略同様に構成され、回折格子114によって分光された赤外線を反射する手段として機能し、適宜の角度で再び回折格子114に入射させる部材である。
可動ミラー113は、適宜の固定軸に揺動可能に設けられており、当該固定軸周りにおける所定範囲(図4に示す位置P3と位置P4との間)を揺動するように制御部40(図1参照)によって制御される。図4に示す位置P3を可動ミラー113の初期位置とすると、可動ミラー113が位置P4まで回動し、再び位置P3に戻るまでが可動ミラー113の回動周期(1周期)となっている。
The movable mirror 113 is configured in substantially the same manner as the movable mirror 13 of the irradiating unit 10, functions as a means for reflecting infrared rays dispersed by the diffraction grating 114, and is a member that is incident on the diffraction grating 114 again at an appropriate angle.
The movable mirror 113 is swingably provided on an appropriate fixed shaft, and the control unit 40 (so as to swing within a predetermined range (between position P3 and position P4 shown in FIG. 4) around the fixed shaft. 1). Assuming that the position P3 shown in FIG. 4 is the initial position of the movable mirror 113, the period until the movable mirror 113 rotates to the position P4 and returns to the position P3 is the rotation period (one period) of the movable mirror 113.

回折格子114は、照射部10の回折格子14と略同様に構成され、光源112から照射され、ハーフミラー115を透過した赤外線を回折する手段として機能し、当該赤外線を波長ごとに分光して、可動ミラー113に向けて反射させると共に、可動ミラー113によって反射された赤外線をハーフミラー115に向けて反射させる部材である。回折格子114は、光源112から照射され、ハーフミラー115を透過した赤外線が入射し、かつ可動ミラー113によって反射された赤外線が入射する位置に配置されている。
回折格子114は、照射部10の回折格子14と同様に、可動ミラー113の揺動位置に応じて、入射した赤外線から中波長の赤外線、短波長の赤外線、及び長波長の赤外線を生成する。
The diffraction grating 114 is configured in substantially the same manner as the diffraction grating 14 of the irradiation unit 10, functions as a means for diffracting infrared light irradiated from the light source 112 and transmitted through the half mirror 115, and the infrared light is dispersed for each wavelength. It is a member that reflects toward the movable mirror 113 and reflects the infrared rays reflected by the movable mirror 113 toward the half mirror 115. The diffraction grating 114 is disposed at a position where the infrared light irradiated from the light source 112 and transmitted through the half mirror 115 is incident and the infrared light reflected by the movable mirror 113 is incident.
Similar to the diffraction grating 14 of the irradiation unit 10, the diffraction grating 114 generates medium-wavelength infrared light, short-wavelength infrared light, and long-wavelength infrared light from incident infrared light according to the swing position of the movable mirror 113.

ハーフミラー115は、入射光の一部を反射し、残りの一部を透過させる部材であり、光源112から照射された赤外線の一部を透過して回折格子114に入射させると共に、回折格子114によって分光された赤外線を光学スリット板116に向けて反射させる。
ハーフミラー115は、光源112から照射された赤外線の光路上であって、かつ回折格子114によって生成される、中波長の赤外線、短波長の赤外線、及び長波長の赤外線の光路上に配置されている。
The half mirror 115 is a member that reflects a part of incident light and transmits the remaining part. The half mirror 115 transmits a part of infrared rays emitted from the light source 112 to be incident on the diffraction grating 114. The infrared rays dispersed by the light are reflected toward the optical slit plate 116.
The half mirror 115 is disposed on the optical path of the infrared light emitted from the light source 112 and generated by the diffraction grating 114 on the optical path of the medium wavelength infrared light, the short wavelength infrared light, and the long wavelength infrared light. Yes.

ハーフミラー115によって反射された、中波長の赤外線、短波長の赤外線、及び長波長の赤外線、それぞれの光軸は互いに所定の間隔を空けて略平行となっている。
これは、前述のように、可動ミラー113が所定範囲(図4に示す位置P3と位置P4との間)を揺動しながら回折格子114によって分光され反射された赤外線を再び回折格子114に向けて反射し、複数の角度で回折格子114に入射した赤外線が分光されるためである。
The optical axes of the medium-wavelength infrared light, the short-wavelength infrared light, and the long-wavelength infrared light reflected by the half mirror 115 are substantially parallel to each other at a predetermined interval.
As described above, this is because the movable mirror 113 swings within a predetermined range (between the position P3 and the position P4 shown in FIG. 4) and the infrared light that is spectrally reflected and reflected by the diffraction grating 114 is directed to the diffraction grating 114 again. This is because infrared rays reflected and incident on the diffraction grating 114 at a plurality of angles are dispersed.

詳細には、回折格子114によって生成された、中波長の赤外線、短波長の赤外線、及び長波長の赤外線は、可動ミラー113に向かう角度(回折格子114での反射角)がそれぞれ互いに異なるが、揺動する可動ミラー113に対する入射角がそれぞれ0度、つまり中波長の赤外線、短波長の赤外線、及び長波長の赤外線、それぞれの光軸と可動ミラー113とが直交した状態の時に、可動ミラー113によって反射され、それぞれ可動ミラー113と回折格子114との間の同一の光路を辿り、それぞれの光軸が互いに所定の間隔を空けて略平行となった状態でハーフミラー115に入射する。ただし、中波長の赤外線、短波長の赤外線、及び長波長の赤外線、それぞれの光軸が互いに所定の間隔を空けて略平行となるように、光源112の設置位置、可動ミラー113の揺動範囲及び設置位置、回折格子114の設置位置、並びにハーフミラー115の設置位置等が適宜設定されているものとする。
こうして、可動ミラー113と回折格子114とが分光器として機能し、可動ミラー113の揺動と同期して、中波長の赤外線、短波長の赤外線、及び長波長の赤外線を順番に取り出すことで照射部110から照射される赤外線の波長が変動し、波長掃引を実現している。
Specifically, the medium-wavelength infrared light, the short-wavelength infrared light, and the long-wavelength infrared light generated by the diffraction grating 114 have different angles toward the movable mirror 113 (reflection angles at the diffraction grating 114). When the incident angles with respect to the oscillating movable mirror 113 are 0 degrees, that is, in the state where the medium wavelength infrared ray, the short wavelength infrared ray, and the long wavelength infrared ray, the respective optical axes and the movable mirror 113 are orthogonal to each other. , And follow the same optical path between the movable mirror 113 and the diffraction grating 114, respectively, and enter the half mirror 115 in a state in which the respective optical axes are substantially parallel with a predetermined distance from each other. However, the installation position of the light source 112 and the swing range of the movable mirror 113 are set so that the optical axes of the medium wavelength infrared rays, the short wavelength infrared rays, and the long wavelength infrared rays are substantially parallel to each other with a predetermined interval therebetween. In addition, the installation position, the installation position of the diffraction grating 114, the installation position of the half mirror 115, and the like are set as appropriate.
In this way, the movable mirror 113 and the diffraction grating 114 function as a spectroscope, and in synchronization with the swinging of the movable mirror 113, irradiation is performed by sequentially extracting medium wavelength infrared rays, short wavelength infrared rays, and long wavelength infrared rays. The wavelength of infrared rays emitted from the unit 110 varies, and wavelength sweeping is realized.

光学スリット板116は、照射部10の光学スリット板16と略同様に構成され、光源112から照射される赤外線を透過しない材料からなる板材であり、所定の波長域の赤外線を遮断する遮光部材として機能する。光学スリット板116は、ハーフミラー115によって反射された、中波長の赤外線、短波長の赤外線、及び長波長の赤外線の光路上に配置されている。光学スリット板116には、スリット116aが形成されている。
スリット116aは、光学スリット板116の表裏面を貫通する微細な孔であり、中波長の赤外線、及び長波長の赤外線の光路が位置する部分に配置される。中波長の赤外線、及び長波長の赤外線は、光学スリット板116のスリット116aを通過し、短波長の赤外線は、光学スリット板116におけるスリット116aが形成されていない部分に遮断される。
The optical slit plate 116 is configured in substantially the same manner as the optical slit plate 16 of the irradiation unit 10 and is a plate material made of a material that does not transmit infrared rays emitted from the light source 112, and serves as a light shielding member that blocks infrared rays in a predetermined wavelength range. Function. The optical slit plate 116 is disposed on the optical path of the medium-wavelength infrared light, the short-wavelength infrared light, and the long-wavelength infrared light reflected by the half mirror 115. The optical slit plate 116 is formed with a slit 116a.
The slit 116a is a fine hole penetrating the front and back surfaces of the optical slit plate 116, and is disposed in a portion where an optical path of medium-wavelength infrared light and long-wavelength infrared light is located. The medium-wavelength infrared light and the long-wavelength infrared light pass through the slit 116a of the optical slit plate 116, and the short-wavelength infrared light is blocked by a portion of the optical slit plate 116 where the slit 116a is not formed.

以上のように、照射部110においては、光源112、ハーフミラー115、回折格子114、可動ミラー113、回折格子114、ハーフミラー115、光学スリット板116を順に辿る光路が形成される。
照射部110においては、回折格子114を2回経由する光路となっているため、照射部10と比較して、より良好に赤外線を分光することができる。
As described above, in the irradiating unit 110, an optical path that sequentially follows the light source 112, the half mirror 115, the diffraction grating 114, the movable mirror 113, the diffraction grating 114, the half mirror 115, and the optical slit plate 116 is formed.
In the irradiating unit 110, since the optical path passes through the diffraction grating 114 twice, infrared rays can be more favorably dispersed as compared with the irradiating unit 10.

光源112から照射された赤外線は、所定範囲(図4に示す位置P3と位置P4との間)を揺動する可動ミラー113と、赤外線を分光する回折格子114とによって波長掃引されつつ、光学スリット板116に到達した赤外線のうち、中波長の赤外線、及び長波長の赤外線のみが光学スリット板116によって選択されて照射部110から照射される。
なお、光学スリット板116のスリット116aを通過した赤外線は、コリメートレンズ等により適宜調整された後、セル20(図1参照)の内部に供給された排気ガスに向けて照射される。この時、照射される赤外線は、ハーフミラー115によって部分的に反射及び透過され、かつ光学スリット板116によって部分的に遮断されているため、ハーフミラー115及び光学スリット板116を設置しない場合と比較して強度が低くなるが、セル20の内部に供給された排気ガスに含まれる炭化水素を測定可能な程度の強度を有するように設定されている。
The infrared rays emitted from the light source 112 are swept in wavelength by the movable mirror 113 that swings within a predetermined range (between the position P3 and the position P4 shown in FIG. 4) and the diffraction grating 114 that divides the infrared rays, and the optical slit Of the infrared rays that have reached the plate 116, only the medium-wavelength infrared rays and the long-wavelength infrared rays are selected by the optical slit plate 116 and irradiated from the irradiation unit 110.
The infrared rays that have passed through the slit 116a of the optical slit plate 116 are appropriately adjusted by a collimating lens or the like and then irradiated toward the exhaust gas supplied into the cell 20 (see FIG. 1). At this time, the irradiated infrared rays are partially reflected and transmitted by the half mirror 115 and partially blocked by the optical slit plate 116, so that compared with the case where the half mirror 115 and the optical slit plate 116 are not installed. Thus, the strength is lowered, but the strength is set such that hydrocarbons contained in the exhaust gas supplied into the cell 20 can be measured.

こうして、図5に示すように、赤外線の波長掃引時において短波長の赤外線を遮断して、受光部30(図1参照)によって受光される赤外線の強度が一定時間ゼロとなる部分を周期的に形成することが可能となる。
これにより、光学チョッパを用いて赤外線を周期的に遮断することなく、赤外線の受光強度のゼロ点を把握することができ、赤外線の発振強度の補正、及び背景光の影響(ノイズ)の除去を行うことができる。したがって、THC測定装置1を小型かつ安価に構成すると共に、排気ガスに含まれる炭化水素の測定における誤差を低減することができる。
なお、本実施形態における光学スリット板116は、スリット116aを有し、短波長の赤外線のみを遮断する構成としたが、これに限定するものではなく、長波長の赤外線のみを遮断するスリットを有する構成、又は短波長の赤外線を遮断するスリットと、長波長の赤外線を遮断するスリットとの両方を有する構成としてもよい。
Thus, as shown in FIG. 5, the infrared light having a short wavelength is blocked during the wavelength sweeping of the infrared light, and the portion where the intensity of the infrared light received by the light receiving unit 30 (see FIG. 1) is zero for a certain period is periodically It becomes possible to form.
This makes it possible to grasp the zero point of the infrared light reception intensity without periodically blocking the infrared light using an optical chopper, to correct the infrared oscillation intensity, and to remove the influence (noise) of the background light. It can be carried out. Therefore, the THC measuring device 1 can be configured to be small and inexpensive, and errors in measuring hydrocarbons contained in the exhaust gas can be reduced.
The optical slit plate 116 in the present embodiment has the slit 116a and is configured to block only short-wavelength infrared, but is not limited thereto, and has a slit that blocks only long-wavelength infrared. It is good also as a structure which has both a structure or the slit which interrupts | blocks short wavelength infrared rays, and the slit which interrupts | blocks long wavelength infrared rays.

また、本発明に係る照射部の他の形態として、照射部210を照射部110に代えて適用することも可能である。
以下では、図6〜図7を参照して、照射部210の構造について詳細に説明する。
なお、照射部110と共通する部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
Further, as another form of the irradiation unit according to the present invention, the irradiation unit 210 can be applied in place of the irradiation unit 110.
Below, with reference to FIGS. 6-7, the structure of the irradiation part 210 is demonstrated in detail.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is common with the irradiation part 110, and the description is abbreviate | omitted.

図6に示すように、照射部210は、光源112、可動ミラー113、回折格子114、ハーフミラー115、及び遮光板216を具備する。
照射部210は、光学スリット板116の代わりに遮光板216を有する点で照射部110と異なる。
As shown in FIG. 6, the irradiation unit 210 includes a light source 112, a movable mirror 113, a diffraction grating 114, a half mirror 115, and a light shielding plate 216.
The irradiation unit 210 is different from the irradiation unit 110 in that it includes a light shielding plate 216 instead of the optical slit plate 116.

遮光板216は、光源112から照射される赤外線を遮断する遮光部材として機能する板材である。遮光板216は、回折格子114によって分光され、可動ミラー113に向けて反射された赤外線の一部をなす短波長の赤外線の光路上に配置されている。当該短波長の赤外線は、遮光板216によって遮断され、可動ミラー113への入射が不可能となっている。   The light shielding plate 216 is a plate material that functions as a light shielding member that blocks infrared rays emitted from the light source 112. The light shielding plate 216 is disposed on the short-wavelength infrared light path that forms a part of the infrared light that is split by the diffraction grating 114 and reflected toward the movable mirror 113. The short wavelength infrared rays are blocked by the light shielding plate 216 and cannot enter the movable mirror 113.

以上のように、照射部210においては、光源112、ハーフミラー115、回折格子114、遮光板216(短波長の赤外線のみ)、可動ミラー113、回折格子114、ハーフミラー115を順に辿る光路が形成される。
照射部210においては、照射部110と同様に、回折格子114を2回経由する光路となっているため、照射部10と比較して、より良好に赤外線を分光することができる。
As described above, in the irradiation unit 210, an optical path that sequentially follows the light source 112, the half mirror 115, the diffraction grating 114, the light shielding plate 216 (only short-wave infrared light), the movable mirror 113, the diffraction grating 114, and the half mirror 115 is formed. Is done.
In the irradiating unit 210, similarly to the irradiating unit 110, the optical path passes through the diffraction grating 114 twice, and therefore, infrared rays can be more favorably dispersed as compared with the irradiating unit 10.

光源112から照射された赤外線は、所定範囲(図6に示す位置P3と位置P4との間)を揺動する可動ミラー113と、赤外線を分光する回折格子114とによって波長掃引されつつ、遮光板216によって短波長の赤外線が遮断されることで、中波長の赤外線、及び長波長の赤外線のみが選択されて照射部210から照射される。
なお、ハーフミラー115によって反射された赤外線は、コリメートレンズ等により適宜調整された後、セル20(図1参照)の内部に供給された排気ガスに向けて照射される。この時、照射される赤外線は、ハーフミラー115によって部分的に反射及び透過され、かつ遮光板216によって部分的に遮断されているため、ハーフミラー115及び遮光板216を設置しない場合と比較して強度が低くなるが、セル20の内部に供給された排気ガスに含まれる炭化水素を測定可能な程度の強度を有するように設定されている。
Infrared rays emitted from the light source 112 are swept in wavelength by a movable mirror 113 that swings within a predetermined range (between the position P3 and the position P4 shown in FIG. 6) and a diffraction grating 114 that divides the infrared rays, and a light shielding plate. Since the short wavelength infrared ray is blocked by 216, only the medium wavelength infrared ray and the long wavelength infrared ray are selected and irradiated from the irradiation unit 210.
The infrared light reflected by the half mirror 115 is appropriately adjusted by a collimator lens or the like, and then irradiated toward the exhaust gas supplied into the cell 20 (see FIG. 1). At this time, the irradiated infrared rays are partially reflected and transmitted by the half mirror 115 and partially blocked by the light shielding plate 216, so that compared to the case where the half mirror 115 and the light shielding plate 216 are not installed. Although the strength is lowered, the strength is set so that hydrocarbons contained in the exhaust gas supplied into the cell 20 can be measured.

こうして、図7に示すように、赤外線の波長掃引時において短波長の赤外線を遮断して、受光部30(図1参照)によって受光される赤外線の強度が一定時間ゼロとなる部分を周期的に形成することが可能となる。
これにより、光学チョッパを用いて赤外線を周期的に遮断することなく、赤外線の受光強度のゼロ点を把握することができ、赤外線の発振強度の補正、及び背景光の影響(ノイズ)の除去を行うことができる。したがって、THC測定装置1を小型かつ安価に構成すると共に、排気ガスに含まれる炭化水素の測定における誤差を低減することができる。
なお、本実施形態における遮光板216は、短波長の赤外線のみを遮断するように配置したが、これに限定するものではなく、長波長の赤外線のみを遮断するように配置してもよいし、短波長の赤外線と長波長の赤外線との両方を遮断するように複数配置してもよい。
In this way, as shown in FIG. 7, the short wavelength infrared rays are blocked during the infrared wavelength sweep, and the portions where the intensity of the infrared rays received by the light receiving unit 30 (see FIG. 1) is zero for a certain period are periodically It becomes possible to form.
This makes it possible to grasp the zero point of the infrared light reception intensity without periodically blocking the infrared light using an optical chopper, to correct the infrared oscillation intensity, and to remove the influence (noise) of the background light. It can be carried out. Therefore, the THC measuring device 1 can be configured to be small and inexpensive, and errors in measuring hydrocarbons contained in the exhaust gas can be reduced.
In addition, although the light shielding plate 216 in the present embodiment is disposed so as to block only short-wavelength infrared, it is not limited thereto, and may be disposed so as to block only long-wavelength infrared, A plurality of short wavelength infrared rays and long wavelength infrared rays may be arranged so as to be blocked.

また、本発明に係る照射部の他の形態として、照射部310を照射部10に代えて適用することも可能である。
以下では、図8〜図9を参照して、照射部310の構造について詳細に説明する。
Further, as another form of the irradiation unit according to the present invention, the irradiation unit 310 can be applied in place of the irradiation unit 10.
Below, with reference to FIGS. 8-9, the structure of the irradiation part 310 is demonstrated in detail.

図8に示すように、照射部310は、光源312、可動ミラー313、回折格子314、固定ミラー315を具備する。   As shown in FIG. 8, the irradiation unit 310 includes a light source 312, a movable mirror 313, a diffraction grating 314, and a fixed mirror 315.

光源312は、照射部10の光源12と略同様に構成され、セル20(図1参照)に導入された排気ガスに含まれる炭化水素に吸収される波長域を含む広帯域の赤外線を可動ミラー313に向けて照射する部材である。   The light source 312 is configured in substantially the same manner as the light source 12 of the irradiation unit 10, and a movable mirror 313 emits broadband infrared light including a wavelength range absorbed by hydrocarbons contained in exhaust gas introduced into the cell 20 (see FIG. 1). It is a member which irradiates toward.

可動ミラー313は、照射部10の可動ミラー13と略同様に構成され、光源312から照射された赤外線を反射する手段として機能し、適宜の角度で回折格子314に入射させる部材である。
可動ミラー313は、適宜の固定軸に揺動可能に設けられており、当該固定軸周りにおける所定範囲(図8に示す位置P5と位置P6との間)を揺動するように制御部40(図1参照)によって制御される。図8に示す位置P5を可動ミラー313の初期位置とすると、可動ミラー313が位置P6まで回動し、再び位置P5に戻るまでが可動ミラー313の回動周期(1周期)となっている。
The movable mirror 313 is configured in substantially the same manner as the movable mirror 13 of the irradiating unit 10, functions as a means for reflecting infrared rays emitted from the light source 312, and is a member that enters the diffraction grating 314 at an appropriate angle.
The movable mirror 313 is swingably provided on an appropriate fixed shaft, and the control unit 40 (so as to swing within a predetermined range around the fixed shaft (between position P5 and position P6 shown in FIG. 8). 1). Assuming that the position P5 shown in FIG. 8 is the initial position of the movable mirror 313, the period until the movable mirror 313 rotates to the position P6 and returns to the position P5 is the rotation period (one period) of the movable mirror 313.

可動ミラー313の揺動範囲(図8に示す位置P5と位置P6との間)は、その一部において赤外線が回折格子314に入射しないように設定されている。
例えば、可動ミラー313が図8に示す位置P5に位置する時、可動ミラー313によって反射された赤外線は、回折格子314よりも図8における左側に向かい、回折格子314に入射しない。また、可動ミラー313が図8に示す位置P6に位置する時、可動ミラー313によって反射された赤外線は、回折格子314よりも図8における右側に向かい、回折格子314に入射しない。
The swing range of the movable mirror 313 (between the position P5 and the position P6 shown in FIG. 8) is set so that infrared rays do not enter the diffraction grating 314 in a part thereof.
For example, when the movable mirror 313 is located at the position P5 shown in FIG. 8, the infrared rays reflected by the movable mirror 313 are directed to the left in FIG. 8 rather than the diffraction grating 314 and do not enter the diffraction grating 314. Further, when the movable mirror 313 is positioned at the position P6 shown in FIG. 8, the infrared rays reflected by the movable mirror 313 are directed to the right side in FIG. 8 rather than the diffraction grating 314 and do not enter the diffraction grating 314.

回折格子314は、照射部10の回折格子14と略同様に構成され、可動ミラー313によって反射された赤外線を回折する手段として機能し、当該赤外線を波長ごとに分光して、固定ミラー315に向けて反射させる部材である。回折格子314は、可動ミラー313によって反射された赤外線が入射する位置に配置されている。   The diffraction grating 314 is configured in substantially the same manner as the diffraction grating 14 of the irradiation unit 10 and functions as means for diffracting the infrared light reflected by the movable mirror 313. The infrared light is dispersed for each wavelength and directed to the fixed mirror 315. It is a member to be reflected. The diffraction grating 314 is disposed at a position where infrared rays reflected by the movable mirror 313 are incident.

固定ミラー315は、照射部10の固定ミラー15と略同様に構成され、回折格子314によって分光された赤外線を反射させる部材である。
固定ミラー15は、回折格子314によって生成された中波長の赤外線の光路上に配置されている。
The fixed mirror 315 is a member that is configured in substantially the same manner as the fixed mirror 15 of the irradiating unit 10 and reflects infrared rays that are spectrally separated by the diffraction grating 314.
The fixed mirror 15 is disposed on the optical path of the medium wavelength infrared light generated by the diffraction grating 314.

以上のように、照射部310においては、光源312、可動ミラー313、回折格子314、固定ミラー315を順に辿る光路が形成される。   As described above, in the irradiation unit 310, an optical path that follows the light source 312, the movable mirror 313, the diffraction grating 314, and the fixed mirror 315 in order is formed.

光源312から照射された赤外線は、所定範囲(図8に示す位置P5と位置P6との間)を揺動する可動ミラー313によって反射された赤外線の一部が回折格子314に入射しない状態で波長掃引されるため、中波長の赤外線のみが選択されて照射部310から照射される。つまり、可動ミラー313が回折格子314によって分光された赤外線の一部の光路を遮断する手段として機能することとなる。
なお、固定ミラー315によって反射された赤外線は、コリメートレンズ等により適宜調整された後、セル20(図1参照)の内部に供給された排気ガスに向けて照射される。この時、照射される赤外線は、遮光部材等によって部分的に遮断されていないため、強度が低下することはない。
The infrared light emitted from the light source 312 has a wavelength in a state where a part of the infrared light reflected by the movable mirror 313 oscillating within a predetermined range (between the position P5 and the position P6 shown in FIG. 8) does not enter the diffraction grating 314. Since it is swept, only the medium wavelength infrared rays are selected and irradiated from the irradiation unit 310. That is, the movable mirror 313 functions as a means for blocking a part of the optical path of the infrared rays dispersed by the diffraction grating 314.
The infrared light reflected by the fixed mirror 315 is appropriately adjusted by a collimating lens or the like, and then irradiated toward the exhaust gas supplied into the cell 20 (see FIG. 1). At this time, the irradiated infrared rays are not partially blocked by a light shielding member or the like, and thus the strength does not decrease.

こうして、図9に示すように、赤外線の波長掃引時において中波長の赤外線のみを選択して、受光部30(図1参照)によって受光される赤外線の強度が一定時間ゼロとなる部分を周期的に形成することが可能となる。
これにより、光学チョッパを用いて赤外線を周期的に遮断することなく、赤外線の受光強度のゼロ点を把握することができ、赤外線の発振強度の補正、及び背景光の影響(ノイズ)の除去を行うことができる。したがって、THC測定装置1を小型かつ安価に構成すると共に、排気ガスに含まれる炭化水素の測定における誤差を低減することができる。
また、遮光部材等を用いて赤外線を遮断する必要がないため、THC測定装置1を更に安価に構成することができる。
なお、本実施形態における可動ミラー313は、図8に示す位置P5と位置P6との間を揺動して、中波長の赤外線のみを選択するが、これに限定するものではなく、中波長の赤外線と短波長の赤外線とを選択、又は中波長の赤外線と長波長の赤外線とを選択するような範囲で可動ミラー313を揺動させてもよい。
In this way, as shown in FIG. 9, only the middle-wavelength infrared light is selected at the time of the infrared wavelength sweep, and the portion where the intensity of the infrared light received by the light receiving unit 30 (see FIG. 1) is zero for a certain period is periodically Can be formed.
This makes it possible to grasp the zero point of the infrared light reception intensity without periodically blocking the infrared light using an optical chopper, to correct the infrared oscillation intensity, and to remove the influence (noise) of the background light. It can be carried out. Therefore, the THC measuring device 1 can be configured to be small and inexpensive, and errors in measuring hydrocarbons contained in the exhaust gas can be reduced.
In addition, since it is not necessary to block infrared rays using a light blocking member or the like, the THC measuring apparatus 1 can be configured at a lower cost.
Note that the movable mirror 313 in this embodiment swings between the position P5 and the position P6 shown in FIG. 8 and selects only the infrared light having the medium wavelength. However, the present invention is not limited to this. The movable mirror 313 may be swung within a range in which infrared rays and short-wavelength infrared rays are selected, or medium-wavelength infrared rays and long-wavelength infrared rays are selected.

1 THC測定装置
10 照射部
11 筐体
12 光源
13 可動ミラー
14 回折格子
15 固定ミラー
16 光学スリット板
16a スリット
20 セル
30 受光部
40 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 THC measuring apparatus 10 Irradiation part 11 Case 12 Light source 13 Movable mirror 14 Diffraction grating 15 Fixed mirror 16 Optical slit plate 16a Slit 20 Cell 30 Light receiving part 40 Control part

Claims (3)

波長が周期的に変動する赤外線を照射する照射部と、
前記赤外線を検出して、当該赤外線の強度を得る受光部と、
測定対象ガスを収容し、前記赤外線を透過するセルと、を具備し、
前記照射部から前記セルに収容される測定対象ガスに向けて赤外線を照射し、前記測定対象ガスを透過した赤外線を前記受光部によって検出することで、前記測定対象ガスを透過した赤外線の強度を得て、当該赤外線の強度に基づいて、前記測定対象ガスに含まれる炭化水素の濃度を測定する炭化水素濃度測定装置であって、
前記照射部は、
前記測定対象ガスに含まれる炭化水素に吸収される波長域を含む赤外線を照射する光源と、
前記光源から照射される赤外線を分光して、前記測定対象ガスに含まれる炭化水素の濃度を測定するために必要な波長域を有する中波長の赤外線、前記中波長の赤外線よりも短い波長域を有する短波長の赤外線、及び前記中波長の赤外線よりも長い波長域を有する長波長の赤外線を順番に取り出すことで周期的に波長変動させる分光器と、
前記短波長の赤外線、及び前記長波長の赤外線のうちの少なくとも片方の光路を遮断する遮断手段と、
を具備する炭化水素濃度測定装置。
An irradiating unit for irradiating infrared light whose wavelength varies periodically;
A light receiving unit that detects the infrared rays and obtains the intensity of the infrared rays;
Containing a measurement target gas and transmitting the infrared rays,
By irradiating infrared rays toward the measurement target gas contained in the cell from the irradiation unit, and detecting the infrared rays transmitted through the measurement target gas by the light receiving unit, the intensity of the infrared rays transmitted through the measurement target gas is determined. Obtaining, based on the intensity of the infrared rays, a hydrocarbon concentration measuring device that measures the concentration of hydrocarbons contained in the measurement object gas,
The irradiation unit is
A light source that emits infrared light including a wavelength range that is absorbed by hydrocarbons contained in the measurement target gas;
Spectroscopying the infrared rays emitted from the light source, a medium wavelength infrared ray having a wavelength range necessary for measuring the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas, a wavelength range shorter than the medium wavelength infrared ray A spectroscope that periodically varies the wavelength by sequentially taking out short-wavelength infrared light and long-wavelength infrared light having a longer wavelength range than the medium-wavelength infrared light,
A blocking means for blocking at least one of the short wavelength infrared rays and the long wavelength infrared rays;
A hydrocarbon concentration measuring apparatus comprising:
前記分光器は、
入射する赤外線を複数の方向に反射させる反射手段と、
入射する赤外線を回折させることにより分光する回折手段と、から構成され、
前記遮断手段は、
前記短波長の赤外線、及び前記長波長の赤外線のうちの少なくとも片方の光路上に設けられ、当該光路を遮断する遮光部材である請求項1に記載の炭化水素濃度測定装置。
The spectrometer is
Reflecting means for reflecting incident infrared rays in a plurality of directions;
Diffracting means for diffracting incident infrared rays to diffract, and
The blocking means is
The hydrocarbon concentration measuring apparatus according to claim 1, wherein the hydrocarbon concentration measuring apparatus is a light shielding member that is provided on at least one of an optical path of the short wavelength infrared and the long wavelength infrared and blocks the optical path.
前記分光器は、
入射する赤外線を複数の方向に反射させる反射手段と、
入射する赤外線を回折させることにより分光する回折手段と、から構成され、
前記反射手段は、前記光源から照射される赤外線が前記回折手段に入射しない位置を含む範囲で揺動することで前記遮断手段として機能する請求項1に記載の炭化水素濃度測定装置。
The spectrometer is
Reflecting means for reflecting incident infrared rays in a plurality of directions;
Diffracting means for diffracting incident infrared rays to diffract, and
2. The hydrocarbon concentration measuring apparatus according to claim 1, wherein the reflecting unit functions as the blocking unit by swinging in a range including a position where the infrared light emitted from the light source does not enter the diffracting unit.
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