JP2011137645A - 光学式ガス分析装置、ガス分析方法及び分析装置制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】測定対象のガスが流れる計測セルと、レーザ光を射出する発光部と、発光部から射出されたレーザ光を計測セルに案内する光学系と、光学系から入射され、計測セルを通過したレーザ光を受光する受光部と、受光部で取得した情報に基づいて、計測セルを流れるガスを分析する分析部と、光学系の温度を調整する温度調整手段と、を有することで上記課題を解決する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の光学式ガス分析装置の一実施形態であるガス濃度計測装置の概略構成を示す模式図である。図1に示すガス濃度計測装置10は、計測セル(ガス計測セル)12と、発光部13と、光学系14と、受光部16と、分析部18と、温度調整部19と、制御部50とを有する。なお、ガス濃度計測装置10の計測セル12は、排ガスが流れる第1配管(図示省略)と第2配管(図示省略)との間に設けられている。また、排ガスは、第1配管の上流側から供給され、第1配管、計測セル12、第2配管を通過し、第2配管よりも下流に排出される。なお、第1配管の上流側には、排ガスの発生装置(供給装置)が配置されている。また、制御部50は、各部の動作を制御する制御機能を有し、必要に応じて、各部の動作を制御する。
上記実施形態では、温度調整部19により光学系14の温度(光学系14を含む空間の温度)を調整したが、本発明はこれに限定されず、さらに、温度調整部により受光部の温度も調整してもよい。以下、図8を用いて、他の実施形態について説明する。ここで、図8は、ガス濃度計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。なお、図8に示すガス濃度計測装置60は、温度調整部を除いて他の構成は、ガス濃度計測装置10と同様の構成である。そこで、ガス濃度計測装置60の構成で、ガス濃度計測装置10と同様の構成の部分は、同一の符号を付してその説明は省略し、以下、ガス濃度計測装置60に特有の点を説明する。
上記実施形態では、複数の発光素子ユニットを備える発光部を用い、複数波長のレーザ光を合波した測定光を用いたが、本発明はこれに限定されない。以下、図9を用いて、他の実施形態について説明する。ここで、図9は、ガス濃度計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。なお、図9に示すガス濃度計測装置80は、各構成部材の個数(ユニット数)を除いて他の構成は、ガス濃度計測装置10と同様の構成である。そこで、ガス濃度計測装置80の構成で、ガス濃度計測装置10と同様の構成の部分は、同一の符号を付してその説明は省略し、以下、ガス濃度計測装置80に特有の点を説明する。
上記実施形態では、1つの筐体で、光学系を覆い、光学系(光学系が配置されている雰囲気)の温度を調整したが、本発明はこれに限定されない。以下、図10を用いて、他の実施形態について説明する。ここで、図10は、ガス濃度計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図である。なお、図10に示すガス濃度計測装置100は、温度調整部101の構成を除いて他の構成は、ガス濃度計測装置80と同様の構成である。そこで、ガス濃度計測装置100の構成で、ガス濃度計測装置80と同様の構成の部分は、同一の符号を付してその説明は省略し、以下、ガス濃度計測装置100に特有の点を説明する。
上記実施形態では、いずれも差分光学系、つまり、レーザ光を分光し、測定光と参照光とに分け、計測セルを通過させない参照光を用いて測定光を補正して、受光信号を検出する測定方法を用いたが本発明はこれに限定されない。以下、図11及び図12を用いて、他の実施形態について説明する。ここで、図11は、ガス濃度計測装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図であり、図12は、図11に示す発光部の概略構成を示す模式図である。なお、図11に示すガス濃度計測装置120で、ガス濃度計測装置10と同様の構成の部分は、同一の符号を付してその説明は省略する。
12 計測セル
13、82、122 発光部
14、84 光学系
16 受光部
18、124 分析部
19、62、86、130 温度調整部
20a、20b、20c 発光素子ユニット
24、25 受光素子
26 差分検出部
28 解析部
30a、30b、30b 分光器
32a、32b、32c、34a、34b、34c VOA
36、38 合波器
40、64 筐体
42 温度センサ
44 温度調整機構
102、104、106 温度調整ユニット
110a、110b、110c 第1筐体
112a、112b、112c 温調素子
114a、114b、114c 温調器
116a、116b、116c 第2筐体
140 発光素子
142 ペルチェ素子
144 レンズ
146 光ファイバ
Claims (13)
- 測定対象のガスが流れる計測セルと、
レーザ光を射出する発光部と、
前記発光部から射出されたレーザ光を前記計測セルに案内する光学系と、
前記光学系から入射され、前記計測セルを通過したレーザ光を受光する受光部と、
前記受光部で取得した情報に基づいて、前記計測セルを流れるガスを分析する分析部と、
前記光学系の温度を調整する温度調整手段と、を有することを特徴とする光学式ガス分析装置。 - 前記光学系は、前記発光部から発光されたレーザ光を第1レーザ光と第2レーザ光とに分光する分光器と、前記分光器により分光された第1レーザ光の出力と、第2レーザ光の出力とをそれぞれ調整する可変光減衰器とを有し、前記第1レーザ光を前記計測セルに入射させ、前記第2レーザ光を、前記計測セルを通過させずに受光部に入射させ、
前記受光部は、前記計測セルを通過した前記第1レーザ光を受光する第1受光素子と、前記第2レーザ光を受光する第2受光素子とを有し、
前記分析部は、前記第1受光素子と前記第2受光素子との差分に基づいて、前記計測セルを流れるガスを分析することを特徴とする請求項1に記載の光学式ガス分析装置。 - 前記発光部は、波長の異なるレーザ光を複数射出させ、
前記光学系は、前記発光部から射出される複数のレーザ光を合波させる合波器を有し、
前記発光部から出力された複数のレーザ光を前記合波器により合波し、合波したレーザ光を前記計測セルに入射させることを特徴とする請求項1または2に記載の光学式ガス分析装置。 - 前記温度調整手段は、前記受光部の温度も調整することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光学式ガス分析装置。
- 前記温度調整手段は、温度を調整する対象物の全てを1つの閉空間の中に配置して温度を調整することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光学式ガス分析装置。
- 前記温度調整手段は、温度を調整する対象物を、別々の閉空間の中に配置し温度を調整することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光学式ガス分析装置。
- 前記温度調整手段は、前記閉空間内の温度を一定範囲に保持することを特徴とする請求項5または6に記載の光学式ガス分析装置。
- 前記発光部は、レーザ光を発光する発光素子、前記発光素子から発光された光を集光し、外部に出力する発光光学系を有し、
前記温度調整手段は、前記発光素子及び発光光学系の温度を調整することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の光学式ガス分析装置。 - 発光部から発光されたレーザ光を光学系で案内して、計測セルに入射させ、前記計測セルを通過したレーザ光を受光部で受光し、受光した光に基づいてガスを分析するガス分析方法であって、
前記計測セルに測定対象のガスが充填されていない状態で計測を行う基準計測工程と、
前記基準計測工程で計測した結果に基づいて基準値を設定する基準値設定工程と、
前記光学系の温度を前記基準計測工程での計測時の温度に維持する計測条件維持工程と、
前記計測条件維持工程により、前記光学系の温度を維持しつつ、前記計測セルに測定対象のガスが充填された状態で計測を行うガス計測工程と、
前記ガス計測工程での計測結果を、前記基準計測工程での計測結果に基づいて補正し、前記計測セルに充填されているガスを分析する分析工程と、を有することを特徴とするガス分析方法。 - 前記計測条件維持工程は、前記受光部の温度も前記基準計測工程での計測時の温度に維持することを特徴とする請求項9に記載のガス分析方法。
- 前記基準計測工程は、前記光学系を予め設定された温度に維持して状態で計測を行うことを特徴とする請求項9または10に記載のガス分析方法。
- 発光部から発光されたレーザ光を光学系で案内して、計測セルに入射させ、前記計測セルを通過したレーザ光を受光部で受光し、受光した光に基づいてガスを分析するガス分析装置の制御方法であって、
前記光学系の基準温度を設定する基準温度設定工程と、
前記光学系の温度を検出する温度検出工程と、
前記温度検出工程で検出した温度に応じて、前記光学系の雰囲気の温度を調整する温度調整工程と、を有することを特徴とする分析装置制御方法。 - 前記温度調整工程は、前記温度検出工程で検出した温度と前記基準温度とを用いてフィードバック制御を行い、前記光学系の雰囲気の冷却または加熱を制御することを特徴とする請求項12に記載の分析装置制御方法。
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CN113607687A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-11-05 | 清华大学 | 一种基于气体吸收光谱的单端漫反射多组分测量系统 |
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