JP2012052834A - Laser gas analyser - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser gas analyzer maintaining a high-speed measurement and allowing a zero-span calibration inexpensively at a site without detaching a light emission part and a light reception part from a process line.SOLUTION: A laser gas analyzer includes: a calibration cell to be filled with a calibration gas functioning as basis in a calibration step; a first optical switch for emitting laser light from a light emitting part to a process line in a measurement step, and emitting the laser light to the calibration cell in the calibration step; a second optical switch for emitting the laser light passing through the process line to a light reception part in the measurement step, and emitting the laser light passing through the calibration cell to the light reception part in the calibration step; a first optical fiber connection part for fixing both an optical fiber that guides the laser light from the first optical switch to the process line and another optical fiber that guides the laser light passing through the process line to the second optical switch; and a second optical fiber connection part for fixing both an optical fiber that guides the laser light from the first optical switch to the calibration cell and another optical fiber that guides the laser light passing through the calibration cell to the second optical switch.

Description

本発明は、測定対象ガスが流れるプロセスラインに発光部からレーザ光を出射し、測定対象ガスを通過したレーザ光を受光部で受けて測定対象ガス中の測定対象成分濃度を測定するレーザガス分析計に関し、詳しくは、プロセスラインから発光部および受光部を取り外すことなく、現場での校正が可能なレーザガス分析計に関するものである。   The present invention relates to a laser gas analyzer that emits a laser beam from a light emitting unit to a process line through which a measurement target gas flows and receives a laser beam that has passed through the measurement target gas at a light receiving unit to measure a concentration of a measurement target component in the measurement target gas Specifically, the present invention relates to a laser gas analyzer that can be calibrated in the field without removing the light emitting unit and the light receiving unit from the process line.

レーザガス分析計は、測定対象ガス中のＯ2（酸素）やＣＯ（一酸化炭素）等の測定対象成分の濃度を測定する分析計である。レーザガス分析計は、レーザ光を測定対象ガスに照射し、このレーザ光が測定対象ガスを通過するときに吸収される光の量から測定対象成分の濃度を測定する。 The laser gas analyzer is an analyzer that measures the concentration of a measurement target component such as O 2 (oxygen) or CO (carbon monoxide) in the measurement target gas. The laser gas analyzer irradiates the measurement target gas with laser light, and measures the concentration of the measurement target component from the amount of light absorbed when the laser light passes through the measurement target gas.

図３は、従来のレーザガス分析計の一例を示した構成図である。
図３において、プロセスラインＰは、例えば、化学プラントにおける各種工程のプロセスガスが流れる配管や電力プラントの大型ボイラから排出される燃焼排ガスが流れる煙道等である。発光部１は、測定対象成分の濃度測定に使用されるレーザ光を出射するレーザ光源を有してする。受光部２は、発光部１から出射されたレーザ光を受けるフォトダイオードを有している。 FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a conventional laser gas analyzer.
In FIG. 3, a process line P is, for example, a pipe through which process gas in various processes in a chemical plant flows, a flue through which combustion exhaust gas discharged from a large boiler in a power plant flows, or the like. The light emitting unit 1 includes a laser light source that emits laser light used for measuring the concentration of the measurement target component. The light receiving unit 2 includes a photodiode that receives the laser light emitted from the light emitting unit 1.

発光部１および受光部２は、図３に示すように、プロセスラインＰを挟んで互いに向き合うように取り付けられる。また、発光部１と受光部２の間は、信号ケーブルが接続され、互いに電気的信号の授受が行われる。   As shown in FIG. 3, the light emitting unit 1 and the light receiving unit 2 are attached so as to face each other with the process line P interposed therebetween. In addition, a signal cable is connected between the light emitting unit 1 and the light receiving unit 2, and electrical signals are exchanged between them.

このようなレーザガス分析計の動作を説明する。
発光部１は、プロセスラインＰを流れる測定対象ガスにレーザ光を出射する。受光部２は、プロセスラインＰの測定対象ガスを通過したレーザ光が入射される。この測定は、発光部１から出射されたレーザ光の光路上の測定対象ガスによりレーザ光が吸収され、この吸収量が測定対象成分の濃度と関連することを利用してその濃度を検出するものである。すなわち、波長を連続的に変化させながら（変調をかけながら）レーザ光を測定対象ガスの空間に照射しており、この結果得られる受光部２のフォトダイオードの出力信号を演算制御部（図示せず）で分析・演算することにより測定対象成分の濃度を得る。 The operation of such a laser gas analyzer will be described.
The light emitting unit 1 emits laser light to the measurement target gas flowing through the process line P. Laser light that has passed through the measurement target gas of the process line P is incident on the light receiving unit 2. In this measurement, the laser light is absorbed by the measurement target gas on the optical path of the laser light emitted from the light emitting unit 1, and the concentration is detected by utilizing the fact that this absorption amount is related to the concentration of the measurement target component. It is. That is, the laser beam is irradiated to the measurement target gas space while continuously changing the wavelength (modulating), and the output signal of the photodiode of the light receiving unit 2 obtained as a result is calculated and controlled (not shown). To obtain the concentration of the component to be measured.

なお、演算制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等から構成され、レーザガス分析計を統括的に制御する。演算制御部は、発光部１、受光部２、または、それ以外の外部（例えば、操作用パネル等）に設けられる。   The arithmetic control unit is composed of a CPU (Central Processing Unit), a memory, and the like, and comprehensively controls the laser gas analyzer. The calculation control unit is provided in the light emitting unit 1, the light receiving unit 2, or the other outside (for example, an operation panel or the like).

図４は、従来のレーザガス分析計の他の一例を示した構成図である。
図４に示す例では、プロセスラインＰにレーザガス分析計を直接取り付けられないために、プロセスラインＰの一区分をバルブで区切り、区切った部分と平行にバイパスラインＢを設けている。そして、このバイパスラインＢの両端に発光部１および受光部２を取り付けている。測定対象成分濃度の測定は、図３に示す例と同じで、異なる点は、プロセスラインＰに流れるガスを測定するのではなく、バイパスラインＢに流れるガスを測定する点である。 FIG. 4 is a configuration diagram showing another example of a conventional laser gas analyzer.
In the example shown in FIG. 4, since a laser gas analyzer cannot be directly attached to the process line P, a section of the process line P is separated by a valve, and a bypass line B is provided in parallel with the section. The light emitting unit 1 and the light receiving unit 2 are attached to both ends of the bypass line B. The measurement of the measurement target component concentration is the same as the example shown in FIG. 3, and the difference is that the gas flowing in the process line P is not measured, but the gas flowing in the bypass line B is measured.

特許文献１には、簡易な構成で光軸調整範囲を広げたＬＤ出力部およびＬＤ光受光部を搭載して計測精度を向上させ、現場で光軸調整を行う場合、一人でも作業を可能として省力化をはかったレーザ式ガス分析計が記載されている。   Patent Document 1 includes an LD output unit and an LD light receiving unit with a simple configuration that expands the optical axis adjustment range to improve measurement accuracy and enable one person to work when adjusting the optical axis in the field. A laser-type gas analyzer that saves labor is described.

特開２０１０−０９６６３１号公報JP 2010-096631 A

レーザガス分析計は、測定精度を維持するために、定期的に校正を行う必要がある。しかし、図３に示す従来例では、レーザガス分析計の校正を行う場合に、プロセスラインＰから発光部１および受光部２を取り外さなければならず、現場でのゼロ・スパン校正ができないという問題があった。   Laser gas analyzers need to be calibrated periodically to maintain measurement accuracy. However, in the conventional example shown in FIG. 3, when the laser gas analyzer is calibrated, the light emitting unit 1 and the light receiving unit 2 must be removed from the process line P, and zero-span calibration cannot be performed on site. there were.

具体的には、ゼロ・スパン校正と呼ばれる校正を行う。レーザガス分析計におけるゼロ・スパン校正は、校正に使用される校正ガスと、校正ガスが充填される校正セルを用いて行われる。校正ガスは、測定対象ガスの濃度を測定する際の測定レンジの下限値の校正に使用されるゼロガスと、測定レンジの上限値の校正に使用されるスパンガスがある。例えは、測定対象ガスが最高濃度２０％の酸素である場合には、ゼロガスは窒素を用い、スパンガスは２０％濃度の酸素を用いる。   Specifically, calibration called zero / span calibration is performed. The zero / span calibration in the laser gas analyzer is performed using a calibration gas used for calibration and a calibration cell filled with the calibration gas. The calibration gas includes zero gas used for calibration of the lower limit value of the measurement range when measuring the concentration of the measurement target gas, and span gas used for calibration of the upper limit value of the measurement range. For example, when the gas to be measured is oxygen with a maximum concentration of 20%, the zero gas uses nitrogen and the span gas uses 20% concentration oxygen.

図３に示す従来例では、レーザガス分析計の校正を行う場合に、プロセスラインＰから発光部１および受光部２を取り外し、外部の校正セルに取り付ける。そして、校正セルにゼロガスまたはスパンガスを充填した状態で、測定を行い、測定値と期待値のずれを合わせ込んで校正を行う。   In the conventional example shown in FIG. 3, when the laser gas analyzer is calibrated, the light emitting unit 1 and the light receiving unit 2 are removed from the process line P and attached to an external calibration cell. Then, measurement is performed in a state where the calibration cell is filled with zero gas or span gas, and calibration is performed by combining the deviation between the measured value and the expected value.

また、図４に示す従来例では、レーザガス分析計の校正を行う場合に、バルブを制御してプロセスラインＰとバイパスラインＢを分離し、バイパスラインＢに校正ガスを充填して校正を行う。すなわち、図４に示す従来例では、バイパスラインＢを校正セルとして代用しているために、発光部１と受光部２を取り外さずに校正を行うことができる。   In the conventional example shown in FIG. 4, when the laser gas analyzer is calibrated, the valve is controlled to separate the process line P and the bypass line B, and calibration is performed by filling the bypass line B with a calibration gas. That is, in the conventional example shown in FIG. 4, since the bypass line B is used as a calibration cell, calibration can be performed without removing the light emitting unit 1 and the light receiving unit 2.

しかし、図４に示す従来例では、プロセスラインＰからバイパスラインＢに測定対象ガスを引き込んでいるため、測定対象ガスがバイパスラインＢに到達するまでに時間がかかり、プロセスラインＰにレーザガス分析計を直接取り付ける方式（図３の例）よりも測定に時間がかかるという問題があった。さらに、バイパスラインＢの配管を行い、レーザガス分析計を取り付けるための強度をバイパスラインＢに持たせるために、コストがかかるという問題もあった。   However, in the conventional example shown in FIG. 4, since the measurement target gas is drawn from the process line P to the bypass line B, it takes time for the measurement target gas to reach the bypass line B, and a laser gas analyzer is added to the process line P. There is a problem that it takes longer time to measure than the method of directly attaching the (not shown in FIG. 3). Furthermore, since the bypass line B is piped and the strength for attaching the laser gas analyzer is given to the bypass line B, there is also a problem that costs are increased.

そこで本発明の目的は、測定の高速性を維持し、プロセスラインＰから発光部および受光部を取り外すことなく、安価に現場での校正が可能なレーザガス分析計を実現することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to realize a laser gas analyzer that can be calibrated at low cost without removing the light emitting part and the light receiving part from the process line P while maintaining the high speed of measurement.

請求項１記載の発明は、
測定対象ガスが流れるプロセスラインに発光部からレーザ光を出射し、前記測定対象ガスを通過した前記レーザ光を受光部で受けて前記測定対象ガス中の測定対象成分濃度を測定するレーザガス分析計において、
校正時の基準となる校正ガスが充填される校正セルと、
前記発光部から光ファイバーを介して入射されたレーザ光を測定時には前記プロセスラインに出射し、校正時には前記校正セルに出射する第１の光スイッチと、
測定時には前記プロセスラインを通過した前記レーザ光を光ファイバーを介して前記受光部へ出射し、校正時には前記校正セルを通過した前記レーザ光を光ファイバーを介して前記受光部へ出射する第２の光スイッチと、
前記第１の光スイッチからの前記レーザ光を前記プロセスラインへ導く光ファイバーと前記プロセスラインを通過した前記レーザ光を前記第２の光スイッチへ導く光ファイバーを前記プロセスラインにそれぞれ固定する第１の光ファイバー接続部と、
前記第１の光スイッチからの前記レーザ光を前記校正セルへ導く光ファイバーと前記校正セルを通過した前記レーザ光を前記第２の光スイッチへ導く光ファイバーを前記校正セルにそれぞれ固定する第２の光ファイバー接続部と
を備えたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記第１の光スイッチと第２の光ファイバー接続部をつなぐ光ファイバーと前記第２の光スイッチと第２の光ファイバー接続部をつなぐ光ファイバーは、前記校正セルと第２の光ファイバー接続部と共に、前記第１の光スイッチと前記第２の光スイッチから取り外すことが可能なことを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、
前記第１の光ファイバー接続部は、
前記レーザ光の光軸の調整が可能なことを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、
前記校正ガスを充填させることが可能な中空部分を有し、この中空部分に前記レーザ光を通過させる構造を有する光ファイバーを前記校正セルおよび前記第２の光ファイバー接続部の代わりに用いたことを特徴とするものである。 The invention described in claim 1
In a laser gas analyzer that emits laser light from a light emitting unit to a process line through which a measurement target gas flows and receives the laser light that has passed through the measurement target gas at a light receiving unit and measures a concentration of a measurement target component in the measurement target gas ,
A calibration cell filled with a calibration gas, which is the reference for calibration, and
A first optical switch that emits laser light incident from the light emitting unit via an optical fiber to the process line at the time of measurement, and to the calibration cell at the time of calibration;
A second optical switch that emits the laser light that has passed through the process line to the light receiving unit via an optical fiber during measurement, and emits the laser light that has passed through the calibration cell to the light receiving unit through an optical fiber during calibration When,
An optical fiber for guiding the laser light from the first optical switch to the process line and an optical fiber for fixing the optical fiber for guiding the laser light that has passed through the process line to the second optical switch are fixed to the process line, respectively. A connection,
An optical fiber for guiding the laser light from the first optical switch to the calibration cell and a second optical fiber for fixing the optical fiber for guiding the laser light that has passed through the calibration cell to the second optical switch to the calibration cell. And a connecting portion.
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,
The optical fiber connecting the first optical switch and the second optical fiber connection part, and the optical fiber connecting the second optical switch and the second optical fiber connection part together with the calibration cell and the second optical fiber connection part, the first optical switch. The optical switch can be detached from the second optical switch and the second optical switch.
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2,
The first optical fiber connection portion is:
The optical axis of the laser beam can be adjusted.
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3,
An optical fiber having a hollow portion that can be filled with the calibration gas and having a structure that allows the laser light to pass through the hollow portion is used in place of the calibration cell and the second optical fiber connection portion. It is what.

本発明によれば、以下のような効果がある。
測定対象ガスが流れるプロセスラインに発光部からレーザ光を出射し、前記測定対象ガスを通過した前記レーザ光を受光部で受けて前記測定対象ガス中の測定対象成分濃度を測定するレーザガス分析計において、校正時の基準となる校正ガスが充填される校正セルと、前記発光部から光ファイバーを介して入射されたレーザ光を測定時には前記プロセスラインに出射し、校正時には前記校正セルに出射する第１の光スイッチと、測定時には前記プロセスラインを通過した前記レーザ光を光ファイバーを介して前記受光部へ出射し、校正時には前記校正セルを通過した前記レーザ光を光ファイバーを介して前記受光部へ出射する第２の光スイッチと、前記第１の光スイッチからの前記レーザ光を前記プロセスラインへ導く光ファイバーと前記プロセスラインを通過した前記レーザ光を前記第２の光スイッチへ導く光ファイバーを前記プロセスラインにそれぞれ固定する第１の光ファイバー接続部と、前記第１の光スイッチからの前記レーザ光を前記校正セルへ導く光ファイバーと前記校正セルを通過した前記レーザ光を前記第２の光スイッチへ導く光ファイバーを前記校正セルにそれぞれ固定する第２の光ファイバー接続部とを備えたことにより、レーザガス分析計はプロセスラインに直接取り付けられ、光ファイバーは引き回しの自由度も高く、現場工事も簡単にできるので、測定の高速性を維持し、プロセスラインから発光部および受光部を取り外すことなく、安価に現場で校正することができる。 The present invention has the following effects.
In a laser gas analyzer that emits laser light from a light emitting unit to a process line through which a measurement target gas flows and receives the laser light that has passed through the measurement target gas at a light receiving unit and measures a concentration of a measurement target component in the measurement target gas A calibration cell filled with a calibration gas serving as a reference for calibration, and a laser beam incident from the light emitting unit via an optical fiber is emitted to the process line at the time of measurement, and is emitted to the calibration cell at the time of calibration. And the laser beam that has passed through the process line at the time of measurement is emitted to the light receiving unit via an optical fiber, and the laser light that has passed through the calibration cell is emitted to the light receiving unit via an optical fiber at the time of calibration. A second optical switch; an optical fiber for guiding the laser light from the first optical switch to the process line; A first optical fiber connecting portion for fixing an optical fiber that guides the laser light that has passed through the process line to the second optical switch to the process line; and guides the laser light from the first optical switch to the calibration cell. The laser gas analyzer can be directly connected to the process line by including an optical fiber and a second optical fiber connection portion for fixing the optical fiber for guiding the laser light that has passed through the calibration cell to the second optical switch. The attached optical fiber has a high degree of freedom in routing and can easily perform on-site construction, so that high-speed measurement can be maintained, and calibration can be performed at a low cost without removing the light emitting and receiving parts from the process line. .

本発明のレーザガス分析計の第１の実施例を示した構成図である。It is the block diagram which showed the 1st Example of the laser gas analyzer of this invention. 本発明のレーザガス分析計の第２の実施例を示した構成図である。It is the block diagram which showed the 2nd Example of the laser gas analyzer of this invention. 従来のレーザガス分析計の一例を示した構成図である。It is the block diagram which showed an example of the conventional laser gas analyzer. 従来のレーザガス分析計の他の一例を示した構成図である。It is the block diagram which showed another example of the conventional laser gas analyzer.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施例］
図１は、本発明のレーザガス分析計の第１の実施例を示した構成図である。ここで、図３と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、図３に示す構成と異なる点は、光スイッチ３、校正セル４、光スイッチ５、光ファイバー接続部６および光ファイバー接続部７が新たに設けられている点である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the laser gas analyzer of the present invention. Here, the same components as those in FIG. 1 is different from the configuration shown in FIG. 3 in that an optical switch 3, a calibration cell 4, an optical switch 5, an optical fiber connection unit 6, and an optical fiber connection unit 7 are newly provided.

図１において、発光部１から光スイッチ３の間、光スイッチ３から光ファイバー接続部６の間、光スイッチ３から光ファイバー接続部７の間、光ファイバー接続部６から光スイッチ５の間、光ファイバー接続部７から光スイッチ５の間および光スイッチ５から受光部２の間は全て光ファイバーで接続されている。   In FIG. 1, between the light emitting part 1 and the optical switch 3, between the optical switch 3 and the optical fiber connection part 6, between the optical switch 3 and the optical fiber connection part 7, between the optical fiber connection part 6 and the optical switch 5, and an optical fiber connection part. 7 to the optical switch 5 and between the optical switch 5 and the light receiving unit 2 are all connected by optical fibers.

光スイッチ３は、発光部１から測定対象ガスの測定に用いられるレーザ光が入射され、プロセスラインＰまたは校正セル４のどちらか一方に出射する。校正セル４は、レーザガス分析計の校正時に使用され、校正時の基準となる校正ガスが充填される。光スイッチ５は、測定時にはプロセスラインＰを通過したレーザ光を受光部２へ出射し、校正時には校正セル４を通過したレーザ光を受光部２へ出射する。   The optical switch 3 receives laser light used for measuring the measurement target gas from the light emitting unit 1 and emits the laser light to either the process line P or the calibration cell 4. The calibration cell 4 is used when the laser gas analyzer is calibrated, and is filled with a calibration gas serving as a reference during calibration. The optical switch 5 emits laser light that has passed through the process line P to the light receiving unit 2 during measurement, and emits laser light that has passed through the calibration cell 4 to the light receiving unit 2 during calibration.

光ファイバー接続部６は、光スイッチ３からのレーザ光をプロセスラインＰへ導く光ファイバーとプロセスラインＰを通過したレーザ光を光スイッチ５へ導く光ファイバーをプロセスラインＰにそれぞれ固定する。また、光ファイバー接続部６は、光ファイバーを固定する機能だけではなく、光スイッチ３からプロセスラインＰへの光ファイバーから出射されるレーザ光が、プロセスラインＰを隔てて対向に位置する光スイッチ５への光ファイバーへ入射されるようにレーザ光の光軸を調整することができる。   The optical fiber connection unit 6 fixes the optical fiber that guides the laser light from the optical switch 3 to the process line P and the optical fiber that guides the laser light that has passed through the process line P to the optical switch 5, respectively. In addition, the optical fiber connection unit 6 has not only a function of fixing the optical fiber, but also the laser light emitted from the optical fiber from the optical switch 3 to the process line P is transmitted to the optical switch 5 positioned opposite to the process line P. The optical axis of the laser beam can be adjusted so as to be incident on the optical fiber.

光ファイバー接続部７は、光スイッチ３からのレーザ光を校正セル４へ導く光ファイバーと校正セル４を通過したレーザ光を光スイッチ５へ導く光ファイバーを校正セル４にそれぞれ固定する。また、光ファイバー接続部７は、光ファイバーを固定する機能だけではなく、光スイッチ３から校正セル４への光ファイバーから出射されるレーザ光が、校正セル４を隔てて対向に位置する光スイッチ５への光ファイバーへ入射されるようにレーザ光の光軸を調整することができる。   The optical fiber connection unit 7 fixes the optical fiber that guides the laser light from the optical switch 3 to the calibration cell 4 and the optical fiber that guides the laser light that has passed through the calibration cell 4 to the optical switch 5. Further, the optical fiber connection unit 7 not only has a function of fixing the optical fiber, but also the laser light emitted from the optical fiber from the optical switch 3 to the calibration cell 4 is transmitted to the optical switch 5 positioned opposite to the calibration cell 4. The optical axis of the laser beam can be adjusted so as to be incident on the optical fiber.

このようなレーザガス分析計の動作を説明する。
測定時には、光スイッチ３は、プロセスラインＰ側（図１中のａ方向）にレーザ光を出射するように制御され、光スイッチ５は、プロセスラインＰ（図１中のｃ方向）から入射されるレーザ光を受光部２へ出射するように制御される。なお、光スイッチ３および光スイッチ５の制御は、演算制御部（図示せず）が行い、この演算制御部は、従来と同様に、発光部１、受光部２、または、それ以外の外部（例えば、操作用パネル等）に設けられる。 The operation of such a laser gas analyzer will be described.
At the time of measurement, the optical switch 3 is controlled to emit laser light to the process line P side (a direction in FIG. 1), and the optical switch 5 is incident from the process line P (c direction in FIG. 1). The laser beam is controlled to be emitted to the light receiving unit 2. The optical switch 3 and the optical switch 5 are controlled by an arithmetic control unit (not shown), and the arithmetic control unit is the same as the conventional one, the light emitting unit 1, the light receiving unit 2, or other external ( For example, it is provided on an operation panel or the like.

発光部１は、光スイッチ３および光ファイバー接続部６を介して、プロセスラインＰを流れる測定対象ガスにレーザ光を出射する。受光部２は、プロセスラインＰの測定対象ガスを通過したレーザ光が、光ファイバー接続部６および光スイッチ５を介して入射される。そして、従来と同様に、測定対象成分の濃度を求める。   The light emitting unit 1 emits laser light to the measurement target gas flowing in the process line P via the optical switch 3 and the optical fiber connection unit 6. In the light receiving unit 2, the laser light that has passed through the measurement target gas in the process line P is incident through the optical fiber connection unit 6 and the optical switch 5. And the density | concentration of a measuring object component is calculated | required similarly to the past.

一方、校正時には、光スイッチ３は、校正セル４側（図１中のｂ方向）にレーザ光を出射するように制御され、光スイッチ５は、校正セル４（図１中のｄ方向）から入射されるレーザ光を受光部２へ出射するように制御される。そして、校正セル４に校正ガスを充填し、ゼロ・スパン校正を行う。なお、校正ガスは、バルブ（図示せず）等を介して外部から校正セル４へ流入される。   On the other hand, at the time of calibration, the optical switch 3 is controlled to emit laser light to the calibration cell 4 side (direction b in FIG. 1), and the optical switch 5 is controlled from the calibration cell 4 (direction d in FIG. 1). Control is performed so that incident laser light is emitted to the light receiving unit 2. Then, the calibration cell 4 is filled with calibration gas, and zero / span calibration is performed. The calibration gas flows into the calibration cell 4 from the outside via a valve (not shown) or the like.

従来と同様に、校正ガスは、測定対象成分の濃度を測定する際の測定レンジの下限値が濃度０．１％の場合に校正に使用されるゼロガスと、測定レンジの上限値の校正に使用されるスパンガスがあり、例えば、測定対象成分が最大濃度２０％の酸素である場合には、ゼロガスは窒素を用い、スパンガスは２０％濃度の酸素を用いる。   As before, the calibration gas is used to calibrate the zero gas used for calibration when the lower limit of the measurement range is 0.1% when measuring the concentration of the measurement target component, and the upper limit of the measurement range. For example, when the measurement target component is oxygen having a maximum concentration of 20%, nitrogen is used as the zero gas, and oxygen at 20% concentration is used as the span gas.

このように、演算制御部が、測定時には、光スイッチ３および光スイッチ５にプロセスラインＰ側を選択させて測定を行い、校正時には、光スイッチ３および光スイッチ５に校正セル４側を選択させて校正を行うことにより、レーザガス分析計はプロセスラインＰに取り付けた状態で校正ができ、また、直接取り付けられているので、図４に示す従来例のバイパス方式と比較して高速に測定することができる。   In this way, the calculation control unit performs measurement by causing the optical switch 3 and the optical switch 5 to select the process line P side during measurement, and causes the optical switch 3 and the optical switch 5 to select the calibration cell 4 side during calibration. By calibrating, the laser gas analyzer can be calibrated while attached to the process line P, and since it is directly attached, it can measure at a higher speed than the conventional bypass system shown in FIG. Can do.

また、発光部１から光スイッチ３の間、光スイッチ３から光ファイバー接続部６の間、光スイッチ３から光ファイバー接続部７の間、光ファイバー接続部６から光スイッチ５の間、光ファイバー接続部７から光スイッチ５の間および光スイッチ５から受光部２の間を全て光ファイバーで接続することにより、図４に示す従来例のように高価なバイパスラインＢを設ける必要はなくなり、光ファイバーは引き回しの自由度も高く、現場工事も簡単にできるので、コストを抑えることができる。   Also, between the light emitting unit 1 and the optical switch 3, between the optical switch 3 and the optical fiber connection unit 6, between the optical switch 3 and the optical fiber connection unit 7, between the optical fiber connection unit 6 and the optical switch 5, and from the optical fiber connection unit 7. By connecting all of the optical switches 5 and between the optical switch 5 and the light receiving unit 2 with optical fibers, there is no need to provide an expensive bypass line B as in the conventional example shown in FIG. 4, and the optical fibers are free to be routed. The cost is low because the construction work is easy and the work can be done easily.

結果として、測定の高速性を維持し、プロセスラインＰから発光部１および受光部２を取り外すことなく、安価に現場で校正することができる。   As a result, high-speed measurement can be maintained, and calibration can be performed at a low cost without removing the light emitting unit 1 and the light receiving unit 2 from the process line P.

［第２の実施例］
図２は、本発明のレーザガス分析計の第２の実施例を示した構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図２において、図１に示す構成と異なる点は、校正セル４および光ファイバー接続部７の代わりに光ファイバー８が設けられている点である。 [Second Embodiment]
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the laser gas analyzer of the present invention. Here, the same components as those in FIG. 2 is different from the configuration shown in FIG. 1 in that an optical fiber 8 is provided in place of the calibration cell 4 and the optical fiber connection portion 7.

図２において、光ファイバー８は、校正ガスを充填させることが可能な中空部分を有し、中空部分にレーザ光を通過させる構造となっている。校正ガスは、図２に示すように、光ファイバー８の中空部分に開いた穴等から流入される。   In FIG. 2, the optical fiber 8 has a hollow portion that can be filled with a calibration gas, and has a structure that allows laser light to pass through the hollow portion. As shown in FIG. 2, the calibration gas is introduced from a hole or the like opened in the hollow portion of the optical fiber 8.

このようなレーザガス分析計の動作を説明する。
測定時の動作は、図１に示す実施例と同じため、省略する。校正時、光スイッチ３は、光ファイバー８側（図２中のｂ方向）にレーザ光を出射するように制御され、光スイッチ５は、光ファイバー８（図２中のｄ方向）から入射されるレーザ光を受光部２へ出射するように制御される。そして、光ファイバー８の中空部分に校正ガスを充填し、図１に示す実施例と同様に、ゼロ・スパン校正を行う。 The operation of such a laser gas analyzer will be described.
The operation at the time of measurement is the same as that of the embodiment shown in FIG. At the time of calibration, the optical switch 3 is controlled to emit laser light toward the optical fiber 8 (direction b in FIG. 2), and the optical switch 5 is a laser incident from the optical fiber 8 (direction d in FIG. 2). The light is controlled to be emitted to the light receiving unit 2. Then, the hollow portion of the optical fiber 8 is filled with a calibration gas, and zero / span calibration is performed as in the embodiment shown in FIG.

このように、光ファイバー８を用いて校正を行うことにより、図１に示す実施例と同様に、測定の高速性を維持し、プロセスラインＰから発光部１および受光部２を取り外すことなく、安価に現場で校正することができる。また、図１に示すような校正セル４および光ファイバー接続部７がなくなるので、さらにコストを抑えることができる。   As described above, by performing calibration using the optical fiber 8, as in the embodiment shown in FIG. 1, the measurement speed is maintained, and the light emitting unit 1 and the light receiving unit 2 are not removed from the process line P. Can be calibrated in the field. Further, since the calibration cell 4 and the optical fiber connection portion 7 as shown in FIG. 1 are eliminated, the cost can be further reduced.

なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
（１）図１に示す実施例において、光スイッチ３と光ファイバー接続部７をつなぐ光ファイバーと、光スイッチ５と光ファイバー接続部７をつなぐ光ファイバーは、校正セル４と光ファイバー接続部７と共に、光スイッチ３および光スイッチ５から取り外すことが可能な構造にしてもよい。この場合、校正時には、光スイッチ３と光ファイバー接続部７をつなぐ光ファイバー、光スイッチ５と光ファイバー接続部７をつなぐ光ファイバー、校正セル４および光ファイバー接続部７を取り付けてから校正を行うようにする。 The present invention is not limited to this, and may be as shown below.
(1) In the embodiment shown in FIG. 1, the optical fiber connecting the optical switch 3 and the optical fiber connection portion 7 and the optical fiber connecting the optical switch 5 and the optical fiber connection portion 7 together with the calibration cell 4 and the optical fiber connection portion 7 Also, a structure that can be removed from the optical switch 5 may be adopted. In this case, at the time of calibration, calibration is performed after attaching the optical fiber connecting the optical switch 3 and the optical fiber connection portion 7, the optical fiber connecting the optical switch 5 and the optical fiber connection portion 7, the calibration cell 4 and the optical fiber connection portion 7.

（２）同様に、図２に示す実施例において、光ファイバー８は、光スイッチ３および光スイッチ５から取り外すことが可能な構造にしてもよい。この場合、校正時には、光ファイバー８を取り付けてから校正を行うようにする。 (2) Similarly, in the embodiment shown in FIG. 2, the optical fiber 8 may be structured to be removable from the optical switch 3 and the optical switch 5. In this case, at the time of calibration, calibration is performed after the optical fiber 8 is attached.

１ 発光部
２ 受光部
３ 光スイッチ（第１の光スイッチ）
４ 校正セル
５ 光スイッチ（第２の光スイッチ）
６ 光ファイバー接続部（第１の光ファイバー接続部）
７ 光ファイバー接続部（第２の光ファイバー接続部）
８ 光ファイバー
Ｐ プロセスライン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emission part 2 Light reception part 3 Optical switch (1st optical switch)
4 Calibration cell 5 Optical switch (second optical switch)
6 Optical fiber connection (first optical fiber connection)
7 Optical fiber connection (second optical fiber connection)
8 Optical fiber P process line

Claims (4)

測定対象ガスが流れるプロセスラインに発光部からレーザ光を出射し、前記測定対象ガスを通過した前記レーザ光を受光部で受けて前記測定対象ガス中の測定対象成分濃度を測定するレーザガス分析計において、
校正時の基準となる校正ガスが充填される校正セルと、
前記発光部から光ファイバーを介して入射されたレーザ光を測定時には前記プロセスラインに出射し、校正時には前記校正セルに出射する第１の光スイッチと、
測定時には前記プロセスラインを通過した前記レーザ光を光ファイバーを介して前記受光部へ出射し、校正時には前記校正セルを通過した前記レーザ光を光ファイバーを介して前記受光部へ出射する第２の光スイッチと、
前記第１の光スイッチからの前記レーザ光を前記プロセスラインへ導く光ファイバーと前記プロセスラインを通過した前記レーザ光を前記第２の光スイッチへ導く光ファイバーを前記プロセスラインにそれぞれ固定する第１の光ファイバー接続部と、
前記第１の光スイッチからの前記レーザ光を前記校正セルへ導く光ファイバーと前記校正セルを通過した前記レーザ光を前記第２の光スイッチへ導く光ファイバーを前記校正セルにそれぞれ固定する第２の光ファイバー接続部と
を備えたことを特徴とするレーザガス分析計。 In a laser gas analyzer that emits laser light from a light emitting unit to a process line through which a measurement target gas flows and receives the laser light that has passed through the measurement target gas at a light receiving unit and measures a concentration of a measurement target component in the measurement target gas ,
A calibration cell filled with a calibration gas, which is the reference for calibration, and
A first optical switch that emits laser light incident from the light emitting unit via an optical fiber to the process line at the time of measurement, and to the calibration cell at the time of calibration;
A second optical switch that emits the laser light that has passed through the process line to the light receiving unit via an optical fiber during measurement, and emits the laser light that has passed through the calibration cell to the light receiving unit through an optical fiber during calibration When,
An optical fiber for guiding the laser light from the first optical switch to the process line and an optical fiber for fixing the optical fiber for guiding the laser light that has passed through the process line to the second optical switch are fixed to the process line, respectively. A connection,
An optical fiber for guiding the laser light from the first optical switch to the calibration cell and a second optical fiber for fixing the optical fiber for guiding the laser light that has passed through the calibration cell to the second optical switch to the calibration cell. A laser gas analyzer comprising a connection portion. 前記第１の光スイッチと第２の光ファイバー接続部をつなぐ光ファイバーと前記第２の光スイッチと第２の光ファイバー接続部をつなぐ光ファイバーは、前記校正セルと第２の光ファイバー接続部と共に、前記第１の光スイッチと前記第２の光スイッチから取り外すことが可能なことを特徴とする請求項１記載のレーザガス分析計。   The optical fiber connecting the first optical switch and the second optical fiber connection part, and the optical fiber connecting the second optical switch and the second optical fiber connection part together with the calibration cell and the second optical fiber connection part, the first optical switch. 2. The laser gas analyzer according to claim 1, wherein the laser gas analyzer is removable from the second optical switch and the second optical switch. 前記第１の光ファイバー接続部は、
前記レーザ光の光軸の調整が可能なことを特徴とする請求項１または２記載のレーザガス分析計。 The first optical fiber connection portion is:
3. The laser gas analyzer according to claim 1, wherein an optical axis of the laser beam can be adjusted. 前記校正ガスを充填させることが可能な中空部分を有し、この中空部分に前記レーザ光を通過させる構造を有する光ファイバーを前記校正セルおよび前記第２の光ファイバー接続部の代わりに用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザガス分析計。   An optical fiber having a hollow portion that can be filled with the calibration gas and having a structure that allows the laser light to pass through the hollow portion is used in place of the calibration cell and the second optical fiber connection portion. The laser gas analyzer according to any one of claims 1 to 3.
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