JP2019184277A - Concentration measurement device and concentration measurement method - Google Patents

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Abstract

To accurately measure, without changing the configuration of the device, gas concentration by light absorption spectrometry using transmitted light of long optical length remaining after removal of transmission light of short optical length.SOLUTION: A closed optical path is formed by a first reflector 14 to a third reflector 18. A chopper type mirror 22 rotates around a rotation axis. Light passage portions through which light is allowed to pass are formed at equal intervals around the chopper type mirror. Portions other than the light passage portions 34 are light reflection members. The light passage portions 34 are arranged in positions where light in the closed optical path is allowed to pass. Gas concentration in a gas cell 20 is calculated based on a signal output by a light intensity detector 26 from when incidence of light from the closed optical path is allowed to when a signal output from a light intensity detector 26 indicates a smallest value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、濃度測定装置及び濃度測定方法に関する。   The present invention relates to a concentration measuring apparatus and a concentration measuring method.

従来、ガスセルの前段に捕集管を設け、測定対象のガス成分を捕集管に吸着させて捕集した後、ヒータによる加熱によってガス成分を脱着させることによりガス成分を濃縮してガスセルに封入し、封入されたガスに干渉光を照射し、ガスセルから出射した光を検出器で検出し、検出された光の強度に基づいて、ガスの濃度を求める装置が提案されている(特許文献1)。   Conventionally, a collection tube is provided at the front stage of the gas cell, and the gas component to be measured is adsorbed to the collection tube and collected, then the gas component is desorbed by heating with a heater, and the gas component is concentrated and enclosed in the gas cell. Then, an apparatus has been proposed in which interference gas is irradiated to the enclosed gas, the light emitted from the gas cell is detected by a detector, and the concentration of the gas is obtained based on the detected light intensity (Patent Document 1). ).

特開平07−270316号公報JP 07-270316 A

濃度測定装置では、低濃度のガスを測定する場合、検出感度を高めるために光がガスセルを透過する距離(光路長)を長くして、吸光度を高めることを要する。上記従来の装置では、ガスセル内に多重反射ミラーを起き、光源からの赤外光をガスセル内で数回往復させることにより、光路長を長くしている。   When measuring a low-concentration gas in a concentration measuring apparatus, it is necessary to increase the absorbance by increasing the distance (optical path length) through which light passes through the gas cell in order to increase the detection sensitivity. In the above conventional apparatus, the optical path length is increased by raising a multiple reflection mirror in the gas cell and reciprocating the infrared light from the light source several times in the gas cell.

しかしながら、上記従来の装置では、ガスが高濃度の場合、赤外光が測定対象のガスに吸収されることにより、赤外線センサ等の光強度検出器で光を検出できない、または濃度変化に対する吸光度の感度が担保され難いおそれがある。また、光強度検出器の出力信号には、光路長が長い透過光と光路長が短い透過光とが含まれ得る。光路長が短い透過光は、光路長が長い透過光に比して吸光度を示す信号のSN比は低下するので、光路長が長い透過光でガス濃度の測定を行うべきであるが、上記従来の装置では、光路長が長い透過光と短い透過光とを分離することができない。   However, in the above conventional apparatus, when the gas has a high concentration, infrared light is absorbed by the gas to be measured, so that light cannot be detected by a light intensity detector such as an infrared sensor, or the absorbance of the concentration change Sensitivity may not be guaranteed. The output signal of the light intensity detector can include transmitted light having a long optical path length and transmitted light having a short optical path length. The transmitted light having a short optical path length has a lower signal-to-noise ratio than the transmitted light having a long optical path length, so the gas concentration should be measured with the transmitted light having a long optical path length. In this apparatus, it is impossible to separate transmitted light having a long optical path length and short transmitted light.

以上に鑑みると、ガスセルに封入されたガスの濃度が高いと想定される場合と低いと想定される場合とで、ガスの濃度を精度よく測定するためには、検出器を変更する等、装置の構成を変更することが必要となる。   In view of the above, in order to accurately measure the gas concentration in the case where the concentration of the gas sealed in the gas cell is assumed to be high and in the case where it is assumed to be low, the device is changed, for example, by changing the detector. It is necessary to change the configuration.

本発明は、装置構成を変更することなく、光路長が短い透過光を除外して光路長が長い透過光を用いた吸光分析によりガスの濃度を精度よく測定する濃度測定装置及び濃度測定方法を提供することを目的とする。   The present invention relates to a concentration measuring apparatus and a concentration measuring method for accurately measuring the concentration of a gas by absorption analysis using transmitted light having a long optical path length by excluding transmitted light having a short optical path length without changing the apparatus configuration. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため本願の請求項1に記載の発明の濃度測定装置は、光源と、光源から入射された光の閉光路を形成する光学系と、前記閉光路の光路中に配置され、内部にガスが供給されると共に前記閉光路の光が前記内部を通過して前記閉光路に出射する容器と、前記閉光路に前記光源からの光を入射することを許可すると共に、前記許可によって前記容器を通過した光を前記閉光路から出射することを許可する許可器と、前記許可器を介して前記閉光路から出射した光が入射するように配置され、入射した光の強度に応じた信号を出力する光強度検出器と、前記許可の状態を検出可能で、前記閉光路に前記光源からの光が入射され且つ前記閉光路を介して前記容器を複数回通過した光が前記閉光路から出射されるように、前記許可器を制御すると共に、前記許可の状態を検出した時間から前記光強度検出器が出力した信号の強度が極小値を示すまで前記光強度検出器が出力した信号に基づいて前記容器内のガスの濃度を算出する制御器と、を備えている。   In order to achieve the above object, the concentration measuring apparatus according to claim 1 of the present application is disposed in a light source, an optical system that forms a closed optical path of light incident from the light source, and an optical path of the closed optical path, A gas is supplied to the inside and light from the closed optical path passes through the interior and exits to the closed optical path, and allows light from the light source to enter the closed optical path, and by the permission A permitting device that permits the light that has passed through the container to exit from the closed optical path, and a light that exits from the closed optical path via the permitting device are arranged to be incident, according to the intensity of the incident light A light intensity detector that outputs a signal; and the permission state can be detected, and light from the light source incident on the closed optical path and light that has passed through the container a plurality of times through the closed optical path is the closed optical path The permitter to be emitted from And controlling the concentration of gas in the container based on the signal output from the light intensity detector until the intensity of the signal output from the light intensity detector indicates a minimum value from the time when the permission state is detected. And a controller for calculating.

光学系は、光源から入射された光の閉光路を形成する。閉光路の光路中には内部に測定対象のガスが供給される容器があり、光源から入射された光が容器内部を通過する。許可器は、容器を通過した光を前記閉光路から出射することを許可する。   The optical system forms a closed optical path for light incident from the light source. In the optical path of the closed optical path, there is a container in which a gas to be measured is supplied, and light incident from the light source passes through the container. The permitter permits the light that has passed through the container to be emitted from the closed optical path.

制御器は、閉光路を介して容器を複数回通過した光が閉光路から出射されるように、許可器を制御して光強度検出器に光を入射させると共に、許可器が許可状態になった時間から光強度検出器が出力した信号の強度が極小値を示すまで光強度検出器が出力した信号に基づいて容器内のガスの濃度を算出する。   The controller controls the permitter so that the light that has passed through the container a plurality of times through the closed optical path is emitted from the closed optical path and causes the light to enter the light intensity detector, and the permitter enters the permitted state. The concentration of the gas in the container is calculated based on the signal output from the light intensity detector until the intensity of the signal output from the light intensity detector shows a minimum value from that time.

前記制御器は、請求項2の発明のように、前記容器に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、前記入射することが許可されて前記閉光路に入射された光が前記容器の内部を通過する回数が多くなるように、前記許可器を制御するようにしてもよい。   As in the invention of claim 2, the controller is allowed to enter the gas when the gas supplied to the container has a low concentration, and is allowed to enter the closed optical path more than when the gas is high. The permitter may be controlled so that the number of times that the light passes through the container increases.

前記許可器は、請求項3の発明のように、光が通過可能な部分が形成された移動部材と、前記部分を前記閉光路の光が通過して前記閉光路から出射できる位置と、前記閉光路の光が前記移動部材の前記部分以外の所定の部分で反射して前記閉光路に戻る位置とに前記移動部材を移動させる機構と、を備え、前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度に応じて、前記回数が調整されるように、前記機構を制御するようにしてもよい。   As in the invention of claim 3, the permitter includes a moving member in which a portion through which light can pass is formed, a position where the light in the closed optical path can pass through the portion and exit from the closed optical path, A mechanism for moving the moving member to a position where light on the closed optical path is reflected by a predetermined portion other than the portion of the moving member and returns to the closed optical path, and the controller is supplied to the container. The mechanism may be controlled so that the number of times is adjusted according to the assumed concentration of the gas.

前記移動部材は、請求項4の発明にように、軸を中心に回転し、光が通過可能な部分が形成され、前記部分を前記閉光路の光が通過可能な位置に配置された回転部材であり、前記機構は、前記回転部材の前記回転を制御し、前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、回転部材の回転速度を小さくするように、前記機構を制御するようにしてもよい。   According to a fourth aspect of the present invention, the moving member rotates about an axis, and a portion through which light can pass is formed. The rotating member is disposed at a position through which the light in the closed optical path can pass. The mechanism controls the rotation of the rotating member, and the controller controls the rotation speed of the rotating member when the assumed concentration of the gas supplied to the container is low than when it is high. You may make it control the said mechanism so that it may become small.

また、請求項5の発明のように、前記回転部材の回転角度を検出する回転角検出器を更に備え、前記制御器は、前記回転角検出器が検出した回転角度に基づいて、前記許可の状態を検出するようにしてもよい。   According to a fifth aspect of the present invention, the apparatus further comprises a rotation angle detector that detects a rotation angle of the rotating member, and the controller is configured to allow the permission based on the rotation angle detected by the rotation angle detector. The state may be detected.

前記許可器は、請求項6の発明のように、光が通過可能な通過可能状態と光が通過不可能な通過不可能状態とに変更可能な部分を有し、前記通過可能状態に変更された前記部分を前記閉光路の光が通過可能な位置に配置された光通過状態変更器と、前記光通過状態変更器の前記部分を前記通過可能状態又は前記通過不可能状態に選択的に切り替える切り替え器と、を備え、前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、前記入射することが許可されて前記閉光路に入射された光が前記容器の内部を通過する回数が多くなるように、前記切り替え器を制御するようにしてもよい。   As in the invention of claim 6, the permitter has a portion that can be changed between a passable state where light can pass and a non-passable state where light cannot pass, and is changed to the passable state. And selectively switching the portion of the light passage state changer to the passable state or the non-passable state. A light switch that is allowed to be incident when the assumed concentration of the gas supplied to the container is low than when it is high, and is incident on the closed optical path. The switch may be controlled so that the number of times that the gas passes through the inside of the container increases.

前記光通過状態変更器は、請求項7の発明のように、電子シャッターであり、前記制御器は、前記電子シャッターを開く制御信号の送信時に基づいて、前記許可の状態を検出するようにしてもよい。   The light passage state changer is an electronic shutter as in the invention of claim 7, and the controller detects the permission state based on transmission of a control signal for opening the electronic shutter. Also good.

なお、前記容器は、請求項8の発明のように、少なくとも前記閉光路の光が入射する入射部分及び前記内部を通過して前記閉光路に出射する出射部分が透明であってもよい。   In addition, as for the said container, at least the incident part in which the light of the said closed optical path injects, and the emission part which passes through the said inside and radiate | emits to the said closed optical path may be transparent.

請求項9に記載の濃度測定方法は、光源と、光源から入射された光の閉光路を形成する光学系と、前記閉光路の光路中に配置され、内部にガスが供給されると共に前記閉光路の光が前記内部を通過して前記閉光路に出射する容器と、前記閉光路に前記光源からの光を入射することを許可すると共に、前記許可によって前記容器を通過した光を前記閉光路から出射することを許可する許可器と、前記許可器を介して前記閉光路から出射した光が入射するように配置され、入射した光の強度に応じた信号を出力する光強度検出器と、前記許可の状態を検出可能で、前記閉光路に前記光源からの光が入射され且つ前記閉光路を介して前記容器を複数回通過した光が前記閉光路から出射されるように、前記許可器を制御すると共に、前記許可の状態を検出した時間から前記光強度検出器が出力した信号の強度が極小値を示すまで前記光強度検出器が出力した信号に基づいて前記容器内のガスの濃度を算出する。   The concentration measuring method according to claim 9 is arranged in a light source, an optical system that forms a closed optical path of light incident from the light source, and an optical path of the closed optical path, and a gas is supplied to the inside and the closed A container in which light in the optical path passes through the interior and exits to the closed optical path; and permits light from the light source to enter the closed optical path, and allows light that has passed through the container to pass through the closed optical path. A light intensity detector that allows the light emitted from the closed optical path to enter through the permission device, and outputs a signal corresponding to the intensity of the incident light; The permitter is capable of detecting the permission state, so that light from the light source is incident on the closed optical path and light that has passed through the container a plurality of times through the closed optical path is emitted from the closed optical path. And controlling the permission status Intensity from time out signal the light intensity detector is output to calculate the concentration of the gas in the container based on a signal output by said light intensity detector to indicate a minimum value.

本発明は、装置構成を変更することなく、光路長が短い透過光を除外して光路長が長い透過光を用いた吸光分析によりガスの濃度を精度よく測定することができる。   The present invention can accurately measure the gas concentration by absorption analysis using transmitted light having a long optical path length by excluding transmitted light having a short optical path length without changing the apparatus configuration.

第1の実施の形態の濃度測定装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the density | concentration measuring apparatus of 1st Embodiment. (A)はチョッパー型ミラー22の正面図であり、(B)はチョッパー型ミラー22の側面図である。(A) is a front view of the chopper type mirror 22, and (B) is a side view of the chopper type mirror 22. 赤外光源12からの赤外線が閉光路に入射される時の濃度測定装置の様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the mode of the density | concentration measuring apparatus when the infrared rays from the infrared light source 12 inject into a closed optical path. 赤外光源12からの赤外線が閉光路に入射される時のチョッパー型ミラー22の光通過部34の位置を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the position of the light passage part 34 of the chopper type | mold mirror 22 when the infrared rays from the infrared light source 12 enter into a closed optical path. 入射された赤外線が閉光路を何度も周回する様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed a mode that the infrared rays which injected entered the closed optical path many times. 入射された赤外線が閉光路を何度も周回する時のチョッパー型ミラー22の光反射部32の位置を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the position of the light reflection part 32 of the chopper-type mirror 22 when the incident infrared rays go around the closed optical path many times. 閉光路から出射した赤外線が光強度検出器26に到達する様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed a mode that the infrared rays radiate | emitted from the closed optical path arrived at the light intensity detector 26. FIG. (A)は光強度検出器26が検出した透過光強度を示す出力信号64の一例を示した説明図であり、(B)は出力信号64に含まれる周回光60に係る信号(周回光信号)66と1周光62に係る信号(1周光信号)68とを各々示した説明図である。(A) is explanatory drawing which showed an example of the output signal 64 which shows the transmitted light intensity which the light intensity detector 26 detected, (B) is the signal (circumferential light signal) concerning the circulating light 60 contained in the output signal 64 ) 66 and a signal (one-round optical signal) 68 related to the one-round light 62. 第2の実施の形態の濃度測定装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the density | concentration measuring apparatus of 2nd Embodiment. 光強度検出器26からの赤外線がチョッパー型ミラー22を介してガスセル20に到達する様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed a mode that the infrared rays from the light intensity detector 26 reached | attained the gas cell 20 via the chopper type mirror 22. FIG. 赤外線が、チョッパー型ミラー22と反射鏡44との間を、ガスセル20の内部を介して、何度も往復する様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed a mode that infrared rays reciprocated between the chopper type | mold mirror 22 and the reflective mirror 44 through the inside of the gas cell 20 many times. チョッパー型ミラー22と反射鏡44との間を、ガスセル20の内部を介して、何度も往復した赤外線が、チョッパー型ミラー22の光通過部34と、ビームスプリッタ42とを介して、光強度検出器26に到達する様子を示した説明図である。Infrared rays that have reciprocated many times between the chopper type mirror 22 and the reflecting mirror 44 through the inside of the gas cell 20 pass through the light passing part 34 of the chopper type mirror 22 and the beam splitter 42 to obtain the light intensity. It is explanatory drawing which showed a mode that it reached | attained the detector 26. FIG. 第3の実施の形態の濃度測定装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the density | concentration measuring apparatus of 3rd Embodiment. (A)は光強度検出器26が検出した透過光強度を示す出力信号80の一例を示した説明図であり、(B)は出力信号80に含まれる周回光74に係る信号(周回光信号)82と反射光78に係る信号(反射光信号)84と1周光76に係る信号(1周光信号)86とを各々示した説明図である。(A) is explanatory drawing which showed an example of the output signal 80 which shows the transmitted light intensity which the light intensity detector 26 detected, (B) is the signal (circumferential light signal) concerning the circulating light 74 contained in the output signal 80 ) 82 and a signal (reflected light signal) 84 related to the reflected light 78 and a signal (one-round light signal) 86 related to the one-round light 76, respectively. 第4の実施の形態の濃度測定装置の構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the structure of the density | concentration measuring apparatus of 4th Embodiment. 第1の変形例に係る濃度測定装置の構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the density | concentration measuring apparatus which concerns on a 1st modification. 第2の変形例に係る濃度測定装置の構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the density | concentration measuring apparatus which concerns on a 2nd modification.

以下、本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

(第1の実施の形態)
図1には、第1の実施の形態の濃度測定装置の構成が示されている。図1に示すように、第1の実施の形態の濃度測定装置は、赤外線を発光する赤外光源12と、赤外光源12から入射された光が周回するように閉光路を形成する第1の反射鏡14〜第3の反射鏡18と、を備えている。濃度測定装置は、第1の反射鏡14〜第3の反射鏡18により形成される閉光路の光路中に配置され、内部にガスが供給されると共に閉光路の光が内部を通過して閉光路に出射するガスセル20を備えている。ガスセル20は、少なくとも閉光路の光が入射する入射部分及び内部を通過して閉光路に出射する出射部分が透明である。なお、ガスセル20は全体が透明であってもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 shows the configuration of the concentration measuring apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the concentration measuring apparatus according to the first embodiment includes an infrared light source 12 that emits infrared light, and a first optical path that forms a closed optical path so that light incident from the infrared light source 12 circulates. Reflecting mirrors 14 to 3. The concentration measuring device is disposed in the optical path of the closed optical path formed by the first reflecting mirror 14 to the third reflecting mirror 18, and gas is supplied to the inside and light in the closed optical path passes through the inside and is closed. A gas cell 20 that exits to the optical path is provided. The gas cell 20 is transparent at least at the incident part where the light of the closed optical path enters and the outgoing part which passes through the inside and exits to the closed optical path. The gas cell 20 may be entirely transparent.

濃度測定装置は、閉光路に赤外光源12からの赤外線を入射することを許可すると共に、当該許可によってガスセル20を通過した赤外線を閉光路から出射することを許可するチョッパー型ミラー22とを備えている。チョッパー型ミラー22は、軸を中心に回転する円板状に形成されている。濃度測定装置は、チョッパー型ミラー22の単位時間当たりの回転数(回転速度)を制御する回転数調整機構24を備えている。   The concentration measuring device includes a chopper-type mirror 22 that permits the infrared light from the infrared light source 12 to enter the closed optical path and allows the infrared light that has passed through the gas cell 20 to exit from the closed optical path by the permission. ing. The chopper type mirror 22 is formed in a disk shape that rotates about an axis. The concentration measuring apparatus includes a rotation speed adjustment mechanism 24 that controls the rotation speed (rotation speed) of the chopper type mirror 22 per unit time.

濃度測定装置は、チョッパー型ミラー22を介して閉光路から出射した光の強度を検出する光強度検出器26を備えている。   The concentration measuring device includes a light intensity detector 26 that detects the intensity of light emitted from the closed optical path via the chopper type mirror 22.

濃度測定装置は、赤外光源12、回転数調整機構24、光強度検出器26に接続される制御器28を備えている。なお、制御器28は、図示しないCPU、ROM、RAM、ディスプレイ等を備えたコンピュータにより構成されている。ROMには、後述する濃度測定処理プログラムが記憶されている。濃度測定処理プログラムは、ROMから読み出され、RAMに展開され、CPUにより実行されて、濃度測定処理が実行される。   The concentration measuring device includes a controller 28 connected to the infrared light source 12, the rotation speed adjusting mechanism 24, and the light intensity detector 26. The controller 28 is constituted by a computer including a CPU, a ROM, a RAM, a display, etc. (not shown). The ROM stores a density measurement processing program to be described later. The density measurement processing program is read from the ROM, expanded in the RAM, and executed by the CPU to execute the density measurement process.

なお、制御器28には、ガスセル20に、赤外線非吸収ガスを供給する図示しない赤外線非吸収ガス供給部と、ガスセル20に、測定対象ガスを供給する図示しない測定対象ガス供給部とが更に接続され、制御器28は、赤外線非吸収ガス供給部又は測定対象ガス供給部を制御して、ガスセル20に、赤外線非吸収ガス又は測定対象ガスを供給する。   The controller 28 is further connected with an infrared non-absorbing gas supply unit (not shown) for supplying an infrared non-absorbing gas to the gas cell 20 and a measurement target gas supply unit (not shown) for supplying a measurement target gas to the gas cell 20. Then, the controller 28 controls the infrared non-absorbing gas supply unit or the measurement target gas supply unit to supply the gas cell 20 with the infrared non-absorption gas or the measurement target gas.

制御器28は、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度に応じて、入射することが許可されて閉光路に入射された光がガスセル20に供給されたガスを通過する回数が調整されて、閉光路から出射するように、回転数調整機構24を制御する。制御器28は、光強度検出器26により検出された光の強度に基づいて、ガスの濃度を算出する。   The controller 28 adjusts the number of times that the light incident on the closed optical path passes through the gas supplied to the gas cell 20 according to the assumed concentration of the gas supplied to the gas cell 20. Thus, the rotation speed adjusting mechanism 24 is controlled so as to be emitted from the closed optical path. The controller 28 calculates the gas concentration based on the light intensity detected by the light intensity detector 26.

次に、チョッパー型ミラー22の構成を説明する。図2には、チョッパー型ミラー22の構成が示されている。図2(A)には、チョッパー型ミラー22の正面図が示され、図2(B)には、チョッパー型ミラー22の側面図が示されている。   Next, the configuration of the chopper type mirror 22 will be described. FIG. 2 shows the configuration of the chopper type mirror 22. FIG. 2A shows a front view of the chopper type mirror 22, and FIG. 2B shows a side view of the chopper type mirror 22.

図2に示すように、チョッパー型ミラー22は、回転軸30を中心に回転する回転部材である。チョッパー型ミラー22の周囲には、等間隔で光が通過可能な光通過部34が形成されている。チョッパー型ミラー22は、光通過部34を閉光路の光が通過可能な位置に配置されている。なお、チョッパー型ミラー22の光通過部34以外の部分は、光反射部32に形成されている。光通過部34は、光反射部32における入射開始縁34Aと入射終了縁34Bとの間において画定されている。チョッパー型ミラー22の光反射部32が設けられた面に対して、反対の面は、光を反射せずに吸収する光吸収部36になっている。光吸収部36は、一例として黒色つや消し塗装等の表面処理が施される。   As shown in FIG. 2, the chopper type mirror 22 is a rotating member that rotates about a rotating shaft 30. Around the chopper-type mirror 22, light passing portions 34 through which light can pass at equal intervals are formed. The chopper-type mirror 22 is disposed at a position where light on the closed optical path can pass through the light passage portion 34. A portion other than the light passage portion 34 of the chopper type mirror 22 is formed in the light reflection portion 32. The light passing part 34 is defined between the incident start edge 34A and the incident end edge 34B in the light reflecting part 32. The surface opposite to the surface on which the light reflecting portion 32 of the chopper mirror 22 is provided is a light absorbing portion 36 that absorbs light without reflecting it. As an example, the light absorbing portion 36 is subjected to a surface treatment such as black matte coating.

次に、図3〜図7を参照して、赤外光源12からの赤外線が閉光路に入射され、入射された赤外線が閉光路を何度も周回し、その後、光強度検出器26に到達する様子を説明する。   Next, referring to FIG. 3 to FIG. 7, infrared light from the infrared light source 12 enters the closed optical path, and the incident infrared light circulates the closed optical path many times, and then reaches the light intensity detector 26. How to do is explained.

図3には、赤外光源12からの赤外線が閉光路に入射される時の濃度測定装置の様子が示されている。図4は、赤外光源12からの赤外線が閉光路に入射される時のチョッパー型ミラー22の光通過部34の位置が示されている。図5には、入射された赤外線が閉光路を何度も周回する様子が示されている。図6には、入射された赤外線が閉光路を何度も周回する時のチョッパー型ミラー22の光反射部32の位置が示されている。図7には、閉光路から出射した赤外線が光強度検出器26に到達する様子が示されている。   FIG. 3 shows the state of the concentration measuring apparatus when the infrared light from the infrared light source 12 enters the closed optical path. FIG. 4 shows the position of the light passage portion 34 of the chopper-type mirror 22 when the infrared light from the infrared light source 12 is incident on the closed optical path. FIG. 5 shows how the incident infrared rays circulate around the closed optical path many times. FIG. 6 shows the position of the light reflecting portion 32 of the chopper-type mirror 22 when the incident infrared ray goes around the closed optical path many times. FIG. 7 shows how the infrared light emitted from the closed optical path reaches the light intensity detector 26.

チョッパー型ミラー22が回転して、図4に示すように、閉光路に光通過部34が位置し、赤外光源12から赤外線が照射されると、図3に示すように、照射された赤外線は、光通過部34を通過し、第1の反射鏡14に向かう。第1の反射鏡14に向かった赤外線は、図5に示すように、第1の反射鏡14で、ガスセル20に入射する。第1の反射鏡14からガスセル20に向かった赤外線は、ガスセル20の透明な入射部分を介して、ガスセル20の内部に侵入し、ガスセル20の内部を通過し、ガスセル20の透明な出射部分を介して閉光路に出射する。ガスセル20の透明な出射部分を介して閉光路に出射した赤外線は第2の反射鏡16に到達し、第2の反射鏡16で反射して、第3の反射鏡18に到達し、第3の反射鏡18で反射してチョッパー型ミラー22に向かう。図6に示すように、閉光路に光反射部32が位置していると、第3の反射鏡18で反射してチョッパー型ミラー22に向かった赤外線は、光反射部32で反射して、第1の反射鏡14に到達する。これにより、閉光路が形成される。この状態では、赤外線は、閉光路を何度も周回、何度もガスセル20の内部を通過する。ガスセル20に、赤外線を吸収する測定対象ガスが供給されていれば、赤外線の一部は、ガスセル20において測定対象ガスに吸収される。よって、赤外線が閉光路を何度も周回すると、一度の周回で測定対象ガスに吸収されなかった赤外線も測定対象ガスに吸収されるようになる。   When the chopper-type mirror 22 rotates and the light passing portion 34 is positioned in the closed optical path as shown in FIG. 4 and infrared rays are irradiated from the infrared light source 12, the irradiated infrared rays are irradiated as shown in FIG. Passes through the light passage 34 and travels toward the first reflecting mirror 14. The infrared rays directed toward the first reflecting mirror 14 are incident on the gas cell 20 through the first reflecting mirror 14 as shown in FIG. The infrared rays from the first reflecting mirror 14 toward the gas cell 20 enter the gas cell 20 through the transparent incident portion of the gas cell 20, pass through the gas cell 20, and pass through the transparent emission portion of the gas cell 20. To the closed optical path. The infrared rays emitted to the closed optical path through the transparent emission part of the gas cell 20 reach the second reflecting mirror 16, are reflected by the second reflecting mirror 16, reach the third reflecting mirror 18, and the third Is reflected by the reflecting mirror 18 toward the chopper-type mirror 22. As shown in FIG. 6, when the light reflecting portion 32 is located in the closed optical path, the infrared light reflected by the third reflecting mirror 18 and directed to the chopper type mirror 22 is reflected by the light reflecting portion 32, It reaches the first reflecting mirror 14. Thereby, a closed optical path is formed. In this state, infrared rays go around the closed optical path many times and pass through the gas cell 20 many times. If a measurement target gas that absorbs infrared rays is supplied to the gas cell 20, a part of the infrared rays is absorbed by the measurement target gas in the gas cell 20. Therefore, when the infrared light circulates the closed optical path many times, the infrared light that has not been absorbed by the measurement target gas in one circulation is also absorbed by the measurement target gas.

その後、図7に示すように、閉光路に光通過部34が位置するようになると、閉光路を何度も周回し測定対象ガスに吸収されなかった赤外線である周回光60が、光通過部34から出射して、光強度検出器26に到達する。これにより、光強度検出器26は、赤外線の光強度を検出し、光強度を示す光強度信号を制御器28に出力する。   Thereafter, as shown in FIG. 7, when the light passing part 34 is positioned in the closed optical path, the circulating light 60 that is infrared light that has been circulated many times in the closed optical path and was not absorbed by the measurement target gas is converted into the light passing part. 34, and reaches the light intensity detector 26. Thereby, the light intensity detector 26 detects the light intensity of infrared rays and outputs a light intensity signal indicating the light intensity to the controller 28.

しかしながら、光強度検出器26に入射するのは周回光60のみではない。閉光路を1周のみして光強度検出器26に入射する1周光62が含まれる。第1の実施の形態では、光強度検出器26に入射した光から、1周光62が多く含まれる光を除外して、吸光度を算出する。   However, it is not only the circulating light 60 that enters the light intensity detector 26. One-round light 62 incident on the light intensity detector 26 after only one round of the closed optical path is included. In the first embodiment, the absorbance is calculated by excluding light containing a large amount of one-round light 62 from the light incident on the light intensity detector 26.

図8(A)は光強度検出器26が検出した透過光強度を示す出力信号64の一例を示した説明図であり、図8(B)は、図8(A)が示す出力信号64に含まれる周回光60に係る信号(周回光信号)66と1周光62に係る信号(1周光信号)68とを各々示した説明図である。   FIG. 8A is an explanatory diagram showing an example of the output signal 64 indicating the transmitted light intensity detected by the light intensity detector 26, and FIG. 8B shows the output signal 64 shown in FIG. It is explanatory drawing which each showed the signal (circumferential light signal) 66 which concerns on the included circulating light 60, and the signal (1 optical signal) 68 which concerns on the 1 round light 62.

前述のように、光強度検出器26に入射する光は周回光60と1周光62とが混在しているが、周回光60が光強度検出器26に入射するには、閉光路にチョッパー型ミラー22の光通過部34が位置して、チョッパー型ミラー22が「反射状態」から「入射状態」に切り替わることを要する。かかる場合には、赤外光源12から照射された光が、閉光路に入射され、1周光62となる。しかしながら、閉光路に光通過部34が位置した際に周回光60は光強度検出器26に到達するが、1周光62は、赤外光源12から照射され、光通過部34を介して閉光路に入射された状態である。従って、周回光60は1周光62よりも早く光強度検出器26に入射する。   As described above, the light incident on the light intensity detector 26 is a mixture of the circulating light 60 and the one-round light 62. In order for the circulating light 60 to enter the light intensity detector 26, a chopper is placed in the closed optical path. It is necessary for the chopper type mirror 22 to be switched from the “reflection state” to the “incident state” by positioning the light passing portion 34 of the type mirror 22. In such a case, the light emitted from the infrared light source 12 enters the closed optical path and becomes the one-round light 62. However, when the light passage part 34 is positioned in the closed optical path, the circulating light 60 reaches the light intensity detector 26, but the one-round light 62 is irradiated from the infrared light source 12 and is closed via the light passage part 34. In this state, the light is incident on the optical path. Accordingly, the circulating light 60 enters the light intensity detector 26 earlier than the one-round light 62.

また、周回光60は、ガスセル20を複数回通過しているので、測定対象ガスによる吸光が1周光よりも顕著となる。また、各々の反射鏡での反射に起因して、強度が異なる。   Further, since the circulating light 60 passes through the gas cell 20 a plurality of times, the light absorption by the measurement target gas becomes more conspicuous than the one-round light. Further, the intensity is different due to reflection by each reflecting mirror.

周回光60及び1周光62の各々が光強度検出器26に到達する時間差を鑑みれば、入射状態になってから時間が経過するに従って周回光60の強度は減衰するが、1周光62は、チョッパー型ミラー22が入射状態である限り、赤外光源12から閉光路への照射が継続されるので、周回光60の強度が減衰した後も、1周光62の強度は増加または一定値を維持する。   Considering the time difference between each of the circulating light 60 and the one-round light 62 reaching the light intensity detector 26, the intensity of the circulating light 60 is attenuated as time passes after entering the incident state. As long as the chopper-type mirror 22 is in the incident state, the irradiation from the infrared light source 12 to the closed optical path is continued, so that the intensity of the one-round light 62 is increased or constant after the intensity of the circulating light 60 is attenuated. To maintain.

以上より、光強度検出器26が検出する透過光強度は、主に周回光60が光強度検出器26に到達することによって極大値となった後、極小値となり、その後、1周光62が光強度検出器26に到達したことにより、増大する。   As described above, the transmitted light intensity detected by the light intensity detector 26 becomes a minimum value mainly after the circulating light 60 reaches the light intensity detector 26, and then becomes a minimum value. Increased by reaching the light intensity detector 26.

図8(A)に示したように、光強度検出器26が検出した透過光強度の出力信号64の曲線は、上に凸の態様で極大値を示した後、極小値Aを示している。また、出力信号64の曲線は極小値Aを示した後、単調増加に転じている。   As shown in FIG. 8A, the curve of the output signal 64 of the transmitted light intensity detected by the light intensity detector 26 shows a local minimum value A after showing a local maximum value in an upwardly convex manner. . Further, the curve of the output signal 64 turns to a monotonous increase after showing the minimum value A.

出力信号64の成分は、図8(B)に示したようになる。図8(A)の出力信号64には、周回光信号66と1周光信号68とが含まれている。従って、チョッパー型ミラー22が反射状態から入射状態に切り替わった時間から透過光強度を示す出力信号64が極小値Aとなった時間までの出力信号64を採用することにより、光強度検出器26に入射した光から、1周光62が多く含まれる光を除外して、吸光度を算出することが可能になる。その結果、SN比が高い出力信号による吸光度の算出が可能になり、測定対象ガスの濃度をより正確に測定できる。   The components of the output signal 64 are as shown in FIG. The output signal 64 in FIG. 8A includes a circulating optical signal 66 and a one-round optical signal 68. Therefore, by adopting the output signal 64 from the time when the chopper-type mirror 22 is switched from the reflection state to the incident state until the time when the output signal 64 indicating the transmitted light intensity becomes the minimum value A, the light intensity detector 26 is used. Absorbance can be calculated by excluding light containing a lot of one-round light 62 from the incident light. As a result, it is possible to calculate the absorbance based on the output signal having a high S / N ratio, and the concentration of the measurement target gas can be measured more accurately.

チョッパー型ミラー22が反射状態から入射状態に切り替わった時間は、チョッパー型ミラー22が、閉光路から光の出射を許可する状態である。当該許可の状態は、図8(A)に示したように、出力信号64が単調増加を開始したことから推定できるが、チョッパー型ミラー22の光強度検出器26に対向した面が、赤外光源12からの光を反射する場合があり、かかる場合には、当該許可の状態を正確に検出することは困難である。第1の実施の形態では、一例として、回転数調整機構24に、磁気抵抗(MR)センサ又はロータリーエンコーダ等の、チョッパー型ミラーの回転角度を検出する回転角センサ(図示せず)を設け、制御器28は、回転角センサで検出したチョッパー型ミラー22の回転角度からチョッパー型ミラー22の回転位置を算出し、当該回転位置からチョッパー型ミラー22が閉光路から出射を開始する許可状態を検出する。回転角センサを用いた許可状態の検出は、後述する第2〜4の実施の形態においても有効である。   The time when the chopper type mirror 22 is switched from the reflection state to the incident state is a state in which the chopper type mirror 22 permits light emission from the closed optical path. The permission state can be estimated from the fact that the output signal 64 starts monotonically increasing as shown in FIG. 8A, but the surface of the chopper mirror 22 facing the light intensity detector 26 is infrared. The light from the light source 12 may be reflected, and in such a case, it is difficult to accurately detect the permission state. In the first embodiment, as an example, the rotation speed adjustment mechanism 24 is provided with a rotation angle sensor (not shown) for detecting the rotation angle of the chopper type mirror, such as a magnetoresistive (MR) sensor or a rotary encoder, The controller 28 calculates the rotation position of the chopper type mirror 22 from the rotation angle of the chopper type mirror 22 detected by the rotation angle sensor, and detects a permission state in which the chopper type mirror 22 starts emission from the closed optical path from the rotation position. To do. The detection of the permission state using the rotation angle sensor is also effective in the second to fourth embodiments described later.

光強度検出器26の出力信号からガスセル20内の対象ガスの濃度を算出するには、チョッパー型ミラー22が反射状態から入射状態に切り替わった時間から、透過光強度を示す出力信号64が極小値Aとなった時間までの、出力信号64の時間に対する積分値に基づくが、既知の計算方法なので、詳細な説明は省略する。   In order to calculate the concentration of the target gas in the gas cell 20 from the output signal of the light intensity detector 26, the output signal 64 indicating the transmitted light intensity is a minimum value from the time when the chopper-type mirror 22 switches from the reflective state to the incident state. Although it is based on the integral value with respect to the time of the output signal 64 up to the time when A is reached, since it is a known calculation method, a detailed description is omitted.

ガスセル20内の測定対象ガスの濃度が高い場合は、図8(A)、(B)に示した、周回光信号66に起因する極大値は低下するが、前述のように、周回光信号66はSN比が高いので、光強度検出器26で検出した周回光信号66の極大値が低下しても、測定対象ガスの濃度をより正確に測定できる。   When the concentration of the measurement target gas in the gas cell 20 is high, the maximum value due to the circulating optical signal 66 shown in FIGS. 8A and 8B decreases, but as described above, the circulating optical signal 66. Since the SN ratio is high, the concentration of the measurement target gas can be measured more accurately even if the maximum value of the circulating light signal 66 detected by the light intensity detector 26 decreases.

また、測定対象ガスの濃度に応じてチョッパー型ミラー22の回転速度を制御することによっても、測定対象ガスの濃度を正確に測定できる。   Also, the concentration of the measurement target gas can be accurately measured by controlling the rotation speed of the chopper mirror 22 according to the concentration of the measurement target gas.

チョッパー型ミラー22の回転速度が小さくなると、閉光路が形成される時間が長くなり、赤外線がガスセル20を通過する回数が多くなる。逆に、チョッパー型ミラー22の回転速度が大きくなると、閉光路が形成される時間が短くなり、赤外線がガスセル20を通過する回数が少なくなる。   When the rotation speed of the chopper type mirror 22 is decreased, the time for forming the closed optical path is increased, and the number of times that infrared rays pass through the gas cell 20 is increased. Conversely, when the rotation speed of the chopper type mirror 22 is increased, the time for forming the closed optical path is shortened, and the number of times that infrared rays pass through the gas cell 20 is reduced.

また、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、ガスセル20に供給された測定対象ガスを通過する赤外線の回数を多くすることにより、ガスによる赤外線の吸光が顕著に示されるようになる。   Further, when the assumed concentration of the gas supplied to the gas cell 20 is low, the infrared light absorption by the gas is increased by increasing the number of infrared rays that pass through the measurement target gas supplied to the gas cell 20 as compared with the case where the concentration is high. Is prominently shown.

ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が高い場合には、ガスセル20に供給されたガスを通過する赤外線の回数をより少なくすることにより、ガスによる赤外線の吸光が過剰になることを防止できる。   When the assumed concentration of the gas supplied to the gas cell 20 is high, by reducing the number of infrared rays that pass through the gas supplied to the gas cell 20, it is possible to prevent excessive absorption of infrared rays by the gas. it can.

従って、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が低い場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を小さくし、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が高いと想定される場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を大きくすることにより、測定対象ガスの濃度を精度よく測定することができる。   Accordingly, when the assumed concentration of the gas supplied to the gas cell 20 is low, the rotational speed of the chopper-type mirror 22 is reduced, and when the concentration of the measurement target gas supplied to the gas cell 20 is assumed to be high, By increasing the rotation speed of the chopper-type mirror 22, the concentration of the measurement target gas can be measured with high accuracy.

以上説明したように、第1の実施の形態によれば、測定対象ガスの濃度が高い場合でも低い場合でも装置構成を変更することなく、ガスの濃度を精度よく測定することができる   As described above, according to the first embodiment, the gas concentration can be accurately measured without changing the apparatus configuration even when the concentration of the measurement target gas is high or low.

(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。第2の実施の形態の構成は、第1の実施の形態の構成(図1参照)と同様な部分があるので、同様な部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the second embodiment has the same parts as the configuration of the first embodiment (see FIG. 1), the same parts are denoted by the same reference numerals, the description thereof is omitted, and is different. Only the part will be described.

図9には、第2の実施の形態の濃度測定装置の構成が示されている。図9に示すように、第2の実施の形態の濃度測定装置は、赤外光源12とチョッパー型ミラー22との間にビームスプリッタ42が配置されている。ビームスプリッタ42は、2つの三角プリズムを、底面同士が接するように、組合せて構成されている。なお、ビームスプリッタ42は、2つの三角プリズムを組合せて構成することに限定されず、例えば、偏光ビームスプリッタを採用してもよい。   FIG. 9 shows the configuration of the concentration measuring apparatus according to the second embodiment. As shown in FIG. 9, in the concentration measuring apparatus according to the second embodiment, a beam splitter 42 is disposed between the infrared light source 12 and the chopper type mirror 22. The beam splitter 42 is configured by combining two triangular prisms so that the bottom surfaces are in contact with each other. The beam splitter 42 is not limited to the combination of two triangular prisms, and for example, a polarizing beam splitter may be adopted.

また、第2の実施の形態では、第1の実施の形態の第1の反射鏡14〜第3の反射鏡18に代えて、チョッパー型ミラー22に対し、ガスセル20を挟んで、1つの反射鏡44を備えている。チョッパー型ミラー22の光反射部32がガスセル20の真下に位置すると、光が往復する閉光路が形成される。   In the second embodiment, instead of the first reflecting mirror 14 to the third reflecting mirror 18 of the first embodiment, a single reflection is provided with the gas cell 20 sandwiched between the chopper type mirror 22. A mirror 44 is provided. When the light reflecting portion 32 of the chopper type mirror 22 is positioned directly below the gas cell 20, a closed optical path in which light reciprocates is formed.

図10には、光強度検出器26からの赤外線がチョッパー型ミラー22を介してガスセル20に到達する様子が示されている。図11には、赤外線が、チョッパー型ミラー22と反射鏡44との間を、ガスセル20の内部を介して、何度も往復する様子が示されている。図12には、チョッパー型ミラー22と反射鏡44との間を、ガスセル20の内部を介して、何度も往復した赤外線が、チョッパー型ミラー22の光通過部34とビームスプリッタ42とを介して、光強度検出器26に到達する様子が示されている。   FIG. 10 shows how the infrared rays from the light intensity detector 26 reach the gas cell 20 via the chopper-type mirror 22. FIG. 11 shows a state in which infrared rays reciprocate between the chopper type mirror 22 and the reflecting mirror 44 many times through the inside of the gas cell 20. In FIG. 12, infrared rays reciprocated many times between the chopper type mirror 22 and the reflecting mirror 44 through the inside of the gas cell 20 pass through the light passing part 34 of the chopper type mirror 22 and the beam splitter 42. The state of reaching the light intensity detector 26 is shown.

図10に示すように、ビームスプリッタ42の2つの三角プリズムの一方の斜面から入射した赤外線の一部は、一方の三角プリズムの底面を通過して他方の三角プリズムの底面を介して、他方の三角プリズムに入射する。その後、他方の三角プリズムの斜面を介して出射してチョッパー型ミラー22に到達する。チョッパー型ミラー22に到達する際、チョッパー型ミラー22の光通過部34が閉光路に位置すると、他方の三角プリズムを出射した光は、ガスセル20を通過して、反射鏡44に到達し反射鏡で反射して、ガスセル20を通過して、チョッパー型ミラー22に到達する。図11に示すように、チョッパー型ミラー22に到達する際、チョッパー型ミラー22の光反射部32が閉光路に位置すると、赤外線は、チョッパー型ミラー22と反射鏡44との間を、ガスセル20の内部を介して、何度も往復する。そして、図12に示すように、チョッパー型ミラー22と反射鏡44との間を、ガスセル20の内部を介して、何度も往復した赤外線の一部は、チョッパー型ミラー22の光通過部34、ビームスプリッタ42の他方の三角プリズムの底面で反射して、他方の三角プリズムの斜面を介して、光強度検出器26に到達する。   As shown in FIG. 10, a part of the infrared light incident from one inclined surface of the two triangular prisms of the beam splitter 42 passes through the bottom surface of one triangular prism and passes through the bottom surface of the other triangular prism to the other triangular prism. Incident on the triangular prism. Thereafter, the light is emitted through the slope of the other triangular prism and reaches the chopper-type mirror 22. When the light passing part 34 of the chopper type mirror 22 is positioned in the closed optical path when reaching the chopper type mirror 22, the light emitted from the other triangular prism passes through the gas cell 20 and reaches the reflection mirror 44 to reach the reflection mirror. And pass through the gas cell 20 and reach the chopper-type mirror 22. As shown in FIG. 11, when the light reflecting portion 32 of the chopper type mirror 22 is located in the closed optical path when reaching the chopper type mirror 22, infrared rays pass between the chopper type mirror 22 and the reflecting mirror 44 in the gas cell 20. Go back and forth many times through the interior. Then, as shown in FIG. 12, a part of infrared rays reciprocating between the chopper type mirror 22 and the reflecting mirror 44 through the inside of the gas cell 20 many times is a light passage part 34 of the chopper type mirror 22. Then, the light is reflected by the bottom surface of the other triangular prism of the beam splitter 42 and reaches the light intensity detector 26 via the slope of the other triangular prism.

第2の実施の形態でも、光強度検出器26に入射するのは周回光70のみではない。閉光路を1周のみして光強度検出器26に入射する1周光72が含まれる。第2の実施の形態では、チョッパー型ミラー22が反射状態から入射状態に切り替わった時間から、透過光強度を示す出力信号が極小値となった時間までの出力信号を採用する。かかる出力信号を採用することにより、1周光72が多く含まれる光による光強度検出器26の出力信号を除外して得た、SN比が高い出力信号を用いて吸光度を算出することができる。   Also in the second embodiment, it is not only the circulating light 70 that enters the light intensity detector 26. One-round light 72 that enters the light intensity detector 26 after only one round of the closed optical path is included. In the second embodiment, an output signal from the time when the chopper-type mirror 22 is switched from the reflection state to the incident state until the time when the output signal indicating the transmitted light intensity becomes a minimum value is employed. By adopting such an output signal, the absorbance can be calculated using an output signal having a high S / N ratio obtained by excluding the output signal of the light intensity detector 26 due to light containing a large amount of the one-round light 72. .

よって、第2の実施の形態でも、想定されるガスの濃度が高い場合でも低い場合でも装置構成を変更することなく、ガスの濃度を精度よく測定することができる。また、第2の実施の形態でも、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が変化しても、ガスの濃度を精度よく測定することができる。   Therefore, even in the second embodiment, the gas concentration can be accurately measured without changing the apparatus configuration even when the assumed gas concentration is high or low. Also in the second embodiment, even if the concentration of the measurement target gas supplied to the gas cell 20 changes, the concentration of the gas can be accurately measured.

また、第1の実施の形態と同様に、測定対象ガスの濃度を精度よく測定するために、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が低い場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を小さくし、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が高いと想定される場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を大きくしてもよい。   Similarly to the first embodiment, in order to accurately measure the concentration of the measurement target gas, when the assumed concentration of the gas supplied to the gas cell 20 is low, the rotation speed of the chopper mirror 22 is set to be low. If it is assumed that the concentration of the measurement target gas supplied to the gas cell 20 is high, the rotational speed of the chopper mirror 22 may be increased.

更に、第2の実施の形態では、第1の実施の形態の第1の反射鏡14〜第3の反射鏡18に代えて、チョッパー型ミラー22に対し、ガスセル20を挟んで、1つの反射鏡44を備えて、閉光路を構成している。よって、第2の実施の形態では、第1の実施の形態の構成より、部品点数をより少なくすることができる。   Furthermore, in the second embodiment, instead of the first reflecting mirror 14 to the third reflecting mirror 18 of the first embodiment, one reflection is performed with the gas cell 20 sandwiched between the chopper type mirror 22. A mirror 44 is provided to constitute a closed optical path. Therefore, in the second embodiment, the number of parts can be reduced as compared with the configuration of the first embodiment.

(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。第3の実施の形態の構成は、第1の実施の形態の構成(図1参照)と同様な部分があるので、同様な部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the third embodiment has the same parts as the configuration of the first embodiment (see FIG. 1), the same parts are denoted by the same reference numerals, the description thereof is omitted, and is different. Only the part will be described.

図13に示したように、第3の実施の形態は、チョッパー型ミラー122が、第1の実施の形態では光吸収部36であった面が、光反射部32と同様に鏡面の光反射部136となっている点で第1の実施の形態と相違する。従って、第3の実施の形態に係るチョッパー型ミラー122は、光通過部34を除いて、両面が鏡面になっている。   As shown in FIG. 13, in the third embodiment, the chopper-type mirror 122 is a mirror-reflected light reflecting the light-absorbing portion 36 in the first embodiment. This is different from the first embodiment in that it is a part 136. Therefore, the chopper type mirror 122 according to the third embodiment has a mirror surface on both sides except for the light passing part 34.

その結果、光強度検出器26には、周回光74及び1周光76に加えて、光反射部136での反射光78が到達する。   As a result, the reflected light 78 from the light reflecting section 136 reaches the light intensity detector 26 in addition to the circulating light 74 and the one-round light 76.

図14(A)は光強度検出器26が検出した透過光強度を示す出力信号80の一例を示した説明図であり、図14(B)は、図14(A)が示す出力信号80に含まれる周回光74に係る信号(周回光信号)82と反射光78に係る信号(反射光信号)84と1周光76に係る信号(1周光信号)86とを各々示した説明図である。   FIG. 14A is an explanatory diagram showing an example of the output signal 80 indicating the transmitted light intensity detected by the light intensity detector 26, and FIG. 14B shows the output signal 80 shown in FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a signal (circumferential light signal) 82 related to the ambient light 74, a signal (reflected light signal) 84 related to the reflected light 78, and a signal (one optical signal) 86 related to the one-round light 76. is there.

第3の実施の形態では、閉光路に光通過部34が位置するようになって、チョッパー型ミラー122が反射状態から入射状態に切り替わると、光反射部136の面積が減少するため、反射光78の強度は徐々に減衰し、図4のように、光軸部分が光通過部34に完全に含まれると、反射光78の強度は0になる。   In the third embodiment, when the light passing part 34 is positioned in the closed optical path and the chopper-type mirror 122 is switched from the reflecting state to the incident state, the area of the light reflecting part 136 is reduced. The intensity of 78 is gradually attenuated. As shown in FIG. 4, when the optical axis portion is completely included in the light passage portion 34, the intensity of the reflected light 78 becomes zero.

第3の実施の形態では、図13に示したように、光強度検出器26に入射する光は反射光78に加えて、周回光74と1周光76とが混在している。周回光74が光強度検出器26に入射するには、閉光路にチョッパー型ミラー122の光通過部34が位置することを要するが、かかる場合には、赤外光源12から照射された光が、閉光路に入射され、1周光76となる。しかしながら、閉光路に光通過部34が位置した際に周回光74は光強度検出器26に到達するが、1周光76は、赤外光源12から照射され、光通過部34を介して閉光路に入射された状態である。従って、周回光74は1周光76よりも早く光強度検出器26に入射する。   In the third embodiment, as shown in FIG. 13, in addition to the reflected light 78, the light incident on the light intensity detector 26 includes the circulating light 74 and the one-round light 76. In order for the circulating light 74 to enter the light intensity detector 26, it is necessary that the light passing portion 34 of the chopper-type mirror 122 is positioned in the closed optical path. In such a case, the light irradiated from the infrared light source 12 is not emitted. Then, the light enters the closed optical path and becomes one-round light 76. However, when the light passing part 34 is located in the closed optical path, the circulating light 74 reaches the light intensity detector 26, but the one-round light 76 is irradiated from the infrared light source 12 and is closed via the light passing part 34. In this state, the light is incident on the optical path. Therefore, the circulating light 74 enters the light intensity detector 26 earlier than the one-round light 76.

周回光74は、ガスセル20を複数回通過しているので、測定対象ガスによる吸光が1周光76よりも顕著となる。また、各々の反射鏡での反射に起因して、強度が異なる。   Since the circulating light 74 passes through the gas cell 20 a plurality of times, the light absorption by the measurement target gas becomes more conspicuous than the one-round light 76. Further, the intensity is different due to reflection by each reflecting mirror.

周回光74及び1周光76の各々が光強度検出器26に到達する時間差を鑑みれば、入射状態になってから時間が経過するに従って周回光74の強度は減衰するが、1周光76は、チョッパー型ミラー122が入射状態である限り、赤外光源12から閉光路への照射が継続されるので、周回光74の強度が減衰した後も、1周光76の強度は増加または一定値を維持する。   Considering the time difference between each of the circulating light 74 and the one-round light 76 reaching the light intensity detector 26, the intensity of the circulating light 74 is attenuated as time passes after entering the incident state. As long as the chopper-type mirror 122 is in the incident state, the irradiation from the infrared light source 12 to the closed optical path is continued. Therefore, even after the intensity of the circulating light 74 is attenuated, the intensity of the one-round light 76 increases or is constant. To maintain.

また、第3の実施の形態に係る濃度測定装置の光学系の光路長は有限であるため、反射光78の強度が0になった後、1周光76の強度は最大となる。   Further, since the optical path length of the optical system of the concentration measuring apparatus according to the third embodiment is finite, the intensity of the one-round light 76 becomes maximum after the intensity of the reflected light 78 becomes zero.

以上より、光強度検出器26が検出する透過光強度は、周回光74及び1周光76の各々の強度が同一になる時間、又は周回光74の強度が0になる時間において、最小値(極小値)Bとなる。   From the above, the transmitted light intensity detected by the light intensity detector 26 is the minimum value (time) when the intensities of the circulating light 74 and the one-round light 76 are the same or when the intensity of the circulating light 74 is zero. Minimum value) B.

図14(A)に示したように、光強度検出器26が検出した透過光強度の出力信号80の曲線は、チョッパー型ミラー122が反射状態から入射状態に切り替わった場合に、徐々に減少し、最小値Bを示している。また、出力信号80の曲線は最小値Bを示した後、増大している。   As shown in FIG. 14A, the curve of the transmitted light intensity output signal 80 detected by the light intensity detector 26 gradually decreases when the chopper-type mirror 122 is switched from the reflecting state to the incident state. The minimum value B is shown. The curve of the output signal 80 increases after showing the minimum value B.

出力信号80成分は、図14(B)に示したようになる。図14(A)の出力信号80には、周回光信号82と反射光信号84と1周光信号86とが含まれている。従って、チョッパー型ミラー122が反射状態から入射状態に切り替わった時間から、透過光強度を示す出力信号80が最小値Bとなった時間までの、出力信号80を採用することにより、光強度検出器26に入射した光から、1周光76が多く含まれる光を除外して、吸光度を算出することが可能になる。その結果、SN比が高い出力信号による吸光度の算出が可能になり、測定対象ガスの濃度をより正確に測定できる。   The output signal 80 component is as shown in FIG. The output signal 80 in FIG. 14A includes a circulating light signal 82, a reflected light signal 84, and a one-round light signal 86. Accordingly, by adopting the output signal 80 from the time when the chopper-type mirror 122 is switched from the reflection state to the incident state until the time when the output signal 80 indicating the transmitted light intensity becomes the minimum value B, the light intensity detector is adopted. It is possible to calculate the absorbance by excluding light including a lot of one-round light 76 from the light incident on the light 26. As a result, it is possible to calculate the absorbance based on the output signal having a high S / N ratio, and the concentration of the measurement target gas can be measured more accurately.

また、第1の実施の形態と同様に、測定対象ガスの濃度を精度よく測定するために、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が低い場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を小さくし、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が高いと想定される場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を大きくしてもよい。   Similarly to the first embodiment, in order to accurately measure the concentration of the measurement target gas, when the assumed concentration of the gas supplied to the gas cell 20 is low, the rotation speed of the chopper mirror 22 is set to be low. If it is assumed that the concentration of the measurement target gas supplied to the gas cell 20 is high, the rotational speed of the chopper mirror 22 may be increased.

(第4の実施の形態)
次に、本発明の第4の実施の形態を説明する。第4の実施の形態の構成は、第2実施の形態及び第3の実施の形態の構成(図13参照)と同様な部分があるので、同様な部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The configuration of the fourth embodiment has the same parts as the configurations of the second and third embodiments (see FIG. 13). Description is omitted and only different parts are described.

図15には、第4の実施の形態の濃度測定装置の構成が示されている。図15に示すように、第4の実施の形態の濃度測定装置は、第3の実施の形態と同様な光反射部136を有するチョッパー型ミラー122を備える点で第2の実施の形態に係る濃度測定装置と相違するが、その他の構成については、第2の実施の形態に係る濃度測定装置と同様である。   FIG. 15 shows the configuration of the concentration measuring apparatus according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 15, the concentration measuring apparatus according to the fourth embodiment is related to the second embodiment in that it includes a chopper-type mirror 122 having a light reflecting portion 136 similar to that of the third embodiment. Although different from the concentration measuring apparatus, other configurations are the same as those of the concentration measuring apparatus according to the second embodiment.

第4の実施の形態でも、光強度検出器26に入射するのは周回光88のみではない。閉光路を1周のみして光強度検出器26に入射する1周光90と赤外光源12から照射された赤外光がチョッパー型ミラー122の光反射部136で反射されて生じた反射光92とが含まれる。第4の実施の形態では、光強度検出器26に入射した光から、第3の実施の形態と同様に、チョッパー型ミラー122が反射状態から入射状態に切り替わった時間から、透過光強度を示す出力信号が最小値となった時間までの出力信号を採用する。かかる出力信号を採用することにより、1周光90が多く含まれる光による光強度検出器26の出力信号を除外して得た、SN比が高い出力信号を用いて吸光度を算出することができる。   Also in the fourth embodiment, it is not only the circulating light 88 that enters the light intensity detector 26. One-round light 90 incident on the light intensity detector 26 after only one round of the closed optical path and reflected light generated by reflection of the infrared light emitted from the infrared light source 12 by the light reflecting portion 136 of the chopper-type mirror 122 92. In the fourth embodiment, the transmitted light intensity is shown from the time when the chopper-type mirror 122 is switched from the reflection state to the incident state from the light incident on the light intensity detector 26, as in the third embodiment. The output signal up to the time when the output signal becomes the minimum value is adopted. By adopting such an output signal, the absorbance can be calculated using an output signal having a high S / N ratio obtained by excluding the output signal of the light intensity detector 26 due to light containing a large amount of the one-round light 90. .

よって、第4の実施の形態でも、想定されるガスの濃度が高い場合でも低い場合でも装置構成を変更することなく、ガスの濃度を精度よく測定することができる。また、第4の実施の形態でも、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が変化しても、ガスの濃度を精度よく測定することができる。   Therefore, also in the fourth embodiment, the gas concentration can be measured with high accuracy without changing the apparatus configuration even when the assumed gas concentration is high or low. Also in the fourth embodiment, even when the concentration of the measurement target gas supplied to the gas cell 20 changes, the concentration of the gas can be measured with high accuracy.

また、第1の実施の形態と同様に、測定対象ガスの濃度を精度よく測定するために、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が低い場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を小さくし、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が高いと想定される場合は、チョッパー型ミラー22の回転速度を大きくしてもよい。   Similarly to the first embodiment, in order to accurately measure the concentration of the measurement target gas, when the assumed concentration of the gas supplied to the gas cell 20 is low, the rotation speed of the chopper mirror 22 is set to be low. If it is assumed that the concentration of the measurement target gas supplied to the gas cell 20 is high, the rotational speed of the chopper mirror 22 may be increased.

さらに、第4の実施の形態では、第3の実施の形態の第1の反射鏡14〜第3の反射鏡18に代えて、チョッパー型ミラー22に対し、ガスセル20を挟んで、1つの反射鏡44を備えて、閉光路を構成している。よって、第4の実施の形態では、第3の実施の形態の構成より、部品点数をより少なくすることができる。   Furthermore, in the fourth embodiment, instead of the first reflecting mirror 14 to the third reflecting mirror 18 of the third embodiment, a single reflection is performed with the gas cell 20 sandwiched between the chopper type mirror 22. A mirror 44 is provided to constitute a closed optical path. Therefore, in the fourth embodiment, the number of parts can be reduced as compared with the configuration of the third embodiment.

(変形例)
次に、変形例を説明する。
(Modification)
Next, a modified example will be described.

(第1の変形例)
図16には、第1の変形例に係る濃度測定装置の構成が示されている。図16に示すように、第1の変形例の構成は、第1の実施の形態の構成(図1参照)と同様な部分があるので、同様な部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
(First modification)
FIG. 16 shows the configuration of the concentration measuring apparatus according to the first modification. As shown in FIG. 16, the configuration of the first modification example has the same part as the configuration of the first embodiment (see FIG. 1). Description is omitted and only different parts are described.

第1の変形例では、チョッパー型ミラー22に代えて、光が通過可能な通過可能状態と光が通過不可能な通過不可能状態とに変更可能な部分を有し、通過可能状態に変更された部分を閉光路の光が通過可能な位置に配置された高速光シャッター52と、制御器28からの信号のパルス幅に応じて、高速光シャッター52の上記部分を通過可能状態又は通過不可能状態に選択的に切り替えるパルス幅調整機構54とを備えている。   In the first modification, instead of the chopper-type mirror 22, there is a portion that can be changed to a passable state in which light can pass and a non-passable state in which light cannot pass, and is changed to a passable state. Depending on the pulse width of the signal from the high-speed optical shutter 52 and the signal from the controller 28, the above-mentioned portion of the high-speed optical shutter 52 can pass or cannot pass. And a pulse width adjusting mechanism 54 that selectively switches to a state.

制御器28は、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が高いと想定される場合と低いと想定される場合とで、赤外線がガスセル20を通過する回数を調整することができる。具体的には、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、ガスセル20に供給されたガスを通過する赤外線の回数が多くなるように、パルス幅が調整された信号で、パルス幅調整機構54を制御してもよい。   The controller 28 can adjust the number of times the infrared rays pass through the gas cell 20 depending on whether the concentration of the measurement target gas supplied to the gas cell 20 is assumed to be high or low. Specifically, when the assumed concentration of the gas supplied to the gas cell 20 is low, the pulse width is adjusted so that the number of infrared rays passing through the gas supplied to the gas cell 20 is larger than when the concentration is high. The pulse width adjusting mechanism 54 may be controlled by the signal thus generated.

第1の変形例でも、光強度検出器26に入射するのは周回光94のみではない。閉光路を1周のみして光強度検出器26に入射する1周光96が含まれる。第1の変形例では、高速光シャッター52が、光が通過しない閉鎖状態から光が通過する入射状態に切り替わり、閉光路から光の出射を許可する状態になった時間から、透過光強度を示す出力信号が極小値となった時間までの出力信号を採用する。かかる出力信号を採用することにより、1周光96が多く含まれる光による光強度検出器26の出力信号を除外して得た、SN比が高い出力信号を用いて吸光度を算出することができる。高速光シャッター52が入射状態に切り替わった時間は、制御器28がパルス幅調整機構54を制御するタイミングから算出する。例えば、制御器28からパルス幅調整機構54に、高速光シャッター52を入射状態に切り替える制御信号を送信した時間に、実際に高速光シャッター52が開いて入射状態になるまでのタイムラグを加算した時間を、高速光シャッター52が入射状態(許可状態)に切り替わった時間とする。   Even in the first modification, it is not only the circulating light 94 that is incident on the light intensity detector 26. Included is one-round light 96 that enters the light intensity detector 26 with only one round of the closed optical path. In the first modification, the transmitted light intensity is shown from the time when the high-speed light shutter 52 is switched from a closed state where light does not pass through to an incident state where light passes through and is allowed to emit light from the closed optical path. The output signal up to the time when the output signal becomes the minimum value is adopted. By adopting such an output signal, the absorbance can be calculated using an output signal having a high S / N ratio obtained by excluding the output signal of the light intensity detector 26 due to light containing a lot of one-round light 96. . The time when the high-speed light shutter 52 is switched to the incident state is calculated from the timing at which the controller 28 controls the pulse width adjustment mechanism 54. For example, a time obtained by adding a time lag from when the high-speed light shutter 52 is actually opened to the incident state to the time when the control signal for switching the high-speed light shutter 52 to the incident state is transmitted from the controller 28 to the pulse width adjusting mechanism 54 Is the time when the high-speed light shutter 52 is switched to the incident state (permitted state).

第1の変形例でも、想定されるガスの濃度が高い場合でも低い場合でも装置構成を変更することなく、ガスの濃度を精度よく測定することができる。また、第1の変形例でも、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が変化しても、ガスの濃度を精度よく測定することができる。   Even in the first modification, the gas concentration can be accurately measured without changing the apparatus configuration even when the assumed gas concentration is high or low. Further, even in the first modified example, even if the concentration of the measurement target gas supplied to the gas cell 20 changes, the concentration of the gas can be measured with high accuracy.

(第2の変形例)
図17には、第2の変形例に係る濃度測定装置の構成が示されている。図17に示すように、第2の変形例の構成は、第2の実施の形態(図9参照)及び第1の変形例(図16参照)の構成と同様な部分があるので、同様な部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。第2の変形例では、チョッパー型ミラー22に代えて、高速光シャッター52と、パルス幅調整機構54とを備えている。
(Second modification)
FIG. 17 shows the configuration of the concentration measuring apparatus according to the second modification. As shown in FIG. 17, the configuration of the second modified example has the same parts as the configurations of the second embodiment (see FIG. 9) and the first modified example (see FIG. 16). Parts are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different parts are described. In the second modification, a high-speed optical shutter 52 and a pulse width adjustment mechanism 54 are provided instead of the chopper type mirror 22.

制御器28は、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が高いと想定される場合と低いと想定される場合とで、赤外線がガスセル20を通過する回数を調整することができる。具体的には、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、ガスセル20に供給されたガスを通過する赤外線の回数が多くなるように、パルス幅が調整された信号で、パルス幅調整機構54を制御してもよい。   The controller 28 can adjust the number of times the infrared rays pass through the gas cell 20 depending on whether the concentration of the measurement target gas supplied to the gas cell 20 is assumed to be high or low. Specifically, when the assumed concentration of the gas supplied to the gas cell 20 is low, the pulse width is adjusted so that the number of infrared rays passing through the gas supplied to the gas cell 20 is larger than when the concentration is high. The pulse width adjusting mechanism 54 may be controlled by the signal thus generated.

第2の変形例でも、光強度検出器26に入射するのは周回光98のみではない。閉光路を1周のみして光強度検出器26に入射する1周光100が含まれる。第2の変形例では、高速光シャッター52が、光が通過しない閉鎖状態から光が通過する入射状態に切り替わった時間から、透過光強度を示す出力信号が極小値となった時間までの出力信号を採用する。かかる出力信号を採用することにより、1周光100が多く含まれる光による光強度検出器26の出力信号を除外して得た、SN比が高い出力信号を用いて吸光度を算出することができる。   Even in the second modification, not only the circulating light 98 is incident on the light intensity detector 26. One-round light 100 incident on the light intensity detector 26 after only one round of the closed optical path is included. In the second modified example, the output signal from the time when the high-speed optical shutter 52 is switched from the closed state where light does not pass through to the incident state where light passes through until the time when the output signal indicating the transmitted light intensity becomes a minimum value. Is adopted. By adopting such an output signal, the absorbance can be calculated using an output signal having a high S / N ratio obtained by excluding the output signal of the light intensity detector 26 due to light containing a large amount of the one-round light 100. .

第2の変形例でも、第1の変形例と同様に、制御器28からパルス幅調整機構54に、高速光シャッター52を入射状態に切り替える制御信号を送信した時間に、実際に高速光シャッター52が入射状態になるまでのタイムラグを加算した時間を、高速光シャッター52が入射状態(許可状態)に切り替わった時間とする。   In the second modified example, as in the first modified example, the high-speed optical shutter 52 is actually transmitted at the time when the control signal for switching the high-speed optical shutter 52 to the incident state is transmitted from the controller 28 to the pulse width adjusting mechanism 54. Is the time when the high-speed optical shutter 52 is switched to the incident state (permitted state).

第2の変形例でも、想定されるガスの濃度が高い場合でも低い場合でも装置構成を変更することなく、ガスの濃度を精度よく測定することができる。また、第2の変形例でも、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が変化しても、ガスの濃度を精度よく測定することができる。   Even in the second modification, the gas concentration can be accurately measured without changing the apparatus configuration even when the assumed gas concentration is high or low. In the second modified example, the gas concentration can be accurately measured even if the concentration of the measurement target gas supplied to the gas cell 20 changes.

(その他の変形例)
第1の実施の形態及び第2の実施の形態におけるチョッパー型ミラー22に代えて、孔や切欠きが形成された移動部材を閉光路に侵入させたり退避させたりしてもよい。
(Other variations)
Instead of the chopper-type mirror 22 in the first embodiment and the second embodiment, a moving member in which a hole or notch is formed may enter or retreat into the closed optical path.

また、第1の変形例及び第2の変形例では、高速光シャッター52に代えて、機械制御式シャッター、レンズの中に設置した光を遮るシャッター羽根を開閉させてシャッターを切るレンズシャッター(リーフシャッター)等を採用してもよい。
また、入射状態に切り替わった時間から、出力信号が極小値又は最小値となった時間までの区間の出力信号を用いて、測定対象ガスの濃度を測定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、区間の開始時刻が、入射状態に切り替わった時間に対応していれば所定時間だけ前後にずれていてもよい。また、区間の終了時刻が、出力信号が極小値又は最小値となった時間に対応していれば所定時間だけ前後にずれていてもよい。
In the first and second modified examples, instead of the high-speed optical shutter 52, a mechanically controlled shutter, a lens shutter that opens and closes shutter blades that block light installed in the lens (leaf) A shutter) may be employed.
In addition, the case where the concentration of the measurement target gas is measured using the output signal in the section from the time when the state is switched to the incident state to the time when the output signal becomes the minimum value or the minimum value is described as an example. It is not limited, and the start time of the section may be shifted back and forth by a predetermined time as long as it corresponds to the time when the section is switched to the incident state. Further, if the end time of the section corresponds to the time when the output signal becomes the minimum value or the minimum value, it may be shifted back and forth by a predetermined time.

12 赤外光源
14 第1の反射鏡
16 第2の反射鏡
18 第3の反射鏡
20 ガスセル
22 チョッパー型ミラー
24 回転数調整機構
26 光強度検出器
28 制御器
30 回転軸
32 光反射部
34 光通過部
34A 入射開始縁
34B 入射終了縁
36 光吸収部
42 ビームスプリッタ
44 反射鏡
52 高速光シャッター
54 パルス幅調整機構
60 周回光
62 1周光
64 出力信号
66 周回光信号
68 1周光信号
70 周回光
72 1周光
74 周回光
76 1周光
78 反射光
80 出力信号
82 周回光信号
84 反射光信号
86 1周光信号
88 周回光
90 1周光
92 反射光
94 周回光
96 1周光
98 周回光
100 1周光
122 チョッパー型ミラー
136 光反射部
A 極小値
B 最小値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Infrared light source 14 1st reflective mirror 16 2nd reflective mirror 18 3rd reflective mirror 20 Gas cell 22 Chopper type mirror 24 Rotational speed adjustment mechanism 26 Light intensity detector 28 Controller 30 Rotating shaft 32 Light reflection part 34 Light Passing part 34A Incident start edge 34B Incident end edge 36 Light absorbing part 42 Beam splitter 44 Reflector 52 High-speed optical shutter 54 Pulse width adjusting mechanism 60 Circulating light 62 1-circular light 64 Output signal 66 Circulating optical signal 68 1-circular optical signal 70 Light 72 Round light 74 Round light 76 Round light 78 Reflected light 80 Output signal 82 Round light signal 84 Reflected light signal 86 Round light signal 88 Round light 90 Round 1 light 92 Reflected light 94 Round light 96 Round 1 light 98 Loop Light 100 Round light 122 Chopper type mirror 136 Light reflection part A Minimal value B Minimum value

Claims (9)

光源と、
光源から入射された光の閉光路を形成する光学系と、
前記閉光路の光路中に配置され、内部にガスが供給されると共に前記閉光路の光が前記内部を通過して前記閉光路に出射する容器と、
前記閉光路に前記光源からの光を入射することを許可すると共に、前記許可によって前記容器を通過した光を前記閉光路から出射することを許可する許可器と、
前記許可器を介して前記閉光路から出射した光が入射するように配置され、入射した光の強度に応じた信号を出力する光強度検出器と、
前記許可の状態を検出可能で、前記閉光路に前記光源からの光が入射され且つ前記閉光路を介して前記容器を複数回通過した光が前記閉光路から出射されるように、前記許可器を制御すると共に、前記許可の状態に切り替わった時間に対応する時間から前記光強度検出器が出力した信号の強度が極小値を示す時間に対応する時間までの区間において前記光強度検出器が出力した信号に基づいて前記容器内のガスの濃度を算出する制御器と、
を備えた濃度測定装置。
A light source;
An optical system that forms a closed optical path of light incident from a light source;
A container that is disposed in the optical path of the closed optical path, is supplied with gas therein, and the light of the closed optical path passes through the interior and exits to the closed optical path;
A permitter that permits the light from the light source to enter the closed optical path, and permits the light that has passed through the container to be emitted from the closed optical path by the permission;
A light intensity detector arranged so that light emitted from the closed optical path through the permitter enters, and outputting a signal according to the intensity of the incident light; and
The permitter is capable of detecting the permission state, so that light from the light source is incident on the closed optical path and light that has passed through the container a plurality of times through the closed optical path is emitted from the closed optical path. And the light intensity detector outputs in a section from a time corresponding to the time when the permission state is switched to a time corresponding to a time when the intensity of the signal output by the light intensity detector shows a minimum value. A controller for calculating the concentration of the gas in the container based on the received signal;
Concentration measuring device with
前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、前記入射することが許可されて前記閉光路に入射された光が前記容器の内部を通過する回数が多くなるように、前記許可器を制御する請求項1に記載の濃度測定装置。   The controller allows the incident light to enter the closed optical path and pass through the interior of the container when the assumed concentration of the gas supplied to the container is low than when the concentration is high. The concentration measuring apparatus according to claim 1, wherein the permitter is controlled so that the number of times to be performed increases. 前記許可器は、
光が通過可能な部分が形成された移動部材と、
前記部分を前記閉光路の光が通過して前記閉光路から出射できる位置と、前記閉光路の光が前記移動部材の前記部分以外の所定の部分で反射して前記閉光路に戻る位置とに前記移動部材を移動させる機構と、
を備え、
前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度に応じて、前記回数が調整されるように、前記機構を制御する請求項2に記載の濃度測定装置。
The permitter is
A moving member formed with a portion through which light can pass;
A position where the light of the closed optical path passes through the portion and can be emitted from the closed optical path; and a position where the light of the closed optical path is reflected by a predetermined portion other than the portion of the moving member and returns to the closed optical path. A mechanism for moving the moving member;
With
The concentration measuring apparatus according to claim 2, wherein the controller controls the mechanism so that the number of times is adjusted in accordance with an assumed concentration of gas supplied to the container.
前記移動部材は、軸を中心に回転し、光が通過可能な部分が形成され、前記部分を前記閉光路の光が通過可能な位置に配置された回転部材であり、
前記機構は、前記回転部材の前記回転を制御し、
前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、回転部材の回転速度を小さくするように、前記機構を制御する、
請求項3に記載の濃度測定装置。
The moving member is a rotating member that rotates about an axis and is formed with a portion through which light can pass, and is disposed at a position through which the light in the closed optical path can pass.
The mechanism controls the rotation of the rotating member;
The controller controls the mechanism so as to reduce the rotation speed of the rotating member when the assumed concentration of the gas supplied to the container is low than when it is high.
The concentration measuring apparatus according to claim 3.
前記回転部材の回転角度を検出する回転角検出器を更に備え、
前記制御器は、前記回転角検出器が検出した回転角度に基づいて、前記許可の状態を検出する請求項4に記載の濃度測定装置。
A rotation angle detector for detecting a rotation angle of the rotation member;
The concentration measuring apparatus according to claim 4, wherein the controller detects the permission state based on a rotation angle detected by the rotation angle detector.
前記許可器は、
光が通過可能な通過可能状態と光が通過不可能な通過不可能状態とに変更可能な部分を有し、前記通過可能状態に変更された前記部分を前記閉光路の光が通過可能な位置に配置された光通過状態変更器と、
前記光通過状態変更器の前記部分を前記通過可能状態又は前記通過不可能状態に選択的に切り替える切り替え器と、
を備え、
前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、前記入射することが許可されて前記閉光路に入射された光が前記容器の内部を通過する回数が多くなるように、前記切り替え器を制御する、
請求項1に記載の濃度測定装置。
The permitter is
A position having a portion that can be changed between a passable state where light can pass and a non-passable state where light cannot pass, and the light in the closed optical path can pass through the portion changed to the passable state A light passage state changer disposed in
A switch for selectively switching the portion of the light passage state changer to the passable state or the non-passable state;
With
The controller allows the incident light to enter the closed optical path and pass through the interior of the container when the assumed concentration of the gas supplied to the container is low than when the concentration is high. Controlling the switch so as to increase the number of times
The concentration measuring apparatus according to claim 1.
前記光通過状態変更器は、電子シャッターであり、
前記制御器は、前記電子シャッターを開く制御信号の送信時に基づいて、前記許可の状態を検出する請求項6に記載の濃度測定装置。
The light passage state changer is an electronic shutter,
The concentration measuring apparatus according to claim 6, wherein the controller detects the permission state based on transmission of a control signal for opening the electronic shutter.
前記容器は、少なくとも前記閉光路の光が入射する入射部分及び前記内部を通過して前記閉光路に出射する出射部分が透明である、
請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の濃度測定装置。
In the container, at least an incident part where light of the closed optical path enters and an outgoing part which passes through the inside and exits to the closed optical path are transparent.
The concentration measuring apparatus according to any one of claims 1 to 7.
光源と、
光源から入射された光の閉光路を形成する光学系と、
前記閉光路の光路中に配置され、内部にガスが供給されると共に前記閉光路の光が前記内部を通過して前記閉光路に出射する容器と、
前記閉光路に前記光源からの光を入射することを許可すると共に、前記許可によって前記容器を通過した光を前記閉光路から出射することを許可する許可器と、
前記許可器を介して前記閉光路から出射した光が入射するように配置され、入射した光の強度に応じた信号を出力する光強度検出器と、
前記許可の状態を検出可能で、前記閉光路に前記光源からの光が入射され且つ前記閉光路を介して前記容器を複数回通過した光が前記閉光路から出射されるように、前記許可器を制御すると共に、前記許可の状態を検出した時間から前記光強度検出器が出力した信号の強度が極小値を示すまで前記光強度検出器が出力した信号に基づいて前記容器内のガスの濃度を算出する制御器と、
を備えた濃度測定装置における濃度測定方法。
A light source;
An optical system that forms a closed optical path of light incident from a light source;
A container that is disposed in the optical path of the closed optical path, is supplied with gas therein, and light of the closed optical path passes through the interior and exits to the closed optical path;
A permitter that permits the light from the light source to enter the closed optical path, and permits the light that has passed through the container to be emitted from the closed optical path by the permission;
A light intensity detector that is arranged so that light emitted from the closed optical path through the permitter enters, and outputs a signal corresponding to the intensity of the incident light;
The permitter is capable of detecting the permission state, so that light from the light source is incident on the closed optical path and light that has passed through the container a plurality of times through the closed optical path is emitted from the closed optical path. And the concentration of the gas in the container based on the signal output from the light intensity detector until the intensity of the signal output from the light intensity detector indicates a minimum value from the time when the permission state is detected. A controller for calculating
A concentration measuring method in a concentration measuring apparatus comprising:
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