JP2022508210A - パルス光源を備えたガスセンサ - Google Patents
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Abstract
Description
a)前記ガスを光源と測定光検出器との間に配置し、前記光源は、前記ガスを通して前記測定光検出器に伝搬する光波を発することが可能であり、
b)前記光源が光パルスを放出するように、前記ガスを照射するように前記光源を作動させ、
c)前記測定光検出器を用いて、前記ガスが照明の過程で透過する光波の測定強度と呼ばれる強度を、前記吸収スペクトルバンドを含む測定スペクトルバンドで測定し、
-前記初期時間から初期継続期間延び、その過程で前記活性化信号が初期レベルにある、初期期間。
-前記初期期間の後の公称期間であって、活性化信号が前記初期レベルよりも厳密に低い公称レベルに維持され、前記初期継続期間よりも長い公称継続期間を有する、公称期間。
-ガスに伝搬する光波を発するように構成され、前記光波は、ガス種の吸収スペクトルバンドに存在する、光源。
-前記ガスを透過した光波を検出可能であって、様々な測定時間において、測定スペクトルバンドにおける測定強度と呼ばれる強度を測定する、測定光検出器。
-活性化信号を前記光源に送信するように構成されるパルス発生器であって、前記活性化信号はパルスから形成され、各パルスは、以下を含む。
・前記初期時間から初期継続期間まで延び、その過程で前記活性化信号が初期レベルにある、初期期間。
・前記初期期間の後の公称期間であって、活性化信号が前記初期レベルよりも厳密に低い公称レベルに維持され、前記初期継続期間よりも長い公称継続期間を有する、公称期間。
-前記光源から放射される参照光波の参照強度と呼ばれる強度を、参照スペクトルバンドにおいて、前記様々な測定時間において測定するように構成されている、参照光検出器。
-前記初期継続期間は、2ms~20ms、好ましくは、5ms~15msである。
-及び/又は、前記公称継続期間は、20ms~150ms、好ましくは50ms~100msである。
-光源11は、入射光波と呼ばれる光波12を放射することができ、内部空間に存在するガスGを照明する。入射光波12は、照明スペクトルバンドΔ12にある。
-測定光検出器と呼ばれる光検出器20は、ガスGが透過した光波14を入射光波12の照射の影響下で検出する。光波14は、測定光波という用語で表される。そして、測定光検出器20により測定スペクトルバンドΔ20で検出される。
-参照光検出器20refは、参照スペクトルバンドΔrefにおいて参照光波と呼ばれる光波12refを検出するように構成されている。参照スペクトルバンドΔrefは、光波12のガスGによる吸収が無視できると考えられるスペクトルバンドである。参照スペクトルバンドΔrefは、測定スペクトルバンドΔ20と異なる。参照光検出器は任意である。
-μ(cx(k))は、時間kにおける量cx(k)に依存する吸収係数である。
-lは筐体5内で光波が通過するガスの厚さである。
-I0(k)は、時間kにおける入射光波の強度であり、測定スペクトルバンドΔ20における光波の強度に対応し、筐体5内に吸収性ガスが存在しない状態で測定光検出器20に到達する。
したがって、種々の測定時間は、種々の光パルスにそれぞれ対応する。
-L(λ,Temp)は、波長λと黒体の表面温度Tempに依存する輝度である。
-hはプランク定数である。
-Bはボルツマン定数である。
-cは空気中の光の速度である。
-各電気パルスimpVの開始時に、光パルスimpIの立ち上がり時間trとして、電気パルスimpVに対する光パルスの立ち上がりの間の遅延を誘発する。立ち上がり時間は、この例では40msより長い。
-impIの立ち下がり時間tdとして、電気パルスに対する光パルスの立ち下がり中の遅延を誘発する。立ち下がり時間は、この例では約40msである。
-初期期間Tiの初期継続期間Δti
-初期期間Ti中の活性化信号のレベルVi
-公称期間TN中の公称継続期間ΔtN
-公称期間TN中の活性化信号のレベルVN
-最終期間Tfの最終継続期間Δtf
-最終期間Tfの間に活性化信号が従う関数
-初期期間Tiの初期継続期間Δti=8ms
-初期期間Ti中の活性化信号のレベルVi=1.3V
-公称期間TNの公称継続期間ΔtN=1.9V
-公称期間TN中の活性化信号のレベルVN=45ms
-最終期間Tfの最終継続期間Δtf=35ms
-最終期間Tfの過程で従う関数:正弦関数
-図3Aから3Cを参照して説明したように、各光パルスの継続期間を短縮することができるように、迅速な光波の立ち上がり時間を支持し、これにより、光源の劣化を遅らせることができる。
-及び/又は、図4、図5A及び図5Bを参照して説明したように、測定光検出器及び任意の参照光検出器によって生成された信号が、信号整形フィルタ(signal-shaping filter)を使用することなくスペクトル分析を受けることができるように、光波の正弦波形状を支持する。これはまた、光パルスの立ち上がり時間の減少を想定することができ、これもまた、光源の劣化の遅延に寄与することに留意されたい。
Claims (15)
- ガス中に存在するガス種(Gx)の量(cx)を測定する方法であって、前記ガス種は、吸収スペクトルバンド(Δx)で光を吸収することが可能であり、以下のステップを含む方法。
a)前記ガスを光源(11)と測定光検出器(20)との間に配置し、前記光源(11)は、前記ガスを通して前記測定光検出器(20)に伝搬する光波(12)を発することが可能であり、
b)前記光源が光パルスを放出するように、前記ガスを照射するように前記光源(11)を作動させ、
c)前記測定光検出器(20)を用いて、前記ガスが照明の過程で透過する光波(14)の測定強度と呼ばれる強度(I(k))を、前記吸収スペクトルバンド(Δx)を含む測定スペクトルバンド(Δ20)で測定し、
ステップb)において、前記光源にパルス活性化信号(V)を供給することを特徴とし、前記活性化信号は電気パルスを含み、各電気パルスは、初期時間(ti)と最終時間(tf)との間に延び、各電気パルスは、以下を含む。
-前記初期時間(ti)から初期継続期間(Δti)延び、その過程で前記活性化信号(V)が初期レベル(Vi)にある、初期期間(Ti)。
-前記初期期間(Ti)の後の公称期間であって、前記活性化信号が前記初期レベル(Vi)よりも厳密に低い公称レベル(VN)に維持され、前記初期継続期間(Δti)よりも長い公称継続期間(ΔtN)を有する、公称期間(TN)。 - 前記初期継続期間(Δti)は、2ms~20ms、好ましくは5ms~15msである
請求項1に記載の方法。 - 前記公称継続期間(ΔtN)は、20ms~150ms、好ましくは50ms~100msである
請求項1又は2に記載の方法。 - 前記初期期間(Ti)において、前記活性化信号(V)は、前記初期継続期間(Δti)の間、前記初期レベル(Vi)に維持される
請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。 - 前記公称期間(TN)は、前記最終時間(tf)まで延びる
請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記公称期間(TN)の後に最終期間(Tf)が続き、最終継続期間(Δtf)から前記最終時間(tf)までの間に、前記活性化信号が前記公称レベル(VN)を下回って減少する
請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記最終継続期間(Δtf)は、前記初期継続期間(Δti)よりも長い
請求項6に記載の方法。 - 前記最終継続期間(Δtf)は、前記公称継続期間(ΔtN)よりも短い
請求項6又は7に記載の方法。 - 前記最終期間(Tf)の間、前記活性化信号は、前記最終時間(tf)まで徐々に減少する
請求項6~8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記最終継続期間(Δtf)は、10ms~100ms、好ましくは20ms~50msである
請求項6~9のいずれか1項に記載の方法。 - ガス(G)中のガス種(Gx)の量(cx)を決定するセンサ(1)であって、以下を含むセンサ。
-ガス(G)に伝搬する光波(12)を発するように構成され、前記光波は、ガス種(Gx)の吸収スペクトルバンド(Δx)に存在する、光源(11)。
-前記ガスを透過した光波(14)を検出可能であって、様々な測定時間(k)において、測定スペクトルバンドにおける測定強度と呼ばれる強度(I(k))を測定する、測定光検出器(20)。
-活性化信号を前記光源に送信するように構成されるパルス発生器(10)であって、前記活性化信号はパルスから形成され、各パルスは、以下を含む。
・初期時間から初期継続期間に延び、その過程で前記活性化信号が初期レベル(Vi)にある、初期期間(Ti)。
・前記初期期間の後の公称期間であって、活性化信号が前記初期レベルよりも厳密に低い公称レベル(VN)に維持され、前記初期継続期間よりも長い公称継続期間を有する、公称期間(TN)。 - さらに、以下を含む、請求項11に記載のセンサ。
-光源(11)から放射される参照光波(12ref)の参照強度と呼ばれる強度(Iref(k))を、参照スペクトルバンドにおいて、前記様々な測定時間(k)において測定するように構成されている、参照光検出器(20ref)。 - 請求項11又は12に記載のセンサであって、以下を含むセンサ。
-前記初期継続期間(Δti)は、2ms~20ms、好ましくは、5ms~15msである。
-及び/又は、前記公称継続期間(ΔtN)は、20ms~150ms、好ましくは50ms~100msである。 - 前記パルス発生器は、各パルスが、前記最終時間(tf)までの最終継続期間(Δtf)の間に、前記活性化信号が前記公称レベル(VN)を下回って減少する最終期間(Tf)を含むように構成される
請求項11~13のいずれか1項に記載のセンサ。 - 前記最終継続期間は、10ms~100ms、好ましくは20ms~50msである
請求項14に記載のセンサ。
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