JP2811563B2 - Ｃｏ分析計 - Google Patents
Ｃｏ分析計Info
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- JP2811563B2 JP2811563B2 JP63270499A JP27049988A JP2811563B2 JP 2811563 B2 JP2811563 B2 JP 2811563B2 JP 63270499 A JP63270499 A JP 63270499A JP 27049988 A JP27049988 A JP 27049988A JP 2811563 B2 JP2811563 B2 JP 2811563B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば空気中のCO（一酸化炭素）の濃度を
測定する赤外線ガス分析計などのCO分析計に関する。
測定する赤外線ガス分析計などのCO分析計に関する。
例えば赤外線ガス分析計でCO濃度を測定する場合、赤
外線におけるCOの主吸収帯が約4.4〜5.0μｍであり、CO
2（二酸化炭素）の主吸収帯が約4.2〜4.5μｍであるの
で、CO2が干渉成分として作用する。
外線におけるCOの主吸収帯が約4.4〜5.0μｍであり、CO
2（二酸化炭素）の主吸収帯が約4.2〜4.5μｍであるの
で、CO2が干渉成分として作用する。
そこで、従来より、セルの一側に光源を配置すると共
に、他側に主検出器と干渉成分補償用検出器とを、主検
出器がセルにより近くなるように配置し、さらに、半値
幅（HW）が約４％というようなナローバンドの光学フィ
ルタを、例えばセルと主検出器との間に挿入してなるCO
分析計を用い、主検出器の出力と干渉成分補償用検出器
の出力との差をとることにより、干渉成分の影響を除去
して、CO濃度を測定するようにしている。
に、他側に主検出器と干渉成分補償用検出器とを、主検
出器がセルにより近くなるように配置し、さらに、半値
幅（HW）が約４％というようなナローバンドの光学フィ
ルタを、例えばセルと主検出器との間に挿入してなるCO
分析計を用い、主検出器の出力と干渉成分補償用検出器
の出力との差をとることにより、干渉成分の影響を除去
して、CO濃度を測定するようにしている。
なお、上記半値幅とは、光学フィルタの特性を表す指
標の一つで、第６図に示すように、透過率（縦軸）が最
大値を示すときの波長（横軸）をλｃとし、透過率が最
大値の半分を示すときの波長をそれぞれλm2,λm1（λ
m2＜λm1）とし、λm1−λm2＝Δλとするとき、Δλ／
λｃ×100で表される値のことを云う。
標の一つで、第６図に示すように、透過率（縦軸）が最
大値を示すときの波長（横軸）をλｃとし、透過率が最
大値の半分を示すときの波長をそれぞれλm2,λm1（λ
m2＜λm1）とし、λm1−λm2＝Δλとするとき、Δλ／
λｃ×100で表される値のことを云う。
しかしながら、上述のようにセルと主検出器との間に
半値幅が約４％の光学フィルタを設けても、干渉成分に
基づくノイズが大きくなり、S/Nが小さいことが指摘さ
れるに至っている。
半値幅が約４％の光学フィルタを設けても、干渉成分に
基づくノイズが大きくなり、S/Nが小さいことが指摘さ
れるに至っている。
本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、そ
の目的とするところは、コスト的な見地から光学系の構
成は変えずに、S/Nが大きく、検出精度の高いCO分析計
を提供することにある。
の目的とするところは、コスト的な見地から光学系の構
成は変えずに、S/Nが大きく、検出精度の高いCO分析計
を提供することにある。
上述の目的を達成するため、本発明に係るCO分析計
は、セルの一側に光源を配置すると共に、他側に測定対
象成分であるCOを検出する主検出器と干渉成分補償用検
出器とを、この順で、かつ、互いに光学的に直列に配置
する一方、測定対象成分であるCOまたはCOと同等の吸収
帯を有するガスを前記主検出器および干渉成分補償用検
出器内に封入してあり、前記主検出器の封入ガス部分を
光が通過した後前記干渉成分補償用検出器の封入ガス部
分に至るよう構成され、更に、前記光源と前記主検出器
との間の光路中に光学フィルタを設け、主検出器の出力
と干渉成分補償用検出器の出力との差をとることによ
り、CO2成分の影響を除去したCO濃度を測定するように
したCO分析計であって、前記光学フィルタとして、中心
波長が4.6〜4.9μｍ、半値幅が６〜９％のものを用いた
点に特徴がある。
は、セルの一側に光源を配置すると共に、他側に測定対
象成分であるCOを検出する主検出器と干渉成分補償用検
出器とを、この順で、かつ、互いに光学的に直列に配置
する一方、測定対象成分であるCOまたはCOと同等の吸収
帯を有するガスを前記主検出器および干渉成分補償用検
出器内に封入してあり、前記主検出器の封入ガス部分を
光が通過した後前記干渉成分補償用検出器の封入ガス部
分に至るよう構成され、更に、前記光源と前記主検出器
との間の光路中に光学フィルタを設け、主検出器の出力
と干渉成分補償用検出器の出力との差をとることによ
り、CO2成分の影響を除去したCO濃度を測定するように
したCO分析計であって、前記光学フィルタとして、中心
波長が4.6〜4.9μｍ、半値幅が６〜９％のものを用いた
点に特徴がある。
本発明において使用する光学フィルタの光学特性は、
第５図において太線Ａで示す通りであり、一方、半値幅
が約４％である従来の光学フィルタの光学特性は、同図
において実線Ｂで示す通りである。
第５図において太線Ａで示す通りであり、一方、半値幅
が約４％である従来の光学フィルタの光学特性は、同図
において実線Ｂで示す通りである。
そして、半値幅の異なる光学フィルタを用いて、検出
器からの検出信号に含まれる信号の割合を調べてみたと
ころ、第４図に示す結果が得られた。即ち、同図におい
て、縦軸は検出信号（mV）の大きさを表し、また、横軸
におけるＩ〜VIは使用した光学フィルタの種類を示し、
Ｉ〜IIIは比較例としての光学フィルタで、Ｉは半値幅
が４％のナローバンドの光学フィルタ、IIは半値幅が20
％のワイドバンドの光学フィルタ、IIIは光学フィルタ
なし、IV〜VIは実施例に係る光学フィルタで、半値幅は
何れも８％、そして、中心波長はIVが4.608μm,Vが4.63
3μm,VIが4.674μｍである。また、図中、１〜４は、各
成分に対応する信号を示し、１はCO感度（9.57ppm）、
２はH2O（25℃）、３はH2O（０℃）、４はCO2（1974pp
m）をそれぞれ表す信号である。
器からの検出信号に含まれる信号の割合を調べてみたと
ころ、第４図に示す結果が得られた。即ち、同図におい
て、縦軸は検出信号（mV）の大きさを表し、また、横軸
におけるＩ〜VIは使用した光学フィルタの種類を示し、
Ｉ〜IIIは比較例としての光学フィルタで、Ｉは半値幅
が４％のナローバンドの光学フィルタ、IIは半値幅が20
％のワイドバンドの光学フィルタ、IIIは光学フィルタ
なし、IV〜VIは実施例に係る光学フィルタで、半値幅は
何れも８％、そして、中心波長はIVが4.608μm,Vが4.63
3μm,VIが4.674μｍである。また、図中、１〜４は、各
成分に対応する信号を示し、１はCO感度（9.57ppm）、
２はH2O（25℃）、３はH2O（０℃）、４はCO2（1974pp
m）をそれぞれ表す信号である。
この第４図からも理解されるように、中心波長が約4.
7μｍ、半値幅が８％の光学フィルタを用いたものは、
他のものに比べて、大幅にS/Nが改善されている。
7μｍ、半値幅が８％の光学フィルタを用いたものは、
他のものに比べて、大幅にS/Nが改善されている。
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明す
る。
る。
第１図は、本発明の一実施例に係るCO分析計の構成を
示すもので、いわゆる１光源１セルタイプに構成してあ
る。すなわち、同図において、１はセル窓1a,1bおよび
ガスの入口1c,出口1dを備えてなるセルである。２はこ
のセル１の一方のセル窓1aに対向して設けられる光源
で、赤外光を発する。
示すもので、いわゆる１光源１セルタイプに構成してあ
る。すなわち、同図において、１はセル窓1a,1bおよび
ガスの入口1c,出口1dを備えてなるセルである。２はこ
のセル１の一方のセル窓1aに対向して設けられる光源
で、赤外光を発する。
3,4はセル１の他方のセル窓1bの外方において互いに
光学的に直列に配置されたCOを検出する主検出器，干渉
成分補償用検出器（以下、補償用検出器と云う）で、主
検出器３がセル１により近くなるように配置されてい
る。
光学的に直列に配置されたCOを検出する主検出器，干渉
成分補償用検出器（以下、補償用検出器と云う）で、主
検出器３がセル１により近くなるように配置されてい
る。
そして、両検出器3,4は、何れもコンデンサマイクロ
フォン検出器よりなる。つまり、主検出器３の内部は連
通孔（図外）を有する可動膜3aによって２つの室3b,3C
に区分され、これらの室3b,3Cには測定対象成分であるC
O（またはCOと同等の吸収帯を有するガス）が封入して
あるとともに、室3C内には固定極3dが可動膜3aに対向す
るように設けてある。また、補償用検出器４の内部は連
通孔（図外）を有する可動膜4aによって２つの室4b,4C
に区分され、これらの室4b,4Cには干渉補償を行うため
に高濃度のCOが封入してあるとともに、室4C内には固定
極4dが可動膜4aに対向するように設けてある。
フォン検出器よりなる。つまり、主検出器３の内部は連
通孔（図外）を有する可動膜3aによって２つの室3b,3C
に区分され、これらの室3b,3Cには測定対象成分であるC
O（またはCOと同等の吸収帯を有するガス）が封入して
あるとともに、室3C内には固定極3dが可動膜3aに対向す
るように設けてある。また、補償用検出器４の内部は連
通孔（図外）を有する可動膜4aによって２つの室4b,4C
に区分され、これらの室4b,4Cには干渉補償を行うため
に高濃度のCOが封入してあるとともに、室4C内には固定
極4dが可動膜4aに対向するように設けてある。
５は固定極3d,4dからの出力がそれぞれ入力される差
動増幅器で、主検出器３側の出力Ｐから補償用検出器４
側の出力Ｑを減ずるようにしてある。
動増幅器で、主検出器３側の出力Ｐから補償用検出器４
側の出力Ｑを減ずるようにしてある。
６はセル１と主検出器３との間に設けられる光学フィ
ルタであって、この光学フィルタ６はその中心波長が約
4.7μｍ、半値幅が約８％になるように設定してあり、
その光学特性は、透過率の波長による変化を示す第５図
における太線Ａで示す通りである。このような特性を有
する光学フィルタ６は従来の光学フィルタと同様に容易
に製作することができる。なお、同図において、点線C,
一点鎖線ＤはそれぞれCO,CO2の吸収特性を示す曲線であ
る。
ルタであって、この光学フィルタ６はその中心波長が約
4.7μｍ、半値幅が約８％になるように設定してあり、
その光学特性は、透過率の波長による変化を示す第５図
における太線Ａで示す通りである。このような特性を有
する光学フィルタ６は従来の光学フィルタと同様に容易
に製作することができる。なお、同図において、点線C,
一点鎖線ＤはそれぞれCO,CO2の吸収特性を示す曲線であ
る。
７はセル１に対してサンプルガスＳとリファレンスガ
スＲとを交互にしかも一定周期で供給するためのガス切
り換え装置としてのロータリバルブで、４つの開口7a,7
b,7c,7dと、図外のモータにより例えば矢印Ｌ方向に回
転駆動される切り換えロータ7eを備えている。そして、
開口7aは図外のサンプルガス供給源に接続され、また、
開口7bは図外のリファレンスガス供給源に接続され、さ
らに、開口7cはセル１のガス入口1cに接続されている。
なお、開口7dは例えば図外の排気路に接続されている。
スＲとを交互にしかも一定周期で供給するためのガス切
り換え装置としてのロータリバルブで、４つの開口7a,7
b,7c,7dと、図外のモータにより例えば矢印Ｌ方向に回
転駆動される切り換えロータ7eを備えている。そして、
開口7aは図外のサンプルガス供給源に接続され、また、
開口7bは図外のリファレンスガス供給源に接続され、さ
らに、開口7cはセル１のガス入口1cに接続されている。
なお、開口7dは例えば図外の排気路に接続されている。
而して、上述のように構成されたCO分析計において
は、ロータリバルブ７を介してサンプルガスＳとリファ
レンスガスＲとをセル１に対して交互にしかも一定周期
で供給した状態で、光源２から赤外光をセル１に照射す
ると、検出器3,4からはそれぞれ所定の出力P,Qが得られ
る。そして、差動増幅器５において両出力P,Qの差をと
ることにより、干渉成分であるCO2の影響が除去されたC
Oのみの濃度が得られるのである。
は、ロータリバルブ７を介してサンプルガスＳとリファ
レンスガスＲとをセル１に対して交互にしかも一定周期
で供給した状態で、光源２から赤外光をセル１に照射す
ると、検出器3,4からはそれぞれ所定の出力P,Qが得られ
る。そして、差動増幅器５において両出力P,Qの差をと
ることにより、干渉成分であるCO2の影響が除去されたC
Oのみの濃度が得られるのである。
そして、半値幅の異なる光学フィルタを用いて、検出
器3,4からの検出信号における各種信号の大きさをを比
べてみたところ、第４図に示す結果が得られた。既に説
明したように、この図において、Ｉ〜IIIは比較例を、
また、IV〜VIは実施例を示すが、これらの結果から、中
心波長が4.7μｍで、しかも、半値幅が８％のフィルタ
６を用いた場合、S/Nが従来の２倍に改善され、また、
干渉影響も極力抑えられていることが判る。
器3,4からの検出信号における各種信号の大きさをを比
べてみたところ、第４図に示す結果が得られた。既に説
明したように、この図において、Ｉ〜IIIは比較例を、
また、IV〜VIは実施例を示すが、これらの結果から、中
心波長が4.7μｍで、しかも、半値幅が８％のフィルタ
６を用いた場合、S/Nが従来の２倍に改善され、また、
干渉影響も極力抑えられていることが判る。
なお、詳細に実験したところ、光学フィルタ６として
は、中心波長が4.6〜4.9μｍで、半値幅が６〜９％のも
のであれば、上記と同等の効果が得られることが判っ
た。
は、中心波長が4.6〜4.9μｍで、半値幅が６〜９％のも
のであれば、上記と同等の効果が得られることが判っ
た。
本発明は上述の１光源１セルタイプのCO分析計に限定
されるものではなく、種々に変形して実施することがで
きる。
されるものではなく、種々に変形して実施することがで
きる。
第２図はいわゆる２光源２セルタイプに構成した例を
示し、この図において第１図に示す符号と同一のものは
同一物または相当物を示す。
示し、この図において第１図に示す符号と同一のものは
同一物または相当物を示す。
そして、上記第１図および第２図に示す実施例におい
ては、何れもロータリバルブ７を用いていわゆる流体変
調方式を採用したものであったが、本発明はチョッパ方
式のものにも適用することができる。すなわち、第３図
に示すように、セル１にはサンプルガスＳのみを供給す
るようにすると共に、リファレンスガスＲを封入したセ
ル８をセル１に並設し、図外のモータによって回転駆動
されるチョッパ９を設けるようにしてもよい。なお、こ
の図においても、第１図に示す符号と同一のものは同一
物または相当物を示す。
ては、何れもロータリバルブ７を用いていわゆる流体変
調方式を採用したものであったが、本発明はチョッパ方
式のものにも適用することができる。すなわち、第３図
に示すように、セル１にはサンプルガスＳのみを供給す
るようにすると共に、リファレンスガスＲを封入したセ
ル８をセル１に並設し、図外のモータによって回転駆動
されるチョッパ９を設けるようにしてもよい。なお、こ
の図においても、第１図に示す符号と同一のものは同一
物または相当物を示す。
さらに、フィルタ６は光源１と主検出器３との間の光
路中に設けてあればよく、従って、セル１と主検出器３
との間に設けてもよい。
路中に設けてあればよく、従って、セル１と主検出器３
との間に設けてもよい。
そして、第１図および第２図において、ロータリバル
ブ７に代えて、例えば２つの３方バルブを用いてもよ
い。
ブ７に代えて、例えば２つの３方バルブを用いてもよ
い。
以上説明したように、本発明によれば、S/Nが大き
く、検出精度の高いCO分析計が得られる。つまり、光源
と主検出器との間の光路中に光学フィルタを設けて主検
出器で測定対象成分であるCOを検出するとともに、この
COを検出する主検出器の後ろに、干渉成分補償用検出器
を配置し、主検出器の出力と干渉成分補償用検出器の出
力との差をとることでCO2成分の影響の除去を行ってCO2
の影響を極力抑えるように構成されたCO分析計に係るも
のであって、前記光学フィルタの半値幅を６〜９％に設
定することで、CO感度を向上させることができる。
く、検出精度の高いCO分析計が得られる。つまり、光源
と主検出器との間の光路中に光学フィルタを設けて主検
出器で測定対象成分であるCOを検出するとともに、この
COを検出する主検出器の後ろに、干渉成分補償用検出器
を配置し、主検出器の出力と干渉成分補償用検出器の出
力との差をとることでCO2成分の影響の除去を行ってCO2
の影響を極力抑えるように構成されたCO分析計に係るも
のであって、前記光学フィルタの半値幅を６〜９％に設
定することで、CO感度を向上させることができる。
すなわち、本発明は、測定対象成分であるCOまたはCO
と同等の吸収帯を有するガスを主検出器および干渉成分
補償用検出器内に封入してあり、主検出器の封入ガス部
分を光が通過した後干渉成分補償用検出器の封入ガス部
分に至るよう構成して、主検出器内のCOガスでCOの吸収
波長域の光がほとんど吸収され、それゆえ干渉成分補償
用検出器でCO2成分を検出するCO分析計である。そし
て、特に、赤外線におけるCOの主吸収帯が約4.4〜5.0μ
ｍであり、CO2（二酸化炭素）の主吸収帯が約4.2〜4.5
μｍであるので、干渉成分として作用するCO2の影響を
除去するために、従来では、例えば第５図において細線
Ｂで示す光学特性を持つ光学フィルタを用いており、測
定対象成分のCOをできるだけ精度良く測定するために主
検出器の出力と干渉成分補償用検出器の出力との差をと
って、CO濃度を測定していたが、従来ではノイズを減ら
すために測定信号も減らしたので、S/Nが小さかった。
これに対し、本発明では、第５図において太線Ａで示す
光学特性を持つ中心波長が4.6〜4.9μｍ、半値幅が６〜
９％の光学フィルタを用い、この光学フィルタでの測定
信号のカット部分をできるだけ少なくして従来の測定信
号よりも大きくでき、かつ、光学フィルタでのCO2信号
のカット部分をできるだけ多くして従来のCO2信号より
も小さくできるので、S/Nを向上できた。
と同等の吸収帯を有するガスを主検出器および干渉成分
補償用検出器内に封入してあり、主検出器の封入ガス部
分を光が通過した後干渉成分補償用検出器の封入ガス部
分に至るよう構成して、主検出器内のCOガスでCOの吸収
波長域の光がほとんど吸収され、それゆえ干渉成分補償
用検出器でCO2成分を検出するCO分析計である。そし
て、特に、赤外線におけるCOの主吸収帯が約4.4〜5.0μ
ｍであり、CO2（二酸化炭素）の主吸収帯が約4.2〜4.5
μｍであるので、干渉成分として作用するCO2の影響を
除去するために、従来では、例えば第５図において細線
Ｂで示す光学特性を持つ光学フィルタを用いており、測
定対象成分のCOをできるだけ精度良く測定するために主
検出器の出力と干渉成分補償用検出器の出力との差をと
って、CO濃度を測定していたが、従来ではノイズを減ら
すために測定信号も減らしたので、S/Nが小さかった。
これに対し、本発明では、第５図において太線Ａで示す
光学特性を持つ中心波長が4.6〜4.9μｍ、半値幅が６〜
９％の光学フィルタを用い、この光学フィルタでの測定
信号のカット部分をできるだけ少なくして従来の測定信
号よりも大きくでき、かつ、光学フィルタでのCO2信号
のカット部分をできるだけ多くして従来のCO2信号より
も小さくできるので、S/Nを向上できた。
第１図〜第３図は本発明に係るCO分析計の構成例を示
し、第１図は１光源１セルタイプで、流体変調方式のCO
分析計を示す図、第２図は２光源２セルタイプで、流体
変調方式のCO分析計を示す図、第３図は２光源２セルタ
イプで、チョッパ方式のCO分析計を示す図である。 第４図は種々の光学フィルタを用いたときにおける検出
信号に含まれる信号の割合を示すグラフである。 第５図は波長による透過率の変化を示す特性図である。 第６図は半値幅を説明するための図である。 1,8……セル、３……主検出器、４……干渉成分補償用
検出器、６……光学フィルタ。
し、第１図は１光源１セルタイプで、流体変調方式のCO
分析計を示す図、第２図は２光源２セルタイプで、流体
変調方式のCO分析計を示す図、第３図は２光源２セルタ
イプで、チョッパ方式のCO分析計を示す図である。 第４図は種々の光学フィルタを用いたときにおける検出
信号に含まれる信号の割合を示すグラフである。 第５図は波長による透過率の変化を示す特性図である。 第６図は半値幅を説明するための図である。 1,8……セル、３……主検出器、４……干渉成分補償用
検出器、６……光学フィルタ。
Claims (1)
- 【請求項１】セルの一側に光源を配置すると共に、他側
に測定対象成分であるCOを検出する主検出器と干渉成分
補償用検出器とを、この順で、かつ、互いに光学的に直
列に配置する一方、測定対象成分であるCOまたはCOと同
等の吸収帯を有するガスを前記主検出器および干渉成分
補償用検出器内に封入してあり、前記主検出器の封入ガ
ス部分を光が通過した後前記干渉成分補償用検出器の封
入ガス部分に至るよう構成され、更に、前記光源と前記
主検出器との間の光路中に光学フィルタを設け、主検出
器の出力と干渉成分補償用検出器の出力との差をとるこ
とにより、CO2成分の影響を除去したCO濃度を測定する
ようにしたCO分析計であって、前記光学フィルタとし
て、中心波長が4.6〜4.9μｍ、半値幅が６〜９％のもの
を用いたことを特徴とするCO分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63270499A JP2811563B2 (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | Ｃｏ分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63270499A JP2811563B2 (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | Ｃｏ分析計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02116737A JPH02116737A (ja) | 1990-05-01 |
| JP2811563B2 true JP2811563B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=17487118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63270499A Expired - Fee Related JP2811563B2 (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | Ｃｏ分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2811563B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0575654U (ja) * | 1992-03-13 | 1993-10-15 | 株式会社堀場製作所 | 干渉成分補償型ｎ２ ０ガス分析計 |
| JP2004239611A (ja) * | 1999-10-12 | 2004-08-26 | Nok Corp | Ｃｏセンサ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4842792A (ja) * | 1971-09-29 | 1973-06-21 | ||
| JPS61199657U (ja) * | 1985-06-04 | 1986-12-13 |
-
1988
- 1988-10-26 JP JP63270499A patent/JP2811563B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02116737A (ja) | 1990-05-01 |
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