JP3414122B2 - Near infrared spectrometer - Google Patents
Near infrared spectrometerInfo
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- JP3414122B2 JP3414122B2 JP10557396A JP10557396A JP3414122B2 JP 3414122 B2 JP3414122 B2 JP 3414122B2 JP 10557396 A JP10557396 A JP 10557396A JP 10557396 A JP10557396 A JP 10557396A JP 3414122 B2 JP3414122 B2 JP 3414122B2
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- interferogram
- light
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- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、重化学工業プロセ
スの成分濃度や物理的特性をオンライン測定するのに用
いて好適な近赤外分光分析計に掛り、特に分光器の構造
を簡素化する改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】フーリエ変換型近赤外分光器は、例えば
横河技報第３９巻(1995)第117頁に記載されている。図
４は従来のフーリエ変換型近赤外分光器の構成図で、例
えば分光研究第２７巻(1978)第405頁に記載されたもの
である。図において、光源１０からは赤外線が可動鏡１
２に向かって放射される。可動鏡１２と固定鏡１４は、
互いに９０度をなす位置に固定されており、ビームスプ
リッター１６がこれらの対角線の位置に取り付けられ
る。赤外線はビームスプリッター１６を透過して可動鏡
１２で反射してビームスプリッター１６に戻る経路と、
ビームスプリッター１６で反射されて固定鏡１４で反射
してビームスプリッター１６に戻る経路とがあり、赤外
線検出器１８に向かう両光が干渉する。この干渉光の強
弱は赤外線検出器１８により検出される。
【０００３】可動鏡１２を光軸Ｘ方向に変位させるため
に、Ｅ型の磁石２０とボイスコイル２２が設けられてい
る。周波数監視定速度サーボ系２６は、Ｇｅホトダイオ
ード３６の受光信号よりＨｅＮｅレーザー光の干渉光を
入力し、可動鏡１２が一定振幅・一定周波数で移動する
ように制御信号を出力する。ボイスコイル駆動アンプ２
４は、周波数監視定速度サーボ系２６からの制御信号に
従い、ボイスコイル２２に駆動電流を供給する。
【０００４】小干渉計３０は、可動鏡１２の変位を検出
する検出器で、可動鏡３３、固定鏡３４並びにビームス
プリッター３５を有している。そして、可動鏡１２のボ
イスコイル側にＨｅＮｅレーザー光３１と白色光３２の
光源が設置され、ビームスプリッター３５に向かってそ
れぞれ放射され、干渉光が生じる。Ｇｅホトダイオード
３６は、ＨｅＮｅレーザー光の干渉光を受光する。Ｓｉ
ホトダイオード３７は、白色光の干渉光を受光する。
【０００５】図５は、インターフェログラムと呼ばれる
干渉光の波形図で、（Ａ）は赤外光インターフェログラ
ム、（Ｂ）はレーザー光インターフェログラム、（Ｃ）
は白色光インターフェログラム、（Ｄ）はサンプリング
トリガ信号である。赤外光インターフェログラムは、中
央の部分ではビームスプリッター１６から二つの鏡まで
の距離が等しくなるため、全ての波長で位相が一致して
干渉光の強度が最大値をとる。他方、中央から離れた位
置ｘでは様々な波長の位相が相違して打ち消しあい、干
渉光の強度がゼロに近い信号となる。
【０００６】白色光インターフェログラムは、干渉計の
ゼロ点位置ｘ0を決定するために用いられるもので、サ
ンプリングトリガ信号の生成に使用される。このサンプ
リングトリガ信号を開始信号として、赤外光インターフ
ェログラムを取り込むと、位相の揃った波形が得られ
る。赤外光インターフェログラムを積算平均してノイズ
成分を低減する場合、位相を揃えることは必要的要素で
ある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
構成によれば、サンプリングトリガ信号を生成するため
に、白色光３２の光源、Ｓｉホトダイオード３７並びに
付加回路が必要になり、光学的部品の構成が複雑になる
という課題があった。また小干渉計３０では、単一のビ
ームスプリッター３５を用いてＨｅＮｅレーザー光３１
と白色光３２の干渉光を得ているが、このような構成に
よれば光軸を正確に調整するのが大変で、組立に時間が
掛かると共に、プロセス現場のように塵芥や振動の発生
する恐れのある環境での信頼性が低下するという課題が
あった。本発明はこのような課題を解決したもので、サ
ンプリングトリガ信号を生成する光学的部品の構成が簡
易で、かつ光学部品の調整が容易な赤外分光器を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、同一光源から放射される近赤外光を、移動鏡の変
位により干渉させて測定光と参照光を出力するフーリエ
変換型近赤外分光器４０と、この測定光が被測定対象５
０を透過して生じる測定光インターフェログラムと、こ
の参照光が当該被測定対象を迂回して当該測定光とほぼ
同一経路を伝播して生じる参照光インターフェログラム
とを同期して記憶する信号波形記憶部６０と、基準とな
る参照光インターフェログラムを予め記憶する基準波形
記憶部７０と、この基準波形記憶部に記憶された基準参
照光インターフェログラムに対して、今回の測定周期に
おける前記同期信号波形記憶部に記憶された当該参照光
インターフェログラムの位相が最も一致する位相差を演
算する位相マッチング演算部８０と、この位相マッチン
グ演算部で演算された位相差を基準に今回の測定周期に
おける信号波形記憶部に記憶された複数の測定光インタ
ーフェログラム及び参照光インターフェログラムをそれ
ぞれ個別に同期加算し、測定光インターフェログラム及
び参照光インターフェログラムをそれぞれ平均化して、
ノイズの影響を低減するインターフェログラム平均部９
０と、このインターフェログラム平均部で平均された信
号についてフーリエ変換の対象となる区間を抽出する手
段１００と、このフーリエ変換対象区間抽出手段で抽出
された区間についてフーリエ変換を演算し、前記測定光
インターフェログラムから得られた測定光スペクトル
と、参照光インターフェログラムから得られた参照光ス
ペクトルの偏差から被測定対象に関するスペクトルを
得、このスペクトルから吸収スペクトルを演算する手段
１１０と、を具備することを特徴としている。
【０００９】本発明の構成によれば、フーリエ変換型近
赤外分光器４０から測定光と参照光とが放射されてい
る。ここでは、参照光から従来のサンプリングトリガ信
号と同様の情報を抽出するため、基準参照光インターフ
ェログラムを予め記憶しておき、位相マッチング演算部
により各測定周期で得られる参照光インターフェログラ
ムを同期させて、インターフェログラム平均部９０で平
均化する。このとき、同期信号波形記憶部に記憶された
測定光インターフェログラムは、参照光インターフェロ
グラムと同期しているから、測定光インターフェログラ
ムは位相マッチング演算部で同期させて、インターフェ
ログラム平均部９０で平均化されることになる。そし
て、フーリエ変換の対象となる区間を抽出して、吸収ス
ペクトル演算手段１１０により、測定光インターフェロ
グラムと参照光インターフェログラムに対するスペクト
ルから吸収スペクトルを演算する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて、本発明を説明
する。図１は本発明の一実施例を示す構成ブロック図で
ある。図において、フーリエ変換型近赤外分光器４０
は、波長帯域が0.9〜2.5μｍの同一光源から放射される
近赤外光を、移動鏡の変位により干渉させて測定光と参
照光を出力するもので、光学系の構成は図４に示すよう
なマイケルソン干渉計等が用いられる。被測定対象５０
は、近赤外分光分析により性状値を測定する対象物で、
例えば大豆や小麦のタンパク質分や脂肪分が該当する。
【００１１】フーリエ変換型近赤外分光器４０の測定光
は、光ファイバ等の導光経路を介して被測定対象５０を
透過し、更にフォトダイオードＰＤにより光電変換さ
れ、ＡＤ変換器により所定桁数のディジタル信号に変換
される。参照光は、被測定対象５０を迂回する点を除い
て測定光とほぼ同一経路を伝播し、測定光が伝播により
環境から受ける影響を補償するために用いるものであ
る。参照光の伝播経路は、光ファイバ等の導光経路を介
してフォトダイオードＰＤに照射され、フォトダイオー
ドＰＤにより光電変換され、ＡＤ変換器により所定桁数
のディジタル信号に変換される。
【００１２】信号波形記憶部６０は、ＡＤ変換された測
定光インターフェログラムと参照光インターフェログラ
ムとを同期して記憶するものである。この記憶するデー
タ数は、フーリエ変換に当たり参照光インターフェログ
ラムの最大値発生部位が有意な情報として含まれるよう
に余裕をもって定める。フーリエ変換にあたり高速フー
リエ変換（ＦＦＴ）を用い、ＦＦＴのデータ数を１０２
４個とすると、信号波形記憶部６０の記憶するデータ数
Ｎは、例えば２倍の２０４８個に選定するとよい。
【００１３】基準波形記憶部７０は、基準となる参照光
インターフェログラムを予め記憶するものである。通
常、新たな被測定対象５０に対して、初期化にあたり信
号波形記憶部６０に記憶された参照光インターフェログ
ラムを用いる。この基準参照光インターフェログラムに
あっては、図２（Ａ）に示すように最大値が中央となる
ように定めるとよい。
【００１４】位相マッチング演算部８０は、基準波形記
憶部７０に記憶された基準参照光インターフェログラム
に対して、今回の測定周期における同期信号波形記憶部
６０に記憶された参照光インターフェログラムの位相が
最も一致する位相差Δｘを演算する。この演算にあたっ
ては、相互相関関数が最大値となる位相差を求めてもよ
く、また実質的に有効な情報を有する最大値付近の数波
分についてデータの差の二乗和が最小となる位相差とし
てもよい。これは、基準波形記憶部７０が参照光インタ
ーフェログラムの記憶を開始するタイミングが、各測定
周期毎に多少変動するので、これを補償して同期をとる
ためである。ここで、測定周期は、フーリエ変換型近赤
外分光器４０における移動鏡の一回の走査を基準に定め
られる。
【００１５】インターフェログラム平均部９０は、位相
マッチング演算部８０で演算された位相差を基準に、今
回の測定周期における同期信号波形記憶部６０に記憶さ
れた測定光インターフェログラムと参照光インターフェ
ログラムを同期加算する。これにより、測定光インター
フェログラムと参照光インターフェログラムが平均化さ
れて、ノイズの影響が低減される。尚、フーリエ変換対
象区間抽出部１００は、インターフェログラム平均部９
０で平均された測定光インターフェログラムと参照光イ
ンターフェログラムについてフーリエ変換の対象となる
区間を抽出する。ＦＦＴの場合には、ハニング窓のよう
な重み付けをした時間窓が用いられるので、最大値を与
える部位がほぼ解析対象データの中央になるように選定
する。
【００１６】吸収スペクトル演算部１１０は、フーリエ
変換対象区間抽出部１００で抽出された区間についてフ
ーリエ変換を演算し、測定光インターフェログラムと参
照光インターフェログラムに対する周波数スペクトルを
求める。次に、両方の周波数スペクトルから吸収スペク
トルを演算する。この演算過程は、図３を用いて後で説
明する。
【００１７】このように構成された装置の動作につい
て、次に説明をする。図２はインターフェログラムの波
形図で、（Ａ）は基準参照光インターフェログラム、
（Ｂ）は今回の測定周期における同期信号波形記憶部６
０に記憶された参照光インターフェログラムである。基
準参照光インターフェログラムは、最大値を示す波のピ
ーク値が丁度中央にくるように選定するとよい。最大値
から離れるほど、インターフェログラムに含まれる情報
は少なくなるから、対称性も考慮して定める。尚、ＡＤ
変換のサンプリング時間も、このインターフェログラム
に含まれる波の一波長について、５〜２０点程度サンプ
リングが行われるように選定するとよい。
【００１８】位相マッチング演算部８０により、基準波
形記憶部７０に記憶された基準参照光インターフェログ
ラムに対して、今回の測定周期における同期信号波形記
憶部６０に記憶された参照光インターフェログラムの位
相差Δｘを演算する。そして、インターフェログラム平
均部９０により同期加算を行う。フーリエ変換に用いる
のは、最大値を示す波を中心とする領域Ｎ／２分であ
る。
【００１９】図３は吸収スペクトル演算部１１０の動作
を説明するスペクトル図で、（Ａ）は参照光スペクトル
と測定光スペクトル。（Ｂ）は吸収スペクトルである。
ＦＦＴにより、参照光インターフェログラムから参照光
スペクトルが得られ、測定光インターフェログラムから
測定光スペクトルが得られる。そして、参照光スペクト
ルと測定光スペクトルの偏差から、被測定対象５０に関
する吸収スペクトルが得られる。この吸収スペクトルか
ら、ケモメトリクス等を用いて性状値が求められる（例
えば、横河技報第３８巻(1994)第３３頁参照）。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同一光源から放射される近赤外光を、移動鏡の変位によ
り干渉させて測定光と参照光を出力するフーリエ変換型
近赤外分光器と、この測定光が被測定対象を透過して生
じる測定光インターフェログラムと、この参照光が当該
被測定対象を迂回して当該測定光とほぼ同一経路を伝播
して生じる参照光インターフェログラムとを同期して記
憶する信号波形記憶部と、基準となる参照光インターフ
ェログラムを予め記憶する基準波形記憶部と、この基準
波形記憶部に記憶された基準参照光インターフェログラ
ムに対して、今回の測定周期における前記同期信号波形
記憶部に記憶された当該参照光インターフェログラムの
位相が最も一致する位相差を演算する位相マッチング演
算部と、この位相マッチング演算部で演算された位相差
を基準に今回の測定周期における信号波形記憶部に記憶
された複数の測定光インターフェログラム及び参照光イ
ンターフェログラムをそれぞれ個別に同期加算し、測定
光インターフェログラム及び参照光インターフェログラ
ムをそれぞれ平均化して、ノイズの影響を低減するイン
ターフェログラム平均部と、このインターフェログラム
平均部で平均された信号についてフーリエ変換の対象と
なる区間を抽出する手段と、このフーリエ変換対象区間
抽出手段で抽出された区間についてフーリエ変換を演算
し、前記測定光インターフェログラムから得られた測定
光スペクトルと、参照光インターフェログラムから得ら
れた参照光スペクトルの偏差から被測定対象に関するス
ペクトルを得、このスペクトルから吸収スペクトルを演
算する手段と、を備えているので、従来必要とされてい
たサンプリングトリガ信号用の光学系が不要となり、近
赤外分光器の光学系の構成が簡単になるという効果があ
る。また、フーリエ変換した後のスペクトルを加算して
平均化する場合に比較して、演算時間が短くてすみ、リ
アルタイム分析のように演算処理の迅速性が要請させる
用途に適するという効果もある。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a near-infrared spectrometer suitable for use in on-line measurement of component concentrations and physical properties of heavy chemical industry processes. In particular, the present invention relates to an improvement for simplifying the structure of a spectroscope. 2. Description of the Related Art A Fourier transform type near-infrared spectrometer is described, for example, in Yokogawa Technical Report, Vol. 39 (1995), p. 117. FIG. 4 is a block diagram of a conventional Fourier transform type near-infrared spectrometer, which is described in, for example, Spectroscopy Research Vol. 27 (1978), p. 405. In the figure, an infrared ray is emitted from a light source 10 to a movable mirror 1.
Radiated towards 2. The movable mirror 12 and the fixed mirror 14
The beam splitters 16 are fixed at positions 90 degrees to each other, and are mounted at these diagonal positions. A path through which the infrared light passes through the beam splitter 16, is reflected by the movable mirror 12, and returns to the beam splitter 16;
There is a path that is reflected by the beam splitter 16, reflected by the fixed mirror 14, and returns to the beam splitter 16, and both lights traveling to the infrared detector 18 interfere with each other. The intensity of the interference light is detected by the infrared detector 18. In order to displace the movable mirror 12 in the direction of the optical axis X, an E-shaped magnet 20 and a voice coil 22 are provided. The frequency monitoring constant speed servo system 26 receives the interference light of the HeNe laser beam from the light receiving signal of the Ge photodiode 36 and outputs a control signal so that the movable mirror 12 moves at a constant amplitude and a constant frequency. Voice coil drive amplifier 2
4 supplies a driving current to the voice coil 22 according to a control signal from the frequency monitoring constant speed servo system 26. The small interferometer 30 is a detector for detecting the displacement of the movable mirror 12, and has a movable mirror 33, a fixed mirror 34, and a beam splitter 35. Then, a light source of HeNe laser light 31 and white light 32 is installed on the voice coil side of the movable mirror 12, and is radiated toward the beam splitter 35 to generate interference light. The Ge photodiode 36 receives the interference light of the HeNe laser light. Si
The photodiode 37 receives the interference light of the white light. FIGS. 5A and 5B are waveform diagrams of interference light called an interferogram. FIG. 5A shows an infrared light interferogram, FIG. 5B shows a laser light interferogram, and FIG.
Is a white light interferogram, and (D) is a sampling trigger signal. In the infrared light interferogram, since the distance from the beam splitter 16 to the two mirrors is equal in the central portion, the phases match at all wavelengths, and the intensity of the interference light takes the maximum value. On the other hand, at a position x away from the center, the phases of various wavelengths are canceled out differently, and the signal of the intensity of the interference light is close to zero. [0006] white light interferogram is intended to be used to determine the zero point position x 0 of the interferometer, it is used to generate a sampling trigger signal. When an infrared light interferogram is taken in using the sampling trigger signal as a start signal, a waveform having a uniform phase can be obtained. In order to reduce the noise component by integrating and averaging the infrared light interferogram, it is necessary to align the phases. However, according to the above-described configuration, a light source for the white light 32, a Si photodiode 37 and an additional circuit are required to generate the sampling trigger signal. However, there is a problem that the configuration of the target part becomes complicated. The small interferometer 30 uses a single beam splitter 35 to emit HeNe laser light 31.
According to such a configuration, it is difficult to accurately adjust the optical axis, it takes time to assemble, and dust and vibration are generated as in a process site. There is a problem that reliability in a fearful environment is reduced. An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an infrared spectroscope that has a simple configuration of an optical component that generates a sampling trigger signal and that can easily adjust the optical component. According to the present invention, there is provided a Fourier which outputs near-infrared light radiated from the same light source by displacement of a movable mirror to output measurement light and reference light. The conversion type near-infrared spectroscope 40 and the measurement light
0, a signal that synchronously stores a measurement light interferogram generated by passing through the zero and a reference light interferogram generated by the reference light bypassing the measured object and propagating along the same path as the measurement light. A waveform storage unit 60, a reference waveform storage unit 70 that stores a reference light interferogram serving as a reference in advance, and a reference reference light interferogram stored in the reference waveform storage unit, A phase matching calculation unit 80 for calculating a phase difference at which the phase of the reference light interferogram stored in the synchronization signal waveform storage unit is the best, and a current measurement based on the phase difference calculated by the phase matching calculation unit On a cycle
Measurement optical interfaces stored in the signal waveform storage unit
-Ferogram and reference light interferogram
Synchronous addition is performed separately for each
And the reference light interferogram, respectively,
Interferogram averaging unit 9 for reducing the influence of noise
0, a means 100 for extracting a section to be subjected to Fourier transform for the signal averaged by the interferogram averaging unit, and a Fourier transform for the section extracted by the Fourier transform target section extracting means. Measurement light spectrum obtained from optical interferogram
And the reference beam obtained from the reference beam interferogram.
The spectrum of the measured object is calculated from the deviation of the spectrum.
And means 110 for calculating an absorption spectrum from the spectrum. According to the configuration of the present invention, the measurement light and the reference light are emitted from the Fourier transform type near infrared spectrometer 40. Here, in order to extract the same information as the conventional sampling trigger signal from the reference light, the reference reference light interferogram is stored in advance, and the reference light interferogram obtained in each measurement cycle by the phase matching calculation unit is obtained. Synchronized and averaged by the interferogram averaging unit 90. At this time, since the measurement light interferogram stored in the synchronization signal waveform storage unit is synchronized with the reference light interferogram, the measurement light interferogram is synchronized by the phase matching calculation unit, and the interferogram averaging is performed. The data is averaged by the unit 90. Then, the section to be subjected to the Fourier transform is extracted, and the absorption spectrum calculating means 110 calculates the absorption spectrum from the spectrums of the measurement light interferogram and the reference light interferogram. The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration block diagram showing one embodiment of the present invention. In the figure, the Fourier transform type near infrared spectrometer 40
Is a device for outputting measurement light and reference light by causing near-infrared light emitted from the same light source having a wavelength band of 0.9 to 2.5 μm to interfere with each other by displacement of a movable mirror. The configuration of the optical system is shown in FIG. Such a Michelson interferometer or the like is used. Measurement target 50
Is an object whose property value is measured by near-infrared spectroscopy,
For example, the protein content and fat content of soybeans and wheat correspond. The measurement light of the Fourier transform type near-infrared spectrometer 40 passes through the measured object 50 through a light guide path such as an optical fiber, is further subjected to photoelectric conversion by a photodiode PD, and is digitized by an AD converter. Is converted into a number of digital signals. The reference light propagates along substantially the same path as the measurement light except that it bypasses the measured object 50, and is used to compensate for the influence of the propagation of the measurement light from the environment. The propagation path of the reference light is irradiated to the photodiode PD via a light guide path such as an optical fiber, photoelectrically converted by the photodiode PD, and converted into a digital signal of a predetermined number of digits by an AD converter. The signal waveform storage section 60 stores the AD-converted measurement light interferogram and the reference light interferogram in synchronization with each other. The number of data to be stored is such that the maximum value generation part of the reference light interferogram is included as significant information in the Fourier transform.
I determined to have the extra Hiroshi to. Fast Fourier transform (FFT) is used for the Fourier transform, and the number of FFT data is set to 102
Assuming that there are four, the number N of data stored in the signal waveform storage unit 60 is preferably doubled, for example, to 2048. The reference waveform storage unit 70 stores a reference light interferogram serving as a reference in advance. Normally, a reference light interferogram stored in the signal waveform storage unit 60 is used for initialization of a new measurement target 50. In this reference reference light interferogram, it is preferable that the maximum value is set at the center as shown in FIG. The phase matching calculation section 80 compares the reference light interferogram stored in the reference waveform storage section 70 with the reference light interferogram stored in the synchronization signal waveform storage section 60 in the current measurement cycle. The phase difference Δx at which the phase is most matched is calculated. In this calculation, the phase difference at which the cross-correlation function has the maximum value may be obtained, and the phase difference at which the sum of squares of the data difference is minimized for several waves near the maximum value having substantially effective information It may be. This is because the timing at which the reference waveform storage unit 70 starts storing the reference light interferogram slightly changes in each measurement cycle, and is compensated for in synchronization. Here, the measurement cycle is determined based on one scan of the moving mirror in the Fourier transform type near infrared spectrometer 40. The interferogram averaging unit 90 uses the phase difference calculated by the phase matching calculation unit 80 as a reference to measure the measurement light interferogram and the reference light interferogram stored in the synchronization signal waveform storage unit 60 in the current measurement cycle. Synchronously add the ferogram. As a result, the measurement light interferogram and the reference light interferogram are averaged, and the influence of noise is reduced. It should be noted that the Fourier transform target section extraction unit 100 includes an interferogram averaging unit 9.
With respect to the measured light interferogram and the reference light interferogram averaged with 0, a section to be subjected to Fourier transform is extracted. In the case of FFT, a weighted time window such as a Hanning window is used, so that the region giving the maximum value is selected so as to be substantially at the center of the data to be analyzed. The absorption spectrum calculator 110 calculates the Fourier transform for the section extracted by the Fourier transform target section extractor 100, and obtains a frequency spectrum for the measurement light interferogram and the reference light interferogram. Next, an absorption spectrum is calculated from both frequency spectra. This calculation process will be described later with reference to FIG. Next, the operation of the apparatus having the above-described configuration will be described. FIG. 2 is a waveform diagram of the interferogram, (A) is a reference reference light interferogram,
(B) shows the synchronization signal waveform storage unit 6 in the current measurement cycle.
It is a reference light interferogram stored in 0. The reference reference light interferogram is preferably selected such that the peak value of the wave showing the maximum value is exactly at the center. Since the information included in the interferogram decreases as the distance from the maximum value increases, it is determined in consideration of symmetry. In addition, AD
The sampling time of the conversion may be selected so that about 5 to 20 points are sampled for one wavelength of the wave included in the interferogram. The phase matching calculation unit 80 compares the reference light interferogram stored in the reference waveform storage unit 70 with the reference light interferogram stored in the synchronization signal waveform storage unit 60 in the current measurement cycle. The phase difference Δx is calculated. Then, synchronous addition is performed by the interferogram averaging unit 90. What is used for the Fourier transform is an area N / 2 centered on the wave showing the maximum value. FIG. 3 is a spectrum diagram for explaining the operation of the absorption spectrum calculation section 110. FIG. 3A shows a reference light spectrum and a measurement light spectrum. (B) is an absorption spectrum.
By FFT, a reference light spectrum is obtained from the reference light interferogram, and a measurement light spectrum is obtained from the measurement light interferogram. Then, an absorption spectrum of the measured object 50 is obtained from the deviation between the reference light spectrum and the measurement light spectrum. From the absorption spectrum, a property value is obtained using chemometrics or the like (for example, see Yokogawa Technical Report, Vol. 38 (1994), p. 33). As described above, according to the present invention,
Near-infrared light emitted from the same light source is
Fourier transform type that outputs measurement light and reference light by causing interference
The near-infrared spectrometer transmits the measurement light through the
The measurement light interferogram and the reference light
Propagates the same path as the measurement light, bypassing the measured object
And the reference light interferogram generated
The signal waveform storage unit to store
A reference waveform storage unit for storing the
Reference reference light interferogram stored in waveform storage unit
The synchronization signal waveform in the current measurement cycle
Of the reference light interferogram stored in the storage unit.
A phase matching function that calculates the phase difference that best matches the phase
Calculation unit and the phase difference calculated by the phase matching calculation unit
Stored in the signal waveform storage unit in the current measurement cycle based on
Of the measured light interferogram and the reference light
The interferograms are separately synchronized and measured separately.
Optical interferogram and reference light interferogram
Average each of the signals to reduce the effects of noise.
The average part of the terferogram and this interferogram
The signal averaged in the averaging section is subject to Fourier transformation.
Means for extracting a section consisting of:
Calculate Fourier transform for the section extracted by the extraction means
And the measurement obtained from the measurement light interferogram.
From the optical spectrum and the reference light interferogram.
From the reference light spectrum deviation
The spectrum is obtained and the absorption spectrum is deduced from this spectrum.
Means for calculation, is provided with the, unnecessary optical system for sampling trigger signal which have conventionally been required is, there is an effect that the configuration of the optical system of the NIR spectrometer is simplified. Also, as compared with a case where averaging by adding the spectrum after converting Fourier, corner computation time is short, there is also an effect that rapidity of processing as real-time analysis is suitable for applications to request .
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。
【図２】インターフェログラムの波形図である。
【図３】吸収スペクトル演算部１１０の動作を説明する
スペクトル図である。
【図４】従来のフーリエ変換型近赤外分光器の構成図で
ある。
【図５】インターフェログラムと呼ばれる干渉光の波形
図である。
【符号の説明】
４０ フーリエ変換型近赤外分光器
５０ 被測定対象（サンプル）
６０ 同期信号波形記憶部
７０ 基準波形記憶部
８０ 位相マッチング演算部
９０ インターフェログラム平均部
１００ フーリエ変換対象区間抽出部
１１０ 吸収スペクトル演算部BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration block diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a waveform diagram of an interferogram. FIG. 3 is a spectrum diagram for explaining the operation of the absorption spectrum calculation unit 110. FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional Fourier transform type near infrared spectrometer. FIG. 5 is a waveform diagram of interference light called an interferogram. [Description of Signs] 40 Fourier transform type near infrared spectrometer 50 Measurement target (sample) 60 Synchronous signal waveform storage unit 70 Reference waveform storage unit 80 Phase matching calculation unit 90 Interferogram averaging unit 100 Fourier transformation target section extraction unit 110 Absorption spectrum calculator
フロントページの続き (72)発明者 南光 智昭 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横 河電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−281041（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−271337（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 G01J 3/00 - 3/52 Continuation of the front page (72) Inventor Tomoaki Nanko 2-9-32 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo Yokogawa Electric Corporation (56) References JP-A-9-281041 (JP, A) JP-A-8-271337 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 21/00-21/01 G01N 21/17-21/61 G01J 3/00-3/52
Claims (1)
鏡の変位により干渉させて測定光と参照光を出力するフ
ーリエ変換型近赤外分光器（４０）と、 この測定光が被測定対象（５０）を透過して生じる測定
光インターフェログラムと、この参照光が当該被測定対
象を迂回して当該測定光とほぼ同一経路を伝播して生じ
る参照光インターフェログラムとを同期して記憶する信
号波形記憶部（６０）と、 基準となる参照光インターフェログラムを予め記憶する
基準波形記憶部（７０）と、 この基準波形記憶部に記憶された基準参照光インターフ
ェログラムに対して、今回の測定周期における前記同期
信号波形記憶部に記憶された当該参照光インターフェロ
グラムの位相が最も一致する位相差を演算する位相マッ
チング演算部（８０）と、 この位相マッチング演算部で演算された位相差を基準に
今回の測定周期における信号波形記憶部に記憶された複
数の測定光インターフェログラム及び参照光インターフ
ェログラムをそれぞれ個別に同期加算し、測定光インタ
ーフェログラム及び参照光インターフェログラムをそれ
ぞれ平均化して、ノイズの影響を低減するインターフェ
ログラム平均部（９０）と、 このインターフェログラム平均部で平均された信号につ
いてフーリエ変換の対象となる区間を抽出する手段（１
００）と、 このフーリエ変換対象区間抽出手段で抽出された区間に
ついてフーリエ変換を演算し、前記測定光インターフェ
ログラムから得られた測定光スペクトルと、参照光イン
ターフェログラムから得られた参照光スペクトルの偏差
から被測定対象に関するスペクトルを得、このスペクト
ルから吸収スペクトルを演算する手段（１１０）と、を
具備することを特徴とする近赤外分光器。(57) [Claims 1] A Fourier transform type near-infrared spectrometer that outputs measurement light and reference light by causing near-infrared light emitted from the same light source to interfere with displacement of a movable mirror. (40), a measurement light interferogram generated when the measurement light passes through the measurement target (50), and the reference light propagates along the same path as the measurement light bypassing the measurement target. A signal waveform storage unit (60) for synchronously storing the generated reference light interferogram, a reference waveform storage unit (70) for previously storing a reference light interferogram serving as a reference, and storage in the reference waveform storage unit Phase matching for calculating the phase difference in which the phase of the reference light interferogram stored in the synchronization signal waveform storage unit in the current measurement cycle is the best with respect to the set reference light interferogram Calculation section (80), based on the computed phase difference by the phase matching calculation unit
The duplication stored in the signal waveform storage unit in the current measurement cycle
Measurement light interferogram and reference light interface
Of the measurement optical interface.
-Ferogram and reference light interferogram
An interferogram averaging unit (90) for averaging the signals to reduce the influence of noise, and a unit (1) for extracting a section to be subjected to Fourier transform for the signal averaged by the interferogram averaging unit (1)
00), a Fourier transform is calculated for the section extracted by the Fourier transform target section extracting means, and the measurement light spectrum obtained from the measurement light interferogram and the reference light
Deviation of reference light spectrum obtained from terferogram
And a means (110) for obtaining a spectrum related to the object to be measured from the spectrum and calculating an absorption spectrum from the spectrum.
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