JP3817517B2 - 光学フィルターを使用する非分散赤外線ガス測定法 - Google Patents
光学フィルターを使用する非分散赤外線ガス測定法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3817517B2 JP3817517B2 JP2002502417A JP2002502417A JP3817517B2 JP 3817517 B2 JP3817517 B2 JP 3817517B2 JP 2002502417 A JP2002502417 A JP 2002502417A JP 2002502417 A JP2002502417 A JP 2002502417A JP 3817517 B2 JP3817517 B2 JP 3817517B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filter
- gas
- lel
- gas mixture
- component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 6
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 92
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 90
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 42
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 123
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 12
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract 1
- 230000009102 absorption Effects 0.000 description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-pyren-1-ylbutanoate Chemical class C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;molecular oxygen Chemical compound O=O.O=C=O UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- -1 containing methane Chemical compound 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
- G01N21/3518—Devices using gas filter correlation techniques; Devices using gas pressure modulation techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、引火性成分を含有するガス混合物、特に、しかし、限るわけではないが、メタン及びエタンを未知の比率で含有するガス混合物の安全性を赤外線分光法によって決定することの種々の側面に関する。
【０００２】
【従来の技術】
引火性ガス濃度測定は、多数の安全臨界状態で行われる。１つのそのような引火性ガスは、典型的には、主にメタン、それに加えて、高級炭化水素、不活性ガス及び微量成分を含む天然ガスである。天然ガス検出器は、公衆により通報されるガス漏れの応答を含む多数の用途に、及び、恒久的に設置された検出器を使用する工場や設備の連続監視に必要とされる。それらは、ガス濃度を、ガス混合物の下方爆発限界（ＬＥＬ：lower explosion limit）のパーセントとして測定するように要求され、これは、重要な安全パラメーターとなる。
【０００３】
ガス混合物中のメタンのような引火性ガス成分の濃度は、理論的には、メタンによって吸収される波長の一つに等しい、例えば３．３２μｍにピーク透過波長を有するフィルターを使用して赤外線分光法によって測定することができる。フィルター及び光源は一緒になって、個々のガス種の選択度を与えて、ガス混合物のスペクトル測定を行う選択された波長範囲を定める。測定された濃度は、ガス混合物の安全性の指示を示す％ＬＥＬに変換することができる。しかしながら、天然源からのガス混合物は、通常、エタン、プロパン及びブタンを含む炭化水素のような未知の比率の他の引火性成分を含み、ある場合にはそのような成分が故意に追加される。これらの追加的な引火性成分の存在は、ＬＥＬに影響を及ぼしてメタンに対する割合から外れた程度まで赤外線放射を吸収することによって％ＬＥＬの精度を乱す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、％ＬＥＬのより正確な指示を達成することができる、ガス混合物の赤外線分光法に使用するためのフィルターを提供することにある。
我々は、フィルターのピーク透過波長ばかりでなくフィルターの帯域幅も重要であること、また、向上した精度がそれらの要因の適当な選択によって達成することができることを発見した。
かくして、本発明の第１の側面によれば、希釈ガスと共に、第１の引火性成分及び第２の引火性成分を含むガス混合物の安全性を決定する方法であって、フィルターを使用するガス混合物のフィルター付赤外線分光法を含み、フィルターのピーク透過波長（λｍａｘ）及び帯域幅を、所定の公差内で、ガス混合物の％ＬＥＬを示す出力をなすように選択した、方法を提供する
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、２つの引火性成分が、スペクトルの同じ領域で赤外線のいくらかの吸収を示す場合に特に有利である。典型的な例は、同じ化学的系列のメンバーのような、或る化学的類似性を有する成分である。かくして、第１の引火性成分は典型的にはメタンであり、第２の引火性成分はエタン、プロパン又はそれらの混合物である。第１の成分がメタンであるとき、本発明は、第２の成分が水素である場合には成功しにくい。
【０００６】
ガス混合物中に存在する希釈成分は、実際には通常、空気、即ち窒素、酸素、二酸化炭素、水蒸気及び不活性ガスであるが、本発明は、希釈成分がフィルターのピーク透過波長に近い重要な赤外線吸収を有しないガス混合物に適用できる。フィルターのピーク透過波長に近い重要な赤外線吸収を有するガス成分は、測定を妨げ、従って、回避されるのが好ましい。
フィルターは、好ましくは、出力が、±３％の公差内で混合物の％ＬＥＬを示すように選択される。
我々は、この精度が、フィルターの選択にある規準を適用することによって達成することができることを発見した。
【０００７】
第１に、フィルターのピーク透過波長及び帯域幅を、該フィルターを通して観察したとき、５０％ＬＥＬの前記第１の成分を含むガス混合物の透過強度（Ｉ1）が、３０％の公差内、好ましくは２０％内、理想的には１０％内で、５０％ＬＥＬの前記第２の成分を含むガス混合物の透過強度（Ｉ2）に等しいように、選択することが好ましいことを発見した。空気中のメタンとエタンの混合物の場合、
が、帯域幅に依存して、中間赤外線領域の約３．２７μｍ及び約３．３２μｍの波長で、及び、近赤外線領域の約１．６７μｍの波長で起こる。
【０００８】
第２の好ましい規準は、フィルターのピーク透過波長で、５０％ＬＥＬの前記第１の成分を含むガス混合物の波長増加に対する強度変化の割合（δＩ1／δλ）が、１００ Ｉ／μｍの公差内、好ましくは１０ Ｉ／μｍ内で、５０％ＬＥＬの前記第２の成分の波長増加に対する強度変化の割合（δＩ2／δλ）に、等しいことである。空気中のメタンとエタンの混合物の場合、我々は、
及び
が、約３．３２μｍの波長及び０．７％λmaxより小さい、半値全幅（full width at half maximum：fwhm）によって表現される帯域幅で起こることを発見した。
【０００９】
かくして、中間赤外線領域では、フィルターが、（ｉ）０．８％乃至１％の帯域幅をもつ、３．２６３乃至３．２７１μｍ、最も好ましくは３．２６５乃至３．２６９μｍのピーク透過波長λmaxを有し、或いは、（ii）０．７％より小さい帯域幅をもつ、３．３１乃至３．３２μｍのピーク透過波長λmaxを有するのが好ましい。近赤外線領域では、フィルターが、０．５％乃至６％の帯域幅をもつ、１．６７乃至１．６８μｍ、最も好ましくは１．６７３乃至１．６７５μｍのピーク透過波長λmaxを有するのが好ましい。
【００１０】
λmax＝３．２７μｍ及び０．９％λmaxの帯域幅を有するフィルターは、英国エセックス州 Malden Galliford Roadの「NDC Infrared Engineering」から入手できる。同じ製造業者は又、λmax＝１．６７μｍ及び０．９％λmaxの帯域幅を有するフィルターを提供している。より好ましいフィルターは、所望の特性を有する製品を提供するために、既知の製造技術に適当な調整を加えて、或いは、種々のフィルターからの選択によって、作られる。
【００１１】
事実驚いたことに、中間赤外線領域では、帯域幅を減少させることにより、信号強度が著しく減少するので、フィルターの帯域幅を減ずることにより、％ＬＥＬ測定の精度が向上する。λmaxを、０．７％λmaxより小さい帯域幅で、ＩメタンとＩエタンが実質的に等しいポジションまで移動させることにより、％ＬＥＬ測定の精度が向上する。
本発明は、好ましいフィルター特性が、検査すべきガス混合物中のガスの相対的な比率と無関係であるという利点を提供する。
【００１２】
第２の側面によれば、本発明は、希釈ガスと共に、第１の引火性成分及び第２の引火性成分を含むガス混合物の安全性を決定するための装置を提供し、この装置は、検査すべきガスを受け入れるための領域と、該領域に赤外光を差し向けるように位置決めされた赤外光源と、前記領域を通過した光の強度を測定するためのセンサーと、光源及びセンサーの間の光路に位置決めされたフィルターとを有するものにおいて、フィルターのピーク透過波長（λmax）及び帯域幅を、センサーに所定の公差内で、ガス混合物の％ＬＥＬを示す出力を与えるように選択することを特徴とする。
検査すべきガスを受け入れるための領域は、そのようなガスのサンプルを収容するためのガスセルによって作られても良いし、或いは、検査すべきガスが流れることができるオープン光路によって作られても良い。
【００１３】
本発明は又、希釈ガスと共に、第１の成分としてのメタンと、エタン、プロパン及びそれらの混合物から選択される第２の成分とを含むガス混合物の赤外線分光法用のフィルターであって、フィルターのピーク透過波長（λmax）及び帯域幅が、平らな波長分布を有する赤外光源が使用されるとき、所定の公差内でガス混合物の％ＬＥＬを示す出力をなすようなものであることを特徴とするフィルターを提供する。
【００１４】
赤外光源の性質は、二次的な考慮である。理論では、光源が「白色」出力、即ち、検査されるスペクトルのその部分で平らな波長分布である出力を有するならば、フィルターの好ましい特性に影響を及ぼさない。しかしながら、実際には、赤外光源は、特にＬＥＤを光源として使用した場合には、平らな分布を有していないことがある。この場合には、フィルター特性と赤外光源の特性を選択することが好ましい。同様の考慮が、センサーにも当てはまる。
【００１５】
かくして、本発明は又、赤外光源と、希釈ガスと共に第１の成分としてメタン及び、エタン、プロパン及びそれらの混合物から選択される第２の成分を含むガス混合物の赤外線分光法用のフィルターと、の組合わせであって、フィルターのピーク透過波長（λmax）及び帯域幅が、光源が使用されるとき、所定の公差内でガス混合物の％ＬＥＬを示す出力を出すようなものであることを特徴とする前記組合わせを提供する。
干渉フィルターが本発明の使用に適しているが、変形例としてガス相関フィルターを使用しても良い。
かくして、変形実施形態では、フィルターは、希釈ガスと共に、第１の引火性成分及び第２の引火性成分の既知の混合物を収容するガス相関フィルターを含む。
【００１６】
本発明は、さらに、天然ガスの赤外線分光法用のガス相関フィルターを提供し、このフィルターは、希釈ガスと共にメタンと、エタン、プロパン及びそれらの混合物から選択される第２の引火性成分との混合物を収容する。
本発明を、添付図面を参照して単に例示として説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、希釈ガスと共に、第１の引火性成分及び第２の引火性成分を含むガス混合物の安全性を決定するための装置が示されている。装置は、検査すべきガスを受け入れるための領域を有し、この領域は、そのようなガスのサンプルを収容するためのガスセル１０によって作られる。赤外光源１２が、赤外光をセル１０の中のガスサンプルに差し向けるように位置決めされる。適当な赤外光源は、英国ノーサンプトンシャー州ウェリングバロのAccess Pacific Ltdから入手できる、Telecom Devices CorporationのChemled LED 33である。セルの中のガスサンプルを通過した光の強度を測定するためのセンサー１４が、設けられる。適当なセンサーは、英国エンフィールドの浜松ホトニクスUK LtdのP791-11 PbSe photodetectorである。フィルター１６が、赤外光源１２とセル１０との間に位置決めされるが、変形形態では、セル１０とセンサー１４との間に位置決めされても良い。光源１２からの光をセンサー１４上に合焦させるレンズ１８及び２０が、設けられる。上述した近赤外フィルターと共に、近赤外光源及び検出器の選択により又、意にかなう装置になる。
【００１８】
図２を参照すると、３．１μｍと３．５５μｍの波長間で、メタンの吸収スペクトル（線Ｍ）と、エタンの吸収スペクトル（線Ｅ）が大変異なることが分かる。しかしながら、それらの線は、約３．２６７μｍの波長Ａ点で交差することが見られた。この図は、フィルターの好ましい特性、即ち約３．２６７μｍのピーク透過波長を示す。しかしながら、この波長では、各線の傾斜は同様ではなく、即ち、２つのガスの、波長増加に対する強度変化の割合が異なる。従って、これはフィルターの最も好ましい特性を示さず、好ましい特性は図３を参照すべきである。しかしながら、Ａ点での線の傾斜の厳密な検討は、０．９％λmax又はそれより小さい帯域幅が、せいぜい３％の、９０／１０のメタン／エタン混合物の％ＬＥＬの測定の誤差をもたらすことを示す。
【００１９】
図３を参照すると、フィルターの帯域幅が０．６％まで減少される場合、今度は、線Ｍと線Ｅが互いに接近している第２の領域Ｂがあることが分かる。これは、約３．３２μｍの波長にある。その上、この波長では、各線の傾斜は同様であり、即ち、２つのガスの波長増加に対する強度変化の割合がほぼ等しい。この図は、フィルターの最も好ましい特性、即ち、約３．３１５μｍのピーク透過波長及び約０．６％λmaxの帯域幅を示す。
全体の信号強度が図２に比べて減少していることが、図３からも分かる。
【００２０】
実験例
前述のシミュレーション解析の実用性を確かめる実験について説明する。例として、実験は、上述した中間赤外線フィルターを使用して行われたが、原理は、近赤外線オペレーションにも等しく適用できる。
【００２１】
実験ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外線分光法）分光計（Biorad FTS-60A）を使用して、上述したフィルターを選択することの恩恵を証明した。一連の試験用ガス混合物の濃度を、２つの干渉フィルターを使用して確定し、混合物は、英国で見つけられた天然ガス組成を示す。試験用ガス混合物は表１に示す組成を有していた。
表１．天然ガスを代表する３つの人工ガス混合物のモル％の組成
ＬＥＬは、BS EN 50054:1991からＬＥＬの個々の成分を使用して、Coward及びJonesによる方法に従って計算された。（引用：HF Coward and GW Jones. Limits of flammability of gases and vapours（ガス及び蒸気の引火性限界）. National Bureau of Mines, Bulletin 503[1952]）
【００２２】
１００％の天然ガスを、炭化水素を含まない空気と比率を変えて混合した。濃度を、各ガスについて正確な読みをとるため、各ガス混合物の他の成分に対するクロス感度（cross-sensitivity）について別々に調節され、メタン分析器（ADC dual Luft cell）を使用して決定した。
【００２３】
ガススペクトルを、実験ＦＴＩＲ分光計で１０ｃｍ経路長さのガスセルを使用して測定した。スペクトルを、中間赤外線（３．３μｍ中心）で測定した。高分解能中央赤外線分光用分光計（Bio-Rad FTS-60A）を、その製造者の指示に従って設定した。広帯域ＫＢｒビームスパッター及び液体窒素冷却式ＭＣＴ検出器とともに高温セラミック光源を使用し、これらの全てに分光計を補った。ＫＢｒウィンドウを又、ガスセルに使用した。最も高い利用可能な分解能（０．２５ｃｍ-1）を選択した。
【００２４】
サンプルガスからのスペクトルを、炭化水素を含まない空気で満たされたセルで得られた基準スペクトルの減算によって、セル吸収及びセル反射に修正した。各スペクトルに対し、基線零（baseline zero）を、（ｉ）３．０乃至３．１μｍ、（ｉｉ）３．９乃至４μｍの２つの領域の平均吸収間の直線補間によって定めた。これらの領域を、天然ガスのわずかな吸収レベルのために選んだ。ガス吸収によって影響されない領域に入念に選択されたフィルターを使用してなされた基線零の基準測定値は、非分散赤外線検出器で周知である。
【００２５】
２つの異なる干渉フィルターの測定性能を比較した。第１の干渉フィルターを、３．２６７μｍ（実際には３．２６６μｍ）に近い透過ピーク及び０．９％以下（実際には０．８１％）のｆｗｈｍ帯域幅を有するように、前のテキストに従って選択した。第２の干渉フィルターを、最大の利用可能なメタン信号に対応する３．３２４μｍの透過ピーク及び０．８３％のｆｗｈｍ帯域幅を有する、メタンからの信号を最大にするように選択した。（全ての図は、製造者である英国エセックス州モールドンのNDC Infrared Engineeringによって提供された。）
【００２６】
２つの干渉フィルターの各々の透過スペクトルを、前述と同じ配列設定のＦＴＩＲ分光計を使用して別々に測定した。次いで、ガス濃度の非分散測定を行うために、各フィルターを使用することの効果を次のように評価した。
透過領域の計算では、フィルターのうちの一方の透過スペクトルに、ガス混合物のうちの一方の透過スペクトルを掛けた。これは、フィルター及びガスセルを分光計の光路に直列に置いたときの透過スペクトルに均等な信号を示した。この状況でセル／フィルターを通過する全光量を、光透過を３．０乃至３．７μｍの広いウィンドウで積分することによって計算した。これは、ガス吸収のスペクトル選択が干渉フィルター単独で決定された単一の非分散ガス検出器によって測定された信号に均等な信号を示した。
【００２７】
この分析を、％ＬＥＬスケールをカバーする濃度範囲にわたって、メタン制御に加え、２つのフィルター及び３つのガス混合物の各々の組合わせについて繰り返した。
任意のユニットでの合成信号は、第２の干渉フィルターを使用するときの方が第１の干渉フィルターを使用するときより大きかった。従って、単一の較正因子を、各干渉フィルターを使用して得られた全てのデータに適用した。この因子を、高濃度でメタン制御ガスについて正確な結果を与えるように選択した。
【００２８】
実験結果
２つの干渉フィルターの各々を使用したときに、ガス濃度の範囲で、表１に示すように異なるガス混合物について得られた信号を図４ａ及び４ｂに示す。
高吸収レベルでＢｅｅｒの法則と関連した飽和効果（saturation effects）の結果として、非線形度を図４ａ及び４ｂの結果で観察することができる。非線形度は、図４ｂでより大きく、より大きな吸収レベルをもつ吸収ライン領域を選択する第２の干渉フィルターと一致する。そのような非線形性は、上記の較正ルックアップ表を使用することによって、或いは、ガスセルを通るより短い光路長さを使用することによって減少させることができる。
【００２９】
３．２６６μｍの第１の干渉フィルターの使用（図４ａ）により、同じ濃度で異なるガス混合物の結果の広がりが小さくなったことが、図４ａ及び４ｂから明らかである。対称的に、第２の干渉フィルターを使用したときに見られた結果の広がり（図４ｂ）は、大変大きい。ガス検出器を使用して天然ガス漏れを計量するとき、上述のデータによって表された程度まで、天然ガスの組成は知られていない。メタンのみの規準を使用して較正した場合、第２のフィルターに基づいたガス検出器は、天然ガスの非メタン成分に不適切なクロスセンシティビティ（cross-sensitivity）のために、実際のガス漏れにおいて、天然ガスのレベルを１００％まで過大評価してしまう。
【００３０】
各フィルターと関連する比例誤差の範囲を、使用した各ガス濃度で計算した。第１の干渉フィルターの平均誤差範囲は１０％であり、第２のフィルターの平均誤差範囲は３６％であった。メタンを分析から除くとしても、第１のフィルターでの主誤差範囲は、第２のフィルターの１９％に対し５％である。適切に選択したフィルターは、非分散赤外線測定に基づいたガス検出器の組成関連誤差のレベルを著しく減少させることができることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ガス混合物の安全性を決定するための装置の略図である。
【図２】 ０．９％λmaxの帯域幅をもつ中間赤外線フィルターを使用するメタン及びエタンについて５０％ＬＥＬで出力信号を示すシミュレーショングラフである。
【図３】 ０．６％λmaxの帯域幅をもつ中間赤外線フィルターを使用するメタン及びエタンについて５０％ＬＥＬで出力信号を示すシミュレーショングラフである。
【図４】 ％ＬＥＬスケールで種々のガス混合物の濃度を測定するために、３．２６６μｍでピーク透過を有する干渉フィルターを使用して得られた実際の実験結果（図４ａ）と、３．３２４μｍでピーク透過を有する干渉フィルターを使用して得られた実験結果（図４ｂ）を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は、引火性成分を含有するガス混合物、特に、しかし、限るわけではないが、メタン及びエタンを未知の比率で含有するガス混合物の安全性を赤外線分光法によって決定することの種々の側面に関する。
【０００２】
【従来の技術】
引火性ガス濃度測定は、多数の安全臨界状態で行われる。１つのそのような引火性ガスは、典型的には、主にメタン、それに加えて、高級炭化水素、不活性ガス及び微量成分を含む天然ガスである。天然ガス検出器は、公衆により通報されるガス漏れの応答を含む多数の用途に、及び、恒久的に設置された検出器を使用する工場や設備の連続監視に必要とされる。それらは、ガス濃度を、ガス混合物の下方爆発限界（ＬＥＬ：lower explosion limit）のパーセントとして測定するように要求され、これは、重要な安全パラメーターとなる。
【０００３】
ガス混合物中のメタンのような引火性ガス成分の濃度は、理論的には、メタンによって吸収される波長の一つに等しい、例えば３．３２μｍにピーク透過波長を有するフィルターを使用して赤外線分光法によって測定することができる。フィルター及び光源は一緒になって、個々のガス種の選択度を与えて、ガス混合物のスペクトル測定を行う選択された波長範囲を定める。測定された濃度は、ガス混合物の安全性の指示を示す％ＬＥＬに変換することができる。しかしながら、天然源からのガス混合物は、通常、エタン、プロパン及びブタンを含む炭化水素のような未知の比率の他の引火性成分を含み、ある場合にはそのような成分が故意に追加される。これらの追加的な引火性成分の存在は、ＬＥＬに影響を及ぼしてメタンに対する割合から外れた程度まで赤外線放射を吸収することによって％ＬＥＬの精度を乱す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、％ＬＥＬのより正確な指示を達成することができる、ガス混合物の赤外線分光法に使用するためのフィルターを提供することにある。
我々は、フィルターのピーク透過波長ばかりでなくフィルターの帯域幅も重要であること、また、向上した精度がそれらの要因の適当な選択によって達成することができることを発見した。
かくして、本発明の第１の側面によれば、希釈ガスと共に、第１の引火性成分及び第２の引火性成分を含むガス混合物の安全性を決定する方法であって、フィルターを使用するガス混合物のフィルター付赤外線分光法を含み、フィルターのピーク透過波長（λｍａｘ）及び帯域幅を、所定の公差内で、ガス混合物の％ＬＥＬを示す出力をなすように選択した、方法を提供する
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、２つの引火性成分が、スペクトルの同じ領域で赤外線のいくらかの吸収を示す場合に特に有利である。典型的な例は、同じ化学的系列のメンバーのような、或る化学的類似性を有する成分である。かくして、第１の引火性成分は典型的にはメタンであり、第２の引火性成分はエタン、プロパン又はそれらの混合物である。第１の成分がメタンであるとき、本発明は、第２の成分が水素である場合には成功しにくい。
【０００６】
ガス混合物中に存在する希釈成分は、実際には通常、空気、即ち窒素、酸素、二酸化炭素、水蒸気及び不活性ガスであるが、本発明は、希釈成分がフィルターのピーク透過波長に近い重要な赤外線吸収を有しないガス混合物に適用できる。フィルターのピーク透過波長に近い重要な赤外線吸収を有するガス成分は、測定を妨げ、従って、回避されるのが好ましい。
フィルターは、好ましくは、出力が、±３％の公差内で混合物の％ＬＥＬを示すように選択される。
我々は、この精度が、フィルターの選択にある規準を適用することによって達成することができることを発見した。
【０００７】
第１に、フィルターのピーク透過波長及び帯域幅を、該フィルターを通して観察したとき、５０％ＬＥＬの前記第１の成分を含むガス混合物の透過強度（Ｉ1）が、３０％の公差内、好ましくは２０％内、理想的には１０％内で、５０％ＬＥＬの前記第２の成分を含むガス混合物の透過強度（Ｉ2）に等しいように、選択することが好ましいことを発見した。空気中のメタンとエタンの混合物の場合、
【０００８】
第２の好ましい規準は、フィルターのピーク透過波長で、５０％ＬＥＬの前記第１の成分を含むガス混合物の波長増加に対する強度変化の割合（δＩ1／δλ）が、１００ Ｉ／μｍの公差内、好ましくは１０ Ｉ／μｍ内で、５０％ＬＥＬの前記第２の成分の波長増加に対する強度変化の割合（δＩ2／δλ）に、等しいことである。空気中のメタンとエタンの混合物の場合、我々は、
【０００９】
かくして、中間赤外線領域では、フィルターが、（ｉ）０．８％乃至１％の帯域幅をもつ、３．２６３乃至３．２７１μｍ、最も好ましくは３．２６５乃至３．２６９μｍのピーク透過波長λmaxを有し、或いは、（ii）０．７％より小さい帯域幅をもつ、３．３１乃至３．３２μｍのピーク透過波長λmaxを有するのが好ましい。近赤外線領域では、フィルターが、０．５％乃至６％の帯域幅をもつ、１．６７乃至１．６８μｍ、最も好ましくは１．６７３乃至１．６７５μｍのピーク透過波長λmaxを有するのが好ましい。
【００１０】
λmax＝３．２７μｍ及び０．９％λmaxの帯域幅を有するフィルターは、英国エセックス州 Malden Galliford Roadの「NDC Infrared Engineering」から入手できる。同じ製造業者は又、λmax＝１．６７μｍ及び０．９％λmaxの帯域幅を有するフィルターを提供している。より好ましいフィルターは、所望の特性を有する製品を提供するために、既知の製造技術に適当な調整を加えて、或いは、種々のフィルターからの選択によって、作られる。
【００１１】
事実驚いたことに、中間赤外線領域では、帯域幅を減少させることにより、信号強度が著しく減少するので、フィルターの帯域幅を減ずることにより、％ＬＥＬ測定の精度が向上する。λmaxを、０．７％λmaxより小さい帯域幅で、ＩメタンとＩエタンが実質的に等しいポジションまで移動させることにより、％ＬＥＬ測定の精度が向上する。
本発明は、好ましいフィルター特性が、検査すべきガス混合物中のガスの相対的な比率と無関係であるという利点を提供する。
【００１２】
第２の側面によれば、本発明は、希釈ガスと共に、第１の引火性成分及び第２の引火性成分を含むガス混合物の安全性を決定するための装置を提供し、この装置は、検査すべきガスを受け入れるための領域と、該領域に赤外光を差し向けるように位置決めされた赤外光源と、前記領域を通過した光の強度を測定するためのセンサーと、光源及びセンサーの間の光路に位置決めされたフィルターとを有するものにおいて、フィルターのピーク透過波長（λmax）及び帯域幅を、センサーに所定の公差内で、ガス混合物の％ＬＥＬを示す出力を与えるように選択することを特徴とする。
検査すべきガスを受け入れるための領域は、そのようなガスのサンプルを収容するためのガスセルによって作られても良いし、或いは、検査すべきガスが流れることができるオープン光路によって作られても良い。
【００１３】
本発明は又、希釈ガスと共に、第１の成分としてのメタンと、エタン、プロパン及びそれらの混合物から選択される第２の成分とを含むガス混合物の赤外線分光法用のフィルターであって、フィルターのピーク透過波長（λmax）及び帯域幅が、平らな波長分布を有する赤外光源が使用されるとき、所定の公差内でガス混合物の％ＬＥＬを示す出力をなすようなものであることを特徴とするフィルターを提供する。
【００１４】
赤外光源の性質は、二次的な考慮である。理論では、光源が「白色」出力、即ち、検査されるスペクトルのその部分で平らな波長分布である出力を有するならば、フィルターの好ましい特性に影響を及ぼさない。しかしながら、実際には、赤外光源は、特にＬＥＤを光源として使用した場合には、平らな分布を有していないことがある。この場合には、フィルター特性と赤外光源の特性を選択することが好ましい。同様の考慮が、センサーにも当てはまる。
【００１５】
かくして、本発明は又、赤外光源と、希釈ガスと共に第１の成分としてメタン及び、エタン、プロパン及びそれらの混合物から選択される第２の成分を含むガス混合物の赤外線分光法用のフィルターと、の組合わせであって、フィルターのピーク透過波長（λmax）及び帯域幅が、光源が使用されるとき、所定の公差内でガス混合物の％ＬＥＬを示す出力を出すようなものであることを特徴とする前記組合わせを提供する。
干渉フィルターが本発明の使用に適しているが、変形例としてガス相関フィルターを使用しても良い。
かくして、変形実施形態では、フィルターは、希釈ガスと共に、第１の引火性成分及び第２の引火性成分の既知の混合物を収容するガス相関フィルターを含む。
【００１６】
本発明は、さらに、天然ガスの赤外線分光法用のガス相関フィルターを提供し、このフィルターは、希釈ガスと共にメタンと、エタン、プロパン及びそれらの混合物から選択される第２の引火性成分との混合物を収容する。
本発明を、添付図面を参照して単に例示として説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、希釈ガスと共に、第１の引火性成分及び第２の引火性成分を含むガス混合物の安全性を決定するための装置が示されている。装置は、検査すべきガスを受け入れるための領域を有し、この領域は、そのようなガスのサンプルを収容するためのガスセル１０によって作られる。赤外光源１２が、赤外光をセル１０の中のガスサンプルに差し向けるように位置決めされる。適当な赤外光源は、英国ノーサンプトンシャー州ウェリングバロのAccess Pacific Ltdから入手できる、Telecom Devices CorporationのChemled LED 33である。セルの中のガスサンプルを通過した光の強度を測定するためのセンサー１４が、設けられる。適当なセンサーは、英国エンフィールドの浜松ホトニクスUK LtdのP791-11 PbSe photodetectorである。フィルター１６が、赤外光源１２とセル１０との間に位置決めされるが、変形形態では、セル１０とセンサー１４との間に位置決めされても良い。光源１２からの光をセンサー１４上に合焦させるレンズ１８及び２０が、設けられる。上述した近赤外フィルターと共に、近赤外光源及び検出器の選択により又、意にかなう装置になる。
【００１８】
図２を参照すると、３．１μｍと３．５５μｍの波長間で、メタンの吸収スペクトル（線Ｍ）と、エタンの吸収スペクトル（線Ｅ）が大変異なることが分かる。しかしながら、それらの線は、約３．２６７μｍの波長Ａ点で交差することが見られた。この図は、フィルターの好ましい特性、即ち約３．２６７μｍのピーク透過波長を示す。しかしながら、この波長では、各線の傾斜は同様ではなく、即ち、２つのガスの、波長増加に対する強度変化の割合が異なる。従って、これはフィルターの最も好ましい特性を示さず、好ましい特性は図３を参照すべきである。しかしながら、Ａ点での線の傾斜の厳密な検討は、０．９％λmax又はそれより小さい帯域幅が、せいぜい３％の、９０／１０のメタン／エタン混合物の％ＬＥＬの測定の誤差をもたらすことを示す。
【００１９】
図３を参照すると、フィルターの帯域幅が０．６％まで減少される場合、今度は、線Ｍと線Ｅが互いに接近している第２の領域Ｂがあることが分かる。これは、約３．３２μｍの波長にある。その上、この波長では、各線の傾斜は同様であり、即ち、２つのガスの波長増加に対する強度変化の割合がほぼ等しい。この図は、フィルターの最も好ましい特性、即ち、約３．３１５μｍのピーク透過波長及び約０．６％λmaxの帯域幅を示す。
全体の信号強度が図２に比べて減少していることが、図３からも分かる。
【００２０】
実験例
前述のシミュレーション解析の実用性を確かめる実験について説明する。例として、実験は、上述した中間赤外線フィルターを使用して行われたが、原理は、近赤外線オペレーションにも等しく適用できる。
【００２１】
実験ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外線分光法）分光計（Biorad FTS-60A）を使用して、上述したフィルターを選択することの恩恵を証明した。一連の試験用ガス混合物の濃度を、２つの干渉フィルターを使用して確定し、混合物は、英国で見つけられた天然ガス組成を示す。試験用ガス混合物は表１に示す組成を有していた。
ＬＥＬは、BS EN 50054:1991からＬＥＬの個々の成分を使用して、Coward及びJonesによる方法に従って計算された。（引用：HF Coward and GW Jones. Limits of flammability of gases and vapours（ガス及び蒸気の引火性限界）. National Bureau of Mines, Bulletin 503[1952]）
【００２２】
１００％の天然ガスを、炭化水素を含まない空気と比率を変えて混合した。濃度を、各ガスについて正確な読みをとるため、各ガス混合物の他の成分に対するクロス感度（cross-sensitivity）について別々に調節され、メタン分析器（ADC dual Luft cell）を使用して決定した。
【００２３】
ガススペクトルを、実験ＦＴＩＲ分光計で１０ｃｍ経路長さのガスセルを使用して測定した。スペクトルを、中間赤外線（３．３μｍ中心）で測定した。高分解能中央赤外線分光用分光計（Bio-Rad FTS-60A）を、その製造者の指示に従って設定した。広帯域ＫＢｒビームスパッター及び液体窒素冷却式ＭＣＴ検出器とともに高温セラミック光源を使用し、これらの全てに分光計を補った。ＫＢｒウィンドウを又、ガスセルに使用した。最も高い利用可能な分解能（０．２５ｃｍ-1）を選択した。
【００２４】
サンプルガスからのスペクトルを、炭化水素を含まない空気で満たされたセルで得られた基準スペクトルの減算によって、セル吸収及びセル反射に修正した。各スペクトルに対し、基線零（baseline zero）を、（ｉ）３．０乃至３．１μｍ、（ｉｉ）３．９乃至４μｍの２つの領域の平均吸収間の直線補間によって定めた。これらの領域を、天然ガスのわずかな吸収レベルのために選んだ。ガス吸収によって影響されない領域に入念に選択されたフィルターを使用してなされた基線零の基準測定値は、非分散赤外線検出器で周知である。
【００２５】
２つの異なる干渉フィルターの測定性能を比較した。第１の干渉フィルターを、３．２６７μｍ（実際には３．２６６μｍ）に近い透過ピーク及び０．９％以下（実際には０．８１％）のｆｗｈｍ帯域幅を有するように、前のテキストに従って選択した。第２の干渉フィルターを、最大の利用可能なメタン信号に対応する３．３２４μｍの透過ピーク及び０．８３％のｆｗｈｍ帯域幅を有する、メタンからの信号を最大にするように選択した。（全ての図は、製造者である英国エセックス州モールドンのNDC Infrared Engineeringによって提供された。）
【００２６】
２つの干渉フィルターの各々の透過スペクトルを、前述と同じ配列設定のＦＴＩＲ分光計を使用して別々に測定した。次いで、ガス濃度の非分散測定を行うために、各フィルターを使用することの効果を次のように評価した。
透過領域の計算では、フィルターのうちの一方の透過スペクトルに、ガス混合物のうちの一方の透過スペクトルを掛けた。これは、フィルター及びガスセルを分光計の光路に直列に置いたときの透過スペクトルに均等な信号を示した。この状況でセル／フィルターを通過する全光量を、光透過を３．０乃至３．７μｍの広いウィンドウで積分することによって計算した。これは、ガス吸収のスペクトル選択が干渉フィルター単独で決定された単一の非分散ガス検出器によって測定された信号に均等な信号を示した。
【００２７】
この分析を、％ＬＥＬスケールをカバーする濃度範囲にわたって、メタン制御に加え、２つのフィルター及び３つのガス混合物の各々の組合わせについて繰り返した。
任意のユニットでの合成信号は、第２の干渉フィルターを使用するときの方が第１の干渉フィルターを使用するときより大きかった。従って、単一の較正因子を、各干渉フィルターを使用して得られた全てのデータに適用した。この因子を、高濃度でメタン制御ガスについて正確な結果を与えるように選択した。
【００２８】
実験結果
２つの干渉フィルターの各々を使用したときに、ガス濃度の範囲で、表１に示すように異なるガス混合物について得られた信号を図４ａ及び４ｂに示す。
高吸収レベルでＢｅｅｒの法則と関連した飽和効果（saturation effects）の結果として、非線形度を図４ａ及び４ｂの結果で観察することができる。非線形度は、図４ｂでより大きく、より大きな吸収レベルをもつ吸収ライン領域を選択する第２の干渉フィルターと一致する。そのような非線形性は、上記の較正ルックアップ表を使用することによって、或いは、ガスセルを通るより短い光路長さを使用することによって減少させることができる。
【００２９】
３．２６６μｍの第１の干渉フィルターの使用（図４ａ）により、同じ濃度で異なるガス混合物の結果の広がりが小さくなったことが、図４ａ及び４ｂから明らかである。対称的に、第２の干渉フィルターを使用したときに見られた結果の広がり（図４ｂ）は、大変大きい。ガス検出器を使用して天然ガス漏れを計量するとき、上述のデータによって表された程度まで、天然ガスの組成は知られていない。メタンのみの規準を使用して較正した場合、第２のフィルターに基づいたガス検出器は、天然ガスの非メタン成分に不適切なクロスセンシティビティ（cross-sensitivity）のために、実際のガス漏れにおいて、天然ガスのレベルを１００％まで過大評価してしまう。
【００３０】
各フィルターと関連する比例誤差の範囲を、使用した各ガス濃度で計算した。第１の干渉フィルターの平均誤差範囲は１０％であり、第２のフィルターの平均誤差範囲は３６％であった。メタンを分析から除くとしても、第１のフィルターでの主誤差範囲は、第２のフィルターの１９％に対し５％である。適切に選択したフィルターは、非分散赤外線測定に基づいたガス検出器の組成関連誤差のレベルを著しく減少させることができることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ガス混合物の安全性を決定するための装置の略図である。
【図２】 ０．９％λmaxの帯域幅をもつ中間赤外線フィルターを使用するメタン及びエタンについて５０％ＬＥＬで出力信号を示すシミュレーショングラフである。
【図３】 ０．６％λmaxの帯域幅をもつ中間赤外線フィルターを使用するメタン及びエタンについて５０％ＬＥＬで出力信号を示すシミュレーショングラフである。
【図４】 ％ＬＥＬスケールで種々のガス混合物の濃度を測定するために、３．２６６μｍでピーク透過を有する干渉フィルターを使用して得られた実際の実験結果（図４ａ）と、３．３２４μｍでピーク透過を有する干渉フィルターを使用して得られた実験結果（図４ｂ）を示す。
Claims (15)
- 希釈ガスと共に、第１の引火性成分及び第２の引火性成分を含むガス混合物の安全性を決定する方法であって、フィルターを使用するガス混合物のフィルター付赤外線分光法を含み、フィルターのピーク透過波長（λmax）及び帯域幅を、所定の公差内で、ガス混合物の％ＬＥＬを示す出力をなすように、前記フィルターを通して調べたとき、３０％の公差内で、５０％ＬＥＬの前記第１の成分を含むガス混合物を通る透過強度が、５０％ＬＥＬの前記第２の成分を含むガス混合物を通る透過強度に等しいように選択した、方法。
- フィルターのピーク透過波長で、５０％ＬＥＬの前記第１の成分を含むガス混合物の波長増加に対する強度変化の割合が、単位μｍ当たりの振動レベルの１００倍の公差内で、５０％ＬＥＬの前記第２の成分のガス混合物の波長増加に対する強度変化の割合に等しい、請求項１記載の方法。
- 前記第１の引火性成分はメタンである請求項１又は請求項２記載の方法。
- 前記第２の引火性成分は、エタン、プロパン及びそれらの混合物から選択される、請求項３記載の方法。
- 前記出力は、±３％の公差内で混合物の％ＬＥＬを示す、請求項１乃至４いずれか１項記載の方法。
- 検査すべきガスを受け入れるための領域と、赤外光を前記領域に差し向けるように位置決めされた赤外光源と、前記領域を透過した光の強度を測定するためのセンサーと、前記光源と前記センサーの間で光路に位置決めされたフィルターとを有する、希釈ガスと共に、第１の引火性成分及び第２の引火性成分を含むガス混合物の安全性を決定する装置であって、前記フィルターのピーク透過波長（λmax）及び帯域幅を、前記センサーに、所定公差内でガス混合物の％ＬＥＬを示す出力を与えるように、前記フィルターを通して調べたとき、３０％の公差内で、５０％ＬＥＬの前記第１の成分を含むガス混合物を通る透過強度が、５０％ＬＥＬの前記第２の成分を含むガス混合物を通る透過強度に等しいように選択したことを特徴とする装置。
- フィルターのピーク透過波長で、５０％ＬＥＬの前記第１の成分を含むガス混合物の波長増加に対する強度変化の割合が、単位μｍ当たりの振動レベルの１００倍の公差内で、５０％ＬＥＬの前記第２の成分のガス混合物の波長増加に対する強度変化の割合に等しい、請求項６記載の装置。
- ガス領域が、検査すべきガスのサンプルを収容するためのガスセルによって作られる請求項６記載の装置。
- 領域が、検査すべきガスが流れるオープン光路によって作られる、請求項６記載の装置。
- 前記フィルターは、前記センサーに所定公差内でガス混合物の％ＬＥＬを示す出力を与えるために、希釈ガスと共に、前記第１の引火性成分及び第２の引火性成分の既知の混合物を含むガス相関フィルターを有する、請求項６乃至９いずれか１項記載の装置。
- 希釈ガスと共に、第１成分としてメタンと、エタン、プロパン及びそれらの混合物から選択された第２の成分とを含むガス混合物の赤外分光法に使用するためのフィルターであって、フィルターのピーク透過波長（λmax）及び帯域幅が、平らな波長分布を有する赤外光源が使用されるとき、所定公差内で、ガス混合物の％ＬＥＬを示す出力をなすようなものであり、前記フィルターは３．２６５乃至３．２６９μｍのピーク透過波長λ max を有し、前記フィルターは、０．９％λ max より小さい、半値全幅で表される帯域幅を有することを特徴とするフィルター。
- 希釈ガスと共に、第１成分としてメタンと、エタン、プロパン及びそれらの混合物から選択された第２の成分とを含むガス混合物の赤外分光法に使用するためのフィルターであって、フィルターのピーク透過波長（λmax）及び帯域幅が、平らな波長分布を有する赤外光源が使用されるとき、所定公差内で、ガス混合物の％ＬＥＬを示す出力をなすようなものであり、前記フィルターは、３．３１乃至３．３２μｍのピーク透過波長λ max を有し、前記フィルターは、０．７％λ max より小さい、半値全幅で表される帯域幅を有することを特徴とするフィルター。
- 希釈ガスと共に、第１成分としてメタンと、エタン、プロパン及びそれらの混合物から選択された第２の成分とを含むガス混合物の赤外分光法に使用するためのフィルターであって、フィルターのピーク透過波長（λmax）及び帯域幅が、平らな波長分布を有する赤外光源が使用されるとき、所定公差内で、ガス混合物の％ＬＥＬを示す出力をなすようなものであり、前記フィルターは、１．６７３乃至１．６７５μｍのピーク透過波長λ max を有し、前記フィルターは、０．５％乃至６％λ max の、半値全幅で表される帯域幅を有することを特徴とするフィルター。
- 希釈ガスと共に、第１成分としてメタンと、エタン、プロパン及びそれらの混合物から選択された第２の成分とを含むガス混合物の赤外線分光法に使用するための赤外光源及びフィルターの組合わせであって、フィルターのピーク透過波長（λmax）及び帯域幅を、前記光源が使用されるとき、前記光源が使用されるとき、所定公差内でガス混合物の％ＬＥＬを示す出力をなすようなものであり、前記フィルターを通して調べたとき、３０％の公差内で、５０％ＬＥＬの前記第１の成分を含むガス混合物を通る透過強度が、５０％ＬＥＬの前記第２の成分を含むガス混合物を通る透過強度に等しいように選択したものである、赤外光源及びフィルターの組合わせ。
- 天然ガスの赤外線分光法に使用するためのガス相関フィルターであって、１０％の公差内で、５０％ＬＥＬのメタン／空気の混合物からの及び、５０％ＬＥＬの第２の引火性成分及び空気の混合物からの等しい信号を与える量で、希釈ガスと共に、メタンと、エタン、プロパン及びそれらの組合わせから選択された第２の成分との混合物を含み、フィルターのピーク透過波長（λ max ）及び帯域幅を、前記フィルターを通して調べたとき、３０％の公差内で、５０％ＬＥＬの前記第１の成分を含むガス混合物を通る透過強度が、５０％ＬＥＬの前記第２の成分を含むガス混合物を通る透過強度に等しいように選択したものであるフィルター。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB0013409A GB0013409D0 (en) | 2000-06-02 | 2000-06-02 | Filtered IR measurements of gases |
| GB0013409.8 | 2000-06-02 | ||
| GB0022427.9 | 2000-09-13 | ||
| GB0022427A GB0022427D0 (en) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | Filtered ir measurements of gases |
| PCT/GB2001/002377 WO2001094916A1 (en) | 2000-06-02 | 2001-05-30 | Non-dispersive ir measurement of gases using an optical filter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003536066A JP2003536066A (ja) | 2003-12-02 |
| JP3817517B2 true JP3817517B2 (ja) | 2006-09-06 |
Family
ID=26244410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002502417A Expired - Fee Related JP3817517B2 (ja) | 2000-06-02 | 2001-05-30 | 光学フィルターを使用する非分散赤外線ガス測定法 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7091487B2 (ja) |
| EP (1) | EP1295106B1 (ja) |
| JP (1) | JP3817517B2 (ja) |
| CN (1) | CN1432128A (ja) |
| AT (1) | ATE336715T1 (ja) |
| AU (1) | AU2001264050A1 (ja) |
| CA (1) | CA2411284C (ja) |
| DE (1) | DE60122332T2 (ja) |
| GB (1) | GB2368637B (ja) |
| WO (1) | WO2001094916A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003221280A (ja) | 2002-01-30 | 2003-08-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 導電性窒化珪素系複合焼結体およびその製造方法 |
| EP1367383B1 (de) * | 2002-06-01 | 2007-09-19 | Siemens Schweiz AG | Optischer Gasmelder |
| CA2771670C (en) * | 2003-03-13 | 2013-04-02 | Synodon Inc. | Remote sensing of gas leaks |
| EP2444791B1 (en) * | 2010-10-25 | 2020-04-15 | General Electric Company | Gas analyzer for measuring at least two components of a gas |
| US9932910B2 (en) | 2014-04-18 | 2018-04-03 | Avl Powertrain Engineering, Inc. | Natural gas quality sensor and method for using the same |
| JP2016200558A (ja) * | 2015-04-14 | 2016-12-01 | 横河電機株式会社 | ガス濃度分析装置 |
| CN106125184B (zh) * | 2016-08-30 | 2019-01-25 | 镇江爱豪科思电子科技有限公司 | 一种甲醛气体检测用红外滤光片及其制备方法 |
| CN106405708B (zh) * | 2016-08-30 | 2019-01-25 | 镇江爱豪科思电子科技有限公司 | 一种甲烷气体检测用红外滤光片及其制备方法 |
| FR3059104B1 (fr) * | 2016-11-18 | 2020-12-11 | Electricite De France | Dispositif et procede d'estimation d'un parametre d'un materiau polymere |
| EP3997433A4 (en) | 2019-07-08 | 2023-07-12 | Aclima Inc. | METHANE PEAK DETECTION |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4323777A (en) * | 1980-05-19 | 1982-04-06 | Infrared Industries, Inc. | Hydrocarbon gas analyzer |
| DE3334264A1 (de) * | 1982-09-25 | 1984-04-05 | Showa Denko K.K., Tokyo | Verfahren und messgeraet zum messen der methan-konzentration in einem gasgemisch |
| JPS59212738A (ja) * | 1983-05-18 | 1984-12-01 | Showa Denko Kk | メタンガス濃度測定法およびその測定装置 |
| GB8309211D0 (en) * | 1983-04-05 | 1983-05-11 | Edinburgh Instr | Infra red absorption gas detectors |
| GB8515519D0 (en) * | 1985-06-19 | 1985-07-24 | Graviner Ltd | Gas detection |
| JPS62273436A (ja) * | 1986-05-22 | 1987-11-27 | Showa Denko Kk | 混合ガスの成分ガス濃度の検知方法およびその装置 |
| US5555885A (en) * | 1988-12-21 | 1996-09-17 | Non-Invasive Technology, Inc. | Examination of breast tissue using time-resolved spectroscopy |
| DE3939190A1 (de) * | 1989-01-25 | 1990-08-09 | Baldwin Gegenheimer Gmbh | Durchlauftrockner von rollenrotationsdruckmaschinen und betrieb eines derartigen durchlauftrockners bei fortdruck und beim zylinderwaschen mit laufender bahn |
| DE4301457A1 (de) * | 1993-01-21 | 1994-08-04 | E T R Elektronik Technologie R | Detektor für brennbare Gase insbesondere Methan |
| FR2738065B1 (fr) * | 1995-08-21 | 1997-11-07 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif perfectionne et methode pour mesurer optiquement des caracteristiques d'une substance |
| US5983120A (en) * | 1995-10-23 | 1999-11-09 | Cytometrics, Inc. | Method and apparatus for reflected imaging analysis |
| JPH1082740A (ja) * | 1996-09-06 | 1998-03-31 | Shimadzu Corp | 赤外線式ガス分析計 |
| US5818598A (en) * | 1996-12-20 | 1998-10-06 | Aerodyne Research, Inc. | Nondispersive optical monitor for nitrogen-oxygen compounds |
| US5822058A (en) * | 1997-01-21 | 1998-10-13 | Spectral Sciences, Inc. | Systems and methods for optically measuring properties of hydrocarbon fuel gases |
| US6037592A (en) | 1997-02-14 | 2000-03-14 | Underground Systems, Inc. | System for measuring gases dissolved in a liquid |
| WO1999019712A1 (en) * | 1997-10-10 | 1999-04-22 | Zellweger Analytics Limited | Optical gas detection |
| JPH11118712A (ja) * | 1997-10-14 | 1999-04-30 | Horiba Ltd | 赤外線ガス分析システム |
| US6061141A (en) * | 1998-01-20 | 2000-05-09 | Spectronix Ltd. | Method and system for detecting gases or vapors in a monitored area |
| FR2773973B1 (fr) | 1998-01-23 | 2000-03-31 | Seb Sa | Ustensile de cuisson comprenant un capteur pour mesurer la temperature de cet ustensile |
| US6155160A (en) * | 1998-06-04 | 2000-12-05 | Hochbrueckner; Kenneth | Propane detector system |
| US6545278B1 (en) * | 1999-04-23 | 2003-04-08 | Delphian Corporation | Gas discriminating gas detector system and method |
| US6338266B1 (en) * | 2000-04-05 | 2002-01-15 | Industrial Scientific Corporation | Method of identifying a gas and associated apparatus |
-
2001
- 2001-05-30 GB GB0113042A patent/GB2368637B/en not_active Revoked
- 2001-05-30 AU AU2001264050A patent/AU2001264050A1/en not_active Abandoned
- 2001-05-30 CN CN01810597A patent/CN1432128A/zh active Pending
- 2001-05-30 CA CA2411284A patent/CA2411284C/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-30 AT AT01938369T patent/ATE336715T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-05-30 US US10/296,198 patent/US7091487B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-30 DE DE60122332T patent/DE60122332T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-30 JP JP2002502417A patent/JP3817517B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-30 WO PCT/GB2001/002377 patent/WO2001094916A1/en active IP Right Grant
- 2001-05-30 EP EP01938369A patent/EP1295106B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2368637A (en) | 2002-05-08 |
| GB0113042D0 (en) | 2001-07-18 |
| US7091487B2 (en) | 2006-08-15 |
| CA2411284A1 (en) | 2001-12-13 |
| ATE336715T1 (de) | 2006-09-15 |
| JP2003536066A (ja) | 2003-12-02 |
| CA2411284C (en) | 2012-05-29 |
| DE60122332D1 (de) | 2006-09-28 |
| EP1295106A1 (en) | 2003-03-26 |
| US20030183766A1 (en) | 2003-10-02 |
| DE60122332T2 (de) | 2007-09-13 |
| AU2001264050A1 (en) | 2001-12-17 |
| CN1432128A (zh) | 2003-07-23 |
| GB2368637B (en) | 2004-12-15 |
| WO2001094916A1 (en) | 2001-12-13 |
| EP1295106B1 (en) | 2006-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109983338B (zh) | 烃燃料气体组成和性质的测量 | |
| TWI453397B (zh) | 用於吸光光譜式氣體感測的多峰測量背景補償方法及裝置 | |
| US7248357B2 (en) | Method and apparatus for optically measuring the heating value of a multi-component fuel gas using nir absorption spectroscopy | |
| US7126122B2 (en) | Method for determining the safety of gas mixtures | |
| US9194797B2 (en) | Method and system for detecting moisture in a process gas involving cross interference | |
| JP3817517B2 (ja) | 光学フィルターを使用する非分散赤外線ガス測定法 | |
| JP2014527172A (ja) | 冷媒を同定するための装置及び方法 | |
| US7420172B2 (en) | System and method for measuring water vapor in natural gas | |
| US4110619A (en) | Method of compensating for carrier-gas-composition dependence due to the collision-broadening effect in non-dispersive infrared photometers having a detector comprised of two absorption chambers arranged one behind the other | |
| US20120197575A1 (en) | Method of absorbance correction in a spectroscopic heating value sensor | |
| EP1147396B1 (de) | Gasqualitätsbestimmung | |
| Zhou et al. | Narrow-band multi-component gas analysis based on photothermal spectroscopy and partial least squares regression method | |
| US20220065790A1 (en) | Measuring instrument for determining the gross or net calorific value of a hydrocarbon-containing fuel gas | |
| US20140104613A1 (en) | Spectral calibration method | |
| WO1993020429A1 (en) | Infrared analyzer for determining the concentration of multiple chemical components in a gas or liquid | |
| CN112334769B (zh) | 水中碳氢化合物污染的测量 | |
| US10101271B2 (en) | Measurement of hydrocarbon contamination in water | |
| P&AI | NEW PROCESS GAS ANALYZER FOR THE MEASUREMENT OF WATER VAPOR CONCENTRATION | |
| JPH10115586A (ja) | 付臭剤濃度の測定方法、付臭剤濃度測定装置及び測定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041004 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20041221 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20050104 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050404 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050829 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20051129 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20051206 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060515 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060612 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100616 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100616 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110616 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110616 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120616 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120616 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130616 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |