JP4411599B2 - 赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法 - Google Patents

Description

本発明は、測定対象ガスにおける赤外光の吸収特性を利用して、試料ガス中の測定対象成分濃度を検出する赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法に関するものである。
さらに詳しくは、赤外線光源として熱応答性に優れ、高速のオンオフ動作が可能な光源を使用した場合に、簡単な構成により高精度の測定を行うことのできる赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法に関するものである。

図７は、従来の赤外線ガス分析計の一例を示す構成図である。図に示されるように、赤外線光源１から発せられた赤外光は、分配セル２により２つに分割され、それぞれ基準セル３および試料セル４に入射する。基準セル３には不活性ガスなど、測定対象成分を含まないガスが封入されている。また、試料セル４には試料ガスが流通する。このため、分配セル２で２つに分けられた赤外光は、試料セル４側でのみ測定対象成分による吸収を受け、検出器５に到達する。

検出器５は基準セル３からの光を受ける基準側室５１と試料セル４からの光を受ける試料側室５２の２室からなり、その２室を連絡するガス流通路には、ガスの行き来を検出するためのフローセンサ５３が取り付けられている。また、検出器５内には、測定対象と同じ成分を含むガスが封入されており、基準セル３および試料セル４からの赤外光が入射すると、封入ガス中の測定対象成分が赤外光を吸収することで、基準側室５１内および試料側室５２内で、それぞれガスが熱膨張する。

基準セル３内の基準ガスは測定対象成分を含まないので、基準セル３を通過する赤外光に対しては測定対象成分による吸収はなく、試料セル４内の試料ガスに測定対象成分が含まれると、赤外光の一部はそこで吸収されるために、検出器５では試料側室５２に入射する赤外光が減少し、基準側室５１内のガスの熱膨張が試料側室５２内のガスの熱膨張より大きくなる。赤外光は回転セクタ６で断続されて、遮断および照射を繰り返しており、遮断されたときは基準側室５１および試料側室５２ともに赤外光が入射しないので、ガスは膨張しない。

このため、基準側室５１および試料側室５２においては、試料ガス中の測定対象成分濃度に応じて、両室の間に周期的に差圧が生じ、両室間に設けられた流通路をガスが行き来することとなる。そのガスの挙動はフローセンサ５３により検出され、信号処理回路７により交流電圧増幅されて、測定対象成分濃度に対応した信号として出力される。８は回転セクタ６を駆動する同期モータ、９は基準セル３および試料セル４に入射する赤外光のバランスを調整するトリマである。

このように、試料ガス中の測定対象成分濃度が変化すると、検出器５（試料側室５２）に入射する赤外光の光量が変化するので、信号処理回路７を介して測定対象成分濃度に対応した出力信号を得ることができる。

なお、図７に示すような従来の赤外線ガス分析計は、赤外線光源１としてセラミックヒータなどを使用したもので、光源における熱応答性の悪さや、光源のゆらぎやドリフトなど、種々の問題点を解決するための構成を有するものである。
すなわち、赤外光をオンオフするために回転セクタを用いるとともに、光源変動の影響を除去するために、共通の光源からの光を試料セルと基準セルとに分けて入射させている。

図８は、熱応答性に優れた赤外線光源の一例を示す構成図である。図において、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図である。図に示されるように、赤外線光源１はシリコン基板１０に形成された凹部１１の上部に、マイクロブリッジ状のフィラメント１２が支持されるように構成されている。

フィラメント１２は、シリコン基板１０上に形成された二酸化シリコン１３の上に、ボロンが高濃度にドープされた多結晶シリコン層１４を形成した後、この多結晶シリコン層１４を直線状にパターニングすることにより、その平面形状が形成されている。

そして、シリコン基板１０の両面に形成された二酸化シリコン１３をマスクとして、フィラメント１２下部のシリコン基板１０を異方性の濃度差エッチングにより除去し、凹部１１を形成することにより、直線状のフィラメント１２を凹部１１の上部に支持するマイクロブリッジ構造を実現している。

その後、多結晶シリコン層１４上に形成された二酸化シリコン１５の一部を除去して電極１６ａ、１６ｂが形成され、この電極１６ａ、１６ｂを介してフィラメント１２に電流を供給することにより、フィラメント１２が発熱して、その発熱温度に対応した赤外線が放出される。

このような赤外線光源１においては、熱応答性に優れ、高速のオンオフが可能であるとともに、赤外線の放射率が高く、簡単な駆動回路で駆動することができる。また、その製造においては、半導体プロセスを利用するので、特性の揃った高性能な赤外線光源を低コストで大量に生産することができる。

特開２００２−１３１２３０号公報 特許第３１７４０６９号公報 特開２００１−２２１７３７号公報

しかしながら、このような赤外線光源を図７の如き従来構成の分析計に使用したのでは、赤外線光源の特質に鑑みて、不必要な構成部材が多く、光源の利点を十分に引き出すことができない。
また、このような赤外線光源を使用するのに適した分析計の構成や測定方法は、提案されていない。

本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、熱応答性に優れ、高速のオンオフ動作が可能な赤外線光源を使用した場合に、簡単な構成で高精度の測定を行うことのできる赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法を実現することを目的としたものである。

上記のような目的を達成するために、本発明の請求項１では、試料ガスが流通する試料セルを有し、この試料セルを通過した赤外光における吸収量の変化を利用して、試料ガス中の測定対象成分濃度を検出する赤外線ガス分析計において、試料セルに赤外光を照射する第１の赤外線光源と、この第１の赤外線光源と等しい応答特性を有する第２の赤外線光源と、前記第１の赤外線光源から出射され前記試料セルを通過した第１の赤外光と前記第２の赤外線光源から出射された第２の赤外光との差を検出する検出器と、前記第１および第２の赤外線光源を同期的に駆動する光源駆動制御部と、この光源駆動制御部に対して前記第１および第２の赤外線光源の駆動量を指示するとともに前記検出器からの出力信号を受け、ゼロ調動作時には、前記検出器の出力がゼロとなるように前記第２の赤外線光源の駆動量を調整するとともに、測定動作時にも、前記検出器の出力がゼロとなるように前記第２の赤外線光源の駆動量を調整し、この時の駆動量の変化分から試料ガス中の測定対象成分濃度に応じた測定出力を発生する測定制御部とを具備したことを特徴とする。

請求項２では、請求項１の赤外線ガス分析計において、前記光源駆動制御部は、前記第１および第２の赤外線光源を一定周期で同期的にオンオフすることを特徴とする。

請求項３では、請求項１または２の赤外線ガス分析計において、前記検出器は、測定対象成分を含むガスが封入されるとともに、前記第１の赤外光が入射する試料側室および前記第２の赤外光が入射するバランス側室と、これらの試料側室およびバランス側室とを結ぶガス流通路内に配置されたフローセンサとを有することを特徴とする。

請求項４では、請求項１乃至３のいずれかの赤外線分析計において、前記検出器は、異なるガス成分を測定対象とする複数の検出器より構成されることを特徴とする。

請求項５では、請求項４の赤外線分析計において、前記複数の検出器に対して、それぞれ独立に第２の赤外線光源を設けたことを特徴とする。

請求項６では、請求項１乃至５のいずれかの赤外線分析計において、前記第１および第２の赤外線光源には、それぞれ光センサを付加し、光源の異常を検出することを特徴とする。

請求項７では、請求項１乃至６のいずれかの赤外線分析計において、前記光源駆動制御部は、同期信号を発生する同期制御部と、この同期信号に応じて前記第１および第２の赤外線光源に供給する駆動信号をオンオフする第１および第２の光源駆動部と、前記第１および第２の赤外線光源にそれぞれ供給される駆動信号の大きさを検出する第１および第２の駆動信号検出部とを有することを特徴とする。

請求項８では、請求項１乃至６のいずれかの赤外線ガス分析計において、前記光源駆動制御部は、同期信号を発生する同期制御部と、この同期信号に応じて前記第１および第２の赤外線光源に供給する駆動信号をオンオフする第１および第２の光源駆動部と、前記第１および第２の赤外線光源にそれぞれ供給される駆動信号の大きさを検出する第１および第２の駆動信号検出部とを有し、測定動作時には、前記第２の駆動信号検出部における出力の変化分から測定対象成分濃度に応じた測定出力を得ることを特徴とする。

請求項９では、試料ガスが流通する試料セルを通過した赤外光における吸収量の変化を利用して、試料ガス中の測定対象成分濃度を検出する赤外線ガス分析方法において、試料セルに第１の赤外光を照射する第１の赤外線光源と、この第１の赤外線光源と等しい応答特性を有し第２の赤外光を照射する第２の赤外線光源とを具備し、これら第１および第２の赤外線光源を同期的に駆動するとともに、ゼロ調動作時には、前記試料セルを通過した第１の赤外光と前記第２の赤外光との差がゼロとなるように前記第２の赤外線光源の駆動量を調整するとともに、測定動作時にも、前記試料セルを通過した第１の赤外光と前記第２の赤外光との差がゼロとなるように前記第２の赤外線光源の駆動量を調整し、この駆動量の変化分から試料ガス中の測定対象成分濃度に応じた測定出力を発生することを特徴とする。

請求項１０では、請求項９の赤外線ガス分析方法において、前記第１および第２の赤外線光源を一定周期で同期的にオンオフすることを特徴とする。

請求項１１では、請求項９または１０の赤外線ガス分析方法において、前記第１および第２の赤外光を、測定対象成分を含むガスが封入されるとともに、第１の赤外光が入射する試料側室および第２の赤外光が入射するバランス側室と、これら試料側室とバランス側室とを結ぶガス流通路内に配置されたフローセンサとを有する検出器により受光することを特徴とする。

請求項１２では、請求項９乃至１１のいずれかの赤外線分析方法において、前記検出器は、異なるガス成分を測定対象とする複数の検出器より構成されることを特徴とする。

請求項１３では、請求項１２の赤外線分析方法において、前記複数の検出器に対して、それぞれ独立に第２の赤外線光源を設けたことを特徴とする。

請求項１４では、請求項９乃至１３のいずれかの赤外線分析方法において、前記第１および第２の赤外線光源に、それぞれ光センサを付加し、光源の異常を検出することを特徴とする。

請求項１５では、請求項９乃至１４のいずれかの赤外線分析方法において、前記第１および第２の赤外線光源にそれぞれ供給される駆動信号の大きさを検出し、これらの検出信号を前記第１およびまたは第２の赤外線光源の駆動信号に帰還することを特徴とする。

請求項１６では、請求項９乃至１４のいずれかの赤外線ガス分析方法において、前記第１および第２の赤外線光源にそれぞれ供給される駆動信号の大きさを検出し、これらの検出信号を前記第１およびまたは第２の赤外線光源の駆動信号に帰還するとともに、測定動作時には、前記第２の赤外線光源における駆動信号の変化量から測定対象成分濃度に応じた測定出力を得ることを特徴とする。

このように、試料セルに第１の赤外光を照射する第１の赤外線光源と、この第１の赤外線光源と等しい応答特性を有し第２の赤外光を照射する第２の赤外線光源とを具備し、これら第１および第２の赤外線光源を同期的に駆動するとともに、前記試料セルを通過した第１の赤外光と前記第２の赤外光との差を検出して、試料ガス中の測定対象成分濃度に応じた測定出力を発生するように構成すると、基準セルや回転セクタが不要となり、熱応答性に優れ、高速のオンオフ動作が可能な赤外線光源を使用した場合に、簡単な構成で高精度の測定を行うことのできる赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法を実現することができる。
また、測定動作時において、検出器の出力が常にゼロとなるように第２の赤外線光源の駆動量を制御し、この時の駆動量の変化分から測定出力を得るようにすると、検出器を常にその出力信号が小さな値となる範囲で使用することができ、測定範囲のダイナミックレンジを広くすることができる。

以下、図面を用いて、本発明の赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法を説明する。

図１は、本発明の赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法の一実施例を示す構成図である。図において、前記図６と同様のものは同一符号を付して示す。１０１、１０２は前記した図７の如き熱応答性に優れた赤外線光源で、第１の赤外線光源１０１は干渉ガスセル２１を介して試料セル４に第１の赤外光を照射する。また、第２の赤外線光源１０２は検出器５におけるバランス側室５４に第２の赤外光を照射する。ここで、検出器５は従来の基準側室５１の代わりに第２の赤外光を受けるバランス側室５４を有するもので、フローセンサ５３は、試料セル４を介して入射する第１の赤外光を受ける試料側室５２とバランス側室５４とを結ぶガス流通路に配置されている。したがって、検出器５は試料セル４を通過した第１の赤外光と、第２の赤外線光源１０２から直接入射する第２の赤外光との差を検出することになる。なお、第１および第２の赤外線光源１０１、１０２には、応答特性の揃った赤外線光源が使用される。

１０３、１０４は第１および第２の赤外線光源１０１、１０２より出射される赤外光の光量を検出する光センサ、１１０は光源駆動信号を発生して、第１および第２の赤外線光源１０１、１０２を同期的に駆動する光源駆動制御部、１２０はこの光源駆動制御部１１０に対して、光源制御信号により第１および第２の赤外線光源１０１、１０２の駆動量を指示するとともに、検出器５（フローセンサ５３）からの出力信号を受け、試料ガス中の測定対象成分濃度に応じた測定出力を発生する測定制御部である。

光源駆動制御部１１０は、例えば、一定周期の矩形波よりなる光源駆動信号で第１および第２の赤外線光源１０１、１０２を駆動し、第１および第２の赤外線光源１０１、１０２を同期的にオンオフさせる。したがって、第１および第２の赤外線光源１０１、１０２が点灯した時には、検出器５の各室間には第１の赤外光と第２の赤外光との差に応じた差圧が発生し、第１および第２の赤外線光源１０１、１０２が消灯した時には、差圧が発生せず、フローセンサ５３からは試料ガスにおける測定対象成分濃度に応じた出力が発生される。
測定制御部１２０は、第１および第２の赤外線光源１０１、１０２の駆動信号（同期信号）を利用して、フローセンサ５３の出力を同期整流し、試料ガス中の測定対象成分濃度に応じた測定出力を発生する。

以下、測定制御部１２０による第１および第２の赤外線光源１０１、１０２の駆動量制御について、順を追って説明する。
一般に、赤外線ガス分析計においては、測定動作に先立って、ゼロ調やスパン調などの校正動作が行われる。試料セル４に測定対象成分ガスを含まない基準ガス（ゼロガス）を流通させるゼロ調動作時においては、第１の赤外線光源１０１における駆動量を測定に適した値に調整するとともに、検出器５（フローセンサ５３）からの出力信号がゼロとなるように、第２の赤外線光源１０２の駆動量を調整する。また、試料セル４に既知の成分濃度を有する基準ガス（スパンガス）を流通させるスパン調動作時においては、測定出力が所定の濃度値を示すように、測定回路のゲインなどを調整する。

次に、試料セル４に試料ガスを流通させる測定動作時においては、検出器５（フローセンサ５３）からの出力信号を受け、試料ガス中の測定対象成分濃度に応じた測定出力を発生する。
また、測定制御部１２０は第１および第２の光センサ１０３、１０４の出力を受け、第１および第２の赤外線光源１０１、１０２の出射光量に異常が発生した場合には、アラーム信号を発生する。

このように、熱応答性に優れた第１および第２の赤外線光源１０１、１０２では、矩形波状の駆動信号により、赤外光を直接オンオフすることができるので、従来の回転セクタは不要となる。また、特性の揃った安定な赤外線光源を使用することができるので、検出器５の一方の受光室（バランス側室５４）に直接赤外光を入射させることができ、従来の如き基準セルを省略して、簡単な構成により、高精度の測定を行うことができる。

図２は、本発明の赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法の他の実施例を示す構成図である。図において、前記図１と同様のものは同一符号を付して示す。図に示す例は、ゼロ調動作時には、試料セル４を介して検出器５の試料側室５２に入射する第１の赤外光と、第２の赤外線光源１０２から直接バランス側室５４に入射する第２の赤外光との差がゼロとなり、検出器５（フローセンサ５３）の出力がゼロとなるように、第２の赤外線光源１０２の駆動量を調整するとともに、測定動作時にも、検出器５（フローセンサ５３）の出力がゼロとなるように、第２の赤外線光源１０２の駆動量を調整し、この駆動量の変化分から測定対象成分濃度に応じた測定出力を得るようにしたものである。

すなわち、測定制御部１２０には、ゼロ調動作時における第２の赤外線光源１０２の駆動量を記憶しておくゼロ調信号記憶部１２１を有しており、測定動作時における第２の赤外線光源１０２の駆動量の変化分から、測定対象成分濃度に応じた第１の赤外光の変化を検出する。

このように、測定動作時において、検出器５（フローセンサ５３）の出力が常にゼロとなるように第２の赤外線光源１０２の駆動量を制御し、この時の駆動量の変化分から測定出力を得るようにすると、検出器５（フローセンサ５３）を常にその出力信号が小さな値となる範囲で使用することができ、測定範囲のダイナミックレンジを広くすることができる。

図３は、本発明の赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法の他の実施例を示す構成図である。図において、前記図１と同様のものは同一符号を付して示す。図に示す例は、第１および第２の赤外線光源１０１、１０２を駆動する光源駆動制御部（１１０）の具体的な構成例を示したものである。１１３は矩形波状の同期信号を発生する同期制御部、１１１、１１２はこの同期信号および測定制御部１２０から印加される光源制御信号に応じて第１および第２の赤外線光源１０１、１０２に供給する光源駆動信号を発生する第１および第２の光源駆動部、１０５、１０６は第１および第２の赤外線光源１０１、１０２にそれぞれ供給される光源駆動信号の大きさを検出し、第１および第２の光源駆動部１１１、１１２に帰還する第１および第２の駆動信号検出部である。

すなわち、第１および第２の赤外線光源１０１、１０２に供給される光源駆動信号の大きさ（電圧）が第１および第２の駆動信号検出部１０５、１０６により検出され、第１および第２の光源駆動部１１１、１１２に帰還されるので、第１および第２の光源駆動部１１１、１１２は測定制御部１２０から印加される光源制御信号に応じた大きさの光源駆動信号で第１および第２の赤外線光源１０１、１０２を駆動することができる。

一般に赤外線光源を駆動するためには、大きな電流を供給しなければならず、第１および第２の光源駆動部１１１、１１２の精度が悪かったり、ケーブルなどの抵抗値が温度変化の影響を受ける場合には、駆動回路の抵抗値変化などの影響により、赤外線光源を高精度に駆動することはできないが、図示のような構成とすることにより、これらの影響を受けず、第１および第２の赤外線光源１０１、１０２を高精度に駆動することができる。

なお、測定制御部１２０は、ゼロ調動作時には、試料セル４を介して検出器５の試料側室５２に入射する第１の赤外光と、第２の赤外線光源１０２から直接バランス側室５４に入射する第２の赤外光との差がゼロとなり、検出器５（フローセンサ５３）の出力がゼロとなるように、第２の赤外線光源１０２の駆動量を調整するとともに、測定動作時には、検出器５（フローセンサ５３）からの出力信号を受け、試料ガス中の測定対象成分濃度に応じた測定出力を発生する。

図４は、本発明の赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法の他の実施例を示す構成図である。図において、前記図２および図３と同様のものは同一符号を付して示す。図に示す例は、前記図３の構成において、図２と同様の測定動作を行わせるように構成したものである。

すなわち、測定制御部１２０には、ゼロ調動作時における第２の赤外線光源１０２の駆動量を記憶しておくゼロ調信号記憶部１２１を有しており、ゼロ調動作時には、試料セル４を介して検出器５の試料側室５２に入射する第１の赤外光と、第２の赤外線光源１０２から直接バランス側室５４に入射する第２の赤外光との差がゼロとなり、検出器５（フローセンサ５３）の出力がゼロとなるように、第２の赤外線光源１０２の駆動量（光源制御信号）を調整するとともに、測定動作時にも、検出器５（フローセンサ５３）の出力がゼロとなるように、第２の赤外線光源１０２の駆動量を調整し、この駆動量の変化分から測定対象成分濃度に応じた測定出力を得るようにしている。

なお、上記の構成においては、第２の駆動信号検出部１０６により、第２の赤外線光源１０２に供給される光源駆動信号の大きさを検出し、第２の光源駆動部１１２に帰還しているが、駆動量の調整動作が不安定となるなど、不具合を生じてしまう場合には、第２の駆動信号検出部１０６による帰還動作は省略されることがある。

図５は、本発明の赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法の他の実施例を示す構成図である。図において、前記図４と同様のものは同一符号を付して示す。図に示す例は、前記図４の構成において、第２の赤外線光源１０２の駆動量の変化を第２の駆動信号検出部１０６の出力から得るようにしたものである。

すなわち、第２の赤外線光源１０２の駆動量を第２の駆動信号検出部１０６の出力から得るようにすると、第２の赤外線光源１０２における実際の駆動量を正確に知ることができ、より高精度の測定を行うことができる。

図６は、本発明の赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法の他の実施例を示す構成図である。図において、前記図１と同様のものは同一符号を付して示す。図に示す例は、前記図１の構成において、吸収特性の異なるガスを封入した２つの検出器５、２５を直列に配置することにより、試料ガス中の２つの成分濃度を同時に測定するようにしたものである。

すなわち、検出器５の試料側室（５２）を通過する第１の赤外光は、封入された測定対象成分ガスに応じた波長領域以外では吸収を受けないので、これと異なる波長領域に吸収特性を有する成分ガスを利用すれば、２つまたは複数の成分の濃度を同時に測定することが可能である。

検出器２５は、検出器５と同様の構成を有するもので、試料側室２５２、バランス側室２５４およびフローセンサ２５３より構成されている。
第１の赤外線光源１０１から出射された第１の赤外光は、試料セル４を通過した後、検出器５の試料側室（５２）を通り、検出器２５の試料側室２５２に入射する。また、バランス側室２５４には、第２の赤外線光源２０２からの赤外光が照射されている。
また、第２の赤外線光源２０２の出射光量は第２の光センサ２０４により検出されている。
なお、図において、フローセンサの出力を受ける交流増幅器等の図示は省略している。

検出器２５側における測定動作は、前記した検出器５の測定動作と同様であり、第２の赤外線光源２０２も第１の赤外線光源１０１および第２の赤外線光源１０２と同期してオンオフされる。
測定制御部１２０は、第２の赤外線光源１０２、２０２の駆動量を独立に制御して、それぞれの測定対象成分（検出器５、２５）について、前記した図１の例と同様の測定動作を実行する。

なお、上記の説明においては、図１の如き構成の赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法において、複数の成分を同時に測定する場合を例示したが、分析計および分析方法の構成はこれに限られるものではなく、前記した図２〜図５に示す如き構成においても、同様の変形が可能である。

また、上記の説明においては、第１および第２の赤外線光源１０１、１０２、２０２を矩形波状の駆動信号により駆動する場合を例示したが、駆動信号の波形は矩形に限られるものではなく、例えば、台形波のようなものであっても良い。

図１は本発明の赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法の一実施例を示す構成図。 図２は本発明の赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法の他の実施例を示す構成図。 図３は本発明の赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法の他の実施例を示す構成図。 図４は本発明の赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法の他の実施例を示す構成図。 図５は本発明の赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法の他の実施例を示す構成図。 図６は本発明の赤外線ガス分析計および赤外線ガス分析方法の他の実施例を示す構成図。 図７は従来の赤外線ガス分析計の一例を示す構成図。 図８は熱応答性に優れた赤外線光源の一例を示す構成図。

符号の説明

１ 赤外線光源
２ 分配セル
２１ 干渉ガスセル
３ 基準セル
４ 試料セル
５、２５ 検出器
５１ 基準側室
５２、２５２ 試料側室
５３、２５３ フローセンサ
５４、２５４ バランス側室
６ 回転セクタ
７ 信号処理回路
８ 同期モータ
９ トリマ
１０ シリコン基板
１１ 凹部
１２ フィラメント
１３、１５ 二酸化シリコン
１４ 多結晶シリコン層
１６ａ、１６ｂ 電極
１０１、１０２、２０２ 第１および第２の赤外線光源
１０３、１０４、２０４ 第１および第２の光センサ
１０５、１０６ 第１および第２の駆動信号検出部
１１０ 光源駆動制御部
１１１、１１２ 第１および第２の光源駆動部
１１３ 同期制御部
１２０ 測定制御部
１２１ ゼロ調信号記憶部

Claims (16)

1. 試料ガスが流通する試料セルを有し、この試料セルを通過した赤外光における吸収量の変化を利用して、試料ガス中の測定対象成分濃度を検出する赤外線ガス分析計において、試料セルに赤外光を照射する第１の赤外線光源と、この第１の赤外線光源と等しい応答特性を有する第２の赤外線光源と、前記第１の赤外線光源から出射され前記試料セルを通過した第１の赤外光と前記第２の赤外線光源から出射された第２の赤外光との差を検出する検出器と、前記第１および第２の赤外線光源を同期的に駆動する光源駆動制御部と、この光源駆動制御部に対して前記第１および第２の赤外線光源の駆動量を指示するとともに前記検出器からの出力信号を受け、ゼロ調動作時には、前記検出器の出力がゼロとなるように前記第２の赤外線光源の駆動量を調整するとともに、測定動作時にも、前記検出器の出力がゼロとなるように前記第２の赤外線光源の駆動量を調整し、この時の駆動量の変化分から試料ガス中の測定対象成分濃度に応じた測定出力を発生する測定制御部とを具備したことを特徴とする赤外線ガス分析計。
2. 前記光源駆動制御部は、前記第１および第２の赤外線光源を一定周期で同期的にオンオフすることを特徴とする請求項１に記載の赤外線ガス分析計。
3. 前記検出器は、測定対象成分を含むガスが封入されるとともに、前記第１の赤外光が入射する試料側室および前記第２の赤外光が入射するバランス側室と、これらの試料側室およびバランス側室とを結ぶガス流通路内に配置されたフローセンサとを有することを特徴とする請求項１または２に記載の赤外線ガス分析計。
4. 前記検出器は、異なるガス成分を測定対象とする複数の検出器より構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の赤外線ガス分析計。
5. 前記複数の検出器に対して、それぞれ独立に第２の赤外線光源を設けたことを特徴とする請求項４に記載の赤外線ガス分析計。
6. 前記第１および第２の赤外線光源には、それぞれ光センサを付加し、光源の異常を検出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の赤外線ガス分析計。
7. 前記光源駆動制御部は、同期信号を発生する同期制御部と、この同期信号に応じて前記第１および第２の赤外線光源に供給する駆動信号をオンオフする第１および第２の光源駆動部と、前記第１および第２の赤外線光源にそれぞれ供給される駆動信号の大きさを検出する第１および第２の駆動信号検出部とを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の赤外線ガス分析計。
8. 前記光源駆動制御部は、同期信号を発生する同期制御部と、この同期信号に応じて前記第１および第２の赤外線光源に供給する駆動信号をオンオフする第１および第２の光源駆動部と、前記第１および第２の赤外線光源にそれぞれ供給される駆動信号の大きさを検出する第１および第２の駆動信号検出部とを有し、測定動作時には、前記第２の駆動信号検出部における出力の変化分から測定対象成分濃度に応じた測定出力を得ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の赤外線ガス分析計。
9. 試料ガスが流通する試料セルを通過した赤外光における吸収量の変化を利用して、試料ガス中の測定対象成分濃度を検出する赤外線ガス分析方法において、試料セルに第１の赤外光を照射する第１の赤外線光源と、この第１の赤外線光源と等しい応答特性を有し第２の赤外光を照射する第２の赤外線光源とを具備し、これら第１および第２の赤外線光源を同期的に駆動するとともに、ゼロ調動作時には、前記試料セルを通過した第１の赤外光と前記第２の赤外光との差がゼロとなるように前記第２の赤外線光源の駆動量を調整するとともに、測定動作時にも、前記試料セルを通過した第１の赤外光と前記第２の赤外光との差がゼロとなるように前記第２の赤外線光源の駆動量を調整し、この駆動量の変化分から試料ガス中の測定対象成分濃度に応じた測定出力を発生することを特徴とする赤外線ガス分析方法。
10. 前記第１および第２の赤外線光源を一定周期で同期的にオンオフすることを特徴とする請求項９に記載の赤外線ガス分析方法。
11. 前記第１および第２の赤外光を、測定対象成分を含むガスが封入されるとともに、第１の赤外光が入射する試料側室および第２の赤外光が入射するバランス側室と、これら試料側室とバランス側室とを結ぶガス流通路内に配置されたフローセンサとを有する検出器により受光することを特徴とする請求項９または１０に記載の赤外線ガス分析方法。
12. 前記検出器は、異なるガス成分を測定対象とする複数の検出器より構成されることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の赤外線ガス分析方法。
13. 前記複数の検出器に対して、それぞれ独立に第２の赤外線光源を設けたことを特徴とする請求項１２に記載の赤外線ガス分析方法。
14. 前記第１および第２の赤外線光源に、それぞれ光センサを付加し、光源の異常を検出することを特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載の赤外線ガス分析方法。
15. 前記第１および第２の赤外線光源にそれぞれ供給される駆動信号の大きさを検出し、これらの検出信号を前記第１およびまたは第２の赤外線光源の駆動信号に帰還することを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに記載の赤外線ガス分析方法。
16. 前記第１および第２の赤外線光源にそれぞれ供給される駆動信号の大きさを検出し、これらの検出信号を前記第１およびまたは第２の赤外線光源の駆動信号に帰還するとともに、測定動作時には、前記第２の赤外線光源における駆動信号の変化量から測定対象成分濃度に応じた測定出力を得ることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに記載の赤外線ガス分析方法。

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