JP5363148B2 - Hydrocarbon concentration measuring apparatus and hydrocarbon concentration measuring method - Google Patents

Hydrocarbon concentration measuring apparatus and hydrocarbon concentration measuring method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an instrument and method for measuring the concentration of hydrocarbon with high accuracy, by eliminating the influence due to a disturbance factor which varies from moment to moment. <P>SOLUTION: A THC (total hydrocarbon) measuring device 100 includes: an infrared lamp 10; a spectrometer 20; a photodiode 30; a gas vessel 40 capable of storing gas 1 to be measured and transmitting light; and a data processor 190 for calculating a second correction reference spectrum, calculated based on a reference spectrum, a third correction absorption spectrum calculated based on the absorption spectrum of the gas 1 to be measured, and an absorbed amount of light of a wavelength band absorbed by each group of (a) alkane and alkene, (b) aromatic hydrocarbon, and (c) alkyne of hydrocarbon contained in the gas 1 to be measured based on a calculation formula by Lambert-Beer Law, and calculating the concentration of the hydrocarbon of each group based on the amount of the light of each group. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、炭化水素のうち、(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、がそれぞれ異なる波長帯の光を吸収する性質を利用し、各グループに対応する波長帯の光の吸収量に基づいて測定対象ガスに含まれる各グループに属する炭化水素濃度の和を測定する炭化水素濃度測定装置に関する。   In the present invention, among hydrocarbons, (a) a group consisting of alkane and alkene, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a group consisting of alkynes each absorb light in different wavelength bands. The present invention relates to a hydrocarbon concentration measuring apparatus that uses and measures the sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to each group contained in a measurement target gas based on the amount of light absorbed in a wavelength band corresponding to each group.

従来、自動車等の排気ガスに含まれる炭化水素の濃度を測定する技術を測定原理で分類すると、代表的なものとしては水素炎イオン化法(Flame Ionization Detector;FID)を用いるもの、非分散形赤外線分析法(Non−Dispersive Infrared Analyzer)を用いるものが知られている。非分散形赤外線分析法を用いる技術としては特許文献1に記載の技術が知られている。   Conventionally, technologies for measuring the concentration of hydrocarbons contained in exhaust gases of automobiles and the like are classified according to the measurement principle. Typical ones are those using a flame ionization detector (FID), non-dispersive infrared rays. The thing using the analysis method (Non-Dispersive Infrared Analyzer) is known. As a technique using a non-dispersive infrared analysis method, a technique described in Patent Document 1 is known.

しかし、水素炎イオン化法を用いる技術は、実質的には測定の対象となるガスに含まれる炭素原子の個数をカウントするものであり、その測定精度自体は高いが測定の対象となるガスに含まれる炭化水素の化学種毎の組成を測定することはできないこと、リアルタイムでの計測に不向きであること、という問題を有する。   However, the technique using the flame ionization method is to count the number of carbon atoms contained in the gas to be measured, and the measurement accuracy itself is high, but it is included in the gas to be measured. In other words, the composition of each hydrocarbon species cannot be measured, and it is unsuitable for real-time measurement.

また、非分散形赤外線分析法を用いる技術は、原理的には応答遅れの無いリアルタイムな炭化水素の非接触濃度計測が可能であるが、炭化水素はその種類毎に固有の吸収波長帯(吸収量が多い波長帯)を持っているので、測定対象となるガス中に含まれる炭化水素の種類毎に対応する波長帯の光を発生する光源および受光素子を用意する必要が生じる。
特に、自動車等の排気ガスに含まれる炭化水素の種類は場合によっては200種類を超えるため、全ての種類の炭化水素に対応する光源および受光素子を用意した場合には装置が非常に大型化し、かつ装置の製造コストが膨大なものとなるという問題を有する。
In principle, the technology using non-dispersive infrared analysis can measure non-contact concentration of hydrocarbons in real time with no response delay. However, hydrocarbons have their own absorption wavelength band (absorption). Therefore, it is necessary to prepare a light source and a light receiving element that generate light in a wavelength band corresponding to each type of hydrocarbon contained in the gas to be measured.
In particular, since the types of hydrocarbons contained in the exhaust gas of automobiles and the like exceed 200 types in some cases, the apparatus becomes very large when light sources and light receiving elements corresponding to all types of hydrocarbons are prepared, In addition, there is a problem that the manufacturing cost of the device becomes enormous.

上記問題を解消する技術として、出願人らは、「単数または複数の化学種からなる炭化水素を含むガス(測定対象ガス)に前記単数または複数の化学種に共通の吸収領域を含む波長帯の光を照射する照射部と、前記照射部により前記ガスに照射された光を検出する検出部と、前記検出部により検出された光に基づいて前記共通の吸収領域の吸光度を算出し、当該吸光度に基づいて前記共通の吸収領域の波長帯の光を吸収する化学種の濃度の和を算出する解析部と、を具備する炭化水素濃度測定装置」を提案している(特願2007−289766号参照)。
この技術は、例えば炭化水素のうち、(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、がそれぞれ異なる波長帯の光を吸収する性質を利用し、各グループに対応する波長帯の光の吸収量を検出することにより各グループに属する炭化水素の濃度(の和)を検出可能とし、装置に必要な光源および受光素子の数を減らし、装置の小型化を可能とする。
As a technique for solving the above-mentioned problem, the applicants stated that “a gas having a wavelength band including an absorption region common to the one or more chemical species in a gas (measurement target gas) containing a hydrocarbon composed of one or more chemical species. An absorbance that irradiates the light, a detector that detects the light emitted to the gas by the irradiator, and an absorbance of the common absorption region based on the light detected by the detector, and the absorbance And a analyzer for calculating the sum of the concentrations of chemical species that absorb light in the wavelength band of the common absorption region based on the above-mentioned (Japanese Patent Application No. 2007-289766). reference).
In this technique, for example, among hydrocarbons, (a) a group consisting of alkanes and alkenes, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a group consisting of alkynes absorb light in different wavelength bands. By detecting the amount of light absorbed in the wavelength band corresponding to each group, the concentration (sum) of hydrocarbons belonging to each group can be detected, and the number of light sources and light receiving elements required for the device is reduced. The device can be miniaturized.

上記出願人らが提案する炭化水素濃度測定装置は、例えば測定対象ガスを収容する金属製の筒状のガス容器に石英あるいはサファイアガラスからなる一対の窓を設け、照射部からの光を当該一対の窓の一方からガス容器の内部に導き、ガス容器内の測定対象ガスを透過した光を他方の窓から容器の外部に導き、当該外部に導かれた光を検出部が検出することにより上記(a)〜(c)の各グループに属する炭化水素の濃度を算出する。   The hydrocarbon concentration measuring apparatus proposed by the above-mentioned applicants is provided with a pair of windows made of quartz or sapphire glass, for example, in a metal cylindrical gas container containing a measurement target gas, and the light from the irradiation unit The light is guided from one side of the gas container to the inside of the gas container, the light transmitted through the gas to be measured in the gas container is guided from the other window to the outside of the container, and the detection unit detects the light guided to the outside. The concentration of the hydrocarbon belonging to each group of (a) to (c) is calculated.

上記出願人らが提案する炭化水素濃度測定装置は、上記(a)〜(c)の各グループに属する炭化水素の濃度を算出する際に、以下の数3に示すランベルト・ベールの法則(Lambert−Beer law)に基づく計算式に従って、上記(a)〜(c)の各グループに属する炭化水素に吸収される波長帯の吸光度を算出する。   The hydrocarbon concentration measuring apparatus proposed by the above-mentioned applicants, when calculating the concentration of hydrocarbons belonging to each of the groups (a) to (c) above, is the Lambert-Beer law (Lambert) -Absorbance in the wavelength band absorbed by the hydrocarbons belonging to each of the groups (a) to (c) is calculated according to a calculation formula based on (Beer law).

Figure 0005363148
Figure 0005363148

数3において、Anは吸光度(光の吸収量)を指し、Inは測定対象ガスに光を照射したときの対象となる吸収波長帯を透過してくる光の強度を指し、(In)0は基準ガスに光を照射したときの対象となる吸収波長帯を透過してくる光の強度を指す。
(In)0の値は通常、測定開始前あるいは一定期間毎の校正作業により設定される。
In Equation 3, An indicates absorbance (absorption amount of light), In indicates the intensity of light transmitted through the absorption wavelength band to be measured when the measurement target gas is irradiated with light, and (In) 0 is It refers to the intensity of light that passes through the absorption wavelength band that is the target when the reference gas is irradiated with light.
The value of (In) 0 is usually set before the start of measurement or by calibration work at regular intervals.

しかし、上記出願人らが提案する炭化水素濃度測定装置は、(1)上記出願人らが提案する炭化水素濃度測定装置の照射部(光源)あるいは検出部が劣化する、(2)炭化水素濃度測定装置の光学系(レンズ等)あるいはガス容器に設けられた窓が汚れる、(3)ガス容器が測定対象ガスからの熱伝導により温度上昇してガス容器を構成する材料(金属等)から赤外光が放射される、といった外乱要因により検出部が検出する光の強度が変化し、上記(a)〜(c)の各グループに属する炭化水素に吸収される波長帯の吸光度の算出結果の信頼性、ひいては上記出願人らが提案する炭化水素濃度測定装置の測定精度が低下するという問題を有する。
特に、測定対象ガスが自動車の排気ガスである場合には、上記(2)および(3)の外乱要因の程度(測定精度に与える影響の大きさ)が測定中に時々刻々と変動し得るため、測定開始前の校正だけでは十分な測定精度を確保することが困難である。
However, the hydrocarbon concentration measuring device proposed by the applicants is as follows: (1) the irradiation unit (light source) or the detection unit of the hydrocarbon concentration measuring device proposed by the applicants is deteriorated; (2) hydrocarbon concentration The optical system (lens, etc.) of the measuring device or the window provided in the gas container becomes dirty. (3) The gas container is heated by heat conduction from the gas to be measured, and the gas container is made red from the material (metal, etc.). The intensity of light detected by the detector changes due to a disturbance factor such as external light being emitted, and the calculation result of the absorbance in the wavelength band absorbed by the hydrocarbons belonging to each of the groups (a) to (c) above There is a problem that reliability, and consequently, the measurement accuracy of the hydrocarbon concentration measuring apparatus proposed by the applicants is lowered.
In particular, when the measurement target gas is an automobile exhaust gas, the degree of disturbance factors (the magnitude of the influence on the measurement accuracy) of (2) and (3) above may vary from time to time during measurement. It is difficult to ensure sufficient measurement accuracy only by calibration before starting measurement.

特開平4−225142号公報JP-A-4-225142

本発明は以上の如き状況に鑑み、時々刻々と変化する外乱要因の影響を排除することにより炭化水素の濃度を精度良く測定することが可能な炭化水素濃度測定装置および炭化水素濃度測定方法を提供する。   In view of the circumstances as described above, the present invention provides a hydrocarbon concentration measuring apparatus and a hydrocarbon concentration measuring method capable of accurately measuring the hydrocarbon concentration by eliminating the influence of disturbance factors that change every moment. To do.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項1においては、
光を発生させる光源と、
前記光源により発生した光を周期的に波長変動させる分光器と、
前記分光器により波長変動された光の強度を検出する受光器と、
前記光源、前記分光器および前記受光器により形成される光路において前記分光器および前記受光器により挟まれる位置または前記光源および前記分光器により挟まれる位置に配置され、測定対象ガスを収容可能かつ前記光を透過可能なガス容器と、
前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯を含むリファレンススペクトルから当該リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち小さい方の光強度を引くことにより算出される第一補正リファレンススペクトルに定数を加えた第二補正リファレンススペクトルを予め記憶し、前記受光器により検出された光の強度に基づいて前記測定対象ガスの吸収スペクトルを算出し、前記吸収スペクトルから当該吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち小さい方の光強度を引くことにより第一補正吸収スペクトルを算出し、前記第一補正リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち大きい方の光強度を前記第一補正吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち大きい方の光強度で割った値を前記第一補正吸収スペクトルに乗ずることにより第二補正吸収スペクトルを算出し、前記第二補正吸収スペクトルに前記定数を加えることにより第三補正吸収スペクトルを算出し、前記第二補正リファレンススペクトル、前記第三補正吸収スペクトルおよび以下の数1に基づいて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出する濃度算出装置と、
を具備するものである。

Figure 0005363148
That is, in claim 1,
A light source that generates light;
A spectroscope for periodically changing the wavelength of the light generated by the light source;
A light receiver for detecting the intensity of light whose wavelength has been varied by the spectroscope;
The optical path formed by the light source, the spectroscope and the light receiver is disposed at a position sandwiched by the spectroscope and the light receiver or a position sandwiched by the light source and the spectroscope, and can accommodate a measurement target gas, and A gas container capable of transmitting light;
Among the hydrocarbons contained in the measurement target gas, the shortest wavelength point in the reference spectrum from the reference spectrum including the wavelength band absorbed by each of the group consisting of alkane and alkene, the group consisting of aromatic hydrocarbon, and the group consisting of alkyne. A second corrected reference spectrum obtained by adding a constant to the first corrected reference spectrum calculated by subtracting the light intensity of the light intensity at the longest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point is stored in advance and detected by the light receiver. By calculating the absorption spectrum of the gas to be measured based on the intensity of the measured light, and subtracting the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the absorption spectrum from the absorption spectrum. Calculate the first corrected absorption spectrum, the first correction The light intensity of the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the reference spectrum is the greater of the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the first corrected absorption spectrum. A second corrected absorption spectrum is calculated by multiplying the first corrected absorption spectrum by a value divided by the intensity, a third corrected absorption spectrum is calculated by adding the constant to the second corrected absorption spectrum, and the second corrected absorption spectrum is calculated. Of the hydrocarbons contained in the measurement target gas based on the corrected reference spectrum, the third corrected absorption spectrum, and the following Equation 1, a group consisting of alkane and alkene, a group consisting of aromatic hydrocarbons, a group consisting of alkynes, Calculate the amount of light absorption in the wavelength band that each absorbs, and apply to each calculated group. A density calculating apparatus for calculating the concentration of hydrocarbons belonging to each group based on the absorption of light,
It comprises.
Figure 0005363148

請求項2においては、
前記定数はゼロまたは正の値である。
In claim 2,
The constant is zero or a positive value.

請求項3においては、
光を発生させる光源と、
前記光源により発生した光を周期的に波長変動させる分光器と、
前記分光器により波長変動された光の強度を検出する受光器と、
前記光源、前記分光器および前記受光器により形成される光路において前記分光器および前記受光器により挟まれる位置または前記光源および前記分光器により挟まれる位置に配置され、測定対象ガスを収容可能かつ前記光を透過可能なガス容器と、
前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯を含むリファレンススペクトルのうち非吸収波長以下の波長帯からなる短波長側リファレンススペクトルおよび非吸収波長以上の波長帯からなる長波長側リファレンススペクトルに二分割し、前記短波長側リファレンススペクトルから前記短波長側リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度を引くことにより算出される短波長側第一補正リファレンススペクトルおよび前記長波長側リファレンススペクトルから前記長波長側リファレンススペクトルにおける最長波長点の光強度を引くことにより算出される長波長側第一補正リファレンススペクトルを予め記憶し、前記リファレンススペクトルから前記リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち小さい方の光強度を引くとともに定数を加えることにより算出される第二補正リファレンススペクトルを予め記憶し、前記受光器により検出された光の強度に基づいて前記測定対象ガスの吸収スペクトルを算出し、前記吸収スペクトルを前記非吸収波長以下の波長帯からなる短波長側吸収スペクトルおよび前記非吸収波長以上の波長帯からなる長波長側吸収スペクトルに二分割し、前記短波長側吸収スペクトルから前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度を引くことにより短波長側第一補正吸収スペクトルを算出し、前記長波長側吸収スペクトルから前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度を引くことにより長波長側第一補正吸収スペクトルを算出し、前記短波長側第一補正リファレンススペクトルの最長波長点の光強度を前記短波長側第一補正吸収スペクトルの最長波長点の光強度で割った値を前記短波長側第一補正吸収スペクトルに乗ずることにより短波長側第二補正吸収スペクトルを算出し、前記長波長側第一補正リファレンススペクトルの最短波長点の光強度を前記長波長側第一補正吸収スペクトルの最短波長点の光強度で割った値を前記長波長側第一補正吸収スペクトルに乗ずることにより長波長側第二補正吸収スペクトルを算出し、前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度が前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度よりも小さい場合には前記短波長側第二補正吸収スペクトルに定数を加えることにより短波長側第三補正吸収スペクトルを算出するとともに前記長波長側第二補正吸収スペクトルに前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度と前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度との差分の絶対値および前記定数を加えることにより長波長側第三補正吸収スペクトルを算出し、前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度が前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度よりも大きい場合には前記短波長側第二補正吸収スペクトルに前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度と前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度との差分の絶対値および前記定数を加えることにより短波長側第三補正吸収スペクトルを算出するとともに前記長波長側第二補正吸収スペクトルに前記定数を加えることにより長波長側第三補正吸収スペクトルを算出し、前記短波長側第三補正吸収スペクトルの最長波長点を前記長波長側第三補正吸収スペクトルの最短波長点に繋ぎ合わせることにより第三補正吸収スペクトルを生成し、前記第二補正リファレンススペクトル、前記第三補正吸収スペクトルおよび以下の数1に基づいて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出する濃度算出装置と、
を具備するものである。

Figure 0005363148
In claim 3,
A light source that generates light;
A spectroscope for periodically changing the wavelength of the light generated by the light source;
A light receiver for detecting the intensity of light whose wavelength has been varied by the spectroscope;
The optical path formed by the light source, the spectroscope and the light receiver is disposed at a position sandwiched by the spectroscope and the light receiver or a position sandwiched by the light source and the spectroscope, and can accommodate a measurement target gas, and A gas container capable of transmitting light;
Of the hydrocarbons contained in the measurement target gas, a wavelength that is equal to or less than the non-absorption wavelength of the reference spectrum including the wavelength band that each of the group consisting of alkane and alkene, the group consisting of aromatic hydrocarbon, and the group consisting of alkyne absorbs. Dividing into a short wavelength side reference spectrum consisting of a band and a long wavelength side reference spectrum consisting of a wavelength band equal to or greater than the non-absorption wavelength, and subtracting the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side reference spectrum from the short wavelength side reference spectrum The first correction reference spectrum on the short wavelength side calculated by subtracting the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side reference spectrum from the long wavelength side reference spectrum. The second corrected reference spectrum calculated in advance is stored by subtracting the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the reference spectrum and adding a constant from the reference spectrum. The absorption spectrum of the measurement target gas is calculated based on the intensity of light detected by the light receiver, and the absorption spectrum includes a short wavelength side absorption spectrum having a wavelength band equal to or less than the non-absorption wavelength and the non-absorption Dividing into a long wavelength side absorption spectrum consisting of a wavelength band equal to or greater than the wavelength, and subtracting the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum from the short wavelength side absorption spectrum, the short wavelength side first corrected absorption spectrum Calculated from the long wavelength side absorption spectrum to the long wavelength side absorption spectrum. The long wavelength side first corrected absorption spectrum is calculated by subtracting the light intensity at the longest wavelength point, and the light intensity at the longest wavelength point of the short wavelength side first corrected reference spectrum is calculated from the short wavelength side first corrected absorption spectrum. The short wavelength side second corrected absorption spectrum is calculated by multiplying the short wavelength side first corrected absorption spectrum by the value divided by the light intensity at the longest wavelength point, and the shortest wavelength point of the long wavelength side first corrected reference spectrum is calculated. A long wavelength side second corrected absorption spectrum is calculated by multiplying the long wavelength side first corrected absorption spectrum by dividing the light intensity by the light intensity at the shortest wavelength point of the long wavelength side first corrected absorption spectrum, When the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum is smaller than the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum, the short wavelength side second correction is performed. A short wavelength side third corrected absorption spectrum is calculated by adding a constant to the absorption spectrum, and the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum and the long wavelength side absorption spectrum are added to the long wavelength side second corrected absorption spectrum. The long-wavelength-side third corrected absorption spectrum is calculated by adding the absolute value of the difference from the light intensity at the longest wavelength point and the constant, and the light intensity at the shortest wavelength point in the short-wavelength side absorption spectrum is the long-wavelength side. When the light intensity at the longest wavelength point in the absorption spectrum is larger than the light intensity at the longest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum, The third corrected absorption spectrum on the short wavelength side is calculated by adding the absolute value of the difference from the light intensity and the above constant. And calculating the long wavelength side third corrected absorption spectrum by adding the constant to the long wavelength side second corrected absorption spectrum, and setting the longest wavelength point of the short wavelength side third corrected absorption spectrum to the long wavelength side third corrected spectrum. A third corrected absorption spectrum is generated by connecting to the shortest wavelength point of the corrected absorption spectrum, and the carbonization contained in the measurement target gas based on the second corrected reference spectrum, the third corrected absorption spectrum, and the following Equation 1 Calculates the amount of light absorbed in the wavelength band absorbed by each of the groups consisting of alkanes and alkenes, groups composed of aromatic hydrocarbons, and groups composed of alkynes of hydrogen, and absorbs the light corresponding to each calculated group. A concentration calculation device for calculating the concentration of hydrocarbons belonging to each group based on the amount;
It comprises.
Figure 0005363148

請求項4においては、
前記定数はゼロまたは正の値である。
In claim 4,
The constant is zero or a positive value.

請求項5においては、
光を発生させる光源と、
前記光源により発生した光を周期的に波長変動させる分光器と、
前記分光器により波長変動された光の強度を検出する受光器と、
前記光源、前記分光器および前記受光器により形成される光路において前記分光器および前記受光器により挟まれる位置または前記光源および前記分光器により挟まれる位置に配置され、測定対象ガスを収容可能かつ前記光を透過可能なガス容器と、
前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯を含むリファレンススペクトルから当該リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち小さい方の光強度を引くことにより算出される第一補正リファレンススペクトルに定数を加えた第二補正リファレンススペクトルを予め記憶するとともに、前記受光器により検出された光の強度に基づいて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素の濃度を算出する濃度算出装置と、
を具備する炭化水素濃度測定装置を用いて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素の濃度を測定する炭化水素濃度測定方法であって、
前記受光器が、前記光源により発生して前記ガス容器に収容された前記測定対象ガスを透過した光の強度を検出する検出工程と、
前記濃度算出装置が、前記受光器により検出された光の強度に基づいて前記測定対象ガスの吸収スペクトルを算出する吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記吸収スペクトルから当該吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち小さい方の光強度を引くことにより第一補正吸収スペクトルを算出する第一補正吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記第一補正リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち大きい方の光強度を前記第一補正吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち大きい方の光強度で割った値を前記第一補正吸収スペクトルに乗ずることにより第二補正吸収スペクトルを算出する第二補正吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記第二補正吸収スペクトルに前記定数を加えることにより第三補正吸収スペクトルを算出する第三補正吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記第二補正リファレンススペクトル、前記第三補正吸収スペクトルおよび以下の数1に基づいて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出する光吸収量算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記アルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出する濃度算出工程と、
を具備するものである。

Figure 0005363148
In claim 5 ,
A light source that generates light;
A spectroscope for periodically changing the wavelength of the light generated by the light source;
A light receiver for detecting the intensity of light whose wavelength has been varied by the spectroscope;
The optical path formed by the light source, the spectroscope and the light receiver is disposed at a position sandwiched by the spectroscope and the light receiver or a position sandwiched by the light source and the spectroscope, and can accommodate a measurement target gas, and A gas container capable of transmitting light;
Among the hydrocarbons contained in the measurement target gas, the shortest wavelength point in the reference spectrum from the reference spectrum including the wavelength band absorbed by each of the group consisting of alkane and alkene, the group consisting of aromatic hydrocarbon, and the group consisting of alkyne. The second correction reference spectrum obtained by adding a constant to the first correction reference spectrum calculated by subtracting the light intensity of the light intensity at the longest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point is stored in advance and detected by the light receiver. A concentration calculating device that calculates the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas based on the intensity of the emitted light;
A hydrocarbon concentration measuring method for measuring the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas using a hydrocarbon concentration measuring apparatus comprising:
A detection step in which the light receiver detects the intensity of light generated by the light source and transmitted through the measurement target gas contained in the gas container;
An absorption spectrum calculating step in which the concentration calculating device calculates an absorption spectrum of the gas to be measured based on the intensity of light detected by the light receiver;
The concentration calculating device calculates a first corrected absorption spectrum by subtracting the light intensity of the light wavelength at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the absorption spectrum from the absorption spectrum, and calculating a first corrected absorption spectrum. Spectrum calculation step;
The concentration calculation device uses the light intensity at the shortest wavelength point in the first corrected absorption spectrum and the light intensity at the shortest wavelength point in the first corrected absorption spectrum. A second corrected absorption spectrum calculating step of calculating a second corrected absorption spectrum by multiplying the first corrected absorption spectrum by a value obtained by dividing the light intensity of the point by the larger light intensity;
A third corrected absorption spectrum calculating step in which the concentration calculating device calculates a third corrected absorption spectrum by adding the constant to the second corrected absorption spectrum;
From the aromatic hydrocarbon, the group consisting of alkane and alkene among the hydrocarbons contained in the gas to be measured based on the second corrected reference spectrum, the third corrected absorption spectrum, and the following formula 1, A light absorption amount calculating step for calculating an absorption amount of light in a wavelength band absorbed by each of the group consisting of alkyne,
The concentration calculation device calculates the concentration of hydrocarbons belonging to each group based on the amount of light absorbed by each of the group consisting of alkane and alkene, the group consisting of aromatic hydrocarbons, and the group consisting of alkynes. A concentration calculation step;
It comprises.
Figure 0005363148

請求項6においては、
前記定数はゼロまたは正の値である。
In claim 6 ,
The constant is zero or a positive value.

請求項7においては、
光を発生させる光源と、
前記光源により発生した光を周期的に波長変動させる分光器と、
前記分光器により波長変動された光の強度を検出する受光器と、前記光源、前記分光器および前記受光器により形成される光路において前記分光器および前記受光器により挟まれる位置または前記光源および前記分光器により挟まれる位置に配置され、測定対象ガスを収容可能かつ前記光を透過可能なガス容器と、
前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯を含むリファレンススペクトルのうち非吸収波長以下の波長帯からなる短波長側リファレンススペクトルおよび非吸収波長以上の波長帯からなる長波長側リファレンススペクトルに二分割し、前記短波長側リファレンススペクトルから前記短波長側リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度を引くことにより算出される短波長側第一補正リファレンススペクトルおよび前記長波長側リファレンススペクトルから前記長波長側リファレンススペクトルにおける最長波長点の光強度を引くことにより算出される長波長側第一補正リファレンススペクトルを予め記憶し、前記リファレンススペクトルから前記リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち小さい方の光強度を引くとともに定数を加えることにより算出される第二補正リファレンススペクトルを予め記憶するとともに、前記受光器により検出された光の強度に基づいて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素の濃度を算出する濃度算出装置と、
を具備する炭化水素濃度測定装置を用いて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素の濃度を測定する炭化水素濃度測定方法であって、
前記受光器が、前記光源により発生して前記ガス容器に収容された前記測定対象ガスを透過した光の強度を検出する検出工程と、
前記濃度算出装置が、前記受光器により検出された光の強度に基づいて前記測定対象ガスの吸収スペクトルを算出する吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記吸収スペクトルを前記非吸収波長以下の波長帯からなる短波長側吸収スペクトルおよび前記非吸収波長以上の波長帯からなる長波長側吸収スペクトルに二分割し、前記短波長側吸収スペクトルから前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度を引くことにより短波長側第一補正吸収スペクトルを算出するとともに前記長波長側吸収スペクトルから前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度を引くことにより長波長側第一補正吸収スペクトルを算出する第一補正吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記短波長側第一補正リファレンススペクトルの最長波長点の光強度を前記短波長側第一補正吸収スペクトルの最長波長点の光強度で割った値を前記短波長側第一補正吸収スペクトルに乗ずることにより短波長側第二補正吸収スペクトルを算出するとともに前記長波長側第一補正リファレンススペクトルの最短波長点の光強度を前記長波長側第一補正吸収スペクトルの最短波長点の光強度で割った値を前記長波長側第一補正吸収スペクトルに乗ずることにより長波長側第二補正吸収スペクトルを算出する第二補正吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度が前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度よりも小さい場合には前記短波長側第二補正吸収スペクトルに定数を加えることにより短波長側第三補正吸収スペクトルを算出するとともに前記長波長側第二補正吸収スペクトルに前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度と前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度との差分の絶対値および前記定数を加えることにより長波長側第三補正吸収スペクトルを算出して前記短波長側第三補正吸収スペクトルの最長波長点を前記長波長側第三補正吸収スペクトルの最短波長点に繋ぎ合わせることにより第三補正吸収スペクトルを生成し、前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度が前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度よりも大きい場合には前記短波長側第二補正吸収スペクトルに前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度と前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度との差分の絶対値および前記定数を加えることにより短波長側第三補正吸収スペクトルを算出するとともに前記長波長側第二補正吸収スペクトルに前記定数を加えることにより長波長側第三補正吸収スペクトルを算出して前記短波長側第三補正吸収スペクトルの最長波長点を前記長波長側第三補正吸収スペクトルの最短波長点に繋ぎ合わせることにより第三補正吸収スペクトルを生成する第三補正吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記第二補正リファレンススペクトル、前記第三補正吸収スペクトルおよび以下の数1に基づいて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出する光吸収量算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記アルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出する濃度算出工程と、
を具備するものである。

Figure 0005363148
In claim 7 ,
A light source that generates light;
A spectroscope for periodically changing the wavelength of the light generated by the light source;
A light receiver for detecting the intensity of light whose wavelength has been varied by the spectroscope, a position sandwiched by the spectroscope and the light receiver in the optical path formed by the light source, the spectroscope and the light receiver, or the light source and the light source A gas container arranged at a position sandwiched by a spectroscope, capable of containing a gas to be measured and capable of transmitting the light;
Of the hydrocarbons contained in the measurement target gas, a wavelength that is equal to or less than the non-absorption wavelength of the reference spectrum including the wavelength band that each of the group consisting of alkane and alkene, the group consisting of aromatic hydrocarbon, and the group consisting of alkyne absorbs. Dividing into a short wavelength side reference spectrum consisting of a band and a long wavelength side reference spectrum consisting of a wavelength band equal to or greater than the non-absorption wavelength, and subtracting the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side reference spectrum from the short wavelength side reference spectrum The first correction reference spectrum on the short wavelength side calculated by subtracting the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side reference spectrum from the long wavelength side reference spectrum. The second corrected reference spectrum calculated in advance is stored by subtracting the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the reference spectrum and adding a constant from the reference spectrum. A concentration calculating device that stores the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas based on the intensity of light detected by the light receiver;
A hydrocarbon concentration measuring method for measuring the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas using a hydrocarbon concentration measuring apparatus comprising:
A detection step in which the light receiver detects the intensity of light generated by the light source and transmitted through the measurement target gas contained in the gas container;
An absorption spectrum calculating step in which the concentration calculating device calculates an absorption spectrum of the gas to be measured based on the intensity of light detected by the light receiver;
The concentration calculation device divides the absorption spectrum into a short wavelength side absorption spectrum consisting of a wavelength band equal to or less than the non-absorption wavelength and a long wavelength side absorption spectrum consisting of a wavelength band equal to or greater than the non-absorption wavelength, and the short wavelength side The short wavelength side first corrected absorption spectrum is calculated by subtracting the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum from the absorption spectrum and the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum is calculated from the long wavelength side absorption spectrum. A first corrected absorption spectrum calculating step of calculating a long wavelength side first corrected absorption spectrum by subtracting the light intensity;
The concentration calculating device calculates a value obtained by dividing the light intensity at the longest wavelength point of the short wavelength side first corrected reference spectrum by the light intensity at the longest wavelength point of the short wavelength side first corrected absorption spectrum. The short-wavelength-side second corrected absorption spectrum is calculated by multiplying the corrected absorption spectrum, and the light intensity at the shortest wavelength point of the long-wavelength-side first corrected reference spectrum is calculated at the shortest-wavelength-side first corrected absorption spectrum. A second corrected absorption spectrum calculating step of calculating a long wavelength side second corrected absorption spectrum by multiplying the long wavelength side first corrected absorption spectrum by a value divided by the light intensity;
When the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum is smaller than the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum, the concentration calculation device has a constant in the short wavelength side second corrected absorption spectrum. And calculating the short wavelength side third corrected absorption spectrum and adding the long wavelength side second corrected absorption spectrum to the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum and the longest wavelength in the long wavelength side absorption spectrum. The long wavelength side third corrected absorption spectrum is calculated by adding the absolute value of the difference from the light intensity at the point and the constant to calculate the longest wavelength point of the short wavelength side third corrected absorption spectrum, and the long wavelength side third corrected A third corrected absorption spectrum is generated by connecting to the shortest wavelength point of the absorption spectrum, and in the short wavelength side absorption spectrum When the light intensity at the short wavelength point is larger than the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum, the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum is added to the short wavelength side second corrected absorption spectrum. By calculating the short wavelength side third corrected absorption spectrum by adding the absolute value of the difference from the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum and the constant, the long wavelength side second corrected absorption spectrum A long wavelength side third corrected absorption spectrum is calculated by adding a constant, and the longest wavelength point of the short wavelength side third corrected absorption spectrum is connected to the shortest wavelength point of the long wavelength side third corrected absorption spectrum. A third corrected absorption spectrum calculating step for generating a three corrected absorption spectrum;
From the aromatic hydrocarbon, the group consisting of alkane and alkene among the hydrocarbons contained in the gas to be measured based on the second corrected reference spectrum, the third corrected absorption spectrum, and the following formula 1, A light absorption amount calculating step for calculating an absorption amount of light in a wavelength band absorbed by each of the group consisting of alkyne,
The concentration calculation device calculates the concentration of hydrocarbons belonging to each group based on the amount of light absorbed by each of the group consisting of alkane and alkene, the group consisting of aromatic hydrocarbons, and the group consisting of alkynes. A concentration calculation step;
It comprises.
Figure 0005363148

請求項8においては、
前記定数はゼロまたは正の値である。
In claim 8 ,
The constant is zero or a positive value.

本発明は、時々刻々と変化する外乱要因の影響を排除することにより炭化水素の濃度を精度良く測定することが可能である、という効果を奏する。   The present invention has an effect that it is possible to accurately measure the hydrocarbon concentration by eliminating the influence of disturbance factors that change from moment to moment.

本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第一実施形態、第二実施形態および第三実施形態を示す図。The figure which shows 1st embodiment, 2nd embodiment, and 3rd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第一実施形態、第二実施形態および第三実施形態の光学系を示す図。The figure which shows the optical system of 1st embodiment, 2nd embodiment, and 3rd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第一実施形態におけるリファレンススペクトルを示す図。The figure which shows the reference spectrum in 1st embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第一実施形態における第一補正リファレンススペクトルを示す図。The figure which shows the 1st correction | amendment reference spectrum in 1st embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第一実施形態における第二補正リファレンススペクトルを示す図。The figure which shows the 2nd correction | amendment reference spectrum in 1st embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第一実施形態における吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the absorption spectrum in 1st embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第一実施形態における第一補正吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the 1st correction | amendment absorption spectrum in 1st embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第一実施形態における第二補正吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the 2nd correction | amendment absorption spectrum in 1st embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第一実施形態における第三補正吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the 3rd correction | amendment absorption spectrum in 1st embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定方法の第一実施形態を示すフロー図。The flowchart which shows 1st embodiment of the hydrocarbon concentration measuring method which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第二実施形態における短波長側リファレンススペクトル、長波長側リファレンススペクトルおよびリファレンススペクトルを示す図。The figure which shows the short wavelength side reference spectrum, long wavelength side reference spectrum, and reference spectrum in 2nd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第二実施形態における短波長側第一補正リファレンススペクトルおよび長波長側第一補正リファレンススペクトルを示す図。The figure which shows the short wavelength side 1st correction reference spectrum and the long wavelength side 1st correction reference spectrum in 2nd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第二実施形態における短波長側第二補正リファレンススペクトル、長波長側第二補正リファレンススペクトルおよび第二補正リファレンススペクトルを示す図。The figure which shows the short wavelength side 2nd correction reference spectrum, the long wavelength side 2nd correction reference spectrum, and the 2nd correction reference spectrum in 2nd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第二実施形態における短波長側吸収スペクトル、長波長側吸収スペクトルおよび吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the short wavelength side absorption spectrum, long wavelength side absorption spectrum, and absorption spectrum in 2nd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第二実施形態における短波長側第一補正吸収スペクトルおよび長波長側第一補正吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the short wavelength side 1st correction | amendment absorption spectrum and long wavelength side 1st correction | amendment absorption spectrum in 2nd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第二実施形態における短波長側第二補正吸収スペクトルおよび長波長側第二補正吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the short wavelength side 2nd corrected absorption spectrum and the long wavelength side 2nd corrected absorption spectrum in 2nd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第二実施形態における短波長側第三補正吸収スペクトル、長波長側第三補正吸収スペクトルおよび第三補正吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the short wavelength side 3rd corrected absorption spectrum, the long wavelength side 3rd corrected absorption spectrum, and the 3rd corrected absorption spectrum in 2nd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定方法の第二実施形態を示すフロー図。The flowchart which shows 2nd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring method which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第三実施形態におけるリファレンススペクトルを示す図。The figure which shows the reference spectrum in 3rd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第三実施形態における吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the absorption spectrum in 3rd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定装置の第三実施形態における補正吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the correction | amendment absorption spectrum in 3rd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る炭化水素濃度測定方法の第三実施形態を示すフロー図。The flowchart which shows 3rd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring method which concerns on this invention.

以下では、図1から図9を用いて本発明に係る炭化水素濃度測定装置の実施の第一実施形態であるTHC測定装置100について説明する。   Hereinafter, a THC measuring apparatus 100 as a first embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.

図1に示すTHC測定装置100は、測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度和(Total Hydrocarbon)を測定する装置である。
「測定対象ガス」は、少なくともその一部に炭化水素を含む気体を広く指す。「測定対象ガス」の具体例としては、自動車の排気ガス等が挙げられる。
測定対象ガスに含まれる炭化水素は必ずしも常温(25℃)かつ常圧(1気圧)において気化している必要はなく、例えば加熱することにより気化するものであっても良い。
「炭化水素」は、炭素と水素とからなる化合物である化学種を単数または複数種類含む。
炭化水素に含まれる化学種は、その構造からアルカン、アルケン、アルキン、芳香族炭化水素等に分類される。
「アルカン」は、一般式Cn2n+2(n;1以上の整数)で表される鎖状飽和炭化水素を指す。なお、本発明においてはシクロアルカンはアルカンに含まれるものとする。
「シクロアルカン」は、一般式Cn2n(n;3以上の整数)で表される環状飽和炭化水素を指す。
「アルケン」は、一般式Cn2n(n;2以上の整数)で表される鎖状不飽和炭化水素を指す。
「アルキン」は、一般式Cn2n-2(n;2以上の整数)で表される鎖状不飽和炭化水素を指す。
「芳香族炭化水素」は、単環または複数の環(縮合環)構造を有する炭化水素である。
A THC measurement device 100 shown in FIG. 1 is a device that measures the total concentration of hydrocarbons (Total Hydrocarbon) contained in the measurement target gas 1.
“Measurement gas” broadly refers to a gas containing hydrocarbons at least in part. Specific examples of “measurement target gas” include automobile exhaust gas.
The hydrocarbon contained in the measurement target gas is not necessarily vaporized at normal temperature (25 ° C.) and normal pressure (1 atm), and may be vaporized by heating, for example.
“Hydrocarbon” includes one or more chemical species which are compounds composed of carbon and hydrogen.
Chemical species contained in hydrocarbons are classified into alkanes, alkenes, alkynes, aromatic hydrocarbons and the like based on their structures.
“Alkane” refers to a chain saturated hydrocarbon represented by the general formula C n H 2n + 2 (n: an integer of 1 or more). In the present invention, cycloalkane is included in alkane.
“Cycloalkane” refers to a cyclic saturated hydrocarbon represented by the general formula C n H 2n (n: an integer of 3 or more).
“Alkene” refers to a chain unsaturated hydrocarbon represented by the general formula C n H 2n (n: an integer of 2 or more).
“Alkyne” refers to a chain unsaturated hydrocarbon represented by the general formula C n H 2n-2 (n; an integer of 2 or more).
An “aromatic hydrocarbon” is a hydrocarbon having a single ring or a plurality of ring (fused ring) structures.

本実施形態のTHC測定装置100は、測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち、(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、並びに、(c)アルキンからなるグループ、に属する炭化水素がそれぞれ異なる波長帯の光を吸収する性質を利用し、各グループに対応する波長帯の光の吸収量を検出することにより、各グループに属する炭化水素の濃度和を測定する。
なお、「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」は波数に換算して2800cm-1以上3000cm-1以下の波長帯の範囲内に設定され、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」は波数に換算して3000cm-1以上3200cm-1以下の波長帯の範囲内に設定され、「アルキンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」は波数に換算して3200cm-1以上3400cm-1以下の波長帯の範囲内に設定される。
The THC measuring apparatus 100 of the present embodiment includes (a) a group consisting of alkanes and alkenes, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) an alkyne among the hydrocarbons contained in the measurement target gas 1. By utilizing the property that the hydrocarbons belonging to each group absorb light in different wavelength bands and detecting the amount of light absorbed in the wavelength bands corresponding to each group, the concentration sum of the hydrocarbons belonging to each group is calculated. taking measurement.
Note that "alkane and wavelength range hydrocarbons are absorbed belonging to the group consisting of alkene" is set in the range of, in terms of wavenumber 2800 cm -1 or 3000 cm -1 or less in the wavelength band, consisting of "aromatic hydrocarbon waveband hydrocarbons belonging to the group to absorb "is set in the range of, in terms of wavenumber 3000 cm -1 or 3200 cm -1 or less in the wavelength band," waveband hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes absorb light " Is set within the wavelength range of 3200 cm −1 or more and 3400 cm −1 or less in terms of wave number.

THC測定装置100は、フレーム110、光源側光学系ユニット120、ガス容器40、フォトダイオード30、チョッパ・分光器制御装置70、ロックインアンプ80およびデータ処理装置190を具備する。   The THC measurement device 100 includes a frame 110, a light source side optical system unit 120, a gas container 40, a photodiode 30, a chopper / spectrometer control device 70, a lock-in amplifier 80, and a data processing device 190.

フレーム110はTHC測定装置100の他の部材、特に光学系を構成する部材の相対的な位置を保持するための構造体である。
フレーム110はベース部材111、ユニット支持部材112、容器支持部材113およびフォトダイオード支持部材114を具備する。
The frame 110 is a structure for holding the relative positions of other members of the THC measuring apparatus 100, particularly members constituting the optical system.
The frame 110 includes a base member 111, a unit support member 112, a container support member 113, and a photodiode support member 114.

ベース部材111はフレーム110の主たる構造体を成す部材である。フレーム110を構成する他の部材はベース部材111に固定される。   The base member 111 is a member that forms the main structure of the frame 110. Other members constituting the frame 110 are fixed to the base member 111.

ユニット支持部材112は光源側光学系ユニット120をベース部材111に固定する部材である。ユニット支持部材112の下端部はベース部材111に固定され、ユニット支持部材112の上端部は光源側光学系ユニット120に固定される。   The unit support member 112 is a member that fixes the light source side optical system unit 120 to the base member 111. The lower end portion of the unit support member 112 is fixed to the base member 111, and the upper end portion of the unit support member 112 is fixed to the light source side optical system unit 120.

容器支持部材113はガス容器40をベース部材111に固定する部材である。容器支持部材113の下端部はベース部材111に固定され、容器支持部材113の上端部はガス容器40に固定される。   The container support member 113 is a member that fixes the gas container 40 to the base member 111. The lower end portion of the container support member 113 is fixed to the base member 111, and the upper end portion of the container support member 113 is fixed to the gas container 40.

フォトダイオード支持部材114はフォトダイオード30をベース部材111に固定する部材である。フォトダイオード支持部材114の下端部はベース部材111に固定され、フォトダイオード支持部材114の上端部はフォトダイオード30に固定される。   The photodiode support member 114 is a member that fixes the photodiode 30 to the base member 111. The lower end portion of the photodiode support member 114 is fixed to the base member 111, and the upper end portion of the photodiode support member 114 is fixed to the photodiode 30.

光源側光学系ユニット120はTHC測定装置100の光学系のうち、ガス容器40よりも赤外ランプ10寄りに配置される部材をまとめたものである。
光源側光学系ユニット120はケース121、赤外ランプ10、第一集光レンズ61、光チョッパ50、コリメートレンズ62、分光器20および第二集光レンズ63を具備する。
The light source side optical system unit 120 is a group of members arranged closer to the infrared lamp 10 than the gas container 40 in the optical system of the THC measuring apparatus 100.
The light source side optical system unit 120 includes a case 121, an infrared lamp 10, a first condenser lens 61, a light chopper 50, a collimator lens 62, a spectrometer 20, and a second condenser lens 63.

ケース121は箱状の部材であり、光源側光学系ユニット120を構成する他の部材を収容するとともに当該他の部材の相対的な位置関係を保持する。
ケース121はユニット支持部材112を介してベース部材111に固定される。
光源側光学系ユニット120に収容される各部材(THC測定装置100の光学系を成す部材)の詳細については後述する。
The case 121 is a box-shaped member, and accommodates other members constituting the light source side optical system unit 120 and holds the relative positional relationship of the other members.
The case 121 is fixed to the base member 111 via the unit support member 112.
Details of each member housed in the light source side optical system unit 120 (members forming the optical system of the THC measuring apparatus 100) will be described later.

ガス容器40は本発明に係るガス容器の実施の一形態であり、測定対象ガス1を収容する容器である。
本実施形態のガス容器40は胴体部材41、入口側窓部材42および出口側窓部材43を具備する。
The gas container 40 is an embodiment of the gas container according to the present invention, and is a container that houses the measurement target gas 1.
The gas container 40 of the present embodiment includes a body member 41, an inlet side window member 42, and an outlet side window member 43.

胴体部材41はガス容器40の主たる構造体を成す円筒形状の部材である。
胴体部材41は測定対象ガス1が通過する配管の中途部に接続され、胴体部材41の内部を測定対象ガス1が通過する。胴体部材41は容器支持部材113を介してベース部材111に固定される。
The body member 41 is a cylindrical member forming the main structure of the gas container 40.
The body member 41 is connected to a middle part of the pipe through which the measurement target gas 1 passes, and the measurement target gas 1 passes through the inside of the body member 41. The body member 41 is fixed to the base member 111 via the container support member 113.

入口側窓部材42および出口側窓部材43は胴体部材41に形成された二つの開口部に嵌設されたガラスまたは石英からなる部材である。   The entrance side window member 42 and the exit side window member 43 are members made of glass or quartz fitted into two openings formed in the body member 41.

フォトダイオード30はフォトダイオード支持部材114を介してベース部材111に固定される。フォトダイオード30の詳細については後述する。   The photodiode 30 is fixed to the base member 111 via the photodiode support member 114. Details of the photodiode 30 will be described later.

以下では、THC測定装置100の光学系について説明する。
図2に示す如く、THC測定装置100の光学系は、赤外ランプ10、分光器20、フォトダイオード30、第一集光レンズ61、コリメートレンズ62、第二集光レンズ63および光チョッパ50により構成される。
Hereinafter, the optical system of the THC measurement apparatus 100 will be described.
As shown in FIG. 2, the optical system of the THC measurement apparatus 100 includes an infrared lamp 10, a spectroscope 20, a photodiode 30, a first condenser lens 61, a collimator lens 62, a second condenser lens 63, and an optical chopper 50. Composed.

赤外ランプ10は本発明に係る光源の実施の一形態であり、THC測定装置100の光学系の最上流部を成す部材である。
図1に示す如く、赤外ランプ10はケース121の内部の所定の位置に固定される。
本実施形態の赤外ランプ10は赤外光を発生させるものであり、赤外ランプ10により発生する赤外光の波長帯は、「(a)アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」、「(b)芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」、および「(c)アルキンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯」を全て含む(図3および図6参照)。
The infrared lamp 10 is an embodiment of a light source according to the present invention, and is a member that forms the most upstream part of the optical system of the THC measurement apparatus 100.
As shown in FIG. 1, the infrared lamp 10 is fixed at a predetermined position inside the case 121.
The infrared lamp 10 of the present embodiment generates infrared light, and the wavelength band of the infrared light generated by the infrared lamp 10 is “a hydrocarbon absorbed in the group consisting of alkane and alkene”. "(B) Wavelength band absorbed by hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons" and "(c) Wavelength band absorbed by hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes" ( (See FIG. 3 and FIG. 6).

本実施形態の赤外ランプ10は赤外光を発生するが、本発明に係る光源はこれに限定されない。これは、本発明に係る光源が発生する光(の波長)は測定対象ガスが吸収する波長帯に応じて適宜選択されるものであることによる。
すなわち、本発明に係る光源により発生する光は赤外光だけでなく、可視光、および紫外光でも良い。
The infrared lamp 10 of the present embodiment generates infrared light, but the light source according to the present invention is not limited to this. This is because the light (wavelength) generated by the light source according to the present invention is appropriately selected according to the wavelength band absorbed by the measurement target gas.
That is, the light generated by the light source according to the present invention may be not only infrared light but also visible light and ultraviolet light.

分光器20は本発明に係る分光器の実施の一形態であり、赤外ランプ10により発生した光を周期的に波長変動させるものである。
図2に示す如く、分光器20はグレーティング21およびMEMSミラー26を具備する。
The spectroscope 20 is an embodiment of the spectroscope according to the present invention, and periodically changes the wavelength of light generated by the infrared lamp 10.
As shown in FIG. 2, the spectroscope 20 includes a grating 21 and a MEMS mirror 26.

グレーティング21は赤外ランプ10により発生した光を回折させることにより波長毎に分光するものである。
本実施形態のグレーティング21は溝が多数(1mmに数百から数千本程度)形成された回折格子である。グレーティング21に入射された光は回折されて波長毎に分光され、分光された光は波長に応じて異なる反射角度(回折角度)で反射される。
図1に示す如く、グレーティング21はケース121の内部の所定の位置に固定される。
The grating 21 diffracts the light generated by the infrared lamp 10 to divide the light for each wavelength.
The grating 21 of the present embodiment is a diffraction grating in which a large number of grooves (several hundreds to thousands of grooves per 1 mm) are formed. The light incident on the grating 21 is diffracted and dispersed for each wavelength, and the dispersed light is reflected at different reflection angles (diffraction angles) depending on the wavelength.
As shown in FIG. 1, the grating 21 is fixed at a predetermined position inside the case 121.

MEMSミラー26はグレーティング21により反射された光を所定の方向に反射するものである。MEMSミラー26はいわゆるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術により製造される。
図1に示す如く、MEMSミラー26はケース121の内部の所定の位置に固定される。
図2に示す如く、MEMSミラー26は基部26aおよび回動部26bを有する。
The MEMS mirror 26 reflects the light reflected by the grating 21 in a predetermined direction. The MEMS mirror 26 is manufactured by a so-called MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology.
As shown in FIG. 1, the MEMS mirror 26 is fixed at a predetermined position inside the case 121.
As shown in FIG. 2, the MEMS mirror 26 has a base portion 26a and a rotating portion 26b.

基部26aは平板状の部材であり、その中央部には開口部26cが形成される。   The base 26a is a flat plate-like member, and an opening 26c is formed at the center.

回動部26bは平板状の部材であり、開口部26cに収容される位置に配置され、基部26aに対して回動可能に連結され、支持される。回動部26bは、基部26aとの連結部分が弾性的に捻れることにより基部26aに対して回動する。
図2に示す如く、回動部26bに力が作用していない状態では回動部26bと基部26aとの連結部分が弾性的に捻れておらず、回動部26bは基部26aの一対の板面と回動部26bの板面とが平行となる姿勢(基準姿勢)で保持される。
回動部26bの一方の板面には金、アルミニウム等の薄膜が形成され、当該薄膜がMEMSミラー26の反射面を成す。
The rotation part 26b is a flat plate-like member, is disposed at a position accommodated in the opening 26c, and is rotatably connected to and supported by the base part 26a. The rotating part 26b rotates with respect to the base part 26a by elastically twisting the connecting part with the base part 26a.
As shown in FIG. 2, when no force is applied to the rotating portion 26b, the connecting portion between the rotating portion 26b and the base portion 26a is not elastically twisted, and the rotating portion 26b is a pair of plates of the base portion 26a. The surface is held in a posture (reference posture) in which the plate surface of the rotating portion 26b is parallel.
A thin film made of gold, aluminum, or the like is formed on one plate surface of the rotating portion 26 b, and the thin film forms a reflective surface of the MEMS mirror 26.

本実施形態のMEMSミラー26はいわゆる電磁力式のミラーである。
基部26aには開口部26c、ひいては回動部26bを挟む形で一対の永久磁石が埋め込まれる。従って、回動部26bは当該一対の永久磁石により形成される磁界の中に配置されることとなる。
また、回動部26bには外部から電圧を印加可能な配線が形成される。
The MEMS mirror 26 of this embodiment is a so-called electromagnetic force type mirror.
A pair of permanent magnets are embedded in the base portion 26a so as to sandwich the opening portion 26c and eventually the rotating portion 26b. Accordingly, the rotating portion 26b is disposed in a magnetic field formed by the pair of permanent magnets.
In addition, a wiring capable of applying a voltage from the outside is formed in the rotating portion 26b.

回動部26bに形成された配線に電圧を印加すると、一対の永久磁石により形成される磁界の中に配置された回動部26bにローレンツ力が作用する。その結果、回動部26bが基部26aに対して回動し、回動部26bに形成された反射面の角度が変更される。
回動部26bに作用するローレンツ力の大きさは、回動部26bに形成された配線に印可される電圧値、ひいては電流値に対応した大きさを有する。
従って、回動部26bに形成された配線に印可される電圧値(電流値)を調整することにより、回動部26bの回動角度、ひいてはMEMSミラー26の反射角度を調整することが可能である。
When a voltage is applied to the wiring formed in the rotating part 26b, Lorentz force acts on the rotating part 26b arranged in a magnetic field formed by a pair of permanent magnets. As a result, the rotation part 26b rotates with respect to the base part 26a, and the angle of the reflective surface formed in the rotation part 26b is changed.
The magnitude of the Lorentz force acting on the rotating part 26b has a magnitude corresponding to the voltage value applied to the wiring formed on the rotating part 26b, and consequently the current value.
Therefore, by adjusting the voltage value (current value) applied to the wiring formed in the rotating portion 26b, the rotating angle of the rotating portion 26b and consequently the reflection angle of the MEMS mirror 26 can be adjusted. is there.

MEMSミラー26の反射角度が変化すると、MEMSミラー26により所定の方向(本実施形態では、フォトダイオード30に向かう方向)に反射される光がグレーティング21から入射される角度が変化する。
従って、MEMSミラー26の反射角度を調整することにより、MEMSミラー26により所定の方向に反射される光の波長を調整することが可能である。
When the reflection angle of the MEMS mirror 26 changes, the angle at which the light reflected by the MEMS mirror 26 in a predetermined direction (in this embodiment, the direction toward the photodiode 30) is incident from the grating 21 changes.
Therefore, by adjusting the reflection angle of the MEMS mirror 26, the wavelength of light reflected by the MEMS mirror 26 in a predetermined direction can be adjusted.

また、回動部26bに形成された配線への電圧の印加を停止すると、回動部26bは基部26aとの連結部分の弾性的な捻れ変形を解消するべく回動し、基準姿勢に戻る。
従って、回動部26bに形成された配線に所定の周波数で電圧を印加することにより、回動部26bは当該所定の周波数で揺動し、MEMSミラー26により所定の方向に反射される光が周期的に波長変動する(光の波長が周期的に変動する)。
以下、MEMSミラー26の回動部26bが揺動する周期を「分光器20の分光周期」という。
Further, when the application of voltage to the wiring formed in the rotating portion 26b is stopped, the rotating portion 26b rotates to eliminate the elastic torsional deformation of the connecting portion with the base portion 26a and returns to the reference posture.
Therefore, by applying a voltage at a predetermined frequency to the wiring formed in the rotation unit 26b, the rotation unit 26b swings at the predetermined frequency, and the light reflected in the predetermined direction by the MEMS mirror 26 is reflected. Wavelength fluctuates periodically (light wavelength fluctuates periodically).
Hereinafter, the period in which the rotating portion 26b of the MEMS mirror 26 swings is referred to as “spectral period of the spectroscope 20”.

本実施形態のMEMSミラー26はいわゆる電磁力式のミラーであるが、本発明に係るMEMSミラーはこれに限定されず、他の駆動形式(例えば、静電式、圧電式、熱歪式)で基部に対して回動部を回動させても良い。
本発明に係るMEMSミラーは市販のMEMSミラーにより達成することが可能である。
The MEMS mirror 26 of the present embodiment is a so-called electromagnetic force type mirror, but the MEMS mirror according to the present invention is not limited to this, and may be of other driving types (for example, electrostatic type, piezoelectric type, thermal strain type). You may rotate a rotation part with respect to a base.
The MEMS mirror according to the present invention can be achieved by a commercially available MEMS mirror.

フォトダイオード30は本発明に係る受光器の実施の一形態であり、分光器20により波長変動された光の強度を検出するものである。
本実施形態のフォトダイオード30は受光した光の強度を検出する半導体素子からなり、受光した光の強度に応じた電気信号を出力(送信)する。
The photodiode 30 is an embodiment of a light receiver according to the present invention, and detects the intensity of light whose wavelength has been varied by the spectrometer 20.
The photodiode 30 of the present embodiment is composed of a semiconductor element that detects the intensity of received light, and outputs (transmits) an electrical signal corresponding to the intensity of the received light.

図1および図2において二点鎖線で示す如く、THC測定装置100の光学系は、赤外ランプ10から分光器20、ガス容器40を経てフォトダイオード30に至る光路Zを形成する。
図1に示す如く、ガス容器40は光路Zにおいて分光器20およびフォトダイオード30により挟まれる位置に配置される。
赤外ランプ10により発生した光は、分光器20により周期的に波長変動された状態で入口側窓部材42を透過して胴体部材41の内部に進入する。胴体部材41の内部に進入した光は胴体部材41の内部に収容されている測定対象物を透過し、次いで出口側窓部材43を透過して胴体部材41の外部(ガス容器40の外部)に導かれ、フォトダイオード30により受光される。
1 and 2, the optical system of the THC measuring apparatus 100 forms an optical path Z from the infrared lamp 10 to the photodiode 30 through the spectroscope 20 and the gas container 40.
As shown in FIG. 1, the gas container 40 is disposed at a position sandwiched between the spectroscope 20 and the photodiode 30 in the optical path Z.
The light generated by the infrared lamp 10 passes through the entrance-side window member 42 and enters the body member 41 in a state where the wavelength is periodically changed by the spectrometer 20. The light that has entered the body member 41 passes through the object to be measured housed in the body member 41, and then passes through the exit-side window member 43 to the outside of the body member 41 (outside the gas container 40). Guided and received by the photodiode 30.

第一集光レンズ61は赤外ランプ10により発生する光を集光(収束)する光学素子である。
図1に示す如く、第一集光レンズ61はケース121の内部の所定の位置に固定される。
図2に示す如く、第一集光レンズ61は光路Zにおいて赤外ランプ10および分光器20により挟まれる位置に配置される。
The first condenser lens 61 is an optical element that condenses (converges) the light generated by the infrared lamp 10.
As shown in FIG. 1, the first condenser lens 61 is fixed at a predetermined position inside the case 121.
As shown in FIG. 2, the first condenser lens 61 is disposed at a position sandwiched between the infrared lamp 10 and the spectroscope 20 in the optical path Z.

コリメートレンズ62は第一集光レンズ61により集光された光を平行光とし、分光器20(より詳細には、グレーティング21)に照射する光学素子である。
図1に示す如く、コリメートレンズ62はケース121の内部の所定の位置に固定される。
図2に示す如く、コリメートレンズ62は光路Zにおいて赤外ランプ10および分光器20により挟まれ、かつ第一集光レンズ61よりも下流側となる位置に配置される。
また、コリメートレンズ62は第一集光レンズ61により集光された光の焦点Y(図2中の白丸)よりも光路Zにおいて下流側となる位置に配置される。
The collimating lens 62 is an optical element that irradiates the spectroscope 20 (more specifically, the grating 21) with the light collected by the first condenser lens 61 as parallel light.
As shown in FIG. 1, the collimating lens 62 is fixed at a predetermined position inside the case 121.
As shown in FIG. 2, the collimating lens 62 is sandwiched between the infrared lamp 10 and the spectroscope 20 in the optical path Z, and is disposed at a position downstream of the first condenser lens 61.
Further, the collimating lens 62 is disposed at a position downstream of the focal point Y (white circle in FIG. 2) of the light condensed by the first condenser lens 61 in the optical path Z.

第二集光レンズ63は分光器20により波長変動された光を集光(収束)してフォトダイオード30に照射する(受光させる)光学素子である。
図2に示す如く、第二集光レンズ63はケース121においてガス容器40の入口側窓部材42に対向する位置に形成された開口部に嵌設され、光源側光学系ユニット120の内部から外部に光を照射する窓としての機能を兼ねる。
The second condenser lens 63 is an optical element that condenses (converges) the light whose wavelength has been changed by the spectroscope 20 and irradiates (receives) light to the photodiode 30.
As shown in FIG. 2, the second condensing lens 63 is fitted in an opening formed in the case 121 at a position facing the inlet side window member 42 of the gas container 40, and from the inside of the light source side optical system unit 120 to the outside. Also serves as a window to irradiate light.

光チョッパ50はMEMSチョッパ部材51およびスリット部材56を具備する。
図1に示す如く、光チョッパ50はケース121の内部の所定の位置に固定される。
図2に示す如く、光チョッパ50は光路Zにおいて赤外ランプ10および分光器20により挟まれる位置、より詳細には第一集光レンズ61およびコリメートレンズ62により挟まれる位置に配置される。
The optical chopper 50 includes a MEMS chopper member 51 and a slit member 56.
As shown in FIG. 1, the optical chopper 50 is fixed at a predetermined position inside the case 121.
As shown in FIG. 2, the optical chopper 50 is disposed at a position sandwiched between the infrared lamp 10 and the spectroscope 20 in the optical path Z, more specifically at a position sandwiched between the first condenser lens 61 and the collimating lens 62.

MEMSチョッパ部材51はいわゆるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術により製造される。
図2に示す如く、MEMSチョッパ部材51は基部51aおよび回動部51bを有する。
The MEMS chopper member 51 is manufactured by a so-called MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technique.
As shown in FIG. 2, the MEMS chopper member 51 has a base portion 51a and a rotating portion 51b.

基部51aは一対の板面を有する平板状の部材であり、基部51aの中央部には基部51aの一対の板面を貫通する開口部51cが形成される。   The base 51a is a flat plate member having a pair of plate surfaces, and an opening 51c penetrating the pair of plate surfaces of the base 51a is formed at the center of the base 51a.

回動部51bは平板状の部材であり、開口部51cに収容される位置に配置され、基部51aに対して回動可能に連結され、支持される。回動部51bは、基部51aとの連結部分が弾性的に捻れることにより基部51aに対して回動する。
図2に示す如く、回動部51bに力が作用していない状態では回動部51bと基部51aとの連結部分が弾性的に捻れておらず、回動部51bは基部51aの一対の板面と回動部51bの板面とが平行となる姿勢(基準姿勢)で保持される。その結果、開口部51cは回動部51bにより閉塞された(閉じられた)状態となる。
The rotation part 51b is a flat plate-like member, is disposed at a position accommodated in the opening 51c, and is rotatably connected to and supported by the base 51a. The rotating part 51b rotates with respect to the base 51a by elastically twisting the connecting part with the base 51a.
As shown in FIG. 2, when no force is applied to the rotating portion 51b, the connecting portion of the rotating portion 51b and the base portion 51a is not elastically twisted, and the rotating portion 51b is a pair of plates of the base portion 51a. The surface is held in a posture (reference posture) in which the plate surface of the rotating portion 51b is parallel. As a result, the opening 51c is closed (closed) by the rotating portion 51b.

本実施形態のMEMSチョッパ部材51はいわゆる電磁力式のアクチュエータである。
基部51aには開口部51c、ひいては回動部51bを挟む形で一対の永久磁石が埋め込まれる。従って、回動部51bは当該一対の永久磁石により形成される磁界の中に配置されることとなる。
また、回動部51bには外部から電圧を印加可能な配線が形成される。
The MEMS chopper member 51 of this embodiment is a so-called electromagnetic force type actuator.
A pair of permanent magnets are embedded in the base 51a so as to sandwich the opening 51c, and thus the rotating part 51b. Therefore, the rotating part 51b is disposed in a magnetic field formed by the pair of permanent magnets.
In addition, a wiring capable of applying a voltage from the outside is formed in the rotating portion 51b.

回動部51bは、電圧の印加状態に対応して基部51aに対して回動する。
すなわち、回動部51bに形成された配線に電圧を印加すると、一対の永久磁石により形成される磁界の中に配置された回動部51bにはローレンツ力が作用する。その結果、回動部51bが基部51aに対して回動し、開口部51c(厳密には、開口部51cの一部)が開いた状態となる。
The rotating part 51b rotates with respect to the base part 51a corresponding to the voltage application state.
That is, when a voltage is applied to the wiring formed in the rotating portion 51b, Lorentz force acts on the rotating portion 51b disposed in the magnetic field formed by the pair of permanent magnets. As a result, the rotating part 51b rotates with respect to the base part 51a, and the opening 51c (strictly, a part of the opening 51c) is opened.

また、回動部51bに形成された配線への電圧の印加を停止すると、回動部51bは基部51aとの連結部分の弾性的な捻れ変形を解消するべく回動し、基準姿勢に戻る。
従って、回動部51bに形成された配線に所定の周波数で電圧を印加することにより、回動部51bは当該所定の周波数で揺動し、開口部51cを開閉する。
Further, when the application of the voltage to the wiring formed in the rotating portion 51b is stopped, the rotating portion 51b rotates to eliminate the elastic twisting deformation of the connecting portion with the base 51a and returns to the reference posture.
Therefore, by applying a voltage at a predetermined frequency to the wiring formed in the rotating portion 51b, the rotating portion 51b swings at the predetermined frequency and opens and closes the opening 51c.

図2において実線で示す如く、回動部51bが基準姿勢をとっているとき、第一集光レンズ61により集光された光は回動部51bにより遮断され、フォトダイオード30に到達しない。回動部51bが基準姿勢をとることにより、光が光チョッパ50により遮断される状態を「遮断状態」という。
図2において点線で示す如く、回動部51bが基部51aに対して回動した姿勢をとっているとき、第一集光レンズ61により集光された光は回動部51bに遮断されずに開口部51cを通過し、フォトダイオード30に到達する。回動部51bが基部51aに対して回動した姿勢をとることにより、光が光チョッパ50を通過する状態を「通過状態」という。
このように、MEMSチョッパ部材51の回動部51bは、回動することにより「通過状態」および「遮断状態」のいずれかの状態に切り替えることが可能である。
以下、MEMSチョッパ部材51の回動部51bが回動(揺動)する周期、より厳密には通過状態の開始から遮断状態への移行を経て再び通過状態に移行するまでの周期を「光チョッパ50のチョッピング周期」という。
As shown by a solid line in FIG. 2, when the rotating unit 51 b is in the reference posture, the light collected by the first condenser lens 61 is blocked by the rotating unit 51 b and does not reach the photodiode 30. A state in which light is blocked by the light chopper 50 when the rotating unit 51b takes the reference posture is referred to as a “blocking state”.
As shown by a dotted line in FIG. 2, when the rotating part 51b is in a posture of rotating with respect to the base part 51a, the light collected by the first condenser lens 61 is not blocked by the rotating part 51b. It passes through the opening 51c and reaches the photodiode 30. A state in which light passes through the light chopper 50 when the rotating unit 51b is rotated with respect to the base 51a is referred to as a “passing state”.
Thus, the rotation part 51b of the MEMS chopper member 51 can be switched to either the “passing state” or the “cut-off state” by rotating.
Hereinafter, the cycle in which the rotating portion 51b of the MEMS chopper member 51 rotates (swings), more precisely, the cycle from the start of the passing state to the transition to the passing state through the transition to the blocking state is referred to as “optical chopper”. 50 chopping cycles.

本実施形態のMEMSチョッパ部材51はいわゆる電磁力式のアクチュエータであるが、本発明に係るMEMSチョッパ部材はこれに限定されず、他の駆動形式(例えば、静電式、圧電式、熱歪式)で基部に対して回動部を回動させても良い。
また、市販のMEMSミラーその他のMEMSアクチュエータを本発明に係るMEMSチョッパ部材として流用することが可能である。
The MEMS chopper member 51 of the present embodiment is a so-called electromagnetic force type actuator, but the MEMS chopper member according to the present invention is not limited to this, and other driving types (for example, electrostatic type, piezoelectric type, thermal strain type). ) May rotate the rotating portion relative to the base.
Further, a commercially available MEMS mirror or other MEMS actuator can be used as the MEMS chopper member according to the present invention.

「光チョッパ50のチョッピング周期」は、「分光器20の分光周期」よりも短くなるように設定される(光チョッパ50のチョッピング周波数は、分光器20の分光周波数よりも大きくなるように設定される)。
既存のMEMSミラーを流用してMEMSチョッパ部材51を構成した場合、光チョッパ50のチョッピング周期を10μsec〜100μsec程度に設定することが可能である(光チョッパ50のチョッピング周波数を10kHz〜100kHz程度に設定することが可能である)。
従って、光チョッパ50のチョッピング周期よりも短くならない範囲で「分光器20の分光周期」を短くすることが可能であり、THC測定装置100の高速応答性(リアルタイム性)の向上に寄与する。ここでいう高速応答性とは、ごく短時間における測定対象ガスの組成変動(本実施形態では、炭化水素濃度の変動)を精度良く検出可能であることを指す。
The “chopping period of the optical chopper 50” is set to be shorter than the “spectral period of the spectrometer 20” (the chopping frequency of the optical chopper 50 is set to be higher than the spectral frequency of the spectrometer 20). )
When the MEMS chopper member 51 is configured using an existing MEMS mirror, the chopping cycle of the optical chopper 50 can be set to about 10 μsec to 100 μsec (the chopping frequency of the optical chopper 50 is set to about 10 kHz to 100 kHz). Is possible).
Therefore, it is possible to shorten the “spectral period of the spectroscope 20” within a range that does not become shorter than the chopping period of the optical chopper 50, which contributes to improvement of the high-speed response (real-time property) of the THC measurement apparatus 100. Here, the high-speed response means that it is possible to accurately detect the composition variation (in this embodiment, variation in hydrocarbon concentration) of the measurement target gas in a very short time.

図2に示す如く、本実施形態では、MEMSチョッパ部材51の開口部51cは焦点Yに対応する位置(焦点Yの近傍となる位置)に配置される。
このように構成することにより、赤外ランプ10により発生した光が細く収束された状態で開口部51cを通過することとなり、回動部51bが基準姿勢から大きく回動しなくても「通過状態」と「遮断状態」との切り替えを行うことが可能であり、光チョッパ50のチョッピング周期をより短くすることが可能である。
このチョッピングにより受光強度が強くなり(周波数領域にもよるが、受光素子は高周波数になるほど感度が大きい)、ひいてはS/N比を大きくすることが可能である。さらに、ロックインアンプを組み合わせた場合には、ノイズ成分の除去を効果的に行うことが可能であり、ひいてはS/N比をさらに大きくすることが可能である
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the opening 51c of the MEMS chopper member 51 is disposed at a position corresponding to the focal point Y (a position near the focal point Y).
With this configuration, the light generated by the infrared lamp 10 passes through the opening 51c in a state where the light is converged finely. "And" blocking state "can be switched, and the chopping cycle of the optical chopper 50 can be further shortened.
This chopping increases the light receiving intensity (depending on the frequency domain, the sensitivity of the light receiving element increases as the frequency increases), and thus the S / N ratio can be increased. Furthermore, when a lock-in amplifier is combined, it is possible to effectively remove noise components, and thus the S / N ratio can be further increased.

本実施形態では回動部51bが基準姿勢となるときには回動部51bにより開口部51cが閉塞されるが、ここでいう「閉塞される」とは、開口部51cが回動部51bにより完全に密閉される(開口部51cの端面と回動部51bとの間に隙間が無い)ことを指すのではなく、光が開口部51cを通過出来ない程度に覆われることを指す。   In the present embodiment, the opening 51c is closed by the turning portion 51b when the turning portion 51b is in the reference posture. The term “closed” here means that the opening 51c is completely closed by the turning portion 51b. It does not indicate that it is sealed (there is no gap between the end surface of the opening 51c and the rotating portion 51b), but indicates that the light is covered to the extent that it cannot pass through the opening 51c.

スリット部材56は赤外ランプ10により発生した光を絞る(外乱光を光路Zから排除することによりTHC測定装置100の波長分解能を向上させる)ものである。
スリット部材56は一対の板面を有する板状の部材であり、スリット部材56にはスリット部材56の一対の板面を貫通する溝であるスリット56aが形成される。
The slit member 56 narrows the light generated by the infrared lamp 10 (excludes disturbance light from the optical path Z, thereby improving the wavelength resolution of the THC measurement apparatus 100).
The slit member 56 is a plate-like member having a pair of plate surfaces, and the slit member 56 is formed with a slit 56 a that is a groove penetrating the pair of plate surfaces of the slit member 56.

スリット部材56はMEMSチョッパ部材51に隣接する位置に配置される。本実施形態では、スリット部材56はMEMSチョッパ部材51の後側の板面(MEMSチョッパ部材51の基部51aの一対の板面のうち、光路Zの下流側となる板面)に貼り合わされる形で固定される。
従って、MEMSチョッパ部材51は光の光路Zにおいてスリット部材56よりも上流側に配置される(スリット部材56は光の光路ZにおいてMEMSチョッパ部材51よりも下流側に配置される)こととなる。
このように構成することは、以下の利点を有する。すなわち、仮にMEMSチョッパ部材を光の光路においてスリット部材よりも下流側に配置した場合には、MEMSチョッパ部材の回動部により遮断(反射)された光の一部がスリット部材により更に反射されて外
乱光となり、MEMSチョッパ部材の基部の開口部を通過して分光器、ひいては受光器に到達し、受光器による光の強度の検出精度を低下させる場合がある。
そのため、MEMSチョッパ部材を光の光路においてスリット部材よりも下流側に配置する場合には、このような外乱光の影響を排除するためにスリット部材の形状、表面の色、配置等を別途工夫する必要があるが、本実施形態の如くスリット部材56を光の光路ZにおいてMEMSチョッパ部材51よりも下流側に配置した場合には回動部51bにより遮断(反射)された光がスリット部材56により再度反射されることが無いので、容易に外乱光の影響を排除することが可能であり、ひいてはTHC測定装置100の波長分解能を向上させることが可能である。
The slit member 56 is disposed at a position adjacent to the MEMS chopper member 51. In this embodiment, the slit member 56 is bonded to the rear plate surface of the MEMS chopper member 51 (the plate surface on the downstream side of the optical path Z among the pair of plate surfaces of the base portion 51a of the MEMS chopper member 51). It is fixed with.
Therefore, the MEMS chopper member 51 is disposed upstream of the slit member 56 in the light optical path Z (the slit member 56 is disposed downstream of the MEMS chopper member 51 in the light optical path Z).
This configuration has the following advantages. That is, if the MEMS chopper member is disposed downstream of the slit member in the optical path of light, a part of the light blocked (reflected) by the rotating portion of the MEMS chopper member is further reflected by the slit member. In some cases, the light becomes disturbance light, passes through the opening of the base portion of the MEMS chopper member, reaches the spectroscope, and eventually the light receiver, and decreases the detection accuracy of the light intensity by the light receiver.
Therefore, when the MEMS chopper member is arranged downstream of the slit member in the optical path of the light, the shape, surface color, arrangement, etc. of the slit member are separately devised in order to eliminate the influence of such disturbance light. Although it is necessary, when the slit member 56 is arranged on the downstream side of the MEMS chopper member 51 in the optical path Z of the light as in this embodiment, the light blocked (reflected) by the rotating portion 51b is caused by the slit member 56. Since it is not reflected again, it is possible to easily eliminate the influence of disturbance light, and it is possible to improve the wavelength resolution of the THC measurement apparatus 100.

MEMSチョッパ部材51に固定されたスリット部材56のスリット56aは、焦点Yに対応する位置(焦点Yの近傍となる位置)に配置される。
このように構成することにより、赤外ランプ10により発生した光が細く収束された状態でスリット56aを通過することとなり、スリット56aを通過する光の光量を確保しつつスリット56aを極力細くして外乱光の影響を排除することが可能であり、THC測定装置100のS/N比の向上と波長分解能の向上とを両立することが可能である。
The slit 56a of the slit member 56 fixed to the MEMS chopper member 51 is disposed at a position corresponding to the focal point Y (a position near the focal point Y).
With this configuration, the light generated by the infrared lamp 10 passes through the slit 56a in a state where the light is converged finely, and the slit 56a is made as thin as possible while ensuring the amount of light passing through the slit 56a. It is possible to eliminate the influence of disturbance light, and to improve both the S / N ratio of the THC measurement apparatus 100 and the wavelength resolution.

既存のMEMSミラーを流用してMEMSチョッパ部材51を構成した場合、MEMSチョッパ部材51を例えば縦20mm×横30mm×厚さ5mm程度の大きさに抑えることが可能である。また、スリット部材56の厚さも数mm程度に抑えることが可能である。
従って、MEMSチョッパ部材51およびスリット部材56を合わせたサイズ、すなわち光チョッパ50を全体としてコンパクトにすることが可能であり、光チョッパ50を小型化することが可能である。
また、光チョッパ50を小型化することにより、THC測定装置100の光学系全体を小型化することが可能である。THC測定装置100を小型化することは、THC測定装置100を自動車に取り付けて走行中の自動車の排気ガスの分析を行う場合に特に有効である。
When the MEMS chopper member 51 is configured by diverting an existing MEMS mirror, the MEMS chopper member 51 can be suppressed to a size of, for example, about 20 mm long × 30 mm wide × 5 mm thick. Further, the thickness of the slit member 56 can be suppressed to about several mm.
Accordingly, the size of the MEMS chopper member 51 and the slit member 56, that is, the optical chopper 50 can be made compact as a whole, and the optical chopper 50 can be downsized.
Further, by reducing the size of the optical chopper 50, it is possible to reduce the size of the entire optical system of the THC measuring apparatus 100. Downsizing the THC measuring device 100 is particularly effective when the exhaust gas of a running vehicle is analyzed with the THC measuring device 100 attached to the vehicle.

以下では、THC測定装置100の制御系について説明する。
図1に示す如く、THC測定装置100の制御系は、チョッパ・分光器制御装置70、ロックインアンプ80およびデータ処理装置190により構成される。
Hereinafter, a control system of the THC measurement apparatus 100 will be described.
As shown in FIG. 1, the control system of the THC measurement device 100 is configured by a chopper / spectrometer control device 70, a lock-in amplifier 80, and a data processing device 190.

チョッパ・分光器制御装置70は光チョッパ50および分光器20のMEMSミラー26の動作を制御する装置である。
チョッパ・分光器制御装置70は光チョッパ50、より厳密にはMEMSチョッパ部材51に接続され、MEMSチョッパ部材51の回動部51bに形成された配線に所定の周期(チョッピング周期に対応する周期)の電圧を印加することが可能である。
チョッパ・分光器制御装置70はMEMSミラー26に接続され、MEMSミラー26の回動部26bに形成された配線に所定の周期(分光周期に対応する周期)の電圧を印加することが可能である。
チョッパ・分光器制御装置70はMEMSミラー駆動制御用の発振回路であり、周波数設定が可能なものであれば、汎用的なもので達成することが可能である。
The chopper / spectrometer control device 70 is a device that controls the operation of the optical chopper 50 and the MEMS mirror 26 of the spectroscope 20.
The chopper / spectrometer control device 70 is connected to the optical chopper 50, more precisely, to the MEMS chopper member 51, and has a predetermined period (period corresponding to the chopping period) in the wiring formed in the rotating part 51b of the MEMS chopper member 51. It is possible to apply a voltage of
The chopper / spectrometer control device 70 is connected to the MEMS mirror 26, and can apply a voltage having a predetermined period (a period corresponding to the spectroscopic period) to the wiring formed in the rotating portion 26b of the MEMS mirror 26. .
The chopper / spectrometer control device 70 is an oscillation circuit for MEMS mirror drive control, and can be achieved by a general purpose device as long as the frequency can be set.

ロックインアンプ80はフォトダイオード30により受光された光の強度に応じた電気信号(測定信号)からノイズ成分を除去するものである。
ロックインアンプ80はフォトダイオード30に接続され、フォトダイオード30から測定信号を受信することが可能である。
ロックインアンプ80はチョッパ・分光器制御装置70に接続され、チョッパ・分光器制御装置70がMEMSチョッパ部材51の回動部51bに形成された配線に印可する電圧のタイミングを示す信号(参照信号)、およびMEMSミラー26の回動部26bに形成された配線に印加される電圧のタイミングを示す信号(分光周期信号)をチョッパ・分光器制御装置70から受信することが可能である。
ロックインアンプ80は測定信号および参照信号に基づいてノイズ成分が除去された測定信号(補正測定信号)を生成する。
ロックインアンプ80は既知のロックインアンプまたはこれと等価な機能を発現する回路等により達成される。
The lock-in amplifier 80 removes a noise component from an electrical signal (measurement signal) corresponding to the intensity of light received by the photodiode 30.
The lock-in amplifier 80 is connected to the photodiode 30 and can receive a measurement signal from the photodiode 30.
The lock-in amplifier 80 is connected to the chopper / spectrometer control device 70, and a signal (reference signal) indicating the timing of the voltage applied to the wiring formed in the rotating part 51 b of the MEMS chopper member 51 by the chopper / spectrometer control device 70. ), And a signal (spectral period signal) indicating the timing of the voltage applied to the wiring formed in the rotating portion 26b of the MEMS mirror 26 can be received from the chopper / spectrometer control device 70.
The lock-in amplifier 80 generates a measurement signal (corrected measurement signal) from which noise components have been removed based on the measurement signal and the reference signal.
The lock-in amplifier 80 is achieved by a known lock-in amplifier or a circuit that exhibits an equivalent function.

データ処理装置190は本発明に係る濃度算出装置の実施の一形態である。
データ処理装置190はフォトダイオード30により受光された光の強度に基づいて、測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち、(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、並びに、(c)アルキンからなるグループ、に属する炭化水素の濃度和をグループ毎に算出する。
データ処理装置190は処理部191、入力部192および表示部193を具備する。
The data processing device 190 is an embodiment of the concentration calculation device according to the present invention.
Based on the intensity of light received by the photodiode 30, the data processing device 190 includes (a) a group consisting of alkane and alkene, and (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons among the hydrocarbons contained in the measurement target gas 1. A concentration sum of hydrocarbons belonging to the group and (c) the group consisting of alkynes is calculated for each group.
The data processing device 190 includes a processing unit 191, an input unit 192, and a display unit 193.

処理部191は種々のプログラム等を格納し、これらのプログラム等を展開し、これらのプログラム等に従って所定の演算を行い、当該演算結果等を記憶することができる。   The processing unit 191 can store various programs and the like, expand these programs and the like, perform predetermined calculations according to these programs and the like, and store the calculation results and the like.

処理部191は、実体的には、CPU、ROM、RAM、HDD等がバスで接続される構成であっても良く、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であっても良い。
本実施例の処理部191は専用品であるが、市販のパーソナルコンピュータやワークステーション等に上記プログラム等を格納したもので達成することも可能である。
The processing unit 191 may actually have a configuration in which a CPU, a ROM, a RAM, an HDD, and the like are connected by a bus, or may be configured by a one-chip LSI or the like.
Although the processing unit 191 of this embodiment is a dedicated product, it can also be achieved by storing the above-described program in a commercially available personal computer or workstation.

処理部191はロックインアンプ80に接続され、ロックインアンプ80から補正測定信号および分光周期信号を取得(受信)することが可能である。   The processing unit 191 is connected to the lock-in amplifier 80 and can acquire (receive) the corrected measurement signal and the spectral period signal from the lock-in amplifier 80.

処理部191は処理部191において行われる種々の演算等に用いられる情報、演算結果等を記憶することが可能である。   The processing unit 191 can store information used for various calculations performed in the processing unit 191, calculation results, and the like.

処理部191は、基準となるガス(以下、基準ガス)のスペクトル、すなわち図3に示すリファレンススペクトルA0(λ)を予め記憶している。 The processing unit 191 stores in advance a spectrum of a reference gas (hereinafter referred to as a reference gas), that is, a reference spectrum A 0 (λ) shown in FIG.

「基準ガス」は、測定対象ガスに含まれる炭化水素の三つの吸収波長帯の光を吸収しないことが予め分かっているガスである。基準ガスの具体例としては、窒素ガスが挙げられる。
「リファレンススペクトル」は基準ガスに光を照射したときの波長と光の強度との関係を示すものであり、波長の関数として表される。以下の説明では、波長と光の強度との関係を示す場合には横軸を波長、縦軸を光強度として表すものとする。
本実施形態では、リファレンススペクトルA0(λ)のスペクトルの波長帯は波数に換算して2000cm-1以上4000cm-1以下の範囲に設定される。
従って、リファレンススペクトルA0(λ)の最短波長λminは波数に換算して4000cm-1となる波長であり、リファレンススペクトルA0(λ)の最長波長λmaxは波数に換算して2000cm-1となる波長である。
The “reference gas” is a gas that is known in advance not to absorb light in the three absorption wavelength bands of hydrocarbons contained in the measurement target gas. A specific example of the reference gas is nitrogen gas.
The “reference spectrum” indicates the relationship between the wavelength and the light intensity when the reference gas is irradiated with light, and is expressed as a function of the wavelength. In the following description, when the relationship between wavelength and light intensity is shown, the horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents light intensity.
In the present embodiment, the wavelength band of the spectrum of the reference spectra A 0 (λ) is set to a range of 2000 cm -1 or 4000 cm -1 or less in terms of wavenumber.
Thus, the shortest wavelength λmin of the reference spectra A 0 (λ) is the wavelength at which 4000 cm -1 in terms of wavenumber, the longest wavelength λmax of reference spectra A 0 (λ) is the 2000 cm -1 in terms of wavenumber Is the wavelength.

図3に示す如く、本実施形態のリファレンススペクトルA0(λ)は、(a)アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、(b)芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、および(c)アルキンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、を全て含む。
なお、図3において(d)で示される波長帯は、上記(a)〜(c)のいずれにも該当しない波長帯、すなわちアルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素、芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素、並びにアルキンからなるグループに属する炭化水素のいずれも吸収しない波長帯である。以下、(d)で示される波長帯を「測定対象ガス1の非吸収波長帯」という。
As shown in FIG. 3, the reference spectrum A 0 (λ) of this embodiment belongs to (a) a wavelength band absorbed by hydrocarbons belonging to a group consisting of alkanes and alkenes, and (b) belongs to a group consisting of aromatic hydrocarbons. All of the wavelength bands absorbed by hydrocarbons and (c) the wavelength bands absorbed by hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes are included.
Note that the wavelength band indicated by (d) in FIG. 3 is a wavelength band not corresponding to any of the above (a) to (c), that is, a hydrocarbon or an aromatic hydrocarbon belonging to the group consisting of alkane and alkene. It is a wavelength band in which neither hydrocarbons belonging to the group nor hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes are absorbed. Hereinafter, the wavelength band indicated by (d) is referred to as “the non-absorption wavelength band of the measurement target gas 1”.

処理部191は図4に示す第一補正リファレンススペクトルA1(λ)を予め算出し、記憶している。
「第一補正リファレンススペクトル」はリファレンススペクトルから当該リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち小さい方の光強度を引くことにより算出され、波長の関数として表される。なお、リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度が同じである場合には、リファレンススペクトルから当該リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のどちらを引いても良い。
本実施形態では、図3に示すリファレンススペクトルA0(λ)の最長波長点A02(図3中の白四角)の光強度A0(λmax)は最短波長点A01(図3中の黒四角)の光強度A0(λmin)よりも小さいので、リファレンススペクトルA0(λ)から光強度A0(λmax)を引くことにより、図4に示す第一補正リファレンススペクトルA1(λ)が算出される(A1(λ)=A0(λ)−A0(λmax))。
The processing unit 191 calculates and stores the first corrected reference spectrum A 1 (λ) shown in FIG. 4 in advance.
The “first corrected reference spectrum” is calculated by subtracting the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the reference spectrum from the reference spectrum, and is expressed as a function of wavelength. If the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the reference spectrum are the same, subtract either the light intensity at the shortest wavelength point or the light intensity at the longest wavelength point in the reference spectrum from the reference spectrum. May be.
In the present embodiment, the light intensity A 0 (λmax) of the longest wavelength point A 02 (white square in FIG. 3) of the reference spectrum A 0 (λ) shown in FIG. 3 is the shortest wavelength point A 01 (black in FIG. 3). is smaller than the light intensity a 0 square) ([lambda] min), by subtracting the light intensity a 0 (.lambda.max) from reference spectra a 0 (lambda), the first correction reference spectrum a 1 shown in FIG. 4 (lambda) It is calculated (A 1 (λ) = A 0 (λ) −A 0 (λmax)).

図4に示す如く、第一補正リファレンススペクトルA1(λ)における最長波長点A12(図4中の白四角)の縦軸の座標A1(λmax)の値はゼロであり(A1(λmax)=0)、最長波長点A12は横軸上に位置する。 As shown in FIG. 4, the value of the coordinate A 1 (λmax) on the vertical axis of the longest wavelength point A 12 (white square in FIG. 4) in the first corrected reference spectrum A 1 (λ) is zero (A 1 ( λmax) = 0), the longest wavelength point A 12 is located on the horizontal axis.

処理部191は図5に示す第二補正リファレンススペクトルA2(λ)を予め算出し、記憶している。
「第二補正リファレンススペクトル」は第一補正リファレンススペクトルに定数を加えることにより算出され、波長の関数として表される。
本実施形態では、第一補正リファレンススペクトルA1(λ)に定数Cを加えることにより、第二補正リファレンススペクトルA2(λ)が算出される(A2(λ)=A1(λ)+C)。
図5に示す如く、第二補正リファレンススペクトルA2(λ)における最長波長点A22(図5中の白四角)の縦軸の座標A2(λmax)の値はCである(A2(λmax)
=C)。
定数Cは、後述する数1に基づく計算に含まれる対数演算が不能となる場合を回避するために便宜的に加えられるものである。従って、定数Cの値は通常、正の値となる。ただし、定数Cを加えなくても対数演算が不能とならない場合には第一補正リファレンススペクトルに定数Cを加えて第二補正リファレンススペクトルを算出する演算を省略する、あるいは、定数Cの値をゼロとすることも可能である。
The processing unit 191 calculates and stores the second corrected reference spectrum A 2 (λ) shown in FIG. 5 in advance.
The “second corrected reference spectrum” is calculated by adding a constant to the first corrected reference spectrum and is expressed as a function of wavelength.
In this embodiment, the second corrected reference spectrum A 2 (λ) is calculated by adding a constant C to the first corrected reference spectrum A 1 (λ) (A 2 (λ) = A 1 (λ) + C. ).
As shown in FIG. 5, the value of the coordinate A 2 (λmax) on the vertical axis of the longest wavelength point A 22 (white square in FIG. 5) in the second corrected reference spectrum A 2 (λ) is C (A 2 ( λmax)
= C).
The constant C is added for the sake of convenience in order to avoid the case where logarithmic calculation included in the calculation based on Equation 1 described later becomes impossible. Therefore, the value of the constant C is usually a positive value. However, if the logarithmic calculation is not disabled without adding the constant C, the calculation for adding the constant C to the first corrected reference spectrum and calculating the second corrected reference spectrum is omitted, or the value of the constant C is set to zero. It is also possible.

処理部191は、ロックインアンプ80から取得された補正測定信号および分光周期信号に基づいて、図6に示す「測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)」を算出する。
「測定対象ガスの吸収スペクトル」は、測定対象ガスに光を照射したときの波長と光の強度との関係を示すものであり、波長の関数として表される。
Based on the corrected measurement signal and the spectral period signal acquired from the lock-in amplifier 80, the processing unit 191 calculates “absorption spectrum B 0 (λ) of the measurement target gas 1” shown in FIG.
The “absorption spectrum of the measurement target gas” indicates the relationship between the wavelength and the light intensity when the measurement target gas is irradiated with light, and is expressed as a function of the wavelength.

より詳細には、処理部191は、補正測定信号および分光周期信号を照合し、取得された補正測定信号がどの波長帯の光の強度を示すものかを特定する作業を順次行うことにより、測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)を算出する。
図6に示す吸収スペクトルB0(λ)の最短波長および最長波長は、それぞれ図3に示すリファレンススペクトルA0(λ)の最短波長および最長波長に一致する。
More specifically, the processing unit 191 compares the corrected measurement signal and the spectral period signal, and sequentially performs an operation of specifying which wavelength band the intensity of the acquired corrected measurement signal indicates light, thereby performing measurement. An absorption spectrum B 0 (λ) of the target gas 1 is calculated.
The shortest wavelength and the longest wavelength of the absorption spectrum B 0 (λ) shown in FIG. 6 respectively match the shortest wavelength and the longest wavelength of the reference spectrum A 0 (λ) shown in FIG.

図6において太い実線で示される測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)は、図3において太い実線で示されるとともに図6において二点鎖線で示されるリファレンススペクトルA0(λ)に比べて全体的に光強度が小さい。
これは、THC測定装置100の光学系(例えば、第一集光レンズ61、コリメートレンズ62、第二集光レンズ63)、ガス容器40に設けられた入口側窓部材42および出口側窓部材43等が汚れるといった外乱要因による。
また、ガス容器40が測定対象ガス1からの熱伝導により温度上昇してガス容器40から赤外光が放射されることにより、測定対象ガス1の吸収スペクトルにはさらに外乱要因が重なることとなる。
従って、通常は、吸収スペクトルB0(λ)の最短波長点B01とリファレンススペクトルA0(λ)の最短波長点A01とは重ならず(縦軸の座標が一致せず)、吸収スペクトルB0(λ)の最長波長点B02とリファレンススペクトルA0(λ)の最長波長点A02とは重ならない(縦軸の座標が一致しない)。
The absorption spectrum B 0 (λ) of the measurement target gas 1 indicated by the thick solid line in FIG. 6 is compared with the reference spectrum A 0 (λ) indicated by the thick solid line in FIG. 3 and indicated by the two-dot chain line in FIG. The light intensity is low overall.
This is because the optical system (for example, the first condenser lens 61, the collimator lens 62, the second condenser lens 63) of the THC measuring apparatus 100, the inlet side window member 42 and the outlet side window member 43 provided in the gas container 40 are used. Due to disturbance factors such as contamination.
Further, when the gas container 40 rises in temperature due to heat conduction from the measurement target gas 1 and infrared light is emitted from the gas container 40, a disturbance factor further overlaps with the absorption spectrum of the measurement target gas 1. .
Therefore, usually, (not match the coordinates of the vertical axis) do not overlap the shortest wavelength point B 01 and the reference spectrum A 0 shortest wavelength point A 01 in (lambda) of the absorption spectrum B 0 (lambda), the absorption spectrum does not overlap the longest wavelength point a 02 of B 0 (lambda) maximum wavelength point B 02 and the reference spectra a 0 of (lambda) (the ordinate does not match).

図6に示す如く、測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)は、(a)アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、(b)芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、および(c)アルキンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯において、その光強度が低下している(対応する波長帯の部分が下に凸となっている)。
これは、赤外ランプ10により発生した光が測定対象ガス1を透過したときに、当該光のうち、(a)アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、(b)芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、および(c)アルキンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、にそれぞれ対応する成分が、測定対象ガス1に含まれる炭化水素に吸収されることによる。
As shown in FIG. 6, the absorption spectrum B 0 (λ) of the measurement target gas 1 is (a) a wavelength band absorbed by hydrocarbons belonging to the group consisting of alkanes and alkenes, and (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons. In the wavelength band that the hydrocarbons that belong to, and the wavelength band that the hydrocarbons that belong to the group consisting of (c) alkynes absorb, the light intensity decreases (the corresponding wavelength band part is convex downward) )
This is because, when the light generated by the infrared lamp 10 passes through the gas 1 to be measured, (a) the wavelength band absorbed by the hydrocarbons belonging to the group consisting of alkane and alkene, and (b) the fragrance. The hydrocarbons contained in the measurement target gas 1 have components corresponding to the wavelength band absorbed by hydrocarbons belonging to the group consisting of group hydrocarbons and (c) the wavelength band absorbed by hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes, respectively. By being absorbed into.

処理部191は、測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)に基づいて、図7に示す「測定対象ガス1の第一補正吸収スペクトルB1(λ)」を算出する。
「測定対象ガスの第一補正吸収スペクトル」は、測定対象ガスの吸収スペクトルから当該吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち小さい方の光強度を引くことにより算出され、波長の関数として表される。なお、吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度が同じである場合には、測定対象ガスの吸収スペクトルから当該吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のどちらを引いても良い。
本実施形態では、図6に示す測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)の最長波長点B02(図6中の白丸)の光強度B0(λmax)は最短波長点B01(図6中の黒丸)の光強度B0(λmin)よりも小さいので、測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)から光強度B0(λmax)を引くことにより図7に示す第一補正吸収スペクトルB1(λ)が算出される(B1(λ)=B0(λ)−B0(λmax))。
The processing unit 191 calculates the “first corrected absorption spectrum B 1 (λ) of the measurement target gas 1” illustrated in FIG. 7 based on the absorption spectrum B 0 (λ) of the measurement target gas 1.
The “first corrected absorption spectrum of the measurement target gas” is calculated by subtracting the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the absorption spectrum from the absorption spectrum of the measurement target gas. , Expressed as a function of wavelength. If the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the absorption spectrum are the same, the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the absorption spectrum are determined from the absorption spectrum of the gas to be measured. Either of these may be drawn.
In the present embodiment, the light intensity B 0 (.lambda.max) shortest wavelength point B 01 is (FIG longest wavelength point B 02 (white circles in Fig. 6) of the absorption spectrum B 0 of the measuring object gas 1 (lambda) shown in FIG. 6 7 is smaller than the light intensity B 0 (λmin) of the measurement target gas 1, the first corrected absorption shown in FIG. 7 is obtained by subtracting the light intensity B 0 (λmax) from the absorption spectrum B 0 (λ) of the measurement target gas 1. The spectrum B 1 (λ) is calculated (B 1 (λ) = B 0 (λ) −B 0 (λmax)).

図7に示す如く、第一補正吸収スペクトルB1(λ)における最長波長点B12(図7中の白丸)の縦軸の座標B1(λmax)の値はゼロであり(B1(λmax)=0)、最長波長点B12は横軸上に位置する。
また、第一補正吸収スペクトルB1(λ)における最長波長点B12(図7中の白丸)および第一補正リファレンススペクトルA1(λ)における最長波長点A12(図4および図7中の白四角)は重なる(縦軸の座標が一致する)。
As shown in FIG. 7, the value of the coordinate B 1 (λmax) on the vertical axis of the longest wavelength point B 12 (white circle in FIG. 7) in the first corrected absorption spectrum B 1 (λ) is zero (B 1 (λmax ) = 0), the longest wavelength point B 12 is located on the horizontal axis.
Further, the longest wavelength point B 12 (white circle in FIG. 7) in the first corrected absorption spectrum B 1 (λ) and the longest wavelength point A 12 (in FIG. 4 and FIG. 7) in the first corrected reference spectrum A 1 (λ). The white squares overlap (the coordinates of the vertical axis match).

処理部191は、第一補正リファレンススペクトルA1(λ)および第一補正吸収スペクトルB1(λ)に基づいて、図8に示す第二補正吸収スペクトルB2(λ)を算出する。
「第二補正吸収スペクトル」は、「第一補正リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち大きい方の光強度(α)を第一補正吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち大きい方の光強度(β)で割った値(=α/β)」を第一補正吸収スペクトルに乗ずることにより算出され、波長の関数として表される。
なお、第一補正リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度が同じである場合、または、第一補正吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度が同じである場合には、上記(α/β)の値を1として第一補正吸収スペクトルに乗ずる(実質的には、第一補正吸収スペクトルをそのまま第二補正吸収スペクトルとする)。
本実施形態では、図4および図7に示す測定対象ガス1の第一補正リファレンススペクトルA1(λ)の最短波長点A11(図4および図7中の黒四角)の光強度A1(λmin)は最長波長点A12(図4および図7中の白四角)の光強度A1(λmax)よりも大きく、かつ図7に示す測定対象ガス1の第一補正吸収スペクトルB1(λ)の最短波長点B11(図7中の黒丸)の光強度B1(λmin)は最長波長点B12(図7中の白丸)の光強度B1(λmax)よりも大きいので、光強度A1(λmin)を光強度B1(λmin)で割った値を第一補正吸収スペクトルB1(λ)に乗ずることにより、図8に示す第二補正吸収スペクトルB2(λ)が算出される(B2(λ)={A1(λmin)/B1(λmin)}×B1(λ))。
The processing unit 191 calculates the second corrected absorption spectrum B 2 (λ) shown in FIG. 8 based on the first corrected reference spectrum A 1 (λ) and the first corrected absorption spectrum B 1 (λ).
The “second corrected absorption spectrum” is “the light intensity (α) of the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the first corrected reference spectrum is Calculated by multiplying the first corrected absorption spectrum by the value obtained by dividing the light intensity and the light intensity at the longest wavelength point by the larger light intensity (β) (= α / β), and is expressed as a function of wavelength. .
The light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the first corrected reference spectrum are the same, or the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the first corrected absorption spectrum are the same. In this case, the value of the above (α / β) is set to 1 and the first corrected absorption spectrum is multiplied (substantially, the first corrected absorption spectrum is directly used as the second corrected absorption spectrum).
In this embodiment, the light intensity A 1 (black square in FIGS. 4 and 7) of the shortest wavelength point A 11 (black square in FIGS. 4 and 7) of the first corrected reference spectrum A 1 (λ) of the measurement target gas 1 shown in FIGS. λmin) is larger than the light intensity A 1 (λmax) of the longest wavelength point A 12 (white square in FIGS. 4 and 7), and the first corrected absorption spectrum B 1 (λ since the shortest wavelength point B 11 of) (light intensity of black circle) in FIG. 7 B 1 ([lambda] min) is the longest wavelength point B 12 (greater than the light intensity of the white circle) in FIG. 7 B 1 (.lambda.max), light intensity by multiplying a 1 a value obtained by dividing the light intensity B 1 ([lambda] min) and ([lambda] min) to the first correction absorption spectrum B 1 (λ), the second correction absorption spectrum B 2 (lambda) is calculated as shown in FIG. 8 (B 2 (λ) = {A 1 (λmin) / B 1 (λmin)} × B 1 (λ)).

図8に示す如く、第二補正吸収スペクトルB2(λ)における最長波長点B22(図8中の白丸)の縦軸の座標B2(λmax)の値はゼロであり(B2(λmax)=0)、最長波長点B22は横軸上に位置する。
また、第二補正吸収スペクトルB2(λ)における最長波長点B22(図8中の白丸)および第一補正リファレンススペクトルA1(λ)における最長波長点A12(図4および図8中の白四角)は重なる(縦軸の座標が一致する)とともに、第二補正吸収スペクトルB2(λ)における最短波長点B21(図8中の黒丸)および第一補正リファレンススペクトルA1(λ)における最短波長点A11(図4および図8中の黒四角)は重なる(縦軸の座標が一致する)。
As shown in FIG. 8, the value of the coordinate B 2 (λmax) on the vertical axis of the longest wavelength point B 22 (white circle in FIG. 8) in the second corrected absorption spectrum B 2 (λ) is zero (B 2 (λmax ) = 0), the longest wavelength point B 22 is located on the horizontal axis.
Further, the longest wavelength point B 22 (white circle in FIG. 8) in the second corrected absorption spectrum B 2 (λ) and the longest wavelength point A 12 in the first corrected reference spectrum A 1 (λ) (in FIGS. 4 and 8). The white squares overlap (the coordinates of the vertical axes coincide), and the shortest wavelength point B 21 (black circle in FIG. 8) and the first corrected reference spectrum A 1 (λ) in the second corrected absorption spectrum B 2 (λ). The shortest wavelength point A 11 (black square in FIGS. 4 and 8) overlaps (the coordinates of the vertical axis coincide).

処理部191は、第二補正吸収スペクトルB2(λ)に基づいて、図9に示す第三補正吸収スペクトルB3(λ)を算出する。
「第三補正吸収スペクトル」は第二補正吸収スペクトルに定数を加えたものであり、波長の関数として表される。ここで、第二補正吸収スペクトルに加えられる定数の値は、第二補正リファレンススペクトルを算出するときに第一補正リファレンススペクトルに加えられる定数の値と同じである。
本実施形態では、第二補正吸収スペクトルB2(λ)に定数Cを加えることにより、第三補正吸収スペクトルB3(λ)が算出される(B3(λ)=B2(λ)+C)。
定数Cは、後述する数1に基づく計算に含まれる対数演算が不能となる場合を回避するために便宜的に加えられるものである。従って、定数Cの値は通常、正の値となる。
ただし、定数Cを加えなくても対数演算が不能とならない場合には第二補正吸収スペクトルに定数Cを加えて第三補正吸収スペクトルを算出する演算を省略する、あるいは、定数Cの値をゼロとすることも可能である。
The processing unit 191 calculates a third corrected absorption spectrum B 3 (λ) shown in FIG. 9 based on the second corrected absorption spectrum B 2 (λ).
The “third corrected absorption spectrum” is a value obtained by adding a constant to the second corrected absorption spectrum, and is expressed as a function of wavelength. Here, the value of the constant added to the second corrected absorption spectrum is the same as the value of the constant added to the first corrected reference spectrum when calculating the second corrected reference spectrum.
In the present embodiment, the third corrected absorption spectrum B 3 (λ) is calculated by adding a constant C to the second corrected absorption spectrum B 2 (λ) (B 3 (λ) = B 2 (λ) + C. ).
The constant C is added for the sake of convenience in order to avoid the case where logarithmic calculation included in the calculation based on Equation 1 described later becomes impossible. Therefore, the value of the constant C is usually a positive value.
However, if the logarithmic operation is not disabled without adding the constant C, the calculation for adding the constant C to the second corrected absorption spectrum and calculating the third corrected absorption spectrum is omitted, or the value of the constant C is set to zero. It is also possible.

図9に示す如く、第三補正吸収スペクトルB3(λ)における最長波長点B32(図9中の白丸)の縦軸の座標B3(λmax)の値はCである(B3(λmax)=C)。
また、第三補正吸収スペクトルB3(λ)における最長波長点B32(図9中の白丸)および第二補正リファレンススペクトルA2(λ)における最長波長点A22(図5および図9中の白四角)は重なる(縦軸の座標が一致する)とともに、第三補正吸収スペクトルB3(λ)における最短波長点B31(図9中の黒丸)および第二補正リファレンススペクトルA2(λ)における最短波長点A21(図5および図9中の黒四角)は重なる(縦軸の座標が一致する)。
As shown in FIG. 9, the value of the coordinate B 3 (λmax) on the vertical axis of the longest wavelength point B 32 (white circle in FIG. 9) in the third corrected absorption spectrum B 3 (λ) is C (B 3 (λmax ) = C).
Further, the longest wavelength point B 32 (white circle in FIG. 9) in the third corrected absorption spectrum B 3 (λ) and the longest wavelength point A 22 in the second corrected reference spectrum A 2 (λ) (in FIGS. 5 and 9). The white squares overlap (the coordinates of the vertical axes coincide), and the shortest wavelength point B 31 (black circle in FIG. 9) and the second corrected reference spectrum A 2 (λ) in the third corrected absorption spectrum B 3 (λ) The shortest wavelength point A 21 (black square in FIG. 5 and FIG. 9) overlaps (the coordinates of the vertical axis coincide).

このように、処理部191がリファレンススペクトルA0(λ)および吸収スペクトルB0(λ)に対して行う一連の処理(演算)は、実質的にはリファレンススペクトルA0(λ)の最短波長点A01と吸収スペクトルB0(λ)の最短波長点B01とが重なり、かつ、リファレンススペクトルA0(λ)の最長波長点A02と吸収スペクトルB0(λ)の最長波長点B02とが重なるように補正を施すことに相当する。 As described above, a series of processing (calculation) performed by the processing unit 191 on the reference spectrum A 0 (λ) and the absorption spectrum B 0 (λ) is substantially the shortest wavelength point of the reference spectrum A 0 (λ). a 01 the shortest wavelength point B 01 and the overlap of the absorption spectrum B 0 (lambda), and reference spectra a 0 the longest wavelength point a 02 in (lambda) and the longest wavelength point B 02 of the absorption spectrum B 0 (lambda) It is equivalent to performing correction so that.

図9に示す如く、第二補正リファレンススペクトルA2(λ)および第三補正吸収スペクトルB3(λ)を比較すると、「(a)アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、(b)芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、および(c)アルキンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯を除く波長帯」、すなわち、「(c)の波長帯よりも波長が短い波長帯、(a)の波長帯より波長が長い波長帯および(d)の波長帯」における光強度が良く一致し、外乱要因が排除された状態となる。 As shown in FIG. 9, when the second corrected reference spectrum A 2 (λ) and the third corrected absorption spectrum B 3 (λ) are compared, “(a) Wavelength band absorbed by hydrocarbons belonging to the group consisting of alkane and alkene” , (B) a wavelength band absorbed by a hydrocarbon belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a wavelength band excluding a wavelength band absorbed by the hydrocarbon belonging to the group consisting of alkynes, that is, “(c) The light intensities in the wavelength band shorter than the wavelength band of (1), the wavelength band longer than the wavelength band of (a) and the wavelength band of (d) ”are in good agreement, and the disturbance factor is eliminated.

処理部191は、第二補正リファレンススペクトルA2(λ)、第三補正吸収スペクトルB3(λ)および以下の数1に基づいて、測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出する。 Based on the second corrected reference spectrum A 2 (λ), the third corrected absorption spectrum B 3 (λ), and the following Equation 1, the processing unit 191 selects (a) alkane among the hydrocarbons contained in the measurement target gas 1. And the amount of light absorbed in the wavelength band absorbed by each of the group consisting of alkene, (b) group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) group consisting of alkynes.

Figure 0005363148
Figure 0005363148

数1はランベルト・ベールの法則に基づく計算式である。
数1において、n=1は「アルカンおよびアルケンからなるグループ」、n=2は「芳香族炭化水素からなるグループ」、n=3は「アルキンからなるグループ」を指す。
数1において、X1は「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸光度(光の吸収量)」、X2は「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸光度(光の吸収量)」、X3は「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸光度(光の吸収量)」を指す。
数1において、「I1」は第三補正吸収スペクトルにおける「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯」の光強度、「I2」は第三補正吸収スペクトルにおける「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯」の光強度、「I3」は第三補正吸収スペクトルにおける「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯」の光強度を指す。
数1において、「(I10」は第二補正リファレンススペクトルにおける「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯」の光強度、「(I20」は第二補正リファレンススペクトルにおける「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯」の光強度、「(I30」は第二補正リファレンススペクトルにおける「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯」の光強度を指す。
Equation 1 is a calculation formula based on Lambert-Beer's law.
In Equation 1, n = 1 indicates “a group composed of alkane and alkene”, n = 2 refers to “a group composed of aromatic hydrocarbons”, and n = 3 refers to “a group composed of alkynes”.
In Equation 1, X 1 is “absorbance of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkanes and alkenes (light absorption amount)”, and X 2 is “absorbance of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons (light absorption amount). ) ”, X 3 refers to“ absorbance (absorption amount of light) of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes ”.
In Equation 1, “I 1 ” is the light intensity of “absorption wavelength band of hydrocarbon belonging to the group consisting of alkane and alkene” in the third corrected absorption spectrum, and “I 2 ” is “aromatic carbonization in the third corrected absorption spectrum. The light intensity of the “absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of hydrogen”, and “I 3 ” refer to the light intensity of the “absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes” in the third corrected absorption spectrum.
In Equation 1, "(I 1) 0" is the light intensity of the "absorption wavelength range of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkanes and alkenes" in the second correction reference spectrum, "(I 2) 0" and the second correction reference The light intensity of the “absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons” in the spectrum, “(I 3 ) 0 ” is the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes in the second corrected reference spectrum "Indicates the light intensity.

処理部191は、数1に基づいて算出された「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」に基づいて「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出し、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」に基づいて「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出し、「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」に基づいて「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
具体的には、処理部191は、処理部191に予め記憶された係数K1と「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」との積として、測定対象ガス1に含まれる「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
同様に、処理部191は、処理部191に予め記憶された係数K2と「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」との積として、測定対象ガス1に含まれる「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
同様に、処理部191は、処理部191に予め記憶された係数K3と「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」との積として、測定対象ガス1に含まれる「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
The processing unit 191 calculates “the sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkane and alkene” based on “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkane and alkene” calculated based on Equation 1. Based on the “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons”, the “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons” is calculated, and “from alkyne Based on the “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to a certain group”, “the sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes” is calculated.
Specifically, the processing unit 191 includes the measurement target gas 1 as a product of the coefficient K1 stored in the processing unit 191 in advance and “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkane and alkene”. The “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkanes and alkenes” is calculated.
Similarly, the processing unit 191 is included in the measurement target gas 1 as the product of the coefficient K2 stored in advance in the processing unit 191 and “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons”. The “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons” is calculated.
Similarly, the processing unit 191 calculates “from alkyne as a product of the coefficient K3 stored in advance in the processing unit 191 and“ absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkyne ”contained in the measurement target gas 1. The sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to a certain group is calculated.

処理部191は、上記算出された「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、および「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」の和として、「測定対象ガス1の全炭化水素濃度」を算出する。   The processing unit 191 calculates the above-mentioned “sum of concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkane and alkene”, “sum of concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons”, and “group consisting of alkynes” As the sum of the “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to”, “the total hydrocarbon concentration of the gas 1 to be measured” is calculated.

処理部191は、算出された「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、および「測定対象ガス1の全炭化水素濃度」を適宜記憶する。   The processing unit 191 calculates the “sum of the concentration of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkanes and alkenes”, “the sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons”, and “belonging to the group consisting of alkynes” “Sum of hydrocarbon concentrations” and “total hydrocarbon concentration of measurement target gas 1” are stored as appropriate.

なお、上記係数K1、係数K2および係数K3の初期値は、FID−GC等により予め炭化水素の組成が分かっているガスをTHC測定装置100により測定して得られた「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」の算出結果、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」の算出結果、および「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」の算出結果に基づいて実験的に定められる。
また、本実施形態の場合、処理部191により算出される各グループに属する炭化水素の濃度の和および全炭化水素濃度はメタン換算濃度値(ppmC)の形で算出されるが、本発明はこれに限定されず、体積比等の形で算出しても良い。
The initial values of the coefficient K1, the coefficient K2, and the coefficient K3 are obtained by measuring a gas whose hydrocarbon composition is known in advance by the FID-GC or the like using the THC measuring device 100, and the group consisting of alkane and alkene. Calculation result of "absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to", calculation result of "absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons", and absorption of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes It is experimentally determined based on the calculation result of “absorbance in wavelength band”.
In the case of this embodiment, the sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to each group calculated by the processing unit 191 and the total hydrocarbon concentration are calculated in the form of methane equivalent concentration values (ppmC). However, the calculation may be performed in a form such as a volume ratio.

入力部192は処理部191に接続され、THC測定装置100による炭化水素濃度の測定に係る種々の情報・指示等を処理部191に入力するものである。
本実施形態の処理部191は専用品であるが、市販のキーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、スイッチ等を用いても同様の効果を達成することが可能である。
The input unit 192 is connected to the processing unit 191 and inputs various information / instructions related to the measurement of the hydrocarbon concentration by the THC measuring apparatus 100 to the processing unit 191.
The processing unit 191 of the present embodiment is a dedicated product, but the same effect can be achieved by using a commercially available keyboard, mouse, pointing device, button, switch, or the like.

表示部193は入力部192から処理部191への入力内容や処理部191による算出結果(炭化水素濃度の測定結果)等を表示するものである。
本実施形態の表示部193は専用品であるが、市販のモニターや液晶ディスプレイ等を用いても同様の効果を達成することが可能である。
The display unit 193 displays the input content from the input unit 192 to the processing unit 191, the calculation result (measurement result of hydrocarbon concentration) by the processing unit 191, and the like.
The display unit 193 of the present embodiment is a dedicated product, but the same effect can be achieved even if a commercially available monitor, liquid crystal display, or the like is used.

本実施形態では赤外ランプ10、分光器20およびフォトダイオード30により形成される光路Zにおいて分光器20およびフォトダイオード30により挟まれる位置にガス容器40を配置するが、本発明に係る炭化水素濃度測定装置はこれに限定されない。
本発明に係る炭化水素濃度測定装置の他の実施形態としては、光源および分光器により挟まれる位置にガス容器を配置する構成が挙げられる。
In the present embodiment, the gas container 40 is disposed at a position sandwiched between the spectroscope 20 and the photodiode 30 in the optical path Z formed by the infrared lamp 10, the spectroscope 20 and the photodiode 30. The hydrocarbon concentration according to the present invention The measuring device is not limited to this.
Another embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus according to the present invention includes a configuration in which a gas container is disposed at a position sandwiched between a light source and a spectroscope.

以上の如く、THC測定装置100は、
光を発生させる赤外ランプ10と、
赤外ランプ10により発生した光を周期的に波長変動させる分光器20と、
分光器20により波長変動された光の強度を検出するフォトダイオード30と、
赤外ランプ10、分光器20およびフォトダイオード30により形成される光路Zにおいて分光器20およびフォトダイオード30により挟まれる位置に配置され、測定対象ガス1を収容可能かつ光を透過可能なガス容器40と、
測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯を含むリファレンススペクトルA0(λ)からリファレンススペクトルA0(λ)における最短波長点A01の光強度A0(λmin)および最長波長点A02の光強度A0(λmax)のうち小さい方の光強度(本実施形態では、A0(λmax))を引くことにより算出される第一補正リファレンススペクトルA1(λ)に定数Cを加えた第二補正リファレンススペクトルA2(λ)を予め記憶し、フォトダイオード30により検出された光の強度に基づいて測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)を算出し、吸収スペクトルB0(λ)から吸収スペクトルB0(λ)における最短波長点B01の光強度B0(λmin)および最長波長点B02の光強度B0(λmax)のうち小さい方の光強度(本実施形態では、B0(λmax))を引くことにより第一補正吸収スペクトルB1(λ)を算出し、第一補正リファレンススペクトルA1(λ)における最短波長点A11の光強度A1(λmin)および最長波長点A12の光強度A1(λmax)のうち大きい方の光強度(本実施形態では、A1(λmin))を第一補正吸収スペクトルB1(λ)における最短波長点B11の光強度B1(λmin)および最長波長点B12の光強度B1(λmax)のうち大きい方の光強度(本実施形態では、B1(λmin))で割った値を第一補正吸収スペクトルB1(λ)に乗ずることにより第二補正吸収スペクトルB2(λ)を算出し、第二補正吸収スペクトルB2(λ)に定数Cを加えることにより第三補正吸収スペクトルB3(λ)を算出し、第二補正リファレンススペクトルA2(λ)、第三補正吸収スペクトルB3(λ)および数1に基づいて測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量(X1、X2およびX3)を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出するデータ処理装置190(より厳密には、処理部191)と、
を具備する。
このように構成することにより、THC測定装置100は、時々刻々と変動する外乱要因(例えば、THC測定装置100の光学系(レンズ等)あるいはガス容器40に設けられた入口側窓部材42および出口側窓部材43が汚れる、ガス容器40が測定対象ガス1からの熱伝導により温度上昇してガス容器40を構成する材料(金属等)から赤外光が放射される等)が吸収スペクトルB0(λ)に与える影響を排除することが可能であり、ひいては測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度を精度良く測定することが可能である。
As described above, the THC measuring apparatus 100 is
An infrared lamp 10 for generating light;
A spectroscope 20 for periodically changing the wavelength of light generated by the infrared lamp 10, and
A photodiode 30 for detecting the intensity of light whose wavelength has been varied by the spectroscope 20;
A gas container 40 which is disposed at a position sandwiched between the spectroscope 20 and the photodiode 30 in an optical path Z formed by the infrared lamp 10, the spectroscope 20 and the photodiode 30, can accommodate the measurement target gas 1 and can transmit light. When,
References including wavelength bands absorbed by (a) a group consisting of alkanes and alkenes, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a group consisting of alkynes among the hydrocarbons contained in measurement target gas 1 spectrum a 0 reference spectra from (λ) a 0 (λ) light intensity a 0 of the shortest wavelength point a 01 in ([lambda] min) and smaller light intensity of the light intensity a 0 of the longest wavelength points a 02 (λmax) ( In this embodiment, a second corrected reference spectrum A 2 (λ) obtained by adding a constant C to the first corrected reference spectrum A 1 (λ) calculated by subtracting A 0 (λmax)) is stored in advance. based on the intensity of the detected light to calculate the absorption spectrum B 0 of the measuring object gas 1 (lambda) due to the diode 30, absorption from the absorption spectrum B 0 (lambda) The smaller the light intensity (the embodiment of the spectrum B 0 intensity B 0 of the shortest wavelength point B 01 in (lambda) ([lambda] min) and the light intensity B 0 of the longest wavelength point B 02 (.lambda.max), B 0 ( The first corrected absorption spectrum B 1 (λ) is calculated by subtracting λmax)), and the light intensity A 1 (λmin) and the longest wavelength point A of the shortest wavelength point A 11 in the first corrected reference spectrum A 1 (λ) are calculated. Of the 12 light intensities A 1 (λmax), the larger light intensity (A 1 (λmin) in this embodiment) is the light intensity B 1 at the shortest wavelength point B 11 in the first corrected absorption spectrum B 1 (λ). (Λmin) and the light intensity B 1 (λmax) of the longest wavelength point B 12 divided by the larger light intensity (B 1 (λmin) in the present embodiment) is the first corrected absorption spectrum B 1 (λ ) Torr B calculates 2 (lambda), the second correction absorption spectrum B 2 (lambda) to calculate a third corrected absorption spectrum B 3 (lambda) by adding constants C, the second correction reference spectra A 2 (lambda ), Among the hydrocarbons contained in the measurement target gas 1 based on the third corrected absorption spectrum B 3 (λ) and Equation 1, (a) a group consisting of alkane and alkene, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, (C) Calculate the amount of light absorption (X 1 , X 2 and X 3 ) in the wavelength band that each of the groups consisting of alkynes absorbs, and based on the calculated amount of light absorption corresponding to each group A data processing device 190 (more precisely, a processing unit 191) for calculating the concentration of hydrocarbons belonging to the group;
It comprises.
By configuring in this way, the THC measurement device 100 is capable of causing disturbance factors (for example, the optical system (lens or the like) of the THC measurement device 100) or the inlet side window member 42 and the outlet provided in the gas container 40. Gawamado member 43 is dirty, or the like gas container 40 is infrared light is radiated from the material constituting the temperature rising gas container 40 (metal or the like) by heat conduction from the measurement target gas 1) absorption spectrum B 0 It is possible to eliminate the influence on (λ), and consequently the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas 1 can be measured with high accuracy.

以下では、図10を用いて本発明に係る炭化水素濃度測定方法の第一実施形態について説明する。
本発明に係る炭化水素濃度測定方法の第一実施形態はTHC測定装置100を用いて測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度和を測定する方法である。
図10に示す如く、本発明に係る炭化水素濃度測定方法の第一実施形態は検出工程S1100、吸収スペクトル算出工程S1200、第一補正吸収スペクトル算出工程S1300、第二補正吸収スペクトル算出工程S1400、第三補正吸収スペクトル算出工程S1500、光吸収量算出工程S1600および濃度算出工程S1700を具備する。
Below, 1st embodiment of the hydrocarbon concentration measuring method which concerns on this invention is described using FIG.
The first embodiment of the hydrocarbon concentration measuring method according to the present invention is a method for measuring the sum of the concentrations of hydrocarbons contained in the gas 1 to be measured using the THC measuring device 100.
As shown in FIG. 10, the first embodiment of the hydrocarbon concentration measuring method according to the present invention includes a detection step S1100, an absorption spectrum calculation step S1200, a first corrected absorption spectrum calculation step S1300, a second corrected absorption spectrum calculation step S1400, a first step. Three corrected absorption spectrum calculation steps S1500, a light absorption amount calculation step S1600, and a concentration calculation step S1700 are provided.

検出工程S1100は、フォトダイオード30が、赤外ランプ10により発生してガス容器40に収容された測定対象ガス1を透過した光の強度を検出する工程である。
本実施形態では、検出工程S1100は所定の周期(分光器20の分光周期)で繰り返し行われる。
The detection step S1100 is a step in which the photodiode 30 detects the intensity of light generated by the infrared lamp 10 and transmitted through the measurement target gas 1 accommodated in the gas container 40.
In the present embodiment, the detection step S1100 is repeatedly performed at a predetermined cycle (spectral cycle of the spectrometer 20).

吸収スペクトル算出工程S1200は、データ処理装置190(より厳密には、処理部191)が、フォトダイオード30により検出された光の強度に基づいて測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)を算出する工程である。
吸収スペクトル算出工程S1200が終了したら、第一補正吸収スペクトル算出工程S1300に移行する。
In the absorption spectrum calculation step S1200, the data processor 190 (more precisely, the processing unit 191) calculates the absorption spectrum B 0 (λ) of the measurement target gas 1 based on the light intensity detected by the photodiode 30. It is a process to do.
When the absorption spectrum calculation step S1200 is completed, the process proceeds to the first corrected absorption spectrum calculation step S1300.

第一補正吸収スペクトル算出工程S1300は、データ処理装置190(より厳密には、処理部191)が、吸収スペクトルB0(λ)から吸収スペクトルB0(λ)における最短波長点B01の光強度B0(λmin)および最長波長点B02の光強度B0(λmax)のうち小さい方の光強度(本実施形態では、B0(λmax))を引くことにより第一補正吸収スペクトルB1(λ)を算出する工程である。
第一補正吸収スペクトル算出工程S1300が終了したら、第二補正吸収スペクトル算出工程S1400に移行する。
First correcting absorption spectrum calculating step S1300, the data processing device 190 (more precisely, the processing unit 191) the light intensity of the absorption spectrum B 0 (lambda) from the absorption spectrum B 0 (lambda) the shortest wavelength point B 01 in By subtracting the smaller light intensity (B 0 (λmax) in this embodiment) from B 0 (λmin) and the light intensity B 0 (λmax) of the longest wavelength point B 02 , the first corrected absorption spectrum B 1 ( This is a step of calculating λ).
If 1st correction | amendment absorption spectrum calculation process S1300 is complete | finished, it will transfer to 2nd correction | amendment absorption spectrum calculation process S1400.

第二補正吸収スペクトル算出工程S1400は、データ処理装置190(より厳密には、処理部191)が、第一補正リファレンススペクトルA1(λ)における最短波長点A11の光強度A1(λmin)および最長波長点A12の光強度A1(λmax)のうち大きい方の光強度(本実施形態では、A1(λmin))を第一補正吸収スペクトルB1(λ)における最短波長点B11の光強度B1(λmin)および最長波長点B12の光強度B1(λmax)のうち大きい方の光強度(本実施形態では、B1(λmin))で割った値を第一補正吸収スペクトルB1(λ)に乗ずることにより第二補正吸収スペクトルB2(λ)を算出する工程である。
第二補正吸収スペクトル算出工程S1400が終了したら、第三補正吸収スペクトル算出工程S1500に移行する。
In the second corrected absorption spectrum calculation step S1400, the data processor 190 (more precisely, the processing unit 191) causes the light intensity A 1 (λmin) at the shortest wavelength point A 11 in the first corrected reference spectrum A 1 (λ). The light intensity (A 1 (λmin) in this embodiment) of the light intensity A 1 (λmax) of the longest wavelength point A 12 is set to the shortest wavelength point B 11 in the first corrected absorption spectrum B 1 (λ). The first corrected absorption is obtained by dividing the light intensity B 1 (λmin) and the light intensity B 1 (λmax) of the longest wavelength point B 12 by the larger light intensity (B 1 (λmin) in this embodiment). This is a step of calculating the second corrected absorption spectrum B 2 (λ) by multiplying the spectrum B 1 (λ).
If 2nd correction | amendment absorption spectrum calculation process S1400 is complete | finished, it will transfer to 3rd correction | amendment absorption spectrum calculation process S1500.

第三補正吸収スペクトル算出工程S1500は、データ処理装置190(より厳密には、処理部191)が、第二補正吸収スペクトルB2(λ)に定数Cを加えることにより第三補正吸収スペクトルB3(λ)を算出する工程である。
第三補正吸収スペクトル算出工程S1500が終了したら、光吸収量算出工程S1600に移行する。
In the third corrected absorption spectrum calculation step S1500, the data processing device 190 (more precisely, the processing unit 191) adds a constant C to the second corrected absorption spectrum B 2 (λ), thereby allowing the third corrected absorption spectrum B 3. This is a step of calculating (λ).
When the third corrected absorption spectrum calculating step S1500 is completed, the process proceeds to the light absorption amount calculating step S1600.

光吸収量算出工程S1600は、データ処理装置190(より厳密には、処理部191)が、第二補正リファレンススペクトルA2(λ)、第三補正吸収スペクトルB3(λ)および数1に基づいて測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量(本実施形態では、X1、X2およびX3)を算出する工程である。
光吸収量算出工程S1600が終了したら、濃度算出工程S1700に移行する。
In the light absorption amount calculating step S1600, the data processing device 190 (more precisely, the processing unit 191) is based on the second corrected reference spectrum A 2 (λ), the third corrected absorption spectrum B 3 (λ), and Equation 1. Among the hydrocarbons contained in the gas 1 to be measured, light in the wavelength band absorbed by each of (a) a group consisting of alkane and alkene, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a group consisting of alkynes. Is the step of calculating the amount of absorption (in this embodiment, X 1 , X 2 and X 3 ).
When the light absorption amount calculating step S1600 is completed, the process proceeds to the concentration calculating step S1700.

濃度算出工程S1700は、データ処理装置190(より厳密には、処理部191)が、(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する光の吸収量(本実施形態では、X1、X2およびX3)に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出する工程である。 In the concentration calculation step S1700, the data processing device 190 (more precisely, the processing unit 191) has (a) a group consisting of alkane and alkene, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a group consisting of alkynes. This is a step of calculating the concentration of the hydrocarbons belonging to each group based on the amount of light absorbed by each of these (in this embodiment, X 1 , X 2 and X 3 ).

以上の如く、本発明に係る炭化水素濃度測定方法の第一実施形態は、
光を発生させる赤外ランプ10と、
赤外ランプ10により発生した光を周期的に波長変動させる分光器20と、
分光器20により波長変動された光の強度を検出するフォトダイオード30と、
赤外ランプ10、分光器20およびフォトダイオード30により形成される光路Zにおいて分光器20およびフォトダイオード30により挟まれる位置に配置され、測定対象ガス1を収容可能かつ光を透過可能なガス容器40と、
測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯を含むリファレンススペクトルA0(λ)からリファレンススペクトルA0(λ)における最短波長点A01の光強度A0(λmin)および最長波長点A02の光強度A0(λmax)のうち小さい方の光強度(本実施形態では、A0(λmax))を引くことにより算出される第一補正リファレンススペクトルA1(λ)に定数Cを加えた第二補正リファレンススペクトルA2(λ)を予め記憶するとともに、フォトダイオード30により検出された光の強度に基づいて測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度を算出するデータ処理装置190と、
を具備するTHC測定装置100を用いて測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度を測定する方法であって、
検出工程S1100と、
吸収スペクトル算出工程S1200と、
第一補正吸収スペクトル算出工程S1300と、
第二補正吸収スペクトル算出工程S1400と、
第三補正吸収スペクトル算出工程S1500と、
光吸収量算出工程S1600と、
濃度算出工程S1700と、
を具備する。
このように構成することにより、時々刻々と変動する外乱要因(例えば、THC測定装置100の光学系(レンズ等)あるいはガス容器40に設けられた入口側窓部材42および出口側窓部材43が汚れる、ガス容器40が測定対象ガス1からの熱伝導により温度上昇してガス容器40を構成する材料(金属等)から赤外光が放射される等)が吸収スペクトルB0(λ)に与える影響を排除することが可能であり、ひいては測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度を精度良く測定することが可能である。
As described above, the first embodiment of the hydrocarbon concentration measuring method according to the present invention is:
An infrared lamp 10 for generating light;
A spectroscope 20 for periodically changing the wavelength of light generated by the infrared lamp 10, and
A photodiode 30 for detecting the intensity of light whose wavelength has been varied by the spectroscope 20;
A gas container 40 which is disposed at a position sandwiched between the spectroscope 20 and the photodiode 30 in an optical path Z formed by the infrared lamp 10, the spectroscope 20 and the photodiode 30, can accommodate the measurement target gas 1 and can transmit light. When,
References including wavelength bands absorbed by (a) a group consisting of alkanes and alkenes, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a group consisting of alkynes among the hydrocarbons contained in measurement target gas 1 spectrum a 0 reference spectra from (λ) a 0 (λ) light intensity a 0 of the shortest wavelength point a 01 in ([lambda] min) and smaller light intensity of the light intensity a 0 of the longest wavelength points a 02 (λmax) ( In the present embodiment, a second corrected reference spectrum A 2 (λ) obtained by adding a constant C to the first corrected reference spectrum A 1 (λ) calculated by subtracting A 0 (λmax)) is stored in advance. A data processor 190 that calculates the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas 1 based on the intensity of light detected by the photodiode 30. ,
A method for measuring the concentration of hydrocarbons contained in the gas 1 to be measured using a THC measuring device 100 comprising:
Detection step S1100;
Absorption spectrum calculation step S1200,
A first corrected absorption spectrum calculating step S1300;
A second corrected absorption spectrum calculating step S1400;
Third corrected absorption spectrum calculation step S1500,
A light absorption amount calculating step S1600;
Concentration calculation step S1700;
It comprises.
By configuring in this way, disturbance factors that change from moment to moment (for example, the optical system (lens or the like) of the THC measuring device 100) or the inlet side window member 42 and the outlet side window member 43 provided in the gas container 40 become dirty. The effect that the temperature of the gas container 40 rises due to heat conduction from the measurement target gas 1 and infrared light is emitted from the material (metal, etc.) constituting the gas container 40) affects the absorption spectrum B 0 (λ). Therefore, the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas 1 can be measured with high accuracy.

以下では、図1、および、図11から図17を用いて本発明に係る炭化水素濃度測定装置の実施の第二実施形態であるTHC測定装置200について説明する。   Hereinafter, a THC measurement device 200 that is a second embodiment of the hydrocarbon concentration measurement device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 11 to 17.

図1に示すTHC測定装置200は、測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度和を測定する装置である。
THC測定装置200は、フレーム110、光源側光学系ユニット120、ガス容器40、フォトダイオード30、チョッパ・分光器制御装置70、ロックインアンプ80およびデータ処理装置290を具備する。
A THC measurement device 200 shown in FIG. 1 is a device that measures the concentration sum of hydrocarbons contained in the measurement target gas 1.
The THC measurement apparatus 200 includes a frame 110, a light source side optical system unit 120, a gas container 40, a photodiode 30, a chopper / spectrometer control device 70, a lock-in amplifier 80, and a data processing device 290.

THC測定装置200を構成する部材のうち、フレーム110、光源側光学系ユニット120、ガス容器40、フォトダイオード30、チョッパ・分光器制御装置70、ロックインアンプ80についてはTHC測定装置100を構成する部材と略同じであることから説明を省略する。   Among the members constituting the THC measurement device 200, the frame 110, the light source side optical system unit 120, the gas container 40, the photodiode 30, the chopper / spectrometer control device 70, and the lock-in amplifier 80 constitute the THC measurement device 100. Since it is substantially the same as a member, description is abbreviate | omitted.

データ処理装置290は本発明に係る濃度算出装置の実施の一形態である。
データ処理装置290はフォトダイオード30により受光された光の強度に基づいて、測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち、(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、並びに、(c)アルキンからなるグループ、に属する炭化水素の濃度和をグループ毎に算出する。
データ処理装置290は処理部291、入力部292および表示部293を具備する。
データ処理装置290の処理部291、入力部292および表示部293のハードウェアとしての構成は、それぞれTHC測定装置100のデータ処理装置190の処理部191、入力部192および表示部193のハードウェアとしての構成と略同じであることから説明を省略する。
The data processing device 290 is an embodiment of the concentration calculation device according to the present invention.
Based on the intensity of light received by the photodiode 30, the data processing device 290 includes (a) a group consisting of alkanes and alkenes, and (b) an aromatic hydrocarbon among the hydrocarbons contained in the measurement target gas 1. A concentration sum of hydrocarbons belonging to the group and (c) the group consisting of alkynes is calculated for each group.
The data processing device 290 includes a processing unit 291, an input unit 292, and a display unit 293.
The hardware configuration of the processing unit 291, the input unit 292, and the display unit 293 of the data processing device 290 is the hardware of the processing unit 191, the input unit 192, and the display unit 193 of the data processing device 190 of the THC measurement device 100, respectively. Description is omitted because it is substantially the same as the configuration of.

処理部291は、図11に示すリファレンススペクトルA0(λ)を予め記憶している。
図11に示す如く、リファレンススペクトルA0(λ)は、非吸収波長λa以下の波長帯からなる短波長側リファレンススペクトルAS0(λ)および非吸収波長λa以上の波長帯からなる長波長側リファレンススペクトルAL0(λ)に二分割される。
「非吸収波長」は「非吸収波長帯(図3および図11中の(d)参照)」の範囲内で設定される波長である。本実施形態では、非吸収波長λaを2.950μm以上3.550μm以下の範囲内で設定することが望ましく、非吸収波長λaを3.100μm以上3.200μm以下の範囲内で設定することがより望ましい。
処理部291は、短波長側リファレンススペクトルAS0(λ)および長波長側リファレンススペクトルAL0(λ)を予め記憶している。
The processing unit 291 stores a reference spectrum A 0 (λ) illustrated in FIG. 11 in advance.
As shown in FIG. 11, the reference spectrum A 0 (λ) includes a short-wavelength side reference spectrum A S0 (λ) composed of a wavelength band equal to or less than the non-absorption wavelength λa and a long-wavelength side reference composed of a wavelength band equal to or greater than the non-absorption wavelength λa. The spectrum is divided into two parts, A L0 (λ).
The “non-absorption wavelength” is a wavelength set within the range of the “non-absorption wavelength band (see (d) in FIG. 3 and FIG. 11)”. In the present embodiment, it is desirable to set the non-absorption wavelength λa within a range of 2.950 μm to 3.550 μm, and it is more preferable to set the non-absorption wavelength λa within a range of 3.100 μm to 3.200 μm. desirable.
The processing unit 291 stores a short wavelength side reference spectrum A S0 (λ) and a long wavelength side reference spectrum A L0 (λ) in advance.

処理部291は図12に示す短波長側第一補正リファレンススペクトルAS1(λ)および長波長側第一補正リファレンススペクトルAL1(λ)を予め算出し、記憶している。 The processing unit 291 previously calculates and stores the short wavelength side first corrected reference spectrum A S1 (λ) and the long wavelength side first corrected reference spectrum A L1 (λ) shown in FIG.

「短波長側第一補正リファレンススペクトル」は短波長側リファレンススペクトルから当該短波長側リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度を引くことにより算出され、波長の関数として表される。
本実施形態では、短波長側リファレンススペクトルAS0(λ)から短波長側リファレンススペクトルAS0(λ)における最短波長点A01(図11中の黒四角)の光強度AS0(λmin)を引くことにより、図12に示す短波長側第一補正リファレンススペクトルAS1(λ)が算出される(AS1(λ)=AS0(λ)−AS0(λmin))。
The “short wavelength side first corrected reference spectrum” is calculated by subtracting the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side reference spectrum from the short wavelength side reference spectrum, and is expressed as a function of wavelength.
In this embodiment, pulling the light intensity A S0 of the shortest wavelength point A 01 in the short-wavelength-side reference spectrum A S0 short wavelength side reference from (lambda) spectrum A S0 (λ) (black squares in FIG. 11) ([lambda] min) Thus, the short wavelength side first corrected reference spectrum A S1 (λ) shown in FIG. 12 is calculated (A S1 (λ) = A S0 (λ) −A S0 (λmin)).

図12に示す如く、短波長側第一補正リファレンススペクトルAS1(λ)における最短波長点A11(図12中の黒四角)の縦軸の座標AS1(λmin)の値はゼロであり(AS1(λmin)=0)、最短波長点A11は横軸上に位置する。 As shown in FIG. 12, the value of the coordinate A S1 (λmin) on the vertical axis of the shortest wavelength point A 11 (black square in FIG. 12) in the short wavelength side first corrected reference spectrum A S1 (λ) is zero ( A S1 (λmin) = 0), the shortest wavelength point A 11 is located on the horizontal axis.

「長波長側第一補正リファレンススペクトル」は長波長側リファレンススペクトルから当該長波長側リファレンススペクトルにおける最長波長点の光強度を引くことにより算出され、波長の関数として表される。
本実施形態では、長波長側リファレンススペクトルAL0(λ)から長波長側リファレンススペクトルAL0(λ)における最長波長点A02(図11中の白四角)の光強度AL0(λmax)を引くことにより、図12に示す長波長側第一補正リファレンススペクトルAL1(λ)が算出される(AL1(λ)=AL0(λ)−AL0(λmax))。
図12に示す如く、長波長側第一補正リファレンススペクトルAL1(λ)における最長波長点A12(図12中の白四角)の縦軸の座標AL1(λmax)の値はゼロであり(AL1(λmax)=0)、最長波長点A12は横軸上に位置する。
The “long wavelength side first corrected reference spectrum” is calculated by subtracting the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side reference spectrum from the long wavelength side reference spectrum, and is expressed as a function of wavelength.
In this embodiment, pulling the light intensity A L0 of the long-wavelength-side reference spectrum A L0 (lambda) from the long-wavelength-side reference spectrum A L0 (lambda) maximum wavelength point A 02 in (white squares in FIG. 11) (.lambda.max) Thus, the long wavelength side first corrected reference spectrum A L1 (λ) shown in FIG. 12 is calculated (A L1 (λ) = A L0 (λ) −A L0 (λmax)).
As shown in FIG. 12, the value of the coordinate A L1 (λmax) on the vertical axis of the longest wavelength point A 12 (white square in FIG. 12) in the long wavelength side first corrected reference spectrum A L1 (λ) is zero ( A L1 (λmax) = 0), the longest wavelength point A 12 is located on the horizontal axis.

処理部291は図13に示す第二補正リファレンススペクトルA2(λ)を予め算出し、記憶している。
「第二補正リファレンススペクトル」はリファレンススペクトルから当該リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち小さい方の光強度を引くとともに定数を加えることにより算出され、波長の関数として表される。
本実施形態では、リファレンススペクトルA0(λ)からリファレンススペクトルA0(λ)における最長波長点A02の光強度AL0(λmax)を引くとともに定数Cを加えることにより、図13に示す第二補正リファレンススペクトルA2(λ)が算出される(A2(λ)=A0(λ)−AL0(λmax)+C)。
図13に示す如く、第二補正リファレンススペクトルA2(λ)における最長波長点A22(図13中の白四角)の縦軸の座標AL2(λmax)の値はCである(AL2(λmax)=C)。
定数Cは、数1に基づく計算に含まれる対数演算が不能となる場合を回避するために便宜的に加えられるものである。従って、定数Cの値は通常、正の値となる。ただし、定数Cを加えなくても対数演算が不能とならない場合には定数Cの値をゼロとすることも可能である。
The processing unit 291 previously calculates and stores the second corrected reference spectrum A 2 (λ) shown in FIG.
The “second corrected reference spectrum” is calculated by subtracting the light intensity of the shortest wavelength point and the light intensity of the longest wavelength point in the reference spectrum from the reference spectrum and adding a constant, and as a function of wavelength. expressed.
In the present embodiment, by subtracting the light intensity A L0 (λmax) at the longest wavelength point A 02 in the reference spectrum A 0 (λ) from the reference spectrum A 0 (λ) and adding a constant C, the second shown in FIG. A corrected reference spectrum A 2 (λ) is calculated (A 2 (λ) = A 0 (λ) −A L0 (λmax) + C).
As shown in FIG. 13, the value of the coordinate A L2 (λmax) on the vertical axis of the longest wavelength point A 22 (white square in FIG. 13) in the second corrected reference spectrum A 2 (λ) is C (A L2 ( λmax) = C).
The constant C is added for the sake of convenience in order to avoid the case where the logarithmic operation included in the calculation based on Equation 1 becomes impossible. Therefore, the value of the constant C is usually a positive value. However, if the logarithmic operation is not disabled without adding the constant C, the value of the constant C can be set to zero.

処理部291は、ロックインアンプ80から取得された補正測定信号および分光周期信号に基づいて、図14に示す「測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)」を算出する。
より詳細には、処理部291は、補正測定信号および分光周期信号を照合し、取得された補正測定信号がどの波長帯の光の強度を示すものかを特定する作業を順次行うことにより、測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)を算出する。
図14に示す吸収スペクトルB0(λ)の最短波長および最長波長は、それぞれ図11に示すリファレンススペクトルA0(λ)の最短波長および最長波長に一致する。
Based on the corrected measurement signal and the spectral period signal acquired from the lock-in amplifier 80, the processing unit 291 calculates “absorption spectrum B 0 (λ) of the measurement target gas 1” illustrated in FIG.
More specifically, the processing unit 291 collates the corrected measurement signal and the spectral periodic signal, and sequentially performs an operation of specifying which wavelength band the acquired corrected measurement signal indicates the light intensity, thereby performing measurement. An absorption spectrum B 0 (λ) of the target gas 1 is calculated.
The shortest wavelength and the longest wavelength of the absorption spectrum B 0 (λ) shown in FIG. 14 respectively match the shortest wavelength and the longest wavelength of the reference spectrum A 0 (λ) shown in FIG.

図14に示す如く、処理部291は、吸収スペクトルB0(λ)を非吸収波長λa以下の波長帯からなる短波長側吸収スペクトルBS0(λ)および非吸収波長λa以上の波長帯からなる長波長側吸収スペクトルBL0(λ)に二分割する。 As shown in FIG. 14, the processing unit 291 has an absorption spectrum B 0 (λ) consisting of a short wavelength side absorption spectrum B S0 (λ) consisting of a wavelength band equal to or less than the non-absorption wavelength λa and a wavelength band equal to or greater than the non-absorption wavelength λa. Dividing into long wavelength side absorption spectrum B L0 (λ).

処理部291は、測定対象ガス1の短波長側吸収スペクトルBS0(λ)に基づいて、図15に示す測定対象ガス1の短波長側第一補正吸収スペクトルBS1(λ)を算出する。
「測定対象ガスの短波長側第一補正吸収スペクトル」は、測定対象ガスの短波長側吸収スペクトルから当該短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度を引くことにより算出され、波長の関数として表される。
本実施形態では、短波長側吸収スペクトルBS0(λ)から短波長側吸収スペクトルBS0(λ)における最短波長点B01(図14中の黒丸)の光強度BS0(λmin)を引くことにより、図15に示す短波長側第一補正吸収スペクトルBS1(λ)が算出される(BS1(λ)=BS0(λ)−BS0(λmin))。
Based on the short wavelength side absorption spectrum B S0 (λ) of the measurement target gas 1, the processing unit 291 calculates the short wavelength side first corrected absorption spectrum B S1 (λ) of the measurement target gas 1 shown in FIG.
"Short wavelength side first corrected absorption spectrum of the measurement target gas" is calculated by subtracting the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum from the short wavelength side absorption spectrum of the measurement target gas, and as a function of wavelength. expressed.
In the present embodiment, subtracting the light intensity B S0 of the shortest wavelength point B 01 at the short wavelength side absorption spectrum B S0 (lambda) from the short wavelength side absorption spectrum B S0 (λ) (black circles in FIG. 14) ([lambda] min) Accordingly, the short wavelength side first corrected absorption spectrum B S1 (λ) shown in FIG. 15 is calculated (B S1 (λ) = B S0 (λ) −B S0 (λmin)).

図15に示す如く、短波長側第一補正吸収スペクトルBS1(λ)における最短波長点B11(図15中の黒丸)の縦軸の座標BS1(λmin)の値はゼロであり(BS1(λmin)=0)、最短波長点B11は横軸上に位置する。
また、短波長側第一補正吸収スペクトルBS1(λ)における最短波長点B11(図15中の黒丸)および短波長側第一補正リファレンススペクトルAS1(λ)における最短波長点A11(図12および図15中の黒四角)は重なる(縦軸の座標が一致する)。
As shown in FIG. 15, the value of the coordinate B S1 (λmin) on the vertical axis of the shortest wavelength point B 11 (black circle in FIG. 15) in the first corrected absorption spectrum B S1 (λ) on the short wavelength side is zero (B S1 (λmin) = 0), the shortest wavelength point B 11 is located on the horizontal axis.
Also, short wavelength side first correction absorption spectrum B S1 shortest wavelength point B 11 in (lambda) (black circles in FIG. 15) and the first short wavelength side correction reference spectra A S1 (lambda) the shortest wavelength points in A 11 (FIG. 12 and the black square in FIG. 15 overlap (the coordinates of the vertical axis coincide).

処理部291は、測定対象ガス1の長波長側吸収スペクトルBL0(λ)に基づいて、図15に示す測定対象ガス1の長波長側第一補正吸収スペクトルBL1(λ)を算出する。
「測定対象ガスの長波長側第一補正吸収スペクトル」は、測定対象ガスの長波長側吸収スペクトルから当該長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度を引くことにより算出され、波長の関数として表される。
本実施形態では、長波長側吸収スペクトルBL0(λ)から長波長側吸収スペクトルBL0(λ)における最長波長点B02(図14中の白丸)の光強度BL0(λmax)を引くことにより図15に示す長波長側第一補正吸収スペクトルBL1(λ)が算出される(BL1(λ)=BL0(λ)−BL0(λmax))。
Based on the long wavelength side absorption spectrum B L0 (λ) of the measurement target gas 1, the processing unit 291 calculates the long wavelength side first corrected absorption spectrum B L1 (λ) of the measurement target gas 1 shown in FIG.
The "long wavelength side first corrected absorption spectrum of the measurement target gas" is calculated by subtracting the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum from the long wavelength side absorption spectrum of the measurement target gas, and as a function of wavelength. expressed.
In the present embodiment, subtracting the light intensity B L0 of the longest wavelength point B 02 at the long wavelength side absorption spectrum B L0 (lambda) from the long wavelength side absorption spectrum B L0 (λ) (white circles in FIG. 14) (.lambda.max) Thus, the long wavelength side first corrected absorption spectrum B L1 (λ) shown in FIG. 15 is calculated (B L1 (λ) = B L0 (λ) −B L0 (λmax)).

図15に示す如く、長波長側第一補正吸収スペクトルBL1(λ)における最長波長点B12(図15中の白丸)の縦軸の座標BL1(λmax)の値はゼロであり(BL1(λmax)=0)、最長波長点B12は横軸上に位置する。
また、長波長側第一補正吸収スペクトルBL1(λ)における最長波長点B12(図15中の白丸)および長波長側第一補正リファレンススペクトルAL1(λ)における最長波長点A12(図12および図15中の白四角)は重なる(縦軸の座標が一致する)。
As shown in FIG. 15, the value of the coordinate B L1 (λmax) on the vertical axis of the longest wavelength point B 12 (white circle in FIG. 15) in the first corrected absorption spectrum B L1 (λ) on the long wavelength side is zero (B L1 (λmax) = 0), the longest wavelength point B 12 is located on the horizontal axis.
Furthermore, the longest wavelength point A 12 (Fig at the longest wavelength point B 12 (white circles in Fig. 15) and the first correction reference spectrum A L1 long wavelength side (lambda) of the first correction absorption spectrum B L1 long wavelength side (lambda) 12 and the white square in FIG. 15 overlap (the coordinates of the vertical axis coincide).

処理部291は、短波長側第一補正リファレンススペクトルAS1(λ)および短波長側第一補正吸収スペクトルBS1(λ)に基づいて、図16に示す短波長側第二補正吸収スペクトルBS2(λ)を算出する。
「短波長側第二補正吸収スペクトル」は、「短波長側第一補正リファレンススペクトルにおける最長波長点の光強度を短波長側第一補正吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度で割った値」を短波長側第一補正吸収スペクトルに乗ずることにより算出され、波長の関数として表される。
本実施形態では、短波長側第一補正リファレンススペクトルAS1(λ)における最長波長点A13の光強度AS1(λa)を短波長側第一補正吸収スペクトルBS1(λ)における最長波長点B13の光強度BS1(λa)で割った値を短波長側第一補正吸収スペクトルBS1(λ)に乗ずることにより、図16に示す短波長側第二補正吸収スペクトルBS2(λ)が算出される(BS2(λ)={AS1(λa)/BS1(λa)}×BS1(λ))。
Based on the short wavelength side first corrected reference spectrum A S1 (λ) and the short wavelength side first corrected absorption spectrum B S1 (λ), the processing unit 291 performs the short wavelength side second corrected absorption spectrum B S2 shown in FIG. (Λ) is calculated.
“Short-wavelength side second corrected absorption spectrum” is “the value obtained by dividing the light intensity at the longest wavelength point in the short-wavelength side first corrected reference spectrum by the light intensity at the longest wavelength point in the short-wavelength side first corrected absorption spectrum”. It is calculated by multiplying the first corrected absorption spectrum on the short wavelength side and expressed as a function of wavelength.
In this embodiment, the light intensity A S1 (λa) of the longest wavelength point A 13 in the short wavelength side first corrected reference spectrum A S1 (λ) is used as the longest wavelength point in the short wavelength side first corrected absorption spectrum B S1 (λ). By multiplying the value obtained by dividing the light intensity B S1 (λa) of B 13 by the short wavelength side first corrected absorption spectrum B S1 (λ), the short wavelength side second corrected absorption spectrum B S2 (λ) shown in FIG. Is calculated (B S2 (λ) = {A S1 (λa) / B S1 (λa)} × B S1 (λ)).

図16に示す如く、短波長側第二補正吸収スペクトルBS2(λ)における最短波長点B21(図16中の黒丸)の縦軸の座標BS2(λmin)の値はゼロであり(BS2(λmin)=0)、最短波長点B21は横軸上に位置する。
また、短波長側第二補正吸収スペクトルBS2(λ)における最短波長点B21(図16中の黒丸)および短波長側第一補正リファレンススペクトルAS1(λ)における最短波長点A11(図12および図16中の黒四角)は重なる(縦軸の座標が一致する)。
さらに、短波長側第二補正吸収スペクトルBS2(λ)における最長波長点B23(図16中の横線が内部に引かれた白丸)および短波長側第一補正リファレンススペクトルAS1(λ)における最長波長点A13(図12および図16中の横線が内部に引かれた白四角)は重なる(縦軸の座標が一致する)。
As shown in FIG. 16, the value of the coordinate B S2 (λmin) on the vertical axis of the shortest wavelength point B 21 (black circle in FIG. 16) in the second corrected absorption spectrum B S2 (λ) on the short wavelength side is zero (B S2 (λmin) = 0), the shortest wavelength point B 21 is located on the horizontal axis.
In addition, the shortest wavelength point B 21 (black circle in FIG. 16) in the short wavelength side second corrected absorption spectrum B S2 (λ) and the shortest wavelength point A 11 in the short wavelength side first corrected reference spectrum A S1 (λ) (FIG. 12 and the black squares in FIG. 16 overlap (the coordinates of the vertical axis coincide).
Furthermore, in the shortest wavelength side second corrected absorption spectrum B S2 (λ), the longest wavelength point B 23 (the white circle drawn in the horizontal line in FIG. 16) and the short wavelength side first corrected reference spectrum A S1 (λ). The longest wavelength point A 13 (the white square in which the horizontal line in FIGS. 12 and 16 is drawn) overlaps (the coordinates of the vertical axis coincide).

処理部291は、長波長側第一補正リファレンススペクトルAL1(λ)および長波長側第一補正吸収スペクトルBL1(λ)に基づいて、図16に示す長波長側第二補正吸収スペクトルBL2(λ)を算出する。
「長波長側第二補正吸収スペクトル」は、「長波長側第一補正リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度を長波長側第一補正吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度で割った値」を長波長側第一補正吸収スペクトルに乗ずることにより算出され、波長の関数として表される。
本実施形態では、長波長側第一補正リファレンススペクトルAL1(λ)における最短波長点A14の光強度AL1(λa)を長波長側第一補正吸収スペクトルBL1(λ)における最短波長点B14の光強度BL1(λa)で割った値を長波長側第一補正吸収スペクトルBL1(λ)に乗ずることにより、図16に示す長波長側第二補正吸収スペクトルBL2(λ)が算出される(BL2(λ)={AL1(λa)/BL1(λa)}×BL1(λ))。
Based on the long wavelength side first corrected reference spectrum A L1 (λ) and the long wavelength side first corrected absorption spectrum B L1 (λ), the processing unit 291 performs the long wavelength side second corrected absorption spectrum B L2 shown in FIG. (Λ) is calculated.
“Long wavelength side second corrected absorption spectrum” is “the value obtained by dividing the light intensity at the shortest wavelength point in the long wavelength side first corrected reference spectrum by the light intensity at the shortest wavelength point in the long wavelength side first corrected absorption spectrum”. Calculated by multiplying the first corrected absorption spectrum on the long wavelength side and expressed as a function of wavelength.
In the present embodiment, the light intensity A L1 (λa) of the shortest wavelength point A 14 in the long wavelength side first corrected reference spectrum A L1 (λ) is used as the shortest wavelength point in the long wavelength side first corrected absorption spectrum B L1 (λ). The long wavelength side second corrected absorption spectrum B L2 (λ) shown in FIG. 16 is obtained by multiplying the value obtained by dividing the B 14 light intensity B L1 (λa) by the long wavelength side first corrected absorption spectrum B L1 (λ). Is calculated (B L2 (λ) = {A L1 (λa) / B L1 (λa)} × B L1 (λ)).

図16に示す如く、長波長側第二補正吸収スペクトルBL2(λ)における最長波長点B22(図16中の白丸)の縦軸の座標BL2(λmax)の値はゼロであり(BL2(λmax)=0)、最長波長点B22は横軸上に位置する。
また、長波長側第二補正吸収スペクトルBL2(λ)における最長波長点B22(図16中の白丸)および長波長側第一補正リファレンススペクトルAL1(λ)における最長波長点A12(図12および図16中の白四角)は重なる(縦軸の座標が一致する)。
さらに、長波長側第二補正吸収スペクトルBL2(λ)における最短波長点B24(図16中の縦線が内部に引かれた白丸)および長波長側第一補正リファレンススペクトルAL1(λ)における最短波長点A14(図12および図16中の縦線が内部に引かれた白四角)は重なる(縦軸の座標が一致する)。
As shown in FIG. 16, the value of the coordinate B L2 (λmax) on the vertical axis of the longest wavelength point B 22 (white circle in FIG. 16) in the second corrected absorption spectrum B L2 (λ) on the long wavelength side is zero (B L2 (λmax) = 0), the longest wavelength point B 22 is located on the horizontal axis.
Further, the longest wavelength point B 22 (white circle in FIG. 16) in the long wavelength side second corrected absorption spectrum B L2 (λ) and the longest wavelength point A 12 in the long wavelength side first corrected reference spectrum A L1 (λ) (FIG. 12 and the white squares in FIG. 16 overlap (the coordinates of the vertical axis coincide).
Further, the shortest wavelength point B 24 in the long wavelength side second corrected absorption spectrum B L2 (λ) (the white circle in which the vertical line in FIG. 16 is drawn) and the long wavelength side first corrected reference spectrum A L1 (λ). The shortest wavelength point A 14 in FIG. 12 (the white square with the vertical line in FIG. 12 and FIG. 16 drawn inside) overlaps (the coordinates of the vertical axis coincide).

処理部291は、短波長側第二補正吸収スペクトルBS2(λ)および長波長側第二補正吸収スペクトルBL2(λ)に基づいて、図17に示す第三補正吸収スペクトルB3(λ)を算出(生成)する。 Based on the short wavelength side second corrected absorption spectrum B S2 (λ) and the long wavelength side second corrected absorption spectrum B L2 (λ), the processing unit 291 performs the third corrected absorption spectrum B 3 (λ) shown in FIG. Is calculated (generated).

第三補正吸収スペクトルが算出(生成)される手順は、短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度および長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度の大小により変わる。   The procedure for calculating (generating) the third corrected absorption spectrum varies depending on the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum and the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum.

(i)短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度が長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度よりも小さい場合には、以下の(i−1)、(i−2)および(i−3)の手順に従って第三補正吸収スペクトルを算出(生成)する。
(i−1)短波長側第二補正吸収スペクトルに「定数」を加えることにより短波長側第三補正吸収スペクトルを算出する。
(i−2)長波長側第二補正吸収スペクトルに「短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度と前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度との差分の絶対値」および「定数」を加えることにより長波長側第三補正吸収スペクトルを算出する。
(i−3)短波長側第三補正吸収スペクトルの最長波長点を長波長側第三補正吸収スペクトルの最短波長点に繋ぎ合わせることにより、第三補正吸収スペクトルを生成する。
(I) When the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum is smaller than the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum, the following (i-1), (i-2) and ( The third corrected absorption spectrum is calculated (generated) according to the procedure of i-3).
(I-1) A short wavelength side third corrected absorption spectrum is calculated by adding a “constant” to the short wavelength side second corrected absorption spectrum.
(I-2) The absolute value of the difference between the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum and the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum, and The long wavelength side third corrected absorption spectrum is calculated by adding "constant".
(I-3) A third corrected absorption spectrum is generated by connecting the longest wavelength point of the short wavelength side third corrected absorption spectrum to the shortest wavelength point of the long wavelength side third corrected absorption spectrum.

(ii)短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度が長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度よりも大きい場合には、以下の(ii−1)、(ii−2)および(ii−3)の手順に従って第三補正吸収スペクトルを算出(生成)する。
(ii−1)短波長側第二補正吸収スペクトルに「短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度と前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度との差分の絶対値」および「定数」を加えることにより短波長側第三補正吸収スペクトルを算出する。
(ii−2)長波長側第二補正吸収スペクトルに「定数」を加えることにより長波長側第三補正吸収スペクトルを算出する。
(ii−3)短波長側第三補正吸収スペクトルの最長波長点を長波長側第三補正吸収スペクトルの最短波長点に繋ぎ合わせることにより、第三補正吸収スペクトルを生成する。
(Ii) When the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum is larger than the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum, the following (ii-1), (ii-2) and ( A third corrected absorption spectrum is calculated (generated) according to the procedure of ii-3).
(Ii-1) The short wavelength side second corrected absorption spectrum includes “the absolute value of the difference between the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum and the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum” and “ By adding “constant”, the third corrected absorption spectrum on the short wavelength side is calculated.
(Ii-2) A long wavelength side third corrected absorption spectrum is calculated by adding a “constant” to the long wavelength side second corrected absorption spectrum.
(Ii-3) A third corrected absorption spectrum is generated by connecting the longest wavelength point of the short wavelength side third corrected absorption spectrum to the shortest wavelength point of the long wavelength side third corrected absorption spectrum.

(iii)短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度が長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度と同じである場合には、以下の(iii−1)、(iii−2)および(iii−3)の手順に従って第三補正吸収スペクトルを算出(生成)する。
(iii−1)短波長側第二補正吸収スペクトルに「定数」を加えることにより短波長側第三補正吸収スペクトルを算出する。
(iii−2)長波長側第二補正吸収スペクトルに「定数」を加えることにより長波長側第三補正吸収スペクトルを算出する。
(iii−3)短波長側第三補正吸収スペクトルの最長波長点を長波長側第三補正吸収スペクトルの最短波長点に繋ぎ合わせることにより、第三補正吸収スペクトルを生成する。
(Iii) When the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum is the same as the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum, the following (iii-1), (iii-2) and A third corrected absorption spectrum is calculated (generated) according to the procedure of (iii-3).
(Iii-1) The short wavelength side third corrected absorption spectrum is calculated by adding “constant” to the short wavelength side second corrected absorption spectrum.
(Iii-2) A long wavelength side third corrected absorption spectrum is calculated by adding a “constant” to the long wavelength side second corrected absorption spectrum.
(Iii-3) The third corrected absorption spectrum is generated by connecting the longest wavelength point of the short wavelength side third corrected absorption spectrum to the shortest wavelength point of the long wavelength side third corrected absorption spectrum.

図14に示す如く、本実施形態では短波長側吸収スペクトルBS0(λ)の最短波長点B01の光強度BS0(λmin)が長波長側吸収スペクトルBL0(λ)の最長波長点B02の光強度BL0(λmax)よりも大きい(BS0(λmin)>BL0(λmax))ので、上記(ii)に該当する。 As shown in FIG. 14, in this embodiment, the light intensity B S0 (λmin) at the shortest wavelength point B 01 of the short wavelength side absorption spectrum B S0 (λ) is the longest wavelength point B of the long wavelength side absorption spectrum B L0 (λ). Since the light intensity B L0 (λmax) of 02 is larger (B S0 (λmin)> B L0 (λmax)), this corresponds to the above (ii).

従って、処理部291は、短波長側第二補正吸収スペクトルBS2(λ)に「短波長側吸収スペクトルBS0(λ)の最短波長点B01の光強度BS0(λmin)と長波長側吸収スペクトルBL0(λ)の最長波長点B02の光強度BL0(λmax)との差分の絶対値」および「定数C」を加えることにより、図17に示す短波長側第三補正吸収スペクトルBS3(λ)を算出する(BS3(λ)=BS2(λ)+{BS0(λmin)−BL0(λmax)}+C)。
また、処理部291は、長波長側第二補正吸収スペクトルBL2(λ)に「定数C」を加えることにより、図17に示す長波長側第三補正吸収スペクトルBL3(λ)を算出する(BL3(λ)=BL2(λ)+C)。
また、処理部291は、図17に示す如く、短波長側第三補正吸収スペクトルBS3(λ)の最長波長点を長波長側第三補正吸収スペクトルBL3(λ)の最短波長点に繋ぎ合わせることにより、第三補正吸収スペクトルB3(λ)を生成する。ここで、短波長側第三補正吸収スペクトルBS3(λ)の最長波長点と長波長側第三補正吸収スペクトルBL3(λ)の最短波長点とは、短波長側第三補正吸収スペクトルBS3(λ)を長波長側第三補正吸収スペクトルBL3(λ)に繋ぎ合わせる前の時点から横軸および縦軸の座標が同じである。
Accordingly, the processing unit 291 adds “the light intensity B S0 (λmin) at the shortest wavelength point B 01 of the short wavelength side absorption spectrum B S0 (λ) to the short wavelength side second corrected absorption spectrum B S2 (λ) and the long wavelength side. By adding the “absolute value of the difference from the light intensity B L0 (λmax) of the longest wavelength point B 02 of the absorption spectrum B L0 (λ)” and the “constant C”, the third corrected absorption spectrum on the short wavelength side shown in FIG. B S3 (λ) is calculated (B S3 (λ) = B S2 (λ) + {B S0 (λmin) −B L0 (λmax)} + C).
Further, the processing unit 291 calculates a long wavelength side third corrected absorption spectrum B L3 (λ) shown in FIG. 17 by adding “constant C” to the long wavelength side second corrected absorption spectrum B L2 (λ). (B L3 (λ) = B L2 (λ) + C).
Further, as shown in FIG. 17, the processing unit 291 connects the longest wavelength point of the short wavelength side third corrected absorption spectrum B S3 (λ) to the shortest wavelength point of the long wavelength side third corrected absorption spectrum B L3 (λ). By combining them, a third corrected absorption spectrum B 3 (λ) is generated. Here, the longest wavelength point of the short wavelength side third corrected absorption spectrum B S3 (λ) and the shortest wavelength point of the long wavelength side third corrected absorption spectrum B L3 (λ) are the short wavelength side third corrected absorption spectrum B. The coordinates of the horizontal axis and the vertical axis are the same from the time before connecting S3 (λ) to the long wavelength side third corrected absorption spectrum B L3 (λ).

なお、短波長側第二補正吸収スペクトルおよび長波長側第二補正吸収スペクトルに加えられる定数の値は、第二補正リファレンススペクトルを算出するときに第一補正リファレンススペクトルに加えられる定数の値と同じである。   The constant values added to the short wavelength side second corrected absorption spectrum and the long wavelength side second corrected absorption spectrum are the same as the constant values added to the first corrected reference spectrum when calculating the second corrected reference spectrum. It is.

定数Cは、数1に基づく計算に含まれる対数演算が不能となる場合を回避するために便宜的に加えられるものである。従って、定数Cの値は通常、正の値となる。
ただし、定数Cを加えなくても対数演算が不能とならない場合には定数Cの値をゼロとすることも可能である。
The constant C is added for the sake of convenience in order to avoid the case where the logarithmic operation included in the calculation based on Equation 1 becomes impossible. Therefore, the value of the constant C is usually a positive value.
However, if the logarithmic operation is not disabled without adding the constant C, the value of the constant C can be set to zero.

図17に示す如く、第三補正吸収スペクトルB3(λ)における最長波長点B32(図17中の白丸)および第二補正リファレンススペクトルA2(λ)における最長波長点A22(図13および図17中の白四角)は重なる(縦軸の座標が一致する)。
また、第三補正吸収スペクトルB3(λ)における最短波長点B31(図17中の黒丸)および第二補正リファレンススペクトルA2(λ)における最短波長点A21(図13および図17中の黒四角)は重なる(縦軸の座標が一致する)。
さらに、短波長側第三補正吸収スペクトルBS3(λ)と長波長側第三補正吸収スペクトルBL3(λ)とが繋ぎ合わされる点、すなわち第三補正吸収スペクトルB3(λ)における非吸収波長の点B3a(図17中の内部に十字が付された白丸)および第二補正リファレンススペクトルA2(λ)における非吸収波長の点A2a(図13および図17中の内部に十字が付された白四角)は重なる(縦軸の座標が一致する)。
As shown in FIG. 17, the longest wavelength point B 32 (white circle in FIG. 17) in the third corrected absorption spectrum B 3 (λ) and the longest wavelength point A 22 in the second corrected reference spectrum A 2 (λ) (FIG. 13 and FIG. The white squares in FIG. 17 overlap (the coordinates on the vertical axis coincide).
Further, the shortest wavelength point B 31 (black circle in FIG. 17) in the third corrected absorption spectrum B 3 (λ) and the shortest wavelength point A 21 in the second corrected reference spectrum A 2 (λ) (in FIGS. 13 and 17). The black squares overlap (the coordinates of the vertical axis match).
Further, the short-wavelength side third corrected absorption spectrum B S3 (λ) and the long-wavelength side third corrected absorption spectrum B L3 (λ) are joined, that is, non-absorption in the third corrected absorption spectrum B 3 (λ). The wavelength point B 3a (the white circle with a cross in FIG. 17) and the non-absorption wavelength point A 2a in the second corrected reference spectrum A 2 (λ) (the cross in FIG. 13 and FIG. 17). The white squares attached are overlapped (the coordinates of the vertical axis coincide).

このように、処理部291がリファレンススペクトルA0(λ)および吸収スペクトルB0(λ)に対して行う一連の処理(演算)は、実質的にはリファレンススペクトルA0(λ)の最短波長点A01と吸収スペクトルB0(λ)の最短波長点B01とが重なり、リファレンススペクトルA0(λ)の最長波長点A02と吸収スペクトルB0(λ)の最長波長点B02とが重なり、かつ、リファレンススペクトルA0(λ)における非吸収波長の点A0aと吸収スペクトルB0(λ)における非吸収波長の点B0aとが重なるように補正を施すことに相当する。
また、処理部291がリファレンススペクトルA0(λ)および吸収スペクトルB0(λ)に対して行う一連の処理(演算)は、実質的には、リファレンススペクトルにおける非吸収波長の点と吸収スペクトルにおける非吸収波長の点とが重なるように吸収スペクトルを縦軸方向に平行移動させ、その後、リファレンススペクトルにおける非吸収波長の点と吸収スペクトルにおける非吸収波長の点とが重なる状態を保持しつつ吸収スペクトルにおいて非吸収波長以下となる部分を縦軸方向に拡大または縮小することによりリファレンススペクトルの最短波長点と吸収スペクトルの最短波長点とを重ねるとともに吸収スペクトルにおいて非吸収波長以上となる部分を縦軸方向に拡大または縮小することによりリファレンススペクトルの最長波長点と吸収スペクトルの最長波長点とを重ねる補正を施すことに相当する。
Thus, a series of processing (calculations) performed by the processing unit 291 on the reference spectrum A 0 (λ) and the absorption spectrum B 0 (λ) is substantially the shortest wavelength point of the reference spectrum A 0 (λ). a 01 the shortest wavelength point B 01 and the overlap of the absorption spectrum B 0 (λ), the reference spectrum a 0 (λ) longest wavelength points a 02 and the longest wavelength point B 02 of the absorption spectrum B 0 (lambda) overlaps the In addition, this corresponds to performing correction so that the non-absorption wavelength point A 0a in the reference spectrum A 0 (λ) and the non-absorption wavelength point B 0a in the absorption spectrum B 0 (λ) overlap.
In addition, a series of processing (calculation) performed by the processing unit 291 on the reference spectrum A 0 (λ) and the absorption spectrum B 0 (λ) is substantially the point of the non-absorption wavelength in the reference spectrum and the absorption spectrum. The absorption spectrum is translated in the vertical axis direction so that the non-absorption wavelength point overlaps, and then the absorption spectrum is maintained while the non-absorption wavelength point in the reference spectrum and the non-absorption wavelength point in the absorption spectrum are kept overlapping. In the absorption spectrum, the portion below the non-absorption wavelength is expanded or reduced in the vertical axis direction so that the shortest wavelength point of the reference spectrum overlaps with the shortest wavelength point of the absorption spectrum, and the portion of the absorption spectrum above the non-absorption wavelength is in the vertical axis direction. The longest wavelength point of the reference spectrum by zooming in or out Is equivalent to performing correction to overlap the longest wavelength point of the absorption spectrum.

図17に示す如く、第二補正リファレンススペクトルA2(λ)および第三補正吸収スペクトルB3(λ)を比較すると、「(a)アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、(b)芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、および(c)アルキンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯を除く波長帯」、すなわち、「(c)の波長帯よりも波長が短い波長帯、(a)の波長帯より波長が長い波長帯および(d)の波長帯」における光強度が良く一致し、外乱要因が排除された状態となる。 As shown in FIG. 17, when comparing the second corrected reference spectrum A 2 (λ) and the third corrected absorption spectrum B 3 (λ), “(a) Wavelength band absorbed by hydrocarbons belonging to the group consisting of alkane and alkene” , (B) a wavelength band absorbed by a hydrocarbon belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a wavelength band excluding a wavelength band absorbed by the hydrocarbon belonging to the group consisting of alkynes, that is, “(c) The light intensities in the wavelength band shorter than the wavelength band of (1), the wavelength band longer than the wavelength band of (a) and the wavelength band of (d) ”are in good agreement, and the disturbance factor is eliminated.

処理部291は、第二補正リファレンススペクトルA2(λ)、第三補正吸収スペクトルB3(λ)および数1に基づいて、測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出する。 Based on the second corrected reference spectrum A 2 (λ), the third corrected absorption spectrum B 3 (λ) and Equation 1, the processing unit 291 (a) alkane and alkene among the hydrocarbons contained in the measurement target gas 1 (B) a group consisting of aromatic hydrocarbons and (c) a group consisting of alkynes are calculated.

処理部291は、数1に基づいて算出された「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」に基づいて「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出し、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」に基づいて「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出し、「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」に基づいて「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
具体的には、処理部291は、処理部291に予め記憶された係数K1と「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」との積として、測定対象ガス1に含まれる「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
同様に、処理部291は、処理部291に予め記憶された係数K2と「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」との積として、測定対象ガス1に含まれる「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
同様に、処理部291は、処理部291に予め記憶された係数K3と「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」との積として、測定対象ガス1に含まれる「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
The processing unit 291 calculates “the sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkane and alkene” based on “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkane and alkene” calculated based on Equation 1. Based on the “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons”, the “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons” is calculated, and “from alkyne Based on the “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to a certain group”, “the sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes” is calculated.
Specifically, the processing unit 291 includes the measurement target gas 1 as the product of the coefficient K1 stored in the processing unit 291 in advance and “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkane and alkene”. The “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkanes and alkenes” is calculated.
Similarly, the processing unit 291 is included in the measurement target gas 1 as the product of the coefficient K2 stored in advance in the processing unit 291 and “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons”. The “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons” is calculated.
Similarly, the processing unit 291 obtains “from alkyne” contained in the measurement target gas 1 as the product of the coefficient K3 stored in advance in the processing unit 291 and “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkyne”. The sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to a certain group is calculated.

処理部291は、上記算出された「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、および「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」の和として、「測定対象ガス1の全炭化水素濃度」を算出する。   The processing unit 291 calculates the above-mentioned “sum of concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkanes and alkenes”, “sum of concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons”, and “groups consisting of alkynes” As the sum of the “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to”, “the total hydrocarbon concentration of the gas 1 to be measured” is calculated.

処理部291は、算出された「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、および「測定対象ガス1の全炭化水素濃度」を適宜記憶する。   The processing unit 291 includes the calculated “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkanes and alkenes”, “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the groups consisting of aromatic hydrocarbons”, and “groups consisting of the alkynes” “Sum of hydrocarbon concentrations” and “total hydrocarbon concentration of measurement target gas 1” are stored as appropriate.

以上の如く、THC測定装置200は、
光を発生させる赤外ランプ10と、
赤外ランプ10により発生した光を周期的に波長変動させる分光器20と、
分光器20により波長変動された光の強度を検出するフォトダイオード30と、
赤外ランプ10、分光器20およびフォトダイオード30により形成される光路Zにおいて分光器20およびフォトダイオード30により挟まれる位置に配置され、測定対象ガス1を収容可能かつ光を透過可能なガス容器40と、
測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯を含むリファレンススペクトルA0(λ)のうち非吸収波長λa以下の波長帯からなる短波長側リファレンススペクトルAS0(λ)および非吸収波長λa以上の波長帯からなる長波長側リファレンススペクトルAL0(λ)に二分割し、短波長側リファレンススペクトルAS0(λ)から短波長側リファレンススペクトルAS0(λ)における最短波長点A01の光強度AS0(λmin)を引くことにより算出される短波長側第一補正リファレンススペクトルAS1(λ)および長波長側リファレンススペクトルAL0(λ)から長波長側リファレンススペクトルAL0(λ)における最長波長点A02の光強度AL0(λmax)を引くことにより算出される長波長側第一補正リファレンススペクトルAL1(λ)を予め記憶し、リファレンススペクトルA0(λ)からリファレンススペクトルA0(λ)における最長波長点A02の光強度AL0(λmax)を引くとともに定数Cを加えることにより算出される第二補正リファレンススペクトルA2(λ)を予め記憶し、フォトダイオード30により検出された光の強度に基づいて測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)を算出し、吸収スペクトルB0(λ)を非吸収波長λa以下の波長帯からなる短波長側吸収スペクトルBS0(λ)および非吸収波長λa以上の波長帯からなる長波長側吸収スペクトルBL0(λ)に二分割し、短波長側吸収スペクトルBS0(λ)から短波長側吸収スペクトルBS0(λ)の最短波長点B01の光強度BS0(λmin)を引くことにより短波長側第一補正吸収スペクトルBS1(λ)を算出し、長波長側吸収スペクトルBL0(λ)から長波長側吸収スペクトルBL0(λ)の最長波長点B02の光強度BL0(λmax)を引くことにより長波長側第一補正吸収スペクトルBL1(λ)を算出し、短波長側第一補正リファレンススペクトルAS1(λ)における最長波長点A13の光強度AS1(λa)を短波長側第一補正吸収スペクトルBS1(λ)における最長波長点B13の光強度BS1(λa)で割った値を短波長側第一補正吸収スペクトルBS1(λ)に乗ずることにより短波長側第二補正吸収スペクトルBS2(λ)を算出し、長波長側第一補正リファレンススペクトルAL1(λ)における最短波長点A14の光強度AL1(λa)を長波長側第一補正吸収スペクトルBL1(λ)における最短波長点B14の光強度BL1(λa)で割った値を長波長側第一補正吸収スペクトルBL1(λ)に乗ずることにより長波長側第二補正吸収スペクトルBL2(λ)を算出し、短波長側第二補正吸収スペクトルBS2(λ)に短波長側吸収スペクトルBS0(λ)の最短波長点B01の光強度BS0(λmin)と長波長側吸収スペクトルBL0(λ)の最長波長点B02の光強度BL0(λmax)との差分の絶対値および定数Cを加えることにより短波長側第三補正吸収スペクトルBS3(λ)を算出するとともに長波長側第二補正吸収スペクトルBL2(λ)に定数Cを加えることにより長波長側第三補正吸収スペクトルBL3(λ)を算出し、短波長側第三補正吸収スペクトルBS3(λ)の最長波長点を長波長側第三補正吸収スペクトルBL3(λ)に繋ぎ合わせることにより第三補正吸収スペクトルB3(λ)を生成し、第二補正リファレンススペクトルA2(λ)、第三補正吸収スペクトルB3(λ)および数1に基づいて測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量(本実施形態では、X1、X2およびX3)を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出するデータ処理装置290(より厳密には、処理部291)と、
を具備する。
このように構成することにより、THC測定装置200は、時々刻々と変動する外乱要因(例えば、THC測定装置200の光学系(レンズ等)あるいはガス容器40に設けられた入口側窓部材42および出口側窓部材43が汚れる、ガス容器40が測定対象ガス1からの熱伝導により温度上昇してガス容器40を構成する材料(金属等)から赤外光が放射される等)が吸収スペクトルB0(λ)に与える影響を排除することが可能であり、ひいては測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度を精度良く測定することが可能である。
As described above, the THC measuring apparatus 200 is
An infrared lamp 10 for generating light;
A spectroscope 20 for periodically changing the wavelength of light generated by the infrared lamp 10, and
A photodiode 30 for detecting the intensity of light whose wavelength has been varied by the spectroscope 20;
A gas container 40 which is disposed at a position sandwiched between the spectroscope 20 and the photodiode 30 in an optical path Z formed by the infrared lamp 10, the spectroscope 20 and the photodiode 30, can accommodate the measurement target gas 1 and can transmit light. When,
References including wavelength bands absorbed by (a) a group consisting of alkanes and alkenes, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a group consisting of alkynes among the hydrocarbons contained in measurement target gas 1 In the spectrum A 0 (λ), a short wavelength side reference spectrum A S0 (λ) composed of a wavelength band of the non-absorption wavelength λa or less and a long wavelength side reference spectrum A L0 (λ) composed of a wavelength band of the non-absorption wavelength λa or more. The second wavelength is calculated by subtracting the light intensity A S0 (λmin) at the shortest wavelength point A 01 in the short wavelength side reference spectrum A S0 (λ) from the short wavelength side reference spectrum A S0 (λ). one correction reference spectra A S1 (λ) and the long-wavelength-side reference space from the long-wavelength-side reference spectrum A L0 (lambda) Torr A L0 (λ) stored in advance longest wavelength point A 02 of the light intensity A L0 first correcting long-wavelength side is calculated by subtracting the (.lambda.max) reference spectra A L1 (lambda) in the reference spectrum A 0 ( The second corrected reference spectrum A 2 (λ) calculated by subtracting the light intensity A L0 (λmax) at the longest wavelength point A 02 in the reference spectrum A 0 (λ) from the λ) and adding a constant C is stored in advance. The absorption spectrum B 0 (λ) of the measurement target gas 1 is calculated based on the intensity of light detected by the photodiode 30, and the absorption spectrum B 0 (λ) is a short wavelength having a wavelength band equal to or less than the non-absorption wavelength λa. A side absorption spectrum B S0 (λ) and a long wavelength side absorption spectrum B L0 (λ) composed of a wavelength band longer than the non-absorption wavelength λa are divided into two, and the short wavelength side absorption spectrum B S0 is divided. By subtracting the light intensity B S0 (λmin) at the shortest wavelength point B 01 of the short wavelength side absorption spectrum B S0 (λ) from (λ), the short wavelength side first corrected absorption spectrum B S1 (λ) is calculated. By subtracting the light intensity B L0 (λmax) of the longest wavelength point B 02 of the long wavelength side absorption spectrum B L0 (λ) from the wavelength side absorption spectrum B L0 (λ), the long wavelength side first corrected absorption spectrum B L1 (λ ) To calculate the light intensity A S1 (λa) of the longest wavelength point A 13 in the short wavelength side first corrected reference spectrum A S1 (λ) and the longest wavelength point in the short wavelength side first corrected absorption spectrum B S1 (λ). The short wavelength side second corrected absorption spectrum B S2 (λ) is calculated by multiplying the value obtained by dividing the light intensity B S1 (λa) of B 13 by the short wavelength side first corrected absorption spectrum B S1 (λ), wavelength side first correction reference spectrum a L1 to (lambda) Kicking light intensity A L1 ([lambda] a) the longer wavelength side divided by the light intensity B L1 of the shortest wavelength point B 14 ([lambda] a) a in the long wavelength side first correcting absorption spectrum B L1 (lambda) of the shortest wavelength points A 14 The long wavelength side second corrected absorption spectrum B L2 (λ) is calculated by multiplying the first corrected absorption spectrum B L1 (λ), and the short wavelength side absorption spectrum B S2 (λ) is calculated. B S0 absolute value of the difference between the light intensity B L0 of the longest wavelength point B 02 (.lambda.max) of the light intensity of the shortest wavelength point B 01 of (λ) B S0 (λmin) the long wavelength side absorption spectrum B L0 (lambda) By adding the constant C and the short wavelength side third corrected absorption spectrum B S3 (λ), the long wavelength side third corrected absorption spectrum B L2 (λ) is added. calculating the absorption spectrum B L3 (λ), the short-wavelength side third auxiliary The longest wavelength point of the absorption spectrum B S3 (λ) to generate a third correction absorption spectrum B 3 (lambda) by joining the long wavelength side third correction absorption spectrum B L3 (λ), the second correction reference spectra A 2 (λ), third corrected absorption spectrum B 3 (λ), and hydrocarbons contained in the gas 1 to be measured based on Equation 1 (a) a group consisting of alkane and alkene, (b) from aromatic hydrocarbon And (c) a group of alkynes, the amount of light absorption in the wavelength band absorbed by each of the groups (in this embodiment, X 1 , X 2 and X 3 ) is calculated and corresponds to each calculated group. A data processing device 290 (more precisely, a processing unit 291) that calculates the concentration of hydrocarbons belonging to each group based on the amount of light absorption;
It comprises.
With this configuration, the THC measurement device 200 can cause disturbance factors (for example, the optical system (lens or the like) of the THC measurement device 200) or the inlet-side window member 42 and the outlet provided in the gas container 40. Gawamado member 43 is dirty, or the like gas container 40 is infrared light is radiated from the material constituting the temperature rising gas container 40 (metal or the like) by heat conduction from the measurement target gas 1) absorption spectrum B 0 It is possible to eliminate the influence on (λ), and consequently the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas 1 can be measured with high accuracy.

以下では、図18を用いて本発明に係る炭化水素濃度測定方法の第二実施形態について説明する。
本発明に係る炭化水素濃度測定方法の第二実施形態はTHC測定装置200を用いて測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度和を測定する方法である。
図18に示す如く、本発明に係る炭化水素濃度測定方法の第二実施形態は検出工程S2100、吸収スペクトル算出工程S2200、第一補正吸収スペクトル算出工程S2300、第二補正吸収スペクトル算出工程S2400、第三補正吸収スペクトル算出工程S2500、光吸収量算出工程S2600および濃度算出工程S2700を具備する。
Below, 2nd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring method which concerns on this invention is described using FIG.
The second embodiment of the hydrocarbon concentration measuring method according to the present invention is a method of measuring the concentration sum of hydrocarbons contained in the measurement target gas 1 using the THC measuring device 200.
As shown in FIG. 18, the second embodiment of the hydrocarbon concentration measuring method according to the present invention includes a detection step S2100, an absorption spectrum calculation step S2200, a first corrected absorption spectrum calculation step S2300, a second corrected absorption spectrum calculation step S2400, a first step. Three corrected absorption spectrum calculation steps S2500, a light absorption amount calculation step S2600, and a concentration calculation step S2700 are provided.

検出工程S2100は、フォトダイオード30が、赤外ランプ10により発生してガス容器40に収容された測定対象ガス1を透過した光の強度を検出する工程である。
本実施形態では、検出工程S2100は所定の周期(分光器20の分光周期)で繰り返し行われる。
The detection step S2100 is a step in which the photodiode 30 detects the intensity of light generated by the infrared lamp 10 and transmitted through the measurement target gas 1 accommodated in the gas container 40.
In the present embodiment, the detection step S2100 is repeatedly performed at a predetermined cycle (spectral cycle of the spectrometer 20).

吸収スペクトル算出工程S2200は、データ処理装置290(より厳密には、処理部291)が、フォトダイオード30により検出された光の強度に基づいて測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)を算出する工程である。
吸収スペクトル算出工程S2200が終了したら、第一補正吸収スペクトル算出工程S2300に移行する。
In the absorption spectrum calculation step S2200, the data processing device 290 (more precisely, the processing unit 291) calculates the absorption spectrum B 0 (λ) of the measurement target gas 1 based on the intensity of light detected by the photodiode 30. It is a process to do.
When the absorption spectrum calculation step S2200 ends, the process proceeds to the first corrected absorption spectrum calculation step S2300.

第一補正吸収スペクトル算出工程S2300は、データ処理装置290(より厳密には、処理部291)が、吸収スペクトルB0(λ)を非吸収波長λa以下の波長帯からなる短波長側吸収スペクトルBS0(λ)および非吸収波長λa以上の波長帯からなる長波長側吸収スペクトルBL0(λ)に二分割し、短波長側吸収スペクトルBS0(λ)から短波長側吸収スペクトルBS0(λ)における最短波長点B01の光強度B0(λmin)を引くことにより短波長側第一補正吸収スペクトルBS1(λ)を算出するとともに長波長側吸収スペクトルBL0(λ)から長波長側吸収スペクトルBL0(λ)における最長波長点B02の光強度B0(λmax)を引くことにより長波長側第一補正吸収スペクトルBL1(λ)を算出する工程である。
第一補正吸収スペクトル算出工程S2300が終了したら、第二補正吸収スペクトル算出工程S2400に移行する。
In the first corrected absorption spectrum calculation step S2300, the data processor 290 (more precisely, the processing unit 291) causes the absorption spectrum B 0 (λ) to be converted into a short wavelength side absorption spectrum B having a wavelength band equal to or less than the non-absorption wavelength λa. S0 (lambda) and the non-absorption wavelength consisting λa or more wavelength band bisected to the long wavelength side absorption spectrum B L0 (λ), the short-wavelength side absorption spectrum B S0 (λ) shorter wavelength side absorption spectrum from B S0 (lambda ) Is used to calculate the short wavelength-side first corrected absorption spectrum B S1 (λ) by subtracting the light intensity B 0 (λmin) of the shortest wavelength point B 01, and from the long wavelength side absorption spectrum B L0 (λ) to the long wavelength side This is a step of calculating the long-wavelength-side first corrected absorption spectrum B L1 (λ) by subtracting the light intensity B 0 (λmax) at the longest wavelength point B 02 in the absorption spectrum B L0 (λ).
If 1st correction | amendment absorption spectrum calculation process S2300 is complete | finished, it will transfer to 2nd correction | amendment absorption spectrum calculation process S2400.

第二補正吸収スペクトル算出工程S2400は、データ処理装置290(より厳密には、処理部291)が、短波長側第一補正リファレンススペクトルAS1(λ)における最長波長点A13の光強度AS1(λa)を短波長側第一補正吸収スペクトルBS1(λ)の最長波長点B13の光強度BS1(λa)で割った値を短波長側第一補正吸収スペクトルBS1(λ)に乗ずることにより短波長側第二補正吸収スペクトルBS2(λ)を算出するとともに長波長側第一補正リファレンススペクトルAL1(λ)における最短波長点A14の光強度AL1(λa)を長波長側第一補正吸収スペクトルBL1(λ)における最短波長点B14の光強度BL1(λa)で割った値を長波長側第一補正吸収スペクトルBL1(λ)に乗ずることにより長波長側第二補正吸収スペクトルBL2(λ)を算出する工程である。
第二補正吸収スペクトル算出工程S2400が終了したら、第三補正吸収スペクトル算出工程S2500に移行する。
In the second corrected absorption spectrum calculation step S2400, the data processing device 290 (more precisely, the processing unit 291) determines the light intensity A S1 of the longest wavelength point A 13 in the short wavelength side first corrected reference spectrum A S1 (λ). the ([lambda] a) the light intensity B S1 first correcting absorption spectrum divided by ([lambda] a) the short wavelength side B S1 of the longest wavelength point B 13 (lambda) of the first correcting absorption spectrum B S1 short-wavelength side (lambda) By multiplying, the short wavelength side second corrected absorption spectrum B S2 (λ) is calculated, and the light intensity A L1 (λa) at the shortest wavelength point A 14 in the long wavelength side first corrected reference spectrum A L1 (λ) is set to the long wavelength. side first correcting absorption spectrum B L1 (lambda) long wavelength side by multiplying the light intensity B L1 first correcting absorption spectrum divided by ([lambda] a) the longer wavelength side B L1 of the shortest wavelength point B 14 (lambda) in Second corrected absorption spectrum A step of calculating B L2 a (lambda).
If 2nd correction | amendment absorption spectrum calculation process S2400 is complete | finished, it will transfer to 3rd correction | amendment absorption spectrum calculation process S2500.

第三補正吸収スペクトル算出工程S2500は、データ処理装置290(より厳密には、処理部291)が、短波長側第二補正吸収スペクトルBS2(λ)に短波長側吸収スペクトルBS0(λ)の最短波長点B01の光強度BS0(λmin)と長波長側吸収スペクトルBL0(λ)の最長波長点B02の光強度BL0(λmax)との差分の絶対値および定数Cを加えることにより短波長側第三補正吸収スペクトルBS3(λ)を算出するとともに長波長側第二補正吸収スペクトルBL2(λ)に定数Cを加えることにより長波長側第三補正吸収スペクトルBL3(λ)を算出して短波長側第三補正吸収スペクトルBS3(λ)の最長波長点を長波長側第三補正吸収スペクトルBL3(λ)の最短波長点に繋ぎ合わせることにより第三補正吸収スペクトルB3(λ)を生成する工程である。
第三補正吸収スペクトル算出工程S2500が終了したら、光吸収量算出工程S2600に移行する。
In the third corrected absorption spectrum calculation step S2500, the data processing device 290 (more precisely, the processing unit 291) uses the short wavelength side absorption spectrum B S0 (λ) to the short wavelength side second corrected absorption spectrum B S2 (λ). The absolute value of the difference between the light intensity B S0 (λmin) at the shortest wavelength point B 01 and the light intensity B L0 (λmax) at the longest wavelength point B 02 of the long wavelength side absorption spectrum B L0 (λ) is added. By calculating the short wavelength side third corrected absorption spectrum B S3 (λ) and adding a constant C to the long wavelength side second corrected absorption spectrum B L2 (λ), the long wavelength side third corrected absorption spectrum B L3 ( λ) is calculated to connect the longest wavelength point of the short wavelength side third corrected absorption spectrum B S3 (λ) to the shortest wavelength point of the long wavelength side third corrected absorption spectrum B L3 (λ), thereby correcting the third corrected absorption. spectrum B 3 (λ It is a process that generates a.
When the third corrected absorption spectrum calculating step S2500 is completed, the process proceeds to the light absorption amount calculating step S2600.

光吸収量算出工程S2600は、データ処理装置290(より厳密には、処理部291)が、第二補正リファレンススペクトルA2(λ)、第三補正吸収スペクトルB3(λ)および数1に基づいて測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量(本実施形態では、X1、X2およびX3)を算出する工程である。
光吸収量算出工程S2600が終了したら、濃度算出工程S2700に移行する。
In the light absorption amount calculating step S2600, the data processing device 290 (more precisely, the processing unit 291) is based on the second corrected reference spectrum A 2 (λ), the third corrected absorption spectrum B 3 (λ), and Equation 1. Among the hydrocarbons contained in the gas 1 to be measured, light in the wavelength band absorbed by each of (a) a group consisting of alkane and alkene, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a group consisting of alkynes. Is the step of calculating the amount of absorption (in this embodiment, X 1 , X 2 and X 3 ).
When the light absorption amount calculating step S2600 is completed, the process proceeds to the concentration calculating step S2700.

濃度算出工程S2700は、データ処理装置290(より厳密には、処理部291)が、(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する光の吸収量(本実施形態では、X1、X2およびX3)に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出する工程である。 In the concentration calculation step S2700, the data processing device 290 (more precisely, the processing unit 291) includes (a) a group consisting of alkane and alkene, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a group consisting of alkynes. This is a step of calculating the concentration of the hydrocarbons belonging to each group based on the amount of light absorbed by each of these (in this embodiment, X 1 , X 2 and X 3 ).

以上の如く、本発明に係る炭化水素濃度測定方法の第二実施形態は、
光を発生させる赤外ランプ10と、
赤外ランプ10により発生した光を周期的に波長変動させる分光器20と、
分光器20により波長変動された光の強度を検出するフォトダイオード30と、
赤外ランプ10、分光器20およびフォトダイオード30により形成される光路Zにおいて分光器20およびフォトダイオード30により挟まれる位置に配置され、測定対象ガス1を収容可能かつ光を透過可能なガス容器40と、
測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯を含むリファレンススペクトルA0(λ)のうち非吸収波長λa以下の波長帯からなる短波長側リファレンススペクトルAS0(λ)および非吸収波長λa以上の波長帯からなる長波長側リファレンススペクトルAL0(λ)に二分割し、短波長側リファレンススペクトルAS0(λ)から短波長側リファレンススペクトルAS0(λ)における最短波長点A01の光強度AS0(λmin)を引くことにより算出される短波長側第一補正リファレンススペクトルAS1(λ)および長波長側リファレンススペクトルAL0(λ)から長波長側リファレンススペクトルAL0(λ)における最長波長点A02の光強度AL0(λmax)を引くことにより算出される長波長側第一補正リファレンススペクトルAL1(λ)を予め記憶し、リファレンススペクトルA0(λ)からリファレンススペクトルA0(λ)における最長波長点A02の光強度AL0(λmax)を引くとともに定数Cを加えることにより算出される第二補正リファレンススペクトルA2(λ)を予め記憶するとともに、フォトダイオード30により検出された光の強度に基づいて測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度を算出するデータ処理装置290と、
を具備するTHC測定装置200を用いて測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度を測定する方法であって、
検出工程S2100と、
吸収スペクトル算出工程S2200と、
第一補正吸収スペクトル算出工程S2300と、
第二補正吸収スペクトル算出工程S2400と、
第三補正吸収スペクトル算出工程S2500と、
光吸収量算出工程S2600と、
濃度算出工程S2700と、
を具備する。
このように構成することにより、時々刻々と変動する外乱要因(例えば、THC測定装置200の光学系(レンズ等)あるいはガス容器40に設けられた入口側窓部材42および出口側窓部材43が汚れる、ガス容器40が測定対象ガス1からの熱伝導により温度上昇してガス容器40を構成する材料(金属等)から赤外光が放射される等)が吸収スペクトルB0(λ)に与える影響を排除することが可能であり、ひいては測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度を精度良く測定することが可能である。
As described above, the second embodiment of the hydrocarbon concentration measuring method according to the present invention is:
An infrared lamp 10 for generating light;
A spectroscope 20 for periodically changing the wavelength of light generated by the infrared lamp 10, and
A photodiode 30 for detecting the intensity of light whose wavelength has been varied by the spectroscope 20;
A gas container 40 which is disposed at a position sandwiched between the spectroscope 20 and the photodiode 30 in an optical path Z formed by the infrared lamp 10, the spectroscope 20 and the photodiode 30, can accommodate the measurement target gas 1 and can transmit light. When,
References including wavelength bands absorbed by (a) a group consisting of alkanes and alkenes, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a group consisting of alkynes among the hydrocarbons contained in measurement target gas 1 In the spectrum A 0 (λ), a short wavelength side reference spectrum A S0 (λ) composed of a wavelength band of the non-absorption wavelength λa or less and a long wavelength side reference spectrum A L0 (λ) composed of a wavelength band of the non-absorption wavelength λa or more. The second wavelength is calculated by subtracting the light intensity A S0 (λmin) at the shortest wavelength point A 01 in the short wavelength side reference spectrum A S0 (λ) from the short wavelength side reference spectrum A S0 (λ). one correction reference spectra A S1 (λ) and the long-wavelength-side reference space from the long-wavelength-side reference spectrum A L0 (lambda) Torr A L0 (λ) stored in advance longest wavelength point A 02 of the light intensity A L0 first correcting long-wavelength side is calculated by subtracting the (.lambda.max) reference spectra A L1 (lambda) in the reference spectrum A 0 ( The second corrected reference spectrum A 2 (λ) calculated by subtracting the light intensity A L0 (λmax) of the longest wavelength point A 02 in the reference spectrum A 0 (λ) and adding the constant C from the reference spectrum A 0 (λ) is stored in advance. And a data processing device 290 for calculating the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas 1 based on the intensity of light detected by the photodiode 30;
A method for measuring the concentration of hydrocarbons contained in the gas 1 to be measured using a THC measuring device 200 comprising:
A detection step S2100;
Absorption spectrum calculation step S2200,
A first corrected absorption spectrum calculating step S2300;
A second corrected absorption spectrum calculating step S2400;
A third corrected absorption spectrum calculating step S2500;
A light absorption amount calculating step S2600;
Concentration calculation step S2700;
It comprises.
With this configuration, disturbance factors (for example, the optical system (lens or the like) of the THC measurement device 200) or the inlet side window member 42 and the outlet side window member 43 provided in the gas container 40 are contaminated. The effect that the temperature of the gas container 40 rises due to heat conduction from the measurement target gas 1 and infrared light is emitted from the material (metal, etc.) constituting the gas container 40) affects the absorption spectrum B 0 (λ). Therefore, the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas 1 can be measured with high accuracy.

以下では、図1、および、図19から図21を用いて本発明に係る炭化水素濃度測定装置の実施の第三実施形態であるTHC測定装置300について説明する。   Hereinafter, a THC measuring apparatus 300 as a third embodiment of the hydrocarbon concentration measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 19 to 21.

図1に示すTHC測定装置300は、測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度和を測定する装置である。
THC測定装置300は、フレーム110、光源側光学系ユニット120、ガス容器40、フォトダイオード30、チョッパ・分光器制御装置70、ロックインアンプ80およびデータ処理装置390を具備する。
A THC measurement apparatus 300 shown in FIG. 1 is an apparatus that measures the concentration sum of hydrocarbons contained in the measurement target gas 1.
The THC measurement apparatus 300 includes a frame 110, a light source side optical system unit 120, a gas container 40, a photodiode 30, a chopper / spectrometer control device 70, a lock-in amplifier 80, and a data processing device 390.

THC測定装置300を構成する部材のうち、フレーム110、光源側光学系ユニット120、ガス容器40、フォトダイオード30、チョッパ・分光器制御装置70、ロックインアンプ80についてはTHC測定装置100を構成する部材と略同じであることから説明を省略する。   Among the members constituting the THC measurement device 300, the frame 110, the light source side optical system unit 120, the gas container 40, the photodiode 30, the chopper / spectrometer control device 70, and the lock-in amplifier 80 constitute the THC measurement device 100. Since it is substantially the same as a member, description is abbreviate | omitted.

データ処理装置390は本発明に係る濃度算出装置の実施の一形態である。
データ処理装置390はフォトダイオード30により受光された光の強度に基づいて、測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち、(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、並びに、(c)アルキンからなるグループ、に属する炭化水素の濃度和をグループ毎に算出する。
データ処理装置390は処理部391、入力部392および表示部393を具備する。
データ処理装置390の処理部391、入力部392および表示部393のハードウェアとしての構成は、それぞれTHC測定装置100のデータ処理装置190の処理部191、入力部192および表示部193のハードウェアとしての構成と略同じであることから説明を省略する。
The data processing device 390 is an embodiment of the concentration calculation device according to the present invention.
Based on the intensity of light received by the photodiode 30, the data processing device 390 includes (a) a group consisting of alkanes and alkenes, and (b) an aromatic hydrocarbon among the hydrocarbons contained in the measurement target gas 1. A concentration sum of hydrocarbons belonging to the group and (c) the group consisting of alkynes is calculated for each group.
The data processing device 390 includes a processing unit 391, an input unit 392, and a display unit 393.
The hardware configuration of the processing unit 391, the input unit 392, and the display unit 393 of the data processing device 390 is the hardware of the processing unit 191, the input unit 192, and the display unit 193 of the data processing device 190 of the THC measurement device 100, respectively. Description is omitted because it is substantially the same as the configuration of.

処理部391は基準ガスのスペクトル、すなわち図19に示すリファレンススペクトルA0(λ)を予め記憶している。 The processing unit 391 stores a reference gas spectrum, that is, a reference spectrum A 0 (λ) shown in FIG. 19 in advance.

図19に示す如く、本実施形態のリファレンススペクトルA0(λ)は、(a)アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、(b)芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、および(c)アルキンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、を全て含む。
また、(b)芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯と(c)アルキンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯に挟まれる位置には、(d)非吸収波長帯が存在する。
(d)非吸収波長帯は、上記(a)〜(c)のいずれにも該当しない波長帯、すなわちアルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素、芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素、並びにアルキンからなるグループに属する炭化水素のいずれも吸収しない波長帯である。
本実施形態では、非吸収波長帯を2.950μm以上3.550μm以下の範囲内で設定することが望ましく、非吸収波長帯を3.100μm以上3.200μm以下の範囲内で設定することがより望ましい。
As shown in FIG. 19, the reference spectrum A 0 (λ) of this embodiment belongs to (a) a wavelength band absorbed by hydrocarbons belonging to a group consisting of alkanes and alkenes, and (b) belongs to a group consisting of aromatic hydrocarbons. All of the wavelength bands absorbed by hydrocarbons and (c) the wavelength bands absorbed by hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes are included.
Further, (d) non-absorption is provided at a position between (b) a wavelength band absorbed by a hydrocarbon belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons and (c) a wavelength band absorbed by a hydrocarbon belonging to the group consisting of alkynes. There is a wavelength band.
(D) The non-absorption wavelength band is a wavelength band not corresponding to any of the above (a) to (c), that is, a hydrocarbon belonging to the group consisting of alkanes and alkenes, a hydrocarbon belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons, In addition, the wavelength band does not absorb any of the hydrocarbons belonging to the alkyne group.
In this embodiment, it is desirable to set the non-absorption wavelength band within a range of 2.950 μm to 3.550 μm, and it is more preferable to set the non-absorption wavelength band within a range of 3.100 μm to 3.200 μm. desirable.

処理部391は、リファレンススペクトルA0(λ)の(d)非吸収波長帯における光強度の平均値D1を予め算出し、記憶している。
本実施形態では、平均値D1はリファレンススペクトルA0(λ)における(d)非吸収波長帯の最短波長λbから最長波長λcまでの積分値S1(図19中の斜線を施した部分の面積)を最長波長λcと最短波長λbとの差分で割った値で表される(D1={S1/(λc−λb)})。
なお、本発明に係る「リファレンススペクトルの非吸収波長帯における光強度の平均値」は本実施形態の平均値D1に限定されず、他の計算方法により算出される値でも良い。
リファレンススペクトルの非吸収波長帯における光強度の平均値の他の計算方法としては、リファレンススペクトル上かつ波長が非吸収波長帯に含まれる複数の点の光強度の和を当該点の数で割った値を平均値とする方法等が挙げられる。
The processing unit 391 previously calculates and stores an average value D1 of the light intensity in the (d) non-absorption wavelength band of the reference spectrum A 0 (λ).
In the present embodiment, the average value D1 is the integrated value S1 from the shortest wavelength λb to the longest wavelength λc of the (d) non-absorption wavelength band in the reference spectrum A 0 (λ) (the area of the hatched portion in FIG. 19). Is divided by the difference between the longest wavelength λc and the shortest wavelength λb (D1 = {S1 / (λc−λb)}).
The “average value of the light intensity in the non-absorption wavelength band of the reference spectrum” according to the present invention is not limited to the average value D1 of the present embodiment, and may be a value calculated by another calculation method.
Another method for calculating the average value of the light intensity in the non-absorption wavelength band of the reference spectrum is to divide the sum of the light intensities of multiple points on the reference spectrum whose wavelengths are included in the non-absorption wavelength band by the number of points. The method etc. which make a value into an average value are mentioned.

処理部391は、ロックインアンプ80から取得された補正測定信号および分光周期信号に基づいて、図20に示す「測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)」を算出する。 The processing unit 391 calculates “absorption spectrum B 0 (λ) of the measurement target gas 1” illustrated in FIG. 20 based on the corrected measurement signal and the spectral period signal acquired from the lock-in amplifier 80.

より詳細には、処理部391は、補正測定信号および分光周期信号を照合し、取得された補正測定信号がどの波長帯の光の強度を示すものかを特定する作業を順次行うことにより、測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)を算出する。
図20に示す吸収スペクトルB0(λ)の最短波長および最長波長は、それぞれ図19に示すリファレンススペクトルA0(λ)の最短波長および最長波長に一致する。
More specifically, the processing unit 391 compares the corrected measurement signal and the spectral periodic signal, and sequentially performs an operation of specifying which wavelength band the acquired corrected measurement signal indicates the light intensity. An absorption spectrum B 0 (λ) of the target gas 1 is calculated.
The shortest wavelength and the longest wavelength of the absorption spectrum B 0 (λ) shown in FIG. 20 respectively match the shortest wavelength and the longest wavelength of the reference spectrum A 0 (λ) shown in FIG.

処理部391は、測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)に基づいて、図21に示す「測定対象ガス1の補正吸収スペクトルB1(λ)」を算出する。
処理部391は、測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)の(d)非吸収波長帯における光強度の平均値D2を算出する。
本実施形態では、平均値D2は吸収スペクトルB0(λ)における(d)非吸収波長帯の最短波長λbから最長波長λcまでの積分値S2(図20中の斜線を施した部分の面積)を最長波長λcと最短波長λbとの差分で割った値で表される(D2={S2/(λc
−λb)})。
なお、本発明に係る「吸収スペクトルの非吸収波長帯における光強度の平均値」は本実施形態の平均値D2に限定されず、他の計算方法により算出される値でも良い。
吸収スペクトルの非吸収波長帯における光強度の平均値の他の計算方法としては、吸収スペクトル上かつ波長が非吸収波長帯に含まれる複数の点の光強度の和を当該点の数で割った値を平均値とする方法等が挙げられる。
処理部391は、平均値D1を平均値D2で割った値を吸収スペクトルB0(λ)に乗ずることにより、補正吸収スペクトルB1(λ)を算出する(B1(λ)=(D1/D2)×B0(λ))。
The processing unit 391 calculates the “corrected absorption spectrum B 1 (λ) of the measurement target gas 1” illustrated in FIG. 21 based on the absorption spectrum B 0 (λ) of the measurement target gas 1.
The processing unit 391 calculates the average value D2 of the light intensity in the (d) non-absorption wavelength band of the absorption spectrum B 0 (λ) of the measurement target gas 1.
In the present embodiment, the average value D2 is the integrated value S2 from the shortest wavelength λb to the longest wavelength λc of (d) non-absorption wavelength band in the absorption spectrum B 0 (λ) (the area of the hatched portion in FIG. 20). Is divided by the difference between the longest wavelength λc and the shortest wavelength λb (D2 = {S2 / (λc
-Λb)}).
The “average value of the light intensity in the non-absorption wavelength band of the absorption spectrum” according to the present invention is not limited to the average value D2 of the present embodiment, and may be a value calculated by another calculation method.
As another method of calculating the average value of the light intensity in the non-absorption wavelength band of the absorption spectrum, the sum of the light intensities at a plurality of points on the absorption spectrum whose wavelengths are included in the non-absorption wavelength band is divided by the number of the points. The method etc. which make a value into an average value are mentioned.
The processing unit 391 calculates the corrected absorption spectrum B 1 (λ) by multiplying the absorption spectrum B 0 (λ) by dividing the average value D1 by the average value D2 (B 1 (λ) = (D1 / D2) × B 0 (λ)).

このように、処理部291が吸収スペクトルB0(λ)に対して行う一連の処理(演算)は、リファレンススペクトルA0(λ)および吸収スペクトルB0(λ)における「(a)アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、(b)芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯、および(c)アルキンからなるグループに属する炭化水素が吸収する波長帯を除く波長帯」、すなわち、「(c)の波長帯よりも波長が短い波長帯、(a)の波長帯より波長が長い波長帯および(d)の波長帯」における光強度を良く一致させるものである。従って、補正吸収スペクトルB1(λ)からは外乱要因が排除された状態となる。 Thus, a series of processing by the processing unit 291 makes to the absorption spectrum B 0 (lambda) (operation), the reference spectrum A 0 (lambda) and the absorption spectrum B 0 "in (lambda) (a) alkanes and alkenes A wavelength band absorbed by hydrocarbons belonging to the group consisting of (b) a wavelength band absorbed by hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a wavelength band absorbed by hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes The light intensities in the “wavelength band excluding“, ”that is, the“ wavelength band shorter than the wavelength band of (c), the wavelength band longer than the wavelength band of (a), and the wavelength band of (d) ”are matched well. Is. Therefore, the disturbance factor is excluded from the corrected absorption spectrum B 1 (λ).

処理部391は、リファレンススペクトルA0(λ)、補正吸収スペクトルB1(λ)および以下の数2に基づいて、測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出する。 Based on the reference spectrum A 0 (λ), the corrected absorption spectrum B 1 (λ), and the following Equation 2, the processing unit 391 includes (a) a group of alkanes and alkenes among the hydrocarbons contained in the measurement target gas 1. , (B) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a group consisting of alkynes, the amount of light absorbed in the wavelength band is calculated.

Figure 0005363148
Figure 0005363148

数2はランベルト・ベールの法則の近似式に基づく計算式である。
数2において、n=1は「アルカンおよびアルケンからなるグループ」、n=2は「芳香族炭化水素からなるグループ」、n=3は「アルキンからなるグループ」を指す。
数2において、X1は「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸光度(光の吸収量)」、X2は「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸光度(光の吸収量)」、X3は「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸光度(光の吸収量)」を指す。
数2において、「I1」は補正吸収スペクトルにおける「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯」の光強度、「I2」は補正吸収スペクトルにおける「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯」の光強度、「I3」は補正吸収スペクトルにおける「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯」の光強度を指す。
数2において、「(I10」はリファレンススペクトルにおける「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯」の光強度、「(I20」はリファレンススペクトルにおける「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯」の光強度、「(I30」はリファレンススペクトルにおける「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯」の光強度を指す。
数2は、十分な光量が確保されている測定条件下では、{In/(In)0}≒1が成立すること、{In/(In)0}≒1が成立するときにはLoge{In/(In)0}≒[{In/(In)0}−1]≒−[{(In)0/In}−1]が成立すること、を前提とするものである。
本実施形態ではXn={(In)0−In}/(In)を用いて光の吸収量を算出したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、分母のInを省略した計算式(Xn={(In)0−In})を用いて光の吸収量を算出しても良い。
Equation 2 is a calculation formula based on an approximate expression of Lambert-Beer's law.
In Formula 2, n = 1 refers to “a group composed of alkane and alkene”, n = 2 refers to “a group composed of aromatic hydrocarbon”, and n = 3 refers to “a group composed of alkyne”.
In Equation 2, X 1 is “absorbance of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkane and alkene (light absorption amount)”, and X 2 is “absorbance of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons (light absorption amount). ) ”, X 3 refers to“ absorbance (absorption amount of light) of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes ”.
In Equation 2, “I 1 ” is the light intensity of “absorption wavelength band of hydrocarbon belonging to the group consisting of alkane and alkene” in the corrected absorption spectrum, and “I 2 ” is “group consisting of aromatic hydrocarbon” in the corrected absorption spectrum. “I 3 ” refers to the light intensity of the “absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes” in the corrected absorption spectrum.
In Equation 2, “(I 1 ) 0 ” represents the light intensity of “absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkane and alkene” in the reference spectrum, and “(I 2 ) 0 ” represents “aromatic carbonization” in the reference spectrum. The light intensity of “absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of hydrogen”, “(I 3 ) 0 ” refers to the light intensity of “absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkyne” in the reference spectrum.
Number 2, in the measurement conditions sufficient amount is ensured, {In / (In) 0 } ≒ that 1 is satisfied, {In / (In) 0 } when the ≒ 1 is established Loge {an In / It is assumed that (In) 0 } ≈ [{In / (In) 0 } −1] ≈ − [{(In) 0 / In} −1] holds.
In the present embodiment, the light absorption amount is calculated using Xn = {(In) 0 -In} / (In), but the present invention is not limited to this. That is, the light absorption amount may be calculated using a calculation formula (Xn = {(In) 0 -In}) in which the denominator In is omitted.

THC測定装置300(処理部391)における光の吸収量の算出は対数演算を必要としないので、THC測定装置100(処理部191)における光の吸収量の算出およびTHC測定装置200(処理部291)における光の吸収量の算出に比べて演算の負荷が小さい点において優れている。演算の負荷を小さくすることにより、演算の高速化(ひいては、炭化水素濃度測定の高速応答性の向上)および演算に係る装置コストの低減に寄与する。   Since the calculation of the light absorption amount in the THC measurement apparatus 300 (processing unit 391) does not require logarithmic calculation, the calculation of the light absorption amount in the THC measurement apparatus 100 (processing unit 191) and the THC measurement apparatus 200 (processing unit 291). ) Is superior in that the calculation load is small compared to the calculation of the light absorption amount in FIG. By reducing the load of calculation, it contributes to the speeding up of the calculation (as a result, the improvement of the high-speed response of the hydrocarbon concentration measurement) and the reduction of the cost of the apparatus related to the calculation.

また、THC測定装置100およびTHC測定装置200は、ガス容器40が測定対象ガス1からの熱伝導により温度上昇して赤外光を放射した場合に当該赤外光が吸収スペクトルの長波長成分の外乱要因となるため、通常はロックインアンプ80にHPF(ハイパスフィルタ)を組み合わせる等の処置を施すことによりガス容器40が放射する赤外光に起因する外乱要因を排除する。
しかし、このような処置を施すと対数演算を行う際の入力値が負の値となる場合があるため、THC測定装置100およびTHC測定装置200では対数演算を確実に行うために便宜上定数Cを加える演算を行っている。
THC測定装置300は対数演算を行わないため、上記定数Cを加える演算を必要とせず、その分だけTHC測定装置100およびTHC測定装置200よりも演算の負荷が小さい。
Further, the THC measuring device 100 and the THC measuring device 200, when the gas container 40 rises in temperature due to heat conduction from the measurement target gas 1 and emits infrared light, the infrared light is a long wavelength component of the absorption spectrum. Since this is a disturbance factor, the disturbance factor caused by the infrared light emitted from the gas container 40 is usually eliminated by taking measures such as combining the lock-in amplifier 80 with an HPF (high pass filter).
However, since the input value when performing the logarithmic calculation may be a negative value when such a treatment is performed, the THC measuring apparatus 100 and the THC measuring apparatus 200 set the constant C for convenience in order to reliably perform the logarithmic calculation. Addition operation is performed.
Since the THC measurement apparatus 300 does not perform logarithmic calculation, the calculation for adding the constant C is not required, and the calculation load is smaller than that of the THC measurement apparatus 100 and the THC measurement apparatus 200.

処理部391は、数2に基づいて算出された「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」に基づいて「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出し、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」に基づいて「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出し、「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」に基づいて「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
具体的には、処理部391は、処理部391に予め記憶された係数K1と「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」との積として、測定対象ガス1に含まれる「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
同様に、処理部391は、処理部391に予め記憶された係数K2と「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」との積として、測定対象ガス1に含まれる「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
同様に、処理部391は、処理部391に予め記憶された係数K3と「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」との積として、測定対象ガス1に含まれる「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」を算出する。
The processing unit 391 calculates “the sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkane and alkene” based on “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkane and alkene” calculated based on Equation 2. Based on the “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons”, the “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons” is calculated, and “from alkyne Based on the “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to a certain group”, “the sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes” is calculated.
Specifically, the processing unit 391 includes the measurement target gas 1 as the product of the coefficient K1 stored in the processing unit 391 in advance and “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkane and alkene”. The “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkanes and alkenes” is calculated.
Similarly, the processing unit 391 is included in the measurement target gas 1 as the product of the coefficient K2 stored in advance in the processing unit 391 and “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons”. The “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons” is calculated.
Similarly, the processing unit 391 obtains “from alkyne” contained in the measurement target gas 1 as the product of the coefficient K3 stored in advance in the processing unit 391 and “absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkyne”. The sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to a certain group is calculated.

処理部391は、上記算出された「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、および「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」の和として、「測定対象ガス1の全炭化水素濃度」を算出する。   The processing unit 391 calculates the above-mentioned “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkanes and alkenes”, “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the groups consisting of aromatic hydrocarbons”, and “groups consisting of alkynes” As the sum of the “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to”, “the total hydrocarbon concentration of the gas 1 to be measured” is calculated.

処理部391は、算出された「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、「アルキンからなるグループに属する炭化水素の濃度の和」、および「測定対象ガス1の全炭化水素濃度」を適宜記憶する。   The processing unit 391 calculates the “sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkanes and alkenes”, “the sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to the groups consisting of aromatic hydrocarbons”, and “belonging to the group consisting of alkynes” “Sum of hydrocarbon concentrations” and “total hydrocarbon concentration of measurement target gas 1” are stored as appropriate.

なお、上記係数K1、係数K2および係数K3の初期値は、FID−GC等により予め炭化水素の組成が分かっているガスをTHC測定装置100により測定して得られた「アルカンおよびアルケンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」の算出結果、「芳香族炭化水素からなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」の算出結果、および「アルキンからなるグループに属する炭化水素の吸収波長帯における吸光度」の算出結果に基づいて実験的に定められる。
また、本実施形態の場合、処理部391により算出される各グループに属する炭化水素の濃度の和および全炭化水素濃度はメタン換算濃度値(ppmC)の形で算出されるが、本発明はこれに限定されず、体積比等の形で算出しても良い。
The initial values of the coefficient K1, the coefficient K2, and the coefficient K3 are obtained by measuring a gas whose hydrocarbon composition is known in advance by the FID-GC or the like using the THC measuring device 100, and the group consisting of alkane and alkene. Calculation result of "absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to", calculation result of "absorbance in the absorption wavelength band of hydrocarbons belonging to the group consisting of aromatic hydrocarbons", and absorption of hydrocarbons belonging to the group consisting of alkynes It is experimentally determined based on the calculation result of “absorbance in wavelength band”.
In the case of this embodiment, the sum of the concentrations of hydrocarbons belonging to each group and the total hydrocarbon concentration calculated by the processing unit 391 are calculated in the form of methane equivalent concentration values (ppmC). However, the calculation may be performed in a form such as a volume ratio.

以上の如く、THC測定装置300は、
光を発生させる赤外ランプ10と、
赤外ランプ10により発生した光を周期的に波長変動させる分光器20と、
分光器20により波長変動された光の強度を検出するフォトダイオード30と、
赤外ランプ10、分光器20およびフォトダイオード30により形成される光路Zにおいて分光器20およびフォトダイオード30により挟まれる位置に配置され、測定対象ガス1を収容可能かつ光を透過可能なガス容器40と、
測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯を含むリファレンススペクトルA0(λ)およびリファレンススペクトルA0(λ)における非吸収波長帯の光強度の平均値D1を予め記憶し、フォトダイオード30により検出された光の強度に基づいて測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)を算出し、吸収スペクトルB0(λ)における非吸収波長帯の光強度の平均値D2を算出し、平均値D1を平均値D2で割った値を吸収スペクトルB0(λ)に乗ずることにより補正吸収スペクトルB1(λ)を算出し、リファレンススペクトルA0(λ)と補正吸収スペクトルB1(λ)との差分(より厳密には、光強度の差分)に基づいて測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量(本実施形態では、X1、X2およびX3)を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出するデータ処理装置390(より厳密には、処理部391)と、
を具備する。
このように構成することにより、THC測定装置300は、時々刻々と変動する外乱要因(例えば、THC測定装置300の光学系(レンズ等)あるいはガス容器40に設けられた入口側窓部材42および出口側窓部材43が汚れる、ガス容器40が測定対象ガス1からの熱伝導により温度上昇してガス容器40を構成する材料(金属等)から赤外光が放射される等)が吸収スペクトルB0(λ)に与える影響を排除することが可能であり、ひいては測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度を精度良く測定することが可能である。
As described above, the THC measuring apparatus 300 is
An infrared lamp 10 for generating light;
A spectroscope 20 for periodically changing the wavelength of light generated by the infrared lamp 10, and
A photodiode 30 for detecting the intensity of light whose wavelength has been varied by the spectroscope 20;
A gas container 40 which is disposed at a position sandwiched between the spectroscope 20 and the photodiode 30 in an optical path Z formed by the infrared lamp 10, the spectroscope 20 and the photodiode 30, can accommodate the measurement target gas 1 and can transmit light. When,
References including wavelength bands absorbed by (a) a group consisting of alkanes and alkenes, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a group consisting of alkynes among the hydrocarbons contained in measurement target gas 1 The average value D1 of the light intensity in the non-absorption wavelength band in the spectrum A 0 (λ) and the reference spectrum A 0 (λ) is stored in advance, and the absorption of the measurement target gas 1 based on the light intensity detected by the photodiode 30. The spectrum B 0 (λ) is calculated, the average value D2 of the light intensity in the non-absorption wavelength band in the absorption spectrum B 0 (λ) is calculated, and the value obtained by dividing the average value D1 by the average value D2 is calculated as the absorption spectrum B 0 ( The corrected absorption spectrum B 1 (λ) is calculated by multiplying by λ), and the difference between the reference spectrum A 0 (λ) and the corrected absorption spectrum B 1 (λ) is calculated. (Strictly, the difference in light intensity), among the hydrocarbons contained in the gas 1 to be measured, (a) a group consisting of alkane and alkene, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, (c) alkyne The light absorption amount (in this embodiment, X 1 , X 2, and X 3 ) of the wavelength band absorbed by each of the groups is calculated, and based on the calculated light absorption amount corresponding to each group A data processing device 390 (more precisely, a processing unit 391) for calculating the concentration of hydrocarbons belonging to each group;
It comprises.
With this configuration, the THC measurement device 300 can cause disturbance factors (for example, the optical system (lens or the like) of the THC measurement device 300) or the inlet-side window member 42 and the outlet provided in the gas container 40 to change every moment. Gawamado member 43 is dirty, or the like gas container 40 is infrared light is radiated from the material constituting the temperature rising gas container 40 (metal or the like) by heat conduction from the measurement target gas 1) absorption spectrum B 0 It is possible to eliminate the influence on (λ), and consequently the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas 1 can be measured with high accuracy.

以下では、図22を用いて本発明に係る炭化水素濃度測定方法の第三実施形態について説明する。
本発明に係る炭化水素濃度測定方法の第三実施形態はTHC測定装置300を用いて測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度和を測定する方法である。
図22に示す如く、本発明に係る炭化水素濃度測定方法の第三実施形態は検出工程S3100、吸収スペクトル算出工程S3200、平均値算出工程S3300、補正吸収スペクトル算出工程S3400、光吸収量算出工程S3500および濃度算出工程S3600を具備する。
Below, 3rd embodiment of the hydrocarbon concentration measuring method based on this invention is described using FIG.
The third embodiment of the hydrocarbon concentration measuring method according to the present invention is a method of measuring the sum of the concentrations of hydrocarbons contained in the measurement target gas 1 using the THC measuring device 300.
As shown in FIG. 22, the third embodiment of the hydrocarbon concentration measuring method according to the present invention includes a detection step S3100, an absorption spectrum calculation step S3200, an average value calculation step S3300, a corrected absorption spectrum calculation step S3400, and a light absorption amount calculation step S3500. And a concentration calculation step S3600.

検出工程S3100は、フォトダイオード30が、赤外ランプ10により発生してガス容器40に収容された測定対象ガス1を透過した光の強度を検出する工程である。
本実施形態では、検出工程S3100は所定の周期(分光器20の分光周期)で繰り返し行われる。
The detection step S3100 is a step in which the photodiode 30 detects the intensity of light generated by the infrared lamp 10 and transmitted through the measurement target gas 1 stored in the gas container 40.
In the present embodiment, the detection step S3100 is repeatedly performed at a predetermined cycle (spectral cycle of the spectrometer 20).

吸収スペクトル算出工程S3200は、データ処理装置390(より厳密には、処理部391)が、フォトダイオード30により検出された光の強度に基づいて測定対象ガス1の吸収スペクトルB0(λ)を算出する工程である。
吸収スペクトル算出工程S3200が終了したら、平均値算出工程S3300に移行する。
In the absorption spectrum calculation step S3200, the data processing device 390 (more precisely, the processing unit 391) calculates the absorption spectrum B 0 (λ) of the measurement target gas 1 based on the intensity of light detected by the photodiode 30. It is a process to do.
If absorption spectrum calculation process S3200 is complete | finished, it will transfer to average value calculation process S3300.

平均値算出工程S3300は、データ処理装置390(より厳密には、処理部391)が、吸収スペクトルB0(λ)における非吸収波長帯の光強度の平均値D2を算出する工程である。
平均値算出工程S3300が終了したら、補正吸収スペクトル算出工程S3400に移行する。
The average value calculation step S3300 is a step in which the data processing device 390 (more precisely, the processing unit 391) calculates the average value D2 of the light intensity in the non-absorption wavelength band in the absorption spectrum B 0 (λ).
When the average value calculating step S3300 is completed, the process proceeds to the corrected absorption spectrum calculating step S3400.

補正吸収スペクトル算出工程S3400は、データ処理装置390(より厳密には、処理部391)が、リファレンススペクトルA0(λ)における非吸収波長帯の光強度の平均値D1を吸収スペクトルB0(λ)における非吸収波長帯の光強度の平均値D2で割った値を吸収スペクトルB0(λ)に乗ずることにより補正吸収スペクトルB1(λ)を算出する工程である。
補正吸収スペクトル算出工程S3400が終了したら、光吸収量算出工程S3500に移行する。
In the corrected absorption spectrum calculation step S3400, the data processing device 390 (more precisely, the processing unit 391) calculates the average value D1 of the light intensity in the non-absorption wavelength band in the reference spectrum A 0 (λ) as the absorption spectrum B 0 (λ by multiplying the average value absorption spectrum divided by the D2 B 0 of the light intensity of the non-absorption band (lambda) in) is a step of calculating a corrected absorption spectrum B 1 (lambda).
When the corrected absorption spectrum calculation step S3400 is completed, the process proceeds to the light absorption amount calculation step S3500.

光吸収量算出工程S3500は、データ処理装置390(より厳密には、処理部391)が、リファレンススペクトルA0(λ)と補正吸収スペクトルB1(λ)との差分に基づいて(本実施形態では、これらのスペクトルおよび数2に基づいて)測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量(本実施形態では、X1、X2およびX3)を算出する工程である。
光吸収量算出工程S3500が終了したら、濃度算出工程S3600に移行する。
In the light absorption amount calculation step S3500, the data processing device 390 (more precisely, the processing unit 391) is based on the difference between the reference spectrum A 0 (λ) and the corrected absorption spectrum B 1 (λ) (this embodiment). Then, based on these spectra and Equation 2, among the hydrocarbons contained in the measurement target gas 1, (a) a group consisting of alkanes and alkenes, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) consisting of alkynes. This is a step of calculating the amount of light absorption (X 1 , X 2 and X 3 in this embodiment) in the wavelength band that each of the groups absorbs.
When the light absorption amount calculating step S3500 is completed, the process proceeds to the concentration calculating step S3600.

濃度算出工程S3600は、データ処理装置390(より厳密には、処理部391)が、(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出する工程である。   In the concentration calculation step S3600, the data processing device 390 (more precisely, the processing unit 391) has (a) a group consisting of alkane and alkene, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a group consisting of alkynes. This is a step of calculating the concentration of hydrocarbons belonging to each group based on the amount of light absorbed by each of the above.

以上の如く、本発明に係る炭化水素濃度測定方法の第三実施形態は、
光を発生させる赤外ランプ10と、
赤外ランプ10により発生した光を周期的に波長変動させる分光器20と、
分光器20により波長変動された光の強度を検出するフォトダイオード30と、
赤外ランプ10、分光器20およびフォトダイオード30により形成される光路Zにおいて分光器20およびフォトダイオード30により挟まれる位置に配置され、測定対象ガス1を収容可能かつ光を透過可能なガス容器40と、
測定対象ガス1に含まれる炭化水素のうち(a)アルカンおよびアルケンからなるグループ、(b)芳香族炭化水素からなるグループ、(c)アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯を含むリファレンススペクトルA0(λ)およびリファレンススペクトルA0(λ)における非吸収波長帯の光強度の平均値D1を予め記憶するとともに、フォトダイオード30により検出された光の強度に基づいて測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度を算出するデータ処理装置390(より厳密には、処理部391)と、
を具備するTHC測定装置300を用いて測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度を測定する方法であって、
検出工程S3100と、
吸収スペクトル算出工程S3200と、
平均値算出工程S3300と、
補正吸収スペクトル算出工程S3400と、
光吸収量算出工程S3500と、
濃度算出工程S3600と、
を具備する。
このように構成することにより、時々刻々と変動する外乱要因(例えば、THC測定装置300の光学系(レンズ等)あるいはガス容器40に設けられた入口側窓部材42および出口側窓部材43が汚れる、ガス容器40が測定対象ガス1からの熱伝導により温度上昇してガス容器40を構成する材料(金属等)から赤外光が放射される等)が吸収スペクトルB0(λ)に与える影響を排除することが可能であり、ひいては測定対象ガス1に含まれる炭化水素の濃度を精度良く測定することが可能である。
As described above, the third embodiment of the hydrocarbon concentration measuring method according to the present invention is:
An infrared lamp 10 for generating light;
A spectroscope 20 for periodically changing the wavelength of light generated by the infrared lamp 10, and
A photodiode 30 for detecting the intensity of light whose wavelength has been varied by the spectroscope 20;
A gas container 40 which is disposed at a position sandwiched between the spectroscope 20 and the photodiode 30 in an optical path Z formed by the infrared lamp 10, the spectroscope 20 and the photodiode 30, can accommodate the measurement target gas 1 and can transmit light. When,
References including wavelength bands absorbed by (a) a group consisting of alkanes and alkenes, (b) a group consisting of aromatic hydrocarbons, and (c) a group consisting of alkynes among the hydrocarbons contained in measurement target gas 1 The average value D1 of the light intensity in the non-absorption wavelength band in the spectrum A 0 (λ) and the reference spectrum A 0 (λ) is stored in advance, and the measurement target gas 1 is based on the light intensity detected by the photodiode 30. A data processing device 390 (more precisely, a processing unit 391) for calculating the concentration of the contained hydrocarbon;
A method for measuring the concentration of hydrocarbons contained in the gas 1 to be measured using a THC measuring device 300 comprising:
Detection step S3100;
Absorption spectrum calculation step S3200,
An average value calculating step S3300;
Corrected absorption spectrum calculation step S3400,
A light absorption amount calculating step S3500;
Concentration calculation step S3600;
It comprises.
By configuring in this way, disturbance factors that change from moment to moment (for example, the optical system (lens or the like) of the THC measuring apparatus 300) or the inlet side window member 42 and the outlet side window member 43 provided in the gas container 40 become dirty. The effect that the temperature of the gas container 40 rises due to heat conduction from the measurement target gas 1 and infrared light is emitted from the material (metal, etc.) constituting the gas container 40) affects the absorption spectrum B 0 (λ). Therefore, the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas 1 can be measured with high accuracy.

1 測定対象ガス
10 赤外ランプ(光源)
20 分光器
30 フォトダイオード(受光器)
40 ガス容器
100 THC測定装置(炭化水素濃度測定装置)
190 データ処理装置(濃度算出装置)

1 Gas to be measured 10 Infrared lamp (light source)
20 Spectrometer 30 Photodiode (receiver)
40 Gas container 100 THC measuring device (hydrocarbon concentration measuring device)
190 Data processing device (concentration calculation device)

Claims (8)

光を発生させる光源と、
前記光源により発生した光を周期的に波長変動させる分光器と、
前記分光器により波長変動された光の強度を検出する受光器と、
前記光源、前記分光器および前記受光器により形成される光路において前記分光器および前記受光器により挟まれる位置または前記光源および前記分光器により挟まれる位置に配置され、測定対象ガスを収容可能かつ前記光を透過可能なガス容器と、
前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯を含むリファレンススペクトルから当該リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち小さい方の光強度を引くことにより算出される第一補正リファレンススペクトルに定数を加えた第二補正リファレンススペクトルを予め記憶し、前記受光器により検出された光の強度に基づいて前記測定対象ガスの吸収スペクトルを算出し、前記吸収スペクトルから当該吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち小さい方の光強度を引くことにより第一補正吸収スペクトルを算出し、前記第一補正リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち大きい方の光強度を前記第一補正吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち大きい方の光強度で割った値を前記第一補正吸収スペクトルに乗ずることにより第二補正吸収スペクトルを算出し、前記第二補正吸収スペクトルに前記定数を加えることにより第三補正吸収スペクトルを算出し、前記第二補正リファレンススペクトル、前記第三補正吸収スペクトルおよび以下の数1に基づいて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出する濃度算出装置と、
を具備する炭化水素濃度測定装置。
Figure 0005363148
A light source that generates light;
A spectroscope for periodically changing the wavelength of the light generated by the light source;
A light receiver for detecting the intensity of light whose wavelength has been varied by the spectroscope;
The optical path formed by the light source, the spectroscope and the light receiver is disposed at a position sandwiched by the spectroscope and the light receiver or a position sandwiched by the light source and the spectroscope, and can accommodate a measurement target gas, and A gas container capable of transmitting light;
Among the hydrocarbons contained in the measurement target gas, the shortest wavelength point in the reference spectrum from the reference spectrum including the wavelength band absorbed by each of the group consisting of alkane and alkene, the group consisting of aromatic hydrocarbon, and the group consisting of alkyne. A second corrected reference spectrum obtained by adding a constant to the first corrected reference spectrum calculated by subtracting the light intensity of the light intensity at the longest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point is stored in advance and detected by the light receiver. By calculating the absorption spectrum of the gas to be measured based on the intensity of the measured light, and subtracting the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the absorption spectrum from the absorption spectrum. Calculate the first corrected absorption spectrum, the first correction The light intensity of the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the reference spectrum is the greater of the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the first corrected absorption spectrum. A second corrected absorption spectrum is calculated by multiplying the first corrected absorption spectrum by a value divided by the intensity, a third corrected absorption spectrum is calculated by adding the constant to the second corrected absorption spectrum, and the second corrected absorption spectrum is calculated. Of the hydrocarbons contained in the measurement target gas based on the corrected reference spectrum, the third corrected absorption spectrum, and the following Equation 1, a group consisting of alkane and alkene, a group consisting of aromatic hydrocarbons, a group consisting of alkynes, Calculate the amount of light absorption in the wavelength band that each absorbs, and apply to each calculated group. A density calculating apparatus for calculating the concentration of hydrocarbons belonging to each group based on the absorption of light,
A hydrocarbon concentration measuring apparatus comprising:
Figure 0005363148
前記定数はゼロまたは正の値である請求項1に記載の炭化水素濃度測定装置。   The hydrocarbon concentration measuring apparatus according to claim 1, wherein the constant is zero or a positive value. 光を発生させる光源と、
前記光源により発生した光を周期的に波長変動させる分光器と、
前記分光器により波長変動された光の強度を検出する受光器と、
前記光源、前記分光器および前記受光器により形成される光路において前記分光器および前記受光器により挟まれる位置または前記光源および前記分光器により挟まれる位置に配置され、測定対象ガスを収容可能かつ前記光を透過可能なガス容器と、
前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯を含むリファレンススペクトルのうち非吸収波長以下の波長帯からなる短波長側リファレンススペクトルおよび非吸収波長以上の波長帯からなる長波長側リファレンススペクトルに二分割し、前記短波長側リファレンススペクトルから前記短波長側リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度を引くことにより算出される短波長側第一補正リファレンススペクトルおよび前記長波長側リファレンススペクトルから前記長波長側リファレンススペクトルにおける最長波長点の光強度を引くことにより算出される長波長側第一補正リファレンススペクトルを予め記憶し、前記リファレンススペクトルから前記リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち小さい方の光強度を引くとともに定数を加えることにより算出される第二補正リファレンススペクトルを予め記憶し、前記受光器により検出された光の強度に基づいて前記測定対象ガスの吸収スペクトルを算出し、前記吸収スペクトルを前記非吸収波長以下の波長帯からなる短波長側吸収スペクトルおよび前記非吸収波長以上の波長帯からなる長波長側吸収スペクトルに二分割し、前記短波長側吸収スペクトルから前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度を引くことにより短波長側第一補正吸収スペクトルを算出し、前記長波長側吸収スペクトルから前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度を引くことにより長波長側第一補正吸収スペクトルを算出し、前記短波長側第一補正リファレンススペクトルの最長波長点の光強度を前記短波長側第一補正吸収スペクトルの最長波長点の光強度で割った値を前記短波長側第一補正吸収スペクトルに乗ずることにより短波長側第二補正吸収スペクトルを算出し、前記長波長側第一補正リファレンススペクトルの最短波長点の光強度を前記長波長側第一補正吸収スペクトルの最短波長点の光強度で割った値を前記長波長側第一補正吸収スペクトルに乗ずることにより長波長側第二補正吸収スペクトルを算出し、前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度が前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度よりも小さい場合には前記短波長側第二補正吸収スペクトルに定数を加えることにより短波長側第三補正吸収スペクトルを算出するとともに前記長波長側第二補正吸収スペクトルに前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度と前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度との差分の絶対値および前記定数を加えることにより長波長側第三補正吸収スペクトルを算出し、前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度が前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度よりも大きい場合には前記短波長側第二補正吸収スペクトルに前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度と前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度との差分の絶対値および前記定数を加えることにより短波長側第三補正吸収スペクトルを算出するとともに前記長波長側第二補正吸収スペクトルに前記定数を加えることにより長波長側第三補正吸収スペクトルを算出し、前記短波長側第三補正吸収スペクトルの最長波長点を前記長波長側第三補正吸収スペクトルの最短波長点に繋ぎ合わせることにより第三補正吸収スペクトルを生成し、前記第二補正リファレンススペクトル、前記第三補正吸収スペクトルおよび以下の数1に基づいて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出し、算出された各グループに対応する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出する濃度算出装置と、
を具備する炭化水素濃度測定装置。
Figure 0005363148
A light source that generates light;
A spectroscope for periodically changing the wavelength of the light generated by the light source;
A light receiver for detecting the intensity of light whose wavelength has been varied by the spectroscope;
The optical path formed by the light source, the spectroscope and the light receiver is disposed at a position sandwiched by the spectroscope and the light receiver or a position sandwiched by the light source and the spectroscope, and can accommodate a measurement target gas, and A gas container capable of transmitting light;
Of the hydrocarbons contained in the measurement target gas, a wavelength that is equal to or less than the non-absorption wavelength of the reference spectrum including the wavelength band that each of the group consisting of alkane and alkene, the group consisting of aromatic hydrocarbon, and the group consisting of alkyne absorbs. Dividing into a short wavelength side reference spectrum consisting of a band and a long wavelength side reference spectrum consisting of a wavelength band equal to or greater than the non-absorption wavelength, and subtracting the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side reference spectrum from the short wavelength side reference spectrum The first correction reference spectrum on the short wavelength side calculated by subtracting the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side reference spectrum from the long wavelength side reference spectrum. The second corrected reference spectrum calculated in advance is stored by subtracting the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the reference spectrum and adding a constant from the reference spectrum. The absorption spectrum of the measurement target gas is calculated based on the intensity of light detected by the light receiver, and the absorption spectrum includes a short wavelength side absorption spectrum having a wavelength band equal to or less than the non-absorption wavelength and the non-absorption Dividing into a long wavelength side absorption spectrum consisting of a wavelength band equal to or greater than the wavelength, and subtracting the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum from the short wavelength side absorption spectrum, the short wavelength side first corrected absorption spectrum Calculated from the long wavelength side absorption spectrum to the long wavelength side absorption spectrum. The long wavelength side first corrected absorption spectrum is calculated by subtracting the light intensity at the longest wavelength point, and the light intensity at the longest wavelength point of the short wavelength side first corrected reference spectrum is calculated from the short wavelength side first corrected absorption spectrum. The short wavelength side second corrected absorption spectrum is calculated by multiplying the short wavelength side first corrected absorption spectrum by the value divided by the light intensity at the longest wavelength point, and the shortest wavelength point of the long wavelength side first corrected reference spectrum is calculated. A long wavelength side second corrected absorption spectrum is calculated by multiplying the long wavelength side first corrected absorption spectrum by dividing the light intensity by the light intensity at the shortest wavelength point of the long wavelength side first corrected absorption spectrum, When the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum is smaller than the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum, the short wavelength side second correction is performed. A short wavelength side third corrected absorption spectrum is calculated by adding a constant to the absorption spectrum, and the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum and the long wavelength side absorption spectrum are added to the long wavelength side second corrected absorption spectrum. The long-wavelength-side third corrected absorption spectrum is calculated by adding the absolute value of the difference from the light intensity at the longest wavelength point and the constant, and the light intensity at the shortest wavelength point in the short-wavelength side absorption spectrum is the long-wavelength side. When the light intensity at the longest wavelength point in the absorption spectrum is larger than the light intensity at the longest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum, The third corrected absorption spectrum on the short wavelength side is calculated by adding the absolute value of the difference from the light intensity and the above constant. And calculating the long wavelength side third corrected absorption spectrum by adding the constant to the long wavelength side second corrected absorption spectrum, and setting the longest wavelength point of the short wavelength side third corrected absorption spectrum to the long wavelength side third corrected spectrum. A third corrected absorption spectrum is generated by connecting to the shortest wavelength point of the corrected absorption spectrum, and the carbonization contained in the measurement target gas based on the second corrected reference spectrum, the third corrected absorption spectrum, and the following Equation 1 Calculates the amount of light absorbed in the wavelength band absorbed by each of the groups consisting of alkanes and alkenes, groups composed of aromatic hydrocarbons, and groups composed of alkynes of hydrogen, and absorbs the light corresponding to each calculated group. A concentration calculation device for calculating the concentration of hydrocarbons belonging to each group based on the amount;
A hydrocarbon concentration measuring apparatus comprising:
Figure 0005363148
前記定数はゼロまたは正の値である請求項3に記載の炭化水素濃度測定装置。   The hydrocarbon concentration measuring apparatus according to claim 3, wherein the constant is zero or a positive value. 光を発生させる光源と、
前記光源により発生した光を周期的に波長変動させる分光器と、
前記分光器により波長変動された光の強度を検出する受光器と、
前記光源、前記分光器および前記受光器により形成される光路において前記分光器および前記受光器により挟まれる位置または前記光源および前記分光器により挟まれる位置に配置され、測定対象ガスを収容可能かつ前記光を透過可能なガス容器と、
前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯を含むリファレンススペクトルから当該リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち小さい方の光強度を引くことにより算出される第一補正リファレンススペクトルに定数を加えた第二補正リファレンススペクトルを予め記憶するとともに、前記受光器により検出された光の強度に基づいて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素の濃度を算出する濃度算出装置と、
を具備する炭化水素濃度測定装置を用いて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素の濃度を測定する炭化水素濃度測定方法であって、
前記受光器が、前記光源により発生して前記ガス容器に収容された前記測定対象ガスを透過した光の強度を検出する検出工程と、
前記濃度算出装置が、前記受光器により検出された光の強度に基づいて前記測定対象ガスの吸収スペクトルを算出する吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記吸収スペクトルから当該吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち小さい方の光強度を引くことにより第一補正吸収スペクトルを算出する第一補正吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記第一補正リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち大きい方の光強度を前記第一補正吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち大きい方の光強度で割った値を前記第一補正吸収スペクトルに乗ずることにより第二補正吸収スペクトルを算出する第二補正吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記第二補正吸収スペクトルに前記定数を加えることにより第三補正吸収スペクトルを算出する第三補正吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記第二補正リファレンススペクトル、前記第三補正吸収スペクトルおよび以下の数1に基づいて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出する光吸収量算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記アルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出する濃度算出工程と、
を具備する炭化水素濃度測定方法。
Figure 0005363148
A light source that generates light;
A spectroscope for periodically changing the wavelength of the light generated by the light source;
A light receiver for detecting the intensity of light whose wavelength has been varied by the spectroscope;
The optical path formed by the light source, the spectroscope and the light receiver is disposed at a position sandwiched by the spectroscope and the light receiver or a position sandwiched by the light source and the spectroscope, and can accommodate a measurement target gas, and A gas container capable of transmitting light;
Among the hydrocarbons contained in the measurement target gas, the shortest wavelength point in the reference spectrum from the reference spectrum including the wavelength band absorbed by each of the group consisting of alkane and alkene, the group consisting of aromatic hydrocarbon, and the group consisting of alkyne. The second correction reference spectrum obtained by adding a constant to the first correction reference spectrum calculated by subtracting the light intensity of the light intensity at the longest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point is stored in advance and detected by the light receiver. A concentration calculating device that calculates the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas based on the intensity of the emitted light;
A hydrocarbon concentration measuring method for measuring the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas using a hydrocarbon concentration measuring apparatus comprising:
A detection step in which the light receiver detects the intensity of light generated by the light source and transmitted through the measurement target gas contained in the gas container;
An absorption spectrum calculating step in which the concentration calculating device calculates an absorption spectrum of the gas to be measured based on the intensity of light detected by the light receiver;
The concentration calculating device calculates a first corrected absorption spectrum by subtracting the light intensity of the light wavelength at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the absorption spectrum from the absorption spectrum, and calculating a first corrected absorption spectrum. Spectrum calculation step;
The concentration calculation device uses the light intensity at the shortest wavelength point in the first corrected absorption spectrum and the light intensity at the shortest wavelength point in the first corrected absorption spectrum. A second corrected absorption spectrum calculating step of calculating a second corrected absorption spectrum by multiplying the first corrected absorption spectrum by a value obtained by dividing the light intensity of the point by the larger light intensity;
A third corrected absorption spectrum calculating step in which the concentration calculating device calculates a third corrected absorption spectrum by adding the constant to the second corrected absorption spectrum;
From the aromatic hydrocarbon, the group consisting of alkane and alkene among the hydrocarbons contained in the gas to be measured based on the second corrected reference spectrum, the third corrected absorption spectrum, and the following formula 1, A light absorption amount calculating step for calculating an absorption amount of light in a wavelength band absorbed by each of the group consisting of alkyne,
The concentration calculation device calculates the concentration of hydrocarbons belonging to each group based on the amount of light absorbed by each of the group consisting of alkane and alkene, the group consisting of aromatic hydrocarbons, and the group consisting of alkynes. A concentration calculation step;
A hydrocarbon concentration measuring method comprising:
Figure 0005363148
前記定数はゼロまたは正の値である請求項5に記載の炭化水素濃度測定方法。   The hydrocarbon concentration measuring method according to claim 5, wherein the constant is zero or a positive value. 光を発生させる光源と、
前記光源により発生した光を周期的に波長変動させる分光器と、
前記分光器により波長変動された光の強度を検出する受光器と、
前記光源、前記分光器および前記受光器により形成される光路において前記分光器および前記受光器により挟まれる位置または前記光源および前記分光器により挟まれる位置に配置され、測定対象ガスを収容可能かつ前記光を透過可能なガス容器と、
前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯を含むリファレンススペクトルのうち非吸収波長以下の波長帯からなる短波長側リファレンススペクトルおよび非吸収波長以上の波長帯からなる長波長側リファレンススペクトルに二分割し、前記短波長側リファレンススペクトルから前記短波長側リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度を引くことにより算出される短波長側第一補正リファレンススペクトルおよび前記長波長側リファレンススペクトルから前記長波長側リファレンススペクトルにおける最長波長点の光強度を引くことにより算出される長波長側第一補正リファレンススペクトルを予め記憶し、前記リファレンススペクトルから前記リファレンススペクトルにおける最短波長点の光強度および最長波長点の光強度のうち小さい方の光強度を引くとともに定数を加えることにより算出される第二補正リファレンススペクトルを予め記憶するとともに、前記受光器により検出された光の強度に基づいて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素の濃度を算出する濃度算出装置と、
を具備する炭化水素濃度測定装置を用いて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素の濃度を測定する炭化水素濃度測定方法であって、
前記受光器が、前記光源により発生して前記ガス容器に収容された前記測定対象ガスを透過した光の強度を検出する検出工程と、
前記濃度算出装置が、前記受光器により検出された光の強度に基づいて前記測定対象ガスの吸収スペクトルを算出する吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記吸収スペクトルを前記非吸収波長以下の波長帯からなる短波長側吸収スペクトルおよび前記非吸収波長以上の波長帯からなる長波長側吸収スペクトルに二分割し、前記短波長側吸収スペクトルから前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度を引くことにより短波長側第一補正吸収スペクトルを算出するとともに前記長波長側吸収スペクトルから前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度を引くことにより長波長側第一補正吸収スペクトルを算出する第一補正吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記短波長側第一補正リファレンススペクトルの最長波長点の光強度を前記短波長側第一補正吸収スペクトルの最長波長点の光強度で割った値を前記短波長側第一補正吸収スペクトルに乗ずることにより短波長側第二補正吸収スペクトルを算出するとともに前記長波長側第一補正リファレンススペクトルの最短波長点の光強度を前記長波長側第一補正吸収スペクトルの最短波長点の光強度で割った値を前記長波長側第一補正吸収スペクトルに乗ずることにより長波長側第二補正吸収スペクトルを算出する第二補正吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度が前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度よりも小さい場合には前記短波長側第二補正吸収スペクトルに定数を加えることにより短波長側第三補正吸収スペクトルを算出するとともに前記長波長側第二補正吸収スペクトルに前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度と前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度との差分の絶対値および前記定数を加えることにより長波長側第三補正吸収スペクトルを算出して前記短波長側第三補正吸収スペクトルの最長波長点を前記長波長側第三補正吸収スペクトルの最短波長点に繋ぎ合わせることにより第三補正吸収スペクトルを生成し、前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度が前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度よりも大きい場合には前記短波長側第二補正吸収スペクトルに前記短波長側吸収スペクトルにおける最短波長点の光強度と前記長波長側吸収スペクトルにおける最長波長点の光強度との差分の絶対値および前記定数を加えることにより短波長側第三補正吸収スペクトルを算出するとともに前記長波長側第二補正吸収スペクトルに前記定数を加えることにより長波長側第三補正吸収スペクトルを算出して前記短波長側第三補正吸収スペクトルの最長波長点を前記長波長側第三補正吸収スペクトルの最短波長点に繋ぎ合わせることにより第三補正吸収スペクトルを生成する第三補正吸収スペクトル算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記第二補正リファレンススペクトル、前記第三補正吸収スペクトルおよび以下の数1に基づいて前記測定対象ガスに含まれる炭化水素のうちアルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する波長帯の光の吸収量を算出する光吸収量算出工程と、
前記濃度算出装置が、前記アルカンおよびアルケンからなるグループ、芳香族炭化水素からなるグループ、アルキンからなるグループ、のそれぞれが吸収する光の吸収量に基づいて各グループに属する炭化水素の濃度を算出する濃度算出工程と、
を具備する炭化水素濃度測定方法。
Figure 0005363148
A light source that generates light;
A spectroscope for periodically changing the wavelength of the light generated by the light source;
A light receiver for detecting the intensity of light whose wavelength has been varied by the spectroscope;
The optical path formed by the light source, the spectroscope and the light receiver is disposed at a position sandwiched by the spectroscope and the light receiver or a position sandwiched by the light source and the spectroscope, and can accommodate a measurement target gas, and A gas container capable of transmitting light;
Of the hydrocarbons contained in the measurement target gas, a wavelength that is equal to or less than the non-absorption wavelength of the reference spectrum including the wavelength band that each of the group consisting of alkane and alkene, the group consisting of aromatic hydrocarbon, and the group consisting of alkyne absorbs. Dividing into a short wavelength side reference spectrum consisting of a band and a long wavelength side reference spectrum consisting of a wavelength band equal to or greater than the non-absorption wavelength, and subtracting the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side reference spectrum from the short wavelength side reference spectrum The first correction reference spectrum on the short wavelength side calculated by subtracting the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side reference spectrum from the long wavelength side reference spectrum. The second corrected reference spectrum calculated in advance is stored by subtracting the light intensity at the shortest wavelength point and the light intensity at the longest wavelength point in the reference spectrum and adding a constant from the reference spectrum. A concentration calculating device that stores the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas based on the intensity of light detected by the light receiver;
A hydrocarbon concentration measuring method for measuring the concentration of hydrocarbons contained in the measurement target gas using a hydrocarbon concentration measuring apparatus comprising:
A detection step in which the light receiver detects the intensity of light generated by the light source and transmitted through the measurement target gas contained in the gas container;
An absorption spectrum calculating step in which the concentration calculating device calculates an absorption spectrum of the gas to be measured based on the intensity of light detected by the light receiver;
The concentration calculation device divides the absorption spectrum into a short wavelength side absorption spectrum consisting of a wavelength band equal to or less than the non-absorption wavelength and a long wavelength side absorption spectrum consisting of a wavelength band equal to or greater than the non-absorption wavelength, and the short wavelength side The short wavelength side first corrected absorption spectrum is calculated by subtracting the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum from the absorption spectrum and the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum is calculated from the long wavelength side absorption spectrum. A first corrected absorption spectrum calculating step of calculating a long wavelength side first corrected absorption spectrum by subtracting the light intensity;
The concentration calculating device calculates a value obtained by dividing the light intensity at the longest wavelength point of the short wavelength side first corrected reference spectrum by the light intensity at the longest wavelength point of the short wavelength side first corrected absorption spectrum. The short-wavelength-side second corrected absorption spectrum is calculated by multiplying the corrected absorption spectrum, and the light intensity at the shortest wavelength point of the long-wavelength-side first corrected reference spectrum is calculated at the shortest-wavelength-side first corrected absorption spectrum. A second corrected absorption spectrum calculating step of calculating a long wavelength side second corrected absorption spectrum by multiplying the long wavelength side first corrected absorption spectrum by a value divided by the light intensity;
When the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum is smaller than the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum, the concentration calculation device has a constant in the short wavelength side second corrected absorption spectrum. And calculating the short wavelength side third corrected absorption spectrum and adding the long wavelength side second corrected absorption spectrum to the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum and the longest wavelength in the long wavelength side absorption spectrum. The long wavelength side third corrected absorption spectrum is calculated by adding the absolute value of the difference from the light intensity at the point and the constant to calculate the longest wavelength point of the short wavelength side third corrected absorption spectrum, and the long wavelength side third corrected A third corrected absorption spectrum is generated by connecting to the shortest wavelength point of the absorption spectrum, and in the short wavelength side absorption spectrum When the light intensity at the short wavelength point is larger than the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum, the light intensity at the shortest wavelength point in the short wavelength side absorption spectrum is added to the short wavelength side second corrected absorption spectrum. By calculating the short wavelength side third corrected absorption spectrum by adding the absolute value of the difference from the light intensity at the longest wavelength point in the long wavelength side absorption spectrum and the constant, the long wavelength side second corrected absorption spectrum A long wavelength side third corrected absorption spectrum is calculated by adding a constant, and the longest wavelength point of the short wavelength side third corrected absorption spectrum is connected to the shortest wavelength point of the long wavelength side third corrected absorption spectrum. A third corrected absorption spectrum calculating step for generating a three corrected absorption spectrum;
From the aromatic hydrocarbon, the group consisting of alkane and alkene among the hydrocarbons contained in the gas to be measured based on the second corrected reference spectrum, the third corrected absorption spectrum, and the following formula 1, A light absorption amount calculating step for calculating an absorption amount of light in a wavelength band absorbed by each of the group consisting of alkyne,
The concentration calculation device calculates the concentration of hydrocarbons belonging to each group based on the amount of light absorbed by each of the group consisting of alkane and alkene, the group consisting of aromatic hydrocarbons, and the group consisting of alkynes. A concentration calculation step;
A hydrocarbon concentration measuring method comprising:
Figure 0005363148
前記定数はゼロまたは正の値である請求項7に記載の炭化水素濃度測定方法。   The hydrocarbon concentration measuring method according to claim 7, wherein the constant is zero or a positive value.
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