JP6946688B2 - 光通過回数調整装置、光通過回数調整方法、及び濃度算出装置 - Google Patents
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Description
許可器は、前記閉光路の光路中に配置され、内部にガスが供給されると共に前記閉光路の光が前記内部を通過して前記閉光路に出射する容器と、前記閉光路に前記光源からの光を入射することを許可すると共に、前記許可によって前記容器を通過した光を前記閉光路から出射することを許可する。
なお、前記光通過状態変更器は、請求項7のように、電子シャッターでもよい。
(第1の実施の形態)
図1には、第1の実施の形態の濃度算出装置の構成が示されている。図1に示すように、本実施の形態の濃度算出装置は、赤外線を発光する赤外光源12と、赤外光源12から入射された光が周回するように閉光路を形成する第1の反射鏡14〜第3の反射鏡18と、を備えている。濃度算出装置は、第1の反射鏡14〜第3の反射鏡18により形成される閉光路の光路中に配置され、内部にガスが供給されると共に閉光路の光が内部を通過して閉光路に出射するガスセル20を備えている。ガスセル20は、少なくとも閉光路の光が入射する入射部分及び内部を通過して閉光路に出射する出射部分が透明である。なお、ガスセル20は全体が透明であってもよい。
図2には、チョッパー型ミラー22の構成が示されている。図2(A)には、チョッパー型ミラー22の正面図が示され、図2(B)には、チョッパー型ミラー22の側面図が示されている。
詳細には後述するが、制御器28(図1参照)は、ガスセル20に供給した測定対象ガスの濃度を想定する。即ち、ガスセル20に測定対象ガスが供給された状態で閉光路に赤外光源12からの赤外線が入射され且つガスセル20を通過した光が閉光路から出射されるように、回転数調整機構24を制御する。制御器28は、当該制御によりチョッパー型ミラー22を介して閉光路から出射した光の光強度検出器26により検出された強度に基づいて、ガスセル20に供給されたガスの濃度を想定する。そして、制御器28は、ガスセル20に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、ガスセル20に供給されたガスを通過する赤外線の回数が多くなるように、回転数調整機構24を制御する。
ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が低いと、赤外線はそれほど吸収されないため、閉光路形成中に測定対象ガスを通過した光の強度I1は、閉光路形成中に赤外線非吸収ガスを通過した赤外線の光の強度I0と比較的変わらない。
しかし、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が高いと低い場合より、赤外線は吸収され、閉光路形成中に測定対象ガスを通過した光の強度I1は、閉光路形成中に赤外線非吸収ガスを通過した赤外線の光の強度I0より小さい。
しきい値Ithは、ガスセル20に供給された測定対象ガスの濃度が低いと判断できる光強度の値である。
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。第2の実施の形態の構成は、第1の実施の形態の構成と同様な部分であるので、同様な部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
次に、変形例を説明する。
(第1の変形例)
図19には、第1の変形例に係る濃度算出装置の構成が示されている。図19に示すように、第1の変形例の構成は、第1の実施の形態の構成(図1参照)と同様な部分であるので、同様な部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
図20には、第2の変形例に係る濃度算出装置の構成が示されている。図20に示すように、第2の変形例の構成は、第2の実施の形態(図15参照)及び第1の変形例(図19参照)の構成と同様な部分であるので、同様な部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。第2の変形例では、チョッパー型ミラー22に代えて、高速光シャッター52と、パルス幅調整機構54とを備えている。
第1の実施の形態及び第2の実施の形態におけるチョッパー型ミラー22に代えて、孔や切欠きが形成された移動部材を閉光路に侵入させたり退避させたりしてもよい。
また、複数段階の速度の切り替えを短時間で行い、測定対象ガスの濃度変化に応じてガスセル20に供給されたガスを通過する赤外線の回数を調整するようにしてもよい。これにより、測定対象ガスの濃度変化に追従して、ガスの濃度を精度よく測定することができる。
14 第1の反射鏡
16 第2の反射鏡
18 第3の反射鏡
20 ガスセル
22 チョッパー型ミラー
24 回転数調整機構
26 光強度検出器
28 制御器
30 回転軸
32 光反射部
34 光通過部
34A 入射開始縁
34B 入射終了縁
42 ビームスプリッタ
44 反射鏡
52 高速光シャッター
54 パルス幅調整機構
Claims (10)
- 光源と、
光源から入射された光が周回するように構成された閉光路を形成する光学系と、
前記閉光路の光路中に配置され、内部にガスが供給されると共に前記閉光路の光が前記内部を通過して前記閉光路に出射する容器と、
前記閉光路に前記光源からの光を入射することを許可すると共に、前記許可によって前記容器を通過した光を前記閉光路から出射することを許可するために前記光源からの光が通過可能な通過可能状態と前記光源からの光が通過不可能な通過不可能状態とに変更可能な許可器と、
前記容器に供給されたガスの想定される濃度に応じて前記閉光路を周回する前記光源からの光の光路長が変化するように、前記入射することが許可されて前記閉光路に入射された光が前記容器の内部を通過する回数が調整されて、前記閉光路から出射するように、前記許可器を制御する制御器と、
を備えた光通過回数調整装置。 - 前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度が低い場合には、高い場合より、前記回数が多くなるようにして、前記閉光路を周回する前記光源からの光の光路長が長くなるように前記許可器を制御する請求項1に記載の光通過回数調整装置。
- 前記許可器を介して前記閉光路から出射した光の強度を検出する検出器を更に備え、
前記制御器は、前記容器にガスが供給された状態で前記閉光路に前記光源からの光が入射され且つ前記容器を通過した光が前記閉光路から出射されるように、前記許可器を制御し、当該制御により前記許可器を介して前記閉光路から出射した光の前記検出器により検出された強度に基づいて、前記容器に供給されたガスの濃度を想定する、
請求項2に記載の光通過回数調整装置。 - 前記許可器は、
光が通過可能な部分が形成された移動部材と、
前記部分を前記閉光路の光が通過して前記閉光路から出射できる位置と、前記閉光路の光が前記移動部材の前記部分以外の所定の部分で反射して前記閉光路に戻る位置とに前記移動部材を移動させる機構と、
を備え、
前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度に応じて、前記回数が調整されるように、前記機構を制御する、
請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の光通過回数調整装置。 - 前記移動部材は、軸を中心に回転し、光が通過可能な部分が形成され、前記部分を前記閉光路の光が通過可能な位置に配置された回転部材であり、
前記機構は、前記回転部材の前記回転を制御し、
前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度に応じて、前記回転が制御されるように、前記機構を制御する、
請求項4に記載の光通過回数調整装置。 - 前記許可器は、
光が通過可能な通過可能状態と光が通過不可能な通過不可能状態とに変更可能な部分を有し、前記通過可能状態に変更された前記部分を前記閉光路の光が通過可能な位置に配置された光通過状態変更器と、
前記光通過状態変更器の前記部分を前記通過可能状態又は前記通過不可能状態に選択的に切り替える切り替え器と、
を備え、
前記制御器は、前記容器に供給されたガスの想定される濃度に応じて、前記回数が調整されるように、前記切り替え器を制御する、
請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の光通過回数調整装置。 - 前記光通過状態変更器は、電子シャッターである請求項6に記載の光通過回数調整装置。
- 前記容器は、少なくとも前記閉光路の光が入射する入射部分及び前記内部を通過して前記閉光路に出射する出射部分が透明である、
請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の光通過回数調整装置。 - 光源と、
光源から入射された光が周回するように構成された閉光路を形成する光学系と、
前記閉光路の光路中に配置され、内部にガスが供給されると共に前記閉光路の光が前記内部を通過して前記閉光路に出射する容器と、
前記閉光路に前記光源からの光を入射することを許可すると共に、前記許可によって前記容器を通過した光を前記閉光路から出射することを許可するために前記光源からの光が通過可能な通過可能状態と前記光源からの光が通過不可能な通過不可能状態とに変更可能な許可器と、
前記許可器を制御する制御器と、
を備えた光通過回数調整装置における光通過回数調整方法であって、
前記制御器が、前記容器に供給されたガスの想定される濃度に応じて前記閉光路を周回する前記光源からの光の光路長が変化するように、前記入射することが許可されて前記閉光路に入射された光が前記容器の内部を通過する回数が調整されて、前記閉光路から出射するように、前記許可器を制御する、
光通過回数調整方法。 - 光源と、
光源から入射された光が周回するように構成された閉光路を形成する光学系と、
前記閉光路の光路中に配置され、内部にガスが供給されると共に前記閉光路の光が前記内部を通過して前記閉光路に出射する容器と、
前記閉光路に前記光源からの光を入射することを許可すると共に、前記許可によって前記容器を通過した光を前記閉光路から出射することを許可するために前記光源からの光が通過可能な通過可能状態と前記光源からの光が通過不可能な通過不可能状態とに変更可能な許可器と、
前記容器に供給されたガスの想定される濃度に応じて前記閉光路を周回する前記光源からの光の光路長が変化するように、前記入射することが許可されて前記閉光路に入射された光が前記容器の内部を通過する回数が調整されて、前記閉光路から出射するように、前記許可器を制御する制御器と、
前記許可器を介して前記閉光路から出射した光の強度を検出する検出器と、
を備え、
前記制御器は、前記検出器により検出された前記光の強度に基づいて、前記ガスの濃度を算出する、
濃度算出装置。
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JP2017057274A JP6946688B2 (ja) | 2017-03-23 | 2017-03-23 | 光通過回数調整装置、光通過回数調整方法、及び濃度算出装置 |
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