JPH01239450A

JPH01239450A - 磁気圧式ガス分析計

Info

Publication number: JPH01239450A
Application number: JP6913988A
Authority: JP
Inventors: Takao Imaki; 隆雄今木; Hajime Mikasa; 三笠　元; Ichiro Asano; 一朗浅野; Tetsushi Inoue; 哲志井上
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1988-03-19
Filing date: 1988-03-19
Publication date: 1989-09-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、導入されたを所定の変調周波数で励磁してそ
の際に生じる圧力変化量を検出可能な分析部を設けて、
前記ガス中の測定対象成分の濃度を測定するように構成
してある磁気圧式ガス分析計に関する。

〔従来の技術〕

かかる磁気圧式ガス分析計の一例として、第７図に示す
ような酸素計が従来から知られている。

即ち、この第７図において、Ｘは分析部であって、導入
されたサンプルガスを所定の変調周波数Ｎ（例えば１０
Ｈｚ）で励磁するための励磁装置ａと、それによりサン
プルガスを励磁した際に生じる圧力変化量（これは、サ
ンプルガス中の測定対象成分である酸素ガスが励磁され
てその流動状態が変化するために生しるものである）を
検出するための検出器すとから成る。その圧力変化量の
検出２ｉｂとしては、図示しているように、例えばコン
デンサマイクロフォン式のニューマチイック型検出器な
どが用いられ、その両圧力室には共に一定圧のキャリア
ガスが導入されている。そして、前記分析部Ｘにおける
検出器すからの検出出力信号（ＡＣ信号）は、プリアン
プｄおよび整流回路ｅから成る信号処理部ｙに導かれて
平均ＤＣ化され、前記サンプルガス中の測定対象成分で
ある酸素ガスの濃度測定結果信号として出力されるよう
に構成されている。なお、図中、Ｃ・・・は夫々キャピ
ラリーであり、１はサンプルガスを前記分析部Ｘにおけ
る励磁装置ａ内へ導入するための吸引ポンプであり、ま
た、２は調圧器である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように構成された磁気圧式ガス分析計は、高速応
答性を有すると共にゼロドリフトが無いという原理的に
優れた特性を備えているが、周囲温度変化やサンプルガ
ス流量変化、あるいは、検出器すの感度の経時的変化等
の影響によりスパンドリフトが生じるという問題がある
。特に、電源投入以降の計器立も上がり時においては、
キャリアガスの置換過渡状態における不安定さや、励磁
装ｆｉｌの温度上昇等に伴うスパンドリフトが大きく現
れる。

そこで、このようなスパンドリフトの発生を極力防止す
るために、従来は、周囲温度を常時一定に維持するため
の装置を設けると共に、計器立ち上がり時には十分長時
間に亘る暖気運転を行う、といった対策を講じていたが
、その場合には、計器全体が非常に大型化および複雑化
するし、また、測定能率が悪く操作も面倒であるという
欠点があるのみならず、それだけではサンプルガス流量
変化や検出器すの感度変化等の経時的な要因に起因スパ
ンドリフトは補償できないため、標準スパンガスを用い
た校正操作を頻繁に行わねばならず、極めて面倒である
。

本発明は、かかる従来実情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、サンプルガスの供給機構および信号処
理部に独特の工夫を施すことによって、たとえ周囲温度
変化、サンプルガス流量変化、検出器感度の経時的変化
、あるいは、計器立ち上がり時におけるキャリアガスの
不安定さや励磁装置の温度上昇等のスパンドリフト要因
があったとしても、それによる影響を効果的に補償でき
るようにして、従来のように、周囲温度を常時−定に維
持するための大掛かりな装置を付加するとか、計器立ち
上がり時には十分長時間に亘る暖気運転を行うとか、標
準スパンガスを用いた校正操作を頻繁に行う、といった
非常に不経済かつ非能率的な対策をとる必要無く、常に
精度良い測定を行える磁気圧式ガス分析計を開発・提供
せんとすることにある。

（問題点を解決するための手段〕上記目的を達成するために、本発明による磁気圧式ガス
分析計は、冒頭に記載したような基本的構成を有するも
のにおいて、前記分析部における励磁変調周波数とは異なる変調周波
数でサンプルガスを基準ガスにより流体変調する流体変
調手段を前記分析部の前段に設けて、サンプルガスと基
準ガスとを前記分析部へ前記流体変調周波数で交互に供
給するように構成すると共に、前記２つの異なる変調周波数の混ざった検出信号からサ
ンプルガス中の測定対象成分の濃度信号と基準ガス中の
測定対象成分の４変信号とを分離して取り出す手段と、
前者のサンプル濃度信号を後者の基準濃度信号で補正す
る手段とを備えた信号処理部を設けてある、という特徴を備えている。

〔作用］かかる特徴構成故に発揮される作用は次の通りである。

即ち、上記本発明に係る磁気圧式ガス分析計においては
、後述する実施例の説明からより一層明らかとなるよう
に、測定すべきサンプルガスのみならず、一定かつ既知
の濃度の測定対象成分を含む基準ガスをも、同一の分析
部へ交互に供給するように構成すると共に、信号処理部
を、前記分析部による検出出力信号から、サンプルガス
中の測定対象成分の濃度信号と基準ガス中の測定対象成
分の濃度信号とを分離して求め、しかる後、前者を後者
で補正した（具体的には除算処理した）信号を出力する
ように構成してあるから、周囲温度変化、サンプルガス
流量変化、検出器感度の経時的変化、あるいは、計器立
ち上がり時におけるキャリアガスの不安定さや励磁装置
の温度上昇等のスパンドリフト要因による影響はほぼ完
全にキャンセルされて、最終的な出力としては、それら
スパンドリフト要因による影響が殆ど含まれない測定結
果信号を得ることができる。何故ならば、それらスパン
ドリフト要因が如何なるものであるにせよ、それによる
影響は、前記サンプルガス中の測定対象成分の濃度信号
にも、基準ガス中の測定対象成分の濃度信号にも、それ
らが同一の分析部によりほぼ同時的に測定されたもので
ある以上、必ず同じ割合で含まれている筈であるからで
ある。

かくして、本発明による磁気圧式ガス分析計によれば、
サンプルガスの供給機構および信号処理部に上記したよ
うな比較的簡素な構造改良を施すのみでありながら、種
々のスパンドリフト要因による影響を極めて良好に補償
することができるから、従来のように、周囲温度維持装
置を付加するとか、計器立ち上がり時に長時間の暖気運
転を行うとか、標準スパンガスを用いた校正操作を頻繁
に行う、といった非常に不経済かつ非能率的な対策をと
る必要無く、常に精度良い測定を行うことができるよう
になった。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的実施例を図面（第１図ないし第６
図）に基いて説明する。

第１図ないし第３図は第１実施例に係る磁気圧式酸素ガ
ス分析計を示し、第１図の全体概略構成図において、Ｘ
は分析部、１は吸引ポンプ、２は調圧器であって、これ
らは前記第７図で説明した従来例のものと同様に構成さ
れている。即ち、前記分析部Ｘは、吸引ポンプ１の作用
により導入されたガスを所定の変調周波数Ｎ（この例で
は１０Ｈｚ）で励磁し、その際に生じる圧力変化量を検
出するように構成されている。

そして、前記分析部Ａへは、測定すべきサンプルガスの
みならず、測定対象成分である酸素ガスの濃度が一定か
つ既知である基準ガスを、交互に切換導入するように、
例えばロータリーバルブとか多方弁から成る流体変調手
段３をその分析部Ａの前段に設けである。つまり、この
流体変調手段３は、サンプルガスと基準ガスとを、前記
分析部Ａにおける励磁変調周波数Ｎ（１０Ｈｚ）とは異
なる変調周波数Ｍ（この例ではＩＨｚ）で流体変調する
ように構成されている。また、前記基準ガスとしては、
この例では、酸素１度が既知でかつ安定的に一定（２１
％）である大気を利用している。

Ｙは、前記分析部Ｘによる検出出力信号を処理して最終
的な測定結果信号を出力する信号処理部であって、分析
部Ｘからの検出出力信号を増幅するプリアンプ４と、そ
のプリアンプ４の出力信号から、前記励磁変調周波数Ｎ
（１０Ｈｚ）のＡＣ信号成分を分離して平均ＤＣ化（つ
まり整流）した信号ＶＩＯを得るための１０Ｈ２信号分
離整流手段５と、前記流体変調周波数Ｍ（ＩＨｚ）のＡ
Ｃ信号成分を分離して平均ＤＣ化（整流）した信号ｖ１
を得るためのＩ　Ｈｚ信号分離整流手段６とから成る信
号分離整流手段７を設け、その信号分離整流手段７から
出力される両平均ＤＣ化信号ｖｌ。

■ＩＯの和をとって基準ガス中の酸素濃度ＣＡに関する
濃度信号ＶＡ　　（以下、基準濃度信号と称する）を求
める加算回路から成る基阜濃変信号生成用加算手段８、
ならびに、前記信号分離整流手段７から出力される両平
均ＤＣ化信号Ｖｌ、ＶＩＯの差をとってサンプルガス中
の酸素濃度Ｃ３に関する濃度信号Ｖｓ（以下、サンプル
濃度信号と称する）を求める減算回路から成るサンプル
４変信号生成用減算手段９を設け、かつ、その後者のサ
ンプル濃度信号■、を前者の基準濃度信号■、で除した
信号■を出力する除算回路から成る補正手段１０、およ
び、その補正手段１０からの出力信号Ｖを適宜増幅率で
増幅してサンプルガス中の酸素の最終的な濃度測定信号
■イを出力する増幅度可変アンプ１１を設けて構成され
ている。

上記のように構成された磁気圧式ガス分析計において、
分析部Ｘにおける圧力変化は、第２図の模式図において
実線で示すようなものとなり、その検出出力信号（プリ
アンプ４からの出力信号）は第３図に示すようなものと
なる。なお、第２図において点線で示している包路線の
頂点Ｐは基準ガス（大気）の含有酸素７１度Ｃｏ（２１
％）のみによる圧力に相当し、また、底点Ｑはサンプル
ガスの含有酸素濃度ＣＸのみによる圧力に相当する。

従って、前記１０　Ｈｚ信号分離整流手段５により分離
されるＡＣ信号成分は第４図（イ）に示すようなものと
なり、また、それを整流して平均ＤＣ化（例えば絶対値
積分）した信号ＶＩＯは、プリアンプ４による増幅率を
Ｇｏ、１０Ｈｚ信号分離整流手段５による増幅率をＧ、
とすれば、ｖｌｏ＝Ｇｏ　　’　Ｇ＋　　（Ｃｘ　＋Ｇ
ｏ　）　　””・・　■で表され、そして、前記ＩＨｚ
信号分離整流手段６により分離されるＡＣ信号成分は第
４図（ロ）に示すようなものとなり、また、それを整流
して平均ＤＣ化（例えば絶対値積分）した信号ｖ１は、
Ｉ　Ｈｚ信号分離整流手段６による増幅率をＧ２とすれ
ば、ｙ　ｌ　＝　Ｇ６　　・Ｇ２　　（Ｃｏ　　ＣＸ　）　
　・・・・・・　　■で表される。

ここで、前記減算手段９により得られるＤＣ化信号Ｖｓ
　　（＝ｖｌＯｖｌ）がサンプルガスの含有酸素濃度Ｃ
Ｘのみに関するサンプル濃度信号となるように、前記両
信号分離整流手段５．６の増幅率Ｇ＋、Ｇｚを同しにし
ておけば、サンプル濃度信号Ｖ、は、上記■、■式を用いて、Ｖｓ　−ＶＩＯＶ　１　＝　２Ｇｏ　　’　Ｇ＋　　’
　ＣＸ　・・’　　■（’、’　Ｇ　＋　　＝　Ｇ　２
　）となる。

また、前記減算手段８により得られるＤＣ化信号である
基準ガス（大気）の含有酸素濃度Ｃ０のみに関するＤＣ
化信号■、は、同様にして、ＶＡ　＝ｖｌＯ”Ｖ１＝２
Ｇｏ　　・ｃ、’Ｃｏ　”’　　■（’、’Ｇ＋　＝Ｇ
ｔ　）となる。

ただ、このようにして得られるサンプル濃度信号■、お
よび基準濃度信号■、には、共に、周囲温度変化、サン
プルガス流量変化、検出器感度の経時的変化、あるいは
、計器立ち上がり時におけるキャリアガスの不安定さや
励磁装置の温度上昇等のスパンドリフト要因による影響
が含まれている。しかし、それらサンプルガスも基準ガ
スも同一の分析部Ｘにより検出された信号であるから、
夫々における影響の割合（比率）は同等である。

故に、前記補正手段ｌＯにより得られる信号、Ｖ　−Ｖ
！　／　Ｖａ　＝　Ｃｘ　／　Ｃｏ　　　　　−・＝　
　■には、その影響はほぼ完全にキャンセルされて殆ど
含まれないことが容易に理解される。

従って、この補正手段ｌＯからの出力信号■を校正操作
により決定された適宜増幅率を有する増幅度可変アンプ
１１により増幅することによって、サンプルガスの含有
酸素濃度ＣＸに関する最終的な測定結果信号を、常に、
スパンドリフトの無い状態で精度良く得ることができる
。

第５図および第６図は第２実施例に係る磁気圧式酸素ガ
ス分析計を示している。

この第２実施例においては、第２図の全体概略構成図に
示すように、信号処理部Ｙにおける信号分離整流手段７
を、プリアンプ４と、先ずそのプリアンプ４から出力さ
れる第６図（イ）に示す信号から、前記励磁変調周波数
Ｎ（１０Ｈｚ）のＡＣ信号成分を分離する１　０Ｈｚ信
号分離整流手段１２と、その１０Ｈｚ信号分離整流手段
１２から出力される第６図（ロ）に示すような信号を１
０Ｈｚで同期積分して平均ＤＣ化信号ｖ１゜を得るため
の同期積分器１３と、前記１０　Ｈｚ信号分離整流手段
１２から出力された信号から更に前記流体変調周波数Ｍ
（ＩＨｚ）のＡＣ信号成分を分離するｌＨｚ信号分離整
流手段１４と、そのＩＨｚ信号分離整流手段１４から出
力される第６図（ハ）に示すような信号をＩＨｚで同期
積分して平均ＤＣ化信号■、を得るための同期積分器１
５とで構成したものであり、その他の構成については、
前記第１実施例のものと同様であるから、同じ機能を有
する部材には同じ参照符号を付することにより、その説
明は省略する。

この実施例の場合にも、前記同期積分器１３から出力さ
れる平均ＤＣ化信号■１゜は、加算手段８により得られ
る基準４変信号■、と、加算手段８により得られるサン
プル濃度信号■、との和、■、。＝ｖＡ＋ｖ、　　　　
　　　　　・・・・・・　■で表され、また、前記同期積分器１５から出力される平均ＤＣ化信
号■１は、基準濃度信号■、と、サンプル濃度信号Ｖ、
との差、 ■、。＝ＶＡ−Ｖ、　　　　　　　　　　・・・・・・
　■で表されることが明らかであるから、上記第１実施
例の場合と同様に、補正手段１０からの出力信号■は、Ｖ　−Ｖｓ　／　ＶＡ　　（＝　Ｃｘ　／　Ｃｏ　）　
　　・・・・・・　■となり、増幅度可変アンプ１１か
らはサンプルガスの含有酸素濃度Ｃ８に関する最終的な
測定結果信号として、常に、スパンドリフトの無い状態
で精度良く得ることができる。

なお、上述した各実施例において、前記補正手段１０と
しては、華純な除算回路に限らず、それと等価な機能を
発揮する回路であれば、どのような構成のものを用いて
も差し支えない。

〔発明の効果〕

以上詳述したところから明らかなように、本発明に係る
磁気圧式ガス分析計によれば、測定すべきサンプルガス
と、一定かつ既知の濃度の測定対象成分を含む基準ガス
とを、同一の分析部へ交互に供給するように構成すると
共に、信号処理部を、前記分析部による検出出力信号か
ら、サンプルガス中の測定対象成分の濃度信号と基準ガ
ス中の測定対象成分の濃度信号とを分離して求め、しか
る後前者を後者で補正した信号を出力するように構成す
る、というようにサンプルガスの供給機構および信号処
理部に独特の工夫を施すことによって、たとえ周囲温度
変化、サンプルガス流量変化、検出器感度の経時的変化
、あるいは、計器立ち上がり時におけるキャリアガスの
不安定さや励ＮＶ装置の温度上昇等のスパンドリフト要
因があったとしても、それによる影響を効果的に補償で
き、従来のように周囲温度を常時一定に維持するための
人世かすな装置を付加するとか、計器立ち上がり時には
十分長時間に亘る暖気運転を行うとか、標準スパンガス
を用いた校正操作を頻繁に行う、といった非常に不経済
かつ非能率的な対策をとる必要無く、常に精度良い測定
を行える、という優れた効果が発揮されるに至った。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は、本発明に係る磁気圧式ガス分析
計の具体的実施例を示し、第１図は第１実施例の全体概
略構成図、第２図はその分析部における圧力変化状態の
模式的説明図、第３図および第４図（イ）、（ロ）はそ
の信号処理部における各部の模式的信号波形図であり、
また、第５図は第２実施例の全体概略構成図、第６図（
イ）。（ロ）、（ハ）はその信号処理部における各部の模式的
信号波形図である。そして、第７図は本発明の技術的背景ならびに従来技術
の問題点を説明するものであって、従来構成に係る磁気
圧式ガス分析計の全体概略構成図を示している。Ｘ・・・・・・分析部、Ｙ・・・・・・信号処理部、Ｎ・・・・・・励磁変調周波数、Ｍ・・・・・・流体変調周波数、３・・・・・・流体変調手段、７・・・・・・信号分離整流手段、 ■４・・・基準濃度信号、 ■、・・・サンプル濃度信号、１０・・・補正手段。出願人　株式会社　堀　場　製　作　所代理人　弁理士
　　藤　本　英　夫

Claims

【特許請求の範囲】導入されたガスを所定の変調周波数で励磁してその際に
生じる圧力変化量を検出可能な分析部を設けて、前記ガ
ス中の測定対象成分の濃度を測定するように構成してあ
る磁気圧式ガス分析計において、前記分析部における励磁変調周波数とは異なる変調周波
数でサンプルガスを基準ガスにより流体変調する流体変
調手段を前記分析部の前段に設けて、サンプルガスと基
準ガスとを前記分析部へ前記流体変調周波数で交互に供
給するように構成すると共に、前記２つの異なる変調周波数の混ざった検出信号からサ
ンプルガス中の測定対象成分の、濃度信号と基準ガス中
の測定対象成分の濃度信号とを分離して取り出す手段と
、前者のサンプル濃度信号を後者の基準濃度信号で補正
する手段とを備えた信号処理部を設けてある、ことを特徴とする磁気圧式ガス分析計。