JPH0266428A - 多成分測光器 - Google Patents

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１ 本発明は、 （ａ）測定ビームが射出する、連続スペクトルを放射す
る光源、 （ｂ）試料ガスが導入可能でありかつ測定ビームが通過
する試料キュベツト、 （Ｃ）試料ガス中の異なる被検出ガスが満たされている
多数の第１ガスキュベツト、 （ｄ）それぞれが第１ガスキュベツトの少なくとも１つ
に所属されていて、参照ガスを含有する１つまたは幾つ
かの第２ガスキュベツト、（ｅ）それぞれが、第１ガス
キュベツト中に含有されているガスの吸収帯の近辺の限
られたスペクトル領域のみを通す１つまたは幾つかのフ
ィルタ（ブロッキングフィルタ）、 （ｆ）測定ビームがあたっている検出器、および（ｇ）
測定ビームの光路中へ選択的に、測定光路をつくるため
に第１ガスキュベツトを所属するブロッキングフィルタ
と共に、または参照光路をつくるためにガスキュベツト
を所属するブロッキングフィルタと共に挿入可能である
切換装置を有する多成分測光器に関する。

［従来の技術］ この種の多成分測光器は、試料ガスを形成するガス混合
物中の被検出ガスの温度または分圧を測定するために使
用される。試料ガス中の被検出ガスは、特定の吸収帯に
おいて吸収する。

測定ビームが試料キュベツトを通過した後、測定ビーム
は吸収帯の波長領域内で、試料ガスのガス混合物の被検
出ガスの分圧が高いほど、ますます強く減衰する。次い
で、この減衰した測定ビームが“ガスフィルタ″、つま
り被検出ガスで満たされている第１ガスキュベツトの１
つを通過する場合、測定ビームはこの波長領域でさらに
減衰する。しかし、減衰した測定ビームが、切換えの後
、第１ガスキュベツトではなく、参照ガスで満たされて
おりかつ被検出ガスを含んでいない第２ガスキュベツト
を通過する場合には、もはや減衰は行なわれない。第１
ガスキュベツトを有する“測定光路”中で得られる強さ
と、第２ガスキュベツトを有する゛参照光路″中で得ら
れる強さの差は、測定ビームが既に第１試料キユベツト
中で強く減衰されているほど、ますます僅かである。試
料ガスが被検出ガスをそもそも含有していない場合には
、測定ビームでは上記吸収帯の領域内で理想的な場合に
は全く吸収されない。第１ガスキュベツト中での当該波
長の吸収は、強さの絶対値では非常に強い。従って、こ
の吸収が行なわれる測定光路と、第２ガスキュベツトが
配置されている参照光路との間に著しい相違が生じかつ
被検出ガスの吸収帯の波長は吸収されない。−これとは
異なり、被検出ガスが試料ガス中に高い分圧で含有され
ている場合には、測定ビームは吸収帯の波長領域でほと
んど完全に吸収される。この場合、測定ビームの光路中
に第１ガスキュベツトまたは第２ガスキュベツトが存在
するか否かは、検出器に入射する強さにもはや相違を生
じない。

表現“測定光路゛′および“参照光路パはここでは幾何
学的に未変化の唯１つの測定ビームに関するものであり
、該ビーム中へたんに異なる光学的構成部材が挿入され
る。

被検出ガスの吸収・帯は、全スペクトルの狭い領域にす
ぎないので、これら吸収帯の波長領域における吸収は全
強さの数パーセントにしかならず、これが検出器に入射
する。また、幾つかの波長領域において他のガスの吸収
帯と重なることによって妨害も惹起しうる。このため、
それぞれ連続スペクトルから被検出ガスの当該吸収帯近
辺の波長領域だけを通す付加的フィルタ゛′ブロッキン
グフィルタ″が設けられている。

多成分測光器では、選択的に種々の被検出ガスを有する
種々の゛′第１″ガスキュベツトと、適当な参照ガスを
有する所属する゛第２″ガスキュベツトとを、測定ビー
ムの光路中へ挿入可能である。この場合、選択的に試料
ガス中の一方または他方の成分を測定することができる
。

かかる多成分測光器では、測定すべき各成分に対して所
属するブロッキングフィルタを設けねばならない。測定
すべき種々のガスの吸収帯の波長領域は異なる。従って
、連続スペクトルから切取った、この吸収帯の近辺の波
長領域も一般に異なる。

公知の多成分測光器では、このブロッキングフィルタは
、第１および第２のガスキュベツトを有する唯１つのフ
ィルタホイールに取付けられている。この場合、各ガス
キュベツトの前にこれに適したそれぞれ１つのブロッキ
ングフィルタが存在する。これは機械的には簡単である
が、被検出ガスに所属する第１および第２ガスキュベツ
トにつき１つ宛ブロッキングフィルタが必要である。

かかるブロッキングフィルタの透過範囲は、一般に吸収
帯の幅と比べて広い。これによって、たとえば温度変化
によって惹起されるようなフィルタ特性の小さい変化が
既に、有効信号の大きさに入る妨害信号を生じる。かか
る変化が一致するように生じるフィルタの組は、そもそ
も費用のかかる選択によってのみ得ることができるにす
ぎない。

［発明が解決しようとする問題点１ 従って、本発明の課題は、最初に定義した形式の多成分
測光器を、゛ブロッキングフィルタ′″の変化が測定に
対して変化を及ぼさないように構成することである。

［問題点を解決するための手段１ 本発明によればこの課題は、 （ｈ）切換装置が、第１および第２ガスキュベツトを測
定ビームの光路中へ挿入するためのキュベツト交換装置
およびそれと分離された、ブロッキングフィルタを測定
ビームの光路中へ挿入するためのフィルタ交換装置を含
有し、かつ（ｉ）キュベツト交換装置およびフィルタ交
換装置が、同一のブロッキングフィルタを所属するＭｌ
ガスフィルタと関連しかつこの第１ガスフィルタに所属
する第２ガスフィルタと関連して、測定ビームの光路中
に配置されているように制御されていることによって解
決される。

また、本発明によれば、多成分測光器において測定光路
および参照光路に対して同一のブロッキングフィルタが
使用される。これによってこのブロッキングフィルタの
特性の変化は実際に測定に対して作用しない。さらに、
測定すべきそれぞれのガスに対して唯１つのブロッキン
グフィルタが必要であるにすぎない。かかるフィルタは
かなり高価であるので、全装置は、付加的フィルタ交換
装置および所属する駆動および制御のための高い機械的
費用にも拘らず、あまり費用がかからない。

本発明の有利な構造は、請求項２の対象である。

次に、本発明のｌ実施例を添付図面を引用して詳説する
。

［実施例１ 第１図において、１０で単一の連続スペクトルを放射す
る光源が表わされている。光源１０からは測定ビーム１
２が射出する。測定ビーム１２は、ガス混合物の形の試
料ガスが通過する試料キュベツト１４を通る。試料ガス
は、入口１６を通って、試料キュベツト１４に入り、出
口１８により試料キュベツト１４から出る。試料キュベ
ツト１４の後方には、選択的に測定光路または参照光路
をつくりうる切換装置２０が配置されている。切換装置
２０は、第１フィルタホイール２２および第２フィルタ
ホイール２４を含有する。

第１フィルタホイール２２中には、フィルタとして多数
の第１ガスキュベツト２６および１つまたは幾つかの第
２ガスキュベツト２８が配置されている。第１図の略図
には、そのうち１つの第１カスキユベツトおよび第２ガ
スキュベツトのみが認められる。フィルタホイール２２
は、サーボモータ３０により駆動される。

第２フィルタホイール２４中には、゛ブロッキングフィ
ルタ″３２が配置されている。これは連続スペクトルの
うちそれぞれ１つの限られた波長領域のみを通すフィル
タである。フィルタホイール２４は、サーボモータ３４
により駆動可能である。

双方のサーボモータは、制御装置３６と接続されている
。

第１ガスキュベツト２６のそれぞれは、試料ガス中の測
定すべき被検出ガスで満たされている。第１ガスキュベ
ツト２６に、参照ガスで満たされている第２ガスキュベ
ツト２８が所属されていて、該ガスは被検出ガスを含有
せず、従って利用される被検出ガスの吸収帯の領域内で
は吸収しない。第１ガスキュベツト２６と第２ガスキュ
ベツト２８の各組に、唯１つのブロッキングフィルタ３
２が所属されている。ブロッキングフィルタ３２は、干
渉フィルタであってもよい。ブロッキングフィルタは、
光源ＩＯから放射される連続スペクトルのうち、利用さ
れる被検出ガスの吸収帯の近辺の比較的狭い波長領域の
みを通す。

次いで、測定ビーム１２は検出器３６に当り、該検出器
が測定ビーム１２の強さの程度に応じて信号を送出する
。この信号は、信号処理回路３８に供給される。信号処
理回路−３８は、制御装置３６からどのガスキュベツト
がそのつど測定ビームの光路中に存在するかを示す信号
を信号路４０を経て受取る。信号処理回路は、測定され
るガス用の測定光路および参照光路で得られる測定値か
ら、試料中の当該ガスの濃度および分圧の測定値をつく
る。

制御装置３６はフィルタホイール２２および２４をサー
ボモータ３０および３４により制御して、特定ガスの第
１ガスキュベツト２６を挿入した場合および所属する第
２ガスキュベツト２８を挿入した場合に、測定ビーム１
２の光路中に同一のブロッキングフィルタ３２が存在す
るようにする。

多成分光度計の構造は第２図〜第６図に示されている。

試料キュベツト１４は、ポルト４２およびスペーサ４４
により隔壁４６に固定されている。

測定ビーム１２は窓４８を通る。筒５０は試料キュベツ
ト１４に固定されていて、隔壁４６の穿孔５２を貫通し
て突出する。測定ビーム１２は筒５０の軸線に沿って進
む。

隔壁４６に対し平行に距離を置いて第２隔壁５４が配置
されている。隔壁５４の穿孔５６中には筒５８が存在す
る。筒５８はポルト６０により隔壁５４とねじ締めされ
ている。筒５８は筒５０と同軸である。筒５８内にはレ
ンズ６２が存在する。さらに、隔壁５４にはサーボモー
タ３０が軸６６で固定されている。

軸６６上にはフィルタホイール２２が存在する。このフ
ィルタホイールはガスキュベツトを有し、そのうち第２
図には１つのガスキュベツト２６が認められる。ガスキ
ュベツト２６は中空シリンダ状の枠６８を有し、該枠中
へ２つ平行な窓７０および７２が嵌込まれパテで固定さ
れている。枠６８には送入管７４が取付けられている。

送入管７４はガスを満たした後、先端がたとえば溶封に
よって閉じられている。ガスキュベツト２６中へは、試
料ガス中でのその濃度を測定すべきガスで満たされてい
る。同様の構造のガスキュベツト２８中へは、ガスキュ
ベツト２６のガス吸収帯の領域内で吸収しない参照ガス
が満たされいる。ガスキュベツト２６はその枠がフィル
タホイール２２の穿孔７６内にあり、ねじポルト７８で
固定されている。フィルタホイール２２の図示位置にお
いては、ガスキュベツト２６は筒５８と整列している。

測定ビーム１２は筒５０、レンズ６２および筒５８を通
りかつガスキュベツト２６を通る。

隔壁５４には、先陣壁８０が取付けられている。この先
陣壁８０中へ、フィルタホイール２２にねじで取付けら
れている舌片８２が係合する。こうして、フィルタホイ
ール２２の定義されな参照位置が得られ、この位置にサ
ーボモータ３０により調節すべき他の位置を関連させる
ことができる。

第３の隔壁８４には、もう１つのレンズ８６が枠８８に
嵌って存在する。枠８８には隔壁８４の穿孔９０中に存
在し、ねじ９２により隔壁８４と結合されている。

第４の隔壁９４は、検出器３６を備えるケーシング９６
を有する。ケーシング９６は窓９８によって閉じられて
いる。ケーシング９６は、隔壁９４の穿孔１００中に存
在する。カバー１０１は導体板および検出器３６の信号
を処理するだめの電気構成部品を覆っている。

第５図から最も良く認められるように、隔壁９４には隔
壁８４に離反する側にサーボモータ３４が存在する。サ
ーボモータ３４は、隔壁９４の穿孔１０２中にセンタリ
ングされかつねじ１０４によって隔壁９４と結合されて
いる。サーボモータ３４の軸１０６上には、フィルタホ
イール２４が存在する。フィルタホイール２４は、それ
ぞれ枠１０ｇ中に保持されている干渉フィルタの形のプ
ロッキングイルタ３２を有する。各ブロッキングイルタ
３２の枠１０８はフィルタホイール２４の穿孔１１０中
に存在し、ねじ１１２によってフィルタホイール２４と
結合している。

隔壁９４にある先陣壁１１６は、フィルタホイール２４
の参照位置を提供する（第６図）。

先陣！！１１６は、先陣壁８０（第２図）と類似に構成
されている。

第４図から明らかなように、フィルタホイール２２中に
はガスキュベツト２６と２８が並存している。第４図に
は、２つのガスキュベツトだけが図示されている。フィ
ルタホイール２２の静的平衡のために、相対する側に釣
合おもり１１４が取付けられており、そのうち１つだけ
が示されている。各釣合おもりは重なっている幾つかの
円板をねじ１１８によより固定してなる（第３図）。ま
た、フィルタホイール２２の穿孔７６中へ、試料ガスの
幾つかの成分を測定するために、幾つかのガスキュベツ
ト２６および２８を挿入することもできる。１つの第２
ガスキュベツト２８に、１よりも多い第２ガスキュベツ
ト２６が所属されていてもよい。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の１実施例を示すもので、第１図は多
成分測光器の略図であり、 第２図は多成分測光器の１構造例の側面断面図であり、 第３図は第１ガスキュベツトおよび第２ガスキュベツト
を有するフィルタホイールの細部の側面断面図であり、 第４図はフィルタホイールを第３図の右方から見た図で
あり、 第５図はブロッキングフィルタを有するフィルタホイー
ルの細部の側面断面図であり、第６図はフィルタホイー
ルを第５図の左方から見た図である。 １０・・・光源、１２・・・測定ビーム、１４・・・試
料キュベツト、１６・・・入口、１８・・・出口、２０
・・・切換装置、２２・・・第１フィルタホイール、２
４・・・第２フィルタホイール、２６・・・第１ガスキ
ュベツト、２８・・・第２ガスキュベツト、３０・・・
サーボモータ、３２・・・ブロッキングフィルタ、３４
・・・サーボモータ、３６・・・制御装置、３８・・・
信号処理回路、４０・・・信号路、４２・・・ボルト、
４４・・・スペーサ、４６・・・隔壁、５０・・・筒、
５２・・・穿孔、５４・・・隔壁、５６・・・穿孔、５
８・・・筒、６０・・・ボルト、６２・・・レンズ、６
６・・・軸、７０・・・窓、７２・・・窓、７４・・・
送入管、７６・・・穿孔、７８・・・ねじボルト、８０
・・・先陣壁、８２・・・舌状片８４・・・隔壁、５６
・・・レンズ、８８・・・枠、９２・・・ねじ、９４・
・・隔壁、１００・・・穿孔、１０１・・・カバー　１
０２・・・穿孔、１０４・・・ねじ、１０６・・・軸、
１０８・・・枠、１１０・・・穿孔、１１２・・・ね８
・・・ねじ ・・釣合おもり、 ６・・・先陣壁、 １ｏ・・光源 １２・・測定ビーム １４・−試料キュベツト ２Ｑ・切換装置 ２２　・キニベツｒ交換装置 ２４・フィルタズ換装置 ２６．２８−・ガスキニベノご ３２・・プロツキフグフィルタ ３６・・・検出器 Ｆｉｇ、　１ Ｆｉｇ、５ Ｆｉｇ、６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）測定ビーム（１２）が射出する、連続スペク
   トルを放射する光源（１０）、 （ｂ）試料ガスが導入可能でありかつ測定ビーム（１２
   ）が通過する試料キュベット（１４）、 （ｃ）試料ガス中の異なる被検出ガスが満たされている
   多数の第１ガスキュベット（２６）、 （ｄ）それぞれが第１ガスキュベット（２６）の少なく
   とも１つに所属されていて、参照ガスを含有する１つま
   たは幾つかの第２ガスキュベット（２８）、 （ｅ）それぞれが、第１ガスキュベット（２６）中に含
   有されているガスの吸収帯の近辺の限られたスペクトル
   領域のみを通す１つまたは幾つかのフィルタ（３２）（
   ブロッキングフィルタ）、 （ｆ）測定ビーム（１２）があたっている検出器（３６
   ）、および （ｇ）測定ビーム（１２）の光路中へ選択的に、測定光
   路をつくるために第１ガスキュベット（２６）を所属す
   るブロッキングフィルタ（３２）と共に、または参照光
   路をつくるために第２ガスキュベット（２８）を所属す
   るブロッキングフィルタ（３２）と共に導入可能である
   切換装置（２０）を有する多成分測光器において、 （ｈ）切換装置（２０）が、第１および第２ガスキュベ
   ット（２６、２８）を測定ビーム（１２）の光路中へ挿
   入するためのキュベット交換装置（２２）およびそれと
   分離された、ブロッキングフィルタ（３２）を測定ビー
   ム（１２）の光路中へ挿入するためのフィルタ交換装置
   （２４）を含有し、かつ （ｉ）キュベット交換装置（２２）およびフィルタ交換
   装置（２４）が、同一のブロッキングフィルタ（３２）
   を所属する第１ガスフィルタ（２６）と関連しかつこの
   第１ガスフィルタ（２６）に所属する第２ガスフィルタ
   （２８）と関連して、測定ビーム（１２）の光路中に配
   置されているように制御されていることを特徴とする多
   成分測光器。 ２、（ａ）キュベット交換装置が、フィルタとして第１
   および第２ガスキュベット（２６、２８）が存在する第
   １フィルタホィール（２２）により形成されており、 （ｂ）フィルタ交換装置が、ブロッキングフィルタ（３
   ２）を有する第２フィルタホィール（２４）により形成
   されている、請求項１記載の多成分測光器。