JPH0520993Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、化学発光式ガス分析計（Chemical
Luminescence Analyzer，以下、CLAと云う）
などのガス分析計に関する。

〔従来の技術〕 例えばCLAにおいては、光電子増倍管よりも
安価で、常温における効率が良好で、しかも、小
型化が可能であることから、測光素子としてフオ
トダイオードを用いることが多い。

しかしながら、フオトダイオードで微弱な光を
測定する場合、いわゆるサーマルノイズとは別に
宇宙線あるいは周辺物質から放出されるα線によ
るスパイクノイズが問題となる。このスパイクノ
イズは毎時数発〜数百発の間欠的なノイズであ
り、長時間にわたる連続測定においては測定結果
に誤差を生じさせるなど正確な測定に重大な影響
を与える。

そこで、上記フオトダイオードに固有のスパイ
スノイズの影響を排除する手段として、例えば実
開昭61−195428号公報に示されるように、測定対
象に対して２つのフオトダイオードを互いに並列
に設け、一方のフオトダイオードを信号用とする
とともに、他方を比較用とし、両フオトダイオー
ドの出力に差が生じているとき、信号用フオトダ
イオードの出力信号をホールドするようにしたも
のがある。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記公報に記載のものでは、２
つのフオトダイオードの出力信号が小さくなると
定常時のノイズが大きくなり、分析計に必要な精
度でスパイクノイズを検知することができないと
いつた欠点がある。

そこで、このような欠点を解消するものとし
て、本願出願人は、実願昭63−40935号において、
測定対象に対して２つのフオトダイオードを互い
に並列に設け、これら両フオトダイオードの出力
を比較して差が生じたとき、両フオトダイオード
の出力の和をホールドすることを提案している。

このようにすれば、フオトダイオード固有のス
パイクノイズの影響を除去することができるとと
もに、Ｓ／Ｎを大幅に改善することができるの
で、精度の高い測定が可能になる。

しかしながら、上記実願昭63−40935号に係る
改良技術においても、前記公報に記載の技術と同
様に、センサとして２つのフオトダイオードを用
いる必要があり、従つて、回路構成が複雑になる
とともに、特にフオトダイオード自体を冷却する
必要があるところから、冷却素子も倍容量分必要
となるなどコストアツプになるといつた課題は依
然残つている。

本考案は、上述の事柄に留意してなされたもの
で、その目的とするところは、簡単かつ安価な構
成でありながらも、フオトダイオードに固有のス
パイクノイズの影響を除去し、Ｓ／Ｎを大幅に改
善して精度の高い測定を行うことができるガス分
析計を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本考案ではスパイク
ノイズの周波数特性が各周波数においては殆どフ
ラツトな特性を示す点に着目し、本考案に係るガ
ス分析計の一つは、検出センサとして一つのフオ
トダイオードを設け、このフオトダイオードの出
力を、互いに並列に接続されたバンドパスフイル
タとハイパスフイルタとにそれぞれ入力するよう
に構成するとともに、前記ハイパスフイルタの出
力が設定値以上であるとき、前記バンドパスフイ
ルタの出力をサンプルホールドするように構成し
ている。

また、他の一つは、検出センサとして一つのフ
オトダイオードを設け、このフオトダイオードの
出力を、互いに並列に接続されるとともに互いに
異なる周波数特性を有するバンドパスフイルタに
それぞれ入力するように構成するとともに、前記
バンドパスフイルタの出力をそれぞれ平滑処理し
た後それらの差をとるように構成している。

〔作用〕

前記前者の構成によれば、フオトダイオードの
出力はバンドパスフイルタとハイパスフイルタに
それぞれ入力される。そして、フオトダイオード
の出力にスパイクノイズが含まれていないか、あ
るいは、含まれていても一定レベルよりも小さい
ときには、バンドパスフイルタの出力がデータと
してそのまま取り込まれる。また、フオトダイオ
ードの出力に一定レベル以上のスパイクノイズが
含まれているときは、ハイパスフイルタからの出
力に基づいてサンプルホールドが行われ、これに
よつてバンドパスフイルタの出力からスパイクノ
イズが除去される。

そして、前記後者の構成によれば、フオトダイ
オードの出力は周波数特性の相異なる２つのバン
ドパスフイルタにそれぞれ入力される。そして、
両バンドパスフイルタの出力をそれぞれ平滑処理
した後それらの差をとると、各バンドパスフイル
タの出力のうち、ノイズ成分どうしが相殺される
ことにより、スパイクノイズが除去される。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を、図面に基づいて説明
する。

第１図は本考案の第１実施例を係るチヨツピン
グ方式のCLAの構成例を示し、この図において、
１は反応セルで、例えば測定対象としてのNOガ
スを含むサンプルガスとオゾンガスとが導入され
るようにしてある。２はこの反応セル１のセル窓
（図外）の外部に取り付けられ、前記NOガスと
オゾンガスとの反応によつて生ずる光を検出する
ためのセンサとしての一つのフオトダイオード
で、例えばシリコンダイオードよりなる。３はこ
のフオトダイオード２の出力（この出力はNOガ
スの濃度に比例している）を適宜増幅するプリア
ンプである。

４，５はプリアンプ３の出力側に互いに並列に
設けられたバンドパスフイルタ（以下、BPFと
云う）、ハイパスフイルタ（以下、HPFと云う）
である。そして、BPF４の出力側には、互いに
直列に接続された整流回路６と平滑回路７とを介
してサンプルホールド回路８が設けてあり、９は
このサンプルホールド回路８の出力端である。ま
た、HPF５の出力側には、このHPF５の出力Ｆ
をコンパレータレベルＲと比較し、前記出力Ｆが
コンパレータレベルＲよりも大きいとき所定のコ
ンパレータ出力Ｇを出力するコンパレータ１０と
前記コンパレータ出力Ｇを受けて所定のサンプル
ホールド指令Ｈを出力するワンシヨツト発生回路
１１が設けてある。なお、１２は前記コンパレー
タＲを規定する基準電源である。

而して、上記構成における信号処理動作につい
て、各部における出力信号の波形を示す第３図を
も参照しながら説明する。

今、サンプルガス中のNOガスの濃度が第３図
Ａに示すように推移しているものとする。

このようなサンプルガスが反応セル１内にオゾ
ンガスとともに導入されることにより、反応セル
１内では所定の反応が行われて、NOガスの濃度
に比例した光が発せられる。この光はフオトダイ
オード２によつて受光され、このフオトダイオー
ド２から発せられる光電流はプリアンプ３を経る
ことによつて、同図Ｂに示すようなプリアンプ出
力Ｂとなる。そして、このプリアンプ出力Ｂには
同図Ｂに示すようなスパイクノイズspが含まれて
いるものとする。

前記プリアンプ出力ＢはBPF４とHPF５とに
それぞれ入力され、これらのフイルタ４，５から
は同図Ｃ，Ｆに示すような出力Ｃ，Ｆが出力され
る。そして、BPF４の出力Ｃは整流回路６で整
流処理され、次いで、平滑回路７で平滑処理され
た後、サンプルホールド回路８に入力される。な
お、同図Ｄ，Ｅはそれぞれ整流回路出力Ｄ、平滑
回路出力Ｅを示す。

一方、HPF５の出力Ｆはコンパレータ１０に
出力され、このコンパレータ１０においてコンパ
レータレベルＲと比較される。このとき、前記出
力ＦがコンパレータレベルＲよりも小さいとき
は、コンパレータ１０からは何の出力もされず、
従つて、サンプルホールド回路８は前述のように
して平滑処理されたBPF４からの出力を連続的
に取り込む。そして、前記出力Ｆにスパイクノイ
ズspが混入してこの出力Ｆがコンパレータレベル
Ｒよりも大きいときは、コンパレータ１０からは
同図Ｇに示すようなコンパレータ出力Ｇが出力さ
れ、この出力Ｇがワンシヨツト発生回路１１に入
力されることにより、この回路１１からは同図Ｈ
に示すような出力Ｈが出力され、これによつて、
サンプルホールド回路８では所定のサンプルホー
ルドが行われて、その出力端９には、同図Ｉに示
すように、スパイクノイズspが除去されら滑らか
な出力Ｉが得られるのである。

次に、第２図は本考案の第２実施例に係るチヨ
ツピング方式のCLAの構成例を示し、この図に
おいて、１３，１４はフオトダイオード２の出力
側において互いに並列に設けられた相異なる周波
数特性を有するBPF，１５，１６はBPF１３，
１４の出力を整流平滑処理する回路、１７は整流
平滑処理回路１５，１６の出力の差をとる減算回
路としての差動増幅器で、１８はその出力端であ
る。

而して、この構成における信号処理動作につい
て、信号成分の周波数特性、ノイズ成分の周波数
特性をそれぞれ示す第４図、第５図をも参照しな
がら説明する。

先ず、信号成分については、プリアンプ３の出
力のうち、信号成分出力が第４図Ａに示すよう
に、周波数特性を有するものであり、BPF１３，
１４の周波数特性がそれぞれ同図Ｂ，Ｃに示すよ
うなものであるとすると、前記信号成分出力が
BPF１３，１４にそれぞれ入力され、これらを
それぞれ経由することにより、同図Ｄ，Ｅに示す
ように、一方のBPF１３においてのみ同図Ａに
示すような出力が得られ、他方のBPF１４から
の出力はないから、差動増幅器１７からは同図Ａ
に示すものと同様の信号成分出力が得られる。

一方、ノイズ成分について、プリアンプ３の出
力のうち、ノイズ成分出力が同図Ａに示すもので
あるとすると、BPF１３，１４の周波数特性が
それぞれ同図Ｂ，Ｃに示すものであるから、それ
ぞれのBPF１３，１４からは同図Ｄ，Ｅに示す
ように、周波数の異なる出力が得られるので、整
流平滑回路１５，１６においてこれらの違いを無
視できるように処理された後、差動増幅器１７に
おいてこれらは互いに相殺される。

つまり、上述の説明および第４図、第５図から
理解されるように、フオトダイオード２の出力に
スパイクノイズが含まれていても、このスパイク
ノイズのみが除去され、信号成分のみが得られる
のである。

本考案は上記両実施例に限られるものではな
く、種々に変形して実施することができる。

例えば第１実施例において、BPF４の出力Ｃ
を整流処理と平滑処理を同時に行うようにしても
よい。

そして、本考案はチヨツピング方式以外の
CLAやCLA以外のガス分析計にも適用すること
ができる。すなわち、ガス濃度の変化による信号
とスパイクノイズによる信号との間に十分な立上
り時間の差がある場合においては、第１図におけ
るBPF４、整流回路６、平滑回路７を除くよう
に構成すればよい。

また、両実施例において、信号処理をCPUに
よつて行うようにしてもよい。すなわち、例えば
第１実施例において、プリアンプ３の出力を
CPUに入力するようにし、このCPU内において
所定の処理を行うのである。その場合、サンプル
ホールド処理を行わないで、スパイクノイズによ
る影響を予想し、それを減算することも可能であ
る。このようにした場合、ガス濃度が変化してい
る場合にも滑らかな出力波形が得られる。

〔考案の効果〕 以上説明したように、本考案によれば、Ｓ／Ｎ
を大幅に改善して精度の高い測定を行うことがで
きるガス分析計の構成を簡単なものにすることが
できるとともに、この種のガス分析計を安価に得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例に係るガス分析計
の信号処理を行うためのブロツク図を示す。第２
図は本考案の第２実施例に係るガス分析計の信号
処理を行うためのブロツク図を示す。第３図は第
１実施例の動作説明のための各部の出力波形を示
す図である。第４図および第５図は第２実施例の
動作説明のための図で、第４図は信号成分および
バンドパスフイルタの周波数特性を示す図、第５
図はノイズ成分およびバンドパスフイルタの周波
数特性をそれぞれ示す図である。 ２……フオトダイオード、４……バンドパスフ
イルタ、５……ハイパスフイルタ、８……サンプ
ルホールド回路、１３，１４……バンドパスフイ
ルタ、１５，１６……整流平滑処理回路、１７…
…減算回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 検出センサとして一つのフオトダイオードを
   設け、このフオトダイオードの出力を、互いに
   並列に接続されたバンドパスフイルタとハイパ
   スフイルタとにそれぞれ入力するように構成す
   るとともに、前記ハイパスフイルタの出力が設
   定値以上であるとき、前記バンドパスフイルタ
   の出力をサンプルホールドするように構成した
   ことを特徴とするガス分析計。 (2) 検出センサとして一つのフオトダイオードを
   設け、このフオトダイオードの出力を、互いに
   並列に接続されるとともに互いに異なる周波数
   特性を有するバンドパスフイルタにそれぞれ入
   力するように構成するとともに、前記バンドパ
   スフイルタの出力をそれぞれ平滑処理した後そ
   れらの差をとるように構成したことを特徴とす
   るガス分析計。