JPH056526Y2 - - Google Patents

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JPH056526Y2
JPH056526Y2 JP20116987U JP20116987U JPH056526Y2 JP H056526 Y2 JPH056526 Y2 JP H056526Y2 JP 20116987 U JP20116987 U JP 20116987U JP 20116987 U JP20116987 U JP 20116987U JP H056526 Y2 JPH056526 Y2 JP H056526Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、マルチ流体変調方式(これは本考案
者らの名付けた名称である)という従来になかつ
た特異な手法を採用することによつて、ただ1個
の検出器を用いるだけでありながら、2つの(ま
たは2つの系に分流された)サンプル流体を、同
時にかつ連続的にしかも非常に精度良く分析する
ことができる。全く新規な流体分析装置におい
て、より一層高い測定精度を得られるように、前
記2つのサンプル流体の間の過度応答干渉影響に
よる測定誤差を低減可能な機構を備えたものを提
供せんとしてなされたものである。
[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention employs a unique method that has not been seen before, called the multi-fluid modulation method (this is the name given by the inventors). Thus, while using only one detector, two sample fluids (or split into two systems) can be analyzed simultaneously and continuously with great precision. This was done with the aim of providing a completely new fluid analyzer equipped with a mechanism capable of reducing measurement errors due to transient response interference effects between the two sample fluids, so as to obtain even higher measurement accuracy. It is.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

例えば、サンプル流体の一例である大気中に含
まれる自動車排気ガスや工場排気ガスなどの有害
成分(NOx,HyCz、あるいは、COxなど)の濃
度(ひいては量)を分析するような場合に使用さ
れる流体分析装置としては、従来から、ケミカル
ルミネツセンス検出器(CLD)を備えた分析装
置とか、フレームイオン検出器(FID)を備えた
分析装置とか、あるいは、コンデンサマイクロフ
オン方式またはマイクロフロー方式等によるニユ
ーマテイツク型検出器やサーモパイルあるいは半
導体等の固体検出器を備えた非分散型赤外線分析
装置(NDIR)など、各種の検出器(センサー)
を採用して成る流体分析装置が用いられている。
For example, it is used to analyze the concentration (and thus the amount) of harmful components (NOx, HyCz, or COx, etc.) contained in the atmosphere, which is an example of a sample fluid, such as automobile exhaust gas or factory exhaust gas. Conventionally, fluid analysis devices include analyzers equipped with a chemical luminescence detector (CLD), analyzers equipped with a flame ion detector (FID), condenser microphone method, microflow method, etc. Various types of detectors (sensors), such as pneumatic detectors and non-dispersive infrared analyzers (NDIR) equipped with solid state detectors such as thermopiles or semiconductors.
A fluid analysis device that employs the following is used.

ところで、前記のような流体分析を行うに際し
ては、例えば、NOとNO2、あるいは、メタン
(CH4)とメタン以外のHC(NMHC)、あるいは
また、COとCO2というように、サンプル流体中
の2つの成分濃度を同時にかつ連続的に測定する
必要があることが多いが、従来一般の流体分析装
置によつてそれを実現するためには、どうしても
2個の検出器(センサー)が必要であつた。
By the way, when performing the above-mentioned fluid analysis, it is necessary to analyze various substances in the sample fluid, such as NO and NO 2 , methane (CH 4 ) and HC other than methane (NMHC), or CO and CO 2 . It is often necessary to measure the concentration of two components simultaneously and continuously, but in order to achieve this with conventional fluid analyzers, two detectors (sensors) are required. It was hot.

即ち、NOとNO2とを同時連続測定する場合に
は、サンプル流体を2つの測定系に分流し、一方
の系にはサンプルガス中のNO濃度をそれ単独で
測定するための第1NO検出器を設け、他方の系
にはサンプルガス中のNO2をNOに変換する処理
を施して生成された処理流体中の全NO濃度を測
定するための第2NO検出器を設ける、というよ
うに2個のNO検出器が必要であり(NO2濃度は
第2NO検出器による全NO濃度検出値と第1NO検
出器によるNO単独濃度検出値との差として得ら
れ、この手法は差量法と呼ばれる)、また、メタ
ンとメタン以外のHC(NMHC)とを同時連続測
定する場合には、サンプル流体を2つの測定系に
分流し、一方の系にはサンプル流体の全HC濃度
(THC)を測定するための第1HC検出器を設け、
他方の系にはサンプル流体中のメタン以外のHC
を触媒燃焼させて除去する処理を施して生成され
た処理ガス中のメタン濃度を測定するための第
2HC検出器を設ける、というように2個のHC検
出器が必要であり(この場合も差量法を用いてお
り、NMHCは第1HC検出器によるTHC濃度検出
値と第2HC検出器によるメタン濃度検出値との
差として得られる)、また、サンプル流体中のCO
とCO2とを同時連続測定する場合には、サンプル
流体の2つの測定系に分流し、一方の系にはCO
検出器を設け他方の系にはCO2検出器を設けると
いうように、CO検出器とCO2検出器の2個の異
なる検出器が必要である。
In other words, when simultaneously and continuously measuring NO and NO 2 , the sample fluid is divided into two measurement systems, and one system is equipped with a first NO detector to independently measure the NO concentration in the sample gas. and the other system is equipped with a second NO detector to measure the total NO concentration in the processing fluid generated by converting NO 2 in the sample gas to NO. (The NO 2 concentration is obtained as the difference between the total NO concentration detected by the second NO detector and the NO single concentration detected by the first NO detector, and this method is called the difference method.) In addition, when simultaneously and continuously measuring methane and HC other than methane (NMHC), the sample fluid is divided into two measurement systems, and one system measures the total HC concentration (THC) of the sample fluid. A first HC detector is provided for
The other system contains HCs other than methane in the sample fluid.
The first method is to measure the concentration of methane in the treated gas produced by catalytic combustion and removal of methane.
Two HC detectors are required (in this case, the differential method is also used, and NMHC is based on the THC concentration detected by the first HC detector and the methane concentration detected by the second HC detector). (obtained as the difference from the detected value), and also the CO in the sample fluid
When simultaneously and continuously measuring CO 2 and CO 2 , the sample fluid is divided into two measurement systems, and one system is
Two different detectors, a CO detector and a CO 2 detector, are required: one system has a CO detector and the other system has a CO 2 detector.

そして、上記のように同一サンプル流体を2つ
の系に分流することにより、そのサンプル流体中
の2つの成分の同時連続分析を行う場合に限ら
ず、2つの異なるサンプル流体について夫々の中
に含まれる特定成分の同時連続分析を行おうとす
る場合にも、同様に2つの検出器(センサー)を
必要とすることが明らかである。
By dividing the same sample fluid into two systems as described above, it is possible to analyze not only the simultaneous and continuous analysis of two components in the sample fluid but also the components contained in each of the two different sample fluids. It is clear that two detectors (sensors) are similarly required when simultaneously and continuously analyzing a specific component.

しかしながら、上記したように、同一サンプル
流体中の2つの成分の同時連続分析、あるいは、
2つの異なるサンプル流体について夫々の中に含
まれる特定成分の同時連続分析を行うに際して、
前記従来装置におけるように2つの検出器を用い
なければならないということは、 (ア) 分析装置が大型化すると共に製造コストが高
くつく、 という問題のみならず、 (イ) 2つの検出器毎にゼロ・スパン調整などの調
整を必要とするので、測定に要する手間が大き
く非常に面倒である、 (ウ) 各検出器の調整が十分で無く、2つの検出器
の間にゼロ調整誤差や感度差が存在する場合に
は、非常に大きな測定誤差が生じることにな
る、 といつた種々の問題を引き起こす。
However, as mentioned above, simultaneous and sequential analysis of two components in the same sample fluid, or
When performing simultaneous and continuous analysis of specific components contained in two different sample fluids,
The need to use two detectors as in the conventional device has the following problems: (a) The analyzer becomes larger and the manufacturing cost increases, as well as (b) Since adjustments such as zero and span adjustments are required, measurement requires a lot of effort and is very troublesome. (c) Each detector is not adjusted sufficiently, and there may be zero adjustment errors or sensitivity between the two detectors. If there is a difference, a very large measurement error will occur, leading to various problems.

そこで、このような問題を避けるために、ただ
1個の検出器を備えた分析装置を用いて、同一サ
ンプル流体中の2つの成分を交互に測定すると
か、あるいは、2つの異なるサンプル流体を交互
に測定するという、言わばバツチ処理的な分析方
法によることも考えられるが、その場合には、同
時連続測定を行えないために、測定データが不連
続になつてしまうという欠点があり、特に、前述
した差量法を用いた分析を行う場合には、測定精
度の大きな劣化を招く虞れがある。従つて、単に
検出器の個数を節約するためにのみ、このような
バツチ処理的分析方法を採用することは、流体分
析の本来の目的を大きく犠牲にすることになりか
ねず、得策とは言えない。
Therefore, in order to avoid such problems, two components in the same sample fluid can be measured alternately using an analyzer equipped with only one detector, or alternatively, two components in the same sample fluid can be measured alternately. It is also possible to use a so-called batch-processing analysis method, in which measurements are taken in batches, but in that case, there is a disadvantage that the measurement data becomes discontinuous because simultaneous and continuous measurements cannot be performed. When performing analysis using the differential method, there is a risk that measurement accuracy will be significantly degraded. Therefore, adopting such a batch analysis method simply to save on the number of detectors may greatly sacrifice the original purpose of fluid analysis, and may not be a good idea. do not have.

そこで、かかる従来実情に鑑みて、本考案者ら
は、鋭意研究の結果、マルチ流体変調方式という
画期的な手法を採用することによつて、ただ1個
の検出器を用いるだけでありながら、複数の(ま
たは複数の系に分流された)サンプル流体を、同
時にかつ連続的に分析することができる、全く新
規な流体分析方法ならびに流体分析装置を開発す
るに至り、その基本的概念については、昭和62年
12月11日付け出願の特許願および昭和62年12月12
日付け出願の特許願等の先願により、既に提案し
ているところである。
In view of the above-mentioned conventional situation, the present inventors conducted intensive research and developed a completely new fluid analysis method and fluid analysis device that uses a revolutionary technique called the multi-fluid modulation method, which makes it possible to simultaneously and continuously analyze multiple sample fluids (or sample fluids that have been split into multiple systems) using only one detector. The basic concept of this method and device was first described in 1987.
Patent application dated December 11, 1987 and December 12, 1987
This has already been proposed through prior applications such as patent applications filed on .

即ち、そのマルチ流体変調方式による流体分析
装置(方法については、この装置において適用さ
れている)とは、第6図に示す基本的概念図およ
び第5図に示す要部具体的構成図に示すところか
ら明らかなように、 複数(この例では2つ)のサンプル流体S1,
S2(これらは、もともと異なるものでも、ある
いは、単一のサンプル流体を2つの系に分流した
ものでもよい)を、夫々、比較流体R1,R2に
より互いに異なる周波数F1,F2(ヘルツ)で
流体変調するための流体変調手段V1,V2と、 ただ1個の検出器Dを有すると共に、前記流体
変調された各サンプル流体S1,S2が同時にか
つ連続的に供給される分析部Aと、 前記分析部Aにおける前記検出器Dからの出力
信号Oを、適宜周波数分離手段および信号整流・
平滑手段(この第6図においては概念的に示して
いる)を用いて、前記各サンプル流体S1,S2
に対する各変調周波数F1,F2の信号成分O
1,O2に分離して夫々整流および平滑化処理す
ることにより、前記各サンプル流体S1,S2に
関する分析値を得るための信号処理手段Bとから
成り、 更に、前記信号処理手段Bを構成するに、第7
図に具体的に示しているように、 前記検出器Dからの出力信号Oから、前記各変
調周波数F1,F2付近の帯域の信号のみを夫々
通過させる2つのバンドパスフイルターa1,a
2を互いに並列的に設けと共に、 前記各バンドパスフイルターa1,a2の後段
に、その通過帯域周波数F1,F2に対応する流
体変調手段V1,V2による実際の流体変調動作
に同期して、そのバンドパスフイルターa1,a
2からの出力信号を検波整流する同期検波整流器
b1,b2を設け、かつ、 前記各同期検波整流器b1,b2の後段に、そ
れからの出力信号を平滑化するための平滑素子c
1,c2を設けてある、 というものである。
That is, the fluid analysis device using the multi-fluid modulation method (the method is applied in this device) is shown in the basic conceptual diagram shown in Fig. 6 and the specific configuration diagram of the main parts shown in Fig. 5. As is clear from the above, multiple (two in this example) sample fluids S1,
S2 (which may be originally different or may be a single sample fluid divided into two systems) is fluid-modulated at different frequencies F1 and F2 (Hertz) by comparison fluids R1 and R2, respectively. an analysis section A having only one detector D and to which the fluid-modulated sample fluids S1 and S2 are simultaneously and continuously supplied; The output signal O from the detector D at A is suitably frequency separated and signal rectified.
Using a smoothing means (shown conceptually in FIG. 6), each sample fluid S1, S2 is
The signal components O of each modulation frequency F1, F2 for
a signal processing means B for obtaining analysis values regarding each of the sample fluids S1 and S2 by rectifying and smoothing the sample fluids S1 and S2; , 7th
As specifically shown in the figure, from the output signal O from the detector D, there are two bandpass filters a1 and a that respectively pass only signals in bands around the respective modulation frequencies F1 and F2.
2 are provided in parallel with each other, and in synchronization with the actual fluid modulation operation by the fluid modulation means V1, V2 corresponding to the passband frequencies F1, F2, a Pass filter a1,a
Synchronous detection rectifiers b1 and b2 are provided for detecting and rectifying the output signals from the synchronous detection rectifiers b1 and b2, and a smoothing element c is provided at the subsequent stage of each of the synchronous detection rectifiers b1 and b2 for smoothing the output signals therefrom.
1 and c2 are provided.

つまり、かかる構成を有するマルチ流体変調方
式による流体分析装置においては、例えばロータ
リーバルブとか2方切換電磁弁あるいは4方切換
電磁弁などで構成される適宜流体変調手段V1,
V2を用いて、比較流体R1,R2により互いに
異なる周波数F1,F2で夫々流体変調した2つ
の(または2つの系の分流された)サンプル流体
S1,S2を、ただ一個の検出器Dを有する分析
部Aへ、同時にかつ連続的に供給することによ
り、先ず、そのただ一個の検出器Dから、全ての
サンプル流体S1,S2に対応する個々の測定信
号成分(O1,O2)が一括的に重畳されたひと
つの測定信号O(=O1+O2)を得る、という
従来常識では全く考えられなかつた特異な手法を
採用すると共に、次に、前記ただ一個の検出器D
からの出力信号Oを、例えば、前記第6図に例示
しているように適宜周波数分離手段と信号整流・
平滑手段とを組み合わせて構成された信号処理手
段Bを用いることにより、前記各サンプル流体S
1,S2に対する各変調周波数F1,F2の信号
成分O1,O2に分離して夫々整流および平滑化
処理するという信号処理を行うことにより、前記
各サンプル流体S1,S2に関する分析値を得る
ようにしてあるから、たとえ、同一サンプル流体
中の2つの成分の同時連続分析、あるいは、2つ
の異なるサンプル流体について夫々の中に含まれ
る特定成分の同時連続分析を行うに際しても、た
だ1個の検出器(センサー)を設けるだけで済
み、従つて、2つの検出器を必要としていた従来
一般の流体分析装置の場合に比べて、装置全体の
小型化および簡素化ならびにコスト低減を容易に
図れると共に、検出器の調整を容易かつ短時間に
行え、かつ、従来のように複数の検出器間のゼロ
調整誤差や感度差は生じ得ないことから、常に良
好な測定精度を確保できるという基本的に優れた
利点を有している。
In other words, in a fluid analysis device using a multi-fluid modulation method having such a configuration, an appropriate fluid modulation means V1 consisting of, for example, a rotary valve, a two-way switching solenoid valve, a four-way switching solenoid valve, etc.
V2 is used to analyze two sample fluids S1, S2 (or separated flows of the two systems) sample fluids S1, S2 modulated by reference fluids R1, R2 at mutually different frequencies F1, F2, respectively, with only one detector D. By simultaneously and continuously supplying the sample fluids to section A, first, the individual measurement signal components (O1, O2) corresponding to all sample fluids S1, S2 are superimposed all at once from that single detector D. In addition to adopting a unique method that was completely unthinkable in the conventional common sense of obtaining a single measurement signal O (=O1 + O2),
For example, as illustrated in FIG. 6, the output signal O from the
By using the signal processing means B configured in combination with the smoothing means, each of the sample fluids S
Analytical values for each of the sample fluids S1 and S2 are obtained by performing signal processing of separating signal components O1 and O2 of each modulation frequency F1 and F2 for each of the sample fluids S1 and S2, and rectifying and smoothing the signal components, respectively. Therefore, even when performing simultaneous and continuous analysis of two components in the same sample fluid, or simultaneous and continuous analysis of specific components contained in two different sample fluids, only one detector ( Therefore, compared to conventional fluid analysis devices that required two detectors, the entire device can be made smaller and simpler, and costs can be reduced. The basic advantage is that it can be adjusted easily and quickly, and that zero adjustment errors and sensitivity differences between multiple detectors cannot occur as in conventional methods, ensuring good measurement accuracy at all times. have.

しかも、前記信号処理手段Bとしては、例えば
フーリエ解析(周波数分離処理に相当する)およ
び絶対値平均化処理(整流・平滑化処理に相当す
る)などの数値解析の演算処理が可能なコンピユ
ーターを用いるとか、あるいは、ロツクインアン
プなどの電気回路を用いるというように、種々の
ソフトあるいはハードによる適宜手段を構成する
ことが可能であるが、上記流体分析装置において
は、特に前記第7図に示しているように、バンド
パスフイルターa1,a2と、同期検波整流器b
1,b2と、例えばローパスフイルターやコンデ
ンサーで構成される平滑素子c1,c2と直列接
続して成る信号処理系列を2系列並列に設けた構
成としてあるため、前記のようなコンピユーター
あるいはロツクインアンプを用いる手段に比べ
て、非常に簡単でかつ安価に構成できるのみなら
ず、バンドパスフイルターa1,a2のみでは不
十分である虞れがある周波数分離作用を同期検波
整流器b1,b2により補足してより一層精度の
良い周波数分離を行えるように構成してあるか
ら、例えば、ただ単にバンドパスフイルターのみ
により周波数分離した後で直ちに絶対値整流する
だけの構成のものに比べて、格段に優れた信号処
理性能(S/N比)を得ることができるという利
点もある。
Moreover, as the signal processing means B, a computer capable of performing numerical analysis processing such as Fourier analysis (corresponding to frequency separation processing) and absolute value averaging processing (corresponding to rectification/smoothing processing) is used. Alternatively, it is possible to configure appropriate means using various software or hardware, such as using an electric circuit such as a lock-in amplifier. As shown, bandpass filters a1 and a2 and synchronous detection rectifier b
1 and b2, and smoothing elements c1 and c2, which are made up of low-pass filters and capacitors, are connected in series, and two signal processing lines are installed in parallel, so the computer or lock-in amplifier described above is Not only can it be constructed very simply and inexpensively compared to the means used, but also the frequency separation effect, which may not be sufficient with bandpass filters a1 and a2 alone, can be supplemented by synchronous detection rectifiers b1 and b2. Because it is configured to perform more accurate frequency separation, it provides much better signal processing than, for example, a configuration that simply performs frequency separation using a bandpass filter and then immediately performs absolute value rectification. There is also the advantage that performance (S/N ratio) can be obtained.

ところが、上記したように種々の有用な利点を
備えているマルチ流体変調方式による流体分析装
置においても、なお次のような問題が残存してい
る。
However, even in the fluid analyzer using the multi-fluid modulation method, which has various useful advantages as described above, the following problems still remain.

即ち、前記第7図を用いて説明したように、前
記信号処理手段Bにおいては、プリアンプ2を介
して検出器Dから入力される測定信号Oを、先
ず、バンドパスフイルターa1,a2によつて、
両サンプル流体S1,S2に対応する個々の測定
信号成分O1(周波数F1),O2(周波数F2)
に分離するのであるが、それら両流体変調周波数
F1,F2を十分に大きく異なるものに設定する
とか、あるいは、両バンドパスフイルターa1,
a2として相当に鋭い周波数カツト特性を有する
高級なものを用いる、などといつた実用上非常に
困難な対策を講じない限り、それらにより確実な
周波数分離結果を得ることはできず、従つて、各
バンドパスフイルターa1,a2を通過した信号
には、本来の周波数F1,F2の信号O1以外
に、どうしても他方の流体変調周波数F2,F1
のノイズ成分が混入してしまう、という相互干渉
影響が生じることになる。
That is, as explained using FIG. 7, in the signal processing means B, the measurement signal O inputted from the detector D via the preamplifier 2 is first filtered by bandpass filters a1 and a2. ,
Individual measurement signal components O1 (frequency F1), O2 (frequency F2) corresponding to both sample fluids S1, S2
However, either the fluid modulation frequencies F1 and F2 are set to be sufficiently different, or the two bandpass filters a1 and F2 are set to be sufficiently different.
Unless measures are taken that are extremely difficult in practice, such as using a high-grade material with fairly sharp frequency cut characteristics as a2, reliable frequency separation results cannot be obtained. The signals that have passed through the bandpass filters a1 and a2 include, in addition to the signal O1 with the original frequencies F1 and F2, the other fluid modulation frequency F2 and F1.
This results in a mutual interference effect in which noise components are mixed in.

このように、各バンドパスフイルターa1,a
2を通過した信号の中に、相互干渉影響による他
方の流体変調周波数F2,F1のノイズ成分が混
入していると、下記のような不都合が生じる。
In this way, each bandpass filter a1, a
If noise components of the other fluid modulation frequencies F2 and F1 due to mutual interference are mixed into the signal that has passed through the two fluid modulation frequencies F2 and F1, the following problems will occur.

つまり、前記両流体変調周波数F1,F2は、
通常、任意に設定され得るものであるが、その場
合には、一般に、その信号が同期検波整流器b
1,b2によつて同期検波整流された後において
も、前記干渉ノイズ成分に対応した信号が、測定
誤差要因として残存してしまうことになる(つま
り、その平均値が0にならない)。
In other words, both fluid modulation frequencies F1 and F2 are:
Normally, it can be set arbitrarily, but in that case, generally the signal is
1 and b2, the signal corresponding to the interference noise component remains as a measurement error factor (that is, its average value does not become 0).

このことは、例えば、一方の流体変調周波数F
1を1Hz、他方の流体変調周波数F2を3Hzとし
た場合の例を示して第8図イ,ロから容易に理解
されるであろう。
This means, for example, that one fluid modulation frequency F
This will be easily understood from FIG. 8A and FIG. 8B, which show an example where F1 is 1Hz and the other fluid modulation frequency F2 is 3Hz.

なお、上記のような相互干渉影響による測定誤
差要因は、特に、第8図イから明らかなように、
低い方の周波数信号を測定信号とする系において
非常に大きく現れるが、第8図ロから明らかなよ
うに、高い方の周波数信号を測定信号とする系に
おいてはそれほど大きくは現れない(つまり、高
い方の周波数信号を測定信号とする系側から低い
方の周波数信号を測定信号とする系側への干渉が
大きい)という傾向があることが実験的に判明し
ており、また、それは上記第8図イ,ロのグラフ
から理論的にも検証することができる。
Furthermore, as is clear from Figure 8A, the measurement error factors due to the mutual interference effects mentioned above are particularly
It appears very large in a system where the measurement signal is a lower frequency signal, but it does not appear so large in a system where the measurement signal is a higher frequency signal, as is clear from Figure 8 (b). It has been experimentally found that there is a tendency for there to be a tendency for interference from the system using the higher frequency signal as the measurement signal to the system using the lower frequency signal as the measurement signal. It can also be verified theoretically from the graphs in Figures A and B.

また、上記のような問題は、相互干渉影響によ
るノイズ成分に限らず、例えば、前記流体変調手
段V1,V2の機械的デユーテイのずれ等の他の
要因に起因する他の系の周波数F2,F1のノイ
ズ成分が混入している場合にも同様に生じるもの
である。
Further, the above-mentioned problem is not limited to noise components due to mutual interference effects, but also to frequencies F2 and F1 of other systems caused by other factors such as deviations in mechanical duty of the fluid modulation means V1 and V2. A similar problem occurs when a noise component is mixed in.

そこで、本考案者らは、上記のような「一方の
周波数信号を測定信号とする系における他方の周
波数信号の干渉ノイズ成分等に起因する測定誤
差」を可及的に低減させるために、更なる研究を
続けた結果、下記のような技術を開発し、それに
ついては、昭和62年12月24日付け出願の特許願に
より、既に提案しているところである。
Therefore, in order to reduce as much as possible the above-mentioned "measurement error caused by interference noise components of the other frequency signal in a system where one frequency signal is the measurement signal", we have further developed As a result of continued research, we have developed the following technology, which we have already proposed in a patent application filed on December 24, 1988.

それは、前述のような基本的構成を有するマル
チ流体変調方式による流体分析装置において、第
9図に示すように、前記両流体変調手段V1,V
2を、それらによる流体変調周波数F1,F2の
比が偶数または偶数分の1になるように設定する
(F1=Hz,F2=2hHzまたはその逆とす
る:hは整数)、ということである。
As shown in FIG. 9, in a fluid analysis device using a multi-fluid modulation method having the basic configuration as described above, both the fluid modulation means V1 and V
2 are set so that the ratio of the fluid modulation frequencies F1 and F2 is an even number or a fraction of an even number (F1=Hz, F2=2hHz or vice versa, where h is an integer).

即ち、かかる構成を採用することにより、例え
ば、両流体変調周波数V1,V2を十分に大きく
異なるものに設定したり、あるいは、信号処理手
段Bにおける両バンドパスフイルターa1,a2
として鋭い周波数カツト特性を有する高級なもの
を用いる、といつた実用上困難な手段を用いるこ
と無く、前述したような一方の周波数信号を測定
信号とする系における他方の周波数信号による干
渉ノイズ成分に起因する測定誤差等を、容易に低
減させることができる。
That is, by adopting such a configuration, for example, the two fluid modulation frequencies V1 and V2 can be set to be sufficiently large different, or the two bandpass filters a1 and a2 in the signal processing means B can be set to be sufficiently different.
In a system where one frequency signal is used as a measurement signal, it is possible to eliminate the interference noise component caused by the other frequency signal in a system where one frequency signal is used as the measurement signal, without using practically difficult means such as using a high-grade product with sharp frequency cut characteristics. Measurement errors and the like caused by this can be easily reduced.

つまり、例えば、一方(低い方)の流体変調周
波数F1を1Hz、他方(高い方)の流体変調周波
数F2をその偶数倍(2倍)の2Hzとした場合に
おいて、第10図イに示すように、低い方の周波
数信号(1Hz)を測定信号とする系におけるバン
ドパスフイルターa1を通過した信号の中に、本
来の信号O1(1Hz)以外に、高い方の流体変調
周波数(2Hz)による干渉ノイズ成分が混入して
いたとしても、その信号を同期検波整流器b1に
よつて同期検波整流すれば、前記ノイズ成分(2
Hz)は、その後における平滑素子c1による平滑
値がプラス/マイナス相殺されて0になる形に同
期検波整流されることになり、従つて、平滑素子
c1からは、本来の信号O1(1Hz)のみに対応
する正しい測定信号が得られることになる。ま
た、上記とは逆に、高い方の周波数信号(2Hz)
を測定信号とする系においても、低い方の周波数
信号(1Hz)による干渉ノイズ成分が同様にその
平均値がプラス/マイナス相殺されて0になり、
やはり、測定誤差の無い正しい測定信号が得られ
ることが、第10図ロから容易に理解されよう。
In other words, for example, when one (lower) fluid modulation frequency F1 is 1 Hz and the other (higher) fluid modulation frequency F2 is an even multiple (twice) of that, 2 Hz, as shown in Figure 10A. In addition to the original signal O1 (1Hz), there is interference noise due to the higher fluid modulation frequency (2Hz) in the signal that has passed through bandpass filter a1 in a system where the lower frequency signal (1Hz) is the measurement signal. Even if the noise component (2
Hz) is then synchronously detected and rectified in such a way that the smoothed value by the smoothing element c1 is plus/minus canceled and becomes 0. Therefore, only the original signal O1 (1 Hz) is output from the smoothing element c1. A correct measurement signal corresponding to . Also, contrary to the above, the higher frequency signal (2Hz)
In a system where the measurement signal is , the interference noise component due to the lower frequency signal (1Hz) similarly cancels out the average value plus/minus and becomes 0.
It will be easily understood from FIG. 10(b) that a correct measurement signal without any measurement error can be obtained.

なお、上記第10図イ,ロにおいては、互いに
周波数を異にする本来の信号と干渉ノイズ成分と
が同一位相である場合について例示しているが、
第11図イ,ロに示すように、それらの間に位相
ずれθがある場合でも、同様に、干渉ノイズ成分
はその平滑値がプラス/マイナス相殺されて0に
なる。
In addition, although FIG. 10 A and B above illustrate the case where the original signal and the interference noise component, which have different frequencies, are in the same phase,
As shown in FIGS. 11A and 11B, even if there is a phase shift θ between them, the interference noise component similarly becomes 0 as its smoothed value is canceled out by plus/minus.

〔考案が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention attempts to solve]

しかしながら、上記したように、「両流体変調
手段V1,V2を、それらによる流体変調周波数
F1,F2の比が偶数または偶数分の1になるよ
うに設定する」という工夫によつて、前記バンド
パスフイルターa1,a2の遮断特性の悪さと
か、流体変調手段V1,V2の機械的デユーテイ
ーのずれ等の要因に起因するところの「一方の周
波数信号F1を測定信号とする系における他方の
周波数(F2)の干渉ノイズ成分に起因する測定
誤差の低減」という目的は達成されたものの、な
お、次のような問題が残つていることが判つた。
However, as described above, the bandpass Due to factors such as poor cut-off characteristics of filters a1 and a2 or deviation in mechanical duty of fluid modulation means V1 and V2, "the other frequency (F2) in a system where one frequency signal F1 is the measurement signal" Although the objective of "reducing measurement errors caused by interference noise components" was achieved, it was found that the following problems still remain.

即ち、上記のようなバンドパスフイルターa
1,a2の遮断特性の不完全さや、流体変調手段
V1,V2の機械的デユーテイーのずれ等の測定
誤差要因は、恒常的に生じる性質のものであるか
ら、前述のように「両流体変調手段V1,V2
を、それらによる流体変調周波数F1,F2の比
が偶数または偶数分の1になるように設定する」
という手段を用いれば、通常の(十分に長い)測
定時間内においてその平均値がほぼ0になるよう
にすることが可能であるが、第12図に示すよう
に、例えば測定前のゼロ・スパン調整時等におい
て、一方の測定系(この例では流体変調周波数が
1Hzの側)の初期調整を行うために、その測定系
にサンプル流体S1としてゼロ流体を流していた
状態からスパン流体を流す状態に切り換えた場合
などのように、サンプル流体S1の濃度が瞬時的
に急変(例えばステツプ状に変化)したときに
は、他方の測定系(流体変調周波数が2Hzの側)
からの出力信号に、前記サンプル流体S1の濃度
急変時に対応する所謂ヒゲノイズx,xが過度応
答干渉影響として発生してしまうのである。シミ
ユレーシヨン結果によれば、このヒゲノイズx,
xの発生による測定誤差は数%に達することがあ
ることが判つている。そして、このような現象
は、図示はしていないが、他方の測定系(2Hzの
側)の初期調整を行う場合にも、一方の測定系
(1Hzの側)からの出力信号に同様に現れること
は言うまでも無く、また、ここで例示説明したゼ
ロ・スパン調整時においてのみならず、測定時に
おいても生じ得るものである。
That is, the above bandpass filter a
Measurement error factors such as imperfection in the cutoff characteristics of V1 and a2 and deviations in the mechanical duty of fluid modulation means V1 and V2 are of a nature that constantly occur. V1, V2
are set so that the ratio of the fluid modulation frequencies F1 and F2 by them is an even number or a fraction of an even number.
By using this method, it is possible to make the average value almost 0 within a normal (sufficiently long) measurement time, but as shown in Figure 12, for example, the zero span before measurement During adjustment, etc., in order to perform initial adjustment of one measurement system (in this example, the side where the fluid modulation frequency is 1Hz), a state in which a span fluid is flowed from a state in which zero fluid was being flowed as sample fluid S1 to that measurement system. When the concentration of the sample fluid S1 suddenly changes suddenly (for example, in a step manner), such as when switching to the other measurement system (fluid modulation frequency side of 2 Hz)
The so-called whisker noise x, x corresponding to the sudden change in the concentration of the sample fluid S1 occurs in the output signal from the sample fluid S1 as a transient response interference effect. According to the simulation results, this whisker noise x,
It has been found that measurement errors due to the occurrence of x can reach several percent. Although not shown in the diagram, this phenomenon similarly appears in the output signal from one measurement system (1Hz side) even when initial adjustment is performed on the other measurement system (2Hz side). Needless to say, this problem can occur not only during zero/span adjustment as illustrated here, but also during measurement.

なお、上記したような過度応答干渉影響による
ヒゲノイズx,xが生じる理由は、この種の急激
な濃度変化が任意のタイミング(位相)でかつ瞬
時的に発生するという性質を有しているためであ
り、従つて、かかる過度応答干渉影響によるヒゲ
ノイズx,xに起因する測定誤差は、前述したよ
うな恒常的に生じる性質の測定誤差要因のように
時間積分的にキヤンセルすることはできない。
The reason why whisker noise x, x occurs due to the transient response interference effect as described above is that this type of rapid concentration change has the property of occurring instantaneously at arbitrary timing (phase). Therefore, the measurement error caused by the whisker noise x, x due to the influence of transient response interference cannot be canceled in a time-integral manner like the measurement error factors that occur constantly as described above.

本考案は、かかる実情に鑑みてなされたもので
あつて、その目的は、非常に簡素な構造改良を施
すのみで、上記したような一方の測定系に導入さ
れるサンプル流体の濃度急変時における、他方の
測定系に対する過度応答干渉影響によるヒゲノイ
ズに起因する測定誤差を可及的に低減させること
ができるようにせんとすることにある。
The present invention was devised in view of the above circumstances, and its purpose is to make a very simple structural improvement, and the purpose of this invention is to improve the performance of the sample fluid when the concentration of the sample fluid introduced into one of the measurement systems suddenly changes as described above. The object of the present invention is to reduce measurement errors caused by whisker noise due to transient response interference effects on the other measurement system as much as possible.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために、本考案は、第1図
の全体概略構成図(クレーム対応図)に示すよう
に、前述したような改良された基本的構成を有す
るマルチ流体変調方式による流体分析装置、即
ち、 2つの(また2つの系に分流された)サンプル
流体S1,S2を、夫々、比較流体R1,R2に
より互いに異なる周波数F1,F2で流体変調す
るための流体変調手段V1,V2と、 ただ一個の検出器Dを有すると共に、前記流体
変調された各サンプル流体S1,S2が同時にか
つ連続的に供給される分析部Aと、 前記分析部Aにおける前記検出器Dからの出力
信号Oを、前記各サンプル流体S1,S2に対す
る各変調周波数F1,F2の信号成分O1,O2
に分離して夫々整流および平滑化処理することに
より、前記各サンプル流体S1,S2に関する分
析値を得るために、前記検出器Dからの出力信号
Oから、前記各変調周波数F1,F2付近の帯域
の信号のみを夫々通過させる2つのバンドパスフ
イルターa1,a2を互いに並列的に設けると共
に、前記各バンドパスフイルターa1,a2の後
段に、その通過帯域周波数F1,F2に対応する
流体変調手段V1,V2による実際の流体変調動
作に同期して、そのバンドパスフイルターa1,
a2からの出力信号を検波整流する同期検波整流
器b1,b2を設け、かつ、前記各同期検波整流
器b1,b2の後段に、それからの出力信号を平
滑化するための平滑素子c1,c2を設けて成る
信号分析手段Bとから構成され、 そして、前記両流体変調手段V1,V2を、そ
れらによる流体変調周波数F1,F2の比が偶数
または偶数分の1になるように設定されているマ
ルチ流体変調方式による流体分析装置において、 前記各流体変調手段V1,V2への前記各サン
プル流体S1,S2の供給流路の途中に、夫々、
そのサンプル流体S1,S2の濃度急変時におけ
る他方のサンプル流体S2,S1の測定系への過
渡応答干渉影響を緩和するためのバツフアタンク
C1,C2を介装してある、 点に特徴がある。
In order to achieve the above object, the present invention provides a fluid analysis device using a multi-fluid modulation method, which has the improved basic configuration as described above, as shown in the overall schematic diagram of the configuration in FIG. 1 (diagram corresponding to the claims). , namely: fluid modulation means V1, V2 for modulating the two sample fluids S1, S2 (also divided into two systems) at different frequencies F1, F2 by comparison fluids R1, R2, respectively; an analysis section A having only one detector D and to which each of the fluid-modulated sample fluids S1 and S2 is supplied simultaneously and continuously; and an output signal O from the detector D in the analysis section A. , signal components O1, O2 of each modulation frequency F1, F2 for each sample fluid S1, S2.
In order to obtain analysis values regarding the respective sample fluids S1 and S2 by separating them into rectifying and smoothing processing, the bands around the respective modulation frequencies F1 and F2 are extracted from the output signal O from the detector D. Two band pass filters a1 and a2 are provided in parallel with each other to pass only the signals of , respectively, and fluid modulation means V1 and V1 corresponding to the pass band frequencies F1 and F2 are provided downstream of each of the band pass filters a1 and a2, respectively. In synchronization with the actual fluid modulation operation by V2, the bandpass filter a1,
Synchronous detection rectifiers b1 and b2 are provided to detect and rectify the output signal from a2, and smoothing elements c1 and c2 are provided downstream of each of the synchronous detection rectifiers b1 and b2 to smooth the output signal therefrom. and a signal analysis means B consisting of a signal analysis means B, and a multi-fluid modulation device in which both the fluid modulation means V1 and V2 are set such that the ratio of their fluid modulation frequencies F1 and F2 is an even number or a fraction of an even number. In the fluid analysis device according to this method, in the middle of the supply channel of each of the sample fluids S1 and S2 to each of the fluid modulation means V1 and V2, respectively,
It is characterized in that buffer tanks C1 and C2 are interposed to alleviate the transient response interference effect on the measurement system of the other sample fluid S2 and S1 when the concentration of the sample fluid S1 and S2 suddenly changes.

〔作用〕[Effect]

上記特徴なる手段を採用したことにより発揮さ
れる作用は下記の通りである。
The effects achieved by employing the above characteristic means are as follows.

即ち、上記本考案に係るマルチ流体変調方式に
よる流体分析装置によれば、前述したところの第
9図および第7図の組み合わせで構成される改良
された先行技術に係るマルチ流体変調方式による
流体分析装置を使用するので、「一方の周波数信
号F1,F2を測定信号とする系における他方の
周波数信号F1,F2の恒常的な干渉ノイズ成分
等に起因する測定誤差」を可及的に低減させ得る
という基本的な作用が発揮されることは勿論、前
記両流体変調手段V1,V2へのサンプル流体S
1,S2の供給流路の途中には、夫々、サンプル
流体S1,S2の濃度急変時における他方のサン
プル流体S2,S1の測定系への過渡応答干渉影
響を緩和するためのバツフアタンクC1,C2を
介装するという構成を採用しているから、第2図
に模式的に示しているように、たとえ、一方の測
定系に導入されるサンプル流体S1,S2の濃度
が急変(ステツプ状に変化)したとしても、その
サンプル流体S1,S2は、前記バツフアタンク
C1,C2においてその急激な濃度変化が緩和さ
れてから流体変調手段V1,V2へ供給されるこ
ととなり、従つて、前記バツフアタンクC1,C
2の容量を適当な大きさに設定しておくことによ
つて、その一方の測定系における本来の濃度測定
を支障なく行えると共に、他方の測定系に与える
過度応答干渉影響、即ち、ヒゲノイズx,xの発
生を可及的に低減させることができる。
That is, according to the fluid analyzer using the multi-fluid modulation method of the present invention, the improved prior art fluid analyzer using the multi-fluid modulation method configured by the combination of Figs. 9 and 7 described above is used, so that not only can the basic effect of reducing as much as possible "measurement errors caused by constant interference noise components of one frequency signal F1, F2 in a system in which the other frequency signal F1, F2 is used as a measurement signal" is exhibited, but also the sample fluid S to both fluid modulation means V1, V2 is not easily transmitted.
In the supply flow paths of the sample fluids S1 and S2, buffer tanks C1 and C2 are provided to reduce the influence of transient response interference on the measurement system of the other sample fluid S2 and S1 when the concentration of the other sample fluid S1 and S2 suddenly changes. As shown in FIG. 2, even if the concentration of the sample fluid S1 and S2 introduced into one measurement system suddenly changes (changes in a step-like manner), the sample fluids S1 and S2 are supplied to the fluid modulation means V1 and V2 after the sudden change in concentration is reduced in the buffer tanks C1 and C2. Therefore, in the buffer tanks C1 and C2,
By setting the capacitance of the first measurement system to an appropriate value, the concentration measurement in one of the measurement systems can be performed without any problems, and the influence of transient response interference on the other measurement system, i.e., the generation of whisker noise x, x can be reduced as much as possible.

〔実施例〕 以下、本考案に係るマルチ流体変調方式による
流体分析装置の具体的な一実施例を図面(第3図
ないし第5図)に基いて説明する。
[Embodiment] Hereinafter, a specific embodiment of a fluid analysis device using a multi-fluid modulation method according to the present invention will be described with reference to the drawings (FIGS. 3 to 5).

第3図は、本考案の具体的な一実施例として構
成された差量法およびマルチ流体変調方式による
HC3成分の同時連続測定用流体分析装置を示し
ている。これは、例えば、大気や自動車排気ある
いは工場排気などのサンプル流体S中に含まれて
いるHC成分のうち、特に有害な成分であるノン
メタンHC(第2成分)濃度を分析するような場
合に用いられ、そのために、第1成分であるメタ
ン(CH4)の単独濃度、および、それら第1、第
2両成分の総和として定義される第3成分の濃度
(トータルHC濃度)を直接測定し、それら両濃
度測定結果の差から前記第2成分であるノンメタ
ンHCの単独濃度を間接的に測定する構成とされ
ている。
FIG. 3 shows the difference method and multi-fluid modulation method constructed as a specific embodiment of the present invention.
A fluid analysis device for simultaneous and continuous measurement of HC3 components is shown. This is used, for example, when analyzing the concentration of non-methane HC (second component), which is a particularly harmful component among the HC components contained in a sample fluid S such as the atmosphere, automobile exhaust, or factory exhaust. To this end, directly measure the individual concentration of methane (CH 4 ), which is the first component, and the concentration of the third component (total HC concentration), which is defined as the sum of both the first and second components, The configuration is such that the individual concentration of nonmethane HC, which is the second component, is indirectly measured from the difference between the two concentration measurement results.

即ち、サンプル流体Sを、第1サンプル流体S
1および第2サンプル流体S2として、2つの流
路に分流するように構成すると共に、前記第1サ
ンプル流体S1の流路は、その第1サンプル流体
S1の濃度急変時における他方の第2サンプル流
体の測定系への過渡応答干渉影響を緩和するため
のバツフアとしての機能と、その第1サンプル流
体S1の第2成分であるノンメタンHCを燃焼さ
せて除去するためのコンバーターとしての機能を
兼ね備えている触媒装置等から成るバツフアタン
クC1を介装することにより、第1成分であるメ
タン(CH4)の単独濃度を測定するためのライン
とし、一方、前記第2サンプル流体S2の流路
は、単にその第2サンプル流体S2の濃度急変時
における他方の第1サンプル流体S1の測定系へ
の過渡応答干渉影響を緩和するためのバツフアと
しての機能のみを有するバツフアタンクC2を介
装することにより、第3成分濃度(トータルHC
濃度)を測定するためのラインにするように構成
されている。
That is, the sample fluid S is changed to the first sample fluid S
The first sample fluid S1 and the second sample fluid S2 are configured to separate into two flow paths, and the flow path of the first sample fluid S1 is connected to the other second sample fluid when the concentration of the first sample fluid S1 suddenly changes. It has both a buffer function to alleviate the effects of transient response interference on the measurement system, and a converter function to burn and remove non-methane HC, which is the second component of the first sample fluid S1. By installing a buffer tank C1 consisting of a catalyst device etc., the line is used to measure the individual concentration of methane (CH 4 ), which is the first component. By interposing the buffer tank C2 which only functions as a buffer to alleviate the transient response interference effect on the measurement system of the other first sample fluid S1 when the concentration of the second sample fluid S2 suddenly changes, the third component Concentration (total HC
It is configured to be a line for measuring concentration).

そして、前記コンバーターとしての機能を有す
るバツフアタンクC1により変換された(つま
り、ノンメタンHCが除去されて、HCとしては
メタンのみを含んでいる)第1サンプル流体S
1、および、変換されない第2サンプル流体S2
(つまり、ノンメタンHCおよびメタンの両方を
含んでいる元のサンプル流体Sと同じもの)の両
サンプル流体S1,S2を、夫々、流体変調手段
V1,V2を用いて、比較流体R1,R2(一般
にはゼロガスが使用される)により、互いに異な
る周波数F1,F2(ヘルツ)(この例では、F
1=1Hz,F2=2Hz)で流体変調した(つま
り、サンプル流体と比較流体とを所定の周波数で
交互に通過させた)後、それら流体変調された各
サンプル流体S1,S2,R1,R2を、ただ1
個のHC検出器D(センサー)を有する分析部A
へ、同時にかつ連続的に供給するように構成して
ある。なお、この場合には、前記分析部Aにおけ
るHC検出器Dとしては、一般に、フレームイオ
ン検出器(FID)のようにサンプル流体が直接通
過するタイプのものが用いられるため、前記流体
変調された両サンプル流体S1,S2,R1,R
2は、混合状態で前記HC検出器Dへ供給され
る。
The first sample fluid S is converted (that is, non-methane HC is removed and contains only methane as HC) by the buffer tank C1 having a function as a converter.
1, and a second sample fluid S2 that is not converted.
Both sample fluids S1 and S2 (that is, the same as the original sample fluid S containing both non-methane HC and methane) are measured using fluid modulation means V1 and V2, respectively, to compare fluids R1 and R2 (generally (zero gas is used), different frequencies F1 and F2 (Hertz) (in this example, F
1 = 1 Hz, F2 = 2 Hz) (that is, the sample fluid and the comparison fluid are passed alternately at a predetermined frequency), and then each fluid-modulated sample fluid S1, S2, R1, R2 is , only one
Analysis section A with HC detectors D (sensors)
The structure is such that it can be supplied simultaneously and continuously. In this case, as the HC detector D in the analysis section A, a type through which the sample fluid passes directly, such as a flame ion detector (FID), is generally used. Both sample fluids S1, S2, R1, R
2 is supplied to the HC detector D in a mixed state.

従つて、プリアンプ2を介して前記HC検出器
Dから出力される信号Oは、図中模式的に示して
いるように、両サンプル流体S1,S2に対応す
る個々の測定信号成分(O1,O2)が一括的に
重畳されたひとつの測定信号(O=O1+O2)
として得られることになる。
Therefore, the signal O output from the HC detector D via the preamplifier 2 is composed of individual measurement signal components (O1, O2) corresponding to both sample fluids S1, S2, as schematically shown in the figure. ) are collectively superimposed on one measurement signal (O=O1+O2)
It will be obtained as follows.

そこで、前記HC検出器Dからの出力信号O
を、この第3図においては概念的に例示している
ように、周波数分離手段Eと信号整流手段Fと減
算手段Gとを組み合わせて構成された信号処理手
段Bを用いて、前記各サンプル流体S1,S2に
対する各変調周波数F1,F2の信号成分O1,
O2に分離して夫々整流処理および平滑化処理す
るという信号処理を行うことにより、前記各サン
プル流体S1,S2に関する分析値、つまり、前
記第1成分(メタン)の単独濃度および前記第3
成分の濃度(トータルHC濃度)の測定結果を各
別にかつ直接的に得られるように構成されると共
に、それら両濃度測定結果の差から前記第2成分
(ノンメタンHC)の単独濃度を間接的に測定で
きるように構成されている。
Therefore, the output signal O from the HC detector D
As conceptually illustrated in this FIG. Signal components O1, of each modulation frequency F1, F2 for S1, S2,
By performing signal processing of separating into O2 and rectifying and smoothing each sample fluid, the analytical values for each sample fluid S1 and S2, that is, the independent concentration of the first component (methane) and the third component, are obtained.
It is configured so that the measurement results of the concentration of each component (total HC concentration) can be obtained separately and directly, and the individual concentration of the second component (non-methane HC) can be indirectly obtained from the difference between the two concentration measurement results. Constructed to be measurable.

而して、前記信号処理手段Bの具体的な回路構
成は第4図のブロツク回路構成図に示すようなも
のとされている。
The specific circuit configuration of the signal processing means B is as shown in the block circuit diagram of FIG.

即ち、前記プリアンプ2を介してHC検出器D
から出力された信号Oを、互いに並列に設けられ
た2系列の信号処理系列に分岐し、一方の信号処
理系列には、第1サンプル流体S1に対する変調
周波数F1(1Hz)の信号O1のみを分離して取
り出す(通過させる)ためのバンドパスフイルタ
ーa1を設けると共に、その後段に、第1サンプ
ル流体S1に対する流体変調手段V1に付設され
た同期信号発生器1aからの同期信号(流体変調
手段V1による実際の流体変調動作を表す信号:
1Hz)により、前記バンドパスフイルターa1の
みでは不十分である虞れがある周波数分離作用を
補足してより一層精度の良い周波数分離を行える
と同時に、分離された交流を直流に変換できるよ
うに、前記バンドパスフイルターa1からの出力
信号O1を同期整流するための同期検波整流器b
1を設け、更に、その後段に、前記同期検波整流
器b1からの出力信号を平滑化すると共に高周波
ノイズを除去するための平滑素子c1としてのロ
ーパスフイルター(L.P.F)を設け、また、他方
の信号処理系列には、第2サンプル流体S2に対
する変調周波数F2(2Hz)の信号O2のみを分
離して取り出す(通過させる)ためのバンドパス
フイルターa2を設けると共に、その後段に、第
2サンプル流体S2に対する流体変調手段V2に
付設された同期信号発生器1bからの同期信号
(流体変調手段V2による実際の流体変調動作を
表す信号:2Hz)により、前記バンドパスフイル
ターa2のみでは不十分である虞れがある周波数
分離作用を補足してより一層精度の良い周波数分
離を行えると同時に、分離された交流を直流に変
換できるように、前記バンドパスフイルターa2
からの出力信号O2を同期整流するための同期検
波整流器b2を設け、更に、その後段に、前記同
期検波整流器b2からの出力信号を平滑化すると
共に高周波ノイズを除去するための平滑素子c2
としてのローパスフイルター(L.P.F)を設け、
更に、前記第1サンプル流体S1に関する信号処
理系における平滑素子c1からの出力信号を−入
力とし、かつ、前記第2サンプル流体S2に関す
る信号処理系における平滑素子c2からの出力信
号を+入力とする減算手段Gとしての減算器gを
設けたものである。従つて、前記平滑素子c1か
らは第1成分であるメタンの単独濃度の測定結果
が出力され、また、前記平滑素子c2からは第3
成分の濃度(トータルHC濃度)の測定結果が出
力され、そして、前記減算器gからは第2成分で
あるノンメタンHCの単独濃度の測定結果が出力
される。
That is, the HC detector D via the preamplifier 2
The signal O outputted from the is branched into two signal processing trains arranged in parallel with each other, and one signal processing train separates only the signal O1 of the modulation frequency F1 (1 Hz) for the first sample fluid S1. A band pass filter a1 is provided for extracting (passing) the first sample fluid S1. Signals representing actual fluid modulation behavior:
1 Hz), it is possible to supplement the frequency separation effect that may be insufficient with the band pass filter a1 alone and achieve even more accurate frequency separation, and at the same time, to be able to convert the separated alternating current into direct current. a synchronous detection rectifier b for synchronously rectifying the output signal O1 from the bandpass filter a1;
1, and a low-pass filter (LPF) as a smoothing element c1 for smoothing the output signal from the synchronous detection rectifier b1 and removing high frequency noise is provided at the subsequent stage, and the other signal processing The series is provided with a bandpass filter a2 for separating and extracting (passing) only the signal O2 of modulation frequency F2 (2 Hz) for the second sample fluid S2, and at the subsequent stage, a band pass filter a2 for separating and extracting (passing) only the signal O2 of the modulation frequency F2 (2 Hz) for the second sample fluid S2. Due to the synchronization signal (signal representing the actual fluid modulation operation by the fluid modulation means V2: 2 Hz) from the synchronization signal generator 1b attached to the modulation means V2, there is a possibility that the bandpass filter a2 alone is insufficient. The bandpass filter a2 is used to supplement the frequency separation effect and perform more accurate frequency separation, and at the same time convert the separated alternating current into direct current.
A synchronous detection rectifier b2 for synchronously rectifying the output signal O2 from the synchronous detection rectifier b2 is provided, and a smoothing element c2 for smoothing the output signal from the synchronous detection rectifier b2 and removing high frequency noise is provided at the subsequent stage.
A low pass filter (LPF) is installed as a
Further, the output signal from the smoothing element c1 in the signal processing system regarding the first sample fluid S1 is set as a negative input, and the output signal from the smoothing element c2 in the signal processing system regarding the second sample fluid S2 is set as a positive input. A subtracter g serving as a subtracting means G is provided. Therefore, the smoothing element c1 outputs the measurement result of the single concentration of methane, which is the first component, and the smoothing element c2 outputs the measurement result of the single concentration of methane, which is the first component.
The measurement result of the component concentration (total HC concentration) is output, and the measurement result of the single concentration of nonmethane HC, which is the second component, is output from the subtracter g.

なお、上記信号処理手段Bとしては、フーリエ
解析(周波数分離処理に相当する)および絶対値
平均化処理(整流・平滑化処理に相当する)なら
びに減算処理などの数値解析の演算処理が可能な
コンピユーターを用いるとか、あるいは、ロツク
インアンプと減算器などの他の電気回路構成を用
いるというように、種々のソフトあるいはハード
による適宜手段で構成することが可能であるが、
本発明装置においては、特に、上記のように、バ
ンドパスフイルターa1,a2と同期検波整流器
b1,b2と平滑素子c1,c2とを直列接続し
て成る信号処理系列を2系列並列に設けた構成と
してあるため、上記のようなコンピユーターある
いはロツクインアンプ等を用いる手段に比べて、
非常に簡単でかつ安価に構成できるのみならず、
バンドパスフイルターa1,a2のみでは不十分
である虞れがある周波数分離作用を同期検波整流
器b1,b2により補足してより一層精度の良い
周波数分離を行えるように構成してあるから、例
えば、ただ単にバンドパスフイルターのみで周波
数分離した後で直ちに絶対値整流するだけの構成
のものに比べて、格段に優れた信号処理性能
(S/N比)を得ることができるという利点があ
る。
Note that the signal processing means B is a computer capable of performing numerical analysis processing such as Fourier analysis (corresponding to frequency separation processing), absolute value averaging processing (corresponding to rectification/smoothing processing), and subtraction processing. It is possible to configure it by appropriate means using various software or hardware, such as using a lock-in amplifier and a subtracter, or using other electric circuit configurations such as a lock-in amplifier and a subtracter.
In particular, the device of the present invention has a configuration in which two signal processing series are provided in parallel, each consisting of bandpass filters a1, a2, synchronous detection rectifiers b1, b2, and smoothing elements c1, c2 connected in series, as described above. Therefore, compared to the methods using computers or lock-in amplifiers as mentioned above,
Not only is it extremely simple and inexpensive to configure,
The synchronous detection rectifiers b1 and b2 supplement the frequency separation effect, which may not be sufficient with the bandpass filters a1 and a2 alone, so that even more accurate frequency separation can be achieved. Compared to a configuration in which absolute value rectification is performed immediately after frequency separation using only a bandpass filter, this method has the advantage that significantly superior signal processing performance (S/N ratio) can be obtained.

ところで、前記各流体変調手段V1,V2は、
サンプル流体S1,S2と比較流体R1,R2と
を所定の周波数で交互に切り換え得るものであり
さえすれば、その構成は任意であり、例えば、第
5図イに示すようなロータリーバルブで構成して
もよく、あるいは、第5図ロに示すような4方切
換電磁弁で構成してもよく、また、図示はしてい
ないが、3方切換電磁弁を用いて構成しても差し
支え無い。
By the way, each of the fluid modulation means V1 and V2 is
The structure may be arbitrary as long as it can alternately switch the sample fluids S1, S2 and the comparison fluids R1, R2 at a predetermined frequency. For example, it may be configured with a rotary valve as shown in FIG. 5A. Alternatively, it may be constructed using a four-way switching solenoid valve as shown in FIG.

なお、本考案は、上述した実施例のものに限ら
ず、例えばNOx(NO,NO2、トータルNO)
COx(CO,CO2、トータルCO)など他の種類の
3成分測定等についても適用可能であることは言
うまでもない。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and is applicable to, for example, NOx (NO, NO 2 , total NO)
It goes without saying that the present invention can also be applied to measurements of other types of three components such as COx (CO, CO 2 , total CO).

〔考案の効果〕[Effect of idea]

以上詳述したところから明らかなように、本考
案に係るマルチ流体変調方式による流体分析装置
によれば、基本的には、前述したところの改良さ
れた先行技術に係るマルチ流体変調方式による流
体分析装置において、各流体変調手段への前記各
サンプル流体の供給流路の途中に、夫々、そのサ
ンプル流体の濃度急変時における他方のサンプル
流体の測定系への過渡応答干渉影響を緩和するた
めのバツフアタンクを介装してある、という非常
に簡素な構造改良を施すのみでありながら、「一
方の周波数信号を測定信号とする系における他方
の周波数信号の恒常的な干渉ノイズ成分等に起因
する測定誤差」を可及的に低減させ得るという基
本的な作用が発揮されることは勿論、『一方の測
定系に導入されるサンプル流体の濃度が急変した
場合における他方の測定系に対する過渡応答干渉
影響(ヒゲノイズの発生)に起因する測定誤差』
をも大幅に低減させることができる、という優れ
た効果が発揮される。
As is clear from the detailed description above, the fluid analysis device using the multi-fluid modulation method according to the present invention basically performs fluid analysis using the multi-fluid modulation method according to the improved prior art described above. In the apparatus, a buffer tank is provided in the middle of the flow path for supplying each sample fluid to each fluid modulation means, for mitigating the influence of transient response interference on the measurement system of the other sample fluid when the concentration of the sample fluid suddenly changes. Although it is a very simple structural improvement such as interposing a In addition to achieving the basic effect of reducing `` to the extent possible, ``transient response interference effects on the other measurement system when the concentration of the sample fluid introduced into one measurement system changes suddenly ( "Measurement error caused by whisker noise"
This has an excellent effect in that it can also significantly reduce

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図は、本考案に係るマルチ流
体変調方式による流体分析装置の基本的概念を説
明するためのものであつて、第1図は全体概略構
成図(クレーム対応図)を示し、第2図はその作
用説明図を示している。そして、第3図ないし第
5図は、本考案の具体的な1実施例として構成さ
れた差量法およびマルチ流体変調方式による
HC3成分同時連続測定用流体分析装置を示し、
第3図はその全体概略構成図、第4図はその信号
処理手段のブロツク回路構成図、第5図イ,ロは
夫々その流体変調手段例の模式的構成図である。
また、第6図ないし第12図は本考案の技術的背
景ならびに先行技術における問題点を説明するた
めのものであつて、第6図および第7図は、先行
技術にかかるマルチ流体変調方式による流体分析
装置の全体概略構成図、および、その信号処理手
段のブロツク回路構成図を示し、第8図イ,ロは
夫々その問題点の説明図を示し、また、第9図は
その問題点を改良したマルチ流体変調方式による
流体分析装置の全体概略構成図を示し、第10図
イ,ロおよび第11図イ,ロは夫々その作用効果
の説明図を示し、更に、第12図はその別の問題
点の説明図を示している。 S1,S2……サンプル流体、R1,R2……
比較流体、F1,F2……流体変調周波数、V
1,V2……流体変調手段(ロータリーバルブ)、
C1,C2……バツフアタンク、A……分析部、
D……検出器、B……信号処理手段、O……検出
器Dからの出力信号、O1,O2……各サンプル
流体S1,S2に対する各変調周波数F1,F2
の信号成分、a1,a2……バンドパスフイルタ
ー、b1,b2……同期検波整流器、c1,c2
……ローパスフイルター。
1 and 2 are for explaining the basic concept of the fluid analysis device using the multi-fluid modulation method according to the present invention, and FIG. 1 shows the overall schematic configuration diagram (diagram corresponding to claims). , FIG. 2 shows an explanatory diagram of its operation. FIGS. 3 to 5 show the difference method and multi-fluid modulation method configured as a specific embodiment of the present invention.
Showing a fluid analyzer for simultaneous and continuous measurement of three HC components,
FIG. 3 is a schematic diagram of the overall configuration, FIG. 4 is a block circuit diagram of the signal processing means, and FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams of examples of the fluid modulation means.
Further, FIGS. 6 to 12 are for explaining the technical background of the present invention and problems in the prior art, and FIGS. 6 and 7 illustrate the multi-fluid modulation method according to the prior art. The overall schematic configuration diagram of the fluid analysis device and the block circuit configuration diagram of its signal processing means are shown; FIGS. 8A and 8B illustrate the problems, and FIG. The overall schematic configuration diagram of a fluid analysis device using an improved multi-fluid modulation method is shown, and FIGS. An explanatory diagram of the problem is shown. S1, S2... Sample fluid, R1, R2...
Comparison fluid, F1, F2...Fluid modulation frequency, V
1, V2...Fluid modulation means (rotary valve),
C1, C2...Battle tank, A...Analysis department,
D...detector, B...signal processing means, O...output signal from detector D, O1, O2...each modulation frequency F1, F2 for each sample fluid S1, S2
signal components, a1, a2... band pass filter, b1, b2... synchronous detection rectifier, c1, c2
...Low pass filter.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 2つの(また2つの系に分流された)サンプル
流体を、夫々、比較流体により互いに異なる周波
数で流体変調するための流体変調手段と、 ただ一個の検出器を有すると共に、前記流体変
調された各サンプル流体が同時にかつ連続的に供
給される分析部と、 前記分析部における前記検出器からの出力信号
を、前記各サンプル流体に対する各変調周波数の
信号成分に分離して夫々整流および平滑化処理す
ることにより、前記各サンプル流体に関する分析
値を得るために、前記検出器からの出力信号か
ら、前記各変調周波数付近の帯域の信号のみを
夫々通過させる2つのバンドパスフイルターを互
いに並列的に設けると共に、前記各バンドパスフ
イルターの後段に、その通過帯域周波数に対応す
る流体変調手段による実際の流体変調動作に同期
して、そのバンドパスフイルターからの出力信号
を検波整流する同期検波整流器を設け、かつ、前
記各同期検波整流器の後段に、それからの出力信
号を平滑化するための平滑素子を設けて成る信号
分析手段とから構成され、 そして、前記両流体変調手段を、それらによる
流体変調周波数の比が偶数または偶数分の1にな
るように設定されているマルチ流体変調方式によ
る流体分析装置において、 前記各流体変調手段への前記各サンプル流体の
供給流路の途中に、夫々、そのサンプル流体の濃
度急変時における他方のサンプル流体の測定系へ
の過渡応答干渉影響を緩和するためのバツフアタ
ンクを介装してある、ことを特徴とするマルチ流
体変調方式による流体分析装置。
[Claims for Utility Model Registration] Fluid modulation means for modulating two sample fluids (also divided into two systems) at mutually different frequencies with reference fluids, and a single detector. an analysis section to which each of the fluid-modulated sample fluids is simultaneously and continuously supplied; and an analysis section that separates the output signal from the detector in the analysis section into signal components of each modulation frequency for each of the sample fluids. In order to obtain an analysis value for each sample fluid by rectifying and smoothing the fluid, two bandpasses each pass only a signal in a band near each modulation frequency from the output signal from the detector. Filters are provided in parallel with each other, and the output signal from the bandpass filter is detected and rectified in synchronization with the actual fluid modulation operation by the fluid modulation means corresponding to the passband frequency at the downstream stage of each of the bandpass filters. a synchronous detection rectifier for smoothing the output signal from the synchronous detection rectifier; , in a fluid analysis device using a multi-fluid modulation method, in which the ratio of fluid modulation frequencies is set to be an even number or a fraction of an even number. Fluid analysis using a multi-fluid modulation method, characterized in that each of the sample fluids is provided with a buffer tank for mitigating the transient response interference effect on the measurement system of the other sample fluid when the concentration of the other sample fluid suddenly changes. Device.
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