JPH0575654U - 干渉成分補償型ｎ２ ０ガス分析計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学フイルタの分光特性にあまり影響されず
にＳ／Ｎ良くＣＯ₂ 干渉を抑えた干渉成分補償型Ｎ₂ ０
ガス分析計を得ること。 【構成】 測定セル１の一側に並行状に比較セル２が配
置され、この測定セル１と比較セル２の一側に赤外線の
光源３，４が、他側にニューマティック型測定用検出器
５及びニューマティック型干渉成分補償用検出器６がそ
の順に且つ光学的に直列に配置されている。また両セル
１，２とニューマティック型測定用検出器５との間に約
４μｍ付近で立ち上がり、約５μｍ付近で立ち下がるワ
イドバンドパス型の光学フイルタ10が配置されている。
そしてニューマティック型測定用検出器５とニューマテ
ィック型干渉成分補償用検出器６の出力信号を演算し
て、干渉成分ＣＯ₂ の影響を補償してＮ₂ ０ガスを測定
する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、各種サンプルガス中のＮ₂ ０ガス濃度を測定する干渉成分補償型Ｎ ₂ ０ガス分析計に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば赤外線ガス分析計でＮ₂ ０の濃度を測定する場合、赤外線におけるＮ₂ ０の主吸収帯は、約４．５μｍ付近と約７．８μｍ付近のものが知られている（ 図２参照）。

【０００３】 しかし、約４．５μｍ付近は、Ｃ０₂ のメインの吸収帯（約４．３μｍ）とオ ーバーラップするために、約７．８μｍ付近の吸収帯を利用すべくニューマティ ック型測定用検出器の前に約７μｍで立ち上がるカットオンフイルタを使用して いた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、この構成であると、光源の強度が弱い波長を利用している点と、Ｎ₂ ０の吸収強度も約４．５μｍ付近に比べて弱いので、分析計のＳ／Ｎが悪く（感 度は約１／８に落ちた）安定しないという問題があった。

【０００５】 そこで本考案者等は、Ｃ０₂ のメインの吸収帯（約４．３μｍ）とオーバーラ ップするが、光源の強度も強い波長を利用でき、Ｎ₂ ０の吸収強度もこの約７． ８μｍ付近に比べてはるかに強い４．５μｍ付近の吸収帯を利用することを考え 、種々試行錯誤の結果、Ｎ₂ ０の約４．５μｍの吸収帯をＣ０₂ の干渉を抑えな がら、利用する一つの手段として、約４．５μｍ付近で立ち上がり約４．７付近 で立ち下がるバンドパスフイルタを使用してみた。

【０００６】 しかし、このものは分光特性が大きく影響して満足な検出結果を得ることが出 来なかった。

【０００７】 そこで本考案は、上述の問題点を解決するもので、光学フイルタの分光特性に あまり影響されずにＳ／Ｎが良く、Ｃ０₂ の干渉を抑えることができる干渉成分 補償型Ｎ₂ ０分析計を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために本考案の干渉成分補償型Ｎ₂ ０分析計は、照射用 光源に対してセル、ニューマティック型測定用検出器、ニューマティック型干渉 成分補償用検出器をその順に且つ光学的に直列に配置すると共に、前記測定用検 出器と干渉成分補償型検出器の出力差を演算処理して濃度信号を取り出すように した干渉成分補償型Ｎ₂ ０ガス分析計において、照射用光源と前記ニューマティ ック型測定用検出器との間に約４μｍ付近で立ち上がり、約５μｍ付近で立ち下 がるワイドバンドパス型の光学フイルタを配置したものである。

【０００９】

【作用】

以上のように構成された本考案のＮ₂ ０分析計は、セルにサンプルガスを導入 し、かつ、光源が照射した赤外線をセルに入射する。このようにして、サンプル ガスを透過して検出器に入射された赤外線に基づいて、検出器がＮ₂ ０の濃度に 対応した検出信号を出力する。

【００１０】 そこで、本考案において使用する光学フイルタの光学特性は、図２において太 線Ａで示す通りであり、この図２からも理解されるように、約４μｍ付近で立ち 上がり、約５μｍ付近で立ち下がるワイドバンドパス型の光学フイルタは、ＣＯ ₂ の主吸収波長帯域の赤外線も良く透過されるから、前記干渉成分補償用検出器 もこれを十分に感じ、従って検出器増幅率ｋを余り上げなくても済む。

【００１１】

【実施例】

次に本考案の実施例を図面を参照しながら説明する。 図１は、本考案の一実施例に係るＮ₂ ０分析計の構成を示すもので、所謂ダブ ルセルタイプに構成してある。即ち、同図において、１はガスの入口１ａ、出口 １ｂを備えて成る測定セル、２は比較セルである。３，４はこれらのセル１，２ の一端側に対向して設けられる光源で、赤外光を発する。

【００１２】 ５，６はセル１，２の他端側において互いに光学的に直列に配置された測定用 ニューマティック型検出器（以下、測定用検出器と言う）、干渉成分補償用ニュ ーマティック型検出器（以下、補償用検出器と言う）で、測定用検出器５がセル １，２により近くなるように配置され、前記測定セル１及び比較セル２に対応す る二つの受光室５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを備えている。Ｃはセル１，２と光源３ ，４との間に設けられ、図外の駆動機構によって回転するように構成された変調 用のチョッパである。

【００１３】 そして、両検出器５，６は、例えばニューマティック型検出器の一例であるコ ンデンサマイクロフォン検出器よりなる。つまり、測定用検出器５の内部は測定 対象物と同一成分である、比較的低濃度の、Ｎ₂ ０（またはＮ₂ ０と同様の吸収 波長帯域を有するガス）を封入し、前記補償用検出器６の内部には、比較的高濃 度の、Ｎ₂ ０を封入し、両検出器５，６の出力を演算器７によって演算すること により、干渉成分であるＣＯ₂ の干渉補償を行うようにしてある。なお、８，９ は前置増幅器である。

【００１４】 ここで本考案の特徴は、前記測定用検出器５の直前に、その測定対象であるＮ ₂ ０ガスによる主吸収波長帯域（約４．５μｍ付近）のみならず、ＣＯ₂ ガスに よる主吸収帯域（約４．３μｍ付近）をも含みながら、全体としてやゝ広目に設 定された光学フイルタ10を配置した点にある。この光学フイルタ10は、約４μｍ で立ち上がり約５μｍで立ち下がる赤外線透過波長帯域を有する、ワイドバンド パス型の多層膜干渉フイルタで構成され、その光学特性は、透過率の波長により 変化を示す図２における太線Ａで示す通りである。尚、同図において、細線Ｂは 約４．５μｍ付近で立ち上がり約４．７付近で立ち下がるバンドパスフイルタの 光学特性を示し、又破線Ｃ，一点鎖線Ｄは夫々Ｎ₂ ０，ＣＯ₂ の吸収特性を示す 曲線である。

【００１５】 前記光学フイルタ10は、前記測定用検出器５の直前に限らずその前方に設けさ えすればよく、例えば、前記比較セル１及び測定セル２の直前とか、前記両赤外 線照射用光源３，４の直後に設けても同様の効果を奏する。

【００１６】 上記のように構成された干渉成分補償型Ｎ₂ ０ガス分析計によれば、ＣＯ₂ 干 渉を補償するために、予め測定セルに約１４％のＣＯ₂ ガスを流し、前記測定用 検出器５と補償用検出器６との感度を調べ、Ｍ−ｋＣ＝０になるように検出器増 幅率を設定する。

【００１７】 次いで、ガス測定に際して、測定セル１にサンプルガスＳを導入し、これに光 源３から赤外線を照射して、チョッパーＣによって変調を行うと、測定セル１を 通過する赤外光は、測定セル１内で所定の吸収を受けた後、測定用検出器５を通 過し、補償用検出器６にも入射される。そして図２に示した特性から明らかなよ うに、前記測定用検出器５へは、前記光学フイルタ10の存在により、測定対象成 分であるＮ₂ ０ガス及びＣＯ₂ ガス以外の妨害成分による吸収波長帯域の赤外線 はカットされ、Ｎ₂ ０ガス及びＣＯ₂ ガスの主吸収波長帯域の赤外線のみが測定 用検出器５補償用検出６に入射する。

【００１８】 そして両検出器５，６の各出力は、前置増幅器８，９により所定の増幅率で増 幅された後、演算器７に入力され、この演算器７の演算によりＣＯ₂ ガスによる 干渉が補償されＮ₂ ０ガスの濃度が得られる。

【００１９】 そして、本考案の前記光学フイルタ10を用いた場合と約４．５μｍ付近で立ち 上がり約４．７付近で立ち下がる他の光学フイルタを用いた場合では、図２に示 すところからも理解されるように、後者の場合は光学フイルタの分光特性に大き く影響されるのに対して、本考案の場合はワイドバンドパス型なので殆どその影 響が見られない。併せて本考案の光学フイルタはＣＯ₂ の主吸収波長帯域の赤外 線も良く透過されるから、補償用検出器６もこれを十分に感じ、従って検出器増 幅率ｋを余り上げなくても済む。即ち、ノイズを低く抑えられるので、結果とし て分析計全体のＳ／Ｎが改善されることゝなる。

【００２０】 尚、本考案は図例の形態の分析計に限らず、図３に示す、流体変調方式の赤外 線分析計に採用しても同様の効果を発揮する。又、検出器は、マイクロフローセ ンサー型等の他のニューマティック型検出器等も使用可能である。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、光学フイルタの分光特性にあまり影響 されずにＳ／Ｎが大きく、検出精度の高い干渉成分補償型Ｎ₂ ０ガス分析計が得 られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る干渉成分補償型Ｎ₂ ０ガス分析計
の構成図である。

【図２】光学フイルタの理論特性分光特性図である。

【図３】別の実施例の構成図である。

【符号の説明】

１…セル、２…セル、３…光源、４…光源、５…測定用
検出器、６…補償用検出器、10…光学フイルタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 照射用光源に対してセル、ニューマティ
   ック型測定用検出器、ニューマティック型干渉成分補償
   用検出器をその順に且つ光学的に直列に配置すると共
   に、前記測定用検出器と干渉成分補償型検出器の出力差
   を演算処理して濃度信号を取り出すようにした干渉成分
   補償型Ｎ₂ ０ガス分析計において、照射用光源と前記ニ
   ューマティック型測定用検出器との間に約４μｍ付近で
   立ち上がり、約５μｍ付近で立ち下がるワイドバンドパ
   ス型の光学フイルタを配置してあることを特徴とする干
   渉成分補償型Ｎ₂ ０ガス分析計。