JPH06103264B2 - ガス分析計 - Google Patents

ガス分析計

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JPH06103264B2
JPH06103264B2 JP33579287A JP33579287A JPH06103264B2 JP H06103264 B2 JPH06103264 B2 JP H06103264B2 JP 33579287 A JP33579287 A JP 33579287A JP 33579287 A JP33579287 A JP 33579287A JP H06103264 B2 JPH06103264 B2 JP H06103264B2
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cell
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gas
signal
detector
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一朗 浅野
勲 藤田
剛 青木
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Horiba Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マルチ流体変調方式(これは本発明者らの名
付けた名称である)という従来になかった特異な手法を
採用することによって、ただ1個の検出器を用いるだけ
でありながら、内部に含まれている測定対象成分の濃度
が比較的高くかつ近接している2つのサンプルガス中の
前記測定対象成分の濃度及びその差を精度良く得られる
ようにしたガス分析計に関する。
尚、上記マルチ流体変調方式による流体分析方法につい
ては、本願出願人が昭和62年12月11日付にて特許出願し
ているところである。
〔従来の技術〕
例えば、植物の炭酸同化作用によって大気中のCO2が、
どの程度消費されたか測定する手段として第3図に示す
ものがある。
即ち、同図において、31,32は互いに並列配置されたセ
ル、33,34はセル31,32をそれぞれ照射する赤外線発生用
の光源である。35は検出器としてのコンデンサマイクロ
ホン型検出器で、その受光室35a,35bをそれぞれセル31,
32に対応するように配置されており、内部にはCO2が封
入されている。尚、36は変調用のチョッパー、37はプリ
アンプである。
そして、S1,S2は各セル31,32にそれぞれ供給されるサ
ンプルガスで、一方のサンプルガスS1は炭酸同化作用が
行われる室からのガスであり、他方のサンプルガスS2
前記室に導入される前の大気ガスである。
このように構成したガス分析計においては、サンプルガ
スS1,S2にそれぞれ含まれるCO2の濃度をそれぞれ表す
信号a1,a2の差、即ち|a1−a2|なる信号が検出器35か
ら得られ、これによって植物の炭酸同化作用によって消
費されるCO2の量を知ることができ、又、大気中のCO2
濃度に基づいて炭酸同化作用が行われる室内のCO2の濃
度を求めることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記のようにして求められた炭酸同化作
用が行われる室内のCO2の濃度は、大体の目安であり、
正確なものではない。即ち、大気中のCO2の濃度は時々
刻々変化するものであり、上記構成のガス分析計によっ
ては、サンプルガスS1,S2中のCO2の濃度をそれぞれ単
独で得ることができないからである。
又、一般に上記構成のようなガス分析計においては、測
定対象成分の濃度と検出器出力との関係は、第4図に示
すように、測定対象成分の濃度が高くなるに従って出力
を表す曲線の曲がりが大きくなるが、大気中のCO2の濃
度は比較的大きく(例えば0.03%前後)、しかも、上記
炭酸同化作用によって消費されるCO2の量は前記濃度に
比べて極めて小さいから、前記第4図におけるP部分
(高濃度領域)の変化を検出することになり、それだ
け、検出精度が低くならざるを得ない。
本発明は、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、検出器をただ1つしか用いないに
も拘わらず、内部に含まれる測定対象成分の濃度が比較
的高くかつ近接している2つのサンプルガス中の前記測
定対象成分の濃度及びその濃度差を精度よく測定できる
有用なガス分析計を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上述の目的を達成するため、本発明に係るガス分析計
は、光源と検出器との間にセル長が互いに異なる2つの
セルを互いに並列に設け、セル長の長いセルに対しては
内部に含まれる測定対象成分の濃度が比較的高くかつ近
接している2つのサンプルガスを、又、セル長が短いセ
ルに対しては前記サンプルガスのうちの一方と比較ガス
とを、それぞれ一定周期で同時かつ連続的に切り換え供
給する流体変調手段を前記各セルに対して1つずつ設
け、これら2つの流体変調手段による変調周波数が互い
に異なるようにし、前記検出器からの出力信号を、前記
各セルに対する各変調周波数の信号成分に分離し、これ
らの信号成分に基づいて前記2つのサンプルガス中の測
定対象成分の濃度及びその差が得られるようにしてあ
る。
〔作用〕
上記構成によれば、2つのセルに共通に設けられた1つ
の検出器からは、それぞれのセルに対応する2つの信号
成分が重畳した状態の出力信号が出力される。そして、
これら両信号成分は相異なる周波数で変調されているの
で、前記検出器からの出力信号を各セルに対する各変調
周波数の信号成分に分離してそれぞれ整流及び平滑化す
ることにより、前記2つのサンプルガス中に含まれる測
定対象成分の濃度の差とサンプルガスの一方に含まれる
測定対象成分の濃度をそれぞれ表す信号成分を同時に得
ることができ、しかも、サンプルガスの一方に含まれる
高濃度の測定対象成分が、セル長を短くしてあるセルに
おいて精度よく濃度測定されるので、他方のサンプルガ
ス中に含まれる測定対象成分の濃度も精度よく得ること
ができ、上記目的は完全に達成される。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を、第1図及び第2図を参照し
ながら説明する。
第1図は、例えばサンプルガス中の測定対象成分として
のCO2の濃度を測定する赤外線ガス分析計を示し、1,2は
互いに並列的に配置されたセル、3,4はセル1,2をそれぞ
れ照射する赤外線発生用の光源である。5は検出器とし
てのコンデンサマイクロホン型検出器で、その受光室5
a,5bはセル1,2に対応するように配置されており、受光
室5a,5bの内部にはCO2が封入してある。6は検出器5の
出力側に設けられたプリアンプである。
7,8はセル1,2に対応するように設けられた流体変調手段
で、例えばロータリバルブよりなる。そして、一方の流
体変調手段7は、第1のサンプルガスS1(例えば炭酸同
化作用が行われる室から得られるガスで、CO2の濃度をa
1とする)と第2のサンプルガスS1(前記室に供給され
る大気ガスで、CO2の濃度をa2とする)とを、一定周期
で同時かつ連続的に例えば1ヘルツの変調周波数でもっ
て切り換え供給するように構成してあり、他方の流体変
調手段8は、前記第2のサンプルガスS2と比較ガス(測
定対象成分であるCO2を含まないN2等)Rとを、一定周
期で同時かつ連続的に例えば2ヘルツの変調周波数でも
って切り換え供給するように構成してある。
従って、上記変調周波数を有する流体変調手段7,8によ
って、セル1,2に対して第1のサンプルガスS1と第2の
サンプルガスS2、第2のサンプルガスS2と比較ガスRと
をそれぞれ供給した場合、検出器5からは、セル1に対
する変調周波数付近の帯域の信号とセル2に対する変調
周波数付近の帯域の信号とが重畳された出力信号Aが出
力される。
10は信号処理手段で、その具体的構成は第2図に示すよ
うに、プリアンプ6を介して入力される検出器5からの
出力信号Aを、2つの信号処理系列に分岐して処理する
ように構成してある。
即ち、一方の信号処理系列には、セル1に対する変調周
波数(1ヘルツ)付近の帯域の信号(例えば|a1−a
2|)のみを分離して取り出す(通過させる)ためのバ
ンドパスフィルタ11を設けると共に、その後段に、セル
1に対する流体変調手段7に付設された同期信号発生器
7aからの同期信号(流体変調手段7による実際の流体変
調動作を表す信号:1ヘルツ)により、バンドパスフィル
タ11のみでは不十分であるおそれがある分離作用を補足
してより一層精度の良い分離を行えると同時に、分離さ
れた交流を直流に変換(整流)できるように、バンドパ
スフィルタ11からの出力信号|a1−a2|を同期整流する
ための同期検波整流回路13を設け、更に、その後段に
は、同期検波整流回路13からの出力信号|a1−a2|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回路
15の一例としてのローパスフィルタが設けてあり、そし
て、他方の信号処理系列には、セル2に対する流体変調
手段8の変調周波数(2ヘルツ)付近の帯域の信号(例
えばa)のみを分離して取り出すためのバンドパスフィ
ルタ12を設けると共に、その後段に、セル2に対する流
体変調手段8に付設された同期信号発生器8aからの同期
信号(流体変調手段8による実際の流体変調動作を表す
信号:2ヘルツ)により、バンドパスフィルタ12にみでは
不十分であるおそれがある分離作用を補足してより一層
精度の良い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、バンドパスフィルタ12からの出
力信号a2を同期整流するための同期検波整流回路14を設
け、更に、その後段には、同期検波整流回路14からの出
力信号a2を平滑化すると共に高周波ノイズを除去するた
めの平滑回路16の一例としてのローパスフィルタを設け
てなるものであり、この信号処理手段10からは、セル1,
2に対応する信号成分としてそれぞれ|a1−a2|及びa2
が互いに独立した状態で出力される。
尚、信号処理手段10としては、上記電気回路のようなハ
ード的な手段に限らず、フーリエ解析(周波数分離処理
に相当する)及び絶対値平均化処理(整流・平滑化処理
に相当する)等の数値解析の演算処理が可能とされたコ
ンピュータシステムのようなソフト的な手段を採用する
こともできる。
而して、上記構成のガス分析計において、流体変調手段
7,8によってサンプルガスS1とサンプルガスS2、サンプ
ルガスS2と比較ガスRをセル1,2に対してそれぞれ1ヘ
ルツ,2ヘルツの変調周波数でもって同時かつ連続的に供
給すると、2つのセル1,2に共通に設けられた1つの検
出器5からは、それぞれのセル1,2に対応する2つの信
号成分|a1−a2|,a2が重畳した状態の出力信号Aが出力
される。そして、これら両信号成分|a1−a2|,a2は相異
なる周波数で変調されているので、前記検出器5からの
出力信号Aを各セル1,2に対する各変調周波数の信号成
分|a1−a2|,a2に分離してそれぞれ整流及び平滑化する
ことにより、前記2つのサンプルガスS1,S2中に含まれ
る測定対象成分の濃度が差|a1−a2|とサンプルガスの
一方S2に含まれる測定対象成分の濃度a2をそれぞれ表す
信号成分|a1−a2|,a2を同時に得ることができるので、
これらの信号成分|a1−a2|,a2に基づいて他方のサンプ
ルガスS1中に含まれる測定対象成分の濃度a1を得ること
ができる。
本発明は上記実施例に限られるものではなく、紫外線ガ
ス分析計等の他のガス分析計にも適用することができ
る。そして、流体変調手段を4方切り換え電磁弁や3方
切り換え電磁弁等で構成してもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係るガス分析計は、光源
と検出器との間にセル長が互いに異なる2つのセルを互
いに並列に設け、セル長の長いセルに対しては内部に含
まれる測定対象成分の濃度が比較的高くかつ近接してい
る2つのサンプルガスを、又、セル長が短いセルに対し
ては前記サンプルガスのうちの一方と比較ガスとを、そ
れぞれ一定周期で同時かつ連続的に切り換え供給する流
体変調手段を前記各セルに対して1つずつ設け、これら
2つの流体変調手段による変調周波数が互いに異なるよ
うにし、前記検出器からの出力信号を、前記各セルに対
する各変調周波数の信号成分に分離し、これらの信号成
分に基づいて前記2つのサンプルガス中の測定対象成分
の濃度及びその差が得られるようにしてあり、しかも、
サンプルガスの一方に含まれる高濃度の測定対象成分
が、セル長を短くしてあるセルにおいて精度よく濃度測
定されるので、他方のサンプルガス中に含まれる測定対
象成分の濃度も精度よく得ることができ、上検出器をた
だ1つしか用いないにも拘わらず、内部に含まれる測定
対象成分の濃度が比較的高くかつ近接している2つのサ
ンプルガス中の前記測定対象成分の濃度及びその濃度差
を精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るガス分析計の一例を示す構成図、
第2図は信号処理手段の一例を示すブロック図である。 第3図は従来技術を示す説明図、第4図はガス分析計に
おける検出器出力と濃度との関係を示す特性図である。 1,2…セル、3,4…光源、5…検出器、A…出力信号、7,
8…流体変調手段、、|a1−a2|…信号成分、S1,S2
サンプルガス、R…比較ガス。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と検出器との間にセル長が互いに異な
    る2つのセルを互いに並列に設け、セル長の長いセルに
    対しては内部に含まれる測定対象成分の濃度が比較的高
    くかつ近接している2つのサンプルガスを、又、セル長
    が短いセルに対しては前記サンプルガスのうちの一方と
    比較ガスとを、それぞれ一定周期で同時かつ連続的に切
    り換え供給する流体変調手段を前記各セルに対して1つ
    ずつ設け、これら2つの流体変調手段による変調周波数
    が互いに異なるようにし、前記検出器からの出力信号
    を、前記各セルに対する各変調周波数の信号成分に分離
    し、これらの信号成分に基づいて前記2つのサンプルガ
    ス中の測定対象成分の濃度及びその差が得られるように
    したことを特徴とするガス分析計。
JP33579287A 1987-12-11 1987-12-29 ガス分析計 Expired - Lifetime JPH06103264B2 (ja)

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