JPH06148165A - ガスクロマトグラフのガス濃度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 濃度差の大きい２つ以上の物質から構成され
る分析対象をガスクロマトグラフで分析する場合でも、
濃度の小さい物質のピークを正確に検出できるようにす
る。 【構成】 ピークスタート検出部２でピークの存在を確
認するときは、ゲイン切り換え部４がゲインを切り換え
てレンジを最大とする。ピーク検出部３がピーク高さを
検出するときは、適正ゲイン設定部５が設定したゲイン
により最適なレンジとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ガスクロマトグラフ
のガス濃度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスクロマトグラフは、種々の有機化合
物から構成される液体や気体を分析するときに有用な装
置である。ガスクロマトグラフでは、分析する溶液中に
溶解している複数の物質を分離し、加えてその量を各々
検出できるので、定性分析と定量分析が同時にできる。
ガスクロマトグラフは、分析対象の溶液を加熱して気体
にしてこれをキャリアガスにより構造の異なる化合物を
分離するカラム（固定層）を通す。気体となった分析対
象の溶液中に溶解していた複数の化合物は、キャリアガ
スに運ばれてカラムを通過することにより分離され、カ
ラムの出口に配置される検出器によって、その各々の分
量が計測される。この計測結果は、図４（ａ）に示すよ
うなクロマトグラムとなって表され、このクロマトグラ
ムの山（ピーク）のでてくる位置により化合物の同定が
可能となり、山（ピーク）の高さにより化合物の量が判
る。

【０００３】図５は、従来のガスクロマトグラフのガス
濃度検出装置の構成を示す構成図である。１ａは通過す
るガスの濃度に比例した電圧を出力する検出器、２は検
出器１ａから出力される電圧信号の立ち上がりを検出す
るピークスタート検出部、３は検出器１ａから出力され
る電圧のピーク高さを検出し、検出したピーク高さを出
力するピーク検出部、６はピークスタート検出部２とピ
ーク検出部３の動作をあらかじめ予定されるタイミング
でゲートオンとゲートオフの信号を出力することなどに
より制御する制御部である。ガスクロマトグラフでは、
複数の物質が混合した分析対象を分析するが、分析対象
に含まれている物質が予め解っていてそれらの濃度を測
定する場合は、それぞれの物質のクロマトグラムにおけ
るピークの位置が解っているので、このそれぞれの物質
のピークの始まるところでゲートオンとし、それぞれの
物質のピークの終わるところでゲートオフとする（図
４）。

【０００４】ピークスタート検出部２は、制御部６から
のゲートオンにより判断動作を開始し、検出器１ａから
の信号の所定の時間内での変化量（信号の増加量）があ
る値（スレッショルド値）を越えた場合、これがクロマ
トグラムにおけるピークの始まりと判断する。ピーク検
出部３はピークスタート検出部２がピークの始まりと判
断した検出器１ａからの信号を監視し、その変化してい
く信号値の微分値が０になるところを最大ピーク値とし
て検出する。このガスクロマトグラフのガス濃度検出装
置では、ピークスタート検出部２により、検出器１ａが
出力する信号の変化量が設定した所定のスレッショルド
値より大きくなったところからピークの判断を始めるの
で、ノイズなどによる外乱により検出器１ａからの信号
のベースラインに小さな変動が生じても、ピークの誤認
識を防げるという利点がある。

【０００５】ところで、上述のガスクロマトグラフのガ
ス濃度検出装置では、ピーク検出のときに、ピークの始
まり（ピークスタート）を検出してからピーク高さを検
出するようにしているが、これは以下に示す理由による
ものである。プロセスの制御においては、ガスクロマト
グラフで２つ以上の成分の分析（分離）を早く行おうと
した場合、そのクロマトグラムは図４（ｂ）に示すよう
に、異なる成分のピークが完全に分離されない状態で出
力されることがある。分析している２つの物質の濃度が
大きく異なり、また、この２つの成分がクロマトグラム
で隣り合わせで連続して検出される場合、ピークスター
ト検出部２がその判断をスタートする制御部６からのゲ
ートオンの位置に、前の成分の残りであるテーリング４
０１が存在している状態となる（図４（ｃ））。この状
態で、ピークスタートを判断せずにゲートオンだけによ
りピーク検出部３がピーク検出を始めると、検出器１ａ
から出力される信号値の微分値が０となるところ（変極
点）は、前述の２つの成分の間のボトム４０２の部分と
なってしまい、あやまったピーク検出となる。

【０００６】ここで、ピークスタートの判断をしなくて
も、ゲートオンからのピーク検出部３が入力する信号の
最大値をピークとして検出するようにすれば、前述のボ
トム４０２を検出せずに、ピークの最大値を検出するこ
とができる。しかし、この場合においても、図４（ｃ）
に示すように、検出する成分の濃度が小さくそのピーク
高さ４０３がテーリング４０１のところよりより小さい
場合は、ピーク検出部３はゲートオン時のテーリング４
０１の部分を検出してしまい、検出したい成分の最大ピ
ークを検出できない。以上のことより、クロマトグラム
のピークを検出するときは、信号の増加量を監視するこ
とによりピークスタートを判断し、ピークスタートと判
断した後、ピーク高さを検出するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のガスクロマトグ
ラフのガス濃度検出装置は、以上のように構成されてい
たので、所定のスレショルド値より小さいピークは検出
できないと言う問題があった。すなわち、濃度が大きく
異なるものを同時に測定するとき、ピーク検出部３のゲ
インは濃度の大きな方のピークが検出範囲を越えないよ
うにそのピークに合わせてあるので、濃度の小さな方の
ピークは所定のスレショルド値より小さくなってしま
い、検出できなくなってしまう。

【０００８】この発明は以上のような問題点を解決する
ためになされたもので、濃度差の大きい２つ以上の物質
から構成される分析対象をガスクロマトグラフで分析す
る場合でも、濃度の小さい物質のピークを正確に検出で
きるようにすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明のガスクロマト
グラフのガス濃度検出装置は、ガスクロマトグラフの分
離された分析対象ガスの濃度を検出しそれに比例した信
号を出力する検出手段と、検出手段が出力する信号によ
りクロマトグラムのピーク部のスタート位置を検出する
ピークスタート検出手段と、ピークスタート検出手段に
よりクロマトグラムのピーク部のスタート位置と認識さ
れた部分の最大値を検出するピーク検出手段と、検出手
段の検出した分析対象の濃度とそれに比例する出力信号
との比を切り換えるゲイン切り換え手段と、クロマトグ
ラムのピーク部の立ち上がり状態により、そのピーク部
のピーク高さをピーク検出手段が検出するときに最適な
状態になるように検出手段の検出した分析対象の濃度と
それに比例する出力信号との比を算出し、それをゲイン
切り換え手段に設定する適正ゲイン設定手段とを有する
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】ピーク検出をする段階では、そのピークの高さ
に合わせたゲインの信号が検出手段より出力され、この
ゲインにおいてピークの高さを検出する。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の１実施例を図を参照して説
明する。図１は、この発明の１実施例であるガスクロマ
トグラフのガス濃度検出装置の構成を示す構成図であ
る。図１において、１は通過するガスの濃度に比例した
電圧を出力する検出器、４は検出器１が出力する電圧信
号のレンジを変更するゲイン切り換え部、５はピークス
タート検出部２が検出した検出器１が出力する信号のピ
ークスタート時の増加の変化量に合わせて、ゲイン切り
換え部４において切り換えるゲインを適正な値に制御す
る適正ゲイン設定部であり、他は図５と同様である。

【００１２】検出器１が出力する電圧信号はガスの濃度
に比例しているが、濃度の低いガスを検出する場合、検
出器１が出力する電圧信号の変化がはっきりとわかり、
ピーク検出部３でピークが検出できるようにレンジを広
くした信号で出力する。たとえば、ガスが無い状態での
出力信号を０Ｖとし、ガス濃度が１００ｐｐｍのときの
出力信号を４Ｖとする。しかし、この状態で濃度の高い
ガスを検出すると、検出器１から出力される電圧信号は
非常に大きいものとなり、ピーク検出部３が受け付ける
電圧信号の範囲を越えてしまい（オーバーレンジ）、ピ
ーク高さの検出ができなくなる。したがって、検出器１
のゲインは測定対象のガスの濃度範囲に合わせる必要が
ある。

【００１３】なお、ピーク検出部３が検出するピーク高
さは、ゲイン切り換え部４が設定したゲインによりピー
ク高さを検出する。すなわち、ゲイン切り換え部４がゲ
インを０Ｖでガス濃度０ｐｐｍ，５Ｖでガス濃度１００
０ｐｐｍとなるように設定したとき、検出器１からの信
号の最大値が４Ｖであったなら、ピーク検出部３はこの
ガスのクロマトグラムのピーク高さは８００ｐｐｍであ
るとして検出する。

【００１４】つぎに、この発明のガスクロマトグラフの
ガス濃度検出装置のガス濃度検出の動作について説明す
る。図２はこの発明の検出装置の動作を示すフローチャ
ート、図３はこの発明の図１に示した検出器１の出力信
号の変化を示した説明図であり、これらを参照して動作
を説明する。まず、ゲイン切り換え部４がピークスター
ト検出部２とピーク検出部３の動作レンジを最大にする
ようにゲインを切り換える（ステップＳ１）。つぎに、
制御部６がゲートオンをピークスタート検出部２に出力
すると、ピークスタート検出部２はこの制御部６からの
信号がゲートオンかゲートオフかを判断し（ステップＳ
２）、ゲートオンのままなら、検出器１からの検出信号
の変化量を監視し、所定の変化量（増加量）以上になっ
たかどうか判断する（ステップＳ３）。検出器１からの
信号の変化量が所定の値以上になったらピークスタート
と判断し、制御部６からゲートオフの信号が来るまでの
間にこの状態にならなかったら、この旨の信号を制御部
６に送る。制御部６ではこの信号を受け取ることによ
り、この成分は分析対象中に含まれていないものと判断
し、つぎの成分の分析動作に移る。

【００１５】ピークスタート検出部２が検出器１からの
電圧信号の変化を監視している状態では、図３に示すよ
うに、検出器１はゲインを最大にして信号を出力してい
るので、検知しているガスの濃度が低くてもそのガスの
クロマトグラムのピーク部の立ち上がりは大きなものと
なり、クロマトグラムのピーク部のピークスタート検出
が確実なものとなる。

【００１６】一方、検出器１からの電圧信号の変化量が
所定の値以上になったとき、適正ゲイン設定部５では、
この変化量（増加量）によりクロマトグラムのピーク高
さを予想し、このピーク高さを検出するために適正なゲ
インを設定し、このゲインをゲイン切り換え部４に出力
する（ステップＳ４）。ゲイン切り換え部４では、適正
ゲイン設定部５が設定したゲインになるように検出器１
の出力する電圧信号のゲインを切り換える（ステップＳ
５）。次いで、ピーク検出部３では、ゲイン切り換え部
３に設定してあるゲインで検出器１の出力する電圧信号
の変化を監視し、その最大値を検出する（ステップＳ
６）。

【００１７】この状態では、図３に示すように、検出器
１は適正なゲインで電圧信号を出力しているので、ピー
ク検出部３では感度の良い領域でピーク検出をすること
が可能となる。また、検出器１から出力される電圧信号
は、測定対象のガスのクロマトグラムの最大ピークがく
る部分でも、ピーク検出部３にとってオーバーレンジに
なることはないので、誤ったピーク高さの検出をするこ
とはない。以上の動作を全ての分析対象成分に付いて行
い、全ての成分検出を行ったら終了とする（ステップＳ
７）。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ガス
クロマトグラフにより分離されて検出された複数のガス
のクロマトグラムのそれぞれのピークを検出する場合、
ピークスタート検出時は大きなゲインで検出するので、
そのピークが小さい場合でも所定のスレッショルド値よ
り小さくなることがなく、ピークスタートを確実に検出
できるためそれに引き続いて行われるピーク高さの検出
を確実に行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例のガスクロマトグラフのガ
ス濃度検出装置の構成を示す構成図である。

【図２】図１のガスクロマトグラフのガス濃度検出装置
の動作を示すフローチャートである。

【図３】図１に示した検出器１の出力信号の変化を示し
た説明図である。

【図４】ガスクロマトグラフのクロマトグラムを示すチ
ャート図である。

【図５】従来のガスクロマトグラフのガス濃度検出装置
の構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 検出器 ２ ピークスタート検出部 ３ ピーク検出部 ４ ゲイン切り換え部 ５ 適正ゲイン設定部。 ６ 制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスクロマトグラフの分離された分析対
   象ガスの濃度を検出しそれに比例した信号を出力する検
   出手段と、 前記検出手段が出力する信号によりクロマトグラムのピ
   ーク部のスタート位置を検出するピークスタート検出手
   段と、 前記ピークスタート検出手段により前記クロマトグラム
   のピーク部のスタート位置と認識された部分の最大値を
   検出するピーク検出手段と、 前記検出手段の検出した分析対象の濃度とそれに比例す
   る出力信号との比を切り換えるゲイン切り換え手段と、 前記クロマトグラムのピーク部の立ち上がり状態によ
   り、そのピーク部のピーク高さを前記ピーク検出手段が
   検出するときに最適な状態になるように前記検出手段の
   検出した分析対象の濃度とそれに比例する出力信号との
   比を算出し、それを前記ゲイン切り換え手段に設定する
   適正ゲイン設定手段とを有することを特徴とするガスク
   ロマトグラフのガス濃度検出装置。