JPH0676966B2 - 赤外線流体分析器 - Google Patents
赤外線流体分析器Info
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- JPH0676966B2 JPH0676966B2 JP60127293A JP12729385A JPH0676966B2 JP H0676966 B2 JPH0676966 B2 JP H0676966B2 JP 60127293 A JP60127293 A JP 60127293A JP 12729385 A JP12729385 A JP 12729385A JP H0676966 B2 JPH0676966 B2 JP H0676966B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/37—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using pneumatic detection
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明の分野 本発明は赤外線吸収法を使用する赤外線流体分析装置，
特に気圧検出器を使用するガス分析器に関連する。
特に気圧検出器を使用するガス分析器に関連する。
技術的問題点 例えば米国特許第4,004,146号明細書に記載されている
ように，赤外線吸収法を利用するガス分析装置は多くの
型式のものが公知である。この種のガス分析装置は，通
常，赤外光源，赤外線が交互に通過する対照セルと試料
セル，及び気圧検出装置を含み，この気圧検出装置は，
米国特許第2,681,415号；第3,968,369号；及び第3,970,
387号の明細書に記載されているように，試料ガスのス
ペクトル範囲内で対照セルと試料セルを通して送られる
入射ビームのエネルギー差に応答する装置で，このエネ
ルギー差で気圧検出装置内のガス圧力が変化し，この圧
力変化を検出，増幅すると試料セル内のガスの組成に関
する情報が得られる。
ように，赤外線吸収法を利用するガス分析装置は多くの
型式のものが公知である。この種のガス分析装置は，通
常，赤外光源，赤外線が交互に通過する対照セルと試料
セル，及び気圧検出装置を含み，この気圧検出装置は，
米国特許第2,681,415号；第3,968,369号；及び第3,970,
387号の明細書に記載されているように，試料ガスのス
ペクトル範囲内で対照セルと試料セルを通して送られる
入射ビームのエネルギー差に応答する装置で，このエネ
ルギー差で気圧検出装置内のガス圧力が変化し，この圧
力変化を検出，増幅すると試料セル内のガスの組成に関
する情報が得られる。
“ルフド”（LUFT）型気圧検出器は業界では公知で，こ
の検出器はガス室内の圧力差を検出するコンデンサーマ
イクロホン装置を含む。コンデンサーマイクロホンは通
常，コンデンサの第１導体を形成する金又はアルミニウ
ム箔の薄い可動ダイヤフラムと，コンデンサのステータ
として機能する小間隔離れた第２導体とを有する。この
ダイヤフラムはガス室に連絡し，この圧力変化に応答し
て運動する。上記のコンデンサはダイヤフラムとステー
タとの間に直列に接続された抵抗器と電力源とによつて
電気的に分極され，ダイヤフラムの運動によつてキヤパ
シタンス変化に応答する信号を発生する。この信号を増
幅してメータ上に表示する。
の検出器はガス室内の圧力差を検出するコンデンサーマ
イクロホン装置を含む。コンデンサーマイクロホンは通
常，コンデンサの第１導体を形成する金又はアルミニウ
ム箔の薄い可動ダイヤフラムと，コンデンサのステータ
として機能する小間隔離れた第２導体とを有する。この
ダイヤフラムはガス室に連絡し，この圧力変化に応答し
て運動する。上記のコンデンサはダイヤフラムとステー
タとの間に直列に接続された抵抗器と電力源とによつて
電気的に分極され，ダイヤフラムの運動によつてキヤパ
シタンス変化に応答する信号を発生する。この信号を増
幅してメータ上に表示する。
上記の装置は場合によつては有効であることが実証され
ているが，コンデンサーマイクロホンを分極する抵抗器
と電力源との存在で装置内に発生する電気的ノイズのた
め感度に限界がある。上記の抵抗器の抵抗値が増加する
につれてノイズ即ち雑音も増加する。同様に，抵抗器の
温度が上昇しても雑音は増加する。従つて雑音レベル
（及びこれに伴う気圧検出器の感度）が温度と共に変化
するから分析感度に問題が発生する。赤外線分析器に使
用して上記の雑音を最小限に防止し，又温度変化によつ
て感度が変わらない気圧検出器を得ることが望ましい。
ているが，コンデンサーマイクロホンを分極する抵抗器
と電力源との存在で装置内に発生する電気的ノイズのた
め感度に限界がある。上記の抵抗器の抵抗値が増加する
につれてノイズ即ち雑音も増加する。同様に，抵抗器の
温度が上昇しても雑音は増加する。従つて雑音レベル
（及びこれに伴う気圧検出器の感度）が温度と共に変化
するから分析感度に問題が発生する。赤外線分析器に使
用して上記の雑音を最小限に防止し，又温度変化によつ
て感度が変わらない気圧検出器を得ることが望ましい。
又従来の赤外線分析器は，気密にシールされかつ特定対
照ガスを入れた対照セルを使用するため信頼性があまり
良好でない。この型式の装置に付随する他の問題は，対
照セルのシールが不完全になつたり使用中にシールが損
傷して“対照ガス”の組成が変化することである。この
場合の赤外線分析計の精度は信頼できない。二重ビーム
赤外線分析器で，通過赤外線に対して信頼性を維持する
対照セルを有する分析器が望ましい。
照ガスを入れた対照セルを使用するため信頼性があまり
良好でない。この型式の装置に付随する他の問題は，対
照セルのシールが不完全になつたり使用中にシールが損
傷して“対照ガス”の組成が変化することである。この
場合の赤外線分析計の精度は信頼できない。二重ビーム
赤外線分析器で，通過赤外線に対して信頼性を維持する
対照セルを有する分析器が望ましい。
更に，従来の赤外線分析器は赤外線源にも分析すべき試
料ガスに対しても温度制御が行われないから使用範囲に
制限があることは明白である。通常の赤外線源は，初期
活性化後定常状態に達するまでに長時間を要するため，
温度によつて出力が変化することも確認されている。こ
の不安定性は対照セルを使用しない“単一ビーム”赤外
線分析器では特に問題である。又試料ガスの凝縮も従来
の赤外線分析器では問題であるがこの問題は適当な温度
制御装置によつて最小限にすることができた。
料ガスに対しても温度制御が行われないから使用範囲に
制限があることは明白である。通常の赤外線源は，初期
活性化後定常状態に達するまでに長時間を要するため，
温度によつて出力が変化することも確認されている。こ
の不安定性は対照セルを使用しない“単一ビーム”赤外
線分析器では特に問題である。又試料ガスの凝縮も従来
の赤外線分析器では問題であるがこの問題は適当な温度
制御装置によつて最小限にすることができた。
温度関連不安定性がなく，従つて赤外線源活性化後短時
間で安定する赤外線分析器を得ることが望ましい。又試
料ガスが試料セル内で凝縮しない構造を有する赤外線分
析器を得ることが望ましい。
間で安定する赤外線分析器を得ることが望ましい。又試
料ガスが試料セル内で凝縮しない構造を有する赤外線分
析器を得ることが望ましい。
本発明の要約 本発明による改良型赤外線流体分析器は気圧検出器を含
み，この検出器はエレクトレツト物質の使用でコンデン
サ素子を分極することによつて装置のSN比（信号対雑音
比）と感度を大幅に改善する。上記のように従来の装置
で使用された抵抗器と電力源を省略できるから検出器の
回路構成を単純化できると同時に雑音レベルを低下し装
置の温度依存性を除去して安定性を改善することができ
る。
み，この検出器はエレクトレツト物質の使用でコンデン
サ素子を分極することによつて装置のSN比（信号対雑音
比）と感度を大幅に改善する。上記のように従来の装置
で使用された抵抗器と電力源を省略できるから検出器の
回路構成を単純化できると同時に雑音レベルを低下し装
置の温度依存性を除去して安定性を改善することができ
る。
本発明は又，新規な温度制御装置を設けることによつて
赤外線分析器の安定性を改善するもので，この温度制御
装置は赤外線源と試料セルの温度を所定の定常動作温度
に維持し，このため赤外線源の出力レベルの変動及び試
料セル内の望ましくない凝縮を防止することができる。
赤外線分析器の安定性を改善するもので，この温度制御
装置は赤外線源と試料セルの温度を所定の定常動作温度
に維持し，このため赤外線源の出力レベルの変動及び試
料セル内の望ましくない凝縮を防止することができる。
更に，本発明は二重ビーム型式分析器に新規な固体物質
対照セルを設けたものである。この開発によつて，漏洩
及び漏洩による光学特性変化を発生する恐れがある従来
のガス充填対照セルとは異なり，固体物質対照セルは一
定の光学特性を維持する。
対照セルを設けたものである。この開発によつて，漏洩
及び漏洩による光学特性変化を発生する恐れがある従来
のガス充填対照セルとは異なり，固体物質対照セルは一
定の光学特性を維持する。
好適実施例の説明 本発明の説明の都合上，第１図には従来の赤外線ガス分
析器10を略示する。この分析器10は赤外線放射源12,赤
外線放射線のコリメートされたビーム16を発生するコリ
メータ14,選択された気体即ちガス20を入れた対照セル1
8,分析すべきガス24を入れる試料セル22,窓28と30を有
する機械的断続器，即ちインタラプタ26,選択された速
度でインタラプタ26を回転するモータ32,気圧検出器34,
増幅器50及び表示メータ52を含む。気圧検出器34は透明
前方窓38,ハウジング40及び可動ダイヤフラム42で構成
されるコンパートメント即ちガス室36を含む。ステータ
部材44がダイヤフラム42に平行かつ隣接して配置され，
このステータ部材は電力源46と抵抗素子48によつて電極
的に分極される。
析器10を略示する。この分析器10は赤外線放射源12,赤
外線放射線のコリメートされたビーム16を発生するコリ
メータ14,選択された気体即ちガス20を入れた対照セル1
8,分析すべきガス24を入れる試料セル22,窓28と30を有
する機械的断続器，即ちインタラプタ26,選択された速
度でインタラプタ26を回転するモータ32,気圧検出器34,
増幅器50及び表示メータ52を含む。気圧検出器34は透明
前方窓38,ハウジング40及び可動ダイヤフラム42で構成
されるコンパートメント即ちガス室36を含む。ステータ
部材44がダイヤフラム42に平行かつ隣接して配置され，
このステータ部材は電力源46と抵抗素子48によつて電極
的に分極される。
動作の際は，この分析器10は試料の赤外スペクトルの特
性波長線の吸収を分析することによつて試料ガス内の特
定物質の存在と相対量を検出する。理論的には，赤外線
12は一定の赤外線ビームを試料セルと対照セル18に投射
する。試料セル22内のガス試料24は，対照セル18で吸収
されない赤外スペクトルから特性波長を吸収する。断続
器26は一定速度で回転し，窓28と30は対照セル18と試料
セル22から交互にビームパルスを通過させる。
性波長線の吸収を分析することによつて試料ガス内の特
定物質の存在と相対量を検出する。理論的には，赤外線
12は一定の赤外線ビームを試料セルと対照セル18に投射
する。試料セル22内のガス試料24は，対照セル18で吸収
されない赤外スペクトルから特性波長を吸収する。断続
器26は一定速度で回転し，窓28と30は対照セル18と試料
セル22から交互にビームパルスを通過させる。
気圧検出器34は上記の交代パルスを受取つてガス室36内
のガス圧力に対する赤外線信号の影響によるパルス間の
赤外線信号差を検出する。ガス室36内のガスは，試料セ
ル22で吸収される特性波長に圧力応答して断続器26の回
転速度でガス室36内に圧力変化を発生するガスが選択さ
れる。この圧力変化はダイヤフラム42とステータ44で構
成される電気容量素子によつて対応電気信号に変換さ
れ，この容量素子は電源46と抵抗器48によつて分極され
る。ダイヤフラム42がガス室36内の圧力変化に応答して
運動すると，ダイヤフラム42とステータ44との間の容量
変化に対応して電気信号が発生される。この電気信号は
増幅器50で増幅されメータ52で表示される。
のガス圧力に対する赤外線信号の影響によるパルス間の
赤外線信号差を検出する。ガス室36内のガスは，試料セ
ル22で吸収される特性波長に圧力応答して断続器26の回
転速度でガス室36内に圧力変化を発生するガスが選択さ
れる。この圧力変化はダイヤフラム42とステータ44で構
成される電気容量素子によつて対応電気信号に変換さ
れ，この容量素子は電源46と抵抗器48によつて分極され
る。ダイヤフラム42がガス室36内の圧力変化に応答して
運動すると，ダイヤフラム42とステータ44との間の容量
変化に対応して電気信号が発生される。この電気信号は
増幅器50で増幅されメータ52で表示される。
上記の装置は多くの応用目的に対して満足すべき性能を
有するが装置に含まれる電力源46と抵抗器48の存在のた
め感度，又はSN比に一定の制限があることを避けること
はできない。これらの構成要素を省略することによつて
達成されるノイズ低下は下式によつて定義される： E2＝4RKT・Δｆ 式中:R＝抵抗器48の抵抗 Ｋ＝ボルツマン常数（1.38×1023ジュール/0K） Ｔ＝ケルビン温度 Δｆ＝ヘルツで表わされる電気系の帯域幅 Ｅ＝RMS（実効）雑音電圧 上式のように抵抗器48に導入される雑音は抵抗器48の抵
抗値に直接関連し，第１図の型式の装置では通常10,000
メグオームのオーダである。抵抗器48の温度と，この装
置に導入される雑音との間の関係も重要で，温度が増加
すると雑音も増加する。従つて装置内の雑音も動作中に
変化を受けるから分析器の安定性に悪影響を与える。
有するが装置に含まれる電力源46と抵抗器48の存在のた
め感度，又はSN比に一定の制限があることを避けること
はできない。これらの構成要素を省略することによつて
達成されるノイズ低下は下式によつて定義される： E2＝4RKT・Δｆ 式中:R＝抵抗器48の抵抗 Ｋ＝ボルツマン常数（1.38×1023ジュール/0K） Ｔ＝ケルビン温度 Δｆ＝ヘルツで表わされる電気系の帯域幅 Ｅ＝RMS（実効）雑音電圧 上式のように抵抗器48に導入される雑音は抵抗器48の抵
抗値に直接関連し，第１図の型式の装置では通常10,000
メグオームのオーダである。抵抗器48の温度と，この装
置に導入される雑音との間の関係も重要で，温度が増加
すると雑音も増加する。従つて装置内の雑音も動作中に
変化を受けるから分析器の安定性に悪影響を与える。
第２図に本発明による新規な赤外線流体分析器100を略
示する。この分析器100は前記分析器10とほぼ同様に動
作するが多くの改良点を有する。
示する。この分析器100は前記分析器10とほぼ同様に動
作するが多くの改良点を有する。
この改良点の第一は分極するダイヤフラム142とステー
タ144に電源46と抵抗器48を省略したことにある。この
省略によつて従来装置のように導入される電気的雑音が
除去されるため分析器100のSN比は大幅に改善され，従
つて分析感度が大きくなり，又ガス試料中の選択物質の
極微量を確認することができる。
タ144に電源46と抵抗器48を省略したことにある。この
省略によつて従来装置のように導入される電気的雑音が
除去されるため分析器100のSN比は大幅に改善され，従
つて分析感度が大きくなり，又ガス試料中の選択物質の
極微量を確認することができる。
ステータ144に接続された増幅装置150は、ダイヤフラム
142とステータ144間のキャパシタンスの変化に対応する
電気信号を増幅し、増幅装置150により増幅された信号
は表示装置152により表示される。
142とステータ144間のキャパシタンスの変化に対応する
電気信号を増幅し、増幅装置150により増幅された信号
は表示装置152により表示される。
本発明ではダイヤフラム142又はステータ144は少くとも
一部がエレクトレツト物質で構成されているため殆んど
雑音を発生することなく分極が起こる。“エレクトレツ
ト”物質の用語は本明細書中では，キユリー温度以下の
温度で使用した場合にほぼ一定かつ永久的に静電荷を蓄
積する誘電物質を意味する。本発明の一好適実施例で
は，ダイヤフラム142は3.10-9coul/cm2の静電荷を有す
るエレクトレツト物質で全体を構成する。ニユーヨーク
州ウエストベリーのMURA Corp.から市販されているエレ
クトレツトマイクロホンはオーデイオ工業で種々の応用
目的に販売されているが，本発明の赤外線ガス分析器に
も良好な性能を発揮することが確認された。イリノイ州
エルクグローブビレジのKnowlos EIectronic,Inc.社製
のモデルBT1759のように，温度係数の小さい装置が必要
の場合には，ノンテンシヨンド・エレクトレツト・マイ
クロホンが好適に使用される。このマイクロホンの詳細
についてはJournal of The Audio Engineering Socict
y,Vol.22,p.237（1974）及びThe Hearing Dealer,April
（1973）の記事のA Subminiature Electret Condenser
Microphoneを参照されたい。
一部がエレクトレツト物質で構成されているため殆んど
雑音を発生することなく分極が起こる。“エレクトレツ
ト”物質の用語は本明細書中では，キユリー温度以下の
温度で使用した場合にほぼ一定かつ永久的に静電荷を蓄
積する誘電物質を意味する。本発明の一好適実施例で
は，ダイヤフラム142は3.10-9coul/cm2の静電荷を有す
るエレクトレツト物質で全体を構成する。ニユーヨーク
州ウエストベリーのMURA Corp.から市販されているエレ
クトレツトマイクロホンはオーデイオ工業で種々の応用
目的に販売されているが，本発明の赤外線ガス分析器に
も良好な性能を発揮することが確認された。イリノイ州
エルクグローブビレジのKnowlos EIectronic,Inc.社製
のモデルBT1759のように，温度係数の小さい装置が必要
の場合には，ノンテンシヨンド・エレクトレツト・マイ
クロホンが好適に使用される。このマイクロホンの詳細
についてはJournal of The Audio Engineering Socict
y,Vol.22,p.237（1974）及びThe Hearing Dealer,April
（1973）の記事のA Subminiature Electret Condenser
Microphoneを参照されたい。
更に第２図について説明すると，分析器100は放射源112
と光学部材即ちコリメータ114の周囲に温度制御室102を
設けた点が前記分析器10より著しく改善される。温度制
御室102には比例温度制御装置104が設けられ，この比例
温度制御装置は比例温度制御器108に接続された線型温
度センサ106を有し，この比例温度制御器108は制御室10
2内の抵抗加熱素子110の電力を制御する。
と光学部材即ちコリメータ114の周囲に温度制御室102を
設けた点が前記分析器10より著しく改善される。温度制
御室102には比例温度制御装置104が設けられ，この比例
温度制御装置は比例温度制御器108に接続された線型温
度センサ106を有し，この比例温度制御器108は制御室10
2内の抵抗加熱素子110の電力を制御する。
動作の際は，比例温度制御装置104は，比較的短時間内
に制御室102内の温度を所定の定常動作温度に上昇し，
この定常動作温度を，放射源12の活性化後，数時間維持
する機能を有する。本発明の実施により従来装置の上記
の欠点は大幅に除去される。
に制御室102内の温度を所定の定常動作温度に上昇し，
この定常動作温度を，放射源12の活性化後，数時間維持
する機能を有する。本発明の実施により従来装置の上記
の欠点は大幅に除去される。
好適には上記の抵抗加熱素子110は，比較的短時間内に
温度制御装置が所定の動作温度に達するように放射源11
2と同時に活性化される。次に温度センサ106と温度制御
器108が協力して制御室102内の動作温度を一定に維持す
る。
温度制御装置が所定の動作温度に達するように放射源11
2と同時に活性化される。次に温度センサ106と温度制御
器108が協力して制御室102内の動作温度を一定に維持す
る。
更に第２図について説明すると，試料セル122は第１図
の場合と異なり，制御室102の出口に接近した位置に配
置される。この配置のため，上記の温度制御装置104と
協力して試料セル122内の温度は分析器100の動作間，ガ
スの凝縮レベル，例えば100℃以上に維持される。制御
室102の温度を精密に制御維持すること，及びこの制御
室102に接近して対照セル118を配置することによつて本
発明は又ガス試料124の温度を有効に制御しかつほぼ一
定に維持するためガス試料の温度変動に起因する不安定
性を除去することができる。
の場合と異なり，制御室102の出口に接近した位置に配
置される。この配置のため，上記の温度制御装置104と
協力して試料セル122内の温度は分析器100の動作間，ガ
スの凝縮レベル，例えば100℃以上に維持される。制御
室102の温度を精密に制御維持すること，及びこの制御
室102に接近して対照セル118を配置することによつて本
発明は又ガス試料124の温度を有効に制御しかつほぼ一
定に維持するためガス試料の温度変動に起因する不安定
性を除去することができる。
赤外線ビーム内に配置した試料セル122内に分析すべき
流体124を収容し、試料セル122を通過した赤外線を受け
る位置に気圧検出器134が配置される。試料セル122内で
吸収される赤外線の特定波長に圧力応答する流体を気圧
検出器134の流体室136内に収容する。赤外線の特定波長
に圧力応答する流体室136の流体に応答して動くダイヤ
フラム142が設けられる。ダイヤフラム142から離間しか
つダイヤフラム142に電気的に接続されたステータ144が
設けられる。
流体124を収容し、試料セル122を通過した赤外線を受け
る位置に気圧検出器134が配置される。試料セル122内で
吸収される赤外線の特定波長に圧力応答する流体を気圧
検出器134の流体室136内に収容する。赤外線の特定波長
に圧力応答する流体室136の流体に応答して動くダイヤ
フラム142が設けられる。ダイヤフラム142から離間しか
つダイヤフラム142に電気的に接続されたステータ144が
設けられる。
更に第２図について説明すると，第１図の対照セル18は
本発明では改良型対照セルに置き換えられる。従来の対
照セルは通常，コリメートされたビームが通過するガス
が光学的に既知の一定値を維持するように気密室内に維
持する。しかし実際には対照セル18は漏洩を生じ易く，
光学系内に未知の因子を導入して器械の信頼性に悪影響
を与えることが確認されている。本発明によれば対照セ
ル118は選択された固体物質で構成されるから装置内に
は正しい光学常数が維持される。好適にはこの固体物質
は，ガス試料が吸収されると予想される特性赤外線波長
を吸収しない物質が選択される。この物質の例はふつ化
カルシウム，ふつ化バリウム，岩塩，石英及びこの使用
目的に有用と予想されるその他の物質である。
本発明では改良型対照セルに置き換えられる。従来の対
照セルは通常，コリメートされたビームが通過するガス
が光学的に既知の一定値を維持するように気密室内に維
持する。しかし実際には対照セル18は漏洩を生じ易く，
光学系内に未知の因子を導入して器械の信頼性に悪影響
を与えることが確認されている。本発明によれば対照セ
ル118は選択された固体物質で構成されるから装置内に
は正しい光学常数が維持される。好適にはこの固体物質
は，ガス試料が吸収されると予想される特性赤外線波長
を吸収しない物質が選択される。この物質の例はふつ化
カルシウム，ふつ化バリウム，岩塩，石英及びこの使用
目的に有用と予想されるその他の物質である。
本発明の赤外線分析器の好適実施例は第2a図ないし第2d
図に示され，これらの図面で類似の参照番号は第２図に
示される部品と類似の部品を示す。
図に示され，これらの図面で類似の参照番号は第２図に
示される部品と類似の部品を示す。
詳記すれば，温度制御室102′には抵抗加熱素子110′を
有する温度制御装置104′が設けられる。放射線112′は
コリメータ114′から試料室にコリメートされたビーム
を送る。この実施例の対照セル118′（第2c図及び第2d
図参照）は固体物質で，又試料セル122′は密封窓とガ
スの入口及び出口ポートを有する。断続器126′は第１
及び第２開口部，即ち128′及び130′を有し，放射線を
試料セル122′と対照セル118′に通過させる。電磁マイ
クロホン142′はコンパートメント即ち流体室136′内の
ガスと圧力接続している。マイクロホン142′から送ら
れる信号の電気的増幅は増幅回路150′で行われ，この
回路はワイヤ151′を経てメータ（図示省略）に接続さ
れる。
有する温度制御装置104′が設けられる。放射線112′は
コリメータ114′から試料室にコリメートされたビーム
を送る。この実施例の対照セル118′（第2c図及び第2d
図参照）は固体物質で，又試料セル122′は密封窓とガ
スの入口及び出口ポートを有する。断続器126′は第１
及び第２開口部，即ち128′及び130′を有し，放射線を
試料セル122′と対照セル118′に通過させる。電磁マイ
クロホン142′はコンパートメント即ち流体室136′内の
ガスと圧力接続している。マイクロホン142′から送ら
れる信号の電気的増幅は増幅回路150′で行われ，この
回路はワイヤ151′を経てメータ（図示省略）に接続さ
れる。
第３図は本発明の特徴を有する温度制御装置204を備え
た単一ビーム赤外線流体分析器200を示す。この分析器2
00は前記の二重ビーム分析器100について説明した多く
の構成要素を含むが，対照セルをこの分析器200の動作
に利用しない点が異なる。このため気圧検出器234が試
料セルから送られる間欠的赤外線放射パルスを受取り，
このパルスはガス室236内に圧力変化を発生する。従来
公知の電子回路と検出技術によつて，気圧検出器234か
ら送られる電気信号は増幅され，ガス試料224の組成が
測定される。しかし単一ビーム分析器は勿論，温度変化
で発生する放射線の出力変化に特に鋭敏である。従つて
分析器200が温度制御室202,温度センサ206,温度制御器2
08及び抵抗加熱素子210を含み，一定かつ短時間内に到
達する所定の動作温度を維持することが別の特徴であ
る。
た単一ビーム赤外線流体分析器200を示す。この分析器2
00は前記の二重ビーム分析器100について説明した多く
の構成要素を含むが，対照セルをこの分析器200の動作
に利用しない点が異なる。このため気圧検出器234が試
料セルから送られる間欠的赤外線放射パルスを受取り，
このパルスはガス室236内に圧力変化を発生する。従来
公知の電子回路と検出技術によつて，気圧検出器234か
ら送られる電気信号は増幅され，ガス試料224の組成が
測定される。しかし単一ビーム分析器は勿論，温度変化
で発生する放射線の出力変化に特に鋭敏である。従つて
分析器200が温度制御室202,温度センサ206,温度制御器2
08及び抵抗加熱素子210を含み，一定かつ短時間内に到
達する所定の動作温度を維持することが別の特徴であ
る。
第３図の単一ビーム分析器の好適実施例は第3a図と第3b
図に詳細に示され，類似部品には第３図と類似の参照番
号が示される。分析器200′は第2a図ないし第2d図示す
分析器100′と類似構造であるが，断続器226′は１個の
窓230′を使用し，又ガス試料224′を入れた試料セル22
2′は対照セルを含まない漏洩防止室である。
図に詳細に示され，類似部品には第３図と類似の参照番
号が示される。分析器200′は第2a図ないし第2d図示す
分析器100′と類似構造であるが，断続器226′は１個の
窓230′を使用し，又ガス試料224′を入れた試料セル22
2′は対照セルを含まない漏洩防止室である。
第１図は本発明を説明する目的を含む従来の赤外線ガス
分析器の略示図；第２図は本発明による二重ビーム赤外
線流体分析器の略示図；第2a,第2b,第2c及び第2d図は第
２図に示す分析器の好適実施例を示し；第３図は本発明
にる単一ビーム赤外線流体分析器の略示図；第3a図及び
第3b図は第３図に示す分析器の好適実施例を示す。 10……従来の赤外線ガス分析器,12……赤外線放射源,14
……コリメータ,18……対照セル,22……試料セル,26…
…断続器,34……気圧検出器,36……コンパートメント,4
2……ダイヤフラム,44……ステータ,50……増幅器,52…
…表示メータ,100……赤外線流体分析器,102……温度制
御室,104……温度制御装置,106……温度センサ,108……
温度制御器,110……抵抗加熱素子,112……赤外線放射
源,114……コリメータ,118……対照セル,122……試料セ
ル,136……コンパートメント（ガス室）,142……分極ダ
イヤフラム,144……ステータ,234……気圧検出器
分析器の略示図；第２図は本発明による二重ビーム赤外
線流体分析器の略示図；第2a,第2b,第2c及び第2d図は第
２図に示す分析器の好適実施例を示し；第３図は本発明
にる単一ビーム赤外線流体分析器の略示図；第3a図及び
第3b図は第３図に示す分析器の好適実施例を示す。 10……従来の赤外線ガス分析器,12……赤外線放射源,14
……コリメータ,18……対照セル,22……試料セル,26…
…断続器,34……気圧検出器,36……コンパートメント,4
2……ダイヤフラム,44……ステータ,50……増幅器,52…
…表示メータ,100……赤外線流体分析器,102……温度制
御室,104……温度制御装置,106……温度センサ,108……
温度制御器,110……抵抗加熱素子,112……赤外線放射
源,114……コリメータ,118……対照セル,122……試料セ
ル,136……コンパートメント（ガス室）,142……分極ダ
イヤフラム,144……ステータ,234……気圧検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−71388（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−53478（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−92985（ＪＰ，Ｕ)
Claims (8)
- 【請求項１】a.赤外線ビームを発生する赤外線放射源
と、 b.赤外線ビーム内に配置されかつ分析すべき流体を収容
する試料セルと、 c.試料セルを通過した赤外線を受ける位置に配置されか
つ下記（ｉ）〜（iv）を含む気圧検出器と、 （ｉ）試料セル内で吸収される赤外線の特定波長に圧力
応答する流体を収容する流体室、 （ii）流体室の流体に連絡しこれに応答して動くダイヤ
フラム、 （iii）ダイヤフラムから離間しかつダイヤフラムに電
気的に接続されたステータ及び （iv）ダイヤフラム又はステータの少なくとも一部を形
成するエレクトレット分極物質 d.気圧検出器に達する赤外線ビームを断続する断続装置
と、 を含む赤外線流体分析器において、 温度制御室内の温度を感知する温度センサと、加熱素子
と、温度センサに応答して加熱素子を制御して温度制御
室内を所定の動作温度に維持する温度制御装置を備えた
温度制御室内に赤外線放射源を配置したことを特徴とす
る赤外線流体分析器。 - 【請求項２】試料セルは赤外線放射源に隣接して配置さ
れ、赤外線流体分析器の動作間、流体の凝縮温度以上に
試料セル内の流体の温度を維持する特許請求の範囲第１
項記載の赤外線流体分析器。 - 【請求項３】赤外線放射源から赤外線ビームを試料セル
に向けるコリメータを備え、エレクトレット分極物質は
ダイヤフラム及びステータを電気的に分極してこれらの
間にキャパシタンスを発生し、エレクトレット物質はほ
ぼ一定の静電荷を有し、ダイヤフラムの運動によってダ
イヤフラムとステータ間のキャパシタンスの変化に対応
する電気信号を発生し、赤外線流体分析器内の抵抗素子
による電気的雑音を最小限に低下できる特許請求の範囲
第１項記載の赤外線流体分析器。 - 【請求項４】分析すべき流体で特性的に吸収される周波
数の赤外線を実質的に吸収しない固体物質で構成された
対照セルを赤外線放射源と気圧検出装置との間に配置
し、コリメータとインタラプタにより赤外線放射ビーム
を試料セルと対照セルから交互に気圧検出器に送る特許
請求の範囲第３項記載の赤外線流体分析器。 - 【請求項５】固体物質は、ふつ化カルシウム、ふつ化バ
リウム、岩塩及び石英からなる群から選択される特許請
求の範囲第４項記載の赤外線流体分析器。 - 【請求項６】加熱素子は赤外線放射源の初期活性化とほ
ぼ同時に温度制御装置によって活性化され、短時間内に
所定の動作温度に達する特許請求の範囲第１項に記載の
赤外線流体分析器。 - 【請求項７】試料セルは赤外線放射源に極めて接近した
隣接位置に配置され、赤外線流体分析器の動作間、流体
の凝縮点以上の温度に分析すべき流体の温度を維持する
特許請求の範囲第１項に記載の赤外線流体分析器。 - 【請求項８】加熱素子は温度制御室内で所定の操作温度
条件を維持して赤外線流体分析器の安定性を改善する特
許請求の範囲第１項に記載の赤外線流体分析器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/638,995 US4598201A (en) | 1984-08-09 | 1984-08-09 | Infrared fluid analyzer employing a pneumatic detector |
| US638995 | 1991-01-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6147540A JPS6147540A (ja) | 1986-03-08 |
| JPH0676966B2 true JPH0676966B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=24562311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60127293A Expired - Lifetime JPH0676966B2 (ja) | 1984-08-09 | 1985-06-13 | 赤外線流体分析器 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4598201A (ja) |
| JP (1) | JPH0676966B2 (ja) |
| BR (1) | BR8503087A (ja) |
| CA (1) | CA1224944A (ja) |
| DE (1) | DE3520408A1 (ja) |
| GB (3) | GB2162940B (ja) |
| IT (1) | IT1206735B (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4859858A (en) * | 1986-12-04 | 1989-08-22 | Cascadia Technology Corporation | Gas analyzers |
| US4886576A (en) * | 1987-12-16 | 1989-12-12 | Boise Cascade Corporation | Method and apparatus for producing uniform pulp yields by controlling the operation of a refiner |
| US4866681A (en) * | 1988-03-09 | 1989-09-12 | Mine Safety Appliances Company | Photo-acoustic detector |
| US4849636A (en) * | 1988-05-18 | 1989-07-18 | Mine Safety Appliances Company | Analyzer with compensation |
| US5504331A (en) * | 1993-10-15 | 1996-04-02 | Atlantic Richfield Company | Spectroscopic analyzer operating method |
| US5585635A (en) * | 1994-09-26 | 1996-12-17 | Marquette Electronics, Inc. | Infrared gas analyzer and method |
| NO300078B1 (no) * | 1995-02-10 | 1997-04-01 | Sinvent As | Fotoakustisk gassdetektor |
| JPH0943145A (ja) * | 1995-07-31 | 1997-02-14 | Fuji Electric Co Ltd | 可変容量式赤外線ガス検出器 |
| US5977546A (en) * | 1997-05-13 | 1999-11-02 | Carlson; Lee Richard | Self normalizing radiant energy monitor and apparatus for gain independent material quantity measurements |
| DE102004030855A1 (de) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Tyco Electronics Raychem Gmbh | Verfahren zur Reduzierung von Kondenswasser bei Gassensoranordnungen |
| JP2007101433A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Horiba Ltd | ガス分析装置 |
| EP1990629A1 (en) | 2007-05-07 | 2008-11-12 | Core Enterprises Inc. | Low-power fast infrared gas sensor, hand held gas leak detector, and gas monitor utilizing absorptive-photo-acoustic detection |
| US8785857B2 (en) | 2011-09-23 | 2014-07-22 | Msa Technology, Llc | Infrared sensor with multiple sources for gas measurement |
| CN104458626A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-03-25 | 力合科技（湖南）股份有限公司 | 一种气体分析仪 |
| US10724945B2 (en) * | 2016-04-19 | 2020-07-28 | Cascade Technologies Holdings Limited | Laser detection system and method |
| US10180393B2 (en) | 2016-04-20 | 2019-01-15 | Cascade Technologies Holdings Limited | Sample cell |
| GB201700905D0 (en) | 2017-01-19 | 2017-03-08 | Cascade Tech Holdings Ltd | Close-Coupled Analyser |
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| GB732700A (en) * | 1953-01-30 | 1955-06-29 | Distillers Co Yeast Ltd | Radiation detector |
| US3212211A (en) * | 1963-06-21 | 1965-10-19 | Martha W Chapman | Insecticidal application device |
| DE1936245A1 (de) * | 1969-07-16 | 1971-02-04 | Beckman Instruments Gmbh | Infrarotstrahleranordnung |
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| DD99860A1 (ja) * | 1972-02-28 | 1973-08-20 | ||
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| US3968369A (en) * | 1974-11-15 | 1976-07-06 | Bergwerksverband Gmbh | Non-dispersive infrared gas analysis device with triple layer receiver |
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-
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-
1985
- 1985-04-23 CA CA000479836A patent/CA1224944A/en not_active Expired
- 1985-04-30 IT IT8520536A patent/IT1206735B/it active
- 1985-06-07 DE DE19853520408 patent/DE3520408A1/de not_active Withdrawn
- 1985-06-13 JP JP60127293A patent/JPH0676966B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1985-06-27 BR BR8503087A patent/BR8503087A/pt not_active IP Right Cessation
- 1985-07-24 GB GB8518700A patent/GB2162940B/en not_active Expired
-
1988
- 1988-02-17 GB GB8803600A patent/GB2200208B/en not_active Expired
- 1988-02-17 GB GB8803601A patent/GB2200209B/en not_active Expired
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| GB8518700D0 (en) | 1985-08-29 |
| IT8520536A0 (it) | 1985-04-30 |
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| GB2162940B (en) | 1989-07-12 |
| GB2162940A (en) | 1986-02-12 |
| GB2200208B (en) | 1989-05-24 |
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