JPH07113746A - 赤外線ＮＯｘ検出器 - Google Patents
赤外線ＮＯｘ検出器Info
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- JPH07113746A JPH07113746A JP28203693A JP28203693A JPH07113746A JP H07113746 A JPH07113746 A JP H07113746A JP 28203693 A JP28203693 A JP 28203693A JP 28203693 A JP28203693 A JP 28203693A JP H07113746 A JPH07113746 A JP H07113746A
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- signal
- nox
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 触媒コンバータが不要で、ＮＯとＮＯ2を分
離して定量でき、水や光源の出力変動，セルの汚れの影
響が少ないＮＯｘ検出器を提供する。 【構成】 ＮＯ2を６.２μｍの吸収から検出し、ＮＯを
５.３μｍの吸収から検出し、ＮＯ2の検出値への水の影
響を６.３〜６.４μｍのＨ2Ｏの吸収で補正する。また
ＮＯの吸収を、光量検知器の信号で補正する。
離して定量でき、水や光源の出力変動，セルの汚れの影
響が少ないＮＯｘ検出器を提供する。 【構成】 ＮＯ2を６.２μｍの吸収から検出し、ＮＯを
５.３μｍの吸収から検出し、ＮＯ2の検出値への水の影
響を６.３〜６.４μｍのＨ2Ｏの吸収で補正する。また
ＮＯの吸収を、光量検知器の信号で補正する。
Description
【０００１】
【発明の利用分野】この発明はＮＤＩＲ（非分散赤外）
によるＮＯとＮＯ2の検出に関し、例えばボイラーや自
動車排ガス中のＮＯｘの検出に用いる。
によるＮＯとＮＯ2の検出に関し、例えばボイラーや自
動車排ガス中のＮＯｘの検出に用いる。
【０００２】
【従来技術】ＮＤＩＲによるＮＯｘの検出では、触媒コ
ンバータによりＮＯｘ中のＮＯ2をＮＯに還元し、５.２
〜５.３μｍのＮＯ伸縮振動から全ＮＯｘを検出するも
のが周知である。しかしながらこのような検出器では触
媒コンバータを必要とし、かつ全ＮＯｘの検出のみが可
能で、ＮＯ，ＮＯ2に分離しての定量ができない。
ンバータによりＮＯｘ中のＮＯ2をＮＯに還元し、５.２
〜５.３μｍのＮＯ伸縮振動から全ＮＯｘを検出するも
のが周知である。しかしながらこのような検出器では触
媒コンバータを必要とし、かつ全ＮＯｘの検出のみが可
能で、ＮＯ，ＮＯ2に分離しての定量ができない。
【０００３】
【発明の課題】この発明の課題は、 1) 触媒コンバータが不要で、 2) ＮＯとＮＯ2とを個別に定量でき、 3) 水の影響が無く、 4) 特にＮＯ2を高感度に検出できる、ＮＯｘ検出器を
提供することにある（請求項１〜４）。 請求項２での課題は、ＮＯｘ検出器の、 5) 光源出力の変動や光学セルの汚れの影響を抑制する
ことにある。 請求項３での課題は、 6) 検知信号の応答波形から応答終了後の定常値を予測
し、検知器の応答遅れを補正することにある。 請求項４での課題は、 7) 周囲温度の変動や付帯回路の発熱等による、光学系
の温度変化を防止することにある。
提供することにある（請求項１〜４）。 請求項２での課題は、ＮＯｘ検出器の、 5) 光源出力の変動や光学セルの汚れの影響を抑制する
ことにある。 請求項３での課題は、 6) 検知信号の応答波形から応答終了後の定常値を予測
し、検知器の応答遅れを補正することにある。 請求項４での課題は、 7) 周囲温度の変動や付帯回路の発熱等による、光学系
の温度変化を防止することにある。
【０００４】
【発明の構成と作用】この発明のＮＯｘ検出器では、
５.２〜５.３μｍ付近のＮＯの吸収を検出するととも
に、従来無視されていた、６.２μｍ付近のＮＯ2の強い
吸収を検出し、６.３〜６.４μｍ付近のＨ2Ｏの吸収を
検出し、６.２μｍ付近のＮＯ2の吸収へのＨ2Ｏの干渉
を補正する。ＮＯ2を直接検出するので触媒コンバータ
は不要になり、ＮＯとＮＯ2を各々定量できる。もちろ
ん実施上は、全ＮＯｘ濃度のみを表示しても良い。６.
２μｍのＮＯ2の吸収は水の干渉を受けるので、６.３〜
６.４μｍのＨ2Ｏの吸収で補正する。補正に用いた６.
３〜６.４μｍの吸収は、ＮＯ2の吸収波長に近く、光源
温度が変動しても６．２μｍ付近の光量と６．３〜６．
４μｍ付近での光量との比の変化が小さく、光源温度の
変動の影響が小さい。６．２μｍ付近のＮＯ2の吸収は
極めて強く、この吸収を利用することにより、ＮＯｘ中
のＮＯ2成分を特に高感度に検出できる。またＮＯ2の吸
収をＨ2Ｏの吸収で補正すると、光源出力の変動や光学
セルの汚れの影響も補正される。
５.２〜５.３μｍ付近のＮＯの吸収を検出するととも
に、従来無視されていた、６.２μｍ付近のＮＯ2の強い
吸収を検出し、６.３〜６.４μｍ付近のＨ2Ｏの吸収を
検出し、６.２μｍ付近のＮＯ2の吸収へのＨ2Ｏの干渉
を補正する。ＮＯ2を直接検出するので触媒コンバータ
は不要になり、ＮＯとＮＯ2を各々定量できる。もちろ
ん実施上は、全ＮＯｘ濃度のみを表示しても良い。６.
２μｍのＮＯ2の吸収は水の干渉を受けるので、６.３〜
６.４μｍのＨ2Ｏの吸収で補正する。補正に用いた６.
３〜６.４μｍの吸収は、ＮＯ2の吸収波長に近く、光源
温度が変動しても６．２μｍ付近の光量と６．３〜６．
４μｍ付近での光量との比の変化が小さく、光源温度の
変動の影響が小さい。６．２μｍ付近のＮＯ2の吸収は
極めて強く、この吸収を利用することにより、ＮＯｘ中
のＮＯ2成分を特に高感度に検出できる。またＮＯ2の吸
収をＨ2Ｏの吸収で補正すると、光源出力の変動や光学
セルの汚れの影響も補正される。
【０００５】好ましくは、光源の光量を検出して、ＮＯ
の検知信号を補正し、光源の出力変動や光学セルの汚れ
の影響を除く。また好ましくは、各信号の応答波形から
信号の遅れを補正する。赤外線の検出に用いるダイヤフ
ラムセルや焦電素子の応答は、速いものではなく、ＮＤ
ＩＲでは一般に３０秒程度の応答遅れが生じる。しかし
これらの応答波形は単純で、出発値から定常値へ向けて
差が指数的に減少するものである。従って応答波形の中
での現在の位置が判れば、応答終了後の定常値を予測す
ることは容易である。さらに周囲温度の変動や付帯回路
の発熱等で、光源や検知器あるいはセルの温度が変動す
ると、出力が影響を受ける。そこでこれらのものを熱伝
導率の高い伝熱ブロックに収容して温度分布を除き、ヒ
ータで温度を一定に保つことが好ましい。
の検知信号を補正し、光源の出力変動や光学セルの汚れ
の影響を除く。また好ましくは、各信号の応答波形から
信号の遅れを補正する。赤外線の検出に用いるダイヤフ
ラムセルや焦電素子の応答は、速いものではなく、ＮＤ
ＩＲでは一般に３０秒程度の応答遅れが生じる。しかし
これらの応答波形は単純で、出発値から定常値へ向けて
差が指数的に減少するものである。従って応答波形の中
での現在の位置が判れば、応答終了後の定常値を予測す
ることは容易である。さらに周囲温度の変動や付帯回路
の発熱等で、光源や検知器あるいはセルの温度が変動す
ると、出力が影響を受ける。そこでこれらのものを熱伝
導率の高い伝熱ブロックに収容して温度分布を除き、ヒ
ータで温度を一定に保つことが好ましい。
【０００６】
【実施例】図１〜図４に、実施例を示す。図１におい
て、２は光学セルで、内面を鏡面にした金属Ａｌ等の多
重反射セルである。ＮＯｘの検出では例えば数１０ｐｐ
ｍ程度の低濃度での検出が要求されるので、セル２はセ
ル長を例えば１ｍ程度とし、２重あるいは３重に折り返
して用いる。４は伝熱用の金属ブロックで、例えばＣｕ
やＡｌ等の熱伝導率の高い金属のブロックを利用し、光
学系の温度を均一にするために用いる。６はヒータで、
金属ブロック４の温度を４０℃あるいは５０℃等の、室
温よりやや高い温度で一定に保ち、光学系の温度を一定
にするためのものである。８はトラップで、サンプルガ
ス中の水蒸気やほこり等を除くためのもので、１０は例
えばテフロン膜から成る気体透過膜で、水滴やほこりの
侵入を防止するためのものである。光透過膜１０を通過
したサンプルガスは、金属ブロック４内を通し、温度を
ブロック４の温度に近づけることが好ましい。１２はサ
ンプルガスを排気するための吸引ポンプである。
て、２は光学セルで、内面を鏡面にした金属Ａｌ等の多
重反射セルである。ＮＯｘの検出では例えば数１０ｐｐ
ｍ程度の低濃度での検出が要求されるので、セル２はセ
ル長を例えば１ｍ程度とし、２重あるいは３重に折り返
して用いる。４は伝熱用の金属ブロックで、例えばＣｕ
やＡｌ等の熱伝導率の高い金属のブロックを利用し、光
学系の温度を均一にするために用いる。６はヒータで、
金属ブロック４の温度を４０℃あるいは５０℃等の、室
温よりやや高い温度で一定に保ち、光学系の温度を一定
にするためのものである。８はトラップで、サンプルガ
ス中の水蒸気やほこり等を除くためのもので、１０は例
えばテフロン膜から成る気体透過膜で、水滴やほこりの
侵入を防止するためのものである。光透過膜１０を通過
したサンプルガスは、金属ブロック４内を通し、温度を
ブロック４の温度に近づけることが好ましい。１２はサ
ンプルガスを排気するための吸引ポンプである。
【０００７】１４は光源で、フィラメントや酸化ルテニ
ウムヒータ等を使用し、５〜７μｍ程度の波長の光を取
り出す。検知側には、４つの検知器Ｄ１〜Ｄ４を設け、
Ｄ１はＮＯ2用の検知器で、Ｄ２はＨ2Ｏ用の検知器、Ｄ
３はＮＯ用の検知器、Ｄ４は光源１４の光量を検出する
ための光量検知器である。ここでは検知器Ｄ１〜Ｄ４に
各々焦電素子を用いたが、ＮＯを充填したダイヤフラム
セル、ＮＯ2を充填したダイヤフラムセル、水蒸気を充
填したダイヤフラムセル、ＣＯ2を充填したダイヤフラ
ムセル等を検知器とし、赤外線の吸収に伴うダイヤフラ
ムの振動を検出するようにしても良い。Ｆ１〜Ｆ４はバ
ンドパスフィルタで、フィルタＦ１は、６.２μｍ付近
のＮＯ2の吸収（逆対称伸縮振動）波長を通過させるた
めのＮＯ2用のバンドパスフィルタである。またフィル
タＦ２は、６.３〜６.４μｍ付近のＨ2Ｏの吸収波長を
通過させるための、Ｈ2Ｏ用のバンドパスフィルタであ
る。フィルタＦ３は、５.２〜５.３μｍ付近のＮＯの吸
収波長を通過させるための、ＮＯ用のバンドパスフィル
タである。フィルタＦ４は、光量検知器Ｄ４用のバンド
パスフィルタで、特に設けなくてもよく、実施例では
５.１μｍ程度の光を透過させ、ＮＯの吸収波長の裾の
付近での大気の窓の光を通過させる。バンドパスフィル
タＦ４の役割は、ＮＯの吸収に近い波長での光源からの
光量を検出できるようにすることである。バンドパスフ
ィルタＦ１〜Ｆ４に変えて、ガスフィルタを用いても良
い。１６は検知器Ｄ１〜Ｄ４付近での温度を検出するた
めのサーミスタで、これ以外に光学セル２の周囲の金属
ブロック４の内部や光源１４の周囲にも設けても良い。
ウムヒータ等を使用し、５〜７μｍ程度の波長の光を取
り出す。検知側には、４つの検知器Ｄ１〜Ｄ４を設け、
Ｄ１はＮＯ2用の検知器で、Ｄ２はＨ2Ｏ用の検知器、Ｄ
３はＮＯ用の検知器、Ｄ４は光源１４の光量を検出する
ための光量検知器である。ここでは検知器Ｄ１〜Ｄ４に
各々焦電素子を用いたが、ＮＯを充填したダイヤフラム
セル、ＮＯ2を充填したダイヤフラムセル、水蒸気を充
填したダイヤフラムセル、ＣＯ2を充填したダイヤフラ
ムセル等を検知器とし、赤外線の吸収に伴うダイヤフラ
ムの振動を検出するようにしても良い。Ｆ１〜Ｆ４はバ
ンドパスフィルタで、フィルタＦ１は、６.２μｍ付近
のＮＯ2の吸収（逆対称伸縮振動）波長を通過させるた
めのＮＯ2用のバンドパスフィルタである。またフィル
タＦ２は、６.３〜６.４μｍ付近のＨ2Ｏの吸収波長を
通過させるための、Ｈ2Ｏ用のバンドパスフィルタであ
る。フィルタＦ３は、５.２〜５.３μｍ付近のＮＯの吸
収波長を通過させるための、ＮＯ用のバンドパスフィル
タである。フィルタＦ４は、光量検知器Ｄ４用のバンド
パスフィルタで、特に設けなくてもよく、実施例では
５.１μｍ程度の光を透過させ、ＮＯの吸収波長の裾の
付近での大気の窓の光を通過させる。バンドパスフィル
タＦ４の役割は、ＮＯの吸収に近い波長での光源からの
光量を検出できるようにすることである。バンドパスフ
ィルタＦ１〜Ｆ４に変えて、ガスフィルタを用いても良
い。１６は検知器Ｄ１〜Ｄ４付近での温度を検出するた
めのサーミスタで、これ以外に光学セル２の周囲の金属
ブロック４の内部や光源１４の周囲にも設けても良い。
【０００８】１８は検知器Ｄ１〜Ｄ４の信号を増幅する
ためのプリアンプで、２０はマイクロコンピュータであ
る。マイクロコンピュータ２０には、検知器Ｄ１〜Ｄ４
の信号からＮＯとＮＯ2を検出するための信号処理部２
２、サーミスタ１６の信号から温度を検出するための温
度検知部２４、光源１４を例えば１Ｈｚでオンオフさせ
るための発振回路２６を設ける。マイクロコンピュータ
０にはこの他、入力ポート部２８を設け、測定レンジを
例えば５０ｐｐｍ，２００ｐｐｍ，１０００ｐｐｍの３
種類から選び、検出の目標が全ＮＯｘ濃度か，ＮＯとＮ
Ｏ2の個々の濃度であるかを入力する。３０は電源で、
発振回路２６の信号により光源スイッチＳ１を例えば１
Ｈｚでオンオフさせ、光源１４を制御する。３２はヒー
タ電源で、温度検知部２４の信号により、ヒータ６への
印画電力を制御し、金属ブロック４の温度を一定に保
つ。３４は液晶表示器で、ＮＯｘ検出器の出力段の例で
ある。
ためのプリアンプで、２０はマイクロコンピュータであ
る。マイクロコンピュータ２０には、検知器Ｄ１〜Ｄ４
の信号からＮＯとＮＯ2を検出するための信号処理部２
２、サーミスタ１６の信号から温度を検出するための温
度検知部２４、光源１４を例えば１Ｈｚでオンオフさせ
るための発振回路２６を設ける。マイクロコンピュータ
０にはこの他、入力ポート部２８を設け、測定レンジを
例えば５０ｐｐｍ，２００ｐｐｍ，１０００ｐｐｍの３
種類から選び、検出の目標が全ＮＯｘ濃度か，ＮＯとＮ
Ｏ2の個々の濃度であるかを入力する。３０は電源で、
発振回路２６の信号により光源スイッチＳ１を例えば１
Ｈｚでオンオフさせ、光源１４を制御する。３２はヒー
タ電源で、温度検知部２４の信号により、ヒータ６への
印画電力を制御し、金属ブロック４の温度を一定に保
つ。３４は液晶表示器で、ＮＯｘ検出器の出力段の例で
ある。
【０００９】図２に、プリアンプ１８と信号処理部２２
での信号処理を示す。ＮＯ2用検知器Ｄ１を例にプリア
ンプ１８の構成を説明すると、検知器Ｄ１の信号をコン
デンサＣ１と交流アンプＡ１で交流増幅し、レンジ調整
アンプＡ６で測定レンジにより倍率を変えて増幅する。
測定レンジを例えば５０ｐｐｍ，２００ｐｐｍ，１００
０ｐｐｍの３種類とすると、入力ポート部２８内のレン
ジ切り替えポート６０の信号で、レンジ調整アンプＡ６
のゲインを変更する。レンジ調整アンプＡ６は、アンプ
Ａ５と抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とスイッチＳ２，Ｓ３とか
らなり、抵抗Ｒ１は５０ｐｐｍレンジ用のゲイン調整抵
抗、抵抗Ｒ２は２００ｐｐｍレンジ用のゲイン調整抵
抗、抵抗Ｒ３は１０００ｐｐｍレンジ用のゲイン調整抵
抗で、ポート６０からの信号によりスイッチＳ２，Ｓ３
をオンオフさせ、ゲイン調整抵抗の値を変え、レンジ調
整アンプＡ６のゲインを修正する。Ａ１０は直流アンプ
で、その出力をダイオードを介して信号処理部２２のＡ
Ｄコンバータ４０に入力する。検知器Ｄ２〜Ｄ４にも同
様の回路を接続し、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４はコンデンサ、Ａ
２，Ａ３，Ａ４は交流アンプ、Ａ７，Ａ８，Ａ９はレン
ジ調整アンプＡ６と類似のアンプ、Ａ１１，Ａ１２，Ａ
１３は直流アンプである。
での信号処理を示す。ＮＯ2用検知器Ｄ１を例にプリア
ンプ１８の構成を説明すると、検知器Ｄ１の信号をコン
デンサＣ１と交流アンプＡ１で交流増幅し、レンジ調整
アンプＡ６で測定レンジにより倍率を変えて増幅する。
測定レンジを例えば５０ｐｐｍ，２００ｐｐｍ，１００
０ｐｐｍの３種類とすると、入力ポート部２８内のレン
ジ切り替えポート６０の信号で、レンジ調整アンプＡ６
のゲインを変更する。レンジ調整アンプＡ６は、アンプ
Ａ５と抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とスイッチＳ２，Ｓ３とか
らなり、抵抗Ｒ１は５０ｐｐｍレンジ用のゲイン調整抵
抗、抵抗Ｒ２は２００ｐｐｍレンジ用のゲイン調整抵
抗、抵抗Ｒ３は１０００ｐｐｍレンジ用のゲイン調整抵
抗で、ポート６０からの信号によりスイッチＳ２，Ｓ３
をオンオフさせ、ゲイン調整抵抗の値を変え、レンジ調
整アンプＡ６のゲインを修正する。Ａ１０は直流アンプ
で、その出力をダイオードを介して信号処理部２２のＡ
Ｄコンバータ４０に入力する。検知器Ｄ２〜Ｄ４にも同
様の回路を接続し、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４はコンデンサ、Ａ
２，Ａ３，Ａ４は交流アンプ、Ａ７，Ａ８，Ａ９はレン
ジ調整アンプＡ６と類似のアンプ、Ａ１１，Ａ１２，Ａ
１３は直流アンプである。
【００１０】信号処理部２２には、例えば４ポートのＡ
Ｄコンバータ４０を設ける。４２〜４５は平滑化処理部
で、直流アンプＡ１０〜Ａ１３の信号を平均化し、ある
いはこれらの信号のメジアンを取り出し、検知器Ｄ１〜
Ｄ４の信号に含まれる高周波成分をカットする。光源１
４を１Ｈｚで駆動するので、平滑化処理部４２〜４５で
は、過去５点程度（５秒程度の時定数）の信号を平滑化
する。このようにして平滑化処理部４２〜４５で、検知
器Ｄ１〜Ｄ４の信号の内低周波成分のみを取り出してノ
イズを除去する。４６〜４９は対数変換部で、その出力
は吸収係数とガス濃度との積に対してリニアとなる。
Ｄコンバータ４０を設ける。４２〜４５は平滑化処理部
で、直流アンプＡ１０〜Ａ１３の信号を平均化し、ある
いはこれらの信号のメジアンを取り出し、検知器Ｄ１〜
Ｄ４の信号に含まれる高周波成分をカットする。光源１
４を１Ｈｚで駆動するので、平滑化処理部４２〜４５で
は、過去５点程度（５秒程度の時定数）の信号を平滑化
する。このようにして平滑化処理部４２〜４５で、検知
器Ｄ１〜Ｄ４の信号の内低周波成分のみを取り出してノ
イズを除去する。４６〜４９は対数変換部で、その出力
は吸収係数とガス濃度との積に対してリニアとなる。
【００１１】５０，５１は減算手段で、減算手段５０で
はＮＯ2用検知器Ｄ１系の信号とＨ2Ｏ用の検知器Ｄ２系
の信号との差を取り出し、Ｈ2Ｏの干渉を除いた信号を
取り出す。また減算手段５１では、ＮＯ用検知器Ｄ３系
と光量検知器Ｄ４系の信号の差を取り出し、ＮＯ用検知
器Ｄ３の信号を光源出力の変動やセル２の汚れ等に対し
て補正する。５２，５３は遅延用メモリで、例えば平滑
化処理部４２〜４５の平滑化の時定数程度の間遅延させ
たデータを記憶する。５４，５５は除算手段、５６は参
照表で、５秒間での信号の変化率を、応答終了後の信号
への補正係数に換算する。また５７，５８は乗算手段
で、参照表５６から読み出した補正係数を応答過程での
信号（減算手段５０，５１の信号）に乗算し、応答終了
後の信号の予測値を出力する。乗算手段５７からはＮＯ
2濃度に比例した信号が得られ、乗算手段５８からはＮ
Ｏ濃度に比例した信号が得られ、これらを液晶表示器３
４で表示する。
はＮＯ2用検知器Ｄ１系の信号とＨ2Ｏ用の検知器Ｄ２系
の信号との差を取り出し、Ｈ2Ｏの干渉を除いた信号を
取り出す。また減算手段５１では、ＮＯ用検知器Ｄ３系
と光量検知器Ｄ４系の信号の差を取り出し、ＮＯ用検知
器Ｄ３の信号を光源出力の変動やセル２の汚れ等に対し
て補正する。５２，５３は遅延用メモリで、例えば平滑
化処理部４２〜４５の平滑化の時定数程度の間遅延させ
たデータを記憶する。５４，５５は除算手段、５６は参
照表で、５秒間での信号の変化率を、応答終了後の信号
への補正係数に換算する。また５７，５８は乗算手段
で、参照表５６から読み出した補正係数を応答過程での
信号（減算手段５０，５１の信号）に乗算し、応答終了
後の信号の予測値を出力する。乗算手段５７からはＮＯ
2濃度に比例した信号が得られ、乗算手段５８からはＮ
Ｏ濃度に比例した信号が得られ、これらを液晶表示器３
４で表示する。
【００１２】なお図２に示した構成は、信号処理部２２
の機能を表現したもので、物理的な構成はより簡単に出
来る。例えば平滑化処理部４２〜４５や対数変換部４６
〜４９、減算手段５０，５１、除算手段５４，５５、乗
算手段５７，５８は１つずつ設け、検知器Ｄ１〜Ｄ４の
信号を順次処理すれば良い。
の機能を表現したもので、物理的な構成はより簡単に出
来る。例えば平滑化処理部４２〜４５や対数変換部４６
〜４９、減算手段５０，５１、除算手段５４，５５、乗
算手段５７，５８は１つずつ設け、検知器Ｄ１〜Ｄ４の
信号を順次処理すれば良い。
【００１３】実施例の動作を示す。図４に示すように、
ＮＯ2の６.２μｍ付近での吸収は極めて強い。図４は、
ボンベのＮＯガス（１００００ｐｐｍ，Ｎ2バランス）
のＦＴＩＲのデータを示すものである。５.２〜５.３μ
ｍ付近にＮＯの吸収があり、ボンベに最初に充填したガ
スはＮＯのみであったにもかかわらず、６.２μｍ付近
にはＮＯ2の逆対称伸縮振動の吸収が現れる。これは室
温でのＮＯとＮＯ2との平衡反応によって生じたＮＯ2に
よるものである。ＮＯ2濃度の推定値はＮＯ濃度の数％
程度で、ＮＯの数％程度の濃度しかないにもかかわら
ず、ＮＯよりもはるかに強い吸収が得られている。そこ
で６.２μｍ付近のＮＯ2の吸収を検出すれば、触媒コン
バータなしでしかもきわめて高感度に、ＮＯ2を検出す
ることが出来る。
ＮＯ2の６.２μｍ付近での吸収は極めて強い。図４は、
ボンベのＮＯガス（１００００ｐｐｍ，Ｎ2バランス）
のＦＴＩＲのデータを示すものである。５.２〜５.３μ
ｍ付近にＮＯの吸収があり、ボンベに最初に充填したガ
スはＮＯのみであったにもかかわらず、６.２μｍ付近
にはＮＯ2の逆対称伸縮振動の吸収が現れる。これは室
温でのＮＯとＮＯ2との平衡反応によって生じたＮＯ2に
よるものである。ＮＯ2濃度の推定値はＮＯ濃度の数％
程度で、ＮＯの数％程度の濃度しかないにもかかわら
ず、ＮＯよりもはるかに強い吸収が得られている。そこ
で６.２μｍ付近のＮＯ2の吸収を検出すれば、触媒コン
バータなしでしかもきわめて高感度に、ＮＯ2を検出す
ることが出来る。
【００１４】６.２μｍ付近のＮＯ2の吸収は６.３〜６.
４μｍのＨ2Ｏの吸収の裾と重複し、Ｈ2Ｏの干渉を受け
る。そこでバンドパスフィルタＦ２により６.３〜６.４
μｍ付近の光を透過させ、検知器Ｄ２でＨ2Ｏによる吸
収を検出する。検知器Ｄ１，Ｄ２の信号を対数変換部４
６，４７で対数変換し、減算手段５０で引算すると、Ｎ
Ｏ2濃度に比例する信号が得られる。Ｈ2Ｏの干渉は、検
知器Ｄ２からの信号を減算手段５０で引算することで補
正され、同時に光源１４の光量変動やセル２の汚れによ
る反射率の低下の影響も防止される。また６.２μｍの
ＮＯ2の吸収と６.３〜６.４μｍのＨ2Ｏの吸収とでは波
長が近いため、光源１４の温度が変動しても光量の比は
殆ど変わらず、光源温度の変動の影響も小さい。
４μｍのＨ2Ｏの吸収の裾と重複し、Ｈ2Ｏの干渉を受け
る。そこでバンドパスフィルタＦ２により６.３〜６.４
μｍ付近の光を透過させ、検知器Ｄ２でＨ2Ｏによる吸
収を検出する。検知器Ｄ１，Ｄ２の信号を対数変換部４
６，４７で対数変換し、減算手段５０で引算すると、Ｎ
Ｏ2濃度に比例する信号が得られる。Ｈ2Ｏの干渉は、検
知器Ｄ２からの信号を減算手段５０で引算することで補
正され、同時に光源１４の光量変動やセル２の汚れによ
る反射率の低下の影響も防止される。また６.２μｍの
ＮＯ2の吸収と６.３〜６.４μｍのＨ2Ｏの吸収とでは波
長が近いため、光源１４の温度が変動しても光量の比は
殆ど変わらず、光源温度の変動の影響も小さい。
【００１５】ＮＯによる吸収は検知器Ｄ３で検出し、光
源１４の光量変動は検知器Ｄ４の信号で補正する。ＮＯ
2の検出の場合と同様に、減算手段５１で対数変換部４
８の信号から対数変換部４９の信号を引算すると、光源
１４の光量の変動やセル２の汚れの影響は補正され、Ｎ
Ｏ濃度に比例した信号が得られる。実施例では５.１μ
ｍ付近でＮＯの吸収と重複しない位置の光を取り出すバ
ンドパスフィルタＦ４を設けたので、光源１４の温度が
変動しても検知器Ｄ３，Ｄ４への光量の比は殆ど変動せ
ず、光源温度の変動の影響は小さい。なおバンドパスフ
ィルタＦ４や検知器Ｄ４は設けなくても良い。
源１４の光量変動は検知器Ｄ４の信号で補正する。ＮＯ
2の検出の場合と同様に、減算手段５１で対数変換部４
８の信号から対数変換部４９の信号を引算すると、光源
１４の光量の変動やセル２の汚れの影響は補正され、Ｎ
Ｏ濃度に比例した信号が得られる。実施例では５.１μ
ｍ付近でＮＯの吸収と重複しない位置の光を取り出すバ
ンドパスフィルタＦ４を設けたので、光源１４の温度が
変動しても検知器Ｄ３，Ｄ４への光量の比は殆ど変動せ
ず、光源温度の変動の影響は小さい。なおバンドパスフ
ィルタＦ４や検知器Ｄ４は設けなくても良い。
【００１６】検知器Ｄ１〜Ｄ４の応答は遅く、しかもノ
イズが激しい。そこで検知器Ｄ１〜Ｄ４の信号を平滑化
処理部４２〜４５で処理してノイズを除き、ノイズを除
いた後の信号をＮＯやＮＯ2に対する応答波形と比較し
て、応答終了後の信号を予測する。
イズが激しい。そこで検知器Ｄ１〜Ｄ４の信号を平滑化
処理部４２〜４５で処理してノイズを除き、ノイズを除
いた後の信号をＮＯやＮＯ2に対する応答波形と比較し
て、応答終了後の信号を予測する。
【００１７】平滑化処理部４２〜４５でノイズを除いた
後の応答波形は図３に示すように単純なもので、濃度が
Ｃ１からＣ２へと増加すれば、それに応じて各点での出
力が増加するだけである。そこで現在の信号は応答波形
の中でのどの点にあるかを検出できれば、応答終了後の
出力を予測することが出来る。実施例ではそこで、遅延
用メモリ５２，５３に記憶させた５秒程度前のデータと
現在のデータとを比較し、それらの比を除算手段５４，
５５で求め、これから応答波形の中での位置を求める。
除算手段５４，５５の出力は５秒程度の間での信号の増
加率であり、この値が判明すれば応答波形の中での位置
が判明する。そしてこの値を基に参照表５６を参照し、
応答終了後の出力に対する補正係数を求め、これらを乗
算手段５７，５８で現在の信号に乗算し、ＮＯやＮＯ2
の濃度を求める。このようにすれば、例えば３０秒程度
の応答時間を、１０秒程度に短縮することが出来る。
後の応答波形は図３に示すように単純なもので、濃度が
Ｃ１からＣ２へと増加すれば、それに応じて各点での出
力が増加するだけである。そこで現在の信号は応答波形
の中でのどの点にあるかを検出できれば、応答終了後の
出力を予測することが出来る。実施例ではそこで、遅延
用メモリ５２，５３に記憶させた５秒程度前のデータと
現在のデータとを比較し、それらの比を除算手段５４，
５５で求め、これから応答波形の中での位置を求める。
除算手段５４，５５の出力は５秒程度の間での信号の増
加率であり、この値が判明すれば応答波形の中での位置
が判明する。そしてこの値を基に参照表５６を参照し、
応答終了後の出力に対する補正係数を求め、これらを乗
算手段５７，５８で現在の信号に乗算し、ＮＯやＮＯ2
の濃度を求める。このようにすれば、例えば３０秒程度
の応答時間を、１０秒程度に短縮することが出来る。
【００１８】レンジ切り替えポート６０では、測定レン
ジが５０ｐｐｍ，２００ｐｐｍ，１０００ｐｐｍのいず
れであるかを入力する。これに従ってレンジ調整アンプ
Ａ６，Ａ７，Ａ８，Ａ９のスイッチＳ２，Ｓ３を操作
し、レンジＡ６〜Ａ９のゲインを変えて、レンジ調整を
行う。また得られたＮＯ濃度とＮＯ2濃度は、全ＮＯｘ
の検出かＮＯやＮＯ2の個々の検出か等の要求に応じ
て、液晶表示器３４に表示する。
ジが５０ｐｐｍ，２００ｐｐｍ，１０００ｐｐｍのいず
れであるかを入力する。これに従ってレンジ調整アンプ
Ａ６，Ａ７，Ａ８，Ａ９のスイッチＳ２，Ｓ３を操作
し、レンジＡ６〜Ａ９のゲインを変えて、レンジ調整を
行う。また得られたＮＯ濃度とＮＯ2濃度は、全ＮＯｘ
の検出かＮＯやＮＯ2の個々の検出か等の要求に応じ
て、液晶表示器３４に表示する。
【００１９】なおセル２へのほこりや水蒸気の侵入は、
トラップ８と気体透過膜１０とで防止し、光学系の温度
変動は金属ブロック４とヒータ６で防止する。またサン
プルガスの温度とセル２の温度とを予め揃えるため、サ
ンプルガスをセル２へ導く前に金属ブロック４で予熱す
る。
トラップ８と気体透過膜１０とで防止し、光学系の温度
変動は金属ブロック４とヒータ６で防止する。またサン
プルガスの温度とセル２の温度とを予め揃えるため、サ
ンプルガスをセル２へ導く前に金属ブロック４で予熱す
る。
【００２０】
【発明の効果】この発明では、 1) 触媒コンバータが不要で、 2) ＮＯとＮＯ2とを分離して定量でき、 3) 水の影響が無く、 4) 特にＮＯ2を高感度に検出できる、赤外線ＮＯｘ検
出器が得られる（請求項１〜４）。 請求項２の発明では、 5) 光源出力の変動や光学セルの汚れの影響を抑制する
ことができる。 請求項３の発明では、 6) 検知信号の応答波形から、応答終了後の定常値を予
測し、検知器の応答遅れを補正することができる。 請求項４の発明では、 7) 周囲温度の変動や付帯回路の発熱等による、光学系
の温度変化を防止することができる。
出器が得られる（請求項１〜４）。 請求項２の発明では、 5) 光源出力の変動や光学セルの汚れの影響を抑制する
ことができる。 請求項３の発明では、 6) 検知信号の応答波形から、応答終了後の定常値を予
測し、検知器の応答遅れを補正することができる。 請求項４の発明では、 7) 周囲温度の変動や付帯回路の発熱等による、光学系
の温度変化を防止することができる。
【図１】 実施例の断面図
【図２】 実施例の要部回路図
【図３】 実施例での遅れ補正を示す特性図
【図４】 ＮＯとＮＯ2の吸収波形を示す特性図
２ 光学セル ４ 金属ブロック ６ ヒータ ８ トラップ １０ 気体透過膜 １２ 吸引ポンプ １４ 光源 Ｆ１ ＮＯ2用バンドパスフィルタ Ｆ２ Ｈ2Ｏ用バンドパスフィルタ Ｆ３ ＮＯ用バンドパスフィルタ Ｆ４ 参照用バンドパスフィルタ Ｄ１ ＮＯ2用検知器 Ｄ２ Ｈ2Ｏ用検知器 Ｄ３ ＮＯ用検知器 Ｄ４ 光量検知器 １６ サーミスタ １８ プリアンプ ２０ マイクロコンピュータ ２２ 信号処理部 ２４ 温度検知部 ２６ 発振回路 ２８ 入力ポート部 ３０ 電源 Ｓ１ 光源スイッチ ３２ ヒータ電源 ３４ 液晶表示器 Ｃ１〜Ｃ４ コンデンサ Ａ１〜Ａ４ 交流アンプ Ａ６〜Ａ９ レンジ調整アンプ Ａ１０〜Ａ１３ 直流アンプ ４０ ＡＤコンバータ ４２〜４５ 平滑化処理部 ４６〜４９ 対数変換部 ５０，５１ 減算手段 ５２，５３ 遅延用メモリ ５４，５５ 除算手段 ５６ 参照表 ５７，５８ 乗算手段 ６０ レンジ切り替えポート
Claims (4)
- 【請求項１】 非分散赤外方式によりＮＯｘを検出する
ようにしたＮＯｘ検出器において、 ５.２〜５.３μｍ付近のＮＯの吸収を検出するための、
ＮＯ検知器と、 ６.２μｍ付近のＮＯ2の吸収を検出するための、ＮＯ2
検知器と、 ６.３〜６.４μｍ付近のＨ2Ｏの吸収を検出するため
の、Ｈ2Ｏ検知器を設けるとともに、 ＮＯ2検知器の信号をＨ2Ｏ検知器の信号で補正するため
の、Ｈ2Ｏ補正手段を設け、 ＮＯ検知器の信号からＮＯを定量し、 Ｈ2Ｏ補正手段の信号からＮＯ2を定量するようにしたこ
とを特徴とする、赤外線ＮＯｘ検出器。 - 【請求項２】 ＮＯｘ検出器の光源の光量を検出するた
めの光量検知器と、ＮＯ検知器の信号を光量検知器の信
号で補正するための光量補正手段とを設けたことを特徴
とする、請求項１の赤外線ＮＯｘ検出器。 - 【請求項３】 各補正手段の信号の応答波形から信号の
遅れを補正するための遅れ補正手段を設けて、各補正手
段の信号を遅れ補正手段の信号で補正するようにしたこ
とを特徴とする、請求項２の赤外線ＮＯｘ検出器。 - 【請求項４】 ＮＯｘ検出器の、光源と光学セルと各検
知器とを、伝熱ブロック内に収容するとともに、伝熱ブ
ロックの温度を一定に保つためのヒータを設けたことを
特徴とする、請求項１の赤外線ＮＯｘ検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28203693A JPH07113746A (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | 赤外線ＮＯｘ検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28203693A JPH07113746A (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | 赤外線ＮＯｘ検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07113746A true JPH07113746A (ja) | 1995-05-02 |
Family
ID=17647343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28203693A Pending JPH07113746A (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | 赤外線ＮＯｘ検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113746A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09113446A (ja) * | 1995-10-13 | 1997-05-02 | Horiba Ltd | 赤外線ガス分析計 |
| EP2287591A3 (de) * | 2009-08-17 | 2011-05-11 | Opsolution Nanophotonics GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von NO2 in Gasgemischen |
| JP2013185996A (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 非分散型赤外線分析式ガス検知器 |
| JP2014010153A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E V | 時間領域測定を実行する方法および装置 |
| JP2014081261A (ja) * | 2012-10-16 | 2014-05-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガス濃度検出装置 |
| JPWO2017149787A1 (ja) * | 2016-03-01 | 2018-09-20 | 株式会社島津製作所 | クロマトグラフ |
-
1993
- 1993-10-15 JP JP28203693A patent/JPH07113746A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09113446A (ja) * | 1995-10-13 | 1997-05-02 | Horiba Ltd | 赤外線ガス分析計 |
| EP2287591A3 (de) * | 2009-08-17 | 2011-05-11 | Opsolution Nanophotonics GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von NO2 in Gasgemischen |
| JP2013185996A (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 非分散型赤外線分析式ガス検知器 |
| JP2014010153A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E V | 時間領域測定を実行する方法および装置 |
| JP2014081261A (ja) * | 2012-10-16 | 2014-05-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガス濃度検出装置 |
| JPWO2017149787A1 (ja) * | 2016-03-01 | 2018-09-20 | 株式会社島津製作所 | クロマトグラフ |
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