JPH07198608A - ガスセルを用いたガスセンサー - Google Patents
ガスセルを用いたガスセンサーInfo
- Publication number
- JPH07198608A JPH07198608A JP35146293A JP35146293A JPH07198608A JP H07198608 A JPH07198608 A JP H07198608A JP 35146293 A JP35146293 A JP 35146293A JP 35146293 A JP35146293 A JP 35146293A JP H07198608 A JPH07198608 A JP H07198608A
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型で、検出感度が高く、微少のガス量でも
検出可能で、ガスの種類も判別可能なガスセンサーを提
供する。 【構成】 ガスセル１内に光を入射し、ガスセル１内を
透過した光をその外部に導出し、導出された光の変化か
らガスセル１内のガスを検出する様にしたガスセンサー
において、ガスセル１の内面２は光が多重反射して伝搬
する反射構造とし、ガスセル１の周壁３の一端部に入射
側光ファイバ４により伝送される光をセル１内に導入す
る入射側凸レンズ５を設け、同周壁３の他端部にガスセ
ル１内を透過した光を外部に導出する凸出射側レンズ６
を設け、同出射側凸レンズ６の外側にそれを透過した光
を伝送する出射側光ファイバ７を設けた。
検出可能で、ガスの種類も判別可能なガスセンサーを提
供する。 【構成】 ガスセル１内に光を入射し、ガスセル１内を
透過した光をその外部に導出し、導出された光の変化か
らガスセル１内のガスを検出する様にしたガスセンサー
において、ガスセル１の内面２は光が多重反射して伝搬
する反射構造とし、ガスセル１の周壁３の一端部に入射
側光ファイバ４により伝送される光をセル１内に導入す
る入射側凸レンズ５を設け、同周壁３の他端部にガスセ
ル１内を透過した光を外部に導出する凸出射側レンズ６
を設け、同出射側凸レンズ６の外側にそれを透過した光
を伝送する出射側光ファイバ７を設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は油に含まれるガス濃度の
測定やガス漏れ検出等に使用されるガスセンサーのうち
ガスセルを用いたガスセンサーに関するものである。
測定やガス漏れ検出等に使用されるガスセンサーのうち
ガスセルを用いたガスセンサーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガス濃度やガス漏れ等を測定する方法は
従来から各種あった。ガス濃度測定方法の一つとして、
石英製のガス容器（ガスセル）内にガスを入れ、光ファ
イバで伝送されてきた光を同ガスセルの一端部からその
内部に入射し、同ガスセル内を透過した光を同ガスセル
の他端部から光ファイバにより外部に導出し、その光の
変化（光量変化）からガスセル内のガス、即ち、油から
発生したセル内のガス濃度を測定するようにしたもので
ある。
従来から各種あった。ガス濃度測定方法の一つとして、
石英製のガス容器（ガスセル）内にガスを入れ、光ファ
イバで伝送されてきた光を同ガスセルの一端部からその
内部に入射し、同ガスセル内を透過した光を同ガスセル
の他端部から光ファイバにより外部に導出し、その光の
変化（光量変化）からガスセル内のガス、即ち、油から
発生したセル内のガス濃度を測定するようにしたもので
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のガス測定方法で
は次の様な問題があった。 光がガスセルの一端部から他端部まで直線的に伝搬す
る（光路が直線的である）ため、光路長はガスセルの長
さ分しか取れない。このためガスセル内の極めて少量の
ガスを検知するためにはガスセルを長尺化しなければな
らず、そのようにすると測定システムが大型化する。 ガスセル内に多種類のガスが存在する場合、その分子
量の差によって重いガスは下方に、軽いガスは上方に分
離してガスセル内でのガスの分布が不均一になることが
ある。このため光路が直線的では正確なガス測定ができ
ない。
は次の様な問題があった。 光がガスセルの一端部から他端部まで直線的に伝搬す
る（光路が直線的である）ため、光路長はガスセルの長
さ分しか取れない。このためガスセル内の極めて少量の
ガスを検知するためにはガスセルを長尺化しなければな
らず、そのようにすると測定システムが大型化する。 ガスセル内に多種類のガスが存在する場合、その分子
量の差によって重いガスは下方に、軽いガスは上方に分
離してガスセル内でのガスの分布が不均一になることが
ある。このため光路が直線的では正確なガス測定ができ
ない。
【０００４】本発明の目的は、前記の諸問題を解決し、
小型で、検出感度が高く、微少のガス量でも検出可能
で、ガスの種類も判別可能なガスセルを用いたガスセン
サーを提供することにある。
小型で、検出感度が高く、微少のガス量でも検出可能
で、ガスの種類も判別可能なガスセルを用いたガスセン
サーを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のガスセルを用い
たガスセンサーは図１に示す様に、ガスが収容されるガ
スセル１内に光を入射し、ガスセル１内を透過した光を
ガスセル１の外部に導出し、その導出された光の変化か
らガスセル１内のガスを検出する様にしたガスセンサー
において、ガスセル１の内面２は光が多重反射して伝搬
する反射構造とし、ガスセル１の周壁３の一端部に入射
側光ファイバ４により伝送される光をセル１内に導入す
る入射側凸レンズ５が設けられ、同周壁３の他端部にガ
スセル１内を透過した光をガスセル１の外部に導出する
凸出射側レンズ６が設けられ、同出射側凸レンズ６の外
側にそれを透過した光を伝送する出射側光ファイバ７が
設けられてなるものである。
たガスセンサーは図１に示す様に、ガスが収容されるガ
スセル１内に光を入射し、ガスセル１内を透過した光を
ガスセル１の外部に導出し、その導出された光の変化か
らガスセル１内のガスを検出する様にしたガスセンサー
において、ガスセル１の内面２は光が多重反射して伝搬
する反射構造とし、ガスセル１の周壁３の一端部に入射
側光ファイバ４により伝送される光をセル１内に導入す
る入射側凸レンズ５が設けられ、同周壁３の他端部にガ
スセル１内を透過した光をガスセル１の外部に導出する
凸出射側レンズ６が設けられ、同出射側凸レンズ６の外
側にそれを透過した光を伝送する出射側光ファイバ７が
設けられてなるものである。
【０００６】
【作用】本発明のガスセルを用いたガスセンサーの作用
を図１を参照して説明する。本発明では図１に示す様に
ガスセル１の内面２を光が多重反射して伝搬する反射構
造にしたので、入射側光ファイバ４からの光をガスセル
１の周壁３の一端部に設けられた入射側凸レンズ５を通
して平行光にし、それをガスセル１の内面２の入射面１
１に入射すると、その光は入射角度に応じた反射角で反
射してそれと対向する内面２の反射面１２に投射され、
同反射面１２でも同様に反射されて入射面１１に入射
し、その繰返しにより多数回反射（多重反射）して周壁
３の他端部に設けられた出射側凸レンズ６を通り、それ
で集光されて外部の出射側光ファイバ７に入射され、同
出射側光ファイバ７を通して所望箇所まで伝送される。
伝送された光の量からガスセル１内にガス濃度を検出す
ることができる。
を図１を参照して説明する。本発明では図１に示す様に
ガスセル１の内面２を光が多重反射して伝搬する反射構
造にしたので、入射側光ファイバ４からの光をガスセル
１の周壁３の一端部に設けられた入射側凸レンズ５を通
して平行光にし、それをガスセル１の内面２の入射面１
１に入射すると、その光は入射角度に応じた反射角で反
射してそれと対向する内面２の反射面１２に投射され、
同反射面１２でも同様に反射されて入射面１１に入射
し、その繰返しにより多数回反射（多重反射）して周壁
３の他端部に設けられた出射側凸レンズ６を通り、それ
で集光されて外部の出射側光ファイバ７に入射され、同
出射側光ファイバ７を通して所望箇所まで伝送される。
伝送された光の量からガスセル１内にガス濃度を検出す
ることができる。
【０００７】
【実施例１】本発明のガスセルを用いたガスセンサーの
第１の実施例を図１に基づいて詳細に説明する。図１の
１はガスセルであり、これは円筒、角筒、立方体等の適
宜の形状に成形されており、その内面２には光を入射す
る入射面１１とそれと対向する対向面１２とが平行に形
成され、しかも、少なくとも、その入射面１１と対向面
１２にミラーを貼るとか反射膜をコーティングする等し
て光が多重反射して伝搬するようにしてある。この場
合、周壁３自体をミラーで形成して、その入射面１１と
対向面１２を多重反射構造とすることもできる。
第１の実施例を図１に基づいて詳細に説明する。図１の
１はガスセルであり、これは円筒、角筒、立方体等の適
宜の形状に成形されており、その内面２には光を入射す
る入射面１１とそれと対向する対向面１２とが平行に形
成され、しかも、少なくとも、その入射面１１と対向面
１２にミラーを貼るとか反射膜をコーティングする等し
て光が多重反射して伝搬するようにしてある。この場
合、周壁３自体をミラーで形成して、その入射面１１と
対向面１２を多重反射構造とすることもできる。
【０００８】ガスセル１の周壁３の一端部には入射側凸
レンズ５が任意の角度で斜めに設けられ、同周壁３の他
端部には出射側凸レンズ６が入射側凸レンズ５と反対向
きに傾斜して設けられている。
レンズ５が任意の角度で斜めに設けられ、同周壁３の他
端部には出射側凸レンズ６が入射側凸レンズ５と反対向
きに傾斜して設けられている。
【０００９】図１の４は入射側光ファイバであり、これ
は入射側凸レンズ５を通してガスセル１の入射面１１に
入射する光を伝送するものである。７は出射側光ファイ
バであり、前記の出射側凸レンズ６の外側に配置され
て、同出射側凸レンズ５を通してガスセル１の外部に集
光される光を所望箇所に導くものである。
は入射側凸レンズ５を通してガスセル１の入射面１１に
入射する光を伝送するものである。７は出射側光ファイ
バであり、前記の出射側凸レンズ６の外側に配置され
て、同出射側凸レンズ５を通してガスセル１の外部に集
光される光を所望箇所に導くものである。
【００１０】図１の１４はガスセル１の入口部１５を開
閉して、ガスセル１内へのガスの流入をＯＮ、ＯＦＦす
る入口側開閉バルブ、１６はガスセル１の出口部１７を
開閉してガスセル１からのガスの流出をＯＮ、ＯＦＦす
る出口側開閉バルブである。
閉して、ガスセル１内へのガスの流入をＯＮ、ＯＦＦす
る入口側開閉バルブ、１６はガスセル１の出口部１７を
開閉してガスセル１からのガスの流出をＯＮ、ＯＦＦす
る出口側開閉バルブである。
【００１１】
【実施例２】本発明のガスセルを用いたガスセンサーの
第２の実施例を図２に基づいて詳細に説明する。図２の
１はガスセルであり、これはその内面２に２枚のミラー
２５、２６を斜め平行に対向させて設けて、一方のミラ
ー２５の入射面１１に射された光が反対側のミラー２６
の対向面１２との間で多重反射して伝搬されるようにし
てある。また、ガスセル１の周壁３の一端部には入射側
凸レンズ５が設けられ、同周壁３の他端部には出射側凸
レンズ６が設けられている。
第２の実施例を図２に基づいて詳細に説明する。図２の
１はガスセルであり、これはその内面２に２枚のミラー
２５、２６を斜め平行に対向させて設けて、一方のミラ
ー２５の入射面１１に射された光が反対側のミラー２６
の対向面１２との間で多重反射して伝搬されるようにし
てある。また、ガスセル１の周壁３の一端部には入射側
凸レンズ５が設けられ、同周壁３の他端部には出射側凸
レンズ６が設けられている。
【００１２】図２の２７は入射側光ファイバを接続する
ためのコネクタ、２８は出射側光ファイバを接続するた
めのコネクタであり、これらは夫々、入射側凸レンズ
５、出射側凸レンズ６の外側に取付けられている。
ためのコネクタ、２８は出射側光ファイバを接続するた
めのコネクタであり、これらは夫々、入射側凸レンズ
５、出射側凸レンズ６の外側に取付けられている。
【００１３】次に、図１のガスセンサーの使用例を図３
に基づいて説明する。図３において２０は油タンク、２
１は気液分離膜、２２は油タンク内の油から発生するガ
スが溜るガス室、そして３０が本考案のガスセンサーで
あり、その入口部１５が入口側開閉バルブ１４を介して
ガス室２２に連結されている。
に基づいて説明する。図３において２０は油タンク、２
１は気液分離膜、２２は油タンク内の油から発生するガ
スが溜るガス室、そして３０が本考案のガスセンサーで
あり、その入口部１５が入口側開閉バルブ１４を介して
ガス室２２に連結されている。
【００１４】そして、図２の入口側開閉バルブ１４を開
いてガスセル１内にガスを導入し、ガスセル１内に溜っ
たガスを測定する。このとき、入射側光ファイバ４で伝
送されてきた光をガスセル１の周壁３の入射側凸レンズ
５を通して平行光にし、それをガスセル１の入射面１１
に投射すると、この光は入射面１１において入射角度に
応じた反射角度で反射してそれと対向する対向面１２に
投射され、同対向面１２でも同様に反射されて入射面１
１に戻り、その反射の繰返しによりガスセル１内で多数
回反射（多重反射）し、同ガスセル１の周壁３の他端側
に設けられた出射側凸レンズ６を通して集光され、その
外部に設けた出射側光ファイバ７に入射され、同出射側
光ファイバ７を通して所望箇所まで伝送される。
いてガスセル１内にガスを導入し、ガスセル１内に溜っ
たガスを測定する。このとき、入射側光ファイバ４で伝
送されてきた光をガスセル１の周壁３の入射側凸レンズ
５を通して平行光にし、それをガスセル１の入射面１１
に投射すると、この光は入射面１１において入射角度に
応じた反射角度で反射してそれと対向する対向面１２に
投射され、同対向面１２でも同様に反射されて入射面１
１に戻り、その反射の繰返しによりガスセル１内で多数
回反射（多重反射）し、同ガスセル１の周壁３の他端側
に設けられた出射側凸レンズ６を通して集光され、その
外部に設けた出射側光ファイバ７に入射され、同出射側
光ファイバ７を通して所望箇所まで伝送される。
【００１５】前記のように伝送されてきた光を監視所等
で分析することによりガスセル１内のガス濃度、即ち、
タンク内の油に含まれるガス濃度を検出することができ
る。この場合、入射側光ファイバ４からガスセル１内に
入射する光を、予め、ガスセル１内のガスの吸収波長に
合わせておけば、その光はガスセル１内のガスに吸収さ
れ易くなるので、出射側光ファイバ７で取出された光の
量からガスセル１内のガス濃度をより正確に検知するこ
とができる。
で分析することによりガスセル１内のガス濃度、即ち、
タンク内の油に含まれるガス濃度を検出することができ
る。この場合、入射側光ファイバ４からガスセル１内に
入射する光を、予め、ガスセル１内のガスの吸収波長に
合わせておけば、その光はガスセル１内のガスに吸収さ
れ易くなるので、出射側光ファイバ７で取出された光の
量からガスセル１内のガス濃度をより正確に検知するこ
とができる。
【００１６】また、図２において光はガスセル１内で多
数回反射（多重反射）することにより、同ガスセル１内
をその下方（入射面）１１から上方（対向面）１２まで
縦断するので、ガスセル１内にある各種ガスのうち、一
部のガスがガスセル１内の下方或は上方に分離していて
も、見逃すことなく確実に検出できる。
数回反射（多重反射）することにより、同ガスセル１内
をその下方（入射面）１１から上方（対向面）１２まで
縦断するので、ガスセル１内にある各種ガスのうち、一
部のガスがガスセル１内の下方或は上方に分離していて
も、見逃すことなく確実に検出できる。
【００１７】また、ガスには種類により固有の吸収波長
があるので、入射側光ファイバ４から数種類の波長の光
を入射し、出射側光ファイバ７で取出された光の波長を
分析して、どの波長の光が少ないかを検査すれば、ガス
セル１内のガスで吸収された波長の光を知ることがで
き、これからガスセル１内のガスの種類を知ることもで
きる。
があるので、入射側光ファイバ４から数種類の波長の光
を入射し、出射側光ファイバ７で取出された光の波長を
分析して、どの波長の光が少ないかを検査すれば、ガス
セル１内のガスで吸収された波長の光を知ることがで
き、これからガスセル１内のガスの種類を知ることもで
きる。
【００１８】
【発明の効果】本発明のガスセルを用いたガスセンサー
は次の様な効果がある。 光がガスセル１内で多重反射するので、その分だけガ
スセル１内での光路長が長くなり、小型のガスセル１で
極めて少量のガスをも検知できる。 光がガスセル１内で多重反射するので、分子量が違う
多種類のガスがガスセル１内に不均一に存在していて
も、ガス量をガスセル１内全体の平均として測定するこ
とができる。 ガスの濃度だけでなく、ガスの種類をも検知すること
ができる。 出力光を出射側光ファイバ７で伝送するので、ガスセ
ル１から離れた箇所で遠隔測定することもできる。
は次の様な効果がある。 光がガスセル１内で多重反射するので、その分だけガ
スセル１内での光路長が長くなり、小型のガスセル１で
極めて少量のガスをも検知できる。 光がガスセル１内で多重反射するので、分子量が違う
多種類のガスがガスセル１内に不均一に存在していて
も、ガス量をガスセル１内全体の平均として測定するこ
とができる。 ガスの濃度だけでなく、ガスの種類をも検知すること
ができる。 出力光を出射側光ファイバ７で伝送するので、ガスセ
ル１から離れた箇所で遠隔測定することもできる。
【図１】本発明のガスセンサーの一実施例を示す縦断面
図。
図。
【図２】本発明のガスセンサーの他の実施例を示す説明
図。
図。
【図３】本発明のガスセンサーの一使用例を示す縦断面
図。
図。
１ ガスセル ２ ガスセルの内面 ３ ガスセルの周壁 ４ 入射側光ファイバ ５ 入射側凸レンズ ６ 出射側凸レンズ ７ 出射側光ファイバ
Claims (1)
- 【請求項１】 ガスが収容されるガスセル（１）内に光
を入射し、ガスセル（１）内を透過した光をその外部に
導出し、導出された光の変化からガスセル（１）内のガ
スを検出する様にしたガスセンサーにおいて、ガスセル
（１）の内面（２）は光が多重反射して伝搬する反射構
造とし、同ガスセル（１）の周壁（３）の一端部に入射
側光ファイバ（４）により伝送される光をガスセル
（１）内に導入する入射側凸レンズ（５）が設けられ、
同周壁（３）の他端部にガスセル（１）内を伝搬した光
をガスセル（１）の外部に導出する出射側凸レンズ
（６）が設けられ、同出射側凸レンズ（６）の外側にそ
れを透過した光を伝送する出射側光ファイバ（７）が設
けられてなることを特徴とするガスセルを用いたガスセ
ンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35146293A JPH07198608A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | ガスセルを用いたガスセンサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35146293A JPH07198608A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | ガスセルを用いたガスセンサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198608A true JPH07198608A (ja) | 1995-08-01 |
Family
ID=18417456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35146293A Pending JPH07198608A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | ガスセルを用いたガスセンサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07198608A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009139175A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Denso Corp | 平行ミラーデバイス及びその製造方法 |
| JP2010107231A (ja) * | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 赤外光ガスセンサ |
| KR20140025405A (ko) * | 2011-03-24 | 2014-03-04 | 더 레이저 센싱 컴퍼니 | 고밀도 스팟 패턴의 획득시 구면 거울들을 사용하는 멀티패스 셀 |
| JP2017502303A (ja) * | 2014-01-07 | 2017-01-19 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 光吸収による気体センサ |
-
1993
- 1993-12-29 JP JP35146293A patent/JPH07198608A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009139175A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Denso Corp | 平行ミラーデバイス及びその製造方法 |
| JP2010107231A (ja) * | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 赤外光ガスセンサ |
| KR20140025405A (ko) * | 2011-03-24 | 2014-03-04 | 더 레이저 센싱 컴퍼니 | 고밀도 스팟 패턴의 획득시 구면 거울들을 사용하는 멀티패스 셀 |
| JP2014513281A (ja) * | 2011-03-24 | 2014-05-29 | ザ レーザー センシング カンパニー | 高密度スポットパターンを達成しながら球面ミラーを使用するマルチパスセル |
| JP2017502303A (ja) * | 2014-01-07 | 2017-01-19 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 光吸収による気体センサ |
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