JPH08327545A - 赤外線ガス分析計 - Google Patents
赤外線ガス分析計Info
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Abstract
ガス分析計を提供する。 【構成】 光源4から照射された赤外光は、それぞれ試
料セル用の透過窓2aと比較セル用の透過窓2bとが穿
設された円板状のセクタ2によって、試料セル1aと比
較セル1bに交互に照射される。試料セル1aと比較セ
ル1bとを透過した赤外光は、検出器5によってそれぞ
れ測定信号と比較信号として検出される。この際、円板
状のセクタ2には、試料セル1aに赤外光を照射する透
過窓2aと比較セル1bに赤外光を照射する透過窓2b
とが偏心した位置に略90度角に渡って対向して設けら
れているため、比較セル1b及び試料セル1aへの赤外
光の照射、非照射の時間が略同一になる。このため、検
出器5で検出される比較信号と測定信号は、正負略対象
となり、信号処理回路6で、それぞれの積分値の比が求
められる。
Description
ス濃度に関するプロセスコントロール、ボイラーや燃焼
炉の煙道ガス分析、大気汚染の監視、自動車の排ガス測
定などに使用され、ガス分子固有の赤外線吸収効果を利
用してガス及び蒸気中にある特定成分の濃度を連続的に
測定する赤外線ガス分析計に関する。
ある。光源14からの赤外光は、それぞれ試料セル用の
透過窓12aと比較セル用の透過窓12bが設けられた
円板状のセクタ12によって、試料セル11aと比較セ
ル11bに交互に照射される試料セル11aと比較セル
11bとを透過した赤外光は、図5に示されるように検
出器15によってそれぞれ測定信号と比較信号として検
出される。検出された両信号は、信号処理回路16で積
分され、それぞれの積分値の比に基づいて測定対象成分
の濃度が計測される。
赤外線ガス分析計では、ノイズ低減による測定精度向上
のため多周期分の比較信号と測定信号の積分が行われる
が、図5に示されるように、検出信号として採用される
のは半周期分であるため、濃度計測に際して検出データ
の取得に相当な時間が必要になる。
が比較的早く時間変動すると、正確な濃度測定ができな
いこととなる。
するために創案されたものであって短い時間で正確な濃
度計測をなしうる赤外線ガス分析計の提供を目的とす
る。
入された比較セルと試料ガスが流通する試料セルに交互
に赤外線を照射し、その透過光から試料ガス中の特定ガ
ス濃度を計測する赤外線ガス分析計において、赤外光を
前記各セルに照射する光源と、前記各セルへの赤外光の
照射及び非照射時間が略同一となるよう前記光源からの
赤外光を断続する断続手段と、前記各セルを透過した赤
外光を検出する検出器と、赤外光の照射及び非照射によ
り、各セル毎に生じた前記検出器の信号をそれぞれ積分
し、それらの比を求める信号処理手段と、を備えたこと
を特徴とする。
較セル及び試料セルの両セルと、光源間に配設され、試
料セルに赤外光を照射する透過窓と比較セルに赤外光を
照射する透過窓とが偏心した位置に略90゜角に渡って
対向して設けられたセクタからなることを特徴とする。
信号を全波整流する全波整流回路と全波整流された信号
と所定の基準値信号との比較により、全波整流された信
号の立ち上がりを検出する比較回路と、前記比較回路の
信号に基づいて全波整流された信号の積分を行い、セク
タ位置を示す信号に基づいて、比較セルと試料セルをそ
れぞれ透過した赤外光の検出信号の積分比を求める演算
手段と、からなることを特徴とする。
料セルに赤外光を照射する透過窓又は比較セルに赤外光
を照射する透過窓セクタの試料セル用の透過窓のいずれ
か近傍のセクタ上に穿設され赤外光を透過する識別孔
と、その識別孔の通過位置に配設された光検出器と、か
らなる識別信号発生手段から出力される。
4から照射された赤外光は、それぞれ試料セル用の透過
窓2aと比較セル用の透過窓2bとが穿設された円板状
のセクタ2によって、試料セル1aと比較セル1bに交
互に照射される。試料セル1aと比較セル1bとを透過
した赤外光は、図3bに示されるように、検出器5によ
ってそれぞれ測定信号と比較信号として検出される。こ
の際、円板状のセクタ2には、試料セル1aに赤外光を
照射する透過窓2aと比較セル1bに赤外光を照射する
透過窓2bとが偏心した位置に略90度角に渡って対向
して設けられているため、図3aに示されるように、比
較セル1b及び試料セル1aへの赤外光の照射、非照射
の時間が略同一になるこのため、検出器5で検出される
比較信号と測定信号は、図3bに示されるように正負略
対象となり、信号処理回路6で、それぞれの積分値の比
が求められる。
いて説明する。
略図で、試料セル1aは、ガス導入口1a’とガス排出
口1a”を有し、試料ガスがガス導入口1a’から試料
セル1a内に供給されガス排出口1a”から排出されて
いる。比較セル1bには、基準ガスであるいわゆるゼロ
ガスが封入されている。
較セル1b間に配設されており、図1bに示されるよう
に、円板状に形成され、試料セル1aに赤外光を照射す
る透過窓2aと比較セル1bに赤外光を照射する透過窓
2bとが、偏心した位置に略90゜角に渡って対向して
設けられている。そして、透過窓2aに近接した位置に
は、試料セル1aに赤外光が照射されていることを認識
するための識別孔2cが穿設されており、セクタ2の回
転によりこの識別孔2cが通過する試料セル1aの端部
位置に配設された、フォトダイオード等の光検出器7に
よって、識別孔2cが通過したことが検出される。
速度で回転駆動されることで、図3aに示されるよう
に、光源4からの赤外光を透過窓2a及び2bを介し
て、交互に試料セル1a及び比較セル1bそれぞれに照
射すると共に、これらの透過窓2a,2bは、対向した
位置に略90度の角度範囲に渡って設けられているた
め、それぞれ赤外光の照射、非照射の時間が略同一とな
る。
入されており、測定対象ガスに固有の波長光が入射した
場合に生じる圧力変化によって、試料セル1a内の測定
対象ガスの濃度に応じた信号を発生する。このため、比
較セル1bを透過した赤外光は、測定対象ガスに固有の
波長が吸収されず、図3bにおいて比較信号として示さ
れるように、大きな信号変化として検出されるのに対し
て、試料セル1aを透過した赤外光は、測定対象ガスに
固有の波長成分が、試料ガスに含まれている測定対象ガ
スの濃度に応じて吸収されるため、図3bにおいて測定
信号として示されるように、吸収された分だけ小さな信
号変化として検出される。
に、全波整流回路6a、比較回路6b及び、演算回路6
cからなる。全波整流回路6aは、図3bに示される検
出器5からの出力信号を、図3cに示される全波整流さ
れた信号として出力し、比較回路6bは、かかる全波整
流された信号を所定の基準電圧Vrと比較することで、
比較信号及び測定信号の各立ち上がりを検出して図3d
に示されるようにパルス信号として出力する。演算回路
6cは、図3dに示されるパルス信号の立ち下がりをト
リガとして検出信号の積算を開始し、次のパルス信号の
立ち上がりで積算を中止し、一時的にその値を保持す
る。
7からのパルス信号を受けた後に積算が終了したものが
第1の測定信号として識別し、そのときの積算値M1iと
次に立ち上がった信号の積算値M2iが求めると共に、光
検出器7からのパルス信号を受ける前の2つの信号を第
1及び第2の比較信号として識別し、それぞれの積算値
R1iと積算値R2iを求める。そして、これらの積算値に
対して、下記の演算を施し、赤外光の照射及び非照射に
より、各セルを透過した赤外線による検出器5の信号の
積分値の比rを求める。
番号であり、Σは各周期毎の和をとることを示してい
る。求められた積分比rは、不図示の処理手段によって
予め作成された校正曲線に従って濃度値に変換され、不
図示の表示手段によってその濃度値が表示される。
おいて、光源4から照射された赤外光は、それぞれ試料
セル用の透過窓2aと比較セル用の透過窓2bが設けら
れたセクタ2によって、試料セル1aと比較セル1bに
交互に照射される。試料セル1aと比較セル1bとを透
過した赤外光は、図3bに示されるように、検出器5に
よってそれぞれ測定信号と比較信号として検出される。
この際、セクタ2には試料セル1aに赤外光を照射する
透過窓2aと比較セル1bに赤外光を照射する透過窓2
bとが偏心した位置に略90度角に渡って対向して設け
られているため図3aに示されるように、比較セル1b
及び試料セル1aへの赤外光の照射、非照射の時間が略
同一になる。このため、検出器5で検出される比較信号
と測定信号は、図3bに示されるように正負略対象とな
ものとなる。そして、これらの信号を全波整流した後、
試料セル1a及び比較セル1bそれぞれについて、赤外
線の照射時に生じる信号のみならず、非照射時に生じる
信号についても積分値を求め、検出データとして利用す
るため、従来の赤外線分析計に比べて、セクタ1回転当
たり倍のデータ取得が可能となり、濃度測定が従来の半
分の時間となる。
く時間変動する場合であっても、精度の高い濃度測定が
可能となる。また、測定対象ガスの濃度の時間変動が比
較的遅い場合には、従来と同じ計測時間で倍のデータ取
得が可能となるため、S/N比が向上し、ノイズの少な
い正確な濃度計測が可能となる。
る信号のみならず、非照射時に生じる信号についても積
分値を求め、それらを検出データとして利用するため、
従来の赤外線分析計に比べて、セクタ1回転当たり倍の
データ取得が可能となり、濃度測定が従来の半分の時間
となる。このため、測定対象ガスの濃度が比較的早く時
間変動する場合であっても、精度の高い濃度測定が可能
となり、また、測定対象ガスの濃度の時間変動が比較的
遅い場合には、従来と同じ計測時間で倍のデータ取得が
可能となるため、S/N比が向上し、ノイズの少ない正
確な濃度計測が可能となる。。
一例を示す図である。
る。
取得を行う場合のタイムチャートを示す図である。
ある。
う場合のタイムチャートを示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 基準ガスが封入された比較セルと試料ガ
スが流通する試料セルに交互に赤外線を照射し、その透
過光から試料ガス中の特定ガス濃度を計測する赤外線ガ
ス分析計において、 赤外光を前記各セルに照射する光源と、 前記各セルへの赤外光の照射及び非照射時間が略同一と
なるよう前記光源からの赤外光を断続する断続手段と、 前記各セルを透過した赤外光を検出する検出器と、 赤外光の照射及び非照射により、各セル毎に生じた前記
検出器の信号をそれぞれ積分し、それらの比を求める信
号処理手段と、 を備えたことを特徴とする赤外線ガス分析計。
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