JPH085547A - Measuring apparatus for gas concentration - Google Patents
Measuring apparatus for gas concentrationInfo
- Publication number
- JPH085547A JPH085547A JP14010494A JP14010494A JPH085547A JP H085547 A JPH085547 A JP H085547A JP 14010494 A JP14010494 A JP 14010494A JP 14010494 A JP14010494 A JP 14010494A JP H085547 A JPH085547 A JP H085547A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical path
- gas
- gas concentration
- duct
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼排ガス等が通るダ
クト内やＬＮＧコンプレッサ室等の室内などのガス濃度
分布を測定するガス濃度測定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas concentration measuring device for measuring a gas concentration distribution in a duct through which combustion exhaust gas or the like passes or in a room such as an LNG compressor chamber.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ガス分析は、対象とするガス中の特定成
分ガスの量や濃度を測定・分析するもので、例えば燃焼
排ガスや液化天然ガスの分析に用いられ、ガスを扱うプ
ロセスや環境の状態を把握しコントロールするのに必要
不可欠なものである。例えば、燃焼排ガスの場合、ガス
中のＣＯ，ＮＯなどのガスの濃度を測定して常時監視
し、測定値が許容値から逸脱したとき、バーナ等の燃焼
状態の調節を行う。すなわち、バーナ等の燃焼状態を調
節する一因としてＣＯ，ＮＯなどのガス濃度がある。2. Description of the Related Art Gas analysis measures and analyzes the amount and concentration of a specific component gas in a target gas, and is used, for example, in the analysis of combustion exhaust gas and liquefied natural gas, and it It is essential for understanding and controlling the condition. For example, in the case of combustion exhaust gas, the concentration of gas such as CO and NO in the gas is measured and constantly monitored, and when the measured value deviates from the allowable value, the combustion state of the burner or the like is adjusted. That is, the concentration of gases such as CO and NO is one factor that regulates the combustion state of the burner and the like.
【０００３】これは、ボイラには多数のバーナが設けら
れ、これらバーナの燃焼状態が良好の場合には、その煙
道（ダクト）を通る燃焼排ガス中のＣＯなどのガス濃度
分布はほぼ均一であるが、何れかのバーナの燃焼状態が
悪くなると、ダクト内の燃焼排ガス中の例えばＣＯの濃
度分布が変わる。すなわち、どこかのバーナの燃焼状態
が悪いとそれに応じてダクト内の任意の箇所のＣＯ濃度
が高くなる。このため、燃焼排ガス中のＣＯなどの濃度
分布をみれば燃焼状態を把握することが可能であり、燃
焼排ガス中の任意のガスの濃度分布をみながら例えばバ
ーナへ供給する燃料と酸素の比を変えて燃焼状態の制御
を行える。This is because a boiler is provided with a large number of burners, and when the combustion conditions of these burners are good, the gas concentration distribution of CO and the like in the flue gas passing through the flue (duct) is almost uniform. However, if the combustion state of any burner deteriorates, the concentration distribution of, for example, CO in the combustion exhaust gas in the duct changes. That is, if the combustion state of any burner is bad, the CO concentration at any point in the duct increases accordingly. Therefore, it is possible to grasp the combustion state by observing the concentration distribution of CO or the like in the combustion exhaust gas, and while looking at the concentration distribution of any gas in the combustion exhaust gas, for example, determine the ratio of fuel and oxygen supplied to the burner. It can be changed to control the combustion state.
【０００４】このガス分析は、対象とするガス中の特定
成分ガスの濃度分布を測定するのにダクト内の多数の箇
所からサンプルを取って行っていたので、手間がかかっ
た。このため、ガスに接触することなく測定を行える非
接触ガス分析の開発が進められている。非接触ガス分析
の一つには、ガス濃度を光学的に測定する光吸収法があ
る。This gas analysis is troublesome because samples are taken from a large number of locations in the duct to measure the concentration distribution of the specific component gas in the target gas. For this reason, development of non-contact gas analysis that can perform measurement without contact with gas is in progress. One of the non-contact gas analyzes is a light absorption method that optically measures the gas concentration.
【０００５】光吸収法は、各種ガス分子がそれぞれに特
有な波長の光を吸収することを利用してランバートーベ
ールの法則により例えばダクト内を流れるガスの濃度を
非接触で測定するものである。すなわち、光の伝送損失
はガスの種類によって波長域がことなるため、特定の波
長域の伝送損失を検出すれば特定のガス濃度を測定する
ことができる。例えば、ＣＯでは波長 5.0μｍ付近で特
性吸収がある。この光吸収法は、長光路・広範囲にわた
る測定が可能である、レーザのシャープな波長特性によ
り混合ガス中でも目的とするガス種のみを選択的に測定
することができる、対象ガスの吸収線に合ったレーザ波
長を選ぶだけで多種のガスに適用できる、などの優れた
特長がある。The light absorption method is a non-contact method for measuring the concentration of gas flowing in a duct, for example, according to Lambert-Beer's law by utilizing the fact that various gas molecules absorb light of wavelengths unique to each gas molecule. . That is, since the transmission loss of light has different wavelength ranges depending on the type of gas, if the transmission loss of a specific wavelength range is detected, the specific gas concentration can be measured. For example, CO has characteristic absorption around a wavelength of 5.0 μm. This optical absorption method enables measurement over a long optical path over a wide range, and because of the sharp wavelength characteristics of the laser, it can selectively measure only the target gas species in a mixed gas. It has excellent features such as being applicable to various gases simply by selecting the laser wavelength.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のガス
分析（光吸収法）は、光源から光例えばレーザ光を発光
させ、これを受光することにより、その光路上のガス濃
度を測定することができる。平面的にガス濃度分布を測
定する場合には、光路上のガス濃度が平均しているのか
局部的にガスが濃いのかが分からないため、レーザ光を
縦横２方向に網目状に配置して各レーザ光でのガス濃度
を測定し、これらを比例配分法によってガス濃度分布を
求める。しかし、ガス濃度が高くなる箇所が二箇所以上
になると、濃度のむらはある程度把握することが可能で
あるが、濃度分布を精度よく求めることが困難で、全て
の濃度上昇箇所を特定することができない。By the way, in the above-mentioned gas analysis (light absorption method), light such as laser light is emitted from a light source and the light is received to measure the gas concentration on the optical path. it can. When measuring the gas concentration distribution in a plane, it is not known whether the gas concentration on the optical path is average or the gas concentration is locally high. The gas concentration with laser light is measured, and the gas concentration distribution is obtained by the proportional distribution method. However, if there are two or more places where the gas concentration becomes high, it is possible to understand the concentration unevenness to some extent, but it is difficult to accurately obtain the concentration distribution, and it is not possible to specify all the concentration rising places. .
【０００７】そこで、本発明は、このような事情を考慮
してなされたものであり、その目的は、濃度分布を精度
よく求めることができるガス濃度測定装置を提供するこ
とにある。Therefore, the present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object thereof is to provide a gas concentration measuring device capable of accurately obtaining a concentration distribution.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のガス濃度測定装置は、ガス濃度を測定する
測定箇所に、光源からの光により光路を所定間隔を隔て
て平行に複数形成して光路群を形成すると共に、この光
路群と所定角度ずれた光路群を複数形成し、これら３方
向以上の角度の異った光路群の各光路に沿ったガス濃度
をそれぞれ求め、これらガス濃度をＣＴアルゴリズムに
よって演算処理してガス濃度分布を算出する測定器を設
けたものである。In order to achieve the above object, a gas concentration measuring device of the present invention comprises a plurality of optical paths, which are parallel to each other at predetermined intervals by light from a light source, at measurement points for measuring gas concentration. Forming a plurality of optical path groups, forming a plurality of optical path groups that are offset from this optical path group by a predetermined angle, and obtaining the gas concentrations along the respective optical paths of the optical path groups having different angles of three or more directions. A measuring device for calculating a gas concentration distribution by calculating the gas concentration by a CT algorithm is provided.
【０００９】[0009]
【作用】測定箇所に３方向以上の角度の異った光路群を
形成することで、３方向以上の異った角度での多くのガ
ス濃度のデータが取得できる。これら測定データは、従
来の比例配分法ではガス濃度分布に演算処理できないこ
とがある。すなわち、ガス濃度が高くなる箇所が二箇所
以上になると、濃度分布を精度よく求めることができな
かったが、ＣＴアルゴリズムを用いることにより濃度上
昇箇所の個数に関係なくガス濃度分布への演算処理を行
える。従って、濃度分布を精度よく求めることが可能と
なる。By forming optical path groups having different angles in three or more directions at measurement points, it is possible to obtain data of many gas concentrations at different angles in three or more directions. The measurement data may not be processed into a gas concentration distribution by the conventional proportional distribution method. That is, when there are two or more places where the gas concentration becomes high, the concentration distribution could not be obtained accurately. However, by using the CT algorithm, calculation processing to the gas concentration distribution can be performed regardless of the number of places where the concentration increases. You can do it. Therefore, it is possible to accurately obtain the concentration distribution.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳述する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【００１１】本実施例ではボイラからの燃焼排ガスのガ
ス濃度分布を測定する場合について説明する。In this embodiment, the case of measuring the gas concentration distribution of the combustion exhaust gas from the boiler will be described.
【００１２】図１において、１は燃焼排ガスが流れる正
方形のダクトを示し、このダクト１の一角の近傍には測
定器２内に備えられた光源であるレーザ光発振器（図示
せず）からのレーザ光の第１光路３がダクト１の長手方
向に沿って形成される。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a square duct through which combustion exhaust gas flows, and a laser from a laser light oscillator (not shown) which is a light source provided in a measuring instrument 2 is provided in the vicinity of a corner of the duct 1. A first light path 3 of light is formed along the longitudinal direction of the duct 1.
【００１３】第１光路３上には、所定の間隔を隔てて図
示例では４つの第１，第２，第３，第４平面鏡４ａ，４
ｂ，４ｃ，４ｄが配設されている。これら平面鏡４ａ，
４ｂ，４ｃ，４ｄは、ハーフミラー等からなりレーザ光
の一部を透過させると共に、残りをダクト１の側面と平
行でかつダクト１の長手方向に直角に反射させるもので
ある。具体的には、平面鏡４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの反
射方向は、図示例において下から順に第１平面鏡４ａが
一側面に反射させるものである。第２平面鏡４ｂは一側
面に反射させると共にその一側面と連続した平面鏡がな
い側面に反射させるものである。第３平面鏡４ｃは平面
鏡が設けられている角を形成する他方の一側面（第１平
面鏡４ａによる反射される面とは異る側面）に反射させ
るものである。第４平面鏡４ｄは平面鏡４ｄが設けられ
ている角を形成する両側面に反射させるものである。In the illustrated example, four first, second, third and fourth plane mirrors 4a, 4 are provided on the first optical path 3 at predetermined intervals.
b, 4c and 4d are provided. These plane mirrors 4a,
Reference numerals 4b, 4c and 4d are made of half mirrors or the like and allow a part of the laser light to pass therethrough, while reflecting the rest in parallel to the side surface of the duct 1 and at right angles to the longitudinal direction of the duct 1. Specifically, the reflection directions of the plane mirrors 4a, 4b, 4c, 4d are such that the first plane mirror 4a reflects one side surface in order from the bottom in the illustrated example. The second plane mirror 4b reflects on one side surface and also reflects on the side surface which is not continuous with the one side surface. The third plane mirror 4c is for reflecting on the other side surface (a side surface different from the surface reflected by the first plane mirror 4a) forming the corner where the plane mirror is provided. The fourth plane mirror 4d is for reflecting on both side surfaces forming the corner where the plane mirror 4d is provided.
【００１４】これら平面鏡４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによ
り反射される反射光路５上には、所定の間隔を隔てて一
側面に対して図示例では４つの移動鏡６が設けられてい
る。第１及び第３平面鏡４ａ，４ｃによる光路５上の移
動鏡６は、レーザ光を反対側面に90°反射させて、ダク
ト１内に４つの平行な光路７を形成するもので、これら
光路７により光路群８が形成される。第２及び第４平面
鏡４ｂ，４ｄの移動鏡６は、ダクト１内にその対角線と
平行に８つの平行な光路７を形成するものである。これ
ら移動鏡６により角度が45°ずれた４つの光路群８が形
成されることになる。On the reflected light path 5 reflected by these plane mirrors 4a, 4b, 4c, 4d, four movable mirrors 6 are provided at one side surface at a predetermined interval in the illustrated example. The movable mirror 6 on the optical path 5 formed by the first and third plane mirrors 4a and 4c reflects the laser light to the opposite side surface by 90 ° to form four parallel optical paths 7 in the duct 1. Thus, the optical path group 8 is formed. The movable mirrors 6 of the second and fourth plane mirrors 4b and 4d form eight parallel optical paths 7 in the duct 1 in parallel with the diagonal lines thereof. These moving mirrors 6 form four optical path groups 8 whose angles are shifted by 45 °.
【００１５】移動鏡６により反射されたレーザ光の光路
７上のダクト１外には、それぞれ反射鏡９が配設され
て、これら反射鏡９は移動鏡６からのレーザ光を移動鏡
６に反射するように形成され、再び移動鏡６に反射した
光は平面鏡４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを介して測定器２に
備えられている受光器（図示せず）で受光されるように
なっている。Outside the duct 1 on the optical path 7 of the laser light reflected by the moving mirror 6, there are provided reflecting mirrors 9 respectively, and these reflecting mirrors 9 send the laser light from the moving mirror 6 to the moving mirror 6. The light which is formed so as to be reflected and which is reflected by the movable mirror 6 again is received by a light receiver (not shown) provided in the measuring device 2 through the plane mirrors 4a, 4b, 4c and 4d. There is.
【００１６】具体的には、第１平面鏡４ａについて説明
すると、図２に示すように、第１平面鏡４ａにより形成
されるレーザ光の光路５上には、所定の間隔を隔てて４
つの移動鏡６が設けられ、これら移動鏡６は、レーザ光
をダクト１の反対側に平面的に直角に反射させて４つの
平行な光路７を形成するもので、駆動装置例えばシリン
ダ１０によりレーザ光反射位置と非反射位置とに移動さ
れるようになっている。また、移動鏡６がある側面と反
対側のダクト１側面の近傍には移動鏡６からのレーザ光
を移動鏡６に反射させる反射鏡９がそれぞれ設けられ、
平面鏡４ａの一番近くの移動鏡６が反射位置の時にはそ
の移動鏡６によりダクト１内に光路７が形成され、その
移動鏡６が非反射位置で次に近い移動鏡６が反射位置の
時にはその移動鏡６により光路７が形成されるようにな
っており、順次このように移動鏡６を駆動させることに
より４つの光路７が順次平行にダクト１内に形成され
る。ダクト１内で光路７を形成したレーザ光は移動鏡６
及び平面鏡４ａを介して図１に示す測定器２の受光器に
受光される。More specifically, the first plane mirror 4a will be described. As shown in FIG. 2, the laser beam is formed on the optical path 5 of the laser beam formed by the first plane mirror 4a at a predetermined interval.
Two moving mirrors 6 are provided, and these moving mirrors 6 reflect the laser light to the opposite side of the duct 1 at a right angle in a plane to form four parallel optical paths 7. It is adapted to be moved to a light reflection position and a non-reflection position. Further, reflecting mirrors 9 for reflecting the laser light from the moving mirror 6 to the moving mirror 6 are provided near the side surface of the duct 1 opposite to the side surface where the moving mirror 6 is,
When the moving mirror 6 closest to the plane mirror 4a is in the reflecting position, the moving mirror 6 forms an optical path 7 in the duct 1, and when the moving mirror 6 is in the non-reflecting position and the next moving mirror 6 is in the reflecting position. An optical path 7 is formed by the movable mirror 6, and four optical paths 7 are sequentially formed in the duct 1 in parallel by sequentially driving the movable mirror 6 in this manner. The laser beam forming the optical path 7 in the duct 1 is moved by the moving mirror 6.
And is received by the light receiver of the measuring device 2 shown in FIG. 1 via the plane mirror 4a.
【００１７】受光器は、受光した光を所定の波長域（例
えばＣＯでは 5.0μｍ付近の波長域）に分光してこの波
長の強度をデジタル化するものである。尚、測定器内に
分光器を設けてレーザー光発振器からのレーザ光を分光
器で所定の波長域に分光してから平面鏡に導くようにし
てもよい。The photodetector disperses the received light into a predetermined wavelength range (for example, a wavelength range around 5.0 μm for CO) and digitizes the intensity of this wavelength. A spectroscope may be provided in the measuring instrument so that the laser light from the laser light oscillator is dispersed into a predetermined wavelength range by the spectroscope before being guided to the plane mirror.
【００１８】測定器２は、前記レーザー発振器、移動鏡
６の駆動装置１０を駆動させる作動機能と、受光器で受
光された検知値に基づいて光路７に沿ったガス濃度を求
めるガス濃度測定機能と、各光路７のガス濃度をＣＴ
（ Computed Tomography）法によって演算処理してダク
ト１内のガス濃度分布を算出する分布測定機能とを備え
る。すなわち、レーザー発振器、移動鏡６を駆動させ
て、順次ダクト１内に光路７を形成すると共に、その光
路７に沿ったガス濃度を求める。これは、光路７上に例
えばＣＯが存在すると、 5.0μｍ付近の波長の光強度が
減衰する。各種ガス分子は、それぞれに特有な波長の光
を吸収する。この吸収量は、ガスの分子数と相関関係が
あり、ランバートーベールの法則により、次の関係式で
示される。The measuring device 2 has an operation function of driving the laser oscillator and the driving device 10 of the movable mirror 6, and a gas concentration measuring function of obtaining the gas concentration along the optical path 7 based on the detection value received by the light receiver. And the gas concentration of each optical path 7 is CT
(Computed Tomography) method, and a distribution measurement function for calculating a gas concentration distribution in the duct 1 by performing arithmetic processing. That is, the laser oscillator and the movable mirror 6 are driven to sequentially form the optical path 7 in the duct 1, and the gas concentration along the optical path 7 is obtained. This is because, for example, when CO is present on the optical path 7, the light intensity of the wavelength around 5.0 μm is attenuated. Each gas molecule absorbs light having a wavelength unique to each gas molecule. This absorption amount has a correlation with the number of gas molecules, and is represented by the following relational expression according to the Lambert-Beer law.
【００１９】 ｌｎ（Ｉ0 ／Ｉ）＝αＣＬ 〔Ｉ＝Ｉ0 ｅ-αCL〕 ここでＩ0 は入射光強度，Ｉは出射光強度，αは吸収係
数，Ｃは測定長さＬの中に存在するガスの濃度である。
よって、Ｉ0 とＩの対数比を測定すれば、αとＬは既知
であるのでガス濃度Ｃを計算で求められる。そして、各
光路７のガス濃度を求め、これらを医療分野で利用され
ているＣＴアルゴリズムによって電子計算器で演算処理
して再構成し、各光路のガス濃度を点の配列にしてダク
ト１内のガス濃度分布を算出するものである。Ln (I 0 / I) = αCL [I = I 0 e −αCL ] where I 0 is the incident light intensity, I is the emitted light intensity, α is the absorption coefficient, and C is in the measurement length L. The concentration of gas present.
Therefore, if the logarithmic ratio of I 0 and I is measured, since α and L are known, the gas concentration C can be calculated. Then, the gas concentration of each optical path 7 is obtained, and these are subjected to arithmetic processing by an electronic calculator by a CT algorithm used in the medical field and reconstructed, and the gas concentration of each optical path is arranged in a dot array in the duct 1. The gas concentration distribution is calculated.
【００２０】尚、平面鏡の間隔は、これら平面鏡により
形成される光路群が同一面とみなされ、ガス濃度分布の
算出に影響がないならば任意に決められ、これら間隔は
短ければそれだけ同一面とみなされることはいうまでも
ない。また、移動鏡の間隔は、ガス濃度分布を精度よく
算出できるように光路が形成されるならば任意に決めら
れ、例えば、10ｍ×10ｍのダクトの場合には一側面に10
本の光路が形成されるようにしてもよい。The distance between the plane mirrors is arbitrarily determined if the optical path groups formed by these plane mirrors are considered to be on the same plane and the calculation of the gas concentration distribution is not affected. Needless to say Further, the interval between the movable mirrors is arbitrarily determined as long as the optical path is formed so that the gas concentration distribution can be accurately calculated. For example, in the case of a 10 m × 10 m duct, one side is 10
The optical path of the book may be formed.
【００２１】さて、ダクト１内の燃焼排ガス中のＣＯ濃
度を測定するには、レーザー発振器からレーザ光を発振
させると共に、第１平面鏡４ａの一番近くの移動鏡６を
反射位置に位置させる。これによりレーザ光がその移動
鏡６により反射されてダクト１内にダクト１の長手方向
と直角の光路７が形成される。そして、その光路７を形
成した光が測定器２の受光器で受光されて光路７に沿っ
たガス濃度が測定される。測定後、その移動鏡６を非反
射位置に移動させると共に次に第１平面鏡４ａに近い移
動鏡６を反射位置に位置させる。これにより、前記形成
された光路７と平行の別の光路７が形成され、この光路
７に沿ったガス濃度を測定する。このように順次移動鏡
６を駆動させて４つの光路７を順次平行にダクト１内に
形成して、各光路７に沿ったガス濃度を測定する。これ
により、第１平面鏡４ａによる光路群８の各光路７のガ
ス濃度の測定を行う。Now, in order to measure the CO concentration in the combustion exhaust gas in the duct 1, the laser light is oscillated from the laser oscillator and the movable mirror 6 closest to the first plane mirror 4a is positioned at the reflection position. As a result, the laser light is reflected by the moving mirror 6 and an optical path 7 perpendicular to the longitudinal direction of the duct 1 is formed in the duct 1. Then, the light forming the optical path 7 is received by the light receiver of the measuring device 2, and the gas concentration along the optical path 7 is measured. After the measurement, the movable mirror 6 is moved to the non-reflective position, and the movable mirror 6 next to the first plane mirror 4a is positioned at the reflective position. As a result, another optical path 7 parallel to the formed optical path 7 is formed, and the gas concentration along this optical path 7 is measured. In this way, the movable mirror 6 is sequentially driven to form the four optical paths 7 in parallel in the duct 1 and the gas concentration along each optical path 7 is measured. Thereby, the gas concentration of each optical path 7 of the optical path group 8 is measured by the first plane mirror 4a.
【００２２】この第１平面鏡４ａにおける各光路７のガ
ス濃度の測定を終了したら、第２平面鏡４ｂの一番近く
の移動鏡６から順次反射位置に位置させて８つの光路７
を順次平行にダクト１内に形成すると共に、各光路７の
ガス濃度を測定する。そして残りの２つの平面鏡４ｃ，
４ｄについてもほぼ同様に順次移動鏡６を反射位置に駆
動させて４つ，８つの光路７を平行にダクト１内に形成
して、各光路７に沿ったガス濃度を測定する。この際、
４つの光路群８をガスの流れに沿って順次形成するよう
にしたが、光路群８の形成順序はこれに限定されず任意
に決められ、例えば、ガスの流れの反対方向から順次形
成するようにしてもよい。When the measurement of the gas concentration of each optical path 7 in the first plane mirror 4a is completed, the movable mirror 6 closest to the second plane mirror 4b is sequentially moved to the reflection position to form eight optical paths 7.
Are sequentially formed in parallel in the duct 1, and the gas concentration in each optical path 7 is measured. And the remaining two plane mirrors 4c,
Also in 4d, the movable mirror 6 is sequentially driven to the reflection position to form four or eight optical paths 7 in parallel in the duct 1 and the gas concentration along each optical path 7 is measured. On this occasion,
Although the four optical path groups 8 are sequentially formed along the gas flow, the order of forming the optical path groups 8 is not limited to this, and may be arbitrarily determined. You may
【００２３】これにより、４方向の角度の異った光路群
８が順次形成されると共に、各光路７のガス濃度が順次
測定される。なお、任意の平面鏡における各光路のガス
濃度測定を行う際、１つの光路のガス濃度測定から他の
光路のガス濃度測定を行うのに、例えば約５秒を要す
る。これは、移動鏡の移動に例えば油圧シリンダを用い
た場合には約３秒かかると共に、ガス濃度測定に約１秒
かかる。このため、任意の平面鏡における１つの光路の
ガス濃度測定が終了したら、他の平面鏡における光路の
ガス濃度測定がすぐに行えるようにそれに応じた移動鏡
を移動させるようにする。これにより、すべての光路の
ガス濃度を短時間で測定することができる。As a result, the optical path groups 8 having different angles in the four directions are sequentially formed, and the gas concentration in each optical path 7 is sequentially measured. When measuring the gas concentration of each optical path in an arbitrary plane mirror, it takes, for example, about 5 seconds to measure the gas concentration of one optical path to the gas concentration of another optical path. This takes about 3 seconds when moving the movable mirror using, for example, a hydraulic cylinder, and about 1 second for measuring the gas concentration. For this reason, when the gas concentration measurement of one optical path in an arbitrary plane mirror is completed, the movable mirror is moved accordingly so that the gas concentration measurement of the optical path in another plane mirror can be performed immediately. Thereby, the gas concentrations of all the optical paths can be measured in a short time.
【００２４】そして、各光路７のガス濃度を測定した
ら、測定器２はこれらをＣＴアルゴリズムによって演算
処理してダクト１内の燃焼排ガス中のＣＯの濃度分布を
算出する。After measuring the gas concentration in each optical path 7, the measuring instrument 2 calculates these by the CT algorithm to calculate the concentration distribution of CO in the combustion exhaust gas in the duct 1.
【００２５】このように、ダクト１内に45°ずつずれた
４方向の角度の異った光路７（光路群８）を形成し、こ
れら各光路７のガス濃度をＣＴアルゴリズムによって演
算処理してダクト１内のガス濃度分布を算出することに
より、ガス濃度分布を精度よく求められる。すなわち、
３方向以上の角度の異った光路７（光路群８）を形成
し、これら各光路７のガス濃度を濃度分布に演算処理す
る場合、従来の比例配分法ではある程度の濃度のむらは
測定できるが、ガス濃度が高くなる箇所が二箇所以上に
なると、濃度分布を精度よく求めることができなかっ
た。このため、ＣＴアルゴリズムを用いることにより濃
度上昇箇所の個数に関係なくガス濃度分布への演算処理
を行えるので、燃焼排ガス中のＣＯの濃度分布を精度よ
く求めることができる。ＣＯが吸収する光の波長は 5.0
μｍ付近であり、光路７中にガスに含まれるダストが存
在しても余りダストの影響は受けないで濃度分布を求め
ることができる。尚、波長が短い（例えば 6.3μｍ程度
の可視光）場合には、光路中にダストがあるとダストの
影響を受け、光を受光器で受光できないことがある。In this way, the optical paths 7 (optical path groups 8) having different angles in four directions deviated by 45 ° are formed in the duct 1 and the gas concentration of each of these optical paths 7 is calculated by the CT algorithm. By calculating the gas concentration distribution in the duct 1, the gas concentration distribution can be obtained accurately. That is,
When the optical paths 7 (optical path groups 8) having different angles in three or more directions are formed and the gas concentration of each of these optical paths 7 is calculated into a concentration distribution, the conventional proportional distribution method can measure the concentration unevenness to some extent. However, when the gas concentration was high in two or more places, the concentration distribution could not be obtained accurately. Therefore, by using the CT algorithm, the gas concentration distribution can be calculated regardless of the number of concentration increasing points, so that the CO concentration distribution in the combustion exhaust gas can be accurately obtained. The wavelength of light absorbed by CO is 5.0
It is in the vicinity of μm, and even if dust contained in the gas is present in the optical path 7, the concentration distribution can be obtained without being significantly affected by dust. When the wavelength is short (for example, visible light of about 6.3 μm), if there is dust in the optical path, it may be affected by the dust and the light may not be received by the light receiver.
【００２６】具体的には、１ｍ×１ｍのダクト内に濃度
上昇箇所が図４に示すように２箇所になるようにＣＯを
流した。この際キャリヤガスとしてＮ2 を用いた。尚、
図３〜図１０中の（ａ）及び（ｂ）の高さの単位は ppm
である。このダクト内に前述のように45°ずれた４方向
の異った角度の光路（一側面１０本の光路）を形成し、
5.0μｍ付近の波長から各光路に沿ったガス濃度を測定
し、これらをＣＴアルゴリズムによって演算処理してダ
クト内のＣＯの濃度分布を算出して図３に示した。図５
及び図６は、２方向及び４方向の光路を形成し、比例配
分法でＣＯの濃度分布を算出して示したものである。Concretely, CO was flowed in a duct of 1 m × 1 m so that the concentration increased at two points as shown in FIG. At this time, N 2 was used as a carrier gas. still,
The units of height in (a) and (b) in FIGS. 3 to 10 are ppm.
Is. In this duct, as described above, optical paths (optical paths of 10 on one side) with different angles in four directions, which are offset by 45 °, are formed.
The gas concentration along each optical path was measured from a wavelength near 5.0 μm, and these were subjected to arithmetic processing by the CT algorithm to calculate the CO concentration distribution in the duct, which is shown in FIG. Figure 5
6 and FIG. 6 show the CO concentration distribution calculated by the proportional distribution method by forming optical paths in two and four directions.
【００２７】また、前述の１ｍ×１ｍのダクト内に濃度
上昇箇所が図８に示すように３箇所になるようにＣＯを
流し、前述のように４方向の光路（一側面１０本の光
路）を形成し、 5.0μｍ付近の波長から各光路に沿った
ガス濃度を測定して、これらをＣＴアルゴリズムによっ
て演算処理してダクト内のＣＯの濃度分布を算出した。
この結果を図７に示した。図９及び図１０は、２方向及
び４方向の光路を形成し、比例配分法でＣＯの濃度分布
を算出して示したものである。Further, CO is flowed in the above-mentioned 1 m × 1 m duct so that the concentration increasing points become three as shown in FIG. 8, and the four-direction optical paths (10 optical paths on one side) as described above. Was formed, the gas concentration along each optical path was measured from a wavelength near 5.0 μm, and these were subjected to arithmetic processing by the CT algorithm to calculate the CO concentration distribution in the duct.
The result is shown in FIG. 9 and 10 show optical paths in two and four directions, and CO concentration distributions calculated by the proportional distribution method.
【００２８】これらからも明らかな通り、ダクト１内に
45°ずつずれた４方向の角度の異った光路７（光路群
８）を形成し、これら各光路７のガス濃度をＣＴアルゴ
リズムによって演算処理してダクト１内のガス濃度分布
を算出することにより、ガス濃度分布を精度よく求める
ことができる。As is clear from these, in the duct 1
Forming optical paths 7 (optical path groups 8) having different angles in four directions, which are deviated by 45 °, and calculating the gas concentration distribution in the duct 1 by arithmetically processing the gas concentrations of these optical paths 7 using a CT algorithm. Thus, the gas concentration distribution can be accurately obtained.
【００２９】また、ハーフミラー等の平面鏡４ａ，４
ｂ，４ｃ，４ｄを用いて１つの平面鏡４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄで１つの光路群８を形成するため、移動鏡６の
反射角度を変えることなく、角度の異った光路７（光路
群８）を形成できる。すなわち、同一平面で角度の異っ
た光路７を形成するには例えば移動鏡の反射角度を変え
なければならないが、１つの面で同一方向の光路７を形
成する場合には移動鏡６を駆動装置１０により反射位置
・非反射位置に変えるだけで、反射角度を変える必要が
ない。つまり、移動鏡６を駆動装置１０により反射・非
反射位置に駆動するだけで、角度の異った光路７（光路
群８）を順次形成することができる。このため、多面に
よる多方向の光路７の形成が可能となり、その光路７に
沿ったガス濃度も測定でき、多くのデータの取得が容易
となる。Further, plane mirrors 4a, 4 such as half mirrors
One plane mirror 4a, 4b, 4 using b, 4c, 4d
Since one optical path group 8 is formed by c and 4d, the optical paths 7 (optical path group 8) having different angles can be formed without changing the reflection angle of the movable mirror 6. That is, in order to form the optical paths 7 with different angles on the same plane, for example, the reflection angle of the movable mirror must be changed, but when forming the optical paths 7 in the same direction on one surface, the movable mirror 6 is driven. It is not necessary to change the reflection angle by only changing the reflection position / non-reflection position by the device 10. That is, the optical paths 7 (optical path groups 8) having different angles can be sequentially formed only by driving the movable mirror 6 to the reflection / non-reflection position by the driving device 10. Therefore, it is possible to form the multi-directional optical paths 7 in multiple directions, the gas concentration along the optical paths 7 can be measured, and a large amount of data can be acquired easily.
【００３０】さらに、レーザ光を平面鏡４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄと移動鏡６を用いて反射させることにより光路
７を形成させるため高価なレーザー発振器は１台でよ
い。Further, the laser light is directed to the plane mirrors 4a, 4b, 4
Since the optical path 7 is formed by reflecting the light with the mirrors c and 4d and the movable mirror 6, only one expensive laser oscillator is required.
【００３１】なお、本実施例では45°ずつずれた４方向
の角度の異った光路（光路群）を形成してガス濃度分布
を測定する場合について説明したが、３方向の光路を形
成する場合には角度を60°、５方向の場合には36°、６
方向の場合には30°ずつずれるようにする。In this embodiment, the case where the gas concentration distribution is measured by forming the optical paths (optical path groups) having different angles in the four directions shifted by 45 ° has been described, but the optical paths in the three directions are formed. In case of 60 °, in case of 5 directions 36 °, 6
In case of direction, shift by 30 °.
【００３２】また、本実施例ではＣＯの濃度分布を測定
したが、他のガスでもよく、この場合、そのガスが光を
吸収する特有な波長にレーザ光を分光するようにする。
その特有な波長は例えばメタンでは 1.6μｍ付近、アン
モニアでは10.0μｍ付近である。Further, although the CO concentration distribution is measured in this embodiment, other gas may be used, and in this case, the laser beam is dispersed into a specific wavelength at which the gas absorbs light.
Its peculiar wavelength is, for example, around 1.6 μm for methane and around 10.0 μm for ammonia.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、ガスの濃
度分布を精度よく求めることができるという優れた効果
を奏する。In summary, according to the present invention, there is an excellent effect that the gas concentration distribution can be accurately obtained.
【図１】本発明の一実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の光路群の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of an optical path group of the present invention.
【図３】ＣＴアルゴリズム（４方向）によってＣＯの濃
度分布を求めた図で、その（ａ）はダクト内を10×10に
分割して各エリアでのＣＯ濃度を示した図、（ｂ）は
（ａ）を３次元的に示した図である。FIG. 3 is a diagram for obtaining a CO concentration distribution by a CT algorithm (4 directions), in which (a) shows the CO concentration in each area by dividing the inside of the duct into 10 × 10, (b) FIG. 3A is a diagram showing (a) three-dimensionally.
【図４】ダクト内に流したＣＯの濃度分布を示した図
で、その（ａ）はダクト内を10×10に分割して各エリア
でのＣＯ濃度を示した図、（ｂ）は（ａ）を３次元的に
示した図である。FIG. 4 is a diagram showing the concentration distribution of CO flowing in the duct, in which (a) shows the CO concentration in each area when the duct is divided into 10 × 10, and (b) shows ( It is the figure which showed a) three-dimensionally.
【図５】比例配分法（２方向）によってＣＯの濃度分布
を求めた図で、その（ａ）はダクト内を10×10に分割し
て各エリアでのＣＯ濃度を示した図、（ｂ）は（ａ）を
３次元的に示した図である。FIG. 5 is a diagram for obtaining a CO concentration distribution by the proportional distribution method (two directions), in which (a) shows the CO concentration in each area by dividing the inside of the duct into 10 × 10; FIG. 3A is a diagram showing (a) three-dimensionally.
【図６】比例配分法（４方向）によってＣＯの濃度分布
を求めた図で、その（ａ）はダクト内を10×10に分割し
て各エリアでのＣＯ濃度を示した図、（ｂ）は（ａ）を
３次元的に示した図である。FIG. 6 is a diagram for obtaining a CO concentration distribution by the proportional distribution method (4 directions), in which (a) shows the CO concentration in each area by dividing the duct into 10 × 10; FIG. 3A is a diagram showing (a) three-dimensionally.
【図７】ＣＴアルゴリズム（４方向）によってＣＯの濃
度分布を求めた図で、その（ａ）はダクト内を10×10に
分割して各エリアでのＣＯ濃度を示した図、（ｂ）は
（ａ）を３次元的に示した図である。FIG. 7 is a diagram for obtaining a CO concentration distribution by a CT algorithm (4 directions), in which (a) shows the CO concentration in each area by dividing the inside of the duct into 10 × 10, (b) FIG. 3A is a diagram showing (a) three-dimensionally.
【図８】ダクト内に流したＣＯの濃度分布を示した図
で、その（ａ）はダクト内を10×10に分割して各エリア
でのＣＯ濃度を示した図、（ｂ）は（ａ）を３次元的に
示した図である。FIG. 8 is a diagram showing the concentration distribution of CO flowing in the duct, in which (a) shows the CO concentration in each area when the duct is divided into 10 × 10, and (b) shows ( It is the figure which showed a) three-dimensionally.
【図９】比例配分法（２方向）によってＣＯの濃度分布
を求めた図で、その（ａ）はダクト内を10×10に分割し
て各エリアでのＣＯ濃度を示した図、（ｂ）は（ａ）を
３次元的に示した図である。FIG. 9 is a diagram for obtaining a CO concentration distribution by the proportional distribution method (two directions), in which (a) shows the CO concentration in each area by dividing the inside of the duct into 10 × 10; FIG. 3A is a diagram showing (a) three-dimensionally.
【図１０】比例配分法（４方向）によってＣＯの濃度分
布を求めた図で、その（ａ）はダクト内を10×10に分割
して各エリアでのＣＯ濃度を示した図、（ｂ）は（ａ）
を３次元的に示した図である。FIG. 10 is a diagram for obtaining a CO concentration distribution by the proportional distribution method (4 directions), in which (a) shows the CO concentration in each area by dividing the inside of the duct into 10 × 10; ) Is (a)
It is the figure which showed three-dimensionally.
２ 測定器 ７ 光路 ８ 光路群 2 Measuring instruments 7 Optical path 8 Optical path group
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三谷 茂樹 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 笠原 雅治 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 和栗 利春 東京都江東区豊洲三丁目２番16号 石川島 播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内 (72)発明者 加藤 格 東京都江東区豊洲三丁目２番16号 石川島 播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内 (72)発明者 山口 文彦 東京都江東区豊洲三丁目２番16号 石川島 播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Shigeki Mitani 3-3-22 Nakanoshima, Kita-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Kansai Electric Power Co., Inc. (72) Masaharu Kasahara 3--3 Nakanoshima, Kita-ku, Osaka City, Osaka Prefecture No. 22 in Kansai Electric Power Co., Inc. (72) Inventor Toshiharu Waguri 3-2-16 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Toyosu General Office (72) Inspector Kato 3-2 Toyosu, Koto-ku, Tokyo No. 16 Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Toyosu General Office (72) Inventor Fumihiko Yamaguchi 3-2-16 Toyosu Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Toyosu General Office
Claims (1)
らの光により光路を所定間隔を隔てて平行に複数形成し
て光路群を形成すると共に、この光路群と所定角度ずれ
た光路群を複数形成し、これら３方向以上の角度の異っ
た光路群の各光路に沿ったガス濃度をそれぞれ求め、こ
れらガス濃度をＣＴアルゴリズムによって演算処理して
ガス濃度分布を算出する測定器を設けたことを特徴とす
るガス濃度測定装置。1. An optical path group is formed by forming a plurality of optical paths in parallel with light from a light source at predetermined intervals at a measurement point for measuring gas concentration, and an optical path group deviated from the optical path group by a predetermined angle. A measuring instrument was provided in which a plurality of gas concentrations were formed, the gas concentrations along the respective optical paths of the optical path groups having different angles in three or more directions were obtained, and the gas concentrations were calculated by the CT algorithm to calculate the gas concentration distribution. A gas concentration measuring device characterized by the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14010494A JP3418247B2 (en) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | Gas concentration measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14010494A JP3418247B2 (en) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | Gas concentration measurement device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH085547A true JPH085547A (en) | 1996-01-12 |
| JP3418247B2 JP3418247B2 (en) | 2003-06-16 |
Family
ID=15261037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14010494A Expired - Fee Related JP3418247B2 (en) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | Gas concentration measurement device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3418247B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0959341A1 (en) * | 1998-05-16 | 1999-11-24 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Method for the quantitative analysis of volumina of gases, especially exhaust gases from combustion apparatus, and device for implementing the method |
| EP0985921A1 (en) * | 1998-09-08 | 2000-03-15 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Method and device for detecting the infrared radiation properties of exhaust gases |
| AT412903B (en) * | 2000-10-02 | 2005-08-25 | Herz Feuerungstechnik Ges M B | METHOD FOR CONTROLLING BZW. CONTROL OF FUELING SYSTEMS AND THEREBY REGULATORY FIRING SYSTEM |
| WO2005124318A1 (en) * | 2004-06-17 | 2005-12-29 | Muroran Institute Of Technology, National University Corporation | Surface plasmon resonance phenomenon measuring equipment |
-
1994
- 1994-06-22 JP JP14010494A patent/JP3418247B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0959341A1 (en) * | 1998-05-16 | 1999-11-24 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Method for the quantitative analysis of volumina of gases, especially exhaust gases from combustion apparatus, and device for implementing the method |
| EP0985921A1 (en) * | 1998-09-08 | 2000-03-15 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Method and device for detecting the infrared radiation properties of exhaust gases |
| AT412903B (en) * | 2000-10-02 | 2005-08-25 | Herz Feuerungstechnik Ges M B | METHOD FOR CONTROLLING BZW. CONTROL OF FUELING SYSTEMS AND THEREBY REGULATORY FIRING SYSTEM |
| WO2005124318A1 (en) * | 2004-06-17 | 2005-12-29 | Muroran Institute Of Technology, National University Corporation | Surface plasmon resonance phenomenon measuring equipment |
| JP2006003214A (en) * | 2004-06-17 | 2006-01-05 | Muroran Institute Of Technology | Surface plasmon resonance phenomenon measuring instrument |
| US7545500B2 (en) | 2004-06-17 | 2009-06-09 | Muroran Institute Of Technology | Surface plasmon resonance phenomenon measuring equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3418247B2 (en) | 2003-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1535047B1 (en) | Method for detecting gases by absorption spectroscopy | |
| US7352463B2 (en) | Method and device for detecting gases by absorption spectroscopy | |
| Kafri et al. | Moiré deflectometry: a ray deflection approach to optical testing | |
| US4081215A (en) | Stable two-channel, single-filter spectrometer | |
| WO2013147038A1 (en) | Substance properties measuring device | |
| WO2007139223A1 (en) | Sensor unit of exhaust gas analyzer | |
| JPH08304282A (en) | Gas analyzer | |
| JPS5847657B2 (en) | Ryu Taibun Sekiki | |
| JPH085547A (en) | Measuring apparatus for gas concentration | |
| JP2000506974A (en) | Optical fiber type sensing device | |
| JP3817517B2 (en) | Non-dispersive infrared gas measurement method using optical filter | |
| US8253942B2 (en) | Optical gas detector | |
| EP0779507A1 (en) | A method for determining the concentration of a specific gas and an analyzer | |
| US5319441A (en) | Method and apparatus for detecting wavelength of laser beam | |
| US4952027A (en) | Device for measuring light absorption characteristics of a thin film spread on a liquid surface, including an optical device | |
| JPH0843305A (en) | Smoke density measuring device | |
| Philipp et al. | Flame diagnostics by light sheet imaging and by shearing interferometry | |
| WO1997025609A1 (en) | Optical probe for in-situ detection of hydrocarbon concentration | |
| JP3276577B2 (en) | Optical surface roughness measuring device | |
| GB2381579A (en) | Measuring instrument for determining the percentage of a component in a fluid | |
| EP0248797A1 (en) | Computer controlled tuning of lasers | |
| US4813763A (en) | Light beam fluctuation compensating device and method | |
| US5113082A (en) | Electro-optical instrument with self-contained photometer | |
| JPS61207949A (en) | Measuring method for discharged smoke density from heat engine | |
| JPH05340868A (en) | Instrument for measuring concentration distribution of gas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |