JPH0933432A - 赤外線ガス分析計 - Google Patents

赤外線ガス分析計

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JPH0933432A
JPH0933432A JP20152995A JP20152995A JPH0933432A JP H0933432 A JPH0933432 A JP H0933432A JP 20152995 A JP20152995 A JP 20152995A JP 20152995 A JP20152995 A JP 20152995A JP H0933432 A JPH0933432 A JP H0933432A
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JP
Japan
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interference filter
spectrum
compensation
measurement component
detector
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Application number
JP20152995A
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English (en)
Inventor
Shigeyuki Akiyama
重之 秋山
Masahiko Fujiwara
雅彦 藤原
Naohito Shimizu
直仁 清水
Tetsushi Inoue
哲志 井ノ上
Takuji Ikuta
卓司 生田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horiba Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0933432A publication Critical patent/JPH0933432A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 妨害成分が多い試料ガスをも高い精度で分析
が可能な赤外線ガス分析計を提供する。 【構成】 測定セル2の一側に赤外光源1が、他側に測
定成分を検出するための非選択性検出器6がそれぞれ設
けられ、かつその測定セル2と非選択性検出器6との間
に、測定成分の中心波長のスペクトルのみを透過させる
干渉フィルタよりなるハーフミラー5を設ける一方、そ
のハーフミラー5の反射側には、補償用干渉フィルタ7
を介して補償用検出器8を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種排気ガスや大気中
に含まれる成分を測定するための赤外線ガス分析計に関
する。
【0002】
【従来の技術】焦電形赤外検出器や、PbS、PbS
e、InSb等の半導体検出器等のいわゆる固体検出器
を用いたNDIR法ガス分析計では、測定成分のみを選
択的に測定する場合、通常、測定成分の持つ特定の吸収
スペクトル(中心波長)のみを透過させる干渉フィルタ
(多層膜干渉フィルタ)を検出器の前段に配置した構成
が採られる。
【0003】また、妨害成分の濃度が高い場合等におい
て測定成分をより一層高感度に測定するためには、補償
用の検出器を具備したいわゆるダブル検出器が用いられ
ることが多い。
【0004】そのダブル検出器は、図示を省略するが、
測定セルを通過した後の赤外光をハーフミラーにより2
分割し、各々の測定成分を透過させる2種の干渉フィル
タを用いて2つの検出器でそれぞれ2成分を測定し、他
方の妨害となる干渉成分を演算し補正するように構成さ
れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来のダブル検出器では、ハーフミラーによる光量の低
下に起因する測定成分および補償成分の信号の出力低下
(1/2以下)があるため、高い補正精度を得るのは容
易ではなかった。
【0006】また、セル長が妨害成分と適合しない場合
(実際には適合しない場合が多い)には、補正演算の精
度そのものが低下するため、精度の高い測定値を得るこ
とは不可能であった。そして、特に、妨害成分の濃度が
高いと、精度の低下が甚だしくなり信頼性が低下する。
【0007】本発明はこのような実情に鑑みてなされ、
妨害成分が多い試料ガスをも高い精度で分析が可能な赤
外線ガス分析計を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するための手段を以下のように構成している。すなわ
ち、請求項1に記載の発明では、測定セルの一側に赤外
光源が、他側に測定成分を検出するための非選択性検出
器がそれぞれ設けられ、かつその測定セルと非選択性検
出器との間に、測定成分の中心波長のスペクトルのみを
透過させる干渉フィルタよりなるハーフミラーを設ける
一方、そのハーフミラーの反射側には、補償用干渉フィ
ルタを介して補償用検出器を設けてなることを特徴とし
ている。
【0009】請求項2に記載の発明では、請求項1に記
載の発明における前記補償用干渉フィルタが、前記測定
成分の中心波長を含む帯域のスペクトルを透過させる特
性を具備してなることを特徴としている。
【0010】請求項3に記載の発明では、請求項1に記
載の発明における前記補償用干渉フィルタが、前記測定
成分の中心波長よりも若干波長の短い領域にシフトした
帯域のスペクトルを透過させる特性を具備してなること
を特徴としている。
【0011】請求項4に記載の発明では、請求項1に記
載の発明における前記補償用干渉フィルタが、前記測定
成分の中心波長よりも若干波長の長い領域にシフトした
帯域のスペクトルを透過させる特性を具備してなること
を特徴としている。
【0012】
【作用】請求項1ないし請求項4に記載の発明では、測
定成分の中心波長のスペクトルのみを透過させる干渉フ
ィルタでハーフミラーを形成したことにより、非選択性
検出器に入力される測定成分の信号出力が増大する。ま
た、補償用検出器に入力される補償成分の信号出力も増
大するため、補正精度が向上し、かつ高い検出感度(S
/Nが大)が得られる。
【0013】請求項2に記載の発明では、特に測定成分
の中心波長の両側のいわゆるサイドバンドにおいて共存
する妨害成分を補償用干渉フィルタで除去することがで
きるため、高い補償効果が得られる。
【0014】請求項3に記載の発明では、測定成分の中
心波長よりも若干波長の短い領域で共存する妨害成分を
除去することができる。
【0015】請求項4に記載の発明では、測定成分の中
心波長よりも若干波長の長い領域で共存する妨害成分を
除去することができる。
【0016】
【実施例】以下に本発明の赤外線ガス分析計の実施例を
図面を参照しつつ説明する。図1は赤外線ガス分析計の
構成図で、符号1は赤外線を発生させる光源(赤外光
源)、2は測定セル、3はサンプルガスと比較ガスを交
互に導入するためのガス取入口、4はガス排出口、5は
多層膜干渉フィルタ(干渉フィルタ)よりなるハーフミ
ラー、6は非選択性検出器、7は補償用干渉フィルタ、
8は補償用検出器である。
【0017】上述のハーフミラー5は、結晶体の上に屈
折率の異なる金属酸化膜を多層に蒸着してなり、測定成
分の中心波長のスペクトルのみを透過させるとともに、
残りの波長成分を反射させるものである。
【0018】一方、補償用干渉フィルタ7は、例えば、
図2に示すように、測定成分の中心波長を含む帯域c1
のスペクトルを透過させる特性を具備したバンドパスフ
ィルタと称されるものである。なお、図2にて、符号a
は測定成分(CO)の吸収スペクトル、bはハーフミラ
ー5の干渉フィルタとしての透過スペクトルを示す。
【0019】上述のように、多層膜干渉フィルタよりな
るハーフミラー5を非選択性検出器6の前段に設けてい
ることによって、測定セル2を通過した赤外線の光量の
低下度は、従来よりも半減する。つまり、従来では、非
選択性検出器6に至るまでにハーフミラーと干渉フィル
タの双方で光量の低下があったが、本発明では、上述の
ハーフミラー5による光量の低下があるのみである。
【0020】従って、非選択性検出器6に入力される信
号の出力が従来より増大するとともに、補償用検出器8
に入力される信号の出力も増大するので、補正精度が向
上し、かつ高感度(S/Nが大)が得られる。さらに、
この場合、特に測定成分の中心波長の両側のいわゆるサ
イドバンドにおいて共存する妨害成分を補償用干渉フィ
ルタ7で除去するので、高い補償効果が得られる。
【0021】より詳しく説明すると、測定セル2を通過
した赤外光はハーフミラー5で透過側と反射側の2つの
光路に分割される。透過側では、図2および図3に示す
測定成分(CO)のスペクトル(a)のスペクトル幅
(μm)を有し、かつ最高透過率をもつ中心波長約4.
7μmのハーフミラー5の干渉フィルタの透過スペクト
ルが非選択性検出器6に入射し、それぞれ試料ガス成分
中の赤外吸収スペクトルの透過光が検出される。
【0022】従って、非選択性検出器6では、測定成分
であるCOの他に共存しているCO2 やH2 Oについて
も検出することとなり、これらの検出値が干渉影響値と
なってCOの検出値に少なからず影響を与えることとな
る。
【0023】他方、ハーフミラー5の反射側では、その
干渉フィルタのもつ透過スペクトル以外の赤外線(波長
および光量)が補償用干渉フィルタ7に入射し、その透
過特性であるスペクトルc1 (図2参照)に応じた透過
スペクトルが補償用検出器8に入射され、試料ガス成分
のもつ赤外吸収波長と濃度に応じた検出信号が得られ
る。
【0024】この場合、測定対象となるCOの赤外スペ
クトルはきわめて小さく、他の共存ガス(妨害成分)の
スペクトルを図2におけるb〜c1 に相当する波長帯域
の赤外線に感度をもつ信号として検出することができ
る。従って、非選択性検出器6で得られた検出信号値か
ら、補償用検出器8で得た検出信号値を減算するいわゆ
る差量演算をおこなうことにより、干渉影響を低く抑え
た精度の高い測定値を得ることができる。
【0025】以上要するに、両検出器6,8に入力され
る信号出力が従来よりも増大する結果S/Nが向上する
とともに、両検出器6,8で検出されるスペクトル特性
曲線が近似するので干渉補正の演算精度が向上し、特
に、妨害成分を多く含む試料ガスをも高精度に測定する
ことができる。
【0026】また、両検出器6,8の温度特性や光量の
劣化(窓の汚れや光源1の劣化等)に伴う検出感度の変
化が相互に近似するように演算回路のゲインを調整して
おくことが比較的容易であり、温度ドリフトや光量変化
等の種々の条件変化に対しても、干渉成分の妨害影響を
安定に低減させることができ、信頼性を格段に向上させ
ることができることとなった。
【0027】図4および図5は補償用干渉フィルタ7の
透過スペクトルのその他の例を示し、図4では、その透
過スペクトルc2 が測定成分の中心波長bよりも若干波
長の短い領域にシフトした場合を示し、図5では、その
透過スペクトルc3 が測定成分の中心波長bよりも若干
波長の長い領域にシフトした場合を示している。いずれ
を採るかについては、試料ガス中に含まれる妨害成分の
含有率や中心波長等をも考慮して、その吸収スペクトル
に応じて適宜に判断すればよい。
【0028】図6は2つの赤外線素子61,62を有す
る2素子一体形の検出器6の光学系に干渉フィルタより
なるハーフミラー5を組み込んだ応用例を示し、ハーフ
ミラー5の透過側に一方の赤外線素子(非選択性検出
器)61を配置し、そのハーフミラー5の反射側に設け
たミラーブロック21で、ハーフミラー5によって反射
された赤外線を他方の赤外線素子(補償用検出器)62
に入射させるものである。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし請
求項4に記載の発明では、測定成分の中心波長のみを透
過させる干渉フィルタよりなるハーフミラーを測定セル
と非選択性検出器との間に設けるとともに、そのハーフ
ミラーの反射側に補償用干渉フィルタを介して補償用検
出器を設けたので、非選択性検出器に入力される測定成
分の信号出力が増大するとともに、補償用検出器に入力
される補償成分の信号出力も増大するため、補正精度が
向上し、かつ高い検出感度(S/Nが大)が得られる。
【0030】請求項2に記載の発明では、補償用干渉フ
ィルタが測定成分の中心波長を含む帯域のスペクトルを
透過させるので、特に測定成分の中心波長の両側のサイ
ドバンドにおいて共存する妨害成分をも除去することが
でき、高い補償効果が得られる。
【0031】請求項3に記載の発明では、補償用干渉フ
ィルタが測定成分の中心波長よりも若干波長の短い領域
にシフトした帯域のスペクトルを透過させるので、測定
成分の中心波長よりも若干波長の短い領域で共存する妨
害成分を除去することができる。
【0032】請求項4に記載の発明では、補償用干渉フ
ィルタが測定成分の中心波長よりも若干波長の長い領域
にシフトした帯域のスペクトルを透過させるので、測定
成分の中心波長よりも若干波長の長い領域で共存する妨
害成分を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の赤外線ガス分析計の一実施例を示す構
成図である。
【図2】同ハーフミラー及び補償用干渉フィルタの透過
スペクトルの関係を示すグラフである。
【図3】主要ガス成分の赤外吸収スペクトルを示すグラ
フである。
【図4】補償用干渉フィルタの透過スペクトルの一例を
示すグラフである。
【図5】補償用干渉フィルタの透過スペクトルの他の例
を示すグラフである。
【図6】赤外線ガス分析計の他の実施例を示す構成図で
ある。
【符号の説明】
1…赤外光源、2…測定セル、5…干渉フィルタよりな
るハーフミラー、6…非選択性検出器、7…補償用干渉
フィルタ、8…補償用検出器。
フロントページの続き (72)発明者 井ノ上 哲志 京都府京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会社堀場製作所内 (72)発明者 生田 卓司 京都府京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会社堀場製作所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定セルの一側に赤外光源が、他側に測
    定成分を検出するための非選択性検出器がそれぞれ設け
    られ、かつその測定セルと非選択性検出器との間に、測
    定成分の中心波長のスペクトルのみを透過させる干渉フ
    ィルタよりなるハーフミラーを設ける一方、そのハーフ
    ミラーの反射側には、補償用干渉フィルタを介して補償
    用検出器を設けてなることを特徴とする赤外線ガス分析
    計。
  2. 【請求項2】 前記補償用干渉フィルタが、前記測定成
    分の中心波長を含む帯域のスペクトルを透過させる特性
    を具備してなることを特徴とする請求項1に記載の赤外
    線ガス分析計。
  3. 【請求項3】 前記補償用干渉フィルタが、前記測定成
    分の中心波長よりも若干波長の短い領域にシフトした帯
    域のスペクトルを透過させる特性を具備してなることを
    特徴とする請求項1に記載の赤外線ガス分析計。
  4. 【請求項4】 前記補償用干渉フィルタが、前記測定成
    分の中心波長よりも若干波長の長い領域にシフトした帯
    域のスペクトルを透過させる特性を具備してなることを
    特徴とする請求項1に記載の赤外線ガス分析計。
JP20152995A 1995-07-15 1995-07-15 赤外線ガス分析計 Pending JPH0933432A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100693063B1 (ko) * 2005-12-27 2007-03-12 (주) 인바이런먼트 리딩 테크놀러지 경년 변화 보정 수단을 구비한 ndir 가스 센서
EP2169384A1 (en) * 2008-09-30 2010-03-31 General Electric Company IR gas sensor with simplified beam splitter.
JP2020506377A (ja) * 2017-01-16 2020-02-27 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. セレン化鉛検出器及び集積されるバンドパスフィルタを備えるカプノグラフィー

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