JPH0989654A - 熱型検出器 - Google Patents
熱型検出器Info
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- JPH0989654A JPH0989654A JP24787895A JP24787895A JPH0989654A JP H0989654 A JPH0989654 A JP H0989654A JP 24787895 A JP24787895 A JP 24787895A JP 24787895 A JP24787895 A JP 24787895A JP H0989654 A JPH0989654 A JP H0989654A
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- oscillator
- frequency
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- detector
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のコンデンサーマイクロフォン式及び圧
力変化を測定する方式の検出器は高感度化・小型化・軽
量化には不向きな検出器であった。 【解決手段】 本発明では、照射赤外線ビーム１が照射
窓６を通過して測定側水晶振動子２の片表面の白金黒３
に吸収される。吸収により白金黒３は発熱し、測定側水
晶振動子２の周囲温度が変わり、測定側水晶振動子２の
振動周波数が変化する。一方、基準側水晶振動子８に
は、白金黒が付いていないので、その周囲温度は変わら
ず振動周波数は基本周波数のままである。従って、両者
の周波数差をビート信号として検出すれば被測定物の存
在による周波数変化が検出できる。
力変化を測定する方式の検出器は高感度化・小型化・軽
量化には不向きな検出器であった。 【解決手段】 本発明では、照射赤外線ビーム１が照射
窓６を通過して測定側水晶振動子２の片表面の白金黒３
に吸収される。吸収により白金黒３は発熱し、測定側水
晶振動子２の周囲温度が変わり、測定側水晶振動子２の
振動周波数が変化する。一方、基準側水晶振動子８に
は、白金黒が付いていないので、その周囲温度は変わら
ず振動周波数は基本周波数のままである。従って、両者
の周波数差をビート信号として検出すれば被測定物の存
在による周波数変化が検出できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、入射する赤外線等
を吸収して熱に変換し、その温度変化を検出する熱型検
出器に関する。本発明の検出器は、温度測定、赤外線や
熱線の測定、吸光分析法による化学物質の定量分析、発
熱物質の移動感知などに利用される。
を吸収して熱に変換し、その温度変化を検出する熱型検
出器に関する。本発明の検出器は、温度測定、赤外線や
熱線の測定、吸光分析法による化学物質の定量分析、発
熱物質の移動感知などに利用される。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば炭化水素や窒素酸化物など
の測定には、赤外線分析が行われている。これは、光源
から照射される赤外線を、交互にガスフィルタセルを通
過させるとともに、試料ガスが流通する測定セルに通過
させ、この通過光量を各々検出するもので、かかる赤外
線分析に使われる検出器としては、コンデンサーマイク
ロフォン式の検出器が知られている。コンデンサーマイ
クロフォン式の検出器は、特定波長の赤外線を吸収する
気体の膨脹を介して金属膜の変形による電気容量の変化
を検出するものである。しかし、この検出器は、大型で
生産コストが高く、小型化、マイクロ化の目的には適さ
ない。しかもコンデンサーの特性上高感度な測定ができ
ないという課題を有する。
の測定には、赤外線分析が行われている。これは、光源
から照射される赤外線を、交互にガスフィルタセルを通
過させるとともに、試料ガスが流通する測定セルに通過
させ、この通過光量を各々検出するもので、かかる赤外
線分析に使われる検出器としては、コンデンサーマイク
ロフォン式の検出器が知られている。コンデンサーマイ
クロフォン式の検出器は、特定波長の赤外線を吸収する
気体の膨脹を介して金属膜の変形による電気容量の変化
を検出するものである。しかし、この検出器は、大型で
生産コストが高く、小型化、マイクロ化の目的には適さ
ない。しかもコンデンサーの特性上高感度な測定ができ
ないという課題を有する。
【０００３】また、振動子を用いた検出器も提案されて
いる（実公昭 62-3722号）。この検出器は、薄肉円筒状
密閉室にガラス等の入射窓を付けるとともに、その円筒
室の外側壁に密閉室内の気体膨脹による薄肉円筒壁の振
動を検出する検出素子を装着したものである。すなわ
ち、入射光を断続させ、薄肉円筒状密閉室の気体が光吸
収によって生じる膨張に基づく圧力変化を外側壁の振動
としてとらえている。従って、ここでの振動子とは、光
の断続によりそれ自体を伸縮させ振幅が変わるものをい
い、振幅変化のためには、光の断続が必須となる。
いる（実公昭 62-3722号）。この検出器は、薄肉円筒状
密閉室にガラス等の入射窓を付けるとともに、その円筒
室の外側壁に密閉室内の気体膨脹による薄肉円筒壁の振
動を検出する検出素子を装着したものである。すなわ
ち、入射光を断続させ、薄肉円筒状密閉室の気体が光吸
収によって生じる膨張に基づく圧力変化を外側壁の振動
としてとらえている。従って、ここでの振動子とは、光
の断続によりそれ自体を伸縮させ振幅が変わるものをい
い、振幅変化のためには、光の断続が必須となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来提
案されている振動子を用いた検出器は、圧力変化に基づ
く振幅変化を検出するため、検出器自体を圧力変化が生
じる構造、すなわち密閉構造にしなければならない。し
かし、完全密閉構造にするのは困難で、そのため微妙な
圧力変化を検出できず、検出感度は非常に低いものとな
っているのが現状である。また、検出器として基準側と
測定側の２個を用いる場合、基準用、測定用の振動子は
各々別の密閉構造にしなければならないので、検出器の
スペース自体大きくなってしまった。
案されている振動子を用いた検出器は、圧力変化に基づ
く振幅変化を検出するため、検出器自体を圧力変化が生
じる構造、すなわち密閉構造にしなければならない。し
かし、完全密閉構造にするのは困難で、そのため微妙な
圧力変化を検出できず、検出感度は非常に低いものとな
っているのが現状である。また、検出器として基準側と
測定側の２個を用いる場合、基準用、測定用の振動子は
各々別の密閉構造にしなければならないので、検出器の
スペース自体大きくなってしまった。
【０００５】更に、気体膨脹を起こさせるため、薄肉円
筒状の振動子内に被測定成分と同一の光吸収特性を有す
る基準物質を収容しているので、広い赤外領域の光のな
かの被測定成分の特性波長にしか検出器は応答せず、広
い波長範囲に均等に応答することを条件とするＦＴ−Ｉ
Ｒ（フーリエ変換赤外分光装置）の検出器には使用でき
なかった。
筒状の振動子内に被測定成分と同一の光吸収特性を有す
る基準物質を収容しているので、広い赤外領域の光のな
かの被測定成分の特性波長にしか検出器は応答せず、広
い波長範囲に均等に応答することを条件とするＦＴ−Ｉ
Ｒ（フーリエ変換赤外分光装置）の検出器には使用でき
なかった。
【０００６】そこで、本発明は、圧力変化により振動子
の振幅を変化させず、温度変化により振動子の周波数を
変化させ、上記課題を一挙解決することを目的とする。
の振幅を変化させず、温度変化により振動子の周波数を
変化させ、上記課題を一挙解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、振動素子と、振動素子の表面に配設した感
熱材料と、振動素子の温度変化に基づく振動周波数の変
化を検出する検出部とを備えてなる熱型検出器を提供す
る。
決するため、振動素子と、振動素子の表面に配設した感
熱材料と、振動素子の温度変化に基づく振動周波数の変
化を検出する検出部とを備えてなる熱型検出器を提供す
る。
【０００８】ここで、振動素子としては、例えば、水晶
振動子、圧電セラミック振動子、音さ振動子、磁気ひず
み棒などを用いることができるが、これらに限定され
ず、機械振動子ならば何でもよい。水晶振動子を用いる
場合には、周波数温度特性の大きいＣＴカット（Ｘ軸と
平行な板面を持ち、Ｚ軸から３８°の面を持つ）が好ま
しい。また、圧電セラミック振動子としては、例えばチ
タン酸バリウム、ＰＺＴ（ＰｂＺｎＯ3 −ＰｂＴｉ
Ｏ3 ）を用いることができる。
振動子、圧電セラミック振動子、音さ振動子、磁気ひず
み棒などを用いることができるが、これらに限定され
ず、機械振動子ならば何でもよい。水晶振動子を用いる
場合には、周波数温度特性の大きいＣＴカット（Ｘ軸と
平行な板面を持ち、Ｚ軸から３８°の面を持つ）が好ま
しい。また、圧電セラミック振動子としては、例えばチ
タン酸バリウム、ＰＺＴ（ＰｂＺｎＯ3 −ＰｂＴｉ
Ｏ3 ）を用いることができる。
【０００９】感熱材料としては、白金黒、黒暗色塗料、
電磁波吸収膜、ガス層などを用いることができ、測定し
たい波長範囲によりいずれかを選択する。すなわち、広
い波長範囲の赤外線を検出する場合には白金黒、黒暗色
塗料を選択する。黒暗色塗料としては、例えばコールタ
ールピッチ、石油ピッチなどを挙げることができるがこ
れらに限定されない。なお、電磁波吸収膜とは、特定の
電磁波のみを吸収する膜で、測定対象のガスや液体を含
侵させたポーラスな物質、ガスやコロイド状の薄膜が該
当する。これら感熱材料は、振動素子の表面に塗布、接
着される。また、ガス層とは、振動素子を収容する容器
内に特定波長の赤外光に吸収特性を持つガスを封入した
ものを言い、ガスの種類は測定対象ガスに応じて選択さ
れる。
電磁波吸収膜、ガス層などを用いることができ、測定し
たい波長範囲によりいずれかを選択する。すなわち、広
い波長範囲の赤外線を検出する場合には白金黒、黒暗色
塗料を選択する。黒暗色塗料としては、例えばコールタ
ールピッチ、石油ピッチなどを挙げることができるがこ
れらに限定されない。なお、電磁波吸収膜とは、特定の
電磁波のみを吸収する膜で、測定対象のガスや液体を含
侵させたポーラスな物質、ガスやコロイド状の薄膜が該
当する。これら感熱材料は、振動素子の表面に塗布、接
着される。また、ガス層とは、振動素子を収容する容器
内に特定波長の赤外光に吸収特性を持つガスを封入した
ものを言い、ガスの種類は測定対象ガスに応じて選択さ
れる。
【００１０】検出部は、少なくとも振動周波数を検出す
る増幅帰還回路を有しており、前述した振動素子と増幅
帰還回路とで発振回路を構成する。発振回路の形式は、
ハートレー形、コルピッツ形、無調整コルピッツ形のい
ずれでも良い。また、検出部には感熱材料を配設しない
基準振動子の振動周波数との差を算出する算出回路を含
めても良い。この基準振動子は、感熱材料を配設する振
動子（測定用振動子）と同じものを用いる必要があり、
基準振動子と測定用振動子は周囲環境を同じにするため
にも同じ室内に入れるのが好ましい。算出回路は、周波
数カウンタ、記憶・計算器などからなる。
る増幅帰還回路を有しており、前述した振動素子と増幅
帰還回路とで発振回路を構成する。発振回路の形式は、
ハートレー形、コルピッツ形、無調整コルピッツ形のい
ずれでも良い。また、検出部には感熱材料を配設しない
基準振動子の振動周波数との差を算出する算出回路を含
めても良い。この基準振動子は、感熱材料を配設する振
動子（測定用振動子）と同じものを用いる必要があり、
基準振動子と測定用振動子は周囲環境を同じにするため
にも同じ室内に入れるのが好ましい。算出回路は、周波
数カウンタ、記憶・計算器などからなる。
【００１１】なお、本発明の熱型検出器は、温度測定、
赤外線や熱線の測定、吸光分析法による化学物質の定量
分析、発熱物質の移動感知など熱を検出するあらゆる分
野に応用できる。例えば、吸光分析法に使用する場合
は、光源と、該光源の光路上に設けられる試料ガスを流
入させる測定セルと、該測定セルの後段に設けられる熱
型検出器と含む分析計として使用できる。更に、ＦＴ−
ＩＲの検出器としても使用できる。
赤外線や熱線の測定、吸光分析法による化学物質の定量
分析、発熱物質の移動感知など熱を検出するあらゆる分
野に応用できる。例えば、吸光分析法に使用する場合
は、光源と、該光源の光路上に設けられる試料ガスを流
入させる測定セルと、該測定セルの後段に設けられる熱
型検出器と含む分析計として使用できる。更に、ＦＴ−
ＩＲの検出器としても使用できる。
【００１２】また、本発明は、振動素子に感熱材料を配
設する構造に限定されず、振動素子と、発振周波数を変
化せしめる電気的インピーダンス素子を有する増幅帰還
回路とからなる発振回路において、前記素子の一部に感
熱機構を具備せしめても同様な効果が得れる。すなわ
ち、発振回路のＬ（コイル），Ｃ（コンデンサ），Ｒ
（抵抗）の一部に感熱機構を具備せしめれば良い。感熱
機構としては、例えば感熱抵抗（サーミスタ）、素子の
周囲にガスを封入したもの等を挙げることができるが、
これらに限定されない。
設する構造に限定されず、振動素子と、発振周波数を変
化せしめる電気的インピーダンス素子を有する増幅帰還
回路とからなる発振回路において、前記素子の一部に感
熱機構を具備せしめても同様な効果が得れる。すなわ
ち、発振回路のＬ（コイル），Ｃ（コンデンサ），Ｒ
（抵抗）の一部に感熱機構を具備せしめれば良い。感熱
機構としては、例えば感熱抵抗（サーミスタ）、素子の
周囲にガスを封入したもの等を挙げることができるが、
これらに限定されない。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１が本発明の熱型検出器の一実施例を
示す。これは、中空の検出器ケース５内に測定側水晶振
動子２と基準側水晶振動子８を収容するとともに、検出
器ケース５の照射側にはガラス等でなる照射窓６が設置
されている。水晶振動子２、８は、例えば周波数温度特
性の大きいＣＴカットを用いる。
いて説明する。図１が本発明の熱型検出器の一実施例を
示す。これは、中空の検出器ケース５内に測定側水晶振
動子２と基準側水晶振動子８を収容するとともに、検出
器ケース５の照射側にはガラス等でなる照射窓６が設置
されている。水晶振動子２、８は、例えば周波数温度特
性の大きいＣＴカットを用いる。
【００１４】なお、各種水晶振動子の周波数温度特性の
関係を図４に示す。図４中、ＡＴ，ＧＴ，ＤＴ，ＢＴ，
ＣＴはカット名を表し、図よりＣＴカットが温度変化に
基づき周波数変化率が大きく変わることがわかる。この
ＣＴカットを作動させる温度は、周波数変化率の大きい
温度領域、例えば０℃、４０℃で用いる。０℃で作動さ
せるときは検出器ケース５を冷却させる冷却機構、４０
℃で作動させるときは検出器ケース５を加熱する加熱機
構が必要である。冷却、加熱機構としては例えばペルチ
ェ素子を用いる。
関係を図４に示す。図４中、ＡＴ，ＧＴ，ＤＴ，ＢＴ，
ＣＴはカット名を表し、図よりＣＴカットが温度変化に
基づき周波数変化率が大きく変わることがわかる。この
ＣＴカットを作動させる温度は、周波数変化率の大きい
温度領域、例えば０℃、４０℃で用いる。０℃で作動さ
せるときは検出器ケース５を冷却させる冷却機構、４０
℃で作動させるときは検出器ケース５を加熱する加熱機
構が必要である。冷却、加熱機構としては例えばペルチ
ェ素子を用いる。
【００１５】測定側水晶振動子２の片表面には感熱材料
である白金黒３を付着させる。白金黒は、広い波長範囲
に均等に吸熱が起こるので、測定レンジの広い検出器と
なる。なお、白金黒３の付着は蒸着により行い、厚さは
数百μｍである。測定側水晶振動子２及び基準側水晶振
動子８は、各々リード線を介して発振器（図示せず）に
接続される。発振器は例えば基本周波数９ＭＨｚのもの
を用いる。検出器ケース５内は、特定ガスの膨脹による
圧力変化を起こさせないので、ＡｒやＮ2 などの不活性
ガスを収納しても、真空でもよい。
である白金黒３を付着させる。白金黒は、広い波長範囲
に均等に吸熱が起こるので、測定レンジの広い検出器と
なる。なお、白金黒３の付着は蒸着により行い、厚さは
数百μｍである。測定側水晶振動子２及び基準側水晶振
動子８は、各々リード線を介して発振器（図示せず）に
接続される。発振器は例えば基本周波数９ＭＨｚのもの
を用いる。検出器ケース５内は、特定ガスの膨脹による
圧力変化を起こさせないので、ＡｒやＮ2 などの不活性
ガスを収納しても、真空でもよい。
【００１６】かかる構成において、例えばＦＴ−ＩＲの
検出器として用いる場合は次の様に動作する。ＦＴ−Ｉ
Ｒでは、照射赤外線ビーム１は干渉計の出力光で、その
出力光は照射窓６を通過して測定側水晶振動子２の片表
面の白金黒３に吸収される。吸収により白金黒３は発熱
し、測定側水晶振動子２の周囲温度が変わり、測定側水
晶振動子２の振動周波数が変化する。一方、基準側水晶
振動子８には、白金黒が付いていないので、その周囲温
度は変わらず振動周波数は基本周波数のままである。従
って、両者の周波数差をビート信号として検出すれば被
測定物の存在による周波数変化が検出できる。
検出器として用いる場合は次の様に動作する。ＦＴ−Ｉ
Ｒでは、照射赤外線ビーム１は干渉計の出力光で、その
出力光は照射窓６を通過して測定側水晶振動子２の片表
面の白金黒３に吸収される。吸収により白金黒３は発熱
し、測定側水晶振動子２の周囲温度が変わり、測定側水
晶振動子２の振動周波数が変化する。一方、基準側水晶
振動子８には、白金黒が付いていないので、その周囲温
度は変わらず振動周波数は基本周波数のままである。従
って、両者の周波数差をビート信号として検出すれば被
測定物の存在による周波数変化が検出できる。
【００１７】なお、以上の説明は、本発明の検出器を広
い波長範囲に応答させる場合を説明したが、特定の波長
領域にのみ応答する検出器としても作用させることがで
きる。この場合には、前述の白金黒３の代わりに特定の
波長のみに応答するガス吸収膜を用いれば良い。例え
ば、赤外の特定波長にのみ応答させ、ＣＯ2 分析計とし
て用いる場合の構成図を図２に示す。図２中１２は半円
筒状の光源ケースで、ケース内にニクロム線光源１１を
収容する。ニクロム線光源１１は、加熱することにより
赤外線ビーム１３を照射する。１４は中空円筒の試料ガ
ス通過セルで、試料ガス出入口２５より試料ガスの流出
入を行う。また、試料ガス通過セル１４の左右側面、光
源ケースには赤外線透過窓１５が設けられており、さら
に光源ケース１２と試料ガス通過セル１４の間には光を
断続させるセクター２１が配設されている。なお、セク
ター２１は同期モータ２２で回転させる。
い波長範囲に応答させる場合を説明したが、特定の波長
領域にのみ応答する検出器としても作用させることがで
きる。この場合には、前述の白金黒３の代わりに特定の
波長のみに応答するガス吸収膜を用いれば良い。例え
ば、赤外の特定波長にのみ応答させ、ＣＯ2 分析計とし
て用いる場合の構成図を図２に示す。図２中１２は半円
筒状の光源ケースで、ケース内にニクロム線光源１１を
収容する。ニクロム線光源１１は、加熱することにより
赤外線ビーム１３を照射する。１４は中空円筒の試料ガ
ス通過セルで、試料ガス出入口２５より試料ガスの流出
入を行う。また、試料ガス通過セル１４の左右側面、光
源ケースには赤外線透過窓１５が設けられており、さら
に光源ケース１２と試料ガス通過セル１４の間には光を
断続させるセクター２１が配設されている。なお、セク
ター２１は同期モータ２２で回転させる。
【００１８】１６は本発明に係る検出器で、室内に水晶
振動子１９を収容するとともに、水晶振動子１９の片表
面にＣＯ2 ガス吸収膜１７を付着している。この吸収膜
１７はＣＯ2 吸収波長（４．２８μｍ）の赤外光を吸収
して発熱するものである。水晶振動子１９の両側面は電
極１８、２０を接着しており、水晶振動子１９を高周波
電界におき共振を起こす。また、検出器１６の赤外線照
射面には赤外線透過窓１５が設けられている。なお発振
周波数変化は発振器２３で検出され、指示計２４に表示
される。
振動子１９を収容するとともに、水晶振動子１９の片表
面にＣＯ2 ガス吸収膜１７を付着している。この吸収膜
１７はＣＯ2 吸収波長（４．２８μｍ）の赤外光を吸収
して発熱するものである。水晶振動子１９の両側面は電
極１８、２０を接着しており、水晶振動子１９を高周波
電界におき共振を起こす。また、検出器１６の赤外線照
射面には赤外線透過窓１５が設けられている。なお発振
周波数変化は発振器２３で検出され、指示計２４に表示
される。
【００１９】以上の構成で、ＣＯ2 の分析を行う場合に
は、先ず試料ガス通過セル１４内にＣＯ2 を含む試料ガ
スを流入させる。ニクロム線光源１１から発せられる赤
外線ビーム１３をセクター２１で断続しながら、試料ガ
ス通過セル１４を通して検出器１６に導く。赤外線ビー
ム１３中の特定波長（４．２８μｍ）の光は、試料ガス
通過セル１４内のＣＯ2 によって吸収を受け弱まる。こ
の４．２８μｍＩＲの強弱が、４．２８μｍのＣＯ2 ガ
ス吸収膜１７で熱に変換され、水晶振動子１９の発振周
波数を変える。発振周波数の変化を検出すれば、ＣＯ2
の濃度が算出される。
は、先ず試料ガス通過セル１４内にＣＯ2 を含む試料ガ
スを流入させる。ニクロム線光源１１から発せられる赤
外線ビーム１３をセクター２１で断続しながら、試料ガ
ス通過セル１４を通して検出器１６に導く。赤外線ビー
ム１３中の特定波長（４．２８μｍ）の光は、試料ガス
通過セル１４内のＣＯ2 によって吸収を受け弱まる。こ
の４．２８μｍＩＲの強弱が、４．２８μｍのＣＯ2 ガ
ス吸収膜１７で熱に変換され、水晶振動子１９の発振周
波数を変える。発振周波数の変化を検出すれば、ＣＯ2
の濃度が算出される。
【００２０】なお、本発明は、ＣＯ2 分析に限定され
ず、ガス吸収膜１７の種類を変えれば、ＣＨ4 やＮＯ2
等も分析できる。更に、ガス吸収膜１７を用いず、室内
に測定対象ガスと同一のガスを封入してもよい。
ず、ガス吸収膜１７の種類を変えれば、ＣＨ4 やＮＯ2
等も分析できる。更に、ガス吸収膜１７を用いず、室内
に測定対象ガスと同一のガスを封入してもよい。
【００２１】また、分析計の構造も図２に示すものに限
定されず、例えば図３に示す如く、基準振動子を設置し
てもよい。図３中、３２、３２´は半円筒状の光源ケー
スで、ケース内にニクロム線光源３１、３１´を収容す
る。ニクロム線光源３１、３１´は、加熱することによ
り赤外線ビームを照射する。３３は中空円筒の試料ガス
通過セルで、試料ガス出入口４６より試料ガスの流出入
を行う。また、３３´は基準ガスが封入された中空円筒
の基準セルである。試料ガス通過セル３３、基準セル３
３´の左右側面、光源ケースには赤外線透過窓が設けら
れている。さらに光源ケース３２、３２´と試料ガス通
過セル３３、基準セル３３´の間には光を断続させるセ
クター４５が配設されている。なお、セクター４５は同
期モータ４４で回転させる。
定されず、例えば図３に示す如く、基準振動子を設置し
てもよい。図３中、３２、３２´は半円筒状の光源ケー
スで、ケース内にニクロム線光源３１、３１´を収容す
る。ニクロム線光源３１、３１´は、加熱することによ
り赤外線ビームを照射する。３３は中空円筒の試料ガス
通過セルで、試料ガス出入口４６より試料ガスの流出入
を行う。また、３３´は基準ガスが封入された中空円筒
の基準セルである。試料ガス通過セル３３、基準セル３
３´の左右側面、光源ケースには赤外線透過窓が設けら
れている。さらに光源ケース３２、３２´と試料ガス通
過セル３３、基準セル３３´の間には光を断続させるセ
クター４５が配設されている。なお、セクター４５は同
期モータ４４で回転させる。
【００２２】３４は試料側検出器で、室内に水晶振動子
３５を収容するとともに、水晶振動子３５の片表面にＣ
Ｏ2 ガス吸収膜３６を付着している。この吸収膜３６は
図２と同様ＣＯ2 吸収波長（４．２８μｍ）の赤外光を
吸収して発熱するものである。また、３４´は基準側検
出器で、室内に試料側検出器で用いたのと同様の水晶振
動子３５´を収容しており、この振動子にはＣＯ2 ガス
吸収膜３６を付着させない。３７、３７´は発振器、３
８は減算器、３９は周波数カウンタ、４０は記憶・計算
器、４１はＤ／Ａ変換器、４２はディジタル表示器、４
３はアナログ表示器である。
３５を収容するとともに、水晶振動子３５の片表面にＣ
Ｏ2 ガス吸収膜３６を付着している。この吸収膜３６は
図２と同様ＣＯ2 吸収波長（４．２８μｍ）の赤外光を
吸収して発熱するものである。また、３４´は基準側検
出器で、室内に試料側検出器で用いたのと同様の水晶振
動子３５´を収容しており、この振動子にはＣＯ2 ガス
吸収膜３６を付着させない。３７、３７´は発振器、３
８は減算器、３９は周波数カウンタ、４０は記憶・計算
器、４１はＤ／Ａ変換器、４２はディジタル表示器、４
３はアナログ表示器である。
【００２３】上記の構成でＣＯ2 の分析を行う場合に
は、先ず基準セル３３´内に濃度既知の基準ガスを封入
するとともに、試料ガス通過セル３３内にＣＯ2 を含む
試料ガスを流入させる。ニクロム線光源３１、３１´か
ら発せられる赤外線ビームをセクター４５で断続しなが
ら、試料ガス通過セル３３、基準セル３３´に交互に照
射する。検出器３４´に導かれる赤外線ビームは一定で
あるので、水晶振動子３５´は一定の周波数で振動して
いる。一方、検出器３４に導かれる赤外線ビームは、試
料ガス通過セル３３内のＣＯ2 によって吸収を受け弱ま
る。このビームの強弱が、ガス吸収膜３６で熱に変換さ
れ、水晶振動子３５の発振周波数を変える。水晶振動子
３５、３５´の周波数差を減算器３８で求め、差分をカ
ウントした後、ＣＯ2 濃度値に変換し、デジタルおよび
アナログ表示する。
は、先ず基準セル３３´内に濃度既知の基準ガスを封入
するとともに、試料ガス通過セル３３内にＣＯ2 を含む
試料ガスを流入させる。ニクロム線光源３１、３１´か
ら発せられる赤外線ビームをセクター４５で断続しなが
ら、試料ガス通過セル３３、基準セル３３´に交互に照
射する。検出器３４´に導かれる赤外線ビームは一定で
あるので、水晶振動子３５´は一定の周波数で振動して
いる。一方、検出器３４に導かれる赤外線ビームは、試
料ガス通過セル３３内のＣＯ2 によって吸収を受け弱ま
る。このビームの強弱が、ガス吸収膜３６で熱に変換さ
れ、水晶振動子３５の発振周波数を変える。水晶振動子
３５、３５´の周波数差を減算器３８で求め、差分をカ
ウントした後、ＣＯ2 濃度値に変換し、デジタルおよび
アナログ表示する。
【００２４】なお、以上の説明では、水晶振動子の振動
を温度により変化させるため、水晶振動子に白金黒やガ
ス吸収膜を付着させていたが、本発明はこれに限定され
ず、図５に示す如く発振回路の一部に感熱抵抗５１を設
けても同様の効果を達成できる。
を温度により変化させるため、水晶振動子に白金黒やガ
ス吸収膜を付着させていたが、本発明はこれに限定され
ず、図５に示す如く発振回路の一部に感熱抵抗５１を設
けても同様の効果を達成できる。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、検出器内の圧力変化を
周波数変化として測定するのではないから、室内を密閉
にする必要はなく、しかも高感度に測定できる。また、
広範囲の波長測定も可能となり、ＦＴ−ＩＲの検出器と
しても適用できる。更に、基準側及び測定側の水晶振動
子を同室に収容することもできる。
周波数変化として測定するのではないから、室内を密閉
にする必要はなく、しかも高感度に測定できる。また、
広範囲の波長測定も可能となり、ＦＴ−ＩＲの検出器と
しても適用できる。更に、基準側及び測定側の水晶振動
子を同室に収容することもできる。
【図１】本発明の検出器の概略図
【図２】本発明の検出器をＣＯ2 分析計として使用した
ときの概略図
ときの概略図
【図３】本発明の検出器をＣＯ2 分析計として使用した
ときの他の実施例図
ときの他の実施例図
【図４】各種水晶振動子の周波数温度特性の関係図
【図５】発振回路に感熱抵抗５１を設けた図
２：測定側水晶振動子 ３：白金黒 ８：基準側水晶振動子 １４：試料ガス
通過セル １７、３６：ガス吸収膜 １９：水晶振動
子 ３５、３５´：水晶振動子
通過セル １７、３６：ガス吸収膜 １９：水晶振動
子 ３５、３５´：水晶振動子
Claims (6)
- 【請求項１】 振動素子と、振動素子の表面に配設した
感熱材料と、振動素子の温度変化に基づく振動周波数の
変化を検出する検出部とを備えてなる熱型検出器。 - 【請求項２】 振動素子がＣＴカット型水晶振動子であ
る請求項１記載の熱型検出器。 - 【請求項３】 感熱材料が白金黒、黒暗色塗料、電磁波
吸収膜、ガス層である請求項１記載の熱型検出器。 - 【請求項４】 検出部が感熱材料を配設しない基準振動
子の振動周波数との差を算出する算出回路を含む請求項
１記載の熱型検出器。 - 【請求項５】 光源と、該光源の光路上に設けられる試
料ガスを流入させる測定セルと、該測定セルの後段に設
けられる請求項１記載の熱型検出器とを含む分析計。 - 【請求項６】 振動素子と、発振周波数を変化せしめる
電気的インピーダンス素子を有する増幅帰還回路とから
なる発振回路において、前記素子の一部に感熱機構を具
備せしめてなる熱型検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24787895A JPH0989654A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 熱型検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24787895A JPH0989654A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 熱型検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989654A true JPH0989654A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17169961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24787895A Pending JPH0989654A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 熱型検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0989654A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000174621A (ja) * | 1998-11-27 | 2000-06-23 | Asulab Sa | 時計の時間基準による高周波信号発生器 |
| JP2010236960A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Minoru Sasaki | ねじり振動を利用した赤外線の検出方法とこれを実施したねじり振動を利用した赤外線センサ |
-
1995
- 1995-09-26 JP JP24787895A patent/JPH0989654A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000174621A (ja) * | 1998-11-27 | 2000-06-23 | Asulab Sa | 時計の時間基準による高周波信号発生器 |
| JP2010236960A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Minoru Sasaki | ねじり振動を利用した赤外線の検出方法とこれを実施したねじり振動を利用した赤外線センサ |
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