JPH10142148A

JPH10142148A - 濃度測定装置

Info

Publication number: JPH10142148A
Application number: JP29645296A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Kato; 光雄加藤; Masazumi Taura; 昌純田浦; Kenji Muta; 研二牟田; Kimiyo Tokuda; 君代徳田; Koutarou Fujimura; 皓太郎藤村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1996-11-08
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】背景光がある条件下でもガス濃度を正確に測定
可能な濃度装置を提供すること。【解決手段】測定対象中のガス状物質に固有な吸収波長
のレーザ光を発振する光源部１０と、この光源部から発
振されるレーザ光の波長に変調を加えるための変調信号
発生器２０と、前記測定対象を通過したレーザ光と背景
光を受光し、光強度を検出する第１の受光部４０と、こ
の第１の受光部４０近傍に配置され、背景光のみを受光
し、光強度を検出する第２の受光部５０と、前記第１の
受光部で検出された光強度とレーザ光に加えられた変調
成分とから測定対象中のガス状物質による光吸収量を検
出する位相敏感検波器３０と、検出された二つの光強度
と光吸収量とから測定対象中のガス状物質濃度を検出す
る演算器３１とを具備

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス状物質の濃度
を測定する濃度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】測定対象中のガス状物質の濃度を測定す
るには、ガス・クロマトグラフィーやジルコニア式酸素
濃度計のように、測定領域からガスをサンプリングし、
サンプリングしたガスに対して測定妨害物質の除去など
の前処理を施して測定装置に採り入れ、測定対象中のガ
ス状物質の濃度測定を行っていた。その他、ガス状物質
からの発光・蛍光強度や、測定領域での光吸収量からガ
ス状物質濃度を測定する技術も存在している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記したガス状物質の
濃度測定方法ではガスをサンプリングして濃度測定を行
うが、以下に示すような問題点がある。・サンプリングにより測定領域の状態を乱す。

【０００４】・サンプリング時間が必要で、測定・制御
の高速化が困難である。・サンプリング流量・温度を正確に制御する装置が必要
である。・測定妨害物質を取り除く煩雑な前処理が必要である。

【０００５】・一定量以上のサンプリングガスが必要な
場合、微量分析が困難である。また、光測定によってガス状物質の濃度をサンプリング
せずに測定する技術には、以下に示すような問題点があ
る。

【０００６】・煤塵等の固体粒子が浮遊している場所で
は、発光・蛍光法による測定が困難である。・単純吸収法による測定では測定感度が低い。

【０００７】・燃焼場のように、強い背景光が存在した
り、背景光が変動する場合には測定が困難である。本発明の目的は、サンプリング，前処理を不要とし、強
い背景光や背景光の変動があっても測定を行うことが可
能な濃度測定装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の濃度測定装置
は、上記課題を解決するために以下のように構成されて
いる。本発明の濃度測定装置は、測定対象中のガス状物
質に固有な吸収波長のレーザ光を発振する光源部と、こ
の光源部から発振されるレーザ光の波長に変調を加える
ための変調信号発生器と、前記測定対象を通過したレー
ザ光と背景光を受光し、光強度を検出する第１の受光部
と、この第１の受光部近傍に配置され、背景光のみを受
光し、光強度を検出する第２の受光部と、前記第１の受
光部で検出された光強度とレーザ光に加えられた変調成
分とから測定対象中のガス状物質の吸収波長での光吸収
量を検出する位相敏感検波器と、検出された二つの光強
度と光吸収量とから測定対象中のガス状物質濃度を検出
する演算器とを具備してなることを特徴とする。

【０００９】発振するレーザ光の波長を測定対象のガス
状物質の吸収波長にロックするための手段を具備する。
検出された光強度信号から、レーザ光に加えられた変調
成分に同期した成分を取り除いて、ノイズ成分を取り除
き、ガス状物質による光吸収量だけを位相敏感検波す
る。

【００１０】測定対象を通過する前のレーザ光の強度を
測定する手段を具備する。本発明の濃度測定装置は、上
記構成によって以下の作用・効果を有する。本発明の濃
度測定装置の原理は、ガス状物質は物質毎に特有波長の
光を吸収性質に基づいた吸収分光法である。つまり、本
発明の濃度測定装置は、光学的手法に基づいており、サ
ンプリング測定による問題点を克服することが可能であ
るが、それ以外に、下記の理由により通常の吸収分光法
では達成することのできない性能を実現している。

【００１１】（１）共存ガスの影響を受けない。ガス状物質（酸素）が特有波長の光を吸収する状態を高
分解能分光技術によって分析を行うと、図７に示すよう
に、非常に細かい吸収スペクトルの一群となっている。
本発明では、この吸収スペクトルの中の一本（回転線）
を対象に吸収量の測定を行っているため、対照ガスと同
時に存在する共存ガスがほぼ同じ波長域に吸収帯を有し
ている場合でも対象ガスの濃度測定を行うことができ
る。なぜなら、波長に関して高分解能で観た場合、異な
る物質の回転線が重なることはほとんどないからであ
る。また、たまたま、１本の回転線が重なる場合でも、
他の回転線は決して重ならないために、測定の対象の回
転線を他の回転線にすることで、この問題を回避するこ
とができる。

【００１２】（２）測定感度が高い。前述の通り一般的に吸収分光法は測定感度が悪いため、
光の吸収量が少ない物質（吸収係数が低い物質）や微量
の物質の測定には適さない。本発明の濃度測定装置で
は、波長変調法による測定を行うことで測定感度の向上
を実現している。この波長変調法とは、発振させるレー
ザ光の波長に対し変調を加え、測定対象を通過した信号
の中から変調に同期した成分を取りだすことによってノ
イズ成分を取り除き、ガス状物質による光吸収量だけを
位相敏感検波する。

【００１３】（３）煤塵などの粉体状粒子が存在する場
での測定が可能。従来の蛍光分光法や発光分光法では、測定光路の途中に
煤塵等の粉体状粒子が存在すると、光の到達量が変動し
測定が困難になる。また、通常の吸収分光法でも光の透
過量の変動はノイズ増大の原因になり測定感度を低下さ
せていた。

【００１４】上記位相敏感検波器で波長変調法によって
検出された吸収量は、ガス状物質濃度と測定長とレーザ
透過強度のみに依存する。また、固体粒子による吸収は
波長には依存しない。そして、ガス状物質の吸収中心波
長での検出される吸収量は、ガス状物質の吸収と固体粒
子による吸収の足しあわせになっている。位相敏感検波
器では、固体粒子による吸収量が取り除かれたガス状物
質による吸収量のみが検出される。従って、光路途中に
粉体状物質が存在しても波長変調法を用いた位相敏感検
波器でガス状物質による吸収量を検出することができ、
ガス状物質の濃度を求めることができる。

【００１５】（４）背景光が大きく揺らぐ状態での測定
が可能従来の光学的測定法では、強い背景光が存在する場所で
の測定は困難である。例えば、蛍光法や発光法では測定
対象領域からの光を検出して測定するため、強い背景光
が存在したり、背景光が大きく揺らいでいる領域での測
定は困難である。また、通常の吸収法でも背景光の揺ら
ぎはノイズ増大の原因となる。

【００１６】そこで、本発明では、レーザ光を受光する
第１の受光部の近傍に、背景光のみの強度を検出する第
２の受光部を配置することによって、第１の受光部で検
出された強度から背景光の影響を取り除き、ガス状物質
濃度の検出を可能にしている。上記原理を用いた本発明
の濃度測定装置は、測定領域に背景光が存在する条件下
でも、ガス状物質の濃度を測定することが可能である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。（第１実施形態）本発明の原理実証のために、背景光が
有る状態と無い状態とで、大気中の酸素濃度をサンプリ
ングせずに測定を行った。

【００１８】図１は本発明の第１実施形態に係わる濃度
測定装置の構成を示す模式図である光源部１０が、レー
ザ発振波長を酸素分子に固有な吸収波長に調整可能なレ
ーザダイオード１１にＬＤ制御信号Ｓ１によって制御を
行うＬＤドライバ１２が接続されて構成されている。

【００１９】レーザダイオード１１から発振されるレー
ザ光波長に変調を加えるための変調信号Ｓ２が波形発生
器（変調信号発生器）２０から、ＬＤドライバ１２と位
相敏感検波器３０に出力されている。

【００２０】レーザダイオード１１からのレーザ光と背
景光とを合わさった光を受光し強度を検出する第１の受
光部４０がレーザ光の光軸上に設置されている。第１の
フォトダイオード４１では受光したレーザ光が電気信号
に変換され、第１のＰＤ−Ａｍｐ．４２に出力されてい
る。第１のＰＤ−Ａｍｐ．４２では光強度が測定され、
受光信号Ｓ３が位相敏感検波器３０と演算器３１に出力
されている。

【００２１】また、レーザの背景光のみを受光し強度を
検出する第２の受光部４０が、第１の受光部３０のごく
近傍のレーザ光の光軸外に配置されている。第２の受光
部４０は、背景光を電気信号に変換する第２のフォトダ
イオード４１と、変換された信号から背景光強度を検出
する第２のＰＤ−Ａｍｐ．４２から構成されている。そ
して、第２のＰＤ−Ａｍｐ．４２から背景光強度信号Ｓ
４が演算器３１に出力されている。

【００２２】位相敏感検波器３０では、入力された信号
を基に、大気中の酸素分子による光吸収量が解析され、
吸収量信号Ｓ５が演算器３１に出力されている。演算器
では、吸収量から受光強度と背景光強度とから酸素濃度
を演算する。

【００２３】そして、測定室の室内灯をつけた条件と、
室内灯を消した条件で大気中の酸素濃度の測定を行っ
た。また、測定長は４００ｍｍで、背景光とレーザ光と
の強度比は５％である。

【００２４】変調信号発生器２０は変調信号Ｓ２をＬＤ
ドライバ１２と位相敏感検波器３０に出力する。ＬＤド
ライバ１２は、レーザダイオード１１が酸素に固有な吸
収波長を発振し、且つ入力された変調信号Ｓ２に従った
変調信号が加わるよう、レーザダイオード１１を制御す
るＬＤ制御信号Ｓ１をレーザダイオード１１に出力し、
レーザダイオード１１はＬＤ制御信号Ｓ１に従ってレー
ザ光を発振する。そして、レーザ光が大気中を通過し
て、第１のフォトダイオード４１だけに入射する。ま
た、背景光が存在する場合、背景光は第１のフォトダイ
オード４１と第２のフォトダイオード５１とに入射す
る。

【００２５】第１のフォトダイオード４１は入射した光
を電気信号に変換して第１のＰＤ−Ａｍｐ．４２に出力
する。第１のＰＤ−Ａｍｐ．４２では出力された信号か
ら光強度を検出し、位相敏感検波器４１に受光信号Ｓ３
を出力する。

【００２６】また、第２のフォトダイオード５１は、受
光した背景光を電気信号に変換して、第２のＰＤ−Ａｍ
ｐ．５２に入力する。第２のＰＤ−Ａｍｐ．５２では、
入力された信号から背景光の強度を検出し背景光強度信
号Ｓ４を演算器３１に入力する。

【００２７】位相敏感検波器３０では、変調信号Ｓ２と
受光信号Ｓ３との比較により、受光信号Ｓ３の中からレ
ーザダイオード１１から出射されたレーザ光の変調成分
に同期した成分のみを取りだしてノイズを除去し、酸素
分子による吸収スペクトル中の１本の回転線を対象に吸
収量を検出し、吸収量信号Ｓ５を濃度演算器３１に出力
する。

【００２８】そして、濃度演算器３１は、受光強度から
背景光による影響を取り除き、吸収量信号Ｓ５を補正し
て酸素濃度を演算し、酸素濃度信号Ｓ６を出力する。測
定の結果、室内灯の点灯の有無に関わらず、測定結果
は、大気中の酸素濃度を２１％と示した。従って、本実
施形態の装置では、背景光が変動する条件でも、サンプ
リングをせずに大気中の酸素濃度を正確に測定すること
が確認できた。

【００２９】（第２実施形態：背景光を強制的に加えた
場合の酸素濃度測定）本実施形態では、測定セル中の酸
素濃度をサンプリングせずに測定を行った。図２は本発
明の第２実施形態に係わる濃度測定装置の系統を示す模
式図である。

【００３０】光源部１０が、レーザ発振波長を酸素分子
に固有な吸収波長に調整可能なレーザダイオード１１
に、制御を行うＬＤドライバ１２が接続されて構成され
ている。

【００３１】レーザダイオード１１から発振されるレー
ザ光波長に変調を加えるための変調信号Ｓ２が波形発生
器（変調信号発生部）２０から、ＬＤドライバ１２と第
１の位相敏感検波器３０と第２の位相敏感検波器６０に
出力されている。

【００３２】レーザダイオード１１から出射されたレー
ザ光の光路にハーフミラー７０が設置されている。ハー
フミラー７０で反射した光は、ミラー７１を介して第３
の受光部８０に入射し、測定対象を通過しない光の強度
が測定される。ハーフミラー７０で反射されたレーザ光
がミラー７１を介して第３のフォトダイオード８１で受
光されている。第３のフォトダイオード８１によって電
気信号に変換された光信号は、第３のＰＤ−Ａｍｐ．８
２に入力されて光強度が測定され、受光信号Ｓ１０が第
２の位相敏感検波器６０に出力されている。第３のＰＤ
−Ａｍｐ８２から参照レーザ光強度信号Ｓ１０が濃度演
算器３１と第２の位相敏感検波器６０に出力されてい
る。

【００３３】第２の位相敏感検波器６０では、参照レー
ザ光強度Ｓ１０と変調信号Ｓ２とから正確な酸素の吸収
波長が検出され、レーザダイオード１１が吸収波長を発
振するよう波長ロック信号Ｓ１１がＬＤドライバ１２に
出力されている。

【００３４】ハーフミラー７０を透過したレーザ光は測
定セル９０を通過し、蛍光灯９１による背景光と一緒に
第１の受光部４０のフォトダイオード４１で受光され
る。第１のフォトダイオード４１は受光したレーザ光を
電気信号に変換し、受光信号Ｓ３が第１の位相敏感検波
器３０とＰＤ−Ａｍｐ．４２に出力されている。

【００３５】第１の位相敏感検波器３０では、変調信号
と受光信号から吸収量が検出され、吸収量信号Ｓ５が濃
度演算器３１に出力されている。また、測定セル９０を
透過した背景光が第２の受光部５０で受光される。第２
の受光部５０は、背景光を電気信号に変換する第２のフ
ォトダイオード５１と、変換された信号から背景光強度
を検出する第２のＰＤ−Ａｍｐ．５２とから構成されて
いる。そして、第２のＰＤ−Ａｍｐ．５２から背景光強
度信号Ｓ４が濃度演算器３１に出力されている。そし
て、濃度演算器３１では、吸収量と受光強度と背景光強
度とから酸素濃度が演算される。

【００３６】ここで、第１の受光部と第２の受光部との
設置位置関係を図３に示す。第１のフォトダイオード４
０が、測定セル９０に設けられたレーザ透過用窓９２か
ら出射したレーザ光が第１の受光部４０のみに入射する
ように配置されている。この時、背景光がある場合、第
１の受光部４０は、レーザを透過した背景光を受光す
る。また、第２の受光部５０は、レーザ光は入射しない
が、レーザ透過用窓９２を透過した背景光は入射するよ
うに配置されている。

【００３７】測定セル中の酸素濃度を検出する動作につ
いて説明する。測定は下記の手順で行った。先ず、蛍光
灯を消して背景光が無い条件で、測定セル中に各種酸素
濃度に設定した標準ガスを流入させて酸素濃度測定を行
う。次に、蛍光灯を点灯させて背景光を強制的に測定セ
ル中に入射させ、前記した背景光が無い条件と同様に酸
素濃度測定を行う。なお、測定条件は以下に示すとおり
である。

【００３８】

【表１】

【００３９】先ず、変調信号発生器２０は変調信号Ｓ２
をＬＤドライバ１２と第１の位相敏感検波器３０と第２
の位相敏感検波器６０に出力する。ＬＤドライバ１２は
変調信号Ｓ２に従ってレーザダイオード１１を制御す
る。レーザダイオード１１から発振されたレーザ光はハ
ーフミラー７０で、反射光と透過光とに分けられる。反
射光はミラー７１を介して第３のフォトダイオード８１
に入射する。第２のフォトダイオード８１に入射した光
は電気信号に変換され、第３のＰＤ−Ａｍｐ．８２に出
力される。第３のＰＤ−Ａｍｐ．８２は、第３のフォト
ダイオード８１に入射した光の強度を検出し、参照レー
ザ光強度信号Ｓ１０を第２の位相敏感検波器６０と濃度
演算器３１に出力する。第２の位相敏感検波器６０は、
変調信号Ｓ２と参照レーザ光強度信号Ｓ１０とから、酸
素の吸収中心波長を検出し、レーザダイオード１１から
発振するレーザ光の波長を吸収中心波長にロックするよ
う、波長ロック信号Ｓ１１をＬＤドライバ１２に出力す
る。

【００４０】ハーフミラー７０を透過したレーザ光は、
測定セル９０を通過して、背景光と一緒に第１のフォト
ダイオード４１に入射する。第１のフォトダイオード４
１は入射した光を電気信号に変換し、第１のＰＤ−Ａｍ
ｐ．４２に出力する。第１のＰＤ−Ａｍｐ．４２は光強
度を検出し、受光信号Ｓ３を第１の位相敏感検波器３０
と濃度演算器３１に出力する。

【００４１】そして、第１の位相敏感検波器３０では、
変調信号Ｓ２と受光信号Ｓ３との比較により、受光信号
Ｓ３の中からレーザダイオード１１から出射されたレー
ザ光の変調成分に同期した成分のみを取りだしてノイズ
を除去し、酸素分子による吸収スペクトル中の１本の回
転線を対照にレーザ吸収量を測定し、吸収量信号Ｓ５を
濃度演算器３１に出力する。

【００４２】第２のフォトダイオードは背景光だけを受
光して電気信号に変換し、第２のＰＤ−Ａｍｐ．に出力
する。第２のＰＤ−Ａｍｐ．は光強度を検出し、背景光
強度を濃度演算器に出力する。

【００４３】そして、濃度演算器３１は、受光強度と背
景光強度とを比較して、背景光による影響を取り除いた
透過量を演算する。そして、濃度演算器３１はレーザ光
透過率と参照レーザ光強度から吸収量を補正して酸素濃
度を演算する。

【００４４】本実施形態の測定結果を図４に示す。図中
の白丸は背景光がない場合の酸素濃度計の測定結果を示
し、黒三角は背景光／レーザ光強度比が２８％の条件
で、背景光除去を行わずに行った酸素濃度を測定した結
果を示し、白三角は背景光除去を行いながら酸素濃度を
測定した結果を示している。

【００４５】背景光有りで背景光の除去を行って測定し
た結果は、背景光無し測定した結果と同一であり、測定
セルに流した酸素濃度と一致している。従って、本実施
形態の濃度測定装置は、サンプリングせずにガス状物質
の濃度を測定することができ、背景光の変動の影響を受
けず濃度測定を行うことができる。

【００４６】また、測定セルを通過しないレーザ光の強
度を測定することによって、測定感度をさらに向上させ
ることができる。また、レーザ光の波長を酸素の吸収中
心波長にロックすることによって、測定感度をさらに向
上させることができる。

【００４７】（第３実施形態：大型燃焼炉内での燃焼領
域での酸素濃度測定）次に、本発明による燃焼試験中の
大型燃焼炉内での酸素濃度の測定を行った。図５は本発
明の第３実施形態に係わる測定実験の構成を示す模式図
である。

【００４８】大型燃焼炉１００中にバーナ１０１が設け
られ、バーナ１０１の火炎による燃焼排ガスが煙道部１
０２を経由してガスクーラ１０３に導かれている。燃焼
炉及び煙道部にそれぞれ、光源部１０とレーザ受光部１
１０が設置され、燃焼ガスの酸素濃度を測定するように
なっている。なお、レーザ受光部は第２実施形態の図２
中のだ１のフォトダイオード４１と第２のフォトダイオ
ード５１とから構成されている。また、解析部１１１
は、第２実施形態の解析系統と同一なものを使用した。
また、解析部１１１は、燃焼炉制御室１２０に設置さ
れ、光源部及び受光部と解析部はそれぞれＢＮＣケーブ
ル１１３によって接続されている。また、燃焼炉１００
及び煙道部１０１の測定位置とほぼ同じ位置から吸引ポ
ンプ１３０によってサンプリングされた燃焼ガスが、前
処理器１３１，酸素計１３２に順次導かれて、酸素濃度
の測定が従来の測定法で行われている。

【００４９】本実施形態の測定結果を図６に示す。図６
（ａ）は煙道部の排ガスの測定結果を示し、図６（ｂ）
は火炎中の排ガスの測定結果を示す。図中の実線は本発
明での測定結果を示し、黒丸は保持の装置の測定位置と
ほぼ同じ位置から燃焼排ガスをサンプリングし、水分・
煤塵等を除去を行う前処理を行ったガスを従来の酸素計
によって酸素濃度を測定した結果を示す。なお、この燃
焼では、燃料にＣ重油などを用いている。

【００５０】図６（ａ）によると、本実施形態の装置と
ほぼ同じ位置から測定した煤塵の濃度は、１０００ｇ／
Ｎｍ³ の範囲で変化している。本実施形態の装置による
酸素濃度測定値は、従来の酸素計による測定値と一致し
ている。

【００５１】また、図６（ｂ）によると、炉内は、煙道
部以上に煤塵が多く存在し、且つ火炎が充満し背景光が
大きく変動していたにもかかわらず、本実施形態の装置
による酸素濃度測定値は従来の酸素計による測定値と一
致し、背景光が大きく変動している状態でもサンプリン
グせずに測定を行うことが可能であることを確認するこ
とができた。

【００５２】本実施形態の濃度測定装置によれば、レー
ザ光を利用した非サンプリング測定であり、測定対象・
領域を乱すことがないため、必要とされる条件下での正
確な測定が可能である。

【００５３】また、サンプリング時間が無いため、測定
・制御の高速化が可能である。また、流量や共存物質の
有無に影響を受けないため、それらを制御するための前
処理が不要となり、測定手順の簡素化、装置のコンパク
ト化を図ることが可能である。

【００５４】また、測定感度が高く微量分析が可能であ
る。また、燃焼場のように、測定領域からの背景光が大
きく変動する場合でも測定が可能である。本発明は上記
実施形態に限定されるものではない。例えば、レーザダ
イオードの発振波長を他の物資通の吸収波長に変えれ
ば、酸素以外の物質の濃度を測定することが可能であ
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することが可能である。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の濃度測定装
置によれば、測定対象中のガス状物質の吸収波長のレー
ザ光を照射し、吸収量と透過率とを測定、比較すること
によって、ガス状物質濃度と固体粒子濃度とを同時に測
定することができる。

【００５６】また、レーザ光に変調成分を加えて発振
し、受光信号から変調成分を取り除いて吸収量を検出す
ることで、ノイズを除去し測定感度の向上を図ることが
できる。また、吸収スペクトルの１本の回転線を対照に
して吸収量を測定することによって、共存ガスの影響を
受けないので、煩雑な前処理が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係わる濃度測定装置の構成を示
す模式図。

【図２】第２実施形態に係わる濃度測定装置の系統を示
す模式図。

【図３】図２の装置の第１及び第２の受光部の設置位置
関係を示す図。

【図４】第２実施形態の測定結果を示す特性図。

【図５】第３実施形態に係わる測定実験の構成を示す模
式図。

【図６】第３実施形態の測定結果を示す特性図。

【図７】酸素分子の吸収スペクトルを示す特性図。

【符号の説明】

１０光源部１１レーザダイオード（ＬＤ）１２ＬＤドライバ（ＬＤドライバ）２０波形発生器（Ｆ．Ｇ）３０（第１の）位相敏感検波器（ＰＳＤ，Ｎｏ．１Ｐ
ＳＤ）３１濃度演算器４０第１の受光部４１第１のフォトダイオード（ＰＤ１）４２第１のＰＤ−Ａｍｐ．（Ｎｏ．１ＰＤ−ＡＭＰ）５０第２の受光部５１第２のフォトダイオード（ＰＤ１）５２第２のＰＤ−Ａｍｐ．（Ｎｏ．１ＰＤ−ＡＭＰ）６０第２の位相敏感検波器（Ｎｏ．２ＰＳＤ）７０ハーフミラー（Ｈ．Ｍ）７１ミラー８０第３の受光部８１第３のフォトダイオード（ＰＤ３）８２第３のフォトダイオードダイオード（Ｎｏ．３Ｐ
Ｄ−Ａｍｐ．）９０測定セル９１蛍光灯９２レーザ透過用窓１００大型燃焼炉１０１バーナ１０２煙道部１０３クーラ１１０レーザ受光部１１１解析装置１１２ＢＮＣケーブル１２０燃焼炉制御室１３０吸引ポンプ１３１前処理器１３２酸素計Ｓ１ＬＤ制御信号Ｓ２変調信号Ｓ３受光信号Ｓ４背景光強度信号Ｓ５吸収量信号Ｓ６酸素濃度信号Ｓ７ＣＢ濃度信号Ｓ１０参照レーザ光強度信号Ｓ１１波長ロック信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者徳田君代長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者藤村皓太郎長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象中のガス状物質に固有な吸収波長
のレーザ光を発振する光源部と、この光源部から発振されるレーザ光の波長に変調を加え
るための変調信号発生器と、前記測定対象を通過したレーザ光と背景光を受光し、光
強度を検出する第１の受光部と、この第１の受光部近傍に配置され、背景光のみを受光
し、光強度を検出する第２の受光部と、前記第１の受光部で検出された光強度とレーザ光に加え
られた変調成分とから測定対象中のガス状物質の吸収波
長での光吸収量を検出する位相敏感検波器と、検出された二つの光強度と光吸収量とから測定対象中の
ガス状物質濃度を検出する演算器とを具備してなること
を特徴とする濃度測定装置。