JPS5876742A - ２光束非分散形赤外線亜硫酸ガス分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は試料ガス中の共存成分の干渉影響を除去する
とともに、外温変化、振動の影＠Ｊ　１．ｓよび経年変
化が少ｒｔ　＜高精度で測定対Δト１１（硫酸ガス濃度
が測定できる２光栄非分散形赤外線亜硫酸ガス分析装置
に関するものである。

従来たとえば煙道排ガス中の」！１ｉ硫酸がス（１トじ
トＳＯ２と記す）濃度などの連続測定に用いｒ、１＋６
２光束非分散形赤外線亜硫酸ガス分析装Ｍ１．＋１−記
υトガス中に共存している水蒸気（１１２（１）の影’
７１１’　＆　ｊｌｌｋ　Ｍすることができないのでこ
の共存成分の干渉を除去する干渉補償検出′ａを従来か
ら一般に用いている。第１図は従来の干渉補償検出器を
用いた装置のブロック図で赤外線源（１）の赤外線６ｖ
形ブＣＪツク（２）によって標準光束（３）と測定光束
（４）とに分岐し。

（５）のモータにて回転されるチョッパ（６）によって
断続的に標準セル（７）と測定セル（８）とを同時に照
射する。標準セル（７）にはＮ２ガスなどの赤外線を吸
収しない基準ガスが充填さね、でおり、　ｌ１ｔ１１定
セル（８）には試料ガスとしてＳＯ２に水蒸気（１１２
０）が共存している煙道排ガスが矢印方向に旗さ１１て
いる。この両セル＋７１　＋８１を透過した赤外線の基
準光束（イ）と測定光束（４）は第１検出器（９）に入
射する。第１検出器（９）は１枚のダイヤフラム（１０
）によって（９Ａ）　（９Ｂ）の２室に仕切らｎており
、共に上記試料ガス中の測定対象でゐるＳ０２とＡｒな
どの不活性がヌの混合ガスが充填さｌている。この（９
Ａ）＋９）（）内のガスがその入射光束（３′）と前の
固有波長域の赤外線を吸収してｐＩｅ張する。ここにお
いて測定光束（４）は試料ガス（Ｓｏ２十Ｈ２０）にて
既に一部吸収さ１ているため基準光束（３′）の入射す
る（９Ａ）側の膨張力より弱くダイヤフラムＱＯＩは（
９Ｂ）側に変位する。この変位を図示を省いた固定電極
かタイヤフラム叫との間に形成するコンデンサの静電容
量変化として゛市気的に検出し。

Ｏ］１の増幅器にて増幅さｊｌ、る。この増幅器（１１
１の出力信号（１２１は棒グラフ（ａ）に対応するもの
であり、その斜線部（ｂ）が共存ガスＨ２０による干渉
分出力Ｃあり。

白地が測定対象のＳＯ２によるものでＪ）ろ１．つぎに
第１検出器（９）を透過した両光中（酊＋４′ｆ目光学
的に的外に配置さｔｌだ第２検出器０３）の同じく仕す
ノら１１た２室（１３Ａ）（１３Ｂ）に入射する。この
２室には上記共存ガス■■２０とＡｒなどの不活性ガス
との混合ガスが充填さｒｌ、ているため、測定光束（４
７が測定セル（）３）中で試料カス中の■（２０ガスに
て吸収さ４Ｉたつ）だけそのダイヤフラム（１４１を（
１３Ｂ）方向に総位させる。この変位をアンプ（１５）
にて上記信＋！ｆ（１２）　Ｑ）掩りフ′ノ（、Ｉ）に
おける（１））と同じ値になるようにアン−／　（１！
ｉｌ　（＋）　ＩＱ輻幅率１５Ａ）を通常を記アンプ＋
ＩＩ＋のそイ１（ＩＩＡ）に比し約１１５〜１／１０に
調整し、信号（１６）としく出力する。こ７′１．が棒
グラフ（Ｌ））に対応する信号でＪ）す、ｉ記算器（１
７１は上記信号（１２１から信号（１６）を減算−４６
ものＣ−あり。

その出力信号（Ｃ）は棒グラフ（（コ）とｉ（ｔ）　、
　（、’：　−、−、ａ　−１１で求める測定対象のＳ
Ｏ２＃度に対応するものとなる。上記両アンプ（１１ｉ
　０５１の増幅率（αｎ）（ａ１５）が５〜ＩＯ倍位異
なるのは試料ガスを流す測定セル（８）における測定対
象の８０２　ａＩＫか数１００　ｐ　ｐ　ｍという低儂
度に対して共存干渉カスである１４２０力ス濃度が通常
７．（１００〜８．０００１）　ｐ　ｍという＝　幽ｐ
ｉ　−ｃ　ｈす、第２の検出器はＦＩ２０そのものの濃
度に応動するので第ｉ因に示す（ｂ′）　ｏ）、Ｊ：う
に干渉成分とし−Ｃ差引く上記（１））の５〜１０倍大
きい信号＋１３８）となるためである。しかしながら」
１記の従来の干Ｌ？ｔ［Ｔｈｊｌｉｌ−１器による方法
においては測定セル（８）のセル長が８０２測定に適す
るように作らｉｌ’しているので第２図に示すように横
軸に１４２０ガス濃度（Ｄ　Ｈｚｏ　）をとり、タテ軸
に検出器出力（ｅ）をとると、　ｌ−１２（、）の特性
は実線のように彎曲し、第１の検出器の８０２の特性（
点線のものンがほぼ１１４線であるのてｉ　Ｈ２Ｏの、
たとえば７．０００ｐｐｍの（Ｄｌ）　娘１ｙ−Ｑ合致
ｔ　ルＪ：　ウ＋Ｃｊｌｆｌ　７　ンブ（ＩＩＩ　（１
５１（７）増幅率（ｌｌα）（１５α）ヲ調整−ｔ−ル
だ４ｔ　テＬｔ（Ｄｉ）以外の濃度においては誤差がで
る。このため第２図のＨ２０特性（ｉ？ｍｌ線化するリ
ニアシイザをアンプ０９内へ設けなけｌばＩ（らずそｌ
だけ回路が複雑化する欠点がある。またＨ２０ガスの濃
＋ｙ　ｌ；Ｊ周囲温度の変化に対して不安定である欠点
もＪ）６ｏさらに、上記したように増幅率が大「１】に
異なる２つの増幅器を用いる関係上、Ａ部温度の一１＝
　’ｊ（−、降Ｆに伴って検出器（１０）　（１３１の
出力信号は検出ｋｊｆの４．ｉ１度係数によっ−Ｃとも
に同量ずつ減少・増加ずろが増幅器出力信号ｔ１２１　
＋１６１はその温度誤差を５〜１０倍に拡大し。

測定値に大きい誤差を生ずる。同様に（偵出器に外部か
ら加イ）る振動の影響および経年変電の影響ぜ１僅かな
ものであっても大きい誤Ａ・と／ｆる欠点がある。

この発明は１リーｌ：ｏ）：＋見ｂ１１に髄ノｐ　’（
、（（さイ１１こもので従来の共存干渉カスを充積しｔ
コ１ル浦は検出＋ｊ３を用いた２）し末非分散１１９赤
外、僚亜硫酸ガ−１（分近装はの欠点を解消するもので
ある。ずｒ（わら第２検出器の充填ガスを第１検出器に
おける共（（ｆ皆１ν成分ガスの赤外線吸収率とほぼ等
価の特性を１ｆずろエチレン（Ｃ２１１４）としｔここ
とを特徴とし、−ｊ！ｌ　１　、　Ｑ＞２の検出器出力
信号をそのまま差引くかまたは増幅率の同一の増幅器に
よっ−Ｃ同率にで増幅し、その差動信号により測定対象
亜硫酸・ガス６８度を測定するようにした２光束非分散
形赤外線亜硫酸ガス分析装置にかかるものであり、この
構成によって共存干渉ガスの濃度変化に対応してその干
渉影響を完全に除去するとともに、外温変化・外部振動
。

さらに経年変化による測定誤差の生じない便宜な装置の
提供を図るものである。

す、下Ｎ面に」：ってこの発明の実施例を説…１する。

第３図はこの発明にかかる実施例の２光束Ｊト分散形赤
外線ＳＯ２ガス分析装置のブロック図であり、第１図と
同記号のものは詳説を省く。２光朱（３１＋４１がそｌ
そｎ基準セル（７）、測定セル（８）に入射する前にオ
プチカル・フィルタシ１１を透過し、このフィルタ２１
＋によって赤外線の波長５　ｐ以下の短波長域をカット
イる。第１の検出器（９）は第１図と同様８０２とＡｒ
との混合ガスが充填さ１１でいるが、第２の検出器０３
）には１１２０に比し、露点が高く、かつ化学的に安定
なエチレンｆｃ２１１４）を適切ｉｆ濃度にしたＡｒと
の混合ガスが充填さオ］ている。こｒｌがこの発明の装
部でＪ）ろ。第４図はそのＣ２Ｈ４と８０２との赤外線
吸収特性を示す図で横軸は赤夕１線波長（λ）（単位μ
）、タテ軸は赤外線吸収率（Ｉｌｌｒ）を（％）で示し
ている。図で判るようにＣ２■１４は７．０　／ｌ　、
　８０２は７２μにおいて最毘の吸収率を有し、その１
一部はその（ｆ）で示す部分で互に干渉する。このこと
が第１検出器（９）における共存干渉成分１］２０ガス
の赤夕１線吸収率と等価の特性を示すものであり、第２
模出器（１；９がＣ２Ｈ４の赤外線吸収によって出力す
る信号（１３８’）は棒グラフ（ｂ）で第１検出器の出
力信相（９８３の棒グラフ（ｇ）のうらのＨ２０ガス干
渉分（１１）と同一のものとなる。このためアンプリム
の増幅率（α２２）（α２３）を同一にすることでその
出力信号ｃＭＪ□□□を減算器＋１’ハによって第１図
と同様（至）から（固を差引けばその出力□□□）は測
定対象ＳＯ２ガスの濃度が求まる。第２検出器（１３１
に充填するガス（Ｃ２０４）は、上記１（２０ガス以外
で。

８０２と共存する干渉ガスが炭化水素（（、：＋ｎｌ　
Ｉｎ　）および（ＣＯ２）であるばゐいにおいてもＡ「
との混合比を変えることで共存干渉の影響を除去しうる
ものである。

この方式による共存干渉ガス補償検出ＷＪは第２図に示
したようｆ（特性曲線に差が生じないためアンプにリニ
アライサを設ける必要もなく、干渉カスの濃度変化に対
応して完全にその影Ｉ！１！を除去するものとｒ（る。

さらに検出器に加わる外温変化。

外部振動、さらにその経年変化による出力変化を互いに
相殺することによって減算器（１７１の出力（痴は常に
正しい測定対ψガスの濃度を示すものとなる。

さらに第５図のようにアンブシ■ｌ省略し、検出器＋９
１　＋１３１の信号（９８バ１３８’）を直接減算増幅
器固に入力し、こｎによってその差信号を適当に増幅す
ることによっても同様の効果が得られ、る１、またオプ
チカル−フィルタＣ２１１を００２封入のガスフィルタ
に代えてもよい。こわらのフィルタは７μおよび７゜２
μの赤外線以外をカットシ、他の共存カスの影Ｉを除く
ものである。＠１．第２の検出器は分画ｌｌしうるもの
でも一体化したものでもよい。また検出器にコンデンサ
、マイクロフォン形を用いるばゐいは振動の影響が互い
に補正しうるようタイヤフラムと受光器とが配敗さ１１
．なけｌ、ばならない。

赤外線光源は図示のもの以外に複光錘でもよい。

この発明は以上のように構成さｔｌているので従来の共
存干渉ガスを第２検出器（ｒ充填する干渉補償検出器を
用いる２光束非分散形赤外ｖ；’ｉ！　ｒｌｌｊ硫酸ガ
ス分析装置の欠点を解決するもの−ｒ−’　ｒｉｉる。

イ゛なわら第２検出器に充填するガスを、第１検出ニジ
：１にＪｊける共存干渉成分ガスの赤外線吸収率と′ソ
ン価の特性を有するＣ２Ｈ４とすることによっ（、検出
ｆ４ｊ＋出力を直接差引くことによ−、て１Ｉｌｌｌ定
対ｌ１Ｊ８０２の１１．□Ｊ川が求まるものとなり１回
路構成が筒中化できる装置となる。さらに増幅率の等し
い２−）の増幅器を用いることによって外温、振動、経
年痩化を相殺（７で高精度でかつ安定性の良好１ｆガス
分析装薗がハトられる大きい効果とともに、従来の簡ｔ
ｔ１ｒｒ　ｎ、Ａ調装置でも使用できる便宜／（装置を
胤（１（シえｒ、：も０）′７′″ある。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の干渉補償検出Ｈ８を用いｔ：２九中非分
散形赤外線亜硫酸ガス分析装國の１１１成ブ１】ツク図
、第２図は従来の装置におけど・」（存干渉ガスがＨ２
０ガスの場合のｉｌ！［と検出器出力との関係を説明す
る特性図、第３図はこの発明にかかる実施例の赤外線亜
硫酸ガス分析装置の構成ブロック図。 第４図はこの発明の第２検出器に充填するＣ２■１４と
。 Ｓ０２との赤外線吸収特性肉、第５図はこの発明の別の
実施例装置の測定値出力回路図である。 １・・・・・・赤外線源　３・・・・・・基準ガス照射
光束　３′・・・・・・基準ガス透過光栄　４・・・・
・・試料ガス透過光束９・・・・・・第１検出器　ｌＯ
・・・・・・上記（９）のダイヤフラムコンデンサ　１
１・・・・・・第１検出器（９）の出力信号のアンプ　
１３・・・・・・第２横出器　１４・・・・・・上記（
１３１のダイヤフラムコンデンサ　１５・・・・・・第
２検出器（１３１の出力信号のアンプ　１６・・・・・
・上記（１５）の出力信号　１７・・・・・・減算器　
１８．２６・・・・・・を泥面の出力信８（測定対象成
分ガスの濃度に対応するもの）　Ｄ・・・・・−１］２
０またはＳ０２のガス濃度　ｅ・・・・・・検出器出力
信号　２１・・・・・・オプチカル・フィルタ　２２・
・・・・・ｉｉ検出Ｈの出力信号のアンプ　２３・・・
・・・Ｃ２１−１４充填の第２検出器の出力信号のアン
プ　９Ｓ・・・・・・第ｌ検□出器の出力信号１３Ｓ・
・・・・・Ｃ２Ｈ４充填の第２検出器の出力信号　２４
・・・・・上記（２）の出力信号　２５・・・・・・上
記内の出力信号２７・・・・・・成算増幅器　４１ｒ・
・・・・・赤外Ｘ１；１吸収率（％）、１−１．１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １一様な波長を有する２つの赤外線光束が試料ガスなら
   びに赤外線を吸収しない基準ガスを透過して光学的に直
   列に配置された第１．第２の２つの検出器に順次入射す
   るようにさｌ、第１の検出器は測定対象成分亜硫酸ガス
   を、第２の検出器は共存干渉成分にのみ対動するガスを
   そｎ、ぞｒ１充填さｆｌ、た前記２光束ごとの受光室を
   設けるとともに、この光束ごとに受光室を仕切るダイヤ
   フラムならびにこ旧、と対向する固定電極によって前記
   充填ガスの赤外線の吸収で発生する圧力変化を電気信号
   に変換検出するダイヤフラムコンデンサを有してｆｊす
   、第１の検出器の検出信号から第２の検出器のそ０を差
   引き。 前記試料ガス中の共存干渉成分の影響を除去して測定対
   象成分の亜硫酸ガス濃度を測定する装置において、前記
   第２の検出器受光室にエチレ２　第１．第２の検出器出
   力値１．．ＪＩＬ−増幅率の等しい２つの増幅器を介し
   て増幅するＪ゛うにしてなる特許請求の範囲第１項記載
   ０）２光中１１゛分ハ（形赤外線亜硫酸ガス分析装置。