JPS59206745A - 赤外吸収ガス検出モニタヘツドおよび検出器 - Google Patents

赤外吸収ガス検出モニタヘツドおよび検出器

Info

Publication number
JPS59206745A
JPS59206745A JP59065987A JP6598784A JPS59206745A JP S59206745 A JPS59206745 A JP S59206745A JP 59065987 A JP59065987 A JP 59065987A JP 6598784 A JP6598784 A JP 6598784A JP S59206745 A JPS59206745 A JP S59206745A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detector
elements
infrared light
infrared
monitor head
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.)
Pending
Application number
JP59065987A
Other languages
English (en)
Inventor
ジヨン・グラハム・クラウダ−
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.)
EJINBARA INSUTORUMENTSU Ltd
Original Assignee
EJINBARA INSUTORUMENTSU Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=10540662&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPS59206745(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by EJINBARA INSUTORUMENTSU Ltd filed Critical EJINBARA INSUTORUMENTSU Ltd
Publication of JPS59206745A publication Critical patent/JPS59206745A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

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】 本発明は赤外吸収ガス検出器、すなわちガス混合物で吸
収される赤外光量によってこのガス中の特定成分の存在
を示す検出器に関する。
本発明は特定ガスの存在を検出するのに使用する赤外吸
収ガス検出器であって、たとえばガスの濃度が所定値を
超えたときに警報を発するものでおる。このガス検出器
はガスの存在が有害または危険である広範囲のガスを検
出するのに使用できる。これらのガスは二酸化炭素のよ
うに生命の維持に関与しない普通のガス、および−酸化
炭素または硫化水素のような有合ガス、およびメタン、
エタン、デロノＲン、ブタンのメタン系ガスのよう々可
燃ガスおよび可・燃液体の蒸気を含む。
現在、赤外吸収ガス検出器のモニタヘッドは２つの鴇な
るカテゴリーのものがある。第１のモニタヘッドは、空
間的に２つの光ビーム系を使用し、２つの赤外光ビーム
が、モニタすべき雰囲気を通って空間的に２つの異なる
別々の光路を通り、これら２つのビーム：は異なる波長
を有するように光ｊ格にそってｐ荷される。２つのビー
ムは通常同一の光源から放出されるが、モニタすべき雰
囲気を通して異なる光路を進行し、こうして生じた２つ
のビームの強度を２つの独立の赤外光検出器で検出する
。１つのビームは参照ビームであって、光源から放出さ
れる赤外光の変化に対して許容度を与え、かつ他のビー
ムは検出すべきガスによって吸収されるビームであシ、
たとえば周囲温度の変化による赤外光検出器の感度の変
化に対して許容度を与える。しかし、２つの別々の検出
器を使用するので、これらが完全には合致しないという
困難が生ずる。かりに検出器が良好に合致したとしても
、２つの検出器の使用条件たとえば温度が違うかも知れ
ず、これによって経時変化に差があれば感度の差を生ず
る。光源と検出器との間に延在する光路を通過するとき
の変化に対しての許容度を得られない、なぜならば２つ
のビームは実質的に異なる光路を進行するからである。
光路中の細物かの表面に塵または微粒が付着すれば、２
つの光路は、使用中に透過性が変化する。モニタすべき
雰囲気を通して２つの光路は実質的に独立であるので、
これらの間で付着による汚染が異なシ、不均衡を生ずる
。
このような空間的に２つの光ビーム系を得るにはチョッ
ノ々ホイールを使用することが多い、これは光源の出力
を中断して脈動ビームを生ずる。光源から放出された赤
外光を制御して、いずれかの光路に指向させるのにチョ
ッパホイールを使用する。これは可動部分を有するので
、摩耗して信頼性を失う欠点がある。またガス検出器を
できるだけ堅牢にすることができない。
この型のガス検出器は、たとえば米国特許第４．３２０
，２９７号に記載されている。どの明細書では、２つの
光ビームが同一のガス試料室を通って２つの別々の光路
を進行し、この検出器にはチョッパホイールもあってビ
ームを中断する。
第２の通常型赤外吸収ガス検出器はモニタヘッドがち９
１時間的に２つの光ビーム系を使用する。
これは波長か異なる２つのビームが同一の光路を交互に
進行し、同一の赤外光検出器で検出する。
この型のガス検出器はビームの波長を変える何等かの手
段を必要とし、通常これはフィルタホイールの形を有し
、光源と検出器との間において、波長の異なる通過帯を
有する特殊なフィルタを光路中に挿入する。フィルタホ
イールは脈動光源を与えるチョッパホイールとしても作
用する。勿論、このような赤外吸収ガス検出器は、光路
のすべての共通部分における透過性の変化、すなわち特
殊なフィルタを除いてすべての部分の透過性の変化に対
して許容度を与えるので、光路の表面に塵が不均一に付
着することに対しても許容度を与える。
この型のガス検出器のおもな欠点は、光路に相異なる２
つのスペクトルフィルタを導入する手段を必要とし、ガ
ス検出器に可動部分が必要となるので、摩耗して、信頼
性を失ないやすく、また検出器をできるだけ堅牢とする
ことができない。この型の検出器は、たとえば米国特許
第４３５８６７９号に記載されている。
米国特許第３５３９８０４号は二酸化炭素検出用の小型
ガス検出器を開示する。この検出器は実質的に空間的に
２つの光ビーム系である。この検出器のモニタヘッドは
単一の光源、および赤外光を検出する２つの検出器を有
し、光源と検出器との間に光路が延在し、検出器は１つ
の試料ガス室、および少なくとも１つの検出器に至る光
路中にス４クトル選択透過フィルタを有する。
この例では赤外光源は、通常のプレフォーカス・タング
ステン電球であって、脈動しない、かなシ集光している
がなお発散している赤外光ビームを試別ガス室に通す。
２つの検出器は、試料ガス室内で相互に近接してはいる
が、異なる２つの領域を通過した赤外光を受取る、これ
は光源から放出されたビームが僅かに発散しているため
である。
１つの検出器に入射する赤外光ビームは参照ビームであ
シ、他の検出器に入射する赤外光ビームは分析ビームで
あって、少なくとも１つの検出器の前面に位置するフィ
ルタが赤外光のこの部分の波長を変えて、ビーム間の波
長の差を与える。
この例では２つの検出器が試料ガス室の隣接する部分か
ら赤外光ビームを受取るが、独立した別々の２つのビー
ムの存在が必須要件であυ、従来の空間的に２つのビー
ム系の有するすべての制限をもつものである、すなわち
電球およびプレフォーカスレンズの不均一な汚染、また
はビームをフィルタおよび検出器に導く下流の検出器窓
の汚染は、この系に不均衡をもたらす。実際に、この明
細書の開示によれば、赤外光検出器ユニットに、入射窓
の半分をカバーする二一一トラルデンシティフィルタを
有し、これを回転させることによって、２つの検出器の
応答に合致するよ゛うに２つのビーム間に不均衡を生じ
させることを論じている。しかしこの方法は装置の初期
の使用中でのみ有効に行なうことができ、使用中におき
るモニタヘッドの汚染の変化に対しては対応できない。
さらにこの明細書は、この系におけるこれらの問題のい
くつかは、光源と１つの検出器との間の光路に、ス被り
トル選択透過フィルタを挿入または取去るように動かし
てこの装置に時間的に２つの光ビーム系としての動作を
行なわせることによって、克服できることを論じている
。
本発明による赤外吸収ガス検出器用のモニタヘッドは、
赤外光源８および２つの赤外光検出器１０を有し、これ
らの光源８と検出器１０との間に光路が延在し、少なく
とも１つの検出器に至る光路中に、試料ガス室およびス
ペクトル選択透過フィルタ２０．２１が位置する赤外吸
収ガス検出モニタヘッドであって、２つの検出器が二要
素検出器の２つの要素１７．１８であシ、この検出器の
各要素１７．１８の直接前面にそれぞれフィルタ２０．
２１があり、これら２つの要素１７．１８の上に赤外光
を収斂させて集中する収斂手段９が光路中にあシ、この
収斂手段９と検出器の２つの要素１７．１８との間隔が
光源から放出されてこれら２つの要素１７．１８に入射
する赤外光が実質的に共通の光路を通って試料ガス室を
通過するように設定しであることを特徴とする赤外吸収
ガス検出モニタヘッドでアル。
本発明のモニタヘッドは、検出器を動作させて、実効的
に空間的および時間的に１つのビームとし、可動部分を
全く必要としない。二要素検出器の２つの要素を使用す
ることによって、この２つの要素を相互に極めて近接さ
せて光路の共通性を可能にするとともに、これら２つの
要素に赤外光を入射させるだけでなく、２つの要素の臨
界的パラメータを実質的に同一となるように一致させる
ことができる。二要素検出器は同一基板上に２つの要素
を同一の製造工程によって設ける。このよりな二要素検
出器は二要素熱電気検出器および二要素熱電対検出器で
ある。このような検出器の２つの要素は典型的には相互
の間隔が２−より小さく、０．５＋ｍｎｌ、か離れてい
ないことが多い。
赤外光検出器の２つの要素が相互に近接しており、かつ
光路中に入射光を収斂させて検出器の２つの要素に集光
する収斂手段を有するので、これら２つの要素に入射す
る赤外光は試料ガス室を通って実質的に同一の光路を経
って進行する。こうして光路の汚染、たとえば光路のど
の部分にでも塵または微粒の付着がおきても、検出器の
２つの要素が受取る赤外光には実際上相違を生じさせな
い。勿論、検出器の２つの要素は相互に僅かであるが隔
たっているので、これらが受取る赤外光は厳格とは同一
の光路を進行しないのであるが、光路の不均一な汚染に
対するガス検出器のモニタヘッドの感受性は、典型的に
は十倍も改良される。
二要素赤外光検出器の各要素の直接前面に１つのスペク
トル選択透過フィルタをそれぞれ取付け、この場合、各
フィルタの通過帯を異ならせることが好ましい。フィル
タの配置は、１つのフィルタが、検出すべきガスによっ
て強力に吸収される通過帯を透過し、他のフィルタがこ
のガス、または存在するかも知れない他のガスによって
強力に吸収されない通過帯を透過するようにし、このフ
ィルタが赤外光ビームの参照素子を形成する。理想的に
は、２つのフィルタの通過帯を、相互にできるだけ近接
するように選択して、信号水準の差を最小とする。
たとえば空気中の二酸化炭素の存在を検出するのにモニ
タヘッドを使用するときは、参照ビームのスペクトルフ
ィルタは中心波長３．９５μｍ１帯幅２％とし、分析フ
ィルタは中心波長４．２５μｍ１帯幅２Ｌｆ６とする。
しかし、亜酸化窒素も存在するかも知れない雰囲気、た
とえば手術教室内の二酸化炭素の検出においては、参照
フィルタは中心波長３．７５μｍとする。これは波長３
．９５μｍの赤外光が亜酸化窒素によって強力に吸収さ
れるからである。実際亜酸化窒素を吸収するときは、分
析フィルタとして中心波長３．９５μｍのフィルタを使
用する。油田のような環境における検出では、大部分の
可燃ガスは炭素水素結合を有し、これは赤外光を強力に
吸収する。このような可燃ガスの検出には、中心波長３
．３２μｍ１帯幅２チの分析フィルタを使用する。
光源は、石英またはガラスの管球を有する通常のタング
ステン電球とすることが好ましい。しかしこのような光
源は通過帯の波長が４．５μｍ以下のスペクトルフィル
タのみとともに使用することができる。この範囲を脱れ
ると、赤外光透過窓を有する光源か、または空気中で安
定して動作する非酸化性フィラメントを裸で有する光源
を使用する。典型的には、時間的に変ずける電流を光源
に供給して、光源から脈動赤外光を放出する。たとえば
、周波数的１０　Ｈｌの脈動光源とする。赤外光源をこ
の周波数で脈動させると、熱電対または熱電気の赤外光
検出器の周波数応答の最大特性と一致し、脈動周波数は
通常使用する検出器の周波数と一致させる。勿論、可変
強度の赤外光源を使用すれば、装置の感度および安定度
を向上する。なお光源と検出器との間でビームを中断す
る機械的チョッパを有する他の通常の赤外吸収ガス検出
器のすべての利益を有し、さらに可動部分を必要としな
い利益を有する。
モニタヘッドは直線的構成を有し、この線の一端に光源
があシ、光源よシ離れた他端に検出器がある。この場合
、赤外光を集光する収斂手段は光源と検出器との間にあ
るレンズであり、レンズが赤外光を収斂させて二要素検
出器の２つの要素上に集光する。しかし、モニタヘッド
が光路の「折返し」構成であシ、赤外光を集光する収斂
手段を凹面鏡、または鏡およびレンズの組合せとするこ
とが好ましい。この場合、赤外光ビームは試料ガス室を
２回通過する。またモニタヘッドを「二重折返し」構成
とし、凹球面鏡およびリング形平面鏡のような絹合せと
して、ビームが試料ガス室を４回通過することもできる
。このような構成は特に赤外光吸収力の弱いガスの検出
に有効である。
モニタヘッドが「折返し」構成であるときは赤外光源お
よび二要素検出器が隣接しているが相互に遮蔽されてお
虱光源から放出された赤外光が検出器の要素に直接入射
することを防止することが好ましい。この場合、光源お
よび検出器がともに鏡に対面する。鏡が凹球面鏡である
ときは、光源から放出された赤外光は凹球面鏡によって
反射されて検出器上に集光する。このような配置は、赤
外光が試料ガス室を２回通過するので、装置全体の長さ
を小さくするのみでなく、電気的接続が必要な光源およ
び検出器を近接して配置することができるので、特に好
ましい。完全に受動的である鏡は光源および検出器から
離れていて、その距離は典型的に１０〜１００雪である
。
凹球面鏡を有するモニタヘッドでは、検出器の２つの要
素相互の間隔をＳとし、これら２つの要素と入射窓との
距離を、ｈとし、鏡と入射窓との距離を０１鏡の直径を
Ｍとすると、検出器の入射窓において、検出器の２つの
要素に入射する赤外光の重なシ度Ｏｖは次式によって示
される。
検出器の入射窓は、検出器に近接して位置する試料ガス
室内の表面であって、これが不均一に汚染すると、検出
器の２つの要素が受取る赤外光に与える影響は極めて大
きい。短かい光路を有するモニタヘッドにおいて、ｈ　
＝　９　ｗｎ、　Ｍ　＝　１０　ｍ。
Ｇ＝１１ｍｍおよびＳ＝０．５＋ｍｎであるときは、検
出器に入射する入射窓における重なυ度は９０％よシ大
きくなる。鏡を入射窓から５０ｍ離してＧ＝５０調とす
ることが好ましい。この場合検本器の２つの要素相互の
間隔Ｓを２．５−とし、重なり度を十分に大きくして満
足の結果を得る。
実際に２つの要素が受取る赤外光が通過する試料ガス室
内の賞々多度は、入射窓における入射光の重々９問よ９
極めて太きい。入射窓における重ガシ度が５０係と小さ
いことは、試料ガス室全体を通して赤外光ビームの重な
シが８０％を超えることを意味する。
検出器の２つの要素相互の間で光が混線することを防止
するための手段を設けることが好ましい。
この手段は２つの要素相互の間隙と整合して２つのスペ
クトルフィルタの間に設けた不透明な領域、しい。しか
し光の混線を防［ヒする手段は、検出器の２つの要素の
間に延在する不透明々物理的障壁であることが好ましい
。この場合スペクトルフィルタは検瓜器の２つの要素を
分離する中央障壁の上に取付けることができる。
モニタヘッドの配置は、光学的整合が、最初の組立てま
たは、光源の取替えのような保守の作業を容易にできる
ように、配置することが好ましい。これは検出器の平面
における１メ°−ジの強度が実質的に均一であるように
することによって達成される。これはレンズまたは凹球
面鏡が正確に検出器上に焦点を結ばないようにし、光源
からの赤外光がレンズまたは凹球面鏡によって集中され
るけれども、焦点を鋭く合わせないようにすることによ
って達成することが好ましい。あるいは、もしくはこれ
とともに、光源からの赤外光を拡散させることもできる
。これには光源の前面に拡散フィルタをおくか、゛また
は光源全体を包むように、反射球面の光学的中心または
反射円筒の底におけばよいＯ 試料ガス室はモニタすべき雰囲気に単に暴露していても
よいが、またモニタすべき塚囲気を、たとえばポンプに
よって試料ガス室に吸引してもよい。
モニタヘッドは完全な赤外吸収ガス検出器の一部分とす
ることが好ましく、この場合、光源および検出器は、検
出器の残りの構成部品とともに１つのハウジング内にお
き、光源および検出器はハウジングの赤外光透過窓ｆ、
通して相互に連通ずることが好−ましい。こうして、検
出器および光源と組合せたすべての能動的構成部品およ
び電子部品は、脚穴性および他の有害性のガスおよび可
燃性環境から隔益する。特に可燃ガスの存在をモニタす
る検出器のりδ合は、・・ウノング？：堅牢な構造とし
て、防炎および防燥の安全基準に合致させることが好ま
しい。
本発明のモニタヘッドおよび検出器の種々な実施態様を
、添付図面を参照しながら説明する。
第１の実施例は、可燃性であるかも知れない雰囲気中の
可燃がス検出用に特に設計したものである。この条件の
要求に合致するために、検出器の電気部品および電子部
品をハウジング１内に入れ、ハウソングにはねじ付きカ
バー２および気密シール３がある。ハウジング１のねじ
付き人口突出部４に開口があり、その端を石英またはサ
ファイアの窓５で閉じる。カバー２から突出する出口突
出部６は標準的な接続ボックス内で標準的なタップ付き
孔に取付けてあシ、電気部品および電子部品はハウジン
グ１内の回路基板７に取付けである。
ガス検出器のモニタヘッドは、タングステン電球８の光
源、凹球面鏡９および検出器とフィルタとの組合せユニ
ット１０を有し、これらは第２図を参照して詳述する。
電球８およびフィルタ検出器ユニット１０は、取付はブ
ロック１１内の２つの隣接する孔に納めてハウジングｌ
に入れる。電球８のフィラメントおよびユ冊ット１ｏの
検出器は、はぼ同一平面上にあシ、窓５の下方に位置す
る。通気箱１２はねじ付き人口突出部４の外側にねじで
付けである。鏡９は、通気箱１２の入口４から離れた端
にねじで付けてあシ、通気箱１２には多数の通気孔１３
があって、モニタすべき雰囲気を、窓５と鏡９との間に
自由に通す。この例では、窓５の外面と鏡９の面との間
に試料ガス室が延在する。窓５の外面は検出器に至る赤
外光の入射窓であシ、この窓の外面が汚染すると、検出
器に至る赤外光に、最大の誤差を及ばずことになる。検
出器の２つの要素および電球８のフィラメントを含む平
面は、鏡９の曲率半径に実質的に位置し、電球８のフィ
ラメントから放出された赤外光の発散ビームは、鏡９に
よって検出器の２つの要素の土に集光する。
第２図はフィルタ検出器ユニソ）１０の分解図である。
この例で使用する検出器は二要素多重接合熱電対検出器
で、米国ミシガン州の］）ｅｘｔｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ
　Ｃｅｎｔｏｒ製ＮａＤＲ２６型である。検出器ユニッ
ト１０はＴＯ５型カン１４の内で、リング形セラミック
ディスク１５ｉ有し、その直径にそって中央のパー１６
が延在する。同一の２つの多重接合熱電対要素１７．１
８は、セラミックディスク１５の底に取付けた図示しな
いプラスチックディスクの表面に取付けである。２つの
熱電対要素１７．１８はそれぞれパー１６の反対側にあ
る。導線１９は検出器要素１７．１８に接続しておシ、
カン１４の後から後方に延びる。スペクトル選択透過フ
ィルタ２０．２１はセラミックディスク１５の頂部に取
付けて、接着剤で固定しである。透過フィルタ２０は中
心波長３．３２μｆｉ＋。
帯幅２％の分析フィルタであって、透過フィルタ２１は
中心波長３．８９μｍ１帯幅２チの参照フィルタである
。リング形キャンプ２２がカン１４の端の上に嵌めであ
る。
この実施例のディメンシ普ンは、検出器の２つの要素１
７，１７相互の間隔Ｓは１．１＋ｕ＋、これらの要素１
７．１８と窓５の外面との距離りは１１喘、鏡９と窓５
の外側との距離Ｇは７５ｗｎ、鏡９の直径Ｍは３０露で
ある。こうして窓５の外面において、要素１７に入射す
る赤外光と、要素１８に入射する赤外光との重なり度は
７３修と左る。
本発明の検出器の第２の実施例は、潜函内で使用して、
二酸化炭素を鋭敏に検出するものである。
この例はモニタすべき雰囲気中に二酸化炭素が１幅存在
すると、警報を発する。この検出器はシリンダ形ケーシ
ング２３に入れ、モニタヘッドは全体として第１の実施
例のものと同様であシ、第３図において、一般に同一参
照番号で示す。モニタヘッドは取付はシリンダブロック
１１を有し、これはフィルタ検出器ユニット１０および
タングステン電球８を、隣接する２つの孔に入れている
。
数句はブロック１１の前面に石英またはサファイアから
作った赤外光透過窓５を固着して、フィルタ検出器ユニ
ット１０の入口窓とする。モニタヘッドは、ケーシング
２３の端に取付はブロック１１に対面する凹球面鏡９を
有する。この実施例は特に潜函まだはその他湿気が多い
海で使用するように計画しである。
鏡の曇りおよびこれによる検出器の応答への干渉を防止
するために、鏡９の後面にヒータ２４がある。シリンダ
形ケーシング２３には検出器の電子部品およびこれと組
みになった電気部品が入っている。電子部品は回路基板
２５．２６上に数句ける０ 試料ガス室は窓５の外面と鏡９との間を占める。
試料ガス室は、モニタすべき雰囲気に単に開放されても
よいが、モニタすべきＵ囲気を試料ガス室に導入しても
よい。モニタすベキ２メ囲気を導入するには、第３図に
破線で示すボンデ２７および配管２８．２９で行なう。
電子部品および電気回路を湿気から保護するために、ケ
ーシング２３と取付はブロック１１との間に注型コン・
々ランドを充填することが好ましい。フィルタ検出器ユ
ニット１０は第２図に示すものと同様であるが、この第
２の実施例では二酸化炭素の存在を検出するので。
分析フィルタは中心波長４．２６μｍ１帝幅２多、参照
フィルタ２１は嬉１の実施例のものと同一である。
この実施例のディメンションは、検出器の２つの要素相
互の間隔Ｓが１．１−＋ｍｒ、、検出器と入射窓５との
距１ｍ　ｈが７．５ｍｍ、鏡と入射窓との距離Ｇが１３
．５０、鉦の直径Ｍが１１．５ｗｒ、である。こうして
、窒５の外面における重なシ度は７５チとなる。
第３の実施例は第４図に示し、工業において、爽型的に
は二酸化炭素シリンダを貯蔵する公共建築の地下室およ
びその他の場所で、二酸化炭素を検出するものである。
この検出器は第２の実施例のものよシ鋭敏でなく、モニ
タすべき雰囲気中に二酸化炭素が５０係存在するときに
′ｉ報を発するように設計しである。この例では試７Ｎ
ガス室は吸収光路が短かい、これは７凛化炭素が強力な
吸収性を有するからである。第４図は渠３の実施例のモ
ニタヘッドを示し、シリンダ形取付はブロック３０　Ｋ
　ｒ”；、　、フィルタ検出器ユニット１０およびタン
グステン電球８を隣接した孔に取付ける。ブロック３０
の端ぐり３１にはフィルタ検出器ユニット１０および電
球８の直接前面に、空気を充填して封じたセル３２を設
ける。モニタヘッドは端ぐシ３１に固着した端プラグ３
３の一面に凹球面鏡９を取付ける。一対の大きな通気孔
３４が端ぐシ３１においてブロック体３ｏの側壁に開口
する。
試料ガス室は、フィルタ検出器ユニット１ｏおよび電球
８から離れた空気セル３２０面と鏡との間に設ける。モ
ニタすべき雰囲気は、通気孔３４を通ってこの空間に自
由に入るが、図示しない分割されたハウジングにモニタ
ヘッドを取付けて、このなかに図示しない小さいファン
を設けて、モニタすべき雰囲気を一方のハウジングから
通気孔３４を経て試料ガス室を通って使方のハウジング
に吸引することが好ましい。
空気セル３２を設けるわけは、光源８およびフィルタ検
出器ユニット１０と鏡９との距離を大きくするためであ
るが、特にモニタすべき雰囲気中の光路を短かくして、
装置の感度を所要の限度に抑えるためでもある。光源８
および検出器ユニット１０に隣接してセル３２をおき、
入射窓において、分析検出器１７に至る赤外光と参照検
出器に至る赤外光との間の重なシ度を大きくする。入射
窓における重なり度を太ぎくするために、他の実施例に
おいてもこの空気セル３２を使用することができる。勿
Ｂ・’Ｉｚ空気セル３２の窓は石英のよう々赤外元込渦
性材料で作る。
フィルタ検出器ユニット１０は第２図に示すものと同様
であるが、第２の実施例に記６：シたものと同一であっ
てもよい。あるいは、検１上・器ユニットは二要紫熱’
Ｆｆ：を気検呂器をベースとしてもよい。
これはた′とえば英国のＰｌｅｓｓｅｙ　０ｐｔｏｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｃａｎｄ　ｉ■ｉｃ１°ｏｗａｖｅ　
Ｌｔａ、Ｗｏｏｄ　１３ｕｒｃｏｔｅ　Ｗａｙ。
Ｔｏｗｃｅｓｔｃｒ　Ｎｏｒｔｈａｎｔｓ、で製ＩＭ　
ＨＷしている。
同様な熱電気（ト）吊器を・池の実施例で使用すること
も−Ｃきる。
第３の実施例のディメンションは、検出器の２つの要素
相互の間隔Ｓが１．１．ｃｉ、２つの要素とセル３２の
外側との距離りが１１　ｔｎｎｌ、　鏡９とセル３２の
入射窓との距離Ｇが７　ｒｒ＝ｍ１’：Ｊｊ、の直径１
１．Ｉが９叫である。こ力、によっですなり度は９１チ
となる。
不発明の第３の実施例では試料カス室を通る赤外光路を
短かくすることが望ましいが、赤外光吸収力の弱いガス
をモニタする時には、光源および検出量から鏡８將けて
光路を長くし、装置全体を長くすることが必要である。
しかし、ガス検出器は狭い空間で使用することが多いの
で、第５図に示す配置によって光路を光学的に長くする
ことが望ましい。この配置では光源８および検出器１０
の取付けは、上記３つの実施例と同一であるが、実習的
に、鏡９の曲率半径におく代わシに、鏡９の曲率半径の
実質的に半分におく。こうするには、光路に付加的なリ
ング形平面鏡３５を、光源８および検出器ユニット１０
に隣接しておく。光源８から放出された赤外光はまず凹
球面鏡９に入射して、ここで反射されてリング形平面＠
３５に至シ、次にこの平面鏡３５から凹球面鏡９に戻っ
て、ここで反射されて、フィルタ検出器ユニット１０に
至る。こうして赤外光は試料ガス室を４回通過するので
、装置全体の寸法を大きくすることなく、検出器の感度
を２倍にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施態様の部分断面図であシ、 第２図は二要素熱電気慄吊器の分解透視図であり、第３
図は不発明の第２の実施態様の部分断面図であり、 第４図は本発明の第３の実施態様の部分断面図であシ、 第５図は本発明の第４の実施態様の光学的説明図である
。 １・・・ハウソング、２・・・カバー、３・・・気密／
−ル、４・・・入口突出部、５・・・赤外透過入射窓、
６・・・出口突出部、７・・・回路基板、訃・・タンダ
ステｙ■４ｉ球、光源、９・・・凹球面鏡、１ｏ・・・
フィルタ検出器ユニット、１１．３０・・・シリンダ形
取付はブロック。 １２・・・通気箱、１３．３４・・・通気孔、１４・・
・カン、１５・・・リング形ディスク、１６・・・甲央
ツバ−１１７，１８・・・熱電動、１９・・・堺線、２
０．２１・・・スペクトル選択透過フィルタ、２２・・
・キャン７°、２３・・・ケーシング、２４・・・ヒー
タ、２５，２ｆ５・・・回路基板、３１・・・端ぐり、
３２・・・空気セル、３３・・・端プラグ、３５・・・
リング形千面鋭。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、赤外光源（８）および２つの赤外光検出器００）を
    有し、これらの光源（８）と検出器（１０）との間に光
    路が延在し、少なくとも１つの検出器に至る光路中に、
    試料ガス室およびスペクトル選択透過フィルタ（２０，
    ２１）が位置する赤外吸収ガス模本モニタヘッドであっ
    て、２つの検出器が、二要素検出器の２つの要素（１７
    ，１８）であシ、この検出器の各要素（１７，１８）の
    直接前面にそれぞれフィルタ（２０，２１）があり、こ
    れら２つの要素（１７、１８）の上に赤外光を収斂させ
    て集中する収斂手段（９）が、光路中にあシ、この収斂
    手段（９）と検出器の２つの要素（１７、１８）との間
    隔が、光源から放出されてこれら２つの要素（１７，１
    ８）に入射する赤外光が実質的に共通の光路を通って試
    料ガス室を通過するように設定しであることを精機とす
    る赤外吸収ガス検主モニタヘッ　ド。 ２、スペクトル選択透過フィルタ（ａｔ、２１）の１つ
    が、赤外光検出器の各要素（１７，１８）の前面に位置
    し、各スペクトル選択透過フィルタ（２０，２１）の通
    過帯が相互に異なる、特許請求の範囲第１項記載のモニ
    タヘッド。 ３、二要素検出器（１７、１８）が、二要素熱電気検出
    器または二要素熱電対検出器である、゛特許請求の範囲
    第１または第２項記載のモニタヘッド。 ４、検出器の２つの要素（１７，１８）相互の間隔が２
    ｗｎより小さい、特許請求の範囲第３項記載のモニタヘ
    ッド。 ５．２つの要素に入射する赤外光ビームは、試料ガス室
    の下流端を形成する入射窓（５）を通過するときに、５
    ０％以上の面積を特徴する特許請求の範囲第１〜第４項
    のいずれか１つに記載のモニタヘッド。 ６、収斂手段か凹球面鏡（９）である、特許Ｎ’ｌ’ｆ
    求の範囲第１〜第５項のいずれか１つに記載のモニタヘ
    ッド。 ７、赤外光源（８）および赤外光検出器（ｌＯ）が、同
    一平面上において隣接しており、かつ光源（８）から放
    出された赤外光が直接検出器α０）に入射することを防
    止するように、相互に遮蔽されている、特許請求の範囲
    第６項記載のモニタヘッド。 ８、赤外光検出器の２つの要素相互間で光が混線しない
    ように隔離手段（■６）を有する、特許請求の範囲第１
    〜第７項のいずれか１つに記載のモニタヘッド。 ９　モニタすべき雰囲気を、ポンプまたはファン（イ）
    によって吸引して試料がス室に通す、特許請求の範囲第
    １〜第８項のいずれか１つに記載のモニタヘッド。 １０　　赤外光源（８）および２つの赤外光検出器（１
    ０）を有し、これらの光源（８）と検出器（１（１）と
    の間に光路が延在し、少なくとも１つの検出器に至る光
    路中に、試料ガス室およびスペクトル選択透導フィルタ
    （２０，２１）が位ｔ、ｂｔし、２つの検出器が二要素
    検出器の２つの要素（１７，１８）であシ、この検出器
    の各要素（１７，１８）の直接前面にそれぞれフィルタ
    （２０，２１）があり、これら２つの要２（１７，１ｓ
    ）の上に赤外光を収斂させて集中する収斂手段（９）が
    光路中にあシ、この収斂手段（９）と検出器の２つの要
    素（１７，１８）との間隔が光源から放出されてこれら
    ２つの要素（１７，１８）に入射する赤外光が、実質的
    に共通の光路を通って試料ガス室を通過するように設定
    しである赤外吸収ガス検出モニタヘッドを有し、光源（
    ８）および二要索検出器ａαとともに電気部品および雷
    １子部品が、完全に封止された共通のハウジング（１，
    ２）内にあシ、このハウジング（’ｊｒ、ｓ　ｉ力爆安
    全規準に適合するものであシ、かつ光源から放出された
    赤外光がハウジング（１，２）を離れ、試料ガス室を通
    過してハウソング（１，２）内の検出器（１０）に戻る
    ように設けられた赤外透過窓（５）を有することを特徴
    とするガス検出器。
JP59065987A 1983-04-05 1984-04-04 赤外吸収ガス検出モニタヘツドおよび検出器 Pending JPS59206745A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB838309211A GB8309211D0 (en) 1983-04-05 1983-04-05 Infra red absorption gas detectors
GB8309211 1983-04-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59206745A true JPS59206745A (ja) 1984-11-22

Family

ID=10540662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59065987A Pending JPS59206745A (ja) 1983-04-05 1984-04-04 赤外吸収ガス検出モニタヘツドおよび検出器

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4560875A (ja)
EP (1) EP0123458B1 (ja)
JP (1) JPS59206745A (ja)
AT (1) ATE45812T1 (ja)
CA (1) CA1225718A (ja)
DE (1) DE3479531D1 (ja)
GB (1) GB8309211D0 (ja)
NO (1) NO162436C (ja)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4766315A (en) * 1986-07-14 1988-08-23 Accuray Corporation Apparatus and process for measuring physical parameters of sheet material
US4859858A (en) * 1986-12-04 1989-08-22 Cascadia Technology Corporation Gas analyzers
US4859859A (en) * 1986-12-04 1989-08-22 Cascadia Technology Corporation Gas analyzers
US4818875A (en) * 1987-03-30 1989-04-04 The Foxboro Company Portable battery-operated ambient air analyzer
US4912329A (en) * 1987-03-30 1990-03-27 The Foxboro Company Portable battery-operated ambient air analyzer
SE459126B (sv) * 1987-09-15 1989-06-05 Gambro Engstrom Ab Optisk gasanalysator
GB2226401B (en) * 1988-12-13 1992-11-25 Robin John Hutchinson Gas analysis
DE3939190A1 (de) * 1989-01-25 1990-08-09 Baldwin Gegenheimer Gmbh Durchlauftrockner von rollenrotationsdruckmaschinen und betrieb eines derartigen durchlauftrockners bei fortdruck und beim zylinderwaschen mit laufender bahn
JPH0760119B2 (ja) * 1989-09-30 1995-06-28 株式会社堀場製作所 赤外線検出器
DE4002436A1 (de) * 1990-01-27 1991-08-01 Man Technologie Gmbh Gaskuevette fuer materialanalysen
GB2245058A (en) * 1990-05-18 1991-12-18 Sieger Ltd A gas detector
DE4235225C2 (de) * 1992-10-13 1994-11-10 Iris Gmbh Infrared & Intellige Sensoranordnung und Verfahren zur Überwachung der Konvertierungsrate eines Abgaskatalysators
US5464983A (en) * 1994-04-05 1995-11-07 Industrial Scientific Corporation Method and apparatus for determining the concentration of a gas
GB9416711D0 (en) * 1994-08-18 1994-10-12 Msa Britain Ltd Infra-red gas detector
DE19518913C1 (de) * 1995-05-29 1996-11-28 Mueller Wolf Ruediger Dr Ing Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung der aeroben biologischen Abbaubarkeit von Testsubstanzen
EP0773435A3 (en) * 1995-07-21 1998-03-11 Texas Instruments Incorporated Method and devices for measuring radiation
US5714759A (en) * 1996-02-23 1998-02-03 Ohmeda Inc. Optical system with an extended, imaged source
US5770156A (en) * 1996-06-04 1998-06-23 In Usa, Inc. Gas detection and measurement system
US6010665A (en) * 1996-10-18 2000-01-04 In Usa, Inc. Multi-wavelength based ozone measurement method and apparatus
US5886348A (en) * 1997-02-14 1999-03-23 American Intell-Sensors Corporation Non-dispersive infrared gas analyzer with interfering gas correction
AU3401499A (en) * 1998-04-20 1999-11-08 Horace Rekunyk Infrared remote monitoring system for leak
US6155160A (en) * 1998-06-04 2000-12-05 Hochbrueckner; Kenneth Propane detector system
AT409039B (de) * 1999-11-26 2002-05-27 Avl List Gmbh Verfahren zur messung der opacität in gasen
ATE336715T1 (de) * 2000-06-02 2006-09-15 Lattice Intellectual Property Nicht-dispersive infrarot messung von gasen mit einem optischen filter
GB2372099B (en) * 2001-02-08 2003-11-05 Status Scient Controls Ltd Gas sensor
JP3785326B2 (ja) * 2001-02-21 2006-06-14 株式会社堀場製作所 光検出器
US20020153490A1 (en) * 2001-03-28 2002-10-24 O'leary Robert Concentration detection system
AU2002365127B2 (en) * 2001-10-02 2008-09-18 Trustees Of Tufts College Self-assembling polymers, and materials fabricated therefrom
FR2843196B1 (fr) * 2002-08-01 2005-07-01 Sarl Agebos Detecteur a capteur de rayonnements infrarouge pour la mesure directe d'une production d'un gaz dans l'environnement d'un appareil
US20040236242A1 (en) * 2003-05-22 2004-11-25 Graham James E. Capnograph system with integral controller
US6878938B2 (en) * 2003-07-16 2005-04-12 Perkinelmer, Inc. High frequency infrared radiation source
GB0327931D0 (en) * 2003-12-02 2004-01-07 City Tech Gas sensor
US7687776B2 (en) * 2007-04-11 2010-03-30 General Monitors, Inc. Gas and/or flame imaging system with explosion proof housing
KR100895648B1 (ko) * 2007-07-18 2009-05-07 주식회사 가스트론 흡입식 적외선 가스센서 모듈
US8785857B2 (en) * 2011-09-23 2014-07-22 Msa Technology, Llc Infrared sensor with multiple sources for gas measurement
CN104165858B (zh) * 2014-07-31 2015-11-11 煤科集团沈阳研究院有限公司 煤矿极性气体红外检测装置及检测方法
US9546950B2 (en) * 2014-09-26 2017-01-17 Rosemount Analytical Inc. Optical gas sensing apparatus with explosion-proof enclosure
DE102014016515B4 (de) * 2014-11-10 2021-04-29 Dräger Safety AG & Co. KGaA Optischer Gassensor
SE542640C2 (en) * 2018-02-19 2020-06-23 Jondetech Sensors Ab Publ Gas sensor with thermopile

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4969099A (ja) * 1972-09-13 1974-07-04
JPS5139082A (ja) * 1974-09-27 1976-04-01 Matsushita Electric Works Ltd Kemurikanchiki
JPS52122172A (en) * 1976-04-07 1977-10-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Gas analyser

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3539804A (en) * 1968-12-23 1970-11-10 Us Army Fluid analysis by infrared absorption
US3728031A (en) * 1971-11-29 1973-04-17 Milton Roy Co Multichromatic multibeam absorption photometer
DE2910240A1 (de) * 1979-03-15 1980-09-25 Rolf Dr Bartke Vorrichtung zur ermittelung des reflexionsvermoegens der oberflaeche eines messobjektes
US4320297A (en) * 1979-11-29 1982-03-16 Beckman Instruments, Inc. Split detector
US4358679A (en) * 1980-09-02 1982-11-09 Astro Safety Products Inc. Calibration of analyzers employing radiant energy
DE3043332A1 (de) * 1980-11-17 1982-07-01 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Nichtdispersiver infrarot-gasanalysator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4969099A (ja) * 1972-09-13 1974-07-04
JPS5139082A (ja) * 1974-09-27 1976-04-01 Matsushita Electric Works Ltd Kemurikanchiki
JPS52122172A (en) * 1976-04-07 1977-10-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Gas analyser

Also Published As

Publication number Publication date
US4560875A (en) 1985-12-24
NO162436B (no) 1989-09-18
NO162436C (no) 1989-12-27
GB8309211D0 (en) 1983-05-11
ATE45812T1 (de) 1989-09-15
EP0123458B1 (en) 1989-08-23
DE3479531D1 (en) 1989-09-28
EP0123458A3 (en) 1986-02-05
NO841314L (no) 1984-10-08
CA1225718A (en) 1987-08-18
EP0123458A2 (en) 1984-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS59206745A (ja) 赤外吸収ガス検出モニタヘツドおよび検出器
US5923035A (en) Infrared absorption measuring device
US3994603A (en) Detection system to determine the transmissivity of a medium with respect to radiation, particularly the light transmissivity of smoke-contaminated air, for fire detection
US3539804A (en) Fluid analysis by infrared absorption
US3916195A (en) Non-dispersive multiple gas analyzer
US6818895B2 (en) Respiratory gas analyzer
JPH09127066A (ja) 光音響ガスセンサおよびその使用方法
US5942755A (en) Infrared optical gas-measuring system
CA2738820C (en) An arrangement adapted for spectral analysis of high concentrations of gas
KR860000545A (ko) 분광 광도계
EP0457624B1 (en) A gas detector
JPH09184803A (ja) 赤外線ガス分析計
CA2199336A1 (en) A gas analyser
US5936250A (en) Ultraviolet toxic gas point detector
KR20010110748A (ko) 분석 장치
WO2002004926A2 (en) A diffusion-type ndir gas analyzer with fast response time due to convection flow
EP0696732A1 (en) Nondispersive infrared gas analyzer
JP2000019108A (ja) 赤外線ガス分析計
US4605313A (en) Infrared detector for NDIR gas analysis
JPS6122278Y2 (ja)
EP0462755A1 (en) Detecting the presence of a substance in a fluid
US20020153490A1 (en) Concentration detection system
EP4191231A1 (en) Particle sensor
US4606644A (en) Gas measuring apparatus with means to reduce thermal radiation effects
JPS649569B2 (ja)