JPS60129645A - ガス濃度測定装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明はし」豐光の吸収によシガス濃度を測定する装置
に関す右。

（ロ）従来技術　□ 光吸収によ″シガス濃度を測定する場合、通常光ビーム
を分割し、参照光、試料光を夫々光検出器で測定するが
、この方法では光検出器側々の性能のバラツキが問□題
となる他、レーザを光源とした場合、□出力光の偏光面
がわずかに回転することに１１反射、透過光学系士の各
偏光面における反射率、透過率が異なることによる測定
値の変動が生じる欠点があった。

この点を改善すべく、本発明者は既に、回転セルを用い
る手法を提縞した（特開昭５５−１２５４２０号）。こ
の手法は、参照ガスの入る参照セルと試料ガスの入る試
料セルとを、それらがレーザ光路に交互に入るべく回転
させるもので、これによシ参照光並びに試料光を共通の
光学系で扱え、かつこれら両光を共通の光検出器で検出
できるため非常に有効なものであるが、試料ガスを試料
セルに導入し続けつつ測定する必要がめる場合、回転し
ている１試料セルにガスを導入しカければならない点で
不利である。

ｅ→発明の目的 本発明は、上記の如き回転セルを用いることなく、従来
の欠点を除去することにめる。

に）発明の構成 本発明のガス濃度測定装置は、反射鏡、半透鏡台２個に
よ多構成される四角形の光路を有し、上記光路に入射し
た光が振幅分割された後、再び一つに合致する配置の光
学系、該光学系の２つの平行な光路に夫々配されて、参
照ガスを導入する参照セル及び試料ガスを導入する試料
セル、上記両セルの各光路を互いに逆位相で断接する回
転チョッパ、該回転チョッパの作用によシ上記光路から
時分割的に交互に導出される参照光及び試料光を検出す
る共通の光検出器、上記回転チョッパによる光の時分割
タイミングに同期して上記光検出器の出力を分離弁別し
、分離された信号強度の比からガス濃度を演算する弁別
・演算回路を具備することを特徴とする。

（ｌ実　施　例 第１図は本実施例のブロック図を示す。

半透ｌ［１）（２３及び反射鏡（３７（４１によシ四角
形の光路からなる光学系が構成されている。Ｈｅ−Ｎｅ
レーザ（５）よシ発振され反射鏡］６）で偏向された後
上記光路に入ったビーム光は、半透鏡（１）Ｋて振幅分
割され、その１つは反射鏡ｆ３７　Ｋ向う試料光（７）
となシ、他の１つは反射鏡＋４１　ｆ：経て半透鏡（２
に至る参照光【８）となって、これら両光は半透鏡（２
）にて再び合致して上記光学系よシ導出され光検出器（
９）に入る。

試料セル１１（ｌ及び参照セルαυが夫々試料、光（７
）及び参照光（８）の各通路ｖｃｈＤｓ試料セル［１（
ＩＩｃは図示せる毎く矢印方向に試料ガスが導入、排出
され、又参照セル住υには参照ガスが封入されている。

上記光学系において１．試料光（７）及び参照光（８）
共に反射２回、透過１回となり、ており、と、の結果各
党の偏光面の回転に起因する、反射光及び透過光の強度
の変動は完全に相殺される。

回転チョツノ姥２は図示しな恰モータによ〕定速回転さ
れ、試料光１７Ｊ及び参照光（８）の舞通路を互いに逆
位相で断接する。第２図に回転チョッパ１１りの正面を
示す。同一円周上に奇数−の孔０３Ｑ３１−４ｉ同で角
ピッチで設けられておル、試料セルＱ（Ｉに孔０３を通
して光が入ったときは、参照セル９υは速断領域の中央
にろシ、２逆に参照セクαυに光が入ったときは、試料
セル（ＩＩは速断領域の中央に６る。従って、光検出器
（９）は第３図ＡＫ示、す如く、参照、信号（ＳＲ□）
と試料信号（８ｍ）とを時分割的ｖｃｇ互に導出する。

回転チョッパ１１擾咳は、又孔ａ３よル外方の同一円周
上にて合孔ａ３と整列するスリットＩと、更にその外方
の同一円周上にて、合孔０３の中間に位置する他のスリ
ツ）ｆ１５１が形成されており、第１フオト５カプラ１
１６１及び第２フオトカプラａηが夫々スリットＩ及び
１１５＋と対向したときに、第３図Ｂ及びＣＫ示す如く
、参照信号（、Ｓ　Ｒ）と同期する第１タイミング信号
（Ｔ１）及び試料信号（Ｓａ）と同期する第２タイミン
グ信号（Ｔ２）を発生するＯ 光検出器（９）の出力信号は、次いで、第１、第２タイ
ミング信号（Ｔｌ）（Ｔ２）に基いて弁別・演算回路１
２１）Ｋて処理される。

第１弁別ゲート（２没は第１タイミング信号（Ｔ１）で
開放され、このとき参興信号（、ＳＲ）を第１ホールド
回路１２に送シ込み、５又第２弁別ゲート（ハ）は第２
タイミング信号（Ｔ２）で開放され、このとき試料信号
（Ｓｌｔ第２ホールド回路■に送シ込む。第１、第２ホ
ールド回路Ｑ２１（２）は１１．それらへのパルス状入
力信号を積分し、直流レベルア表わされた信号（Ｓｎ’
）（Ｓｓりを出力する。

ナントゲートＧは、第１及び第２タイミング信Ｍ（Ｔｌ
　）（Ｔ２　）ｔ＝＋ｙ）”処理し、第５図ＤＫ示すゼ
ロ点指示信号（Ｓｚ）を第３ゲート１２６１に送シ込む
。ゼロ点指示信号（８ｚ）は図からも明らかな如く、光
検出器（９）に試料光や参照光が入っていない状態に対
応している。第６ゲート田はゼロ点指示信号（１３ｚ）
で開放されて、このとき光検出器（９）の出力信号を第
３ホールド回路のに送り込む。こ＼に、ゼロ点指示信号
（Ｓｚ）ｖｃ同期して生ずる光検出器（９）の出力は、
試料光や参照光ではなく、光検出器［９に入る外部迷光
に基づくものであることに注意すべきである。第３ホー
ルド回路面は、それへのパルス状入力信号を積分し、直
流レベルで表わされた信号（ＳＡ）を出力する。

第１増幅器酩は信号（Ｓｎりと徊号（ＳＡ　）とを差動
増幅することにより、外部迷光の影蕃を除−た、即ちゼ
ロ点補償のなされた参照情報信号（ＩＲ）を出力し、又
第２増幅器（至）は信号（、Ｓｇ’）　・と信号（ＳＡ
）とを差動増幅することによ）、ゼロ点補償のなされた
試料情報信号（Ｉｓ）を中力する。これら両信号（Ｉ”
ｉ’）　（Ｉ　ｓ　）は対数増幅器ｃ３Ｉに入力されて
、そこで振幅の比の対数、即ち、光検出器（９）に入る
参照光と試料光との強度比の対数がとられ、直読可能な
ガス濃度値に換算される。

（へ）発明の効果 本発明によれば、レーザ光の吸収によりガス濃度を測定
する技量において、参照光並びに試料光を共通の光学系
で扱え、かつこれら両光を共通の光検出器で検出できる
ため、高精度の測定が可能であり、又試料セルは動かな
いので、このセルに逐次試料ガスを導入り、乍らの測定
も容易になし得る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の夾施例を示し、第１図はブロック図、第２
図は回転チョッパの正面図、第６図は信号波形図である
。 ａト・・試料、セル、ａυ・・・参照セル、（１２＋・
・・回転チョッパ、（９）・・・光検出器、翰・・・弁
別・演算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１Ｌ反射鏡、半透釧各２個により構成される四角形の
   光路を有し、上記光路に入射した光が振幅分割された後
   、再び一つに合致する配置の光学系、該光学系の２゛つ
   の平行な光路に夫々配されて、参照ガスを導入子る参照
   セル及び試料ガスを導入すゐ試料セル、上記両セルの各
   光路を互いに逆位相で断接する回転チーツバ、該回転チ
   台ツぶの作用によ〕上記光路から時亦割的に交互に導出
   される参照光及び試料光を検出する共通の光検出器、上
   □記回転≠目ツバによる＊、６時分割タイ電ジグに同期
   してｉ配光検出器の出力を分離弁別し１分離された信号
   −匿の比からガス濃度を演算する弁別・演算回路を真傭
   ぜるガス濃度測嚢装置。 （２、特許請求の範囲第１項においそ、□上記回転チョ
   ツ貝は、□同一円周上に同−角ピツ讐で設けられた奇数
   個の孔から光を通ｊ構造でおることを特徴とす石ガス濃
   度測定装置。 （３）特許請求の範囲第１項において、上記弁別・演算
   回路は、上記回転チョッパの回転位相を検出する２つの
   フォトカブ÷を備え、該両カプラの出力を上記時分割夛
   イミングを表わす信号とすると共に、上記両カプラの出
   力を組合わせてゼロ点讃宗信号を作シ、□該信号に基い
   て、上記分離された各信号のゼロ点補償をなすことを特
   徴とするガス濃度測定装置。