JPS60253952A - ガス濃度測定方式 - Google Patents

ガス濃度測定方式

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JPS60253952A
JPS60253952A JP11180884A JP11180884A JPS60253952A JP S60253952 A JPS60253952 A JP S60253952A JP 11180884 A JP11180884 A JP 11180884A JP 11180884 A JP11180884 A JP 11180884A JP S60253952 A JPS60253952 A JP S60253952A
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gas concentration
gas
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concentration
output
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Akira Sawada
亮 澤田
Shoji Doi
土肥　正二
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • 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
    • G01N21/39—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は赤外線吸収を利用したガスセンナに係り、特ｌ
二２次導関数計測法を用いて低濃度のガスを高感度で検
出することができる信号処理方式《二関する。
〔従来の技術〕
従来のガス濃度計測法に、第３図のごとく、レーザ波長
に対する透過光強度の減り具合ｄを計測してガス濃度を
検出する方法がある。さら《二、計測をより高感度（ニ
するため、図示１のごとく入射光の波長λをｓｉミル調
して透過光強度Ｉの変化分２を検出し、これからガスａ
度を測定する方法がある。このための入射光波長を変調
するため｛ニダイオードレーザが用いられる。ダイオー
ドレーザは電流を変化させること１二より、発振波長を
変えることができる。計測（二は、気体の吸収スペクト
ルの勾配を検出する１次微分による計測法及び２次微分
により、スペクトルの曲率を検出する計測法がある。実
際には、ダイオードレーザヘ加える微小な変調電流の周
波数ｆ（二同期した信号を検出することで１次微分信号
を得、あるいは２ｊ１二同期した信号を検出して２次微
分信号を得る。２次微分信号値は、第４図のごとく、吸
収ラインの中心αで最大、その前後波長り、ｃで最小と
なる特性となり、山の高さｈがガス濃度に比例する。前
後のガスのないところでも出力が出ているのは色々な原
因があり、光学的な変動要因（エタロンフリンジ等）で
信号強度が変動することによる。その結果としてオフセ
ラ）　ｈｐがかかり、その上にガス濃度に対応した信号
が出るので、その補正を要する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記におけるオフセットは、環境温度、の変化等の要因
によって変動し、ベースラインがドリフトするために、
正確な補正が困難であるという問題がある。本発明は、
ベースラインの測定を短時間で行うことにより、ベース
ラインのドリフトの影響なしにオフセラ［−補正して、
ガス濃度測定を行い、さらに上記測定をベースラインの
測定を含めて繰返して行ない、ガス濃度測定の平均をめ
ることにより、測定値のゆらぎを減じ、より高感度なガ
スセンサを提供しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、光学系の温度変化（−よってベースラインの
ドリフトがおきるため、短時間での測定ではドリフトし
ないとみなせること、および、先に述べた２次導関数法
の極小値の２点す、ｃを結ぶ直線はベースラインＣ二平
行になることを利用し、より正確なオフセット補正を行
う手段として、２次導関数法の極小値の２点ａ、ｃのみ
を短時間で測定してベースラインを直線近似でめるよう
にしたものである。これによって、ベースラインのドリ
フトの影響なしにオフセットを補正してガス濃度の測定
を行うことができる。また、この測定をベースラインの
測定（ｂ、ｃ点の測定）を含めて繰返し行い、ガス濃度
測定値の平均をめることにより、測定値のゆらぎを減じ
て、より高感度なガスセンサを提供することができる。
〔実施例〕
第２図に本発明の一実施例の構成図を示す。図において
、レーザ電源Ｃは、レーザダイオードＤにＤ／Ａ変換器
Ａからの直流電圧と、オンレータＢからの交流電圧の和
に比例した電流を供給する。
Ｄのレーデダイオードの発光をレンズＥ（：よって平行
光にして、試料セルＦを通し、レンズＧ（二よって検知
器Ｉに集光する。Ｉの出力をロックインアンプＪによっ
て検波する。ロックインアンプＪの参照信号にはオシレ
ータＢの出力の２倍の周波数を用い、同期検波をする。
次に、Ｊのロックインアンプの出力なＡ／Ｄ変換器にで
デジタル量にして、計算器りに入力する。計算器りは試
料セルＦ内の試料ガスの濃度を計算してプリンタＭに出
力する。
第１図は、上記構成におけるレーザ駆動電流番とロック
イン出力電圧Ｖとの関係を示すものであり、先ずレーザ
駆勅電流目濠に設定してんを得る。次にＣに設定してｆ
を得る。そして、点（ａ、ん）と点（Ｃ２ｆ）の間を補
間して！１を得る。
この計算は、計算器りで行われる。次に、レーザ駆動電
流２をｂに設定してεを得る。ダはオフセットより小さ
いが、点（α、Ａ）と点＜Ｃ，ｆ）を結ぶ直線とオフセ
ットのベースラインは平行で、しかも距離はガスによる
吸収量に比例するので、ｔ　−ｙは試料ガスの吸収量（
＝比例している。
したがって、ε−１の値から試料ガスの濃度を測定する
ことができる。そして、上記測定を繰返して行い、得ら
れたｅ　−ｙ値の平均値を濃度に直して出力する。
〔発明の効果〕
本発明によれば、試料セルやレンズ等の光学部品間の干
渉効果によるオフセットを、環境温度変化によるベース
ラインのドリフトの影響なしに補正することができるも
のであり、高感度のガス濃度測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例の原理および効果を説明する図
、 第２図は本発明の実施例の構成図、 第３図はレーザ波長と透過光強度の関係（ガス吸収ライ
ン）を示す図、 第４図はレーザ波長とガス吸収ラインの２次微分値の関
係を示す図。 Ａ・・・Ｄ／Ａ変換器 Ｂ・・・オシレータ Ｃ・・・レーザ電源 Ｄ・・・レーザダイオード Ｅ・・・レンズ Ｆ・・・試料セル Ｇ・・・レンズ Ｊ・・・ロックインアンプ Ｋ・・・Ａ／Ｄ変換器 Ｌ・・・計算器 Ｍ・・・プリンタ 特許出願人　富士通株式会社 代理人　弁理士　玉蟲久五部（外１名）第　１　図 第　２　図 第３図 第４図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　レーザダイオードを光源として二次導関数計測
    法によりガス濃度を測定するに際し、該二次導関数計測
    法の極小値の２点を測定し、ベースラインを該２点を結
    ぶ直線で近似し、オフセット補正を行い、ガス濃度を測
    定することを特徴とするガス濃度測定方式。
  2. （２）前記ガス濃度測定が前記ベースラインの直線近似
    のための極小値の２点の測定を含んで繰返し行われ、ガ
    ス濃度測定値が平均されることを特徴とする特許 ス濃度測定方式。
JP59111808A 1984-05-31 1984-05-31 ガス濃度測定方式 Expired - Lifetime JPH0616012B2 (ja)

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JPS60253952A true JPS60253952A (ja) 1985-12-14
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