JPS6036938A - 光フアイバを利用したガス検知装置 - Google Patents
光フアイバを利用したガス検知装置Info
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- JPS6036938A JPS6036938A JP14500383A JP14500383A JPS6036938A JP S6036938 A JPS6036938 A JP S6036938A JP 14500383 A JP14500383 A JP 14500383A JP 14500383 A JP14500383 A JP 14500383A JP S6036938 A JPS6036938 A JP S6036938A
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- JP
- Japan
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- light
- optical fiber
- filter
- gain
- mirror
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-
- 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
- G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (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。
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、元ファイバを使用して多点に設けられた観
測点のガス濃度を高速で測定するようにしたガス検知装
置に関するものである。
測点のガス濃度を高速で測定するようにしたガス検知装
置に関するものである。
従来、広範囲のガス洩れを監視する場合、観測点毎にガ
ス警報器を設置する方法と、観測点毎にサンプリングガ
スを採取して測定する方法とがある。前者の場合はガス
警報器が観測点と同数必要なため、設備費用が多くなる
という問題がある。
ス警報器を設置する方法と、観測点毎にサンプリングガ
スを採取して測定する方法とがある。前者の場合はガス
警報器が観測点と同数必要なため、設備費用が多くなる
という問題がある。
また、後者の場合はサンプリングガスｔセル中に導いて
ガス検出を行うが、各点の切換速度はサンプリングガス
の吸引量、導入管の長さ等に制限されるため、１公租度
の測定時間がかかるという問題がある。
ガス検出を行うが、各点の切換速度はサンプリングガス
の吸引量、導入管の長さ等に制限されるため、１公租度
の測定時間がかかるという問題がある。
この発明は、上記の点にかんがみてなされたもので、設
備費用が少なく、測定が高速で行えるとともに、従来の
ガス検知警報器として用いられてきた化学セ／すの接触
燃焼式、半導体式と比較するとシリコン等の被毒も受け
ない防爆屋のガス検釦装置を提供するものである。
備費用が少なく、測定が高速で行えるとともに、従来の
ガス検知警報器として用いられてきた化学セ／すの接触
燃焼式、半導体式と比較するとシリコン等の被毒も受け
ない防爆屋のガス検釦装置を提供するものである。
まず、この発明の原理について説明する。赤外線が分子
に吸収されると５分子の振動エネルギーに変換される。
に吸収されると５分子の振動エネルギーに変換される。
また、２．５μｍ〜１５μｍの赤外線は分子を構成する
原子団によって吸収帯が変化するので、この範囲の赤外
線を使用することによって選択性を持ったガスの検知が
できる。そして、赤外線の入射光の強さＩ、と透過光の
強さ■。との間にはランバード・ベルの法測により、物
質の濃度をＣ１物質層の厚さをｌ、吸収光係数をεとす
ると、吸収度Ａは Ａ＝４ｏｇ ＩＩ／Ｉ。電εＣｌ・・・・・・・・・・
・・・旧・・（１）で表わされる。
原子団によって吸収帯が変化するので、この範囲の赤外
線を使用することによって選択性を持ったガスの検知が
できる。そして、赤外線の入射光の強さＩ、と透過光の
強さ■。との間にはランバード・ベルの法測により、物
質の濃度をＣ１物質層の厚さをｌ、吸収光係数をεとす
ると、吸収度Ａは Ａ＝４ｏｇ ＩＩ／Ｉ。電εＣｌ・・・・・・・・・・
・・・旧・・（１）で表わされる。
したかって、入射光と透過光の強さＩ、、 Ｉ。を比較
すれば、ガスの濃度がめられる。このことは入射光の強
さＩ、が一定であれば、透過光の強さ■ｏ でガスの濃
度がめられることと同じである。
すれば、ガスの濃度がめられる。このことは入射光の強
さＩ、が一定であれば、透過光の強さ■ｏ でガスの濃
度がめられることと同じである。
しかし、外乱の影響（例えば、光ファイバによる損失、
結合９反射による損失、セルのよごれ等）により透過光
に誤差か生じる。この誤差を除去するだめにはダブルビ
ーム法を用いればよい。
結合９反射による損失、セルのよごれ等）により透過光
に誤差か生じる。この誤差を除去するだめにはダブルビ
ーム法を用いればよい。
これはめる波長λ１における入射光の強さＸＩ。
透過光の強さ工。０、吸収光係数６□、外乱による吸収
度Ａ、とすると、吸収度Ａ１は Ａ、−ｌｏｇＩ０１／工量−εＩｃｌ十Ａ、・・・・・
・・・・（２）となる。
度Ａ、とすると、吸収度Ａ１は Ａ、−ｌｏｇＩ０１／工量−εＩｃｌ十Ａ、・・・・・
・・・・（２）となる。
また、波長λ、におげろ入射光の強さニレ 透過光の強
さ工。ｔ−ａ収光係数６６、外乱による吸収度ＡＩ、と
すると、吸収度Ａ、は Ａ、 −１０ｇ Ｉ。、／Ｉ、 −６ｔｅ ｌ ＋Ａ’
、 ・−・・１旧・・（３１となる。
さ工。ｔ−ａ収光係数６６、外乱による吸収度ＡＩ、と
すると、吸収度Ａ、は Ａ、 −１０ｇ Ｉ。、／Ｉ、 −６ｔｅ ｌ ＋Ａ’
、 ・−・・１旧・・（３１となる。
この波長λ１とλ、を接近させると、
Ａｓ中Ａ％ 。
１（ε、−ε、）Ｃ！ Ｉ＞＞ｌＡ’、−ＡＳ １とな
り、差吸収光度ΔＡは ΔＡ−Ａ、 −Ａ、 、ｗ （ε、−ε、）Ｃｌ＝ｌｏ
ｇｌ工／ＩＯＩ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・旧・・・・・（４）となって外乱の影響
は取り除かれる。
り、差吸収光度ΔＡは ΔＡ−Ａ、 −Ａ、 、ｗ （ε、−ε、）Ｃｌ＝ｌｏ
ｇｌ工／ＩＯＩ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・旧・・・・・（４）となって外乱の影響
は取り除かれる。
次に、上記原理に基づくこの発明の実施例について説明
する。
する。
第１図はこの発明の一実施例を示す動作説明のための概
念図で、１は回転曲面ミラーを持つ光分配器、２は光を
通過させるスリットを環状に配置した固定台、１８は光
源からの光線を各点に分配する曲面ミラー、２０は位置
検出器である。
念図で、１は回転曲面ミラーを持つ光分配器、２は光を
通過させるスリットを環状に配置した固定台、１８は光
源からの光線を各点に分配する曲面ミラー、２０は位置
検出器である。
第２図は上記第１図の構成の詳細を示す概略図である。
図中、１１は光源、１２はステンピングモータ、１３は
前記ステッピングモータ１２０回転軸に取り付けた回転
板、１４は前記回転板１３に取り付けた標準フィルタ、
１５は同じく回転板１３に取り付けた測定フィルタで１
、−取換え自在に装着されている。１６は前記各フィル
タ１４．１５の位ｆを検出する位置検出器、１Ｔは前記
光源１１の中心と回転軸の中心を一致させたステンピン
グモータ、１Ｂは前記ステッピングモータ１７０回転軸
に取り付けた傾斜角４５°の曲面ミラー、１９は前記曲
面ミラー１Ｂの反射光が入射する光ファイバ、２０は同
様に曲面ミラー１８からの反射光を検出するために固定
台２に取り付けた位置検出器、２１は前記光フフイバ１
９の赤外光が入射するセルで、多孔質の透過体で形成さ
れており、検知ガスが透過できる構造となっている。２
２は前記光ファイバ１９からの赤外光を反射するセル２
１内に設げられたミラー、２３は前記ミラー２２で反射
した赤外光が入射する光ファイバ、２４は前記光ファイ
バ２３から照射する赤外光を反射するミラー、２５は前
記ミラー２４からの反射光が木射する受光素子、２６は
前記受光素子２５の出力を所定値（基準値）まで増幅す
るアンプ、２７は制御回路で５位置検出器１６．２０の
信号を受けて赤外光の党略と各フィルタ１４．１５との
同期、およびアンプ２６の同期等の制御を行うものであ
る。２８は表示器で゛ある。
前記ステッピングモータ１２０回転軸に取り付けた回転
板、１４は前記回転板１３に取り付けた標準フィルタ、
１５は同じく回転板１３に取り付けた測定フィルタで１
、−取換え自在に装着されている。１６は前記各フィル
タ１４．１５の位ｆを検出する位置検出器、１Ｔは前記
光源１１の中心と回転軸の中心を一致させたステンピン
グモータ、１Ｂは前記ステッピングモータ１７０回転軸
に取り付けた傾斜角４５°の曲面ミラー、１９は前記曲
面ミラー１Ｂの反射光が入射する光ファイバ、２０は同
様に曲面ミラー１８からの反射光を検出するために固定
台２に取り付けた位置検出器、２１は前記光フフイバ１
９の赤外光が入射するセルで、多孔質の透過体で形成さ
れており、検知ガスが透過できる構造となっている。２
２は前記光ファイバ１９からの赤外光を反射するセル２
１内に設げられたミラー、２３は前記ミラー２２で反射
した赤外光が入射する光ファイバ、２４は前記光ファイ
バ２３から照射する赤外光を反射するミラー、２５は前
記ミラー２４からの反射光が木射する受光素子、２６は
前記受光素子２５の出力を所定値（基準値）まで増幅す
るアンプ、２７は制御回路で５位置検出器１６．２０の
信号を受けて赤外光の党略と各フィルタ１４．１５との
同期、およびアンプ２６の同期等の制御を行うものであ
る。２８は表示器で゛ある。
次に、動作について説明する。
検知ガスに吸収されない基準光塾作る標準フィルタ１４
が光源１１の下にあることを位置検出器１６が検出した
状態で、光源１１から出た光は標準フィルタ１４を通っ
て曲面ミラー１８で反射され、元ファイバ１ｓと位置検
出器２０とに入射する。光ファイバ１９に入射した光は
、セル２１内で検知ガスに吸収されずにミラー２２．光
フフイバ２３およびミラー２４Ｙ経て受光素子２５に入
射し、電気信号に変換される。この出力をアンプ２日で
所定の基準値まで増幅し、この時のゲインを制御回路２
Ｔで記憶しておく。次に、ステッピングモータ１２０回
転によって回転板１３を回転し、検知ガスに吸収される
光を作る測定フィルタ１５が光源１１の下にあることを
位置検出器１６が検出した状態で、光源１１からの光は
前述と同様に進み、受光素子２５に入り、所定の出力が
得られる。この出力を制御回路２７が記憶したゲインで
増幅して、対数をとった値が濃度信号となる。
が光源１１の下にあることを位置検出器１６が検出した
状態で、光源１１から出た光は標準フィルタ１４を通っ
て曲面ミラー１８で反射され、元ファイバ１ｓと位置検
出器２０とに入射する。光ファイバ１９に入射した光は
、セル２１内で検知ガスに吸収されずにミラー２２．光
フフイバ２３およびミラー２４Ｙ経て受光素子２５に入
射し、電気信号に変換される。この出力をアンプ２日で
所定の基準値まで増幅し、この時のゲインを制御回路２
Ｔで記憶しておく。次に、ステッピングモータ１２０回
転によって回転板１３を回転し、検知ガスに吸収される
光を作る測定フィルタ１５が光源１１の下にあることを
位置検出器１６が検出した状態で、光源１１からの光は
前述と同様に進み、受光素子２５に入り、所定の出力が
得られる。この出力を制御回路２７が記憶したゲインで
増幅して、対数をとった値が濃度信号となる。
この濃度信号の計算は制御回路２７で演算し、表示器２
８に所定の指示をさせる。
８に所定の指示をさせる。
次に第３図のタイムチャートによりさらに第２図の実施
例の動作を説明する。
例の動作を説明する。
この図で、３０は前記標準フィルタ１４および測定フィ
ルタ１５を通ってセル２１に入射した入力光、３１は同
じくセル２１に入射した後、受光素子２５で電気信号に
変換された出力信号、３２は前記アンプ２６が一定の基
準値Ｐまで出力信号を増幅した状態を示すゲイン変動波
形である。
ルタ１５を通ってセル２１に入射した入力光、３１は同
じくセル２１に入射した後、受光素子２５で電気信号に
変換された出力信号、３２は前記アンプ２６が一定の基
準値Ｐまで出力信号を増幅した状態を示すゲイン変動波
形である。
標準フィルタ１４を通過した光を光ファイバ１９でセル
２１に導き、光ファイバ２３によって受光素子２５へ導
き、光な電気信号に変換させる。変換された出力信号３
３ａは、それぞれのセル２１内の状態によってそれぞれ
値が異なる。そして。
２１に導き、光ファイバ２３によって受光素子２５へ導
き、光な電気信号に変換させる。変換された出力信号３
３ａは、それぞれのセル２１内の状態によってそれぞれ
値が異なる。そして。
出力された信号を一定の基準値Ｐまで増幅し、その時の
ゲインＧ、 Ｖ制御回路２Ｔに記憶しておく。
ゲインＧ、 Ｖ制御回路２Ｔに記憶しておく。
次に、測定フィルタ１１？通過した光な前述と同様に受
光素子２５へ導き出力信号３３ｂＹ得る。
光素子２５へ導き出力信号３３ｂＹ得る。
ここで得られた出力信号３ａｂＹアンプ２６で、制御回
路２７が記憶しているゲインＧ！で増幅する。
路２７が記憶しているゲインＧ！で増幅する。
ここで、出力信号３３ｂはセル２１内にガスか存在すれ
ばエネルギーを吸収されているので、出力信号３３ａよ
りもノベルは下がった状態となっていて、アンプ２６で
出力信号３３ｂＹ増幅しても基準値Ｐを越えることはな
い。そして、出力信号３゛３ｂの対数なとった値がめる
濃度である。
ばエネルギーを吸収されているので、出力信号３３ａよ
りもノベルは下がった状態となっていて、アンプ２６で
出力信号３３ｂＹ増幅しても基準値Ｐを越えることはな
い。そして、出力信号３゛３ｂの対数なとった値がめる
濃度である。
この操作をそれぞれのセル２１について行う。なお、演
算にかえてアンプ２６に上記のような特性を附与するこ
ともできる。
算にかえてアンプ２６に上記のような特性を附与するこ
ともできる。
上記により、／１６】のセル２１の測定か終了し、ステ
ップモータ１Ｔは３６０°／ｎ（ｎは位置検出器２０の
個数）だけ回動じ、／Ｉ６２のセル２１の測定が同様に
して行われる。第３図の／Ｉ６１．／１６２゜・・・・
・・はセル２１が順次切り替えられてデータが作成され
てゆくことを示している。なお、第２図でセル２１は１
個のみ示しているか、これは第１図に示す位置検出器２
０と同数設けられているものであり、同じく同数設げら
れている光フフイハ１９から入射する元ｗｉラー２４を
共通に用いて受光素子２５へ入射するものである。
ップモータ１Ｔは３６０°／ｎ（ｎは位置検出器２０の
個数）だけ回動じ、／Ｉ６２のセル２１の測定が同様に
して行われる。第３図の／Ｉ６１．／１６２゜・・・・
・・はセル２１が順次切り替えられてデータが作成され
てゆくことを示している。なお、第２図でセル２１は１
個のみ示しているか、これは第１図に示す位置検出器２
０と同数設けられているものであり、同じく同数設げら
れている光フフイハ１９から入射する元ｗｉラー２４を
共通に用いて受光素子２５へ入射するものである。
以上詳細に説明したよ５Ｋ、この発明によれば交互に光
を通す標準フィルタと測定フィルタのうち、測定フィル
タを交換することにより、検出したいガスの種類の選択
が自由にでき、また、光ファイバを用いたので遠方の観
測が可能となり、かつ、曲面ミラーの回転によって一度
に多数個所を高速に監視できる等の利点を有する。
を通す標準フィルタと測定フィルタのうち、測定フィル
タを交換することにより、検出したいガスの種類の選択
が自由にでき、また、光ファイバを用いたので遠方の観
測が可能となり、かつ、曲面ミラーの回転によって一度
に多数個所を高速に監視できる等の利点を有する。
第１図はこの発明の一実施例を示す動作の概略図、第２
図は前記第１図の構成を示す概略図、第３図は前記第２
図の一実施例の動作説明のためのタイミングチャートで
ある。 図中、１１は光源、１２はステッピングモータ。 １３は回転板、１４は標準フィルタ、１５は測定フィル
タ、１６は位置検出器、１７はステッピングモータ、１
８は曲面ミラー、１９は光フフイバ、２０は位置検出器
、２１はセル、２２はミラー。 ２３は光ファイバ、２４はミラー、２５は受光素子、２
６は７ンプ、２７は制御回路、２８は表示器、３０は入
力光、３１は出力信号、３２はゲイン変動波形、３３ａ
、３３ｂは出力年号である。
図は前記第１図の構成を示す概略図、第３図は前記第２
図の一実施例の動作説明のためのタイミングチャートで
ある。 図中、１１は光源、１２はステッピングモータ。 １３は回転板、１４は標準フィルタ、１５は測定フィル
タ、１６は位置検出器、１７はステッピングモータ、１
８は曲面ミラー、１９は光フフイバ、２０は位置検出器
、２１はセル、２２はミラー。 ２３は光ファイバ、２４はミラー、２５は受光素子、２
６は７ンプ、２７は制御回路、２８は表示器、３０は入
力光、３１は出力信号、３２はゲイン変動波形、３３ａ
、３３ｂは出力年号である。
Claims (1)
- 入射光ヲ発生させる光源と、この光源により減衰しない
光線を作製する標準フィルタと、同じく前記光源により
被検ガスの存在により減衰する光線ヲ作製する測定フィ
ルタと、前記標準フィルタと測定フィルタを交互に通過
した光を反射させる曲面ミラーと、この曲面ミラーを回
転させる手段と、多点に配置された被検ガスを監視する
複数個のセルと、これらのセルからの光を順次受光して
それぞれ電気信号に変換する受光器と、この受光器から
の電気信号を所定の基準値まで増幅する自動調節アンプ
と、この自動調節アンプの前記標準フィルタのときのゲ
インを記憶し測定フィルタのときのゲインとする手段を
有する制御回路とを備え、前記曲面ミラーからの元を前
記セルヶ経由し前記受光器にそれぞれ導くため光ファイ
バで結線したことを特徴とする光ファイバを利用したガ
ス検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14500383A JPS6036938A (ja) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | 光フアイバを利用したガス検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14500383A JPS6036938A (ja) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | 光フアイバを利用したガス検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6036938A true JPS6036938A (ja) | 1985-02-26 |
Family
ID=15375199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14500383A Pending JPS6036938A (ja) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | 光フアイバを利用したガス検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6036938A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS637526U (ja) * | 1986-07-01 | 1988-01-19 | ||
| JPS6362728A (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-19 | 昭和アルミニウム株式会社 | 冷間成形性に優れた樹脂・アルミニウム複合材 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS567037A (en) * | 1979-06-29 | 1981-01-24 | Fumio Inaba | Remote substance density analyzing optical measuring apparatus |
| JPS5613741B2 (ja) * | 1977-09-02 | 1981-03-31 | ||
| JPS56168145A (en) * | 1980-05-29 | 1981-12-24 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Multichannel radiation flux measuring device |
-
1983
- 1983-08-10 JP JP14500383A patent/JPS6036938A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5613741B2 (ja) * | 1977-09-02 | 1981-03-31 | ||
| JPS567037A (en) * | 1979-06-29 | 1981-01-24 | Fumio Inaba | Remote substance density analyzing optical measuring apparatus |
| JPS56168145A (en) * | 1980-05-29 | 1981-12-24 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Multichannel radiation flux measuring device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS637526U (ja) * | 1986-07-01 | 1988-01-19 | ||
| JPH0432266Y2 (ja) * | 1986-07-01 | 1992-08-03 | ||
| JPS6362728A (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-19 | 昭和アルミニウム株式会社 | 冷間成形性に優れた樹脂・アルミニウム複合材 |
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