JPS608736B2 - ガス濃度の測定方法 - Google Patents
ガス濃度の測定方法Info
- Publication number
- JPS608736B2 JPS608736B2 JP54154705A JP15470579A JPS608736B2 JP S608736 B2 JPS608736 B2 JP S608736B2 JP 54154705 A JP54154705 A JP 54154705A JP 15470579 A JP15470579 A JP 15470579A JP S608736 B2 JPS608736 B2 JP S608736B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- differential
- concentration
- absorption
- gas concentration
- 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.)
- Expired
Links
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 32
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 claims description 4
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 2
- 231100001243 air pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010291 electrical method Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
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
- G01N21/39—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は波長可変レーザを光源とする大気汚染検出シス
テムにおける大気汚染ガス濃度を微分計測手段を用いて
求める方法の改良に関するものである。
テムにおける大気汚染ガス濃度を微分計測手段を用いて
求める方法の改良に関するものである。
レーザ方式の大気汚染監視システムは通常第亀図に示す
ごとく赤外線レーザ光の投受光装置つまり観測装置２０
の設定地点から、たとえば数１００肌のへだたりを有す
る長光路上に第１のレトロリフレクタｒ，を設置し、こ
の長光路途上に浮遊する汚染ガス、たとえば亜硫酸ガス
（Ｓ０２）や一酸化炭素（ＣＯ）中を往復する放射赤外
線の吸収特性から該汚染ガス（以下特にことわらぬかぎ
り単にガスと呼ぶ）濃度を求めるものであってその概要
について簡単に説明すれば次のとおりである。
ごとく赤外線レーザ光の投受光装置つまり観測装置２０
の設定地点から、たとえば数１００肌のへだたりを有す
る長光路上に第１のレトロリフレクタｒ，を設置し、こ
の長光路途上に浮遊する汚染ガス、たとえば亜硫酸ガス
（Ｓ０２）や一酸化炭素（ＣＯ）中を往復する放射赤外
線の吸収特性から該汚染ガス（以下特にことわらぬかぎ
り単にガスと呼ぶ）濃度を求めるものであってその概要
について簡単に説明すれば次のとおりである。
すなわち、第１図中の観測装置２０外への赤外線放射は
、波長可変なダイオードレーザ（以下単にレーザと呼ぶ
）ＤＬからのＰｏなる光パワーを有する光例えば赤外線
をカセグレンレンズーの内鏡の前面２で反射させること
によって光路へ方向に放射せしめ、第１のレトロリフレ
クタｒ，で反射して帰って来た入射光を同じカセグレン
レンズ１の外鏡の前面３と内鏡の後面４で反射させ、受
光素子Ｄに入射し、この際の光往復時におこる前記ガス
による光吸収の結果を記録器５で記載させるのであるが
、この場合談受光素子Ｄによる受光パワーＰｒはＰｒ＝
Ｐ。
、波長可変なダイオードレーザ（以下単にレーザと呼ぶ
）ＤＬからのＰｏなる光パワーを有する光例えば赤外線
をカセグレンレンズーの内鏡の前面２で反射させること
によって光路へ方向に放射せしめ、第１のレトロリフレ
クタｒ，で反射して帰って来た入射光を同じカセグレン
レンズ１の外鏡の前面３と内鏡の後面４で反射させ、受
光素子Ｄに入射し、この際の光往復時におこる前記ガス
による光吸収の結果を記録器５で記載させるのであるが
、この場合談受光素子Ｄによる受光パワーＰｒはＰｒ＝
Ｐ。
ｅＸｐ｛一Ｑ（し）ＣＬ｝ｆ（ｔ）．…，．．，．（１
）で与えられる。ここでＱ（し）はしーザ光周波数〃の
関数としての前記ガスによる吸収係数、Ｃは該ガスの濃
度、Ｌはしーザ光の往復光路長である。また第１図中の
光チョッパＣＨは受光素子Ｄからの電気的出力信号を交
流増幅器すなわち第１および第２のロックィン増幅器Ｌ
Ａ，？ ＬＡ２と除算器７からなる信号処理系２１で処
理するためにあらかじめレーザＤＬからの放射赤外光を
例えば５００ＨＺの周波数で断続するためのものである
。一点鎖線イは該チョッパＣＨから第１ロックィン増幅
器ＬＡ，への参照信号伝達経路を形成しており、このた
め第１のロックィン増幅器ＬＡ，からは前記受光パワー
Ｐｒに対応する電圧Ｅｒが出力される。ところでガスの
光吸収スペクトルは光周波数〃を機軸に、受光パワーＰ
ｒを縦軸にとった第２図ａの吸収曲線となるが、前記ｍ
式中でｆ（ｔ）として表したガスの擾乱のために該曲線
の吸収値ｍにゆらぎが生じて観測が困難となる。このた
め‘１｝式の両辺をしについて微分し、かつ上記｛１｝
式で規格化すれば昔背−ＣＬＱ′‐‐‐‐‐‐‐‐‐■ として擾乱係数ｆ（ｔ）を消去できる。
）で与えられる。ここでＱ（し）はしーザ光周波数〃の
関数としての前記ガスによる吸収係数、Ｃは該ガスの濃
度、Ｌはしーザ光の往復光路長である。また第１図中の
光チョッパＣＨは受光素子Ｄからの電気的出力信号を交
流増幅器すなわち第１および第２のロックィン増幅器Ｌ
Ａ，？ ＬＡ２と除算器７からなる信号処理系２１で処
理するためにあらかじめレーザＤＬからの放射赤外光を
例えば５００ＨＺの周波数で断続するためのものである
。一点鎖線イは該チョッパＣＨから第１ロックィン増幅
器ＬＡ，への参照信号伝達経路を形成しており、このた
め第１のロックィン増幅器ＬＡ，からは前記受光パワー
Ｐｒに対応する電圧Ｅｒが出力される。ところでガスの
光吸収スペクトルは光周波数〃を機軸に、受光パワーＰ
ｒを縦軸にとった第２図ａの吸収曲線となるが、前記ｍ
式中でｆ（ｔ）として表したガスの擾乱のために該曲線
の吸収値ｍにゆらぎが生じて観測が困難となる。このた
め‘１｝式の両辺をしについて微分し、かつ上記｛１｝
式で規格化すれば昔背−ＣＬＱ′‐‐‐‐‐‐‐‐‐■ として擾乱係数ｆ（ｔ）を消去できる。
これが前記の微分計測法であるが、Ｑ′は正負の両値を
有するために、第２図ａの曲線の微分結果は第２図ｂの
ごとき２つのピークを呈するＮ字型の曲線となるので、
以下では第２図ａを単なる吸収曲線、第２図ｂを微分吸
収曲線と呼んで区別する。なお、｛２｝式中のＰｒ′、
Ｐ。′、Ｑ′はそれぞれ‘１）式中のＰｒ、Ｐ。、Ｑの
光周波数しに対する微分値である。こうした微分計測を
行うには、従来は第２図ａの吸収曲線の変曲点オに対応
した周波数〃，の光をレーザＤＬから放射させるべく、
該レーザを同図中で１，として示した直流電流ＩＤｃで
駆動するに際して、該電流の供給源すなわち第１図中の
電源８中において該電流１，に微小振幅の交流電流Ｌｃ
を重畳せしめていた。
有するために、第２図ａの曲線の微分結果は第２図ｂの
ごとき２つのピークを呈するＮ字型の曲線となるので、
以下では第２図ａを単なる吸収曲線、第２図ｂを微分吸
収曲線と呼んで区別する。なお、｛２｝式中のＰｒ′、
Ｐ。′、Ｑ′はそれぞれ‘１）式中のＰｒ、Ｐ。、Ｑの
光周波数しに対する微分値である。こうした微分計測を
行うには、従来は第２図ａの吸収曲線の変曲点オに対応
した周波数〃，の光をレーザＤＬから放射させるべく、
該レーザを同図中で１，として示した直流電流ＩＤｃで
駆動するに際して、該電流の供給源すなわち第１図中の
電源８中において該電流１，に微小振幅の交流電流Ｌｃ
を重畳せしめていた。
第１図中の第２のロックィン増幅器ＬＡ２には上記微小
振幅の交番信号が電源８から参照信号として伝達経路口
を介しているために該第２のロックィン増幅器ＬＡ２は
微分モードで動作しりこのため該増幅器ＬＡ２の出力に
はＥ′ｒなる微分出力電圧が表れるが、これは前記受光
パワーＰｒの微分値Ｐｒ′に対応する。この微分出力電
圧Ｅ′ｒと先述の第１ロックィン増幅器ＬＡ，からの出
力電圧Ｅｒ（受光パワーＰｒに対応する）とは減算器７
で減算された後、前記記録器５で記録される。もし大気
中に対象ガスがなければ、つまりガス濃度が零であれば
前記｛２｝式の第２項ＣＬＱ′は零であり、このため第
２図ａの吸収スベクトルしたがって同図ｂの微分吸収特
性は現れず、第２図ｂ中の点線ハだけが存在する。
振幅の交番信号が電源８から参照信号として伝達経路口
を介しているために該第２のロックィン増幅器ＬＡ２は
微分モードで動作しりこのため該増幅器ＬＡ２の出力に
はＥ′ｒなる微分出力電圧が表れるが、これは前記受光
パワーＰｒの微分値Ｐｒ′に対応する。この微分出力電
圧Ｅ′ｒと先述の第１ロックィン増幅器ＬＡ，からの出
力電圧Ｅｒ（受光パワーＰｒに対応する）とは減算器７
で減算された後、前記記録器５で記録される。もし大気
中に対象ガスがなければ、つまりガス濃度が零であれば
前記｛２｝式の第２項ＣＬＱ′は零であり、このため第
２図ａの吸収スベクトルしたがって同図ｂの微分吸収特
性は現れず、第２図ｂ中の点線ハだけが存在する。
このようないわば「ガス無し状態」における点線ハ上の
点Ｐ。を簡単化のため「ゼロ値」と呼ぶとにすると、先
述の（２｝式中の第１項（Ｐｏ′／Ｐｏ）はこのゼロ値
にほかならず、このゼロ値は後述するようにガス濃度を
決定する際の一つの規準値となる。今、大気中ガスの未
知なる濃度をＣｘで表せば、これは上記ゼロ値（段）、
つまり第２図ｂ中の値Ｒ。と・該ガスに由来する微分吸
収曲線ルのピーク値Ｒｘとの差、すなわち同図中の微分
吸収量Ａｘに比例するが、Ａｘの絶対贋を決定するため
には別に規準となる微分吸収量Ａｓを求めねばならない
。そのためには第１図の受光光勝木上に置かれたガスセ
ルＧＳ中に成分および濃度が既知（これを規準ガス濃度
Ｃｓとする）なるガスを充填し、該規準ガスによる第２
図ｂに図示の微分吸収曲線力上の値Ｒｓを第１図の記録
器５で記録しておく。この記録ができれば、前記ゼロ値
を原点としてトガス濃度Ｃと微分吸収量Ａとの関係を示
す第２図Ｃ上に上記既知ガス濃度Ｃｓとこれによって決
まる第２図ｂ中の規準微分吸収量Ａｓで決まる点Ｑｓが
プロットできるので、該Ｑｓ点と前記ゼロ値すなわち原
点を結ぶ直線ヨが得られる。したがってこの直綾ヨを用
いれば先に記録された微分吸収量Ａｘから第２図ｅ中の
点Ｑｘが定まりこれから未知なるガス濃度Ｃｘがいかほ
どであるかが判る。なお大気中の汚染ガスの未知濃度Ｃ
ｘに対応する吸収量Ａｘを記録する場合には第１図中の
ガスセルＧＳ中は空にしておく。そして規準微分吸収量
Ａｓを求める場合には該ガスセルＧＳ中に既知濃度（標
準濃度）Ｃｓのガスを充填すればよい。しかるに上記の
両微分吸収量Ａｓ、Ａｘは前記のごとくＲｓ、Ｒｘなる
値とゼロ値Ｒｏとの差から求められる。それには第２図
ｂ中の点Ｒ。が記録器５上のレベルとしてまず判ってい
る必要があるが、現実の困難はこのゼロ値しベルの決定
手続き上に生じる。従来のゼロ値しベルの決定方法は【
２｝式右辺のガス濃度Ｃを含む第２項を零、つまりＣＬ
Ｑ′＝０とするように、光路長Ｌを前記長光路（例えば
２００肌）に比して無視できる短光路（例えば２仇前後
）となすことによって事実上Ｃ＝０つまりガス無し状態
と同じ状態を実現することによってなされていた。その
ためには第１図中の観測装置２０内のカセグレンレンズ
１の前面の位置川こ第２のレトロリフレクタｒ２を挿入
し、レーザ光が前記光路へ上に放射されないようにすれ
ばよいが、レトロリフレクタは極めて高価（約１００万
円）であり、その上記しトロリフレクタｒ２を精密に位
遣りへ移動せしめるには丈夫でかつ精度よく作られたた
とえば摺動機横を必要とし、結果的に観測装置２０が高
価でしかも大型化するばかりでなく、該装置２０の内部
が著しく複雑化するという欠点があった。本発明は上記
の欠点に鑑みてなされたもので上記のごとき複雑高価な
光学機構を不必要とし、電気的手段によって、ゼロ値を
プロットする必要をもなくして簡単にガス濃度を測定せ
んとするもので、第３図以下の図面を用いて詳記する。
第３図は本発明に係る微分吸収量測定装置の電気回路部
分を主体とする要部系統図を示したもので、前記第１図
と同部位には同一記号を付す。
点Ｐ。を簡単化のため「ゼロ値」と呼ぶとにすると、先
述の（２｝式中の第１項（Ｐｏ′／Ｐｏ）はこのゼロ値
にほかならず、このゼロ値は後述するようにガス濃度を
決定する際の一つの規準値となる。今、大気中ガスの未
知なる濃度をＣｘで表せば、これは上記ゼロ値（段）、
つまり第２図ｂ中の値Ｒ。と・該ガスに由来する微分吸
収曲線ルのピーク値Ｒｘとの差、すなわち同図中の微分
吸収量Ａｘに比例するが、Ａｘの絶対贋を決定するため
には別に規準となる微分吸収量Ａｓを求めねばならない
。そのためには第１図の受光光勝木上に置かれたガスセ
ルＧＳ中に成分および濃度が既知（これを規準ガス濃度
Ｃｓとする）なるガスを充填し、該規準ガスによる第２
図ｂに図示の微分吸収曲線力上の値Ｒｓを第１図の記録
器５で記録しておく。この記録ができれば、前記ゼロ値
を原点としてトガス濃度Ｃと微分吸収量Ａとの関係を示
す第２図Ｃ上に上記既知ガス濃度Ｃｓとこれによって決
まる第２図ｂ中の規準微分吸収量Ａｓで決まる点Ｑｓが
プロットできるので、該Ｑｓ点と前記ゼロ値すなわち原
点を結ぶ直線ヨが得られる。したがってこの直綾ヨを用
いれば先に記録された微分吸収量Ａｘから第２図ｅ中の
点Ｑｘが定まりこれから未知なるガス濃度Ｃｘがいかほ
どであるかが判る。なお大気中の汚染ガスの未知濃度Ｃ
ｘに対応する吸収量Ａｘを記録する場合には第１図中の
ガスセルＧＳ中は空にしておく。そして規準微分吸収量
Ａｓを求める場合には該ガスセルＧＳ中に既知濃度（標
準濃度）Ｃｓのガスを充填すればよい。しかるに上記の
両微分吸収量Ａｓ、Ａｘは前記のごとくＲｓ、Ｒｘなる
値とゼロ値Ｒｏとの差から求められる。それには第２図
ｂ中の点Ｒ。が記録器５上のレベルとしてまず判ってい
る必要があるが、現実の困難はこのゼロ値しベルの決定
手続き上に生じる。従来のゼロ値しベルの決定方法は【
２｝式右辺のガス濃度Ｃを含む第２項を零、つまりＣＬ
Ｑ′＝０とするように、光路長Ｌを前記長光路（例えば
２００肌）に比して無視できる短光路（例えば２仇前後
）となすことによって事実上Ｃ＝０つまりガス無し状態
と同じ状態を実現することによってなされていた。その
ためには第１図中の観測装置２０内のカセグレンレンズ
１の前面の位置川こ第２のレトロリフレクタｒ２を挿入
し、レーザ光が前記光路へ上に放射されないようにすれ
ばよいが、レトロリフレクタは極めて高価（約１００万
円）であり、その上記しトロリフレクタｒ２を精密に位
遣りへ移動せしめるには丈夫でかつ精度よく作られたた
とえば摺動機横を必要とし、結果的に観測装置２０が高
価でしかも大型化するばかりでなく、該装置２０の内部
が著しく複雑化するという欠点があった。本発明は上記
の欠点に鑑みてなされたもので上記のごとき複雑高価な
光学機構を不必要とし、電気的手段によって、ゼロ値を
プロットする必要をもなくして簡単にガス濃度を測定せ
んとするもので、第３図以下の図面を用いて詳記する。
第３図は本発明に係る微分吸収量測定装置の電気回路部
分を主体とする要部系統図を示したもので、前記第１図
と同部位には同一記号を付す。
第３図中のレーザＤＬの駆動電源８は１２なる値の直流
電流を生じる電源３１、ＩＲなる電流振幅を生じる傾斜
電流発生器３２、１＾ｃなる微小振幅を生じる交流電流
発生器３３、およびこれら電流を合成する加算器３４か
らなっている。懐斜電流発生器３２からの電流ＩＲは時
間ｔに対して−ＩＲ／２から十ＩＲ／２まで変化するご
とくなっているので、この電流ＩＲが上記加算器３４に
よって直流電源３１からの電流１２に重畳され、さらに
交流電流発生器３３からの微小振幅電流１＾ｃが加算さ
れれば、１２±（ＩＲ／２十ＩＭ）となり、第４図ａに
示したごとく時間ｔに対して変化する合計電流ｌｔによ
って前記レーザＤＬは駆動される。ここで１２は前記第
２図ａに示した吸収曲線上の湾曲点オに一致する光周波
数〃，を生じるレーザ駆動電流１，＝１２±（ＩＲ／２
十１＾ｃ）となり、第２図ａの吸収スペクトルのピーク
ワに一致する光周波数〃２を生じる駆動電流である。ま
た１＾ｃは前記したごとくガス吸収スペクトル曲線を微
分化するための電流である。そして上記±ＩＲ／２なる
電流成分はしーザＤの放射光周波数を第４図ｂ中の±△
しだけ変化掃引せしめる値に設定されている。このため
しーザＤＬからの放射光周波数沙ま第４図ｂの微分吸収
曲線の上下２つのピークを含む合計横幅ｄを上回って第
４図ｂの微分吸収曲線上の点Ｐ，．からＰ，２まで走査
される。このゆえ、第３図中の記録器５には第４図ｂの
汚染ガスの微分吸収曲線ルの第１ピーク値Ｑ，．から第
２ピーク値Ｑ，２にわたる縦軸成分つまり同図中に泌′
ｘとして示した微分吸収量に対する指示値が記録される
。こうした２Ａ′ｘなる微分収量を求めるならば前記の
うなゼロ値をあらかじめ測定しておく必要はなくなり、
またそのための前記光学的機構すなわち第２のレトロリ
フレクタｒ２ならびにその挿脱機構は全く不必要となり
、したがって観測装置２０内は簡単化され、該装置を安
価なものにできる。大気汚染ガスによる微分吸収量２Ａ
′ｘの決定はこのようにして可能であるが、その他に規
準値を得るために必要な標準微分吸収量の決定に際して
はやはり第３図中のガスセルＧＳ中に既知濃度（標準濃
度）Ｃｓのガスつまり標準ガスを充填し、前記と同じ電
流ｌｔによるレーザ光周波数しの掃引によって微分吸収
曲線力が得られる。この曲線の両ピークつまりＱ２，と
値ｎ凶との縦軸方向成分２Ａ′ｓとして求められる微分
吸収量は、上記標準ガス濃度Ｃｓと大気汚染ガスＣｘと
の両者で決まるものである。なお第４図ｂ中のＡｓ，Ａ
ｘは上記２種類の微分吸収特性における片一方のピーク
についての吸収量で、それぞれ前記第２図ｂ中のＡｓ，
Ａｘなる量に対応する。そして上記泌′ｓと２Ａ′ｘと
の２値がわかりさえすれば、２Ａ′ｓと２Ａ′ｘのそれ
ぞれは泌′ｓ＝Ｋ（Ｃｓ＋Ｃｘ） ………（粉）
２Ａｓ＝ＫＣｓ ・・・・・・・・
・（沙）ただしＫは比例定数なる関係にあるから（効）
式を（＄）式に代入しかつ移項することによってＣＸ：
を（２Ａ′Ｓ−２Ａ′×）………く沈）なる関係から未
知なる大気汚染ガス濃度ＣＸがいかほどであるかが判る
。
電流を生じる電源３１、ＩＲなる電流振幅を生じる傾斜
電流発生器３２、１＾ｃなる微小振幅を生じる交流電流
発生器３３、およびこれら電流を合成する加算器３４か
らなっている。懐斜電流発生器３２からの電流ＩＲは時
間ｔに対して−ＩＲ／２から十ＩＲ／２まで変化するご
とくなっているので、この電流ＩＲが上記加算器３４に
よって直流電源３１からの電流１２に重畳され、さらに
交流電流発生器３３からの微小振幅電流１＾ｃが加算さ
れれば、１２±（ＩＲ／２十ＩＭ）となり、第４図ａに
示したごとく時間ｔに対して変化する合計電流ｌｔによ
って前記レーザＤＬは駆動される。ここで１２は前記第
２図ａに示した吸収曲線上の湾曲点オに一致する光周波
数〃，を生じるレーザ駆動電流１，＝１２±（ＩＲ／２
十１＾ｃ）となり、第２図ａの吸収スペクトルのピーク
ワに一致する光周波数〃２を生じる駆動電流である。ま
た１＾ｃは前記したごとくガス吸収スペクトル曲線を微
分化するための電流である。そして上記±ＩＲ／２なる
電流成分はしーザＤの放射光周波数を第４図ｂ中の±△
しだけ変化掃引せしめる値に設定されている。このため
しーザＤＬからの放射光周波数沙ま第４図ｂの微分吸収
曲線の上下２つのピークを含む合計横幅ｄを上回って第
４図ｂの微分吸収曲線上の点Ｐ，．からＰ，２まで走査
される。このゆえ、第３図中の記録器５には第４図ｂの
汚染ガスの微分吸収曲線ルの第１ピーク値Ｑ，．から第
２ピーク値Ｑ，２にわたる縦軸成分つまり同図中に泌′
ｘとして示した微分吸収量に対する指示値が記録される
。こうした２Ａ′ｘなる微分収量を求めるならば前記の
うなゼロ値をあらかじめ測定しておく必要はなくなり、
またそのための前記光学的機構すなわち第２のレトロリ
フレクタｒ２ならびにその挿脱機構は全く不必要となり
、したがって観測装置２０内は簡単化され、該装置を安
価なものにできる。大気汚染ガスによる微分吸収量２Ａ
′ｘの決定はこのようにして可能であるが、その他に規
準値を得るために必要な標準微分吸収量の決定に際して
はやはり第３図中のガスセルＧＳ中に既知濃度（標準濃
度）Ｃｓのガスつまり標準ガスを充填し、前記と同じ電
流ｌｔによるレーザ光周波数しの掃引によって微分吸収
曲線力が得られる。この曲線の両ピークつまりＱ２，と
値ｎ凶との縦軸方向成分２Ａ′ｓとして求められる微分
吸収量は、上記標準ガス濃度Ｃｓと大気汚染ガスＣｘと
の両者で決まるものである。なお第４図ｂ中のＡｓ，Ａ
ｘは上記２種類の微分吸収特性における片一方のピーク
についての吸収量で、それぞれ前記第２図ｂ中のＡｓ，
Ａｘなる量に対応する。そして上記泌′ｓと２Ａ′ｘと
の２値がわかりさえすれば、２Ａ′ｓと２Ａ′ｘのそれ
ぞれは泌′ｓ＝Ｋ（Ｃｓ＋Ｃｘ） ………（粉）
２Ａｓ＝ＫＣｓ ・・・・・・・・
・（沙）ただしＫは比例定数なる関係にあるから（効）
式を（＄）式に代入しかつ移項することによってＣＸ：
を（２Ａ′Ｓ−２Ａ′×）………く沈）なる関係から未
知なる大気汚染ガス濃度ＣＸがいかほどであるかが判る
。
以上に述べた本発明に係る大気汚染ガス濃度の測定方法
によれば、放射赤外線の該ガスによる微分吸収特性の２
つのピーク値が呈する吸収量を測定するものであるため
、前述したゼロ値を求める必要がなくなる。
によれば、放射赤外線の該ガスによる微分吸収特性の２
つのピーク値が呈する吸収量を測定するものであるため
、前述したゼロ値を求める必要がなくなる。
しかもその測定法は電気的手法を駆使して行うものであ
るために、ゼロ値決定用の高価にしてかつ複雑な光学系
が不要となり、測定系全体を安価なものにできるので実
用上多大の効果が期待できる。
るために、ゼロ値決定用の高価にしてかつ複雑な光学系
が不要となり、測定系全体を安価なものにできるので実
用上多大の効果が期待できる。
第１図は従来の大気汚染ガス濃度の測定装置の系統図、
第２図は該測定装置によって得られる受光スペクトル、
その微分計測曲線、ならびに該微分計測法によって得ら
れる微分吸収量と対応するガス濃度との関係図、第３図
は本発明に係る代気汚染ガス濃度の測定装置の要部系統
図、第４図は該測定装置によるガス濃度測定方法を説明
する図である。 １：カセグレンレンズ、５：記録器、７：除算器、８：
レーザＤＬの駆動電源、イ，口：参照信号伝達経路、木
，へ：光路、ＣＨ：光チョッパ、Ｄ：受光素子、Ｇｓ：
ガスセル、ｒ・，「２：レトロリフレクタ。 第１図 第３図 第２図 第４図
第２図は該測定装置によって得られる受光スペクトル、
その微分計測曲線、ならびに該微分計測法によって得ら
れる微分吸収量と対応するガス濃度との関係図、第３図
は本発明に係る代気汚染ガス濃度の測定装置の要部系統
図、第４図は該測定装置によるガス濃度測定方法を説明
する図である。 １：カセグレンレンズ、５：記録器、７：除算器、８：
レーザＤＬの駆動電源、イ，口：参照信号伝達経路、木
，へ：光路、ＣＨ：光チョッパ、Ｄ：受光素子、Ｇｓ：
ガスセル、ｒ・，「２：レトロリフレクタ。 第１図 第３図 第２図 第４図
Claims (1)
- １ 微小周波数幅で変調された光を利用するガス濃度微
分測定法において、測定すべきガスの吸収スペクトルの
ピークに一致した光周波数を中心として、レーザ光の周
波数を掃引して放射し、被測定ガス空間を往復通過後の
レーザ光を光電変換して得た信号に対して正負両端性の
一対からなるピークを呈する微分吸収量を生ぜしめるよ
うな信号処理を施し、その結果得られた上記正負両極性
の各微分吸収ピークの高さの合計から前記ガスの濃度を
測定することを特徴とするガス濃度の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54154705A JPS608736B2 (ja) | 1979-11-28 | 1979-11-28 | ガス濃度の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54154705A JPS608736B2 (ja) | 1979-11-28 | 1979-11-28 | ガス濃度の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5677745A JPS5677745A (en) | 1981-06-26 |
| JPS608736B2 true JPS608736B2 (ja) | 1985-03-05 |
Family
ID=15590145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54154705A Expired JPS608736B2 (ja) | 1979-11-28 | 1979-11-28 | ガス濃度の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS608736B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8609619D0 (en) * | 1986-04-19 | 1986-05-21 | Procal Analytics | Gas analysis |
| JP5288484B2 (ja) * | 2008-09-27 | 2013-09-11 | 株式会社フローテック・リサーチ | 粒子可視化装置 |
| JP5915089B2 (ja) * | 2011-11-01 | 2016-05-11 | 富士電機株式会社 | レーザ式ガス分析計 |
-
1979
- 1979-11-28 JP JP54154705A patent/JPS608736B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5677745A (en) | 1981-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7180595B2 (en) | Gas detection method and gas detector device | |
| KR100873550B1 (ko) | 가스 검출 방법 및 가스 검출 장치 | |
| CN110319827B (zh) | 一种光纤陀螺光源相对强度噪声自适应抑制装置 | |
| GB2312743A (en) | Analysis of carbon isotopes | |
| EP0342202A1 (en) | Radiation thermometer | |
| JP7135608B2 (ja) | ガス吸収分光装置、及びガス吸収分光方法 | |
| CN110160989B (zh) | 一种痕量气体的探测方法及探测装置 | |
| US3698813A (en) | Emissivity corrected optical pyrometer | |
| JPS608735B2 (ja) | 汚染ガスの計測方法 | |
| US4818102A (en) | Active optical pyrometer | |
| JPS608736B2 (ja) | ガス濃度の測定方法 | |
| US3572948A (en) | Apparatus for measuring the electron density of a plasma | |
| JP2744728B2 (ja) | ガス濃度測定方法およびその測定装置 | |
| JPH06148072A (ja) | ガス濃度測定方法およびその測定装置 | |
| Geist et al. | Electrically based spectral power measurements through use of a tunable cw laser | |
| US4208129A (en) | Sensitive laser spectroscopy measurement system | |
| JP2792782B2 (ja) | ガス濃度測定方法およびその測定装置 | |
| JPS6326877B2 (ja) | ||
| Bialas et al. | Ultrasensitive detection of light absorption by few ions | |
| JPS6218010B2 (ja) | ||
| US4456327A (en) | Extensive field camera | |
| JPH11337483A (ja) | 走行車両排出ガスの計測装置および方法 | |
| JPS60253952A (ja) | ガス濃度測定方式 | |
| JPS639842A (ja) | ガス検出装置 | |
| JPH07103831A (ja) | 温度測定方法 |