JPS61133841A - 赤外線分析計 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、赤外線を第１波長帯において吸収する特性を
有する目的成分（以後この成分を第１成分ということも
ある）の該成分を含む測定物質中の濃度を、第１成分の
赤外線吸収量により測定する赤外線分析計、特に、測定
物質による測定セルの汚れ等の影響を受けることがなく
、また、１ｒｉＪ記測定物質中において第１成分と共存
ししかも赤外線を第１波長帯とは異なる第２波長帯にお
いて吸収する特性を有する成分（以後この成分を第２成
分ということもある）の影響をも受けることなく測定を
行うことのできる計器構成に関する。

〔従来技術とその問題点〕

一般に赤外線分析計はダブルビーム方式とシングルビー
ム方式に分類される。第２図に典型的ダブルビーム赤外
線ガス分析計の構成を、第３図に典型的シングルビーム
赤外線ガス分析計の構成を示す。以下に本発明の理解を
容易ならしめるため第２図、第３図を用いて赤外−ガス
分析計の動作原理について説明する。

第２図に於て光源室１に設置された光源２は赤外線を発
生し、この赤外線は分配室３により光量の等しい測定光
線ＩＭ及び基準光線ＩＶに分配される。測定光線ＩＭは
測定セル４に照射され、４単光線ＩＶは基準セル５に照
射される。測定セル４には導管６を介して前記第１成分
を含む測定がス１００が測定物質として導入され、基準
セル５には赤外線吸収特性を有しないガス、例えば窒素
ガスが封入される。測定光線ＩＭは第１成分の吸収をう
け第１成分濃度に対応してその光強度が減衰し、基準光
線１ｖは吸収をうけないのでその光強度は変化しない。

測定セル４及び基準セル５を透過したそれぞれの測定光
線ＩＭ及び基準光線工Ｖはそれぞれガス封入式検出器８
に案内される。

窒 この検出器８は第１検出！９及び第２検出室１０を有し
第１成分と同一種類のガスを充填する。前記第１検出室
９（こは測定光線ＩＭが照射され、第２検出室１０には
基準光線工ｖが照射される。第１検出室９内のガス及び
第２検出室１０内のガスはそれぞれその測定光線ＩＭ及
び基準光線ＩＶを吸収し、従って第１検出室９内のガス
及び第２検出室１０内のガスは測定光線ＩＭ及び基準光
巌工Ｖの強度に応じて異なった温度に加熱される。これ
らの検出室９，１０は導管１１により連通され、この導
管１１の中央部には熱線素子１２．１３が互いに熱結合
を生じるように近接配置されている。

各熱線素子１２．１３は図示しない２つの外部抵抗と共
にブリッジ回路を構成し、電源により周囲温度よりも高
い温度に加熱されている。このように各検出室９，１０
に封入されたガスが測定光線ＩＭ及び基準光線ＩＶによ
りそれぞれ加熱されることにより各検出室９，１０内の
ガスが膨張し、導管１１には第１成分ガスの濃度に応じ
た流速をもつガスの流れを生ずる。このガス流速は熱線
素子１２，１３により電気信号に変換される。なお測定
セル４及び基準セル５と検出器８との間にはモーターＭ
により回転駆動されるセクター１４が設けられ、検出器
８に照射される測定光線ＩＭ及び基準光線ＩＭを周期的
に断続する。１５はトリマーで測定セル４及び基準セル
５に照射される測定光線ＩＭ及び基準光線Ｉ赫の光量が
常に等しくなるように調整する。符号１６，１７，１８
，１９．２０，２１，２２，２３，２４はそれぞれ光透
過窓である。

測定セル長をＬ１検出室光路長をＬｌ、第１成分ガスの
吸収係数をα、検出器封入ガス濃度を００、第１成分ガ
ス漠度をＣ１測定セル入射光量をＩｍ。

基準セル入射光量をＩｒ、第１、第２検出室９゜１０の
それぞれの体積をＶとすると、第１検出室９で吸収され
る光エネルギーへ工Ｉ、第２検出室１０で吸収される光
エネルギーΔＩ、はそれぞれ（１＞式、（２）式のよう
になる。

ΔＩ、＝Ｉｍｅｅｘｐ（−αＣＬ）−ｒｌ−ｅｘｐｃ−
αＣｏ　Ｌ＋　）　ｌ　−（１）ΔＩ、＝　Ｉ　ｒ　ｅ
　（１−ｅｘｐ　（−αＣＯＬ、）＋　　　　・、−・
・（２）ここで第１、第２検出室９，１０の圧力上昇Δ
Ｐ１．ΔＰ、はそれぞれΔＩ、キ／Ｖ、ΔＩ、／Ｖに比
例するので、 ΔＰ１−ΔＰ、ｃｘ：Ｉｒ−ＩｍＩＩｅｘｐ（−αＣＬ
）　　、、・、、−・（３）となり、トリマー１５で光
量を調整してＩｍ＝Ｉｒ＝工。とすると、 ΔＰ、−ΔＰ、Ｃ（Ｉｏ−ＩＯｅｅｘｐ（−αＣＬ）ｚ
αＣＬＩｏ、、、（４）となる。従って導管１１を流れ
る微小流の流速Ｖは、 ｙｏｃ（ΔＰ２−ΔＰ、）ｃｘ：Ｃ・・・・・・・・・
・・（５）となり熱線素子１２．１３によりガス濃度Ｃ
に比例した電気信号Ｅをとりだすことができる。

次に第３図を用いシングルビーム赤外線分析計の構成＾
び動作原理について説明する。第３図において第２図と
同一の機能を有する部分には同一の符号を付して説明を
省略する。光源２より放射された測定光線工Ｍは測定セ
ル４内で第１成分ガスによりその一部が吸収されたのち
検出器２５に到達する。この検出器２５は測定光線ＩＭ
の光路方向に直列に配置され、第１成分ガスを封入した
第１検出室（前室）２６．第２検出室（後室）２７及び
通路２８から構成され、測定光線ＩＭは第１検出室２６
で一部吸収されたのち第２検出室２７でさらに吸収され
る直列２槽構造式検出器である。この第１及び第２検出
室２６．２７内のガスの測定光線ＩＭの吸収により生じ
た圧力上昇の差が通路２８に設置された熱電素子１２．
１３により検出され電気信号に変換される。符号１６，
１９．２１，２９，３０は光透過窓である。

第１．　第２検出室２６．２７の光路長をそれぞれＬｔ
　ｒ　”！　％体積をｖＩ、■２、検出器封入ガス濃度
を００、測定セル入射光量を工。、測定セル長をＬ１測
定セル４内面３１の汚れによって変化する測定光線ＩＭ
の測定セル透過率をＴ１第１成分ガス濃度をＣとすると
、第１および第２検出室２６および２７で吸収される光
エネルギーへ工、、Δ工２はそれぞれ（６）式、（ア）
式で表される。

ΔＩ、＝Ｉ。Ｔｓｅｘｐ（−αＣＬ　）　−＋　１−ｅ
Ｘｐｃ−αＣｏＬｔ）ｌ−（６１ΔＩ、＝　ｌ６Ｔ−ｅ
ｘｐ（−αＣＬ−αＣｏ　Ｌｔ　）　”ｆｌ−ｅｘｐ（
−αＣ０Ｌ３）ｌ　　　・・−・−（’ｙ）第１、第２
検出室２６．２７内の圧力上昇ΔＰｌ＋Δ焉はｋを定数
として ΔＦ、　：　ｋ　（Δ工ｔ／Ｖ＋）、ΔＰｔ二ｋ（ΔＩ
ｔ／Ｖｔ）　　・・・−・・　（８）と表されるので、
通路２８に流れる微小流速Ｖは、Ｖ、　：　Ｖ、として ｖ　ｏｃ　（Δｐ、　Ｘｓ−’１１２　）　”　（ΔＩ
ｒ／Ｖ＋−ΔＩｔ／”りｏｅＩ６Ｔ＊ｅｘｐ（−αＣＬ
）；Ｉ、Ｔ（１−αＣＬ）　　、、、・（９）となり熱
線素子１２．１３により第１成分ガスの濃度Ｃに対応し
た成気信号が得られる。

第２図及び第３図Ｉζ示す構成の従来技術ｔζよるガス
分析計は測定光線ＩＭの強度が変化すると０点、スパン
点が変化することが（４）式および（９）式から明らか
で、従って測定ガス１００中に含まれるダクト並びに測
定セル４のセルｆｉ３１又は光透過窓１９．２１上への
ダストの付着ｌζより大きな測定誤差が生じるという欠
点を有していた。このため従来実用化されている分析計
はこれらの欠点を補うため煙道などの測定点から測定セ
ルに測定ガス１００を導く際、ダφトフィルタ等により
測定ガス１００の除塵を行うガスサンプリング系を用い
て該ガス１００を導くようにしており、これによって測
定ガスｌＯＯ中のダストによる測定誤差の少ないガス分
析システムが構成されるようにしでいたが、このように
すると、フィルタの定期的交換、定期的計器較正等のメ
ンテナンスが必要となる欠点、並びに測定点から測定セ
ル４まで測定がス１００を導くのに時間を要し分析計の
応答速度が遅くなり、燃焼制御等の高速応答を必要とす
る分野には適用できないという欠点を有していた。

また光量変化の影響をうけない分析計としてガスフィル
タ相関方式（ＧＦＣ方式）赤外線分析計。

赤外二液長方式分析計が提案されているが、ＧＦＣ方式
はガスフィルタを高速で同転する必要があるため長期信
頼性に問題があり、赤外２波長方式分析計は光源に赤外
チューナプルレーザーを使用するため高価となる欠点が
あった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は前述のような従来装置の欠点を除去し燃
焼管理、制御等の分野にも適用できる高速応答、かつメ
ンテナンスを必要としない安価な赤外線分析計、すなわ
ち分析対称となる目的成分を含む測定物質中のダスト等
にもとづく測定セルの汚れ等によって測定結果が影響さ
れることがなく、また、前記測定物質中において前記目
的成分と共存ししかも該目的成分の赤外線吸収波長帯と
は異なる赤外線吸収波長帯を有する第２成分の存在によ
っても測定結果が影響されることのない赤外線分析計を
提供するこｅｅｌこある。

〔発明の要点〕

本発明は、上記目的を達成するために、赤外光源部と；
赤外線を第１波長帯においで吸収する第１成分と赤外線
を第２波長帯において吸収する第２成分とを含む測定物
質が入れられる測定セル部と；赤外検出部と；からなる
赤外線分析計において、赤外検出部を、第１成分による
赤外線の吸収量を測定しかつ赤外線が透過するように構
成した第１検出器と、第１検出器を透過した赤外線の光
量を測定する第２検出器と、第２検出器に入射する赤外
線を′；４２波長帯においてしゃ断する光学フィルタと
で構成したもので、このように溝底することによって、
第１検出器の出力信号と第２検出器の出力信号とを用い
て所定の演算を行うことにより、測定物質中の第１成分
の濃度が該測定物質中のダスト等にもとづく測定セルの
汚れの影響を受けることなく測定されるようにしたもの
であり、また光学フィルタにより、測定物質中のｇ１１
成のａ度が第２成分Ｓ度の影響を受けることなく測定さ
れるようにしたものである。

〔発明の原理〕

本発明の詳細な説明する前にまず本発明の原原を説明す
る。第４図は本発明の原理説明用構成図で、図においで
第３図と異なる所は、光透過窓３２が設けられた第１検
出器としてのガス封入検出器３３と、弗化カルシウムま
たはサファイア等で形成した赤外レンズ３４と、サーモ
パイル、焦電形検出器、サーミスタボロメータ、光伝導
セル、光起電力形検出器、あるいはゴーレイセル等を用
いた第２検出器としての赤外線検出器３５とが用意され
でいることである。ガス封入検出器３３は第３図の検出
器２５の底部を窓３２とした構造のギーを逐次吸収され
た後窓３２から出射する。赤外レンズ３４は窓３２から
出射した赤外線を小さい受口部面積を有する赤外線検出
器３５の該受光部に集束するように配役゛されている。

第４図においては赤外線分析計が上記のように構成され
ているので、ガス封入検出器３３の出力Ｅは、測定セル
４から出射する測定光、ｄＩＭの強度をＩｍとするとＩ
ｍ＝Ｉ。Ｔであるから前述の（９）式からａ（ｌ１式の
ようになり、ＩｍとＥとの関係は第５図のようになる。

Ｅｃｘ：ｖｏｃ　Ｉ　ｍ　（１−αＣＬ）　　　　　　
−−・−−−＝　ｕ０１第１図から測定セル透過光４１
　Ｉ　ｍを測定しこの信号により噴出器出力Ｅを補償す
れば光量が変化しても測定誤差を生じない分析計を提供
することが出来ることがわかる。そこで本発明は光量変
化に伴う測定誤差をサーモパイル、焦電型検出器。

サーミスターボロメータ−１光伝導セル、光起電力型検
出器あるいはゴーレイセル等の赤外線検出器３５を用い
て補償しようとするものである。

検出器３３の出力Ｅは、前述したように、該検出器に封
入された第１成分ガスによる第１波長帯における赤外線
吸収に応じた値であるのに対して、一方、赤外線検出器
３５は広い波長領域の赤外線に対して感度を有しでいる
から、この検出４３５の出力Ｖは、狭い吸収波長帯を持
った検出器３３内の第１成分ガスによる赤外糧吸収によ
っては殆ど変化せず、赤外線強度Ｉｍに対応した傭とな
り、この喧は前述した所から明らかなように測定セル４
の汚れ等にもとづく透過率Ｔの変化に応じで変化する。

従って測定セル４の出射光を検出器３５で検出しこの検
出結果と検出器３３の検出結果とを用いることにより、
測定セル４が汚れても前記第１成分損度Ｃを正確に求め
ることができる。次に両検出器３３．３５の各検出出力
を用いて濃度Ｃを求める方法について説明する。前述し
たように検出ａ３５の出力Ｖは光−ｉ　Ｉ　ｍに比例す
るので、検出器３５の出力をＸとし検出器３３の出力を
ｙとすると、Ｘとｙとの関係は第５図を参照して第６図
のようになる。第６図において点Ａ、Ｂは測定セル４に
汚れがない時、すなわち透過率Ｔ＝１の時のゼロ点、ス
パン点をそれぞれ示し、ａは点Ａ、Ｈの各Ｘ座標の値、
ｂは点ＡのＸ座標の値、ｄは点Ｂのｙ座標の値である。

点Ｏは測定光！ＩＩＭを完全にしゃ断した時の状態で、
この場合雨検出ａ３３，３ｓの各出力は共に零である。

故にここで測定ガス濃度をＣとすると鵡を比例定数とし
て、 ｂ−ｄ＝に、Ｃ・・・・・・・・・・・・　・・・　（
Ｌｌ）の関係がある。測定セル４が汚れて各検出器入射
光量が減少した時の雨検出５３３．３ｓのゼロ点。

スパン点の出力は直線ＡＯ又はＢＯに従ってそれぞれ変
化する。従ってシングルビーム赤外線ガス分析計の場合
、赤外線検出器３５の出力Ｘと検出器３３の出力ｙの間
には、 ｙ＝−ｘ　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・α２の関係があり、赤外線検出器３
５の出力Ｘと検出器３３の出力ｙとから、 ｙ ｄ＝−・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・（１３）の関係によりｄが求まる。従ってガス濃度Ｃ
は、より求めることが出来る。第４図の赤外線分析計は
このようにして測定セル４の汚れの影響を受けることな
く測定を行おうとするものである。

第１図は本発明の第１実施例の構成図で、第１図の第４
図と異なる所はガス封入検出器３３と赤外フィルタ３４
との間に光学フィルタ３６が設けられていることで、こ
の場合光学フィルタ３６は、円筒状ケース３６ａの両端
を測定セル４の窓１９と同様な材料を用いた赤外線透過
窓３６ｂ　、３６Ｃで共に封止して内部に充填物３６ｄ
として水を充填しで形成され、ガス封入検出器３３を透
過した赤外線が光学フィルタ３６、赤外レンズ３４を順
次透過して赤外線検出器３５に達するように配設されて
いる。この場合、充填物３６ｄは水溶液であってもよく
、また光学フィルタ３６は石英ガラスまたは水酸基（Ｏ
Ｈ基）を含む合成ガラスで構成されていてもよい。３７
は図示の各部からなる赤外線分析計で、２００は導管６
から測定セル４内に導入され導管７から排出される測定
物質としての燃焼排ガスである。分析計３７は排ガス２
００中の一酸化炭素（Ｃ’Ｏ）濃度を測定するものであ
る。

赤外線分析計３７においては、光源室１と赤外光源２と
窓１６とからなる赤外光源部３８から出射される測定光
ｄ　Ｉ　Ｍは、測定セル４に入射する際、モータＭによ
って、ｊＥ動される回転セクタ１４によって間欠的にし
や１ｆ′ｒされて断続光となる。５０は測定セル４と導
ｇ６，７と窓１９，２１とからなる測定セル部である。

測定セル４に入射された＠続する測定光線ＩＭは、燃焼
排ガス２００に含まれた第１成分としてのＣＯガスによ
り、このガス固有の波長帯としての第１波長帯２．にお
いでエネルギーがＣＯガス濃度に応じて一部吸収され、
さらｌζこの波長帯λ１の赤外線エネルギーは残部の殆
どがガス封入検出器３３で吸収される。故に検出器３３
の出力Ｅは前述したように排ガス２００中のＣＯ＃度に
応じた値となる。−力検出器３３を透過した測定光Ｊ　
Ｉ　Ｍはさらに進んで光学フィルタ３６、レンズ３４を
順次透過して検出器３５に入射する。したがって検出器
３５！ζ入射する赤外線は第２波長帯八としての水固有
の波長帯におけるエネルギーが殆ど全べて吸収されたも
のとなっている。したがってこの場合検出器３５の出力
Ｖは、測定セル４に導入された燃焼排ガス２００中にＣ
Ｏガスおよび水蒸気以外には赤外線エネルギーを大きく
吸収する成分が含まれていない場合、排ガス２００中の
水蒸気濃度に無関係な値となる。

出力ＶがＣＯ濃度の影響も受けないものであることは既
に前述した通りである。

赤外線分析計３７はａａ式によってＣＯ濃度Ｃを得よう
とするものである。故（ζ光学フィルタ３６がないと、
燃焼排ガス２００中の水蒸気濃度が変動した場合赤外線
検出器３５の出力が変化するので、分析計３７において
は測定誤差を生じる。第７図は光学フィルタ３６がない
場合に生じた検出器３５の出力変動δの実験結果説明図
で、図から排ガス２００中の水蒸気濃度が１０（％〕に
なると検出器３５の出力がほぼ−２〔％〕変動すること
が明らかである。分析計３７では光学フィルタ３６がな
いと水蒸気濃度の変動によって測定誤差を生じるが、フ
ィルタ３６が設けられているので、このような誤差は少
なくなっている。

次に測定誤差について説明する。第１０図は第１図に示
した分析計３７における検出器３３の出力Ｅと検出器３
５の出力■との関係説明図で、図においてＡ、Ｂ、Ｗ点
は測定セル４が汚れでいない時のゼロ点、燃焼ガス２０
０に水蒸気が混入していない時のスパン点（以下ドライ
スパン点ということがある）、燃焼ガス２００に水蒸気
が混入している時のスパン点（以下ウェットスパン点と
いうことがある）をそれぞれ示し、ａはこれらＡ。

Ｂ、Ｗ各点のＸ軸の値、ｂ、ｇ、ｄはそれぞれ点Ａ　、
　Ｗ　、　ＢのＸ軸の値である。分析計３７では、測定
セル４に導入された燃焼排ガス２００にスパン濃度のＣ
Ｏガスと任意濃度の水蒸気とか含まれていると、光学フ
ィルタ３６がない場合、第１０図に示したように赤外線
検出器３５の出力Ｖは含有水蒸気のためにａよりもδ・
ａだけ少ないａ（１−δ）になり、ガス封入形検出器３
３の出力Ｅはｄとなる。２はｘ！ｌｌ１ＩＩの値がａ（
１−δ）でｙ輔の匝がｄである点であり、点Ｗは直線Ｏ
Ｚ上の点である。第６図から既に説明したようｔｃ　１
１式かえられ、また８１０図の特性線ＯＷから（１９式
が得られる。

ｙ＝（ｇ／ａ）ｘ　　　　　　・曲内・・・・・・曲・
・・・・（ｔｓｒ０９式を０４式に代入した時のＣの値
を０１とすると、この０１は霞式のようになる。

Ｃ，＝　（ｂ　　ｇ　）／ｋｌ　　　　　　　・・・・
・・・・・・・・・・・αｅ一方、第１０図の特性線Ｏ
Ｗは（Ｉ７）式のように表すこともできる。

ｙ＝〔ｄ／ｆａ（１−δ））〕・Ｘた （ｄ／ａ）−（１＋δ）−ｘ　・・・・・αη（１５１
式とα９式とを比較すると（１１１９式が成立し、α８
式と（１６１式と０９式とから０９式が得られる。ここ
にΔＣ＝ＣＩ−Ｃである。

ｇ＝ｄ（１＋δ）　　　　　　　　　・・・・・・・・
・・αａ（１１式から（至）式が得られる。

■式から赤外線分析計３７の測定誤差ｅは赤外線検出器
３５の出力変化率δの（ｄ／ｂ　）／ｆ　１−（ｄ／ｂ
））倍となることが明らかである。通常燃焼排ガス２０
０においてはほぼ１０〔％〕程度の水蒸気濃度の変動が
あり、この場合前述したように光学フィルタ３６がない
と赤外線検出器３５はδ＝−２〔％〕程度出力が変動し
、またｄ／ｂ中０．８が通例であるから、δ＝−２、ｄ
　／　ｂ　：　０．８とすると彌式からｅ＝−８（％〕
となる。すなわち分析計３７では光学フィルタ３６がな
いと燃焼排ガス２００中のＣＯ濃度を測定する場合含有
水蒸気のために８〔％〕程度の測定誤差を生じることに
なるが、通常赤外線分析計を用いて燃焼制御を行う場合
該分析計の測定誤差ｅは±２〔％〕以下であることが必
要である。したがってこの場合（イ）式からｄ／ｂ＝０
．８、ｅ　＝　２としてδ＝±０．５（％）以下である
ことが必要ということになる。第８図は光学フィルタ３
６を石英ガラスで形成した時、第９図は光学フィルタ３
６の充填物３６ｄを水とした時、のそれぞれ実験結果説
明図で、両図からフィルタの長さを前者の場合は４０〔
言罵〕以上、後者の場合は２〔鴎〕以上にするとａが０
．５〔％〕以下になることが明らかである。故に第１図
の赤外線分析計３７では光学フィルタ３６の赤外線透過
光路長は、該フィルタが石英フィルタである場合４　Ｑ
　（ｘｘ）以上に、また該フィルタが水フィルタである
場合’ｌ、　（ｓｘ３以上に設定されている。

第１１図は本発明の第２実施例の構成図で、第１１図の
第１図と異なる主な所は放射状に赤外線を出射する赤外
光源３９と、光源３９から放射された赤外線を平行に集
束して測定セル４の軸に平行に該セルに入射させるよう
にした赤外レンズ４０とが設けられていることで、この
場合赤外レンズ４０は赤外レンズ３４と同様な材料で形
成され、フィルタ３６を順次介して赤外線検出器３５に
集束するように配設されている。第１１図では測定セル
４を透過する赤外線の光路が該セルの軸に平行になって
いるので、測定セル４から出射する赤外線強度が、燃焼
排ガス２００に含まれている塵埃が付着することによっ
て生じたセル壁３１内面の汚損によって変動することが
少なく、シたがってこのような赤外線分析計では測定セ
ル４における赤外線透過率Ｔの変動が少ないので前述し
たように測定誤差が少ない。また第１１図の分析計では
第１図の分析計３７と同様に光学フィルタ３６が設けら
れているので、排ガス２００中のＣＯ濃度を測定する場
合水蒸気にもとづく測定誤差が少なくなる。

第１２図は本発明の第３実施例の構成図で、本図の第１
１図と異なる所は、第１１図における赤外線検出器３５
にかわって赤外線検出器４１が設けられていることであ
る。赤外線検出器４１は第３図に示した検出器２５と類
似に構成されていて、この場合検出器２５の窓３０の位
置に赤外線を透過しない隔壁４２が設けられており、隔
壁４２の上面には赤外線吸収体４３が設置されている。

また検出器４１内には赤外線を吸収しないガス、たとえ
ば窒素ガスが封入されている。検出器４１はガス封入検
出器３３、光学フィルタ３６を順次透過した赤外線が赤
外レンズ３４によって赤外線吸収体４３に集束されるよ
うに配置されている。故にこの集束赤外線によって吸収
体４３の温度が上昇し、この結果検出器４１の第１検出
室２６内の圧力が上昇する。吸収体４３は第１１図の赤
外線検出器３５と同様に広い波長領域の赤外線を吸収す
るように構成されている。したがって検出器４１の出力
は該検出器に入射した赤外線の光量に応じた値となる。

故に第１２図の実施例においても、第１１図の実施例の
場合と同様に、測定セル４における赤外線透過率の変動
や排ガス２００中の水蒸気量の変動の影響を受けること
なく該排ガス２００中のＣＯ濃度が測定される。

第１３図は本発明の第４実施例の構成図で、第１３図の
第２図と異なる所は、第１検出室９の底部に赤外線透過
窓４４が設けられている以外は第２図の検出器８と同様
に構成されたガス封入形検出器４５が第１検出器として
設けられていることと、測定セル４から出射した測定光
着工Ｍが、第１検出室９に入射した後、窓４４、光学フ
ィルタ３６、レンズ３４を順次透過して赤外線検出器３
５に入射するように構成されていることで、この場合検
出器４５、フィルタ３６、レンズ３４、検出器３５は第
１図における検出器３３、フィルタ３６、レンズ３４、
検出器３５と同様に配置されている。Ｃの場合、検出器
４５の出力Ｆは、（４）式から明らかなように、測定セ
ル４における赤外線の透過率をＴとして（２１）式のよ
うになる。

ＦｃＸ：αＣＬ’Ｉ’Ｉ。＝αＣＬ　Ｉ　ｍ　　　　、
−９９，−９，（２１）前述したように検出器３５の出
力Ｖは入射赤外線量に比例するので光学フィルタ３６が
なければ出力■は赤外線強度Ｉｍに応じた値となる。故
に検出器４５の出力Ｆとフィルタ３６がない場合の検出
器３５の出力Ｖとを用いて、（２１）式により、燃焼排
ガス２００中の第１成分ガスとしてのＣＯガス濃度Ｃを
赤外線透過率Ｔの変動の影響を受けることなく測定する
ことができるが、この場合この測定結果には、排ガス２
００中で水蒸気Ｉ！に度が変動すると、検出器４５の出
力Ｆには変動がなくても検出器３５の出力Ｖは変動する
ので誤差が含まれる。しかしながら第１３図の実施例で
はフィルタ３６が設けられているのでＣＯガス濃度Ｃは
前記水蒸気の影響を受けることなく測定される。

光学フィルタ３６は、前述したように、赤外線検出器３
５．４１１ζ入射する赤外線のうち第２波長帯λ、の赤
外線成分を該検出器に入射しないようｔζしゃ断し、し
かもこの第２波長帯λ、は検出器３３．４５内封入ガス
によって吸収される赤外線の第１波長λ、とは異なった
波長である。故に、上述の各実施例ではフィルタ３６を
検出器３３．４５と検出器３５．４１との間に配置して
いるが、このフィルタ３６は測定セル４と検出器３３．
４５との間に配置してもよいことは明らかである。また
上述した波長帯λ１．λ２は単一の波長帯であっても複
数の波長帯であっても差し支えないものである。さらに
また上述の実施例においては燃焼排ガス２００中のＣＯ
濃度を測定する場合水蒸気が測定の妨害をするので光学
フィルタ３６を水フィルタまたは石英フィルタとしたが
、本発明はこのような実施例に限られるものでなく、測
定ガス中に、赤外線を第１波長帯で吸収する濃度測定対
象ガスれている場合、本発明は光学フィル３６を第２波
長帯の赤外線をしゃ断するように固体または液体または
気体で構成するものである。また上述の実施例では燃焼
排ガス２００を測定物質として、該物質中の第１成分と
してのＣＯガス濃度を測定するようにしたが、本発明は
、測定物質が気体に限定されるものでなく、液体または
固体であってもよいものである。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明は、赤外光源部と；赤外線を第
１波長帯においで吸収する第１成分と赤外線を第２波長
帯において吸収する基底Ｋ　２成分とを含む測定物質が
入れられる測定部と；赤外検出部と：からなる赤外線分
析計において、赤外検出部を、第１成分による赤外線の
吸収量を測定しかつ赤外線が透過するように構成した第
１検出器と、第１検出器を透過した赤外線の光量を測定
する第２検出器と、第２検出器に入射する赤外線を第２
波長帯においてしゃ断する光学フィルタとで構成したの
で、このように構成することによって、第１検出器の出
力信号と０２検出器の出力信号とを用いて所定の演算を
行うことにより、測定物質中の第１成分の濃度が該測定
物質中のダスト等にもとづく測定セルの汚れの影響を受
けることなく測定され、また光学フィルタにより、測定
物質中の第１成分の濃度が第２成分濃度の影響を受ける
ことなく測定される赤外線分析計が得られる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

鮮１図、第１１図、第１２図、第１３図はそれぞれ本発
明の第１、ｇｚ、第３、第４実施例の各構成図、第２図
および第３図はそれぞれ従来のダブルビーム方式２よび
シングルビーム方式の赤外線ガス分析計の各構成図、第
４図は発明原理説明実験結果説明図、腐１０図は測定誤
差説明図である。 ３３．４５・・第１検出器としてのガス封入形検出器、
３５・・第２検出器としての赤外線検出器、３Ｇ、・光
学フィルタ、３８・・赤外光源部、５０・・測定セル部
、１００　測定物質としての測定ガス、２００・・測定
物質としての燃焼排ガス。 瘍　２ｒ！７Ａ 瘍３図 纂　５　図 漬　６　図 光字フィル７蚤コ（ｍｎｎ） 高　１０　図 ｓＩ＋　　５１１ １′ｌ　　　　　項　　１２　区 ９　１３　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）赤外光源部と；赤外線を第１波長帯において吸収す
   る第１成分と赤外線を第２波長帯において吸収する第２
   成分とを含む測定物質が入れられる測定セル部と；赤外
   検出部と；からなる赤外線分析計において、前記赤外検
   出部を、前記第１成分による赤外線の吸収量を測定する
   第１検出器と、赤外線の光量を測定する第２検出器と、
   前記第２検出器に入射する赤外線を前記第２波長帯にお
   いてしや断する光学フィルタとで構成し、前記第１検出
   器の出力信号と前記第２検出器の出力信号とにもとづき
   前記測定物質中の前記第１成分の濃度を測定することを
   特徴とする赤外線分析計。