JPS6120840A - 赤外線分析計の校正機構 - Google Patents
赤外線分析計の校正機構Info
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- JPS6120840A JPS6120840A JP59143169A JP14316984A JPS6120840A JP S6120840 A JPS6120840 A JP S6120840A JP 59143169 A JP59143169 A JP 59143169A JP 14316984 A JP14316984 A JP 14316984A JP S6120840 A JPS6120840 A JP S6120840A
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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
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-
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- G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
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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。
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〕
本発明は赤外線分析計の校正機構に関する。
一般に、赤外線分析計においては、定期的にゼロ校正と
スパン校正を行なう必要がある。従来は測定セル内にゼ
ロガスを設定流量で導入し、指示が安定した後ゼロ点調
整を行ない、次いでスパンガスを設定流量で測定セル内
に導入し、指示が安定した後スパン調整を行なうガス校
正方法によっていた。しかしながら、このガス校正方法
では、スパン調整の都度検定精度の高い高価なガスを要
し、校正コストが高くつくという問題点がある。
スパン校正を行なう必要がある。従来は測定セル内にゼ
ロガスを設定流量で導入し、指示が安定した後ゼロ点調
整を行ない、次いでスパンガスを設定流量で測定セル内
に導入し、指示が安定した後スパン調整を行なうガス校
正方法によっていた。しかしながら、このガス校正方法
では、スパン調整の都度検定精度の高い高価なガスを要
し、校正コストが高くつくという問題点がある。
これに対し、測定セルを通過する光を金属板や減光フィ
ルタ或いは液晶素子等の減光体によって減光し、検出器
に入射する光量を変化させるようにして、常時はガスを
用いないで簡易に校正を行う機械的校正方法が試みられ
ている。しかしながらこの機械的校正方法では、減光体
として金属板を用いた場合、その挿入位置がずれたりす
ると感度に微妙な影響が表われ誤差が生ずる。又、減光
体として減光フィルタや液晶素子を用いた場合、それ自
体の汚れ、傷等により減光量が変化する。
ルタ或いは液晶素子等の減光体によって減光し、検出器
に入射する光量を変化させるようにして、常時はガスを
用いないで簡易に校正を行う機械的校正方法が試みられ
ている。しかしながらこの機械的校正方法では、減光体
として金属板を用いた場合、その挿入位置がずれたりす
ると感度に微妙な影響が表われ誤差が生ずる。又、減光
体として減光フィルタや液晶素子を用いた場合、それ自
体の汚れ、傷等により減光量が変化する。
このように機械的校正方法では精度を維持するのが困難
で、又、可動部分を有するため故障が生じやすいという
欠点がある。
で、又、可動部分を有するため故障が生じやすいという
欠点がある。
本発明は上述の事情を考慮してなされたもので、スパン
ガスを常時用いる必要がなく、しかも簡易であり乍ら正
確な校正を行なうことができる赤外線分析計、の校正機
構を提供することを目的とする。
ガスを常時用いる必要がなく、しかも簡易であり乍ら正
確な校正を行なうことができる赤外線分析計、の校正機
構を提供することを目的とする。
本発明に係る赤外線分析計は、測定信号と比較信号とを
別々に取出してそれぞれ増巾した後、両者の差を出力信
号とする赤外線分析計において“、前記測定信号を増巾
する増巾回路のゲインを可変としてスパン校正を行える
ようにした点に特徴がある。
別々に取出してそれぞれ増巾した後、両者の差を出力信
号とする赤外線分析計において“、前記測定信号を増巾
する増巾回路のゲインを可変としてスパン校正を行える
ようにした点に特徴がある。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図は
所謂１光源１セルタイプの赤外線分析計の概略構成を示
し、αＱは測定ガスの導入ロαη、導出口（６）を有す
るセル、翰はこのセル◇りの一端側に配置された赤外線
を発生する光源、（至）はセル０Ｑの他端側に配置され
た検出部、輪はセルＱ０と光源−との間に設けられる変
調用のｉヨツパである。
所謂１光源１セルタイプの赤外線分析計の概略構成を示
し、αＱは測定ガスの導入ロαη、導出口（６）を有す
るセル、翰はこのセル◇りの一端側に配置された赤外線
を発生する光源、（至）はセル０Ｑの他端側に配置され
た検出部、輪はセルＱ０と光源−との間に設けられる変
調用のｉヨツパである。
前記検出部（１）は比較波長検出器０ルと測定波長検出
器６埠とから成り、測定波長検出器（２）は、測定ガス
中の測定対象である特定成分が吸収する特定吸収帯域の
波長を透過させるバンドパスフィルターを備えており、
測定信号Ｖｓを出力する。比較波長検出器ｃｌηは前記
特定成分に対して吸収帯域がないか或いは無視出来る程
度の吸収しかないところの波長を透過させるバンドパス
フィルタ０６を備えており、比較信号ＶＲを出力する。
器６埠とから成り、測定波長検出器（２）は、測定ガス
中の測定対象である特定成分が吸収する特定吸収帯域の
波長を透過させるバンドパスフィルターを備えており、
測定信号Ｖｓを出力する。比較波長検出器ｃｌηは前記
特定成分に対して吸収帯域がないか或いは無視出来る程
度の吸収しかないところの波長を透過させるバンドパス
フィルタ０６を備えており、比較信号ＶＲを出力する。
輪、■はプリアンプである。（７４はプリアンプ■の出
力側に設けられる比較信号増巾器で、入力抵抗（ハ）、
帰還抵抗（２）を備え、プリアンプ輪を経た比較波長検
出器（２）からの比較信号ＶＲを所定ゲインで増巾し、
その出力は減算器軸の■入力端子に入力される。輪はプ
リアンプ−の出力側に設けられる測定信号増巾器で、入
力抵抗６１）、帰還抵抗６埠を備え、プリアンプ…を経
た測定波長検出器に）からの測定信号Ｖ８を所定ゲイン
で増巾し、その出力は減算器軸のｅ入力端子に入力され
る。そして更に、前記帰還抵抗（２）には、例えば可変
抵抗（至）と常開スイッチ（ロ）とを直列接続したもの
が並列接続されである。つまり、この測定信号増巾器■
はそのゲインを自由に変え得るようにフィードバック回
路ＦＢが構成されている。但し抵抗輪は必ずしも可変抵
抗である必要はなく固定抵抗でもよい。（１０のは減算
器（イ）の出力側に設けられる増巾器で、（１０１）は
スパンボリューム、０は出力である。
力側に設けられる比較信号増巾器で、入力抵抗（ハ）、
帰還抵抗（２）を備え、プリアンプ輪を経た比較波長検
出器（２）からの比較信号ＶＲを所定ゲインで増巾し、
その出力は減算器軸の■入力端子に入力される。輪はプ
リアンプ−の出力側に設けられる測定信号増巾器で、入
力抵抗６１）、帰還抵抗６埠を備え、プリアンプ…を経
た測定波長検出器に）からの測定信号Ｖ８を所定ゲイン
で増巾し、その出力は減算器軸のｅ入力端子に入力され
る。そして更に、前記帰還抵抗（２）には、例えば可変
抵抗（至）と常開スイッチ（ロ）とを直列接続したもの
が並列接続されである。つまり、この測定信号増巾器■
はそのゲインを自由に変え得るようにフィードバック回
路ＦＢが構成されている。但し抵抗輪は必ずしも可変抵
抗である必要はなく固定抵抗でもよい。（１０のは減算
器（イ）の出力側に設けられる増巾器で、（１０１）は
スパンボリューム、０は出力である。
そして、測定ガスの濃度測定に際しては、前記常開スイ
ッチ■を開放した状態にしておき、セルαＱに測定ガス
を導入し、これに光源（ホ）からの赤外線を投射し、チ
ョッパ■によって変調を行なうと、測定波長検出器■と
比較波長検出器（ロ）とによってそれぞれ検出される測
定信号Ｖｓと比較信号ＶＲとが適宜増巾された後、前者
から後者を差し引いたものが濃度信号０と得られる。
ッチ■を開放した状態にしておき、セルαＱに測定ガス
を導入し、これに光源（ホ）からの赤外線を投射し、チ
ョッパ■によって変調を行なうと、測定波長検出器■と
比較波長検出器（ロ）とによってそれぞれ検出される測
定信号Ｖｓと比較信号ＶＲとが適宜増巾された後、前者
から後者を差し引いたものが濃度信号０と得られる。
次に、上述のように構成した赤外線分析計におけるスパ
ン調整について第２図をも参照しながら説明する。
ン調整について第２図をも参照しながら説明する。
今、第１図において、プリアンプ曽から比較信号増巾器
翰の出力端までの比較電気系Ｒのトータルゲインをｌｏ
１プリアンプ■から測定信号増巾器咎の出力端までの測
定電気系Ｓのトータルゲインを１１とし、非反転増巾器
αＯＯ）のゲインをに１とする。また、第２図において
％ＩＯＲは光源（ホ）からの赤外線に含まれる比較波長
の波長エネルギ、ＩＯ２は光源（ホ）からの赤外線に含
まれる測定波長の波長エネルギ、工ｌＲはセルαＱ及び
バンドパスフィルタ０カを通過後の比較波長の波長エネ
ルギ、１１８はセルα１及びバンドパスフィルターを通
過後の測定波長の波長エネルギを表わす。
翰の出力端までの比較電気系Ｒのトータルゲインをｌｏ
１プリアンプ■から測定信号増巾器咎の出力端までの測
定電気系Ｓのトータルゲインを１１とし、非反転増巾器
αＯＯ）のゲインをに１とする。また、第２図において
％ＩＯＲは光源（ホ）からの赤外線に含まれる比較波長
の波長エネルギ、ＩＯ２は光源（ホ）からの赤外線に含
まれる測定波長の波長エネルギ、工ｌＲはセルαＱ及び
バンドパスフィルタ０カを通過後の比較波長の波長エネ
ルギ、１１８はセルα１及びバンドパスフィルターを通
過後の測定波長の波長エネルギを表わす。
増巾器α０のからの濃度信号Ｃは、
０ ＝ ｋｌ（１１ｏＶｎ −１ｔＶｓ ） ＝
＝・・・・・（１）と表わされる。
＝・・・・・（１）と表わされる。
ここで、比較波長検出器０η、測定波長検出器に）の検
出感度に比例する定数をそれぞれαｌ、α２とすると、
前記比較信号ＶＲ，測定信号Ｖ８は次のように表わされ
る。即ち ＶＲ−町１１に、、 Ｖｓ＝α２１１８ここで、ゼロ
ガスをセルＱＯに流して に１（１ｏＶＲｚ−ｎｔＶｓｚ）＝０となるように、は
ゼロガスを流した時の比較波長検出器０ｐ、測定波長検
出器（２）からのそれぞれの出、力信号である。
出感度に比例する定数をそれぞれαｌ、α２とすると、
前記比較信号ＶＲ，測定信号Ｖ８は次のように表わされ
る。即ち ＶＲ−町１１に、、 Ｖｓ＝α２１１８ここで、ゼロ
ガスをセルＱＯに流して に１（１ｏＶＲｚ−ｎｔＶｓｚ）＝０となるように、は
ゼロガスを流した時の比較波長検出器０ｐ、測定波長検
出器（２）からのそれぞれの出、力信号である。
そのため、前記１１８とＩＩＲとの比率が変化するとゼ
ロドリフトとして表われる。一方、スパンドリフトは１
１８とＩＩＢが同じ比率で変化したとき、又は、セル長
および測定波長が最適値からずれたときのみ生ずる。後
者の補正はスパンガスを流さなければチェックは困難で
あるが、前者の補正はゼロガスを流すことによりチェッ
ク可能である。
ロドリフトとして表われる。一方、スパンドリフトは１
１８とＩＩＢが同じ比率で変化したとき、又は、セル長
および測定波長が最適値からずれたときのみ生ずる。後
者の補正はスパンガスを流さなければチェックは困難で
あるが、前者の補正はゼロガスを流すことによりチェッ
ク可能である。
今、スパンガスを流したときのＣは、
０＝ｋｌ（Ａ！０ＶＲ８−ｄｌＶｓｓ ） ・・・
・・・・・・（２）と表わされる。
・・・・・・（２）と表わされる。
ここで、ＶＢ２ 、 Ｗａｓはスパンガスを流した時の
比較波長検出器ｃｌａ、測定波長検出器（２）からのそ
れぞれの出力信号である。
比較波長検出器ｃｌａ、測定波長検出器（２）からのそ
れぞれの出力信号である。
ところで、ＶＢ２はＶｎｚと略等しいから、（２）式は
次のように表わすことができる。即ち、０＝ｋｌ（Ａ’
ｏＶＲｚ−１ｔＶｓｓ） −（３）ここで、スパン
調整時における測定信号増巾器■の帰還回路ＦＢにおい
て、スイッチ■を閉成して全帰還抵抗を減少させ、その
ときのゲインｍを１より小さく設定する。そして、Ｖ８
８＝ｍ・Ｖｓｚとなるように調整すると、上記（３）式
は０＝に１（１ｇＶＲｚ−ｍ／ＩＶｓｚ） ・・−・
−・・−（４）と表わされる。
次のように表わすことができる。即ち、０＝ｋｌ（Ａ’
ｏＶＲｚ−１ｔＶｓｓ） −（３）ここで、スパン
調整時における測定信号増巾器■の帰還回路ＦＢにおい
て、スイッチ■を閉成して全帰還抵抗を減少させ、その
ときのゲインｍを１より小さく設定する。そして、Ｖ８
８＝ｍ・Ｖｓｚとなるように調整すると、上記（３）式
は０＝に１（１ｇＶＲｚ−ｍ／ＩＶｓｚ） ・・−・
−・・−（４）と表わされる。
従って、スパン調整時に、ｍ＝Ｖ８８／ＶＢｚなるゲイ
ンをＶＢ２にかけてやれば、ゼロガスを流した状態で、
スパンガスを流したのと同じ信号を得ることができる。
ンをＶＢ２にかけてやれば、ゼロガスを流した状態で、
スパンガスを流したのと同じ信号を得ることができる。
そして、今ＩＩＲと工１８が同じ比率ａで変化したとす
ると、濃度信号Ｃは ０＝ｋｌ（Ａ’ｏａＶｎｓ−１１ａＶｓｓ ）＝ａｋｔ
（６ｏＶｎｓ−ＡｔＶｓｓ） ＝−・（５）一方、正
シイスハン値ｊ、ｔｋｔ （ＡｉｏＶｎｓ−ＡｃｔｉＲ
ｓ）であるから、上記（５）式の右辺とこの正しいスパ
ン値を比較するとａ倍されていることになりスパンドリ
フトとなる。
ると、濃度信号Ｃは ０＝ｋｌ（Ａ’ｏａＶｎｓ−１１ａＶｓｓ ）＝ａｋｔ
（６ｏＶｎｓ−ＡｔＶｓｓ） ＝−・（５）一方、正
シイスハン値ｊ、ｔｋｔ （ＡｉｏＶｎｓ−ＡｃｔｉＲ
ｓ）であるから、上記（５）式の右辺とこの正しいスパ
ン値を比較するとａ倍されていることになりスパンドリ
フトとなる。
次いで、このスパンドリフトが本発明によって調整でき
ることを示す。今、■ｌＲと１１Ｂが同じ比率ａで変化
した状態でチェックを行なったとすると、 ０’＝ｋｌ （１６ａｌＶａｚ−ｍ−Ａ！１ａＶｓｚ）
＝ ａｋ １（１ｏＶＲｚ −ｍ １ｔＶｓｚ ）＝ａ
ｋｌ（ｌｏＶｎｓ−ＡｔＶｓｓ） −（６）とな
り、この（６）式は上述した（５）式と等しくなる。
ることを示す。今、■ｌＲと１１Ｂが同じ比率ａで変化
した状態でチェックを行なったとすると、 ０’＝ｋｌ （１６ａｌＶａｚ−ｍ−Ａ！１ａＶｓｚ）
＝ ａｋ １（１ｏＶＲｚ −ｍ １ｔＶｓｚ ）＝ａ
ｋｌ（ｌｏＶｎｓ−ＡｔＶｓｓ） −（６）とな
り、この（６）式は上述した（５）式と等しくなる。
すなわち、スパンガスを流さず、測定信号増巾器曽のゲ
インを変化させるだけで、スパンガスが流れたのと同じ
状態を再現できる。この状態で光源（１）が劣化してそ
の光量が減じた分をスパンボリューム００１）によって
補償してやれば（ａ＝１となるように）、元の正しいス
パン値が得られる。
インを変化させるだけで、スパンガスが流れたのと同じ
状態を再現できる。この状態で光源（１）が劣化してそ
の光量が減じた分をスパンボリューム００１）によって
補償してやれば（ａ＝１となるように）、元の正しいス
パン値が得られる。
次に、実際の調整の一例を示す。
まず最初はゼロガスを流し、ボリウム（１０５）、００
６）を調節して、比較電気系Ｒと測定電気系Ｓの信号量
が等しくなり、減算器−の出力がゼロとなるようにする
ことによりゼロ校正を行なう。次に既知濃度のスパンガ
スを流し、メータの出力がその濃度になるようスパンボ
リウム（１０１）を調節する。この状態即ち、ゼロ、ス
パン校正が完全に行なえた状態ですみやかにゼロガスを
流し、指示が安定した段階で常開スイッチ（財）を閉じ
る。その時の指示値を記憶しておく。抵抗−が可変抵抗
の場合は、前記指示値が適当な値になる様、抵抗を変え
ておく。
６）を調節して、比較電気系Ｒと測定電気系Ｓの信号量
が等しくなり、減算器−の出力がゼロとなるようにする
ことによりゼロ校正を行なう。次に既知濃度のスパンガ
スを流し、メータの出力がその濃度になるようスパンボ
リウム（１０１）を調節する。この状態即ち、ゼロ、ス
パン校正が完全に行なえた状態ですみやかにゼロガスを
流し、指示が安定した段階で常開スイッチ（財）を閉じ
る。その時の指示値を記憶しておく。抵抗−が可変抵抗
の場合は、前記指示値が適当な値になる様、抵抗を変え
ておく。
それ以後の定期チェック時は、ゼロガスを流し、ゼロ校
正を行なった後、ゼロガスは流し続け、常開スイッチ■
を閉じ、前記記憶値になるようスパンボリウム００１）
を調整する。
正を行なった後、ゼロガスは流し続け、常開スイッチ■
を閉じ、前記記憶値になるようスパンボリウム００１）
を調整する。
上述の実施例においては、所謂１光源、１セルタイプの
赤外線分析計を示したが、本発明はこれに限られるもの
ではなく、例えば比較セルと試料セルを並設した所謂２
セルタイプのものにも適用することができるほか、所謂
多酸分計にも適用が７できる。つまり本発明は検出部に
おいて、比較信号と測定信号とを別々に取出して、両者
の差を濃度信号として出力するタイプの分析計であれば
適用が可能である。
赤外線分析計を示したが、本発明はこれに限られるもの
ではなく、例えば比較セルと試料セルを並設した所謂２
セルタイプのものにも適用することができるほか、所謂
多酸分計にも適用が７できる。つまり本発明は検出部に
おいて、比較信号と測定信号とを別々に取出して、両者
の差を濃度信号として出力するタイプの分析計であれば
適用が可能である。
以上詳述したように、本発明によれば測定信号を増巾す
る増巾回路のゲインを変えるようにするだけでスパン調
整を行うようにしているので、高価なスパンガスを常時
用いることなく、光源の劣化、セル等の汚れに基くスパ
ンドリフトのチェツりができるため、校正コストを大巾
に低減できる。
る増巾回路のゲインを変えるようにするだけでスパン調
整を行うようにしているので、高価なスパンガスを常時
用いることなく、光源の劣化、セル等の汚れに基くスパ
ンドリフトのチェツりができるため、校正コストを大巾
に低減できる。
又、減光体等を用いた機械的校正に比べ、可動部分がな
いため、精度を大巾に向上させることができるほか故障
の発生も殆んど皆無にしうる等、簡易な校正にも拘らず
正確′な校正を行うことができる。
いため、精度を大巾に向上させることができるほか故障
の発生も殆んど皆無にしうる等、簡易な校正にも拘らず
正確′な校正を行うことができる。
第１図は本発明に係る赤外線分析計の校正機構の構成例
を示す回路図、第２図は動作説明のための部分構成図で
ある。 ■・・・測定信号増巾器、ｖＲ・・・比較信号、ｖ８・
・・測定信号。
を示す回路図、第２図は動作説明のための部分構成図で
ある。 ■・・・測定信号増巾器、ｖＲ・・・比較信号、ｖ８・
・・測定信号。
Claims (1)
- 測定信号と比較信号とを別々に取出してそれぞれ増巾し
た後、両者の差を出力信号とする赤外線分析計において
、前記測定信号を増巾する増巾回路のゲインを可変とし
てスパン校正を行えるようにしたことを特徴とする赤外
線分析計の校正機構。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59143169A JPS6120840A (ja) | 1984-07-09 | 1984-07-09 | 赤外線分析計の校正機構 |
| US06/740,056 US4673812A (en) | 1984-07-09 | 1985-05-30 | Calibrating mechanism of an infrared analyzer |
| CN85105064A CN85105064B (zh) | 1984-07-09 | 1985-07-03 | 红外分析仪的标定机构 |
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