JPS6123928A - 光フアイバを用いた燃焼火炎の分光分析装置 - Google Patents
光フアイバを用いた燃焼火炎の分光分析装置Info
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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】
(発明の技術分野)
本発明は光ファイバを用いた燃焼火炎の分光分析装置に
関するものである。
関するものである。
の詳MBt検知するには、燃焼時に発生する光エネルギ
ー(以下これを「火炎像」という)を外部に伝播させ、
かつ伝播させた火炎像を分光器等の分光装置で分光し、
いわゆるスペクトル分析ヲ行う必要がある。この分析を
行うためには、燃焼室に通視窓を設置し、ここから火炎
像を分析装置まで導く必要がある。
ー(以下これを「火炎像」という)を外部に伝播させ、
かつ伝播させた火炎像を分光器等の分光装置で分光し、
いわゆるスペクトル分析ヲ行う必要がある。この分析を
行うためには、燃焼室に通視窓を設置し、ここから火炎
像を分析装置まで導く必要がある。
物質の燃焼状態は、一般に時々刻々と変化し、その火炎
像は定常状態とはならない。特に−行程の燃焼が瞬間の
うちに終了してしまう往復動内燃機関のような火炎像?
分光分析しようとすれば、それぞれ分光特性の異なる複
数の分光器を並列設置するとともにこ九ら複数の分光器
に同一条件で採光し1c同一レベルの光を同時に入射さ
せ分析せねばならない。このような装置は光学系が複雑
となり設計、設置、調整等が容易でない難点がある−(
発明の目的) 本発明は上記の点に着目してなされたもので、簡易かつ
安全に火炎像を導き分析する燃焼火炎の分光分析装置を
提供するものである。
像は定常状態とはならない。特に−行程の燃焼が瞬間の
うちに終了してしまう往復動内燃機関のような火炎像?
分光分析しようとすれば、それぞれ分光特性の異なる複
数の分光器を並列設置するとともにこ九ら複数の分光器
に同一条件で採光し1c同一レベルの光を同時に入射さ
せ分析せねばならない。このような装置は光学系が複雑
となり設計、設置、調整等が容易でない難点がある−(
発明の目的) 本発明は上記の点に着目してなされたもので、簡易かつ
安全に火炎像を導き分析する燃焼火炎の分光分析装置を
提供するものである。
(発明の概要)
本発明の分光分析装置は即ち、一端管燃焼火炎に対向さ
せかつ隔壁全貫通して他端をこの隔壁外方に向けた耐熱
光ガイドと、この光ガイド他端に火炎像の入射端を対向
させた複数本の光ファイバとを有している。
せかつ隔壁全貫通して他端をこの隔壁外方に向けた耐熱
光ガイドと、この光ガイド他端に火炎像の入射端を対向
させた複数本の光ファイバとを有している。
これらの光ファイバハ1、入射端が一束に結束されかつ
出射端が1本もしくは2本以上の光ファイバを結束し7
’c2以上の群に分割されている。各群を構成する光フ
ァイバの出射端には、それぞれ分光特性の異なる光フィ
ルタがとりつけられている。
出射端が1本もしくは2本以上の光ファイバを結束し7
’c2以上の群に分割されている。各群を構成する光フ
ァイバの出射端には、それぞれ分光特性の異なる光フィ
ルタがとりつけられている。
蛙
この光フィルタからの出身光は受光素子により電気信号
に変換される。
に変換される。
(発明の効果)
このようにして、本発明の装置によれば燃焼火炎の火炎
像は、スペクトル毎に同時に時々刻々と強度測定するこ
とができ、その詳細な分析をすることができる。
像は、スペクトル毎に同時に時々刻々と強度測定するこ
とができ、その詳細な分析をすることができる。
特に、各群を構成する光ファイバの入射端が、各群ごと
に光ガイドの他端全面に対して均一に分散配置されると
きに、光ガイドの色収差の影響による測定誤差を除去す
ることができる。
に光ガイドの他端全面に対して均一に分散配置されると
きに、光ガイドの色収差の影響による測定誤差を除去す
ることができる。
また、その構成は簡潔で汚染等に対しても強く、測定結
果の依頼性が高い。しかも、出射端側において分割され
た各群の光ファイバの入射端の実効受光面積を、受光素
子の検出感度にあわせて適当に選定すれば、各受光素子
の最適感度領域で入射光をとらえることができ、より分
析n度が向上すする。
果の依頼性が高い。しかも、出射端側において分割され
た各群の光ファイバの入射端の実効受光面積を、受光素
子の検出感度にあわせて適当に選定すれば、各受光素子
の最適感度領域で入射光をとらえることができ、より分
析n度が向上すする。
以下実施例により本発明の詳細な説明する。
(発明の実施例)
第1図は、本発明の分光分析装置をディーゼル機関の燃
焼室の燃焼状態検知に用いた実施例である。図において
、ディーゼル機関1のシリンダヘッド2には、燃焼室3
の頂点部分に吸排気ボート4が設けられ、その側方に副
燃焼室5が設けられている。副燃焼室5には燃料噴射弁
6が取り付けられ、ここから噴射され几燃料が燃焼室3
に流入し、ピストン7により断熱圧縮されて着火し燃焼
する。
焼室の燃焼状態検知に用いた実施例である。図において
、ディーゼル機関1のシリンダヘッド2には、燃焼室3
の頂点部分に吸排気ボート4が設けられ、その側方に副
燃焼室5が設けられている。副燃焼室5には燃料噴射弁
6が取り付けられ、ここから噴射され几燃料が燃焼室3
に流入し、ピストン7により断熱圧縮されて着火し燃焼
する。
この副燃焼室5内の燃料の燃焼状態を火炎像伝送部8と
分光部9とから構成された分光分析装置で分析する。第
2図に火炎像伝送一部の実施例を示す。シリンダヘッド
2の隔壁10には、これを貫通してホルダ11が隔壁1
0との間の気密を保持しつつ取ル付けられている。ホル
ダ11の貫通孔には、耐熱光ガイド例えば人工す7アイ
ヤレンズがこの貫通孔内壁に気合に固着されている。耐
熱光ガイド12の一面は燃焼火炎に対向させられその他
端には複数の元ファイバ13の火炎像の入射端14が対
向させられている。これらの光ファイバ13は、その入
射端14では一束に結束されているが、出射端側は1本
もしくは複数本ごとに束ねられて保護被覆を施され、都
合4群に分割されている。各党ファイバ群15の出射端
16には、分光部9に接続するためのコネクタ17が取
り付けられている。
分光部9とから構成された分光分析装置で分析する。第
2図に火炎像伝送一部の実施例を示す。シリンダヘッド
2の隔壁10には、これを貫通してホルダ11が隔壁1
0との間の気密を保持しつつ取ル付けられている。ホル
ダ11の貫通孔には、耐熱光ガイド例えば人工す7アイ
ヤレンズがこの貫通孔内壁に気合に固着されている。耐
熱光ガイド12の一面は燃焼火炎に対向させられその他
端には複数の元ファイバ13の火炎像の入射端14が対
向させられている。これらの光ファイバ13は、その入
射端14では一束に結束されているが、出射端側は1本
もしくは複数本ごとに束ねられて保護被覆を施され、都
合4群に分割されている。各党ファイバ群15の出射端
16には、分光部9に接続するためのコネクタ17が取
り付けられている。
第3図は火炎像伝送部8の別の実施例で、ホルダ11の
貫通孔に耐熱光ガイド12としてホルダ長とほぼ同長の
石英ロッドがホルダ11の貫通孔内壁との間の気密を保
持しつつ挿入されている。
貫通孔に耐熱光ガイド12としてホルダ長とほぼ同長の
石英ロッドがホルダ11の貫通孔内壁との間の気密を保
持しつつ挿入されている。
石英ロッドの一端18#:を燃焼火炎に対向させら九、
その他端19には接続スリーブ20’に介して複数の光
ファイバ13の入射端14が対向させられている。これ
らの光ファイバ13の出射側は、接続スリーブ20に連
結された保護パイプ21内で第4図の横断面図に示すよ
うに4群に分割され第2図の実砲例と同様に保護チュー
ブ22で結束されている。駆4図から明らかなように、
この実姉例では、各党ファイバ群を構成する元ファイバ
の本数が異なっている。。
その他端19には接続スリーブ20’に介して複数の光
ファイバ13の入射端14が対向させられている。これ
らの光ファイバ13の出射側は、接続スリーブ20に連
結された保護パイプ21内で第4図の横断面図に示すよ
うに4群に分割され第2図の実砲例と同様に保護チュー
ブ22で結束されている。駆4図から明らかなように、
この実姉例では、各党ファイバ群を構成する元ファイバ
の本数が異なっている。。
第5図は、第4図の元ファイバ入射端14の実施例端面
図である。図中第4図の光ファイバのうち−・の群に属
する光ファイバ27のみを、黒く塗りつぶしである。図
によって明らかなように、例えば$3図に示した光力イ
ト12の他端191C対向するこの入射端14において
、出射@側で結束されたーの群に属する光ファイバの入
射端が、この端面全面ニ分散配置されている。通常、レ
ンズ等テ構成される光ガイドには、色収差があって、そ
の軸部と周縁部とで光量や波長I/c!定の分布が生じ
る。本実施例のように、レンズ等によって集光された光
束の中心部および外周部をとわず光ファイバを均一に分
散配置すれば、このような色収差等が原因となる測定値
のばらつきを最小限に抑えることができる。
図である。図中第4図の光ファイバのうち−・の群に属
する光ファイバ27のみを、黒く塗りつぶしである。図
によって明らかなように、例えば$3図に示した光力イ
ト12の他端191C対向するこの入射端14において
、出射@側で結束されたーの群に属する光ファイバの入
射端が、この端面全面ニ分散配置されている。通常、レ
ンズ等テ構成される光ガイドには、色収差があって、そ
の軸部と周縁部とで光量や波長I/c!定の分布が生じ
る。本実施例のように、レンズ等によって集光された光
束の中心部および外周部をとわず光ファイバを均一に分
散配置すれば、このような色収差等が原因となる測定値
のばらつきを最小限に抑えることができる。
上述の゛ような各群を構成する光ファイバ13の出射端
16には、第6図に示すようにコネクタ23を介して受
光素子24が対向配置されている。
16には、第6図に示すようにコネクタ23を介して受
光素子24が対向配置されている。
受光素子24と光フアイバ出射端16との間には、分光
特性即ち光透過特性のそれぞれ相異なるフィルタ25が
挿入されている。各受光素子24の出力は増幅器等を含
む処理装置26に送シ込まれた後に、例えば図示しない
記録計等によV第11ず耐熱ガイドを隔壁に設けたので
、光ファイバの入射端が火炎に直接触れることが無く汚
染やヒートショックが緩和される。なお、火炎像り赤外
線が多く含まれるのでスス等による多少の汚れはさほど
影響がない、 ロッド状態の耐熱光ガイドを用いた場合、この光ガルイ
ド長手方向に温度勾配が生じ、光ファイバの取シ付は部
は比較的低温となる。これは、耐熱性の低い被覆を有す
る光ファイバを用い・る場合に適している。
特性即ち光透過特性のそれぞれ相異なるフィルタ25が
挿入されている。各受光素子24の出力は増幅器等を含
む処理装置26に送シ込まれた後に、例えば図示しない
記録計等によV第11ず耐熱ガイドを隔壁に設けたので
、光ファイバの入射端が火炎に直接触れることが無く汚
染やヒートショックが緩和される。なお、火炎像り赤外
線が多く含まれるのでスス等による多少の汚れはさほど
影響がない、 ロッド状態の耐熱光ガイドを用いた場合、この光ガルイ
ド長手方向に温度勾配が生じ、光ファイバの取シ付は部
は比較的低温となる。これは、耐熱性の低い被覆を有す
る光ファイバを用い・る場合に適している。
光ガイドからの出射光は各党ファイバ入射端に入射する
と、必要な数の岐路に分配される。
と、必要な数の岐路に分配される。
上記実施例では4分配されている。この分配比は、各党
ファイバ群からの出力光を受ける受光素子や光フィルタ
の特性に応じて設定する。感度の良いものにたいしては
光フアイバ群の構成光ファイーバ本数を少なく、感度の
低いものには多くする。
ファイバ群からの出力光を受ける受光素子や光フィルタ
の特性に応じて設定する。感度の良いものにたいしては
光フアイバ群の構成光ファイーバ本数を少なく、感度の
低いものには多くする。
これは、各群の光ファイバの入射端の実効受光面積を選
足する他の手段例えば、各群を構成する元ファイバの本
数を等しくしてその口径を相異させる方法等によっても
達成できる。各受光素子がこのようにして受光したスベ
ク1ル毎の入射信号強度を、並列表示あるいは合成して
火炎像の分析結果を得る。
足する他の手段例えば、各群を構成する元ファイバの本
数を等しくしてその口径を相異させる方法等によっても
達成できる。各受光素子がこのようにして受光したスベ
ク1ル毎の入射信号強度を、並列表示あるいは合成して
火炎像の分析結果を得る。
第6図の分光部において、実施例のようにフィルタと受
光素子との組合せによるものは構成が簡潔で均一な安定
したものが與遺し易い。受光素子の感光特性が測定に必
要な十分広い帯域にわたってフラットな場合、受光素子
は全て同一でフィルタのみを変更する。被測電光の帯域
が広い場合は、例えば近赤外用、遠赤外用、可視光用と
数種の受光素子を使い分ける。受光素子の出力は適当に
増幅器等を用いてレベルあわせをす右。このようにして
、被測定火炎像をいくつかの波長帯域に分割して同時に
分光分析を行うことができる。
光素子との組合せによるものは構成が簡潔で均一な安定
したものが與遺し易い。受光素子の感光特性が測定に必
要な十分広い帯域にわたってフラットな場合、受光素子
は全て同一でフィルタのみを変更する。被測電光の帯域
が広い場合は、例えば近赤外用、遠赤外用、可視光用と
数種の受光素子を使い分ける。受光素子の出力は適当に
増幅器等を用いてレベルあわせをす右。このようにして
、被測定火炎像をいくつかの波長帯域に分割して同時に
分光分析を行うことができる。
第1図は、本発明の分光分析装置の実施例全体図、第2
図はその火炎像伝送部の実施例部分切欠10・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・隔壁12・−・・−
・・・・・・・・・・・・・・・・耐熱光ガイド13・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・光ファイバ1
4・・−・・・・・・・・・・・・・・・パ光ファイバ
入射端15・・・・・・・・・・・・・・・・・・−・
光フアイバ群16・・・・・・・・・・・・・・−・・
光ファイバの出射端24・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・受光素子第1図 第3図 第4図 第5図 2イ
図はその火炎像伝送部の実施例部分切欠10・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・隔壁12・−・・−
・・・・・・・・・・・・・・・・耐熱光ガイド13・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・光ファイバ1
4・・−・・・・・・・・・・・・・・・パ光ファイバ
入射端15・・・・・・・・・・・・・・・・・・−・
光フアイバ群16・・・・・・・・・・・・・・−・・
光ファイバの出射端24・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・受光素子第1図 第3図 第4図 第5図 2イ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、一端を燃焼火炎に対向させ、かつ隔壁を貫通して他
端をこの隔壁外方に向けた耐熱光ガイドと、この光ガイ
ド他端に火炎像の入射端を対向させた複数本の光ファイ
バとを有し、前記光ファイバは前記入射端が一束に結束
されかつ出射端が2以上の群に一分割されており、各群
を構成する光ファイバの出射端にはそれぞれ分光特性の
異なる光フィルタと、この光フィルタからの出力光を電
気信号に変換する受光素子が設置されていることを特徴
とする光ファイバを用いた燃焼火炎の分光分析装置。 2、各群を構成する光ファイバの、光ガイド他端に対向
する入射端が、光ガイドの他端全面に対して均一に分散
配置されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の光ファイバを用いた燃焼火炎の分光分析装置。 3、出射端側において分割された各群の光ファイバの入
射端の実効受光面積を、受光素子の検出感度にあわせて
選定したことを特徴とする特許請求の範囲第1項もしく
は第2項記載の光ファイバを用いた燃焼火炎の分光分析
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14360384A JPS6123928A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 光フアイバを用いた燃焼火炎の分光分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14360384A JPS6123928A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 光フアイバを用いた燃焼火炎の分光分析装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6123928A true JPS6123928A (ja) | 1986-02-01 |
Family
ID=15342561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14360384A Pending JPS6123928A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 光フアイバを用いた燃焼火炎の分光分析装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6123928A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2018072279A (ja) * | 2016-11-04 | 2018-05-10 | ジオテクノス株式会社 | 分光装置および反射スペクトルの接合処理方法 |
-
1984
- 1984-07-11 JP JP14360384A patent/JPS6123928A/ja active Pending
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