JPS62265553A - ガス検出装置 - 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】 〔４既要〕 本発明は、赤外半導体レーザを用いたガス検出装置にお
いて、環境温度の変化により基準ガスセルの吸収スペク
トルの大きさが変わるために発生する測定対象ガス濃度
の不安定を解消するため、基準ガスセルに可変体積構造
を設けることにより、基準ガスセル内のガス圧力を常に
大気圧に維持するようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明はガス検出装置に係り、特に赤外レーザ方式のガ
スセンサに関する。

公害ガスセンサとしては、小型、高速、高精度なものが
要求される。赤外レーザ方式のガスセンサは可搬型であ
り、望ましい特徴を備えているが、それゆえに対環境性
能もまた高いことが要求される。

〔従来の技術〕

第３図は従来の赤外レーザ方式のガス検出装置の原理図
を示す。図において、半導体レーザ１の出射光は、レン
ズ２により平行光線にされ、ハーフミラ−３を透過して
大気中の被測定ガス４　（例えば亜硫酸ガス５Ｏｚ）を
透過した光はレンス５により赤外線センサ６に集光され
、ごこで光電変換される。この変換信号は信号処理回路
７に入力される。

半導体レーザ１からの入射光は電流を変化させることに
よりｉ！！続的に波長を掃引できるので、第４図に示す
ような被測定ガスの吸収スペクトルを測定できる。

第４図は測定ガスの吸収スペクトルを示す。以下第４図
を参照しながら第３図の説明を行う。第４図は被測定ガ
スに亜硫酸ガスＳ（ｈを選んだ場合の特性曲線であって
、縦軸に透過率、横軸に波長をとっている。図中、実線
で示す特性は基準ガスセルによる吸収スペクトル、破線
で示す特性は大気中の被測定ガスＳＯ□の吸収スペクト
ルである。

両吸収スペクトル特性は共に波長九において最小点があ
り、波長λＩと々においてピーク点が存在する。

信号処理回路７では、上記二つのピーク点を結ぶ線と波
長九の最小点から立てた垂直線との交点Ｐから前記最小
点までの間の透過率りを求め、この透過率りに比例する
：速度を算出して除算器８に入力する。

一方、ハーフミラ−３で反射された光はミラー９で再反
射され、同じ環境条件における基準ガスセル１０（予め
既知の濃度の亜硫酸ガスＳＯ□を封入したガスセル）を
通過し、レンズ１１により赤外線センサ１２に集光され
、ここで光電変換される。この変換信号は信号処理回路
７と同様の機能を存する信号処理回路１３に入力される
。

信号処理回路１３では同じ温度環境における基準ガスセ
ル１０の濃度を算出して除算器８に人力する。

除算器８は被測定ガス４側の信号の基準ガスセル１０例
の信号に対する比を計算し、その出力を表示器１４に濃
度表示を行う。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のガス検出装置においては、基準ガスセルの容積が
一定に製作されているため、環境温度の変化によりその
容積内に封入された基準ガスの圧力が変化し、濃度が一
定であるにもかかわらず透過率が変化する欠点があった
。

すなわち、環境温度が降下すると基準ガスセルの透過率
は、第４図の一点鎖線特性のように変化が大きくなり、
逆に高温になると変化が少なくなり、測定ン農度に誤差
が発生ずる原因となる。

本発明は上記従来の欠点に鑑みて創作されたもので、環
境温度の変化に対して透過率に変化を伴わない基準ガス
セルの提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のガス検出装置は第１図に示すように、大気中の
被測定ガスの吸収スペクトルをレーザ光によって測定す
ると共に、同一環境における基準ガスセルｌＯの吸収ス
ペクトルとの比較によって前記被測定ガスのガス濃度の
測定を行うガス検出装置において、前記基準ガスセル１
０に、該基準ガスセルの内圧を常に大気圧と等しくする
可変容積構造（例えば薄膜ベロー型容器、あるいは標準
大気圧下でしぼんだ状態の薄膜ゴム風船等）のガス容器
１５を付設したことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の基準ガスセルにおいては、少ない大気圧変化で
も体積が容易に変化する薄膜へロー型容器、あるいは前
記状態のゴム風船等を備えているため、ガスセル内圧力
は常に大気圧とほぼ等しい。

従って圧力差に起因する基準ガスの吸収スペクトルの変
動を除去可能となる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面によって詳述する。

なお、構成、動作の説明を理解し易くするために全図を
通じて同一部分には同一符号を付してその重複説明を省
略する。

第１図は本発明の詳細な説明するだめの図を示す６図に
おいて、１５は可変容積構造の容器（例えば薄膜へロー
型容器、あるいは前記状態のゴム風船等）であって、基
準ガスセル１０と連結され、容器の内部には既知の濃度
の被測定ガスと同じ種類のガスが封入されている。その
ガスの内部圧力は可変容器構造のため、常に大気圧と同
等に維持できる。

第２図は本発明実施例のブロック図を示す。図において
、半導体レーザ１はヘリウム循環式冷凍機１６にて冷却
される。半導体レーザ１の出射光はハーフミラ−３によ
って２方向に分けられる。その１方向はミラー９ａ、　
９ｂを介して基準ガスセル１０を通過し、レンズ１１を
介して赤外センサ１２に受光される。基準ガスセル１０
には可変容積構造の容器１５が付設され、既知濃度（Ｃ
ＰＰＭとする）の測定対象ガスを封入すると共に、封入
された測定対象ガスの圧力は常に大気圧と同等に維持さ
れる。

他の１方向の測定側の光学系は、１７ａ−１７ｅのミラ
ー、　１８ａ−１８ｃの球面ミラーおよび５ａ、　５ｂ
のレンズからなる長光路セルを構成し、この長光路を通
過する際に大気中の被測定ガス４により吸収を受けた光
を赤外センサ６で受光する。

本発明による可変容積構造の容器１５を基準ガスセル１
０に付設することにより、温度変化に伴う基準ガスセル
内部の圧力と、大気圧との圧力差に起因する基準ガスの
濃度変動を除去することができる。除算器８は長光路セ
ル側の信号の基準ガス４゜ル側に対する比を算出する。

基準ガスセル側の濃度は既知なので、長光路セル側の濃
度を知ることができる。

〔発明の効果〕

本発明のガス検出装置によれば、環境温度変化に伴う基
準ガスセル内圧の変化をなくし、常に基準ガスセル内圧
を大気圧と等しくすることができるので、測定濃度の精
度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明側るための図、第２図は本
発明実施例のブロック図、 第３図は従来のガス検出装置の原理図、第４図は測定ガ
スの吸収スペクトルを示す。 第１図において、１０は基準ガスセル、１５は可変亭選
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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 大気中の被測定ガスの吸収スペクトルをレーザ光によっ
   て測定すると共に、同一環境における基準ガスセル（１
   ０）の吸収スペクトルとの比較によって前記被測定ガス
   のガス濃度の測定を行うガス検出装置において、 前記基準ガスセル（１０）、該基準ガスの内圧を常に大
   気圧と等しくする可変容積構造のガス容器（１５）を付
   設したことを特徴とするガス検出装置。