JPS6244217B2 - - Google Patents

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JPS6244217B2
JPS6244217B2 JP56175191A JP17519181A JPS6244217B2 JP S6244217 B2 JPS6244217 B2 JP S6244217B2 JP 56175191 A JP56175191 A JP 56175191A JP 17519181 A JP17519181 A JP 17519181A JP S6244217 B2 JPS6244217 B2 JP S6244217B2
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JP
Japan
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detector
gas
sulfur dioxide
infrared
filled
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JP56175191A
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English (en)
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JPS5876742A (ja
Inventor
Masao Tanaka
Ryuzo Kano
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/37Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using pneumatic detection

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (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】 この発明は試料ガス中の共存成分の干渉影響を
除去するとともに、外温変化、振動の影響および
経年変化が少なく高精度で測定対象亜硫酸ガス濃
度が測定できる2光束非分散形赤外線亜硫酸ガス
分析方法に関するものである。
従来たとえば煙道排ガス中の亜硫酸ガス(以下
SO2と記す)濃度などの連続測定に用いられる2
光束非分散形赤外線亜硫酸ガス分析方法において
は、上記排ガス中に共存している水蒸気(H2O)
の影響を無視することができないのでこの共存成
分の干渉を除去する干渉補償検出器を従来から一
般に用いている。第1図は従来の干渉補償検出器
を用いた装置のブロツク図で赤外線源1の赤外線
をV形ブロツク2によつて標準光束3と測定光束
4とに分岐し、5のモータにて回転されるチヨツ
パ6によつて断続的に標準セル7と測定セル8と
を同時に照射する。標準セル7にはN2ガスなど
の赤外線を吸収しない基準ガスが充填されてお
り、測定セル8には試料ガスとしてSO2に水蒸気
(H2O)が共存している煙道排ガスが矢印方向に
流されている。この両セル7,8を透過した赤外
線の基準光束3′と測定光束4′は第1検出器9に
入射する。第1検出器9は1枚のダイヤフラム1
0によつて9A,9Bの2室に仕切られており、
共に上記試料ガス中の測定対象であるSO2とArな
どの不活性ガスの混合ガスが充填されている。こ
の9A,9B内のガスがその入射光束3′と4′の
固有波長域の赤外線を吸収して膨張する。ここに
おいて測定光束4′は試料ガス(SO2+H2O)に
て既に一部吸収されているため基準光束3′の入
射する9A側の膨張力より弱くダイヤフラム10
は9B側に変位する。この変位を図示を省いた固
定電極がダイヤフラム10との間に形成するコン
デンサの静電容量変化として電気的に検出し、こ
の検出信号9Sを増幅器11にて増幅される。こ
の増幅器11の出力信号12は棒グラフaに対応
するものであり、その斜線部bが共存ガスH2Oに
よる干渉分出力であり、白地が測定対象のSO2
よるものである。つぎに第1検出器9を透過した
両光束3″,4″は第1検出器9と光学的に直列に
配置された第2検出器13の同じく仕切られた2
室13A,13Bに入射する。この2室には上記
共存ガスH2OとArなどの不活性ガスとの混合ガ
スが充填されているため、測定光束4″が測定セ
ル8中で試料ガス中のH2Oガスにて吸収された分
だけそのダイヤフラム14を13B方向に変位さ
せる。この変位の検出信号13sを増幅器15に
入力し、その信号の大きさを表わす棒グラフb′が
上記出力信号12の大きさを表わす棒グラフaに
おけるbに対応するように増幅器15の増幅率α
15を通常上記増幅器11の増幅率α11に比し約
1/5〜1/10に調整することにより、増幅器1
5から信号16として出力する。これが棒グラフ
bに対応する信号であり、減算器17は上記信号
12から信号16を減算するものであり、その出
力信号18の大きさは棒グラフcとなり、c=a
−bで求める測定対象のSO2濃度に対応するもの
となる。上記両アンプ11,15の増幅率α11
a15が5〜10倍位異なるのは試料ガスを流す測定
セル8における測定対象のSO2濃度が数100ppm
という低濃度に対して共存干渉ガスであるH2Oガ
ス濃度が通常7000〜8000ppmという高濃度であ
り、第2の検出器はH2Oそのものの濃度に応答す
るので第1図に示すb′のように干渉成分として差
引く上記bの5〜10倍大きい信号13Sとなるた
めである。しかしながら上記の従来の干渉補償検
出器による方法においては測定セル8のセル長が
SO2測定に適するように作られているので第2図
に示すように横軸にH2Oガス濃度(DH2O)をと
り、タテ軸に検出器出力eをとると、H2Oの特性
は実線のように彎曲し、第1の検出器のSO2の特
性(点線のもの)がほぼ直線であるのでH2Oの、
たとえば7000ppmのD1濃度で合致するように両
アンプ11,15の増幅率11α,15αを調整
するだけではD1以外の濃度においては誤差がで
る。このため第2図のH2O特性を直線化するリニ
アライザをアンプ15内へ設けなければならずそ
れだけ回路が複雑化する欠点がある。またH2Oガ
スの濃度は周囲温度の変化に対して不安定である
欠点もある。さらに上記したように増幅率が大巾
に異なる2つの増幅器を用いる関係上、外部温度
の上昇、降下に伴つて検出器9,13の出力信号
は検出器の温度係数によつてともに同量ずつ減
少・増加するが増幅器出力信号12,16はその
温度誤差を5〜10倍に拡大し、測定値に大きい誤
差を生ずる。同様に検出器に外部から加わる振動
の影響および経年変化の影響も僅かなものであつ
ても大きい誤差となる欠点がある。
この発明は以上の現況に鑑みてなされたもので
従来の共存干渉ガスを充填した干渉補償検出器を
用いた2光束非分散形赤外線亜硫酸ガス分析方法
における欠点を解消するものである。すなわち第
2検出器の充填ガスを第1検出器における測定対
象成分であるSO2の共存干渉成分であるH2Oの赤
外線吸収率とほぼ等価の特性を有するエチレン
(C2H4)としたことを特徴とし、このように第2
検出器の充填ガスにC2H4を使用することによ
り、第1、第2の検出器出力信号をそのまま差引
くかまたは増幅率の同一の増幅器によつて同率に
て増幅し、その差動信号により測定対象亜硫酸ガ
ス濃度を測定するようにした2光束非分散形赤外
線亜硫酸ガス分析方法にかかるものであり、この
構成によつて共存干渉ガスの濃度変化に対応して
その干渉影響を完全に除去するとともに、外温変
化・外部振動、さらに経年変化による測定誤差の
生じない便宜な装置の提供を図るものである。
以下図面によつてこの発明の実施例を説明す
る。第3図はこの発明の1実施例にかかる2光束
非分散形赤外線SO2ガス分析方法を実施するため
の装置のブロツク図であり、第1図と同記号のも
のは詳説を省く。2光束3,4がそれぞれ基準セ
ル7、測定セル8に入射する前にオプチカル・フ
イルタ21を透過し、このフイルタ21によつて
赤外線の波長6μ以下の短波長域をカツトする。
第1の検出器9は第1図と同様SO2とArとの混合
ガスが充填されているが、第2の検出器13には
H2Oに比し、露点が高く、かつ化学的に安定なエ
チレンC2H4を適切な濃度にしたArとの混合ガス
が充填されている。これがこの発明の要部であ
る。第4図はそのC2H4とSO2との赤外線吸収特性
を示す図で横軸は赤外線波長λ(単位μ)、タテ
軸は赤外線吸収率(Tr)を(%)で示してい
る。図で判るようにC2H4は7.0μ,SO2は7.2μに
おいて最高の吸収率を有し、その上部はそのfで
示す部分で互に干渉する。このようにC2H4は、
第1検出器9における共存干渉成分H2Oガスの赤
外線吸収率と等価の特性を示し、また第2検出器
13がC2H4の赤外線吸収によつて出力する信号
13S′は棒グラフhで表わされ、第1検出器9の
出力信号9sを表わす棒グラフgのうちのH2Oガ
ス干渉分hと同一のものとなる。このためアンプ
22,23の増幅率α22,α23を同一にすること
でその出力信号24,25を減算器17によつて
第1図に示した場合と同様に出力信号24から出
力信号25を差し引けば、その出力26が測定対
象成分であるSO2ガスの濃度を示すことになる。
この方式による共存干渉ガス補償検出器は第2
図に示したような特性曲線に差が生じないためア
ンプにリニアライザを設ける必要もなく、干渉ガ
スの濃度変化に対応して完全にその影響を除去す
るものとなる。さらに検出器に加わる外温変化、
外部振動、さらにその経年変化による出力変化を
互いに相殺することによつて減算器17の出力2
6は常に正しい測定対象ガスの濃度を示すものと
なる。さらに第5図のようにアンプ22,23を
省略し、検出器9,13の信号9S,13S′を直
接減算増幅器27に入力し、これによつてその差
信号を適当に増幅することによつても同様の効果
が得られる。またオプチカル・フイルタ21を
CO2封入のガスフイルタに代えてもよい。これら
のフイルタは7μおよび7.2μの赤外線以外をカ
ツトし、他の共存ガスの影響を除くものである。
第1、第2の検出器は分離しうるものでも一体化
したものでもよい。また検出器にコンデンサ、マ
イクロフオン形を用いるばあいは振動の影響が互
いに補正しうるようダイヤフラムと受光器とが配
置されなければならない。赤外線光源は図示のも
の以外に複光源でもよい。
この発明は以上のように構成されているので従
来の共存干渉ガスを第2検出器に充填する干渉補
償検出器を用いる2光束非分散形赤外線亜硫酸ガ
ス分析方法における欠点を解消するものである。
すなわち第2検出器に充填するガスを、第1検出
器における共存干渉成分ガスであるH2Oの赤外線
吸収率と等価の特性を有するC2H4とすることに
より第1及び第2検出器からの各出力信号の増幅
率を同一にすることができ、したがつて、検出器
出力を直接差引くことによつて測定対象SO2の濃
度が求まるものとなり、この方法を実施する場合
にその実施装置の回路構成を簡単化できる。さら
に増幅率の等しい2つの増幅器を用いることによ
つて外温、振動、経年変化を相殺して高精度でか
つ安定性の良好なガス分析を行なうことができる
大きい効果とともに、従来の簡単な温調装置でも
使用できる便宜な方法を提供しえたものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の干渉補償検出器を用いた2光束
非分散形赤外線亜硫酸ガス分析方法を実施するた
めの装置の構成ブロツク図、第2図は従来の方法
における共存干渉ガスがH2Oガスの場合の濃度と
検出器出力との関係を説明する特性図、第3図は
この発明の1実施例にかかる赤外線亜硫酸ガス分
析方法を実施するための装置の構成ブロツク図、
第4図はこの発明の第2検出器に充填するC2H4
と、SO2との赤外線吸収特性図、第5図はこの発
明の別の実施例方法にかかる装置の測定値出力回
路図である。 1…赤外線源、3…基準ガス照射光束、3′…
基準ガス透過光束、4…試料ガス照射光束、4′
…試料ガス透過光束、9…第1検出器、10…上
記9のダイヤフラム、11…第1検出器9の出力
信号のアンプ、13…第2検出器、14…上記1
3のダイヤフラム、15…第2検出器13の出力
信号のアンプ、16…上記15の出力信号、17
…減算器、18,26…上記17の出力信号(測
定対象成分ガスの濃度に対応するもの)D…H2O
またはSO2のガス濃度、e…検出器出力信号、2
1…オプチカル・フイルタ、22…第1検出器の
出力信号のアンプ、23…C2H4充填の第2検出
器の出力信号のアンプ、9S…第1検出器の出力
信号、13S′…C2H4充填の第2検出器の出力信
号、24…上記22の出力信号、25…上記23
の出力信号、27…減算増幅器、Tr…赤外線吸
収率(%)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 それぞれ、ダイヤフラムで隔てられた2つの
    受光室間の圧力差を電気信号に変換して検出する
    第1検出器と第2検出器とを光学的に直列に配置
    し、第1検出器には測定対象成分である亜硫酸ガ
    スを充填し、第2検出器には、その第2検出器が
    共存干渉成分である水蒸気に応答するようにさせ
    るガスを充填し、試料ガスに照射されそれを透過
    した赤外線光束と赤外線を吸収しない基準ガスに
    照射されそれを透過した赤外線光束とを前記第1
    検出器の各受光室に別々に入射させた後、その各
    透過光束を前記第2検出器の各受光室に別々に入
    射させ、前記第1検出器の検出信号から前記第2
    検出器の検出信号を差し引き、試料ガス中の共存
    干渉成分である水蒸気による影響を除去して測定
    対象成分である亜硫酸ガスの濃度を測定する2光
    束非分散形赤外線亜硫酸ガス分析方法において、
    前記第2検出器にエチレンガスを充填することを
    特徴とする2光束非分散形赤外線亜硫酸ガス分析
    方法。
JP17519181A 1981-10-31 1981-10-31 2光束非分散形赤外線亜硫酸ガス分析方法 Granted JPS5876742A (ja)

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JPS60198435A (ja) * 1984-03-22 1985-10-07 Shimadzu Corp 赤外線ガス分析計
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JPS5124282A (ja) * 1974-08-22 1976-02-27 Shimadzu Corp Hibunsangatasekigaisenbunsekikei

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