JPS641740B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS641740B2 JPS641740B2 JP16807082A JP16807082A JPS641740B2 JP S641740 B2 JPS641740 B2 JP S641740B2 JP 16807082 A JP16807082 A JP 16807082A JP 16807082 A JP16807082 A JP 16807082A JP S641740 B2 JPS641740 B2 JP S641740B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- gas
- absorption
- photodetector
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 38
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 24
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 17
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- ZCUQOPGIJRGJDA-UHFFFAOYSA-N 1-naphthalen-1-ylethane-1,2-diamine Chemical compound C1=CC=C2C(C(N)CN)=CC=CC2=C1 ZCUQOPGIJRGJDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JXBUOZMYKQDZFY-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxybenzene-1,3-disulfonic acid Chemical compound OC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1S(O)(=O)=O JXBUOZMYKQDZFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000981595 Zoysia japonica Species 0.000 description 2
- 238000009614 chemical analysis method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000004940 physical analysis method Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 nitric acid ion Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
- G01J1/20—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle
- G01J1/34—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using separate light paths used alternately or sequentially, e.g. flicker
- G01J1/36—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using separate light paths used alternately or sequentially, e.g. flicker using electric radiation detectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、燃焼ガス中の窒素酸化物、殊に
NO，NO2等、NOxの濃度測定方法に関する。
NO，NO2等、NOxの濃度測定方法に関する。
燃焼ガス中の公害排出物の一つとして窒素酸化
物があり、産業用ボイラ、自動車等に対して排出
基準が定められている。従つて、こうした排ガス
監視用として、窒素酸化物濃度の測定は重要な意
義を持つが、勿論低公害機器の開発、窒素酸化物
発生機構を調べる基礎研究にとつても大切な技術
である。
物があり、産業用ボイラ、自動車等に対して排出
基準が定められている。従つて、こうした排ガス
監視用として、窒素酸化物濃度の測定は重要な意
義を持つが、勿論低公害機器の開発、窒素酸化物
発生機構を調べる基礎研究にとつても大切な技術
である。
一般に、燃焼ガス中の窒素酸化物としては
NO，NO2が主成分であるため、主にNO，NO2
の濃度が窒素酸化物NOxとして計測されている。
そしてまたこのNOxを測定するにも、従来から
各種の方法が提案されている。しかし、従来の各
方法は、いずれも一長一短であり、尚改めなけれ
ばならない欠点はいづれの方法にもあつたのであ
る。
NO，NO2が主成分であるため、主にNO，NO2
の濃度が窒素酸化物NOxとして計測されている。
そしてまたこのNOxを測定するにも、従来から
各種の方法が提案されている。しかし、従来の各
方法は、いずれも一長一短であり、尚改めなけれ
ばならない欠点はいづれの方法にもあつたのであ
る。
NO，NO2濃度測定方法の中、早くから開発さ
れていた方法は、いづれも試料ガスをその本来の
流路構造内からサンプリングブローブによつてサ
ンプルし、別途設けた分析器に導入してから実質
的な測定をなしている。しかし、後述するよう
に、こうしたサンプリングに付随する問題は多
く、特殊な技術を要し、一般工業用としては不向
きな点が多い。また、こうしたサンプリング手法
を採用しての分析法にも、大別して(1)物理的分析
法と(2)化学分析法との二種類があり、更に、それ
等は原理の相違により各種の測定乃至分析法に分
類されるが、いづれも問題を含んでいた。この点
を顕らかにすべく、先づ、上記した二種の測定法
(1)，(2)の各手法を挙げ、原理と共に欠点をまとめ
述べておく。
れていた方法は、いづれも試料ガスをその本来の
流路構造内からサンプリングブローブによつてサ
ンプルし、別途設けた分析器に導入してから実質
的な測定をなしている。しかし、後述するよう
に、こうしたサンプリングに付随する問題は多
く、特殊な技術を要し、一般工業用としては不向
きな点が多い。また、こうしたサンプリング手法
を採用しての分析法にも、大別して(1)物理的分析
法と(2)化学分析法との二種類があり、更に、それ
等は原理の相違により各種の測定乃至分析法に分
類されるが、いづれも問題を含んでいた。この点
を顕らかにすべく、先づ、上記した二種の測定法
(1)，(2)の各手法を挙げ、原理と共に欠点をまとめ
述べておく。
(1) 物理的分析法
(1―1) 化学発光法
NO＋O3→NO2＊＋O2，NO2＊＋Ｍ→NO2＋Ｍ
＋hν上述の反応式で励起状態NO2＊が基底状態
にもどる時放出する光量を測定するもので、現在
に至るまでは最も信頼できる方法として推奨され
ている。
＋hν上述の反応式で励起状態NO2＊が基底状態
にもどる時放出する光量を測定するもので、現在
に至るまでは最も信頼できる方法として推奨され
ている。
欠点：還元雰囲気にある燃焼ガスではNH3，
HCN，CNなどのＮ含有化合物がO3と反
応しNO，NO2を生成することがある。
NO2はコンバータによりNOに変えてから
分析するが、コンバータの変換効率に問題
がある。
HCN，CNなどのＮ含有化合物がO3と反
応しNO，NO2を生成することがある。
NO2はコンバータによりNOに変えてから
分析するが、コンバータの変換効率に問題
がある。
(1―2) 赤外線・柴外線吸収法
NOは5.3μm付近の赤外域、及び195〜225mmの
柴外域に吸収線を持つため、この吸収を利用して
濃度測定する。一般に吸収は非分散方式、つまり
片側に標準NOセルをおき、試料ガスをもう一方
のセルに導入して、両者の光をゴーレイセルに導
き、ゴーレイセル中の気体に光を吸収させ、光吸
収量の差を検出する。
柴外域に吸収線を持つため、この吸収を利用して
濃度測定する。一般に吸収は非分散方式、つまり
片側に標準NOセルをおき、試料ガスをもう一方
のセルに導入して、両者の光をゴーレイセルに導
き、ゴーレイセル中の気体に光を吸収させ、光吸
収量の差を検出する。
欠点：燃焼ガス中の成分により干渉が大きいもの
もあるため、この干渉を打消す必要がある
（非分散方式ではNOとNO2を分離するこ
とが難しい。）。
もあるため、この干渉を打消す必要がある
（非分散方式ではNOとNO2を分離するこ
とが難しい。）。
(1―3) 定電位電解法
メンプランを通して拡散により電解セル中に
NO＋NO2を吸収し、定電位電解法により酸化さ
せ、電解電流を測定する。
NO＋NO2を吸収し、定電位電解法により酸化さ
せ、電解電流を測定する。
欠点：CO，H2，炭化水素による干渉が大きい
（NOとNO2を分離できない。）。
（NOとNO2を分離できない。）。
(2) 化学分析法
JISK0104に規定されているNO＋NO2の分析法
は以下の通り。
は以下の通り。
フエノールジスルホン酸法、迅速フエノールジ
スルホン酸法、硝酸イオン電極法、亜鉛還元ナフ
チルエチレンジアミン法、ナフチルエチレンジア
ミン法、ザルツマン法。
スルホン酸法、硝酸イオン電極法、亜鉛還元ナフ
チルエチレンジアミン法、ナフチルエチレンジア
ミン法、ザルツマン法。
欠点：いづれも操作が複雑で誤差を招き易い。方
法によつては高濃度は測定できず、操作時
間（酸化）が長く、干渉成分が多い。
法によつては高濃度は測定できず、操作時
間（酸化）が長く、干渉成分が多い。
このような個別の欠点を踏まえて、いづれの方
法にも共通の前処理手法としてのガスサンプリン
グに就き述べる。
法にも共通の前処理手法としてのガスサンプリン
グに就き述べる。
(3) ガスサンプリング
ガスサンプリングは(a)採集ガス成分をできるだ
け燃焼ガス成分のまゝに凍結すること、(b)ガス採
集により対象が影響されないことの要請を満足す
る必要がある。しかし実際は以下のように多くの
問題を含む。
け燃焼ガス成分のまゝに凍結すること、(b)ガス採
集により対象が影響されないことの要請を満足す
る必要がある。しかし実際は以下のように多くの
問題を含む。
(3―1) サンプリングプローブの形状、材質
成分を凍結するため10〜100μmの吸引穴からガ
スを吸引し、断熱膨脹によりガスを急冷し、更に
プローブを水冷する。材質、形状により測定値が
変わらない条件を求める必要がある。石英管、10
〜100μmの吸引穴は一般測定用に不向きである。
スを吸引し、断熱膨脹によりガスを急冷し、更に
プローブを水冷する。材質、形状により測定値が
変わらない条件を求める必要がある。石英管、10
〜100μmの吸引穴は一般測定用に不向きである。
(3―2) 吸引速度
サンプリングにより対象が変化しない吸引速度
を求める必要があり、対象の流れと同じ速度での
吸引が適当であるが、厄介であり、一般工業用と
して不適である。
を求める必要があり、対象の流れと同じ速度での
吸引が適当であるが、厄介であり、一般工業用と
して不適である。
(3―3) ガスの捕集
大気圧状態の燃焼ガスを断熱膨脹による吸引で
凍結するためには、十分に低圧な容器に一回捕集
し、加圧し分析する必要がある。この間分析まで
の時間を更に必要とし、ガスの漏れ、組成変化が
ないような構成を確立しておく必要がある。
凍結するためには、十分に低圧な容器に一回捕集
し、加圧し分析する必要がある。この間分析まで
の時間を更に必要とし、ガスの漏れ、組成変化が
ないような構成を確立しておく必要がある。
これに対して、このような多くの欠点を伴うガ
スサンプリングを必須とせず、燃焼ガスが通常流
される流路構造中において、直接に当該燃焼ガス
中のNOx濃度を計ることが可能な光学的吸収法
がいくつか報告されている。原理的にはサンプリ
ングを行なう分析法にも適要でき、既述したサン
プリングを行なう（１−２）赤外線・柴外線吸収
法の原理と類似している。同様にまとめると、次
のようになる。
スサンプリングを必須とせず、燃焼ガスが通常流
される流路構造中において、直接に当該燃焼ガス
中のNOx濃度を計ることが可能な光学的吸収法
がいくつか報告されている。原理的にはサンプリ
ングを行なう分析法にも適要でき、既述したサン
プリングを行なう（１−２）赤外線・柴外線吸収
法の原理と類似している。同様にまとめると、次
のようになる。
(4) 赤外線吸収法
COレーザのいくつかの発振波長はNO，NO2
の吸収線のいくつかにほゞ一致する。レーザ光は
強いため高いＳ／Ｎ比の計測が可能である。
の吸収線のいくつかにほゞ一致する。レーザ光は
強いため高いＳ／Ｎ比の計測が可能である。
(4―1) レーザ光単純透過型
NO，NO2の吸収線に近いCOレーザ波長を単
波長発振させ、対象に一方向からあて単純にその
透過率を計測し、NO，NO2の吸収係数からNO，
NO2濃度を求める。
波長発振させ、対象に一方向からあて単純にその
透過率を計測し、NO，NO2の吸収係数からNO，
NO2濃度を求める。
欠点：NO，NO2による吸収が低い場合は、レー
ザ光の変動、燃焼ガスによる外乱等により
測定精度が制限される。
ザ光の変動、燃焼ガスによる外乱等により
測定精度が制限される。
(4―2) ゼーマン（Zeeman）効果によりNO，
NO2吸収線をOCレーザ波長にあわせる吸収法 一般にCOレーザ波長はNO，NO2の吸収線と
完全には一致しない。NO，NO2はゼーマン効果
により吸収波長を磁界に比例した微少量だけ変位
させる。このゼーマン効果によりCOレーザ波長
にNO，NO2吸収線を完全に一致させ、吸収を増
大させ測定精度を向上させる。
NO2吸収線をOCレーザ波長にあわせる吸収法 一般にCOレーザ波長はNO，NO2の吸収線と
完全には一致しない。NO，NO2はゼーマン効果
により吸収波長を磁界に比例した微少量だけ変位
させる。このゼーマン効果によりCOレーザ波長
にNO，NO2吸収線を完全に一致させ、吸収を増
大させ測定精度を向上させる。
欠点：対象である燃焼ガスに磁界をかける必要が
あり制約が多い。
あり制約が多い。
(4―3) レーザ共振器内に資料ガスを導入する
吸収法 レーザ共振器内に吸収あるいは損失があると、
レーザ出力強度は大きく変化する。発振のしきい
値付近でその変化は最大となる。上述の二方法よ
り、NO，NO2の測定感度は大幅に増大する。
吸収法 レーザ共振器内に吸収あるいは損失があると、
レーザ出力強度は大きく変化する。発振のしきい
値付近でその変化は最大となる。上述の二方法よ
り、NO，NO2の測定感度は大幅に増大する。
欠点：対象である燃焼ガスを共振器内に組入れる
必要があり制約が多い。
必要があり制約が多い。
(5) 柴外線吸収法
ホローカソードランプを225mm，400mm付近の柴
外線光源とし、燃焼ガス中のNO，NO2に吸収さ
せ、その透過率を計測してNO，NO2濃度を求め
る。
外線光源とし、燃焼ガス中のNO，NO2に吸収さ
せ、その透過率を計測してNO，NO2濃度を求め
る。
欠点：COレーザに比較して単波強度が低いため、
有限な半値幅を持つ測定となる。この有限
な幅を持つ分だけ干渉ガスの影響を受け測
定精度が低下する。また、NOとNO2を分
離するには波長も分離する必要がある。
有限な半値幅を持つ測定となる。この有限
な幅を持つ分だけ干渉ガスの影響を受け測
定精度が低下する。また、NOとNO2を分
離するには波長も分離する必要がある。
以上、従来例を見てくると、次のようなことが
言える。
言える。
ガスサンプリングを行う方法(1)，(2)は、それ自
体、項目(3)に記載したように欠点が多過ぎ、望ま
しくない。被測定対象ガスは、測定のために特別
に作られた分析室等へ一部を導くというようなこ
とをしないで、それが普通に流れている流路構造
中で測定に供されるのが望ましい。
体、項目(3)に記載したように欠点が多過ぎ、望ま
しくない。被測定対象ガスは、測定のために特別
に作られた分析室等へ一部を導くというようなこ
とをしないで、それが普通に流れている流路構造
中で測定に供されるのが望ましい。
その点、上記した(4)，(5)はこれを満足する可能
性はあると言うものの、通常の流路構造の周囲に
磁界印加装置乃至変調装置を施設したり、或いは
レーザ共振器内を通るように経路を物理的に変更
したりすることは、実際上、周囲の空間環境等か
ら困難乃至不可能な場合があり、既設の流路構造
に対しては改造の余地のない場合が多い。それで
なくとも大掛かりで複雑なものとなる。上記(5)の
方法では、流路構造の壁面に適当に窓を開ける程
度の改変で済み、構造的には有利であるが、上記
のように精度に乏しい恨みがある。
性はあると言うものの、通常の流路構造の周囲に
磁界印加装置乃至変調装置を施設したり、或いは
レーザ共振器内を通るように経路を物理的に変更
したりすることは、実際上、周囲の空間環境等か
ら困難乃至不可能な場合があり、既設の流路構造
に対しては改造の余地のない場合が多い。それで
なくとも大掛かりで複雑なものとなる。上記(5)の
方法では、流路構造の壁面に適当に窓を開ける程
度の改変で済み、構造的には有利であるが、上記
のように精度に乏しい恨みがある。
本発明は、こうした事情に鑑み、上記従来例の
欠点を除くことを主目的としてなされたものであ
る。
欠点を除くことを主目的としてなされたものであ
る。
即ち、サンプリングをすることなく直接、燃焼
ガス中のNO，NO2濃度が測定でき、工業上広く
利用しうるよう、制約が多いゼーマン効果や共振
器内へのガスの導入は採用しない方法をとり、ま
たCOレーザの出力が変動した時にも測定精度が
影響されないようなNOx濃度測定法を提供せん
とするものである。
ガス中のNO，NO2濃度が測定でき、工業上広く
利用しうるよう、制約が多いゼーマン効果や共振
器内へのガスの導入は採用しない方法をとり、ま
たCOレーザの出力が変動した時にも測定精度が
影響されないようなNOx濃度測定法を提供せん
とするものである。
第１図は、本法の原理的乃至基本的な一実施例
を示している。
を示している。
回析格子２を用い、液体窒素冷却される放電管
型のCOレーザ１は、流路構造３中を流れるガス
Ｇ中のNO，NO2に吸収される波長で単波長発振
するように調整する。絞り４を介し出力鏡５を出
たCOレーザ光LBoを、ZnSe等、適当な材質のビ
ームスプリツタ６で参照光LBrと資料光LBsとに
分け、鏡７で参照光LBrを適宜光路変向する等し
て、双方共にチヨツパ８に通す。
型のCOレーザ１は、流路構造３中を流れるガス
Ｇ中のNO，NO2に吸収される波長で単波長発振
するように調整する。絞り４を介し出力鏡５を出
たCOレーザ光LBoを、ZnSe等、適当な材質のビ
ームスプリツタ６で参照光LBrと資料光LBsとに
分け、鏡７で参照光LBrを適宜光路変向する等し
て、双方共にチヨツパ８に通す。
このチヨツパ８により、参照光LBrと資料光
LBsは共に等しいチヨツピング時間間隔で交互に
チヨツピングされるが、このチヨツパ８を出た資
料光LBsは、流路構造３に適宜設けやCaF2等の
窓９ａ，９ｂを介して該流路構造中の被測定対象
ガスに貫通させられる。
LBsは共に等しいチヨツピング時間間隔で交互に
チヨツピングされるが、このチヨツパ８を出た資
料光LBsは、流路構造３に適宜設けやCaF2等の
窓９ａ，９ｂを介して該流路構造中の被測定対象
ガスに貫通させられる。
参照光LBrは、NO，NO2ガスに吸収されない
場合の、言わば窓のみを介しての素通りの資料光
LBsの強度と同じになるように、CaF2等の光強
度減衰フイルタ１０によつてその強度が調整され
る。
場合の、言わば窓のみを介しての素通りの資料光
LBsの強度と同じになるように、CaF2等の光強
度減衰フイルタ１０によつてその強度が調整され
る。
出口窓９ｂを出た資料光LBsとフイルタ１０を
出た参照光LBrとは、必要に応じ、鏡１１を用い
る等してから、ビームスプリツタ１２にて同一光
路に載せられ、交互にそれら参照光LBrと資料光
LBsとが表れる一本の光ビームLBiとされる。
出た参照光LBrとは、必要に応じ、鏡１１を用い
る等してから、ビームスプリツタ１２にて同一光
路に載せられ、交互にそれら参照光LBrと資料光
LBsとが表れる一本の光ビームLBiとされる。
さらに適当に鏡１３……を用い等して、この光
ビームLBiをAuGe等の光検出器１４に入力し、
光強度を電気信号に変換すると、この変換出力波
形は、例えば第２図示のようになる。
ビームLBiをAuGe等の光検出器１４に入力し、
光強度を電気信号に変換すると、この変換出力波
形は、例えば第２図示のようになる。
資料光LBsのチヨツピング周波数をωとする
と、資料光LBs、参照光LBrが交互に表れる光ビ
ームLBiのチヨツピング周波数はその二倍の2ω
となり、当該光ビームLBiの光強度は一般に以下
のように表わされる。
と、資料光LBs、参照光LBrが交互に表れる光ビ
ームLBiのチヨツピング周波数はその二倍の2ω
となり、当該光ビームLBiの光強度は一般に以下
のように表わされる。
ｙ＝∞
〓n=0
［aosin（nt）＋bocos（nt）］
そこで、この光ビームLBiの光強度（に対応し
た変換電気出力）をフーリエ展開し、ω成分の振
幅をA1，2ω成分の振幅A2とすると、 ｎ＝１：y1＝a1sin（ｔ）＋b1cos（ｔ） a1＝（１／π）∫2〓0ysin（ｔ）dt ＝（４／3π）［１−Ｘ（１−α）］ b1＝（１／π）∫2〓0ycos（ｔ）dt＝０ ∴A1＝（４／3π）［１−Ｘ（１−α）］ ｎ＝２：y2＝a2sin（2t）＋b2cos（2t） a2＝（１／π）∫2〓0ysin（2t）dt＝０ b2＝（１／π）∫2〓0ycos（2t）dt ＝−（１／４）［１＋Ｘ（１−α）］ ∴A2＝（１／４）［１−Ｘ（１−α）］ となり、結局、NOあるいはNO2による吸収率α
は次式で得られる。
た変換電気出力）をフーリエ展開し、ω成分の振
幅をA1，2ω成分の振幅A2とすると、 ｎ＝１：y1＝a1sin（ｔ）＋b1cos（ｔ） a1＝（１／π）∫2〓0ysin（ｔ）dt ＝（４／3π）［１−Ｘ（１−α）］ b1＝（１／π）∫2〓0ycos（ｔ）dt＝０ ∴A1＝（４／3π）［１−Ｘ（１−α）］ ｎ＝２：y2＝a2sin（2t）＋b2cos（2t） a2＝（１／π）∫2〓0ysin（2t）dt＝０ b2＝（１／π）∫2〓0ycos（2t）dt ＝−（１／４）［１＋Ｘ（１−α）］ ∴A2＝（１／４）［１−Ｘ（１−α）］ となり、結局、NOあるいはNO2による吸収率α
は次式で得られる。
A1／A2＝16／3π −Ｘ（１−α）／１＋Ｘ（１−α
） ただし、Ｘは吸収のない資料光の参照光に対す
る等過率比で、Ｘ＝１に合せて置くのが良い。
） ただし、Ｘは吸収のない資料光の参照光に対す
る等過率比で、Ｘ＝１に合せて置くのが良い。
また、上式は、第２図示のように波形がほぼ正
弦波で近似される場合で、任意の波形に対しては
これを実測し、フーリエ展開し、上式右辺の係数
16／3πに相当する係数を定めておけば良い。上
式のA1，A2は、二台のロツクインアンプ１５ａ，
１５ｂの増幅周波数をチヨツパ周波数に合せて、
ω，2ωにセツトしておけば容易に計測できる。
A1，A2の値はそれらを絶対値で求める必要はな
く、上式の示す通り、それらの比を求めれば良
い。また、A1／A2の増幅器１６はレシオメータ
等で簡単に組むことができる。
弦波で近似される場合で、任意の波形に対しては
これを実測し、フーリエ展開し、上式右辺の係数
16／3πに相当する係数を定めておけば良い。上
式のA1，A2は、二台のロツクインアンプ１５ａ，
１５ｂの増幅周波数をチヨツパ周波数に合せて、
ω，2ωにセツトしておけば容易に計測できる。
A1，A2の値はそれらを絶対値で求める必要はな
く、上式の示す通り、それらの比を求めれば良
い。また、A1／A2の増幅器１６はレシオメータ
等で簡単に組むことができる。
尚、既述した所で、参照光のフイルタ１０によ
る強度調整は、検出器１４以降の電子回路系での
調整に替えて良く、また、光路中にカルコゲナイ
ト系光フアイバ等を適所に配置し光の導入を容易
にし、光源と検出器を一体化しても差仕えない。
る強度調整は、検出器１４以降の電子回路系での
調整に替えて良く、また、光路中にカルコゲナイ
ト系光フアイバ等を適所に配置し光の導入を容易
にし、光源と検出器を一体化しても差仕えない。
第１図の構全成に対して、ビームスプリツタ１
２を鏡とし、鏡１１と共に光軸に対して鏡を垂直
に置き、資料光LBs、参照光LBr共、全反射で折
り返し、チヨツパ入力側のビームスプリツタ６の
系の上方に光検出器１４を置くようにすれば、往
復光での測定ができる。このように変更すると、
既掲の式中、（１−α）は（１−α）2となるため、
α≪１の時、（１−α）2１−2αとなつて、感度
は二倍に挙げられ、構成も単準乃至小型化する。
２を鏡とし、鏡１１と共に光軸に対して鏡を垂直
に置き、資料光LBs、参照光LBr共、全反射で折
り返し、チヨツパ入力側のビームスプリツタ６の
系の上方に光検出器１４を置くようにすれば、往
復光での測定ができる。このように変更すると、
既掲の式中、（１−α）は（１−α）2となるため、
α≪１の時、（１−α）2１−2αとなつて、感度
は二倍に挙げられ、構成も単準乃至小型化する。
本発明の有効性を確認するため、第１図中の構
成でCOレーザ波長を変え、流路構造３に相当す
る部位に吸収セルを置き、濃度が既知のNO或い
はNO2ガスを流しNO或いはNO2による吸収率と
NO或いはNO2濃度との関係を求めて見ると、第
３，４，５図に概略を示す結果が得られた。第３
図は15％程度迄と比較的大きなNOによる吸収率
の場合、第４図は逆に２％以下と小さなNOによ
る吸収率の場合を示していて、殊に0.4％程度等、
低い吸収率でも精度良く測定されている。また、
実質的にレーザ出力の変動に対しても参照光を置
くことにより変動が相殺されていることが確かめ
られている。第５図はNO2による吸収率を示す。
一般に燃焼ガス中の窒素酸化物としてのNO2の
濃度は低いが、第５図示のように、NO2による
吸収はNOによる吸収より遥かに大きいので、本
発明により、低NO2濃度領域まで効率良く計れ
ることが分かる。
成でCOレーザ波長を変え、流路構造３に相当す
る部位に吸収セルを置き、濃度が既知のNO或い
はNO2ガスを流しNO或いはNO2による吸収率と
NO或いはNO2濃度との関係を求めて見ると、第
３，４，５図に概略を示す結果が得られた。第３
図は15％程度迄と比較的大きなNOによる吸収率
の場合、第４図は逆に２％以下と小さなNOによ
る吸収率の場合を示していて、殊に0.4％程度等、
低い吸収率でも精度良く測定されている。また、
実質的にレーザ出力の変動に対しても参照光を置
くことにより変動が相殺されていることが確かめ
られている。第５図はNO2による吸収率を示す。
一般に燃焼ガス中の窒素酸化物としてのNO2の
濃度は低いが、第５図示のように、NO2による
吸収はNOによる吸収より遥かに大きいので、本
発明により、低NO2濃度領域まで効率良く計れ
ることが分かる。
本発明によれば、下記のような効果が得られ、
従来の欠点は大幅に除くことに成功している。
従来の欠点は大幅に除くことに成功している。
(1) COレーザ波長は光が強いので高いＳ／Ｎ比
が得られる。
が得られる。
(2) COレーザ光は単波長性に優れ、その半値幅
が狭いため、測定対象によつては含まれる干渉
ガスの影響を低く抑えることができる。
が狭いため、測定対象によつては含まれる干渉
ガスの影響を低く抑えることができる。
(3) 資料光、参照光が交互に同じ時間間隔で表れ
る一本の光ビームを用いているため、光検出器
は１台で良い。従つて、検出器の相対感度補
正、経時変化補正等を必要としない。
る一本の光ビームを用いているため、光検出器
は１台で良い。従つて、検出器の相対感度補
正、経時変化補正等を必要としない。
(4) 資料光、参照光が交互に同じ時間間隔で表れ
る一本の光ビームを用い、チヨツピング周波数
ωとその倍の2ω成分の振幅を求めているため、
光源変動による誤差を小さく抑えることがで
き、低い吸収率の測定まで可能となる。
る一本の光ビームを用い、チヨツピング周波数
ωとその倍の2ω成分の振幅を求めているため、
光源変動による誤差を小さく抑えることがで
き、低い吸収率の測定まで可能となる。
(5) 従来のサンプリングによる方法では数分から
１日程度を必要とするのに対して、高速の
NOx濃度変化が測定でき、検出器に例えば
AnGe検出器を用いれば、1μs程までの時間分
解能が可能である。
１日程度を必要とするのに対して、高速の
NOx濃度変化が測定でき、検出器に例えば
AnGe検出器を用いれば、1μs程までの時間分
解能が可能である。
第１図は本発明の一実施例の概略構成図、第２
図は光検出器にて得られる波形例の説明図、第３
図、第４図及び第５図は本発明方法における測定
データ例の概略図、である。 図中、１はCOレーザ、３は被測定対象ガスの
流路構造、１４は光検出器、１５ａ，１５ｂはロ
ツクインアンプ、である。
図は光検出器にて得られる波形例の説明図、第３
図、第４図及び第５図は本発明方法における測定
データ例の概略図、である。 図中、１はCOレーザ、３は被測定対象ガスの
流路構造、１４は光検出器、１５ａ，１５ｂはロ
ツクインアンプ、である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 流路構造中を流れる被測定対象ガス中の
NOx濃度測定方法であつて、 COレーザ光を参照光と資料光に分け、該参照
光と資料光を共に等しいチヨツピング時間間隔と
なるように交互にチヨツピングした後、該資料光
を上記流路構造中に通過させてから再度、上記参
照光と同一の光路に載せ、交互に上記参照光と資
料光とが表れる一体の光ビームとして光検出器に
入力させるようにし、該光検出器の変換電気出力
から、上記資料光のチヨツピング周波数に対応す
る振幅値成分と、その倍の周波数に対応した振幅
値成分とを得、上記両振幅値成分から上記NOx
濃度を測定することを特徴とするNOx濃度測定
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16807082A JPS5957143A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | ＮＯｘ濃度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16807082A JPS5957143A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | ＮＯｘ濃度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5957143A JPS5957143A (ja) | 1984-04-02 |
| JPS641740B2 true JPS641740B2 (ja) | 1989-01-12 |
Family
ID=15861276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16807082A Granted JPS5957143A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | ＮＯｘ濃度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5957143A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008023833A1 (fr) * | 2006-08-23 | 2008-02-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Dispositif d'analyse de gaz et procédé d'analyse de gaz |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007107965A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 赤外線ガス分析計 |
| JP5630642B2 (ja) * | 2010-08-31 | 2014-11-26 | 横河電機株式会社 | レーザガス分析計 |
| US10613067B2 (en) | 2018-04-25 | 2020-04-07 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Method of measuring NO2 concentrations with a multimode laser beam |
-
1982
- 1982-09-27 JP JP16807082A patent/JPS5957143A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008023833A1 (fr) * | 2006-08-23 | 2008-02-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Dispositif d'analyse de gaz et procédé d'analyse de gaz |
| JP2008051598A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-03-06 | Toyota Motor Corp | ガス分析装置及びガス分析方法 |
| JP4732277B2 (ja) * | 2006-08-23 | 2011-07-27 | トヨタ自動車株式会社 | ガス分析装置及びガス分析方法 |
| US8085404B2 (en) | 2006-08-23 | 2011-12-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Gas analyzer and gas analyzing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5957143A (ja) | 1984-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5572031A (en) | Pressure- and temperature-compensating oxygen sensor | |
| CA1179861A (en) | Method and apparatus for measuring the concentration of gaseous hydrogen fluoride | |
| Kreuzer et al. | Air pollution: sensitive detection of ten pollutant gases by carbon monoxide and carbon dioxide lasers | |
| US4990780A (en) | Method for determining fuel and engine oil comsumption using tunable diode laser spectroscopy | |
| Möhlmann | Formaldehyde detection in air by laser-induced fluorescence | |
| US5445964A (en) | Dynamic engine oil and fuel consumption measurements using tunable diode laser spectroscopy | |
| Tuzson et al. | Selective measurements of NO, NO 2 and NO y in the free troposphere using quantum cascade laser spectroscopy | |
| CN105424631A (zh) | 一种基于紫外可见波段吸收光谱的超高灵敏度氮氧化物测量系统 | |
| CN109490216A (zh) | 一种免校准的激光光声光谱微量气体检测仪器及方法 | |
| JP4467674B2 (ja) | ガス濃度計測装置 | |
| Wang et al. | Gas concentration sensing based on fiber loop ring-down spectroscopy: a review | |
| US4803052A (en) | Carbon monoxide detector | |
| US3829696A (en) | Atmospheric no monitor | |
| JPS641740B2 (ja) | ||
| Zahniser et al. | Infrared QC laser applications to field measurements of atmospheric trace gas sources and sinks in environmental research: enhanced capabilities using continuous wave QCLs | |
| Uehara et al. | Real-time monitoring of environmental methane and other gases with semiconductor lasers: a review | |
| US3906226A (en) | Nitric oxide pollution monitor | |
| Cvijin et al. | Determination of sulfur dioxide by pulsed ultraviolet laser photoacoustic spectroscopy | |
| Ravishankara et al. | Pulsed laser photolysis–long path laser absorption kinetics study of the reaction of methylperoxy radicals with NO2 | |
| Fujiwara et al. | Thermal lensing colorimetry of nitrite ion with single-laser system | |
| JPH10142148A (ja) | 濃度測定装置 | |
| CN101726337B (zh) | 一种碘流量测量装置及其应用 | |
| Fried et al. | Laser photoacoustic detection of nitrogen dioxide in the gas-phase titration of nitric oxide with ozone | |
| RU2766300C1 (ru) | Лазерная система для обнаружения аварийного режима работы ядерного реактора | |
| Luft | Infrared techniques for the measurement of carbon monoxide |