JPS643067Y2 - - Google Patents
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- JPS643067Y2 JPS643067Y2 JP1982057774U JP5777482U JPS643067Y2 JP S643067 Y2 JPS643067 Y2 JP S643067Y2 JP 1982057774 U JP1982057774 U JP 1982057774U JP 5777482 U JP5777482 U JP 5777482U JP S643067 Y2 JPS643067 Y2 JP S643067Y2
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- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 30
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 24
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/71—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
-
- 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
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、サンプルガスを加熱して、サンプル
ガス中の測定対象成分から輻射される特定波長の
赤外線輻射量を測定することにより、測定対象成
分の濃度を測定するようにした赤外線輻射式ガス
分析計に関し、セルの汚れによる輻射率の変化や
セル窓の汚れによる透過率の変化による影響を受
けずに、精度よく測定できるようにすることを目
的とするものである。
ガス中の測定対象成分から輻射される特定波長の
赤外線輻射量を測定することにより、測定対象成
分の濃度を測定するようにした赤外線輻射式ガス
分析計に関し、セルの汚れによる輻射率の変化や
セル窓の汚れによる透過率の変化による影響を受
けずに、精度よく測定できるようにすることを目
的とするものである。
従来、ガス濃度の測定には、ランベルト・ベー
ルの法則を利用した非分散赤外線吸収法による分
析計が用いられているが、これによる場合は、赤
外線光源と光源安定化電源が必要で、回路構成が
複雑かつ高価なものとなり、また、光源に起因す
るドリフトを防ぐための比較セルを備えたもので
は、サンプルセルと比較セルの光量を調節するた
めの光学的調整機構と、その操作が必要であつ
た。
ルの法則を利用した非分散赤外線吸収法による分
析計が用いられているが、これによる場合は、赤
外線光源と光源安定化電源が必要で、回路構成が
複雑かつ高価なものとなり、また、光源に起因す
るドリフトを防ぐための比較セルを備えたもので
は、サンプルセルと比較セルの光量を調節するた
めの光学的調整機構と、その操作が必要であつ
た。
ところで、分子ガスの高温下での赤外線輻射は
吸収と同じように、特定の波長で起こり、その輻
射率は温度とガスの分圧（濃度）×光学的厚み
（セル長）で決まり、一定温度、一定セル長、一
定圧下においては、ガスの濃度の関数として求め
ることができる。
吸収と同じように、特定の波長で起こり、その輻
射率は温度とガスの分圧（濃度）×光学的厚み
（セル長）で決まり、一定温度、一定セル長、一
定圧下においては、ガスの濃度の関数として求め
ることができる。
本出願人は、この原理を応用し、サンプルガス
を加熱してサンブルガス中の測定対象成分から輻
射される特定波長の赤外線輻射量を測定すること
により、従来の赤外線ガス分析計において必要と
された赤外線光源や光源安定化電源を用いない簡
単かつ安価な構成によつてサンプルガス中の特定
成分の濃度を測定できるようにした赤外線輻射式
のガス分析計を、先に出願している。
を加熱してサンブルガス中の測定対象成分から輻
射される特定波長の赤外線輻射量を測定すること
により、従来の赤外線ガス分析計において必要と
された赤外線光源や光源安定化電源を用いない簡
単かつ安価な構成によつてサンプルガス中の特定
成分の濃度を測定できるようにした赤外線輻射式
のガス分析計を、先に出願している。
しかし乍ら、その赤外線輻射式ガス分析計にお
いては、次の通り、測定精度面で改善の余地があ
つた。
いては、次の通り、測定精度面で改善の余地があ
つた。
即ち、サンプルセルが高温になるため、測定対
象成分による赤外線輻射と同じ波長の赤外線がセ
ルから輻射され、しかも、セルの汚れによる輻射
率の変化やセル窓の汚れによる透過率の変化によ
つて、赤外線検出器が受光する赤外線輻射量が変
化し、ゼロ点が変化するのである。
象成分による赤外線輻射と同じ波長の赤外線がセ
ルから輻射され、しかも、セルの汚れによる輻射
率の変化やセル窓の汚れによる透過率の変化によ
つて、赤外線検出器が受光する赤外線輻射量が変
化し、ゼロ点が変化するのである。
そこで、本考案は、赤外線光源や光源安定化電
源が不要で、簡単かつ安価に構成できるといつた
利点に加え、ゼロドリフトを原理的に消去して、
セルの汚れによる輻射率の変化やセル窓の汚れに
よる透過率の変化によつて影響されることなく、
高精度の測定が行なえるようにしたものであり、
サンプルガスを加熱するためのヒーターが装備さ
れた１つのサンプルセルに対して、２つの赤外線
検出器を光学的並列関係に設け、一方の赤外線検
出器の前に測定対象成分からの赤外線輻射量が最
大となる波長のみを透過するフイルターを、他方
の赤外線検出器の前には測定対象成分の赤外輻射
領域外で、かつ、前記波長に近接した波長のみを
透過するフイルターを夫々設け、両赤外線検出器
の出力側には割算器を設けて、両赤外線検出器の
出力比に基づいて測定対象成分の濃度を測定する
ように構成した点に特徴がある。
源が不要で、簡単かつ安価に構成できるといつた
利点に加え、ゼロドリフトを原理的に消去して、
セルの汚れによる輻射率の変化やセル窓の汚れに
よる透過率の変化によつて影響されることなく、
高精度の測定が行なえるようにしたものであり、
サンプルガスを加熱するためのヒーターが装備さ
れた１つのサンプルセルに対して、２つの赤外線
検出器を光学的並列関係に設け、一方の赤外線検
出器の前に測定対象成分からの赤外線輻射量が最
大となる波長のみを透過するフイルターを、他方
の赤外線検出器の前には測定対象成分の赤外輻射
領域外で、かつ、前記波長に近接した波長のみを
透過するフイルターを夫々設け、両赤外線検出器
の出力側には割算器を設けて、両赤外線検出器の
出力比に基づいて測定対象成分の濃度を測定する
ように構成した点に特徴がある。
以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
図面は本考案に係る赤外線輻射式ガス分析計を
示す。１はサンプルガスの入口１ａ及び出口１ｂ
とセル窓１ｃを有するサンプルセルである。サン
プルセル１の周囲には、サンプルガスを高温
（100℃以上）に加熱するためのヒーター２が設け
られており、その周囲には断熱材３が設けられて
いる。４は加熱されたサンプルガスから輻射され
る赤外線をチヨツピングするチヨツパーであり、
モーター５により回転駆動される。チヨツパー４
の後方には、２つの赤外線検出器S1，S2が光学的
並列関係に設けられており、一方の赤外線検出器
S1の前には、測定対象成分からの赤外線輻射量が
最大となる波長のみを透過するソリツドフイルタ
ーF1が、他方の赤外線検出器S2の前には測定対
象成分の赤外輻射領域外で、かつ、前記波長に近
接した波長のみを透過するソリツドフイルター
F2が夫々設けられている。両赤外検出器S1，S2
の出力側には、出力比を演算する割算器６、増巾
器７、指示計８が接続され、両赤外線検出器S1，
S2の出力比に基づいて測定対象成分の濃度を測定
すべく構成されている。
示す。１はサンプルガスの入口１ａ及び出口１ｂ
とセル窓１ｃを有するサンプルセルである。サン
プルセル１の周囲には、サンプルガスを高温
（100℃以上）に加熱するためのヒーター２が設け
られており、その周囲には断熱材３が設けられて
いる。４は加熱されたサンプルガスから輻射され
る赤外線をチヨツピングするチヨツパーであり、
モーター５により回転駆動される。チヨツパー４
の後方には、２つの赤外線検出器S1，S2が光学的
並列関係に設けられており、一方の赤外線検出器
S1の前には、測定対象成分からの赤外線輻射量が
最大となる波長のみを透過するソリツドフイルタ
ーF1が、他方の赤外線検出器S2の前には測定対
象成分の赤外輻射領域外で、かつ、前記波長に近
接した波長のみを透過するソリツドフイルター
F2が夫々設けられている。両赤外検出器S1，S2
の出力側には、出力比を演算する割算器６、増巾
器７、指示計８が接続され、両赤外線検出器S1，
S2の出力比に基づいて測定対象成分の濃度を測定
すべく構成されている。
上記の構成によれば、サンプルセル１に導入さ
れたサンプルガスが加熱され、サンプルガスから
輻射される赤外線のうち、測定対象成分から輻射
される特定の波長の赤外線がソリツドフイルター
F1を通つて赤外線検出器S1に入射し、測定対象
成分の赤外輻射領域外で、かつ、前記波長に近接
した波長の赤外線がソリツドフイルターF2を通
つて赤外線検出器S2に入射する。この場合、サン
プルセル１も高温になり、サンプルセル１壁面か
ら輻射されるブロードな赤外線がソリツドフイル
ターF1，F2を透過することになる。しかも、サ
ンプルセル１壁面の汚れにより、その輻射率が変
化し、また、セル窓１ｃの汚れによりセル窓１ｃ
の透過率も変化することがあつても、両赤外線検
出器S1，S2の出力の比を演算するので、ゼロドリ
フトが原理的に消去され、測定対象成分の正確な
濃度が指示計８に表示されるのである。
れたサンプルガスが加熱され、サンプルガスから
輻射される赤外線のうち、測定対象成分から輻射
される特定の波長の赤外線がソリツドフイルター
F1を通つて赤外線検出器S1に入射し、測定対象
成分の赤外輻射領域外で、かつ、前記波長に近接
した波長の赤外線がソリツドフイルターF2を通
つて赤外線検出器S2に入射する。この場合、サン
プルセル１も高温になり、サンプルセル１壁面か
ら輻射されるブロードな赤外線がソリツドフイル
ターF1，F2を透過することになる。しかも、サ
ンプルセル１壁面の汚れにより、その輻射率が変
化し、また、セル窓１ｃの汚れによりセル窓１ｃ
の透過率も変化することがあつても、両赤外線検
出器S1，S2の出力の比を演算するので、ゼロドリ
フトが原理的に消去され、測定対象成分の正確な
濃度が指示計８に表示されるのである。
即ち、サンプルセル１壁面からの赤外線輻射量
は、温度をＴ、波長をλ1、壁面の輻射率をε1とす
ると、次の式で表わされる。
は、温度をＴ、波長をλ1、壁面の輻射率をε1とす
ると、次の式で表わされる。
Ｌ（λ1T）＝ε1C1λ1 -5
・exp（−C2／λ1T） …
C1，C2：定数
同様に波長λ2では、温度をＴ、壁面の輻射率を
ε2とすると、壁面からの赤外線輻射量は次の式
で表わされる。
ε2とすると、壁面からの赤外線輻射量は次の式
で表わされる。
Ｌ（λ2T）＝ε2C1λ2 -5
・exp（−C2／λ2T） …
波長λ1の赤外線輻射量と波長λ2の赤外線輻射量
の比Ｌ（λ2T）／Ｌ（λ1T）を求めると、，式から Ｌ（λ2T）／Ｌ（λ1T）＝Ｒ（Ｔ） ＝ε2／ε1・（λ2／λ1）-5・exp（１／λ2−１／
λ1） ・（C2／Ｔ）＝ε2／ε1・Ｋ … となる。従つて、λ1，λ2を近接した波長に設定す
れば、ε2／ε1≒１となり、サンプルセル１壁面の汚 れによる壁面の赤外線輻射率の変化は測定精度上
無視することができる。即ち、温度が一定であれ
ば、２つの赤外線検出器S1，S2の出力比は一定で
ある。
の比Ｌ（λ2T）／Ｌ（λ1T）を求めると、，式から Ｌ（λ2T）／Ｌ（λ1T）＝Ｒ（Ｔ） ＝ε2／ε1・（λ2／λ1）-5・exp（１／λ2−１／
λ1） ・（C2／Ｔ）＝ε2／ε1・Ｋ … となる。従つて、λ1，λ2を近接した波長に設定す
れば、ε2／ε1≒１となり、サンプルセル１壁面の汚 れによる壁面の赤外線輻射率の変化は測定精度上
無視することができる。即ち、温度が一定であれ
ば、２つの赤外線検出器S1，S2の出力比は一定で
ある。
一方、λ1として測定対象成分による赤外線輻射
量が最大となる波長を選び、λ2として測定対象成
分の赤外輻射領域外で、かつ、前記λ1に近接した
波長を選ぶと、測定対象成分による赤外線輻射が
無い場合（ゼロガスがサンプルセル１内に導入さ
れた状態）では、両赤外線検出器S1，S2の出力比
は前述した通りであるが、測定対象成分による赤
外線輻射が有る場合には、波長λ1の全赤外線輻射
量L′（λ1T）は、測定対象成分の輻射率をεGとす
ると、次の式によつて表わされる。
量が最大となる波長を選び、λ2として測定対象成
分の赤外輻射領域外で、かつ、前記λ1に近接した
波長を選ぶと、測定対象成分による赤外線輻射が
無い場合（ゼロガスがサンプルセル１内に導入さ
れた状態）では、両赤外線検出器S1，S2の出力比
は前述した通りであるが、測定対象成分による赤
外線輻射が有る場合には、波長λ1の全赤外線輻射
量L′（λ1T）は、測定対象成分の輻射率をεGとす
ると、次の式によつて表わされる。
L′（λ1T）＝（ε1＋εG）C1λ1 -5
−exp（−C2／λ1T） …
測定対象成分による赤外線輻射が無い場合と有
る場合の波長λ1と波長λ2の全赤外線輻射量の比 Ｌ（λ2T）／L′（λ1T）を求めると、 Ｌ（λ2T）／Ｌ（λ1T）＝R′（Ｔ） ＝ε2／ε1＋εG・exp（１／λ2−１／λ1） （C2／Ｔ）＝ε2／ε1＋εG・Ｋ … となる。
る場合の波長λ1と波長λ2の全赤外線輻射量の比 Ｌ（λ2T）／L′（λ1T）を求めると、 Ｌ（λ2T）／Ｌ（λ1T）＝R′（Ｔ） ＝ε2／ε1＋εG・exp（１／λ2−１／λ1） （C2／Ｔ）＝ε2／ε1＋εG・Ｋ … となる。
ところで、εG＝１−exp｛−ｆ（λ）・ｕ｝であ
りR′（Ｔ）はセル長が一定であると、測定対象成
分の濃度の関数となる。尚、ｕ＝セル長×分圧
（濃度）である。
りR′（Ｔ）はセル長が一定であると、測定対象成
分の濃度の関数となる。尚、ｕ＝セル長×分圧
（濃度）である。
即ち、サンプルセル１中にゼロガスが入つてい
るときは、ε1，ε2は同様に変化すると見做せるこ
とから、サンプルセル１壁面の汚れやセル窓１ｃ
の汚れに影響を受けないゼロドリフトの無い分析
計を作ることができる。
るときは、ε1，ε2は同様に変化すると見做せるこ
とから、サンプルセル１壁面の汚れやセル窓１ｃ
の汚れに影響を受けないゼロドリフトの無い分析
計を作ることができる。
以上のように、本考案によれば、赤外線光源や
光源安定化電源が不要で、簡単かつ安価に構成で
きるという赤外線輻射式ガス分析計のもつ利点に
加えて、セルの汚れによる輻射率の変化やセル窓
の汚れによる透過率の変化によつてゼロ点が影響
を受けず、高精度の測定が可能であるという効果
がある。
光源安定化電源が不要で、簡単かつ安価に構成で
きるという赤外線輻射式ガス分析計のもつ利点に
加えて、セルの汚れによる輻射率の変化やセル窓
の汚れによる透過率の変化によつてゼロ点が影響
を受けず、高精度の測定が可能であるという効果
がある。
図面は本考案の実施例を示す赤外線輻射式ガス
分析計の構成図である。 １……サンプルセル、２……ヒーター、６……
割算器、S1，S2……赤外線検出器、F1，F2……
フイルター。
分析計の構成図である。 １……サンプルセル、２……ヒーター、６……
割算器、S1，S2……赤外線検出器、F1，F2……
フイルター。
Claims (1)
- サンプルガスを加熱するためのヒーターが装備
された１つのサンプルセルに対して、２つの赤外
線検出器を光学的並列関係に設け、一方の赤外線
検出器の前に測定対象成分からの輻射量が最大と
なる波長のみを透過するフイルターを、他方の赤
外線検出器の前には測定対象成分の赤外輻射領域
外で、かつ、前記波長に近接した波長のみを透過
するフイルターを夫々設け、両赤外線検出器の出
力側には割算器を設けて、両赤外線検出器の出力
比に基づいて測定対象成分の濃度を測定すべく構
成してあることを特徴とする赤外線輻射式ガス分
析計。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1982057774U JPS58160339U (ja) | 1982-04-21 | 1982-04-21 | 赤外線輻射式ガス分析計 |
| DE19833307132 DE3307132C2 (de) | 1982-03-09 | 1983-03-01 | Infrarot-Gasanalysator zur Bestimmung mindestens einer Komponente eines Gasgemischs |
| GB8306205A GB2116317B (en) | 1982-03-09 | 1983-03-07 | Infrared radiation gas analyzer |
| KR1019830001605A KR870000596B1 (ko) | 1982-04-21 | 1983-04-16 | 적외선복사식 가스분석계 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1982057774U JPS58160339U (ja) | 1982-04-21 | 1982-04-21 | 赤外線輻射式ガス分析計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58160339U JPS58160339U (ja) | 1983-10-25 |
| JPS643067Y2 true JPS643067Y2 (ja) | 1989-01-26 |
Family
ID=13065210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1982057774U Granted JPS58160339U (ja) | 1982-03-09 | 1982-04-21 | 赤外線輻射式ガス分析計 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58160339U (ja) |
| KR (1) | KR870000596B1 (ja) |
-
1982
- 1982-04-21 JP JP1982057774U patent/JPS58160339U/ja active Granted
-
1983
- 1983-04-16 KR KR1019830001605A patent/KR870000596B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR870000596B1 (ko) | 1987-03-23 |
| JPS58160339U (ja) | 1983-10-25 |
| KR840004574A (ko) | 1984-10-22 |
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