JP2000249652A - 大気環境モニタリング装置 - Google Patents
大気環境モニタリング装置Info
- Publication number
- JP2000249652A JP2000249652A JP5001499A JP5001499A JP2000249652A JP 2000249652 A JP2000249652 A JP 2000249652A JP 5001499 A JP5001499 A JP 5001499A JP 5001499 A JP5001499 A JP 5001499A JP 2000249652 A JP2000249652 A JP 2000249652A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- measured
- temperature
- wavelength band
- characteristic absorption
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 大気環境モニタリング装置において、パッシ
ブ計測方式を採用して、特定ガスの監視を昼夜連続で可
能にすることを目的とする。 【解決手段】 測定視野における熱赤外放射温度が被測
定ガスの温度と異なるように観測視野を設定し、被測定
ガスの特性吸収波長帯と大気の窓領域波長帯と炭酸ガス
特性吸収波長帯を区別して分光測定し、これらの３つの
信号より得られる熱赤外放射等価温度の経時変化を監視
することにより大気汚染ガス等の特定ガスの検出信号あ
るいは都市ガス漏れ現象の検出信号が得られる。
ブ計測方式を採用して、特定ガスの監視を昼夜連続で可
能にすることを目的とする。 【解決手段】 測定視野における熱赤外放射温度が被測
定ガスの温度と異なるように観測視野を設定し、被測定
ガスの特性吸収波長帯と大気の窓領域波長帯と炭酸ガス
特性吸収波長帯を区別して分光測定し、これらの３つの
信号より得られる熱赤外放射等価温度の経時変化を監視
することにより大気汚染ガス等の特定ガスの検出信号あ
るいは都市ガス漏れ現象の検出信号が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は大気環境モニタリン
グシステムにおける大気汚染ガス等の特定ガスの測定装
置および都市ガス漏れ監視装置に関する。
グシステムにおける大気汚染ガス等の特定ガスの測定装
置および都市ガス漏れ監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガス漏れ検出装置として、特開平
4-93745に記載されたものが知られている。
4-93745に記載されたものが知られている。
【０００３】図３に従来のガス漏れ検出装置の構成を示
しており、同図に示すように、大気の透過窓領域の波長
を通す赤外線フィルターと集光光学系と赤外検出器と前
置信号処理部で構成される窓バンド赤外線検出系１、被
測定ガスの特性吸収波長を通す赤外線フィルターと集光
光学系と赤外検出器と前置信号処理部で構成される被測
定ガス吸収バンド赤外線検出系２、および両者の信号を
比較し警報信号を出力する信号処理系１１１で構成され
ている。
しており、同図に示すように、大気の透過窓領域の波長
を通す赤外線フィルターと集光光学系と赤外検出器と前
置信号処理部で構成される窓バンド赤外線検出系１、被
測定ガスの特性吸収波長を通す赤外線フィルターと集光
光学系と赤外検出器と前置信号処理部で構成される被測
定ガス吸収バンド赤外線検出系２、および両者の信号を
比較し警報信号を出力する信号処理系１１１で構成され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】比較的小型化が容易な
パッシブ計測方式の赤外センサを用いて、前項で述べた
ガス漏れ検出装置が考案されているが、この装置におい
ては窓バンド赤外線検出系１と被測定ガス吸収バンド赤
外線検出系２の出力信号の差でガス漏れが検出できるよ
うになっているので、図２に示すように窓バンド赤外線
検出系の信号強度から得られる観測視野内の熱赤外線放
射物体表面８の熱赤外放射等価温度T1と被測定ガス吸収
バンド赤外線検出系２の信号強度から得られる被測定ガ
スの熱赤外放射等価温度Tgが同じ場合、被測定ガスの有
無にかかわらず被測定ガス吸収バンド信号は不変でまっ
たく検出不可能である。
パッシブ計測方式の赤外センサを用いて、前項で述べた
ガス漏れ検出装置が考案されているが、この装置におい
ては窓バンド赤外線検出系１と被測定ガス吸収バンド赤
外線検出系２の出力信号の差でガス漏れが検出できるよ
うになっているので、図２に示すように窓バンド赤外線
検出系の信号強度から得られる観測視野内の熱赤外線放
射物体表面８の熱赤外放射等価温度T1と被測定ガス吸収
バンド赤外線検出系２の信号強度から得られる被測定ガ
スの熱赤外放射等価温度Tgが同じ場合、被測定ガスの有
無にかかわらず被測定ガス吸収バンド信号は不変でまっ
たく検出不可能である。
【０００５】すなわち、ガスの検出には被測定ガスから
の同ガス吸収バンド赤外放射Tgrが有効で、被測定ガス
がなければT1に等価な被測定ガス吸収バンド赤外放射１
０１が計測され、ガスが存在すれば図２に示すように、
１０１は被測定ガスにより吸収され、被測定ガス自体か
らの熱赤外放射１０２がTgrとして計測される。１０２
はTgに等価な赤外放射であり、もしTgがT1と等しければ
１０２は１０１と等しく、被測定ガスの有無にかかわら
ず不変で、被測定ガスの検出は不可能である。
の同ガス吸収バンド赤外放射Tgrが有効で、被測定ガス
がなければT1に等価な被測定ガス吸収バンド赤外放射１
０１が計測され、ガスが存在すれば図２に示すように、
１０１は被測定ガスにより吸収され、被測定ガス自体か
らの熱赤外放射１０２がTgrとして計測される。１０２
はTgに等価な赤外放射であり、もしTgがT1と等しければ
１０２は１０１と等しく、被測定ガスの有無にかかわら
ず不変で、被測定ガスの検出は不可能である。
【０００６】なお、８の熱赤外放射の窓バンド熱赤外放
射９は被測定ガスによる吸収はないので、T1が一定であ
れば被測定ガスの有無にかかわらず不変であり、T1が一
定であることの確認に利用する。仮に変動がある場合
は、その変動による影響を補正することに利用できる。
射９は被測定ガスによる吸収はないので、T1が一定であ
れば被測定ガスの有無にかかわらず不変であり、T1が一
定であることの確認に利用する。仮に変動がある場合
は、その変動による影響を補正することに利用できる。
【０００７】以上の説明で明らかなように、被測定ガス
の検出を可能にするためには、TgとT1の温度差が、１０
１と１０２の差が検出できる値以上でなければならな
い。
の検出を可能にするためには、TgとT1の温度差が、１０
１と１０２の差が検出できる値以上でなければならな
い。
【０００８】特開平4-93745号公報においてもこのこと
は記述されており、配管からの高温ガスの漏れを検出す
る場合には十分大きな熱赤外放射等価温度差が高い確率
で生ずるとしている。しかし、広域での特定ガスの測定
や都市ガス漏れを監視するための大気環境モニタリング
においては、両者間の熱赤外放射等価温度差が十分大き
いことを期待することはできず、むしろ温度差はほとん
どない場合が一般的であると考えられる。
は記述されており、配管からの高温ガスの漏れを検出す
る場合には十分大きな熱赤外放射等価温度差が高い確率
で生ずるとしている。しかし、広域での特定ガスの測定
や都市ガス漏れを監視するための大気環境モニタリング
においては、両者間の熱赤外放射等価温度差が十分大き
いことを期待することはできず、むしろ温度差はほとん
どない場合が一般的であると考えられる。
【０００９】本発明は、このような問題を克服して、大
気環境モニタリング装置において、比較的小型化が容易
なパッシブ計測方式で、昼夜連続の大気汚染ガス等の特
定ガスの測定および都市ガス漏れの監視を可能にするこ
とを目的とする。
気環境モニタリング装置において、比較的小型化が容易
なパッシブ計測方式で、昼夜連続の大気汚染ガス等の特
定ガスの測定および都市ガス漏れの監視を可能にするこ
とを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、大気中に均一に存在する炭酸ガスの特性吸
収波長帯を計測して観測視野内の気温T0を測定する気温
バンド赤外線検出系を追加し、観測視野内の熱赤外線放
射物体表面８の熱赤外放射等価温度T1と気温T0を比較
し、センサの視野を走査して十分温度差があるような熱
赤外放射面に視野を設定することにより、被測定ガスの
有無を検出することができるようにしたものである。
に本発明は、大気中に均一に存在する炭酸ガスの特性吸
収波長帯を計測して観測視野内の気温T0を測定する気温
バンド赤外線検出系を追加し、観測視野内の熱赤外線放
射物体表面８の熱赤外放射等価温度T1と気温T0を比較
し、センサの視野を走査して十分温度差があるような熱
赤外放射面に視野を設定することにより、被測定ガスの
有無を検出することができるようにしたものである。
【００１１】ここで、被測定ガスの熱赤外放射等価温度
Tgがほぼ気温T0に等しい場合、気温T0とT1との温度差が
十分になっていれば、被測定ガスの熱赤外放射等価温度
TgとT1との温度差は十分確保できることになる。また、
もし被測定ガスの熱赤外放射等価温度TgがT0とは異なる
場合でも、大気と被測定ガスが混ざり合い、T0が変化す
るのでこの信号の経時変化も加味して比較することによ
り被測定ガスを検出することができる。
Tgがほぼ気温T0に等しい場合、気温T0とT1との温度差が
十分になっていれば、被測定ガスの熱赤外放射等価温度
TgとT1との温度差は十分確保できることになる。また、
もし被測定ガスの熱赤外放射等価温度TgがT0とは異なる
場合でも、大気と被測定ガスが混ざり合い、T0が変化す
るのでこの信号の経時変化も加味して比較することによ
り被測定ガスを検出することができる。
【００１２】したがって、この発明によれば、大気環境
モニタリング装置において、比較的小型化が容易なパッ
シブ計測方式にて、昼夜連続で大気汚染ガス等の特定ガ
スの測定あるいは都市ガス漏れの監視を可能にすること
ができる。
モニタリング装置において、比較的小型化が容易なパッ
シブ計測方式にて、昼夜連続で大気汚染ガス等の特定ガ
スの測定あるいは都市ガス漏れの監視を可能にすること
ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、観測視野を走査し、気温バンドと窓バンドを分光測
定して、これら２波長帯の信号より視野内の熱赤外放射
等価温度T1と被測定ガスの存在し得る視野内空間の気温
T0を算出して比較することによりT1とT0が異なることを
確認したうえで視野を固定して、被測定ガス吸収バンド
を分光測定し、前記２波長帯の信号と該信号の経時変化
を監視することにより大気汚染ガス等の特定ガスの測定
あるいは都市ガス漏れ現象を検出する大気環境モニタリ
ング装置としたものであり、被測定ガス吸収バンド信号
より得られる熱赤外放射等価温度Tgr（図２の１０２）
の経時変化ΔTgrと気温バンド信号より得られる熱赤外
放射等価温度T0r（図２の１０）の経時変化ΔT0rを比較
することにより大気汚染ガス等の特定ガスの測定信号あ
るいは都市ガス漏れ現象の検出信号が得られるという作
用を有する。
は、観測視野を走査し、気温バンドと窓バンドを分光測
定して、これら２波長帯の信号より視野内の熱赤外放射
等価温度T1と被測定ガスの存在し得る視野内空間の気温
T0を算出して比較することによりT1とT0が異なることを
確認したうえで視野を固定して、被測定ガス吸収バンド
を分光測定し、前記２波長帯の信号と該信号の経時変化
を監視することにより大気汚染ガス等の特定ガスの測定
あるいは都市ガス漏れ現象を検出する大気環境モニタリ
ング装置としたものであり、被測定ガス吸収バンド信号
より得られる熱赤外放射等価温度Tgr（図２の１０２）
の経時変化ΔTgrと気温バンド信号より得られる熱赤外
放射等価温度T0r（図２の１０）の経時変化ΔT0rを比較
することにより大気汚染ガス等の特定ガスの測定信号あ
るいは都市ガス漏れ現象の検出信号が得られるという作
用を有する。
【００１４】すなわち被測定ガスが存在しない場合、視
野内空間での被測定ガス吸収バンドの吸収はなく、Tgr
はT1に等しい。次に、測定視野空間に被測定ガスが発生
した場合、熱赤外放射面からの被測定ガス吸収バンドの
赤外線は途中で被測定ガス７により吸収されて、赤外検
出系は被測定ガスからの熱赤外放射を測定することにな
り、被測定ガスの温度Tgに対応した熱赤外放射量を受け
ることになるので、TgrはT1からTgになる。T0が被測定
ガスの温度Tgと同じ場合、T1はT0との差が検出可能なよ
うに視野設定してあるので、TgrはT1からTg＝T0に変化
し、その経時変化ΔTgr＝｜T0-T1｜を監視することによ
り大気汚染ガス等の特定ガスの測定あるいは都市ガス漏
れ現象を検出することができる。
野内空間での被測定ガス吸収バンドの吸収はなく、Tgr
はT1に等しい。次に、測定視野空間に被測定ガスが発生
した場合、熱赤外放射面からの被測定ガス吸収バンドの
赤外線は途中で被測定ガス７により吸収されて、赤外検
出系は被測定ガスからの熱赤外放射を測定することにな
り、被測定ガスの温度Tgに対応した熱赤外放射量を受け
ることになるので、TgrはT1からTgになる。T0が被測定
ガスの温度Tgと同じ場合、T1はT0との差が検出可能なよ
うに視野設定してあるので、TgrはT1からTg＝T0に変化
し、その経時変化ΔTgr＝｜T0-T1｜を監視することによ
り大気汚染ガス等の特定ガスの測定あるいは都市ガス漏
れ現象を検出することができる。
【００１５】T0が被測定ガスの温度Tgと異なる場合、T1
がほとんど変わらない間に大気中に混入した被測定ガス
のためT0がTgとの間の温度T0'になるので、気温バンド
信号より得られる熱赤外放射等価温度T0rの変化量ΔT0r
をTgrの変化量ΔTgrより差し引けば、ΔT＝｜ΔTgr-ΔT
0r｜＝｜(T0'-T1)-(T0'-T0)｜＝｜T0-T1｜となり、Tg＝
T0の場合と同等の変化量になる。したがって、その経時
変化ΔTを監視することにより大気汚染ガス等の特定ガ
スの測定あるいは都市ガス漏れ現象を検出することがで
きる。
がほとんど変わらない間に大気中に混入した被測定ガス
のためT0がTgとの間の温度T0'になるので、気温バンド
信号より得られる熱赤外放射等価温度T0rの変化量ΔT0r
をTgrの変化量ΔTgrより差し引けば、ΔT＝｜ΔTgr-ΔT
0r｜＝｜(T0'-T1)-(T0'-T0)｜＝｜T0-T1｜となり、Tg＝
T0の場合と同等の変化量になる。したがって、その経時
変化ΔTを監視することにより大気汚染ガス等の特定ガ
スの測定あるいは都市ガス漏れ現象を検出することがで
きる。
【００１６】請求項２に記載の発明は、被測定ガス吸収
バンド信号の経時変化から気温バンド信号の経時変化を
差し引いた信号を監視することを特徴とする請求項１記
載の大気環境モニタリング装置としたものであり、T0が
被測定ガスの温度Tgと異なる場合でも、気温バンド信号
より得られる熱赤外放射等価温度T0rの変化量ΔT0rを被
測定ガス吸収バンド信号Tgrの変化量ΔTgrよりあらかじ
め差し引いてあるので、Tg＝T0の場合と同等の信号変化
を得るとともに、Tg＝T0の場合も包含してモニタリング
できるという作用を有する。
バンド信号の経時変化から気温バンド信号の経時変化を
差し引いた信号を監視することを特徴とする請求項１記
載の大気環境モニタリング装置としたものであり、T0が
被測定ガスの温度Tgと異なる場合でも、気温バンド信号
より得られる熱赤外放射等価温度T0rの変化量ΔT0rを被
測定ガス吸収バンド信号Tgrの変化量ΔTgrよりあらかじ
め差し引いてあるので、Tg＝T0の場合と同等の信号変化
を得るとともに、Tg＝T0の場合も包含してモニタリング
できるという作用を有する。
【００１７】請求項３に記載の発明は、水蒸気の特性吸
収波長帯の分光測定信号で、被測定ガス吸収バンド信号
を補正することを特徴とする請求項１および２記載の大
気環境モニタリング装置としたものであり、被測定ガス
吸収バンドが水蒸気の吸収波長帯と重なることにより影
響を受ける場合、その影響を補正する作用を有する。
収波長帯の分光測定信号で、被測定ガス吸収バンド信号
を補正することを特徴とする請求項１および２記載の大
気環境モニタリング装置としたものであり、被測定ガス
吸収バンドが水蒸気の吸収波長帯と重なることにより影
響を受ける場合、その影響を補正する作用を有する。
【００１８】以下、本発明の実施の形態について、図１
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００１９】（実施の形態１）図１は本発明による大気
環境モニタリング装置を示し、図１において窓バンド赤
外線検出系１は、大気の透過窓領域の波長帯を測定して
視野内物体表面の熱赤外放射等価温度を計測する作用を
行うもので、大気の透過窓領域の波長を通す赤外線フィ
ルター１１、集光光学系１２、赤外検出器１３、前置信
号処理部１４、信号出力端子１５から構成されている。
被測定ガス吸収バンド赤外線検出系２は、被測定ガスの
特性吸収波長帯を測定して被測定ガスが存在している場
合に視野内空間の被測定ガスの熱赤外放射等価温度を計
測する作用を行うもので、被測定ガスの特性吸収波長を
通す赤外線フィルター２１、集光光学系２２、赤外検出
器２３、前置信号処理部２４、信号出力端子２５から構
成されている。気温バンド赤外線検出系３は、炭酸ガス
の特性吸収波長帯を測定して視野内空間の気温を計測す
る作用を行うもので、炭酸ガスの特性吸収波長を通す赤
外線フィルター３１、集光光学系３２、赤外検出器３
３、前置信号処理部３４、信号出力端子３５から構成さ
れている。
環境モニタリング装置を示し、図１において窓バンド赤
外線検出系１は、大気の透過窓領域の波長帯を測定して
視野内物体表面の熱赤外放射等価温度を計測する作用を
行うもので、大気の透過窓領域の波長を通す赤外線フィ
ルター１１、集光光学系１２、赤外検出器１３、前置信
号処理部１４、信号出力端子１５から構成されている。
被測定ガス吸収バンド赤外線検出系２は、被測定ガスの
特性吸収波長帯を測定して被測定ガスが存在している場
合に視野内空間の被測定ガスの熱赤外放射等価温度を計
測する作用を行うもので、被測定ガスの特性吸収波長を
通す赤外線フィルター２１、集光光学系２２、赤外検出
器２３、前置信号処理部２４、信号出力端子２５から構
成されている。気温バンド赤外線検出系３は、炭酸ガス
の特性吸収波長帯を測定して視野内空間の気温を計測す
る作用を行うもので、炭酸ガスの特性吸収波長を通す赤
外線フィルター３１、集光光学系３２、赤外検出器３
３、前置信号処理部３４、信号出力端子３５から構成さ
れている。
【００２０】視野走査機構部４は、３つの赤外線検出系
を収納しそれらの視野方向を走査する作用を行うもの
で、視野捜査部と構体から構成されている。信号処理系
５は、信号出力端子１５、２５、３５からの信号を受
け、信号処理を行って、視野内物体表面の熱赤外放射等
価温度T1と被測定ガスの存在し得る視野内空間の気温T0
との差が規定の値以上になるまで視野走査指令信号を出
し、視野が設定された状態でガス漏れ警報信号を出力す
る作用を行うもので、電気回路部とガス漏れ警報信号出
力端子５１および視野捜査指令信号出力端子５２から構
成されている。
を収納しそれらの視野方向を走査する作用を行うもの
で、視野捜査部と構体から構成されている。信号処理系
５は、信号出力端子１５、２５、３５からの信号を受
け、信号処理を行って、視野内物体表面の熱赤外放射等
価温度T1と被測定ガスの存在し得る視野内空間の気温T0
との差が規定の値以上になるまで視野走査指令信号を出
し、視野が設定された状態でガス漏れ警報信号を出力す
る作用を行うもので、電気回路部とガス漏れ警報信号出
力端子５１および視野捜査指令信号出力端子５２から構
成されている。
【００２１】都市ガスの主成分であるメタンガスを検出
する場合、3.25、7.6μm付近に特性吸収帯があるので、
たとえば7.6μmを透過する赤外線フィルターを被測定ガ
ス吸収バンド赤外線検出系２に用いれば、都市ガスのも
れ現象の検出が可能である。また、大気汚染ガスである
窒素酸化物のひとつであるN2Oを検出する場合、4.7、7.
8μm付近に特性吸収帯があるので、たとえば7.8μmを透
過する赤外線フィルターを被測定ガス吸収バンド赤外線
検出系２に用いればよい。
する場合、3.25、7.6μm付近に特性吸収帯があるので、
たとえば7.6μmを透過する赤外線フィルターを被測定ガ
ス吸収バンド赤外線検出系２に用いれば、都市ガスのも
れ現象の検出が可能である。また、大気汚染ガスである
窒素酸化物のひとつであるN2Oを検出する場合、4.7、7.
8μm付近に特性吸収帯があるので、たとえば7.8μmを透
過する赤外線フィルターを被測定ガス吸収バンド赤外線
検出系２に用いればよい。
【００２２】窓バンド赤外線検出系１では、大気の透過
窓領域の波長帯として、2.3、3.5、10μm付近に透過帯
があるので、たとえば10μmを透過する赤外線フィルタ
ーを窓バンド赤外線検出系１に用いればよい。
窓領域の波長帯として、2.3、3.5、10μm付近に透過帯
があるので、たとえば10μmを透過する赤外線フィルタ
ーを窓バンド赤外線検出系１に用いればよい。
【００２３】気温バンド赤外線検出系３では、炭酸ガス
の特性吸収波長帯が、4.3、14〜16μmにある。したがっ
て、たとえば吸収係数の大きな14.7μm付近を透過する
赤外線フィルターを気温バンド赤外線検出系３に用いれ
ばよい。炭酸ガスは大気中に約350ppmの割合で均一に存
在しており、吸収係数の大きな波長帯の赤外放射を計測
すれば放射率は常に１であり、その放射強度から気温を
算出することができる。
の特性吸収波長帯が、4.3、14〜16μmにある。したがっ
て、たとえば吸収係数の大きな14.7μm付近を透過する
赤外線フィルターを気温バンド赤外線検出系３に用いれ
ばよい。炭酸ガスは大気中に約350ppmの割合で均一に存
在しており、吸収係数の大きな波長帯の赤外放射を計測
すれば放射率は常に１であり、その放射強度から気温を
算出することができる。
【００２４】赤外線検出器は常温で動作する熱型検出器
が簡便で、焦電型赤外検出器が推奨できる。焦電型赤外
検出器を採用する場合、図１には記載していないが、入
射赤外線を一定の周期で断続するチョッパーを用いるこ
とが望ましい。
が簡便で、焦電型赤外検出器が推奨できる。焦電型赤外
検出器を採用する場合、図１には記載していないが、入
射赤外線を一定の周期で断続するチョッパーを用いるこ
とが望ましい。
【００２５】なお、計測したい赤外線の波長が2〜3μm
程度に短い場合、半導体型赤外線検出器でも常温で使用
できるが、視野内物体表面の熱赤外放射等価温度T1が常
温近傍だと2〜3μmの赤外線放射強度が弱すぎて計測が
困難になるので、その観点での設計検討が必要である。
程度に短い場合、半導体型赤外線検出器でも常温で使用
できるが、視野内物体表面の熱赤外放射等価温度T1が常
温近傍だと2〜3μmの赤外線放射強度が弱すぎて計測が
困難になるので、その観点での設計検討が必要である。
【００２６】赤外線検出素子の寸法を0.5mm角とし、集
光光学系の焦点距離を100mmすると視野寸法は100m離れ
たところで1m角となる。集光光学系は熱赤外線に透明な
ゲルマニウムレンズあるいは反射凹面鏡を用いればよ
い。
光光学系の焦点距離を100mmすると視野寸法は100m離れ
たところで1m角となる。集光光学系は熱赤外線に透明な
ゲルマニウムレンズあるいは反射凹面鏡を用いればよ
い。
【００２７】前置信号処理部では信号処理系で扱い易い
程度に増幅し、信号処理系で必要なデータT1、T0r、Tgr
を得る。これらのデータを継続的に観測し、経時変化を
監視することにより、以下のような手順で大気汚染ガス
等の特定ガスの測定あるいは都市ガス漏れ現象を検出す
ることができる。
程度に増幅し、信号処理系で必要なデータT1、T0r、Tgr
を得る。これらのデータを継続的に観測し、経時変化を
監視することにより、以下のような手順で大気汚染ガス
等の特定ガスの測定あるいは都市ガス漏れ現象を検出す
ることができる。
【００２８】被測定ガスが存在しない場合、視野内空間
での被測定ガスの特性吸収波長帯の吸収はなく、TgrはT
1に等しい。次に、測定視野空間に被測定ガスが漏れ出
た場合、熱赤外放射面からの被測定ガス吸収バンドの赤
外線は途中で被測定ガス７により吸収されて、赤外検出
系は被測定ガスからの熱赤外放射を測定することにな
り、被測定ガスの温度Tgに対応した熱赤外放射量を受け
ることになるので、TgrはT1からTgになる。T0が被測定
ガスの温度Tgと同じとすれば、T1はT0との差が検出可能
なように視野設定してあるので、TgrはT1からTg＝T0に
変化し、その経時変化ΔTgr＝｜T0-T1｜を監視すること
により被測定ガスを検出することができる。
での被測定ガスの特性吸収波長帯の吸収はなく、TgrはT
1に等しい。次に、測定視野空間に被測定ガスが漏れ出
た場合、熱赤外放射面からの被測定ガス吸収バンドの赤
外線は途中で被測定ガス７により吸収されて、赤外検出
系は被測定ガスからの熱赤外放射を測定することにな
り、被測定ガスの温度Tgに対応した熱赤外放射量を受け
ることになるので、TgrはT1からTgになる。T0が被測定
ガスの温度Tgと同じとすれば、T1はT0との差が検出可能
なように視野設定してあるので、TgrはT1からTg＝T0に
変化し、その経時変化ΔTgr＝｜T0-T1｜を監視すること
により被測定ガスを検出することができる。
【００２９】（実施の形態２）図１の構成で信号処理系
５において、被測定ガス吸収バンド信号の経時変化ΔTg
rから気温バンド信号の経時変化ΔT0rを差し引いた信号
を監視することにより、T0が被測定ガスの温度Tgと異な
る場合でも以下のように被測定ガスを検出することがで
きる。
５において、被測定ガス吸収バンド信号の経時変化ΔTg
rから気温バンド信号の経時変化ΔT0rを差し引いた信号
を監視することにより、T0が被測定ガスの温度Tgと異な
る場合でも以下のように被測定ガスを検出することがで
きる。
【００３０】すなわち、T1がほとんど変わらない短時間
の間に大気中に混入した被測定ガスのためT0がTgとの間
の温度T0'になるので、気温バンド信号より得られる熱
赤外放射等価温度T0rの変化量ΔT0rをTgrの変化量ΔTgr
より差し引けば、ΔT＝｜ΔTgr-ΔT0r｜＝｜(T0'-T1)-
(T0'-T0)｜＝｜T0-T1｜となり、Tg＝T0の場合と同等の
変化量になる。したがって、その経時変化ΔTを監視す
ることにより被測定ガスを検出することができる。ま
た、仮にT0が被測定ガスの温度Tgと同じでも以上の関係
式は成り立っているので、被測定ガスの検出は可能であ
る。つまり、温度Tgの値如何に関係なく監視が可能であ
る。
の間に大気中に混入した被測定ガスのためT0がTgとの間
の温度T0'になるので、気温バンド信号より得られる熱
赤外放射等価温度T0rの変化量ΔT0rをTgrの変化量ΔTgr
より差し引けば、ΔT＝｜ΔTgr-ΔT0r｜＝｜(T0'-T1)-
(T0'-T0)｜＝｜T0-T1｜となり、Tg＝T0の場合と同等の
変化量になる。したがって、その経時変化ΔTを監視す
ることにより被測定ガスを検出することができる。ま
た、仮にT0が被測定ガスの温度Tgと同じでも以上の関係
式は成り立っているので、被測定ガスの検出は可能であ
る。つまり、温度Tgの値如何に関係なく監視が可能であ
る。
【００３１】（実施の形態３）図１には記載していない
が、水蒸気の特性吸収波長帯の分光測定をする水蒸気バ
ンドを追加すると、その信号で被測定ガス吸収バンド信
号を補正することができる。水蒸気の特性吸収波長帯
は、5.2〜6.5μmにあるので、たとえば6μmを透過する
赤外線フィルターを水蒸気バンド赤外線検出系に用いれ
ばよい。
が、水蒸気の特性吸収波長帯の分光測定をする水蒸気バ
ンドを追加すると、その信号で被測定ガス吸収バンド信
号を補正することができる。水蒸気の特性吸収波長帯
は、5.2〜6.5μmにあるので、たとえば6μmを透過する
赤外線フィルターを水蒸気バンド赤外線検出系に用いれ
ばよい。
【００３２】被測定ガスの特性吸収波長帯が水蒸気の吸
収波長帯と重なることにより影響を受ける場合、本実施
形態によりその影響を補正することができる。すなわ
ち、水蒸気バンドの信号により視野内空間の水蒸気量が
算出できるので、その水蒸気量が被測定ガス吸収バンド
で与える減衰率が計算でき、その減衰率で補正が可能と
なる。
収波長帯と重なることにより影響を受ける場合、本実施
形態によりその影響を補正することができる。すなわ
ち、水蒸気バンドの信号により視野内空間の水蒸気量が
算出できるので、その水蒸気量が被測定ガス吸収バンド
で与える減衰率が計算でき、その減衰率で補正が可能と
なる。
【００３３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、大気環境
モニタリング装置において、比較的小型化が容易なパッ
シブ計測方式で、昼夜連続で大気汚染ガス等の特定ガス
の測定あるいは都市ガス漏れの監視を可能にすることが
できる。
モニタリング装置において、比較的小型化が容易なパッ
シブ計測方式で、昼夜連続で大気汚染ガス等の特定ガス
の測定あるいは都市ガス漏れの監視を可能にすることが
できる。
【図１】本発明の一実施の形態による大気環境モニタリ
ング装置を示す構成図
ング装置を示す構成図
【図２】本発明の一実施の形態による大気環境モニタリ
ング装置に入射する赤外線放射とその放射源を示す模式
図
ング装置に入射する赤外線放射とその放射源を示す模式
図
【図３】従来のガス漏れ検出装置の構成図
１ 窓バンド赤外線検出系 ２ 被測定ガス吸収バンド赤外線検出系 ３ 気温バンド赤外線検出系 ４ 視野走査機構部 ５ 信号処理系 ６ 大気環境モニタリング装置 ７ 被測定ガス ８ 観測視野内の熱赤外線放射物体表面 ９ 観測視野内の熱赤外線放射物体表面からの窓バンド
熱赤外放射 １０ 炭酸ガス特性吸収波長帯（気温バンド）での熱赤
外放射 １１、２１、３１ 各バンドの赤外線フィルター １２、２２、３２ 各バンドの集光光学系 １３、２３、３３ 各バンドの赤外検出器 １４、２４、３４ 各バンドの前置信号処理部 １５、２５、３５ 各バンドの信号出力端子 ５１ 特定ガス検出信号出力端子 ５２ 視野捜査指令信号出力端子 １０１ 観測視野内物体表面からの被測定ガス吸収バン
ド熱赤外放射 １０２ 被測定ガスからの同ガス吸収バンド赤外放射 １１１ 従来のガス漏れ検出装置の信号処理系 １１２ 従来のガス漏れ検出装置の警報信号出力端子
熱赤外放射 １０ 炭酸ガス特性吸収波長帯（気温バンド）での熱赤
外放射 １１、２１、３１ 各バンドの赤外線フィルター １２、２２、３２ 各バンドの集光光学系 １３、２３、３３ 各バンドの赤外検出器 １４、２４、３４ 各バンドの前置信号処理部 １５、２５、３５ 各バンドの信号出力端子 ５１ 特定ガス検出信号出力端子 ５２ 視野捜査指令信号出力端子 １０１ 観測視野内物体表面からの被測定ガス吸収バン
ド熱赤外放射 １０２ 被測定ガスからの同ガス吸収バンド赤外放射 １１１ 従来のガス漏れ検出装置の信号処理系 １１２ 従来のガス漏れ検出装置の警報信号出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒木 信博 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 藁谷 克則 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 木村 教夫 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 茂木 勇治 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 Ｆターム(参考） 2G059 AA05 BB01 CC20 EE01 EE11 FF01 GG03 GG07 HH01 HH06 JJ02 JJ11 JJ14 JJ24 KK01 KK03 KK09 2G066 AA04 AC20 BA01 BA11 BA27 BA35 BC11 CB01
Claims (3)
- 【請求項１】 窓領域波長帯と炭酸ガスの特性吸収波長
帯を分光測定しつつ観測視野を走査し、両信号より観測
視野内物体表面の熱赤外放射等価温度と、モニタリング
装置から該物体までの観測視野空間の気温を算出して比
較することにより該熱赤外放射等価温度が該気温と異な
ることを確認したうえで視野を固定し、前記２波長帯の
測定に加えて被測定ガスの特性吸収波長帯を分光測定
し、すべての信号の経時変化を監視することにより特定
ガスを検出することを特徴とする大気環境モニタリング
装置。 - 【請求項２】 被測定ガスの特性吸収波長帯信号の経時
変化から炭酸ガスの特性吸収波長帯信号の経時変化を差
し引いた信号を監視することを特徴とする請求項１記載
の大気環境モニタリング装置。 - 【請求項３】 水蒸気の特性吸収波長帯を分光測定し、
その信号で被測定ガスの特性吸収波長帯信号を補正する
ことを特徴とする請求項１および２記載の大気環境モニ
タリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5001499A JP3663955B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 大気環境モニタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5001499A JP3663955B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 大気環境モニタリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000249652A true JP2000249652A (ja) | 2000-09-14 |
| JP3663955B2 JP3663955B2 (ja) | 2005-06-22 |
Family
ID=12847154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5001499A Expired - Fee Related JP3663955B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 大気環境モニタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3663955B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2422807C1 (ru) * | 2010-04-02 | 2011-06-27 | Государственное учреждение "Научный центр проблем аэрокосмического мониторинга" (ЦПАМ "АЭРОКОСМОС") | Способ определения концентрации углекислого газа в атмосфере |
| RU2449318C1 (ru) * | 2010-08-26 | 2012-04-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войск радиационной, химической и биологической защиты и инженерных войск имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко" | Способ выявления фактической радиационной обстановки дистанционным методом с вертикальной трассы сканирования |
| KR101388445B1 (ko) * | 2011-12-29 | 2014-04-28 | 대한민국 | 환경모니터링 센서노드, 장치 및 방법 |
| CN106645327A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-05-10 | 安徽理工大学 | 一种基于球载的大气边界层no2垂直探测系统 |
| CN108918762A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-11-30 | 四川众望安全环保技术咨询有限公司 | 一种大气监测装置 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP5001499A patent/JP3663955B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2422807C1 (ru) * | 2010-04-02 | 2011-06-27 | Государственное учреждение "Научный центр проблем аэрокосмического мониторинга" (ЦПАМ "АЭРОКОСМОС") | Способ определения концентрации углекислого газа в атмосфере |
| RU2449318C1 (ru) * | 2010-08-26 | 2012-04-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войск радиационной, химической и биологической защиты и инженерных войск имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко" | Способ выявления фактической радиационной обстановки дистанционным методом с вертикальной трассы сканирования |
| KR101388445B1 (ko) * | 2011-12-29 | 2014-04-28 | 대한민국 | 환경모니터링 센서노드, 장치 및 방법 |
| CN106645327A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-05-10 | 安徽理工大学 | 一种基于球载的大气边界层no2垂直探测系统 |
| CN108918762A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-11-30 | 四川众望安全环保技术咨询有限公司 | 一种大气监测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3663955B2 (ja) | 2005-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6297504B1 (en) | Method and apparatus for the imaging of gases | |
| EP3529592B1 (en) | Gas imaging system | |
| CA1174075A (en) | Laser radiometer | |
| US6157033A (en) | Leak detection system | |
| US5339070A (en) | Combined UV/IR flame detection system | |
| US20070018104A1 (en) | Machine for detecting sulfur hexafluoride (SF6) leaks using a carbon dioxide laser and the differential absorption lidar ( DIAL) technique and process for making same | |
| US20040232338A1 (en) | Remote sensing of gas leaks | |
| US4937447A (en) | Air turbulence detection | |
| EP3040706A1 (en) | Detection of hydrocarbon gases using short wave infrared technology | |
| EP0342202A1 (en) | Radiation thermometer | |
| US8379208B1 (en) | System and method for passive remote detection of gas plumes | |
| Naranjo et al. | IR gas imaging in an industrial setting | |
| US8119987B2 (en) | Process and apparatus for the measurement of thermal radiation using regular glass optics and short-wave infrared detectors | |
| JP3471342B2 (ja) | 炎感知器 | |
| JP2000249652A (ja) | 大気環境モニタリング装置 | |
| US5818598A (en) | Nondispersive optical monitor for nitrogen-oxygen compounds | |
| Cosofret et al. | Passive infrared imaging sensor for standoff detection of methane leaks | |
| EP2946196B1 (en) | Method for open path detection of air contaminants | |
| CN115963061B (zh) | 多谱段透射式大气消光系数测量装置与标校方法 | |
| EP1564544B1 (en) | Remote sensing of gas leaks using gas filter correlation radiometry | |
| RU2226269C2 (ru) | Устройство дистанционного контроля атмосферы | |
| JPS6120808B2 (ja) | ||
| US4043177A (en) | Method to observe damage induced in optical elements by intense thermal radiation | |
| KR20030081753A (ko) | 온도 측정용 적외선 검출 수단을 갖는 튜브 | |
| Budzier et al. | Microbolometer-based infrared camera for the 3–5 µm spectral range |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041119 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041214 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050207 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050308 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050321 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080408 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090408 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100408 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110408 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120408 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130408 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |