JPH0419501B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、気体雰囲気中の一種またはそれ以上
の選定された気体、殊に汚染物質の遠隔監視に関
する。

我々の欧州特許出願第80302867.9号明細書に
は、気体雰囲気中の一種またはそれ以上の選定さ
れた気体の遠隔定量的監視方法、および、かかる
監視を実施するための装置が記載されている。こ
の欧州特許出願明細書に記載された方法（以下で
は、簡明のために「特定方法」と称することがあ
る）は、被監視気体の特異吸収波長を含む少なく
とも一つの検出ビームと被監視気体によつて著し
く強くは吸収されない波長を有する少なくとも一
つの参照ビームとを与えるようにレーザ源から電
磁輻射を発生させ；上記のそれぞれのビームの振
幅を別異の変調周波数または変調相で変調し；変
調したビーム同士を結合して、成分としての変調
ビーム同士が実質上相互に一致している単一のビ
ームとなし；結合ビームを気体雰囲気内の複数の
位置の方へ順次に、かつ、繰返えして向けるよう
に、結合ビームを気体雰囲気中に角度を付けて変
位させ；各位置から返還される輻射の少なくとも
一部を捕集し；捕集輻射の強度に対応する電気信
号を導き出し；前記変調周波数または相を有する
輻射の強度に対応するそれぞれの電気信号を分離
し；そして検出ビームおよび関連した参照ビーム
から捕集した輻射に対応する分離信号同士の比を
得て、レーザ源から発生して捕集された輻射が横
切つて通つた各ビーム経路における選定気体の量
の測定値を与える；各工程を含んでいる。

上記欧州特許出願明細書に記載された装置（以
下、同様に「特定装置」と称することがある）
は、被監視気体の特異吸収波長を含む少なくとも
一つの検出ビームと被監視気体によつて著しく強
くは吸収されない波長を有する少なくとも一つの
参照ビームを与えるように同調しうる電磁輻射発
生用レーザー源；上記のそれぞれのビームの振幅
を別異の変調周波数または変調相で変調する手
段；変調したビーム同士を結合して、成分として
の変調ビーム同士が実質上相互に一致している単
一のビームとなす手段；結合ビームを気体雰囲気
内の複数の位置の方へ順次に、かつ、繰返えして
向けるように、結合ビームを気体雰囲気中に角度
を付けて変位させる走査手段；各位置から返還さ
れる輻射の少なくとも一部を捕集する手段；捕集
輻射の強度に対応する電気信号を導き出す検出
器；前記変調周波数または相を有する輻射の強度
に対応するそれぞれの電気信号を分離する手段；
検出ビームおよび関連した参照ビームから捕集し
た輻射に対応する分離信号同志の比を得ることに
より、装置と走査位置との間にある各ビーム経路
中の選定気体の量の測定値を与える手段；および
検出された気体の量を示す手段；からなつてい
る。

これらの特定方法および特定装置は、気体雰囲
気、例えば有毒または可燃性気体を取扱う化学工
場のような工業地域の遠隔監視に有用である。か
かる方法で得られる測定値の精度は、著しく変り
うる。その最も簡単な形態では、測定値は、単に
気体が存在することを示すものであればよいこと
もあり、あるいは、気体が予め定められた値付近
の濃度で存在することを示して警報を鳴らすこと
ができるものだけであつてもよい。あるいは、測
定値は、ビームが各走査位置に向けられたときに
そのビームによつて横切られた選定気体の実際の
量を値を示すものであつてもよく、前記欧州特許
出願明細書には、そのような測定値を、ビームに
よる走査地域を表わすVDUデイスプレーに表示
する装置が開示されている。

しかし、我々は、実用の際に、ある種の走査位
置においては、検出器および関連した電子機器に
超過負荷を掛ける危険が実際にあることを発見し
た。従つて、結合ビームが建造物、道路、および
種々の機械構造物等によつて拡散された状態で返
還される場合には、レーザ源から出るビームの非
常に少ない部分のみが検出器へ到達するにすぎな
い。従つて、検出器は非常に高感度でなければな
らない。しかし、そのような高感度検出器を用い
たとすれば、ビームが高反射性の領域を走査する
場合に、検出器、または検出器で導き出される信
号を取扱う後続の電子装置には超過負荷が掛かり
易い。このようなことは、レーザから受けた輻射
の高割合を捕集器（検出器）へ反射して返えすよ
うに、たまたま正確に配置された鏡状反射体にビ
ームが向けられたときに、起こりうる。またその
ようなことは、それ自体は高反射性ではない物体
が装置に非常に近接しているときにそのような物
体で拡散されるレーザ輻射の高割合を、捕集器が
受ける場合にも起こりうる。このため、および、
以下で述べる他の理由のため、我々は、ある種の
場合には、検出器に入る輻射を一時的に消すこと
またはその量を変化させることは有利でありうる
ことを発見した。

本発明の第一の態様によれば、気体雰囲気中の
一種またはそれ以上の選定された気体を遠隔的に
定量的に監視する方法であつて、前記特定方法を
含み、かつ、予め定めたプログラムにより、また
は、外部からの刺激に応答して、検出器で検出さ
れるレーザ源からの輻射の量を変化させる工程を
含むことを特徴とする方法が提供される。

好ましい方法は、レーザ源から検出器に到達す
る輻射の量を、予め定めたプログラムにより、ま
たは、外部刺激に応答して変化させることからな
る工程を含むものである。かかる方法は、検出器
に到達する輻射の量を変化させる工程を用いない
けれども検出器の感度を変えて検出される輻射の
量をそれに応じて変化させて行う別の方法よりも
好ましい。しかし、余り好ましくないとはいえ、
そのような感度調節法は利用可能性があるもので
あり、この明細書においても後に述べられる。

永久的な現場の連続的監視のためには位置同士
が隣接してほとんど合体していて、それらの位置
を横切つてビームを平滑に移動させることによつ
てそれらの位置を走査できるか否か、あるいは位
置同志が間隔を空けられて離れており、個々の位
置にビームを一時的に停止させるためにビームを
段階的に移動させるか否かに拘らず、走査はサイ
クル式に行なうのが最も便宜であり、その際にビ
ームは各サイクルにおいて予め定められた順序で
すべての個々の位置に向けられ、同じ順序が後続
の各サイクルにおいても維持されるようにする。
そのような場合には、各サイクル中に高反射性で
ある何らかの永続的な領域が見られることもある
ので、そのときには輻射の弱化を走査サイクルに
同調させて前記の「予め定めたプログラム」を作
ることができる。これは、例えば、輻射を弱化す
るための手段を作動させるために走査手段に機械
的または電気機械的なトリツプを用いることによ
り非常に簡単に達成でき、このような方策は二次
元的走査に特に適している。ラスター走査は、ラ
スター走査線を計数することにより機械的に調節
順応させうるが、上記の機械的プログラムを同じ
基本ロジツクを用いる場合でさえも、一層複雑な
プログラムを電子工学的には一層容易に取扱うこ
とができる。全体的制御のためにコンピユータを
用いる場合、走査および同調弱化のためのブログ
ラムは、例えば、上記ロジツクを用いて、コンピ
ユータ・プログラムのサブルーテインに極めて便
宜に設けられうる。

しかし、輻射弱化と走査サイクルとの同調は、
本発明によつて克服されるすべての問題の解決と
はならない。

過剰負荷（高反射性）位置はサイクル中に移動
することもあれば、あるいは一時的に存在するに
すぎないこともある。従つて、例えば（小鳥のよ
うな）物体が、装置に非常に近いところでレーザ
ビーム内を移動することもあり、特に反射性では
ないけれども、捕集される拡散輻射が物体の近接
によるところが多いこともある。同様に、通行中
の車輛の反射性の表面が、（例えば、単一の走査
サイクル中に）非常に短時間の間に問題を引き起
こして、全く予期できない結果をもたらすことも
ある。例えば、装置の近くに足場を建てそれを短
時間に移動または除去することによつて、わずか
に長期にしかし一時的な問題が生ずることもあ
る。走査ミラーを清浄に保つためにミラーの表面
上を動くワイパを使用しても、一時的な過負荷の
問題を引き起こしうる（しかし、走査サイクル内
の予め定められた休止中に走査ミラーを清浄にす
るのは好ましい）。

そのような一時的過剰負荷またはサイクル中に
位置が変る過剰負荷を克服するには、捕集される
輻射の量を監視し、レーザ源から検出器に到達す
る輻射の量を監視輻射量に応答して変動させるこ
とからなる方法（従つて、監視輻射量が「外部刺
激」として用いられる方法）が好ましい。捕集さ
れる輻射は、捕集光の一部分を別の監視用検出器
へ向けることによつて監視できる。しかし、検出
器から発せられる信号を監視することによつて捕
集輻射を監視するのが好ましく、なんとなれば、
このようにすれば監視の目的のために、貴重な低
レベルの信号が全く除かれることがなく、従つて
検出器に到達する前に信号が損失しないからであ
る。

検出されるレーザ輻射の量を変える方策として
採用しうるものには少なくとも二つの方策があ
る。

一つの方策は、過剰負荷の危険が存続している
ときに装置を効果的に休止させることからなり、
この方策は捕集された輻射が予め設定した値を越
えるときには、検出器に入るレーザ輻射の量を検
出不能な低レベル（例えば、ゼロ）にまで低減さ
せる制限を与え、予め定めた時間後にその制限を
解除することからなる。最も適当な設定限度値は
検出器およびそれに関連した電子器材の負荷容量
によつて決定されることになる。最も適当な時間
間隔は高反射性領域の出現頻度および走査速度の
ような設計パラメーターによつて決定されること
になる。もし、予め定めた時間間隔が設定限度値
以下に低減されるべき返還輻射について短すぎる
ならば、制限がさらにそのような予め定められた
時間間隔にわたつて再び与えられるように起動さ
れる。予め定めた時間間隔が余りにも大きいと、
選定気体が監視されないでいる時間が不当に大き
くなる。

別の方策は、捕集輻射が予め設定した値を越え
るときには、検出器に入るレーザ輻射の量をその
設定値を越える予め定めた範囲内に維持するよう
に変化させ、その過剰の輻射のみが捕集されるよ
うにすることからなる。その予め定めた範囲は狭
いのが好ましく、また過剰負荷が生ずる水準の直
ぐ下でほとんどの測定がレーザ輻射を全く弱化せ
ずに行なわれうるようにし、しかもなお、レーザ
輻射が検出器へ異常に高度に返還されるときでさ
えも気体監視を継続しうるようにするのが好まし
い。

レーザ源から検出器へ到達する輻射量の低減
は、該当位置から返還される輻射を、その輻射が
検出器に入る前に、ブロツクまたは方向変換させ
ることによつて達成できる。しかし、収受光学系
におけるシヤツターの移動によつて散乱または回
折される輻射のにせ光線を防止するために好まし
い方法は、それらの位置に向けられているレーザ
輻射の量を低減して行なう方法である。このよう
なことは、レーザ源で発生する輻射をブロツクま
たは弱化することにより、あるいはレーザで実際
に発生する輻射の量を低減させることより達成さ
れ、このような方法は部分的にまたは全体に行な
いうる。レーザ源で発生する光の弱化は、機械的
手段（例えば、虹彩絞り）により行ないうるが、
このようにすると検出ビームと参照ビームとの比
が変化してしまうことがある。従つて、レーザの
出力を制御し、ビーム同士が結合される前にその
出力を監視し、監視された出力レベル同士を比較
し、そしてレーザ出力を調節して一定の出力比を
維持するようにするか、または走査位置から返還
される輻射中の二つのビームの比を測定するとき
にそれらの出力の比の何らかの変動を補償するよ
うにして、輻射出力を低減させるのが好ましい。

明らかなように、輻射が検出器からの増大した
信号に応答して低減されるときには、そのような
応答は、ほとんどの場合に、非常に迅速でなけれ
ばならない。輻射の量を低減するための上記の方
法以外の一方法は、検出器の出力信号の増大に応
答して検出器を減感させる工程を含むものであ
る。このような減感は、例えば検出器のスイツチ
を切ることよる完全減感であつても、あるいは検
出器中でバイアスを作動させる部分的感度低減で
あつてもよい。この場合には、予め定めた時間間
隔後に検出器を再増感させる工程をも含むのが好
ましい。別法としては、検出器の出力を監視し、
検出器の出力が予め定めた値を越えたときには検
出器の感度を調節して、出力を予め定めた範囲内
に維持するように検出器出力を変化させる方法で
ある。このような予め定めた範囲は、過剰負荷が
開始する点の直ぐ下位の狭い帯域であるのが最も
便宜である。このようにすると、装置はその監視
警戒を全く失うことがなく、また吸収輻射は検出
ビームおよび参照ビームの比較で測定されるの
で、吸光性気体濃度の測定値は変動しない。

本発明の別の態様によれば、気体環境中の一種
またはそれ以上の選定気体を遠隔的に定量的に監
視する装置であつて、「特定装置」からなり、か
つ、検出器によつて検出されるレーザ源からの輻
射量を、予め定めたプログラムにより、または外
部刺激に応答して変化させるための手段を備えて
いる装置が提供される。

好ましい装置は、各走査位置に向けられる結合
ビームの強度を変化させる手段を有する装置であ
る。これは、ビーム速度を急激に、例えば一段階
で全出力からゼロにまで、変化させるものであつ
ても、あるいは一つの強度レベルから別の強度レ
ベルにまで平滑に変化させる能力を有するもので
あつてもよい。

特に好ましい装置は、強度変化手段がレーザ源
の出力を変化させる手段よりなるものである。別
の装置は、レーザ輻射をブロツクまたは弱化させ
るためのシヤツタを有する。レーザ源の出力を変
化させうる個々の手段は、強度変化がどのように
誘発されるかによつて主に決定される。

予め定めたプログラムによりレーザ出力を変化
させるのに好ましい一方法は、走査手段の配向に
よつて変るパラメーターを有する走査位置表示手
段、輻射強度の変化と走査手段の特定走査位置と
を相関させた予め定めたプログラムを貯えるため
のプログラム手段、プログラムと走査手段の走査
位置とを比較し、かつ、走査手段の走査位置と予
め定めたプログラムとが合致したときには信号を
発するトリガ手段、およびトリガ手段からの信号
に応答するレーザ出力制御手段、を含む装置を用
いることである。

例えば、そのような装置の簡単な電気機械的形
態は、走査ミラに設けたボスによつてスイツチが
入れられる一例のリミツトスイツチを含みうる。
そのスイツチ列、さらに詳しくはその列における
スイツチの位置によつて、予め定められたプログ
ラムが与えられる。その位置が走査手段の配向
（方向）によつて変化するボスは、（参照点を設け
ることによつて）この簡単な例における走査位置
表示手段であり、またトリガ手段はスイツチ自体
により与えられる。スイツチが入れられると、ス
イツチは信号を与え、この信号にレーザ出力制御
手段が応答しうる。走査の全体的制御がコンピユ
ータで行なわれ、例えば走査ミラー駆動モータか
らのフイードバツク信号に基いてコンピユータ制
御される一層精巧な系においては、予め定められ
たプログラムはコンピユータ・プログラム中に書
き込むことができる。しかし、フイードバツク信
号と、輻射強度を変化させようとするプログラム
中の位置と、の比較を行なうためのロジツクステ
ツプは、電気機械的系についてのロジツクステツ
プと実質的に同じである。

別法は、捕集輻射の量を外部刺激として用いる
ことであり、これを行なうのに好ましい装置は、
検出器から発する信号を監視する手段、予め定め
た値の参照信号指標を出す参照手段、検出器信号
と参照信号とを比較するための比較器、および比
較器に接続されて比較器の出力に応答するように
なつているレーザ出力制御手段を含む。特に好ま
しい装置は、捕集輻射の量の変化に応答する手段
と共に予め定めたプログラムに応答してレーザ出
力制御手段を作動させる手段を含む装置である。

本発明の方法および装置は、返還信号が規則的
に、またはランダムに、非特性的に大きくなり、
それによつて相応する検出器の過剰負荷の危険が
もたらされるような工業環境における気体汚染の
監視のために有用である。以上ではそのような用
途および、そのような用途のための方法、装置を
説明したが、本発明を有効に使用できるその他の
場合もある。例えば、警備の用途においては、本
発明の装置は走査地域内で運転されている車輛の
検知に用いることができ、この場合には車輛の排
気ガスによつて吸収される波長に同調した検出ビ
ームを用いる。例えば、一酸化炭素によつて吸収
されるυ＝１ないしυ＝０のビームを冷却一酸化
炭素レーザから発生させて用いる。しかし、運転
手が、運転手に向けられた輻射を感じて監視装置
に気付かないようにするのが好ましい。この問題
は、装置によつて走査位置へ向けられた輻射が各
走査サイクル中に少なくとも一回の一定期間ゼロ
に減少されるような本発明の好ましい方法および
装置によつて克服ないしは緩和されうる。

本発明を添付図により説明する。

第１図の装置は、前記の我々の欧州特許出願明
細書の第２図に本発明の特徴を付加したものであ
る。これらの付加部分は破線で囲まれている。

この装置は、二つの高率連続モード二酸化炭素
C¹²O₂ ¹⁶レーザ３１，３２を有し、それぞれのレ
ーザはそれ自体の一体化された電源を有し、それ
ぞれ40Wの発光容量である。これらのレーザはそ
れぞれに、9.673μmの検出ビーム（吸収係数2.15
cm^-1バール^-1）および9.619μmの参照ビーム（吸
収係数0.24cm^-1バール^-1）を出す。ビームはチヨ
ツパ３３，３４を通過し、チヨツパの羽根の背面
から反射された輻射は出力メータ３５，３６で検
出されるようになつている。出力メータ３５，３
６は、レーザ３１，３２の出力を連続的に監視
し、レーザ出力の測定値としての信号ＡおよびＢ
を出している。チヨツパは、チヨツパ回転速度、
従つて個々のビームがチヨツプされている頻度を
示す信号ＣおよびＤも出している。

チヨツパにより変調した後、両ビームはブリユ
ウスター角にセツトしたゲルマニウム板を用いて
結合され、結合されたビームは、二つの駆動モー
タ３８，３９によつて、結合ビームに関して角度
を付けて配置された研磨ステンレス鋼の大きなミ
ラを用いていろいろな走査位置へ向けられる。駆
動モータ３８，３９は、水平軸およびその水平軸
に垂直な軸に関してそれぞれミラを傾斜させる。
その角変位は、駆動装置に設けられたシヤフトエ
ンコーダによつて測定され、それらの測定値は、
それぞれ信号ＥおよびＦとして出される。

いろいろな走査位置に向けられた輻射の小部分
が装置の方向へ散乱して戻され、大きなミラー３
７によつてレンズ４０へ向けて反射される。この
レンズ４０はその輻射を液体窒素冷却検出器４１
に直接に焦点を結ばせる。検出器４１は、その冷
却液体のための自動式トツピングアツプ手段４２
を有している。検出器からの出力は分割されて、
二つのロツクイン増巾器４３，４４に供給され
る。増巾器４３，４４はチヨツパーから信号Ｃお
よびＤを受けている。かくして、ロツクイン周波
数についての連続的参照が与えられる。これらの
増巾器は二つの変調信号を分離し、これらの信号
は平滑化され；次いで、出力メータから参照用に
供給される信号ＡよびＢを用いてレシオメータ４
５，４６によつて、それぞれのレーザ源における
出力変動について補正される。補正済の信号同士
は別のレシオメータ４７で比較され、得られた比
がコンピユータ４８へ供給される。

このコンピユータは二つの機能を果す。一つの
機能は、レシオメータ４７からの比信号と、許容
しうる気体の限度を示すプリセツト標準とを、比
較し、その比が限定以下に低下した場合（すなわ
ち気体の量が許容限度を越えたとき）に警報装置
４９を始動させることである。別の機能は、走査
されているエチレン製造プラントの敷地平面図
を、検出エチレンン濃度と重ね合わせて、視覚表
示装置５０に示し、しかもその表示を連続的に更
新することである。これを行なうには、ミラー駆
動装置からの信号ＥおよびＦをコンピユータに入
力して、ミラ３７の配向を与え、従つて、任意時
点においてレシオメータ４７からの信号が関連し
ているプラントの位置の座標を与える。

この装置のコンピユータは、視覚表示装置に供
給されるデータを連続的に記録するフロツピイデ
イスクの形の記憶装置５１をも備えている。この
データは75分間保存された後、新しいデータの導
入の際に消される。この予め定められた時間は、
いずれの漏洩の蓄積の記録も後で分析できるよう
にする点で、この応用のためには適切であること
が判明した。

これまでに説明した装置は、前記欧州特許出願
のものと同じである。しかし我々はここに、検出
器４１からの出力信号をサンプリングするモニタ
ー６０、およびモニター６０からの信号と比較し
うる信号を与えるための参照信号発生器６１を付
加した。この参照信号は、過剰負荷が起こる水準
よりも低い検出信号限度水準を示すものである。
モニターおよび参照信号発生器は、比較器６２に
接続されている。比較器６２は、モニター出力が
参照信号出力を越えたときに信号Ｍを与えるよう
になつている。これは実質上アナログ信号であ
り、モニター信号が限度値を越える量が多くなる
程増大する。

上述のように、信号ＥおよびＦはコンピユータ
に走査されている地域の座標を与える。本発明の
下において、コンピユータは、高反射性の永久的
または半永久的地域の座標を記憶した二次元テー
ブルも備えている。コンピユータはそのテーブル
中の値と、信号ＥおよびＦによつて与えられる座
標とを比較して、これらが合致したときに信号Ｎ
を出す。

レーザ出力制御装置６３が設けられて、レーザ
を安定化するのに使用されるサーボ装置へ制御信
号を挿入するようになつている。サーボ装置は、
レーザ３１，３２と一体になつているので図示し
てない。レーザ出力制御装置は、比較器６２およ
びコンピユータ４８からのそれぞれの信号Ｍおよ
びＮによつて作動する。これらの工つの信号の効
果は異なるものであるが相容性である。

コンピユータからの信号Ｎの目的は、短時間レ
ーザ出力を完全に停止させることであり、これは
各サイクル中の同一位置で起こるようになつてい
る。かかる制御は、主に、装置に近接した支持用
枠組、および装置とエチレンの漏洩が生ずるおそ
れがある製造プラントの部との間の支持用枠組か
ら返還される高レベルの輻射を防ぐために、行な
われる。従つて、ここに述べる特定例において
は、コンピユータからの信号Ｎを受けると、レー
ザ出力制御装置がサーボ装置に信号を出してレー
ザバイアスをその作動レベル以下に低減する。こ
のようにすると、これらの既知の高反射性地域か
らは過剰負荷信号が検出器に入らないようにな
る。この制御は前記座標に依存する。

信号Ｍの目的は、予期せずに捕集される高レベ
ルの輻射に対処することである。そのような高レ
ベルの輻射の期間は、その開始および位置と同様
に予期できないものである。従つて、気体の監視
を継続し、可及的速かに通常の対処をなすのが重
要でありうる。従つて、信号Ｍを受けたときに、
レーザ出力制御装置６３は、サーボ装置に対して
指示を出し、レーザの出力を低下させ、そして信
号Ｍが入力されている間はそれを継続するように
する。過剰負荷が停止したときには、信号Ｍが止
り、レーザ出力はその初期水準にまで回復する。
さらには、前述のように、信号Ｍはアナログ信号
である。この信号は、検出器信号が限度値レベル
よりも著しく高いレベルまで急激に増大したとき
に、レーザの出力低減速度を増加する効果を有す
る。

コンピユータを中心にした操作順序をさらに説
明するために、第２図に上記の走査順序の主操作
を示すダイヤグラムを示す。

ここに述べた特定の装置において、ミラーが駆
動され、信号ＥおよびＦはコンピユータにミラー
の配向データを与えている。別法は、コンピユー
タについて、ミラーにどの配向（方向）をとらせ
るかについて駆動装置に指示することである。そ
のような機能を制御することはそれらを監視する
よりも好ましく、なんとなれば走査操作もコンピ
ユータを介して開始できるからである。しかし、
走査中のロジツクは、信号ＥおよびＦが受け入れ
られるのではなく、ＥおよびＦに相当する信号が
発せられること以外は実質的に同じである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一具体例を示すものであり、第
１図はポリエチレン製造プラントの周辺大気中の
エチレンを監視するための装置のブロツクダイヤ
グラム、第２図は第１図装置の運転操作を示す単
純化ロジツクダイヤグラムである。 レーザ……３１，３２、チヨツパ……３３，３
４、出力メータ……３５，３６、レーザ出力信号
……Ａ，Ｂ、チヨツパ回転速度信号……Ｃ，Ｄ、
ミラ……３７、ミラ駆動モータ……３８，３９、
レンズ……４０、検出器……４１、増巾器……４
３，４４、レシオメータ……４５，４６、レシオ
メータ……４７、コンピユータ……４８、警報装
置……４９、表示装置……５０、モニター……６
０、参照信号発生器……６１、比較器……６２、
レーザ出力制御装置……６３。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被監視気体の特異吸収波長を含む少くとも一
   つのレーザー輻射検出ビームと、被監視気体によ
   つて著しく強くは吸収されない波長を有する少な
   くとも一つのレーザー輻射参照ビームとを、発生
   させ； 各ビームに相異なる振幅変調を与えて、それら
   のビームについての変調周波数が相異なる位相で
   もつて相異なるか同一であるようにし； それらの変調された検出及び参照ビーム同士を
   結合して、それらの成分ビーム同士が実質上相互
   に一致しているか、あるいは二つのビームが接近
   して一緒にそして相互に平行な状態にある、一つ
   の結合ビームとなし； 結合ビームの反復的角運動によつて気体雰囲気
   内に結合ビームを向けることにより、結合ビーム
   を順次に複数の位置に向け； 雰囲気から装置へ返還される輻射の少なくとも
   一部分を検出器によつて捕集し、その検出器によ
   つて、捕集輻射の強度に対応する電気信号を与え
   てその輻射を検出し； 捕集された輻射の、検出ビーム及び参照ビーム
   にそれぞれ由来する割合に対応するそれぞれの電
   気信号を単離するために前記の相異なるそれぞれ
   の変調に選択的に感受性である回路に上気電気信
   号を通し； それらの単離信号同士の比信号を形成して、結
   合ビームによつてトラバースされた選択気体の量
   の尺度を与え；そして 検出気体量を指示する； ことからなる、気体環境中の一種またはそれ以上
   の選定気体を遠隔的に定量的に監視する方法にお
   いて： 検出器によつて検出されるレーザー源からの輻
   射が、被走査領域内の物体の位置によつて決定さ
   れた予め定められたプログラムに従う走査サイク
   ルと同期させて可変的に減衰されることを特徴と
   する上記遠隔的定量的監視方法。 ２ 被監視気体の特異吸収波長を含む少なくとも
   一つのレーザー輻射検出ビームと被監視気体によ
   つて強くは吸収されない少なくとも一つのレーザ
   ー輻射参照ビームとを発生させるように同調しう
   る少なくとも一つの連続モードレーザー源３１，
   ３２； 各ビームに相異なる振幅変調を与えて、それら
   のビームについての変調周波数が相異なる位相で
   もつて相異なるか、同一であるようにするための
   手段３３，３４； それらの変調された検出及び参照ビーム同士を
   結合して、二つのビームが実質上相互に一致して
   いるか、あるいは二つのビームが接近して一緒に
   そして相互に平行な状態にある一つの結合ビーム
   とするための手段； 結合ビームを第１の走査位置から反復的角運動
   によつて気体雰囲気内に向けることにより、結合
   ビームを順次に複数の位置に向けることにより、
   結合ビームを順次に複数の位置に向けるための走
   査手段３７，３８，３９； 雰囲気から装置へ返還される輻射の少なくとも
   一部分を捕集する手段４０； 捕集された輻射の強度に対応する電気信号を与
   えるための検出器手段４１； 捕集された輻射内の、結合ビーム及び参照ビー
   ムからそれぞれ由来する割合に対応する電気信号
   のそれぞれを単離するために、前記の相異なるそ
   れぞれの変調に選択的に感受性である回路手段４
   ３，４５；４４，４６； それらの単離信号同士の比信号を形成して、結
   合ビームによつてトラバースされた選定気体の量
   の尺度を与えるための手段４７；及び 検出気体量を指示する手段５０； からなる、気体環境中の一種またはそれ以上の選
   定気体を遠隔的に定量的に監視する装置におい
   て： 検出手段４１によつて検出されるレーザー源か
   らの輻射を、被走査領域内の物体の位置により決
   定された予め定められたプログラムに従う走査サ
   イクルと同期させて可変的に減衰させるための手
   段４８，６０，６１，６２，６３を備えたことを
   特徴とする上記遠隔的定量的監視装置。