JPH05157689A - ガス分析計 - Google Patents

ガス分析計

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JPH05157689A
JPH05157689A JP34966791A JP34966791A JPH05157689A JP H05157689 A JPH05157689 A JP H05157689A JP 34966791 A JP34966791 A JP 34966791A JP 34966791 A JP34966791 A JP 34966791A JP H05157689 A JPH05157689 A JP H05157689A
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JP
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gas analyzer
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wavelength
wavelength band
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JP34966791A
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Masahiko Ishida
正彦 石田
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Horiba Ltd
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Horiba Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料ガスのH2 Oを高速応答で測定すること
が可能なガス分析計をうる。 【構成】 赤外線の光源1から射出され、かつレフレク
タ2で反射された赤外線を集光レンズ3で集光して試料
用のセル4に入射するように構成され、かつ、セル4を
透過した赤外線が入射される検出器5内に、PbSe検
出素子15が配置されるとともに、透過する光線の波長帯
域の中心波長が2.6μmで、半値幅が4%の光学フイ
ルタ16が前記PbSe検出素子15と相対して配置されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車その他の排気や
大気などのガスの成分を分析するガス分析計に関する。
【0002】
【従来の技術】排気や大気などの成分を分析するガス分
析計において、光源と試料ガスを導入するセル及びパイ
ロセンサを光学的直列に配置するとともに、前記光源と
パイロセンサとの間に、透過する光線の波長帯域の中心
波長が約5.8μmの光学フイルタを配置して、前記試
料ガスのH2 Oを測定するガス分析計が知られている。
そして、H2 Oを測定するガス分析計に使用する光学フ
イルタとしては、前記のように、透過する光線の波長帯
域の中心波長が約5.8μmの光学フイルタを使用する
ことが一般的であり、中心波長が約5.8μm以外の光
学フイルタを使用することは行われないのが現状であ
る。換言すれば、H2 O用ガス分析計には、透過する光
線の波長帯域の中心波長がほぼ5.8μmの光学フイル
タを使用することが最適であると考えられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のH2 Oを測
定することが可能なガス分析計は、H2 Oを測定するこ
とについては支障は存在しない。しかし、高速応答をう
ることは困難である課題がある。
【0004】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、試料のH2 Oを高速応答で測定することが可能な
ガス分析計をうることを目的とする。
【0005】本発明者は、前記従来のH2 Oガス分析計
の応答速度が低い課題を解決する検討を種々進めた結
果、黒体曲線と吸収スペクトルと光学フイルタを掛け合
わせた計算では、H2 Oの感度は2.7μm付近が最も
大きくて、高速応答をうることが可能であることを見出
だした。これは、例えば図1に示した、半値幅4%の光
学フイルタの分光スペクトルAとH2 Oガス分析計の感
度特性Bとの関係図、及び図2に示した、半値幅9%の
光学フイルタの分光スペクトルAとH2 Oガス分析計の
感度特性Bとの関係図のそれぞれからも明らかであっ
て、従来H2 Oガス分析計に使用されてきた約5.8μ
m(1724cm-1)付近の波長の感度に比して、2.7
μm(3703cm-1)付近の波長の感度の方が2倍強高
いことが判明する。本発明は、前記各波長におけるH2
Oの感度の大きな差に基づいて完成したものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のガス分析計は、
光源と、この光源から射出された光線が透過する試料用
のセル及びPbSe検出素子が光学的直列に配置された
ガス分析計において、前記光源とPbSe検出素子との
間に、透過する光線の波長帯域の中心波長が約2.4〜
3.0μmの光学フイルタが配置されたことを特徴とす
る。
【0007】前記光学フイルタの半値幅は1〜12%に
設定することが可能である。また、光学フイルタを透過
する光線の波長帯域の中心波長を2.6μm、半値幅を
約4%に設定すれば、試料ガスのH2 O測定において、
CO2 の干渉を除くことに対して有効である。そして、
複数のPbSe検出素子、例えば、H2 O、CO2 、C
O、HC及び基準用の各PbSe検出素子を並べて配置
して、その内の1個のPbSe検出素子と相対して、透
過する光線の波長帯域の中心波長が約2.4〜3.0μ
mの前記光学フイルタを配置し、他の各PbSe検出素
子と相対して、H2 O以外の測定成分に対応した波長帯
域を透過する光学フイルタを配置して、H2 Oを含む複
数の成分を各別にかつ同時に測定する一体型PbSe検
出器を構成することも可能である。
【0008】
【作用】前記本発明のガス分析計は、前記セルに試料ガ
スを供給し、かつ光源から射出した光線を前記セルに導
入して透過させるとともに、透過する光線の波長帯域の
中心波長がほぼ2.4〜3.0である光学フイルタを透
過した光線をPbSe検出素子で検出して、その光量に
基づいて前記試料ガスのH2 Oを測定するものである。
そして、例えば図3に一部を示した、透過する光線の波
長帯域の中心波長が2.7μmで半値幅が8%の光学フ
イルタの分光スペクトルAとH2 Oの吸収スペクトル及
びPbSe検出素子の分光特性Cの関係図から明らかな
ように、PbSe検出素子は、前記光学フイルタを透過
する光線の波長帯域を含む、約2〜5μmの波長域にお
いて感度を有し、かつ前記光学フイルタを透過した波長
は、前記のようにエネルギが大きいから、高速応答で試
料ガスのH2 Oを測定することが可能である。
【0009】そして、前記光学フイルタを透過する光線
の波長帯域の中心波長を2.6μmに、半値幅を4%に
設定すると、その光学フイルタがCO2 の吸収波長帯域
をほぼカットするから、CO2 の干渉を排除して、精度
よくかつ高速応答によるH2 Oの測定を可能にすること
ができる。また、複数のPbSe検出素子を並べて配置
し、かつそのそれぞれに光学フイルタを配置すること
で、試料ガスのH2 Oを含む複数成分を同時にかつ各別
に高速応答で測定することが可能である。
【0010】
【実施例】本発明のガス分析計の第1実施例を図4〜6
について説明する。
【0011】図4〜6において、1は赤外線の光源、2
は光源1から射出された赤外線を反射するレフレクタ
で、これで反射された赤外線を集光レンズ3で集光して
試料用のセル4に入射するように構成されている。5は
セル4を透過した光線が入射される検出器、6は検出器
5と前記セル4との間に配置されたチョッパーホイール
で、これをDCモータ7で回転するように構成されてい
る。
【0012】前記検出器5は、図5に示したように構成
されている。図5において、8は金属などで形成された
ケースで、その端部壁9に設けた開口部10を、赤外線を
透過するサファイヤなどからなる窓11で閉鎖している。
前記ケース8の内面は、サンドブラストまたは表面を荒
れさせる黒化処理などで粗面にして、赤外線の吸収が可
能に構成されている。12はケース8を密封するステム、
13は窓材11と相対してステム12に取付けられた、アルミ
ニウムなどの熱伝導度がよい材料からなる断面凹形状の
ホルダで、その収容凹部14にPbSe検出素子15が配置
されている。16は収容凹部14を閉鎖する状態にしてホル
ダ13に取付けられた、透過する光線の波長帯域の中心波
長が2.6μmで、半値幅が4%の光学フイルタであっ
て、この光学フイルタ16を透過した赤外線が前記PbS
e検出素子15に入射される。17a,17b はステム12を貫通
したリードピンで、これらに対するリード線の図示を省
略した。
【0013】前記検出器5に使用した光学フイルタ16の
分光スペクトルAとH2 O、CO2 の各吸収スペクトル
との関係は、図6のとおりである。
【0014】前記ガス分析計は、チョッパーホイール6
を回転させ、かつセル4に試料ガスを導入する。そし
て、光源1から射出された赤外線をレフレクタ2で反射
し、かつその反射赤外線を集光レンズ3で集光してセル
4を透過させて検出器5に入射するが、検出器5の光学
フイルタ16を透過してPbSe検出素子15に入射される
赤外線は、そのエネルギが前記のように大きいから、前
記試料ガスのH2 Oを高速応答で測定することが可能で
ある。しかも、透過する光線の波長帯域の中心波長が
2.6μm、半値幅が4%に設定された前記光学フイル
タ16は、図6から明らかなように、CO2 の吸収波長域
をほぼカットするから、CO2 の干渉影響を受けること
なく、高精度でH2 Oを測定することが可能である。
【0015】なお、前記光学フイルタ16は、セル4また
はチョッパーホイール6に取付けるなど、その配置位置
は任意にすることが可能である。
【0016】図7〜8は第2実施例を示すものであっ
て、前記第1実施例における検出器5に関する。
【0017】図7〜8において、5は検出器、8は検出
器5を構成する金属などからなるケースで、その端部を
閉鎖したステム12にアルミニウムなどからなるホルダ13
が取付けられ、かつこのホルダ13に設けられた収容凹部
14a,14b,14c,14d,14e のそれぞれの内部に、H2 O、C
O2 、CO、HC及び基準用のPbSe検出素子15a,15
b,15c,15d,15e が配置されている。そして、収容凹部14
a,14b,14c,14d,14e のそれぞれにH2 O、CO2 、C
O、HC及び基準用の光学フイルタ16a,16b,16c,16d,16
e が配置されている。この光学フイルタ16a,16b,16c,16
d,16e のそれぞれを透過する各光線の波長帯域の各中心
波長と半値幅は、次のとおりである。 H2 O測定用光学フイルタ16a 中心波長 2.7μm 半値幅 8% CO2 測定用光学フイルタ16b 中心波長 4.3μm 半値幅 4.2% CO測定用光学フイルタ16c 中心波長 4.7μm 半値幅 8.6% HC測定用光学フイルタ16d 中心波長 3,4μm 半値幅 8,6% 基準用光学フイルタ16e 中心波長 3,8μm 半値幅 3,0% 他の構成は、前記第1実施例と同じであるから、同符号
を付して示した。
【0018】前記のように構成された検出器5は、セル
(図示省略)を透過した光線が窓11を透過するととも
に、光学フイルタ16a,16b,16c,16d,16e のそれぞれに設
定された中心波長と半値幅に対応した波長帯域が選択的
に透過して、PbSe検出素子15a,15b,15c,15d,15e の
それぞれに入射されるから、PbSe検出素子15a,15b,
15c,15d,15e の各出力信号に基づいて、試料ガスのH2
O、CO2 、CO、HCのそれぞれを、各別にかつ同時
に高速応答で測定することが可能である。この第2実施
例の検出器5は、前記4種類の成分を測定するものであ
るが、H2 O以外の測定成分の種類と数は任意に設定す
ることが可能である。
【0019】
【発明の効果】本発明の請求項1のガス分析計は、上記
のように、光源と、この光源から射出された光線が透過
する試料用のセル及びPbSe検出素子が光学的直列に
配置されたガス分析計において、前記光源とPbSe検
出素子との間に、透過する光線の波長帯域の中心波長が
約2.4〜3.0μmの光学フイルタを配置したもので
ある。そして、黒体曲線と吸収スペクトルと光学フイル
タを掛け合わせた計算から明らかなように、前記約2.
4〜3.0μm付近におけるH2 Oの感度が最も大きい
から、試料ガスのH2 Oを高速応答で測定することが可
能である。
【0020】そして、請求項3のガス分析計は、前記光
学フイルタを透過する光線の波長帯域の中心波長が約
2.6μmで、半値幅が約4%に設定されており、CO
2 の吸収波長帯域をほぼカットすることが可能であるか
ら、CO2 の干渉を排除して高精度でかつ高速応答でH
2 Oを測定することが可能である。また、請求項4のガ
ス分析計は、複数のPbSe検出素子を並べて配置し
て、その内1個のPbSe検出素子に前記請求項1の光
学フイルタを配置し、他のPbSe検出素子のそれぞれ
に対して、各測定成分に対応した光学フイルタを配置し
ているから、H2 Oと他の任意数の成分とを、同時にか
つ各別に高速応答で測定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】光学フイルタの分光スペクトルとH2 Oガス分
析計の感度特性との関係図である。
【図2】光学フイルタの分光スペクトルとH2 Oガス分
析計の感度特性との関係図である。
【図3】光学フイルタとH2 Oの分光スペクトル及びP
bSe検出素子の分光特性の関係図である。
【図4】第1実施例の構成図である。
【図5】第1実施例の検出器の拡大断面図である。
【図6】第1実施例の光学フイルタとH2 O、CO2 の
分光スペクトル図である。
【図7】第2実施例の断正面図である。
【図8】第2実施例の断平面図である。
【符号の説明】
1…光源、4…セル、5…検出器、15…PbSe検出素
子、16…光学フイルタ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、この光源から射出された光線が
    透過する試料用のセル及びPbSe検出素子が光学的直
    列に配置されたガス分析計において、前記光源とPbS
    e検出素子との間に、透過する光線の波長帯域の中心波
    長が約2.4〜3.0μmの光学フイルタが配置された
    ことを特徴とするガス分析計。
  2. 【請求項2】光学フイルタの半値幅が1〜12%に設定
    されたことを特徴とする請求項1のガス分析計。
  3. 【請求項3】透過する光線の波長帯域の中心波長が約
    2.6μmで、半値幅が約4%の光学フイルタが使用さ
    れたことを特徴とする請求項1のガス分析計。
  4. 【請求項4】複数のPbSe検出素子が並べて配置さ
    れ、その内の1個のPbSe検出素子と相対して、透過
    する光線の波長帯域の中心波長が約2.4〜3.0μm
    の光学フイルタが配置され、他の各PbSe検出素子と
    相対して、H2O以外の測定成分に対応した波長帯域を
    透過する各光学フイルタが配置されたことを特徴とする
    請求項1または2のガス分析計。
JP34966791A 1991-12-07 1991-12-07 ガス分析計 Pending JPH05157689A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7091043B2 (en) 1999-12-10 2006-08-15 Showa Denko K.K. Method for measuring water concentration in ammonia
JP2009128111A (ja) * 2007-11-21 2009-06-11 Yazaki Corp 受光ユニット及び濃度測定装置
JP2011530691A (ja) * 2008-04-21 2011-12-22 エフエスシー カンパニー,リミテッド 雨滴感知センサー

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