JPH053969Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えばサンプル流体に対する流体変
調などの変調動作に同期して測定信号処理を行う
ように構成された流体分析装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

この種の流体分析装置は、第６図に示すよう
に、サンプル流体Ｓと比較流体Ｒとを所定の周波
数で交互に切り換えるバルブとか、あるいは、サ
ンプル流体Ｓおよび比較流体Ｒに照射する測定光
を所定の周波数で断続する回転チヨツパー等の変
調手段Ｖを用いることにより、例えば、ケミカル
ルミネツセンス検出器（CLD）とか、フレーム
イオン検出器（FID）とか、あるいは、コンデン
サマイクロフオン方式またはマイクロフロー方式
等によるニユーマテイツク型検出器やサーモパイ
ルあるいは半導体等の固体検出器を備えた非分散
型赤外線分析装置（NDIR）などの所定の検出器
Ｄおよびプリアンプ２を有する分析部Ａから、所
定の周波数Ｆ（ヘルツ）で変調された出力信号Ｏ
を得るように構成すると共に、前記変調手段Ｖに
よる実際の変調動作を表す（つまり同期した）周
波数信号Ｆ（ヘルツ）を検出するための実変調動
作信号検出器Ｃを設け、かつ、前記分析部Ａから
の出力信号Ｏから、前記変調手段Ｖによる変調周
波数Ｆ付近の帯域の信号のみを通過させるバンド
パスフイルターａと、前記実変調動作信号検出器
Ｃから出力される実際の変調動作を表す周波数信
号に同期して、前記バンドパスフイルターａから
の出力信号を検波整流する同期検波整流器ｂと、
その同期検波整流器ｂからの出力信号を平滑化す
るための平滑素子ｃとから成る信号分析手段Ｂを
設けて構成されている。

前記信号処理手段Ｂとしては、例えばフーリエ
解析（周波数分離処理に相当する）および絶対値
平均化処理（整流・平滑化処理に相当する）など
の数値解析の演算処理が可能なコンピユーターを
用いるとか、あるいは、ロツクインアンプなどの
電気回路を用いるというように、種々のソフトあ
るいはハードによる適宜手段を構成することが可
能であるが、上記流体分析装置においては、特
に、バンドパスフイルターａと、同期検波整流器
ｂと、例えばローパスフイルターやコンデンサー
で構成される平滑素子ｃとを直列接続して成る信
号処理系列で構成してあるため、前記のようなコ
ンピユーターあるいはロツクインアンプを用いる
手段に比べて、非常に簡単でかつ安価に構成でき
るのみならず、バンドパスフイルターａのみでは
不十分である虞れがある周波数分離作用を同期検
波整流器ｂにより補足してより一層精度の良い周
波数分離を行うことができ、例えば、ただ単にバ
ンドパスフイルターのみで周波数分離した後で直
ちに絶対値整流するだけの構成のものに比べて、
格段に優れた信号処理性能（Ｓ／Ｎ比）を得られ
る、という基本的利点を有している。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のような優れた利点を有す
る流体分析装置においても、次のような問題があ
つた。

即ち、常に精度の良い測定を行えるようにする
ためには、測定時の前、あるいは、定期的なメン
テナンス時において、前記信号処理手段Ｂにおけ
るバンドパスフイルターａの通過帯域周波数が正
しく設定されているか否かをチエツクし、必要が
あればバンドパスフイルターａのボリユームｄを
操作してその調整をすることが肝要であるが、そ
のようなチエツク・調整作業を行うに際して、従
来は、濃度が既知でかつノイズの少ない安定した
指示値が得られる高濃度流体を準備して、その高
濃度流体を前記サンプル流体Ｓとして流し、その
ときの指示値に基いて前記バンドパスフイルター
ａのチエツクおよび調整をするとか、あるいは、
第７図に示すように、前記変調手段Ｖおよび実変
調動作信号検出器Ｃの代わりに、所定のレベルお
よび周波数を有する基準信号を発振させることが
可能な基準オシレーターＺを接続して、そのとき
の指示値に基いて前記バンドパスフイルターａの
チエツクおよび調整をする、といつた非常に面倒
でかつ調整工数が多くてコストのかかる手段によ
らなければならないという欠点があつた。

なお、このような欠点は、後述の実施例に示す
マルチ流体変調方式による流体分析装置（本願出
願人が最近開発したもの）のように、信号処理手
段において複数個のバンドパスフイルターが設け
られているような場合には、特に大きな問題とな
る。

本考案は、かかる従来実情に鑑みてなされたも
のであつて、その目的は、前述したように基準と
なる高濃度流体あるいは基準オシレーターを用い
る必要無く、容易かつ能率的に信号処理手段にお
けるバンドパスフイルターのチエツクおよび調整
を行うことができる手段を備えた流体分析装置を
提供せんとすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本考案は、第１図
の基本的構成図（クレーム対応図）に示すよう
に、 サンプル流体Ｓを比較流体Ｒにより所定の周波
数Ｆ（ヘルツ）で流体変調する等の変調手段Ｖを
用いることにより、分析部Ａから所定の周波数Ｆ
（ヘルツ）で変調された出力信号Ｏを得るように
構成すると共に、 前記変調手段Ｖによる実際の変調動作を表す周
波数信号Ｆ（ヘルツ）を検出するための実変調動
作信号検出器Ｃを設け、かつ、 前記分析部Ａからの出力信号から、前記変調手
段Ｖによる変調周波数Ｆ（ヘルツ）付近の帯域の
信号のみを通過させるバンドパスフイルターａ
と、前記実変調動作信号検出器Ｃから出力される
実際の変調動作を表す周波数信号Ｆ（ヘルツ）に
同期して、前記バンドパスフイルターａからの出
力信号を検波整流する同期検波整流器ｂと、前記
同期検波整流器ｂからの出力信号を平滑化するた
めの平滑素子ｃとから成る信号分析手段Ｂを設け
て構成された流体変調方式による流体分析装置に
おいて、 前記実変調動作信号検出器Ｃから出力された実
際の変調動作を表す周波数信号Ｆ（ヘルツ）を、
前記信号分析手段Ｂにおけるバンドパスフイルタ
ーａの帯域周波数調整用の信号としても利用でき
るように、そのバンドパスフイルターａの入力段
に、前記分析部Ａからの出力信号をそのバンドパ
スフイルターａに供給する測定状態と、前記実変
調動作信号検出器Ｃからの出力信号をそのバンド
パスフイルターａに供給するチエツク・調整状態
とに切り換え可能なスイツチ手段SWを設けてあ
る、 という点に特徴がある。

〔作用〕

上記特徴構成により発揮される作用は下記の通
りである。

即ち、上記本考案による流体分析装置において
は、分析部Ａからの出力信号を信号分析手段Ｂに
おけるバンドパスフイルターａに供給する測定状
態と、実変調動作信号検出器Ｃから出力された実
際の変調動作を表す周波数信号Ｆ（ヘルツ）をそ
のバンドパスフイルターａに供給するチエツク・
調整状態とに任意に切り換えることができるスイ
ツチ手段SWを設ける、という非常に簡素かつ安
価に構成できる手段を講じただけでありながら、
本来は検波整流回路ｂに所定の動作を行わせるた
めに必要とされている実際の変調動作を表す周波
数信号Ｆ（ヘルツ）を、バンドパスフイルターａ
の帯域周波数調整用の信号としても有効利用でき
るように構成されているから、測定時の前、ある
いは、定期的なメンテナンス時において、バンド
パスフイルターａのチエツクおよび調整作業を行
うに際しては、従来のように、基準となる高濃度
流体あるいは基準オシレーターを用いるといつた
非常に面倒でかつ調整工数が多くてコストのかか
る不経済な手段によること無く、単に前記スイツ
チ手段SWを測定状態からチエツク・調整状態に
切り換えるだけの容易かつ能率的な操作にてそれ
を行うことができるようになつた。

〔実施例〕

以下、本考案に係る流体分析装置の具体的実施
例を図面（第２図ないし第５図）に基いて説明す
る。

第１図および第２図は、本願出願人の開発によ
るマルチ流体変調方式という画期的な手法を採用
することによつて、ただ１個の検出器を用いるだ
けでありながら、複数の（または複数の系に分流
された）サンプル流体Ｓ１，Ｓ２を、同時にかつ
連続的に分析することができる流体分析装置に、
本考案を適用した場合の全体概略構成図およびそ
の要部（信号処理手段Ｂ）のブロツク回路構成図
を示している。

なお、前記マルチ流体変調方式による流体分析
方法ならびに流体分析装置の基本的概念について
は、本願出願人に係る昭和62年12月11日付け出願
の特許願および昭和62年12月12日付け出願の特許
願等の先願により、既に提案しているところであ
る。

即ち、このマルチ流体変調方式による流体分析
装置は、第２図から明らかなように、複数（この
例では２つ）のサンプル流体Ｓ１，Ｓ２（これら
は、もともと異なるものでも、あるいは、単一の
サンプル流体を２つの系に分流したものでもよ
い）を、夫々、比較流体Ｒ１，Ｒ２により互いに
異なる周波数Ｆ１（この例では１Hz），Ｆ２（こ
の例では１Hz）で流体変調する（つまり、サンプ
ル流体と比較流体とを交互に通過させる）ための
変調手段Ｖとしての流体変調手段Ｖ１，Ｖ２と、
ただ一個の検出器Ｄ（２はプリアンプを示す）を
有すると共に、前記流体変調された両サンプル流
体Ｓ１，Ｓ２が同時にかつ連続的に供給される分
析部Ａと、前記分析部Ａにおける前記検出器Ｄか
らの出力信号Ｏを、適宜周波数分離手段および信
号整流・平滑手段（第２図においては概念的に示
している）を用いて、前記各サンプル流体Ｓ１，
Ｓ２に対する各変調周波数Ｆ１，Ｆ２の信号成分
Ｏ１，Ｏ２に分離して夫々整流および平滑化処理
することにより、前記各々サンプル流体Ｓ１，Ｓ
２に関する分析値を得るための信号処理手段Ｂと
から成り、更に、前記信号処理手段Ｂを構成する
に、第３図のブロツク回路構成図に具体的に示し
ているように、前記検出器Ｄからの出力信号Ｏか
ら、前記各変調周波数Ｆ１，Ｆ２付近の帯域の信
号のみを夫々通過させる２つのバンドパスフイル
ターａ１，ａ２を互いに並列的に設けると共に、
前記各バンドパスフイルターａ１，ａ２の後段
に、その通過帯域周波数Ｆ１，Ｆ２に対応する流
体変調手段Ｖ１，Ｖ２による実際の流体変調動作
を表す周波数信号（これは後で詳述する実変調動
作信号検出器Ｃおよび周波数変換回路１０によつ
て与えられる）に同期して、そのバンドパスフイ
ルターａ１，ａ２からの出力信号を検波整流する
同期検波整流器ｂ１，ｂ２を設け、かつ、前記各
同期検波整流器ｂ１，ｂ２の後段には、それから
の出力信号を平滑化するためのローパスフイルタ
ー（L.P.F）あるいはコンデンサーなどから成る
平滑素子ｃ１，ｃ２を設けてある。

ところで、前記変調手段Ｖ（流体変調手段Ｖ１，
Ｖ２）およびその周辺の構成は、本実施例では下
記のように構成されている。

即ち、第４図に示すように、前記各流体変調手
段Ｖ１，Ｖ２を、夫々、サンプル流体Ｓ１，Ｓ２
の流入口３、比較流体Ｒ１，Ｒ２の流入口５、分
析部Ａへの流出口６、排出流路への排出口４を備
えたハウジングＨ内に、後述する駆動機構により
所定周期で回転駆動可能な流路切り換え用ロータ
ーＲを設けて成るロータリーバルブで構成し、高
い方の流体変調周波数（２Hz）を持つ流体変調手
段Ｖ２を構成するロータリーバルブのローターＲ
を、回転数が２Hzに制御されたモーター７で直接
回転駆動する一方、低い方の流体変調周波数（１
Hz）を持つ流体変調手段Ｖ１を構成するロータリ
ーバルブのローターＲを、前記モーター７の回転
数を1/2に減速する減速ギア機構から成る変速機
構８により回転駆動するようにしてある。つま
り、前記両ロータリーバルブの両ローターＲ，Ｒ
は、１つのモーター７および所定の変速比（1/2）
を有する変速機構８を介して、互いに一定の相対
関係を保持する状態で連繋して回転駆動されるよ
うに構成されている。

また、前記減速ギア機構８からそれに対応する
一方の流体変調手段Ｖ１のローターＲに至る回転
軸系の方にのみ、その流体変調手段Ｖ１による実
際の変調動作を表す（つまり同期した）周波数信
号（１Hz）を生成するための、例えばフオトイン
ターラプターなどで構成される実変調動作信号検
出器Ｃが設けられている。

更に、前記信号分析手段Ｂにおいては、前記第
３図から明らかなように、前記実変調動作信号検
出器Ｃから出力された一方の流体変調手段（ロー
タリーバルブ）Ｖ１の実流体変調動作信号（１
Hz）を、それに対応する一方の系における同期検
波整流器ｂ１に直接供給するように構成すると共
に、他方の系における同期検波整流器ｂ２には、
前記一方の実流体変調動作信号（１Hz）に基いて
他方の流体変調手段（ロータリーバルブ）Ｖ２の
流体変調動作に対応する流体変調動作信号（２
Hz）を生成するための周波数変換回路１０を設け
て、その周波数変換回路１０から出力される他方
の変調動作に対応する流体変調動作信号（２Hz）
を、供給するように構成してある。

そして、上記したような基本的構成を有するマ
ルチ流体変調方式による流体分析装置において、
本考案では、更に、前記第３図から明らかなよう
に、前記実変調動作信号検出器Ｃか出力された実
際の変調動作を表す周波数信号（１Hz）を、それ
に対応するバンドパスフイルターａ１の帯域周波
数調整用の信号としても利用できるように、その
バンドパスフイルターａ１の入力段に、前記分析
部Ａからの出力信号Ｏをそのバンドパスフイルタ
ーａ１に供給する測定状態と、前記実変調動作信
号検出器Ｃからの出力信号をそのバンドパスフイ
ルターａ１に供給するチエツク・調整状態とに切
り換え可能なスイツチ手段SW１を設けると共
に、他方のバンドパスフイルターａ２に関して
も、そのバンドパスフイルターａ２の入力段に、
前記分析部Ａからの出力信号Ｏをそのバンドパス
フイルターａ２に供給する測定状態と、それに対
応する実際の変調動作を行う周波数信号（２Hz：
これは前述した周波数変換回路１０を介して与え
られる）そのバンドパスフイルターａ２に供給す
るチエツク・調整状態とに切り換え可能なスイツ
チ手段SW２を設けてある。なお、前記両スイツ
チ手段SW１，SW２は各別に操作可能に構成し
てもよく、あるいは、一括して操作できるように
連動構成としてもよい。また、図中、ｅ１，ｅ２
は夫々レベル調整器を示している。

上記のように構成されたマルチ流体変調方式に
よる流体分析装置においては、常に良好な測定精
度が保証されるように、例えば、測定時の前、あ
るいは、定期的なメンテナンス時等に、前記信号
処理手段Ｂにおける両バンドパスフイルターａ
１，ａ２のチエツクおよび調整作業を行うに際し
ては、前記両スイツチ手段SW１，SW２を測定
状態からチエツク・調整状態に切り換えて、その
ときの各測定系の指示値に基いて、それらバンド
パスフイルターａ１，ａ２のチエツクを行い、必
要であれば、夫々のバンドパスフイルターａ１，
ａ２に付設されている調整用ボリユームｄ１，ｄ
２を適宜操作することにより、その通過帯域周波
数（１Hz，２Hz）を正確に合わせればよく、非常
に容易かつ能率的にその作業を行うことができ
る。

第５図は別の実施例を示し、これは、上記実施
例のように一方の流体変調手段Ｖ１にのみ実変調
動作検出器Ｃを付設してその変調動作信号（１
Hz）を実測し、他方の流体変調手段Ｖ２に対応す
る変調動作信号（２Hz）は周波数変換回路１０に
より生成するという手段を用いるのでは無く、両
流体変調手段Ｖ１，Ｖ２に、共に、実変調動作検
出器Ｃ１，Ｃ２を付設して、その変調動作信号
（１Hz，２Hz）を実測するように構成したもので
ある。その他の構成および動作等については、上
記実施例のものと同様であるので、同じ機能を有
する部材には同じ参照符号を付することにより、
ここではその説明は省略する。

〔考案の効果〕

以上詳述したところから明らかなように、本考
案に係る流体分析装置によれば、実変調動作信号
検出器から出力された実際の変調動作を表す周波
数信号を、前記信号分析手段におけるバンドパス
フイルターの帯域周波数調整用の信号としても利
用できるように、そのバンドパスフイルターの入
力段に、前記分析部からの出力信号をそのバンド
パスフイルターに供給する測定状態と、前記実変
調動作信号検出器からの出力信号をそのバンドパ
スフイルターに供給するチエツク・調整状態とに
切り換え可能なスイツチ手段を設ける、という非
常に簡素かつ安価に構成できる手段を講じるのみ
でありながら、信号処理手段におけうバンドパス
フイルターのチエツクおよび調整作業を行うに際
して、従来のように基準となる高濃度流体あるい
は基準オシレーターを用いるといつた非常に面倒
でかつ調整工数が多くてコストのかかる不経済な
手段によること無く、単に前記スイツチ手段を測
定状態からチエツク・調整状態に切り換えるだけ
の容易かつ能率的な操作にてそれを行うことがで
きる、という実用上優れた効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る流体分析装置の基本的構
成図（クレーム対応図）を示している。また、第
２図ないし第４図は本考案に係る流体分析装置の
具体的実施例を示し、第２図はマルチ流体変調方
式による流体分析装置の全体概略構成図、第３図
は要部（信号処理手段）の回路構成図、第４図は
要部（流体変調手段の駆動機構）の模式的構成図
であり、そして、第５図は別の実施例に係る要部
（信号処理手段）の回路構成図である。更に、第
６図および第７図は本考案の技術的背景ならびに
先行技術における問題点を説明するためのもので
あつて、第６図は従来技術に係る流体分析装置の
全体概略構成図を示し、第７図はその一使用例の
説明図を示している。 Ｓ，Ｓ１，Ｓ２……サンプル流体、Ｒ，Ｒ１，
Ｒ２……比較流体、Ｆ，Ｆ１，Ｆ２……変調周波
数、Ｖ，Ｖ１，Ｖ２……変調手段、Ｃ，Ｃ１，Ｃ
２……実変調動作信号検出器、Ａ……分析部、Ｄ
……検出器、Ｂ……信号処理手段、Ｏ……検出器
Ｄからの出力信号、Ｏ１，Ｏ２……サンプル流体
Ｓ１，Ｓ２に対する各変調周波数Ｆ１，Ｆ２の信
号成分、ａ，ａ１，ａ２，……バンドパスフイル
ター、ｂ，ｂ１，ｂ２……同期検波整流器、ｃ，
ｃ１，ｃ２……ローパスフイルター、Ｓ，SW
１，SW２……スイツチ手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 サンプル流体を比較流体により所定の周波数で
   流体変調する等の変調手段を用いることにより、
   分析部から所定の周波数で変調された出力信号を
   得るように構成すると共に、 前記変調手段による実際の変調動作を表す周波
   数信号を検出するための実変調動作信号検出器を
   設け、かつ、 前記分析部からの出力信号から、前記変調手段
   による変調周波数付近の帯域の信号のみを通過さ
   せるバンドパスフイルターと、前記実変調動作信
   号検出器から出力される実際の変調動作を表す周
   波数信号に同期して、前記バンドパスフイルター
   からの出力信号を検波整流する同期検波整流器
   と、前記同期検波整流器からの出力信号を平滑化
   するための平滑素子とから成る信号分析手段を設
   けて構成された流体変調方式による流体分析装置
   において、 前記実変調動作信号検出器から出力された実際
   の変調動作を表す周波数信号を、前記信号分析手
   段におけるバンドパスフイルターの帯域周波数調
   整用の信号としても利用できるように、そのバン
   ドパスフイルターの入力段に、前記分析部からの
   出力信号をそのバンドパスフイルターに供給する
   測定状態と、前記実変調動作信号検出器からの出
   力信号をそのバンドパスフイルターに供給するチ
   エツク・調整状態とに切り換え可能なスイツチ手
   段を設けてある、 ことを特徴とする流体変調方式による流体分析装
   置。