JPH0565023B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0565023B2 JPH0565023B2 JP61043220A JP4322086A JPH0565023B2 JP H0565023 B2 JPH0565023 B2 JP H0565023B2 JP 61043220 A JP61043220 A JP 61043220A JP 4322086 A JP4322086 A JP 4322086A JP H0565023 B2 JPH0565023 B2 JP H0565023B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- light
- measured
- wavelength
- measurement light
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
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
- G01N21/17—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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、気体の濃度および分圧を測定するも
ので、特に鉄鋼業において使用される各種熱処理
炉内における気体の濃度および分圧の測定、管理
や各業種において使用されている各種プロセスに
おける雰囲気気体の濃度および分圧の測定、管理
等に適用されるものである。 〔従来の技術〕 鉄鋼業において使用される加熱炉、焼鈍炉を始
め、気体の成分濃度および分圧が管理された雰囲
気中で行なわれるプロセスは数多く存在し、そこ
では気体の濃度および分圧を測定することが不可
欠である。そのため現在は、測定用プローブを被
測定雰囲気中に直接挿入し測定を行う方法や、被
測定気体（以下ガスという）を適当な装置を用い
て吸引しプロセスの外部で測定する方法などが行
われている。 しかしながらこれらの方法は、例えばプロセス
の雰囲気が高温、高圧状態にある場合や腐食性の
強い気体成分から構成されている場合等々、苛酷
な条件下では、測定用プローブの耐熱、耐圧、耐
腐食性能に限界があることや、ガスを外部に取出
すことに起因して、ガス成分が失われてしまうこ
とがある等々、種々の問題があり、正確な測定を
行なうことができない場合があつた。 本発明者は、上記のような問題点を解決し、光
の吸収強度を利用し、測定用の光のプロセス中の
管理雰囲気中を直接通過させることにより、その
ガス成分の濃度および分圧を正確にするための方
法および装置を発明し、特願昭59−169994号、同
59−169995号および同59−169996号に開示した。
この方法および装置は、ガス成分の濃度および分
圧を正確に測定することができ、非常に有効であ
るが、その測定機構中に機械的駆動部分があるた
め、使用環境によつては、作動中駆動部分に支障
を来たす可能性が考えられる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、前記の先願発明における機械的駆動
部分をなくし、装置の耐久性、信頼性の一層の向
上を図るとともに、光源の寿命、光学系の汚れ、
光軸のずれ等を監視し、それらの影響を補正し、
被測定ガスの濃度および分圧の測定を正確に行な
うことを目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、光源から被測定気体に向けて放射さ
れる光の一部を分割し、参照光としてその始強度
を測定するとともに残りの光を被測定気体を通過
させ反射させて後、該測定光を分割し、その一方
から参照光の終強度を測定し、他方から測定光の
強度を測定し、これらの参照光の始強度および終
強度、および測定光の強度から被測定気体の濃度
および分圧測定方法；および光源から放射される
測定光の光軸上にチヨツパーおよび測定光の一部
を分割するビームスプリツタを設け、さらに該ビ
ームスプリツタの表面に対向して被測定気体に吸
収を受けない波長λ1の光のみを透過するフイルタ
とするためのビームスプリツタを光軸上に配置
し、さらに該ビームスプリツタに対向して波長λ1
の光のみを透過するフイルタと光検出器とを設け
るとともに、ビームスプリツタの裏面に対向して
前記の波長λ1の光のみを透過するフイルタと光検
出器を設け、さらに該ビームスプリツタの裏面に
被測定気体により吸収を受ける波長λ2の光のみを
透過するフイルタと光検出器を設け、さらに測定
光を投射する被互定気体の後方に測定光を反射す
るレトロリフレクタを設け、かつ前記各光検出器
からの信号を入力し、被測定気体の濃度および分
圧を演算する信号処理系とを設けたことを特徴と
する気体の濃度および分圧測定装置に関するもの
である。 そこで先ず本発明の測定原理について説明す
る。第１表に示すように気体分子は分子振動に対
応して特定の波長の光を強く吸収する。そこで、
この特定の吸収波長をもつ光を用いて、気体の吸
収強度を測定し、これから測定対象ガスの濃度を
測定する方法は、例えば、特公昭51−20904号公
報に開示されているようにすでに行なわれてい
る。本発明は上記の特定の吸収波長をもつ光（以
下測定光という。）の他に、吸収波長に近いが、
光吸収を受けない波長の光（以下参照光という）
を用い、しかも両者が同一光路を通過するように
し、かつこの測定光および参照光について光源の
光強度（以下始強度という）および被測定気体中
を通過し、該気体による光吸収を受けた後の光強
度（以下終強度という）を測定し、これらの値か
らガス濃度の光路に沿う平均値を測定しようとす
るものである。 一般に、光吸収はLambert−Beerの法則に従
い Ｉ(L)＝I0 exp （−α・ｎ・Ｌ） と表される。但し、Ｉ（0）は始強度、ｎは被測定
気体の体積モル濃度、Ｌは光路長、αは吸収係
数、Ｉ(L)は終強度である。なお、吸収係数αは被
測定気体、使用波長により一義的に決まる物理定
数である。
ので、特に鉄鋼業において使用される各種熱処理
炉内における気体の濃度および分圧の測定、管理
や各業種において使用されている各種プロセスに
おける雰囲気気体の濃度および分圧の測定、管理
等に適用されるものである。 〔従来の技術〕 鉄鋼業において使用される加熱炉、焼鈍炉を始
め、気体の成分濃度および分圧が管理された雰囲
気中で行なわれるプロセスは数多く存在し、そこ
では気体の濃度および分圧を測定することが不可
欠である。そのため現在は、測定用プローブを被
測定雰囲気中に直接挿入し測定を行う方法や、被
測定気体（以下ガスという）を適当な装置を用い
て吸引しプロセスの外部で測定する方法などが行
われている。 しかしながらこれらの方法は、例えばプロセス
の雰囲気が高温、高圧状態にある場合や腐食性の
強い気体成分から構成されている場合等々、苛酷
な条件下では、測定用プローブの耐熱、耐圧、耐
腐食性能に限界があることや、ガスを外部に取出
すことに起因して、ガス成分が失われてしまうこ
とがある等々、種々の問題があり、正確な測定を
行なうことができない場合があつた。 本発明者は、上記のような問題点を解決し、光
の吸収強度を利用し、測定用の光のプロセス中の
管理雰囲気中を直接通過させることにより、その
ガス成分の濃度および分圧を正確にするための方
法および装置を発明し、特願昭59−169994号、同
59−169995号および同59−169996号に開示した。
この方法および装置は、ガス成分の濃度および分
圧を正確に測定することができ、非常に有効であ
るが、その測定機構中に機械的駆動部分があるた
め、使用環境によつては、作動中駆動部分に支障
を来たす可能性が考えられる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、前記の先願発明における機械的駆動
部分をなくし、装置の耐久性、信頼性の一層の向
上を図るとともに、光源の寿命、光学系の汚れ、
光軸のずれ等を監視し、それらの影響を補正し、
被測定ガスの濃度および分圧の測定を正確に行な
うことを目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、光源から被測定気体に向けて放射さ
れる光の一部を分割し、参照光としてその始強度
を測定するとともに残りの光を被測定気体を通過
させ反射させて後、該測定光を分割し、その一方
から参照光の終強度を測定し、他方から測定光の
強度を測定し、これらの参照光の始強度および終
強度、および測定光の強度から被測定気体の濃度
および分圧測定方法；および光源から放射される
測定光の光軸上にチヨツパーおよび測定光の一部
を分割するビームスプリツタを設け、さらに該ビ
ームスプリツタの表面に対向して被測定気体に吸
収を受けない波長λ1の光のみを透過するフイルタ
とするためのビームスプリツタを光軸上に配置
し、さらに該ビームスプリツタに対向して波長λ1
の光のみを透過するフイルタと光検出器とを設け
るとともに、ビームスプリツタの裏面に対向して
前記の波長λ1の光のみを透過するフイルタと光検
出器を設け、さらに該ビームスプリツタの裏面に
被測定気体により吸収を受ける波長λ2の光のみを
透過するフイルタと光検出器を設け、さらに測定
光を投射する被互定気体の後方に測定光を反射す
るレトロリフレクタを設け、かつ前記各光検出器
からの信号を入力し、被測定気体の濃度および分
圧を演算する信号処理系とを設けたことを特徴と
する気体の濃度および分圧測定装置に関するもの
である。 そこで先ず本発明の測定原理について説明す
る。第１表に示すように気体分子は分子振動に対
応して特定の波長の光を強く吸収する。そこで、
この特定の吸収波長をもつ光を用いて、気体の吸
収強度を測定し、これから測定対象ガスの濃度を
測定する方法は、例えば、特公昭51−20904号公
報に開示されているようにすでに行なわれてい
る。本発明は上記の特定の吸収波長をもつ光（以
下測定光という。）の他に、吸収波長に近いが、
光吸収を受けない波長の光（以下参照光という）
を用い、しかも両者が同一光路を通過するように
し、かつこの測定光および参照光について光源の
光強度（以下始強度という）および被測定気体中
を通過し、該気体による光吸収を受けた後の光強
度（以下終強度という）を測定し、これらの値か
らガス濃度の光路に沿う平均値を測定しようとす
るものである。 一般に、光吸収はLambert−Beerの法則に従
い Ｉ(L)＝I0 exp （−α・ｎ・Ｌ） と表される。但し、Ｉ（0）は始強度、ｎは被測定
気体の体積モル濃度、Ｌは光路長、αは吸収係
数、Ｉ(L)は終強度である。なお、吸収係数αは被
測定気体、使用波長により一義的に決まる物理定
数である。
【表】
本発明により得られる光強度I1〜I3は下記のよ
うに表わされる。ここでI1は投光部の検出器で検
出された信号出力、I2とI3はそれぞれ受光部の２
つの検知器で検出された信号出力である。 I1＝I〓1（０） I2＝KI〓1（０）exp（−α〓1・ｎ・Ｌ） I3＝KI〓2（０）exp（−α〓2・ｎ・Ｌ） 但し、λ1は参照光の波長、λ2は測定光の波長、
α〓1は波長〓1に対する被測定気体の吸収係数、α〓2
は波長λ2に対する被測定気体の吸収係数、I〓1
（０）は参照光の始強度、I〓2（０）は測定光の始
強度、ｎは被測定気体の体積モル濃度、Ｌは光路
長、Ｋは被測定気体による光吸収以外の光損失を
表わす係数で、光路上に存在する窓ガラスのよご
れによる損失、光軸ずれによる損失等を表わす。 光強度I1は光源強度を表わし、光源の劣化によ
る輝度低下を監視することで、光源寿命の推定、
交換時期の見極めを行なう。参照光の透過率τ1は τ1＝I2／I1＝Ｋ exp（−α〓1・
ｎ・Ｌ） となる。α〓1は被測定気体に吸収されないので、
参照光は、 α〓1≒０ としてよく、 τ1＝Ｋ となる。τ1は光路上での不要な光損失を表わすの
で、τ1を監視することにより、窓ガラスのよごれ
の監視、交換時期判定、光軸ずれの有無判定を行
なう。また、測定光の透過率τ2は、 τ2＝I3／I1＝Ｋ〔I〓2（０）／I〓1（０）〕exp（−α
〓2・
ｎ・Ｌ） となる。さらに透過率τ1，τ2の比τは、 τ＝τ2／τ1＝〔I〓2
うに表わされる。ここでI1は投光部の検出器で検
出された信号出力、I2とI3はそれぞれ受光部の２
つの検知器で検出された信号出力である。 I1＝I〓1（０） I2＝KI〓1（０）exp（−α〓1・ｎ・Ｌ） I3＝KI〓2（０）exp（−α〓2・ｎ・Ｌ） 但し、λ1は参照光の波長、λ2は測定光の波長、
α〓1は波長〓1に対する被測定気体の吸収係数、α〓2
は波長λ2に対する被測定気体の吸収係数、I〓1
（０）は参照光の始強度、I〓2（０）は測定光の始
強度、ｎは被測定気体の体積モル濃度、Ｌは光路
長、Ｋは被測定気体による光吸収以外の光損失を
表わす係数で、光路上に存在する窓ガラスのよご
れによる損失、光軸ずれによる損失等を表わす。 光強度I1は光源強度を表わし、光源の劣化によ
る輝度低下を監視することで、光源寿命の推定、
交換時期の見極めを行なう。参照光の透過率τ1は τ1＝I2／I1＝Ｋ exp（−α〓1・
ｎ・Ｌ） となる。α〓1は被測定気体に吸収されないので、
参照光は、 α〓1≒０ としてよく、 τ1＝Ｋ となる。τ1は光路上での不要な光損失を表わすの
で、τ1を監視することにより、窓ガラスのよごれ
の監視、交換時期判定、光軸ずれの有無判定を行
なう。また、測定光の透過率τ2は、 τ2＝I3／I1＝Ｋ〔I〓2（０）／I〓1（０）〕exp（−α
〓2・
ｎ・Ｌ） となる。さらに透過率τ1，τ2の比τは、 τ＝τ2／τ1＝〔I〓2
〔０〕／I〓1（０）〕exp（−α
〓2・
ｎ・Ｌ） となり、経時変化する係数Ｋを消去できる。 本装置においては、同一光源から参照光、測定
光を得ているから、それぞれの光源強度I〓1（０）、
I〓2（０）の間には、一定の関係があり、I〓1（０）
の値からI〓2（０）の値を推定することができる。
従つて光源強度I〓1（０）を測定するだけで参照光
と測定光の光強度の比I〓2（０）／I〓1（０）を知る
ことができる。いまこの比をＣとおくと、 τ＝Ｃ・exp（−α〓2・ｎ・Ｌ） …(1) となる。式(1)の両辺の対数をとり、被測定気体の
体積モル濃度ｎについて整理すると、 ｎ＝−（lnτ／ｃ）／（α〓2・Ｌ） …(2) となる。そこで式(2)と、気体の状態方程式 ｐ＝nRT （但し、ｐは被測定気体の分圧、Ｔは被測定気体
の温度、Ｒは気体定数）を組合せると、 ｐ＝−〔RT／（α〓2・Ｌ）〕lnτ／ｃ …(3) となり、式(3)より、被測定気体の分圧を求めるこ
とができる。 本発明はこのような測定原理に基ずくもので、
以下図面により本発明について説明する。第１図
および第２図は本発明を実施する装置の実例の説
明図で、第１図は本発明の光学系を、第２図は信
号処理系を示すものである。図中１は投受筐体、
２は光源でその光は楕円面鏡３、軸はずし放物面
鏡４を経て平行光束となり、さらに、ライトチヨ
ツパ５により周波数ｆで断続するパルス光となつ
てビームスプリツタ６に到達し、その一部は該ビ
ームスプリツタ６の表面で反射し、集光レンズ
７、被測定気体に吸収を受けない波長〓1の光のみ
を透過するフイルタ８を経て光検出器９に射入
し、その強度に応じた電気信号L1に変換され、
さらにCRアクテイブフイルタ２０を経て参照光
の始強度信号I1となる。一方ビームスプリツタ６
を透過した光は投受光筐体１に設けた窓１７から
外部に放出され、被測定気体１８を透過して吸収
を受け、さらにレトロリフレクタ１９により反射
し、再び被測定気体１８、窓１７を透過してビー
ムスプリツタ６の裏面に至り、反射し、第２のビ
ームスプリツタ１０に到達し、その一部は該ビー
ムスプリツタ１０の表面で反射し、集光レンズ１
１は、前記フイルタ８と同様に被測定光の吸収を
受ない波長〓1の光のみを透過するフイルタ１２を
経て光検出器１３に入射し、その強度に応じた電
気信号L2に変換され、さらにCRアクテイブフイ
ルタ２０を経て参照光の終強度信号I2となる。ま
た、ビームスプリツタ１０を透過した光は集光レ
ンズ１４、被測定気体により吸収を受ける波長〓2
の光のみを透過するフイルタ１５を透過し、光検
出器１６に射入し、その強度に応じた電気信号
L3に変換され、さらにロツクインアンプ２１に
より、ライトチヨツパ５からの周波数ｆの同期信
号に対応する成分のみが抽出されて測定光の終強
度信号I3となる。このようにして、光強度I1〜I3
を測定できるので、これから前記のように参照光
および測定光の透過率τ1，τ2を求めることができ
る。さらに前記の式(1)および(2)により被測定気体
の体積モル濃度ｎを、また式(3)から被測定気体の
分圧Ｐを求めることができる。なお、この場合被
測定気体の温度Ｔは例えば熱電対２２により測定
し、式(3)に代入する。これらの演算はＡ／Ｄ変換
器２３を介して演算機構２４に導き処理すること
によつて行なうことができる。 （実施例） 次に本発明をメタンガス分圧測定に適用した場
合の実施例を示す。 参照光として〓1＝1600μｍ、測定光として〓2＝
3.31μｍの光を使用し、光距離Ｌ＝34cm、気体温
度Ｔ＝30℃の条件でメタンガスの分圧を測定し
た。その結果を第３図に示す。縦軸は透過率比τ
をセミログプロツトしてもので、横軸はメタンガ
スの分圧およごモル濃度である。この図から明ら
かなように、透過率比τの対数と分圧および濃度
はそれぞれ式(3)および式(2)に示すとおり、比例関
係にあり、従つて透過率比τの変化からメタンガ
スの分圧測定又は濃度測定を行なうことができ
る。 （発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、被測定
気体が持つ温度、圧力などの条件によらず、測定
光および参照光を被測定気体中に通過させるのみ
で、常時背景雑音や、光源の劣化による光源輝度
低下の影響、透過窓等の光学系の途中の汚れによ
る光損失の影響、光軸のずれによる光損失の影響
等、を除去しつつ、多種類の気体濃度および分圧
を測定することができる。しかも測定装置内に機
械的な駆動部分を持たないので装置の耐久性、信
頼性にも優れ、常に確実な測定を行なうことがで
きる。また、本発明の適用により、化学反応のオ
ンラインモニタが可能となるので、例えば鉄鋼業
におけるステンレス光輝焼鈍炉、溶鋼真空脱ガス
装置の制御、半導体製造プロセスにおけるCVD
プロセス、拡散炉の制御、食糧関連プロセスにお
ける穀物を始めとする各種類乾燥ラインの制御、
その他各種産業における製造プロセスの積極的な
制御を行なうことができる等、化学反応の伴う各
種気体生成や各種気体成分を含む工業プロセスに
適用して著しい効果を有する。
〓2・
ｎ・Ｌ） となり、経時変化する係数Ｋを消去できる。 本装置においては、同一光源から参照光、測定
光を得ているから、それぞれの光源強度I〓1（０）、
I〓2（０）の間には、一定の関係があり、I〓1（０）
の値からI〓2（０）の値を推定することができる。
従つて光源強度I〓1（０）を測定するだけで参照光
と測定光の光強度の比I〓2（０）／I〓1（０）を知る
ことができる。いまこの比をＣとおくと、 τ＝Ｃ・exp（−α〓2・ｎ・Ｌ） …(1) となる。式(1)の両辺の対数をとり、被測定気体の
体積モル濃度ｎについて整理すると、 ｎ＝−（lnτ／ｃ）／（α〓2・Ｌ） …(2) となる。そこで式(2)と、気体の状態方程式 ｐ＝nRT （但し、ｐは被測定気体の分圧、Ｔは被測定気体
の温度、Ｒは気体定数）を組合せると、 ｐ＝−〔RT／（α〓2・Ｌ）〕lnτ／ｃ …(3) となり、式(3)より、被測定気体の分圧を求めるこ
とができる。 本発明はこのような測定原理に基ずくもので、
以下図面により本発明について説明する。第１図
および第２図は本発明を実施する装置の実例の説
明図で、第１図は本発明の光学系を、第２図は信
号処理系を示すものである。図中１は投受筐体、
２は光源でその光は楕円面鏡３、軸はずし放物面
鏡４を経て平行光束となり、さらに、ライトチヨ
ツパ５により周波数ｆで断続するパルス光となつ
てビームスプリツタ６に到達し、その一部は該ビ
ームスプリツタ６の表面で反射し、集光レンズ
７、被測定気体に吸収を受けない波長〓1の光のみ
を透過するフイルタ８を経て光検出器９に射入
し、その強度に応じた電気信号L1に変換され、
さらにCRアクテイブフイルタ２０を経て参照光
の始強度信号I1となる。一方ビームスプリツタ６
を透過した光は投受光筐体１に設けた窓１７から
外部に放出され、被測定気体１８を透過して吸収
を受け、さらにレトロリフレクタ１９により反射
し、再び被測定気体１８、窓１７を透過してビー
ムスプリツタ６の裏面に至り、反射し、第２のビ
ームスプリツタ１０に到達し、その一部は該ビー
ムスプリツタ１０の表面で反射し、集光レンズ１
１は、前記フイルタ８と同様に被測定光の吸収を
受ない波長〓1の光のみを透過するフイルタ１２を
経て光検出器１３に入射し、その強度に応じた電
気信号L2に変換され、さらにCRアクテイブフイ
ルタ２０を経て参照光の終強度信号I2となる。ま
た、ビームスプリツタ１０を透過した光は集光レ
ンズ１４、被測定気体により吸収を受ける波長〓2
の光のみを透過するフイルタ１５を透過し、光検
出器１６に射入し、その強度に応じた電気信号
L3に変換され、さらにロツクインアンプ２１に
より、ライトチヨツパ５からの周波数ｆの同期信
号に対応する成分のみが抽出されて測定光の終強
度信号I3となる。このようにして、光強度I1〜I3
を測定できるので、これから前記のように参照光
および測定光の透過率τ1，τ2を求めることができ
る。さらに前記の式(1)および(2)により被測定気体
の体積モル濃度ｎを、また式(3)から被測定気体の
分圧Ｐを求めることができる。なお、この場合被
測定気体の温度Ｔは例えば熱電対２２により測定
し、式(3)に代入する。これらの演算はＡ／Ｄ変換
器２３を介して演算機構２４に導き処理すること
によつて行なうことができる。 （実施例） 次に本発明をメタンガス分圧測定に適用した場
合の実施例を示す。 参照光として〓1＝1600μｍ、測定光として〓2＝
3.31μｍの光を使用し、光距離Ｌ＝34cm、気体温
度Ｔ＝30℃の条件でメタンガスの分圧を測定し
た。その結果を第３図に示す。縦軸は透過率比τ
をセミログプロツトしてもので、横軸はメタンガ
スの分圧およごモル濃度である。この図から明ら
かなように、透過率比τの対数と分圧および濃度
はそれぞれ式(3)および式(2)に示すとおり、比例関
係にあり、従つて透過率比τの変化からメタンガ
スの分圧測定又は濃度測定を行なうことができ
る。 （発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、被測定
気体が持つ温度、圧力などの条件によらず、測定
光および参照光を被測定気体中に通過させるのみ
で、常時背景雑音や、光源の劣化による光源輝度
低下の影響、透過窓等の光学系の途中の汚れによ
る光損失の影響、光軸のずれによる光損失の影響
等、を除去しつつ、多種類の気体濃度および分圧
を測定することができる。しかも測定装置内に機
械的な駆動部分を持たないので装置の耐久性、信
頼性にも優れ、常に確実な測定を行なうことがで
きる。また、本発明の適用により、化学反応のオ
ンラインモニタが可能となるので、例えば鉄鋼業
におけるステンレス光輝焼鈍炉、溶鋼真空脱ガス
装置の制御、半導体製造プロセスにおけるCVD
プロセス、拡散炉の制御、食糧関連プロセスにお
ける穀物を始めとする各種類乾燥ラインの制御、
その他各種産業における製造プロセスの積極的な
制御を行なうことができる等、化学反応の伴う各
種気体生成や各種気体成分を含む工業プロセスに
適用して著しい効果を有する。
第１図および第２図は本発明の実施例の構成を
示すブロツク図であり、第１図は光学系を、第２
図は信号処理系を示す。第３図は本発明によりメ
タンガスの分圧を測定した結果を示すグラフであ
る。 １：投受光筐体、２：光源、３：楕円面鏡、
４：軸はずし放物面鏡、５：ライトチヨツパー、
６：ビームスプリツタ、７：集光レンズ、８：フ
イルタ、９：光検出器、１０：ビームスプリツ
タ、１１：集光レンズ、１２：フイルタ、１３：
光検出器体、１４：集光レンズ、１５：フイル
タ、１６：光検出器、１７：窓、１８：被測定気
体、１９：レトロリフレクタ、２０：CRアクテ
イブフイルタ、２１：ロツクインアンプ、２２：
熱電対、２３：Ａ／Ｄ変換器、２４：演算機構、
L1，L2，L3：電気信号、I1：参照光の始強度信
号、I2：参照光の終強度信号、I3：測定光の終強
度信号。
示すブロツク図であり、第１図は光学系を、第２
図は信号処理系を示す。第３図は本発明によりメ
タンガスの分圧を測定した結果を示すグラフであ
る。 １：投受光筐体、２：光源、３：楕円面鏡、
４：軸はずし放物面鏡、５：ライトチヨツパー、
６：ビームスプリツタ、７：集光レンズ、８：フ
イルタ、９：光検出器、１０：ビームスプリツ
タ、１１：集光レンズ、１２：フイルタ、１３：
光検出器体、１４：集光レンズ、１５：フイル
タ、１６：光検出器、１７：窓、１８：被測定気
体、１９：レトロリフレクタ、２０：CRアクテ
イブフイルタ、２１：ロツクインアンプ、２２：
熱電対、２３：Ａ／Ｄ変換器、２４：演算機構、
L1，L2，L3：電気信号、I1：参照光の始強度信
号、I2：参照光の終強度信号、I3：測定光の終強
度信号。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光源から被測定気体に向けて放射される光ビ
ームの一部を分割し、被測定気体に吸収を受けな
い波長をもつ参照光としてその始強度を測定する
とともに、残りの測定用光ビームを被測定気体を
通過させ反射させた後、該測定用光ビームを分割
し、その一方から被測定気体に吸収を受けない波
長をもつ参照光の終強度を測定し、他方から被測
定気体に吸収を受ける波長をもつ測定光の終強度
を測定し、これら参照光の始強度および終強度、
および測定光の終強度から被測定気体の濃度およ
び分圧を求めることを特徴とする気体の濃度およ
び分圧測定方法。 ２ 光源から被測定気体に向けて放射される測定
光の光軸上にチヨツパーおよび測定光の一部を分
割するビームスプリツタを設け、さらに該ビーム
スプリツタの表面に対向して被測定気体に吸収を
受けない波長λ1の光のみを透過するフイルタと光
検出器とを設けるとともに、ビームスプリツタの
表面に対向して前記の波長λ1の光のみを透過する
フイルタと光検出器を設け、さらに該ビームスプ
リツタの表面に被測定気体により吸収を受ける波
長λ2の光のみを透過するフイルタと光検出器を設
け、さらに測定光を投射する被測定気体の後方に
測定光を反射するレトロリフレクタを設け、かつ
前記各光検出器からの信号を入力し被測定気体の
濃度および分圧を演算する信号処理系とを設けた
ことを特徴とする気体の濃度および分圧測定装
置。 ３ 光源、チヨツパー、第１および第２のビーム
スプリツタ、透過フイルタ、光検出器等を筺体に
収容し、さらに筺体に窓を設けた特許請求の範囲
第２項記載の気体の濃度および分圧測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61043220A JPS62201334A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 気体の濃度および分圧測定方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61043220A JPS62201334A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 気体の濃度および分圧測定方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62201334A JPS62201334A (ja) | 1987-09-05 |
| JPH0565023B2 true JPH0565023B2 (ja) | 1993-09-16 |
Family
ID=12657830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61043220A Granted JPS62201334A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 気体の濃度および分圧測定方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62201334A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005031857B8 (de) * | 2005-06-23 | 2006-11-16 | GfG Ges. für Gerätebau mbH | Optisches Analysegerät |
| CN103185706A (zh) * | 2011-12-27 | 2013-07-03 | 中国科学院城市环境研究所 | 无组织排放颗粒物烟羽不透光度的激光测量方法和装置 |
| WO2013143859A1 (en) | 2012-03-27 | 2013-10-03 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | A sensor arrangement for measuring the concentration of a substance |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3916195A (en) * | 1974-06-17 | 1975-10-28 | Philco Ford Corp | Non-dispersive multiple gas analyzer |
| JPS58213235A (ja) * | 1982-06-04 | 1983-12-12 | Fujitsu Ltd | ガス検出方式 |
-
1986
- 1986-02-28 JP JP61043220A patent/JPS62201334A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62201334A (ja) | 1987-09-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5331409A (en) | Tunable diode laser gas analyzer | |
| US4471220A (en) | System for monitoring trace gaseous ammonia concentration in flue gases | |
| JPS5847657B2 (ja) | リユウタイブンセキキ | |
| JPH08304282A (ja) | ガス分析装置 | |
| JP7078520B2 (ja) | 物質特性検査装置 | |
| JPS6114529A (ja) | 光フアイバを使用いた温度計測方法 | |
| JPH03221843A (ja) | 光による分析計 | |
| JPH0565023B2 (ja) | ||
| WO1980001609A1 (en) | Gas measuring apparatus with standardization means,and method therefor | |
| JPH0638058B2 (ja) | 気体の濃度および分圧測定装置 | |
| JP2512423B2 (ja) | 気体の濃度および分圧測定方法およびその装置 | |
| JPH0219718Y2 (ja) | ||
| JPS58156837A (ja) | 光学式ガス分析用測定装置 | |
| US4499379A (en) | Infrared radiation gas analyzer | |
| CN117405619A (zh) | 一种基于波长调制技术的多组分红外气体分析方法与装置 | |
| JPS63263447A (ja) | 気体濃度検出装置 | |
| JPH0456145A (ja) | プラズマ中の基板温度の測定装置 | |
| JPH1183734A (ja) | ガス検知装置及びガス検知方法 | |
| JP4906477B2 (ja) | ガス分析装置及びガス分析方法 | |
| JPH03220444A (ja) | 吸光状態測定方法および吸光測定装置 | |
| JPH01197631A (ja) | ガス濃度測定方法 | |
| JPS6330996Y2 (ja) | ||
| JPS6252436A (ja) | ガス検知装置 | |
| JPS61223633A (ja) | 赤外線ガス分析計 | |
| JPS6114528A (ja) | 光フアイバを用いた温度計測方法 |