JPH058498Y2

JPH058498Y2 -

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Publication number: JPH058498Y2
Application number: JP4093588U
Authority: JP
Priority date: 1988-03-26
Filing date: 1988-03-26
Publication date: 1993-03-03
Anticipated expiration: 2003-03-03
Also published as: JPH01142820U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、フオトダイオードを用いたガス分析
計の改良に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an improvement of a gas analyzer using a photodiode.

[Conventional technology]

例えばCLD等のガス分析計においては、光電
子増倍管よりも安価でしかも常温における効率が
良好なところから、測光素子としてフオトダイオ
ードを用いることが多い。 For example, in gas analyzers such as CLDs, photodiodes are often used as photometric elements because they are cheaper than photomultiplier tubes and have better efficiency at room temperature.

しかしながら、フオトダイオードで微弱な光を
測定する場合、所謂サーマルノイズとは別に、宇
宙線、又は周辺物質から放出されるα線等による
スパイクノイズが問題となる。このスパイクノイ
ズは毎時数発乃至数百発の間欠的なノイズであ
り、長時間に亘る連続測定においては測定結果に
誤差を生じさせる等正確な測定に重大な影響を与
える。 However, when measuring weak light with a photodiode, spike noise caused by cosmic rays or alpha rays emitted from surrounding materials becomes a problem in addition to so-called thermal noise. This spike noise is intermittent noise that occurs several times to hundreds of times per hour, and has a serious effect on accurate measurement by causing errors in measurement results during continuous measurement over a long period of time.

そこで、上記フオトダイオードに固有のスパイ
クノイズの影響を排除する手段として、例えば実
開昭61−195428号公報に示されるように、測定対
象に対して２つのフオトダイオードを互いに並列
に設け、一方のフオトダイオードを信号用とする
と共に、他方を比較用とし、両フオトダイオード
の出力に差が生じているとき、信号用フオトダイ
オードの出力信号をホールドするようにしたもの
がある。 Therefore, as a means to eliminate the influence of spike noise inherent to the photodiode, for example, as shown in Japanese Utility Model Application Publication No. 195428/1983, two photodiodes are provided in parallel to each other for the measurement target, and one There is a device in which one photodiode is used for signals and the other is used for comparison, and when there is a difference in the outputs of both photodiodes, the output signal of the signal photodiode is held.

即ち、第２図は上記公報に開示された技術を説
明するためのもので、同図において、２１，２２
は測定対象Ａの光をそれぞれ受けるべく互いに並
列的に配置されたフオトダイオードで、一方のフ
オトダイオード２１の出力ｐは増幅器２３を経た
後、引算回路２６に入力されると共に、ADコン
バータ２４に入力されてアナログ量からデイジタ
ル量に変換され、マイクロコンピユータ３０内の
遅延回路３１に入力される。 That is, FIG. 2 is for explaining the technology disclosed in the above publication, and in the same figure, 21, 22
are photodiodes arranged in parallel to each other to receive the light from the measurement object A, and the output p of one photodiode 21 is input to the subtraction circuit 26 after passing through the amplifier 23, and is also input to the AD converter 24. The signal is inputted, converted from an analog quantity to a digital quantity, and inputted to a delay circuit 31 within the microcomputer 30.

一方、他方のフオトダイオード２２の出力ｑは
増幅器２５を経て引算回路２６に入力され、この
引算回路２６から出力ｐ−ｑが出力される。この
引算出力ｐ−ｑは微分回路２７に入力され、この
微分回路２７から微分出力ｘが出力される。そし
て、この微分出力ｘはコンパレータ２８において
基準レベル信号ｒと比較され、微分出力ｘの方が
大きいときコンパレータ２８から比較出力ｙが出
力される。この比較出力ｙはワンシヨツト回路２
９に入力され、このワンシヨツト回路２９から少
なくともスパイクノイズ幅と等しいか又はそれ以
上の幅を有しスパイクノイズを除去できるホール
ド指令信号ｚとして出力され、このホールド指令
信号ｚはノイズ除去回路３２に入力される。 On the other hand, the output q of the other photodiode 22 is input to a subtraction circuit 26 via an amplifier 25, and the subtraction circuit 26 outputs an output p-q. This subtraction output p-q is input to a differentiating circuit 27, and this differentiating circuit 27 outputs a differential output x. Then, this differential output x is compared with a reference level signal r in a comparator 28, and when the differential output x is larger, a comparison output y is outputted from the comparator 28. This comparison output y is the one-shot circuit 2
9, and is outputted from this one-shot circuit 29 as a hold command signal z having a width at least equal to or greater than the spike noise width and capable of removing spike noise, and this hold command signal z is input to the noise removal circuit 32. be done.

そして、このノイズ除去回路３２においては、
ホールド指令信号ｚに基づいて遅延回路３１から
の遅延出力ｕの一つ前の信号がホールドされて、
遅延出力ｕに含まれるスパイクノイズが除去さ
れ、ノイズ除去回路３２からの出力ｖが移動平均
回路３３によつて平滑された後、スパイクノイズ
を含まない滑らかな出力信号ｗとして出力される
のである。 In this noise removal circuit 32,
The previous signal of the delay output u from the delay circuit 31 is held based on the hold command signal z,
After the spike noise included in the delayed output u is removed and the output v from the noise removal circuit 32 is smoothed by the moving average circuit 33, it is output as a smooth output signal w that does not include spike noise.

[Problem that the invention attempts to solve]

しかしながら、上記従来技術のものでは、フオ
トダイオード２１，２２の出力信号が小さくなる
と定常時のノイズが大きくなり、分析計に必要な
精度でスパイクノイズを検知することができない
といつた欠点がある。 However, the prior art described above has the disadvantage that as the output signals of the photodiodes 21 and 22 become smaller, the noise in the steady state becomes larger, making it impossible to detect spike noise with the accuracy required for the analyzer.

本考案は、上述の事柄に留意してなされたもの
で、その目的とするところは、フオトダイオード
に固有のスパイクノイズの影響を除去し、かつ、
Ｓ／Ｎを大幅に改善して精度の高い測定を行い得
るガス分析計を提供することにある。 The present invention has been developed with the above-mentioned considerations in mind, and its purpose is to eliminate the effects of spike noise inherent in photodiodes, and to
An object of the present invention is to provide a gas analyzer that can significantly improve S/N and perform highly accurate measurements.

[Means for solving problems]

上記目的を達成するため、本考案に係るガス分
析計は、測定対象に対して２つのフオトダイオー
ドを互いに並列的に設け、これら両フオトダイオ
ードの出力を比較して差が生じたとき、前記両フ
オトダイオードの出力の和をホールドするように
している。 In order to achieve the above object, the gas analyzer according to the present invention provides two photodiodes in parallel to each other for the object to be measured, and when the outputs of these two photodiodes are compared and a difference occurs, the two photodiodes are The sum of the photodiode outputs is held.

[Effect]

上記構成において、測定対象からの光は２つの
フオトダイオードによつてそれぞれ受光され、両
ダイオードからは同時に同レベルの出力が出力さ
れる。従つて、両出力の差をとつても零である。 In the above configuration, light from the object to be measured is received by each of the two photodiodes, and both diodes simultaneously output outputs of the same level. Therefore, the difference between both outputs is zero.

ところが、スパイクノイズは各フオトダイオー
ドに固有であるため、上記２つのホトダイオード
において同時に発生することはない。それ故、２
つのフオトダイオードの出力を比較して差がある
ときはスパイクノイズが発生したものとして、２
つのフオトダイオードの出力の和を一定時間ホー
ルドしてスパイクノイズを除去するのである。そ
して、前記両出力に差がないときはそれらの和を
そのまま出力として用いるのである。 However, since spike noise is unique to each photodiode, it does not occur simultaneously in the two photodiodes. Therefore, 2
If there is a difference between the outputs of the two photodiodes, it is assumed that spike noise has occurred.
The sum of the outputs of the two photodiodes is held for a certain period of time to remove spike noise. Then, when there is no difference between the two outputs, the sum thereof is used as is as the output.

〔Example〕

以下、本考案の一実施例を第１図に基づいて説
明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

第１図は本考案に係るガス分析計の一構成例を
示す。同図において、１，２は測定対象Ａの光を
それぞれ受けるべく互いに並列的に配置されたフ
オトダイオードであつて、例えばシリコンフオト
ダイオードよりなる。これらフオトダイオード
１，２の出力側にはそれぞれプリアンプ３，４が
設けられており、フオトダイオード１，２の出力
ａ，ｂ（これらの出力ａ，ｂは濃度に対応してい
る）をそれぞれ適宜増幅するよう構成されてい
る。 FIG. 1 shows an example of the configuration of a gas analyzer according to the present invention. In the figure, photodiodes 1 and 2 are arranged in parallel to receive the light from the object A to be measured, and are made of, for example, silicon photodiodes. Preamplifiers 3 and 4 are provided on the output sides of these photodiodes 1 and 2, respectively, and the outputs a and b of the photodiodes 1 and 2 (these outputs a and b correspond to the concentration) are respectively adjusted as appropriate. configured to amplify.

５，６は増幅後の出力ａ，ｂをそれぞれ入力と
する加算器、減算器である。そして、加算器５か
らの加算出力ａ＋ｂはホールド回路７及びローパ
スフイルタ８を経て濃度信号として出力点Ｔに出
力される。又、減算器６からの減算出力ａ−ｂは
スパイクノイズ検知レベル信号V₁，V₂（V₁＞V₂
とする）とそれぞれ比較されるべく、２つのコン
パレータ９，１０に入力され、減算出力ａ−ｂが
スパイクノイズ検知レベル信号V₁よりも大きい
か又はスパイクノイズ検知レベル信号V₂よりも
小さいとき、ホールド指令信号ｈがオア回路１１
から出力されるようにしてある。そして、このホ
ールド指令信号ｈがホールド回路７に入力される
と、このホールド回路７においては加算出力ａ＋
ｂを一定時間ホールドするようにしてあり、その
後、前記加算出力ａ＋ｂはローパスフイルタ８を
経て濃度信号として出力点Ｔに出力される。 Reference numerals 5 and 6 denote an adder and a subtracter which receive the amplified outputs a and b, respectively. Then, the addition output a+b from the adder 5 is outputted to the output point T as a density signal through a hold circuit 7 and a low-pass filter 8. Further, the subtracted output a-b from the subtracter 6 is the spike noise detection level signal V ₁ , V ₂ (V ₁ >V ₂
When the subtracted output a-b is greater than the spike noise detection level signal _V1 or smaller than the spike noise detection level signal _V2 , Hold command signal h is OR circuit 11
It is configured to be output from . When this hold command signal h is input to the hold circuit 7, the hold circuit 7 outputs an addition output a+
b is held for a certain period of time, and then the summed output a+b is outputted to an output point T as a density signal through a low-pass filter 8.

次に、上記構成の作動について説明すると、測
定対象Ａからの光はフオトダイオード１，２によ
つてそれぞれ受光され、両フオトダイオード１，
２から同時に同レベルの出力ａ，ｂがそれぞれ出
力され、スパイクノイズが発生していないときは
減算器６からの減算出力ａ−ｂはゼロであり、従
つて、オア回路１１からはホールド指令信号ｈが
出力されることがないから、加算器５からの加算
出力ａ＋ｂはホールド回路７及びローパスフイル
タ８を経て出力点Ｔに至り、濃度信号として出力
される。 Next, to explain the operation of the above configuration, the light from the measurement target A is received by photodiodes 1 and 2, respectively, and both photodiodes 1 and
2 simultaneously output outputs a and b of the same level, and when no spike noise is generated, the subtracted output a-b from the subtractor 6 is zero, and therefore, the OR circuit 11 outputs a hold command signal. Since h is not output, the addition output a+b from the adder 5 passes through the hold circuit 7 and the low-pass filter 8, reaches the output point T, and is output as a density signal.

ところで、スパイクノイズはフオトダイオード
にそれぞれ固有のものであるから、これが２つの
フオトダイオードにおいて同時に発生する確率は
殆どゼロに等しく、従つて、２つのフオトダイオ
ード１，２のうち何れか一方の出力ａ，ｂが変化
したとすると、前記減算出力ａ−ｂがゼロでなく
なり、これがスパイクノイズ検知レベル信号V₁，
V₂と比較されることにより、オア回路１１から
はホールド指令信号ｈが出力される。そして、こ
のホールド指令信号ｈがホールド回路７に入力さ
れると、ホールド回路７は前記加算出力ａ＋ｂを
一定時間保持し、これによつてスパイクノイズに
よる影響が検出精度に及ぼされない範囲内に押さ
えられ、加算出力ａ＋ｂはローパスフイルタ８を
経て出力点Ｔに至り、濃度信号として出力され
る。 By the way, since spike noise is unique to each photodiode, the probability that it occurs simultaneously in two photodiodes is almost equal to zero. Therefore, the output a of either one of the two photodiodes 1 and 2 , b changes, the subtracted output a-b is no longer zero, and this becomes the spike noise detection level signal V ₁ ,
By being compared with V ₂ , the OR circuit 11 outputs a hold command signal h. When this hold command signal h is input to the hold circuit 7, the hold circuit 7 holds the addition output a+b for a certain period of time, thereby suppressing the influence of spike noise within a range that does not affect detection accuracy. , the addition output a+b passes through a low-pass filter 8, reaches an output point T, and is output as a density signal.

[Effect of idea]

以上説明したように、本考案に係るガス分析計
は、測定対象に対して２つのフオトダイオードを
互いに並列的に設け、これら両フオトダイオード
の出力を比較して差が生じたとき、前記両フオト
ダイオードの出力の和をホールドするようにして
いるので、フオトダイオードに固有のスパイクノ
イズの影響を除去することができると共に、定常
時において大きな信号量（従来比約２倍）を得る
ことができるので、従来技術に比べてＳ／Ｎが大
幅に改善され、低濃度においても精度よく測定を
行うことができる。 As explained above, in the gas analyzer according to the present invention, two photodiodes are provided in parallel to each other for the object to be measured, and when the outputs of these two photodiodes are compared and a difference occurs, the two photodiodes are Since the sum of the outputs of the diodes is held, it is possible to eliminate the effects of spike noise inherent in photodiodes, and it is also possible to obtain a large signal amount (approximately twice that of conventional products) in steady state. , the S/N ratio is significantly improved compared to the conventional technology, and measurements can be performed with high accuracy even at low concentrations.

[Brief explanation of drawings]

第１図は本考案の一実施例を示す信号処理のた
めのブロツク図である。第２図は従来技術に係る
信号処理のためのブロツク図である。１，２……フオトダイオード、ａ，ｂ……フオ
トダイオードからの出力、Ａ……測定対象。 FIG. 1 is a block diagram for signal processing showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram for signal processing according to the prior art. 1, 2...Photodiode, a, b...Output from photodiode, A...Measurement target.

Claims

[Scope of utility model registration request]

Two photodiodes are provided in parallel to each other for the object to be measured, and when the outputs of these two photodiodes are compared and a difference occurs, the sum of the outputs of the two photodiodes is held. gas analyzer.