JPH06103260B2 - ガス分析計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マルチ流体変調方式（これは本発明者らの名
付けた名称である）という従来になかった特異な手法を
採用することによって、ただ１個の検出器を用いるだけ
でありながら、低濃度の測定対象成分と高濃度の測定対
象成分とを同時に濃度測定できるようにしたガス分析計
に関する。

尚、上記マルチ流体変調方式による流体分析方法につい
ては、本願出願人が昭和62年12月11日付にて特許出願し
ているところである。

〔従来の技術〕

例えば自動車排気ガス中の全HC濃度（THC）とCVS（定容
量希釈装置）等で希釈された希釈後の全HC濃度とを測定
するのに、従来は第４図に示すように、例えばFID等の
ガス分析計41に対して、２つのサンプルガス供給ライン
42,43を切換弁44を介して接続し、一方のサンプルガス
供給ライン42には全HCがそのままの状態で流れるように
し、他方のサンプルガス供給ライン43にはCVS45で希釈
された全HCが流れるようにし、切換弁44の操作により、
全HC濃度及び希釈後の全HC濃度の測定を交互に行うよう
にしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のように構成されたものにおいて、
全HC濃度及び希釈後の全HC濃度の測定を交互に行った場
合、各測定対象成分の濃度測定が非連続的であるといっ
た欠点と共に、次のような問題点がある。

即ち、自動車排気ガス中の全HC濃度は希釈後の全HC濃度
よりも高く、従って、低濃度である希釈後の全HC濃度の
測定を高濃度である全HC濃度の測定に続いて行うと、濃
度の測定対象成分である全HCによる脱着現象がガス分析
計への供給ラインにおいて生じ、所謂テーリング現象が
引き起こされ、これによって希釈後の全HC濃度の測定に
誤差が生ずる。

これを防ぐため、前記供給ラインを長時間パージするこ
とが考えられるが、測定の待ち時間が大きくなり、測定
能率の低下を招く。

本発明は、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、検出器をただ１つしか用いないに
も拘わらず、低濃度の測定対象成分と高濃度の測定対象
成分を同時にしかも連続的に精度よく測定することがで
きるガス分析計を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明に係るガス分析計
は、低濃度の測定対象成分を含む第１のサンプルガスと
高濃度の測定対象成分を含む第２のサンプルガスとをそ
れぞれ比較ガスにより互いに異なる周波数で流体変調し
て、ただ１つの検出器に対して、一定周期で同時かつ連
続的であって、しかも、前記第１のサンプルガスの流量
が前記第２のサンプルガスの流量よりも大きくなるよう
に供給し、前記検出器からの出力信号を、前記各サンプ
ルガスに対する各変調周波数の信号成分に分離してそれ
ぞれ整流及び平滑化することにより、前記低濃度の測定
対象成分と高濃度の測定対象成分とを同時に濃度測定で
きるようにしてある。

〔作用〕

上記構成によれば、２つのサンプルガスが同時に供給さ
れる１つの検出器からは、前記各サンプルガスにそれぞ
れ含まれる測定対象成分の濃度に対応する２つの信号成
分が重畳した状態の出力信号が出力される。そして、こ
れら両信号成分は相異なる周波数で変調されているの
で、前記検出器からの出力信号を各サンプルガスに対す
る各変調周波数の信号成分に分離してそれぞれ整流及び
平滑化することにより、前記２つのサンプルガス中に含
まれる測定対象成分の濃度をそれぞれ表す信号成分を同
時にかつ連続的に得ることができ、しかも、低濃度の測
定対象成分を含む第１のサンプルガスの流量が高濃度の
測定対象成分を含む第２のサンプルガスの流量よりも大
きくなるようにしてあるので、高濃度の測定対象成分に
起因するテーリングを無視することができるようにな
り、高濃度の測定対象成分の濃度は勿論のこと、低濃度
の測定対象成分の濃度を精度よく測定することができ、
上記目的は完全に達成される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、第１図及び第２図を参照し
ながら説明する。

第１図は、本発明に係るガス分析計としてのFIDを示
し、同図において、１は分析部で、図示してないがただ
１つの検出器を備えている。2,3はこの分析部１に対し
てサンプルガスを供給する互いに並列に接続された第１
のガス供給ライン，第２のガス供給ラインで、それぞれ
４方切り換え電磁弁よりなる流体変調手段4,5とキャピ
ラリよりなる流量設定手段6,7とを備えており、第１の
ガス供給ライン２には低濃度の測定対象成分を含む第１
のサンプルガスS_Lが流れ、第２のガス供給ライン３には
高濃度の測定対象成分を含む第２のサンプルガスS_Hが流
れるようにしてある。そして、第１のガス供給ライン２
を流れるガス流量が、第２のガス供給ライン３を流れる
ガス流量よりも大きくなるように、流量設定手段6,7に
よって設定されている。8,9は第１のガス供給ライン2,
第２のガス供給ライン３にそれぞれ接続されたガスオー
バーフローラインである。

そして、第１のガス供給ライン２に設けられた流体変調
手段４は、第１のサンプルガスS_Lと比較ガスＲとを、一
定周期で連続的に例えば１ヘルツの変調周波数でもって
切り換え供給するように構成してあり、第２のガス供給
ライン３に設けられた流体変調手段５は、第２のサンプ
ルガスS_Hと比較ガスＲとを、一定周期で連続的に例えば
２ヘルツの変調周波数でもって切り換え供給するように
構成してある。

従って、上記変調周波数を有する流体変調手段4,5によ
って、分析部１に対して第１のサンプルガスS_Lと比較ガ
スＲ、第２のサンプルガスS_Hと比較ガスＲとを、第１の
ガス供給ライン2,第２のガス供給ライン３を介してそれ
ぞれ供給した場合、分析部１からは、第１のサンプルガ
スS_Lに対する変調周波数付近の帯域の信号と第２のサン
プルガスS_Hに対する変調周波数付近の帯域の信号とが重
畳された出力信号Ａが出力される。

10はプリアンプ20を介して分析部１の検出器に接続され
る信号処理手段で、その具体的構成は第２図に示すよう
に、プリアンプ20を介して入力される分析部１からの出
力信号Ａを、２つの信号処理系列に分岐して処理するよ
うに構成してある。

即ち、一方の信号処理系列には、第１のサンプルガスS_L
に対する変調周波数（１ヘルツ）付近の帯域の信号（例
えばa_L）のみを分離して取り出す（通過させる）ための
バンドパスフィルタ11を設けると共に、その後段に、第
１のサンプルガスS_Lに対する流体変調手段４に付設され
た同期信号発生器4aからの同期信号（流体変調手段４に
よる実際の流体変調動作を表す信号:1ヘルツ）により、
バンドパスフィルタ11のみでは不十分であるおそれがあ
る分離作用を補足してより一層精度の良い分離を行える
と同時に、分離された交流を直流に変換（整流）できる
ように、バンドパスフィルタ11からの出力信号a_Lを同期
整流するための同期検波整流回路13を設け、更に、その
後段には、同期検波整流回路13かの出力信号a_Lを平滑化
すると共に高周波数ノイズを除去するための平滑回路15
の一例としてのローパスフィルタが設けてあり、そし
て、他方の信号処理系列には、第２のサンプルガスS_Hに
対する流体変調手段５の変調周波数（２ヘルツ）付近の
帯域の信号（例えばa_H）のみを分離して取り出すための
バンドパスフィルタ12を設けると共に、その後段に、第
２のサンプルガスS_Hに対する流体変調手段５に付設され
た同期信号発生器5aからの同期信号（流体変調手段５に
よる実際の流体変調動作を表す信号:2ヘルツ）により、
バンドパスフィルタ12のみでは不十分であるおそれがあ
る分離作用を補足してより一層精度の良い分離を行える
と同時に、分離された交流を直流に変換できるように、
バンドパスフィルタ12からの出力信号a_Hを同期整流する
ための同期検波整流回路14を設け、更に、その後段に
は、同期検波整流回路14からの出力信号a_Hを平滑化する
と共に高周波ノイズを除去するための平滑回路16の一例
としてのローパスフィルタを設けてなるものであり、こ
の信号処理手段10からは、前記両サンプルガスS_L，S_Hに
それぞれ含まれる低濃度の測定対象成分，高濃度の測定
対象成分にそれぞれ対応する信号成分としてa_L及びa_Hが
互いに独立した状態で出力される。

尚、信号処理手段10としては、上記電気回路のようなハ
ード的な手段に限らず、フーリエ解析（周波数分離処理
に相当する）及び絶対値平均化処理（整流・平滑化処理
に相当する）等の数値解析の演算処理が可能とされたコ
ンピュータシステムのようなソフト的な手段を採用する
こともできる。

21は吸引ポンプ、22は流量調整弁である。

而して、上記構成のガス分析計において、流体変調手段
4,5によって第１のサンプルガスS_Lと比較ガスＲ、第２
のサンプルガスS_Hと比較ガスＲを、第１のガス供給ライ
ン2,第２のガス供給ライン３を介して分析部１に対して
それぞれ１ヘルツ,2ヘルツの変調周波数でもって同時か
つ連続的に供給すると、前記両ガス供給ライン2,3に共
通に設けられた１つの分析部１からは、第１のサンプル
ガスS_L，第２のサンプルガスS_Hにそれぞれ含まれる低濃
度の測定対象成分，高濃度の測定対象成分に対応する２
つの信号成分a_L，a_Hが重畳した出力信号Ａが出力され
る。そして、両信号成分a_Lとa_Hは相異なる周波数で変調
されているので、検出器５からの出力信号Ａを第１のサ
ンプルガスS_L，第２のサンプルガスS_Hに対する各変調周
波数の信号成分a_L，a_Hに分離してそれぞれ整流及び平滑
化することにより、前記２つのサンプルガスS_L，S_H中に
それぞれ含まれる測定対象成分の濃度を表す信号成分
a_L，a_Hを同時にかつ連続的に得ることができ、しかも、
低濃度の測定対象成分を含む第１のサンプルガスS_Lの流
量が高濃度の測定対象成分を含む第２のサンプルガスS_H
の流量よりも大きくなるようにしてあるので、高濃度の
測定対象成分に起因するテーリングを無視することがで
きるようになり、高濃度の測定対象成分の濃度は勿論の
こと、低濃度の測定対象成分の濃度を精度よく測定する
ことができる。

本発明は上記実施例に限られるものではなく、CLD等の
ガス分析計にも適用することができる。そして、流体変
調手段4,5を第３図に示すロータリバルブや、３方切り
換え電磁弁（図示しない）等で構成してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るガス分析計は、低濃
度の測定対象成分を含む第１のサンプルガスと高濃度の
測定対象成分を含む第２のサンプルガスとをそれぞれ比
較ガスにより互いに異なる周波数で流体変調して、ただ
１つの検出器に対して、一定周期で同時かつ連続的であ
って、しかも、前記第１のサンプルガスの流量が前記第
２のサンプルガスの流量よりも大きくなるように供給
し、前記検出器からの出力信号を、前記各サンプルガス
に対する各変調周波数の信号成分に分離してそれぞれ整
流及び平滑化することにより、前記低濃度の測定対象成
分と高濃度の測定対象成分とを同時に濃度測定できるよ
うにしてあるので、検出器をただ１つしか用いないにも
拘わらず、低濃度の測定対象成分と高濃度の測定対象成
分を同時にしかも連続的に精度よく測定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明に係るガス分析計の一例を示す構成図、第
２図は信号処理手段の一例を示すブロック図である。 第３図は流体変調手段の他の実施例態様を示す図であ
る。 第４図は従来技術の説明図である。 １…分析部（検出器）、4,5…流体変調手段、Ａ…出力
信号、a_L，a_H…信号成分、S_L，S_H…サンプルガス、Ｒ…
比較ガス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】低濃度の測定対象成分を含む第１のサンプ
   ルガスと高濃度の測定対象成分を含む第２のサンプルガ
   スとをそれぞれ比較ガスにより互いに異なる周波数で流
   体変調して、ただ１つの検出器に対して、一定周期で同
   時かつ連続的であって、しかも、前記第１のサンプルガ
   スの流量が前記第２のサンプルガスの流量よりも大きく
   なるように供給し、前記検出器からの出力信号を、前記
   各サンプルガスに対する各変調周波数の信号成分に分離
   してそれぞれ整流及び平滑化することにより、前記低濃
   度の測定対象成分と高濃度の測定対象成分とを同時に濃
   度測定できるようにしたことを特徴とするガス分析計。