JPH06103261B2 - 吸光分析計 - 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、サンプルガス中の特定の測定対象成分の
濃度を低濃度から高濃度まで精度よく測定できるように
した吸光分析計に関する。

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〕

例えば赤外線ガス分析計等の吸光分析計は、光源から赤
外線をセル内に入射し、セル内のサンプルガスによる吸
光度合いを測定し、サンプルガス中の特定の測定対象成
分の濃度を測定するものである。そして、この種の分析
計はランバート・ベールの法則を基礎原則とするもので
あって、入射光をI₀，セル長をl,測定波長と測定対象成
分によって定まる吸光度係数をk,測定対象成分の濃度を
Ｃとすると、透過光Ｉは、 Ｉ＝I₀ e^-kcl なる式で表される。

従って、吸光分析計における測定対象成分の濃度と出力
との関係は、第３図に示すように、測定対象成分の濃度
が高くなるに従って出力を表す曲線の曲がりが大きくな
る。このため、第３図における直線に近い部分を使用し
て測定精度を向上させるために、従来においては、測定
対象成分の濃度が高い（大きい）ときはセル長の短かい
ものを用い、また、前記濃度が低い（小さい）ときはセ
ル長の長いものを用いて、セルを使い分けるようにして
いた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のようにセルを使い分けるために
は、セル長の異なるセルを何種類も用意する必要があ
り、又、排ガス等濃度変化が大きいサンプルガスの測定
の場合には、上記セルの使い分けによっては連続的に測
定することができないといった欠点がある。

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、セル長の異なるセルを何種類も用
意する必要がなく、又、濃度変化が大きいサンプルガス
の測定に有効な、低濃度から高濃度に亘って連続的に測
定することができる測定濃度範囲が広い吸光分析計を提
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、本発明に係る吸光分析計
は、光源と検出器との間にセル長が互いに異なる２つの
セルを互いに直列に設け、これら２つのセルに対してサ
ンプルガスと比較ガスとを、一定周期で同時かつ連続的
に切り換え供給する流体変調手段を前記各セルに対して
１つずつ設け、これら２つの流体変調手段によるサンプ
ルガスと比較ガスとの変調周波数が互いに異なるように
し、前記検出器からの出力信号を、前記各セルに対する
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サンプルガス中の測定対象成分の濃
度を低濃度から高濃度まで測定できるようにしてある。

〔作用〕

上記構成によれば、２つのセルに共通に設けられた１つ
の検出器からはそれぞれのセルに対応する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セルに対する各変調
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、サンプルガス中の測定対象成分の濃度を
低濃度から高濃度まで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、本発明に係る吸光分析計としての赤外線ガス
分析計の一例を示し、同図において、1,2は互いに直列
に配置されたセル長が互いに異なるセル（以下、長セル
1,短セル２という）で、赤外線発生用の光源３と検出器
４との間に設けられている。

検出器４は例えばコンデンサマイクロホン型検出器より
なり、その内部には測定対象成分と同じガス又は測定対
象成分の特性吸収波長と略同じ波長に吸収帯域を有する
ガスが封入してある。

5,6は長セル1,短セル２に対してそれぞれサンプルガス
Ｓと比較ガスＲとを一定周期で同時かつ連続的に切り換
え供給する流体変調手段で、例えばロータリバルブより
なる。そして、これら流体変調手段5,6によるサンプル
ガスＳと比較ガスＲとの変調周波数が互いに異なるよう
にしてあり、例えば流体変調手段５の変調周波数は１ヘ
ルツであり、流体変調手段６のそれは２ヘルツである。
従って、上記変調周波数を有する流体変調手段5,6によ
って、サンプルガスＳと比較ガスＲとを長セル1,短セル
２に供給した場合、検出器４からは、長セル１に対する
変調周波数付近の帯域の信号と短セル２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７を介して検出器４の出力側に接続され
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７を介して入力される、検出器４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、長セル１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、長セル１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
信号:1ヘルツ）により、ハンドパスフィルタ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
精度の良い検波を行えると同時に、分離された交流を直
流に変換（整流）できるように、ハンドパスフィルタ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
からの出力信号a_Lを平滑化すると共に高周波ノイズを除
去するため平滑回路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、短セ
ル２に対する流体変調手段６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
ためのハンドパスフィルタ12を設けると共に、その後段
に、短セル２に対する流体変調手段６に付設された同期
信号器6aからの同期信号（流体変調手段６による実際の
流体変調動作を信号:2ヘルツ）により、ハンドパスフィ
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ハンドパスフィル
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
を除去するため平滑回路15の一例としてのローパスフィ
ルタが設けてなるものであり、この信号処理手段10から
は、長セル1,短セル２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。

而して、上記構成の吸光分析計において、流体変調手段
5,6によってサンプルガスＳと比較ガスＲとを、長セル
1,短セル２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、長セル1,短
セル２に共通に設けられた１つの検出器４は、長セル１
に対応する信号成分（低濃度領域（例えばppm〜１％程
度）に見合う信号成分a_L）と、短セル２に対応する信号
成分（高濃度領域（例えば１％以上）に見合う信号成分
a_H）とが重畳した出力信号Ａを出力し、しかも、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４からの出力信号Ａを長セル1,短セル２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、測定対象成分の低濃度領域及
び高濃度領域にそれぞれ対応する信号a_L及びa_Hを得るこ
とができ、従って、測定対象成分の低濃度領域及び高濃
度領域における濃度を得ることができる。

本発明は上記実施例に限られるものではなく、紫外線ガ
ス分析計等の他の吸光分析計にも適用することができ
る。そして、流体変調手段5,6を４方切り換え電磁弁や
３方切り換え電磁弁等で構成してもよい。又、検出器４
は固体検出器で構成してもよい。更に、本発明に係る吸
光分析計を自動レンジ切り換え手段と組み合わせるよう
にしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る吸光分析計は、光源
と検出器との間にセル長が互いに異なる２つのセルを互
いに直列に設け、これら２つのセルに対してサンプルガ
スと比較ガスとを、一定周期で同時かつ連続的に切り換
え供給する流体変調手段を前記各セルに対して１つずつ
設け、これら２つの流体変調手段によるサンプルガスと
比較ガスとの変調周波数が互いに異なるようにし、前記
検出器からの出力信号を、前記各セルに対する各変調周
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
ことによりサンプルガス中の測定対象成分の濃度を低濃
度から高濃度まで測定できるようにしてあるので、セル
長の異なるセルを何種類も用意する必要がない。又、濃
度変化が大きいサンプルガスの測定の場合においても、
低濃度から高濃度に亘って連続的に測定することができ
るといった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る吸光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図は吸光分析計における濃度と出力との関係を示す
特性図である。 1,2…セル、３…光源、４…検出器、5,6…流体変調手
段、Ａ…出力信号、a_L，a_H…信号成分、Ｓ…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】光源と検出器との間にセル長が互いに異な
   る２つのセルを互いに直列に設け、これら２つのセルに
   対してサンプルガスと比較ガスとを、一定周期で同時か
   つ連続的に切り換え供給する流体変調手段を前記各セル
   に対して１つずつ設け、これら２つの流体変調手段によ
   るサンプルガスと比較ガスとの変調周波数が互いに異な
   るようにし、前記検出器からの出力信号を、前記各セル
   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サンプルガス中の測定対象
   成分の濃度を低濃度から高濃度まで測定できるようにし
   たことを特徴とする吸光分析計。