JPH06103262B2 - 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、サンプルガス中の測定対象成分の濃度
を、干渉影響を補償した状態で得られるようにしたガス
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、赤外線ガス分析計等によってサンプルガス中の
測定対象成分の濃度を測定する場合、サンプルガス中に
含まれる干渉成分の赤外線吸収により測定に誤差が生ず
ることがあるので、従来より干渉成分の影響を補償する
手段として、例えば第３図又は第４図にそれぞれ示すよ
うな構成が知られている。

即ち、第３図において、31,32は互いに並列配置された
比較セル，測定セルで、33,34は比較セル31,測定セル32
をそれぞれ照射する赤外線発生用の光源である。35,36
はそれぞれ測定検出器，補償用検出器で、比較セル31,
測定セル32に対してそれぞれ光学的に直列に配置されて
おり、測定用検出器35によって測定対象成分Ａ＋干渉成
分Ｂに見合う検出出力ａ＋ｂを、又、補償用検出器36に
よって干渉成分Ｂに見合う検出出力ｂをそれぞれ得て、
前者から後者を差し引くことにより、干渉補償を行うよ
うにしている。尚、37は変調用のチョッパーである。

また、第４図において、41はセルで、ロータリバルブ等
の流体変調手段42によってサンプルガスＳと比較ガスＲ
とが交互に供給されるようにしてある。43は赤外線発生
用の光源、44は検出器で、その測定用受光室44aと補償
用受光室44bとがセル41に対して光学的に直列に配置さ
れており、コンデンサマイクロホン44cの一方の室と測
定用受光室44aとが、又、他方の室と補償用受光室44bと
がそれぞれ連通するようにしてある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記第３図に示すものにおいては、検出
器が２つも必要となりそれだけ構成が複雑になるといっ
た欠点があり、又、第４図に示すものにおいては、検出
器は１つで済むが、測定用受光室44aと補償用受光室44b
の干渉影響による信号量を合わせるために機械的調整、
特に、補償用受光室44bへの光量調整が困難であるとい
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、検出器をただ１つしか用いないに
も拘わらず、干渉成分の影響を効果的に補償することが
でき、しかも、調整等必要としない有用なガス分析計を
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、本発明に係る吸光分析計
は、光源と検出器との間に２つのセルを互いに並列に設
け、一方のセル側の光路中に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フィルタを設けると
共に、前記各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し、これら信号成分
の差をとることによりサンプルガス中の測定対象成分の
濃度を得るようにしてある。

〔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
の検出器は、フィルタを設けない側のセルに対応する信
号成分（測定対象成分＋干渉成分に見合う信号成分）
と、フィルタを設けた側のセルに対応する信号成分（干
渉成分に見合う信号成分）とが重畳した出力信号を出力
し、しかも、前記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
び平滑化し、これら信号成分の差をとることにより、測
定対象成分にのみ対応する信号、即ち、測定対象成分の
濃度を得ることができ、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、例えばCOを測定する赤外線ガス分析計を示
し、1,2は互いに並列的に配置されたセル、3,4はセル1,
2をそれぞれ照射する赤外線発生用の光源である。５は
検出器としてのコンデンサマイクロホン型検出器で、そ
の受光室5a,5bはセル1,2に対応するように配置されてお
り、受光室5a,5bの内部にはCOが封入してある。

7,8はセル1,2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7,8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７の変調周波数は１ヘルツであ
り、流体変調手段８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7,8によって、サ
ンプルガスＳと比較ガスＲとをセル1,2に供給した場
合、検出器５からは、セル１に対する変調周波数付近の
帯域の信号とセル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。

９はプリアンプ、10は信号処理手段で、その具体的構成
は第２図に示すように、プリアンプ９を介して入力され
る、検出器５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、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＋ｂ）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、セル１に対す
る流体変調手段７に付設された同期信号発生器7aからの
同期信号（流体変調手段７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＋ｂ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＋ｂ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、セル２に対する流体変調手段８の変調周波数（２ヘ
ルツ）付近の帯域の信号（例えばｂ）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、セル２に対する流体変調手段８に付設された
同期信号発生器8aからの同期信号（流体変調信号８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ｂ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ｂ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
号周波数手段10からは、セル1,2にそれぞれ対応する信
号成分としてａ＋ｂ及びｂ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。

20は、信号処理手段10の出力側に設けられた減算器で、
上記２つの信号成分ａ＋b,bの差をとるものである。

而して、上記構成の赤外線ガス分析計において、流体変
調手段7,8によってサンプルガスＳと比較ガスＲとを、
セル1,2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、２つのセル1,
2に共通に設けられた１つの検出器５は、フィルタを設
けない側のセル１に対応する信号成分（測定対象成分＋
干渉成分に見合う信号成分:a＋ｂ）と、フィルタ６を設
けた側のセル２に対応する信号成分（干渉成分に見合う
信号成分ｂ）とが重畳した出力信号Ａを出力し、しか
も、両信号成分ａ＋b,b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を各セル1,2に対
する各変調周波数の信号成分ａ＋b,bに分離してそれぞ
れ整流及び平滑化し、これら信号成分ａ＋b,bの差をと
ることにより、測定対象成分にのみ対応する信号ａを得
ることができ、従って、測定対象成分の濃度を得ること
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、フィルタは、
少なくとも測定対象成分の特性吸収波長と略同じ波長に
吸収帯域を有するものであればよく、これを２つのセル
にそれぞれ対応するように設けてもよい。

〔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、光源
と検出器との間に２つのセルを互いに並列に設け、一方
のセル側の光路中に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フィルタを設けると共に、前
記各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し、これら信号成分の差をとる
ことによりサンプルガス中の測定対象成分の濃度を得る
ようにしているので、検出器をただ１つしか用いないに
も拘わらず、何ら調整作業を要することなく、干渉成分
の影響を効果的に補償することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本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図は及び第４図はそれぞれ従来技術を示す説明図で
ある。 1,2…セル、3,4…光源、５…検出器、６…フィルタ、7,
8…流体変調手段、Ａ…出力信号、ａ＋b,b…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２つのセルを互いに
   並列に設け、一方のセル側の光路中に測定対象成分の特
   性吸収波長と略同じ波長に吸収帯域を有するフィルタを
   設けると共に、前記各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し、これら信
   号成分の差をとることによりサンプルガス中の測定対象
   成分の濃度を得るようにしたことを特徴とするガス分析
   計。