JPH06103263B2 - ２成分測定型ガス分析計 - 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２つの測定対象成分の
濃度を同時に得られるようにした２成分測定型ガス分析
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、赤外線ガス分析計によってサンプルガス中に含
まれる２つの測定対象成分の濃度を同時に測定する従来
の手段として、第４図，第５図にそれぞれ示すようなも
のがある。

即ち、第４図は所謂シングルセルタイプのものであっ
て、同図において、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
光源である。

44,45,46は互いに並列的に配置された固体検出器で、そ
れぞれ固体フィルタ44F,45F,46Fを備えており、固体フ
ィルタ44Fは例えば測定対象成分としてのCOの特性吸収
波長と略同じ波長に吸収帯域を有するCO測定用フィルタ
として構成してあり、又、固体フィルタ46Fは前記固体
フィルタ44F,45Fの吸収波長帯域とは異なる波長の吸収
帯域を有する比較フィルタとして構成してある。尚、4
7,48,49は各固体検出器44,45,46の出力側に設けられた
アンプである。

又、第５図は所謂ダブルセルタイプのものであって、同
図において、51,52は互いに並列的に配置された比較セ
ル，測定セルであって、両セル51,52の一端側には光源5
3が、他端側には反射ミラー54が設けてある。そして、
反射ミラー54と両セル51,52との間には固体フィルタ44
F,45F,46Fを備えた固体検出器44,45,46が互いに並列的
に配してあり、前記セル51,52を通過した測定光が反射
ミラー54により反射されて固体フィルタ44F,45F,46Fを
経て固体検出器44,45,46に到達するようにしてある。
尚、55は変調用のチョッパーである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記第４図，第５図にそれぞれ示される
ものにおいては、２つの測定対象成分を測定するのに検
出器が３つも必要となりそれだけ構成が複雑になると共
に、各検出器間において感度調整を行う必要がある等の
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、２つの測定対象成分の濃度を測定すること
ができ、しかも、調整等必要としない有用な２成分測定
型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２成分測定型
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、各セルにそれぞれ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するようにしてあ
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、それぞれ測定対象成分の濃度に対応する
信号、即ち、２つの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、図面を参照しながら説明す
る。

第１図は、例えば測定対象成分としてのCO及びCO₂を同
時に測定する赤外線ガス分析計の一例を示し、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は検出器としての固体検出器で、内部に例えば鏡面仕
上げされてなる２つの導光路を備えたボディ5Aのセル1,
2に体面する側に、固体フィルタ5a,5bがセル1,2に対応
するように設けてあると共に、ボディ5Aの他端側であっ
て前記導光路を経た光が入射する位置に、固体検出素子
5cが設けてある。そして、一方の固体フィルタ5aはCOの
特性吸収波長と略同じ波長に吸収帯域を有するCO測定用
フィルタとして構成してあり、他方の固体フィルタ5bは
CO₂の特性吸収波長と略同じ波長に吸収帯域を有するCO₂
測定用フィルタとして構成してある。６はこの検出器５
の出力側に設けられるプリアンプである。

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。

10はプリアンプ６を介して検出器５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６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）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：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、バンドパスフィルタ11
からの出力信号ａ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検波を行えると同時
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、この信号処
理手段10からは、セル1,2に対応する信号成分としてａ
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。

而して、上記構成の２成分測定型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、セル１
に対応する信号成分（測定対象成分COに見合う信号成
分:a）と、セル２に対応する信号成分（測定対象成分CO
₂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CO及び
CO₂にそれぞれ対応する信号ａ及びｂを得ることがで
き、従って、２つの測定対象成分CO及びCO₂の濃度をそ
れぞれ得ることができる。

第３図は本発明の他の実施例を示すもので、同図におい
て、20はコンデンサマイクロホン型検出器で、その受光
室20a,20bをそれぞれセル1,2に対応するように配置する
と共に、セル1,2と受光室20a,20bとの間にそれぞれ固体
フィルタ21a,21bとを配置してある。ここに、固体フィ
ルタ21a,21bはそれぞれ上記実施例における固体フィル
タ5a,5bと同様に構成してある。又、受光室20a,20b内に
はCO及びCO₂が封入してある。尚、第３図においては流
体変調手段7,8を省略してある。このように構成した２
成分測定型ガス分析計における作用効果は上記実施例と
同様であるので、その説明は省略する。

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、固体フィルタ
5a,5b,21a,21bに代えてガスフィルタを用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る２成分測定型ガス分
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、各セルにそれぞれ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す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、何ら
調整作業を要することなく、２つの測定対象成分の濃度
を同時に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る２成分測定型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図は本発明の他の実施例を示す要部構成図である。 第４図及び第５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、5,20…検出器、5a,5b,21a,21b
…フィルタ、7,8…流体変調手段、a,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、各セルにそれぞれ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するようにしたこと
   を特徴とする２成分測定型ガス分析計。