JPH1048135A - 赤外線ガス分析装置 - Google Patents

赤外線ガス分析装置

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JPH1048135A
JPH1048135A JP21923396A JP21923396A JPH1048135A JP H1048135 A JPH1048135 A JP H1048135A JP 21923396 A JP21923396 A JP 21923396A JP 21923396 A JP21923396 A JP 21923396A JP H1048135 A JPH1048135 A JP H1048135A
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JP
Japan
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gas
sample cell
gas filter
optical path
sample
Prior art date
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Pending
Application number
JP21923396A
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English (en)
Inventor
Katsuhiko Araya
克彦 荒谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパンガスを不要にし、校正のために測定が
中断されるのを防ぐ。 【解決手段】 光源10と試料セル2の間には赤外線を
吸収しない不活性ガスが充填されたガスフィルタa,c
と測定成分ガスが充填されたガスフィルタbを備えたガ
スフィルタホイール20が設けられている。ガスフィル
タa,bが光路に入るときは試料セル2にはゼロガスが
流され、ガスフィルタcが光路に入るときは試料セル2
には試料ガスが流される。その結果、検出器16からの
信号として、ガスフィルタaが光路に入った場合はゼロ
点の信号、ガスフィルタbが光路に入った場合はスパン
点の信号、ガスフィルタcが光路に入った場合は測定信
号がそれぞれ得られ、それらの信号がガスフィルタホイ
ル20の1回転ごとに得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は化学工場や製鉄所の
環境のガス濃度に関するプロセスコントロール、ボイラ
や燃焼炉の煙道ガス分析、大気汚染の監視、自動車の排
ガス測定などに使用され、ガス分子固有の赤外線吸収効
果を利用してガス中や蒸気中にある特定成分の濃度を連
続的に測定する赤外線ガス分析計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図1に従来の赤外線ガス分析装置を概略
的に示す。(A)は構成図、(B)はそのうちのセクタ
部分を示す平面図である。赤外光が透過する試料セル2
はガス入口4から試料ガスと赤外線に対し吸収をもたな
い基準ガスとが三方弁8により切り換えて供給され、ガ
ス出口6から排気される。10は赤外線の光源であり、
光源10と試料セル2の間には試料セルに入射する赤外
光を断続させるセクタ12が設けられている。セクタ1
2は(B)に示されるように切欠きを有し、モータ14
により回転させられることにより試料セル2に入射する
赤外光を断続する。16は赤外検出器であり、試料セル
2を透過した赤外線を検出する。
【0003】このガス分析装置では、基準ガス(ゼロガ
ス)と試料ガスを交互に試料セル2に流すことによって
ゼロ点の補償を行なっている。しかし、スパン点(感
度)の補償は行なっていないため、定期的にスパンガス
(標準ガス)を流し、感度を校正する必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置のように定
期的にスパンガスを流して感度を校正する場合は、高価
なスパンガスが必要となる。また校正中は欠測(測定を
行なえないこと)になる問題がある。本発明はスパンガ
スを不要にし、校正のために測定が中断されるのを防ぐ
ことを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では、所定濃度の
測定成分ガスを充填したガスフィルタからなる第1の透
過部、赤外線に対する吸収をもたない第2、第3の透過
部をもち、回転して各透過部が順次光源と試料セルの間
の光路を横切ることにより試料セルに入射する赤外光を
断続するガスフィルタホイールを設け、基準ガスが試料
セルに供給された状態でガスフィルタホイールの第1、
第2の透過部が試料セルに入射する赤外光の光路を横切
り、試料ガスが試料セルに供給された状態でガスフィル
タホイールの第3の透過部が試料セルに入射する赤外光
の光路を横切るように切換え弁の切換えとガスフィルタ
ホイールの回転との同期をとり、ガスフィルタホイール
の各透過部を透過した赤外光による赤外検出器の検出値
から試料ガス中の成分濃度を算出する。
【0006】第1の透過部が光路に入るときは試料セル
には基準ガスが流されており、第1の透過部のガスフィ
ルタに充填された所定濃度の測定成分ガスによるスパン
点を模擬した出力が得られる。第2の透過部が光路に入
るときも試料セルには基準ガスが流されており、ゼロ点
の出力が得られる。第3の透過部が光路に入るときは試
料セルには試料ガスが流されており、試料ガスによる出
力が得られる。これらの出力を演算することによって、
ゼロ点のみならず、スパン点も常時補償された測定がで
きる。そのため、定期的に標準ガスを用いた感度校正を
行なわなくても精度の高い測定が可能となる。
【0007】
【実施例】図2は一実施例を概略的に表わしたものであ
る。図3はそのうちのガスフィルタホイールを表わした
ものであり、(A)は平面図、(B)は(A)のX−
X’線位置での断面図である。図1と同一部分には同一
の符号を用いる。赤外光が透過する試料セル2にはガス
入口4から試料ガスと基準ガス(ゼロガス)とが三方弁
8により切り換えて供給され、ガス出口6から排気され
る。赤外線の光源10と試料セル2の間には試料セルに
入射する赤外光を断続するために、図1でのセクタ12
に代ってガスフィルタホイール20が設けられている。
【0008】ガスフィルタホイール20は、図3に示さ
れるように、両面がCaF2などの赤外透過窓22でシ
ールされた透過部として3つのガスフィルタa,b,c
を備えており、ガスフィルタホイール20の回転によっ
てそれらのガスフィルタa,b,cが順次、光源10と
試料セル2の間の光路を横切るように配置されている。
ガスフィルタaとcには窒素など赤外線を吸収しない不
活性ガスが充填され、ガスフィルタbには測定成分ガス
が窒素など赤外線を吸収しない不活性ガスで希釈されて
充填されている。ガスフィルタbの測定成分ガス濃度
は、試料セル2に測定レンジのフルスケールの濃度の測
定成分ガスが流れたときの赤外吸収量と同一吸収量がそ
のガスフィルタbでなされるように決められている。ガ
スフィルタa,b,cは第2、第1、第3の透過部にそ
れぞれ対応する。図には示されていないが、三方弁8の
切換えとガスフィルタホイール20の回転を同期させる
ためにコントローラが設けられている。
【0009】次に、この実施例の動作について説明す
る。三方弁8を介して試料ガス又は基準ガスが試料セル
2に供給される。図4に示されるように、不活性ガスが
充填されたガスフィルタa又は測定成分を含むガスが充
填されたガスフィルタbが光路に入るときは、試料セル
2には基準ガスであるゼロガスが流され、ガスフィルタ
cが光路に入るときは試料セル2には試料ガスが流され
るように、三方弁8とガスフィルタホイール20の回転
が同期して制御される。その結果、検出器16からの信
号として、光路にあるガスフィルタの種類a,b,cに
応じて、図5(A)に示されるような検出信号が得られ
る。
【0010】図5(B)はガスフィルタa,b,cと、
試料セル2を流れるガスの種類とに対し、得られる検出
信号の種類を表わしたものである。すなわち、ガスフィ
ルタaが光路に入った場合はゼロ点の信号、ガスフィル
タbが光路に入った場合はスパン点の信号、ガスフィル
タcが光路に入った場合は測定信号がそれぞれ得られ、
それらの信号がガスフィルタホイル20の1回転ごとに
得られる。
【0011】ゼロ点の信号をRZ、スパン点の信号をR
S、測定信号をMとすると、試料ガスの濃度Cは C=f((RZ-M)/(RZ-RS))・CR と表わされる。ここで、f(x)は赤外吸収信号を直線
化する関数、CRはレンジの濃度である。
【0012】このように、ガスフィルタホイール20が
1回転するごとにゼロ点とスパン点の補償された精度の
高い測定が行なわれる。実際にはガスフィルタbの初期
校正として、標準ガスを試料セル2に流してガスフィル
タbの校正(理論値からのずれの補正)をし、その補正
係数を記憶させておいて、測定値の補正に利用するのが
望ましい。
【0013】
【発明の効果】本発明では所定濃度の測定成分ガスを充
填したガスフィルタからなる第1の透過部、赤外線に対
する吸収をもたない第2、第3の透過部をもち、回転し
て各透過部が順次光源と試料セルの間の光路を横切るこ
とにより試料セルに入射する赤外光を断続するガスフィ
ルタホイールを設け、基準ガスが試料セルに供給された
状態でガスフィルタホイールの第1、第2の透過部が試
料セルに入射する赤外光の光路を横切り、試料ガスが試
料セルに供給された状態でガスフィルタホイールの第3
の透過部が試料セルに入射する赤外光の光路を横切るよ
うに切換え弁の切換えとガスフィルタホイールの回転と
の同期をとり、ガスフィルタホイールの各透過部を透過
した赤外光による赤外検出器の検出値から試料ガス中の
成分濃度を算出するようにしたので、標準ガスによる定
期的な校正が不要になり、欠測もなくなって精度の高い
測定を行なうことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の赤外線ガス分析装置を示す図であり、
(A)は全体構成図、(B)はそのうちのセクタ部分を
示す平面図である。
【図2】一実施例を概略的に示す構成図である。
【図3】同実施例におけるガスフィルタホイールを示す
図であり、(A)は平面図、(B)はそのX−X’線位
置での断面図である。
【図4】同実施例の動作における試料セル内のガスの種
類(A)とガスフィルタの開口度(B)を示すタイミン
グ図である。
【図5】検出器により得られる信号を示す図であり、
(A)はその波形図、(B)は対応を示す図表である。
【符号の説明】
2 試料セル 4 試料セルのガス入口 6 ガス出口 8 切換え弁の三方弁 10 光源 16 検出器 20 ガスフィルタホイール a,b,c, ガスフィルタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス入口とガス出口をもち、赤外線が透
    過する試料セルと、 試料セルのガス入口に設けられ、試料ガスと赤外線に対
    する吸収をもたない基準ガスとを切り換えて試料セルに
    供給する切換え弁と、 試料セルに赤外光を照射する光源と、 所定濃度の測定成分ガスを充填したガスフィルタからな
    る第1の透過部、赤外線に対する吸収をもたない第2、
    第3の透過部をもち、回転して各透過部が順次光源と試
    料セルの間の光路を横切ることにより試料セルに入射す
    る赤外光を断続するガスフィルタホイールと、 試料セルを透過した赤外光を検出する赤外検出器と、 基準ガスが試料セルに供給された状態でガスフィルタホ
    イールの第1、第2の透過部が試料セルに入射する赤外
    光の光路を横切り、試料ガスが試料セルに供給された状
    態でガスフィルタホイールの第3の透過部が試料セルに
    入射する赤外光の光路を横切るように切換え弁の切換え
    とガスフィルタホイールの回転との同期をとるコントロ
    ーラと、 ガスフィルタホイールの各透過部を透過した赤外光によ
    る赤外検出器の検出値から試料ガス中の成分濃度を算出
    する演算手段と、を備えたことを特徴とする赤外線ガス
    分析装置。
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