JPS6029060B2 - 混合ガス中の酸化窒素濃度の測定装置 - Google Patents
混合ガス中の酸化窒素濃度の測定装置Info
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- JPS6029060B2 JPS6029060B2 JP51143287A JP14328776A JPS6029060B2 JP S6029060 B2 JPS6029060 B2 JP S6029060B2 JP 51143287 A JP51143287 A JP 51143287A JP 14328776 A JP14328776 A JP 14328776A JP S6029060 B2 JPS6029060 B2 JP S6029060B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/33—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、低圧空気ならびに小さな放電電流で作動して
酸化窒素共鳴線を放射するホローカソードランプの形の
光源と、ホローカソードランプの光線路内に配置される
酸化窒素ガスフィルタを透過した基準光線ならびに透過
していない測定光線とを交互に発生する、ホローカソー
ドランプの光線路内に設けた装置と、測定光線および基
準光線が交互に透過する、被測定混合ガスを含んでいる
吸収セルと、モノクロメータを吸収セルの後側に設けた
、測定光線および基準光線を受光する第１光電変換器と
、酸化窒素濃度に相応した出力信号を発生する信号処理
回路とを有する、混合ガス中の酸化窒素濃度の測定装置
に関する。
酸化窒素共鳴線を放射するホローカソードランプの形の
光源と、ホローカソードランプの光線路内に配置される
酸化窒素ガスフィルタを透過した基準光線ならびに透過
していない測定光線とを交互に発生する、ホローカソー
ドランプの光線路内に設けた装置と、測定光線および基
準光線が交互に透過する、被測定混合ガスを含んでいる
吸収セルと、モノクロメータを吸収セルの後側に設けた
、測定光線および基準光線を受光する第１光電変換器と
、酸化窒素濃度に相応した出力信号を発生する信号処理
回路とを有する、混合ガス中の酸化窒素濃度の測定装置
に関する。
斯様な装置（ドイツ連邦共和国特許公報第２４０７１３
３号参照）を用いて、Ａ＝０．１の光線吸収率に相応す
る吸収セル内の僅かな酸化窒素の濃度を測定する場合、
測定信号ＩＭと基準信号ｌｖと吸収率Ａとの間の関係を
示す式；Ｋ‐（１−Ａ）〔１〕 を次のように変形できることがわかる。
３号参照）を用いて、Ａ＝０．１の光線吸収率に相応す
る吸収セル内の僅かな酸化窒素の濃度を測定する場合、
測定信号ＩＭと基準信号ｌｖと吸収率Ａとの間の関係を
示す式；Ｋ‐（１−Ａ）〔１〕 を次のように変形できることがわかる。
Ｑ（ｐ，Ｔ，ｔ）●き＝Ｋ（・−Ａ）
〔２〕
その場合ｐは放電ランプの圧力、Ｔは周囲温度であり、
かつ時間ｔは例えば経時変化によって生ずる測定信号の
時間的ドリフト、Ｋは定数を示す。
かつ時間ｔは例えば経時変化によって生ずる測定信号の
時間的ドリフト、Ｋは定数を示す。
その場合外乱量Ｑは典型的には０．９５および１．０５
の間である。ＱはＡ＝０．１の値に関し、上述の限界値
内で酸化窒素濃度の土５０％の測定誤差を発生する。相
応する低圧の空気で満たされた放電ランプを用いる場合
、例えば周囲温度の影響によって、またランプ内の緩慢
なガス消費過程によって、ランプ内の圧力が変化するこ
とがある。この圧力変化は、２つの光線部分を放射する
ガス放電ランプの放射特性に影響を与える。その場合１
つの光線部分は約３００Ｋ（絶対温度）の占有温度に相
応する状態のＮＯ−分子によて発生し、またもう１つの
光線部分は約１５０びＫの占有温度に相応する。この光
線部分の割合はガス圧力に依存して変化するので、先ず
第１に観測すべき測定誤差はガス圧力に基づいて変化す
る。また変調装置に用いられるかつＮＯーガスを満たし
たフィルタセルもこれに類似して変化し、更にモノクロ
メータまたはモノクロメータの位置に設けられた干渉フ
ィル外ま、経時変化および所定の温度依存性によって、
測定結果に誤りを生じさせるように影響を与える。
の間である。ＱはＡ＝０．１の値に関し、上述の限界値
内で酸化窒素濃度の土５０％の測定誤差を発生する。相
応する低圧の空気で満たされた放電ランプを用いる場合
、例えば周囲温度の影響によって、またランプ内の緩慢
なガス消費過程によって、ランプ内の圧力が変化するこ
とがある。この圧力変化は、２つの光線部分を放射する
ガス放電ランプの放射特性に影響を与える。その場合１
つの光線部分は約３００Ｋ（絶対温度）の占有温度に相
応する状態のＮＯ−分子によて発生し、またもう１つの
光線部分は約１５０びＫの占有温度に相応する。この光
線部分の割合はガス圧力に依存して変化するので、先ず
第１に観測すべき測定誤差はガス圧力に基づいて変化す
る。また変調装置に用いられるかつＮＯーガスを満たし
たフィルタセルもこれに類似して変化し、更にモノクロ
メータまたはモノクロメータの位置に設けられた干渉フ
ィル外ま、経時変化および所定の温度依存性によって、
測定結果に誤りを生じさせるように影響を与える。
前述の影響は干渉係数ばとして示されている。本発明の
基礎とする課題は、僅かなＮＯ−濃度の範囲で前述の外
乱量が分析器の測定結果に影響を与えない測定装置を提
供することである。
基礎とする課題は、僅かなＮＯ−濃度の範囲で前述の外
乱量が分析器の測定結果に影響を与えない測定装置を提
供することである。
本発明によればこの課題は、モノクロメータを吸収セル
の前に設け、吸収セルを透過しない測定光線部分および
基準光線部分を分岐して取出すために、モノクロメータ
と吸収セルとの間に光線分割器を設け、吸収セルを透過
しない測定光線部分および基準光線部分には第２光電変
換器を対応して設け、信号処理回路は第１の回路と第２
の回路を有しており、第１の回路の入力側には第１光電
変換器の測定光線に基づく第１測定出力信号ＩＭおよび
基準光線に基づく第１の基準出力信号ｌｖが供給され、
さらに第１の回路の入力側には第２光電変換器の測定光
線に基づく第２測定出力信号ＩＭｏおよび基準信号に基
づく第２基準出力信号ｌｖｏが供給され、第１の回路に
おいて、第１測定出力信号ＩＭと第２測定出力信号ＩＭ
ｏとの比を表わす第１の比出力信号ＩＭ／ＩＭｏ、なら
びに第１基準出力信号ｌｖと第２基準出力信号ｌｖｏと
の比を表わす第２の比出力信号ｌｖ／ｌｖｏが形成され
、この第１比出力信号ＩＭ／ＩＭｏと第２比出力信号ｌ
ｖ／ｌｖｏは第２の回路に供給され、第２の回路におい
て第１比出力信号ＩＭ／ＩＭｏと第２比出力信号ｌｖ／
ｌｖｏとから、ＩＶ／ＩＶ。
の前に設け、吸収セルを透過しない測定光線部分および
基準光線部分を分岐して取出すために、モノクロメータ
と吸収セルとの間に光線分割器を設け、吸収セルを透過
しない測定光線部分および基準光線部分には第２光電変
換器を対応して設け、信号処理回路は第１の回路と第２
の回路を有しており、第１の回路の入力側には第１光電
変換器の測定光線に基づく第１測定出力信号ＩＭおよび
基準光線に基づく第１の基準出力信号ｌｖが供給され、
さらに第１の回路の入力側には第２光電変換器の測定光
線に基づく第２測定出力信号ＩＭｏおよび基準信号に基
づく第２基準出力信号ｌｖｏが供給され、第１の回路に
おいて、第１測定出力信号ＩＭと第２測定出力信号ＩＭ
ｏとの比を表わす第１の比出力信号ＩＭ／ＩＭｏ、なら
びに第１基準出力信号ｌｖと第２基準出力信号ｌｖｏと
の比を表わす第２の比出力信号ｌｖ／ｌｖｏが形成され
、この第１比出力信号ＩＭ／ＩＭｏと第２比出力信号ｌ
ｖ／ｌｖｏは第２の回路に供給され、第２の回路におい
て第１比出力信号ＩＭ／ＩＭｏと第２比出力信号ｌｖ／
ｌｖｏとから、ＩＶ／ＩＶ。
−ＩＭ／ＩＭＯＩＶ／ＩＶ。
を表わす出力信号が形成されるように構成したことによ
って解決する。
って解決する。
次に本発明を図示の実施例につき説明する。
第１図において１は低圧の空気および小さな放電電流で
作動されるホローカソードランプである。ホローカソー
ドランブは酸化窒素共鳴線を放射し、その場合酸化窒素
共鳴線は、２つのフィルタセル３と４を有する回転ディ
スク２によって変調される。フィルタセル３は例えば大
気圧より低い圧力を有する酸化窒素で満たされており、
光線路に設けられたフィルタセルに入った光線の部分を
吸収する。それに対して光線は光線路に設けられた空気
を満たしたフィルタセル４に入った際影響を受けない。
光線が通過するフィルタセルのセル隔壁は、光線のスペ
クトル範囲を通過させる材料で形成されている。レンズ
５は相互に周期的に生ずる２つの、ろ光された光線部分
とる光されなかった光線部分との平行光東を発生する。
２つの光線部分は干渉フィル夕６を通過後光線分割器７
にあたる。
作動されるホローカソードランプである。ホローカソー
ドランブは酸化窒素共鳴線を放射し、その場合酸化窒素
共鳴線は、２つのフィルタセル３と４を有する回転ディ
スク２によって変調される。フィルタセル３は例えば大
気圧より低い圧力を有する酸化窒素で満たされており、
光線路に設けられたフィルタセルに入った光線の部分を
吸収する。それに対して光線は光線路に設けられた空気
を満たしたフィルタセル４に入った際影響を受けない。
光線が通過するフィルタセルのセル隔壁は、光線のスペ
クトル範囲を通過させる材料で形成されている。レンズ
５は相互に周期的に生ずる２つの、ろ光された光線部分
とる光されなかった光線部分との平行光東を発生する。
２つの光線部分は干渉フィル夕６を通過後光線分割器７
にあたる。
光線分割器は半透明鏡であり、この半透明鏡を用いて光
線の一部分を受光器８に偏向する。光軸の偏向されない
部分は通常のように供試ガスを入れた吸収セル９を通過
し、受光器１０に達する。受光器８、例えばホトマルチ
プラィャは周期的に２つの信号ＩＭｏとｌｖｏを送出す
る。その場合ＩＭｏとｌｖｏとのレベルはフィルタセル
によってろ光された光線とる光されなかった光線とに比
例する。また受光器１０の信号ＩＭとｌｖは、ろ光され
た光線およびろ光されなかった光線の、吸収セル９内の
吸収によって決まる。信号ｌｖ，ｌｖｏまたは１肌 Ｉ
Ｍｏはそれぞぞれ同時に生ずる。その場合指標Ｍは、信
号が変調装置のフィルタセルによって影響を受けない光
線部分によって生ずることを示し（測定光線）、指標Ｖ
はろ光された光線（基準光線）によって生ずる信号を示
す。指標ｏは、光線ひいては信号が吸収セル９内の混合
ガスによって影響を受けないことを示す。それ故〔２〕
式からＱ（ｐ’Ｔ’ｔ）・器＝−定〔３〕 が得られる。
線の一部分を受光器８に偏向する。光軸の偏向されない
部分は通常のように供試ガスを入れた吸収セル９を通過
し、受光器１０に達する。受光器８、例えばホトマルチ
プラィャは周期的に２つの信号ＩＭｏとｌｖｏを送出す
る。その場合ＩＭｏとｌｖｏとのレベルはフィルタセル
によってろ光された光線とる光されなかった光線とに比
例する。また受光器１０の信号ＩＭとｌｖは、ろ光され
た光線およびろ光されなかった光線の、吸収セル９内の
吸収によって決まる。信号ｌｖ，ｌｖｏまたは１肌 Ｉ
Ｍｏはそれぞぞれ同時に生ずる。その場合指標Ｍは、信
号が変調装置のフィルタセルによって影響を受けない光
線部分によって生ずることを示し（測定光線）、指標Ｖ
はろ光された光線（基準光線）によって生ずる信号を示
す。指標ｏは、光線ひいては信号が吸収セル９内の混合
ガスによって影響を受けないことを示す。それ故〔２〕
式からＱ（ｐ’Ｔ’ｔ）・器＝−定〔３〕 が得られる。
また〔２〕式と〔３〕式とから次の式が得られる。総・
半（１−Ａ）〔４〕 この式は未知数として、測定すべき混合気体内の酸化窒
素の割合に応じた測定セル内の酸化窒素共鳴線の吸収率
Ａだけを有する。
半（１−Ａ）〔４〕 この式は未知数として、測定すべき混合気体内の酸化窒
素の割合に応じた測定セル内の酸化窒素共鳴線の吸収率
Ａだけを有する。
〔４〕式を４つの信号ＩＭ，ｌｖ，ＩＭｏおよびｌｖｏ
によって電子的にシミュレートすると、Ａの大きさ艮０
と次式で与えられる酸化窒素濃度の大きさに対して、外
乱量のこよって影響を受けない信号が生ずる。第３図は
斯様な信号処理装置の原理を示すブロック図である。
によって電子的にシミュレートすると、Ａの大きさ艮０
と次式で与えられる酸化窒素濃度の大きさに対して、外
乱量のこよって影響を受けない信号が生ずる。第３図は
斯様な信号処理装置の原理を示すブロック図である。
２つの受光器８および１０で生じかつ増幅器１１および
１２によって増幅された信号ＩＭｏ，ｌｖｏまたはＩＭ
，ｌｖは割算器１３に供給される制鞠点はび誌相応する
２つの商を形成する。
１２によって増幅された信号ＩＭｏ，ｌｖｏまたはＩＭ
，ｌｖは割算器１３に供給される制鞠点はび誌相応する
２つの商を形成する。
この商は相互に周期的に形成されかつ切換装置１４に供
聯合される。切襖装置は接続線１５の制御信号を用いて
、重畳された２つの値を個別のチャネルに送出するよう
にする。そのために必要な同期制御信号は、公知のよう
にランプ１７と共働するホトセル１６で発生し、その場
合ランプ１７の光線が絞り板２のスリット１８を通して
ホトセルにあたるようにする（第１図参照）。また差動
増幅器１９と別の割算器２０でが形成される。更にＡ則
ち酸化窒素濃度の指示装置２１に、信号平滑化のための
低域フィル夕２２が前暦接続されている。また〔４〕式
を別の形に変形すると、測定値を求めるために種々の方
法で構成された信号処理装置を用いることができる。
聯合される。切襖装置は接続線１５の制御信号を用いて
、重畳された２つの値を個別のチャネルに送出するよう
にする。そのために必要な同期制御信号は、公知のよう
にランプ１７と共働するホトセル１６で発生し、その場
合ランプ１７の光線が絞り板２のスリット１８を通して
ホトセルにあたるようにする（第１図参照）。また差動
増幅器１９と別の割算器２０でが形成される。更にＡ則
ち酸化窒素濃度の指示装置２１に、信号平滑化のための
低域フィル夕２２が前暦接続されている。また〔４〕式
を別の形に変形すると、測定値を求めるために種々の方
法で構成された信号処理装置を用いることができる。
第２図の実施例において、反射器２４の利用によって吸
収セル２３を２度光線が通過する。
収セル２３を２度光線が通過する。
半透明鏡２５は反射された測定−および比較光線を受光
器２６に偏向し、受光器２６はＩＭとｌｖに相応する周
期的な信号を発生する。その他の点では第２図の実施例
は第１図の実施例に一致する。また光線を分割する半透
明鏡の代りに水晶板または中心部に閉口を有する鏡を利
用できる。また基本的に本発明の装置を用いて別のガス
例えばＳ０２を測定することができる。
器２６に偏向し、受光器２６はＩＭとｌｖに相応する周
期的な信号を発生する。その他の点では第２図の実施例
は第１図の実施例に一致する。また光線を分割する半透
明鏡の代りに水晶板または中心部に閉口を有する鏡を利
用できる。また基本的に本発明の装置を用いて別のガス
例えばＳ０２を測定することができる。
それはその場合ホローカソードランプは、別のガスの吸
収特性に対しても利用できる波長範囲のスペクトルを有
する光線を放射するからである。
収特性に対しても利用できる波長範囲のスペクトルを有
する光線を放射するからである。
第１図は本発明の装道の第１の実施例を示す略線図、第
２図は本発明の装置の第２の実施例を示す略線図、第３
図は本発明に供する信号処理装置の原理を示すブロック
図である。 １…ホローカソードランプ、２…デイスク、３，４・・
・フィルタセル、６・・・干渉フィル夕、８，１０，２
６…受光器、９，２３…吸収セル、１３，２０・・・割
算器、１６・・・ホトセル、１７・・・ランプ、１８・
・・スリット、２４・・・反射器。 第１図第２図 第３図
２図は本発明の装置の第２の実施例を示す略線図、第３
図は本発明に供する信号処理装置の原理を示すブロック
図である。 １…ホローカソードランプ、２…デイスク、３，４・・
・フィルタセル、６・・・干渉フィル夕、８，１０，２
６…受光器、９，２３…吸収セル、１３，２０・・・割
算器、１６・・・ホトセル、１７・・・ランプ、１８・
・・スリット、２４・・・反射器。 第１図第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ａ 低圧空気ならびに小さな放電電流で作動して酸
化窒素共鳴線を放射するホローカソードランプ１の形の
光源と、ｂ ホローカソードランプ１の光軸路内に配置
される酸化窒素ガスフイルタ３を透過した基準光線なら
びに透過していない測定光線とを交互に発生する、ホロ
ーカソードランプ１の光線路内に設けた装置２と、ｃ
測定光線および基準光線が交互に透過する、被測定混合
ガスを含んでいる吸収セル９と、ｄ モノクロメータ６
と、ｅ 吸収セル９の後側に設けた、測定光線および基
準光線を受光する第１光電変換器１０と、ｆ 酸化窒素
濃度に相応した出力信号を発生する信号処理回路１３，
１４，１６，２０とを有する、混合ガス中の酸化窒素濃
度の測定装置において、ｇ モノクロメータ６を吸収セ
ル９の前に設け、ｈ 吸収セル９を透過しない測定光線
部分および基準光線部分を分岐して取出すために、モノ
クロメータ６と吸収セル９との間に光線分割器７を設け
、ｉ 吸収セル９を透過しない測定光線部分および基準
光線部分には第２光電変換器８を対応して設け、ｊ 信
号処理回路は第１の回路１３と第２の回路１４，１９，
２０を有しており、第１の回路１３の入力側には第１光
電変換器１０の測定光線に基づく第１測定出力信号Ｉ＿
Ｍおよび基準光線に基づく第１基準出力信号Ｉ＿Ｖが供
給され、さらに前記第１の回路１３の入力側には第２光
電変換器８の測定光線に基づく第２測定出力信号Ｉ＿Ｍ
＿Ｏおよび基準信号に基づく第２基準出力信号Ｉ＿Ｖ＿
Ｏが供給され、第１の回路１３において、第１測定出力
信号Ｉ＿Ｍと第２測定出力信号Ｉ＿Ｍ＿Ｏとの比を表わ
す第１の比出力信号Ｉ＿Ｍ／Ｉ＿Ｍ＿Ｏ、ならびに第１
基準出力信号Ｉ＿Ｖ＿Ｏとの比を表わす第２の比出力信
号Ｉ＿Ｍ／Ｉ＿Ｍ＿Ｏが形成され、この第１比出力信号
Ｉ＿Ｍ／Ｉ＿Ｍ＿Ｏと第２比出力信号Ｉ＿Ｖ／Ｉ＿Ｖ＿
Ｏは第２の回路１４，１９，２０に供給され、第２の回
路１４，１９，２０において、第１出力信号Ｉ＿Ｍ／Ｉ
＿Ｍ＿Ｏと第２比出力信号Ｉ＿Ｖ／Ｉ＿Ｖ＿Ｏとから（
Ｉ＿Ｖ／Ｉ＿Ｖ＿Ｏ−Ｉ＿Ｍ／Ｉ＿Ｍ＿Ｏ）／（Ｉ＿Ｖ
／Ｉ＿Ｖ＿Ｏ） を表わす出力信号が形成されるように
構成した、ことを特徴とする混合ガス中の酸化窒素濃度
の測定装置。 ２ 光線分割器を半透明鏡で構成した特許請求の範囲第
１項に記載の測定装置。 ３ 光線分割器を水晶板で構成した特許請求の範囲第１
項に記載の測定装置。 ４ 光線分割器を小さな中心部開口を有する鏡で構成し
た特許請求の範囲第１項に記載の測定装置。 ５ 第１の光線路に反射路を挿入することによつて光線
が吸収セルを二度通過するようにした特許請求の範囲第
１項から第３項までのいずれか１項記載の測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2553565A DE2553565C3 (de) | 1975-11-28 | 1975-11-28 | Vorrichtung zur Bestimmung der Stickoxidkonzentration in einem Gasgemisch |
| DE2553565.3 | 1975-11-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5267695A JPS5267695A (en) | 1977-06-04 |
| JPS6029060B2 true JPS6029060B2 (ja) | 1985-07-08 |
Family
ID=5962941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51143287A Expired JPS6029060B2 (ja) | 1975-11-28 | 1976-11-29 | 混合ガス中の酸化窒素濃度の測定装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4176963A (ja) |
| JP (1) | JPS6029060B2 (ja) |
| DE (1) | DE2553565C3 (ja) |
| FR (1) | FR2333235A1 (ja) |
| GB (1) | GB1566436A (ja) |
| IN (1) | IN146315B (ja) |
| NL (1) | NL171929C (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2939735A1 (de) * | 1979-10-01 | 1981-04-16 | Hartmann & Braun Ag, 6000 Frankfurt | Fotoelektrisches gasanalysegeraet |
| US4491730A (en) * | 1980-08-14 | 1985-01-01 | Panametrics, Inc. | Method and apparatus for feedback stabilized photometric detection in fluids |
| US4687337A (en) * | 1981-09-02 | 1987-08-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Atmospheric Aerosol extinctiometer |
| DE3149869A1 (de) * | 1981-12-16 | 1983-06-23 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | "vorrichtung zur schnellen bestimmung der feuchte einer probe mit hilfe von infrarot-lumineszenzdioden" |
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