JPS62201334A - 気体の濃度および分圧測定方法およびその装置 - Google Patents
気体の濃度および分圧測定方法およびその装置Info
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- JPS62201334A JPS62201334A JP61043220A JP4322086A JPS62201334A JP S62201334 A JPS62201334 A JP S62201334A JP 61043220 A JP61043220 A JP 61043220A JP 4322086 A JP4322086 A JP 4322086A JP S62201334 A JPS62201334 A JP S62201334A
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- 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
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、気体の濃度および分圧をａｌｌｌ定するもの
で、特に鉄鋼業において使用される各種熱処理炉内にお
ける気体の濃度および分圧の１ｌｌｌ＋定、管理や各業
種において使用されている各種プロセスにおける雰囲気
気体の濃度および分圧の測定、管理等しこ適用されるも
のである。
で、特に鉄鋼業において使用される各種熱処理炉内にお
ける気体の濃度および分圧の１ｌｌｌ＋定、管理や各業
種において使用されている各種プロセスにおける雰囲気
気体の濃度および分圧の測定、管理等しこ適用されるも
のである。
鉄鋼業において使用される加熱炉、焼鈍炉を始め、気体
の成分濃度および分圧が管理された雰囲気中で行なわれ
るプロセスは数多く存在し、そこでは気体の濃度および
分圧を測定することが不可欠である。そのため現在は、
測定用プローブを被測定雰囲気中に直接挿入しＢ１１１
定を行う方法や、被測定気体（以下ガスという）を適当
な装置を用いて吸引しプロセスの外部で測定する方法な
どが行われている。
の成分濃度および分圧が管理された雰囲気中で行なわれ
るプロセスは数多く存在し、そこでは気体の濃度および
分圧を測定することが不可欠である。そのため現在は、
測定用プローブを被測定雰囲気中に直接挿入しＢ１１１
定を行う方法や、被測定気体（以下ガスという）を適当
な装置を用いて吸引しプロセスの外部で測定する方法な
どが行われている。
しかしながらこれらの方法は、例えばプロセスの雰囲気
が高温、高圧状態にある場合や腐食性の強い気体成分か
ら構成されている場合等々、苛酷な条件下では、」す走
用プローブの耐熱、耐圧、耐腐食性能に限界があること
や、ガスを外部に取出すことに起因して、ガス成分が失
われてしまうことがある等々、種々の問題があり、正確
な４１す定を行なうことができない場合があった。
が高温、高圧状態にある場合や腐食性の強い気体成分か
ら構成されている場合等々、苛酷な条件下では、」す走
用プローブの耐熱、耐圧、耐腐食性能に限界があること
や、ガスを外部に取出すことに起因して、ガス成分が失
われてしまうことがある等々、種々の問題があり、正確
な４１す定を行なうことができない場合があった。
本発明者は、上記のような問題点を解決し、光の吸収強
度を利用し、測定用の光のプロセス中の管理雰囲気中を
直接通過させることにより、そのガス成分の濃度および
分圧を正確にするための方法および装置を発明し、特願
昭５９−１６９９９４号、同５！Ｊ−Ｌ６！１１９９５
号および同５９−１６９９９６号に開示した。
度を利用し、測定用の光のプロセス中の管理雰囲気中を
直接通過させることにより、そのガス成分の濃度および
分圧を正確にするための方法および装置を発明し、特願
昭５９−１６９９９４号、同５！Ｊ−Ｌ６！１１９９５
号および同５９−１６９９９６号に開示した。
この方法および装置ｔＸは、ガス成分の濃度および分圧
を正確に８１ｇ定することができ、非常に有効であるが
、その測定機構中に機械的駆動部分があるため、使用環
境によっては、作動中駆動部分に支障を来たす可能性が
考えられる。
を正確に８１ｇ定することができ、非常に有効であるが
、その測定機構中に機械的駆動部分があるため、使用環
境によっては、作動中駆動部分に支障を来たす可能性が
考えられる。
本発明は、前記の先願発明における機械的駆動部分をな
くシ、装置の耐久性、信頼性の一層の向上を図るととも
に、光源の寿命、光学系の汚れ、光軸のずれ等を監視し
、それらの影ｆＪを補正し。
くシ、装置の耐久性、信頼性の一層の向上を図るととも
に、光源の寿命、光学系の汚れ、光軸のずれ等を監視し
、それらの影ｆＪを補正し。
被ａｌｌｌ定ガスの濃度および分圧の測定を正確に行な
うことを目的とするものである。
うことを目的とするものである。
本発明は、光源から被測定気体に向けて放射される光の
一部を分割し、参照光としてその始強度を測定するとと
もに残りの光を被測定気体を通過させ反射させて後、該
測定光を分割し、その一方から参照光の終強度を測定し
、他方から測定光の強度を預り定し、これらの参照光の
始強度および終強度、および測定光の強度から被測定気
体の濃度および分圧ａｌｌｌｌ法：および光源から放射
される測定光の光軸上にチョッパーおよび測定光の一部
を分割するビームスプリッタを設け、さらに該ビームス
プリッタの表面に対向して被測定気体に吸収を受けない
波長入１の光のみを透過するフィルタとするためのビー
ムスプリッタを光軸上に配置し、さらに該ビームスプリ
ッタに対向して波長入１の光のみを透過するフィルタと
光検出器とを１没けるるとともに、ビームスプリッタの
裏面に対向して前記の波長Ａ１の光のみを透過するフィ
ルタと光検出器を設け、さらに該ビームスプリッタの裏
面に被測定気体しこより吸収を受ける波長入２の光のみ
を透過するフィルタと光検出器を設け。
一部を分割し、参照光としてその始強度を測定するとと
もに残りの光を被測定気体を通過させ反射させて後、該
測定光を分割し、その一方から参照光の終強度を測定し
、他方から測定光の強度を預り定し、これらの参照光の
始強度および終強度、および測定光の強度から被測定気
体の濃度および分圧ａｌｌｌｌ法：および光源から放射
される測定光の光軸上にチョッパーおよび測定光の一部
を分割するビームスプリッタを設け、さらに該ビームス
プリッタの表面に対向して被測定気体に吸収を受けない
波長入１の光のみを透過するフィルタとするためのビー
ムスプリッタを光軸上に配置し、さらに該ビームスプリ
ッタに対向して波長入１の光のみを透過するフィルタと
光検出器とを１没けるるとともに、ビームスプリッタの
裏面に対向して前記の波長Ａ１の光のみを透過するフィ
ルタと光検出器を設け、さらに該ビームスプリッタの裏
面に被測定気体しこより吸収を受ける波長入２の光のみ
を透過するフィルタと光検出器を設け。
さらに測定光を投射する被互定気体の後方に測定光を反
射するレトロリンレクタを設け、かつ前記各光検出器か
らの信号を入力し、被測定気体の濃度および分圧を演算
する信号処理系とを設けたことを特徴とする気体の濃度
および分圧ａ１す定装置に関するものである。
射するレトロリンレクタを設け、かつ前記各光検出器か
らの信号を入力し、被測定気体の濃度および分圧を演算
する信号処理系とを設けたことを特徴とする気体の濃度
および分圧ａ１す定装置に関するものである。
そこで先ず本発明の測定原理について説明する。
第１表に示すように気体分子は分子振動に対応して特定
の波長の光を強く吸収する。そこで、この特定の吸収波
長をもつ光を用いて、気体の吸収強度を測定し、これか
ら測定対象ガスの濃度を測定する方法は１例えば、特公
昭５１−２０’ＪＯ／Ｉ号公報に開示されているように
すでに行なわれている。本発明は上記の特定の吸収波長
をもつ光（以下測定光という。）の他に、吸収波長に近
いが、光吸収を受けない波長の光（以下参照光という）
を用い、しかも両者が同一光路を通過するようにし、か
つこの測定光および参照光について光源の光強度（以下
始強度という）および被測定気体中を通過し、該気体に
よる光吸収を受けた後の光強度（以下線強度という）を
測定し、これらの値からガス濃度の光路に沿う平均値を
ａｌｌ定しようとするものである。
の波長の光を強く吸収する。そこで、この特定の吸収波
長をもつ光を用いて、気体の吸収強度を測定し、これか
ら測定対象ガスの濃度を測定する方法は１例えば、特公
昭５１−２０’ＪＯ／Ｉ号公報に開示されているように
すでに行なわれている。本発明は上記の特定の吸収波長
をもつ光（以下測定光という。）の他に、吸収波長に近
いが、光吸収を受けない波長の光（以下参照光という）
を用い、しかも両者が同一光路を通過するようにし、か
つこの測定光および参照光について光源の光強度（以下
始強度という）および被測定気体中を通過し、該気体に
よる光吸収を受けた後の光強度（以下線強度という）を
測定し、これらの値からガス濃度の光路に沿う平均値を
ａｌｌ定しようとするものである。
一般に、光吸収はＬａｍｂｅｒｔ −ｎｅｅｒの法則に
従いＩ （Ｌ） ＝ Ｉ ｏｅｘｐ （−１１・ｎ
−Ｌ）と表わされる。但し、■（。）は始強度、口は被
ａ＋１５定気体の体積モル濃度、Ｌは光路長、αは吸収
係数、Ｉ（Ｌ）は終強度である。なお、吸収係数αは被
ｄ１ｇ定気体、使用波長により一濠的に決まる物理定数
である。
従いＩ （Ｌ） ＝ Ｉ ｏｅｘｐ （−１１・ｎ
−Ｌ）と表わされる。但し、■（。）は始強度、口は被
ａ＋１５定気体の体積モル濃度、Ｌは光路長、αは吸収
係数、Ｉ（Ｌ）は終強度である。なお、吸収係数αは被
ｄ１ｇ定気体、使用波長により一濠的に決まる物理定数
である。
本発明によりｑＢ＋られるつ′コ強度１１〜Ｉ３は下記
のように表わされろ。ここで、１１は投光部の検出器で
検出されたイｎ−弓出力、Ｉ２とＩ３はそれぞれ受光部
の２つの検知８にで検出された信号出力である。
のように表わされろ。ここで、１１は投光部の検出器で
検出されたイｎ−弓出力、Ｉ２とＩ３はそれぞれ受光部
の２つの検知８にで検出された信号出力である。
１１＝［い１ （０）
Ｉ２ ＝ＫＩＡＩ （０） ｅｘｐ
（−（ＩＡＩ ・ ＴＩ ・ Ｌ）Ｉ３
＝Ｋ Ｉ Ａ２ （０） ｅｘ
ｐ （−α 入 ２ ・ ｎ ・ Ｌ
）但し、Ａ１は参照光の波長、Ａ２はｉｌｌ！ｌ定光の
波長。
（−（ＩＡＩ ・ ＴＩ ・ Ｌ）Ｉ３
＝Ｋ Ｉ Ａ２ （０） ｅｘ
ｐ （−α 入 ２ ・ ｎ ・ Ｌ
）但し、Ａ１は参照光の波長、Ａ２はｉｌｌ！ｌ定光の
波長。
αＡ１は波長λ１に対する被測定気体の吸収係数。
αＡ２は波長λ２に対する被８１す定気体の吸収係数。
ＩＡＩ （０）は参照光の始強度、１入２ （０）は測
定光の始強度、ｎは被測定気体の体積モル濃度。
定光の始強度、ｎは被測定気体の体積モル濃度。
Ｌは光路長、には被測定気体による光吸収以外の光損失
を表わす係数で、光路上に存在する窓ガラスのよごれに
よる損失、光１軸ずれによる損失等を表わす。
を表わす係数で、光路上に存在する窓ガラスのよごれに
よる損失、光１軸ずれによる損失等を表わす。
光強度Ｉ、は光源強度を表わし、光源の劣化による輝度
低下を監視することで、光源寿命の推定、交換時期の見
極めを行なう。参照光の透過率τ１τＨ＝１２ ／ Ｉ
＋ ＝Ｋ ｅｘｐ （−（ＥＡＩ Ｉｎ−Ｌ）とな
る。６人１は被測定気体に吸収されないので。
低下を監視することで、光源寿命の推定、交換時期の見
極めを行なう。参照光の透過率τ１τＨ＝１２ ／ Ｉ
＋ ＝Ｋ ｅｘｐ （−（ＥＡＩ Ｉｎ−Ｌ）とな
る。６人１は被測定気体に吸収されないので。
参照光は、
α入１″−０
としてよく、
τ１＝ｌ（
となる。Ｉ１は光路上での不要な光損失を表わすので、
Ｉ１を監視することにより、窓ガラスのよごれの監視、
交換時期判定、光軸ずれの有無判定を行なう。また、測
定光の透過率で２は、τ２：Ｉ３ ／Ｉｔ ＝Ｋ（ＩＡ
２（０）／Ｉ人＋ （０）） ｅｘｐ（ａ Ａ２ ・ｎ
・Ｉ−）となる。さらに透過率τ１．τ２の比τは２ｃ
＝ Ｉ２ ／Ｔ Ｉ ＝（ＩＡ２ （０）／Ｉｘｔ
（０）） ｃｘｐ（（Ｌ Ａ２ ・ｎ・Ｌ）となり、経
時変化する係数Ｋを消去できる。
Ｉ１を監視することにより、窓ガラスのよごれの監視、
交換時期判定、光軸ずれの有無判定を行なう。また、測
定光の透過率で２は、τ２：Ｉ３ ／Ｉｔ ＝Ｋ（ＩＡ
２（０）／Ｉ人＋ （０）） ｅｘｐ（ａ Ａ２ ・ｎ
・Ｉ−）となる。さらに透過率τ１．τ２の比τは２ｃ
＝ Ｉ２ ／Ｔ Ｉ ＝（ＩＡ２ （０）／Ｉｘｔ
（０）） ｃｘｐ（（Ｌ Ａ２ ・ｎ・Ｌ）となり、経
時変化する係数Ｋを消去できる。
本装置においては、同一光源から参照光、測定光を得て
いるから、それぞれの光源強度Ｔい１（０）、ＩＡ２（
Ｏ）の１ｉｉｌには、一定の関係があり、Ｉい１（０）
の値から工い。（０）の値を推定することができろ。従
って光源強度Ｉ入】（０）を８１１定するだけで参照光
と測定光の光強度の比Ｉい２ （０）／ＩＡＩ （０）
を知ることができる。いまこの比をＣとおくと、 τ＝Ｃ−ｅｘρ（−αＡ２ ｎ−Ｌ）・・・（１）とな
る。式（１）の両辺の対数をとり、被測定気体の体積モ
ル濃度ｎについて整理すると、ｎ ＝−（Ｑ ｎ ｃ
／ ｃ）／（αＡ２ ・Ｌ）”・（２）となる。そこで
式（２）と、気体の状態方程式ｐ ＝＝ Ｉｔ ＲＴ （但し、ｐは被測定気体の分圧、Ｔは被測定気体の温度
、Ｒは気体定数）を組介せると、ｐ ＝−（ＲＴ／（０
人２ ・Ｌ））Ｑｎ で／ｃ −（３）となり１式（
３）より、被測定気体の分圧を求めることができる。
いるから、それぞれの光源強度Ｔい１（０）、ＩＡ２（
Ｏ）の１ｉｉｌには、一定の関係があり、Ｉい１（０）
の値から工い。（０）の値を推定することができろ。従
って光源強度Ｉ入】（０）を８１１定するだけで参照光
と測定光の光強度の比Ｉい２ （０）／ＩＡＩ （０）
を知ることができる。いまこの比をＣとおくと、 τ＝Ｃ−ｅｘρ（−αＡ２ ｎ−Ｌ）・・・（１）とな
る。式（１）の両辺の対数をとり、被測定気体の体積モ
ル濃度ｎについて整理すると、ｎ ＝−（Ｑ ｎ ｃ
／ ｃ）／（αＡ２ ・Ｌ）”・（２）となる。そこで
式（２）と、気体の状態方程式ｐ ＝＝ Ｉｔ ＲＴ （但し、ｐは被測定気体の分圧、Ｔは被測定気体の温度
、Ｒは気体定数）を組介せると、ｐ ＝−（ＲＴ／（０
人２ ・Ｌ））Ｑｎ で／ｃ −（３）となり１式（
３）より、被測定気体の分圧を求めることができる。
本発明はこのような測定原理に基ずくもので、以下図面
により本発明について説明する。第１図および第２図は
本発明を実施する装置の実例の説明図で、第１図は本発
明の光学系を、第２図は信号処理系を示すものである。
により本発明について説明する。第１図および第２図は
本発明を実施する装置の実例の説明図で、第１図は本発
明の光学系を、第２図は信号処理系を示すものである。
図中１は投受筐体。
２は光源でその光は楕円面鏡３、軸はずし放物面鏡４を
経て平行光束となり、さらに、ライトチョッパ５により
周波数ｆで断続するパルス光となってビー１１スプリツ
タ６に到達し、その一部は該ビームスプリッタ６の表面
で反射し、集光レンズ７、被測定気体に吸収を受けない
波長Ａ１の光のみを透過するフィルタ８を経て光検出？
ｉ：ｉ ９ ｋこ封入し、その強度に応じた電気信℃Ｌ
Ｉに変換され、さらにＣＲアクティブフィルタ２０を経
て参照光の始強度信号■１どなる。一方ビームスプリッ
タ６を透過した光は投受光筐体１に設けた窓１７から外
部に放出され、被４１す定気体１８を透過して吸収を受
け、さらにレトロリフレクタ１９により反射し、再び被
測定気体１８、窓１７を透過してビームスプリッタ６の
裏面に至り１反射し、第２のビームスプリッタ１０に到
達し、その一部は該ビームスプリッタ１０の表面で反射
し、集光レンズ１１は、前記フィルタ８と同様に被測定
光の吸収を受ない波長入１の光のみを透過するフィルタ
１２を経て光検出器１３に入射し、その強度に応じた電
気信号Ｌ２に変換され、さらにＣＲアタティブフィルタ
２０を経て参照光の終強度信号Ｉ２どなる。また、ビー
ムスプリッタ１０を透過した光は集光レンズ１４、被１
１１１１定気体により吸収を受ける波長入。の光のみを
透過するフィルタ１５を透過し、光検出器１６に射入し
、その強度に応じた電気信号Ｌ３に変換され、さらにロ
ックインアンプ２１により、ライ］−チョッパ５からの
周波数ｆの同期信号に対応する成分のみが抽出されて測
定光の終強度信号Ｉ３となる。このようにして、光強度
１１〜■３を測定できるので、これから前記のように参
照光および測定光の透過率τｌ、τ２を求めることがで
きる。さらに前記の式（１）および（２）により被測定
気体の体積モル濃度ｎを、また式（３）から被測定気体
の分圧Ｐを求めることができる。なお、この場合被測定
気体の温度Ｔは例えば熱雷対２２により測定し、式（３
）に代入する。これらの演算はＡ／Ｄ変換器２３を介し
て演算＊構２４に導き処理することによって行なうこと
ができる。
経て平行光束となり、さらに、ライトチョッパ５により
周波数ｆで断続するパルス光となってビー１１スプリツ
タ６に到達し、その一部は該ビームスプリッタ６の表面
で反射し、集光レンズ７、被測定気体に吸収を受けない
波長Ａ１の光のみを透過するフィルタ８を経て光検出？
ｉ：ｉ ９ ｋこ封入し、その強度に応じた電気信℃Ｌ
Ｉに変換され、さらにＣＲアクティブフィルタ２０を経
て参照光の始強度信号■１どなる。一方ビームスプリッ
タ６を透過した光は投受光筐体１に設けた窓１７から外
部に放出され、被４１す定気体１８を透過して吸収を受
け、さらにレトロリフレクタ１９により反射し、再び被
測定気体１８、窓１７を透過してビームスプリッタ６の
裏面に至り１反射し、第２のビームスプリッタ１０に到
達し、その一部は該ビームスプリッタ１０の表面で反射
し、集光レンズ１１は、前記フィルタ８と同様に被測定
光の吸収を受ない波長入１の光のみを透過するフィルタ
１２を経て光検出器１３に入射し、その強度に応じた電
気信号Ｌ２に変換され、さらにＣＲアタティブフィルタ
２０を経て参照光の終強度信号Ｉ２どなる。また、ビー
ムスプリッタ１０を透過した光は集光レンズ１４、被１
１１１１定気体により吸収を受ける波長入。の光のみを
透過するフィルタ１５を透過し、光検出器１６に射入し
、その強度に応じた電気信号Ｌ３に変換され、さらにロ
ックインアンプ２１により、ライ］−チョッパ５からの
周波数ｆの同期信号に対応する成分のみが抽出されて測
定光の終強度信号Ｉ３となる。このようにして、光強度
１１〜■３を測定できるので、これから前記のように参
照光および測定光の透過率τｌ、τ２を求めることがで
きる。さらに前記の式（１）および（２）により被測定
気体の体積モル濃度ｎを、また式（３）から被測定気体
の分圧Ｐを求めることができる。なお、この場合被測定
気体の温度Ｔは例えば熱雷対２２により測定し、式（３
）に代入する。これらの演算はＡ／Ｄ変換器２３を介し
て演算＊構２４に導き処理することによって行なうこと
ができる。
（実施例）
次に本発明をメタンガス分圧測定に適用した場合の実施
例を示す。
例を示す。
参照光として入１ ＝１６００μｍ、測定光としてＡ２
＝３．３１μｍの光を使用し、光圧ｆＩ＆Ｌ ＝ ３
４ｃｍ、気体温ｒｔＴ＝３０℃の条件でメタンガスの分
圧を測定した。その結果を第３図に示す。縦軸は透過率
比τをセミログプロットしてもので、横軸はメタンガス
の分圧およごモル濃度である。この図から明らかなよう
に、透過率比τの対数と分圧および濃度はそれぞれ式（
３）および式（２）に示すとおり、比例関係にあり、従
って透過率比τの変化からメタンガスの分圧測定又は濃
度測定を行なうことができる。
＝３．３１μｍの光を使用し、光圧ｆＩ＆Ｌ ＝ ３
４ｃｍ、気体温ｒｔＴ＝３０℃の条件でメタンガスの分
圧を測定した。その結果を第３図に示す。縦軸は透過率
比τをセミログプロットしてもので、横軸はメタンガス
の分圧およごモル濃度である。この図から明らかなよう
に、透過率比τの対数と分圧および濃度はそれぞれ式（
３）および式（２）に示すとおり、比例関係にあり、従
って透過率比τの変化からメタンガスの分圧測定又は濃
度測定を行なうことができる。
（発明の効果」
以−ヒ説明したように、本発明によれば、被ａｌ’ｌ定
気体が持つ凸度、圧力などの条件によらず、測定光およ
び参照光を被ｉ１＋１定気体中を通過させるのみで、常
時背Ｊ丁（雑音や、光源の劣化による光源輝度低下の影
響、透過窓等の光学系の途中の汚れによる光損失の影響
、光軸のずれによる光損失の影響等、を除去しつつ、多
種類の気体濃度および分圧を８Ｉす定することができる
。しかもａｌす定装置内に機械的な駆動部分を持たない
ので装置の耐久性、信頼性にも優れ、常に確実なｄＩｇ
定を行なうことができる。また、本発明の適用により、
化学反応のオンラインモニタが可能となるので、例えば
鉄鋼業におけるステンレス光輝焼鈍炉、溶鋼真空脱ガス
装置の制御、半導体ａｉ造プロセスにおけるＣＶＤプロ
セス、拡散炉の制御１食糧関連プロセスにおける穀物を
始めとする各種類乾燥ラインの制御、その他各種産業に
おける測道プロセスの積極的な制御を行なうことができ
る等、化学反応の伴う各種気体生成や各種気体成分を含
む工業プロセスレこ適用して著しい効果を有する。
気体が持つ凸度、圧力などの条件によらず、測定光およ
び参照光を被ｉ１＋１定気体中を通過させるのみで、常
時背Ｊ丁（雑音や、光源の劣化による光源輝度低下の影
響、透過窓等の光学系の途中の汚れによる光損失の影響
、光軸のずれによる光損失の影響等、を除去しつつ、多
種類の気体濃度および分圧を８Ｉす定することができる
。しかもａｌす定装置内に機械的な駆動部分を持たない
ので装置の耐久性、信頼性にも優れ、常に確実なｄＩｇ
定を行なうことができる。また、本発明の適用により、
化学反応のオンラインモニタが可能となるので、例えば
鉄鋼業におけるステンレス光輝焼鈍炉、溶鋼真空脱ガス
装置の制御、半導体ａｉ造プロセスにおけるＣＶＤプロ
セス、拡散炉の制御１食糧関連プロセスにおける穀物を
始めとする各種類乾燥ラインの制御、その他各種産業に
おける測道プロセスの積極的な制御を行なうことができ
る等、化学反応の伴う各種気体生成や各種気体成分を含
む工業プロセスレこ適用して著しい効果を有する。
第１図および第２図は本発明の実施例の構成を示すブロ
ック図であり、第１図は光学系を、第２図は信号処理系
を示す。第３図は本発明によりメタンガスの分圧を測定
した結果を示グラフである。 １：投受光筐体 ２：光源 ３：楕円面鏡 ４：軸はずし放物面鏡５：ライ
１−チョッパー ６：ビー１１スプリッタ７：集光レン
ズ ８；フィルタ９：光検知器 １０：
ビームスプリソタ１１：集光レンズ １２：フィル
タＩ３：光検出器体 １４：集光レンズ１５：フィ
ルタ １６：光検出器１７：窓 １
８：被測定気体１９：しｌへロリフレクタ ２０：ＣＲアクティブフィルタ ２１：ロノクインアンプ ２２：熱電対 ２３ ： Ａ／Ｄ変換器２４：
演算機構 １−１ ＋ ｔ、２１ Ｌ３：電気信号ｌｌ ＝参照光
の始強度信号 ■２；参照光の終強度信号 ＩＪ：ｉｆｌ’ｌ定光の線強度信号 ￥１図 第３目 ＣＨ４分Ｌ （Ｔｏｒｒ ）
ック図であり、第１図は光学系を、第２図は信号処理系
を示す。第３図は本発明によりメタンガスの分圧を測定
した結果を示グラフである。 １：投受光筐体 ２：光源 ３：楕円面鏡 ４：軸はずし放物面鏡５：ライ
１−チョッパー ６：ビー１１スプリッタ７：集光レン
ズ ８；フィルタ９：光検知器 １０：
ビームスプリソタ１１：集光レンズ １２：フィル
タＩ３：光検出器体 １４：集光レンズ１５：フィ
ルタ １６：光検出器１７：窓 １
８：被測定気体１９：しｌへロリフレクタ ２０：ＣＲアクティブフィルタ ２１：ロノクインアンプ ２２：熱電対 ２３ ： Ａ／Ｄ変換器２４：
演算機構 １−１ ＋ ｔ、２１ Ｌ３：電気信号ｌｌ ＝参照光
の始強度信号 ■２；参照光の終強度信号 ＩＪ：ｉｆｌ’ｌ定光の線強度信号 ￥１図 第３目 ＣＨ４分Ｌ （Ｔｏｒｒ ）
Claims (3)
- （１）光源から被測定気体に向けて放射される光の一部
を分割し、参照光としてその強度を測定するとともに、
残りの測定光を被測定気体を通過させ反射させた後、該
測定光を分割し、その一方から参照光の終強度を測定し
、他方から測定光の強度を測定し、これら参照光の始強
度および終強度、および測定光の強度から被測定気体の
濃度および分圧を求めることを特徴とする気体の濃度お
よび分圧測定方法。 - （２）光源から被測定気体に向けて放射される測定光の
光軸上にチョッパーおよび測定光の一部を分割するビー
ムスプリッタを設け、さらに該ビームスプリッタの表面
に対向して被測定気体に吸収を受けない波長λ＿１の光
のみを透過するフィルタと光検出器とを設けるとともに
、ビームスプリッタの表面に対向して前記の波長λ＿１
の光のみを透過するフィルタと光検出器を設け、さらに
該ビームスプリッタの表面に被測定気体により吸収を受
ける波長λ＿２の光のみを透過するフィルタと光検出器
を設け、さらに測定光を投射する被測定気体の後方に測
定光を反射するレトロリフレクタを設け、かつ前記各光
検出器からの信号を入力し被測定気体の濃度および分圧
を演算する信号処理系とを設けたことを特徴とする気体
の濃度および分圧測定装置。 - （３）光源、チョッパー、第１および第２のビームスプ
リッタ、透過フィルタ、光検出器等を筐体に収容し、さ
らに筐体に窓を設けた特許請求の範囲第２項記載の気体
の濃度および分圧測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61043220A JPS62201334A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 気体の濃度および分圧測定方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61043220A JPS62201334A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 気体の濃度および分圧測定方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62201334A true JPS62201334A (ja) | 1987-09-05 |
| JPH0565023B2 JPH0565023B2 (ja) | 1993-09-16 |
Family
ID=12657830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61043220A Granted JPS62201334A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 気体の濃度および分圧測定方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62201334A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005031857B3 (de) * | 2005-06-23 | 2006-07-13 | GfG Ges. für Gerätebau mbH | Optisches Analysegerät |
| CN103185706A (zh) * | 2011-12-27 | 2013-07-03 | 中国科学院城市环境研究所 | 无组织排放颗粒物烟羽不透光度的激光测量方法和装置 |
| US9625383B2 (en) | 2012-03-27 | 2017-04-18 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | Sensor arrangement for measuring the concentration of a substance |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5140192A (en) * | 1974-06-17 | 1976-04-03 | Aeronutronic Ford Corp | Hibunsantagasubunsekisochi |
| JPS58213235A (ja) * | 1982-06-04 | 1983-12-12 | Fujitsu Ltd | ガス検出方式 |
-
1986
- 1986-02-28 JP JP61043220A patent/JPS62201334A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5140192A (en) * | 1974-06-17 | 1976-04-03 | Aeronutronic Ford Corp | Hibunsantagasubunsekisochi |
| JPS58213235A (ja) * | 1982-06-04 | 1983-12-12 | Fujitsu Ltd | ガス検出方式 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005031857B3 (de) * | 2005-06-23 | 2006-07-13 | GfG Ges. für Gerätebau mbH | Optisches Analysegerät |
| DE102005031857B8 (de) * | 2005-06-23 | 2006-11-16 | GfG Ges. für Gerätebau mbH | Optisches Analysegerät |
| CN103185706A (zh) * | 2011-12-27 | 2013-07-03 | 中国科学院城市环境研究所 | 无组织排放颗粒物烟羽不透光度的激光测量方法和装置 |
| US9625383B2 (en) | 2012-03-27 | 2017-04-18 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | Sensor arrangement for measuring the concentration of a substance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0565023B2 (ja) | 1993-09-16 |
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