JP2001228086A - Infrared gas analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、大気中などのガス
濃度を、赤外線を用いて測定する赤外線ガス分析計に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared gas analyzer for measuring a gas concentration in the atmosphere or the like using infrared rays.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ガス分析においては、ガスの種類によっ
て吸収される赤外線の波長が異なることを利用し、この
吸収量を検出することによりそのガス濃度を測定する、
非分散赤外線（Ｎｏｎ−Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｉｎｆ
ｒａＲｅｄ）ガス分析計（以下、ＮＤＩＲガス分析計と
記す）が使用されている。2. Description of the Related Art In gas analysis, utilizing the fact that the wavelength of infrared light absorbed differs depending on the type of gas, the concentration of the gas is measured by detecting the amount of absorption.
Non-Dispersive Inf
raRed) gas analyzer (hereinafter referred to as NDIR gas analyzer).
【０００３】図４及び図５は、従来のＮＤＩＲガス分析
計の構成図である。尚、以下においては、赤外線吸収波
長のピークが約４．２５μｍである二酸化炭素を被測定
ガスとして説明する。FIGS. 4 and 5 are block diagrams of a conventional NDIR gas analyzer. In the following, carbon dioxide having a peak infrared absorption wavelength of about 4.25 μm will be described as the gas to be measured.
【０００４】図４は単光線２波長ファブリペローＮＤＩ
Ｒガス分析計で、ガスが供給されるガスセル３０と、光
源３１と、２つの平行ミラー（図示しない）を有するフ
ァブリペローフィルタ３２と、赤外線検出器３３とから
なっている。FIG. 4 shows a single-beam two-wavelength Fabry-Perot NDI.
The R gas analyzer includes a gas cell 30 to which gas is supplied, a light source 31, a Fabry-Perot filter 32 having two parallel mirrors (not shown), and an infrared detector 33.
【０００５】そして、ファブリペローフィルタ３２を構
成する２つの平行ミラー間のギャップを可変とし、この
２つの平行ミラーに電圧を印加して静電吸引力を発生さ
せ、このパルス電圧を２通りに切り換えることによりギ
ャップを２通りに交互に変化させ、図６に示すような二
酸化炭素の吸収特性に合わせた波長（約４．２５μｍ）
と、どのガスにも吸収されない参照光の波長（約３．８
μｍ）との２波長を交互に選択透過させ、選択された赤
外線は、それぞれ赤外線検出器３３により検出される。
この場合、測定された参照光の吸収特性との比較によっ
て、光源３１の劣化や、ガスセル３０の汚れ等による出
力信号の経時変化を補正することができる。The gap between the two parallel mirrors constituting the Fabry-Perot filter 32 is made variable, a voltage is applied to the two parallel mirrors to generate an electrostatic attraction, and the pulse voltage is switched in two ways. As a result, the gap is alternately changed in two ways, and a wavelength (approximately 4.25 μm) adapted to the absorption characteristics of carbon dioxide as shown in FIG.
And the wavelength of the reference light not absorbed by any gas (about 3.8
μm) are alternately selectively transmitted, and the selected infrared rays are respectively detected by the infrared detector 33.
In this case, a change with time of the output signal due to deterioration of the light source 31 or contamination of the gas cell 30 can be corrected by comparison with the measured absorption characteristics of the reference light.
【０００６】図５は、２光線１波長ＮＤＩＲガス分析計
で、ガスセル３０中での光路長が異なるように２つの光
源３１，３４を配置し、被測定ガスの吸収特性に合わせ
たフィルタ３５を透過して検出された赤外線検出器３３
の出力信号の比率により、ガスセル３０の汚れ等による
出力信号の経時変化を補正し、被測定ガスの濃度を測定
する。FIG. 5 shows a two-light one-wavelength NDIR gas analyzer in which two light sources 31 and 34 are arranged so that the optical path lengths in a gas cell 30 are different, and a filter 35 adapted to the absorption characteristics of the gas to be measured. Infrared detector 33 transmitted and detected
The change of the output signal over time due to contamination of the gas cell 30 or the like is corrected by the ratio of the output signal of the above, and the concentration of the measured gas is measured.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図４に示した
ＮＤＩＲガス分析計においては、次のような問題点があ
った。 １．平行ミラーを駆動する駆動電圧が温度によって変動
する、２．平行ミラーの初期張力が温度によって変動す
る、３．ファブリペローフィルタのパッケージ内部の圧
力が変動すると平行ミラーのダンピング特性が変動す
る、４．平行ミラーの材料が疲労する等、測定環境の変
化により、平行ミラー間のギャップが変動し、透過波長
帯域がシフトしてしまう。従って、上記のような測定環
境の変化によって、二酸化炭素の帯域、及び参照光の帯
域の透過率が変動することとなり、正確な濃度測定が困
難になる。 （２）ファブリペローフィルタを駆動する回路が必要と
なるため、分析器のコストが高くなるHowever, the NDIR gas analyzer shown in FIG. 4 has the following problems. 1. 1. The drive voltage for driving the parallel mirror varies with temperature. 2. The initial tension of the parallel mirror varies with temperature. 3. When the pressure inside the package of the Fabry-Perot filter fluctuates, the damping characteristic of the parallel mirror fluctuates. The gap between the parallel mirrors fluctuates due to a change in the measurement environment such as fatigue of the material of the parallel mirrors, and the transmission wavelength band shifts. Therefore, the transmittance of the band of carbon dioxide and the band of the reference beam fluctuate due to the change of the measurement environment as described above, and it becomes difficult to measure the concentration accurately. (2) Since a circuit for driving the Fabry-Perot filter is required, the cost of the analyzer increases.
【０００８】また、図５に示したＮＤＩＲガス分析計に
おいては、２つの光源はそれぞれに異なった光量変動を
発生しうるために、光源の劣化による出力信号の経時変
化を補償する手段がない、という問題点があった。Further, in the NDIR gas analyzer shown in FIG. 5, since the two light sources can generate different light amount fluctuations, there is no means for compensating for the change over time of the output signal due to deterioration of the light sources. There was a problem.
【０００９】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたものであり、複数の検出器が形成された赤外線
検出素子と、位置により透過する波長の異なる多波長選
択フィルタとを、検出器の位置と多波長選択フィルタが
所望の赤外線の波長を透過させる位置とが一致するよう
に対向配置することにより、安価で、一つの光源を使用
し、測定環境が変化しても正確にガスの濃度を測定可能
な赤外線ガス分析計を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. An infrared detecting element having a plurality of detectors and a multi-wavelength selective filter having different wavelengths to be transmitted depending on positions are provided. And the position where the multi-wavelength selection filter transmits the desired infrared wavelength coincides with the position of the multi-wavelength selection filter, so that it is inexpensive, uses a single light source, and accurately detects gas even when the measurement environment changes. It is an object of the present invention to provide an infrared gas analyzer capable of measuring a concentration.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１におい
ては、被測定ガスに赤外線を照射し、所望の波長の赤外
線の吸収特性を検出することにより前記被測定ガスの濃
度を測定する赤外線ガス分析計において、第一基板に形
成された複数の赤外線検出部を有する赤外線検出素子
と、第二基板に形成され、面方向の位置により異なる波
長の赤外線を透過する多波長選択フィルタ、とを具備
し、前記赤外線検出素子と前記多波長選択フィルタを対
向配置させ、前記赤外線検出部と対向する前記多波長選
択フィルタの位置によって決定される複数の波長の赤外
線を透過させて前記赤外線検出部により検出することを
特徴とする赤外線ガス分析計である。According to a first aspect of the present invention, a gas to be measured is irradiated with infrared rays, and an infrared absorption characteristic of a desired wavelength is detected to detect the concentration of the gas to be measured. In the gas analyzer, an infrared detection element having a plurality of infrared detection units formed on the first substrate, and a multi-wavelength selection filter formed on the second substrate and transmitting infrared light of different wavelengths depending on the position in the plane direction, The infrared detection element and the multi-wavelength selection filter are disposed to face each other, and the infrared detection unit transmits and transmits infrared light of a plurality of wavelengths determined by the position of the multi-wavelength selection filter facing the infrared detection unit. It is an infrared gas analyzer characterized by detecting.
【００１１】本発明の請求項２においては、被測定ガス
に赤外線を照射し、所望の波長の赤外線の吸収特性を検
出することにより前記被測定ガスの濃度を測定する赤外
線ガス分析計において、第一基板に所望の間隔に配置さ
れた複数の赤外線検出部を有する赤外線検出素子と、第
二基板に形成され、面方向に前記間隔で隔てられた位置
により異なる所望の複数の波長の赤外線を透過する多波
長選択フィルタ、とを具備し、前記赤外線検出部と、前
記多波長選択フィルタが所望の複数の波長の赤外線を透
過させる位置とが対向するように前記赤外線検出素子と
前記多波長選択フィルタを対向配置し、所望の複数の波
長の赤外線を前記多波長選択フィルタを透過させて前記
赤外線検出部により検出するようにしたことを特徴とす
る赤外線ガス分析計である。According to a second aspect of the present invention, there is provided an infrared gas analyzer for measuring the concentration of a gas to be measured by irradiating the gas to be measured with infrared light and detecting an absorption characteristic of infrared light having a desired wavelength. An infrared detecting element having a plurality of infrared detecting portions arranged at desired intervals on one substrate, and an infrared detecting element formed on the second substrate and transmitting a plurality of desired infrared rays having different wavelengths depending on positions separated by the interval in the plane direction; A multi-wavelength selection filter, wherein the infrared detection unit and the infrared detection element and the multi-wavelength selection filter such that the position at which the multi-wavelength selection filter transmits infrared light of a desired plurality of wavelengths faces each other. Characterized in that infrared rays having a desired plurality of wavelengths are transmitted through the multi-wavelength selection filter and detected by the infrared ray detecting section. It is.
【００１２】本発明の請求項３においては、被測定ガス
に赤外線を照射し、所望の波長の赤外線の吸収特性を検
出することにより前記被測定ガスの濃度を測定する赤外
線ガス分析計において、第一基板に所望の間隔に配置さ
れた複数の赤外線検出部を有する赤外線検出素子と、第
二基板に形成され、面方向に前記間隔で隔てられた位置
により異なる所望の複数の波長の赤外線を透過する多波
長選択フィルタ、とを具備し、前記赤外線検出部と、前
記多波長選択フィルタが所望の複数の波長の赤外線を透
過させる位置とが対向するように前記赤外線検出素子と
前記多波長選択フィルタを対向配置し、前記赤外線検出
素子に対する前記多波長選択フィルタの位置を微調整す
る微調整手段を設け、所望の複数の波長の赤外線を前記
多波長選択フィルタを透過させて前記赤外線検出部によ
り検出するようにしたことを特徴とする赤外線ガス分析
計である。According to a third aspect of the present invention, in the infrared gas analyzer for measuring the concentration of the gas to be measured by irradiating the gas to be measured with infrared light and detecting the absorption characteristic of infrared light having a desired wavelength, An infrared detecting element having a plurality of infrared detecting portions arranged at desired intervals on one substrate, and an infrared detecting element formed on the second substrate and transmitting a plurality of desired infrared rays having different wavelengths depending on positions separated by the interval in the plane direction; A multi-wavelength selection filter, wherein the infrared detection unit and the infrared detection element and the multi-wavelength selection filter such that the multi-wavelength selection filter transmits infrared light having a plurality of desired wavelengths. And a fine adjustment means for finely adjusting the position of the multi-wavelength selection filter with respect to the infrared detection element is provided. An infrared gas analyzer, characterized in that by transmitting and to be detected by the infrared detection unit.
【００１３】本発明の請求項４においては、前記赤外線
検出素子に形成される複数の前記赤外線検出部は、ボロ
メータであることを特徴とする請求項１から請求項３記
載の赤外線ガス分析計である。According to a fourth aspect of the present invention, in the infrared gas analyzer according to any one of the first to third aspects, the plurality of infrared detectors formed on the infrared detector are bolometers. is there.
【００１４】本発明の請求項５においては、前記多波長
選択フィルタは、透過させる赤外線の波長を決定するス
ペーサ層を有する多層膜フィルタであり、前記スペーサ
層は、その厚さが面方向に異なるように形成され、面方
向の位置により異なる波長の赤外線を透過するようにし
たことを特徴とする請求項１から請求項４記載の赤外線
ガス分析計である。According to a fifth aspect of the present invention, the multi-wavelength selection filter is a multilayer filter having a spacer layer for determining a wavelength of infrared light to be transmitted, and the spacer layer has a thickness different in a plane direction. The infrared gas analyzer according to any one of claims 1 to 4, wherein the infrared gas analyzer is formed so as to transmit infrared rays having different wavelengths depending on the position in the plane direction.
【００１５】本発明の請求項６においては、前記被測定
ガスは二酸化炭素を含み、この二酸化炭素の濃度を測定
することを特徴とする請求項１から請求項５記載の赤外
線ガス分析計である。According to a sixth aspect of the present invention, in the infrared gas analyzer according to any one of the first to fifth aspects, the gas to be measured contains carbon dioxide, and the concentration of the carbon dioxide is measured. .
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を用いて説明する。まず、本発明の全体構成の概略に
ついて図1を用いて説明する。図１は本発明の実施例の
構成を示す断面図である。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the overall configuration of the present invention will be outlined with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of the embodiment of the present invention.
【００１７】図１において、ＮＤＩＲガス分析計１は、
主として、測定ガスが供給されるガスセル２と、ガスセ
ル２の内部に設けられた光源３と、光源３と対向する位
置に設けられた多波長選択フィルタ４と、例えば２つの
薄膜ボロメータからなる赤外線検出部５ａ、５ｂが並べ
て形成された赤外線検出素子５とからなっている。In FIG. 1, an NDIR gas analyzer 1 comprises:
Mainly, a gas cell 2 to which a measurement gas is supplied, a light source 3 provided inside the gas cell 2, a multi-wavelength selection filter 4 provided at a position facing the light source 3, and an infrared detection device including, for example, two thin film bolometers The portions 5a and 5b are composed of an infrared detecting element 5 formed side by side.
【００１８】多波長選択フィルタ４と赤外線検出素子５
は対向配置され、それらの間には広帯域バンドパスフィ
ルタ６が設けられ、この広帯域バンドパスフィルタ６と
赤外線検出素子５とは一体にパッケージされている。こ
の場合、赤外線検出素子５はガスセル２に対してその位
置が固定されている。そして、多波長選択フィルタ４に
は、赤外線検出素子５に対する面方向の位置を微調整す
る微調整手段として微調ネジ７が設けられている。Multi-wavelength selection filter 4 and infrared detecting element 5
Are opposed to each other, and a broadband bandpass filter 6 is provided therebetween. The broadband bandpass filter 6 and the infrared detecting element 5 are packaged integrally. In this case, the position of the infrared detecting element 5 is fixed with respect to the gas cell 2. The multi-wavelength selection filter 4 is provided with a fine adjustment screw 7 as fine adjustment means for finely adjusting the position in the surface direction with respect to the infrared detection element 5.
【００１９】次に、赤外線検出素子と多波長選択素子の
構成及び両者の位置合わせ方法について説明する。図２
は、赤外線検出素子の構成を示す断面図である。図２に
おいて、赤外線検出素子５は、第一基板としてのＳＯＩ
（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板１０
上に２つの赤外線検出部５ａ，５ｂが形成されている。
ＳＯＩ基板１０は、Ｓｉ基板１１と、このＳｉ基板１１
上に設けられたＳｉＯ２膜１２とＳｉ活性層１３とから
なり、Ｓｉ活性層１３の上部は、赤外線を吸収するよう
にボロンが高濃度にドープされた高濃度Ｂドープ層１４
となっている。Next, the configuration of the infrared detecting element and the multi-wavelength selecting element and the method of aligning both will be described. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an infrared detection element. In FIG. 2, the infrared detecting element 5 has a SOI as a first substrate.
(Silicon on Insulator) Substrate 10
Two infrared detecting sections 5a and 5b are formed on the upper side.
The SOI substrate 10 includes a Si substrate 11 and this Si substrate 11
The Si active layer 13 is composed of a SiO 2 film 12 provided thereon and an Si active layer 13 on which a high-concentration B-doped layer 14 doped with boron at a high concentration so as to absorb infrared rays is formed.
It has become.
【００２０】そして、Ｓｉ活性層１３を例えば拡大図に
示すような渦巻状にパターニングし、その下部のＳｉＯ
２膜１２及びＳｉ基板１１を異方性エッチングして堀１
５ａ，１５ｂを形成することにより、間隔Ｌを隔てて赤
外線検出部５ａ，５ｂがそれぞれ形成されている。この
場合、赤外線検出部５ａ，５ｂは半導体製造技術によっ
て形成されるので、両者の特性のばらつきを少なくする
ことができる。Then, the Si active layer 13 is patterned into a spiral shape as shown in an enlarged view, for example, and the SiO.
2 Anisotropic etching of the film 12 and the Si substrate 11
By forming 5a and 15b, infrared detecting sections 5a and 5b are formed at intervals L. In this case, since the infrared detectors 5a and 5b are formed by a semiconductor manufacturing technique, variations in the characteristics of the two can be reduced.
【００２１】図３は、多波長選択フィルタの構成を示す
断面図である。図３において、多波長選択フィルタ４
は、第二基板としての透光性のある高屈折率のＳｉ基板
２０上に形成された多層膜フィルタで、このＳｉ基板２
０上に低屈折率層と高屈折率層が交互に、低屈折率層２
１、高屈折率層２２、低屈折率層２３、スペーサ層（高
屈折率層）２４、低屈折率層２５、高屈折率層２６、の
順に積層されている。そして、Ｓｉ基板２０の裏面には
反射防止膜としての低屈折率層２７が形成されている。FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of the multi-wavelength selection filter. In FIG. 3, a multi-wavelength selection filter 4
Is a multilayer filter formed on a translucent high-refractive-index Si substrate 20 as a second substrate.
The low refractive index layer and the high refractive index layer alternately
1, a high refractive index layer 22, a low refractive index layer 23, a spacer layer (high refractive index layer) 24, a low refractive index layer 25, and a high refractive index layer 26 are laminated in this order. On the back surface of the Si substrate 20, a low refractive index layer 27 as an antireflection film is formed.
【００２２】そして、スペーサ層２４は例えば高屈折率
のＳｉからなり、面方向にその膜厚が連続的に変化する
ように形成されており、このスペーサ層２４が透過する
赤外線の波長を決定する、即ち、多波長選択フィルタの
面方向の位置により透過する赤外線の波長が決定される
こととなっている。尚、このような多波長選択フィルタ
は、例えば本出願人による特開平１０−７８５１０号公
報に開示されているものである。The spacer layer 24 is made of, for example, Si having a high refractive index, and is formed so that its thickness continuously changes in the plane direction, and determines the wavelength of infrared light transmitted by the spacer layer 24. That is, the wavelength of the transmitted infrared light is determined by the position of the multi-wavelength selection filter in the surface direction. Such a multi-wavelength selection filter is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-78510 by the present applicant.
【００２３】そして、例えば、以下の条件を満たすよう
にスペーサ層４４の傾き及び間隔Ｌを設計する。多波長
選択フィルタ４の位置Ａで４．２５μｍの波長（二酸化
炭素の吸収がピークとなる波長）の赤外線を透過し、位
置Ａから間隔Ｌを隔てた位置Ｂで３．８μｍの波長（水
蒸気の影響の少ない参照光のピークとなる波長）の赤外
線を透過する。広帯域バンドパスフィルタ６の透過波長
帯域内において、位置Ａと位置Ｂの透過波長帯域が重な
らないこと。Then, for example, the inclination and the interval L of the spacer layer 44 are designed so as to satisfy the following conditions. At a position A of the multi-wavelength selection filter 4, an infrared ray having a wavelength of 4.25 μm (wavelength at which absorption of carbon dioxide becomes a peak) is transmitted, and at a position B separated from the position A by a distance L, a wavelength of 3.8 μm (water vapor It transmits infrared light at a wavelength (a wavelength at which the reference light is less affected). The transmission wavelength bands at the positions A and B do not overlap within the transmission wavelength band of the broadband bandpass filter 6.
【００２４】そして、図１において、赤外線検出素子５
に形成された赤外線検出部５ａの位置が多波長選択フィ
ルタ４の位置Ａと一致し、赤外線検出部５ｂの位置が多
波長選択フィルタの位置Ｂと一致するようにガスセル２
に対して固定された赤外線検出素子５に対して多波長選
択フィルタ４を位置決め配置し、固定する。In FIG. 1, the infrared detecting element 5
The gas cell 2 is arranged such that the position of the infrared detector 5a formed in the multi-wavelength selection filter 4 coincides with the position A of the multi-wavelength selection filter 4 and the position of the infrared detector 5b coincides with the position B of the multi-wavelength selection filter.
The multi-wavelength selection filter 4 is positioned and fixed with respect to the infrared detecting element 5 fixed with respect to.
【００２５】この場合、図１において、光源３から測定
ガスに照射された赤外線は、多波長選択フィルタ４によ
って４．２５μｍと３．８μｍの２波長が選択され、赤
外線検出素子５に形成された赤外線検出部５ａ，５ｂに
よってそれぞれ検出される。また、広帯域バンドパスフ
ィルタ６は、例えば２．６μｍから４．５μｍまでの波
長を透過しそれ以外の帯域は不透過とするもので、これ
により４．２５μｍと３．８μｍ以外の帯域に存在する
吸収のピークを除外することができる。In this case, as shown in FIG. 1, two wavelengths of 4.25 μm and 3.8 μm are selected by the multi-wavelength selection filter 4 for the infrared light emitted from the light source 3 to the measurement gas. It is detected by the infrared detectors 5a and 5b, respectively. The broadband band-pass filter 6 transmits a wavelength of, for example, 2.6 μm to 4.5 μm and does not transmit the other bands, and thus exists in a band other than 4.25 μm and 3.8 μm. Absorption peaks can be excluded.
【００２６】そして、ガスセル２に二酸化炭素を導入し
た状態で赤外線検出部５ａ，５ｂの出力差が最大となる
ように微調ネジ７で多波長選択フィルタ４の位置を微調
整した後に不活性ガスをガスセル２に供給して赤外線検
出部５ａ，５ｂのゼロ調整を行うことにより、より正確
な濃度測定を行うことができる。Then, while the carbon dioxide is introduced into the gas cell 2, the position of the multi-wavelength selection filter 4 is finely adjusted with the fine adjustment screw 7 so that the output difference between the infrared detectors 5a and 5b is maximized. By supplying the gas to the gas cell 2 and performing zero adjustment of the infrared detectors 5a and 5b, more accurate concentration measurement can be performed.
【００２７】上述のようなＮＤＩＲガス分析計において
は、使用する光源は一つであるので選択された波長の参
照光により光源の経時変化を補正することができ、環境
の影響を受ける可動部が存在しないので、測定環境が変
動しても正確にガスの濃度を測定することができる。In the above-described NDIR gas analyzer, only one light source is used, so that the temporal change of the light source can be corrected by the reference light of the selected wavelength, and the movable part which is affected by the environment can be corrected. Since it does not exist, the gas concentration can be accurately measured even if the measurement environment fluctuates.
【００２８】また、赤外線検出素子５に形成される赤外
線検出部５ａ，５ｂは、それらの出力特性のばらつきが
少ないので、測定ガスと参照光を切り換えて測定するの
ではなく、両者を同時に測定することができ、測定の効
率を高めることができる。The infrared detectors 5a and 5b formed on the infrared detector 5 have a small variation in their output characteristics. Therefore, instead of switching between the measurement gas and the reference light, the measurement is performed simultaneously. And increase the efficiency of the measurement.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の検出器が形成された赤外線検出素子と、位置によ
り透過する波長の異なる多波長選択フィルタとを、検出
器の位置と多波長選択フィルタが所望の赤外線の波長を
透過させる位置とが一致するように対向配置することに
より、安価で、一つの光源を使用し、測定環境が変動し
ても正確にガスの濃度を測定可能な赤外線ガス分析計を
実現することができる。As described above, according to the present invention,
The position of the detector and the position where the multi-wavelength selection filter transmits a desired infrared wavelength match between the infrared detection element in which a plurality of detectors are formed and the multi-wavelength selection filter that transmits different wavelengths depending on the position. By arranging them in such a manner, it is possible to realize an infrared gas analyzer that is inexpensive, uses one light source, and can accurately measure the gas concentration even when the measurement environment changes.
【００３０】[0030]
【図１】本発明の実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】赤外線検出素子の構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an infrared detection element.
【図３】多波長選択フィルタの構成を示す断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a multi-wavelength selection filter.
【図４】従来のＮＤＩＲガス分析計の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional NDIR gas analyzer.
【図５】従来のＮＤＩＲガス分析計の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional NDIR gas analyzer.
【図６】フィルタの赤外線透過特性、吸収特性図であ
る。FIG. 6 is a graph showing infrared transmission characteristics and absorption characteristics of a filter.
１ ＮＤＩＲガス分析計 ４ 多波長選択フィルタ ５ 赤外線検出素子 ５ａ，５ｂ 赤外線検出部 ７ 微調ネジ １０ ＳＯＩ基板 ２０ Ｓｉ基板 ２４ スペーサ層 Ｌ 間隔 Reference Signs List 1 NDIR gas analyzer 4 Multi-wavelength selection filter 5 Infrared detector 5a, 5b Infrared detector 7 Fine adjustment screw 10 SOI substrate 20 Si substrate 24 Spacer layer L interval
Claims (6)
長の赤外線の吸収特性を検出することにより前記被測定
ガスの濃度を測定する赤外線ガス分析計において、 第一基板に形成された複数の赤外線検出部を有する赤外
線検出素子と、 第二基板に形成され、面方向の位置により異なる波長の
赤外線を透過する多波長選択フィルタ、とを具備し、 前記赤外線検出素子と前記多波長選択フィルタを対向配
置させ、 前記赤外線検出部と対向する前記多波長選択フィルタの
位置によって決定される複数の波長の赤外線を透過させ
て前記赤外線検出部により検出することを特徴とする赤
外線ガス分析計。1. An infrared gas analyzer for measuring the concentration of a gas to be measured by irradiating the gas to be measured with infrared light and detecting the absorption characteristic of infrared light of a desired wavelength, An infrared detecting element having an infrared detecting section, and a multi-wavelength selection filter formed on the second substrate and transmitting infrared rays of different wavelengths depending on the position in the plane direction, wherein the infrared detecting element and the multi-wavelength selecting filter An infrared gas analyzer, wherein infrared light of a plurality of wavelengths determined by the position of the multi-wavelength selection filter facing the infrared detection unit is transmitted and detected by the infrared detection unit.
長の赤外線の吸収特性を検出することにより前記被測定
ガスの濃度を測定する赤外線ガス分析計において、 第一基板に所望の間隔に配置された複数の赤外線検出部
を有する赤外線検出素子と、 第二基板に形成され、面方向に前記間隔で隔てられた位
置により異なる所望の複数の波長の赤外線を透過する多
波長選択フィルタ、とを具備し、 前記赤外線検出部と、前記多波長選択フィルタが所望の
複数の波長の赤外線を透過させる位置とが対向するよう
に前記赤外線検出素子と前記多波長選択フィルタを対向
配置し、 所望の複数の波長の赤外線を前記多波長選択フィルタを
透過させて前記赤外線検出部により検出するようにした
ことを特徴とする赤外線ガス分析計。2. An infrared gas analyzer which irradiates a gas to be measured with infrared light and detects the absorption characteristic of infrared light of a desired wavelength to measure the concentration of the gas to be measured. An infrared detection element having a plurality of infrared detection units arranged, a multi-wavelength selection filter formed on the second substrate and transmitting infrared light of a desired plurality of different wavelengths depending on positions separated by the interval in the plane direction, The infrared detection unit and the multi-wavelength selection filter are arranged so that the infrared detection element and the multi-wavelength selection filter oppose each other so that the position where the multi-wavelength selection filter transmits infrared light of a desired plurality of wavelengths faces each other. An infrared gas analyzer, wherein infrared rays of a plurality of wavelengths are transmitted through the multi-wavelength selection filter and detected by the infrared ray detection unit.
長の赤外線の吸収特性を検出することにより前記被測定
ガスの濃度を測定する赤外線ガス分析計において、 第一基板に所望の間隔に配置された複数の赤外線検出部
を有する赤外線検出素子と、 第二基板に形成され、面方向に前記間隔で隔てられた位
置により異なる所望の複数の波長の赤外線を透過する多
波長選択フィルタ、とを具備し、 前記赤外線検出部と、前記多波長選択フィルタが所望の
複数の波長の赤外線を透過させる位置とが対向するよう
に前記赤外線検出素子と前記多波長選択フィルタを対向
配置し、 前記赤外線検出素子に対する前記多波長選択フィルタの
位置を微調整する微調整手段を設け、 所望の複数の波長の赤外線を前記多波長選択フィルタを
透過させて前記赤外線検出部により検出するようにした
ことを特徴とする赤外線ガス分析計。3. An infrared gas analyzer for irradiating a gas to be measured with infrared light and detecting the absorption characteristic of infrared light of a desired wavelength to measure the concentration of the gas to be measured. An infrared detection element having a plurality of infrared detection units arranged, a multi-wavelength selection filter formed on the second substrate and transmitting infrared light of a desired plurality of different wavelengths depending on positions separated by the interval in the plane direction, The infrared detection element and the multi-wavelength selection filter are arranged so that the infrared detection element and the multi-wavelength selection filter face each other such that a position at which the multi-wavelength selection filter transmits infrared light of a desired plurality of wavelengths faces each other. Fine adjustment means for finely adjusting the position of the multi-wavelength selection filter with respect to the detection element is provided, and infrared rays having a desired plurality of wavelengths are transmitted through the multi-wavelength selection filter and the infrared rays are transmitted. Infrared gas analyzer, characterized in that in order to detect the output unit.
前記赤外線検出部は、ボロメータであることを特徴とす
る請求項１から請求項３記載の赤外線ガス分析計。4. The infrared gas analyzer according to claim 1, wherein the plurality of infrared detectors formed on the infrared detector are bolometers.
赤外線の波長を決定するスペーサ層を有する多層膜フィ
ルタであり、前記スペーサ層は、その厚さが面方向に異
なるように形成され、面方向の位置により異なる波長の
赤外線を透過するようにしたことを特徴とする請求項１
から請求項４記載の赤外線ガス分析計。5. The multi-wavelength selection filter is a multilayer filter having a spacer layer for determining a wavelength of infrared light to be transmitted, wherein the spacer layer is formed so that its thickness differs in a plane direction. 2. An infrared ray having a different wavelength depending on the position of the infrared ray.
The infrared gas analyzer according to claim 4.
の二酸化炭素の濃度を測定することを特徴とする請求項
１から請求項５記載の赤外線ガス分析計。6. The infrared gas analyzer according to claim 1, wherein the gas to be measured contains carbon dioxide, and the concentration of the carbon dioxide is measured.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000041289A JP2001228086A (en) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | Infrared gas analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000041289A JP2001228086A (en) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | Infrared gas analyzer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001228086A true JP2001228086A (en) | 2001-08-24 |
Family
ID=18564549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000041289A Pending JP2001228086A (en) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | Infrared gas analyzer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001228086A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006220625A (en) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Denso Corp | Infrared gas detector |
| US7507967B2 (en) | 2005-03-30 | 2009-03-24 | Denso Corporation | Infrared gas detector |
-
2000
- 2000-02-18 JP JP2000041289A patent/JP2001228086A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006220625A (en) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Denso Corp | Infrared gas detector |
| US7507967B2 (en) | 2005-03-30 | 2009-03-24 | Denso Corporation | Infrared gas detector |
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