JP2012154915A - 多成分用レーザ式ガス分析計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光部100は、ピグテール型発光素子11a,11b,11c,11dのレーザ光をそれぞれ伝送するシングルモード型光ファイバ12a,12b,12c,12dの端部を束ねて各レーザ光の出射点を近接させるためのファイババンドル端部21を備え、複数のシングルモード型光ファイバ12a,12b,12c,12dから発せられる各レーザ光をファイババンドル端部21で近接させつつ出射することで結合して結合光を生成する多成分用レーザ式ガス分析計1とした。
【選択図】図1
Description
そして、523,524はセル513の前段側および後段側にそれぞれ設けられるコリメータで、後段側のコリメータ524の後段には分波器525が設けられている。この分波器525は、セル513を透過した二つの波長のレーザ光(測定光)を波長λ1,λ2のレーザ光に分離するものである。
レーザ光による検出光を出射する発光部と、複数の測定対象ガスが存在する空間を介して伝播された検出光を受光する受光部と、を備え、複数種類の測定対象ガスの濃度を測定する周波数変調方式の多成分用レーザ式ガス分析計であって、
前記発光部は、
それぞれの測定対象ガス別に設けられる素子であって周波数変調されたレーザ光を出射する複数のピグテール型発光素子と、これらのピグテール型発光素子のレーザ光をそれぞれ伝送する複数のシングルモード型光ファイバと、これらのシングルモード型光ファイバの端部を束ねて各レーザ光の出射点を近接させるためのファイババンドル端部と、このファイババンドル端部から出射された結合光に対して収差の影響を低減しつつ前記空間に検出光として出射する放物面鏡と、
を備え、複数のシングルモード型光ファイバから発せられる各レーザ光をファイババンドル端部で近接させつつ出射することで結合して結合光を生成することを特徴とする多成分用レーザ式ガス分析計とした。
レーザ光による検出光を出射する発光部と、複数の測定対象ガスが存在する空間を介して伝播された検出光を受光する受光部と、を備え、複数種類の測定対象ガスの濃度を測定する周波数変調方式の多成分用レーザ式ガス分析計であって、
前記発光部は、
それぞれの測定対象ガス別に設けられる素子であって周波数変調されたレーザ光を出射する複数のピグテール型発光素子と、これらのピグテール型発光素子のレーザ光をそれぞれ伝送する複数のシングルモード型光ファイバと、これらのシングルモード型光ファイバの端部を束ねて各レーザ光の出射点を近接させるためのファイババンドル端部と、このファイババンドル端部から出射された結合光に対して収差の影響を低減しつつ前記空間に検出光として出射する放物面鏡と、を備え、
前記受光部は、
前記空間を透過した検出光を収差の影響を低減しつつ集光する放物面鏡と、この放物面鏡から出力された集光を分波するマルチモード型の分波手段と、分波手段により分波された分波光のうちの可視波長域に感度を有する可視光用受光素子と、分波手段により分波された分波光のうちの近赤外波長域に感度を有する近赤外光用受光素子と、可視光用受光素子からの検出信号に基づいてガス分析を行う可視光用処理回路と、近赤外光用受光素子からの検出信号に基づいてガス分析を行う近赤外光用処理回路と、を備え、
前記ピグテール型発光素子は、
発光素子本体と、この発光素子本体の温度検出手段と、前記発光素子本体の加熱冷却手段と、前記発光素子本体からの出射波長が所定値になるように前記温度検出手段による検出温度に応じて前記加熱冷却手段を制御する温度制御手段と、前記発光素子本体への供給電流を変化させて測定対象ガスの吸光特性を走査するための波長走査駆動信号およびトリガ信号を生成する波長走査駆動信号発生手段と、高周波変調信号を生成する高周波変調信号発生手段と、前記波長走査駆動信号を前記高周波変調信号により変調して前記発光素子本体に対する駆動信号を生成する駆動信号発生手段と、をそれぞれ備えると共に、
前記可視光用処理回路は、
各ピグテール型発光素子における高周波変調信号の2倍周波数成分を有する参照信号をそれぞれ生成する参照信号発生手段と、前記可視光用受光素子の出力信号から前記2倍周波数成分をそれぞれ検出する同期検波手段と、トリガ信号を基準として所定時間経過したときの同期検波手段の出力信号の値に基づいて測定対象ガスの濃度を演算する演算手段と、を備え、
前記近赤外光用処理回路は、
各ピグテール型発光素子における高周波変調信号の2倍周波数成分を有する参照信号をそれぞれ生成する参照信号発生手段と、前記近赤外光用受光素子の出力信号から前記2倍周波数成分をそれぞれ検出する同期検波手段と、トリガ信号を基準として所定時間経過したときの同期検波手段の出力信号の値に基づいて測定対象ガスの濃度を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする多成分用レーザ式ガス分析計とした。
レーザ光による検出光を出射する発光部と、複数の測定対象ガスが存在する空間を介して伝播された検出光を受光する受光部と、を備え、複数種類の測定対象ガスの濃度を測定する周波数変調方式の多成分用レーザ式ガス分析計であって、
前記発光部は、
それぞれの測定対象ガス別に設けられる素子であって周波数変調されたレーザ光を出射する複数のピグテール型発光素子と、これらのピグテール型発光素子のレーザ光をそれぞれ伝送する複数のシングルモード型光ファイバと、これらのシングルモード型光ファイバの端部を束ねて各レーザ光の出射点を近接させるためのファイババンドル端部と、このファイババンドル端部から出射された結合光に対して収差の影響を低減しつつ前記空間に検出光として出射する放物面鏡と、を備え、
前記受光部は、
前記空間を透過した検出光を収差の影響を低減しつつ集光する放物面鏡と、可視波長域に感度を有する可視光用受光素子および近赤外波長域に感度を有する近赤外光用受光素子が一体化されており受光側光学部から出力された集光について両者が検出信号を出力する受光素子と、受光素子のうちの可視光用受光素子からの検出信号に基づいてガス分析を行う可視光用処理回路と、受光素子のうちの近赤外光用受光素子からの検出信号に基づいてガス分析を行う近赤外光用処理回路と、を備え、
前記ピグテール型発光素子は、
発光素子本体と、この発光素子本体の温度検出手段と、前記発光素子本体の加熱冷却手段と、前記発光素子本体からの出射波長が所定値になるように前記温度検出手段による検出温度に応じて前記加熱冷却手段を制御する温度制御手段と、前記発光素子本体への供給電流を変化させて測定対象ガスの吸光特性を走査するための波長走査駆動信号およびトリガ信号を生成する波長走査駆動信号発生手段と、高周波変調信号を生成する高周波変調信号発生手段と、前記波長走査駆動信号を前記高周波変調信号により変調して前記発光素子本体に対する駆動信号を生成する駆動信号発生手段と、をそれぞれ備えると共に、
前記可視光用処理回路は、
各ピグテール型発光素子における高周波変調信号の2倍周波数成分を有する参照信号をそれぞれ生成する参照信号発生手段と、前記可視光用受光素子の出力信号から前記2倍周波数成分をそれぞれ検出する同期検波手段と、トリガ信号を基準として所定時間経過したときの同期検波手段の出力信号の値に基づいて測定対象ガスの濃度を演算する演算手段と、を備え、
前記近赤外光用処理回路は、
各ピグテール型発光素子における高周波変調信号の2倍周波数成分を有する参照信号をそれぞれ生成する参照信号発生手段と、前記近赤外光用受光素子の出力信号から前記2倍周波数成分をそれぞれ検出する同期検波手段と、トリガ信号を基準として所定時間経過したときの同期検波手段の出力信号の値に基づいて測定対象ガスの濃度を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする多成分用レーザ式ガス分析計とした。
レーザ光による検出光を出射する発光部と、複数の測定対象ガスが存在する空間を介して伝播された検出光を受光する受光部と、を備え、複数種類の測定対象ガスの濃度を測定する周波数変調方式の多成分用レーザ式ガス分析計であって、
前記発光部は、
それぞれの測定対象ガス別に設けられる素子であって周波数変調されたレーザ光を出射する複数のピグテール型発光素子と、これらのピグテール型発光素子のレーザ光をそれぞれ伝送する複数のシングルモード型光ファイバと、これらのシングルモード型光ファイバの端部を束ねて各レーザ光の出射点を近接させるためのファイババンドル端部と、このファイババンドル端部から出射された結合光に対して収差の影響を低減しつつ前記空間に検出光として出射する放物面鏡と、を備え、
前記受光部は、
前記空間を透過した検出光を収差の影響を低減しつつ集光する放物面鏡と、受光側光学部から出力された集光について検出信号を出力する近赤外波長域に感度のピークを持ちかつ可視波長域にも感度を有する広帯域近赤外光用受光素子と、広帯域近赤外光用受光素子からの検出信号に基づいてガス分析を行う近赤外光用処理回路と、を備え、
前記ピグテール型発光素子は、
発光素子本体と、この発光素子本体の温度検出手段と、前記発光素子本体の加熱冷却手段と、前記発光素子本体からの出射波長が所定値になるように前記温度検出手段による検出温度に応じて前記加熱冷却手段を制御する温度制御手段と、前記発光素子本体への供給電流を変化させて測定対象ガスの吸光特性を走査するための波長走査駆動信号およびトリガ信号を生成する波長走査駆動信号発生手段と、高周波変調信号を生成する高周波変調信号発生手段と、前記波長走査駆動信号を前記高周波変調信号により変調して前記発光素子本体に対する駆動信号を生成する駆動信号発生手段と、をそれぞれ備えると共に、
前記可視光用処理回路は、
各ピグテール型発光素子における高周波変調信号の2倍周波数成分を有する参照信号をそれぞれ生成する参照信号発生手段と、前記可視光用受光素子の出力信号から前記2倍周波数成分をそれぞれ検出する同期検波手段と、トリガ信号を基準として所定時間経過したときの同期検波手段の出力信号の値に基づいて測定対象ガスの濃度を演算する演算手段と、を備え、
前記近赤外光用処理回路は、
各ピグテール型発光素子における高周波変調信号の2倍周波数成分を有する参照信号をそれぞれ生成する参照信号発生手段と、前記近赤外光用受光素子の出力信号から前記2倍周波数成分をそれぞれ検出する同期検波手段と、トリガ信号を基準として所定時間経過したときの同期検波手段の出力信号の値に基づいて測定対象ガスの濃度を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする多成分用レーザ式ガス分析計とした。
本形態の多成分用レーザ式ガス分析計1は、周波数変調方式を採用している。この多成分用レーザ式ガス分析計1は、変調光生成部10、発光側光学部20、受光側光学部30、分析部40を備えている。このうち、図1でも示すように、変調光生成部10、発光側光学部20で本発明の発光部100を構成する。また、受光側光学部30、分析部40で本発明の受光部200を構成する。
発光側光学部20は、さらにファイババンドル端部21と、コリメート放物面鏡22と、発光側ウェッジ付窓板23と、を備える。
分析部40は、さらにマルチモード型光ファイバ41,43a,43bと、分波器42と、可視光用受光素子44aと、近赤外用受光素子44bと、可視光用処理回路45aと、近赤外用処理回路45bと、を備える。
変調光生成部10は、測定対象ガスの吸光特性に応じたレーザ光の発光素子を複数設けて、測定対象ガスの個数のレーザ光を照射するようになされており、これらレーザ光に対して周波数を変調した変調光を複数生成し、これら複数の変調光を発光側光学部20へと伝送するユニットである。
ピグテール型発光素子11a,11b,11c,11dは、それぞれ発光素子本体111a,111b,111c,111dを内蔵している。これら発光素子本体111a,111b,111c,111dは、測定対象ガス1成分につき1個の発光素子を用いるように構成している。これらは、例えば、DFBレーザ(Distributed Feedback Laser)、もしくはVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)といわれるレーザ素子である。
可視領域として、例えば、酸素ガス(O2ガス)を検出するために波長763nmを発光するピグテール型発光素子11aとし、近赤外領域として、例えば塩素ガス(HClガス)を検出するために波長1780nmを発光するピグテール型発光素子11bとし、二酸化炭素ガス(CO2ガス)を検出するために波長2004nmを発光するピグテール型発光素子11cとし、一酸化炭素ガス(COガス)を検出するために波長2330nmを発光するレーザ素子11dとする。
図2において、発光素子本体111a,111b,111c,111dの温度は、サーミスタ等の温度検出素子112a,112b,112c,112dを用いて検出される。これらの温度検出素子112a,112b,112c,112dは温度制御回路113a,113b,113c,113dに接続されている。これら、温度制御回路113a,113b,113c,113dは、発光素子本体111a,111b,111c,111dの発光波長を安定化させるため、温度検出素子112a,112b,112c,112dの抵抗値がそれぞれ一定になるようにPID制御等を行ってペルチェ素子114a,114b,114c,114dの温度制御を行い、発光素子本体111a,111b,111c,111dの温度を調節する。
一般に、窓板の表面あるいは裏面では、レーザ光が多少の反射を起こす。このため、窓板の表面あるいは裏面(本実施形態の場合は、発光側ウェッジ付窓板23の表面と裏面および受光側ウェッジ付窓板33の表面と裏面の合計4面ある)のうち、複数の面が光軸に対して垂直に配置されていると、多重反射を生じ光学干渉ノイズを引き起こす。その結果、受光信号の強度を変調させ、ガス濃度の計測が不正確となってしまう。この現象を避けるために、平行平面窓板を採用せず、ウェッジ付窓板を採用する。また、ウェッジ付窓板の表面、裏面はそれらのどれもが光軸に対して垂直とならないように配置することが望ましい。
さらに、装置周辺の振動や温度変化によって徐々に光軸調整がずれた場合に、集光されたレーザ光が光ファイバ端部32から外れるため、コアの直径は十分に大きくして余裕をもたせることが望ましい。
そして、可視光に感度をもつ可視光用受光素子(Siフォトダイオード)44aでは、763nmのピグテール型発光素子11aからの光のみを受光し、また、近赤外波長域に感度をもつ近赤外光用受光素子(InGaAsフォトダイオード)44bは、波長1780nmのピグテール型発光素子11bからのレーザ光、2004nmのピグテール型発光素子11cからのレーザ光、波長2330nmのピグテール型発光素子11dからのレーザ光を受光する。
測定対象ガスの吸光特性を走査する波長走査駆動信号S1は、ピグテール型発光素子11aの駆動電流値を直線的に変化させてピグテール型発光素子11aの発光波長を徐々に変化させ、例えば、0.2nm程度の吸光特性を走査する。一方、信号S2は、駆動電流値をピグテール型発光素子11aが安定するスレッショルドカレント以上に保ち、一定波長で発光させるためのものである。さらに、信号S3では、駆動電流値を0mAにしておく。
図9(c)は、図2の駆動信号発生回路117aから出力される駆動信号(波長走査駆動信号発生回路115aの出力信号と高周波変調信号発生回路116aの出力信号との合成信号)の波形図であり、この駆動信号S5を発光素子本体111aに供給すると、発光素子本体111aからは、測定対象ガスの0.2nm程度の吸光特性を波長幅0.02nm程度で検出可能な変調光が出力される。
4個の発光素子本体111a,111b,111c,111dの変調波周波数を、例えば10kHz,12.5kHz,15kHz,17.5kHzとすると、変調信号の2倍周波数成分はそれぞれ20kHz,25kHz,30kHz,35kHzとなり、参照信号発生回路452a,452b,452c,452dがこれらの周波数の参照信号を出力することで、同期検波回路453a,453b,453c,453dは上記2倍周波数成分に吸光特性を有する測定対象ガス、すなわち、O2ガス、CO2ガス、HClガス、COガスの吸光特性のみをそれぞれ検出して出力することができる。
演算回路455aには、波長走査駆動信号発生回路115aからトリガ信号aが入力される。
図9(a)におけるトリガ信号は、上記S1,S2,S3を含めた1周期ごとに出力される信号であり、波長走査駆動信号発生回路116aより出力され、通信線50を介して、演算回路455aへ入力される。トリガ信号は、波長走査駆動信号のS3と同期がとれている。図10で示すように、トリガ信号から所定時間tb,tc,td経過したときに同期検波回路出力波形でB点の最小値B、C点の最大値C、D点の最小値Dが登場する。これら所定時間tb,tc,tdは工場出荷前や校正時に実験的に予め算出しておいて、図示しないメモリに登録しておく。この値を用いて濃度を算出する。
このような装置構成によって、ガス濃度が計測可能となる。本発明では500〜2500nmという広い波長域で計測可能となる。
続いて他の形態について説明する。この形態では、先の形態のうち、分析部40のみを変更するものである。先の形態の分析部40は、詳しくは、図1で示したように、分波器41を用いる構成であったが、本形態では、分析部40側は、図12に示すような可視光領域に感度をもつSiフォトダイオードと、近赤外領域に感度をもつInGaAsフォトダイオードとが一体化された可視光・近赤外光用受光素子46を用い、図13で示すように、分波器を用いずに、マルチモード型光ファイバ41から直接照射されるレーザ光を可視光・近赤外受光素子46が受光し、Siフォトダイオードからは可視光用処理回路45aへ出力し、また、InGaAsフォトダイオードからは近赤外光用処理回路45bへ出力し、可視光用処理回路45や近赤外光用処理回路45bのそれぞれが信号処理するようにしてもよい。このような構成を採用しても本発明の実施は可能である。
第1の形態の受光部200は、詳しくは、図1で示したように、分析部40において分波器42を用いる構成であったが、本形態では、受光部200の分析部40において、図14に示すように分波器を用いずに、広帯域近赤外光用受光素子47、近赤外光用処理回路45bを備える構成とした。近赤外波長域に感度のピークを持ちかつ可視波長域にも感度を有する広帯域近赤外光用受光素子47を用い、マルチモード型光ファイバ41から直接照射される集光を広帯域近赤外光用受光素子47が受光し、広帯域近赤外光用受光素子47から出力される検出信号を、近赤外光用処理回路45bが受信して近赤外波長域の信号と可視波長域の信号とをそれぞれ信号処理する。このような構成を採用しても本発明の実施は可能である。
10:変調光生成部
11a,11b,11c,11d:ピグテール型発光素子
111a,111b,111c,111d:発光素子本体
112a,112b,112c,112d:温度検出素子
113a,113b,113c,113d:温度制御回路
114a,114b,114c,114d:ペルチェ素子
115a,115b,115c,115d:波長走査駆動信号発生回路
116a,116b,116c,116d:高周波変調信号発生回路
117a,117b,117c,117d:駆動信号発生回路
12a,12b,12c,12d:シングルモード型光ファイバ(ピグテール)
20:発光側光学部
21:ファイババンドル端部
22:コリメート放物面鏡
23:発光側ウェッジ付窓板
24:結合光
200:受光部
30:受光側光学部
31:集光放物面鏡
32:ファイバ端部
33:発光側ウェッジ付窓板
34:集光
40:分析部
41:マルチモード型光ファイバ
42:分波器
43a,43b:マルチモード型光ファイバ
44a:可視光用受光素子
44b:近赤外光用受光素子
45a:可視光用処理回路
45b:近赤外光用処理回路
46:可視光・近赤外光用受光素子
47:広帯域近赤外光用受光素子
50:通信線
60:検出光
71a,71b:壁
72a,72b:フランジ
73a,73b:光軸調整フランジ
Claims (4)
- レーザ光による検出光を出射する発光部と、複数の測定対象ガスが存在する空間を介して伝播された検出光を受光する受光部と、を備え、複数種類の測定対象ガスの濃度を測定する周波数変調方式の多成分用レーザ式ガス分析計であって、
前記発光部は、
それぞれの測定対象ガス別に設けられる素子であって周波数変調されたレーザ光を出射する複数のピグテール型発光素子と、これらのピグテール型発光素子のレーザ光をそれぞれ伝送する複数のシングルモード型光ファイバと、これらのシングルモード型光ファイバの端部を束ねて各レーザ光の出射点を近接させるためのファイババンドル端部と、このファイババンドル端部から出射された結合光に対して収差の影響を低減しつつ前記空間に検出光として出射する放物面鏡と、
を備え、複数のシングルモード型光ファイバから発せられる各レーザ光をファイババンドル端部で近接させつつ出射することで結合して結合光を生成することを特徴とする多成分用レーザ式ガス分析計。 - レーザ光による検出光を出射する発光部と、複数の測定対象ガスが存在する空間を介して伝播された検出光を受光する受光部と、を備え、複数種類の測定対象ガスの濃度を測定する周波数変調方式の多成分用レーザ式ガス分析計であって、
前記発光部は、
それぞれの測定対象ガス別に設けられる素子であって周波数変調されたレーザ光を出射する複数のピグテール型発光素子と、これらのピグテール型発光素子のレーザ光をそれぞれ伝送する複数のシングルモード型光ファイバと、これらのシングルモード型光ファイバの端部を束ねて各レーザ光の出射点を近接させるためのファイババンドル端部と、このファイババンドル端部から出射された結合光に対して収差の影響を低減しつつ前記空間に検出光として出射する放物面鏡と、を備え、
前記受光部は、
前記空間を透過した検出光を収差の影響を低減しつつ集光する放物面鏡と、この放物面鏡から出力された集光を分波するマルチモード型の分波手段と、分波手段により分波された分波光のうちの可視波長域に感度を有する可視光用受光素子と、分波手段により分波された分波光のうちの近赤外波長域に感度を有する近赤外光用受光素子と、可視光用受光素子からの検出信号に基づいてガス分析を行う可視光用処理回路と、近赤外光用受光素子からの検出信号に基づいてガス分析を行う近赤外光用処理回路と、を備え、
前記ピグテール型発光素子は、
発光素子本体と、この発光素子本体の温度検出手段と、前記発光素子本体の加熱冷却手段と、前記発光素子本体からの出射波長が所定値になるように前記温度検出手段による検出温度に応じて前記加熱冷却手段を制御する温度制御手段と、前記発光素子本体への供給電流を変化させて測定対象ガスの吸光特性を走査するための波長走査駆動信号およびトリガ信号を生成する波長走査駆動信号発生手段と、高周波変調信号を生成する高周波変調信号発生手段と、前記波長走査駆動信号を前記高周波変調信号により変調して前記発光素子本体に対する駆動信号を生成する駆動信号発生手段と、をそれぞれ備えると共に、
前記可視光用処理回路は、
各ピグテール型発光素子における高周波変調信号の2倍周波数成分を有する参照信号をそれぞれ生成する参照信号発生手段と、前記可視光用受光素子の出力信号から前記2倍周波数成分をそれぞれ検出する同期検波手段と、トリガ信号を基準として所定時間経過したときの同期検波手段の出力信号の値に基づいて測定対象ガスの濃度を演算する演算手段と、を備え、
前記近赤外光用処理回路は、
各ピグテール型発光素子における高周波変調信号の2倍周波数成分を有する参照信号をそれぞれ生成する参照信号発生手段と、前記近赤外光用受光素子の出力信号から前記2倍周波数成分をそれぞれ検出する同期検波手段と、トリガ信号を基準として所定時間経過したときの同期検波手段の出力信号の値に基づいて測定対象ガスの濃度を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする多成分用レーザ式ガス分析計。 - レーザ光による検出光を出射する発光部と、複数の測定対象ガスが存在する空間を介して伝播された検出光を受光する受光部と、を備え、複数種類の測定対象ガスの濃度を測定する周波数変調方式の多成分用レーザ式ガス分析計であって、
前記発光部は、
それぞれの測定対象ガス別に設けられる素子であって周波数変調されたレーザ光を出射する複数のピグテール型発光素子と、これらのピグテール型発光素子のレーザ光をそれぞれ伝送する複数のシングルモード型光ファイバと、これらのシングルモード型光ファイバの端部を束ねて各レーザ光の出射点を近接させるためのファイババンドル端部と、このファイババンドル端部から出射された結合光に対して収差の影響を低減しつつ前記空間に検出光として出射する放物面鏡と、を備え、
前記受光部は、
前記空間を透過した検出光を収差の影響を低減しつつ集光する放物面鏡と、可視波長域に感度を有する可視光用受光素子および近赤外波長域に感度を有する近赤外光用受光素子が一体化されており受光側光学部から出力された集光について両者が検出信号を出力する受光素子と、受光素子のうちの可視光用受光素子からの検出信号に基づいてガス分析を行う可視光用処理回路と、受光素子のうちの近赤外光用受光素子からの検出信号に基づいてガス分析を行う近赤外光用処理回路と、を備え、
前記ピグテール型発光素子は、
発光素子本体と、この発光素子本体の温度検出手段と、前記発光素子本体の加熱冷却手段と、前記発光素子本体からの出射波長が所定値になるように前記温度検出手段による検出温度に応じて前記加熱冷却手段を制御する温度制御手段と、前記発光素子本体への供給電流を変化させて測定対象ガスの吸光特性を走査するための波長走査駆動信号およびトリガ信号を生成する波長走査駆動信号発生手段と、高周波変調信号を生成する高周波変調信号発生手段と、前記波長走査駆動信号を前記高周波変調信号により変調して前記発光素子本体に対する駆動信号を生成する駆動信号発生手段と、をそれぞれ備えると共に、
前記可視光用処理回路は、
各ピグテール型発光素子における高周波変調信号の2倍周波数成分を有する参照信号をそれぞれ生成する参照信号発生手段と、前記可視光用受光素子の出力信号から前記2倍周波数成分をそれぞれ検出する同期検波手段と、トリガ信号を基準として所定時間経過したときの同期検波手段の出力信号の値に基づいて測定対象ガスの濃度を演算する演算手段と、を備え、
前記近赤外光用処理回路は、
各ピグテール型発光素子における高周波変調信号の2倍周波数成分を有する参照信号をそれぞれ生成する参照信号発生手段と、前記近赤外光用受光素子の出力信号から前記2倍周波数成分をそれぞれ検出する同期検波手段と、トリガ信号を基準として所定時間経過したときの同期検波手段の出力信号の値に基づいて測定対象ガスの濃度を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする多成分用レーザ式ガス分析計。 - レーザ光による検出光を出射する発光部と、複数の測定対象ガスが存在する空間を介して伝播された検出光を受光する受光部と、を備え、複数種類の測定対象ガスの濃度を測定する周波数変調方式の多成分用レーザ式ガス分析計であって、
前記発光部は、
それぞれの測定対象ガス別に設けられる素子であって周波数変調されたレーザ光を出射する複数のピグテール型発光素子と、これらのピグテール型発光素子のレーザ光をそれぞれ伝送する複数のシングルモード型光ファイバと、これらのシングルモード型光ファイバの端部を束ねて各レーザ光の出射点を近接させるためのファイババンドル端部と、このファイババンドル端部から出射された結合光に対して収差の影響を低減しつつ前記空間に検出光として出射する放物面鏡と、を備え、
前記受光部は、
前記空間を透過した検出光を収差の影響を低減しつつ集光する放物面鏡と、受光側光学部から出力された集光について検出信号を出力する近赤外波長域に感度のピークを持ちかつ可視波長域にも感度を有する広帯域近赤外光用受光素子と、広帯域近赤外光用受光素子からの検出信号に基づいてガス分析を行う近赤外光用処理回路と、を備え、
前記ピグテール型発光素子は、
発光素子本体と、この発光素子本体の温度検出手段と、前記発光素子本体の加熱冷却手段と、前記発光素子本体からの出射波長が所定値になるように前記温度検出手段による検出温度に応じて前記加熱冷却手段を制御する温度制御手段と、前記発光素子本体への供給電流を変化させて測定対象ガスの吸光特性を走査するための波長走査駆動信号およびトリガ信号を生成する波長走査駆動信号発生手段と、高周波変調信号を生成する高周波変調信号発生手段と、前記波長走査駆動信号を前記高周波変調信号により変調して前記発光素子本体に対する駆動信号を生成する駆動信号発生手段と、をそれぞれ備えると共に、
前記可視光用処理回路は、
各ピグテール型発光素子における高周波変調信号の2倍周波数成分を有する参照信号をそれぞれ生成する参照信号発生手段と、前記可視光用受光素子の出力信号から前記2倍周波数成分をそれぞれ検出する同期検波手段と、トリガ信号を基準として所定時間経過したときの同期検波手段の出力信号の値に基づいて測定対象ガスの濃度を演算する演算手段と、を備え、
前記近赤外光用処理回路は、
各ピグテール型発光素子における高周波変調信号の2倍周波数成分を有する参照信号をそれぞれ生成する参照信号発生手段と、前記近赤外光用受光素子の出力信号から前記2倍周波数成分をそれぞれ検出する同期検波手段と、トリガ信号を基準として所定時間経過したときの同期検波手段の出力信号の値に基づいて測定対象ガスの濃度を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする多成分用レーザ式ガス分析計。
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