JPH03170848A - 非分散形赤外線ガス分析器 - Google Patents
非分散形赤外線ガス分析器Info
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- JPH03170848A JPH03170848A JP2301259A JP30125990A JPH03170848A JP H03170848 A JPH03170848 A JP H03170848A JP 2301259 A JP2301259 A JP 2301259A JP 30125990 A JP30125990 A JP 30125990A JP H03170848 A JPH03170848 A JP H03170848A
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- 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
- G01N21/35—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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- G01N2021/3129—Determining multicomponents by multiwavelength light
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- G01N21/59—Transmissivity
- G01N21/61—Non-dispersive gas analysers
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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、請求項１０棟類による、ガス試料の幾つかの
成分の濃度を同時に測定するための非分散形赤外線ガス
分析器に関する。
成分の濃度を同時に測定するための非分散形赤外線ガス
分析器に関する。
ガス分析にかいてはしばしば、測定範囲の異なる２つま
たは幾つかの測定成分を測定する課題を解決しなければ
ならない。たとえば、自動車排気ガスを測定する場合に
は、その割合が生排気ガスの場合ｃｏ Ｉ容ｉ％シよび
００２ １ ６容量肇であるＣＯ濃度釦よびＯＯｇ ＃
度を測定しなければならない。
たは幾つかの測定成分を測定する課題を解決しなければ
ならない。たとえば、自動車排気ガスを測定する場合に
は、その割合が生排気ガスの場合ｃｏ Ｉ容ｉ％シよび
００２ １ ６容量肇であるＣＯ濃度釦よびＯＯｇ ＃
度を測定しなければならない。
この測定課題の難点は、光線の吸収に基づく測定効果が
周知のように非線形関数に従うことである。その結果、
ガス分析器のキュペットの長さは、一面で十分な測定効
果を得、他面で過度に強くない曲率の特性線を得るため
に、そのクど測定すべきｔガスの測定範囲に適合されて
いなければならない。放射線受光器の出力特性の線形化
は、周知のように電子的補助手段を用いて実現すること
ができる。
周知のように非線形関数に従うことである。その結果、
ガス分析器のキュペットの長さは、一面で十分な測定効
果を得、他面で過度に強くない曲率の特性線を得るため
に、そのクど測定すべきｔガスの測定範囲に適合されて
いなければならない。放射線受光器の出力特性の線形化
は、周知のように電子的補助手段を用いて実現すること
ができる。
この測定課題の解決のため、各個々の成分の測定には固
有の測定装置または２つの独立の測定系を有する測定装
置が使用される。この方法は費用がかかシ、多数の機能
のため構或群が故障し易い（西ドイツ国特許第３２４３
３口１号）。
有の測定装置または２つの独立の測定系を有する測定装
置が使用される。この方法は費用がかかシ、多数の機能
のため構或群が故障し易い（西ドイツ国特許第３２４３
３口１号）。
本発明の課題は、ガス混合物中の幾つかの成分を測定す
るための費用を減少し、測定系の利用性を高めることで
ある。
るための費用を減少し、測定系の利用性を高めることで
ある。
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部に記載
された特徴によって解決された。
された特徴によって解決された。
光線用変調器かよび２クの並存するガス試料レよび比較
ガス用キュベツトを有する赤外線放射器を使用するガス
分析器を基礎にする。双方のキュベツトは同じ長さであ
る。最初に挙げた例に対しては、２０ｎのキュベツトの
長さが噂 ＯＯガスに対する１容ｉｆ？＞測定範囲濃度に適合され
かつそれ自体は技術水準に一致する測定系である。
ガス用キュベツトを有する赤外線放射器を使用するガス
分析器を基礎にする。双方のキュベツトは同じ長さであ
る。最初に挙げた例に対しては、２０ｎのキュベツトの
長さが噂 ＯＯガスに対する１容ｉｆ？＞測定範囲濃度に適合され
かつそれ自体は技術水準に一致する測定系である。
１６容量嘩の００２ｔ同時に測定するためには第２の光
路を構成しないで、Ｏｏ測定のための測定系が十分に一
緒に使用される。これによって、他の物理的かよび電子
的機能群が省略さね測定系の利用性が向上する。
路を構成しないで、Ｏｏ測定のための測定系が十分に一
緒に使用される。これによって、他の物理的かよび電子
的機能群が省略さね測定系の利用性が向上する。
測定の選択は、測定戒分で充満されたオグトニューマテ
イツク放射線受光器に訃いて行なわれる。前側かよび後
側に赤外線用の透明な窓を有して構成されている００測
定用の第１の放射線受光器は、キュベツトの直接後方に
取付けられている。光線は放射線受光器を賞通して、放
射線フィルタを経て同様に構或された第２の放射線受光
器に入υ、該受光器は測定課題に応じここで述べた例で
は００２ガスで充満されている。
イツク放射線受光器に訃いて行なわれる。前側かよび後
側に赤外線用の透明な窓を有して構成されている００測
定用の第１の放射線受光器は、キュベツトの直接後方に
取付けられている。光線は放射線受光器を賞通して、放
射線フィルタを経て同様に構或された第２の放射線受光
器に入υ、該受光器は測定課題に応じここで述べた例で
は００２ガスで充満されている。
選択されたキュベツトの長さは十分な感度ｋよび出力特
性の曲線曲率を許容し、該曲率は慣用の手段で簡単に線
形化することができる。
性の曲線曲率を許容し、該曲率は慣用の手段で簡単に線
形化することができる。
しかし、第２成分（この場合にはＣ０２）の線形化可能
性のため、キュペットは過長に選択されている。線形の
出力特性は、面倒な費用をかけずにはもはや達或できな
い。このためには過長のキエペットのほかに、もう１つ
の理由としてなか、平均の赤外光中での００７に比して
大きい００２の吸光が挙げられる。これは、吸収スペク
トル内での強いバンドに帰することができる。
性のため、キュペットは過長に選択されている。線形の
出力特性は、面倒な費用をかけずにはもはや達或できな
い。このためには過長のキエペットのほかに、もう１つ
の理由としてなか、平均の赤外光中での００７に比して
大きい００２の吸光が挙げられる。これは、吸収スペク
トル内での強いバンドに帰することができる。
第１図は、これを明瞭にするため、ｃｏ、ａｏ２かよび
ＯＨ４の個々のバンドのスペクトル分布を、ｔＡ 波 １＠ヘの２〜５μｍの平均赤外光中でのそれぞれの
吸光と共に示す。
ＯＨ４の個々のバンドのスペクトル分布を、ｔＡ 波 １＠ヘの２〜５μｍの平均赤外光中でのそれぞれの
吸光と共に示す。
設定された課題を解決するために、００２用受光器の前
で光路中に放射線フィルタが置かれる。
で光路中に放射線フィルタが置かれる。
このフィルタは、高い吸光領域内で００２用受光器中へ
の放射線の入射を阻止する。とくに、ここに挙げた例に
対しては、λ冨４．２μｍにかけるバンドが遮蔽される
。λ＝２．６μｍ＆よびλ＝２．０μｍにかけるａｏ２
の吸収バンドは、キュベツトの長さ２０ｍで十分な測定
効果を許容すると同時に特性線は線形化可能である。
の放射線の入射を阻止する。とくに、ここに挙げた例に
対しては、λ冨４．２μｍにかけるバンドが遮蔽される
。λ＝２．６μｍ＆よびλ＝２．０μｍにかけるａｏ２
の吸収バンドは、キュベツトの長さ２０ｍで十分な測定
効果を許容すると同時に特性線は線形化可能である。
測定課題によシ、所望の測定範囲は、相応する放射線フ
ィルタの選択によって実施することとによって測定する
こともできる。
ィルタの選択によって実施することとによって測定する
こともできる。
本発明を、第２図ｋよび第３図に示した実施例につき詳
述する。
述する。
第２図は、１つのガス試料中の２つの成分を測定するた
めの、非分散形赤外線ガス分析器の構造を示し、第３図
は１つのガス試料中の３つの戒分を測定するための非分
散形赤外線ガス分析器の構造を示す。
めの、非分散形赤外線ガス分析器の構造を示し、第３図
は１つのガス試料中の３つの戒分を測定するための非分
散形赤外線ガス分析器の構造を示す。
赤外線放射器Ｓ１光線を変調するために使用されるホイ
ールプレート絞ＤＢ％比較ガス充満用キュベツ｝Ｖ＞よ
び測定すべきガス試料Ｇの貫流するキュベツ｝Ｍを有す
る第２図による非分散形赤外線ガス分析器では、キュペ
ツ｝Ｍ＆よびＶの後に、膜コンデンサ０１を有する第１
のニューマテイツク赤外線コンデンサ０１が配置されて
いる。放射線受光器ＦＳ１は、キュペットＭ＞よびＶを
透過する光線の放射方向で直列に配置された２つの室Ｋ
１およびＫ２を有し、これらの室はガス試料Ｇの第１戒
分、たとえば００ガスで充満されている。
ールプレート絞ＤＢ％比較ガス充満用キュベツ｝Ｖ＞よ
び測定すべきガス試料Ｇの貫流するキュベツ｝Ｍを有す
る第２図による非分散形赤外線ガス分析器では、キュペ
ツ｝Ｍ＆よびＶの後に、膜コンデンサ０１を有する第１
のニューマテイツク赤外線コンデンサ０１が配置されて
いる。放射線受光器ＦＳ１は、キュペットＭ＞よびＶを
透過する光線の放射方向で直列に配置された２つの室Ｋ
１およびＫ２を有し、これらの室はガス試料Ｇの第１戒
分、たとえば００ガスで充満されている。
従って、放射線受光器ｘ１は、ガス試料Ｇ中のＣＯの測
定のために使用される。室Ｋｉ＆よびＫ２中に封入され
たＣＯガス量は、透過する光線を吸収することによって
異なる強さに加熱される。前方の室Ｋ１中には、後方の
室Ｋ２にかけるよシも高いガス圧が生じる。生じる差圧
は膜コンデンサ０１を用い図示されてない増幅器から測
定され、これは、ガス試料Ｇ中のＯＯ濃度の尺度を表わ
す。
定のために使用される。室Ｋｉ＆よびＫ２中に封入され
たＣＯガス量は、透過する光線を吸収することによって
異なる強さに加熱される。前方の室Ｋ１中には、後方の
室Ｋ２にかけるよシも高いガス圧が生じる。生じる差圧
は膜コンデンサ０１を用い図示されてない増幅器から測
定され、これは、ガス試料Ｇ中のＯＯ濃度の尺度を表わ
す。
室Ｋ１＆よびＫ２は、光線透過性窓Ｆ１を備えている。
このため、第１の放射線受光器Ｉ！Ｘ１から出る光線は
、光線の放射方向で第１の放射線受光器１１の後に配置
されている、同じ構造の第２のニューマテイツク放射線
受光器ｌ２にあたる。双方の室Ｋ３＞よびＫ４は、ガス
試料Ｇの第２の成分、たとえば００２ガスで充満されて
いる。前方の室Ｋ３は光線透過性窓Ｆ２で閉鎖されて訃
シ、その光学的性質は窓ｙ１に等しくてもよい。
、光線の放射方向で第１の放射線受光器１１の後に配置
されている、同じ構造の第２のニューマテイツク放射線
受光器ｌ２にあたる。双方の室Ｋ３＞よびＫ４は、ガス
試料Ｇの第２の成分、たとえば００２ガスで充満されて
いる。前方の室Ｋ３は光線透過性窓Ｆ２で閉鎖されて訃
シ、その光学的性質は窓ｙ１に等しくてもよい。
光路中で双方の放射線受光器Ｅ１と１２の間に配置され
ている放射線フィルタＴ１は、その波長λがａｏ２の基
礎バンドの外方にある００２スペクトルの吸収バンド、
つ１シ波長λ＝４．２μｍに！＃．塾＼存在するｃｏ２
の基礎バンドの吸光ようも弱いかまたは一そう弱い吸光
Ｉｔ）ＸＴを有する吸収バンドの範囲内にある光線に対
して透過性である。それで、放射線フィルタＴ１は、ｃ
ｏ２スペクトルの第１の高周波のバンドに対する透過性
がλ＝２．６μｍにある干渉フィルタであってもよい。
ている放射線フィルタＴ１は、その波長λがａｏ２の基
礎バンドの外方にある００２スペクトルの吸収バンド、
つ１シ波長λ＝４．２μｍに！＃．塾＼存在するｃｏ２
の基礎バンドの吸光ようも弱いかまたは一そう弱い吸光
Ｉｔ）ＸＴを有する吸収バンドの範囲内にある光線に対
して透過性である。それで、放射線フィルタＴ１は、ｃ
ｏ２スペクトルの第１の高周波のバンドに対する透過性
がλ＝２．６μｍにある干渉フィルタであってもよい。
放射線受光器Ｋ２は、この前提条件の下で、ガス試料Ｇ
中の成分ａｏ２を測定するのに適当である。室Ｋ３＞よ
びＫ４中で、封入されたｃｏ２ガス量によるλ＝２．６
μｍの波長領域にかける光線の吸収の結果として生じる
差圧は、ここでも膜コンデンサ０２を用い図示されてな
い増幅器から測定され、これはガス試料Ｇ中のａｏ２
＠度の尺度である。
中の成分ａｏ２を測定するのに適当である。室Ｋ３＞よ
びＫ４中で、封入されたｃｏ２ガス量によるλ＝２．６
μｍの波長領域にかける光線の吸収の結果として生じる
差圧は、ここでも膜コンデンサ０２を用い図示されてな
い増幅器から測定され、これはガス試料Ｇ中のａｏ２
＠度の尺度である。
第３図は、１つのガス試料の３つの戒分を同時に測定す
るための、第２図に示したガス分析器の拡張実施形を維
持する非分散形赤外線ガス分析器を示す。同種のエレメ
ントは同じ参照符号を備えている。放射線受光器Ｅ１お
よび放射線受光器］！＋２の後の光線の光路中には、も
う１つの放射線受光器ｍ３が設けられている。選択され
た測定例では、放射線受光器］ｒｉ１はＣＯの測定のた
め、放射線受光器ｚ２は００２の測定のため、新しい放
射線受光器ｍ３はガス試料中の第３成分、たとえばＣＨ
，の測定のために定められている。キュペットＭｊ？よ
びｖ１放射線受光器” １ 、放射線フィルタ’ｒｉ＆
よび放射線受光器兄２の透過後放射線がなシ放射線受光
器Ｘ３蓋毫透過するようにするため、放射線受光器ｚ２
＞よび放射線受光器１８３の前方の室Ｋ５はそれぞれ放
射線透過性窓７２釦よびＦ３を備えている。
るための、第２図に示したガス分析器の拡張実施形を維
持する非分散形赤外線ガス分析器を示す。同種のエレメ
ントは同じ参照符号を備えている。放射線受光器Ｅ１お
よび放射線受光器］！＋２の後の光線の光路中には、も
う１つの放射線受光器ｍ３が設けられている。選択され
た測定例では、放射線受光器］ｒｉ１はＣＯの測定のた
め、放射線受光器ｚ２は００２の測定のため、新しい放
射線受光器ｍ３はガス試料中の第３成分、たとえばＣＨ
，の測定のために定められている。キュペットＭｊ？よ
びｖ１放射線受光器” １ 、放射線フィルタ’ｒｉ＆
よび放射線受光器兄２の透過後放射線がなシ放射線受光
器Ｘ３蓋毫透過するようにするため、放射線受光器ｚ２
＞よび放射線受光器１８３の前方の室Ｋ５はそれぞれ放
射線透過性窓７２釦よびＦ３を備えている。
放射線受光器ｌ２と１３の間には、光線に対する透過度
が第１の放射線フィルタＴ１の透過収バンドの場合２．
５μｍの波長λの範囲内にある放射線フィルタＴ２が配
置されている。
が第１の放射線フィルタＴ１の透過収バンドの場合２．
５μｍの波長λの範囲内にある放射線フィルタＴ２が配
置されている。
従って、図示の装置は、１つのキュベツト装置のみを使
用して１つのガス試料から同時に６つの異なる成分（
ｏｏ ， ｏｏ２ ＞よびＯＨ４）を測定することがで
きる。しかし本発明は、図示の実施形に制限されていな
い。ガス試料の別の成分を測定するために、光路中で存
在する放射線受光器後方へ相応する数の構造の等しい放
射線受光器を挿入することができる。放射線受光器の間
に配置された放射線フィルタに対する唯１最 クの条件は光線が最後の放射線受光器の旬後方４． ろる。
用して１つのガス試料から同時に６つの異なる成分（
ｏｏ ， ｏｏ２ ＞よびＯＨ４）を測定することがで
きる。しかし本発明は、図示の実施形に制限されていな
い。ガス試料の別の成分を測定するために、光路中で存
在する放射線受光器後方へ相応する数の構造の等しい放
射線受光器を挿入することができる。放射線受光器の間
に配置された放射線フィルタに対する唯１最 クの条件は光線が最後の放射線受光器の旬後方４． ろる。
第１図は、ｏｏ ， ｃｏｇかよびＯＨ，の個々のバン
ドのスペクトル分布を示す、及長λの２〜５μｍの平均
赤外允中でのそれぞれの吸光曲線図で６Ｌ第２図は１つ
のガス試料中の２つの成分を測定するための非分散形赤
外線ガス分析器の構造を示す断面図であシ、第３図は１
つのガス試料中の３つの成分を測定するための、非分散
形赤外線ガス分析器の構造を示す断面図である。 Ｓ・・・赤外線放射器、Ｂ・・・ホイールプレート絞や
、Ｖ，Ｍ・・・キュベツト、Ｇ・・・ガス試料、Ｃ１０
１，０３−−− コ７デ：／サ、ｘｉ ， １２ ，
］ｌｉｉ３・・・放射線受光器、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３．
Ｋ４・・・室、Ｋ１ ．Ｋ２；Ｋ３，！Ｃ４；Ｋ５．Ｋ
６−・・室、ＴＩ，’１’２・・・放射線フィルタ、１
１’１，？２．１３・・・窓
ドのスペクトル分布を示す、及長λの２〜５μｍの平均
赤外允中でのそれぞれの吸光曲線図で６Ｌ第２図は１つ
のガス試料中の２つの成分を測定するための非分散形赤
外線ガス分析器の構造を示す断面図であシ、第３図は１
つのガス試料中の３つの成分を測定するための、非分散
形赤外線ガス分析器の構造を示す断面図である。 Ｓ・・・赤外線放射器、Ｂ・・・ホイールプレート絞や
、Ｖ，Ｍ・・・キュベツト、Ｇ・・・ガス試料、Ｃ１０
１，０３−−− コ７デ：／サ、ｘｉ ， １２ ，
］ｌｉｉ３・・・放射線受光器、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３．
Ｋ４・・・室、Ｋ１ ．Ｋ２；Ｋ３，！Ｃ４；Ｋ５．Ｋ
６−・・室、ＴＩ，’１’２・・・放射線フィルタ、１
１’１，？２．１３・・・窓
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ガス試料（Ｇ）ないしは比較ガスが供給され、かつ
赤外線放射器（Ｓ）の変調された光線の透過する２つの
並存せるキユベツト（Ｍ、Ｖ）を有し、該光線はキユベ
ツト中で部分的に吸収された後、キユベツトの後に配置
された、放射方向で直列に配置された２つの室（Ｋ１、
Ｋ２）を有する第１のニユーマテイツク放射線受光器（
Ｅ１）中へ入射し、該室中へはガス試料（Ｇ）の第１成
分が含まれており、かつ光線用の室は放射線の全断面に
わたり透明な窓（Ｆ１）を有する、１つのガス試料の幾
つかの成分の濃度を同時に測定するための非分散形赤外
線ガス分析器において、第１の放射線受光器（Ｅ１）の
後に、ガス試料（Ｇ）の第２成分が充満されている、構
造の等しい第２のニューマテイツク放射線受光器（Ｅ２
）が配置されており、第１の放射線受光器（Ｅ１）と第
２の放射線受光器（Ｅ２）との間には、ガス試料（Ｇ）
の第２成分の弱い放射線吸収範囲内の光線に対し透過性
を有する放射線フィルタ（Ｔ１）が挿入されていること
を特徴とする非分散形赤外線ガス分析器。 ２、ガス試料（Ｇ）の別の成分を測定するための構造の
等しい別の放射線受光器（Ｅ３）が光路中で上記の受光
器の後方へ挿入され、該受光器に第１の放射線フィルタ
（Ｔ１）の重なり範囲内に放射線フィルタ（Ｔ２）が前
接されている、請求項１記載の非分散形赤外線ガス分析
器。 ３、放射線フィルタが干渉フィルタである、請求項１ま
たは２記載の非分散形赤外線ガス分析器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3937141A DE3937141A1 (de) | 1989-11-08 | 1989-11-08 | Nichtdispersiver infrarot-gasanalysator zur gleichzeitigen messung der konzentration mehrerer komponenten einer gasprobe |
| DE3937141.7 | 1989-11-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03170848A true JPH03170848A (ja) | 1991-07-24 |
Family
ID=6393089
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2301259A Pending JPH03170848A (ja) | 1989-11-08 | 1990-11-08 | 非分散形赤外線ガス分析器 |
| JP014304U Pending JPH0736050U (ja) | 1989-11-08 | 1994-11-18 | 非分散形赤外線ガス分析器 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP014304U Pending JPH0736050U (ja) | 1989-11-08 | 1994-11-18 | 非分散形赤外線ガス分析器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5055688A (ja) |
| EP (1) | EP0427037B1 (ja) |
| JP (2) | JPH03170848A (ja) |
| CN (1) | CN1052553A (ja) |
| DE (2) | DE3937141A1 (ja) |
Cited By (2)
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