JPH06103262B2 - Gas analyzer - Google Patents
Gas analyzerInfo
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- JPH06103262B2 JPH06103262B2 JP33579087A JP33579087A JPH06103262B2 JP H06103262 B2 JPH06103262 B2 JP H06103262B2 JP 33579087 A JP33579087 A JP 33579087A JP 33579087 A JP33579087 A JP 33579087A JP H06103262 B2 JPH06103262 B2 JP H06103262B2
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- Japan
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- cell
- detector
- gas
- component
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マルチ流体変調方式（これは本発明者らの名
付けた名称である）という従来になかった特異な手法を
採用することによって、ただ１個の検出器を用いるだけ
でありながら、サンプルガス中の測定対象成分の濃度
を、干渉影響を補償した状態で得られるようにしたガス
分析計に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention adopts a unique non-conventional method called a multi-fluid modulation method (this is the name named by the present inventors). The present invention relates to a gas analyzer capable of obtaining the concentration of a measurement target component in a sample gas in a state in which interference influence is compensated while using only one detector.
尚、上記マルチ流体変調方式による流体分析方法につい
ては、本願出願人が昭和62年12月11日付にて特許出願し
ているところである。The applicant of the present application has filed a patent application for the fluid analysis method using the multi-fluid modulation method on December 11, 1987.
例えば、赤外線ガス分析計等によってサンプルガス中の
測定対象成分の濃度を測定する場合、サンプルガス中に
含まれる干渉成分の赤外線吸収により測定に誤差が生ず
ることがあるので、従来より干渉成分の影響を補償する
手段として、例えば第３図又は第４図にそれぞれ示すよ
うな構成が知られている。For example, when measuring the concentration of the component to be measured in the sample gas with an infrared gas analyzer, etc., the measurement error may occur due to the infrared absorption of the interference component contained in the sample gas. As a means for compensating for the above, for example, configurations as shown in FIG. 3 or FIG. 4 are known.
即ち、第３図において、31,32は互いに並列配置された
比較セル，測定セルで、33,34は比較セル31,測定セル32
をそれぞれ照射する赤外線発生用の光源である。35,36
はそれぞれ測定検出器，補償用検出器で、比較セル31,
測定セル32に対してそれぞれ光学的に直列に配置されて
おり、測定用検出器35によって測定対象成分Ａ＋干渉成
分Ｂに見合う検出出力ａ＋ｂを、又、補償用検出器36に
よって干渉成分Ｂに見合う検出出力ｂをそれぞれ得て、
前者から後者を差し引くことにより、干渉補償を行うよ
うにしている。尚、37は変調用のチョッパーである。That is, in FIG. 3, 31 and 32 are comparison cells and measurement cells arranged in parallel with each other, and 33 and 34 are comparison cells 31 and measurement cells 32.
Is a light source for generating infrared rays. 35,36
Is a measuring detector and a compensating detector, respectively.
The measurement outputs are arranged optically in series with respect to the measurement cell 32, and the detection output a + b matching the measurement target component A + interference component B by the measurement detector 35 and the interference detection component B matching the interference component B by the compensation detector 36. Obtain the detection output b,
Interference compensation is performed by subtracting the latter from the former. Incidentally, 37 is a chopper for modulation.
また、第４図において、41はセルで、ロータリバルブ等
の流体変調手段42によってサンプルガスＳと比較ガスＲ
とが交互に供給されるようにしてある。43は赤外線発生
用の光源、44は検出器で、その測定用受光室44aと補償
用受光室44bとがセル41に対して光学的に直列に配置さ
れており、コンデンサマイクロホン44cの一方の室と測
定用受光室44aとが、又、他方の室と補償用受光室44bと
がそれぞれ連通するようにしてある。Further, in FIG. 4, reference numeral 41 denotes a cell, which is provided with a sample gas S and a comparison gas R by a fluid modulation means 42 such as a rotary valve.
And are supplied alternately. 43 is a light source for generating infrared rays, 44 is a detector, and its measurement light-receiving chamber 44a and compensation light-receiving chamber 44b are arranged optically in series with the cell 41, and one chamber of the condenser microphone 44c. And the light receiving chamber for measurement 44a, and the other chamber and the light receiving chamber for compensation 44b communicate with each other.
しかしながら、上記第３図に示すものにおいては、検出
器が２つも必要となりそれだけ構成が複雑になるといっ
た欠点があり、又、第４図に示すものにおいては、検出
器は１つで済むが、測定用受光室44aと補償用受光室44b
の干渉影響による信号量を合わせるために機械的調整、
特に、補償用受光室44bへの光量調整が困難であるとい
った欠点がある。However, the one shown in FIG. 3 has a drawback that two detectors are required and the structure is complicated accordingly, and the one shown in FIG. 4 requires only one detector. Measurement light receiving room 44a and compensation light receiving room 44b
Mechanical adjustment to match the signal amount due to the interference effect of
In particular, there is a drawback that it is difficult to adjust the light amount to the compensation light receiving chamber 44b.
本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その
目的とするところは、検出器をただ１つしか用いないに
も拘わらず、干渉成分の影響を効果的に補償することが
でき、しかも、調整等必要としない有用なガス分析計を
提供することにある。The present invention has been made with the above matters in mind, and the purpose thereof is to be able to effectively compensate for the influence of interference components, even though only one detector is used. Moreover, it is to provide a useful gas analyzer that does not require adjustment.
上述の目的を達成するため、本発明に係る吸光分析計
は、光源と検出器との間に２つのセルを互いに並列に設
け、一方のセル側の光路中に測定対象成分の特性吸収波
長と略同じ波長に吸収帯域を有するフィルタを設けると
共に、前記各セルに対してサンプルガスと比較ガスと
を、一定周期で同時かつ連続的に切り換え供給する流体
変調手段を前記各セルに対して１つずつ設け、これら２
つの流体変調手段によるサンプルガスと比較ガスとの変
調周波数が互いに異なるようにし、前記検出器からの出
力信号を、前記各セルに対する各変調周波数の信号成分
に分離してそれぞれ整流及び平滑化し、これら信号成分
の差をとることによりサンプルガス中の測定対象成分の
濃度を得るようにしてある。In order to achieve the above-mentioned object, an absorption spectrometer according to the present invention has two cells provided in parallel with each other between a light source and a detector, and has a characteristic absorption wavelength of a component to be measured in an optical path on one cell side. A filter having an absorption band at substantially the same wavelength is provided, and one fluid modulation means is provided for each cell to switch and supply the sample gas and the reference gas simultaneously and continuously in a fixed cycle. Each one, these two
The modulation frequencies of the sample gas and the comparison gas by the two fluid modulation means are made different from each other, and the output signal from the detector is separated into signal components of each modulation frequency for each cell, rectified and smoothed, respectively. The concentration of the measurement target component in the sample gas is obtained by taking the difference between the signal components.
上記構成によれば、２つのセルに共通に設けられた１つ
の検出器は、フィルタを設けない側のセルに対応する信
号成分（測定対象成分＋干渉成分に見合う信号成分）
と、フィルタを設けた側のセルに対応する信号成分（干
渉成分に見合う信号成分）とが重畳した出力信号を出力
し、しかも、前記両信号成分は相異なる周波数で変調さ
れているので、前記検出器からの出力信号を各セルに対
する各変調周波数の信号成分に分離してそれぞれ整流及
び平滑化し、これら信号成分の差をとることにより、測
定対象成分にのみ対応する信号、即ち、測定対象成分の
濃度を得ることができ、上記目的は完全に達成される。According to the above configuration, one detector provided commonly to the two cells has a signal component (measurement target component + signal component corresponding to the interference component) corresponding to the cell on the side where the filter is not provided.
And an output signal in which a signal component corresponding to the cell on the side where the filter is provided (a signal component corresponding to the interference component) is superimposed, and the two signal components are modulated at different frequencies. The output signal from the detector is separated into signal components of each modulation frequency for each cell, rectified and smoothed respectively, and the difference between these signal components is taken to obtain a signal corresponding to only the measurement target component, that is, the measurement target component. It is possible to obtain a concentration of and the above object is completely achieved.
以下、本発明の一実施例を、第１図及び第２図を参照し
ながら説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.
第１図は、例えばCOを測定する赤外線ガス分析計を示
し、1,2は互いに並列的に配置されたセル、3,4はセル1,
2をそれぞれ照射する赤外線発生用の光源である。５は
検出器としてのコンデンサマイクロホン型検出器で、そ
の受光室5a,5bはセル1,2に対応するように配置されてお
り、受光室5a,5bの内部にはCOが封入してある。FIG. 1 shows an infrared gas analyzer for measuring CO, for example, 1 and 2 are cells arranged in parallel, 3 and 4 are cells 1,
It is a light source for generating infrared rays that irradiates 2 respectively. Reference numeral 5 is a condenser microphone type detector as a detector, and its light receiving chambers 5a and 5b are arranged so as to correspond to the cells 1 and 2, and CO is sealed inside the light receiving chambers 5a and 5b.
7,8はセル1,2に対してそれぞれサンプルガスＳと比較ガ
スＲとを一定周期で同時かつ連続的に切り換え供給する
流体変調手段で、例えばロータリバルブよりなる。そし
て、これら流体変調手段7,8によるサンプルガスＳと比
較ガスＲとの変調周波数が互いに異なるようにしてあ
り、例えば流体変調手段７の変調周波数は１ヘルツであ
り、流体変調手段８のそれは２ヘルツである。従って、
上記変調周波数を有する流体変調手段7,8によって、サ
ンプルガスＳと比較ガスＲとをセル1,2に供給した場
合、検出器５からは、セル１に対する変調周波数付近の
帯域の信号とセル２に対する変調周波数付近の帯域の信
号とが重畳された出力信号Ａが出力される。Reference numerals 7 and 8 denote fluid modulation means for supplying the sample gas S and the reference gas R to the cells 1 and 2 at the same time and continuously in a fixed cycle, and are constituted by rotary valves, for example. The modulation frequencies of the sample gas S and the reference gas R by the fluid modulation means 7 and 8 are different from each other. For example, the modulation frequency of the fluid modulation means 7 is 1 hertz and that of the fluid modulation means 8 is 2 Hz. Hertz. Therefore,
When the sample gas S and the reference gas R are supplied to the cells 1 and 2 by the fluid modulation means 7 and 8 having the above-mentioned modulation frequency, the detector 5 outputs the signal in the band near the modulation frequency and the cell 2 from the detector 5. An output signal A in which a signal in a band near the modulation frequency is superimposed is output.
９はプリアンプ、10は信号処理手段で、その具体的構成
は第２図に示すように、プリアンプ９を介して入力され
る、検出器５からの出力信号Ａを、２つの信号処理系列
に分岐して処理するように構成してある。Reference numeral 9 is a preamplifier, 10 is a signal processing means, and its specific configuration is, as shown in FIG. 2, the output signal A from the detector 5, which is input via the preamplifier 9, is branched into two signal processing series. It is configured to process.
即ち、一方の信号処理系列には、セル１に対する変調周
波数（１ヘルツ）付近の帯域の信号（例えばａ＋ｂ）の
みを分離して取り出す（通過させる）ためのバンドパス
フィルタ11を設けると共に、その後段に、セル１に対す
る流体変調手段７に付設された同期信号発生器7aからの
同期信号（流体変調手段７による実際の流体変調動作を
表す信号:1ヘルツ）により、バンドパスフィルタ11のみ
では不十分であるおそれがある分離作用を補足してより
一層精度の良い分離を行えると同時に、分離された交流
を直流に変換（整流）できるようにバンドパスフィルタ
11からの出力信号ａ＋ｂを同期整流するための同期検波
整流回路13を設け、更に、その後段には、同期検波整流
回路13からの出力信号ａ＋ｂを平滑化すると共に高周波
ノイズを除去するための平滑15の一例としてのローパス
フィルタが設けてあり、そして、他方の信号処理系列に
は、セル２に対する流体変調手段８の変調周波数（２ヘ
ルツ）付近の帯域の信号（例えばｂ）のみを分離して取
り出すためのバンドパスフィルタ12を設けると共に、そ
の後段に、セル２に対する流体変調手段８に付設された
同期信号発生器8aからの同期信号（流体変調信号８によ
る実際の流体変調動作を表す信号:2ヘルツ）により、バ
ンドパスフィルタ12のみでは不十分であるおそれがある
分離作用を補足してより一層精度の良い分離を行えると
同時に、分離された交流を直流に変換できるように、バ
ンドパスフィルタ12からの出力信号ｂを同期整流するた
めの同期検波整流回路14を設け、更に、その後段には、
同期検波整流回路14からの出力信号ｂを平滑化すると共
に高周波ノイズを除去するための平滑回路16の一例とし
てのローパスフィルタを設けてなるものであり、この信
号周波数手段10からは、セル1,2にそれぞれ対応する信
号成分としてａ＋ｂ及びｂが互いに独立した状態で出力
される。That is, one of the signal processing sequences is provided with a bandpass filter 11 for separating and extracting (passing) only the signal (for example, a + b) in the band near the modulation frequency (1 hertz) for the cell 1, and the subsequent stage. In addition, due to the synchronization signal from the synchronization signal generator 7a attached to the fluid modulation means 7 for the cell 1 (a signal representing the actual fluid modulation operation by the fluid modulation means 7: 1 hertz), the bandpass filter 11 alone is not sufficient. A bandpass filter that complements the separation action that may be caused to perform more accurate separation, and at the same time can convert (rectify) the separated AC into DC.
A synchronous detection rectification circuit 13 for synchronously rectifying the output signal a + b from 11 is provided, and at the subsequent stage, a smoothing for smoothing the output signal a + b from the synchronous detection rectification circuit 13 and removing high frequency noise. A low-pass filter as an example of 15 is provided, and only the signal (for example, b) in the band near the modulation frequency (2 hertz) of the fluid modulation means 8 for the cell 2 is separated in the other signal processing series. A bandpass filter 12 for taking out is provided, and a synchronization signal from a synchronization signal generator 8a attached to the fluid modulation means 8 for the cell 2 (a signal representing an actual fluid modulation operation by the fluid modulation signal 8: 2 Hertz), the bandpass filter 12 alone may supplement the separation action that may not be sufficient to perform more accurate separation, and at the same time, the separated AC So that it can be converted into DC, a synchronous detection rectifier circuit 14 for synchronously rectifying the output signal b from the bandpass filter 12 is provided.
A low-pass filter is provided as an example of a smoothing circuit 16 for smoothing the output signal b from the synchronous detection rectifier circuit 14 and removing high frequency noise. As the signal components corresponding to 2, a + b and b are output independently of each other.
尚、信号処理手段10としては、上記電気回路のようなハ
ード的な手段に限らず、フーリエ解析（周波数分離処理
に相当する）及び絶対値平均化処理（整流・平滑化処理
に相当する）等の数値解析の演算処理が可能とされたコ
ンピュータシステムのようなソフト的な手段を採用する
こともできる。The signal processing means 10 is not limited to hardware means such as the above electric circuit, but Fourier analysis (corresponding to frequency separation processing) and absolute value averaging processing (corresponding to rectification / smoothing processing), etc. It is also possible to employ software-like means such as a computer system capable of performing the arithmetic processing of the numerical analysis.
20は、信号処理手段10の出力側に設けられた減算器で、
上記２つの信号成分ａ＋b,bの差をとるものである。20 is a subtractor provided on the output side of the signal processing means 10,
The difference between the two signal components a + b, b is taken.
而して、上記構成の赤外線ガス分析計において、流体変
調手段7,8によってサンプルガスＳと比較ガスＲとを、
セル1,2に対してそれぞれ１ヘルツ,2ヘルツの変調周波
数でもって同時かつ連続的に供給すると、２つのセル1,
2に共通に設けられた１つの検出器５は、フィルタを設
けない側のセル１に対応する信号成分（測定対象成分＋
干渉成分に見合う信号成分:a＋ｂ）と、フィルタ６を設
けた側のセル２に対応する信号成分（干渉成分に見合う
信号成分ｂ）とが重畳した出力信号Ａを出力し、しか
も、両信号成分ａ＋b,bは相異なる周波数で変調されて
いるので、検出器５からの出力信号Ａを各セル1,2に対
する各変調周波数の信号成分ａ＋b,bに分離してそれぞ
れ整流及び平滑化し、これら信号成分ａ＋b,bの差をと
ることにより、測定対象成分にのみ対応する信号ａを得
ることができ、従って、測定対象成分の濃度を得ること
ができる。Thus, in the infrared gas analyzer having the above configuration, the sample gas S and the comparative gas R are changed by the fluid modulation means 7 and 8,
If cells 1 and 2 are supplied simultaneously and continuously with modulation frequencies of 1 and 2 Hertz, respectively,
The one detector 5 provided in common for 2 has a signal component (measurement target component +
An output signal A in which a signal component corresponding to the interference component: a + b) and a signal component corresponding to the cell 2 on which the filter 6 is provided (a signal component b corresponding to the interference component) are output, and both signal components are output. Since a + b, b are modulated at different frequencies, the output signal A from the detector 5 is separated into the signal components a + b, b of the modulation frequencies for the cells 1 and 2, respectively, rectified and smoothed. By taking the difference between the components a + b, b, it is possible to obtain the signal a corresponding only to the measurement target component, and thus to obtain the concentration of the measurement target component.
本発明は上記実施例に限られるものではなく、紫外線ガ
ス分析計等の他のガス分析計にも適用することができ
る。そして、流体変調手段を４方切り換え電磁弁や３方
切り換え電磁弁等で構成してもよい。又、フィルタは、
少なくとも測定対象成分の特性吸収波長と略同じ波長に
吸収帯域を有するものであればよく、これを２つのセル
にそれぞれ対応するように設けてもよい。The present invention is not limited to the above embodiment, but can be applied to other gas analyzers such as an ultraviolet gas analyzer. The fluid modulation means may be composed of a 4-way switching solenoid valve, a 3-way switching solenoid valve, or the like. Also, the filter is
Any material may be used as long as it has an absorption band at a wavelength substantially the same as the characteristic absorption wavelength of the component to be measured, and these may be provided so as to correspond to the two cells, respectively.
以上説明したように、本発明に係るガス分析計は、光源
と検出器との間に２つのセルを互いに並列に設け、一方
のセル側の光路中に測定対象成分の特性吸収波長と略同
じ波長に吸収帯域を有するフィルタを設けると共に、前
記各セルに対してサンプルガスと比較ガスとを、一定周
期で同時かつ連続的に切り換え供給する流体変調手段を
前記各セルに対して１つずつ設け、これら２つの流体変
調手段によるサンプルガスと比較ガスとの変調周波数が
互いに異なるようにし、前記検出器からの出力信号を、
前記各セルに対する各変調周波数の信号成分に分離して
それぞれ整流及び平滑化し、これら信号成分の差をとる
ことによりサンプルガス中の測定対象成分の濃度を得る
ようにしているので、検出器をただ１つしか用いないに
も拘わらず、何ら調整作業を要することなく、干渉成分
の影響を効果的に補償することができる。As described above, in the gas analyzer according to the present invention, two cells are provided in parallel with each other between the light source and the detector, and the characteristic absorption wavelength of the component to be measured is approximately the same in the optical path of one cell side. A filter having an absorption band at the wavelength is provided, and one fluid modulation means is provided for each cell to switch and supply the sample gas and the reference gas to each cell simultaneously and continuously at a constant cycle. The modulation frequencies of the sample gas and the reference gas by these two fluid modulation means are different from each other, and the output signal from the detector is
Since the signal components of each modulation frequency for each cell are separated and rectified and smoothed respectively, and the difference of these signal components is taken to obtain the concentration of the measurement target component in the sample gas, the detector is used only. Although only one is used, the effect of the interference component can be effectively compensated without requiring any adjustment work.
第１図は本発明に係るガス分析計の一例を示す構成図、
第２図は信号処理手段の一例を示すブロック図である。 第３図は及び第４図はそれぞれ従来技術を示す説明図で
ある。 1,2…セル、3,4…光源、５…検出器、６…フィルタ、7,
8…流体変調手段、Ａ…出力信号、ａ＋b,b…信号成分、
Ｓ…サンプルガス、Ｒ…比較ガスFIG. 1 is a block diagram showing an example of a gas analyzer according to the present invention,
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the signal processing means. 3 and 4 are explanatory views showing a conventional technique. 1,2 ... cell, 3,4 ... light source, 5 ... detector, 6 ... filter, 7,
8 ... Fluid modulation means, A ... Output signal, a + b, b ... Signal component,
S ... Sample gas, R ... Comparison gas
Claims (1)
並列に設け、一方のセル側の光路中に測定対象成分の特
性吸収波長と略同じ波長に吸収帯域を有するフィルタを
設けると共に、前記各セルに対してサンプルガスと比較
ガスとを、一定周期で同時かつ連続的に切り換え供給す
る流体変調手段を前記各セルに対して１つずつ設け、こ
れら２つの流体変調手段によるサンプルガスと比較ガス
との変調周波数が互いに異なるようにし、前記検出器か
らの出力信号を、前記各セルに対する各変調周波数の信
号成分に分離してそれぞれ整流及び平滑化し、これら信
号成分の差をとることによりサンプルガス中の測定対象
成分の濃度を得るようにしたことを特徴とするガス分析
計。1. Two cells are provided in parallel between a light source and a detector, and a filter having an absorption band at a wavelength substantially the same as a characteristic absorption wavelength of a component to be measured is provided in an optical path on the side of one cell. , One fluid modulation means for switching the sample gas and the reference gas to the respective cells simultaneously and continuously at a constant cycle is provided for each cell, and the sample gas by these two fluid modulation means is provided. And the reference gas so that the modulation frequencies are different from each other, the output signal from the detector is separated into signal components of each modulation frequency for each cell, rectified and smoothed, and the difference between these signal components is taken. The gas analyzer is characterized in that the concentration of the component to be measured in the sample gas is obtained by.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33579087A JPH06103262B2 (en) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | Gas analyzer |
| US07/278,046 US5102806A (en) | 1987-12-11 | 1988-11-30 | Method for analyzing fluid by multi-fluid modulation mode |
| US07/820,146 US5255072A (en) | 1987-12-11 | 1992-01-13 | Apparatus for analyzing fluid by multi-fluid modulation mode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33579087A JPH06103262B2 (en) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | Gas analyzer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01174943A JPH01174943A (en) | 1989-07-11 |
| JPH06103262B2 true JPH06103262B2 (en) | 1994-12-14 |
Family
ID=18292467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33579087A Expired - Lifetime JPH06103262B2 (en) | 1987-12-11 | 1987-12-29 | Gas analyzer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103262B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI101429B1 (en) * | 1995-09-29 | 1998-06-15 | Instrumentarium Oy | Correction of impact broadening in nondispersive absorption measurement of gases |
-
1987
- 1987-12-29 JP JP33579087A patent/JPH06103262B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01174943A (en) | 1989-07-11 |
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