JPH08128956A - ガス濃度測定装置 - Google Patents
ガス濃度測定装置Info
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- JPH08128956A JPH08128956A JP26916494A JP26916494A JPH08128956A JP H08128956 A JPH08128956 A JP H08128956A JP 26916494 A JP26916494 A JP 26916494A JP 26916494 A JP26916494 A JP 26916494A JP H08128956 A JPH08128956 A JP H08128956A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡易な構成で、精度良く雰囲気中の特定のガ
ス種の濃度を測定することのできるガス濃度測定装置を
提供する。 【構成】 濃度測定対象のガス種で吸収のある波長(=
λ1 ,…)の成分と測定対象気体に含まれるガス種によ
っては実質的に吸収のない波長(=λ0 )の成分とを含
む光が光源100から出力され、測定対象気体が収納さ
れた収納器200に入射される。収納器200を介した
波長=λ0 の光の強度は光検出部300で検出され、こ
の検出結果に基づいて帰還部400から駆動部500を
介して光源100の出力光強度が一定に制御される。光
源100の出力光強度が一定に制御された後、波長=λ
1 ,…の光の強度が光検出部500で検出され、この測
定結果に基づいて特定ガス種の濃度が測定される。
ス種の濃度を測定することのできるガス濃度測定装置を
提供する。 【構成】 濃度測定対象のガス種で吸収のある波長(=
λ1 ,…)の成分と測定対象気体に含まれるガス種によ
っては実質的に吸収のない波長(=λ0 )の成分とを含
む光が光源100から出力され、測定対象気体が収納さ
れた収納器200に入射される。収納器200を介した
波長=λ0 の光の強度は光検出部300で検出され、こ
の検出結果に基づいて帰還部400から駆動部500を
介して光源100の出力光強度が一定に制御される。光
源100の出力光強度が一定に制御された後、波長=λ
1 ,…の光の強度が光検出部500で検出され、この測
定結果に基づいて特定ガス種の濃度が測定される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、雰囲気中の特定のガス
成分の濃度を測定するガス濃度測定装置に関するもので
ある。
成分の濃度を測定するガス濃度測定装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】プローブとして光を採用して雰囲気中の
気体の特定ガス種の濃度を測定するガス濃度測定装置
は、環境計測や公害ガス計測の分野で広く使用されてい
る。こうした、従来から使用されている特定のガス種の
濃度を測定するガス濃度測定装置では、使用する受光素
子の数が1つか2つかによって2つのタイプに分類され
る。
気体の特定ガス種の濃度を測定するガス濃度測定装置
は、環境計測や公害ガス計測の分野で広く使用されてい
る。こうした、従来から使用されている特定のガス種の
濃度を測定するガス濃度測定装置では、使用する受光素
子の数が1つか2つかによって2つのタイプに分類され
る。
【0003】図8は、受光素子を1つ使用する、従来の
第1のタイプのガス濃度測定装置(以後、従来例1の装
置と呼ぶ)の代表的な構成図である。図8に示すよう
に、従来例1の装置は、(a)濃度測定対象である特定
のガス種による吸収がある波長(λ1 )を含む波長範囲
の成分の周期的(周期=T1 )なパルス光を発生するハ
ロゲンランプを備える光源910と、(b)一定の圧力
下で測定対象の気体を収納するとともに、光源910か
ら出力された光を端面921から入力し、内部雰囲気を
介した後、端面922から出力するガスチャンバ920
と、(c)端面922から出力された光を入力し、波長
=λ1 と略同一の波長の光を選択して透過するバンドパ
スフィルタ(BPF)930と、(d)BPF930を
介した光を受光し、受光した光の強度を検出し、検出し
た光強度に応じた電気信号を出力する焦電素子940
と、(e)焦電素子940から出力された電気信号を入
力し、増幅して出力する増幅器950と、(f)増幅器
950から出力された信号を入力し、周期=T1 に同期
する信号を抽出して出力するロックインアンプ960
と、(g)ロックインアンプ960から出力された信号
を入力し、平滑化して出力する平滑回路970と、
(h)平滑回路970から出力された信号を入力し、増
幅して出力する増幅器955と、(i)増幅器955か
ら出力された信号を入力し、ガスチャンバ920に収納
された気体中における特定ガス種の濃度を求める処理部
980と、を備える。
第1のタイプのガス濃度測定装置(以後、従来例1の装
置と呼ぶ)の代表的な構成図である。図8に示すよう
に、従来例1の装置は、(a)濃度測定対象である特定
のガス種による吸収がある波長(λ1 )を含む波長範囲
の成分の周期的(周期=T1 )なパルス光を発生するハ
ロゲンランプを備える光源910と、(b)一定の圧力
下で測定対象の気体を収納するとともに、光源910か
ら出力された光を端面921から入力し、内部雰囲気を
介した後、端面922から出力するガスチャンバ920
と、(c)端面922から出力された光を入力し、波長
=λ1 と略同一の波長の光を選択して透過するバンドパ
スフィルタ(BPF)930と、(d)BPF930を
介した光を受光し、受光した光の強度を検出し、検出し
た光強度に応じた電気信号を出力する焦電素子940
と、(e)焦電素子940から出力された電気信号を入
力し、増幅して出力する増幅器950と、(f)増幅器
950から出力された信号を入力し、周期=T1 に同期
する信号を抽出して出力するロックインアンプ960
と、(g)ロックインアンプ960から出力された信号
を入力し、平滑化して出力する平滑回路970と、
(h)平滑回路970から出力された信号を入力し、増
幅して出力する増幅器955と、(i)増幅器955か
ら出力された信号を入力し、ガスチャンバ920に収納
された気体中における特定ガス種の濃度を求める処理部
980と、を備える。
【0004】従来例1の装置では、光源910から出力
されたパルス光が、測定対象の気体が収納されたガスチ
ャンバ920に端面921から入力し、測定対象気体中
を進行後に端面922から出力される。端面922から
出力された光は、BPF930で波長=λ1 と略同一の
波長成分が選択されて、この波長成分の強度が焦電素子
940で検出される。焦電素子940の検出結果である
電気信号は、増幅器950で増幅された後、ロックイン
アンプ960でパルス光の周期=T1 と同期する成分が
抽出され、平滑回路970で平滑化される。平滑化され
た信号は増幅器955で増幅され、処理部980に入力
する。処理部980は、入力した信号の振幅値から特定
ガス種(例えば、CO2 )の濃度を求める。
されたパルス光が、測定対象の気体が収納されたガスチ
ャンバ920に端面921から入力し、測定対象気体中
を進行後に端面922から出力される。端面922から
出力された光は、BPF930で波長=λ1 と略同一の
波長成分が選択されて、この波長成分の強度が焦電素子
940で検出される。焦電素子940の検出結果である
電気信号は、増幅器950で増幅された後、ロックイン
アンプ960でパルス光の周期=T1 と同期する成分が
抽出され、平滑回路970で平滑化される。平滑化され
た信号は増幅器955で増幅され、処理部980に入力
する。処理部980は、入力した信号の振幅値から特定
ガス種(例えば、CO2 )の濃度を求める。
【0005】図9は、受光素子を2つ使用する、従来の
第2のタイプのガス濃度測定装置(以後、従来例2の装
置と呼ぶ)の代表的な構成図である。図9に示すよう
に、従来例2の装置は、(a)濃度測定対象である特定
のガス種による吸収がある波長(λ1 )と測定対象の気
体中のガス種によっては実質的に吸収されない波長(λ
2 )を含む波長範囲の成分の周期的(周期=T1 )なパ
ルス光を発生するハロゲンランプを備える光源910
と、(b)一定の圧力下で測定対象の気体を収納すると
ともに、光源910から出力された光を端面926から
入力し、内部雰囲気を介した後、端面927から出力す
るガスチャンバ925と、(c)端面927の領域92
71 から出力された光を入力し、波長=λ1 と略同一の
波長の光を選択して透過するバンドパスフィルタ(BP
F)931、および、端面927の域9272 から出力
された光を入力し、波長=λ2 と略同一の波長の光を選
択して透過するバンドパスフィルタ(BPF)932
と、(d)BPF931を介した光を受光し、受光した
光の強度を検出し、検出した光強度に応じた電気信号を
出力する焦電素子941、およびBPF932を介した
光を受光し、受光した光の強度を検出し、検出した光強
度に応じた電気信号を出力する焦電素子942と、
(e)焦電素子941から出力された電気信号を入力
し、増幅して出力する増幅器951、および焦電素子9
42から出力された電気信号を入力し、増幅して出力す
る増幅器952と、(f)増幅器951から出力された
信号を入力し、周期=T1 に同期する信号を抽出して出
力するロックインアンプ961、および増幅器951か
ら出力された信号を入力し、周期=T1 に同期する信号
を抽出して出力するロックインアンプ962と、(g)
ロックインアンプ961から出力された信号を入力し、
平滑化して出力する平滑回路971、およびロックイン
アンプ962から出力された信号を入力し、平滑化して
出力する平滑回路972と、(h)平滑回路971から
出力された信号と平滑回路972から出力された信号と
を入力し、平滑回路972から出力された信号の振幅値
に対する平滑回路971から出力された信号の振幅値の
比を演算し、演算結果の値に応じた振幅の信号を出力す
る割算器990と、(i)割算器990から出力された
信号を入力し、増幅して出力する増幅器955と、
(j)増幅器955から出力された信号を入力し、ガス
チャンバ920に収納された気体中における特定ガス種
の濃度を求める処理部985と、を備える。
第2のタイプのガス濃度測定装置(以後、従来例2の装
置と呼ぶ)の代表的な構成図である。図9に示すよう
に、従来例2の装置は、(a)濃度測定対象である特定
のガス種による吸収がある波長(λ1 )と測定対象の気
体中のガス種によっては実質的に吸収されない波長(λ
2 )を含む波長範囲の成分の周期的(周期=T1 )なパ
ルス光を発生するハロゲンランプを備える光源910
と、(b)一定の圧力下で測定対象の気体を収納すると
ともに、光源910から出力された光を端面926から
入力し、内部雰囲気を介した後、端面927から出力す
るガスチャンバ925と、(c)端面927の領域92
71 から出力された光を入力し、波長=λ1 と略同一の
波長の光を選択して透過するバンドパスフィルタ(BP
F)931、および、端面927の域9272 から出力
された光を入力し、波長=λ2 と略同一の波長の光を選
択して透過するバンドパスフィルタ(BPF)932
と、(d)BPF931を介した光を受光し、受光した
光の強度を検出し、検出した光強度に応じた電気信号を
出力する焦電素子941、およびBPF932を介した
光を受光し、受光した光の強度を検出し、検出した光強
度に応じた電気信号を出力する焦電素子942と、
(e)焦電素子941から出力された電気信号を入力
し、増幅して出力する増幅器951、および焦電素子9
42から出力された電気信号を入力し、増幅して出力す
る増幅器952と、(f)増幅器951から出力された
信号を入力し、周期=T1 に同期する信号を抽出して出
力するロックインアンプ961、および増幅器951か
ら出力された信号を入力し、周期=T1 に同期する信号
を抽出して出力するロックインアンプ962と、(g)
ロックインアンプ961から出力された信号を入力し、
平滑化して出力する平滑回路971、およびロックイン
アンプ962から出力された信号を入力し、平滑化して
出力する平滑回路972と、(h)平滑回路971から
出力された信号と平滑回路972から出力された信号と
を入力し、平滑回路972から出力された信号の振幅値
に対する平滑回路971から出力された信号の振幅値の
比を演算し、演算結果の値に応じた振幅の信号を出力す
る割算器990と、(i)割算器990から出力された
信号を入力し、増幅して出力する増幅器955と、
(j)増幅器955から出力された信号を入力し、ガス
チャンバ920に収納された気体中における特定ガス種
の濃度を求める処理部985と、を備える。
【0006】従来例2の装置では、光源910から出力
されたパルス光の波長=λ1 ,λ2成分の光が、夫々個
別に従来例1と同様に、測定対象気体中を進行した後の
強度を検出し、平滑化される。平滑化された2つの信号
は割算器990に入力する。割算器990は、波長=λ
2 に関する信号の振幅値に対する波長=λ1 に関する信
号の振幅値の比を演算し、演算結果の値に応じた振幅の
信号を出力する。この演算結果の値は原理的には光源の
発生光量の変動に依存しない値であり、演算結果に応じ
た信号は、増幅器956により増幅された後に処理部9
85に入力する。処理部985は、入力した信号の振幅
値から特定ガス種(例えば、CO2 )の濃度を求める。
されたパルス光の波長=λ1 ,λ2成分の光が、夫々個
別に従来例1と同様に、測定対象気体中を進行した後の
強度を検出し、平滑化される。平滑化された2つの信号
は割算器990に入力する。割算器990は、波長=λ
2 に関する信号の振幅値に対する波長=λ1 に関する信
号の振幅値の比を演算し、演算結果の値に応じた振幅の
信号を出力する。この演算結果の値は原理的には光源の
発生光量の変動に依存しない値であり、演算結果に応じ
た信号は、増幅器956により増幅された後に処理部9
85に入力する。処理部985は、入力した信号の振幅
値から特定ガス種(例えば、CO2 )の濃度を求める。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のガス濃度測定装
置は上記のように構成されるので、次のような問題点が
あった。
置は上記のように構成されるので、次のような問題点が
あった。
【0008】従来例1の装置では、光源の劣化等で光源
の発生光量が変化すれば、濃度測定対象のガス種の測定
対象気体中の濃度の値とは関係なく測定濃度に変化が生
じてしまうという問題点があった。
の発生光量が変化すれば、濃度測定対象のガス種の測定
対象気体中の濃度の値とは関係なく測定濃度に変化が生
じてしまうという問題点があった。
【0009】また、従来例2の装置は、原理的には光源
の劣化等に伴う光源の発生光量の変化をキャンセル可能
な装置であるが、現状で入手可能な割算器は高価である
うえに温度安定度が悪いので、装置の設置環境温度が変
化する場合には正確な測定ができないという問題点があ
った。
の劣化等に伴う光源の発生光量の変化をキャンセル可能
な装置であるが、現状で入手可能な割算器は高価である
うえに温度安定度が悪いので、装置の設置環境温度が変
化する場合には正確な測定ができないという問題点があ
った。
【0010】本発明は、上記を鑑みてなされたものであ
り、簡易な構成で、精度良く雰囲気中の特定のガス種の
濃度を測定することのできるガス濃度測定装置を提供す
ることを目的とする。
り、簡易な構成で、精度良く雰囲気中の特定のガス種の
濃度を測定することのできるガス濃度測定装置を提供す
ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のガス濃度測定装
置は、(a)外部からの指示に応じた強度の所定の波長
範囲の成分を有する光を発生する光源と、(b)一定の
圧力下で気体を収納するとともに、光源から出力された
光を第1の端面から内部に入力し、内部雰囲気を通過後
に第2の端面の第1の数の領域から夫々出力する収納器
と、(c)収納器の第2の端面の第1の領域から出力さ
れた光を入力し、設定された第1の波長値と略同一の値
の波長の光の強度を検出する第1の光検出系を備える第
1の光検出部と、(d)第1の光検出部から通知された
検出光強度と基準値との差の値に応じて光源に出力光の
強度を指示する帰還部と、(e)収納器の第2の端面の
第1の領域を除く各領域ごとに配設された、夫々の領域
から出力された光から夫々の領域ごとに設定された波長
値と略同一の波長を有する光を選択し、選択された波長
の光の強度を検出する第1の数より1少ない数の光検出
系を備える第2の光検出部と、(f)第2の光検出部か
ら通知された各波長ごとの光強度を収集し、収納器に収
納された気体の測定対象のガス種の濃度を求める処理部
と、を備えることを特徴とする。
置は、(a)外部からの指示に応じた強度の所定の波長
範囲の成分を有する光を発生する光源と、(b)一定の
圧力下で気体を収納するとともに、光源から出力された
光を第1の端面から内部に入力し、内部雰囲気を通過後
に第2の端面の第1の数の領域から夫々出力する収納器
と、(c)収納器の第2の端面の第1の領域から出力さ
れた光を入力し、設定された第1の波長値と略同一の値
の波長の光の強度を検出する第1の光検出系を備える第
1の光検出部と、(d)第1の光検出部から通知された
検出光強度と基準値との差の値に応じて光源に出力光の
強度を指示する帰還部と、(e)収納器の第2の端面の
第1の領域を除く各領域ごとに配設された、夫々の領域
から出力された光から夫々の領域ごとに設定された波長
値と略同一の波長を有する光を選択し、選択された波長
の光の強度を検出する第1の数より1少ない数の光検出
系を備える第2の光検出部と、(f)第2の光検出部か
ら通知された各波長ごとの光強度を収集し、収納器に収
納された気体の測定対象のガス種の濃度を求める処理部
と、を備えることを特徴とする。
【0012】ここで、第1の波長値を有する光は収納器
に収納される気体中のガス種によって実質的に吸収され
ず、収納器の第2の端面の第1の領域を除く各領域ごと
設定された波長値を有する光は測定対象のガス種によっ
て吸収がある、ことを特徴としてもよい。
に収納される気体中のガス種によって実質的に吸収され
ず、収納器の第2の端面の第1の領域を除く各領域ごと
設定された波長値を有する光は測定対象のガス種によっ
て吸収がある、ことを特徴としてもよい。
【0013】また、第1の数は2であり、測定対象の
ガス種はCO2 またはH2 Oであること、または、第
1の数は3であり、測定対象のガス種はCO2 およびH
2 Oであることを特徴としてもよい。
ガス種はCO2 またはH2 Oであること、または、第
1の数は3であり、測定対象のガス種はCO2 およびH
2 Oであることを特徴としてもよい。
【0014】また、光源から出力される光はパルス光で
あることを特徴としてもよい。
あることを特徴としてもよい。
【0015】また、光検出系は、収納器の第2の端面
の対応する領域から出力された光を入力し、設定された
波長値と略同一の波長を有する光を選択して透過する波
長フィルタと、波長フィルタを透過した光を受光し、
受光した光の強度を検出する光検出器と、を備えること
を特徴としてもよい。
の対応する領域から出力された光を入力し、設定された
波長値と略同一の波長を有する光を選択して透過する波
長フィルタと、波長フィルタを透過した光を受光し、
受光した光の強度を検出する光検出器と、を備えること
を特徴としてもよい。
【0016】
【作用】収納器内に所定の圧力下で測定対象気体を収納
後、本発明のガス濃度測定装置による測定対象気体中の
濃度測定対象のガス種(N種類のガス種)の濃度測定を
開始する。
後、本発明のガス濃度測定装置による測定対象気体中の
濃度測定対象のガス種(N種類のガス種)の濃度測定を
開始する。
【0017】まず、濃度測定対象のガス種で吸収のある
光の波長(=λ1 、…、λN ;互いに異なる波長値)と
測定対象気体に含まれるガス種によっては実質的に吸収
のない光の第1の波長(=λ0 )とを含む光を初期強度
で光源が発生する。本発明では、光源から出射される光
は連続光であってもよいし、パルス光であってもよい。
ただし、パルス光を採用すれば、連続光による不安定要
因を軽減することができる。光源から出力された光は第
1の端面から収納器内へ入射し、測定対象気体で満たさ
れた雰囲気中を進行後に第2の端面から出射される。第
2の端面は仮想的に(N+1)個の領域に分割され、全
ての領域から光が出射される。
光の波長(=λ1 、…、λN ;互いに異なる波長値)と
測定対象気体に含まれるガス種によっては実質的に吸収
のない光の第1の波長(=λ0 )とを含む光を初期強度
で光源が発生する。本発明では、光源から出射される光
は連続光であってもよいし、パルス光であってもよい。
ただし、パルス光を採用すれば、連続光による不安定要
因を軽減することができる。光源から出力された光は第
1の端面から収納器内へ入射し、測定対象気体で満たさ
れた雰囲気中を進行後に第2の端面から出射される。第
2の端面は仮想的に(N+1)個の領域に分割され、全
ての領域から光が出射される。
【0018】第1番目の領域から出射された光は第1の
光検出部に入力し、第1の光検出系によって、波長=λ
0 と略同一の波長の光の強度が検出され、この光検出強
度に応じた検出結果が帰還部に通知される。第1の光検
出系は、収納器の第2の端面の第1番目の領域から出
力された光を入力し、波長=λ0 と略同一の波長を有す
る光を選択して透過する波長フィルタと、波長フィル
タを透過した光を受光し、受光した光の強度を検出する
光検出器とを備えて構成することができる。
光検出部に入力し、第1の光検出系によって、波長=λ
0 と略同一の波長の光の強度が検出され、この光検出強
度に応じた検出結果が帰還部に通知される。第1の光検
出系は、収納器の第2の端面の第1番目の領域から出
力された光を入力し、波長=λ0 と略同一の波長を有す
る光を選択して透過する波長フィルタと、波長フィル
タを透過した光を受光し、受光した光の強度を検出する
光検出器とを備えて構成することができる。
【0019】帰還部では第1の光検出部から通知された
検出光強度と基準値との差を検出し、検出光強度が基準
値よりも大きい場合には出力光の強度の低減量を、検出
光強度が基準値よりも小さい場合には出力光の強度の増
加量を光源に指示する。この結果、光源−第1の光検出
部−帰還部−光源というフィードバックループが形成さ
れ、光源から出力される光の強度が一定値に制御され
る。
検出光強度と基準値との差を検出し、検出光強度が基準
値よりも大きい場合には出力光の強度の低減量を、検出
光強度が基準値よりも小さい場合には出力光の強度の増
加量を光源に指示する。この結果、光源−第1の光検出
部−帰還部−光源というフィードバックループが形成さ
れ、光源から出力される光の強度が一定値に制御され
る。
【0020】収納器の第2の端面の第2〜(N+1)番
目の領域から出射された光は、第2の光検出部に入力す
る。第2の光検出部では、第i(i=2〜(N+1))
番目の領域から出射された光を入力して、波長=λi-1
と略同一の波長の光の強度が第iの光検出系で検出さ
れ、N個の光検出強度に応じた検出結果が処理部に通知
される。上記のフィードバック動作で、光源の出力光強
度が一定値となった後の第2の光検出部での検出結果
は、光源の出力光強度で規格化された値となっている。
目の領域から出射された光は、第2の光検出部に入力す
る。第2の光検出部では、第i(i=2〜(N+1))
番目の領域から出射された光を入力して、波長=λi-1
と略同一の波長の光の強度が第iの光検出系で検出さ
れ、N個の光検出強度に応じた検出結果が処理部に通知
される。上記のフィードバック動作で、光源の出力光強
度が一定値となった後の第2の光検出部での検出結果
は、光源の出力光強度で規格化された値となっている。
【0021】処理部は、光源の出力光強度が一定値とな
った後、第2の検出部から出力された検出結果を収集
し、収集結果に基づいて濃度測定対象のガス種の測定対
象気体中における濃度を求める。
った後、第2の検出部から出力された検出結果を収集
し、収集結果に基づいて濃度測定対象のガス種の測定対
象気体中における濃度を求める。
【0022】なお、濃度測定対象のガス種が1種の場合
には、このガス種で吸収のある波長の光の強度に応じた
検出系を光源の出力光強度を一定値に制御するフィード
バックループの要素として採用し、処理部で波長=λ0
に関する検出結果を収集して濃度測定対象のガス種の測
定対象気体中における濃度を求めることもできる。
には、このガス種で吸収のある波長の光の強度に応じた
検出系を光源の出力光強度を一定値に制御するフィード
バックループの要素として採用し、処理部で波長=λ0
に関する検出結果を収集して濃度測定対象のガス種の測
定対象気体中における濃度を求めることもできる。
【0023】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明のガス濃度
測定装置の実施例を説明する。なお、図面の説明にあた
って同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。
測定装置の実施例を説明する。なお、図面の説明にあた
って同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。
【0024】(第1実施例)図1は、本発明のガス濃度
測定装置の第1実施例の構成図である。本実施例の装置
は、大気中のCO2 の濃度を測定する。図1に示すよう
に、この装置は、(a)外部からの指示に応じた強度
で、波長=4.3μmの光成分および波長=3.9μm
の光成分を有するパルス光を発生するハロゲン光源10
0と、(b)大気圧下で大気を収納するとともに、光源
100から出力された光を端面210から内部に入力
し、内部雰囲気を通過後に端面220の領域221およ
び領域222から夫々出力する収納器200と、(c)
収納器200の端面220の領域221から出力された
光を入力し、波長=3.9μmと略同一の値の波長の光
の強度を検出する光検出系310を備える光検出部30
0と、(d)光検出部300から通知された光検出結果
と基準値との差の値に応じて光源100に出力光の強度
を指示する帰還部400と、(e)収納器200の端面
220の領域222から出力された光を入力し、波長=
4.3μmと略同一の値の波長の光の強度を検出する光
検出系510を備える光検出部500と、(f)光検出
部500から通知された光検出結果を収集し、収納器2
00に収納された大気中のCO2 の濃度を求める処理部
710とを備える。なお、波長=3.9μmの光は大気
中のガス種では実質的に吸収が無く、波長=4.3μm
の光は大気中のガス種ではCO2でのみ吸収が有る。
測定装置の第1実施例の構成図である。本実施例の装置
は、大気中のCO2 の濃度を測定する。図1に示すよう
に、この装置は、(a)外部からの指示に応じた強度
で、波長=4.3μmの光成分および波長=3.9μm
の光成分を有するパルス光を発生するハロゲン光源10
0と、(b)大気圧下で大気を収納するとともに、光源
100から出力された光を端面210から内部に入力
し、内部雰囲気を通過後に端面220の領域221およ
び領域222から夫々出力する収納器200と、(c)
収納器200の端面220の領域221から出力された
光を入力し、波長=3.9μmと略同一の値の波長の光
の強度を検出する光検出系310を備える光検出部30
0と、(d)光検出部300から通知された光検出結果
と基準値との差の値に応じて光源100に出力光の強度
を指示する帰還部400と、(e)収納器200の端面
220の領域222から出力された光を入力し、波長=
4.3μmと略同一の値の波長の光の強度を検出する光
検出系510を備える光検出部500と、(f)光検出
部500から通知された光検出結果を収集し、収納器2
00に収納された大気中のCO2 の濃度を求める処理部
710とを備える。なお、波長=3.9μmの光は大気
中のガス種では実質的に吸収が無く、波長=4.3μm
の光は大気中のガス種ではCO2でのみ吸収が有る。
【0025】光検出部300は、光検出系310と、
光検出系310から出力された光強度検出信号を入力
して、パルス周期に同期後平滑化して出力する信号処理
部320とを備える。そして、光検出系310は、領
域221から出力された光を入力し、波長=3.9μm
と略同一の波長の光を選択して出力する波長フィルタ3
11と、波長フィルタ311を介した光を受光し、受
光した光の強度を検出する焦電素子312と、焦電素
子312から出力された光強度信号を増幅する増幅器3
13とを備える。また、信号処理部320は、光検出
系310から出力された信号を入力し、パルス光の周期
と同期する成分を抽出するロックインアンプ321と、
ロックインアンプ321から出力された信号を入力
し、平滑化して出力する平滑回路322と、平滑回路
322から出力された信号を増幅する増幅器323とを
備える。
光検出系310から出力された光強度検出信号を入力
して、パルス周期に同期後平滑化して出力する信号処理
部320とを備える。そして、光検出系310は、領
域221から出力された光を入力し、波長=3.9μm
と略同一の波長の光を選択して出力する波長フィルタ3
11と、波長フィルタ311を介した光を受光し、受
光した光の強度を検出する焦電素子312と、焦電素
子312から出力された光強度信号を増幅する増幅器3
13とを備える。また、信号処理部320は、光検出
系310から出力された信号を入力し、パルス光の周期
と同期する成分を抽出するロックインアンプ321と、
ロックインアンプ321から出力された信号を入力
し、平滑化して出力する平滑回路322と、平滑回路
322から出力された信号を増幅する増幅器323とを
備える。
【0026】帰還部400は、光検出部300から出
力された信号と基準値を比較して、差に応じた値の信号
を出力する比較回路410と、比較回路410から出
力した信号を光源100のパルス光駆動態様に変換する
駆動回路420とを備える。そして、駆動回路420
は、比較回路410から出力された信号の態様を変換
する変換回路421と、変換回路421の出力信号を
周期的なパルス状とする点滅制御回路422とを備え
る。また、比較回路410は、図2に示すように、演算
増幅器411の負入力端子に光検出部300から出力さ
れた信号が入力し、正入力端子に基準電圧が入力される
演算増幅器411を備え、基準電圧値は可変抵抗器41
2によって可変となっている。
力された信号と基準値を比較して、差に応じた値の信号
を出力する比較回路410と、比較回路410から出
力した信号を光源100のパルス光駆動態様に変換する
駆動回路420とを備える。そして、駆動回路420
は、比較回路410から出力された信号の態様を変換
する変換回路421と、変換回路421の出力信号を
周期的なパルス状とする点滅制御回路422とを備え
る。また、比較回路410は、図2に示すように、演算
増幅器411の負入力端子に光検出部300から出力さ
れた信号が入力し、正入力端子に基準電圧が入力される
演算増幅器411を備え、基準電圧値は可変抵抗器41
2によって可変となっている。
【0027】光検出部500は、光検出系510と、
光検出系510から出力された光強度検出信号を入力
して、パルス周期に同期後平滑化して出力する信号処理
部320とを備える。そして、光検出系510は、領
域222から出力された光を入力し、波長=4.3μm
と略同一の波長の光を選択して出力する波長フィルタ5
11と、波長フィルタ511を介した光を受光し、受
光した光の強度を検出する焦電素子312と、焦電素
子312から出力された光強度信号を増幅する増幅器3
13とを備える。
光検出系510から出力された光強度検出信号を入力
して、パルス周期に同期後平滑化して出力する信号処理
部320とを備える。そして、光検出系510は、領
域222から出力された光を入力し、波長=4.3μm
と略同一の波長の光を選択して出力する波長フィルタ5
11と、波長フィルタ511を介した光を受光し、受
光した光の強度を検出する焦電素子312と、焦電素
子312から出力された光強度信号を増幅する増幅器3
13とを備える。
【0028】本実施例の装置は、以下のようにして大気
中のCO2 濃度の測定を行う。
中のCO2 濃度の測定を行う。
【0029】収納器200内に所定の圧力下で測定対象
気体である大気を収納後、本実施例のガス濃度測定装置
による大気中の濃度測定対象のガス種であるCO2 の濃
度測定を開始する。
気体である大気を収納後、本実施例のガス濃度測定装置
による大気中の濃度測定対象のガス種であるCO2 の濃
度測定を開始する。
【0030】まず、CO2 光の波長λ1 (=4.3μ
m)と大気中に含まれるガス種(CO2 を含めて、
N2 ,O2 等)によっては実質的に吸収のない波長λ0
(=3.9μm)とを含むパルス光を初期強度で光源が
発生する。光源100から出力された光は端面210か
ら収納器200内へ入射し、大気で満たされた雰囲気中
を進行後に端面220から出射される。端面220は仮
想的に2個の領域221、222に分割され、双方の領
域から光が出射される。
m)と大気中に含まれるガス種(CO2 を含めて、
N2 ,O2 等)によっては実質的に吸収のない波長λ0
(=3.9μm)とを含むパルス光を初期強度で光源が
発生する。光源100から出力された光は端面210か
ら収納器200内へ入射し、大気で満たされた雰囲気中
を進行後に端面220から出射される。端面220は仮
想的に2個の領域221、222に分割され、双方の領
域から光が出射される。
【0031】領域221から出射された光は光検出部3
00に入力し、光検出系310によって、波長=λ0 と
略同一の波長の光の強度が検出される。光検出系310
では、波長フィルタ311で波長=λ0 と略同一の波長
の光を選択して透過した後、焦電素子312で受光強度
を検出し、受光強度に応じた強度検出信号を光検出系3
10の出力信号として出力する。光検出系310から出
力された信号は、信号処理部320に入力する。信号処
理部320では、ロックインアンプ321が入力信号か
ら光源100から出射されたパルス光の周期と同期する
成分を抽出後、平滑回路322で波形が平滑化された略
直流信号として、光検出部300の出力信号として帰還
部400へ向けて出力する。
00に入力し、光検出系310によって、波長=λ0 と
略同一の波長の光の強度が検出される。光検出系310
では、波長フィルタ311で波長=λ0 と略同一の波長
の光を選択して透過した後、焦電素子312で受光強度
を検出し、受光強度に応じた強度検出信号を光検出系3
10の出力信号として出力する。光検出系310から出
力された信号は、信号処理部320に入力する。信号処
理部320では、ロックインアンプ321が入力信号か
ら光源100から出射されたパルス光の周期と同期する
成分を抽出後、平滑回路322で波形が平滑化された略
直流信号として、光検出部300の出力信号として帰還
部400へ向けて出力する。
【0032】帰還部400では、まず、比較回路410
が、設定された基準値と、光検出部300の光検出結果
である入力した略直流信号の直流値とを比較して、差に
応じた出力信号を出力する。すなわち、光検出結果が基
準値よりも大きい場合には比較回路410の出力値の低
減を、光検出結果が基準値よりも小さい場合には比較回
路410の出力値の増加をして出力値を変化させる。比
較回路410から出力された信号は、駆動回路420を
介して光源100への出力強度の指定信号として出力さ
れる。なお、本実施例の装置では、駆動回路420でパ
ルスの発生を行い、光源100は通知された出力強度指
示信号の波形の形態に従って光を発生する。この結果、
光源100−光検出部300−帰還部400−光源10
0というフィードバックループが形成され、光源100
から出力される光の強度が一定値に制御される。
が、設定された基準値と、光検出部300の光検出結果
である入力した略直流信号の直流値とを比較して、差に
応じた出力信号を出力する。すなわち、光検出結果が基
準値よりも大きい場合には比較回路410の出力値の低
減を、光検出結果が基準値よりも小さい場合には比較回
路410の出力値の増加をして出力値を変化させる。比
較回路410から出力された信号は、駆動回路420を
介して光源100への出力強度の指定信号として出力さ
れる。なお、本実施例の装置では、駆動回路420でパ
ルスの発生を行い、光源100は通知された出力強度指
示信号の波形の形態に従って光を発生する。この結果、
光源100−光検出部300−帰還部400−光源10
0というフィードバックループが形成され、光源100
から出力される光の強度が一定値に制御される。
【0033】図3は、光源100の出力光強度が一定に
制御された後の本実施例の装置の動作状況を示すタイミ
ングチャートである。以後、光源100の出力光強度が
一定に制御された後の本実施例の装置の動作を説明す
る。
制御された後の本実施例の装置の動作状況を示すタイミ
ングチャートである。以後、光源100の出力光強度が
一定に制御された後の本実施例の装置の動作を説明す
る。
【0034】収納器200の端面220の領域222か
ら出射された光は、光検出部500に入力し、光検出系
510によって、波長=λ1 と略同一の波長の光の強度
が検出される。光検出系510では、波長フィルタ51
1で波長=λ1 と略同一の波長の光を選択して透過した
後、焦電素子512で受光強度を検出し、受光強度に応
じた強度検出信号を光検出系510の出力信号として出
力する。光検出系510から出力された信号は、信号処
理部520に入力する。信号処理部520では、ロック
インアンプ521が入力信号から光源100から出射さ
れたパルス光の周期と同期する成分を抽出後、平滑回路
522で波形が平滑化された略直流信号として、光検出
部500の出力信号として処理部710へ向けて出力す
る。
ら出射された光は、光検出部500に入力し、光検出系
510によって、波長=λ1 と略同一の波長の光の強度
が検出される。光検出系510では、波長フィルタ51
1で波長=λ1 と略同一の波長の光を選択して透過した
後、焦電素子512で受光強度を検出し、受光強度に応
じた強度検出信号を光検出系510の出力信号として出
力する。光検出系510から出力された信号は、信号処
理部520に入力する。信号処理部520では、ロック
インアンプ521が入力信号から光源100から出射さ
れたパルス光の周期と同期する成分を抽出後、平滑回路
522で波形が平滑化された略直流信号として、光検出
部500の出力信号として処理部710へ向けて出力す
る。
【0035】処理部710は、光源の出力光強度が一定
値となった後、検出部500から出力された検出結果を
収集し、収集結果に基づいてCO2 の大気中における濃
度を求める。
値となった後、検出部500から出力された検出結果を
収集し、収集結果に基づいてCO2 の大気中における濃
度を求める。
【0036】上記の測定では、フィードバック動作で、
光源の出力光強度が一定値となった後の光検出部500
での検出結果は、光源100の出力光強度で規格化され
た値となっている。したがって、光源100の時間経過
に発光特性の劣化等に拘らず、所定の照射光量に対する
光検出結果を得ることができるので、割算なしで精度の
良い安定した濃度測定ができる。
光源の出力光強度が一定値となった後の光検出部500
での検出結果は、光源100の出力光強度で規格化され
た値となっている。したがって、光源100の時間経過
に発光特性の劣化等に拘らず、所定の照射光量に対する
光検出結果を得ることができるので、割算なしで精度の
良い安定した濃度測定ができる。
【0037】また、本実施例の装置は、構成が簡易であ
り小型化に適しているので、空調機に組込まれるCO2
濃度センサとして適している。
り小型化に適しているので、空調機に組込まれるCO2
濃度センサとして適している。
【0038】(第2実施例)図4は、本発明のガス濃度
測定装置の第2実施例の構成図である。本実施例の装置
は第1実施例と同様に大気中のCO2 の濃度を測定する
が、光強度検出以降の処理をマイクロプロセッサを備え
る処理部820で行う点が異なる。すなわち、本実施例
の装置は、(a)外部からの指示に応じた強度で、波長
=4.3μmの光成分および波長=3.9μmの光成分
を有するパルス光を発生するハロゲン光源100と、
(b)大気圧下で大気を収納するとともに、光源100
から出力された光を端面210から内部に入力し、内部
雰囲気を通過後に端面220の領域221および領域2
22から夫々出力する収納器200と、(c)収納器2
00の端面220の領域222から出力された光を入力
し、波長=3.9μmと略同一の値の波長の光の強度を
検出する光検出系310と、(d)収納器200の端面
220の領域222から出力された光を入力し、波長=
4.3μmと略同一の値の波長の光の強度を検出する光
検出系510と、(e)光検出系310から通知された
光強度検出結果を入力して内部設定された基準値と比較
し、光強度検出結果と基準値との差の値に応じて光源1
00に出力光の強度の変更を指示するとともに、光源1
00に出力光の強度が一定となった後に光検出系510
から通知された光強度検出結果に基づいてCO2 濃度を
求める処理部800と、を備える。
測定装置の第2実施例の構成図である。本実施例の装置
は第1実施例と同様に大気中のCO2 の濃度を測定する
が、光強度検出以降の処理をマイクロプロセッサを備え
る処理部820で行う点が異なる。すなわち、本実施例
の装置は、(a)外部からの指示に応じた強度で、波長
=4.3μmの光成分および波長=3.9μmの光成分
を有するパルス光を発生するハロゲン光源100と、
(b)大気圧下で大気を収納するとともに、光源100
から出力された光を端面210から内部に入力し、内部
雰囲気を通過後に端面220の領域221および領域2
22から夫々出力する収納器200と、(c)収納器2
00の端面220の領域222から出力された光を入力
し、波長=3.9μmと略同一の値の波長の光の強度を
検出する光検出系310と、(d)収納器200の端面
220の領域222から出力された光を入力し、波長=
4.3μmと略同一の値の波長の光の強度を検出する光
検出系510と、(e)光検出系310から通知された
光強度検出結果を入力して内部設定された基準値と比較
し、光強度検出結果と基準値との差の値に応じて光源1
00に出力光の強度の変更を指示するとともに、光源1
00に出力光の強度が一定となった後に光検出系510
から通知された光強度検出結果に基づいてCO2 濃度を
求める処理部800と、を備える。
【0039】処理部800は、光検出系310から出
力された光強度検出結果とあらかじめ内部設定された基
準値とを比較し、光検出系310から出力された光強度
検出結果が基準値と同一となるように光源100に出力
光強度の変更を指示する光量制御部810と、光検出
系510から出力された光強度検出結果を収集し、収集
結果に基づいてCO2 濃度を求める濃度測定部820
と、を備える。そして、光量制御部810は、光検出
系310から出力された光強度検出信号を入力し、デジ
タルデータに変換するアナログ−デジタル変換器(AD
C)811と、変換されたデジタルデータと内部設定
された基準値との比較を行い、光源100に指示する出
力光強度を算出する比較部812と、比較部812か
ら通知された出力光強度を振幅値とする1Hzのパルス
を生成するパルス生成部813と、パルス生成部81
3から通知された信号を光源100の駆動態様に変換す
る駆動回路814と、を備える。また、濃度測定部82
0は、光検出系510から出力された光強度検出信号
を入力し、デジタルデータに変換するアナログ−デジタ
ル変換器(ADC)821と、変換されたデジタルデ
ータに基づいてCO2濃度を求める濃度処理部822と
を備える。
力された光強度検出結果とあらかじめ内部設定された基
準値とを比較し、光検出系310から出力された光強度
検出結果が基準値と同一となるように光源100に出力
光強度の変更を指示する光量制御部810と、光検出
系510から出力された光強度検出結果を収集し、収集
結果に基づいてCO2 濃度を求める濃度測定部820
と、を備える。そして、光量制御部810は、光検出
系310から出力された光強度検出信号を入力し、デジ
タルデータに変換するアナログ−デジタル変換器(AD
C)811と、変換されたデジタルデータと内部設定
された基準値との比較を行い、光源100に指示する出
力光強度を算出する比較部812と、比較部812か
ら通知された出力光強度を振幅値とする1Hzのパルス
を生成するパルス生成部813と、パルス生成部81
3から通知された信号を光源100の駆動態様に変換す
る駆動回路814と、を備える。また、濃度測定部82
0は、光検出系510から出力された光強度検出信号
を入力し、デジタルデータに変換するアナログ−デジタ
ル変換器(ADC)821と、変換されたデジタルデ
ータに基づいてCO2濃度を求める濃度処理部822と
を備える。
【0040】本実施例の装置は、以下のようにして大気
中のCO2 濃度の測定を行う。
中のCO2 濃度の測定を行う。
【0041】処理部800の比較部812の基準値を設
定し、収納器200内に所定の圧力下で測定対象気体で
ある大気を収納後、本実施例のガス濃度測定装置による
大気中の濃度測定対象のガス種であるCO2 の濃度測定
を開始する。
定し、収納器200内に所定の圧力下で測定対象気体で
ある大気を収納後、本実施例のガス濃度測定装置による
大気中の濃度測定対象のガス種であるCO2 の濃度測定
を開始する。
【0042】まず、CO2 光の波長λ1 (=4.3μ
m)と大気中に含まれるガス種(CO2 を含めて、
N2 ,O2 等)によっては実質的に吸収のない波長λ0
(=3.9μm)とを含むパルス光を初期強度で光源が
発生する。光源100から出力された光は端面210か
ら収納器200内へ入射し、大気で満たされた雰囲気中
を進行後に端面220から出射される。端面220は仮
想的に2個の領域221、222に分割され、双方の領
域から光が出射される。
m)と大気中に含まれるガス種(CO2 を含めて、
N2 ,O2 等)によっては実質的に吸収のない波長λ0
(=3.9μm)とを含むパルス光を初期強度で光源が
発生する。光源100から出力された光は端面210か
ら収納器200内へ入射し、大気で満たされた雰囲気中
を進行後に端面220から出射される。端面220は仮
想的に2個の領域221、222に分割され、双方の領
域から光が出射される。
【0043】領域221から出射された光は、光検出系
310によって、波長=λ0 と略同一の波長の光の強度
が検出される。光検出系310では、波長フィルタ31
1で波長=λ0 と略同一の波長の光を選択して透過した
後、焦電素子312で受光強度を検出し、受光強度に応
じた強度検出信号を光検出系310の出力信号として出
力する。光検出系310から出力された信号は、処理部
800の光量制御部810に入力する。光量制御部81
0では、まず、ADC811が光検出系310からの出
力信号を入力してデジタルデータ化する。デジタルデー
タは比較部812で平滑化が施された後、設定済みの基
準値と比較し、比較結果から光源100が出力すべき光
強度を算出する。この算出結果は、パルス生成部813
に通知され、算出結果を反映した振幅の1Hzのパルス
が生成される。パルス生成部813から出力されたパル
ス信号は、駆動回路814を介して光源100に通知さ
れる。この結果、光源100−光検出系310−光量制
御810−光源100というフィードバックループが形
成され、光源100から出力される光の強度が一定値に
制御される。
310によって、波長=λ0 と略同一の波長の光の強度
が検出される。光検出系310では、波長フィルタ31
1で波長=λ0 と略同一の波長の光を選択して透過した
後、焦電素子312で受光強度を検出し、受光強度に応
じた強度検出信号を光検出系310の出力信号として出
力する。光検出系310から出力された信号は、処理部
800の光量制御部810に入力する。光量制御部81
0では、まず、ADC811が光検出系310からの出
力信号を入力してデジタルデータ化する。デジタルデー
タは比較部812で平滑化が施された後、設定済みの基
準値と比較し、比較結果から光源100が出力すべき光
強度を算出する。この算出結果は、パルス生成部813
に通知され、算出結果を反映した振幅の1Hzのパルス
が生成される。パルス生成部813から出力されたパル
ス信号は、駆動回路814を介して光源100に通知さ
れる。この結果、光源100−光検出系310−光量制
御810−光源100というフィードバックループが形
成され、光源100から出力される光の強度が一定値に
制御される。
【0044】収納器200の端面220の領域222か
ら出射された光は、光検出系510によって、波長=λ
1 と略同一の波長の光の強度が検出される。光検出系5
10では、波長フィルタ511で波長=λ1 と略同一の
波長の光を選択して透過した後、焦電素子512で受光
強度を検出し、受光強度に応じた強度検出信号を光検出
系510の出力信号として出力する。光検出系510か
ら出力された信号は、処理部800の濃度測定部820
に入力する。光源100の出力光強度が一定となった
後、濃度測定部820では、光検出系510から出力さ
れた信号をADC821でデジタルデータに変換後、濃
度処理部822でデジタルデータを平滑化し、平滑後の
値からCO2 濃度を算出する。
ら出射された光は、光検出系510によって、波長=λ
1 と略同一の波長の光の強度が検出される。光検出系5
10では、波長フィルタ511で波長=λ1 と略同一の
波長の光を選択して透過した後、焦電素子512で受光
強度を検出し、受光強度に応じた強度検出信号を光検出
系510の出力信号として出力する。光検出系510か
ら出力された信号は、処理部800の濃度測定部820
に入力する。光源100の出力光強度が一定となった
後、濃度測定部820では、光検出系510から出力さ
れた信号をADC821でデジタルデータに変換後、濃
度処理部822でデジタルデータを平滑化し、平滑後の
値からCO2 濃度を算出する。
【0045】上記の測定では、フィードバック動作で、
光源の出力光強度が一定値となった後の光検出系510
での光強度検出結果は、光源100の出力光強度で規格
化された値となっている。したがって、第1実施例と同
様に、光源100の時間経過に発光特性の劣化等に拘ら
ず、所定の照射光量に対する光検出結果を得ることがで
きるので、精度の良い安定した濃度測定ができる。
光源の出力光強度が一定値となった後の光検出系510
での光強度検出結果は、光源100の出力光強度で規格
化された値となっている。したがって、第1実施例と同
様に、光源100の時間経過に発光特性の劣化等に拘ら
ず、所定の照射光量に対する光検出結果を得ることがで
きるので、精度の良い安定した濃度測定ができる。
【0046】また、本実施例の装置は、第1実施例より
も構成が簡易であり、更に小型化に適しているので、空
調機に組込まれるCO2 濃度センサとして好適である。
も構成が簡易であり、更に小型化に適しているので、空
調機に組込まれるCO2 濃度センサとして好適である。
【0047】(第3実施例)図5は、本発明のガス濃度
測定装置の第3実施例の構成図である。本実施例の装置
は、第1実施例の大気中のCO2 の濃度に加えて大気中
のH2 Oの濃度を測定する。図5に示すように、本実施
例の装置は、第1実施例の装置において収納器200の
端面220を仮想的に3個の領域(221〜223)に
分割し、領域223から出力された光から大気のガス成
分中H2 Oでのみ吸収がある波長λ2(=5.5μm)
と略同一の波長の光強度を検出する光検出部600を更
に備える。また、光源として、波長=λ0 ,λ1 ,λ2
の3種の成分を含む光を発生する光源100を採用する
とともに、CO2 濃度に加えてH2 O濃度を求める処理
部730を採用する。
測定装置の第3実施例の構成図である。本実施例の装置
は、第1実施例の大気中のCO2 の濃度に加えて大気中
のH2 Oの濃度を測定する。図5に示すように、本実施
例の装置は、第1実施例の装置において収納器200の
端面220を仮想的に3個の領域(221〜223)に
分割し、領域223から出力された光から大気のガス成
分中H2 Oでのみ吸収がある波長λ2(=5.5μm)
と略同一の波長の光強度を検出する光検出部600を更
に備える。また、光源として、波長=λ0 ,λ1 ,λ2
の3種の成分を含む光を発生する光源100を採用する
とともに、CO2 濃度に加えてH2 O濃度を求める処理
部730を採用する。
【0048】光検出部600は、光検出系610と、
光検出系610から出力された光強度検出信号を入力
して、パルス周期に同期後平滑化して出力する信号処理
部320とを備える。そして、光検出系610は、領
域223から出力された光を入力し、波長=5.5μm
と略同一の波長の光を選択して出力する波長フィルタ6
11と、波長フィルタ611を介した光を受光し、受
光した光の強度を検出する焦電素子312と、焦電素
子312から出力された光強度信号を増幅する増幅器3
13とを備える。
光検出系610から出力された光強度検出信号を入力
して、パルス周期に同期後平滑化して出力する信号処理
部320とを備える。そして、光検出系610は、領
域223から出力された光を入力し、波長=5.5μm
と略同一の波長の光を選択して出力する波長フィルタ6
11と、波長フィルタ611を介した光を受光し、受
光した光の強度を検出する焦電素子312と、焦電素
子312から出力された光強度信号を増幅する増幅器3
13とを備える。
【0049】本実施例の装置は、以下のようにして大気
中のCO2 濃度およびH2 O濃度の測定を行う。図6
は、光源100の出力光強度が一定に制御された後の本
実施例の装置の動作状況を示すタイミングチャートであ
る。
中のCO2 濃度およびH2 O濃度の測定を行う。図6
は、光源100の出力光強度が一定に制御された後の本
実施例の装置の動作状況を示すタイミングチャートであ
る。
【0050】本実施例の装置では、第1実施例と同様に
して、光源100の発生強度を一定に制御する。そし
て、CO2 濃度については第1実施例と同様にして測定
を行う。このCO2 濃度の測定と並行して、次のように
して収納器200に収納された大気中のH2 O濃度を測
定する。
して、光源100の発生強度を一定に制御する。そし
て、CO2 濃度については第1実施例と同様にして測定
を行う。このCO2 濃度の測定と並行して、次のように
して収納器200に収納された大気中のH2 O濃度を測
定する。
【0051】収納器200の端面220の領域223か
ら出射された光は、光検出部600に入力し、光検出系
610によって、波長=λ2 と略同一の波長の光の強度
が検出される。光検出系610では、波長フィルタ61
1で波長=λ2 と略同一の波長の光を選択して透過した
後、焦電素子312で受光強度を検出し、受光強度に応
じた強度検出信号を光検出系610の出力信号として出
力する。光検出系610から出力された信号は、信号処
理部320に入力する。信号処理部320では、ロック
インアンプ321が入力信号から光源100から出射さ
れたパルス光の周期と同期する成分を抽出後、平滑回路
322で波形が平滑化された略直流信号として、光検出
部600の出力信号として処理部730へ向けて出力す
る。
ら出射された光は、光検出部600に入力し、光検出系
610によって、波長=λ2 と略同一の波長の光の強度
が検出される。光検出系610では、波長フィルタ61
1で波長=λ2 と略同一の波長の光を選択して透過した
後、焦電素子312で受光強度を検出し、受光強度に応
じた強度検出信号を光検出系610の出力信号として出
力する。光検出系610から出力された信号は、信号処
理部320に入力する。信号処理部320では、ロック
インアンプ321が入力信号から光源100から出射さ
れたパルス光の周期と同期する成分を抽出後、平滑回路
322で波形が平滑化された略直流信号として、光検出
部600の出力信号として処理部730へ向けて出力す
る。
【0052】処理部730は、光源の出力光強度が一定
値となった後、検出部600から出力された検出結果を
収集し、収集結果に基づいてH2 Oの大気中における濃
度を求める。
値となった後、検出部600から出力された検出結果を
収集し、収集結果に基づいてH2 Oの大気中における濃
度を求める。
【0053】本実施例の装置での測定でも第1実施例と
同様に、フィードバック動作で、光源の出力光強度が一
定値となった後の光検出部500および光検出部600
での検出結果は、光源100の出力光強度で規格化され
た値となっている。したがって、光源100の時間経過
に発光特性の劣化等に拘らず、所定の照射光量に対する
光検出結果を得ることができるので、割算なしで精度の
良い安定した濃度測定ができる。
同様に、フィードバック動作で、光源の出力光強度が一
定値となった後の光検出部500および光検出部600
での検出結果は、光源100の出力光強度で規格化され
た値となっている。したがって、光源100の時間経過
に発光特性の劣化等に拘らず、所定の照射光量に対する
光検出結果を得ることができるので、割算なしで精度の
良い安定した濃度測定ができる。
【0054】(第4実施例)図7は、本発明のガス濃度
測定装置の第3実施例の構成図である。本実施例の装置
は、第2実施例の大気中のCO2 の濃度に加えて大気中
のH2 Oの濃度を測定する。図7に示すように、本実施
例の装置は、第3実施例の装置において収納器200の
端面220を仮想的に3個の領域(221〜223)に
分割し、領域223から出力された光から大気のガス成
分中H2 Oでのみ吸収がある波長λ2(=5.5μm)
と略同一の波長の光強度を検出する光検出系610を更
に備える。また、光源として、波長=λ0 ,λ1 ,λ2
の3種の成分を含む光を発生する光源100を採用する
とともに、CO2 濃度に加えてH2 O濃度を求める濃度
処理部830を備える処理部850を採用する。
測定装置の第3実施例の構成図である。本実施例の装置
は、第2実施例の大気中のCO2 の濃度に加えて大気中
のH2 Oの濃度を測定する。図7に示すように、本実施
例の装置は、第3実施例の装置において収納器200の
端面220を仮想的に3個の領域(221〜223)に
分割し、領域223から出力された光から大気のガス成
分中H2 Oでのみ吸収がある波長λ2(=5.5μm)
と略同一の波長の光強度を検出する光検出系610を更
に備える。また、光源として、波長=λ0 ,λ1 ,λ2
の3種の成分を含む光を発生する光源100を採用する
とともに、CO2 濃度に加えてH2 O濃度を求める濃度
処理部830を備える処理部850を採用する。
【0055】濃度処理部830は、光検出系610か
ら出力された光強度検出信号を入力し、デジタルデータ
に変換するアナログ−デジタル変換器(ADC)831
と、変換されたデジタルデータに基づいてH2 O濃度
を求める濃度処理部832とを備える。
ら出力された光強度検出信号を入力し、デジタルデータ
に変換するアナログ−デジタル変換器(ADC)831
と、変換されたデジタルデータに基づいてH2 O濃度
を求める濃度処理部832とを備える。
【0056】本実施例の装置は、以下のようにして大気
中のCO2 濃度およびH2 O濃度の測定を行う。
中のCO2 濃度およびH2 O濃度の測定を行う。
【0057】本実施例の装置では、第1実施例と同様に
して、光源100の発生強度を一定に制御する。そし
て、CO2 濃度については第1実施例と同様にして測定
を行う。このCO2 濃度の測定と並行して、次のように
して収納器200に収納された大気中のH2 O濃度を測
定する。
して、光源100の発生強度を一定に制御する。そし
て、CO2 濃度については第1実施例と同様にして測定
を行う。このCO2 濃度の測定と並行して、次のように
して収納器200に収納された大気中のH2 O濃度を測
定する。
【0058】収納器200の端面220の領域223か
ら出射された光は、光検出系610によって、波長=λ
2 と略同一の波長の光の強度が検出される。光検出系6
10では、波長フィルタ611で波長=λ2 と略同一の
波長の光を選択して透過した後、焦電素子312で受光
強度を検出し、受光強度に応じた強度検出信号を光検出
系610の出力信号として出力する。光検出系610か
ら出力された信号は、濃度測定部830に入力する。光
源100の出力光強度が一定となった後、濃度測定部8
30では、光検出系610から出力された信号をADC
831でデジタルデータに変換後、濃度処理部832で
デジタルデータを平滑化し、平滑後の値からH2 O濃度
を算出する。
ら出射された光は、光検出系610によって、波長=λ
2 と略同一の波長の光の強度が検出される。光検出系6
10では、波長フィルタ611で波長=λ2 と略同一の
波長の光を選択して透過した後、焦電素子312で受光
強度を検出し、受光強度に応じた強度検出信号を光検出
系610の出力信号として出力する。光検出系610か
ら出力された信号は、濃度測定部830に入力する。光
源100の出力光強度が一定となった後、濃度測定部8
30では、光検出系610から出力された信号をADC
831でデジタルデータに変換後、濃度処理部832で
デジタルデータを平滑化し、平滑後の値からH2 O濃度
を算出する。
【0059】上記の測定では、フィードバック動作で、
光源の出力光強度が一定値となった後の光検出系510
および光検出系610での光強度検出結果は、光源10
0の出力光強度で規格化された値となっている。したが
って、第1実施例と同様に、光源100の時間経過に発
光特性の劣化等に拘らず、所定の照射光量に対する光検
出結果を得ることができるので、精度の良い安定した濃
度測定ができる。
光源の出力光強度が一定値となった後の光検出系510
および光検出系610での光強度検出結果は、光源10
0の出力光強度で規格化された値となっている。したが
って、第1実施例と同様に、光源100の時間経過に発
光特性の劣化等に拘らず、所定の照射光量に対する光検
出結果を得ることができるので、精度の良い安定した濃
度測定ができる。
【0060】また、本実施例の装置は、同様の機能を果
たす第3実施例よりも構成が簡易であり、更に小型化に
適しているので、空調機に組込まれるCO2 濃度および
H2O濃度センサとして好適である。
たす第3実施例よりも構成が簡易であり、更に小型化に
適しているので、空調機に組込まれるCO2 濃度および
H2O濃度センサとして好適である。
【0061】本発明は、上記の実施例に限定されるもの
ではなく変形が可能である。例えば、上記実施例は、大
気中の特定ガス種(CO2 ,H2 O)の濃度測定例につ
いて示したが、測定対象気体は大気以外でも本発明の適
用は可能であるし、濃度測定対象ガスは、COなどであ
ってもよい。
ではなく変形が可能である。例えば、上記実施例は、大
気中の特定ガス種(CO2 ,H2 O)の濃度測定例につ
いて示したが、測定対象気体は大気以外でも本発明の適
用は可能であるし、濃度測定対象ガスは、COなどであ
ってもよい。
【0062】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明のガ
ス濃度測定装置によれば、測定対象気体に含まれるガス
種によっては実質的に吸収されない波長の光の測定気体
通過後の光強度を検出し、光源にフィードバックするこ
とにより光源が発生する光強度を一定に制御する。そし
て、光源の出力光強度が一定となった後、濃度測定対象
ガス種によって吸収のある波長の光の測定対象気体を通
過後の強度を測定して、濃度測定対象ガス種の濃度を測
定するので、光源の出力光強度の変化に拘らず、小型化
に適した簡易な構成で精度の良い濃度測定をすることが
できる。
ス濃度測定装置によれば、測定対象気体に含まれるガス
種によっては実質的に吸収されない波長の光の測定気体
通過後の光強度を検出し、光源にフィードバックするこ
とにより光源が発生する光強度を一定に制御する。そし
て、光源の出力光強度が一定となった後、濃度測定対象
ガス種によって吸収のある波長の光の測定対象気体を通
過後の強度を測定して、濃度測定対象ガス種の濃度を測
定するので、光源の出力光強度の変化に拘らず、小型化
に適した簡易な構成で精度の良い濃度測定をすることが
できる。
【図1】本発明の第1実施例のガス測定装置の構成図で
ある。
ある。
【図2】第1実施例のガス測定装置の比較回路の要部の
構成図である。
構成図である。
【図3】第1実施例のガス測定装置の動作のタイミング
チャートである。
チャートである。
【図4】本発明の第2実施例のガス測定装置の構成図で
ある。
ある。
【図5】本発明の第3実施例のガス測定装置の構成図で
ある。
ある。
【図6】第3実施例のガス測定装置の動作のタイミング
チャートである。
チャートである。
【図7】本発明の第4実施例のガス測定装置の構成図で
ある。
ある。
【図8】従来のガス測定装置の構成図である。
【図9】従来のガス測定装置の構成図である。
100…光源、200…収納器、300,500,60
0…光検出部、310,510,610…光検出系、3
11,511,611…波長フィルタ、312…焦電素
子、320…信号処理部、321…ロックインアンプ、
322…平滑回路、400…帰還部、410…比較回
路、420…駆動回路、710,730…処理部、80
0,850…処理部、810…光量制御部、820,8
30…濃度測定部。
0…光検出部、310,510,610…光検出系、3
11,511,611…波長フィルタ、312…焦電素
子、320…信号処理部、321…ロックインアンプ、
322…平滑回路、400…帰還部、410…比較回
路、420…駆動回路、710,730…処理部、80
0,850…処理部、810…光量制御部、820,8
30…濃度測定部。
Claims (6)
- 【請求項1】 外部からの指示に応じた強度の所定の波
長範囲の成分を有する光を発生する光源と、 一定の圧力下で気体を収納するとともに、前記光源から
出力された光を第1の端面から内部に入力し、内部雰囲
気を通過後に第2の端面の複数である第1の数の領域か
ら出力する収納器と、 前記収納器の前記第2の端面の第1の領域から出力され
た光を入力し、設定された第1の波長値と略同一の値の
波長の光の強度を検出する第1の光検出系を備える第1
の光検出部と、 前記第1の光検出部から通知された検出光強度値と基準
値とを比較し、前記第1の検出部から通知された検出光
強度値と基準値とが同一となるように前記光源に出力光
の強度を指示する帰還部と、 前記収納器の前記第2の端面の前記第1の領域を除く各
領域ごとに配設された、夫々の領域から出力された光か
ら前記夫々の領域ごとに設定された波長値と略同一の波
長を有する光を選択し、選択された波長の光の強度を検
出する第1の数より1少ない数の光検出系を備える第2
の光検出部と、 前記第2の光検出部から通知された各波長ごとの光強度
値を収集し、前記収納器に収納された気体の測定対象の
ガス種の濃度を求める処理部と、 を備えることを特徴とするガス濃度測定装置。 - 【請求項2】 前記第1の波長値を有する光は前記収納
器に収納される気体中のガス種によって実質的に吸収さ
れず、前記収納器の前記第2の端面の前記第1の領域を
除く各領域ごと設定された波長値を有する光は測定対象
のガス種によって吸収がある、ことを特徴とする請求項
1記載のガス濃度測定装置。 - 【請求項3】 前記第1の数は2であり、測定対象のガ
ス種はCO2 またはH2 Oである、ことを特徴とする請
求項1記載のガス濃度測定装置。 - 【請求項4】 前記第1の数は3であり、測定対象のガ
ス種はCO2 およびH2 Oである、ことを特徴とする請
求項1記載のガス濃度測定装置。 - 【請求項5】 前記光源から出力される光はパルス光で
ある、ことを特徴とする請求項1記載のガス濃度測定装
置。 - 【請求項6】 前記光検出系は、 前記収納器の第2の端面の対応する領域から出力された
光を入力し、設定された波長値と略同一の波長を有する
光を選択して透過する波長フィルタと、 前記波長フィルタを透過した光を受光し、受光した光の
強度を検出する光検出器と、 を備えることを特徴とする請求項1記載のガス濃度測定
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26916494A JPH08128956A (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | ガス濃度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26916494A JPH08128956A (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | ガス濃度測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08128956A true JPH08128956A (ja) | 1996-05-21 |
Family
ID=17468575
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26916494A Pending JPH08128956A (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | ガス濃度測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08128956A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010139299A (ja) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Akebono Brake Ind Co Ltd | ガスセンサ |
JP2011169645A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Hamamatsu Photonics Kk | ガス濃度算出装置及びガス濃度計測モジュール |
JP2011169633A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Hamamatsu Photonics Kk | ガス濃度算出装置およびガス濃度計測モジュール |
US9274048B2 (en) | 2010-02-16 | 2016-03-01 | Hamamatsu Photonics K.K. | Gas concentration calculation device and gas concentration measurement module |
JP2017009565A (ja) * | 2015-06-26 | 2017-01-12 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | ガスセンサ回路、ガスセンサ装置及びガス濃度検知方法 |
JP2021043794A (ja) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | 能美防災株式会社 | 分離型火災検知器 |
-
1994
- 1994-11-01 JP JP26916494A patent/JPH08128956A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010139299A (ja) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Akebono Brake Ind Co Ltd | ガスセンサ |
JP2011169645A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Hamamatsu Photonics Kk | ガス濃度算出装置及びガス濃度計測モジュール |
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