赤外線ガス分析計およびその出力補償方法
【課題】赤外線ガス分析計に加わる外部振動の影響を除去して、高精度の測定動作を行うことのできる赤外線ガス分析計およびその出力補償方法を提供する。
【解決手段】サーマルフローセンサを備え、試料ガスが流通する試料セルを通過した赤外光と試料セルを通過しない赤外光との差を検出する測定用検出器と、振動の影響を検出する補償用検出器と、振動の影響を補償する補償部を有し、前記補償部は、前記補償用検出器の出力からこの補償用検出器にかかる振動に起因する信号成分を求める第１の演算部と、同じ振動がかかった際に前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数を備え、前記第１の演算部で求めた信号成分から前記測定用検出器で検出される出力信号に含まれる振動に起因する信号成分を求める第２の演算部と、前記測定用検出器の出力から前記第２の演算部の出力を減算する第３の演算部と、を有する。
【解決手段】サーマルフローセンサを備え、試料ガスが流通する試料セルを通過した赤外光と試料セルを通過しない赤外光との差を検出する測定用検出器と、振動の影響を検出する補償用検出器と、振動の影響を補償する補償部を有し、前記補償部は、前記補償用検出器の出力からこの補償用検出器にかかる振動に起因する信号成分を求める第１の演算部と、同じ振動がかかった際に前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数を備え、前記第１の演算部で求めた信号成分から前記測定用検出器で検出される出力信号に含まれる振動に起因する信号成分を求める第２の演算部と、前記測定用検出器の出力から前記第２の演算部の出力を減算する第３の演算部と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象ガスにおける赤外光の吸収特性を利用して、試料ガス中の測定対象成分濃度を検出する赤外線ガス分析計およびその出力補償方法に関するものである。
さらに詳しくは、赤外線ガス分析計に加わる外部振動の影響を除去して、高精度の測定動作を行うことのできる赤外線ガス分析計およびその出力補償方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の赤外線ガス分析計の一例を示す構成図である。図に示されるように、赤外線光源１から発せられた赤外光は、分配セル２により２つに分割され、それぞれ基準セル３および試料セル４に入射する。基準セル３には不活性ガスなど、測定対象成分を含まないガスが封入されている。また、試料セル４には試料ガスが流通する。このため、分配セル２で２つに分けられた赤外光は、試料セル４側でのみ測定対象成分による吸収を受け、検出器５に到達する。
【０００３】
検出器５は基準セル３からの光を受ける基準側室５０１と試料セル４からの光を受ける試料側室５０２の２室からなり、その２室を連絡するガス流通路には、ガスの行き来を検出するためのサーマルフローセンサ５１が取り付けられている。また、検出器５内には、測定対象と同じ成分を含むガス（検出ガス）が封入されており、基準セル３および試料セル４からの赤外光が入射すると、検出ガス中の測定対象成分が赤外光を吸収することで、基準側室５０１内および試料側室５０２内で、それぞれ検出ガスが熱膨張する。
【０００４】
基準セル３内の基準ガスは測定対象成分を含まないので、基準セル３を通過する赤外光に対しては測定対象成分による吸収はなく、試料セル４内の試料ガスに測定対象成分が含まれると、赤外光の一部はそこで吸収されるために、検出器５では試料側室５０２に入射する赤外光が減少し、基準側室５０１内の検出ガスの熱膨張が試料側室５０２内の検出ガスの熱膨張より大きくなる。赤外光は回転セクタ６で断続されて、遮断および照射を繰り返しており、遮断されたときは基準側室５０１および試料側室５０２ともに赤外光が入射しないので、検出ガスは膨張しない。
【０００５】
このため、基準側室５０１および試料側室５０２においては、試料ガス中の測定対象成分濃度に応じて、両室の間に周期的に差圧が生じ、両室間に設けられたガス流通路を検出ガスが行き来することとなる。その検出ガスの挙動はサーマルフローセンサ５１により検出され、信号処理回路７により交流電圧増幅されて、測定対象成分濃度に対応した信号として出力される。８は回転セクタ６を駆動する同期モータ、９は基準セル３および試料セル４に入射する赤外光のバランスを調整するトリマである。
【０００６】
このように、試料ガス中の測定対象成分濃度が変化すると、検出器５（試料側室５０２）に入射する赤外光の光量が変化するので、信号処理回路７を介して測定対象成分濃度に対応した出力信号を得ることができる。
【０００７】
ここで、赤外線ガス分析計に振動が加わると、この振動がノイズとして出力信号に現れ、測定精度が低下してしまう。
図６は、振動の影響を説明するための概念図である。図において、前記図５と同様のものは同一符号を付して示す。矢印Ｕｓｉｇを赤外光の吸収によりガス流通路内に発生する検出ガスの移動方向とすると、サーマルフローセンサ５１を構成する第１のヒータ線５１１および第２のヒータ線５１２は、所定の間隔をおいて、この移動（流通）方向Ｕｓｉｇに沿って配列され、検出ガスの移動に応じた温度（抵抗値）変化を発生する。
【０００８】
すなわち、ガス流通路内の検出ガスが移動すると、上流側のヒータ線は検出ガスにより冷却され、下流側のヒータ線は上流側のヒータ線の熱で加熱されるので、２つのヒータ線の間には温度差が生じる。
この２つのヒータ線５１１、５１２における温度変化（抵抗値変化）は、図７の如きブリッジ回路を使用して検出される。
【０００９】
さて、赤外線ガス分析計に振動が加わった場合、ヒータ線５１１、５１２の配列方向と同じ方向の振動成分を矢印Ｕｖｉｂとすると、慣性により検出ガスが移動（振動）し、この矢印方向の検出ガスの移動（振動）がサーマルフローセンサ５１により検出されて、ノイズとして出力信号Ｖｏｕｔに重畳されてしまう。
【００１０】
図８は、赤外線ガス分析計に加わる振動の影響を示す波形図である。図において、（ａ）は時刻ｔｏにおいて赤外線ガス分析計に外部振動を加えた場合の、測定状態におけるサーマルフローセンサ５１の出力信号波形であり、（ｂ）は赤外線光源１を消灯した状態での、サーマルフローセンサ５１の出力信号波形である。
【００１１】
図から明らかなように、振動による出力信号波形の乱れは、ほぼ同じ形状を有しており、この乱れが同一の原因（振動）により発生し、本来の赤外線の吸収に起因する信号波形とは独立のものであることが分かる。
【００１２】
上記のように、赤外線ガス分析計に加わる振動がヒータ線５１１、５１２の配列方向と同じ方向の振動成分（Ｕｖｉｂ）を有するものであると、赤外光の吸収によりガス流通路内に発生する検出ガスの移動（Ｕｓｉｇ）とともに、サーマルフローセンサ５１により検出されてしまい、このノイズ成分を信号成分と分離することができない。
【００１３】
このような振動に由来するノイズ成分を出力信号から除去するために、下記のような技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−１８４２２７号公報
【００１４】
上記特許文献１には、サーマルフローセンサを有し試料セルを通過した赤外光と試料セルを通過しない赤外光との差を検出する検出器と、前記サーマルフローセンサと同じ向きに配置されたサーマルフローセンサを有する補償用検出器とを具備するとともに、前記測定用の検出器の出力と前記補償用検出器の出力との差分を求める補償部を有する赤外線ガス分析計が開示されている。
【００１５】
上記の提案は、補償部で測定用の検出器の出力と補償用検出器の出力との差分を求めることによって、赤外線ガス分析計にかかる振動の影響を効果的に除去するというものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記特許文献１においては、検出器と補償用検出器に同じ振動がかかった場合には、その振動の影響による信号の出力は同等であると想定していた。
しかし、検出器と補償用検出器において、基準側室や試料側室、流路などのガスが流通する空間の有無や形状の違いなどがある場合には、検出器と補償用検出器の両方に同じ振動がかかっても、その振動の影響による信号出力の大きさは同等にならない。
【００１７】
そのため、上記特許文献１のように、検出器の出力と補償用検出器の出力との差分を求めるだけでは、振動に由来するノイズ成分の影響の大幅な改善は見込めるものの、十分に補償することはできない。
【００１８】
本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、赤外線ガス分析計に加わる外部振動の影響を除去して、高精度の測定動作を行うことのできる赤外線ガス分析計およびその出力補償方法を実現することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記のような目的を達成するために、本発明の請求項１では、サーマルフローセンサを備え、試料ガスが流通する試料セルを通過した赤外光と試料セルを通過しない赤外光との差を検出する測定用検出器と、前記サーマルフローセンサと同じ向きに配置されたサーマルフローセンサを備え振動の影響を検出する補償用検出器と、この補償用検出器の出力を用いて前記測定用検出器の出力に含まれる振動の影響を補償する補償部を有し、試料ガス中の測定対象成分濃度を検出する赤外線ガス分析計において、
前記補償部は、
前記補償用検出器の出力からこの補償用検出器にかかる振動に起因する信号成分を求める第１の演算部と、
前記測定用検出器と前記補償用検出器に同じ振動がかかった際に前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数を備え、前記第１の演算部で求めた信号成分から前記測定用検出器で検出される出力信号に含まれる振動に起因する信号成分を求める第２の演算部と、
前記測定用検出器の出力から前記第２の演算部の出力を減算する第３の演算部と、
を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項２では、請求項１に記載の赤外線ガス分析計において、前記測定用検出器と前記補償用検出器とを一体に形成したことを特徴とする。
【００２１】
請求項３では、請求項１または２に記載の赤外線ガス分析計において、前記測定用および補償用の検出器におけるサーマルフローセンサは、それぞれ検出ガスの流通方向に対して平行な方向に配列された１組以上のヒータ線よりなることを特徴とする。
【００２２】
請求項４では、請求項１乃至３のいずれかに記載の赤外線ガス分析計において、前記第２の演算部は、前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数の代わりに、それぞれの検出器の出力信号の実測値から逆算して得た関数を使用することを特徴とする。
【００２３】
請求項５では、請求項１乃至４のいずれかに記載の赤外線ガス分析計において、前記第１の演算部で求めた信号成分を監視し、必要に応じて外部にアラームを発する振動量モニタ部を有することを特徴とする。
【００２４】
請求項６では、サーマルフローセンサを備え、試料ガスが流通する試料セルを通過した赤外光と試料セルを通過しない赤外光との差を検出する測定用検出器と、前記サーマルフローセンサと同じ向きに配置されたサーマルフローセンサを備え振動の影響を検出する補償用検出器と、この補償用検出器の出力を用いて前記測定用検出器の出力に含まれる振動の影響を補償する補償部を有し、試料ガス中の測定対象成分濃度を検出する赤外線ガス分析計の出力補償方法において、
前記補償用検出器の出力からこの補償用検出器にかかる振動に起因する信号成分を求める第１の演算ステップと、
前記測定用検出器と前記補償用検出器に同じ振動がかかった際に前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数を備え、前記第１の演算ステップで求めた信号成分から前記測定用検出器で検出される出力信号に含まれる振動に起因する信号成分を求める第２の演算ステップと、
前記測定用検出器の出力から前記第２の演算ステップの出力を減算する第３の演算ステップと、
を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項７では、請求項６に記載の赤外線ガス分析計の出力補償方法において、前記第２の演算ステップは、前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数の代わりに、それぞれの検出器の出力信号の実測値から逆算して得た関数を使用することを特徴とする。
【００２６】
請求項８では、請求項６または７に記載の赤外線ガス分析計の出力補償方法において、前記第１の演算ステップで求めた信号成分を監視し、必要に応じて外部にアラームを発することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
このように、補償用検出器の出力信号から測定用検出器の出力信号に含まれる振動に起因する信号成分を求め、測定用検出器の出力を補償することにより、赤外線ガス分析計に加わる外部振動の影響を除去して、高精度の測定動作を行うことのできる赤外線ガス分析計およびその出力補償方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を用いて本発明の赤外線ガス分析計およびその出力補償方法を説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明の赤外線ガス分析計およびその出力補償方法の一実施例を示す構成図である。図において、前記図５〜図８と同様のものは同一符号を付して示す。５２は補償用検出器で、ヒータ線５３１、５３２よりなるサーマルフローセンサ５３を有している。
【００３０】
補償用検出器５２は測定対象成分を含む検出ガスが充填された空間を有しており、その中にサーマルフローセンサ５３が配置されている。なお、図においては、サーマルフローセンサ５１、５３を配置する空間として、ガス流通路より多少広くなった部屋状の空間を例示しているが、空間の形状はこれに限られるものではない。また、サーマルフローセンサ５１、５３は同じ性能のものを使用する。
【００３１】
補償用検出器５２は測定用検出器５と等しく振動の影響を受けるように、測定用検出器５とともに固定されるか、または測定用検出器５と一体に形成されている。さらに、サーマルフローセンサ５３におけるヒータ線５３１、５３２は、サーマルフローセンサ５１におけるヒータ線５１１、５１２と同じ向きに配列されている。
なお、補償用検出器５２には、赤外光は入射しない。
【００３２】
１１、１２はサーマルフローセンサ５１、５３におけるヒータ線５１１、５１２、５３１、５３２の抵抗値変化（温度変化）を検出するブリッジ回路、１３はブリッジ回路１１の出力から装置に加わる振動の影響によるノイズ成分を除去する補償部である。
【００３３】
図２は、ブリッジ回路１１、１２の具体的な構成例を示す回路図である。図に示されるように、サーマルフローセンサ５１、５３のヒータ線５１１、５１２、５３１、５３２は、それぞれブリッジ回路１１、１２の２辺に挿入されており、検出ガスの移動に伴う抵抗値変化が出力電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２の変化として検出される。
【００３４】
ブリッジ回路１１においては、前記図７で説明したように、測定対象ガス濃度に応じた検出ガスの移動（矢印Ｕｓｉｇ）と振動に起因した検出ガスの移動（矢印Ｕｖｉｂ１）とが検出され、その出力信号Ｖｏ１は振動ノイズ成分を含んだものとなる。
これに対して、ブリッジ回路１２においては、振動のみに起因した検出ガスの移動（矢印Ｕｖｉｂ２）が検出され、これに応じた出力信号Ｖｏ２が得られる。
ここで、測定用検出器５と補償用検出器５２に同じ振動ｖが加えられている場合であっても、各検出器内部における基準側室や試料側室、流路などのガスが流通する空間の有無や形状の違いにより、サーマルフローセンサ５１と５３に生じる振動成分Ｕｖｉｂ１とＵｖｉｂ２は同じものにはならない。
【００３５】
以下に、外部から矢印Ｕｓｉｇと同じ方向にかかる振動ｖが赤外線ガス分析装置に加えられている場合に、どのようにサーマルフローセンサ５１の出力からノイズ成分を除去するかについて説明する。
【００３６】
図１において、測定用検出器５のサーマルフローセンサ５１に生じるガス流をＧ１とすると、ガス流Ｇ１は、赤外線光源の点滅によって生じるガス流（Ｕｓｉｇ）と、装置に加わる振動ｖによって生じるガス流（Ｕｖｉｂ１）の和である。
Ｇ１＝Ｕｓｉｇ＋Ｕｖｉｂ１ ・・・式１
分析値を求めるために必要なのはガス流Ｕｓｉｇのみである。ガス流Ｕｖｉｂ１はノイズ成分となる。
【００３７】
一方、補償用検出器５２のサーマルフローセンサ５３は、振動ｖによって生じるガス流（Ｇ２）を検出する。
Ｇ２＝Ｕｖｉｂ２ ・・・式２
【００３８】
振動ｖによってサーマルフローセンサ５１、５３に生じるガス流は、それぞれ振動ｖを変数とする伝達関数として表すことができる。サーマルフローセンサ５１の伝達関数をＦｃ、サーマルフローセンサ５３の伝達関数をＦｖとすると、
Ｕｖｉｂ２＝Ｆｖ（ｖ） ・・・式３
Ｕｖｉｂ１＝Ｆｃ（ｖ） ・・・式４
となる。
【００３９】
伝達関数ＦｖとＦｃの相違は、上述の通り基準側室や試料側室、流路などのガスが流通する空間の有無や形状の違いに起因するものである。伝達関数ＦｖとＦｃは、そのような違いを考慮した計算によりあらかじめ求めておく。ただし、計算による算出が困難な場合には、振動ｖの大きさと各検出器に生じるガス流の関係を実測により求め、実測値から逆算して得た関数を伝達関数として利用してもよい。
【００４０】
伝達関数Ｆｖの逆関数Ｆｖ−１は、式２および式３から以下のように表すことができる。
ｖ＝Ｆｖ−１（Ｇ２） ・・・式５
【００４１】
式４は、式５により、
Ｕｖｉｂ１＝Ｆｃ（Ｆｖ−１（Ｇ２）） ・・・式６
となる。
【００４２】
したがって、式１は、式６により
Ｕｓｉｇ＝Ｇ１−Ｕｖｉｂ１
＝Ｇ１−Ｆｃ（Ｆｖ−１（Ｇ２）） ・・・式７
となる。
【００４３】
式７において、ガス流Ｇ１、Ｇ２はサーマルフローセンサ５１、５３の出力から得られる。また、伝達関数Ｆｃ、伝達関数Ｆｖの逆関数Ｆｖ−１は計算により求まるものである。したがって、式７の計算を行なうことにより、振動の影響によるノイズ成分を含むガス流Ｇ１の測定値から、赤外線光源の点滅によるガス流Ｕｓｉｇ成分のみを取り出すことができる。
【００４４】
図３は式７の計算動作の流れを示すブロック図であり、補償部１３で実行される。
まず、ブリッジ回路１１、１２から、ガス流Ｇ１，Ｇ２に応じた電圧信号（Ｖｏ１，Ｖｏ２）が入力される。ガス流Ｇ１には振動ｖの影響によるノイズ成分Ｕｖｉｂ１も含まれている。
第１の演算部１３１では、入力されたガス流Ｇ２の信号から、あらかじめ求めてある伝達関数Ｆｖの逆関数Ｆｖ−１を用いて、装置に加えられている振動ｖを算出する。この振動ｖの情報は第２の演算部１３２に入力される。
第２の演算部１３２では、入力された振動ｖの情報から、伝達関数Ｆｃを用いて、ガス流Ｇ１に含まれるノイズ成分であるガス流Ｕｖｉｂ１に相当する信号を算出する。
第３の演算部１３３には、測定されたガス流Ｇ１の信号と、第２の演算部１３２で算出されたガス流Ｕｖｉｂ１に相当する信号が入力される。第３の演算部１３３では、これらの信号の差分をとることによって、ガス流Ｇ１から振動ｖによるノイズ成分であるガス流Ｕｖｉｂ１の影響を除去し、その結果赤外線光源の点滅によるガス流Ｕｓｉｇのみの信号を得ることができる。
【００４５】
なお、伝達関数Ｆｖ，Ｆｃはサーマルフローセンサ５１、５３の近傍で生じる伝達関数と、流路等で生じる伝達関数にさらに分離して考えることも可能である。
【００４６】
検出器５のサーマルフローセンサ５１の近傍と、検出器５３のサーマルフローセンサ５３の近傍の構造が同一とする。これらのサーマルフローセンサの近傍で生じる伝達関数をＦ１とすると、サーマルフローセンサ５３の伝達関数は、
Ｆｖ＝Ｆ１ ・・・式８
と表すことができる。
また、Ｆｖの逆関数Ｆｖ−１は、
Ｆｖ−１＝Ｆ１−１ ・・・式９
となる。
【００４７】
また、測定用検出器５において、基準側室、基準側室や試料側室、流路などからなる空間から生じる伝達関数Ｆ２とすると、サーマルフローセンサ５１の伝達関数は、
Ｆｃ＝Ｆ１＋Ｆ２ ・・・式１０
と表すことができる。
このため、サーマルフローセンサ５１に生じるガス流Ｇ１は、
Ｇ１＝（Ｆ１（ｖ）＋Ｆ２（ｖ））＋Ｕｓｉｇ ・・・式１１
となる。
【００４８】
式７を式９と式１０を用いて変形すると、
Ｕｓｉｇ＝Ｇ１−Ｆｃ（Ｆ１−１（Ｇ２））
＝Ｇ１−Ｆｃ（ｖ）
＝Ｇ１−（Ｆ１（ｖ）＋Ｆ２（ｖ）） ・・・式１２
となる。
したがって、伝達関数Ｆ１およびＦ２をあらかじめ計算または実測により求めておけば、あとはガス流Ｇ１とＧ２の測定により、赤外線光源の点滅によるガス流Ｕｓｉｇの信号を得ることができる。
【００４９】
図４は式１２の計算動作の流れを示すブロック図である。
第１の演算部１３４では、入力されたガス流Ｇ２の信号から、あらかじめ求めてある伝達関数Ｆ１の逆関数Ｆ１−１を用いて、装置に加えられている振動ｖを算出する。この振動ｖの情報は第２の演算部１３５に入力される。
第２の演算部１３５では、まず１３５ａにおいて入力された振動ｖを伝達関数Ｆ２に代入してＦ２（ｖ）を求め、さらに１３５ｂにおいてＦ１（ｖ）とＦ２（ｖ）を加算して、ガス流Ｇ１に含まれるノイズ成分Ｕｖｉｂ１に相当するＦ１（ｖ）＋Ｆ２（ｖ）を算出する。
第３の演算部１３６には、測定されたガス流Ｇ１の信号と、第２の演算部で算出されたガス流Ｕｖｉｂ１に相当する信号が入力される。第３の演算部１３６では、これらの信号の差分をとることによって、ガス流Ｇ１から振動ｖによるノイズ成分であるガス流Ｕｖｉｂ１の影響を除去し、その結果赤外線光源の点滅によるガス流Ｕｓｉｇのみの信号を得ることができる。
【００５０】
なお、一般的には、Ｆ１（ｖ）はガスの流れに対して生じる抵抗による一次遅れ、Ｆ２（ｖ）はガス流路における抵抗と、基準側室および試料側室のガスの弾性による二次遅れとなる。
【００５１】
このように、測定用検出器５と補償用検出器５２とにおけるガス流路等の形状の違いを考慮して、補償用検出器５２の出力信号から測定用検出器５の出力信号に含まれる振動に起因する信号成分を求め、測定用検出器５の出力を補償することにより、赤外線ガス分析計に加わる外部振動の影響を除去して、高精度の測定動作を行うことができる。
【００５２】
なお、サーマルフローセンサ５１、５３の構成およびブリッジ回路１１，１２の構成は、図に示されたものに限らず、特許文献１に記載されているような様々な構成が採用可能である。
【実施例２】
【００５３】
前記実施例１に示した赤外線ガス分析計では、第１の演算部１３１または１３４において、振動ｖの情報を得ることができる。
ｖ＝Ｆｖ−１（Ｇ２） ・・・式５
【００５４】
そこで、この振動ｖを常時監視する振動量モニタ部を設け、振動ｖが赤外線ガス分析計にとって過度の振動であった場合に装置外部にアラームを発する。
【００５５】
このように、振動アラームを発する機能を持たせることにより、赤外線ガス分析計が過度の振動下で使用されるのを防止したり、赤外線ガス分析計の故障防止に役立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は本発明の赤外線ガス分析計およびその出力補償方法の一実施例を示す構成図。
【図２】図２はブリッジ回路１１、１２の具体的な構成例を示す回路図。
【図３】図３は式７の計算動作の流れを示すブロック図。
【図４】図４は式１２の計算動作の流れを示すブロック図。
【図５】図５は従来の赤外線ガス分析計の一例を示す構成図。
【図６】図６は振動の影響を説明するための概念図。
【図７】図７はヒータ線５１１、５１２における温度変化（抵抗値変化）を検出するブリッジ回路。
【図８】図８は赤外線ガス分析計に加わる振動の影響を示す波形図。
【符号の説明】
【００５７】
１ 赤外線光源
２ 分配セル
３ 基準セル
４ 試料セル
５ 検出器
５０１ 基準側室
５０２ 試料側室
５２ 補償用検出器
５１、５３ サーマルフローセンサ
５１１、５１２、５３１、５３２ ヒータ線
６ 回転セクタ
７ 信号処理回路
８ 同期モータ
９ トリマ
１１、１２ ブリッジ回路
１３ 補償部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象ガスにおける赤外光の吸収特性を利用して、試料ガス中の測定対象成分濃度を検出する赤外線ガス分析計およびその出力補償方法に関するものである。
さらに詳しくは、赤外線ガス分析計に加わる外部振動の影響を除去して、高精度の測定動作を行うことのできる赤外線ガス分析計およびその出力補償方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の赤外線ガス分析計の一例を示す構成図である。図に示されるように、赤外線光源１から発せられた赤外光は、分配セル２により２つに分割され、それぞれ基準セル３および試料セル４に入射する。基準セル３には不活性ガスなど、測定対象成分を含まないガスが封入されている。また、試料セル４には試料ガスが流通する。このため、分配セル２で２つに分けられた赤外光は、試料セル４側でのみ測定対象成分による吸収を受け、検出器５に到達する。
【０００３】
検出器５は基準セル３からの光を受ける基準側室５０１と試料セル４からの光を受ける試料側室５０２の２室からなり、その２室を連絡するガス流通路には、ガスの行き来を検出するためのサーマルフローセンサ５１が取り付けられている。また、検出器５内には、測定対象と同じ成分を含むガス（検出ガス）が封入されており、基準セル３および試料セル４からの赤外光が入射すると、検出ガス中の測定対象成分が赤外光を吸収することで、基準側室５０１内および試料側室５０２内で、それぞれ検出ガスが熱膨張する。
【０００４】
基準セル３内の基準ガスは測定対象成分を含まないので、基準セル３を通過する赤外光に対しては測定対象成分による吸収はなく、試料セル４内の試料ガスに測定対象成分が含まれると、赤外光の一部はそこで吸収されるために、検出器５では試料側室５０２に入射する赤外光が減少し、基準側室５０１内の検出ガスの熱膨張が試料側室５０２内の検出ガスの熱膨張より大きくなる。赤外光は回転セクタ６で断続されて、遮断および照射を繰り返しており、遮断されたときは基準側室５０１および試料側室５０２ともに赤外光が入射しないので、検出ガスは膨張しない。
【０００５】
このため、基準側室５０１および試料側室５０２においては、試料ガス中の測定対象成分濃度に応じて、両室の間に周期的に差圧が生じ、両室間に設けられたガス流通路を検出ガスが行き来することとなる。その検出ガスの挙動はサーマルフローセンサ５１により検出され、信号処理回路７により交流電圧増幅されて、測定対象成分濃度に対応した信号として出力される。８は回転セクタ６を駆動する同期モータ、９は基準セル３および試料セル４に入射する赤外光のバランスを調整するトリマである。
【０００６】
このように、試料ガス中の測定対象成分濃度が変化すると、検出器５（試料側室５０２）に入射する赤外光の光量が変化するので、信号処理回路７を介して測定対象成分濃度に対応した出力信号を得ることができる。
【０００７】
ここで、赤外線ガス分析計に振動が加わると、この振動がノイズとして出力信号に現れ、測定精度が低下してしまう。
図６は、振動の影響を説明するための概念図である。図において、前記図５と同様のものは同一符号を付して示す。矢印Ｕｓｉｇを赤外光の吸収によりガス流通路内に発生する検出ガスの移動方向とすると、サーマルフローセンサ５１を構成する第１のヒータ線５１１および第２のヒータ線５１２は、所定の間隔をおいて、この移動（流通）方向Ｕｓｉｇに沿って配列され、検出ガスの移動に応じた温度（抵抗値）変化を発生する。
【０００８】
すなわち、ガス流通路内の検出ガスが移動すると、上流側のヒータ線は検出ガスにより冷却され、下流側のヒータ線は上流側のヒータ線の熱で加熱されるので、２つのヒータ線の間には温度差が生じる。
この２つのヒータ線５１１、５１２における温度変化（抵抗値変化）は、図７の如きブリッジ回路を使用して検出される。
【０００９】
さて、赤外線ガス分析計に振動が加わった場合、ヒータ線５１１、５１２の配列方向と同じ方向の振動成分を矢印Ｕｖｉｂとすると、慣性により検出ガスが移動（振動）し、この矢印方向の検出ガスの移動（振動）がサーマルフローセンサ５１により検出されて、ノイズとして出力信号Ｖｏｕｔに重畳されてしまう。
【００１０】
図８は、赤外線ガス分析計に加わる振動の影響を示す波形図である。図において、（ａ）は時刻ｔｏにおいて赤外線ガス分析計に外部振動を加えた場合の、測定状態におけるサーマルフローセンサ５１の出力信号波形であり、（ｂ）は赤外線光源１を消灯した状態での、サーマルフローセンサ５１の出力信号波形である。
【００１１】
図から明らかなように、振動による出力信号波形の乱れは、ほぼ同じ形状を有しており、この乱れが同一の原因（振動）により発生し、本来の赤外線の吸収に起因する信号波形とは独立のものであることが分かる。
【００１２】
上記のように、赤外線ガス分析計に加わる振動がヒータ線５１１、５１２の配列方向と同じ方向の振動成分（Ｕｖｉｂ）を有するものであると、赤外光の吸収によりガス流通路内に発生する検出ガスの移動（Ｕｓｉｇ）とともに、サーマルフローセンサ５１により検出されてしまい、このノイズ成分を信号成分と分離することができない。
【００１３】
このような振動に由来するノイズ成分を出力信号から除去するために、下記のような技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−１８４２２７号公報
【００１４】
上記特許文献１には、サーマルフローセンサを有し試料セルを通過した赤外光と試料セルを通過しない赤外光との差を検出する検出器と、前記サーマルフローセンサと同じ向きに配置されたサーマルフローセンサを有する補償用検出器とを具備するとともに、前記測定用の検出器の出力と前記補償用検出器の出力との差分を求める補償部を有する赤外線ガス分析計が開示されている。
【００１５】
上記の提案は、補償部で測定用の検出器の出力と補償用検出器の出力との差分を求めることによって、赤外線ガス分析計にかかる振動の影響を効果的に除去するというものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記特許文献１においては、検出器と補償用検出器に同じ振動がかかった場合には、その振動の影響による信号の出力は同等であると想定していた。
しかし、検出器と補償用検出器において、基準側室や試料側室、流路などのガスが流通する空間の有無や形状の違いなどがある場合には、検出器と補償用検出器の両方に同じ振動がかかっても、その振動の影響による信号出力の大きさは同等にならない。
【００１７】
そのため、上記特許文献１のように、検出器の出力と補償用検出器の出力との差分を求めるだけでは、振動に由来するノイズ成分の影響の大幅な改善は見込めるものの、十分に補償することはできない。
【００１８】
本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、赤外線ガス分析計に加わる外部振動の影響を除去して、高精度の測定動作を行うことのできる赤外線ガス分析計およびその出力補償方法を実現することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記のような目的を達成するために、本発明の請求項１では、サーマルフローセンサを備え、試料ガスが流通する試料セルを通過した赤外光と試料セルを通過しない赤外光との差を検出する測定用検出器と、前記サーマルフローセンサと同じ向きに配置されたサーマルフローセンサを備え振動の影響を検出する補償用検出器と、この補償用検出器の出力を用いて前記測定用検出器の出力に含まれる振動の影響を補償する補償部を有し、試料ガス中の測定対象成分濃度を検出する赤外線ガス分析計において、
前記補償部は、
前記補償用検出器の出力からこの補償用検出器にかかる振動に起因する信号成分を求める第１の演算部と、
前記測定用検出器と前記補償用検出器に同じ振動がかかった際に前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数を備え、前記第１の演算部で求めた信号成分から前記測定用検出器で検出される出力信号に含まれる振動に起因する信号成分を求める第２の演算部と、
前記測定用検出器の出力から前記第２の演算部の出力を減算する第３の演算部と、
を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項２では、請求項１に記載の赤外線ガス分析計において、前記測定用検出器と前記補償用検出器とを一体に形成したことを特徴とする。
【００２１】
請求項３では、請求項１または２に記載の赤外線ガス分析計において、前記測定用および補償用の検出器におけるサーマルフローセンサは、それぞれ検出ガスの流通方向に対して平行な方向に配列された１組以上のヒータ線よりなることを特徴とする。
【００２２】
請求項４では、請求項１乃至３のいずれかに記載の赤外線ガス分析計において、前記第２の演算部は、前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数の代わりに、それぞれの検出器の出力信号の実測値から逆算して得た関数を使用することを特徴とする。
【００２３】
請求項５では、請求項１乃至４のいずれかに記載の赤外線ガス分析計において、前記第１の演算部で求めた信号成分を監視し、必要に応じて外部にアラームを発する振動量モニタ部を有することを特徴とする。
【００２４】
請求項６では、サーマルフローセンサを備え、試料ガスが流通する試料セルを通過した赤外光と試料セルを通過しない赤外光との差を検出する測定用検出器と、前記サーマルフローセンサと同じ向きに配置されたサーマルフローセンサを備え振動の影響を検出する補償用検出器と、この補償用検出器の出力を用いて前記測定用検出器の出力に含まれる振動の影響を補償する補償部を有し、試料ガス中の測定対象成分濃度を検出する赤外線ガス分析計の出力補償方法において、
前記補償用検出器の出力からこの補償用検出器にかかる振動に起因する信号成分を求める第１の演算ステップと、
前記測定用検出器と前記補償用検出器に同じ振動がかかった際に前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数を備え、前記第１の演算ステップで求めた信号成分から前記測定用検出器で検出される出力信号に含まれる振動に起因する信号成分を求める第２の演算ステップと、
前記測定用検出器の出力から前記第２の演算ステップの出力を減算する第３の演算ステップと、
を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項７では、請求項６に記載の赤外線ガス分析計の出力補償方法において、前記第２の演算ステップは、前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数の代わりに、それぞれの検出器の出力信号の実測値から逆算して得た関数を使用することを特徴とする。
【００２６】
請求項８では、請求項６または７に記載の赤外線ガス分析計の出力補償方法において、前記第１の演算ステップで求めた信号成分を監視し、必要に応じて外部にアラームを発することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
このように、補償用検出器の出力信号から測定用検出器の出力信号に含まれる振動に起因する信号成分を求め、測定用検出器の出力を補償することにより、赤外線ガス分析計に加わる外部振動の影響を除去して、高精度の測定動作を行うことのできる赤外線ガス分析計およびその出力補償方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を用いて本発明の赤外線ガス分析計およびその出力補償方法を説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明の赤外線ガス分析計およびその出力補償方法の一実施例を示す構成図である。図において、前記図５〜図８と同様のものは同一符号を付して示す。５２は補償用検出器で、ヒータ線５３１、５３２よりなるサーマルフローセンサ５３を有している。
【００３０】
補償用検出器５２は測定対象成分を含む検出ガスが充填された空間を有しており、その中にサーマルフローセンサ５３が配置されている。なお、図においては、サーマルフローセンサ５１、５３を配置する空間として、ガス流通路より多少広くなった部屋状の空間を例示しているが、空間の形状はこれに限られるものではない。また、サーマルフローセンサ５１、５３は同じ性能のものを使用する。
【００３１】
補償用検出器５２は測定用検出器５と等しく振動の影響を受けるように、測定用検出器５とともに固定されるか、または測定用検出器５と一体に形成されている。さらに、サーマルフローセンサ５３におけるヒータ線５３１、５３２は、サーマルフローセンサ５１におけるヒータ線５１１、５１２と同じ向きに配列されている。
なお、補償用検出器５２には、赤外光は入射しない。
【００３２】
１１、１２はサーマルフローセンサ５１、５３におけるヒータ線５１１、５１２、５３１、５３２の抵抗値変化（温度変化）を検出するブリッジ回路、１３はブリッジ回路１１の出力から装置に加わる振動の影響によるノイズ成分を除去する補償部である。
【００３３】
図２は、ブリッジ回路１１、１２の具体的な構成例を示す回路図である。図に示されるように、サーマルフローセンサ５１、５３のヒータ線５１１、５１２、５３１、５３２は、それぞれブリッジ回路１１、１２の２辺に挿入されており、検出ガスの移動に伴う抵抗値変化が出力電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２の変化として検出される。
【００３４】
ブリッジ回路１１においては、前記図７で説明したように、測定対象ガス濃度に応じた検出ガスの移動（矢印Ｕｓｉｇ）と振動に起因した検出ガスの移動（矢印Ｕｖｉｂ１）とが検出され、その出力信号Ｖｏ１は振動ノイズ成分を含んだものとなる。
これに対して、ブリッジ回路１２においては、振動のみに起因した検出ガスの移動（矢印Ｕｖｉｂ２）が検出され、これに応じた出力信号Ｖｏ２が得られる。
ここで、測定用検出器５と補償用検出器５２に同じ振動ｖが加えられている場合であっても、各検出器内部における基準側室や試料側室、流路などのガスが流通する空間の有無や形状の違いにより、サーマルフローセンサ５１と５３に生じる振動成分Ｕｖｉｂ１とＵｖｉｂ２は同じものにはならない。
【００３５】
以下に、外部から矢印Ｕｓｉｇと同じ方向にかかる振動ｖが赤外線ガス分析装置に加えられている場合に、どのようにサーマルフローセンサ５１の出力からノイズ成分を除去するかについて説明する。
【００３６】
図１において、測定用検出器５のサーマルフローセンサ５１に生じるガス流をＧ１とすると、ガス流Ｇ１は、赤外線光源の点滅によって生じるガス流（Ｕｓｉｇ）と、装置に加わる振動ｖによって生じるガス流（Ｕｖｉｂ１）の和である。
Ｇ１＝Ｕｓｉｇ＋Ｕｖｉｂ１ ・・・式１
分析値を求めるために必要なのはガス流Ｕｓｉｇのみである。ガス流Ｕｖｉｂ１はノイズ成分となる。
【００３７】
一方、補償用検出器５２のサーマルフローセンサ５３は、振動ｖによって生じるガス流（Ｇ２）を検出する。
Ｇ２＝Ｕｖｉｂ２ ・・・式２
【００３８】
振動ｖによってサーマルフローセンサ５１、５３に生じるガス流は、それぞれ振動ｖを変数とする伝達関数として表すことができる。サーマルフローセンサ５１の伝達関数をＦｃ、サーマルフローセンサ５３の伝達関数をＦｖとすると、
Ｕｖｉｂ２＝Ｆｖ（ｖ） ・・・式３
Ｕｖｉｂ１＝Ｆｃ（ｖ） ・・・式４
となる。
【００３９】
伝達関数ＦｖとＦｃの相違は、上述の通り基準側室や試料側室、流路などのガスが流通する空間の有無や形状の違いに起因するものである。伝達関数ＦｖとＦｃは、そのような違いを考慮した計算によりあらかじめ求めておく。ただし、計算による算出が困難な場合には、振動ｖの大きさと各検出器に生じるガス流の関係を実測により求め、実測値から逆算して得た関数を伝達関数として利用してもよい。
【００４０】
伝達関数Ｆｖの逆関数Ｆｖ−１は、式２および式３から以下のように表すことができる。
ｖ＝Ｆｖ−１（Ｇ２） ・・・式５
【００４１】
式４は、式５により、
Ｕｖｉｂ１＝Ｆｃ（Ｆｖ−１（Ｇ２）） ・・・式６
となる。
【００４２】
したがって、式１は、式６により
Ｕｓｉｇ＝Ｇ１−Ｕｖｉｂ１
＝Ｇ１−Ｆｃ（Ｆｖ−１（Ｇ２）） ・・・式７
となる。
【００４３】
式７において、ガス流Ｇ１、Ｇ２はサーマルフローセンサ５１、５３の出力から得られる。また、伝達関数Ｆｃ、伝達関数Ｆｖの逆関数Ｆｖ−１は計算により求まるものである。したがって、式７の計算を行なうことにより、振動の影響によるノイズ成分を含むガス流Ｇ１の測定値から、赤外線光源の点滅によるガス流Ｕｓｉｇ成分のみを取り出すことができる。
【００４４】
図３は式７の計算動作の流れを示すブロック図であり、補償部１３で実行される。
まず、ブリッジ回路１１、１２から、ガス流Ｇ１，Ｇ２に応じた電圧信号（Ｖｏ１，Ｖｏ２）が入力される。ガス流Ｇ１には振動ｖの影響によるノイズ成分Ｕｖｉｂ１も含まれている。
第１の演算部１３１では、入力されたガス流Ｇ２の信号から、あらかじめ求めてある伝達関数Ｆｖの逆関数Ｆｖ−１を用いて、装置に加えられている振動ｖを算出する。この振動ｖの情報は第２の演算部１３２に入力される。
第２の演算部１３２では、入力された振動ｖの情報から、伝達関数Ｆｃを用いて、ガス流Ｇ１に含まれるノイズ成分であるガス流Ｕｖｉｂ１に相当する信号を算出する。
第３の演算部１３３には、測定されたガス流Ｇ１の信号と、第２の演算部１３２で算出されたガス流Ｕｖｉｂ１に相当する信号が入力される。第３の演算部１３３では、これらの信号の差分をとることによって、ガス流Ｇ１から振動ｖによるノイズ成分であるガス流Ｕｖｉｂ１の影響を除去し、その結果赤外線光源の点滅によるガス流Ｕｓｉｇのみの信号を得ることができる。
【００４５】
なお、伝達関数Ｆｖ，Ｆｃはサーマルフローセンサ５１、５３の近傍で生じる伝達関数と、流路等で生じる伝達関数にさらに分離して考えることも可能である。
【００４６】
検出器５のサーマルフローセンサ５１の近傍と、検出器５３のサーマルフローセンサ５３の近傍の構造が同一とする。これらのサーマルフローセンサの近傍で生じる伝達関数をＦ１とすると、サーマルフローセンサ５３の伝達関数は、
Ｆｖ＝Ｆ１ ・・・式８
と表すことができる。
また、Ｆｖの逆関数Ｆｖ−１は、
Ｆｖ−１＝Ｆ１−１ ・・・式９
となる。
【００４７】
また、測定用検出器５において、基準側室、基準側室や試料側室、流路などからなる空間から生じる伝達関数Ｆ２とすると、サーマルフローセンサ５１の伝達関数は、
Ｆｃ＝Ｆ１＋Ｆ２ ・・・式１０
と表すことができる。
このため、サーマルフローセンサ５１に生じるガス流Ｇ１は、
Ｇ１＝（Ｆ１（ｖ）＋Ｆ２（ｖ））＋Ｕｓｉｇ ・・・式１１
となる。
【００４８】
式７を式９と式１０を用いて変形すると、
Ｕｓｉｇ＝Ｇ１−Ｆｃ（Ｆ１−１（Ｇ２））
＝Ｇ１−Ｆｃ（ｖ）
＝Ｇ１−（Ｆ１（ｖ）＋Ｆ２（ｖ）） ・・・式１２
となる。
したがって、伝達関数Ｆ１およびＦ２をあらかじめ計算または実測により求めておけば、あとはガス流Ｇ１とＧ２の測定により、赤外線光源の点滅によるガス流Ｕｓｉｇの信号を得ることができる。
【００４９】
図４は式１２の計算動作の流れを示すブロック図である。
第１の演算部１３４では、入力されたガス流Ｇ２の信号から、あらかじめ求めてある伝達関数Ｆ１の逆関数Ｆ１−１を用いて、装置に加えられている振動ｖを算出する。この振動ｖの情報は第２の演算部１３５に入力される。
第２の演算部１３５では、まず１３５ａにおいて入力された振動ｖを伝達関数Ｆ２に代入してＦ２（ｖ）を求め、さらに１３５ｂにおいてＦ１（ｖ）とＦ２（ｖ）を加算して、ガス流Ｇ１に含まれるノイズ成分Ｕｖｉｂ１に相当するＦ１（ｖ）＋Ｆ２（ｖ）を算出する。
第３の演算部１３６には、測定されたガス流Ｇ１の信号と、第２の演算部で算出されたガス流Ｕｖｉｂ１に相当する信号が入力される。第３の演算部１３６では、これらの信号の差分をとることによって、ガス流Ｇ１から振動ｖによるノイズ成分であるガス流Ｕｖｉｂ１の影響を除去し、その結果赤外線光源の点滅によるガス流Ｕｓｉｇのみの信号を得ることができる。
【００５０】
なお、一般的には、Ｆ１（ｖ）はガスの流れに対して生じる抵抗による一次遅れ、Ｆ２（ｖ）はガス流路における抵抗と、基準側室および試料側室のガスの弾性による二次遅れとなる。
【００５１】
このように、測定用検出器５と補償用検出器５２とにおけるガス流路等の形状の違いを考慮して、補償用検出器５２の出力信号から測定用検出器５の出力信号に含まれる振動に起因する信号成分を求め、測定用検出器５の出力を補償することにより、赤外線ガス分析計に加わる外部振動の影響を除去して、高精度の測定動作を行うことができる。
【００５２】
なお、サーマルフローセンサ５１、５３の構成およびブリッジ回路１１，１２の構成は、図に示されたものに限らず、特許文献１に記載されているような様々な構成が採用可能である。
【実施例２】
【００５３】
前記実施例１に示した赤外線ガス分析計では、第１の演算部１３１または１３４において、振動ｖの情報を得ることができる。
ｖ＝Ｆｖ−１（Ｇ２） ・・・式５
【００５４】
そこで、この振動ｖを常時監視する振動量モニタ部を設け、振動ｖが赤外線ガス分析計にとって過度の振動であった場合に装置外部にアラームを発する。
【００５５】
このように、振動アラームを発する機能を持たせることにより、赤外線ガス分析計が過度の振動下で使用されるのを防止したり、赤外線ガス分析計の故障防止に役立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は本発明の赤外線ガス分析計およびその出力補償方法の一実施例を示す構成図。
【図２】図２はブリッジ回路１１、１２の具体的な構成例を示す回路図。
【図３】図３は式７の計算動作の流れを示すブロック図。
【図４】図４は式１２の計算動作の流れを示すブロック図。
【図５】図５は従来の赤外線ガス分析計の一例を示す構成図。
【図６】図６は振動の影響を説明するための概念図。
【図７】図７はヒータ線５１１、５１２における温度変化（抵抗値変化）を検出するブリッジ回路。
【図８】図８は赤外線ガス分析計に加わる振動の影響を示す波形図。
【符号の説明】
【００５７】
１ 赤外線光源
２ 分配セル
３ 基準セル
４ 試料セル
５ 検出器
５０１ 基準側室
５０２ 試料側室
５２ 補償用検出器
５１、５３ サーマルフローセンサ
５１１、５１２、５３１、５３２ ヒータ線
６ 回転セクタ
７ 信号処理回路
８ 同期モータ
９ トリマ
１１、１２ ブリッジ回路
１３ 補償部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーマルフローセンサを備え、試料ガスが流通する試料セルを通過した赤外光と試料セルを通過しない赤外光との差を検出する測定用検出器と、前記サーマルフローセンサと同じ向きに配置されたサーマルフローセンサを備え振動の影響を検出する補償用検出器と、この補償用検出器の出力を用いて前記測定用検出器の出力に含まれる振動の影響を補償する補償部を有し、試料ガス中の測定対象成分濃度を検出する赤外線ガス分析計において、
前記補償部は、
前記補償用検出器の出力からこの補償用検出器にかかる振動に起因する信号成分を求める第１の演算部と、
前記測定用検出器と前記補償用検出器に同じ振動がかかった際に前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数を備え、前記第１の演算部で求めた信号成分から前記測定用検出器で検出される出力信号に含まれる振動に起因する信号成分を求める第２の演算部と、
前記測定用検出器の出力から前記第２の演算部の出力を減算する第３の演算部と、
を有することを特徴とする赤外線ガス分析計。
【請求項２】
前記測定用検出器と前記補償用検出器とを一体に形成したことを特徴とする請求項１に記載の赤外線ガス分析計。
【請求項３】
前記測定用および補償用の検出器におけるサーマルフローセンサは、それぞれ検出ガスの流通方向に対して平行な方向に配列された１組以上のヒータ線よりなることを特徴とする請求項１または２に記載の赤外線ガス分析計。
【請求項４】
前記第２の演算部は、前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数の代わりに、それぞれの検出器の出力信号の実測値から逆算して得た関数を使用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の赤外線ガス分析計。
【請求項５】
前記第１の演算部で求めた信号成分を監視し、必要に応じて外部にアラームを発する振動量モニタ部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の赤外線ガス分析計。
【請求項６】
サーマルフローセンサを備え、試料ガスが流通する試料セルを通過した赤外光と試料セルを通過しない赤外光との差を検出する測定用検出器と、前記サーマルフローセンサと同じ向きに配置されたサーマルフローセンサを備え振動の影響を検出する補償用検出器と、この補償用検出器の出力を用いて前記測定用検出器の出力に含まれる振動の影響を補償する補償部を有し、試料ガス中の測定対象成分濃度を検出する赤外線ガス分析計の出力補償方法において、
前記補償用検出器の出力からこの補償用検出器にかかる振動に起因する信号成分を求める第１の演算ステップと、
前記測定用検出器と前記補償用検出器に同じ振動がかかった際に前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数を備え、前記第１の演算ステップで求めた信号成分から前記測定用検出器で検出される出力信号に含まれる振動に起因する信号成分を求める第２の演算ステップと、
前記測定用検出器の出力から前記第２の演算ステップの出力を減算する第３の演算ステップと、
を有することを特徴とする赤外線ガス分析計の出力補償方法。
【請求項７】
前記第２の演算ステップは、前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数の代わりに、それぞれの検出器の出力信号の実測値から逆算して得た関数を使用することを特徴とする請求項６に記載の赤外線ガス分析計の出力補償方法。
【請求項８】
前記第１の演算ステップで求めた信号成分を監視し、必要に応じて外部にアラームを発することを特徴とする請求項６または７に記載の赤外線ガス分析計の出力補償方法。
【請求項１】
サーマルフローセンサを備え、試料ガスが流通する試料セルを通過した赤外光と試料セルを通過しない赤外光との差を検出する測定用検出器と、前記サーマルフローセンサと同じ向きに配置されたサーマルフローセンサを備え振動の影響を検出する補償用検出器と、この補償用検出器の出力を用いて前記測定用検出器の出力に含まれる振動の影響を補償する補償部を有し、試料ガス中の測定対象成分濃度を検出する赤外線ガス分析計において、
前記補償部は、
前記補償用検出器の出力からこの補償用検出器にかかる振動に起因する信号成分を求める第１の演算部と、
前記測定用検出器と前記補償用検出器に同じ振動がかかった際に前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数を備え、前記第１の演算部で求めた信号成分から前記測定用検出器で検出される出力信号に含まれる振動に起因する信号成分を求める第２の演算部と、
前記測定用検出器の出力から前記第２の演算部の出力を減算する第３の演算部と、
を有することを特徴とする赤外線ガス分析計。
【請求項２】
前記測定用検出器と前記補償用検出器とを一体に形成したことを特徴とする請求項１に記載の赤外線ガス分析計。
【請求項３】
前記測定用および補償用の検出器におけるサーマルフローセンサは、それぞれ検出ガスの流通方向に対して平行な方向に配列された１組以上のヒータ線よりなることを特徴とする請求項１または２に記載の赤外線ガス分析計。
【請求項４】
前記第２の演算部は、前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数の代わりに、それぞれの検出器の出力信号の実測値から逆算して得た関数を使用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の赤外線ガス分析計。
【請求項５】
前記第１の演算部で求めた信号成分を監視し、必要に応じて外部にアラームを発する振動量モニタ部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の赤外線ガス分析計。
【請求項６】
サーマルフローセンサを備え、試料ガスが流通する試料セルを通過した赤外光と試料セルを通過しない赤外光との差を検出する測定用検出器と、前記サーマルフローセンサと同じ向きに配置されたサーマルフローセンサを備え振動の影響を検出する補償用検出器と、この補償用検出器の出力を用いて前記測定用検出器の出力に含まれる振動の影響を補償する補償部を有し、試料ガス中の測定対象成分濃度を検出する赤外線ガス分析計の出力補償方法において、
前記補償用検出器の出力からこの補償用検出器にかかる振動に起因する信号成分を求める第１の演算ステップと、
前記測定用検出器と前記補償用検出器に同じ振動がかかった際に前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数を備え、前記第１の演算ステップで求めた信号成分から前記測定用検出器で検出される出力信号に含まれる振動に起因する信号成分を求める第２の演算ステップと、
前記測定用検出器の出力から前記第２の演算ステップの出力を減算する第３の演算ステップと、
を有することを特徴とする赤外線ガス分析計の出力補償方法。
【請求項７】
前記第２の演算ステップは、前記測定用検出器で検出される出力信号と前記補償用検出器で検出される出力信号との関係を表す関数の代わりに、それぞれの検出器の出力信号の実測値から逆算して得た関数を使用することを特徴とする請求項６に記載の赤外線ガス分析計の出力補償方法。
【請求項８】
前記第１の演算ステップで求めた信号成分を監視し、必要に応じて外部にアラームを発することを特徴とする請求項６または７に記載の赤外線ガス分析計の出力補償方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−８２８１５（Ｐ２００８−８２８１５Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６２０１８（Ｐ２００６−２６２０１８）
【出願日】平成１８年９月２７日（２００６．９．２７）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２７日（２００６．９．２７）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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