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公開番号2024076605
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-06
出願番号2022188233
出願日2022-11-25
発明の名称レーザ式ガス分析計
出願人富士電機株式会社
代理人インフォート弁理士法人,個人,個人,個人,個人
主分類G01N 21/39 20060101AFI20240530BHJP(測定;試験)
要約【課題】測定対象ガスに応じて適宜、変調条件を設定して、測定誤差の低減を図ることができるレーザ式ガス分析計を提供する。
【解決手段】本発明は、測定対象空間に存在する測定対象ガスのガス分析を行うレーザ式ガス分析計であって、レーザ素子(12)と、変調光生成部(11)と、受光素子(22)と、受光信号処理部(21)と、を備え、変調光生成部は、デジタルアナログ変換器(112)を用い、任意に設定された波長変調振幅及び波長変調周波数による波長掃引を行うように駆動電流を出力し、受光信号処理部は、前記任意に設定された前記波長変調周波数に対応したフィルタ特性をデジタル制御で変更可能なフィルタ回路(212、213)を備えており、フィルタ回路を用いて、波長変調周波数の整数倍での周波数成分が抽出される、ことを特徴とする。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
測定対象空間に存在する測定対象ガスのガス分析を行うレーザ式ガス分析計であって、
前記測定対象ガスの吸収線スペクトルの光吸収波長を含む波長帯域のレーザ光を出射するレーザ素子と、
前記測定対象ガスの吸収線スペクトルの光吸収波長を含む波長帯域で波長を掃引し、かつ波長が変調されるように駆動電流を前記レーザ素子に供給する変調光生成部と、
を有する発光部と、
前記測定対象空間を通過した前記レーザ光を受光する受光素子と、
前記受光素子から出力された検出信号に対し、波長変調周波数の整数倍での周波数でロックイン検出して得られたロックイン検波波形の振幅に基づいて前記測定対象ガスの分析を行う受光信号処理部と、
を有する受光部と、を備え、
前記変調光生成部は、デジタルアナログ変換器を用い、任意に設定された波長変調振幅及び波長変調周波数による波長掃引を行うように前記駆動電流を出力し、
前記受光信号処理部は、前記任意に設定された前記波長変調周波数に対応したフィルタ特性をデジタル制御で変更可能なフィルタ回路を備えており、前記フィルタ回路を用いて、前記波長変調周波数の整数倍での周波数成分が抽出される、ことを特徴とするレーザ式ガス分析計。
続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
前記変調光生成部と、前記受光信号処理部との双方に通信可能な検出パラメータ設定部が設けられており、
前記検出パラメータ設定部にて設定された前記波長変調振幅及び前記波長変調周波数が前記デジタルアナログ変換器に送信されるとともに、前記波長変調周波数が前記フィルタ回路に送信される、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ式ガス分析計。
【請求項３】
複数の前記波長変調振幅で掃引した場合の前記ロックイン検波波形の振幅が最大となる前記波長変調振幅と、複数の前記波長変調周波数で掃引した場合のガス濃度の測定値ばらつきが最小となる前記波長変調周波数とが、それぞれ設定される、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ式ガス分析計。
【請求項４】
前記レーザ光の中心波長が、前記測定対象ガスの吸収スペクトルの中心波長となるように調整され、続いて、前記波長変調振幅及び前記波長変調周波数が設定される、ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ式ガス分析計。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間内の各種の測定対象ガスの有無や濃度を分析するレーザ式ガス分析計に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１の測定対象ガスのガス分析は、波長変調分光法により検出を行う。すなわち、駆動電流によって波長を掃引し、かつ特定の周波数で変調したレーザ光を波長可変レーザ光源が出射し、そのレーザ光を光検出器が検出し、ロックイン増幅器が信号を変調周波数の逓倍でロックイン検出し、このロックイン検波波形の振幅からガス濃度を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－１０６７４２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ノイズの影響を受けて、理想的なロックイン検波波形を得ることができず、信号ノイズ比が低下して、高精度なガス濃度検出ができなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ノイズによる測定誤差の低減を図ることができるレーザ式ガス分析計を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、測定対象空間に存在する測定対象ガスのガス分析を行うレーザ式ガス分析計であって、前記測定対象ガスの吸収線スペクトルの光吸収波長を含む波長帯域のレーザ光を出射するレーザ素子と、前記測定対象ガスの吸収線スペクトルの光吸収波長を含む波長帯域で波長を掃引し、かつ波長が変調されるように駆動電流を前記レーザ素子に供給する変調光生成部と、を有する発光部と、前記測定対象空間を通過した前記レーザ光を受光する受光素子と、前記受光素子から出力された検出信号に対し、波長変調周波数の整数倍での周波数でロックイン検出して得られたロックイン検波波形の振幅に基づいて前記測定対象ガスの分析を行う受光信号処理部と、を有する受光部と、を備え、前記変調光生成部は、デジタルアナログ変換器を用い、任意に設定された波長変調振幅及び波長変調周波数による波長掃引を行うように前記駆動電流を出力し、前記受光信号処理部は、前記任意に設定された前記波長変調周波数に対応したフィルタ特性をデジタル制御で変更可能なフィルタ回路を備えており、前記フィルタ回路を用いて、前記波長変調周波数の整数倍での周波数成分が抽出される、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の一態様は、前記変調光生成部と、前記受光信号処理部との双方に通信可能な検出パラメータ設定部が設けられており、前記検出パラメータ設定部にて設定された前記波長変調振幅及び前記波長変調周波数が前記デジタルアナログ変換器に送信されるとともに、前記波長変調周波数が前記フィルタ回路に送信される、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様は、複数の前記波長変調振幅で掃引した場合の前記ロックイン検波波形の振幅が最大となる前記波長変調振幅と、複数の前記波長変調周波数で掃引した場合のガス濃度の測定値ばらつきが最小となる前記波長変調周波数とが、それぞれ設定される、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様は、前記レーザ光の中心波長が、前記測定対象ガスの吸収スペクトルの中心波長となるように調整され、続いて、前記波長変調振幅及び前記波長変調周波数が設定される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ガス濃度測定時の変調光の波長変調振幅及び波長変調周波数の変調条件を任意に設定でき、フィルタ回路をデジタル制御化して、測定対象ガスに適した変調条件を適宜設定できる。これにより、ノイズによる測定誤差を低減し、ガス濃度の算出精度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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