特許ウォッチ

公開番号2025066906
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2023176470
出願日2023-10-12
発明の名称分析システム
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人旺知国際特許事務所
主分類G01N 21/39 20060101AFI20250417BHJP(測定;試験)
要約【課題】観測対象ガスの濃度を分析するための検出信号のノイズを有効に低減する。
【解決手段】分析システムは、測定空間における観測対象ガスの濃度を分析するシステムであり、検出光を出射する発光素子と、観測対象ガスの吸光波長を含む掃引範囲内で検出光の波長を掃引する波長制御部と、測定空間を通過した検出光の受光により受光信号を生成する受光素子と、受光信号に対するロックイン検波により検出信号Daを生成する信号検波部と、検出信号Daに対するウェーブレット変換により信号特性を算定し、信号特性のうち所定の遮断周波数を上回る周波数成分の成分値を低減する信号処理部61と、信号処理部61による処理結果に応じて観測対象ガスの濃度を特定する分析処理部62とを具備する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
測定空間における観測対象ガスの濃度を分析する分析システムであって、
検出光を出射する発光素子と、
前記観測対象ガスの吸光波長を含む掃引範囲内で前記検出光の波長を掃引する波長制御部と、
前記測定空間を通過した前記検出光の受光により受光信号を生成する受光素子と、
前記受光信号に対するロックイン検波により検出信号を生成する信号検波部と、
前記検出信号に対するウェーブレット変換により信号特性を算定し、前記信号特性のうち所定の遮断周波数を上回る周波数成分の成分値を低減する信号処理部と、
前記信号処理部による処理結果に応じて前記観測対象ガスの濃度を特定する分析処理部と
を具備する分析システム。
続きを表示（約 210 文字）【請求項２】
前記信号処理部は、前記遮断周波数を上回る周波数成分の成分値をゼロに置換する
請求項１の分析システム。
【請求項３】
前記波長制御部は、前記掃引範囲の範囲幅を変更可能である
請求項１または請求項２の分析システム。
【請求項４】
前記掃引範囲は、前記信号処理部による処理後の信号強度が所定値を上回るように設定される
請求項１の分析システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、特定のガスの濃度を特定する技術に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
測定空間内における特定のガス（以下「観測対象ガス」という）の濃度をレーザ光の照射により特定する技術が従来から提案されている。例えば特許文献１に開示されたレーザ式ガス分析計は、検出光を出射するレーザ素子と、観測対象ガスの吸光波長を含む掃引範囲内で検出光の波長を掃引する変調光生成部と、測定空間を通過した検出光の受光により検出信号を生成する受光素子と、検出信号の分析により観測対象ガスの濃度（有無を含む）を特定する処理部とを具備する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－１０６７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
分析対象となる検出信号は、例えば回路素子に起因したホワイトノイズ等、周波数領域の広範囲にわたるノイズを含む。検出信号のうち観測対象ガスの特性が反映された目的成分を充分に維持しながらノイズを高精度に除去することは実際には困難である。以上の事情を考慮して、本開示のひとつの態様は、観測対象ガスの濃度を分析するための検出信号のノイズを有効に低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本開示のひとつの態様に係る分析システムは、測定空間における観測対象ガスの濃度を分析する分析システムであって、検出光を出射する発光素子と、前記観測対象ガスの吸光波長を含む掃引範囲内で前記検出光の波長を掃引する波長制御部と、前記測定空間を通過した前記検出光の受光により受光信号を生成する受光素子と、前記受光信号に対するロックイン検波により検出信号を生成する信号検波部と、前記検出信号に対するウェーブレット変換により信号特性を算定し、前記信号特性のうち所定の遮断周波数を上回る周波数成分の成分値を低減する信号処理部と、前記信号処理部による処理結果に応じて前記観測対象ガスの濃度を特定する分析処理部とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
第１実施形態における分析システムの構成図である。
観測対象ガスの吸光特性を表すグラフである。
検出光Ｌの波長の掃引に関する説明図である。
検出信号の波形図である。
情報処理装置の構成を例示するブロック図である。
情報処理装置の機能的な構成を例示するブロック図である。
ウェーブレット関数の模式図である。
検出信号に対するウェーブレット変換の結果に関する説明図である。
信号特性の模式図である。
ノイズ低減部による処理の説明図である。
ノイズの除去の前後における検出信号の波形図である。
遮断周波数と検出信号の信号強度との関係を表すグラフである。
分析処理のフローチャートである。
第２実施形態における検出光の波長の掃引に関する説明図である。
検出信号の波形図である。
掃引範囲の範囲幅と検出信号の信号特性との関係に関する説明図である。
第２実施形態におけるノイズ低減部による処理の説明図である。
遮断周波数と検出信号の信号強度との関係を表すグラフである。
観測対象ガスの濃度を分析した結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、各図面においては、各要素の寸法および縮尺が実際の製品とは相違する場合がある。また、以下に説明する形態は、本開示を実施する場合に想定される例示的な一形態である。したがって、本開示の範囲は、以下に例示する形態には限定されない。
【０００８】
Ａ：第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る分析システム１００の構成図である。分析システム１００は、観測対象となるガス（以下「観測対象ガス」という）の濃度を分析するための濃度測定システムである。第１実施形態の分析システム１００は、波長変調光分光法により観測対象ガスの濃度を分析する。
【０００９】
観測対象ガスは、流路１０の内部の空間（以下「測定空間１５」という）を流通する気体である。流路１０は、例えば産業プロセスまたは化学プロセスにおいて発生した観測対象ガスが流通する煙道であり、相互に対向する第１壁部１１と第２壁部１２とを含む。測定空間１５は、第１壁部１１と第２壁部１２との間の空間である。第１壁部１１には開口１１１が形成され、第２壁部１２には開口１２１が形成される。
【００１０】
図２は、観測対象ガスにおける照射光の波長と吸光強度との関係を表すグラフである。図２に例示される通り、観測対象ガスの吸光強度は、当該観測対象ガスの種類に固有の吸光波長λ0において極大となる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許