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公開番号2025180137
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-11
出願番号2024087274
出願日2024-05-29
発明の名称レーザ式ガス分析装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人
主分類G01N 21/3504 20140101AFI20251204BHJP(測定;試験)
要約【課題】本開示は、測定対象ガスに対する水分の影響を抑制するレーザ式ガス分析装置を提供する。
【解決手段】測定対象空間に存在する測定対象ガスの濃度を測定するレーザ式ガス分析装置であって、レーザ素子を含む発光光学系と、前記測定対象ガスの吸収スペクトルの光吸収波長を含む第1波長帯域、及び水の吸収スペクトルの光吸収波長を含む第2波長帯域で波長が掃引され、かつ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、受光光学系と、前記測定対象ガスの濃度を算出する受光信号処理部と、を有する受光部と、を備え、前記測定対象ガスの濃度を算出する際の水の光吸収によるノイズを除去する補正を行う水分補正処理部を有し、前記水分補正処理部は、前記測定対象ガスの温度に基づいて、前記補正の要否を判定し、前記補正が必要であると判定した場合にのみ、前記補正を行う。
【選択図】図1
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濃度を測定するレーザ式ガス分析装置であって、
前記測定対象ガスの吸収スペクトルの光吸収波長、及び水の吸収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を含む発光光学系と、前記測定対象ガスの吸収スペクトルの光吸収波長を含む第１波長帯域、及び水の吸収スペクトルの光吸収波長を含む第２波長帯域で波長が掃引され、かつ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光学系と、前記受光光学系から出力された検出信号を処理することにより前記測定対象ガスの濃度を算出する受光信号処理部と、を有する受光部と、
を備え、
前記受光信号処理部は、前記検出信号に含まれる、前記第２波長帯域における前記レーザ光に対応する信号成分を用いて、前記測定対象ガスの濃度を算出する際の水の光吸収によるノイズを除去する補正を行う水分補正処理部を有し、
前記水分補正処理部は、前記測定対象ガスの温度に基づいて、前記補正の要否を判定し、前記補正が必要であると判定した場合にのみ、前記補正を行うレーザ式ガス分析装置。
続きを表示（約 470 文字）【請求項２】
前記第１波長帯域と前記第２波長帯域とは、重ならない請求項１に記載のレーザ式ガス分析装置。
【請求項３】
前記レーザ素子の数は、１つである請求項２に記載のレーザ式ガス分析装置。
【請求項４】
前記レーザ素子は、前記第１波長帯域における前記レーザ光と前記第２波長帯域における前記レーザ光とを時分割で出射する請求項３に記載のレーザ式ガス分析装置。
【請求項５】
前記レーザ素子は、水の吸収スペクトルの第１光吸収波長及び第２光吸収波長を含む波長帯域の前記レーザ光を出射し、
前記第１光吸収波長は、前記第２波長帯域に含まれ、前記第２光吸収波長は、前記第１波長帯域に含まれる請求項４に記載のレーザ式ガス分析装置。
【請求項６】
前記水分補正処理部は、前記測定対象ガスの温度が、予め定めた基準温度以上である場合に、前記補正が必要であると判定し、前記基準温度未満である場合に、前記補正が不要であると判定する請求項１から５のいずれか一項に記載のレーザ式ガス分析装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザ式ガス分析装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
気体状のガス分子は、それぞれ固有の光吸収波長及び吸収強度を表す吸収スペクトルを有する。また、レーザ光は、特定の波長でスペクトル線幅が狭い光である。レーザ式ガス分析装置は、レーザ素子が、気体状のガス分子である測定対象ガスが吸収する光吸収波長のレーザ光を発光し、測定対象ガスにレーザ光を吸収させ、その光吸収波長におけるレーザ光の吸収量に基づいて測定対象ガスの有無を検出する。加えて、レーザ式ガス分析装置は、光吸収波長におけるレーザ光の吸収量が測定対象ガスの濃度に比例するため濃度を検出することもできる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、測定対象ガスの吸収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を有する発光部と、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を有する受光部とを備えるレーザ式ガス分析計が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
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】
【０００５】
このようなレーザ式ガス分析装置は、精度よく測定対象ガスの濃度を測定するために未だ改善の余地がある。測定対象ガスが存在する空間が、例えば、煙突や炉等である場合、空間に水分が存在し、測定対象ガスの光吸収波長の近傍に、水の光吸収波長が存在すると、測定対象ガスの測定値が減衰する等、水分が誤差要因として測定対象ガスの測定値に影響を与える可能性がある。
【０００６】
本開示は、測定対象ガスに対する水分の影響を抑制するレーザ式ガス分析装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様は、測定対象空間に存在する測定対象ガスの濃度を測定するレーザ式ガス分析装置であって、前記測定対象ガスの吸収スペクトルの光吸収波長、及び水の吸収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を含む発光光学系と、前記測定対象ガスの吸収スペクトルの光吸収波長を含む第１波長帯域、及び水の吸収スペクトルの光吸収波長を含む第２波長帯域で波長が掃引され、かつ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光学系と、前記受光光学系から出力された検出信号を処理することにより前記測定対象ガスの濃度を算出する受光信号処理部と、を有する受光部と、を備え、前記受光信号処理部は、前記検出信号に含まれる、前記第２波長帯域におけるレーザ光に対応する信号成分を用いて、前記測定対象ガスの濃度を算出する際の水の光吸収によるノイズを除去する補正を行う水分補正処理部を有し、前記水分補正処理部は、前記測定対象ガスの温度に基づいて、前記補正の要否を判定し、前記補正が必要であると判定した場合にのみ、前記補正を行う。
【発明の効果】
【０００８】
本開示のレーザ式ガス分析装置によれば、測定対象ガスに対する水分の影響を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本実施形態に係るレーザ式ガス分析装置の構成を示す図である。
測定対象ガスの吸収スペクトル及び水の吸収スペクトルを示す図である。
検出信号の処理のフローを示す図である。
レーザ素子から出射される変調光の波形を示す図である。
受光信号処理部における受光信号の処理波形を示す図である。
雰囲気の温度と水分濃度の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
（【００１１】以降は省略されています）

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