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JP3342266B2 - 赤外線ガス分析装置における光源の断線検出方法および装置 - Google Patents
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JP3342266B2 - 赤外線ガス分析装置における光源の断線検出方法および装置 - Google Patents

赤外線ガス分析装置における光源の断線検出方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はパルス幅制御される
赤外光源を備えた赤外線ガス分析装置における光源の断
線検出方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】前記赤外線ガス分析装置は、ガスが特定
の波長域の赤外光を吸収することを利用して、特定のガ
スを測定するもので、赤外光源の光量がガス分析に適切
な強さであることが求められる。このために従来は赤外
線ガス分析装置の赤外光源に遮光板を設け、その遮光量
により、赤外光源からの赤外光の強さを調整していた。
【0003】そして、前記赤外光源はフィラメントによ
って形成されていることが多いが、これが断線した場合
には、測定結果に異常な値が発生する。そこで、従来よ
り測定者がこの測定結果の異常を見て赤外光源の断線を
判断し、光源フィラメントの断線を測定者自身が目視に
よって確認し、光源フィラメントを交換する必要があっ
た。
【0004】あるいは、前記赤外光源のフィラメントの
断線を自動的に判別する方法としては、図3に示すよう
な回路が考えられる。図3において、21は赤外線ガス
分析装置の赤外光源、22は電源、Rは赤外光源21と
電源22との間の電力供給線23に介装された小さな抵
抗値を持つ抵抗、Vはこの抵抗Rに並列に設けた電圧計
である。
【0005】そして、前記抵抗Rの両端に生じる電圧降
下を電圧計Vでモニタすることによって、抵抗Rおよび
赤外光源21に流れる電流を測定することができ、この
電圧降下がなくなったときに赤外光源21の断線を判別
することにより、図外の断線発生アラームを鳴らすので
ある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の目視
による赤外光源の断線の確認方法では、赤外線ガス分析
装置から異常な分析結果が出力されて始めて判断される
ものであるだけでなく、この測定値の異常を赤外光源の
断線によるものであることを認識するためには、多くの
熟達した経験を要していた。
【0007】また、図3のような光源の断線を判断する
電気回路を設けた場合には、赤外光源21に電流測定用
の抵抗Rを直列に接続しているため、周囲の温度により
抵抗Rの抵抗値が変化し、赤外光源21に印加される電
圧が変化する。そして、この抵抗Rによって赤外光に温
度変動が発生するので、測定値に誤差が発生するという
問題があった。また、赤外光源21の回路内に抵抗Rを
挿入する必要があるために、回路設計の変更が加わり、
これがコスト高の原因となっていた。
【0008】本発明はこのような実情を考慮に入れて成
されたものであって、赤外線ガス分析計などに用いられ
る赤外光源の光源フィラメントの断線を、分析精度に影
響を与えずに、確実に判別する赤外線ガス分析装置にお
ける光源の断線検出方法および装置を提供することを目
的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、パ
ルス幅変調される電圧により光量調整される赤外光源を
備えた赤外線ガス分析装置において、前記赤外光源が単
安定マルチバイブレータに接続されることにより、赤外
光源へ供給される電源電圧を、電圧パルスの周期以上の
回路定数を有する単安定マルチバイブレータに入力し、
赤外光源が断線により開放状態となって電源電圧がパル
ス変動しなくなり、この単安定マルチバイブレータの出
力が変化することによって赤外光源の断線を判別するこ
とを特徴としている。
【0010】また、直流電源と、セルを照射するための
赤外光源と、前記直流電源の出力と赤外光源との間に接
続されるトランジスタと、前記赤外光源にかけられる電
源電圧をパルス幅変調する制御信号をトランジスタに出
力するパルス幅変調制御部とを備えた赤外線ガス分析装
置において、前記電圧パルスの周期以上の回路定数を有
し、前記赤外光源が接続されることで、前記トランジス
タの出力電圧が入力され、赤外光源が断線により開放状
態となって電源電圧がパルス変動しなくなることによ
り、赤外光源の断線検出信号を出力する単安定マルチバ
イブレータを設けている。
【0011】そして、単安定マルチバイブレータの回路
定数が、電圧パルスの周期の2倍以上あるようにするこ
とにより、電源パルスの発生回路が電圧パルスを一つ抜
かすことがあったとしても、この飛ばされた1パルスに
よって単安定マルチバイブレータがフィラメントの断線
を判断することがない。つまり、単安定マルチバイブレ
ータによる断線判断の信頼性を増すことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の赤外線ガス分析
装置における光源の断線検出装置の一例を示すものであ
る。この図1に基づいて、赤外線ガス分析装置における
光源の断線検出を行う方法の一例を以下に説明する。
【0013】図1において、1は赤外線ガス分析装置、
2は例えば5Vの一定電圧を出力する直流電源、3,4
はこの直流電源にそれぞれのソース端子が接続されるF
ET、5,6はそれぞれこのFET3,4のドレン端子
に接続される赤外光源、7はこの赤外光源5,6の赤外
光を光学的に遮断するチョッパである。8,9はそれぞ
れチョッパ7を介して赤外光源5,6からの赤外光を透
過させるセルであり、セル8の内部にはリファレンスガ
スが封入され、セル9の内部にはサンプルガスSが供給
される。
【0014】10,11はそれぞれセル8,9の他端側
に配置される干渉フィルタ、12はこの干渉フィルタ1
0,11を透過する赤外光を検出するコンデンサマイク
ロホン型の検出器、13はこの検出器12の出力を増幅
するプリアンプである。
【0015】14は赤外光源5,6に供給される電源電
圧をパルス幅変調(PWM変調)するパルス幅変調制御
信号をFET3,4のゲート端子に出力するパルス幅変
調制御部(PWM変調制御部)、15はFET3,4の
動作を安定させるために、FET3,4の温度を例えば
55℃に温度調整する温度調整回路である。
【0016】この赤外線ガス分析装置1によれば、赤外
光源5,6がPWM変調されているので電圧パルスのデ
ューティを変化させることにより、赤外光源5,6に供
給される電圧のみかけの大きさを変えて、赤外光源5,
6の光量を自在に調整できるので、赤外線ガス分析に最
適な光量を照射させることにより、赤外線ガス分析装置
1の分析精度を向上させることができる。
【0017】本発明は、赤外線ガス分析装置1の分析精
度に影響を与えることなく、赤外光源5,6の光源フィ
ラメントの断線を確実に検知できる断線検出方法を提供
するものであり、この断線検出方法を実施するための極
めて簡素化された構成として、以下の断線検出装置を用
いている。
【0018】16は単安定マルチバイブレータであり、
この単安定マルチバイブレータ16の入力端子には、前
記各光源5,6への電源線上の各点P1 ,P2 が接続さ
れることにより、前記FET3,4の出力電圧VO が単
安定マルチバイブレータ16に入力される。つまり、単
安定マルチバイブレータ16は各光源5,6に供給され
る電圧信号を検知し、この電源電圧VO がパルス変動す
るするかどうかを各別に判別するものである。したがっ
て、この単安定マルチバイブレータ16の出力は各々光
源5,6の断線検出信号S16である。
【0019】図2は前記単安定マルチバイブレータ16
に入力される信号と、単安定マルチバイブレータ16が
出力する信号の関係を示すタイムチャートである。な
お、図2には、赤外光源5を制御するためのPWM変調
信号、電源電圧および断線検出信号のタイムチャートを
示し、その断線判別方法を説明しているが、赤外光源6
についても同様の方法であるので、その詳細な説明を省
略する。
【0020】図2において、S14はPWM変調制御部1
4から出力されるPWM変調信号、VO はこのPWM変
調信号S14によって制御されたFET3からの出力電圧
(電圧パルス)である。S16は前記単安定マルチバイブ
レータ16から出力される断線検出信号である。つま
り、PWM変調信号S14および電圧パルスVO は、赤外
光源5の状態に合わせて、赤外光源5が一定の赤外光を
放出するよう供給する電力を調節するために、そのデュ
ーティが周期TP でPWM変調されている。
【0021】図2に示すように、前記単安定マルチバイ
ブレータ16の回路定数TM (この回路定数は単安定マ
ルチバイブレータ16が不安定状態となってから元の状
態に戻るまでの一定時間のことを言い、この単安定マル
チバイブレータ16を構成する回路の定数によって定ま
るものである)は前記PWM変調信号S14のパルスの周
期TP の2.5倍である。したがって、電源電圧VO
パルス変動するかぎり単安定マルチバイブレータ16の
出力信号はHiレベルのままである。
【0022】ここで、ある時点Tにおいて、赤外光源5
が断線したとする。PWM変調制御部14から出力され
るPWM変調信号S14については、断線発生前と同様に
PWM変調信号S14を出力している。ところが、赤外光
源5が断線した後はFET3の出力端子が開放状態とな
るので、FET3の出力電圧は5Vになったままとな
り、これがパルス変動しなくなる。したがって、単安定
マルチバイブレータ16に電圧パルスが入力されなくな
るので、断線が発生する前の最後の電圧パルスの立上り
時点から、TM 秒後に断線検出信号S16はLowレベル
になり赤外光源5が断線したことを検出する。そして、
この断線検出信号S16の立ち下がりに伴って図外のアラ
ーム発生装置によって断線発生アラームを鳴らすことに
より、測定者に赤外光源のフィラメント断線を知らせる
ことができる。
【0023】また、前記PWM変調制御部14から出力
されるPWM変調信号S14は、赤外光源5の状態によっ
てそのデューティを変化させるものであり、時には、断
線発生の2つ前のパルスから、3つ前のパルスの間隔の
ように、1回分のパルスが抜けてしまい、電圧パルスの
間隔が2TP になってしまう可能性がある。ところが、
既に詳述しているように、本例では単安定マルチバイブ
レータ16の回路定数TM を電圧パルスの周期TP
2.5倍にしているので、PWM変調信号S14の変動に
よって、断線検出が誤って知らされることがない。
【0024】なお、この単安定マルチバイブレータ16
の回路定数TM をさらに長くして前記誤認の発生をさら
に確実に抑えるようにしてもよい。また、逆に回路定数
Mを周期TP の1倍程度にして単安定マルチバイブレ
ータ16の応答性を向上させてもよい。
【0025】さらに、本例では赤外線ガス分析装置とし
て、2つのセルと2つの赤外光源を有し、リファレンス
ガスを一方のセル内に封入するようにしたものについて
説明しているが、本発明はこれに限られるものではな
く、例えばサンプルガスとリファレンスガスとを交互に
一定間隔で切り換えて供給する赤外線ガス分析装置や、
1つのセルと1つの赤外光源を備えた赤外線ガス分析装
置にも適用できることは言うまでもない。
【0026】加えて、本例ではPWM変調を行うトラン
ジスタの一例としてFETを用いているが、本発明はこ
れに限られるものではなく、パワートランジスタなどの
各種トランジスタを用いてもよいことは言うまでもな
い。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
PWM変調された電源の電圧のパルスを単安定マルチバ
イブレータに入力させるという極めて簡潔な構成で、電
圧の変動の有無によって赤外光源の断線を判別でき、従
来のように電流検出用の抵抗を設ける必要がないので、
赤外光源へ供給される電力に何ら悪影響を与えることが
ない。つまり、赤外線ガス分析装置の分析精度を落とす
ことなく、赤外光源の断線を確実に自動判別できる。
【0028】また、本発明の断線検出方法は、赤外光源
の電源電圧をモニタするだけであるので、赤外光源の断
線検出装置を既存の赤外線ガス分析装置の回路に加える
場合にも、赤外光源の制御回路の変更や赤外光源の分解
の必要がない。加えて、断線検出の基準は電圧にパルス
変動が有るか無いかであるから、その電源電圧はどのよ
うな大きさであっても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の赤外線ガス分析装置における光源の断
線検出装置の一例を示す図である。
【図2】前記赤外線ガス分析装置の動作を示すタイムチ
ャートである。
【図3】一般的な光源の断線検出装置の一例を示す回路
図である。
【符号の説明】
1…赤外線ガス分析装置、2…直流電源、3,4…トラ
ンジスタ、5,6…赤外光源、8,9…セル、14…パ
ルス幅変調制御部、16…単安定マルチバイブレータ、
14…パルス幅変調制御信号、S16…断線検出信号、T
M …回路定数、TP …電圧パルスの周期、VO …電圧パ
ルス。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−331493(JP,A) 特開 平5−346999(JP,A) 特開 昭57−36386(JP,A) 特開 昭54−139591(JP,A) 実開 平3−2244(JP,U) 実開 平4−94837(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 実用ファイル(PATOLIS) 特許ファイル(PATOLIS)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルス幅変調される電圧により光量調整
    される赤外光源を備えた赤外線ガス分析装置において、
    前記赤外光源が単安定マルチバイブレータに接続される
    ことにより、赤外光源へ供給される電源電圧を、電圧パ
    ルスの周期以上の回路定数を有する単安定マルチバイブ
    レータに入力し、赤外光源が断線により開放状態となっ
    て電源電圧がパルス変動しなくなり、この単安定マルチ
    バイブレータの出力が変化することによって赤外光源の
    断線を判別することを特徴とする赤外線ガス分析装置に
    おける光源の断線検出方法。
  2. 【請求項2】 単安定マルチバイブレータの回路定数
    が、電圧パルスの周期の2倍以上ある請求項1に記載の
    赤外線ガス分析装置における光源の断線検出方法。
  3. 【請求項3】 直流電源と、セルを照射するための赤外
    光源と、前記直流電源の出力と赤外光源との間に接続さ
    れるトランジスタと、前記赤外光源にかけられる電源電
    圧をパルス幅変調する制御信号をトランジスタに出力す
    るパルス幅変調制御部とを備えた赤外線ガス分析装置に
    おいて、前記電圧パルスの周期以上の回路定数を有し、
    前記赤外光源が接続されることで、前記トランジスタの
    出力電圧が入力され、赤外光源が断線により開放状態と
    なって電源電圧がパルス変動しなくなることにより、赤
    外光源の断線検出信号を出力する単安定マルチバイブレ
    ータを設けたことを特徴とする赤外線ガス分析装置にお
    ける光源の断線検出装置。
  4. 【請求項4】 単安定マルチバイブレータの回路定数
    が、電圧パルスの周期の2倍以上ある請求項3に赤外線
    ガス分析装置における光源の断線検出装置。
  5. 【請求項5】 トランジスタがFETである請求項3ま
    たは4に記載の赤外線ガス分析装置における光源の断線
    検出装置。
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