Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7524834B2 - Gas Measuring Devices - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7524834B2 - Gas Measuring Devices - Google Patents

Gas Measuring Devices Download PDF

Info

Publication number
JP7524834B2
JP7524834B2 JP2021094406A JP2021094406A JP7524834B2 JP 7524834 B2 JP7524834 B2 JP 7524834B2 JP 2021094406 A JP2021094406 A JP 2021094406A JP 2021094406 A JP2021094406 A JP 2021094406A JP 7524834 B2 JP7524834 B2 JP 7524834B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
signal
detector
port
processing unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021094406A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022186267A (en
JP2022186267A5 (en
Inventor
克彦 荒谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2021094406A priority Critical patent/JP7524834B2/en
Priority to CN202210558802.9A priority patent/CN115436329B/en
Publication of JP2022186267A publication Critical patent/JP2022186267A/en
Publication of JP2022186267A5 publication Critical patent/JP2022186267A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7524834B2 publication Critical patent/JP7524834B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59Transmissivity
    • G01N21/61Non-dispersive gas analysers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N2021/0106General arrangement of respective parts
    • G01N2021/0112Apparatus in one mechanical, optical or electronic block

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

本開示は、ガス測定装置に関する。 This disclosure relates to a gas measurement device.

特開平9-49797号公報(特許文献1)には、試料ガスと基準ガスを切り替えてガス成分の濃度を測定する赤外線ガス分析計が開示されている。この赤外線ガス分析計では、三方弁が切り換えられ、試料ガスと基準ガスとが所定周期で交互にセル内に供給される。これに並行して、モータによってセクタが回転され、光源からの赤外光がセル内に断続的に照射される。これにより、検出器は、試料ガスまたは基準ガスを透過した赤外光を交互に検出し、基準ガスの検出出力と試料ガスの検出出力の出力比によってガス成分の分析が可能となる。 JP 09-49797 A (Patent Document 1) discloses an infrared gas analyzer that measures the concentration of gas components by switching between a sample gas and a reference gas. In this infrared gas analyzer, a three-way valve is switched, and the sample gas and the reference gas are alternately supplied to the cell at a predetermined cycle. In parallel with this, a sector is rotated by a motor, and infrared light from a light source is intermittently irradiated into the cell. This allows the detector to alternately detect infrared light that has passed through the sample gas or the reference gas, making it possible to analyze the gas components based on the output ratio of the detection output of the reference gas and the detection output of the sample gas.

特開平9-49797号公報Japanese Patent Application Publication No. 9-49797

上記の特開平9-49797号公報に開示された赤外線ガス分析計は、試料ガス中のSOの濃度を検出するものであったが、SOの他、CO、CO、NOx等にも、環境基準が定められており、濃度を監視するニーズがある。したがって、複数のガス成分を測定できる多成分計測器も開発されている。 The infrared gas analyzer disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open Publication No. 9-49797 detects the concentration of SO2 in a sample gas, but environmental standards have been established for CO, CO2 , NOx, etc. in addition to SO2 , and there is a need to monitor their concentrations. Therefore, multi-component measuring instruments capable of measuring multiple gas components have also been developed.

複数のガス成分として、たとえばSO、CO、CO、NOを測定するには、4つの検出器とこれらからの出力信号を受ける少なくとも4つのポートを有するCPU(Central Processing Unit)が必要となる。 To measure a plurality of gas components, such as SO 2 , CO, CO 2 , and NO, four detectors and a central processing unit (CPU) having at least four ports for receiving output signals from these detectors are required.

近年、さらなる検出精度の向上のため、検出対象のガス成分以外に、検出対象ガスに干渉する成分を検出して検出結果を補正することが求められている。しかしながら、従前の装置を改良して使用するためには、CPUの入力ポートが不足する事態がしばしば発生する。しかしながら、CPUを変更して新たな装置を設計、製造するには、多額の開発コストがかかってしまう。 In recent years, in order to further improve detection accuracy, there has been a demand to detect components that interfere with the gas being detected, in addition to the gas components being detected, and correct the detection results. However, when improving and using existing devices, there are often cases where the CPU input ports are insufficient. However, changing the CPU and designing and manufacturing a new device requires a large amount of development costs.

本開示は、開発コストを抑えつつ、精度を向上させることができるガス測定装置を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a gas measurement device that can improve accuracy while keeping development costs down.

本開示のガス測定装置は、試料ガスを充填する試料セルと、試料セルに光を照射する光源と、光源から試料セルに照射された光が試料セルを透過した光強度を検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて試料ガス中のガス成分を繰返し分析する中央処理装置と、検出部が検出した検出信号を中央処理装置に送信するインターフェース回路とを備える。検出部は、試料ガス中の分析対象のガス成分を検出する第1検出器と、分析対象のガス成分の干渉補正用の複数の成分を検出する複数の第2検出器とを含む。インターフェース回路は、第1検出器の検出信号を中央処理装置に入力できるように前処理を行ない中央処理装置に送信する第1信号処理部と、複数の第2検出器の検出信号を中央処理装置に入力できるように前処理を行ない中央処理装置に時分割で順次送信する第2信号処理部とを含む。 The gas measurement device of the present disclosure includes a sample cell filled with a sample gas, a light source that irradiates the sample cell with light, a detection unit that detects the light intensity of the light irradiated from the light source onto the sample cell and transmitted through the sample cell, a central processing unit that repeatedly analyzes the gas components in the sample gas based on the detection results of the detection unit, and an interface circuit that transmits the detection signal detected by the detection unit to the central processing unit. The detection unit includes a first detector that detects the gas component to be analyzed in the sample gas, and a plurality of second detectors that detect a plurality of components for interference correction of the gas component to be analyzed. The interface circuit includes a first signal processing unit that preprocesses the detection signal of the first detector so that it can be input to the central processing unit and transmits it to the central processing unit, and a second signal processing unit that preprocesses the detection signals of the plurality of second detectors so that they can be input to the central processing unit and transmits them sequentially in a time-division manner to the central processing unit.

本開示におけるガス測定装置は、既存の構成に対して、一部の信号処理部を変更するのみで済むため、中央処理装置を変える必要がなく、開発工数が少なくて済む。また、既存の装置を改良して、精度を改善することも容易である。 The gas measurement device disclosed herein requires only modifying a portion of the signal processing section of an existing configuration, so there is no need to change the central processing unit, and development efforts are reduced. In addition, it is easy to improve the accuracy of existing devices.

本実施の形態のガス測定装置の全体の構成を概略的に示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of a gas measurement device according to an embodiment of the present invention. 図1の制御装置30の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of a control device 30 in FIG. 1 . CPUの各ポートに入力される信号を説明するための図である。4 is a diagram for explaining signals input to each port of a CPU; FIG.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that the same or corresponding parts in the drawings are given the same reference numerals and their description will not be repeated.

図1は、本実施の形態のガス測定装置の全体の構成を概略的に示す図である。図1に示すガス測定装置1は、試料ガスラインMLと、基準ガスラインRLと、切換弁5と、試料セル9とを備える。 Figure 1 is a diagram showing the overall configuration of the gas measurement device of this embodiment. The gas measurement device 1 shown in Figure 1 includes a sample gas line ML, a reference gas line RL, a switching valve 5, and a sample cell 9.

試料ガスラインMLには、試料ガスMが導入される。試料ガスラインMLは、試料ガスMが通過するフィルタ2と、試料ガスMを送出するポンプ3と、試料ガスMの流量を調整するニードル弁4とを含む。 Sample gas M is introduced into the sample gas line ML. The sample gas line ML includes a filter 2 through which the sample gas M passes, a pump 3 that delivers the sample gas M, and a needle valve 4 that adjusts the flow rate of the sample gas M.

基準ガスラインRLには、基準ガスRが導入される。基準ガスラインRLは、基準ガスRが通過するフィルタ12と、基準ガスRを送出するポンプ13と、基準ガスRの流量を調整するニードル弁14とを含む。 A reference gas R is introduced into the reference gas line RL. The reference gas line RL includes a filter 12 through which the reference gas R passes, a pump 13 that delivers the reference gas R, and a needle valve 14 that adjusts the flow rate of the reference gas R.

切換弁5は、試料ガスラインMLに配置された三方弁5Mと、基準ガスラインRLに配置された三方弁5Rとを含む。三方弁5M,5Rは、選択信号SELによって、基準ガスラインRLと試料ガスラインMLのいずれか一方を通過したガスを試料セル9に送り、他方を通過したガスを排気するように流路を構成する。選択信号SELを切替えることによって、試料セルには、基準ガスと試料ガスが交互に充填される。 The switching valve 5 includes a three-way valve 5M arranged on the sample gas line ML and a three-way valve 5R arranged on the reference gas line RL. The three-way valves 5M and 5R configure a flow path so that, in response to a selection signal SEL, gas that has passed through either the reference gas line RL or the sample gas line ML is sent to the sample cell 9, and gas that has passed through the other line is exhausted. By switching the selection signal SEL, the sample cell is alternately filled with the reference gas and the sample gas.

ガス測定装置1は、モータ6と、セクタ8と、光源7と、検出部20と、制御装置30とをさらに備える。 The gas measurement device 1 further includes a motor 6, a sector 8, a light source 7, a detection unit 20, and a control device 30.

試料セル9は、ガス導入口9aとガス排出口9bとを有する。切換弁5を介して試料ガスまたは基準ガスがガス導入口9aから試料セル9内に供給され、ガス排出口9bから排出される。試料セル9の一端には赤外光を発する光源7が、また、試料セル9の他端には、試料セル9を透過した赤外光を検出するための検出部20が配設されている。 The sample cell 9 has a gas inlet 9a and a gas outlet 9b. A sample gas or a reference gas is supplied into the sample cell 9 from the gas inlet 9a via the switching valve 5 and is exhausted from the gas outlet 9b. A light source 7 that emits infrared light is provided at one end of the sample cell 9, and a detection unit 20 for detecting the infrared light that has passed through the sample cell 9 is provided at the other end of the sample cell 9.

光源7と試料セル9端部との間には赤外光を断続するためのセクタ8が設けられている。このセクタ8は、遮光部と透光部とを有する。セクタ回転軸8を中心としてセクタ8が回転するよう構成される。透光部が試料セル9上にある場合に赤外光が試料セル9内に照射され、遮光部が試料セル9上にある場合に試料セル9内への赤外光の照射が遮断される。制御装置30は、モータ6を介してセクタ8の回転位置制御を行ない、また、モータ6の回転に同期するように選択信号SELによって切換弁5の駆動制御を行なう。 A sector 8 for turning on and off infrared light is provided between the light source 7 and the end of the sample cell 9. This sector 8 has a light-shielding portion and a light-transmitting portion. The sector 8 is configured to rotate around a sector rotation axis 8e . When the light-transmitting portion is above the sample cell 9, infrared light is irradiated into the sample cell 9, and when the light-shielding portion is above the sample cell 9, irradiation of infrared light into the sample cell 9 is blocked. A control device 30 controls the rotational position of the sector 8 via the motor 6, and also controls the drive of the switching valve 5 by a selection signal SEL so as to be synchronized with the rotation of the motor 6.

検出部20は、測定対象ガスを検出する第1検出器21と、補正用ガスを検出する第2検出器とを含む。第1検出器21は、SO,NO,COをそれぞれ検出対象とする、SO2検出器22と、NO検出器23と、CO検出器24とを含む。第2検出器は、CO,CHをそれぞれ検出対象とする、CO2検出器25と、CH4検出器26とを含む。 The detection unit 20 includes a first detector 21 for detecting the measurement target gas and a second detector for detecting the correction gas. The first detector 21 includes an SO2 detector 22, an NO detector 23, and a CO detector 24 for detecting SO2, NO, and CO, respectively. The second detector includes a CO2 detector 25 and a CH4 detector 26 for detecting CO2 and CH4 , respectively.

SO、NO、COは、それぞれ赤外域での特有の波長の光(SO:7.4μm、NO:5.3μm、CO:4.6μm)を吸収する。したがって、これらのそれぞれの波長にのみ感応する検出器によって、測定ガス中を通過した後の赤外光の吸収を測定すれば、それぞれの成分の濃度が測定できる。 SO2 , NO, and CO each absorb light at a specific wavelength in the infrared region ( SO2 : 7.4 μm, NO: 5.3 μm, CO: 4.6 μm). Therefore, by measuring the absorption of infrared light after passing through the measurement gas using a detector sensitive only to each of these wavelengths, the concentration of each component can be measured.

各検出器は、その内部に試料ガス中の検出対象ガスが封入されており、内部の圧力変化によって検出対象ガス固有の周波数の赤外光強度を検出する。そして、検出部20での検出出力を受ける制御装置30は、所定の信号処理を行ない、試料ガス中の測定ガス濃度を示す濃度値を算出する。 Each detector contains the target gas contained in the sample gas, and detects the infrared light intensity of a frequency specific to the target gas by changes in internal pressure. The control device 30 receives the detection output from the detection unit 20, performs a predetermined signal processing, and calculates a concentration value that indicates the concentration of the measured gas in the sample gas.

図2は、図1の制御装置30の構成を示すブロック図である。図1および図2を参照して、制御装置30の内部構成を含めたガス測定装置1の構成を説明する。 Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the control device 30 in Figure 1. The configuration of the gas measurement device 1, including the internal configuration of the control device 30, will be described with reference to Figures 1 and 2.

ガス測定装置1は、試料セル9と、基準ガスと試料ガスとを選択的に試料セルに供給する切換弁5と、試料セルに光を照射する光源7と、光源7から試料セル9に照射された光が試料セル9を透過した光強度を検出する検出部20を備える。 The gas measurement device 1 includes a sample cell 9, a switching valve 5 that selectively supplies a reference gas and a sample gas to the sample cell, a light source 7 that irradiates light onto the sample cell, and a detection unit 20 that detects the light intensity of the light irradiated from the light source 7 onto the sample cell 9 and transmitted through the sample cell 9.

ガス測定装置1は、制御装置30をさらに備える。制御装置30は、インターフェース回路36と、演算部(CPU)31と、記憶部(メモリ)32と、濃度表示部33と、入力部34と出力部35とを備える。ユーザは、入力部34を介して、校正、設定等のための入力を行なう。またCPU31は、出力部35から濃度値等を出力する。 The gas measuring device 1 further includes a control device 30. The control device 30 includes an interface circuit 36, a calculation unit (CPU) 31, a storage unit (memory) 32, a concentration display unit 33, an input unit 34, and an output unit 35. A user inputs data for calibration, settings, etc. via the input unit 34. The CPU 31 also outputs concentration values, etc. from the output unit 35.

インターフェース回路36は、検出部20が検出した検出信号をCPU31に送信する。CPU31は、検出部20の検出結果に基づいて試料ガス中のガス成分を繰返し分析する。 The interface circuit 36 transmits the detection signal detected by the detection unit 20 to the CPU 31. The CPU 31 repeatedly analyzes the gas components in the sample gas based on the detection results of the detection unit 20.

検出部20は、分析対象のガス成分(SO,NO,CO)を検出する第1検出器21と、分析対象のガス成分の干渉補正用の複数の成分(CO,CH)をそれぞれ検出するCO2検出器25およびCH4検出器26とを含む。インターフェース回路36は、第1検出器21の検出信号をCPU31に入力できるように前処理を行ないCPU31に送信する第1信号処理部(41,42,43)と、CO2検出器25およびCH4検出器26の検出信号をCPU31に入力できるように前処理を行ないCPU31に時分割で交互に送信する第2信号処理部(44)とを含む。 The detection unit 20 includes a first detector 21 that detects the gas components to be analyzed ( SO2 , NO, CO), and a CO2 detector 25 and a CH4 detector 26 that detect multiple components ( CO2 , CH4 ) for interference correction of the gas components to be analyzed. The interface circuit 36 includes a first signal processing unit (41, 42, 43) that preprocesses the detection signal of the first detector 21 so that it can be input to the CPU 31 and transmits it to the CPU 31, and a second signal processing unit (44) that preprocesses the detection signals of the CO2 detector 25 and the CH4 detector 26 so that they can be input to the CPU 31 and transmits them alternately to the CPU 31 in a time-division manner.

光源7が試料セルに照射する光は、赤外光である。なお、紫外光を使用するガス測定装置であっても、本実施の形態と同様に補正成分を時分割で交互に送信することもできる。 The light that the light source 7 irradiates onto the sample cell is infrared light. Even in a gas measurement device that uses ultraviolet light, the correction components can be transmitted alternately in a time-division manner, as in this embodiment.

分析対象のガス成分は、SOガスと、NOガスと、COガスとを含む。第1検出器21は、SO2検出器22と、NO検出器23と、CO検出器24とを含む。干渉補正用の複数の成分は、CHガスと、COガスとを含む。CPU31は、第1ポートP1、第2ポートP2、第3ポートP3、第4ポートP4を有する。 The gas components to be analyzed include SO2 gas, NO gas, and CO gas. The first detector 21 includes an SO2 detector 22, an NO detector 23, and a CO detector 24. The components for interference correction include CH4 gas and CO2 gas. The CPU 31 has a first port P1, a second port P2, a third port P3, and a fourth port P4.

第1信号処理部(41,42,43)は、SO2検出器22の出力信号を前処理して第1ポートP1に出力する第1前処理回路41と、NO検出器23の出力信号を前処理して第2ポートP2に出力する第2前処理回路42と、CO検出器24の出力信号を前処理して第3ポートP3に出力する第3前処理回路43とを有する。 The first signal processing unit (41, 42, 43) has a first preprocessing circuit 41 that preprocesses the output signal of the SO2 detector 22 and outputs it to the first port P1, a second preprocessing circuit 42 that preprocesses the output signal of the NO detector 23 and outputs it to the second port P2, and a third preprocessing circuit 43 that preprocesses the output signal of the CO detector 24 and outputs it to the third port P3.

第2信号処理部44は、CH4検出器26の出力信号を前処理した信号と、CO2検出器25の出力信号を前処理した信号とを、交互に第4ポートP4に出力するように構成される。 The second signal processing unit 44 is configured to alternately output a signal obtained by preprocessing the output signal of the CH4 detector 26 and a signal obtained by preprocessing the output signal of the CO2 detector 25 to the fourth port P4.

第1前処理回路41は、SO2検出器22の出力信号のゲインを調整するアナログ回路51と、アナログ回路51の出力を第1ポートP1に入力できるように変換する変換回路52とを含む。 The first pre-processing circuit 41 includes an analog circuit 51 that adjusts the gain of the output signal from the SO2 detector 22, and a conversion circuit 52 that converts the output of the analog circuit 51 so that it can be input to the first port P1.

第2前処理回路42は、NO検出器23の出力信号のゲインを調整するアナログ回路53と、アナログ回路53の出力を第2ポートP2に入力できるように変換する変換回路54とを含む。 The second pre-processing circuit 42 includes an analog circuit 53 that adjusts the gain of the output signal of the NO detector 23, and a conversion circuit 54 that converts the output of the analog circuit 53 so that it can be input to the second port P2.

第3前処理回路43は、CO検出器24の出力信号のゲインを調整するアナログ回路55と、アナログ回路55の出力を第3ポートP3に入力できるように変換する変換回路56とを含む。 The third pre-processing circuit 43 includes an analog circuit 55 that adjusts the gain of the output signal from the CO detector 24, and a conversion circuit 56 that converts the output of the analog circuit 55 so that it can be input to the third port P3.

第2信号処理部44は、CH4検出器26の出力信号のゲインを調整する第2アナログ回路58と、CO2検出器25の出力信号のゲインを調整する第3アナログ回路57と、第2アナログ回路58の出力と第3アナログ回路57の出力とを交互に選択するマルチプレクサ59と、マルチプレクサ59の出力を第4ポートP4に入力できるように変換する第2変換回路60とを含む。 The second signal processing unit 44 includes a second analog circuit 58 that adjusts the gain of the output signal of the CH4 detector 26 , a third analog circuit 57 that adjusts the gain of the output signal of the CO2 detector 25, a multiplexer 59 that alternately selects the output of the second analog circuit 58 and the output of the third analog circuit 57, and a second conversion circuit 60 that converts the output of the multiplexer 59 so that it can be input to the fourth port P4.

上記のように構成し、本実施の形態では、CO2検出器25の信号とCH4検出器の信号とを、時間的に交互に切り替えて1つのポートP4に取り込んで、CO濃度とCH濃度をそれぞれ演算する。 In the present embodiment, configured as described above, the signal from the CO2 detector 25 and the signal from the CH4 detector are alternately switched over time and taken into one port P4, and the CO2 concentration and the CH4 concentration are calculated, respectively.

COとCHは共に干渉補正用の測定対象であり、測定の主対象である大気汚染成分SO,NOまたはダイオキシン対策の不完全燃焼監視用の測定対象であるCOではない。したがって、COとCHについては、検出器からの信号を間引いて濃度演算して最小検出限界が少し(約1.4倍)大きくなっても、ガス測定には差し支えない。 Both CO2 and CH4 are measurement targets for interference correction, and are not the main measurement targets of air pollutant components SO2 and NO, or CO, which is the measurement target for incomplete combustion monitoring as a dioxin countermeasure. Therefore, for CO2 and CH4 , even if the minimum detection limit becomes slightly higher (about 1.4 times) by thinning out the signal from the detector and calculating the concentration, gas measurement is not affected.

図3は、CPUの各ポートに入力される信号を説明するための図である。CPU31のポートP1~P3は、対応する検出器からの信号を切換なしに連続的に受ける。制御装置30は、選択信号SELによって、1サイクル20秒の間で切換弁5の切換を2回実行する。1サイクル20秒の周期の前半には基準ガスラインRLからの基準ガスRが試料セル9に充填されたときの検出信号が入力され、後半には試料ガスラインMLからの試料ガスMが試料セル9に充填されたときの検出信号が入力される。 Figure 3 is a diagram for explaining the signals input to each port of the CPU. Ports P1 to P3 of the CPU 31 continuously receive signals from the corresponding detectors without switching. The control device 30 switches the switching valve 5 twice in one 20-second cycle using the selection signal SEL. In the first half of the 20-second cycle, a detection signal is input when the reference gas R from the reference gas line RL is filled into the sample cell 9, and in the second half, a detection signal is input when the sample gas M from the sample gas line ML is filled into the sample cell 9.

図3において、Rは基準ガスが試料セル9に充填されたときの検出信号(基準信号)を示し、Mは試料ガスが試料セル9に充填されたときの検出信号(測定信号)を示す。CPU31は、基準信号と測定信号とを所定の演算式に適用することによって、試料ガス中の測定対象ガスの濃度を演算する。 In FIG. 3, R indicates the detection signal (reference signal) when the reference gas is filled into the sample cell 9, and M indicates the detection signal (measurement signal) when the sample gas is filled into the sample cell 9. The CPU 31 calculates the concentration of the gas to be measured in the sample gas by applying the reference signal and the measurement signal to a predetermined calculation formula.

ポートP4は、CO2検出器25からの信号とCH4検出器26からの信号を1サイクル20秒毎に切り換えて受ける。CPU31は、選択信号SEL2を用いて、マルチプレクサ59のA入力とB入力を図3に示すように選択する。選択信号SEL2は、切換弁5の選択信号SELの2倍の周期となる。CPU31は、干渉補正用のCO,CHについても、基準信号と測定信号とを所定の演算式に適用することによって、試料ガス中の測定対象ガスの濃度を演算する。この濃度が更新される頻度は、メイン分析対象のSO,NO,COと比べると2分の1となる。なお、本実施の形態では、選択信号SEL2はCPU31から出力されているが、第2信号処理部44に分周回路を設けることで、選択信号SELを使って、第2信号処理部44内でSEL2を作ることもできる。 Port P4 receives a signal from the CO2 detector 25 and a signal from the CH4 detector 26, switching them every 20 seconds. Using the selection signal SEL2, the CPU 31 selects between the A input and the B input of the multiplexer 59 as shown in FIG. 3. The selection signal SEL2 has a period twice as long as that of the selection signal SEL of the switching valve 5. The CPU 31 also calculates the concentration of the measurement target gas in the sample gas for CO2 and CH4 for interference correction by applying the reference signal and the measurement signal to a predetermined calculation formula. The frequency at which this concentration is updated is half that of the main analysis targets SO2 , NO, and CO. In this embodiment, the selection signal SEL2 is output from the CPU 31, but by providing a frequency divider circuit in the second signal processing unit 44, it is also possible to generate SEL2 in the second signal processing unit 44 using the selection signal SEL.

CPU31は、1サイクル20秒毎に更新されるSO,NO,COの濃度を、2サイクル40秒毎に更新されるCO,CHの濃度によって補正する。 The CPU 31 corrects the concentrations of SO 2 , NO, and CO, which are updated every 20 seconds of one cycle, by the concentrations of CO 2 and CH 4 , which are updated every 40 seconds of two cycles.

本実施の形態のガス測定装置は、既存のガス測定装置を改良して実現することも容易である。たとえば、第2信号処理部44の代わりに前処理回路41~43と同様な構成によって干渉成分であるCOの補正のみを行なっており、干渉成分であるCHの補正を行なっていなかった装置に対しても、各前処理回路41が1枚の差し替え可能な基板で構成されておれば、既存の基板のうち1枚を第2信号処理部44の基板に差し替え、CPU31の演算処理をソフトウエア変更によって変更するだけで、干渉成分であるCHの補正を導入できる。 The gas measurement device of this embodiment can be easily realized by improving an existing gas measurement device. For example, even in a device that only corrects the interference component CO by using a configuration similar to that of pre-processing circuits 41 to 43 instead of second signal processing unit 44 and does not correct the interference component CH 4 , if each pre-processing circuit 41 is configured as a single replaceable board, it is possible to introduce correction of the interference component CH 4 simply by replacing one of the existing boards with the board of second signal processing unit 44 and changing the calculation processing of CPU 31 by software modification.

この場合には、既納品に対して改造が容易で、装置改造時間も半日程度ですむので、欠測時間を短くでき、それにより、サービス員の工数も抑えられる。 In this case, modifications can be easily made to already delivered equipment, and the time required to modify the equipment is only about half a day, shortening the time that data is lost and thereby reducing the man-hours required by service personnel.

なお、以上説明した実施の形態では、検出対象のガス成分が3種類、干渉補正用のガス成分が2種類の場合について説明したが、これらの数は変更しても良い。検出対象のガス成分が1~2種類および4種類以上であってもよい。また干渉補正用のガス成分が3種類以上であっても良い。このような場合でも、検出対象のガス成分は1成分あたり1ポートを使用し、干渉補正用のガス成分を時分割で順次CPUの1ポートに入力することによって使用するポート数を減らすことができる。 In the above-described embodiment, the case has been described where there are three types of gas components to be detected and two types of gas components for interference correction, but these numbers may be changed. There may be one to two types of gas components to be detected, or four or more types. There may also be three or more types of gas components for interference correction. Even in such a case, the number of ports used can be reduced by using one port per gas component to be detected, and inputting the gas components for interference correction sequentially to one port of the CPU in a time-division manner.

また、本実施の形態では、基準ガスを使用する赤外線ガス分析計について説明したが、基準ガスを使用せずに、試料ガスの測定信号だけで濃度演算する赤外線ガス分析計、および、基準ガスを流通させるのではなく、セルに充填して封止した基準セルを使う赤外線ガス分析計にも、同様の考え方を適用できる。 In addition, in this embodiment, an infrared gas analyzer that uses a reference gas has been described, but the same concept can also be applied to an infrared gas analyzer that does not use a reference gas and calculates the concentration only from the measurement signal of the sample gas, and to an infrared gas analyzer that uses a reference cell in which the reference gas is filled and sealed rather than circulating.

[態様]
上述した例示的な実施の形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
[Aspects]
It will be appreciated by those skilled in the art that the exemplary embodiments described above are examples of the following aspects.

(第1項)本開示のガス測定装置は、試料ガスを充填する試料セルと、試料セルに光を照射する光源と、光源から試料セルに照射された光が試料セルを透過した光強度を検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて試料ガス中のガス成分を繰返し分析する中央処理装置と、検出部が検出した検出信号を中央処理装置31に送信するインターフェース回路とを備える。検出部は、試料ガス中の分析対象のガス成分を検出する第1検出器と、分析対象のガス成分の干渉補正用の複数の成分を検出する複数の第2検出器とを含む。インターフェース回路は、第1検出器の検出信号を中央処理装置に入力できるように前処理を行ない中央処理装置に送信する第1信号処理部と、複数の第2検出器の検出信号を中央処理装置に入力できるように前処理を行ない中央処理装置に時分割で順次送信する第2信号処理部とを含む。このような構成とすることによって中央処理装置の入力ポートが少ない場合でも、干渉補正用の複数の成分の検出結果を中央処理装置で扱うことができる。 (1) The gas measurement device of the present disclosure includes a sample cell filled with a sample gas, a light source that irradiates the sample cell with light, a detection unit that detects the light intensity of the light irradiated from the light source to the sample cell that passes through the sample cell, a central processing unit that repeatedly analyzes the gas components in the sample gas based on the detection results of the detection unit, and an interface circuit that transmits the detection signal detected by the detection unit to the central processing unit 31. The detection unit includes a first detector that detects the gas component to be analyzed in the sample gas, and a plurality of second detectors that detect a plurality of components for interference correction of the gas component to be analyzed. The interface circuit includes a first signal processing unit that performs preprocessing so that the detection signal of the first detector can be input to the central processing unit and transmits it to the central processing unit, and a second signal processing unit that performs preprocessing so that the detection signals of the plurality of second detectors can be input to the central processing unit and transmits them sequentially in a time-division manner to the central processing unit. With this configuration, even if the central processing unit has a small number of input ports, the detection results of the plurality of components for interference correction can be handled by the central processing unit.

(第2項)好ましくは、光源が試料セルに照射する光は、赤外光である。 (2) Preferably, the light that the light source irradiates onto the sample cell is infrared light.

(第3項)より好ましくは、分析対象のガス成分は、SOガスと、NOガスと、COガスとを含む。第1検出器は、SO2検出器と、NO検出器と、CO検出器とを含む。干渉補正用の複数の成分は、CH4ガスと、CO2ガスとを含む。複数の第2検出器は、CH4検出器と、CO2検出器とを含む。中央処理装置は、第1ポート、第2ポート、第3ポート、第4ポートを有する。第1信号処理部は、SO2検出器の出力信号を前処理して第1ポートに出力する第1前処理回路と、NO検出器の出力信号を前処理して第2ポートに出力する第2前処理回路と、CO検出器の出力信号を前処理して第3ポートに出力する第3前処理回路とを有する。第2信号処理部は、CH4検出器の出力信号を前処理した信号と、CO2検出器の出力信号を前処理した信号とを、交互に第4ポートに出力するように構成される。 (Term 3) More preferably, the gas components to be analyzed include SO2 gas, NO gas, and CO gas. The first detector includes an SO2 detector, an NO detector, and a CO detector. The multiple components for interference correction include CH4 gas and CO2 gas. The multiple second detectors include a CH4 detector and a CO2 detector. The central processing unit has a first port, a second port, a third port, and a fourth port. The first signal processing unit has a first preprocessing circuit that preprocesses the output signal of the SO2 detector and outputs it to the first port, a second preprocessing circuit that preprocesses the output signal of the NO detector and outputs it to the second port, and a third preprocessing circuit that preprocesses the output signal of the CO detector and outputs it to the third port. The second signal processing unit is configured to alternately output a signal obtained by preprocessing the output signal of the CH4 detector and a signal obtained by preprocessing the output signal of the CO2 detector to the fourth port.

(第4項)さらに好ましくは、第1~第3前処理回路の各々は、対応する検出器の出力信号のゲインを調整する第1アナログ回路と、第1アナログ回路の出力を第1~第3ポートのうちの対応するポートに入力できるように変換する第1変換回路とを含む。第2信号処理部は、CH4検出器の出力信号のゲインを調整する第2アナログ回路と、CO2検出器の出力信号のゲインを調整する第3アナログ回路と、第2アナログ回路の出力と第3アナログ回路の出力とを交互に選択するマルチプレクサと、マルチプレクサの出力を第4ポートに入力できるように変換する第2変換回路とを含む。 (4th paragraph) More preferably, each of the first to third pre-processing circuits includes a first analog circuit that adjusts the gain of the output signal of the corresponding detector, and a first conversion circuit that converts the output of the first analog circuit so that it can be input to a corresponding one of the first to third ports. The second signal processing unit includes a second analog circuit that adjusts the gain of the output signal of the CH4 detector, a third analog circuit that adjusts the gain of the output signal of the CO2 detector, a multiplexer that alternately selects the output of the second analog circuit and the output of the third analog circuit, and a second conversion circuit that converts the output of the multiplexer so that it can be input to the fourth port.

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the description of the embodiments above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

1 ガス測定装置、2,12 フィルタ、3,13 ポンプ、4,14 ニードル弁、5 切換弁、5M,5R 三方弁、6 モータ、7 光源、8 セクタ、8c セクタ回転軸、9 試料セル、9a ガス導入口、9b ガス排出口、20 検出部、21~26 検出器、30 制御装置、31 中央処理装置、33 濃度表示部、34 入力部、35 出力部、36 インターフェース回路、41~43 前処理回路、44 第2信号処理部、51,53,55,57,58 アナログ回路、52,54,56,60 変換回路、59 マルチプレクサ、ML 試料ガスライン、P1~P4 ポート、RL 基準ガスライン。 1 Gas measuring device, 2, 12 Filter, 3, 13 Pump, 4, 14 Needle valve, 5 Switching valve, 5M, 5R Three-way valve, 6 Motor, 7 Light source, 8 Sector, 8c Sector rotating shaft, 9 Sample cell, 9a Gas inlet, 9b Gas outlet, 20 Detection section, 21-26 Detector, 30 Control device, 31 Central processing unit, 33 Concentration display section, 34 Input section, 35 Output section, 36 Interface circuit, 41-43 Pre-processing circuit, 44 Second signal processing section, 51, 53, 55, 57, 58 Analog circuit, 52, 54, 56, 60 Conversion circuit, 59 Multiplexer, ML Sample gas line, P1-P4 Port, RL Reference gas line.

Claims (4)

試料ガスを充填する試料セルと、
前記試料セルに光を照射する光源と、
前記光源から前記試料セルに照射された光が前記試料セルを透過した光強度を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記試料ガス中のガス成分を繰返し分析する中央処理装置と、
前記検出部が検出した検出信号を前記中央処理装置に送信するインターフェース回路とを備え、
前記検出部は、
前記試料ガス中の分析対象のガス成分を検出する第1検出器と、
前記分析対象のガス成分の干渉補正用の複数の成分を検出する複数の第2検出器とを含み、
前記インターフェース回路は、
前記第1検出器の検出信号を前記中央処理装置に入力できるように前処理を行ない前記中央処理装置に送信する第1信号処理部と、
前記複数の第2検出器の検出信号を前記中央処理装置に入力できるように前処理を行ない前記中央処理装置の一つのポートに時分割で順次送信する第2信号処理部とを含み、
前記中央処理装置は、前記一つのポートから取り込んだ信号に基づいて、前記干渉補正用の複数の成分の各濃度を演算する、ガス測定装置。
a sample cell for filling with a sample gas;
a light source that irradiates the sample cell with light;
a detection unit that detects the intensity of light irradiated from the light source onto the sample cell and transmitted through the sample cell;
a central processing unit that repeatedly analyzes the gas components in the sample gas based on the detection results of the detection unit;
an interface circuit that transmits a detection signal detected by the detection unit to the central processing unit;
The detection unit is
a first detector for detecting a gas component to be analyzed in the sample gas;
a second detector for detecting a plurality of components for interference correction of the gas component to be analyzed;
The interface circuit includes:
a first signal processing unit that performs preprocessing on a detection signal of the first detector so that the detection signal can be input to the central processing unit and transmits the preprocessed signal to the central processing unit;
a second signal processing unit that performs preprocessing on the detection signals of the plurality of second detectors so that the detection signals can be input to the central processing unit, and sequentially transmits the detection signals to one port of the central processing unit in a time-division manner ;
The gas measurement device , wherein the central processing unit calculates the concentrations of the plurality of components for use in interference correction based on the signal acquired from the one port.
前記光源が前記試料セルに照射する光は、赤外光である、請求項1に記載のガス測定装置。 The gas measurement device according to claim 1, wherein the light emitted by the light source to the sample cell is infrared light. 前記分析対象のガス成分は、SOガスと、NOガスと、COガスとを含み、
前記第1検出器は、SOガス検出器と、NOガス検出器と、COガス検出器とを含み、
前記干渉補正用の複数の成分は、CHガスと、COガスとを含み、
前記複数の第2検出器は、CHガス検出器と、COガス検出器とを含み、
前記中央処理装置は、第1ポート、第2ポート、第3ポート、第4ポートを有し、
前記一つのポートは、前記第4ポートであり、
前記第1信号処理部は、
前記SOガス検出器の出力信号を前処理して前記第1ポートに出力する第1前処理回路と、
前記NOガス検出器の出力信号を前処理して前記第2ポートに出力する第2前処理回路と、
前記COガス検出器の出力信号を前処理して前記第3ポートに出力する第3前処理回路とを有し、
前記第2信号処理部は、前記CHガス検出器の出力信号を前処理した信号と、前記COガス検出器の出力信号を前処理した信号とを、交互に前記第4ポートに出力するように構成される、請求項2に記載のガス測定装置。
The gas components to be analyzed include SO2 gas, NO gas, and CO gas;
the first detector includes a SO2 gas detector, a NO gas detector, and a CO gas detector;
The plurality of components for interference correction include CH4 gas and CO2 gas;
the plurality of second detectors include a CH4 gas detector and a CO2 gas detector;
the central processing unit has a first port, a second port, a third port, and a fourth port;
the one port is the fourth port,
The first signal processing unit is
a first pre-processing circuit that pre-processes an output signal of the SO2 gas detector and outputs the pre-processed signal to the first port;
a second pre-processing circuit that pre-processes the output signal of the NO gas detector and outputs the pre-processed signal to the second port;
a third pre-processing circuit that pre-processes the output signal of the CO gas detector and outputs the pre-processed signal to the third port;
3. The gas measurement device according to claim 2, wherein the second signal processing unit is configured to alternately output a signal obtained by preprocessing an output signal of the CH4 gas detector and a signal obtained by preprocessing an output signal of the CO2 gas detector to the fourth port.
前記第1~第3前処理回路の各々は、
対応する検出器の出力信号のゲインを調整する第1アナログ回路と、
前記第1アナログ回路の出力を前記第1~第3ポートのうちの対応するポートに入力できるように変換する第1変換回路とを含み、
前記第2信号処理部は、
前記CHガス検出器の出力信号のゲインを調整する第2アナログ回路と、
前記COガス検出器の出力信号のゲインを調整する第3アナログ回路と、
前記第2アナログ回路の出力と前記第3アナログ回路の出力とを交互に選択するマルチプレクサと、
前記マルチプレクサの出力を前記第4ポートに入力できるように変換する第2変換回路とを含む、請求項3に記載のガス測定装置。
Each of the first to third pre-processing circuits includes:
a first analog circuit for adjusting the gain of an output signal of a corresponding detector;
a first conversion circuit that converts an output of the first analog circuit so that the output can be input to a corresponding one of the first to third ports;
The second signal processing unit is
a second analog circuit for adjusting the gain of the output signal of the CH4 gas detector;
a third analog circuit for adjusting the gain of an output signal of the CO2 gas detector;
a multiplexer that alternately selects the output of the second analog circuit and the output of the third analog circuit;
4. The gas measurement device of claim 3, further comprising a second conversion circuit for converting the output of said multiplexer so that it can be input to said fourth port.
JP2021094406A 2021-06-04 2021-06-04 Gas Measuring Devices Active JP7524834B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021094406A JP7524834B2 (en) 2021-06-04 2021-06-04 Gas Measuring Devices
CN202210558802.9A CN115436329B (en) 2021-06-04 2022-05-20 Gas measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021094406A JP7524834B2 (en) 2021-06-04 2021-06-04 Gas Measuring Devices

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2022186267A JP2022186267A (en) 2022-12-15
JP2022186267A5 JP2022186267A5 (en) 2023-10-20
JP7524834B2 true JP7524834B2 (en) 2024-07-30

Family

ID=84241029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021094406A Active JP7524834B2 (en) 2021-06-04 2021-06-04 Gas Measuring Devices

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7524834B2 (en)
CN (1) CN115436329B (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202133610U (en) 2011-06-15 2012-02-01 西安毅达信息系统有限公司 Signal detection circuit of laser on-line detection system of smoke gas content
JP2013120058A (en) 2011-12-06 2013-06-17 Shimadzu Corp Combustion exhaust gas analysis instrument

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2533068B2 (en) * 1993-10-25 1996-09-11 幸男 中野 Concentration measurement method using light absorption
JP2001330562A (en) * 2000-05-23 2001-11-30 Shimadzu Corp Infrared gas analyzer
JP5360053B2 (en) * 2008-04-15 2013-12-04 株式会社島津製作所 Gas analyzer with calibration gas cell
CN101587068B (en) * 2009-05-27 2012-03-28 陈小英 Multi-sensor gas analyzer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202133610U (en) 2011-06-15 2012-02-01 西安毅达信息系统有限公司 Signal detection circuit of laser on-line detection system of smoke gas content
JP2013120058A (en) 2011-12-06 2013-06-17 Shimadzu Corp Combustion exhaust gas analysis instrument

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022186267A (en) 2022-12-15
CN115436329B (en) 2025-04-25
CN115436329A (en) 2022-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3470820B1 (en) Analysis device
EP0480753B1 (en) Optical analytical instrument and method
JP6116117B2 (en) Calibration method and calibration apparatus for moisture concentration measuring apparatus
EP3301434A1 (en) Composition-independent calibration of nondispersive infrared gas sensors
JP6513762B2 (en) Analyzer, program for analyzer and analysis method
JP2903457B2 (en) Gas analyzer and gas analyzer
EP3990876B1 (en) In-situ infra-red & ultra-violet photometer
AU2011214172A1 (en) Optical absorption spectroscopy with multi-pass cell with adjustable optical path length
US8158945B2 (en) Detector arrangement for a nondispersive infrared gas analyzer and method for the detection of a measuring gas component in a gas mixture by means of such a gas analyzer
CN102741680B (en) Analytical equipment
CN1479866A (en) Method for identifying gas using infrared gas analyzer and gas analyzer for realizing the method
CN112763443B (en) Carbon dioxide sensor, calibration method and online detector
JP7524834B2 (en) Gas Measuring Devices
WO2017121688A1 (en) Wide range gas detection using an infrared gas detector
CN111751299B (en) Analysis device
CN114577742B (en) Method and device for detecting pollutants in water
US4690562A (en) Gas analysis apparatus and method
US9726601B1 (en) NDIR interference control in liquids
CN119619066A (en) Exhaust gas detection method and device for chimney pipe
EP4276444A1 (en) Optical co2 concentration meter based on ir light absorption in gas
US20240385033A1 (en) Raman Photometer for Simultaneous Multi-Component Analysis, Measuring System and Computer Program Product
JPH10104215A (en) Absorbance detector, chromatographic device, absorbance detection method, and chromatographic analysis method
CN109781639A (en) The apparatus and method of sulfur dioxide and nitrogen dioxide in surrounding air are detected simultaneously
JP7697511B2 (en) Gas Measuring Devices
JP6168172B2 (en) Infrared gas analyzer

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231012

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231012

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240514

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240515

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240605

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240618

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240701

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7524834

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150