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JPS591973B2 - Digital integrating spectrometer - Google Patents
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JPS591973B2 - Digital integrating spectrometer - Google Patents

Digital integrating spectrometer

Info

Publication number
JPS591973B2
JPS591973B2 JP3309976A JP3309976A JPS591973B2 JP S591973 B2 JPS591973 B2 JP S591973B2 JP 3309976 A JP3309976 A JP 3309976A JP 3309976 A JP3309976 A JP 3309976A JP S591973 B2 JPS591973 B2 JP S591973B2
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JP
Japan
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circuit
integration
spectrometer
digital
analog
Prior art date
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Expired
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JP3309976A
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JPS52117181A (en
Inventor
詔三 関野
卓佑 泉
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Anritsu Corp
Original Assignee
Anritsu Corp
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Publication date
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Publication of JPS591973B2 publication Critical patent/JPS591973B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気体の定性分析および定量分析を行う、ための
分光計に関し、特に長時間積算を行つてその測定期間中
の平均濃度を測定できるようにした分光計であつて、近
年注目を集めている環境大気の汚染計測に有用な測定装
置となり得るようにした分光計に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a spectrometer for qualitative and quantitative analysis of gases, and in particular to a spectrometer capable of performing long-term integration and measuring the average concentration during the measurement period. The present invention relates to a spectrometer that can be used as a useful measuring device for measuring environmental atmospheric pollution, which has been attracting attention in recent years.

J 気体の吸収スペクトルから、その気体の定性分析お
よび定量分析を感度良く行う分光計には高次導関数法(
別名高次微分法と呼ぶ)がある。
J The higher-order derivative method (
(also known as higher-order differential method).

この高次導関数法というのは、吸収スペクトルを波長に
関して微分すると1次微分スペクトルは微分前のもとの
吸収スペクトルの僅かな変化を大きく把えてスペクトル
のプロフィルは急峻(シャープ)なものとなり、さらに
この1次微分スペクトルを微分した2次微分スペクトル
は一層シャープなものとなるから、物質の定性定量分析
をこれらの1次微分スペクトルあるいは2次微分スペク
トルより行なうというものである。この原理に基ずいた
分光計に、所定の測定対象波長近傍で時間的に正弦波状
の波長変調をかけ、その変調周波数fに等しい周波数か
または2倍の周波数2fの光強度変調信号を検出してス
ペクトルの前記の測定対象波長における1次微分値かま
たは2次微分値を測定するという分光計がある。この分
光計を利用すると、被測定ガスの吸収スペクトルに特徴
的な構造があれば、その特徴的な構造を示す波長(たと
えば吸収スペクトルのシヤープな吸収極大または吸収極
小を示す波長)を測定対象波長として前述したようにそ
の測定対象波長におけるスペクトルの1次微分値または
2次微分値を測定することにより、定性分析、定量分析
を、同時にしかも瞬時に行なうことができ、またわざわ
ざ時間的に波長をゆつくり走査して吸収スペクトルを測
定する必要もなく、測定対象波長を固定しておくことが
できるから時間的に連続測定ができるなどの優れた点が
見出される。またこの分光計は、感度的にも環境大気中
に存在するSO2ガス、NOガス、NO2ガスなどの汚
染物質の濃度を測定できるものである。ここで環境大気
中の汚染ガス測定に関して少し考察する。我が国では、
環境大気中のSO2ガス、あるいはNOx(NOガスと
NO2ガスを合わせてNOxと呼んでいる)の環境基準
濃度が1時間平均値で示されているから、環境大気中の
それらの汚染物質濃度を測定する際にも1時間平均値を
測定する必要がある。また現在、環境大気中の汚染ガス
の濃度の測定方法はもつぱら湿式法が採用されており、
主に1時間平均値だけを測定している。これをもう少し
詳しく説明する。たとえば、環境大気中のSO2ガスの
濃度測定を例にとれは、連続的に大気を採取して過酸化
水素水(H2O2+H2O)の中を通気させ、このとき
過酸化水素水を通気した大気中にSO2ガスが存在する
と、SO2がH2O2と反応して硫酸H2SO4が生じ
る。過酸化水素水中に硫酸が生じると、電気伝導度が上
がる。そこで、大気を連続的に過酸化水素水に通気しな
がら電気伝導度を記録計で記録すると、記録紙上には時
間の経過とともに増加し1時間後に最大値を取る単調増
加のチヤートが描かれる。そして1時間大気を通気させ
た後、過酸化水素水を自動的に新しいものと入れ代え次
のサイクルの測定を行う。すなわち、1時間周期の鋸歯
状のチヤートが記録紙上に描かれて行く。このとき、1
時間大気を通気した時に得られる記録紙上のチヤートの
鋸歯状波の最大値が1時間平均値を示すように記録計の
目盛りづけがされてある。以上説明したように従来の湿
式法では、記録紙上の鋸歯状チヤートの最大値(1時間
通気後の値)から1時間平均濃度を読み取り、その測定
サイクルの間の瞬降値は鋸歯状チヤートの上昇率からお
おざつぱに読み取つている。そこで、前述したようなス
ペタトルの1次微分値または2次微分値を測定する高次
微分法に基ずく分光計を環境大気中の汚染ガス濃度の測
定に利用しようとすると、どうしても1時間平均濃度を
測定しなければならない。
This higher-order derivative method means that when an absorption spectrum is differentiated with respect to wavelength, the first-order derivative spectrum greatly captures slight changes in the original absorption spectrum before differentiation, and the spectral profile becomes sharp. Furthermore, since the second-order differential spectrum obtained by differentiating this first-order differential spectrum becomes even sharper, qualitative and quantitative analyzes of substances are performed using these first-order or second-order differential spectra. A spectrometer based on this principle is temporally modulated in a sinusoidal wavelength near a predetermined measurement target wavelength, and a light intensity modulation signal with a frequency equal to or twice the modulation frequency f, 2f, is detected. There is a spectrometer that measures the first or second differential value of the spectrum at the wavelength to be measured. When using this spectrometer, if there is a characteristic structure in the absorption spectrum of the gas being measured, the wavelength that shows the characteristic structure (for example, the wavelength that shows a sharp absorption maximum or minimum in the absorption spectrum) can be detected at the measurement target wavelength. As mentioned above, by measuring the first or second derivative of the spectrum at the wavelength to be measured, qualitative and quantitative analyzes can be performed simultaneously and instantaneously. There is an advantage that there is no need to slowly scan the absorption spectrum to measure the absorption spectrum, and the wavelength to be measured can be fixed, allowing for continuous measurement over time. Furthermore, this spectrometer is capable of measuring the concentration of pollutants such as SO2 gas, NO gas, and NO2 gas present in the ambient air in terms of sensitivity. Here we will briefly discuss the measurement of pollutant gases in the ambient atmosphere. In our country,
Since the environmental standard concentration of SO2 gas or NOx (NO gas and NO2 gas are collectively called NOx) in the ambient air is shown as an hourly average value, it is possible to calculate the concentration of these pollutants in the ambient air. When measuring, it is necessary to measure the average value for one hour. Currently, wet methods are mainly used to measure the concentration of pollutant gases in the ambient air.
Mainly, only the hourly average value is measured. Let me explain this in a little more detail. For example, when measuring the concentration of SO2 gas in the ambient air, air is continuously sampled and hydrogen peroxide solution (H2O2 + H2O) is aerated, and at this time hydrogen peroxide solution is poured into the aerated atmosphere. When SO2 gas is present, SO2 reacts with H2O2 to form sulfuric acid H2SO4. When sulfuric acid is produced in hydrogen peroxide, the electrical conductivity increases. Therefore, when the electrical conductivity is recorded with a recorder while continuously passing hydrogen peroxide through the atmosphere, a monotonically increasing chart is drawn on the recording paper that increases over time and reaches its maximum value after one hour. After venting the atmosphere for one hour, the hydrogen peroxide solution is automatically replaced with new one and the next cycle of measurement is performed. That is, a sawtooth chart with a period of one hour is drawn on the recording paper. At this time, 1
The recorder is calibrated so that the maximum value of the sawtooth wave of the chart on the recording paper obtained when the atmosphere is aerated for an hour indicates the average value for one hour. As explained above, in the conventional wet method, the 1-hour average concentration is read from the maximum value of the sawtooth chart on the recording paper (value after 1 hour of ventilation), and the instantaneous precipitation value during that measurement cycle is the value of the sawtooth chart. I can roughly tell from the rate of increase. Therefore, when trying to use a spectrometer based on the higher-order differential method that measures the first or second derivative of specator as described above to measure the concentration of pollutant gases in the ambient air, it is difficult to measure the hourly average concentration. must be measured.

その理由は次のとおりである。すなわち、従来地方自治
体等で環境監視を行つているが、測定点(測定を行う場
所)は全国に分布しており、それらの測定点における測
定値を相互比較したり、また過去にさかのほつた測定値
との相互比較によつて、環境大気を清浄化する行政指導
を行つている。このように測定値を相互比較することが
重要であり、しかも現在の測定値は1時間平均濃度であ
るから、分光計を環境大気中の汚染ガス濃度測定に利用
しようとすると、1時間平均濃度の測定が可能な分光計
でなければならない。以上説明したように、環境基準濃
度が1時間平均値で示されていることと、1時間平均濃
度しか測定できない現用の湿式法で得られる測定値と相
互比較しなければならないという二つの理由で、高次微
分法に基ずく分光計を環境大気中の汚染ガス測定に利用
するには、どうしても1時間平均濃度の測定が可能な分
光計でなければならない。
The reason is as follows. In other words, while environmental monitoring has traditionally been carried out by local governments, measurement points (locations where measurements are taken) are distributed throughout the country, and measurements at these measurement points have to be compared with each other, and in the past, Administrative guidance is being given to purify the ambient air by mutual comparison with measured values. It is important to compare the measured values with each other in this way, and since the current measured value is an hourly average concentration, if you try to use a spectrometer to measure the concentration of pollutant gases in the ambient air, it will be difficult to compare the hourly average concentration. The spectrometer must be capable of measuring As explained above, there are two reasons for this: the environmental standard concentration is expressed as an hourly average value, and it must be compared with the measured values obtained by the current wet method, which can only measure hourly average concentrations. In order to use a spectrometer based on the higher-order differential method to measure pollutant gases in the ambient air, it must be able to measure hourly average concentrations.

しかしながら従来の分光計では、1時間平均濃度測定は
できなかつた。1時間平均濃度の測定を分光計で行うに
は、分光計の瞬時測定出力を1時間積算する必要がある
が、従来の積算器では種々の欠点がある。
However, with conventional spectrometers, it was not possible to measure the 1-hour average concentration. To measure the hourly average concentration using a spectrometer, it is necessary to integrate the instantaneous measurement output of the spectrometer for one hour, but conventional integrators have various drawbacks.

すなわち、アナログ積算回路では1時間のような長時間
積算を行うことはできない。アナログ量をAD変換して
連続的に積算を行う汎用のデイジタル積算器を使用しよ
うとすると、大容量の積算器を必要とし好ましくない。
アナログ量をAD変換し一定の短い周期でサンプリング
しながら積算を行う汎用のデイジタル積算器を使用しよ
うとすると、やはり大容量の積算器を必要とし不経済で
好ましくない。サンプリング周期のあまり長いデイジタ
ル積算器では、今度は瞬時測定出力を正確に積算するこ
とにはならなくなる。サンプリング周期をちようどよい
値にしても、小容量のデイジタル積算器ではダイナミツ
クレンジが広く取れない。また汎用のデイジタル平均値
演算装置では、小容量の記憶回路でもダイナミツタレン
ジを比較的広く取ることができるが、その出力は常に時
間平均した値でしかなく、従来の湿式法の出力形式であ
る鋸歯状のチヤートを描くことができない。この場合、
従来の湿式法のデータと、比較しようとするとき、出力
形式が異つていては本当の比較はできない、などの欠点
があつた。本発明は、以上の点を鑑みて、分光計の電気
処理系内で分光計の瞬時測定出力をAD変換した後一定
の周期でサンプリング化ながらデイジタル的に1時間積
算を行い、その1時間積算値が1時間平均濃度となるよ
うあらかじめ較正した分光計を構成することによつて、
従来の湿式法の出力形式と全く同様な出力形式で1時間
平均濃度測定が行え、かつ瞬時濃度の測定も同時に行え
る分光計を提供することを目的とする。
That is, the analog integration circuit cannot perform integration over a long period of time such as one hour. If an attempt is made to use a general-purpose digital integrator that performs continuous integration by AD converting analog quantities, a large-capacity integrator would be required, which is undesirable.
If an attempt is made to use a general-purpose digital integrator that performs AD conversion of an analog quantity and performs integration while sampling at a fixed short period, a large-capacity integrator is required, which is uneconomical and undesirable. A digital integrator with too long a sampling period will not be able to accurately integrate instantaneous measurement outputs. No matter how good the sampling period is, a small-capacity digital integrator cannot provide a wide dynamic range. In addition, general-purpose digital average value calculation devices can have a relatively wide dynamic range even with a small-capacity storage circuit, but their output is always only a time-averaged value, which is the output format of the conventional wet method. I can't draw a serrated chart. in this case,
When trying to compare data with conventional wet method data, there were drawbacks such as the fact that a true comparison could not be made because the output format was different. In view of the above points, the present invention converts the instantaneous measurement output of the spectrometer into an AD converter within the electrical processing system of the spectrometer, and then digitally integrates it for one hour while sampling it at a constant cycle. By configuring the spectrometer to be pre-calibrated so that the value is the hourly average concentration,
It is an object of the present invention to provide a spectrometer that can measure an hourly average concentration in an output format that is exactly the same as the output format of a conventional wet method, and can also measure instantaneous concentrations at the same time.

次に本発明の実施例を第1図に基ずいて説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described based on FIG.

同図において、光源1から放射された光はコリメータレ
ンズ5によつて平行光束にされた後、大気を採取導人し
て吸収スペクトルを生じさせるための光吸収セル10の
内部に光吸収セルの入射窓11から入射する。光吸収セ
ル10には大気が吸気口13と排気口14によつて連続
的に導人、排気されている。光吸収セル10の内部に人
射した平行光束は、光吸収セル内に設けられた繰返し反
射光学装置20のミラー(21や22など)によつて複
数回繰返し反射した後に光吸収セルの出射窓12から出
射し、さらにコレクタレンズ30によつて分光器40の
固定された入ロスリツト41に集光され、分光器40の
内部に入射する。分光器40へ入射した光は分光器の分
散機構42によつて波長分散されて単色光が出口スリツ
ト55を通過し受光面が実質的に均一な頭部窓形光電子
増倍管80の受光面に入射する。出口スリツト55はス
リツト板50に形成されておりスリツト板50はスリツ
ト振動装置60に装着されている。駆動回路70によつ
てスリツト振動装置を振動させることにより、出口スリ
ツト55が横方向(第1図においてx方向)に時間的に
正弦波状の振動をするようにして、出口スリツトを通過
する光の波長に時間的に正弦波状の変調をかけている。
ここで、SO2ガスの測定を例にすると、SO2ガスの
吸収極大を示す波長(たとえば300nm)を中心にし
、約2nmの振幅で波長変調がかかるように出口スリツ
ト55を振動させ、その振動の角周波数ωに対し2倍の
周波数2ωの光強度変調信号に対応する交流信号をアナ
ログ電気回路90で検波し、SO2ガスの吸収スペクト
ルの2次微分値に相当する直流出力信号を発生させる。
このアナログ電気回路90の直流信号は、SO2ガス濃
度の瞬時値に相当する出力であり、この直流出力信号を
2入力記録計96の一方の入力Aに入れてSO2ガス濃
度の瞬時値を時間的に連続して記録(図中AOで示した
)する。このとき、2入力記録計96の目盛りとSO2
ガス濃度との関係をあらかじめ較正しておくことにより
、記録紙上からSO2ガス濃度の瞬時値を読み取ること
ができる。一方、アナログ電気回路90の直流出力信号
をデイジタル電気回路200に入れ、任意に決めた積算
開始時刻より積算を始め、その積算結果を刻刻と出力し
2入力記録計96の他方の入力Bに入れて記録する。
In the figure, light emitted from a light source 1 is made into a parallel beam by a collimator lens 5, and then a light absorption cell 10 is installed inside the light absorption cell 10 for collecting the atmosphere and generating an absorption spectrum. The light enters through the entrance window 11. Atmospheric air is continuously introduced into and exhausted from the light absorption cell 10 through an intake port 13 and an exhaust port 14 . The parallel light beam that enters the inside of the light absorption cell 10 is reflected multiple times by the mirrors (21, 22, etc.) of the repeating reflection optical device 20 provided inside the light absorption cell, and then passes through the exit window of the light absorption cell. The light is emitted from the spectrometer 12, is further focused by the collector lens 30 onto the fixed input loss slit 41 of the spectrometer 40, and enters the interior of the spectrometer 40. The light incident on the spectrometer 40 is wavelength-dispersed by the dispersion mechanism 42 of the spectrometer, and monochromatic light passes through the exit slit 55.The light-receiving surface of the head window photomultiplier tube 80 has a substantially uniform light-receiving surface. incident on . The exit slit 55 is formed in a slit plate 50, and the slit plate 50 is attached to a slit vibration device 60. By vibrating the slit vibrating device by the drive circuit 70, the exit slit 55 is made to vibrate sinusoidally in the lateral direction (x direction in FIG. 1) over time, and the light passing through the exit slit is The wavelength is temporally modulated sinusoidally.
Here, taking the measurement of SO2 gas as an example, the exit slit 55 is vibrated around the wavelength showing the maximum absorption of SO2 gas (for example, 300 nm) with an amplitude of about 2 nm, and the angle of the vibration is An analog electric circuit 90 detects an AC signal corresponding to a light intensity modulation signal with a frequency 2ω, which is twice the frequency ω, to generate a DC output signal corresponding to the second derivative of the absorption spectrum of SO2 gas.
The DC signal of this analog electric circuit 90 is an output corresponding to the instantaneous value of the SO2 gas concentration, and this DC output signal is input to one input A of the two-input recorder 96 to calculate the instantaneous value of the SO2 gas concentration over time. (indicated by AO in the figure). At this time, the scale of the two-input recorder 96 and the SO2
By calibrating the relationship with the gas concentration in advance, the instantaneous value of the SO2 gas concentration can be read from the recording paper. On the other hand, the DC output signal of the analog electric circuit 90 is input to the digital electric circuit 200, and the integration starts from an arbitrarily determined integration start time, and the integration results are outputted every moment to the other input B of the two-input recorder 96. and record it.

そして記録紙上で1時間積算結果がSO2ガスの1時間
平均濃度を示すようにあらかじめ2入力記録計の目盛り
を較正しておけば記録紙上から1時間平均濃度を直読す
ることができる。そして1時間積算が終了した時に、次
の積算を開始するため積算出力値をりセツトして零にも
どし、次の周期の積算を開始する。したがつて記録紙上
には1時間周期の鋸歯状のチヤートが描かれる。この様
子を図中B。で示した。次にスリツト振動装置60を第
2図に示し、同図にもとずいて詳しく説明する。
If the scale of the two-input recorder is calibrated in advance so that the 1-hour integration result on the recording paper indicates the 1-hour average concentration of SO2 gas, the 1-hour average concentration can be directly read from the recording paper. When the integration for one hour is completed, the integrated output value is reset to zero in order to start the next integration, and the integration for the next cycle is started. Therefore, a sawtooth chart with a period of one hour is drawn on the recording paper. This situation is shown in figure B. It was shown in Next, the slit vibrating device 60 is shown in FIG. 2, and will be described in detail based on the same figure.

第2図において、固有振動数が高くQの高いU字形音叉
61を出口スリツト55の振動源として使用する。この
U字形音叉の一方の脚の自由端に出口スリツト55を形
成した板状体50をホールダ63を介して取付け、さら
にもう一方の脚の自由端に音叉のバランスを保つための
バランサ62を取付けて非常にQの高い振動器を構成し
てある。U字形音叉61は磁性材料で作つてあり、一方
の脚に備えたピツタアツプ用電磁ヘツド64で振動器の
固有振動をピツクアツプし、他方の脚に備えた駆動用電
磁ヘツド65で振動器を磁気的に駆動している。両電磁
ヘツド64および65は、コア68,68′とコア68
,68′の回りに巻かれたコイル69,69!から成つ
ている。ピツクアツプ用電磁ヘツド64のコイル69に
は駆動回路70に内蔵された定電流発生回路71から常
に定電流が供給されていて電磁ヘツド64が電磁石にな
つていて、音叉61の脚が振動した時にコイル69に交
流電流が誘起されるようになつている。この誘起された
交流電流は、駆動回路70に内蔵された増幅器73で増
幅し、さらに振動器の振動を一定の振幅とするための駆
動電圧調節回路74を通して駆動用電磁ヘツドに駆動電
圧を印加する。振動器の振幅を一定に保つために、ピツ
クアツプされた交流電流を増幅器75で増幅し、この交
流電流を全波整流回路76と低域濾波器77を通してピ
ツクアツプされた交流電流の絶対値に相当する出力を発
生させ、この出力が増すと駆動電圧が下がるという様に
駆動電圧調節回路74で自動的に駆動電圧を調節してい
る。次に本発明の実施例(第1図)で用いたアナログ電
気回路90を第3図に示し、詳細に説明する。
In FIG. 2, a U-shaped tuning fork 61 with a high natural frequency and high Q is used as a vibration source for the exit slit 55. A plate-shaped body 50 with an outlet slit 55 formed therein is attached to the free end of one leg of this U-shaped tuning fork via a holder 63, and a balancer 62 for keeping the balance of the tuning fork is attached to the free end of the other leg. The oscillator has a very high Q. The U-shaped tuning fork 61 is made of a magnetic material, and a pickup electromagnetic head 64 provided on one leg picks up the natural vibration of the vibrator, and a drive electromagnetic head 65 provided on the other leg picks up the vibrator. is driven by. Both electromagnetic heads 64 and 65 have cores 68, 68' and core 68.
, 68' coils 69, 69! It consists of A constant current is always supplied to the coil 69 of the pickup electromagnetic head 64 from a constant current generation circuit 71 built into the drive circuit 70, and the electromagnetic head 64 acts as an electromagnet, so that when the leg of the tuning fork 61 vibrates, the coil 69 An alternating current is induced at 69. This induced alternating current is amplified by an amplifier 73 built into the drive circuit 70, and a drive voltage is applied to the drive electromagnetic head through a drive voltage adjustment circuit 74 to keep the vibration of the vibrator at a constant amplitude. . In order to keep the amplitude of the vibrator constant, the picked-up alternating current is amplified by an amplifier 75, and this alternating current is passed through a full-wave rectifier circuit 76 and a low-pass filter 77 to a value corresponding to the absolute value of the picked-up alternating current. A drive voltage adjustment circuit 74 automatically adjusts the drive voltage so that an output is generated, and as the output increases, the drive voltage decreases. Next, the analog electric circuit 90 used in the embodiment of the present invention (FIG. 1) is shown in FIG. 3 and will be described in detail.

同図において、光電子増倍管80の電気出力信号は前置
増幅器120で増幅され、コンデンサ121によつて直
流成分を除去した後にバンドパスフイルタ122によつ
て出口スリツトの振動数ωの2倍の周波数2ωの交流信
号を取り出し、さらに増幅器123により増幅し、同期
スイツチ回路124に入れられる。この同期スイツチ回
路124は、周波数2ωの変調信号が正の半波の時スイ
ツチがオンになり、負の半波の時オフになつて信号を半
波整流する作用をしている。また増幅器123の出力を
極性反転回路125で極性反転すると、増幅器123の
出力信号の負の半数は正の半波となるから、この正の半
波を同期スイツチ回路124′によつて取り出し、同期
スイツチ回路124の出力信号と低域濾波器130の入
口で合わせることによつて増幅器123の出力信号を全
波整流している。同期スイツチ回路124および124
′の同期信号は、駆動回路70の周波数ωなる駆動信号
を位相調整のための位相器110を通し、てい倍回路1
11で周波数4ωの信号とし、さらに分周器112で位
相が互いに1800シフトした周波数2ωの二つの矩形
波を作り、これを使つた。前述の全波整流された信号は
、低域濾波器130で平滑され除算器135の分子に入
る。一方、前置増幅器120の出力のうち直流成分を直
流増幅器131で増幅した後、除算器135の分母に入
れる。こうして除算器135の出力を光源強度などに依
存しない変調信号の変調度に対応した値とし、これを2
入力記録計96の一方の入力に入れる。この時、記録計
の目盛りと被測定ガス(実施例ではSO2ガス)濃度と
をあらかじめ較正しておけば、ガス濃度の瞬時値を連続
的に記録することができる。次にデイジタル電気回路2
00の第一実施例を第4図、第5図に示し、詳細に説明
する。
In the same figure, the electrical output signal of the photomultiplier tube 80 is amplified by a preamplifier 120, and after its DC component is removed by a capacitor 121, the electrical output signal is amplified by a bandpass filter 122, which is twice the frequency ω of the exit slit. An AC signal with a frequency of 2ω is taken out, further amplified by an amplifier 123, and input to a synchronous switch circuit 124. This synchronous switch circuit 124 is turned on when the modulation signal of frequency 2ω is a positive half-wave, and turned off when it is a negative half-wave, thereby performing half-wave rectification of the signal. Furthermore, when the polarity of the output of the amplifier 123 is inverted by the polarity inverting circuit 125, the negative half of the output signal of the amplifier 123 becomes a positive half wave, so this positive half wave is taken out by the synchronization switch circuit 124' and synchronized. By combining the output signal of the switch circuit 124 with the input signal of the low-pass filter 130, the output signal of the amplifier 123 is full-wave rectified. Synchronous switch circuits 124 and 124
The synchronizing signal of ' is generated by passing the drive signal of the frequency ω of the drive circuit 70 through the phase shifter 110 for phase adjustment,
11 to generate a signal with a frequency of 4ω, and a frequency divider 112 to generate two rectangular waves with a frequency of 2ω whose phases are shifted by 1800 from each other. The aforementioned full-wave rectified signal is smoothed by a low-pass filter 130 and then enters the numerator of a divider 135. On the other hand, the DC component of the output of the preamplifier 120 is amplified by the DC amplifier 131 and then input into the denominator of the divider 135. In this way, the output of the divider 135 is set to a value corresponding to the modulation degree of the modulation signal that does not depend on the light source intensity, etc., and this is set to 2
into one input of the input recorder 96. At this time, if the scale of the recorder and the concentration of the gas to be measured (SO2 gas in the example) are calibrated in advance, the instantaneous value of the gas concentration can be continuously recorded. Next, digital electric circuit 2
A first embodiment of 00 is shown in FIGS. 4 and 5 and will be described in detail.

第4図において、201はVFコンバータであり、アナ
ログ電気回路90の直流出力電圧(アナログ量)に比例
した周波数のパルス(デイジタル量)に変換している。
アナログ電気回路90の直流出力電圧はガス濃度の変動
に応じて時間的に変動するからVFコンバータ201で
発生されたパルスの周波数は、刻々と変動する。このパ
ルスの数をカウントすることによつて積算を行うが、こ
の時、連続的にカウントするにはカウンターの容量の大
きなものを必要とするから、適当な周期でサンプリング
してカウントする。202は、サンプリングのためのゲ
ート回路である。
In FIG. 4, 201 is a VF converter, which converts the DC output voltage (analog amount) of the analog electric circuit 90 into a pulse (digital amount) having a frequency proportional to the DC output voltage (analog amount).
Since the DC output voltage of the analog electric circuit 90 changes over time in accordance with changes in gas concentration, the frequency of the pulses generated by the VF converter 201 changes moment by moment. Integration is performed by counting the number of pulses, but since continuous counting requires a counter with a large capacity, the counter is sampled and counted at an appropriate period. 202 is a gate circuit for sampling.

サンプリング周期(ゲートが開く周期)およびゲート幅
(ゲートの開いている時間)はタイムベース回路207
で発生したクロツクパルスで決めてあり、ゲート回路2
02の機能は、VFコンバータの出力パルスと前記クロ
ツクパルスとの論理積を出力するものである。こうして
ゲート回路202を通過したパルスを周波数カウンタ2
03でカウントし、ゲートが開くたびに積算して行く。
こうして1時間積算を行つた後にりセツト信号をタイム
ベース回路207で発生させ周波数カウンタ203の積
算結果をクリアしてりセツトする。サンプリング周期は
次のようにして決めた。すなわち、環境大気中の汚染ガ
ス濃度の変動は時間的に見ると数10秒のオーダである
から、標本化定理によつて10秒以下のサンプリング周
期でサンプリングすることによつて汚染ガス濃度の変動
を正しく積算できる。また、アナログ電気回路90の直
流出力には非常に周波数の低い、いろいろな周波数成分
を持つた雑音が乗つており、これらの雑音のうち周波数
の最も高いものでもせいぜい0.05Hz程度であつた
から10秒以下のサンプリング凋期でサンプリングする
ことによつて、これらの雑音を平均化することができ、
1時間積算した結果はさらにS/Nの良い値となり測定
感度、測定精度を改善することができるのでサンプリン
グ周期は10秒以下とした。ゲート回路202が開いて
いるゲート幅は100ttsecないし10msec程
度であり、ゲートに入るパルスの周波数が低い時(アナ
ログ電気回路90の出力が小さい時)にはゲート幅を広
くし、パルスの周波数が高い時(アナログ電気回路90
の出力が大きい時)はゲート幅を狭くするというように
して、測定レンジの切換えを行うことによつて、周波数
が低くなつてもカウント誤差が大きくならないようにし
てある。またガス濃度が低いときは、アナログ電気回路
出力の雑音成分の割合が増すから、サンプリング周期を
短かくしてさらにS/N改善を行うという様にレンジ切
換えにはサンプリング周期を変えることも併用した。ま
たガス濃度がほとんど零の時は、アナログ電気回路90
の出力には雑音成分だけが存在し、このときアナログ電
気回路出力は雑音によつて正の電圧になつたり負電圧に
なつたりし、平均して零になるという状態になつている
。このような正電圧と負電圧の間を行き来している信号
をVFコンバータ201でパルスに変換すると、正の電
圧に対してはその電圧に比例した周波数のパルスが発生
されるが負の電圧に対しては全くパルスは発生しない。
したがつて、このパルス数を積算すると必ず正の積算値
が得られてしまい、これはアナログ量の積算結果である
零とは異なるから、ガス濃度が低いときこのままでは正
しい積算は行えない。そこで第5図に示したような回路
を用いて、あらかじめ基準電圧回路208と加算回路2
09によつてアナログ電気回路90の出力をあらかじめ
かさ上げしてVFコンバータ201に入る電圧が負にな
らないようにした。そして、積算した値から、かさ上げ
した基準電圧を差し引くことを引き算回路205で行つ
ている。すなわち、基準電圧回路208の直流出力電圧
をVFコンバータ201で直流電圧に比例した周波数の
パルスに変換した後、ゲート回路202′、周波数カウ
ンタ203′でサンプリングし積算する。周波数カウン
タ203の積算結果には信号の積算値と基準電圧の積算
値との和になつているから、引き算回路205によつて
この値から基準電圧の積算値(周波数カウンタ203′
の出力)を差し引いて、正しい信号の積算値を得た後に
、DAコンバータ206でアナログ量(直流電圧)に変
換している。このDAコンバータ出力を2入力記録計9
6の一方Bに入れて時間的に連続して記録させると、第
1図のB。に示したような鋸歯状のチヤートが描かれ、
従来の湿式法による自動測定器の記録と同様な指示が得
られ、またアナログ電気回路出力は2入力記録計の他方
の入力Aに入れてあり第1図のA。に示したような瞬時
値が描かれる。以上説明したVFコンバータを用いたデ
イジタル積算では、サンプリング周期あるいはゲート幅
の切換えによつて正確なレンジ切換えが出来るという利
点があるが、ガス濃度が低いときは、ガス濃度に比例し
た周波数のパルスの数は、少なくなるから限られたゲー
ト幅を通過するパルス数をカウントする際のカウント誤
差(サンプリング誤差)の信号に対する割合が大きくな
り測定精度が悪くなるという欠点がある。これに対し電
圧−コード変換を行えぱ、低濃度ガスの測定に対しても
サンプリングの際に測定精度を悪くするという欠点を除
去することができる。こうした実施例を次に述べる。第
6図はデイジタル電気回路の第二の実施例を示し、以下
に詳しく説明する。
The sampling period (the period when the gate is open) and the gate width (the time during which the gate is open) are determined by the time base circuit 207.
It is determined by the clock pulse generated in gate circuit 2.
The function of 02 is to output the AND of the output pulse of the VF converter and the clock pulse. The pulses that have passed through the gate circuit 202 in this way are transferred to the frequency counter 2.
Count at 03 and add up each time the gate opens.
After one hour of integration in this manner, a reset signal is generated by the time base circuit 207 to clear and set the integration result of the frequency counter 203. The sampling period was determined as follows. In other words, since fluctuations in the concentration of pollutant gases in the ambient air are on the order of several tens of seconds in terms of time, the sampling theorem allows us to measure the fluctuations in the concentration of pollutant gases by sampling at a sampling period of 10 seconds or less. can be calculated correctly. Furthermore, the DC output of the analog electric circuit 90 contains very low-frequency noise having various frequency components, and the highest frequency among these noises is about 0.05 Hz at most. By sampling at sub-second sampling periods, these noises can be averaged out.
The sampling period was set to 10 seconds or less because the result of integration for 1 hour has a better S/N value and can improve measurement sensitivity and measurement accuracy. The gate width when the gate circuit 202 is open is about 100ttsec to 10msec, and when the frequency of the pulse entering the gate is low (when the output of the analog electric circuit 90 is small), the gate width is widened and the frequency of the pulse is high. Time (analog electrical circuit 90
(When the output of Furthermore, when the gas concentration is low, the proportion of noise components in the output of the analog electric circuit increases, so the sampling period was shortened to further improve the S/N ratio, so changing the sampling period was also used when changing the range. Also, when the gas concentration is almost zero, the analog electric circuit 90
There is only a noise component in the output of the analog electric circuit, and at this time, the output of the analog electric circuit becomes a positive voltage or a negative voltage due to the noise, and becomes zero on average. When a signal that goes back and forth between a positive voltage and a negative voltage is converted into a pulse by the VF converter 201, a pulse with a frequency proportional to the voltage is generated for a positive voltage, but a pulse with a frequency proportional to the voltage is generated for a positive voltage. In contrast, no pulse is generated at all.
Therefore, when this number of pulses is integrated, a positive integrated value is always obtained, and this is different from zero, which is the integrated result of the analog quantity, so when the gas concentration is low, correct integration cannot be performed as it is. Therefore, using a circuit as shown in FIG. 5, the reference voltage circuit 208 and the adder circuit 2 are
09, the output of the analog electric circuit 90 is raised in advance to prevent the voltage entering the VF converter 201 from becoming negative. Then, a subtraction circuit 205 subtracts the raised reference voltage from the integrated value. That is, the DC output voltage of the reference voltage circuit 208 is converted into a pulse with a frequency proportional to the DC voltage by the VF converter 201, and then sampled and integrated by the gate circuit 202' and the frequency counter 203'. Since the integration result of the frequency counter 203 is the sum of the signal integration value and the reference voltage integration value, the subtraction circuit 205 calculates the reference voltage integration value (frequency counter 203') from this value.
After subtracting the correct integrated value of the signal, the DA converter 206 converts it into an analog quantity (DC voltage). This DA converter output is input to the 2-input recorder 9.
6 in one B and recorded continuously over time, B in Fig. 1 is obtained. A serrated chart is drawn as shown in
The analog electrical circuit output is input to the other input A of the two-input recorder, and the analog electrical circuit output is input to the other input A of the two-input recorder. The instantaneous values shown in are drawn. The digital integration using the VF converter described above has the advantage of being able to accurately switch ranges by changing the sampling period or gate width, but when the gas concentration is low, pulses with a frequency proportional to the gas concentration can be used. Since the number of pulses is small, the ratio of counting error (sampling error) to the signal when counting the number of pulses passing through the limited gate width becomes large, resulting in poor measurement accuracy. On the other hand, by performing voltage-code conversion, it is possible to eliminate the drawback of poor measurement accuracy during sampling even when measuring low concentration gases. Examples of such implementation are described below. FIG. 6 shows a second embodiment of the digital electrical circuit and will be described in detail below.

アナログ電気回路90の出力電圧を基準電圧回路208
と加算回路209であらかじめかさ上げしておき、AD
変換器211でコード(符号)に変換し、記憶回路21
2に記憶させてサンプリングした後、この出力を加算器
213の一方の人力に入れる。
The output voltage of the analog electric circuit 90 is set to the reference voltage circuit 208.
is raised in advance by the adder circuit 209, and
Converter 211 converts it into a code (code), and stores it in the storage circuit 21.
2 and sampled, this output is input into one of the adders 213.

この加算器213の出力を、積算開始時にはあらかじめ
クリアーしてある記憶回路214に入れ、次のサンプリ
ング値と記憶回路214の記憶回路と加算回路213で
加算することによつて積算を行つている。サンプリング
周期はタイムベース回路217で発生するクロツクパル
スによつて決定している。AD変換器211は単極性の
ものを用いてあり、したがつて第一の実施例と同様に、
アナログ電気回路出力が負電圧を取る場合に正しい積算
を行うため、基準電圧回路208であらかじめアナログ
電気回路出力をかさ上げしておき、負電圧を取らないよ
うにしてある。この基準電圧をAD変換器21Vでコー
ド化した後に加算器213′と記憶回路214′によつ
て積算する。この基準電圧の積算結果を、信号の積算値
(基準電圧でかさ上げされている)から、引き算回路2
15によつて差し引く。こうして得た正しい信号の積算
値をDA変換器216でアナログ量(直流電圧)に変換
し、2入力記録計96のB入力に人れる。1時間積算後
、タイムベース回路217でりセツト信号を作り、この
信号により記憶回路214および214′をクリアーす
る。
The output of the adder 213 is input into the storage circuit 214 which is cleared in advance at the start of the integration, and the next sampling value is added to the storage circuit of the storage circuit 214 and the addition circuit 213 to perform the integration. The sampling period is determined by a clock pulse generated by time base circuit 217. The AD converter 211 uses a unipolar type, and therefore, as in the first embodiment,
In order to perform correct integration when the analog electric circuit output takes a negative voltage, the analog electric circuit output is raised in advance by the reference voltage circuit 208 to prevent it from taking a negative voltage. This reference voltage is encoded by an AD converter 21V and then integrated by an adder 213' and a storage circuit 214'. The subtraction circuit 2 calculates the integration result of this reference voltage from the signal integration value (inflated by the reference voltage).
Subtract by 15. The accumulated value of the correct signal obtained in this way is converted into an analog quantity (DC voltage) by the DA converter 216, and is input to the B input of the two-input recorder 96. After one hour of integration, the time base circuit 217 generates a reset signal, which clears the memory circuits 214 and 214'.

以上説明したデイジタル電気回路200の第二の実施例
では単極性のAD変換器211を用いたが、双極性のA
D変換器を利用すれば、アナログ電気回路出力をあらか
じめかさ上げする必要もなく、回路構成を簡単にするこ
とができる。
In the second embodiment of the digital electric circuit 200 described above, a unipolar AD converter 211 is used, but a bipolar AD converter 211 is used.
If a D converter is used, there is no need to increase the analog electric circuit output in advance, and the circuit configuration can be simplified.

このような第三の実施例を第7図に示した。同図におい
て、双極性のAD変換器220で直流電圧をコードに変
換し、記憶回路221に記憶させた後加算器222と記
憶回路223で積算する。サンプリング周期と積算時間
は、タイムベース回路225で発生させたクロツクパル
スとりセツト信号でそれぞれ決定している。224はD
A変換器であり、DA変換器224の出力を2入力記録
計96のB入力に入れる。
Such a third embodiment is shown in FIG. In the figure, a bipolar AD converter 220 converts DC voltage into a code, which is stored in a storage circuit 221, and then integrated by an adder 222 and a storage circuit 223. The sampling period and integration time are determined by the clock pulse set signal generated by the time base circuit 225, respectively. 224 is D
The output of the DA converter 224 is input to the B input of the two-input recorder 96.

以上説明した第二の実施例、第三の実施例では、ダイナ
ミツクレンジがあまり広く取れない。
In the second and third embodiments described above, the dynamic range cannot be very wide.

そこで、アナログ電気回路出力が大きくなる可能性のあ
る場合は、ロツクインアンプ90の出力とデイジタル積
算回路の入力との間にたとえば減衰器を挿入して、この
減算器の減衰比を変えることによつてレンジ切換えを行
うといつた様な工夫が必要である。以上説明したデイジ
タル電気回路の第一、第二、第三の例ともそれぞれ手動
でレンジ切換えをすることができるが、レンジ設定がも
し誤つていて積算の過程で記憶回路または周波数カウン
タ(以後これから積算回路と呼ぶ)の容量を越えるよう
なことがあつても、積算回路は自動的にタリア一されて
再び零から積算を行うから積算出力信号を記録計で記録
することは非常に有効である。
Therefore, if there is a possibility that the analog electric circuit output may become large, it is recommended to insert an attenuator between the output of the lock-in amplifier 90 and the input of the digital integration circuit, and change the attenuation ratio of this subtracter. Therefore, it is necessary to devise measures similar to those used when changing ranges. In the first, second, and third examples of digital electric circuits explained above, the range can be changed manually, but if the range setting is incorrect, the memory circuit or frequency counter (hereinafter referred to as Even if the capacity of the integration circuit (called an integration circuit) is exceeded, the integration circuit is automatically tagged and integrated again from zero, so it is very effective to record the integration output signal with a recorder. .

第8図に記憶回路が飽和してクリアーされた時の一時間
積算の記録紙上のチヤートを示した。同図においてt軸
は時間軸を示し、E軸は積算出力の大きさを示す。原点
0は積算時間が零、積算出力が零であるような点である
。積算時間の経過とともに積算出力が増加して行き積算
回路の容量を越えると自動的に積算回路がクリアーされ
積算出力は零になる。この時間を第8図ではCで示した
。積算回路がクリアーされる直前の積算出力は積算回路
の容量で決まつている定数であり、これを図中E。で示
した。さらに時間的に積算を進めて行き積算開始時刻0
から1時間経過した時(図中Tで示した)りセツト信号
によつて積算回路は再びクリアーされる。このクリアー
される直前の積算出力信号は図中E1で示した。この様
な積算出力信号のチヤートB。から1時間積算値はただ
ちにE。+E1であることが読み取れる。この時、E軸
は1時間平均濃度に対しリニア目盛であるのでEO+E
1がそのまま1時間平均濃度を示す。以上説明したよう
に積算出力信号を記録計で記録することは非常に有効で
ある。次にデイジタル積算形分光形の変形例について述
べる。
FIG. 8 shows a chart on the recording paper of the one-hour integration when the memory circuit is saturated and cleared. In the figure, the t-axis indicates the time axis, and the E-axis indicates the magnitude of the integrated output. The origin 0 is a point where the cumulative time is zero and the cumulative output is zero. As the integration time elapses, the integration output increases and when it exceeds the capacity of the integration circuit, the integration circuit is automatically cleared and the integration output becomes zero. This time is indicated by C in FIG. The integration output immediately before the integration circuit is cleared is a constant determined by the capacity of the integration circuit, and is represented by E in the figure. It was shown in The integration is further progressed in time, and the integration start time is 0.
When one hour has passed since then (indicated by T in the figure), the integration circuit is cleared again by the set signal. The integrated output signal immediately before being cleared is indicated by E1 in the figure. Chart B of such an integrated output signal. The integrated value for 1 hour immediately becomes E. +E1 can be read. At this time, the E axis is a linear scale for the hourly average concentration, so EO + E
1 directly indicates the 1 hour average concentration. As explained above, it is very effective to record the integrated output signal with a recorder. Next, a modification of the digital integration type spectroscopic type will be described.

第1図に示した本発明の実施例では、分光器の出口スリ
ツト55を振動させて出口スリツトを出射する光に波長
変調をかけたが、出口スリツトを固定して分光器の内部
の光軸上に振動ミラーまたはねじれ振動をする透過屈折
板を配置することによつて出口スリツトを出射する光に
波長変調をかけても良い。
In the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the exit slit 55 of the spectrometer is vibrated to apply wavelength modulation to the light emitted from the exit slit, but the exit slit is fixed and the optical axis inside the spectrometer is Wavelength modulation may be applied to the light exiting the exit slit by arranging a vibrating mirror or a transmissive refraction plate that undergoes torsional vibration above.

第1図に示した本発明の実施例では、光吸収セル10を
光源と分光器入ロスリツト41との間に配置したが、出
口スリツト55と光電子増倍管80との間に光吸収セル
10を配置しても良い。
In the embodiment of the present invention shown in FIG. may be placed.

ただし、この様な配置にした場合は、出口スリツト55
を振動させると出口スリツト55を出射した光束も振れ
てしまい、光吸収セル10に内蔵された繰返し反射光学
装置20のミラー(21および22など)の汚れや光束
の周縁が前記ミラーをよぎるため零時信号(被測定ガス
濃度が零の時でも発生している信号)が発生して好まし
くないから、入ロスリツトを振動させるかまたは分光器
内部の光軸上に振動ミラーもしくはねじれ振動をする透
過屈折板を用いて固定した出口スリツトを出射する光に
波長変調することが好ましい。また本発明の実施例では
第2図に示したようにスリツト振動装置の振動源として
音叉の固有振動を使つているが、音叉の代わりに平行バ
ネやスピーカであつても良い。
However, if this arrangement is used, the exit slit 55
When the light beam is vibrated, the light beam emitted from the exit slit 55 is also deflected, and the mirrors (21 and 22, etc.) of the repeating reflection optical device 20 built into the light absorption cell 10 are contaminated, and the periphery of the light beam crosses the mirror, resulting in zero light. Since a time signal (a signal that occurs even when the concentration of the gas to be measured is zero) is generated, which is undesirable, it is necessary to vibrate the input loss slit or use a vibrating mirror or torsional vibration on the optical axis inside the spectrometer. Preferably, the light exiting the fixed exit slit using a plate is wavelength modulated. Further, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the natural vibration of a tuning fork is used as the vibration source of the slit vibrating device, but a parallel spring or a speaker may be used instead of the tuning fork.

また本発明の実施例ではアナログ電気回路は同期検波整
流回路であつたが、交流信号の振幅をピーク検波するよ
うなアナログ回路であつても良い。
Further, in the embodiment of the present invention, the analog electric circuit is a synchronous detection rectifier circuit, but it may be an analog circuit that peak-detects the amplitude of an AC signal.

また第1図に示した本発明の実施例では出口スリツトは
唯一本であつたが、出口スリツトをたとえば3本にして
それらのそれぞれの出口スリツトに対応させて3個光電
子増倍管を配置し、それぞれの光電子増倍管に対応して
計3台のアナログ電気回路と3台のデイジタル電気回路
を縦続接続させて3成分ガス同時測定が行える分光計と
することもできる。このときは1台の6入力記録計かも
しくは3台の2入力記録計を必要とする。以上説明した
ように、本発明によれば (イ)デイジタル電気回路の最終段のDAコンバータで
デイジタル積算量をアナログ量に変換し、積算して行く
過程を記録計で記録したから、従来環境大気中の汚染ガ
ス測定に用いられてきた自動計測器の鋸歯状の1時間記
録と全く同様な出力形式の鋸歯状の記録を取ることがで
きた。
Further, in the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, there was only one exit slit, but for example, there are three exit slits and three photomultiplier tubes are arranged corresponding to each exit slit. A total of three analog electric circuits and three digital electric circuits can be connected in cascade corresponding to each photomultiplier tube to create a spectrometer that can simultaneously measure three component gases. In this case, one 6-input recorder or three 2-input recorders are required. As explained above, according to the present invention, (a) the digital integrated quantity is converted into an analog quantity by the DA converter at the final stage of the digital electric circuit, and the process of integrating is recorded by the recorder, so that the conventional environmental atmospheric It was possible to obtain a sawtooth record with an output format exactly similar to the sawtooth one-hour record of automatic measuring instruments that have been used to measure pollutant gases inside.

その結果、本発明による分光計を用いて測定したデータ
と従来の自動測定器で測定したデータとの相互比較が可
能となり、環境大気の自動計測へ利用できる分光計を提
供することができた。(ロ)鋸歯状に増加した1時間積
算値がそのまま1時間平均濃度を示すように記録計の目
盛りをあらかじめ較正したから記録紙上から1時間平均
濃度が直読できるようになつた。(ハ)瞬時測定出力信
号(アナログ電気回路出力信号)と積算値(デイジタル
電気回路出力信号)とを同時に、同じ記録計で記録した
から、瞬時値と積算値とが一目瞭然であり、環境清浄化
のためのデータ解析に有効なデータが取れるようになつ
た。
As a result, it became possible to mutually compare data measured using the spectrometer according to the present invention with data measured using a conventional automatic measuring instrument, and it was possible to provide a spectrometer that can be used for automatic measurement of environmental atmosphere. (b) The scale of the recorder was calibrated in advance so that the 1-hour integrated value, which increased in a sawtooth pattern, would directly indicate the 1-hour average density, making it possible to read the 1-hour average density directly from the recording paper. (c) Since the instantaneous measurement output signal (analog electrical circuit output signal) and integrated value (digital electrical circuit output signal) are recorded simultaneously with the same recorder, the instantaneous value and integrated value can be clearly seen at a glance, improving environmental purification. It is now possible to obtain data that is useful for data analysis.

(ニ)アナログ電気回路出力をデイジタル的に積算した
から精度の良い積算形分光計が可能となつた。
(d) Digitally integrating the analog electrical circuit output made it possible to create a highly accurate integrating spectrometer.

(ホ)アナログ電気回路出力を標本化定理に基ずいたサ
ンプリング周期でサンプリングして積算を行つたから、
小容量の加算器、記憶回路などで積算回路を構成するこ
とができ、しかも正確な積算を行うことができた。
(e) Since the analog electrical circuit output was sampled and integrated at a sampling period based on the sampling theorem,
It was possible to construct an integration circuit using small-capacity adders, memory circuits, etc., and it was also possible to perform accurate integration.

(へ)アナログ電気回路出力に重畳している雑音成分を
見極めた上で標本化定理に基ずいてサンプリング周期を
決定したから、積算して行く過程で雑音成分を平均化す
ることができ、1時間積算値のS/N改善ができた。
(f) Since the sampling period was determined based on the sampling theorem after determining the noise component superimposed on the analog electric circuit output, it is possible to average the noise component in the process of integration. The S/N of the time integrated value was improved.

(卜)手動切換えのレンジ切換えを行つたから、小容量
の加算器、記憶回路で構成したデイジタル積算回路でダ
イナミツクレンジの広いデイジタル積算形分光計を提供
することができた。
(b) Since manual range switching was performed, it was possible to provide a digital integrating spectrometer with a wide dynamic range using a digital integrating circuit composed of a small-capacity adder and a memory circuit.

(7)デイジタル電気回路の積算出力信号を記録計で時
間的に連続して記録したから、もし誤つたレンジ設定を
したために積算の途中で記憶容量を越えることがあつて
もチヤート上から1時間積算出力を読むことができた。
(7) Since the integrated output signal of the digital electric circuit is recorded continuously over time with a recorder, even if the storage capacity is exceeded during integration due to incorrect range setting, the data will be recorded within 1 hour from the top of the chart. I was able to read the integrated output.

などの重要な効果が得られる。Important effects such as:

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明によるデイジタル積算形分光形の実施例
を示す構成図である。 第2図は本発明によるデイジタル積算形分光形の実施例
で用いた波長変調装置(スリツト振動装置)の構成図で
ある。第3図は本発明によるデイジタル積算形分光形の
実施例で用いたアナログ電気回路の構成図である。第4
図、第5図は本発明によるデイジタル積算形分光形のデ
イジタル電気回路の第一の実施例を示した構成図である
。第6図は本発明によるデイジタル積算形分光形のデイ
ジタル電気回路の第二の実施例を示した構成図である。
第7図は本発明によるデイジタル積算形分光形のデイジ
タル電気回路の第三の実施例を示した構成図である。1
・・・・・・光源、10・・・・・・光吸収セル、20
・・・・・・繰返し反射光学装置、40・・・・・・分
光器、41・・・・・・入口スリツト、42・・・・・
・分散機構、55・・・・・・出口スリツト、60・・
・・・・出口スリツト振動装置、80・・・・・・光電
子増倍管、90・・・・・・アナログ電気回路、200
・・・・・・デイジタル電気回路、96・・・・・・2
入力記録計、を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a digital integration type spectrometer according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a wavelength modulation device (slit oscillation device) used in an embodiment of the digital integrating type spectroscopic type according to the present invention. FIG. 3 is a block diagram of an analog electric circuit used in an embodiment of the digital integrating type spectroscopic type according to the present invention. Fourth
5 are block diagrams showing a first embodiment of a digital integration type spectroscopic digital electric circuit according to the present invention. FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of a digital integration type spectroscopic digital electric circuit according to the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a third embodiment of a digital integration type spectroscopic digital electric circuit according to the present invention. 1
...Light source, 10 ... Light absorption cell, 20
...Repetitive reflection optical device, 40...Spectrometer, 41...Entrance slit, 42...
・Dispersion mechanism, 55...Exit slit, 60...
...Exit slit vibrator, 80...Photomultiplier tube, 90...Analog electric circuit, 200
...Digital electrical circuit, 96...2
An input recorder is shown.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 光源と、出口スリットを出射する光が時間的に正弦
波状の波長変調をかけられるようにされた波長変調装置
を備えた分光器と;前記出口スリットを出射した光を受
領して電気信号に変換する光電変換器と;前記光源から
分光器を通つて該光電変換器に至る光路上に配置された
光吸収セルと、前記光電変換器の出力信号を受領して該
光吸収セルに連続的に採取導入されている大気中に含ま
れる被測定ガスの吸収スペクトルの2次微分値に相当す
るアナログ出力信号を発生するアナログ電気回路と、該
アナログ電気回路のアナログ出力信号をディジタル量に
変換するAD変換器と、一定のサンプリング周期でサン
プリングしながら該AD変換器の出力信号を所定の積算
周期で積算するデイジタル積算回路と、該積算回路の積
算出力信号をアナログ量に変換するDA変換器と、前記
積算周期と前記サンプリング周期を示す信号を発生する
タイムベース回路とを含むディジタル電気回路と;該デ
ィジタル電気回路の出力信号と前記アナログ電気回路の
出力信号との両方を同時に記録する多入力アナログ記録
計とから成るディジタル積算形分光計。 2 光吸収セルが、光源と分光器との間に配置されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のディジタル
積算形分光計。 3 波長変調装置が、音叉を振動源とした出口スリット
振動装置であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のディジタル積算形分光計。 4 出口スリットが、複数本配置されていて出口スリッ
トと同数の光電変換器、アナログ電気回路およびディジ
タル電気回路とを備えて多成分同時測定を可能とした特
許請求の範囲第1項記載のディジタル積算形分光計。
[Scope of Claims] 1. A spectrometer including a light source and a wavelength modulation device that temporally modulates the light emitted from the exit slit in a sinusoidal waveform; a photoelectric converter that receives the output signal and converts it into an electrical signal; a light absorption cell disposed on the optical path from the light source to the photoelectric converter through the spectroscope; An analog electrical circuit that generates an analog output signal corresponding to the second derivative of the absorption spectrum of a gas to be measured contained in the atmosphere that is continuously sampled and introduced into the light absorption cell, and an analog output signal of the analog electrical circuit. an AD converter that converts the output signal into a digital quantity, a digital integration circuit that integrates the output signal of the AD converter at a predetermined integration cycle while sampling at a constant sampling cycle, and an integrated output signal of the integration circuit into an analog quantity. a digital electric circuit including a DA converter for converting, and a time base circuit for generating signals indicating the integration period and the sampling period; A digital integrating spectrometer consisting of a multi-input analog recorder that records simultaneously. 2. The digital integrating spectrometer according to claim 1, wherein the light absorption cell is disposed between the light source and the spectrometer. 3. The digital integrating spectrometer according to claim 1, wherein the wavelength modulation device is an exit slit vibration device using a tuning fork as a vibration source. 4. Digital integration according to claim 1, in which a plurality of exit slits are arranged, and the same number of photoelectric converters, analog electrical circuits, and digital electrical circuits as the exit slits are provided to enable simultaneous multi-component measurement. shape spectrometer.
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