JPS591973B2 - デイジタル積算形分光計 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に本発明の実施例を第１図に基ずいて説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

などの重要な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

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。