JPH079398B2 - マルチ流体変調方式による流体分析装置 - Google Patents
マルチ流体変調方式による流体分析装置Info
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- JPH079398B2 JPH079398B2 JP62315047A JP31504787A JPH079398B2 JP H079398 B2 JPH079398 B2 JP H079398B2 JP 62315047 A JP62315047 A JP 62315047A JP 31504787 A JP31504787 A JP 31504787A JP H079398 B2 JPH079398 B2 JP H079398B2
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マルチ流体変調方式（これは本発明者らの名
付けた名称である）という従来になかった特異な手法を
採用することによって、ただ１個の検出器を用いるだけ
でありながら、複数の（または複数の系に分流された）
サンプル流体を同時にかつ連続的に分析することができ
る、全く新規な流体分析装置を提供せんとしてなされた
ものである。
付けた名称である）という従来になかった特異な手法を
採用することによって、ただ１個の検出器を用いるだけ
でありながら、複数の（または複数の系に分流された）
サンプル流体を同時にかつ連続的に分析することができ
る、全く新規な流体分析装置を提供せんとしてなされた
ものである。
例えば、サンプル流体の一例である大気中に含まれる自
動車排気ガスや工場排気ガスなどの有害成分（NOx,HyC
z、あるいは、COxなど）の濃度（ひいては量）を分析す
るような場合に使用される流体分析装置としては、従来
から、ケミカルルミネッセンス検出器（CLD）を備えた
分析装置とか、フレームイオン検出器（FID）を備えた
分析装置とか、あるいは、コンデンサマイクロフォン方
式またはマイクロフロー方式等によるニューマティック
型検出器やサーモパイルあるいは半導体等の固体検出器
を備えた非分散型赤外線分析装置（NDIR）など、各種の
検出器（センサー）を採用して成る流体分析装置が用い
られている。
動車排気ガスや工場排気ガスなどの有害成分（NOx,HyC
z、あるいは、COxなど）の濃度（ひいては量）を分析す
るような場合に使用される流体分析装置としては、従来
から、ケミカルルミネッセンス検出器（CLD）を備えた
分析装置とか、フレームイオン検出器（FID）を備えた
分析装置とか、あるいは、コンデンサマイクロフォン方
式またはマイクロフロー方式等によるニューマティック
型検出器やサーモパイルあるいは半導体等の固体検出器
を備えた非分散型赤外線分析装置（NDIR）など、各種の
検出器（センサー）を採用して成る流体分析装置が用い
られている。
ところで、前記のような流体分析を行うに際しては、例
えば、NOとNO2、あるいは、メタン（CH4）とメタン以外
のHC（NMHC）、あるいはまた、COとCO2というように、
サンプル流体中の複数（この場合には２つ）の成分濃度
を同時にかつ連続的に測定する必要があることが多い
が、従来一般の流体分析装置によってそれを実現するた
めには、どうしても複数個（この場合には２個）の検出
器（センサー）が必要であった。
えば、NOとNO2、あるいは、メタン（CH4）とメタン以外
のHC（NMHC）、あるいはまた、COとCO2というように、
サンプル流体中の複数（この場合には２つ）の成分濃度
を同時にかつ連続的に測定する必要があることが多い
が、従来一般の流体分析装置によってそれを実現するた
めには、どうしても複数個（この場合には２個）の検出
器（センサー）が必要であった。
即ち、NOとNO2とを同時連続測定する場合には、サンプ
ル流体を２つの測定系に分流し、一方の系にはサンプル
ガス中のNO濃度をそれ単独で測定するための第1NO検出
器を設け、他方の系にはサンプルガス中のNO2をNOに変
換する処理を施して生成された処理流体中の全NO濃度を
測定するための第2NO検出器を設ける、というように２
個のNO検出器が必要であり（NO2濃度は第2NO検出器によ
る全NO濃度検出値と第1NO検出器によるNO単独濃度検出
値との差として得られ、この手法は差量法と呼ばれ
る）、また、メタンとメタン以外のHC（NMHC）とを同時
連続測定する場合には、サンプル流体を２つの測定系に
分流し、一方の系にはサンプル流体中の全HC濃度（TH
C）を測定するための第1HC検出器を設け、他方の系には
サンプル流体中のメタン以外のHCを触媒燃焼させて除去
する処理を施して生成された処理ガス中のメタン濃度を
測定するための第2HC検出器を設ける、というように２
個のHC検出器が必要であり（この場合も差量法を用いて
おり、NMHCは第1HC検出器によるTHC濃度検出値と第2HC
検出器によるメタン濃度検出値との差として得られ
る）、また、サンプル流体中のCOとCO2とを同時連続測
定する場合には、サンプル流体を２つの測定系に分流
し、一方の系にはCO検出器を設け他方の系にはCO2検出
器を設けるというように、CO検出器とCO2検出器の２個
の異なる検出器が必要である。
ル流体を２つの測定系に分流し、一方の系にはサンプル
ガス中のNO濃度をそれ単独で測定するための第1NO検出
器を設け、他方の系にはサンプルガス中のNO2をNOに変
換する処理を施して生成された処理流体中の全NO濃度を
測定するための第2NO検出器を設ける、というように２
個のNO検出器が必要であり（NO2濃度は第2NO検出器によ
る全NO濃度検出値と第1NO検出器によるNO単独濃度検出
値との差として得られ、この手法は差量法と呼ばれ
る）、また、メタンとメタン以外のHC（NMHC）とを同時
連続測定する場合には、サンプル流体を２つの測定系に
分流し、一方の系にはサンプル流体中の全HC濃度（TH
C）を測定するための第1HC検出器を設け、他方の系には
サンプル流体中のメタン以外のHCを触媒燃焼させて除去
する処理を施して生成された処理ガス中のメタン濃度を
測定するための第2HC検出器を設ける、というように２
個のHC検出器が必要であり（この場合も差量法を用いて
おり、NMHCは第1HC検出器によるTHC濃度検出値と第2HC
検出器によるメタン濃度検出値との差として得られ
る）、また、サンプル流体中のCOとCO2とを同時連続測
定する場合には、サンプル流体を２つの測定系に分流
し、一方の系にはCO検出器を設け他方の系にはCO2検出
器を設けるというように、CO検出器とCO2検出器の２個
の異なる検出器が必要である。
そして、上記のように同一サンプル流体を複数の系に分
流することにより、そのサンプル流体中の複数の成分の
同時連続分析を行う場合に限らず、複数の異なるサンプ
ル流体について夫々の中に含まれる特定成分の同時連続
分析を行おうとする場合にも、同様に複数の検出器（セ
ンサー）を必要とすることが明らかである。
流することにより、そのサンプル流体中の複数の成分の
同時連続分析を行う場合に限らず、複数の異なるサンプ
ル流体について夫々の中に含まれる特定成分の同時連続
分析を行おうとする場合にも、同様に複数の検出器（セ
ンサー）を必要とすることが明らかである。
しかしながら、上記したように、同一サンプル流体中の
複数の成分の同時連続分析、あるいは、複数の異なるサ
ンプル流体について夫々の中に含まれる特定成分の同時
連続分析を行うに際して、前記従来装置におけるように
複数個の検出器（センサー）を用いなければならないと
いうことは、 （ア）分析装置が大型化すると共に製造コストが高くつ
く、 という問題のみならず、 （イ）複数の検出器毎にゼロ・スパン調整などの調整を
必要とするので、測定に要する手間が大きく非常に面倒
である、 （ウ）各検出器の調整が十分で無く、複数の検出器の間
にゼロ調整誤差や感度差が存在する場合には、非常に大
きな測定誤差が生じることになる、といった種々の問題
を引き起こす。
複数の成分の同時連続分析、あるいは、複数の異なるサ
ンプル流体について夫々の中に含まれる特定成分の同時
連続分析を行うに際して、前記従来装置におけるように
複数個の検出器（センサー）を用いなければならないと
いうことは、 （ア）分析装置が大型化すると共に製造コストが高くつ
く、 という問題のみならず、 （イ）複数の検出器毎にゼロ・スパン調整などの調整を
必要とするので、測定に要する手間が大きく非常に面倒
である、 （ウ）各検出器の調整が十分で無く、複数の検出器の間
にゼロ調整誤差や感度差が存在する場合には、非常に大
きな測定誤差が生じることになる、といった種々の問題
を引き起こす。
そこで、このような問題を避けるために、ただ１個の検
出器を備えた分析装置を用いて、同一サンプル流体中の
複数の成分を交互に測定するとか、あるいは、複数の異
なるサンプル流体を交互に測定するという、言わばバッ
チ的な分析方法によることも考えられるが、その場合に
は、同時連続測定を行えないために、測定データが不連
続になってしまうという欠点があり、特に、前述した差
量法を用いた分析を行う場合には、測定制度の大きな劣
化を招く虞れがある。従って、単に検出器の個数を節約
するためにのみ、このようなバッチ的分析方法を採用す
ることは、流体分析の本来の目的を大きく犠牲にするこ
とになりかねず、得策とは言えない。
出器を備えた分析装置を用いて、同一サンプル流体中の
複数の成分を交互に測定するとか、あるいは、複数の異
なるサンプル流体を交互に測定するという、言わばバッ
チ的な分析方法によることも考えられるが、その場合に
は、同時連続測定を行えないために、測定データが不連
続になってしまうという欠点があり、特に、前述した差
量法を用いた分析を行う場合には、測定制度の大きな劣
化を招く虞れがある。従って、単に検出器の個数を節約
するためにのみ、このようなバッチ的分析方法を採用す
ることは、流体分析の本来の目的を大きく犠牲にするこ
とになりかねず、得策とは言えない。
本発明は、かかる従来実情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、ただ１個の検出器を用いるだけであり
ながら、複数の（または複数の系に分流された）サンプ
ル流体を、同時にかつ連続的に、しかも、精度良く分析
することができる流体分析装置を開発せんとすることに
ある。
て、その目的は、ただ１個の検出器を用いるだけであり
ながら、複数の（または複数の系に分流された）サンプ
ル流体を、同時にかつ連続的に、しかも、精度良く分析
することができる流体分析装置を開発せんとすることに
ある。
上記目的を達成するために、本発明によるマルチ流体変
調方式による流体分析装置は、第１図に示す基本的概念
図および第２図に示す要部具体的構成図（クレーム対応
図）から明らかなように、 複数のサンプル流体S1,S2,…,Sn（これは、もともと異
なるものであっても、あるいは、単一のサンプル流体を
複数の系に分流したものであってもよい）を、夫々、比
較流体R1,R2,…,Rnにより互いに異なる周波数F1,F2,…,
Fn（ヘルツ）で流体変調するための流体変調手段V1,V2,
…,Vnと、 ただ一個の検出器Ｄを有すると共に、前記流体変調され
た各サンプル流体S1,S2,…,Snが同時にかつ連続的に供
給される分析部Ａと、 前記分析部Ａにおける前記検出器Ｄからの出力信号Ｏ
を、適宜周波数分離手段および信号整流・平滑手段（第
１図においては概念的に示している）を用いて、前記各
サンプル流体S1,S2,…,Snに対する各変調周波数F1,F2,
…,Fnの信号成分O1,O2,…,Onに分離して夫々整流および
平滑化処理することにより、前記各サンプル流体S1,S2,
…,Snに関する分析値を得るための信号処理手段Ｂとか
ら成り、 更に、前記信号処理手段Ｂを構成するに、第２図に具体
的に示しているように、 前記検出器Ｄからの出力信号Ｏから、前記各変調周波数
F1,F2,…,Fn付近の帯域の信号のみを夫々通過させる複
数のバンドパスフィルターa1,a2,…,anを互いに並列的
に設けると共に、 前記各バンドパスフィルターa1（a2,…,an）の後段に、
その通過帯域周波数F1（F2,…,Fn）に対応する流体変調
手段V1（V2,…,Vn）による実際の流体変調動作に同期し
て、そのバンドパスフィルターa1（a2,…,an）からの出
力信号を検民整流する同期検波整流器b1（b2,…,bn）を
設け、かつ、 前記各同期検波整流器b1（b2,…,bn）の後段に、それか
らの出力信号を平滑化するための平滑素子c1（c2,…,c
n）を設けてある、 という特徴を備えている。
調方式による流体分析装置は、第１図に示す基本的概念
図および第２図に示す要部具体的構成図（クレーム対応
図）から明らかなように、 複数のサンプル流体S1,S2,…,Sn（これは、もともと異
なるものであっても、あるいは、単一のサンプル流体を
複数の系に分流したものであってもよい）を、夫々、比
較流体R1,R2,…,Rnにより互いに異なる周波数F1,F2,…,
Fn（ヘルツ）で流体変調するための流体変調手段V1,V2,
…,Vnと、 ただ一個の検出器Ｄを有すると共に、前記流体変調され
た各サンプル流体S1,S2,…,Snが同時にかつ連続的に供
給される分析部Ａと、 前記分析部Ａにおける前記検出器Ｄからの出力信号Ｏ
を、適宜周波数分離手段および信号整流・平滑手段（第
１図においては概念的に示している）を用いて、前記各
サンプル流体S1,S2,…,Snに対する各変調周波数F1,F2,
…,Fnの信号成分O1,O2,…,Onに分離して夫々整流および
平滑化処理することにより、前記各サンプル流体S1,S2,
…,Snに関する分析値を得るための信号処理手段Ｂとか
ら成り、 更に、前記信号処理手段Ｂを構成するに、第２図に具体
的に示しているように、 前記検出器Ｄからの出力信号Ｏから、前記各変調周波数
F1,F2,…,Fn付近の帯域の信号のみを夫々通過させる複
数のバンドパスフィルターa1,a2,…,anを互いに並列的
に設けると共に、 前記各バンドパスフィルターa1（a2,…,an）の後段に、
その通過帯域周波数F1（F2,…,Fn）に対応する流体変調
手段V1（V2,…,Vn）による実際の流体変調動作に同期し
て、そのバンドパスフィルターa1（a2,…,an）からの出
力信号を検民整流する同期検波整流器b1（b2,…,bn）を
設け、かつ、 前記各同期検波整流器b1（b2,…,bn）の後段に、それか
らの出力信号を平滑化するための平滑素子c1（c2,…,c
n）を設けてある、 という特徴を備えている。
かかる特徴構成により発揮される作用は次の通りであ
る。
る。
即ち、上記本発明に係るマルチ流体変調方式による流体
分析装置においては、後述する実施例の記載からもより
一層明らかとなるように、例えばロータリーバルブとか
３方切換電磁弁あるいは４方切換電磁弁などで構成され
る適宜流体変調手段V1,V2,…,Vnを用いて、比較流体R1,
R2,…,Rnにより互いに異なる周波数F1,F2,…,Fnで夫々
流体変調した複数の（または複数の系に分流された）サ
ンプル流体S1,S2,…,Snを、ただ一個の検出器Ｄを有す
る分析部Ａへ、同時にかつ連続的に供給することによ
り、先ず、そのただ一個の検出器Ｄから、全てのサンプ
ル流体S1,S2,…,Snに対応する個々の測定信号成分（O1,
O2,…,On）が一括的に重畳されたひとつの測定信号Ｏ
（ ＝O1＋O2＋…＋On）を得る、という従来常識では全
く考えられなかった特異な手法を採用すると共に、次
に、前記ただ一個の検出器Ｄからの出力信号Ｏを、例え
ば、第１図に例示しているように適宜周波数分離手段と
信号整流・平滑手段とを組み合わせて構成された信号処
理手段Ｂを用いることにより、前記各サンプル流体S1,S
2,…,Snに対する各変調周波数F1,F2,…,Fnの信号成分O
1,O2,…,Onに分離して夫々整流および平滑化処理すると
いう信号処理を行うことにより、前記各サンプル流体S
1,S2,…,Snに関する分析値を得るようにしたから、たと
え、同一サンプル流体中の複数の成分の同時連続分析、
あるいは、複数の異なるサンプル流体について夫々の中
に含まれる特定成分の同時連続分析を行うに際しても、
ただ１個の検出器（センサー）を設けるだけで済み、従
って、複数の検出器を必要としていた従来一般の流体分
析装置の場合に比べて、装置全体の小型化および簡素化
ならびにコスト低減を容易に図れると共に、検出器の調
整を容易かつ短時間に行え、かつ、従来のように複数の
検出器間のゼロ調整誤差や感度差は生じ得ないことか
ら、常に良好な測定精度を確保できるようになった。
分析装置においては、後述する実施例の記載からもより
一層明らかとなるように、例えばロータリーバルブとか
３方切換電磁弁あるいは４方切換電磁弁などで構成され
る適宜流体変調手段V1,V2,…,Vnを用いて、比較流体R1,
R2,…,Rnにより互いに異なる周波数F1,F2,…,Fnで夫々
流体変調した複数の（または複数の系に分流された）サ
ンプル流体S1,S2,…,Snを、ただ一個の検出器Ｄを有す
る分析部Ａへ、同時にかつ連続的に供給することによ
り、先ず、そのただ一個の検出器Ｄから、全てのサンプ
ル流体S1,S2,…,Snに対応する個々の測定信号成分（O1,
O2,…,On）が一括的に重畳されたひとつの測定信号Ｏ
（ ＝O1＋O2＋…＋On）を得る、という従来常識では全
く考えられなかった特異な手法を採用すると共に、次
に、前記ただ一個の検出器Ｄからの出力信号Ｏを、例え
ば、第１図に例示しているように適宜周波数分離手段と
信号整流・平滑手段とを組み合わせて構成された信号処
理手段Ｂを用いることにより、前記各サンプル流体S1,S
2,…,Snに対する各変調周波数F1,F2,…,Fnの信号成分O
1,O2,…,Onに分離して夫々整流および平滑化処理すると
いう信号処理を行うことにより、前記各サンプル流体S
1,S2,…,Snに関する分析値を得るようにしたから、たと
え、同一サンプル流体中の複数の成分の同時連続分析、
あるいは、複数の異なるサンプル流体について夫々の中
に含まれる特定成分の同時連続分析を行うに際しても、
ただ１個の検出器（センサー）を設けるだけで済み、従
って、複数の検出器を必要としていた従来一般の流体分
析装置の場合に比べて、装置全体の小型化および簡素化
ならびにコスト低減を容易に図れると共に、検出器の調
整を容易かつ短時間に行え、かつ、従来のように複数の
検出器間のゼロ調整誤差や感度差は生じ得ないことか
ら、常に良好な測定精度を確保できるようになった。
ところで、前記信号処理手段Ｂとしては、フーリエ解析
（周波数分離処理に相当する）および絶対値平均化処理
（整流・平滑化処理に相当する）などの数値解析の演算
処理が可能なコンピューターを用いるとか、あるいは、
ロックインアンプなどの電気回路を用いるというよう
に、種々のソフトあるいはハードによる適宜手段を構成
することが可能であるが、本発明装置においては、特
に、バンドパスフィルターa1（a2,…,an）と同期検波整
流器b1（b2,…,bn）と平滑素子（例えばローパスフィル
ターとかコンデンサー）c1（c2,…,cn）とを直列接続し
て成る信号処理系列を複数系列並列に設けた構成として
あるため、上記のようなコンピューターあるいはロック
インアンプを用いる手段に比べて、非常に簡単でかつ安
価に構成できるのみならず、バンドパスフィルターa1
（a2,…,an）のみでは不十分である虞れがある分離作用
を同期検波整流器b1（b2,…,bn）により補足してより一
層精度の良い分離を行えるように構成してあるから、例
えば、ただ単にバンドパスフィルターのみで周波数分離
した後で直ちに絶対値整流するだけの構成のものに比べ
て、格段に優れた信号処理性能（S/N比）を得ることが
できるという利点もある。
（周波数分離処理に相当する）および絶対値平均化処理
（整流・平滑化処理に相当する）などの数値解析の演算
処理が可能なコンピューターを用いるとか、あるいは、
ロックインアンプなどの電気回路を用いるというよう
に、種々のソフトあるいはハードによる適宜手段を構成
することが可能であるが、本発明装置においては、特
に、バンドパスフィルターa1（a2,…,an）と同期検波整
流器b1（b2,…,bn）と平滑素子（例えばローパスフィル
ターとかコンデンサー）c1（c2,…,cn）とを直列接続し
て成る信号処理系列を複数系列並列に設けた構成として
あるため、上記のようなコンピューターあるいはロック
インアンプを用いる手段に比べて、非常に簡単でかつ安
価に構成できるのみならず、バンドパスフィルターa1
（a2,…,an）のみでは不十分である虞れがある分離作用
を同期検波整流器b1（b2,…,bn）により補足してより一
層精度の良い分離を行えるように構成してあるから、例
えば、ただ単にバンドパスフィルターのみで周波数分離
した後で直ちに絶対値整流するだけの構成のものに比べ
て、格段に優れた信号処理性能（S/N比）を得ることが
できるという利点もある。
以下、本発明に係るマルチ流体変調方式による流体分析
装置の具体的実施例を図面（第３図ないし第８図）に基
いて説明する。
装置の具体的実施例を図面（第３図ないし第８図）に基
いて説明する。
第３図は第１実施例に係るマルチ流体変調方式による流
体分析装置の全体概略構成を示し、これは、例えば大気
中や生産設備からの排気流体などのサンプル流体中に含
まれるNOxあるいはHyCzなどの濃度を分析するような場
合に用いられる。
体分析装置の全体概略構成を示し、これは、例えば大気
中や生産設備からの排気流体などのサンプル流体中に含
まれるNOxあるいはHyCzなどの濃度を分析するような場
合に用いられる。
さて、図示しているように、複数（この場合は２つ）の
サンプル流体S1,S2（これは、もともと異なるものであ
っても、あるいは、後で詳述するように単一のサンプル
流体を複数の系に分流したものであってもよい）を、夫
々、流体変調手段V1,V2を用いて、比較流体R1,R2（一般
にはゼロガスが使用される）により、互いに異なる周波
数F1,F2（ヘルツ）（例えば、F1＝1Hz,F2＝2Hz）で流体
変調した（つまり、サンプル流体と比較流体とを所定の
周波数で交互に通過させた）後、それら流体変調された
各サンプル流体S1,S2（R1,R2）を、ただ一個の検出器Ｄ
（センサー）を有する分析部Ａへ、同時にかつ連続的に
供給するように構成してある。なお、この場合には、前
記分析部Ａにおける検出器Ｄとしては、一般に、NO検出
用のケミカルルミネッセンス検出器（CLD）、あるい
は、炭化水素（HC）検出用のフレームイオン検出器（FI
D）などのように、サンプル流体が直接通過するタイプ
のものが用いられるため、前記流体変調された両サンプ
ル流体S1,S2（R1,R2）は、混合状態で前記検出器Ｄへ供
給される。
サンプル流体S1,S2（これは、もともと異なるものであ
っても、あるいは、後で詳述するように単一のサンプル
流体を複数の系に分流したものであってもよい）を、夫
々、流体変調手段V1,V2を用いて、比較流体R1,R2（一般
にはゼロガスが使用される）により、互いに異なる周波
数F1,F2（ヘルツ）（例えば、F1＝1Hz,F2＝2Hz）で流体
変調した（つまり、サンプル流体と比較流体とを所定の
周波数で交互に通過させた）後、それら流体変調された
各サンプル流体S1,S2（R1,R2）を、ただ一個の検出器Ｄ
（センサー）を有する分析部Ａへ、同時にかつ連続的に
供給するように構成してある。なお、この場合には、前
記分析部Ａにおける検出器Ｄとしては、一般に、NO検出
用のケミカルルミネッセンス検出器（CLD）、あるい
は、炭化水素（HC）検出用のフレームイオン検出器（FI
D）などのように、サンプル流体が直接通過するタイプ
のものが用いられるため、前記流体変調された両サンプ
ル流体S1,S2（R1,R2）は、混合状態で前記検出器Ｄへ供
給される。
従って、プリアンプ２を介して前記検出器Ｄから出力さ
れる信号Ｏは、図中模式的に示しているように、両サン
プル流体S1,S2に対応する個々の測定信号成分（O1,O2）
が一括的に重畳されたひとつの測定信号（Ｏ＝O1＋O2）
として得られることになる。
れる信号Ｏは、図中模式的に示しているように、両サン
プル流体S1,S2に対応する個々の測定信号成分（O1,O2）
が一括的に重畳されたひとつの測定信号（Ｏ＝O1＋O2）
として得られることになる。
そこで、前記検出器Ｄからの出力信号Ｏを、第３図にお
いては概念的に例示しているように、周波数分離回路３
と信号整流回路４とを組み合わせて構成された電気回路
から成る信号処理手段Ｂを用いて、前記各サンプル流体
S1,S2に対する各変調周波数F1,F2の信号成分O1,O2に分
離して夫々整流処理するという信号処理を行うことによ
り、前記各サンプル流体S1,S2に関する分析値を得るよ
うにしてある。
いては概念的に例示しているように、周波数分離回路３
と信号整流回路４とを組み合わせて構成された電気回路
から成る信号処理手段Ｂを用いて、前記各サンプル流体
S1,S2に対する各変調周波数F1,F2の信号成分O1,O2に分
離して夫々整流処理するという信号処理を行うことによ
り、前記各サンプル流体S1,S2に関する分析値を得るよ
うにしてある。
而して、前記信号処理手段Ｂの具体的な回路構成は第４
図に示すようなものとされている。
図に示すようなものとされている。
即ち、前記プリアンプ２を介して検出器Ｄから出力され
た信号Ｏを、互いに並列に設けられた複数の信号処理系
列（この例では２系列）に分岐し、一方の信号処理系列
には、サンプル流体S1に対する変調周波数（F1ヘルツ）
の信号O1のみを分離して取り出す（通過させる）ための
バンドパスフィルターa1を設けると共に、その後段に、
サンプル流体S1に対する流体変調手段V1に付設された同
期信号発生器1aからの同期信号（流体変調手段V1による
実際の流体変調動作を表す信号:F1ヘルツ）により、前
記バンドパスフィルターa1のみでは不十分である虞れが
ある周波数分離作用を補足してより一層精度の良い分離
を行えると同時に、分離された交流を直流に変換できる
ように、前記バンドパスフィルターa1からの出力信号O1
を同期整流するための同期検波整流器b1を設け、更に、
その後段には、前記同期検波整流器b1からの出力信号を
平滑化すると共に高周波ノイズを除去するための平滑素
子c1としてのローパスフィルターを設け、また、他方の
信号処理系列には、サンプル流体S2に対する変調周波数
（F2ヘルツ）の信号O2のみを分離して取り出す（通過さ
せる）ためのバンドパスフィルターa2を設けると共に、
その後段に、サンプル流体S2に対する流体変調手段V2に
付設された同期信号発生器1bからの同期信号（流体変調
手段V2による実際の流体変調動作を表す信号:F2ヘル
ツ）により、前記バンドパスフィルターa2のみでは不十
分である虞れがある周波数分離作用を補足してより一層
精度の良い分離を行えると同時に、分離された交流を直
流に変換できるように、前記バンドパスフィルターa2か
らの出力信号O2を同期整流するための同期検波整流器b2
を設け、更に、その後段には、前記同期検波整流器b2か
らの出力信号を平滑化すると共に高周波ノイズを除去す
るための平滑素子c2としてのローパスフィルターを設け
たものである。
た信号Ｏを、互いに並列に設けられた複数の信号処理系
列（この例では２系列）に分岐し、一方の信号処理系列
には、サンプル流体S1に対する変調周波数（F1ヘルツ）
の信号O1のみを分離して取り出す（通過させる）ための
バンドパスフィルターa1を設けると共に、その後段に、
サンプル流体S1に対する流体変調手段V1に付設された同
期信号発生器1aからの同期信号（流体変調手段V1による
実際の流体変調動作を表す信号:F1ヘルツ）により、前
記バンドパスフィルターa1のみでは不十分である虞れが
ある周波数分離作用を補足してより一層精度の良い分離
を行えると同時に、分離された交流を直流に変換できる
ように、前記バンドパスフィルターa1からの出力信号O1
を同期整流するための同期検波整流器b1を設け、更に、
その後段には、前記同期検波整流器b1からの出力信号を
平滑化すると共に高周波ノイズを除去するための平滑素
子c1としてのローパスフィルターを設け、また、他方の
信号処理系列には、サンプル流体S2に対する変調周波数
（F2ヘルツ）の信号O2のみを分離して取り出す（通過さ
せる）ためのバンドパスフィルターa2を設けると共に、
その後段に、サンプル流体S2に対する流体変調手段V2に
付設された同期信号発生器1bからの同期信号（流体変調
手段V2による実際の流体変調動作を表す信号:F2ヘル
ツ）により、前記バンドパスフィルターa2のみでは不十
分である虞れがある周波数分離作用を補足してより一層
精度の良い分離を行えると同時に、分離された交流を直
流に変換できるように、前記バンドパスフィルターa2か
らの出力信号O2を同期整流するための同期検波整流器b2
を設け、更に、その後段には、前記同期検波整流器b2か
らの出力信号を平滑化すると共に高周波ノイズを除去す
るための平滑素子c2としてのローパスフィルターを設け
たものである。
第５図は第２実施例に係るマルチ流体変調方式による流
体分析装置の要部概略構成を示し、これは、例えば大気
中や生産設備からの排気流体などのサンプル流体中に含
まれるCOxなどの濃度を分析するような場合に用いられ
る。
体分析装置の要部概略構成を示し、これは、例えば大気
中や生産設備からの排気流体などのサンプル流体中に含
まれるCOxなどの濃度を分析するような場合に用いられ
る。
この場合には、装置の分析部Ａは、一般に、非分散型赤
外線分析計（NDIR）で構成され、従って、検出器Ｄ（セ
ンサー）としては、コンデンサマイクロフォン方式ある
いはマイクロフロー方式等によるニューマティック型検
出器やサーモパイルあるいは半導体等の固体検出器など
のようにサンプル流体が直接通過しないタイプのものが
用いられる。ただし、この図に示すように、分析部Ａ
を、ただ一個のセルＣを用いた所謂シングルセルタイプ
のNDIRで構成する場合には、やはり、上記第１実施例の
場合と同様に、流体変調された両サンプル流体S1,S2（R
1,R2）は、混合状態で前記セルＣへ供給され、そのセル
Ｃを通過する測定用赤外線の吸光度が検出器Ｄにより測
定される。
外線分析計（NDIR）で構成され、従って、検出器Ｄ（セ
ンサー）としては、コンデンサマイクロフォン方式ある
いはマイクロフロー方式等によるニューマティック型検
出器やサーモパイルあるいは半導体等の固体検出器など
のようにサンプル流体が直接通過しないタイプのものが
用いられる。ただし、この図に示すように、分析部Ａ
を、ただ一個のセルＣを用いた所謂シングルセルタイプ
のNDIRで構成する場合には、やはり、上記第１実施例の
場合と同様に、流体変調された両サンプル流体S1,S2（R
1,R2）は、混合状態で前記セルＣへ供給され、そのセル
Ｃを通過する測定用赤外線の吸光度が検出器Ｄにより測
定される。
なお、この実施例におけるその他の構成等については、
上記第１実施例のものと同様であるから、同じ機能を有
する部材には同じ参照符号を付することにより、その説
明は省略する。
上記第１実施例のものと同様であるから、同じ機能を有
する部材には同じ参照符号を付することにより、その説
明は省略する。
第６図は第３実施例に係るマルチ流体変調方式による流
体分析装置の要部概略構成を示し、これも、COxなどの
濃度を分析するような場合に用いられる。
体分析装置の要部概略構成を示し、これも、COxなどの
濃度を分析するような場合に用いられる。
この場合には、分析部Ａを、２個のセルC1,C2を有する
所謂ダブルセルタイプの非分散型赤外線分析計（NDIR）
で構成してあるから、流体変調された両サンプル流体S
1,S2（R1,R2）は、互いに混合されること無く、各別の
セルC1,C2内へ供給されることになるが、それら両セルC
1,C2を通過した各測定用赤外線の吸光度は、１個の検出
器Ｄにより同時に測定される。なお、図示はしていない
が、前記２個のセルC1,C2のには、例えば、その一方にC
O測定用のソリッドフィルターが、そして、他方にCO2測
定用のソリッドフィルターが、夫々、付設されている。
所謂ダブルセルタイプの非分散型赤外線分析計（NDIR）
で構成してあるから、流体変調された両サンプル流体S
1,S2（R1,R2）は、互いに混合されること無く、各別の
セルC1,C2内へ供給されることになるが、それら両セルC
1,C2を通過した各測定用赤外線の吸光度は、１個の検出
器Ｄにより同時に測定される。なお、図示はしていない
が、前記２個のセルC1,C2のには、例えば、その一方にC
O測定用のソリッドフィルターが、そして、他方にCO2測
定用のソリッドフィルターが、夫々、付設されている。
また、この実施例におけるその他の構成等については、
前記第１実施例および第２実施例のものと同様であるか
ら、同じ機能を有する部材には同じ参照符号を付するこ
とにより、その説明は省略する。
前記第１実施例および第２実施例のものと同様であるか
ら、同じ機能を有する部材には同じ参照符号を付するこ
とにより、その説明は省略する。
ところで、前記複数のサンプル流体S1,S2は、例えば複
数の排気流路から各別に導いてくる場合のように、もと
もと異なるものであってもよいし、あるいは、第７図に
例示するように、単一のサンプル流体S0を複数の系に分
流したものであってもよい。これは、一般に、同一サン
プル流体S0中のCOとCO2とか、NOとNO2とか、メタンとメ
タン以外のHC（NMHC）とを同時連続測定する場合などに
適用されるが、その場合には、図示しているように、少
なくとも一方の系に、NO2をNOに変換するための、ある
いは、COをCO2に変換するためのコンバータ５とか、図
示はしていないが、ノンメタン除去装置、あるいは、所
要のフィルターなどが設けられるのが普通である。な
お、この第７図に例示しているように、前記比較流体R
1,R2についても、共通のものR0（例えばゼロガス）を用
い得るように構成してもよい。
数の排気流路から各別に導いてくる場合のように、もと
もと異なるものであってもよいし、あるいは、第７図に
例示するように、単一のサンプル流体S0を複数の系に分
流したものであってもよい。これは、一般に、同一サン
プル流体S0中のCOとCO2とか、NOとNO2とか、メタンとメ
タン以外のHC（NMHC）とを同時連続測定する場合などに
適用されるが、その場合には、図示しているように、少
なくとも一方の系に、NO2をNOに変換するための、ある
いは、COをCO2に変換するためのコンバータ５とか、図
示はしていないが、ノンメタン除去装置、あるいは、所
要のフィルターなどが設けられるのが普通である。な
お、この第７図に例示しているように、前記比較流体R
1,R2についても、共通のものR0（例えばゼロガス）を用
い得るように構成してもよい。
また、前記各流体変調手段V1,V2は、サンプル流体S1（S
2）と比較流体R1（R2）とを所定の周波数で交互に切り
換え得るものでありさえすれば、その構成は任意であ
り、例えば、第８図（イ）に示すようなロータリーバル
ブで構成してもよく、あるいは、第８図（ロ）に示すよ
うな４方切換電磁弁で構成してもよく、また、図示はし
ていないが、３方切換電磁弁を用いて構成しても差し支
え無い。
2）と比較流体R1（R2）とを所定の周波数で交互に切り
換え得るものでありさえすれば、その構成は任意であ
り、例えば、第８図（イ）に示すようなロータリーバル
ブで構成してもよく、あるいは、第８図（ロ）に示すよ
うな４方切換電磁弁で構成してもよく、また、図示はし
ていないが、３方切換電磁弁を用いて構成しても差し支
え無い。
以上詳述したところから明らかなように、本発明に係る
マルチ流体変調方式による流体分析装置によれば、複数
のサンプル流体を夫々比較流体により互いに異なる周波
数で流体変調する流体変調手段を設けると共に、それら
流体変調された全てのサンプル流体を、ただ一個の検出
器を有する分析部へ、同時にかつ連続的に供給するよう
に構成することにより、先ず、そのただ一個の検出器か
ら、全てのサンプル流体に対応する個々の測定信号成分
が一括的に重畳されたひとつの測定信号を得て、しかる
後、そのひとつの測定信号から、前記各サンプル流体に
対する各変調周波数の信号成分に分離して夫々整流およ
び平滑化処理するという信号処理を行うことにより、前
記各サンプル流体に関する分析値を得る、という従来常
識では全く考えられなかった特異な手段を採用している
から、たとえ、同一サンプル流体中の複数の成分の同時
連続分析、あるいは、複数の異なるサンプル流体につい
て夫々の中に含まれる特定成分の同時連続分析を行うに
際しても、ただ１個の検出器（センサー）を設けるだけ
で済み、従って、複数の検出器を必要としていた従来一
般の流体分析装置の場合に比べて、測定システムの小型
化および簡素化ならびにコスト低減を容易に図れると共
に、検出器の調整を容易かつ短時間に行え、かつ、従来
のように複数の検出器間のゼロ調整誤差や感度差は生じ
得ないことから、常に良好な測定精度を確保でき、しか
も、前記信号処理手段としては、バンドパスフィルター
と同期検波整流器と平滑素子とを直列接続してなる信号
処理系列を複数系列並列に設けた構成としてあるため、
例えばコンピューターあるいはロックインアンプを用い
る他の手段に比べて、非常に簡単でかつ安価に構成でき
るのみならず、バンドパスフィルターのみでは不十分で
ある虞れがある周波数分離作用を同期検波整流器により
補足してより一層精度の良い分離を行えるように構成し
てあるから、例えば、ただ単にバンドパスフィルターの
みで周波数分離した後で直ちに絶対値整流するだけの構
成のものに比べて、格段に優れた信号処理性能（S/N
比）を得ることができる、という顕著に優れた効果が発
揮されるのである。
マルチ流体変調方式による流体分析装置によれば、複数
のサンプル流体を夫々比較流体により互いに異なる周波
数で流体変調する流体変調手段を設けると共に、それら
流体変調された全てのサンプル流体を、ただ一個の検出
器を有する分析部へ、同時にかつ連続的に供給するよう
に構成することにより、先ず、そのただ一個の検出器か
ら、全てのサンプル流体に対応する個々の測定信号成分
が一括的に重畳されたひとつの測定信号を得て、しかる
後、そのひとつの測定信号から、前記各サンプル流体に
対する各変調周波数の信号成分に分離して夫々整流およ
び平滑化処理するという信号処理を行うことにより、前
記各サンプル流体に関する分析値を得る、という従来常
識では全く考えられなかった特異な手段を採用している
から、たとえ、同一サンプル流体中の複数の成分の同時
連続分析、あるいは、複数の異なるサンプル流体につい
て夫々の中に含まれる特定成分の同時連続分析を行うに
際しても、ただ１個の検出器（センサー）を設けるだけ
で済み、従って、複数の検出器を必要としていた従来一
般の流体分析装置の場合に比べて、測定システムの小型
化および簡素化ならびにコスト低減を容易に図れると共
に、検出器の調整を容易かつ短時間に行え、かつ、従来
のように複数の検出器間のゼロ調整誤差や感度差は生じ
得ないことから、常に良好な測定精度を確保でき、しか
も、前記信号処理手段としては、バンドパスフィルター
と同期検波整流器と平滑素子とを直列接続してなる信号
処理系列を複数系列並列に設けた構成としてあるため、
例えばコンピューターあるいはロックインアンプを用い
る他の手段に比べて、非常に簡単でかつ安価に構成でき
るのみならず、バンドパスフィルターのみでは不十分で
ある虞れがある周波数分離作用を同期検波整流器により
補足してより一層精度の良い分離を行えるように構成し
てあるから、例えば、ただ単にバンドパスフィルターの
みで周波数分離した後で直ちに絶対値整流するだけの構
成のものに比べて、格段に優れた信号処理性能（S/N
比）を得ることができる、という顕著に優れた効果が発
揮されるのである。
第１図および第２図は、本発明に係るマルチ流体変調方
式による流体分析装置の基本的概念および作用、ならび
に、その要部の具体的構成の説明図（クレーム対応図）
である。 また、第３図ないし第８図は本発明に係るマルチ流体変
調方式による流体分析装置の各種具体的実施例を示し、
第３図は第１実施例の全体概略構成図、第４図はその要
部具体的回路構成図であり、第５図は第２実施例の要部
概略構成図、第６図は第３実施例の要部概略構成図、そ
して、第７図は各実施例に対する補足説明のための要部
概略構成図、第８図（イ），（ロ）は夫々各実施例に対
する別の補足説明のための要部概略構成図である。 S1,S2,…：サンプル流体、 R1,R2,…：比較流体、 F1,F2,…：変調周波数、 V1,V2,…：流体変調手段 A:分析部、D:検出器、B:信号処理手段、 O:検出器Ｄからの出力信号、 O1,O2,…：各サンプル流体S1,S2,…に対する各変調周波
数F1,F2,…の信号成分、 a1,a2,…：バンドパスフィルター、 b1,b2,…：同期検波整流器、 c1,c2,…：ローパスフィルター。
式による流体分析装置の基本的概念および作用、ならび
に、その要部の具体的構成の説明図（クレーム対応図）
である。 また、第３図ないし第８図は本発明に係るマルチ流体変
調方式による流体分析装置の各種具体的実施例を示し、
第３図は第１実施例の全体概略構成図、第４図はその要
部具体的回路構成図であり、第５図は第２実施例の要部
概略構成図、第６図は第３実施例の要部概略構成図、そ
して、第７図は各実施例に対する補足説明のための要部
概略構成図、第８図（イ），（ロ）は夫々各実施例に対
する別の補足説明のための要部概略構成図である。 S1,S2,…：サンプル流体、 R1,R2,…：比較流体、 F1,F2,…：変調周波数、 V1,V2,…：流体変調手段 A:分析部、D:検出器、B:信号処理手段、 O:検出器Ｄからの出力信号、 O1,O2,…：各サンプル流体S1,S2,…に対する各変調周波
数F1,F2,…の信号成分、 a1,a2,…：バンドパスフィルター、 b1,b2,…：同期検波整流器、 c1,c2,…：ローパスフィルター。
Claims (1)
- 【請求項１】複数の（または複数の系に分流された）サ
ンプル流体を、夫々、比較流体により互いに異なる周波
数で流体変調するための流体変調手段と、 ただ一個の検出器を有すると共に、前記流体変調された
各サンプル流体が同時にかつ連続的に供給される分析部
と、 前記分析部における前記検出器からの出力信号を、前記
各サンプル流体に対する各変調周波数の信号成分に分離
して夫々整流および平滑化処理することにより、前記各
サンプル流体に関する分析値を得るための信号処理手段
とから成り、 更に、前記信号処理手段を構成するに、 前記検出器からの出力信号から、前記各変調周波数付近
の帯域の信号のみを夫々通過させる複数のバンドパスフ
ィルターを互いに並列的に設けると共に、 前記各バンドパスフィルターの後段に、その通過帯域周
波数に対応する流体変調手段による実際の流体変調動作
に同期して、そのバンドパスフィルターからの出力信号
を検波整流する同期検波整流器を設け、かつ、 前記各同期検波整流器の後段に、それからの出力信号を
平滑化するための平滑素子を設けてある、ことを特徴と
するマルチ流体変調方式による流体分析装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62315047A JPH079398B2 (ja) | 1987-12-12 | 1987-12-12 | マルチ流体変調方式による流体分析装置 |
| US07/278,046 US5102806A (en) | 1987-12-11 | 1988-11-30 | Method for analyzing fluid by multi-fluid modulation mode |
| AT88120269T ATE87739T1 (de) | 1987-12-11 | 1988-12-05 | Verfahren und vorrichtung zur analysierung von fluessigkeiten mittels mehrfluessigkeitenmodulationsverfahren. |
| DE19883879897 DE3879897T2 (de) | 1987-12-11 | 1988-12-05 | Verfahren und Vorrichtung zur Analysierung von Flüssigkeiten mittels Mehrflüssigkeitenmodulationsverfahren. |
| EP19880120269 EP0319887B1 (en) | 1987-12-11 | 1988-12-05 | Method and apparatus for analyzing fluids by multi-fluid modulation modes |
| US07/820,146 US5255072A (en) | 1987-12-11 | 1992-01-13 | Apparatus for analyzing fluid by multi-fluid modulation mode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62315047A JPH079398B2 (ja) | 1987-12-12 | 1987-12-12 | マルチ流体変調方式による流体分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01155246A JPH01155246A (ja) | 1989-06-19 |
| JPH079398B2 true JPH079398B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=18060791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62315047A Expired - Lifetime JPH079398B2 (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-12 | マルチ流体変調方式による流体分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079398B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO349134B1 (en) * | 2017-03-28 | 2025-10-13 | Roxar Flow Measurement As | Flow measuring system |
-
1987
- 1987-12-12 JP JP62315047A patent/JPH079398B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01155246A (ja) | 1989-06-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |