[发明专利]红外线气体分析器

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外线气体分析器，其用于通过利用测量气体的红外光吸收特性来检测采样气体中含有的测量成分的浓度。

更特别的是，本发明涉及一种红外线气体分析器，其能够通过消除外部振动对红外线气体分析器的影响来进行高精度的测量。

背景技术

图33是示出相关技术的红外线气体分析器的示例的构造的示图。如图33所示，从红外光源1发射出来的红外光由分配单元2分成两个部分，分别入射到基准单元3和采样单元4。在基准单元3中充满了不包含测量成分的气体，如惰性气体。采样气体流入采样单元4中。因此，被分配单元分成两个部分的红外光只在采样单元4一侧被测量成分吸收，然后到达检测器5。

检测器5具有两个室，一个是基准侧室501，用来接收来自基准单元3的光，一个是采样侧室502，用来接收来自采样单元4的光。用来检测气流的热流量传感器51被附在连接所述两个室的气流道中。在检测器5中充满了含有与测量成分相同成分的气体(检测气体)。因此，当来自基准单元3和采样单元4的红外光入射到检测器5上时，红外光被检测气体中的测量成分吸收。从而，基准侧室501中的检测气体和采样侧室502中的检测气体分别受热膨胀。

由于基准单元3中的基准气体不包含测量成分，因此通过基准单元3的红外光不会被测量成分吸收。而当采样单元4中的采样气体包含测量成分时，红外光的一部分在那里被吸收了。因此，在检测器5中，入射到采样侧室502中的红外光的量减少了，在基准侧室501中的检测气体的热膨胀比在采样侧室502中的检测气体的热膨胀更大。红外光由旋转扇面6开启和关闭。因此，红外光是重复地照射和切断的。当红外光被切断时，在基准侧室501和采样侧室502中均没有红外光入射。因此，检测气体就没有膨胀。

因此，在基准侧室501和采样侧室502之间，根据采样气体中所含的测量成分的浓度而周期性地产生了压力差。从而，检测气体通过布置在两室间的气流道往复流动。检测气体的流动由热流量传感器51测量。由信号处理电路7对所检测的信号执行交流电压放大，并把放大的信号作为对应于测量成分浓度的信号输出。参考数字8是驱动旋转扇面6的同步电动机。参考数字9是用来调整入射到基准单元3上的红外光和入射到采样单元4上的红外光之间的平衡的调整器。

如上所述，当包含在采样气体中的测量成分的浓度改变时，入射到检测器5(采样侧室502)的红外光的量就改变了。因此，可以通过信号处理电路7来获得对应于测量成分浓度的输出信号。

在这种情况下，当振动作用于红外线气体分析器时，这个振动会作为噪声出现在输出信号里。因此，红外线气体分析器的测量精确度被破坏了。

图34是说明振动影响的概念图。在图33和图34中使用相同的参考数字来指示相同的部分。假设箭头U_sig是在气流道中由红外光吸收而产生的检测气体的移动方向，热流量传感器51的第一加热线511和第二加热线512以预定间距沿着气体移动(流动)方向U_sig布置。第一加热线511和第二加热线512根据检测气体的移动发生温度(电阻)变化。

当气流道中的检测气体移动时，在上流侧的加热线被检测气体冷却，而在下流侧的加热线被上流侧的加热线加热。因此，两条加热线间产生了温差。

两条加热线511和512的温度变化(电阻变化)通过使用如图35所示的桥路来检测出来。

当振动作用于红外线气体分析器时，假设其方向与加热线511和512的布置方向相同的振动分量用箭头U_vib来表示，(被振动的)检测气体以惯性来移动，并且在这个箭头方向上的检测气体的移动(振动)由热流量传感器51检测，并且作为噪声叠加到了输出信号V_out上。

图36(a)和图36(b)是示出作用于红外线气体分析器的振动的影响的波形图。图36(a)是外部振动在时刻t₀作用于红外线气体分析器时，处于测量状态的热流量传感器51的输出信号波形。图36(b)是在红外光源被关闭的状态下，热流量传感器51的输出信号波形。

正如在图36(a)和图36(b)中所看到的，由振动引起的输出信号波形的波动形状是基本相同的。因此，可以理解，该波动由同样的原因(振动)而产生，并且该波动的形状是与由于红外光吸收所致的原信号波形无关的。

引用JP-A-2002-131230作为相关技术。

发明内容

本发明要解决的问题