[发明专利]气体成分浓度测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用激光束对气体中的对象成分的浓度进行测定的气体成分浓度测定装置。

背景技术

气体中所含的特定的对象成分的浓度能够以下方法测定。

从激光射出装置对位于远方的气体射出具有对象成分所固有的吸收波长λ₁的激光。利用设置在激光照射装置的附近的光检测器检测吸收波长λ₁的激光束被气体中的粉尘或气体自身散射后的散射光。在该情况下，根据激光射出装置和激光束的散射位置的距离，在光检测器的散射光检测的时间上产生差异。将该时间特性变换为距离特性，从而得到来自所希望的区间的散射光的检测信号。进而，基于该检测信号，求出针对射出时的激光束的在所述区间中的波长λ₁的光的衰减率。

另一方面，从激光射出装置对位于远方的相同的气体射出具有所述对象成分的非吸收波长λ₂的激光，由此，同样地求出在相同的所述区间中的波长λ₂的光的衰减率。

能够基于在所述区间中的波长λ₁的光的衰减率和在所述区间中的波长λ₂的光的衰减率，求出由所述对象成分引起的光的衰减率。进而，能够根据该衰减率和已知的参照数据，求出所述区间的所述对象成分的浓度。

此外，作为本申请的现有技术文献，有下述的专利文献1、2。

专利文献1：日本特许第3861059号。

专利文献2：日本特许第3699682号。

在利用上述方法检测气体的对象成分的浓度的情况下，需要如下那样使用价格非常高的装置。

被气体中的粉尘或气体自身散射后的散射光的强度显著小。因此，为了光检测器能够检测出散射光，需要使用射出强度充分高的激光束的激光射出装置。

但是，特别是在室外射出激光束的情况下，从安全性的角度考虑，激光的强度受到制约。为了补偿这样的激光强度，检测出微弱的散射光，需要使用大型、操作困难且成本高的聚光装置等。

另外，由于散射光向所有角度反射，所以，散射光与距离的平方成比例衰减。因此，来自作为测定对象的所述区间的一端的散射光和来自该区间的另一端的散射光在光检测器的位置上其强度显著不同。因此，需要能够检测的强度范围较大的光检测器，所以，光检测器的价格高。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术的问题而提出的。即，本发明的目的在于提供一种气体成分浓度测定装置，即使不使用射出激光强度高的激光射出装置或大型聚光装置，也能够取得足够大的光检测值，测定出所希望区间的对象成分的浓度。

为了实现上述目的，本发明提供一种气体成分浓度测定装置，向气体中射出激光束，基于通过了该气体的所述激光束，检测所述气体中的对象成分的浓度，其特征在于，具有：激光射出装置，射出波长为所述对象成分的光吸收波长的第一激光束以及波长为所述对象成分的非吸收波长的第二激光束；第一以及第二散射体，位于第一激光束和第二激光束的照射范围内，并且，在第一激光束和第二激光束的射出方向上隔开间隔配置；光检测器，对由第一散射体散射的第一激光束的第一散射光、由第一散射体散射的第二激光束的第二散射光、由第二散射体散射的第一激光束的第三散射光以及由第二散射体散射的第二激光束的第四散射光进行检测；浓度计算装置，基于由所述光检测器取得的第一、第二、第三以及第四散射光的检测值，计算第一散射体和第二散射体之间的所述对象成分的浓度。

根据上述本发明的气体成分浓度测定装置，不是基于由气体散射的散射光的检测值，而是基于由第一以及第二散射体散射的散射光的检测值计算对象成分的浓度，所以，即使不使用射出激光强度高的激光射出装置或大型聚光装置，也能够取得足够大的光检测值，测定所期望区间的对象成分的浓度。

即，由气体散射的激光散射光弱，所以，如果不使用射出激光强度高的激光射出装置或大型聚光装置，就不能得到足够大的对象成分浓度计算用的散射光检测值。相对于此，在本发明中，设置第一以及第二散射体，检测第一以及第二散射体的较强的散射光，所以，即使不使用射出高强度激光的激光射出装置或大型聚光装置，也能够得到足够大的对象成分浓度计算用的散射光检测值，能够计算所望区间的对象成分的浓度。

进而，第一以及第二散射体是在预定的较宽的范围使激光束散射的散射体，所以，不需要使第一以及第二散射体的朝向与激光射出装置准确地匹配。

根据本发明的优选的实施方式，第二散射体配置在比第一散射体更远离所述光检测器的位置，第二散射体比第一散射体更多地使激光束散射。