專利名稱：烴濃度測定裝置及烴濃度測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對氣體中所含烴的濃度進行測定的技術(shù)。更詳細地說，涉及氣體 中所含烴的濃度和組成發(fā)生變化時烴濃度測定的響應(yīng)性及精度的提高。
背景技術(shù)：
近年來，由于對環(huán)境問題的意識提高，要求進一步減少汽車等的廢氣中所含的烴量。為了減少汽車等的廢氣中所含的烴量，需要實現(xiàn)發(fā)動機進一步的耗油率提高、催 化劑的廢氣凈化性能的提高，作為這些技術(shù)提高的前提，要求精度良好地測定廢氣中所含 烴的濃度的技術(shù)。特別是在進行發(fā)動機的燃燒分析時，不僅在“穩(wěn)定期”即汽車以等速行駛時等發(fā)動 機的運行情況恒定時，而且在“過渡期”即發(fā)動機啟動時或加速、減速時等，也需要詳細地分 析發(fā)動機的運行情況變化時廢氣中所含烴的濃度及其組成(構(gòu)成烴的化學物種的種類和 各化學物種的濃度)。但是，與穩(wěn)定期不同，過渡期的廢氣中所含烴的濃度及其組成時時刻 刻發(fā)生變化。因此，要求在高層次兼具對廢氣中所含烴的濃度及其組成的變化的響應(yīng)性(能實 時測定烴的濃度及組成的變化)和測定精度的烴濃度測定技術(shù)。目前，將對氣體中所含烴的濃度進行測定的技術(shù)按測定原理分類時，作為代表性 技術(shù)，已知有使用(1)氫火焰離子化法(Flame IonizationDetector ；FID)的技術(shù)；使用 (2)非分散型紅外線分析法(Non-Dispersivelnfrared Analyzer)的技術(shù)。(1)氫火焰離子化法為如下方法將成為測定對象的氣體和成為燃料的氫氣的混 合氣體以規(guī)定流量從噴嘴等噴射出，用集電極檢測通過點燃該噴射出的混合氣體而產(chǎn)生的 碳離子的離子電流，基于檢測出的離子電流測定成為測定對象的氣體中所含烴的濃度。作為使用(1)氫火焰離子化法的烴濃度的測定裝置的實例，已知具有氫火焰離子 化檢測器的總碳氫化合物分析儀(Total HydrocarbonMeter ；THC計)、具有氫火焰離子化 檢測器的氣相色譜儀(GasChromatograph)。具有氫火焰離子化檢測器的總碳氫化合物分析儀，是用氫火焰離子化檢測器所具 有的集電極檢測通過點燃成為測定對象的氣體和成為燃料的氫氣的混合氣體而產(chǎn)生的碳 離子的離子電流，基于檢測出的離子電流以甲烷濃度換算值(ppmc)的形式算出成為測定 對象的氣體中所含烴的總烴濃度。具有氫火焰離子化檢測器的總碳氫化合物分析儀實質(zhì)上是對成為測定對象的氣 體中所含的碳原子個數(shù)進行計數(shù)的裝置，雖然其測定精度本身很高，但無法測定成為測定 對象的氣體中所含烴的各化學物種的組成。具有氫火焰離子化檢測器的氣相色譜儀，是將成為測定對象的氣體與載氣(流動 相)混合并供給分離柱，從而按氣體中所含烴的各化學物種進行分離，用氫火焰離子化檢 測器所具有的集電極檢測將該各化學物種與氫氣混合并點燃而產(chǎn)生的碳離子的離子電流，基于檢測出的離子電流以甲烷濃度換算值(ppmc)的形式算出成為測定對象的氣體中所含 的各化學物種的濃度。也可以通過具有氫火焰離子化檢測器的氣相色譜儀累計所算出的各化學物種的 濃度，來算出成為測定對象的氣體中所含烴的總烴濃度。但是，一般而言，為了確保其測定精度，使用(1)氫火焰離子化法的烴濃度測定方 法必須將測定條件、即利用氫火焰離子化檢測器所具有的集電極檢測離子電流的條件保持 在恒定。因此，需要對一部分成為測定對象的氣體取樣并實施水分除去等前處理等操作。因此，存在如下問題進行上述前處理所需要的時間在成為測定對象的氣體和所 取樣的氣體(以下表述為“取樣氣體”)之間產(chǎn)生時滯、即發(fā)生碳濃度測定的響應(yīng)延遲，難以 實時測定成為測定對象的氣體中所含的碳濃度。另外，使用(1)氫火焰離子化法的烴濃度測定方法，由于將取樣氣體經(jīng)過管道等 輸送路徑輸送到具有集電極的氫火焰離子化檢測器，因此，有時在該輸送路徑的內(nèi)壁面等 附著烴、或新供給到輸送路徑的取樣氣體與殘存于輸送路徑中的舊的取樣氣體混合，到達 氫火焰離子化檢測器的時刻的取樣氣體中所含的烴的濃度及組成與抽取該取樣氣體的時 刻相比，有可能發(fā)生變化。因此，存在如下問題在成為測定對象的氣體中所含的烴的濃度時時刻刻發(fā)生變 化時，只要不實施如下的一系列措施，則難以精度良好地測定碳濃度，所述措施是通過加熱 取樣氣體的輸送路徑或在取樣氣體的輸送路徑的內(nèi)壁面上實施涂層處理來防止烴附著于 輸送路徑的內(nèi)壁面、或極力縮短輸送路徑而減少殘存于輸送路徑中的取樣氣體的量等。另外，氣相色譜儀一般具有將取樣氣體供給到分離柱、對構(gòu)成烴的各化學物種按 時間差分離這樣的裝置構(gòu)成，所以在其性質(zhì)上，構(gòu)成烴的化學物種的分離需要一定時間 (例如10分鐘以上)。因此，用氣相色譜儀不可能精度良好地實時測定成為測定對象的氣體中所含的碳 濃度。另外，還存在如下問題氣相色譜儀一般裝置復雜且大型，設(shè)備成本也比其它裝置
尚o(2)非分散型紅外線分析法是對成為測定對象的氣體照射規(guī)定波段的紅外線，基 于照射到成為測定對象的氣體上的紅外線的特定波段的吸收，對成為測定對象的氣體中所 含的烴的濃度進行測定的方法。非分散型紅外線分析法原理上能夠進行沒有響應(yīng)延遲的實時的烴的非接觸式濃 度測量，但作為使用非分散型紅外線分析法的裝置，一般只市售有從裝置構(gòu)成或維持測量 精度的觀點考慮，與上述氫火焰離子化法同樣地對測量對象氣體進行取樣，在對其實施前 處理后進行測量的裝置。作為使用(2)非分散型紅外線分析法的烴濃度的測定裝置的實例，已知有烴測量 器(HC計)。烴測量器是對成為測定對象的氣體照射例如3. 4 y m附近(3. 4士0. 07 y m)的波段 的紅外線，基于該紅外線的吸收以正己烷濃度換算值(ppm)的形式算出成為測定對象的氣 體中所含的烴的濃度的裝置。圖27是表示(a)使用紅外線吸收法對從發(fā)動機排出的廢氣中所含的烴的濃度進行非接觸式測量的測定結(jié)果、(b)使用氫火焰離子化法對從發(fā)動機排出的廢氣中部分取樣 出的氣體(取樣氣體)中所含的烴的濃度進行測量的測定結(jié)果、及(c)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的圖。如圖27所示，可知(b)使用氫火焰離子化法測量的烴濃度的測定結(jié)果(圖27中 用粗的點劃線表示)的最初上升峰相對(c)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)(圖27中用粗的虛線表示)的最 初上升峰延遲，發(fā)生響應(yīng)延遲。另一方面，可知(a)使用紅外線吸收法進行非接觸式測量的烴濃度的測定結(jié)果 (圖27中用粗的實線表示)的最初上升峰相對(c)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的最初上升峰不延遲，不發(fā) 生(b)使用氫火焰離子化法測量的烴濃度的測定結(jié)果這樣的響應(yīng)延遲。但是，(b)使用氫火焰離子化法測量的烴濃度的測定結(jié)果在最初上升峰以后一度 下降、再次上升并以與最初上升峰的峰值大致相同的值推移，與此相對，(a)使用紅外線吸 收法進行非接觸式測量的烴濃度的測定結(jié)果雖然最初上升峰的峰值與(b)的最初上升峰 的峰值大致相同，但是，其以后的測定值緩慢下降，顯示比(b)的測定結(jié)果低的值。因此，即使將(a)的測定結(jié)果沿圖27中的橫軸方向推移來補正響應(yīng)延遲的影響， 其輪廓也與(b)的測定結(jié)果有很大的不同。這是如下原因造成的該試驗中使用的紅外線吸收法對成為測定對象的氣體照 射特定窄波段(約3.4i!m)的紅外線，并且以正己烷濃度換算值的形式算出烴的濃度，因 此，如過渡期的廢氣那樣，當烴的組成大幅變化時，難以精度良好地測定烴的濃度(總烴濃 度)。另外，在以寬波段進行測量的一般市售的HC計中，這種問題雖然有程度差異，但 仍會發(fā)生。作為氣體中所含的烴的組成變化時的實例，可列舉如下的情況等如發(fā)動機啟動 時的廢氣那樣，在發(fā)動機啟動的最初期的階段，燃料氣體中所含的一部分烴未燃燒、直接與 廢氣一起排出，其后，隨著發(fā)動機的運行情況穩(wěn)定，廢氣中所含的烴的濃度降低。如此，僅使用紅外線吸收法，難以在氣體中所含的烴的濃度及組成時時刻刻發(fā)生 變化時兼具對烴濃度的高響應(yīng)性和測定精度。作為消除上述的烴組成變化的問題的技術(shù)，已知有FT_IR(傅里葉變換紅外光譜 儀)。另外，還知道如下的測定技術(shù)具有能夠?qū)Τ蔀闇y定對象的氣體投射(照射)被 構(gòu)成烴的各化學物種吸收的波長的多個投射部、和受到從各投射機構(gòu)投射的紅外線的多個 受光部，基于該多個受光部各自的受光強度檢測各化學物種的濃度。例如，如日本特開平 4-225142號公報所記載。但是，F(xiàn)T-IR通常具有如下問題需要對測定對象氣體進行取樣，響應(yīng)性不良，能 測定的烴的種類(成分)受限，不能進行THC測量。另外，專利文獻1中記載的技術(shù)需要與氣體中所含的化學物種的種類同數(shù)量的投 射部和受光部，因此存在如下問題裝置大型化，同時設(shè)備成本飛躍地增加。特別是汽車發(fā)動機的廢氣中所含的烴，例如由200種以上的多種化學物種構(gòu)成， 而且根據(jù)燃料組成、燃料條件等有時可能含有未知的化學物種，因此，上述問題變得顯著。另外，還存在如下問題在沒有預先正確地掌握成為測定對象的氣體中所含的烴 的化學物種時，不能確定最初需要設(shè)置幾個投射部和受光部、怎樣設(shè)定各投射部投射的紅外線的波段(或者有可能出現(xiàn)不能測定的化學物種)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于如上所述的狀況，提供即使在成為測定對象的氣體中所含的烴的濃度 及組成變化時也能夠響應(yīng)性良好(實時)且精度良好地測定烴的濃度的烴濃度測定裝置及 烴測定方法。作為本發(fā)明第一方式的烴濃度測定裝置，具備照射部，對含有由一種或多種化學 物種構(gòu)成的烴的氣體照射包含所述一種或多種化學物種的共同吸收區(qū)域的波段的光；檢測 部，檢測由所述照射部照射到所述氣體上的光；解析部，基于由所述檢測部檢測到的光算出 所述共同吸收區(qū)域的吸光度，基于該吸光度算出吸收所述共同吸收區(qū)域的波段的光的化學 物種的濃度之和。在本發(fā)明的烴濃度測定裝置中，優(yōu)選所述共同吸收區(qū)域包含與由烷烴及烯烴組成 的組、由芳香烴組成的組、由炔烴組成的組中的至少一組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長。在本發(fā)明的烴濃度測定裝置中，優(yōu)選與所述由烷烴及烯烴組成的組的C-H伸縮振 動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為2800CHT1以上3000CHT1以下；與所述由芳香烴組成的 組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為3000CHT1以上3200CHT1以下；與所述由 炔烴組成的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為3200CHT1以上3400CHT1以 下。在本發(fā)明的烴濃度測定裝置中，優(yōu)選具備氣體導入部，所述氣體導入部具有氣體 導入容器，設(shè)置于由所述照射部照射并由所述檢測部檢測的光的光路中途部，具有能夠?qū)?入所述含有由一種或多種化學物種構(gòu)成的烴的氣體的內(nèi)部空間；照射側(cè)窗，設(shè)置于所述氣 體導入容器，使由所述照射部照射的光透過并導入所述內(nèi)部空間；檢測側(cè)窗，設(shè)置于所述氣 體導入容器，使從所述照射側(cè)窗導入所述內(nèi)部空間的光透過并導向外部。在本發(fā)明的烴濃度測定裝置中，優(yōu)選具備斬光部，配置在所述照射部和所述含有 由一種或多種化學物種構(gòu)成的烴的氣體之間，交替切換來自所述照射部的光照射到所述氣 體上的狀態(tài)和不照射到所述氣體上的狀態(tài)；信號處理電路，基于表示所述斬光部的切換操 作的信號及由所述檢測部檢測到的光，除去由所述檢測部檢測到的光中所含的噪聲成分。在本發(fā)明的烴濃度測定裝置中，優(yōu)選所述檢測部為光學檢測器，具備將照射到所 述含有由一種或多種化學物種構(gòu)成的烴的氣體上的光按各波長進行分光并照射到所述光 學檢測器的分光部。作為本發(fā)明第二方式的烴濃度測定方法，具備照射及檢測工序，對含有由一種或 多種化學物種構(gòu)成的烴的氣體照射包含所述一種或多種化學物種的共同吸收區(qū)域的波段 的光，并檢測照射到所述氣體上的光；解析工序，基于在所述照射及檢測工序中檢測到的光 算出所述共同吸收區(qū)域的吸光度，基于該吸光度算出吸收所述共同吸收區(qū)域的波段的光的 化學物種的濃度之和。在本發(fā)明的烴濃度測定方法中，優(yōu)選所述共同吸收區(qū)域包含與由烷烴及烯烴組成 的組、由芳香烴組成的組、由炔烴組成的組中的至少一組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長。
7
在本發(fā)明的烴濃度測定方法中，優(yōu)選與所述由烷烴及烯烴組成的組的C-H伸縮振 動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為2800CHT1以上3000CHT1以下；與所述由芳香烴組成的 組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為3000CHT1以上3200CHT1以下；與所述由 炔烴組成的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為3200CHT1以上3400CHT1以 下。本發(fā)明產(chǎn)生如下效果能夠響應(yīng)性良好且精度良好地測定在成為測定對象的氣體 所含的烴中吸收共同吸收區(qū)域的波段的光的化學物種的濃度以及和。


圖1是表示本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第一實施例的圖。圖2是表示具備本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第一實施例的實驗設(shè)備的圖。圖3是表示利用本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第一實施例進行烴濃度測定的 響應(yīng)性確認實驗的結(jié)果的圖。圖4是表示利用本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第一實施例進行烴濃度測定的 測定精度確認實驗的結(jié)果的圖。圖5同樣是表示利用本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第一實施例進行烴濃度測 定的測定精度確認實驗的結(jié)果的圖。圖6是表示本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第二實施例的圖。
圖7是表示本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第三實施例的圖。
圖8是表示本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第四實施例的圖。
圖9是表示本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第五實施例的圖。
圖10是表示本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第六實施例的圖。
圖11是表示本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第七實施例的圖。
圖12是表示本發(fā)明所述的烴濃度測定方法的一種實施方式的流程圖。
圖13是表示供給汽車用發(fā)動機的燃料的組成分析結(jié)果的實例的圖。
圖14是表示發(fā)動機出口的廢氣的組成分析結(jié)果的實例的圖。
圖15是表示催化劑出口的廢氣的組成分析結(jié)果的實例的圖。
圖16是表示廢氣中所含的化學物種的吸收光譜的圖。
圖17同樣是表示廢氣中所含的化學物種的吸收光譜的圖。
圖18同樣是表示廢氣中所含的化學物種的吸收光譜的圖。
圖19同樣是表示廢氣中所含的化學物種的吸收光譜的圖。
圖20同樣是表示廢氣中所含的化學物種的吸收光譜的圖。
圖21同樣是表示廢氣中所含的化學物種的吸收光譜的圖。
圖22同樣是表示廢氣中所含的化學物種的吸收光譜的圖。
圖23同樣是表示廢氣中所含的化學物種的吸收光譜的圖。
圖24是表示IR-Abs.比的算出順序的圖。
圖25是表示12種化學物種基于FID-GC的組成比和IR-Abs.比的關(guān)系的圖。
圖26是表示24種化學物種基于FID-GC的組成比和IR-Abs.比的關(guān)系的圖。
圖27是表示采用現(xiàn)有HC計及現(xiàn)有THC計測定的廢氣中的烴濃度的測定結(jié)果和發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的關(guān)系的圖。
具體實施例方式下面，使用圖13至圖26，對本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置及本發(fā)明所述的烴濃度 測定方法的基本原理進行說明。本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置是對成為測定對象的氣體(以下適當表述為“測定 對象氣體”)中所含的烴的濃度進行測定的裝置。本發(fā)明所述的烴濃度測定方法是對測定對象氣體中所含的烴的濃度進行測定的 方法?！皽y定對象氣體”泛指至少其一部分含有烴的氣體。在此，測定對象氣體中所含的 烴不一定必須是在常溫(25°C )且常壓(1個大氣壓)下氣化的烴，例如也可以是通過加熱 而氣化的烴?！盁N”包含一種或多種作為由碳和氫構(gòu)成的化合物的化學物種。烴中所含的化學物 種根據(jù)其結(jié)構(gòu)分類為烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等。“烷烴”是指通式CnH2n+2(n為1以上的整數(shù))表示的鏈狀飽和烴。需要說明的是， 在本發(fā)明中，環(huán)烷烴包含在烷烴中?！碍h(huán)烷烴”是指通式CnH2n(n為3以上的整數(shù))表示的環(huán)狀飽和烴。“烯烴”是指通式CnH2n(n為2以上的整數(shù))表示的鏈狀不飽和烴。“炔烴”是指通式CnH2n_2 (n為2以上的整數(shù))表示的鏈狀不飽和烴?！胺枷銦N”是指具有單環(huán)或多環(huán)(稠合環(huán))結(jié)構(gòu)的烴。本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置及本發(fā)明所述的烴濃度測定方法不損害現(xiàn)有的非 分散型紅外線分析法的優(yōu)點即“響應(yīng)性良好(沒有響應(yīng)延遲)”，可以消除現(xiàn)有的非分散型 紅外線分析法的問題即“成為測定對象的氣體(以下稱為“測定對象氣體”)的組成發(fā)生變 化時測定精度降低”。本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置及本發(fā)明所述的烴濃度測定方法在下述基本原理 上與現(xiàn)有的非分散型紅外線分析法共同，即，對測定對象氣體照射光(紅外線)，基于特定 波段的光的吸收(吸光度)對成為測定對象的氣體中所含的烴的濃度進行測定。但是，本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置及本發(fā)明所述的烴濃度測定方法在對測定對 象氣體進行照射的光的波段的設(shè)定方法上具有特征。以下，對本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置及本發(fā)明所述的烴濃度測定方法中對測定 對象氣體進行照射的光的波段的設(shè)定方法進行說明。首先，使用圖13至圖15，以汽車用發(fā)動機的廢氣為例，對測定對象氣體的組成變 化進行說明。圖13表示(A)供給汽車用發(fā)動機的燃料(嚴格地講，是作為霧狀的化石燃料和空 氣的混合物的混合氣體)的組成分析結(jié)果的實例，圖14表示(B)在汽車用發(fā)動機中燃燒該 燃料而產(chǎn)生的廢氣(發(fā)動機出口的廢氣)的組成分析結(jié)果的實例，圖15表示(C)用催化劑 將該廢氣凈化后得到的氣體(催化劑出口的廢氣)的組成分析結(jié)果的實例。圖13至圖15所示的(A) (C)的組成分析結(jié)果的實例是通過使用了氫火焰離子 化法的氣相色譜法(FID-GC)求出的。另外，圖13至圖15所示的(A) (C)的組成分析結(jié)
9果的實例表示所求出的組成大的主要26種化學物種。如圖13至圖15所示，用汽車用發(fā)動機燃燒燃料，其后用催化劑進行凈化時，各階 段的氣體中的烴所含的化學物種的種類、種類的數(shù)量及各化學物種的組成發(fā)生很大變化。例如，關(guān)于化學物種的種類的數(shù)量(總化學物種數(shù))，圖13所示的㈧混合氣體 的總化學物種數(shù)為170種，圖14所示的(B)發(fā)動機出口的廢氣的總化學物種數(shù)增加至182 種，圖15所示的(C)催化劑出口的廢氣的總化學物種數(shù)減少到86種。另外，關(guān)于化學物種的組成，采用作為烷烴之一的甲烷(Methane ；在圖14及圖15 中標以符號(1))作為例子時，在圖13所示的(A)混合氣體中，未顯示在組成的主要26種 中，但在(B)發(fā)動機出口的廢氣及(C)催化劑出口的廢氣中，顯示在組成的主要26種中。特別是在(C)催化劑出口的廢氣中，甲烷在烴所含的化學物種中成為第2大組成 的化學物種。另外，上述(A) (C)的測定結(jié)果是以大致相同負荷且大致相同轉(zhuǎn)數(shù)驅(qū)動用于使 氣體產(chǎn)生的汽車用發(fā)動機的條件下的測定結(jié)果，假如在該汽車用發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀況發(fā)生變 化(例如，與實際行駛中的啟動、空轉(zhuǎn)、加速、減速、坡道的行駛等相對應(yīng)的運轉(zhuǎn)狀況)時，構(gòu) 成上述(A) (C)的氣體所含烴的化學物種的種類、種類的數(shù)量及各化學物種的組成發(fā)生 很大變化。在圖13至圖15所示的氣體所含烴的化學物種中，組成大的24種化學物種的吸收 光譜如圖16至圖23所示，各不相同，各化學物種的吸收區(qū)域(吸光度大的波段)也各不相同。因此，以圖13至圖15所示的氣體為測定對象氣體，使用現(xiàn)有的非分散型紅外線分 析法，照射例如3. m(換算成波數(shù)為2941cm—1)附近的極窄的特定波段的光，基于該光的 吸收算出總烴濃度，這種情況下，由于在該特定波段不具有吸收區(qū)域的化學物種也存在許 多，因此可以說總烴濃度的測定精度降低是當然的。本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置及本發(fā)明所述的烴濃度測定方法將測定對象氣體 中的烴所含的一種或多種化學物種分成(a)由烷烴及烯烴組成的組、(b)由芳香烴組成的 組、(c)由炔烴組成的組這三組，對各組分別設(shè)定“共同吸收區(qū)域”，由此，精度良好地算出屬 于各組的化學物種的濃度之和。上述(a) (c)這三組是基于屬于各組的化學物種的結(jié)構(gòu)差異、更嚴格地講是基 于化學物種所含的多個碳原子間的鍵合狀態(tài)的差異而分組的。在屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的化學物種中，構(gòu)成烷烴的多個碳原子與其它 碳原子之間具有至少一個單鍵，構(gòu)成烯烴的多個碳原子中的任一個與其它碳原子之間具有 一個雙鍵。需要說明的是，在烷烴中，甲烷由于構(gòu)成的碳原子為一個，因此是例外。作為屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物種，可列舉以苯為代表的環(huán)狀不飽和烴
的一組。屬于(c)由炔烴組成的組的化學物種，構(gòu)成該化學物種的多個碳原子中的任一個 與其它碳原子之間具有一個三鍵。烴產(chǎn)生的光(紅外線)吸收是由于構(gòu)成烴所含化學物種的碳原子和氫原子之間的 鍵的伸縮振動(C-H伸縮振動模式)而引起的。通常，C-H伸縮振動模式產(chǎn)生的光吸收在換算成波數(shù)為2850CHT1 2960CHT1附近
10的波段發(fā)生，但實際上，構(gòu)成化學物種的多個碳原子或者與其它原子的鍵合狀態(tài)(幾何學 的結(jié)構(gòu))因各化學物種而異，因此，即使為相同種類的鍵(單鍵、雙鍵、三鍵)，多個碳原子間 的鍵合狀態(tài)也因各化學物種而稍微不同。其結(jié)果是，因該多個碳原子間的鍵合狀態(tài)的影響，構(gòu)成化學物種的碳原子和氫原 子之間的鍵合狀態(tài)也發(fā)生微妙變化，各化學物種的C-H伸縮振動引起的發(fā)生光吸收的波 段、即吸收區(qū)域，也從換算成波數(shù)為2850CHT1 2960CHT1附近的波段開始發(fā)生微妙變化。各 化學物種吸收光譜的輪廓、峰波長或吸光度不同正是由于上述原因。但是，將圖16至圖23所示的化學物種分成(a)由烷烴及烯烴組成的組、(b)由芳 香烴組成的組、(c)由炔烴組成的組這三組而觀察其吸收區(qū)域時，可知屬于(a)由烷烴及 烯烴組成的組的化學物種的吸收區(qū)域大部分落在波長為3. 333 y m以上3. 571 u m以下的范 圍(換算成波數(shù)為2800CHT1以上3000CHT1以下的范圍)，屬于(b)由芳香烴組成的組的化 學物種的吸收區(qū)域大部分落在波長為3. 125 y m以上3. 333 u m以下的范圍(換算成波數(shù)為 3000cm-1以上3200CHT1以下的范圍)，屬于(c)由炔烴組成的組的化學物種的吸收區(qū)域大部 分落在波長為2. 941 ii m以上3. 125 ii m以下的范圍(換算成波數(shù)為3200CHT1以上3400CHT1 以下的范圍)。因此，將換算成波數(shù)為2800CHT1以上3000CHT1以下的波段設(shè)定為“屬于由烷烴及烯 烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域”，將換算成波數(shù)為3000CHT1以上3200CHT1以下 的波段設(shè)定為“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域”，將換算成波數(shù)為 3200cm-1以上3400CHT1以下的波段設(shè)定為“屬于由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸 收區(qū)域”，同時，對“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域”的吸光度 與屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的化學物種的組成之和的關(guān)系、“屬于由芳香烴組成的組 的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域”的吸光度與屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物種的組 成之和的關(guān)系、以及“屬于由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域”的吸光度與屬 于(c)由炔烴組成的組的化學物種的組成之和的關(guān)系分別進行研究，得到圖25及圖26所 示的結(jié)果。圖25是分別對于⑶發(fā)動機出口的廢氣(參照圖14)及(C)催化劑出口的廢氣 (參照圖15)，將這些氣體中所含的總計12種化學物種分成(a)由烷烴及烯烴組成的組、 (b)由芳香烴組成的組、(c)由炔烴組成的組這三組時，將“ppmC組成比”和“IR-Abs.比” 進行比較的圖。在此，上述“12種化學物種”具體是指從圖13至圖15所示的24種化學物種中選 擇的(1)甲烷、(5)異戊烷、(6)正戊烷、(13)乙烯、(14)丙烯、(15)異丁烯、(16)1-丁烯、 (17)苯、(18)甲苯、(19)間二甲苯、(21)對二甲苯、(24)乙炔。“甲烷濃度換算值(ppmC)”用化學物種的濃度(ppm)和該化學物種的碳數(shù)的乘積 表示([ppmC] = [ppm] X [化學物種的碳數(shù)])，是將化學物種的濃度換算成與該化學物種所 含的碳原子同數(shù)量的甲烷濃度而得的值。例如，乙烷濃度為lOOppm時，乙烷的碳數(shù)為2，因此乙烷的甲烷濃度換算值為 200 ( = 100X2)ppmC?！皃pmC組成比”表示將構(gòu)成測定對象氣體所含烴的全部化學物種的甲烷濃度換算 值之和設(shè)定為100%時屬于各組的化學物種的甲烷濃度換算值之和(％ )。
"IR-Abs.比”利用圖24所示的順序算出。首先，通過將各化學物種的吸收光譜的數(shù)據(jù)規(guī)范化為單位濃度且單位測量長度的 數(shù)據(jù)，對各化學物種算出屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域 的單位濃度的吸光度、屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的單位 濃度的吸光度、以及屬于(c)由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的單位濃度 的吸光度。將這些單位濃度的吸光度作為“單位吸光度”。在此，“測量長度”是指用于測定 的光與測定對象氣體交叉的長度?！皢挝晃舛取毕喈斢趫D24中的a⑴-⑴ a⑴_(16)、a (b)_(17) a (b)_(23)、a (。)_(24)、
^ (a)-(l) ^ (a)—(16)、^ (b)—(17) ^ (b) —(23)、^ (c) —(24)、、(a)-(l) 、(a)—(16)、、(b)—(17) 、(b) —(23)、 Y (c)-(24)。下面，對于各化學物種，算出該化學物種的濃度(ppm)和前面算出的該化學物種 的單位吸光度的乘積，作為“在各吸收區(qū)域的吸光度”?！霸诟魑諈^(qū)域的吸光度”相當于圖24中的a (a)_⑴ Q a (a)_(16) C16、
Q (b) —(17) C17 Q (b) —(23) C23、以(c)_(24) C24、(a)-(i) Ci (a)-(16) C16、(b) —(17) C17
3 (b)-(23) C23、Y (c)-(24) C24。接著，使用上述算出的“各化學物種在各區(qū)域的吸光度”，算出屬于相同組的化學 物種在與該化學物種相對應(yīng)的吸收區(qū)域的吸光度之和。屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的化學物種的吸光度和相當于圖24中的(a)的
吸光度和(=a (a)_⑴ Q+. ,.+a (a)_(16) C16)。屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物種的吸光度和相當于圖24中的(b)的吸光
度禾口 ( = 3 (b)-(17) (b)—(23) C23) o屬于(c)由炔烴組成的組的化學物種的吸光度和相當于圖24中的(c)的吸光度
禾口( = Y (c)-(24) C24)。接著，計算出所算出的屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的化學物種的吸光度和、 屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物種的吸光度和、以及屬于(c)由炔烴組成的組的化學 物種的吸光度和的總和。而且，算出屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的化學物種的吸光度和相對于該總和 的比率(％ )，作為(a)的IR-Abs.比。同樣地算出(b)的IR-Abs.比和(c)的IR-Abs.比。如圖25所示，盡管是對多種化學物種中的一部分(12種)的比較，但是，基于 FID-GC的組成比之和(ppmC組成比)和各組的IR-Abs.比顯示較好的一致。圖26是分別對于⑶發(fā)動機出口的廢氣(參照圖14)及(C)催化劑出口的廢氣 (參照圖15)，將這些氣體中所含的總計24種化學物種(在圖16至圖23中顯示吸收光譜 的全部化學物種)分成(a)由烷烴及烯烴組成的組、(b)由芳香烴組成的組、(c)由炔烴組 成的組這三組時，將“ppmC組成比”和“IR-Abs.比”進行比較的圖。在(B)發(fā)動機出口的廢氣中以全部化學物種的體積和為100%時，該24種化學物 種的體積和約為75%，在(C)催化劑出口的廢氣中以全部化學物種的體積和為100%時，該 24種化學物種的體積和約為65%。如圖26所示，與前面所示的圖25相比，將成為對象的化學物種從12種增加到24
12種的情形，基于FID-GC的組成比之和(ppmC組成比)和各組的IR-Abs.比顯示更好的一致。如此，得到如下見解在將測定對象氣體中所含的烴分成(a)由烷烴及烯烴組成 的組、(b)由芳香烴組成的組、(c)由炔烴組成的組這三組、對各組分別設(shè)定“共同吸收區(qū) 域”時，基于該吸收區(qū)域的吸光度，可以精度良好地測定屬于各組的化學物種的濃度之和。本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置及本發(fā)明所述的烴濃度測定方法基于上述見解，根 據(jù)構(gòu)成該烴的化學物種的結(jié)構(gòu)(原子間的鍵合狀態(tài))將測定對象氣體中所含的烴分成三 組，響應(yīng)性良好且精度良好地測定屬于各組的化學物種的組成之和(濃度之和)。以下，使用圖1至圖5，對作為本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置第一實施例的烴濃度 測定裝置100進行說明。烴濃度測定裝置100是對測定對象氣體中所含的烴的濃度進行測定的裝置。如圖1所示，烴濃度測定裝置100主要具備光學軌道110、氣體導入部120、紅外 線照射裝置130、斬光裝置140、透鏡151、衍射光柵152、線型傳感器160、傳感器控制裝置 170、信號處理電路180、解析裝置190等。光學軌道110是烴濃度測定裝置100的主要結(jié)構(gòu)體，安裝烴濃度測定裝置100的 光學系統(tǒng)的構(gòu)件組(紅外線照射裝置130、斬光裝置140、透鏡151、衍射光柵152、線型傳感 器160等)。氣體導入部120是本發(fā)明所述的氣體導入部的一種實施方式，具備氣體導入容器 121、照射側(cè)窗122、檢測側(cè)窗123等。氣體導入容器121是在兩端形成有凸緣的大致圓筒形狀的構(gòu)件，在其內(nèi)部具有內(nèi) 部空間121a。通過將氣體導入容器121插裝在輸送測定對象氣體的輸送路徑的中途部，測 定對象氣體被導入氣體導入容器121的內(nèi)部空間121a。照射側(cè)窗122及檢測側(cè)窗123是設(shè)置于氣體導入容器121上的窗，在本實施例中， 通過在貫穿氣體導入容器121的外周面和內(nèi)周面的孔上嵌裝透明石英等來形成。氣體導入部120設(shè)置于由紅外線照射裝置130照射的光被線型傳感器160檢測之 前通過的光路的中途部，調(diào)整氣體導入部120的位置和姿勢以使得照射側(cè)窗122和檢測側(cè) 窗123與該光路交叉。需要說明的是，本實施例的氣體導入部120是通過在氣體導入容器121上嵌裝透 明石英等來形成照射側(cè)窗122及檢測側(cè)窗123的構(gòu)成，但本發(fā)明并不限于此，例如，可以是 如下構(gòu)成在大致圓筒形狀的容器中設(shè)有從內(nèi)周面貫穿到外周面的一對孔，在該一對孔中 分別嵌裝光纖，該光纖分別起到“作為照射側(cè)窗的功能和作為從照射部至該容器的光路的 功能”以及“作為檢測側(cè)窗的功能和作為從該容器至檢測部的光路的功能”。優(yōu)選在氣體導入部120設(shè)置將構(gòu)成氣體導入部120的各構(gòu)件(氣體導入容器121、 照射側(cè)窗122、檢測側(cè)窗123等)進行加熱的構(gòu)件(加熱器等)，將構(gòu)成氣體導入部120的 各構(gòu)件保持在規(guī)定溫度以上。通過將構(gòu)成氣體導入部120的各構(gòu)件保持在規(guī)定溫度以上，可以防止因構(gòu)成測定 對象氣體所含烴的化學物種的附著或水分凝聚而引起的光學系統(tǒng)的污染、模糊，進而可確 保烴濃度測定裝置100的烴濃度測定的精度。紅外線照射裝置130是本發(fā)明所述的照射部的一種實施方式，對導入到氣體導入 容器121的內(nèi)部空間121a的測定對象氣體照射包含屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的化
13學物種吸收的共同吸收區(qū)域、屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域 以及屬于(c)由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的波段的光。由紅外線照射裝置130照射的光(紅外線)透過氣體導入部120的照射側(cè)窗122 被導入氣體導入容器121的內(nèi)部空間121a，照射到被導入內(nèi)部空間121a的測定對象氣體 上。接著，照射到該測定對象氣體上的光透過氣體導入部120的檢測側(cè)窗123被導到氣體 導入部120的外部。本實施例的紅外線照射裝置130具有能夠產(chǎn)生包含換算成波數(shù)為2800CHT1以上 3400cm-1以下的波段的紅外線的半導體元件、例如IR元件。本實施例的情況，紅外線照射裝置130對測定對象氣體照射的光(紅外線)的波 段換算成波數(shù)為ZOOCT1以上4000CHT1以下，屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸 收的共同吸收區(qū)域、屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域、屬于(c) 由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域全部包含在內(nèi)。斬光裝置140是本發(fā)明所述的斬光部的一種實施方式，通過將來自紅外線照射裝 置130的光交替切換成(i)對導入到氣體導入部120的內(nèi)部空間121a的測定對象氣體進 行照射的狀態(tài)(光通過的狀態(tài))和(ii)不照射測定對象氣體的狀態(tài)(光被遮斷的狀態(tài))， 使照射到測定對象氣體上的光的強度周期性地變化(調(diào)制)。斬光裝置140配置在紅外線 照射裝置130和氣體導入部120 (更嚴格地講，為測定對象氣體)之間。斬光裝置140主要具備馬達141、轉(zhuǎn)盤142、斬光控制裝置143等。馬達141由電氣式的馬達構(gòu)成，其驅(qū)動軸被固定在轉(zhuǎn)盤142的中心部。轉(zhuǎn)盤142為大致圓盤形狀的構(gòu)件，在其盤面上形成有貫穿該盤面的表面和背面的 多個孔。轉(zhuǎn)盤142上形成的多個孔在轉(zhuǎn)盤142的圓周方向上具有規(guī)定規(guī)則性地排列。轉(zhuǎn)盤 142由不透過紅外線照射裝置130照射的光的材料制成。轉(zhuǎn)盤142配置在紅外線照射裝置130和氣體導入部120 (更嚴格地講，為測定對象 氣體)之間的與從紅外線照射裝置130照射的光的光路交叉的位置。馬達141進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時，轉(zhuǎn)盤142旋轉(zhuǎn)，交替切換轉(zhuǎn)盤142上形成的多個孔中的 任一個與光路交叉的狀態(tài)和轉(zhuǎn)盤142上形成的孔以外的部分與光路交叉的狀態(tài)。在轉(zhuǎn)盤142上形成的孔與光路交叉的狀態(tài)下，從紅外線照射裝置130照射的光通 過轉(zhuǎn)盤142上形成的孔，形成照射到被導入氣體導入部120的內(nèi)部空間121a的測定對象氣 體上的狀態(tài)。在轉(zhuǎn)盤142上形成的孔以外的部分與光路交叉的狀態(tài)下，從紅外線照射裝置130 照射的光被轉(zhuǎn)盤142遮斷，形成不照射到被導入氣體導入部120的內(nèi)部空間121a的測定對 象氣體上的狀態(tài)。斬光控制裝置143控制馬達141的旋轉(zhuǎn)和停止、以及馬達141的轉(zhuǎn)數(shù)(進而控制轉(zhuǎn) 盤142的轉(zhuǎn)數(shù))，由儲存有用于控制馬達141操作的程序的可編程序控制器(Programmable Logic Controller ；PLC)構(gòu)成。斬光控制裝置143與馬達141連接，將用于控制馬達141的轉(zhuǎn)數(shù)的信號(控制信 號)傳送到馬達141。另外，斬光控制裝置143以表示斬光裝置140的切換操作的信號作為參照信號輸出.
參照信號在轉(zhuǎn)盤142為規(guī)定相位時被輸出。輸出參照信號的周期與將來自紅外線 照射裝置130的光從(i)照射到被導入氣體導入部120的內(nèi)部空間121a的測定對象氣體 上的狀態(tài)切換成(ii)不照射測定對象氣體的狀態(tài)、到再次切換成(i)照射到被導入氣體導 入部120的內(nèi)部空間121a的測定對象氣體上的狀態(tài)所需要的時間相對應(yīng)。
需要說明的是，本實施例的斬光裝置140設(shè)為如下構(gòu)成使形成有多個孔的轉(zhuǎn)盤 142在光路的中途部交叉，通過轉(zhuǎn)盤142旋轉(zhuǎn)來通過或遮斷光從而將光斬切(將光交替切換 成照射到測定對象氣體上的狀態(tài)和不照射測定對象氣體的狀態(tài))，但本發(fā)明所述的斬光部 并不限于此，也可以設(shè)為通過形成有多個狹縫(溝)的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)來通過或遮斷光從而將光 斬切的構(gòu)成。另外，也可以將使用電氣光學元件等斬切光的構(gòu)成作為本發(fā)明所述的斬光部 的另外的實施例。透鏡151將透過氣體導入部120的檢測側(cè)窗123并被導到氣體導入部120外部的 光匯聚(集中)。需要說明的是，當透過氣體導入部120的檢測側(cè)窗123并被導到氣體導入 部120外部的光具有足夠的強度時，也可以省略透鏡151。衍射光柵152是本發(fā)明所述的分光部的一種實施方式，利用衍射將被透鏡151匯 聚的光按各波長進行分光并照射到線型傳感器160。衍射光柵152由在進行了鏡面加工的面上形成有多條(1mm為數(shù)千條左右)相互 平行的溝的金屬板制成。入射到衍射光柵152的光發(fā)生衍射，按各波長進行分光，分光后的 光根據(jù)波長以不同的反射角照射到線型傳感器160。需要說明的是，本實施例的衍射光柵152設(shè)為由在表面形成有相互平行的多條溝 的金屬板制成的構(gòu)成，但本發(fā)明所述的分光部并不限于此，只要能將入射光按各波長進行 分光，也可以是其它構(gòu)成。作為本發(fā)明所述的分光部的其它實施例，可列舉具有相互平行的多個狹縫的衍射 光柵或棱鏡(利用介質(zhì)的折射率進行分光的物體)。線型傳感器160是本發(fā)明所述的檢測部的一種實施方式，檢測由紅外線照射裝置 130照射到測定對象氣體上的光。線型傳感器160將受到光(紅外線)的多個受光元件(像素)排列成一排，以把 被衍射光柵152按各波長進行分光后的光分別照射到不同的受光元件的方式確定衍射光 柵152和線型傳感器160的位置關(guān)系(姿勢)。本實施例的情況下，線型傳感器160將像素No.為No. 1 No. 200的總計200個 受光元件(像素)排列成一排。在構(gòu)成線型傳感器160的受光元件中，No. 83 No. 117的受光元件與換算成波數(shù) 為2800CHT1以上3000CHT1以下的波段、即“由烷烴及烯烴組成的組吸收的共同吸收區(qū)域”相對應(yīng)。在構(gòu)成線型傳感器160的受光元件中，No. 118 No. 150的受光元件與換算成波 數(shù)為3000CHT1以上3200cm—1以下的波段、即“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共 同吸收區(qū)域”相對應(yīng)。在構(gòu)成線型傳感器160的受光元件中，No. 151 No. 184的受光元件與換算成波 數(shù)為3200CHT1以上3400CHT1以下的波段、即“屬于由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同 吸收區(qū)域”相對應(yīng)。
15
需要說明的是，本實施例中的線型傳感器160的總像素掃描頻率(No. 1 — 200)優(yōu) 選充分地高于利用上述轉(zhuǎn)盤142及斬光控制裝置143的斬光頻率(以光的0N/0FF時測量， 為斬光頻率的2倍以上，更優(yōu)選為數(shù)十倍以上)?；蛘?，本實施例中的線型傳感器160的總 像素掃描頻率(No. 1 — 200)優(yōu)選充分地低于利用上述轉(zhuǎn)盤142及斬光控制裝置143的斬 光頻率(優(yōu)選為斬光頻率的數(shù)百分之一以下)。另外，本實施例的線型傳感器160是將多個受光元件排列成一排的構(gòu)成，但本發(fā) 明所述的檢測部并不限于此。作為本發(fā)明所述的檢測部的其它構(gòu)成，可列舉由單一的受光 元件組成的構(gòu)成、由多個受光元件組成的構(gòu)成等。傳感器控制裝置170控制線型傳感器160的操作，由儲存有用于控制線型傳感器 160操作的程序的可編程序控制器(Programmable LogicController ；PLC)構(gòu)成。傳感器控制裝置170從線型傳感器160取得(接收)線型傳感器160所具有的多 個受光元件(像素)各自的與受光強度相關(guān)的信息、即受光強度信號。本實施例的情況下， 該受光強度信號是具有與各受光元件受到的光的受光強度大致成正比的電壓的電信號。對線型傳感器160所具有的多個受光元件分別預先設(shè)定特有的編號(受光元件編 號)，傳感器控制裝置170將受光強度信號按該受光元件編號的順序傳送到信號處理電路 180。另外，傳感器控制裝置170將表示傳送到信號處理電路180的受光強度信號與線 型傳感器160的多個受光元件中的哪一個受光元件相對應(yīng)的信號(像素No.信號)傳送到 解析裝置190。信號處理電路180從由傳感器控制裝置170取得的受光強度信號中除去噪聲。信號處理電路180與斬光裝置140連接，從斬光裝置140取得(接收)參照信號。信號處理電路180與傳感器控制裝置170連接，從傳感器控制裝置170取得(接 收)受光強度信號。信號處理電路180基于參照信號及受光強度信號，提取受光強度信號中的“與周 期性強度變化同步的成分”，由此，除去受光強度信號中所含的噪聲成分。信號處理電路180將除去了噪聲成分的受光強度信號傳送到解析裝置190。通過 信號處理電路180從受光強度信號中除去噪聲，可以提高受光強度信號的分辯率，更加精 度良好地測定烴濃度的微小變化(或微小的烴濃度)。本實施例的信號處理電路180可以為專用品，也可以使用市售的信號處理電路來 實現(xiàn)。解析裝置190為本發(fā)明所述的解析部的一種實施方式，基于由線型傳感器160檢 測到的光，算出測定對象氣體的“屬于各組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域”的吸光度，算 出屬于分別與這些吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種的濃度之和。解析裝置190主要具備解析部191、輸入部192、顯示部193等。解析部191可以儲存各種程序等(例如，后述的吸光度算出程序及濃度算出程 序)，運行這些程序等，按照這些程序等進行規(guī)定的運算，存儲該運算結(jié)果等。解析部191可以是實質(zhì)上用總線連接有CUP、R0M、RAM、HDD等的構(gòu)成，或者可以是 由單片LSI等組成的構(gòu)成。本實施例的解析部191為專用品，也可以由在市售的個人電腦或工作站等中儲存有上述程序等的形式來實現(xiàn)。解析部191與傳感器控制裝置170連接，可以取得(接收)像素No.信號。此外，解析部191與信號處理電路180連接，可以取得(接收)(更嚴格地講，除去 了噪聲成分的)受光強度信號。輸入部192與解析部191連接，將烴濃度測定裝置100的與解析相關(guān)的各種信息、 指令等輸入到解析部191。本實施例的輸入部192為專用品，使用市售的鍵盤、鼠標、指示器、按鈕、開關(guān)等也 可以達到同樣的效果。顯示部193顯示從輸入部192向解析部191輸入的內(nèi)容和解析部191產(chǎn)生的解析 結(jié)果(烴濃度的測定結(jié)果)等。本實施例的顯示部193為專用品，使用市售的監(jiān)控器或液晶顯示器等也可以達到 同樣的效果。下面，對解析部191的詳細構(gòu)成進行說明。解析部191功能性地具備存儲部191a、吸光度算出部191b、濃度算出部191c等。存儲部191a存儲在解析部191中進行的各種運算等中使用的信息、運算結(jié)果等。存儲部191a存儲成為基準的氣體(以下，稱為基準氣體)的光譜?！盎鶞蕷怏w”是預先知道不吸收測定對象氣體中所含的烴的三個吸收區(qū)域的光的 氣體。作為基準氣體的具體例，可列舉氮氣?！盎鶞蕷怏w的光譜”表示對基準氣體照射光時的波長與光的強度的關(guān)系。在本實施例中，基準氣體的光譜的波段設(shè)定在換算成波數(shù)為2000CHT1以上 4000cm-1以下的范圍。這是為了設(shè)定在全部包含烴的三個組的吸收區(qū)域的范圍?；鶞蕷怏w的光譜優(yōu)選(i)定期地(例如，一個月一次)更新，或(ii)通過每次利 用烴濃度測定裝置100進行烴濃度的測定時在該測定之前取得來進行更新。通過適當更新基準氣體的光譜，可以防止照射側(cè)窗122、檢測側(cè)窗123、透鏡151等 光學系統(tǒng)的污染或紅外線照射裝置130的半導體元件的劣化、線型傳感器160的受光元件 的劣化、與光路交叉的濾波器(未圖示)等的劣化等導致的測定精度降低。吸光度算出部191b基于由線型傳感器160檢測到的光，算出測定對象氣體的共同 吸收區(qū)域的吸光度。實質(zhì)上，解析部191通過按照吸光度算出程序進行規(guī)定的運算等，起到作為吸光 度算出部191b的功能。吸光度算出部191b從傳感器控制裝置170取得像素No.信號，同時，從信號處理 電路180取得受光強度信號。從傳感器控制裝置170取得的像素No.信號實質(zhì)上是表示對應(yīng)的受光元件與衍射 光柵152的幾何學位置關(guān)系、即衍射光柵152產(chǎn)生的光的衍射角的信息，進而是表示對應(yīng)的 受光元件受到的光的波長的信息。因此，吸光度算出部191b通過核對像素No.信號和受光強度信號，可以特別規(guī)定 與取得的受光強度信號相對應(yīng)的波長(波段)。吸光度算出部191b基于“特別規(guī)定了波長(波段)的受光強度信號”和“基準氣 體的光譜”，分別算出測定對象氣體的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同
17吸收區(qū)域的吸光度”、“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度” 以及“屬于由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”。更具體而言，吸光度算出部191b由與像素No.為No. 83 No. 117的受光元件相 對應(yīng)的受光強度信號之和，算出“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收 區(qū)域的受光強度”。另外，吸光度算出部191b由與像素No.為No. 118 No. 150的受光元件相對應(yīng)的 受光強度信號之和，算出“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的受光 強度”。另外，吸光度算出部191b由與像素No.為No. 151 No. 184的受光元件相對應(yīng)的 受光強度信號之和，算出“屬于由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的受光強 其次，吸光度算出部191b基于算出的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸 收的共同吸收區(qū)域的受光強度”、及“基準氣體的光譜中與屬于由烷烴及烯烴組成的組的化 學物種吸收的共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的波段的光的強度”，算出測定對象氣體的“屬于由烷烴 及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”。同樣地，吸光度算出部191b算出測定對象氣體的“屬于由芳香烴組成的組的化學 物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”、以及“屬于由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸 收區(qū)域的吸光度”。測定對象氣體的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的 吸光度”、“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”及“屬于由炔 烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”的算出，使用以下的數(shù)學式1來進 行。[數(shù)學式1] 在數(shù)學式1中，An是指吸光度，In是指對測定對象氣體照射光時透過成為對象的 吸收波長區(qū)域而出來的光的強度(透過光受光強度，以下，稱為“受光強度”)，(Inh是指對 基準氣體(通常為不含烴的氣體)照射光時透過成為對象的吸收波長區(qū)域而出來的光的強度。濃度算出部191c基于由吸光度算出部191b算出的“屬于由烷烴及烯烴組成的組 的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”算出“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種 的濃度之和”，基于“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”算 出“屬于由芳香烴組成的組的化學物種的濃度之和”，基于“屬于由炔烴組成的組的化學物 種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”算出“屬于由炔烴組成的組的化學物種的濃度之和”。實質(zhì)上，解析部191通過按照濃度算出程序進行規(guī)定的運算等，起到作為濃度算 出部191c的功能。具體而言，濃度算出部191c算出預先存儲在存儲部191a中的系數(shù)A和“屬于由烷 烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”的乘積，作為測定對象氣體 中所含的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種的濃度之和”。
同樣地，濃度算出部191c算出預先存儲在存儲部191a中的系數(shù)B和“屬于由芳香 烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”的乘積，作為測定對象氣體中所含 的“屬于由芳香烴組成的組的化學物種的濃度之和”。同樣地，濃度算出部191c算出預先存儲在存儲部191a中的系數(shù)C和“屬于由炔烴 組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”的乘積，作為測定對象氣體中所含的 “屬于由炔烴組成的組的化學物種的濃度之和”。另外，對于濃度算出部191c，作為上述算出的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學 物種的濃度之和”、“屬于由芳香烴組成的組的化學物種的濃度之和”及“屬于由炔烴組成的 組的化學物種的濃度之和”的總和，算出“測定對象氣體的總烴濃度”。需要說明的是，預先存儲在存儲部191a中的上述系數(shù)A、系數(shù)B及系數(shù)C是根據(jù) 由紅外線照射裝置130照射的光的量(光量)、測量長度(本實施例的情況，相當于從氣體 導入部120的照射側(cè)窗122至檢測側(cè)窗123的距離)等可發(fā)生變化的值，因此，基于利用烴 濃度測定裝置100測定得到的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū) 域的吸光度”的算出結(jié)果、“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光 度”的算出結(jié)果及“屬于由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”的算出 結(jié)果，可實驗性地確定由FID-GC等預先得知烴的組成的氣體。另外，本實施例的情況下，由上述濃度算出部191c算出的屬于各組的化學物種的 濃度之和以及總烴濃度以甲烷換算濃度值(ppmc)的形式算出，但本發(fā)明并不限于此，也可 以用體積比等的形式算出。下面，使用圖2至圖5對利用烴濃度測定裝置100的烴濃度測定實驗的一例進行 說明。如圖2所示，利用烴濃度測定裝置100的烴濃度測定實驗的一例使用實驗設(shè)備1 來進行。實驗設(shè)備1具備烴濃度測定裝置100、發(fā)動機2、發(fā)動機控制裝置3、主排氣路徑 4、副排氣路徑5、GC分析用氣囊6、閥門7、副排氣路徑8、前處理裝置9、閥門10、泵1UTHC 計12、閥門13、副排氣路徑14、閥門15等。發(fā)動機2產(chǎn)生作為本實驗的測定對象氣體的廢氣。發(fā)動機控制裝置3與發(fā)動機2連接，控制發(fā)動機2的轉(zhuǎn)數(shù)等運轉(zhuǎn)狀態(tài)。主排氣路徑4由其一端與發(fā)動機2的排氣歧管接續(xù)連通、另一端與沒有圖示的排 氣處理裝置(除去廢氣中的微粒、烴，將剩余的氣體放出到大氣中的裝置)接續(xù)連通的管道 構(gòu)成。由發(fā)動機2產(chǎn)生的廢氣的大部分通過主排氣路徑4被輸送到排氣處理裝置。烴濃度測定裝置100設(shè)置于主排氣路徑4的中途部。更嚴格地講，在主排氣路徑 4的中途部插裝烴濃度測定裝置100的氣體導入部120，廢氣通過氣體導入部120 (氣體導 入部121)的內(nèi)部空間121a。副排氣路徑5由其一端接續(xù)連通在主排氣路徑4的中途部且比氣體導入部120靠 近上游側(cè)的位置(靠近發(fā)動機2的位置)、另一端與沒有圖示的排氣處理裝置接續(xù)連通的管 道構(gòu)成。GC分析用氣囊6是用于捕集廢氣的容器(或袋子)，被捕集的廢氣供給沒有圖示 的利用GC(氣相色譜法)的組成分析。GC分析用氣囊6設(shè)置于副排氣路徑5的中途部。
19
閥門7設(shè)置于副排氣路徑5的中途部且比GC分析用氣囊6靠近上游側(cè)的位置(靠 近發(fā)動機2的位置)。打開閥門7時，通過主排氣路徑4的廢氣的一部分成為通過GC分析 用氣囊6的狀態(tài)。關(guān)閉閥門7時，通過主排氣路徑4的廢氣成為不通過GC分析用氣囊6的 狀態(tài)。副排氣路徑8由其一端接續(xù)連通在主排氣路徑4的中途部且比氣體導入部120靠 近下游側(cè)的位置(遠離發(fā)動機2的位置)、另一端與沒有圖示的排氣處理裝置接續(xù)連通的管 道構(gòu)成。前處理裝置9除去廢氣中所含的微粒(粉塵)、水分，組裝有捕集微粒的濾器或干 燥劑等。前處理裝置9設(shè)置于副排氣路徑8的中途部。閥門10設(shè)置于副排氣路徑8的中途部且比前處理裝置9靠近上游側(cè)的位置(靠近 發(fā)動機2的位置)。打開閥門10時，通過主排氣路徑4的廢氣的一部分成為通過前處理裝 置9的狀態(tài)。關(guān)閉閥門10時，通過主排氣路徑4的廢氣成為不通過前處理裝置9的狀態(tài)。泵11設(shè)置于副排氣路徑8的中途部且比前處理裝置9靠近下游側(cè)的位置(遠離 發(fā)動機2的位置)。通過泵11從副排氣路徑8的主排氣路徑4側(cè)的端口吸廢氣、從副排氣 路徑8未圖示的排氣處理裝置側(cè)的端口進行排氣，促進廢氣流入副排氣路徑8。THC計12是利用氫火焰離子化法(FID)測定總烴濃度的裝置。THC計12可以為 專用品，也可以用市售的THC計等實現(xiàn)。閥門13設(shè)置在副排氣路徑8的中途部中比泵11靠近下游側(cè)且比THC計12靠近 上游側(cè)的位置。打開閥門13時，通過前處理裝置9及泵11的廢氣成為通過THC計12的狀 態(tài)。關(guān)閉閥門13時，通過前處理裝置9及泵11的廢氣成為不通過THC計12的狀態(tài)。副排氣路徑14由其一端接續(xù)連通在副排氣路徑8的中途部中比泵11靠近下游側(cè) 且比閥門13靠近上游側(cè)的位置、另一端與沒有圖示的排氣處理裝置接續(xù)連通的管道構(gòu)成。閥門15設(shè)置于副排氣路徑14的中途部。打開閥門15時，通過前處理裝置9及泵 11的廢氣的一部分成為通過副排氣路徑14的狀態(tài)。關(guān)閉閥門15時，通過前處理裝置9及 泵11的廢氣成為不通過副排氣路徑14的狀態(tài)。下面，對利用烴濃度測定裝置100的烴濃度測定實驗的步驟及實驗結(jié)果進行說 明。利用烴濃度測定裝置100的烴濃度測定實驗分成(1)響應(yīng)性的確認實驗和(2)發(fā) 動機進行正常運轉(zhuǎn)時的測定精度確認實驗這兩個，因此，依次進行說明。下面，對(1)響應(yīng)性的確認實驗的步驟進行說明。首先，在關(guān)閉了閥門7、閥門10、閥門13及閥門15的狀態(tài)下啟動發(fā)動機2，使發(fā)動 機2為空轉(zhuǎn)狀態(tài)。其次，在發(fā)動機2的轉(zhuǎn)數(shù)為空轉(zhuǎn)狀態(tài)且穩(wěn)定的時刻打開閥門10、閥門13及閥門 15，開始利用烴濃度測定裝置100進行烴濃度測定以及利用THC計12進行烴濃度測定。接著，在開始利用烴濃度測定裝置100進行烴濃度測定以及利用THC計12進行烴 濃度測定后經(jīng)過規(guī)定時間后，使發(fā)動機2的轉(zhuǎn)數(shù)上升至規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)。接著，在使發(fā)動機2的轉(zhuǎn)數(shù)上升至規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)后經(jīng)過規(guī)定時間后，使發(fā)動機2停止， 同時，結(jié)束利用烴濃度測定裝置100的烴濃度測定及利用THC計12的烴濃度測定。如圖3所示，利用THC計12的總烴濃度的測定結(jié)果(圖3中用粗的虛線表示)，從發(fā)動機2的轉(zhuǎn)數(shù)上升時開始經(jīng)過數(shù)秒后，總烴濃度上升，發(fā)生響應(yīng)延遲。與此相對，利用烴濃度測定裝置100的總烴濃度的測定結(jié)果(圖3中用粗的實線 表示)，與發(fā)動機2的轉(zhuǎn)數(shù)上升的同時總烴濃度上升，不發(fā)生響應(yīng)延遲。因此得知，烴濃度測定裝置100在烴的濃度測定中具有高的響應(yīng)性。另外，利用THC計12的總烴濃度的測定結(jié)果中，由于響應(yīng)延遲，總烴濃度的變化平 滑，難以捕捉微小的濃度變化。與此相對，利用烴濃度測定裝置100的總烴濃度的測定結(jié)果，如圖3所示，還捕捉 到總烴濃度上升后隨即的總烴濃度的微小變化。下面，對(2)發(fā)動機進行正常運轉(zhuǎn)時的測定精度確認實驗的步驟進行說明。首先，在關(guān)閉了閥門7、閥門10、閥門13及閥門15的狀態(tài)下啟動發(fā)動機2，使發(fā)動 機2為規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)。其次，在發(fā)動機2的轉(zhuǎn)數(shù)為規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)且穩(wěn)定的時刻打開閥門7、閥門10、閥門13及 閥門15，開始利用烴濃度測定裝置100進行烴濃度測定及利用THC計12進行烴濃度測定， 同時開始利用GC分析用氣囊6進行各化學物種的捕集。接著，在開始利用烴濃度測定裝置100進行烴濃度測定及利用THC計12進行烴濃 度測定以及利用GC分析用氣囊6進行各化學物種的捕集后經(jīng)過規(guī)定時間后，結(jié)束利用烴濃 度測定裝置100的烴濃度測定及利用THC計12的烴濃度測定以及利用GC分析用氣囊6的 各化學物種的捕集，其后，使發(fā)動機2停止。在(2)發(fā)動機進行正常運轉(zhuǎn)時的測定精度確認實驗中，通過改變發(fā)動機的“規(guī)定 轉(zhuǎn)數(shù)”及供給發(fā)動機的燃料的濃度(組成)，設(shè)定總計4種實驗條件，對各實驗條件進行實驗。圖4及圖5是表示(2)發(fā)動機進行正常運轉(zhuǎn)時的測定精度確認實驗的實驗結(jié)果的 圖。圖4的(A)是以利用THC計12的總烴濃度的測定結(jié)果為橫軸(X軸)、以在相同實 驗條件下測定的利用烴濃度測定裝置100的總烴濃度的測定結(jié)果為縱軸(Y軸)標繪成的 圖。圖4的⑶是以根據(jù)被GC分析用氣囊6捕集到的各化學物種利用GC得到的濃度 測定結(jié)果算出的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種的濃度和”為橫軸(X軸)、以在相 同實驗條件下測定的利用烴濃度測定裝置100得到的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學 物種的濃度和”的測定結(jié)果為縱軸(Y軸)標繪成的圖。圖5的(A)是以根據(jù)被GC分析用氣囊6捕集到的各化學物種利用GC得到的濃度 測定結(jié)果算出的“屬于由芳香烴組成的組的化學物種的濃度和”為橫軸(X軸)、以在相同實 驗條件下測定的利用烴濃度測定裝置100得到的“屬于由芳香烴組成的組的化學物種的濃 度和”的測定結(jié)果為縱軸(Y軸)標繪成的圖。圖5的⑶是以根據(jù)被GC分析用氣囊6捕集到的各化學物種利用GC得到的濃度 測定結(jié)果算出的“屬于由炔烴組成的組的化學物種的濃度和”為橫軸(X軸)、以在相同實 驗條件下測定的利用烴濃度測定裝置100得到的“屬于由炔烴組成的組的化學物種的濃度 和”的測定結(jié)果為縱軸(Y軸)標繪成的圖。如圖4及圖5所示，總烴濃度及屬于各組的化學物種的濃度之和均標繪在直線Y
21=X附近。因此，表示利用烴濃度測定裝置100得到的“總烴濃度”及“屬于各組的化學物種 的濃度之和”的測定結(jié)果與各自相對應(yīng)的“利用THC計12得到的總烴濃度的測定結(jié)果”及 “由利用GC得到的濃度測定結(jié)果算出的屬于各組的化學物種的濃度之和”很好地一致。如上所述，烴濃度測定裝置100具備紅外線照射裝置130，對測定對象氣體(含有由一種或多種化學物種構(gòu)成的烴的 氣體)照射包含一種或多種化學物種的共同吸收區(qū)域的波段的光(本實施例的情況，換算 成波數(shù)為2000cm—1以上4000cm—1以下的波段的光)；線型傳感器160，檢測由紅外線照射裝置130照射到測定對象氣體上的光；解析裝置190，基于由線型傳感器160檢測到的光算出測定對象氣體的共同吸收 區(qū)域的吸光度，基于該吸光度算出吸收共同吸收區(qū)域的波段的光的化學物種(即，屬于與 共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種)的濃度之和。通過這樣構(gòu)成，相對測定對象氣體的濃度及組成變化沒有響應(yīng)延遲，可以進行實 時的烴的濃度測定，可以確保測定的響應(yīng)性。另外，在測定對象氣體的濃度及組成變化時，可以精度良好地算出吸收共同吸收 區(qū)域的光的化學物種(即，屬于與共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種)的濃度之和。需要說明的是，在本實施例中，設(shè)為如下構(gòu)成，S卩，分別對(a)由烷烴及烯烴組成 的組、(b)由芳香烴組成的組、(c)由炔烴組成的組算出化學物種的濃度之和，同時算出總 烴濃度作為這些算出結(jié)果之和，但本發(fā)明并不限于此，也可以設(shè)為如下構(gòu)成對測定對象氣 體照射包含與(a)由烷烴及烯烴組成的組、(b)由芳香烴組成的組、(c)由炔烴組成的組中 的一部分組相對應(yīng)的吸收區(qū)域的波長的光，基于檢測到的光在該吸收區(qū)域的吸光度算出屬 于相對應(yīng)的組的化學物種的濃度之和。作為這樣的實例，可列舉如下構(gòu)成等僅打算測定從對環(huán)境的考慮出發(fā)希望在廢 氣中的濃度低的芳香烴的濃度時，對廢氣照射包含與由芳香烴組成的組相對應(yīng)的吸收區(qū)域 的光，基于檢測到的光在該吸收區(qū)域的吸光度算出屬于由芳香烴組成的組的化學物種的濃 度之和。另外，烴濃度測定裝置100的紅外線照射裝置130照射的光中所含的共同吸收區(qū) 域分別包含與(a)由烷烴及烯烴組成的化學物種的組、(b)由芳香烴組成的化學物種的組及 (c)由炔烴組成的化學物種的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長。通過這樣構(gòu)成，可以響應(yīng)性良好且精度良好地測定屬于上述各組的化學物種的濃 度之和。需要說明的是，在本實施例中，設(shè)為對測定對象氣體照射全部包含與三個組相對 應(yīng)的吸收區(qū)域的波段的光的構(gòu)成，但本發(fā)明并不限于此，也可以設(shè)為如下構(gòu)成對測定對象 氣體照射包含與上述三個組中的任意一個或任意兩個組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波 長的光，測定屬于相對應(yīng)的組的化學物種的濃度之和。另外，烴濃度測定裝置100中與(a)由烷烴及烯烴組成的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為 2800cm-1 以上 3000cm-1 以下，
22
與(b)由芳香烴組成的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為 3000cm-1 以上 3200cm-1 以下，與(c)由炔烴組成的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為3200CHT1 以上3400cm"1以下。通過這樣構(gòu)成，可以響應(yīng)性良好且精度良好地測定屬于上述各組的化學物種的濃 度之和。另外，烴濃度測定裝置100具備氣體導入部120，所述氣體導入部120具有氣體導入容器121，設(shè)置于由紅外線照射裝置130照射并由線型傳感器160檢測的 光的光路中途部，具有能夠?qū)霚y定對象氣體的內(nèi)部空間121a ；照射側(cè)窗122，設(shè)置于氣體導入容器121，使由紅外線照射裝置130照射的光透過 并導入內(nèi)部空間121a;檢測側(cè)窗123，設(shè)置于氣體導入容器121，使從照射側(cè)窗122導入內(nèi)部空間121a的 光透過并導向外部。通過這樣構(gòu)成，相對被導入氣體導入部120中的測定對象氣體的濃度及組成變化 沒有響應(yīng)延遲，可以進行實時的烴的濃度測定，可以確保測定的響應(yīng)性。另外，在測定對象氣體的濃度及組成變化時，可以精度良好地算出吸收共同吸收 區(qū)域的光的化學物種(即，屬于與共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種)的濃度之和。另外，烴濃度測定裝置100具備斬光裝置140，配置在紅外線照射裝置130和測定對象氣體之間，交替切換來自紅 外線照射裝置130的光照射到測定對象氣體上的狀態(tài)和不照射到測定對象氣體上的狀態(tài)；信號處理電路180，基于表示斬光裝置140的切換操作的信號(參照信號)及由線 型傳感器160檢測到的光，除去由線型傳感器160檢測到的光中所含的噪聲成分。通過這樣構(gòu)成，由線型傳感器160檢測到的光的強度的分辯率提高，進而烴濃度 的測定精度提高。另外，烴濃度測定裝置100的(對照射到測定對象氣體上的光進行檢測的)檢測 部為線型傳感器160，烴濃度測定裝置100具備將照射到測定對象氣體上的光進行分光并照射到線型 傳感器160的衍射光柵152。通過這樣構(gòu)成，可以以簡易構(gòu)成檢測所需的吸收區(qū)域的光。另外，可以分別同時檢測多個吸收區(qū)域的光，有助于提高碳濃度測定的響應(yīng)性。而且，通過使線型傳感器160的像素數(shù)增加，檢測到的光的波長分辯率提高，有助 于測定精度的提高。另外，烴濃度測定裝置100的吸光度算出部191b基于由線型傳感器160檢測到的 光中測定對象氣體所含烴不發(fā)生吸收的波段(修正區(qū)域)的光的強度，修正由線型傳感器 160檢測到的光的吸光度。通過這樣構(gòu)成，可以防止因光量變化引起的烴濃度測定的精度降低。下面，使用圖6對作為本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第二實施例的烴濃度測定 裝置200進行說明。烴濃度測定裝置200測定測定對象氣體中所含的烴的濃度。
如圖6所示，烴濃度測定裝置200主要具備光學軌道210、具有氣體導入容器 221和照射側(cè)窗222和檢測側(cè)窗223的氣體導入部220、紅外線照射裝置230、具有馬達 241和轉(zhuǎn)盤242和斬光控制裝置243的斬光裝置240、透鏡251、衍射光柵252、光電二極管 260 260...、信號切換裝置270、信號處理電路280、解析裝置290等。在構(gòu)成烴濃度測定裝置200的構(gòu)件中，光學軌道210、氣體導入部220、紅外線照射 裝置230、斬光裝置240、透鏡251、衍射光柵252分別與圖1所示的烴濃度測定裝置100中 的光學軌道110、氣體導入部120、紅外線照射裝置130、斬光裝置140、透鏡151、衍射光柵 152為大致相同的構(gòu)成，因此，省略詳細的說明。光電二極管260 260...是本發(fā)明所述的檢測部的一種實施方式，檢測由紅外線 照射裝置230照射到測定對象氣體上的光。光電二極管260是產(chǎn)生與受到的光的強度相對應(yīng)的電信號(受光強度信號)的元 件，以被衍射光柵252按各波長分光而成的光分別照射到不同的光電二極管260的方式確 定衍射光柵252和光電二極管260 260...的位置關(guān)系(姿勢)。信號切換裝置270與光電二極管260 -260...連接，從光電二極管260 -260...分
別取得受光強度信號。信號切換裝置270在取得的各個光電二極管260 -260...的受光強度信號中，依次 選擇任一個光電二極管260的受光強度信號(切換)并傳送到信號處理電路280。此時，信 號切換頻率需要預先設(shè)定成充分地低于上述轉(zhuǎn)盤242及斬光控制裝置243的斬光頻率(優(yōu) 選為斬光頻率的數(shù)十分之一)。另外，信號切換裝置270將表示傳送到信號處理電路280的受光強度信號與光電 二極管260 -260...中的哪一個相對應(yīng)的信號(受光元件No.信號)傳送到解析裝置290。信號處理電路280從由信號切換裝置270取得的受光強度信號中除去噪聲。信號處理電路280與斬光裝置240連接，從斬光裝置240取得(接收)參照信號。信號處理電路280與信號切換裝置270連接，從信號切換裝置270取得(接收) 受光強度信號。信號處理電路280基于參照信號及受光強度信號，提取受光強度信號中的“與周 期性強度變化同步的成分”，由此，除去受光強度信號中所含的噪聲成分。信號處理電路280將除去了噪聲成分的受光強度信號傳送到解析裝置290。通過 信號處理電路280從受光強度信號中除去噪聲，該受光強度信號的分辯率提高，可以更加 精度良好地測定烴的濃度的微小變化(或者微小的烴濃度)。解析裝置290為本發(fā)明所述的解析部的一種實施方式，基于由光電二極管 260 260...檢測到的光，算出測定對象氣體的“屬于各組的化學物種吸收的共同吸收區(qū) 域”的吸光度，算出屬于與這些吸收區(qū)域分別對應(yīng)的組的化學物種的濃度之和。解析裝置290主要具備解析部291、輸入部292、顯示部293等。解析部291可以儲存各種程序等(例如后述的吸光度算出程序及濃度算出程序)， 運行這些程序等，按照這些程序等進行規(guī)定的運算，存儲該運算結(jié)果等。解析部291可以是實質(zhì)上用總線連接有CUP、ROM、RAM、HDD等的構(gòu)成，或者可以是 由單片LSI等組成的構(gòu)成。本實施例的解析部291為專用品，但也可以由在市售的個人電腦或工作站等中儲
24存有上述程序等的裝置來實現(xiàn)。解析部291可以與信號切換裝置270連接，而取得(接收)受光元件No.信號。另外，解析部291可以與信號處理電路280連接，而取得(接收)(更嚴格地講，除 去了噪聲成分的)受光強度信號。輸入部292及顯示部293的構(gòu)成分別與圖1所示的輸入部192及顯示部193為大 致相同的構(gòu)成，因此省略說明。下面，對解析部291的詳細構(gòu)成進行說明。解析部291功能性地具備存儲部291a、吸光度算出部291b、濃度算出部291c等。存儲部291a存儲在解析部291中進行的各種運算等中使用的信息、運算結(jié)果等。存儲部291a存儲基準氣體的光譜。需要說明的是，該基準氣體的光譜的取得方法與圖1所示的烴濃度測定裝置100 大致相同，因此省略說明。吸光度算出部291b基于由光電二極管260 -260...檢測到的光，算出測定對象氣 體的共同吸收區(qū)域的吸光度。實質(zhì)上，解析部291通過按照吸光度算出程序進行規(guī)定的運算等，起到作為吸光 度算出部291b的功能。吸光度算出部291b從信號切換裝置270取得受光元件No.信號，同時，從信號處 理電路280取得受光強度信號。從信號切換裝置270取得的受光元件No.信號實質(zhì)上是表示對應(yīng)的光電二極管 260和衍射光柵252的幾何學位置關(guān)系、即衍射光柵252產(chǎn)生的光的衍射角的信息，進而是 表示對應(yīng)的光電二極管260受到的光的波長的信息。因此，吸光度算出部291b通過核對受光元件No.信號和受光強度信號，可以特別 規(guī)定與取得的受光強度信號相對應(yīng)的波長(波段)。吸光度算出部291b基于“特別規(guī)定了波長(波段)的受光強度信號”及“基準氣 體的光譜”，分別算出測定對象氣體的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同 吸收區(qū)域的吸光度”、“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度” 及“屬于由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”。更具體而言，吸光度算出部291b由在“特別規(guī)定了波長(波段)的受光強度信號” 中與換算成波數(shù)為2800CHT1以上3000CHT1以下的波段相對應(yīng)的受光強度信號的和，算出“屬 于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的受光強度”。另外，吸光度算出部291b由在“特別規(guī)定了波長(波段)的受光強度信號”中與 換算成波數(shù)為3000CHT1以上3200cm—1以下的波段相對應(yīng)的受光強度信號的和，算出“屬于 由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的受光強度”。另外，吸光度算出部291b由在“特別規(guī)定了波長(波段)的受光強度信號”中與 換算成波數(shù)為3200CHT1以上3400CHT1以下的波段相對應(yīng)的受光強度信號的和，算出“屬于 由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的受光強度”。其次，吸光度算出部291b基于算出的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸 收的共同吸收區(qū)域的受光強度”及“基準氣體的光譜中與屬于由烷烴及烯烴組成的組的化 學物種吸收的共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的波段的光的強度”，算出測定對象氣體的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”。同樣地，吸光度算出部291b算出測定對象氣體的“屬于由芳香烴組成的組的化學 物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”及“屬于由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收 區(qū)域的吸光度”。測定對象氣體的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的 吸光度”、“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”及“屬于由炔 烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”的算出，使用上述數(shù)學式1來進行。濃度算出部291c基于由吸光度算出部291b算出的“屬于由烷烴及烯烴組成的組 的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”算出“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種 的濃度之和”，基于“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”算 出“屬于由芳香烴組成的組的化學物種的濃度之和”，基于“屬于由炔烴組成的組的化學物 種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”算出“屬于由炔烴組成的組的化學物種的濃度之和”。實質(zhì)上，解析部291通過按照濃度算出程序進行規(guī)定的運算等，起到作為濃度算 出部291c的功能。需要說明的是，濃度算出部291c的構(gòu)成與圖1所示的濃度算出部191c大致相同， 因此省略說明。如上所述，烴濃度測定裝置200具備紅外線照射裝置230，對測定對象氣體(含有由一種或多種化學物種構(gòu)成的烴的 氣體)照射包含一種或多種化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的波段的光(本實施例的情況， 換算成波數(shù)為2000CHT1以上4000CHT1以下的波段的光)；光電二極管260 260...，檢測由紅外線照射裝置230照射到測定對象氣體上的 光；解析裝置290，基于由光電二極管260 -260...檢測到的光算出測定對象氣體的共 同吸收區(qū)域的吸光度，基于該吸光度算出測定對象氣體所含的一種或多種化學物種中吸收 共同吸收區(qū)域的波段的光的化學物種(即，屬于與共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種) 的濃度之和。通過這樣構(gòu)成，相對測定對象氣體的濃度及組成變化沒有響應(yīng)延遲，可以進行實 時的烴的濃度測定，可以確保測定的響應(yīng)性。另外，在測定對象氣體的濃度及組成變化時，可以精度良好地算出吸收共同吸收 區(qū)域的光的化學物種(即，屬于與共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種)的濃度之和。另外，烴濃度測定裝置200的(對照射到測定對象氣體上的光進行檢測的)檢測 部是多個光電二極管260 260...，烴濃度測定裝置200具備將照射到測定對象氣體上的光進行分光并照射到光電 二極管260 260...的衍射光柵252。通過這樣構(gòu)成，可以以簡易構(gòu)成檢測所需的吸收區(qū)域的光。另外，可以分別同時檢測多個吸收區(qū)域的光，有助于提高碳濃度測定的響應(yīng)性。需要說明的是，在本實施例中，設(shè)為如下構(gòu)成，即，在從多個光電二極管 260 -260...取得的受光強度信號中，利用信號切換裝置270選擇與任一個光電二極管260 相對應(yīng)的受光強度信號并輸入到一個信號處理電路280中，但也可以設(shè)為如下構(gòu)成準備與多個光電二極管同數(shù)量的信號處理電路，同時省略信號切換裝置，將來自各光電二極管 的受光強度信號輸入到相對應(yīng)的信號處理電路中。設(shè)為這樣的構(gòu)成時，消除信號切換裝置切換輸出信號所需要的時間引起的延時， 因此，進一步提高烴濃度測定的響應(yīng)性。另外，在本實施例中，設(shè)為由多個光電二極管260 260...檢測光的構(gòu)成，但也可 以設(shè)為通過使單一的光電二極管對衍射光柵相對移動、從而由單一的光電二極管檢測不同 的波段的光的構(gòu)成。需要說明的是，設(shè)為這樣的構(gòu)成時，由于用單一的光電二極管受光，因 此不能同時檢測多個“共同吸收區(qū)域”的光。下面，使用圖7，對作為本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第三實施例的烴濃度測定 裝置300進行說明。烴濃度測定裝置300是測定測定對象氣體中所含的烴的濃度的裝置。如圖7所示，烴濃度測定裝置300主要具備光學軌道310、具有氣體導入容器321 和照射側(cè)窗322和檢測側(cè)窗323的氣體導入部320、紅外線照射裝置330、具有馬達341和 轉(zhuǎn)盤342和斬光控制裝置343的斬光裝置340、透鏡351、光電二極管360、濾波器切換裝置 370、信號處理電路380、解析裝置390等。在構(gòu)成烴濃度測定裝置300的構(gòu)件中，光學軌道310、氣體導入部320、紅外線照射 裝置330、斬光裝置340、透鏡351分別與圖1所示的烴濃度測定裝置100中的光學軌道110、 氣體導入部120、紅外線照射裝置130、斬光裝置140、透鏡151為大致相同的構(gòu)成，因此，省 略詳細的說明。光電二極管360是本發(fā)明所述的檢測部的一種實施方式，檢測由紅外線照射裝置 330照射到測定對象氣體上的光。光電二極管360是產(chǎn)生與受到的光的強度相對應(yīng)的電信號(受光強度信號)的半 導體元件。濾波器切換裝置370設(shè)置于由紅外線照射裝置330照射的光的光路中途部，切換 該光中被光電二極管360檢測的光的波段。濾波器切換裝置370主要具備馬達371、濾波盤372、濾波器控制裝置373等。馬達371由電氣式的馬達構(gòu)成，其驅(qū)動軸被固定在濾波盤372的中心部。濾波盤372為大致圓盤形狀的構(gòu)件，在其盤面上形成有貫穿該盤面的表面和背面 的總計五個孔。濾波盤372上形成的五個孔在濾波盤372的圓周方向上等間隔地排列。濾 波盤372由不透過紅外線照射裝置330照射的光的材料制成。在濾波盤372上形成的五個孔中，在一個孔上嵌裝使換算成波數(shù)為2800CHT1以上 3000cm-1以下的波段(屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域)的 光通過的帶通濾波器372a，在一個孔上嵌裝使換算成波數(shù)為3000CHT1以上3200CHT1以下 的波段(屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域)的光通過的帶通濾波 器372b，在一個孔上嵌裝使換算成波數(shù)為3200CHT1以上3400CHT1以下的波段(屬于由炔烴 組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域)的光通過的帶通濾波器372c，在一個孔上嵌裝 使換算成波數(shù)為2450CHT1以上2550CHT1以下的波段(修正區(qū)域)的光通過的帶通濾波器 372d。另外，在濾波盤372上形成的五個孔中，在剩余的一個孔上什么都不嵌裝。濾波盤372配置在氣體導入部320 (更嚴格地講，為測定對象氣體)和透鏡351之
27間的與從紅外線照射裝置330照射的光的光路交叉的位置。馬達371進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時，濾波盤372旋轉(zhuǎn)，依次切換成(a )帶通濾波器372a與 光路交叉的狀態(tài)、(0 )帶通濾波器372b與光路交叉的狀態(tài)、(Y )帶通濾波器372c與光路 交叉的狀態(tài)、(6 )帶通濾波器372d與光路交叉的狀態(tài)、(e )什么都沒有嵌裝的濾波盤372 的孔與光路交叉的狀態(tài)。( a )在帶通濾波器372a與光路交叉的狀態(tài)下，從氣體導入部320導到外部的光 中，只有換算成波數(shù)為2800CHT1以上3000CHT1以下的波段的光通過帶通濾波器372a。)在帶通濾波器372b與光路交叉的狀態(tài)下，從氣體導入部320導到外部的光 中，只有換算成波數(shù)為3000CHT1以上3200CHT1以下的波段的光通過帶通濾波器372b。( y )在帶通濾波器372c與光路交叉的狀態(tài)下，從氣體導入部320導到外部的光 中，只有換算成波數(shù)為3200CHT1以上3400CHT1以下的波段的光通過帶通濾波器372c。( 6 )在帶通濾波器372d與光路交叉的狀態(tài)下，從氣體導入部320導到外部的光 中，只有換算成波數(shù)為2450CHT1以上2550CHT1以下的波段的光通過帶通濾波器372d。( e )在什么都沒有嵌裝的濾波盤372的孔與光路交叉的狀態(tài)下，從氣體導入部 320導到外部的光通過該孔。通過在濾波盤372上形成的孔中嵌裝的濾波器或通過該孔的光，經(jīng)過透鏡351被 光電二極管360檢測。如此，濾波器切換裝置370切換被光電二極管360檢測的光的波段。濾波器控制裝置373通過控制馬達371的旋轉(zhuǎn)和停止來切換與光路交叉的濾波器 (或孔)，由儲存有用于控制馬達371操作的程序的可編程序控制器(Programmable Logic Controller ；PLC)構(gòu)成。濾波器控制裝置373與馬達371連接，將用于控制馬達371的轉(zhuǎn)數(shù)的信號(控制 信號)傳送到馬達371。另外，濾波器控制裝置373輸出表示與光路交叉的濾波器(或孔)的信號即濾波
器No.信號。需要說明的是，濾波盤372及濾波器控制裝置373的濾波器切換頻率需要設(shè)定成
充分地低于上述轉(zhuǎn)盤342及斬光控制裝置343的斬光頻率(優(yōu)選為斬光頻率的數(shù)十分之一)。信號處理電路380從由光電二極管360取得的受光強度信號中除去噪聲。信號處理電路380與斬光裝置340連接，從斬光裝置340取得(接收)參照信號。信號處理電路380與光電二極管360連接，從光電二極管360取得(接收)受光
強度信號。信號處理電路380基于參照信號及受光強度信號，提取受光強度信號中的“與周 期性強度變化同步的成分”，由此，除去受光強度信號中所含的噪聲成分。信號處理電路380將除去了噪聲成分的受光強度信號傳送到解析裝置390。通過 信號處理電路380從受光強度信號中除去噪聲，該受光強度信號的分辯率提高，可以更加 精度良好地測定烴的濃度的微小變化(或者微小的烴濃度)。解析裝置390是本發(fā)明所述的解析部的一種實施方式，基于由光電二極管360檢 測到的光，算出測定對象氣體的“屬于各組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域”的吸光度，算 出屬于與這些吸收區(qū)域分別對應(yīng)的組的化學物種的濃度之和。
解析裝置390主要具備解析部391、輸入部392、顯示部393等。解析部391可以儲存各種程序等(例如后述的吸光度算出程序及濃度算出程序)， 運行這些程序等，按照這些程序等進行規(guī)定的運算，存儲該運算結(jié)果等。解析部391可以是實質(zhì)上用總線連接有CUP、ROM、RAM、HDD等的構(gòu)成，或者可以是 由單片LSI等組成的構(gòu)成。本實施例的解析部391為專用品，也可以由在市售的個人腦或工作站等中儲存有 上述程序等的裝置來實現(xiàn)。解析部391可以與信號切換裝置370 (更嚴格地講，為濾波器控制裝置373)連接， 取得(接收)濾波器No.信號。另外，解析部391可以與信號處理電路380連接，取得(接收)(更嚴格地講，除去 了噪聲成分的)受光強度信號。輸入部392及顯示部393的構(gòu)成分別與圖1所示的輸入部192及顯示部193為大 致相同的構(gòu)成，因此省略說明。下面，對解析部391的詳細構(gòu)成進行說明。解析部391功能性地具備存儲部391a、吸光度算出部391b、濃度算出部391c等。存儲部391a存儲在解析部391中進行的各種運算等中使用的信息、運算結(jié)果等。存儲部391a存儲基準氣體的光譜。需要說明的是，該基準氣體的光譜的取得方法與圖1所示的烴濃度測定裝置100 大致相同，因此省略說明。吸光度算出部391b基于由光電二極管360檢測到的光，算出測定對象氣體的共同 吸收區(qū)域的吸光度。實質(zhì)上，解析部391通過按照吸光度算出程序進行規(guī)定的運算等，起到作為吸光 度算出部391b的功能。吸光度算出部391b從濾波器切換裝置370取得濾波器No.信號，同時，從信號處 理電路380取得受光強度信號。從濾波器切換裝置370取得的濾波器No.信號實質(zhì)上是表示光電二極管360受到 的光的波段的信息。因此，吸光度算出部391b通過核對濾波器No.信號和受光強度信號，可以特別指 定與取得的受光強度信號相對應(yīng)的波長(波段)。吸光度算出部391b基于“特別規(guī)定了波長(波段)的受光強度信號”及“基準氣 體的光譜”，分別算出測定對象氣體的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同 吸收區(qū)域的吸光度”、“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度” 及“屬于由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”。更具體而言，吸光度算出部391b由在“特別規(guī)定了波長(波段)的受光強度信號” 中與換算成波數(shù)為2800CHT1以上3000CHT1以下的波段相對應(yīng)的受光強度信號算出“屬于由 烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的受光強度”。另外，吸光度算出部391b由在“特別規(guī)定了波長(波段)的受光強度信號”中與 換算成波數(shù)為3000CHT1以上3200CHT1以下的波段相對應(yīng)的受光強度信號算出“屬于由芳香 烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的受光強度”。
29
另外，吸光度算出部391b由在“特別規(guī)定了波長(波段)的受光強度信號”中與 換算成波數(shù)為3200cm—1以上3400cm—1以下的波段相對應(yīng)的受光強度信號算出“屬于由炔烴 組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的受光強度”。其次，吸光度算出部391b基于算出的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸 收的共同吸收區(qū)域的受光強度”及“基準氣體的光譜中與屬于由烷烴及烯烴組成的組的化 學物種吸收的共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的波段的光的強度”，算出測定對象氣體的“屬于由烷烴 及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”。同樣地，吸光度算出部391b算出測定對象氣體的“屬于由芳香烴組成的組的化學 物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”及“屬于由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收 區(qū)域的吸光度”。測定對象氣體的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的 吸光度”、“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”及“屬于由炔 烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”的算出，使用上述數(shù)學式1來進行。濃度算出部391c基于由吸光度算出部391b算出的“屬于由烷烴及烯烴組成的組 的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”算出“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種 的濃度之和”，基于“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”算 出“屬于由芳香烴組成的組的化學物種的濃度之和”，基于“屬于由炔烴組成的組的化學物 種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”算出“屬于由炔烴組成的組的化學物種的濃度之和”。實質(zhì)上，解析部391通過按照濃度算出程序進行規(guī)定的運算等，起到作為濃度算 出部391c的功能。需要說明的是，濃度算出部391c的構(gòu)成與圖1所示的濃度算出部191c大致相同， 因此省略說明。如上所述，烴濃度測定裝置300具備紅外線照射裝置330，對測定對象氣體(含有由一種或多種化學物種構(gòu)成的烴的 氣體)照射包含一種或多種化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的波段的光(本實施例的情況， 換算成波數(shù)為2000CHT1以上4000CHT1以下的波段的光)；光電二極管360，檢測由紅外線照射裝置330照射到測定對象氣體上的光；解析裝置390，基于由光電二極管360檢測到的光算出測定對象氣體的共同吸收 區(qū)域的吸光度，基于該吸光度算出測定對象氣體所含的一種或多種化學物種中吸收共同吸 收區(qū)域的波段的光的化學物種(即，屬于與共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種)的濃度 之和。通過這樣構(gòu)成，相對測定對象氣體的濃度及組成變化沒有響應(yīng)延遲，可以進行實 時的烴的濃度測定，可以確保測定的響應(yīng)性。另外，在測定對象氣體的濃度及組成變化時，可以精度良好地算出吸收共同吸收 區(qū)域的光的化學物種(即，屬于與共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種)的濃度之和。需要說明的是，在本實施例中，設(shè)為如下構(gòu)成，S卩，由濾波器切換裝置370切換單 一的光電二極管360進行檢測的光的波段，但本發(fā)明并不限于此，也可以設(shè)為如下構(gòu)成通 過在多個光電二極管上設(shè)置僅透過各個不同的波段(吸收區(qū)域)的帶通濾波器，從而省略 濾波器切換裝置370。
設(shè)為這樣的構(gòu)成時，可以同時測量多個吸收區(qū)域，烴濃度測定的響應(yīng)性提高。另外，也可以準備能夠檢測各個不同的波段的多個光電二極管，使這些光電二極 管能夠檢測的波段與各個不同的“共同吸收區(qū)域”相對應(yīng)，從而省略帶通濾波器。下面，使用圖8對作為本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第四實施例的烴濃度測定 裝置400進行說明。烴濃度測定裝置400是對測定對象氣體中所含的烴的濃度進行測定的裝置。如圖8所示，烴濃度測定裝置400主要具備光學軌道410、具有氣體導入容器421 和照射側(cè)窗422和檢測側(cè)窗423的氣體導入部420、紅外線照射裝置430、透鏡451、衍射光 柵452、線型傳感器460、傳感器控制裝置470、信號處理電路480、解析裝置490等。在構(gòu)成烴濃度測定裝置400的構(gòu)件中，光學軌道410、氣體導入部420、透鏡451、 衍射光柵452、傳感器控制裝置470、信號處理電路480分別與圖1所示的烴濃度測定裝置 100中的光學軌道110、氣體導入部120、透鏡151、衍射光柵152、傳感器控制裝置170、信號 處理電路180為大致相同的構(gòu)成，因此，省略詳細的說明。解析裝置490具備解析部491、輸入部492、顯示部493，解析部491功能性地具備 存儲部491a、吸光度算出部491b、濃度算出部491c等，這些也與圖1所示的解析裝置190 為大致相同的構(gòu)成，因此，省略詳細的說明。紅外線照射裝置430是本發(fā)明所述的照射部的一種實施方式，對導入到氣體導入 容器421的內(nèi)部空間421a的測定對象氣體照射包含屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的化 學物種吸收的共同吸收區(qū)域、屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域 及屬于(c)由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的波段的光。紅外線照射裝置430 具備 BB-MIR-LED(Broad Band Mid-IR LightEmission Diode) 431 及 LED 控制裝置 432。BB-MIR-LED(Broad Band Mid-IR Light Emission Diode)431 是能夠產(chǎn)生包含換 算成波數(shù)為2800CHT1以上3400CHT1以下的波段的紅外線，且能夠改變照射的紅外線的強度 (光的強度)的半導體元件。LED控制裝置432是控制BB-MIR-LED431照射的光的強度的裝置。LED控制裝置432與BB-MIR-LED431連接，傳送用于控制BB-MIR-LED431照射的光 的強度(光量)的信號即LED控制信號?；谠揕ED控制信號，BB-MIR-LED431照射的光 的強度以規(guī)定的周期調(diào)制(光的強度以交替表現(xiàn)強弱的方式變化)。另外，LED控制裝置432與信號處理電路480連接，將表示BB-MIR-LED431照射的 光的強度的調(diào)制頻率(調(diào)制周期的倒數(shù))的信號作為參照信號傳送到信號處理電路480。從BB-MIR-LED431照射的光(紅外線)透過氣體導入部420的照射側(cè)窗422，導 入到氣體導入容器421的內(nèi)部空間421a，照射到被導入內(nèi)部空間421a的測定對象氣體上。 接著，照射到該測定對象氣體上的光透過氣體導入部420的檢測側(cè)窗423導到氣體導入部 420的外部。如上所述，烴濃度測定裝置400具備紅外線照射裝置430，對測定對象氣體(含有由一種或多種化學物種構(gòu)成的烴的 氣體)照射包含一種或多種化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的波段的光(本實施例的情況， 換算成波數(shù)為2000CHT1以上4000CHT1以下的波段的光)；
31
線型傳感器460，檢測由紅外線照射裝置430照射到測定對象氣體上的光；解析裝置490，基于由線型傳感器460檢測到的光算出測定對象氣體的共同吸收 區(qū)域的吸光度，基于該吸光度算出測定對象氣體所含的一種或多種化學物種中吸收共同吸 收區(qū)域的波段的光的化學物種(即，屬于與共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種)的濃度 之和。通過這樣構(gòu)成，相對測定對象氣體的濃度及組成變化沒有響應(yīng)延遲，可以進行實 時的烴的濃度測定，可以確保測定的響應(yīng)性。另外，在測定對象氣體的濃度及組成變化時，可以精度良好地算出吸收共同吸收 區(qū)域的光的化學物種(即，屬于與共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種)的濃度之和。另外，烴濃度測定裝置400的紅外線照射裝置430具備能夠改變照射的光的強度的BB-MIR-LED431，和控制BB-MIR-LED431照射的光的強度的LED控制裝置432。通過這樣構(gòu)成，與圖1所示的斬光裝置140那樣進行機械性的光的調(diào)制時的調(diào)制 頻率(1kHz左右)相比，可以提高光的強度的調(diào)制頻率(數(shù)GHz左右)，有助于提高烴測定 的精度。另外，BB-MIR-LED431及LED控制裝置432不具有圖1所示的斬光裝置140的馬 達141那樣的機械性驅(qū)動部件，因此，裝置的可靠性(穩(wěn)定性及維護性)提高。下面，使用圖9對作為本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第五實施例的烴濃度測定 裝置500進行說明。烴濃度測定裝置500是對測定對象氣體中所含的烴的濃度進行測定的裝置。如圖9所示，烴濃度測定裝置500主要具備光學軌道510、具有氣體導入容器521 和照射側(cè)窗522和檢測側(cè)窗523的氣體導入部520、具有BB-MIR-LED531和LED控制裝置 532的紅外線照射裝置530、透鏡551、衍射光柵552、光電二極管560 560...、信號切換裝 置570、信號處理電路580、解析裝置590等。在構(gòu)成烴濃度測定裝置500的構(gòu)件中，光學軌道510、氣體導入部520、透鏡551、衍 射光柵552分別與圖1所示的烴濃度測定裝置100中的光學軌道110、氣體導入部120、透 鏡151、衍射光柵152為大致相同的構(gòu)成，因此，省略詳細的說明。在構(gòu)成烴濃度測定裝置500的構(gòu)件中，光電二極管560 560...、信號切換 裝置570、信號處理電路580分別與圖6所示的烴濃度測定裝置200中的光電二極管 260 -260...、信號切換裝置270、信號處理電路280為大致相同的構(gòu)成，因此，省略詳細的說明。解析裝置590具備解析部591、輸入部592、顯示部593，解析部591功能性地具備 存儲部591a、吸光度算出部591b、濃度算出部591c等，這些也與圖6所示的解析裝置290 為大致相同的構(gòu)成，因此，省略詳細的說明。在構(gòu)成烴濃度測定裝置500的構(gòu)件中，紅外線照射裝置530與圖8所示的烴濃度 測定裝置400的紅外線照射裝置430為大致相同的構(gòu)成，因此，省略詳細的說明。如上所述，烴濃度測定裝置500具備紅外線照射裝置530，對測定對象氣體(含有由一種或多種化學物種構(gòu)成的烴的 氣體)照射包含一種或多種化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的波段的光(本實施例的情況，
32換算成波數(shù)為2000CHT1以上4000CHT1以下的波段的光)；光電二極管560 560...，檢測由紅外線照射裝置530照射到測定對象氣體上的 光；解析裝置590，基于由光電二極管560 -560...檢測到的光算出測定對象氣體的共 同吸收區(qū)域的吸光度，基于該吸光度算出測定對象氣體所含的一種或多種化學物種中吸收 共同吸收區(qū)域的波段的光的化學物種(即，屬于與共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種) 的濃度之和。通過這樣構(gòu)成，相對測定對象氣體的濃度及組成變化沒有響應(yīng)延遲，可以進行實 時的烴的濃度測定，可以確保測定的響應(yīng)性。另外，測定對象氣體的濃度及組成變化時，可以精度良好地算出吸收共同吸收區(qū) 域的光的化學物種(即，屬于與共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種)的濃度之和。另外，烴濃度測定裝置500的紅外線照射裝置530具備能夠改變照射的光的強度的BB-MIR-LED531，和控制BB-MIR-LED531照射的光的強度的LED控制裝置532。通過這樣構(gòu)成，與圖6所示的斬光裝置240那樣進行機械性的光的調(diào)制時的調(diào)制 頻率(1kHz左右)相比，可以提高光的強度的調(diào)制頻率(數(shù)GHz左右)，有助于提高烴測定 的精度。另外，BB-MIR-LED531及LED控制裝置532不具有圖6所示的斬光裝置240的馬 達241那樣的機械性驅(qū)動部件，因此，裝置的可靠性(穩(wěn)定性及維護性)提高。下面，使用圖10對作為本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第六實施例的烴濃度測 定裝置600進行說明。烴濃度測定裝置600是對測定對象氣體中所含的烴的濃度進行測定的裝置。如圖10所示，烴濃度測定裝置600主要具備光學軌道610、具有氣體導入容器 621和照射側(cè)窗622和檢測側(cè)窗623的氣體導入部620、具有BB-MIR-LED631和LED控制裝 置632的紅外線照射裝置630、透鏡651、光電二極管660、具有發(fā)動機671和濾波盤672和 濾波器控制裝置673的濾波器切換裝置670、信號處理電路680、解析裝置690等。在構(gòu)成烴濃度測定裝置600的構(gòu)件中，光學軌道610、氣體導入部620、透鏡651、衍 射光柵652分別與圖1所示的烴濃度測定裝置100中的光學軌道110、氣體導入部120、透 鏡151、衍射光柵152為大致相同的構(gòu)成，因此，省略詳細的說明。在構(gòu)成烴濃度測定裝置600的構(gòu)件中，光電二極管660、濾波器切換裝置670、信號 處理電路680分別與圖7所示的烴濃度測定裝置300中的光電二極管360、濾波器切換裝置 370、信號處理電路380為大致相同的構(gòu)成，因此，省略詳細的說明。解析裝置690具備解析部691、輸入部692、顯示部693，解析部691功能性地具備 存儲部691a、吸光度算出部691b、濃度算出部691c等，這些也與圖7所示的解析裝置390 為大致相同的構(gòu)成，因此，省略詳細的說明。在構(gòu)成烴濃度測定裝置600的構(gòu)件中，紅外線照射裝置630與圖8所示的烴濃度 測定裝置400中的紅外線照射裝置430為大致相同的構(gòu)成，因此，省略詳細的說明。如上所述，烴濃度測定裝置600具備紅外線照射裝置630，對測定對象氣體(含有由一種或多種化學物種構(gòu)成的烴的氣體)照射包含一種或多種化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的波段的光(本實施例的情況， 換算成波數(shù)為2000CHT1以上4000CHT1以下的波段的光)；光電二極管660，檢測由紅外線照射裝置630照射到測定對象氣體上的光；解析裝置690，基于由光電二極管660檢測到的光算出測定對象氣體的共同吸收 區(qū)域的吸光度，基于該吸光度算出測定對象氣體所含的一種或多種化學物種中吸收共同吸 收區(qū)域的波段的光的化學物種(即，屬于與共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種)的濃度 之和。通過這樣構(gòu)成，相對測定對象氣體的濃度及組成變化沒有響應(yīng)延遲，可以進行實 時的烴的濃度測定，可以確保測定的響應(yīng)性。另外，測定對象氣體的濃度及組成變化時，可以精度良好地算出吸收共同吸收區(qū) 域的光的化學物種(即，屬于與共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種)的濃度之和。另外，烴濃度測定裝置600的紅外線照射裝置630具備能夠改變照射的光的強度的BB-MIR-LED631，和控制BB-MIR-LED631照射的光的強度的LED控制裝置632。通過這樣構(gòu)成，與圖7所示的斬光裝置340那樣進行機械性的光的調(diào)制時的調(diào)制 頻率(1kHz左右)相比，可以提高光的強度的調(diào)制頻率(數(shù)GHz左右)，有助于提高烴測定 的精度。另外，BB-MIR-LED631及LED控制裝置632不具有圖7所示的斬光裝置340的馬 達341那樣的機械性驅(qū)動部件，因此，裝置的可靠性(穩(wěn)定性及維護性)提高。下面，使用圖11對作為本發(fā)明所述的烴濃度測定裝置的第七實施例的烴濃度測 定裝置700進行說明。烴濃度測定裝置700是對測定對象氣體中所含的烴的濃度進行測定的裝置。如圖11所示，烴濃度測定裝置700主要具備光學軌道710、具有氣體導入容器 721和照射側(cè)窗722和檢測側(cè)窗723的氣體導入部720、紅外線照射裝置730、透鏡751、光 電二極管760、修正用光電二極管765、信號處理電路780、修正用信號處理電路785、解析裝 置790等。在構(gòu)成烴濃度測定裝置700的構(gòu)件中，光學軌道710、氣體導入部720、透鏡751分 別與圖1所示的烴濃度測定裝置100中的光學軌道110、氣體導入部120、透鏡151為大致 相同的構(gòu)成，因此，省略詳細的說明。紅外線照射裝置730是本發(fā)明所述的照射部的一種實施方式，對導入到氣體導入 容器721的內(nèi)部空間721a的測定對象氣體照射屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的化學物 種吸收的共同吸收區(qū)域、屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域及屬 于(c)由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域中的任一個波段的光。紅外線照射裝置730主要具備第一發(fā)光二極管731a、第二發(fā)光二極管731b、 第三發(fā)光二極管731c、第一分波器732a、第二分波器732b、第三分波器732c、第一合波器 733a、第二合波器733b、透鏡734、第一發(fā)光二極管控制裝置735a、第二發(fā)光二極管控制裝 置735b、第三發(fā)光二極管控制裝置735c、發(fā)光二極管選擇裝置736等。第一發(fā)光二極管731a產(chǎn)生換算成波數(shù)為2800CHT1以上3000CHT1以下的波段、即與 屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的波段的紅外線
34(光)。本實施例的第一發(fā)光二極管731a由產(chǎn)生換算成波數(shù)為2800CHT1以上3000CHT1以 下的波段的光的 NB-MIR-LED(Narrow Band Mid-IRLight Emission Diode)構(gòu)成。第一發(fā)光二極管731a產(chǎn)生的光的強度可以通過改變施加于第一發(fā)光二極管731a 的電壓來改變。第二發(fā)光二極管731b產(chǎn)生換算成波數(shù)為3000CHT1以上3200cm—1以下的波段、即與 屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的波段的紅外線(光)。本實施例的第二發(fā)光二極管731b由產(chǎn)生換算成波數(shù)為3000CHT1以上3200CHT1以 下的波段的光的NB-MIR-LED構(gòu)成。第二發(fā)光二極管731b產(chǎn)生的光的強度可以通過改變施加于第二發(fā)光二極管731b 的電壓來改變。第三發(fā)光二極管731c產(chǎn)生換算成波數(shù)為3200cm—1以上3400cm—1以下的波段、即與 屬于(c)由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的波段的紅外線(光)。本實施例的第三發(fā)光二極管731c由產(chǎn)生換算成波數(shù)為3200cm—1以上3400cm—1以 下的波段的光的NB-MIR-LED構(gòu)成。第三發(fā)光二極管731c產(chǎn)生的光的強度可以通過改變施加于第三發(fā)光二極管731c 的電壓來改變。第一分波器732a、第二分波器732b和第三分波器732c是將輸入的一道光束分離 成兩道光束后分別輸出的光學裝置。第一分波器732a的輸入側(cè)端口通過光纖與第一發(fā)光二極管731a連接。第一發(fā)光 二極管731a發(fā)出的光通過該光纖輸入到第一分波器732a，分離成兩道光束后從兩個輸出 側(cè)端口分別輸出。第二分波器732b的輸入側(cè)端口通過光纖與第二發(fā)光二極管731b連接。第二發(fā)光 二極管731b發(fā)出的光通過該光纖輸入到第二分波器732b，分離成兩道光束后從兩個輸出 側(cè)端口分別輸出。第三分波器732c的輸入側(cè)端口通過光纖與第三發(fā)光二極管731c連接。第三發(fā)光 二極管731c發(fā)出的光通過該光纖輸入到第三分波器732c，分離成兩道光束后從兩個輸出 側(cè)端口分別輸出。作為第一分波器732a、第二分波器732b和第三分波器732c的具體例，可以例舉各 種光束分離器(棱鏡型、平面型(半透半射鏡等)、楔形基板型等)。第一合波器733a和第二合波器733b是將輸入的三道光束合并作為一道光束輸出 的光學裝置。第一合波器733a的三個輸入側(cè)端口分別通過光纖與第一分波器732a的一個輸出 側(cè)端口、第二分波器732b的一個輸出側(cè)端口和第三分波器732c的一個輸出側(cè)端口連接。分 別從第一分波器732a的一個輸出側(cè)端口、第二分波器732b的一個輸出側(cè)端口和第三分波 器732c的一個輸出側(cè)端口輸出的光通過相對應(yīng)的光纖輸入到第一合波器733a，合并作為
一道光束輸出。第二合波器733b的三個輸入側(cè)端口分別通過光纖與第一分波器732a的另一個輸 出側(cè)端口、第二分波器732b的另一個輸出側(cè)端口和第三分波器732c的另一個輸出側(cè)端口
35連接。分別從第二分波器732b的另一個輸出側(cè)端口、第二分波器732b的另一個輸出側(cè)端 口和第三分波器732c的另一個輸出側(cè)端口輸出的光通過相對應(yīng)的光纖輸入到第二合波器 733b，合并作為一道光束輸出。作為第一合波器733a和第二合波器733b的具體例，可以例舉各種光束分離器 (棱鏡型、平面型(半透半射鏡等)、楔形基板型等)。需要說明的是，如后所述，在本實施例中，第一合波器733a和第二合波器733b中 的任一個都沒有在二個以上的輸入側(cè)端口同時輸入光。因此，第一合波器733a和第二合波 器733b實際上將從三個輸入側(cè)端口中的任一個輸入的光從輸出側(cè)端口輸出。透鏡734是固定在光學軌道710上的透鏡。透鏡734配置在與氣體導入部720的 照射側(cè)窗722相對置的位置。透鏡734通過光纖與第一合波器733a的輸出側(cè)端口連接。從第一合波器733a的輸出側(cè)端口輸出的光通過該光纖到達透鏡734，被透鏡734 匯聚，透過照射側(cè)窗722照射到被導入到氣體導入部720的內(nèi)部空間721a的測定對象氣體上。 第一發(fā)光二極管控制裝置735a是控制第一發(fā)光二極管731a發(fā)出的光的強度的裝置。第一發(fā)光二極管控制裝置735a與第一發(fā)光二極管731a連接，傳送用于控制第一 發(fā)光二極管731a發(fā)出的光的強度(光量)的信號、即LED控制信號(實質(zhì)上是表示施加于 第一發(fā)光二極管731a的電壓大小的信號)。基于該LED控制信號，第一發(fā)光二極管731a發(fā) 出的光的強度以規(guī)定周期調(diào)制(強度以交替表現(xiàn)強弱的方式變化)。第二發(fā)光二極管控制裝置735b是控制第二發(fā)光二極管731b發(fā)出的光的強度的裝 置。第二發(fā)光二極管控制裝置735b與第二發(fā)光二極管731b連接，傳送用于控制第二 發(fā)光二極管731b發(fā)出的光的強度(光量)的信號、即LED控制信號(實質(zhì)上是表示施加于 第二發(fā)光二極管731b的電壓大小的信號)。基于該LED控制信號，第二發(fā)光二極管731b發(fā) 出的光的強度以規(guī)定周期調(diào)制(強度以交替表現(xiàn)強弱的方式變化)。第三發(fā)光二極管控制裝置735c是控制第三發(fā)光二極管731c發(fā)出的光的強度的裝 置。第三發(fā)光二極管控制裝置735c與第三發(fā)光二極管731c連接，傳送用于控制第三 發(fā)光二極管731c發(fā)出的光的強度(光量)的信號、即LED控制信號(實質(zhì)上是表示施加于 第三發(fā)光二極管731c的電壓大小的信號)。基于該LED控制信號，第三發(fā)光二極管731c發(fā) 出的光的強度以規(guī)定周期調(diào)制(強度以交替表現(xiàn)強弱的方式變化)。發(fā)光二極管選擇裝置736是選擇第一發(fā)光二極管控制裝置735a、第二發(fā)光二極管 控制裝置735b、第三發(fā)光二極管控制裝置735c中的哪一個工作，進而選擇第一發(fā)光二極管 731a、第二發(fā)光二極管731b、第三發(fā)光二極管731c中的哪一個發(fā)光的裝置。本實施例的發(fā)光二極管選擇裝置736由儲存有用于選擇第一發(fā)光二極管控制裝 置735a、第二發(fā)光二極管控制裝置735b、第三發(fā)光二極管控制裝置735c中的哪一個工作的 程序的可編程序控制器構(gòu)成。發(fā)光二極管選擇裝置736與第一發(fā)光二極管控制裝置735a、第二發(fā)光二極管控制裝置735b和第三發(fā)光二極管控制裝置735c分別連接，對其中的任一個傳送用于進行工作 的信號即工作信號。第一發(fā)光二極管控制裝置735a、第二發(fā)光二極管控制裝置735b和第三 發(fā)光二極管控制裝置735c中取得該工作信號的裝置，僅在取得該工作信號的期間工作(向 相對應(yīng)的發(fā)光二極管傳送LED信號)。發(fā)光二極管選擇裝置736與解析裝置790 (更嚴格地講，為解析部791)連接，將表 示第一發(fā)光二極管控制裝置735a、第二發(fā)光二極管控制裝置735b及第三發(fā)光二極管控制 裝置735c中正在工作的裝置(進而，第一發(fā)光二極管控制裝置735a、第二發(fā)光二極管控制 裝置735b及第三發(fā)光二極管控制裝置735c中正在發(fā)光的裝置)的信號、即LEDNo.信號傳 送到解析裝置790。發(fā)光二極管選擇裝置736與信號處理電路780及修正用信號處理電路785連接， 將表示第一發(fā)光二極管控制裝置735a、第二發(fā)光二極管控制裝置735b、第三發(fā)光二極管控 制裝置735c中的任一個發(fā)出的光的強度的調(diào)制相位的信號即參照信號，傳送到信號處理 電路780及修正用信號處理電路785。如此，紅外線照射裝置730可以對導入到氣體導入容器721的內(nèi)部空間721a的測 定對象氣體選擇性地照射屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū) 域、屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域、及屬于(c)由炔烴組成的 組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域中的任一波段的光。光電二極管760是本發(fā)明所述的檢測部的一種實施方式，檢測由紅外線照射裝置 730照射到測定對象氣體上的光。光電二極管760是產(chǎn)生與所受到的光的強度相對應(yīng)的電信號(受光強度信號)的 半導體元件。信號處理電路780從由光電二極管760取得的受光強度信號中除去噪聲。信號處理電路780與發(fā)光二極管選擇裝置736連接，從發(fā)光二極管選擇裝置736 取得(接收)參照信號。信號處理電路780與光電二極管760連接，從光電二極管760取得(接收)受光
強度信號。信號處理電路780基于參照信號和受光強度信號，抽提受光強度信號中的“與周 期性強度變化同步的成分”，由此除去受光強度信號中所含的噪聲成分。信號處理電路780將除去了噪聲成分的受光強度信號傳送到解析裝置790。通過 信號處理電路780從受光強度信號中除去噪聲，該受光強度信號的分辯率提高，可以更加 精度良好地測定烴濃度的微小變化(或微小的烴濃度)。修正用光電二極管765檢測由紅外線照射裝置730發(fā)出的光。修正用光電二極管 765是產(chǎn)生與所受到的光的強度相對應(yīng)的電信號(修正用受光強度信號)的半導體元件，通 過光纖與第二合波器733b的輸出側(cè)端口連接。由紅外線照射裝置730發(fā)出的光中，被第一分波器732a、第二分波器732b、第三分 波器732c中的任一個分離成兩道光束中的一道照射到測定對象氣體上，分離成兩道光束 中的另一道被修正用光電二極管765檢測。因此，由修正用光電二極管765檢測到的光與 照射到測定對象氣體上的光為相同光源且在相同時間產(chǎn)生。修正用信號處理電路785從由修正用光電二極管765取得的修正用受光強度信號
37中除去噪聲。修正用信號處理電路785與發(fā)光二極管選擇裝置736連接，從發(fā)光二極管選擇裝 置736取得(接收)參照信號。修正用信號處理電路785與修正用光電二極管765連接，從修正用光電二極管765 取得(接收)修正用受光強度信號。修正用信號處理電路785基于參照信號和修正用受光強度信號，抽提修正用受光 強度信號中的“與周期性強度變化同步的成分”，由此除去修正用受光強度信號所含的噪聲 成分。修正用信號處理電路785將除去了噪聲成分的修正用受光強度信號傳送到解析 裝置790。通過修正用信號處理電路785從修正用受光強度信號中除去噪聲，該修正用受光 強度信號的分辯率提高，后述的吸光度的修正精度提高。解析裝置790是本發(fā)明所述的解析部的一種實施方式，基于光電二極管760檢測 到的光，算出測定對象氣體的“屬于各組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域”的吸光度，算出 屬于與這些吸收區(qū)域分別對應(yīng)的組的化學物種的濃度之和。解析裝置790主要具備解析部791、輸入部792、顯示部793等。解析部791可以儲存各種程序等(例如后述的吸光度算出程序及濃度算出程序)， 運行這些程序等，根據(jù)這些程序等進行規(guī)定運算，存儲該運算結(jié)果等。解析部791可以是實質(zhì)上用總線連接有CUP、ROM、RAM、HDD等的構(gòu)成，或者可以是 由單片LSI等組成的構(gòu)成。本實施例的解析部791為專用品，也可以由在市售的個人電腦或工作站等中儲存 有上述程序等的裝置來實現(xiàn)。解析部791可以與發(fā)光二極管選擇裝置736連接，從發(fā)光二極管選擇裝置736取 得(接收)LEDNo.信號。解析部791可以與信號處理電路780連接，從信號處理電路780取得(接收)(更 嚴格地講，除去了噪聲成分的)受光強度信號。解析部791可以與修正用信號處理電路785連接，從修正用信號處理電路785取 得(接收)(更嚴格地講，除去了噪聲成分的)受光強度信號。輸入部792與解析部791連接，將烴濃度測定裝置700的與解析相關(guān)的各種信息、 指令等輸入到解析部791。本實施例的輸入部792為專用品，使用市售的鍵盤、鼠標、指示器、按鈕、開關(guān)等也 可以達到同樣的效果。顯示部793顯示從輸入部792向解析部791輸入的內(nèi)容、解析部791產(chǎn)生的解析 結(jié)果(烴濃度的測定結(jié)果)等。本實施例的顯示部793為專用品，使用市售的監(jiān)控器或液晶顯示器等也可以達到 同樣的效果。下面，對解析部791的詳細構(gòu)成進行說明。解析部791功能性地具備存儲部791a、吸光度算出部791b、濃度算出部791c等。存儲部791a存儲在解析部791中進行的各種運算等中使用的信息、運算結(jié)果等。存儲部791a存儲基準氣體的光譜。
需要說明的是，該基準氣體的光譜的取得方法與圖1所示的烴濃度測定裝置100 大致相同，因此省略說明。吸光度算出部191b基于由光電二極管760檢測到的光，算出測定對象氣體的共同 吸收區(qū)域的吸光度。實質(zhì)上，解析部791通過按照吸光度算出程序進行規(guī)定的運算等，起到作為吸光 度算出部791b的功能。吸光度算出部791b從發(fā)光二極管選擇裝置736取得LEDNo.信號，同時，從信號處 理電路780取得受光強度信號。從發(fā)光二極管選擇裝置736取得的LEDNo.信號是表示光電二極管760受到的光 是從第一發(fā)光二極管731a、第二發(fā)光二極管731b、第三發(fā)光二極管731c中的哪一個發(fā)出的 信號，實質(zhì)上是表示光電二極管760受到的光的波段的信息。因此，吸光度算出部791b通過核對LEDNo.信號和受光強度信號，可以特別規(guī)定與 取得的受光強度信號相對應(yīng)的波長(波段)。吸光度算出部791b基于“特別規(guī)定了波長(波段)的受光強度信號”及“基準氣 體的光譜”，分別算出測定對象氣體的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同 吸收區(qū)域的吸光度”、“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度” 及“屬于由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”。更具體而言，吸光度算出部791b根據(jù)與第一發(fā)光二極管731a相對應(yīng)的受光強度 信號，算出“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的受光強度”。另外，吸光度算出部791b根據(jù)與第二發(fā)光二極管731b相對應(yīng)的受光強度信號，算 出“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的受光強度”。另外，吸光度算出部791b根據(jù)與第三發(fā)光二極管731c相對應(yīng)的受光強度信號，算 出“屬于由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的受光強度”。其次，吸光度算出部791b基于算出的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸 收的共同吸收區(qū)域的受光強度”、及“基準氣體的光譜中與屬于由烷烴及烯烴組成的組的化 學物種吸收的共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的波段的光的強度”，算出測定對象氣體的“屬于由烷烴 及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”。同樣地，吸光度算出部791b算出測定對象氣體的“屬于由芳香烴組成的組的化學 物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”、及“屬于由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收 區(qū)域的吸光度”。測定對象氣體的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的 吸光度”、“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”及“屬于由炔 烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”的算出，使用上述數(shù)學式1來進行。另外，吸光度算出部791b基于從修正用信號處理電路785取得的“修正用受光信 號”及預先存儲在存儲部791a中的“修正用受光信號的初期值”，使用下述數(shù)學式2，對使用 上述數(shù)學式1算出的“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光 度”、“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”及“屬于由炔烴組 成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”進行修正。在此，“修正用受光信號的初期值”例如是在對構(gòu)成紅外線照射裝置730的構(gòu)件、修
39正用光電二極管765、修正用信號處理電路785等進行交換、清掃、修理等維護后立即進行 修正用受光信號的獲取而得到的值。[數(shù)學式2] 在數(shù)學式2中，(An) c是指修正后的吸光度，An是指修正前的吸光度(利用數(shù)學式 1算出的吸光度)。另外，(Ic)n是指由修正受光信號求得的受光強度，((Ichh是指由修正受光信號 的初期值求得的受光強度。通過使用上述數(shù)學式2修正吸光度，可以防止由于構(gòu)成紅外線照射裝置730的構(gòu) 件劣化等原因?qū)е碌墓饬孔兓a(chǎn)生的烴濃度測定的精度降低。濃度算出部791c基于由吸光度算出部791b算出的“屬于由烷烴及烯烴組成的組 的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”算出“屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種 的濃度之和”，基于“屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”算 出“屬于由芳香烴組成的組的化學物種的濃度之和”，基于“屬于由炔烴組成的組的化學物 種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”算出“屬于由炔烴組成的組的化學物種的濃度之和”。實質(zhì)上，解析部791通過按照濃度算出程序進行規(guī)定的運算等，起到作為濃度算 出部791c的功能。需要說明的是，濃度算出部791c的構(gòu)成與圖1所示的濃度算出部191c大致相同， 因此省略說明。如上所述，烴濃度測定裝置700具備紅外線照射裝置730，對測定對象氣體(含有由一種或多種化學物種構(gòu)成的烴 的氣體)照射包含一種或多種化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的波段的光(本實施例的情 況，是換算成波數(shù)為2800CHT1以上3000CHT1以下的波段的光、換算成波數(shù)為3000CHT1以上 3200cm-1以下的波段的光、換算成波數(shù)為3200CHT1以上3400CHT1以下的波段的光中的任一 個)；光電二極管760，檢測由紅外線照射裝置730照射到測定對象氣體上的光；解析裝置790，基于由光電二極管760檢測到的光算出測定對象氣體的共同吸收 區(qū)域的吸光度，基于該吸光度算出測定對象氣體所含的一種或多種化學物種中吸收共同吸 收區(qū)域的波段的光的化學物種(即，屬于與共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種)的濃度 之和。通過這樣構(gòu)成，相對測定對象氣體的濃度及組成變化沒有響應(yīng)延遲，可以進行實 時的烴的濃度測定，可以確保測定的響應(yīng)性。另外，在測定對象氣體的濃度及組成變化時，可以精度良好地算出吸收共同吸收 區(qū)域的光的化學物種(即，屬于與共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種)的濃度之和。另外，烴濃度測定裝置700具備檢測由紅外線照射裝置730產(chǎn)生的光的修正用光 電二極管765，烴濃度測定裝置700的紅外線照射裝置730具有
發(fā)出屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的光的第一發(fā) 光二極管731a，發(fā)出屬于由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的光的第二發(fā)光二 極管731b，發(fā)出屬于由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的光的第三發(fā)光二極 管 731c，將由第一發(fā)光二極管731a發(fā)出的光分離成兩道的第一分波器732a，將由第二發(fā)光二極管731b發(fā)出的光分離成兩道的第二分波器732b，將由第三發(fā)光二極管731c發(fā)出的光分離成兩道的第三分波器732c，將被第一分波器732a分離得到的光中的一道、被第二分波器732b分離得到的光 中的一道、及被第三分波器732c分離得到的光中的一道合并，照射到測定對象氣體上的第 一合波器733a ；將被第一分波器732a分離得到的光中的另一道、被第二分波器732b分離得到的 光中的另一道、及被第三分波器732c分離得到的光中的另一道合并，照射到修正用光電二 極管765上的第二合波器733b ；控制第一發(fā)光二極管731a發(fā)出的光的強度的第一發(fā)光二極管控制裝置735a ；控制第二發(fā)光二極管731b發(fā)出的光的強度的第二發(fā)光二極管控制裝置735b ；控制第三發(fā)光二極管735c發(fā)出的光的強度的第三發(fā)光二極管控制裝置735c ；和選擇三個發(fā)光二極管控制裝置(第一發(fā)光二極管控制裝置735a、第二發(fā)光二極管 控制裝置735b、第三發(fā)光二極管控制裝置735c)中的哪一個工作的發(fā)光二極管選擇裝置 736 ；烴濃度測定裝置700的解析裝置790基于由修正用光電二極管765檢測到的光的 強度，對由光電二極管760檢測到的光的強度進行修正。通過這樣構(gòu)成，可以對紅外線照射裝置730全部賦予“選擇照射的光的波段的功 能”、“使照射的光的強度調(diào)制的功能”、及“監(jiān)控光源的光量的功能”，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型 化。下面，使用圖12對本發(fā)明所述的烴濃度測定方法的一種實施方式進行說明。本發(fā)明所述的烴濃度測定方法的一種實施方式是使用烴濃度測定裝置100對測 定對象氣體中含有的烴的濃度進行測定的方法，如圖12所示，主要具有照射及檢測工序 S1100、解析工序S1200。照射及檢測工序S1100是對測定對象氣體照射包含屬于(a)由烷烴及烯烴組成的 組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域、屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸 收區(qū)域及屬于(c)由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的波段的光，同時，檢 測照射到測定對象氣體上的光的工序。在照射及檢測工序S1100中，紅外線照射裝置130對導入到氣體導入容器121的 內(nèi)部空間121a的測定對象氣體照射包含屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收 的共同吸收區(qū)域、屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域及屬于(c) 由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的波段的光。另外，在照射及檢測工序S1100中，線型傳感器160檢測由紅外線照射裝置130照
41射到測定對象氣體上的光。照射及檢測工序S1100結(jié)束后，轉(zhuǎn)移到解析工序S1200。解析工序S1200是基于照射及檢測工序S1100中檢測到的光，算出屬于(a)由烷 烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域、屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物 種吸收的共同吸收區(qū)域及屬于(c)由炔烴組成的組中的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域各 自的吸光度，基于該吸光度算出(1)屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種的濃度之和、 (2)屬于由芳香烴組成的組的化學物種的濃度之和及(3)屬于由炔烴組成的組的化學物種 的濃度之和的工序。在解析工序S1200中，吸光度算出部191b基于由線型傳感器160檢測到的光，算 出屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域、屬于(b)由芳香烴組 成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域及屬于(c)由炔烴組成的組的化學物種吸收的共 同吸收區(qū)域各自的吸光度。此外，在解析工序S1200中，濃度算出部191c基于由吸光度算出部191b算出的 “屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”算出“屬于由 烷烴及烯烴組成的組的化學物種的濃度之和”，基于“屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物 種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”算出“屬于由芳香烴組成的組的化學物種的濃度之和”， 基于“屬于(c)由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的吸光度”算出“屬于由炔 烴組成的組的化學物種的濃度之和”。如上所述，本發(fā)明所述的烴濃度測定方法的一種實施方式具備照射及檢測工序S1100，對測定氣體照射包含屬于(a)由烷烴及烯烴組成的組的 化學物種吸收的共同吸收區(qū)域、屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū) 域及屬于(c)由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的波段的光，同時，檢測照 射到測定對象氣體上的光；解析工序S1200，基于照射及檢測工序S1100中檢測到的光，算出屬于(a)由烷烴 及烯烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域、屬于(b)由芳香烴組成的組的化學物種 吸收的共同吸收區(qū)域及屬于(c)由炔烴組成的組的化學物種吸收的共同吸收區(qū)域各自的 吸光度，根據(jù)該吸光度算出(1)屬于由烷烴及烯烴組成的組的化學物種的濃度之和、(2)屬 于由芳香烴組成的組的化學物種的濃度之和及(3)屬于由炔烴組成的組的化學物種的濃 度之和。通過這樣構(gòu)成，相對測定對象氣體的濃度及組成變化沒有響應(yīng)延遲，可以進行實 時的烴的濃度測定，可以確保測定的響應(yīng)性。另外，測定對象氣體的濃度及組成發(fā)生變化時，可以精度良好地計算出吸收共同 吸收區(qū)域的光的化學物種(即，屬于與共同吸收區(qū)域相對應(yīng)的組的化學物種)的濃度之和。需要說明的是，本實施例中，設(shè)為如下構(gòu)成，S卩，算出(a)由烷烴及烯烴組成的組、 (b)由芳香烴組成的組、(c)由炔烴組成的組各自的化學物種的濃度之和，同時，算出總烴 濃度作為這些計算結(jié)果之和，但本發(fā)明不限于此，也可以設(shè)為如下構(gòu)成對測定對象氣體照 射包含與(a)由烷烴及烯烴組成的組、(b)由芳香烴組成的組、(c)由炔烴組成的組中的一 部分組相對應(yīng)的吸收區(qū)域的波長的光，基于檢測到的光在該吸收區(qū)域的吸光度，只算出屬 于相對應(yīng)的組的化學物種的濃度之和。
42
此外，本發(fā)明所述的烴濃度測定方法的一種實施方式中的共同吸收區(qū)域分別包含 與(a)由烷烴及烯烴組成的化學物種的組、(b)由芳香烴組成的化學物種的組及(c)由炔 烴組成的化學物種的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長。通過這樣構(gòu)成，可以響應(yīng)性良好且精度良好地測定屬于上述各組的化學物種的濃 度之和。需要說明的是，在本實施例中，設(shè)為對測定對象氣體照射全部包含與三個組相對 應(yīng)的吸收區(qū)域的波段的光的構(gòu)成，但本發(fā)明不限于此，也可以設(shè)為對測定對象氣體照射包 含與上述三個組中的任意一個或任意兩個組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長的光，測定 屬于相對應(yīng)的組的化學物種的濃度之和。另外，本發(fā)明所述的烴濃度測定方法的一種實施方式是與(a)由烷烴及烯烴組成的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為 2800cm-1 以上 3000cm-1 以下，與(b)由芳香烴組成的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為 3000cm-1 以上 3200cm-1 以下，與(c)由炔烴組成的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為3200CHT1 以上3400cm"1以下。通過這樣構(gòu)成，可以響應(yīng)性良好且精度良好地測定屬于上述各組的化學物種的濃 度之和。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明可以適用于對氣體中所含烴的濃度進行測定的技術(shù)，特別適合于氣體中所 含烴的濃度和組成發(fā)生變化時的烴濃度測定技術(shù)。
4權(quán)利要求
一種烴濃度測定裝置，具備照射部，對含有由一種或多種化學物種構(gòu)成的烴的氣體照射包含所述一種或多種化學物種的共同吸收區(qū)域的波段的光；檢測部，檢測由所述照射部照射到所述氣體上的光；解析部，基于由所述檢測部檢測到的光算出所述共同吸收區(qū)域的吸光度，基于該吸光度算出吸收所述共同吸收區(qū)域的波段的光的化學物種的濃度之和。
2.如權(quán)利要求1所述的烴濃度測定裝置，其中，所述共同吸收區(qū)域包含與由烷烴及烯 烴組成的組、由芳香烴組成的組、由炔烴組成的組中的至少一組的C-H伸縮振動模式相對 應(yīng)的波長。
3.如權(quán)利要求2所述的烴濃度測定裝置，其中，與所述由烷烴及烯烴組成的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為 2800cm-1 以上 3000CHT1 以下，與所述由芳香烴組成的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為3000cm-1 以上3200CHT1以下，與所述由炔烴組成的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為3200cm—1以 上3400CHT1以下。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的烴濃度測定裝置，具備氣體導入部，所述氣體導入 部具有氣體導入容器，設(shè)置在由所述照射部照射并由所述檢測部檢測的光的光路中途部，具 有能夠?qū)胨龊杏梢环N或多種化學物種構(gòu)成的烴的氣體的內(nèi)部空間；照射側(cè)窗，設(shè)置于所述氣體導入容器，使由所述照射部照射的光透過并導入所述內(nèi)部 空間；檢測側(cè)窗，設(shè)置于所述氣體導入容器，使從所述照射側(cè)窗導入所述內(nèi)部空間的光透過 并導向外部。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項所述的烴濃度測定裝置，具備斬光部，配置在所述照射部和所述含有由一種或多種化學物種構(gòu)成的烴的氣體之間， 交替切換來自所述照射部的光照射到所述氣體上的狀態(tài)和不照射到所述氣體上的狀態(tài)；信號處理電路，基于表示所述斬光部的切換操作的信號及由所述檢測部檢測到的光， 除去由所述檢測部檢測到的光中所含的噪聲成分。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項所述的烴濃度測定裝置，其中，所述檢測部為光學檢測器，具備將照射到所述含有由一種或多種化學物種構(gòu)成的烴的氣體上的光按各波長進行 分光并照射到所述光學檢測器的分光部。
7.—種烴濃度測定方法，具備照射及檢測工序，對含有由一種或多種化學物種構(gòu)成的烴的氣體照射包含所述一種或 多種化學物種的共同吸收區(qū)域的波段的光，并檢測照射到所述氣體上的光；解析工序，基于在所述照射及檢測工序中檢測到的光算出所述共同吸收區(qū)域的吸光 度，基于該吸光度算出吸收所述共同吸收區(qū)域的波段的光的化學物種的濃度之和。
8.如權(quán)利要求7所述的烴濃度測定方法，其中，所述共同吸收區(qū)域包含與由烷烴及烯烴組成的組、由芳香烴組成的組、由炔烴組成的組中的至少一組的C-H伸縮振動模式相對 應(yīng)的波長。
9.如權(quán)利要求8所述的烴濃度測定方法，其中，與所述由烷烴及烯烴組成的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為 2800cm-1 以上 3000CHT1 以下，與所述由芳香烴組成的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為3000cm-1 以上3200CHT1以下，與所述由炔烴組成的組的C-H伸縮振動模式相對應(yīng)的波長換算成波數(shù)，為3200CHT1以 上3400CHT1以下。
全文摘要
本發(fā)明提供即使成為測定對象的氣體中所含烴的濃度及組成變化時也能夠響應(yīng)性良好且精度良好地測定烴濃度的烴濃度測定裝置及烴濃度測定方法。由紅外線照射裝置(130)對測定對象氣體照射包含一種或多種化學物種吸收的共同吸收區(qū)域的波段的光，用線型傳感器(160)對照射到測定對象氣體上的光進行檢測，基于檢測到的光，用解析裝置(190)算出測定對象氣體的共同吸收區(qū)域的吸光度，用解析裝置(190)、基于該吸光度算出測定對象氣體所含的一種或多種化學物種中吸收共同吸收區(qū)域的波段的光的化學物種的濃度之和。
文檔編號G01N21/35GK101855537SQ20088011528
公開日2010年10月6日 申請日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日
發(fā)明者岡田貴弘, 大嶋文子, 山本正美, 山蔭正裕, 巖瀨倫保, 松本清市, 深田圣, 牟田研二, 田浦昌純, 秋濱一弘, 立花重信, 粟屋伊智郎, 藤川武敏 申請人:豐田自動車株式會社;三菱重工業(yè)株式會社