(57)【要約】【課題】分析対象ガスの温度、濃度および圧力の変動が時々刻々と変化する環境下であっても、分析対象ガスの濃度および温度を精度良く計測することができるガス分析装置を提供する。【解決手段】ガス分析装置１Ａは制御部２０Ａを備える。制御部２０Ａは、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３の各々について、当該レーザ光源ペアの２つのレーザ光源の各々について検出した２ｆピーク値の比と圧力値Ｐとに基づいて、分析対象ガスの温度値および濃度値を算出する。制御部２０Ａは、選択部２５Ａは、検出される２ｆピーク値のノイズ成分に基づいて、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３の各々についての計測誤差を算出し、計測誤差が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。制御部２０Ａは、選択ペアについて算出した温度値および濃度値を計測結果として出力する。【選択図】図１
2020067424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析対象ガスの温度と濃度とを計測するガス分析装置であって、
互いに異なる波長のレーザ光を照射する３つ以上のレーザ光源と、
前記３つ以上のレーザ光源の各々について、当該レーザ光源から照射されたレーザ光の前記分析対象ガスによる吸光情報を検出するための検出部とを備え、
前記吸光情報は、透過率、吸光度、２ｆピーク値、透過率スペクトル、および透過率スペクトルから算出される値のいずれかであり、
前記ガス分析装置は、さらに、
前記分析対象ガスの圧力値を計測するための圧力センサと、
前記３つ以上のレーザ光源のうちの２つ以上のレーザ光源ペアの各々について、当該レーザ光源ペアの一方のレーザ光源について前記検出部が検出した第１吸光情報および他方のレーザ光源について前記検出部が検出した第２吸光情報の少なくとも一方と、前記第１吸光情報と前記第２吸光情報との比と、前記圧力値とに基づいて、前記分析対象ガスの温度値および濃度値を算出する演算部と、
前記２つ以上のレーザ光源ペアの中から選択ペアを選択する選択部と、
前記選択ペアについて前記演算部が算出した温度値および濃度値を計測結果として出力する出力部とを備え、
前記選択部は、前記３つ以上のレーザ光源の各々について前記検出部により検出される前記吸光情報のノイズ成分に基づいて、前記２つ以上のレーザ光源ペアの各々について、前記演算部により算出された温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差を算出し、算出した計測誤差が最小のレーザ光源ペアを前記選択ペアとして選択する、ガス分析装置。
【請求項２】
分析対象ガスの温度と濃度とを計測するガス分析装置であって、
互いに異なる波長のレーザ光を照射する３つ以上のレーザ光源と、
前記３つ以上のレーザ光源の各々について、当該レーザ光源から照射されたレーザ光の前記分析対象ガスによる吸光情報を検出するための検出部とを備え、
前記吸光情報は、透過率、吸光度、２ｆピーク値、透過率スペクトル、および透過率スペクトルから算出される値のいずれかであり、
前記ガス分析装置は、さらに、
前記分析対象ガスの圧力値を計測するための圧力センサと、
前記３つ以上のレーザ光源のうちの２つ以上のレーザ光源ペアの中から選択ペアを選択する選択部と、
前記選択ペアに含まれる一方のレーザ光源について前記検出部が検出した第１吸光情報および他方のレーザ光源について前記検出部が検出した第２吸光情報の少なくとも一方と、前記第１吸光情報と前記第２吸光情報との比と、前記圧力値とに基づいて、前記分析対象ガスの温度値および濃度値を算出する演算部と、
前記演算部が算出した温度値および濃度値を計測結果として出力する出力部とを備え、
前記選択部は、前記２つ以上のレーザ光源ペアのうち、前記出力部が前回出力した計測結果で示される温度値および濃度値と前記圧力センサが前回計測した圧力値とで示される環境下での温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差が最小のレーザ光源ペアを前記選択ペアとして選択する、ガス分析装置。
【請求項３】
前記選択部は、前記検出部が検出する前記吸光情報のノイズ成分に基づいて、前記２つ以上のレーザ光源ペアの各々について前記計測誤差を算出する、請求項２に記載のガス分析装置。
【請求項４】
圧力値、温度値および濃度値と、前記計測誤差が最小のレーザ光源ペアとを対応付けた選択マップを記憶する記憶部をさらに備え、
前記選択部は、前記出力部が前回出力した計測結果で示される温度値および濃度値と前記圧力センサが前回計測した圧力値とに対応するレーザ光源ペアを前記選択マップから特定し、特定したレーザ光源ペアを前記選択ペアとして選択する、請求項２に記載のガス分析装置。
【請求項５】
前記分析対象ガスの温度を計測する温度センサと、
前記分析対象ガスの濃度を計測する濃度センサとをさらに備え、
前記出力部は、所定の計測間隔で計測結果を順次出力し、
前記出力部は、１回目の計測時には、前記温度センサによって計測された温度値と、前記濃度センサによって計測された濃度値と、前記圧力センサによって計測された圧力値とを計測結果として出力し、
前記出力部は、２回目以降の計測時には、前記演算部が算出した温度値および濃度値を計測結果として出力する、請求項３または４に記載のガス分析装置。
【請求項６】
前記出力部は、所定の計測間隔で計測結果を順次出力し、
前記選択部は、１回目の計測時に、予め定められたレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する、請求項３または４に記載のガス分析装置。
【請求項７】
前記選択部は、前記出力部が前回出力した計測結果で示される温度値および濃度値と前記圧力センサが前回計測した圧力値とに対応する複数のレーザ光源ペアを前記選択マップから特定し、特定したレーザ光源ペアを前記選択ペアとして選択し、
前記出力部は、前記複数のレーザ光源ペアの各々に対して前記演算部が算出した温度値および濃度値から補間演算により得られた値を前記計測結果として出力する、請求項４に記載のガス分析装置。
【請求項８】
分析対象ガスの温度と濃度とを計測するガス分析装置であって、
互いに異なる波長のレーザ光を照射する２つ以上のレーザ光源と、
前記２つ以上のレーザ光源の各々について、当該レーザ光源から照射されたレーザ光の前記分析対象ガスによる吸収スペクトルを検出する検出部と、
前記２つ以上のレーザ光源の各々について、前記吸収スペクトルに基づいて、前記分析対象ガスの温度値および濃度値を算出する演算部と、
前記２つ以上のレーザ光源の中から選択光源を選択する選択部と、
前記選択光源について前記演算部が算出した温度値および濃度値を計測結果として出力する出力部とを備え、
前記選択部は、前記２つ以上のレーザ光源の各々について前記検出部により検出される吸光スペクトルのノイズ成分に基づいて、前記２つ以上のレーザ光源の各々について、前記演算部により算出された温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差を算出し、算出した計測誤差が最小のレーザ光源を前記選択光源として選択する、ガス分析装置。
【請求項９】
分析対象ガスの温度と濃度とを計測するガス分析装置であって、
互いに異なる波長のレーザ光を照射する２つ以上のレーザ光源と、
前記２つ以上のレーザ光源の各々について、当該レーザ光源から照射されたレーザ光の前記分析対象ガスによる吸収スペクトルを検出する検出部と、
前記２つ以上のレーザ光源の中から選択光源を選択する選択部と、
前記選択光源について検出された前記吸収スペクトルに基づいて、前記分析対象ガスの温度値、濃度値および圧力値を算出する演算部と、
前記演算部が算出した温度値、濃度値および圧力値を計測結果として出力する出力部とを備え、
前記選択部は、前記２つ以上のレーザ光源のうち、前記出力部が前回出力した計測結果で示される温度値、濃度値および圧力値で示される環境下での温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差が最小のレーザ光源を前記選択光源として選択する、ガス分析装置。
【請求項１０】
前記選択部は、前記検出部が検出する吸光スペクトルのノイズ成分に基づいて、前記２つ以上のレーザ光源の各々について前記計測誤差を算出する、請求項９に記載のガス分析装置。
【請求項１１】
圧力値、温度値および濃度値と、前記計測誤差が最小のレーザ光源とを対応付けた選択マップを記憶する記憶部をさらに備え、
前記選択部は、前記出力部が前回出力した計測結果で示される温度値、濃度値および圧力値に対応するレーザ光源を前記選択マップから特定し、特定したレーザ光源を前記選択光源として選択する、請求項９に記載のガス分析装置。
【請求項１２】
前記分析対象ガスの温度を計測する温度センサと、
前記分析対象ガスの濃度を計測する濃度センサと、
前記分析対象ガスの圧力を計測する圧力センサとをさらに備え、
前記出力部は、所定の計測間隔で計測結果を順次出力し、
前記出力部は、１回目の計測時には、前記温度センサによって計測された温度値と、前記濃度センサによって計測された濃度値と、前記圧力センサによって計測された圧力値とを計測結果として出力し、
前記出力部は、２回目以降の計測時には、前記演算部が算出した温度値、濃度値および圧力値を計測結果として出力する、請求項１０または１１に記載のガス分析装置。
【請求項１３】
前記出力部は、所定の計測間隔で計測結果を順次出力し、
前記選択部は、１回目の計測時に、予め定められたレーザ光源を選択光源として選択する、請求項１０または１１に記載のガス分析装置。
【請求項１４】
前記選択部は、前記出力部が前回出力した計測結果で示される温度値、濃度値および圧力値に対応する複数のレーザ光源を前記選択マップから特定し、特定したレーザ光源を前記選択光源として選択し、
前記出力部は、前記複数のレーザ光源の各々に対して前記演算部が算出した温度値、濃度値および圧力値から補間演算により得られた値を前記計測結果として出力する、請求項１１に記載のガス分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いたガス分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関からの排ガス中に含まれる炭化水素や水分などの分析対象ガスの濃度を計測するガス分析装置が知られている。ガス分析装置は、特定の波長を有するレーザ光を分析対象ガスに照射し、分析対象ガスによるレーザ光の吸収スペクトルに基づいて、分析対象ガスの濃度を検出する。「R. T. Ku, E. D. Hinkley and J. O. Sample “Long-path Monitoring of Atmospheric Carbon Monoxidewith Tunable Diode Laser System”, Appl. Opt., 14, 854-861 (1975)」（非特許文献１）には、波長可変半導体レーザ吸収分光法（ＴＤＬＡＳ（Tunable  Diode  Laser  Absorption  Spectroscopy））を用いたガス分析方法が開示されている。
【０００３】
ところで、分析対象ガスによるレーザ光の吸収スペクトルは、分析対象ガスの濃度だけでなく温度および圧力の影響も受ける。温度および圧力の影響の程度は、レーザ光の波長によって異なる。そこで、「Jonathan T.C. Liu "Near-infrared diode laser absorption diagnostics for temperature and species in engines" High Temperature Gasdynamics Laboratory Department of Mechanical Engineering Stanford University, Stanford, California, October 2004」（非特許文献２）には、高温時、低温時、高圧時、低圧時に応じて、複数のレーザ光の中から最適なレーザ光を選択することが検討されている。
【０００４】
特開２０１３−６１３５８号公報（特許文献１）には、分析対象ガスの濃度に応じて温度の測定方式を切り替え、測定した温度に応じて吸収スペクトルを補正する技術が開示されている。具体的には、分析対象ガスが低濃度であるときには、熱電対のような温度センサを用いて温度を測定し、分析対象ガスが高濃度であるときには、吸収スペクトルから温度を算出する。特許第５９８３７７９号公報（特許文献２）には、演算処理により取得された２ｆ信号を用いてガス濃度を決定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−６１３５８号公報
【特許文献２】特許第５９８３７７９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】R. T. Ku, E. D. Hinkley and J. O. Sample “Long-path Monitoring of Atmospheric Carbon Monoxidewith Tunable Diode Laser System”, Appl. Opt., 14, 854-861 (1975)
【非特許文献２】Jonathan T.C. Liu "Near-infrared diode laser absorption diagnostics for temperature and species in engines" High Temperature Gasdynamics Laboratory Department of Mechanical Engineering Stanford University, Stanford, California, October 2004
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
内燃機関の排ガスでは、分析対象ガスの温度、濃度および圧力は時々刻々と変化する。しかしながら、非特許文献２には、このように温度、濃度および圧力が連続して変化するような環境におけるレーザの選択手法について考慮されていない。そのため、複数のレーザ光の中から、計測時の環境に応じた最適なレーザ光を適宜選択することができず、分析対象ガスの濃度、温度および圧力を精度良く計測することができない。
【０００８】
また、特許文献１では、低濃度であるとき、熱電対のような温度センサによって温度を測定する。しかしながら、熱電対の応答時間は長く、分析対象ガスの温度、濃度および圧力が時々刻々と変化する環境下では、分析対象ガスの濃度、温度および圧力を精度良く計測することができない。
【０００９】
本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、分析対象ガスの温度、濃度および圧力の変動が時々刻々と変化する環境下であっても、分析対象ガスの濃度および温度を精度良く計測することができるガス分析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示のある局面に係るガス分析装置は、分析対象ガスの温度と濃度とを計測する。ガス分析装置は、互いに異なる波長のレーザ光を照射する３つ以上のレーザ光源と、３つ以上のレーザ光源の各々について、当該レーザ光源から照射されたレーザ光の分析対象ガスによる吸光情報を検出するための検出部と、分析対象ガスの圧力値を計測するための圧力センサと、演算部と、選択部と、出力部とを備える。吸光情報は、透過率、吸光度、２ｆピーク値、透過率スペクトル、および透過率スペクトルから算出される値のいずれかである。演算部は、３つ以上のレーザ光源のうちの２つ以上のレーザ光源ペアの各々について、当該レーザ光源ペアの一方のレーザ光源について検出部が検出した第１吸光情報および他方のレーザ光源について検出部が検出した第２吸光情報の少なくとも一方と、第１吸光情報と第２吸光情報との比と、圧力値とに基づいて、分析対象ガスの温度値および濃度値を算出する。選択部は、２つ以上のレーザ光源ペアの中から選択ペアを選択する。出力部は、選択ペアについて演算部が算出した温度値および濃度値を計測結果として出力する。選択部は、３つ以上のレーザ光源の各々について検出部により検出される吸光情報のノイズ成分に基づいて、２つ以上のレーザ光源ペアの各々について、演算部により算出された温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差を算出し、算出した計測誤差が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。
【００１１】
上記の構成によれば、２つ以上のレーザ光源ペアの各々について算出された温度値および濃度値のうち、計測誤差の小さい温度値および濃度値が計測結果として出力される。これにより、分析対象ガスの温度、濃度および圧力の変動が時々刻々と変化する環境下であっても、分析対象ガスの濃度および温度を精度良く計測することができる。
【００１２】
本開示の別の局面に係るガス分析装置は、分析対象ガスの温度と濃度とを計測する。ガス分析装置は、互いに異なる波長のレーザ光を照射する３つ以上のレーザ光源と、３つ以上のレーザ光源の各々について、当該レーザ光源から照射されたレーザ光の分析対象ガスによる吸光情報を検出するための検出部と、分析対象ガスの圧力値を計測するための圧力センサと、選択部と、演算部と、出力部とを備える。吸光情報は、透過率、吸光度、２ｆピーク値、透過率スペクトル、および透過率スペクトルから算出される値のいずれかである。選択部は、３つ以上のレーザ光源のうちの２つ以上のレーザ光源ペアの中から選択ペアを選択する。演算部は、選択ペアに含まれる一方のレーザ光源について検出部が検出した第１吸光情報および他方のレーザ光源について検出部が検出した第２吸光情報の少なくとも一方と、第１吸光情報と第２吸光情報との比と、圧力値とに基づいて、分析対象ガスの温度値および濃度値を算出する。出力部は、演算部が算出した温度値および濃度値を計測結果として出力する。選択部は、２つ以上のレーザ光源ペアのうち、出力部が前回出力した計測結果で示される温度値および濃度値と圧力センサが前回計測した圧力値とで示される環境下での温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。
【００１３】
分析対象ガスの温度、濃度および圧力の変動が時々刻々と変化する環境下であっても、計測間隔を十分に短く設定すれば、前回の計測結果からの変化は小さい。そのため、前回の計測結果で示される温度値および濃度値と前回計測された圧力値とで示される環境下での計測誤差が最小のレーザ光源ペアが選択ペアとして選択されることにより、計測誤差の小さい温度値および濃度値が計測結果として出力される。これにより、分析対象ガスの温度、濃度および圧力の変動が時々刻々と変化する環境下であっても、分析対象ガスの濃度および温度を精度良く計測することができる。
【００１４】
好ましくは、選択部は、検出部が検出する吸光情報のノイズ成分に基づいて、２つ以上のレーザ光源ペアの各々について計測誤差を算出する。
【００１５】
上記の構成によれば、吸光情報のノイズ成分に起因する計測誤差の小さいレーザ光源ペアを選択ペアとして選択することができる。
【００１６】
好ましくは、ガス分析装置は、圧力値、温度値および濃度値と、計測誤差が最小のレーザ光源ペアとを対応付けた選択マップを記憶する記憶部をさらに備える。選択部は、出力部が前回出力した計測結果で示される温度値および濃度値と圧力センサが前回計測した圧力値とに対応するレーザ光源ペアを選択マップから特定し、特定したレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。
【００１７】
上記の構成によれば、選択マップを予め記憶しておくことにより、選択部による選択ペアの選択処理に要する負荷を低減することができる。
【００１８】
好ましくは、ガス分析装置は、分析対象ガスの温度を計測する温度センサと、分析対象ガスの濃度を計測する濃度センサとをさらに備える。出力部は、所定の計測間隔で計測結果を順次出力する。出力部は、１回目の計測時には、温度センサによって計測された温度値と、濃度センサによって計測された濃度値と、圧力センサによって計測された圧力値とを計測結果として出力する。出力部は、２回目以降の計測時には、演算部が算出した温度値および濃度値を計測結果として出力する。
【００１９】
測定開始時には、分析対象ガスの環境が安定していることが多い。そのため、１回目の計測時には、応答時間の長い温度センサおよび濃度センサを用いても、分析対象ガスの温度および濃度を精度良く計測することができる。
【００２０】
好ましくは、出力部は、所定の計測間隔で計測結果を順次出力する。選択部は、１回目の計測時に、予め定められたレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。
【００２１】
測定開始時には、分析対象ガスの環境が所定範囲で安定していることが多い。この場合には、当該所定範囲の環境下での計測誤差の小さいレーザ光源ペアを予め定めておくことにより、１回目の温度および濃度を精度良く計測することができる。
【００２２】
好ましくは、選択部は、出力部が前回出力した計測結果で示される温度値および濃度値と圧力センサが前回計測した圧力値とに対応する複数のレーザ光源ペアを選択マップから特定し、特定したレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。出力部は、複数のレーザ光源ペアの各々に対して演算部が算出した温度値および濃度値から補間演算により得られた値を計測結果として出力する。
【００２３】
上記の構成によれば、前回計測された温度値、濃度値および圧力値と、選択マップの温度値、濃度値および圧力値とがずれていたとしても、分析対象ガスの温度および濃度を精度良く計測することができる。
【００２４】
本開示の別の局面に係るガス分析装置は、分析対象ガスの温度と濃度とを計測する。ガス分析装置は、互いに異なる波長のレーザ光を照射する２つ以上のレーザ光源と、２つ以上のレーザ光源の各々について、当該レーザ光源から照射されたレーザ光の分析対象ガスによる吸収スペクトルを検出する検出部と、演算部と、選択部と、出力部とを備える。演算部は、２つ以上のレーザ光源の各々について、吸収スペクトルに基づいて、分析対象ガスの温度値および濃度値を算出する。選択部は、２つ以上のレーザ光源の中から選択光源を選択する。出力部は、選択光源について演算部が算出した温度値および濃度値を計測結果として出力する。選択部は、２つ以上のレーザ光源の各々について検出部により検出される吸光スペクトルのノイズ成分に基づいて、２つ以上のレーザ光源の各々について、演算部により算出された温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差を算出し、算出した計測誤差が最小のレーザ光源を選択光源として選択する。
【００２５】
上記の構成によれば、２つ以上のレーザ光源の各々について算出された温度値および濃度値のうち、計測誤差の小さい温度値および濃度値が計測結果として出力される。これにより、分析対象ガスの温度、濃度および圧力の変動が時々刻々と変化する環境下であっても、分析対象ガスの濃度および温度を精度良く計測することができる。
【００２６】
本開示の別の局面に係るガス分析装置は、分析対象ガスの温度と濃度とを計測する。ガス分析装置は、互いに異なる波長のレーザ光を照射する２つ以上のレーザ光源と、２つ以上のレーザ光源の各々について、当該レーザ光源から照射されたレーザ光の分析対象ガスによる吸収スペクトルを検出する検出部と、選択部と、演算部と、出力部とを備える。選択部は、２つ以上のレーザ光源の中から選択光源を選択する。演算部は、選択光源について検出された吸収スペクトルに基づいて、分析対象ガスの温度値、濃度値および圧力値を算出する。出力部は、演算部が算出した温度値、濃度値および圧力値を計測結果として出力する。選択部は、２つ以上のレーザ光源のうち、出力部が前回出力した計測結果で示される温度値、濃度値および圧力値で示される環境下での温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差が最小のレーザ光源を選択光源として選択する。
【００２７】
分析対象ガスの温度、濃度および圧力の変動が時々刻々と変化する環境下であっても、計測間隔を十分に短く設定すれば、前回の計測結果からの変化は小さい。そのため、前回の計測結果で示される温度値、濃度値および圧力値で示される環境下での計測誤差が最小のレーザ光源が選択光源として選択されることにより、計測誤差の小さい温度値、濃度値および圧力値が計測結果として出力される。これにより、分析対象ガスの温度、濃度および圧力の変動が時々刻々と変化する環境下であっても、分析対象ガスの濃度および温度を精度良く計測することができる。
【００２８】
好ましくは、選択部は、検出部が検出する吸光スペクトルのノイズ成分に基づいて、２つ以上のレーザ光源の各々について計測誤差を算出する。
【００２９】
上記の構成によれば、吸光スペクトルのノイズ成分に起因する計測誤差の小さいレーザ光源を選択光源として選択することができる。
【００３０】
好ましくは、ガス分析装置は、圧力値、温度値および濃度値と、計測誤差が最小のレーザ光源とを対応付けた選択マップを記憶する記憶部をさらに備える。選択部は、出力部が前回出力した計測結果で示される温度値、濃度値および圧力値に対応するレーザ光源を選択マップから特定し、特定したレーザ光源を選択光源として選択する。
【００３１】
上記の構成によれば、選択マップを予め記憶しておくことにより、選択部による選択光源の選択処理に要する負荷を低減することができる。
【００３２】
好ましくは、ガス分析装置は、分析対象ガスの温度を計測する温度センサと、分析対象ガスの濃度を計測する濃度センサと、分析対象ガスの圧力を計測する圧力センサとをさらに備える。出力部は、所定の計測間隔で計測結果を順次出力する。出力部は、１回目の計測時には、温度センサによって計測された温度値と、濃度センサによって計測された濃度値と、圧力センサによって計測された圧力値とを計測結果として出力する。出力部は、２回目以降の計測時には、演算部が算出した温度値、濃度値および圧力値を計測結果として出力する。
【００３３】
測定開始時には、分析対象ガスの環境が安定していることが多い。そのため、１回目の計測時には、応答時間の長い温度センサおよび濃度センサを用いても、分析対象ガスの温度および濃度を精度良く計測することができる。
【００３４】
好ましくは、出力部は、所定の計測間隔で計測結果を順次出力する。選択部は、１回目の計測時に、予め定められたレーザ光源を選択光源として選択する。
【００３５】
測定開始時には、分析対象ガスの環境が所定範囲で安定していることが多い。この場合には、当該所定範囲の環境下での計測誤差の小さいレーザ光源を予め定めておくことにより、１回目の温度および濃度を精度良く計測することができる。
【００３６】
好ましくは、選択部は、出力部が前回出力した計測結果で示される温度値、濃度値および圧力値に対応する複数のレーザ光源を選択マップから特定し、特定したレーザ光源を選択光源として選択する。出力部は、複数のレーザ光源の各々に対して演算部が算出した温度値、濃度値および圧力値から補間演算により得られた値を計測結果として出力する。
【００３７】
上記の構成によれば、前回計測された温度値、濃度値および圧力値と、選択マップの温度値、濃度値および圧力値とがずれていたとしても、分析対象ガスの温度および濃度を精度良く計測することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本開示によれば、分析対象ガスの温度、濃度および圧力の変動が大きい環境であっても、分析対象ガスの濃度および温度を精度良く計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施の形態１に係るガス分析装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】濃度算出マップの一例を示す図である。
【図４】図１に示す制御部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】実施の形態２に係るガス分析装置が備える制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示す制御部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施の形態３に係るガス分析装置を示す概略構成図である。
【図８】図７に示す制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示す制御部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態４に係るガス分析装置が備える制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図１１】選択マップの一例を示す図である。
【図１２】実施の形態５に係るガス分析装置が備える制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示す演算部によって算出された温度値Ｔ１〜Ｔ３と、実際の温度値および圧力値との時間変化を示す図である。
【図１４】図１２に示す出力部から出力される温度値Ｔと、実際の温度値および圧力値との時間変化を示す図である。
【図１５】選択マップの別の例を示す図である。
【図１６】重み係数の決定方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。また、以下で説明する各実施の形態または変形例は、適宜組み合わされてもよい。
【００４１】
＜実施の形態１＞
（ガス分析装置の構成）
図１は、実施の形態１に係るガス分析装置１Ａを示す概略構成図である。ガス分析装置１Ａは、波長可変半導体レーザ吸収分光法（ＴＤＬＡＳ）を用いて、測定室１０内に存在する分析対象ガスを分析する装置である。測定室１０は、たとえば内燃機関の燃焼室である。分析対象ガスは、たとえばＨ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｏ２、ＮＨ３、ＮＯ、ＮＯ２、ＳＯ２、ＨＣｌなどである。
【００４２】
測定室１０内の分析対象ガスの温度、濃度および圧力は、時々刻々と変化する。ガス分析装置１Ａは、所定の計測間隔Δｔ（たとえば５０μ秒）で分析対象ガスの温度、濃度および圧力を計測する。計測間隔Δｔは、分析対象ガスの温度、濃度および圧力の変化を連続的に計測することができるように、測定室１０内の分析対象ガスの温度、濃度および圧力の単位時間当たりの変動量に応じて適宜設定される。
【００４３】
図１に示されるように、ガス分析装置１Ａは、圧力センサ１１と、４つのレーザ照射部１２ａ〜１２ｄと、４つの光ファイバ１３ａ〜１３ｄと、４つのレンズ１４ａ〜１４ｄと、４つのレンズ１５ａ〜１５ｄと、４つの光ファイバ１６ａ〜１６ｄと、４つの受光部１７ａ〜１７ｄと、制御部２０Ａとを備える。
【００４４】
圧力センサ１１は、測定室１０内の分析対象ガスの圧力を計測するセンサである。圧力センサ１１の応答時間は、計測間隔Δｔよりも短く、たとえば１μ秒以下である。圧力センサ１１として、応答時間が計測間隔Δｔよりも短い公知のセンサを用いることができる。圧力センサ１１は、測定した圧力値Ｐを制御部２０Ａに出力する。
【００４５】
レーザ照射部１２ａから出力されたレーザ光１８ａは、光ファイバ１３ａ、レンズ１４ａ、測定室１０、レンズ１５ａおよび光ファイバ１６ａから構成される第１光路を通って、受光部１７ａに入射する。レーザ照射部１２ｂから出力されたレーザ光１８ｂは、光ファイバ１３ｂ、レンズ１４ｂ、測定室１０、レンズ１５ｂおよび光ファイバ１６ｂから構成される第２光路を通って、受光部１７ｂに入射する。レーザ照射部１２ｃから出力されたレーザ光１８ｃは、光ファイバ１３ｃ、レンズ１４ｃ、測定室１０、レンズ１５ｃおよび光ファイバ１６ｃから構成される第３光路を通って、受光部１７ｃに入射する。レーザ照射部１２ｄから出力されたレーザ光１８ｄは、光ファイバ１３ｄ、レンズ１４ｄ、測定室１０、レンズ１５ｄおよび光ファイバ１６ｄから構成される第４光路を通って、受光部１７ｄに入射する。このように、４つのレーザ照射部１２ａ〜１２ｄからそれぞれ出力されるレーザ光は、互いに異なる第１〜第４光路をそれぞれ通る。
【００４６】
レーザ照射部１２ａは、レーザ光源１２１ａと、レンズ１２２と、Ｄ／Ａコンバータ１２３とを含む。
【００４７】
Ｄ／Ａコンバータ１２３は、制御部２０Ａから受けたデジタル形式の駆動信号をアナログ信号に変換する。
【００４８】
レーザ光源１２１ａは、レーザダイオードによって構成される。レーザ光源１２１ａは、Ｄ／Ａコンバータ１２３から出力されるアナログ信号に応じたレーザ光１８ａを発する。レーザ光源１２１ａから出力されるレーザ光１８ａの波長は、Ｄ／Ａコンバータ１２３から出力されるアナログ信号の変調周波数に応じて変調される。レーザ光源１２１ａから出力されるレーザ光１８ａの中心波長λａは、分析対象ガスの吸収波長の１つと一致する。
【００４９】
レンズ１２２は、レーザ光源１２１ａから出力されたレーザ光１８ａを集光し、光ファイバ１３ａに入射させる。
【００５０】
レーザ照射部１２ｂは、レーザ光源１２１ａの代わりにレーザ光源１２１ｂを含む点で、レーザ照射部１２ａと異なる。レーザ照射部１２ｃは、レーザ光源１２１ａの代わりにレーザ光源１２１ｃを含む点で、レーザ照射部１２ａと異なる。レーザ照射部１２ｄは、レーザ光源１２１ａの代わりにレーザ光源１２１ｄを含む点で、レーザ照射部１２ａと異なる。レーザ光源１２１ｂ〜１２１ｄは、レーザ光源１２１ａと同様に、Ｄ／Ａコンバータ１２３から出力されるアナログ信号に応じたレーザ光１８ｂ〜１８ｄをそれぞれ発する。レーザ光源１２１ｂ〜１２１ｄからそれぞれ出力されるレーザ光１８ｂ〜１８ｄの波長は、対応するＤ／Ａコンバータ１２３から出力されるアナログ信号の変調周波数に応じてそれぞれ変調される。レーザ光１８ｂの中心波長λｂと、レーザ光１８ｃの中心波長λｃと、レーザ光１８ｄの中心波長λｄとは、分析対象ガスの吸収波長の１つとそれぞれ一致する。ただし、中心波長λａ，λｂ，λｃ，λｄは互いに異なる。分析対象ガスがＨ２Ｏである場合、中心波長λａ，λｂ，λｃ，λｄは、たとえば、それぞれ１３９２ｎｍ（波数７１８５．６ｃｍ−１）、１３８５ｎｍ（波数７２１９．６ｃｍ−１）、１３７１ｎｍ（波数７２９４．２ｃｍ−１）、１３４３ｎｍ（波数７４４４．４ｃｍ−１）である。
【００５１】
レンズ１４ａ〜１４ｄは、測定室１０の側壁に配置されたコリメートレンズである。レンズ１４ａ〜１４ｄの各々は、対応する光ファイバから入射されるレーザ光を平行光にする。レンズ１４ａ〜１４ｄからの平行光は、測定室１０内を透過する。
【００５２】
レンズ１５ａ〜１５ｄは、測定室１０の側壁に配置された集光レンズである。レンズ１５ａ〜１５ｄの各々は、測定室１０内を透過した、対応するレーザ光を集光し、対応する光ファイバに導く。
【００５３】
受光部１７ａ〜１７ｄの各々は、集光レンズ１７１と、受光素子１７２と、Ａ／Ｄコンバータ１７３とを含む。集光レンズ１７１は、対応する光ファイバからのレーザ光を受光素子１７２に集光するためのレンズである。受光素子１７２は、受光量に応じたアナログ信号を出力する。Ａ／Ｄコンバータ１７３は、受光素子１７２からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、制御部２０Ａに出力する。
【００５４】
制御部２０Ａは、レーザ照射部１２ａ〜１２ｄの各々へ出力するデジタル信号を制御する。さらに、制御部２０Ａは、受光部１７ａ〜１７ｄの各々から出力されるデジタル信号と圧力センサ１１からの圧力値Ｐとに基づいて、測定室１０内の分析対象ガスの濃度および温度を計測し、計測結果である濃度値Ｃおよび温度値Ｔを出力する。
【００５５】
制御部２０Ａは、たとえばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）とによって構成される。なお、これらの部位は、内部バスを介して互いに接続される。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭなどに展開して実行する。ＲＯＭに格納されるプログラムは、制御部２０Ａの処理方法が記されたプログラムである。
【００５６】
（制御部の構成）
図２は、制御部の内部構成を示すブロック図である。図２に示されるように、制御部２０Ａは、駆動部２１と、検出部２２と、記憶部２３Ａと、演算部２４Ａと、選択部２５Ａと、出力部２６Ａとを含む。
【００５７】
駆動部２１は、所定の変調周波数ｆに従って変調された駆動信号をレーザ照射部１２ａ〜１２ｄの各々に出力する。これにより、レーザ照射部１２ａ〜１２ｄから、変調周波数ｆで波長変調されたレーザ光１８ａ〜１８ｄがそれぞれ出力される。
【００５８】
検出部２２は、所定の計測間隔Δｔで、レーザ光１８ａ〜１８ｄの各々の分析対象ガスによる吸光情報を検出する。検出部２２は、受光部１７ａ〜１７ｄからデジタル信号を受ける。受光部１７ａ〜１７ｄの各々から受けるデジタル信号は、透過率スペクトルである。検出部２２は、変調周波数ｆの２倍高調波を参照波として当該デジタル信号を処理することにより、２ｆ信号を得る。
【００５９】
検出部２２は、受光部１７ａ〜１７ｄの各々から出力されるデジタル信号から得た２ｆ信号のピーク値（２ｆピーク値）を吸光情報として検出する。
【００６０】
２ｆピーク値は、分析対象ガスの透過率が１に近い場合、ほぼ吸収スペクトルのピークの吸光度に比例する。２ｆピーク値は、分析対象ガスの濃度だけでなく、分析対象ガスの温度および圧力によっても変化する。そのため、２ｆピーク値を確認することにより、分析対象ガスの温度および濃度を計測することができる。
【００６１】
以下では、受光部１７ａから出力される信号から得られる２ｆピーク値を「２ｆピーク値Ｉ１ａ」とし、受光部１７ｂから出力される信号から得られる２ｆピーク値を「２ｆピーク値Ｉ１ｂ」とし、受光部１７ｃから出力される信号から得られる２ｆピーク値を「２ｆピーク値Ｉ１ｃ」とし、受光部１７ｄから出力される信号から得られる２ｆピーク値を「２ｆピーク値Ｉ１ｄ」とする。
【００６２】
記憶部２３Ａは、４つのノイズ成分Ｎａ〜Ｎｄと、４つの濃度算出マップＭＣａ〜ＭＣｄと、３つの温度算出マップＭＴ１〜ＭＴ３とを記憶する。
【００６３】
ノイズ成分Ｎａ〜Ｎｄは、それぞれ受光部１７ａ〜１７ｄと検出部２２とにおける電気的または光学的な原因によって２ｆ信号に生じるノイズの振れ幅を示し、予め実験により計測され、記憶部２３Ａに格納される。
【００６４】
濃度算出マップＭＣａ〜ＭＣｄは、それぞれレーザ光１８ａ〜１８ｄに対応する。濃度算出マップＭＣａは、ある代表値の濃度における、レーザ光１８ａに応じて検出部２２から出力され得る２ｆピーク値Ｉ０ａと、分析対象ガスの温度と、分析対象ガスの圧力との関係を示すマップである。濃度算出マップＭＣｂは、ある代表値の濃度における、レーザ光１８ｂに応じて検出部２２から出力され得る２ｆピーク値Ｉ０ｂと、分析対象ガスの温度と、分析対象ガスの圧力との関係を示すマップである。濃度算出マップＭＣｃは、ある代表値の濃度における、レーザ光１８ｃに応じて検出部２２から出力され得る２ｆピーク値Ｉ０ｃと、分析対象ガスの温度と、分析対象ガスの圧力との関係を示すマップである。濃度算出マップＭＣｄは、ある代表値の濃度における、レーザ光１８ｄに応じて検出部２２から出力され得る２ｆピーク値Ｉ０ｄと、分析対象ガスの温度と、分析対象ガスの圧力との関係を示すマップである。濃度算出マップＭＣａ〜ＭＣｄは、予め作成され、記憶部２３Ａに格納される。
【００６５】
温度算出マップＭＴ１〜ＭＴ３は、予め定められた３つのレーザ光源ペアのそれぞれに対応する。３つのレーザ光源ペアは、分析対象ガスの種類、レーザ光源１２１ａ〜１２１ｄからそれぞれ照射されるレーザ光１８ａ〜１８ｄの波長、および濃度算出マップＭＣａ〜ＭＣｄに応じて適宜設定される。本実施の形態では、温度算出マップＭＴ１〜ＭＴ３が以下である場合を例にとり説明する。すなわち、温度算出マップＭＴ１は、レーザ光源１２１ａとレーザ光源１２１ｂとのペア（以下、「レーザ光源ペアＰａ１」という）に対応する。温度算出マップＭＴ２は、レーザ光源１２１ｂとレーザ光源１２１ｄとのペア（以下、「レーザ光源ペアＰａ２」という）に対応する。温度算出マップＭＴ３は、レーザ光源１２１ｃとレーザ光源１２１ｄとのペア（以下、「レーザ光源ペアＰａ３」という）に対応する。
【００６６】
温度算出マップＭＴ１は、レーザ光１８ａに応じて検出部２２から出力され得る２ｆピーク値Ｉ０ａとレーザ光１８ｂに応じて検出部２２から出力され得る２ｆピーク値Ｉ０ｂとの比Ｒ０_１と、分析対象ガスの圧力と、分析対象ガスの温度との関係を示すマップである。温度算出マップＭＴ２は、レーザ光１８ｂに応じて検出部２２から出力され得る２ｆピーク値Ｉ０ｂとレーザ光１８ｄに応じて検出部２２から出力され得る２ｆピーク値Ｉ０ｄとの比Ｒ０_２と、分析対象ガスの圧力と、分析対象ガスの温度との関係を示すマップである。温度算出マップＭＴ３は、レーザ光１８ｃに応じて検出部２２から出力され得る２ｆピーク値Ｉ０ｃとレーザ光１８ｄに応じて検出部２２から出力され得る２ｆピーク値Ｉ０ｄとの比Ｒ０_３と、分析対象ガスの圧力と、分析対象ガスの温度との関係を示すマップである。温度算出マップＭＴ１〜ＭＴ３は、濃度算出マップＭＣａ〜ＭＣｄに基づいて予め作成され、記憶部２３Ａに格納される。
【００６７】
演算部２４Ａは、所定の計測間隔Δｔで、分析対象ガスの温度値および濃度値を算出する。演算部２４Ａは、レーザ光源ペアＰａ１に対して、分析対象ガスの温度値Ｔ１および濃度値Ｃ１を算出する。同様に、演算部２４Ａは、レーザ光源ペアＰａ２に対して、分析対象ガスの温度値Ｔ２および濃度値Ｃ２を算出する。同様に、演算部２４Ａは、レーザ光源ペアＰａ３に対して、分析対象ガスの温度値Ｔ３および濃度値Ｃ３を算出する。
【００６８】
選択部２５Ａは、演算部２４Ａによって算出された温度値Ｔ１〜Ｔ３および濃度値Ｃ１〜Ｃ３と圧力値Ｐとに基づいて、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３の中から１つのレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。選択部２５Ａは、選択ペアを示す選択結果情報Ｍを出力部２６Ａに出力する。
【００６９】
出力部２６Ａは、算出した温度値Ｔ１〜Ｔ３および濃度値Ｃ１〜Ｃ３のうち、選択結果情報Ｍによって示される選択ペアに対して算出された温度値および濃度値を、測定結果（温度値Ｔおよび濃度値Ｃ）として出力する。出力部２６Ａは、圧力センサ１１によって計測された圧力値Ｐも測定結果として出力する。
【００７０】
（濃度算出マップ）
図３は、濃度算出マップの一例を示す図である。図３には、Ｈ２Ｏを分析対象ガスとし、Ｈ２Ｏの濃度がある代表値であるときの、波長１３４３ｎｍ（波数７４４４．４ｃｍ−１）のレーザ光に対応する２ｆピーク値と、Ｈ２Ｏの温度と、Ｈ２Ｏの圧力との関係を示す濃度算出マップが示される。
【００７１】
図３に示されるような濃度算出マップにおいて、温度値および圧力値が指定されると、当該温度値および圧力値に対応する２ｆピーク値を導き出すことができる。濃度算出マップから導き出された２ｆピーク値は、濃度が代表値であるときのピーク値である。２ｆピーク値は、透過率が１に近い場合、分析対象ガスの濃度値にほぼ比例する。そのため、検出部２２によって検出された２ｆピーク値と濃度算出マップから導き出された２ｆピーク値との比と、濃度算出マップに対応する濃度の代表値とに基づいて、分析対象ガスの濃度値を算出することができる。
【００７２】
（温度算出マップ）
濃度がある代表値のときの２ｆピーク値の温度および圧力の依存性（図３参照）は、レーザ光の波長によって異なる。上述したように、２ｆピーク値は、透過率が１に近い場合、濃度値にほぼ比例する。そのため、ある波長のレーザ光に対応する２ｆピーク値と別の波長のレーザ光に対応する２ｆピーク値との比は、濃度に依存せず、分析対象ガスの温度および圧力に依存することとなる。そこで、異なる波長の２つのレーザ光にそれぞれ対応する２つの濃度算出マップに基づいて、当該２つのレーザ光の各々に対応する２ｆピーク値の比と、分析対象ガスの温度と、分析対象ガスの圧力との関係を示す温度算出マップを作成することができる。
【００７３】
したがって、温度算出マップＭＴ１は、レーザ光１８ａに対応する濃度算出マップＭＣａと、レーザ光１８ｃに対応する濃度算出マップＭＣｃとに基づいて作成される。温度算出マップＭＴ２は、レーザ光１８ｂに対応する濃度算出マップＭＣｂと、レーザ光１８ｄに対応する濃度算出マップＭＣｄとに基づいて作成される。温度算出マップＭＴ３は、レーザ光１８ｃに対応する濃度算出マップＭＣｃと、レーザ光１８ｄに対応する濃度算出マップＭＣｄとに基づいて作成される。
【００７４】
温度算出マップを用いることにより、２つの２ｆピーク値の比と圧力値とを指定することにより、分析対象ガスの温度を算出することができる。
【００７５】
（演算部による温度値および濃度値の算出方法）
上述したように、演算部２４Ａは、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３の各々について、分析対象ガスの温度値および濃度値を算出する。以下、レーザ光源ペアＰａ１（レーザ光源１２１ａとレーザ光源１２１ｃとのペア）に対する温度値Ｔ１および濃度値Ｃ１の算出方法を例にとり説明する。
【００７６】
演算部２４Ａは、検出部２２から、レーザ光源１２１ａに対応する２ｆピーク値Ｉ１ａと、レーザ光源１２１ｃに対応する２ｆピーク値Ｉ１ｃとを取得する。さらに、演算部２４Ａは、圧力センサ１１によって計測された圧力値Ｐを取得する。
【００７７】
演算部２４Ａは、２ｆピーク値Ｉ１ａと２ｆピーク値Ｉ１ｃとの比Ｒ１_１を算出する。演算部２４Ａは、レーザ光源ペアＰａ１に対応する温度算出マップＭＴ１を用いて、算出した比Ｒ１_１と圧力値Ｐとに対応する温度値Ｔ１を求める。
【００７８】
演算部２４Ａは、レーザ光源ペアＰａ１の一方のレーザ光源１２１ａに対応する濃度算出マップＭＣａから、温度値Ｔ１と圧力値Ｐとに対応する２ｆピーク値Ｉ０ａを特定する。演算部２４Ａは、検出部２２によって検出された２ｆピーク値Ｉ１ａと濃度算出マップＭＣａから特定した２ｆピーク値Ｉ０ａとの比に基づいて算出した濃度値Ｃ１ａを濃度値Ｃ１とする。
【００７９】
もしくは、演算部２４Ａは、レーザ光源ペアＰａ１の他方のレーザ光源１２１ｃに対応する濃度算出マップＭＣｃから、温度値Ｔ１と圧力値Ｐとに対応する２ｆピーク値Ｉ０ｃを特定してもよい。そして、演算部２４Ａは、検出部２２によって検出された２ｆピーク値Ｉ１ｃと濃度算出マップＭＣｃから特定した２ｆピーク値Ｉ０ｃとの比に基づいて算出した濃度値Ｃ１ｃを濃度値Ｃ１としてもよい。
【００８０】
もしくは、演算部２４Ａは、上記の濃度値Ｃ１ａと濃度値Ｃ１ｃとの平均値を濃度値Ｃ１として算出してもよい。
【００８１】
演算部２４Ａは、上記と同様の算出方法により、温度値Ｔ２および濃度値Ｃ２を算出するとともに、温度値Ｔ３および濃度値Ｃ３を算出する。
【００８２】
（選択部による選択ペアの選択方法）
選択部２５Ａは、記憶部２３Ａが記憶するノイズ成分Ｎａ〜Ｎｄに基づいて、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３の各々に対して演算部２４Ａが算出した温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差を算出し、算出した計測誤差が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。たとえば、選択部２５Ａは、温度値の計測誤差が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。もしくは、選択部２５Ａは、濃度値の計測誤差が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択してもよい。もしくは、選択部２５Ａは、温度値の計測誤差と濃度値の計測誤差との和が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択してもよい。なお、上述したように、演算部２４Ａは、まず温度値Ｔを算出し、算出した温度値Ｔ１を用いて濃度値Ｃ１を算出する。そのため、選択部２５Ａは、温度値の計測誤差が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択することが好ましい。
【００８３】
以下に、レーザ光源ペアＰａ１について算出された温度値Ｔ１および濃度値Ｃ１の計測誤差の算出方法について説明する。なお、検出部２２によって検出された２ｆピーク値Ｉ１ａと濃度算出マップＭＣａから特定した２ｆピーク値Ｉ０ａとの比に基づいて算出した濃度値Ｃ１ａが濃度値Ｃ１として算出される場合を例にとり説明する。
【００８４】
選択部２５Ａは、レーザ光源ペアＰａ１に含まれるレーザ光源１２１ａ，１２１ｃにそれぞれ対応するノイズ成分Ｎａ，Ｎｃを記憶部２３Ａから読み出す。選択部２５Ａは、読み出したノイズ成分Ｎａと、検出部２２によって検出された２ｆピーク値Ｉ１ａおよび２ｆピーク値Ｉ１ｃとから、Ｉ１ａ／Ｉ１ｃに含まれる標準誤差Ｒ１_１Ｅを標準誤差の伝搬より（（Ｎａ／Ｉ１ａ）２＋（Ｎｃ／Ｉ１ｃ）２）１／２＊（Ｉ１ａ／Ｉ１ｃ）、およびＩ１ａ／Ｉ１ｃ＋Ｒ１_１Ｅ をＲ１_１Ｅ１、Ｉ１ａ／Ｉ１ｃ−Ｒ１_１Ｅ をＲ１_１Ｅ２として算出する。
【００８５】
選択部２５Ａは、温度算出マップＭＴ１から、比Ｒ１_１Ｅ１と圧力値Ｐとに対応する温度値ＴｐＥ１を求める。同様に選択部２５Ａは、比Ｒ１_１Ｅ２に対して、温度値ＴｐＥ２を求める。そして、選択部２５Ａは、それらの最大値、又は平均を温度Ｔ１に含まれる計測誤差とすればよい。
【００８６】
次に、選択部２５Ａは、濃度算出マップＭＣａから、温度値Ｔ１と圧力値Ｐとに対応する２ｆピーク値Ｉ０ａを特定する。選択部２５Ａは、特定した２ｆピーク値Ｉ０ａと、検出部２２によって検出された２ｆピーク値Ｉ１ａにノイズ成分Ｎａを加算した値（Ｉ１ａ＋Ｎａ）との比（＝（Ｉ１ａ＋Ｎａ）／Ｉ０ａ）に基づいて、濃度値Ｃｐ１を算出する。さらに、選択部２５Ａは、特定した２ｆピーク値Ｉ０ａと、検出部２２によって検出された２ｆピーク値Ｉ１ａからノイズ成分Ｎａを減算した値（Ｉ１ａ−Ｎａ）との比（＝（Ｉ１ａ−Ｎａ）／Ｉ０ａに基づいて、濃度値Ｃｑ１を算出する。
【００８７】
選択部２５Ａは、濃度値Ｃ１と濃度値Ｃｐ１，Ｃｑ１の各々との差のうちの最大値、又は、平均値を濃度値Ｃ１の計測誤差として算出すればよい。
【００８８】
２ｆピーク値が大きいほどＳＮ比は大きくなる。ただし、ＳＮ比が大きいほど温度値および濃度値の計測誤差が小さいというわけではない。図３に示されるように、濃度算出マップにおいて２ｆピーク値の等高線の間隔は、圧力および温度によって異なる。濃度算出マップにおいて、２ｆピーク値が大きくても、温度の変化に対して２ｆピーク値の変化が小さい領域では、演算部２４Ａによって算出される温度は、２ｆピーク値のノイズに大きく影響される。すなわち、温度値の計測誤差が大きくなる。逆に、濃度算出マップにおいて、２ｆピーク値が小さくても、温度の変化に対して２ｆピーク値の変化が大きい領域では、演算部２４Ａによって算出される温度は、２ｆピーク値のノイズにあまり影響されない。すなわち、温度値の計測誤差が小さくなる。そのため、選択部２５Ａは、単にＳＮ比だけを用いずに、上記のようにして計測誤差を算出し、選択ペアを選択する。これにより、選択部２５Ａは、温度および圧力の変化に対する２ｆピーク値の変化がなるべく大きく、２ｆピーク値がノイズに比べ十分に大きいレーザ光源ペアを選択ペアとして選択することができる。
【００８９】
（制御部の処理の流れ）
次に、図４を参照して、制御部２０Ａの処理の流れについて説明する。図４は、制御部の処理の流れを示すフローチャートである。
【００９０】
まずステップＳ１１において、演算部２４Ａは、検出部２２から、レーザ光源１２１ａ〜１２１ｄにそれぞれ対応する２ｆピーク値Ｉ１ａ〜Ｉ１ｄを取得する。次にステップＳ１２において、演算部２４Ａは、圧力センサ１１によって測定された圧力値Ｐを取得する。次にステップＳ１３において、演算部２４Ａは、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３に対して、温度値Ｔ１〜Ｔ３と濃度値Ｃ１〜Ｃ３とをそれぞれ算出する。
【００９１】
次にステップＳ１４において、選択部２５Ａは、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３の中の１つを選択ペアとして選択し、選択ペアを示す選択結果情報Ｍを生成する。具体的には、選択部２５Ａは、記憶部２３Ａが記憶するノイズ成分Ｎａ〜Ｎｄに基づいて、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３の各々に対して算出された温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差を算出する。選択部２５Ａは、算出した計測誤差が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。選択部２５Ａは、レーザ光源ペアＰａ１を選択ペアとして選択した場合に「１」を示す選択結果情報Ｍを生成し、レーザ光源ペアＰａ２を選択ペアとして選択した場合に「２」を示す選択結果情報Ｍを生成し、レーザ光源ペアＰａ３を選択ペアとして選択した場合に「３」を示す選択結果情報Ｍを生成する。
【００９２】
次にステップＳ１５において、出力部２６Ａは、選択結果情報Ｍを確認する。選択結果情報Ｍ＝「１」である場合、出力部２６Ａは、ステップＳ１６において、レーザ光源ペアＰａ１に対して算出された温度値Ｔ１および濃度値Ｃ１を計測結果（温度値Ｔおよび濃度値Ｃ）として決定する。選択結果情報Ｍ＝「２」である場合、出力部２６Ａは、ステップＳ１７において、レーザ光源ペアＰａ２に対して算出された温度値Ｔ２および濃度値Ｃ２を計測結果（温度値Ｔおよび濃度値Ｃ）として決定する。選択結果情報Ｍ＝「３」である場合、出力部２６Ａは、ステップＳ１８において、レーザ光源ペアＰａ３に対して算出された温度値Ｔ３および濃度値Ｃ３を計測結果（温度値Ｔおよび濃度値Ｃ）として決定する。その後ステップＳ１９において、出力部２６Ａは、計測結果（圧力値Ｐ、温度値Ｔおよび濃度値Ｃ）を出力する。
【００９３】
次にステップＳ２０において、制御部２０Ａは、測定終了の指示を受けたか否かを判断する。測定終了の指示を受けた場合、制御部２０Ａは、処理を終了する。
【００９４】
測定終了の指示を受けていない場合、制御部２０Ａは、ステップＳ２１において、ステップＳ１１を開始してから計測間隔Δｔが経過したか否かを判断する。計測間隔Δｔが経過していない場合（ステップＳ２１でＮＯ）、処理はステップＳ２１に戻される。計測間隔Δｔが経過した場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ステップＳ１１〜Ｓ２０の処理が繰返される。
【００９５】
（利点）
以上のように、ガス分析装置１Ａは、演算部２４Ａと、選択部２５Ａと、出力部２６Ａとを備える。演算部２４Ａは、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３の各々について、当該レーザ光源ペアの一方のレーザ光源について検出部２２が検出した２ｆピーク値（第１吸光情報）および他方のレーザ光源について検出部２２が検出した２ｆピーク値（第２吸光情報）の少なくとも一方と、これら２つの２ｆピーク値の比と、圧力値Ｐとに基づいて、分析対象ガスの温度値および濃度値を算出する。選択部２５Ａは、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３の中から選択ペアを選択する。出力部２６Ａは、選択ペアについて演算部２４Ａが算出した温度値および濃度値を計測結果として出力する。選択部２５Ａは、検出部２２により検出される２ｆピーク値のノイズ成分に基づいて、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３の各々について、演算部２４Ａにより算出された温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差を算出する。選択部２５Ａは、算出した計測誤差が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。
【００９６】
上記の構成によれば、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３の各々について算出された温度値および濃度値のうち、計測誤差の小さい温度値および濃度値が計測結果として出力される。これにより、分析対象ガスの温度、濃度および圧力の変動が時々刻々と変化する環境下であっても、分析対象ガスの濃度および温度を精度良く計測することができる。
【００９７】
＜実施の形態２＞
（ガス分析装置の構成）
図５を参照して、実施の形態２に係るガス分析装置について説明する。図５は、実施の形態２に係るガス分析装置が備える制御部２０Ｂの内部構成を示すブロック図である。実施の形態２に係るガス分析装置は、実施の形態１に係るガス分析装置１Ａと比較して、制御部２０Ａの代わりに図５に示す制御部２０Ｂを備える点でのみ相違する。図５に示されるように、制御部２０Ｂは、実施の形態１の制御部２０Ａ（図２参照）と比較して、記憶部２３Ａ、選択部２５Ａおよび出力部２６Ａの代わりに記憶部２３Ｂ、選択部２５Ｂおよび出力部２６Ｂを含む点でのみ相違する。その他の点は図２に示される制御部２０Ａと同じであるので、以下ではそれらの説明については繰り返さない。
【００９８】
記憶部２３Ｂは、ノイズ成分Ｎａ〜Ｎｄと、濃度算出マップＭＣａ〜ＭＣｄと、温度算出マップＭＴ１〜ＭＴ３と、計測結果情報Ｄとを記憶する。
【００９９】
計測結果情報Ｄは、出力部２６Ｂが前回出力した圧力値Ｐ、温度値Ｔおよび濃度値Ｃを示す情報である。
【０１００】
出力部２６Ｂは、実施の形態１の出力部２６Ａと同じ処理を行なうとともに、さらに記憶部２３Ｂが記憶する計測結果情報Ｄの更新処理を行なう。出力部２６Ｂは、選択ペアに対応する温度値および濃度値を測定結果として出力するときに、当該測定結果（温度値Ｔおよび濃度値Ｃ）と圧力センサ１１によって測定された圧力値Ｐとに従って、記憶部２３Ｂが記憶する計測結果情報Ｄを更新する。
【０１０１】
選択部２５Ｂは、測定開始時の１回目の測定において、予め定められたレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。測定室１０の環境は、測定開始時において安定した状態であることが多い。そこで、測定を開始するときの測定室１０の環境を予め調査しておき、当該環境下に適したレーザ光源ペアを決定しておけばよい。
【０１０２】
選択部２５Ｂは、測定開始後の２回目以降の測定では、以下のようにして選択ペアを選択する。選択部２５Ｂは、計測結果情報Ｄによって示される圧力値Ｐ、温度値Ｔおよび濃度値Ｃのときに、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３の各々から算出される温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差を算出する。選択部２５Ｂは、算出した計測誤差が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。上述したように、計測間隔Δｔは、分析対象ガスの温度、濃度および圧力の変化を連続的に測定することができるように適宜設定される。そのため、今回測定する圧力値Ｐ、温度値Ｔおよび濃度値Ｃと、前回測定した圧力値Ｐ、温度値Ｔおよび濃度値Ｃとのそれぞれの差は小さい。そのため、選択部２５Ｂは、計測結果情報Ｄによって示される圧力値Ｐ、温度値Ｔおよび濃度値Ｃのときの計測誤差が最も小さいレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。
【０１０３】
実施の形態１と同様に、選択部２５Ｂは、温度値の計測誤差が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択してもよいし、濃度値の計測誤差が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択してもよい。もしくは、選択部２５Ｂは、温度値の計測誤差と濃度値の計測誤差との和が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択してもよい。
【０１０４】
以下に、計測結果情報Ｄによって示される圧力値Ｐ、温度値Ｔおよび濃度値Ｃのときに、レーザ光源ペアＰａ１から算出される温度値および濃度値の計測誤差の算出方法について説明する。計測結果情報Ｄによって示される圧力値Ｐを「前回圧力値Ｐ」、計測結果情報Ｄによって示される温度値Ｔを「前回温度値Ｔ」、計測結果情報Ｄによって示される濃度値Ｃを「前回濃度値Ｃ」という。
【０１０５】
選択部２５Ｂは、レーザ光源ペアＰａ１に含まれるレーザ光源１２１ａ，１２１ｃにそれぞれ対応するノイズ成分Ｎａ，Ｎｃを記憶部２３Ｂから読み出す。選択部２５Ｂは、濃度算出マップＭＣａから、前回温度値Ｔと前回圧力値Ｐとに対応する２ｆピーク値Ｉ２ａを特定する。さらに選択部２５Ｂは、濃度算出マップＭＣｃから、前回温度値Ｔと前回圧力値Ｐとに対応する２ｆピーク値Ｉ２ｃを特定する。選択部２５Ｂは、読み出したノイズ成分Ｎａと、特定した２ｆピーク値Ｉ２ａおよび２ｆピーク値Ｉ２ｃとから、Ｉ２ａ／Ｉ２ｃに含まれる標準誤差Ｒ２_２Ｅを標準誤差の伝搬より（（Ｎａ／Ｉ２ａ）２＋（Ｎｃ／Ｉ２ｃ）２）１／２＊（Ｉ２ａ／Ｉ２ｃ）、およびＩ２ａ／Ｉ２ｃ＋Ｒ２_２Ｅ をＲ２_２Ｅ１、Ｉ２ａ／Ｉ２ｃ−Ｒ２_２Ｅ をＲ２_２Ｅ２として算出する。
【０１０６】
選択部２５Ｂは、温度算出マップＭＴ１から、比Ｒ２_２Ｅ１と圧力値Ｐとに対応する温度値ＴｐＥ１を求める。同様に選択部２５Ｂは、比Ｒ１_１Ｅ２に対して、温度値ＴｐＥ２を求める。そして、選択部２５Ｂは、それらの最大値、又は平均値がレーザ光源ペアＰａ１を用いたときの温度値に含まれる計測誤差として算出すればよい。
【０１０７】
次に、選択部２５Ｂは、２ｆピーク値Ｉ２ａと、２ｆピーク値Ｉ２ａにノイズ成分Ｎａを加算した値（Ｉ２ａ＋Ｎａ）との比（＝（Ｉ２ａ＋Ｎａ）／Ｉ２ａ）に基づいて、濃度値Ｃｐ２を算出する。さらに、選択部２５Ｂは、２ｆピーク値Ｉ２ａと、２ｆピーク値Ｉ２ａからノイズ成分Ｎａを減算した値（Ｉ２ａ−Ｎａ）との比（＝（Ｉ２ａ−Ｎａ）／Ｉ２ａ）に基づいて、濃度値Ｃｑ２を算出する。
【０１０８】
選択部２５Ｂは、前回濃度値Ｃと濃度値Ｃｐ２，Ｃｑ２の各々との差のうちの最大値、又は、レーザ光源ペアＰａ１を用いたときの濃度値に含まれる計測誤差として算出すればよい。
【０１０９】
（制御部の処理の流れ）
次に、図６を参照して、制御部２０Ｂの処理の流れについて説明する。図６は、制御部２０Ｂの処理の流れを示すフローチャートである。図６に示されるように、制御部２０Ｂの処理の流れは、図４に示す制御部２０Ａの処理の流れと比較して、ステップＳ１４の代わりにステップＳ３１〜Ｓ３３を行ない、ステップＳ１９の代わりにステップＳ３４を行なう点でのみ相違する。
【０１１０】
ステップＳ３１において、選択部２５Ｂは、１回目の計測か否かを判断する。１回目の計測である場合（ステップＳ３１でＹＥＳ）、選択部２５Ｂは、ステップＳ３２において、予め定められたレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。
【０１１１】
１回目の計測ではない場合（ステップＳ３１でＮＯ）、選択部２５Ｂは、ステップＳ３３において、計測結果情報Ｄによって示される計測結果のときに、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３の各々に対して算出される温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差を算出する。選択部２５Ｂは、算出した計測誤差が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。
【０１１２】
ステップＳ３４において、出力部２６Ｂは、計測結果（圧力値Ｐ、温度値Ｔおよび濃度値Ｃ）を出力するとともに、当該計測結果に従って記憶部２３Ｂが記憶する計測結果情報Ｄを更新する。
【０１１３】
（利点）
以上のように、実施の形態２に係るガス分析装置は、選択部２５Ｂと、演算部２４Ａと、出力部２６Ｂとを備える。選択部２５Ｂは、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３の中から選択ペアを選択する。演算部２４Ａは、選択ペアに含まれる一方のレーザ光源について検出部２２が検出した２ｆピーク値（第１吸光情報）および他方のレーザ光源について検出部２２が検出した２ｆピーク値（第２吸光情報）の少なくとも一方と、これら２つの２ｆピーク値の比と、圧力値Ｐとに基づいて、分析対象ガスの温度値および濃度値を算出する。出力部２６Ｂは、選択ペアに対して演算部２４Ａが算出した温度値および濃度値を計測結果として出力する。選択部２５Ｂは、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３のうち、前回温度値Ｔ、前回濃度値Ｃおよび前回圧力値Ｐで示される環境下での温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差が最小のレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。
【０１１４】
分析対象ガスの温度、濃度および圧力の変動が時々刻々と変化する環境下であっても、計測間隔Δｔを十分に短く設定すれば、前回の計測結果からの変化は小さい。そのため、前回温度値Ｔ、前回濃度値Ｃおよび前回圧力値Ｐで示される環境下での計測誤差が最小のレーザ光源ペアが選択ペアとして選択されることにより、計測誤差の小さい温度値および濃度値が計測結果として出力される。これにより、分析対象ガスの温度、濃度および圧力の変動が時々刻々と変化する環境下であっても、分析対象ガスの濃度および温度を精度良く計測することができる。
【０１１５】
選択部２５Ｂは、検出部２２が検出する２ｆピーク値のノイズ成分Ｎａ〜Ｎｄに基づいて、レーザ光源ペアＰａ１〜Ｐａ３の各々について計測誤差を算出する。これにより、２ｆピーク値のノイズ成分Ｎａ〜Ｎｄに起因する計測誤差の小さいレーザ光源ペアが選択ペアとして選択される。
【０１１６】
出力部２６Ｂは、所定の計測間隔Δｔで計測結果を順次出力する。選択部２５Ｂは、１回目の計測時に、予め定められたレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。測定開始時には、分析対象ガスの環境が所定範囲で安定していることが多い。この場合には、当該所定範囲の環境下での計測誤差の小さいレーザ光源ペアを予め定めておくことにより、１回目の温度および濃度を精度良く計測することができる。
【０１１７】
＜実施の形態３＞
（ガス分析装置の構成）
実施の形態３に係るガス分析装置は、実施の形態２に係るガス分析装置の変形例である。図７〜図９を参照して、実施の形態３に係るガス分析装置１Ｃについて説明する。図７は、実施の形態３に係るガス分析装置１Ｃを示す概略構成図である。図８は、ガス分析装置１Ｃが備える制御部２０Ｃの内部構成を示すブロック図である。図７に示されるように、ガス分析装置１Ｃは、実施の形態２に係るガス分析装置と比較して、温度センサ３１および濃度センサ３２をさらに備え、かつ制御部２０Ｂの代わりに制御部２０Ｃを備える点で相違する。図８に示されるように、制御部２０Ｃは、実施の形態２の制御部２０Ｂ（図５参照）と比較して、演算部２４Ａ、選択部２５Ｂおよび出力部２６Ｂの代わりに演算部２４Ｃ、選択部２５Ｃおよび出力部２６Ｃを含む点でのみ相違する。その他の点は図５に示される制御部２０Ｂと同じであるので、以下ではそれらの説明については繰り返さない。
【０１１８】
温度センサ３１は、たとえば熱電対によって構成される。温度センサ３１の応答時間は、計測間隔Δｔよりも長い。
【０１１９】
濃度センサ３２は、たとえばジルコニア式センサによって構成される。濃度センサ３２の応答時間は、計測間隔Δｔよりも長い。
【０１２０】
演算部２４Ｃは、１回目の計測を除いて、演算部２４Ａと同じ処理を行なう。演算部２４Ｃは、１回目の計測時に、圧力センサ１１によって計測された圧力値と、温度センサ３１によって計測された温度値と、濃度センサ３２によって計測された濃度値とを取得する。演算部２４Ｃは、取得した圧力値、温度値および濃度値を１回目の計測結果（圧力値Ｐ、温度値Ｔおよび濃度値Ｃ）として出力部２６Ｃに出力する。
【０１２１】
出力部２６Ｃは、１回目の計測を除いて、出力部２６Ｂと同じ処理を行なう。出力部２６Ｃは、演算部２４Ｃから受けた１回目の計測結果（圧力値Ｐ、温度値Ｔおよび濃度値Ｃ）をそのまま出力するとともに、当該計測結果に基づいて、記憶部２３Ｂが記憶する計測結果情報Ｄを更新する。測定開始時には、測定室１０内の環境が安定していることが多い。そのため、応答時間の長い温度センサ３１および濃度センサ３２からそれぞれ取得した温度値および濃度値であっても信頼性が高い。
【０１２２】
選択部２５Ｃは、１回目の計測では選択ペアの選択処理を行なわず、２回目以降の計測において選択ペアの選択処理を行なう。選択部２５Ｃにおける選択ペアの選択処理の方法は、実施の形態２の選択部２５Ｂの２回目以降の計測における選択処理の方法と同一である。
【０１２３】
（制御部の処理の流れ）
次に図９を参照して、制御部２０Ｃの処理の流れについて説明する。図９は、制御部２０Ｃの処理の流れを示すフローチャートである。
【０１２４】
まずステップＳ４１において、演算部２４Ｃは、圧力センサ１１、温度センサ３１および濃度センサ３２からそれぞれ圧力値、温度値および濃度値を取得する。次にステップＳ４２において、出力部２６Ｃは、ステップＳ３１で取得された圧力値、温度値および濃度値を１回目の計測結果として出力するとともに、計測結果情報Ｄを更新する。
【０１２５】
次にステップＳ４３において、制御部２０Ｃは、ステップＳ４１を開始してから計測間隔Δｔが経過したか否かを判断する。計測間隔Δｔが経過していない場合（ステップＳ４３でＮＯ）、処理はステップＳ４３に戻される。計測間隔Δｔが経過した場合（ステップＳ４３でＹＥＳ）、制御部２０Ｃは、実施の形態１または２で説明したステップＳ１１〜Ｓ１３、Ｓ３３、Ｓ１５〜Ｓ１８、Ｓ３４、Ｓ２０の処理（図４，６参照）を行なう。
【０１２６】
測定終了の指示を受けた場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）、制御部２０Ｃは、処理を終了する。測定終了の指示を受けていない場合（ステップＳ２０でＮＯ）、処理はステップＳ４３に戻される。このとき、制御部２０Ｃは、ステップＳ１１を開始してから計測間隔Δｔが経過したか否かを判断する。
【０１２７】
（利点）
以上のように、ガス分析装置１Ｃは、分析対象ガスの温度を計測する温度センサ３１と、分析対象ガスの濃度を計測する濃度センサ３２とを備える。出力部２６Ｃは、所定の計測間隔Δｔで計測結果を順次出力する。出力部２６Ｃは、１回目の計測時には、温度センサ３１によって計測された温度値Ｔと、濃度センサ３２によって計測された濃度値Ｃと、圧力センサ１１によって計測された圧力値Ｐとを計測結果として出力する。出力部２６Ｃは、２回目以降の計測時には、選択ペアに対して演算部２４Ｃが算出した温度値および濃度値を計測結果として出力する。
【０１２８】
測定開始時には、分析対象ガスの環境が安定していることが多い。そのため、１回目の計測時には、応答時間の長い温度センサおよび濃度センサを用いても、分析対象ガスの温度および濃度を精度良く計測することができる。
【０１２９】
＜実施の形態４＞
図１０は、実施の形態４に係るガス分析装置が備える制御部２０Ｄの内部構成を示すブロック図である。実施の形態４に係るガス分析装置は、実施の形態２に係るガス分析装置の変形例であり、実施の形態２に係るガス分析装置と比較して、制御部２０Ｂの代わりに図１０に示す制御部２０Ｄを備える点で相違する。図１０に示されるように、制御部２０Ｄは、実施の形態２の制御部２０Ｂ（図５参照）と比較して、記憶部２３Ｂの代わりに記憶部２３Ｄを含むとともに、選択部２５Ｂの代わりに選択部２５Ｄを含む点でのみ相違する。その他の点は図５に示される制御部２０Ｂと同じであるので、以下ではそれらの説明については繰り返さない。
【０１３０】
記憶部２３Ｄは、濃度算出マップＭＣａ〜ＭＣｄと、温度算出マップＭＴ１〜ＭＴ３と、計測結果情報Ｄとの他に、選択マップＭＳをさらに記憶する。選択マップＭＳは、分析対象ガスの複数の代表圧力値と、分析対象ガスの複数の代表温度値と、分析対象ガスの複数の代表濃度値と、レーザ光源ペアとの対応関係を示すマップである。選択マップＭＳに示されるレーザ光源ペアは、対応する代表圧力値、代表温度値および代表濃度値において、温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差が最も小さくなるペアである。選択マップＭＳは、実施の形態２と同様の方法を用いて、代表圧力値、代表温度値および代表濃度値に応じて温度値および濃度値の計測誤差を算出することにより、予め作成される。
【０１３１】
図１１は、選択マップＭＳの一例を示す図である。図１１には、ある代表濃度値における代表圧力値および代表温度値とレーザ光源ペアとの対応関係が示される。図１１には、たとえば、代表圧力値が１ａｔｍであり、代表温度値が３００Ｋであるとき、レーザ光源ペアＰａ３を用いて計測された温度値および濃度値の計測誤差が最も小さいことを示している。
【０１３２】
選択部２５Ｄは、実施の形態２の選択部２５Ｂと同様に、測定開始時の１回目の計測において、予め定められたレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。
【０１３３】
選択部２５Ｄは、２回目以降の計測では、次のようにして選択ペアを選択する。すなわち、選択部２５Ｄは、計測結果情報Ｄによって示される前回圧力値Ｐ、前回温度値Ｔおよび前回濃度値Ｃに対応するレーザ光源ペアを選択マップＭＳから特定し、特定したレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。具体的には、選択部２５Ｄは、前回圧力値Ｐに最も近い代表圧力値、前回温度値Ｔに最も近い代表温度値および前回濃度値Ｃに最も近い代表濃度値を特定し、特定した代表圧力値、代表温度値および代表濃度値に対応するレーザ光源ペアを選択マップＭＳから特定する。
【０１３４】
制御部２０Ｄの処理の流れは、実施の形態２の制御部２０Ｂの処理の流れ（図６参照）と同じである。ただし、ステップＳ３３において、選択部２５Ｄは、選択マップＭＳを用いて選択ペアを選択する。
【０１３５】
以上のように、実施の形態４に係るガス分析装置は、圧力値、温度値および濃度値と、計測誤差が最小のレーザ光源ペアとを対応付けた選択マップＭＳを記憶する記憶部２３Ｄを備える。選択部２５Ｄは、前回温度値Ｔ、前回濃度値Ｃおよび前回圧力値Ｐに対応するレーザ光源ペアを選択マップＭＳから特定し、特定したレーザ光源ペアを選択ペアとして選択する。選択マップＭＳを予め記憶しておくことにより、選択部２５Ｄによる選択ペアの選択処理に要する負荷を低減することができる。その結果、選択ペアの選択処理を高速化することができる。
【０１３６】
＜実施の形態５＞
図１２は、実施の形態５に係るガス分析装置が備える制御部２０Ｅの内部構成を示すブロック図である。実施の形態５に係るガス分析装置は、実施の形態３に係るガス分析装置１Ｃの変形例であり、ガス分析装置１Ｃと比較して、制御部２０Ｃの代わりに図１２に示す制御部２０Ｅを備える点で相違する。図１２に示されるように、制御部２０Ｅは、実施の形態３の制御部２０Ｃ（図８参照）と比較して、記憶部２３Ｂの代わりに記憶部２３Ｄを含むとともに、選択部２５Ｃの代わりに選択部２５Ｅを含む点でのみ相違する。その他の点は図８に示される制御部２０Ｃと同じであるので、以下ではそれらの説明については繰り返さない。また、記憶部２３Ｄについても実施の形態４で説明したため、ここでは説明を繰り返さない。
【０１３７】
選択部２５Ｅは、１回目の計測では選択ペアの選択処理を行なわず、２回目以降の計測において選択ペアの選択処理を行なう。選択部２５Ｅにおける選択ペアの選択処理の方法は、実施の形態４の選択部２５Ｄの２回目以降の計測における選択処理の方法と同一である。
【０１３８】
制御部２０Ｅの処理の流れは、実施の形態３の制御部２０Ｃの処理の流れ（図９参照）と同じである。ただし、ステップＳ３３において、選択部２５Ｅは、選択マップＭＳを用いて選択ペアを選択する。
【０１３９】
本実施の形態５においても、選択マップＭＳを予め記憶しておくことにより、選択部２５Ｅによる選択ペアの選択処理に要する負荷を低減することができる。その結果、選択ペアの選択処理を高速化することができる。
【０１４０】
図１３は、演算部２４Ｃによって算出された温度値Ｔ１〜Ｔ３と、実際の温度値および圧力値との時間変化を示す図である。図１３に示されるように、演算部２４Ｃによって算出される温度値Ｔ１〜Ｔ３の中には、実際の温度値から大きくずれるものがある。
【０１４１】
図１４は、出力部２６Ｃから出力される温度値Ｔと、実際の温度値および圧力値との時間変化を示す図である。図１４に示されるように、選択部２５Ｅによって最適なレーザ光源ペアが選択されることにより、出力部２６Ｃから出力される温度値Ｔは、実施の温度値に近似している。温度値Ｔが実施の温度値に近似しているため、濃度算出マップにより濃度値Ｃも実際の濃度値に近似する。このことから、分析対象ガスの温度値および濃度値を精度良く計測できることがわかる。
【０１４２】
＜変形例１＞
上記の実施の形態４，５において、記憶部２３Ｄは、１つの代表濃度値に対応する選択マップＭＳのみを記憶していてもよい。２ｆピーク値は、透過率が１に近い場合、濃度にほぼ比例するためである。ただし、濃度が濃くなり透過率が１よりも小さくなる場合や、分子同士の衝突による吸収スペクトルへの影響が無視できなくなる場合には２ｆピーク値と濃度との比例関係が崩れ、その度合いは、波長ごとに異なることが知られている。そのため、記憶部２３Ｄは、測定室１０内の想定される複数の代表濃度値にそれぞれ対応する複数の選択マップＭＳを記憶していてもよい。さらにこの場合、記憶部２３Ｄは、複数の代表濃度値にそれぞれ対応する、複数の濃度算出マップおよび複数の温度算出マップを記憶することが好ましい。
【０１４３】
＜変形例２＞
上記の実施の形態１〜５では、選択部２５Ａ〜２５Ｅは、予め定められた３つのレーザ光源ペアから１つの選択ペアを選択するものとした。しかしながら、選択部２５Ａ〜２５Ｅは、予め定められた２つまたは４つ以上のレーザ光源ペアから１つの選択ペアを選択してもよい。この場合、演算部２４Ａ，２４Ｃは、予め定められた２つまたは４つ以上のレーザ光源ペアの各々について、温度値および濃度値を算出する。
【０１４４】
たとえば、分析対象ガスがＨ２Ｏである場合、予め定められた２つのレーザ光源ペアから１つの選択ペアが選択されてもよい。この場合、一方のレーザ光源ペアは、たとえば、中心波長が１３７１ｎｍ（波数７２９４．２ｃｍ−１）のレーザ光を照射するレーザ光源と中心波長が１３４３ｎｍ（波数７４４４．４ｃｍ−１）のレーザ光を照射するレーザ光源とのペアである。他方のレーザ光源ペアは、中心波長が１３８５ｎｍ（波数７２１９．６ｃｍ−１）のレーザ光を照射するレーザ光源と中心波長が１３４３ｎｍ（波数７４４４．４ｃｍ−１）のレーザ光を照射するレーザ光源とのペアである。
【０１４５】
なお、予め定められた２つのレーザ光源ペアから１つの選択ペアが選択される場合には、ガス分析装置は、３つ以上のレーザ光源を備えていればよい。
【０１４６】
図１５は、選択マップＭＳの別の例を示す図である。図１５には、２つのレーザ光源ペアＰａ１，Ｐａ２から１つの選択ペアを選択するときに用いられる選択マップＭＳが示される。
【０１４７】
＜変形例３＞
上記の実施の形態４，５では、選択部２５Ｄ，２５Ｅは、前回圧力値Ｐ、前回温度値Ｔおよび前回濃度値Ｃにそれぞれ最も近い代表圧力値、代表温度値および代表濃度値を特定し、特定した代表圧力値、代表温度値および代表濃度値に対応するレーザ光源ペアを選択した。しかしながら、前回圧力値Ｐ、前回温度値Ｔおよび前回濃度値Ｃが代表圧力値、代表温度値および代表濃度値からそれぞれずれている場合、以下のようにして温度値Ｔおよび濃度値Ｃが算出されてもよい。
【０１４８】
選択部２５Ｄ，２５Ｅは、前回濃度値Ｃに最も近い代表濃度値に対応する選択マップＭＳを特定する。もしくは、選択部２５Ｄ，２５Ｅは、温度値および濃度値の少なくとも一方の計測誤差に基づいて、前回濃度値Ｃを代表濃度値とする選択マップＭＳを作成する。
【０１４９】
次に、選択部２５Ｄ，２５Ｅは、選択マップＭＳの中から、前回温度値Ｔおよび前回圧力値Ｐを囲む４つの点Ｓ１〜Ｓ４の座標値を特定する。４つの点の各々の座標値は、代表温度値と代表圧力値とで示される。
【０１５０】
図１６は、重み係数の決定方法を示す図である。図１６に示されるように、選択部２５Ｄ，２５Ｅは、点Ｓ１〜Ｓ４を頂点とする矩形を、前回温度値Ｔおよび前回圧力値Ｐを座標値とする点Ｓ０を通る２つの直線で、４つの領域に分割する。２つの直線の一方は、点Ｓ１〜Ｓ４を頂点とする矩形の対向する２対の辺の一方に平行であり、２つの直線の他方は、点Ｓ１〜Ｓ４を頂点とする矩形の対向する２対の辺の他方に平行である。選択部２５Ｄ，２５Ｅは、分割により得られた４つの領域の各々の面積を求める。このとき、４つの領域の面積の合計値が１となるようにする。選択部２５Ｄ，２５Ｅは、点Ｓ１に対する重み係数Ｗ１を、点Ｓ１から最も離れた領域の面積に決定する。同様にして、選択部２５Ｄ，２５Ｅは、点Ｓ２〜Ｓ４の重み係数Ｗ２〜Ｗ４をそれぞれ決定する。そして、出力部２６Ｂ，２６Ｃは、点Ｓ１〜Ｓ４の各々に対応するレーザ光源ペアから算出された温度値および濃度値と、点Ｓ１〜Ｓ４の各々の重み係数とから、温度値Ｔおよび濃度値Ｃを算出すればよい。
【０１５１】
たとえば、前回温度値が４８０Ｋであり、前回圧力値が４．２ａｔｍである場合、選択部２５Ｄ，２５Ｅは、図１１に示す選択マップＭＳから、点Ｓ１（４００Ｋ、４ａｔｍ），点Ｓ２（５００Ｋ、４ａｔｍ），点Ｓ３（５００Ｋ，５ａｔｍ），点Ｓ４（４００Ｋ、５ａｔｍ）を特定する。図１１に示す選択マップＭＳにおいて、点Ｓ１，Ｓ４にレーザ光源ペアＰａ２が対応し、点Ｓ２，Ｓ３にレーザ光源ペアＰ３が対応している。ここで、レーザ光源ペアＰａ２から算出された温度値，濃度値をそれぞれＴ_ａ２、Ｃ_ａ２とし、レーザ光源ペアＰａ３から算出された温度値，濃度値をそれぞれＴ_ａ３、Ｃ_ａ３とする。このとき、出力部２６Ｂ，２６Ｃは、
Ｔ＝Ｔ_ａ２×（Ｗ１＋Ｗ４）＋Ｔ_ａ３×（Ｗ２＋Ｗ３）
Ｃ＝Ｃ_ａ２×（Ｗ１＋Ｗ４）＋Ｃ_ａ３×（Ｗ２＋Ｗ３）
に従って、温度値Ｔおよび濃度値Ｃを算出すればよい。
【０１５２】
＜変形例４＞
上記の実施の形態１〜５では、演算部２４Ａ、２４Ｃは、レーザ光源ペアに含まれる２つのレーザ光源に対応する２ｆピーク値を吸光情報として用いて、分析対象ガスの温度値および濃度値を算出するものとした。しかしながら、演算部２４Ａ、２４Ｃは、２ｆピーク値の代わりに、透過率、吸光度または透過率から演算される値を吸光情報として用いて、分析対象ガスの温度値および濃度値を算出してもよい。
【０１５３】
たとえば、演算部２４Ａ、２４Ｃは、受光部１７ａ〜１７ｄの各々から受けるデジタル信号で示される透過率スペクトルのピークの透過率を吸光情報として用いてもよい。もしくは、演算部２４Ａ、２４Ｃは、受光部１７ａ〜１７ｄの各々から受けるデジタル信号で示される透過率スペクトルを吸収スペクトルに変換し、当該吸収スペクトルのピークの吸光度を吸光情報として用いてもよい。もしくは、演算部２４Ａ、２４Ｃは、受光部１７ａ〜１７ｄの各々から受けるデジタル信号で示される透過率スペクトルを吸光情報として用いてもよい。もしくは、演算部２４Ａ、２４Ｃは、受光部１７ａ〜１７ｄの各々から受けるデジタル信号で示される透過率スペクトルから特許第５９８３７７９号公報に記載の方法によってピーク値を算出し、算出したピーク値を吸光情報として用いてもよい。
【０１５４】
＜変形例５＞
上記の実施の形態１〜５では、演算部２４Ａ、２４Ｃは、レーザ光源ペアに含まれる２つのレーザ光源に対応する２ｆピーク値に基づいて、分析対象ガスの温度値および濃度値を算出するものとした。しかしながら、演算部２４Ａ、２４Ｃは、別の方法を用いて分析対象ガスの温度値および濃度値を算出してもよい。
【０１５５】
上述したように、レーザ光源１２１ａ〜１２１ｄは、変調された波長のレーザ光を出力する。そのため、受光部１７ａ〜１７ｄから出力されるデジタル信号は、わずかな波長の変動に応じて変動する。波長を横軸とし、デジタル信号の強度を縦軸としたグラフに、受光部１７ａ〜１７ｄの各々から出力されるデジタル信号の強度をプロットすることにより得られる波形は、分析対象ガスによるレーザ光の透過率スペクトルを示す。透過率スペクトルから得られる吸収スペクトルは、分析対象ガスの濃度だけでなく、分析対象ガスの温度および圧力に依存する。そのため、ノイズ成分の少ない吸収スペクトルを検出できる場合には、検出した吸収スペクトルに基づいて、分析対象ガスの圧力値、温度値および濃度値を算出することができる。
【０１５６】
以下、吸収スペクトルから分析対象ガスの圧力値、温度値および濃度値を算出する変形例について説明する。
【０１５７】
本変形例では、検出部２２は、受光部１７ａ〜１７ｄから出力されるデジタル信号に基づいて、それぞれ吸収スペクトルＳａ〜Ｓｄを検出する。
【０１５８】
記憶部２３Ａ、２３Ｂ，２３Ｄは、温度算出マップＭＴ１〜ＭＴ３および濃度算出マップＭＣａ〜ＭＣｄの代わりに、レーザ光源１２１ａ〜１２１ｄにそれぞれ対応する算出マップＭａ〜Ｍｄを記憶する。
【０１５９】
算出マップＭａは、レーザ光１８ａの分析対象ガスによる吸収スペクトルの形状を示す情報と、分析対象ガスの圧力、温度および濃度との対応関係を示すマップである。算出マップＭｂは、レーザ光１８ｂの分析対象ガスによる吸収スペクトルの形状を示す情報と、分析対象ガスの圧力、温度および濃度との対応関係を示すマップである。算出マップＭｃは、レーザ光１８ｃの分析対象ガスによる吸収スペクトルの形状を示す情報と、分析対象ガスの圧力、温度および濃度との対応関係を示すマップである。算出マップＭｄは、レーザ光１８ｄの分析対象ガスによる吸収スペクトルの形状を示す情報と、分析対象ガスの圧力、温度および濃度との対応関係を示すマップである。吸収スペクトルの形状を示す情報には、吸収スペクトルのピーク値、半値幅、面積などが含まれる。
【０１６０】
演算部２４Ａ、２４Ｃは、吸収スペクトルＳａ〜Ｓｄから吸収スペクトルの形状を示す情報をそれぞれ抽出する。演算部２４Ａ、２４Ｃは、算出マップＭａを用いて、吸収スペクトルＳａから抽出した情報に対応する圧力値Ｐａ、温度値Ｔａおよび濃度値Ｃａを算出する。演算部２４Ａ、２４Ｃは、算出マップＭｂを用いて、吸収スペクトルＳｂから抽出した情報に対応する圧力値Ｐｂ、温度値Ｔｂおよび濃度値Ｃｂを算出する。演算部２４Ａ、２４Ｃは、算出マップＭｃを用いて、吸収スペクトルＳｃから抽出した情報に対応する圧力値Ｐｃ、温度値Ｔｃおよび濃度値Ｃｃを算出する。演算部２４Ａ、２４Ｃは、算出マップＭｄを用いて、吸収スペクトルＳｄから抽出した情報に対応する圧力値Ｐｄ、温度値Ｔｄおよび濃度値Ｃｄを算出する。
【０１６１】
選択部２５Ａ〜２５Ｅは、レーザ光源１２１ａ〜１２１ｄの中から１つのレーザ光源を選択光源として選択する。
【０１６２】
具体的には、実施の形態１〜３の変形例の場合、選択部２５Ａ〜２５Ｃは、ノイズ成分Ｎａに基づいて、吸収スペクトルＳａの形状を示す情報の検出誤差を算出する。そして、選択部２５Ａ〜２５Ｃは、算出した検出誤差に基づいて、演算部２４Ａ、２４Ｃが算出した圧力値Ｐａ、温度値Ｔａおよび濃度値Ｃａの計測誤差を算出すればよい。
【０１６３】
また、実施の形態４，５の変形例の場合、記憶部２３Ｄは、分析対象ガスの複数の代表圧力値と、分析対象ガスの複数の代表温度値と、分析対象ガスの複数の代表濃度値と、選択光源とを対応関係を示す選択マップＭＳを記憶しておけばよい。そして、選択部２５Ｄ，２５Ｅは、計測結果情報Ｄによって示される前回圧力値Ｐ、前回温度値Ｔおよび前回濃度値Ｃに対応する選択光源を、選択マップＭＳから選択すればよい。
【０１６４】
出力部２６Ａ〜２６Ｃは、選択部２５Ａ〜２５Ｅによって選択された選択光源を用いて算出された圧力値、温度値および濃度値を計測結果（圧力値Ｐ、温度値Ｔおよび濃度値Ｃ）として出力すればよい。
【０１６５】
なお、本変形例では、選択部２５Ａ〜２５Ｅは、予め定められた２つ以上のレーザ光源から１つの選択光源を選択してもよい。この場合、ガス分析装置は、２つ以上のレーザ光源を備えていればよい。
【０１６６】
また、本変形例では、吸収スペクトルから圧力値Ｐが算出されるため、圧力センサ１１は不要である。
【０１６７】
＜変形例６＞
上記の実施の形態１〜５では、圧力センサ１１から圧力値Ｐを得るものとした。しかしながら、選択ペアのうちの一方のレーザ光源に対応する吸収スペクトルから圧力値Ｐをフィッティング等によって推定してもよい。さらに、吸収スペクトルから温度値および濃度値をフィッティング等によって推定してもよい。
【０１６８】
＜変形例７＞
上記の実施の形態１〜５では、出力部２６Ａ〜２６Ｃは、温度値Ｔ、濃度値Ｃおよび圧力値Ｐを計測結果として出力した。しかしながら、出力部２６Ａ〜２６Ｃは、温度値Ｔおよび濃度値Ｃのみを計測結果として出力してもよい。ユーザによっては、圧力値の確認が不要の場合もあるからである。なお、出力部２６Ｂ，２６Ｃは、圧力値Ｐを計測結果として出力しない場合であっても、圧力センサ１１によって計測された圧力値Ｐに基づいて、計測結果情報Ｄを更新する。
【０１６９】
＜変形例８＞
制御部２０Ａ〜２０Ｅに上述した動作を実行させるためのプログラムが提供されてもよい。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact  Disk-Read  Only  Memory）、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびメモリカードなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。
【０１７０】
提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。
【０１７１】
＜変形例９＞
上記の実施の形態１〜５、変形例１〜８は、適宜組み合わされてもよい。たとえば、変形例５と、変形例１、３、６〜８の少なくとも１つとを組み合わせてもよい。
【０１７２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１７３】
１Ａ，１Ｃ  ガス分析装置、１０  測定室、１１  圧力センサ、１２ａ〜１２ｄ  レーザ照射部、１３ａ〜１３ｄ，１６ａ〜１６ｄ  光ファイバ、１４ａ〜１４ｄ，１５ａ〜１５ｄ，１２２  レンズ、１７ａ〜１７ｄ  受光部、１８ａ〜１８ｄ  レーザ光、２０Ａ〜２０Ｅ  制御部、２１  駆動部、２２  検出部、２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｄ  記憶部、２４Ａ，２４Ｃ  演算部、２５Ａ〜２５Ｅ  選択部、２６Ａ〜２６Ｃ  出力部、３１  温度センサ、３２  濃度センサ、１２１ａ〜１２１ｄ  レーザ光源、１２３  Ｄ／Ａコンバータ、１７３  Ａ／Ｄコンバータ、１７１  集光レンズ、１７２  受光素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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