(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調された中赤外領域レーザ光を出射する光源部と、この光源部からの出射光をコリメートする光源側光学系と、この光源側光学系から測定対象ガスが存在する空間を介して伝播された透過光を集光する受光側光学系と、この受光側光学系により集光された光を受光する受光部と、この受光部の出力信号を処理する信号処理回路と、処理された信号に基づいて測定対象ガスの濃度を測定する中央処理部と、を有するレーザ式ガス分析計において、
前記光源部は、
中赤外領域レーザ光を発光するレーザ素子と、
前記レーザ素子の温度を安定化させる発光側温度安定化手段と、
測定対象ガスの吸収波長を走査するように前記レーザ素子の発光波長を可変とする可変駆動信号と、前記レーザ素子の発熱量を減少させるように前記レーザ素子の発光を停止するオフセット信号と、を含む波長走査駆動信号に対し、前記発光波長を変調するための高周波変調信号を合成してレーザ駆動信号として出力するレーザ駆動信号発生部と、
このレーザ駆動信号発生部から出力された前記レーザ駆動信号を電流に変換して前記レーザ素子へこの電流を供給する電流制御部と、
を備え、
前記受光部は、
中赤外領域に感度を有する受光素子と、
この受光素子の温度を安定化させる受光側温度安定化手段と、
を備え、
前記信号処理回路は、
前記受光部の出力信号から光源部における変調信号の２倍周波数成分の信号の振幅を検出して検出信号を出力する同期検波回路と、
を備え、
前記中央処理部は、
受光光量初期値Ｒ０、オフセット吸収係数ｒ、測定対象ガスのフルスケール濃度Ａ、フルスケール濃度の測定対象ガスを測定した時のスパンＳＡ、係数ａ，ｂが予め登録されており、
同期検波回路の検出信号から測定対象ガスについての受光光量実測値ＲＹを取得する受光光量実測手段と、
同期検波回路の検出信号から求められるスパンＳＸと登録されるフルスケール濃度ＡおよびスパンＳＡを用いて測定対象ガスのガス濃度指示値ＸをＸ＝Ａ・（ＳＸ／ＳＡ）により取得するガス濃度指示値取得手段と、
オフセット吸収係数ｒを用いて測定対象ガスの受光光量理論値ＲＸをＲＸ＝Ｒ０−ｒＸにより算出する受光光量理論値算出手段と、
光量変動分ＲＺをＲＺ＝ＲＸ−ＲＹにより算出する光量変動分算出手段と、
同期検波回路の検出信号から求められるスパンＳＸおよび係数ａ，ｂを用いて測定対象ガスの濃度真値ＹをＹ＝ＳＸ／（ａ（Ｒ０−ＲＺ）−ｂ）により算出する測定対象ガス濃度算出手段と、
として機能することを特徴とするレーザ式ガス分析計。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ式ガス分析計において、
前記受光光量実測手段は、前記検出信号の前記波長走査駆動信号成分のうち、レーザ最大発光時の受光光量実測値とレーザ未発光時の受光光量実測値とを抽出して、その差分値を測定対象ガスについての受光光量実測値ＲＹとする手段とし、
受光素子の変動成分を除去することを特徴とすることを特徴とするレーザ式ガス分析計。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のレーザ式ガス分析計において、
測定中に受光光量理論値ＲＸに対する受光光量実測値ＲＹの変動率が、予め定められた値を超える場合において補正を行うことを決定する決定手段と、を備えることを特徴とするレーザ式ガス分析計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、煙道内における測定対象ガスの有無や濃度を分析するレーザ式ガス分析計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術のレーザ式ガス分析計について説明する。まずレーザ式ガス分析計のガス濃度測定原理について説明する。図９はＮＨ３（アンモニア）ガスの吸収スペクトラム例を示す特性図である。気体状のガス分子には、それぞれ固有の光吸収スペクトルがあることが知られており、例えば、この図９のＮＨ３ガスの吸収スペクトラムの特性図に示すように、縦軸が吸収量であり、波長別に吸収量が相違する。
【０００３】
レーザ式ガス分析計は、このようなガスにレーザ光を照射し、特定波長のレーザ光をガスの濃度に比例して吸収させ、この特定波長の吸収量がガスの濃度に比例することを利用してガス濃度を測定する。このようなレーザ式ガス分析計の測定方式は、さらに、２波長差分方式と周波数変調方式とに大別される。
このうち周波数変調方式に関するレーザ式ガス分析計の従来技術として、例えば、特許文献１（国際公開ＷＯ２００８／０９６５２４号公報、発明の名称「レーザ式ガス分析計」）に記載の発明が知られている。
【０００４】
この特許文献１の従来技術について説明する。図１０は、従来技術（特許文献１）のレーザ式ガス分析計を示す構造図であって、全体的な構成を示している。このレーザ式ガス分析計は、周波数変調方式のレーザ式ガス分析計である。レーザ式ガス分析計は、図１０に示すように、フランジ１０１ａ，１０１ｂにより、例えば、煙道のように測定対象ガスが内部を通流する配管などの壁２０１，２０２に溶接等によって固定されている。一方のフランジ１０１ａには、透明な出射窓１０１ｃが設けられている。また、フランジ１０１ａには、取付座１０２ａを介して有底円筒状のカバー１０３ａが取り付けられている。
【０００５】
カバー１０３ａの内部には光源部１０４が配置されており、この光源部１０４から出射したレーザ光はコリメートレンズ１０５を含む光源側光学系によって平行光にコリメートされ、フランジ１０１ａの中心を通り、出射窓１０１ｃを介して壁２０１，２０２の内部（煙道内部）へ入射される。この平行光は、壁２０１，２０２の内部にある測定対象ガスを透過する際に吸収を受ける。
【０００６】
他方のフランジ１０１ｂには、取付座１０２ｂを介して有底円筒状のカバー１０３ｂが取り付けられている。また、フランジ１０１ｂには透明な入射窓１０１ｄが設けられている。煙道内部を通過した平行光は、入射窓１０１ｄを経て、カバー１０３ｂ内部の受光側光学系である集光レンズ１０６により集光されて受光部１０７により受光され、電気信号に変換されて後段の信号処理回路１０８に入力される。
【０００７】
このようなレーザ式ガス分析計では受光光量が変化するという問題がある。この点について説明する。煙道内には測定対象ガス以外にダストや測定波長領域に吸収を持つ他のガス成分といった外乱が存在する。例えば、煙道内にダストが存在すると、光源部１０４から発せられるレーザ光が散乱され、受光部１０７の受光光量が低下する。そして、図１１に示すように、受光光量が経時変動するという特性を有する。このような受光光量の経時変動に伴い、同一濃度の測定対象ガスに対するピーク振幅も変動してしまい、測定誤差が生じることとなる。
【０００８】
そこで、測定誤差を生じさせないようにするため、ピーク振幅（以下、スパンと表記）の受光光量による補正を行っている。このような補正は、特許文献１にも記載されているが、波長走査駆動信号成分の任意の１点を受光光量として常時モニタリングし、スパンを受光光量の変動に応じて補正する手法がとられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００８／０９６５２４号公報（特に受光光量の補正に関し、段落番号００８２〜００８７、図１５Ａ，図１５Ｂを参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年では、半導体レーザの一種であり、室温で連続発振可能な量子カスケードレーザ（以下、Quantum cascade laserの略称であるＱＣＬと称する）が実用化された。ＱＣＬは従来の半導体レーザでは実現不可能であった中赤外領域（４〜１０μｍ）という広範囲な領域の波長を発光することができる。このＱＣＬを用いることにより、ＮＨ３（アンモニア）ガス以外でも、ＳＯ２，ＮＯ，ＮＯ２等のように中赤外領域レーザ光に吸収波長が含まれるガス成分を測定することが可能となり、従来技術では不可能であった吸収波長を有するガスの分析を可能とするレーザ式ガス分析計を実現することができる。
【００１１】
また、受光素子として、同じく中赤外領域に感度を有する赤外線検出素子、例えばＭＣＴ（Mercury Cadmium Tellurium）光導電素子（以下、ＭＣＴと表記する）を用いることが好ましい。
【００１２】
ここで、一例として図１２にＳＯ２ガスの吸収スペクトラム例を示す。ＳＯ２濃度測定を行う場合、ＱＣＬの波長は７．２〜７．４μｍが好ましい。そして、図１３に、周波数変調方式のレーザ式ガス分析計によるＳＯ２ガスの濃度測定時の検出信号を示す。これは後述する同期検波回路から出力された信号である。ＳＯ２ガスの吸収がある場合は、レーザ式ガス分析計は図１３に示すようなガスの吸収波形を検出する。このピーク値がガス濃度となるため、この出力のピーク振幅を計測することにより、ＳＯ２ガスの濃度測定が可能となる。また、信号変化を積分してもよい。
【００１３】
しかしながら、このようなＱＣＬ，ＭＣＴを用いるレーザ式ガス分析計では測定安定性が得られない場合があった。この測定安定性について説明する。具体例として図１４に時間−ＳＯ２濃度の測定特性図を示す。ＱＣＬ，ＭＣＴを用いるレーザ式ガス分析計で一定値のガス濃度であるＳＯ２濃度を検出しても、図１４でも明らかなように、時間経過により変動して検出されるという事象が確認されている。本願発明者は鋭意原因を追求し、受光部における受光光量の変化により測定安定性が変動することを知見した。この受光光量の変化の原因として以下（１）〜（３）が挙げられる。
【００１４】
（１）ＭＣＴの熱特性による受光光量の変化
ＭＣＴは感熱性素子であるため、３００Ｋの背景放射によるノイズを受けることや周囲温度の変化により感度が変動し、受光光量が変化する。これは、図１４における受光部温度変化（下側グラフ）と同じ傾向でガス濃度が（上側グラフ）が変動することからも明らかである。
【００１５】
（２）外乱による受光光量の変化
測定対象ガスにはダストや測定波長領域に吸収を持つ他のガス成分という外乱が含まれており、これら外乱により受光光量が変動する。
【００１６】
（３）オフセット吸収による受光光量の変化
先に説明した図１２に示すように、ＳＯ２ガスは前述の温度測定に適した波長範囲において、所定の波長で観察される吸収ピーク以外にも、波長に明確に依存しないオフセット的な吸収（以下、オフセット吸収と表記）を有することが特徴である。そのため、ＭＣＴの受光光量信号は、煙道内のダスト濃度に加えて、測定対象ガス濃度によっても受光光量が変動する。
【００１７】
これらのように（１）〜（３）の要因により受光光量が変動する。前述した従来のレーザ式ガス分析計の光量補正方法を用いた場合、受光光量信号の変動には、煙道内のダスト等の外乱やレーザ光量変動のみによる受光光量の変動には対応できるが、オフセット吸収分とＭＣＴの感度変動分とによる受光光量の変動については考慮されていないため、前述した従来のレーザ式ガス分析計の光量補正方法を単純に適用することができず、正確な光量補正ができない、という問題があった。少なくともオフセット吸収分を、そして可能であるならばＭＣＴに特有のＭＣＴの感度変動分も除去したいという要請があった。
【００１８】
そこで、本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、オフセット吸収による受光光量の変動に対応するように正確な光量補正を行い、濃度をより正確に算出できるようにしたレーザ式ガス分析計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の請求項１に係るレーザ式ガス分析計は、
周波数変調された中赤外領域レーザ光を出射する光源部と、この光源部からの出射光をコリメートする光源側光学系と、この光源側光学系から測定対象ガスが存在する空間を介して伝播された透過光を集光する受光側光学系と、この受光側光学系により集光された光を受光する受光部と、この受光部の出力信号を処理する信号処理回路と、処理された信号に基づいて測定対象ガスの濃度を測定する中央処理部と、を有するレーザ式ガス分析計において、
前記光源部は、
中赤外領域レーザ光を発光するレーザ素子と、
前記レーザ素子の温度を安定化させる発光側温度安定化手段と、
測定対象ガスの吸収波長を走査するように前記レーザ素子の発光波長を可変とする可変駆動信号と、前記レーザ素子の発熱量を減少させるように前記レーザ素子の発光を停止するオフセット信号と、を含む波長走査駆動信号に対し、前記発光波長を変調するための高周波変調信号を合成してレーザ駆動信号として出力するレーザ駆動信号発生部と、
このレーザ駆動信号発生部から出力された前記レーザ駆動信号を電流に変換して前記レーザ素子へこの電流を供給する電流制御部と、
を備え、
前記受光部は、
中赤外領域に感度を有する受光素子と、
この受光素子の温度を安定化させる受光側温度安定化手段と、
を備え、
前記信号処理回路は、
前記受光部の出力信号から光源部における変調信号の２倍周波数成分の信号の振幅を検出して検出信号を出力する同期検波回路と、
を備え、
前記中央処理部は、
受光光量初期値Ｒ０、オフセット吸収係数ｒ、測定対象ガスのフルスケール濃度Ａ、フルスケール濃度の測定対象ガスを測定した時のスパンＳＡ、係数ａ，ｂが予め登録されており、
同期検波回路の検出信号から測定対象ガスについての受光光量実測値ＲＹを取得する受光光量実測手段と、
同期検波回路の検出信号から求められるスパンＳＸと登録されるフルスケール濃度ＡおよびスパンＳＡを用いて測定対象ガスのガス濃度指示値ＸをＸ＝Ａ・（ＳＸ／ＳＡ）により取得するガス濃度指示値取得手段と、
オフセット吸収係数ｒを用いて測定対象ガスの受光光量理論値ＲＸをＲＸ＝Ｒ０−ｒＸにより算出する受光光量理論値算出手段と、
光量変動分ＲＺをＲＺ＝ＲＸ−ＲＹにより算出する光量変動分算出手段と、
同期検波回路の検出信号から求められるスパンＳＸおよび係数ａ，ｂを用いて測定対象ガスの濃度真値ＹをＹ＝ＳＸ／（ａ（Ｒ０−ＲＺ）−ｂ）により算出する測定対象ガス濃度算出手段と、
として機能することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項２に係るレーザ式ガス分析計は、
請求項１に記載のレーザ式ガス分析計において、
前記受光光量実測手段は、前記検出信号の前記波長走査駆動信号成分のうち、レーザ最大発光時の受光光量実測値とレーザ未発光時の受光光量実測値とを抽出して、その差分値を測定対象ガスについての受光光量実測値ＲＹとする手段とし、
受光素子の変動成分を除去することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項３に係るレーザ式ガス分析計は、
請求項１または請求項２に記載のレーザ式ガス分析計において、
測定中に受光光量理論値ＲＸに対する受光光量実測値ＲＹの変動率が、予め定められた値を超える場合において補正を行うことを決定する決定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、オフセット吸収による受光光量の変動に対応するように正確な光量補正を行い、濃度をより正確に算出できるようにしたレーザ式ガス分析計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態のレーザ式ガス分析計を示す全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態のレーザ式ガス分析計の光源部の構成図である。
【図３】波長走査駆動信号発生部からの出力信号図である。
【図４】本発明の実施の形態のレーザ式ガス分析計のレーザ素子の波長走査駆動信号波形、ＳＯ２ガスの吸収波形、同期検波回路のガス吸収波形を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態のレーザ式ガス分析計の受光部、信号処理回路および中央処理部の構成図である。
【図６】周波数変調方式の原理図である。
【図７】ＳＯ２濃度−スパン特性およびＳＯ２濃度−オフセット吸収量特性を示す特性図である。
【図８】受光光量−スパン吸収係数特性を示す特性図である。
【図９】ＮＨ３ガスの吸収スペクトラム例を示す特性図である。
【図１０】従来技術のレーザ式ガス分析計の説明図である。
【図１１】受光光量によるスパンの変動を示す特性図である。
【図１２】ＳＯ２ガスの吸収スペクトラム例を示す特性図である。
【図１３】周波数変調方式のレーザ式ガス分析計によるＳＯ２ガスの濃度測定時の検出信号を示す図である。
【図１４】受光光量変動があるときのＳＯ２濃度測定結果例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
続いて、本発明を実施するための形態について図を参照しつつ以下に説明する。なお、先の図で説明した従来技術と共通する構成があるが、発明の明瞭化のため再度説明する。図１は、本形態のレーザ式ガス分析計を示す構造図であって、全体的な構成を示している。このレーザ式ガス分析計は、周波数変調方式のレーザ式ガス分析計である。レーザ式ガス分析計は、図１に示すように、フランジ１０１ａ，１０１ｂにより、例えば、煙道のように測定対象ガスが内部を通流する配管などの壁２０１，２０２に溶接等によって固定されている。一方のフランジ１０１ａには、透明な出射窓１０１ｃが設けられている。また、フランジ１０１ａには、取付座１０２ａを介して有底円筒状のカバー１０３ａが取り付けられている。
【００２５】
カバー１０３ａの内部には光源部１０４が配置されている。光源部１０４はレーザ素子１０４ｅ（図２参照）を備えており、このレーザ素子１０４ｅは、詳しくはＱＣＬを用いている。この光源部１０４から出射したレーザ光はコリメートレンズ１０５を含む光源側光学系によって平行光にコリメートされ、フランジ１０１ａの中心を通り、出射窓１０１ｃを介して壁２０１，２０２の内部（煙道内部）へ入射される。この平行光は、壁２０１，２０２の内部にある測定対象ガスを透過する際に吸収を受ける。
【００２６】
他方のフランジ１０１ｂには、取付座１０２ｂを介して有底円筒状のカバー１０３ｂが取り付けられている。また、フランジ１０１ｂには透明な入射窓１０１ｄが設けられている。煙道内部を通過した平行光は、入射窓１０１ｄを経て、カバー１０３ｂ内部の受光側光学系である集光レンズ１０６により集光されて受光部１０７により受光される。受光部１０７は、詳しくはＭＣＴを使用している。受光部１０７は、集光を電気信号に変換し、この電気信号が後段の信号処理回路１０８に入力される。この信号処理回路１０８は、中央処理部１０９に接続されている。
【００２７】
次に、光源部１０４の詳細について説明する。図２は光源部１０４の構成を示している。この光源部１０４は、測定対象ガスの吸収波長を走査するようにレーザ素子の発光波長を可変とする波長走査駆動信号発生部１０４ａと、測定対象ガスの吸収波長を検出するために、例えば６．５ｋＨｚ程度の正弦波で波長を周波数変調するための高周波数変調信号発生部１０４ｂと、からなるレーザ駆動信号発生部１０４ｓを備えており、これらの信号発生部１０４ａ，１０４ｂの出力信号が合成されてレーザ駆動信号が生成されるようになっている。上記レーザ駆動信号は電流制御部１０４ｃにより電流に変換され、ＱＣＬによるレーザ素子１０４ｅに供給される。このＱＣＬによるレーザ素子１０４ｅは中赤外領域レーザ光を発光する。
【００２８】
また、レーザ素子１０４ｅには発光側温度安定化手段が設けられている。この発光側温度安定化手段は、温度制御部１０４ｄ、サーミスタ１０４ｆ、ペルチェ素子１０４ｇを備える。レーザ素子１０４ｅに近接して温度検出素子としてのサーミスタ１０４ｆが配置され、このサーミスタ１０４ｆにはペルチェ素子１０４ｇが近接して配置されている。このペルチェ素子１０４ｇは、サーミスタ１０４ｆの抵抗値が一定値になるようにするため、温度制御部１０４ｄによって制御が行われ、結果としてレーザ素子１０４ｅの温度を安定化するように動作するものである。
【００２９】
ここで、波長走査駆動信号発生部１０４ａから出力される波長走査駆動信号は、図３に示すように、可変駆動信号Ｓ１およびオフセット信号Ｓ２により一のほぼ台形波状の単位波形となり、このような単位波形が一定周期で繰り返される信号である。ここで、オフセット部分Ｓ２は、光源部１０４のレーザ素子１０４ｅのスレッショルド電流値未満の電流を、光源部１０４のレーザ素子１０４ｅに供給するような値に設定する。
【００３０】
また、波長走査駆動信号の可変駆動信号Ｓ１は、吸収波長を走査する信号であり、電流制御部１０４ｃを介してレーザ素子１０４ｅに供給される電流の大きさを直線的に変えることにより、レーザ素子１０４ｅの発光波長を徐々にずらしていき、吸収波長を走査する信号である。信号Ｓ１の傾き、すなわち、供給電流の変化量によって、発光波長をサブｎｍ〜数ｎｍの範囲で走査可能である。例えばＳＯ２ガスであれば、０．２ｎｍ程度の線幅を走査可能とする部分である。
【００３１】
また、波長走査駆動信号のオフセット信号Ｓ２は、レーザ素子１０４ｅが発光するスレッショルド電流値未満の電流をレーザ素子１０４ｅに供給するような値とした信号であり、レーザ素子１０４ｅを発光させないオフセット部分である。波長走査駆動信号発生部１０４ａがこのオフセット信号Ｓ２を出力しているタイミングではＱＣＬは未発光である。信号Ｓ１と信号Ｓ２とは交互に切り替わるように挿入されている。
【００３２】
このようにオフセット信号Ｓ２が、レーザ素子１０４ｅの発光が安定するスレッショルド電流値未満であり、さらに可変駆動信号Ｓ１の時間に対してオフセット信号Ｓ２の時間が大幅に長い。
このような間欠発光条件、すなわち、信号Ｓ１と信号Ｓ２の時間の比は、ＱＣＬであるレーザ素子１０４ｅの発熱量とペルチェ素子等の温度安定化手段の性能とを勘案して決定すれば良く、例えばＳ１：Ｓ２＝１：２とすることにより、連続発光する場合と比較して、発熱量を大幅に低減することができる。
【００３３】
仮にＱＣＬを用いる光源部を連続発光させたり、または、少し停止するが殆ど連続して発光させたりすると発熱が過大となり、ペルチェ素子による温度制御が困難になることが予想されるが、本形態では上記のようにＱＣＬを発光時間よりも消光時間が長いように間欠発光させることにより、ＱＣＬの発熱量を低減し、従来のレーザ式ガス分析計と同等の構成およびコストでＱＣＬの使用が可能となるようにした。発光時間と消光時間との割合は、発光側温度安定化手段（図２の温度制御部１０４ｄ、サーミスタ１０４ｆ、ペルチェ素子１０４ｇ）により温度安定化が可能な限界温度を想定したとき、この限界温度よりも低い温度となるように発光時間と消光時間との割合が決定される。この場合、少なくとも発光時間よりも消光時間を長くして、温度を低下させる。このような駆動方式は、ＱＣＬやＭＣＴの不安定性の解消に寄与するものである。
【００３４】
さて、このような波長走査駆動信号発生部１０４ａから出力される波長走査駆動信号に対し、高周波変調信号発生部１０４ｂからの高周波変調信号を合成して周波数変調を行い、図４で示すようなレーザ駆動信号を生成する。このレーザ駆動信号は、ＳＯ２ガスの場合では、高周波変調信号の周波数を６．５ｋＨｚ、波長走査駆動信号の周波数を２０Ｈｚとなり、λ１、λ２はＳＯ２ガスの吸収波長に相当する走査範囲の上下限値を示している。
【００３５】
なお、波長走査駆動信号のλ１、λ２はＳＯ２ガスの吸収波長に相当する走査範囲として説明しているが、ＳＯ２以外にも、ＮＯのガス成分を測定したり、または、ＮＯ２のガス成分を測定したりすることができる。しかしながら、ＱＣＬの特性（電流や温度による波長走査可能範囲）とＳＯ２，ＮＯ，ＮＯ２の吸収スペクトルを合わせて勘案すると、ＳＯ２，ＮＯ，ＮＯ２の何れか一つについての単成分計として個別に測定するレーザ式ガス分析計となる。この場合レーザ式ガス分析計では、ＳＯ２，ＮＯ，ＮＯ２等の中から一つ選定された測定対象の吸収波長に対応した発光波長を持つＱＣＬが選定され、この測定対象のガス成分に応じて中赤外領域のλ１、λ２が設定される。このようなレーザ駆動信号が出力される。
【００３６】
次に、図５は、受光部１０７、信号処理回路１０８および中央処理部１０９の構成を示している。中赤外領域に感度を有するＭＣＴ光導電素子は低温でないと十分な感度が得られないため、ＭＣＴ光導電素子である受光素子１０７ａに対して、受光側温度安定化手段を受光部１０７に設けている。
【００３７】
受光側温度安定化手段は、さらにサーミスタ１０７ｂ、ペルチェ素子１０７ｃ、温度制御部１０７ｄを備え、受光素子１０７ａを冷却する。具体的には、ＭＣＴ光導電素子内にサーミスタ１０７ｂやペルチェ素子１０７ｃが内蔵される。このように受光素子１０７ａに近接して温度検出素子としてのサーミスタ１０７ｂが配置され、このサーミスタ１０７ｂにはペルチェ素子１０７ｃが近接して配置されている。
【００３８】
このペルチェ素子１０７ｃは、サーミスタ１０７ｂの抵抗値が一定値になるように温度制御部１０７ｄによって制御され、結果として受光素子１０７ａの温度を安定化するように動作するものである。このような受光側温度安定化手段により、例えばＭＣＴ光導電素子の動作温度を−３℃で一定にする。
【００３９】
ＭＣＴ光導電素子である受光素子１０７ａは、ＱＣＬであるレーザ素子１０４ｅの中赤外領域レーザ光の発光波長に感度を持つ受光素子である。この受光部１０７の出力電流はＩ／Ｖ変換器１０８ａへ入力される。Ｉ／Ｖ変換器１０８ａは、発振器１０８ｃから２ｆ信号（２倍波信号）が入力されており、出力電流に対して２ｆ信号（２倍波信号）により変調してから電圧に変換して電圧信号を出力する。この電圧信号が同期検波回路１０８ｂに入力される。同期検波回路１０８ｂはこの電圧信号に対して検波を行い、変調信号の２倍周波数成分の振幅のみを取り出す。
【００４０】
ここで周波数変調方式のレーザ式ガス分析計の計測原理について説明する。図６は、周波数変調方式の原理図を示している。この周波数変調方式のレーザ式ガス分析計では、中心周波数ｆｃ、変調周波数ｆｍで半導体レーザの出射光を周波数変調し、測定対象ガスに照射する。ここで、周波数変調とは、レーザ素子１０４ｅに供給するドライブ電流の波形を正弦波状にすることである。
周波数変調方式で距離の影響をキャンセルするためには、半導体レーザ素子の出力を周波数変調すると同時に周波数ｆｍで振幅変調を行えばよいのであるが、半導体レーザ素子の出力に周波数変調を掛けると振幅変調も掛かるので、これが利用できる。
【００４１】
図６に示したように、ガスの吸収線は変調周波数に対してほぼ２次関数となっているので、この吸収線が弁別器の役割を果たし、受光部では変調周波数ｆｍの２倍の周波数の信号（２倍周波数信号）が得られる。ここで、変調周波数ｆｍは任意の周波数で良いため、例えば、変調周波数ｆｍを数ｋＨｚ程度に選ぶと、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）または汎用のプロセッサを用いて、２倍周波数信号の抽出等の高度な信号処理を行うことが可能になる。
【００４２】
また、受光部によりエンベロープ検波を行えば振幅変調による基本波を推定でき、この基本波の振幅と前記２倍周波数信号の振幅との比を位相同期させて検出することで、距離に関係なく測定対象ガス濃度に比例した信号を得ることができる。
【００４３】
このような原理のもと、同期検波回路１０８ｂにおいて、測定対象ガスによるレーザ光の吸収が無い場合は、同期検波回路１０８ｂによって２倍波信号が検出されないので、同期検波回路１０８ｂの出力はほぼ直線となる。
一方、測定対象ガスによるレーザ光の吸収がある場合は、同期検波回路１０８ｂによって出射光の変調信号の２倍周波数成分の振幅のみが抽出された信号である２倍波信号が検出される。その出力波形は図４の長方形の枠内に図示された同期検波回路１０８ｂの出力波形に示すようになる。この波形はフィルタ１０８ｄによりノイズが除去され、適宜増幅して後段のＣＰＵやＤＳＰ等である中央処理部１０９へ出力される。
なお、Ｉ／Ｖ変換器１０８ａからの出力信号は抽出回路（フィルタ）１０８ｅにも入力され、抽出された波長走査駆動信号成分Ｓ１１が中央処理部１０９に送られるが、この波長走査駆動信号成分Ｓ１１は後述するタイミング同期で用いられることとなる。
【００４４】
この図４の四角枠内に示される同期検波回路１０８ｂの出力波形のピーク値が測定対象ガスの濃度に相当するため、ピーク値を測定するか、あるいは波形の一部または全部を積分してその積分値から測定対象ガスの濃度を検出すればよい。以下、この濃度検出手段によって求められるピーク値、あるいは積分値を「スパン」と表記する。
【００４５】
次いで、光量補正の原理について説明する。
（１）ＭＣＴの熱特性による受光光量の変化に対する補正
図３で示す波長走査駆動信号Ｓ１１の波形は、光源部１０４のレーザ素子への供給電流を直線的に変化させて光源部１０４のレーザ素子の発光波長を徐々に変化させる部分Ｓ１と、レーザ素子が発光しないオフセット部分Ｓ２と、からなる基本波が一定周期で繰り返される波形である。
【００４６】
光量を計測するとき、図５に示す中央処理部１０９へはＩ／Ｖ変換器１０８ａ、抽出回路１０８ｅを経て、図３で示すような波長走査駆動信号成分Ｓ１１が入力される。中央処理部１０９は信号Ｓ１の出力終了時のタイミングと信号Ｓ２の出力を開始するタイミングと、すなわちＱＣＬ発光量最大時とＱＣＬ未発光時とにおいて、図２の同期検波回路１０８ｂ、フィルタ１０８ｄを経て入力される図１３の同期検波回路信号出力からデジタルデータである受光光量実測値をそれぞれ入力し、その差分を取って受光光量実測値ＲＹとし、この受光光量実測値ＲＹを、一定時間ごとに、例えば１秒ごとに中央処理部１０９の図示しないメモリ部に保存する。隣接するタイミングで取得された二個の受光光量実測値には受光素子の長期周期の感度変動分が共に含まれており、差分値をとることで感度変動分を除去することができ、正確な受光光量をモニタリングすることが可能となる。これにより、受光光量信号からＭＣＴの感度変動分を除去した受光光量実測値ＲＹを取得することが可能となる。
【００４７】
（２）ダスト等の外乱およびオフセット吸収による受光光量の変化に対する補正
また、本願発明者は、ＳＯ２のオフセット吸収による光量変動量とＳＯ２濃度との関係を詳細に調査した結果、受光光量信号に含まれる、ＳＯ２のオフセット吸収による光量変動分とダスト等の外乱による光量変動分とを区別して、以下の数１，数３のように算出することが可能であることを見出した。
【００４８】
［数１］
ＲＸ＝Ｒ０−ｒＸ
【００４９】
ＲＸ〔Ｖ〕は、ＳＯ２濃度指示値Ｘ〔ｐｐｍ・ｍ〕の時の受光光量理論値（ダスト等の外乱影響なし）である。
Ｒ０〔Ｖ〕は受光光量初期値である。なお、Ｒ０〔Ｖ〕はレーザ式ガス分析計を煙道に設置した直後に、測定対象ガスや前記外乱が存在しない状況で測定した値である。
ｒ〔Ｖ／ｐｐｍ・ｍ〕はオフセット吸収係数である。ここで、ｒＸは、ＳＯ２濃度指示値Ｘ〔ｐｐｍ・ｍ〕の時のオフセット吸収による光量変動量ｒＸ〔Ｖ〕となる。
また、Ｘ〔ｐｐｍ・ｍ〕は計測により求められるＳＯ２濃度指示値である。このＸは、数２のように算出される。
［数２］
Ｘ＝Ａ・（ＳＸ／ＳＡ）
なお、Ａは測定対象ガスのフルスケール濃度〔ｐｐｍ・ｍ〕である。
ＳＸ〔Ｖ〕はＳＯ２濃度指示値Ｘ〔ｐｐｍ・ｍ〕の時のスパンである。
ＳＡは出荷前の工場試験時に、フルスケール濃度の測定対象ガスを測定した時のスパン〔Ｖ〕である。
上記のＡおよびＳＡが中央処理部１０９の図示しないメモリに登録されている。
【００５０】
すなわち、ＳＯ２濃度指示値Ｘ〔ｐｐｍ・ｍ〕の時の受光光量理論値ＲＸ〔Ｖ〕は、受光光量初期値Ｒ０〔Ｖ〕からＳＯ２濃度指示値Ｘ〔ｐｐｍ・ｍ〕の時のオフセット吸収による光量変動量ｒＸ〔Ｖ〕を差し引いたものであり、この点でオフセット吸収による光量変動を考慮したものである。続いて数３について説明する。
【００５１】
［数３］
ＲＹ＝（Ｒ０−Ｚ）−ｒ’Ｙ
【００５２】
ＲＹ〔Ｖ〕は、ＳＯ２濃度指示値Ｘ〔ｐｐｍ・ｍ〕の時の受光光量実測値である。
Ｚ〔Ｖ〕はダスト等の外乱による受光光量変動量である。
ｒ’〔Ｖ／ｐｐｍ・ｍ〕は、ダスト等の外乱により受光光量が（Ｒ０−Ｚ）〔Ｖ〕に変動した時のオフセット吸収係数である。
Ｙ〔ｐｐｍ・ｍ〕は、ＳＯ２濃度指示値Ｘ〔ｐｐｍ・ｍ〕の時の、煙道内の実際のＳＯ２濃度真値である。
【００５３】
すなわち、ＳＯ２濃度指示値Ｘ〔ｐｐｍ・ｍ〕の時の受光光量実測値ＲＹ〔Ｖ〕は、受光光量初期値Ｒ０〔Ｖ〕から前記外乱による受光光量変動量Ｚ〔Ｖ〕と、ＳＯ２濃度実測値Ｙ〔ｐｐｍ・ｍ〕に対する、オフセット吸収による受光光量変動量ｒ’Ｙ〔Ｖ〕を差し引いたものであり、この点で外乱による光量変動を考慮したものである。
【００５４】
ＳＯ２濃度指示値Ｘ〔ｐｐｍ・ｍ〕の時の受光光量理論値ＲＸから受光光量実測値ＲＹを引いた差ＲＺ〔Ｖ〕は、上記の数１，数３から数４のように表される。
【００５５】
［数４］
ＲＺ＝ＲＸ−ＲＹ＝Ｚ＋ｒ’Ｙ−ｒＸ
【００５６】
図７に、ダスト等の外乱による光量変動がない場合の、ＳＯ２濃度とスパンとの関係及びＳＯ２濃度とオフセット吸収による受光光量変動量との関係の一例を示す。ＳＯ２濃度とオフセット吸収による受光光量変動量の関係を示す近似直線の傾きがオフセット吸収係数ｒである。また、ＳＯ２濃度とスパンの関係を示す近似直線の傾きをスパン係数ｓ〔Ｖ／ｐｐｍ・ｍ〕とすると、ｓ≒１０×ｒであることが分かる。
【００５７】
図８にオフセット吸収係数ｒ及びスパン係数ｓと、受光光量との関係の一例を示す。前記外乱により、受光光量に対するオフセット吸収係数及びスパン係数の変動率は同様であり、受光光量が変動しても、上記のｒとｓの関係は不変であることが分かる。
ここで、ｓ〔Ｖ／ｐｐｍ・ｍ〕をＳＯ２濃度指示値Ｘ〔ｐｐｍ・ｍ〕の時のスパン係数、ｓ’〔Ｖ／ｐｐｍ・ｍ〕をダスト等の外乱により受光光量が（Ｒ０−Ｚ）〔Ｖ〕に変動した時のスパン係数とすると、数４はスパン係数を用いて数５のように表せる。
【００５８】
［数５］
ＲＺ＝Ｚ＋ｒ’・Ｓｘ／ｓ’−ｒ・Ｓｘ／ｓ
【００５９】
図３の結果から、ｒとｓの比は受光光量に依存せず、ｒ／ｓ＝ｒ’／ｓ’となり、ＲＺ＝Ｚであることが分かる。すなわち、ＳＯ２濃度指示値Ｘ〔ｐｐｍ・ｍ〕の時の受光光量理論値と受光光量実測値との差ＲＺ〔Ｖ〕は前記外乱による光量変動分に相当する。
【００６０】
そこで、受光光量初期値Ｒ０〔Ｖ〕はダスト等の外乱により、（Ｒ０−ＲＺ）〔Ｖ〕に変動したとみなすことができ、図３の受光光量とスパン吸収係数との関係式から、数６のように煙道内の実際のＳＯ２濃度を求めることができる。
【００６１】
［数６］
Ｙ＝ＳＸ／ｓ’＝ＳＸ／［ａ（Ｒ０−ＲＺ）−ｂ］
【００６２】
この式では（Ｒ０−ＲＺ）でダスト等の外乱が補正されている。そして、［ａ（Ｒ０−ＲＺ）−ｂ］によりオフセット吸収による外乱が補正される。
なお、ａ，ｂは図８の関係から求められる比例定数である。測定原理はこのようなものである。
【００６３】
続いてレーザ式ガス分析計による分析処理について説明する。ここに干渉ガスおよび測定対象ガスを含むガスが煙道内を流れているものとする。説明の具体化のため、ＳＯ２ガスを分析するものとして説明する。
【００６４】
ここで、レーザ式ガス分析計では、予め工場出荷前や校正時において補正式の確定処理がなされている必要がある。この処理ではレーザ式ガス分析計を用いて実際のガス測定を行い、得られた計測値を用いてＳＸやＲ０や数６のａ，ｂを予め確定する処理である。
【００６５】
図２に示したように、ＱＣＬを用いたＳＯ２分析〔フルスケール：１００ｐｐｍ・ｍ〕の測定例において、受光光量初期値Ｒ０は２．６３〔Ｖ〕であり、そのときのオフセット吸収係数ｒは４．７６×１０−３〔Ｖ／ｐｐｍ・ｍ〕、スパン係数ｓは、４．８４×１０−２〔Ｖ／ｐｐｍ・ｍ〕であった。また、ＳＯ２濃度１００ｐｐｍ・ｍガス流通時のスパンＳＡは４．８２〔Ｖ〕であった。これらデータが中央処理部１０９の図示しないメモリに登録される。
【００６６】
ダスト等の外乱による受光光量変動を模擬するため、ＱＣＬの駆動条件を調整し、発光量を約８０％としてＳＯ２濃度１００ｐｐｍ・ｍガスを測定したところ、ＳＯ２濃度指示値Ｘは７５．１ｐｐｍ・ｍ（スパンＳＸ＝３．６２〔Ｖ〕）、受光光量実測値ＲＹは１．７１〔Ｖ〕であった。受光光量実測値ＲＹ＝１．７１〔Ｖ〕、ＳＯ２濃度指示値Ｘ＝７５．１［ｐｐｍ・ｍ］、スパンＳＸ＝３．６２〔Ｖ〕を関連させて、中央処理部１０９の図示しないメモリに登録される。
【００６７】
さらに、発光量を約５０％として同様の測定を行ったところ、ＳＯ２濃度指示値Ｘは５０．８ｐｐｍ・ｍ（スパンＳＸ＝２．４５〔Ｖ〕）、受光光量実測値ＲＹは、１．２５〔Ｖ〕であった。ここで受光光量実測値ＲＹ＝１．２５〔Ｖ〕、ＳＯ２濃度指示値Ｘ＝５０．８［ｐｐｍ・ｍ］、スパンＳＸ＝２．４５〔Ｖ〕を関連させて、中央処理部１０９の図示しないメモリに登録される。
以下同様に、このようなデータが発光量のパーセンテージを変えて多数蓄積されて中央処理部１０９の図示しないメモリ部に登録されている。
【００６８】
なお、少なくとも２回計測しておれば、以上の結果から、図８のように受光光量とスパン係数との関係式が求められ、数６の比例定数はａ＝２．０７×１０−２，ｂ＝６．２５×１０−３であることが分かる。
これでａ，ｂ，Ｒ０が算出されたため、数６が具体的に確定された。具体的な数式を次式に示す。
【００６９】
［数７］
ＳＯ２濃度真値Ｙ＝ＳＸ／［２．０７×１０−２（２．６３−ＲＺ）−６．２３×１０−３］
【００７０】
このように工場出荷時にオフセット吸収係数ｒ、スパン吸収係数ｓ及び数６の定数ａ，ｂ，Ｒ０を、中央処理部１０９の図示しない演算部の図示しないメモリに登録しておく。
中央処理部１０９は、数７を用いてＳＯ２濃度真値を算出することとなる。
【００７１】
続いて、中央処理部による実際のガス分析処理について説明する。この状態では分析を所望する箇所にレーザ式ガス分析計が設置されて、図１で示すような状態で測定対象ガス（ＳＯ２ガス）が通流しているものとする。
【００７２】
前提として、中央処理部１０９には、先に説明したように受光光量初期値Ｒ０、受光光量実測値ＲＹに対応するガス濃度指示値Ｘ、測定対象ガスのガス濃度指示値Ｘに対応するスパンＳＸ、係数ａ，ｂが予め登録されているものとする。また、中央処理部１０９が処理する値はデジタルデータであってデジタル演算を行うものであるが、理解を容易にするため、通常の値として説明している。
【００７３】
中央処理部１０９は、抽出回路１０８ｅからの検出信号の波長走査駆動信号成分Ｓ１１をタイミング信号とし、レーザ最大発光時においてフィルタ１０８ｄから出力される検波信号の受光光量実測値を取得し、さらにレーザ未発光時においてフィルタ１０８ｄから出力される検波信号の受光光量実測値を取得し、その差分値を測定対象ガスについての受光光量実測値ＲＹとする受光光量実測手段として機能する。これにより受光素子の熱による感度変動成分を除去する。
【００７４】
ここで中央処理部１０９の差分処理の詳細について説明する。Ｉ／Ｖ変換回路１０８ａの出力信号から抽出回路１０８ｅを通過した信号は、図３で示すような波長走査駆動信号成分Ｓ１１となる。中央処理部１０９は、この波長走査駆動信号成分Ｓ１１をモニタリングする。
【００７５】
このモニタリングでは、波長走査駆動信号発生部１０４ａからの信号Ｓ１の出力終了直前のタイミングと、信号Ｓ２の出力を開始するタイミングと、すなわちＱＣＬ発光量最大時と、ＱＣＬ未発光時と、で同期検波回路１０８ｂからの出力波形をそれぞれサンプリングして受光光量実測値を取得し、その差分値を一定時間ごとに、例えば１秒ごとに信号処理回路６２に保存する。両タイミングにおけるデータには熱による感度変動分が共に重畳されているため、差分を取ることで感度変動分がキャンセルされる。これにより、受光素子（ＭＣＴ）の感度変動分を除去した上で所定期間毎の受光光量をモニタリングすることが可能となる。以下の説明では、中央処理部１０９はこのようなＭＣＴの熱特性による受光光量の変化をキャンセルする処理により受光光量に関する受光光量実測値ＲＹを取得しているものとして説明する。
【００７６】
以上のように求められた受光光量変動量をもとに、数７により、中央処理部１０９は、ＳＯ２濃度真値Ｙを求める。
まず、中央処理部１０９は、受光光量実測値ＲＹに基づいて測定対象ガスのガス濃度指示値Ｘ〔ｐｐｍ・ｍ〕を取得するガス濃度指示値取得手段として機能する。
【００７７】
このガス濃度指示値取得手段では、例えば、中央処理部１０９は、ＳＯ２濃度１００ｐｐｍ・ｍのガスを検出したところ、受光光量実測値ＲＹが１．７１〔Ｖ〕であり、スパンＳｘは３．６２〔Ｖ〕であり、ＡおよびＳＡをメモリ部から読み出し、ＳＯ２濃度としてＸ＝１００〔ｐｐｍ・ｍ〕×３．６２／４．８２＝７５．１〔ｐｐｍ・ｍ〕を検出したものとする。
【００７８】
続いて、中央処理部１０９は、オフセット吸収係数ｒを用いて測定対象ガスの受光光量理論値ＲＸをＲＸ＝Ｒ０−ｒＸにより算出する受光光量理論値算出手段として機能する。
【００７９】
この受光光量理論値算出手段では、例えば、中央処理部１０９は、数１からＲＸ＝２．６３−４．７６×１０−２×７５．１＝２．２７〔Ｖ〕を算出する。
【００８０】
続いて、中央処理部１０９は、光量変動分ＲＺをＲＺ＝ＲＸ−ＲＹにより算出する光量変動分算出手段として機能する。
【００８１】
この光量変動分算出手段では、例えば、中央処理部１０９は、ＲＺ＝ＲＸ−ＲＹ＝Ｚ＝２．２７−１．７１＝０．５６〔Ｖ〕を算出する。
【００８２】
続いて、中央処理部１０９は、係数ａ，ｂを用いて測定対象ガスの濃度真値ＹをＹ＝ＳＸ／（ａ（Ｒ０−ＲＺ）−ｂ）により算出する測定対象ガス濃度算出手段として機能する。
【００８３】
この測定対象ガス濃度算出手段では、中央処理部１０９は、スパンＳＸ＝３．６２〔Ｖ〕を図示しないメモリから読み出し、上記のように算出した各値を数７に代入し、ＳＯ２濃度真値Ｙ＝３．６２／［２．０７×１０−２×（２．６３−０．５６）−６．２３×１０−３］＝９９．１ｐｐｍ・ｍを算出する。
【００８４】
このように光量補正による誤差はＳＯ２濃度１００ｐｐｍ・ｍと比較しても１％未満と精度の高い補正値を得ることが可能である。
【００８５】
また、他の例について説明する。
中央処理部１０９は、ガス濃度指示値取得手段として機能し、ＳＯ２濃度１００ｐｐｍ・ｍのガスを検出したところ、受光光量実測値ＲＹが１．２５〔Ｖ〕であり、スパンＳｘは２．４５〔Ｖ〕であり、ＡおよびＳＡをメモリ部から読み出し、ＳＯ２濃度としてＸ＝１００〔ｐｐｍ・ｍ〕×２．４５／４．８２＝５０．８ｐｐｍ・ｍを検出したものとする。
【００８６】
続いて中央処理部１０９は、受光光量理論値算出手段として機能し、数１からＲＸ＝２．６３−４．７６×１０−２×５０．８＝２．３９〔Ｖ〕を算出する。
【００８７】
続いて中央処理部１０９は、光量変動分算出手段として機能し、ＲＺ＝ＲＸ−ＲＹ＝Ｚ＝２．３９−１．２５＝１．１４〔Ｖ〕を算出する。
【００８８】
続いて中央処理部１０９は、測定対象ガス濃度算出手段として機能し、中央処理部１０９は、スパンＳＸ＝２．４５〔Ｖ〕を図示しないメモリから読み出し、上記のように算出した各値を数７に代入し、ＳＯ２濃度真値Ｙ＝２．４５／［２．０７×１０−２×（２．６３−１．１４）−６．２３×１０−３］＝９９．５ｐｐｍ・ｍを算出する。
【００８９】
このように光量補正による誤差はＳＯ２濃度１００ｐｐｍ・ｍと比較しても前述の結果と同様に１％未満と精度の高い補正値を得ることが可能である。
【００９０】
なお、このような補正であるが、全て一律に補正しても良いが、例えば、測定中に受光光量理論値ＲＸに対する受光光量実測値ＲＹの変動率（＝［ＲＹ−ＲＸ］×１００／ＲＸ）が、所定値（例えば５％）を超えるような場合において、上記光量補正法により求められる演算値を表示するようにしてもよい。光量補正はこのようなものである。
【００９１】
以上説明した本発明によれば、量子カスケードレーザ用いたレーザ式ガス分析計の演算部において、受光信号のうち、測定対象ガスの吸収ピークを検出する２倍周波数成分信号の振幅と、前記レーザ素子の発光量を検出する波長走査駆動信号成分とを用いることにより、ダスト等の外乱による受光光量の変動と測定対象ガスのピーク外吸収による受光光量の変動とを区別して、常時モニタリングして、受光光量の変動に応じて測定値を補正することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明の多成分用レーザ式ガス分析計は、ボイラ、ゴミ焼却等の燃焼排ガス測定用として最適である。その他、鉄鋼用ガス分析［高炉、転炉、熱処理炉、焼結（ペレット設備）、コークス炉］、青果貯蔵及び熟成、生化学（微生物）［発酵］、大気汚染［焼却炉、排煙脱硫・脱硝］、自動車排ガス（除テスタ）、防災［爆発性ガス検知、有毒ガス検知、新建築材燃焼ガス分析］、植物育成用、化学用分析［石油精製プラント、石油化学プラント、ガス発生プラント］、環境用［着地濃度、トンネル内濃度、駐車場、ビル管理］、理化学各種実験用などの分析計としても有用である。
【符号の説明】
【００９３】
２０１，２０２：壁
１０１ａ，１０１ｂ：フランジ
１０１ｃ：出射窓
１０１ｄ：入射窓
１０２ａ，１０２ｂ：取付座
１０３ａ，１０３ｂ：カバー
１０４：光源部
１０４ａ：波長走査駆動信号発生部
１０４ｂ：高周波変調信号発生部
１０４ｃ：電流制御部
１０４ｄ：温度制御部
１０４ｅ：レーザ素子
１０４ｆ：サーミスタ
１０４ｇ：ペルチェ素子
１０４ｓ：レーザ駆動信号発生部
１０５：コリメートレンズ
１０６：集光レンズ
１０７：受光部
１０７ａ：受光素子
１０７ｂ：サーミスタ
１０７ｃ：ペルチェ素子
１０７ｄ：温度制御部
１０８：信号処理回路
１０８ａ：Ｉ／Ｖ変換回路
１０８ｂ：同期検波回路
１０８ｃ：発振器
１０８ｄ：フィルタ
１０８ｅ：抽出手段（フィルタ）
１０９：中央処理部
【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】
0006028889.tif 000012
【図１２】
0006028889.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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