(57)【要約】【課題】ニューマチック検出器を備えたガスの分析装置において、測定光の強度の測定値の測定空間の圧力変動に対する影響を減少する。【解決手段】分析装置１００は、光源３ａと、ニューマチック検出器５と、補正部９５と、を備える。光源３ａは、測定対象ガスＧｓが存在する測定空間Ｓｐに測定光Ｌｍを出力する。ニューマチック検出器５は、封入ガスＧｅが封入された封入セル５１ａ、５１ｂと、測定空間Ｓｐを通過し封入セル５１ａ、５１ｂに入射された測定光Ｌｍの強度を測定する測定部５３と、を有する。補正部９５は、測定対象ガスＧｓの吸収スペクトルの測定空間Ｓｐの圧力に対する依存性と、ニューマチック検出器５の測定光Ｌｍの測定感度の波長に対する依存性と、に基づいて算出された補正係数Ｃにより、測定光Ｌｍの強度の測定値を補正する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象ガスが存在する測定空間に測定光を出力する光源と、
前記測定対象ガスが吸光する波長範囲の少なくとも一部を含む波長範囲の光を吸光する封入ガスが封入された封入セルと、前記測定空間を通過し前記封入セルに入射した前記測定光の強度を測定する測定部と、を有するニューマチック検出器と、
前記測定対象ガスの吸収スペクトルの前記測定空間の圧力に対する依存性と、前記ニューマチック検出器における前記測定光の測定感度の波長に対する依存性と、に基づいて算出された補正係数により、前記測定光の強度の測定値を補正する補正部と、
を備える分析装置。
【請求項２】
前記補正係数は、前記測定空間の圧力が１キロパスカル変動したときに、前記測定光の強度の測定値が１パーセントより小さい割合にて変動することを表す係数である、請求項１に記載の分析装置。
【請求項３】
前記補正係数は、前記測定対象ガスに対して固有の値を有する、請求項１又は２に記載の分析装置。
【請求項４】
前記測定空間の圧力は大気圧又はその近傍の圧力である、請求項１〜３のいずれかに記載の分析装置。
【請求項５】
前記測定対象ガスと前記封入ガスは同一のガスである、請求項１〜４のいずれかに記載の分析装置。
【請求項６】
前記測定対象ガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素ガス、窒素酸化物ガス、アンモニア、二酸化硫黄、シロキサン、のいずれかから選択されるガスである、請求項１〜５のいずれかに記載の分析装置。
【請求項７】
補正された前記測定光の強度の測定値に基づいて、前記測定対象ガスを分析する分析部をさらに備える、請求項１〜６のいずれかに記載の分析装置。
【請求項８】
測定対象ガスを分析する分析装置と、前記測定対象ガスを含むガスをサンプリングして前記分析装置の測定空間に導入するサンプリングユニットと、を備える分析システムであって、
前記分析装置は、
前記測定空間に測定光を出力する光源と、
前記測定対象ガスが吸光する波長範囲の少なくとも一部を含む波長範囲の光を吸光する封入ガスが封入された封入セルと、前記測定空間を通過し前記封入セルに入射した前記測定光の強度を測定する測定部と、を有するニューマチック検出器と、
前記測定対象ガスの吸収スペクトルの前記測定空間の圧力に対する依存性と、前記ニューマチック検出器における前記測定光の測定感度の波長に対する依存性と、に基づいて算出された補正係数により、前記測定光の強度の測定値を補正する補正部と、
を有する、分析システム。
【請求項９】
封入ガスが封入された封入セルと、前記封入セルに入射された光の強度を測定する測定部と、を有するニューマチック検出器を備えた分析装置を用いた測定対象ガスの分析方法であって、
前記測定対象ガスが存在する測定空間に測定光を出力するステップと、
前記ニューマチック検出器により、前記測定空間を通過した前記測定光の強度を測定するステップと、
前記測定対象ガスの吸収スペクトルの前記測定空間の圧力に対する依存性と、前記ニューマチック検出器における前記測定光の測定感度の波長に対する依存性と、に基づいて算出された補正係数により、前記測定光の強度の測定値を補正するステップと、
を含む分析方法。
【請求項１０】
測定対象ガスが存在する測定空間に測定光を出力するステップと、
封入ガスが封入された封入セルと、前記封入セルに入射された光の強度を測定する測定部と、を有するニューマチック検出器に、前記測定空間を通過した前記測定光の強度を測定させるステップと、
前記測定対象ガスの吸収スペクトルの前記測定空間の圧力に対する依存性と、前記ニューマチック検出器における前記測定光の測定感度の波長に対する依存性と、に基づいて算出された補正係数により、前記測定光の強度の測定値を補正するステップと、
を含む分析方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニューマチック検出器を備えたガスの分析装置、当該分析装置を備える分析システム、当該分析装置を用いたガスの分析方法、及び、当該分析方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象ガスと類似又は同一の光の吸収特性を有する封入ガスを封入したセルと、測定対象ガスが存在する空間と上記のセルとを通過した光の強度を測定する測定部と、を備えたニューマチック検出器が知られている。ニューマチック検出器では、測定対象ガスだけでなく、測定対象ガスと吸収特性が類似又は同一の封入ガスを通過した光の強度を測定するので、測定対象ガス以外のガスの影響を検出しにくい。その結果、測定対象ガスに関する情報を、高感度かつ選択性よく測定できる。
【０００３】
上記のニューマチック検出器の特性を利用して、特許文献１には、測定対象ガスが導入される測定セルと、測定セルに赤外光を照射する赤外光源と、測定セルを通過した赤外光の強度を測定するニューマチック検出器と、を備えた赤外線ガス分析計が開示されている。この赤外線ガス分析計により、測定セルに存在する測定対象ガスを精度よく分析できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３１２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のガス分析装置では、測定セル中に形成される測定空間の圧力は、例えば、測定セルのガスの入口及び／又は出口の圧力に従って変動する。一般的に、測定セルの入口及び／又は出口は大気に接続されるので、測定空間の圧力は、大気の圧力変動の影響を受けやすい。
測定空間の圧力が変動することは、測定セルに存在するガスの密度が変動することを意味するので、測定空間中の測定対象ガスの濃度が同一であっても、検出器にて測定される測定光の強度は、測定空間の圧力の変動に従って変動する。
【０００６】
測定光の強度の測定値の測定空間の圧力による影響を補正するため、従来のガス分析装置では、測定セル内の圧力変動に対する測定セル中のガス密度の変動に基づいて、「測定空間の圧力が１ｋＰａ変動したときに、検出器にて測定される測定光の強度は１％変動する」ことを表す係数を用いて、検出器にて測定された測定光の強度の測定値を補正し、当該補正値を用いて測定対象ガスの分析を行っていた。
【０００７】
しかしながら、ニューマチック検出器を備えたガス分析装置において、上記のガス密度の変動のみに基づいて導出された係数を用いた補正を行っても、測定対象ガスの分析結果が、測定空間の圧力による影響を受けていた。
【０００８】
本発明の目的は、ニューマチック検出器を備えたガスの分析装置において、測定空間の圧力変動に対する分析結果への影響を減少することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一見地に係る分析装置は、光源と、ニューマチック検出器と、補正部と、を備える。光源は、測定対象ガスが存在する測定空間に測定光を出力する。ニューマチック検出器は、測定対象ガスが吸光する波長範囲の少なくとも一部を含む波長範囲の光を吸光する封入ガスが封入された封入セルと、測定空間を通過し封入セルに入射された測定光の強度を測定する測定部と、を有する。
補正部は、測定対象ガスの吸収スペクトルの測定空間の圧力に対する依存性と、ニューマチック検出器の測定光の測定感度の波長に対する依存性と、に基づいて算出された補正係数により、測定光の強度の測定値を補正する。
これにより、ニューマチック検出器を備えた分析装置において、測定空間内のガス密度の影響だけでなく、ニューマチック検出器の測定光の測定感度の波長に対する依存性も考慮した補正係数を用いることにより、測定光の強度の測定値の測定空間の圧力変動に対する影響を減少できる。
【００１０】
補正係数は、測定空間の圧力が１キロパスカル変動したときに、測定光の強度の測定値が１パーセントより小さい割合にて変動することを表す係数であってもよい。これにより、補正係数を、測定空間内のガス密度の影響だけでなく、ニューマチック検出器における測定感度の影響も考慮した係数とできる。
【００１１】
補正係数は、測定対象ガスに対して固有の値を有してもよい。これにより、測定対象ガスに従って、補正係数を適切な値とできる。
【００１２】
測定空間の圧力は大気圧又はその近傍の圧力であってもよい。これにより、大気圧又はその近傍で変動する測定空間の圧力による影響を、補正係数を用いて減少できる。
【００１３】
測定対象ガスと封入ガスは同一のガスであってもよい。これにより、ニューマチック検出器の測定対象ガスに対する測定感度を増大できる。
【００１４】
測定対象ガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素ガス、窒素酸化物ガス、アンモニア、二酸化硫黄、シロキサン、のいずれかから選択されるガスであってもよい。これにより、多様な測定対象ガスに対して、測定光の強度の測定値の測定空間の圧力変動に対する影響を減少できる。
【００１５】
上記の分析装置は、分析部をさらに備えていてもよい。分析部は、補正された測定光の強度の測定値に基づいて、測定対象ガスを分析する。これにより、測定対象ガスの分析結果の測定空間の圧力変動に対する影響を減少できる。
【００１６】
本発明の他の見地に係る分析システムは、測定対象ガスを分析する上記の分析装置と、測定対象ガスを含むガスをサンプリングして分析装置の測定空間に導入するサンプリングユニットと、を備える分析システムである。
【００１７】
本発明のさらに他の見地に係る分析方法は、封入ガスが封入された封入セルと、封入セルに入射した光の強度を測定する測定部と、を有するニューマチック検出器を備えた分析装置を用いた測定対象ガスの分析方法である。分析方法は、以下のステップを含む。
◎測定対象ガスが存在する測定空間に測定光を出力するステップ。
◎ニューマチック検出器により、測定空間を通過した測定光の強度を測定するステップ。
◎測定対象ガスの吸収スペクトルの測定空間の圧力に対する依存性と、ニューマチック検出器における測定光の測定感度の波長に対する依存性と、に基づいて算出された補正係数により、測定光の強度の測定値を補正するステップ。
これにより、測定光の強度の測定値の測定空間の圧力変動に対する影響を減少できる。
【００１８】
本発明のさらに他の見地に係るプログラムは、上記の分析方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１９】
ニューマチック検出器を備えた分析装置において、測定光の強度の測定値の測定空間の圧力変動に対する影響を減少できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】分析装置の構成を示す図。
【図２】演算制御部の詳細構成を示す図。
【図３】測定空間の圧力変動に対する測定対象ガスの吸収スペクトルの変動の一例を示す図。
【図４】測定対象ガスの分析方法を示すフローチャート。
【図５】強度の測定値の補正方法の違いによる測定日毎の分析結果の変動を示す比較図。
【図６】分析システムの概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
１．第１実施形態
（１）分析装置の構成
以下、第１実施形態に係る分析装置１００の構成を、図１を用いて説明する。図１は、分析装置の構成を示す図である。分析装置１００は、例えば、大気、煙道を流れる排ガス、各種プロセスにて発生するプロセスガス、ごみなどの燃焼により生じる排ガス、ボイラの燃焼（実験）にて発生する排ガスなどに含まれる測定対象ガスＧｓを、測定対象ガスＧｓの光の吸収特性を用いて分析する装置である。その他、分析装置１００は、ガスボンベに含まれる不純物を測定対象ガスＧｓとして分析する装置であってもよい。
第１実施形態に係る分析装置１００にて分析可能な測定対象ガスＧｓとしては、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、炭化水素ガス（例えば、メタン（ＣＨ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）など）、窒素酸化物（ＮＯｘ）ガス（例えば、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）など）、アンモニア（ＮＨ３）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）ガス（例えば、二酸化硫黄（ＳＯ２）など）、シロキサン、などがある。
【００２２】
分析装置１００は、測定セル１を備える。測定セル１は、内部に測定対象ガスを導入するための導入口１ａと、測定対象ガスを内部から排出する排出口１ｂと、を有する中空部材である。本実施形態では、上記の測定対象ガスを導入する中空部材の内部が、測定空間Ｓｐとなる。
測定空間Ｓｐへの測定対象ガスＧｓを含んだガスの導入と排出は、例えば、排出口１ｂに接続されたポンプ（図示せず）の吸引により行うことができる。その他、測定対象ガスＧｓを含んだガスを、当該ガスの圧力により導入口１ａから測定空間Ｓｐに導入してもよい。この場合、排出口１ｂからのガスの吸引は、特に必要ない。本実施形態において、測定空間Ｓｐの圧力は、大気圧又はその近傍の圧力である。
【００２３】
例えば、測定セル１の長さ方向の両端は、第１光源３ａ（後述）からの測定光Ｌｍが測定空間Ｓｐを通過できるよう、測定光Ｌｍに対して透明となっている。その他、例えば、測定セル１の長さ方向の両端に光学フィルタを設けるなどして、測定光Ｌｍのうち、測定対象ガスＧｓ及び封入ガスＧｅ（後述）が吸収できる波長範囲の光のみを、測定空間Ｓｐに通過可能となっていてもよい。
【００２４】
分析装置１００は、測定セル１の長さ方向の一端に、第１光源３ａを備える。第１光源３ａは、測定対象ガスＧｓ及び封入ガスＧｅが吸収できる波長範囲の光を少なくとも含む測定光Ｌｍを、測定空間Ｓｐに出力する。上記にて示した測定対象ガスＧｓ及び封入ガスＧｅは、主に、赤外波長領域の光を吸収できる。従って、第１光源３ａとしては、例えば、赤外線ランプなどの、赤外光を出力できる光源を用いることができる。
【００２５】
分析装置１００は、測定セル１の長さ方向の第１光源３ａが設けられた側とは反対側に、ニューマチック検出器５を備える。ニューマチック検出器５は、測定空間Ｓｐを通過した測定光Ｌｍの強度を測定する。ニューマチック検出器５の構成は、後ほど詳しく説明する。
【００２６】
分析装置１００は、測定セル１の一端と第１光源３ａとの間に、光チョッパ７を備える。光チョッパ７は、例えば、モータ（図示せず）などの駆動により中心周りに所定の回転速度にて回転する扇形状の板状部材である。
第１光源３ａから測定光Ｌｍを出力中に光チョッパ７を回転させることにより、光チョッパ７は、その回転速度にて決まる周期にて、測定空間Ｓｐに出力する測定光Ｌｍの強度を変化できる。
【００２７】
分析装置１００は、演算制御部９を備える。演算制御部９は、ＣＰＵ、記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭなど）、各種インターフェース（例えば、Ｄ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器など）にて構成されるコンピュータシステムである。演算制御部９は、分析装置１００の各構成要素を制御する。また、演算制御部９は、ニューマチック検出器５から入力される測定光Ｌｍの強度に関する電気信号を情報処理し、測定対象ガスＧｓの分析を行う。演算制御部９の構成は、後ほど詳しく説明する。
【００２８】
分析装置１００は、例えば、排出口１ｂの圧力を測定することにより、測定空間Ｓｐ内の圧力を測定する圧力計１１をさらに備えていてもよい。これにより、分析装置１００は、測定空間Ｓｐの圧力を実測できる。
【００２９】
分析装置１００は、比較セル１３と、第２光源３ｂと、集光ブロック１５と、をさらに備えていてもよい。
比較セル１３は、測定セル１と並列に設けられた中空部材であり、内部に比較空間Ｓｃを形成する。比較空間Ｓｃには、測定光Ｌｍ（比較光Ｌｃ）を吸収しない比較ガスＧｃが充填されている。比較ガスＧｃとしては、例えば、窒素（Ｎ２）ガスを用いることができる。また、測定セル１と同様、比較セル１３の少なくとも長さ方向の両端は、比較光Ｌｃ（後述）に対して透明となっている。
【００３０】
第２光源３ｂは、比較セル１３の長さ方向の一端に設けられ、比較セル１３に向けて比較光Ｌｃを出力する。比較光Ｌｃは測定光Ｌｍと同一の光であるので、第２光源３ｂとしては、第１光源３ａと同様の光源を用いることができる。
光チョッパ７は、第２光源３ｂから比較光Ｌｃを出力中にも光チョッパ７を回転させるので、その回転速度にて決まる周期にて比較光Ｌｃの強度も変化できる。
【００３１】
集光ブロック１５は、測定セル１及び比較セル１３と、ニューマチック検出器５と、の間に設けられ、測定空間Ｓｐを通過した測定光Ｌｍをニューマチック検出器５に導く第１導光路１５ａと、比較空間Ｓｃを通過した比較光Ｌｃをニューマチック検出器５に導く第２導光路１５ｂを有する。
【００３２】
上記の比較セル１３と、第２光源３ｂと、集光ブロック１５と、を備えることにより、分析装置１００は、測定対象ガスＧｓを含む測定空間Ｓｐを通過した測定光Ｌｍの強度に加えて、測定対象ガスＧｓによる吸収がない場合の測定光Ｌｍの強度、すなわち、バックグラウンド強度を実測できる。
【００３３】
分析装置１００は、例えば、温調器（図示せず）などを用いて所定の温度にて保持されていてもよい。これにより、分析装置１００の周囲の温度による、分析装置１００における分析結果への影響を低減できる。
【００３４】
（２）ニューマチック検出器の構成
次に、分析装置１００に備わるニューマチック検出器５の構成について、説明する。
ニューマチック検出器５は、第１光源３ａ（及び第２光源３ｂ）により近い側に配置された第１封入セル５１ａと、第１封入セル５１ａを介して、第１光源３ａにより遠い側に配置された第２封入セル５１ｂと、を有する。第１封入セル５１ａ及び第２封入セル５１ｂには、所定の圧力にて封入ガスＧｅが封入されている。
本実施形態においては、第１封入セル５１ａと第２封入セル５１ｂは、測定部５３（後述）が設けられたガス流路を介して、互いにガス流通可能に接続されている。
【００３５】
封入ガスＧｅは、測定対象ガスＧｓと同一のガスであることが好ましい。なぜなら、封入ガスＧｅと測定対象ガスＧｓとを同一にすることで、封入ガスＧｅが吸光できる波長範囲と、測定対象ガスＧｓが吸光できる波長範囲とを同一にでき、その結果、ニューマチック検出器５の測定対象ガスＧｓに対する測定感度を増大できるからである。
【００３６】
その一方、例えば、測定対象ガスＧｓが反応性の高いガスであるか、又は、酸性ガスである場合には、封入ガスＧｅは、測定光Ｌｍのうち、測定対象ガスＧｓが吸光できる波長範囲の少なくとも一部の波長範囲の光を吸収できれば、測定対象ガスＧｓとは異なるガスであってもよい。
【００３７】
また、第１封入セル５１ａは測定光Ｌｍを通過可能である一方、第２封入セル５１ｂに対しては測定光Ｌｍを通過させないようにしてもよい。例えば、第２封入セル５１ｂを遮光することにより、これを実現できる。
第１封入セル５１ａにのみ測定光Ｌｍを通過可能とすることで、第１封入セル５１ａ内の封入ガスＧｅは測定光Ｌｍを吸収することで熱を発して膨張する一方、第２封入セル５１ｂ内の封入ガスＧｅは膨張しない。すなわち、第１封入セル５１ａに測定光Ｌｍが入射されたときに、第１封入セル５１ａと第２封入セル５１ｂとの圧力差を大きくして、測定光Ｌｍの強度の測定感度を大きくできる。
【００３８】
ニューマチック検出器５は、測定部５３を有する。測定部５３は、第１封入セル５１ａと第２封入セル５１ｂとを接続するガス流路に設けられ、測定光Ｌｍが第１封入セル５１ａ及び／又は第２封入セル５１ｂに入射された結果、第１封入セル５１ａと第２封入セル５１ｂとの間に生じる封入ガスＧｅの圧力差を測定する。
本実施形態においては、測定部５３は、白金などの金属で構成された熱線素子と、当該熱線素子の抵抗値を測定する回路（例えば、ホイートストンブリッジ回路）と、を有するフローセンサーである。
【００３９】
本実施形態の測定部５３は、上記の圧力差により生じる封入ガスＧｅの移動による流量を、熱電素子が封入ガスＧｅの流れにより冷却されたときの抵抗変化として測定する。すなわち、本実施形態の測定部５３は、封入セル５１ａ、５１ｂに入射された光の強度を、熱電素子の抵抗変化として測定する。
【００４０】
上記の構成を有するニューマチック検出器５では、測定空間Ｓｐを通過した測定光Ｌｍ、及び、比較空間Ｓｃを通過した比較光Ｌｃは、主に第１封入セル５１ａの封入ガスＧｅにより吸光される。その結果、第１封入セル５１ａの封入ガスＧｅは熱を発生する。当該熱による第１封入セル５１ａの封入ガスＧｅの圧力増加量を測定部５３にて測定することにより、第１封入セル５１ａに入射された測定光Ｌｍ又は比較光Ｌｃの強度を測定できる。
【００４１】
（３）演算制御部の構成
次に、演算制御部９の詳細な構成について、図２を用いて説明する。図２は、演算制御部の詳細構成を示す図である。以下に示す演算制御部９の各構成要素の機能の一部又は全部は、演算制御部９を構成するコンピュータシステムの記憶装置に記憶されたプログラムにより実現されてもよい。
演算制御部９は、制御部９１を有する。制御部９１は、分析装置１００の各部（第１光源３ａ、第２光源３ｂ、測定部５３、光チョッパ７、圧力計１１、測定対象ガスＧｓの導入及び停止など）を制御する。また、制御部９１は、測定部５３（及び圧力計１１）から測定結果を表す信号を受信する。
【００４２】
演算制御部９は、記憶部９３を有する。記憶部９３は、分析装置１００の動作に必要な各種パラメータを記憶する。記憶部９３は、測定空間Ｓｐを通過した測定光Ｌｍの強度のニューマチック検出器５における測定値を補正するための補正係数Ｃを記憶する。
演算制御部９は、補正部９５を有する。補正部９５は、記憶部９３に記憶された補正係数を用いて、測定空間Ｓｐを通過した測定光Ｌｍの強度の測定値を補正する。
【００４３】
演算制御部９は、分析部９７を有する。分析部９７は、補正部９５にて補正された測定光Ｌｍの強度の測定値を用いて、測定空間Ｓｐに存在する測定対象ガスＧｓの分析（例えば、濃度の算出）を実行する。
演算制御部９は、ディスプレイ９９を有する。ディスプレイ９９は、測定対象ガスＧｓの分析結果などの各種情報を表示する、例えば、液晶ディスプレイなどの表示装置である。
【００４４】
（４）補正係数の算出方法
以下、ニューマチック検出器５を用いた分析装置１００における、測定空間Ｓｐを通過した測定光Ｌｍの強度の測定値の、測定空間Ｓｐの圧力変動による影響を補正するための補正係数Ｃの算出方法を説明する。
【００４５】
測定空間Ｓｐの圧力変動により、当該測定空間Ｓｐに存在する測定対象ガスＧｓの吸収スペクトルのスペクトル幅（スペクトルの面積）は、図３に示すように増減する。具体的には、圧力が増加するほどスペクトル幅は大きくなる。図３は、測定空間の圧力変動に対する測定対象ガスの吸収スペクトルの変動の一例を示す図である。
【００４６】
従来は、測定空間Ｓｐの圧力が１ｋＰａだけ増減したときに、測定対象ガスＧｓのガス密度の変動により、測定対象ガスＧｓの種類に関わりなく、吸収スペクトルのスペクトル幅（面積）は１％増減するとされていた。
しかしながら、圧力影響シミュレーションにより、測定対象ガスＧｓの測定空間Ｓｐの圧力変化による測定対象ガスＧｓの吸収スペクトルのスペクトル幅の変化を算出してみると、吸収スペクトルのスペクトル幅の測定空間Ｓｐの圧力変化に対する変化は、測定対象ガスＧｓの種類により異なることが判明した。
【００４７】
また、上記のニューマチック検出器５においては、封入ガスＧｅの光の吸収特性は波長による依存性を示し、また、封入ガスＧｅが吸光できる波長範囲と測定対象ガスＧｓが吸光できる波長範囲は重複している。そのため、測定対象ガスＧｓが存在する測定空間Ｓｐを通過した測定光Ｌｍの強度の測定感度に関して、ニューマチック検出器５は、測定光Ｌｍの波長による依存性を示すことが判明した。
なお、封入ガスＧｅの封入圧力は一定で変化しないので、封入ガスＧｅの圧力変動による測定光Ｌｍの測定感度に対する影響は無視できる。
【００４８】
このように、吸収スペクトルのスペクトル幅の測定空間Ｓｐの圧力変化に対する変化は、測定対象ガスＧｓの種類により異なり、また、ニューマチック検出器５の測定感度には波長依存性があるので、本実施形態では、測定対象ガスＧｓの吸収スペクトルの測定空間Ｓｐの圧力依存性と、測定光Ｌｍの強度の測定感度の波長依存性との両方に基づいて、補正係数Ｃを算出する。
【００４９】
具体的には、例えば、以下のようにして補正係数Ｃを算出できる。
まず、測定空間Ｓｐにある一定の濃度の測定対象ガスＧｓが存在しているときのニューマチック検出器５にて測定される測定光Ｌｍの強度を、測定空間Ｓｐの圧力が基準圧力（例えば、大気圧）である場合と、基準圧力を中心とした近傍の圧力である場合とでそれぞれ算出する。
各圧力における測定光Ｌｍの測定強度の算出値は、例えば、測定空間Ｓｐの各圧力について、波長の関数である測定対象ガスＧｓの光透過度（吸収スペクトル）と、ニューマチック検出器５の測定感度と、測定光Ｌｍの強度と、の積を測定波長範囲にて積分することにより算出できる。
【００５０】
上記の積分の範囲である測定波長範囲は、例えば、測定セル１及び比較セル１３の両端に設けられた光学フィルタが通過させる測定光Ｌｍの波長範囲、及び／又は、封入ガスＧｅが吸光できる波長範囲などにより決定できる。また、各圧力における測定対象ガスＧｓの光透過度の波長依存性（吸収スペクトル）は、圧力影響シミュレーションにより算出できる。
【００５１】
その後、横軸を測定空間Ｓｐの圧力とし、縦軸を測定光Ｌｍの強度とした座標上において、算出した各圧力における測定光Ｌｍの測定強度の算出値をプロットし、当該プロットした測定光Ｌｍの測定強度の算出値と最も一致する直線の傾きを補正係数Ｃとして算出できる。
【００５２】
その他、例えば、基準濃度の測定対象ガスＧｓが含まれた（校正）ガスを、基準圧力を含む複数種の圧力で測定空間Ｓｐに充填し、測定空間Ｓｐの各圧力における測定光Ｌｍの強度のニューマチック検出器５における実測値を取得し、測定空間Ｓｐの各圧力における測定光Ｌｍの実測値を、横軸を圧力、縦軸を測定光Ｌｍの強度とした座標上にプロットし、当該プロットした測定光Ｌｍの実測値と最も一致する直線の傾きを補正係数Ｃとして算出してもよい。
上記のようにして測定光Ｌｍの強度の実測値から算出された補正係数Ｃは、測定光Ｌｍの測定強度の算出値から算出された補正係数Ｃとよく一致していた。
【００５３】
上記のようにして算出された補正係数Ｃは、測定対象ガスＧｓとして挙げた上記のガスのそれぞれに対して固有の値を示す。従って、本実施形態では、分析装置１００にて分析対象となっている測定対象ガスＧｓの種類の数だけ補正係数Ｃを算出し、記憶部９３に記憶しておく。
【００５４】
また、上記のようにして算出された補正係数Ｃは、測定空間Ｓｐの圧力が１ｋＰａ変動したときに、測定光Ｌｍの強度の測定値が１％より小さい割合（具体的には、封入セル５１ａ、５１ｂ内の封入ガスＧｅの濃度により変動するが、０．３０〜０．９９％の範囲の割合）にて変動することを表す係数となる。
【００５５】
補正係数Ｃが上記のような特徴を有するのは、測定空間Ｓｐの圧力変化による測定対象ガスＧｓの吸収スペクトルのスペクトル幅の変化が測定対象ガスＧｓの種類により異なること、及び／又は、ニューマチック検出器５における測定光Ｌｍの測定感度に対する波長依存性を決定している封入ガスＧｅのスペクトルがある所定の幅を有することに起因している。
上記のように算出された補正係数Ｃを、ニューマチック検出器５における測定光Ｌｍの強度の測定値を補正する係数として用いることにより、測定光Ｌｍの強度の測定値の測定空間Ｓｐの圧力変動に対する影響を減少して、後述するように、測定対象ガスＧｓの分析結果の測定空間Ｓｐの圧力変動に対する変動を小さくできる。
【００５６】
（５）分析装置における測定対象ガスの分析方法
以下、上記の補正係数Ｃを用いてニューマチック検出器５における測定光Ｌｍの強度の測定値を補正する本実施形態の分析装置１００における、測定対象ガスＧｓの分析方法について、図４を用いて説明する。図４は、測定対象ガスの分析方法を示すフローチャートである。以下では、上記にて説明した、ニューマチック検出器５における測定光Ｌｍの強度の実測値から算出された補正係数Ｃを用いて、測定光Ｌｍの強度の測定値を補正する例について説明する。
測定対象ガスＧｓの分析を開始すると、分析装置１００は、例えば、各種プロセスにて発生した排ガスを、当該排ガスが流れる煙道からサンプリングして、測定空間Ｓｐへ導入する。また、制御部９１は、光チョッパ７を所定の回転数にて回転させ、第１光源３ａから測定光Ｌｍを、第２光源３ｂから比較光Ｌｃを出力させる（ステップＳ１）。
【００５７】
その後、測定空間Ｓｐを通過した測定光Ｌｍの強度と、比較空間Ｓｃを通過した比較光Ｌｃの強度と、が測定される（ステップＳ２）。
具体的には、制御部９１は、ニューマチック検出器５の測定部５３から、測定光Ｌｍ及び比較光Ｌｃの強度を示す信号（抵抗値）を受信する。制御部９１は、受信した信号が測定光Ｌｍの強度に関する信号であるか、比較光Ｌｃの強度に関する信号であるかを、例えば、光チョッパ７が測定光Ｌｍを通過させる位置（回転角）にあるか、比較光Ｌｃを通過させる位置（回転角）にあるかにより判断できる。
制御部９１は、Ａ／Ｄ変換などにより、測定部５３から受信した測定光Ｌｍ及び比較光Ｌｃの強度に関する信号を、測定光Ｌｍ及び比較光Ｌｃの強度の測定値に変換する。変換された強度の測定値は、記憶部９３などに一時的に記憶される。
【００５８】
次に、補正部９５が、測定対象ガスＧｓに対応する補正係数Ｃを記憶部９３から選択して読み出し、当該補正係数Ｃを用いて、ステップＳ２にて得られた測定光Ｌｍの強度の実測値を、例えば基準圧力（例えば、大気圧）における強度の測定値に補正する（ステップＳ３）。
具体的には、補正部９５は、まず、制御部９１を介して、圧力計１１から測定空間Ｓｐの圧力の測定値を取得する。または、圧力の測定値は、分析の実行前にユーザにより入力されてもよい。その後、補正部９５は、例えば、（測定光Ｌｍの強度の実測値）−（補正係数Ｃ）＊｛（測定空間Ｓｐの圧力の実測値）−（基準圧力）｝（補正係数Ｃが、圧力の増加に伴い強度の測定値が増加する係数として算出されている場合）との式を用いて、測定光Ｌｍの強度の実測値を、基準圧力における測定光Ｌｍの強度の測定値に変換（補正）する。
【００５９】
なお、比較光Ｌｃについては、比較空間Ｓｃにおいて比較ガスＧｃの圧力は一定であり、かつ、比較ガスＧｃは比較光Ｌｃ（測定光Ｌｍ）を吸収しないので、測定光Ｌｍの強度の実測値に対して実行されたのと同様の補正は実行しない。
【００６０】
測定光Ｌｍの強度の測定値を補正後、分析部９７は、補正された測定光Ｌｍの強度の測定値を補正部９５から受信し、当該補正された測定光Ｌｍの強度の測定値と、比較光Ｌｃの強度の測定値と、の差分に基づいて測定空間Ｓｐ中の測定対象ガスＧｓの分析（例えば、濃度の算出）を実行し、測定対象ガスＧｓの分析結果を、ディスプレイ９９に表示する（ステップＳ４）。
【００６１】
上記のステップＳ１〜Ｓ４を実行することにより、ニューマチック検出器５の測定感度の波長依存性と、測定対象ガスＧｓの吸収スペクトルの測定空間Ｓｐの圧力に対する依存性と、を考慮して適切に算出された補正係数Ｃを用いて測定光Ｌｍの強度の測定値を適切に補正して、測定空間Ｓｐの圧力変動に対する影響が低減された測定対象ガスＧｓの分析結果を得ることができる。
【００６２】
例えば、図５に示すように、本実施形態にて説明した方法で算出された補正係数Ｃを用いて、連続７日間（各日で測定空間Ｓｐの圧力が変動）、測定対象ガスＧｓの分析を行った場合の測定日毎の測定結果の変動は、補正係数による補正を測定光Ｌｍの強度の測定値に行わなかった場合の変動、及び、補正係数として「１ｋＰａの圧力変動に対して測定光Ｌｍの強度の測定値が１％変動する」との係数（１％ＦＳ／１ｋＰａ）を用いた場合の変動、と比較して遙かに小さかった。
すなわち、本実施形態の補正方法により測定光Ｌｍの強度の測定値を補正することにより、測定空間Ｓｐの圧力変動に対する影響が最小である分析結果を得られていることが分かる。
図５は、強度の測定値の補正方法の違いによる測定日毎の分析結果の変動を示す比較図である。
【００６３】
２．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（Ａ）ニューマチック検出器についての他の実施形態
測定光の強度を測定する検出器が、測定光を吸光した封入ガスの圧力変動を用いて測定光の強度を測定する方式のもの（すなわち、ニューマチック検出器）であれば、どのような方式のニューマチック検出器であっても、上記の第１実施形態にて説明した補正係数Ｃを用いた測定値の補正を適用できる。
例えば、コンデンサマイクロフォン方式のニューマチック検出器を備えた分析装置に対して、上記の第１実施形態にて説明した補正係数Ｃを用いた測定値の補正を適用できる。
【００６４】
（Ｂ）分析装置の他の実施形態
上記の第１実施形態にて説明した測定値の補正は、ニューマチック検出器を備えた分析装置であれば、どのような分析装置に対しても適用できる。例えば、測定対象ガスが含まれるガスと、第１実施形態で説明した比較ガス（基準ガス）と、が交互に導入されるセルと、当該セルの一端に設けられた光源と、他端に設けられたニューマチック検出器と、を備えた分析装置（クロスフロー型の分析装置）にも第１実施形態に説明した測定値の補正を適用できる。
【００６５】
その他、測定対象ガスとそれ以外の干渉ガスとにより吸光された測定光の強度を測定するニューマチック検出器と、干渉ガスのみにより吸光された測定光の強度を測定するニューマチック検出器と、を備えた分析装置に対しても、第１実施形態に説明した測定値の補正を適用できる。この場合には、これら２つの検出器のそれぞれの測定値に対して、補正係数Ｃ（各検出器に個別に設定）を用いた補正を行う。
【００６６】
圧力計１１の設置位置は、測定対象ガスＧｓの排出口１ｂに限られない。例えば、圧力計１１を、分析装置１００を収納する筐体の内部に設けてもよい。
【００６７】
分析装置１００（の導入口１ａ）は、図６に示すように、煙道又は配管などから測定対象ガスＧｓを含むガスをサンプリングして、分析装置１００の測定空間Ｓｐ（すなわち、測定セル１）に導入するサンプリングユニット１０１に接続されてもよい。この場合、分析装置１００とサンプリングユニット１０１とにより、分析システム２００が構成される。図６は、分析システムの概略構成を示す図である。
サンプリングユニット１０１は、例えば、煙道又は配管などを流れるガスをサンプリングするプローブ１０１１と、サンプリングしたガスに含まれるダストなどを捕集するフィルタ１０１３と、サンプリングしたガスを前処理する前処理装置１０１５（例えば、電気冷却器と、ドレンセパレータと、チューブポンプと、硫酸ミスト、塩分などを除去するミストキャッチャと、により構成される）と、により構成される。
【００６８】
（Ｃ）補正を行う対象についての他の実施形態
補正係数を用いた補正を、測定対象ガスの最終的な分析結果に対して実行してもよい。この場合、例えば、基準濃度の測定対象ガスを含む測定空間の圧力を基準圧力とその近傍の複数の圧力に設定した状態で分析結果を算出又は実測後、横軸を圧力とし縦軸を分析結果としたグラフ上に当該分析結果をプロットし、当該プロットと最も一致する直線の傾きを、分析結果に対する補正係数として算出できる。
分析結果は測定光の強度と比較光の強度との差分に基づいており、かつ、比較光の強度の測定値は圧力変動の影響を受けないので、分析結果に対して補正係数を用いた補正を実行することは、測定光の強度の測定値に対して補正係数を用いて補正を実行したことと等価である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、ニューマチック検出器を備えたガスの分析装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１００ 分析装置
２００ 分析システム
１     測定セル
１ａ   導入口
１ｂ   排出口
３ａ   第１光源
３ｂ   第２光源
５     ニューマチック検出器
５１ａ 第１封入セル
５１ｂ 第２封入セル
５３   測定部
７     光チョッパ
９     演算制御部
９１   制御部
９３   記憶部
９５   補正部
９７   分析部
９９   ディスプレイ
１１   圧力計
１３   比較セル
１５   集光ブロック
１５ａ 第１導光路
１５ｂ 第２導光路
１０１ サンプリングユニット
１０１１      プローブ
１０１３      フィルタ
１０１５      前処理装置
Ｃ     補正係数
Ｇｃ   比較ガス
Ｇｅ   封入ガス
Ｇｓ   測定対象ガス
Ｌｃ   比較光
Ｌｍ   測定光
Ｓｃ   比較空間
Ｓｐ   測定空間
【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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