(57)【要約】【課題】計測信号からガス吸収信号を抽出する新規な方法及びその方法が適用されたガス濃度測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】  測定対象とされるガス状物質に固有な吸収波長のレーザ光を、発振波長を変調してガス状物質が存在する測定領域に導き、測定領域を通過したレーザ光を受光して得られる計測信号から、ガス状物質にレーザ光が吸収されたことに基づくガス吸収信号を抽出する方法に関する。本発明は、計測信号からガス吸収信号の周波数成分を除いて基本波信号を得るステップ（ａ）と、計測信号から基本波信号を差し引くことで、ガス吸収信号を抽出するステップ（ｂ）と、を備えることを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象とされるガス状物質に固有な吸収波長のレーザ光を、発振波長を変調して前記ガス状物質が存在する測定領域に導き、
前記測定領域を通過した前記レーザ光を受光して得られる計測信号から、前記ガス状物質に前記レーザ光が吸収されたことに基づくガス吸収信号を抽出する方法であって、
前記計測信号から前記ガス吸収信号の周波数成分を除いて基本波信号を得るステップ（ａ）と、
前記計測信号から前記基本波信号を差し引くことで、前記ガス吸収信号を抽出するステップ（ｂ）と、
を備えることを特徴とするガス吸収信号の抽出方法。
【請求項２】
前記ステップ（ａ）で得られる前記基本波信号をフィードバック信号とし、
前記ステップ（ｂ）において、前記計測信号から前記フィードバック信号を差し引くことで、前記ガス吸収信号を抽出する請求項１に記載のガス吸収信号の抽出方法。
【請求項３】
前記基本波信号と前記計測信号の位相を整合させ、
前記ステップ（ｂ）において、位相を整合された前記基本波信号を前記計測信号から差し引くことで、前記ガス吸収信号を抽出する請求項１に記載のガス吸収信号の抽出方法。
【請求項４】
位相シフトフィルタにより前記基本波信号の位相を遅らせることで、前記基本波信号と前記計測信号の位相を整合させる請求項３に記載のガス吸収信号の抽出方法。
【請求項５】
前記基本波信号をメモリで一時的にトラップすることにより前記基本波信号の位相を遅らせることで、前記基本波信号と前記計測信号の位相を整合させる請求項４に記載のガス吸収信号の抽出方法。
【請求項６】
前記基本波信号の位相及び前記計測信号の位相を遅らせることで、前記基本波信号と前記計測信号の位相を整合させる請求項３〜５のいずれか一項に記載のガス吸収信号の抽出方法。
【請求項７】
測定対象とされるガス状物質に固有な吸収波長のレーザ光を発振する光源と、
前記レーザ光の発振波長を変調する変調手段と、
前記ガス状物質が存在する測定領域を通過した前記レーザ光を受光する受光手段と、
前記受光手段で得られる計測信号から、前記ガス状物質に前記レーザ光が吸収されたことに基づくガス吸収信号を抽出する抽出手段と、
前記ガス吸収信号に基づいて前記ガス状物質の濃度を特定する濃度特定手段と、
を備え、
前記抽出手段は、
前記計測信号から前記ガス吸収信号の周波数成分を除いた基本波信号を生成する第１生成部と、
前記計測信号から前記基本波信号を差し引くことで、前記ガス吸収信号を生成する第２生成部と、
を備えることを特徴とするガス濃度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変半導体レーザ吸収分光法によりガスの濃度を測定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排気ガスの濃度をリアルタイムに計測する排ガス濃度計測装置では、波長可変半導体レーザ吸収分光法が用いられており、発振波長を周波数で変調したレーザ光を計測対象の排ガスに照射する。照射後のレーザ光は、ある波長を通過した際にレーザ光がガスに吸収されることによる信号が、図３に示すように、変調信号（計測信号）のある位相ごとに“くぼみ”として現われる。
このくぼみの周波数を同期検波することで、測定対象の吸収スペクトルを取り出し、その波高値からガス濃度を算出している。このくぼみは数μＶ〜数ｍＶと微小な信号であるため、それを取り出すのに位相敏感検波器を使っている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３４２４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
微小な吸収光量を取り出すのに位相敏感検波器を使っているが、計測信号のほとんどは変調波（基本波）で占められており、測定対象のガスを示す吸収光量（ガス吸収信号）は微小である。そこで、特許文献１では、信号増幅を兼ねたバンドパスフィルタ等を使って計測信号を前処理してから位相敏感検波器に送り込んでいる。
しかし、バンドパスフィルタの特性を急峻にして増幅率を上げるためにオペアンプの数を多くすると、図３に示すように、雑音（ノイズ）が増加するとともに位相の歪みにより波形も歪んでしまい、Ｓ／Ｎ比の悪化を招いていた。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、計測信号からガス吸収信号を抽出する新規な方法及びその方法が適用されたガス濃度測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、図４に示すように、取り出したいガス吸収信号の周波数成分が除かれた信号（信号Ｂとする）を、計測信号（信号Ａとする）から差し引くことで、ガス吸収信号（信号Ｃ）だけを取り出すことを検討した。
この検討において、計測信号から差し引く信号Ｂをどのように定めるかが問題となる。本発明者らは、計測信号の主体が変調信号であることから、図５に示すように、変調信号を事前にモデル化した信号を信号Ｂとし、これを計測信号（信号Ａ）から差し引いてガス吸収信号（信号Ｃ）を抽出することが考えられる。しかしながら、変調信号そのものが非線形な要素を通って計測されたものであり、実際の計測信号（信号Ａ）の波形は歪んでしまうため、モデル信号（信号Ｂ）を計測信号（信号Ａ）から差し引いて得られる信号（信号Ｃ）は、高精度な差分にはならない。
【０００６】
そこで本発明者らは、取り出したいガス吸収信号の周波数成分が除かれた信号（信号Ｂ）を、計測信号（信号Ａ）に基づいて生成することに着目した。計測信号（信号Ａ）は、計測過程の歪みを含んでいるから、そこから生成される信号Ｂはこの歪みが考慮されたものとなる。
【０００７】
本発明は以上の検討結果に基づくものであり、測定対象とされるガス状物質に固有な吸収波長のレーザ光を、発振波長を変調してガス状物質が存在する測定領域に導き、測定領域を通過したレーザ光を受光して得られる計測信号から、ガス状物質にレーザ光が吸収されたことに基づくガス吸収信号を抽出する方法に関する。本発明のガス吸収信号の抽出方法は、計測信号からガス吸収信号の周波数成分を除いて基本波信号を得るステップ（ａ）と、計測信号から基本波信号を差し引くことで、ガス吸収信号を抽出するステップ（ｂ）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明のガス吸収信号の抽出方法は、フィードバック型、オープンループ型の２つの方法で実現できる。
フィードバック型は、ステップ（ａ）で得られる基本波信号をフィードバック信号とし、ステップ（ｂ）において、計測信号からフィードバック信号を差し引くことで、ガス吸収信号を抽出する。
【０００９】
また、オープンループ型は、基本波信号の位相と計測信号の位相を整合させ、ステップ（ｂ）において、位相が整合された基本波信号を計測信号から差し引くことで、ガス吸収信号を抽出する。
位相を整合させる理由は以下の通りである。
生成された基本波信号の位相は計測信号よりも遅れ、両者の位相にはずれが生じるので、そのままでは基本波信号を計測信号から差し引くことができない。そこで、基本波信号の位相を計測信号に対して１周期分だけ遅れさせることで、基本波信号と計測信号の位相を整合させる。計測信号も１周期分だけ位相を遅らせれば、基本波信号と計測信号の位相が一致するので好ましい。位相を遅らせるには、位相シフトフィルタを用いるか、基本波信号を一時的にトラップするメモリを用いればよい。
【００１０】
本発明のガス吸収信号の抽出方法は、ガス濃度計測装置に適用される。この装置は、測定対象とされるガス状物質に固有な吸収波長のレーザ光を発振する光源と、レーザ光の発振波長を変調する変調手段と、ガス状物質が存在する測定領域を通過したレーザ光を受光する受光手段と、受光手段で得られる計測信号から、ガス状物質にレーザ光が吸収されたことに基づくガス吸収信号を抽出する抽出手段と、ガス吸収信号に基づいてガス状物質の濃度を特定する濃度特定手段と、を備える。
本発明の特徴は抽出手段にあり、計測信号からガス吸収信号の周波数成分を除いた基本波信号を生成する第１生成部と、計測信号から基本波信号を差し引くことで、ガス吸収信号を生成する第２生成部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、計測信号からガス吸収信号を高いＳ／Ｎ比で抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るガス濃度計測装置の全体構成図。
【図２】本発明の実施形態に係るガス濃度計測装置の要部を示すブロック回路図。
【図３】従来のガス吸収信号の抽出方法の概念を示す図である。
【図４】本発明に係るガス吸収信号の抽出方法の概念を示す図である。
【図５】本発明に対する比較例に係るガス吸収信号の抽出方法を示す図である。
【図６】本発明に係るガス吸収信号のフィードバック型による抽出方法を示す図である。
【図７】本発明に係るガス吸収信号のフィードバック型による抽出方法の変更例を示す図である。
【図８】本発明に係るガス吸収信号のフィードバック型による抽出方法の他の変更例を示す図である。
【図９】本発明に係るガス吸収信号のオープンループ型による抽出方法を示す図である。
【図１０】本発明に係るガス吸収信号のオープンループ型による抽出方法の変更例を示す図である。
【図１１】本発明に係るガス吸収信号のオープンループ型による抽出方法の他の変更例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照して本実施形態によるガス濃度計測装置について説明する。
図１に示すように、測定対象となるガスが存在または通過する燃焼機器７の適所に２つの光学窓７ａ，７ｂが取り付けられている。燃焼機器７はボイラやごみ焼却炉のような燃焼炉であり、この内部で発生する燃焼排ガスが通流する排気路を横切るように一方の光学窓７ａから他方の光学窓７ｂに向けてレーザ光Ｌが計測領域に入射されるようになっている。この計測領域は、燃焼機器７の燃焼スペースの一部にあたり、火炎が届く範囲に位置する。燃焼機器７としては、他にガスタービン、ディーゼル機関、ガソリン機関などが掲げられる。ただし、本発明の適用対象はこれらに限られることはなく、濃度測定が必要なガスが存在する環境下で広く本発明を使用できる。
【００１４】
一方の光学窓７ａの近傍にはレーザ発振器が配置されている。レーザ発振器は、ＬＤモジュール１と、ＬＤモジュール１から発振されたレーザ光を反射するミラー１ａと、ミラー１ａで反射されたレーザ光の一部を光学窓７ａに向けて反射するとともに一部を透過させるハーフミラー１ｂと、ハーフミラー１ｂを透過したレーザ光を参照セル３に向けて反射するミラー１ｃと、を備えている。
【００１５】
光源としての半導体レーザ素子は、レーザ素子の温度調節を行うためのペルチェ素子とともにＬＤモジュール１の中に設けられている。半導体レーザ素子はＬＤドライバ２の制御回路に接続され、その温度と電流とが制御されるようになっている。なお、本実施形態では、光源として半導体レーザ素子を採用した場合を例に説明しているが、本発明の光源としては半導体レーザ素子のみに限定されるものではなく、波長変調が可能なその他のレーザ発振器のすべてを適用可能であり、さらに、レーザ以外の波長変調が可能な光・電磁波のすべてを適用可能である。
【００１６】
他方の窓７ｂの近傍には受光手段としての２つのフォトダイオード５，６（ＰＤ１，ＰＤ３）が設けられている。一方の第１のフォトダイオード５はレーザ光軸上に配置され、計測領域を通過したレーザ光Ｌを受光するようになっている。他方の第３のフォトダイオード６はレーザ光軸から外れたところに配置され、計測領域の火炎から発される光を背景光として受光するようになっている。これら２つのフォトダイオード５，６は測定ユニット８を経由してＡＤ変換器９に受光信号をそれぞれ送るように接続されている。ＡＤ変換器９はコンピュータ１０に接続されており、このコンピュータ１０にはディスプレイを備えた表示装置（図示せず）が接続されている。
【００１７】
ＬＤモジュール１から発振されたレーザ光は、ハーフミラー１ｂで２つに分けられる。このうち透過光は、参照セル３を通り、第２のフォトダイオード４（ＰＤ２）で受光され、ガス濃度の検定と波長安定化とに用いられる。一方、反射光は、燃焼機器７の内部へ光学窓７ａを介して導入され、測定領域を通過した後に光学窓７ｂを介して燃焼機器７の外部へ出て、第１のフォトダイオード５（ＰＤ１）により受光される。
【００１８】
さらに、レーザ光の光軸から外れたところに配置された第３のフォトダイオード６（ＰＤ３）により測定領域から発する光（火炎の光）が受光される。これら３つのフォトダイオード４，５，６からの電気信号を測定ユニット８で処理する。測定ユニット８は処理したアナログデータをＡＤ変換器９に送り、ＡＤ変換器９は送られたアナログデータをデジタルデータに変換し、これをコンピュータ１０に送る。コンピュータ１０は、送られてきたデータをメモリに保存するとともに、これを数値化又はグラフ化して表示装置（図示せず）の画面に表示する。さらに、コンピュータ１０は、第１のフォトダイオード５（ＰＤ１）で受光した光（レーザ光＋背景光）の強度と第３のフォトダイオード６（ＰＤ３）で受光した光（背景光）の強度との差分を演算により求め、これも表示装置の画面に表示するようになっている。
【００１９】
ガス濃度の検定は次のようにしてなされる。
先ず、参照セル３内の既知のガス濃度と、参照セル３の既知の光学長さと、計測領域の既知の光学長さとをコンピュータ１０にデータ入力する。コンピュータ１０は、メモリから所定の数式を呼び出し、３つの入力データを数式の該当パラメータにそれぞれ代入し、演算によりガス濃度値を求める。なお、参照セル３の内部にはガス濃度が既知の標準ガスを一定圧力で封入するか、または通流させてある。
【００２０】
図２は本発明の実施形態に係るガス濃度計測装置の要部を示すブロック回路図である。
本発明装置の主要部をなす測定ユニット８は、ランプ波発生器１１、２つのサイン波発生器１２，１３、加算器１４、２つのガス吸収信号抽出器１５ａ，１５ｂ、５つの位相敏感検波器１６，１７，１９、５つのローパスフィルタ１８、アンプ／ローパスフィルタ２０を内蔵している。
ランプ波発生器１１は、測定対象ガスに固有の吸収スペクトルのところでレーザ発振波長をゆっくりと掃引させるために、例えば周波数０．５Ｈｚ又は０．０１Ｈｚのランプ波を半導体レーザ素子の注入電流に印可するようになっている。なお、長時間にわたりガス濃度の変化を測定する場合は、ランプ波発生器１１によるレーザ発振波長の掃引を止め、レーザ発振波長を所定波長にロックする。
【００２１】
２つのサイン波発生器１２，１３は、レーザ発振波長を変調するために、それぞれ異なる周波数のサイン波を半導体レーザ素子の注入電流に重ねて印可するようになっている。例えば、一方のサイン波発生器１２からは第１の変調周波数ｆとして１０ｋＨｚのサイン波（ｆ＝１０ｋＨｚ）が加算器１４を経由してＬＤドライバ２に印可され、他方のサイン波発生器１３からは第２の変調周波数ｗとして５００Ｈｚのサイン波（ｗ＝５００Ｈｚ＝０．５ｋＨｚ）が加算器１４を経由してＬＤドライバ２に印可されるようになっている。
【００２２】
加算器１４は、ランプ波発生器１１からの掃引信号、２つのサイン波発生器１２，１３からの異なる周波数ｆ，ｗの変調信号、位相敏感検波器１９からの周波数２ｆ＋ｗの３次微分復調信号を重畳して半導体レーザ素子の注入電流に印可するようになっている。
【００２３】
第１、第２、第３の位相敏感検波器１６，１７，１９は、レーザ光を受光する第１のフォトダイオード５（ＰＤ１）にガス吸収信号抽出器１５ａを介して接続されている。このうち第１及び第２の位相敏感検波器１６，１７からなる回路はローパスフィルタ１８を介して外部のＡＤ変換器９に接続されている。一方、第１及び第３の位相敏感検波器１６，１９からなる回路はアンプ／ローパスフィルタ２０を経由して加算器１４に接続されている。このような位相敏感検波器は例えば特許文献２に開示されている。
【００２４】
特許文献２：特開平１０−１８５８１４号公報
【００２５】
なお、参照セル３の後段に位置する第２のフォトダイオード４（ＰＤ２）は、ガス吸収信号抽出器１５ｂ、２つの位相敏感検波器１６，１７、ローパスフィルタ１８からなる直列回路を経由してＡＤ変換器９に接続されるとともに、別のローパスフィルタ１８を経由してＡＤ変換器９にバイパス接続されている。また、背景光用の第３のフォトダイオード６（ＰＤ３）は、ローパスフィルタ１８を経由してＡＤ変換器９に接続されている。
【００２６】
各ローパスフィルタ１８は、受光信号から高周波成分を除去して、低周波数の信号のみを通過させるようになっている。
【００２７】
ランプ波発生器１１から掃引波長をもつランプ波を注入電流に印可するとともに、各サイン波発生器１２，１３から異なる周波数ｆ，ｗのサイン波を注入電流に重ねて印可すると、これによりレーザ発振波長は２つの異なる周波数ｆ，ｗで二重に変調される。その結果、このレーザ光を受光した信号には変調周波数ｆ，ｗとその高調波が含まれるようになるので、第１の位相敏感検波器１６により信号が２倍の周波数２０ｋＨｚ（２ｆ）で復調され、次いで第２の位相敏感検波器１７により２倍の周波数１ｋＨｚ（２ｗ）で復調され、これらが重畳された４次微分信号（２ｆ＋２ｗ）がローパスフィルタ１８を通ってＡＤ変換器９に送られる。
【００２８】
また、第１の位相敏感検波器１６により２倍の周波数２０ｋＨｚ（２ｆ）で復調された信号は、第３の位相敏感検波器１９において周波数ｗで復調される。これらが重畳された３次微分信号（２ｆ＋ｗ）がアンプ／ローパスフィルタ２０を通って加算器１４に送られ、この信号に基づきレーザ発振波長が測定対象ガスの吸収中心波長にフィードバック制御される。
【００２９】
次に、本実施形態の特徴部分であるガス吸収信号抽出器１５ａについて説明する。なお、ガス吸収信号抽出器１５ｂについても、同様の構成とすることができる。
ガス吸収信号抽出器１５ａは、計測信号（信号Ａ）から、取り出したいガス吸収信号の周波数成分が除かれた基本波信号（信号Ｂ）を差し引くことにより、ガス吸収信号（信号Ｃ）を取り出す。これを実現する具体的な手法として、フィードバック型（図６〜図８）とオープンループ型（図９〜図１１）の２つがある。
【００３０】
＜フィードバック型＞
フィードバック型によるガス吸収信号抽出器３０は、差動増幅器３１と、制御器（例えば、ＰＩＤ制御）３２と、デジタルローパスフィルタ３３と、ＤＡ変換器３４と、ＡＤ変換器３５とから構成される。
ガス吸収信号抽出器３０は、はじめに、入力された計測信号（信号Ａ）をデジタルローパスフィルタ３３に通すことで、抽出したい信号（ガス吸収信号（信号Ｃ））の周波数成分が除かれた基本波信号（信号Ｂ）を生成する。この過程では、差動増幅器３１、制御器３２は機能しない。
生成された信号（信号Ｂ）をフィードバックすると、計測信号とフィードバック信号の差（偏差）を差動増幅器３１で取り出せば抽出したいガス吸収信号（信号Ｃ）が得られる。このガス吸収信号（信号Ｃ）は、制御器３２、ＡＤ変換器３５を介して、次段の位相敏感検波器１６に送られる。
【００３１】
ガス吸収信号抽出器３０は、デジタルローパスフィルタ３３内のアンプを多段にしても、デジタルのためノイズは増えない。また、制御器３２は一例であって、他の制御手段を用いて系を安定化することもできる。
【００３２】
以上のガス吸収信号抽出器３０ではむだ時間（Time Delay）による位相遅れが大きくなり、フィードバックすると不安定になり、発振をおこす可能性がある。つまり、デジタルローパスフィルタ３３に信号（信号Ａ）が入力されてから演算して信号（信号Ｂ）を出力するまでに一定の時間がかかる。以下、その防止手段について図７、図８を参照して説明する。
図７に示すガス吸収信号抽出器３０は、図６のデジタルローパスフィルタ３３から、むだ時間３６を計算し、分離する。そして、計算されたむだ時間３６を、直列の形に近似する。つまり、時間遅れがない理想のフィルタとむだ時間（演算遅れ）を直列の形にしてフィルタ機能と演算時間を表現する。このように、むだ時間３６をフィードバックループの外側に出すことで安定化できる制御系を安定化制御器３７で実現する。このむだ時間３６はフィードバックループの外に置かれるため、取り出した信号は遅れて観測されるが、遅れ時間は把握できるので問題はない。
【００３３】
図８もむだ時間３６をフィードバックループの外側に出すものを示しているが、むだ時間３８の要素を等価的にフィードバックループから除くことのできる安定化制御器３７を設ける。具体的には、周知のスミス法（Smith Method）を適用すればよい。
【００３４】
＜オープンループ型＞
次に、オープンループ型によるガス吸収信号抽出器４０は、図９に示されるように、差動増幅器４１と、デジタルローパスフィルタ４２と、位相シフトフィルタ４３と、ＤＡ変換器４４と、ＡＤ変換器４５とから構成される。
ガス吸収信号抽出器４０は、入力された計測信号（信号Ａ）をデジタルローパスフィルタ４２に通すことで、抽出したい信号（ガス吸収信号（信号Ｃ））の周波数成分が除かれた基本波信号（信号Ｂ）を生成する。
この基本波信号（信号Ｂ）は、デジタルローパスフィルタ４２で上記処理がなされるので、計測信号（信号Ａ）よりも位相に遅れが生じる。したがって、その基本波信号（信号Ｂ）をそのまま差動増幅器４１に入力すると、計測信号（信号Ａ）と位相が一致しない。そこで、位相シフトフィルタ４３により、基本波信号（信号Ｂ）の位相を計測信号（信号Ａ）よりも１周期遅らせることにより、計測信号（信号Ａ）と位相を合せる。なお、デジタルローパスフィルタ４２の処理による位相の遅れ（ずれ）は事前の計算により正確に求めることができるので、位相シフトフィルタ４３に位相の調整を設定することは容易である。
【００３５】
デジタルローパスフィルタ４２により生成され、位相シフトフィルタ４３で位相が調整された基本波信号（信号Ｂ）と計測信号（信号Ａ）の差（偏差）を差動増幅器４１で取り出せば、抽出したいガス吸収信号（信号Ｃ）が得られる。このガス吸収信号（信号Ｃ）は、ＡＤ変換器４５を介して次段の位相敏感検波器１６に送られる。
【００３６】
デジタルローパスフィルタ４２の処理による位相のずれを調整する手法は、位相シフトフィルタ４３に限らず、デジタルローパスフィルタ４２で処理された基本波信号（信号Ｂ）を一時的に格納する位相調整メモリ４６を用いることができる（図１０参照）。位相調整メモリ４６は、計測信号（信号Ａ）と１周期遅れで位相が合うまで基本波信号（信号Ｂ）を保持し、その後ＤＡ変換器４４に向けて出力される。
【００３７】
以上では、計測信号（信号Ａ）と基本波信号（信号Ｂ）は位相が整合されているものの、基本波信号（信号Ｂ）は計測信号（信号Ａ）よりも１周期遅れている。そこで、計測信号（信号Ａ）と基本波信号（信号Ｂ）の位相の整合性をより高めるために、計測信号（信号Ａ）を１周期遅らせる位相シフトフィルタ４７を設けることができる（図１１参照）。
【００３８】
以上説明した本実施形態によれば、計測信号と、そこから取り出したい信号の周波数帯を除いた信号との差をとるため、簡易な構成で前述したモデル化された信号によるエラーが生ずることがなく、計測信号にひずみがあっても、また、過大なノイズがあっても、ガス吸収信号（信号Ｃ）を正確に抽出できる。しかも、デジタルでフィルタを構成するため、アナログでは難しい特性のフィルタも位相の調整も正確に実現できる利点を併せ持つ。特に、オープンループ型の場合、フィードバックする必要がなく、また、位相シフトも正確に事前に設定できるので、ノイズの少ないガス吸収信号（信号Ｃ）をＡ／Ｄコンバータに送ることが可能となる。
【００３９】
本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１…ＬＤモジュール、２…ＬＤドライバ、３…参照セル、４，５，６…受光器（フォトダイオード）、７…燃焼機器
８…測定ユニット、９…ＡＤ変換器、１０…コンピュータ
１５ａ，３０，４０…ガス吸収信号抽出器
３１，４１…差動増幅器
３３，４２…デジタルローパスフィルタ
４３，４７…位相シフトフィルタ、４４…ＤＡ変換器、４５…ＡＤ変換器、４６…位相調整メモリ
１６，１７，１９…位相敏感検波器、１８…ローパスフィルタ、２０…アンプ／ローパスフィルタ
【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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