(57)【要約】【課題】プローブ挿入型のガス濃度測定装置において、ノイズの影響をできるだけ除去して測定精度を向上させる。【解決手段】ガス濃度測定装置１００は、光源に接続される投光側伝送線１０および受光部に接続される受光側伝送線２０のペアに択一的に接続される、測定プローブ１０２およびダミープローブ１０３を備える。測定プローブ１０２は、所定の測定位置に配置される、外部空間に開放された窓を有する筐体６と、筐体６の内部に設けられた、投光側伝送線１０の端部から出射された光を反射して受光側伝送線２０の端部へ入射させる反射部６２を備える。ダミープローブ１０３は、所定の測定位置に配置される、外部空間に対して密閉された筐体６ｄと、筐体６ｄの内部に設けられた、投光側伝送線１０の端部から出射された光を反射して受光側伝送線２０の端部へ入射させる反射部６２ｄを備える。【選択図】図２
2019124466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射されて測定対象ガスの中を通過した光を受光部にて受光することによって、前記測定対象ガスに含まれる対象成分の濃度を求めるガス濃度測定装置であって、
前記光源に接続される投光側伝送線および前記受光部に接続される受光側伝送線のペアに択一的に接続される、測定プローブおよびダミープローブを備え、
前記測定プローブが、
所定の測定位置に配置される、外部空間に開放された窓を有する筐体と、
該筐体の内部に設けられた、前記投光側伝送線の端部から出射された光を反射して前記受光側伝送線の端部へ入射させる反射部と、
を備え、
前記ダミープローブが、
前記所定の測定位置に配置される、外部空間に対して密閉された筐体と、
該筐体の内部に設けられた、前記投光側伝送線の端部から出射された光を反射して前記受光側伝送線の端部へ入射させる反射部と、
を備える、ガス濃度測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス濃度測定装置であって、
前記ダミープローブが、
その筐体の内部空間に、前記対象成分を含まないガスを流通させるガス流通部、
をさらに備える、ガス濃度測定装置。
【請求項３】
光源から出射されて測定対象ガスの中を通過した光を受光部にて受光することによって、前記測定対象ガスに含まれる対象成分の濃度を求めるガス濃度測定装置であって、
前記光源に接続される投光側伝送線および前記受光部に接続される受光側伝送線のペアに択一的に接続される、測定プローブおよびダミープローブを備え、
前記測定プローブが、
所定の測定位置に配置される、外部空間に開放された窓を有する筐体と、
該筐体の内部に設けられた、前記投光側伝送線の端部から出射された光を反射して前記受光側伝送線の端部へ入射させる反射部と、
を備え、
前記ダミープローブが、
前記所定の測定位置に配置される、外部空間に対して開放あるいは密閉された筐体と、
該筐体の内部に設けられた、一端が前記投光側伝送線の端部と接続され、他端が前記受光側伝送線の端部と接続された中間伝送線と、
を備える、ガス濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸光分光法を用いて測定対象ガスに含まれる対象成分の濃度を測定するガス濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸光分光法を利用したガス濃度測定装置では、光源から、対象成分の吸収周波数領域の光を測定対象ガスに向けて出射させ、測定対象ガスの中を通過した光を受光部にて受光させる。そして、制御部が、受光部における受光強度に基づいて、該吸収周波数領域の光吸収量を算出し、該光吸収量からランベルト・ベールの法則に基づき対象成分の吸光度を求め、該吸光度から対象成分の濃度を求める（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３７０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
吸光分光法を用いたガス濃度測定装置は、例えば、自動車のエンジンに供給される燃焼ガスやエンジンからの排気ガス等に含まれる水蒸気、酸素、二酸化炭素、等の各種成分を対象としてその濃度を測定するのに用いられることが多い。こうした測定では、実際にエンジンを動作させた状態で対象成分の濃度の変化をリアルタイムで測定する必要があるが、エンジン付近は複雑に込み入った構造となっていて、限られたスペースしか存在しない。このような場合には、プローブ挿入型のガス濃度測定装置が好適に用いられる。
【０００５】
図９には、プローブ挿入型のガス濃度測定装置９００の構成例が示されている。このガス濃度測定装置９００は、本体部９０１とプローブ９０２を備える。本体部９０１には光源９１および受光部９２が設けられ、これらからそれぞれ伸びる光ファイバ（投光側光ファイバ９３および受光側光ファイバ９４）がプローブ９０２に接続される。光ファイバ９３，９４の各端部は、プローブ９０２の筐体９５の内部空間に臨むような姿勢で筐体９５の基端部に固定される。また、筐体９５の先端部には、光ファイバ９３，９４の各端部と対向してミラー９６が固設される。さらに、筐体９５の周壁には開口９７が形成される。
【０００６】
このような構成のガス濃度測定装置９００を用いた測定では、まず、プローブ９０２が、測定対象ガスＧが存在する所定の測定位置（例えば、測定対象ガスＧが流れる配管（エンジンの排気管等）８０に設けられたプローブ挿入用開口８００内）に配置され、この状態で光源９１から光が出射される。光源９１から出射された光は、投光側光ファイバ９３によりプローブ９０２まで導かれて筐体９５の内部空間に出射される。この内部空間には、開口９７を通って測定対象ガスＧが流入しているため、投光側光ファイバ９３の先端から出射された光は、測定対象ガスＧの中を通り、ミラー９６で反射され、再び測定対象ガスＧの中を通って、受光側光ファイバ９４の端部に入射する。そして、受光側光ファイバ９４により本体部９０１まで導かれて、受光部９２に入射する。
【０００７】
このように、受光部９２では、測定対象ガスＧによりその一部が吸収された光が受光される。そこで、光源９１から出射される光の周波数を対象成分の吸収周波数領域において変化させつつ、受光部９２で各周波数における受光強度のデータを次々と取得することで、測定対象ガスＧによる吸収を受けた光の受光強度の周波数毎の分布を示すスペクトルＩ（λ）が得られる。図１０には、該スペクトルＩ（λ）が模式的に例示されている。このスペクトルＩ（λ）に基づく対象成分の濃度の特定は、従来は例えば次のように行われていた。すなわち、まず、スペクトルＩ（λ）における非吸収帯の受光強度に基づいてベースラインＢを推定する。そして、このベースラインＢとの差分からピーク強度Ｍを特定し、該ピーク強度Ｍに基づいて光吸収量を算出し、これから対象成分の吸光度、ひいては、対象成分の濃度を算出する。
【０００８】
例えば、動作中のエンジンに供給される燃焼ガスや、動作中のエンジンからの排気ガスに含まれる対象成分の濃度を測定する場合、ガス濃度測定装置９００は、様々なノイズ（例えば、エンジン付近にある電気ケーブル等に由来する電気ノイズや電磁ノイズ、熱によるノイズ、振動によるノイズ、等）を受ける。また、本体部９０１からプローブ９０２へと伸びる光ファイバ９３，９４が長くなるにつれて、ここでの光の干渉や光の損失、等に起因する光学ノイズも大きくなる。また、光ファイバ９３，９４の端部等にコネクタが設けられる場合、それも光学ノイズの要因となる。すなわち、ガス濃度測定装置９００の受光部９２で取得されるスペクトルには、測定環境や装置自身が備える部品等に由来する様々なノイズ成分が含まれることとなり、これが測定精度を悪化させる一因となってしまう。
【０００９】
これらのノイズ成分の大きさは、実際の測定条件等に応じて変化するため、計算等によって精度よく予測することは難しい。すなわち、事前にノイズ成分の大きさを予測してこれを除去することは容易ではない。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、プローブ挿入型のガス濃度測定装置において、ノイズの影響をできるだけ除去して測定精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明の第１の態様は、
光源から出射されて測定対象ガスの中を通過した光を受光部にて受光することによって、前記測定対象ガスに含まれる対象成分の濃度を求めるガス濃度測定装置であって、
前記光源に接続される投光側伝送線および前記受光部に接続される受光側伝送線のペアに択一的に接続される、測定プローブおよびダミープローブを備え、
前記測定プローブが、
所定の測定位置に配置される、外部空間に開放された窓を有する筐体と、
該筐体の内部に設けられた、前記投光側伝送線の端部から出射された光を反射して前記受光側伝送線の端部へ入射させる反射部と、
を備え、
前記ダミープローブが、
前記所定の測定位置に配置される、外部空間に対して密閉された筐体と、
該筐体の内部に設けられた、前記投光側伝送線の端部から出射された光を反射して前記受光側伝送線の端部へ入射させる反射部と、
を備えるものである。
【００１２】
また、本発明の第２の態様は、
光源から出射されて測定対象ガスの中を通過した光を受光部にて受光することによって、前記測定対象ガスに含まれる対象成分の濃度を求めるガス濃度測定装置であって、
前記光源に接続される投光側伝送線および前記受光部に接続される受光側伝送線のペアに択一的に接続される、測定プローブおよびダミープローブを備え、
前記測定プローブが、
所定の測定位置に配置される、外部空間に開放された窓を有する筐体と、
該筐体の内部に設けられた、前記投光側伝送線の端部から出射された光を反射して前記受光側伝送線の端部へ入射させる反射部と、
を備え、
前記ダミープローブが、
前記所定の測定位置に配置される、外部空間に対して開放あるいは密閉された筐体と、
該筐体の内部に設けられた、一端が前記投光側伝送線の端部と接続され、他端が前記受光側伝送線の端部と接続された中間伝送線と、
を備えるものである。
【００１３】
上記の各態様では、ペアとなる伝送線（投光側伝送線および受光側伝送線）に測定プローブを接続し、該測定プローブを、測定対象ガスが存在する所定の測定位置（例えば、測定対象ガスが流れる配管（エンジンの排気管等）に設けられたプローブ挿入用開口内）に配置し、この状態で光源から光を出射すると、測定対象ガスの中を通過した光が、受光部にて受光される。一方、該ペアとなる伝送線にダミープローブを接続し、該ダミープローブを測定プローブが配置されるのと同じ測定位置に配置し、この状態で光源から光を出射すると、測定対象ガスの中を通過しない光が、受光部にて受光される。測定プローブを用いて取得されたデータ（測定データ）と、ダミープローブを用いて取得されたデータ（リファレンスデータ）は、測定対象ガスによる吸収の有無以外はほぼ同じ条件で取得されたデータである。したがって、リファレンスデータには、測定データに含まれているノイズ成分とほぼ同じノイズ成分が含まれている。そこで、例えば、測定データからリファレンスデータを差し引くことによって、測定データからノイズ成分の大部分を除去することができる。
【００１４】
第１の態様に係るガス濃度測定装置においては、
前記ダミープローブが、
その筐体の内部空間に、前記対象成分を含まないガスを流通させるガス流通部、
をさらに備えることも好ましい。
【００１５】
この構成によると、ダミープローブの筐体の内部空間に対象成分を含まない任意のガスを流通させることができる。したがって、例えば、測定対象ガスから対象成分だけを除去したガス（あるいは、該ガスと成分比が類似したガス）を内部空間に流通させることによって、測定対象ガスに含まれる他の成分（対象成分以外の成分）に由来するノイズ成分等を除去することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、ダミープローブを用いて、測定プローブを用いて取得される測定データに含まれるノイズ成分とほぼ同じノイズ成分を含むリファレンスデータを取得することができるので、該リファレンスデータを用いて測定データからノイズ成分を十分に除去することができる。これにより測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係るガス濃度測定装置が備える本体部、測定プローブ、および、ダミープローブを模式的に示す図。
【図２】実施形態に係るガス濃度測定装置を用いてガス濃度を測定する方法を説明するための図。
【図３】測定スペクトルとリファレンススペクトルを模式的に示す図。
【図４】別の構成に係るダミープローブを示す図。
【図５】別の構成に係るダミープローブを示す図。
【図６】別の構成に係るガス濃度測定装置を示す図。
【図７】別の構成に係るガス濃度測定装置を示す図。
【図８】別の構成に係るガス濃度測定装置を示す図。
【図９】従来のプローブ挿入型のガス濃度測定装置の構成例を示す図。
【図１０】測定スペクトルから対象成分の濃度を特定する従来の手法を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１９】
＜１．構成＞
第１実施形態に係るガス濃度測定装置の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、ガス濃度測定装置１００が備える各要素を模式的に示す図である。
【００２０】
ガス濃度測定装置１００は、プローブ挿入型のガス濃度測定装置であり、本体部１０１（図１（ａ））と、測定プローブ１０２（図１（ｂ））と、ダミープローブ１０３（図１（ｃ））と、を備える。測定プローブ１０２とダミープローブ１０３は、本体部１０１から延びる一対の伝送線１０，２０（具体的には、伝送線１０，２０の第１部分１１，２１）に択一的に接続されるものである。
【００２１】
本体部１０１には、光源１と、受光部２と、これらと電気的に接続された制御部３とが収容される。光源１は例えば、波長可変の半導体レーザ光源により構成される。
【００２２】
本体部１０１からは、一対の伝送線（一端が光源１と接続された投光側伝送線１０、および、一端が受光部２と接続された受光側伝送線２０）が伸びている。投光側伝送線１０は、第１部分１１と第２部分１２に分断されている。第２部分１２はプローブ１０２，１０３内に収容されており、両部分１１，１２は、コネクタ（本体側コネクタ４１およびプローブ側コネクタ５１）を介して接続可能とされている。同様に、受光側伝送線２０も、第１部分２１と第２部分２２に分断されている。ここでも、第２部分２２はプローブ１０２，１０３内に収容されており、両部分２１，２２は、コネクタ（本体側コネクタ４２およびプローブ側コネクタ５２）を介して接続可能とされている。この実施形態では、投光側伝送線１０の全体および受光側伝送線２０の全体が、光を導く伝送線である光ファイバにより構成される。
【００２３】
測定プローブ１０２は、筐体６を備える。筐体６は、筒状のボディ部分６１と、これより小径である筒状の先端部分６２と、から成る。筐体６は、これが、測定対象ガスＧが存在する所定の測定位置（例えば、図２に示されるような、測定対象ガスＧが流れる配管８０（例えば、エンジンの排気管）に設けられたプローブ挿入用開口８００内）に配置されたときに、ボディ部分６１でプローブ挿入用開口８００を塞ぎつつ、先端部分６２の全体を配管８０の内部（すなわち、測定対象ガスＧの中）に露出させることができるような寸法とされている。つまり、ボディ部分６１は、その外径がプローブ挿入用開口８００の内径と略同一であり、また、その長さが配管８０の厚みよりも十分に長いものとされている。ボディ部分６１（あるいは、これと先端部分６２の境界の段差部分）には、筐体６がプローブ挿入用開口８００に差し込まれたときに両者の間を密閉するため構造（例えばガスケット構造）が設けられることも好ましい。
【００２４】
先端部分６２の周壁には、先端部分６２の内部空間を外部空間に対して開放するための窓６２１が形成されている。したがって、測定プローブ１０２の筐体６が、測定対象ガスＧが存在する所定の測定位置に配置されたとき（例えば、プローブ挿入用開口８００内に差し込まれたとき）に、配管８０の内部に露出された先端部分６２の内部空間に、測定対象ガスＧが流入する。
【００２５】
筐体６の内部には、ボディ部分６１と先端部分６２の境界部分に、各部分６１，６２の内部空間を気密に仕切るように、窓材７が設けられる。また、先端部分６２の先端壁の内側には、窓材７と対向する姿勢でミラー８が固定される。上述したプローブ側コネクタ５１，５２は、ボディ部分６１の基端側に設けられており、各コネクタ５１，５２から伸びる伝送線１０，２０（具体的には、各伝送線１０，２０の第２部分１２，２２）は、ボディ部分６１の内部空間を通り、その端部１２０，２２０が先端部分６２の内部空間に臨むような姿勢で、窓材７に固定される。ただし、各端部１２０，２２０は、その姿勢が、ミラー８の姿勢に対して所期のものとなるように予め精確に調整されて窓材７に固定されており、投光側伝送線１０の端部１２０から出射された光が、ミラー８で反射されて、受光側伝送線２０の端部２２０に入射するようになっている。
【００２６】
ダミープローブ１０３は、筐体６ｄの構成において測定プローブ１０２と相違する。すなわち、ダミープローブ１０３の筐体６ｄは、測定プローブ１０２の筐体６と同様、筒状のボディ部分６１ｄと、これより小径である筒状の先端部分６２ｄとから成るものの、先端部分６２ｄは、外部空間に対して密閉されたものとなっている。すなわち、ダミープローブ１０３の筐体６ｄの先端部分６２ｄには、測定プローブ１０２の筐体６の先端部分６２において設けられていた窓６２１が設けられない。したがって、ダミープローブ１０３の筐体６ｄが、測定プローブ１０２が配置されるのと同じ測定位置に配置されたとき（例えば、プローブ挿入用開口８００内に差し込まれたとき）に、配管８０の内部に露出された先端部分６２ｄの内部空間に、測定対象ガスＧが流入することはない。
【００２７】
先端部分６２ｄの内部空間は、対象成分を含まない雰囲気とされる。特に、該内部空間には、測定対象ガスＧから対象成分だけを除去したガス（あるいは、該ガスと成分比が類似したガス）が充填されていることが好ましい。例えば、測定対象ガスＧが空気であり、対象成分が水である場合、空気から水分を除去したガス（乾燥空気）、あるいは、空気の主要成分である窒素ガスを、該内部空間に充填しておくことが好ましい。このようなガスを該内部空間に充填しておくことによって、測定対象ガスＧに含まれる他の成分（対象成分以外の成分）に由来するノイズ成分等を除去することができる。あるいは、該内部空間は、予め排気されて略真空状態とされていてもよい。
【００２８】
筐体６ｄは、窓６２１の有無以外の点において、測定プローブ１０２の筐体６と同じ構成であることが好ましい。すなわち、筐体６ｄは、全体の形状、寸法、厚み、形成材料、等が筐体６と同じである（あるいは、差異が十分に小さい）ことが好ましい。
【００２９】
ダミープローブ１０３の筐体６ｄの内部の構成は、測定プローブ１０２のそれと同じである。すなわち、ボディ部分６１ｄと先端部分６２ｄの境界部分には窓材７が設けられ、先端部分６２ｄの先端壁の内側にはミラー８が固定される。また、ボディ部分６１ｄの基端側にはプローブ側コネクタ５１，５２が設けられており、各コネクタ５１，５２から伸びる伝送線１０，２０は、その端部１２０，２２０が先端部分６２ｄの内部空間に臨むような姿勢で窓材７に固定されており、投光側伝送線１０の端部１２０から出射された光が、ミラー８で反射されて、受光側伝送線２０の端部２２０に入射するようになっている。
【００３０】
＜２．測定方法＞
ガス濃度測定装置１００を用いて測定対象ガスＧに含まれる対象成分の濃度を測定する方法について、図２を参照しながら説明する。図２は、該方法を説明するための図である。
【００３１】
ａ：測定データの取得
測定プローブ１０２と本体部１０１を接続し（すなわち、本体側コネクタ４１，４２に、測定プローブ１０２のプローブ側コネクタ５１，５２を接続し）、測定プローブ１０２を、測定対象ガスＧが存在する所定の測定位置に配置する（例えば、測定プローブ１０２の筐体６をプローブ挿入用開口８００内に差し込む）。すると、上述の通り、窓６２１を通って先端部分６２の内部空間に測定対象ガスＧが流入する。
【００３２】
測定プローブ１０２が所定の測定位置に配置されると、光源１から光が出射される。光源１から出射された光は、投光側伝送線１０に導かれて（具体的には、第１部分１１によって本体部１０１から測定プローブ１０２へと導かれ、さらに第２部分１２によって測定プローブ１０２のボディ部分６１の内部空間を導かれて）、端部１２０から先端部分６２の内部空間に出射される。出射された光は、該内部空間に流通している測定対象ガスＧの中を通ってミラー８に入射し、ここで反射され、再び測定対象ガスＧの中を通って、受光側伝送線２０の端部２２０に入射する。受光側伝送線２０に入射した光は、これに導かれて（具体的には、第２部分２２によって測定プローブ１０２のボディ部分６１の内部空間を導かれ、さらに、第１部分２１によって測定プローブ１０２から本体部１０１へと導かれて）、受光部２に入射する。ここでは、光源１から出射される光の周波数を、対象成分の吸収周波数領域において変化させつつ、受光部２で各周波数における受光強度のデータを次々と取得する。受光部２で取得されたデータ（すなわち、測定対象ガスＧによりその一部が吸収された光の受光強度）は制御部３に送られ、制御部３はこれを測定データとして記憶装置（図示省略）に格納する。
【００３３】
ｂ：リファレンスデータの取得
ダミープローブ１０３と本体部１０１を接続し（すなわち、本体側コネクタ４１，４２に、ダミープローブ１０３のプローブ側コネクタ５１，５２を接続し）、ダミープローブ１０３を、測定プローブ１０２が配置されるのと同じ測定位置に配置する。上述のとおり、ダミープローブ１０３の筐体６ｄには窓６２１が設けられておらず、その内部空間は外部空間に対して密閉されているため、ダミープローブ１０３が測定位置に配置されてその先端部分６２が測定対象ガスＧに露出されても、先端部分６２ｄの内部空間に測定対象ガスＧが流入することはない。
【００３４】
ダミープローブ１０３が所定の測定位置に配置されると、光源１から光が出射される。光源１から出射された光は、投光側伝送線１０に導かれて（具体的には、第１部分１１によって本体部１０１からダミープローブ１０３へと導かれ、さらに第２部分１２によってダミープローブ１０３のボディ部分６１ｄの内部空間を導かれて）、端部１２０から先端部分６２ｄの内部空間に出射される。出射された光は、該内部空間（すなわち、外部空間に対して密閉された内部空間）を通ってミラー８に入射し、ここで反射され、再び該内部空間を通って、受光側伝送線２０の端部２２０に入射する。受光側伝送線２０に入射した光は、これに導かれて（具体的には、第２部分２２によってダミープローブ１０３のボディ部分６１ｄの内部空間を導かれ、さらに、第１部分２１によってダミープローブ１０３から本体部１０１へと導かれて）、受光部２に入射する。ここでも、光源１から出射される光の周波数を、対象成分の吸収周波数領域において変化させつつ、受光部２で各周波数における受光強度のデータを次々と取得する。受光部２で取得されたデータ（すなわち、測定対象ガスＧによる吸収を受けない光の受光強度）は制御部３に送られ、制御部３はこれをリファレンスデータとして記憶装置（図示省略）に格納する。
【００３５】
なお、リファレンスデータの取得は、測定データの取得前に行われてもよいし、測定データの取得後に行われてもよい。また、測定データを取得する度にリファレンスデータを取得してもよいし、１個のリファレンスデータを複数の測定データの解析に用いてもよい。例えば、ある時刻に取得されて記憶装置に格納されたリファレンスデータを、その取得時刻から所定の時間範囲内で取得された測定データの解析に用いてもよい。時間と共に変動するノイズ成分が比較的大きい場合、該所定の時間範囲（リファレンスデータの使用期限）は十分短い時間とされることが好ましい。
【００３６】
ｃ：測定データの解析
測定データとリファレンスデータが取得されると、制御部３は、測定データに係る受光強度を周波数毎の分布で示したスペクトル（測定スペクトル）Ｉ（λ）と、リファレンスデータに係る受光強度を周波数毎の分布で示したスペクトル（リファレンススペクトル）Ｉo（λ）を、それぞれ取得する（図３には、各スペクトルＩ（λ），Ｉo（λ）の一例が模式的に示されている）。制御部３は、両スペクトルＩ（λ），Ｉo（λ）に基づいて、対象成分の濃度を算出する。具体的には例えば、制御部３は、測定スペクトルＩ（λ）からリファレンススペクトルＩo（λ）を差し引く。測定データとリファレンスデータは、測定対象ガスＧによる吸収の有無以外はほぼ同じ条件で取得されたデータであるので、両データにはほぼ同じノイズ成分が含まれている。したがって、測定スペクトルＩ（λ）からリファレンススペクトルＩo（λ）を差し引くことによって、ノイズ成分の大部分を除去することができる。そして、制御部３は、ノイズ成分が除去された測定スペクトルＩ（λ）からピーク強度を特定し、さらに該ピーク強度に基づいて光吸収量を算出する。そして、該光吸収量から対象成分の吸光度、ひいては、対象成分の濃度を算出する。
【００３７】
＜３．他の実施形態＞
＜３−１．中間伝送線３０＞
ダミープローブ１０３において、投光側伝送線１０の第２部分１２の端部１２０と、受光側伝送線２０の第２部分２２の端部２２０とを接続する伝送線（中間伝送線）３０を、筐体６ｄの内部（具体的には、先端部分６２ｄの内部）に設けてもよい（図４）。この場合、中間伝送線３０は、光を導く伝送線である光ファイバにより構成されることは言うまでもない。
【００３８】
中間伝送線３０を設ける場合、ダミープローブ１０３においてミラー８は設けなくともよい。またこの場合、筐体６ｄの先端部分６２ｄの内部空間が外部空間に対して密閉されたものである必要はなく、測定プローブ１０２の筐体６と同様、窓６２１が設けられていてもよい。すなわち、この場合は、測定プローブ１０２の筐体６と共通の部品をダミープローブ１０３の筐体として用いることができる。一方、上述したダミープローブ１０３と同様に先端部分６２ｄの内部空間が外部空間に対して密閉された筐体６ｄを用いる場合、該内部空間に対象成分を含まない雰囲気を充填等する必要はない。
【００３９】
＜３−２．ガス流通機構６００＞
ダミープローブ１０３において、筐体６ｄにおける先端部分６２の内部空間に、対象成分を含まないガスを流通させる機構（ガス流通機構）６００を設けてもよい（図５）。ガス流通機構６００は、具体的には例えば、ガス供給源６０１と一端が接続された２本の配管（ガス導入管６０２およびガス導出管６０３）の各他端を、先端部分６２ｄの内部空間に接続し、該ガス導入管６０２の途中に開閉バルブ６０４を介挿した構成により実現することができる。
【００４０】
先端部分６２の内部空間に流通させるガスとして、対象成分を含まない任意のガスを用いることができるが、該流通させるガスは、測定対象ガスＧから対象成分だけを除去したガス（あるいは、該ガスと成分比が類似したガス）であることが好ましい。例えば、測定対象ガスＧが空気であり、対象成分が水である場合、空気から水分を除去したガスを内部空間に流通させてもよいし、空気の主要成分である窒素ガスを内部空間に流通させてもよい。このようなガスを該内部空間に流通させることによって、測定対象ガスＧに含まれる他の成分（対象成分以外の成分）に由来するノイズ成分等を除去することができる。
【００４１】
なお、ガス流通機構６００においては、ガス導入管６０２の途中にヒータ等を介挿し、ガス導入管６０２を流れるガスを温調することで、先端部分６２ｄの内部空間に流通するガスの温度が測定対象ガスＧと同じ（あるいは十分に近いもの）になるようにすることも好ましい。また、ガス導入管６０２の途中にマスフローコントローラ等を介挿し、ガス導入管６０２を流れるガスの流量を調整することで、先端部分６２ｄの内部空間におけるガスの圧力が測定対象ガスＧと同じ（あるいは十分に近いもの）になるようにすることも好ましい。
【００４２】
＜３−３．光源１および受光部２の配設位置＞
上記の実施形態では、光源１および受光部２は本体部１０１に設けられていたが、光源１および受光部２の一方あるいは両方が、本体部１０１ではなくプローブ側（測定プローブ１０２およびダミープローブ１０３の各々）に設けられてもよい。
【００４３】
図６には、受光部２がプローブ側（測定プローブ１０２およびダミープローブ１０３の各々）に設けられるガス濃度測定装置１００ａが示されている。このガス濃度測定装置１００ａでは、受光側伝送線２０ａの第１部分２１ａは、電気を導く伝送線（例えば電気ケーブル）により構成される。第１部分２１ａの基端部は本体部１０１に設けられた制御部３と接続され、先端部にはコネクタ（本体側コネクタ）４２ａが設けられる。一方、測定プローブ１０２およびダミープローブ１０３の各々には、その筐体６，６ｄ内部に、本体側コネクタ４２ａと接続可能である受光部２が収容される。受光部２からは、受光側伝送線２０ａの第２部分２２ａが延びており、該第２部分２２ａの端部は窓材７に固定される。第２部分２２ａは、光を導く伝送線である光ファイバにより構成される。
【００４４】
この構成においては、本体側コネクタ４２ａを、測定プローブ１０２（あるいは、ダミープローブ１０３）に設けられた受光部２に接続することにより、受光側伝送線２０ａの第１部分２１ａと第２部分２２ａとが接続される。この状態において、第２部分２２ａの端部２２０に入射した光は、第２部分２２ａを通って受光部２に入射する。受光部２での受光強度は電気信号に変換されて、第１部分２１ａを通って制御部３に送られる。
【００４５】
図７には、光源１がプローブ側（測定プローブ１０２およびダミープローブ１０３の各々）に設けられるガス濃度測定装置１００ｂが示されている。このガス濃度測定装置１００ｂでは、投光側伝送線１０ｂの第１部分１１ｂは、電気を導く伝送線（例えば電気ケーブル）により構成される。第１部分１１ｂの基端部は本体部１０１に設けられた電源部（図示省略）と接続され、先端部にはコネクタ（本体側コネクタ）４１ｂが設けられる。一方、測定プローブ１０２およびダミープローブ１０３の各々には、その筐体６，６ｄ内部に、本体側コネクタ４１ｂと接続可能である光源１が収容される。光源１からは、投光側伝送線１０ｂの第２部分１２ｂが延びており、該第２部分１２ｂの端部は窓材７に固定される。第２部分１２ｂは、光を導く伝送線である光ファイバにより構成される。
【００４６】
この構成においては、本体側コネクタ４１ｂを、測定プローブ１０２（あるいは、ダミープローブ１０３）に設けられた光源１に接続することにより、投光側伝送線１０ｂの第１部分１１ｂと第２部分１２ｂが接続される。この状態において、電源部から電力の投入を開始すると、該電力は第１部分１１ｂを通って光源１に投入され、ここから光が出射される。光源１から出射された光は、第２部分１２ｂを通って、その端部１２０から出射される。
【００４７】
図８には、光源１と受光部２の両方がプローブ側（測定プローブ１０２およびダミープローブ１０３の各々）に設けられるガス濃度測定装置１００ｃが示されている。このガス濃度測定装置１００ｃでは、受光側伝送線が図６に示される受光側伝送線２０ａと同じ構成となっており、投光側伝送線が図７に示される投光側伝送線１０ｂと同じ構成となっている。
【００４８】
＜３−４．他の構成例＞
上記の各実施形態において、例えば、プローブ１０２の筐体６において、ボディ部分６１と先端部分６２を、例えばねじ構造等により分離接続可能としておき、該先端部分６２をボディ部分６１から取り外して、そこに、上述したダミープローブ１０３の筐体６ｄの先端部分６２ｄに相当する部材と付け替え可能としてもよい。
【００４９】
上記の各実施形態に係るガス濃度測定装置１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃにおいて、測定対象ガスＧは、上記に例示したように、自動車のエンジンからの排気ガスであってもよいし、該エンジンに供給される燃焼ガス、半導体製造装置における減圧領域内のガス、各種の煙道内のガス、燃料電池の流路内のガス、等であってもよい。また、ガス濃度測定装置１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、大気中に含まれる各種ガス（例えば温室効果ガス）の濃度測定に用いることもできる。
【符号の説明】
【００５０】
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…ガス濃度測定装置
１０１…本体部
１０２…測定プローブ
１０３…ダミープローブ
１…光源
２…受光部
３…制御部
１０，１０ｂ…投光側伝送線
１１，１１ｂ…第１部分
１２，１２ｂ…第２部分
１２０…端部
２０，２０ａ…受光側伝送線
２１，２１ａ…第１部分
２２，２２ａ…第２部分
２２０…端部
３０…中間伝送線
４１，４１ｂ，４２，４２ａ…本体側コネクタ
５１，５２…プローブ側コネクタ
６…測定プローブの筐体
６１…ボディ部分
６２…先端部分
６２１…窓
６ｄ…ダミープローブの筐体
６１ｄ…ボディ部分
６２ｄ…先端部分
７…窓材
８…ミラー
６００…ガス流通機構
６０１…ガス供給源
６０２…ガス導入管
６０３…ガス導出管
６０４…開閉バルブ
８０…配管
８００…プローブ挿入用開口
【図１】
2019124466.tif 000003
【図２】
2019124466.tif 000004
【図３】
2019124466.tif 000005
【図４】
2019124466.tif 000006
【図５】
2019124466.tif 000007
【図６】
2019124466.tif 000008
【図７】
2019124466.tif 000009
【図８】
2019124466.tif 000010
【図９】
2019124466.tif 000011
【図１０】
2019124466.tif 000012