(57)【要約】      （修正有）【課題】検出信号から、測定対象以外による信号成分を除去する。【解決手段】ガス分析装置は、ガス分析部と同期整流部と信号抽出部と信号積算部と他成分信号推定部２５３と測定信号算出部２５４とを備える。ガス分析部は、基準ガスと試料ガスとを導入周期Ｔｉにて交互に導入し、検出信号を出力する。同期整流部は、検出信号を切替制御信号とは所定の位相分遅延した同期信号により同期整流する。信号抽出部は第１抽出信号と第２抽出信号とを抽出する。信号積算部は第１積算信号と第２積算信号を出力する。他成分信号推定部２５３は第２成分信号を第２積算信号に基づき推定する。測定信号算出部２５４は第１積算信号から第１測定信号を算出する。上記の所定の位相と、第２抽出開始時間と、第２抽出終了時間は、測定対象検出信号から生成される第２積算信号の信号値が所定の範囲内となるように設定される。【選択図】図６
2015127678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準ガスと、第１成分と第２成分とを少なくとも含有する試料ガスとが、導入周期にて変動する切替制御信号に基づき交互に導入され、導入された前記基準ガスと前記試料ガスとに基づいた検出信号を出力するガス分析部と、
前記検出信号を、前記切替制御信号とは所定の位相分遅延した同期信号に基づいて同期整流する同期整流部と、
同期整流された検出信号から、第１抽出開始時間から第１抽出終了時間までの範囲の第１抽出信号と、第２抽出開始時間から第２抽出終了時間までの範囲の第２抽出信号とを抽出する信号抽出部と、
前記第１抽出信号の信号値を積算した第１積算信号と、前記第２抽出信号の信号値を積算した第２積算信号とを出力する信号積算部と、
前記第１積算信号に含まれる、前記第２成分による検出信号成分である第２成分信号を、前記第２積算信号に基づき推定する他成分信号推定部と、
前記第１積算信号から前記第２成分信号を除去する演算を行い、前記第１成分の濃度を測定するための第１測定信号を算出する測定信号算出部と、
を備え、
前記所定の位相と、前記第２抽出開始時間と、前記第２抽出終了時間は、前記第１成分のみを含むガスを前記試料ガスとして用いたときに得られる検出信号である測定対象検出信号において、前記測定対象検出信号から生成される前記第２積算信号の信号値が所定の範囲内となるように設定される、ガス分析装置。
【請求項２】
前記他成分信号推定部は、前記第２積算信号を前記第２成分の濃度を測定するための第２測定信号として出力する、請求項１に記載のガス分析装置。
【請求項３】
前記第２成分信号は前記第２積算信号の所定の倍数の信号値を有する信号であり、前記第１測定信号は、前記第１積算信号と、前記第２積算信号に前記所定の倍数を乗じて得られる信号との差として算出される、請求項１又は２に記載のガス分析装置。
【請求項４】
前記所定の位相は、前記同期信号の半周期内に、前記測定対象検出信号が、前記測定対象検出信号の平均値である測定対象検出信号平均値以下の信号値から前記測定対象検出信号平均値以上の信号値となる境界の時間、又は、前記測定対象検出信号平均値以上の信号値から前記測定対象検出信号平均値以下の信号値となる境界の時間であるゼロクロス時間を少なくとも１つ含むよう調整され、
前記第２抽出開始時間と前記第２抽出終了時間は、前記ゼロクロス時間が前記第２抽出開始時間と前記第２抽出終了時間との間に存在するよう調整される、請求項１〜３のいずれかに記載のガス分析装置。
【請求項５】
前記ガス分析部は、
内部に前記基準ガス及び前記試料ガスが導入される試料セルと、
前記試料セルの一端側に配置され、試料セル内部に導入されたガスに測定光を照射する照射部と、
前記試料セル内部に導入されたガスを通過した測定光を受光可能となるように前記試料セルの他端側に配置され、受光された前記測定光の強度に基づいて前記検出信号を出力する検出部と、
前記切替制御信号に基づき、前記基準ガスと前記試料ガスとを交互に切り替えて前記試料セル内部に導入するガス切替部と、
前記切替制御信号を出力し前記ガス切替部を制御する切替制御部と、
を有する、請求項１〜４のいずれかに記載のガス分析装置。
【請求項６】
試料ガスに含まれる第１成分及び／又は第２成分の濃度を分析するガス分析部を用いたガス分析方法であって、
基準ガスと前記試料ガスとを、前記ガス分析部に、導入周期にて変動する切替制御信号に基づき交互に導入するステップと、
導入された前記基準ガスと前記試料ガスとに基づいて前記ガス分析部から出力される検出信号を、同期周期にて変動し、前記切替制御信号とは所定の位相分遅延した同期信号に基づいて同期整流するステップと、
同期整流された検出信号から、第１抽出開始時間から第１抽出終了時間までの範囲の第１抽出信号と、第２抽出開始時間から第２抽出終了時間までの範囲の第２抽出信号とを抽出するステップと、
前記第１抽出信号の信号値を積算した第１積算信号と、前記第２抽出信号の信号値を積算した第２積算信号とを出力するステップと、
前記第１積算信号に含まれる、少なくとも前記第２成分による検出信号成分である第２成分信号を、前記第２積算信号に基づき推定するステップと、
前記第１積算信号から前記第２成分信号を除去する演算を行い、前記第１成分の濃度を測定するための測定信号を算出するステップと、
を含み、
前記所定の位相と、前記第２抽出開始時間と、前記第２抽出終了時間は、前記第１成分のみを含むガスを前記試料ガスとして用いたときに得られる前記検出信号である測定対象検出信号において、前記測定対象検出信号から生成される前記第２積算信号の信号値が所定の範囲内となるように設定される、ガス分析方法。
【請求項７】
前記基準ガスと前記第１成分のみを含むガスとを、前記ガス分析部に、前記切替制御信号に基づき交互に導入するステップと、
前記基準ガスと前記第１成分のみを含むガスとに基づいて前記ガス分析部から出力される前記測定対象検出信号を用いて、前記所定の位相と、前記第２抽出開始時間と、前記第２抽出終了時間とを含む信号抽出パラメータを調整するステップをさらに含む、請求項６に記載のガス分析方法。
【請求項８】
前記基準ガスと少なくとも前記第２成分を含むガスとを、前記ガス分析部に、前記切替制御信号に基づき交互に導入するステップと、
前記基準ガスと少なくとも前記第２成分を含むガスとに基づいて前記ガス分析部から出力される第２成分検出信号を用いて、前記所定の倍数を決定するステップと、
をさらに含む、請求項６又は７に記載のガス分析方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載のガス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、試料ガス中の成分を分析するガス分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非分散紫外線吸収法（ＮＤＵＶ、Ｎｏｎ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｕｌｔａ  Ｖｉｏｌｅｔ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）など、測定対象である試料ガスを通過した測定光の吸収量などに基づいて、所定成分のガス濃度測定を行うガス濃度測定装置が知られている。例えば、特許文献１には、光源部と、試料セル部と、検出部からなる紫外線吸収式（ＮＤＵＶ式）測定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３８４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のガス濃度測定装置において、排気ガスなどの試料ガスに含まれる極微少（数ｐｐｍ程度）の所定成分の濃度を分析するとき、精度よく所定成分の濃度を測定できないことがあった。この原因として、ガス濃度測定装置に試料ガスを導入した際にガス濃度測定装置において得られる検出信号（ＮＤＵＶ法の場合、試料ガスを通過した紫外線測定光の強度に基づく信号）が、試料ガス中の他成分により影響を受けていることが考えられた。
【０００５】
極微少の所定成分の濃度を上記の検出信号を用いて分析する際、試料ガス中の他成分による検出信号への影響は小さくても、検出信号に基づいて算出される所定成分の濃度と実際の所定成分の濃度の大きな誤差となる。なぜなら、極微少の濃度の所定成分から得られる検出信号も微少だからである。
また、他成分による検出信号への小さな影響を、（極微少の所定成分と他成分とを含む）試料ガスから得られた検出信号から除去することは困難であった。
【０００６】
また、上記の他成分による検出信号への影響を保証するため、ガス濃度測定装置において、他成分の濃度を測定する装置を別途設ける方法もある。しかしながら、他成分の濃度を測定する装置を備えることにより、ガス濃度測定装置が大規模になったり、ガス濃度測定装置のコストが上昇したりする。
また、排気ガスなどの試料ガスが発生する燃焼装置などの使用条件や、ガス濃度測定装置の設置場所を変更したりすることにより、上記の他成分の濃度を測定する装置にて濃度測定可能な成分以外の成分が試料ガスに混入した場合、検出信号中の他成分による影響を除去できなくなる。
【０００７】
本発明の課題は、ガス濃度を測定する装置などを用いることなく、試料ガスから得られた検出信号から、試料ガス中の測定対象以外による信号成分除去することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係るガス分析装置は、ガス分析部と、同期整流部と、信号抽出部と、信号積算部と、他成分信号推定部と、測定信号算出部と、を備える。
ガス分析部には、基準ガスと、第１成分と第２成分とを少なくとも含有する試料ガスとが、導入周期にて変動する切替制御信号に基づき交互に導入される。そして、ガス分析部は、導入された基準ガスと試料ガスとに基づいた検出信号を出力する。
同期整流部は、検出信号を、同期信号に基づいて同期整流する。同期信号は、切替制御信号とは所定の位相分遅延した信号である。
信号抽出部は、同期整流された検出信号から、第１抽出信号と第２抽出信号とを抽出する。第１抽出信号は、同期整流された検出信号のうち、第１抽出開始時間から第１抽出終了時間までの範囲を抽出した信号である。第２抽出信号は、同期整流された検出信号のうち、第２抽出開始時間から第２抽出終了時間までの範囲を抽出した信号である。
信号積算部は、第１積算信号と第２積算信号を出力する。第１積算信号は、第１抽出信号の信号値を積算した信号である。第２積算信号は、第２抽出信号の信号値を積算した信号である。
他成分信号推定部は、第２成分信号を、第２積算信号に基づき推定する。第２成分信号は、第１積算信号に含まれる、試料ガス中の第１成分以外の第２成分による検出信号成分である。
測定信号算出部は、第１積算信号から第２成分信号を除去する演算により第１測定信号を算出する。第１測定信号は、第１成分の濃度を測定するために用いる信号である。
【０００９】
上記のガス分析装置において、所定の位相と、第２抽出開始時間と、第２抽出終了時間は、測定対象検出信号から生成される第２積算信号の信号値が所定の範囲内となるように設定される。測定対象検出信号は、第１成分のみを含むガスを試料ガスとして用いたときに得られる検出信号である。
【００１０】
上記のガス分析装置においては、基準ガスと試料ガスとが交互に導入された際に出力される検出信号を同期整流する際に、信号抽出部が、同期整流された検出信号から第１抽出信号と第２抽出信号とを抽出している。これにより、特に、試料ガス中の第１成分による検出信号成分の顕著な信号変化が出現するタイミングと、試料ガス中の第１成分以外の成分による検出信号成分の顕著な信号変化が出現するタイミングとが異なる場合に、同期整流された検出信号から、第１成分による検出信号成分の顕著な信号変化を含む検出信号成分（第１抽出信号）と、第２成分による検出信号成分の顕著な信号変化を含む検出信号成分（第２抽出信号）とを分離できる。
【００１１】
また、所定の位相と、第２抽出信号の抽出範囲を定める第２抽出開始時間と第２抽出終了時間とは、測定対象検出信号から生成される第２積算信号の信号値が所定の範囲内となるように設定されている。これにより、第１成分と第２成分とが含まれた試料ガスを分析する際に、第２積算信号に含まれる第１成分による信号成分を最小限にできる。
これにより、他成分信号推定部は、第１成分による信号成分を除去した第２積算信号に基づいて、第１積算信号に含まれる第２成分信号を精度よく推定できる。その結果、測定信号算出部は、試料ガス中の第２成分による信号成分をほぼ完全に除去し、かつ、第１成分による信号成分を過剰に除去していない第１測定信号を、第１積算信号から算出できる。その結果、測定信号に基づいて、精度よく第１成分の濃度を算出できる。
【００１２】
他成分信号推定部は、第２積算信号を第２測定信号として出力してもよい。第２測定信号は、第２成分の濃度を測定するため信号である。上記のように、第２積算信号からは、第１成分による信号成分が除去されている。従って、第２積算信号を第２測定信号とすることにより、精度よく第２成分の濃度を測定できる。
【００１３】
第１測定信号は、第１積算信号と、第２積算信号に所定の倍数を乗じて得られる信号との差として算出されてもよい。すなわち、第２成分信号を、第２積算信号の所定の倍数の信号値と推定してもよい。この場合、第２成分信号は第２積算信号の所定の倍数の信号値を有する信号である。
これにより、他成分信号推定部は、より簡単な計算により、第２積算信号に基づいて第２成分信号を推定できる。その結果、測定信号算出部は、より簡単な演算により、第１測定信号を算出できる。
【００１４】
同期信号の切替制御信号からの遅延を決定する所定の位相は、同期信号の半周期内にゼロクロス時間を少なくとも１つ含むように調整されてもよい。
ゼロクロス時間は、測定対象検出信号が、測定対象検出信号平均値以下の信号値から測定対象検出信号平均値以上の信号値となる境界の時間である。または、ゼロクロス時間は、測定対象検出信号が、測定対象検出信号平均値以上の信号値から測定対象検出信号平均値以下の信号値となる境界の時間である。測定対象検出信号平均値は、測定対象検出信号の平均値である。
【００１５】
このとき、第２抽出信号の抽出範囲を定める第２抽出開始時間と第２抽出終了時間は、ゼロクロス時間が第２抽出開始時間と第２抽出終了時間との間に存在するよう調整されてもよい。
これにより、第２抽出信号が信号積算部において積算されて第２積算信号が算出される場合において、測定対象検出信号の検出信号基準信号値（又は以下）の信号値の積算値と、測定対象検出信号の検出信号基準信号値以下（又は以上）の信号値の積算値とが算出され、これらの積算値が互いに打ち消される。その結果、第２積算信号を所定の範囲内の値となるように算出できる。ここで、「検出信号基準信号値」とは、検出信号のゼロ信号値又は直流成分信号値のことをいう。
【００１６】
ガス分析部は、試料セルと、照射部と、検出部と、ガス切替部と、切替制御部と、を有していてもよい。試料セルの内部には、基準ガス及び試料ガスが導入される。照射部は、試料セルの一端側に配置される。そして、照射部は、試料セル内部に導入されたガスに測定光を照射する。検出部は、試料セルの他端側に配置されている。そして、検出部は、試料セル内部に導入されたガスを通過した測定光を受光可能となっている。さらに、検出部は、受光された測定光の強度に基づいて検出信号を出力する。
ガス切替部は、切替制御信号に基づき、基準ガスと試料ガスとを交互に切り替えて試料セル内部に導入する。切替制御部は、切替制御信号を出力してガス切替部を制御する。
【００１７】
これにより、ガス分析部は、試料セル内部に導入された基準ガス及び試料ガスを通過した測定光の強度に基づいた信号を検出信号として出力できる。
【００１８】
本発明の他の見地に係るガス分析方法は、試料ガスに含まれる第１成分及び／又は第２成分の濃度を分析するガス分析部を用いたガス分析方法である。ガス分析方法は、以下のステップを含む。
◎基準ガスと試料ガスとを、ガス分析部に、導入周期にて変動する切替制御信号に基づき交互に導入するステップ。
◎導入された基準ガスと試料ガスとに基づいてガス分析部から出力される検出信号を、同期信号に基づいて同期整流するステップ。
◎同期整流された検出信号から、第１抽出信号と第２抽出信号とを抽出するステップ。
◎第１積算信号と第２積算信号とを出力するステップ。
◎第２成分信号を、第２積算信号に基づき推定するステップ。
◎第１積算信号から第２成分信号を除去する演算を行い、第１測定信号を算出するステップ。
【００１９】
上記のガス分析方法において、所定の位相と、第２抽出開始時間と、第２抽出終了時間は、測定対象検出信号から生成される第２積算信号の信号値が所定の範囲内となるように設定される。
【００２０】
上記のガス分析方法においては、基準ガスと試料ガスとが交互に導入された際に出力される検出信号を同期整流する際に、同期整流された検出信号から第１抽出信号と第２抽出信号とを抽出している。これにより、特に、試料ガス中の所定成分による検出信号成分の顕著な信号変化が出現するタイミングと、試料ガス中の第２成分による検出信号成分の顕著な信号変化が出現するタイミングとが異なる場合に、同期整流された検出信号から、第１成分による検出信号成分の顕著な信号変化を含む検出信号成分（第１抽出信号）と、第２成分による検出信号成分の顕著な信号変化を含む検出信号成分（第２抽出信号）とを分離できる。
【００２１】
また、所定の位相と、第２抽出信号の抽出範囲を定める第２抽出開始時間と第２抽出終了時間とは、測定対象検出信号から生成される第２積算信号の信号値が所定の範囲内となるように設定されている。これにより、第１成分と第２成分とが含まれた試料ガスを分析する際に、第２積算信号に含まれる第１成分による信号成分をほぼ除去できる。
これにより、第１成分による信号成分を除去した第２積算信号に基づいて、第１積算信号に含まれる第２成分信号を精度よく推定できる。その結果、試料ガス中の第２成分による信号成分をほぼ完全に除去し、かつ、第１成分による信号成分を過剰に除去していない測定信号を、第１積算信号から算出できる。その結果、測定信号に基づいて、精度よく第１成分の濃度を算出できる。
【００２２】
上記のガス分析方法は、以下のステップをさらに含んでいてもよい。
◎基準ガスと第１成分のみを含むガスとを、ガス分析部に、切替制御信号に基づき交互に導入するステップ。
◎測定対象検出信号を用いて、信号抽出パラメータを調整するステップ。
上記のステップにおいて、測定対象検出信号は、基準ガスと第１成分のみを含むガスとに基づいてガス分析部から出力される検出信号である。また、信号抽出パラメータは、所定の位相と、第２抽出開始時間と、第２抽出終了時間と、を含む。
【００２３】
これにより、第１成分からの検出信号成分（測定対象検出信号）を基準として、第２積算信号に含まれる第１成分による信号成分を最小限にするよう、所定の位相と、第２抽出開始時間と、第２抽出終了時間とを調整できる。
【００２４】
ガス分析方法は、以下のステップをさらに含んでいてもよい。
◎基準ガスと少なくとも第２成分を含むガスとを、ガス分析部に切替制御信号に基づき交互に導入するステップ。
◎第２成分検出信号を用いて、所定の倍数を決定するステップ。
ここで、第２成分検出信号は、基準ガスと少なくとも第２成分を含むガスとに基づいてガス分析部から出力される検出信号のことである。
これにより、第２積算信号から第２成分信号を推定する際に用いられる所定の倍数を精度よく決定できる。
【００２５】
プログラムは、上記のガス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】
【００２６】
試料ガスから得られた検出信号から、精度よく、試料ガス中の測定対象以外による信号成分を除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ガス分析装置の全体構成を示す図。
【図２】ガス分析部の詳細構成を示す図。
【図３Ａ】検出信号の時間と信号強度との関係を示す図。
【図３Ｂ】第２成分の濃度を変化したときの第２成分による検出信号の変化を示す図。
【図３Ｃ】第２成分の濃度と検出信号中のピーク信号のピーク値の絶対値との関係を示す図。
【図３Ｄ】導入された成分の屈折率と検出信号の信号値の関係を示す図。
【図４】検出信号処理部の全体構成を示す図。
【図５】整流抽出部の全体構成を示す図。
【図６】測定信号取得部の構成を示す図。
【図７】ガス分析装置の全体動作を示すフローチャート。
【図８Ａ】信号抽出パラメータの調整が適切でない場合の測定対象検出信号の同期整流信号、第１抽出信号、及び第２抽出信号の例を示す図。
【図８Ｂ】信号抽出パラメータの調整が適切な場合の測定対象検出信号の同期整流信号、第１抽出信号、及び第２抽出信号の例を示す図。
【図９】所定の位相の設定値と積算信号値との関係を示す図。
【図１０】信号抽出パラメータの調整方法を示すフローチャート。
【図１１】所定の倍数の決定方法を示すフローチャート。
【図１２】第２成分検出信号と、第２成分検出信号を同期整流処理した同期整流信号と、第１抽出信号と、第２抽出信号の波形を示す図。
【図１３】試料ガス中の第１成分及び／又は第２成分の濃度の測定方法を示すフローチャート。
【図１４】試料ガスの第１成分及び／又は第２成分の濃度を測定する際の各信号の波形を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（１）第１実施形態
１．ガス分析装置の全体構成
まず、第１実施形態に係るガス分析装置１００の全体構成について、図１を用いて説明する。図１は、ガス分析装置の全体構成を示す図である。
ガス分析装置１００は、試料ガス中の各成分濃度を測定する装置である。ガス分析装置１００は、ガス分析部１と検出信号処理部２とを備える。
ガス分析部１は、基準ガスと試料ガスとを導入可能となっている。そして、ガス分析部１は、導入されたガス（基準ガス及び／又は試料ガス）に基づいた検出信号を出力する。
また、ガス分析部１は、検出信号処理部２（後述）と信号送受信可能に接続されている。従って、ガス分析部１は、検出信号を検出信号処理部２へ出力する。なお、ガス分析部１の構成については後述する。
【００２９】
試料ガスとしては、例えば、煙道又は自動車などから排出される排ガス、又は、各種製造プロセスにおいて発生するガスなどがある。一般的に、これらの排ガスなどには、複数の成分が含まれている。
上記の試料ガスは、一般的に、第１成分と第２成分とが混合された混合ガスである。第１成分としては、例えば、二酸化硫黄（ＳＯ２）などの硫黄酸化物（ＳＯｘ）、水銀（Ｈｇ）、オゾン（Ｏ３）、塩素ガス（Ｃｌ２）、二酸化窒素（ＮＯ２）及び一酸化窒素（ＮＯ）などの窒素酸化物（ＮＯｘ）、アンモニア（ＮＨ３）、などがある。
一方、第２成分としては、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）などの炭化水素ガス、水素ガス（Ｈ２）、酸素（Ｏ２）、ヘリウム（Ｈｅ）などの不活性ガス、などがある。
【００３０】
上記の第１成分は、一般的には、後述するガス分析部１の照射部１３（図２）から照射される（紫外）光を吸収する成分である。一方、上記の第２成分は、一般的には、基準ガスとは光の屈折率が異なる成分である。
【００３１】
上記煙道などからの排ガス（試料ガス）は、主に、上記に挙げた第１成分のいずれかのガスと、上記に挙げた第２成分のいずれかのガスとから構成されている。従って、本実施形態においては、試料ガスの一例として、第１成分としての二酸化硫黄（ＳＯ２）と、第２成分としての二酸化炭素（ＣＯ２）とが混合したガスを用いる。
【００３２】
さらに、試料ガスとして、スパンガスや校正ガスなど、第１成分又は第２成分が予め決められた濃度含まれたガスを用いることもできる。このような、成分濃度が予め決められガスは、例えば、後述するパラメータを調整する際に用いることができる。
【００３３】
基準ガスは、検出信号の基準（ベースライン）を決定するガスである。例えば、基準ガスとしては、窒素ガス又は乾燥空気などの、排ガスなどの試料ガスの主成分をなすガスを選択できる。
【００３４】
また、ガス分析部１は、基準ガスと試料ガスとを、切替制御信号（後述）に基づいて導入可能となっている。切替制御信号は、導入周期Ｔｉにて周期的に変動する信号である。従って、ガス分析部１は、基準ガスと試料ガスとを、導入周期Ｔｉの周期にて交互に導入可能となっている。
【００３５】
このような基準ガスと試料ガスとを交互に導入するガス分析部１のことを、「クロスモデュレーション方式」のガス分析部と呼ぶこともある。
クロスモデュレーション方式のガス分析部においては、基準ガスと試料ガスとを交互に導入することにより、測定光（後述）の光路のズレがほとんど発生しない。そのため、ガス分析部１の光学系（照射部１３（後述）や検出部１５（後述）などにより形成される光学系）の調整が不要となる。
【００３６】
また、クロスモデュレーション方式のガス分析部１においては、基準ガスと試料ガスが導入周期Ｔｉにて交互に導入されるため、後述する図３Ａに示すように、検出信号は、基準ガスによる検出信号の信号値と、試料ガスによる検出信号の信号値との差分の振幅を有した、導入周期Ｔｉとほぼ同一の周期にて変動する信号となる。このような検出信号においては、基準ガスによる検出信号の信号値と、試料ガスによる検出信号の信号値との中間点（検出信号の平均値（後述）に対応）の変動を少なくできる。すなわち、ドリフトの少ない安定な検出信号を取得できる。
【００３７】
さらに、クロスモデュレーション方式のガス分析部１においては、基準ガスと試料ガスが導入周期Ｔｉにて交互に導入されるため、ガス分析部１の試料ガスによる汚染を抑制できる。これにより、長時間にわたり検出信号を安定化できる。なぜなら、ガス分析部１の試料セル１１（後述）や光学窓（後述）などの汚染が抑制された結果、照射部（後述）から試料セル内部に測定光が照射される際の測定光の減衰の経時変化量を抑制できるからである。その結果、ガス分析部１のメンテナンスの頻度を減少できる。
【００３８】
検出信号処理部２は、ガス分析部１から出力された検出信号に対して信号処理を行い、試料ガス中の各成分の濃度を測定するための測定信号を生成する。本実施形態においては、測定信号として、試料ガス中の第１成分（後述）の濃度を測定するための第１測定信号と、第２成分（後述）の濃度を測定するための第２測定信号がある。
このため、検出信号処理部２は、ガス分析部１と信号送受信可能に接続され、ガス分析部１から検出信号を取得可能となっている。
【００３９】
また、検出信号処理部２においては、検出信号に対して、後述する同期整流を行っている。また、検出信号処理部２は、同期整流処理された検出信号から信号を抽出する処理を行っている。後述するように、これらの信号処理は、基準ガスがガス分析部１に導入されたタイミングと、試料ガスが導入されたタイミングとに基づいて行われる。
従って、検出信号処理部２は、ガス分析部１から、切替制御信号を入力可能となっている。または、検出信号処理部２において切替制御信号を生成し、ガス分析部１から出力するようにしてもよい。
なお、検出信号処理部２の構成については、後ほど詳しく説明する。
【００４０】
２．ガス分析部
２−１．ガス分析部の構成
まず、ガス分析部１の構成について、図２を用いて説明する。図２は、ガス分析部の詳細構成を示す図である。
図２に示すガス分析部１は、ＮＤＵＶ法を用いた所定成分の濃度を測定するためのガス濃度測定装置である。しかし、ガス分析部１としては、ＮＤＵＶ法を用いたものに限られず、例えば、クロスモデュレーション方式の非分散赤外線吸収法（ＮＤＩＲ、Ｎｏｎ−Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  ＩｎｆｒａＲｅｄ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）を用いたガス濃度測定装置などを用いることもできる。
【００４１】
ガス分析部１は、試料セル１１と、照射部１３と、検出部１５と、ガス切替部１７と、切替制御部１９と、を有する。
試料セル１１は、２つのガス出入口を備えている。試料セル１１の一方のガス出入口は、ガス流通可能なガス配管を介して、ガス切替部１７（後述）のガス口ｃ１と、ガス流通（ガス口ｃ１から上記一方のガス出入口へのガス流通）可能に接続されている。これにより、試料セル１１の内部には、ガス切替部１７のガス口ｃ１から基準ガス又は試料ガスを導入できる。
【００４２】
また、試料セル１１の他方のガス出入口は、吸引ポンプなどの排気装置に接続されている。このため、試料セル１１の内部に導入された基準ガス又は試料ガスは、他方のガス出入口から排出される。
【００４３】
照射部１３は、測定光を照射するための光源である。照射部１３は、光学的に透明な光学窓を介して、試料セル１１の一端側に取り付けられている。これにより、照射部１３は、試料セル１１の内部の基準ガス又は試料ガスに測定光を照射できる。
本実施形態においては、ガス分析部１は、ＮＤＵＶ法を用いたガス濃度測定装置であるので、照射部１３としては、紫外線領域の光を発生する光源が用いられる。紫外線領域の光を発生する光源としては、例えば、水銀ランプなどのＵＶランプを用いることができる。
【００４４】
検出部１５は、光学窓を介して、試料セル１１の照射部１３が取り付けられている側とは反対の他端側に、照射部１３に対向するように取り付けられている。このため、検出部１５は、照射部１３から照射され、試料セル１１内部の基準ガス又は試料ガスを通過した測定光を受光可能となっている。
そして、検出部１５は、受光した測定光の強度に基づいた電気信号を発生する。ここでは、受光した測定光の強度に基づいた電気信号を「検出信号」と呼ぶことにする。
【００４５】
従って、検出部１５としては、受光した光の強度に基づいた電気信号を発生可能な受光素子を用いることができる。本実施形態においては、測定光として紫外線領域の光が用いられているので、受光素子としては、例えば、紫外線領域の光の受光に対応したフォトダイオードなどを用いることができる。
【００４６】
なお、検出部１５と、検出部１５と試料セル１１とを隔てている光学窓との間に、特定の紫外線波長の光のみを通過させるフィルタを備えていてもよい。これにより、当該フィルタを通過した特定の波長の光のみを検出部１５において検出可能となる。これにより、ガス分析部１におけるガス濃度の測定精度が向上する。
【００４７】
ガス切替部１７は、３つのガス口ａ１、ｂ１、及びｃ１を備えた電磁三方バルブである。ガス切替部１７のガス口ａ１は、試料ガス導入部１７１（後述）とガス流通可能に接続されている。一方、ガス口ｂ１は、基準ガス導入部１７３（後述）とガス流通可能に接続されている。また、上記のように、ガス口ｃ１は、試料セル１１の一方のガス出入口とガス流通可能に接続されている。
そのため、ガス切替部１７は、電磁バルブの切替により、ガス口ａ１とｃ１間にガス流路が確保された場合、ガス口ａ１に試料ガス導入部１７１から試料ガスを導入し、ガス口ｃ１から試料ガスを排出する。一方、ガス口ｂ１とｃ１間にガス流路が確保された場合、ガス切替部１７は、ガス口ｂ１に基準ガス導入部１７３から基準ガスを導入し、ガス口ｃ１から基準ガスを排出する。
すなわち、ガス切替部１７は、電磁バルブの切替により、基準ガス又は試料ガスを、ガス配管を介して、ガス口ｃ１から試料セル１１へと導入する。
【００４８】
切替制御部１９は、ガス切替部１７の電磁バルブと電気的に接続されている。これにより、切替制御部１９は、ガス切替部１７の電磁バルブを制御できる。本実施形態においては、切替制御部１９は、ガス切替部１７の電磁バルブの切替が可能である導入周期Ｔｉの周期にて変動する切替制御信号を出力する。なお、本実施形態においては、切替制御信号は、導入周期Ｔｉの周期を有する方形波信号である。
これにより、ガス切替部１７は、切替制御信号に基づいて電磁バルブの切替を行うことにより、ガス口ｃ１から試料セル１１内部へと、試料ガスと基準ガスとを導入周期Ｔｉにて交互に導入できる。
【００４９】
また、切替制御部１９は、検出信号処理部２と信号送受信可能に接続されている。このため、切替制御部１９は、検出信号処理部２に切替制御信号を出力できる。
【００５０】
試料ガス導入部１７１は、例えば、ガスを収集可能なプローブである。試料ガス導入部１７１は、測定対象の試料ガスが発生する箇所（例えば、煙道など）に、ガス収集可能なように取り付けられている。
試料ガス導入部１７１は、例えば、試料セル１１の他方のガス出入口に接続されている吸引ポンプなどにより、試料セル１１内部を負圧とし、試料ガス発生する箇所から試料ガスを吸引することにより、ガス切替部１７を介して、試料ガスを試料セル１１内部に導入する。
【００５１】
また、試料ガス導入部１７１は、上記のスパンガス及び／又は校正ガスを導入可能となっている。これにより、ガス分析装置１００において、試料ガス中の所定成分が予め決められた濃度にて混合しているスパンガス又は校正ガスを用いて、後述する各種パラメータの調整を行える。
【００５２】
基準ガス導入部１７３は、基準ガス（窒素ガス、乾燥空気など）を排出する装置である。基準ガス導入部１７３は、例えば、基準ガスを充填したボンベと、排出圧力及び／又は流量を制限するバルブなどと、により構成できる。基準ガスは、試料ガスと同様、試料セルの他方のガス出入口に接続されている吸引ポンプなどにより、試料セル１１を負圧とすることにより、試料セル１１内部に導入できる。
【００５３】
このように、試料ガスと基準ガスとを導入周期Ｔｉにて交互に試料セル１１内部に導入することにより、検出部１５においては、試料ガスを測定した際の信号値と、基準ガスによるベースラインの信号値とが、導入周期Ｔｉに対応する周期にて交互に出力される。すなわち、検出信号は、導入周期Ｔｉに対応する周期にて周期的に変化する信号となる。
【００５４】
２−２．検出信号
次に、上記のガス分析部１において、試料ガスと基準ガスとを導入周期Ｔｉにて交互に試料セル１１に導入した際に、検出部１５が出力する検出信号について、図３Ａを用いて説明する。図３Ａは、検出信号の時間と信号強度との関係を示す図である。また、図３Ａには、切替制御信号の信号波形も示しておく。
【００５５】
図３Ａに示すように、検出部１５から得られる検出信号（直流成分除去後）は、ほぼ周期Ｔｉ（導入周期）にて周期的に変化する信号波形を有する。この検出信号において、切替制御信号が立ち上がってから（又は、たち下がってから）時間ｔｄ１後に信号ピークが発生する。このときの信号値はＳ２（−Ｓ２）である。このように、当該信号ピークの発生開始が、切替制御信号の信号値の切替タイミングから遅延して発生する理由は、ガス切替部１７（あるいは、試料ガス導入部１７１のガス導入口）から試料セル１１内部までの距離のため、試料ガスが試料セル１１内部に到達するまでに時間がかかるためである。
【００５６】
信号値がＳ１の信号ピークが発生後、切替信号が立ち上がってから（又はたち下がってから）時間ｔｄ２後に、検出信号の信号値がＳ１（−Ｓ１）にて安定する。このように、検出信号が安定するまでにさらに時間がかかる理由は、試料ガスが試料セル１１内部にて拡散し、試料セル１１内部が完全に試料ガスに置き換わるまで時間がかかるためである。
【００５７】
図３Ａに示す、試料ガスとして、Ａ（ｐｐｍ）の第１成分（二酸化硫黄（ＳＯ２））のみを含んだガスを用いた場合の検出信号と、Ｂ（％）の第２成分（二酸化炭素（ＣＯ２））のみを含んだガスを用いた場合の検出信号と、第１成分（Ａ（ｐｐｍ））と第２成分（Ｂ（％））との混合ガスを試料ガスとして用いた場合の検出信号とを比較すると、次のことが分かる。
【００５８】
すなわち、第１成分と第２成分との混合ガスを試料ガスとして用いた場合の検出信号に現れる、切替制御信号の立ち上がりから時間ｔｄ１後の信号ピークは、第２成分のみを含んだガスを試料ガスとして用いた場合においても現れており、信号ピークの信号値も、Ｓ２−Ｓ１（−（Ｓ２−Ｓ１））にてほぼ一致している。
また、切替制御信号の立ち上がりから時間ｔｄ２後の信号値が一定値にて安定するタイミングは、第１成分のみを含んだガスを試料ガスとして用いた場合に得られる検出信号おいて信号値が安定するタイミングとほぼ一致している。また、検出信号の信号値がＳ１（−Ｓ１）にて安定する点もほぼ一致している。
【００５９】
上記の比較結果から、第１成分と第２成分とを含む試料ガスを上記のガス分析部１にて分析する場合、第１成分による検出信号への影響と、第２成分による検出信号への影響とは、お互いの相互作用（第１成分と第２成分との相互作用、及び／又は、第１成分による検出信号への影響と第２成分による検出信号への影響との相互作用）がほとんどなく、独立であることが分かる。すなわち、第１成分と第２成分との混合ガスを試料ガスとして用いた場合に得られる検出信号には、第１成分による検出信号成分と第２成分による検出信号成分とが足し合わさって混合される。
このように、混合ガス中のそれぞれの成分による検出信号への影響が独立である場合には、得られた検出信号から、精度よくそれぞれの成分の影響による信号成分を取り出せる。
【００６０】
また、図３Ａに示すように、第２成分のみを含むガスを試料ガスとした場合に得られる検出信号には、上記のピーク信号の他に、小さな信号値にて安定する信号成分が含まれていることが分かる。また、この小さな信号値の振幅Ｓ’／２（Ｓ’）と、ピーク信号の信号値Ｓ２−Ｓ１との比は、第２成分の濃度が変化しても一定値であることが分かった。
従って、上記の振幅Ｓ’を有する信号成分は、第２成分のピーク信号の信号値を用いて推定できる。すなわち、例えば、上記のピーク信号の信号値と上記に比との積を計算することにより、上記の振幅Ｓ’を有する信号成分の信号値を推定できる。
【００６１】
さらに、図３Ｂに示すように、第２成分による検出信号の信号値は、試料ガス中に含まれる第２成分の濃度に従って変化することが分かる。図３Ｂは、第２成分の濃度を変化したときの、第２成分による検出信号の変化を示す図である。
また、図３Ｃに示すように、第２成分（二酸化炭素（ＣＯ２））による検出信号に現れるピーク信号のピーク値の絶対値は、第２成分の濃度に比例している。図３Ｃは、第２成分の濃度と検出信号中のピーク信号のピーク値の絶対値との関係を示す図である。
【００６２】
このように、第２成分による検出信号の信号値は、第２成分の濃度に応じた（比例した）信号値となる。よって、第２成分による検出信号の信号値を得ることにより、試料ガス中の第２成分（二酸化炭素（ＣＯ２））の濃度を測定できる。
【００６３】
本実施形態において、第２成分に起因する検出信号を得られた理由としては、第２成分を含むガスから基準ガスに切り替えたときの、試料セル１１内の屈折率変化が考えられる。そこで、基準ガス（窒素ガス、又は、乾燥空気（主成分は窒素ガス））とは屈折率が異なる複数種類のガス（ヘリウム（Ｈｅ）、水素（Ｈ２）、酸素（Ｏ２）、アルゴン（Ａｒ）、メタン（ＣＨ４）、二酸化炭素（ＣＯ２）、プロパン（Ｃ３Ｈ８））を試料ガスとして用いた場合の検出信号の信号値と、ガスの屈折率との関係を調べると、図３Ｄに示すような関係が得られた。図３Ｄは、導入された成分の屈折率と検出信号の信号値の関係を示す図である。
すなわち、試料ガスの屈折率と検出信号の信号値には、強い相関関係がある。
【００６４】
従って、上記のガス分析部１においては、基準ガスを窒素又は乾燥空気（窒素が主成分（約８０％））とした場合、試料ガスに、二酸化炭素（ＣＯ２）以外にも、メタン（ＣＨ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、水素（Ｈ２）、又はＨｅなど、基準ガスとの間に屈折率の差がある成分が含まれていれば、上記成分が測定光を吸収しない場合であっても、基準ガスとの屈折率差に基づいて上記の成分の濃度を測定できる。
【００６５】
３．検出信号処理部の構成
３−１．全体構成
次に、検出信号処理部２の構成について、図４を用いて説明する。図４は、検出信号処理部の全体構成を示す図である。
なお、検出信号処理部２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、及び／又はＳＤＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）などにより構成される記憶部と、各種インターフェースなどとを備えるコンピュータシステムにて構成されていてもよい。そして、以下に示す検出信号処理部２の各構成の一部又は全部は、上記のコンピュータシステムの記憶部に記憶されたプログラムにて実現されてもよい。
また、以下に示す検出信号処理部２の各構成の一部又は全部は、カスタムＩＣなどにより実現されてもよい。
【００６６】
検出信号処理部２は、上記のガス分析部１から出力された検出信号に対して信号処理を行い、所定成分の濃度を分析するための測定信号を算出する。本実施形態の検出信号処理部２においては、主に、（ｉ）検出信号への同期整流処理と、（ｉｉ）同期整流された検出信号から、所定の時間長さの複数（本実施形態では２つ）の抽出信号を抽出する処理（信号抽出処理）と、（ｉｉｉ）抽出信号を積算する処理（信号積算処理）と、（ｉｖ）積算された抽出信号（積算信号）に対して演算処理を行い、測定信号を算出する処理（測定信号取得処理）と、が実行される。
従って、検出信号処理部２は、整流抽出部２１と、信号積算部２３と、測定信号取得部２５と、直流成分除去部２７を有する。
【００６７】
整流抽出部２１は、ガス分析部１の検出部１５と信号送受信可能に接続されている。従って、整流抽出部２１は、入力された検出信号に対して、後述する同期整流処理を行う。また、整流抽出部２１は、ガス分析部１の切替制御部１９と信号送受信可能に接続されている。従って、整流抽出部２１は、入力された切替制御信号に基づいて、同期整流処理を行う。
また、整流抽出部２１は、同期整流処理された検出信号から、所定の時間範囲の信号（抽出信号）を複数抽出する。本実施形態の整流抽出部２１においては、第１抽出信号と第２抽出信号の２つの信号を抽出する。第１抽出信号は、第１抽出開始時間（後述）から第１抽出終了時間（後述）までの範囲の検出信号部分である。一方、第２抽出信号は、第２抽出開始時間（後述）から第２抽出終了時間（後述）までの検出信号部分である。
なお、上記の第１抽出開始時間と第１抽出終了時間、及び、第２抽出開始時間と第２抽出終了時間は、抽出制御信号（後述）により決定される。
なお、整流抽出部２１の構成の詳細については、後ほど説明する。
【００６８】
信号積算部２３は、整流抽出部２１と信号送受信可能に接続されている。従って、信号積算部２３は、整流抽出部２１から抽出信号を入力できる。信号積算部２３は、入力した抽出信号のそれぞれに対して、信号積算処理を実行し、積算信号を出力する。信号積算処理とは、入力した信号のうちの所定の時間範囲内の信号の信号値を積算する処理のことを言う。具体的には、信号積算処理とは、入力した信号のうちの所定の時間範囲内の信号の信号値を合計する処理のことを言う。
また、信号積算部２３は、整流抽出部２１から抽出制御信号を入力している。従って、信号積算部２３は、抽出制御信号に基づいて、上記の信号積算処理時の所定の時間範囲を決定できる。
【００６９】
本実施形態において、抽出信号の数は第１抽出信号と第２抽出信号との２つである。従って、信号積算部２３は、第１信号積算部２３１と第２信号積算部２３２とを有する。第１信号積算部２３１は、第１抽出信号に対して上記の信号積算処理を行い、第１抽出信号の積算値である第１積算信号を出力する。一方、第２信号積算部２３２は、第２抽出信号に対して上記の信号積算処理を行い、第２抽出信号の積算値である第２積算信号を出力する。
【００７０】
本実施形態においては、第１信号積算部２３１及び第２信号積算部２３２は、第１抽出信号及び第２抽出信号を時間積分する。従って、第１信号積算部２３１及び第２信号積算部２３２としては、積分回路を含む電気回路などを用いることができる。
その他、第１信号積算部２３１及び第２信号積算部２３２の機能をコンピュータにて実行されるプログラムとして実現する場合には、例えば、第１抽出信号の信号値を積算する（足し合わせる）、及び、第２抽出信号の信号値を積算する処理を実行するプログラムにより、第１信号積算部２３１及び第２信号積算部２３２の機能を実現できる。
【００７１】
なお、後述する測定信号取得部２５にて第１積算信号及び第２積算信号が取得された後、第１信号積算部２３１及び第２信号積算部２３２は、第１積算信号の信号値及び第２積算信号の積算値をリセットする。なぜなら、これらの信号値をリセットしない場合、前回までに取得した積算信号に、今回取得した積算信号が積算されていくからである。その結果、正確に第１成分及び／又は第２成分の濃度を算出できなくなるからである。
【００７２】
測定信号取得部２５は、信号積算部２３と信号送受信可能に接続されている。従って、測定信号取得部２５は、積算信号を入力できる。また、測定信号取得部２５は、整流抽出部２１と信号送受信可能に接続されている。従って、測定信号取得部２５は、整流抽出部２１から、抽出制御信号を入力できる。
【００７３】
また、測定信号取得部２５は、入力した積算信号に対して所定の演算処理を行い、試料ガス中の所定成分の濃度を測定するための測定信号を算出する。
本実施形態においては、測定信号取得部２５は、第１積算信号と第２積算信号とを入力する。そして、測定信号取得部２５は、（ｉ）第１積算信号に含まれている、試料ガス中の第１成分（二酸化硫黄（ＳＯ２））以外の第２成分（二酸化炭素（ＣＯ２））による検出信号成分（第２成分信号）を、第２積算信号に基づき推定する処理と、（ｉｉ）第１積算信号から第２成分信号を除去する演算により、第１成分の濃度を測定するための第１測定信号を算出する処理と、を所定の演算処理として実行する。
【００７４】
また、測定信号取得部２５は、第２積算信号を、第２成分（二酸化炭素（ＣＯ２））の濃度を測定するための第２測定信号として出力する。なぜなら、後述するように、第２積算信号においては、第２積算信号を算出する際に、第１成分（二酸化硫黄（ＳＯ２））による信号成分が極力除去されるからである。すなわち、第２積算信号には、第２成分の信号成分のみが含まれるからである。
【００７５】
本実施形態においては、第２積算信号は、測定対象である所定成分による信号成分を最小限しか含まないように算出されている。具体的には、後述するように、同期信号の切替制御信号に対する遅延を決定する所定の位相と、第２抽出開始時間と、第２抽出終了時間とが、測定対象検出信号（後述）から生成される積算信号の信号値が所定の範囲内となるように設定されている。
【００７６】
これにより、上記（ｉ）の第２積算信号に基づいて第２成分信号を推定する際に、第２積算信号に含まれる所定成分による信号成分を最小限にできる。その結果、上記（ｉｉ）の第１積算信号から第２成分信号を除去する際に、第１積算信号から試料ガス中の第２成分による信号成分をほぼ完全に除去しつつ、所定成分による信号成分を過剰に除去することなく、第１積算信号から測定信号を算出できる。
また、第２積算信号に第１成分による信号成分を含まないようにすることにより、第２積算信号を用いて、第２成分（二酸化炭素（ＣＯ２））の濃度を測定できる。
なお、測定信号取得部２５の構成については、後ほど説明する。
【００７７】
直流成分除去部２７は、ガス分析部１の検出部１５と信号送受信可能に接続されている。よって、直流成分除去部２７は、検出信号を入力できる。また、直流成分除去部２７は、整流抽出部２１と信号送受信可能に接続されている。従って、直流成分除去部２７は、入力した検出信号から直流成分を除去（直流成分除去処理）し、直流成分を除去した検出信号を、整流抽出部２１に出力する。
【００７８】
直流成分除去部２７としては、信号の直流成分を遮断する装置を用いることができる。このような、信号の直流成分を遮断する装置としては、例えば、ＡＣカップリングを実現する回路などがある。または、直流成分除去部２７は、検出信号の信号値の平均値を算出し、検出信号から当該平均値を差し引く装置として実現されていてもよい。
【００７９】
検出信号処理部２は、上記の直流成分除去部２７に代えて、直流成分測定部２９（図示せず）を有していてもよい。直流成分測定部２９は、検出信号に含まれている直流成分の信号値を測定する。直流成分測定部２９は、整流抽出部２１と信号積算部２３に信号送受信可能に接続されている。これにより、整流抽出部２１は、検出信号の直流成分の信号値を基準として、検出信号に対して同期整流処理（後述）を実行できる。また、信号積算部２３は、検出信号の直流成分の信号値を基準として、第１抽出信号及び第２抽出信号に対して、信号積算処理（後述）を実行できる。
【００８０】
３−２．整流抽出部の構成
Ｉ．全体構成
次に、整流抽出部２１の全体構成について、図５を用いて説明する。図５は、整流抽出部の全体構成を示す図である。本実施形態における整流抽出部２１は、検出信号に対して同期整流処理を行い、同期整流された検出信号から所定の時間長さの２つの抽出信号（第１抽出信号と第２抽出信号）を抽出する。
従って、整流抽出部２１は、同期整流部２１１と、信号抽出部２１３と、を有する。
【００８１】
同期整流部２１１は、ガス分析部１の検出部１５と信号送受信可能に接続されている。従って、同期整流部２１１は、検出信号を入力できる。同期整流部２１１は、入力した検出信号を、同期信号に基づいて同期整流する。
同期整流処理とは、入力された信号に対して、所定のタイミングにて信号の基準信号値（例えば、信号の平均信号値、又は、ゼロ信号値）を対称線として信号を線対称的に「折り返す」か入力された信号をそのまま通過させるか選択する信号処理のことをいう。具体的には、同期整流処理とは、信号の基準信号値をゼロ信号値とした場合には、入力された信号に対して、所定のタイミングにて信号の符号（信号値の正負）を反転するか（反転処理）、符号を反転することなく信号を通過させるか（非反転処理）するかを選択する信号処理のことを言う。
【００８２】
同期整流部２１１において、入力された検出信号の「折り返し」を行うか、又は、入力された検出信号をそのまま通過させるかを選択する上記の所定のタイミングは、同期信号により決定される。本実施形態において、同期信号は、同期周期Ｔｓにて変動する方形波である。従って、上記の所定のタイミングは、同期信号の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングとなる。
【００８３】
また、同期整流部２１１は、ガス分析部１の切替制御部１９と信号送受信可能に接続されている。従って、同期整流部２１１は、切替制御信号を入力できる。これにより、同期整流部２１１は、切替制御信号に基づいて同期信号を調整可能となっている。具体的には、同期整流部２１１は、同期信号を、切替制御信号に対して所定の位相分遅延できる。これにより、同期整流部２１１は、試料セル１１への試料ガス導入と基準ガス導入の切替タイミング（切替制御信号の立ち上がり、又は、立ち下がり）から所定の位相分遅延（すなわち、切替タイミングから所定の時間だけ遅延）したタイミングにおいて、検出信号に対して「折り返し」を行うか、又は、検出信号をそのまま通過するかの選択を切り替えることができる。
【００８４】
さらに、本実施形態においては、同期信号の同期周期Ｔｓは、導入周期Ｔｉとほぼ対応する周期に設定されている。図３Ａに示したように、試料ガスと基準ガスとを導入周期Ｔｉの周期にて交互に試料セル１１に導入した場合、検出信号は、導入周期Ｔｉとほぼ対応する周期にて周期的に変動する信号となる。従って、同期周期Ｔｓを導入周期Ｔｉと対応する周期とすることにより、同期整流部２１１は、周期的に変動する検出信号を、測定動作中の全時間に亘り同じ位相タイミングにて、検出信号の「折り返し」を行うか、又は、検出信号をそのまま通過させるかの選択を切替できる。
【００８５】
本実施形態の同期整流部２１１では、１つの検出信号から、共通の同期信号に基づいて、２つの同期整流された検出信号（第１同期整流信号と第２同期整流信号）が生成される。従って、本実施形態の同期整流部２１１は、同期信号発生部２１１−１と、第１同期整流部２１１−２と、第２同期整流部２１１−３とを有する。
同期信号発生部２１１−１は、切替制御信号の導入周期Ｔｉと対応する同期周期Ｔｓを有する同期信号を発生する。また、同期信号発生部２１１−１は、切替制御信号を入力し、同期信号を、切替制御信号から所定の位相分遅延させる。そして、同期信号発生部２１１−１は、切替制御信号とは所定の位相分遅延した同期信号を、第１同期整流部２１１−２及び第２同期整流部２１１−３へ出力する。
【００８６】
第１同期整流部２１１−２及び第２同期整流部２１１−３は、検出信号と同期信号を入力し、同期信号に基づいて検出信号に対して同期整流処理を行う。そして、第１同期整流部２１１−２及び第２同期整流部２１１−３は、それぞれ、第１同期整流信号及び第２同期整流信号を出力する。なお、本実施形態における第１同期整流部２１１−２及び第２同期整流部２１１−３は、同じ同期信号を入力している。従って、第１同期整流信号と第２同期整流信号とは、同一の信号波形を有した信号となる。
【００８７】
信号抽出部２１３は、同期整流部２１１と信号送受信可能に接続されている。そのため、信号抽出部２１３は、同期信号と、第１同期整流信号と、第２同期整流信号と、を入力できる。信号抽出部２１３は、第１抽出切替部２１３−１と、第２抽出切替部２１３−２と、第１抽出制御部２１３−３と、第２抽出制御部２１３−４と、を有する。
第１抽出切替部２１３−１及び第２抽出切替部２１３−２は、それぞれ、第１同期整流部２１１−２及び第２同期整流部２１１−３と信号送受信可能に接続されている。従って、第１抽出切替部２１３−１及び第２抽出切替部２１３−２は、それぞれ、第１同期整流信号及び第２同期整流信号から信号を抽出する。
【００８８】
また、第１抽出切替部２１３−１及び第２抽出切替部２１３−２は、それぞれ、第１抽出制御部２１３−３（後述）及び第２抽出制御部２１３−４（後述）と信号送受信可能に接続されている。従って、第１抽出切替部２１３−１及び第２抽出切替部２１３−２は、それぞれ、第１抽出制御信号（後述）及び第２抽出制御信号（後述）を入力できる。これにより、第１抽出切替部２１３−１及び第２抽出切替部２１３−２は、それぞれ、第１抽出制御信号及び第２抽出制御信号に基づいて、第１同期整流信号及び第２同期整流信号から信号（第１抽出信号及び第２抽出信号）を抽出できる。
【００８９】
後述するように、第１抽出制御信号及び第２抽出制御信号は、同期信号の半周期Ｔｓ／２の周期にて変動する方形波信号である。従って、第１抽出切替部２１３−１及び第２抽出切替部２１３−２は、それぞれ、同期信号の半周期内の所定の長さの第１抽出信号、及び、同期信号の半周期内の所定の長さの第２抽出信号を抽出できる。
第１抽出切替部２１３−１及び第２抽出切替部２１３−２としては、例えば、第１抽出制御信号又は第２抽出制御信号に基づいてスイッチのオンとオフを制御できるスイッチング素子などを用いることができる。
【００９０】
第１抽出制御部２１３−３及び第２抽出制御部２１３−４は、それぞれ、同期信号の半周期Ｔｓ／２の周期にて周期的に変動する信号（本実施形態では方形波）である第１抽出制御信号及び第２抽出制御信号を発生する。また、第１抽出制御部２１３−３及び第２抽出制御部２１３−４は、同期信号発生部２１１−１と信号送受信可能に接続されている。従って、第１抽出制御部２１３−３及び第２抽出制御部２１３−４は、同期信号を入力でき、同期信号に基づいた第１抽出制御信号及び第２抽出制御信号を発生できる。
【００９１】
３−４．測定信号取得部の構成
次に、測定信号取得部２５の構成について、図６を用いて説明する。図６は、測定信号取得部の構成を示す図である。測定信号取得部２５は、第１積算信号取得部２５１と、第２積算信号取得部２５２と、他成分信号推定部２５３と、測定信号算出部２５４と、を有する。
第１積算信号取得部２５１は、上記の第１信号積算部２３１と、第１抽出制御部２１３−３とに、信号送受信可能に接続されている。従って、第１積算信号取得部２５１は、第１抽出制御信号に基づいて、第１積算信号の信号値を取得する。具体的には、第１積算信号取得部２５１は、第１抽出終了時間ｔ１２（及びその近傍の時間）における第１積算信号の信号値を取得する。また、第１積算信号取得部２５１は、取得した第１積算信号の信号値を測定信号算出部２５４（後述）に出力する。
【００９２】
第２積算信号取得部２５２は、上記の第２信号積算部２３２と、第２抽出制御部２１３−４とに、信号送受信可能に接続されている。従って、第２積算信号取得部２５２は、第２抽出制御信号に基づいて、第２積算信号の信号値を取得する。具体的には、第２積算信号取得部２５２は、第２抽出終了時間ｔ２２（及びその近傍の時間）における第２積算信号の信号値を取得する。また、第２積算信号取得部２５２は、取得した第２積算信号の信号値を他成分信号推定部２５３（後述）に出力する。
【００９３】
他成分信号推定部２５３は、第２積算信号取得部２５２と信号送受信可能に接続されている。これにより、他成分信号推定部２５３は、第２積算信号取得部２５２にて取得される第２積算信号に基づいて、第１積算信号中に含まれる第２成分による信号成分（第２成分信号）を推定する。
【００９４】
他成分信号推定部２５３は、例えば、図３Ａに示す第２成分による検出信号における微小な信号成分の信号値（振幅：Ｓ’／２）と信号ピークのピーク値（信号値）との比と、第２積算信号との積を算出することにより、第１積算信号に含まれる第２成分による信号成分を推定する。
なお、第２成分による信号成分の特徴によっては、上記以外の関係を用いて第２積算信号から第１積算信号に含まれる第２成分による信号成分を推定してもよい。
【００９５】
また、他成分信号推定部２５３は、測定信号算出部２５４（後述）と信号送受信可能に接続されている。従って、他成分信号推定部２５３は、第２成分信号を測定信号算出部２５４に出力できる。
さらに、他成分信号推定部２５３は、第２積算信号を、第２成分の濃度を測定するための第２測定信号として出力する。これにより、ガス分析装置１００において、第１成分の濃度に加えて、第２成分の濃度を測定できる。
【００９６】
測定信号算出部２５４は、第１積算信号取得部２５１と他成分信号推定部２５３とに、信号送受信可能に接続されている。従って、測定信号算出部２５４は、第１積算信号取得部２５１にて取得された第１積算信号の信号値と第２成分信号とを、入力できる。測定信号算出部２５４は、入力した上記の第１積算信号の信号値から第２成分信号を除去する演算を行う。これにより、測定信号算出部２５４は、上記の第１積算信号の信号値から第２成分信号を除去した信号値を測定信号として出力できる。
【００９７】
４．ガス分析装置の動作
４−１．ガス分析装置の全体動作
次に、本実施形態におけるガス分析装置１００の全体動作について、図７を用いて説明する。図９は、ガス分析装置の全体動作を示すフローチャートである。以下の説明においては、試料ガス中に、第１成分として二酸化硫黄（ＳＯ２）と、第２成分として二酸化炭素（ＣＯ２）とが含まれる場合を例にとり、説明する。
【００９８】
まず、ガス分析装置１００が動作を開始すると、ガス分析装置１００は、ガス分析装置１００の調整が必要であるかどうかを確認する（ステップＳ１）。ガス分析装置１００の調整が必要かどうかは、例えば、ユーザによりガス分析装置１００の調整を行う指令がなされたかどうか、ガス分析装置１００の累積動作時間が所定の値以上となったか、及び／又は、ガス分析装置１００において測定したい試料ガスを変更（及び／又は測定対象となる所定成分を変更）したかどうか、などにより決定できる。
【００９９】
ガス分析装置１００が、ガス分析装置１００の調整が不要であると判断した場合（ステップＳ１において、「Ｎｏ」の場合）、ステップＳ４に進む。一方、ガス分析装置１００が、ガス分析装置１００の調整が必要であると判断した場合（ステップＳ１において、「Ｙｅｓ」の場合）、ステップＳ２に進む。
【０１００】
ガス分析装置１００が、ガス分析装置１００の調整が必要であると判断した場合（ステップＳ１において、「Ｙｅｓ」の場合）、ガス分析装置１００は、ガス分析装置１００において用いられるパラメータの調整を行う。
まず、ステップＳ２において、第１抽出信号及び第２抽出信号を抽出するためのパラメータ（信号抽出パラメータ）が調整される。本実施形態において、信号抽出パラメータとしては、同期信号の切替制御信号に対する遅延を決定する所定の位相と、第１抽出開始時間ｔ１１と、第１抽出終了時間ｔ１２と、第２抽出開始時間ｔ２１と、第２抽出終了時間ｔ２２と、がある。
【０１０１】
本実施形態においては、上記の信号抽出パラメータの調整は、第１成分のみを含むガス、例えば、校正ガス又はスパンガスなどを用いて行われる。なお、本実施形態においては、試料ガスとして第１成分のみを含むガスを用いたときに、ガス分析部１の検出部１５から出力される検出信号を「測定対象検出信号」と呼んでいる。
ステップＳ２においては、測定対象検出信号から生成される第２積算信号の信号値が所定の範囲内となるように、同期信号の切替制御信号に対する遅延を決定する所定の位相と、第２抽出開始時間ｔ２１と、第２抽出終了時間ｔ２２とが調整される。これにより、第１成分からの検出信号（測定対象検出信号）を基準として、上記の所定の位相と、第２抽出開始時間ｔ２１と第２抽出終了時間ｔ２２とを調整できる。
【０１０２】
また、上記の所定の位相と、第２抽出開始時間ｔ２１と第２抽出終了時間ｔ２２を、測定対象検出信号から生成される第２積算信号の信号値の絶対値が所定の範囲内となるように設定することにより、ステップＳ４（後述）において試料ガスの第１成分の濃度を測定する際に、第２積算信号に含まれる第１成分による信号成分を最小限にできる。その結果、第２積算信号に基づいて第２成分信号（第１積算信号に含まれる第２成分による信号成分）を推定するときに、精度よく第２成分信号を推定できる。
【０１０３】
さらに、ステップＳ２において、信号抽出パラメータを決定後、第１成分の濃度と第１測定信号との関係を対応づけるため、異なる濃度の第１成分のみを含んだ複数の校正ガスを用いて、第１測定信号の校正を行ってもよい。なお、ステップＳ２における信号抽出パラメータの調整方法については、後ほど詳しく説明する。
【０１０４】
ステップＳ２において、所定の位相、第２抽出開始時間ｔ２１、及び第２抽出終了時間ｔ２２を調整後、ステップＳ３に進む。
ステップＳ３においては、所定成分以外の第２成分のみを含むガスを用いて第２成分検出信号を得て、第２成分検出信号から生成される第１積算信号の信号値（すなわち、第２成分信号に対応）と、第２成分検出信号から生成される第２積算信号の信号値との比（すなわち、所定の倍数）を決定する。
これにより、他成分信号推定部２５３において第２積算信号から第２成分信号を推定する際に用いられる、所定の倍数を精度よく決定できる。その結果、第１積算信号に含まれる第２成分信号を精度よく推定できる。
【０１０５】
また、ステップＳ３において、所定の倍数を決定後、第２成分の濃度と第２測定信号との関係を対応づけるため、異なる濃度の第２成分のみを含んだ複数の校正ガスを用いて、第２測定信号の校正を行ってもよい。なお、ステップＳ３における、所定の倍数の決定方法については、後ほど詳しく説明する。
【０１０６】
ステップＳ２及びＳ３において、ガス分析装置１００において用いるパラメータを調整後（ガス分析を行うよう指令された場合）、又は、ガス分析装置１００の調整が不要であると判断された場合（ステップＳ１において、「Ｎｏ」の場合）、ステップＳ４において、測定対象の試料ガス中の第１成分の濃度及び第２成分の濃度を測定する。
【０１０７】
この場合、ガス分析装置１００のパラメータは、適切に調整（設定）されている。従って、ステップＳ４においては、ガス分析部１から出力される検出信号を上記の検出信号処理部２において信号処理することにより、試料ガス中の第１成分の濃度を算出するための第１測定信号、及び、試料ガス中の第２成分の濃度を算出するための第２測定信号が、試料ガス中の第１成分及び第２成分の濃度に対応した信号として算出されている。従って、ガス分析装置１００を用いて、試料ガス中の所定成分濃度を精度よく測定できる。
なお、ステップＳ４における、試料ガス中の第１成分及び第２成分の濃度の測定方法については、後ほど詳しく説明する。
【０１０８】
４−２．信号抽出パラメータの調整方法
Ｉ．信号抽出パラメータの調整原理
次に、ステップＳ２における信号抽出パラメータの調整方法について説明する。まず、信号抽出パラメータがどのように調整されるかについて、図８Ａ及び図８Ｂに示す信号波形に基づいて説明する。図８Ａは、信号抽出パラメータの調整が適切でない場合の測定対象検出信号の同期整流信号、第１抽出信号、及び第２抽出信号の例を示す図である。図８Ｂは、信号抽出パラメータの調整が適切な場合の測定対象検出信号の同期整流信号、第１抽出信号、及び第２抽出信号の例を示す図である。
【０１０９】
本実施形態においては、測定対象検出信号を取得するために、基準ガスに第１成分としての二酸化硫黄（ＳＯ２）のみが所定の濃度含まれた第１校正ガスを、試料ガスとして用いることとする。
また、第１同期整流信号及び第２同期整流信号を抽出する際、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、第１抽出制御信号と第２抽出制御信号として、周期が同期信号周期の半分（Ｔｓ／２）である方形波形状の信号を用いることとする。
【０１１０】
図８Ａに示すように、所定の位相を０（同期信号と切替制御信号が同期）としたとき、第１同期整流信号及び第２同期整流信号は、測定対象検出信号が最大信号値から立ち下がり、測定対象検出信号が最小信号値にて安定したときの前半部分までの信号値が、同期信号の半分の周期（Ｔｓ／２）の周期で繰り返された信号波形を有する。
【０１１１】
第１同期整流信号及び第２同期整流信号が、このような同期整流信号波形を有するとき、第１抽出信号は、第１抽出開始時間ｔ１１においては正の信号値を有し、第１抽出終了時間ｔ１２（信号値が負値となっている）においては負の信号値となっている。このような場合、第１抽出信号は、ゼロクロス時間を含んでいる。
一方、第２抽出信号は、第２抽出開始時間ｔ２１から第２抽出終了時間ｔ２２に至るまで、常に負値の信号値を有している。
【０１１２】
次に、第１抽出信号及び第２抽出信号が、上記のような信号である場合の、第１積算信号及び第２積算信号の第１抽出終了時間ｔ１２及び第２抽出終了時間ｔ２２における信号値について説明する。
図８Ａに示すような第１抽出信号が第１信号積算部２３１に入力されると、Ａ１０２＋Ａ１０１に対応する信号値が第１積算信号として出力される。ここで、Ａ１０１は図８Ａにおける第１抽出信号の信号値が正値の領域の時間積分面積値（負値）であり、Ａ１０２は図８Ａにおける第１抽出信号の信号値が負値の領域の時間積分面積値（正値）である。
なお、このときの第１積算信号は負値となる。なぜなら、図８Ａから分かるように、Ａ１０１の絶対値（第１抽出信号の信号値が正値の領域の時間積分値の絶対値）は、Ａ１０２の絶対値（第１抽出信号の信号値が負値の領域の時間積分値の絶対値）よりも大きいからである。
【０１１３】
第１積算信号から第１測定信号を算出する場合、第１積算信号はなるべく大きな値とすることが好ましい。なぜなら、それにより、第１測定信号を大きな値とできるからである。しかしながら、上記のように、第１抽出信号中にゼロクロス点が含まれている場合、検出信号に対して、最大の第１積算信号を取得できない。なぜなら、第１抽出信号の信号値が正値の領域の時間積分面積値と、第１抽出信号の信号値が負値の領域の時間積分面積値とが互いに打ち消しあってしまうからである。
従って、第１抽出信号にゼロクロス時間が含まれないように、所定の位相、第１抽出開始時間ｔ１１、及び第１抽出終了時間ｔ１２を設定することが好ましい。
【０１１４】
一方、第２抽出信号が第２信号積算部２３２に入力されると、Ａ２０２に対応する信号値が第２積算信号として出力される。なぜなら、第２抽出信号が正値となる時間範囲は、第２抽出開始時間ｔ２１から第２抽出終了時間ｔ２２の範囲内に存在しないからである。Ａ２０２は、図８Ａにおける第２抽出信号が負値の領域の時間積分面積値（正値）である。
このように、第２抽出開始時間ｔ２１から第２抽出終了時間ｔ２２までの時間範囲内にゼロクロス時間が含まれていないと、第２積算信号の信号値を最小にできない。
【０１１５】
一方、例えば、同期信号及び第２抽出制御信号を図８Ｂに示すように設定した場合、第２抽出開始時間ｔ２１と第２抽出終了時間ｔ２２は、第２抽出信号中にゼロクロス時間が含まれるよう設定されている。また、図８Ｂに示すように、第２抽出信号の信号波形は、ゼロクロス時間においてほぼ点対称的な波形となっている。
このような波形を有する第２抽出信号からは、Ａ２２２＋Ａ２２１の値に対応する信号値を有する第２積算信号が出力される。Ａ２２２は、図８Ｂにおける第２抽出信号が負値の領域の時間積分面積値（正値）であり、Ａ２２１は、図８Ｂにおける第２抽出信号が正値の領域の時間積分面積値（負値）である。
【０１１６】
今、第２抽出信号の信号波形は、ゼロクロス時間においてほぼ点対称的な波形となっているため、時間積分面積値Ａ２２２とＡ２２１の絶対値は、互いに近い値となっている。すなわち、第２積算信号において、Ａ２２２とＡ２２１がお互いに打ち消し合っていため、第２積算信号の信号値はゼロ信号値に近い値となる。
このように、第２抽出開始時間ｔ２１と第２抽出終了時間ｔ２２との間にゼロクロス時間が含まれるようにすることにより、第２積算信号において、抽出信号が正値の範囲の積算値と負値の範囲の積算値とが打ち消し合う。その結果、第２積算信号を所定の範囲内の小さな値となるように算出できる。
【０１１７】
なお、本実施形態の測定対象検出信号の例においては、第２抽出信号の信号波形が、ゼロクロス時間において点対称的な波形とすることにより、第２積算信号値をゼロ信号値に近い値とできている。
しかし、測定対象検出信号の信号波形によっては、ゼロクロス時間において点対称的な波形とすることに限られず、上記のＡ２２２の絶対値とＡ２２１の絶対値とがほぼ等しい（あるいは近い値）となるように、第２抽出開始時間ｔ２１と第２抽出終了時間ｔ２２とを設定することにより、第２積算信号値をゼロ信号値に近い値とできる。
【０１１８】
一方、図８Ｂのように所定の位相と第１抽出制御信号が設定された場合、第１抽出信号の信号波形は、ほぼ方形波となっている。このとき、第１抽出開始時間ｔ１１及び第１抽出終了時間ｔ１２は、測定対象検出信号の絶対値が最大値にて一定となる範囲内に設定されている。このような場合、同じ第１抽出開始時間ｔ１１と第１抽出終了時間ｔ１２との範囲の時間積分値においては、第１抽出信号の積算値（すなわち、第１積算信号）は最大値となる。これにより、第１積算信号に基づいて生成される大きな信号値を有する第１測定信号を用いて、精度よく第１成分の濃度を測定できる。
【０１１９】
上記の図８Ａ及び図８Ｂの第１積算信号及び第２積算信号の説明に基づいて、信号抽出パラメータを広い時間範囲（おおよそ同期周期分）にて変化したときの第１積算信号値及び第２積算信号値の変化は、図９のグラフに示すようになる。図９は、信号抽出パラメータの設定値と積算信号値との関係を示す図である。
信号抽出パラメータを決定するときは、図９に示すようなグラフを用いると、各信号波形を確認することなく、所定の位相、第１抽出開始時間ｔ１１、第１抽出終了時間ｔ１２、第２抽出開始時間ｔ２１、第２抽出終了時間ｔ２２を決定できる。
【０１２０】
図９において、Δは積算信号の信号値の所定の範囲を示す。このΔ値は、測定信号を用いて所定成分を測定する際の測定精度などによって決定できる。例えば、低濃度の所定成分を測定したい場合はΔ値を小さくし、測定精度をそれほど要求しない場合はΔ値をそれほど小さくしないようにできる。そして、第２積算信号を所定の範囲Δ内とした場合、所定の位相、第２抽出開始時間ｔ２１、第２抽出終了時間ｔ２２は、所定の位相と、第２抽出開始時間ｔ２１と第２抽出終了時間ｔ２２の中間点（（ｔ２２−ｔ２１）／２）との和が、図９に示した色つき部分（２）に含まれるように設定できる。
【０１２１】
一方、所定の位相、第１抽出開始時間ｔ１１、第１抽出終了時間ｔ１２については、所定の位相と、第１抽出開始時間ｔ１１と第１抽出終了時間ｔ１２の中間点（（ｔ１２−ｔ１１）／２）との和が、第１積算信号の信号値が最大となる範囲（図９に示した色つき部分（１））に含まれるように設定されることが好ましい。
【０１２２】
ＩＩ．信号抽出パラメータの調整方法の処理の流れ
次に、信号抽出パラメータの調整方法における処理の流れについて、図１０を用いて説明する。図１０は、信号抽出パラメータの調整方法における処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態においては、測定対象検出信号を取得するために、基準ガスに所定成分（第１成分）のみが所定の濃度含まれた校正ガスを、試料ガスとして用いることとする。
【０１２３】
信号抽出パラメータの調整を開始すると、まず、ガス分析部１のガス切替部１７によって、校正ガスと基準ガスとが導入周期Ｔｉにて交互に試料セル１１内部に導入される（ステップＳ２１）。この結果、照射部１３から照射された測定光が基準ガス又は校正ガス中を通過し、基準ガス又は校正ガス中を通過した測定光の強度が、検出部１５により検出される。これにより、検出部１５から測定対象検出信号が出力される（ステップＳ２２）。
【０１２４】
検出部１５は検出信号処理部２の直流成分除去部２７と接続されているため、直流成分除去部２７は、測定対象検出信号に対して直流成分除去処理を実行する（ステップＳ２３）。その結果、図８Ａ及び図８Ｂに示すような測定対象検出信号が得られる。
【０１２５】
次に、同期信号発生部２１１−１を調整して、同期信号の切替制御信号に対する遅延を決定する所定の位相を調整する。その後、第２抽出制御信号の第２抽出開始時間ｔ２１及び第２抽出終了時間ｔ２２を調整する（ステップＳ２４）。これらの信号抽出パラメータの調整は、例えば、ガス分析装置１００の制御又は調整を行うためのコンピュータシステムなどに備わった、ガス分析装置調整プログラムなどにより行うことができる。
【０１２６】
なお、ステップＳ２４の実行時に、第１抽出開始時間ｔ１１及び第１抽出終了時間ｔ１２も調整してもよい。または、同期信号の立ち上がりタイミングと第１抽出開始時間ｔ１１とを同一（すなわち、同期信号と第１抽出制御信号を同期）としておいてもよい。この場合、所定の位相を調整すると、第１抽出開始時間ｔ１１及び第１抽出終了時間ｔ１２は、所定の位相に基づいて調整される。
【０１２７】
所定の位相、第２抽出開始時間ｔ２１、及び第２抽出終了時間ｔ２２を調整後、同期整流部２１１の第１同期整流部２１１−２及び第２同期整流部２１１−３が、それぞれ、位相が調整された同期信号に基づいて測定対象検出信号を同期整流し、第１同期整流信号及び第２同期整流信号を出力する（ステップＳ２５）。この結果、所定の位相の設定値により、図８Ａ及び図８Ｂに示すような波形の異なる第１同期整流信号及び第２同期整流信号が得られる。
【０１２８】
同期整流部２１１において第１同期整流信号及び第２同期整流信号が出力された後、第１抽出切替部２１３−１及び第２抽出切替部２１３−２が、それぞれ、第１抽出制御部２１３−３及び第２抽出制御部２１３−４から出力された、位相が調整された第１抽出制御信号及び第２抽出制御信号に基づいて、信号抽出処理を行う（ステップＳ２６）。
具体的には、第１抽出切替部２１３−１は、第１同期整流信号から、第１同期整流信号の半周期内の第１抽出開始時間ｔ１１から第１抽出終了時間ｔ１２までの時間範囲の信号成分を抽出し第１抽出信号として出力する。一方、第２抽出切替部２１３−２は、第２同期整流信号から、第２同期整流信号の半周期内の第２抽出開始時間ｔ２１から第２抽出終了時間ｔ２２までの時間範囲の信号成分を抽出し第２抽出信号として出力する。
【０１２９】
この結果、図８Ａ及び図８Ｂに示すような波形の異なる第１抽出信号及び第２抽出信号が得られる。
【０１３０】
信号抽出部２１３から第１抽出信号及び第２抽出信号が出力された後、第１信号積算部２３１及び第２信号積算部２３２が、それぞれ、第１抽出信号を積算し第１積算信号を出力し、第２抽出信号を積算し第２積算信号を出力する（ステップＳ２７）。
【０１３１】
信号積算部２３から第１積算信号及び第２積算信号が出力された後、測定信号取得部２５の第１積算信号取得部２５１及び第２積算信号取得部が、それぞれ、第１抽出終了時間ｔ１２における第１積算信号の信号値と、第２抽出終了時間ｔ２２における第２積算信号の信号値を取得する。そして、検出信号処理部２は、第２積算信号の信号値が所定の範囲（Δ）内にあるかどうかを判断する（ステップＳ２８）。
【０１３２】
検出信号処理部２が、第２積算信号の信号値が所定の範囲内にあると判断した場合（ステップＳ２８において、「Ｙｅｓ」の場合）、すなわち、図８Ｂに示すように信号抽出パラメータが調整された場合に、この時点において設定されている信号抽出パラメータを、（検出信号処理部２を構成するコンピュータシステムなどの記憶部に）記憶して、信号抽出パラメータの調整を終了する。
一方、検出信号処理部２が、第２積算信号の信号値が所定の範囲内でないと判断した場合（ステップＳ２８において、「Ｎｏ」の場合）、すなわち、信号抽出パラメータが、例えば、図８Ａに示すような第１抽出信号及び第２抽出信号となるように設定されている場合、ステップＳ２４に戻り、信号抽出パラメータの調整を継続する。これにより、測定対象検出信号から算出される第２積算信号が所定の範囲内となるまで、上記の信号抽出パラメータの調整を継続できる。
【０１３３】
上記のステップＳ２１〜Ｓ２８を実行して、第２積算信号の信号値が所定の範囲内となるよう、所定の位相、第２抽出開始時間ｔ２１、及び、第２抽出終了時間ｔ２２を調整することにより、第２積算信号において、第１成分による信号成分を最小限にできる。その結果、第２積算信号に基づいて、第２成分の濃度を精度よく測定でき、第１積算信号に含まれる第２成分信号を精度よく推定できる。
【０１３４】
なお、上記の「所定の範囲内」は、第２成分による第２積算信号の信号成分の信号値よりも十分に小さい範囲とすることが好ましい。これにより、第２積算信号に基づいて、第２成分の濃度を精度よく測定できる。また、第１積算信号に含まれる第２成分信号を、第２積算信号に基づいて、精度よく推定できる。
また、「所定の範囲」をゼロとすることがさらに好ましい。これにより、第２積算信号に含まれる所定成分（第１成分）の信号成分をほぼ完全に除去できる。
【０１３５】
４−３．所定の倍数の決定方法
次に、第２積算信号に基づいて第２成分信号を推定するときに用いる所定の倍数を決定する方法について、図１１を用いて説明する。図１１は、所定の倍数の決定方法を示すフローチャートである。
第２積算信号から第２成分信号を推定するときに用いる所定の倍数の決定は、試料ガスとして、第２成分（二酸化炭素（ＣＯ２））を含んだガス（第２成分ガス）と基準ガスとを交互にガス分析部１に導入したときに得られる検出信号（第２成分検出信号）を用いて行う。
【０１３６】
所定の倍数の決定を開始すると、まず、第２成分を所定の濃度含んだ第２成分ガスと基準ガスとが、導入周期Ｔｉにて交互にガス分析部１の試料セル１１内部に導入される（ステップＳ３１）。
この結果、照射部１３から照射された測定光が基準ガス又は第２成分ガス中を通過し、基準ガス又は第２成分ガス中を通過した測定光の強度が、検出部１５により検出される。これにより、検出部１５から第２成分検出信号が出力される（ステップＳ３２）。
【０１３７】
第２成分検出信号において、直流成分除去部２７により、第２成分検出信号に含まれる直流成分が除去される（直流成分除去処理）（ステップＳ３３）。その結果、例えば、図１２に示すような第２成分検出信号が得られる。図１２は、第２成分検出信号と、第２成分検出信号を同期整流処理した同期整流信号と、第１抽出信号と、第２抽出信号の波形を示す図である。
【０１３８】
次に、ステップＳ２において調整された所定の位相分、切替制御信号から遅延した同期信号に基づいて、第２成分検出信号が同期整流される（ステップＳ３４）。その結果、図１２に示すような同期整流信号が得られる。
【０１３９】
第２成分検出信号を同期整流処理した後、第１抽出切替部２１３−１及び第２抽出切替部２１３−２が、それぞれ、ステップＳ２において調整された第１抽出制御信号及び第２抽出制御信号に基づいて、信号抽出処理を行う（ステップＳ３５）。
図１２に示すように、第２成分検出信号から得られる第２抽出信号（すなわち、所定の位相、第２抽出開始時間ｔ２１、及び、第２抽出終了時間ｔ２２）は、信号ピークが完全に含まれるように抽出されることが好ましい。なぜなら、第２成分検出信号から得られる第２抽出信号が図１２に示すように抽出されると、大きな第２積算信号が得られるためである。その結果、より精度よく第２成分の濃度を測定できるからである。
【０１４０】
しかしながら、第２抽出信号は、当該信号ピークが完全に含まれていないように抽出されていても構わない。第２成分検出信号から得られる第２積算信号と第１積算信号との関係（例えば、第１積算信号と第２積算信号の比）が算出できる程度の第２積算信号が得られるように、第２抽出信号が抽出されていればよい。
【０１４１】
信号抽出部２１３から第１抽出信号及び第２抽出信号が出力された後、第１信号積算部２３１及び第２信号積算部２３２が、それぞれ、第１抽出信号を積算し第１積算信号を出力し、第２抽出信号を積算し第２積算信号を出力する（ステップＳ３６）。
このとき、図１２に示すように、第１積算信号は、図１２に示す第１抽出信号が負値の領域の時間積分面積値（正値）Ｂ１２に対応する値となる。一方、第２積算信号は、第２抽出信号が負値の領域の時間積分面積値（正値）Ｂ２２と、第２抽出信号が正値の領域の時間積分面積値（負値）Ｂ２１との和（Ｂ２２＋Ｂ２１）に対応する値となる。
【０１４２】
図１２に示すように、第２抽出信号に信号ピークが完全に含まれていると、上記の積分面積値Ｂ２２の絶対値は、積分面積値Ｂ２１の絶対値よりも十分に大きい値となる。このため、このような第２抽出信号からは大きな第２積算信号を得られる。
【０１４３】
第１積算信号と第２積算信号を算出後、他成分信号推定部２５３が、第１積算信号／第２積算信号（＝Ｂ１２／（Ｂ２２＋Ｂ２１））を算出する（ステップＳ３７）。そして、他成分信号推定部２５３は、上記の第１積算信号／第２積算信号の値（Ｂ１２／（Ｂ２２＋Ｂ２１））を、所定の倍数として、（検出信号処理部２を構成するコンピュータシステムなどの記憶部に）記憶する。そして、所定の倍数の決定を終了する。
【０１４４】
このように、第２成分ガスを試料ガスとして用いて第２成分検出信号を得て、第２成分検出信号から算出される第１積算信号及び第２積算信号に基づいて所定の倍数を算出することにより、精度よく第２積算信号から第２成分信号を推定する所定の倍数を算出できる。
【０１４５】
４−４．第１成分及び／又は第２成分の濃度の測定方法
次に、図７のステップＳ４における、試料ガス中の第１成分及び／又は第２成分の濃度の測定方法を、図１３を用いて説明する。図１３は、試料ガス中の第１成分及び／又は第２成分の濃度の測定方法を示すフローチャートである。
試料ガス中の第１成分及び／又は第２成分の濃度の測定を開始すると、まず、第１成分と第２成分とを少なくとも含む試料ガスと基準ガスとが、導入周期Ｔｉにて交互にガス分析部１の試料セル１１内部に導入される（ステップＳ４１）。
この結果、照射部１３から照射された測定光が基準ガス又は試料ガス中を通過し、基準ガス又は試料ガス中を通過した測定光の強度が、検出部１５により検出される。これにより、検出部１５から検出信号が出力される（ステップＳ４２）。
【０１４６】
検出信号において、直流成分除去部２７により、検出信号に含まれる直流成分が除去される（直流成分除去処理）（ステップＳ４３）。その結果、例えば、図３Ａに示すような（「第１成分＋第２成分」と付されたグラフに示された検出信号の）波形を有する検出信号が得られる（信号値は、図３Ａに示した場合と異なる場合がある）。
次に、ステップＳ２において調整された所定の位相分、切替制御信号から遅延した同期信号に基づいて、検出信号が同期整流される（ステップＳ４４）。その結果、図１４に示すような同期整流信号（第１同期整流信号及び第２同期整流信号）が得られる。図１４は、試料ガスの第１成分及び／又は第２成分の濃度を測定する際の各信号の波形を示す図である。
【０１４７】
検出信号を同期整流処理した後、第１抽出切替部２１３−１及び第２抽出切替部２１３−２が、それぞれ、ステップＳ２において位相が調整された第１抽出制御信号及び第２抽出制御信号に基づいて、信号抽出処理を行う（ステップＳ４５）。その結果、図１４に示すような第１抽出信号及び第２抽出信号が得られる。
【０１４８】
図１４に示す方形波形状の第１抽出信号には、第１成分による信号成分と、第２成分による微少な信号成分（第２成分信号）が含まれている。
一方、第２抽出信号には、上記の第２成分による信号成分である信号ピークが含まれている。また、第２抽出信号には、上記の信号ピークに加えて、ゼロクロス時間にてほぼ点対称となっている信号波形を含んでいる。上記のように、ゼロクロス時間にてほぼ点対称である信号成分は、第１成分による信号成分である。
【０１４９】
信号抽出部２１３から第１抽出信号及び第２抽出信号が出力された後、第１信号積算部２３１及び第２信号積算部２３２が、それぞれ、第１抽出信号を積算し第１積算信号を出力し、第２抽出信号を積算し第２積算信号を出力する（ステップＳ４６）。
このとき、図１４に示すように、第１積算信号の信号値は、時間積分面積値（正値）Ａ１に対応する値となる。一方、第２積算信号の信号値は、時間積分面積値（正値）Ａ２と、第２抽出信号が正値の領域の時間積分面積値（負値）Ａ３との和（Ａ２＋Ａ３）に対応する値となる。
【０１５０】
いま、第２抽出信号の抽出時間範囲を決定する第２抽出開始時間ｔ２１及び第２抽出終了時間ｔ２２は、第１成分のみを含んだガス（校正ガスなど）を用いて得られた測定対象検出信号において、第２積算信号の信号値が所定の範囲内となるように設定されている。また、この所定の範囲は、十分に小さな値に設定されている。
従って、第２積算信号の信号値Ａ２＋Ａ３には、第１成分による信号成分はほとんど含まれず（含まれていても無視できる）、ほぼ第２成分による信号成分のみを含んだ信号値となる。
【０１５１】
第１積算信号と第２積算信号を算出後、他成分信号推定部２５３が、第２積算信号の信号値Ａ２＋Ａ３を、上記のステップＳ３において決定した所定の倍数倍することにより、第１積算信号に含まれる第２成分信号を推定する（ステップＳ４７）。
上記のように、第２積算信号の信号値には、第１成分による信号成分がほとんど含まれていない。従って、他成分信号推定部２５３は、第２積算信号から、第１積算信号に含まれる第２成分による信号成分（すなわち、第２成分信号）を精度よく推定できる。
【０１５２】
また、他成分信号推定部２５３は、必要に応じて、ステップＳ４６において算出された第２積算信号を、第２成分の濃度を測定するための第２測定信号として出力する。なぜなら、上記のように、第２積算信号の信号値には、第１成分による信号成分が（無視できる程度しか）含まれていないためである。
【０１５３】
第２積算信号から第２成分信号を推定後、測定信号算出部２５４が、第１積算信号から第２成分信号を除去する演算により、第１成分の濃度を測定するための第１測定信号を算出する（ステップＳ４８）。
本実施形態においては、測定信号算出部２５４は、第１積算信号から第２成分信号を差し引くことにより、第１測定信号を算出している。これは、上記のように、検出信号において、第１成分による信号成分と第２成分による信号成分とはお互いに独立であり、第１成分と第２成分とを含む試料ガスから得られる検出信号は、第１成分による信号成分と第２成分による信号成分とを加算した信号となるためである。
【０１５４】
このように、第１成分による信号成分をほとんど含まない第２積算信号に基づいて推定された第２成分信号を第１積算信号から差し引いて、第１測定信号を算出することにより、測定信号算出部２５４は、第１積算信号から、第２成分による信号成分をほぼ完全に除去し、かつ、第１成分による信号成分を過剰に除去することなく、第１測定信号を算出できる。
【０１５５】
第１測定信号及び第２測定信号を算出（出力）後、ガス分析装置１００が、第１測定信号に基づいて第１成分の濃度を算出し、第２測定信号に基づいて第２成分の濃度を算出する（ステップＳ４９）。
第１測定信号には、第２成分による信号成分はほとんど含まれず、かつ、第１成分による信号成分は過剰に除去されることなく含まれている。そのため、ガス分析装置１００は、第１測定信号に基づいて第１成分の濃度を精度よく算出できる。
一方、第２測定信号には、第１成分による信号成分がほとんど含まれていない。そのため、ガス分析装置１００は、第２測定信号に基づいて第２成分の濃度を精度よく算出できる。
【０１５６】
（２）実施形態の作用効果
上記実施形態は、下記のように表現可能である。
ガス分析装置１００（ガス分析装置の一例）は、ガス分析部１（ガス分析部の一例）と、同期整流部２１１（同期整流部の一例）と、信号抽出部２１３（信号抽出部の一例）と、信号積算部２３（信号積算部の一例）と、他成分信号推定部２５３（他成分信号推定部の一例）と、測定信号算出部２５４（測定信号算出部の一例）と、を備える。
ガス分析部１には、基準ガスと、第１成分（二酸化硫黄（ＳＯ２））（第１成分の一例）と第２成分（二酸化炭素（ＣＯ２））（第２成分の一例）とを少なくとも含有する試料ガス（試料ガスの一例）とが、導入周期Ｔｉ（導入周期の一例）にて変動する切替制御信号（切替制御信号の一例）に基づき交互に導入される。そして、ガス分析部１は、導入された基準ガスと試料ガスとに基づいた検出信号（検出信号の一例）を出力する。
同期整流部２１１は、検出信号を、同期信号（同期信号の一例）に基づいて同期整流する。同期信号は、切替制御信号とは所定の位相（所定の位相の一例）分遅延した信号である。
【０１５７】
信号抽出部２１３は、同期整流信号（同期整流された検出信号の一例）から、第１抽出信号（第１抽出信号の一例）と第２抽出信号（第２抽出信号の一例）とを抽出する。第１抽出信号は、同期整流信号のうち、第１抽出開始時間ｔ１１（第１抽出開始時間の一例）から第１抽出終了時間ｔ１２（第１抽出終了時間の一例）までの範囲を抽出した信号である。第２抽出信号は、同期整流信号のうち、第２抽出開始時間ｔ２１（第２抽出開始時間の一例）から第２抽出終了時間ｔ２２（第２抽出終了時間の一例）までの範囲を抽出した信号である。
信号積算部２３は、第１積算信号（第１積算信号の一例）と第２積算信号（第２積算信号の一例）を出力する。第１積算信号は、第１抽出信号の信号値を積算した信号である。第２積算信号は、第２抽出信号の信号値を積算した信号である。
他成分信号推定部２５３は、第２成分信号（第２成分信号の一例）を、第２積算信号に基づき推定する。第２成分信号は、第１積算信号に含まれる、試料ガス中の第２成分（第２成分の一例）による検出信号成分である。
測定信号算出部２５４は、第１積算信号から第２成分信号を除去する演算により第１測定信号（第１測定信号の一例）を算出する。第１測定信号は、第１成分の濃度を測定するために用いる信号である。
【０１５８】
ガス分析装置１００において、所定の位相と、第２抽出開始時間ｔ２１と、第２抽出終了時間ｔ２２は、測定対象検出信号（測定対象検出信号の一例）から生成される、第２積算信号の信号値が所定の範囲（所定の範囲の一例）内となるように設定される。測定対象検出信号は、第１成分のみを含むガスを試料ガスとして用いたときに得られる検出信号である。
【０１５９】
ガス分析装置１００においては、基準ガスと試料ガスとが交互に導入された際に出力される検出信号を同期整流する際に、信号抽出部２１３が、同期整流された検出信号から第１抽出信号と第２抽出信号とを抽出している。これにより、特に、試料ガス中の第１成分による検出信号成分の顕著な信号変化が出現するタイミングと、試料ガス中の第２成分による検出信号成分の顕著な信号変化が出現するタイミングとが異なる場合に、同期整流された検出信号から、第１成分による検出信号成分の顕著な信号変化を含む検出信号成分（第１抽出信号）と、第２成分による検出信号成分の顕著な信号変化を含む検出信号成分（第２抽出信号）とを分離できる。
【０１６０】
また、所定の位相と、第２抽出信号の抽出範囲を定める第２抽出開始時間ｔ２１と第２抽出終了時間ｔ２２とは、測定対象検出信号から生成される第２積算信号の信号値が所定の範囲内となるように設定されている。これにより、第１成分と第２成分とが含まれた試料ガスを分析する際に、第２積算信号に含まれる第１成分による信号成分を最小限にできる。
これにより、他成分信号推定部２５３は、第１成分による信号成分を除去した第２積算信号に基づいて、第１積算信号に含まれる第２成分信号を精度よく推定できる。その結果、測定信号算出部２５４は、第２成分信号（試料ガス中の第２成分による信号成分の一例）をほぼ完全に除去し、かつ、第１成分による信号成分を過剰に除去していない第１測定信号を、第１積算信号から算出できる。その結果、測定信号に基づいて、精度よく第１成分の濃度を算出できる。
【０１６１】
他成分信号推定部２５３は、第２積算信号を第２測定信号（第２測定信号の一例）として出力している。第２測定信号は、第２成分の濃度を測定するため信号である。上記のように、第２積算信号からは、第１成分による信号成分が除去されている。従って、第２積算信号を第２測定信号とすることにより、精度よく第２成分の濃度を測定できる。
【０１６２】
第１測定信号は、第１積算信号と、第２積算信号に所定の倍数（所定の倍数の一例）を乗じて得られる信号との差として算出される。すなわち、第２成分信号を、第２積算信号の所定の倍数の信号値と推定している。この場合、第２成分信号は第２積算信号の所定の倍数の信号値を有する信号である。
これにより、他成分信号推定部２５３は、より簡単な計算により、第２積算信号に基づいて第２成分信号を推定できる。その結果、測定信号算出部２５４は、より簡単な演算により、第１測定信号を算出できる。
【０１６３】
所定の位相は、同期信号の半周期内にゼロクロス時間（ゼロクロス時間の一例）を少なくとも１つ含むように調整されている。
このとき、第２抽出開始時間ｔ２１と第２抽出終了時間ｔ２２は、ゼロクロス時間が第２抽出開始時間ｔ２１と第２抽出終了時間ｔ２２との間に存在するよう調整されている。
これにより、第２抽出信号が信号積算部２３において積算されて、第２積算信号が算出される場合において、測定対象検出信号の検出信号基準信号値以上（又は以下）の信号値の積算値と、測定対象検出信号の検出信号基準信号値以下（又は以上）の信号値の積算値とが算出され、これらの積算値が互いに打ち消される。その結果、第２積算信号を所定の範囲内の値となるように算出できる。
【０１６４】
ガス分析部１は、試料セル１１（試料セルの一例）と、照射部１３（照射部の一例）と、検出部１５（検出部の一例）と、ガス切替部１７（ガス切替部の一例）と、切替制御部１９（切替制御部の一例）と、を有している。試料セル１１の内部には、基準ガス及び試料ガスが導入される。照射部１３は、試料セル１１の一端側に配置される。そして、照射部１３は、試料セル１１内部に導入されたガスに測定光を照射する。検出部１５は、試料セル１１の他端側に配置されている。そして、検出部１５は、試料セル１１内部に導入されたガスを通過した測定光を受光可能となっている。さらに、検出部１５は、受光された測定光の強度に基づいて検出信号を出力する。
ガス切替部１７は、切替制御信号に基づき、基準ガスと試料ガスとを交互に切り替えて試料セル１１内部に導入する。切替制御部１９は、切替制御信号を出力してガス切替部１７を制御する。
【０１６５】
これにより、ガス分析部１は、試料セル１１内部に導入された基準ガス及び試料ガスを通過した測定光の強度に基づいた信号を検出信号として出力できる。
【０１６６】
ガス分析方法は、試料ガスに含まれる第１成分及び／又は第２成分の濃度を分析するガス分析部１を用いたガス分析方法である。ガス分析方法は、以下のステップを含む。
◎基準ガスと試料ガスとを、ガス分析部１に、導入周期Ｔｉにて変動する切替制御信号に基づき交互に導入するステップ。
◎導入された基準ガスと試料ガスとに基づいてガス分析部１から出力される検出信号を、同期信号に基づいて同期整流するステップ。
◎同期整流された検出信号から、第１抽出信号と第２抽出信号とを抽出するステップ。
◎第１積算信号と第２積算信号とを出力するステップ。
◎第２成分信号を、第２積算信号に基づき推定するステップ。
◎第１積算信号から第２成分信号を除去する演算を行い、第１測定信号を算出するステップ。
【０１６７】
上記のガス分析方法において、所定の位相と、第２抽出開始時間ｔ２１と、第２抽出終了時間ｔ２２は、測定対象検出信号から生成される第２積算信号の信号値が所定の範囲内となるように設定される。
【０１６８】
上記のガス分析方法においては、基準ガスと試料ガスとが交互に導入された際に出力される検出信号を同期整流する際に、同期整流された検出信号（同期整流信号）から第１抽出信号と第２抽出信号とを抽出している。これにより、特に、試料ガス中の所定成分による検出信号成分の顕著な信号変化が出現するタイミングと、試料ガス中の第２成分による検出信号成分の顕著な信号変化が出現するタイミングとが異なる場合に、同期整流信号から、第１成分による検出信号成分の顕著な信号変化を含む検出信号成分（第１抽出信号）と、第２成分による検出信号成分の顕著な信号変化を含む検出信号成分（第２抽出信号）とを分離できる。
【０１６９】
また、所定の位相と、第２抽出開始時間ｔ２１と、第２抽出終了時間ｔ２２とは、測定対象検出信号から生成される第２積算信号の信号値が所定の範囲内となるように設定されている。これにより、第１成分と第２成分とが含まれた試料ガスを分析する際に、第２積算信号に含まれる第１成分による信号成分をほぼ除去できる。
これにより、第１成分による信号成分を除去した第２積算信号に基づいて、第１積算信号に含まれる第２成分信号を精度よく推定できる。その結果、試料ガス中の第２成分による信号成分をほぼ完全に除去し、かつ、第１成分による信号成分を過剰に除去していない測定信号を、第１積算信号から算出できる。その結果、測定信号に基づいて、精度よく第１成分の濃度を算出できる。
【０１７０】
上記のガス分析方法は、以下のステップをさらに含んでいる。
◎基準ガスと第１成分のみを含むガスとを、ガス分析部１に、切替制御信号に基づき交互に導入するステップ。
◎測定対象検出信号を用いて、信号抽出パラメータを調整するステップ。
上記のステップにおいて、測定対象検出信号は、基準ガスと第１成分のみを含むガスとに基づいてガス分析部から出力される検出信号である。また、信号抽出パラメータは、所定の位相と、第２抽出開始時間ｔ２１と、第２抽出終了時間ｔ２２と、を含む。
【０１７１】
これにより、第１成分からの検出信号成分（測定対象検出信号）を基準として、第２積算信号に含まれる第１成分による信号成分を最小限にするよう、所定の位相と、第２抽出開始時間ｔ２１と、第２抽出終了時間ｔ２２とを調整できる。
【０１７２】
ガス分析方法は、以下のステップをさらに含んでいる。
◎基準ガスと少なくとも第２成分を含むガスとを、ガス分析部１に切替制御信号に基づき交互に導入するステップ。
◎第２成分検出信号（第２成分検出信号の一例）を用いて、所定の倍数を決定するステップ。
ここで、第２成分検出信号は、基準ガスと少なくとも第２成分を含むガスとに基づいてガス分析部１から出力される検出信号のことである。
これにより、第２積算信号から第２成分信号を推定する際に用いられる所定の倍数を精度よく決定できる。
【０１７３】
（３）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。
【０１７４】
（Ａ）整流抽出部についての他の実施形態
上記の第１実施形態における整流抽出部２１は、図５に示すように、２つの同期整流部２１１−２及び２１１−３と、２つの抽出切替部２１３−１及び２１３−２と、を有していた。しかし、整流抽出部２１の構成はこれに限られない。
例えば、整流抽出部２１は、１つの同期整流部２１１−２と１つの抽出切替部２１３−１とを用いて構成できる。
例えば、抽出切替部２１３−１として、１つの入力ｇと、２つの出力ｈ及びｉと、を有する３方スイッチを用いることにより、１つの同期整流部２１１−２と１つの抽出切替部２１３−１にて整流抽出部２１を構成できる。
【０１７５】
この場合、抽出切替部２１３−１の１つの入力ｇを同期整流部２１１−２に信号送受信可能に接続し、抽出制御信号に基づいて、抽出切替部２１３−１の入力ｇと出力ｈとが接続されるか、入力ｇと出力ｉとが接続されるかを切り替えることにより、第１実施形態の整流抽出部２１とほぼ同様の機能を実現できる。このように、１つの抽出切替部２１３−１と１つの同期整流部２１１−２により整流抽出部２１を構成することにより、整流抽出部２１の構造を単純化できる。
【産業上の利用可能性】
【０１７６】
本発明は、試料ガス中の成分を分析するガス分析装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【０１７７】
１００ ガス分析装置
１     ガス分析部
１１   試料セル
１３   照射部
１５   検出部
１７   ガス切替部
１７１ 試料ガス導入部
１７３ 基準ガス導入部
１９   切替制御部
２     検出信号処理部
２１   整流抽出部
２１１ 同期整流部
２１１−１    同期信号発生部
２１１−２    第１同期整流部、同期整流部
２１１−３    第２同期整流部
２１３ 信号抽出部
２１３−１    第１抽出切替部、抽出切替部
２１３−２    第２抽出切替部
２１３−３    第１抽出制御部、抽出制御部
２１３−４    第２抽出制御部
２３   信号積算部
２３１ 第１信号積算部
２３２ 第２信号積算部
２５   測定信号取得部
２５１ 第１積算信号取得部
２５２ 第２積算信号取得部
２５３ 他成分信号推定部
２５４ 測定信号算出部
２７   直流成分除去部
２９   直流成分測定部
Ｔｉ   導入周期
Ｔｓ   同期周期
ａ１、ｂ１、ｃ１     ガス口
ｄ、ｅ 入力
ｆ     出力
ｇ     入力
ｈ、ｉ 出力
ｔ１１ 第１抽出開始時間
ｔ１２ 第１抽出終了時間
ｔ２１ 第２抽出開始時間
ｔ２２ 第２抽出終了時間
ｔδ１、ｔδ２所定の位相
Δ     所定の範囲
【図１】
2015127678.tif 000003
【図２】
2015127678.tif 000004
【図３Ａ】
2015127678.tif 000005
【図３Ｂ】
2015127678.tif 000006
【図３Ｃ】
2015127678.tif 000007
【図３Ｄ】
2015127678.tif 000008
【図４】
2015127678.tif 000009
【図５】
2015127678.tif 000010
【図６】
2015127678.tif 000011
【図７】
2015127678.tif 000012
【図８Ａ】
2015127678.tif 000013
【図８Ｂ】
2015127678.tif 000014
【図９】
2015127678.tif 000015
【図１０】
2015127678.tif 000016
【図１１】
2015127678.tif 000017
【図１２】
2015127678.tif 000018
【図１３】
2015127678.tif 000019
【図１４】
2015127678.tif 000020