(57)【要約】【課題】構造が単純となり、耐用年数が伸び、検査精度が向上して、オンライン検査にも使用できる長光路大気監視測定装置を提供する。【解決手段】本発明は、開放式または閉鎖式の長光路大気監視測定装置であり、この装置は光学発生部と信号処理部が含まれる。光学発生部は、投光器、受光器および複数個の凹面鏡またはプリズムが含まれる。これら凹面鏡またはプリズムは、投光器と受光器の間の必要な光学距離を形成する。信号処理部は、光ファイバー２１、分光器２２、スキャナー２３、光検出素子２４、コンピュータ２５が含まれ、これらは順次接続される。光ファイバー２１の入力端子は、受光器に接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開放式であって、光学発生部と信号処理部が含まれる長光路大気監視測定装置において、
前記光学発生部は、投光器と、該投光器が発射する光線の光路上に設置される第一平面反射鏡と、該第一平面鏡を通過して発射した光線の光路上に設置される第一凹面鏡と、該第一凹面鏡が反射した光線の光路上に設置される第二凹面鏡前記と、該第二凹面鏡が反射した光線の光路上に設置された第三凹面鏡と、該第三凹面鏡が反射した光線の光路上に設置される第四凹面鏡と、該第四凹面鏡が反射した光線の光路上に設置される受光器とが含まれ、
前記信号処理部は、光ファイバー、分光器、スキャナー、光検出素子およびコンピュータが順次接続されて含まれ、前記光ファイバーの入力端子は前記受光器と相互につなげられること
を特徴とする長光路大気監視測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の長光路大気監視測定装置において、該長光路大気監視測定装置は、位置調整素子が含まれ、
該位置調整素子は、光学台と、回転機構と、動力装置とが含まれ、
前記光学発生部は、前記光学台上に設置され、
前記回転機構の出力端子は前記光学台と相互にしっかりとつなげられ前記光学台を回転するように構成され、
前記回転機構の入力端子は前記動力装置の出力端子と相互につなげられ前記回転機構に動力を提供するように構成されること
を特徴とする長光路大気監視測定装置。
【請求項３】
請求項２記載の長光路大気監視測定装置において、前記光学発生部は、前記第一凹面鏡、第三凹面鏡からなる第一光学組立部品と、前記投光器、第二凹面鏡、第四凹面鏡、受光器からなる第二光学組立部品とから構成され、
前記第一光学組立部品と第二光学組立部品は、前記光学台の両端にそれぞれ設置され、該第一光学組立部品と第二光学組立部品の間の距離は０．３ｍ〜２０ｍとされること
を特徴とする長光路大気監視測定装置。
【請求項４】
請求項２記載の長光路大気監視測定装置において、前記回転機構は、回転軸と、軸受と、歯車伝動機構とが含まれ、
該歯車伝動機構は、主動歯車と、従動歯車とが含まれ、
該従動歯車は、前記回転軸の軸上にしっかりと設置され、該主動歯車とかみ合わされ、
前記軸受は回転軸の軸上にはめられ、
前記回転機構の入力端子は回転軸の出力端子とされること
を特徴とする長光路大気監視測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の長光路大気監視測定装置において、該長光路大気監視測定装置は、変速装置が含まれ、
該変速装置の出力軸は前記主動歯車と相互につなげられ、前記変速装置の入力端子は前記動力装置の出力端子と相互につなげられること
を特徴とする長光路大気監視測定装置。
【請求項６】
請求項２記載の長光路大気監視測定装置において、該長光路大気監視測定装置は、風向計が含まれ、
該風向計は前記コンピュータと相互につなげられ、該コンピュータは前記動力装置の制御端子と相互につなげられ、
該動力装置には電動機が用いられること
を特徴とする長光路大気監視測定装置。
【請求項７】
請求項１記載の長光路大気監視測定装置において、該長光路大気監視測定装置は、第一のレンズが含まれ、該第一のレンズは、前記投光器と第一平面反射鏡の間に設置されることを特徴とする長光路大気監視測定装置。
【請求項８】
請求項１記載の長光路大気監視測定装置において、前記第一凹面鏡、第二凹面鏡、第三凹面鏡、第四凹面鏡は曲率半径をそれぞれ２０ｃｍ〜５００ｃｍとされることを特徴とする長光路大気監視測定装置。
【請求項９】
請求項１記載の長光路大気監視測定装置において、前記第一平面反射鏡と各凹面鏡は、石英または紫外線光学用石英ガラス材料が使用材料とされ、前記第一平面反射鏡と各凹面鏡の反射面はそれぞれ金または銀でめっきされると同時に保護膜がめっきされること
を特徴とする長光路大気監視測定装置。
【請求項１０】
閉鎖式であって、光学発生部と信号処理部が含まれる長光路大気監視測定装置において、
前記光学発生部は閉鎖体内に設置され、該閉鎖体には、被検査気体入口と被検査気体出口が備えられ、
該光学発生部は、投光器が含まれ、
該投光器は前記閉鎖体の外側に位置され、前記閉鎖体の側壁上には、相互に対応させて複数個のプリズムが設置され、
該複数個のプリズムの内の第一プリズムは、前記投光器が発する光線を受けるようにされ、該第一プリズムを通過した光線の光路上に第二プリズムが設置され、該第二プリズムが全反射した光線の光路上に第三プリズムが設置され、該第三プリズムが全反射した光線の光路上に第四プリズムが設置され、以後同様に第２ｋ−１プリズム（ｋは２以上の自然数）が全反射した光線の光路上に第２ｋプリズムが設置され、前記閉鎖体の外側に光電受信器が設置され、該光電受信器は前記第２ｋプリズムを通過した光線を受けるようにされ、
前記信号処理部は、光ファイバー、分光器、スキャナー、光検出素子およびプロセッサーが順次接続されて含まれ、前記光ファイバーの入力端子は前記光電受信器と相互につなげられること
を特徴とする長光路大気監視測定装置。
【請求項１１】
請求項８記載の長光路大気監視測定装置において、前記閉鎖体は、内部に清潔なエアカーテンが設置されることを特徴とする長光路大気監視測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境検査技術に関し、特に大気の気体成分と含有量に対して検査をおこなう気体分析器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
長光路ＤＯＡＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）技術では、主として、空気中の微量汚染成分を利用して、紫外線および可視光周波数帯の吸収の特徴に対して定性定量分析をおこなう。これによってさまざまな微量気体成分を同時に監視測定することができ、さらに測定範囲を１００ｍ〜数千ｍとすることができる。また、比較的高い感度を有する。
【０００３】
通常、長光路ＤＯＡＳ技術は次のように利用される。高層建築上に設置した投光器を用いて光放射を発生させ、それを望遠鏡システムの視準によって大気路程に伝送する。そして、もう一方の端（５０−２００ｍ）に一つのコーナーキューブミラーを取付、それを反射させる。大気路程を通じて反射し返された光線を分光器によって処理し、得られた放射スペクトルとランプのスペクトルを比較してそれらの差異を知ることによって、大気中の気体成分を確定する。気体のいずれにも各々の特徴的な吸収スペクトルがあり、スペクトルの変化を分析すれば、吸収気体と気体の濃度を確定することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、現有の長光路大気検査装置には、空気中の気体濃度を監視測定する上で、次の欠点が存在する。まず、長光路大気検査装置の場所選択や取付については、取付時に投光器のために必ず一棟の高層建築上で１点を選び、さらにそこから１００ｍ以上離れた箇所に受光器のために別の１点を選ばなければならないため、中間には障害物があってはならない。また、往々にして器具の取付に一定の時間を費やした後、２点の間に新たな障害物が生じる可能性があるため、２回目の場所選択に問題が生じている。
【０００５】
また、このように遠距離で場所の選択と設置をおこなうため、長光路大気検査装置は補修が不便であり、労力と時間がかかり、効率が悪い。
【０００６】
上記の欠陥を克服するために、本発明創作者は長期間にわたる研究と試験の結果、本創作を生み出したのである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、長光路大気監視測定装置を提供することによって、上記の欠陥を克服することにある。上記の目的を達成するために本発明で採用する技術方案の本質は次の点にある。
【０００８】
本発明は、開放式であって、光学発生部と信号処理部が含まれる長光路大気監視測定装置において、前記光学発生部は、投光器と、該投光器が発射する光線の光路上に設置される第一平面反射鏡と、該第一平面鏡を通過して発射した光線の光路上に設置される第一凹面鏡と、該第一凹面鏡が反射した光線の光路上に設置される第二凹面鏡前記と、該第二凹面鏡が反射した光線の光路上に設置された第三凹面鏡と、該第三凹面鏡が反射した光線の光路上に設置される第四凹面鏡と、該第四凹面鏡が反射した光線の光路上に設置される受光器とが含まれ、前記信号処理部は、光ファイバー、分光器、スキャナー、光検出素子およびコンピュータが順次接続されて含まれ、前記光ファイバーの入力端子は前記受光器と相互につなげられることを特徴とする長光路大気監視測定装置を提供する。
【０００９】
好ましくは、また、前記長光路大気監視測定装置は、位置調整素子が含まれ、該位置調整素子は、光学台と、回転機構と、動力装置とが含まれ、前記光学発生部は、前記光学台上に設置され、前記回転機構の出力端子は前記光学台と相互にしっかりとつなげられ前記光学台を回転するように構成され、前記回転機構の入力端子は前記動力装置の出力端子と相互につなげられ前記回転機構に動力を提供するように構成されることを特徴とする長光路大気監視測定装置を提供する。
【００１０】
好ましくは、また、前記光学発生部は、前記第一凹面鏡、第三凹面鏡からなる第一光学組立部品と、前記投光器、第二凹面鏡、第四凹面鏡、受光器からなる第二光学組立部品とから構成され、前記第一光学組立部品と第二光学組立部品は、前記光学台の両端にそれぞれ設置され、該第一光学組立部品と第二光学組立部品の間の距離は０．３ｍ〜２０ｍとされることを特徴とする長光路大気監視測定装置を提供する。
【００１１】
好ましくは、また、前記回転機構は、回転軸と、軸受と、歯車伝動機構とが含まれ、該歯車伝動機構は、主動歯車と、従動歯車とが含まれ、該従動歯車は、前記回転軸の軸上にしっかりと設置され、該主動歯車とかみ合わされ、前記軸受は回転軸の軸上にはめられ、前記回転機構の入力端子は回転軸の出力端子とされることを特徴とする長光路大気監視測定装置を提供する。
【００１２】
好ましくは、また、前記長光路大気監視測定装置は、変速装置が含まれ、該変速装置の出力軸は前記主動歯車と相互につなげられ、前記変速装置の入力端子は前記動力装置の出力端子と相互につなげられることを特徴とする長光路大気監視測定装置を提供する。
【００１３】
好ましくは、また、前記長光路大気監視測定装置は、風向計が含まれ、該風向計は前記コンピュータと相互につなげられ、該コンピュータは前記動力装置の制御端子と相互につなげられ、該動力装置には電動機が用いられることを特徴とする長光路大気監視測定装置を提供する。
【００１４】
好ましくは、また、前記長光路大気監視測定装置は、第一のレンズが含まれ、該第一のレンズは、前記投光器と第一平面反射鏡の間に設置されることを特徴とする長光路大気監視測定装置を提供する。
【００１５】
好ましくは、また、前記第一凹面鏡、第二凹面鏡、第三凹面鏡、第四凹面鏡は曲率半径をそれぞれ２０ｃｍ〜５００ｃｍとされることを特徴とする長光路大気監視測定装置を提供する。
【００１６】
好ましくは、また、前記第一平面反射鏡と各凹面鏡は、石英または紫外線光学用石英ガラス材料が使用材料とされ、前記第一平面反射鏡と各凹面鏡の反射面はそれぞれ金または銀でめっきされると同時に保護膜がめっきされることを特徴とする長光路大気監視測定装置を提供する。
【００１７】
本発明は、また、閉鎖式であって、光学発生部と信号処理部が含まれる長光路大気監視測定装置において、前記光学発生部は閉鎖体内に設置され、該閉鎖体には、被検査気体入口と被検査気体出口が備えられ、該光学発生部は、投光器が含まれ、該投光器は前記閉鎖体の外側に位置され、前記閉鎖体の側壁上には、相互に対応させて複数個のプリズムが設置され、該複数個のプリズムの内の第一プリズムは、前記投光器が発する光線を受けるようにされ、該第一プリズムを通過した光線の光路上に第二プリズムが設置され、該第二プリズムが全反射した光線の光路上に第三プリズムが設置され、該第三プリズムが全反射した光線の光路上に第四プリズムが設置され、同様に第２ｋ−１プリズム（ｋは２以上の自然数）が全反射した光線の光路上に第２ｋプリズムが設置され、前記閉鎖体の外側に光電受信器が設置され、該光電受信器は前記第２ｋプリズムを通過した光線を受けるようにされ、前記信号処理部は、光ファイバー、分光器、スキャナー、光検出素子およびプロセッサーが順次接続されて含まれ、前記光ファイバーの入力端子は前記光電受信器と相互につなげられることを特徴とする長光路大気監視測定装置を提供する。
【００１８】
好ましくは、また、前記閉鎖体は、内部に清潔なエアカーテンが設置されることを特徴とする長光路大気監視測定装置を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
現有の技術と比較した場合、本発明の有益な効果は、次の点にある。本発明では、一体化した光学システムが、従来の２つに分かれた光学システムに代わるものとなり、これによって、全システムの耐用年数が大幅に伸びた。また、コンピュータを用いてこのシステムの回転を制御することによって、測定値がさらに正確なものとなった。
【００２０】
この光学システムに一体化した設計を採用したことによって、従来の光学システムで生じる光が周囲の環境に与える影響を克服した。使用・補修の面から見ると、１箇所のみで取付がおこなわれ、補正が可能となり、デバッグが手軽になり、補修をする上で便利になった。
【００２１】
上記の技術を採用したことによって、本発明では、構造が単純になり、耐用年数が伸び、検査精度が向上して、オンライン検査に使用できる長光路大気監視測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の長光路大気監視測定装置のよりよい実施例１の構造の略図である。
【図２】本発明の長光路大気監視測定装置のよりよい実施例１の光学発生部の構造の略図である。
【図３】本発明の長光路大気監視測定装置のよりよい実施例２の構造の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を踏まえて、本発明の技術的特徴と長所について、さらに詳しく説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１を参照していただきたい。本発明の長光路大気監視測定装置の構造の略図であり、本装置には光学発生部と信号処理部が含まれる。光学発生部は、十分な光学距離の光路を発生させるために用いられる。光学発生部は、第一光学組立部品１１および第二光学組立部品１２を含む。信号処理部は、光学発生部より受け取った光線の物理的特徴を分析し、大気環境の状況を把握する。前記信号処理部は、順序通りに接続された光ファイバー２１、分光器２２、スキャナー２３、光検出素子２４およびコンピュータ２５を含む。
【００２５】
本発明の長光路大気監視測定装置は、さらに位置調整素子が含まれる。これには光学台３１、回転機構および動力装置３３が含まれる。前記光学発生部は、光学台３１上に設置される。前記回転機構の出力端子は光学台３１と相互にしっかりとつなぎ、光学台３１を回転させる。前記回転機構の入力端子は動力装置３３の出力端子と相互につなげられ、前記回転機構に動力を提供する。そのうち、前記回転機構には回転軸３２１、軸受３２２および歯車伝動機構が含まれる。前記歯車伝動機構には、主動歯車３２３１と従動歯車３２３２が含まれる。従動歯車３２３２は、回転軸３３２１上にしっかりと設置され、さらに、主動歯車３２３１とかみ合わされる。軸受３２２は回転軸３２１上にはめられる。前記回転機構の入力端子は回転軸３２１の出力端子である。この回転機構は、さらに変速装置３４が含まれる。この変速装置３４の出力軸は、主動歯車３２３１と相互につなげられ、変速装置３４の入力端子は動力装置３３の出力端子と相互につなげられる。本発明の長光路大気監視測定装置には、さらに風向計３５が含まれる。この風向計３５は前記コンピュータ２５と相互につなげられ、このコンピュータ２５は前記動力装置３３の制御端子と相互につながる。動力装置３３としては、電動機が用いられる。コンピュータ２５は、風向計３５が伝える方向パラメータによって、電動機を制御し位置調整素子中の光学台３１の回転方向と回転角度を変化させ、測定値をさらに実際に近いものとするようになっている。
【００２６】
図２を参照していただきたい。これは、上述の光学発生部の構造の略図である。本実施例では開放式が用いられ、この光学発生部は投光器１２１を含む。これはキセノンランプによって紫外線を出すものであり、この投光器１２１が発射する光線の光路上に第一平面反射鏡１２２が設置される。さらに、投光器１２１には第一レンズ１２３が含まれる。これは投光器１２１と第一平面反射鏡１２２の間に設置され、集光に用いられる。第一平面鏡１２２を通過して発射した光線の光路上に第一凹面鏡１１１が設置される。第一凹面鏡１１１が反射した光線の光路上に第二凹面鏡１２４が設置される。第二凹面鏡１２４が反射した光線の光路上に第三凹面鏡１１２が設置される。第四凹面鏡１２５は、第三凹面鏡１１２が反射した光線の光路上に設置され、第四凹面鏡１２５が反射した光線の光路上に受光器１２６が設置される。このように光を第一凹面鏡１１１、第二凹面鏡１２４、第三凹面鏡１１２の間で何度も往復して反射させて、光学距離を必要とされる値（２００ｍ〜１０００ｍ）に到達させ、第三凹面鏡１１２によって第四凹面鏡１２５上に反射し、最後に、第四凹面鏡１２５によって受光器１２６上に集める。この時、この光学システムは、このシステムの任務を完了する。前記信号処理部の光ファイバー２１の入力端子が受光器１２６と相互につなげられて処理がおこなわれる。第一凹面鏡１１１、第二凹面鏡１２４、第三凹面鏡１１２、第四凹面鏡１２５の曲率半径は２０ｃｍ〜５００ｃｍとし、第一平面反射鏡１２２と各凹面鏡の使用材料は石英または紫外線光学用石英ガラス材料として、その反射面を金または銀でめっきすると同時に、保護膜をめっきする。上記のうち、第一光学組立部品１１は、第一凹面鏡１１１、第三凹面鏡１１２によって構成される。第二光学組立部品１２は、投光器１２１、第二凹面鏡１２４、第四凹面鏡１２５および受光器１２６によって構成される。第一光学組立部品１１および第二光学組立部品１２は、それぞれ光学台３１の両端に設置される。この際、第一光学組立部品１１と前記第二光学組立部品１２の間の距離は０．３ｍ〜２０ｍとする。
【実施例２】
【００２７】
図３を参照していただきたい。これは、本発明の長光路大気監視測定装置のよりよい実施例２の構造の略図である。本実施例では、閉鎖式が用いられ、光学発生部１´と信号処理部１´が含まれる。そのうち、光学発生部１´は閉鎖体４´内に設置され、この閉鎖体４´には、被検査気体入口４１´と被検査気体出口４２´が備えられ、その中には清潔なエアカーテン４３´が設置される。
【００２８】
光学発生部１´は投光器１１´を含む。これは光源であり、閉鎖体４´の外側に位置する。また、閉鎖体４´の側壁上に、相互に対応させて複数個のプリズムが設置される。そのうち、第一プリズム１２´は、投光器１１´が発する光線を受け、第一プリズム１２´を通過した光線の光路上に、第二プリズム１３´が設置される。第二プリズム１３´が全反射した光線の光路上に第三プリズム１４´が設置される。第三プリズム１４´が全反射した光線の光路上に第四プリズム１５´が設置される。以後、同様にして第２ｋ−１プリズムが全反射した光線の光路上に第２ｋプリズムが設置されるまで続ける。ここで、ｋは自然数とし、ｋ≧２とする。また、閉鎖体４の外側に光電受信器１６´が設置され第２ｋプリズムを通過した光線を受けるようにされる。設定された多くのプリズムの間を往復して反射させることにより、最終的に光学距離は必要とされる２００ｍ〜１０００ｍに到達させることができる。なお、ｋの値を大きくとるほど、相対的にプリズム間の距離は近くなる。即ち、閉鎖体４´の長さが小さくなる。ここでｋとして６を取ったとすると、前記第一プリズムから第十二プリズムまでの計１２個のプリズムが必要となる。
【００２９】
信号処理部１´は、順序通りに接続された光ファイバー２１´、分光器２２´、スキャナー２３´、光検出素子２４´およびコンピュータ２５´を含む。前記光ファイバー２１´の入力端子は光電受信器１６´と相互につなげられる。
【００３０】
以上に述べた事柄は、単なる本発明のよりよい実施例であり、本発明にとっては説明的性質を持つものにすぎず、限定的なものではない。本発明技術者によれば、本発明の特許請求が規定する主旨と範囲内で、これに対して多くの変更、修正をおこなうことが可能であり、さらには等価のものを提供可能であるが、いずれも本発明の保護範囲内にとどまるものである。
【符号の説明】
【００３１】
１´…光学発生部、２´…信号処理部、１１…第一光学組立部品、１１１…第一凹面鏡、１１２…第三凹面鏡、１２…第二光学組立部品、１２１、１１´…投光器、１２２…第一平面反射鏡、１２３…第一レンズ、１２４…第二凹面鏡、１２５…第四凹面鏡、１２６…受光器、１２´…第一プリズム、１３´…第二プリズム、１４´…第三プリズム、１５´…第四プリズム、１６´…光電受信器、２１、２１´…光ファイバー、２２、２２´…分光器、２３、２３´…スキャナー、２４、２４´…光検出素子、２５、２５´…コンピュータ、３１…光学台、３３…動力装置、３２１…回転軸、３２２…軸受、３２３１…主動歯車、３２３２…従動歯車、３４…変速装置、３５…風向計、４´…閉鎖体、４１´…被検査気体入口、４２´…被検査気体出口、４３´…エアカーテン。
【図１】
2010536042.tif 000003
【図２】
2010536042.tif 000004
【図３】
2010536042.tif 000005
【国際調査報告】
2010536042.tif 000006
2010536042.tif 000007
2010536042.tif 000008
2010536042.tif 000009
2010536042.tif 000010
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