(57)【要約】【課題】応答性の高い赤外線吸収式ＣＯ２センサを提供すること。【解決手段】赤外線吸収式ＣＯ２センサは、変調周波数ｆｍで強度変調された赤外線光を対象ガスに照射する光源および光源駆動装置と、対象ガスを透過した赤外線光をボロメータで受光するとともにこれらボロメータの抵抗値の変化を検出する検出装置と、検出信号を増幅する差動増幅器と、増幅信号を同期検波する同期検波装置６０と、を備える。同期検波装置６０は、増幅信号に変調周波数ｆｍと等しい周波数の参照信号を乗算し検波信号を出力する乗算器６２Ｃ，６２Ｓと、検波信号から高周波数成分を減衰させるＬＰＦ６４Ｃ，６４Ｓと、サンプリング周波数ｆｓの下でサンプリングされた信号を処理する次数ｎの同期ＦＩＲフィルタ６７と、を備える。ＬＰＦ６４Ｃ，６４Ｓには、ベッセルフィルタを用い、同期ＦＩＲフィルタの次数ｎと、変調周波数ｆｍと、サンプリング周波数ｆｓとの間には、次式、ｎ／ｆｓ＝１／ｆｍ、が成立する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調周波数ｆｍで強度変調された赤外線光を対象ガスに照射する照射手段と、
対象ガスを透過した赤外線光をボロメータで受光するとともに当該ボロメータの抵抗値の変化を検出する検出手段と、を備え、前記検出手段から出力された信号に基づいて対象ガス中の特定成分の濃度を測定する赤外線吸収式センサであって、
前記検出手段から出力された信号を増幅し、増幅信号を出力する増幅手段と、
前記増幅信号を同期検波する同期検波手段と、を備え、
前記同期検波手段は、
前記増幅信号に前記変調周波数ｆｍと等しい周波数の参照信号を乗算し検波信号を出力する乗算手段と、
前記検波信号から高周波数成分を減衰させるベッセルフィルタと、
サンプリング周波数ｆｓの下でサンプリングされた信号を処理する次数ｎのＦＩＲフィルタと、を備え、
前記ＦＩＲフィルタの次数ｎと、前記変調周波数ｆｍと、前記サンプリング周波数ｆｓとの間には、次式、
ｎ／ｆｓ＝１／ｆｍ、
が成立することを特徴とする赤外線吸収式センサ。
【請求項２】
前記照射手段の光源から前記ボロメータに至る光路には、４．２μｍ帯の赤外線光を通過させる光学フィルタが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線吸収式センサ。
【請求項３】
前記ベッセルフィルタのカットオフ周波数ｆｃと、前記変調周波数ｆｍとの間には、次式、
ｆｃ＝ｆｍ／２、
が成立することを特徴とする請求項１又は２に記載の赤外線吸収式センサ。
【請求項４】
前記ベッセルフィルタの次数は３であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の赤外線吸収式センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線吸収式センサに関する。特に、内燃機関のＥＧＲガスの流量制御に適した赤外線吸収式センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のＮＯｘ発生量を低減したり燃費性能を向上したりするために、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気に還流する技術が知られている。ここで、ＥＧＲガスの流量の制御では、排気中のＣＯ２濃度を検出するＣＯ２センサが用いられる場合がある。
【０００３】
図１１は、従来の赤外線吸収式のＣＯ２センサ１００の構成を示す模式図である。
所謂赤外線吸収式のＣＯ２センサ１００では、赤外線光を対象ガスに照射するとともに、ＣＯ２分子の振動モードである４．２μｍ帯の吸収スペクトルを測定することにより、対象ガス中のＣＯ２濃度を測定する。より具体的には、赤外線吸収式のＣＯ２センサ１００では、変調周波数ｆｍで強度変調した赤外線光を、光源１０１から光学フィルタ１０２を介して対象ガスＧへ照射し、この対象ガスを通過した赤外線光を検出装置１０３で検出する。検出装置１０３から出力された微小な検出信号は、増幅器１０４で増幅し、同期検波装置１０５で同期検波された後に、所望の出力信号として取り出される。
【０００４】
光源１０１から照射され、対象ガスＧを通過した４．２μｍ帯の赤外線光の光量は、対象ガスＧ中のＣＯ２濃度に応じて変化する。検出装置１０３では、対象ガスＧの透過光をボロメータＢ１，Ｂ２で受光することで、対象ガス中のＣＯ２濃度に応じた赤外線光の光量の変化を、ボロメータＢ１，Ｂ２の抵抗値の変化として検出する。このように、対象ガスＧ中のＣＯ２濃度をボロメータＢ１，Ｂ２の抵抗値の変化として検出する検出装置１０３としては、図１１に示すように、ボロメータＢ１，Ｂ２と固定抵抗Ｒ１，Ｒ２とを要素としたブリッジ回路で構成される（特許文献１参照）。
【０００５】
また、同期検波装置１０５としては、図１１に示すように、増幅信号から交流成分を取り出すハイパスフィルタ１０６と、ハイパスフィルタ１０６を通過した信号に変調周波数ｆｍと等しい周波数の参照信号を乗算する乗算器１０７と、参照信号が乗算された信号から不要な交流成分を取り除くローパスフィルタ１０８と、を組み合わせて構成される。この、ローパスフィルタ１０８には、バターワースフィルタ、ベッセルフィルタ、チェビシェフフィルタおよびＦＩＲフィルタ、又はこれらを組み合わせたフィルタ（特許文献２参照）等が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭６１−６３２６号公報
【特許文献２】特許３７３０９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のような赤外線吸収式ＣＯ２センサの出力に基づいてＥＧＲガスの流量を制御するには、ＣＯ２センサには高い応答性が要求される。ここで、ＣＯ２センサの応答性と上記ローパスフィルタ１０８の特性との関係について、図１２を参照して検討する。
【０００８】
図１２は、出力信号のステップ応答、すなわち増幅器の出力を時刻ｔ＝０においてステップ状に与えたときにおける出力信号の挙動を示す図である。なお、図１２には、ローパスフィルタとして３次のバターワースフィルタを用いた例を示す。また、図１２には、変調周波数ｆｍを３０［Ｈｚ］に固定しながら、カットオフ周波数ｆｃを、０．２／０．５／１．０／２．０／５．０［Ｈｚ］に変化させた場合を示す。
図１２に示すように、カットオフ周波数ｆｃを高くすると、出力電圧が整定するまでにかかる時間、すなわち整定時間が短くなる。この整定時間は、上記センサに要求される応答性を示す目安となるものである。したがって、センサの応答性を向上するべく、この整定時間を短くするためには、一般的にはローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃを十分に高くする必要がある。
【０００９】
しかしながら、ＥＧＲガスの流量制御において実際にセンサに要求される応答性（例えば、整定時間で約１００ｍｓ以下）が達成されるように、カットオフ周波数を例えば５．０［Ｈｚ］にすると、図１２に示すように、変調に伴う変調周波数ｆｍおよびその整数倍の周波数のリプルが除去しきれずに出力信号に重畳してしまう。このような課題を解決するためには、カットオフ周波数ｆｃとともに変調周波数ｆｍも高くすることが考えられるが、上述のようにボロメータを検出素子とした場合、十分な感度を確保するためには変調周波数ｆｍを、約１０〜３０［Ｈｚ］程度に留めておかねばならない。このため、カットオフ周波数ｆｃも上記変調周波数ｆｍの制限内に応じた値より小さくしておかねばならず、したがって単にカットオフ周波数ｆｃを調整するだけで応答性を向上するには限界がある。
【００１０】
なお、単に応答性を向上するためだけであれば、上述のようなボロメータを検出素子とした赤外線吸収式のセンサではなく、高速検出可能な半導体式のセンサを用いることも考えられるが、この場合、車載のセンサとしてはコストが大きく増加するおそれがある。
【００１１】
本発明は、応答性の高い赤外線吸収式センサ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】
【００１２】
上記目的を達成するため本発明は、変調周波数ｆｍで強度変調された赤外線光を対象ガス（例えば、後述の対象ガスＧ）に照射する照射手段（例えば、後述の光源１０および光源駆動装置２０）と、対象ガスを透過した赤外線光をボロメータ（例えば、後述のボロメータＢ１，Ｂ２）で受光するとともに当該ボロメータの抵抗値の変化を検出する検出手段（例えば、後述の検出装置４０）と、を備え、前記検出手段から出力された信号に基づいて対象ガス中の特定成分（例えば、後述のＣＯ２）の濃度を測定する赤外線吸収式センサ（例えば、後述の赤外線吸収式ＣＯ２センサ１）を提供する。前記赤外線吸収式センサは、前記検出手段から出力された信号を増幅し、増幅信号を出力する増幅手段（例えば、後述の差動増幅器５０）と、前記増幅信号を同期検波する同期検波手段（例えば、後述の同期検波装置６０）と、を備える。前記同期検波手段は、前記増幅信号に前記変調周波数ｆｍと等しい周波数の参照信号を乗算し検波信号を出力する乗算手段（例えば、後述の乗算器６２Ｃ，６２Ｓ）と、前記検波信号から高周波数成分を減衰させるベッセルフィルタ（例えば、後述のＬＰＦ６４Ｃ，６４Ｓ）と、サンプリング周波数ｆｓの下でサンプリングされた信号を処理する次数ｎのＦＩＲフィルタ（例えば、後述の同期ＦＩＲフィルタ６７）と、を備える。前記ＦＩＲフィルタの次数ｎと、前記変調周波数ｆｍと、前記サンプリング周波数ｆｓとの間には、次式、ｎ／ｆｓ＝１／ｆｍ、が成立する。
【００１３】
この発明によれば、検出手段から出力され、増幅手段により増幅された信号は、乗算手段により変調周波数ｆｍの参照信号が乗算された後、ベッセルフィルタと次数ｎのＦＩＲフィルタにより不要な交流成分が除去される。ここで、サンプリング周波数ｆｓの下でサンプリングされた信号に対する次数ｎのＦＩＲフィルタには、ｆｓ／ｎの周波数ごとに周期的にゲインがゼロに落ち込む特性があり、一方、検波信号には、変調周波数ｆｍおよびその整数倍のリプルが含まれている。したがって、ＦＩＲフィルタの次数ｎと、変調周波数ｆｍと、サンプリング周波数ｆｓとの間に、次式、ｎ／ｆｓ＝１／ｆｍ、が成立する場合、ＦＩＲフィルタにより検波信号に含まれるリプルを効率的に除去することができる。また、このようにＦＩＲフィルタでリプルを除去することにより、ベッセルフィルタでは過剰にリプルを除去するように設定する必要がなくなるので、そのカットオフ周波数を高くし、応答性を向上することができる。また、以上のように、ベッセルフィルタとＦＩＲフィルタとを組み合わせることにより、変調周波数ｆｍよりも小さなドリフト成分を残しながらリプルを十分に除去することができるので、対象ガス中の実際の濃度の変化に追従して測定することができる。
【００１４】
ところで、上述のような赤外線吸収式センサを車両に搭載した場合、このセンサと車両に搭載した他の機器との間で協調する必要が生じるため、上記サンプリング周波数ｆｓの設定の自由度が低くなる。本発明によれば、サンプリング周波数ｆｓが予め定められている場合であっても、次式、ｎ／ｆｓ＝１／ｆｍ、が成立するように、ＦＩＲフィルタの次数ｎおよび変調周波数ｆｍを調整することにより、上記効果を損なうことなく、車両に搭載することができる。
【００１５】
この場合、前記照射手段の光源から前記ボロメータに至る光路には、４．２μｍ帯の赤外線光を通過させる光学フィルタ（例えば、後述の光学フィルタ３０）が設けられていることが好ましい。
【００１６】
この発明によれば、ＣＯ２分子の振動モードである４．２μｍ帯の赤外線光を通過させる光学フィルタを光源からボロメータに至る光路に設けたので、対象ガス中のＣＯ２の濃度を効率的に検出することができる。
【００１７】
この場合、前記ベッセルフィルタのカットオフ周波数ｆｃと、前記変調周波数ｆｍとの間には、次式、ｆｃ＝ｆｍ／２が成立することが好ましい。
【００１８】
この発明によれば、ベッセルフィルタにおけるカットオフ周波数ｆｃを変調周波数ｆｍの半分の値に設定することにより、高い応答性を確保しながら、変調に伴って発生する不要なリプルを効率的に低減することができる。
【００１９】
この場合、前記ベッセルフィルタの次数は３であることが好ましい。
【００２０】
この発明では、検波信号の高周波数成分を３次のベッセルフィルタと、上記ＦＩＲフィルタとを組み合わせて用いることにより、より効率的にリプルを除去しながら、その応答性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る赤外線吸収式センサの構成を示す模式図である。
【図２】上記実施形態に係る同期検波装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ＬＰＦとして３次のベッセルフィルタを用いた場合における、ＬＰＦの出力信号のステップ応答を示す図である。
【図４】ＬＰＦの出力信号の整定時間とカットオフ周波数との関係を示す図である。
【図５】ＬＰＦの出力信号のリプルの振幅とカットオフ周波数との関係を示す図である。
【図６】上記実施形態に係るｎ次の同期ＦＩＲフィルタの構成を示す図である。
【図７】上記実施形態に係る同期ＦＩＲフィルタのゲイン特性を示す図である。
【図８】上記実施形態に係る出力信号のスペクトルを示す図である。
【図９】上記実施形態に係る出力信号のステップ応答を示す図である。
【図１０】図９中の破線で示す部分の拡大図である。
【図１１】従来の赤外線吸収式ＣＯ２センサの構成を示す模式図である。
【図１２】従来の赤外線吸収式ＣＯ２センサにおける出力信号のステップ応答を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る赤外線吸収式ＣＯ２センサ１の構成を示す模式図である。
赤外線吸収式ＣＯ２センサ１は、対象ガスＧに赤外線光を放射する光源１０と、この光源１０を駆動する光源駆動装置２０と、対象ガスＧの透過光を検出する検出装置４０と、検出信号を増幅する差動増幅器５０と、増幅信号を同期検波する同期検波装置６０と、を含んで構成される。
【００２３】
光源１０は、４．２μｍ付近を中心としたスペクトル分布を有する赤外線光を放射する赤外線光源である。光源駆動装置２０は、この光源１０をパルス駆動し、変調周波数ｆｍで強度変調した赤外線光を、検出対象となる対象ガスＧに照射する。赤外光源１０から検出装置４０の後述のボロメータＢ１，Ｂ２に至る光路のうち、赤外光源１０と対象ガスＧとの間には、ＣＯ２分子の振動モードに対応する４．２μｍ付近に窓を有する光学フィルタ３０が設けられている。なお、上記変調周波数ｆｍは、ボロメータＢ１，Ｂ２の感度に応じた値に設定される。本実施形態では、ボロメータＢ１，Ｂ２の感度上限に応じた値として、変調周波数ｆｍを３０［Ｈｚ］に設定するが、これに限るものではない。
【００２４】
検出装置４０は、２つのボロメータＢ１，Ｂ２並びに２つの固定抵抗Ｒ１，Ｒ２のそれぞれを抵抗要素としてブリッジ回路を組むことにより構成される。すなわち、検出装置４０は、対象ガスＧを透過した赤外線光をボロメータＢ１，Ｂ２で受光するとともに、これらボロメータＢ１，Ｂ２の抵抗値を、出力端ｏ１，ｏ２間の電位差の変化として検出する。差動増幅器５０は、検出装置４０により検出された微小な検出信号を、例えば千倍程度に増幅する。
【００２５】
すなわち、対象ガスＧ中のＣＯ２濃度が低い場合、ボロメータＢ１，Ｂ２に到達する光量が大きくなるためボロメータＢ１，Ｂ２の抵抗値の上昇は大きくなる。これに対し、ＣＯ２濃度が高い場合、ボロメータＢ１，Ｂ２に到達する光量が小さくなるためボロメータＢ１，Ｂ２の抵抗値の上昇は小さくなる。赤外線吸収式ＣＯ２センサ１では、検出装置４０によりボロメータＢ１，Ｂ２の抵抗値の変化を検出し、この検出信号に基づいて対象ガスＧ中のＣＯ２の濃度を測定する。
【００２６】
図２は、同期検波装置６０の構成を示すブロック図である。
同期検波装置６０は、ハイパスフィルタ（以下、「ＨＰＦ」という）６１と、乗算器６２Ｃ，６２Ｓと、ｃｏｓ発振器６３Ｃと、ｓｉｎ発振器６３Ｓと、ローパスフィルタ（以下、「ＬＰＦ」という）６４Ｃ，６４Ｓと、ベクトル演算部６５と、Ａ／Ｄ変換器６６と、同期ＦＩＲフィルタ６７と、を備える。
【００２７】
ＨＰＦ６１は、差動増幅器５０により増幅された信号から交流成分を取り出す。ｃｏｓ発振器６３Ｃは、変調周波数ｆｍと等しい周波数の参照信号を出力し、ｓｉｎ発振器６３Ｓは、ｃｏｓ発振器６３Ｃが出力する参照信号に対しπ／２位相が異なる参照信号を出力する。乗算器６２Ｃは、ＨＰＦ６１を通過した信号に、ｃｏｓ発振器６３Ｃから出力された参照信号を乗算し、検波信号のｃｏｓ成分ＶＣ´をＬＰＦ６４Ｃに出力する。乗算器６２Ｓは、ＨＰＦ６１を通過した信号に、ｓｉｎ発振器６３Ｓから出力された参照信号を乗算し、検波信号のｓｉｎ成分ＶＳ´をＬＰＦ６４Ｓに出力する。
【００２８】
ＬＰＦ６４Ｃ，６４Ｓは、それぞれ、検波信号の各成分ＶＣ´，ＶＳ´の高周波数成分を減衰する。これらＬＰＦ６４Ｃ，６４Ｓには、ベッセルフィルタが用いられる。中でも、３次のベッセルフィルタが特に好ましい。また、ＬＰＦ６４Ｃ，６４Ｓとして３次のベッセルフィルタを用いた場合、そのカットオフ周波数ｆｃは、変調周波数ｆｍに対し、下記式（１）が成立するように設定することが好ましい。
ｆｃ＝ｆｍ／２    （１）
【００２９】
図３は、ＬＰＦとして３次のベッセルフィルタを用いた場合における、ＬＰＦの出力信号のステップ応答を示す図である。図３には、カットオフ周波数ｆｃを、０．６／１．５／３．０／６．０／１５．０［Ｈｚ］に変化させた場合を示す。図３に示すように、カットオフ周波数ｆｃを変調周波数ｆｍ（＝３０［Ｈｚ］）に近づけると、出力信号の整定時間が短くなる。また、上述の図１２と比較しても分かるように、ＬＰＦとして３次のベッセルフィルタを用いることにより、３次のバターワースフィルタを用いた場合と比較して、出力信号の整定時間を短くしながらオーバーシュートも抑制できる。
【００３０】
図４は、ＬＰＦの出力信号の整定時間とカットオフ周波数ｆｃとの関係を示す図である。図５は、ＬＰＦの出力信号のリプルの振幅とカットオフ周波数ｆｃとの関係を示す図である。
図４に示すように、３次のベッセルフィルタの方が、２、３次のバターワースフィルタよりも、同じカットオフ周波数ｆｃに対する整定時間が短い。また、図５に示すように、３次のベッセルフィルタの方が、２、３次のバターワースフィルタよりも同じカットオフ周波数に対するリプルの振幅は小さい。したがって以上より、ＬＰＦとして３次のベッセルフィルタを用いることにより、整定時間を短くしながらオーバーシュートも抑制し、さらに変調に伴って生じるリプルを効率的に抑制できる。
【００３１】
なお、図３および図５に示すように、３次のベッセルフィルタを用いた場合であっても、そのカットオフ周波数ｆｃを、１５［Ｈｚ］（ｆｍ／２に相当）まで高くすると、整定時間を短くできるのに反して、ＬＰＦの出力信号には無視できない大きさのリプルが現れ始める。しかしながら、後に詳述するように、このリプルは、後段の同期ＦＩＲフィルタにより効率的に除去することができる。したがって、このリプルは後段の同期ＦＩＲフィルタにより除去されることを見越して、上段のベッセルフィルタでは、リプルの除去よりも整定時間の短縮を優先して、上記式（１）が成立するように、そのカットオフ周波数ｆｃを変調周波数ｆｍに近い値に設定することができる。
【００３２】
図２に戻って、ベクトル演算部６５は、以上のようなＬＰＦ６４Ｃ，６４Ｓを通過した検波信号の各成分ＶＣ，ＶＳの２乗和の平方根Ｖ＝（ＶＣ２＋ＶＳ２）１／２を算出する。Ａ／Ｄ変換器６６は、ベクトル演算部６５により算出された検波信号Ｖを周期ｆｓでサンプリングする。
【００３３】
同期ＦＩＲフィルタ６７は、このＡ／Ｄ変換器６６によりサンプリング周波数ｆｓの下でサンプリングされた信号を処理し、最終的な信号を出力する。
図６は、ｎ次の同期ＦＩＲフィルタ６７の構成を示す図である。図６に示すように、ｎ次の同期ＦＩＲフィルタ６７は、Ａ／Ｄ変換器６６によりサンプリング周波数ｆｓの下でサンプリングされた信号を、ｎ個の遅延演算子によりサンプリング周期１／ｆｓごとの遅延要素を発生させ、さらにｎ個の加算器により各遅延要素を重みＡ０，Ａ１，…Ａｎー１，Ａｎの下で足し合わせたものを出力する。
【００３４】
図７は、同期ＦＩＲフィルタのゲイン特性を示す図である。なお図７では、重みＡ０＝Ａ１＝…＝Ａｎ＝“１”とした場合を示す。図７に示すように、同期ＦＩＲフィルタには、ｆｓ／ｎごとにゲインがゼロに落ち込む特性がある。
そこで本実施形態では、同期ＦＩＲフィルタのこのようなゲイン特性を利用して、上述のように変調周波数ｆｍおよびその整数倍のリプルを除去するべく、同期ＦＩＲフィルタの次数ｎと、変調周波数ｆｍと、サンプリング周波数ｆｓとの間に、下記式（２）が成立するように、同期ＦＩＲフィルタ６７の次数ｎおよびサンプリング周波数ｆｓを、変調周波数ｆｍに同期させる。
ｎ／ｆｓ＝１／ｆｍ    （２）
【００３５】
図８は、出力信号のスペクトルを示す図である。図８には、ＬＰＦの後段に同期ＦＩＲフィルタを設けた場合のスペクトルを実線で示し、同期ＦＩＲフィルタを設けなかった場合のスペクトルを一点鎖線で示す。また、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃは、共に１５［Ｈｚ］とした。
同期ＦＩＲフィルタを設けなかった場合、すなわちカットオフ周波数ｆｃを１５［Ｈｚ］とした場合のＬＰＦの出力信号には、変調周波数ｆｍとその整数倍の周波数成分のリプルが重畳する。これに対して、上記式（２）を満たすように変調周波数ｆｍに同期した同期ＦＩＲフィルタを、ＬＰＦの後段に設けることにより、効率的にリプルを除去できる。より具体的には、図８に示すように、リプルの振幅は約−４５ｄＢ低下した。
【００３６】
図９は、出力信号のステップ応答を示す図であり、図１０は、図９中の破線で示す部分の拡大図である。図９および図１０には、ＬＰＦ（ｆｃ＝１５［Ｈｚ］）の後段に同期ＦＩＲフィルタを設けた場合のステップ応答を実線で示し、ＬＰＦ（ｆｃ＝８，１５［Ｈｚ］）の後段に同期ＦＩＲフィルタを設けなかった場合のステップ応答をそれぞれ破線および一点鎖線で示す。
図９に示すように、同期ＦＩＲフィルタを設けることにより、ＬＰＦのみを用いた場合に含まれていたリプルを十分に除去することができる。また、同期ＦＩＲフィルタを設けた場合の整定時間を、同期ＦＩＲフィルタを設けなかった場合の整定時間と比較すると、ｆｃ＝１５［Ｈｚ］に対しては長くなるが、ｆｃ＝８［Ｈｚ］に対しては短くなる。また、図１０に示すように、ベッセルフィルタの後段に同期ＦＩＲフィルタを設けることにより、約２０［Ｈｚ］以下のドリフト成分を残しながらリプルを十分に除去することができるので、実際のＣＯ２濃度の変化に追従して測定することができる。
【００３７】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）本実施形態によれば、ＦＩＲフィルタの次数ｎと、変調周波数ｆｍと、サンプリング周波数ｆｓとの間に、上記式（２）が成立するように、ＦＩＲフィルタの次数ｎおよびサンプリング周波数ｆｓを変調周波数ｆｍに同期することにより、検波信号に含まれるリプルを効率的に除去することができる。また、このようにＦＩＲフィルタでリプルを除去することにより、ベッセルフィルタでは過剰にリプルを除去するように設定する必要がなくなるので、そのカットオフ周波数ｆｃを高くし、応答性を向上することができる。また、以上のように、ベッセルフィルタとＦＩＲフィルタとを組み合わせることにより、変調周波数ｆｍよりも小さなドリフト成分を残しながらリプルを十分に除去することができるので、対象ガス中の実際のＣＯ２濃度の変化に追従して測定することができる。
また本実施形態によれば、赤外線吸収式ＣＯ２センサ１を車両に搭載する際など、サンプリング周波数ｆｓが予め定められている場合であっても、上記式（２）が成立するように変調周波数ｆｍおよびＦＩＲフィルタの次数ｎを調整することにより、上記効果を損なうことなく、車両に搭載することができる。
【００３８】
（２）本実施形態によれば、ＣＯ２分子の振動モードである４．２μｍ帯の赤外線光を通過させる光学フィルタ３０を光源１０からボロメータＢ１，Ｂ２に至る光路に設けたので、対象ガスＧ中のＣＯ２の濃度を効率的に検出することができる。
【００３９】
（３）本実施形態によれば、ベッセルフィルタにおけるカットオフ周波数ｆｃを変調周波数ｆｍの半分の値に設定することにより、高い応答性を確保しながら、変調に伴って発生する不要なリプルを効率的に低減することができる。
【００４０】
（４）本実施形態によれば、検波信号の高周波数成分を３次のベッセルフィルタと、上記同期ＦＩＲフィルタとを組み合わせて用いることにより、より効率的にリプルを除去しながら、その応答性を向上することができる。
【００４１】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。
上記実施形態の同期検波装置６０における各種演算は、同期ＦＩＲフィルタ６７を除きアナログ回路で構成したが、これに限らずデジタル回路で構成してもよい。
また上記実施形態では、３次のベッセルフィルタを例に説明したが、フィルタの次数はこれに限らず、２次又は４次以上であってもよい。
また、上記実施形態では、上記式（１）に示すように、カットオフ周波数ｆｃを変調周波数ｆｍの半分の値に設定したが、これに限らない。応答性がより向上するように、カットオフ周波数ｆｃを変調周波数ｆｍの半分の値よりも大きな値に設定してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…赤外線吸収式ＣＯ２センサ（赤外線吸収式センサ）
１０…光源（照射手段）
２０…光源駆動装置（照射手段）
３０…光学フィルタ
４０…検出装置（検出手段）
Ｂ１，Ｂ２…ボロメータ
５０…差動増幅器（増幅手段）
６０…同期検波装置（同期検波手段）
６２Ｃ，６２Ｓ…乗算器（乗算手段）
６４Ｃ，６４Ｓ…ＬＰＦ（ベッセルフィルタ）
６６…Ａ／Ｄ変換器
６７…同期ＦＩＲフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2012002757.tif 000006
【図５】
2012002757.tif 000007
【図６】
2012002757.tif 000008
【図７】
2012002757.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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