分析装置、存储介质和分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供分析装置、存储介质和分析方法。在利用光吸收的分析装置中，不进行复杂的光谱运算处理，能够通过简单的运算对测量对象成分的浓度进行测量，并且对包含在试样中的测量对象成分进行分析，该分析装置包括：光源(2)，射出相对于中心波长以规定调制频率调制波长的调制光；光检测器(3)，检测调制光透射试样的试样光的强度；相关值计算部(62)，计算与试样光的强度关联的强度关联信号和规定的特征信号的相关值；以及浓度计算部(64)，使用由相关值计算部(62)得到的相关值计算测量对象成分的浓度。

【技术实现步骤摘要】
分析装置、存储介质和分析方法
本专利技术涉及一种例如用于气体的成分分析等的分析装置等。
技术介绍
以往，如专利文献1所示具有一种分析方法(TDLAS：TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy可调谐二极管激光器吸收光谱法)，调制半导体激光器的注入电流并扫描振荡波长，得到测量对象气体的吸收光谱，由此进行浓度定量。现有技术文献专利文献1：日本专利公开公报特开2016-90521号但是，在通常的TDLAS中，为了根据由波长扫描得到的吸收信号来进行浓度定量，需要在首先将吸收信号的时间轴转换为波长轴而成为吸收光谱的基础上，进行光谱拟合、基线推定和多变量分析等复杂的光谱运算处理。其结果，需要高级的运算处理装置，导致分析装置的成本增大且大型化。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的主要课题在于在利用光吸收的分析装置中，不进行复杂的光谱运算处理，能够通过简单的运算对测量对象成分的浓度进行测量。即，本专利技术提供一种分析装置，对包含在试样中的测量对象成分进行分析，所述分析装置的特征在于包括：光源，射出以规定调制频率对波长进行了调制的调制光；光检测器，检测所述调制光透射所述试样的试样光的强度；相关值计算部，计算作为与所述试样光的强度关联的强度关联信号与规定的特征信号的相关值的试样相关值；以及浓度计算部，使用由所述相关值计算部得到的所述试样相关值来计算所述测量对象成分的浓度。另外，在本专利技术中，为了计算相关值，除了包括获取强度关联信号与特征信号的相关以外，还包括获取强度关联信号与特征信号的内积。按照这种结构，计算与试样光的强度关联的强度关联信号和特征信号的相关值，并且使用计算的相关值来计算测量对象成分的浓度，因此能够不将吸收信号转换为吸收光谱而以极少的变量捕捉吸收信号的特征，并且不进行复杂的光谱运算处理，能够通过简单的运算对测量对象成分的浓度进行测量。例如，在一般的光谱拟合中使用的数据点数需要数百点，但是在本专利技术中，只要使用最多数个到数十个左右的相关值，就能够以同等的精度计算浓度。其结果，能够显著地减小运算处理的负荷，不需要高级的运算处理装置，能够削减分析装置的成本，并且能够实现小型化。优选的是，所述相关值计算部使用将所述测量对象成分的种类数和所述干涉成分的种类数相加后的数量以上的数量的特征信号来计算多个相关值。此外，按照本专利技术，即使在试样中包含干涉成分，作为对数运算的线性问题，也能够通过最终归结为求解联立方程式的顺序问题这样的前所未有的飞跃性的构思，可靠地对测量对象成分的浓度进行测量。以此为目的的具体结构的一例如下所述。优选的是，本专利技术的分析装置还包括对数运算部，所述对数运算部对由所述光检测器得到的光强度信号实施对数运算，所述相关值计算部将进行了所述对数运算的光强度信号用作所述强度关联信号。此时，作为所述强度关联信号可以使用从进行了所述对数运算的光强度信号中除去了直流成分的信号。由此能够除去由于光强度的变动而在强度关联信号中产生偏移时的影响。另外，除去特征信号的直流成分来计算相关值，也得到同样的结果。优选的是，本专利技术的分析装置对包含一个或多个干涉成分的试样中的测量对象成分进行分析，所述分析装置还包括存储单独相关值的存储部，所述单独相关值是根据所述测量对象成分和各干涉成分单独存在时各自的所述强度关联信号和多个所述特征信号而求出的所述测量对象成分和各干涉成分各自的每单位浓度的相关值，所述浓度计算部基于由所述相关值计算部得到的多个相关值和多个所述单独相关值，计算所述测量对象成分的浓度。所述浓度计算部通过求解联立方程式来计算所述测量对象成分的浓度，所述联立方程式由通过所述相关值计算部得到的多个相关值、多个所述单独相关值、以及所述测量对象成分和所述各干涉成分各自的浓度构成。按照这种结构，通过求解最多数个到数十个左右的元数的联立方程式这样的简单且可靠的运算，能够确定除去了干涉影响的测量对象成分的浓度。为了能够相对于测量噪声进行误差更小的浓度确定，优选的是，所述相关值计算部使用比所述测量对象成分的种类数和所述干涉成分的种类数相加后的数量大的数量的特征信号来计算多个相关值，所述浓度计算部根据比所述测量对象成分的种类数和干涉成分的种类数相加后的数量大的元数的联立方程式并利用最小二乘法来计算所述测量对象成分的浓度。为了增大从特征信号得到的相关值的差，并且例如使用联立方程式来提高测量对象成分的浓度的测量精度，优选的是，所述特征信号具有多个，多个所述特征信号中的至少两个是处于相互正交关系的信号。为了进一步提高测量精度，优选的是，与所述试样光的测量分开进行参考光的测量，使用作为参考光的强度关联信号与多个所述特征信号的相关值的参考相关值，对作为所述试样光的强度关联信号与多个所述特征信号的相关值的试样相关值和所述单独相关值的值进行修正。在此，作为参考光，不仅能够利用与从光源射出的调制光等价的光，还能够将透射不包含测量对象成分的腔室或零点气体流动的腔室、或者加入了已知浓度的气体的腔室的光用作参考光。此外，能够将在进入腔室之前由分束器等使所述调制光的一部分分离的光用作参考光。在此，可以考虑在与所述试样光同时、所述试样光的测量的前后或任意的时机测量所述参考光。此外，可以将对所述试样光与所述参考光的比进行了对数化的吸光度信号用作所述强度关联信号来代替通过所述参考相关值对所述试样相关值或单独相关值进行修正。本专利技术的分析装置能够应用于气体等的分析。具体地说，可以列举的是，所述光源是射出以包含所述测量对象成分的光吸收光谱的峰值的波长范围对波长进行了调制的调制光的半导体激光器，所述分析装置还包括腔室，所述试样气体被导入所述腔室，从所述半导体激光器射出的调制光向所述腔室照射，并且在透射所述腔室的试样光的光路上配置有所述光检测器。此外，本专利技术还提供一种存储介质，应用于分析装置，所述分析装置具备：光源，射出相对于中心波长以规定调制频率调制波长的调制光，用于对包含在试样中的测量对象成分进行分析；以及光检测器，检测所述调制光透射所述试样的试样光的强度，所述存储介质的特征在于，使所述分析装置发挥作为相关值计算部和浓度计算部的功能，所述相关值计算部计算作为与所述试样光的强度关联的强度关联信号和规定的特征信号的相关值的试样相关值，所述浓度计算部使用由所述相关值计算部得到的试样相关值，计算所述测量对象成分的浓度。此外，本专利技术还提供一种分析方法，对包含在试样中的测量对象成分进行分析，所述分析方法的特征在于，射出相对于中心波长以规定调制频率调制波长的调制光，检测所述调制光透射所述试样的试样光的强度，计算作为与所述试样光的强度关联的强度关联信号和规定的特征信号的相关值的试样相关值，使用所述试样相关值计算所述测量对象成分的浓度。按照如上所述的本专利技术，在利用光吸收的分析装置中，不进行复杂的光谱运算处理，能够通过简单的运算对测量对象成分的浓度进行测量。附图说明图1是本专利技术一种实施方式的分析装置的整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分析装置，对包含在试样中的测量对象成分进行分析，/n所述分析装置的特征在于包括：/n光源，射出以规定调制频率对波长进行了调制的调制光；/n光检测器，检测所述调制光透射所述试样的试样光的强度；/n相关值计算部，计算作为与所述试样光的强度关联的强度关联信号与规定的特征信号的相关值的试样相关值；以及/n浓度计算部，使用由所述相关值计算部得到的所述试样相关值来计算所述测量对象成分的浓度。/n

【技术特征摘要】
20181226 JP 2018-2421831.一种分析装置，对包含在试样中的测量对象成分进行分析，
所述分析装置的特征在于包括：
光源，射出以规定调制频率对波长进行了调制的调制光；
光检测器，检测所述调制光透射所述试样的试样光的强度；
相关值计算部，计算作为与所述试样光的强度关联的强度关联信号与规定的特征信号的相关值的试样相关值；以及
浓度计算部，使用由所述相关值计算部得到的所述试样相关值来计算所述测量对象成分的浓度。


2.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，所述相关值计算部使用将所述测量对象成分的种类数和所述干涉成分的种类数相加后的数量以上的数量的特征信号来计算多个试样相关值。


3.根据权利要求1或2所述的分析装置，其特征在于，
还包括对数运算部，所述对数运算部对由所述光检测器得到的光强度信号实施对数运算，
所述相关值计算部将进行了所述对数运算的光强度信号用作所述强度关联信号。


4.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，所述强度关联信号是对所述试样光与成为基准的参考光的比进行了对数化的吸光度信号。


5.根据权利要求4所述的分析装置，其特征在于，所述相关值计算部利用作为所述参考光的强度关联信号与所述特征信号的相关值的参考相关值，对所述试样相关值进行修正。


6.根据权利要求4或5所述的分析装置，其特征在于，在与所述试样光同时、所述试样光的测量的前后或任意的时机测量所述参考光。


7.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，
所述特征信号具有多个，
多个所述特征信号中的至少两个是处于相互正交关系的信号。


8.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，
所述分析装置对包含一个或多个干涉成分的试样中的测量对象成分进行分析，
所述分析装置还包括存储单独相关值的存储部，所述单独相关值是根据所述测量对象成分和各干涉成分单独存在时各自的所述强度关联信号和多个所述特征信号而求出的所述测量对象成分和各干涉成分各自的每单位浓度的相关值，
所述浓度计算部基于由所述相关值计算部得到的多个试样相关值和多个所述单独相关值，计算所述测量对象成分的浓度。


9.根据权利要求5所述的分析装置，其特征在于，
所述分析装置对包含一个或多个干涉成分的试样中的测量对象成分进行分析，
所述分析装置还包括存储单独相关值的存储部，所述单独相...

【专利技术属性】
技术研发人员：涩谷享司，
申请(专利权)人：株式会社堀场制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP