浓度测定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供测定方法及装置，能在测定气体状物质浓度的同时测定固体粒子状物质浓度，并且能对于固体粒子状物质浓度中的黑烟、白烟、水蒸气等多种物质同时简单可靠地进行各自的浓度测定。对测定对象照射该测定对象中的气体状物质所固有的吸收波长的激光，根据检测出的光透射率和光吸收量检测测定对象中的气体状物质浓度和固体粒子状物质浓度，其中，预先设定各吸收波长的与相对于包含黑烟及白烟的多种固体粒子状物质的浓度的激光衰减量的关系，对于要测定的气体状物质分别照射多个吸收波长的激光，分别测定照射的多个吸收波长的激光的衰减量，且将该测定结果的衰减量和基于预先设定的关系计算出的衰减量进行对比，计算多种固体粒子状物质的浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在锅炉、垃圾焚烧炉、内燃机的燃烧室等密闭容器内产生的气体、或从 该密闭容器向外部排出的气体、或在排出的气体滞留的可能性高的场所的气体状物质浓度 及固体粒子状物质浓度的测定方法及测定装置。
技术介绍
目前，作为用于测定锅炉、垃圾焚烧炉、内燃机的燃烧室等密闭容器内产生的气体 的浓度的方法，开发有使用激光的技术。使用该激光的气体浓度测定技术中，利用每种气体 具有吸收特有波长的特性，在气体环境中照射特定波长的激光，通过对经过气体环境的激 光的光谱进行分析，掌握特定气体种类的浓度。另外，为了测定测定对象中悬浮的固体粒子状物质的浓度，采集一定量的气体，使 其通过圆筒滤纸等，测定通过前和通过后的圆筒滤纸的重量变化，根据采样气体量和滤纸 的重量变化量测定测定对象中的固体粒子状物质的浓度。这样，作为利用激光进行气体浓度的检测、固体粒子状物质的浓度检测的例子，已 知有专利文献1 (日本特开平10-185814号公报)，该专利文献1中公开有一种浓度测定装 置，对测定对象照射测定对象中的气体状物质所固有的吸收波长的激光，同时测定气体状 物质浓度和固体粒子状物质的浓度。其中，如图9所示，激光透射率的基础的衰减量Ap表 示固体粒子状物质的衰减量，峰状的衰减量(吸收量)Ag表示气体状物质的衰减量，从Ap 计算固体粒子状物质浓度，从Ag计算气体状物质浓度。另外，专利文献2(日本特许第3185310号公报)中公开了检测车辆行驶时排出的 烟气的烟气检测器。公开了由激光受光部接受使来自激光发光部的输出光在废气中扩散、 反射的光，基于在多个受光部的受光状态判定黑烟、白烟、水蒸气白烟、或两白烟的混合状 态的技术。但是，在上述专利文献1中，如上所述，公开了同时测定气体状物质浓度和固体粒 子状物质的浓度的浓度测定装置，但固体粒子状物质被作为一个值进行测量。即，虽然能 够一并掌握固体粒子状物质的整体浓度，但对于在固体粒子状物质中有黑烟、白烟、水蒸气 等，将它们分离并分别进行测量的技术没有公开。另外，在上述专利文献2的技术中，仅测量固体粒子状物质的黑烟、白烟、水蒸气 等，不能同时测定废气浓度、例如NH3 (氨)浓度、NOx(氮氧化物)浓度等特定的气体浓度。
技术实现思路
于是，本专利技术是鉴于这样的背景而创立的，其课题在于，提供测定方法及装置，能 够在测定气体状物质浓度的同时测定固体粒子状物质浓度，并且可以对固体粒子状物质浓 度中的黑烟、白烟、水蒸气等多个物质同时简单且可靠地进行各自的浓度测定。为解决所述课题，第一方面提供一种浓度测定方法，对测定对象照射该测定对象 中的气体状物质所固有的吸收波长的激光，根据检测出的光透射率和光吸收量检测测定对3象中的气体状物质浓度和固体粒子浓度，其特征在于，预先设定所述吸收波长的与相对于 包含黑烟及白烟的多种固体粒子状物质的浓度的激光衰减量的关系，相对于要测定的气体 状物质分别照射多个吸收波长的激光，分别测定照射的多个吸收波长的激光的衰减量，且 将该测定结果的衰减量、和基于所述预先设定的关系算出的衰减量进行对比，分别计算所 述多种固体粒子状物质的浓度。另外，第二方面提供用于实施第一方面的方法专利技术的装置专利技术，该第二方面提供 一种浓度测定装置，对测定对象照射该测定对象中的气体状物质所固有的吸收波长的激 光，根据检测出的光透射率和光吸收量检测测定对象中的气体状物质浓度和固体粒子状物 质浓度，其特征在于，分别设置多个相对于要测定的气体状物质照射吸收波长的激光的发 光单元、及接收来自该发光单元的激光的受光单元，并且具备激光衰减系数映射，预先设 定所述吸收波长的与相对于包含黑烟及白烟的多种固体粒子状物质的浓度的激光衰减量 的关系；和衰减量计算单元，其根据由所述受光单元接收的激光计算激光的衰减量；和固 体粒子浓度计算单元，其将该衰减量计算单元算出的衰减量和由所述激光衰减系数映射的 衰减系数计算出的衰减量进行对比，分别计算所述多种固体粒子的浓度。根据该第一及第二方面，对测定对象照射多个要测定的测定气体状物质的吸收波 长的激光，同时，预先求出所述各吸收波长的相对于包含黑烟及白烟的多种固体粒子状物 质的激光衰减系数，且设定成激光衰减系数映射。而且，分别测定相对于所照射的多个吸收 波长的激光的衰减量，将来自该测定结果的衰减量、和使用所述激光衰减系数映射的衰减 量进行对比，从而可计算黑烟、白烟等固体粒子状物质的浓度。具体而言，当例如为用于测定CO的气体浓度的吸收波长为λ 1的激光，例如为用 于测定NH3的气体浓度的吸收波长为λ 2的激光时，预先求出相对于波长λ 1的黑烟的衰 减系数a、和相对于白烟的衰减系数b，进而求相对于波长λ 2的黑烟的衰减系数C、和相对 于白烟的衰减系数d。另外，这些衰减系数被设定为具有图4、图5所示的特性关系的激光 衰减系数映射。而且，波长λ 1的激光衰减量A λ 1、和波长λ 2的激光衰减量A λ 2如下式(1)、⑵ 所示，可作为黑烟浓度(Nb)引发的衰减量、和白烟浓度(Nw)引发的衰减量之和表示。AAl = aNB+bNff(1)A λ 2 = cNB+dNff(2)而且，通过对Nb黑烟浓度、Nw白烟浓度求解式(1)、(2)的联立方程式，可计算各自 的浓度。另外，波长λ 1的激光衰减量Αλ 1、和波长λ 2的激光衰减量Αλ 2分别是基于来 自受光部的受光强度信号计算出的衰减量。S卩，根据该第一及第二专利技术，照射波长不同的多个激光，可以根据各波长的激光的 衰减量同时简单且可靠地计算该多个固体粒子状物质的浓度。另外，在第一方面中，优选的是，可以如下构成将激光除对测定对象照射以外，还 相对于要测定的封入了气体状物质的标准气体的参照单元进行照射，基于通过了该参照单 元的激光的强度信号和通过了所述测定对象的透射强度信号求出所述测定结果的衰减量。另外，在第二方面中，优选的是，可以为，所述衰减量计算单元将激光除对测定对 象照射以外，还相对于要测定的封入了气体状物质的标准气体的参照单元进行照射，基于 通过了该参照单元的激光的强度信号和通过了所述测定对象的透射强度信号计算所述吸4收波长的激光的衰减量。根据该构成，由于基于通过了封入有标准气体的参照单元的激光的强度信号、和 通过了测定对象的透射强度信号计算吸收波长的激光的衰减量，因此，可以进行对激光发 送强度的变动也不受影响的测量。另外，在第一方面中，优选的是，可以如下构成将激光除对测定对象照射以外，还 相对于要测定的封入了气体状物质的标准气体的参照单元进行照射，基于通过了该参照单 元的激光的接收信号将所述激光的波长锁定为封入到参照单元的气体的吸收波长。另外，在第二方面中，优选的是，可以为，将来自所述发光单元的激光除对测定对 象照射以外，还相对于要测定的封入了气体状物质的标准气体的参照单元进行照射，基于 通过了该参照单元的激光的接收信号将所述激光的波长锁定为封入到参照单元的气体的 吸收波长。根据该构成，通过对封入到参照单元的标准气体的吸收波长锁定激光的波长，消 除来自发光单元的激光的波长偏差，从而可以抑制波长偏差带来的测定精度的降低。另外，在第一方面中，优选的是，可以为，具备波长调制单元及解调单元，对所述要 测定的气体状物质照射多个吸收波长的激光，利用各吸收波长中的气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浓度测定方法，对测定对象照射该测定对象中的气体状物质所固有的吸收波长的激光，根据检测出的光透射率和光吸收量检测测定对象中的气体状物质浓度和固体粒子状物质浓度，其特征在于，预先设定所述吸收波长的与相对于包含黑烟及白烟的多种固体粒子状物质的浓度的激光衰减量的关系，相对于要测定的气体状物质分别照射多个吸收波长的激光，分别测定照射的多个吸收波长的激光的衰减量，且将该测定结果的衰减量、和基于所述预先设定的关系算出的衰减量进行对比，分别计算所述多种固体粒子状物质的浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：团野实，牟田研二，田浦昌纯，胜木将利，氏原裕子，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]