(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-05
(45)【発行日】2024-08-14
(54)【発明の名称】レーザガス分析計
(51)【国際特許分類】
G01N 21/39 20060101AFI20240806BHJP
G01N 21/61 20060101ALI20240806BHJP
【ＦＩ】
G01N21/39
G01N21/61
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2022062873
(22)【出願日】2022-04-05
(65)【公開番号】P2023153537
(43)【公開日】2023-10-18
【審査請求日】2023-04-18
(73)【特許権者】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002572
【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中村 元
【審査官】横尾 雅一
(56)【参考文献】
【文献】中国実用新案第２０２９９４６５４（ＣＮ，Ｕ）
【文献】米国特許出願公開第２００６／０１１９８５１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００７／０００７４４９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】実開昭６１－０３３１９２（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２１／００ － Ｇ０１Ｎ ２１／６１
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定対象のガスにレーザ光を照射する第１の照射手段と、前記測定対象のガスを通過した前記レーザ光を受光する受光手段と、
前記受光手段によって受光された前記レーザ光の光量に基づいて前記測定対象のガスに含まれる成分の濃度を算出する算出手段と、
前記測定対象のガスを通過することなく前記受光手段によって受光されるよう光を照射する第２の照射手段と、を備え、
前記第１の照射手段は、所定区間を空けてレーザ光を間欠的に照射し、前記第２の照射手段は、前記所定区間の所定のタイミングで光を照射し、
前記所定区間は、前記受光手段の出力が静定するのを待つ静定待ち区間と、暗電流を計測するための暗電流計測区間とを含み、
前記第２の照射手段は、前記静定待ち区間に光を照射する
ことを特徴とするレーザガス分析計。
【請求項2】
測定対象のガスにレーザ光を照射する第１の照射手段と、前記測定対象のガスを通過した前記レーザ光を受光する受光手段と、
前記受光手段によって受光された前記レーザ光の光量に基づいて前記測定対象のガスに含まれる成分の濃度を算出する算出手段と、
前記測定対象のガスを通過することなく前記受光手段によって受光されるよう光を照射する第２の照射手段と、
前記第１の照射手段によって照射されるレーザ光、及び前記第２の照射手段によって照射される光の両方を受光する前記受光手段の出力に基づいて、前記受光手段の故障の有無を判定する演算手段と、
を備えることを特徴とするレーザガス分析計。
【請求項3】
測定対象のガスにレーザ光を照射する第１の照射手段と、前記測定対象のガスを通過した前記レーザ光を受光する受光手段と、
前記受光手段によって受光された前記レーザ光の光量に基づいて前記測定対象のガスに含まれる成分の濃度を算出する算出手段と、
前記測定対象のガスを通過することなく前記受光手段によって受光されるよう光を照射する第２の照射手段と、を備え、
前記第１の照射手段は、所定区間を空けてレーザ光を間欠的に照射し、前記第２の照射手段は、前記所定区間の所定のタイミングで光の照射を停止し、その他の区間では光を常時照射する
ことを特徴とするレーザガス分析計。
【請求項4】
前記第２の照射手段は、光量及び波長の少なくとも一つを変化させて光を照射することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザガス分析計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザガス分析計に関する。
【背景技術】
【0002】
レーザガス分析計は、測定対象のガスに特定の波長帯のレーザ光を照射し、測定対象のガスを通過したレーザ光の光量を測定し、特定の波長帯のレーザ光の減衰量を算出することによって、測定対象のガスに含まれる成分の濃度を算出する（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００８－１３４０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、レーザガス分析計には、レーザ光を照射しているにも関わらずレーザ光の受光部がレーザ光に対して出力しない場合に、受光部の故障と判定するものがある。しかしながら、特許文献１に記載のレーザガス分析計では、測定対象のガスに粉塵などのレーザ光の光路を遮る障害物が一定以上存在する場合にも、受光素子の出力がなくなり又は極端に小さくなり、受光素子の故障と判定してしまう可能性がある。このように、特許文献１のレーザガス分析計の構成では、受光素子の故障を正確に判定することができなかった。
【0005】
そこで、本発明は、受光部の故障を正確に判定することが可能なレーザガス分析計を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のレーザガス分析計は、測定対象のガスにレーザ光を照射する第１の照射手段と、測定対象のガスを通過したレーザ光を受光する受光手段と、受光手段によって受光されたレーザ光の光量に基づいて測定対象のガスに含まれる成分の濃度を算出する算出手段と、測定対象のガスを通過することなく受光手段によって受光されるよう光を照射する第２の照射手段と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、受光部の故障を正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施例１のレーザガス分析計のブロック図である。
【図2】実施例１のレーザダイオード及びＬＥＤの発光タイミングを示した図である。
【図3A】実施例１の受光部によって検出された受光信号波形を示した図である。
【図3B】実施例１の受光部によって検出された受光信号波形を示した図である。
【図3C】実施例１の受光部によって検出された受光信号波形を示した図である。
【図3D】実施例１の受光部によって検出された受光信号波形を示した図である。
【図4】実施例２のレーザダイオード及びＬＥＤの発光タイミングを示した図である。
【図5】実施例３のレーザガス分析計のブロック図である。
【図6】比較例のレーザガス分析計のブロック図である。
【図7】比較例のレーザダイオードの発光タイミングを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明を実施するための形態に係るレーザガス分析計について図面を用いて説明する。
【0010】
＜実施例１＞
図１は、実施例１のレーザガス分析計のブロック図である。図１を参照して、実施例１のレーザガス分析計について説明する。レーザガス分析計１は、ＴＤＬＡＳ（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy：波長可変ダイオードレーザ吸収分光）式レーザガス分析計である。レーザガス分析計１は、測定対象のガスに特定の波長帯のレーザ光を照射し、測定対象のガスを通過したレーザ光の光量を測定し、特定の波長の減衰量に基づいて測定対象のガスに含まれる成分の濃度を算出する。レーザガス分析計１は、特定の波長帯のレーザ光を照射する発光部１０と、測定対象のガスが供給される被測定部２０と、測定対象のガスを通過したレーザ光を受光する受光部３０と、測定対象のガスに含まれる成分の濃度を算出する演算部４０と、を備える。なお、レーザガス分析計１は、被測定部２０を備えてなくてもよい。例えば、レーザガス分析計１を使用するユーザの測定対象のガスが供給される設備に対して発光部１０や受光部３０を取り付けて使用する場合には、レーザガス分析計１は被測定部２０を備えなくても構わない。また、演算部４０は、レーザガス分析計１に内蔵されるコンピュータシステムであってもよいし、レーザガス分析計１と通信可能なコンピュータシステム（例えば、クラウドサーバ）であってもよい。
図１は、実施例１のレーザガス分析計のブロック図である。図１を参照して、実施例１のレーザガス分析計について説明する。レーザガス分析計１は、ＴＤＬＡＳ（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy：波長可変ダイオードレーザ吸収分光）式レーザガス分析計である。レーザガス分析計１は、測定対象のガスに特定の波長帯のレーザ光を照射し、測定対象のガスを通過したレーザ光の光量を測定し、特定の波長の減衰量に基づいて測定対象のガスに含まれる成分の濃度を算出する。レーザガス分析計１は、特定の波長帯のレーザ光を照射する発光部１０と、測定対象のガスが供給される被測定部２０と、測定対象のガスを通過したレーザ光を受光する受光部３０と、測定対象のガスに含まれる成分の濃度を算出する演算部４０と、を備える。なお、レーザガス分析計１は、被測定部２０を備えてなくてもよい。例えば、レーザガス分析計１を使用するユーザの測定対象のガスが供給される設備に対して発光部１０や受光部３０を取り付けて使用する場合には、レーザガス分析計１は被測定部２０を備えなくても構わない。また、演算部４０は、レーザガス分析計１に内蔵されるコンピュータシステムであってもよいし、レーザガス分析計１と通信可能なコンピュータシステム（例えば、クラウドサーバ）であってもよい。
【0011】
（発光部１０）
発光部１０は、出力コントローラ１１と、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）１２と、電圧電流変換回路１３と、レーザダイオード１４と、を有する。出力コントローラ１１は、後述する受光部３０の入力コントローラ３４からの同期信号に従って、レーザ駆動電流のパターンを生成し、出力する。ＤＡＣ１２は、出力コントローラ１１が出力したレーザ駆動電流のパターン（デジタル信号）をアナログ信号に変換し、出力する。電圧電流変換回路１３は、ＤＡＣ１２が出力したアナログ信号に従って、レーザ駆動電流を出力する。レーザダイオード１４は、電圧電流変換回路１３から出力されたレーザ駆動電流に従って、特定の波長帯のレーザ光を照射する。レーザダイオード１４は、測定対象のガスにレーザ光を照射する第１の照射手段である。レーザダイオード１４から照射されたレーザ光は、被測定部２０に供給される測定対象のガスを通過して、受光部３０のフォトダイオード３１で受光される。
発光部１０は、出力コントローラ１１と、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）１２と、電圧電流変換回路１３と、レーザダイオード１４と、を有する。出力コントローラ１１は、後述する受光部３０の入力コントローラ３４からの同期信号に従って、レーザ駆動電流のパターンを生成し、出力する。ＤＡＣ１２は、出力コントローラ１１が出力したレーザ駆動電流のパターン（デジタル信号）をアナログ信号に変換し、出力する。電圧電流変換回路１３は、ＤＡＣ１２が出力したアナログ信号に従って、レーザ駆動電流を出力する。レーザダイオード１４は、電圧電流変換回路１３から出力されたレーザ駆動電流に従って、特定の波長帯のレーザ光を照射する。レーザダイオード１４は、測定対象のガスにレーザ光を照射する第１の照射手段である。レーザダイオード１４から照射されたレーザ光は、被測定部２０に供給される測定対象のガスを通過して、受光部３０のフォトダイオード３１で受光される。
【0012】
（被測定部２０）
被測定部２０は、測定対象のガスを供給する。測定対象のガスは、例えば燃料排ガスやプロセスガスである。レーザガス分析計１は、測定対象のガスに含まれるＯ２、ＣＯ、ＣＨ４、ＣＯ２及びＮＨ３などの成分の濃度を算出することが可能である。
被測定部２０は、測定対象のガスを供給する。測定対象のガスは、例えば燃料排ガスやプロセスガスである。レーザガス分析計１は、測定対象のガスに含まれるＯ２、ＣＯ、ＣＨ４、ＣＯ２及びＮＨ３などの成分の濃度を算出することが可能である。
【0013】
（受光部３０）
受光部３０は、フォトダイオード３１と、フィルタ／アンプ回路３２と、ＡＤＣ（Analog Digital Converter）３３と、入力コントローラ３４と、メモリ３５と、ＬＥＤ３６と、を有する。フォトダイオード３１は、レーザダイオード１４から照射され、被測定部２０に供給される測定対象のガスを通過したレーザ光を受光し、受光したレーザ光の光量に対応するアナログ信号を出力する。フォトダイオード３１は、測定対象のガスを通過したレーザ光を受光する受光手段である。フォトダイオード３１は、被測定部２０を挟んで発光部１０のレーザダイオード１４と対向するように配置される。フィルタ／アンプ回路３２は、受信したアナログ信号に含まれる所定周波数成分をフィルタし、増幅する。ＡＤＣ３３は、フィルタ／アンプ回路３２から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換して、出力する。入力コントローラ３４は、ＡＤＣ３３から受信したデジタル信号に対して積算処理などの一次演算処理を施し、メモリ３５に格納する。メモリ３５に格納されたデジタル信号は、測定対象のガスを通過したレーザ光の受光量の波形を示す。以下適宜、メモリ３５に格納されたデジタル信号を受光信号波形と呼ぶ。
受光部３０は、フォトダイオード３１と、フィルタ／アンプ回路３２と、ＡＤＣ（Analog Digital Converter）３３と、入力コントローラ３４と、メモリ３５と、ＬＥＤ３６と、を有する。フォトダイオード３１は、レーザダイオード１４から照射され、被測定部２０に供給される測定対象のガスを通過したレーザ光を受光し、受光したレーザ光の光量に対応するアナログ信号を出力する。フォトダイオード３１は、測定対象のガスを通過したレーザ光を受光する受光手段である。フォトダイオード３１は、被測定部２０を挟んで発光部１０のレーザダイオード１４と対向するように配置される。フィルタ／アンプ回路３２は、受信したアナログ信号に含まれる所定周波数成分をフィルタし、増幅する。ＡＤＣ３３は、フィルタ／アンプ回路３２から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換して、出力する。入力コントローラ３４は、ＡＤＣ３３から受信したデジタル信号に対して積算処理などの一次演算処理を施し、メモリ３５に格納する。メモリ３５に格納されたデジタル信号は、測定対象のガスを通過したレーザ光の受光量の波形を示す。以下適宜、メモリ３５に格納されたデジタル信号を受光信号波形と呼ぶ。
【0014】
ＬＥＤ３６は、被測定部２０よりフォトダイオード３１側に配置される。ＬＥＤ３６は、測定対象のガスを通過することなくフォトダイオード３１によって受光されるよう光を照射する第２の照射手段である。ＬＥＤ３６から照射された光は、測定対象のガスを通過することなくフォトダイオード３１によって受光される。したがって、ＬＥＤ３６から照射された光は、測定対象のガスに粉塵などの障害物があったとしても、これらの障害物の影響を受けることなく、フォトダイオード３１によって受光される。ＬＥＤ３６の発光タイミングは、入力コントローラ３４によって制御される。
【0015】
演算部４０は、メモリ３５に格納された受光信号波形を読み出し、測定対象のガスに含まれる成分の濃度を算出する。演算部４０は、フォトダイオード３１によって受光されたレーザ光の光量に基づいて測定対象のガスに含まれる成分の濃度を算出する算出手段である。演算部４０は、コンピュータであって、プロセッサ(例えばＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＦＰＧＡ(field-programmable gate array)、又はＤＳＰ（Digital signal processor））、メモリ（例えばRAM(Random Access Memory)）、補助記憶部（例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive））、外部機器への情報出力手段（例えば電流出力、接点出力、又はEthernet通信）及び表示部などを有する。プロセッサは、例えば、濃度を算出するためのプログラムを補助記憶部から読み出して、メモリに展開して実行する。表示部は、例えば、算出した濃度を表示し、情報出力手段は、例えば、算出した濃度を外部機器へ出力する。また、プロセッサは、例えば、受光部３０の故障の有無を判定するためのプログラムを補助記憶部から読み出して、メモリに展開して実行する。
【0016】
図２は、実施例１のレーザダイオード及びＬＥＤの発光タイミングを示した図である。図２に示すように、区間（ａ）はレーザ光が無発光の区間であり、区間（ｄ）はレーザ光が発光する区間である。レーザダイオード１４は、所定区間（区間（ａ））を空けてレーザ光を間欠的に照射する。区間（ａ）は、例えば約０．１ｍｓである。区間（ｄ）は測定対象ガスにより異なり、例えば約１ｍｓ～３ｍｓの範囲である。区間（ａ）の前半（ｂ）はフォトダイオード３１の出力が静定するのを待つ静定待ち区間であり、後半（ｃ）は暗電流を計測するための暗電流計測区間である。すなわち、前半（ｂ）は演算部４０による演算に使用されない区間である。後半（ｃ）は演算部４０による演算の基準値を算出するために使用される区間である。静定待ち区間は、予め決められた時間であってもよいし、フォトダイオード３１の出力が閾値以下で所定時間経過したと判定するまでの時間であってもよい。暗電流計測区間は、予め決められた時間である。
【0017】
ＬＥＤ３６は、前半（ｂ）の受光信号の静定待ち区間で発光する。演算部４０は、前半（ｂ）における受光信号波形にＬＥＤ３６の発光によるスパイク信号の有無を常時観察することによって、受光部３０の健全性を確認する。
【0018】
図３Ａ～図３Ｄは、実施例１の受光信号波形を示した図である。
受光信号波形は、以下の４パターンに分けられる。
パターンＡ：レーザダイオード１４が照射したレーザ光に対応する信号、及びＬＥＤ３６から照射された光に対応するスパイク信号の両方を含むパターン（図３Ａ参照）
パターンＢ：レーザダイオード１４が照射したレーザ光に対応する信号がなく、ＬＥＤ３６から照射された光に対応するスパイク信号を含むパターン（図３Ｂ参照）
パターンＣ：レーザダイオード１４が照射したレーザ光に対応する信号を含むが、ＬＥＤ３６から照射された光に対応するスパイク信号がないパターン（図３Ｃ参照）
パターンＤ：レーザダイオード１４が照射したレーザ光に対応する信号、及びＬＥＤ３６から照射された光に対応するスパイク信号の両方がないパターン（図３Ｄ参照）
受光信号波形は、以下の４パターンに分けられる。
パターンＡ：レーザダイオード１４が照射したレーザ光に対応する信号、及びＬＥＤ３６から照射された光に対応するスパイク信号の両方を含むパターン（図３Ａ参照）
パターンＢ：レーザダイオード１４が照射したレーザ光に対応する信号がなく、ＬＥＤ３６から照射された光に対応するスパイク信号を含むパターン（図３Ｂ参照）
パターンＣ：レーザダイオード１４が照射したレーザ光に対応する信号を含むが、ＬＥＤ３６から照射された光に対応するスパイク信号がないパターン（図３Ｃ参照）
パターンＤ：レーザダイオード１４が照射したレーザ光に対応する信号、及びＬＥＤ３６から照射された光に対応するスパイク信号の両方がないパターン（図３Ｄ参照）
【0019】
演算部４０は、レーザダイオード１４によって照射されるレーザ光、及びＬＥＤ３６によって照射される光の両方を受光するフォトダイオード３１の出力に基づいて、フォトダイオード３１の故障の有無を判定する演算手段である。演算部４０は、図３Ａに示したパターンＡの受光信号波形を確認した場合、発光部１０及び受光部３０の両方が正常であると判定する。また、演算部４０は、図３Ｂに示したパターンＢの受光信号波形を確認した場合、発光部１０及び受光部３０の両方が正常であると判定する。この場合、レーザダイオード１４が照射したレーザ光に対応する信号を確認できないが、測定対象のガスにレーザ光の光路を遮る障害物が一定以上存在することが考えられる。また、演算部４０は、図３Ｃに示したパターンＣの受光信号波形を確認した場合、発光部１０は正常だが、受光部３０のＬＥＤ３６が異常であると判定する。また、演算部４０は、図３Ｄに示したパターンＤの受光信号波形を確認した場合、発光部１０は正常だが、受光部３０のフォトダイオード３１、フィルタ/アンプ回路３２及びＡＤＣ３３の少なくとも一つが異常であると判定する。なお、各判定結果は、演算部４０の表示部に表示可能である。また、各判定結果は、情報出力手段を介して外部機器へ伝達可能である。
【0020】
（実施例１の効果）
ＬＥＤ３６から照射された光は、測定対象のガスを通過することなくフォトダイオード３１によって受光される。これにより、測定対象のガスの影響を受けることなく、フォトダイオード３１は、ＬＥＤ３６から照射された光を受光することができる。その結果、測定対象のガス中に一定以上の障害物があったとしても、受光部３０の健全性が確認可能となる。その結果、故障検出の信頼性が高まり、故障検出率の向上につながる。さらには、故障検出率は、機能安全的に重要な指標であるから機能安全規格上も有益である。
ＬＥＤ３６から照射された光は、測定対象のガスを通過することなくフォトダイオード３１によって受光される。これにより、測定対象のガスの影響を受けることなく、フォトダイオード３１は、ＬＥＤ３６から照射された光を受光することができる。その結果、測定対象のガス中に一定以上の障害物があったとしても、受光部３０の健全性が確認可能となる。その結果、故障検出の信頼性が高まり、故障検出率の向上につながる。さらには、故障検出率は、機能安全的に重要な指標であるから機能安全規格上も有益である。
【0021】
入力コントローラ３４は、ＬＥＤ３６を静定待ち区間（図２の前半（ｂ））の所定のタイミングで発光させる。これにより、レーザガス分析計１における通常の動作中の演算に使用されない区間を利用して、受光部３０の故障を判定することができる。つまり、実施例１では、レーザガス分析計１の通常の動作を停止することなく、受光部３０の故障を判定することができる。
【0022】
＜実施例２＞
図４は、実施例２のレーザダイオード及びＬＥＤの発光タイミングを示した図である。実施例１と実施例２とでは、ＬＥＤ３６の発光タイミングが反転している。実施例１では、受光信号の静定待ち区間（ｂ）の所定のタイミングでＬＥＤ３６は光を照射する。実施例２では、受光信号の静定待ち区間（ｂ）の所定のタイミングでＬＥＤ３６が消灯する。実施例２では、所定のタイミング以外の区間ではＬＥＤ３６は光を常時照射する。演算部４０は、前半（ｂ）において、受光信号波形にＬＥＤ３６の消灯による負のスパイク信号があるか否かを常時観察し、受光部３０の健全性を確認する。
図４は、実施例２のレーザダイオード及びＬＥＤの発光タイミングを示した図である。実施例１と実施例２とでは、ＬＥＤ３６の発光タイミングが反転している。実施例１では、受光信号の静定待ち区間（ｂ）の所定のタイミングでＬＥＤ３６は光を照射する。実施例２では、受光信号の静定待ち区間（ｂ）の所定のタイミングでＬＥＤ３６が消灯する。実施例２では、所定のタイミング以外の区間ではＬＥＤ３６は光を常時照射する。演算部４０は、前半（ｂ）において、受光信号波形にＬＥＤ３６の消灯による負のスパイク信号があるか否かを常時観察し、受光部３０の健全性を確認する。
【0023】
（実施例２の効果）
ＬＥＤ３６を所定のタイミング以外の区間で常時発光させることによってフォトダイオード３１の受光量にＬＥＤ３６の発光によるオフセット光量が加わる。ＬＥＤ３６から照射される光の光量を調整することによって、フォトダイオード３１は、フォトダイオード３１の入力に対する出力の精度が高いレンジでレーザ光を受光し、出力することが可能となる。その結果、フォトダイオード３１は、受光したレーザ光に対して精度の高い値を出力することができる。その他の効果は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
ＬＥＤ３６を所定のタイミング以外の区間で常時発光させることによってフォトダイオード３１の受光量にＬＥＤ３６の発光によるオフセット光量が加わる。ＬＥＤ３６から照射される光の光量を調整することによって、フォトダイオード３１は、フォトダイオード３１の入力に対する出力の精度が高いレンジでレーザ光を受光し、出力することが可能となる。その結果、フォトダイオード３１は、受光したレーザ光に対して精度の高い値を出力することができる。その他の効果は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
【0024】
＜実施例３＞
図５は、実施例３のレーザガス分析計のブロック図である。図５を参照して、実施例３のレーザガス分析計５について説明する。実施例３のレーザガス分析計５は、実施例１のレーザガス分析計１と同様に、発光部１０と、被測定部２０と、受光部３０と、演算部４０と、を備える。レーザガス分析計５の被測定部２０は、測定対象のガスを取り込むプローブである。また、レーザガス分析計５は、レーザ光を反射する反射部５０を備える。レーザダイオード１４から照射されたレーザ光は、被測定部２０に供給されるガスを通過して、反射部５０で反射する。反射したレーザ光は、フォトダイオード３１によって受光される。実施例３の発光部１０及び受光部は、被測定部２０に対して同じ側に配置される。
図５は、実施例３のレーザガス分析計のブロック図である。図５を参照して、実施例３のレーザガス分析計５について説明する。実施例３のレーザガス分析計５は、実施例１のレーザガス分析計１と同様に、発光部１０と、被測定部２０と、受光部３０と、演算部４０と、を備える。レーザガス分析計５の被測定部２０は、測定対象のガスを取り込むプローブである。また、レーザガス分析計５は、レーザ光を反射する反射部５０を備える。レーザダイオード１４から照射されたレーザ光は、被測定部２０に供給されるガスを通過して、反射部５０で反射する。反射したレーザ光は、フォトダイオード３１によって受光される。実施例３の発光部１０及び受光部は、被測定部２０に対して同じ側に配置される。
【0025】
（実施例３の効果）
プローブタイプの被測定部２０を有するレーザガス分析計５において、実施例１と同様の効果を得ることができる。
プローブタイプの被測定部２０を有するレーザガス分析計５において、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【0026】
以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【0027】
例えば、実施例１～３のＬＥＤ３６は、１つであったが、２つ以上であってもよい。
【0028】
また、実施例１～３のＬＥＤ３６は、レーザダイオードなど他の発光体であってもよいし、発光体から照射される光の光量や波長を変化可能であってもよい。発光体から照射される光の光量や波長を変化させて、フォトダイオード３１によって検出される光量の変化を評価することによって、フォトダイオード３１の健全性や性能を評価することが可能となる。上記した波長の変化は、複数の発光体の点灯及び消灯の組み合わせで実現してもよい。
【0029】
また、実施例１～３のレーザガス分析計がAuto Gain機能を有する場合、ＬＥＤ３６によるパルス信号にAuto Gain機能が働かないようにするのが好ましい。
【0030】
また、実施例２のようにＬＥＤ３６を常時点灯とした場合、ＡＣカプリングを利用するのが好ましい。
【0031】
また、実施例１～３では、静定待ち区間を利用して受光部３０の故障を判定したが、例えば、レーザガス分析計に故障診断モードを用意し、当該故障診断モードにおいてフォトダイオード３１及びＬＥＤ３６を発光させればよい。
【0032】
【0033】
発光部１１０において、出力コントローラ１１１は、受光部１３０の入力コントローラ１３４からの同期信号を受けてレーザ駆動電流のパターンを生成する。このパターンは、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）１１２及び電圧電流変換回路１１３を介して、レーザダイオード１１４に駆動電流として供給される。これにより、レーザダイオード１１４がレーザ光を照射する。レーザ光は、測定対象のガスを通過した後、受光部１３０のフォトダイオード１３１により検出される。フォトダイオード１３１の出力は、フィルタ／アンプ回路１３２及びＡＤＣ（Analog Digital Converter）１３３を介して、入力コントローラ１３４に入力される。入力コントローラ１３４は、フォトダイオード１３１の出力をメモリ１３５に逐次格納する。演算部１４０は、メモリ１３５に格納されたフォトダイオード１３１の出力を読み出し、濃度値を算出する。
【0034】
図７は、比較例のレーザガス分析計によって検出された受光信号波形を示した図である。図７を参照して、レーザ光の発光タイミングを説明する。図７の区間（ａ）はレーザ光が無発光の区間であり、区間（ｄ）はレーザ光が発光する区間である。レーザ光の発光及び無発光が交互に繰り返される。
【0035】
次に、レーザガス分析計１００における受光部１３０のフォトダイオード１３１、フィルタ／アンプ回路１３２及びＡＤＣ１３３の比較例の故障診断の方法について説明する。フォトダイオード１３１、フィルタ／アンプ回路１３２及びＡＤＣ１３３のいずれかが故障した場合、ＡＤＣ１３３の出力値がある一定値に張り付く可能性が高い。そのため、比較例のレーザガス分析計１００において、ＡＤＣ１３３の出力の変動が一定範囲の場合は、受光部１３０（フォトダイオード１３１、フィルタ／アンプ回路１３２及びＡＤＣ１３３のいずれか）の故障と判定する。
【0036】
しかしながら、フォトダイオード１３１、フィルタ／アンプ回路１３２及びＡＤＣ１３３のいずれかが故障した場合だけでなく、測定対象のガスに粉塵などのレーザ光の光路を遮る障害物が一定以上存在する場合にも、ＡＤＣ１３３の出力の変動が一定範囲となり得る。したがって、比較例の故障診断の方法では、測定対象のガスに粉塵などのレーザ光の光路を遮る障害物が一定以上存在する場合にも受光部１３０の故障と判定してしまうため、受光部１３０の故障を正確に判定することができなかった。
【符号の説明】
【0037】
１：レーザガス分析計、 １０：発光部、 １１：出力コントローラ、 １２：ＤＡＣ、 １３：電圧電流変換回路、 １４：レーザダイオード、 ２０：被測定部、 ３０：受光部、 ３１：フォトダイオード、 ３２：フィルタ／アンプ回路、 ３３：ＡＤＣ、 ３４：入力コントローラ、 ３５：メモリ、 ３６：ＬＥＤ、 ４０：演算部、 ５０：反射部
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】