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GAS ANALYSIS DEVICE USING LASER BEAM AND GAS ANALYSIS METHOD meetings

Foreign code F180009329
File No. S2016-0288-C0
Posted date Jan 24, 2018
Country WIPO
International application number 2016JP087949
International publication number WO 2017119283
Date of international filing Dec 20, 2016
Date of international publication Jul 13, 2017
Priority data
  • P2016-000897 (Jan 6, 2016) JP
Title GAS ANALYSIS DEVICE USING LASER BEAM AND GAS ANALYSIS METHOD meetings
Abstract This gas analysis device is provided with: a laser source which outputs a laser beam; an irradiation unit which irradiates, from multiple directions, a laser beam from the laser source onto a measurement region that contains the gas to be measured; multiple light receivers which receive the laser beam transmitted through the measurement region and output an electric signal corresponding to the intensity of the received laser beam; and an analysis device which, on the basis of the electric signals outputted from the light receivers, analyzes the physical state of the gas to be measured. The analysis device configures a function (for example, a two-dimensional polynomial f(X,Y)) that indicates the physical state (concentration, temperature, etc.) of the gas to be measured at least in the measurement region, and measures the physical state of the gas to be measured by using measurement values obtained from the electric signals outputted from the light receivers to determine the coefficients (ak-i,i) of the terms included in the function.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
In recent years, global warming, the depletion of fossil fuel, from the viewpoint of preventing environmental pollution and the like, and in various fields of global environmental conservation concerns effective utilization of energy and, therefore a variety of researches have been made.
A technique in such an environment, such as a burner combustion phenomenon in an engine or combustion of the structure, the transient behavior may be important to elucidate a detail of the present invention. In recent years, in the combustion gas temperature and concentration distribution of a time series with high response as a means for measuring, by utilizing the semiconductor laser absorption measurement technology has been developed.
Is generally specific to the species absorption wavelength of gas molecules by the property to absorb infrared radiation and the absorption amount of temperature, using a concentration-dependent measurement method. The incident light is uniform absorption medium of the optical path length (target gas) passing through the, the intensity of incident light (Iλ 0) of the transmission light (Iλ) the ratio of the intensities (Iλ /Iλ 0) can be determined by finding, the target gas concentration and temperature can be measured.
Using the semiconductor laser absorption method utilizing the nature of the gas to be measured (concentration and temperature) as a technique for detecting Patent Document 1 is known a technique as disclosed.
Scope of claims (In Japanese)[請求項1]
二次元または三次元領域における計測対象ガスの物理的状態を分析する装置であって、
レーザ光を出力するレーザ光源と、
前記レーザ光源を制御するレーザ制御部と、
前記レーザ光源からのレーザ光を複数の光路に分岐する分波器と、
分岐されたレーザ光を複数の方向から、計測対象ガスが含まれる計測領域に照射させる照射部と、
前記計測領域を透過したレーザ光を受光し、受光したレーザ光の強度に応じた電気信号を出力する複数の受光器と、
各受光器から出力された電気信号に基づき、計測対象ガスの物理的状態を解析する解析装置と、を備え、
前記解析装置は、
少なくとも前記計測領域において前記計測対象ガスの物理的状態を示す関数を設定し、
前記受光器から出力された電気信号から得られる計測値を用いて、前記関数に含まれる各項の係数を決定することにより、前記計測対象ガスの物理的状態を計測する、
ガス分析装置。
[請求項2]
前記関数は、二次元または三次元多項式で表される、請求項1記載のガス分析装置。
[請求項3]
前記関数は、前記計測対象ガスの濃度分布を示す関数及び温度分布を示す関数を含む、請求項1または2記載のガス分析装置。
[請求項4]
前記解析装置は、
前記関数として、前記計測対象ガスの濃度分布を示す第1の多項式と、前記計測対象ガスの温度分布を示す第2の多項式とを設定し、
前記第1及び第2の多項式を用いて前記計測対象ガスの吸光度の計算値を求め、
前記受光器から出力された電気信号に基づき前記計測対象ガスの吸光度の測定値を求め、
前記吸光度の計算値と測定値の誤差に基づき、各多項式に含まれる各項の係数を決定することにより、前記計測対象ガスの濃度分布および温度分布を求める、
請求項3記載のガス分析装置。
[請求項5]
前記解析装置は、前記計測領域と前記計測領域の外側の所定領域とを含めた領域を解析対象領域に設定し、前記外側の所定領域において制約を設定する、
請求項1記載のガス分析装置。
[請求項6]
前記制約として、前記外側の所定領域において前記関数の値の上限値が設定される、または、前記外側の所定領域における前記関数の値が固定値に設定される、
請求項4記載のガス分析装置。
[請求項7]
前記解析装置は、前記計測領域を複数の領域に分割して管理し、分割した各領域において異なる関数を適用する、請求項1記載のガス分析装置。
[請求項8]
前記解析装置は前記計測対象ガスの物理的状態の計測結果に基づき二次元画像を生成する、請求項1ないし7のいずれかに記載のガス分析装置。
[請求項9]
二次元または三次元領域における計測対象ガスの物理的状態を分析する方法であって、
レーザ光を複数の方向から、計測対象ガスが含まれる計測領域に照射するステップと、
前記計測領域を透過したレーザ光を受光するステップと、
受光したレーザ光の情報に基づき、計測対象ガスの物理的状態を解析するステップと、を含み、
前記解析するステップは、
少なくとも前記計測領域において前記計測対象ガスの物理的状態を示す関数を設定し、
前記受光したレーザ光の情報から得られる計測値を用いて、前記関数に含まれる各項の係数を決定する、
ガス分析方法。
[請求項10]
前記解析するステップは、
前記関数として、前記計測対象ガスの濃度分布を示す第1の多項式と、前記計測対象ガスの温度分布を示す第2の多項式とを設定し、
前記第1及び第2の多項式を用いて前記計測対象ガスの吸光度の計算値を求め、
前記受光したレーザ光の情報に基づき前記計測対象ガスの吸光度の測定値を求め、
前記吸光度の計算値と測定値の誤差に基づき、各多項式に含まれる各項の係数を決定することにより、前記計測対象ガスの濃度分布および温度分布を求める、
請求項9記載のガス分析方法。
[請求項11]
前記関数は二次元または三次元多項式で表される、請求項9または10記載のガス分析方法。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • TOKUSHIMA UNIVERSITY
  • Inventor
  • DEGUCHI, Yoshihiro
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DJ DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JP KE KG KH KN KP KR KW KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG
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