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JP6630757B2 - Gas detector - Google Patents

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JP6630757B2 JP2018024582A JP2018024582A JP6630757B2 JP 6630757 B2 JP6630757 B2 JP 6630757B2 JP 2018024582 A JP2018024582 A JP 2018024582A JP 2018024582 A JP2018024582 A JP 2018024582A JP 6630757 B2 JP6630757 B2 JP 6630757B2
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安彦 浦辺
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Description

本発明は、ガス検知器に関する。   The present invention relates to a gas detector.

特許文献1には、メタン等ガス分子の赤外光吸収特性を利用したガス検知器が開示されている。当該ガス検知器では、検出光として周波数変調した赤外レーザ光を用い、被検出ガスを通過した検出光の乱反射光を受光素子で受け、当該受光素子が出力する出力信号から、変調周波数に等しい周波数の基本波信号と変調周波数の2倍に等しい周波数の2倍波信号を検出する。そして、基本波信号に対する2倍波信号の強さから被検出ガスの濃度を算出している。   Patent Literature 1 discloses a gas detector using infrared light absorption characteristics of gas molecules such as methane. The gas detector uses infrared laser light that has been frequency-modulated as detection light, receives the irregularly reflected light of the detection light that has passed through the gas to be detected by the light receiving element, and obtains an output signal equal to the modulation frequency from the output signal output by the light receiving element. A fundamental wave signal having a frequency and a second harmonic signal having a frequency equal to twice the modulation frequency are detected. Then, the concentration of the gas to be detected is calculated from the intensity of the second harmonic signal with respect to the fundamental signal.

特開2001−235420号公報JP 2001-235420 A

特許文献1に記載のガス検知器によれば、ガス発生源(漏洩源)から離れた場所においてガスの発生または漏洩を検出することが可能である。しかし、その検出可能な離間距離には限界があり、より長い距離で検出可能な、高感度ガス検知器の実現が望まれていた。また、たとえばドローン等にガス検知器を搭載し、上空からガスの発生または漏洩を検知しようとする場合、ドローンに搭載できる重量には限界があり、より軽く且つ高感度なガス検知器の実現が望まれていた。   According to the gas detector described in Patent Literature 1, it is possible to detect generation or leakage of gas at a location away from a gas generation source (leakage source). However, there is a limit to the detectable separation distance, and it has been desired to realize a high-sensitivity gas detector capable of detecting at a longer distance. Also, for example, when a gas detector is mounted on a drone or the like to detect the generation or leakage of gas from above, the weight that can be mounted on the drone is limited, and a lighter and more sensitive gas detector can be realized. Was desired.

本発明の目的は、検知可能な距離が長い高感度ガス検知器を提供することにある。また、本発明の目的は、軽量かつ高感度なガス検知器を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a highly sensitive gas detector having a long detectable distance. Another object of the present invention is to provide a lightweight and highly sensitive gas detector.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、検出光を放射する検出光源部と、前記検出光の物体からの反射光を収束させる光学系と、前記光学系が収束させた前記反射光を受光し、受光した光の強度に応じた信号を出力する受光部と、前記受光部が出力する前記信号に基づき被検出ガスの濃度を計算する濃度計算部と、を有するガス検知器であって、前記光学系が、複数の光学素子を含み、前記複数の光学素子のうち前記受光部の最も近くに位置する第1光学素子が、略平行な光を前記受光部に収束させる集光素子であるガス検知器を提供する。   In order to solve the above-described problems, in a first aspect of the present invention, a detection light source unit that emits detection light, an optical system that converges the detection light reflected from an object, and the optical system that converges A light receiving unit that receives the reflected light, and outputs a signal corresponding to the intensity of the received light, and a concentration calculating unit that calculates the concentration of the gas to be detected based on the signal output by the light receiving unit. A detector, wherein the optical system includes a plurality of optical elements, and a first optical element located closest to the light receiving unit among the plurality of optical elements focuses substantially parallel light on the light receiving unit. Provided is a gas detector which is a light condensing element for causing the gas detector to emit light.

前記光学系が、前記複数の光学素子の一つとして、前記受光部から最も遠くに位置する第2光学素子を有してもよく、この場合、前記第2光学素子が、前記第1光学素子より大きな開口を有し、かつ、前記光学系に入射する略平行な前記反射光を収束させる集光素子であり、前記複数の光学素子のうち前記第1光学素子および前記第2光学素子を除く単一または複数の光学素子が、前記第1光学素子と前記第2光学素子との間に位置し、前記第2光学素子が収束させた光を略平行な光に発散させる散光素子であってもよい。前記光学系に含まれる光学素子の少なくとも1つが、前記検出光の光路を遮る位置に配置され、前記検出光の光路を遮る位置に配置された光学素子には、前記検出光を通過させる検出光通過孔が形成されていてもよい。   The optical system may include, as one of the plurality of optical elements, a second optical element located farthest from the light receiving unit. In this case, the second optical element may include the first optical element. A condensing element having a larger aperture and converging the substantially parallel reflected light incident on the optical system, excluding the first optical element and the second optical element among the plurality of optical elements A single or a plurality of optical elements are located between the first optical element and the second optical element, and are light-scattering elements that diverge light converged by the second optical element into substantially parallel light, Is also good. At least one of the optical elements included in the optical system is disposed at a position that blocks an optical path of the detection light, and an optical element disposed at a position that blocks the optical path of the detection light includes a detection light that passes the detection light. A passage hole may be formed.

本発明の第2の態様においては、検出光を放射する検出光源部と、前記検出光の物体からの反射光を収束させる光学系と、前記光学系が収束させた前記反射光を受光し、受光した光の強度に応じた信号を出力する受光部と、前記受光部が出力する前記信号に基づき被検出ガスの濃度を計算する濃度計算部と、を有するガス検知器であって、前記光学系が、単一または複数の光学素子を含み、単一の前記光学素子により、または複数の前記光学素子の組み合わせにより、前記光学系に入射する略平行な前記反射光を、前記受光部に収束させ、前記光学系に含まれる光学素子の少なくとも1つが、前記検出光の光路を遮る位置に配置され、前記検出光の光路を遮る位置に配置された光学素子には、前記検出光を通過させる検出光通過孔が形成されているガス検知器を提供する。   In the second aspect of the present invention, a detection light source unit that emits detection light, an optical system that converges the detection light reflected from an object, and receives the reflected light converged by the optical system, A gas detector comprising: a light receiving unit that outputs a signal corresponding to the intensity of received light; and a concentration calculating unit that calculates a concentration of a gas to be detected based on the signal output by the light receiving unit. The system includes a single or a plurality of optical elements, and the substantially parallel reflected light incident on the optical system is converged on the light receiving unit by a single optical element or by a combination of a plurality of the optical elements. At least one of the optical elements included in the optical system is disposed at a position that blocks the optical path of the detection light, and the optical element disposed at a position that blocks the optical path of the detection light passes the detection light. A detection light passage hole is formed To provide a gas detector are.

上記したガス検知器において、前記検出光の照射位置を示すガイド光を放射するガイド光源部をさらに有してもよく、この場合、前記光学系に含まれる光学素子の少なくとも1つが、前記ガイド光の光路を遮る位置に配置され、前記ガイド光の光路を遮る位置に配置された光学素子には、前記ガイド光を通過させるガイド光通過孔が形成されていてもよい。前記光学系に含まれる光学素子の少なくとも1つがフレネルレンズであってもよい。   In the gas detector described above, the gas detector may further include a guide light source unit that emits a guide light indicating an irradiation position of the detection light. In this case, at least one of the optical elements included in the optical system includes the guide light. A guide light passage hole that allows the guide light to pass therethrough may be formed in the optical element that is disposed at a position that blocks the light path of the guide light and that is disposed at a position that blocks the light path of the guide light. At least one of the optical elements included in the optical system may be a Fresnel lens.

ガス検知器100の概要を示した構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an outline of a gas detector 100. ガス検知器100の概要を示した構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an outline of a gas detector 100. ガス検知器100を立体的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the gas detector 100 in three dimensions. ガス検知器200の概要を示した構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an outline of a gas detector 200. ガス検知器200の概要を示した構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an outline of a gas detector 200. 距離に対する受信レベルの実験例を示したグラフである。9 is a graph showing an example of an experiment of a reception level with respect to a distance.

(実施の形態)
図1は、ガス検知器100の概要を示した構成図である。ガス検知器100は、光源部102、受光部104、信号検出部106、濃度計算部108、表示部110および光学系130を有する。
(Embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the gas detector 100. The gas detector 100 has a light source unit 102, a light receiving unit 104, a signal detecting unit 106, a concentration calculating unit 108, a display unit 110, and an optical system 130.

光源部102は、検出光源部102aとガイド光源部102bとを有する。検出光源部102aは、検出光120aを放射する。検出光120aは物体に照射され、当該物体からの反射光に含まれる被検出ガスの吸収に関する情報から、光路上のガスの濃度測定あるいは検出が行われる。   The light source unit 102 includes a detection light source unit 102a and a guide light source unit 102b. The detection light source unit 102a emits the detection light 120a. The detection light 120a is applied to the object, and the measurement or detection of the concentration of the gas on the optical path is performed based on the information on the absorption of the gas to be detected contained in the reflected light from the object.

検出光源部102aは、たとえば周波数変調されたレーザ光を検出光120aとして放射する。レーザ光を周波数変調することでガス濃度に応じた2倍波信号が生じる。検出光120aの波長(周波数)は、被検出ガスに吸収されるが背景ガスには吸収されない波長が好ましい。被検出ガスがメタンである場合、検出光120aとして発振波長が1.65μm帯の赤外レーザ光を用いることができる。被検出ガスが硫化水素である場合、検出光120aとして発振波長が1.57μm帯の赤外レーザ光を用いることができる。なお、検出光源部102aに半導体レーザ発振器を用いる場合、被検出ガスが封入された標準セルを準備し、当該標準セルでの光吸収を参照して、検出光120aの発振波長が被検出ガスの吸収線の中心に一致するよう半導体レーザ発振器の動作温度等を調整することが好ましい。   The detection light source unit 102a emits, for example, frequency-modulated laser light as the detection light 120a. By modulating the frequency of the laser light, a second harmonic signal corresponding to the gas concentration is generated. The wavelength (frequency) of the detection light 120a is preferably a wavelength that is absorbed by the gas to be detected but not absorbed by the background gas. When the gas to be detected is methane, an infrared laser beam having an oscillation wavelength of 1.65 μm can be used as the detection light 120a. When the gas to be detected is hydrogen sulfide, an infrared laser beam having an oscillation wavelength of 1.57 μm can be used as the detection light 120a. In the case where a semiconductor laser is used for the detection light source unit 102a, a standard cell in which a gas to be detected is sealed is prepared, and the oscillation wavelength of the detection light 120a is determined by referring to the light absorption in the standard cell. It is preferable to adjust the operating temperature and the like of the semiconductor laser oscillator so as to coincide with the center of the absorption line.

ガイド光源部102bは、ガイド光120bを放射する。検出光120aの波長域は、通常、不可視な赤外域であるため、検出光120aの照射位置が判別しやすいように、可視なガイド光120bを用いる。ガイド光120bの光軸は、検出光120aの光軸と略一致するように設定されるので、ガイド光120bの照射位置は、すなわち検出光120aの照射位置を示すこととなる。ガイド光120bとして、たとえば赤色や緑色の半導体レーザ光を用いることができる。   The guide light source unit 102b emits guide light 120b. Since the wavelength range of the detection light 120a is usually an invisible infrared range, a visible guide light 120b is used so that the irradiation position of the detection light 120a can be easily determined. Since the optical axis of the guide light 120b is set so as to substantially coincide with the optical axis of the detection light 120a, the irradiation position of the guide light 120b indicates the irradiation position of the detection light 120a. As the guide light 120b, for example, red or green semiconductor laser light can be used.

受光部104は、光学系130が収束させた反射光を受光し、受光した光の強度に応じた信号(受光信号)を出力する。受光部104として、たとえばフォトダイオード、フォトマルチプライヤー等の光電変換素子とその駆動検出回路を例示することができる。受光部104には、たとえばバンドパスフィルタ等の光学フィルタ、スリット、分光機構等を備えてもよい。   The light receiving unit 104 receives the reflected light converged by the optical system 130 and outputs a signal (light receiving signal) corresponding to the intensity of the received light. Examples of the light receiving unit 104 include a photoelectric conversion element such as a photodiode and a photomultiplier and a drive detection circuit thereof. The light receiving unit 104 may include, for example, an optical filter such as a bandpass filter, a slit, a spectral mechanism, and the like.

濃度計算部108は、受光部104が出力する受光信号に基づき被検出ガスの濃度を計算する。たとえば、信号検出部106は、受光部104が出力した受光信号を受け、当該受光信号から、検出光120aの変調周波数に等しい周波数の基本波信号、および変調周波数の2倍に等しい周波数の2倍波信号を検出する。基本波信号および2倍波信号の検出には同期検波を用いることができる。そして、濃度計算部108は、基本波信号と2倍波信号の比に基づいて、背景ガスが存在する雰囲気における被検出ガスの濃度(コラム密度)を計算することができる。   The concentration calculator 108 calculates the concentration of the gas to be detected based on the light reception signal output by the light receiver 104. For example, the signal detection unit 106 receives the light reception signal output by the light reception unit 104, and from the light reception signal, outputs a fundamental signal having a frequency equal to the modulation frequency of the detection light 120a and a frequency twice as high as the modulation frequency twice. Detect the wave signal. Synchronous detection can be used to detect the fundamental wave signal and the second harmonic signal. Then, the concentration calculation unit 108 can calculate the concentration (column density) of the detected gas in the atmosphere where the background gas exists, based on the ratio between the fundamental wave signal and the second harmonic signal.

表示部110は、濃度計算部108が計算した被検出ガスの濃度を表示する。なお、表示部110を設ける代わりに、濃度値を有線または無線により出力する出力手段を設けてもよい。   The display unit 110 displays the concentration of the detected gas calculated by the concentration calculation unit 108. Note that instead of providing the display unit 110, an output unit that outputs the density value by wire or wirelessly may be provided.

光学系130は、検出光120aの物体からの反射光を収束させる。光学系130は、複数の光学素子を含み、具体的には、第1光学素子130a、第3光学素子130bおよび第2光学素子130cを有する。   The optical system 130 converges the detection light 120a reflected from the object. The optical system 130 includes a plurality of optical elements, and specifically includes a first optical element 130a, a third optical element 130b, and a second optical element 130c.

第1光学素子130aは、光学系130の複数の光学素子の一つであり、受光部104の最も近くに位置する。第1光学素子130aは、略平行な光を受光部104に収束させる集光素子である。   The first optical element 130a is one of a plurality of optical elements of the optical system 130, and is located closest to the light receiving unit 104. The first optical element 130a is a condensing element that converges substantially parallel light to the light receiving unit 104.

第2光学素子130cは、光学系130の複数の光学素子の一つであり、受光部104から最も遠くに位置する。第2光学素子130cは、第1光学素子130aより大きな開口を有する。また、第2光学素子130cは、光学系130に入射する略平行な反射光を収束させる集光素子である。   The second optical element 130c is one of a plurality of optical elements of the optical system 130, and is located farthest from the light receiving unit 104. The second optical element 130c has an opening larger than the first optical element 130a. The second optical element 130c is a light-collecting element that converges substantially parallel reflected light incident on the optical system 130.

第3光学素子130bは、光学系130の複数の光学素子の一つであり、第1光学素子130aと第2光学素子130cとの間に位置する。第3光学素子130bは、第2光学素子130cが収束させた光を略平行な光に発散させる散光素子である。なお、ここでは、第3光学素子130bが単一の光学素子で構成されている場合を示しているが、複数の光学素子の組み合わせで構成されてもよい。   The third optical element 130b is one of a plurality of optical elements of the optical system 130, and is located between the first optical element 130a and the second optical element 130c. The third optical element 130b is a light diffusing element that diverges the light converged by the second optical element 130c into substantially parallel light. In addition, although the case where the third optical element 130b is configured by a single optical element is shown here, the third optical element 130b may be configured by a combination of a plurality of optical elements.

本実施の形態のガス検知器100では、第2光学素子130cの開口を第1光学素子130aの開口より大きくすることで、より多くの反射光を集め、集めた反射光を光学系130により収束させ、より強度の大きい光を受光部104に入射せることができるため、ガス検知器100のガス濃度測定あるいはガス検出の感度を高めることができる。   In the gas detector 100 of the present embodiment, by making the opening of the second optical element 130c larger than the opening of the first optical element 130a, more reflected light is collected and the collected reflected light is converged by the optical system 130. As a result, more intense light can be incident on the light receiving unit 104, so that the sensitivity of the gas detector 100 for measuring gas concentration or detecting gas can be increased.

なお、第2光学素子130cの開口を大きくしたことにより、光学系130に含まれる光学素子の少なくとも1つ、たとえば第2光学素子130cが、検出光120aの光路を遮る位置に配置される場合がある。このような場合、検出光120aの光路を遮る位置に配置された光学素子(第2光学素子130c)には、検出光120aを通過させる検出光通過孔140aが形成されてもよい。これにより、検出光120aの確実な照射が確保できる。   In addition, since the opening of the second optical element 130c is enlarged, at least one of the optical elements included in the optical system 130, for example, the second optical element 130c may be arranged at a position that blocks the optical path of the detection light 120a. is there. In such a case, a detection light passage hole 140a that allows the detection light 120a to pass therethrough may be formed in the optical element (the second optical element 130c) disposed at a position that blocks the optical path of the detection light 120a. Thereby, reliable irradiation of the detection light 120a can be secured.

また、第2光学素子130cの開口を大きくしたことにより、検出光120aの場合と同様に、ガイド光120bの光路が遮られる場合がある。このような場合、ガイド光120bの光路を遮る位置に配置された光学素子(たとえば第2光学素子130c)には、ガイド光120bを通過させるガイド光通過孔140bが形成されてもよい。これにより、検出光120aと同様、ガイド光120bの確実な照射が確保できる。   In addition, as in the case of the detection light 120a, the optical path of the guide light 120b may be blocked by increasing the opening of the second optical element 130c. In such a case, a guide light passage hole 140b that allows the guide light 120b to pass therethrough may be formed in the optical element (for example, the second optical element 130c) disposed at a position that blocks the optical path of the guide light 120b. Thereby, as with the detection light 120a, reliable irradiation of the guide light 120b can be ensured.

また、光学系130に含まれる光学素子の少なくとも1つ、好ましくは全てをフレネルレンズにすることができる。これにより光学系130を軽量化し、ひいてはガス検知器100の軽量化を図ることができる。   Also, at least one, and preferably all of the optical elements included in the optical system 130 can be Fresnel lenses. Accordingly, the weight of the optical system 130 can be reduced, and the weight of the gas detector 100 can be reduced.

本実施の形態のガス検知器100によれば、第2光学素子130cの開口径を大きくしたことにより、ガス濃度測定あるいはガス検出の感度を高めることができる。また、光学系130に含まれる光学素子をフレネルレンズにすることで軽量化を図ることができる。   According to the gas detector 100 of the present embodiment, the sensitivity of gas concentration measurement or gas detection can be increased by increasing the opening diameter of the second optical element 130c. Further, by using a Fresnel lens as the optical element included in the optical system 130, the weight can be reduced.

なお、上記したガス検知器100は、図2に示すように、本体部100aと光学アタッチメント100bとに分離することができる。本体部100aは、光源部102、受光部104、信号検出部106、濃度計算部108および表示部110に、第1光学素子130aを含めた構成からなる。光学アタッチメント100bは、第2光学素子130cおよび第3光学素子130bを含む。本体部100aと光学アタッチメント100bとを分離できるようにすることで、たとえば近距離測定においては本体部100aのみを用い、遠距離測定を行う場合には本体部100aに光学アタッチメント100bを取り付けた状態で使用することができる。   The gas detector 100 described above can be separated into a main body 100a and an optical attachment 100b, as shown in FIG. The main body 100a has a configuration in which the light source 102, the light receiving unit 104, the signal detecting unit 106, the density calculating unit 108, and the display unit 110 include the first optical element 130a. The optical attachment 100b includes a second optical element 130c and a third optical element 130b. By allowing the main body 100a and the optical attachment 100b to be separated from each other, for example, only the main body 100a is used for short-distance measurement, and the optical attachment 100b is attached to the main body 100a when performing long-distance measurement. Can be used.

また、光学アタッチメント100bは、図3に示すように、第1光学素子130aおよび第2光学素子130cを、支柱150によって本体部100aに固定するような構成とすることができる。なお、図3では第2光学素子130cの図示を省略している。支柱150は、第1光学素子130aおよび第2光学素子130cを支える機械的強度を有するかぎり細い方が好ましい。第1光学素子130aおよび第2光学素子130cを、細い支柱150で支えることにより、たとえばガス検知器100をドローンに搭載したような場合に、風圧の影響を小さくすることができる。   In addition, the optical attachment 100b can be configured such that the first optical element 130a and the second optical element 130c are fixed to the main body 100a by the support 150 as shown in FIG. Note that the illustration of the second optical element 130c is omitted in FIG. The support 150 is preferably as thin as possible and has mechanical strength to support the first optical element 130a and the second optical element 130c. By supporting the first optical element 130a and the second optical element 130c with the thin column 150, for example, when the gas detector 100 is mounted on a drone, the influence of wind pressure can be reduced.

上記した実施の形態では、光学系130が第1光学素子130a、第3光学素子130bおよび第2光学素子130cを有する場合を説明したが、これに限られない。たとえば、図4に示すガス検知器200のように、光学系が単一の光学素子230であってもよく、この場合、単一の光学素子230により光学系に入射する略平行な反射光を受光部104に収束させ、光学素子230が検出光120aの光路を遮る位置に配置され、光学素子230には検出光120aを通過させる検出光通過孔140aが形成されてもよい。また、光学素子230にはガイド光120bを通過させるガイド光通過孔140bが形成されてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the optical system 130 has the first optical element 130a, the third optical element 130b, and the second optical element 130c has been described, but the present invention is not limited to this. For example, as in the gas detector 200 shown in FIG. 4, the optical system may be a single optical element 230, and in this case, the single optical element 230 may be used to reduce substantially parallel reflected light incident on the optical system. The optical element 230 may be arranged at a position where the light converges on the light receiving unit 104 and blocks the optical path of the detection light 120a, and the optical element 230 may be formed with a detection light passage hole 140a through which the detection light 120a passes. Further, the optical element 230 may have a guide light passage hole 140b through which the guide light 120b passes.

ガス検知器200において、図5に示すように、本体部200aと光学アタッチメント200bに分離できることは、ガス検知器100の場合と同様である。   As shown in FIG. 5, the gas detector 200 can be separated into a main body 200a and an optical attachment 200b as in the case of the gas detector 100.

(実施例)
ガス検知器100において、光学アタッチメント100bを取り付けた場合(実施例)と、光学アタッチメント100bを取り付けなかった場合(比較例)の受信レベルを検討した。光学アタッチメント100bの開口径(第2光学素子130cの開口径)は120mmφとし、本体部100aに内蔵された第1光学素子130aの開口径は33.5mmφとした。第2光学素子130cおよび第3光学素子130bは、それぞれガラス製凸レンズおよびガラス製凹レンズとし、略平行に第2光学素子130cに入射する光が収束され、略平行な光として第1光学素子130aに出射するよう焦点距離および配置を調整した。第1光学素子130aはフレネルレンズとした。
(Example)
In the gas detector 100, the reception level was examined when the optical attachment 100b was attached (Example) and when the optical attachment 100b was not attached (Comparative Example). The opening diameter of the optical attachment 100b (the opening diameter of the second optical element 130c) was 120 mmφ, and the opening diameter of the first optical element 130a built in the main body 100a was 33.5 mmφ. The second optical element 130c and the third optical element 130b are a convex lens made of glass and a concave lens made of glass, respectively. Light incident on the second optical element 130c is converged substantially parallel to the first optical element 130a. The focal length and arrangement were adjusted to emit light. The first optical element 130a was a Fresnel lens.

本実施例では、2.63%のメタンバックの検出感度(受信レベル)を、距離を変えて測定した。図6は、メタンバックの設置距離に対するガス検知器100の受信レベルを示したグラフであり、光学アタッチメント100bを取り付けた場合(実施例)と、光学アタッチメント100bを取り付けなかった場合(比較例)を示す。   In this example, the detection sensitivity (reception level) of the methane bag of 2.63% was measured by changing the distance. FIG. 6 is a graph showing the reception level of the gas detector 100 with respect to the installation distance of the methane bag, and shows a case where the optical attachment 100b is attached (Example) and a case where the optical attachment 100b is not attached (Comparative Example). Show.

図6示すように、光学アタッチメント100bを取り付けた実施例では、距離が45mでも受信レベルが1であるのに対し、光学アタッチメント100bを取り付けない比較例では、距離25mで受信レベルが0になっている。光学アタッチメント100bを取り付けたガス検知器100において、感度が大きく向上していることがわかる。なお、図6には示していないが、比較例においては距離35mで検出不能であり、実施例においては距離65mで検出不能であった。受信レベルが0であってもガスが検出されない訳ではないので、実質的には、比較例において距離35m近くまでガス検出が可能であり、実施例において距離65m近くまでガス検出が可能であるといえる。すなわち、本実施例の光学アタッチメント100bを取り付けることにより、ガス検出可能な距離が、約2倍程度伸びたと言える。   As shown in FIG. 6, in the embodiment in which the optical attachment 100b is attached, the reception level is 1 even at a distance of 45 m, whereas in the comparative example in which the optical attachment 100b is not attached, the reception level is 0 at a distance of 25 m. I have. It can be seen that the sensitivity is greatly improved in the gas detector 100 to which the optical attachment 100b is attached. Although not shown in FIG. 6, in the comparative example, detection was impossible at a distance of 35 m, and in the example, detection was not possible at a distance of 65 m. Even if the reception level is 0, it does not mean that gas is not detected. Therefore, it is practically possible to detect gas up to a distance of about 35 m in the comparative example, and to detect gas up to a distance of about 65 m in the example. I can say. That is, by attaching the optical attachment 100b of the present embodiment, it can be said that the gas detectable distance is extended about twice.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As described above, the present invention has been described using the embodiments, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above-described embodiment. It is apparent from the description of the appended claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

100…ガス検知器、100a…本体部、100b…光学アタッチメント、102…光源部、102a…検出光源部、102b…ガイド光源部、104…受光部、106…信号検出部、108…濃度計算部、110…表示部、120a…検出光、120b…ガイド光、130…光学系、130a…第1光学素子、130b…第3光学素子、130c…第2光学素子、140a…検出光通過孔、140b…ガイド光通過孔、150…支柱、200…ガス検知器、200a…本体部、200b…光学アタッチメント、230…光学素子。   100: gas detector, 100a: main body, 100b: optical attachment, 102: light source, 102a: detection light source, 102b: guide light source, 104: light receiver, 106: signal detector, 108: concentration calculator, 110 display unit, 120a detection light, 120b guide light, 130 optical system, 130a first optical element, 130b third optical element, 130c second optical element, 140a detection light passage hole, 140b Guide light passage hole, 150: support, 200: gas detector, 200a: main body, 200b: optical attachment, 230: optical element.

Claims (3)

検出光を放射する検出光源部と、
前記検出光の物体からの反射光を収束させる光学系と、
前記光学系が収束させた前記反射光を受光し、受光した光の強度に応じた信号を出力する受光部と、
前記受光部が出力する前記信号に基づき被検出ガスの濃度を計算する濃度計算部と、を有するガス検知器であって、
前記光学系が、単一または複数の光学素子を含み、
単一の前記光学素子により、または複数の前記光学素子の組み合わせにより、前記光学系に入射する略平行な前記反射光を、前記受光部に収束させ、
前記光学系に含まれる光学素子の少なくとも1つが、前記検出光の光路を遮る位置に配置され、
前記検出光の光路を遮る位置に配置された光学素子には、前記検出光を通過させる検出光通過孔が形成されており、
前記光学系が、前記検出光源部、前記受光部および前記濃度計算部を含む本体部から、分離可能に構成され
前記検出光源部が、前記光学系から前記受光部に至る光路において前記反射光を遮ることとのない位置に配置されている
ガス検知器。
A detection light source unit that emits detection light,
An optical system that converges the reflected light from the object of the detection light,
A light receiving unit that receives the reflected light converged by the optical system and outputs a signal corresponding to the intensity of the received light,
A gas detector having a concentration calculator that calculates the concentration of the gas to be detected based on the signal output by the light receiver,
The optical system includes a single or a plurality of optical elements,
By a single optical element, or by a combination of a plurality of the optical elements, the substantially parallel reflected light incident on the optical system, converge on the light receiving unit,
At least one of the optical elements included in the optical system is disposed at a position that blocks an optical path of the detection light,
An optical element arranged at a position that blocks an optical path of the detection light has a detection light passage hole that allows the detection light to pass therethrough,
The optical system is configured to be separable from the main body including the detection light source unit, the light receiving unit, and the concentration calculator ,
The gas detector, wherein the detection light source unit is disposed at a position where the reflected light is not blocked in an optical path from the optical system to the light receiving unit .
前記検出光の照射位置を示すガイド光を放射するガイド光源部をさらに有し、
前記光学系に含まれる光学素子の少なくとも1つが、前記ガイド光の光路を遮る位置に配置され、
前記ガイド光の光路を遮る位置に配置された光学素子には、前記ガイド光を通過させるガイド光通過孔が形成され
前記検出光源部および前記ガイド光源部が、前記光学系から前記受光部に至る光路において前記反射光を遮ることとのない位置に配置されている
請求項1に記載のガス検知器。
Further having a guide light source unit that emits guide light indicating the irradiation position of the detection light,
At least one of the optical elements included in the optical system is disposed at a position that blocks an optical path of the guide light,
An optical element arranged at a position that blocks an optical path of the guide light has a guide light passage hole through which the guide light passes ,
The gas detector according to claim 1, wherein the detection light source unit and the guide light source unit are arranged at a position where the reflected light is not blocked in an optical path from the optical system to the light receiving unit .
前記光学系に含まれる光学素子の少なくとも1つがフレネルレンズである
請求項1または請求項2に記載のガス検知器。
The gas detector according to claim 1, wherein at least one of the optical elements included in the optical system is a Fresnel lens.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2573938Y2 (en) * 1992-03-30 1998-06-04 株式会社堀場製作所 Fourier transform infrared spectrometer
JP4001797B2 (en) * 2002-08-28 2007-10-31 株式会社明電舎 Method and apparatus for measuring ozone gas concentration
JP2005106521A (en) * 2003-09-29 2005-04-21 Anritsu Corp Semiconductor laser unit and gas concentration measuring device
JP4693709B2 (en) * 2006-06-23 2011-06-01 キヤノン株式会社 Image processing apparatus and image processing method
FR2914064B1 (en) * 2007-03-22 2009-06-05 Bertin Technologies Soc Par Ac DEVICE FOR OPTICALLY DETECTING REMOTE GAS
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