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JP3500139B2 - Composition measuring device using laser - Google Patents

Composition measuring device using laser

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Publication number
JP3500139B2
JP3500139B2 JP2001311381A JP2001311381A JP3500139B2 JP 3500139 B2 JP3500139 B2 JP 3500139B2 JP 2001311381 A JP2001311381 A JP 2001311381A JP 2001311381 A JP2001311381 A JP 2001311381A JP 3500139 B2 JP3500139 B2 JP 3500139B2
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JP
Japan
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light
plasma
composition
optical fiber
plasma light
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祥啓 出口
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明はレーザを用いた組成
成分計測装置に関し、微粉炭,フライアッシュ,セメン
ト原料の発熱量,未燃分,組成成分を計測するのに適用
して好適なものである。 【0002】 【従来の技術】微粉炭,フライアッシュ,セメント原料
の発熱量,未燃分,組成成分を計測するため、レーザ誘
起ブレークダウン法(Laser Induced Breakdown Spectr
oscopy:LIBS法)を採用した、組成成分計測装置が
開発されている。 【0003】図5は、すでに開発したLIBS法を採用
した組成成分計測装置を示している。同図に示すよう
に、各種プラント等の配管21内には、測定対象物が存
在(流通)している。測定対象物としては、微粉炭,フ
ライアッシュ,セメント原料等がある。この配管21の
うち測定場20の部分には、パージ流路13aを備えた
計測窓13が設置されている。パルスレーザ装置11か
ら出力されたレーザ光は、レンズ12及び計測窓13を
介して測定場20に集光される。このため、測定場20
に存在する微粒子(測定対象物の粒子)がプラズマ化
し、プラズマ化した組成成分からはプラズマ光が発生す
る。 【0004】発生したプラズマ光は、測定場20の計測
窓13から外部に出力され、ミラー14で反射され、さ
らにレンズ15で集光されて分光器16に入射される。
分光器16は、プラズマ光を分光してスペクトル光と
し、分光したスペクトル光をCCDカメラ17に入力す
る。 【0005】高速ゲートが可能なCCDカメラ17は、
分光器16にて分光されたスペクトル光を撮影し、この
スペクトル光に応じた映像信号をコンピュータ18に転
送する。なお、CCDカメラ17は、同期ライン19を
介してパルスレーザ装置11と接続されており、CCD
カメラ17のゲート制御と、パルスレーザ装置11の発
振とを同期させている。 【0006】コンピュータ18は、転送されてきた映像
信号(各成分からの発光強度情報を有している)を情報
処理演算することにより、測定場20に存在する微粉
炭,フライアッシュ,セメント原料の発熱量,未燃分,
組成成分等をリアルタイムで算出する。つまり、図6に
示すようなスペクトル光の発光波長の違いから組成成分
を同定するとともに、発光強度から組成成分の濃度を求
めている。 【0007】そして例えば、石炭焚き火力プラントのボ
イラ火炉から排出される排ガス中に含まれている未燃分
を検出するためには、灰中の主成分であるSi,Al,
Ca,Fe及び未燃分に起因するC成分を計測し、S
i,Al,Ca,Fe及び未燃分に起因するCの比より
未燃分を算出する。そして算出した未燃分に基づき、微
粉炭の粉砕度を増減する等、ボイラ火炉における燃焼条
件を変化させて未燃分を制御することができる。 【0008】このように測定現場にてリアルタイムで測
定対象物の組成成分の計測ができるので、計測結果に基
づき、プラント等の運転制御を良好に実行することがで
きるようになる。 【0009】なお本装置は、微粉炭,フライアッシュ,
セメント原料の組成を計測する分野のみならず、C,S
i,A1,Fe,Ca,Mg,K,Na等を主成分とし
た微粒子の組成計測をする分野などにも適用することが
できる。 【0010】 【発明が解決しようとする課題】ところで、測定対象物
にレーザ光を照射すると、プラズマ化した各組成成分か
らプラズマ光が発生するが、各組成成分毎に発光開始タ
イミングや発光継続時間が異なっている。つまり、図2
に示すように、ある組成成分Aに関しては、レーザ光を
照射したタイミング(t0)から短い時間後に(タイミ
ングt1で)発光が開始されこの発光開始タイミングt
1から発光時間T1に亘り発光が継続されるのに対し
て、他の組成成分Bに関してはレーザ光を照射したタイ
ミング(t0)から長い時間が経過後に(タイミングt
2で)発光が開始されこの発光開始タイミングt2から
発光時間T2に亘り発光が継続される。その他の成分に
関しても、発光開始タイミングや発光時間が異なってい
る。ちなみに、レーザ光を照射してから短時間で発光す
る組成成分としては、FeやC等があり、長い時間経過
後に発光する組成成分としてはA1等がある。 【0011】したがって、各組成成分からは時間的にず
れて発光時間の異なるプラズマ光が発生し、このように
時間的にずれたプラズマ光を分光したスペクトル光が、
時間的にずれてCCDカメラ17に入射される。このた
め、CCDカメラ17の撮影開始時刻と撮影継続時間を
一定に(固定)していた場合には、組成成分の検出精度
の向上に限界があった。 【0012】本発明は、上記従来技術に鑑み、測定対象
物の組成成分の計測精度を向上させることのできるレー
ザを用いた組成成分計測装置を提供することを目的とす
る。 【0013】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、測定対象物にレーザ光を照射してその組成
成分をプラズマ化するレーザ装置と、プラズマ化した各
組成成分から時間的にずれて発生するプラズマ光を集光
する光学系と、集光されたプラズマ光を伝送する複数本
の光ファイバと、複数本の光ファイバで伝送されてきた
各プラズマ光をそれぞれ独立に分光してスペクトル光と
すると共に、分光された各スペクトル光を空間的に異な
る位置に振り分けて出力する分光器と、分光器から出力
された複数のスペクトル光を撮影し、撮影して得た映像
信号を出力する固体撮像素子カメラと、前記映像信号を
基に前記測定対象物の組成成分の同定と組成成分の濃度
検出をするコンピュータとを有し、前記複数本の光ファ
イバは、最も短い光ファイバに対しそれよりも長い他の
光ファイバの長さが、最も最初にプラズマ光を発生する
組成成分からプラズマ光が発生したタイミングからその
後にプラズマ光を発生する組成成分からプラズマ光が発
生したタイミングまでの時間に、前記光ファイバ中の光
の伝送速度を掛けた距離だけ長くなっていることを特徴
とする。 【0014】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。 【0015】図1は本発明の実施の形態にかかるレーザ
を用いた組成成分計測装置を示す。同図に示すように、
各種プラント等の配管121内には、測定対象物が存在
(流通)している。測定対象物としては、微粉炭,フラ
イアッシュ,セメント原料等がある。この配管121の
うち測定場120の部分には、パージ流路113aを備
えた計測窓113が設置されている。パルスレーザ装置
111から出力されたレーザ光は、レンズ112及び計
測窓113を介して測定場120に集光される。このた
め、測定場120に存在する微粒子(測定対象物の粒
子)がプラズマ化し、プラズマ化した組成成分からはプ
ラズマ光が発生する。 【0016】発生したプラズマ光は、測定場120の計
測窓113から外部に出力され、ミラー114で反射さ
れ、さらにレンズ115で集光されて、2本の光ファイ
バ122,123に同時に入射される。光ファイバ12
2に対して光ファイバ123は長くなっている。具体的
には、組成成分Aの発光開始タイミングt1と組成成分
Bの発光開始タイミングt2との間の時間T3(図2参
照)に、光ファイバ122,123中の光の伝送速度を
掛けた距離だけ、光ファイバ122に対して光ファイバ
123が長くなっている。なお、図3は図1のIII-III
断面図である。 【0017】光ファイバ122,123に入射されたプ
ラズマ光は、光ファイバ122,123により伝送され
て分光器116に入射される。分光器116は、光ファ
イバ122により伝送されてきたプラズマ光と光ファイ
バ123により伝送されてきたプラズマ光とを、それぞ
れ独立して分光して、それぞれのスペクトル光を得る。
そして、それぞれのスペクトル光を空間的に異なる位置
に振り分けて出力する。 【0018】高速ゲートが可能なCCDカメラ(固体撮
像素子カメラ)117は、分光器116から空間的に異
なる位置に振り分けて出力されたスペクトル光を撮影す
る。図4は、CCDカメラ117により撮影したスペク
トル光の状態を示しており、αは光ファイバ122を伝
送してきたプラズマ光を分光したスペクトル光を示し、
βは光ファイバ123を伝送してきたプラズマ光を分光
したスペクトル光を示す。このCCDカメラ117は、
撮影したスペクトル光α,βに応じた映像信号をコンピ
ュータ118に転送する。なお、CCDカメラ117
は、同期ライン119を介してパルスレーザ装置111
と接続されており、CCDカメラ117のゲート制御
と、パルスレーザ装置111の発振とを同期させてい
る。なお、同期タイミングについては後述する。 【0019】コンピュータ118は、転送されてきた映
像信号(各成分からの発光強度情報を有している)を情
報処理演算することにより、測定場120に存在する組
成成分A,Bの同定や濃度をリアルタイムで算出する。 【0020】ここでCCDカメラ117の撮影タイミン
グについて説明する。図2に示すように組成成分Aのプ
ラズマ光が先に発生してから、その後に組成成分Bのプ
ラズマ光が発生する。組成成分Aと組成成分Bのプラズ
マ光は共に光ファイバ122,123に入射されて伝送
される。ここで、組成成分Aのプラズマ光について検討
すると、組成成分Aのプラズマ光のうち光ファイバ12
2を伝送したものは先に分光器116に到達してスペク
トル光となり、組成成分Aのプラズマ光のうち光ファイ
バ123を伝送したものはその後に分光器116に到達
してスペクトル光となる。次に、組成成分Bのプラズマ
光について検討すると、組成成分Bのプラズマ光のうち
光ファイバ122を伝送したものは先に分光器116に
到達してスペクトル光となり、組成成分Bのプラズマ光
のうち光ファイバ123を伝送したものはその後に分光
器116に到達してスペクトル光となる。 【0021】前述したように、光ファイバ122に対し
て光ファイバ123は、組成成分Aの発光開始タイミン
グt1と組成成分Bの発光開始タイミングt2との間の
時間T3(図2参照)に、光ファイバ122,123中
の光の伝送速度を掛けた距離だけ長くなっている。この
結果、先に発光する組成成分Aのプラズマ光のうち長い
方の光ファイバ123を伝送していったものと、後に発
光する組成成分Bのプラズマ光のうち短い方の光ファイ
バ122を伝送していったものとは、同時に分光器11
6に到達し、それぞれ分光されてスペクトル光β,αと
なる。 【0022】CCDカメラ117は、先に発光する組成
成分Aのプラズマ光のうち長い方の光ファイバ123を
伝送していったものと、後に発光する組成成分Bのプラ
ズマ光のうち短い方の光ファイバ122を伝送していっ
たものとが、同時に分光器116に到達して分光された
スペクトル光β,αが、分光器116から出力されるタ
イミングで撮影を開始し、この撮影開始タイミングから
一定時間撮影をする。このときに撮影したスペクトル光
β,αは、組成成分A,Bから発生したプラズマ光の発
光強度が大きくなったときの光を分光して得たものであ
る。 【0023】このようにCCDカメラの撮影タイミング
を設定することにより、一度の撮影により、組成成分
A,Bから発生した発光強度の大きいときのプラズマ光
を分光して得たスペクトル光β,αを同時に撮影するこ
とができる。このため測定対象物の組成成分の計測精度
を向上することができる。 【0024】なお、発光タイミングの異なる3種以上の
組成成分を検出する場合には、3本以上の光ファイバを
用い、3本以上の光ファイバは、最も短い光ファイバに
対しそれよりも長い他の光ファイバの長さが、最も最初
にプラズマ光を発生する組成成分からプラズマ光が発生
したタイミングからその後にプラズマ光を発生する組成
成分からプラズマ光が発生したタイミングまでの時間
に、光ファイバ中の光の伝送速度を掛けた距離だけ長く
なるように調整しておく。このようにすれば、3種以上
の組成成分から発生した発光強度の大きいときのプラズ
マ光を分光して得た3種以上のスペクトル光を同時に撮
影することができ、測定対象物の組成成分の計測精度を
向上することができる。 【0025】 【発明の効果】以上実施の形態と共に具体的に説明した
ように、本発明では、測定対象物にレーザ光を照射して
その組成成分をプラズマ化するレーザ装置と、プラズマ
化した各組成成分から時間的にずれて発生するプラズマ
光を集光する光学系と、集光されたプラズマ光を伝送す
る複数本の光ファイバと、複数本の光ファイバで伝送さ
れてきた各プラズマ光をそれぞれ独立に分光してスペク
トル光とすると共に、分光された各スペクトル光を空間
的に異なる位置に振り分けて出力する分光器と、分光器
から出力された複数のスペクトル光を撮影し、撮影して
得た映像信号を出力する固体撮像素子カメラと、前記映
像信号を基に前記測定対象物の組成成分の同定と組成成
分の濃度検出をするコンピュータとを有し、前記複数本
の光ファイバは、最も短い光ファイバに対しそれよりも
長い他の光ファイバの長さが、最も最初にプラズマ光を
発生する組成成分からプラズマ光が発生したタイミング
からその後にプラズマ光を発生する組成成分からプラズ
マ光が発生したタイミングまでの時間に、前記光ファイ
バ中の光の伝送速度を掛けた距離だけ長くなっているた
め、複数種類の組成成分から発生した発光強度の大きい
ときのプラズマ光を分光して得た複数のスペクトル光を
同時に撮影することができ、測定対象物の組成成分の計
測精度を向上することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring composition components using a laser, and measures the calorific value, unburned content, and composition components of pulverized coal, fly ash and cement raw materials. It is suitable for application. [0002] In order to measure the calorific value, unburned content, and composition of pulverized coal, fly ash and cement raw materials, a laser-induced breakdown method (Laser Induced Breakdown Spectr) is used.
Oscopy: LIBS method) has been developed. FIG. 5 shows a composition component measuring apparatus adopting the LIBS method which has already been developed. As shown in the figure, an object to be measured is present (distributed) in a pipe 21 of various plants and the like. The measurement object includes pulverized coal, fly ash, cement raw material, and the like. A measurement window 13 having a purge flow path 13a is installed in a portion of the pipe 21 at the measurement site 20. The laser light output from the pulse laser device 11 is focused on the measurement field 20 via the lens 12 and the measurement window 13. For this reason, the measurement site 20
The fine particles (particles of the object to be measured) existing in the plasma are turned into plasma, and plasma light is generated from the plasma-converted composition components. The generated plasma light is output from the measurement window 13 of the measurement field 20 to the outside, is reflected by the mirror 14, is further condensed by the lens 15, and is incident on the spectroscope 16.
The spectroscope 16 spectrally converts the plasma light into spectral light, and inputs the spectral light into the CCD camera 17. [0005] The CCD camera 17 capable of high-speed gate is
The spectrum light separated by the spectroscope 16 is photographed, and a video signal corresponding to the spectrum light is transferred to the computer 18. The CCD camera 17 is connected to the pulse laser device 11 via a synchronous line 19,
The gate control of the camera 17 and the oscillation of the pulse laser device 11 are synchronized. [0006] The computer 18 performs information processing on the transferred video signal (having luminescence intensity information from each component), and thereby processes the pulverized coal, fly ash, and cement raw material existing in the measurement place 20. Calorific value, unburned component,
Calculate composition components and the like in real time. That is, the composition component is identified from the difference in the emission wavelength of the spectrum light as shown in FIG. 6, and the concentration of the composition component is obtained from the emission intensity. For example, in order to detect unburned components contained in exhaust gas discharged from a boiler furnace of a coal-fired thermal power plant, Si, Al, which is a main component in ash, is detected.
The Ca component due to Ca, Fe and unburned components is measured, and S
The unburned portion is calculated from the ratio of i, Al, Ca, Fe and C caused by the unburned portion. Then, based on the calculated unburned portion, the unburned portion can be controlled by changing the combustion conditions in the boiler furnace, such as increasing or decreasing the degree of pulverization of the pulverized coal. As described above, since the composition of the measurement object can be measured in real time at the measurement site, the operation control of the plant or the like can be favorably executed based on the measurement result. [0009] This apparatus is composed of pulverized coal, fly ash,
Not only in the field of measuring the composition of cement raw materials, but also in C, S
The invention can also be applied to the field of measuring the composition of fine particles mainly composed of i, A1, Fe, Ca, Mg, K, Na, and the like. [0010] By the way, when a measurement object is irradiated with laser light, plasma light is generated from each of the composition components which have been turned into plasma. Are different. That is, FIG.
As shown in (1), for a certain composition component A, light emission is started (at timing t1) a short time after the timing (t0) at which the laser light is irradiated, and the light emission start timing t
The light emission is continued from 1 to the light emission time T1, while the other component B is emitted after a long time (timing t0) from the timing (t0) at which the laser light is irradiated.
2) Light emission is started, and light emission is continued from the light emission start timing t2 for the light emission time T2. Other components also have different emission start timings and emission times. By the way, there are Fe, C, and the like as composition components that emit light in a short time after irradiation with laser light, and A1 and the like as composition components that emit light after a long time has elapsed. Accordingly, plasma light having a different emission time is generated from each of the composition components at different times, and the spectrum light obtained by dispersing the plasma light shifted at such a time is as follows.
The light enters the CCD camera 17 with a time lag. For this reason, when the photographing start time and the photographing continuation time of the CCD camera 17 are fixed (fixed), there is a limit in improving the detection accuracy of the composition component. In view of the above prior art, an object of the present invention is to provide a composition component measuring apparatus using a laser capable of improving the measurement accuracy of a composition component of an object to be measured. According to the present invention, there is provided a laser apparatus for irradiating an object to be measured with a laser beam to convert the composition into plasma, and each of the plasma-converted components. Optical system that collects plasma light that is generated with a time lag, multiple optical fibers that transmit the collected plasma light, and each plasma light that is transmitted by multiple optical fibers A spectroscope that splits the spectral light into spectral light and distributes and separates each spectral light to spatially different positions, and a plurality of spectral lights output from the spectrometer are photographed and obtained. A solid-state imaging device camera that outputs a video signal; and a computer that identifies a component of the measurement target and detects the concentration of the component based on the video signal, and the plurality of optical fibers The length of the other optical fiber longer than that of the shortest optical fiber is changed from the timing of the generation of the plasma light from the first generation of the plasma light to the generation of the plasma light after the timing of the generation of the plasma light. It is characterized in that it is longer by a distance obtained by multiplying a transmission speed of light in the optical fiber by a time until a light is generated. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a composition component measuring apparatus using a laser according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure,
An object to be measured is present (distributed) in the piping 121 of various plants and the like. The measurement object includes pulverized coal, fly ash, cement raw material, and the like. A measurement window 113 having a purge flow channel 113a is provided in a portion of the pipe 121 at the measurement site 120. The laser light output from the pulse laser device 111 is focused on the measurement field 120 via the lens 112 and the measurement window 113. Therefore, the fine particles (particles of the object to be measured) existing in the measurement field 120 are turned into plasma, and plasma light is generated from the plasma-converted composition components. The generated plasma light is output from the measurement window 113 of the measurement field 120 to the outside, reflected by the mirror 114, further condensed by the lens 115, and simultaneously incident on the two optical fibers 122 and 123. . Optical fiber 12
2, the optical fiber 123 is longer. Specifically, a distance obtained by multiplying a time T3 (see FIG. 2) between the light emission start timing t1 of the composition component A and the light emission start timing t2 of the composition component B by the transmission speed of light in the optical fibers 122 and 123. However, the optical fiber 123 is longer than the optical fiber 122. FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG.
It is sectional drawing. The plasma light incident on the optical fibers 122 and 123 is transmitted by the optical fibers 122 and 123 and is incident on the spectroscope 116. The spectroscope 116 separates the plasma light transmitted by the optical fiber 122 and the plasma light transmitted by the optical fiber 123 independently from each other to obtain respective spectrum lights.
Then, the spectrum light is distributed to spatially different positions and output. A CCD camera (solid-state imaging device camera) 117 capable of high-speed gating photographs spectral light output from the spectroscope 116 while being distributed to spatially different positions. FIG. 4 shows the state of the spectrum light captured by the CCD camera 117, α represents the spectrum light obtained by dispersing the plasma light transmitted through the optical fiber 122,
β indicates a spectrum light obtained by dispersing the plasma light transmitted through the optical fiber 123. This CCD camera 117 is
A video signal corresponding to the captured spectrum lights α and β is transferred to the computer 118. The CCD camera 117
Is connected to the pulse laser device 111 via the synchronization line 119.
The gate control of the CCD camera 117 and the oscillation of the pulse laser device 111 are synchronized. The synchronization timing will be described later. The computer 118 performs an information processing operation on the transferred video signal (having emission intensity information from each component), thereby identifying and determining the concentration and concentration of the component components A and B existing in the measurement field 120. Is calculated in real time. Here, the photographing timing of the CCD camera 117 will be described. As shown in FIG. 2, the plasma light of the composition component A is generated first, and then the plasma light of the composition component B is generated. The plasma lights of the composition components A and B are both incident on the optical fibers 122 and 123 and transmitted. Here, when examining the plasma light of the component A, the optical fiber 12
2 transmitted first reaches the spectroscope 116 and becomes spectral light, and of the plasma light of the component A, the one transmitted through the optical fiber 123 subsequently reaches the spectroscope 116 and becomes spectral light. Next, when examining the plasma light of the composition component B, of the plasma light of the composition component B, the one transmitted through the optical fiber 122 first reaches the spectroscope 116 and becomes the spectrum light. The light transmitted through the optical fiber 123 subsequently reaches the spectroscope 116 and becomes spectral light. As described above, the optical fiber 123 emits light relative to the optical fiber 122 at the time T3 (see FIG. 2) between the light emission start timing t1 of the composition component A and the light emission start timing t2 of the composition component B. It is longer by a distance multiplied by the transmission speed of light in the fibers 122 and 123. As a result, of the plasma light of the composition component A that emits light first, the longer optical fiber 123 is transmitted, and the plasma light of the composition component B that emits light later is transmitted through the shorter optical fiber 122. What was sent at the same time
6 and are respectively separated into spectral lights β and α. The CCD camera 117 transmits the longer one of the plasma light of the composition component A, which is emitted first, through the optical fiber 123, and the shorter one of the plasma light of the composition component B, which is emitted later. The light transmitted through the fiber 122 simultaneously reaches the spectroscope 116 and starts photographing at the timing when the spectral lights β and α which are separated are output from the spectroscope 116, and is fixed from this photographing start timing. Shoot time. The spectral lights β and α photographed at this time are obtained by dispersing light when the emission intensity of the plasma light generated from the composition components A and B increases. By setting the photographing timing of the CCD camera in this way, the spectral lights β and α obtained by spectrally dispersing the plasma light generated from the composition components A and B when the emission intensity is large by one photographing operation are obtained. You can shoot at the same time. For this reason, the measurement accuracy of the composition component of the measurement object can be improved. When detecting three or more kinds of composition components having different light emission timings, three or more optical fibers are used, and the three or more optical fibers are longer than the shortest optical fiber. The length of the optical fiber in the optical fiber is the time from the timing when the plasma light is generated from the first component generating plasma light to the timing when the plasma light is generated from the component generating plasma light thereafter. Is adjusted to be longer by the distance multiplied by the transmission speed of the light. With this configuration, it is possible to simultaneously photograph three or more types of spectrum light obtained by spectrally separating the plasma light when the emission intensity generated from the three or more types of composition components is large, and to obtain the composition components of the measurement object. Measurement accuracy can be improved. As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, there are provided a laser device for irradiating a measurement object with a laser beam to convert its composition into plasma, An optical system for condensing plasma light generated with a time lag from the composition component, a plurality of optical fibers for transmitting the condensed plasma light, and each plasma light transmitted by the plurality of optical fibers. A spectroscope that separates and separates each spectrum light into spectral light, distributes each spectral light to spatially different positions and outputs, and a plurality of spectral lights output from the spectrometer and shoots. A solid-state imaging device camera that outputs the obtained video signal; and a computer that identifies a component of the measurement target and detects the concentration of the component based on the video signal, and The length of the fiber is longer than that of the shortest optical fiber, and the length of the other optical fiber is longer than that of the plasma component that generates plasma light from the first component that generates plasma light. Since the time until the timing when the plasma light is generated is longer by the distance multiplied by the transmission speed of the light in the optical fiber, the plasma light when the emission intensity generated from a plurality of types of composition components is large is separated. It is possible to photograph a plurality of spectrum lights obtained at the same time, and it is possible to improve the measurement accuracy of the composition components of the measurement object.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態にかかるレーザを用いた組
成成分計測装置を示す構成図。 【図2】各組成成分のプラズマ発生タイミングを示す特
性図。 【図3】図1のIII-III 断面図。 【図4】CCDカメラにより撮影したスペクトル光の状
態を示す特性図。 【図5】従来のレーザを用いた組成成分計測装置を示す
構成図。 【図6】微粉炭のプラズマ発光スペクトルを示す特性
図。 【符号の説明】 11,111 パルスレーザ装置 12,112 レンズ 13,113 計測窓 14,114 ミラー 15,115 レンズ 16,116 分光器 17,117 CCDカメラ 18,118 コンピュータ 19,119 同期ライン 20,120 測定場 21,121 配管 122,123 光ファイバ
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing a composition component measuring device using a laser according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a characteristic diagram showing a plasma generation timing of each composition component. FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III of FIG. 1; FIG. 4 is a characteristic diagram showing a state of spectrum light captured by a CCD camera. FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional composition component measuring device using a laser. FIG. 6 is a characteristic diagram showing a plasma emission spectrum of pulverized coal. [Description of Signs] 11,111 Pulse laser device 12,112 Lens 13,113 Measurement window 14,114 Mirror 15,115 Lens 16,116 Spectroscope 17,117 CCD camera 18,118 Computer 19,119 Synchronization line 20,120 Measurement sites 21, 121 Piping 122, 123 Optical fiber

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/62 - 21/74 実用ファイル(PATOLIS) 特許ファイル(PATOLIS)Continued on the front page (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 21/62-21/74 Practical file (PATOLIS) Patent file (PATOLIS)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 測定対象物にレーザ光を照射してその組
成成分をプラズマ化するレーザ装置と、 プラズマ化した各組成成分から時間的にずれて発生する
プラズマ光を集光する光学系と、 集光されたプラズマ光を伝送する複数本の光ファイバ
と、 複数本の光ファイバで伝送されてきた各プラズマ光をそ
れぞれ独立に分光してスペクトル光とすると共に、分光
された各スペクトル光を空間的に異なる位置に振り分け
て出力する分光器と、 分光器から出力された複数のスペクトル光を撮影し、撮
影して得た映像信号を出力する固体撮像素子カメラと、 前記映像信号を基に前記測定対象物の組成成分の同定と
組成成分の濃度検出をするコンピュータとを有し、 前記複数本の光ファイバは、最も短い光ファイバに対し
それよりも長い他の光ファイバの長さが、最も最初にプ
ラズマ光を発生する組成成分からプラズマ光が発生した
タイミングからその後にプラズマ光を発生する組成成分
からプラズマ光が発生したタイミングまでの時間に、前
記光ファイバ中の光の伝送速度を掛けた距離だけ長くな
っていることを特徴とするレーザを用いた組成成分計測
装置。
(57) [Claims 1] A laser device for irradiating a measurement object with a laser beam to convert its constituent components into plasma, and a plasma generated with a time lag from each of the plasmated constituent components An optical system for condensing the light, a plurality of optical fibers for transmitting the condensed plasma light, and each plasma light transmitted by the plurality of optical fibers being independently separated into spectrum light and , A spectroscope that divides and outputs each spectral light that has been separated into spatially different positions, and a solid-state imaging device camera that photographs a plurality of spectral lights output from the spectroscope and outputs a video signal obtained by photographing. And, having a computer that identifies the composition of the measurement object and detects the concentration of the composition based on the video signal, wherein the plurality of optical fibers are shorter than the shortest optical fiber. The length of the other long optical fiber is the time from the timing when the plasma light is generated from the composition component that first generates the plasma light to the timing when the plasma light is generated from the composition component that generates the plasma light thereafter. A composition component measuring apparatus using a laser, wherein the length is increased by a distance multiplied by a transmission speed of light in an optical fiber.
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