JPH09101230A - ガス漏れ検知方法および装置 - Google Patents
ガス漏れ検知方法および装置Info
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- JPH09101230A JPH09101230A JP7258741A JP25874195A JPH09101230A JP H09101230 A JPH09101230 A JP H09101230A JP 7258741 A JP7258741 A JP 7258741A JP 25874195 A JP25874195 A JP 25874195A JP H09101230 A JPH09101230 A JP H09101230A
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- Japan
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- gas
- laser light
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な装置で高感度、高応答の検知ができ、
同定もできるものをえる。 【解決手段】 強度変調された基本波およびラマン波の
レーザ光の発生装置と、同発生装置からの基本波および
ラマン光が透過される測定用セルとを有し、同測定セル
中に発生する音波を測定するガス漏れ検知装置におい
て、ラマン波のレーザ光の発生装置を除くとともに基本
波レーザ光の発生装置および測定セル間に検出対象ガス
に同じガスが封入されたセルを配置する。
同定もできるものをえる。 【解決手段】 強度変調された基本波およびラマン波の
レーザ光の発生装置と、同発生装置からの基本波および
ラマン光が透過される測定用セルとを有し、同測定セル
中に発生する音波を測定するガス漏れ検知装置におい
て、ラマン波のレーザ光の発生装置を除くとともに基本
波レーザ光の発生装置および測定セル間に検出対象ガス
に同じガスが封入されたセルを配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学プラント用等
のガス漏れ検知方法及び装置に関する。
のガス漏れ検知方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６に、従来の化学プラント用のガス漏
れ検知装置の一例を示す。容器２１の前面の窓には焼結
金属１５が入れられている。その裏面には熱線型半導体
式センサ１６が設けられている。これは電源１８に負荷
抵抗１９と直列につながれている。図中１７はセンサ１
６の等価抵抗を示す。
れ検知装置の一例を示す。容器２１の前面の窓には焼結
金属１５が入れられている。その裏面には熱線型半導体
式センサ１６が設けられている。これは電源１８に負荷
抵抗１９と直列につながれている。図中１７はセンサ１
６の等価抵抗を示す。
【０００３】以上において、大気中に漏洩した検知対象
のガス分子１０は、拡散作用により焼結金属１５を通し
て熱線型半導体式センサ１６に接触する。ガス分子１０
は半導体センサ表面にて化学吸着を起こし、半導体素子
内で自由電子の移動が行われ、素子の電気伝導度が変化
する。この変化量を等価抵抗１７の変化として電気的に
とらえ、負荷抵抗１９に加わる電圧２０として出力す
る。
のガス分子１０は、拡散作用により焼結金属１５を通し
て熱線型半導体式センサ１６に接触する。ガス分子１０
は半導体センサ表面にて化学吸着を起こし、半導体素子
内で自由電子の移動が行われ、素子の電気伝導度が変化
する。この変化量を等価抵抗１７の変化として電気的に
とらえ、負荷抵抗１９に加わる電圧２０として出力す
る。
【０００４】ガス漏れ検知装置の他例を図７と図８に示
す。図７にて、基本波レーザ光源１の基本波レーザ光２
６はハーフミラ２４を経て測定用セル１５の窓１１に照
射される。図中３はガス吸入口、４は排出口、６はマイ
クロホンである。
す。図７にて、基本波レーザ光源１の基本波レーザ光２
６はハーフミラ２４を経て測定用セル１５の窓１１に照
射される。図中３はガス吸入口、４は排出口、６はマイ
クロホンである。
【０００５】マイクロホン６の出力はデータ処理装置８
へ送られる。また色素レーザ光源２２の色素レーザ光２
７はミラー２３を経てハーフミラ２４に当る。ハーフミ
ラ２４の反射光は分光器２５に入射する。図中２９は光
ファイバ、３０は回折格子である。
へ送られる。また色素レーザ光源２２の色素レーザ光２
７はミラー２３を経てハーフミラ２４に当る。ハーフミ
ラ２４の反射光は分光器２５に入射する。図中２９は光
ファイバ、３０は回折格子である。
【０００６】トリガパルサ９の出力は基本波レーザ光源
１、色素レーザ光源２２およびデータ処理装置８へ送ら
れる。
１、色素レーザ光源２２およびデータ処理装置８へ送ら
れる。
【０００７】以上において、トリガパルサ９からのパル
スにより、強度変調またはパルスとして、基本源レーザ
光源１および色素レーザ光源２２から、それぞれ周波数
νおよびν1 のレーザ光２６，２７が発射される。両光
はハーフミラー２４で混合され測定用セル５へ入光す
る。
スにより、強度変調またはパルスとして、基本源レーザ
光源１および色素レーザ光源２２から、それぞれ周波数
νおよびν1 のレーザ光２６，２７が発射される。両光
はハーフミラー２４で混合され測定用セル５へ入光す
る。
【０００８】測定用セル５には検知対象ガス１０を含む
測定対象ガス（大気）が導入されている。検知対象ガス
１０分子の模式的なエネルギー準位図を図８に示す。両
光の周波数差Δνが検知対象ガス１０の特有のラマンシ
フトで、分子の振動または回転準位を反映している。
測定対象ガス（大気）が導入されている。検知対象ガス
１０分子の模式的なエネルギー準位図を図８に示す。両
光の周波数差Δνが検知対象ガス１０の特有のラマンシ
フトで、分子の振動または回転準位を反映している。
【０００９】測定用セル５中の検知対象ガス１０は両光
２６，２７により照射される。そして励起された分子が
元の基底状態に戻る際に音波が放出される。この音波は
マイクロホン６で検出され、増幅器７により増幅され、
データ処理装置（ボックスカー積分器など）８によりさ
らに増幅、処理された後、出力される。その際、同時に
基本波レーザ光２６の周波数ν及び色素レーザ光２７の
周波数ν1 を分光器２５を用いてモニタし、周波数の同
調を確認する。
２６，２７により照射される。そして励起された分子が
元の基底状態に戻る際に音波が放出される。この音波は
マイクロホン６で検出され、増幅器７により増幅され、
データ処理装置（ボックスカー積分器など）８によりさ
らに増幅、処理された後、出力される。その際、同時に
基本波レーザ光２６の周波数ν及び色素レーザ光２７の
周波数ν1 を分光器２５を用いてモニタし、周波数の同
調を確認する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の化学プラン
ト用のガス漏れ検出装置は次のような問題点があった。 （１） 半導体式センサの場合 ガスの検知はそのガスが焼結金属を拡散した後、熱
線型半導体式センサに接触することで行われるため、時
間応答性が悪い（１０秒程度）。
ト用のガス漏れ検出装置は次のような問題点があった。 （１） 半導体式センサの場合 ガスの検知はそのガスが焼結金属を拡散した後、熱
線型半導体式センサに接触することで行われるため、時
間応答性が悪い（１０秒程度）。
【００１１】 素子の電気伝導度の変化により検知感
度が制限されるので、一般的な可燃性及び毒性ガスの場
合、検知下限はせいぜい５００ppm 程度である。
度が制限されるので、一般的な可燃性及び毒性ガスの場
合、検知下限はせいぜい５００ppm 程度である。
【００１２】 表面反応を利用しているため、一般的
な可燃性及び毒性ガスに反応し、ガス種の特定には不向
きである。 （２） レーザ式の場合 前者と比較して、高速応答（１秒以下）、高感度
（ＣＨ4 の場合、数ppm）であり、かつガス種の特定も
可能である。しかし基本波レーザ光の周波数νを基準と
して、対象となるガス分子に特定なラマンシフトと呼ば
れる振動、または回転準位を反映した周波数Δνだけ短
い光として、色素レーザ光を用いているために、回折格
子などの波長選択素子の制御が必要である（図７，３
０）。
な可燃性及び毒性ガスに反応し、ガス種の特定には不向
きである。 （２） レーザ式の場合 前者と比較して、高速応答（１秒以下）、高感度
（ＣＨ4 の場合、数ppm）であり、かつガス種の特定も
可能である。しかし基本波レーザ光の周波数νを基準と
して、対象となるガス分子に特定なラマンシフトと呼ば
れる振動、または回転準位を反映した周波数Δνだけ短
い光として、色素レーザ光を用いているために、回折格
子などの波長選択素子の制御が必要である（図７，３
０）。
【００１３】 また常に色素レーザ光の周波数ν1 、
及び基本波レーザ光の周波数νをモニタする必要があっ
た。
及び基本波レーザ光の周波数νをモニタする必要があっ
た。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。
するため次の手段を講ずる。
【００１５】（１） 強度変調した基本波およびラマン
波のレーザ光を検知対象ガスを含む計測対象ガスに照射
し、同検知対象ガスが放出する音波を計測するガス漏れ
検知方法において、上記基本波レーザ光のみを上記検知
対象ガスに同じガスを封入したセル中を透過させ、透過
光とともに発生したラマン光を上記計測対象ガスに照射
することを特徴とするガス漏れ検知方法。
波のレーザ光を検知対象ガスを含む計測対象ガスに照射
し、同検知対象ガスが放出する音波を計測するガス漏れ
検知方法において、上記基本波レーザ光のみを上記検知
対象ガスに同じガスを封入したセル中を透過させ、透過
光とともに発生したラマン光を上記計測対象ガスに照射
することを特徴とするガス漏れ検知方法。
【００１６】以上において、強度変調された基本波のレ
ーザ光がセルに照射される。すると、セルからは基本波
に同じ透過光と、セル中のガスによるラマン光が出てく
る。次にこれらが検知対象ガスを含む計測対象ガスに照
射されると、計測対象ガス中の検知対象ガスがラマン振
動または回転し、音波となり音圧として検出される。
ーザ光がセルに照射される。すると、セルからは基本波
に同じ透過光と、セル中のガスによるラマン光が出てく
る。次にこれらが検知対象ガスを含む計測対象ガスに照
射されると、計測対象ガス中の検知対象ガスがラマン振
動または回転し、音波となり音圧として検出される。
【００１７】このようにして、従来のようなラマン波の
レーザ光を使用することなくガス漏れが高感度、高応答
で検知できるとともにその同定も可能となる。
レーザ光を使用することなくガス漏れが高感度、高応答
で検知できるとともにその同定も可能となる。
【００１８】（２） 強度変調された基本波およびラマ
ン波のレーザ光の発生装置と、同発生装置からの基本波
およびラマン波のレーザ光が透過されるとともに検知対
象ガスを含む計測対象ガスが導入される測定用セルとを
有し、同測定用セル中に発生する音波を測定するガス漏
れ検知装置において、上記ラマン波のレーザ光の発生装
置を除くとともに上記基本波レーザ光の発生装置および
測定用セル間に上記検出対象ガスに同じガスが封入され
たセルを配置してなるガス漏れ検知装置。
ン波のレーザ光の発生装置と、同発生装置からの基本波
およびラマン波のレーザ光が透過されるとともに検知対
象ガスを含む計測対象ガスが導入される測定用セルとを
有し、同測定用セル中に発生する音波を測定するガス漏
れ検知装置において、上記ラマン波のレーザ光の発生装
置を除くとともに上記基本波レーザ光の発生装置および
測定用セル間に上記検出対象ガスに同じガスが封入され
たセルを配置してなるガス漏れ検知装置。
【００１９】以上において、強度変調された基本波のレ
ーザ光の発生装置から基本波レーザ光がセルに照射され
る。すると、セルからは基本波に同じ透過光と、セル中
のガスによるラマン光が出てくる。次にこれらが測定用
せる中の計測対象ガスに照射されると、計測対象ガス中
の検知対象ガスがラマン振動または回転し、音波となり
音圧として検出される。
ーザ光の発生装置から基本波レーザ光がセルに照射され
る。すると、セルからは基本波に同じ透過光と、セル中
のガスによるラマン光が出てくる。次にこれらが測定用
せる中の計測対象ガスに照射されると、計測対象ガス中
の検知対象ガスがラマン振動または回転し、音波となり
音圧として検出される。
【００２０】このようにして、従来のようなラマン波の
レーザ光の発生装置を使用することなくガス漏れが高感
度、高応答で検知できるとともにその同定も可能とな
る。
レーザ光の発生装置を使用することなくガス漏れが高感
度、高応答で検知できるとともにその同定も可能とな
る。
【００２１】
（１） 本発明の実施の第１形態を図１と図２により説
明する。
明する。
【００２２】なお、従来例で説明した部分は、同一の番
号をつけ説明を省略し、この発明に関する部分を主体に
説明する。
号をつけ説明を省略し、この発明に関する部分を主体に
説明する。
【００２３】基本波レーザ光源（レーザ装置）１と測定
用セル５の間に検知対象ガス１０と同種のガス１０を封
入したセル２が設けられる。セル２の前後にはレーザ光
用の窓１１がついている。
用セル５の間に検知対象ガス１０と同種のガス１０を封
入したセル２が設けられる。セル２の前後にはレーザ光
用の窓１１がついている。
【００２４】以上において、トリガパルサ９からのパル
ス信号により、基本波レーザ光源１が動作し、基本波レ
ーザ光２６（周波数ν）が発生する。基本波レーザ光２
６は窓１１を通して検知対象の分子性ガス１０に当る
と、ラマン散乱と呼ばれる非線形光学効果により基本波
レーザ光２６の周波数νを基準として、対象となる分子
性ガス１０に特定なラマンシフトと呼ばれる振動または
回転準位を反映した周波数Δνだけ短いラマン光（スト
ークス光）２７（周波数ν1 ）が、基本波レーザ光２６
と同軸上に発生する。その後これらの基本波レーザ光２
６及びストークス光２７は、レーザ入出窓１１から出
て、検知対象の分子性ガス１０を含む大気ガスが存在す
る測定用セル５に入射される。
ス信号により、基本波レーザ光源１が動作し、基本波レ
ーザ光２６（周波数ν）が発生する。基本波レーザ光２
６は窓１１を通して検知対象の分子性ガス１０に当る
と、ラマン散乱と呼ばれる非線形光学効果により基本波
レーザ光２６の周波数νを基準として、対象となる分子
性ガス１０に特定なラマンシフトと呼ばれる振動または
回転準位を反映した周波数Δνだけ短いラマン光（スト
ークス光）２７（周波数ν1 ）が、基本波レーザ光２６
と同軸上に発生する。その後これらの基本波レーザ光２
６及びストークス光２７は、レーザ入出窓１１から出
て、検知対象の分子性ガス１０を含む大気ガスが存在す
る測定用セル５に入射される。
【００２５】このようにして、セル５内の検知対象ガス
１０は、図２に示すようにガス１０に対応した２つの周
波数ν，ν1 のレーザ光で照射されるので、従来と同様
に音波が発生され、検出される。
１０は、図２に示すようにガス１０に対応した２つの周
波数ν，ν1 のレーザ光で照射されるので、従来と同様
に音波が発生され、検出される。
【００２６】なお、レーザ光の伝送は、大気中を直進さ
せてもよいし、配置の簡便な光ファイバ２９内を伝搬さ
せてもよい。
せてもよいし、配置の簡便な光ファイバ２９内を伝搬さ
せてもよい。
【００２７】以上のようにして、従来のようなラマン波
のレーザ光の発生装置を使用することなくガス漏れが高
感度、高応答で検知できるとともにその同定も可能とな
る。また両光を常にモニタすることも不要となる。
のレーザ光の発生装置を使用することなくガス漏れが高
感度、高応答で検知できるとともにその同定も可能とな
る。また両光を常にモニタすることも不要となる。
【００２８】（２） 本発明の実施の第２形態を図３に
より説明する。
より説明する。
【００２９】上記の基本波レーザ光源１とセル２間にチ
ョッパ１３が設けられる。パルサ９の出力はチョッパ駆
動電源１２を経てチョッパ１３に送られる。
ョッパ１３が設けられる。パルサ９の出力はチョッパ駆
動電源１２を経てチョッパ１３に送られる。
【００３０】以上において、パルサ９からの信号によ
り、チョッパ駆動電源１２を介してチョッパ１３が作動
し、基本波レーザ光２６はチョッピングされ、断続波と
なって出射される。以下前記とほぼ同用に作用する。
り、チョッパ駆動電源１２を介してチョッパ１３が作動
し、基本波レーザ光２６はチョッピングされ、断続波と
なって出射される。以下前記とほぼ同用に作用する。
【００３１】なおこの場合、データ処理装置８として
は、チョッピングの周波数と同期した信号を取出すロッ
クインアンプが用いられる。
は、チョッピングの周波数と同期した信号を取出すロッ
クインアンプが用いられる。
【００３２】（３） 本発明の実施の第３形態を図４に
示す。この形態は測定用セル５部を従属配置し、同時に
複数領域で使用できるものである。
示す。この形態は測定用セル５部を従属配置し、同時に
複数領域で使用できるものである。
【００３３】（４） 本発明の実施の第３形態を図５に
示す。この形態はセル２内の封入ガスの異なったものを
２セット配置し、パルサ９を共用としたものである。複
数の種の分子性ガスを、同一構成で、同時に検知できる
ものである。
示す。この形態はセル２内の封入ガスの異なったものを
２セット配置し、パルサ９を共用としたものである。複
数の種の分子性ガスを、同一構成で、同時に検知できる
ものである。
【００３４】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば次
の効果を奏する。
の効果を奏する。
【００３５】 高速応答、高感度であり、かつガス種
の特定も可能である。
の特定も可能である。
【００３６】 従来のラマン光の発生装置（回折格子
などの波長選択素子）が不要であり、かつ２本のレーザ
光軸の調整を不要とすることができる。
などの波長選択素子）が不要であり、かつ２本のレーザ
光軸の調整を不要とすることができる。
【００３７】 同一構成で検知対象ガス種を容易に変
えることが出来る（セルの封入ガス種を変えればよい）
という、高品質かつ簡便なガス漏れ検知法及びその装置
が得られる。
えることが出来る（セルの封入ガス種を変えればよい）
という、高品質かつ簡便なガス漏れ検知法及びその装置
が得られる。
【図１】本発明の実施の第１形態の構成系統図である。
【図２】同第１形態の作用説明図である。
【図３】本発明の実施の第２形態の構成系統図である。
【図４】本発明の実施の第３形態の構成系統図である。
【図５】本発明の実施の第４形態の構成系統図である。
【図６】従来の一例の構成系統図である。
【図７】従来の他例の構成系統図である。
【図８】同他例の作用説明図である。
１ 基本波レーザ光源 ２ 波長変換用セル ３ ガス吸入口 ４ ガス流出口 ５ 測定用セル ６ マイクロホン ７ 増幅器 ８ データ処理装置 ９ トリガパルサ １０ 検知対象の分子性ガス １１ レーザ入出窓 １２ チョッパ駆動電源 １３ チョッパ １４ 他の検知対象の分子性ガス １５ 焼結金属 １６ 熱線型半導体式センサ １７ 半導体素子の等価抵抗 １８ 電圧源 １９ 負荷抵抗 ２０ 信号電圧 ２１ 容器 ２２ 色素レーザ光源 ２３ 全反射ミラー ２４ ハーフミラー ２５ 分光器 ２６ 基本波レーザ光 ２７ 波長変換された光（ストークス光、色素レーザ
光） ２８ 他のストークス光 ２９ 光ファイバ ３０ 回折格子
光） ２８ 他のストークス光 ２９ 光ファイバ ３０ 回折格子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津村 陽一郎 広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱 重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 金子 雅人 広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱 重工業株式会社広島研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 強度変調した基本波およびラマン波のレ
ーザ光を検知対象ガスを含む計測対象ガスに照射し、同
検知対象ガスが放出する音波を計測するガス漏れ検知方
法において、上記基本波レーザ光のみを上記検知対象ガ
スに同じガスを封入したセル中を透過させ、透過光とと
もに発生したラマン光を上記計測対象ガスに照射するこ
とを特徴とするガス漏れ検知方法。 - 【請求項２】 強度変調された基本波およびラマン波の
レーザ光の発生装置と、同発生装置からの基本波および
ラマン波のレーザ光が透過されるとともに検知対象ガス
を含む計測対象ガスが導入される測定用セルとを有し、
同測定用セル中に発生する音波を測定するガス漏れ検知
装置において、上記ラマン光の発生装置を除くとともに
上記基本波レーザ光の発生装置および測定セル間に上記
検出対象ガスに同じガスが封入されたセルを配置してな
ることを特徴とするガス漏れ検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7258741A JPH09101230A (ja) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | ガス漏れ検知方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7258741A JPH09101230A (ja) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | ガス漏れ検知方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09101230A true JPH09101230A (ja) | 1997-04-15 |
Family
ID=17324444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7258741A Withdrawn JPH09101230A (ja) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | ガス漏れ検知方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09101230A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7595463B2 (en) * | 2002-08-01 | 2009-09-29 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Laser processing machine with monitoring of gas atmosphere and operating gases |
| JP2013524227A (ja) * | 2010-04-09 | 2013-06-17 | インフィコン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 光学的にトレーサガスを検出する漏れ検知器 |
-
1995
- 1995-10-05 JP JP7258741A patent/JPH09101230A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7595463B2 (en) * | 2002-08-01 | 2009-09-29 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Laser processing machine with monitoring of gas atmosphere and operating gases |
| JP2013524227A (ja) * | 2010-04-09 | 2013-06-17 | インフィコン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 光学的にトレーサガスを検出する漏れ検知器 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030107 |