2015 Fiscal Year Annual Research Report
爆発防止モニタリングシステムのための多点非接触型マルチガスセンサの研究
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25750140
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
由井 四海 富山高等専門学校, 電子情報工学科, 准教授 (10413759)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ガス計測 / レーザー分光 / 波長変調法 / 火災・爆発防止 / 非線形波長変換 / 多成分測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プラントなどでの大規模設備におけるガス爆発事故を防止するための多点、非接触型ガスセンサの要素技術ならびにシステムの開発を主目的とし研究を行った。レーザー方式は非接触型で多点への応用が容易という特長があるものの、ガス種ごとに対応するレーザー光源を必要とする問題点があった。そこで本研究では単一のレーザー光源と波長変換素子を組み合わせることで複数の波長を生成し、異なる吸収波長を有する酸素とアセチレンを測定するシステムを構築した。可視光の受光感度を高めた近赤外光用光検出器を用いることで2つのガスの吸収スペクトルの同時測定が実現された。また、系を光通信帯の半導体レーザーと光ファイバーで構成することで汎用性が高く、かつ光学調整が不要なシステムとなった。一方、波長変換素子で変換された光は強度変化が非線形であるため、これまで一般的に高感度化のために用いられてきた波長変調法をそのまま適用する場合の最適な条件を見いだすことが重要となる。光強度の非線形性に起因する残余強度変調が最小になる非線形素子の動作条件について数値計算を行い実験で確認した結果、波長変換における最大変換効率時の波長とは異なる波長であることが明らかになった。さらに、高速で長期安定性のある測定方法について検討と実験を行い、長期安定性については電流と温度が安定化されている状態においてレーザー波長の変動に伴う吸収信号強度の変化は見られず電気信号系のノイズとほぼ同じレベルが確認された。また、同条件下でガス濃度に対する信号強度の追従性を測定し1s以下の応答速度が得られた。
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