JP2018115860A - 計測装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1の実施形態による計測装置の構成を示すブロック図である。
校正動作とは、アナログ基準値Arefを正しいレベルに設定するための動作である。まず、アナログ基準値Arefを、所定の条件下において第1のセンサ1から出力されるであろう第1のアナログ計測値A1の期待値レベルに設定する(ステップS11)。したがって、第1のセンサ1がガスセンサである場合には、検出対象ガスの濃度が検出限界未満である状態、或いは、第1のセンサ1が非活性化された状態における期待値レベルに設定する。
Damp/G=P+Q
である。オフセット値Qはデジタル値であるが、剰余分に相当する電圧レベル(オフセットレベル)を表している。尚、アンプ回路4のゲインGが2のべき乗(例えば256倍)となるよう設計すれば、デジタル増幅値Dampの上位ビットを校正値P、下位ビットをオフセット値Qとすることができ、演算部14による除算処理が極めて簡単になる。
校正動作が完了すると、次に測定動作を行う。測定動作は、メモリ13に上書きされたデジタル基準値DrefをDAコンバータ12に入力し、アナログ基準値Arefを生成した後(ステップS21)、差動回路3及びアンプ回路4に電力供給を行うとともに、ADコンバータ11を活性化させることにより行う(ステップS22)。したがって、上述した校正動作時における予備計測とは異なり、校正されたアナログ基準値Arefが用いられることになる。しかしながら、校正されたアナログ基準値Arefにはオフセット値Qが反映されていないことから、完全には校正されておらず、この時点においても僅かな乖離が生じている。
測定動作によって得られたアナログ増幅値Aampは、ADコンバータ11に入力され、デジタル増幅値Dampが生成される(ステップS31)。そして、演算部14は、生成されたデジタル増幅値Dampにオフセット値Qを加算又は減算することによって、補正値Dadjを得る(ステップS32)。つまり、
Damp+Q=Dadj、或いは、
Damp−Q=Dadj
である。オフセット値Qを加算するか減算するかは、オフセットが生じている方向、つまり、オフセット成分によってデジタル増幅値Dampに生じる誤差がプラス方向であるのか、マイナス方向であるのかによって定めればよい。オフセットが生じる方向は、除算における剰余の取り方、或いは、差動回路3の極性によって決まる。
次に、具体的な数値を挙げて、上述した一連の動作を説明する。本例では、アンプ回路4のゲインが200倍、ADコンバータ11及びDAコンバータ12のビット数がいずれも12ビットであり、且つ、ダイナミックレンジがいずれも3.3Vである場合を想定している。したがって、ADコンバータ11及びDAコンバータ12の分解能は、約0.8mV(=3.3V/212)である。
Damp/G=1525/200=7.625
であり、割り切れないため、整数部分(=7)を校正値Pとし、小数点以下(=0.625)をオフセット値Qとする。オフセット値Qは、ゲインGを乗じた値としてメモリ13に記憶される(ステップS15)。したがって、オフセット値Qは125(=0.625×200)(十進数)である。また、演算部14は、メモリ13に記憶されているデジタル基準値Drefに校正値Pを加算し、上書きする(ステップS16)。したがって、新たなデジタル基準値Drefは、1882(=1875+7)(十進数)である。
図3は、本発明の第2の実施形態による計測装置の構成を示す回路図である。
1a COガスセンサ
1b CO2ガスセンサ
2 第2のセンサ
3,3a,3b 差動回路
4,4a,4b アンプ回路
10 信号処理回路
11 ADコンバータ
12 DAコンバータ
13 メモリ
14 演算部
15 インターフェース部
A1,A1a,A1b 第1のアナログ計測値
A2 第2のアナログ計測値
Aamp,Aampa,Aampb アナログ増幅値
Adef,Adefa,Adefb 差分値
Aref,Arefa,Arefb アナログ基準値
CT 触媒
Dadj 補正値
Damp デジタル増幅値
DCT ダミー触媒
Dref デジタル基準値
MH1〜MH3 ヒータ抵抗
P 校正値
Q オフセット値
R1,R2 抵抗
Rc,Rd1,Rd2 サーミスタ
Claims (6)
- 第1のアナログ計測値を生成する第1のセンサと、
前記第1のアナログ計測値とアナログ基準値を比較することによって差分値を生成する差動回路と、
前記差分値を増幅することによってアナログ増幅値を生成するアンプ回路と、
ADコンバータ、DAコンバータ、メモリ及び演算部を含む信号処理回路と、を備え、
前記ADコンバータは、前記アナログ増幅値をデジタル増幅値に変換し、
前記DAコンバータは、前記メモリに記憶されたデジタル基準値を前記アナログ基準値に変換し、
前記演算部は、前記デジタル増幅値に基づいて校正値及びオフセット値を算出し、前記デジタル基準値に前記校正値を加算又は減算するとともに、前記デジタル基準値に前記校正値が加算又は減算された状態で得られた前記デジタル増幅値に前記オフセット値を加算又は減算することを特徴とする計測装置。 - 前記演算部は、前記デジタル増幅値を前記アンプ回路のゲインに相当する値で除算することによって前記校正値を算出するとともに、剰余に基づいて前記オフセット値を算出することを特徴とする請求項1に記載の計測装置。
- 前記ADコンバータ及び前記DAコンバータは、ビット数及び分解能が互いに等しいことを特徴とする請求項1又は2に記載の計測装置。
- 第2のアナログ計測値を生成する第2のセンサをさらに備え、
前記ADコンバータは、前記第2のアナログ計測値をデジタル変換することによって前記デジタル基準値を生成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の計測装置。 - 前記第1のセンサはガスセンサであり、前記第2のセンサは温度センサであることを特徴とする請求項4に記載の計測装置。
- 前記第1のセンサは、接触燃焼式のガスセンサと熱伝導式のガスセンサの両方を含むことを特徴とする請求項5に記載の計測装置。
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JPWO2020129341A1 (ja) * | 2018-12-17 | 2021-10-28 | Tdk株式会社 | ガスセンサ |
JP7235057B2 (ja) | 2018-12-17 | 2023-03-08 | Tdk株式会社 | ガスセンサ |
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