JP6353227B2 - ガスセンサ制御装置及び赤外線分析式ガス濃度検出装置 - Google Patents
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Description
ところが、あらゆる物体は自身の温度に応じて赤外線を放射するため、測定環境の周囲の温度が変化すると、非分散型赤外ガスセンサを構成する各種部材(例えばクローズ・パス配置形式の場合、筒表面)からの赤外線放射量も変化し、ガス濃度が変化していないにも関わらず赤外線検出部の検出出力が変化し、検出精度が低下するドリフト現象が生じる。
しかしながら、測定環境の周囲の温度が時間と共に変化する場合、図18に示すように、検出出力VH、V0自身が時間と共に変化するため、検出タイミングのずれに起因してΔVが正確に得られなくなるという問題がある。つまり、図18に示すように、検出出力VH1の検出時刻T1における本来のV0の値はV0(0)であるのに、検出時刻T2ではV0(1)に変わってしまう。このため、真のΔV=VH1−V0(0)であるところ、誤った値であるΔV'=VH1−V0(1)を算出することになる。
特に、水分を多く含むガスを測定する場合、非分散型赤外ガスセンサ自身をヒータにより加熱して結露を防止する必要があり、ヒータ加熱によって周囲の温度が時間と共に上昇することがある。又、測定中にガス流量が時間と共に変化する場合も周囲の温度が変化する。
そこで、本発明は、非分散型赤外ガスセンサの測定環境の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制した、ガスセンサ制御装置及び赤外線分析式ガス濃度検出装置を提供することを目的とする。
このようなことから、本発明のガスセンサ制御装置では、第1平均信号又は第2平均信号を用いることで、これに対応する第2検出信号又は第1検出信号と検出タイミングを仮想的に一致させることができ、周囲の測定環境の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制することができる。
周囲の測定環境の時間的変化自体が時間と共に変化する、つまり測定環境の時間的変化が単調増加又は単調減少でない場合には、第1平均信号を算出する際、単純平均でなく、当該測定環境の時間的変化の状態に応じて2つの第1検出信号の値を重み付けした加重平均を採ることで、ガス濃度の検出精度の低下をさらに抑制することができる。
このガスセンサ制御装置によれば、加重平均に用いる重み係数を、外部温度を反映した値とすることで、ガス濃度の検出精度の低下をさらに抑制することができる。
このガスセンサ制御装置によれば、加重平均に用いる重み係数を、赤外線検出部の温度を反映した値とすることで、ガス濃度の検出精度の低下をさらに抑制することができる。
上記した温度等の測定環境の時間的変化による検出信号のドリフトは、通常は4秒以上の時定数を持っており、この間に第1の情報群と第2の情報群を1つずつ、合計2セット以上取得できれば、ガス濃度を精度よく算出することができる。そこで、このガスセンサ制御装置においては、各周期時間を2秒以下と規定する。
図1は、本発明の実施形態に係る赤外線分析式ガス濃度検出装置1の全体構成図である。赤外線分析式ガス濃度検出装置1は、非分散型赤外ガスセンサ(ガスセンサ)100と、非分散型赤外ガスセンサ100に接続される赤外ガスセンサ制御装置(ガスセンサ制御装置)60とを有する。なお、図1において、非分散型赤外ガスセンサ100の長さ方向に沿う断面構造を示す。
なお、非分散型赤外ガスセンサ100は、測定対象ガスを閉鎖空間である鏡筒102内の測定空間102sに導入させる「クローズ・パス配置形式」で構成され、鏡筒102の光源121側の内面は球面状の反射鏡102aになっていて、光源121から放射された赤外線を赤外線検出素子122に向けるようになっている。又、鏡筒102のその他の内面102bも赤外線を反射するように鏡面加工が施され、赤外線を赤外線検出素子122に到達させるようになっている。
又、断熱ジャケット131の外側には、非分散型赤外ガスセンサ100の外部の温度を測定する外部温度測定部(温度センサ)141が設けられている。同様に、赤外線検出素子122の近傍には、赤外線検出素子122の温度を測定する赤外線検出部温度測定部(温度センサ)142が設けられている。ここで、非分散型赤外ガスセンサ100の「外部」とは、光源121から放射された赤外線が赤外線検出素子122へ到達する空間(上記例では測定空間102s)の外部をいう。
鏡筒102は、例えばプラスチック又は金属で構成することができ、鏡筒102がプラスチックの場合、内面には赤外線の反射率が高い金属(アルミニウム、クロムなど)の膜を被覆するとよい。
赤外線検出素子122としては、例えばサーモパイル素子(TP)、焦電素子、フォトダイオード(PD)が挙げられる。なお、赤外線検出素子122の検出信号(検出出力)は、通常は電圧であるがこれに限定されない。
赤外線波長選択フィルタ110としては、例えば波長選択フィルタ、回折格子、ファブリペローフィルタ等が挙げられる。波長選択フィルタは、例えばサファイヤ、石英ガラス、シリコン、ゲルマニウム、セレン化亜鉛などの赤外線透過材料からなる基板の表面に複数の透明膜を積層させることによって形成される。
マイコン50は、光源121の光量制御やガス濃度演算処理等を実行するための各種のプログラムやデータを格納する記憶装置55(ROM,RAM等)、この記憶装置55に記憶されたプログラムを実行するCPU51、各種信号を入出力するためのIOポート、計時用タイマー等を備えた周知のものである。
マイコン50がガス濃度演算部の一例に相当し、マイコン50及び電源回路61が光源制御部の一例に相当する。ガス濃度演算部は赤外線検出素子122の検出信号から、測定対象ガスの濃度を演算すると共に、温度センサ141、142の温度情報から後述する重み係数を求める処理を行う。
なお、マイコン50は、所定の起動スイッチがオンされることによって直流電源から給電が開始されると起動して、マイコン50の各部を初期化後、各種処理を開始する。
そして、記憶装置55には、第1検出信号VHと第2検出信号VLの差分であるΔV(=VH−VL)と測定対象のガス濃度との相関関係を表す濃度換算データ、及び、温度センサ141、142の温度情報と後述する重み係数との相関関係を表す重み係数換算データが少なくとも記憶されている。なお、各換算データは、具体的には、換算用マップデータ(テーブル)や換算用計算式等で構成されており、実験等により得られたデータに基づいて予め作成されたものである。
次に、図2〜図5を参照し、本発明の第1の実施形態に係る赤外ガスセンサ制御装置のガス濃度演算処理について説明する。なお、以下の説明において、検出信号は電圧を示す。
図2は、赤外ガスセンサ制御装置60のガス濃度演算処理により、検出信号ΔVを求める方法の概略を示す。なお、本発明では、VH、VLの差分であるΔV=VH−VLをガス濃度の演算に用いることで、測定環境の周囲の温度変化をキャンセルしてドリフト補正するものである。又、図2の例では、測定環境の周囲の温度が時間と共にほぼ一定の割合で増加し、ガス濃度が変化しないにも関わらず、第1検出信号VHと第2検出信号VLが時間と共にほぼ一定の割合で増加している。
具体的には、第1周期時間TW1、TW3で時間的に連続する2つのVH1、VH2の値を平均して第1平均信号VH1'を求める。なお、VH1は、第1周期時間TW1内で光量が安定する所定の経過時刻で検出されるが、「第1周期時間TW1」で代表することとする。他のVH、VLの検出時刻も同様である。
同様に、VH2と同一の検出タイミング(TW3)におけるVLの予測値(第2平均信号VL1')を推定し、同一の検出タイミングでΔVを求める。
以下、図3〜図5を参照してガス濃度演算処理の詳細を説明する。
このように、第2検出信号(VL1)と同一の検出タイミング(第2周期時間TW2)における第1検出信号の予測値(第1平均信号VH1')を、他の第1周期時間TW1、TW3での第1検出信号(VH1、VH2)から推定するため、同一の検出タイミングでVH、VL、ひいてはΔVが得られ、周囲温度の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制することができる。つまり、第1の実施形態に係るガス濃度演算処理では、時間的に連続する2つの第1検出信号VH1,VH2の値を平均した第1平均信号VH1'、及び、2つの第1検出信号VH1,VH2の間の第2周期時間TW2における第2検出信号VL1からなる第1情報群に基づいて、ガス濃度の演算を行うのである。
なお、図3において、第1検出信号(VH)の添え字1,2,3の順に、時系列で第1検出信号が検出され、同様に第2検出信号(VL)の添え字1,2,3の順に、時系列で第2検出信号が検出される。
第2の情報群においても、第1検出信号(VH2)と同一の検出タイミング(第1周期時間TW3)における第2検出信号の予測値(第2平均信号VL1')を、他の第2周期時間TW2、TW4での第2検出信号(VL1、VL2)から推定するため、同一の検出タイミングでVH、VLの電圧差及び電圧比が得られ、周囲温度の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制することができる。つまり、第1の実施形態に係るガス濃度演算処理では、時間的に連続する2つの第2検出信号VL1,VL2の値を平均した第2平均信号VL1'、及び、2つの第2検出信号VL1,VL2の間の第1周期時間TW3における第1検出信号VH2からなる第2情報群に基づいても、ガス濃度の演算を行うものでもある。
なお、上述のように第2周期時間TW4で第2の情報群を算出した後、第2の情報群の算出に用いた第1検出信号VH2と、次の第1周期時間TW5に検出される第1検出信号VH3とを用い、上記と同様にして第1の情報群を算出する。このように、第1の情報群と第2の情報群とを交互に算出することで、第1周期時間TW3以降、第2周期時間TW4、第1周期時間TW5・・・毎に同一の検出タイミングでVH、VL、ひいてはΔVが得られるので、ガス濃度の検出精度がさらに向上する。これに対し、後述する第2の実施形態のように、第1の情報群と第2の情報群のいずれか一方のみを算出する場合、その算出タイミングは周期時間の2倍となる(図6参照)。
次に、S104で、CPUは、温度センサ141,142から、非分散型赤外ガスセンサ100の外部温度及び赤外線検出素子122の少なくとも一方の温度を取得する。なお、S104及び後述するS118で取得した温度データは、第1の実施形態では使用しないが、後述する第3の実施形態で使用するものである。又、図3(c)は光源121の光量を示すタイムチャートである。添え字m、後述する添え字nは自然数であり、1,2,3の順に時系列で取得されることを示す(以下も同様)。
次に、S106で、CPUは、第1検出信号(VHm)の取得が初回、つまり、VH1であるか否かを判定し、Noであれば濃度演算フラグに1を割り当てると共に(S108)、演算判定フラグに1を割り当てる(S110)。さらにS110からS112へ移行する。一方、S106でYesであれば、そのままS112へ移行する。
なお、濃度演算フラグ=1は、VHmが複数回取得されたことを意味し、図3で説明したように連続する2つのVHm-1、VHmの値を平均して第1平均信号VHm-1'を算出可能となったことを示す。又、演算判定フラグは、後述する図5のフローで第1平均信号VHm-1'と第2平均信号VLn-1'のいずれを算出するかを判定するフラグであり、演算判定フラグ=1の場合、第1平均信号VHm-1'を算出する処理を行う。
次に、S116で、CPUは、光源121を低光量側(第2設定光量(CL)側)へ切り替え、赤外線を放射させる。次に、S118で、CPUは、温度センサ141,142から、非分散型赤外ガスセンサ100の外部温度及び赤外線検出素子122の少なくとも一方の温度を取得する。
次に、S120で、CPUは、第2検出信号(VLn)の取得が初回、つまり、VL1であるか否かを判定し、YesであればS124へ移行し、Noであれば演算判定フラグに0を割り当てる(S122)。演算判定フラグ=0の場合、図3で説明したように連続する2つのVLn-1、VLnの値を平均して第2平均信号VLn-1'を算出可能となっており、第2平均信号VLn-1'を算出する処理を行う。さらにS122の処理後、S124へ移行する。
次に、S124で、CPUは、光源121の第2検出信号(VLn)を取得し、周期時間TWが経過したか否かを判定する(S126)。S126でYesであればS128へ移行し、NoであればS126に戻って周期時間TWが経過するのを待つ。
S128で、CPUは、光源121を高光量側(第1設定光量(CH)側)へ切り替えて赤外線を放射し、S104へ戻る。
以上のようにして取得されたVHm、VLnは、濃度演算フラグ及び演算判定フラグと関連付けて記憶装置55(RAM)に記憶され、以下のガス濃度演算処理で読み出される。
図5において、まずステップS202では、CPUは濃度演算フラグが1であるか否かを判定する。S202でYesであればS204へ移行し、Noであれば本ガス濃度演算処理を終了し、次回に備える。次にS204で、CPUは、演算判定フラグが1であるか否かを判定する。S204でYesであれば(つまり、図4のS104〜S114で時間的に連続する2つの第1検出信号VHm-1、VHmの取得処理がされた場合に)S206へ移行し、VHm-1、VHm、VLnを取得する。ここで、m=2,n=1の場合が図3のR1に相当し、第1平均信号VHm-1'、及び、第2検出信号VLnからなる第1情報群に基づいてのガス濃度の演算処理となる。一方、S204でNoであれば、第2平均信号VLn-1'、及び第1検出信号VHmからなる第2情報群に基づいてのガス濃度の演算処理に移行する。
VHm-1'=(VHm-1+VHm)/2・・・(1)
そして、S210では、CPUは、S206にて取得したVLnと、S208で算出したVHm-1'を次式(2)の入力値として、ΔVを算出する。
ΔV=VHm−1'−VLn・・・(2)
次いで、S212では、S210で算出したΔVと、濃度換算データとに基づいて、ガス濃度Xを算出し、本ガス濃度演算処理の最初に戻る。
VLn-1'=(VLn-1+VLn)/2・・・(3)
そして、S234では、CPUは、S230にて取得したVHmと、S232で算出したVLn-1'を次式(4)の入力値として、ΔVを算出する。
ΔV=VHm−VLn-1'・・・(4)
そして、S236では、S234で算出したΔVと、濃度換算データとに基づいて、ガス濃度Xを算出し、ガス濃度演算処理の最初に戻る。
さらには、第2検出信号VLnと同一の検出タイミング(周期時間)における第1検出信号の予測値(第1平均信号VHm−1')を、他の周期時間での第1検出信号(VHm−1、VHm)から推定し、第1検出信号VHm−1'と第2検出信号VLnの差分であるΔVから、ガス濃度Xを演算する。
そのため、同一の検出タイミングでのΔVが得られ、周囲温度の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制することができる。
次に、図6〜図8を参照し、本発明の第2の実施形態に係る赤外ガスセンサ制御装置のガス濃度演算処理について説明する。
図6は、VH及びVLの取得タイミングを示すタイムチャート(それぞれ図6(a)、(b))、及び光源121の第1設定光量(CH),第2設定光量(CL)を示すタイムチャート(図6(c))を表す。又、図7はVH、VLの取得処理のフローチャート、図8は第1平均信号VH'を用いたガス濃度演算処理のフローチャートである。
このように、第2検出信号(VL1)と同一の検出タイミング(第2周期時間TW2)における第1検出信号の予測値(第1平均信号VH1')を、他の第1周期時間TW1、TW3での第1検出信号(VH1、VH2)から推定するため、同一の検出タイミングでVH、VLが得られ、周囲温度の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制することができる。つまり、第2の実施形態に係るガス濃度演算処理では、時間的に連続する2つの第1検出信号VH1,VH2の値を平均した第1平均信号VH1'、2つの第1検出信号VH1,VH2の間の第2周期時間TW2における第2検出信号VL1からなる第1情報群に基づいて、ガス濃度の演算を行うのである。
次に、S306で、CPUは、第1検出信号(VHm)の取得が初回、つまり、VH1であるか否かを判定し、Noであれば濃度演算フラグに1を割り当て(S308)、S312へ移行する。S306でYesであればS312へ移行する。なお、第2の実施形態では、第2平均信号VLn-1'を算出しないので、演算判定フラグは用いない。
次に、S316で、CPUは、光源121を低光量側(第2設定光量(CL)側)へ切り替え、赤外線を放射させる。
次に、S324で、CPUは、第2検出信号(VLn)を取得し、周期時間TWが経過したか否かを判定する(S326)。S326でYesであればS328へ移行し、NoであればS326に戻ってTWが経過するのを待つ。
S328で、CPUは、光源121を高光量側(第1設定光量(CH)側)へ切り替えて赤外線を放射し、S306へ戻る。
以上のようにして取得されたVHm、VLnは、濃度演算フラグと関連付けて記憶装置55(RAM)に記憶され、以下のガス濃度演算処理で読み出される。
但し、図8の処理は、ステップS204が無く、S202から直ちにS206に移行すること以外は、図5で述べた処理のS206〜S226と同一であるので、同一のステップ番号を付して説明を省略する。
次に、図9〜図11を参照し、本発明の第3の実施形態に係る赤外ガスセンサ制御装置のガス濃度演算処理について説明する。
図9は、赤外ガスセンサ制御装置60のガス濃度演算処理により、検出信号ΔVを求める方法の概略を示す。図9の例では、図2の場合と異なり、測定環境の周囲の温度が時間と共に増加量が減少しつつ上昇し、VH及びVLが時間に対して上に凸の曲線となる場合を示している。
一方、図9の例では、VHが時間に対して上に凸の曲線L2で増加するため、検出時刻T1,T3の中点である検出時刻T2において、曲線L2上のVHの値であるAV2はAV1よりも大きい。
そこで、第3の実施形態においては、VH1,VH2の値を平均してAV2を求める際、時間の経過と共にVHの増加量が小さくなることから、よりAV2の値に寄与するVH1を多く重み付けした加重平均により、AV2を求める。
具体的には、VH1'を次式5により算出し、ここで重み係数A>Bとすることで、VH1を多く重み付けすることができる。
VHm-1'={A×(VH1)+B×(VH2)}/(A+B)・・・(5)
なお、図11(d)のタイムチャートは、図4のステップS104,S118で交互に取得した温度によるものであり、各周期時間TW1、TW2・・・で取得した温度をそれぞれTH1、TH2・・・とする。又、各温度TH1、TH2・・・は、正確にはVH、VLの検出時刻における温度であるが、「周期時間TW」で代表することとする。
図11は、VH及びVLの時間変化の曲線が異なること以外は、第1の実施形態の図3と同一であるので説明を省略する。
又、図12は第1平均信号VH'、及び第2平均信号VL'を用いたガス濃度演算処理のフローチャートである。なお、VH、VLの取得処理のフローチャートは第1の実施形態の図4と同一であるので、説明及び図示を省略する。
図12において、S206でVHm-1、VHm、VLnを取得した後、重み係数A、Bを取得する(ステップS407)。ステップS407の具体的な処理の一例については後述する。
次に、S408では、CPUは第1平均信号VHm-1'を算出する。具体的には、S206で取得したVHm-1、VHm、及びS407で取得したA,Bを、次式(6)の入力値としてVHm−1'を算出する。つまり、VHm-1'をVHm-1、VHmの加重平均により算出する。
VHm-1'={A×(VHm-1)+B×(VHm)}/(A+B)・・・(6)
そして、S210でΔVを算出し、S212では、S210で算出したΔVと、濃度換算データとに基づいて、ガス濃度Xを算出し、本ガス濃度演算処理を終了する。
次に、S432では、CPUは第2平均信号VLn-1'を算出する。具体的には、S230で取得したVLn-1、VLn、及びS431で取得したA,Bを、次式(7)の入力値としてVLn+1'を算出する。つまり、VLn-1'をVLn-1、VLnの加重平均により算出する。
VLn-1'={A×(VLn-1)+B×(VLn)}/(A+B)・・・(7)
そして、S234でΔVを算出し、S236では、S234で算出したΔVと、濃度換算データとに基づいて、ガス濃度Xを算出し、ガス濃度演算処理の最初に戻る。
図13において、CPUは、時間的に連続する2つの第1周期時間TW1,第2周期時間TW2(正確には上記した時刻T1、T2)における温度TH1、TH2を通る直線L1を算出する。そして、CPUは、次の第1周期時間TW3における温度TH3と、第1周期時間TW3における直線L1上の仮想温度TH3'との大小関係、つまりΔT=TH3'−TH3の値を算出する。
ΔT=0であれば、VH及びVLは時間に対して直線Lに沿って変化するとみなす。一方、ΔT<0であれば、VH及びVLが時間に対して上の凸の曲線L2に沿って変化するとみなす。同様に、ΔT>0であれば、VH及びVLが時間に対して下の凸の曲線L3に沿って変化するとみなす。
以上のように、温度センサ141、142の少なくとも一方の温度を用いて重み係数を変更すればよい。但し、上記した例では、温度センサ141、142のいずれか一方の温度を用いて重み係数を変更しており、温度センサ141、142の両方の温度を用いる場合には、当該両方の温度と重み係数との関係に基づく数式やテーブル等に基づいて重み係数を変更することになる。
なお、図13の例では、第1周期時間TW3を経過した時に、VH及びVLの時間変化を判定し、図14に示すテーブル55tを参照し、ステップS407に相当する重み係数A、Bの組を取得する。そして、次の第2周期時間TW4を経過した時には、温度TH2、TH3を通る直線L1と、第2周期時間TW4における温度TH4とに基づいてΔTを算出し、ステップS431に相当する重み係数A、Bの組を取得する。このようにして、CPUは最新の3つの周期時間TWを順次用いて重み係数A、Bの組を取得する。
なお、例えば、ΔTの絶対値が一定の値以下の区間(例えば図14のテーブル55tではΔTの絶対値が1以下の区間S1)では、VH及びVLが時間に対してほぼ直線Lに沿って変化するとみなし、A=B、つまり第1の実施形態と同様の単純平均により第1平均信号VH'、及び第2平均信号VL'を算出してもよい。このようにすると、各ΔTの値に応じて逐一テーブル55tから重み係数A、Bの組を取得する場合に比べ、CPUの処理負担が軽減される。
さらに、上記実施形態では「クローズ・パス配置形式」の非分散型赤外ガスセンサを例示したが、これに限られず、反射部と、赤外線検出部(及び波長選択手段)を配置する基台とを長軸方向に離間させ、測定対象ガスを筒(セル)を用いずに光源と赤外線検出部との間がガスを流通させる開放空間とする「オープン・パス配置形式」で構成してもよい。
又、重み係数A、Bの組を取得する方法も上記に限られず、例えば所定の計算式によって求めてもよい。
なお、温度、VH及びVLが時間と共に低下する場合は、上記した直線L1,曲線L2及びL3は、図13と上下方向が逆となる。
又、赤外線検出素子122としては、特定波長を吸収する赤外線波長選択フィルタ110を介して特定波長の赤外線を検出するようにしたが、別途他の第2の波長を吸収する第2の赤外線波長選択フィルタを設けた第2の赤外線検出素子を配置してもよい。第2の波長(例えば3.9μm)としてガス分子による吸収がない波長の赤外線を選択すれば、例えば光源121が劣化したり、反射鏡102aの反射率が低下して赤外線検出素子122の検出出力が低下しても、この影響を補正することができる。
非分散型赤外ガスセンサ100の光源121として電球を、赤外線検出素子122としてサーモパイルを、赤外線波長選択フィルタ110として選択波長4.3μmのバンドパスフィルタを用い、鏡筒102をアルミニウム製とし、ヒータ130の制御温度を約50℃とした。
図15から明らかなように、第1平均信号VH'及び第2平均信号VL'を予測し、同一の検出タイミングでVH、VLの差分であるΔVを算出した実施例の場合、VHとVLの検出タイミングにずれがある比較例に比べ、周囲温度が変化しても正しいΔVが比較的短時間で得られ、周囲温度の時間的変化によるVH、VLのドリフトの影響を速やかに補正し、周囲温度の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制できることが判明した。
図16から明らかなように、同一の検出タイミングでVH、VLの差分であるΔVを算出した実施例の場合、VHとVLの検出タイミングにずれがある比較例に比べ、測定対象ガスGの流量変化に伴う周囲温度の変化に対して正しいΔVが比較的短時間で得られ、周囲のガス流量、の時間的変化によるVH、VLのドリフトの影響を速やかに補正し、ガス流量(周囲温度)の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制できることが判明した。
50 ガス濃度演算部
50,61 光源制御部
60 赤外ガスセンサ制御装置
100 非分散型赤外ガスセンサ
121 光源
122 赤外線検出部(赤外線検出素子)
141 外部温度測定部
142 赤外線検出部温度測定部
CH 第1設定光量
CL 第2設定光量
VH 第1検出信号
VH' 第1平均信号
VL 第2検出信号
VL' 第2平均信号
TW1、TW3 第1周期時間
TW2、TW4 第2周期時間
A、B 重み係数
Claims (8)
- 測定対象ガスに赤外線を放射する光源と、前記赤外線を検出する赤外線検出部と、を備えたガスセンサに接続されるガスセンサ制御装置であって、
前記光源から放射される前記赤外線の光量が、第1周期時間にわたり第1設定光量となるように、かつ、第2周期時間にわたり前記第1設定光量と異なると共に前記光源をオフせずに所定の値の光量をなす第2設定光量となるように交互に切り替える制御を行う光源制御部と、
前記赤外線検出部の検出信号から、前記測定対象ガスの濃度を演算するガス濃度演算部と、を備え、
前記第1周期時間において前記赤外線検出部が検出した検出信号を第1検出信号、前記第2周期時間において前記赤外線検出部が検出した検出信号を第2検出信号とし、
前記ガス濃度演算部は、時間的に連続する2つの前記第1周期時間にそれぞれ検出された第1検出信号の値を平均した第1平均信号、及び前記2つの第1周期時間の間の第2周期時間に検出された第2検出信号からなる第1情報群に基づいて、
又は、時間的に連続する2つの前記第2周期時間にそれぞれ検出された第2検出信号の値を平均した第2平均信号、及び前記2つの第2周期時間の間の第1周期時間に検出された第1検出信号からなる第2情報群に基づいて、前記測定対象ガスの濃度を演算する、
ガスセンサ制御装置。 - 前記第1平均信号は、前記時間的に連続する2つの前記第1周期時間にそれぞれ検出された第1検出信号の値を加重平均したものであり、
前記第2平均信号は、前記時間的に連続する2つの前記第2周期時間にそれぞれ検出された第2検出信号の値を加重平均したものである請求項1に記載のガスセンサ制御装置。 - 請求項2に記載のガスセンサ制御装置であって、
前記ガス濃度演算部は、前記ガスセンサの外部に設けられた外部温度測定部によって測定された外部温度に基づき、前記加重平均に用いる重み係数を決定するガスセンサ制御装置。 - 請求項2又は3に記載のガスセンサ制御装置であって、
前記ガス濃度演算部は、前記赤外線検出部の近傍に設けられた赤外線検出部温度測定部によって測定された前記赤外線検出部の温度に基づき、前記加重平均に用いる重み係数を決定するガスセンサ制御装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載のガスセンサ制御装置であって、
前記第1周期時間及び前記第2周期時間は2秒以下であるガスセンサ制御装置。 - 請求項1〜5のいずれかに記載のガスセンサ制御装置と、
前記ガスセンサ制御装置に接続され、測定対象ガスに赤外線を放射する光源と、前記赤外線を検出する赤外線検出部と、を備えたガスセンサと、
を有する赤外線分析式ガス濃度検出装置。 - 請求項6に記載の赤外線分析式ガス濃度検出装置であって、
さらに、前記ガスセンサの外部に設けられ、前記ガスセンサの外部温度を測定する外部温度測定部を備える赤外線分析式ガス濃度検出装置。 - 請求項6又は7に記載の赤外線分析式ガス濃度検出装置であって、
さらに、前記赤外線検出部の近傍に設けられ、前記赤外線検出部の温度を測定する赤外線検出部温度測定部を備える赤外線分析式ガス濃度検出装置。
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