JP2004361241A

JP2004361241A - Response speed improving method for analytical system, and exhaust gas measuring system therefor

Info

Publication number: JP2004361241A
Application number: JP2003159847A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Asano; 一朗浅野; Masayuki Adachi; 正之足立
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: JP4074556B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an analytical system of a high response speed by structure of a general analytical system, without requiring special structure. <P>SOLUTION: This response speed improving method wherein a measured signal Ci is lag-correction-processed by a prescribed parameter τ comprises a process wherein the measured signal Ci is sampled to be stored when measuring measuring-objective gas (for example, CO<SB>2</SB>) varied stepwisely, wherein the measured signal Ci is lag-correction-processed by the parameters τ varied in order, in a computation processing part 4a, wherein whether a measured signal Co after the lag correction processing causes an overshooting Ov or not, when using the each parameter τ, is determined, and wherein the maximum parameter τ not causing the overshooting Ov is set as the optimum parameter 8 to conduct the lag correction processing 6 by the optimum parameter 8 in the measurement. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は分析系の応答時間に関し、信号処理によってその応答速度を改善する分析系の応答速度改善方法およびそれを用いた排気ガス測定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平８−１５２２５号公報
【非特許文献１】「ＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｏｆＥｘｈａｕｓｔＭａｓｓＥｍｉｓｓｉｏｎｓｂｙＵｓｉｎｇＴａｉｌ−ｐｉｐｅＥｘｈａｕｓｔＧａｓａｔＴｒａｎｓｉｅｎｔＭｏｄｅ」：細井賢三著、日本自動車研究所自動車研究第２２巻第４号
従来より、分析計の応答速度を改善するための種々の方法が提案されている。
特許文献１は高速応答型炭化水素分析計のような高速ガス濃度計の応答速度を試験する方法および装置を示しており、この特許文献１においては、分析計は１次遅れ系と仮定してステップ状の変動を与えたときの検出出力が６３％に達するまでの時間を用いて分析計における遅れ補正処理回路のための時定数を求めることが行われている。
【０００３】
次いで、分析計の応答速度を上げるために、分析計の構造または電気系など信号処理の遅れ時間を少なくするために、前記方法で求められた時定数を用いて遅れ補正処理回路などのハードウェアの設定を変更する。これにより、時定数の設定が正確に行なうことができれば、分析計の応答の一次遅れは補正されて、その応答速度は改善される。
【０００４】
しかしながら、特許文献１の方法で求められる時定数では、種類や形状の定まった特定の分析計についてはある程度正確な遅れ時間の補正を行えるものの、測定信号の遅れ方は分析計の種類、形状、大きさなどによって大いに異なるものであり、特許文献１に示される方法ではあらゆる種類の分析計において正確な時定数を求めることはできなかった。
【０００５】
そこで、非特許文献１に示すように、デコンボリューションやｚ変換を用いた演算処理によって、分析計の遅れ時間をより正確に補正する方法も考えられている。例えば、ｚ変換による応答速度改善方法を例にして示すと、ガス濃度の変化を分析計に対する入力信号、測定値出力を出力信号と考えて、分析計の応答はｚ変換を使った以下の式（１）に示す伝播関数Ｇ（ｚ）として表わすことができる。
Ｇ（ｚ）＝Ｃ（ｚ）／Ｒ（ｚ） … 式（１）
【０００６】
ここで、ｚ変換された入力信号をＲ（ｚ），出力信号をＣ（ｚ）と表すと、両信号Ｒ（ｚ），Ｃ（ｚ）は以下の式（２），（３）に示すようになる。
Ｒ（ｚ）＝ｒ_０＋ｒ_１ｚ^−１＋ｒ_２ｚ^−２＋…ｒ_ｎｚ^−ｎ＋… … 式（２）
Ｃ（ｚ）＝ｃ_０＋ｃ_１ｚ^−１＋ｃ_２ｚ^−２＋…ｃ_ｎｚ^−ｎ＋… … 式（３）
【０００７】
そして、分析計の応答を一次遅れであると仮定とするとき、その伝達関数は、以下の式（４）に示すように表現できる。
Ｇ（ｚ）＝（１−ｄ）／（ｚ−ｄ） … 式（４）
但し、ｄ＝ｅｘｐ（−Ｔ／τ）であり、Ｔはデータサンプリング周期、τは時定数である。
【０００８】
したがって、分析計の時定数τが分かれば出力信号Ｃ（ｚ）から、以下の式（５）に示す式を計算することで、分析計の一次遅れを補正した入力信号Ｒ（ｚ）を演算によって求めることが可能である。

【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、非特許文献１に示すｚ変換を行っても、分析計の時定数τを正確に求めることは極めて困難であった。図７，図８は分析計の時定数τを求める一つの方法を説明する図であり、図７，８は何れも横軸に時間、縦軸に測定信号Ｃをその最終値Ｃ∞によって割った値を１から減算した値を対数表示したものである。
【００１０】
また、図７，８は何れも、分析計にステップ状の変動を与えたときの応答である同じ測定信号（データＤ_１〜Ｄ_１６）から近似曲線Ｌ_１，Ｌ_２を求めることで、その時定数τを求める例を示している。この方法では、操作者がどのデータを用いて近似直線Ｌ_１，Ｌ_２を引くかを判断する必要があり、これが時定数τの大きさに多大な影響を与えることがあった。
【００１１】
つまり、一次遅れによる影響で信号に遅れが生じている部分から時定数τを求めるときに、操作者が近似直線Ｌ_１，Ｌ_２の演算のために、図７に示すように、データＤ_１〜Ｄ_１６を選択した場合は近似曲線Ｌ_１はｙ＝７．０４８ｅｘｐ（−３．３６９ｘ）となるのに対し、図８に示すように、操作者がデータＤ_５〜Ｄ_１３を選択した場合は近似曲線はｙ＝３．０４２ｅｘｐ（−２．５４６ｘ）となって、両者に大きな相違が生じていた。
【００１２】
このため、より効果的に遅れ補正を行える時定数τを求めるためには、測定された前データＤ_１〜Ｄ_１６の中から近似直線の演算のために用いるデータを適正に判断する必要があり、これには経験豊富な人間の判断に頼らなければならず、自動化が難しかった。
【００１３】
そして、従来の方法では時定数τを求める演算において分析計の測定信号が一次遅れであることを前提としている。したがって、従来の方法では二次遅れの以上の影響は全く無視せざるを得なかった。
【００１４】
本発明は、上述の事柄を考慮に入れてなされたものであって、その目的は特殊な構造をとらず、一般的な分析系の構造で応答速度の速い分析系を実現することができる分析系の応答速度改善方法および排気ガス測定システムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の発明の分析系の応答速度改善方法は、測定信号に所定パラメータによる遅れ補正処理を行なう応答速度の改善方法であって、ステップ状に変化させた測定対象を測定したときの測定信号をサンプリングして記憶すると共に、演算処理部に、記憶した測定信号に順次変化させた前記パラメータによる遅れ補正演算処理を行なわせ、各パラメータを用いた場合の遅れ補正演算処理後の測定信号がオーバーシュートを起こすかどうかを判断させて、オーバーシュートを起こさない最大のパラメータを最適パラメータとして設定させることにより、測定時に最適パラメータによる遅れ補正処理を行なうことを特徴としている。（請求項１）
【００１６】
また、第２発明の分析系の応答速度改善方法は、測定信号にそれぞれ所定パラメータによる遅れ補正処理を複数段重ねて行なうことで二次遅れ以上の遅れ補正を行なう応答速度の改善方法であって、ステップ状に変化させた測定対象を測定したときの測定信号をサンプリングして記憶すると共に、演算処理部に、記憶した測定信号に前記遅れ補正処理に対応してそれぞれ順次変化させた前記パラメータによる遅れ補正演算処理を複数段重ねて行なわせ、各パラメータを用いた場合の遅れ補正演算処理後の測定信号がオーバーシュートを起こすかどうかを判断させて、オーバーシュートを起こさない最大のパラメータを最適パラメータとしてそれぞれ設定させることにより、測定時にそれぞれ最適パラメータによる二次遅れ以上の遅れ補正処理を行なうことを特徴としている。（請求項２）
【００１７】
したがって、前記分析系の応答速度改善方法によれば、遅れ補正処理のパラメータを決定する方法として、実際に測定対象をステップ状に変化させたときに分析系から得られる測定信号を用いて、コンピュータなどの演算処理部に、順次パラメータを変えて遅れ補正演算処理を行った後の測定信号を複数算出させることで、言わば演算処理によって遅れ補正処理をシミュレーションすることで、最適なパラメータを求めるものである。
【００１８】
つまり、従来のように一次遅れ補正を行なう時定数の算出のために近似直線を用いるような数学的な手法に捕らわれることがなく、遅れ補正演算処理の内容はどんなものであってもよい。したがって、それだけ実際の測定信号の遅れ補正を的確に行なうことができる。なお、前記遅れ補正演算処理は遅れ補正処理と実質的に同じ処理である必要があり、遅れ補正処理が演算処理によって行われる場合は、遅れ補正演算処理は遅れ補正処理と全く同じ演算処理を行なうものである。
しかしながら、遅れ補正処理がアナログの処理回路によって行われる場合は、遅れ補正演算処理はこの処理回路をシミュレーションするような演算処理であることが望ましい。
【００１９】
また、本発明では分析系の入口側で測定対象（例えばガス濃度）をステップ状に変化させて、分析系の測定信号をデータとして一旦記憶させているので、記憶した測定信号（データ）を何度も利用できる。そして、演算処理部によってパラメータを順次変更した遅れ補正演算処理（データ処理）を高速に行って、その結果得られる遅れ補正演算処理後の測定信号を評価することができる。
【００２０】
図６は、演算処理部による遅れ補正演算処理の内容を簡単に示す図であり、３０は記憶した測定信号（データ）、３１ａ，３１ｂは記憶した測定信号３０を用いて演算処理部による遅れ補正演算処理後のデータである。
【００２１】
前記最適パラメータの設定は、例えば、遅れ時間補正処理を一次遅れの補正とすると、時定数τは補正処理による影響が小さい値（補正が効かない値）から大きい値に順次変更させて、遅れ補正演算処理後にデータ３１ａのようにオーバーシュートするまで変化させ、オーバーシュートが生じたパラメータの一つ前（すなわちオーバーシュートする直前のデータ３１ａ）のパラメータを最適パラメータとして設定することができる。すなわち、これがオーバーシュートを起こすことない最も早い応答速度を得るための最適パラメータである。
【００２２】
なお、二次遅れ以上の遅れ補正を行なう場合にも、複数段重ねて処理する各遅れ補正処理に対応してそれぞれのパラメータを遅れ補正処理による影響が小さい値（補正が効かない値）から順次変化させて遅れ補正演算処理を行なわせ、これが遅れ補正演算処理後にデータ３１ａのようにオーバーシュートするまで変化させ、オーバーシュートが生じたパラメータの一つ前（すなわちオーバーシュートする直前のデータ３１ａ）のパラメータを最適パラメータとして設定することができる。
【００２３】
しかしながら、最適パラメータの設定は、所望の応答速度を得るためのものであってもよく、この場合、オーバーシュートを起こさないことは必要であるが、遅れ補正演算処理後のデータ３１ａが要求された応答速度を得られるとき、このときのパラメータを最適パラメータとすることも可能である。つまり、第１，２発明は特性の不明な分析系の応答特性を設計（改善）する有効な方法を示している。
【００２４】
また、第２発明において例えば一次遅れの遅れ補正処理をカスケードに複数段重ねて行なうことで二次以上の遅れ補正処理を行なうことが可能であるが、この複数の遅れ補正処理を重ねる方法はカスケード接続に限られるものではない。
【００２５】
前記分析系が入口部に流体のサンプリング部を設けた分析計であって、このサンプリング部の上流側において流路切換によってステップ状に変化させた流体を供給することで、サンプリング部を含めた分析系の遅れ補正処理を行なう場合（請求項３）には、ガスなどの流体の測定対象試料を採取するときに生じる拡散や滞留などによる測定信号の遅れを補正することも可能となり、分析系が比較的大きな分析システムを形成するときも、システム全体での遅れ時間を補正を行なうことができる。
【００２６】
第３発明の排気ガス測定システムは、排気ガスの全流量を測定する流量計と、この排気ガスから所定流量を採取するサンプリング部を設けて採取した排気ガスの濃度を分析する分析系と、流量計によって測定される流量に分析系によって測定される各測定成分の濃度を乗算することにより各測定成分の排出量を求める演算部とを有する分析システムであって、前記演算部が、少なくとも前記分析系からの測定信号に前記分析系の応答速度改善方法による遅れ補正処理を施すことで、応答速度の改善を図った分析系によって得られる濃度信号と流量計によって得られる流量信号とを遅れ時間を合わせて乗算し、排気ガスの排出量を求めるものであることを特徴としている。（請求項４）
【００２７】
前記排気ガス測定システムによれば、分析系によって得られる濃度信号と流量計によって得られる流量信号とを遅れ時間を合わせて乗算するので、排気ガスの排出量をより正確に求めることが可能となり、それだけ排気ガス測定システムの精度を向上できる。なお、前記分析系によって得られる濃度信号と流量計によって得られる流量信号の遅れ時間を合わせる処理には、分析系の応答遅れのみならず、分析系および流量計の無駄時間も合わせる処理が含まれる。また、流量計の応答遅れも同時に補正してもよいことはいうまでもない。
【００２８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の分析系の応答速度改善方法を説明する図である。図１において、１は応答速度を改善する対象となる分析系であって、この分析系１は測定対象の一例としてのサンプルガスＳを採取して前処理を施すサンプリング部２（ガスサンプリング部）と、採取したサンプルガスＳに含まれる各測定対象成分の濃度を分析する分析計３と、分析計３から得られた測定信号Ｃｉを信号処理してその応答速度を改善した測定信号Ｃｏを出力する処理部４と、所定流量のサンプルガスＳを引き込むためのポンプ５とからなっている。
【００２９】
処理部４の構成は例えば演算処理部４ａおよび記憶部４ｂを有しており、記憶部４ｂには分析計３から得られた測定信号Ｃｉに加えて、所定パラメータによる遅れ補正演算処理を行なう応答速度改善プログラム６、この遅れ補正処理に最適なパラメータを設定する最適パラメータ設定プログラム７、この最適パラメータ設定プログラム７によって設定された最適パラメータ８、前記プログラム７によって遅れ補正演算処理を行った後の測定信号Ｃｏｒｒ１，Ｃｏｒｒ２， …などを記憶することができるように構成されている。
【００３０】
９は前記分析系１の入口部に異なる２種類のガスをサンプルガスＳとして切り換えて供給する流体切換弁、１０は一例として二酸化炭素ＣＯ_２を供給するボンベ、１１は例えば窒素ガスＮ_２を供給するボンベである。つまり、流体切換弁９を切り換えることにより、分析系１はステップ状に変化させた測定対象Ｓ（ＣＯ_２，Ｎ_２）を測定することができる。
【００３１】
つまり、図１に示すように、分析系１の入口部において測定対象をステップ状に変化させた状態で、前記最適パラメータ設定プログラム７を実行することにより、測定信号Ｃｉにはガスサンプリング部２を含めた分析系１の応答遅れが生じ、これに応じて最適な遅れ補正演算処理を行うための最適パラメータ８を設定することが可能である。
【００３２】
図２は最適パラメータ設定プログラム７の動作を説明する図である。
図２において、Ｓ１は分析計３から測定信号Ｃｉを入力するステップである。
また、入力した測定信号Ｃｉはサンプリングされてデータとして記憶部４ｂに記憶される。このサンプリングの精度は高いことが望ましいが、サンプリング速度との関係で分析系１の種類に合わせたものとする。
【００３３】
Ｓ２は遅れ補正演算処理を行うためのパラメータの初期値を設定するステップである。ここでは、説明が容易なように遅れ補正演算処理として一次遅れの補正演算処理を考えて、そのパラメータは時定数τである。また、その初期値は０である。
【００３４】
Ｓ３は前記パラメータを用いて記憶部４ｂに記憶された測定信号Ｃｉのデータを用いて遅れ補正演算処理を行なうステップである。なお、この遅れ補正演算処理は実際の測定時における前記応答速度改善プログラム６を呼び出すことが望ましい。そして、このパラメータで遅れ補正演算処理を行った後の測定信号ＣｏｒｒＸを記憶部４ｂに記憶する。（なお、Ｘには順次数字が入る）
【００３５】
Ｓ４は遅れ補正演算処理後の測定信号ＣｏｒｒＸにオーバーシュートが生じているかどうか判断するステップである。オーバーシュートが生じているかどうかの判断は例えば測定信号ＣｏｒｒＸを構成するデータの中に最終値より例えば１％オーバーしているデータが存在するかどうかによって行なうことができる。なお、このオーバーシュートを判断する基準には分析系１の種類やサンプリング制度などに合わせた所定の許容誤差を持たせて任意に設定可能である。
【００３６】
Ｓ５は前記ステップＳ４においてオーバーシュートが生じていないと判断されたときに実行されるステップであり、前記パラメータを増加した後に前記ステップＳ３にジャンプする。
【００３７】
Ｓ６は前記ステップＳ４においてオーバーシュートが生じていると判断されたときに実行されるステップであり、前記パラメータを減少することで、オーバーシュートが生じる直前のパラメータに戻す。
【００３８】
Ｓ７は前記オーバーシュートが生じる直前のパラメータを最適パラメータ８として記憶部４ｂに記憶するステップである。すなわち、上述の各ステップＳ２〜Ｓ７は、時定数τをパラメータとして補正処理による影響が小さい値（補正が効かない値）から大きい値に順次変更させることで、遅れ補正演算処理後のデータがオーバーシュートすると、このオーバーシュートが生じる直前のパラメータを最適パラメータとして設定するものであり、これによってオーバーシュートを起こすことない最も早い応答速度を得るための最適パラメータ８を容易に得ることができ、これを記憶部４ｂに記憶させることができる。
【００３９】
図３は、図２に示す最適パラメータ設定プログラム７の動作によって得られる演算結果の例を示す図であり、Ｃｏｒｒ１〜Ｃｏｒｒ４は何れもパラメータとしての時定数τを順次変化させた得の演算結果を示している。この例では、５回目（Ｃｏｒｒ５）で、最終値１．０００の１％増の値１．０１０よりも大きい値Ｏｖが４点ありるのでオーバーシュートが起こっており、直前の計算で使用した時定数が最適の値であることが分かる。
【００４０】
このようにして設定された最適パラメータ８は、実際の測定対象を測定したときに得られる測定信号Ｃｉに対して、応答速度改善プログラム６が遅れ補正処理（演算処理）を施す際に使用される。これによって、測定時に最適パラメータ８による遅れ補正処理を行なうことができ、分析系１の出力信号Ｃｏ（図１参照）は応答速度を可及的に改善したものとすることができる。また、応答速度を向上するためのハードウェアの改造や高価な部品を用いることないので、分析系１または分析系１を含む排ガス測定システムの応答速度を上げることができ、正確な排ガス測定を行える。
【００４１】
なお、本例では分析系１の入口部に設けたガスサンプリング部２の上流側において、測定対象（二酸化炭素の濃度）をステップ的に変化させた例を示しており、これによって前処理部分を含めた分析系１のシステム全体における応答速度を容易に改善させることができる。つまり、従来はどうすることもできなかったガスサンプリング部２における応答遅れをも補正することが可能となる。しかしながら、本発明は応答速度の改善を行なう分析系１がガスサンプリング部２を有することに限定されるものではなく、分析計３のみの応答速度を改善するためにも用いることが可能であることはいうまでもない。
【００４２】
また、上述の例では演算部４を分析系１内に持たせることで、分析系１の測定信号Ｃｏは既に応答速度の改善を図ったものとすることが可能であるが、分析系１からの測定信号Ｃｉを別途の演算処理装置などを用いて応答速度の改善処理を行ってもよいことはいうまでもない。
【００４３】
さらに、上述の例では応答速度の改善を行なうために演算処理部４ａを用いているので、最適パラメータ設定プログラム７の中で応答速度改善プログラム６を呼び出すことで、順次変更させたパラメータによる遅れ補正演算処理を、実際の測定信号Ｃｉに施す遅れ補正処理と全く同様に行うことができ、それだけ最適パラメータの設定値を正確に行なうことが可能である。しかしながら、前記最適パラメータ設定プログラム７は応答速度改善プログラム６を呼び出す必要はなく、同様の処理を行なうものであってもよい。
【００４４】
加えて、前記実際の測定信号Ｃｉに施す遅れ補正処理は、演算処理部４ａによる演算処理によって行われることに限定されるものではなく、種々のアナログ回路による遅れ補正処理であってもよい。この場合、最適パラメータ設定プログラム７のステップＳ３（図２参照）に示す遅れ補正演算処理はアナログ回路のシミュレーションを行うものである。また、この場合、最適パラメータ８は記憶部４ｂにではなく、遅れ補正処理を行なうアナログ回路に設定される。
【００４５】
何れにしても、最適パラメータ設定プログラム７による遅れ補正演算処理は記憶部４ｂに記憶された測定信号Ｃｉを用いて行うので、パラメータ（時定数τ）を順次変更した遅れ補正演算処理（図２のステップＳ３）を何度も高速に繰り返してやり直すことができ、遅れ補正処理の内容に係わらず速やかに最適パラメータを得ることができる。
【００４６】
また、１次遅れ補正処理を複数段重ねて２次遅れ以上の遅れ補正処理を行なう場合にも、各遅れ補正処理に対応する各パラメータを順次変更してそれぞれの最適パラメータを設定することで、２次遅れ以上の遅れ補正処理も確実に行うことができる。
【００４７】
図４は応答速度改善のための２次以上の遅れ補正処理の例を示す図であって、図４（Ａ）は１次遅れ補正処理６ａ，６ｂ，…をカスケード接続した遅れ補正処理６Ａを示し、図４（Ｂ）はさらに複雑な遅れ補正処理６Ｂとして、測定信号Ｃｉに対して並列に１次遅れ補正処理６ａ，６ｂを施した後にさらに遅れ補正処理６ｃ…をカスケード接続した例を示す図である。
【００４８】
図４に示すような複雑な応答速度改善方法で遅れ補正処理６Ａ，６Ｂを施す場合にも、最適パラメータ設定プログラム７は応答速度改善のための処理６Ａ，６Ｂの内容に係わりなく、前述と同じ方法で最適パラメータτａ，τｂ，…を順番に求めることでこれを設定できる。つまり遅れ補正処理６Ａ，６Ｂがいかに複雑になっても、従来のように数学的手法を駆使した複雑な演算処理を行なう必要がないだけでなく、使用者の判断に依存する処理も必要ないので極めて容易に遅れ補正処理を施すことができ、それだけ確実に応答速度を改善できる。
【００４９】
図５は本発明の別の実施例を示す図である。図５において、２０は排気ガス測定システムであり、２１はこの排気ガス測定システム２０の測定対象となる車両である。図５において、図１〜４と同じ符号を付した部材は同一または同等の部材であるから、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
本例に示す排気ガス測定システム２０は排気ガスＳの全流量Ｆを測定する流量計２２と、この排気ガスＳから所定流量を採取するガスサンプリング部２を設けて採取した排気ガスＳの濃度Ｃを分析する分析系１と、流量計２２によって測定される流量Ｆに分析系１によって測定される各測定成分の濃度Ｃを乗算することにより各測定成分の排出量Ｑを求めるパソコンなどの演算処理部からなる演算部２３とを有する分析システムである。
【００５１】
また、２４，２５は演算部２３内における演算処理を表わしおり、演算処理２４は分析系１から得られた測定信号Ｃｉに、既に図２〜４を用いて示した応答速度改善方法による遅れ補正処理を施して、応答速度の改善された測定信号Ｃｏを生成する遅れ補正処理、演算処理２５は流量計２２から得られた測定信号Ｆｉに、前記応答速度改善方法による遅れ補正処理を施して、応答速度の改善された測定信号Ｆｏを生成する遅れ補正処理である。そして、２６は遅れ補正処理を施した各測定信号ＣｏおよびＦｏを排気ガスＳの濃度Ｃおよび流量Ｆとして乗算する乗算処理を示している。
【００５２】
なお、前記遅れ補正処理２４，２５の内容には排気ガスＳが流量計２２を通った後にガスサンプリング部２を通って分析計３に入るまでの無駄時間の補正処理も含まれている。また、２７は流量計２２に所定流量のガスを流すためのポンプである。
【００５３】
前記排気ガス測定システム２０を用いた遅れ補正処理２４，２５を行なうためには、遅れ補正処理２４，２５に必要な各パラメータを設定する必要がある。そこで、流量計２２の入口部に測定対象（例えば二酸化炭素）の濃度をステップ状に変化させたサンプルガスＳを流入させ、前記ポンプ２７を用いて流量をステップ状に変化させ、前記図１〜４に示した方法で、各パラメータを測定することができる。
【００５４】
特に本例の場合は流量計２２と分析系１との間の無駄時間の差も測定する必要があるので、ポンプ２７を用いた流量のステップ状の変化と、流体切換弁９を用いた濃度のステップ状の変化を同期して行なう。そして、排ガス流量計２２の測定信号Ｆｉもコンピュータ２３に記憶させ、記憶した流量計信号に図２と同様の処理を行い、流量計２２の信号も補正する。同時に補正後の排ガス流量の測定信号Ｆｏと補正後の分析系１からの測定信号Ｃｏを比較して無駄時間２８（遅れ時間と考えることも可能である）を求め、これを記憶する。
【００５５】
また、前記演算部２３は前記乗算処理２７において、補正後の排ガス流量の測定信号Ｆｏ、分析系１からの濃度測定信号Ｃｏを、前記無駄時間２８を用いて遅れ時間をあわせた信号Ｆ，Ｃとして両測定信号Ｆ，Ｃを乗算することで、正確な瞬時排ガス排出量Ｑを計算することができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の分析系の応答速度改善方法によれば、ハードウェアの改造や高価な部品を用いることなく、分析系または分析系を含む排気ガス測定システムの応答速度を上げることができ、正確な排気ガス測定を行なうことができる。また、遅れ補正処理に必要なパラメータの設定を演算処理部によって自動的に行なうことができる。
【００５７】
排気ガスの瞬時排出量の計算に、遅れ補正処理を施した排気ガスの流量測定信号と濃度測定信号とを、両測定信号の間の無駄時間を合わせて乗算でき、正確な瞬時排出量を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって応答速度を改善する分析系の構成を説明する図である。
【図２】前記分析系の応答速度改善方法の流れを説明する図である。
【図３】前記分析系の応答速度改善方法による演算処理の一例を示す図である。
【図４】前記遅れ補正処理の例を示す図である。
【図５】本発明の排気ガス測定システムの例を示す図である。
【図６】本発明の分析系の応答速度改善方法の基本的な考えを示す図である。
【図７】従来の応答速度改善方法で時定数を設定する方法を説明する図である。
【図８】従来の応答速度改善方法で時定数を設定する方法を説明する別の図である。
【符号の説明】
１…分析系、２…サンプリング部、３…分析計、４ａ…演算処理部、４ｂ…記憶部、５…ポンプ、６，６Ａ，６Ｂ…応答速度改善プログラム（遅れ補正演算処理）、７…最適パラメータ設定プログラム、８…最適パラメータ、２０…排気ガス測定システム、２２…流量計、２３…演算部、２８…無駄時間（遅れ時間）、ＣＯ_２…測定対象、Ｃｉ…測定信号（濃度信号）、Ｆｉ…測定信号（流量信号）、Ｏｖ…オーバーシュート、Ｑ…排出量、Ｓ…サンプルガス（測定対象）、τ…パラメータ（時定数）。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a response time of an analysis system, and more particularly, to a method for improving a response speed of an analysis system for improving the response speed by signal processing and an exhaust gas measurement system using the same.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1] JP-A-8-15225
[Non-Patent Document 1] "Calculation Method of Exhaust Mass Emissions by Using Tail-pipe Exhaust Gas at Transient Mode", Kenzo Hosoi, Japan Automotive Research Institute, Vol.22, No.4
Conventionally, various methods for improving the response speed of an analyzer have been proposed.
Patent Document 1 shows a method and an apparatus for testing the response speed of a high-speed gas concentration meter such as a high-speed response type hydrocarbon analyzer. In this Patent Document 1, it is assumed that the analyzer is a first-order lag system. A time constant for a delay correction processing circuit in an analyzer is obtained using the time required for the detection output to reach 63% when a step-like variation is given.
[0003]
Then, in order to increase the response speed of the analyzer, to reduce the delay time of signal processing such as the structure or electric system of the analyzer, hardware such as a delay correction processing circuit using the time constant obtained by the above method. Change settings. Thus, if the time constant can be set accurately, the primary delay of the response of the analyzer is corrected, and the response speed is improved.
[0004]
However, with the time constant determined by the method of Patent Document 1, although the delay time can be corrected to a certain extent for a specific analyzer having a fixed type and shape, the delay of the measurement signal depends on the type, shape, It differs greatly depending on the size and the like, and the method disclosed in Patent Document 1 cannot obtain an accurate time constant in all types of analyzers.
[0005]
Therefore, as shown in Non-Patent Document 1, a method of more accurately correcting the delay time of the analyzer by an arithmetic process using deconvolution or z-conversion has been considered. For example, as an example of a method of improving the response speed by z-conversion, considering the change in gas concentration as an input signal to the analyzer and the measured value output as an output signal, the response of the analyzer is expressed by the following equation using z-transform. It can be expressed as a propagation function G (z) shown in (1).
G (z) = C (z) / R (z) Equation (1)
[0006]
Here, if the z-transformed input signal is represented by R (z) and the output signal is represented by C (z), both signals R (z) and C (z) are represented by the following equations (2) and (3). Become like
R (z) = r ₀ + R ₁ z ^-1 + R ₂ z ^-2 + ... r _n z ^-N + ... Equation (2)
C (z) = c ₀ + C ₁ z ^-1 + C ₂ z ^-2 + ... c _n z ^-N + ... Equation (3)
[0007]
Then, assuming that the response of the analyzer is a first-order lag, its transfer function can be expressed as shown in the following equation (4).
G (z) = (1−d) / (z−d) Equation (4)
Here, d = exp (−T / τ), T is a data sampling period, and τ is a time constant.
[0008]
Therefore, if the time constant τ of the analyzer is known, the input signal R (z) in which the primary delay of the analyzer has been corrected is calculated by calculating the following expression (5) from the output signal C (z). Can be determined by:

[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the z-transformation shown in Non-Patent Document 1 is performed, it is extremely difficult to accurately determine the time constant τ of the analyzer. 7 and 8 are diagrams for explaining one method for obtaining the time constant τ of the analyzer. In each of FIGS. 7 and 8, the horizontal axis represents time, and the vertical axis divides the measurement signal C by its final value C 値. This is a logarithmic representation of the value obtained by subtracting the value obtained from 1 from 1.
[0010]
7 and 8 show the same measurement signal (data D) which is a response when a step-like variation is given to the analyzer. ₁ ~ D ₁₆ ) To the approximate curve L ₁ , L ₂ , The time constant τ is obtained. In this method, the operator uses any data to determine the approximate straight line L ₁ , L ₂ Is required to be determined, and this may have a great influence on the magnitude of the time constant τ.
[0011]
That is, when obtaining the time constant τ from the portion where the signal is delayed due to the influence of the first-order delay, when the operator uses the approximate straight line L ₁ , L ₂ , The data D as shown in FIG. ₁ ~ D ₁₆ Is selected, the approximate curve L ₁ Becomes y = 7.048exp (−3.369x), whereas, as shown in FIG. ₅ ~ D _Thirteen When the is selected, the approximate curve is y = 3.042exp (−2.546x), and there is a great difference between the two.
[0012]
For this reason, in order to obtain the time constant τ at which the delay correction can be performed more effectively, the measured previous data D ₁ ~ D ₁₆ It is necessary to properly judge the data used for the calculation of the approximate straight line from among the above, and this has to rely on the judgment of experienced human beings, which makes automation difficult.
[0013]
In the conventional method, it is assumed that the measurement signal of the analyzer has a first-order lag in the calculation for obtaining the time constant τ. Therefore, in the conventional method, the influence beyond the second-order lag has to be neglected at all.
[0014]
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and has as its object a special analysis structure which can realize an analysis system having a high response speed with a general analysis system structure. It is an object of the present invention to provide a system response speed improving method and an exhaust gas measuring system.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a response speed improving method for an analysis system according to a first aspect of the present invention is a response speed improving method for performing a delay correction process on a measurement signal according to a predetermined parameter. The measurement signal at the time of measurement is sampled and stored, and the arithmetic processing unit is made to perform delay correction arithmetic processing based on the parameters sequentially changed to the stored measurement signal, and delay correction arithmetic processing when each parameter is used. It is characterized in that it is determined whether or not a subsequent measurement signal causes overshoot, and a maximum parameter that does not cause overshoot is set as an optimum parameter, thereby performing a delay correction process using the optimum parameter at the time of measurement. (Claim 1)
[0016]
Further, the response speed improvement method of the analysis system according to the second invention is a response speed improvement method for performing a delay correction process of a second order or more by performing a delay correction process by a predetermined parameter on each of a plurality of measurement signals. In addition to sampling and storing the measurement signal when measuring the measurement object changed in a step-like manner, the arithmetic processing unit uses the stored measurement signal based on the parameters sequentially changed corresponding to the delay correction processing. The delay correction calculation processing is performed in multiple stages, and if each parameter is used, it is determined whether the measured signal after the delay correction calculation processing causes overshoot, and the maximum parameter that does not cause overshoot is determined as the optimal parameter. Lag correction processing over the secondary lag due to the optimal parameters at the time of measurement. And characterized by performing. (Claim 2)
[0017]
Therefore, according to the method for improving the response speed of the analysis system, as a method for determining the parameters of the delay correction processing, a computer uses a measurement signal obtained from the analysis system when the measurement target is actually changed stepwise. By calculating the plurality of measurement signals after performing the delay correction calculation processing by sequentially changing the parameters by the calculation processing unit, etc., the optimum parameters are obtained by simulating the delay correction processing by the calculation processing. is there.
[0018]
In other words, the content of the delay correction calculation process is not limited to a mathematical method that uses an approximate straight line for calculating the time constant for performing the first-order delay correction as in the related art. Therefore, it is possible to accurately correct the delay of the actual measurement signal. Note that the delay correction calculation process needs to be substantially the same as the delay correction process, and when the delay correction process is performed by a calculation process, the delay correction calculation process performs exactly the same calculation process as the delay correction process. Things.
However, when the delay correction processing is performed by an analog processing circuit, it is desirable that the delay correction calculation processing be a calculation processing that simulates the processing circuit.
[0019]
In the present invention, the measurement object (for example, gas concentration) is changed stepwise at the entrance side of the analysis system, and the measurement signal of the analysis system is temporarily stored as data. Also available. Then, the delay correction calculation processing (data processing) in which the parameters are sequentially changed by the calculation processing unit is performed at high speed, and the resulting measurement signal after the delay correction calculation processing can be evaluated.
[0020]
FIG. 6 is a diagram simply showing the contents of the delay correction calculation processing by the calculation processing unit, where 30 is the stored measurement signal (data), and 31a and 31b are the delay correction by the calculation processing unit using the stored measurement signal 30. This is the data after the arithmetic processing.
[0021]
For example, assuming that the delay time correction processing is a primary delay correction, the optimal parameter is set by sequentially changing the time constant τ from a value that is less affected by the correction processing (a value at which correction is not effective) to a larger value. After the arithmetic processing, the data is changed until the overshoot occurs as in the case of the data 31a, and the parameter immediately before the parameter in which the overshoot occurs (that is, the data 31a immediately before the overshoot) can be set as the optimal parameter. That is, this is the optimum parameter for obtaining the fastest response speed without causing overshoot.
[0022]
In the case of performing the delay correction of the second-order delay or more, the respective parameters are sequentially changed from a value (a value at which the correction is not effective) that has a small influence by the delay correction process in correspondence with each delay correction process performed in a plurality of stages. After the delay correction calculation processing, the delay correction calculation processing is performed until the overshoot occurs as indicated by the data 31a, and the value is changed immediately before the parameter in which the overshoot occurred (that is, the data 31a immediately before the overshoot). Parameters can be set as optimal parameters.
[0023]
However, the setting of the optimum parameter may be for obtaining a desired response speed. In this case, it is necessary not to cause overshoot, but the data 31a after the delay correction calculation processing is required. When the response speed can be obtained, the parameter at this time can be set as an optimum parameter. That is, the first and second inventions show an effective method for designing (improving) the response characteristics of an analysis system whose characteristics are unknown.
[0024]
Further, in the second invention, for example, the delay correction processing of the second order or more can be performed by overlapping the delay correction processing of the primary delay in a plurality of stages in a cascade. It is not limited to connection.
[0025]
The analysis system is a spectrometer in which a fluid sampling unit is provided at an inlet, and the fluid including a sampling unit is supplied by supplying a fluid that is changed in a stepwise manner by switching a flow path upstream of the sampling unit. When the delay correction processing of the system is performed (claim 3), it is possible to correct the delay of the measurement signal due to diffusion or stagnation that occurs when a sample to be measured of a fluid such as gas is collected. Even when a relatively large analysis system is formed, the delay time of the entire system can be corrected.
[0026]
An exhaust gas measurement system according to a third aspect of the present invention includes a flow meter that measures the total flow rate of the exhaust gas, an analysis system that analyzes the concentration of the extracted exhaust gas by providing a sampling unit that samples a predetermined flow rate from the exhaust gas, A calculation unit for multiplying the flow rate measured by the meter by the concentration of each measurement component measured by the analysis system to obtain an emission amount of each measurement component, wherein the calculation unit comprises at least the analysis unit By subjecting the measurement signal from the system to delay correction processing by the method for improving the response speed of the analysis system, the delay time between the concentration signal obtained by the analysis system for improving the response speed and the flow signal obtained by the flow meter is reduced. It is also characterized by obtaining the exhaust gas emission amount by multiplying together. (Claim 4)
[0027]
According to the exhaust gas measurement system, since the concentration signal obtained by the analysis system and the flow signal obtained by the flow meter are multiplied together with the delay time, it is possible to obtain the exhaust gas emission amount more accurately. The accuracy of the exhaust gas measurement system can be improved accordingly. The process of matching the delay time between the concentration signal obtained by the analysis system and the flow signal obtained by the flow meter includes a process of adjusting not only the response delay of the analysis system but also the dead time of the analysis system and the flow meter. . Needless to say, the response delay of the flow meter may be corrected at the same time.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a method for improving the response speed of an analysis system according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an analysis system to be improved in response speed, and the analysis system 1 collects a sample gas S as an example of a measurement target and performs a pre-process on a sampling unit 2 (gas sampling unit). And an analyzer 3 for analyzing the concentration of each measurement target component contained in the collected sample gas S, and a measurement signal Ci obtained from the analyzer 3 is subjected to signal processing to output a measurement signal Co having an improved response speed. And a pump 5 for drawing in the sample gas S at a predetermined flow rate.
[0029]
The configuration of the processing unit 4 includes, for example, an arithmetic processing unit 4a and a storage unit 4b. In the storage unit 4b, in addition to the measurement signal Ci obtained from the analyzer 3, a response for performing a delay correction calculation process using a predetermined parameter is provided. Speed improvement program 6, optimal parameter setting program 7 for setting parameters optimal for the delay correction processing, optimal parameters 8 set by the optimal parameter setting program 7, measurement after delay correction calculation processing by the program 7 The signals Corr1, Corr2,..., Etc. can be stored.
[0030]
Reference numeral 9 denotes a fluid switching valve for selectively supplying two different gases to the inlet of the analysis system 1 as a sample gas S, and 10 denotes a carbon dioxide CO as an example. ₂ , For example, nitrogen gas N ₂ It is a cylinder that supplies. That is, by switching the fluid switching valve 9, the analysis system 1 changes the measurement target S (CO ₂ , N ₂ ) Can be measured.
[0031]
That is, as shown in FIG. 1, by executing the optimum parameter setting program 7 in a state where the measurement target is changed stepwise at the entrance of the analysis system 1, the gas sampling unit 2 is applied to the measurement signal Ci. The response delay of the analysis system 1 including the response delay occurs, and it is possible to set the optimal parameter 8 for performing the optimal delay correction calculation processing in accordance with the response delay.
[0032]
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the optimum parameter setting program 7.
In FIG. 2, S1 is a step of inputting the measurement signal Ci from the analyzer 3.
The input measurement signal Ci is sampled and stored in the storage unit 4b as data. It is desirable that the sampling accuracy be high, but it is assumed that the sampling accuracy is adapted to the type of the analysis system 1 in relation to the sampling speed.
[0033]
S2 is a step of setting initial values of parameters for performing the delay correction calculation process. Here, for the sake of simplicity, a first-order lag correction calculation process is considered as the delay correction calculation process, and its parameter is a time constant τ. The initial value is 0.
[0034]
S3 is a step of performing a delay correction calculation process using the data of the measurement signal Ci stored in the storage unit 4b using the parameters. It is desirable that the delay correction calculation process calls the response speed improvement program 6 at the time of actual measurement. Then, the measurement signal CorrX after the delay correction calculation processing is performed using the parameter is stored in the storage unit 4b. (In addition, numbers are sequentially entered in X)
[0035]
S4 is a step of determining whether or not the overshoot has occurred in the measurement signal CorrX after the delay correction calculation processing. The determination as to whether or not an overshoot has occurred can be made based on, for example, whether or not there is data that exceeds the final value by, for example, 1% in the data constituting the measurement signal CorrX. The criterion for judging the overshoot can be arbitrarily set by giving a predetermined permissible error according to the type of the analysis system 1 and the sampling system.
[0036]
S5 is a step which is executed when it is determined in step S4 that no overshoot has occurred, and jumps to step S3 after increasing the parameter.
[0037]
S6 is a step executed when it is determined in step S4 that overshoot has occurred. By reducing the parameter, the parameter is returned to the parameter immediately before overshoot occurs.
[0038]
S7 is a step of storing the parameter immediately before the occurrence of the overshoot as the optimal parameter 8 in the storage unit 4b. That is, in each of the above-described steps S2 to S7, the data after the delay correction calculation processing is overrun by sequentially changing the influence of the correction processing from a small value (a value where correction is not effective) to a large value using the time constant τ as a parameter. When a shot is taken, the parameter immediately before the occurrence of the overshoot is set as an optimum parameter, whereby the optimum parameter 8 for obtaining the fastest response speed without overshoot can be easily obtained. It can be stored in the storage unit 4b.
[0039]
FIG. 3 is a diagram showing an example of a calculation result obtained by the operation of the optimum parameter setting program 7 shown in FIG. 2. Corr1 to Corr4 each represent a calculation result obtained by sequentially changing a time constant τ as a parameter. Is shown. In this example, at the fifth time (Corr5), there are four points Ov larger than the value 1.010, which is a 1% increase from the final value 1.000, and overshoot has occurred. It can be seen that the constant is the optimal value.
[0040]
The optimal parameters 8 set in this way are used when the response speed improvement program 6 performs a delay correction process (arithmetic process) on a measurement signal Ci obtained when an actual measurement target is measured. . As a result, the delay correction process using the optimum parameter 8 can be performed at the time of measurement, and the response speed of the output signal Co (see FIG. 1) of the analysis system 1 can be improved as much as possible. In addition, since there is no need to modify hardware or use expensive parts to improve the response speed, the response speed of the analysis system 1 or the exhaust gas measurement system including the analysis system 1 can be increased, and accurate exhaust gas measurement can be performed. .
[0041]
In this example, an example in which the measurement target (concentration of carbon dioxide) is changed in a stepwise manner on the upstream side of the gas sampling unit 2 provided at the inlet of the analysis system 1 is shown, whereby the preprocessing part is changed. The response speed of the entire analysis system 1 including the analysis system can be easily improved. In other words, it is possible to correct the response delay in the gas sampling unit 2 which could not be handled conventionally. However, the present invention is not limited to the analysis system 1 for improving the response speed having the gas sampling unit 2 but can be used to improve the response speed of only the analyzer 3. Needless to say.
[0042]
Further, in the above-described example, by providing the arithmetic unit 4 in the analysis system 1, the measurement signal Co of the analysis system 1 can have already improved the response speed. Needless to say, the processing for improving the response speed may be performed on the measurement signal Ci by using a separate arithmetic processing device or the like.
[0043]
Further, in the above-described example, the arithmetic processing unit 4a is used to improve the response speed. Therefore, by calling the response speed improvement program 6 in the optimum parameter setting program 7, the delay correction by the sequentially changed parameters is performed. The arithmetic processing can be performed in exactly the same way as the delay correction processing applied to the actual measurement signal Ci, and the set values of the optimal parameters can be accurately performed accordingly. However, the optimum parameter setting program 7 does not need to call the response speed improvement program 6, and may perform the same processing.
[0044]
In addition, the delay correction processing applied to the actual measurement signal Ci is not limited to being performed by the arithmetic processing by the arithmetic processing unit 4a, but may be a delay correction processing by various analog circuits. In this case, the delay correction calculation processing shown in step S3 (see FIG. 2) of the optimum parameter setting program 7 is for simulating an analog circuit. In this case, the optimum parameter 8 is set not in the storage unit 4b but in the analog circuit that performs the delay correction processing.
[0045]
In any case, since the delay correction calculation processing by the optimum parameter setting program 7 is performed using the measurement signal Ci stored in the storage unit 4b, the delay correction calculation processing in which the parameter (time constant τ) is sequentially changed (see FIG. Step S3) can be repeated many times at a high speed, and the optimum parameters can be quickly obtained regardless of the content of the delay correction processing.
[0046]
Also, in the case where the first-order lag correction process is performed in a plurality of stages to perform the lag correction process for the second-order lag or more, the respective parameters corresponding to the respective lag correction processes are sequentially changed and the respective optimal parameters are set. Delay correction processing of second order delay or more can also be performed reliably.
[0047]
FIG. 4 is a diagram showing an example of a second or higher order delay correction process for improving the response speed. FIG. 4A shows a delay correction process 6A in which the first order

delay correction processes

6a, 6b,. FIG. 4B shows an example in which as the more complicated delay correction processing 6B, primary

delay correction processing

6a and 6b are performed in parallel on the measurement signal Ci, and then the delay correction processing 6c is cascaded. FIG.
[0048]
Even when the delay correction processing 6A, 6B is performed by a complicated response speed improvement method as shown in FIG. 4, the optimum parameter setting program 7 is the same as described above irrespective of the contents of the processing 6A, 6B for improving the response speed. This can be set by obtaining the optimum parameters τa, τb,. That is, no matter how complicated the delay correction processes 6A and 6B become, it is not necessary to perform a complicated arithmetic process utilizing a mathematical method as in the related art, and it is not necessary to perform a process depending on a user's judgment. The delay correction processing can be performed very easily, and the response speed can be surely improved accordingly.
[0049]
FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention. In FIG. 5, reference numeral 20 denotes an exhaust gas measurement system, and reference numeral 21 denotes a vehicle to be measured by the exhaust gas measurement system 20. In FIG. 5, members denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 4 are the same or equivalent members, and a detailed description thereof will be omitted.
[0050]
The exhaust gas measurement system 20 shown in this example is provided with a flow meter 22 for measuring the total flow rate F of the exhaust gas S, and a gas sampling unit 2 for sampling a predetermined flow rate from the exhaust gas S. And an arithmetic process such as a personal computer that obtains the emission amount Q of each measurement component by multiplying the flow rate F measured by the flow meter 22 by the concentration C of each measurement component measured by the analysis system 1. This is an analysis system having a calculation unit 23 composed of a unit.
[0051]

Numerals

24 and 25 denote arithmetic processing in the arithmetic unit 23. The arithmetic processing 24 corrects the delay of the measurement signal Ci obtained from the analysis system 1 by the response speed improvement method already shown in FIGS. The processing 25 performs delay correction processing to generate a measurement signal Co with an improved response speed, and the arithmetic processing 25 performs delay correction processing on the measurement signal Fi obtained from the flow meter 22 by the response speed improvement method, This is a delay correction process for generating a measurement signal Fo with an improved response speed. Reference numeral 26 denotes a multiplication process for multiplying each of the measurement signals Co and Fo subjected to the delay correction process by the concentration C and the flow rate F of the exhaust gas S.
[0052]
The contents of the delay correction processes 24 and 25 include a process of correcting a dead time from the time when the exhaust gas S passes through the flow meter 22 to the time when the exhaust gas S passes through the gas sampling unit 2 and enters the analyzer 3. Reference numeral 27 denotes a pump for flowing a predetermined flow rate of gas through the flow meter 22.
[0053]
In order to perform the delay correction processes 24 and 25 using the exhaust gas measurement system 20, it is necessary to set parameters required for the delay correction processes 24 and 25. Therefore, the sample gas S in which the concentration of the measurement object (for example, carbon dioxide) is changed in a step-like manner flows into the inlet of the flow meter 22, and the flow rate is changed in a step-like manner using the pump 27. Each parameter can be measured by the method shown in FIG.
[0054]
In particular, in the case of this example, it is necessary to measure the difference in the dead time between the flow meter 22 and the analysis system 1, so that the step-like change in the flow rate using the pump 27 and the concentration using the fluid switching valve 9 Are performed synchronously. Then, the measurement signal Fi of the exhaust gas flowmeter 22 is also stored in the computer 23, and the stored flowmeter signal is subjected to the same processing as in FIG. 2 to correct the signal of the flowmeter 22. At the same time, the corrected measurement signal Fo of the exhaust gas flow rate and the corrected measurement signal Co from the analysis system 1 are compared to obtain a dead time 28 (which can be considered as a delay time), and this is stored.
[0055]
In the multiplication process 27, the arithmetic unit 23 converts the corrected exhaust gas flow rate measurement signal Fo and the concentration measurement signal Co from the analysis system 1 into signals F and C obtained by adjusting the delay time using the dead time 28. By multiplying the two measurement signals F and C, an accurate instantaneous exhaust gas emission amount Q can be calculated.
[0056]
【The invention's effect】
According to the method for improving the response speed of the analysis system of the present invention, the response speed of the analysis system or the exhaust gas measurement system including the analysis system can be increased without using hardware modification or expensive components, and accurate exhaust gas can be obtained. Gas measurements can be made. Also, the parameters required for the delay correction processing can be automatically set by the arithmetic processing unit.
[0057]
The instantaneous emission of exhaust gas can be calculated by multiplying the flow measurement signal and the concentration measurement signal of the exhaust gas, which has been subjected to the delay correction processing, by adding the dead time between the two measurement signals to obtain the accurate instantaneous emission. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an analysis system that improves a response speed according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a flow of a method for improving a response speed of the analysis system.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a calculation process according to the response speed improving method of the analysis system.
FIG. 4 is a diagram showing an example of the delay correction processing.
FIG. 5 is a diagram showing an example of an exhaust gas measurement system of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a basic idea of a method for improving a response speed of an analysis system according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a method of setting a time constant by a conventional response speed improving method.
FIG. 8 is another diagram for explaining a method of setting a time constant by a conventional response speed improving method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Analysis system, 2 ... Sampling part, 3 ... Analyzer, 4a ... Calculation processing part, 4b ... Storage part, 5 ... Pump, 6,6A, 6B ... Response speed improvement program (delay correction calculation processing), 7 ... Optimal Parameter setting program, 8: Optimum parameters, 20: Exhaust gas measurement system, 22: Flow meter, 23: Operation unit, 28: Dead time (delay time), CO ₂ ... Measurement object, Ci ... Measurement signal (concentration signal), Fi ... Measurement signal (flow rate signal), Ov ... Overshoot, Q ... Emission amount, S ... Sample gas (measurement object), τ ... Parameter (time constant).

Claims

A method for improving a response speed of performing a delay correction process on a measurement signal by a predetermined parameter,
While sampling and storing the measurement signal when measuring the measurement object changed in a step shape,
In the arithmetic processing unit,
Causing the stored measurement signal to perform a delay correction calculation process using the parameter that is sequentially changed;
Determine whether the measured signal after delay correction calculation processing when using each parameter causes overshoot,
By setting the largest parameter that does not cause overshoot as the optimal parameter,
A method for improving the response speed of an analysis system, characterized in that a delay correction process using an optimal parameter is performed during measurement.

A method of improving a response speed of performing delay correction of a secondary delay or more by performing delay correction processing by a predetermined parameter on a measurement signal in a plurality of stages,
While sampling and storing the measurement signal when measuring the measurement object changed in a step shape,
In the arithmetic processing unit,
Causing the stored measurement signal to perform a plurality of stages of delay correction calculation processing by the parameters that are sequentially changed corresponding to the delay correction processing,
Determine whether the measured signal after delay correction calculation processing when using each parameter causes overshoot,
By setting the maximum parameters that do not cause overshoot as optimal parameters,
A method for improving a response speed of an analysis system, wherein a delay correction processing of a second-order delay or more using an optimum parameter is performed at each measurement.

The analysis system is a spectrometer in which a fluid sampling unit is provided at an inlet, and the fluid including a sampling unit is supplied by supplying a fluid that is changed in a stepwise manner by switching a flow path upstream of the sampling unit. 3. The method for improving response speed of an analysis system according to claim 1, wherein delay correction processing of the system is performed.

A flow meter for measuring the total flow rate of the exhaust gas,
An analysis system for analyzing the concentration of the collected exhaust gas by providing a sampling unit for collecting a predetermined flow rate from the exhaust gas,
An arithmetic unit for calculating the discharge amount of each measurement component by multiplying the flow rate measured by the flow meter by the concentration of each measurement component measured by the analysis system,
A concentration signal obtained by an analysis system that has improved the response speed by performing, at least on the measurement signal from the analysis system, a delay correction process by the analysis system response speed improvement method according to claim 3. And a flow signal obtained by the flow meter and multiplying the delay time together to obtain an exhaust gas emission amount.