JP2013506133A - 温度補償用の切換え可能な基準折返し経路を用いて、ディーゼル微粒子除去装置の無線周波数伝送損失から同フィルタの負荷を求めること - Google Patents

Abstract

未知の周囲温度またはＤＰＦセンサ較正に用いられた温度とは別の周囲温度で、ＤＰＦに起因するＲＦ信号の減衰を求める方法および装置が開示される。この方法および装置は、アンテナを切り離して折返し経路の減衰を求めることにより、ＤＰＦ減衰を求める直前にセンサ減衰を求める。次いで、折返し経路、ケーブル、およびＤＰＦに起因する減衰を含む通常の経路に対して求められた減衰から、このセンサ減衰を差し引くことができる。この方法により、センサの周囲温度の変化に起因するセンサ減衰の変動が補償される。周囲温度の変化に起因する変動の明細を明らかにする要因を求めることにより、さらなる温度補償が達成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、センサによる減衰測定において、センサの周囲温度の変化に起因する変動に対する補償に関する。

多くのセンサ用途では、送信器から受信器へ通る信号の減衰を求める必要がある。このような用途の１つに、ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）にわたって無線周波数（「ＲＦ」）信号を用いるＤＰＦセンサがある。ＤＰＦは、排気ガスがＤＰＦを通過するとき、ディーゼルエンジンの排気ガスからディーゼル微粒子物質（すなわちすす）を捕えて除去するように設計されたデバイスである。ＤＰＦは、排気ガスを低減するとともに内燃機関および後処理システムの効率を改善するのに使用することができる。ＤＰＦのすす負荷が特定の閾値を超過するとき、ＤＰＦを周期的に洗浄しなければならないので、ＤＰＦのすす負荷を監視するのにＤＰＦセンサを利用することができる。ＤＰＦのすす負荷を監視するのに、ＲＦ技術を含む様々な技術を用いる様々なタイプのＤＰＦセンサが存在する。ＤＰＦセンサは、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）に対してＤＰＦのすす負荷の量に関連するデータを供給することができ、次いで、ＥＣＭは、ＤＰＦをいつ洗浄するべきか判断することができる。

ＲＦ信号を用いるＤＰＦセンサでは、ＤＰＦの１つの側に配置されたアンテナが送信するＲＦ信号の電力を、ＤＰＦのもう一方の側に配置されたアンテナが受信するＲＦ信号の電力と比較して、ＤＰＦに起因する信号の減衰を測定する。次いで、ＤＰＦセンサまたはＥＣＭは、ＤＰＦに起因する減衰を、ＤＰＦのすす負荷の量と関係づけることができる。例えば、他のデータ（例えばＤＰＦの端から端までの温度）と結合されたＤＰＦに起因する特定の減衰値は、ＤＰＦのすす負荷の特定の量を示す。

特定のタイプのＤＰＦに関して減衰をすす負荷に関係づける伝達関数を、特定の排気ガス温度で、様々な周波数に対して実験的に求めることができる。例えば、入口および２５０℃の出口排気ガス温度を有するＤＰＦを監視するＲＦ信号のＤＰＦセンサが、７００ＭＨｚの信号に対して１０ｄＢの減衰値を測定し（すなわち、ＤＰＦにわたって１０ｄＢが失われる）、ＤＰＦの実際のすす負荷（１．０ｇ／ｌ）が、それらの条件下で（例えばＤＰＦの重さを量ることによって）測定された場合、特定の排気ガス温度（２５０℃）と、減衰値（１０ｄＢ）と、周波数（７００ＭＨｚ）との組合せが、その測定されたすす負荷（１．０ｇ／ｌ）に関係づけられる。排気ガス温度を一定に保って、各減衰値を、特定のその温度で測定されたすす負荷に関係づけるために、様々なすす負荷および様々な周波数に対してその処理を繰り返すことができる。次いで、この同じ処理を、いくつかの別の排気ガス温度で繰り返す（すなわち、別の周波数、別のすす負荷でＤＰＦの実際のすす負荷を測定する）ことができる。

一般に、ＲＦ信号に対するＤＰＦセンサこの相関処理は、センサおよびその関連する電子装置の周囲温度がほぼ室温（２５℃）である環境で行なわれることになる。しかし、現地では、ＲＦ信号のＤＰＦセンサが広範囲の周囲温度（例えば−４０℃から８５℃）に晒されることがあるので、その性能（例えば検出器の感度、送信器の出力電力）は、これらの様々な周囲温度で変化することになる。例えば、２５℃の周囲温度で、２５０℃の排気ガス温度を有するＤＰＦを監視するＲＦ信号のＤＰＦセンサが、同一の正確なフィルタ条件（排気ガス温度、フィルタのすす負荷、およびＲＦ信号周波数）下で、７００ＭＨｚの信号で１．０ｇ／ｌのすす負荷に対して１０ｄＢの減衰値を測定しても、別の周囲温度では、このセンサが別の減衰値を測定するはずであり、次いで、このことが、２５℃の周囲温度で遂行された相関処理に基づいて、すす負荷への不正確な相関をもたらすことになる。

米国特許第２００７／１０１７０５号明細書

この問題の解決策の１つに、可能性のある広範な周囲温度にわたって、様々な温度で、２５℃の周囲温度で遂行されたのと同じ相関処理を遂行することがある。しかし、このような努力は、関係づけを必要とする各センサについて、時間、資源、および金銭のかなりの消耗をもたらすことになる。したがって、２５℃以外の温度でのさらなる測定を必要とすることなく、減衰測定を遂行するセンサの周囲温度の変化に起因する変動からもたらされる減衰測定の変動を補償することができるのが望ましい。本発明の目的は、未知の周囲温度またはＤＰＦセンサ較正に用いられた周囲温度でのさらなる測定を必要とすることなく、減衰測定を遂行するセンサの周囲温度の変化に起因する変動からもたらされる減衰測定の変動を補償することができるシステムおよび方法を提供することである。

未知の周囲温度またはＤＰＦセンサ較正に用いられた周囲温度とは別の周囲温度で、ＤＰＦに起因するＲＦ信号の減衰を求める方法および装置が開示される。この方法および装置は、アンテナを切り離して折返し経路の減衰を求めることにより、ＤＰＦ減衰を求める直前にセンサ減衰を求める。次いで、折返し経路、ケーブル、およびＤＰＦに起因する減衰を含む通常の経路に対して求められた減衰から、このセンサ減衰を差し引くことができる。この方法により、センサの周囲温度の変化に起因するセンサ減衰の変動が補償される。周囲温度の変化に起因する変動の明細を明らかにする要因を求めることにより、さらなる温度補償が達成される。

本発明の上記で列挙された特徴が詳細に理解されるように、上記で簡潔に要約された本発明のより詳細な説明が、添付図面にいくつか示されている実施形態を参照することによって得られるはずである。しかし、添付図面は、本発明の代表的な実施形態のみを示しており、したがって、本発明は他の同様に有効な実施形態の余地があるので、添付図面が本発明の範囲を限定するものと見なされるべきではないことに留意されたい。図面は、必ずしも原寸に比例せず、一般に、発明の特定の実施形態の原理を説明することが重視されている。

したがって、本発明の本質および目的をさらに理解するために、以下の詳細な説明を参照し、図面に関連して読み取ることができる。

本発明の１つの例示的実施形態のＤＰＦシステムを示すブロック図である。 振幅係数対初めに求められた特定の周波数におけるＤＰＦに起因する減衰（ｄＢ）のグラフである。

図１は、本発明の１つの例示的実施形態のＤＰＦシステム１０のブロック図を示す。ＤＰＦシステム１０は、ＤＰＦ １１８を含むＤＰＦキャ二スター１１２およびＤＰＦを監視するためのＤＰＦセンサ１００を備えることができ、ＤＰＦキャ二スター１１２およびＤＰＦセンサ１００は、ＤＰＦ １１８のすす負荷を求めるために、どちらもＲＦ技術を用いてＥＣＭ １２４にデータを通信する。本発明のこの例示的実施形態は、ＤＰＦ １１８のすす負荷を監視するために、ＲＦ信号１４０の減衰を求めるＤＰＦシステム１０を含んでいるが、本発明は、様々なＤＰＦシステム１０の構成を含む、信号の減衰を求める様々な他の用途に用いられ得ることが当業者には理解されよう。

ＤＰＦキャ二スター１１２には、排気ガスが、ＤＰＦ １１８を通る以前に通る入口側１１４、およびＤＰＦ １１８を通った後に通る出口側１１６がある。ＤＰＦ １１８は、ディーゼル排気およびディーゼルエンジンによって生成されたディーゼル排出微粒子との適合性に関して選択された材料から構成することができる。ＤＰＦキャ二スター１１２は、入口側１１４の温度を測定するための入口温度センサ１２０および出口側１１６の温度を測定するための出口温度センサ１２２も備えることができる。入口側１１４の温度および出口側１１６の温度は、ＥＣＭ １２４に通信され得る。

ＲＦ技術を用いてＤＰＦ １１８のすす負荷を求めるために、送信アンテナ１０２をＤＰＦ １１８の入口側１１４に配置し、受信アンテナ１０４をＤＰＦ １１８の出口側１１６に配置することができる。ＤＰＦシステム１０は、送信アンテナ１０２によって送信されたＲＦ信号１４０が、ＤＰＦ １１８の中ですすを通って伝送され、すすによって減衰されてから、受信アンテナ１０４によって受信されるように構成され得る。ＲＦ信号１４０は、ＤＰＦ １１８の中ですすによって減衰される１つまたは複数の周波数（例えば７００ＭＨｚから約９００ＭＨｚの範囲）で伝送することができる。次いで、ＲＦ信号１４０のこれらの周波数のそれぞれでＤＰＦ １１８にわたって排気ガス温度とともに測定された減衰は、ＤＰＦ １１８のすす負荷の量を求めるのに用いることができる（例えば、減衰が大きいほどすす負荷が大きい）。

ＤＰＦセンサ１００は、１つまたは複数の周波数（例えば７００ＭＨｚから約９００ＭＨｚの範囲）で、送信アンテナ１０２に導かれるＲＦ信号１４０を生成する送信器１０８を備えることができる。ＤＰＦ １１８に起因するＲＦ信号１４０の減衰を求めるために、ＤＰＦセンサ１００は、指向性結合器１１１と、ＤＰＦ １１８を通る以前のＲＦ信号１４０の電力（ｄＢｍ）を測定するための送信検出器１０９と、ＤＰＦ １１８を通った後のＲＦ信号１４０の電力（ｄＢｍ）を測定するための受信検出器１１０とを備えることができる。検出器１０９、１１０は、例えば、ＲＦ信号１４０の電力レベル（ｄＢｍ）を検出することができ、相応する出力電圧レベル（直流のボルト）を供給することができるＲＦの対数検出器であり得る。このようなＲＦ電力検出器の例には、アナログ・デバイセズ社のＡＤ８３１２およびリニアテクノロジー社のＬＴ５５３７がある。検出器１０９、１１０は、これらの電力測定値をＤＰＦセンサコントローラ１０６に供給することができ、ＤＰＦセンサコントローラ１０６は、電力測定値または関連したデータ（例えばＤＰＦ １１８に起因する減衰）を、インターフェースケーブル１２３を介して、例えばコンピュータ、ラップトップコンピュータ、および／またはＥＣＭ １２４に通信することができる。

図１に示された実施形態では、送信検出器１０９は、送信器１０８に近接して配置され、ＲＦ信号１４０が送信アンテナ１０２に到達するまでに送信スイッチ１３０および送信ケーブル１０１を含むＤＰＦセンサ１００の内部構成要素（例えば電子装置、回路など）を通過して減衰される以前に、特定の周波数でＲＦ信号１４０の電力を測定する。同様に、受信検出器１１０は、ＲＦ信号１４０が受信ケーブル１０３と受信スイッチ１３１を含むＤＰＦセンサ１００の内部構成要素とを通過して減衰された後に、受信アンテナ１０４によって受信されたＲＦ信号１４０の電力を測定する。

特定の周波数で、送信検出器１０９によって測定されたＲＦ信号１４０の電力と受信検出器１１０によって測定されたＲＦ信号１４０の電力の間の差（ｄＢ）には、ＤＰＦ １１８に起因する減衰ならびに送信ケーブル１０１、受信ケーブル１０３、およびＤＰＦセンサ１００の内部構成要素（例えば送信スイッチ１３０および受信スイッチ１３１）に起因する減衰が含まれるので、ＤＰＦ １１８に起因する減衰だけを求めるには、例示の式１に示されるように、検出器１０９、１１０によって測定された合計の減衰から、その他の減衰源（すなわちケーブル１０１、１０３、ＤＰＦセンサ１００の構成要素など）に起因する減衰の量を求めて減じる必要があり、

この式で、
ｉ＝ＲＦ信号１４０の周波数、
Ａ_DPF（ｉ）＝周波数ｉにおけるＤＰＦ １１８に起因する減衰（ｄＢ）、
Ａ_TN（ｉ）＝通常モード（以下で説明される）において、周波数ｉで、検出器１０９、１１０によって測定された合計の減衰（ｄＢ）、
Ａ_C（ｉ）＝較正モード（以下で説明される）において、周波数ｉで、ケーブル１０１、１０３に起因する減衰（ｄＢ）、および
Ａ_SLB（ｉ）＝折返しモード（以下で説明される）において、周波数ｉで、ＤＰＦセンサ１００の内部構成要素に起因する減衰（ｄＢ）である。

式１から、ＤＰＦセンサ１００を使用して特定の周波数におけるＤＰＦ １１８に起因するＲＦ信号１４０の減衰を求めるために、センサ１００を、様々な周波数に対して実際のセンサ減衰（Ａ_SLB（ｉ））および実際のケーブル減衰（Ａ_C（ｉ））を求めるように較正することができることが理解され得る。

図１を再び参照すると、ＤＰＦセンサ１００の内部構成要素に起因する減衰を求めるために、室温（２５℃）でＤＰＦセンサ１００を較正するために、ＤＰＦセンサ１００を折返しモードにするのに、送信スイッチ１３０および受信スイッチ１３１を位置「Ｂ」に設定することができる。折返しモードでは、ケーブル１０１、１０３およびアンテナ１０２、１０４がＤＰＦセンサ１００から切り離されて、ＲＦ送信器１０８と受信検出器１１０との間に、ＤＰＦセンサ１００の内部構成要素のみを含む折返し経路が形成される。一実施形態では、折返し経路は、周波数に依存しない折返しモード減衰器１３２（例えば１０ｄＢの抵抗減衰器）（Ａ_ALB＝１０ｄＢ）も含むことができる。

送信器１０８は、一旦折返しモードに構成されると、７００ＭＨｚから９００ＭＨｚまでの周波数範囲を通して、１ＭＨｚステップで合計２０１ステップ／スイープにわたってスイープすることができる。それらのステップ（ｉ＝７００ＭＨｚ、７０１ＭＨｚ、．．．９００ＭＨｚ）のそれぞれについて、送信電力（ｄＢｍ）（Ｐ_TLB（ｉ））を送信検出器１０９で測定することができ、一方、受信電力（ｄＢｍ）（Ｐ_RLB（ｉ））を受信検出器１１０で測定することができる。この例示的実施形態の説明を簡単にするために、不整合負荷または送信アンテナ１０２からの反射電力がなく、したがって送信検出器１０９（Ｐ_T（ｉ））によって測定される電力は送信器１０８によって生成された電力であると想定される。あらゆる反射電力を考慮に入れるために、送信検出器１０９（Ｐ_T（ｉ））で測定された電力から反射された電力を減じることによって送信アンテナ１０２へ実際に送信された電力を求めるように、ＤＰＦセンサ１００の中に追加の検出器（図示せず）を用いることができる。

次いで、それぞれの周波数（ｉ）に対して、送信電力に関して測定された電力（ｄＢｍ）（Ｐ_TLB（ｉ））および受信電力に関して測定された電力（ｄＢｍ）（Ｐ_RLB（ｉ））がＤＰＦセンサコントローラ１０６に供給され得て、次いで、ＤＰＦセンサコントローラ１０６は、それらの周波数のそれぞれで、例示の式２を用いて、相応する折返しモードのセンサの減衰（Ａ_SLB（ｉ））を求めることができ、

この式で、
ｉ＝ＲＦ信号１４０の周波数、
Ａ_SLB（ｉ）＝折返しモードにおいて、周波数ｉで、ＤＰＦセンサ１００の内部構成要素に起因する減衰（ｄＢ）、
Ｐ_TLB（ｉ）＝折返しモードにおいて、周波数ｉで、送信検出器１０９によって測定された送信電力（ｄＢｍ）、
Ｐ_RLB（ｉ）＝折返しモードにおいて、周波数ｉで、受信検出器１１０によって測定された受信電力（ｄＢｍ）（Ｐ_R（ｉ））、および
Ａ_ALB＝折返しモード減衰器１３２の減衰（ｄＢ）である。

例えば、ＤＰＦセンサ１００が折返しモードであって、２５℃の周囲温度にて、７００ＭＨｚ（ｉ＝０）の周波数で送信されたＲＦ信号１４０については、測定された送信電力（Ｐ_TLB（０））が１．６ｄＢｍであり、測定された受信電力（Ｐ_RLB（０））が−１３．２ｄＢｍであって、折返しモード減衰器１３２の減衰が１０ｄＢ（Ａ_ALB＝１０ｄＢ）であれば、折返しモードのセンサの減衰（Ａ_SLB（０））は４．８ｄＢということになる。

図１を再び参照すると、ケーブル１０１、１０３に起因する減衰を求めるために、室温（２５℃）でＤＰＦセンサ１００を較正するのに、送信スイッチ１３０および受信スイッチ１３１は、位置「Ａ」に設定され得る。また、アンテナ１０２、１０４がケーブル１０１、１０３から切り離され、ケーブル１０１と１０３の間に、折返しモード減衰器１３２と同一の減衰値を有する、周波数に依存しない較正モード減衰器１３４（例えば１０ｄＢの抵抗減衰器）が接続される。この構成（すなわち、スイッチ１３０、１３１が位置「Ａ」に設定されて較正モード減衰器１３４が接続される）により、ＤＰＦセンサ１００が較正モードになる。図１に見られるように、較正モード減衰器（Ａ_AC＝１０ｄＢ）が折返しモード減衰器（Ａ_ALB＝１０ｄＢ）と同一であると、通常の経路の減衰に導入された折返し経路の減衰とのいかなる差も、ケーブル１０１、１０３に起因していることになる。

送信器１０８は、一旦較正モードに構成されると、７００ＭＨｚから９００ＭＨｚまでの周波数範囲を通して、１ＭＨｚステップで合計２０１ステップ／スイープにわたってスイープすることができる。それらのステップ（ｉ＝７００ＭＨｚ、７０１ＭＨｚ、．．．９００ＭＨｚ）のそれぞれについて、送信電力（ｄＢｍ）（Ｐ_TC（ｉ））を送信検出器１０９で測定することができ、一方、受信電力（ｄＢｍ）（Ｐ_RC（ｉ））は、受信検出器１１０で測定することができる。周波数（ｉ）のそれぞれについて測定された電力が、次いでＤＰＦセンサコントローラ１０６に供給され得て、次いで、ＤＰＦセンサコントローラ１０６は、例示の式３を用いて、各周波数で、相応するケーブル減衰（Ａ_C（ｉ））を求めることができ、

この式で、
ｉ＝ＲＦ信号１４０の周波数、
Ａ_C（ｉ）＝較正モードにおいて、周波数ｉで、ケーブル１０１、１０２に起因する減衰（ｄＢ）、
Ｐ_TC（ｉ）＝較正モードにおいて、周波数ｉで、送信検出器１０９によって測定された送信電力（ｄＢｍ）、
Ｐ_RC（ｉ）＝較正モードにおいて、周波数ｉで、受信検出器１１０によって測定された受信電力（ｄＢｍ）（Ｐ_R（ｉ））、
Ａ_AC＝較正モード減衰器１３４の減衰（ｄＢ）、および
Ａ_SLB（ｉ）＝折返しモードで求められた、周波数ｉにおける、ＤＰＦセンサ１００の内部構成要素に起因する減衰（ｄＢ）である。

例えば、ＤＰＦセンサ１００が較正モードであって、２５℃の周囲温度にて、７００ＭＨｚの周波数（ｉ＝０）で送信されたＲＦ信号１４０については、測定された送信電力（Ｐ_TC（０））が１．６ｄＢｍであり、測定された受信電力（Ｐ_RC（０））が−１５．８ｄＢｍであり、較正モード減衰器１３４の減衰が１０ｄＢ（Ａ_AC＝１０ｄＢ）であって、折返しモードのセンサの減衰（Ａ_SLB（０））が（上記で論じられたように）４．８ｄＢと求められた場合には、較正モードケーブルの減衰（Ａ_C（０））は、２．６ｄＢということになる。この実例では、折返しモード減衰器１３２と較正モード減衰器１３４が、同一の減衰値を有する（Ａ_ALB＝Ａ_AC＝１０ｄＢ）とすれば、較正モードでは、送信電力と受信電力の間の差（Ｐ_TC（ｉ）−Ｐ_R（ｉ））からセンサ減衰（Ａ_SLB（ｉ））が減じられるときに、減衰器１３２、１３４の値は実際上互いに相殺するので、式２および式３は、それらの値を明白に減じるのではないように変更することができる。

ケーブルに起因する減衰（Ａ_C（０）＝２．６ｄＢ）とＤＰＦセンサ１００の内部構成要素に起因する減衰（Ａ_SLB（ｉ）＝４．８ｄＢ）とを組み合わせると、２５℃の周囲温度で、７００ＭＨｚ（ｉ＝０）の周波数にて送信されたＲＦ信号１４０については、ＤＰＦセンサ１００の内部構成要素およびケーブル１０１、１０３によって、合計７．４ｄＢの減衰がもたらされることになる。

上記の式１を再び参照して、ＤＰＦセンサ１００が通常モード（すなわち、スイッチ１３０、１３１が位置「Ａ」に設定され、較正モード減衰器１３４の代わりにアンテナ１０２、１０４がケーブル１０１、１０３に接続される）に構成された場合、２５℃の周囲温度で、７００ＭＨｚの周波数（ｉ＝０）で送信されたＲＦ信号１４０については、ＤＰＦ １１８に起因する減衰（Ａ_DPF（０））は、検出器１０９、１１０によって測定された合計の減衰値（Ａ_TN（０））マイナス７．４ｄＢ（すなわちその周波数におけるケーブルおよびセンサに起因する減衰）であって、Ａ_DPF（０）＝Ａ_TN（０）−４．８−２．６となるはずである。

ＤＰＦセンサ１００が、センサ減衰（Ａ_SLB（ｉ））を求めるための較正で用いられた周囲温度と同一の周囲温度でのみ使用されるのであれば、前述の較正処理は十分であり得る（すなわち、実際のセンサ減衰（Ａ_SLB（０））は常に４．８ｄＢであるはずである）。しかし、現地では、ＤＰＦセンサ１００が広範囲の周囲温度（例えば−４０℃から８５℃）に晒されることがあり、センサ減衰が温度に基づいて変化する可能性があるので、これらの様々な温度における実際のセンサ減衰は変化することになる（すなわち、実際のセンサ減衰（Ａ_SLB（０））は、必ずしも４．８ｄＢとは限らないことになる）。この問題の解決策の１つに、可能性のある広範な周囲温度にわたって、様々な温度で、２５℃の周囲温度で遂行されたのと同じ較正処理を遂行して、様々な温度および周波数に対する様々なセンサ減衰を記憶するものがある。しかし、このような努力は、各ＤＰＦセンサ１００について、時間、資源、および金銭のかなりの消耗をもたらすことになる。

その代わりに、本発明の一実施形態では、較正に用いられた温度（すなわち２５℃）でなく、未知の周囲温度または様々な周囲温度で、各スイープのすべてを周期的に行なってＤＰＦ １１８の減衰（Ａ_DPF（ｉ））を求める直前に、ＤＰＦセンサ１００が、最初に、上記で論じられたように折返しモードに構成され得る（すなわち、スイッチ１３０、１３１が、折返しモード減衰器１３２を有する位置「Ｂ」に設定される）。送信器１０８は、一旦折返しモードに構成されると、７００ＭＨｚから９００ＭＨｚまでの周波数範囲を通して、１ＭＨｚステップで合計２０１ステップ／スイープにわたってスイープし、周波数（ｉ）のそれぞれについて送信電力（ｄＢｍ）（Ｐ_TLB（ｉ））および受信電力（ｄＢｍ）（Ｐ_RLB（ｉ））を測定して、それらの測定値をＤＰＦセンサコントローラ１０６に供給することができ、次いで、ＤＰＦセンサコントローラ１０６は、それらの周波数のそれぞれで、式２を用いて、相応する折返しモードのセンサの減衰（Ａ_SLB（ｉ））を求めることができる。そうすることによって、未知の周囲温度または様々な周囲温度でＤＰＦ １１８の減衰（Ａ_DPF（ｉ））を求める直前に、正確なセンサ減衰（Ａ_SLB（ｉ））が与えられる。

次に、較正中に求められた同一のケーブル減衰（Ａ_C（ｉ））（または周囲温度の変化に基づいて変更されたケーブル減衰）が用いられるのであれば、式１に基づいて、ＤＰＦ １１８の減衰（Ａ_DPF（ｉ））を求めるために残っていることは、通常モードでの合計の減衰Ａ_TN（ｉ）を測定することのみである。

ＤＰＦセンサ１００が、通常モード（すなわちスイッチ１３０、１３１が位置「Ａ」に設定され、アンテナ１０２、１０４がケーブル１０１、１０３に接続される）に構成された後に、送信器１０８は、７００ＭＨｚから９００ＭＨｚまでの周波数範囲を通して、１ＭＨｚステップで合計２０１ステップ／スイープにわたってスイープし、周波数（ｉ）のそれぞれについて送信電力（ｄＢｍ）（Ｐ_TN（ｉ））および受信電力（ｄＢｍ）（Ｐ_RN（ｉ））を測定して、それらの測定値をＤＰＦセンサコントローラ１０６に供給することができ、次いで、ＤＰＦセンサコントローラ１０６は、それらの周波数のそれぞれで、例示の式４を用いて、相応する通常モードの合計の減衰（Ａ_TN（ｉ））を求めることができ、

この式で、
ｉ＝ＲＦ信号１４０の周波数、
Ａ_TN（ｉ）＝通常モードにおいて、周波数ｉで、検出器１０９、１１０によって測定された合計の減衰（ｄＢ）、
Ｐ_TN（ｉ）＝通常モードにおいて、周波数ｉで、送信検出器１０９によって測定された送信電力（ｄＢｍ）、および
Ｐ_RN（ｉ）＝通常モードにおいて、周波数ｉで、受信検出器１１０によって測定された受信電力（ｄＢｍ）である。

一旦、既知の周囲温度または様々な周囲温度における通常モードの合計の減衰（Ａ_TN（ｉ））が分かると、次いで、ＤＰＦセンサコントローラ１０６は、式１を用いて、その同一の未知の周囲温度または様々な周囲温度において折返しモードで求められたセンサ減衰（Ａ_SLB（ｉ））を減じ、かつケーブル減衰（Ａ_C（ｉ））を減じることにより、ＤＰＦ １１８に起因する減衰（Ａ_DPF（ｉ））を求めることができる。

例えば、ＤＰＦセンサ１００が折返しモードであって、既知の周囲温度または様々な周囲温度にて、７００ＭＨｚの周波数（ｉ＝０）で送信されたＲＦ信号１４０については、通常モードの合計の減衰（Ａ_TN（０））が２８．０ｄＢであり、折返しモードのセンサの減衰（Ａ_SLB（０））が５．０ｄＢ（すなわち、２５℃の周囲温度で求められた４．８ｄＢの減衰値と異なる）であって、ケーブル減衰（Ａ_C（０））は２．６ｄＢであると、ＤＰＦ １１８に起因する減衰（Ａ_DPF（０））は、２０．４ｄＢということになる。

この補償の精度を求めるために、かなりの量の実験データを取得することができる。ＤＰＦセンサ１００の中に使用される特定の電子装置（例えば検出器１０９、１１０）次第で、各ＤＰＦ １１８の減衰測定に先立って折返しモードのセンサの減衰（Ａ_SLB（ｉ））を求めることにより、周囲温度の変動に起因するＤＰＦセンサ１００の減衰測定値の変動を補償すれば、特定の用途に対して必要される精度を達成するのに十分であることが、実験データによって実証され得る。他の場合には、実験データが、さらなる補償の必要性を示す可能性がある。

例えば、ＲＦ信号１４０の電力レベルを検出して相応する出力電圧レベル（直流のボルト）を供給する特定のＲＦの対数検出器は、温度に対して振幅依存の誤差を示す。あるＲＦの対数検出器については、低信号レベル（例えば−３０ｄＢｍ以下）では、高信号レベル（例えば−１０ｄＢｍ以上）より、はるかに大きな温度に対する読取り値の変動があり得る。したがって、場合によっては、実験データに基づいて温度変化をさらに補償するために、ＤＰＦ １１８に起因する減衰（Ａ_DPF（ｉ））として上記で求められた値に換算係数を適用することが必要となることがある。

一実施形態では、以下の処理を用いて、それ以上のどのような補償が必要とされるか判断するのに用いられ得る実験データを取得することができる。１つまたは複数の特定の周囲温度（例えば−４０℃、−２０℃、０℃、２０℃、２５℃、４０℃、６５℃、および８５℃）で、図１のＤＰＦシステム１０を、折返しモードに構成する（スイッチ１３０、１３１を、折返しモード減衰器１３２があるかまたはない位置「Ｂ」へ設定する）ことができ、送信器１０８は、７００ＭＨｚから９００ＭＨｚまでの周波数範囲を通して、１ＭＨｚステップで合計２０１ステップ／スイープにわたってスイープして、送信電力（Ｐ_TLB（ｉ））および受信電力（ｄＢｍ）（Ｐ_RLB（ｉ））を計測して記録することができる。その同一の周囲温度で、図１のＤＰＦシステム１０を較正モードに構成する（すなわち、スイッチ１３０、１３１を、較正モード減衰器１３４が接続される位置「Ａ」へ設定する）ことができ、送信器１０８は、７００ＭＨｚから９００ＭＨｚまでの周波数範囲を通して、１ＭＨｚステップで合計２０１ステップ／スイープにわたってスイープして、較正モード減衰器１３４の様々な減衰値（例えばＡ_AC＝０ｄＢ、１０ｄＢ、２０ｄＢ、３０ｄＢ、４０ｄＢ、５０ｄＢ、および６０ｄＢ）で、送信電力（Ｐ_CC（ｉ））および受信電力（ｄＢｍ）（Ｐ_CC（ｉ））を計測して記録することができる。一旦、すべてのスイープが完了すると、次の周囲温度で同一のプロセスを繰り返すことができる。

温度変化をさらに補償するために、この実験データに加えて、センサの較正動作中および通常動作中に取得されるデータも用いることができる。例えば、２５℃の周囲温度での折返しモードの較正中に、送信器１０８は、７００ＭＨｚから９００ＭＨｚまでの周波数範囲を通して、１ＭＨｚステップで合計２０１ステップにわたってスイープすることができる。それらのステップ（ｉ＝７００ＭＨｚ、７０１ＭＨｚ、．．．９００ＭＨｚ）のそれぞれについて、各周波数に対して、送信電力（ｄＢｍ）（Ｐ_TLBCAL（ｉ））を測定してＤＰＦセンサコントローラに供給することができ、ＤＰＦセンサコントローラは、これらの値を恒久的に記憶することができる。これらの送信電力（Ｐ_TLBCAL（ｉ））の値は、温度に伴う検出器１０９、１１０の性能（例えば、特定の入力に基づく検出器の出力）の変化の明細を明らかにするために、ＤＰＦセンサ１００に関する正規化された条件をもたらすのに用いることができる。

同様に、未知の周囲温度または様々な周囲温度での折返しモードの動作中、ＤＰＦ １１８の減衰を求める直前に、送信器１０８は、７００ＭＨｚから９００ＭＨｚまでの周波数範囲を通して、１ＭＨｚステップで合計２０１ステップ／スイープにわたって周期的にスイープすることができる。それらのステップ（ｉ＝７００ＭＨｚ、７０１ＭＨｚ、．．．９００ＭＨｚ）のそれぞれについて、各周波数に対して、送信電力（ｄＢｍ）（Ｐ_TLBPER（ｉ））を測定してＤＰＦセンサコントローラに供給することができ、ＤＰＦセンサコントローラは、これらの値を恒久的に記憶することができる。これらの周期的に求められた送信電力（Ｐ_TLBPER（ｉ））の値は、検出器１０９、１１０の温度依存の変化を補償するために、較正された送信電力（Ｐ_TLBCAL（ｉ））の値と比較するのに用いることができる。

送信電力値（Ｐ_TLBCAL（ｉ）およびＰ_TLBPER（ｉ））は、例示の式５に示されるような温度補償係数（ＴＣＯＭＰ（ｉ））を形成するのに用いることができ、

この式で、
ｉ＝ＲＦ信号１４０の周波数、
ＴＣＯＭＰ（ｉ）＝温度補償係数、
Ｐ_TLBCAL（ｉ）＝折返しモードにおいて、周波数ｉで、（係数の較正中に）送信検出器１０９によって測定された送信電力（ｄＢｍ）、および
Ｐ_TLBPER（ｉ）＝通常モードにおいて、周波数ｉで、送信検出器１０９によって測定された（周期的測定）送信電力（ｄＢｍ）である。

例えば、ＤＰＦセンサ１００が折返しモードであって、２５℃の周囲温度にて、７００ＭＨｚ（ｉ＝０）の周波数で送信されたＲＦ信号１４０については、測定された送信電力（Ｐ_TLBCAL（０））は１．６ｄＢｍであった。しかし、ＤＰＦセンサ１００が折返しモードであって、８５℃の周囲温度にて、７００ＭＨｚ（ｉ＝０）の周波数で送信されたＲＦ信号１４０については、測定された送信電力（Ｐ_TLBPER（０））は２．４ｄＢｍであった。これらの条件下では、温度補償係数（ＴＣＯＭＰ（ｉ））は−０．８ｄＢになるはずである。

前述のプロシージャの間に取得された実験データを再検討することにより、この温度補償係数（ＴＣＯＭＰ（ｉ））は、最初に求められたＤＰＦ １１８の減衰（Ａ_DPF（ｉ））の振幅に基づく係数（ＡＭＰ（ｉ））とともに用いることができると判断された。この振幅係数（ＡＭＰ（ｉ））は、実験データに基づいて、例示の式６に示されるような多項式を用いて表現することができ、

この式で、
ｉ＝ＲＦ信号１４０の周波数、
ＡＭＰ（ｉ）＝振幅係数、
Ｘ＝Ａ_DPF（ｉ）＝周波数ｉにおけるＤＰＦ １１８に起因する最初に求められた減衰（ｄＢ）、
ａ＝−４．６４０９Ｅ−０２、
ｂ＝５．１１３６Ｅ−０４、
ｃ＝１．６９７０Ｅ−０５、および
ｄ＝７．８８２５Ｅ−０３である。

図２は、振幅係数（ＡＭＰ（ｉ））対初めに求められた特定の周波数におけるＤＰＦ １１８に起因する減衰（ｄＢ）（Ａ_DPF（ｉ））のグラフである。このデータは、ＤＰＦ １１８に起因する最初に求められた減衰（ｄＢ）（Ａ_DPF（ｉ））が比較的大きいとき（例えば４０ｄＢ）、振幅係数（ＡＭＰ（ｉ））がはるかに大きいことを示す。

上記で論じられたように、温度補償係数（ＴＣＯＭＰ（ｉ））は、振幅係数（ＡＭＰ（ｉ））とともに、例示の式７を用いて補償されたＤＰＦ １１８の減衰（Ａ_DPFC（ｉ））を求めるのに用いることができ、

この式で、
ｉ＝ＲＦ信号１４０の周波数、
Ａ_DPFC（ｉ）＝周波数ｉにおけるＤＰＦ １１８に起因する補償された減衰（ｄＢ）、
Ａ_DPF（ｉ）＝周波数ｉにおけるＤＰＦ １１８に起因する最初に求められた減衰（ｄＢ）、
ＡＭＰ（ｉ）＝振幅係数、および
ＴＣＯＭＰ（ｉ）＝温度補償係数である。

例えば、ＤＰＦセンサ１００が通常モードであって、８５℃の周囲温度にて、７００ＭＨｚ（ｉ＝０）の周波数で送信されたＲＦ信号１４０については、ＤＰＦ １１８に起因する最初に求められた減衰（ｄＢ）（Ａ_DPF（ｉ））は２１．０ｄＢであって、その周波数で１．０５の振幅係数（ＡＭＰ（ｉ））をもたらす。ＤＰＦセンサ１００が折返しモードであって、８５℃の周囲温度にて、７００ＭＨｚ（ｉ＝０）の周波数で送信されたＲＦ信号１４０に関して上記で求められた温度補償係数（−０．８ｄＢ）を用いると、ＤＰＦ １１８に起因する補償された減衰（ｄＢ）（Ａ_DPFC（ｉ））は２０．１であって、０．９ｄＢの補正ということになる。

ＤＰＦセンサコントローラ１０６は、すべての周波数についてのＤＰＦ １１８の減衰値、ならびにそれらの値に関する平均および標準偏差をＥＣＭ １２４に通信することができる。次いで、ＥＣＭは、ＤＰＦ １１８のすす負荷を求めるために、これらＤＰＦ １１８の減衰値を他のデータ（例えば排気ガス温度）とともに用いることができる。

この書面の説明は、最善のモードを含めて本発明を開示し、あらゆる当業者が本発明を作製して利用することも可能にするように実例を用いている。例えば、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な減衰値を求めるのに、多くの異なる式を用いることができる。本発明が特許権を受けられる範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に想起される他の実施例を含み得る。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文字どおりの言葉と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文字どおりの言葉との実質のない相違点を有する同等な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲に入るように意図されている。

１０ ＤＰＦシステム
１００ ＤＰＦセンサ
１０１ 送信ケーブル
１０２ 送信アンテナ
１０３ 受信ケーブル
１０４ 受信アンテナ
１０６ ＤＰＦセンサコントローラ
１０８ 送信器
１０９ 送信検出器
１１０ 受信検出器
１１１ 指向性結合器
１１２ ＤＰＦキャ二スター
１１４ 入口側
１１６ 出口側
１１８ ＤＰＦ
１２０ 入口温度センサ
１２２ 出口温度センサ
１２３ インターフェースケーブル
１２４ ＥＣＭ
１３０ 送信スイッチ
１３１ 受信スイッチ
１３２ 折返しモード減衰器
１３４ 較正モード減衰器
１４０ ＲＦ信号

Claims (7)

1. ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）の第１の側に配置され、送信ケーブルを介して送信アンテナに接続された、ＲＦ信号を生成するためのＲＦ送信器と、前記ＤＰＦを通る前の前記ＲＦ信号の電力を測定するための送信検出器および前記ＤＰＦを通った後の前記ＲＦ信号の電力を測定するための受信検出器と、前記ＤＰＦの第２の側に配置され、受信ケーブルを介して前記受信検出器に接続された受信アンテナとを備えるシステムを使用して、前記ＤＰＦに起因する無線周波数（ＲＦ）信号の減衰を求める方法であって、
   （ａ）前記送信ケーブルおよび前記送信アンテナを前記ＲＦ送信器から切り離すステップと、
   （ｂ）前記受信ケーブルおよび前記受信アンテナを前記受信検出器から切り離すステップと、
   （ｃ）前記送信ケーブル、前記送信アンテナ、前記受信ケーブル、および前記受信アンテナを含まない第１の経路を、前記ＲＦ送信器と前記受信検出器の間に形成するステップと、
   （ｄ）前記ＲＦ信号を第１の周波数で生成するステップと、
   （ｅ）前記第１の経路を通って移動する前の前記ＲＦ信号の電力と前記第１の経路を通って移動した後の前記ＲＦ信号の電力の間の差に基づいて、第１の周囲温度で、前記第１の周波数における前記第１の経路に起因する前記ＲＦ信号の減衰を求めるステップと、
   （ｆ）前記送信アンテナを、前記送信ケーブルを介して前記ＲＦ送信器に接続するステップと、
   （ｇ）前記受信アンテナを、前記受信ケーブルを介して前記受信検出器に接続するステップと、
   （ｈ）前記送信ケーブル、前記送信アンテナ、前記受信ケーブル、および前記受信アンテナを含まない第２の経路を、前記ＲＦ送信器と前記受信検出器の間に形成するステップと、
   （ｉ）前記第２の経路を通って移動する前の前記ＲＦ信号の電力と前記第２の経路を通って移動した後の前記ＲＦ信号の電力の間の差に基づいて、前記第１の周囲温度で、前記第１の周波数における前記第２の経路に起因する前記ＲＦ信号の減衰を求めるステップと、
   （ｊ）前記第２の経路に起因する前記減衰から、前記第２の経路にも存在する前記第１の経路内の諸減衰源に起因する減衰ならびに前記送信ケーブルおよび前記受信ケーブルに起因する減衰を減じることにより、前記第１の周囲温度で、前記第１の周波数における前記ＤＰＦに起因する前記ＲＦ信号の減衰を求めるステップとを含む方法。
2. 前記第１の周囲温度で、前記ＲＦ信号の複数の周波数について、ステップ（ａ）から（ｊ）を繰り返すステップをさらに含む請求項１記載の方法。
3. 前記ＲＦ信号の電力を、前記第１の経路を通って移動する以前に、較正周囲温度で、前記第１の周波数にて測定するステップと、
   前記ＲＦ信号の電力を、前記第１の経路を通って移動する以前に、前記第１の周囲温度で、前記第１の周波数にて測定するステップと、
   前記較正温度で前記第１の周波数における前記ＲＦ信号の前記電力と、前記第１の周囲温度で前記第１の周波数における前記ＲＦ信号の前記電力との間の差に基づいて温度補償係数を求めるステップと、
   前記第１の周波数における周囲温度の変化に基づいて前記受信検出器の前記電力測定値の変動を補償するために、振幅換算係数を求めるステップと、
   前記温度補償係数および前記振幅換算係数に基づいて、前記第１の周囲温度で、前記第１の周波数における前記ＤＰＦに起因する前記ＲＦ信号の補償された減衰を求めるステップとをさらに含む請求項１記載の方法。
4. 前記振幅換算係数が、前記システムを様々な周囲温度および様々なＤＰＦ減衰値で動作させることから取得された実験データに基づくものである請求項３記載の方法。
5. ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）に起因するＲＦ信号の減衰を求めるためのシステムであって、
   前記ＲＦ信号を生成するためのＲＦ送信器と、
   前記ＲＦ信号の電力を、前記ＤＰＦを通る以前に測定するための送信検出器と、
   前記ＲＦ信号の電力を、前記ＤＰＦを通った後に測定するための受信検出器と、
   前記ＤＰＦの第１の側に配置された送信アンテナと、
   前記ＤＰＦの第２の側に配置された受信アンテナと、
   前記ＲＦ信号が送信ケーブルを介して前記送信アンテナに送信される第１の位置、および前記ＲＦ信号が受信スイッチに送信される第２の位置を有する前記ＲＦ送信器に接続される送信スイッチと、
   前記ＲＦ信号が前記受信アンテナから受信ケーブルを介して受信される第１の位置、および前記ＲＦ信号が前記送信スイッチから受信される第２の位置を有する前記受信検出器に接続される前記受信スイッチと、
   両方のスイッチが前記第２の位置にあるとき、前記送信スイッチから前記受信スイッチに前記ＲＦ信号を送信するための経路とを備えるシステム。
6. 前記送信スイッチと前記受信スイッチの間で前記ＲＦ信号を送信するための前記経路が、周波数に依存しない減衰器をさらに備える請求項５記載のシステム。
7. 前記送信検出器および前記受信検出器から前記電力測定値を受信して、周囲温度を考慮に入れて減衰を計算するためのコントローラをさらに備える請求項５記載のシステム。

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