JP2020153753A - 火炎検出システム、放電確率算出方法および受光量測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明は、光センサの正規の放電以外のノイズ成分を除外した受光量を算出することができる火炎検出システムおよび受光量測定方法を提供することを目的とする。
また、本発明の火炎検出システムの1構成例は、前記受光量算出部によって算出された受光量と受光量閾値とを比較することにより、前記光源の有無を判定するように構成された受光量判定部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の火炎検出システムの1構成例は、前記光源と前記光センサとの間に設けられた遮光手段と、この遮光手段を開閉動作させて、前記前記光センサが遮光された状態と前記光センサが採光可能な状態とを切り替えるように構成されたシャッタ制御部とをさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の火炎検出システムの1構成例において、前記受光量算出部は、前記光センサの基準受光量Q0、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅T0、前記正規の放電の放電確率PaA、前記第1種の非正規の放電の放電確率PaB、前記第2種の非正規の放電の放電確率PbB、前記第3種の非正規の放電の放電確率PbA、前記第3の状態のときに前記第1の放電確率算出部によって算出された放電確率P、前記第3の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅Tに基づいて、前記第3の状態のときの前記光センサの受光量Qを算出することを特徴とするものである。
また、本発明の火炎検出システムの受光量測定方法の1構成例は、前記第14のステップで算出した受光量と受光量閾値とを比較することにより、前記光源の有無を判定する第15のステップをさらに含むことを特徴とするものである。
以下、ノイズ成分による非正規の放電の測定方法と受光量の測定方法について説明する。光電効果を利用した光センサは、光子が電極に当たることで通電する光電管である。通電は次の条件で進行する。
光センサの1対の電極間に電圧を印加した状態において、一方の電極に光子が当たると、ある確率で光電子が飛び出し、電子なだれを起こしながら通電する(電極間に放電電流が流れる)。
電極間に電圧が掛かっている間、光センサは通電し続ける。あるいは、光センサの通電が確認されたら直ちに電圧を下げることで通電が停止する。このように、光センサは、電極間の電圧が下がると、通電を終了する。
図1は本発明の実施例に係る火炎検出システムの構成を示すブロック図である。火炎検出システムは、光センサを駆動し、光センサの駆動結果から光源からの受光量を算出するものである。この火炎検出システムは、炎やLEDやランプなどの光源100から生じる光(紫外線)を検出する光センサ1と、外部電源2と、光センサ1および外部電源2が接続された演算装置3と、光源100と光センサ1との間に設けられたシャッタ21と、シャッタ21を駆動するシャッタ駆動部22と、シャッタ駆動部22を通じてシャッタ21を制御するシャッタ制御部23とを備えている。シャッタ21とシャッタ駆動部22とは、遮光手段を構成している。
A/D変換部18は、電流検出回路15からの検出電圧VpvをA/D変換し、中央処理部20へ送る。
式(7)から、ある動作条件、受光量Q0、パルス幅T0における放電確率PaAが既知であるとし、受光量Q、パルス幅T、放電確率Pの関係は、式(8)で与えられる。
(a)駆動パルス電圧PMの印加中に一律の確率で現れる放電(式(8))。
(b)駆動パルス電圧PMの立ち上がり時に現れる放電。
(A)受光量と式(8)の関係に従って現れる放電。
(B)受光量と無関係に表れる放電。
式(9)においてシャッタ閉のとき、受光量Qを0とすると、式(10)となる。ここで、P*はシャッタ閉での放電確率測定値とする。
式(9)より、式(17)のとおり受光量Qが得られる。
シャッタ制御部23は、シャッタ21を開閉動作させるためのシャッタ開信号(電圧)を選択的に出力することにより、シャッタ閉(光センサ1が遮光された第1、第2の状態)とシャッタ開(光センサが採光可能な第3の状態)とを切り替えることが可能である。
印加数判定部205は、駆動パルス電圧PMの印加回数N1,N2,N3を所定数Nth1,Nth2,Nth3と比較する。
1P*=n1/N1 ・・・(18)
2P*=n2/N2 ・・・(19)
なお、上記のパルス幅T1,T2(T1≠T2)のうちどちらか一方は、基準パルス幅T0と同じでもよい。
シャッタ駆動部22は、シャッタ制御部23からシャッタ開信号が出力されたとき、シャッタ21を開く(図3ステップS111)。シャッタ21が開いたことにより、光センサ1は採光可能な状態となる。光源100からの光は光センサ1に入射する。
P=n3/N3 ・・・(20)
この場合、火炎検出システムの出荷検査時または火炎検出システムが設置されている現場において、ステップS101〜S110の処理を行う際には、例えば光センサ1に覆いを装着することで、光センサ1が遮光された状態にすればよい。このとき、火炎検出システムには、光センサ1が遮光された状態であることを示す信号が例えばユーザの操作によって入力される。これにより、火炎検出システムの中央処理部20は、S101〜S110の処理を行う。
Claims (9)
- 光源から放出される光を検出するように構成された光センサと、
この光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加するように構成された印加電圧生成部と、
前記光センサの放電電流を検出するように構成された電流検出部と、
この電流検出部によって検出された放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出するように構成された放電判定部と、
前記光センサが遮光された第1の状態と、前記光センサが遮光され、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1の状態と異なる第2の状態のそれぞれについて、前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出するように構成された第1の放電確率算出部と、
前記光センサの既知の感度パラメータとして、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅を予め記憶するように構成された記憶部と、
前記記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第1、第2の状態のときに前記第1の放電確率算出部によって算出された放電確率と、前記第1、第2の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存して発生しかつ前記光センサの受光量に依存せずに発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による第1種の非正規の放電の放電確率と、前記駆動パルス電圧のパルス幅と前記光センサの受光量とに依存せずに発生する、前記ノイズ成分による第2種の非正規の放電の放電確率とを算出するように構成された第2の放電確率算出部とを備える火炎検出システム。 - 請求項1記載の火炎検出システムにおいて、
前記光センサが採光可能な第3の状態のときの前記光センサの受光量を算出するように構成された受光量算出部をさらに備え、
前記第1の放電確率算出部は、前記第1、第2の状態のときの放電確率に加えて、前記第3の状態のときの前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出し、
前記記憶部は、前記光センサの既知の感度パラメータとして、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅に加えて、前記光センサの基準受光量と、前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記基準パルス幅で前記光センサの受光量が前記基準受光量で前記第3の状態のときの正規の放電の放電確率と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存せずに発生しかつ前記光センサの受光量に依存して発生する、前記ノイズ成分による第3種の非正規の放電の放電確率とを予め記憶し、
前記受光量算出部は、前記記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第3の状態のときに前記第1の放電確率算出部によって算出された放電確率と、前記第3の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅と、前記第2の放電確率算出部によって算出された第1種、第2種の非正規の放電確率とに基づいて、前記第3の状態のときの前記光センサの受光量を算出することを特徴とする火炎検出システム。 - 請求項2記載の火炎検出システムにおいて、
前記受光量算出部によって算出された受光量と受光量閾値とを比較することにより、前記光源の有無を判定するように構成された受光量判定部をさらに備えることを特徴とする火炎検出システム。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の火炎検出システムにおいて、
前記光源と前記光センサとの間に設けられた遮光手段と、
この遮光手段を開閉動作させて、前記前記光センサが遮光された状態と前記光センサが採光可能な状態とを切り替えるように構成されたシャッタ制御部とをさらに備えることを特徴とする火炎検出システム。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の火炎検出システムにおいて、
前記第2の放電確率算出部は、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅をT0、前記第1の状態のときに前記第1の放電確率算出部によって算出された放電確率を1P*、前記第2の状態のときに前記第1の放電確率算出部によって算出された放電確率を2P*、前記第1の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅をT1、前記第2の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅をT2(T1≠T2)としたとき、
- 光源から放出される光を検出する光センサが遮光された第1の状態のときに前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第1のステップと、
前記第1の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第2のステップと、
前記第1の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第3のステップと、
前記第1のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第3のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第1の状態のときの放電確率を算出する第4のステップと、
前記光センサが遮光され、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1の状態と異なる第2の状態のときに前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第5のステップと、
前記第2の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第6のステップと、
前記第2の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第7のステップと、
前記第5のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第7のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第2の状態のときの放電確率を算出する第8のステップと、
前記光センサの既知の感度パラメータとして、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅を予め記憶する記憶部を参照し、この記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第4、第8のステップで算出した放電確率と、前記第1、第2の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存して発生しかつ前記光センサの受光量に依存せずに発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による第1種の非正規の放電の放電確率と、前記駆動パルス電圧のパルス幅と前記光センサの受光量とに依存せずに発生する、前記ノイズ成分による第2種の非正規の放電の放電確率とを算出する第9のステップとを含む火炎検出システムの放電確率算出方法。 - 請求項7に記載の第1〜第9のステップと、
前記第1〜第9のステップよりも前または後において、前記光センサが採光可能な第3の状態のときに前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第10のステップと、
前記第1〜第9のステップよりも前または後において、前記第3の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第11のステップと、
前記第1〜第9のステップよりも前または後において、前記第3の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第12のステップと、
前記第1〜第9のステップよりも前または後において、前記第10のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第12のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第3の状態のときの放電確率を算出する第13のステップと、
前記光センサの既知の感度パラメータとして、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅に加えて、前記光センサの基準受光量と、前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記基準パルス幅で前記光センサの受光量が前記基準受光量で前記第3の状態のときの正規の放電の放電確率と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存せずに発生しかつ前記光センサの受光量に依存して発生する、前記ノイズ成分による第3種の非正規の放電の放電確率とを予め記憶する前記記憶部を参照し、この記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第3の状態のときに前記第13のステップで算出した放電確率と、前記第3の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅と、前記第9のステップで算出した前記第1種、第2種の非正規の放電確率とに基づいて、前記第3の状態のときの前記光センサの受光量を算出する第14のステップとを含む火炎検出システムの受光量測定方法。 - 請求項8記載の火炎検出システムの受光量測定方法において、
前記第14のステップで算出した受光量と受光量閾値とを比較することにより、前記光源の有無を判定する第15のステップをさらに含むことを特徴とする火炎検出システムの受光量測定方法。
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