JP2021131247A - Light detection system, discharge probability calculating method, and received light quantity measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、火炎などの光を検出する光検出システムに関するものである。 The present invention relates to a photodetection system that detects light such as a flame.
燃焼炉等において火炎の光から放出される紫外線に基づいて火炎の有無を検出する光センサとして、光電管式紫外線センサが利用される場合がある。光電管式紫外線センサの放電には、光電効果による放電以外のノイズ成分による非正規な放電現象(疑放電)が起きることが観測されている。 A photocell type ultraviolet sensor may be used as an optical sensor that detects the presence or absence of a flame based on the ultraviolet rays emitted from the light of a flame in a combustion furnace or the like. It has been observed that a non-regular discharge phenomenon (suspicious discharge) occurs due to a noise component other than the discharge due to the photoelectric effect in the discharge of the phototube type ultraviolet sensor.
特許文献1では、光センサに印加する駆動パルスのパルス幅を制御して放電の受光量を計算から求め、光量から火炎センサの寿命を判定することができる火炎検出システムが提案されている。しかし、実際の光センサの放電には故障と総称されるノイズによる非正規の放電が含まれており、火炎による光がない場合でも放電が起きてしまい、誤検出してしまう場合があった。そのような放電の誤検出を除去するために、ノイズ成分を考慮した放電確率の測定方法を考慮する必要がある。
また、特許文献2に開示された火炎検出システムでは、正規の放電以外のノイズ成分の放電確率を考慮した受光量の求め方が提案されており、精度よく火炎の有無を検出することを可能としている。しかしながら、特許文献2に開示された火炎検出システムでは、ノイズ成分の放電確率が既知である必要がある。
Further, in the flame detection system disclosed in
また、特許文献3に開示された故障検出装置では、光センサへ入射する電磁波を遮断するシャッタ機構を設けることで光センサの自己放電による故障を検出することが提案されている。しかしながら、特許文献3に開示された故障検出装置では、光センサの寿命による測定感度の変化で正規の放電と非正規の放電とを区別するための判別方法が無く、故障の検知を誤る可能性があった。
なお、以上の課題は、火炎検出システムに限らず、光センサを用いる光検出システムにおいて同様に発生する。
Further, in the failure detection device disclosed in
The above problems occur not only in the flame detection system but also in the light detection system using the optical sensor.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、光センサの受光量に依存せずに発生する、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非正規の放電の放電確率を算出することができる光検出システム、および放電確率算出方法を提供することを目的とする。
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光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。
The present invention has been made to solve the above problems, and calculates the discharge probability of non-regular discharge due to noise components other than discharge due to the photoelectric effect of the optical sensor, which occurs independently of the amount of light received by the optical sensor. It is an object of the present invention to provide a photodetection system capable of performing a discharge probability calculation method.
Another object of the present invention is to provide an optical detection system and a light receiving amount measuring method capable of calculating a light receiving amount excluding noise components other than the normal discharge of an optical sensor.
本発明の光検出システムは、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と、前記光センサが遮光された状態で前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記基準パルス幅のときの放電確率と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ことを特徴とするものである。 The optical detection system of the present invention includes an optical sensor configured to detect light emitted from a light source, and an applied voltage generator configured to periodically apply a drive pulse voltage to the electrodes of the optical sensor. And a current detection unit configured to detect the discharge current of the optical sensor, and a discharge determination unit configured to detect the discharge of the optical sensor based on the discharge current detected by the current detection unit. And the applied voltage generation in each of the first state in which the optical sensor is shielded and the second state in which the optical sensor is shielded and the pulse width of the drive pulse voltage is different from the first state. First discharge probability calculation configured to calculate the discharge probability based on the number of times the drive pulse voltage is applied by the unit and the number of discharges detected by the discharge determination unit during the application of the drive pulse voltage. As known sensitivity parameters of the optical sensor, the reference pulse width of the drive pulse voltage and the discharge probability when the pulse width of the drive pulse voltage is the reference pulse width in a state where the optical sensor is shielded from light. A storage unit configured to store in advance, a sensitivity parameter stored in the storage unit, and a discharge probability calculated by the first discharge probability calculation unit in the first and second states. And, based on the pulse width of the drive pulse voltage in the first and second states, it is generated depending on the pulse width of the drive pulse voltage and does not depend on the received light amount of the optical sensor. It occurs independently of the discharge probability of the first type of non-regular discharge due to noise components other than the discharge due to the photoelectric effect of the optical sensor, the pulse width of the drive pulse voltage, and the amount of light received by the optical sensor. It is characterized by including a second discharge probability calculation unit configured to calculate the discharge probability of the second type of non-normal discharge due to the noise component.
また、本発明の光検出システムの1構成例において、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T0,T、前記光センサが遮光された状態で前記駆動パルス電圧のパルス幅が基準パルス幅Tのときの放電確率P*、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T2(T1≠T2)とに基づいて、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を算出することを特徴とするものである。 Further, in one configuration example of the optical detection system of the present invention, the second discharge probability calculation unit has the reference pulse widths T 0 and T of the drive pulse voltage, and the drive pulse voltage in a state where the optical sensor is shielded from light. Discharge probability P * when the pulse width of is the reference pulse width T, discharge probability 1 P * calculated by the first discharge probability calculation unit in the first state, and in the second state. The discharge probability 2 P * calculated by the first discharge probability calculation unit, the pulse width T 1 of the drive pulse voltage in the first state, and the pulse of the drive pulse voltage in the second state. Based on the width T 2 (T 1 ≠ T 2 ), the discharge probability P aB of the first-class non-regular discharge and the discharge probability P bB of the second-class non-regular discharge are calculated. Is to be.
また、本発明の光検出システムは、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の状態と、前記光センサが採光可能で、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1の状態と同じ第3の状態と、前記光センサが採光可能で、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第2の状態と同じ第4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と、前記光センサの基準受光量と、前記光センサが採光可能な状態で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のときの正規の放電の放電確率と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、第3、第4の状態のときに前記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、第3、第4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、前記光センサが採光可能な第3、第4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とを備えることを特徴とするものである。 Further, the optical detection system of the present invention includes an optical sensor configured to detect light emitted from a light source and an applied voltage configured to periodically apply a drive pulse voltage to the electrodes of the optical sensor. A generation unit, a current detection unit configured to detect the discharge current of the optical sensor, and a discharge configured to detect the discharge of the optical sensor based on the discharge current detected by the current detection unit. The determination unit, the first state in which the optical sensor is shielded, the second state in which the optical sensor is shielded and the pulse width of the drive pulse voltage is different from the first state, and the optical sensor A third state in which light can be collected and the pulse width of the drive pulse voltage is the same as in the first state, and a third state in which the light sensor can collect light and the pulse width of the drive pulse voltage is the same as in the second state. For each of the fourth states, the discharge probability is calculated based on the number of times the drive pulse voltage is applied by the applied voltage generation unit and the number of discharges detected by the discharge determination unit during the application of the drive pulse voltage. As known sensitivity parameters of the discharge probability calculation unit and the optical sensor, the reference pulse width of the drive pulse voltage, the reference light receiving amount of the optical sensor, and the state in which the optical sensor can collect light. A storage unit configured to store in advance the discharge probability of a normal discharge when the pulse width of the drive pulse voltage is the reference pulse width and the light reception amount of the optical sensor is the reference light reception amount, and the storage unit. The sensitivity parameters stored in, the discharge probability calculated by the discharge probability calculation unit in the first, second, third, and fourth states, and the first, second, third, and third states. A light receiver configured to calculate the amount of light received by the optical sensor in the third and fourth states in which the optical sensor can collect light based on the pulse width of the drive pulse voltage in the state of 4. It is characterized by having a quantity calculation unit.
また、本発明の光検出システムの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、本発明の光検出システムの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の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率1P*、前記第2の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率2P*、前記第3の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率1P、前記第4の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率2Pとに基づいて、前記第3、第4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、本発明の光検出システムの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。
Further, in one configuration example of the light detection system of the present invention, the light receiving amount configured to determine the presence or absence of the light source by comparing the light receiving amount calculated by the light receiving amount calculation unit with the light receiving amount threshold value. It is characterized by further including a determination unit.
Further, in one configuration example of the light detection system of the present invention, the light receiving amount calculation unit has a reference light receiving amount Q 0 of the optical sensor, a reference pulse width T 0 of the driving pulse voltage, and a discharge probability P of the normal discharge. aA , the discharge probability 1 P * calculated by the discharge probability calculation unit in the first state, the discharge probability 2 P * calculated by the discharge probability calculation unit in the second state, the first. Based on the discharge probability 1 P calculated by the discharge probability calculation unit in the third state and the discharge probability 2 P calculated by the discharge probability calculation unit in the fourth state, the third, It is characterized in that the light receiving amount Q of the optical sensor in the fourth state is calculated.
Further, one configuration example of the photodetector system of the present invention includes a light-shielding means provided between the light source and the light sensor, and a state in which the light sensor is shielded by opening and closing the light-shielding means. It is characterized by further including a shutter control unit configured to switch between a light sensor and a state in which light can be collected.
また、本発明の光検出システムの放電確率算出方法は、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と、前記光センサが遮光された状態で前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記基準パルス幅のときの放電確率と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ことを特徴とするものである。
Further, in the discharge probability calculation method of the optical detection system of the present invention, a drive pulse voltage is periodically applied to the electrodes of the optical sensor when the optical sensor that detects the light emitted from the light source is in the first state of being shielded from light. The discharge of the optical sensor is based on the first step of applying, the second step of detecting the discharge current of the optical sensor in the first state, and the discharge current in the first state. The first step is based on the third step of detecting the above, the number of times the drive pulse voltage is applied by the first step, and the number of discharges detected in the third step while the drive pulse voltage is being applied. In the fourth step of calculating the discharge probability in the state of, and in the second state where the optical sensor is shielded from light and the pulse width of the drive pulse voltage is different from the first state, the optical sensor A fifth step of periodically applying a drive pulse voltage to the electrodes, a sixth step of detecting the discharge current of the optical sensor in the second state, and the discharge in the second state. The seventh step of detecting the discharge of the optical sensor based on the current, the number of times the drive pulse voltage is applied by the fifth step, and the discharge detected in the seventh step while the drive pulse voltage is applied. The eighth step of calculating the discharge probability in the second state based on the number of times of the above, the reference pulse width of the drive pulse voltage and the light shielding by the optical sensor as known sensitivity parameters of the optical sensor. With reference to a storage unit that previously stores the discharge probability when the pulse width of the drive pulse voltage is the reference pulse width in this state, the sensitivity parameters stored in this storage unit and the fourth and eighth Based on the discharge probability calculated in
また、本発明の光検出システムの受光量測定方法は、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、前記光センサが採光可能で、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1の状態と同じ第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9のステップと、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10のステップと、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11のステップと、前記第9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11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12のステップと、前記光センサが採光可能で、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第2の状態と同じ第4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13のステップと、前記第4の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第14のステップと、前記第4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15のステップと、前記第13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15のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第4の状態のときの放電確率を算出する第16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と、前記光センサの基準受光量と、前記光センサが採光可能な状態で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のときの正規の放電の放電確率と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1、第2、第3、第4の状態のときに前記第4、第8、第12、第16のステップで算出した放電確率と、前記第1、第2、第3、第4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、前記光センサが採光可能な第3、第4の状態のときの前記光センサの受光量を算出する第17のステップとを含むことを特徴とするものである。 Further, in the method for measuring the amount of received light of the light detection system of the present invention, a drive pulse voltage is periodically applied to the electrodes of the light sensor when the light sensor for detecting the light emitted from the light source is in the first state of being shielded from light. Discharge of the optical sensor based on the first step of applying, the second step of detecting the discharge current of the optical sensor in the first state, and the discharge current in the first state. The first step is based on the third step of detecting the above, the number of times the drive pulse voltage is applied by the first step, and the number of discharges detected in the third step while the drive pulse voltage is being applied. In the fourth step of calculating the discharge probability in the state of, and in the second state where the optical sensor is shielded from light and the pulse width of the drive pulse voltage is different from the first state, the optical sensor A fifth step of periodically applying a drive pulse voltage to the electrodes, a sixth step of detecting the discharge current of the optical sensor in the second state, and the discharge in the second state. The seventh step of detecting the discharge of the optical sensor based on the current, the number of times the drive pulse voltage is applied by the fifth step, and the discharge detected in the seventh step while the drive pulse voltage is applied. The eighth step of calculating the discharge probability in the second state based on the number of times of the above, and the second step in which the optical sensor can collect light and the pulse width of the drive pulse voltage is the same as that in the first state. A ninth step of periodically applying a drive pulse voltage to the electrodes of the optical sensor in the third state, and a tenth step of detecting the discharge current of the optical sensor in the third state. The eleventh step of detecting the discharge of the optical sensor based on the discharge current in the third state, the number of times the drive pulse voltage is applied by the ninth step, and the application of the drive pulse voltage The twelfth step of calculating the discharge probability in the third state based on the number of discharges detected in the eleventh step, and the pulse of the drive pulse voltage while the optical sensor can collect light. The thirteenth step of periodically applying a drive pulse voltage to the electrode of the optical sensor when the width is the same as the second state and the fourth state, and the discharge of the optical sensor in the fourth state. The 14th step of detecting the current, the 15th step of detecting the discharge of the optical sensor based on the discharge current in the 4th state, and the application of the drive pulse voltage by the 13th step. Number of times and this drive pulse The sixteenth step of calculating the discharge probability in the fourth state based on the number of discharges detected in the fifteenth step while applying a voltage, and the known sensitivity parameter of the optical sensor are described above. The reference pulse width of the drive pulse voltage, the reference light receiving amount of the optical sensor, the pulse width of the drive pulse voltage is the reference pulse width, and the received light amount of the optical sensor is the reference light receiving amount in a state where the light sensor can collect light. Refer to the storage unit that stores the discharge probability of the normal discharge in advance when the amount is used, and when the sensitivity parameters stored in this storage unit and the first, second, third, and fourth states are present. Based on the discharge probability calculated in the 4th, 8th, 12th, and 16th steps and the pulse width of the drive pulse voltage in the 1st, 2nd, 3rd, and 4th states, It is characterized by including a seventeenth step of calculating the amount of light received by the optical sensor when the optical sensor is in the third and fourth states where light can be collected.
本発明によれば、印加電圧生成部と電流検出部と放電判定部と第1の放電確率算出部と記憶部と第2の放電確率算出部とを設けることにより、駆動パルス電圧のパルス幅に依存して発生しかつ光センサの受光量に依存せずに発生する、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、駆動パルス電圧のパルス幅と光センサの受光量とに依存せずに発生する、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ことができる。その結果、本発明では、これら非正規の放電の放電確率に基づく光センサの寿命判定を実現することが可能となる。 According to the present invention, by providing the applied voltage generation unit, the current detection unit, the discharge determination unit, the first discharge probability calculation unit, the storage unit, and the second discharge probability calculation unit, the pulse width of the drive pulse voltage can be adjusted. The discharge probability of the first type of non-regular discharge due to noise components other than the discharge due to the photoelectric effect of the optical sensor, which occurs depending on and does not depend on the amount of light received by the optical sensor, and the pulse width of the drive pulse voltage. It is possible to calculate the discharge probability of the second type of non-regular discharge due to the noise component, which is generated independently of the amount of light received by the optical sensor. As a result, in the present invention, it is possible to realize the life determination of the optical sensor based on the discharge probability of these non-regular discharges.
また、本発明では、印加電圧生成部と電流検出部と放電判定部と放電確率算出部と記憶部と受光量算出部とを設けることにより、光源から生じる光による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。その結果、本発明では、ノイズ成分による非正規の放電の放電確率が未知数の場合であっても、ノイズ成分を除外した受光量を算出することができ、求めた受光量から火炎の有無を精度良く検出することが可能となる。また、本発明では、ノイズ成分を含む受光量により光センサの誤った寿命判定をしてしまう可能性を低減することができる。 Further, in the present invention, by providing the applied voltage generation unit, the current detection unit, the discharge determination unit, the discharge probability calculation unit, the storage unit, and the light receiving amount calculation unit, other than the normal discharge of the optical sensor by the light generated from the light source. The amount of received light excluding the noise component can be calculated. As a result, in the present invention, even when the discharge probability of the non-regular discharge due to the noise component is unknown, the light receiving amount excluding the noise component can be calculated, and the presence or absence of the flame can be accurately determined from the obtained light receiving amount. It can be detected well. Further, in the present invention, it is possible to reduce the possibility that the life of the optical sensor is erroneously determined depending on the amount of light received including the noise component.
[実施例]
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。
[Example]
Hereinafter, a method for measuring non-regular discharge due to noise components and a method for measuring the amount of received light will be described. An optical sensor that utilizes the photoelectric effect is a photocell that energizes when a photon hits an electrode. Energization proceeds under the following conditions.
[光センサの動作]
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。
[Operation of optical sensor]
When a photon hits one of the electrodes while a voltage is applied between the pair of electrodes of the optical sensor, photoelectrons are likely to jump out and energize while causing electron avalanche (a discharge current flows between the electrodes).
While the voltage is applied between the electrodes, the optical sensor continues to be energized. Alternatively, as soon as the energization of the optical sensor is confirmed, the energization is stopped by lowering the voltage. In this way, the optical sensor ends energization when the voltage between the electrodes drops.
光センサの電極に光子が1個当たったときに、光センサが放電する確率をP1とする。また、光センサの電極に光子が2個当たったときに、光センサが放電する確率をP2とする。P2は1個目の光子でも2個目の光子でも放電しない確率の逆なので、P2とP1の関係は、式(1)のように表される。 Let P 1 be the probability that the optical sensor will be discharged when one photon hits the electrode of the optical sensor. Also, let P 2 be the probability that the optical sensor will be discharged when two photons hit the electrodes of the optical sensor. Since P 2 is the opposite of the probability that neither the first photon nor the second photon will be discharged, the relationship between P 2 and P 1 is expressed by Eq. (1).
一般にn個の光子が光センサの電極に当たったときに光センサが放電する確率をPn、m個の光子が光センサの電極に当たったときに光センサが放電する確率をPmとすると(n,mは自然数)、式(1)と同様に式(2)と式(3)が成り立つ。 Generally, let P n be the probability that the photosensor will be discharged when n photons hit the electrodes of the photosensor, and P m be the probability that the photosensor will be discharged when m photons hit the electrodes of the photosensor. (N and m are natural numbers), and equations (2) and (3) hold as in equation (1).
式(2)と式(3)から、PnとPmの関係として式(4)が導ける。 From equations (2) and (3), equation (4) can be derived as the relationship between P n and P m.
単位時間あたりに光センサの電極に飛来してくる光子の数をE、光センサの放電開始電圧以上の電圧を電極間に印加する時間(以下パルス幅と呼ぶ)をTとすると、電圧印加1回あたりに電極に衝突する光子の数はETで表される。よって、同一の光センサを、ある条件Aと別の条件Bで動作させた際の、光子数E、パルス幅T、放電確率Pの関係は式(5)のとおりとなる。ここで、基準とする光子数をE0と定め、Q=E/E0とすると、式(6)となる。ここで、Qを受光量と呼ぶこととする。
If the number of photons flying to the electrodes of the optical sensor per unit time is E, and the time for applying a voltage equal to or higher than the discharge start voltage of the optical sensor between the electrodes (hereinafter referred to as pulse width) is T,
[光検出システムの構成と動作]
図1は本発明の実施例に係る光検出システムの構成を示すブロック図である。光検出システムは、光センサを駆動し、光センサの駆動結果から放電確率と光源からの受光量とを算出するものである。この光検出システムは、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。
[Configuration and operation of optical detection system]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a photodetection system according to an embodiment of the present invention. The photodetector system drives the photosensor and calculates the discharge probability and the amount of light received from the light source from the drive result of the photosensor. This light detection system includes an
光センサ1は、両端部が塞がれた円筒状の外囲器と、この外囲器の両端部を貫通する2本の電極ピンと、外囲器内部において電極ピンにより互いに平行に支持された2枚の電極とを備えた光電管から構成されている。このような光センサ1では、電極支持ピンを介して電極間に所定の電圧を印加した状態において、光源100に対向配置された一方の電極に紫外線が照射されると、光電効果によりその電極から電子が放出され、電極間に放電電流が流れる。
The
外部電源2は、例えば、100[V]または200[V]の電圧値を有する交流の商用電源からなる。
The
演算装置3は、外部電源2に接続された電源回路11と、この電源回路11に接続された印加電圧生成回路12およびトリガ回路13と、光センサ1の下流側の端子1bと接地ラインGNDとの間に直列に接続された抵抗R1とR2とからなる分圧抵抗14と、この分圧抵抗14の抵抗R1とR2との接続点Paに生じる電圧(参照電圧)Vaを光センサ1に流れる電流Iとして検出する電流検出回路15と、印加電圧生成回路12とトリガ回路13と電流検出回路15とが接続された処理回路16とを備えている。
The
電源回路11は、外部電源2から入力される交流電力を、印加電圧生成回路12およびトリガ回路13に供給する。また、演算装置3の駆動用の電力は、電源回路11より取得される。ただし、交流/直流を問わず別電源から駆動用の電力を取得するように構成することもできる。
The
印加電圧生成回路12(印加電圧生成部)は、電源回路11により印加される交流電圧を所定の値まで昇圧させて光センサ1に印加する。本実施例では、処理回路16からの矩形パルスPSと同期した200[V]のパルス状の電圧(光センサ1の放電開始電圧VST以上の電圧)を駆動パルス電圧PMとして生成し、この生成した駆動パルス電圧PMを光センサ1に印加する。図2に光センサ1に印加される駆動パルス電圧PMを示す。駆動パルス電圧PMは、処理回路16からの矩形パルスPSと同期しており、そのパルス幅Tは矩形パルスPSのパルス幅と等しい。処理回路16からの矩形パルスPSについては後述する。
The applied voltage generation circuit 12 (applied voltage generation unit) boosts the AC voltage applied by the
トリガ回路13は、電源回路11により印加される交流電圧の所定の値点を検出し、この検出結果を処理回路16に入力する。本実施例において、トリガ回路13は、電圧値が最小となる最小値点を所定の値点(トリガ時点)として検出する。このように交流電圧について所定の値点を検出することにより、その交流電圧の1周期を検出することが可能となる。
The
分圧抵抗14は、抵抗R1とR2との分圧電圧として参照電圧Vaを生成し、電流検出回路15に入力する。ここで、光センサ1の上流側の端子1aに印加される駆動パルスPMの電圧値は、上述したように200[V]という高電圧となっているので、光センサ1の電極間に電流が流れた時にその下流側の端子1bに生じる電圧をそのまま電流検出回路15に入力すると電流検出回路15に大きな負荷がかかることとなる。このため、本実施例では、分圧抵抗14によって電圧値が低い参照電圧Vaを生成し、これを電流検出回路15に入力するようにしている。
The
電流検出回路15(電流検出部)は、分圧抵抗14から入力される参照電圧Vaを光センサ1の放電電流Iとして検出し、この検出した参照電圧Vaを検出電圧Vpvとして処理回路16に入力する。
処理回路16は、矩形パルス生成部17と、A/D変換部18と、感度パラメータ記憶部19と、中央処理部20とを備えている。
The current detection circuit 15 (current detection unit) detects the reference voltage Va input from the
The
矩形パルス生成部17は、トリガ回路13がトリガ時点を検出する毎に、すなわち電源回路11からトリガ回路13に印加される交流電圧の1周期毎に、パルス幅Tの矩形パルスPSを生成する。この矩形パルス生成部17が生成する矩形パルスPSが印加電圧生成回路12へ送られる。矩形パルス生成部17と印加電圧生成回路12とは、駆動パルス電圧PMのパルス幅を調整可能である。すなわち、矩形パルス生成部17が矩形パルスPSのパルス幅を所望の値に設定することにより、矩形パルスPSと等しいパルス幅の駆動パルス電圧PMが印加電圧生成回路12から出力される。
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。
The rectangular
The A / D conversion unit 18 A / D converts the detection voltage Vpv from the
中央処理部20は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、放電判定部201と、放電確率算出部202,203と、パルス印加数積算部204と、印加数判定部205と、受光量算出部206と、受光量判定部207として機能する。
The
中央処理部20において、放電判定部201は、電流検出回路15によって検出された光センサ1の放電電流に基づいて光センサ1の放電を検出する。具体的には、放電判定部201は、光センサ1に駆動パルス電圧PMが印加される毎(矩形パルスPSが生成される毎)に、A/D変換部18から入力される検出電圧Vpvと予め定められている閾値電圧Vthとを比較し(図2参照)、検出電圧Vpvが閾値電圧Vthを超えた場合に光センサ1が放電したと判定し、放電回数nを1増やす。
In the
放電確率算出部202は、光センサ1に印加された駆動パルス電圧PMの印加回数Nが所定数を超えたとき(矩形パルスPSのパルス数が所定数を超えたとき)に、放電判定部201によって検出された放電回数nと駆動パルス電圧PMの印加回数Nとから光センサ1の放電確率Pを算出する。
The discharge
この放電確率Pをフレーム信号として出力する。ある動作条件、受光量Q0(Q0≠0)、パルス幅T0における放電確率P0が既知であるとする。例えば光検出システムの出荷検査において、定められた受光量とパルス幅における放電確率Pを測定しておく方法がある。このとき、受光量Q、パルス幅T、放電確率Pの関係は、式(7)となる。ただし、P=0はQ=0とする。本発明では、P=0のときとP=1のときは、受光量Qの算出処理から除外する。 This discharge probability P is output as a frame signal. Certain operating conditions, the received light amount Q 0 (Q 0 ≠ 0) , the discharge probability P 0 of the pulse width T 0 is known. For example, in the shipping inspection of a photodetection system, there is a method of measuring the discharge probability P at a predetermined light receiving amount and pulse width. At this time, the relationship between the received light amount Q, the pulse width T, and the discharge probability P is given by the equation (7). However, P = 0 is Q = 0. In the present invention, when P = 0 and P = 1, it is excluded from the calculation process of the received light amount Q.
いま、Q0,T0,P0が既知で、Tは光検出システムが制御しているパルス幅なので既知である。複数回の駆動パルス電圧PMを光センサ1に印加し、放電回数nを測定し、放電確率Pを算出すれば、未知数である受光量Qを式(7)から算出することができる。この受光量Qをフレーム信号として出力してもよい。
Now, Q 0 , T 0 , and P 0 are known, and T is known because the pulse width is controlled by the photodetection system. If the drive pulse voltage PM is applied to the
[ノイズを考慮した光検出システムの動作]
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。
[Operation of photodetection system considering noise]
From the equation (7), it is assumed that the discharge probability P aA at a certain operating condition, the light receiving amount Q 0 , and the pulse width T 0 is known, and the relationship between the received light amount Q, the pulse width T, and the discharge probability P is expressed by the equation (8). Given.
光センサ1の放電と時間との関係としては、下記の2とおりが考えられる。
(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の立ち上がり若しくは立ち下がり時に現れる放電。
The following two can be considered as the relationship between the discharge of the
(A) Discharge that appears with a uniform probability while the drive pulse voltage PM is applied (Equation (8)).
(B) Drive pulse voltage A discharge that appears when the PM rises or falls.
次に、光センサ1の放電と受光量との関係は、下記の2とおりが考えられる。
(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。
Next, the relationship between the discharge of the
(A) A discharge that appears according to the relationship between the amount of light received and the formula (8).
(B) Discharge that appears regardless of the amount of light received.
表1のマトリクスのとおり、(a)、(b)と(A)、(B)の組み合わせで光センサ1のノイズ放電を類型できる。本発明では、(a)と(A)の組み合わせ(aA)、(a)と(B)の組み合わせ(aB)、(b)と(A)の組み合わせ(bA)、(b)と(B)の組み合わせ(bB)が確実に観測される可能性が高いと考えられる。
As shown in the matrix of Table 1, the noise discharge of the
aAの組み合わせの放電は、「感度」と呼ばれる正常な放電(式(8)に組み込み済み)である。aBの組み合わせの放電は、熱電子などがトリガとなる紫外線量に無関係な放電である。bAの組み合わせの放電は、突入電流や残存イオンにより駆動パルス電圧の立ち上がり若しくは立ち下がり時に限定的に発生する放電のうち光量に依存する放電である。bBの組み合わせの放電は、突入電流や残存イオンにより駆動パルス電圧の立ち上がり若しくは立ち下がり時に限定的に発生する放電のうち光量に依存しない放電である。 The discharge of the combination of aA is a normal discharge called "sensitivity" (already incorporated in equation (8)). The discharge of the combination of aB is a discharge irrelevant to the amount of ultraviolet rays triggered by thermions and the like. The discharge of the combination of bA is a discharge that depends on the amount of light among the discharges that are limitedly generated when the drive pulse voltage rises or falls due to the inrush current or the residual ions. The discharge of the combination of bB is a discharge that does not depend on the amount of light among the discharges that are limitedly generated when the drive pulse voltage rises or falls due to the inrush current or the residual ions.
なお、表1に類型化したものはUV(ultraviolet)故障モードの全てではない。例えば放電が切れない、感度波長が異なるなど、表1に含まれない故障モードがある。 It should be noted that the ones categorized in Table 1 are not all of the UV (ultraviolet) failure modes. For example, there are failure modes not included in Table 1, such as discharge not being cut off and sensitivity wavelengths being different.
以上のaAの放電と3種のaB,bA,bBのノイズ放電とは、式(9)の形で表すことができる。 The above discharge of aA and the noise discharge of the three types of aB, bA, and bB can be expressed in the form of equation (9).
式(9)において、PaBは受光量Q、パルス幅TにおけるaBの放電確率、PbAは受光量Q、パルス幅TにおけるbAの放電確率、PbBは受光量Q、パルス幅TにおけるbBの放電確率である。 In equation (9), P aB is the light receiving amount Q, the discharge probability of aB at the pulse width T, P bA is the light receiving amount Q, the discharge probability of bA at the pulse width T, P bB is the light receiving amount Q, bB at the pulse width T. Discharge probability of.
[放電確率PaB,PbBの算出方法]
式(9)において光を受光していないとき(例えばシャッタ閉のとき)、受光量Qを0とすると、式(10)となる。ここで、P*は光を受光していないときの放電確率測定値である。
[Calculation method of discharge probabilities P aB and P bB]
When the light is not received in the formula (9) (for example, when the shutter is closed), if the light receiving amount Q is 0, the formula (10) is obtained. Here, P * is a discharge probability measurement value when no light is received.
パルス幅T1で測定を行い、放電確率1P*を測定する。 The measurement is performed with the pulse width T 1 and the discharge probability 1 P * is measured.
さらに、パルス幅T2(T1≠T2)で測定を行い、放電確率2P*を測定する。 Further, the measurement is performed with the pulse width T 2 (T 1 ≠ T 2 ), and the discharge probability 2 P * is measured.
式(11)を式(12)で除すれば、式(13)が得られるので、放電確率PaBを式(14)のとおりに算出することができる。 By dividing the equation (11) by the equation (12), the equation (13) is obtained, so that the discharge probability P aB can be calculated according to the equation (14).
式(14)を式(10)に代入すれば、式(15)のとおり放電確率PbBを算出することができる。 By substituting the equation (14) into the equation (10), the discharge probability P bB can be calculated as in the equation (15).
したがって、光を受光していないときに、パルス幅T1,T2のときの放電確率1P*,2P*をそれぞれ測定すれば、放電確率PaB,PbBを得ることができる。 Therefore, the discharge probabilities P aB and P bB can be obtained by measuring the discharge probabilities 1 P * and 2 P * when the pulse widths T 1 and T 2 are not received, respectively.
[受光量Qの算出方法]
受光量Qが未知数であるとき、放電確率PaAが既知であり、式(14)により放電確率PaBが算出できたとする。
光センサ1が採光可能な状態でパルス幅がT1のときの放電確率を1Pとすると、式(9)を式(16)のように変形できる。
[Calculation method of received light amount Q]
It is assumed that the discharge probability P aA is known when the light receiving amount Q is unknown, and the discharge probability P a B can be calculated by the equation (14).
Assuming that the discharge probability when the pulse width is T 1 while the
同様に、光センサ1が採光可能な状態でパルス幅がT2のときの放電確率を2Pとすると、式(9)を式(17)のように変形できる。
Similarly, if the discharge probability when the pulse width is T 2 while the
式(16)を式(17)で除すると、式(18)となる。 Dividing equation (16) by equation (17) yields equation (18).
式(18)を変形し、式(14)を代入すると、式(19)のとおり受光量Qが得られる。 By modifying the equation (18) and substituting the equation (14), the light receiving amount Q can be obtained as shown in the equation (19).
したがって、放電確率PaAが既知である場合、例えば光検出システムの出荷検査で既に放電確率PaAが測定されており、測定感度のばらつきが小さくて代表値を利用することができ、システムの製品寿命中は放電確率PaAが不変であると考えられる場合には、光センサ1が遮光された状態でのパルス幅調整を伴う測定と光センサ1が採光可能な状態でのパルス幅調整を伴う測定とを行うことにより、ノイズ成分PaB,PbA,PbBを除去した受光量Qを得ることができる。
Therefore, when the discharge probability P aA is known, for example, the discharge probability P aA has already been measured in the shipping inspection of the photodetector system, the variation in measurement sensitivity is small, and the representative value can be used. When it is considered that the discharge probability P aA does not change during the life, the measurement is accompanied by the pulse width adjustment in the state where the
以下、本実施例の光検出システムの動作について更に詳細に説明する。図3、図4は本実施例の光検出システムの動作を説明するフローチャートである。
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1が採光可能な第3、第4の状態)とを切り替えることが可能である。
Hereinafter, the operation of the photodetector system of this embodiment will be described in more detail. 3 and 4 are flowcharts for explaining the operation of the photodetection system of this embodiment.
The
本実施例では、光検出システムの出荷検査時または光検出システムが設置されている現場において、初期の状態では、シャッタ開信号を出力しない。このため、シャッタ駆動部22は、シャッタ21を閉じた状態とする(図3ステップS100)。これにより、光源100からの光がシャッタ21によって遮断され、光センサ1への光の入射が遮断される。
In this embodiment, the shutter open signal is not output in the initial state at the time of shipping inspection of the photodetection system or at the site where the photodetection system is installed. Therefore, the
放電確率算出部202は、パルス幅制御のための変数iを1に初期化する(図3ステップS101)。放電確率算出部202は、変数iが3より小さい場合(図3ステップS102においてYES)、矩形パルス生成部17に指示して駆動パルス電圧PMの印加を開始させる。
The discharge
放電確率算出部202からの指示に応じて、矩形パルス生成部17は、矩形パルスPSのパルス幅を所定の値Ti=T1に設定する。このパルス幅の設定により、印加電圧生成回路12は、パルス幅Ti=T1の駆動パルス電圧PMを光センサ1の1対の端子1a,1b間に印加する(図3ステップS103)。
In response to the instruction from the discharge
放電判定部201は、電流検出回路15からの検出電圧Vpvと予め定められている閾値電圧Vthとを比較し、検出電圧Vpvが閾値電圧Vthを超えた場合に光センサ1が放電したと判定する。放電判定部201は、光センサ1が放電したと判定すると、これを1回として放電回数ni *=n1 *をカウントする(図3ステップS104)。放電回数n1 *と後述する駆動パルス電圧PMの印加回数N1 *の初期値が共に0であることは言うまでもない。こうして、ステップS103,S104の処理が繰り返し実行される。
The
パルス印加数積算部204は、矩形パルス生成部17から出力される矩形パルスPSを数えることにより、駆動パルス電圧PMの印加回数Ni *を数える。
印加数判定部205は、駆動パルス電圧PMの印加回数Ni *を所定数Nth*と比較する。
The pulse application
Applying
放電確率算出部202は、ステップS103によるパルス幅Ti=T1の駆動パルス電圧PMの印加開始時からの駆動パルス電圧PMの印加回数Ni *=N1 *が所定数Nth*を超えたと印加数判定部205が判定したとき(図3ステップS105においてYES)、このときの駆動パルス電圧PMの印加回数Ni *=N1 *と放電判定部201によって検出された放電回数ni *=n1 *とに基づいて、式(20)により放電確率1P*を算出する(図3ステップS106)。
1P*=n1 */N1 * ・・・(20)
Discharge
1 P * = n 1 * / N 1 *・ ・ ・ (20)
放電確率1P*の算出後、放電確率算出部202は、パルス幅制御のための変数iを1増やす(図3ステップS107)。放電確率算出部202は、変数iが3より小さい場合(ステップS102においてYES)、矩形パルス生成部17に指示して駆動パルス電圧PMの再度の印加を開始させる。
After calculating the discharge probability 1 P * , the discharge
放電確率算出部202からの指示に応じて、矩形パルス生成部17は、矩形パルスPSの出力を一旦停止した後、矩形パルスPSのパルス幅を所定の値Ti=T2(T1≠T2)に設定する。このパルス幅の設定により、印加電圧生成回路12は、パルス幅Ti=T2の駆動パルス電圧PMを光センサ1の1対の端子1a,1b間に印加する(ステップS103)。
In response to the instruction from the discharge
放電判定部201は、上記と同様に電流検出回路15からの検出電圧Vpvと閾値電圧Vthとを比較し、検出電圧Vpvが閾値電圧Vthを超えた場合に光センサ1が放電したと判定し、放電回数ni *=n2 *を1増やす(ステップS104)。放電回数n2 *と後述する駆動パルス電圧PMの印加回数N2 *の初期値が共に0であることは言うまでもない。こうして、ステップS103,S104の処理が繰り返し実行される。
The
放電確率算出部202は、ステップS103によるパルス幅Ti=T2の駆動パルス電圧PMの印加開始時からの駆動パルス電圧PMの印加回数Ni *=N2 *が所定数Nth*を超えたと印加数判定部205が判定したとき(ステップS105においてYES)、このときの駆動パルス電圧PMの印加回数Ni *=N2 *と放電判定部201によって検出された放電回数ni *=n2 *とに基づいて、式(21)により放電確率2P*を算出する(ステップS106)。
2P*=n2 */N2 * ・・・(21)
Discharge
2 P * = n 2 * / N 2 *・ ・ ・ (21)
放電確率2P*の算出後、放電確率算出部202は、パルス幅制御のための変数iを1増やす(ステップS107)。
感度パラメータ記憶部19には、光センサ1の既知の感度パラメータとして、駆動パルス電圧PMの基準パルス幅Tと、光センサ1が遮光された状態で駆動パルス電圧PMのパルス幅が基準パルス幅Tのときの放電確率P*とが予め記憶されている。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Tと同じでもよい。また、感度パラメータ記憶部19には、光センサ1の既知の感度パラメータとして、光センサ1の基準受光量Q0と、駆動パルス電圧PMの基準パルス幅T0と、駆動パルス電圧PMのパルス幅が基準パルス幅T0で光センサ1の受光量が基準受光量Q0で光センサ1が採光可能な状態のときの正規の放電の放電確率PaAとが予め記憶されている。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。
After calculating the discharge probability 2 P * , the discharge
In the sensitivity
感度パラメータ記憶部19に記憶される感度パラメータについては、例えば光検出システムの出荷検査において予め測定しておくものとする。放電確率P*は放電確率1P*,2P*と同様に測定可能である。
放電確率算出部203は、光センサ1が遮光された状態での測定が終了したとき、すなわち変数iが3に達したとき(ステップS102においてNO)、放電確率算出部202によって算出された放電確率1P*,2P*と、放電確率1P*,2P*を求めたときの駆動パルス電圧PMのパルス幅T1,T2と、感度パラメータ記憶部19に記憶されているパラメータT0とに基づいて、非正規の放電の放電確率PaBを、式(14)により算出する(図3ステップS108)。放電確率PaBは、上記のとおり駆動パルス電圧PMのパルス幅に依存して発生しかつ光センサ1の受光量に依存せずに発生する、光センサ1の光電効果による放電以外のノイズ成分による放電の確率である。
The sensitivity parameter stored in the sensitivity
The discharge
続いて、放電確率算出部203は、放電確率算出部202によって算出された放電確率1P*,2P*と、放電確率1P*,2P*を求めたときの駆動パルス電圧PMのパルス幅T1,T2と、感度パラメータ記憶部19に記憶されているパラメータT,P*とに基づいて、非正規の放電の放電確率PbBを、式(15)により算出する(図3ステップS109)。放電確率PbBは、上記のとおり駆動パルス電圧PMのパルス幅と光センサ1の受光量とに依存せずに発生する、光センサ1の光電効果による放電以外のノイズ成分による放電の確率である。
Subsequently, the discharge
次に、シャッタ制御部23は、放電確率PaB,PbBの算出が終了したとき、シャッタ開信号を出力する。
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S110)。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。
Next, the
The
次に、放電確率算出部202は、ステップS101と同様に、パルス幅制御のための変数iを1に初期化する(図3ステップS111)。放電確率算出部202は、変数iが3より小さい場合(図3ステップS112においてYES)、矩形パルス生成部17に指示して駆動パルス電圧PMの印加を開始させる。
Next, the discharge
放電確率算出部202からの指示に応じて、矩形パルス生成部17は、矩形パルスPSのパルス幅を所定の値Ti=T1に設定する。このパルス幅の設定により、印加電圧生成回路12は、パルス幅Ti=T1の駆動パルス電圧PMを光センサ1の1対の端子1a,1b間に印加する(図3ステップS113)。
In response to the instruction from the discharge
放電判定部201は、ステップS104と同様に電流検出回路15からの検出電圧Vpvと閾値電圧Vthとを比較し、検出電圧Vpvが閾値電圧Vthを超えた場合に光センサ1が放電したと判定し、放電回数ni=n1を1増やす(図3ステップS114)。放電回数n1と後述する駆動パルス電圧PMの印加回数N1の初期値が共に0であることは言うまでもない。こうして、ステップS113,S114の処理が繰り返し実行される。
The
放電確率算出部202は、ステップS113によるパルス幅Ti=T1の駆動パルス電圧PMの印加開始時からの駆動パルス電圧PMの印加回数Ni=N1が所定数Nthを超えたと印加数判定部205が判定したとき(図3ステップS115においてYES)、このときの駆動パルス電圧PMの印加回数Ni=N1と放電判定部201によって検出された放電回数ni=n1とに基づいて、式(22)により放電確率1Pを算出する(図3ステップS116)。
1P=n1/N1 ・・・(22)
The discharge
1 P = n 1 / N 1 ... (22)
放電確率1Pの算出後、放電確率算出部202は、パルス幅制御のための変数iを1増やす(図3ステップS117)。放電確率算出部202は、変数iが3より小さい場合(ステップS112においてYES)、矩形パルス生成部17に指示して駆動パルス電圧PMの再度の印加を開始させる。
After calculating the discharge probability 1 P, the discharge
放電確率算出部202からの指示に応じて、矩形パルス生成部17は、矩形パルスPSの出力を一旦停止した後、矩形パルスPSのパルス幅を所定の値Ti=T2(T1≠T2)に設定する。このパルス幅の設定により、印加電圧生成回路12は、パルス幅Ti=T2の駆動パルス電圧PMを光センサ1の1対の端子1a,1b間に印加する(ステップS113)。
In response to the instruction from the discharge
放電判定部201は、上記と同様に電流検出回路15からの検出電圧Vpvと閾値電圧Vthとを比較し、検出電圧Vpvが閾値電圧Vthを超えた場合に光センサ1が放電したと判定し、放電回数ni=n2を1増やす(ステップS114)。放電回数n2と後述する駆動パルス電圧PMの印加回数N2の初期値が共に0であることは言うまでもない。こうして、ステップS113,S114の処理が繰り返し実行される。
The
放電確率算出部202は、ステップS113によるパルス幅Ti=T2の駆動パルス電圧PMの印加開始時からの駆動パルス電圧PMの印加回数Ni=N2が所定数Nthを超えたと印加数判定部205が判定したとき(ステップS115においてYES)、このときの駆動パルス電圧PMの印加回数Ni=N2と放電判定部201によって検出された放電回数ni=n2とに基づいて、式(23)により放電確率2Pを算出する(ステップS116)。
2P=n2/N2 ・・・(23)
The discharge
2 P = n 2 / N 2 ... (23)
放電確率2Pの算出後、放電確率算出部202は、パルス幅制御のための変数iを1増やす(ステップS117)。
受光量算出部206は、光センサ1が採光可能な状態での測定が終了したとき、すなわち変数iが3に達したとき(ステップS112においてNO)、放電確率算出部202によって算出された放電確率1P,2Pが0より大きくかつ1未満の場合(図4ステップS118においてYES)、放電確率算出部202によって算出された放電確率1P*,2P*,1P,2Pと、放電確率1P*,1Pを求めたときの駆動パルス電圧PMのパルス幅T1と、放電確率2P*,2Pを求めたときの駆動パルス電圧PMのパルス幅T2と、感度パラメータ記憶部19に記憶されているパラメータQ0,T0,PaAとに基づいて、式(19)により受光量Qを算出する(図4ステップS119)。
After calculating the discharge probability 2 P, discharge
The light receiving
また、受光量算出部206は、放電確率算出部202によって算出された放電確率1P,2Pのうち少なくとも一方が0の場合(ステップS118においてNO)、受光量Qを0とするか、あるいは受光量Qを算出不可とする例外処理を行う(図4ステップS120)。また、受光量算出部206は、放電確率1P,2Pのうち少なくとも一方が1の場合(ステップS118においてNO)、受光量Qを算出不可とする例外処理を行う(ステップS120)。
Further, when at least one of the discharge probabilities 1 P and 2 P calculated by the discharge
次に、受光量判定部207は、受光量算出部206によって算出された受光量Qと所定の受光量閾値Qthとを比較し(図4ステップS121)、受光量Qが受光量閾値Qthを超えた場合(ステップS121においてYES)、火炎有りと判定する(図4ステップS122)。また、受光量判定部207は、受光量Qが受光量閾値Qth以下の場合(ステップS121においてNO)、火炎無しと判定する(図4ステップS123)。
Next, the light receiving
以上の説明から分かるように、本実施例では、光センサ1の受光量に依存せずに発生する非正規の放電の放電確率PaB,PbBを算出することができる。光センサ1の劣化に伴って放電確率PaB,PbBが変化すると考えられるので、放電確率PaB,PbBに基づく光センサ1の寿命判定を実現することが可能となる。
As can be seen from the above description, in this embodiment, it is possible to calculate the discharge probabilities P aB and P bB of the non-regular discharge that occurs regardless of the amount of light received by the
また、本実施例では、ノイズ成分を除外した受光量Qを算出することができる。その結果、本実施例では、求めた受光量Qから火炎の有無を精度良く検出することが可能となる。また、本実施例では、ノイズ成分を含む受光量Qにより光センサ1の誤った寿命判定をしてしまう可能性を低減することができる。
Further, in this embodiment, the light receiving amount Q excluding the noise component can be calculated. As a result, in this embodiment, it is possible to accurately detect the presence or absence of a flame from the obtained light receiving amount Q. Further, in this embodiment, it is possible to reduce the possibility that the life of the
なお、放電確率PaB,PbBのみを算出する場合には、受光量算出部206と受光量判定部207とステップS110以降の処理は不要である。また、受光量Qのみを算出する場合には、放電確率算出部203とステップS108,S109の処理は不要である。
When only the discharge probabilities P aB and P bB are calculated, the light receiving
本実施例では、シャッタ機構付きの光検出システムに本発明を適用しているが、シャッタ機構無しの光検出システムに本発明を適用することも可能である。この場合、光検出システムの出荷検査時または光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〜S109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、光検出システムには、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、光検出システムの演算装置3は、S101〜S109の処理を行う。
In this embodiment, the present invention is applied to a photodetection system with a shutter mechanism, but it is also possible to apply the present invention to a photodetection system without a shutter mechanism. In this case, when performing the processing of steps S101 to S109 at the time of shipping inspection of the photodetection system or at the site where the photodetection system is installed, for example, by attaching a cover to the
また、ステップS111〜S117の処理を行う際には、光センサ1が遮光された状態を解除し、光センサ1が採光可能な状態とすればよい。このとき、光検出システムには、光センサ1が採光可能な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、光検出システムの演算装置3は、S111〜S117の処理を行う。
Further, when performing the processes of steps S111 to S117, the
本実施例では、光源100が火炎の場合を例に挙げて説明しているが、本発明の光検出システムは火炎以外の光源100にも適用可能である。
In this embodiment, the case where the
本実施例で説明した感度パラメータ記憶部19と中央処理部20とは、CPU(Central Processing Unit)と記憶装置とインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。
The sensitivity
このコンピュータの構成例を図5に示す。コンピュータは、CPU300と、記憶装置301と、インタフェース装置(I/F)302とを備えている。I/F302には、印加電圧生成回路12と矩形パルス生成部17とA/D変換部18とシャッタ制御部23などが接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明の放電確率算出方法および受光量測定方法を実現させるためのプログラムは記憶装置301に格納される。CPU300は、記憶装置301に格納されたプログラムに従って本実施例で説明した処理を実行する。
A configuration example of this computer is shown in FIG. The computer includes a
本発明は、火炎検出システムに適用することができる。また、本発明は、火炎以外の光の検出に対しても適用できる。 The present invention can be applied to flame detection systems. The present invention can also be applied to the detection of light other than flame.
1…光センサ、2…外部電源、3…演算装置、11…電源回路、12…印加電圧生成回路、13…トリガ回路、14…分圧抵抗、15…電流検出回路、16…処理回路、17…矩形パルス生成部、18…A/D変換部、19…感度パラメータ記憶部、20…中央処理部、21…シャッタ、22…シャッタ駆動部、23…シャッタ制御部、100…光源、201…放電判定部、202,203…放電確率算出部、204…パルス印加数積算部、205…印加数判定部、206…受光量算出部、207…受光量判定部。 1 ... optical sensor, 2 ... external power supply, 3 ... computing device, 11 ... power supply circuit, 12 ... applied voltage generation circuit, 13 ... trigger circuit, 14 ... voltage dividing resistor, 15 ... current detection circuit, 16 ... processing circuit, 17 ... Rectangular pulse generator, 18 ... A / D conversion unit, 19 ... Sensitivity parameter storage unit, 20 ... Central processing unit, 21 ... Shutter, 22 ... Shutter drive unit, 23 ... Shutter control unit, 100 ... Light source, 201 ... Discharge Judgment unit, 202, 203 ... Discharge probability calculation unit, 204 ... Pulse application number integration unit, 205 ... Application number determination unit, 206 ... Light receiving amount calculation unit, 207 ... Light reception amount determination unit.
Claims (9)
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と、前記光センサが遮光された状態で前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記基準パルス幅のときの放電確率と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ことを特徴とする光検出システム。 An optical sensor configured to detect the light emitted by a light source,
An applied voltage generator configured to periodically apply a drive pulse voltage to the electrodes of this optical sensor,
A current detection unit configured to detect the discharge current of the optical sensor, and
A discharge determination unit configured to detect the discharge of the optical sensor based on the discharge current detected by the current detection unit, and a discharge determination unit.
The applied voltage generator determines each of the first state in which the optical sensor is shielded from light and the second state in which the optical sensor is shielded from light and the pulse width of the drive pulse voltage is different from the first state. A first discharge probability calculation unit configured to calculate the discharge probability based on the number of times the drive pulse voltage is applied and the number of discharges detected by the discharge determination unit during the application of the drive pulse voltage. ,
As known sensitivity parameters of the optical sensor, the reference pulse width of the drive pulse voltage and the discharge probability when the pulse width of the drive pulse voltage is the reference pulse width in a state where the optical sensor is shielded from light are stored in advance. With a storage unit configured to
Sensitivity parameters stored in the storage unit, discharge probabilities calculated by the first discharge probability calculation unit in the first and second states, and discharge probabilities in the first and second states. Other than discharge due to the photoelectric effect of the optical sensor, which is generated depending on the pulse width of the drive pulse voltage and not depending on the amount of light received by the optical sensor, based on the pulse width of the drive pulse voltage. The second type of non-regular discharge due to the noise component, which occurs independently of the discharge probability of the first type of non-normal discharge due to the noise component, the pulse width of the drive pulse voltage, and the amount of light received by the optical sensor. An optical detection system including a second discharge probability calculation unit configured to calculate the discharge probability of a discharge.
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,T、前記光センサが遮光された状態で前記駆動パルス電圧のパルス幅が基準パルス幅Tのときの放電確率をP*、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)、前記第1種の非正規の放電の放電確率をPaB、前記第2種の非正規の放電の放電確率をPbBとしたとき、
The second discharge probability calculation unit sets the reference pulse width of the drive pulse voltage to T 0 , T, and the discharge probability when the pulse width of the drive pulse voltage is the reference pulse width T in a state where the optical sensor is shielded from light. Is P * , the discharge probability calculated by the first discharge probability calculation unit in the first state is 1 P * , and is calculated by the first discharge probability calculation unit in the second state. The discharge probability is 2 P * , the pulse width of the drive pulse voltage in the first state is T 1 , and the pulse width of the drive pulse voltage in the second state is T 2 (T 1 ≠ T). 2 ) When the discharge probability of the first-class non-regular discharge is P aB and the discharge probability of the second-class non-regular discharge is P bB ,
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の状態と、前記光センサが採光可能で、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1の状態と同じ第3の状態と、前記光センサが採光可能で、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第2の状態と同じ第4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と、前記光センサの基準受光量と、前記光センサが採光可能な状態で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のときの正規の放電の放電確率と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、第3、第4の状態のときに前記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、第3、第4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、前記光センサが採光可能な第3、第4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とを備えることを特徴とする光検出システム。 An optical sensor configured to detect the light emitted by a light source,
An applied voltage generator configured to periodically apply a drive pulse voltage to the electrodes of this optical sensor,
A current detection unit configured to detect the discharge current of the optical sensor, and
A discharge determination unit configured to detect the discharge of the optical sensor based on the discharge current detected by the current detection unit, and a discharge determination unit.
A first state in which the optical sensor is shielded from light, a second state in which the optical sensor is shielded from light and the pulse width of the drive pulse voltage is different from the first state, and the optical sensor can collect light. A third state in which the pulse width of the drive pulse voltage is the same as in the first state, and a fourth state in which the optical sensor can collect light and the pulse width of the drive pulse voltage is the same as in the second state. The discharge probability is calculated based on the number of times the drive pulse voltage is applied by the applied voltage generation unit and the number of discharges detected by the discharge determination unit during the application of the drive pulse voltage. Discharge probability calculation unit and
As known sensitivity parameters of the optical sensor, the reference pulse width of the drive pulse voltage, the reference light receiving amount of the optical sensor, and the pulse width of the drive pulse voltage in a state where the light sensor can collect light are the reference pulse width. A storage unit configured to store in advance the discharge probability of a normal discharge when the light receiving amount of the optical sensor is the reference light receiving amount.
The sensitivity parameters stored in the storage unit, the discharge probability calculated by the discharge probability calculation unit in the first, second, third, and fourth states, and the first, second, and second states. It is configured to calculate the light receiving amount of the optical sensor in the third and fourth states where the optical sensor can collect light based on the pulse width of the drive pulse voltage in the third and fourth states. A photodetection system including a light receiving amount calculation unit.
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光検出システム。 In the light detection system according to claim 3,
A photodetection system further comprising a light receiving amount determining unit configured to determine the presence or absence of the light source by comparing the light receiving amount calculated by the light receiving amount calculating unit with the light receiving amount threshold value.
前記受光量算出部は、前記光センサの基準受光量をQ0、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅をT0、前記正規の放電の放電確率をPaA、前記第1の状態のときに前記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3の状態のときに前記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4の状態のときに前記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3、第4の状態のときの前記光センサの受光量をQとしたとき、
The light receiving amount calculation unit sets the reference light receiving amount of the optical sensor to Q 0 , the reference pulse width of the driving pulse voltage to T 0 , the discharge probability of the normal discharge to P aA , and the first state. The discharge probability calculated by the discharge probability calculation unit is 1 P * , the discharge probability calculated by the discharge probability calculation unit in the second state is 2 P * , and the discharge probability is 2 P * in the third state. The discharge probability calculated by the calculation unit is 1 P, the discharge probability calculated by the discharge probability calculation unit in the fourth state is 2 P, and the optical sensor in the third and fourth states. When the amount of light received is Q,
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光検出システム。 In the photodetection system according to any one of claims 1 to 5.
A light-shielding means provided between the light source and the optical sensor,
A photodetection system further comprising a shutter control unit configured to open and close the light-shielding means to switch between a state in which the light sensor is shielded from light and a state in which the light sensor is capable of daylighting.
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と、前記光センサが遮光された状態で前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記基準パルス幅のときの放電確率と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ことを特徴とする光検出システムの放電確率算出方法。 The first step of periodically applying a drive pulse voltage to the electrodes of the optical sensor when the optical sensor for detecting the light emitted from the light source is in the first shaded state,
The second step of detecting the discharge current of the optical sensor in the first state, and
A third step of detecting the discharge of the optical sensor based on the discharge current in the first state, and
The discharge probability in the first state is calculated based on the number of times the drive pulse voltage is applied by the first step and the number of discharges detected in the third step while the drive pulse voltage is applied. The fourth step to do and
The fifth step of periodically applying the drive pulse voltage to the electrodes of the optical sensor when the optical sensor is shielded from light and the pulse width of the drive pulse voltage is different from the first state in the second state. ,
The sixth step of detecting the discharge current of the optical sensor in the second state, and
A seventh step of detecting the discharge of the optical sensor based on the discharge current in the second state, and
The discharge probability in the second state is calculated based on the number of times the drive pulse voltage is applied by the fifth step and the number of discharges detected in the seventh step while the drive pulse voltage is applied. Eighth step to do and
As known sensitivity parameters of the optical sensor, the reference pulse width of the drive pulse voltage and the discharge probability when the pulse width of the drive pulse voltage is the reference pulse width in a light-shielded state are stored in advance. With reference to the storage unit, the sensitivity parameters stored in the storage unit, the discharge probability calculated in the fourth and eighth steps, and the drive pulse voltage in the first and second states. The first due to noise components other than discharge due to the photoelectric effect of the optical sensor, which is generated depending on the pulse width of the drive pulse voltage and not depending on the amount of light received by the optical sensor based on the pulse width. The discharge probability of the non-regular discharge of the kind and the discharge probability of the non-normal discharge of the second kind due to the noise component generated independently of the pulse width of the drive pulse voltage and the received light amount of the optical sensor. A method for calculating the discharge probability of an optical detection system, which comprises a ninth step of calculating.
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、
前記光センサが採光可能で、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1の状態と同じ第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9のステップと、
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10のステップと、
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11のステップと、
前記第9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11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12のステップと、
前記光センサが採光可能で、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第2の状態と同じ第4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13のステップと、
前記第4の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第14のステップと、
前記第4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15のステップと、
前記第13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15のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第4の状態のときの放電確率を算出する第16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と、前記光センサの基準受光量と、前記光センサが採光可能な状態で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のときの正規の放電の放電確率と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1、第2、第3、第4の状態のときに前記第4、第8、第12、第16のステップで算出した放電確率と、前記第1、第2、第3、第4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、前記光センサが採光可能な第3、第4の状態のときの前記光センサの受光量を算出する第17のステップとを含むことを特徴とする光検出システムの受光量測定方法。 The first step of periodically applying a drive pulse voltage to the electrodes of the optical sensor when the optical sensor for detecting the light emitted from the light source is in the first shaded state,
The second step of detecting the discharge current of the optical sensor in the first state, and
A third step of detecting the discharge of the optical sensor based on the discharge current in the first state, and
The discharge probability in the first state is calculated based on the number of times the drive pulse voltage is applied by the first step and the number of discharges detected in the third step while the drive pulse voltage is applied. The fourth step to do and
The fifth step of periodically applying the drive pulse voltage to the electrodes of the optical sensor when the optical sensor is shielded from light and the pulse width of the drive pulse voltage is different from the first state in the second state. ,
The sixth step of detecting the discharge current of the optical sensor in the second state, and
A seventh step of detecting the discharge of the optical sensor based on the discharge current in the second state, and
The discharge probability in the second state is calculated based on the number of times the drive pulse voltage is applied by the fifth step and the number of discharges detected in the seventh step while the drive pulse voltage is applied. Eighth step to do and
Ninth step of periodically applying the drive pulse voltage to the electrode of the optical sensor when the optical sensor is capable of collecting light and the pulse width of the drive pulse voltage is the same as the first state and the third state. When,
The tenth step of detecting the discharge current of the optical sensor in the third state, and
The eleventh step of detecting the discharge of the optical sensor based on the discharge current in the third state, and
The discharge probability in the third state is calculated based on the number of times the drive pulse voltage is applied in the ninth step and the number of discharges detected in the eleventh step while the drive pulse voltage is applied. The twelfth step to do and
The thirteenth step of periodically applying the drive pulse voltage to the electrode of the optical sensor when the optical sensor is capable of collecting light and the pulse width of the drive pulse voltage is the same as the second state in the fourth state. When,
The 14th step of detecting the discharge current of the optical sensor in the fourth state, and
A fifteenth step of detecting the discharge of the optical sensor based on the discharge current in the fourth state, and
The discharge probability in the fourth state is calculated based on the number of times the drive pulse voltage is applied in the thirteenth step and the number of discharges detected in the fifteenth step while the drive pulse voltage is applied. 16th step to do and
As known sensitivity parameters of the optical sensor, the reference pulse width of the drive pulse voltage, the reference light receiving amount of the optical sensor, and the pulse width of the drive pulse voltage in a state where the photosensor can collect light are the reference pulse width. With reference to a storage unit that previously stores the discharge probability of a normal discharge when the light reception amount of the optical sensor is the reference light reception amount, the sensitivity parameters stored in this storage unit and the first and second , The discharge probability calculated in the fourth, eighth, twelfth, and sixteenth steps in the third and fourth states, and the discharge probability in the first, second, third, and fourth states. Light including a seventeenth step of calculating the amount of light received by the optical sensor in the third and fourth states in which the optical sensor can collect light based on the pulse width of the drive pulse voltage. A method for measuring the amount of light received by a detection system.
前記第17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18のステップをさらに含むことを特徴とする光検出システムの受光量測定方法。 In the method for measuring the amount of received light of the photodetection system according to claim 8,
A method for measuring a light receiving amount of a photodetection system, further comprising an eighteenth step of determining the presence or absence of the light source by comparing the light receiving amount calculated in the seventeenth step with the light receiving amount threshold value.
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