JP2023134369A - sensor system - Google Patents

sensor system Download PDF

Info

Publication number
JP2023134369A
JP2023134369A JP2023020270A JP2023020270A JP2023134369A JP 2023134369 A JP2023134369 A JP 2023134369A JP 2023020270 A JP2023020270 A JP 2023020270A JP 2023020270 A JP2023020270 A JP 2023020270A JP 2023134369 A JP2023134369 A JP 2023134369A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
period
sensor
sensor system
light
interval
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023020270A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
智彦 小川
Tomohiko Ogawa
佳彦 小泉
Yoshihiko Koizumi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Original Assignee
Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kasei Electronics Co Ltd filed Critical Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Priority to US18/180,126 priority Critical patent/US20230288319A1/en
Priority to DE102023202274.5A priority patent/DE102023202274A1/en
Publication of JP2023134369A publication Critical patent/JP2023134369A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02444Details of sensor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1702Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

To provide a sensor system the SNR of which is improved.SOLUTION: A sensor system (1) comprises: a sensor (gas sensor 10) that has a light-emitting element (11) and a detection element (light-receiving element 12) that detects a signal based on light emitted from the light-emitting element; and a computation device (20) that computes one measurement value using the signal detected in an ON section and the signal detected in a plurality of OFF sections, where the ON section is a section in which the light-emitting element emits light, the OFF section is a section in which the light-emitting element does not emit light.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、センサシステムに関する。 The present disclosure relates to sensor systems.

近年、赤外線を発光する発光部及び検出対象ガス(例えば、アルコール又は二酸化炭素)を透過した赤外線を受光する受光部を含み、当該ガスにおける赤外線の吸収特性を利用して、当該ガスの濃度を検出する非分散赤外線吸収(NDIR:Non-Dispersive Infrared)方式ガスセンサの開発が進められている(例えば特許文献1)。 In recent years, detection devices include a light emitting part that emits infrared rays and a light receiving part that receives infrared rays that have passed through the gas to be detected (e.g., alcohol or carbon dioxide), and detect the concentration of the gas by using the infrared absorption characteristics of the gas. A non-dispersive infrared (NDIR) type gas sensor is being developed (for example, Patent Document 1).

特開2004-271518号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-271518

ここで、NDIR方式ガスセンサを含むセンサを用いたシステムでは、さらなるSNR(信号ノイズ比)の向上が求められている。 Here, in systems using sensors including NDIR gas sensors, further improvement in SNR (signal to noise ratio) is required.

かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、SNRを向上させたセンサシステムを提供することにある。 An object of the present disclosure, made in view of such circumstances, is to provide a sensor system with improved SNR.

[1]本開示の一実施形態に係るセンサシステムは、
発光素子と、前記発光素子から出射された光に基づく信号を検出する検出素子と、を有するセンサと、
前記発光素子が光を出射する区間をON区間、前記発光素子が光を出射しない区間をOFF区間として、前記ON区間において検出された前記信号と、複数の前記OFF区間において検出された前記信号と、を用いて、1つの測定値を演算する演算装置と、を備える。
[1] A sensor system according to an embodiment of the present disclosure includes:
A sensor including a light emitting element and a detection element that detects a signal based on light emitted from the light emitting element;
The signal detected in the ON period and the signal detected in the plurality of OFF periods, where a period in which the light emitting element emits light is an ON period, and a period in which the light emitting element does not emit light is an OFF period. and an arithmetic device that calculates one measurement value using .

[2]本開示の一実施形態として、[1]において、
前記ON区間と前記OFF区間との合計に対する前記ON区間の比であるデューティーは、50%以上である。
[2] As an embodiment of the present disclosure, in [1],
A duty, which is a ratio of the ON interval to the sum of the ON interval and the OFF interval, is 50% or more.

[3]本開示の一実施形態として、[1]又は[2]において、
前記演算装置は、前記ON区間の前後の複数の前記OFF区間において検出された前記信号を用いて、前記測定値を演算する。
[3] As an embodiment of the present disclosure, in [1] or [2],
The calculation device calculates the measured value using the signals detected in the plurality of OFF periods before and after the ON period.

[4]本開示の一実施形態として、[3]において、
前記ON区間の前の前記OFF区間の数は、前記ON区間の後の前記OFF区間の数と同じである。
[4] As an embodiment of the present disclosure, in [3],
The number of the OFF intervals before the ON interval is the same as the number of OFF intervals after the ON interval.

[5]本開示の一実施形態として、[1]から[4]のいずれかにおいて、
前記演算装置は、前記ON区間において検出された前記信号及び前記OFF区間において検出された前記信号のそれぞれに、重み付けを行って前記測定値を演算する。
[5] As an embodiment of the present disclosure, in any one of [1] to [4],
The calculation device calculates the measurement value by weighting each of the signal detected in the ON period and the signal detected in the OFF period.

[6]本開示の一実施形態として、[5]において、
前記演算装置は、測定の対象物の変動による前記信号への影響が打ち消されるように前記重み付けを行う。
[6] As an embodiment of the present disclosure, in [5],
The arithmetic device performs the weighting so that the influence on the signal due to variation in the object to be measured is canceled out.

[7]本開示の一実施形態として、[1]から[6]のいずれかにおいて、
前記検出素子が受光素子であって、前記センサがNDIR方式のガスセンサであって、前記測定値が被検出ガスのガス濃度である。
[7] As an embodiment of the present disclosure, in any one of [1] to [6],
The detection element is a light receiving element, the sensor is an NDIR type gas sensor, and the measured value is a gas concentration of a gas to be detected.

[8]本開示の一実施形態として、[1]から[6]のいずれかにおいて、
前記検出素子がマイクであって、前記センサが光音響方式のガスセンサであって、前記測定値が被検出ガスのガス濃度である。
[8] As an embodiment of the present disclosure, in any one of [1] to [6],
The detection element is a microphone, the sensor is a photoacoustic gas sensor, and the measured value is the gas concentration of the gas to be detected.

[9]本開示の一実施形態として、[1]から[6]のいずれかにおいて、
前記検出素子が受光素子であって、前記センサが光脈波センサであって、前記測定値が脈波である。
[9] As an embodiment of the present disclosure, in any one of [1] to [6],
The detection element is a light receiving element, the sensor is an optical pulse wave sensor, and the measured value is a pulse wave.

[10]本開示の一実施形態として、[1]から[6]のいずれかにおいて、
前記検出素子が受光素子であって、前記センサが測距センサであって、前記測定値が対象物までの距離である。
[10] As an embodiment of the present disclosure, in any one of [1] to [6],
The detection element is a light receiving element, the sensor is a distance measuring sensor, and the measured value is a distance to an object.

[11]本開示の一実施形態として、[1]から[10]のいずれかにおいて、
前記ON区間と前記OFF区間の繰り返しの周期が1秒以下である。
[11] As an embodiment of the present disclosure, in any one of [1] to [10],
A repetition period of the ON section and the OFF section is 1 second or less.

[12]本開示の一実施形態として、[1]から[11]のいずれかにおいて、
前記ON区間と前記OFF区間との合計に対する前記ON区間の比であるデューティーは、前記複数のOFF区間の数をkとして、以下の式(a)で示される範囲内である。
[12] As an embodiment of the present disclosure, in any one of [1] to [11],
The duty, which is the ratio of the ON interval to the sum of the ON interval and the OFF interval, is within the range expressed by the following formula (a), where k is the number of the plurality of OFF intervals.

[13]本開示の一実施形態として、[1]から[11]のいずれかにおいて、
前記ON区間と前記OFF区間との合計に対する前記ON区間の比であるデューティーは、前記複数のOFF区間の数をkとして、以下の式(b)で示される範囲内である。
[13] As an embodiment of the present disclosure, in any one of [1] to [11],
The duty, which is the ratio of the ON interval to the sum of the ON interval and the OFF interval, is within the range expressed by the following formula (b), where k is the number of the plurality of OFF intervals.

本開示によれば、SNRを向上させたセンサシステムを提供することができる。 According to the present disclosure, a sensor system with improved SNR can be provided.

図1は、本開示の一実施形態に係るセンサシステムの構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a sensor system according to an embodiment of the present disclosure. 図2は、図1のセンサシステムが備えるガスセンサの構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a gas sensor included in the sensor system of FIG. 1. 図3は、駆動信号と検出信号のタイミングを例示する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the timing of the drive signal and the detection signal. 図4は、OFF区間データ数に応じて使用されるON区間とOFF区間とを例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating ON intervals and OFF intervals used according to the number of OFF interval data. 図5は、SNRの改善を示すパラメータの変化を例示する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating changes in parameters indicating improvement in SNR. 図6は、重み付けについて説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining weighting.

以下、図面を参照して本開示の一実施形態に係るセンサシステムが説明される。各図中、同一又は相当する部分には、同一符号が付されている。本実施形態の説明において、同一又は相当する部分については、説明を適宜省略又は簡略化する。 Hereinafter, a sensor system according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding parts are given the same reference numerals. In the description of this embodiment, the description of the same or corresponding parts will be omitted or simplified as appropriate.

<センサシステム>
図1は、本実施形態に係るセンサシステム1の構成例を示す図である。センサシステム1は、発光素子11と、発光素子11から出射された光に基づく信号を検出する検出素子と、を有するセンサと、測定値を演算する演算装置20と、を備える。ここで、センサシステム1における検出素子及び測定値は限定されない。本実施形態において、検出素子が受光素子12であって、センサがNDIR方式のガスセンサ10であって、測定値が被検出ガスのガス濃度であるとして説明する。NDIR方式は、ガスの種類によって吸収される赤外線の波長が異なることを利用し、この吸収量を検出することによりガス濃度を測定する。測定対象のガスは例えばアルコール、二酸化炭素などであるが、これらに限定されない。本実施形態において、被検出ガスによって吸収された後の赤外線が、発光素子11から出射された光に基づく信号に対応する。
<Sensor system>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a sensor system 1 according to the present embodiment. The sensor system 1 includes a sensor including a light emitting element 11, a detection element that detects a signal based on the light emitted from the light emitting element 11, and an arithmetic device 20 that calculates a measured value. Here, the detection elements and measured values in the sensor system 1 are not limited. In this embodiment, the description will be made assuming that the detection element is the light receiving element 12, the sensor is the NDIR type gas sensor 10, and the measured value is the gas concentration of the gas to be detected. The NDIR method uses the fact that the wavelength of infrared rays absorbed differs depending on the type of gas, and measures the gas concentration by detecting the amount of absorption. Gases to be measured include, for example, alcohol and carbon dioxide, but are not limited to these. In this embodiment, the infrared rays absorbed by the gas to be detected correspond to a signal based on the light emitted from the light emitting element 11.

ここで、センサシステム1は以下のような構成であってよい。センサシステム1は、例えば検出素子がマイクであって、センサが光音響方式のガスセンサであって、測定値が被検出ガスのガス濃度であってよい。光音響方式は、光を吸収したガス分子の振動を高性能なマイクで音として拾うことでガス濃度を測定する。このとき、光を吸収したガス分子の振動が、発光素子11から出射された光に基づく信号に対応する。また、センサシステム1は、例えば検出素子が受光素子12であって、センサが光脈波センサであって、測定値が脈波であってよい。脈波は心臓が血液を送り出すことに伴い発生する、血管の容積変化を示す波形である。また、センサシステム1は、検出素子が受光素子12であって、センサが測距センサであって、測定値が対象物までの距離であってよい。測距センサは発光素子11から出射された光が反射して受光されるまでの時間などに基づいて距離を測定する。ここで、測距センサとして、対象物が接近したことを検出する近接センサが用いられてよい。このように、センサシステム1の構成は限定されないが、以下において、センサがNDIR方式のガスセンサ10であるとして説明する。 Here, the sensor system 1 may have the following configuration. In the sensor system 1, for example, the detection element may be a microphone, the sensor may be a photoacoustic gas sensor, and the measured value may be the gas concentration of the detected gas. The photoacoustic method measures gas concentration by picking up the vibrations of gas molecules that absorb light as sound using a high-performance microphone. At this time, the vibration of the gas molecules that absorbed the light corresponds to a signal based on the light emitted from the light emitting element 11. Further, in the sensor system 1, for example, the detection element may be the light receiving element 12, the sensor may be an optical pulse wave sensor, and the measured value may be a pulse wave. A pulse wave is a waveform that indicates changes in blood vessel volume that occur as the heart pumps blood. Further, in the sensor system 1, the detection element may be the light receiving element 12, the sensor may be a distance measuring sensor, and the measured value may be the distance to the target object. The distance sensor measures the distance based on the time it takes for the light emitted from the light emitting element 11 to be reflected and received. Here, a proximity sensor that detects when a target object approaches may be used as the distance measurement sensor. Although the configuration of the sensor system 1 is not limited in this way, the following description will be made assuming that the sensor is an NDIR type gas sensor 10.

<ガスセンサ>
本実施形態において、ガスセンサ10は、発光素子11と、受光素子12と、を有する。ガスセンサ10は、発光素子駆動部13と、記憶部15と、をさらに有してよい。
<Gas sensor>
In this embodiment, the gas sensor 10 includes a light emitting element 11 and a light receiving element 12. The gas sensor 10 may further include a light emitting element drive section 13 and a storage section 15.

(発光素子)
発光素子11は、測定対象のガスによって吸収される波長を含む光を出力する。発光素子11は、具体的な例として、LED(light emitting diode)又はMEMS(micro electro mechanical systems)光源であってよい。本実施形態において、発光素子11は赤外線LEDである。
(Light emitting element)
The light emitting element 11 outputs light including a wavelength that is absorbed by the gas to be measured. The light emitting element 11 may be, for example, a light emitting diode (LED) or a micro electro mechanical systems (MEMS) light source. In this embodiment, the light emitting element 11 is an infrared LED.

ここで、赤外線の波長は2μm~12μmであってよい。2μm~12μmの領域は、各種ガスに固有の吸収帯が数多く存在し、ガスセンサ10に用いるのに特に適した波長帯である。例えば3.3μmの波長にメタン、4.3μmの波長に二酸化炭素、9.5μmの波長にアルコール(エタノール)の吸収帯が存在する。本実施形態において、被検出ガスはアルコールを含み、9.5μmを含む波長帯の赤外線が用いられる。 Here, the wavelength of the infrared rays may be 2 μm to 12 μm. The region of 2 μm to 12 μm has many absorption bands unique to various gases, and is a wavelength range particularly suitable for use in the gas sensor 10. For example, absorption bands exist for methane at a wavelength of 3.3 μm, carbon dioxide at a wavelength of 4.3 μm, and alcohol (ethanol) at a wavelength of 9.5 μm. In this embodiment, the gas to be detected contains alcohol, and infrared rays in a wavelength band including 9.5 μm are used.

(受光素子)
受光素子12は、測定対象のガスによって吸収される波長を含む光の帯域に感度を有する。受光素子12は、具体的な例として、PIN構造を持ったフォトダイオードのような量子型センサであってよい。本実施形態において、受光素子12は量子型赤外線センサである。
(Light receiving element)
The light receiving element 12 is sensitive to a light band including wavelengths absorbed by the gas to be measured. As a specific example, the light receiving element 12 may be a quantum sensor such as a photodiode with a PIN structure. In this embodiment, the light receiving element 12 is a quantum infrared sensor.

(発光素子駆動部)
発光素子駆動部13は、発光素子11に駆動信号を出力して、発光素子11を所定の明るさで発光させる。発光素子駆動部13は、例えば定電流駆動で発光素子11を発光させてよい。また、発光素子駆動部13は、記憶部15から取得する補正パラメータに基づいて、環境温度に応じて調整された駆動信号(駆動電圧)を生成し、温度補正された駆動信号を発光素子11に出力してよい。ここで、補正パラメータは、公知の温度補正の手法に基づいて生成されてよい。
(Light emitting element drive unit)
The light emitting element driving section 13 outputs a drive signal to the light emitting element 11 to cause the light emitting element 11 to emit light at a predetermined brightness. The light emitting element driving section 13 may cause the light emitting element 11 to emit light by, for example, constant current driving. Furthermore, the light emitting element driving unit 13 generates a drive signal (drive voltage) adjusted according to the environmental temperature based on the correction parameters acquired from the storage unit 15, and sends the temperature-corrected drive signal to the light emitting element 11. You can output it. Here, the correction parameters may be generated based on a known temperature correction method.

(記憶部)
記憶部15は、発光素子駆動部13の機能がソフトウェアによって実現される場合に、ガスセンサ10が備えるプロセッサを発光素子駆動部13として機能させるプログラムを記憶してよい。また、記憶部15は、発光素子駆動部13の駆動信号の生成に用いられる補正パラメータなどを記憶してよい。記憶部15は、1つ以上のメモリで構成されてよい。メモリは、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、又は光メモリ等であるが、これらに限られず任意のメモリとすることができる。
(Storage part)
The storage unit 15 may store a program that causes the processor included in the gas sensor 10 to function as the light emitting element driving unit 13 when the function of the light emitting element driving unit 13 is realized by software. Furthermore, the storage unit 15 may store correction parameters used to generate a drive signal for the light emitting element drive unit 13 and the like. The storage unit 15 may include one or more memories. The memory is, for example, a semiconductor memory, a magnetic memory, or an optical memory, but is not limited to these and may be any memory.

(モールド樹脂)
ガスセンサ10は、図2に示すように上記の構成部材が、光学部材とともにパッケージされた構成であってよい。ガスセンサ10は、発光素子11及び受光素子12の少なくとも1つがモールド樹脂で封止されている。図2の例では、発光素子11及び受光素子12が、記憶部15と、IC30とともに、モールド樹脂で封止されている。ここで、IC30は1つ以上のプロセッサを備え、本実施形態において発光素子駆動部13の機能を実現する。
(mold resin)
The gas sensor 10 may have a configuration in which the above-mentioned components are packaged together with an optical member, as shown in FIG. In the gas sensor 10, at least one of a light emitting element 11 and a light receiving element 12 is sealed with mold resin. In the example of FIG. 2, the light emitting element 11 and the light receiving element 12 are sealed with a mold resin together with the storage section 15 and the IC 30. Here, the IC 30 includes one or more processors and realizes the function of the light emitting element driving section 13 in this embodiment.

(導光部)
また、発光素子11から出射された光18を反射して受光素子12に入射させるように、反射部17が設けられている。つまり、本実施形態において、ガスセンサ10は、発光素子11から受光素子12まで光18を導く導光部として機能する反射部17を備える。図2の例において、反射部17は凹面鏡である。反射部17の反射面は、例えばアルミ及び金などの高い反射率を有する金属で構成されてよい。
(Light guide part)
Further, a reflecting section 17 is provided so as to reflect the light 18 emitted from the light emitting element 11 and make it enter the light receiving element 12 . That is, in this embodiment, the gas sensor 10 includes the reflection section 17 that functions as a light guide section that guides the light 18 from the light emitting element 11 to the light receiving element 12. In the example of FIG. 2, the reflecting section 17 is a concave mirror. The reflective surface of the reflective section 17 may be made of a metal with high reflectance, such as aluminum and gold.

(フィルタ)
図2に示すように、本実施形態において、ガスセンサ10は、発光素子11、受光素子12及び導光部の少なくとも1つに設けられて、光18の波長を制限するフィルタ16を備える。例えば、測定対象のガスがアルコール(エタノール)の場合、フィルタ16はエタノールによる赤外線吸収が多く生じる波長帯(代表的には9.5μm付近)の赤外線を通過させるバンドパスフィルタであってよい。
(filter)
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the gas sensor 10 includes a filter 16 that is provided on at least one of the light emitting element 11, the light receiving element 12, and the light guide section to limit the wavelength of the light 18. For example, when the gas to be measured is alcohol (ethanol), the filter 16 may be a bandpass filter that passes infrared rays in a wavelength band (typically around 9.5 μm) in which ethanol absorbs a large amount of infrared rays.

(ダイオード構造)
本実施形態において、発光素子11は赤外線LEDである。また、本実施形態において、受光素子12は量子型赤外線センサである。発光素子11及び受光素子12の少なくとも1つが、材料としてインジウム及びガリウムの少なくとも1つ並びにヒ素及びアンチモンの少なくとも1つを含み、少なくともP型半導体とN型半導体の2種類の層からなるダイオード構造を有してよい。
(diode structure)
In this embodiment, the light emitting element 11 is an infrared LED. Furthermore, in this embodiment, the light receiving element 12 is a quantum infrared sensor. At least one of the light emitting element 11 and the light receiving element 12 contains at least one of indium and gallium and at least one of arsenic and antimony as a material, and has a diode structure consisting of at least two types of layers, a P-type semiconductor and an N-type semiconductor. may have.

<演算装置>
本実施形態において、演算装置20は、信号取得部21と、演算部22と、を有する。演算装置20は、演算を実行するプロセッサを備える装置などであってよく、例えばコンピュータによって実現されてよい。演算装置20がコンピュータである場合に、コンピュータが備える通信装置によってガスセンサ10からの信号が取得されて、コンピュータが有するCPU(central processing unit)などによってガス濃度が演算されてよい。別の例として、演算装置20は、ガスセンサ10のIC30によって実現されてよい。このとき、ガスセンサ10は、演算装置20を一体化した装置であって、単体でセンサシステム1を構成し得る。
<Arithmetic device>
In this embodiment, the calculation device 20 includes a signal acquisition section 21 and a calculation section 22. The arithmetic device 20 may be a device including a processor that executes arithmetic operations, and may be realized by, for example, a computer. When the calculation device 20 is a computer, the signal from the gas sensor 10 may be acquired by a communication device included in the computer, and the gas concentration may be calculated by a CPU (central processing unit) or the like included in the computer. As another example, the computing device 20 may be realized by the IC 30 of the gas sensor 10. At this time, the gas sensor 10 is a device that integrates the arithmetic device 20, and can constitute the sensor system 1 by itself.

信号取得部21及び演算部22の機能はソフトウェアによって実現されてよい。例えば演算装置20が備えるプロセッサによってアクセス可能な記憶装置に、1つ以上のプログラムが記憶されていてよい。記憶装置に記憶されたプログラムは、演算装置20が備えるプロセッサによって読み込まれると、演算装置20を信号取得部21及び演算部22として機能させてよい。 The functions of the signal acquisition section 21 and the calculation section 22 may be realized by software. For example, one or more programs may be stored in a storage device that can be accessed by a processor included in the arithmetic device 20. When the program stored in the storage device is read by a processor included in the arithmetic device 20, the program may cause the arithmetic device 20 to function as the signal acquisition unit 21 and the arithmetic unit 22.

(信号取得部)
信号取得部21は、少なくとも受光素子12から出力される検出信号と、発光素子11の駆動信号と、を取得する。信号取得部21は、取得した信号を演算部22に出力する。
(Signal acquisition section)
The signal acquisition unit 21 acquires at least a detection signal output from the light receiving element 12 and a drive signal for the light emitting element 11. The signal acquisition unit 21 outputs the acquired signal to the calculation unit 22.

(演算部)
演算部22は、信号取得部21が取得した信号に基づいてガス濃度を演算する。演算部22は、例えば受光素子12の検出信号から測定対象のガスによって吸収される波長の光の受光量を演算し、測定対象のガスが存在しない場合の受光量と比較することによって、ガス濃度を演算できる。また、演算部22は、以下に説明するSNR向上のための演算処理を実行する。
(calculation section)
The calculation unit 22 calculates the gas concentration based on the signal acquired by the signal acquisition unit 21. For example, the calculation unit 22 calculates the amount of light received at a wavelength that is absorbed by the gas to be measured from the detection signal of the light receiving element 12, and compares it with the amount of light received when the gas to be measured is not present, thereby determining the gas concentration. can be calculated. Further, the calculation unit 22 executes calculation processing for improving the SNR, which will be described below.

(演算処理)
ここで、発光素子11は、発光素子駆動部13からの駆動信号に従って、所定時間だけ光を出射して、光を出射しない期間を経て、再び所定時間だけ光を出射する。図3は、発光素子駆動部13から出力される駆動信号と、受光素子12から出力される検出信号のタイミングを例示する図である。図3に示すように、駆動信号に従ってON区間と、OFF区間とが定められる。ON区間は、発光素子11が光を出射する区間である。また、OFF区間は、発光素子11が光を出射しない区間である。本実施形態において、発光素子11の動作中に、ON区間とOFF区間とが周期Tで繰り返される。図3の例において周期Tは200msであるが、特定の値に限定されない。また、ON区間とOFF区間は、図3の例のように異なる期間であってよいし、同じ期間(例えばそれぞれ100ms)であってよい。ON区間、OFF区間は、図において単にON、OFFと表記されることがある。また、図3の例において、駆動信号及び検出信号は、最大値を1として正規化されて示されている。検出信号について、0.5を基準として、積分区間ION及び積分区間IOFFが定められる。積分区間IONにおいて検出信号が積分されて、発光素子11が発光している場合における受光量が演算される。また、積分区間IOFFにおいて検出信号が積分されて、発光素子11が発光していない場合における受光量が演算される。検出信号の過渡応答による誤差Rについては後述する。
(arithmetic processing)
Here, the light emitting element 11 emits light for a predetermined time according to a drive signal from the light emitting element driving section 13, passes through a period in which it does not emit light, and then emits light again for a predetermined time. FIG. 3 is a diagram illustrating the timing of the drive signal output from the light emitting element drive unit 13 and the detection signal output from the light receiving element 12. As shown in FIG. 3, an ON period and an OFF period are determined according to the drive signal. The ON section is a section in which the light emitting element 11 emits light. Further, the OFF period is a period in which the light emitting element 11 does not emit light. In this embodiment, during the operation of the light emitting element 11, the ON period and the OFF period are repeated at a period T. In the example of FIG. 3, the period T is 200 ms, but is not limited to a specific value. Further, the ON period and the OFF period may be different periods as in the example of FIG. 3, or may be the same period (for example, 100 ms each). The ON section and the OFF section are sometimes simply written as ON and OFF in the figures. Further, in the example of FIG. 3, the drive signal and the detection signal are shown normalized with the maximum value being 1. Regarding the detection signal, an integral interval I ON and an integral interval I OFF are determined with 0.5 as a reference. The detection signal is integrated in the integration interval ION , and the amount of light received when the light emitting element 11 is emitting light is calculated. Further, the detection signal is integrated in the integration interval I OFF , and the amount of light received when the light emitting element 11 is not emitting light is calculated. The error R due to the transient response of the detection signal will be described later.

ここで、センサシステム1におけるノイズを低減させることによって、SNRを向上させることができる。ノイズとして、例えば暗電流が挙げられる。暗電流の影響によって、OFF区間においても受光量はゼロにならない。従来、暗電流の影響を除くために、周期TにおいてOFF区間における受光量を基準信号とし、ON区間における受光量をデータ信号として、データ信号と基準信号との差を演算する相関二重サンプリング(CDS:correlated double sampling)が行われることがあった。ただし、暗電流の瞬間的な変化もあり、従来手法ではSNRの向上に限界がある。本実施形態に係るセンサシステム1は、ON区間において検出された信号と、複数のOFF区間において検出された信号と、を用いて、1つの測定値を演算することによって、従来技術よりもSNRを向上させることができる。 Here, by reducing noise in the sensor system 1, the SNR can be improved. An example of noise is dark current. Due to the influence of dark current, the amount of received light does not become zero even in the OFF period. Conventionally, in order to remove the influence of dark current, correlated double sampling (correlated double sampling) is used to calculate the difference between the data signal and the reference signal, using the amount of light received in the OFF section in period T as the reference signal and the amount of light received in the ON section as the data signal. CDS (correlated double sampling) was sometimes performed. However, there is also an instantaneous change in dark current, and there is a limit to the improvement of SNR with conventional methods. The sensor system 1 according to the present embodiment has a higher SNR than the conventional technology by calculating one measurement value using a signal detected in an ON period and a signal detected in a plurality of OFF periods. can be improved.

図4は、OFF区間データ数に応じて使用されるON区間とOFF区間とを例示する図である。OFF区間データ数が1の場合は、従来の相関二重サンプリングに対応する。本実施形態において、演算装置20は、OFF区間データ数を2以上として、それらのOFF区間における受光量について移動平均を演算し、ON区間の受光量と演算した移動平均の値との差を演算する。例えばNDIR方式のガスセンサ10が車両に搭載されてアルコールを測定するような場合に、ユーザが息を吹きかけた時に測定される必要があるため、ON区間については早い応答性が求められる。一方、OFF区間は測定が実行されない期間であるため、早い応答性も求められず、タイミングの異なる複数のOFF区間を平均化してノイズの瞬間的な変化の影響を除くことが可能である。 FIG. 4 is a diagram illustrating ON intervals and OFF intervals used according to the number of OFF interval data. When the number of OFF interval data is 1, it corresponds to conventional correlated double sampling. In this embodiment, the calculation device 20 sets the number of OFF interval data to 2 or more, calculates a moving average of the amount of light received in those OFF intervals, and calculates the difference between the amount of received light in the ON interval and the value of the calculated moving average. do. For example, when the NDIR gas sensor 10 is mounted on a vehicle to measure alcohol, it is necessary to measure when the user blows into the sensor, so a fast response is required for the ON section. On the other hand, since the OFF period is a period in which no measurement is performed, quick response is not required, and it is possible to eliminate the influence of instantaneous changes in noise by averaging a plurality of OFF periods with different timings.

ここで、図4において周期Tに付された数値は、ON区間における受光量が演算に用いられる周期Tを基準(0)として、基準より前を負で、基準より後を正で示す。図4の例において、演算装置20は、ON区間の前後の複数のOFF区間において検出された信号を用いて、測定値を演算する。ただし、演算装置20は、ON区間の前の複数のOFF区間又はON区間の後の複数のOFF区間を用いて、演算を行ってよい。また、図4の例において、ON区間の前のOFF区間の数は、ON区間の後のOFF区間の数と同じである。暗電流などのノイズはON区間の前後でほぼ線形に変化することも多い。そのため、ON区間の前後の複数のOFF区間を用いることによって、ノイズのほぼ線形に変化する分を打ち消して、ON区間の時点におけるノイズをより正確に演算することができる。さらに、ON区間の前後でOFF区間を同数とすることによって、上記の線形変化分を打ち消す効果を高めることができる。 Here, the numerical value attached to the period T in FIG. 4 is expressed as a negative value before the reference and a positive value after the reference, with the period T used for calculation of the amount of light received in the ON period as a reference (0). In the example of FIG. 4, the calculation device 20 calculates the measured value using signals detected in a plurality of OFF periods before and after the ON period. However, the calculation device 20 may perform the calculation using a plurality of OFF periods before the ON period or a plurality of OFF periods after the ON period. Furthermore, in the example of FIG. 4, the number of OFF sections before the ON section is the same as the number of OFF sections after the ON section. Noise such as dark current often changes almost linearly before and after the ON period. Therefore, by using a plurality of OFF intervals before and after the ON interval, it is possible to cancel out the approximately linear change in noise and more accurately calculate the noise at the time of the ON interval. Furthermore, by setting the same number of OFF sections before and after the ON section, the effect of canceling out the linear variation described above can be enhanced.

上記のように、ON区間とOFF区間とは任意に決定されるが、ON区間とOFF区間との合計(周期T)に対するON区間の比であるデューティー(duty)はSNRの向上に影響する。また、演算装置20が1つの測定値を演算するのに用いるOFF区間の数(OFF区間データ数)はSNRの向上に影響する。まず、デューティーは下記の式(1)で示される。 As described above, the ON period and the OFF period are arbitrarily determined, but the duty, which is the ratio of the ON period to the sum of the ON period and the OFF period (period T), affects the improvement of the SNR. Furthermore, the number of OFF sections (the number of OFF section data) used by the calculation device 20 to calculate one measurement value affects the improvement of the SNR. First, the duty is expressed by the following equation (1).

ここで、「m」はON区間の期間である。また、「n」はOFF区間の期間である。例えばON区間とOFF区間がそれぞれ100msであれば、デューティーは50%である。 Here, "m" is the period of the ON section. Further, "n" is the period of the OFF section. For example, if the ON period and the OFF period are each 100 ms, the duty is 50%.

また、相対的にSNRを比較するパラメータであるPSNRは下記の式(2)で示される。PSNRの値が大きいほど、SNRが向上することを示す。 Further, P SNR, which is a parameter for relatively comparing SNR, is expressed by the following equation (2). A larger value of P SNR indicates that the SNR is improved.

ここで、「k」はOFF区間の数である。例えばOFF区間データ数が10の場合に(図4参照)、「k」は10になる。また、周期Tは、下記の式(3)で示される。 Here, "k" is the number of OFF sections. For example, when the number of OFF section data is 10 (see FIG. 4), "k" is 10. Further, the period T is expressed by the following equation (3).

式(1)、式(2)及び式(3)より、PSNRは下記の式(4)で示すこともできる。 From equations (1), (2), and (3), the P SNR can also be expressed by the following equation (4).

ここで、周期Tが定数の場合に、PSNRが最大となるデューティーは、k≧2として下記の式(5)で示される。 Here, when the period T is a constant, the duty at which the P SNR is maximum is expressed by the following equation (5) with k≧2.

このとき、PSNRの最大値PSNR_MAXは下記の式(6)で示される。ここで、周期Tは定数である。 At this time, the maximum value P SNR_MAX of P SNR is expressed by the following equation (6). Here, the period T is a constant.

また、k=1のときのPSNRが最大となるデューティーは1/2で50%である。このとき、PSNRの最大値は√T/2である。OFF区間データ数を2以上にすることにより、OFF区間数が1の場合よりもSNRの向上に影響する。SNRが式(4)で示される場合に、√T/2(OFF区間データ数が1のときのSNRの最大値)より向上するデューティーは下記の式(7)で示される範囲である。 Further, the duty at which the P SNR is maximum when k=1 is 1/2, which is 50%. At this time, the maximum value of P SNR is √T/2. Setting the number of OFF section data to two or more has a greater effect on improving the SNR than when the number of OFF sections is one. When the SNR is expressed by Equation (4), the duty that improves from √T/2 (the maximum value of SNR when the number of OFF section data is 1) is within the range expressed by Equation (7) below.

図5は、デューティー毎に、OFF区間データ数に対するPSNRの値の変化を示す。図5に示すように、例えばOFF区間データ数が10の場合に、デューティーが50%を超えても、デューティーが50%の場合よりもSNRが向上する。デューティーが50%を超えることは、1つの周期Tで見ると、OFF区間での検出時間がON区間よりも短くなり、OFF区間のデータの精度が相対的に低下することにつながる。しかし、本実施形態において、OFF区間のデータは、複数のOFF区間の平均として与えられるため、十分なデータ精度を確保することができる。そして、OFF区間データ数が10の場合には、1つの周期TにおいてOFF区間での検出時間がON区間よりも短くても、デューティーが50%の場合よりもSNRが向上する。 FIG. 5 shows changes in the P SNR value with respect to the number of OFF section data for each duty. As shown in FIG. 5, for example, when the number of OFF section data is 10, even if the duty exceeds 50%, the SNR is improved more than when the duty is 50%. When the duty exceeds 50%, the detection time in the OFF period becomes shorter than that in the ON period in one cycle T, leading to a relative decrease in the accuracy of data in the OFF period. However, in this embodiment, the data of the OFF interval is given as the average of a plurality of OFF intervals, so sufficient data accuracy can be ensured. When the number of OFF section data is 10, even if the detection time in the OFF section is shorter than the ON section in one cycle T, the SNR is improved compared to when the duty is 50%.

ここで、図5に示すように、OFF区間データ数が10未満であっても、適切なデューティーとすることによって、デューティーが50%の場合よりもSNRを向上させることができる。例えばOFF区間データ数が4の場合に、デューティーを60%又は70%とすることによって、SNRを向上させることができる。例えば演算装置20が、ON区間の前後のOFF区間を用いて測定値を演算する場合に、OFF区間データ数が多くなると、ON区間のデータを取得してから演算完了まで時間がかかる。つまり、ON区間の後で得られるOFF区間のデータを待つ時間が生じる。そのため、センサシステム1は、要求される測定値出力までの時間、要求されるSNR向上などに基づいて、デューティーなどを調整することが好ましい。 Here, as shown in FIG. 5, even if the number of OFF interval data is less than 10, by setting an appropriate duty, the SNR can be improved more than when the duty is 50%. For example, when the number of OFF section data is 4, the SNR can be improved by setting the duty to 60% or 70%. For example, when the calculation device 20 calculates a measured value using OFF intervals before and after an ON interval, if the number of OFF interval data increases, it takes time from acquiring the data of the ON interval to completing the calculation. In other words, it takes time to wait for the data of the OFF period obtained after the ON period. Therefore, it is preferable that the sensor system 1 adjusts the duty and the like based on the required time to output the measured value, the required SNR improvement, and the like.

OFF区間データ数が2以上でSNRが式(4)で示される場合に、デューティーが50%の場合よりもSNRが向上するデューティーの範囲は下記の式(8)で示される。SNR向上の観点から、デューティーは式(8)の範囲であることが好ましい。 When the number of OFF section data is 2 or more and the SNR is expressed by equation (4), the duty range in which the SNR is improved more than when the duty is 50% is expressed by equation (8) below. From the viewpoint of improving the SNR, the duty is preferably within the range of formula (8).

ここで、演算装置20は、ON区間において検出された信号及びOFF区間において検出された信号のそれぞれに、重み付けを行って測定値を演算してよい。図3に示すように、積分区間IONはON区間と一致せずにずれを生じる。また、積分区間IOFFはOFF区間と一致せずにずれを生じる。ずれは、検出信号の過渡応答で生じ、測定の対象物(本実施形態において被検出ガス)の変動に影響される。図3に示される誤差Rは、測定の対象物の変動による検出信号への影響を示す。誤差Rは、ON区間の検出信号が測定の対象物の変動の影響でOFF区間にシフトされて生じている。つまり、誤差Rの分の受光量は、OFF区間でなくON区間でカウントされるべきである。演算装置20は、このような誤差Rが打ち消されるように、重み付けを行って測定値を演算することが好ましい。 Here, the calculation device 20 may calculate the measurement value by weighting each of the signals detected in the ON period and the signals detected in the OFF period. As shown in FIG. 3, the integral interval ION does not coincide with the ON interval, and a deviation occurs. Further, the integral interval I OFF does not coincide with the OFF interval, and a deviation occurs. The deviation occurs due to the transient response of the detection signal, and is affected by fluctuations in the object to be measured (in this embodiment, the gas to be detected). The error R shown in FIG. 3 indicates the influence on the detection signal due to variations in the measurement target. The error R is caused by the detection signal in the ON period being shifted to the OFF period due to the influence of fluctuations in the object to be measured. In other words, the amount of received light corresponding to the error R should be counted in the ON period, not in the OFF period. It is preferable that the calculation device 20 performs weighting and calculates the measured value so that such an error R is canceled out.

一例として、デューティーが70%あって、OFF区間データ数が8であるとする。図6の上図は、演算装置20が実行した初期の重み付けを示す。重み付けによって暗電流が打ち消されるようにする必要があるため、ON区間では正の値、OFF区間では負の値が用いられる。演算装置20は、1つのON区間において検出された信号に対する重み付けを+1としている。また、演算装置20は、8つのOFF区間において検出された信号のそれぞれに対する重み付けを、デューティーが70%の場合の重みづけ70/30(2.333)の負の値を8で割った-0.292としている。ここで、図3に示される誤差Rは、ON区間とOFF区間の受光量の積分値に対して9.6%であるとする。演算装置20は、誤差Rについての調整をさらに行う。演算装置20は、図6の下図のように、ON区間における重み付けを、初期の状態から合計で9.6%増加するように調整する。具体的に述べると、演算装置20は、8つのON区間の信号のそれぞれに対して、+0.012の重み付けを追加する。また、8つのOFF区間について、1つのOFF区間当たりの誤差Rは1.2%である。演算装置20は、8つのOFF区間それぞれに-2.333の1.2%である-0.028の重みづけを追加して調整する。つまり、8つのOFF区間の信号のそれぞれで-0.292に対して、-0.028の重み付けの調整を行い、-0.320としている。このように、演算装置20は、測定の対象物の変動の影響(誤差R)を、合計でゼロになるように、ON区間の重み付け及びOFF区間の重み付けを調整することによって、さらにSNRを向上させることができる。 As an example, assume that the duty is 70% and the number of OFF section data is 8. The upper diagram in FIG. 6 shows the initial weighting performed by the arithmetic unit 20. Since it is necessary to cancel the dark current by weighting, a positive value is used in the ON period, and a negative value is used in the OFF period. The arithmetic device 20 weights the signal detected in one ON period by +1. In addition, the calculation device 20 calculates the weighting for each of the signals detected in the eight OFF sections by dividing the negative value of the weighting 70/30 (2.333) when the duty is 70% by 8 -0 It is set at .292. Here, it is assumed that the error R shown in FIG. 3 is 9.6% with respect to the integral value of the amount of light received in the ON section and the OFF section. The arithmetic device 20 further performs adjustment regarding the error R. As shown in the lower diagram of FIG. 6, the arithmetic device 20 adjusts the weighting in the ON period so that it increases by a total of 9.6% from the initial state. Specifically, the arithmetic device 20 adds weighting of +0.012 to each of the eight ON period signals. Furthermore, for the eight OFF sections, the error R per one OFF section is 1.2%. The arithmetic unit 20 performs adjustment by adding a weighting of -0.028, which is 1.2% of -2.333, to each of the eight OFF sections. In other words, the weighting of -0.292 for each of the eight OFF period signals is adjusted by -0.028, resulting in -0.320. In this way, the arithmetic device 20 further improves the SNR by adjusting the weighting of the ON interval and the weighting of the OFF interval so that the influence of fluctuations in the measurement target (error R) becomes zero in total. can be done.

以上のように、本実施形態に係るセンサシステム1は、上記の構成によって、SNRを向上させることができる。 As described above, the sensor system 1 according to the present embodiment can improve the SNR with the above configuration.

本開示の実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部などに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部などを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行されるプログラム又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。 Although the embodiments of the present disclosure have been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various changes or modifications based on the present disclosure. It should therefore be noted that these variations or modifications are included within the scope of this disclosure. For example, functions included in each component can be rearranged so as not to be logically contradictory, and a plurality of components can be combined into one or divided. Embodiments according to the present disclosure can also be realized as a program executed by a processor included in the device or a storage medium recording the program. It is to be understood that these are also encompassed within the scope of the present disclosure.

1 センサシステム
10 ガスセンサ
11 発光素子
12 受光素子
13 発光素子駆動部
15 記憶部
16 フィルタ
17 反射部
18 光
20 演算装置
21 信号取得部
22 演算部
30 IC
1 sensor system 10 gas sensor 11 light emitting element 12 light receiving element 13 light emitting element drive section 15 storage section 16 filter 17 reflection section 18 light 20 arithmetic unit 21 signal acquisition section 22 arithmetic section 30 IC

Claims (13)

発光素子と、前記発光素子から出射された光に基づく信号を検出する検出素子と、を有するセンサと、
前記発光素子が光を出射する区間をON区間、前記発光素子が光を出射しない区間をOFF区間として、前記ON区間において検出された前記信号と、複数の前記OFF区間において検出された前記信号と、を用いて、1つの測定値を演算する演算装置と、を備える、センサシステム。
A sensor including a light emitting element and a detection element that detects a signal based on light emitted from the light emitting element;
The signal detected in the ON period and the signal detected in the plurality of OFF periods, where a period in which the light emitting element emits light is an ON period, and a period in which the light emitting element does not emit light is an OFF period. A sensor system comprising: an arithmetic device that calculates one measurement value using the .
前記ON区間と前記OFF区間との合計に対する前記ON区間の比であるデューティーは、50%以上である、請求項1に記載のセンサシステム。 The sensor system according to claim 1, wherein a duty, which is a ratio of the ON period to a total of the ON period and the OFF period, is 50% or more. 前記演算装置は、前記ON区間の前後の複数の前記OFF区間において検出された前記信号を用いて、前記測定値を演算する、請求項1又は2に記載のセンサシステム。 The sensor system according to claim 1 or 2, wherein the calculation device calculates the measured value using the signals detected in the plurality of OFF periods before and after the ON period. 前記ON区間の前の前記OFF区間の数は、前記ON区間の後の前記OFF区間の数と同じである、請求項3に記載のセンサシステム。 The sensor system according to claim 3, wherein the number of the OFF intervals before the ON interval is the same as the number of the OFF intervals after the ON interval. 前記演算装置は、前記ON区間において検出された前記信号及び前記OFF区間において検出された前記信号のそれぞれに、重み付けを行って前記測定値を演算する、請求項1又は2に記載のセンサシステム。 3. The sensor system according to claim 1, wherein the calculation device calculates the measured value by weighting each of the signal detected in the ON period and the signal detected in the OFF period. 前記演算装置は、測定の対象物の変動による前記信号への影響が打ち消されるように前記重み付けを行う、請求項5に記載のセンサシステム。 6. The sensor system according to claim 5, wherein the arithmetic unit performs the weighting so that influence on the signal due to variation in the object to be measured is canceled out. 前記検出素子が受光素子であって、前記センサがNDIR方式のガスセンサであって、前記測定値が被検出ガスのガス濃度である、請求項1又は2に記載のセンサシステム。 3. The sensor system according to claim 1, wherein the detection element is a light receiving element, the sensor is an NDIR gas sensor, and the measured value is a gas concentration of a gas to be detected. 前記検出素子がマイクであって、前記センサが光音響方式のガスセンサであって、前記測定値が被検出ガスのガス濃度である、請求項1又は2に記載のセンサシステム。 3. The sensor system according to claim 1, wherein the detection element is a microphone, the sensor is a photoacoustic gas sensor, and the measured value is a gas concentration of a gas to be detected. 前記検出素子が受光素子であって、前記センサが光脈波センサであって、前記測定値が脈波である、請求項1又は2に記載のセンサシステム。 The sensor system according to claim 1 or 2, wherein the detection element is a light receiving element, the sensor is an optical pulse wave sensor, and the measured value is a pulse wave. 前記検出素子が受光素子であって、前記センサが測距センサであって、前記測定値が対象物までの距離である、請求項1又は2に記載のセンサシステム。 The sensor system according to claim 1 or 2, wherein the detection element is a light receiving element, the sensor is a distance measuring sensor, and the measured value is a distance to a target object. 前記ON区間と前記OFF区間の繰り返しの周期が1秒以下である、請求項1又は2に記載のセンサシステム。 The sensor system according to claim 1 or 2, wherein a repetition period of the ON section and the OFF section is 1 second or less. 前記ON区間と前記OFF区間との合計に対する前記ON区間の比であるデューティーは、前記複数のOFF区間の数をkとして、以下の式(a)で示される範囲内である、請求項1又は2に記載のセンサシステム。
1 or 2, wherein the duty, which is the ratio of the ON interval to the sum of the ON interval and the OFF interval, is within a range expressed by the following formula (a), where k is the number of the plurality of OFF intervals. 2. The sensor system according to 2.
前記ON区間と前記OFF区間との合計に対する前記ON区間の比であるデューティーは、前記複数のOFF区間の数をkとして、以下の式(b)で示される範囲内である、請求項1又は2に記載のセンサシステム。
1 or 2, wherein the duty, which is the ratio of the ON interval to the sum of the ON interval and the OFF interval, is within a range expressed by the following formula (b), where k is the number of the plurality of OFF intervals. 2. The sensor system according to 2.
JP2023020270A 2022-03-14 2023-02-13 sensor system Pending JP2023134369A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/180,126 US20230288319A1 (en) 2022-03-14 2023-03-08 Sensor system
DE102023202274.5A DE102023202274A1 (en) 2022-03-14 2023-03-14 Sensor system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022039618 2022-03-14
JP2022039618 2022-03-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023134369A true JP2023134369A (en) 2023-09-27

Family

ID=87957764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023020270A Pending JP2023134369A (en) 2022-03-14 2023-02-13 sensor system

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023134369A (en)
CN (1) CN116754512A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CN116754512A (en) 2023-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210405594A1 (en) Coherent Mixing Interference Based Sensors for Characterizing Movement of a Watch Crown
US12055475B2 (en) Method of reducing false-positive particle counts of an interference particle sensor module
KR102132519B1 (en) Device and method for controlling detection signal of lidar
US11589818B2 (en) Heart rate detection method and wearable device
CN102721461A (en) Detection device and detection method for semiconductor laser self-mixing infrasound
US10641695B2 (en) Method of determining operation conditions of a laser-based particle detector
EP2300803A1 (en) Gas detection device
US9612330B2 (en) Proximity sensor including a photon emitter, a photon receiver and an opaque structure
US9163985B2 (en) Spectral characteristic measurement apparatus and spectral characteristic measurement method
KR20190128068A (en) Laser sensor module for particle detection with offset beam
CN108685569B (en) Pulse measurement apparatus, pulse measurement method, and non-transitory computer readable medium
CN110632008B (en) Multipoint reflection type photoelectric body sensor probe and photoelectric gas detection device
JP2023134369A (en) sensor system
CN117871462A (en) Gas concentration compensation method based on TDLAS detection system
CN109916851B (en) Gas concentration detection method and system of laser telemeter
JP7167410B2 (en) Laser length measuring instrument
US20230288319A1 (en) Sensor system
US11399728B2 (en) Biological information measurement apparatus, biological information measurement method, biological information measurement system and computer-readable medium
US11650155B2 (en) Gas analysis system and gas analysis method
US11467144B2 (en) Light emitting and receiving apparatus and method of diagnosing deterioration
US9915607B2 (en) Optical sensor system
JPH1151861A (en) Apparatus for measuring concentration of liquid
KR20200040680A (en) Optical interferometer
CN113454486A (en) Proximity sensing based on rate change detection
US20230349876A1 (en) Gas concentration measurement system