JP2024021532A - Concentration measuring device, abnormality detection method, and method for training learning model used in abnormality detection method - Google Patents

Concentration measuring device, abnormality detection method, and method for training learning model used in abnormality detection method Download PDF

Info

Publication number
JP2024021532A
JP2024021532A JP2022124415A JP2022124415A JP2024021532A JP 2024021532 A JP2024021532 A JP 2024021532A JP 2022124415 A JP2022124415 A JP 2022124415A JP 2022124415 A JP2022124415 A JP 2022124415A JP 2024021532 A JP2024021532 A JP 2024021532A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
data
digital
data group
digital waveform
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
JP2022124415A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
正明 永瀬
Masaaki Nagase
一輝 田中
Kazuteru Tanaka
秀和 石井
Hidekazu Ishii
耕祐 杉本
Kosuke Sugimoto
昌彦 滝本
Masahiko Takimoto
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.)
Fujikin Inc
Original Assignee
Fujikin Inc
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 Fujikin Inc filed Critical Fujikin Inc
Priority to JP2022124415A priority Critical patent/JP2024021532A/en
Publication of JP2024021532A publication Critical patent/JP2024021532A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

To provide a concentration measuring device, an abnormality detection method, and a method for training a learning model that is used in the abnormality detection method, with which it is possible to detect the abnormality of digital waveform data of multiplexed light.SOLUTION: The present invention comprises: light sources 2, 3 that emit light in difference wavelengths; a multiplexer 5 that multiplexes the emitted light; a measurement cell 6 for accommodating a fluid G to be measured which the multiplexed light passes through; a transmitted light detector 7 that detects transmitted light having passed through the measurement cell 6; a signal converter 9 that converts the detected analog detection signal into a digital signal; a concentration computing unit 13 that is configured to frequency analyze the digital signal and calculate a concentration; a data acquisition unit 15 that is configured to acquire a detection data group in a prescribed time range from digital waveform data from the signal converter 9; and a determination unit 16 that is configured to input the detection data group of a detection object to an auto encoder 16a having been trained by normal digital waveform data and determine whether or not the restoration error of the restored detection data group exceeds a maximum value.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、吸光度を利用してガス濃度を測定するための濃度測定装置であって、特に異常検知機能を備える濃度測定装置、濃度測定時の異常検知方法、及び、異常検知方法に用いる学習モデルの学習方法に関する。 The present invention is a concentration measuring device for measuring gas concentration using absorbance, and in particular, a concentration measuring device equipped with an abnormality detection function, an abnormality detection method during concentration measurement, and a learning model used in the abnormality detection method. Concerning learning methods.

従来、半導体製造装置に有機金属(MO)ガス等の原料ガスを供給するガス供給ラインに組み込まれ、ガス供給ラインを流れるガスの濃度を測定する濃度測定装置が知られている(特許文献1等)。 Conventionally, there has been known a concentration measuring device that is incorporated into a gas supply line that supplies raw material gas such as an organic metal (MO) gas to semiconductor manufacturing equipment and measures the concentration of gas flowing through the gas supply line (see Patent Document 1, etc.). ).

この種の濃度測定装置は、光源からの所定波長の光を測定セルに入射し、測定セル内を通過する際にガスによる吸収を受けた光を透過光検出器で検出することにより吸光度を測定し、吸光度から濃度を求めている。 This type of concentration measuring device measures absorbance by inputting light of a predetermined wavelength from a light source into a measurement cell and using a transmitted light detector to detect the light that is absorbed by the gas as it passes through the measurement cell. The concentration is determined from the absorbance.

半導体製造装置等では複数種のガスが供給されるが、ガス種によって光の波長に対する吸収の割合が異なる。そのため、複数の異なる波長の光(紫外光)を用いて吸光度が測定され得る。複数の異なる波長の光は、合波器で合波されてから測定セルに入射される。測定セルに入射した合波光は、測定セル内のガスによる吸収を受けた後、一つの透過光検出器で受光される。透過光検出器の検出信号は、増幅され、A/D変換されてから、高速フーリエ変換により周波数解析されて各周波数成分の振幅スペクトルに変換され、振幅スペクトルの振幅値が透過光の強度として出力される。吸収がある波長の振幅スペクトルの振幅は減少する。 In semiconductor manufacturing equipment and the like, multiple types of gases are supplied, and the absorption ratio with respect to the wavelength of light differs depending on the gas type. Therefore, absorbance can be measured using light of a plurality of different wavelengths (ultraviolet light). A plurality of lights of different wavelengths are combined by a multiplexer and then input into a measurement cell. The combined light incident on the measurement cell is absorbed by the gas within the measurement cell, and then received by one transmitted light detector. The detection signal of the transmitted light detector is amplified, A/D converted, and then subjected to frequency analysis using fast Fourier transform and converted into an amplitude spectrum of each frequency component.The amplitude value of the amplitude spectrum is output as the intensity of transmitted light. be done. The amplitude of the amplitude spectrum at the wavelength where there is absorption decreases.

振幅スペクトルの振幅の変化から、ランベルト・ベールの法則に基づき、吸光度Aλを求める下記式(1)により、濃度Cが算出される。 Based on the change in the amplitude of the amplitude spectrum, the concentration C is calculated using the following formula (1) for determining the absorbance A λ based on the Beer-Lambert law.

λ=log10(I/I)=αLC ・・・・(1)
ここで、Iは測定セルに入射する前記入射光の初期強度、Iは測定セルを通過した透過光の強度、αはモル吸光係数(m/mol)、Lは測定セルの光路長(m)、Cは濃度(mol/m)である。モル吸光係数αは物質によって決まる係数である。
A λ = log 10 (I 0 /I) = αLC (1)
Here, I 0 is the initial intensity of the incident light that enters the measurement cell, I is the intensity of the transmitted light that has passed through the measurement cell, α is the molar extinction coefficient (m 2 /mol), and L is the optical path length of the measurement cell ( m), C is the concentration (mol/m 3 ). The molar extinction coefficient α is a coefficient determined by the substance.

図1は、従来の濃度測定装置を示す機能ブロック図である。この濃度測定装置1Aは、複数の光源2、3と、光源2、3の其々に異なる波長の光を発光させるための発光回路4と、光源2、3の其々で発光した光を合波する合波器5と、合波器5で合波された光が入射される測定セル6と、測定セル6内を通過した光を検出する透過光検出器7と、透過光検出器7で検出した透過光の検出信号の増幅及び/又はオフセットの調整を行うための受光回路8と、受光回路8で増幅、オフセット調整されたアナログ信号をデジタル信号に変換する信号変換器9と、信号変換器9によりデジタル変換されたデジタル信号を収集し、演算処理する処理装置10Aと、を備えている。図示例の光源は2つであるが、必要に応じて3つ以上の光源が設けられる。 FIG. 1 is a functional block diagram showing a conventional concentration measuring device. This concentration measuring device 1A includes a plurality of light sources 2 and 3, a light emitting circuit 4 for causing each of the light sources 2 and 3 to emit light of a different wavelength, and a combination of light emitted by each of the light sources 2 and 3. A multiplexer 5 that generates a wave, a measurement cell 6 into which the light multiplexed by the multiplexer 5 enters, a transmitted light detector 7 that detects the light that has passed through the measurement cell 6, and a transmitted light detector 7. a light receiving circuit 8 for amplifying and/or adjusting the offset of the detection signal of the transmitted light detected by the light receiving circuit 8; a signal converter 9 for converting the analog signal amplified and offset-adjusted by the light receiving circuit 8 into a digital signal; It includes a processing device 10A that collects digital signals converted into digital signals by the converter 9 and performs arithmetic processing. Although there are two light sources in the illustrated example, three or more light sources may be provided as necessary.

光源2、3は、発光ダイオード等の発光素子で構成され、発光回路4は、複数の光源2,3の其々に異なる周波数の駆動電流を流すため、処理装置10Aからの指令信号に基づいて、駆動電流の電流値4a、周波数4b、電流オフセット4cを其々調節し、制御する機能を有する。 The light sources 2 and 3 are composed of light emitting elements such as light emitting diodes, and the light emitting circuit 4 operates based on a command signal from the processing device 10A in order to flow drive currents of different frequencies to each of the plurality of light sources 2 and 3. , has the function of adjusting and controlling the current value 4a, frequency 4b, and current offset 4c of the drive current, respectively.

測定セル6は、被測定ガスが流入出するガス入口6a及びガス出口6b、光入射窓6c、光出射窓6dを備えている。 The measurement cell 6 includes a gas inlet 6a and a gas outlet 6b through which the gas to be measured flows in and out, a light entrance window 6c, and a light exit window 6d.

合波器5は、例えば特許文献1の図6と同様にハーフミラーを含み、2方向から入射する光を合波し、合波された光を2方向に出力する。合波器5から出力される2方向の光のうち一方の光は測定セル6に入射し、他方の光は測定セル6に入射せずに非入射光検出器11により参照光として検出される。合波された光を参照光として分岐する分岐器を合波器とは別体として設けることもある(特許文献1の図1)。非入射光検出器11の検出信号は、参照光として、透過光検出器7の検出信号の補正に用いられる(特許文献1)。前記補正は、下記式(2)に基づく演算処理により、なされ得る。 The multiplexer 5 includes a half mirror as in FIG. 6 of Patent Document 1, for example, multiplexes light incident from two directions, and outputs the multiplexed light in two directions. One of the two directions of light output from the multiplexer 5 enters the measurement cell 6, and the other light does not enter the measurement cell 6 and is detected as a reference light by the non-incident light detector 11. . A splitter that branches the multiplexed light as a reference light may be provided separately from the multiplexer (FIG. 1 of Patent Document 1). The detection signal of the non-incident light detector 11 is used as reference light to correct the detection signal of the transmitted light detector 7 (Patent Document 1). The correction may be performed by arithmetic processing based on equation (2) below.

cor=Icell×(Iref,0/Iref) ・・・(2)
上式(2)において、Icorは補正後の透過光の光強度、Icellは透過光検出器で検出された透過光の濃度測定時の強度、Iref,0は非入射光検出器で検出された非入射光の初期強度、Irefは非入射光検出器で検出された非入射光の濃度測定時の強度である。
I cor = I cell × (I ref, 0 /I ref ) ... (2)
In the above equation (2), I cor is the light intensity of the transmitted light after correction, I cell is the intensity of the transmitted light detected by the transmitted light detector at the time of density measurement, and I ref,0 is the intensity of the transmitted light detected by the transmitted light detector. The initial intensity of the detected non-incident light, I ref , is the intensity at the time of density measurement of the non-incident light detected by the non-incident light detector.

受光回路8は、固定増幅部8a、オフセット調整部8b、及び可変増幅部8cを含む。それらは、透過光及び参照光の検出信号のそれぞれを、固定増幅し、オフセットを調整し、且つ可変増幅する。オフセット調整部8bによるオフセット調整量(即ちオフセット電圧)、及び可変増幅部8cの増幅率は、処理装置10Aからの指令信号に基づいて決定される。 The light receiving circuit 8 includes a fixed amplification section 8a, an offset adjustment section 8b, and a variable amplification section 8c. They perform fixed amplification, offset adjustment, and variable amplification of the transmitted light and reference light detection signals, respectively. The offset adjustment amount (ie, offset voltage) by the offset adjustment section 8b and the amplification factor of the variable amplification section 8c are determined based on a command signal from the processing device 10A.

信号変換器9は、受光回路8で調整された透過光及び参照光のアナログ検知信号を、デジタル信号に変換する。 The signal converter 9 converts the analog detection signals of the transmitted light and reference light adjusted by the light receiving circuit 8 into digital signals.

処理装置10Aは、信号変換器9からのデジタル信号を収集するデータ収集部10a、高速フーリエ変換による周波数解析する解析部10b、及び、周波数解析により得られた振幅スペクトルの振幅値を強度出力12として出力するスペクトル出力部10cを備えている。処理装置10Aは更に濃度演算部13を備え、濃度演算部13は、強度出力12を用いて、上記したランベルト・ベールの式に基づいて、被測定ガスGの濃度を演算する。処理装置10Aは、MPU(Micro Processor Unit)が用いられている。符号14は、クロック発生回路である。 The processing device 10A includes a data collection unit 10a that collects digital signals from the signal converter 9, an analysis unit 10b that performs frequency analysis using fast Fourier transform, and an amplitude value of the amplitude spectrum obtained by the frequency analysis as an intensity output 12. It is provided with a spectrum output section 10c for outputting. The processing device 10A further includes a concentration calculation unit 13, and the concentration calculation unit 13 uses the intensity output 12 to calculate the concentration of the gas to be measured G based on the Lambert-Beer equation described above. The processing device 10A uses an MPU (Micro Processor Unit). Reference numeral 14 is a clock generation circuit.

上記濃度測定装置においては、測定感度を高めるため、振幅スペクトルの出力、即ち強度出力ができるだけ大きくなるように、強度出力の目標値が設定される。その際、信号変換器9を構成するA/D変換器の定格を越えない範囲で、強度出力の目標値が設定される。そして、受光回路8では、強度出力が設定された目標値になるように、強度出力を確認しながら、受光回路8に入力されたアナログ信号の増幅及びオフセットのためのパラメータ(増幅率、オフセット電圧)が調整されていた。 In the concentration measuring device described above, in order to increase the measurement sensitivity, the target value of the intensity output is set so that the output of the amplitude spectrum, that is, the intensity output, is as large as possible. At this time, the target value of the intensity output is set within a range that does not exceed the rating of the A/D converter constituting the signal converter 9. Then, in the light receiving circuit 8, while checking the intensity output so that the intensity output reaches the set target value, the parameters (amplification factor, offset voltage, ) had been adjusted.

国際公開第WO2017/029791号International Publication No. WO2017/029791

しかしながら、上記従来の濃度測定装置において、信号変換器を構成するA/D変換器の入力信号が定格の範囲内であって、且つ、デジタル変換したデジタル波形のデジタル値の最大値以下の範囲内であっても、デジタル波形のサチュレーションが不規則に発生することがあった。即ち、合波光のアナログ波形データがA/D変換器の定格の範囲内であっても、デジタル波形がランダムにサチュレーションを起こす場合があった。このような場合に、サチュレーションを検知しようとしても、発光回路の電流値等を調整するパラメータ次第で、どの辺りのデジタル値でサチュレーションが発生するか分からなかった。また、合波光のアナログ波形データがA/D変換器の定格の範囲内であっても、ランダムにサチュレーションを起こす場合、A/D変換器が出力するデジタル値が例えば0~65535digitsで変動するため、検知する基準値を固定値とすることができなかった。 However, in the above-mentioned conventional concentration measuring device, the input signal of the A/D converter constituting the signal converter is within the rated range and is within the range below the maximum digital value of the digitally converted digital waveform. Even with this, digital waveform saturation could occur irregularly. That is, even if the analog waveform data of the combined light is within the rated range of the A/D converter, the digital waveform may saturate randomly. In such a case, even if an attempt was made to detect saturation, it was unclear at which digital value saturation would occur, depending on the parameters used to adjust the current value of the light emitting circuit, etc. Furthermore, even if the analog waveform data of the combined light is within the rated range of the A/D converter, if saturation occurs randomly, the digital value output by the A/D converter will fluctuate, for example, from 0 to 65535 digits. , it was not possible to set the reference value to be detected as a fixed value.

本発明は、上記異常を検知することができる濃度測定装置、異常検知方法、及び、異常検知方法に用いる学習モデルの学習方法を提供することを主たる目的とする。 The main object of the present invention is to provide a concentration measuring device capable of detecting the above abnormality, an abnormality detection method, and a learning method for a learning model used in the abnormality detection method.

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る異常検知方法は、濃度測定に用いる複数の異なる周波数の光の合波光の異常を検知する異常検知方法であって、前記合波光の正常なデジタル波形データのデジタル値を復元するように調整された学習済みの学習モデルであるオートエンコーダの復元誤差の最大値を閾値として算出する工程と、検知対象となる合波光のデジタル波形データのデジタル値で構成される検知データ群を学習済みの前記オートエンコーダに入力し、前記オートエンコーダから出力された前記検知データ群のデジタル値の復元誤差が前記閾値を越えているか否かを判定する工程と、を含む。 In order to achieve the above object, an abnormality detection method according to one aspect of the present invention is an abnormality detection method that detects an abnormality in a combined light of a plurality of different frequencies used for concentration measurement, The process of calculating the maximum value of the restoration error of the autoencoder, which is a trained learning model adjusted to restore the digital value of the digital waveform data, as a threshold, and the digital value of the digital waveform data of the combined light to be detected. inputting a sensed data group consisting of the above into the learned autoencoder, and determining whether a restoration error of the digital value of the sensed data group output from the autoencoder exceeds the threshold; including.

また、本発明の一態様に係る学習モデルの学習方法は、濃度測定に用いる複数の異なる周波数の光の合波光の異常を検知する異常検知方法に用いられる学習モデルの学習方法であって、前記合波光の単一の正常なデジタル波形データから、第1所定時間範囲で第1データ群を取得し、前記第1データ群から複数の第2データ群を取得することにより、学習データ群を生成する工程と、前記学習データ群をオートエンコーダに入力し、入力値と出力値が一致するようにニューラルネットワークの重みを調整する学習工程と、を含む。 Further, a method for learning a learning model according to one aspect of the present invention is a method for learning a learning model used in an abnormality detection method for detecting an abnormality in combined light of a plurality of lights of different frequencies used for concentration measurement, the method comprising: A learning data group is generated by acquiring a first data group in a first predetermined time range from a single normal digital waveform data of the combined light, and acquiring a plurality of second data groups from the first data group. and a learning step of inputting the learning data group to an autoencoder and adjusting the weights of the neural network so that the input value and the output value match.

前記複数の第2データ群は、前記第1所定時間範囲より短い第2所定時間範囲の時系列データであって、データが重複する部分を含み得る。 The plurality of second data groups are time series data of a second predetermined time range shorter than the first predetermined time range, and may include a portion where data overlaps.

また、本発明の一態様に係る濃度測定装置は、其々が異なる波長の光を発する複数の光源と、前記複数の光源が発する異なる複数の波長の前記光を合波する合波器と、前記合波器により合波された光が通過する被測定流体を入れるための測定セルと、前記測定セルを通過した透過光を検出するための透過光検出器と、前記透過光検出器により検出されたアナログ検出信号をデジタル信号に変換する信号変換器と、前記デジタル信号を周波数解析して求めた振幅スペクトルを用いて濃度を演算するように構成された濃度演算部と、前記信号変換器によりデジタル変換されたデジタル波形データから所定時間範囲のデータ群を取得するように構成されたデータ取得部と、正常な前記デジタル波形データを学習したオートエンコーダに検知対象の前記デジタル波形データから取得した検知データ群を入力し、復元された検知データ群の復元誤差が、前記正常なデジタル波形データの復元誤差の最大値を超えるか否かを判定するように構成された判定部と、を備える。 Further, the concentration measuring device according to one aspect of the present invention includes a plurality of light sources that each emit light of a different wavelength, and a multiplexer that combines the light of a plurality of different wavelengths emitted by the plurality of light sources. a measurement cell for containing a fluid to be measured through which the light multiplexed by the multiplexer passes; a transmitted light detector for detecting the transmitted light that has passed through the measurement cell; and detection by the transmitted light detector. a signal converter that converts the detected analog detection signal into a digital signal; a concentration calculation unit configured to calculate a concentration using an amplitude spectrum obtained by frequency analysis of the digital signal; A data acquisition unit configured to acquire a data group in a predetermined time range from the digitally converted digital waveform data, and an autoencoder that has learned the normal digital waveform data to detect the data acquired from the digital waveform data to be detected. and a determination unit configured to input a data group and determine whether a restoration error of the restored sensed data group exceeds a maximum value of the restoration error of the normal digital waveform data.

本発明によれば、上記構成のオートエンコーダを用いた異常検知により、従来検知が困難であった上記のようなサチュレーションを検知することができる。 According to the present invention, the above saturation, which has been difficult to detect conventionally, can be detected by abnormality detection using the autoencoder having the above configuration.

従来の濃度測定装置を示す機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram showing a conventional concentration measuring device. 本発明に係る濃度測定装置の第1実施形態を示す機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram showing a first embodiment of a concentration measuring device according to the present invention. 信号変換器から出力された合波光の正常なデジタル波形データから、所定時間範囲で取り出したデジタル波形の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the digital waveform extracted in a predetermined time range from the normal digital waveform data of the multiplexed light output from the signal converter. 図4のデジタル波形データから学習データを取り出す説明を付記したグラフである。5 is a graph appended with an explanation for extracting learning data from the digital waveform data of FIG. 4. FIG. 図4の波形データから、サンプリング番号1~32で得られたデジタル値の1組のデータの一例である。This is an example of a set of digital values obtained from the waveform data of FIG. 4 at sampling numbers 1 to 32. 本発明の構成要素であるオートエンコーダのニューラルネットワークの一例を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a neural network of an autoencoder that is a component of the present invention. 図6の学習済みオートエンコーダに入力した学習データの入力波形と出力波形を重ねて表示したグラフである。7 is a graph in which the input waveform and output waveform of the learning data input to the trained autoencoder of FIG. 6 are displayed in an overlapping manner. 一組の学習データの入力値、出力値、絶対誤差、及び平均絶対誤差を表わした表の一例である。This is an example of a table showing input values, output values, absolute errors, and average absolute errors of a set of learning data. 信号変換器から出力された合波光の異常なデジタル波形データから、所定時間範囲で取り出したデジタル波形の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the digital waveform extracted in a predetermined time range from the abnormal digital waveform data of the multiplexed light output from the signal converter. 図9のデジタル波形データから取得したデータ群を学習済みオートエンコーダに入力し、出力した復元データの波形グラフの拡大図である。10 is an enlarged view of a waveform graph of restored data outputted by inputting a data group obtained from the digital waveform data of FIG. 9 to a learned autoencoder. FIG. 図9の異常なデジタル波形データから得られた、学習済みオートエンコーダの入力値、出力値、絶対誤差、平均絶対誤差を表わした一組のデータの一例である。This is an example of a set of data representing the input value, output value, absolute error, and average absolute error of the learned autoencoder obtained from the abnormal digital waveform data of FIG. 9. 合波光のデジタルデータから異常を判定するアルゴリズムを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the algorithm which determines abnormality from the digital data of multiplexed light. 本発明に係る濃度測定装置の第2実施形態を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing a second embodiment of the concentration measuring device according to the present invention.

本発明に係る濃度測定装置の実施形態について、以下に図2~図13を参照して説明する。なお、従来技術と同一又は類似の構成要素に同符号を付している。 Embodiments of the concentration measuring device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 to 13. Note that the same or similar components as in the prior art are given the same reference numerals.

図2を参照して、本発明の第1実施形態に係る濃度測定装置1は、其々が異なる波長の光を発する複数の光源2,3と、複数の光源2,3が発する異なる複数の波長の光を合波する合波器5と、合波器5により合波された光が通過する被測定ガスGを入れるための測定セル6と、測定セル6を通過した透過光を検出するための透過光検出器7と、透過光検出器7で検出した透過光の透過光信号の増幅及び/又はオフセットを調整するための受光回路8と、受光回路8で調整されたアナログ信号8sをデジタル信号9sに変換する信号変換器9と、信号変換器9によりデジタル変換されたデジタル信号を演算処理する処理装置10と、を備えている。 Referring to FIG. 2, the concentration measuring device 1 according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of light sources 2 and 3, each of which emits light of a different wavelength, and a plurality of different light sources emitted by the plurality of light sources 2 and 3. A multiplexer 5 that multiplexes light of different wavelengths, a measurement cell 6 for containing the gas to be measured G through which the light multiplexed by the multiplexer 5 passes, and a transmitted light that has passed through the measurement cell 6 is detected. a transmitted light detector 7, a light receiving circuit 8 for adjusting the amplification and/or offset of the transmitted light signal of the transmitted light detected by the transmitted light detector 7, and an analog signal 8s adjusted by the light receiving circuit 8. It includes a signal converter 9 that converts into a digital signal 9s, and a processing device 10 that performs arithmetic processing on the digital signal converted by the signal converter 9.

光源2,3は、図示例では発光ダイオードが用いられるが、レーザーダイオード等の他の発光素子を用いることもできる。処理装置10からの指令信号に基づいて、発光回路4により、駆動電流の電流値4a、周波数4b、電流オフセット4cが其々調節され、制御される。光源2,3の波長は、図示例では紫外領域の波長が利用されるが、紫外領域以外の波長領域の光も利用可能である。 Although light emitting diodes are used as the light sources 2 and 3 in the illustrated example, other light emitting elements such as laser diodes can also be used. Based on the command signal from the processing device 10, the light emitting circuit 4 adjusts and controls the current value 4a, frequency 4b, and current offset 4c of the drive current. Although the wavelengths of the light sources 2 and 3 are in the ultraviolet region in the illustrated example, it is also possible to use light in wavelength regions other than the ultraviolet region.

合波器5は、ハーフミラー5aを含み、2方向から入射する光を合波し、合波された光を2方向に出力する。合波器5から出力される2方向の光のうち一方の光は測定セル6に入射し、他方の光は測定セル6に入射せずに非入射光検出器11により検出される。 The multiplexer 5 includes a half mirror 5a, multiplexes light incident from two directions, and outputs the multiplexed light in two directions. One of the two directions of light outputted from the multiplexer 5 enters the measurement cell 6, and the other light does not enter the measurement cell 6 and is detected by the non-incident photodetector 11.

透過光検出器7及び非入射光検出器11は、図示例ではフォトダイオードが利用されているが、フォトトランジスター等の他の光センサーを用いることもできる。 Although photodiodes are used in the illustrated example as the transmitted light detector 7 and the non-incident light detector 11, other optical sensors such as phototransistors may also be used.

発光回路4及び受光回路8におけるオフセット調整は、オペレーションアンプのオフセット電圧の調整により行うことができる。受光回路8における可変増幅部8cは、オペレーションアンプに設けた可変抵抗を調整することにより増幅率の調整をすることができる。 Offset adjustment in the light emitting circuit 4 and the light receiving circuit 8 can be performed by adjusting the offset voltage of the operational amplifier. The variable amplification section 8c in the light receiving circuit 8 can adjust the amplification factor by adjusting the variable resistor provided in the operational amplifier.

処理装置10は、図1と同様に、信号変換器9からのデジタル信号を収集するデータ収集部10a、高速フーリエ変換による周波数解析する解析部10b、周波数解析により得られた振幅スペクトルの振幅値を強度出力12として出力するスペクトル出力部10c、及び、デジタル信号9sを周波数解析して求めた振幅スペクトルを用いて被測定ガスGの濃度を演算する濃度演算部13を備える。濃度演算部13における濃度演算及び参照光を用いた濃度補正演算は、上記特許文献1等により公知であるので、詳細な説明を省略する。 Similar to FIG. 1, the processing device 10 includes a data collection unit 10a that collects digital signals from the signal converter 9, an analysis unit 10b that performs frequency analysis using fast Fourier transform, and an amplitude value of an amplitude spectrum obtained by frequency analysis. It includes a spectrum output section 10c that outputs an intensity output 12, and a concentration calculation section 13 that calculates the concentration of the gas G to be measured using an amplitude spectrum obtained by frequency-analyzing the digital signal 9s. The density calculation in the density calculation unit 13 and the density correction calculation using the reference light are well known from the above-mentioned Patent Document 1, etc., so a detailed explanation will be omitted.

処理装置10は、MPU(Micro Processor Unit)により構成されている。データ収集部10aは、バッファメモリ等の記憶装置により構成され、信号変換器9からサンプリングされた合波光のデジタルデータを記録し得る。解析部10b、スペクトル出力部10c、濃度演算部13は、処理装置10に内蔵されるか外部接続された記憶装置に記憶されたプログラムにより構築され得る。処理装置10は、内蔵された記憶装置に記録されたプログラムに従い、信号変換器9から収集したデジタル信号を、高速フーリエ変換し、振幅値の強度を出力して、濃度を演算する。前記プログラムを記録した記録装置は処理装置10に外部接続されていてもよい。処理装置10は、MPUに限らず、マイクロコンピュータ、MCU(Micro Controller Unit)等の他のコンピュータシステムとしてもよい。 The processing device 10 is configured by an MPU (Micro Processor Unit). The data collection unit 10a is constituted by a storage device such as a buffer memory, and can record digital data of the combined light sampled from the signal converter 9. The analysis section 10b, the spectrum output section 10c, and the concentration calculation section 13 can be constructed by programs stored in a storage device built in the processing device 10 or externally connected. The processing device 10 performs fast Fourier transform on the digital signal collected from the signal converter 9 according to a program recorded in a built-in storage device, outputs the intensity of the amplitude value, and calculates the density. The recording device that recorded the program may be externally connected to the processing device 10. The processing device 10 is not limited to an MPU, and may be another computer system such as a microcomputer or an MCU (Micro Controller Unit).

処理装置10は、更に、信号変換器9によりデジタル変換されたデジタル波形データから所定時間範囲のデータ群を取得するデータ取得部15と、正常な前記デジタル波形データを用いて学習済みのオートエンコーダ16aに検知対象の前記デジタル波形データから取得した検知データ群を入力し、復元された検知データ群の復元誤差が、前記学習済みの正常なデジタル波形データの復元誤差の最大値を超えるか否かを判定する判定部16と、を備える。 The processing device 10 further includes a data acquisition unit 15 that acquires a data group in a predetermined time range from the digital waveform data converted into digital data by the signal converter 9, and an autoencoder 16a that has been trained using the normal digital waveform data. Input the sensed data group acquired from the digital waveform data to be detected, and check whether the restoration error of the restored sensed data group exceeds the maximum value of the restoration error of the learned normal digital waveform data. A determination unit 16 that makes a determination is provided.

データ取得部15は、バッファメモリ等の記憶装置により構成され、データ収集部10aから所定時間範囲で抽出して取得した合波光のデジタル波形データの検知データ群を記録し得る。オートエンコーダ16aを含む判定部16の演算処理を実行する判定プログラムは、処理装置10に内蔵されるか外部接続された記憶装置に記憶され、処理装置10により実行される。 The data acquisition section 15 is constituted by a storage device such as a buffer memory, and can record a group of detection data of digital waveform data of the combined light extracted and acquired within a predetermined time range from the data acquisition section 10a. A determination program that executes the arithmetic processing of the determination unit 16 including the autoencoder 16a is stored in a storage device that is built in or externally connected to the processing device 10, and is executed by the processing device 10.

次に、データ取得部15及び判定部16におけるプロセスの一例を説明する。 Next, an example of the process in the data acquisition unit 15 and determination unit 16 will be described.

図3は、信号変換器9から出力された合波光の正常なデジタル波形データから、所定時間範囲で取り出したデジタル波形の一例を示すグラフである。具体的には、データ収集部10aから時系列で取り出したデジタル波形データのグラフである。図3の横軸はサンプリング番号である。図3の縦軸は振幅のデジタル値(digits)である。図3のデジタル波形データのサンプリング番号は1~1024である。 FIG. 3 is a graph showing an example of a digital waveform extracted over a predetermined time range from normal digital waveform data of the combined light output from the signal converter 9. Specifically, it is a graph of digital waveform data extracted in time series from the data collection unit 10a. The horizontal axis in FIG. 3 is the sampling number. The vertical axis in FIG. 3 is the digital value (digits) of amplitude. The sampling numbers of the digital waveform data in FIG. 3 are 1 to 1024.

図4を参照して、サンプリングデータ1024個のデジタル波形データを、時系列で連続する32個のサンプリングデータで区切り、1点ずつ時間軸方向(サンプリング数が増加する方向)にスライドさせることで、993組(=1024-31)のデータ群が得られる。即ち、サンプリングデータ1024個を順にd(0)~d(1023)で表すとすると、d(0)~d(31)を1組とし、d(1)~d(32)を次の1組、d(2)~d(33)を次の1組、d(3)~d(34)を次の1組、というように、連続する32個のデータを1組として、933組のデータ群を作成する。サンプリングデータの個数は、適宜設定され得る。 Referring to FIG. 4, by dividing the 1024 sampling data digital waveform data into 32 consecutive sampling data in time series and sliding them one point at a time in the time axis direction (in the direction in which the number of samples increases), 993 (=1024-31) data groups are obtained. That is, if 1024 pieces of sampling data are expressed in order as d(0) to d(1023), d(0) to d(31) are one set, and d(1) to d(32) are the next set. , d(2) to d(33) to the next set, d(3) to d(34) to the next set, and so on, 933 sets of data, with 32 consecutive pieces of data as one set. Create a group. The number of sampling data can be set as appropriate.

図5は、サンプリング番号1~32で得られたデジタル値の1組のデータの一例である。このような32点の時系列データからなる993組のデータ群を学習データ群として、機械学習モデルであるオートエンコーダ16aに入力し、オートエンコーダ16aの出力値が入力値と一致するように、オートエンコーダ16aにディープラーニングにより学習させる。 FIG. 5 is an example of one set of data of digital values obtained at sampling numbers 1 to 32. These 993 sets of data consisting of 32 points of time series data are input to the autoencoder 16a, which is a machine learning model, as a learning data group, and the autoencoder 16a is automatically encoded so that the output value of the autoencoder 16a matches the input value. The encoder 16a is made to learn by deep learning.

図6は、オートエンコーダ16aのニューラルネットワークを説明する説明図である。オートエンコーダ(自己符号化)では、入力層に32個のノードがあり、1組32個のデジタル値(入力x)が其々入力される。オートエンコーダ16aの入力層には、993組のデータ群が学習データとして入力される。入力された993個のデータ群のデジタル値(入力x)は、圧縮され、復元されて出力層に出力される。出力層にも32のノードがある。オートエンコーダ16aは、入力xと出力yとが一致するように、両者を比較して復元誤差を求め、誤差逆伝播によりエンコーダとデコーダの2つのニューラルネットワークの重みwを調整する。図6に示した学習モデルにおける重みの意味は公知であり、重みをどのようにして決定するかに関しては公知の方法を用いることができる(例えば、特開2021-9441号公報参照)。 FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the neural network of the autoencoder 16a. In the autoencoder (self-encoding), there are 32 nodes in the input layer, and one set of 32 digital values (input x) is inputted to each node. 993 sets of data are input as learning data to the input layer of the autoencoder 16a. The input digital values of the 993 data group (input x) are compressed, decompressed, and output to the output layer. There are also 32 nodes in the output layer. The autoencoder 16a compares the input x and the output y to find a restoration error so that they match, and adjusts the weights w of the two neural networks of the encoder and decoder by error backpropagation. The meaning of the weights in the learning model shown in FIG. 6 is known, and a known method can be used to determine the weights (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-9441).

図7は、学習済みオートエンコーダ16aに入力した学習データの入力波形と出力波形を重ねて表示したグラフである。学習済みオートエンコーダ16aにより復元された出力波形は、入力波形をほぼ復元できているが、図7の部分拡大図に示すように、完全な復元ではなく、僅かに誤差が生じている。この誤差は、オートエンコーダ16aによる復元時にノイズが除去されるために生じる。 FIG. 7 is a graph in which the input waveform and output waveform of learning data input to the learned autoencoder 16a are displayed in a superimposed manner. The output waveform restored by the learned autoencoder 16a is almost the same as the input waveform, but as shown in the partially enlarged view of FIG. 7, the restoration is not complete and there are slight errors. This error occurs because noise is removed during restoration by the autoencoder 16a.

図8は、993組の学習データ群のうちの一組の学習データ(データ番号441~472)の入力値、出力値、絶対誤差、及び平均絶対誤差を表わした表の一例である。平均絶対誤差(MAE)は、出力層の評価関数または損失関数として用いられる関数であり、各データに対して予測値(出力値)と正解値の差(=誤差)の絶対値を計算し、その総和をデータ数で割った値(=平均値)を出力する関数である。 FIG. 8 is an example of a table showing input values, output values, absolute errors, and average absolute errors of one set of learning data (data numbers 441 to 472) out of 993 sets of learning data. The mean absolute error (MAE) is a function used as the evaluation function or loss function of the output layer, and calculates the absolute value of the difference (=error) between the predicted value (output value) and the correct value for each data, This is a function that outputs the value (=average value) obtained by dividing the sum by the number of data.

本発明では、正解値=入力値であるから、オートエンコーダ16aへの入力値(in(i):i=1~32)と、その入力値によりオートエンコーダ16aから出力される出力値(out(i):i=1~32)との差(in(i)-out(i))の絶対値が、「絶対誤差」(Δ(i))である。この32個の絶対誤差の総計を、1組のデータ数32で割った値が、平均絶対誤差として図8に表示されている。 In the present invention, since the correct value = input value, the input value to the autoencoder 16a (in(i):i=1 to 32) and the output value output from the autoencoder 16a based on the input value (out( i):i=1 to 32) (in(i)-out(i)) is the "absolute error" (Δ(i)). The value obtained by dividing the total of these 32 absolute errors by the number of data in one set, 32, is displayed in FIG. 8 as the average absolute error.

この平均絶対誤差を上記した993組の全データで計算し、計算した993組の平均絶対誤差の中で最大値をとる平均絶対誤差を算出し、その平均絶対誤差の最大値を異常検知の閾値に設定する。例えば、図8に示した平均絶対誤差495.61が、993組の平均絶対誤差の中で最大値である場合には、495.61を閾値に設定する。 This average absolute error is calculated using all the data of the 993 sets described above, the average absolute error that takes the maximum value among the calculated average absolute errors of the 993 sets is calculated, and the maximum value of the average absolute error is set as the threshold for abnormality detection. Set to . For example, if the average absolute error of 495.61 shown in FIG. 8 is the maximum value among the 993 sets of average absolute errors, 495.61 is set as the threshold value.

図9は、信号変換器9から出力された合波光の異常なデジタル波形データから、所定時間範囲で取り出したデジタル波形の一例を示すグラフである。図9の縦軸と横軸は図3と同じである。図9の下部の6つの横長の楕円で囲んだ部分と、右端の縦長の楕円で囲んだ部分に異常がある。 FIG. 9 is a graph showing an example of a digital waveform extracted over a predetermined time range from the abnormal digital waveform data of the combined light output from the signal converter 9. The vertical and horizontal axes in FIG. 9 are the same as in FIG. 3. There are abnormalities in the area surrounded by six horizontally long ellipses at the bottom of FIG. 9 and the area surrounded by the vertically long ellipse at the right end.

図9のデジタル波形データは、上記と同様に、サンプリング数1024点のデジタル波形データであり、これをサンプリング数32点で区切り、1点ずつ時間軸方向(サンプリング番号が増加する方向)にスライドさせることで、993組のデータ群が検知データ群の例として得られる。 The digital waveform data in FIG. 9 is digital waveform data with a sampling number of 1024 points, similar to the above, and is divided into sampling points of 32 points and slid one point at a time in the time axis direction (in the direction in which the sampling number increases). As a result, 993 data groups are obtained as examples of detected data groups.

学習済みオートエンコーダ16aに、図9のデジタル波形データから取得した993組の上記データ群を入力し、出力した復元データの波形グラフの拡大図が図10に示されている。図10は、入力波形と出力波形を重ねて表示している。図10は、図9で示した異常個所が正確に復元できておらず、復元誤差が大きいことを示している。 FIG. 10 shows an enlarged view of the waveform graph of the restored data outputted by inputting the 993 data groups obtained from the digital waveform data of FIG. 9 to the learned autoencoder 16a. In FIG. 10, the input waveform and the output waveform are displayed in an overlapping manner. FIG. 10 shows that the abnormal location shown in FIG. 9 cannot be accurately restored, and the restoration error is large.

図11は、図9の異常なデジタル波形データから得られた、学習済みオートエンコーダの入力値、出力値、絶対誤差、平均絶対誤差を表わした一組のデータの一例である。図11において、平均絶対誤差が600.25と示されている。例えば上記閾値が495.61に設定されている場合、図11に示されている一組のデータの平均絶対誤差600.25は、閾値495.61を超えているため、異常と判定する。 FIG. 11 is an example of a set of data representing the input value, output value, absolute error, and average absolute error of the learned autoencoder obtained from the abnormal digital waveform data of FIG. 9. In FIG. 11, the average absolute error is shown as 600.25. For example, if the threshold is set to 495.61, the average absolute error of 600.25 for the set of data shown in FIG. 11 exceeds the threshold of 495.61, and therefore is determined to be abnormal.

このようにして、データ取得部15において、合波光のデジタル波形データの検知データ群を取得し(S1)、判定部16において、学習済みのオートエンコーダ16aに検知データ群を入力し(S2)、出力値の復元誤差(平均絶対誤差)を計算し(S3)、出力値の復元誤差(平均絶対誤差)が閾値を越えているか否かを判定し(S4)、閾値を越えているデータ部分については異常と判断し、閾値を越えていないデータ部分については正常と判断することができる。 In this way, the data acquisition unit 15 acquires a detection data group of digital waveform data of the combined light (S1), and the determination unit 16 inputs the detection data group to the learned autoencoder 16a (S2), Calculate the output value restoration error (average absolute error) (S3), determine whether the output value restoration error (average absolute error) exceeds a threshold (S4), and calculate the data portion exceeding the threshold. can be determined to be abnormal, and data portions that do not exceed the threshold can be determined to be normal.

図12は、ステップS1~S4のアルゴリズムを示すフローチャートである。処理装置10は、処理装置10に内蔵されるか外部接続された記憶装置に記憶されたプログラムに従い、ステップS1~S4の処理を実行する。ステップS4において復元誤差が閾値を越えた場合は、異常を知らせるアラーム等の警告を発するようにプログラムを構成することもできる。 FIG. 12 is a flowchart showing the algorithm of steps S1 to S4. The processing device 10 executes the processes of steps S1 to S4 according to a program stored in a storage device that is built into the processing device 10 or externally connected. If the restoration error exceeds a threshold value in step S4, the program may be configured to issue a warning such as an alarm indicating an abnormality.

判定部16において異常と判定された場合は、発光回路4における駆動電流の電流値4a、周波数4b、電流オフセット4c、受光回路8におけるオフセット調整部8bによるオフセット電圧、及び可変増幅部8cの増幅率の何れか又は複数のパラメータが再調整される。 If the determination unit 16 determines that there is an abnormality, the current value 4a of the drive current in the light emitting circuit 4, the frequency 4b, the current offset 4c, the offset voltage by the offset adjustment unit 8b in the light receiving circuit 8, and the amplification factor of the variable amplification unit 8c. One or more parameters are readjusted.

上記実施形態では、閾値を定めるための復元誤差、及び閾値と比較する検知データ群の復元誤差として、平均絶対誤差を用いているが、それに限らず、平均平方二乗誤差(RMSE)、平均二乗誤差(MSE)、或いは、相対絶対誤差、相対二乗誤差を用いることもできる。 In the above embodiment, the average absolute error is used as the restoration error for determining the threshold value and the restoration error of the detected data group to be compared with the threshold value, but the invention is not limited to this. (MSE), relative absolute error, or relative squared error can also be used.

図9の異常なデジタル波形は、信号変換器9を構成するA/D変換器の入力信号が定格(図示例では0~3.3V)の範囲内であって、且つ、デジタル変換したデジタル波形のデジタル値の最大値以下の範囲内(16bitで0~65535 digits)であっても、不規則に発生することがあった。即ち、合波光のアナログ波形データがA/D変換器の定格の範囲内であっても、ランダムにサチュレーションを起こす場合があった。このような場合に、サチュレーションを検知しようとしても、発光回路4の電流値4a等を調整するパラメータ次第で、どの辺りのデジタル値でサチュレーションが発生するか分からず、また、デジタル値が0~65535digitsで変動するため、検知する基準値を固定値とすることができなかった。オートエンコーダを用いた異常検知により、そのようなサチュレーションを検知することができる。 The abnormal digital waveform in FIG. 9 is a digital waveform in which the input signal of the A/D converter constituting the signal converter 9 is within the rated range (0 to 3.3 V in the illustrated example) and is a digitally converted digital waveform. Even within the range below the maximum digital value (0 to 65535 digits in 16 bits), it may occur irregularly. That is, even if the analog waveform data of the combined light is within the rated range of the A/D converter, saturation may occur randomly. In such a case, even if you try to detect saturation, depending on the parameters that adjust the current value 4a of the light emitting circuit 4, etc., it is difficult to know at what digital value the saturation will occur, and if the digital value is 0 to 65535 digits. It was not possible to set the reference value for detection as a fixed value because the value fluctuates. Such saturation can be detected by anomaly detection using an autoencoder.

上記したように、学習データ群は、単一の正常なデジタル波形データから取得することができるため、大量の学習データを収集する必要が無い。 As described above, since the learning data group can be obtained from a single piece of normal digital waveform data, there is no need to collect a large amount of learning data.

上記例のように、学習データ群は、単一の正常なデジタル波形データから、第1所定時間範囲(上記例ではサンプリング数1024)で第1データ群を取得し、第1データ群から複数の第2データ群を取得して得られる。検知データ群も同様に、デジタル波形データから、第1所定時間範囲(上記例ではサンプリング数1024)で第1データ群を取得し、第1データ群から複数の第2データ群を取得して得られる。データ取得部15は、データ収集部10aから時系列の第1データ群及び第2データ群を取得する。 As in the above example, the learning data group is obtained by acquiring the first data group from a single normal digital waveform data in the first predetermined time range (the number of samplings is 1024 in the above example), and It is obtained by acquiring the second data group. Similarly, the detection data group is obtained by acquiring a first data group from the digital waveform data in a first predetermined time range (the number of samplings is 1024 in the above example), and acquiring a plurality of second data groups from the first data group. It will be done. The data acquisition unit 15 acquires a time-series first data group and a second data group from the data collection unit 10a.

複数の第2データ群は、第1所定時間範囲より短い第2所定時間範囲(上記例ではサンプリング数32)の時系列データであって、データが重複する部分を含む。例えば、上記したサンプルデータの組「d(0)~d(31)」と「d(1)~d(32)」とは、d(1)~d(31)が重複する。 The plurality of second data groups are time series data of a second predetermined time range (in the above example, the number of samples is 32) shorter than the first predetermined time range, and include portions where data overlaps. For example, in the sample data sets “d(0) to d(31)” and “d(1) to d(32)” described above, d(1) to d(31) overlap.

上記実施形態では、複数の第2データ群は、重複するデータ部分を含んでいるが、重複しないようなデータ群とすることもできる。 In the embodiment described above, the plurality of second data groups include overlapping data portions, but they may also be data groups that do not overlap.

図13は、本発明の第2実施形態に係る濃度測定装置の機能ブロック図を示している。第2実施形態の濃度測定装置1は、合波された光を参照光として分岐する分岐器17を合波器5とは別体として備えている点が上記第1実施形態と相違し、その他の構成は上記第1実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。 FIG. 13 shows a functional block diagram of a concentration measuring device according to a second embodiment of the present invention. The concentration measuring device 1 of the second embodiment is different from the first embodiment in that it includes a branching device 17 that branches the combined light as a reference light separately from the multiplexer 5, and other points. The configuration is the same as that of the first embodiment, so detailed explanation will be omitted.

本発明は、上記実施形態に限定解釈されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、2つの光源を備えているが、3以上の光源を備え、其々の光源が異なる波長の光は発する構成とすることもできる。また、参照光による補正処理を行わない構成とすることもできる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, two light sources are provided, but a configuration may also be adopted in which three or more light sources are provided, and each light source emits light of a different wavelength. Alternatively, a configuration may be adopted in which no correction processing using the reference light is performed.

1 濃度測定装置
2、3 光源
4 発光回路
5 合波器
6 測定セル
7 透過光検出器
8 受光回路
9 信号変換器
10 処理装置
11 非入射光検出器
15 データ取得部
16 判定部
16a オートエンコーダ
1 Concentration measuring device 2, 3 Light source 4 Light emitting circuit 5 Multiplexer 6 Measuring cell 7 Transmitted light detector 8 Light receiving circuit 9 Signal converter 10 Processing device 11 Non-incident light detector 15 Data acquisition section 16 Judgment section 16a Auto encoder

Claims (4)

濃度測定に用いる複数の異なる周波数の光の合波光の異常を検知する異常検知方法であって、
前記合波光の正常なデジタル波形データのデジタル値を復元するように調整された学習済みの学習モデルであるオートエンコーダの復元誤差の最大値を閾値として算出する工程と、
検知対象となる合波光のデジタル波形データのデジタル値で構成される検知データ群を学習済みの前記オートエンコーダに入力し、前記オートエンコーダから出力された前記検知データ群のデジタル値の復元誤差が前記閾値を越えているか否かを判定する工程と、
を含む、前記異常検知方法。
An abnormality detection method for detecting an abnormality in combined light of a plurality of different frequencies of light used for concentration measurement,
calculating as a threshold the maximum value of the restoration error of the autoencoder, which is a trained learning model adjusted to restore the digital value of the normal digital waveform data of the combined light;
A detection data group consisting of digital values of digital waveform data of combined light to be detected is input to the learned autoencoder, and the restoration error of the digital value of the detection data group output from the autoencoder is a step of determining whether a threshold is exceeded;
The above abnormality detection method.
濃度測定に用いる複数の異なる周波数の光の合波光の異常を検知する異常検知方法に用いられる学習モデルの学習方法であって、
前記合波光の単一の正常なデジタル波形データから、第1所定時間範囲で第1データ群を取得し、前記第1データ群から複数の第2データ群を取得することにより、学習データ群を生成する工程と、
前記学習データ群をオートエンコーダに入力し、入力値と出力値が一致するようにニューラルネットワークの重みを調整する学習工程と、
を含む、前記学習方法。
A learning method for a learning model used in an anomaly detection method for detecting an anomaly in a combined light of a plurality of different frequencies used for concentration measurement, the method comprising:
A learning data group is obtained by acquiring a first data group in a first predetermined time range from the single normal digital waveform data of the combined light, and acquiring a plurality of second data groups from the first data group. The process of generating;
a learning step of inputting the learning data group to an autoencoder and adjusting the weights of the neural network so that the input value and the output value match;
The said learning method including.
前記複数の第2データ群は、前記第1所定時間範囲より短い第2所定時間範囲の時系列データであって、データが重複する部分を含む、請求項2に記載の学習方法。 3. The learning method according to claim 2, wherein the plurality of second data groups are time series data of a second predetermined time range shorter than the first predetermined time range, and include portions where data overlaps. 其々が異なる波長の光を発する複数の光源と、
前記複数の光源が発する異なる複数の波長の前記光を合波する合波器と、
前記合波器により合波された光が通過する被測定流体を入れるための測定セルと、
前記測定セルを通過した透過光を検出するための透過光検出器と、
前記透過光検出器により検出されたアナログ検出信号をデジタル信号に変換する信号変換器と、
前記デジタル信号を周波数解析して求めた振幅スペクトルを用いて濃度を演算するように構成された濃度演算部と、
前記信号変換器によりデジタル変換されたデジタル波形データから所定時間範囲のデータ群を取得するように構成されたデータ取得部と、
正常な前記デジタル波形データを学習したオートエンコーダに検知対象の前記デジタル波形データから取得した検知データ群を入力し、復元された検知データ群の復元誤差が、前記正常なデジタル波形データの復元誤差の最大値を超えるか否かを判定するように構成された判定部と、
を備える、濃度測定装置。
multiple light sources each emitting light of a different wavelength,
a multiplexer that multiplexes the light of a plurality of different wavelengths emitted by the plurality of light sources;
a measurement cell for containing a fluid to be measured through which the light multiplexed by the multiplexer passes;
a transmitted light detector for detecting transmitted light passing through the measurement cell;
a signal converter that converts the analog detection signal detected by the transmitted light detector into a digital signal;
a concentration calculation unit configured to calculate concentration using an amplitude spectrum obtained by frequency analysis of the digital signal;
a data acquisition unit configured to acquire a data group in a predetermined time range from digital waveform data digitally converted by the signal converter;
The detection data group acquired from the digital waveform data to be detected is input to the autoencoder that has learned the normal digital waveform data, and the restoration error of the restored detection data group is equal to the restoration error of the normal digital waveform data. a determination unit configured to determine whether the maximum value is exceeded;
A concentration measuring device comprising:
JP2022124415A 2022-08-03 2022-08-03 Concentration measuring device, abnormality detection method, and method for training learning model used in abnormality detection method Pending JP2024021532A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022124415A JP2024021532A (en) 2022-08-03 2022-08-03 Concentration measuring device, abnormality detection method, and method for training learning model used in abnormality detection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022124415A JP2024021532A (en) 2022-08-03 2022-08-03 Concentration measuring device, abnormality detection method, and method for training learning model used in abnormality detection method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024021532A true JP2024021532A (en) 2024-02-16

Family

ID=89855685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022124415A Pending JP2024021532A (en) 2022-08-03 2022-08-03 Concentration measuring device, abnormality detection method, and method for training learning model used in abnormality detection method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2024021532A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102052289B1 (en) Method and apparatus for detecting equivalent load of wind turbine
CA2276750C (en) Calibration system for spectrographic analyzing instruments
US4084906A (en) Multigas digital correlation spectrometer
US9285308B2 (en) Interference-compensating NDIR gas sensor for measuring acetylene
CN115839927B (en) Gas concentration interference compensation correction method based on nonlinear equation group solution
JP7298627B2 (en) Receiver, early anomaly detection system, method, and program
KR20200027088A (en) Multi-modal sensor fault detection device and method using artificial neural network
US9007592B2 (en) Gas analyzer
CN109541100B (en) Multichannel wavelength signal drift processing method and device and multichannel detector
KR20230112634A (en) Gas analysis device and gas analysis method
JP2024021532A (en) Concentration measuring device, abnormality detection method, and method for training learning model used in abnormality detection method
JPH04104041A (en) Method and apparatus for measuring quality of vegetable and fruit
JP3893068B2 (en) Solution concentration meter and concentration measuring method
JP3004750B2 (en) Quantitative analysis method using Fourier transform infrared spectrometer
JP2024021533A (en) Concentration measuring device and method for adjusting the same
JP4607923B2 (en) Fiber Bragg grating element reflected light wavelength measurement processing apparatus and processing method
CN115667884A (en) Analysis device, program for analysis device, and analysis method
CN113607674A (en) Multi-gas detection method and system based on MEMS gas sensor array
JP4080763B2 (en) Fiber Bragg Grating Element Reflected Light Wavelength Measurement Processing Equipment
JP4622216B2 (en) Optical spectrum analyzer
CN114295581B (en) Method and device for detecting gas concentration insensitive to DFB laser wavelength characteristics
CN110927095B (en) Gas concentration detection method and system based on spectral energy density
JP2005037248A (en) Method for determining operational anomaly of spectroscopic analyzer instrument, and apparatus thereof
CN118425098B (en) Distributed laser methane detection method and system
JP2020153888A (en) Method for calibrating gas concentration measuring device