JP3210942B2 - ガス濃度検出方法 - Google Patents
ガス濃度検出方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線分析計等で
実施されるガス濃度検出方法に関する。
実施されるガス濃度検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタル方式の赤外線分析計の構成例
を図９に示す。測定器１の比較用の検出器から出力され
るリファレンス信号Ｒと測定用の検出器から出力される
サンプル信号Ｓは、それぞれＡＤ変換器２，２でディジ
タル信号に変換されてからマイクロコンピュータ３に入
力される。マイクロコンピュータ３では、これらのリフ
ァレンス信号Ｒとサンプル信号Ｓに基づいて数１の演算
を行うことにより濃度検出値Ａを算出する。
を図９に示す。測定器１の比較用の検出器から出力され
るリファレンス信号Ｒと測定用の検出器から出力される
サンプル信号Ｓは、それぞれＡＤ変換器２，２でディジ
タル信号に変換されてからマイクロコンピュータ３に入
力される。マイクロコンピュータ３では、これらのリフ
ァレンス信号Ｒとサンプル信号Ｓに基づいて数１の演算
を行うことにより濃度検出値Ａを算出する。
【数１】 また、この濃度検出値Ａは、数２の演算を行うことによ
りフルスケール１００％換算値ｆs ％（以下単に「換算
値ｆs ％」という）に変換される。
りフルスケール１００％換算値ｆs ％（以下単に「換算
値ｆs ％」という）に変換される。
【数２】 ここで、濃度検出値Ａ0 は、測定器１の検出部にゼロガ
スをセットしたときの濃度検出値Ａであり、濃度検出値
Ａmax は、測定器１の検出部にその測定レンジでの最大
のガス濃度の試料ガスをセットしたときの濃度検出値Ａ
を示す値である。そして、これらは予め校正処理によっ
て各測定器１ごとに求めておく。このように検出器の出
力をそのまま演算した濃度検出値Ａを、数２によって測
定レンジ内の割り合いを表す換算値ｆs ％に変換する
と、測定器１ごとに異なる検出器の特性のバラツキ等に
影響されることのない濃度検出データを得ることができ
る。なお、測定器１からは試料ガスの圧力ｐｒと温度の
信号も出力され、それぞれＡＤ変換器２，２を介してマ
イクロコンピュータ３に入力されるようになっている。
スをセットしたときの濃度検出値Ａであり、濃度検出値
Ａmax は、測定器１の検出部にその測定レンジでの最大
のガス濃度の試料ガスをセットしたときの濃度検出値Ａ
を示す値である。そして、これらは予め校正処理によっ
て各測定器１ごとに求めておく。このように検出器の出
力をそのまま演算した濃度検出値Ａを、数２によって測
定レンジ内の割り合いを表す換算値ｆs ％に変換する
と、測定器１ごとに異なる検出器の特性のバラツキ等に
影響されることのない濃度検出データを得ることができ
る。なお、測定器１からは試料ガスの圧力ｐｒと温度の
信号も出力され、それぞれＡＤ変換器２，２を介してマ
イクロコンピュータ３に入力されるようになっている。
【０００３】マイクロコンピュータ３では、検量線を用
いて上記換算値ｆs ％をこれに対応する実際のガス濃度
ｃｏｎｃに変換してから、ＤＡ変換器４によってアナロ
グ信号の濃度信号に変換し測定結果として出力するよう
になっている。また、圧力ｐｒの信号もＤＡ変換器４に
よってアナログ信号に変換してから圧力信号として出力
する。換算値ｆs ％や濃度検出値Ａとガス濃度ｃｏｎｃ
や試料ガスの圧力ｐｒとの対応関係は、直線的であるこ
とが理想であるが、実際には密閉された検出部内での分
子運動の制約等から、ガス濃度ｃｏｎｃや圧力ｐｒが高
くなるほど換算値ｆs ％や濃度検出値Ａの変化が乏しく
なる弓なり状の曲線的な特性を有するので、予め求めて
おいた検量線を用いてこの換算値ｆs ％を実際のガス濃
度ｃｏｎｃに変換する必要が生じる。従って、この検量
線は、ガス濃度ｃｏｎｃと換算値ｆs ％との対応関係を
示す関数としてマイクロコンピュータ３に設定されたも
のである。
いて上記換算値ｆs ％をこれに対応する実際のガス濃度
ｃｏｎｃに変換してから、ＤＡ変換器４によってアナロ
グ信号の濃度信号に変換し測定結果として出力するよう
になっている。また、圧力ｐｒの信号もＤＡ変換器４に
よってアナログ信号に変換してから圧力信号として出力
する。換算値ｆs ％や濃度検出値Ａとガス濃度ｃｏｎｃ
や試料ガスの圧力ｐｒとの対応関係は、直線的であるこ
とが理想であるが、実際には密閉された検出部内での分
子運動の制約等から、ガス濃度ｃｏｎｃや圧力ｐｒが高
くなるほど換算値ｆs ％や濃度検出値Ａの変化が乏しく
なる弓なり状の曲線的な特性を有するので、予め求めて
おいた検量線を用いてこの換算値ｆs ％を実際のガス濃
度ｃｏｎｃに変換する必要が生じる。従って、この検量
線は、ガス濃度ｃｏｎｃと換算値ｆs ％との対応関係を
示す関数としてマイクロコンピュータ３に設定されたも
のである。
【０００４】ところで、ガス濃度ｃｏｎｃと濃度検出値
Ａとの対応関係は、図１０に示すように、ガス濃度ｃｏ
ｎｃが高くなるほど曲線の傾きが小さくなる弓なり状の
特性曲線を示すと共に、試料ガスの圧力ｐｒの大きさに
よってもこの特性曲線が大きく相違する。例えば、図１
０では、圧力ｐｒ1 〜圧力ｐｒ5 の順に高圧となる５段
階の圧力ｐｒにおける各特性曲線を例示しているが、こ
れらは相似形ではなく曲線の曲がり具合もそれぞれ異な
る。そして、ガス濃度ｃｏｎｃと換算値ｆs ％との対応
関係を示す検量線についても、図１１に示すように、圧
力ｐｒに応じて高圧の圧力ｐｒ5 に近づくほど曲率が大
きい特性曲線となる。このため、従来は、試料ガスの検
量線を適宜間隔の圧力ｐｒごとに別個に作成する必要が
あった。また、これらの各検量線は、既知の複数のガス
濃度ｃｏｎｃにおける換算値ｆs％の値を予め実際に測
定し、これらの測定結果の複数の点を結ぶ高次多項式の
関数を求めることにより作成していた。
Ａとの対応関係は、図１０に示すように、ガス濃度ｃｏ
ｎｃが高くなるほど曲線の傾きが小さくなる弓なり状の
特性曲線を示すと共に、試料ガスの圧力ｐｒの大きさに
よってもこの特性曲線が大きく相違する。例えば、図１
０では、圧力ｐｒ1 〜圧力ｐｒ5 の順に高圧となる５段
階の圧力ｐｒにおける各特性曲線を例示しているが、こ
れらは相似形ではなく曲線の曲がり具合もそれぞれ異な
る。そして、ガス濃度ｃｏｎｃと換算値ｆs ％との対応
関係を示す検量線についても、図１１に示すように、圧
力ｐｒに応じて高圧の圧力ｐｒ5 に近づくほど曲率が大
きい特性曲線となる。このため、従来は、試料ガスの検
量線を適宜間隔の圧力ｐｒごとに別個に作成する必要が
あった。また、これらの各検量線は、既知の複数のガス
濃度ｃｏｎｃにおける換算値ｆs％の値を予め実際に測
定し、これらの測定結果の複数の点を結ぶ高次多項式の
関数を求めることにより作成していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来は、上
記のように検量線を試料ガスの圧力ｐｒごとに作成する
ので、予め検量線が用意された圧力ｐｒでしか測定を行
うことができないという問題が生じていた。
記のように検量線を試料ガスの圧力ｐｒごとに作成する
ので、予め検量線が用意された圧力ｐｒでしか測定を行
うことができないという問題が生じていた。
【０００６】また、通常の高次多項式の関数は、図１２
に示すように、曲線の傾きの変化の傾向が変わる変曲点
を多く含む凹凸の多い曲線となるだけでなく、補間部分
に思わぬ起伏が生じるおそれがある。従って、このよう
な高次多項式の関数を用いた検量線では、変曲点等の部
分を使用しないように種々の制約が加わるので、測定が
面倒になるという問題もあった。
に示すように、曲線の傾きの変化の傾向が変わる変曲点
を多く含む凹凸の多い曲線となるだけでなく、補間部分
に思わぬ起伏が生じるおそれがある。従って、このよう
な高次多項式の関数を用いた検量線では、変曲点等の部
分を使用しないように種々の制約が加わるので、測定が
面倒になるという問題もあった。
【０００７】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、直角双曲線等を用いて測定時の圧力に応じた
検量線を作成することにより、任意の圧力での測定を可
能にすると共に、変曲点のない検量線によって容易に測
定を行うことができるガス濃度検出方法を提供すること
を目的としている。
のであり、直角双曲線等を用いて測定時の圧力に応じた
検量線を作成することにより、任意の圧力での測定を可
能にすると共に、変曲点のない検量線によって容易に測
定を行うことができるガス濃度検出方法を提供すること
を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、上記課
題を解決するために、測定時の試料ガスの圧力に応じ
た検量線に基づいて、この試料ガスの濃度検出データに
対応する実際のガス濃度を求めるガス濃度検出方法にお
いて、試料ガスの複数段階のガス濃度ごとに設定された
既定の関数であって、各ガス濃度における試料ガスの圧
力と濃度検出データとの関係を示す関数に基づき、測定
時の試料ガスの圧力における各段階のガス濃度での濃度
検出データをそれぞれ算出する濃度検出データ算出工程
と、測定範囲内で連続し変曲点を生じない曲線を描く係
数が未定の所定の関数について、複数段階のガス濃度に
おけるその関数の各値が濃度検出データ算出工程で算出
した各濃度検出データにそれぞれ近似する係数を定める
ことにより、この関数を検量線として作成する検量線作
成工程とを備えたことを特徴とする。
題を解決するために、測定時の試料ガスの圧力に応じ
た検量線に基づいて、この試料ガスの濃度検出データに
対応する実際のガス濃度を求めるガス濃度検出方法にお
いて、試料ガスの複数段階のガス濃度ごとに設定された
既定の関数であって、各ガス濃度における試料ガスの圧
力と濃度検出データとの関係を示す関数に基づき、測定
時の試料ガスの圧力における各段階のガス濃度での濃度
検出データをそれぞれ算出する濃度検出データ算出工程
と、測定範囲内で連続し変曲点を生じない曲線を描く係
数が未定の所定の関数について、複数段階のガス濃度に
おけるその関数の各値が濃度検出データ算出工程で算出
した各濃度検出データにそれぞれ近似する係数を定める
ことにより、この関数を検量線として作成する検量線作
成工程とを備えたことを特徴とする。
【０００９】の手段によれば、予め定められた各所定
圧力ごとに検量線が用意されているのではなく、測定時
の圧力に応じた検量線をその都度作成するので、試料ガ
スを任意の圧力で測定することができる。しかも、この
検量線は、濃度検出データ算出工程で算出した各濃度検
出データを全て結ぶ曲線ではなく、適宜の関数の係数を
調整してこれら各濃度検出データの近傍を通過するよう
に近似させた曲線を用いるので、高次多項式のような複
雑な関数を用いる必要がなくなる。従って、この検量線
の関数として単純なものを用いることにより、容易に測
定範囲内に変曲点が生じないようにすると共に、演算処
理を簡単にすることができる。
圧力ごとに検量線が用意されているのではなく、測定時
の圧力に応じた検量線をその都度作成するので、試料ガ
スを任意の圧力で測定することができる。しかも、この
検量線は、濃度検出データ算出工程で算出した各濃度検
出データを全て結ぶ曲線ではなく、適宜の関数の係数を
調整してこれら各濃度検出データの近傍を通過するよう
に近似させた曲線を用いるので、高次多項式のような複
雑な関数を用いる必要がなくなる。従って、この検量線
の関数として単純なものを用いることにより、容易に測
定範囲内に変曲点が生じないようにすると共に、演算処
理を簡単にすることができる。
【００１０】また、前記の検量線作成工程が作成す
る検量線の関数が直角双曲線を描く関数であることを特
徴とする。
る検量線の関数が直角双曲線を描く関数であることを特
徴とする。
【００１１】の手段によれば、検量線として変曲点が
なく計算も容易な直角双曲線を用いるので、簡単に精度
の良い測定を行うことができるようになる。しかも、こ
のガス濃度検出方法における検量線は、ガス濃度が高く
なるに従って単調増加すると共に、このガス濃度が高く
なるほど増加率が低くなって変化の割り合い（曲線の曲
率）も小さくなる特性を必要とするが、直角双曲線はこ
れらの条件を備えた曲線部分を有するので、本来の検量
線を良好に近似させることができる。特に、ボイルシャ
ルルの法則によれば、閉じられた体積Ｖ内の圧力Ｐの変
化は「ＰＶ＝一定」の直角双曲線で表されるので、高次
多項式に比べればより実際の物理現象に近い特性を提供
する可能性が高くなる。
なく計算も容易な直角双曲線を用いるので、簡単に精度
の良い測定を行うことができるようになる。しかも、こ
のガス濃度検出方法における検量線は、ガス濃度が高く
なるに従って単調増加すると共に、このガス濃度が高く
なるほど増加率が低くなって変化の割り合い（曲線の曲
率）も小さくなる特性を必要とするが、直角双曲線はこ
れらの条件を備えた曲線部分を有するので、本来の検量
線を良好に近似させることができる。特に、ボイルシャ
ルルの法則によれば、閉じられた体積Ｖ内の圧力Ｐの変
化は「ＰＶ＝一定」の直角双曲線で表されるので、高次
多項式に比べればより実際の物理現象に近い特性を提供
する可能性が高くなる。
【００１２】さらに、前記の検量線作成工程が作成
する検量線の関数が指数関数（対数関数）であることを
特徴とする。
する検量線の関数が指数関数（対数関数）であることを
特徴とする。
【００１３】の手段によれば、検量線として変曲点が
なく計算も比較的容易な指数関数（対数関数）を用いる
ので、簡単に精度の良い測定を行うことができるように
なる。しかも、この指数関数（対数関数）も、直角双曲
線と同様に、ガス濃度検出方法における検量線の条件に
適合する曲線部分を有するので、本来の検量線を良好に
近似させることができる。特に、光の吸収に伴うＬａｍ
ｂｅｒｔの法則は指数（対数）関数で表されるので、高
次多項式に比べればより実際の物理現象に近い特性を提
供する可能性が高くなる。なお、この指数関数（対数関
数）の近似計算は、実際には適宜公知の近似計算手法を
用いる。
なく計算も比較的容易な指数関数（対数関数）を用いる
ので、簡単に精度の良い測定を行うことができるように
なる。しかも、この指数関数（対数関数）も、直角双曲
線と同様に、ガス濃度検出方法における検量線の条件に
適合する曲線部分を有するので、本来の検量線を良好に
近似させることができる。特に、光の吸収に伴うＬａｍ
ｂｅｒｔの法則は指数（対数）関数で表されるので、高
次多項式に比べればより実際の物理現象に近い特性を提
供する可能性が高くなる。なお、この指数関数（対数関
数）の近似計算は、実際には適宜公知の近似計算手法を
用いる。
【００１４】さらに、前記〜の検量線作成工程が
最小２乗法により関数の近似を行うものであることを特
徴とする。
最小２乗法により関数の近似を行うものであることを特
徴とする。
【００１５】の手段によれば、最小２乗法によって濃
度検出データ算出工程で算出した各濃度検出データと検
量線上の値との差の２乗が最小となるように検量線の関
数を近似するので、最も実用的で有効な近似を行うこと
ができる。
度検出データ算出工程で算出した各濃度検出データと検
量線上の値との差の２乗が最小となるように検量線の関
数を近似するので、最も実用的で有効な近似を行うこと
ができる。
【００１６】さらに、ガス濃度が既知の試料ガスにつ
いて測定を行うことによりガス濃度のゼロ時と測定レン
ジの最大時における濃度検出データを求める校正工程を
予め実行すると共に、前記〜の濃度検出データ算出
工程と検量線作成工程で用いる濃度検出データを、この
ゼロ時と最大時の間の割り合いで表した換算値とし、試
料ガスの圧力と濃度検出比との関係を示す所定の関数に
基づき、校正工程での圧力における濃度検出比と実際の
測定時の圧力における濃度検出比との比により、前記検
量線に基づいて求めた実際のガス濃度を補正する補正工
程を有することを特徴とする。
いて測定を行うことによりガス濃度のゼロ時と測定レン
ジの最大時における濃度検出データを求める校正工程を
予め実行すると共に、前記〜の濃度検出データ算出
工程と検量線作成工程で用いる濃度検出データを、この
ゼロ時と最大時の間の割り合いで表した換算値とし、試
料ガスの圧力と濃度検出比との関係を示す所定の関数に
基づき、校正工程での圧力における濃度検出比と実際の
測定時の圧力における濃度検出比との比により、前記検
量線に基づいて求めた実際のガス濃度を補正する補正工
程を有することを特徴とする。
【００１７】実際の測定機器では、検出器の特性のバラ
ツキ等により相対的な測定しかできない。そこで、の
手段に示すように、予め校正工程によってガス濃度のゼ
ロ時と最大時における濃度検出データを測定しておき、
濃度検出データ算出工程と検量線作成工程における濃度
検出データをこのゼロ時と最大時との間の濃度検出デー
タに対する割り合いである換算値で表すようにすれば、
機器ごとに検量線の作成のためのデータを変更又は調整
する必要がなくなり、全ての機器で共通に設定すること
ができるようになる。ただし、このような校正を行う場
合には、校正時と測定時の圧力の相違を補正するための
補正工程を実行する必要が生じる。
ツキ等により相対的な測定しかできない。そこで、の
手段に示すように、予め校正工程によってガス濃度のゼ
ロ時と最大時における濃度検出データを測定しておき、
濃度検出データ算出工程と検量線作成工程における濃度
検出データをこのゼロ時と最大時との間の濃度検出デー
タに対する割り合いである換算値で表すようにすれば、
機器ごとに検量線の作成のためのデータを変更又は調整
する必要がなくなり、全ての機器で共通に設定すること
ができるようになる。ただし、このような校正を行う場
合には、校正時と測定時の圧力の相違を補正するための
補正工程を実行する必要が生じる。
【００１８】なお、濃度検出データ算出工程で用いる既
定の関数や、補正工程での試料ガスの圧力に対する濃度
検出データの変化率を表す関数についても、直角双曲線
を描く関数を用いることができる。
定の関数や、補正工程での試料ガスの圧力に対する濃度
検出データの変化率を表す関数についても、直角双曲線
を描く関数を用いることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【００２０】図１乃至図８は本発明の一実施形態を示す
ものであって、図１は測定処理の工程を示すブロック
図、図２はＰ５の検量線作成工程の詳細を示すブロック
図、図３はＰ１１での換算値算出工程の動作を説明する
ための圧力ｐｒと換算値ｆs ％との関係を示すグラフ、
図４はＰ１２の最小２乗法による検量線の作成工程の動
作を説明するためのガス濃度ｃｏｎｃと換算値ｆs ％と
の関係を示すグラフ、図５はガス濃度ｃｏｎｃと換算値
ｆs ％との関係を近似する直角双曲線の性質を説明する
ためのグラフ、図６はＰ６において濃度検出比ｆs ＿ｒ
ａｔｉｏを算出するための圧力ｐｒと濃度検出比ｆs ＿
ｒａｔｉｏとの関係を示すグラフ、図７はゼロ校正処理
の工程を示すブロック図、図８はスパン校正処理の工程
を示すブロック図である。
ものであって、図１は測定処理の工程を示すブロック
図、図２はＰ５の検量線作成工程の詳細を示すブロック
図、図３はＰ１１での換算値算出工程の動作を説明する
ための圧力ｐｒと換算値ｆs ％との関係を示すグラフ、
図４はＰ１２の最小２乗法による検量線の作成工程の動
作を説明するためのガス濃度ｃｏｎｃと換算値ｆs ％と
の関係を示すグラフ、図５はガス濃度ｃｏｎｃと換算値
ｆs ％との関係を近似する直角双曲線の性質を説明する
ためのグラフ、図６はＰ６において濃度検出比ｆs ＿ｒ
ａｔｉｏを算出するための圧力ｐｒと濃度検出比ｆs ＿
ｒａｔｉｏとの関係を示すグラフ、図７はゼロ校正処理
の工程を示すブロック図、図８はスパン校正処理の工程
を示すブロック図である。
【００２１】本実施形態のガス濃度検出方法は、図９に
示したものと同じハードウエア構成の赤外線検出器に用
いる場合について説明する。このガス濃度検出方法にお
ける測定処理の工程を図１に基づいて説明する。測定器
１の試料用の検出部に試料ガスがセットされると、マイ
クロコンピュータ３は、まず最初の工程（以下「Ｐ」と
いう）１において、ＡＤ変換器２，２を介しリファレン
ス信号Ｒx とサンプル信号Ｓx からなる濃度信号を読み
込む。次に、これらリファレンス信号Ｒx とサンプル信
号Ｓx に基づいて数３の演算を行うことにより濃度検出
値Ａx を算出すると共に（Ｐ２）、
示したものと同じハードウエア構成の赤外線検出器に用
いる場合について説明する。このガス濃度検出方法にお
ける測定処理の工程を図１に基づいて説明する。測定器
１の試料用の検出部に試料ガスがセットされると、マイ
クロコンピュータ３は、まず最初の工程（以下「Ｐ」と
いう）１において、ＡＤ変換器２，２を介しリファレン
ス信号Ｒx とサンプル信号Ｓx からなる濃度信号を読み
込む。次に、これらリファレンス信号Ｒx とサンプル信
号Ｓx に基づいて数３の演算を行うことにより濃度検出
値Ａx を算出すると共に（Ｐ２）、
【数３】 この濃度検出値Ａx に基づいて数４の演算を行うことに
よりフルスケール１００％換算を行い換算値ｆs ％x を
算出する（Ｐ３）。
よりフルスケール１００％換算を行い換算値ｆs ％x を
算出する（Ｐ３）。
【数４】 なお、この数４で用いる濃度検出値Ａ0 と濃度検出値Ａ
max は、後に説明する校正処理によってマイクロコンピ
ュータ３内に予め記憶しておいたデータである。また、
Ｐ１での濃度信号の読み込みとほぼ同時に、ＡＤ変換器
２を介し試料ガスの圧力ｐｒx のデータが読み込まれる
（Ｐ４）。そして、この圧力ｐｒx のデータに基づいて
検量線が作成されると共に（Ｐ５）、測定時の濃度検出
比ｆs ＿ｒａｔｉｏmeasが算出される（Ｐ６）。
max は、後に説明する校正処理によってマイクロコンピ
ュータ３内に予め記憶しておいたデータである。また、
Ｐ１での濃度信号の読み込みとほぼ同時に、ＡＤ変換器
２を介し試料ガスの圧力ｐｒx のデータが読み込まれる
（Ｐ４）。そして、この圧力ｐｒx のデータに基づいて
検量線が作成されると共に（Ｐ５）、測定時の濃度検出
比ｆs ＿ｒａｔｉｏmeasが算出される（Ｐ６）。
【００２２】上記Ｐ５の検量線の作成工程は、数５に示
す直角双曲線の関数の係数ａ1 ，ｂ1 ，ｃ1 を決定する
ことにより検量線を作成するものである。
す直角双曲線の関数の係数ａ1 ，ｂ1 ，ｃ1 を決定する
ことにより検量線を作成するものである。
【数５】 即ち、図２に示すように、まず圧力ｐｒx に基づいて換
算値ｆs ％1 〜ｆs ％nを算出する（Ｐ５１）。これら
の換算値ｆs ％1 〜ｆs ％n は、数６に示す直角双曲線
の関数を用いて算出される。
算値ｆs ％1 〜ｆs ％nを算出する（Ｐ５１）。これら
の換算値ｆs ％1 〜ｆs ％n は、数６に示す直角双曲線
の関数を用いて算出される。
【数６】 また、この数６の関数の係数ａ2 ，ｂ2 ，ｃ2 は、測定
対象となる試料ガスの種類と各試料ガスの測定レンジご
とに、３〜６段階の各ガス濃度ｃｏｎｃについてそれぞ
れ予め定められてマイクロコンピュータ３内に記憶され
ている。例えば、一酸化炭素計（以下、ＣＯ計とする）
の２０％レンジでは、表１に示すように、６段階の各ガ
ス濃度ｃｏｎｃごとにそれぞれ係数ａ2 ，ｂ2 ，ｃ2 が
定められている。
対象となる試料ガスの種類と各試料ガスの測定レンジご
とに、３〜６段階の各ガス濃度ｃｏｎｃについてそれぞ
れ予め定められてマイクロコンピュータ３内に記憶され
ている。例えば、一酸化炭素計（以下、ＣＯ計とする）
の２０％レンジでは、表１に示すように、６段階の各ガ
ス濃度ｃｏｎｃごとにそれぞれ係数ａ2 ，ｂ2 ，ｃ2 が
定められている。
【表１】 また、ＣＯ計の１０％レンジでは、表２に示すように、
３段階の各ガス濃度ｃｏｎｃごとにそれぞれ係数ａ2 ，
ｂ2 ，ｃ2 が定められ、
３段階の各ガス濃度ｃｏｎｃごとにそれぞれ係数ａ2 ，
ｂ2 ，ｃ2 が定められ、
【表２】 二酸化炭素計（以下、ＣＯ2 計とする）の２０％レンジ
と１０％レンジにおいても、表３と表４に示すように、
６段階と３段階の各ガス濃度ｃｏｎｃごとにそれぞれ係
数ａ2 ，ｂ2 ，ｃ2 が定められている。
と１０％レンジにおいても、表３と表４に示すように、
６段階と３段階の各ガス濃度ｃｏｎｃごとにそれぞれ係
数ａ2 ，ｂ2 ，ｃ2 が定められている。
【表３】
【表４】 図１１に示したように、ガス濃度ｃｏｎｃと換算値ｆs
％との対応関係を示す検量線は、試料ガスの圧力ｐｒの
大きさによって曲率が異なる特性曲線となるので、ある
特定のガス濃度ｃｏｎｃi における換算値ｆs ％は、圧
力ｐｒの大きさに応じて変化する。そして、この数６の
直角双曲線の関数は、圧力ｐｒに応じた換算値ｆs ％の
変化を近似して予め設定しておいたものである。
％との対応関係を示す検量線は、試料ガスの圧力ｐｒの
大きさによって曲率が異なる特性曲線となるので、ある
特定のガス濃度ｃｏｎｃi における換算値ｆs ％は、圧
力ｐｒの大きさに応じて変化する。そして、この数６の
直角双曲線の関数は、圧力ｐｒに応じた換算値ｆs ％の
変化を近似して予め設定しておいたものである。
【００２３】ＣＯ計の２０％レンジの測定の場合を例示
して上記Ｐ５１による換算値算出工程の具体的処理内容
を説明する。ＣＯ計の２０％レンジでは、数６の係数ａ
2 ，ｂ2 ，ｃ2 を表１に示した６種類の値にそれぞれ定
めることにより、数７に示す６種類の直角双曲線の関数
を得る。
して上記Ｐ５１による換算値算出工程の具体的処理内容
を説明する。ＣＯ計の２０％レンジでは、数６の係数ａ
2 ，ｂ2 ，ｃ2 を表１に示した６種類の値にそれぞれ定
めることにより、数７に示す６種類の直角双曲線の関数
を得る。
【数７】 そして、これら６種類の関数の圧力ｐｒに測定時の圧力
ｐｒx を代入することにより６種類の換算値ｆｓ％1 〜
ｆs ％6を算出する。つまり、図３に示すように、圧力
ｐｒx のときの各関数の値を換算値ｆs ％1 〜ｆs ％6
として求める。
ｐｒx を代入することにより６種類の換算値ｆｓ％1 〜
ｆs ％6を算出する。つまり、図３に示すように、圧力
ｐｒx のときの各関数の値を換算値ｆs ％1 〜ｆs ％6
として求める。
【００２４】上記のようにしてＰ５１により換算値ｆs
％1 〜ｆs ％n が算出されると、数５の直角双曲線の関
数がこれらの換算値ｆs ％1 〜ｆs ％n とガス濃度がゼ
ロの場合及び測定レンジの最大値の場合の換算値ｆs ％
とに近似するように、最小２乗法を用いて係数ａ1 ，ｂ
1 ，ｃ1 を定める（Ｐ５２）。例えば、上記ＣＯ計の２
０％レンジの場合には、図４に示すように、数５の関数
が描く直角双曲線が点（3.37，ｆs ％1 ）〜点（15.59
4，ｆs ％6 ）の６点と固定点（0 ，0 ）及び固定点（2
0，100 ）とに最も近似するように係数ａ1 ，ｂ1 ，ｃ
1 を定める。そして、このようにして係数ａ1 ，ｂ1 ，
ｃ1 を定めた数５の関数が検量線となる。
％1 〜ｆs ％n が算出されると、数５の直角双曲線の関
数がこれらの換算値ｆs ％1 〜ｆs ％n とガス濃度がゼ
ロの場合及び測定レンジの最大値の場合の換算値ｆs ％
とに近似するように、最小２乗法を用いて係数ａ1 ，ｂ
1 ，ｃ1 を定める（Ｐ５２）。例えば、上記ＣＯ計の２
０％レンジの場合には、図４に示すように、数５の関数
が描く直角双曲線が点（3.37，ｆs ％1 ）〜点（15.59
4，ｆs ％6 ）の６点と固定点（0 ，0 ）及び固定点（2
0，100 ）とに最も近似するように係数ａ1 ，ｂ1 ，ｃ
1 を定める。そして、このようにして係数ａ1 ，ｂ1 ，
ｃ1 を定めた数５の関数が検量線となる。
【００２５】最小２乗法による近似は、例えば数８に示
す直角双曲線に近似させる場合、
す直角双曲線に近似させる場合、
【数８】 データ点列を（ｘ1 ，ｙ1 ）とすると共に、直角双曲線
上の１点を（ｘ0 ，ｙ0）として、数９とすると、
上の１点を（ｘ0 ，ｙ0）として、数９とすると、
【数９】 数１０となるので、
【数１０】 数１１とすれば、
【数１１】 数１２に示す直線近似に帰結する。
【数１２】 そして、この直線の傾きから係数ｂが求まり、定数項か
ら係数ａが求まる。また、係数ｃは、数１３の計算によ
って求めることができる。
ら係数ａが求まる。また、係数ｃは、数１３の計算によ
って求めることができる。
【数１３】
【００２６】例えば、Ａ５０を数１４に示すＹ軸上の各
値のリストとし、
値のリストとし、
【数１４】 ｐｒを数１５に示すＸ軸上の各値のリストとして、
【数１５】 数１６において、
【数１６】 数１７の行列演算を解くことによりＡ，Ｂを求める。
【数１７】 そして、数１８によって係数ａ，ｂ，ｃを算出すれば、
数８の直角双曲線を近似させることができる。
数８の直角双曲線を近似させることができる。
【数１８】 ここで例示した計算の各値は、数１９に示すものとな
り、
り、
【数１９】 この結果、係数ａ，ｂ，ｃは数２０に示す値となるの
で、
で、
【数２０】 近似された直角双曲線は、数２１に示すものとなる。
【数２１】
【００２７】上記数５に示す関数は、図５に示すよう
に、ガス濃度ｃｏｎｃ＝ａ1 と換算値ｆs ％＝ｂ1 とか
らなる直交する２直線を漸近線とする直角双曲線を描く
ものである。そして、係数ａ1 ，ｃ1 を負の値とし係数
ｂ1 を正の値とすると、ガス濃度ｃｏｎｃと換算値ｆs
％の正の領域において、ガス濃度ｃｏｎｃに従い単調増
加すると共に、このガス濃度ｃｏｎｃが高くなるほど増
加率が低くなって変化の割り合い（曲線の曲率）も小さ
くなる特性を示すものとなる。従って、この直角双曲線
は、検量線としての条件に適合して、本来の物理現象に
沿った特性を示し得るものとなる。なお、Ｐ５２では、
数５に示す直角双曲線の関数を得ると共に、これと互い
に逆関数となる数２２の関数も同時に得ることができ
る。
に、ガス濃度ｃｏｎｃ＝ａ1 と換算値ｆs ％＝ｂ1 とか
らなる直交する２直線を漸近線とする直角双曲線を描く
ものである。そして、係数ａ1 ，ｃ1 を負の値とし係数
ｂ1 を正の値とすると、ガス濃度ｃｏｎｃと換算値ｆs
％の正の領域において、ガス濃度ｃｏｎｃに従い単調増
加すると共に、このガス濃度ｃｏｎｃが高くなるほど増
加率が低くなって変化の割り合い（曲線の曲率）も小さ
くなる特性を示すものとなる。従って、この直角双曲線
は、検量線としての条件に適合して、本来の物理現象に
沿った特性を示し得るものとなる。なお、Ｐ５２では、
数５に示す直角双曲線の関数を得ると共に、これと互い
に逆関数となる数２２の関数も同時に得ることができ
る。
【数２２】
【００２８】上記Ｐ５のＰ５２で作成された検量線に、
上記Ｐ３で算出された濃度検出値Ａx の換算値ｆs ％x
を代入することにより、数２３の計算を行ってガス濃度
ｃｏｎｃx を算出する（Ｐ７）。
上記Ｐ３で算出された濃度検出値Ａx の換算値ｆs ％x
を代入することにより、数２３の計算を行ってガス濃度
ｃｏｎｃx を算出する（Ｐ７）。
【数２３】 ここで、Ｐ３において濃度検出値Ａxを換算値ｆs ％x
に変換する際に、校正処理によって算出した濃度検出値
Ａ0 と濃度検出値Ａmax を利用するので、このガス濃度
ｃｏｎｃx は、校正時と測定時の圧力ｐｒの相違に基づ
く誤差が含まれる。そこで、この誤差を補正するため
に、上記のように、Ｐ６で圧力ｐｒx に基づき測定時の
濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏmeasが算出される。即ち、
このＰ６では、数２４に示す直角双曲線の関数を用いて
濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏを計算する。
に変換する際に、校正処理によって算出した濃度検出値
Ａ0 と濃度検出値Ａmax を利用するので、このガス濃度
ｃｏｎｃx は、校正時と測定時の圧力ｐｒの相違に基づ
く誤差が含まれる。そこで、この誤差を補正するため
に、上記のように、Ｐ６で圧力ｐｒx に基づき測定時の
濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏmeasが算出される。即ち、
このＰ６では、数２４に示す直角双曲線の関数を用いて
濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏを計算する。
【数２４】 また、この数２４の関数の係数ａ3 ，ｂ3 ，ｃ3 は、測
定対象となる試料ガスの種類と測定レンジごとに予め定
められてマイクロコンピュータ３内に記憶されている。
例えば、ＣＯ計とＣＯ2 計の２０％レンジと１０％レン
ジでの係数ａ3 ，ｂ3 ，ｃ3 の各値は表５に示すように
定められ、
定対象となる試料ガスの種類と測定レンジごとに予め定
められてマイクロコンピュータ３内に記憶されている。
例えば、ＣＯ計とＣＯ2 計の２０％レンジと１０％レン
ジでの係数ａ3 ，ｂ3 ，ｃ3 の各値は表５に示すように
定められ、
【表５】 試料ガスの種類と測定レンジに応じて、数２５に示す４
種類の関数のいずれか１つを用いることになる。
種類の関数のいずれか１つを用いることになる。
【数２５】 濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏは、大気圧に対する各圧力
ｐｒでの濃度検出値Ａの比であるため、これら数２５の
関数は、図６に示すように、大気圧の場合に濃度検出比
ｆs ＿ｒａｔｉｏがほぼ１となり、圧力ｐｒが上昇する
に従って濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏの値が単調増加す
るものとなる。
ｐｒでの濃度検出値Ａの比であるため、これら数２５の
関数は、図６に示すように、大気圧の場合に濃度検出比
ｆs ＿ｒａｔｉｏがほぼ１となり、圧力ｐｒが上昇する
に従って濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏの値が単調増加す
るものとなる。
【００２９】上記のようにして試料ガスの種類と測定レ
ンジごとに係数ａ3 ，ｂ3 ，ｃ3 が定まった数２４に、
測定時の圧力ｐｒx を代入すると、数２６に示すように
測定時の濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏmeasが算出され
る。
ンジごとに係数ａ3 ，ｂ3 ，ｃ3 が定まった数２４に、
測定時の圧力ｐｒx を代入すると、数２６に示すように
測定時の濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏmeasが算出され
る。
【数２６】 そして、このＰ６で算出した濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉ
ｏmeasは、後に説明する校正処理によってマイクロコン
ピュータ３内に記憶しておいた濃度検出比ｆs ＿ｒａｔ
ｉｏcal と共に、ガス濃度の補正工程に送られる（Ｐ
８）。また、このガス濃度の補正工程には、Ｐ７で算出
したガス濃度ｃｏｎｃx も送られる。
ｏmeasは、後に説明する校正処理によってマイクロコン
ピュータ３内に記憶しておいた濃度検出比ｆs ＿ｒａｔ
ｉｏcal と共に、ガス濃度の補正工程に送られる（Ｐ
８）。また、このガス濃度の補正工程には、Ｐ７で算出
したガス濃度ｃｏｎｃx も送られる。
【００３０】そして、数２７の演算を行うことにより、
ガス濃度ｃｏｎｃx を補正してガス濃度ｃｏｎｃxmに変
換する。
ガス濃度ｃｏｎｃx を補正してガス濃度ｃｏｎｃxmに変
換する。
【数２７】 ここで、濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏcal は、図６に示
すように、校正時の圧力ｐｒs における濃度検出比ｆs
＿ｒａｔｉｏである。従って、数２７でこれら濃度検出
比ｆs ＿ｒａｔｉｏmeasと濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏ
cal との比によってガス濃度ｃｏｎｃx を割ると、校正
時と測定時の圧力ｐｒの相違によるガス濃度ｃｏｎｃx
の誤差を補正し、より正確なガス濃度ｃｏｎｃxmを得る
ことができる。
すように、校正時の圧力ｐｒs における濃度検出比ｆs
＿ｒａｔｉｏである。従って、数２７でこれら濃度検出
比ｆs ＿ｒａｔｉｏmeasと濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏ
cal との比によってガス濃度ｃｏｎｃx を割ると、校正
時と測定時の圧力ｐｒの相違によるガス濃度ｃｏｎｃx
の誤差を補正し、より正確なガス濃度ｃｏｎｃxmを得る
ことができる。
【００３１】上記測定処理の動作は、リファレンス信号
Ｒx やサンプル信号Ｓx と圧力ｐｒx 等のデータがＡＤ
変換器２でサンプリングされる度にリアルタイムに実行
される。そして、これにより試料ガスの温度やこの温度
に伴う圧力ｐｒx の変化の影響を除去したガス濃度ｃｏ
ｎｃxmを連続的に測定することができる。
Ｒx やサンプル信号Ｓx と圧力ｐｒx 等のデータがＡＤ
変換器２でサンプリングされる度にリアルタイムに実行
される。そして、これにより試料ガスの温度やこの温度
に伴う圧力ｐｒx の変化の影響を除去したガス濃度ｃｏ
ｎｃxmを連続的に測定することができる。
【００３２】次に、本実施形態のガス濃度検出方法にお
ける校正時の工程を説明する。校正処理は、測定処理に
先立って実行されるものである。この校正処理のうちの
ゼロ校正処理は、図７に示すように、測定器１の検出部
にゼロガスをセットして、リファレンス信号Ｒ0 とサン
プル信号Ｓ0 からなる濃度信号を読み込む（Ｐ１１）。
次に、これらリファレンス信号Ｒ0 とサンプル信号Ｓ0
に基づいて数２８の演算を行うことにより濃度検出値Ａ
0 を算出する（Ｐ１２）。
ける校正時の工程を説明する。校正処理は、測定処理に
先立って実行されるものである。この校正処理のうちの
ゼロ校正処理は、図７に示すように、測定器１の検出部
にゼロガスをセットして、リファレンス信号Ｒ0 とサン
プル信号Ｓ0 からなる濃度信号を読み込む（Ｐ１１）。
次に、これらリファレンス信号Ｒ0 とサンプル信号Ｓ0
に基づいて数２８の演算を行うことにより濃度検出値Ａ
0 を算出する（Ｐ１２）。
【数２８】
【００３３】この校正処理のうちのスパン校正処理は、
図８に示すように、測定器１の検出部にガス濃度が既知
のスパンガスをセットして、リファレンス信号Ｒs とサ
ンプル信号Ｓs からなる濃度信号を読み込むと共に（Ｐ
２１）、これらリファレンス信号Ｒs とサンプル信号Ｓ
sに基づいて数２９の演算を行うことにより濃度検出値
Ａs を算出する（Ｐ２２）。
図８に示すように、測定器１の検出部にガス濃度が既知
のスパンガスをセットして、リファレンス信号Ｒs とサ
ンプル信号Ｓs からなる濃度信号を読み込むと共に（Ｐ
２１）、これらリファレンス信号Ｒs とサンプル信号Ｓ
sに基づいて数２９の演算を行うことにより濃度検出値
Ａs を算出する（Ｐ２２）。
【数２９】 また、Ｐ２１での濃度信号の読み込みとほぼ同時に、ス
パンガスの圧力ｐｒs のデータを読み込む（Ｐ２３）。
そして、この圧力ｐｒs のデータに基づいて検量線が作
成されると共に（Ｐ２４）、校正時の濃度検出比ｆs ＿
ｒａｔｉｏcal が算出される（Ｐ２５）。
パンガスの圧力ｐｒs のデータを読み込む（Ｐ２３）。
そして、この圧力ｐｒs のデータに基づいて検量線が作
成されると共に（Ｐ２４）、校正時の濃度検出比ｆs ＿
ｒａｔｉｏcal が算出される（Ｐ２５）。
【００３４】上記Ｐ２４では、スパンガスの圧力ｐｒs
について測定処理のＰ５に示したものと同じ工程を実行
することにより検量線を作成する。ただし、このスパン
校正処理では、検量線を数５の関数ではなく、数２２の
逆関数の形で作成する。そして、この検量線に基づいて
スパンガスの既知のガス濃度ｓｐｎに対応する換算値ｆ
s ％s を算出する（Ｐ２６）。ガス濃度ｓｐｎは、ポテ
ンショメータの設定やシリアル通信によって読み込まれ
る。また、このガス濃度ｓｐｎを数２２のガス濃度ｃｏ
ｎｃに代入して、数３０の計算を行うことにより換算値
ｆs ％s を算出する。
について測定処理のＰ５に示したものと同じ工程を実行
することにより検量線を作成する。ただし、このスパン
校正処理では、検量線を数５の関数ではなく、数２２の
逆関数の形で作成する。そして、この検量線に基づいて
スパンガスの既知のガス濃度ｓｐｎに対応する換算値ｆ
s ％s を算出する（Ｐ２６）。ガス濃度ｓｐｎは、ポテ
ンショメータの設定やシリアル通信によって読み込まれ
る。また、このガス濃度ｓｐｎを数２２のガス濃度ｃｏ
ｎｃに代入して、数３０の計算を行うことにより換算値
ｆs ％s を算出する。
【数３０】
【００３５】上記Ｐ２６で算出された換算値ｆs ％
s は、数２に示したフルスケール１００％換算の定義か
ら、上記Ｐ２２で算出された濃度検出値Ａs とゼロ校正
処理のＰ１２で算出された濃度検出値Ａ0 と濃度検出値
Ａmax との間に数３１の関係を有するので、
s は、数２に示したフルスケール１００％換算の定義か
ら、上記Ｐ２２で算出された濃度検出値Ａs とゼロ校正
処理のＰ１２で算出された濃度検出値Ａ0 と濃度検出値
Ａmax との間に数３１の関係を有するので、
【数３１】 これを書き換えた数３２の計算によってこの濃度検出値
Ａmax を算出する（Ｐ２７）。
Ａmax を算出する（Ｐ２７）。
【数３２】 この濃度検出値Ａmax は、その測定レンジにおける最大
のガス濃度ｃｏｎｃのときに濃度検出値Ａが示す値を予
測したものである。また、上記Ｐ２５では、測定処理の
Ｐ６に示したものと同じ工程で、数３３の演算を行うこ
とにより校正時の濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏcal が算
出される。
のガス濃度ｃｏｎｃのときに濃度検出値Ａが示す値を予
測したものである。また、上記Ｐ２５では、測定処理の
Ｐ６に示したものと同じ工程で、数３３の演算を行うこ
とにより校正時の濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏcal が算
出される。
【数３３】 そして、ゼロ校正処理で求めたゼロガスの濃度検出値Ａ
0 と、スパン校正処理で求めた濃度検出値Ａmax とこの
校正時の濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏcal がマイクロコ
ンピュータ３内に記憶されると共に、上記のように測定
処理時に読み出して使用される。
0 と、スパン校正処理で求めた濃度検出値Ａmax とこの
校正時の濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏcal がマイクロコ
ンピュータ３内に記憶されると共に、上記のように測定
処理時に読み出して使用される。
【００３６】上記測定処理のＰ３で数４において濃度検
出値Ａx をフルスケール１００％換算して換算値ｆs ％
x に変換するためには、予めこの校正処理によって濃度
検出値Ａ0 と濃度検出値Ａmax を定めておく必要があ
る。ここで、濃度検出値Ａx は、測定器１の光源や検出
器の特性に加えて電気系統の他の素子の特性の影響も受
けるために、機器ごとにバラツキが生じ得る濃度検出デ
ータである。しかし、これを換算値ｆs ％x に変換する
ことにより、機器間のバラツキに影響されない濃度検出
データとすることができる。従って、濃度検出値Ａx を
このような換算値ｆs ％x に変換することにより、機器
間で共通するデータに基づいて作成した検量線を用いて
ガス濃度ｃｏｎｃx を求めることができるようになる。
即ち、濃度検出値Ａx から直接ガス濃度ｃｏｎｃx を求
める場合には、表１〜表４に示した係数ａ1 ，ｂ1 ，ｃ
1 のデータを機器ごとに調整する必要が生じるが、フル
スケール１００％換算を行えば、この係数ａ1 ，ｂ1 ，
ｃ1 のデータを共通にしておき、校正処理により機器間
のバラツキを調整することができる。ただし、このよう
な校正処理による調整を行う場合には、校正処理時の圧
力ｐｒs と測定処理時の圧力ｐｒx との相違による誤差
を補正するために、Ｐ８によるガス濃度の補正処理が必
要となる。
出値Ａx をフルスケール１００％換算して換算値ｆs ％
x に変換するためには、予めこの校正処理によって濃度
検出値Ａ0 と濃度検出値Ａmax を定めておく必要があ
る。ここで、濃度検出値Ａx は、測定器１の光源や検出
器の特性に加えて電気系統の他の素子の特性の影響も受
けるために、機器ごとにバラツキが生じ得る濃度検出デ
ータである。しかし、これを換算値ｆs ％x に変換する
ことにより、機器間のバラツキに影響されない濃度検出
データとすることができる。従って、濃度検出値Ａx を
このような換算値ｆs ％x に変換することにより、機器
間で共通するデータに基づいて作成した検量線を用いて
ガス濃度ｃｏｎｃx を求めることができるようになる。
即ち、濃度検出値Ａx から直接ガス濃度ｃｏｎｃx を求
める場合には、表１〜表４に示した係数ａ1 ，ｂ1 ，ｃ
1 のデータを機器ごとに調整する必要が生じるが、フル
スケール１００％換算を行えば、この係数ａ1 ，ｂ1 ，
ｃ1 のデータを共通にしておき、校正処理により機器間
のバラツキを調整することができる。ただし、このよう
な校正処理による調整を行う場合には、校正処理時の圧
力ｐｒs と測定処理時の圧力ｐｒx との相違による誤差
を補正するために、Ｐ８によるガス濃度の補正処理が必
要となる。
【００３７】以上説明したように、本実施形態のガス濃
度検出方法によれば、測定処理時に読み込んだ圧力ｐｒ
x の値に応じた検量線をその都度作成するので、試料ガ
スの圧力ｐｒx を制限されることなく任意の圧力ｐｒx
で測定することができるようになる。しかも、この検量
線は、数５に示すような直角双曲線の係数を調整して最
小２乗法により近似させたものであるため、測定範囲内
に変曲点が生じおそれがなくなり、測定が極めて容易と
なる。また、検量線としてこのような直角双曲線を用い
ることにより演算処理を簡単にすることもできる。この
ため、従来のように、高次多項式の検量線を用いた場合
には、浮動小数演算プロセッサを備えた高性能のＭＰＵ
[Micro Processor Unit]等を用いる必要が生じるが、本
実施形態のガス濃度検出方法では、比較的安価な１チッ
プマイクロコンピュータ等に浮動小数演算ライブラリを
組み込んだようなものを用いて、十分にリアルタイム処
理を行うことが可能となり、機器のコストダウンを図る
こともできる。
度検出方法によれば、測定処理時に読み込んだ圧力ｐｒ
x の値に応じた検量線をその都度作成するので、試料ガ
スの圧力ｐｒx を制限されることなく任意の圧力ｐｒx
で測定することができるようになる。しかも、この検量
線は、数５に示すような直角双曲線の係数を調整して最
小２乗法により近似させたものであるため、測定範囲内
に変曲点が生じおそれがなくなり、測定が極めて容易と
なる。また、検量線としてこのような直角双曲線を用い
ることにより演算処理を簡単にすることもできる。この
ため、従来のように、高次多項式の検量線を用いた場合
には、浮動小数演算プロセッサを備えた高性能のＭＰＵ
[Micro Processor Unit]等を用いる必要が生じるが、本
実施形態のガス濃度検出方法では、比較的安価な１チッ
プマイクロコンピュータ等に浮動小数演算ライブラリを
組み込んだようなものを用いて、十分にリアルタイム処
理を行うことが可能となり、機器のコストダウンを図る
こともできる。
【００３８】なお、本実施形態では、検量線だけでなく
全ての近似曲線に直角双曲線を用いたが、指数関数等の
他の関数を用いることも可能である。
全ての近似曲線に直角双曲線を用いたが、指数関数等の
他の関数を用いることも可能である。
【００３９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のガス濃度検出方法によれば、測定時の圧力に応じた検
量線をその都度作成することができるので、試料ガスを
任意の圧力で測定することができる。また、この検量線
を簡単な関数で近似させることにより、容易に測定範囲
内に変曲点が生じないようにすることができ、しかも、
演算処理を簡易化することができる。
のガス濃度検出方法によれば、測定時の圧力に応じた検
量線をその都度作成することができるので、試料ガスを
任意の圧力で測定することができる。また、この検量線
を簡単な関数で近似させることにより、容易に測定範囲
内に変曲点が生じないようにすることができ、しかも、
演算処理を簡易化することができる。
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、測定
処理の工程を示すブロック図である。
処理の工程を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、Ｐ５
の検量線作成工程の詳細を示すブロック図である。
の検量線作成工程の詳細を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、Ｐ１
１での換算値算出工程の動作を説明するための圧力ｐｒ
と換算値ｆs ％との関係を示すグラフである。
１での換算値算出工程の動作を説明するための圧力ｐｒ
と換算値ｆs ％との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、Ｐ１
２の最小２乗法による検量線の作成工程の動作を説明す
るためのガス濃度ｃｏｎｃと換算値ｆs ％との関係を示
すグラフである。
２の最小２乗法による検量線の作成工程の動作を説明す
るためのガス濃度ｃｏｎｃと換算値ｆs ％との関係を示
すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態を示すものであって、ガス
濃度ｃｏｎｃと換算値ｆs ％との関係を近似する直角双
曲線の性質を説明するためのグラフである。
濃度ｃｏｎｃと換算値ｆs ％との関係を近似する直角双
曲線の性質を説明するためのグラフである。
【図６】本発明の一実施形態を示すものであって、Ｐ６
において濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏを算出するための
圧力ｐｒと濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏとの関係を示す
グラフである。
において濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏを算出するための
圧力ｐｒと濃度検出比ｆs ＿ｒａｔｉｏとの関係を示す
グラフである。
【図７】本発明の一実施形態を示すものであって、ゼロ
校正処理の工程を示すブロック図である。
校正処理の工程を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態を示すものであって、スパ
ン校正処理の工程を示すブロック図である。
ン校正処理の工程を示すブロック図である。
【図９】ガス濃度検出方法を実施する赤外線検出器の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図１０】圧力ｐｒに応じたガス濃度ｃｏｎｃと濃度検
出値Ａとの関係の変化を示すグラフである。
出値Ａとの関係の変化を示すグラフである。
【図１１】圧力ｐｒに応じたガス濃度ｃｏｎｃと換算値
ｆs ％との関係の変化を示すグラフである。
ｆs ％との関係の変化を示すグラフである。
【図１２】従来例を示すものであって、高次多項式の関
数を用いて作成した検量線を示すガス濃度ｃｏｎｃと換
算値ｆs ％との関係を示すグラフである。
数を用いて作成した検量線を示すガス濃度ｃｏｎｃと換
算値ｆs ％との関係を示すグラフである。
Ｐ５ 検量線作成工程 ｐｒ 測定時の圧力 Ａ 濃度検出値 ｆs ％ フルスケール１００％換算値 ｇ（ｆs ％） 検量線 ｃｏｎｃ ガス濃度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61
Claims (5)
- 【請求項１】 測定時の試料ガスの圧力に応じた検量線
に基づいて、この試料ガスの濃度検出データに対応する
実際のガス濃度を求めるガス濃度検出方法において、 試料ガスの複数段階のガス濃度ごとに設定された既定の
関数であって、各ガス濃度における試料ガスの圧力と濃
度検出データとの関係を示す関数に基づき、測定時の試
料ガスの圧力における各段階のガス濃度での濃度検出デ
ータをそれぞれ算出する濃度検出データ算出工程と、 測定範囲内で連続し変曲点を生じない曲線を描く係数が
未定の所定の関数について、複数段階のガス濃度におけ
るその関数の各値が濃度検出データ算出工程で算出した
各濃度検出データにそれぞれ近似する係数を定めること
により、この関数を検量線として作成する検量線作成工
程とを備えたことを特徴とするガス濃度検出方法。 - 【請求項２】 前記検量線作成工程が作成する検量線の
関数が直角双曲線を描く関数であることを特徴とする請
求項１に記載のガス濃度検出方法。 - 【請求項３】 前記検量線作成工程が作成する検量線の
関数が指数関数（対数関数）であることを特徴とする請
求項１に記載のガス濃度検出方法。 - 【請求項４】 前記検量線作成工程が最小２乗法により
関数の近似を行うものであることを特徴とする請求項１
乃至請求項３のいずれかに記載のガス濃度検出方法。 - 【請求項５】 ガス濃度が既知の試料ガスについて測定
を行うことによりガス濃度のゼロ時と測定レンジの最大
時における濃度検出データを求める校正工程を予め実行
すると共に、 前記濃度検出データ算出工程と検量線作成工程で用いる
濃度検出データを、このゼロ時と最大時の間の割り合い
で表した換算値とし、 試料ガスの圧力と濃度検出比との関係を示す所定の関数
に基づき、校正工程での圧力における濃度検出比と実際
の測定時の圧力における濃度検出比との比により、前記
検量線に基づいて求めた実際のガス濃度を補正する補正
工程を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の
いずれかに記載のガス濃度検出方法。
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|---|---|---|---|
| JP32987295A JP3210942B2 (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | ガス濃度検出方法 |
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| JP32987295A JP3210942B2 (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | ガス濃度検出方法 |
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|---|---|
| JPH09145607A JPH09145607A (ja) | 1997-06-06 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6581439B2 (ja) * | 2015-08-26 | 2019-09-25 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | ガスセンサ較正装置、ガスセンサ較正方法及びガスセンサ |
| JP6796016B2 (ja) * | 2016-04-18 | 2020-12-02 | 株式会社堀場製作所 | 分光分析装置及び分光分析方法 |
| JP7192602B2 (ja) * | 2019-03-22 | 2022-12-20 | 株式会社島津製作所 | ガス濃度測定装置の較正方法 |
-
1995
- 1995-11-24 JP JP32987295A patent/JP3210942B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH09145607A (ja) | 1997-06-06 |
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