JP3814047B2 - 燃焼状況検知方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
可燃性の燃料を燃焼させたときの熱量を加熱対象の加熱に用いて工業的な応用に利用する場合には、燃料の燃焼状態を安定化させることが生産効率を向上させる上で重要となっている。ところが、燃料を燃焼させると、バーナへの燃料供給量や空気流量、燃焼に伴う蒸気等の二次生成物量により燃焼状態が不安定化したり、失火状態に陥ることがある。従って、通常、燃料を燃焼させる場合には、バーナの燃焼状況を常時検知し、燃焼状況に応じて燃料供給量や燃料流量、燃料圧力、供給空気量等の燃焼条件を調整して燃焼状態を安定化したり、失火時には即座に再点火制御するようになっている。
【０００３】
ところで、バーナの燃焼状況を検知する方法には、燃焼時および失火時の音響や圧力変動を基にして検知する方法がある。一般には、バーナの近傍にマイクを配設して音声信号を獲得し、この音声信号の平均値を所定値と比較することによりバーナの燃焼状況を検知する方法が採用されている。ところが、この方法をバーナの燃焼条件により音響や圧力変動を大きく変動させる条件下において採用すると、音声信号の平均値も燃焼条件に従って大きく変動するため、このような不安定な平均値を所定値と比較しても高い信頼性でもって燃焼状況を検知することができない。
【０００４】
そこで、近年においては、特開平９−４２６６５号公報に開示されているように、バーナの近傍に一対のマイクを配設し、これらマイクからそれぞれ得られた音声信号の相関値を基にして燃焼状況を検知する方法が提案されている。そして、この方法によれば、バーナの燃焼条件により音響や圧力変動が大きく変動した場合でも、一対のマイクが同一の変動量で音声信号を出力することによって、これらの音声信号から得られる相関値に影響が及ばないため、常に安定した相関値により高い信頼性でもって燃焼状況を検知することが可能になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７に示すように、完全消火工程の消火状態から主バーナ燃焼工程の燃焼状態に至る一連の工程中には、燃焼状態の相関値（0.35 , 0.32 ）よりも大きな相関値（0.70 , 0.50 , 0.60）を示す消火状態の工程と、小さな相関値（0.12）を示す消火状態の工程とが存在する。また、失火状態となる形態には、燃焼空気不足による失火と、燃料不足による失火とが存在し、燃焼空気不足による失火状態は、燃焼状態よりも大きな相関値（0.70）を示し、燃料不足による失火状態は、燃焼状態よりも小さな相関値（0.12）を示している。
【０００６】
従って、従来のように相関値により燃焼状況を検知する場合において、燃焼状態と非燃焼状態（消火状態、失火状態）とを区別しようとすると、図８に示すように、上限のしきい値と下限のしきい値とを設定することが必要になり、さらに、このしきい値の設定を主バーナ・点火バーナ燃焼工程の相関値（0.35）と２次エア開工程の相関値（0.50）とを区別可能な狭い範囲で行うことが必要になる。これにより、従来の方法では、しきい値の設定作業に手間を要し易いと共に、上限および下限のしきい値で挟まれた燃焼状態の領域を、消火状態における点火バーナ燃焼工程から２次エア全開工程へ移行する際に横切ることになるため、燃焼状態と非燃焼状態（消火状態、失火状態）との判別が複雑化し易いという問題がある。
【０００７】
従って、本発明は、しきい値の設定作業を容易化することができると共に、燃焼状態と非燃焼状態（消火状態、失火状態）との判別を簡単化することができる燃焼状況検知方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法において、前記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値およびエネルギーを求めた後、該相関値とエネルギーとの乗算値を基にして評価値を求め、該評価値を規定値と比較することによって、前記バーナの燃焼状況を検知することを特徴としている。
【０００９】
これにより、評価値が相関値とエネルギーとの乗算値を基にしているため、燃焼状態の評価値と非燃焼状態（消火状態、失火状態）の評価値とを十分に離れた数値に２分することができる。従って、規定値の設定作業が容易化すると共に、燃焼状態と非燃焼状態との判別が簡単化するため、確実に両状態を判別することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法において、前記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値およびエネルギーを求めた後、所定周波数領域における前記相関値と前記エネルギーとの乗算値を求め、該乗算値の積分値を評価値とし、該評価値を規定値と比較することによって、前記バーナの燃焼状況を検知することを特徴としている。
【００１１】
これにより、評価値が相関値とエネルギーとの乗算値を基にしているため、燃焼状態の評価値と非燃焼状態（消火状態、失火状態）の評価値とを十分に離れた数値に２分することができる。従って、規定値の設定作業が容易化すると共に、燃焼状態と非燃焼状態との判別が簡単化するため、確実に両状態を判別することができる。さらに、所定周波数領域における相関値とエネルギーとの乗算値の積分値が評価値とされているため、最も燃焼状態と非燃焼状態とを判別し易い周波数領域における評価値を得ることが可能になり、結果として一層確実に両状態を判別することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法において、前記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値およびエネルギーを求めた後、所定周波数領域における相関値の積分値と該周波数領域におけるエネルギーの積分値との乗算値を求めて評価値とし、該評価値を規定値と比較することによって、前記バーナの燃焼状況を検知することを特徴としている。
【００１３】
これにより、評価値が相関値とエネルギーとの乗算値を基にしているため、燃焼状態の評価値と非燃焼状態（消火状態、失火状態）の評価値とを十分に離れた数値に２分することができる。従って、規定値の設定作業が容易化すると共に、燃焼状態と非燃焼状態との判別が簡単化するため、確実に両状態を判別することができる。さらに、所定周波数領域における相関値の積分値とエネルギーの積分値の乗算値が評価値とされているため、最も燃焼状態と非燃焼状態とを判別し易い周波数領域における評価値を得ることが可能になり、結果として一層確実に両状態を判別することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図６に基づいて以下に説明する。
本実施の形態に係る燃焼状況検知方法は、図３に示すように、燃焼状況検知装置により実施されるようになっている。燃焼状況検知装置は、２系統の音声検出部１・１を有している。これらの音声検出部１・１は、音声信号を検出するマイクおよびプローブからなる第１マイクプローブ２ａと第２マイクプローブ２ｂとをそれぞれ有しており、第１および第２マイクプローブ２ａ・２ｂは、図２に示すように、火炎発生装置４０の火炎３７側に先端が位置するように左右一対に配置されている。
【００１５】
上記の火炎発生装置４０は、火炎３７を発生する主バーナ３９と、主バーナ３９に火炎３７を発生させるように点火する点火バーナ３６と、主バーナ３９に燃焼空気を任意の供給量で供給可能な空気量切換装置４１とを有している。そして、第１マイクプローブ２ａは、主バーナ３９の近傍に配置されており、第２マイクプローブ２ｂは、点火バーナ３６の近傍に配置されている。
【００１６】
上記の各マイクプローブ２ａ・２ｂを備えた音声検出部１は、図３に示すように、マイクプローブ２により検出された音声信号を増幅するアンプ３と、アンプ３により増幅された音声信号中の高周波成分を通過させるハイパスフィルタ４と、ハイパスフィルタ４を通過した音声信号中の低周波成分を通過させるローパスフィルタ５とを有している。
【００１７】
上記のアンプ３およびフィルタ４・５には、それぞれトリマ６が接続されており、各トリマ６を操作することによりアンプ３の増幅率や各フィルタ４・５の周波数が微調整されるようになっている。尚、アンプ３およびフィルタ４・５には、増幅率および周波数を段階的に切り替え可能とするディップスイッチ等の切替器が接続されていることが望ましい。
【００１８】
上記の両音声検出部１・１は、音声信号を基にして燃焼状況を判断する演算処理ボード７に接続されている。演算処理ボード７は、音声信号をデジタル値の音声データに変換して取り込むＡ／Ｄ変換部８と、音声データをデータ処理して評価値を求めるＣＰＵ（Central Prosessing Unit)部９と、ＣＰＵ部９と協調してデータ処理中のＦＦＴ変換等の演算処理を行うＤＳＰ(Digital Signal Prosessor)部１０と、外部データがパラレル入力されるＰＩ(Parallel Input)部１１と、データ処理後の評価値をパラレル出力するＰＯ(Parallel Output) 部１２と、評価値をアナログ値に変換して出力するＤ／Ａ変換部１３とを有している。
【００１９】
上記のＡ／Ｄ変換部８には、上述の音声検出部１・１が接続されており、これらの音声検出部１・１から音声信号が入力されるようになっている。そして、Ａ／Ｄ変換部８は、音声信号を音声データに変換した後、ＣＰＵ部９に出力するようになっている。また、ＰＩ部１１には、ディップスイッチ等の処理切替スイッチ１４が接続されており、処理切替スイッチ１４は、音声データの処理内容を指定する切替データ信号をＰＩ部１１を介してＣＰＵ部９に入力するようになっている。
【００２０】
上記のＡ／Ｄ変換部８およびＰＩ部１１から音声データおよび切替データ信号が入力されるＣＰＵ部９は、必要に応じてＤＳＰ部１０にアクセスして演算処理を行わせながら、音声データを切替データ信号の指定する処理内容でもってデータ処理するようになっている。
【００２１】
即ち、ＣＰＵ部９は、切替データ信号により各種のデータ処理を実行するようになっている。例えば評価値算出処理を実行した場合には、２系統の音声検出部１・１から得られた各音声データをＦＦＴ(Fast Fourier Transform)変換してＦＦＴスペクトルデータをそれぞれ求めた後、ＦＦＴスペクトルデータを基にして所定周波数領域（或いはデータ領域）における燃焼音等の音の大きさ（エネルギー）を示すパワースペクトルと相関値とを求め、これらのパワースペクトルと相関値との乗算値を積分することにより評価値を求めるようになっている。尚、所定周波数領域は、２８０〜３８０Ｈｚの範囲であることが望ましく、この範囲の領域で求めれば、燃焼状態と非燃焼状態とをより確実に判別可能な評価値を得ることができる。
【００２２】
上記のＣＰＵ部９は、Ｄ／Ａ変換部１３およびＰＯ部１２に接続されており、これらのＤ／Ａ変換部１３およびＰＯ部１２に相関値やパワースペクトル、評価値等の処理データをそれぞれ出力するようになっている。Ｄ／Ａ変換部１３は、２系統のアナログ出力系１９・１９に接続されており、各出力系１９に処理データをアナログ信号に変換して出力するようになっている。各アナログ出力系１９は、出力信号を増幅するアンプ１５と、アンプ１５の増幅率を微調整するトリマ１６と、アンプ１５から出力された出力信号の電圧値等を表示する表示器１７とを備えており、出力状態を表示器１７により確認させながら外部に出力するようになっている。一方、ＰＯ部１２は、４系統のデジタル出力系２０…に接続されており、各出力系２０に評価値をパラレルのデジタル信号として出力するようになっている。そして、各デジタル出力系２０は、ランプ１８を備えることによって、出力状態をランプ１８により確認させながら外部に出力するようになっている。
【００２３】
上記のアナログ出力系１９およびデジタル出力系２０は、図示しない表示装置や情報処理装置に接続されている。そして、表示装置や情報処理装置は、図１に示すように、アナログ値やデジタル値の形態で入力された評価値等の処理データを画面表示するようになっている。さらに、情報処理装置においては、評価値の画面表示中にしきい値を表示する共に、評価値としきい値とを比較し、評価値がしきい値以上であれば燃焼状態と判定する一方、評価値がしきい値未満であれば非燃焼状態と判定してオペレータに報知するようになっている。
【００２４】
上記の構成において、燃焼状況検知装置の動作を通じて燃焼状況検知方法について説明する。
図２の火炎発生装置４０が消火状態や燃焼状態、失火状態であった場合において、図３に示すように、各状態における音声が第１および第２マイクプローブ２ａ・２ｂにより検知され、電気的な音声信号として音声検出部１・１に取り込まれる。各音声検出部１の音声信号は、アンプ３により増幅された後、ハイパスフィルタ４にて燃焼状態の判定に不要な低域雑音成分（例えば５０Ｈｚ以下）が遮断され、また、ローパスフィルタ５により、主にエリアシング誤差を低減させることを目的として、高域雑音成分（例えばサンプリング周波数の２倍の周波数以上）が遮断され、下記の処理に供されるべき、実用周波数領域のみの成分とされる。そして、演算処理ボード７のＡ／Ｄ変換部８に出力され、Ａ／Ｄ変換部８によりデジタル値の音声データに変換された後、ＣＰＵ部９に出力される。
【００２５】
ＣＰＵ部９は、音声検出部１・１からの両音声データを取り込むと、処理切替スイッチ１４からの切替データ信号により指定された処理内容でもって両音声データをＤＳＰ部１０と協調しながらデータ処理する。
【００２６】
具体的には、例えば切替データ信号が評価値を求めるように評価値算出処理を指定していたとすると、実用周波数領域の音声データがサンプリング周波数ΔｆでＦＦＴ変換されてＮ点（例えば１０２４点）のＦＦＴスペクトルデータがそれぞれ求められる。この後、実用周波数領域のＦＦＴスペクトルデータを基にしてパワースペクトルと相関値とが算出された後、所定周波数領域（例えば２８０〜３８０Ｈｚ）におけるパワースペクトルと相関値との乗算値を積分した評価値が算出される。
【００２７】
ここで、パワースペクトルおよび相関値の算出方法を詳細に説明すると、第１マイクプローブ２ａからのＦＦＴスペクトルデータが信号Ｘk であるとし、第２マイクプローブ２ｂからのＦＦＴスペクトルデータが信号Ｙk であるとした場合、Ｘk およびＹk は、（１）式でそれぞれ表現される。尚、Ｘk およびＹk は複素数、ｋはサンプリングデータ点（１＜ｋ＜Ｎ）、ｒは実数、ｉは虚数を意味している。また、以降の説明において、Ｘk * およびＹk * は共役複素数を意味している。
【００２８】
【数１】
【００２９】
そして、上記のＸk を用いてパワースペクトルＰ(X) ＝Ｘk Ｘk * を求めると、（２）式の関係が得られることになる。尚、第１マイクプローブ２ａにおけるパワースペクトルＸk Ｘk * を求める理由は、図２に示すように、第１マイクプローブ２ａが点火バーナ３６よりも離れた位置にあるため、主バーナ３９の燃焼音をより反映したパワースペクトルを得ることができるからである。但し、第２マイクプローブ２ｂにおけるパワースペクトルＰ(Y) ＝Ｙk Ｙk * を求めても良いのはもちろんである。
【００３０】
【数２】
【００３１】
次に、Ｘk に対しＹk が（３）式で与えられたとする。
【００３２】
【数３】
【００３３】
ここで、Ｎk は、Ｘk と相関のない雑音信号成分である。従って、クロスパワースペクトルＸk Ｙk * は、（４）式で示される。
【００３４】
【数４】
【００３５】
（４）式のＭ回平均値は、（ ）m をｍ番目のサンプル系列に属するとすると、（５）式で示される。
【００３６】
【数５】
【００３７】
そして、（５）式における右辺の第２項は、Ｍ→∞であったとすると、“０”となる。従って、Ｍを十分に大きな値にすると、（６）式が得られることになる。尚、数値の上部に付された“─”は、平均値を示している。
【００３８】
【数６】
【００３９】
また、Ｖk ＝Ｈk Ｘk とすると、コヒーレンス値（γ2(k)）は、その定義式より（７）式となる。
【００４０】
【数７】
【００４１】
ここで、（１）式で示したように、Ｘk ＝Ｘr (k) ＋ｉＸi (k) 、Ｙk ＝Ｙr (k) ＋ｉＹi (k) である。そして、Ｘr (k) を簡略化してＸr 、同様にＹr (k) をＹr 、Ｘi (k) をＸi 、Ｙi (k) をＹi で表記すると、分子部分が（８）式で示されると共に、分母部分が（９）式で示されることになる。
【００４２】
【数８】
【００４３】
【数９】
【００４４】
そして、（８）式および（９）式の平均化をさらに進めると、相関値γ2(k)は、（１０）式で定義されることになる。
【００４５】
【数１０】
【００４６】
これにより、音声データから求められたＦＦＴスペクトルデータを基にしてＸr 、Ｘi 、Ｙr 、Ｙi が求められた後、これらの値が上記の（１０）式に代入されることによって、ＦＦＴスペクトルデータの相関値γ2(k)が算出されることになる。
【００４７】
以上のようにして相関値γ2(k)が算出されると、下記の（１１）式に示すように、相関値γ2(k)とパワースペクトルＰ(X) とが乗算される。そして、上述の所定周波数領域（例えば２８０〜３８０Ｈｚ）に対応する所定データ領域が求められた後、この所定データ領域（ｋ1 〜ｋ2 ）における乗算値の積分値が評価値Ｒとして求められることになる。
【００４８】
【数１１】
【００４９】
尚、（１１）式の代わりに、（１２）式のように、所定データ領域（ｋ1 〜ｋ2 ）における相関値γ2(k)の積分値とパワースペクトルＰ(X) の積分値との乗算値が評価値Ｒとして求められても良い。また、（１１）式や（１２）式において、所定データ領域（ｋ1 〜ｋ2 ）の評価値Ｒを求める代わりに、所定データ領域（ｋ1 〜ｋ2 ）にサンプリング周波数Δｆを乗算することによって、ｆ1 〜ｆ2 の所定周波数領域（例えば２８０〜３８０Ｈｚ）の評価値Ｒが直接求められても良い。
【００５０】
【数１２】
【００５１】
この後、図３に示すように、上記のようにして求められた評価値ＲがＣＰＵ部９からＤ／Ａ変換部１３およびＰＯ部１２を介してアナログ出力系１９およびデジタル出力系２０に出力され、Ｄ／Ａ変換部１３でアナログ信号に変換された後、各アナログ出力系１９に出力される。一方、ＰＯ部１２においては、評価値Ｒがパラレル形式で各デジタル出力系２０に出力される。そして、評価値Ｒがアナログ出力系１９やデジタル出力系２０を介して図示しない表示装置や情報処理装置に出力されることによって、図１に示すように、評価値を縦軸、時間を横軸としたグラフとして画面表示される。
【００５２】
また、情報処理装置においては、一本のしきい値が設定されており、画面表示中にしきい値を表示する共に、評価値としきい値とを比較し、評価値がしきい値以上であれば燃焼状態と判定する一方、評価値がしきい値未満であれば非燃焼状態と判定してオペレータに報知する。
【００５３】
以上のように、本実施形態の燃焼状況検知方法は、図３に示すように、主バーナ３９に対して対をなす２系統の第１および第２マイクプローブ２ａ・２ｂから音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値γ2(k)およびパワースペクトルＰ(X) （エネルギー）を求めた後、相関値γ2(k)とパワースペクトルＰ(X) との乗算値を基にして評価値Ｒを求め、評価値Ｒをしきい値（規定値）と比較することによって、主バーナ３９の燃焼状況を検知するようになっている。尚、本実施形態においては、２系統の第１および第２マイクプローブ２ａ・２ｂから音声信号を獲得しているが、２系統以上であっても良い。
【００５４】
そして、この方法によれば、評価値Ｒが相関値γ2(k)とパワースペクトルＰ(X) との乗算値を基にしているため、燃焼状態の評価値Ｒと非燃焼状態（消火状態、失火状態）の評価値Ｒとを十分に離れた数値に２分することができる。従って、上述の情報処理装置におけるしきい値の設定作業が容易化すると共に、燃焼状態と非燃焼状態との判別を簡単化することができる。
【００５５】
即ち、評価値Ｒは、図４に示すように、相関値γ2(k)とパワースペクトルＰ(X) との乗算値である。従って、図７に示すように、完全消火工程の消火状態から主バーナ燃焼工程の燃焼状態に至る一連の工程中に、燃焼状態の相関値（0.35 , 0.32 ）よりも大きな相関値（0.70 , 0.50 , 0.60）を示す消火状態の工程と、小さな相関値（0.12）を示す消火状態の工程とが存在していても、図５および図６に示すように、相関値γ2(k)にパワースペクトルＰ(X) を乗算した評価値Ｒにすると、消火状態の全工程が４未満の評価値Ｒ（3.0 , 2.6 , 3.7 , 3.2 ）になると共に、燃焼状態が８以上の評価値Ｒ（8.6 , 8.0 ）になって、両状態を評価値Ｒで２分することができる。
【００５６】
また、図７に示すように、燃焼空気不足による失火状態が燃焼状態よりも大きな相関値（0.70）を示し、燃料不足による失火状態が燃焼状態よりも小さな相関値（0.12）を示していても、図５および図６に示すように、相関値γ2(k)にパワースペクトルＰ(X) を乗算した評価値Ｒにすると、燃焼空気不足および燃料不足による両失火状態が４未満の評価値Ｒ（3.0 , 3.2 ）になるため、燃焼状態と失火状態とを評価値Ｒで２分することができる。
【００５７】
そして、しきい値を設定可能な最小の範囲を相関値γ2(k)と評価値Ｒとで比較した場合、主バーナ・点火バーナ燃焼工程の相関値（0.35）と２次エア開工程の相関値（0.50）とが１．６倍の比率であるのに対し、燃焼不足による失火状態の評価値Ｒ（3.2 ）と主バーナ・点火バーナ燃焼工程の相関値（8.6 ）との比率が２．５倍であることから、評価値Ｒによる方がより広い範囲でしきい値を設定することができる。
【００５８】
これにより、図１に示すように、燃焼状態と非燃焼状態（消火状態、失火状態）との判別に用いられるしきい値は、燃焼状態の評価値Ｒと非燃焼状態の評価値Ｒとで挟まれた広い領域に１つ設定すれば良いため、設定作業が容易なものとなる。また、相関値γ2(k)で判別していた場合のように、非燃焼状態時に燃焼状態を示すようにしきい値で区切られた領域に進入することがないため、燃焼状態と非燃焼状態との判別を簡単に行うことが可能になる。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法において、前記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値およびエネルギーを求めた後、該相関値とエネルギーとの乗算値を基にして評価値を求め、該評価値を規定値と比較することによって、前記バーナの燃焼状況を検知する構成である。
【００６０】
これにより、評価値Ｒが相関値とエネルギーとの乗算値を基にしているため、燃焼状態の評価値と非燃焼状態（消火状態、失火状態）の評価値とを十分に離れた数値に２分することができる。従って、規定値の設定作業が容易化すると共に、燃焼状態と非燃焼状態との判別が簡単化するため、確実に両状態を判別することができるという効果を奏する。
【００６１】
請求項２の発明は、バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法において、前記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値およびエネルギーを求めた後、所定周波数領域における前記相関値と前記エネルギーとの乗算値を求め、該乗算値の積分値を評価値とし、該評価値を規定値と比較することによって、前記バーナの燃焼状況を検知することを特徴としている。
【００６２】
これにより、評価値が相関値とエネルギーとの乗算値を基にしているため、燃焼状態の評価値と非燃焼状態（消火状態、失火状態）の評価値とを十分に離れた数値に２分することができる。従って、規定値の設定作業が容易化すると共に、燃焼状態と非燃焼状態との判別が簡単化するため、確実に両状態を判別することができる。さらに、所定周波数領域における相関値とエネルギーとの乗算値の積分値が評価値とされているため、最も燃焼状態と非燃焼状態とを判別し易い周波数領域における評価値を得ることが可能になり、結果として一層確実に両状態を判別することができる。
【００６３】
請求項３の発明は、バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法において、前記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値およびエネルギーを求めた後、所定周波数領域における相関値の積分値と該周波数領域におけるエネルギーの積分値との乗算値を求めて評価値とし、該評価値を規定値と比較することによって、前記バーナの燃焼状況を検知することを特徴としている。
【００６４】
これにより、評価値が相関値とエネルギーとの乗算値を基にしているため、燃焼状態の評価値と非燃焼状態（消火状態、失火状態）の評価値とを十分に離れた数値に２分することができる。従って、規定値の設定作業が容易化すると共に、燃焼状態と非燃焼状態との判別が簡単化するため、確実に両状態を判別することができる。さらに、所定周波数領域における相関値の積分値とエネルギーの積分値の乗算値が評価値とされているため、最も燃焼状態と非燃焼状態とを判別し易い周波数領域における評価値を得ることが可能になり、結果として一層確実に両状態を判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃焼状態および非燃焼状態における評価値と時間との関係を示すグラフである。
【図２】燃焼状況検知装置における要部配置図である。
【図３】燃焼状況検知装置のブロック図である。
【図４】音声のエネルギーと相関値との関係を示す説明図である。
【図５】各工程におけるエネルギーおよび相関値の状態を示す説明図である。
【図６】評価値と相関値との関係を示すグラフである。
【図７】各工程におけるエネルギーおよび相関値の状態を示す説明図である。
【図８】燃焼状態および非燃焼状態における相関値と時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 音声検出部
２ａ 第１マイクプローブ
２ｂ 第２マイクプローブ
３ アンプ
４ ハイパスフィルタ
５ ローパスフィルタ
６ トリマ
７ 演算処理ボード
８ Ａ／Ｄ変換部
９ ＣＰＵ部
１０ ＤＳＰ部
１１ ＰＩ部
１２ ＰＯ部
１３ Ｄ／Ａ変換部
１４ 処理切替スイッチ
１５ アンプ
１６ トリマ
１７ 表示器
１８ ランプ
１９ アナログ出力系
２０ デジタル出力系
３６ 点火バーナ
３７ 火炎
３９ 主バーナ
４０ 火炎発生装置
４１ 空気量切換装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
可燃性の燃料を燃焼させたときの熱量を加熱対象の加熱に用いて工業的な応用に利用する場合には、燃料の燃焼状態を安定化させることが生産効率を向上させる上で重要となっている。ところが、燃料を燃焼させると、バーナへの燃料供給量や空気流量、燃焼に伴う蒸気等の二次生成物量により燃焼状態が不安定化したり、失火状態に陥ることがある。従って、通常、燃料を燃焼させる場合には、バーナの燃焼状況を常時検知し、燃焼状況に応じて燃料供給量や燃料流量、燃料圧力、供給空気量等の燃焼条件を調整して燃焼状態を安定化したり、失火時には即座に再点火制御するようになっている。
【０００３】
ところで、バーナの燃焼状況を検知する方法には、燃焼時および失火時の音響や圧力変動を基にして検知する方法がある。一般には、バーナの近傍にマイクを配設して音声信号を獲得し、この音声信号の平均値を所定値と比較することによりバーナの燃焼状況を検知する方法が採用されている。ところが、この方法をバーナの燃焼条件により音響や圧力変動を大きく変動させる条件下において採用すると、音声信号の平均値も燃焼条件に従って大きく変動するため、このような不安定な平均値を所定値と比較しても高い信頼性でもって燃焼状況を検知することができない。
【０００４】
そこで、近年においては、特開平９−４２６６５号公報に開示されているように、バーナの近傍に一対のマイクを配設し、これらマイクからそれぞれ得られた音声信号の相関値を基にして燃焼状況を検知する方法が提案されている。そして、この方法によれば、バーナの燃焼条件により音響や圧力変動が大きく変動した場合でも、一対のマイクが同一の変動量で音声信号を出力することによって、これらの音声信号から得られる相関値に影響が及ばないため、常に安定した相関値により高い信頼性でもって燃焼状況を検知することが可能になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７に示すように、完全消火工程の消火状態から主バーナ燃焼工程の燃焼状態に至る一連の工程中には、燃焼状態の相関値（0.35 , 0.32 ）よりも大きな相関値（0.70 , 0.50 , 0.60）を示す消火状態の工程と、小さな相関値（0.12）を示す消火状態の工程とが存在する。また、失火状態となる形態には、燃焼空気不足による失火と、燃料不足による失火とが存在し、燃焼空気不足による失火状態は、燃焼状態よりも大きな相関値（0.70）を示し、燃料不足による失火状態は、燃焼状態よりも小さな相関値（0.12）を示している。
【０００６】
従って、従来のように相関値により燃焼状況を検知する場合において、燃焼状態と非燃焼状態（消火状態、失火状態）とを区別しようとすると、図８に示すように、上限のしきい値と下限のしきい値とを設定することが必要になり、さらに、このしきい値の設定を主バーナ・点火バーナ燃焼工程の相関値（0.35）と２次エア開工程の相関値（0.50）とを区別可能な狭い範囲で行うことが必要になる。これにより、従来の方法では、しきい値の設定作業に手間を要し易いと共に、上限および下限のしきい値で挟まれた燃焼状態の領域を、消火状態における点火バーナ燃焼工程から２次エア全開工程へ移行する際に横切ることになるため、燃焼状態と非燃焼状態（消火状態、失火状態）との判別が複雑化し易いという問題がある。
【０００７】
従って、本発明は、しきい値の設定作業を容易化することができると共に、燃焼状態と非燃焼状態（消火状態、失火状態）との判別を簡単化することができる燃焼状況検知方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法において、前記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値およびエネルギーを求めた後、該相関値とエネルギーとの乗算値を基にして評価値を求め、該評価値を規定値と比較することによって、前記バーナの燃焼状況を検知することを特徴としている。
【０００９】
これにより、評価値が相関値とエネルギーとの乗算値を基にしているため、燃焼状態の評価値と非燃焼状態（消火状態、失火状態）の評価値とを十分に離れた数値に２分することができる。従って、規定値の設定作業が容易化すると共に、燃焼状態と非燃焼状態との判別が簡単化するため、確実に両状態を判別することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法において、前記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値およびエネルギーを求めた後、所定周波数領域における前記相関値と前記エネルギーとの乗算値を求め、該乗算値の積分値を評価値とし、該評価値を規定値と比較することによって、前記バーナの燃焼状況を検知することを特徴としている。
【００１１】
これにより、評価値が相関値とエネルギーとの乗算値を基にしているため、燃焼状態の評価値と非燃焼状態（消火状態、失火状態）の評価値とを十分に離れた数値に２分することができる。従って、規定値の設定作業が容易化すると共に、燃焼状態と非燃焼状態との判別が簡単化するため、確実に両状態を判別することができる。さらに、所定周波数領域における相関値とエネルギーとの乗算値の積分値が評価値とされているため、最も燃焼状態と非燃焼状態とを判別し易い周波数領域における評価値を得ることが可能になり、結果として一層確実に両状態を判別することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法において、前記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値およびエネルギーを求めた後、所定周波数領域における相関値の積分値と該周波数領域におけるエネルギーの積分値との乗算値を求めて評価値とし、該評価値を規定値と比較することによって、前記バーナの燃焼状況を検知することを特徴としている。
【００１３】
これにより、評価値が相関値とエネルギーとの乗算値を基にしているため、燃焼状態の評価値と非燃焼状態（消火状態、失火状態）の評価値とを十分に離れた数値に２分することができる。従って、規定値の設定作業が容易化すると共に、燃焼状態と非燃焼状態との判別が簡単化するため、確実に両状態を判別することができる。さらに、所定周波数領域における相関値の積分値とエネルギーの積分値の乗算値が評価値とされているため、最も燃焼状態と非燃焼状態とを判別し易い周波数領域における評価値を得ることが可能になり、結果として一層確実に両状態を判別することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図６に基づいて以下に説明する。
本実施の形態に係る燃焼状況検知方法は、図３に示すように、燃焼状況検知装置により実施されるようになっている。燃焼状況検知装置は、２系統の音声検出部１・１を有している。これらの音声検出部１・１は、音声信号を検出するマイクおよびプローブからなる第１マイクプローブ２ａと第２マイクプローブ２ｂとをそれぞれ有しており、第１および第２マイクプローブ２ａ・２ｂは、図２に示すように、火炎発生装置４０の火炎３７側に先端が位置するように左右一対に配置されている。
【００１５】
上記の火炎発生装置４０は、火炎３７を発生する主バーナ３９と、主バーナ３９に火炎３７を発生させるように点火する点火バーナ３６と、主バーナ３９に燃焼空気を任意の供給量で供給可能な空気量切換装置４１とを有している。そして、第１マイクプローブ２ａは、主バーナ３９の近傍に配置されており、第２マイクプローブ２ｂは、点火バーナ３６の近傍に配置されている。
【００１６】
上記の各マイクプローブ２ａ・２ｂを備えた音声検出部１は、図３に示すように、マイクプローブ２により検出された音声信号を増幅するアンプ３と、アンプ３により増幅された音声信号中の高周波成分を通過させるハイパスフィルタ４と、ハイパスフィルタ４を通過した音声信号中の低周波成分を通過させるローパスフィルタ５とを有している。
【００１７】
上記のアンプ３およびフィルタ４・５には、それぞれトリマ６が接続されており、各トリマ６を操作することによりアンプ３の増幅率や各フィルタ４・５の周波数が微調整されるようになっている。尚、アンプ３およびフィルタ４・５には、増幅率および周波数を段階的に切り替え可能とするディップスイッチ等の切替器が接続されていることが望ましい。
【００１８】
上記の両音声検出部１・１は、音声信号を基にして燃焼状況を判断する演算処理ボード７に接続されている。演算処理ボード７は、音声信号をデジタル値の音声データに変換して取り込むＡ／Ｄ変換部８と、音声データをデータ処理して評価値を求めるＣＰＵ（Central Prosessing Unit)部９と、ＣＰＵ部９と協調してデータ処理中のＦＦＴ変換等の演算処理を行うＤＳＰ(Digital Signal Prosessor)部１０と、外部データがパラレル入力されるＰＩ(Parallel Input)部１１と、データ処理後の評価値をパラレル出力するＰＯ(Parallel Output) 部１２と、評価値をアナログ値に変換して出力するＤ／Ａ変換部１３とを有している。
【００１９】
上記のＡ／Ｄ変換部８には、上述の音声検出部１・１が接続されており、これらの音声検出部１・１から音声信号が入力されるようになっている。そして、Ａ／Ｄ変換部８は、音声信号を音声データに変換した後、ＣＰＵ部９に出力するようになっている。また、ＰＩ部１１には、ディップスイッチ等の処理切替スイッチ１４が接続されており、処理切替スイッチ１４は、音声データの処理内容を指定する切替データ信号をＰＩ部１１を介してＣＰＵ部９に入力するようになっている。
【００２０】
上記のＡ／Ｄ変換部８およびＰＩ部１１から音声データおよび切替データ信号が入力されるＣＰＵ部９は、必要に応じてＤＳＰ部１０にアクセスして演算処理を行わせながら、音声データを切替データ信号の指定する処理内容でもってデータ処理するようになっている。
【００２１】
即ち、ＣＰＵ部９は、切替データ信号により各種のデータ処理を実行するようになっている。例えば評価値算出処理を実行した場合には、２系統の音声検出部１・１から得られた各音声データをＦＦＴ(Fast Fourier Transform)変換してＦＦＴスペクトルデータをそれぞれ求めた後、ＦＦＴスペクトルデータを基にして所定周波数領域（或いはデータ領域）における燃焼音等の音の大きさ（エネルギー）を示すパワースペクトルと相関値とを求め、これらのパワースペクトルと相関値との乗算値を積分することにより評価値を求めるようになっている。尚、所定周波数領域は、２８０〜３８０Ｈｚの範囲であることが望ましく、この範囲の領域で求めれば、燃焼状態と非燃焼状態とをより確実に判別可能な評価値を得ることができる。
【００２２】
上記のＣＰＵ部９は、Ｄ／Ａ変換部１３およびＰＯ部１２に接続されており、これらのＤ／Ａ変換部１３およびＰＯ部１２に相関値やパワースペクトル、評価値等の処理データをそれぞれ出力するようになっている。Ｄ／Ａ変換部１３は、２系統のアナログ出力系１９・１９に接続されており、各出力系１９に処理データをアナログ信号に変換して出力するようになっている。各アナログ出力系１９は、出力信号を増幅するアンプ１５と、アンプ１５の増幅率を微調整するトリマ１６と、アンプ１５から出力された出力信号の電圧値等を表示する表示器１７とを備えており、出力状態を表示器１７により確認させながら外部に出力するようになっている。一方、ＰＯ部１２は、４系統のデジタル出力系２０…に接続されており、各出力系２０に評価値をパラレルのデジタル信号として出力するようになっている。そして、各デジタル出力系２０は、ランプ１８を備えることによって、出力状態をランプ１８により確認させながら外部に出力するようになっている。
【００２３】
上記のアナログ出力系１９およびデジタル出力系２０は、図示しない表示装置や情報処理装置に接続されている。そして、表示装置や情報処理装置は、図１に示すように、アナログ値やデジタル値の形態で入力された評価値等の処理データを画面表示するようになっている。さらに、情報処理装置においては、評価値の画面表示中にしきい値を表示する共に、評価値としきい値とを比較し、評価値がしきい値以上であれば燃焼状態と判定する一方、評価値がしきい値未満であれば非燃焼状態と判定してオペレータに報知するようになっている。
【００２４】
上記の構成において、燃焼状況検知装置の動作を通じて燃焼状況検知方法について説明する。
図２の火炎発生装置４０が消火状態や燃焼状態、失火状態であった場合において、図３に示すように、各状態における音声が第１および第２マイクプローブ２ａ・２ｂにより検知され、電気的な音声信号として音声検出部１・１に取り込まれる。各音声検出部１の音声信号は、アンプ３により増幅された後、ハイパスフィルタ４にて燃焼状態の判定に不要な低域雑音成分（例えば５０Ｈｚ以下）が遮断され、また、ローパスフィルタ５により、主にエリアシング誤差を低減させることを目的として、高域雑音成分（例えばサンプリング周波数の２倍の周波数以上）が遮断され、下記の処理に供されるべき、実用周波数領域のみの成分とされる。そして、演算処理ボード７のＡ／Ｄ変換部８に出力され、Ａ／Ｄ変換部８によりデジタル値の音声データに変換された後、ＣＰＵ部９に出力される。
【００２５】
ＣＰＵ部９は、音声検出部１・１からの両音声データを取り込むと、処理切替スイッチ１４からの切替データ信号により指定された処理内容でもって両音声データをＤＳＰ部１０と協調しながらデータ処理する。
【００２６】
具体的には、例えば切替データ信号が評価値を求めるように評価値算出処理を指定していたとすると、実用周波数領域の音声データがサンプリング周波数ΔｆでＦＦＴ変換されてＮ点（例えば１０２４点）のＦＦＴスペクトルデータがそれぞれ求められる。この後、実用周波数領域のＦＦＴスペクトルデータを基にしてパワースペクトルと相関値とが算出された後、所定周波数領域（例えば２８０〜３８０Ｈｚ）におけるパワースペクトルと相関値との乗算値を積分した評価値が算出される。
【００２７】
ここで、パワースペクトルおよび相関値の算出方法を詳細に説明すると、第１マイクプローブ２ａからのＦＦＴスペクトルデータが信号Ｘk であるとし、第２マイクプローブ２ｂからのＦＦＴスペクトルデータが信号Ｙk であるとした場合、Ｘk およびＹk は、（１）式でそれぞれ表現される。尚、Ｘk およびＹk は複素数、ｋはサンプリングデータ点（１＜ｋ＜Ｎ）、ｒは実数、ｉは虚数を意味している。また、以降の説明において、Ｘk * およびＹk * は共役複素数を意味している。
【００２８】
【数１】
そして、上記のＸk を用いてパワースペクトルＰ(X) ＝Ｘk Ｘk * を求めると、（２）式の関係が得られることになる。尚、第１マイクプローブ２ａにおけるパワースペクトルＸk Ｘk * を求める理由は、図２に示すように、第１マイクプローブ２ａが点火バーナ３６よりも離れた位置にあるため、主バーナ３９の燃焼音をより反映したパワースペクトルを得ることができるからである。但し、第２マイクプローブ２ｂにおけるパワースペクトルＰ(Y) ＝Ｙk Ｙk * を求めても良いのはもちろんである。
【００３０】
【数２】
次に、Ｘk に対しＹk が（３）式で与えられたとする。
【００３２】
【数３】
ここで、Ｎk は、Ｘk と相関のない雑音信号成分である。従って、クロスパワースペクトルＸk Ｙk * は、（４）式で示される。
【００３４】
【数４】
（４）式のＭ回平均値は、（ ）m をｍ番目のサンプル系列に属するとすると、（５）式で示される。
【００３６】
【数５】
そして、（５）式における右辺の第２項は、Ｍ→∞であったとすると、“０”となる。従って、Ｍを十分に大きな値にすると、（６）式が得られることになる。尚、数値の上部に付された“─”は、平均値を示している。
【００３８】
【数６】
また、Ｖk ＝Ｈk Ｘk とすると、コヒーレンス値（γ2(k)）は、その定義式より（７）式となる。
【００４０】
【数７】
ここで、（１）式で示したように、Ｘk ＝Ｘr (k) ＋ｉＸi (k) 、Ｙk ＝Ｙr (k) ＋ｉＹi (k) である。そして、Ｘr (k) を簡略化してＸr 、同様にＹr (k) をＹr 、Ｘi (k) をＸi 、Ｙi (k) をＹi で表記すると、分子部分が（８）式で示されると共に、分母部分が（９）式で示されることになる。
【００４２】
【数８】
【数９】
そして、（８）式および（９）式の平均化をさらに進めると、相関値γ2(k)は、（１０）式で定義されることになる。
【００４５】
【数１０】
これにより、音声データから求められたＦＦＴスペクトルデータを基にしてＸr 、Ｘi 、Ｙr 、Ｙi が求められた後、これらの値が上記の（１０）式に代入されることによって、ＦＦＴスペクトルデータの相関値γ2(k)が算出されることになる。
【００４７】
以上のようにして相関値γ2(k)が算出されると、下記の（１１）式に示すように、相関値γ2(k)とパワースペクトルＰ(X) とが乗算される。そして、上述の所定周波数領域（例えば２８０〜３８０Ｈｚ）に対応する所定データ領域が求められた後、この所定データ領域（ｋ1 〜ｋ2 ）における乗算値の積分値が評価値Ｒとして求められることになる。
【００４８】
【数１１】
尚、（１１）式の代わりに、（１２）式のように、所定データ領域（ｋ1 〜ｋ2 ）における相関値γ2(k)の積分値とパワースペクトルＰ(X) の積分値との乗算値が評価値Ｒとして求められても良い。また、（１１）式や（１２）式において、所定データ領域（ｋ1 〜ｋ2 ）の評価値Ｒを求める代わりに、所定データ領域（ｋ1 〜ｋ2 ）にサンプリング周波数Δｆを乗算することによって、ｆ1 〜ｆ2 の所定周波数領域（例えば２８０〜３８０Ｈｚ）の評価値Ｒが直接求められても良い。
【００５０】
【数１２】
この後、図３に示すように、上記のようにして求められた評価値ＲがＣＰＵ部９からＤ／Ａ変換部１３およびＰＯ部１２を介してアナログ出力系１９およびデジタル出力系２０に出力され、Ｄ／Ａ変換部１３でアナログ信号に変換された後、各アナログ出力系１９に出力される。一方、ＰＯ部１２においては、評価値Ｒがパラレル形式で各デジタル出力系２０に出力される。そして、評価値Ｒがアナログ出力系１９やデジタル出力系２０を介して図示しない表示装置や情報処理装置に出力されることによって、図１に示すように、評価値を縦軸、時間を横軸としたグラフとして画面表示される。
【００５２】
また、情報処理装置においては、一本のしきい値が設定されており、画面表示中にしきい値を表示する共に、評価値としきい値とを比較し、評価値がしきい値以上であれば燃焼状態と判定する一方、評価値がしきい値未満であれば非燃焼状態と判定してオペレータに報知する。
【００５３】
以上のように、本実施形態の燃焼状況検知方法は、図３に示すように、主バーナ３９に対して対をなす２系統の第１および第２マイクプローブ２ａ・２ｂから音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値γ2(k)およびパワースペクトルＰ(X) （エネルギー）を求めた後、相関値γ2(k)とパワースペクトルＰ(X) との乗算値を基にして評価値Ｒを求め、評価値Ｒをしきい値（規定値）と比較することによって、主バーナ３９の燃焼状況を検知するようになっている。尚、本実施形態においては、２系統の第１および第２マイクプローブ２ａ・２ｂから音声信号を獲得しているが、２系統以上であっても良い。
【００５４】
そして、この方法によれば、評価値Ｒが相関値γ2(k)とパワースペクトルＰ(X) との乗算値を基にしているため、燃焼状態の評価値Ｒと非燃焼状態（消火状態、失火状態）の評価値Ｒとを十分に離れた数値に２分することができる。従って、上述の情報処理装置におけるしきい値の設定作業が容易化すると共に、燃焼状態と非燃焼状態との判別を簡単化することができる。
【００５５】
即ち、評価値Ｒは、図４に示すように、相関値γ2(k)とパワースペクトルＰ(X) との乗算値である。従って、図７に示すように、完全消火工程の消火状態から主バーナ燃焼工程の燃焼状態に至る一連の工程中に、燃焼状態の相関値（0.35 , 0.32 ）よりも大きな相関値（0.70 , 0.50 , 0.60）を示す消火状態の工程と、小さな相関値（0.12）を示す消火状態の工程とが存在していても、図５および図６に示すように、相関値γ2(k)にパワースペクトルＰ(X) を乗算した評価値Ｒにすると、消火状態の全工程が４未満の評価値Ｒ（3.0 , 2.6 , 3.7 , 3.2 ）になると共に、燃焼状態が８以上の評価値Ｒ（8.6 , 8.0 ）になって、両状態を評価値Ｒで２分することができる。
【００５６】
また、図７に示すように、燃焼空気不足による失火状態が燃焼状態よりも大きな相関値（0.70）を示し、燃料不足による失火状態が燃焼状態よりも小さな相関値（0.12）を示していても、図５および図６に示すように、相関値γ2(k)にパワースペクトルＰ(X) を乗算した評価値Ｒにすると、燃焼空気不足および燃料不足による両失火状態が４未満の評価値Ｒ（3.0 , 3.2 ）になるため、燃焼状態と失火状態とを評価値Ｒで２分することができる。
【００５７】
そして、しきい値を設定可能な最小の範囲を相関値γ2(k)と評価値Ｒとで比較した場合、主バーナ・点火バーナ燃焼工程の相関値（0.35）と２次エア開工程の相関値（0.50）とが１．６倍の比率であるのに対し、燃焼不足による失火状態の評価値Ｒ（3.2 ）と主バーナ・点火バーナ燃焼工程の相関値（8.6 ）との比率が２．５倍であることから、評価値Ｒによる方がより広い範囲でしきい値を設定することができる。
【００５８】
これにより、図１に示すように、燃焼状態と非燃焼状態（消火状態、失火状態）との判別に用いられるしきい値は、燃焼状態の評価値Ｒと非燃焼状態の評価値Ｒとで挟まれた広い領域に１つ設定すれば良いため、設定作業が容易なものとなる。また、相関値γ2(k)で判別していた場合のように、非燃焼状態時に燃焼状態を示すようにしきい値で区切られた領域に進入することがないため、燃焼状態と非燃焼状態との判別を簡単に行うことが可能になる。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法において、前記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値およびエネルギーを求めた後、該相関値とエネルギーとの乗算値を基にして評価値を求め、該評価値を規定値と比較することによって、前記バーナの燃焼状況を検知する構成である。
【００６０】
これにより、評価値Ｒが相関値とエネルギーとの乗算値を基にしているため、燃焼状態の評価値と非燃焼状態（消火状態、失火状態）の評価値とを十分に離れた数値に２分することができる。従って、規定値の設定作業が容易化すると共に、燃焼状態と非燃焼状態との判別が簡単化するため、確実に両状態を判別することができるという効果を奏する。
【００６１】
請求項２の発明は、バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法において、前記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値およびエネルギーを求めた後、所定周波数領域における前記相関値と前記エネルギーとの乗算値を求め、該乗算値の積分値を評価値とし、該評価値を規定値と比較することによって、前記バーナの燃焼状況を検知することを特徴としている。
【００６２】
これにより、評価値が相関値とエネルギーとの乗算値を基にしているため、燃焼状態の評価値と非燃焼状態（消火状態、失火状態）の評価値とを十分に離れた数値に２分することができる。従って、規定値の設定作業が容易化すると共に、燃焼状態と非燃焼状態との判別が簡単化するため、確実に両状態を判別することができる。さらに、所定周波数領域における相関値とエネルギーとの乗算値の積分値が評価値とされているため、最も燃焼状態と非燃焼状態とを判別し易い周波数領域における評価値を得ることが可能になり、結果として一層確実に両状態を判別することができる。
【００６３】
請求項３の発明は、バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法において、前記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値およびエネルギーを求めた後、所定周波数領域における相関値の積分値と該周波数領域におけるエネルギーの積分値との乗算値を求めて評価値とし、該評価値を規定値と比較することによって、前記バーナの燃焼状況を検知することを特徴としている。
【００６４】
これにより、評価値が相関値とエネルギーとの乗算値を基にしているため、燃焼状態の評価値と非燃焼状態（消火状態、失火状態）の評価値とを十分に離れた数値に２分することができる。従って、規定値の設定作業が容易化すると共に、燃焼状態と非燃焼状態との判別が簡単化するため、確実に両状態を判別することができる。さらに、所定周波数領域における相関値の積分値とエネルギーの積分値の乗算値が評価値とされているため、最も燃焼状態と非燃焼状態とを判別し易い周波数領域における評価値を得ることが可能になり、結果として一層確実に両状態を判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃焼状態および非燃焼状態における評価値と時間との関係を示すグラフである。
【図２】燃焼状況検知装置における要部配置図である。
【図３】燃焼状況検知装置のブロック図である。
【図４】音声のエネルギーと相関値との関係を示す説明図である。
【図５】各工程におけるエネルギーおよび相関値の状態を示す説明図である。
【図６】評価値と相関値との関係を示すグラフである。
【図７】各工程におけるエネルギーおよび相関値の状態を示す説明図である。
【図８】燃焼状態および非燃焼状態における相関値と時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 音声検出部
２ａ 第１マイクプローブ
２ｂ 第２マイクプローブ
３ アンプ
４ ハイパスフィルタ
５ ローパスフィルタ
６ トリマ
７ 演算処理ボード
８ Ａ／Ｄ変換部
９ ＣＰＵ部
１０ ＤＳＰ部
１１ ＰＩ部
１２ ＰＯ部
１３ Ｄ／Ａ変換部
１４ 処理切替スイッチ
１５ アンプ
１６ トリマ
１７ 表示器
１８ ランプ
１９ アナログ出力系
２０ デジタル出力系
３６ 点火バーナ
３７ 火炎
３９ 主バーナ
４０ 火炎発生装置
４１ 空気量切換装置
Claims (3)
- バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法において、
前記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値およびエネルギーを求めた後、該相関値とエネルギーとの乗算値を基にして評価値を求め、該評価値を規定値と比較することによって、前記バーナの燃焼状況を検知することを特徴とする燃焼状況検知方法。 - バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法において、
前記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値およびエネルギーを求めた後、所定周波数領域における前記相関値と前記エネルギーとの乗算値を求め、該乗算値の積分値を評価値とし、該評価値を規定値と比較することによって、前記バーナの燃焼状況を検知することを特徴とする燃焼状況検知方法。 - バーナの燃焼状況を音声信号を基にして検知する燃焼状況検知方法において、
前記バーナに対して対をなす複数系統の音声検出手段から音声信号を獲得し、これら音声信号の相関値およびエネルギーを求めた後、所定周波数領域における相関値の積分値と該周波数領域におけるエネルギーの積分値との乗算値を求めて評価値とし、該評価値を規定値と比較することによって、前記バーナの燃焼状況を検知することを特徴とする燃焼状況検知方法。
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| JP12835497A JP3814047B2 (ja) | 1997-05-19 | 1997-05-19 | 燃焼状況検知方法 |
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| JPH10318535A (ja) | 1998-12-04 |
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