JP6062704B2 - Gas concentration detector - Google Patents

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Description

本発明は、試料ガス中に含まれる測定対象ガスの濃度を検知するガス濃度検出装置に関する。   The present invention relates to a gas concentration detection device that detects the concentration of a measurement target gas contained in a sample gas.

従来、試料ガス中に含まれる測定対象ガスの濃度を検知するガス濃度検出装置としては、測定対象ガスの濃度に応じて受光素子(受光センサ)から出力される信号(測定データ)に基づいて、測定対象ガスの濃度を検知するものがある。   Conventionally, as a gas concentration detection device that detects the concentration of a measurement target gas contained in a sample gas, based on a signal (measurement data) output from a light receiving element (light reception sensor) according to the concentration of the measurement target gas, Some detect the concentration of the gas to be measured.

つまり、受光素子の出力信号は、測定対象ガスの濃度に応じて変化するため、この出力信号(測定データ)を用いることで測定対象ガスの濃度を検知することができる。   That is, since the output signal of the light receiving element changes according to the concentration of the measurement target gas, the concentration of the measurement target gas can be detected by using this output signal (measurement data).

特開2004−138499号公報JP 2004-138499 A

しかし、上記従来のガス濃度検出装置では、ノイズなどの影響により受光素子の出力信号が変動することがあり、ガス濃度の検出精度が低下する虞がある。
例えば、ノイズなどの影響によって、受光素子の出力信号が変動した場合には、ガス濃度の検出結果も変動することになり、ガス濃度の検出精度が低下する。
However, in the above conventional gas concentration detection apparatus, the output signal of the light receiving element may fluctuate due to the influence of noise or the like, and there is a possibility that the detection accuracy of the gas concentration is lowered.
For example, when the output signal of the light receiving element fluctuates due to noise or the like, the gas concentration detection result also fluctuates, and the gas concentration detection accuracy decreases.

そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、ノイズ等の影響により受光素子の出力信号が変動した場合であっても、ガス濃度の検出精度の低下を抑えることができるガス濃度検出装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and even when the output signal of the light receiving element fluctuates due to the influence of noise or the like, the gas concentration detection capable of suppressing a decrease in gas concentration detection accuracy. An object is to provide an apparatus.

かかる目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、試料ガス中に含まれる測定対象ガスの濃度を検知するガス濃度検出装置において、試料ガスが導入される測定セルと、測定セルに導入された試料ガスに赤外光を照射する光源と、それぞれ異なる波長領域を有し、光源より照射され試料ガスを通過した赤外光を検知する第1受光手段、および第2受光手段と、第1受光手段で得られる測定データおよび第2受光手段で得られる測定データに基づいて、試料ガス中に含まれる測定対象ガスの濃度を検出する検出手段と、を備えるガス濃度検出装置であって、検出手段は、第1受光手段による測定データおよび第2受光手段による測定データのそれぞれの移動平均値を演算する移動平均演算手段と、第1受光手段による測定データの移動平均値のうち光源による赤外光の照射期間における最大値である第1データ最大値と、第2受光手段による測定データの移動平均値のうち光源による赤外光の照射期間における最大値である第2データ最大値と、をそれぞれ演算する最大値演算手段と、第1受光手段による測定データの移動平均値のうち光源による赤外光の非照射期間における最小値である第1データ最小値と、第2受光手段による測定データの移動平均値のうち光源による赤外光の非照射期間における最小値である第2データ最小値と、をそれぞれ演算する最小値演算手段と、第1データ最大値と第1データ最小値との差分値である第1データ差分値と、第2データ最大値と第2データ最小値との差分値である第2データ差分値と、をそれぞれ演算する差分値演算手段と、第1データ差分値の移動平均値である第1データ差分平均値、および第2データ差分値の移動平均値である第2データ差分平均値をそれぞれ演算する差分平均演算手段と、第1データ差分平均値および第2データ差分平均値に基づいて、試料ガス中に含まれる測定対象ガスの濃度を演算する濃度演算手段と、を備えること、を特徴とするガス濃度検出装置である。   The invention according to claim 1, which has been made to achieve such an object, includes a measurement cell into which a sample gas is introduced and a measurement cell in a gas concentration detection device that detects the concentration of a measurement target gas contained in the sample gas. A light source for irradiating the sample gas introduced to the sample with infrared light, a first light receiving unit for detecting infrared light having different wavelength regions and passing through the sample gas, and a second light receiving unit. And a detection means for detecting the concentration of the measurement target gas contained in the sample gas based on the measurement data obtained by the first light receiving means and the measurement data obtained by the second light receiving means. The detecting means includes a moving average calculating means for calculating respective moving average values of the measurement data by the first light receiving means and the measurement data by the second light receiving means, and the measurement data by the first light receiving means. The first data maximum value which is the maximum value during the irradiation period of infrared light from the light source among the moving average value, and the maximum value during the irradiation period of infrared light from the light source among the moving average value of the measurement data by the second light receiving means. A maximum value calculating means for calculating a certain second data maximum value, and a first data minimum value which is a minimum value in a non-irradiation period of infrared light by the light source among moving average values of measurement data by the first light receiving means. And a minimum value calculating means for calculating a second data minimum value, which is a minimum value in a non-irradiation period of infrared light from the light source, among moving average values of measurement data by the second light receiving means, and a first data maximum A difference value for calculating a first data difference value that is a difference value between the value and the first data minimum value, and a second data difference value that is a difference value between the second data maximum value and the second data minimum value, respectively. Calculation means Difference average calculation means for calculating a first data difference average value that is a moving average value of the first data difference value and a second data difference average value that is a moving average value of the second data difference value; and first data A gas concentration detection device comprising: a concentration calculation means for calculating the concentration of the measurement target gas contained in the sample gas based on the difference average value and the second data difference average value.

このガス濃度検出装置では、ガス濃度を演算するにあたり、第1受光手段による測定データおよび第2受光手段による測定データをそのまま利用するのではなく、第1受光手段による測定データおよび第2受光手段による測定データの移動平均値を用いてガス濃度を演算する点に特徴がある。   In this gas concentration detection apparatus, in calculating the gas concentration, the measurement data by the first light receiving means and the measurement data by the second light receiving means are not used as they are, but the measurement data by the first light receiving means and the second light receiving means are used. It is characterized in that the gas concentration is calculated using the moving average value of the measurement data.

つまり、ノイズ(外乱因子)などの影響によって第1受光手段による測定データおよび第2受光手段による測定データが瞬時的に大きく変動した場合であっても、移動平均値に関しては、その変動範囲が測定データの瞬時的な変動範囲よりも小さくなるため、ガス濃度の演算に際して、ノイズ(外乱因子)などの影響を抑制できる。   In other words, even if the measurement data by the first light receiving means and the measurement data by the second light receiving means fluctuate greatly instantaneously due to the influence of noise (disturbance factor), the fluctuation range of the moving average value is measured. Since it is smaller than the instantaneous fluctuation range of data, the influence of noise (disturbance factor) and the like can be suppressed when calculating the gas concentration.

そして、移動平均値の演算に関しては、第1受光手段による測定データおよび第2受光手段による測定データのみならず、第1データ差分値および第2データ差分値についても、移動平均値(第1データ差分平均値、第2データ差分平均値)をそれぞれ演算する。   Regarding the calculation of the moving average value, not only the measurement data by the first light receiving unit and the measurement data by the second light receiving unit, but also the first data difference value and the second data difference value (moving average value (first data)). The difference average value and the second data difference average value) are respectively calculated.

このように、第1受光手段による測定データおよび第2受光手段による測定データに関して、複数段階にわたり移動平均値を演算することで、ノイズ(外乱因子)などの影響をより一層抑制でき、ガス濃度の検出精度の低下を抑制できる。   In this way, by calculating the moving average value over a plurality of stages with respect to the measurement data by the first light receiving means and the measurement data by the second light receiving means, the influence of noise (disturbance factor) and the like can be further suppressed, and the gas concentration A decrease in detection accuracy can be suppressed.

よって、本発明によれば、ノイズ等の影響により受光素子の出力信号が変動した場合であっても、ガス濃度の検出精度の低下を抑えることができる。
なお、光源による赤外光の照射状態および非照射状態は、不定期に切り替え制御してもよく、あるいは、一定周期毎に切り替えても良い。また、赤外光の照射期間と非照射期間とは、それぞれ異なる長さであっても良い。
Therefore, according to the present invention, even when the output signal of the light receiving element fluctuates due to the influence of noise or the like, it is possible to suppress a decrease in gas concentration detection accuracy.
Note that the irradiation state and non-irradiation state of infrared light by the light source may be switched and controlled irregularly, or may be switched at regular intervals. The infrared light irradiation period and the non-irradiation period may have different lengths.

そして、赤外光の照射状態および非照射状態を1サイクルとする照射制御を繰り返し実行する場合には、1サイクル毎に、第1データ最大値、第2データ最大値、第1データ最小値、第2データ最小値をそれぞれ演算し、複数のサイクルにわたる各演算値を用いて移動平均値(第1データ差分平均値および第2データ差分平均値)を演算しても良い。つまり、1サイクル毎に演算された第1データ差分値および第2データ差分値を用いて移動平均値(第1データ差分平均値および第2データ差分平均値)を演算し、測定対象ガスの濃度を演算する。   And when performing irradiation control which makes the irradiation state and non-irradiation state of infrared light one cycle repeatedly, the first data maximum value, the second data maximum value, the first data minimum value, for each cycle, The second data minimum value may be calculated, and the moving average values (first data difference average value and second data difference average value) may be calculated using the calculated values over a plurality of cycles. That is, the moving average value (first data difference average value and second data difference average value) is calculated using the first data difference value and the second data difference value calculated for each cycle, and the concentration of the measurement target gas Is calculated.

このように、複数のサイクルにわたる各演算値を用いて移動平均値を演算することで、瞬時的なノイズ(外乱因子)などが発生した場合でも移動平均値の大きな変化を抑制できるため、ノイズ(外乱因子)などの影響をより一層抑制でき、ガス濃度の検出精度の低下を抑制できる。   Thus, by calculating the moving average value using each calculated value over a plurality of cycles, even if instantaneous noise (disturbance factor) or the like occurs, a large change in the moving average value can be suppressed. The influence of disturbance factors) can be further suppressed, and a decrease in gas concentration detection accuracy can be suppressed.

次に、上述のガス濃度検出装置においては、測定セルに導入された試料ガスの積算流量値が予め定められた流量判定値を超えたか否かを判定する積算流量判定手段を備えており、濃度演算手段は、積算流量判定手段にて積算流量値が流量判定値を超えたと判断された時点での最新の第1データ差分平均値および第2データ差分平均値に基づいて、試料ガス中に含まれる測定対象ガスの濃度を演算する、という構成を採ることができる。   Next, the gas concentration detection device described above includes an integrated flow rate determination unit that determines whether or not the integrated flow rate value of the sample gas introduced into the measurement cell exceeds a predetermined flow rate determination value. The calculation means is included in the sample gas based on the latest first data difference average value and second data difference average value at the time when the integrated flow value determination unit determines that the integrated flow value exceeds the flow determination value. It is possible to adopt a configuration in which the concentration of the measurement target gas is calculated.

このように、測定セルに導入された試料ガスの積算流量値が流量判定値を超えたか否かを判定することで、測定セルに対して試料ガスが十分に導入されたか否かを判定でき、測定セルへの試料ガスの導入が不十分な状況でガス濃度を演算するのを回避できる。   Thus, by determining whether or not the integrated flow value of the sample gas introduced into the measurement cell exceeds the flow rate determination value, it can be determined whether or not the sample gas has been sufficiently introduced into the measurement cell, It is possible to avoid calculating the gas concentration in a situation where the introduction of the sample gas into the measurement cell is insufficient.

つまり、測定セルに導入された試料ガスの積算流量値が流量判定値を超えた時点での最新の第1データ差分平均値および第2データ差分平均値に基づいて、測定対象ガスの濃度を演算することで、測定セルに試料ガスが十分に導入された状態で測定対象ガスの濃度を演算できる。   That is, the concentration of the measurement target gas is calculated based on the latest first data difference average value and second data difference average value when the integrated flow value of the sample gas introduced into the measurement cell exceeds the flow rate determination value. Thus, the concentration of the measurement target gas can be calculated in a state where the sample gas is sufficiently introduced into the measurement cell.

よって、本発明によれば、測定セルへの試料ガスの導入が不十分であることに起因する検出誤差が発生しがたくなり、ガス濃度の検出精度の低下を抑えることができる。
次に、上述のガス濃度検出装置においては、第1受光手段および第2受光手段を加熱するヒータと、第1受光手段および第2受光手段の各温度が予め定められた正常範囲であるか否かを判定する温度判定手段と、を備えており、検出手段は、温度判定手段にて第1受光手段および第2受光手段の各温度が正常範囲であると判定されると、測定対象ガスの濃度の演算を実行する、という構成を採ることができる。
Therefore, according to the present invention, it is difficult to generate a detection error due to insufficient introduction of the sample gas into the measurement cell, and it is possible to suppress a decrease in gas concentration detection accuracy.
Next, in the gas concentration detection device described above, whether or not the temperatures of the heaters for heating the first light receiving means and the second light receiving means and the first light receiving means and the second light receiving means are within a predetermined normal range. Temperature detecting means for determining whether the temperature of the first light receiving means and the second light receiving means is within a normal range by the temperature determining means. It is possible to adopt a configuration in which density calculation is executed.

このように、ヒータおよび温度判定手段を備えることで、第1受光手段および第2受光手段が正常状態であることを確認した上で、検出手段による測定対象ガスの濃度演算を実行することができる。   As described above, by providing the heater and the temperature determining unit, it is possible to execute the concentration calculation of the measurement target gas by the detecting unit after confirming that the first light receiving unit and the second light receiving unit are in the normal state. .

例えば、第1受光手段および第2受光手段が結露しない温度範囲を正常範囲として予め定めておき、第1受光手段および第2受光手段の各温度がこの正常範囲である場合に測定対象ガスの濃度を演算することにより、第1受光手段および第2受光手段の結露による悪影響を抑えつつ、測定対象ガスの濃度を検出できる。つまり、結露の影響によって第1受光手段および第2受光手段における受光量が変動することを抑制でき、測定対象ガスの濃度の検出精度の低下を抑制できる。   For example, the temperature range in which the first light receiving means and the second light receiving means do not condense is determined in advance as a normal range, and the concentration of the measurement target gas when the temperatures of the first light receiving means and the second light receiving means are within this normal range. By calculating the above, it is possible to detect the concentration of the gas to be measured while suppressing adverse effects due to condensation of the first light receiving means and the second light receiving means. That is, it is possible to suppress fluctuations in the amount of light received by the first light receiving unit and the second light receiving unit due to the influence of condensation, and it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the concentration of the measurement target gas.

よって、本発明によれば、第1受光手段および第2受光手段の温度が正常範囲であることを確認した上で測定対象ガスの濃度演算を実行できるため、ガス濃度の検出精度の低下を抑えることができる。   Therefore, according to the present invention, since it is possible to perform the concentration calculation of the measurement target gas after confirming that the temperatures of the first light receiving means and the second light receiving means are in the normal range, it is possible to suppress a decrease in gas concentration detection accuracy. be able to.

なお、検出手段は、温度判定手段にて第1受光手段および第2受光手段の各温度が正常範囲ではないと判定された場合には、測定対象ガスの濃度の演算を行わず、第1受光手段および第2受光手段の各温度が正常範囲になるまで待機する、という構成を採ることができる。   When the temperature determination unit determines that the temperatures of the first light receiving unit and the second light receiving unit are not in the normal range, the detection unit does not calculate the concentration of the measurement target gas and does not calculate the first light receiving unit. It is possible to adopt a configuration of waiting until each temperature of the means and the second light receiving means is in a normal range.

人の呼気に含まれるアルコールの濃度を検知するガス濃度検出装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the gas concentration detection apparatus which detects the density | concentration of the alcohol contained in a person's expiration. 図1のガス濃度検出装置におけるB−B断面図である。It is BB sectional drawing in the gas concentration detection apparatus of FIG. ガス濃度検出処理の処理内容を表したフローチャートである。It is a flowchart showing the processing content of the gas concentration detection processing. 光源のON/OFF状態、第1赤外線検知素子のセンサ出力(出力データ)、移動平均値の各状態の一例を表したタイミングチャートである。It is a timing chart showing an example of each state of the ON / OFF state of a light source, the sensor output (output data) of a 1st infrared rays detection element, and a moving average value. 赤外線検知素子の出力データの差分平均値(実施例)と、移動平均を用いることなく赤外線検知素子の出力データから算出した差分値(比較例)と、の測定結果である。It is a measurement result of the difference average value (Example) of the output data of an infrared detection element, and the difference value (comparative example) calculated from the output data of an infrared detection element without using a moving average.

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
なお、以下に示す実施形態では、本発明を適用したガス濃度検出装置を例に挙げて説明する。
Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
In the following embodiments, a gas concentration detection apparatus to which the present invention is applied will be described as an example.

[1.第1実施形態]
[1−1.全体構成]
本実施形態のガス濃度検出装置1の全体構成について、図面を用いて説明する。
[1. First Embodiment]
[1-1. overall structure]
The overall configuration of the gas concentration detection device 1 of the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図1は、人の呼気に含まれるアルコールの濃度を検知するガス濃度検出装置1の概略構成図である。
本実施形態のガス濃度検出装置1は、非分散型赤外線吸収式(NDIR)ガス濃度検出装置である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas concentration detection device 1 that detects the concentration of alcohol contained in a person's breath.
The gas concentration detection device 1 of this embodiment is a non-dispersive infrared absorption (NDIR) gas concentration detection device.

ガス濃度検出装置1は、人の呼気が吹き込まれる赤外線式ガスセンサ111と、ガス濃度検出処理を実行する制御部151と、を主に備えている。
図2は、赤外線式ガスセンサ111におけるB−B断面図である。
The gas concentration detection apparatus 1 mainly includes an infrared gas sensor 111 into which human breath is blown, and a control unit 151 that executes a gas concentration detection process.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the infrared gas sensor 111 taken along the line BB.

赤外線式ガスセンサ111は、先端側(図1左側)が閉塞された円筒形状の容器113と、容器113を取り囲むように配置されるヒータ114と、容器113の先端側に配置された白色光源115と、容器113の後端側に配置された基部117と、を主に備えている。   The infrared gas sensor 111 includes a cylindrical container 113 whose front end side (left side in FIG. 1) is closed, a heater 114 disposed so as to surround the container 113, and a white light source 115 disposed on the front end side of the container 113. , And a base 117 disposed on the rear end side of the container 113.

容器113は、測定対象である特定成分を含む試料ガスを充填する非透光性の材質(例えばアルミニウム合金)からなる容器であり、その側壁には、試料ガスの導入や排出を行う複数の通気孔141、143が形成されている。   The container 113 is a container made of a non-translucent material (for example, an aluminum alloy) filled with a sample gas containing a specific component to be measured, and a plurality of passages for introducing and discharging the sample gas are provided on the side wall thereof. The pores 141 and 143 are formed.

通気孔141にはガス導入管144が接続され、通気孔143にはガス排出管145が接続されている。ガス導入管144には、流量センサ146が設けられている。流量センサ146は、ガス導入管144に流れるガス流量に応じた信号を制御部151に対して出力する。   A gas introduction pipe 144 is connected to the vent hole 141, and a gas exhaust pipe 145 is connected to the vent hole 143. A flow rate sensor 146 is provided in the gas introduction pipe 144. The flow sensor 146 outputs a signal corresponding to the flow rate of gas flowing through the gas introduction pipe 144 to the control unit 151.

ヒータ114は、シリコンラバーヒータであり、容器113を取り囲むように配置される。ヒータ114は、40[℃]以上に設定された特定の制御目標温度(本実施形態では、50[℃]に設定)で、容器113を加熱することで、容器113の内面が結露するのを抑制する。   The heater 114 is a silicon rubber heater and is disposed so as to surround the container 113. The heater 114 heats the container 113 at a specific control target temperature set to 40 [° C.] or higher (in this embodiment, set to 50 [° C.]), so that the inner surface of the container 113 is condensed. Suppress.

このとき、ヒータ114による熱量は、容器113を介して基部117にも熱伝導する。これにより、後述する基部117の構成要素(第1波長選択フィルタ131、第2波長選択フィルタ133、第1赤外線検知素子135、第2赤外線検知素子137)の各表面が結露するのを抑制する。   At this time, the amount of heat from the heater 114 is also conducted to the base 117 via the container 113. This suppresses dew condensation on the surfaces of the constituent elements of the base 117 (the first wavelength selection filter 131, the second wavelength selection filter 133, the first infrared detection element 135, and the second infrared detection element 137), which will be described later.

基部117は、非透光性の例えばステンレスからなるキャップ119と、TOパッケージ121とから構成されている。キャップ119は、円盤部123と筒状部125とから構成されている。   The base 117 includes a non-transparent cap 119 made of, for example, stainless steel and a TO package 121. The cap 119 includes a disk part 123 and a cylindrical part 125.

円盤部123には、2箇所に開口部127、129が設けられており、各開口部127、129にはそれぞれ第1波長選択フィルタ131、第2波長選択フィルタ133が配置されている。第1波長選択フィルタ131、第2波長選択フィルタ133は、それぞれ開口部127,129を覆う様に配置されており、それぞれ特定の帯域の赤外線のみを透過させる。   The disk portion 123 is provided with openings 127 and 129 at two locations, and a first wavelength selection filter 131 and a second wavelength selection filter 133 are disposed in each of the openings 127 and 129. The first wavelength selection filter 131 and the second wavelength selection filter 133 are disposed so as to cover the openings 127 and 129, respectively, and each transmits only infrared rays in a specific band.

なお、第1波長選択フィルタ131および第2波長選択フィルタ133は、その材質については特に制限はなく、サファイア、石英ガラス、シリコン、ゲルマニウム、セレン化亜鉛などの赤外線透過材料からなる基板の表面に、複数の透明膜を積層したものを採用できる。   The first wavelength selection filter 131 and the second wavelength selection filter 133 are not particularly limited in material, and are formed on the surface of a substrate made of an infrared transmitting material such as sapphire, quartz glass, silicon, germanium, zinc selenide, A laminate of a plurality of transparent films can be employed.

また、TOパッケージ121の内側表面には、第1波長選択フィルタ131、第2波長選択フィルタ133に対応して、その後端側に、それぞれ第1赤外線検知素子135、第2赤外線検知素子137が配置されている。   Further, on the inner surface of the TO package 121, a first infrared detection element 135 and a second infrared detection element 137 are arranged on the rear end side corresponding to the first wavelength selection filter 131 and the second wavelength selection filter 133, respectively. Has been.

第1赤外線検知素子135および第2赤外線検知素子137は、それぞれ入射された赤外線の強度に応じた電圧を出力する。
なお、第1赤外線検知素子135および第2赤外線検知素子137は、その種類は特に制限はなく、焦電センサ、サーモパイルセンサ、フォトダイオード等、一般に用いられる赤外線センサを使用できる。
The first infrared detection element 135 and the second infrared detection element 137 each output a voltage corresponding to the intensity of the incident infrared rays.
The types of the first infrared detection element 135 and the second infrared detection element 137 are not particularly limited, and generally used infrared sensors such as a pyroelectric sensor, a thermopile sensor, and a photodiode can be used.

また、第1波長選択フィルタ131、第2波長選択フィルタ133、第1赤外線検知素子135、第2赤外線検知素子137のいずれかの表面が結露した場合、その結露によって赤外線が弱められるため、第1赤外線検知素子135または第2赤外線検知素子137に入射される赤外線の強度が低下する。このような結露の影響を抑えるために、ヒータ114による加熱が有効である。   In addition, when the surface of any one of the first wavelength selection filter 131, the second wavelength selection filter 133, the first infrared detection element 135, and the second infrared detection element 137 is condensed, the infrared rays are weakened by the condensation. The intensity of infrared rays incident on the infrared detection element 135 or the second infrared detection element 137 is reduced. In order to suppress the influence of such condensation, heating by the heater 114 is effective.

なお、白色光源115は、少なくとも赤外線を含む光を出力するものであり、その種類は特に制限はなく、電球や発熱抵抗体を使用できる。
そして、本実施形態の赤外線式ガスセンサ111においては、白色光源115と第1波長選択フィルタ131と第1赤外線検知素子135とは、同一直線L1上に配置され、同様に、白色光源115と第2波長選択フィルタ133と第2赤外線検知素子137とは、他の同一直線L2上に配置されている。
The white light source 115 outputs light including at least infrared rays, and there is no particular limitation on the type thereof, and a light bulb or a heating resistor can be used.
In the infrared gas sensor 111 of the present embodiment, the white light source 115, the first wavelength selection filter 131, and the first infrared detection element 135 are arranged on the same straight line L1, and similarly, the white light source 115 and the second light source 115 are connected to each other. The wavelength selection filter 133 and the second infrared detection element 137 are arranged on another same straight line L2.

つまり、白色光源115から照射された赤外線が、容器113の内部に導入された試料ガス中を透過し、第1波長選択フィルタ131および第2波長選択フィルタ133を介して、それぞれ第1赤外線検知素子135および第2赤外線検知素子137に入射するように配置される。   That is, the infrared rays irradiated from the white light source 115 are transmitted through the sample gas introduced into the container 113, and the first infrared detection elements are respectively passed through the first wavelength selection filter 131 and the second wavelength selection filter 133. 135 and the second infrared detecting element 137 are arranged to enter.

そして、第1波長選択フィルタ131は、通過できる光(即ち赤外線)の帯域(通過帯域)が、濃度を測定する対象である特定成分(例えば、エチルアルコール(EtOH))の吸収帯に合致するもので構成されている。第1波長選択フィルタ131に入射される光に関しては、この通過帯域に合致する波長の光のみが透過し、それ以外の波長の光は透過できない。   The first wavelength selection filter 131 has a band (pass band) of light (that is, infrared light) that can pass therethrough that matches an absorption band of a specific component (for example, ethyl alcohol (EtOH)) whose concentration is to be measured. It consists of As for the light incident on the first wavelength selection filter 131, only light having a wavelength matching this pass band is transmitted, and light having other wavelengths cannot be transmitted.

つまり、通過帯域に合致する波長の赤外線は特定成分によって吸収されるが、この吸収される赤外線のみを透過可能なように、第1波長選択フィルタ131の材質が選択されている。   That is, the infrared light having a wavelength matching the pass band is absorbed by the specific component, but the material of the first wavelength selection filter 131 is selected so that only the absorbed infrared light can be transmitted.

従って、第1波長選択フィルタ131を透過する光の強度、すなわち、第1赤外線検知素子135の出力は、容器113の測定空間147に存在するガス種(特定成分)の濃度に依存する。つまり、第1赤外線検知素子135の出力(詳しくは素子出力を増幅したセンサ出力)に基づいて、測定空間147に存在する特定成分の濃度を測定することができる。   Therefore, the intensity of the light transmitted through the first wavelength selection filter 131, that is, the output of the first infrared detection element 135 depends on the concentration of the gas species (specific component) present in the measurement space 147 of the container 113. That is, the concentration of the specific component existing in the measurement space 147 can be measured based on the output of the first infrared detection element 135 (specifically, the sensor output obtained by amplifying the element output).

また、第2波長選択フィルタ133は、通過できる光(即ち赤外線)の帯域(通過帯域)が第1波長選択フィルタ131とは異なる帯域であり、試料ガス中に存在することが想定される何れのガスの吸収帯にも相当しない帯域に合致するもので構成されている。   The second wavelength selection filter 133 has a band (pass band) of light (that is, infrared rays) that can pass therethrough that is different from that of the first wavelength selection filter 131, and any of the second wavelength selection filter 133 that is assumed to exist in the sample gas. It is configured with a band that does not correspond to a gas absorption band.

このため、第2赤外線検知素子137を言わば参照素子として用い、第1赤外線検知素子135の出力に対するノイズ(外乱因子)を補償することが可能となる。
制御部151は、第1赤外線検知素子135の出力、第2赤外線検知素子137の出力などに基づいて、濃度測定対象である特定成分(例えば、エチルアルコール(EtOH))のガス濃度を演算する。
For this reason, it becomes possible to compensate for noise (disturbance factor) with respect to the output of the first infrared detection element 135 by using the second infrared detection element 137 as a reference element.
The control unit 151 calculates the gas concentration of a specific component (for example, ethyl alcohol (EtOH)) that is a concentration measurement target based on the output of the first infrared detection element 135, the output of the second infrared detection element 137, and the like.

制御部151は、いわゆるマイクロコンピュータで構成されており、詳細は図示しないが、公知の構成を有し、演算を行うマイクロプロセッサ、プログラムやデータを一時記憶するRAM、プログラムやデータを保持するROM、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路などを含んで構成されている。なお、A/D変換回路は、AD入力端子ADCから入力されるアナログ信号を、マイクロプロセッサなどで使用可能なデジタル信号に変換する。   The control unit 151 is configured by a so-called microcomputer, and although not shown in detail, has a known configuration, a microprocessor that performs calculation, a RAM that temporarily stores programs and data, a ROM that stores programs and data, An A / D conversion circuit that converts an analog signal into a digital signal is included. The A / D conversion circuit converts an analog signal input from the AD input terminal ADC into a digital signal that can be used by a microprocessor or the like.

[1−2.ガス濃度検出]
次に、制御部151で実行されるガス濃度検出処理について説明する。図3は、ガス濃度検出処理の処理内容を表したフローチャートである。
[1-2. Gas concentration detection]
Next, the gas concentration detection process executed by the control unit 151 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the processing content of the gas concentration detection processing.

なお、ガス濃度検出処理は、ガス濃度検出装置1が起動されるとともに処理が開始される。
ガス濃度検出処理が起動されると、まず、S110(Sはステップを表す。以下同様。)では、RAM動作の初期化などを含む初期設定処理を行う。
The gas concentration detection process starts when the gas concentration detection device 1 is activated.
When the gas concentration detection process is started, first, in S110 (S represents a step, the same applies hereinafter), an initial setting process including initialization of the RAM operation and the like is performed.

なお、S110での初期設定処理では、ガス濃度検出処理の中で用いる各種パラメータの値や各種フラグの状態を初期値に設定する処理を行う。例えば、周期カウンタ変数nを初期値(n=1)に設定し、光源判定フラグFをリセット状態(F=0)に設定する。また、S180での処理に用いるON最大値に初期値を設定し、S210での処理に用いるOFF最小値に初期値を設定する。このとき、ON最大値の初期値としては、ON最大値がとりうる数値範囲のうち最小値を設定し、OFF最小値の初期値としては、OFF最小値がとりうる数値範囲のうち最大値を設定する。   In the initial setting process in S110, a process for setting various parameter values and various flag states used in the gas concentration detection process to initial values is performed. For example, the cycle counter variable n is set to an initial value (n = 1), and the light source determination flag F is set to a reset state (F = 0). Also, an initial value is set as the maximum ON value used for the process in S180, and an initial value is set as the minimum OFF value used in the process in S210. At this time, the initial value of the ON maximum value is set to the minimum value in the numerical range that the ON maximum value can take, and the initial value of the OFF minimum value is set to the maximum value in the numerical range that the OFF minimum value can take. Set.

次にS120では、ヒータ114を起動して、予め定められた制御目標温度となるようにヒータ114を制御する処理を実行する。なお、本実施形態では、制御目標温度が50[℃]に設定されている。   Next, in S120, the heater 114 is started and the process which controls the heater 114 so that it may become predetermined control target temperature is performed. In the present embodiment, the control target temperature is set to 50 [° C.].

次のS130では、第1赤外線検知素子135の温度および第2赤外線検知素子137の温度がいずれも正常範囲であるか否かを判定しており、肯定判定するとS140に移行し、否定判定すると同ステップを繰り返し実行することで待機する。   In the next S130, it is determined whether or not the temperature of the first infrared detecting element 135 and the temperature of the second infrared detecting element 137 are both in the normal range. If an affirmative determination is made, the process proceeds to S140. Wait by repeatedly executing steps.

なお、本実施形態では、S130での正常範囲として、第1波長選択フィルタ131、第2波長選択フィルタ133、第1赤外線検知素子135、第2赤外線検知素子137の各表面が結露しない温度範囲が設定されている。具体的には、S130での正常範囲として「45[℃]以上の温度範囲」が設定されており、ヒータ114の加熱により第1赤外線検知素子135の温度および第2赤外線検知素子137の温度がいずれも45[℃]以上になると、S130で肯定判定される。   In the present embodiment, the normal range in S130 is a temperature range in which the surfaces of the first wavelength selection filter 131, the second wavelength selection filter 133, the first infrared detection element 135, and the second infrared detection element 137 are not condensed. Is set. Specifically, “a temperature range of 45 ° C. or more” is set as the normal range in S130, and the temperature of the first infrared detection element 135 and the temperature of the second infrared detection element 137 are increased by the heating of the heater 114. If both are 45 [° C.] or higher, an affirmative determination is made in S130.

また、図1では図示を省略しているが、第1赤外線検知素子135および第2赤外線検知素子137の近傍には温度センサが備えられており、この温度センサからの温度検知信号に基づいて第1赤外線検知素子135の温度および第2赤外線検知素子137の温度を検出している。   Although not shown in FIG. 1, a temperature sensor is provided in the vicinity of the first infrared detecting element 135 and the second infrared detecting element 137, and the first sensor is based on the temperature detection signal from the temperature sensor. The temperature of the first infrared detecting element 135 and the temperature of the second infrared detecting element 137 are detected.

S130で肯定判定されてS140に移行すると、S140では、白色光源115のON/OFF制御を開始する。このON/OFF制御では、白色光源115を0.25[sec]間にわたりON状態(点灯状態)に制御した後、0.25[sec]間にわたりOFF状態(消灯状態)に制御し、その後、再度、ON状態(点灯状態)に制御する。つまり、このON/OFF制御では、ON状態(点灯状態)およびOFF状態(消灯状態)を1サイクルとする制御を0.5[sec]毎に繰り返し実行する。   When an affirmative determination is made in S130 and the process proceeds to S140, ON / OFF control of the white light source 115 is started in S140. In this ON / OFF control, the white light source 115 is controlled to be in an ON state (lighted state) for 0.25 [sec], and then is controlled to be in an OFF state (light-off state) for 0.25 [sec]. Again, control is performed to the ON state (lighting state). That is, in this ON / OFF control, the control in which the ON state (lighting state) and the OFF state (light-off state) are one cycle is repeatedly executed every 0.5 [sec].

次のS150では、第1赤外線検知素子135の出力データおよび第2赤外線検知素子137の出力データをそれぞれ取得し、保存する処理を開始する。
このときのサンプリング周期は1[msec]であり、各出力データは1[msec]毎に取得される。なお、S150で開始されるセンサ出力のデータ取得処理は、このあとバックグラウンド処理として実行され、ガス濃度検出処理が終了するまで継続して実行される。
In the next S150, the process of acquiring and storing the output data of the first infrared detecting element 135 and the output data of the second infrared detecting element 137 is started.
The sampling period at this time is 1 [msec], and each output data is acquired every 1 [msec]. The sensor output data acquisition process started in S150 is subsequently executed as a background process, and is continuously executed until the gas concentration detection process is completed.

次のS160では、センサ出力のデータ取得処理(S150)で保存したデータを用いて、第1赤外線検知素子135の出力データおよび第2赤外線検知素子137の出力データのそれぞれの移動平均値を演算する処理を開始する。   In the next S160, the moving average values of the output data of the first infrared detection element 135 and the output data of the second infrared detection element 137 are calculated using the data saved in the sensor output data acquisition process (S150). Start processing.

なお、S160では、第1赤外線検知素子135の出力データおよび第2赤外線検知素子137の出力データのそれぞれについて、センサ出力のデータ取得処理(S150)で保存したデータのうち最新の150個のデータを対象として平均値を演算することで、データの移動平均値を演算する。また、S160で開始される移動平均値の演算処理は、このあとバックグラウンド処理として実行され、ガス濃度検出処理が終了するまで継続して実行される。   In S160, for the output data of the first infrared detection element 135 and the output data of the second infrared detection element 137, the latest 150 pieces of data stored in the sensor output data acquisition process (S150) are obtained. A moving average value of data is calculated by calculating an average value as a target. Further, the moving average value calculation process started in S160 is subsequently executed as a background process, and is continuously executed until the gas concentration detection process is completed.

S170では、白色光源115がON状態か否かを判定しており、肯定判定するとS180に移行し、否定判定するとS190に移行する。
S170で肯定判定されてS180に移行すると、S180では、移動平均値の演算処理(S160)で演算された移動平均値の最大値を比較演算により判定して、その判定結果に基づいて電源ON時の最大値(以下、ON最大値ともいう)を保存する処理を行う。
In S170, it is determined whether or not the white light source 115 is in an ON state. If an affirmative determination is made, the process proceeds to S180, and if a negative determination is made, the process proceeds to S190.
When an affirmative determination is made in S170 and the process proceeds to S180, in S180, the maximum value of the moving average value calculated in the moving average value calculation process (S160) is determined by comparison, and the power is turned on based on the determination result. Is stored (hereinafter also referred to as the ON maximum value).

具体的には、最新の移動平均値と前回処理実行時に保存されたON最大値とを比較判定し、大きい値を今回のON最大値として保存する。つまり、最新の移動平均値が大きい場合には、最新の移動平均値を今回のON最大値として保存し、前回処理実行時に保存されたON最大値が大きい場合には、前回処理実行時に保存されたON最大値を今回のON最大値として保存する。なお、S180の初回実行時には、S110で設定されたON最大値の初期値と最新の移動平均値との比較を行うが、初期値としてON最大値がとりうる数値範囲の最小値が設定されているため、最新の移動平均値がON最大値として保存される。   Specifically, the latest moving average value is compared with the ON maximum value stored when the previous process is executed, and the larger value is stored as the current ON maximum value. In other words, when the latest moving average value is large, the latest moving average value is stored as the current ON maximum value, and when the ON maximum value stored during the previous processing execution is large, it is stored during the previous processing execution. This ON maximum value is stored as the current ON maximum value. When S180 is executed for the first time, the initial value of the ON maximum value set in S110 is compared with the latest moving average value. As the initial value, the minimum value in the numerical range that the ON maximum value can take is set. Therefore, the latest moving average value is stored as the ON maximum value.

このとき、S180では、第1赤外線検知素子135の出力データに関するON最大値V1max、および第2赤外線検知素子137の出力データに関するON最大値V2maxのそれぞれについて保存する。   At this time, in S180, the ON maximum value V1max related to the output data of the first infrared detecting element 135 and the ON maximum value V2max related to the output data of the second infrared detecting element 137 are stored.

S170で否定判定されてS190に移行すると、S190では、光源判定フラグFがリセット状態(F=0)であるか否か判定しており、肯定判定するとS200に移行し、否定判定するとS210に移行する。   If a negative determination is made in S170 and the process proceeds to S190, it is determined in S190 whether or not the light source determination flag F is in a reset state (F = 0). If an affirmative determination is made, the process proceeds to S200, and if a negative determination is made, the process proceeds to S210. To do.

S190で肯定判定されてS200に移行すると、S200では、光源判定フラグFをセット状態(F=1)に設定する。
S200の処理が完了するか、S190で否定判定されてS210に移行すると、S210では、移動平均値の演算処理(S160)で演算された移動平均値の最小値を比較演算により判定して、その判定結果に基づいて電源OFF時の最小値(以下、OFF最小値ともいう)を保存する処理を行う。
When an affirmative determination is made in S190 and the process proceeds to S200, the light source determination flag F is set to the set state (F = 1) in S200.
When the process of S200 is completed or a negative determination is made in S190 and the process proceeds to S210, in S210, the minimum value of the moving average value calculated in the moving average value calculation process (S160) is determined by a comparison operation. Based on the determination result, a process of saving a minimum value when the power is turned off (hereinafter also referred to as an OFF minimum value) is performed.

具体的には、最新の移動平均値を前回処理実行時に保存されたOFF最小値と比較判定し、小さい値を今回のOFF最小値として保存する。つまり、最新の移動平均値が小さい場合には、最新の移動平均値を今回のOFF最小値として保存し、前回処理実行時に保存されたOFF最小値が小さい場合には、前回処理実行時に保存されたOFF最小値を今回のOFF最小値として保存する。なお、S210の初回実行時には、S110で設定されたOFF最小値の初期値と最新の移動平均値との比較を行うが、初期値としてOFF最小値がとりうる数値範囲の最大値が設定されているため、最新の移動平均値がOFF最小値として保存される。   Specifically, the latest moving average value is compared with the OFF minimum value stored when the previous process is executed, and the smaller value is stored as the current OFF minimum value. In other words, when the latest moving average value is small, the latest moving average value is stored as the current OFF minimum value, and when the OFF minimum value stored at the previous processing execution time is small, it is stored at the previous processing execution time. The OFF minimum value is stored as the current OFF minimum value. When S210 is executed for the first time, the initial value of the OFF minimum value set in S110 is compared with the latest moving average value, and the maximum value of the numerical range that the OFF minimum value can take is set as the initial value. Therefore, the latest moving average value is stored as the OFF minimum value.

このとき、S210では、第1赤外線検知素子135の出力データに関するOFF最小値V1min、および第2赤外線検知素子137の出力データに関するOFF最小値V2minのそれぞれについて保存する。   At this time, in S210, the OFF minimum value V1min related to the output data of the first infrared detection element 135 and the OFF minimum value V2min related to the output data of the second infrared detection element 137 are stored.

S180またはS210の処理が完了してS220に移行すると、S220では、白色光源115がON状態であり、かつ光源判定フラグFがセット状態(F=1)であるか否か判定しており、肯定判定するとS230に移行し、否定判定するとS170に移行する。なお、S220は、白色光源115のON/OFF制御の1サイクルが完了したか否かを判断するためのステップであり、1サイクルが完了する前の段階では否定判定してS170〜S220までの処理を繰り返し、1サイクルが完了すると肯定判定してS230に移行する。   When the process of S180 or S210 is completed and the process proceeds to S220, it is determined in S220 whether the white light source 115 is in the ON state and the light source determination flag F is in the set state (F = 1). If it determines, it will transfer to S230, and if it determines negative, it will transfer to S170. Note that S220 is a step for determining whether or not one cycle of ON / OFF control of the white light source 115 is completed, and a negative determination is made at a stage before one cycle is completed, and the processing from S170 to S220 is performed. When one cycle is completed, an affirmative determination is made and the process proceeds to S230.

S220で肯定判定されてS230に移行すると、S230では、光源判定フラグFをリセット状態(F=0)に設定する。
続くS240では、S180で保存された最新のON最大値とS210で保存された最新のOFF最小値との差分値を演算する。このとき、S240では、第1赤外線検知素子135の出力データに関する差分値ΔV1(n)(=ON最大値V1max−OFF最小値V1min)、および第2赤外線検知素子137の出力データに関する差分値ΔV2(n) (=ON最大値V2max−OFF最小値V2min)のそれぞれについて演算する。S240が実行される毎に、周期カウンタ変数nに応じた差分値ΔV1(n)および差分値ΔV2(n)が保存される。
When an affirmative determination is made in S220 and the process proceeds to S230, in S230, the light source determination flag F is set to a reset state (F = 0).
In subsequent S240, a difference value between the latest ON maximum value stored in S180 and the latest OFF minimum value stored in S210 is calculated. At this time, in S240, the difference value ΔV1 (n) (= ON maximum value V1max−OFF minimum value V1min) related to the output data of the first infrared detection element 135 and the difference value ΔV2 (related to the output data of the second infrared detection element 137). n) Calculation is performed for each of (= ON maximum value V2max−OFF minimum value V2min). Each time S240 is executed, the difference value ΔV1 (n) and the difference value ΔV2 (n) corresponding to the cycle counter variable n are stored.

続くS250では、周期カウンタ変数nを1加算する処理(n=n+1)を実行する。
次のS260では、ON最大値およびOFF最小値をそれぞれリセットする処理を行う。具体的には、S110での処理と同じ初期値をON最大値およびOFF最小値のそれぞれに設定する。これにより、白色光源115のON/OFF制御の1サイクルが終了する毎に、ON最大値およびOFF最小値のそれぞれがリセットされる。
In subsequent S250, a process of adding 1 to the cycle counter variable n (n = n + 1) is executed.
In the next S260, a process of resetting the ON maximum value and the OFF minimum value is performed. Specifically, the same initial value as that in S110 is set for each of the ON maximum value and the OFF minimum value. Thus, each time the one cycle of the ON / OFF control of the white light source 115 is completed, the ON maximum value and the OFF minimum value are reset.

続くS270では、周期カウンタ変数nが6以上(n≧6)であるか否かを判定しており、肯定判定するとS280に移行し、否定判定するとS170に移行する。
なお、S270は、S240で演算される差分値ΔV1(n)および差分値ΔV2(n)が、それぞれ少なくとも5個以上保存されたか否かを判定するステップであり、5個未満の場合には否定判定してS170〜S270までの処理を繰り返し、5個以上保存されると肯定判定してS280に移行する。
In subsequent S270, it is determined whether or not the cycle counter variable n is 6 or more (n ≧ 6). If an affirmative determination is made, the process proceeds to S280, and if a negative determination is made, the process proceeds to S170.
Note that S270 is a step of determining whether at least five or more difference values ΔV1 (n) and ΔV2 (n) calculated in S240 are stored. The determination is repeated, and the processes from S170 to S270 are repeated. If five or more are stored, an affirmative determination is made and the process proceeds to S280.

S270で肯定判定されてS280に移行すると、S280では、S240で演算された差分値の移動平均値(以下、差分平均値ともいう)を演算・保存する。S280では、S240で演算された最新の5個の差分値における平均値を差分平均値として演算・保存する。   When an affirmative determination is made in S270 and the process proceeds to S280, in S280, the moving average value of the difference values calculated in S240 (hereinafter, also referred to as difference average value) is calculated and stored. In S280, the average value of the latest five difference values calculated in S240 is calculated and stored as the difference average value.

このとき、S280では、第1赤外線検知素子135の出力データに関する差分平均値ΔV1ave(n-5)(=(ΔV1(n-5)+ΔV1(n-4)+ΔV1(n-3)+ΔV1(n-2)+ΔV1(n-1))/5 )、および第2赤外線検知素子137の出力データに関する差分平均値ΔV2ave(n-5) (=(ΔV2(n-5)+ΔV2(n-4)+ΔV2(n-3)+ΔV2(n-2)+ΔV2(n-1))/5 )のそれぞれについて演算・保存する。S280が実行される毎に、周期カウンタ変数nに基づいて差分平均値ΔV1ave(n-5)および差分平均値ΔV2ave(n-5)を演算・保存する。   At this time, in S280, the difference average value ΔV1ave (n−5) (= (ΔV1 (n−5) + ΔV1 (n−4) + ΔV1 (n−3) + ΔV1 (n−)) regarding the output data of the first infrared detection element 135 is obtained. 2) + ΔV1 (n-1)) / 5) and the difference average value ΔV2ave (n-5) (= (ΔV2 (n-5) + ΔV2 (n-4) + ΔV2 ( n-3) + ΔV2 (n-2) + ΔV2 (n-1)) / 5) are calculated and stored. Every time S280 is executed, the difference average value ΔV1ave (n-5) and the difference average value ΔV2ave (n-5) are calculated and stored based on the cycle counter variable n.

続くS290では、容器113の測定空間147に対する呼気(試料ガス)の導入が開始されたか否かを判定しており、肯定判定するとS300に移行し、否定判定すると再びS170に移行する。なお、本実施形態では、流量センサ146から出力される信号に基づいて、呼気(試料ガス)の導入が開始されたか否かを判定している。   In subsequent S290, it is determined whether or not introduction of exhaled air (sample gas) into the measurement space 147 of the container 113 has been started. If an affirmative determination is made, the process proceeds to S300, and if a negative determination is made, the process proceeds to S170 again. In this embodiment, based on the signal output from the flow sensor 146, it is determined whether or not introduction of exhaled air (sample gas) has started.

つまり、S290は、容器113の測定空間147に対する呼気(試料ガス)の導入が開始されたか否かを判定するステップであり、呼気の導入が開始される前は否定判定してS170〜S290までの処理を繰り返し、呼気の導入が開始されると肯定判定してS300に移行する。   That is, S290 is a step of determining whether or not the introduction of exhalation (sample gas) into the measurement space 147 of the container 113 has been started. A negative determination is made before the introduction of exhalation is started and S170 to S290 are performed. The process is repeated, and when introduction of exhalation is started, an affirmative determination is made and the process proceeds to S300.

S290で肯定判定されてS300に移行すると、S300では、ガス導入管144を通じて容器113に導入された呼気(試料ガス)の積算流量値が、予め定められた流量判定値TH1よりも大きいか否かを判定しており、肯定判定するとS300に移行し、否定判定するとS170に移行する。   When an affirmative determination is made in S290 and the process proceeds to S300, in S300, whether or not the integrated flow rate value of the exhaled air (sample gas) introduced into the container 113 through the gas introduction pipe 144 is greater than a predetermined flow rate determination value TH1. If the determination is affirmative, the process proceeds to S300. If the determination is negative, the process proceeds to S170.

S300は、ガス検出に必要な量の呼気(試料ガス)が容器113に導入されたか否かを判定するステップであり、必要量に満たない場合(積算流量値が流量判定値TH1以下の場合)には否定判定してS170〜S300までの処理を繰り返し、必要量に達した場合(流量積算値が流量判定値TH1よりも大きい場合)には肯定判定してS310に移行する。   S300 is a step of determining whether or not an amount of exhaled air (sample gas) necessary for gas detection has been introduced into the container 113, and when it is less than the required amount (when the integrated flow value is equal to or less than the flow determination value TH1). Is negatively determined, and the processing from S170 to S300 is repeated. When the required amount is reached (when the flow rate integrated value is larger than the flow rate determination value TH1), the determination is affirmative and the process proceeds to S310.

なお、本実施形態では、呼気1.0[L]に相当する値が流量判定値TH1として設定されている。
S300で肯定判定されてS310に移行すると、S310では、S280で演算された最新の差分平均値(差分平均値ΔV1ave(n-5)および差分平均値ΔV2ave(n-5))を用いて、呼気(試料ガス)に含まれるアルコール濃度(ガス濃度)を演算する。
In the present embodiment, a value corresponding to exhalation 1.0 [L] is set as the flow rate determination value TH1.
When an affirmative determination is made in S300 and the process proceeds to S310, in S310, expiration is performed using the latest difference average values (difference average value ΔV1ave (n-5) and difference average value ΔV2ave (n-5)) calculated in S280. The alcohol concentration (gas concentration) contained in (sample gas) is calculated.

具体的には、まず、第1赤外線検知素子135の出力データとガス濃度との相関関係を示すマップあるいは計算式を用いて、第1赤外線検知素子135の出力データの差分平均値ΔV1ave(n-5)に対応したガス濃度C(n-5)を演算する。なお、マップあるいは計算式については、実際の測定データに基づいて作製する。   Specifically, first, the difference average value ΔV1ave (n− of the output data of the first infrared detection element 135 is calculated using a map or a calculation formula indicating the correlation between the output data of the first infrared detection element 135 and the gas concentration. The gas concentration C (n-5) corresponding to 5) is calculated. The map or calculation formula is prepared based on actual measurement data.

続くS320では、S310で得られたガス濃度が予め定められたガス濃度判定値TH2よりも大きいか否かを判定しており、肯定判定するとS330に移行し、否定判定するとS340に移行する。   In subsequent S320, it is determined whether or not the gas concentration obtained in S310 is greater than a predetermined gas concentration determination value TH2. If the determination is affirmative, the flow proceeds to S330, and if the determination is negative, the flow proceeds to S340.

S320で肯定判定されてS330に移行すると、S330では、検出したガス濃度の判定結果として「高濃度判定」を設定する。つまり、S330では、S320での判定結果に基づいて、「呼気(試料ガス)に含まれるアルコールの濃度が高濃度である」と判定する処理を行う。   When an affirmative determination is made in S320 and the process proceeds to S330, “high concentration determination” is set as a determination result of the detected gas concentration in S330. That is, in S330, based on the determination result in S320, a process of determining that “the concentration of alcohol contained in exhaled breath (sample gas) is high” is performed.

S320で否定判定されてS340に移行すると、S340では、検出したガス濃度の判定結果として「低濃度判定」を設定する。つまり、S340では、S320での判定結果に基づいて、「呼気(試料ガス)に含まれるアルコールの濃度が低濃度である」と判定する処理を行う。   If a negative determination is made in S320 and the process proceeds to S340, “low concentration determination” is set as a determination result of the detected gas concentration in S340. That is, in S340, based on the determination result in S320, a process of determining that “the concentration of alcohol contained in exhaled breath (sample gas) is low” is performed.

S330またはS340での処理が完了すると、続くS350では、S330またはS340で設定された判定結果を、図1では図示しない外部機器に対して出力する。
S350での処理が完了すると、本処理(ガス濃度検出処理)を終了する。
When the processing in S330 or S340 is completed, in subsequent S350, the determination result set in S330 or S340 is output to an external device not shown in FIG.
When the process in S350 is completed, the present process (gas concentration detection process) is terminated.

以上説明したように、ガス濃度検出処理が実行されると、まずは、ヒータ114が起動されて(S120)、第1赤外線検知素子135の温度および第2赤外線検知素子137の温度がいずれも正常範囲になると(S130で肯定判定)、白色光源115のON/OFF制御が行われる(S140)。   As described above, when the gas concentration detection process is executed, first, the heater 114 is activated (S120), and the temperature of the first infrared detection element 135 and the temperature of the second infrared detection element 137 are both in the normal range. Then (YES in S130), ON / OFF control of the white light source 115 is performed (S140).

その後、第1赤外線検知素子135の出力データおよび第2赤外線検知素子137の出力データの取得を開始し(S150)、各出力データの移動平均値の演算を開始し(S160)、ON最大値とOFF最小値との差分値を演算し(S240)、差分平均値を演算し(S280)、ガス濃度を演算する(S310)。   Thereafter, the acquisition of the output data of the first infrared detection element 135 and the output data of the second infrared detection element 137 is started (S150), the calculation of the moving average value of each output data is started (S160), the ON maximum value and A difference value from the OFF minimum value is calculated (S240), an average difference value is calculated (S280), and a gas concentration is calculated (S310).

ここで、図4に、白色光源115のON/OFF状態、第1赤外線検知素子135のセンサ出力(出力データ)、移動平均値の各状態の一例を表したタイミングチャートを示す。なお、図4では、周期カウンタ変数nがn=1〜6である6個のサイクルにおける各状態(換言すれば、第1サイクルT1から第6サイクルT6までの6個のサイクルにおける各状態)を示している。   Here, FIG. 4 shows a timing chart showing an example of each state of the ON / OFF state of the white light source 115, the sensor output (output data) of the first infrared detection element 135, and the moving average value. In FIG. 4, the states in the six cycles where the period counter variable n is n = 1 to 6 (in other words, the states in the six cycles from the first cycle T1 to the sixth cycle T6) are shown. Show.

図4に示すように、例えば、第1サイクルT1(n=1)のうち光源ON期間T1aでは、時間経過と共にセンサ出力および移動平均値はいずれも値が増加しており、第1サイクルT1のうち光源OFF期間T1bでは、時間経過と共にセンサ出力および移動平均値はいずれも値が減少している。   As shown in FIG. 4, for example, in the light source ON period T1a in the first cycle T1 (n = 1), both the sensor output and the moving average value increase with time, and the first cycle T1 Among these, in the light source OFF period T1b, the sensor output and the moving average value both decrease with time.

なお、光源ON期間T1aの期間中は、S220で否定判定されてS170〜S220の処理が繰り返し実行される中で、S170で肯定判定されて、S180が実行される毎に最新の移動平均値と前回処理実行時に保存されたON最大値との比較演算を行い、大きい値をON最大値(ON最大値V1maxおよびON最大値V2max)として保存する。また、光源OFF期間T1bの期間中は、S220で否定判定されてS170〜S220の処理が繰り返し実行される中で、S170で否定判定されて、S210が実行される毎に最新の移動平均値と前回処理実行時に保存されたOFF最小値との比較演算を行い、小さい値をOFF最小値(OFF最小値V1minおよびOFF最小値V2min)として保存する。   During the light source ON period T1a, a negative determination is made in S220 and the processes in S170 to S220 are repeatedly executed. When the determination in S170 is affirmative and S180 is executed, the latest moving average value is obtained. A comparison operation with the ON maximum value stored at the time of the previous processing execution is performed, and a large value is stored as the ON maximum value (ON maximum value V1max and ON maximum value V2max). Further, during the light source OFF period T1b, a negative determination is made in S220 and the processes of S170 to S220 are repeatedly executed. When the negative determination is made in S170 and S210 is executed, the latest moving average value is obtained. A comparison operation with the OFF minimum value stored at the time of the previous process execution is performed, and the small values are stored as OFF minimum values (OFF minimum value V1min and OFF minimum value V2min).

そして、移動平均値の波形のうち、光源ON期間での最大値がS180で取得されるON最大値V1maxの一例であり、光源OFF期間での最小値がS210で取得されるOFF最小値V1minの一例である。また、図4に示すように、各サイクルにおいて、ON最大値V1maxとOFF最小値V1minとの差分値である差分値ΔV1(n)(=ON最大値V1max−OFF最小値V1min)が演算される。   Of the waveform of the moving average value, the maximum value in the light source ON period is an example of the ON maximum value V1max acquired in S180, and the minimum value in the light source OFF period is the OFF minimum value V1min acquired in S210. It is an example. Further, as shown in FIG. 4, in each cycle, a difference value ΔV1 (n) (= ON maximum value V1max−OFF minimum value V1min) that is a difference value between the ON maximum value V1max and the OFF minimum value V1min is calculated. .

このとき、第2赤外線検知素子137のセンサ出力(出力データ)に関しても、ON最大値V2maxとOFF最小値V2minとの差分値である差分値ΔV2(n)(=ON最大値V2max−OFF最小値V2min)が演算される。   At this time, the difference value ΔV2 (n) (= ON maximum value V2max−OFF minimum value) which is a difference value between the ON maximum value V2max and the OFF minimum value V2min also with respect to the sensor output (output data) of the second infrared detection element 137. V2min) is calculated.

そして、第1サイクルT1から第5サイクルT5までの期間(周期カウンタ変数n=1〜5)における第1赤外線検知素子135のセンサ出力(出力データ)に関して差分値ΔV1(n)の演算が行われると(S270で肯定判定)、5個の差分値ΔV1(n) の平均値である差分平均値ΔV1ave(1)が演算される(S280)。このとき、第2赤外線検知素子137のセンサ出力(出力データ)に関しても、5個の差分値ΔV2(n) の平均値である差分平均値ΔV2ave(1)が演算される。   Then, the difference value ΔV1 (n) is calculated for the sensor output (output data) of the first infrared detecting element 135 in the period from the first cycle T1 to the fifth cycle T5 (period counter variable n = 1 to 5). (Affirmative determination in S270), the difference average value ΔV1ave (1), which is the average value of the five difference values ΔV1 (n), is calculated (S280). At this time, the difference average value ΔV2ave (1), which is the average value of the five difference values ΔV2 (n), is also calculated for the sensor output (output data) of the second infrared detection element 137.

このあと、容器113への呼気(試料ガス)の導入が開始されたか否かを判定する期間中(S290)、および、容器113に導入された呼気(試料ガス)がガス検出に必要な量に満たない期間中(流量積算値が流量判定値TH1以下の期間中。S300で否定判定。)には、差分平均値ΔV1ave(n-5)および差分平均値ΔV2ave(n-5)が繰り返し演算される。   Thereafter, during the period for determining whether or not the introduction of the exhaled air (sample gas) into the container 113 is started (S290), and the exhaled air (sample gas) introduced into the container 113 becomes an amount necessary for gas detection. During this period (during the period when the flow rate integrated value is equal to or less than the flow rate determination value TH1, negative determination is made at S300), the difference average value ΔV1ave (n-5) and the difference average value ΔV2ave (n-5) are repeatedly calculated. The

このような差分平均値の演算については、演算対象期間を1サイクル毎に移動させつつ繰り返し実行される(S170〜S300)。つまり、第1サイクルT1から第5サイクルT5までの期間における差分平均値およびガス濃度の演算が完了すると、次いで、第2サイクルT2から第6サイクルT6までの期間(周期カウンタ変数n=2〜6)における演算が実行され、さらにその後、第3サイクルT3から第7サイクルT7までの期間(周期カウンタ変数n=3〜7)における演算が実行される。   Such calculation of the difference average value is repeatedly executed while moving the calculation target period for each cycle (S170 to S300). That is, when the calculation of the difference average value and the gas concentration in the period from the first cycle T1 to the fifth cycle T5 is completed, the period from the second cycle T2 to the sixth cycle T6 (period counter variable n = 2 to 6). ) Is executed, and thereafter, the calculation is executed in the period from the third cycle T3 to the seventh cycle T7 (period counter variable n = 3 to 7).

そして、容器113に導入された呼気(試料ガス)がガス検出に必要な量に達すると(流量積算値が流量判定値TH1よりも大きい。S300で肯定判定。)、最後に演算された差分平均値ΔV1ave(n-5)および差分平均値ΔV2ave(n-5) に基づいて、ガス濃度が演算される(S310)。   When the exhaled air (sample gas) introduced into the container 113 reaches an amount necessary for gas detection (the flow rate integrated value is larger than the flow rate determination value TH1, affirmative determination is made in S300), the difference average calculated last is calculated. Based on the value ΔV1ave (n-5) and the difference average value ΔV2ave (n-5), the gas concentration is calculated (S310).

[1−3.測定結果]
ここで、本実施形態のガス濃度検出装置1を用いて得られる第1赤外線検知素子135の出力データの差分平均値ΔV1ave(n-5)と、移動平均を用いることなく赤外線検知素子の出力データから算出した差分値ΔVと、を比較するために実施した測定結果について説明する。
[1-3. Measurement result]
Here, the difference average value ΔV1ave (n−5) of the output data of the first infrared detection element 135 obtained by using the gas concentration detection device 1 of the present embodiment, and the output data of the infrared detection element without using the moving average The measurement result carried out to compare the difference value ΔV calculated from the above will be described.

図5に、第1赤外線検知素子135の出力データの差分平均値ΔV1ave(n-5)と、移動平均を用いることなく赤外線検知素子の出力データから算出した差分値ΔVと、の測定結果を示す。   FIG. 5 shows measurement results of the difference average value ΔV1ave (n−5) of the output data of the first infrared detection element 135 and the difference value ΔV calculated from the output data of the infrared detection element without using the moving average. .

なお、図5では、第1赤外線検知素子135の出力データの差分平均値ΔV1ave(n-5)を実施例として示し、移動平均を用いることなく赤外線検知素子の出力データから算出した差分値ΔVを比較例として示す。   In FIG. 5, the difference average value ΔV1ave (n−5) of the output data of the first infrared detection element 135 is shown as an example, and the difference value ΔV calculated from the output data of the infrared detection element without using the moving average is shown. It shows as a comparative example.

図5から判るように、比較例の波形が大きく変動しているのに対して、実施例の波形は変動範囲が小さい。具体的には、図5に示す波形においては、比較例の波形における最大値と最小値との差が12.64[mV]であるのに対して、実施例の波形における最大値と最小値との差が1.59[mV]である。   As can be seen from FIG. 5, the waveform of the comparative example greatly fluctuates, whereas the waveform of the embodiment has a small fluctuation range. Specifically, in the waveform shown in FIG. 5, the difference between the maximum value and the minimum value in the waveform of the comparative example is 12.64 [mV], whereas the maximum value and the minimum value in the waveform of the example are. And 1.59 [mV].

このことから、本実施形態のガス濃度検出装置1は、移動平均を用いない従来の検出装置に比べて、ノイズなどの影響を抑制できることが判る。
[1−4.効果]
以上説明したように、本実施形態のガス濃度検出装置1は、ガス濃度(アルコール濃度)を演算するにあたり、第1赤外線検知素子135の出力データおよび第2赤外線検知素子137の出力データをそのまま利用するのではなく、これら出力データの移動平均値を用いてガス濃度を演算する。
From this, it can be seen that the gas concentration detection apparatus 1 of the present embodiment can suppress the influence of noise and the like as compared with a conventional detection apparatus that does not use a moving average.
[1-4. effect]
As described above, the gas concentration detection apparatus 1 of the present embodiment uses the output data of the first infrared detection element 135 and the output data of the second infrared detection element 137 as they are when calculating the gas concentration (alcohol concentration). Instead, the gas concentration is calculated using the moving average value of these output data.

つまり、ノイズ(外乱因子)などの影響によって、第1赤外線検知素子135の出力データおよび第2赤外線検知素子137の出力データが瞬時的に大きく変動した場合であっても、移動平均値に関しては、その変動範囲が測定データの瞬時的な変動範囲よりも小さくなるため、ガス濃度の演算に際して、ノイズ(外乱因子)などの影響を抑制できる。   In other words, even when the output data of the first infrared detection element 135 and the output data of the second infrared detection element 137 are greatly fluctuated instantaneously due to the influence of noise (disturbance factor), the moving average value is Since the fluctuation range is smaller than the instantaneous fluctuation range of the measurement data, the influence of noise (disturbance factor) and the like can be suppressed when calculating the gas concentration.

そして、移動平均値の演算に関しては、第1赤外線検知素子135の出力データおよび第2赤外線検知素子137の出力データのみならず、差分値ΔV1(n) および差分値ΔV2(n) についても移動平均値(差分平均値ΔV1ave(n-5)、差分平均値ΔV2ave(n-5))を演算・保存する。   Regarding the calculation of the moving average value, not only the output data of the first infrared detecting element 135 and the output data of the second infrared detecting element 137 but also the moving average of the difference value ΔV1 (n) and the difference value ΔV2 (n). The values (difference average value ΔV1ave (n-5), difference average value ΔV2ave (n-5)) are calculated and stored.

このように、第1赤外線検知素子135の出力データおよび第2赤外線検知素子137の出力データに関して、複数段階にわたり移動平均値を演算することで、ノイズ(外乱因子)などの影響をより一層抑制でき、ガス濃度の検出精度の低下を抑制できる。   As described above, by calculating the moving average value over a plurality of stages with respect to the output data of the first infrared detection element 135 and the output data of the second infrared detection element 137, the influence of noise (disturbance factor) can be further suppressed. , A decrease in gas concentration detection accuracy can be suppressed.

よって、本実施形態のガス濃度検出装置1によれば、ノイズ等の影響により第1赤外線検知素子135の出力データおよび第2赤外線検知素子137の出力データが変動した場合であっても、ガス濃度の検出精度の低下を抑えることができる。   Therefore, according to the gas concentration detection device 1 of the present embodiment, even if the output data of the first infrared detection element 135 and the output data of the second infrared detection element 137 fluctuate due to the influence of noise or the like, the gas concentration The reduction in detection accuracy can be suppressed.

また、本実施形態のガス濃度検出装置1は、容器113に導入された呼気(試料ガス)の積算流量値が流量判定値TH1を超えたか否かを判定することから、容器113に対して呼気が十分に導入されたか否かを判定でき、容器113への呼気の導入が不十分な状況でガス濃度を演算するのを回避できる。   Further, since the gas concentration detection device 1 of the present embodiment determines whether or not the integrated flow value of the exhaled air (sample gas) introduced into the container 113 has exceeded the flow determination value TH1, the exhaled gas is supplied to the container 113. It is possible to determine whether or not the gas concentration has been sufficiently introduced, and to avoid calculating the gas concentration in a situation where the introduction of exhalation into the container 113 is insufficient.

つまり、容器113に導入された呼気の積算流量値が流量判定値TH1を超えた時点での最新の差分平均値(差分平均値ΔV1ave(n-5)および差分平均値ΔV2ave(n-5))に基づいて、アルコールガス濃度を演算することで、容器113に呼気が十分に導入された状態でアルコールガス濃度を演算できる。   That is, the latest difference average value (difference average value ΔV1ave (n-5) and difference average value ΔV2ave (n-5)) when the integrated flow value of exhaled breath introduced into the container 113 exceeds the flow rate determination value TH1. Based on the above, by calculating the alcohol gas concentration, the alcohol gas concentration can be calculated in a state where the exhaled gas is sufficiently introduced into the container 113.

さらに、移動平均値を用いてガス濃度を演算することから、容器113に導入される呼気の積算流量値が流量判定値TH1を超える時期がどのようなタイミングであろうとも、実際の試料ガス(呼気)の濃度に応じた適切な検出結果を得ることができ、ガス濃度の検出精度の低下を抑制できる。   Further, since the gas concentration is calculated using the moving average value, no matter what timing the accumulated flow value of exhaled breath introduced into the container 113 exceeds the flow rate determination value TH1, the actual sample gas ( An appropriate detection result corresponding to the concentration of (expired air) can be obtained, and a decrease in gas concentration detection accuracy can be suppressed.

よって、本実施形態によれば、容器113への呼気の導入が不十分であることに起因する検出誤差が発生しがたくなり、ガス濃度の検出精度の低下を抑えることができる。
また、本実施形態のガス濃度検出装置1は、ヒータ114を備えており、第1赤外線検知素子135の温度および第2赤外線検知素子137の温度が正常範囲と判定されると(S130で肯定判定)、第1赤外線検知素子135の出力データおよび第2赤外線検知素子137の出力データを用いたガス濃度の検出を実行する。
Therefore, according to the present embodiment, it becomes difficult to generate a detection error due to insufficient introduction of exhalation into the container 113, and a decrease in gas concentration detection accuracy can be suppressed.
Moreover, the gas concentration detection apparatus 1 of this embodiment is provided with the heater 114, and when the temperature of the 1st infrared rays detection element 135 and the temperature of the 2nd infrared rays detection element 137 are determined to be a normal range (affirmation determination by S130) ), Gas concentration detection using the output data of the first infrared detection element 135 and the output data of the second infrared detection element 137 is executed.

そして、S130での正常範囲は、「第1波長選択フィルタ131、第2波長選択フィルタ133、第1赤外線検知素子135、第2赤外線検知素子137の各表面が結露しない温度範囲」である。   The normal range in S130 is “a temperature range in which the surfaces of the first wavelength selection filter 131, the second wavelength selection filter 133, the first infrared detection element 135, and the second infrared detection element 137 are not condensed”.

このことから、第1波長選択フィルタ131、第2波長選択フィルタ133、第1赤外線検知素子135、第2赤外線検知素子137の各表面が結露しない正常状態であることを確認した上で、ガス濃度演算を実行することができる。つまり、結露の影響によって、第1赤外線検知素子135、第2赤外線検知素子137の受光量が変動することを抑制でき、測定対象ガスの濃度の検出精度の低下を抑制できる。   From this, after confirming that the surfaces of the first wavelength selection filter 131, the second wavelength selection filter 133, the first infrared detection element 135, and the second infrared detection element 137 are in a normal state where no condensation occurs, the gas concentration Arithmetic can be performed. That is, fluctuations in the amount of light received by the first infrared detection element 135 and the second infrared detection element 137 due to the influence of condensation can be suppressed, and a decrease in detection accuracy of the concentration of the measurement target gas can be suppressed.

よって、本実施形態によれば、第1波長選択フィルタ131、第2波長選択フィルタ133、第1赤外線検知素子135、第2赤外線検知素子137の各表面が結露しない正常状態であることを確認した上でガス濃度演算を実行できるため、ガス濃度の検出精度の低下を抑えることができる。   Therefore, according to the present embodiment, it was confirmed that the surfaces of the first wavelength selection filter 131, the second wavelength selection filter 133, the first infrared detection element 135, and the second infrared detection element 137 are in a normal state where no condensation occurs. Since the gas concentration calculation can be executed as described above, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy of the gas concentration.

[1−5.特許請求の範囲との対応関係]
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
人の呼気が試料ガスの一例に相当し、アルコールが測定対象ガスの一例に相当し、容器113が測定セルの一例に相当し、白色光源115が光源の一例に相当する。
[1-5. Correspondence with Claims]
Here, the correspondence of the words in the claims and the present embodiment will be described.
Human exhalation corresponds to an example of a sample gas, alcohol corresponds to an example of a measurement target gas, the container 113 corresponds to an example of a measurement cell, and the white light source 115 corresponds to an example of a light source.

第1波長選択フィルタ131および第1赤外線検知素子135が第1受光手段の一例に相当し、第2波長選択フィルタ133および第2赤外線検知素子137が第2受光手段の一例に相当する。   The first wavelength selection filter 131 and the first infrared detection element 135 correspond to an example of a first light receiving unit, and the second wavelength selection filter 133 and the second infrared detection element 137 correspond to an example of a second light reception unit.

制御部151が検出手段の一例に相当し、S170を実行する制御部151が移動平均演算手段の一例に相当し、S190を実行する制御部151が最大値演算手段の一例に相当し、S220を実行する制御部151が最小値演算手段の一例に相当する。   The control unit 151 corresponds to an example of a detection unit, the control unit 151 that executes S170 corresponds to an example of a moving average calculation unit, the control unit 151 that executes S190 corresponds to an example of a maximum value calculation unit, and S220 The controller 151 to be executed corresponds to an example of a minimum value calculation unit.

S250を実行する制御部151が差分値演算手段の一例に相当し、S280を実行する制御部151が差分平均演算手段の一例に相当し、S290を実行する制御部151が積算流量判定手段の一例に相当し、S300を実行する制御部151が濃度演算手段の一例に相当する。   The control unit 151 that executes S250 corresponds to an example of a difference value calculation unit, the control unit 151 that executes S280 corresponds to an example of a difference average calculation unit, and the control unit 151 that executes S290 is an example of an integrated flow rate determination unit. The control unit 151 that executes S300 corresponds to an example of a density calculation unit.

ヒータ114がヒータの一例に相当し、S130を実行する制御部151が温度判定手段の一例に相当する。
[2.他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
The heater 114 corresponds to an example of a heater, and the control unit 151 that executes S130 corresponds to an example of a temperature determination unit.
[2. Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is possible to implement in various aspects.

例えば、上記実施形態は、ヒータ114を備えており、ガス濃度検出処理ではS130で肯定判定された場合に、ガス濃度の演算を行う構成であるが、第1波長選択フィルタ131、第2波長選択フィルタ133、第1赤外線検知素子135、第2赤外線検知素子137の各表面が結露しない環境下で用いる場合には、ヒータを備えず、かつガス濃度検出処理でのS120およびS130を省略した構成としても良い。   For example, the above embodiment includes the heater 114, and in the gas concentration detection process, the gas concentration is calculated when an affirmative determination is made in S130. However, the first wavelength selection filter 131 and the second wavelength selection are configured. When used in an environment where the surfaces of the filter 133, the first infrared detection element 135, and the second infrared detection element 137 are not condensed, a heater is not provided and S120 and S130 in the gas concentration detection process are omitted. Also good.

また、ガス濃度検出処理で用いる各種パラメータの判定値(温度条件、時間条件など)は、上記数値に限定されることはなく、適切な判定処理が可能な範囲において用途に応じた任意の値を採ることができる。   In addition, the determination values (temperature conditions, time conditions, etc.) of various parameters used in the gas concentration detection process are not limited to the above-mentioned numerical values, and arbitrary values according to the application within a range where appropriate determination processes are possible. Can be taken.

さらに、S170での移動平均値の演算については、平均値の演算に用いるデータの個数は150個に限られることはなく、用途に応じた任意の値を採ることができる。
また、S290での流量判定値TH1は、「呼気1.0[L]に相当する値」に限られることはなく、用途や目的に応じた任意の値を設定できる。
Furthermore, regarding the calculation of the moving average value in S170, the number of data used for the calculation of the average value is not limited to 150, and any value can be taken according to the application.
Further, the flow rate determination value TH1 in S290 is not limited to “a value corresponding to exhalation 1.0 [L]”, and an arbitrary value can be set according to the use and purpose.

1…ガス濃度検出装置、111…赤外線式ガスセンサ、113…容器、114…ヒータ、115…白色光源、117…基部、131…第1波長選択フィルタ、133…第2波長選択フィルタ、135…第1赤外線検知素子、137…第2赤外線検知素子、151…制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas concentration detection apparatus, 111 ... Infrared type gas sensor, 113 ... Container, 114 ... Heater, 115 ... White light source, 117 ... Base, 131 ... 1st wavelength selection filter, 133 ... 2nd wavelength selection filter, 135 ... 1st Infrared detecting element, 137... Second infrared detecting element, 151.

Claims (3)

試料ガス中に含まれる測定対象ガスの濃度を検知するガス濃度検出装置において、
前記試料ガスが導入される測定セルと、
前記測定セルに導入された試料ガスに赤外光を照射する光源と、
それぞれ異なる波長領域を有し、前記光源より照射され前記試料ガスを通過した赤外光を検知する第1受光手段、および第2受光手段と、
前記第1受光手段で得られる測定データおよび前記第2受光手段で得られる測定データに基づいて、前記試料ガス中に含まれる測定対象ガスの濃度を検出する検出手段と、
を備えるガス濃度検出装置であって、
前記検出手段は、
前記第1受光手段による測定データおよび前記第2受光手段による測定データのそれぞれの移動平均値を演算する移動平均演算手段と、
前記第1受光手段による測定データの移動平均値のうち前記光源による赤外光の照射期間における最大値である第1データ最大値と、前記第2受光手段による測定データの移動平均値のうち前記光源による赤外光の照射期間における最大値である第2データ最大値と、をそれぞれ演算する最大値演算手段と、
前記第1受光手段による測定データの移動平均値のうち前記光源による赤外光の非照射期間における最小値である第1データ最小値と、前記第2受光手段による測定データの移動平均値のうち前記光源による赤外光の非照射期間における最小値である第2データ最小値と、をそれぞれ演算する最小値演算手段と、
前記第1データ最大値と前記第1データ最小値との差分値である第1データ差分値と、前記第2データ最大値と前記第2データ最小値との差分値である第2データ差分値と、をそれぞれ演算する差分値演算手段と、
前記第1データ差分値の移動平均値である第1データ差分平均値、および前記第2データ差分値の移動平均値である第2データ差分平均値をそれぞれ演算する差分平均演算手段と、
前記第1データ差分平均値および第2データ差分平均値に基づいて、前記試料ガス中に含まれる測定対象ガスの濃度を演算する濃度演算手段と、
を備えること、
を特徴とするガス濃度検出装置。
In the gas concentration detection device that detects the concentration of the measurement target gas contained in the sample gas,
A measurement cell into which the sample gas is introduced;
A light source for irradiating the sample gas introduced into the measurement cell with infrared light;
A first light receiving means having a different wavelength region, and detecting infrared light irradiated from the light source and passed through the sample gas; and a second light receiving means;
Detection means for detecting a concentration of a measurement target gas contained in the sample gas based on measurement data obtained by the first light receiving means and measurement data obtained by the second light receiving means;
A gas concentration detecting device comprising:
The detection means includes
A moving average calculating means for calculating respective moving average values of the measurement data by the first light receiving means and the measurement data by the second light receiving means;
Of the moving average value of the measurement data by the first light receiving means, the first data maximum value which is the maximum value during the irradiation period of infrared light by the light source, and the moving average value of the measurement data by the second light receiving means A maximum value calculating means for calculating a second data maximum value, which is a maximum value in the irradiation period of infrared light from the light source;
Of the moving average value of the measurement data by the first light receiving means, the first data minimum value that is the minimum value in the non-irradiation period of the infrared light by the light source and the moving average value of the measurement data by the second light receiving means A minimum value calculating means for calculating a second data minimum value which is a minimum value in a non-irradiation period of infrared light by the light source;
A first data difference value that is a difference value between the first data maximum value and the first data minimum value, and a second data difference value that is a difference value between the second data maximum value and the second data minimum value. Difference value calculating means for calculating
Difference average calculation means for calculating a first data difference average value that is a moving average value of the first data difference value and a second data difference average value that is a moving average value of the second data difference value;
Concentration calculating means for calculating the concentration of the measurement target gas contained in the sample gas based on the first data difference average value and the second data difference average value;
Providing
A gas concentration detection device characterized by the above.
前記測定セルに導入された前記試料ガスの積算流量値が予め定められた流量判定値を超えたか否かを判定する積算流量判定手段、を備えており、
前記濃度演算手段は、前記積算流量判定手段にて前記積算流量値が前記流量判定値を超えたと判断された時点での最新の前記第1データ差分平均値および第2データ差分平均値に基づいて、前記試料ガス中に含まれる測定対象ガスの濃度を演算すること、
を特徴とする請求項1に記載のガス濃度検出装置。
An integrated flow rate determining means for determining whether or not an integrated flow rate value of the sample gas introduced into the measurement cell exceeds a predetermined flow rate determination value;
The concentration calculation means is based on the latest first data difference average value and second data difference average value when the integrated flow determination means determines that the integrated flow value exceeds the flow determination value. Calculating the concentration of the measurement target gas contained in the sample gas;
The gas concentration detection apparatus according to claim 1.
前記第1受光手段および前記第2受光手段を加熱するヒータと、
前記第1受光手段および前記第2受光手段の各温度が予め定められた正常範囲であるか否かを判定する温度判定手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記温度判定手段にて前記第1受光手段および前記第2受光手段の各温度が前記正常範囲であると判定されると、前記測定対象ガスの濃度の演算を実行すること、
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のガス濃度検出装置。
A heater for heating the first light receiving means and the second light receiving means;
Temperature determining means for determining whether or not each temperature of the first light receiving means and the second light receiving means is within a predetermined normal range;
With
When the temperature determination unit determines that the temperatures of the first light receiving unit and the second light receiving unit are within the normal range, the detection unit calculates the concentration of the measurement target gas;
The gas concentration detection device according to claim 1 or 2, wherein
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