JP6094673B2 - 環境測定装置及び環境測定方法 - Google Patents

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Description

本発明は、環境測定装置及び環境測定方法に関する。
工場及びオフィスビル等の建築物内部に、サーバ及び電子計算機等の電子機器が設置されている。電子機器が設置されている環境中には、硫化水素ガスや二酸化硫黄等の腐蝕性ガスが含まれることがある。腐蝕性ガスは、電子機器を形成する金属等の部材を腐蝕して、電子機器の性能を劣化させ、さらには電子機器の動作を不能にするおそれがある。電子機器の良好な動作を保証するために、電子機器が設置される環境中の腐蝕ガスは、電子機器の設置の前後に亘って継続的に監視されることが好ましい。
腐蝕ガスを監視するセンサとしてＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance）センサが知られている。ＱＣＭセンサは、水晶振動子と水晶振動子の表面に形成される電極とを有し、電極の質量が腐蝕により増加するとその腐蝕量に応じて水晶振動子の発振周波数が減少する性質を利用する質量センサである。ＱＣＭセンサは、水晶振動子の発振周波数の変化を極め高い感度で検出でき、クーポン法など他の測定法を使用するセンサと比較して短期間での測定が可能なので、ＱＣＭセンサが環境測定装置として採用されている。
特開２００１−９９７７７号公報
上述のように、ＱＣＭセンサは、腐蝕により増加する電極の質量の増加量を、発振周波数の変化量に変換して測定するものである。しかしながら、ＱＣＭセンサの発振周波数は、電極の腐蝕により変化するのみならず、環境中に存在するパーティクルと称される粒子がＱＣＭセンサに付着した場合にも変化する。ＱＣＭセンサの発振周波数の変化が電極の腐蝕によるものであるか、又はパーティクルがＱＣＭセンサに付着したことによるものであるかを、ＱＣＭセンサの発振周波数に基づいて判定することは容易ではない。
本発明は、ＱＣＭセンサの発振周波数の変化からＱＣＭセンサに付着したパーティクルによる影響を取り除き、ＱＣＭセンサの電極の腐蝕による質量増加量を決定する環境測定装置を提供することを目的とする。
一実施形態では、環境測定装置は、測定用ＱＣＭセンサと、参照用ＱＣＭセンサと、測定用発振回路と、参照用発振回路と、周波数カウンタと、湿度センサと、記憶部と、制御部とを有する。測定用ＱＣＭセンサは振動子と振動子の表面に腐蝕性金属により形成された電極とを有し、測定用ＱＣＭセンサは振動子と振動子の表面に耐腐蝕性金属で形成された電極とを有する。測定用発振回路は、測定用ＱＣＭセンサを振動させると共に、測定用ＱＣＭセンサの振動数に応じた周波数を有する測定用周波数信号を送信する。参照用発振回路は、参照用ＱＣＭセンサを振動させると共に、参照用ＱＣＭセンサの振動数に応じた周波数を有する参照用周波数信号を送信する。周波数カウンタは、測定用発振回路及び参照用発振回路に接続され、測定用周波数信号及び参照用周波数信号それぞれの周波数を計数し、計数されたカウント数を示す測定用カウント信号及び参照用カウント信号を送信する。湿度センサは、大気中の湿度を検出し、検出した湿度を示す湿度信号を送信する。記憶部は、測定用カウント信号、参照用カウント信号及び湿度信号を、測定時刻に関連付けて記憶する。制御部は、所定の湿度以下で測定された周波数を示す測定用カウント信号及び参照用カウント信号を使用して、測定用ＱＣＭセンサの電極の腐蝕による質量増加量を決定する。
環境測定装置は、所定の湿度以下で測定された測定用ＱＣＭセンサ及び参照用ＱＣＭセンサの周波数を使用して、測定用ＱＣＭセンサの電極の腐蝕による質量増加量を決定する。環境測定装置は、所定の湿度以下で測定された測定用ＱＣＭセンサ及び参照用ＱＣＭセンサの周波数を使用して電極の腐蝕による質量増加量を決定するので、測定用ＱＣＭセンサ及び参照用ＱＣＭセンサに付着したパーティクルによる影響を取り除くことできる。
関連する環境測定装置の斜視図である。 図１に示す環境測定装置の回路ブロック図である。 図１に示す環境測定装置の発振回路の内部回路図である。 （ａ）はパーティクルが少ない環境における、測定用ＱＣＭセンサの質量の経時変化を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）の同一環境における参照用ＱＣＭセンサの質量の経時変化を示すグラフである。 （ａ）は図４の環境よりもパーティクルが多い環境における、測定用ＱＣＭセンサの質量の経時変化を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）の同一環境における参照用ＱＣＭセンサの質量の経時変化を示すグラフであり、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）のグラフに示す質量測定時の湿度の経時変化を示すグラフである。 図５（ａ）に示す質量の経時変化と図５（ｂ）に示す質量の経時変化との差分の経時変化を示すグラフである。 環境測定装置の回路ブロック図である。 相対湿度と測定用ＱＣＭセンサの質量増加との関係を示すグラフである。 測定用ＱＣＭセンサの質量の経時変化を示すグラフから、相対湿度が６０％以下で取得されたカウンタ信号に対応する測定点を抽出する処理を示す図である。 （ａ）は測定用ＱＣＭセンサの質量の経時変化を示すグラフにおける電極の腐蝕及びパーティクルの付着により増加する質量と、付着したパーティクルの吸湿による質量変動量との切り分けを示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）の同一環境における参照用ＱＣＭセンサの質量の経時変化を示すグラフにおけるパーティクルの付着により増加する質量と、付着したパーティクルの吸湿による質量変動量との切り分けを示すグラフである。 （ａ）は測定用ＱＣＭセンサの質量の経時変化を示すグラフにおける電極の腐蝕及びパーティクルの付着により増加する質量と、付着したパーティクルの吸湿による質量変動量との切り分けを示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示すグラフのデータから、電極の腐蝕及びパーティクルの付着により増加する質量を減算したデータを示すグラフである。 補正係数の演算を概略的に示す図である。 制御部の機能ブロック図である。 制御部の制御処理を示すフローチャートである。 図１４に示す制御処理の１つの処理を詳細に示すフローチャートである。 図１４に示す制御処理の他の処理を詳細に示すフローチャートである。 図１４に示す制御処理の他の処理を詳細に示すフローチャートである。
以下図面を参照して、本発明に係る環境測定装置について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明との均等物に及ぶ点に留意されたい。
まず、本発明に関連する環境測定装置に説明する。
図１は関連する環境測定装置の斜視図であり、図２は図１に示す環境測定装置の回路ブロック図である。
環境測定装置１００は、測定用ＱＣＭセンサ１０と、参照用ＱＣＭセンサ２０と、測定用発振回路１５と、参照用発振回路２５と、切替回路３０と、周波数カウンタ３１とを有する。環境測定装置１００は、制御部４０と、記憶部４１と、インタフェース部４２と、Ｉ／Ｏ部４３とを更に有する。
測定用ＱＣＭセンサ１０は、水晶振動子１１と、水晶振動子１１の表面に形成される測定用電極１２とを有する。測定用電極１２の材料は測定対象となる腐蝕ガスにより決定される。例えば、測定対象となる腐蝕ガスが硫化水素である場合には測定用電極１２の材料として銀が使用され、測定対象となる腐蝕ガスが二酸化硫黄である場合には、測定用電極１２の材料として銅が使用される。測定用ＱＣＭセンサ１０は金属配線１３を介して筐体１１０の内部に配置される測定用発振回路１５に接続される。
参照用ＱＣＭセンサ２０は、水晶振動子２１と、水晶振動子２１の表面に形成される参照用電極２２とを有する。参照用電極２２の材料は腐蝕ガスにより腐蝕され難い材料が選択される。一例では、参照用電極２２の材料として金が使用される。参照用ＱＣＭセンサ２０は金属配線２３を介して筐体１１０の内部に配置される参照用発振回路２５に接続される。
図３は、測定用発振回路１５の内部回路図である。
測定用発振回路１５は、反転素子１５０と、第１抵抗１５１と、第２抵抗１５２と、第１キャパシタンス１５３と、第２キャパシタンス１５４とを有する。反転素子１５０は、測定用ＱＣＭセンサ１０と協働して並列共振回路を形成する。第１抵抗１５１は、測定用ＱＣＭセンサ１０を流れる水晶電流の大きさを調整する。第２抵抗１５２は、反転素子１５０の帰還抵抗である。測定用発振回路１５は、測定用ＱＣＭセンサ１０の振動数に応じた周波数を有する周波数信号を出力する。
参照用発振回路２５は、測定用発振回路１５と同様な構成を有する。
切替回路３０は、制御部４０から送信される切替信号に基づいて、測定用ＱＣＭセンサ１０又は参照用ＱＣＭセンサ２０の何れのセンサの発振周波数を測定するかを選択する。切替回路３０は、測定用ＱＣＭセンサ１０の発振周波数を測定することを選択したとき、測定用発振回路１５から送信される周波数信号の周波数を周波数カウンタ３１に送信する。切替回路３０は、参照用ＱＣＭセンサ２０の発振周波数を測定することを選択したとき、参照用発振回路２５から送信される周波数信号の周波数を周波数カウンタ３１に送信する。
周波数カウンタ３１は、測定用発振回路１５又は参照用発振回路２５から切替回路３０を介して送信される周波数信号の周波数を計数し、計数した周波数を示すカウンタ信号を制御部４０に送信する。
制御部４０は、記憶部４１に記憶されるコンピュータプログラムに基づいて、環境測定装置１００を動作させるための所定の処理を実行する。記憶部４１は、制御部４０が実行する処理のためのコンピュータプログラムが記憶されると共に、環境測定装置１００を動作させるための各種の情報が記憶される。
インタフェース部４２は、タッチパネルであり、環境測定装置１００を操作するオペレータからの指令が入力されると共に、オペレータに種々の情報を提供する。インタフェース部４２は、測定開始ボタン及び測定終了ボタンを表示する。測定開始ボタンが押下されると、インタフェース部４２は、測定を開始するための信号である測定開始指令信号を制御部４０に送信する。また、測定終了ボタンが押下されると、インタフェース部４２は、測定を終了するための信号である測定終了指令信号を制御部４０に送信する。インタフェース部４２は、測定終了後に、演算した腐蝕量を示す腐蝕量信号を制御部４０から受信すると、受信した腐蝕量信号に対応する腐蝕量を表示する。インタフェース部４２は、各種の警報を表示する。
Ｉ／Ｏ部４３は、パーソナルコンピュータ及び携帯情報端末などの電子機器と接続可能であり、電子機器と種々の情報を交換するための入出力端子である。Ｉ／Ｏ部４３は、制御部４０が実行するコンピュータプログラムを電子機器から受信することができ、記憶部４１に記憶される種々の情報を電子機器に送信することができる。
図４（ａ）はパーティクルが少ない環境における測定用ＱＣＭセンサ１０の質量の経時変化を示すグラフであり、図４（ｂ）は図４（ａ）の同一環境における参照用ＱＣＭセンサ２０の質量の経時変化を示すグラフである。
測定用ＱＣＭセンサ１０の質量は、腐蝕により経時的に増加するが、参照用ＱＣＭセンサ２０は、参照用電極２２が耐腐蝕性を有する金で形成されるため、腐蝕による質量の増加はない。パーティクルが少ない環境においては、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量の増加に基づいて、腐蝕量が演算可能である。
図５（ａ）は図４の環境よりもパーティクルが多い環境における測定用ＱＣＭセンサ１０の質量の経時変化を示すグラフであり、図５（ｂ）は（ａ）の同一環境における参照用ＱＣＭセンサ２０の質量の経時変化を示すグラフである。図５（ｃ）は、図５（ａ）及び図５（ｂ）のグラフに示す質量測定時の湿度の経時変化を示すグラフである。
図５（ａ）に示すグラフでは、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量は、経時的に単調増加することに加えて、質量の変動に伴う複数のピーク値を示している。また、図５（ｂ）に示すグラフでは、参照用ＱＣＭセンサ２０の質量は、経時的に単調増加している。さらに、５（ｂ）に示すグラフでは、参照用ＱＣＭセンサ２０の質量は、図５（ａ）に示すグラフと同様に複数のピーク値を示している。
図５（ａ）及び５（ｂ）に示すグラフで表れる複数のピークは、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０にそれぞれ付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルに伴って吸湿及び乾燥することによるものと考えられる。図５（ａ）及び５（ｂ）に示すグラフにおけるピークは、湿度が上昇及び下降した時間に表れるためである。
図５（ｂ）に示すグラフで表れるピーク以外の質量の経時的な単調増加は、パーティクルの付着に起因するものだと考えられる。参照用ＱＣＭセンサ２０の参照用電極２２は、耐腐蝕性を有する金で形成されるため、腐蝕による質量の増加はないためである。
図５に示すパーティクルが多い環境において、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量の経時変化と参照用ＱＣＭセンサ２０の質量の経時変化との差分を演算することにより、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量量の増加を演算することが考えられる。
図６は、図５（ａ）及び図５（ｂ）にそれぞれ示す測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０の質量の経時変化との差分の経時変化を示すグラフである。
図５（ａ）に示す測定用ＱＣＭセンサ１０の質量の経時変化と、図５（ｂ）に示す参照用ＱＣＭセンサ２０の質量の経時変化との差分を演算しても、パーティクルの吸湿‐乾燥サイクルに起因するピークは除去されていない。パーティクルの空間分布にはむらがあり、測定用ＱＣＭセンサ１０に付着するパーティクルの量と、参照用ＱＣＭセンサ２０に付着するパーティクルの量とに差があり、パーティクルの付着量の差の影響を排除することは容易ではないためと考えられる。
環境測定装置１００では、図４（ａ）及び４（ｂ）に示すようにパーティクルが少ない環境では、測定用ＱＣＭセンサ１０の測定用電極１２の腐蝕による質量増加を測定できる。しかしながら、図５（ａ）及び５（ｂ）に示すようにパーティクルが多い環境では、参照用ＱＣＭセンサ２０にパーティクルが付着するため質量が増加してしまうことに加えて、パーティクルの吸湿‐乾燥サイクルにより質量が変動する現象が生じる。パーティクルが多い環境では、これらの現象の影響を排除して、測定用ＱＣＭセンサ１０の測定用電極１２の腐蝕による測定用ＱＣＭセンサ１０の質量増加量を決定することは容易ではない。
図７は、環境測定装置の一例の回路ブロック図である。
環境測定装置１は、制御部４０の代わりに制御部５０が配置されることが環境測定装置１００と相違する。また、環境測定装置１は、湿度センサ５１と、湿度センサ５１が検出した湿度を示す湿度アナログ信号をデジタル信号である湿度信号に変換する湿度値変換部５２とを更に有することが環境測定装置１００と更に相違する。
制御部５０は、以下の３つの処理を順次実行する。第１の処理は、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０の発振周波数をそれぞれ示すカウンタ信号を取得すると共に、湿度センサ５１が検出した湿度を示す湿度信号を所定の測定間隔毎に取得することである。第１の処理は、環境測定装置１００と同様に実行される。
第２の処理は、パーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動の影響を排除するために、取得したカウンタ信号の中で閾値以下の湿度で取得されたカウンタ信号を使用して、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０の質量増加を評価することである。第３の処理は、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０にそれぞれ付着したパーティクルの質量差の影響を排除するために、パーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動を評価することである。
図８〜１０を参照して、制御部５０がパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動の影響を排除するために実行する第２の処理について説明する。
図８は、相対湿度とＱＣＭセンサの質量増加との関係を示すグラフである。
図８に示すグラフは、１２時間程度の比較的短い時間における測定用ＱＣＭセンサ１０の質量変動と相対湿度との関係を示す。図８に示すグラフは、比較的短い時間における測定用ＱＣＭセンサ１０の質量変動に基づくものであり、腐蝕による測定用ＱＣＭセンサ１０の質量増加の影響は無視できる。
図８に示すグラフでは、相対湿度が６０％より低いとき、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量は増加していない。一方、図８に示すグラフでは、相対湿度が６０％より高くなると、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量は徐々に増加する。そして、相対湿度が７０％より高くなると、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量は急激に増加する。
相対湿度が６０％より低いとき、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量は増加していないので、相対湿度が６０％より低い湿度では、パーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動は生じていないと考えられる。相対湿度が６０％より低い湿度では、パーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動は生じていないので、相対湿度が６０％より低い湿度で取得されたカウンタ信号を使用すると、パーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動の影響が排除される。
図９は、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量の経時変化を示すグラフから、相対湿度が６０％以下で取得されたカウンタ信号に対応する測定点を抽出する処理を示す図である。図９において、黒ドットは測定用ＱＣＭセンサ１０のカウンタ信号の中で相対湿度が６０％より低い湿度で取得されたカウンタ信号に対応する測定点である。また、矢印Ａで示される直線は、６０％以下で取得されたカウンタ信号に対応する測定点を１次近似した直線である。
６０％以下で取得されたカウンタ信号に対応する測定点を１次近似して抽出することにより、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量の経時変化から、パーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動の影響を排除することができる。同様に、参照用ＱＣＭセンサ２０の質量の経時変化から、６０％以下で取得されたカウンタ信号に対応する測定点を１次近似して抽出することにより、パーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動の影響を排除することができる。
図１０（ａ）は測定用ＱＣＭセンサ１０の質量の経時変化を示すグラフにおける電極の腐蝕及びパーティクルの付着により増加する質量と、付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量との切り分けを示す図である。図１０（ｂ）は（ａ）の同一環境における参照用ＱＣＭセンサ２０の質量の経時変化を示すグラフにおけるパーティクルの付着により増加する質量と、付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量との切り分けを示す図である。図１０（ａ）及び１０（ｂ）において、破線は、相対湿度が６０％以下で取得されたカウンタ信号に対応する測定点を１次近似した直線を示す。
図１０（ａ）において、破線より下の領域は、測定用ＱＣＭセンサ１０の電極の腐蝕及び測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルによる質量増加量を示す。また、破線より上の領域は、測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を示す。
図１０（ｂ）において、破線より下の領域は参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルによる質量増加量を示し、破線より上の領域は、参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を示す。
図１０（ａ）において符号ｂで示される測定用ＱＣＭセンサ１０の電極の腐蝕及び測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルによる質量増加量は、図１０（ａ）で破線で示される近似直線上の測定終了時間の質量増加量である。図１０（ｂ）において符号ｄで示される参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルによる質量増加量は、図１０（ｂ）で破線で示される近似直線上の測定終了時間の質量増加量である。第２の処理では、破線で示される近似直線に相当する測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０の質量増加量を抽出する。
図１１及び１２を参照して、制御部５０が測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０にそれぞれ付着したパーティクルの質量差の影響を排除するために実行する第３の処理について説明する。
図１１（ａ）は、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量の経時変化を示すグラフにおける電極の腐蝕及びパーティクルの付着により増加する質量と、電極に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量との切り分けを示す図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すグラフから、電極に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を抽出したグラフである。
図１１（ｂ）に示すグラフは、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量の経時変化を示す測定点それぞれの大きさから、図１１（ａ）で矢印Ｂで示される直線の対応する測定点の大きさを減算することにより生成される。
図１１（ｂ）に示すグラフにおける測定点それぞれのピークの高さに相当する質量変動量は、測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を示す。測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量は、測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルの質量及び測定時の湿度に依存するものである。特に、湿度が同一の場合、測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量は、測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルの質量に理想的には比例するものと考えられる。また、図１１（ｂ）に示すグラフは、測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を示すが、参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を示すグラフも抽出可能である。参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を示すグラフにおいても、グラフにおける測定点それぞれのピークの高さに相当する質量変動量が付着したパーティクルの質量に比例する。測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を示すグラフのピークの高さに相当する同一湿度における質量変動量は、双方のセンサに付着したパーティクルの質量に比例する。したがって、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を示すグラフの同一湿度における質量変動量を比較することにより、双方のセンサに付着したパーティクルの質量の比が演算される。演算された質量の比を補正係数として使用することにより、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの質量の差が補正される。
図１２は、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの質量の差を補正する補正係数の演算方法を概略的に示す図である。
図１２において、横軸は測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を示し、縦軸は参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を示す。また、図１２において、黒ドットは同一湿度における測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量の相関関係を示す。
図１２において、矢印Ｃで示される直線は、黒ドットを一次近似した直線である。図１２において矢印Ｃで示される直線の傾きａ／ｃは１．２である。これは、測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルの質量は、参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの質量の１．２倍であることを意味する。
第３の処理では、図１１及び１２を参照して説明した処理を実行することにより、付着したパーティクルの質量の差を補正する補正係数を演算する。演算された補正係数を使用することにより、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０にそれぞれ付着したパーティクルの質量差の影響が排除される。
第２の処理と第３の処理とを実行することにより、測定用ＱＣＭセンサ１０の腐蝕量は演算される。測定用ＱＣＭセンサ１０の腐蝕量ｍは式（１）で示される。
Figure 0006094673
ここで、ｂは、第２の処理で演算される測定用ＱＣＭセンサ１０の電極の腐蝕及び測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルによる質量増加量である。また、ｄは、第２の処理で演算される参照用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルによる質量増加量である。そして、ａ／ｃは、第３の処理で演算される補正係数である。
図１３は、制御部５０の機能ブロック図である。
制御部５０は、装置起動停止部５０１と、測定部５０２と、周波数湿度検査部５０３と、質量増加量決定部５０４と、補正係数決定部５０５と、腐蝕量演算部５０６と、警報出力部５０７とを有する。
装置起動停止部５０１は、インタフェース部４２から測定開始指令信号を受信しているか否かを判定する。インタフェース部４２から測定開始指令信号を受信していると判定すると、装置起動停止部５０１は、現在時刻を測定開始時刻として記憶部４１に記憶すると共に、測定部５０２に測定開始指示信号を送信する。
装置起動停止部５０１は、インタフェース部４２から測定終了指令信号を受信しているか否かを判定する。装置起動停止部５０１は、インタフェース部４２から測定終了指令信号を受信すると、現在時刻を測定終了時刻として記憶部４１に記憶すると共に、周波数湿度検査部５０３に周波数湿度検査指示信号を送信する。
装置起動停止部５０１は、周波数湿度検査部５０３及び質量増加量決定部５０４から警報信号が送信されたか否かを判定する。
測定部５０２は、測定開始指示信号を受信すると、測定部５０２は、測定用ＱＣＭセンサ１０の周波数の測定を開始する。また、記憶部４１に記憶される測定時刻の最新の測定時刻と現在時刻とを比較して、所定の測定インターバル期間が経過したか否かを判定する。所定の測定インターバル期間が経過したと判定すると、測定部５０２は、測定用ＱＣＭセンサ１０の周波数の測定を開始する。具体的には、測定部５０２は、測定用ＱＣＭセンサ１０の発振周波数を測定するように切替信号を切替回路３０に送信する。測定部５０２は、周波数カウンタ３１から送信されるカウンタ信号を測定用ＱＣＭカウンタ信号として記憶部４１に記憶する。測定部５０２は、測定用ＱＣＭカウンタ信号を記憶部４１に記憶すると、測定用ＱＣＭセンサ１０の周波数の測定を終了する。
測定部５０２は、測定用ＱＣＭセンサ１０の周波数の測定を終了すると、参照用ＱＣＭセンサ２０の周波数の測定を開始する。具体的には、測定部５０２は、参照用ＱＣＭセンサ２０の発振周波数を測定するように切替信号を切替回路３０に送信する。測定部５０２は、周波数カウンタ３１から送信されるカウンタ信号を参照用ＱＣＭカウンタ信号として記憶部４１に記憶する。測定部５０２は、参照用ＱＣＭカウンタ信号を記憶部４１に記憶すると、参照用ＱＣＭセンサ２０の周波数の測定を終了する。
測定部５０２は、参照用ＱＣＭセンサ２０の周波数の測定を終了すると、湿度値変換部５２から送信される湿度信号を記憶部４１に記憶する。湿度信号を記憶部４１に記憶すると、測定部５０２は、現在時刻を測定時刻として記憶する。一連の処理で記憶部４１に記憶された測定用ＱＣＭカウンタ信号、参照用ＱＣＭカウンタ信号及び湿度信号は、測定時刻として記憶された現在時刻と関連付けられて記憶される。
測定部５０２は、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０の周波数並びに湿度を時系列順に記憶することができる。時系列順に記憶された測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０の周波数並びに湿度から、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０の質量増加量が演算される。
周波数湿度検査部５０３は、記憶部４１に記憶される測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０の周波数と、同一時刻に測定された湿度との関係から、それぞれの周波数と湿度との関係が図８に示す関係を満たすか否かを検査する。周波数湿度検査部５０３は、装置起動停止部５０１から周波数湿度検査指示信号を受信すると検査処理を開始する。
周波数湿度検査部５０３は、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０の周波数についてそれぞれ、１２時間毎に周波数と湿度との関係を検査する。まず、周波数湿度検査部５０３は、周波数と湿度との関係を検査するとき、湿度５０％〜８０％のときの周波数の測定点数が所定の閾値より多いか否かを判定する。湿度５０％〜８０％のときの周波数の測定点数が所定の閾値より多いと判定されると、周波数湿度検査部５０３は、周波数と湿度との関係がシグモイド関数にフィッティングしているか否かを判定する。周波数湿度検査部５０３は、縦軸を周波数とし、横軸を湿度として周波数と湿度との関係をプロットしたグラフがシグモイド関数にフィッティングしているか否かを判定する。周波数湿度検査部５０３は、周波数と湿度との関係がシグモイド関数にフィッティングしていると判定すると、フィッティング結果を記憶部４１に記憶すると共に、質量増加量決定部５０４に質量増加量決定指示信号を送信する。
周波数湿度検査部５０３は、周波数と湿度との関係がシグモイド関数にフィッティングしていないと判定すると、ノンフィッティング信号とフィッティングしなった時間帯を示すノンフィッティング時間帯信号を警報出力部５０７に送信する。周波数湿度検査部５０３は、記憶部４１に記憶される全ての測定用ＱＣＭ周波数信号及び参照用ＱＣＭ周波数信号について判定処理を実行した後に、フィッティングしていると判定された信号がないときにフィッティングフェイル信号を警報出力部５０７に送信する。
質量増加量決定部５０４は、周波数湿度検査部５０３から質量増加量決定指示信号を受信すると、パーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動の影響を排除するために実行する第２の処理を開始する。
第２の処理を実行するために、質量増加量決定部５０４は、記憶部４１に記憶されている湿度信号に対応する湿度が１０％以下の湿度信号の数を計数する。次いで、質量増加量決定部５０４は、計数された湿度信号の数が５個以上であるか否かを判定する。質量増加量決定部５０４は、計数された湿度信号の数が５個未満であるとき、湿度信号に対応する湿度が２０％以下の湿度信号の数を計数し、湿度が２０％以下である湿度信号の数が５個以上であるか否かを判定する。質量増加量決定部５０４は、計数される湿度信号の数が５個以上であると判定するまで、１０％ずつ湿度を上げて同様の処理を繰り返す。湿度を６０％まで上げても計数される湿度信号の数が５個以上であると判定されないとき、質量増加量決定部５０４は、演算数不足信号を警報出力部５０７に送信する。
計数される湿度信号の数が５個以上であると判定されると、質量増加量決定部５０４は、計数される湿度信号に関連付けられた測定用ＱＣＭカウンタ信号及び参照用ＱＣＭカウンタ信号を選択する。質量増加量決定部５０４が低い湿度に対応する湿度信号から順に選択することにより、低い湿度に対応する湿度信号に関連付けられた測定用ＱＣＭカウンタ信号及び参照用ＱＣＭカウンタ信号を選択して第２の処理が実行される。
質量増加量決定部５０４は、選択された測定用ＱＣＭカウンタ信号と、選択された測定用ＱＣＭカウンタ信号に関連付けられた測定時刻とから測定用ＱＣＭセンサ１０の電極の腐蝕及び測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルによる質量増加量を演算する。
質量増加量決定部５０４は、選択された測定用ＱＣＭカウンタ信号に対応する周波数の大きさから、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量増加量を演算する。質量増加量決定部５０４は、演算された測定用ＱＣＭセンサ１０の質量増加量と測定時刻との関係をプロットしたときの近似直線を演算する。質量増加量決定部５０４は、演算された近似直線と測定終了時刻とから、測定用ＱＣＭセンサ１０の電極の腐蝕及び測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルによる質量増加量を決定する。
質量増加量決定部５０４は、選択された参照用ＱＣＭカウンタ信号と、選択された参照用ＱＣＭカウンタ信号に関連付けられた測定時刻とから参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルによる質量増加量を演算する。
質量増加量決定部５０４は、選択された参照用ＱＣＭカウンタ信号に対応する周波数の大きさから、参照用ＱＣＭセンサ２０の質量増加量を演算する。質量増加量決定部５０４は、演算された参照用ＱＣＭセンサ２０の質量増加量と測定時刻との関係をプロットしたときの近似直線を演算する。質量増加量決定部５０４は、演算された近似直線と測定終了時刻とから、参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルによる質量増加量を決定する。
質量増加量決定部５０４は、参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルによる質量増加量を決定すると、補正係数決定指示信号を補正係数決定部５０５に送信する。
補正係数決定部５０５は、質量増加量決定部５０４から補正係数決定指示信号を受信すると、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０にそれぞれ付着したパーティクルの質量差の影響を排除するために実行する第３の処理を開始する。
補正係数決定部５０５は、測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を演算する。質量変動量の演算では、補正係数決定部５０５は、記憶部４１に記憶される測定用ＱＣＭカウンタ信号と、質量増加量決定部５０４が演算した測定用ＱＣＭセンサ１０の質量増加量と測定時刻との関係をプロットしたときの近似直線とを使用する。補正係数決定部５０５は、測定用ＱＣＭカウンタ信号それぞれに対応する周波数の大きさから、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量増加量を演算する。補正係数決定部５０５は、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量増加量から、近似直線から演算される対応する測定時刻の測定用ＱＣＭセンサ１０の電極の腐蝕及び測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルによる質量増加量を減算する。補正係数決定部５０５は、減算処理によって、測定用ＱＣＭセンサ１０の質量変動のピークの高さに相当するパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を演算する。減算算処理は、記憶部４１に記憶される測定用ＱＣＭカウンタ信号の全てについて実行される。
補正係数決定部５０５は、参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を演算する。質量変動量の演算では、補正係数決定部５０５は、記憶部４１に記憶される参照用ＱＣＭカウンタ信号と、質量増加量決定部５０４が演算した参照用ＱＣＭセンサ２０の質量増加量と測定時刻との関係をプロットしたときの近似直線とを使用する。補正係数決定部５０５は、参照用ＱＣＭカウンタ信号それぞれに対応する周波数の大きさから、参照用ＱＣＭセンサ２０の質量増加量を演算する。補正係数決定部５０５は、参照用ＱＣＭセンサ２０の質量増加量から、近似直線から演算される対応する測定時刻の参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルによる質量増加量を減算する。補正係数決定部５０５は、減算処理によって、参照用ＱＣＭセンサ２０の質量変動のピークの高さに相当するパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を演算する。減算算処理は、記憶部４１に記憶される参照用ＱＣＭカウンタ信号の全てについて実行される。
補正係数決定部５０５は、演算した測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を湿度を介して関連づけてプロットしたときの一次近似直線の傾きを補正係数として演算する。
補正係数決定部５０５は、補正係数を演算すると、腐蝕量演算指示信号を腐蝕量演算部５０６に送信する。
腐蝕量演算部５０６は、補正係数決定部５０５から腐蝕量演算指示信号を受信すると、測定用ＱＣＭセンサ１０の腐蝕量を演算する。測定用ＱＣＭセンサ１０の腐蝕量は、質量増加量決定部５０４が演算した測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０の質量増加量と、補正係数決定部５０５が演算した補正係数とに基づいて、式（１）を使用して、演算される。
警報出力部５０７は、ノンフィッティング信号とノンフィッティング時間帯信号とを周波数湿度検査部５０３から受信すると、ノンフィッティング警報信号及びノンフィッティング時間帯信号をインタフェース部４２に送信する。警報出力部５０７は、フィッティングフェイル信号を周波数湿度検査部５０３から受信すると、フィッティングフェイル警報信号をインタフェース部４２に送信する。警報出力部５０７は、演算数不足信号を警報出力部５０７から受信すると、演算数不足警報信号をインタフェース部４２に送信する。
インタフェース部４２は、フィッティングフェイル警報信号及びノンフィッティング時間帯信号を受信すると、ノンフィッティング時間帯信号に対応する時間帯と共にフィッティングフェイル警報を表示する。インタフェース部４２は、フィッティングフェイル警報信号を受信すると、フィッティングフェイル警報を表示する。インタフェース部４２は、演算数不足警報信号を受信すると、演算数不足警報を表示する。
図１４は、制御部５０の制御処理を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１において、装置起動停止部５０１は、測定開始ボタンが押下されているか否かを判定する。具体的には、装置起動停止部５０１は、インタフェース部４２から測定開始指令信号を受信しているか否かを判定する。インタフェース部４２から測定開始指令信号を受信していないと判定したとき、所定の期間が経過した後に、処理は再びステップＳ１０１に戻る。装置起動停止部５０１がインタフェース部４２から測定開始指令信号を受信していると判定したとき、処理はステップＳ１０２に進む。
次いで、ステップＳ１０２において、装置起動停止部５０１は、現在時刻を測定開始時刻として記憶部４１に記憶する。
次いで、ステップＳ１０３において、測定部５０２は、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０の周波数並びに湿度を測定し、測定用ＱＣＭカウンタ信号、参照用ＱＣＭカウンタ信号及び湿度信号を互いに関連付けて記憶部４１に記憶する。
次いで、ステップＳ１０４において、測定部５０２は、現在時刻を測定時刻信号として記憶部４１に記憶する。測定部５０２は、ステップＳ１０３で記憶された測定用ＱＣＭカウンタ信号、参照用ＱＣＭカウンタ信号及び湿度信号と測定時刻信号と関連付けて、記憶部４１に記憶する。
次いで、ステップＳ１０５において、装置起動停止部５０１は、測定終了ボタンが押下されているか否かを判定する。具体的には、装置起動停止部５０１は、インタフェース部４２から測定終了指令信号を受信しているか否かを判定する。インタフェース部４２から測定終了指令信号を受信していないと判定したとき、処理はステップＳ１０６に進む。インタフェース部４２から測定終了指令信号を受信していると判定したとき、処理はステップＳ１０７に進む。
処理がステップＳ１０６に進むと、測定部５０２は、記憶部４１に測定時刻として記憶される時刻の中で最新の時刻と現在時刻とを比較して、測定インターバル期間が経過したか否かを判定する。ＱＣＭ測定インターバル時間が経過していないと判定したとき、所定の期間が経過した後に、処理は再びステップＳ１０６に戻る。測定部５０２がＱＣＭ測定インターバル時間が経過したと判定したとき、処理はステップＳ１０３に戻る。
測定部５０２は、ステップＳ１０５において装置起動停止部５０１がインタフェース部４２から測定終了指令信号を受信していると判定するまで、測定インターバル期間ごとにステップＳ１０３〜Ｓ１０６の処理を繰り返し実行する。測定部５０２がステップＳ１０３〜Ｓ１０６の処理を繰り返し実行することにより、測定時刻に関連付けられた測定用ＱＣＭカウンタ信号、参照用ＱＣＭカウンタ信号及び湿度信号が記憶部４１に順次記憶されていく。
ステップＳ１０６において、測定終了ボタンが押下されていると判定されて処理がステップＳ１０７に進むと、装置起動停止部５０１は、現在時刻を測定終了時刻として記憶部４１に記憶する。
次いで、ステップＳ１０８において、周波数湿度検査部５０３は、記憶部４１に記憶される測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０の周波数と湿度との関係から、それぞれの周波数と湿度との関係が図８に示す関係になっているか否かを検査する。
次いで、ステップＳ１０９において、装置起動停止部５０１は、フィッティングフェイル信号が出力されたか否かを判定する。装置起動停止部５０１がフィッティングフェイル信号が出力されていないと判定したとき、処理はステップＳ１１１に進む。また、装置起動停止部５０１がフィッティングフェイル信号が出力されていると判定したとき、処理はステップＳ１１０に進む。
処理がステップＳ１１０に進むと、警報出力部５０７は、フィッティングフェイル警報信号をインタフェース部４２に送信し、インタフェース部はフィッティングフェイル警報を表示する。
処理がステップＳ１１１に進むと、質量増加量決定部５０４は、測定用ＱＣＭセンサ１０の電極の腐蝕及び測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルによる質量増加量と、参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルによる質量増加量とを決定する。
次いで、ステップＳ１１２において、装置起動停止部５０１は、演算数不足信号が出力されたか否かを判定する。装置起動停止部５０１が演算数不足信号が出力されていないと判定したとき、処理はステップＳ１１３に進む。また、装置起動停止部５０１が演算数不足信号が出力されていると判定したとき、処理はステップＳ１１４進む。
処理がステップＳ１１３に進むと、警報出力部５０７は、演算数不足警報信号をインタフェース部４２に送信し、インタフェース部は演算数不足警報を表示する。
処理がステップＳ１１４に進むと、補正係数決定部５０５は、補正係数を決定する。
そして、ステップＳ１１５において腐蝕量演算部５０６は、式（１）を使用して測定用ＱＣＭセンサ１０の腐蝕量を演算する。
図１５は、図１４にステップＳ１０８として示される周波数湿度検査処理の処理フローのフローチャートである。
まず、ステップＳ２０１において、周波数湿度検査部５０３は、検査の対象とする測定用ＱＣＭセンサ周波数信号及び参照用ＱＣＭセンサ周波数信号を抽出する。抽出される測定用ＱＣＭセンサ周波数信号及び参照用ＱＣＭセンサ周波数信号は測定時刻が測定開始から１２時間以内にある信号である。
次いで、ステップＳ２０２において、周波数湿度検査部５０３は、全ての測定用ＱＣＭセンサ周波数信号及び参照用ＱＣＭセンサ周波数信号を抽出したか否かを判定する。周波数湿度検査部５０３が全ての測定用ＱＣＭセンサ周波数信号及び参照用ＱＣＭセンサ周波数信号を抽出したと判定したとき、処理はステップＳ２１０に進む。周波数湿度検査部５０３が全ての測定用ＱＣＭセンサ周波数信号及び参照用ＱＣＭセンサ周波数信号を抽出していないと判定したとき、処理はステップＳ２０３に進む。
処理がステップＳ２０３に進むと、周波数湿度検査部５０３は、抽出された測定用ＱＣＭセンサ周波数信号及び参照用ＱＣＭセンサ周波数信号に関連付けられた湿度信号に対応する湿度の変化が十分であるか否かを判定する。周波数湿度検査部５０３は、関連付けられた湿度信号に対応する湿度が５０％〜８０％である湿度信号の個数が所定の閾値個数よりも多いか否かを判定する。周波数湿度検査部５０３が湿度の変化が十分でないと判定したとき、処理はステップＳ２０９に進む。周波数湿度検査部５０３が湿度の変化が十分であると判定したとき、処理はステップＳ２０４に進む。
処理がステップＳ２０４に進むと、周波数湿度検査部５０３は、抽出した測定用ＱＣＭセンサ周波数信号及び参照用ＱＣＭセンサ周波数信号に対応する周波数と、関連付けられた湿度信号に対応する湿度のプロットをシグモイド関数にフィッティングする。
次いで、ステップＳ２０５において、周波数湿度検査部５０３は、プロットしたグラフがシグモイド関数にフィッティングしているか否かを判定する。プロットしたグラフが（X2/V > 0.9）の関係を満たしているとき、周波数湿度検査部５０３は、プロットしたグラフがシグモイド関数にフィッティングしていると判定する。周波数湿度検査部５０３がプロットしたグラフがシグモイド関数にフィッティングしていると判定したとき、処理はステップＳ２０６に進む。周波数湿度検査部５０３がプロットしたグラフがシグモイド関数にフィッティングしていないと判定したとき、処理はステップＳ２０７に進む。
ステップＳ２０５の判定により処理がステップＳ２０６に進むと、周波数湿度検査部５０３は、フィッティング結果を記憶部４１に記憶し、処理はステップＳ２０８に進む。
次いで、ステップＳ２０８において、周波数湿度検査部５０３は、成功回数をインクリメントし、処理はステップＳ２０９に進む。
ステップＳ２０５の判定により処理がステップＳ２０７に進むと、周波数湿度検査部５０３は、ノンフィッティング信号とフィッティングしなった時間帯を示すノンフィッティング時間帯信号を警報出力部５０７に送信し、処理はステップＳ２０９に進む。
次いで、ステップＳ２０９において、周波数湿度検査部５０３は、検査対象範囲をインクリメントする。すなわち、検査対象範囲をインクリメントすることによって、周波数湿度検査部５０３は、検査対象を次の１２時間の検査対象範囲に移す。そして、処理はステップＳ２０１に戻る。
周波数湿度検査部５０３は、ステップＳ２０２において全ての測定用ＱＣＭセンサ周波数信号及び参照用ＱＣＭセンサ周波数信号を抽出したと判定するまでステップＳ２０１〜２０９の処理を繰り返す。周波数湿度検査部５０３がステップＳ２０２において全ての測定用ＱＣＭセンサ周波数信号及び参照用ＱＣＭセンサ周波数信号を抽出したと判定すると、処理はステップＳ２１０に進む。
処理がステップＳ２１０に進むと、周波数湿度検査部５０３は、フィッティングしていると判定した成功回数がゼロであるか否かを判定する。周波数湿度検査部５０３がフィッティングしていると判定した成功回数がゼロであると判定すると、処理はステップＳ２１１に進む。周波数湿度検査部５０３がフィッティングしていると判定した成功回数がゼロではないと判定すると、処理はステップＳ２１２に進む。
処理がステップＳ２１１に進むと、周波数湿度検査部５０３は、フィッティングフェイル信号を警報出力部５０７に送信する。処理がステップＳ２１２に進むと、周波数湿度検査部５０３は、質量増加量決定指示信号を質量増加量決定部５０４に送信する。
図１６は、図１４にステップＳ１１１として示される質量増加量処理の処理フローのフローチャートである。
まず、ステップＳ３０１において、質量増加量決定部５０４は、閾値湿度を１０％に背設定する。
次いで、ステップＳ３０２において、質量増加量決定部５０４は、記憶部４１に記憶されている湿度信号に対応する湿度が１０％以下の湿度信号の数を計数する。
次いで、ステップＳ３０３において、質量増加量決定部５０４は、計数された湿度信号の数が５点以上であるか否かを判定する。質量増加量決定部５０４が計数された湿度信号の数が５点以上ではないと判定したとき、処理はステップＳ３０４に進む。質量増加量決定部５０４が計数された湿度信号の数が５点以上であると判定したとき、処理はステップＳ３０７に進む。
処理がステップＳ３０４に進むと、質量増加量決定部５０４は、閾値湿度を１０％上げて２０％にする。
次いで、ステップＳ３０５において、質量増加量決定部５０４は、閾値湿度が６０％より大きいか否かを判定する。質量増加量決定部５０４が閾値湿度が６０％より大きくないと判定したとき、処理はステップＳ３０２に戻る。質量増加量決定部５０４が閾値湿度が６０％より大きいと判定したとき、処理はステップＳ３０６に進む。
質量増加量決定部５０４は、ステップＳ３０３において計数された湿度信号の数が５点以上であると判定するか、又はステップＳ３０５において閾値湿度が６０％より大きいと判定するまで、ステップＳ３０２〜Ｓ３０５の処理を繰り返し実行する。
ステップＳ３０７に進むと、質量増加量決定部５０４は、計数される湿度信号に関連付けられた選択された測定用ＱＣＭカウンタ信号を選択する。
次いで、ステップＳ３０８において、質量増加量決定部５０４は、測定用ＱＣＭセンサ１０の電極の腐蝕及び測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルによる質量増加量を演算する。
次いで、ステップＳ３０９において、質量増加量決定部５０４は、計数される湿度信号に関連付けられた選択された参照用ＱＣＭカウンタ信号を選択する。
次いで、ステップＳ３１０において、質量増加量決定部５０４は、参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルによる質量増加量を演算する。
処理がステップＳ３０６に進むと、質量増加量決定部５０４は、演算数不足信号を警報出力部５０７に送信する。
図１７は、図１４にステップＳ１１４として示される補正係数決定処理の処理フローのフローチャートである。
まず、ステップＳ４０１において、補正係数決定部５０５は、測定用ＱＣＭセンサ１０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を演算する。
次いで、ステップＳ４０２において、補正係数決定部５０５は、参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を演算する。
そして、ステップＳ４０３において、質量増加量決定部５０４は、補正係数として演算する。質量増加量決定部５０４は、演算した測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量を湿度を介して関連づけてプロットしたときの一次近似直線の傾きを補正係数として演算する。
環境測定装置１では、測定用ＱＣＭセンサ１０の測定用電極１２の腐蝕量は、所定の湿度以下で測定された周波数を示す測定用カウント信号及び参照用カウント信号を使用して決定される。所定の湿度以下で測定された周波数を示す測定用カウント信号及び参照用カウント信号を使用するので、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの湿度−乾燥サイクルによる質量変動の影響が排除される。
環境測定装置１では、測定用ＱＣＭセンサ１０の測定用電極１２の腐蝕量は、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの量の差を補正するための補正係数を使用して決定される。環境測定装置１では、付着したパーティクルの量の差を補正するための補正係数を使用して決定されるので、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０に付着したパーティクルの量が相違する場合でも腐蝕量を精度良く決定できる。
環境測定装置１では、補正係数は、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０それぞれに付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量の大きさの比から演算される。環境測定装置１では、付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量の大きさの比から演算される補正係数を使用するので、付着したパーティクルの量を反映した補正が可能になる。
環境測定装置１では、測定用ＱＣＭセンサ１０の測定用電極１２は、銀で形成されるが、腐蝕性の他の金属又は合金で形成してもよい。また、参照用ＱＣＭセンサ２０の参照用電極２２は、金で形成されるが、耐腐蝕性の他の金属又は合金で形成してもよい。
環境測定装置１では、質量増加量決定部５０４は、５つの周波数信号に基づいて近似直線を演算しているが、近似直線を演算するために使用される周波数信号の数は５つよりも少なくてもよく、また５つよりも多くてもよい。また、質量増加量決定部５０４は、近似直線を演算するために閾値湿度を１０％ずつ上昇させているが、５％など適当な湿度ずつ上昇させてもよい。
環境測定装置１では、補正係数は、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０それぞれに付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量の大きさの比から演算される。しかしながら、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０それぞれそれぞれのセンサに付着する質量の比が既知の場合、既知の質量の比から補正係数を演算してもよい。また、測定用ＱＣＭセンサ１０及び参照用ＱＣＭセンサ２０それぞれそれぞれのセンサに付着する質量が同一である環境では、補正係数を使用せずに測定用ＱＣＭセンサ１０の電極の腐蝕による質量増加量を決定してもよい。
１、１００ 環境測定装置
１０ 測定用ＱＣＭセンサ
１１、２１ 水晶振動子
１２ 測定用電極（腐蝕性金属により形成された電極）
１５ 測定用発振回路
２０ 参照用ＱＣＭセンサ
２２ 参照用電極（耐腐蝕性金属により形成された電極）
２５ 参照用発振回路
３１ 周波数カウンタ
４０、５０ 制御部
５１ 湿度センサ

Claims (6)

  1. 振動子と前記振動子の表面に腐蝕性金属により形成された電極とを有する測定用ＱＣＭセンサと、
    振動子と前記振動子の表面に耐腐蝕性金属で形成された電極とを有する参照用ＱＣＭセンサと、
    前記測定用ＱＣＭセンサを振動させると共に、前記測定用ＱＣＭセンサの振動数に応じた周波数を有する測定用周波数信号を送信する測定用発振回路と、
    前記参照用ＱＣＭセンサを振動させると共に、前記参照用ＱＣＭセンサの振動数に応じた周波数を有する参照用周波数信号を送信する参照用発振回路と、
    前記測定用発振回路及び前記参照用発振回路に接続され、前記測定用周波数信号及び前記参照用周波数信号それぞれの周波数を計数し、前記計数されたカウント数を示す測定用カウント信号及び参照用カウント信号を送信する周波数カウンタと、
    大気中の湿度を検出し、検出した湿度を示す湿度信号を送信する湿度センサと、
    前記測定用カウント信号、前記参照用カウント信号及び前記湿度信号を、測定時刻に関連付けて記憶する記憶部と、
    所定の湿度以下で測定された周波数を示す測定用カウント信号、参照用カウント信号及び測定時刻から演算された近似式を使用して、前記測定用ＱＣＭセンサの電極の腐蝕による質量増加量を決定する制御部と、
    を有することを特徴とする環境測定装置。
  2. 前記制御部は、前記測定用ＱＣＭセンサの電極の腐蝕による質量増加量を決定するときに、前記測定用ＱＣＭセンサ及び前記参照用ＱＣＭセンサにそれぞれ付着したパーティクルの量の差を補正するための補正係数を使用する、請求項１に記載の環境測定装置。
  3. 前記補正係数は、前記測定用ＱＣＭセンサ及び前記参照用ＱＣＭセンサそれぞれに付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量の大きさの比から演算される、請求項２に記載の環境測定装置。
  4. 振動子と前記振動子の表面に腐蝕性金属により形成された電極とを有する測定用ＱＣＭセンサの周波数を測定し、
    所定の湿度以下の前記測定用ＱＣＭセンサの周波数から測定用ＱＣＭセンサの質量増加量を演算し、
    振動子と前記振動子の表面に耐腐蝕性金属で形成された電極とを有する参照用ＱＣＭセンサの周波数を測定し、
    前記所定の湿度以下の前記参照用ＱＣＭセンサの周波数から前記参照用ＱＣＭセンサの質量増加量を演算し、
    前記測定用ＱＣＭセンサの質量増加量と、前記参照用ＱＣＭセンサの質量増加量と、測定時刻とから演算された近似式を使用して、前記測定用ＱＣＭセンサの電極の腐蝕による質量増加量を決定する、
    ことを特徴とする環境測定方法。
  5. 前記測定用ＱＣＭセンサの電極の腐蝕による質量増加量を決定するときに、前記測定用ＱＣＭセンサ及び前記参照用ＱＣＭセンサにそれぞれ付着したパーティクルの量の差を補正するための補正係数を使用する、請求項４に記載の環境測定方法。
  6. 前記補正係数は、前記測定用ＱＣＭセンサ及び前記参照用ＱＣＭセンサそれぞれに付着したパーティクルの吸湿‐乾燥サイクルによる質量変動量の大きさの比から演算される、請求項５に記載の環境測定方法。
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