JP6353227B2 - Gas sensor control device and infrared analysis type gas concentration detection device - Google Patents

Gas sensor control device and infrared analysis type gas concentration detection device Download PDF

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Description

本発明は、呼気中の特定ガスの濃度検知、空調管理、工業プロセスの雰囲気の管理、種々の気体の漏洩検知などに用いることができる非分散型ガスセンサに接続されるガスセンサ制御装置、及びこのガスセンサを有する赤外線分析式ガス濃度検出装置に関する。   The present invention relates to a gas sensor control device connected to a non-distributed gas sensor that can be used for detecting the concentration of a specific gas in exhaled air, managing air conditioning, managing the atmosphere of an industrial process, detecting various gas leaks, and the like. The present invention relates to an infrared analytical gas concentration detection device having

非分散型赤外ガスセンサ(Non- dispersive Infrared Gas Anaryzer;NDIR)は、赤外線を放射する光源と、赤外線の光量を検知する赤外線検出部との間に測定対象ガスを通過させ、赤外線が測定対象ガス中の分子によって吸収されることを利用してガス濃度を測定するものである。又、赤外線検出部の前には波長選択用の光学フィルタが配置され、ガス分子(CO、CO2等)の分子構造によって決まる特定波長の赤外線のみを透過させ、ガス種を判別するようになっている。なお、測定対象ガスを筒(セル)中に流す「クローズ・パス配置形式」と、セルを用いずに光源と赤外線検出部との間がガスを流通させる開放空間となっている「オープン・パス配置形式」とがある。
ところが、あらゆる物体は自身の温度に応じて赤外線を放射するため、測定環境の周囲の温度が変化すると、非分散型赤外ガスセンサを構成する各種部材(例えばクローズ・パス配置形式の場合、筒表面)からの赤外線放射量も変化し、ガス濃度が変化していないにも関わらず赤外線検出部の検出出力が変化し、検出精度が低下するドリフト現象が生じる。
The non-dispersive infrared gas sensor (NDIR) passes the measurement target gas between a light source that emits infrared light and an infrared detection unit that detects the amount of infrared light. The gas concentration is measured by taking advantage of absorption by molecules inside. In addition, an optical filter for wavelength selection is arranged in front of the infrared detection unit, and only the infrared ray having a specific wavelength determined by the molecular structure of gas molecules (CO, CO 2, etc.) is transmitted to discriminate the gas type. ing. Note that the "closed path arrangement format" that allows the gas to be measured to flow through the cylinder (cell) and the "open path" in which the gas flows between the light source and the infrared detector without using the cell. Arrangement format ".
However, since every object emits infrared rays according to its own temperature, when the ambient temperature of the measurement environment changes, the various members that make up the non-dispersive infrared gas sensor (for example, in the case of a closed-path arrangement type, the cylinder surface) ) Also changes, and the detection output of the infrared detector changes even though the gas concentration does not change, resulting in a drift phenomenon in which the detection accuracy decreases.

そこで、光源オンのときの検出出力と、光源を一時的にオフさせたときの検出出力の差分をとることで、ガス濃度の感度を補正する技術が開示されている(特許文献1参照)。そして、この差分をガス濃度の検出値として用いることで、測定環境の周囲の温度変化の影響をキャンセルしてドリフトを補正することができる。つまり、図17に示すように、光源を一時的にオフさせたときの検出出力V0は、周囲の温度を反映したバックグラウンドとしての赤外線放射を表しているので、光源オンのときの検出出力VHからV0を差し引くことで、測定環境の周囲の温度変化の影響を除いた真の検出出力ΔV(=VH−V0)が得られる。   Therefore, a technique for correcting the sensitivity of the gas concentration by taking the difference between the detection output when the light source is on and the detection output when the light source is temporarily turned off is disclosed (see Patent Document 1). Then, by using this difference as a gas concentration detection value, it is possible to cancel the influence of the temperature change around the measurement environment and correct the drift. That is, as shown in FIG. 17, since the detection output V0 when the light source is temporarily turned off represents infrared radiation as a background reflecting the ambient temperature, the detection output VH when the light source is on. By subtracting V0 from the true detection output ΔV (= VH−V0) excluding the influence of the temperature change around the measurement environment.

特開平8−233810号公報(図2、図5)JP-A-8-233810 (FIGS. 2 and 5)

ところで、上記図17に示すように、検出出力VH1の検出時刻T1と、検出出力V0(1)の検出時刻T2とは異なり、検出タイミングにずれが生じている。この場合、測定環境の周囲の温度が時間と共に変化しなければ、V0も時間と共に変化せず、V0(1)=V0(2)=V0(3)・・・となるので、VHとV0の検出タイミングのずれによる影響を考慮しなくてもドリフト補正が行える。
しかしながら、測定環境の周囲の温度が時間と共に変化する場合、図18に示すように、検出出力VH、V0自身が時間と共に変化するため、検出タイミングのずれに起因してΔVが正確に得られなくなるという問題がある。つまり、図18に示すように、検出出力VH1の検出時刻T1における本来のV0の値はV0(0)であるのに、検出時刻T2ではV0(1)に変わってしまう。このため、真のΔV=VH1−V0(0)であるところ、誤った値であるΔV'=VH1−V0(1)を算出することになる。
特に、水分を多く含むガスを測定する場合、非分散型赤外ガスセンサ自身をヒータにより加熱して結露を防止する必要があり、ヒータ加熱によって周囲の温度が時間と共に上昇することがある。又、測定中にガス流量が時間と共に変化する場合も周囲の温度が変化する。
そこで、本発明は、非分散型赤外ガスセンサの測定環境の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制した、ガスセンサ制御装置及び赤外線分析式ガス濃度検出装置を提供することを目的とする。
By the way, as shown in FIG. 17, the detection timing is different from the detection time T1 of the detection output VH1 and the detection time T2 of the detection output V0 (1). In this case, if the ambient temperature of the measurement environment does not change with time, V0 also does not change with time, and V0 (1) = V0 (2) = V0 (3). Drift correction can be performed without considering the influence of the detection timing shift.
However, when the ambient temperature of the measurement environment changes with time, as shown in FIG. 18, the detection outputs VH and V0 themselves change with time, so that ΔV cannot be obtained accurately due to a shift in detection timing. There is a problem. That is, as shown in FIG. 18, the original value of V0 at the detection time T1 of the detection output VH1 is V0 (0), but changes to V0 (1) at the detection time T2. Therefore, when true ΔV = VH1−V0 (0), an incorrect value ΔV ′ = VH1−V0 (1) is calculated.
In particular, when measuring a gas containing a large amount of moisture, it is necessary to prevent condensation by heating the non-dispersive infrared gas sensor itself with a heater, and the ambient temperature may rise with time due to the heater heating. The ambient temperature also changes when the gas flow rate changes with time during the measurement.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gas sensor control device and an infrared analytical gas concentration detection device that suppresses a decrease in gas concentration detection accuracy due to a temporal change in the measurement environment of a non-dispersive infrared gas sensor. To do.

上記課題を解決するため、本発明のガスセンサ制御装置は、測定対象ガスに赤外線を放射する光源と、前記赤外線を検出する赤外線検出部と、を備えたガスセンサに接続され、前記光源から放射される前記赤外線の光量が、第1周期時間にわたり第1設定光量となるように、かつ、第2周期時間にわたり前記第1設定光量と異なると共に前記光源をオフせずに所定の値の光量をなす第2設定光量となるように交互に切り替える制御を行う光源制御部と、前記赤外線検出部の検出信号から、前記測定対象ガスの濃度を演算するガス濃度演算部と、を備え、前記第1周期時間において前記赤外線検出部が検出した検出信号を第1検出信号、前記第2周期時間において前記赤外線検出部が検出した検出信号を第2検出信号とし、前記ガス濃度演算部は、時間的に連続する2つの前記第1周期時間にそれぞれ検出された第1検出信号の値を平均した第1平均信号、及び前記2つの第1周期時間の間の第2周期時間に検出された第2検出信号からなる第1情報群に基づいて、又は、時間的に連続する2つの前記第2周期時間にそれぞれ検出された第2検出信号の値を平均した第2平均信号、及び前記2つの第2周期時間の間の第1周期時間に検出された第1検出信号からなる第2情報群に基づいて、前記測定対象ガスの濃度を演算する。


In order to solve the above-described problems, a gas sensor control device of the present invention is connected to a gas sensor including a light source that emits infrared light to a measurement target gas and an infrared detection unit that detects the infrared light, and is emitted from the light source. A first light amount that is different from the first set light amount over a second cycle time and that has a predetermined value without turning off the light source so that the infrared light amount becomes a first set light amount over a first cycle time. A light source control unit that performs control to switch alternately so as to obtain two set light quantities; and a gas concentration calculation unit that calculates the concentration of the measurement target gas from the detection signal of the infrared detection unit, and the first period time The detection signal detected by the infrared detection unit in the first detection signal, the detection signal detected by the infrared detection unit in the second period time as the second detection signal, the gas concentration calculation unit A first average signal obtained by averaging the values of the first detection signals detected in two first cycle times that are continuous in time, and a second cycle time between the two first cycle times. A second average signal obtained by averaging the values of the second detection signals detected based on the first information group consisting of the second detection signals or in two time periods that are consecutive in time, and Based on the second information group consisting of the first detection signals detected in the first cycle time between the two second cycle times, the concentration of the measurement target gas is calculated.


非分散型赤外ガスセンサによる測定の際、測定環境の周囲の温度やガス流量等の変化に伴って非分散型赤外ガスセンサを構成する各種部材の温度が変化し、これら部材から放射される赤外線量も変化するため、ガス濃度が変化していないにも関わらず赤外線検出部の検出信号が変化するドリフト現象が生じる。そこで、赤外線の光量を2つの設定光量の間で切り替え、各光量における検出信号に基づいてガス濃度を演算することで、測定環境の変化によるドリフトをキャンセルしている。ところが、温度等が時間と共に変化する、つまり温度等の変動量が時間に対して一定でない場合には、光量の切り替えに伴って各光量における検出タイミングにずれが生じ、ガス濃度の検出精度が低下する。
このようなことから、本発明のガスセンサ制御装置では、第1平均信号又は第2平均信号を用いることで、これに対応する第2検出信号又は第1検出信号と検出タイミングを仮想的に一致させることができ、周囲の測定環境の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制することができる。
During measurement with a non-dispersive infrared gas sensor, the temperature of various members constituting the non-dispersive infrared gas sensor changes with changes in the ambient temperature of the measurement environment, gas flow rate, etc., and infrared rays emitted from these members Since the amount also changes, a drift phenomenon occurs in which the detection signal of the infrared detection unit changes even though the gas concentration does not change. Therefore, the drift due to the change in the measurement environment is canceled by switching the infrared light quantity between two set light quantities and calculating the gas concentration based on the detection signal at each light quantity. However, when the temperature, etc. change with time, that is, when the fluctuation amount of temperature, etc. is not constant with respect to time, the detection timing for each light quantity shifts as the light quantity changes, and the gas concentration detection accuracy decreases. To do.
For this reason, in the gas sensor control device of the present invention, the first average signal or the second average signal is used to virtually match the detection timing with the corresponding second detection signal or first detection signal. Therefore, it is possible to suppress a decrease in gas concentration detection accuracy accompanying a temporal change in the surrounding measurement environment.

さらに、本発明のガスセンサ制御装置において、前記第1平均信号は、前記時間的に連続する2つの前記第1周期時間にそれぞれ検出された第1検出信号の値を加重平均したものであり、前記第2平均信号は、前記時間的に連続する2つの前記第2周期時間にそれぞれ検出された第2検出信号の値を加重平均したものであってもよい。
周囲の測定環境の時間的変化自体が時間と共に変化する、つまり測定環境の時間的変化が単調増加又は単調減少でない場合には、第1平均信号を算出する際、単純平均でなく、当該測定環境の時間的変化の状態に応じて2つの第1検出信号の値を重み付けした加重平均を採ることで、ガス濃度の検出精度の低下をさらに抑制することができる。
Furthermore, in the gas sensor control device of the present invention, the first average signal is a weighted average of the values of the first detection signals respectively detected in the two time periods that are continuous in time. The second average signal may be a weighted average of the values of the second detection signals respectively detected in the two time periods that are continuous in time.
When the temporal change of the surrounding measurement environment itself changes with time, that is, when the temporal change of the measurement environment is not monotonically increasing or decreasing, the measurement environment is not a simple average when calculating the first average signal. By taking a weighted average obtained by weighting the values of the two first detection signals in accordance with the temporal change state, it is possible to further suppress a decrease in the detection accuracy of the gas concentration.

第2平均信号を算出する際も同様に、単純平均でなく、当該測定環境の時間的変化の状態に応じて2つの第2検出信号の値を重み付けした加重平均を採ることで、ガス濃度の検出精度の低下をさらに抑制することができる。   Similarly, when calculating the second average signal, it is not a simple average, but by taking a weighted average obtained by weighting the values of the two second detection signals in accordance with the temporal change state of the measurement environment, A decrease in detection accuracy can be further suppressed.

さらに、本発明のガスセンサ制御装置において、前記ガス濃度演算部は、前記ガスセンサの外部に設けられた外部温度測定部によって測定された外部温度に基づき、前記加重平均に用いる重み係数を決定してもよい。
このガスセンサ制御装置によれば、加重平均に用いる重み係数を、外部温度を反映した値とすることで、ガス濃度の検出精度の低下をさらに抑制することができる。
Furthermore, in the gas sensor control device of the present invention, the gas concentration calculation unit may determine a weighting factor used for the weighted average based on an external temperature measured by an external temperature measurement unit provided outside the gas sensor. Good.
According to this gas sensor control device, the weight coefficient used for the weighted average is set to a value reflecting the external temperature, so that a decrease in gas concentration detection accuracy can be further suppressed.

さらに、本発明のガスセンサ制御装置において、前記ガス濃度演算部は、前記赤外線検出部の近傍に設けられた赤外線検出部温度測定部によって測定された前記赤外線検出部の温度に基づき、前記加重平均に用いる重み係数を決定してもよい。
このガスセンサ制御装置によれば、加重平均に用いる重み係数を、赤外線検出部の温度を反映した値とすることで、ガス濃度の検出精度の低下をさらに抑制することができる。
Furthermore, in the gas sensor control device of the present invention, the gas concentration calculation unit is configured to calculate the weighted average based on a temperature of the infrared detection unit measured by an infrared detection unit temperature measurement unit provided in the vicinity of the infrared detection unit. The weighting factor to be used may be determined.
According to this gas sensor control device, the weight coefficient used for the weighted average is set to a value that reflects the temperature of the infrared detection unit, thereby further suppressing a decrease in gas concentration detection accuracy.

さらに、本発明の赤外ガスセンサ制御装置において、前記第1周期時間及び前記第2周期時間は2秒以下であってもよい。
上記した温度等の測定環境の時間的変化による検出信号のドリフトは、通常は4秒以上の時定数を持っており、この間に第1の情報群と第2の情報群を1つずつ、合計2セット以上取得できれば、ガス濃度を精度よく算出することができる。そこで、このガスセンサ制御装置においては、各周期時間を2秒以下と規定する。
Furthermore, in the infrared gas sensor control device of the present invention, the first cycle time and the second cycle time may be 2 seconds or less.
The detection signal drift due to the temporal change of the measurement environment such as the temperature described above usually has a time constant of 4 seconds or more. During this time, the first information group and the second information group are added one by one. If two or more sets can be obtained, the gas concentration can be calculated with high accuracy. Therefore, in this gas sensor control device, each cycle time is defined as 2 seconds or less.

本発明の赤外線分析式ガス濃度検出装置は、前記ガスセンサ制御装置と、前記ガスセンサ制御装置に接続され、測定対象ガスに赤外線を放射する光源と、前記赤外線を検出する赤外線検出部と、を備えたガスセンサと、を有する。   An infrared analytical gas concentration detection device of the present invention includes the gas sensor control device, a light source that is connected to the gas sensor control device and emits infrared light to a measurement target gas, and an infrared detection unit that detects the infrared light. A gas sensor.

本発明の赤外線分析式ガス濃度検出装置は、さらに、前記ガスセンサの外部に設けられ、前記ガスセンサの外部温度を測定する外部温度測定部を備えてもよい。   The infrared analytical gas concentration detection device of the present invention may further include an external temperature measurement unit that is provided outside the gas sensor and measures an external temperature of the gas sensor.

本発明の赤外線分析式ガス濃度検出装置は、さらに、前記赤外線検出部の近傍に設けられ、前記赤外線検出部の温度を測定する赤外線検出部温度測定部を備えてもよい。   The infrared analytical gas concentration detection device of the present invention may further include an infrared detection unit temperature measurement unit that is provided in the vicinity of the infrared detection unit and measures the temperature of the infrared detection unit.

この発明によれば、ガスセンサの測定環境の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制した、ガスセンサ制御装置及び赤外線分析式ガス濃度検出装置が得られる。   According to the present invention, it is possible to obtain a gas sensor control device and an infrared analytical gas concentration detection device that suppresses a decrease in gas concentration detection accuracy accompanying a temporal change in the measurement environment of the gas sensor.

本発明の第1の実施形態に係る赤外線分析式ガス濃度検出装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an infrared analytical gas concentration detection apparatus according to a first embodiment of the present invention. ガス濃度演算処理により、検出信号ΔVを求める方法の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the method of calculating | requiring detection signal (DELTA) V by gas concentration calculation processing. 第1の実施形態において、VH及びVLの取得タイミングを示すタイムチャート、光源の第1設定光量(CH),第2設定光量(CL)を示すタイムチャートを表す図である。In 1st Embodiment, it is a figure showing the time chart which shows the acquisition timing of VH and VL, and the 1st setting light quantity (CH) of a light source, and the 2nd setting light quantity (CL). 第1の実施形態において、VH、VLの取得処理のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the acquisition process of VH and VL in 1st Embodiment. 第1の実施形態において、第1平均信号VH'、及び第2平均信号VL'を用いたガス濃度演算処理のフローチャートを示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a flowchart of a gas concentration calculation process using a first average signal VH ′ and a second average signal VL ′ in the first embodiment. 第2の実施形態において、VH及びVLの取得タイミングを示すタイムチャート、光源の第1設定光量(CH),第2設定光量(CL)を示すタイムチャートを表す図である。In 2nd Embodiment, it is a figure showing the time chart which shows the acquisition timing of VH and VL, and the time chart which shows the 1st setting light quantity (CH) and 2nd setting light quantity (CL) of a light source. 第2の実施形態において、VH、VLの取得処理のフローチャートを示す図である。In 2nd Embodiment, it is a figure which shows the flowchart of the acquisition process of VH and VL. 第2の実施形態において、第1平均信号VH'、及び第2平均信号VL'を用いたガス濃度演算処理のフローチャートを示す図である。In 2nd Embodiment, it is a figure which shows the flowchart of the gas concentration calculating process using 1st average signal VH 'and 2nd average signal VL'. 第3の実施形態において、ガス濃度演算処理により、検出信号ΔVを求める方法の概略を示す図である。In 3rd Embodiment, it is a figure which shows the outline of the method of calculating | requiring detection signal (DELTA) V by gas concentration calculation processing. 図9のVH(1)とVH(2)の近傍における部分拡大図である。FIG. 10 is a partially enlarged view in the vicinity of VH (1) and VH (2) in FIG. 9. 第3の実施形態において、VH及びVLの取得タイミングを示すタイムチャート、光源の第1設定光量(CH),第2設定光量(CL)を示すタイムチャート、並びに外部温度及び赤外線検出素子の温度を示すタイムチャートを表す図である。In 3rd Embodiment, the time chart which shows the acquisition timing of VH and VL, the time chart which shows the 1st setting light quantity (CH) of a light source, and 2nd setting light quantity (CL), and the temperature of external temperature and an infrared detection element It is a figure showing the time chart shown. 第3の実施形態において、第1平均信号VH'、及び第2平均信号VL'を用いたガス濃度演算処理のフローチャートを示す図である。In 3rd Embodiment, it is a figure which shows the flowchart of the gas concentration calculating process using 1st average signal VH 'and 2nd average signal VL'. VH及びVLの時間変化を推定する方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of estimating the time change of VH and VL. VH及びVLの時間変化に対応した重み係数A、Bのテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the table of the weighting factors A and B corresponding to the time change of VH and VL. 周囲温度を変化させてVH、VLの変化を生じさせたときの実際の検出信号ΔVの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of actual detection signal (DELTA) V when changing ambient temperature and producing the change of VH and VL. 測定対象ガスの流量を変化させてVH、VLの変化を生じさせたときの実際の検出信号ΔVの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of actual detection signal (DELTA) V when changing the flow volume of measurement object gas and producing the change of VH and VL. 検出出力VH1と、光源オフによる検出出力V0の差分であるΔVを算出する従来のタイムチャートを表す図である。It is a figure showing the conventional time chart which calculates (DELTA) V which is the difference of detection output VH1 and the detection output V0 by light source off. 測定環境の周囲温度が時間変化した場合に、検出出力VH1と、光源オフによる検出出力V0の差分であるΔVを算出する従来のタイムチャートを表す図である。It is a figure showing the conventional time chart which calculates (DELTA) V which is the difference of the detection output VH1 and the detection output V0 by light source OFF, when the ambient temperature of a measurement environment changes with time.

以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る赤外線分析式ガス濃度検出装置1の全体構成図である。赤外線分析式ガス濃度検出装置1は、非分散型赤外ガスセンサ(ガスセンサ)100と、非分散型赤外ガスセンサ100に接続される赤外ガスセンサ制御装置(ガスセンサ制御装置)60とを有する。なお、図1において、非分散型赤外ガスセンサ100の長さ方向に沿う断面構造を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an infrared analytical gas concentration detector 1 according to an embodiment of the present invention. The infrared analytical gas concentration detection device 1 includes a non-dispersive infrared gas sensor (gas sensor) 100 and an infrared gas sensor control device (gas sensor control device) 60 connected to the non-dispersive infrared gas sensor 100. In addition, in FIG. 1, the cross-sectional structure along the length direction of the non-dispersion type | mold infrared gas sensor 100 is shown.

非分散型赤外ガスセンサ100は、円筒状の鏡筒102、鏡筒102の両端に互いに対向して配置された赤外線を放射する光源121及び赤外線検出部(赤外線検出素子)122を有する。赤外線検出素子122の受光面側には赤外線波長選択フィルタ(バンドパスフィルタ)110が配置されている。そして、鏡筒102側面に設けた導入口103から測定対象ガスGが導入され、鏡筒102側面に設けた出口104から測定対象ガスGが外部に排出される。そして、鏡筒102内で光源121から赤外線検出素子122に向かって照射された赤外線が測定対象ガスG中を通過する際、特定波長の赤外線が吸収されることを利用し、赤外線検出素子122の出力に基づいて測定対象ガスG中に含まれる特定ガスの濃度を測定する。
なお、非分散型赤外ガスセンサ100は、測定対象ガスを閉鎖空間である鏡筒102内の測定空間102sに導入させる「クローズ・パス配置形式」で構成され、鏡筒102の光源121側の内面は球面状の反射鏡102aになっていて、光源121から放射された赤外線を赤外線検出素子122に向けるようになっている。又、鏡筒102のその他の内面102bも赤外線を反射するように鏡面加工が施され、赤外線を赤外線検出素子122に到達させるようになっている。
The non-dispersive infrared gas sensor 100 includes a cylindrical barrel 102, a light source 121 that emits infrared rays, and an infrared detection unit (infrared detection element) 122 that are arranged opposite to each other at both ends of the barrel 102. An infrared wavelength selection filter (band pass filter) 110 is disposed on the light receiving surface side of the infrared detection element 122. Then, the measurement target gas G is introduced from the inlet 103 provided on the side surface of the lens barrel 102, and the measurement target gas G is discharged to the outside from the outlet 104 provided on the side surface of the lens barrel 102. Then, when infrared rays irradiated from the light source 121 toward the infrared detection element 122 in the lens barrel 102 pass through the measurement target gas G, the infrared rays of the infrared detection element 122 are absorbed. Based on the output, the concentration of the specific gas contained in the measurement target gas G is measured.
The non-dispersive infrared gas sensor 100 is configured in a “closed path arrangement format” in which the measurement target gas is introduced into the measurement space 102s in the lens barrel 102, which is a closed space, and the inner surface of the lens barrel 102 on the light source 121 side. Is a spherical reflecting mirror 102 a that directs infrared rays emitted from the light source 121 toward the infrared detection element 122. The other inner surface 102 b of the lens barrel 102 is also mirror-finished so as to reflect infrared rays so that the infrared rays reach the infrared detection element 122.

さらに、呼気のような多量の水分を含むガスを測定する際に鏡筒102の内面102a、102bに結露が生じると、赤外線検出素子122の検出出力が低下して測定が不正確になるため、結露を防止するためのヒータ130を内蔵する断熱ジャケット131が鏡筒102の外側に被せられている。
又、断熱ジャケット131の外側には、非分散型赤外ガスセンサ100の外部の温度を測定する外部温度測定部(温度センサ)141が設けられている。同様に、赤外線検出素子122の近傍には、赤外線検出素子122の温度を測定する赤外線検出部温度測定部(温度センサ)142が設けられている。ここで、非分散型赤外ガスセンサ100の「外部」とは、光源121から放射された赤外線が赤外線検出素子122へ到達する空間(上記例では測定空間102s)の外部をいう。
Furthermore, when condensation occurs on the inner surfaces 102a and 102b of the lens barrel 102 when measuring a gas containing a large amount of moisture such as exhaled breath, the detection output of the infrared detection element 122 is lowered and the measurement becomes inaccurate. A heat insulating jacket 131 containing a heater 130 for preventing condensation is placed on the outside of the lens barrel 102.
An external temperature measuring unit (temperature sensor) 141 that measures the temperature outside the non-dispersive infrared gas sensor 100 is provided outside the heat insulating jacket 131. Similarly, an infrared detection unit temperature measurement unit (temperature sensor) 142 that measures the temperature of the infrared detection element 122 is provided in the vicinity of the infrared detection element 122. Here, “outside” of the non-dispersive infrared gas sensor 100 refers to the outside of the space (in the above example, the measurement space 102 s) where the infrared rays emitted from the light source 121 reach the infrared detection element 122.

光源121としては、例えばタングステンランプ等の電球や、ヒータ等の発熱抵抗体からなる白色光源が挙げられる。
鏡筒102は、例えばプラスチック又は金属で構成することができ、鏡筒102がプラスチックの場合、内面には赤外線の反射率が高い金属(アルミニウム、クロムなど)の膜を被覆するとよい。
赤外線検出素子122としては、例えばサーモパイル素子(TP)、焦電素子、フォトダイオード(PD)が挙げられる。なお、赤外線検出素子122の検出信号(検出出力)は、通常は電圧であるがこれに限定されない。
赤外線波長選択フィルタ110としては、例えば波長選択フィルタ、回折格子、ファブリペローフィルタ等が挙げられる。波長選択フィルタは、例えばサファイヤ、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させることによって形成される。
Examples of the light source 121 include a light source such as a tungsten lamp and a white light source formed of a heating resistor such as a heater.
The lens barrel 102 can be made of, for example, plastic or metal. When the lens barrel 102 is made of plastic, the inner surface may be coated with a film of metal (aluminum, chromium, etc.) having high infrared reflectance.
Examples of the infrared detection element 122 include a thermopile element (TP), a pyroelectric element, and a photodiode (PD). The detection signal (detection output) of the infrared detection element 122 is usually a voltage, but is not limited to this.
Examples of the infrared wavelength selection filter 110 include a wavelength selection filter, a diffraction grating, and a Fabry-Perot filter. The wavelength selection filter is formed by laminating a plurality of transparent films on the surface of a substrate made of an infrared transmitting material such as sapphire, quartz glass, silicon, germanium, or zinc selenide.

非分散型赤外ガスセンサ100は、赤外ガスセンサ制御装置60に接続されている。赤外ガスセンサ制御装置60は、マイコン50及び電源回路61が基板上に実装された制御回路である。
マイコン50は、光源121の光量制御やガス濃度演算処理等を実行するための各種のプログラムやデータを格納する記憶装置55(ROM,RAM等)、この記憶装置55に記憶されたプログラムを実行するCPU51、各種信号を入出力するためのIOポート、計時用タイマー等を備えた周知のものである。
マイコン50がガス濃度演算部の一例に相当し、マイコン50及び電源回路61が光源制御部の一例に相当する。ガス濃度演算部は赤外線検出素子122の検出信号から、測定対象ガスの濃度を演算すると共に、温度センサ141、142の温度情報から後述する重み係数を求める処理を行う。
The non-dispersive infrared gas sensor 100 is connected to the infrared gas sensor control device 60. The infrared gas sensor control device 60 is a control circuit in which a microcomputer 50 and a power supply circuit 61 are mounted on a substrate.
The microcomputer 50 stores various programs and data for executing light amount control of the light source 121, gas concentration calculation processing, and the like, and a program stored in the storage device 55. The CPU 51 is a known device including an IO port for inputting and outputting various signals, a timer for timekeeping, and the like.
The microcomputer 50 corresponds to an example of a gas concentration calculation unit, and the microcomputer 50 and the power supply circuit 61 correspond to an example of a light source control unit. The gas concentration calculation unit calculates the concentration of the measurement target gas from the detection signal of the infrared detection element 122, and performs a process for obtaining a weighting coefficient described later from the temperature information of the temperature sensors 141 and 142.

光源制御部は、マイコン50によって制御される電源回路61を介し、光源121から放射される赤外線の光量を、所定の周期時間毎に予め設定された2つの設定光量の間で切り替える制御を行う。より詳しくは、第1周期時間にわたり第1設定光量となるように、かつ、第2周期時間にわたり前記第1設定光量と異なる第2設定光量となるように交互に連続して切り替える制御を行う。ここで、本実施形態では、設定光量のうち大きい側を第1設定光量、小さい側を第2設定光量となるように設定される。第2設定光量は、光源制御部が制御する所定の値の光量の他、光源制御部が光源121をオフしたときの値(理想的には0であるが、測定環境の周囲の各種部材から不可避的に放射される赤外線を反映した微小な光量)でもよい。つまり、電源回路61は、必要な測定周期に応じて光量を調整する回路であってもよく、光源121をオンオフできるように間欠駆動(点滅)してもよい。又、光源121をオンオフする場合は、電源回路61の代わりに、光源121と赤外線検出部122との間にチョッパーを設けてもよい。
なお、マイコン50は、所定の起動スイッチがオンされることによって直流電源から給電が開始されると起動して、マイコン50の各部を初期化後、各種処理を開始する。
The light source control unit performs control for switching the amount of infrared light emitted from the light source 121 between two set light amounts set in advance for each predetermined cycle time via the power supply circuit 61 controlled by the microcomputer 50. More specifically, the control is performed so that the first set light amount becomes the first set light amount over the first cycle time and the second set light amount is different from the first set light amount over the second cycle time. Here, in the present embodiment, the larger set light amount is set to be the first set light amount, and the smaller side is set to the second set light amount. The second set light amount is a value obtained when the light source control unit turns off the light source 121 in addition to a predetermined amount of light controlled by the light source control unit (ideally 0, but from various members around the measurement environment. (A minute amount of light reflecting inevitable infrared rays). That is, the power supply circuit 61 may be a circuit that adjusts the amount of light according to a necessary measurement cycle, and may be intermittently driven (flashed) so that the light source 121 can be turned on and off. Further, when the light source 121 is turned on / off, a chopper may be provided between the light source 121 and the infrared detector 122 instead of the power supply circuit 61.
The microcomputer 50 is activated when power supply from the DC power supply is started by turning on a predetermined activation switch, and after various parts of the microcomputer 50 are initialized, various processes are started.

ここで、第1設定光量CHの時に赤外線検出素子122により検出される検出信号の信号レベルを第1検出信号VH、第2設定光量CL時に検出される検出信号の信号レベルを第2検出信号VLというものとする。
そして、記憶装置55には、第1検出信号VHと第2検出信号VLの差分であるΔV(=VH−VL)と測定対象のガス濃度との相関関係を表す濃度換算データ、及び、温度センサ141、142の温度情報と後述する重み係数との相関関係を表す重み係数換算データが少なくとも記憶されている。なお、各換算データは、具体的には、換算用マップデータ(テーブル)や換算用計算式等で構成されており、実験等により得られたデータに基づいて予め作成されたものである。
Here, the signal level of the detection signal detected by the infrared detection element 122 at the first set light amount CH is the first detection signal VH, and the signal level of the detection signal detected at the second set light amount CL is the second detection signal VL. Let's say.
The storage device 55 includes concentration conversion data representing a correlation between ΔV (= VH−VL), which is the difference between the first detection signal VH and the second detection signal VL, and the gas concentration of the measurement target, and a temperature sensor. Weight coefficient conversion data representing a correlation between temperature information 141 and 142 and a weight coefficient described later is stored at least. Each conversion data is specifically composed of conversion map data (table), a calculation formula for conversion, and the like, and is created in advance based on data obtained by experiments or the like.

[第1の実施形態におけるガス濃度演算処理]
次に、図2〜図5を参照し、本発明の第1の実施形態に係る赤外ガスセンサ制御装置のガス濃度演算処理について説明する。なお、以下の説明において、検出信号は電圧を示す。
図2は、赤外ガスセンサ制御装置60のガス濃度演算処理により、検出信号ΔVを求める方法の概略を示す。なお、本発明では、VH、VLの差分であるΔV=VH−VLをガス濃度の演算に用いることで、測定環境の周囲の温度変化をキャンセルしてドリフト補正するものである。又、図2の例では、測定環境の周囲の温度が時間と共にほぼ一定の割合で増加し、ガス濃度が変化しないにも関わらず、第1検出信号VHと第2検出信号VLが時間と共にほぼ一定の割合で増加している。
[Gas concentration calculation process in the first embodiment]
Next, the gas concentration calculation process of the infrared gas sensor control device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the detection signal indicates a voltage.
FIG. 2 shows an outline of a method for obtaining the detection signal ΔV by the gas concentration calculation process of the infrared gas sensor control device 60. In the present invention, ΔV = VH−VL, which is the difference between VH and VL, is used for the calculation of the gas concentration, thereby canceling the temperature change around the measurement environment and correcting the drift. In the example of FIG. 2, the ambient temperature of the measurement environment increases at a substantially constant rate with time, and the first detection signal VH and the second detection signal VL are approximately with time even though the gas concentration does not change. It is increasing at a certain rate.

ここで、VH1の検出時刻である第1周期時間TW1と、VL1の検出時刻である第2周期時間TW2とは異なっており、第2周期時間TW2におけるVH1'は、第1周期時間TW1におけるVH1から変化している。そこで、VL1と同一の検出タイミング(TW2)におけるVHの予測値(第1平均信号VH1')を推定することで、同一の検出タイミングでVH、VLが精度よく得られ、周囲温度の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制することができる。
具体的には、第1周期時間TW1、TW3で時間的に連続する2つのVH1、VH2の値を平均して第1平均信号VH1'を求める。なお、VH1は、第1周期時間TW1内で光量が安定する所定の経過時刻で検出されるが、「第1周期時間TW1」で代表することとする。他のVH、VLの検出時刻も同様である。
同様に、VH2と同一の検出タイミング(TW3)におけるVLの予測値(第2平均信号VL1')を推定し、同一の検出タイミングでΔVを求める。
以下、図3〜図5を参照してガス濃度演算処理の詳細を説明する。
Here, the first cycle time TW1 that is the detection time of VH1 is different from the second cycle time TW2 that is the detection time of VL1, and VH1 ′ in the second cycle time TW2 is VH1 in the first cycle time TW1. Has changed since. Therefore, by estimating the predicted value of VH (first average signal VH1 ′) at the same detection timing (TW2) as VL1, VH and VL can be accurately obtained at the same detection timing, and the temporal change in ambient temperature. It is possible to suppress a decrease in the gas concentration detection accuracy associated with.
Specifically, the first average signal VH1 ′ is obtained by averaging two VH1 and VH2 values that are temporally continuous in the first cycle times TW1 and TW3. VH1 is detected at a predetermined elapsed time when the light quantity is stable within the first cycle time TW1, and is represented by “first cycle time TW1”. The same applies to the detection times of the other VH and VL.
Similarly, a predicted value of VL (second average signal VL1 ′) at the same detection timing (TW3) as VH2 is estimated, and ΔV is obtained at the same detection timing.
Details of the gas concentration calculation process will be described below with reference to FIGS.

図3は、それぞれVH及びVLの取得タイミングを示すタイムチャート(図3(a)、(b))、及び光源121の第1設定光量(CH),第2設定光量(CL)を示すタイムチャート(図3(c))を表す。又、図4はVH、VLの取得処理のフローチャート、図5は第1平均信号VH'、及び第2平均信号VL'を用いたガス濃度演算処理のフローチャートである。   FIG. 3 is a time chart showing the acquisition timing of VH and VL, respectively (FIGS. 3A and 3B), and a time chart showing the first set light amount (CH) and the second set light amount (CL) of the light source 121. (FIG. 3C) is represented. 4 is a flowchart of the VH and VL acquisition processing, and FIG. 5 is a flowchart of the gas concentration calculation processing using the first average signal VH ′ and the second average signal VL ′.

検出中に周囲温度が上昇した場合、VH及びVLは時間と共に増加するため(図3(a)、(b))、最初の第1周期時間TW1にてVH1を検出した後、次の第2周期時間TW2にてVL1を検出すると、VH1と同一のタイミング(第1周期時間TW1)で検出した場合に比べて第2検出信号の値が大きくなる。そこで、第1の実施形態においては、第1周期時間TW1、TW3で時間的に連続する2つのVH1、VH2の値を平均した第1平均信号VH1'と、VH1、VH2の間の第2周期時間TW2におけるVL1との関係(これを「第1の情報群」という)に基づいてガス濃度の演算を行う。ここで、第1の情報群に用いるVH、VLを図3中に逆三角形の領域R1で図示する。
このように、第2検出信号(VL1)と同一の検出タイミング(第2周期時間TW2)における第1検出信号の予測値(第1平均信号VH1')を、他の第1周期時間TW1、TW3での第1検出信号(VH1、VH2)から推定するため、同一の検出タイミングでVH、VL、ひいてはΔVが得られ、周囲温度の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制することができる。つまり、第1の実施形態に係るガス濃度演算処理では、時間的に連続する2つの第1検出信号VH1,VH2の値を平均した第1平均信号VH1'、及び、2つの第1検出信号VH1,VH2の間の第2周期時間TW2における第2検出信号VL1からなる第1情報群に基づいて、ガス濃度の演算を行うのである。
なお、図3において、第1検出信号(VH)の添え字1,2,3の順に、時系列で第1検出信号が検出され、同様に第2検出信号(VL)の添え字1,2,3の順に、時系列で第2検出信号が検出される。
When the ambient temperature rises during detection, VH and VL increase with time (FIGS. 3A and 3B), so after detecting VH1 at the first first cycle time TW1, When VL1 is detected at the cycle time TW2, the value of the second detection signal becomes larger than when it is detected at the same timing (first cycle time TW1) as VH1. Therefore, in the first embodiment, the first average signal VH1 ′ obtained by averaging the values of two VH1 and VH2 temporally continuous in the first cycle times TW1 and TW3, and the second cycle between VH1 and VH2. The gas concentration is calculated based on the relationship with VL1 at time TW2 (this is referred to as “first information group”). Here, VH and VL used for the first information group are illustrated by an inverted triangular region R1 in FIG.
Thus, the predicted value (first average signal VH1 ′) of the first detection signal at the same detection timing (second cycle time TW2) as the second detection signal (VL1) is used as the other first cycle times TW1, TW3. Therefore, VH, VL, and thus ΔV are obtained at the same detection timing to suppress a decrease in detection accuracy of the gas concentration accompanying a temporal change in the ambient temperature. Can do. That is, in the gas concentration calculation process according to the first embodiment, the first average signal VH1 ′ obtained by averaging the values of the two first detection signals VH1 and VH2 that are temporally continuous and the two first detection signals VH1. , VH2, the gas concentration is calculated based on the first information group including the second detection signal VL1 in the second cycle time TW2.
In FIG. 3, the first detection signal is detected in time sequence in the order of the subscripts 1, 2, and 3 of the first detection signal (VH), and similarly the subscripts 1 and 2 of the second detection signal (VL). , 3, the second detection signal is detected in time series.

さらに、第1の実施形態においては、上述のように第1周期時間TW3で第1の情報群を算出した後、第1の情報群の算出に用いた第2検出信号VL1と、次の第2周期時間TW4に検出される第2検出信号VL2とを平均して第2平均信号VL1'を算出する。そして、VL1'と、VL1、VL2の間の周期時間TW3におけるVH2との関係(これを「第2の情報群」という)に基づいてガス濃度の演算を行う。ここで、第2の情報群に用いるVH、VLを図3中に三角形の領域R2で図示する。
第2の情報群においても、第1検出信号(VH2)と同一の検出タイミング(第1周期時間TW3)における第2検出信号の予測値(第2平均信号VL1')を、他の第2周期時間TW2、TW4での第2検出信号(VL1、VL2)から推定するため、同一の検出タイミングでVH、VLの電圧差及び電圧比が得られ、周囲温度の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制することができる。つまり、第1の実施形態に係るガス濃度演算処理では、時間的に連続する2つの第2検出信号VL1,VL2の値を平均した第2平均信号VL1'、及び、2つの第2検出信号VL1,VL2の間の第1周期時間TW3における第1検出信号VH2からなる第2情報群に基づいても、ガス濃度の演算を行うものでもある。
なお、上述のように第2周期時間TW4で第2の情報群を算出した後、第2の情報群の算出に用いた第1検出信号VH2と、次の第1周期時間TW5に検出される第1検出信号VH3とを用い、上記と同様にして第1の情報群を算出する。このように、第1の情報群と第2の情報群とを交互に算出することで、第1周期時間TW3以降、第2周期時間TW4、第1周期時間TW5・・・毎に同一の検出タイミングでVH、VL、ひいてはΔVが得られるので、ガス濃度の検出精度がさらに向上する。これに対し、後述する第2の実施形態のように、第1の情報群と第2の情報群のいずれか一方のみを算出する場合、その算出タイミングは周期時間の2倍となる(図6参照)。
Furthermore, in the first embodiment, after calculating the first information group at the first cycle time TW3 as described above, the second detection signal VL1 used for calculating the first information group and the next The second average signal VL1 ′ is calculated by averaging the second detection signal VL2 detected at the two cycle time TW4. Then, the gas concentration is calculated based on the relationship between VL1 ′ and VH2 in the cycle time TW3 between VL1 and VL2 (this is referred to as “second information group”). Here, VH and VL used for the second information group are illustrated by a triangular region R2 in FIG.
Also in the second information group, the predicted value (second average signal VL1 ′) of the second detection signal at the same detection timing (first cycle time TW3) as the first detection signal (VH2) is used for the other second cycle. Since it is estimated from the second detection signals (VL1, VL2) at times TW2 and TW4, the voltage difference and voltage ratio of VH and VL are obtained at the same detection timing, and the gas concentration is detected as the ambient temperature changes with time. A decrease in accuracy can be suppressed. That is, in the gas concentration calculation process according to the first embodiment, the second average signal VL1 ′ obtained by averaging the values of the two second detection signals VL1 and VL2 that are temporally continuous and the two second detection signals VL1. , VL2 based on the second information group consisting of the first detection signal VH2 at the first cycle time TW3, the gas concentration is calculated.
As described above, after the second information group is calculated at the second cycle time TW4, it is detected at the first detection signal VH2 used for calculating the second information group and the next first cycle time TW5. Using the first detection signal VH3, the first information group is calculated in the same manner as described above. As described above, by alternately calculating the first information group and the second information group, the same detection is performed every second cycle time TW4, first cycle time TW5... After the first cycle time TW3. Since VH, VL, and thus ΔV are obtained at the timing, the gas concentration detection accuracy is further improved. On the other hand, when only one of the first information group and the second information group is calculated as in the second embodiment described later, the calculation timing is twice the period time (FIG. 6). reference).

次に、図4、図5を参照し、マイコン50のCPUが実行するVH、VLの取得処理、及びガス濃度演算処理を説明する。なお、ガス濃度Xを求める演算では、第1検出信号VHと第2検出信号VLの差分である上述のΔVから、濃度換算データを用いてガス濃度Xを求める。   Next, VH and VL acquisition processing and gas concentration calculation processing executed by the CPU of the microcomputer 50 will be described with reference to FIGS. In the calculation for obtaining the gas concentration X, the gas concentration X is obtained from the above-described ΔV, which is the difference between the first detection signal VH and the second detection signal VL, using the concentration conversion data.

図4に示すように、VH、VLの取得処理において、まずステップS102では、CPUは光源121を高光量側(第1設定光量(CH)側)へ切り替え、赤外線を放射させる。具体的には、電源回路61により光源121の光量を、所定の周期時間TWの間、第1設定光量CHに保持する制御を行う。
次に、S104で、CPUは、温度センサ141,142から、非分散型赤外ガスセンサ100の外部温度及び赤外線検出素子122の少なくとも一方の温度を取得する。なお、S104及び後述するS118で取得した温度データは、第1の実施形態では使用しないが、後述する第3の実施形態で使用するものである。又、図3(c)は光源121の光量を示すタイムチャートである。添え字m、後述する添え字nは自然数であり、1,2,3の順に時系列で取得されることを示す(以下も同様)。
次に、S106で、CPUは、第1検出信号(VHm)の取得が初回、つまり、VH1であるか否かを判定し、Noであれば濃度演算フラグに1を割り当てると共に(S108)、演算判定フラグに1を割り当てる(S110)。さらにS110からS112へ移行する。一方、S106でYesであれば、そのままS112へ移行する。
なお、濃度演算フラグ=1は、VHmが複数回取得されたことを意味し、図3で説明したように連続する2つのVHm-1、VHmの値を平均して第1平均信号VHm-1'を算出可能となったことを示す。又、演算判定フラグは、後述する図5のフローで第1平均信号VHm-1'と第2平均信号VLn-1'のいずれを算出するかを判定するフラグであり、演算判定フラグ=1の場合、第1平均信号VHm-1'を算出する処理を行う。
As shown in FIG. 4, in the VH and VL acquisition processing, first, in step S102, the CPU switches the light source 121 to the high light amount side (first set light amount (CH) side) to emit infrared rays. Specifically, the power supply circuit 61 performs control to hold the light amount of the light source 121 at the first set light amount CH for a predetermined cycle time TW.
Next, in S <b> 104, the CPU obtains the external temperature of the non-dispersive infrared gas sensor 100 and the temperature of at least one of the infrared detection elements 122 from the temperature sensors 141 and 142. The temperature data acquired in S104 and S118 described later is not used in the first embodiment, but is used in a third embodiment described later. FIG. 3C is a time chart showing the light amount of the light source 121. A subscript m and a subscript n, which will be described later, are natural numbers and indicate that they are acquired in time series in the order of 1, 2, 3, and so on.
Next, in S106, the CPU determines whether or not the first detection signal (VHm) is acquired for the first time, that is, whether it is VH1, and if No, 1 is assigned to the concentration calculation flag (S108). 1 is assigned to the determination flag (S110). Further, the process proceeds from S110 to S112. On the other hand, if Yes in S106, the process proceeds to S112 as it is.
Note that the density calculation flag = 1 means that VHm has been acquired a plurality of times, and the first average signal VHm-1 is obtained by averaging the values of two consecutive VHm-1 and VHm as described in FIG. Indicates that 'can be calculated. The calculation determination flag is a flag for determining which of the first average signal VHm-1 ′ and the second average signal VLn-1 ′ is calculated in the flow of FIG. 5 described later. In this case, the first average signal VHm-1 ′ is calculated.

次に、S112で、CPUは、光源121の第1検出信号(VHm)を取得し、周期時間TWが経過したか否かを判定する(S114)。S114でYesであればS116へ移行し、NoであればS114に戻って周期時間TWが経過するのを待つ。なお、図4、図5の例では、TW=200msecである。
次に、S116で、CPUは、光源121を低光量側(第2設定光量(CL)側)へ切り替え、赤外線を放射させる。次に、S118で、CPUは、温度センサ141,142から、非分散型赤外ガスセンサ100の外部温度及び赤外線検出素子122の少なくとも一方の温度を取得する。
次に、S120で、CPUは、第2検出信号(VLn)の取得が初回、つまり、VL1であるか否かを判定し、YesであればS124へ移行し、Noであれば演算判定フラグに0を割り当てる(S122)。演算判定フラグ=0の場合、図3で説明したように連続する2つのVLn-1、VLnの値を平均して第2平均信号VLn-1'を算出可能となっており、第2平均信号VLn-1'を算出する処理を行う。さらにS122の処理後、S124へ移行する。
次に、S124で、CPUは、光源121の第2検出信号(VLn)を取得し、周期時間TWが経過したか否かを判定する(S126)。S126でYesであればS128へ移行し、NoであればS126に戻って周期時間TWが経過するのを待つ。
S128で、CPUは、光源121を高光量側(第1設定光量(CH)側)へ切り替えて赤外線を放射し、S104へ戻る。
以上のようにして取得されたVHm、VLnは、濃度演算フラグ及び演算判定フラグと関連付けて記憶装置55(RAM)に記憶され、以下のガス濃度演算処理で読み出される。
Next, in S112, the CPU acquires the first detection signal (VHm) of the light source 121, and determines whether or not the cycle time TW has elapsed (S114). If Yes in S114, the process proceeds to S116, and if No, the process returns to S114 and waits for the cycle time TW to elapse. In the example of FIGS. 4 and 5, TW = 200 msec.
Next, in S116, the CPU switches the light source 121 to the low light amount side (second set light amount (CL) side), and emits infrared rays. Next, in S <b> 118, the CPU acquires from the temperature sensors 141 and 142 the external temperature of the non-dispersive infrared gas sensor 100 and the temperature of at least one of the infrared detection elements 122.
Next, in S120, the CPU determines whether or not the second detection signal (VLn) is acquired for the first time, that is, whether it is VL1. If Yes, the process proceeds to S124, and if No, the calculation determination flag is set. 0 is assigned (S122). When the calculation determination flag = 0, the second average signal VLn-1 ′ can be calculated by averaging the values of two consecutive VLn−1 and VLn as described with reference to FIG. A process of calculating VLn-1 ′ is performed. Further, after the process of S122, the process proceeds to S124.
Next, in S124, the CPU acquires the second detection signal (VLn) of the light source 121, and determines whether or not the cycle time TW has elapsed (S126). If Yes in S126, the process proceeds to S128, and if No, the process returns to S126 and waits for the elapse of the cycle time TW.
In S128, the CPU switches the light source 121 to the high light amount side (first set light amount (CH) side), emits infrared rays, and returns to S104.
The VHm and VLn acquired as described above are stored in the storage device 55 (RAM) in association with the concentration calculation flag and the calculation determination flag, and read out by the following gas concentration calculation processing.

次に、図5を参照し、ガス濃度演算処理を説明する。なお、ガス濃度演算処理は、上記した周期時間TW毎に行う。すなわち、図4のS104〜S114の区間が周期時間TWで処理されるので、S114が経過した時点でS110の演算判定フラグを読み取ったガス濃度演算処理が行われる。さらにS116〜S126の区間が次の周期時間TWで処理され、S126が経過した時点でもS122の演算判定フラグを読み取った次のガス濃度演算処理が行われることとなる。
図5において、まずステップS202では、CPUは濃度演算フラグが1であるか否かを判定する。S202でYesであればS204へ移行し、Noであれば本ガス濃度演算処理を終了し、次回に備える。次にS204で、CPUは、演算判定フラグが1であるか否かを判定する。S204でYesであれば(つまり、図4のS104〜S114で時間的に連続する2つの第1検出信号VHm-1、VHmの取得処理がされた場合に)S206へ移行し、VHm-1、VHm、VLnを取得する。ここで、m=2,n=1の場合が図3のR1に相当し、第1平均信号VHm-1'、及び、第2検出信号VLnからなる第1情報群に基づいてのガス濃度の演算処理となる。一方、S204でNoであれば、第2平均信号VLn-1'、及び第1検出信号VHmからなる第2情報群に基づいてのガス濃度の演算処理に移行する。
Next, the gas concentration calculation process will be described with reference to FIG. The gas concentration calculation process is performed every cycle time TW described above. That is, since the section from S104 to S114 in FIG. 4 is processed with the cycle time TW, the gas concentration calculation process is performed by reading the calculation determination flag in S110 when S114 has elapsed. Further, the section from S116 to S126 is processed at the next cycle time TW, and the next gas concentration calculation process that reads the calculation determination flag at S122 is performed even when S126 has elapsed.
In FIG. 5, first, in step S202, the CPU determines whether or not the density calculation flag is 1. If Yes in S202, the process proceeds to S204, and if No, the gas concentration calculation process is terminated and prepared for the next time. Next, in S204, the CPU determines whether or not the calculation determination flag is 1. If YES in S204 (that is, when acquisition processing of two first detection signals VHm-1 and VHm that are temporally continuous in S104 to S114 in FIG. 4), the process proceeds to S206, and VHm-1, VHm and VLn are acquired. Here, the case of m = 2 and n = 1 corresponds to R1 in FIG. 3, and the gas concentration based on the first information group consisting of the first average signal VHm-1 ′ and the second detection signal VLn. It becomes arithmetic processing. On the other hand, if No in S204, the process proceeds to the gas concentration calculation process based on the second information group including the second average signal VLn-1 ′ and the first detection signal VHm.

次に、S208では、CPUは第1平均信号VHm-1'を算出する。具体的には、S206で取得したVHm-1、VHmを次式(1)の入力値としてVHm−1'を算出する。つまり、VHm-1'をVHm-1、VHmの単純平均により算出する。
VHm-1'=(VHm-1+VHm)/2・・・(1)
そして、S210では、CPUは、S206にて取得したVLnと、S208で算出したVHm-1'を次式(2)の入力値として、ΔVを算出する。
ΔV=VHm−1'−VLn・・・(2)
次いで、S212では、S210で算出したΔVと、濃度換算データとに基づいて、ガス濃度Xを算出し、本ガス濃度演算処理の最初に戻る。
Next, in S208, the CPU calculates a first average signal VHm-1 ′. Specifically, VHm−1 ′ is calculated using VHm−1 and VHm acquired in S206 as input values of the following equation (1). That is, VHm-1 ′ is calculated by a simple average of VHm-1 and VHm.
VHm−1 ′ = (VHm−1 + VHm) / 2 (1)
In S210, the CPU calculates ΔV using VLn acquired in S206 and VHm−1 ′ calculated in S208 as input values of the following equation (2).
ΔV = VHm−1′−VLn (2)
Next, in S212, the gas concentration X is calculated based on ΔV calculated in S210 and the concentration conversion data, and the process returns to the beginning of the gas concentration calculation process.

一方、S204でNoの場合(つまり、図4のS116〜S126で時間的に連続する2つの第2検出信号VLn-1、VLnの取得処理がされた場合)には、S230へ移行し、VLn-1、VLn、VHmを取得する。ここで、m=2、n=2の場合が図3のR2に相当する。   On the other hand, in the case of No in S204 (that is, in the case where two second detection signals VLn-1 and VLn that are temporally continuous in S116 to S126 in FIG. 4 are acquired), the process proceeds to S230 and VLn -1, VLn, VHm are acquired. Here, the case of m = 2 and n = 2 corresponds to R2 in FIG.

次に、S232では、CPUは第2平均信号VLn-1'を算出する。具体的には、S230で取得したVLn-1、VLnを次式(3)の入力値としてVLn+1'を算出する。つまり、VLn-1'をVLn-1、VLnの単純平均により算出する。
VLn-1'=(VLn-1+VLn)/2・・・(3)
そして、S234では、CPUは、S230にて取得したVHmと、S232で算出したVLn-1'を次式(4)の入力値として、ΔVを算出する。
ΔV=VHm−VLn-1'・・・(4)
そして、S236では、S234で算出したΔVと、濃度換算データとに基づいて、ガス濃度Xを算出し、ガス濃度演算処理の最初に戻る。
Next, in S232, the CPU calculates a second average signal VLn-1 ′. Specifically, VLn + 1 ′ is calculated using VLn−1 and VLn acquired in S230 as input values of the following equation (3). That is, VLn-1 ′ is calculated by a simple average of VLn-1 and VLn.
VLn−1 ′ = (VLn−1 + VLn) / 2 (3)
In S234, the CPU calculates ΔV using VHm acquired in S230 and VLn−1 ′ calculated in S232 as input values of the following equation (4).
ΔV = VHm−VLn−1 ′ (4)
In S236, the gas concentration X is calculated based on ΔV calculated in S234 and the concentration conversion data, and the process returns to the beginning of the gas concentration calculation process.

このように、図4、図5の処理では、周期時間TW毎に光源121の光量を切り替え、これにより第1検出信号VHm−1、VHm,第2検出信号VLn−1,VLnを取得する。
さらには、第2検出信号VLnと同一の検出タイミング(周期時間)における第1検出信号の予測値(第1平均信号VHm−1')を、他の周期時間での第1検出信号(VHm−1、VHm)から推定し、第1検出信号VHm−1'と第2検出信号VLnの差分であるΔVから、ガス濃度Xを演算する。
そのため、同一の検出タイミングでのΔVが得られ、周囲温度の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制することができる。
As described above, in the processes of FIGS. 4 and 5, the light amount of the light source 121 is switched every cycle time TW, thereby acquiring the first detection signals VHm−1 and VHm and the second detection signals VLn−1 and VLn.
Furthermore, the predicted value (first average signal VHm−1 ′) of the first detection signal at the same detection timing (cycle time) as the second detection signal VLn is used as the first detection signal (VHm−) at another cycle time. 1 and VHm), and the gas concentration X is calculated from ΔV which is the difference between the first detection signal VHm−1 ′ and the second detection signal VLn.
Therefore, ΔV at the same detection timing is obtained, and it is possible to suppress a decrease in gas concentration detection accuracy due to a temporal change in ambient temperature.

なお、第1周期時間及び第2周期時間は、それぞれ2秒以下であることが好ましい。上記した温度等の測定環境の時間的に伴うVH、VLの変化(ドリフト)は、通常は4秒以上の時定数を持っており、この間に第1の情報群と第2の情報群を1つずつ、合計2セット(図3の領域R1、R2に相当)取得できれば、ΔVを精度よく算出し、ガス濃度Xを演算することができる。そこで、周期時間を2秒以下と規定する。   The first cycle time and the second cycle time are each preferably 2 seconds or less. The change (drift) of VH and VL with time in the measurement environment such as temperature described above usually has a time constant of 4 seconds or more. During this time, the first information group and the second information group are 1 If two sets in total (corresponding to the regions R1 and R2 in FIG. 3) can be obtained, ΔV can be calculated with high accuracy and the gas concentration X can be calculated. Therefore, the cycle time is defined as 2 seconds or less.

[第2の実施形態におけるガス濃度演算処理]
次に、図6〜図8を参照し、本発明の第2の実施形態に係る赤外ガスセンサ制御装置のガス濃度演算処理について説明する。
図6は、VH及びVLの取得タイミングを示すタイムチャート(それぞれ図6(a)、(b))、及び光源121の第1設定光量(CH),第2設定光量(CL)を示すタイムチャート(図6(c))を表す。又、図7はVH、VLの取得処理のフローチャート、図8は第1平均信号VH'を用いたガス濃度演算処理のフローチャートである。
[Gas concentration calculation processing in the second embodiment]
Next, the gas concentration calculation process of the infrared gas sensor control device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a time chart showing acquisition timings of VH and VL (FIGS. 6A and 6B, respectively), and a time chart showing the first set light amount (CH) and the second set light amount (CL) of the light source 121. (FIG. 6C) is shown. FIG. 7 is a flowchart of the VH and VL acquisition processing, and FIG. 8 is a flowchart of the gas concentration calculation processing using the first average signal VH ′.

検出中に周囲温度が上昇すると、図6に示すように、VH及びVLは時間と共に増加するため(図6(a)、(b))、最初の第1周期時間TW1にてVH1を検出した後、次の第2周期時間TW2にてVL1を検出すると、VH1と同一のタイミング(第1周期時間TW1)で検出した場合に比べて第2検出信号の値が大きくなる。そこで、第2の実施形態においては、第1の実施形態と同様に第1周期時間TW1、TW3で時間的に連続する2つのVH1、VH2の値を平均した第1平均信号VH1'と、VH1、VH2の間の第2周期時間TW2におけるVL1との第1の情報群に基づいてガス濃度の演算を行う。ここで、第1の情報群に用いるVH、VLを図6中に逆三角形の領域R1で図示する。
このように、第2検出信号(VL1)と同一の検出タイミング(第2周期時間TW2)における第1検出信号の予測値(第1平均信号VH1')を、他の第1周期時間TW1、TW3での第1検出信号(VH1、VH2)から推定するため、同一の検出タイミングでVH、VLが得られ、周囲温度の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制することができる。つまり、第2の実施形態に係るガス濃度演算処理では、時間的に連続する2つの第1検出信号VH1,VH2の値を平均した第1平均信号VH1'、2つの第1検出信号VH1,VH2の間の第2周期時間TW2における第2検出信号VL1からなる第1情報群に基づいて、ガス濃度の演算を行うのである。
When the ambient temperature rises during detection, VH and VL increase with time as shown in FIG. 6 (FIGS. 6A and 6B), so VH1 was detected at the first first cycle time TW1. After that, when VL1 is detected at the next second cycle time TW2, the value of the second detection signal becomes larger than when it is detected at the same timing (first cycle time TW1) as VH1. Therefore, in the second embodiment, as in the first embodiment, a first average signal VH1 ′ obtained by averaging the values of two VH1 and VH2 temporally continuous in the first cycle times TW1 and TW3, and VH1 The gas concentration is calculated based on the first information group with VL1 in the second cycle time TW2 between VH2 and VH2. Here, VH and VL used for the first information group are illustrated by an inverted triangular region R1 in FIG.
Thus, the predicted value (first average signal VH1 ′) of the first detection signal at the same detection timing (second cycle time TW2) as the second detection signal (VL1) is used as the other first cycle times TW1, TW3. Therefore, VH and VL are obtained at the same detection timing, and it is possible to suppress a decrease in detection accuracy of the gas concentration accompanying a temporal change in the ambient temperature. That is, in the gas concentration calculation processing according to the second embodiment, the first average signal VH1 ′ obtained by averaging the values of the two first detection signals VH1 and VH2 that are temporally continuous, and the two first detection signals VH1 and VH2 are averaged. The gas concentration is calculated based on the first information group including the second detection signal VL1 at the second cycle time TW2.

但し、第2の実施形態においては、第1周期時間TW3で第1の情報群を算出した後、次に第1の情報群を算出するタイミングは2周期遅れた第1周期時間TW5となる。ここで、2回目に算出する第1の関係に用いるVH、VLを図6中に逆三角形の領域R3で図示する。このように、第1の情報群と第2の情報群の一方のみを算出する場合、周期時間TWの2倍で第1の情報群、つまり同一の検出タイミングでのVH、VLを算出することになるので、ガス濃度の検出精度は第1の実施形態よりは劣るが、マイコンの処理負担が軽減するという利点がある。   However, in the second embodiment, after the first information group is calculated at the first cycle time TW3, the next timing for calculating the first information group is the first cycle time TW5 delayed by two cycles. Here, VH and VL used for the first relationship calculated for the second time are shown as an inverted triangular region R3 in FIG. In this way, when only one of the first information group and the second information group is calculated, the first information group, that is, VH and VL at the same detection timing are calculated by twice the cycle time TW. Therefore, although the gas concentration detection accuracy is inferior to that of the first embodiment, there is an advantage that the processing load of the microcomputer is reduced.

次に、図7、図8を参照し、マイコン50のCPUが実行するVH、VLの取得処理、及びガス濃度演算処理を説明する。   Next, VH and VL acquisition processing and gas concentration calculation processing executed by the CPU of the microcomputer 50 will be described with reference to FIGS.

図7に示すように、VH、VLの取得処理において、まずステップS302では、CPUは光源121を高光量側(第1設定光量(CH)側)へ切り替え、赤外線を放射させる。具体的には、電源回路61により光源121の光量を、所定の周期時間TWの間、第1設定光量CHに保持する制御を行う。
次に、S306で、CPUは、第1検出信号(VHm)の取得が初回、つまり、VH1であるか否かを判定し、Noであれば濃度演算フラグに1を割り当て(S308)、S312へ移行する。S306でYesであればS312へ移行する。なお、第2の実施形態では、第2平均信号VLn-1'を算出しないので、演算判定フラグは用いない。
As shown in FIG. 7, in the VH and VL acquisition processing, first, in step S302, the CPU switches the light source 121 to the high light amount side (first set light amount (CH) side) and emits infrared rays. Specifically, the power supply circuit 61 performs control to hold the light amount of the light source 121 at the first set light amount CH for a predetermined cycle time TW.
Next, in S306, the CPU determines whether or not the first detection signal (VHm) is acquired for the first time, that is, whether it is VH1, and if it is No, 1 is assigned to the density calculation flag (S308), and S312 is performed. Transition. If Yes in S306, the process proceeds to S312. In the second embodiment, since the second average signal VLn-1 ′ is not calculated, the operation determination flag is not used.

次に、S312で、CPUは、第1検出信号(VHm)を取得し、周期時間TWが経過したか否かを判定する(S314)。S314でYesであればS316へ移行し、NoであればS314に戻ってTWが経過するのを待つ。なお、図6、図7の例では、TW=200msecである。
次に、S316で、CPUは、光源121を低光量側(第2設定光量(CL)側)へ切り替え、赤外線を放射させる。
次に、S324で、CPUは、第2検出信号(VLn)を取得し、周期時間TWが経過したか否かを判定する(S326)。S326でYesであればS328へ移行し、NoであればS326に戻ってTWが経過するのを待つ。
S328で、CPUは、光源121を高光量側(第1設定光量(CH)側)へ切り替えて赤外線を放射し、S306へ戻る。
以上のようにして取得されたVHm、VLnは、濃度演算フラグと関連付けて記憶装置55(RAM)に記憶され、以下のガス濃度演算処理で読み出される。
Next, in S312, the CPU acquires the first detection signal (VHm) and determines whether or not the cycle time TW has elapsed (S314). If Yes in S314, the process proceeds to S316, and if No, the process returns to S314 and waits for TW to elapse. In the examples of FIGS. 6 and 7, TW = 200 msec.
Next, in S316, the CPU switches the light source 121 to the low light amount side (second set light amount (CL) side) and emits infrared rays.
Next, in S324, the CPU acquires the second detection signal (VLn) and determines whether or not the cycle time TW has elapsed (S326). If Yes in S326, the process proceeds to S328, and if No, the process returns to S326 and waits for TW to elapse.
In S328, the CPU switches the light source 121 to the high light amount side (first set light amount (CH) side), emits infrared rays, and returns to S306.
The VHm and VLn acquired as described above are stored in the storage device 55 (RAM) in association with the concentration calculation flag, and read out by the following gas concentration calculation processing.

次に、図8を参照し、ガス濃度演算処理を説明する。なお、ガス濃度演算処理は、上記した周期時間TW毎に行う。すなわち、図7のS306〜S314の区間が周期時間TWで処理されるので、S314が経過した時点でガス濃度演算処理(主に第1平均信号VHm-1'の算出)が行われ、さらに次の周期時間TWで処理されるS316〜S326の区間でもガス濃度演算処理(主にVLnの取得)が行われることとなる。
但し、図8の処理は、ステップS204が無く、S202から直ちにS206に移行すること以外は、図5で述べた処理のS206〜S226と同一であるので、同一のステップ番号を付して説明を省略する。
Next, the gas concentration calculation process will be described with reference to FIG. The gas concentration calculation process is performed every cycle time TW described above. That is, since the section from S306 to S314 in FIG. 7 is processed with the cycle time TW, the gas concentration calculation process (mainly the calculation of the first average signal VHm-1 ′) is performed when S314 has elapsed, The gas concentration calculation process (mainly acquisition of VLn) is also performed in the section of S316 to S326 processed in the period time TW.
However, since the process of FIG. 8 is the same as S206 to S226 of the process described in FIG. 5 except that there is no step S204 and the process immediately shifts from S202 to S206, the description is given with the same step number. Omitted.

[第3の実施形態におけるガス濃度演算処理]
次に、図9〜図11を参照し、本発明の第3の実施形態に係る赤外ガスセンサ制御装置のガス濃度演算処理について説明する。
図9は、赤外ガスセンサ制御装置60のガス濃度演算処理により、検出信号ΔVを求める方法の概略を示す。図9の例では、図2の場合と異なり、測定環境の周囲の温度が時間と共に増加量が減少しつつ上昇し、VH及びVLが時間に対して上に凸の曲線となる場合を示している。
[Gas concentration calculation process in the third embodiment]
Next, the gas concentration calculation process of the infrared gas sensor control device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 9 shows an outline of a method for obtaining the detection signal ΔV by the gas concentration calculation process of the infrared gas sensor control device 60. In the example of FIG. 9, unlike the case of FIG. 2, the ambient temperature of the measurement environment rises while the amount of increase decreases with time, and VH and VL become convex curves with respect to time. Yes.

図10は、図9のVH1とVH2の近傍における部分拡大図である。第1の実施形態においては、VHが時間に対してほぼ直線L1に沿って単純に増加するため、VH1,VH2の値を単純平均して第1平均信号VH1'の値であるAV1を求めた。具体的には、第1周期時間TW1、TW3における検出時刻T1,T3の中点である検出時刻T2における直線L1上のVHの値であるAV1をVH1'として算出した。
一方、図9の例では、VHが時間に対して上に凸の曲線L2で増加するため、検出時刻T1,T3の中点である検出時刻T2において、曲線L2上のVHの値であるAV2はAV1よりも大きい。
そこで、第3の実施形態においては、VH1,VH2の値を平均してAV2を求める際、時間の経過と共にVHの増加量が小さくなることから、よりAV2の値に寄与するVH1を多く重み付けした加重平均により、AV2を求める。
具体的には、VH1'を次式5により算出し、ここで重み係数A>Bとすることで、VH1を多く重み付けすることができる。
VHm-1'={A×(VH1)+B×(VH2)}/(A+B)・・・(5)
FIG. 10 is a partially enlarged view in the vicinity of VH1 and VH2 in FIG. In the first embodiment, since VH simply increases along the straight line L1 with respect to time, AV1 that is the value of the first average signal VH1 ′ is obtained by simply averaging the values of VH1 and VH2. . Specifically, AV1 that is the value of VH on the straight line L1 at the detection time T2 that is the midpoint between the detection times T1 and T3 at the first cycle times TW1 and TW3 is calculated as VH1 ′.
On the other hand, in the example of FIG. 9, VH increases with a curved line L2 that is convex upward with respect to time. Therefore, at detection time T2, which is the midpoint between detection times T1 and T3, AV2 that is the value of VH on the curve L2 Is larger than AV1.
Therefore, in the third embodiment, when the value of VH1 and VH2 is averaged to obtain AV2, the amount of increase in VH decreases with time, so VH1 that contributes to the value of AV2 is weighted more. AV2 is obtained by a weighted average.
Specifically, VH1 ′ is calculated by the following equation 5, and the weighting factor A> B is set here, so that VH1 can be heavily weighted.
VHm-1 ′ = {A × (VH1) + B × (VH2)} / (A + B) (5)

図11は、それぞれVH及びVLの取得タイミングを示すタイムチャート(図11(a)、(b))、光源121の第1設定光量(CH),第2設定光量(CL)を示すタイムチャート(図11(c))、並びに外部温度及び赤外線検出素子の温度を示すタイムチャート(図11(d))を表す。
なお、図11(d)のタイムチャートは、図4のステップS104,S118で交互に取得した温度によるものであり、各周期時間TW1、TW2・・・で取得した温度をそれぞれTH1、TH2・・・とする。又、各温度TH1、TH2・・・は、正確にはVH、VLの検出時刻における温度であるが、「周期時間TW」で代表することとする。
図11は、VH及びVLの時間変化の曲線が異なること以外は、第1の実施形態の図3と同一であるので説明を省略する。
又、図12は第1平均信号VH'、及び第2平均信号VL'を用いたガス濃度演算処理のフローチャートである。なお、VH、VLの取得処理のフローチャートは第1の実施形態の図4と同一であるので、説明及び図示を省略する。
FIG. 11 is a time chart showing the acquisition timing of VH and VL (FIGS. 11A and 11B), and a time chart showing the first set light quantity (CH) and the second set light quantity (CL) of the light source 121. FIG. 11 (c)) and a time chart (FIG. 11 (d)) showing the external temperature and the temperature of the infrared detecting element are shown.
Note that the time chart of FIG. 11D is based on the temperatures obtained alternately in steps S104 and S118 of FIG. 4, and the temperatures obtained at the respective cycle times TW1, TW2,... Are TH1, TH2,.・ Let's say. Each temperature TH1, TH2,... Is precisely the temperature at the detection time of VH, VL, but is represented by “period time TW”.
FIG. 11 is the same as FIG. 3 of the first embodiment except that the time change curves of VH and VL are different from each other, so that the description thereof is omitted.
FIG. 12 is a flowchart of the gas concentration calculation process using the first average signal VH ′ and the second average signal VL ′. Note that the flowchart of the VH and VL acquisition processing is the same as that in FIG. 4 of the first embodiment, and thus the description and illustration are omitted.

次に、図12を参照し、ガス濃度演算処理を説明する。但し、図12の処理は、ステップS206の後に、S208に代えてS407及びS408の処理を行い、同様にステップS230の後に、S232に代えてS431及びS432の処理を行うこと以外は、図5で述べた処理と同一であるので、図5と同一処理については同一のステップ番号を付して説明を省略する。
図12において、S206でVHm-1、VHm、VLnを取得した後、重み係数A、Bを取得する(ステップS407)。ステップS407の具体的な処理の一例については後述する。
次に、S408では、CPUは第1平均信号VHm-1'を算出する。具体的には、S206で取得したVHm-1、VHm、及びS407で取得したA,Bを、次式(6)の入力値としてVHm−1'を算出する。つまり、VHm-1'をVHm-1、VHmの加重平均により算出する。
VHm-1'={A×(VHm-1)+B×(VHm)}/(A+B)・・・(6)
そして、S210でΔVを算出し、S212では、S210で算出したΔVと、濃度換算データとに基づいて、ガス濃度Xを算出し、本ガス濃度演算処理を終了する。
Next, the gas concentration calculation process will be described with reference to FIG. However, the processing of FIG. 12 is the same as that of FIG. 5 except that the processing of S407 and S408 is performed instead of S208 after step S206, and the processing of S431 and S432 is performed after step S230 instead of S232. Since the process is the same as described, the same process as in FIG.
In FIG. 12, after obtaining VHm-1, VHm, and VLn in S206, weighting factors A and B are obtained (step S407). An example of specific processing in step S407 will be described later.
Next, in S408, the CPU calculates a first average signal VHm-1 ′. Specifically, VHm−1 ′ is calculated using VHm−1, VHm acquired in S206, and A and B acquired in S407 as input values of the following equation (6). That is, VHm-1 ′ is calculated by a weighted average of VHm-1 and VHm.
VHm-1 ′ = {A × (VHm−1) + B × (VHm)} / (A + B) (6)
Then, ΔV is calculated in S210, and in S212, the gas concentration X is calculated based on ΔV calculated in S210 and the concentration conversion data, and this gas concentration calculation process is terminated.

同様に、S230でVLn-1、VLn、VHmを取得した後、重み係数A、Bを取得する(ステップS431)。S431の処理内容はS407と同様である。
次に、S432では、CPUは第2平均信号VLn-1'を算出する。具体的には、S230で取得したVLn-1、VLn、及びS431で取得したA,Bを、次式(7)の入力値としてVLn+1'を算出する。つまり、VLn-1'をVLn-1、VLnの加重平均により算出する。
VLn-1'={A×(VLn-1)+B×(VLn)}/(A+B)・・・(7)
そして、S234でΔVを算出し、S236では、S234で算出したΔVと、濃度換算データとに基づいて、ガス濃度Xを算出し、ガス濃度演算処理の最初に戻る。
Similarly, after acquiring VLn-1, VLn, and VHm in S230, the weighting factors A and B are acquired (step S431). The processing content of S431 is the same as that of S407.
Next, in S432, the CPU calculates a second average signal VLn-1 ′. Specifically, VLn + 1 ′ is calculated using VLn−1, VLn acquired in S230 and A and B acquired in S431 as input values of the following equation (7). That is, VLn-1 ′ is calculated by a weighted average of VLn-1 and VLn.
VLn-1 ′ = {A × (VLn−1) + B × (VLn)} / (A + B) (7)
Then, ΔV is calculated in S234, and in S236, the gas concentration X is calculated based on ΔV calculated in S234 and the concentration conversion data, and the process returns to the beginning of the gas concentration calculation processing.

次に、図13、図14を参照し、ステップS407、S431における重み係数A、Bの取得の具体的な処理の一例を説明する。図13は、VH及びVLの時間変化を推定する方法の一例を示し、図14はVH及びVLの時間変化に対応した重み係数A、Bのテーブルの一例を示す。
図13において、CPUは、時間的に連続する2つの第1周期時間TW1,第2周期時間TW2(正確には上記した時刻T1、T2)における温度TH1、TH2を通る直線L1を算出する。そして、CPUは、次の第1周期時間TW3における温度TH3と、第1周期時間TW3における直線L1上の仮想温度TH3'との大小関係、つまりΔT=TH3'−TH3の値を算出する。
ΔT=0であれば、VH及びVLは時間に対して直線Lに沿って変化するとみなす。一方、ΔT<0であれば、VH及びVLが時間に対して上の凸の曲線L2に沿って変化するとみなす。同様に、ΔT>0であれば、VH及びVLが時間に対して下の凸の曲線L3に沿って変化するとみなす。
Next, an example of specific processing for obtaining the weighting factors A and B in steps S407 and S431 will be described with reference to FIGS. FIG. 13 shows an example of a method for estimating temporal changes in VH and VL, and FIG. 14 shows an example of a table of weighting factors A and B corresponding to temporal changes in VH and VL.
In FIG. 13, the CPU calculates a straight line L1 passing through the temperatures TH1 and TH2 at two first cycle times TW1 and TW2 (more precisely, the above-described times T1 and T2) that are temporally continuous. Then, the CPU calculates a magnitude relationship between the temperature TH3 at the next first cycle time TW3 and the virtual temperature TH3 ′ on the straight line L1 at the first cycle time TW3, that is, a value of ΔT = TH3′−TH3.
If ΔT = 0, VH and VL are considered to change along the straight line L with respect to time. On the other hand, if ΔT <0, VH and VL are considered to change along a convex curve L2 with respect to time. Similarly, if ΔT> 0, it is considered that VH and VL change along a downward convex curve L3 with respect to time.

なお、上記したステップS118等で、温度センサ141から、非分散型赤外ガスセンサ100の外部温度を取得し、後述する重み係数を変更すると、ガスセンサ100の使用環境(外部温度)を反映した重み係数とすることができ、ガス濃度の検出精度の低下をさらに抑制することができる。ここで、温度センサ141に基づいて重み係数を変更する場合、例えば、外部温度が−40℃のときと、25℃のときとで異なる重み係数を用いるが、外部温度によってはヒータ130による保温が安定し、重み係数が不要となることもあるので、外部温度が連続的に変化しても重み係数は連続的に変化しない場合が多い。   When the external temperature of the non-dispersive infrared gas sensor 100 is acquired from the temperature sensor 141 in step S118 and the like described above, and the weighting factor described later is changed, the weighting factor that reflects the usage environment (external temperature) of the gas sensor 100 is used. Thus, it is possible to further suppress a decrease in gas concentration detection accuracy. Here, when changing the weighting factor based on the temperature sensor 141, for example, different weighting factors are used when the external temperature is −40 ° C. and 25 ° C., but depending on the external temperature, the heat retention by the heater 130 may be increased. Since the weight coefficient is stable, the weight coefficient often does not change continuously even if the external temperature changes continuously.

又、上記したステップS118等で、温度センサ142にて赤外線検出素子122の温度から重み係数を変更すると、赤外線検出素子122の温度を反映した重み係数とすることができ、ガス濃度の検出精度の低下をさらに抑制することができる。ここで、赤外線検出素子122に基づいて重み係数を変更する場合、第3の実施形態のように重み係数は連続的に変化する。
以上のように、温度センサ141、142の少なくとも一方の温度を用いて重み係数を変更すればよい。但し、上記した例では、温度センサ141、142のいずれか一方の温度を用いて重み係数を変更しており、温度センサ141、142の両方の温度を用いる場合には、当該両方の温度と重み係数との関係に基づく数式やテーブル等に基づいて重み係数を変更することになる。
Further, when the weighting factor is changed from the temperature of the infrared detecting element 122 by the temperature sensor 142 in the above-described step S118, the weighting factor reflecting the temperature of the infrared detecting element 122 can be obtained, and the detection accuracy of the gas concentration can be improved. The decrease can be further suppressed. Here, when the weighting coefficient is changed based on the infrared detection element 122, the weighting coefficient changes continuously as in the third embodiment.
As described above, the weighting factor may be changed using the temperature of at least one of the temperature sensors 141 and 142. However, in the above-described example, the weighting coefficient is changed using the temperature of either one of the temperature sensors 141 and 142. When both the temperatures of the temperature sensors 141 and 142 are used, both the temperature and the weight are used. The weighting coefficient is changed based on a mathematical formula or a table based on the relationship with the coefficient.

次に、CPUは、図14に示すテーブル55tを参照し、ΔTの値に対応した重み係数A、Bの組を取得し、ステップS407、S431の処理を行う。テーブル55tには、ΔTの各種値に関連付けて、重み係数A、Bの組が記録されている。
なお、図13の例では、第1周期時間TW3を経過した時に、VH及びVLの時間変化を判定し、図14に示すテーブル55tを参照し、ステップS407に相当する重み係数A、Bの組を取得する。そして、次の第2周期時間TW4を経過した時には、温度TH2、TH3を通る直線L1と、第2周期時間TW4における温度TH4とに基づいてΔTを算出し、ステップS431に相当する重み係数A、Bの組を取得する。このようにして、CPUは最新の3つの周期時間TWを順次用いて重み係数A、Bの組を取得する。
なお、例えば、ΔTの絶対値が一定の値以下の区間(例えば図14のテーブル55tではΔTの絶対値が1以下の区間S1)では、VH及びVLが時間に対してほぼ直線Lに沿って変化するとみなし、A=B、つまり第1の実施形態と同様の単純平均により第1平均信号VH'、及び第2平均信号VL'を算出してもよい。このようにすると、各ΔTの値に応じて逐一テーブル55tから重み係数A、Bの組を取得する場合に比べ、CPUの処理負担が軽減される。
Next, the CPU refers to the table 55t shown in FIG. 14, acquires a set of weighting factors A and B corresponding to the value of ΔT, and performs the processes of steps S407 and S431. In the table 55t, sets of weighting factors A and B are recorded in association with various values of ΔT.
In the example of FIG. 13, when the first cycle time TW3 has elapsed, the temporal change of VH and VL is determined, the table 55t shown in FIG. 14 is referenced, and a set of weighting factors A and B corresponding to step S407 is obtained. To get. When the next second cycle time TW4 has elapsed, ΔT is calculated based on the straight line L1 passing through the temperatures TH2 and TH3 and the temperature TH4 at the second cycle time TW4, and a weighting factor A corresponding to step S431, Get a set of B. In this way, the CPU obtains a set of weighting factors A and B by sequentially using the latest three cycle times TW.
For example, in a section where the absolute value of ΔT is equal to or smaller than a certain value (for example, section S1 where the absolute value of ΔT is 1 or less in the table 55t in FIG. 14), VH and VL are substantially along a straight line L with respect to time. The first average signal VH ′ and the second average signal VL ′ may be calculated by A = B, that is, by a simple average similar to that of the first embodiment. In this way, the processing burden on the CPU is reduced as compared with the case where the set of weighting factors A and B is acquired from the table 55t one by one in accordance with the value of each ΔT.

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。例えば、マイコン50における各処理を実行するための各種のプログラムやデータを記憶するための装置は、マイコン50の内部に備えられる記憶装置55に限られることはなく、マイコン50との間で情報伝達が可能なあらゆる形態の外部記憶装置や記録媒体でもよい。この場合、マイコン50は、外部記憶装置や記録媒体から読み込んだ各種のプログラムやデータを用いて各処理を実行する。記録媒体としては、例えば、持ち運び可能な半導体メモリ(例えば、USBメモリ、メモリカード(登録商標)など)、CD−ROMやDVDなどの光ディスク、磁気ディスク等が含まれる。   It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but extends to various modifications and equivalents included in the spirit and scope of the present invention. For example, a device for storing various programs and data for executing each process in the microcomputer 50 is not limited to the storage device 55 provided in the microcomputer 50, and information is transmitted to and from the microcomputer 50. However, any form of external storage device or recording medium that can be used. In this case, the microcomputer 50 executes each process using various programs and data read from the external storage device or the recording medium. Examples of the recording medium include a portable semiconductor memory (for example, a USB memory, a memory card (registered trademark)), an optical disk such as a CD-ROM or a DVD, a magnetic disk, and the like.

非分散型赤外ガスセンサ100としては、アルコールセンサ、CO2センサ、COセンサ、HCガスセンサ、NOxガスセンサ、NH3ガスセンサ、アセトンガスセンサ等、赤外線光量を用いて物理量を検知するセンサが挙げられる。
さらに、上記実施形態では「クローズ・パス配置形式」の非分散型赤外ガスセンサを例示したが、これに限られず、反射部と、赤外線検出部(及び波長選択手段)を配置する基台とを長軸方向に離間させ、測定対象ガスを筒(セル)を用いずに光源と赤外線検出部との間がガスを流通させる開放空間とする「オープン・パス配置形式」で構成してもよい。
又、重み係数A、Bの組を取得する方法も上記に限られず、例えば所定の計算式によって求めてもよい。
なお、温度、VH及びVLが時間と共に低下する場合は、上記した直線L1,曲線L2及びL3は、図13と上下方向が逆となる。
又、赤外線検出素子122としては、特定波長を吸収する赤外線波長選択フィルタ110を介して特定波長の赤外線を検出するようにしたが、別途他の第2の波長を吸収する第2の赤外線波長選択フィルタを設けた第2の赤外線検出素子を配置してもよい。第2の波長(例えば3.9μm)としてガス分子による吸収がない波長の赤外線を選択すれば、例えば光源121が劣化したり、反射鏡102aの反射率が低下して赤外線検出素子122の検出出力が低下しても、この影響を補正することができる。
Examples of the non-dispersive infrared gas sensor 100 include sensors that detect a physical quantity using an infrared light amount, such as an alcohol sensor, a CO 2 sensor, a CO sensor, an HC gas sensor, a NOx gas sensor, an NH 3 gas sensor, and an acetone gas sensor.
Further, in the above embodiment, the “closed path arrangement type” non-dispersion type infrared gas sensor is exemplified, but the present invention is not limited to this, and a reflection part and a base on which the infrared detection part (and wavelength selection means) are arranged are provided. You may comprise in the "open-path arrangement | positioning form" which is spaced apart to a major axis direction and makes measurement object gas open space which distribute | circulates gas between a light source and an infrared detection part, without using a cylinder (cell).
Further, the method of acquiring the set of weighting factors A and B is not limited to the above, and may be obtained by a predetermined calculation formula, for example.
In addition, when temperature, VH, and VL fall with time, the above-mentioned straight line L1 and the curves L2 and L3 become the up-down direction reverse to FIG.
Further, as the infrared detection element 122, infrared light having a specific wavelength is detected via the infrared wavelength selection filter 110 that absorbs a specific wavelength, but a second infrared wavelength selection that absorbs another second wavelength separately. A second infrared detection element provided with a filter may be disposed. If infrared light having a wavelength that is not absorbed by gas molecules is selected as the second wavelength (for example, 3.9 μm), for example, the light source 121 is deteriorated, or the reflectance of the reflecting mirror 102a is decreased, so that the detection output of the infrared detection element 122 is obtained. This effect can be corrected even if the value decreases.

図1に示す赤外線分析式ガス濃度検出装置1を用い、周囲の温度及びガス流量を変化させてVH、VLの変化(ドリフト)を生じさせたときの検出信号ΔVの時間変化を測定した。
非分散型赤外ガスセンサ100の光源121として電球を、赤外線検出素子122としてサーモパイルを、赤外線波長選択フィルタ110として選択波長4.3μmのバンドパスフィルタを用い、鏡筒102をアルミニウム製とし、ヒータ130の制御温度を約50℃とした。
Using the infrared analysis type gas concentration detection apparatus 1 shown in FIG. 1, the time change of the detection signal ΔV when the ambient temperature and the gas flow rate were changed to cause the change (drift) of VH and VL was measured.
A light bulb 121 is used as the light source 121 of the non-dispersive infrared gas sensor 100, a thermopile is used as the infrared detection element 122, a bandpass filter having a selection wavelength of 4.3 μm is used as the infrared wavelength selection filter 110, the lens barrel 102 is made of aluminum, and a heater 130 The control temperature was about 50 ° C.

図15は、周囲温度を変化させてVH、VLの変化(サーマルドリフト)を生じさせたときの検出信号ΔVの時間変化を示す。実施例は上記第3の実施形態に係る加重平均を用いたΔVの算出法によるものとし、比較例は上記図17に示す従来の技術によるΔVの算出法による(VHとVLの検出タイミングにずれがある)ものとした。但し、図17のV0をVLに読み替えた。又、周囲温度は、温度センサ142で測定した。
図15から明らかなように、第1平均信号VH'及び第2平均信号VL'を予測し、同一の検出タイミングでVH、VLの差分であるΔVを算出した実施例の場合、VHとVLの検出タイミングにずれがある比較例に比べ、周囲温度が変化しても正しいΔVが比較的短時間で得られ、周囲温度の時間的変化によるVH、VLのドリフトの影響を速やかに補正し、周囲温度の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制できることが判明した。
FIG. 15 shows the time change of the detection signal ΔV when the ambient temperature is changed to cause changes in VH and VL (thermal drift). The example is based on the ΔV calculation method using the weighted average according to the third embodiment, and the comparative example is based on the ΔV calculation method according to the conventional technique shown in FIG. 17 (shifted to the detection timing of VH and VL). There was a thing). However, V0 in FIG. 17 was replaced with VL. The ambient temperature was measured with the temperature sensor 142.
As is apparent from FIG. 15, in the case of the embodiment in which the first average signal VH ′ and the second average signal VL ′ are predicted and ΔV that is the difference between VH and VL is calculated at the same detection timing, VH and VL Compared to the comparative example with a difference in detection timing, the correct ΔV can be obtained in a relatively short time even if the ambient temperature changes, and the influence of the VH and VL drifts due to the temporal change in the ambient temperature can be corrected quickly. It has been found that it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the gas concentration accompanying the temporal change in temperature.

図16は、導入口103に導入される測定対象ガスGの流量を変化させてVH、VLの変化(ドリフト)を生じさせたときの検出信号ΔVの時間変化を示す。なお、時間と共にガス流量が低下すると周囲の温度が増加し、時間と共にガス流量が増加すると周囲の温度が低下する傾向にある。
図16から明らかなように、同一の検出タイミングでVH、VLの差分であるΔVを算出した実施例の場合、VHとVLの検出タイミングにずれがある比較例に比べ、測定対象ガスGの流量変化に伴う周囲温度の変化に対して正しいΔVが比較的短時間で得られ、周囲のガス流量、の時間的変化によるVH、VLのドリフトの影響を速やかに補正し、ガス流量(周囲温度)の時間的変化に伴うガス濃度の検出精度の低下を抑制できることが判明した。
FIG. 16 shows the time change of the detection signal ΔV when the flow rate of the measurement target gas G introduced into the introduction port 103 is changed to cause changes (drifts) in VH and VL. When the gas flow rate decreases with time, the ambient temperature increases, and when the gas flow rate increases with time, the ambient temperature tends to decrease.
As can be seen from FIG. 16, in the case of the embodiment in which ΔV, which is the difference between VH and VL, is calculated at the same detection timing, the flow rate of the measurement target gas G compared to the comparative example in which the detection timing of VH and VL is different. The correct ΔV can be obtained in a relatively short time with respect to the change in ambient temperature due to the change, and the effect of drift in VH and VL due to the temporal change in the surrounding gas flow rate is corrected quickly, and the gas flow rate (ambient temperature) It has been found that it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the gas concentration accompanying the temporal change of.

1 赤外線分析式ガス濃度検出装置
50 ガス濃度演算部
50,61 光源制御部
60 赤外ガスセンサ制御装置
100 非分散型赤外ガスセンサ
121 光源
122 赤外線検出部(赤外線検出素子)
141 外部温度測定部
142 赤外線検出部温度測定部
CH 第1設定光量
CL 第2設定光量
VH 第1検出信号
VH' 第1平均信号
VL 第2検出信号
VL' 第2平均信号
TW1、TW3 第1周期時間
TW2、TW4 第2周期時間
A、B 重み係数
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Infrared analysis type gas concentration detection apparatus 50 Gas concentration calculating part 50,61 Light source control part 60 Infrared gas sensor control apparatus 100 Non-dispersion type infrared gas sensor 121 Light source 122 Infrared detection part (infrared detection element)
141 External temperature measurement unit 142 Infrared detection unit temperature measurement unit CH First set light amount CL Second set light amount VH First detection signal VH ′ First average signal VL Second detection signal VL ′ Second average signal TW1, TW3 First cycle Time TW2, TW4 Second cycle time A, B Weighting factor

Claims (8)

測定対象ガスに赤外線を放射する光源と、前記赤外線を検出する赤外線検出部と、を備えたガスセンサに接続されるガスセンサ制御装置であって、
前記光源から放射される前記赤外線の光量が、第1周期時間にわたり第1設定光量となるように、かつ、第2周期時間にわたり前記第1設定光量と異なると共に前記光源をオフせずに所定の値の光量をなす第2設定光量となるように交互に切り替える制御を行う光源制御部と、
前記赤外線検出部の検出信号から、前記測定対象ガスの濃度を演算するガス濃度演算部と、を備え、
前記第1周期時間において前記赤外線検出部が検出した検出信号を第1検出信号、前記第2周期時間において前記赤外線検出部が検出した検出信号を第2検出信号とし、
前記ガス濃度演算部は、時間的に連続する2つの前記第1周期時間にそれぞれ検出された第1検出信号の値を平均した第1平均信号、及び前記2つの第1周期時間の間の第2周期時間に検出された第2検出信号からなる第1情報群に基づいて、
又は、時間的に連続する2つの前記第2周期時間にそれぞれ検出された第2検出信号の値を平均した第2平均信号、及び前記2つの第2周期時間の間の第1周期時間に検出された第1検出信号からなる第2情報群に基づいて、前記測定対象ガスの濃度を演算する、
ガスセンサ制御装置。
A gas sensor control device connected to a gas sensor comprising: a light source that emits infrared rays to a measurement target gas; and an infrared detection unit that detects the infrared rays,
The amount of the infrared light emitted from the light source becomes a first set light amount over a first cycle time, and is different from the first set light amount over a second cycle time, and the predetermined amount without turning off the light source. A light source control unit that performs control to alternately switch to a second set light amount that forms a light amount of value ;
A gas concentration calculation unit that calculates the concentration of the measurement target gas from the detection signal of the infrared detection unit,
The detection signal detected by the infrared detection unit in the first cycle time is a first detection signal, the detection signal detected by the infrared detection unit in the second cycle time is a second detection signal,
The gas concentration calculation unit includes a first average signal obtained by averaging the values of the first detection signals detected at two first cycle times that are temporally continuous, and a first average signal between the two first cycle times. Based on the first information group consisting of the second detection signals detected in two cycle times,
Alternatively, a second average signal obtained by averaging the values of the second detection signals detected at two time periods that are consecutive in time and a first period time between the two second period times are detected. The concentration of the measurement target gas is calculated based on the second information group consisting of the first detection signals that are generated.
Gas sensor control device.
前記第1平均信号は、前記時間的に連続する2つの前記第1周期時間にそれぞれ検出された第1検出信号の値を加重平均したものであり、
前記第2平均信号は、前記時間的に連続する2つの前記第2周期時間にそれぞれ検出された第2検出信号の値を加重平均したものである請求項1に記載のガスセンサ制御装置。
The first average signal is a weighted average of the values of the first detection signals respectively detected at the two time periods that are continuous in time.
2. The gas sensor control device according to claim 1, wherein the second average signal is a weighted average of values of second detection signals respectively detected in the two time periods that are continuous in time.
請求項2に記載のガスセンサ制御装置であって、
前記ガス濃度演算部は、前記ガスセンサの外部に設けられた外部温度測定部によって測定された外部温度に基づき、前記加重平均に用いる重み係数を決定するガスセンサ制御装置。
The gas sensor control device according to claim 2,
The gas concentration control unit is a gas sensor control device that determines a weighting coefficient used for the weighted average based on an external temperature measured by an external temperature measurement unit provided outside the gas sensor.
請求項2又は3に記載のガスセンサ制御装置であって、
前記ガス濃度演算部は、前記赤外線検出部の近傍に設けられた赤外線検出部温度測定部によって測定された前記赤外線検出部の温度に基づき、前記加重平均に用いる重み係数を決定するガスセンサ制御装置。
The gas sensor control device according to claim 2 or 3,
The gas concentration calculation unit is a gas sensor control device that determines a weighting coefficient used for the weighted average based on a temperature of the infrared detection unit measured by an infrared detection unit temperature measurement unit provided in the vicinity of the infrared detection unit.
請求項1〜4のいずれかに記載のガスセンサ制御装置であって、
前記第1周期時間及び前記第2周期時間は2秒以下であるガスセンサ制御装置。
The gas sensor control device according to any one of claims 1 to 4,
The gas sensor control device, wherein the first cycle time and the second cycle time are 2 seconds or less.
請求項1〜5のいずれかに記載のガスセンサ制御装置と、
前記ガスセンサ制御装置に接続され、測定対象ガスに赤外線を放射する光源と、前記赤外線を検出する赤外線検出部と、を備えたガスセンサと、
を有する赤外線分析式ガス濃度検出装置。
A gas sensor control device according to any one of claims 1 to 5,
A gas sensor that is connected to the gas sensor control device and includes a light source that emits infrared rays to the measurement target gas, and an infrared detection unit that detects the infrared rays;
Infrared analytical gas concentration detector.
請求項6に記載の赤外線分析式ガス濃度検出装置であって、
さらに、前記ガスセンサの外部に設けられ、前記ガスセンサの外部温度を測定する外部温度測定部を備える赤外線分析式ガス濃度検出装置。
The infrared analytical gas concentration detection device according to claim 6,
Furthermore, an infrared analysis type gas concentration detection apparatus provided with an external temperature measurement unit that is provided outside the gas sensor and measures an external temperature of the gas sensor.
請求項6又は7に記載の赤外線分析式ガス濃度検出装置であって、
さらに、前記赤外線検出部の近傍に設けられ、前記赤外線検出部の温度を測定する赤外線検出部温度測定部を備える赤外線分析式ガス濃度検出装置。
An infrared analytical gas concentration detection device according to claim 6 or 7,
Furthermore, an infrared analytical gas concentration detection device provided with an infrared detection unit temperature measurement unit that is provided in the vicinity of the infrared detection unit and measures the temperature of the infrared detection unit.
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