JPH02290539A - ガス分析計におけるスパイクノイズ検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は、ガス分析計、詳しくは、検出部から得られる
交流ガス濃度信号を整流および平滑して直流ガス濃度信
号を生成することによりガス濃度を測定するように構成
されているガス分析計におけるスパイクノイズ検知方法
に関する。

く従来の技術） 従来一般のガス分析計においては、第３図に略示してい
るように、例えば非分散型赤外線検出器などのディテク
ターを備えた検出部Ａからチョノビング（機械的なチョ
ッピングあるいは流体変調）方式を用いて得られる交流
ガス濃度信号ａを整流および平滑して直流ガス濃度信号
ｂを生成することによりガス濃度を測定する、という基
本構成が採用されているが、前記交流ガス濃度信号ａに
は、図中点線で例示しているように、例えばα線などの
影響によってスパイクノイズ（所謂ヒゲノイズ）Ｓが発
生することが往々にしてある。

そして、このようなスパイクノイズＳはガス濃度変化に
対して比較的大きな値であることが多いために、そのス
パイクノイズＳが混入したデータ（直流ガス濃度信号ｂ
）をそのまま採用すると、ガス濃度測定精度に与える影
１’（惑度およびＳ／Ｎ比が劣化）は非常に大きい． 従って、かかるガス分析計において精度の良い測定を行
うためには、検出部Ａから得られる交流ガス濃度信号ａ
に前記のようなスパイクノイズＳが発生した場合には、
そのことを迅速かつ確実に検知して、例えばそのときの
データを棄却する等何らかの補正処理を行う必要がある
。

そこで、従来では、検出部Ａから得られる交流ガス濃度
信号ａにスパイクノイズが発生したか否かの判定を行う
ための手段として、第４図に例示しているように、本来
の検出部八の他に副検出部Ａ′を設けて、同し測定対象
ガスから２つの交流ガス濃度信号ａ，ａ’を各別に得て
、それら両交流ガス濃度信号ａ，ａ’同士を比較・判定
回路ｇにおいて比較し、その結果、両交流ガス濃度信号
ａ，　　ａ　　同士が実賞的に等しければ、スパイクノ
イズは発生していないと判定するが、両交流ガス濃度信
号ａ，ａ″同士が互いに異なれば、スパイクノイズが発
生したと判定する、という方法が採用されていた．なお
、前記比較・判定回路ｇによってスパイクノイズが発生
したと判定された場合には、同図に示しているように、
そのスパイクノイズ発生判定信号により、常閉スイッチ
ｓｗが開かれてそのときのデータ（直流ガス１度信号ｂ
）が棄却されるようになっている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来方法による場合には、（ア）高
価なディテクターを含む検出部として本来の検出部Ａお
よび副検出部Ａ゜の２個の検出部を設ける必要があり、
非常にコストアノプとなる、 （イ）両検出部Ａ，Ａ’　の各特性同士の間に差が出な
いように調整する手間がかがる、 （イ）両検出部Ａ，　Ａ’　の各経時的特性変化の差に
起因する誤動作を生じる虞れがある、といった種々の問
題がある． そこで、１個の検出部のみを用いるだけでありながらも
、その検出部から得られる交流ガス濃度信号とそれに重
畳されるスパイクノイズとの弁別を図り得る手段につい
て種々検討した結果、スパイクノイズの立ち上がり速度
が交流ガス濃度信号の立ち上がり速度に比べて速いとい
う一般的な特性に着目して、例えばハイパスフィルター
を用いて両者の弁別を図る、という単なる信号処理手段
による方法を試みてみたが、その場合、交流ガス濃度信
号が矩形波に近くなると、その弁別を確実に達成するこ
とは非常に困難となり、従って、その方法による場合に
は、チョッピング方式の自由度が大きく制限される、と
いう別の問題が生しることになる． 本発明は、かかる従来実情に鑑みて鋭意研究の結果なさ
れたものであって、その目的は、ただ１個の検出部のみ
を用いた単なる信号処理手段によるものでありながら、
しかも、交流ガス濃度信号の波形の如何に拘わらず、検
出部から得られる交流ガス濃度信号にスパイクノイズが
発生した場合には、そのことを確実かつ迅速に検知する
ことができるガス分析計におけるスパイクノイズ検知方
法を開発せんとすることにある。

く課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明によるガス分析計に
おけるスパイクノイズ検知方法は、冒頭に記載したよう
な基本的構成を有するガス分析計において、 検出部から得られる交流ガス濃度信号を１周朋毎に同期
整流および同期平滑することにより直流ガス濃度信号を
生成し、 前記直流ガス濃度信号を交流信号に変換することにより
模擬交流ガス濃度信号を生成し、前記模擬交流ガス濃度
信号と、その１周期後に前記検出部から得られる交流ガ
ス濃度信号との差信号を生成し、 前記差信号としきい値との比較結果に基いて、前記１周
期後の交流ガス濃度信号にスパイクノイズが発生したか
否かの判定を行う、 という信号処理手段を採用している点に特徴がある． 〈作用〉 かかる特徴ある手段を採用したことにより発揮される作
用は下記のとおりである． 即ち、本発明に係るガス分析計におけるスパイクノイズ
検知方法は、測定対象ガスの濃度変化がチョッピング周
期に比べて十分に遅いという現実に着目してなされたも
のであって、後述する実施例の記載からもより一層明ら
かとなるように、検出部から実際に得られる交流ガス濃
度信号とは１周期分だけ遅れてはいるがスパイクノイズ
成分が重畳されていたとしてもそれが平滑化された模擬
交流ガス濃度信号を生成し、そして、その模擬交流ガス
濃度信号と前記実際の交流ガス濃度信号との差信号を生
成し、その差信号としきい値とを比較することによって
、前記実際の交流ガス濃度信号にスパイクノイズが発生
したか否かの判定を行う、という特異な信号処理手段を
採用しており、従って、前記差信号がごく小さい（ｌＩ
’ｌｌｌＪＩ分の差；スパイクノイズが発生しなければ
Ｏに近い）ものとなることから、スパイクノイズが発生
したか否かの判定を行うための前記しきい値を非常に小
さく設定することができ、これによって、ただ１個の検
出部のみを用いて安価に実施できる単なる信号処理手段
によるものでありながら、しかも、交流ガス濃度信号の
波形の如何に拘わらず、検出部から得られる交流ガス濃
度信号にスパイクノイズが発生した場合には、たとえそ
のスパイクノイズが比較的小さなものであったとしても
、そのことを確実かつ迅速に検知することができるよう
になったのである． く実施例〉 以下、本発明に係るガス分析計におけるスパイクノイズ
検知方法の具体的な一実施例について、図面（第１図お
よび第２図）を参照しながら説明する． 第１図は、本発明方法を通用して構成されたガス分析計
の概略ブロック回路構成図を示し、第２図はその各部に
おける信号ａｗｆの波形を示すタイミングチャートであ
る．久お、第２図のタイミングチャートでは、最上段に
は測定対象ガスの濃度変化が模式的に示されており、ま
た、２段目以下に示される各信号ａ　％　ｆにおいて、
検出部Ａから得られた交流ガス濃度信号ａにスパイクノ
イズＳが発生した場合を太い点線で示している．第１図
において、Ａは、例えば非分散型赤外線検出器などのデ
ィテクター１，それに対するプリアンプ２．コンデンサ
ー３および抵抗４とから成るＤＣ成分カット用のフィル
ター５等から構成される検出部である．なお、この検出
部Ａにおいては、図示はしていないが、測定対象ガスの
濃度変化に比較して十分に大きいｌｉ１波数でチッッピ
ング（機械的なチッッピングあるいは流体変調）してい
るので、この検出部Ａからは、第２図の２段目に示すよ
うな交流ガス濃度信号ａが得られる．Ｂは、前記検出部
Ａから得られた交流ガス濃度信号ａを１周期毎に同期整
流する同期整流回路であり、また、Ｃは、その同期整流
回路Ｂからの出力信号を１周期毎に同期平滑する同期平
滑回路であり、この同期平滑回路Ｃからは、第２図の３
段目に示すような直流ガス濃度信号ｂが得られる。

この直流ガス濃度信号ｂは、前記検出部Ａから得られた
交流ガス濃度信号ａから１周期分遅れた信号となる． なお、前記同期整流回路Ｂおよび同期平滑回路Ｃへは、
共に、同期用信号生成回路６および移相回路７により生
成された同期信号が与えられている．前記同期用信号生
成回路６は、前記チョソビング周波数の同期用パルス信
号を発生するものであり、また、前記移相同路７はそれ
による同期用パルス信号の位相を調整してチッッピング
動作に同期する信号を生成するものである． 前記同期整流回路Ｂおよび同期平滑回路Ｃにより同期整
流・平滑された直流ガス濃度信号ｂは、常閉スイッチＳ
Ｗを介してホールド回路Ｄへ人力される．このホールド
回路Ｄは、前記常閉スイッチＳＷが閉じ状態にある場合
には、前記同期平滑回路Ｃから入力される直流ガス濃度
信号ｂをそのまま出力し続けるが、後で詳述するように
スパイクノイズＳが発生したことが検知された結果とし
て前記常閉スイッチＳＷが開かれた場合には、その直前
に入力された直流ガス濃度信号ｂを保持して出力し続け
る． Ｅは、前記ホールド回路Ｄから人力される直流ガス濃度
信号ｂからセンサーノイズなどの高周波ノイズ成分を除
去するための平滑回路（例えばローバスフィルター）で
あり、この平滑回路Ｅからガス濃度の最終的な測定信号
が出力される．さて、Ｆは、前記同期平滑回路Ｃから入
力される直流ガス濃度信号ｂに、前記移相回路７から入
力される同期信号を乗じることにより、その直流ガス濃
度信号ｂを交流化する乗算回路８と、その乗算回路８に
より生成された交流信号の波形を整える波形成形回路９
とから成る模擬信号生成回路であって、前記同期平滑回
路Ｃから入力される直流ガス濃度信号ｂを交流信号に変
換することによって、第２図の４段目に示すような模擬
交流ガス濃度信号０５つまり、前記検出部Ａから実際に
得られる交流ガス濃度信号ａから１周期分だけ遅れては
いるが、もしスパイクノイズ成分が重畳されていたとし
てもそれが平滑化された形とされた模擬交流ガス濃度信
号を生成するように構成されている． そして、Ｇは、減算回＆ｉ！ｌ１０，　コンパレーター
１１，　ワンショットマルチバイブレーター１２等から
成る比較・判定回路であって、前記模擬信号生成回路Ｆ
から入力される模擬交流ガス濃度信号Ｃと、前記検出部
Ａから直接入力される（１周期後の）実際の交流ガス濃
度信号ａとを比較することによって、前記１周期後の交
流ガス濃度信号ａにスパイクノイズＳが発生したか否か
の判定を行い、スパイクノイズＳが発生したと判定され
た場合には、前記常閉スイッチＳＷに対するホールド信
号（開指令信号）を発するように構成されている．つま
り、前記減算回路１ｏにおいて、前記検出部Ａからの実
際の交流ガス濃度信号ａと、前記模擬信号生成回路Ｆか
らの模擬交流ガス濃度信号Ｃとの差信号ｄ（第２図の５
段目に示す）が生成され（なお、この差信号ｄは、基本
的に交流ガス濃度信号ａの１周期分の差唱相当するので
、スパイクノイズが発生しない状態では０に近いごく小
さいものとなる）、続いて、その差信号ｄは、コンパレ
ーター１１において基準電圧で与えられるしきい値■と
比較される． その結果、前記差信号ｄがしきい値Ｖを越えた場合には
、スパイクノイズＳが発生したと判定されて、そのスパ
イクノイズ発生判定信号がワンシッットマルチパイプレ
ーター１２へ出力され、それに応じて、ワンショットマ
ルチバイブレーク−１２は所定時間に亘って前記常閉ス
イッチＳＷに対する開指令信号としてのホールド信号（
第２図の６段目に示す）を発するので、前記常閉スイッ
チＳＷはその間開成することとなり、従って、第２図の
３段目に示したようなスパイクノイズ成分Ｓ゛が重畳し
た直流ガス濃度信号ｂは棄却され、前記ホールド回路Ｃ
からは第２図の最下段において太い点線で示すような補
正された直流ガス濃度信号ｂが出力されることになる．
なお、この第２図の最下段において太い点線で示される
補正部分（前の周期における値がホールドされている部
分）と実線で示されている真の値との差は、図では誇張
して大きく表しているが、１周期間という短時間におけ
るガス濃度の変化はごく緩やかであるため、事実上無視
できる程度に小さいものである。

〈発明の効果〉 以上詳述したところから明らかなように、本発明に係る
ガス分析計におけるスパイクノイズ検知方法によれば、
検出部から得られる交流ガス濃度信号を１周期毎に同期
整流および同期平滑することにより直流ガス濃度信号を
生成し、前記直流ガス濃度信号を交流信号に変換するこ
とにより模擬交流ガス濃度信号を生成し、前記模擬交流
ガス濃度信号と、その１周期後に前記検出部から得られ
る交流ガス濃度信号との差信号を生成し、前記差信号（
基本的にはＯに近い）としきい値（非常に小さく設定す
ることができる）との比較結果に基いて、前記１周期後
の交流ガス濃度信号にスパイクノイズが発生したか否か
の判定を行う、という特異な信号処理手段を採用してい
るから、ただ１個の検出部のみを用いる安価な手段によ
るものでありながら、しかも、交流ガス濃度信号の波形
の如何に拘わらず、検出部から得られる交流ガス濃度信
号にスパイクノイズが発生した場合には、たとえそのス
パイクノイズが比較的小さなものであったとしても、そ
のことを確実かつ迅速に検知することができ、以って、
感度およびＳ／Ｎ比に非常に優れたガス濃度測定を行な
える、という顕著に優れた効果が発揮される．

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明に係るガス分析針におけ
るスパイクノイズ検知方法の具体的な一実施例を説明す
るためのものであって、第１図は本発明方法を適用して
構成されたガス分析計の概略ブロック回路構成図を示し
、第２図はその各部における信号波形を表すタイミング
チャートを示している． そして、第３図および第４図は、本発明の技術的背景な
らびに従来技術の問題点を説明するためのものであって
、第３図は一般的なガス分析計の概略ブロック回路構成
図を示し、また、第４図は従来のスパイクノイズ検知方
法を通用して横成されたガス分析計の概略ブロック回路
構成図を示している． Ａ・・・・・・検出部、 ａ・・・・・・交流ガス濃度信号、 Ｂ・・・・・・同期整流回路、 Ｃ・・・・・・同朋平滑回路、 ｂ・・・・・・直流ガス濃度信号、 Ｆ・・・・・・模擬信号生成回路、 Ｃ・・・・・・模擬交流ガス濃度信号、Ｇ・・・・・・
比較・判定回路。 出願人　　株式会社　堀　場　製　作　所代理人　　弁
理士　　藤　本　英　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 検出部から得られる交流ガス濃度信号を整流および平滑
   して直流ガス濃度信号を生成することによりガス濃度を
   測定するように構成されているガス分析計におけるスパ
   イクノイズ検知方法であって、 前記検出部から得られる交流ガス濃度信号を１周期毎に
   同期整流および同期平滑することにより直流ガス濃度信
   号を生成し、 前記直流ガス濃度信号を交流信号に変換することにより
   模擬交流ガス濃度信号を生成し、 前記模擬交流ガス濃度信号と、その１周期後に前記検出
   部から得られる交流ガス濃度信号との差信号を生成し、 前記差信号としきい値との比較結果に基いて、前記１周
   期後の交流ガス濃度信号にスパイクノイズが発生したか
   否かの判定を行う、 ことを特徴とするガス分析計におけるスパイクノイズ検
   知方法。