JPH07318474A - 水分計 - Google Patents
水分計Info
- Publication number
- JPH07318474A JPH07318474A JP11617894A JP11617894A JPH07318474A JP H07318474 A JPH07318474 A JP H07318474A JP 11617894 A JP11617894 A JP 11617894A JP 11617894 A JP11617894 A JP 11617894A JP H07318474 A JPH07318474 A JP H07318474A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- gas
- turned
- flow valve
- sample gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 短い時間で正確な水分量の測定ができる水分
計を提供する。 【構成】 フローバルブ１ａがオン、フローバルブ１ｂ
がオフの状態で、試料ガスを測定セル２に導きオシレー
タ４ａにて水晶振動子２ａの振動数を電気信号として検
出し、ミキサ４ｃにて基準信号値との差をとった後、周
波数カウンタ５を介して制御手段６に入力する。制御手
段６は、試料ガスの導入当初に検出された複数の振動数
のデータを用いて関数近似により水晶振動子が安定した
状態での振動数Ｆwet を推定する。次に、フローバルブ
１ａがオフ、フローバルブ１ｂがオンの状態として、再
び、乾燥ガスについても同様の動作を行い、水晶振動子
が安定した状態で振動数Ｆdry を推定し、これらの振動
数Ｆwet 及びＦdry の差より水分量を算出する。
計を提供する。 【構成】 フローバルブ１ａがオン、フローバルブ１ｂ
がオフの状態で、試料ガスを測定セル２に導きオシレー
タ４ａにて水晶振動子２ａの振動数を電気信号として検
出し、ミキサ４ｃにて基準信号値との差をとった後、周
波数カウンタ５を介して制御手段６に入力する。制御手
段６は、試料ガスの導入当初に検出された複数の振動数
のデータを用いて関数近似により水晶振動子が安定した
状態での振動数Ｆwet を推定する。次に、フローバルブ
１ａがオフ、フローバルブ１ｂがオンの状態として、再
び、乾燥ガスについても同様の動作を行い、水晶振動子
が安定した状態で振動数Ｆdry を推定し、これらの振動
数Ｆwet 及びＦdry の差より水分量を算出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種工業プロセス等に
おけるガス中の水分を感湿素子を備えた水晶振動子の振
動数によって連続的に測定する方式の水分計に関する。
おけるガス中の水分を感湿素子を備えた水晶振動子の振
動数によって連続的に測定する方式の水分計に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、各種工業プロセスにおけるガス
中の水分を連続的に測定する水分計は、例えば、ガス製
造工業、半導体工業、金属熱処理工業、石油化学工業、
窯業、生化学等の各分野において、煙道ガス等の水分管
理に用いられる。
中の水分を連続的に測定する水分計は、例えば、ガス製
造工業、半導体工業、金属熱処理工業、石油化学工業、
窯業、生化学等の各分野において、煙道ガス等の水分管
理に用いられる。
【０００３】かかる、水分計では、試料ガスと乾燥ガス
とを交互に水晶振動子に導き、その振動数の差から水分
量を算出するものが多用されている。図４は、ガス導入
時からの時間と検出された振動数との関係を示した図で
あり、水晶振動子の振動数は、試料ガス及び乾燥ガスと
もガス導入時から時間が経過するにつれてが安定した状
態となり、一定値に落ちつくことがわかる。ここで、試
料ガス及び乾燥ガスについて、それぞれ水晶振動子が十
分安定した状態で一定値となった振動数を用いることに
より、試料ガスに含まれる正確な水分量を測定すること
できる。
とを交互に水晶振動子に導き、その振動数の差から水分
量を算出するものが多用されている。図４は、ガス導入
時からの時間と検出された振動数との関係を示した図で
あり、水晶振動子の振動数は、試料ガス及び乾燥ガスと
もガス導入時から時間が経過するにつれてが安定した状
態となり、一定値に落ちつくことがわかる。ここで、試
料ガス及び乾燥ガスについて、それぞれ水晶振動子が十
分安定した状態で一定値となった振動数を用いることに
より、試料ガスに含まれる正確な水分量を測定すること
できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガスを
導入してから水晶振動子の振動数が安定した値に落ちつ
くまでは相当な時間を要するため、安定した状態の振動
数から水分量の算出を行なおうとすると一回あたりの測
定に相当な時間が必要となり、水分量を連続的に測定す
る場合等において支障を来す。一方、図４に示すよう
に、ガスの導入期間を短くし、水晶振動子が十分安定す
る前の振動数Ｆwet 及びＦdry を用いて計算すると一回
あたりの測定時間は短縮するが、正確な水分量を得るこ
とが出来ない。
導入してから水晶振動子の振動数が安定した値に落ちつ
くまでは相当な時間を要するため、安定した状態の振動
数から水分量の算出を行なおうとすると一回あたりの測
定に相当な時間が必要となり、水分量を連続的に測定す
る場合等において支障を来す。一方、図４に示すよう
に、ガスの導入期間を短くし、水晶振動子が十分安定す
る前の振動数Ｆwet 及びＦdry を用いて計算すると一回
あたりの測定時間は短縮するが、正確な水分量を得るこ
とが出来ない。
【０００５】そこで、本発明は、上記課題を解決するた
めに創案されたもので、短い時間で正確な水分量の測定
ができる水分計を提供することを目的とする。
めに創案されたもので、短い時間で正確な水分量の測定
ができる水分計を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる水分計
は、試料ガスと乾燥ガスとを交互に切換え供給するガス
切換手段と、供給されるガスの流路に配設された水晶振
動子と、前記水晶振動子の振動数を検出する振動数検出
手段と、それぞれのガスについて検出された振動数の差
から試料ガスに含まれる水分量を算出する制御手段とを
備え、前記制御手段は、試料ガスまたは乾燥ガスへの切
換当初に複数検出された水晶振動子の振動数から関数近
似によって水晶振動子が安定した状態での振動数を推定
し、推定した振動数から水分量を算出することを特徴と
する。
は、試料ガスと乾燥ガスとを交互に切換え供給するガス
切換手段と、供給されるガスの流路に配設された水晶振
動子と、前記水晶振動子の振動数を検出する振動数検出
手段と、それぞれのガスについて検出された振動数の差
から試料ガスに含まれる水分量を算出する制御手段とを
備え、前記制御手段は、試料ガスまたは乾燥ガスへの切
換当初に複数検出された水晶振動子の振動数から関数近
似によって水晶振動子が安定した状態での振動数を推定
し、推定した振動数から水分量を算出することを特徴と
する。
【０００７】
【作用】本発明の作用を図１及び図３に基づいて説明す
る。図１において、フローバルブ１ａ、フローバルブ１
ｂ（ガス切換手段）がそれぞれオン、オフの状態で、試
料ガスを測定セル２に導きオシレータ（以下「ＯＳＣ］
という。）４ａにて水晶振動子２ａの振動数を電気信号
として検出し、ミキサ４ｃにて基準信号値との差をとっ
た後、周波数カウンタ５を介して制御手段６に入力する
（ＯＳＣと周波数カウンタを併せて周波数検出手段）。
制御手段６は、図３に示されるように、試料ガスの切換
当初に複数検出された振動数のデータを用いて関数近似
により安定した振動数Ｆwet を推定する。次に、フロー
バルブ１ａをオフ、フローバルブ１ｂをオンの状態にし
て、再び、乾燥ガスについても同様の動作を行い、安定
した振動数Ｆdry を推定し、これらの振動数Ｆwet 及び
Ｆdry の差より水分量を算出する。
る。図１において、フローバルブ１ａ、フローバルブ１
ｂ（ガス切換手段）がそれぞれオン、オフの状態で、試
料ガスを測定セル２に導きオシレータ（以下「ＯＳＣ］
という。）４ａにて水晶振動子２ａの振動数を電気信号
として検出し、ミキサ４ｃにて基準信号値との差をとっ
た後、周波数カウンタ５を介して制御手段６に入力する
（ＯＳＣと周波数カウンタを併せて周波数検出手段）。
制御手段６は、図３に示されるように、試料ガスの切換
当初に複数検出された振動数のデータを用いて関数近似
により安定した振動数Ｆwet を推定する。次に、フロー
バルブ１ａをオフ、フローバルブ１ｂをオンの状態にし
て、再び、乾燥ガスについても同様の動作を行い、安定
した振動数Ｆdry を推定し、これらの振動数Ｆwet 及び
Ｆdry の差より水分量を算出する。
【０００８】
【実施例】本発明おける水分計の一実施例を図１〜図３
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【０００９】図１は本発明にかかる水分計のブロック図
であり、１ａ，１ｂはそれぞれ試料ガス、乾燥ガスを切
り換え測定セル２に供給するためのフローバルブであ
り、手動或いは制御手段６（信号線は図示せず）によっ
てその開閉がなされるが、ここでは制御手段６によって
開閉がなされる場合について説明する。２は測定セル
で、フローバルブ１ａ，１ｂからガスを導入し内部に配
設した水晶振動子２ａに導く。水晶振動子２ａは、振動
子に付着した水分量に応じて発信周波数が変化する性質
を有し、その振動数はＯＳＣ４ａによって水分信号ＦM
に変換される。３は内部に基準振動子３ａを配設した基
準セルで、検出された振動数の水分信号ＦMが周波数カ
ウンタ５でカウント可能な値となるように、水分信号Ｆ
M から差し引くべき基準信号ＦR を出力するための振動
を発生する。基準水晶振動子３ａの振動数はＯＳＣ４ｂ
によって基準信号ＦR に変換され、ミキサ４ｃで水分信
号ＦMから差し引かれることによって、周波数カウンタ
５でカウント可能な信号Ｆ1 となる。周波数カウンタ５
は、ミキサ４ｃから出力された信号Ｆ1 をカウントしデ
ジタルデータとして制御手段６に出力する。制御手段６
は、試料ガス及び乾燥ガスについてその切換当初に複数
検出された水晶振動子２ａの振動数から、水晶振動子２
ａが安定した状態となったときの振動数を推定し、推定
した振動数から水分量を算出する。７は制御手段６の指
示に従い算出された水分量等を表示する表示手段であ
る。なお、測定セル２へ導入された試料ガス或いは乾燥
ガスは流量計８を介して水分計から排出されるが、流量
計８は測定セル２を通過したガス流量を計測するもの
で、一定量のガス流量が測定セル２内の水晶振動子２ａ
を通過しているか否かを監視するために用いられる。
であり、１ａ，１ｂはそれぞれ試料ガス、乾燥ガスを切
り換え測定セル２に供給するためのフローバルブであ
り、手動或いは制御手段６（信号線は図示せず）によっ
てその開閉がなされるが、ここでは制御手段６によって
開閉がなされる場合について説明する。２は測定セル
で、フローバルブ１ａ，１ｂからガスを導入し内部に配
設した水晶振動子２ａに導く。水晶振動子２ａは、振動
子に付着した水分量に応じて発信周波数が変化する性質
を有し、その振動数はＯＳＣ４ａによって水分信号ＦM
に変換される。３は内部に基準振動子３ａを配設した基
準セルで、検出された振動数の水分信号ＦMが周波数カ
ウンタ５でカウント可能な値となるように、水分信号Ｆ
M から差し引くべき基準信号ＦR を出力するための振動
を発生する。基準水晶振動子３ａの振動数はＯＳＣ４ｂ
によって基準信号ＦR に変換され、ミキサ４ｃで水分信
号ＦMから差し引かれることによって、周波数カウンタ
５でカウント可能な信号Ｆ1 となる。周波数カウンタ５
は、ミキサ４ｃから出力された信号Ｆ1 をカウントしデ
ジタルデータとして制御手段６に出力する。制御手段６
は、試料ガス及び乾燥ガスについてその切換当初に複数
検出された水晶振動子２ａの振動数から、水晶振動子２
ａが安定した状態となったときの振動数を推定し、推定
した振動数から水分量を算出する。７は制御手段６の指
示に従い算出された水分量等を表示する表示手段であ
る。なお、測定セル２へ導入された試料ガス或いは乾燥
ガスは流量計８を介して水分計から排出されるが、流量
計８は測定セル２を通過したガス流量を計測するもの
で、一定量のガス流量が測定セル２内の水晶振動子２ａ
を通過しているか否かを監視するために用いられる。
【００１０】次に、制御手段６の動作について図２のフ
ローチャートに基づいて説明する。同図において、ま
ず、フローバルブ１ｂをオフし（Ｓ１）、フローバルブ
１ａをオンにして試料ガスを測定セル２に導入し（Ｓ
２）、水晶振動子２ａの振動数をＯＳＣ４ａ、ミキサ４
ｃ、及び周波数カウンタ５を介してガス導入時から所定
期間だけ複数点検出する（Ｓ３）。そして、図３に示さ
れるように、検出された複数の振動数の時間関数ｆ
（ｔ）を関数近似によって算出し、その収束値Ｆwet を
求め、これを水晶振動子２ａが安定した状態となったと
きの振動数として推定する（Ｓ４）。次に、フローバル
ブ１ａをオフにし（Ｓ５）、フローバルブ１ｂをオフに
して乾燥ガスを測定セル２に導入し（Ｓ６）、再度、水
晶振動子２ａの振動数をＯＳＣ４ａ、ミキサ４ｃ、及び
周波数カウンタ５を介してガス導入時から所定期間だけ
複数点検出する（Ｓ７）。そして、図３に示されるよう
に、試料ガスの場合と同様に、検出された複数の振動数
の時間関数ｇ（ｔ）を関数近似によって算出し、その収
束値Ｆdry を求め、これを水晶振動子２ａの安定した振
動数として推定する（Ｓ８）。
ローチャートに基づいて説明する。同図において、ま
ず、フローバルブ１ｂをオフし（Ｓ１）、フローバルブ
１ａをオンにして試料ガスを測定セル２に導入し（Ｓ
２）、水晶振動子２ａの振動数をＯＳＣ４ａ、ミキサ４
ｃ、及び周波数カウンタ５を介してガス導入時から所定
期間だけ複数点検出する（Ｓ３）。そして、図３に示さ
れるように、検出された複数の振動数の時間関数ｆ
（ｔ）を関数近似によって算出し、その収束値Ｆwet を
求め、これを水晶振動子２ａが安定した状態となったと
きの振動数として推定する（Ｓ４）。次に、フローバル
ブ１ａをオフにし（Ｓ５）、フローバルブ１ｂをオフに
して乾燥ガスを測定セル２に導入し（Ｓ６）、再度、水
晶振動子２ａの振動数をＯＳＣ４ａ、ミキサ４ｃ、及び
周波数カウンタ５を介してガス導入時から所定期間だけ
複数点検出する（Ｓ７）。そして、図３に示されるよう
に、試料ガスの場合と同様に、検出された複数の振動数
の時間関数ｇ（ｔ）を関数近似によって算出し、その収
束値Ｆdry を求め、これを水晶振動子２ａの安定した振
動数として推定する（Ｓ８）。
【００１１】ここで、近似される関数ｆ（ｔ），ｇ
（ｔ）としては、以下に示す指数関数や多項式が適した
ものとなる。
（ｔ）としては、以下に示す指数関数や多項式が適した
ものとなる。
【００１２】ｆ（ｔ）、ｇ（ｔ）＝Ｃ（１−ｅ-at ） ｆ（ｔ）、ｇ（ｔ）＝ａn ｔn ＋ａn-1 ｔn-1 ＋・・＋
ａ1 ｔ＋ａ0 そして、複数検出されたデータから最小自乗法等を用い
て、上記関数の係数Ｃ，ａまたはａn ，ａn-1 ，・・・
ａ0 の値を求めることにより、関数近似を行うべき時間
関数が特定される。
ａ1 ｔ＋ａ0 そして、複数検出されたデータから最小自乗法等を用い
て、上記関数の係数Ｃ，ａまたはａn ，ａn-1 ，・・・
ａ0 の値を求めることにより、関数近似を行うべき時間
関数が特定される。
【００１３】最後に、これら推定した２つ振動数Ｆwet
及びＦdry の差から試料ガスに含まれる水分量を算出す
る（Ｓ９）。水分量は、周知の通り、予め水分量既知の
標準ガスを流すことによって求められた振動数とその既
知水分量との関係を示す較正曲線から求めることが出来
る。そして、上述したＳ１〜Ｓ９の動作を繰り返すこと
により、試料ガスに含まれる水分量の連続測定が可能と
なる。
及びＦdry の差から試料ガスに含まれる水分量を算出す
る（Ｓ９）。水分量は、周知の通り、予め水分量既知の
標準ガスを流すことによって求められた振動数とその既
知水分量との関係を示す較正曲線から求めることが出来
る。そして、上述したＳ１〜Ｓ９の動作を繰り返すこと
により、試料ガスに含まれる水分量の連続測定が可能と
なる。
【００１４】上述した実施例では、推定した２つ振動数
Ｆwet 及びＦdry から水分量を算出したが、連続測定の
場合に、前回の乾燥ガスについての振動数の推定値Ｆdr
y'との関係で水分量を算出するとより正確な測定が可能
となる。すなわち、前回推定した乾燥ガスの振動数Ｆdr
y'の収束時点から今回推定した振動数Ｆwet の収束時点
までの時間をｔ1 、今回推定した振動数Ｆwet の収束時
点から今回推定した乾燥ガスの振動数Ｆdry の収束時点
までの時間をｔ2 とすると、乾燥ガスの推定値を以下の
計算式より求める。
Ｆwet 及びＦdry から水分量を算出したが、連続測定の
場合に、前回の乾燥ガスについての振動数の推定値Ｆdr
y'との関係で水分量を算出するとより正確な測定が可能
となる。すなわち、前回推定した乾燥ガスの振動数Ｆdr
y'の収束時点から今回推定した振動数Ｆwet の収束時点
までの時間をｔ1 、今回推定した振動数Ｆwet の収束時
点から今回推定した乾燥ガスの振動数Ｆdry の収束時点
までの時間をｔ2 とすると、乾燥ガスの推定値を以下の
計算式より求める。
【００１５】ＦDRY ＝（ｔ2 ・Ｆdry ＋ｔ1 ・Ｆdry'）
／（ｔ1 ＋ｔ2 ） これにより、試料ガスについて水晶振動子の推定された
振動数の時点と同時点での乾燥ガスについての振動数を
求めることが出来るため、水分量の計算に用いる振動数
として、Ｆwet とＦDRY を用いれば、より正確な測定が
可能となる。
／（ｔ1 ＋ｔ2 ） これにより、試料ガスについて水晶振動子の推定された
振動数の時点と同時点での乾燥ガスについての振動数を
求めることが出来るため、水分量の計算に用いる振動数
として、Ｆwet とＦDRY を用いれば、より正確な測定が
可能となる。
【００１６】なお、収束時点は、近似関数の微分値が十
分小さい値である所定値以下となった時点を求めればよ
い。
分小さい値である所定値以下となった時点を求めればよ
い。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、試料ガスまたは乾燥ガ
スの導入当初に検出された前記水晶振動子の複数の振動
数から関数近似により安定した状態の振動数を推定し、
推定した振動数を用いて水分量を算出するよう構成した
ため、短い時間で正確な水分量の測定が可能となる。
スの導入当初に検出された前記水晶振動子の複数の振動
数から関数近似により安定した状態の振動数を推定し、
推定した振動数を用いて水分量を算出するよう構成した
ため、短い時間で正確な水分量の測定が可能となる。
【図１】本発明にかかる水分計の概略を示すブロック図
である。
である。
【図２】制御手段の動作を示すフローチャートである。
【図３】水晶振動子の安定した振動数を求めるために近
似する関数を示す図である。
似する関数を示す図である。
【図４】水晶振動子の振動数を求めるための従来方式を
示す図である。
示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 試料ガスと乾燥ガスとを交互に切換え供
給するガス切換手段と、供給されるガスの流路に配設さ
れた水晶振動子と、前記水晶振動子の振動数を検出する
振動数検出手段と、それぞれのガスについて検出された
振動数の差から試料ガスに含まれる水分量を算出する制
御手段と、を備えた水分計において、 前記制御手段は、試料ガスまたは乾燥ガスへの切換当初
に複数検出された水晶振動子の振動数から関数近似によ
って水晶振動子が安定した状態での振動数を推定し、推
定した振動数から水分量を算出することを特徴とする水
分計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11617894A JPH07318474A (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 水分計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11617894A JPH07318474A (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 水分計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07318474A true JPH07318474A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=14680736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11617894A Pending JPH07318474A (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 水分計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07318474A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006300742A (ja) * | 2005-04-21 | 2006-11-02 | Shizuoka Prefecture | 発振周波数調整方式を利用した化学物質検出装置 |
-
1994
- 1994-05-30 JP JP11617894A patent/JPH07318474A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006300742A (ja) * | 2005-04-21 | 2006-11-02 | Shizuoka Prefecture | 発振周波数調整方式を利用した化学物質検出装置 |
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