JPH1164258A - 熱分析装置 - Google Patents

熱分析装置

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JPH1164258A
JPH1164258A JP10940897A JP10940897A JPH1164258A JP H1164258 A JPH1164258 A JP H1164258A JP 10940897 A JP10940897 A JP 10940897A JP 10940897 A JP10940897 A JP 10940897A JP H1164258 A JPH1164258 A JP H1164258A
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JP
Japan
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temperature difference
moving average
noise
component
baseline
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JP10940897A
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English (en)
Inventor
Koichi Morita
浩一 森田
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Publication of JPH1164258A publication Critical patent/JPH1164258A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度差信号のベースラインからノイズ成分の
みを抽出しそのレベルを検出することにより、装置の劣
化等を客観的かつ正確に診断することができる熱分析装
置を提供する。 【解決手段】 ベースラインの測定時に示差走査熱量計
本体1から出力される温度差信号から移動平均処理部2
がドリフト成分と蛇行成分を抽出し、加算器3で元の温
度差信号との差を取ることによりノイズ成分のみを抽出
する。また、RMS処理部4がRMS値を算出してこの
ノイズ成分のレベルを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、装置異常を診断す
ることができる熱分析装置に関する。
【0002】
【従来の技術】熱分析装置は、試料をセットしない状態
や基準物質のみをセットした状態でベースラインの測定
を行うと、その測定信号は直線状となるのが理想であ
る。例えば示差走査熱量計(DSC)のプレートが両方
空の状態やこれらのプレートに同じ基準物質を載置した
状態で雰囲気温度を変化させて測定を行っても、本来こ
れらのプレートの温度は全く同じであるため、温度差の
ベースラインの測定信号は常に0になる筈である。
【0003】しかし、このベースラインの測定信号に
は、実際には温度検出を行う熱電対の劣化やアンプで発
生する電気的な雑音の混入等により、比較的細かい変動
であるノイズが加わる。また、このベースラインの測定
信号には、温度制御によるヒータのON/OFF時の影
響や外気温の変化等による影響によって、比較的緩やか
な変動であるドリフトや蛇行も加わる。ここで、ドリフ
トは、例えば温度がある程度以上になると、測定信号が
徐々に単調増加や単調減少を始めるような変動をいい、
蛇行は、比較的ゆっくりと増加や減少を繰り返す変動を
いう。
【0004】ところで、上記ベースラインの測定信号の
変動がある程度以上大きくなると、実際の測定の際の試
料による測定信号の変化との判別が困難になり正確な測
定ができなくなる。そこで、従来は、このベースライン
の測定信号の変動を目視で判断することにより、熱分析
装置の部品交換等の必要性や装置寿命の判定等を行って
いた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ベースライ
ンの測定信号の変動を目視によって判断したのでは、熱
分析装置の部品交換等の必要性や装置寿命の判定等に個
人差が生じるので、従来は、これらの判断を客観的に行
うことができないという問題があった。また、測定信号
の変動の原因となるノイズとドリフトや蛇行とでは変動
の周期が異なるものの、このような目視による判断で
は、実際にはこれらを明確に区別することが困難である
ことが多い。このため、従来は、ノイズとドリフトや蛇
行のいずれの影響によって変動が大きくなったのかを区
別して、例えば劣化した熱電対を交換すれば足りるの
か、又は、既に装置寿命が尽きたのか等の装置異常の原
因を正確に診断することができないという問題もあっ
た。
【0006】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、ベースラインの測定信号からノイズ成分のみ
を抽出しそのレベルを検出することにより、装置の劣化
等を客観的かつ正確に診断することができる熱分析装置
を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の熱分析装置は、
ノイズ成分抽出手段がベースラインの測定信号から細か
い変動のノイズ成分のみを抽出し、レベル検出手段がこ
のノイズ成分のレベルを定量的に検出するので、ドリフ
トや蛇行による影響を排除することにより装置異常の原
因がある程度正確に診断できるようになると共に、この
ノイズの大きさを数値によって客観的に判定することが
できるようになる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
【0009】図1〜図5は本発明の一実施形態を示すも
のであって、図1は示差走査熱量計の構成を示すブロッ
ク図、図2は温度差信号のベースラインを示す図、図3
は温度差信号のベースラインから抽出したドリフト成分
と蛇行成分を示す図、図4は温度差信号のベースライン
から抽出したノイズ成分を示す図、図5は示差走査熱量
計の他の構成を示すブロック図である。
【0010】本実施形態は、示差走査熱量計について説
明する。示差走査熱量計は、試料と基準物質とをそれぞ
れプレート上に載置して雰囲気温度を変化させると共
に、熱電対によってこれら試料と基準物質の温度を測定
し、この温度差に基づいて試料に出入りする熱流量等を
検出する熱分析装置である。
【0011】図1に示す示差走査熱量計本体1は、熱電
対が測定した温度の差をディジタル信号に変換し温度差
信号として出力するようになっている。そして、この温
度差信号は、本来の試料測定時には、図示しない測定処
理部によってデータ処理されて熱流量等の検出に用いら
れる。しかし、ベースラインの測定時には、図1に示す
ように、この温度差信号が移動平均処理部2と加算器3
に送られるようになっている。
【0012】移動平均処理部2は、温度差信号の移動平
均を取ることによりスムージングを行うものである。移
動平均は、温度差信号の各サンプル値を前後の所定サン
プル幅のサンプル値の平均値に順次置き替える処理であ
る。即ち、この移動平均は、温度差信号のtサンプル目
のサンプル値をSt とすると、各サンプル値St を数1
に示す演算によって、nサンプル前からmサンプル後
(mは0でもよい)までのサンプル値の平均値に変換す
る処理となる。
【数1】従って、この移動平均処理部2は、所定サンプ
ル幅よりも十分に周期の短い変動を減衰させてスムージ
ングを行うことにより、温度差信号から低周波成分のみ
を抽出する。
【0013】上記移動平均処理部2で抽出された温度差
信号の低周波成分は、元の温度差信号と共に加算器3に
送られる。加算器3では、元の温度差信号からこの低周
波成分を減算することにより、温度差信号の高周波成分
のみを抽出する。そして、この加算器3で抽出された温
度差信号の高周波成分は、RMS処理部4に送られる。
RMS処理部4は、温度差信号の高周波成分の一定期間
についてのRMS(root-mean-square)値を算出するも
のである。RMS値は、一定期間の各サンプル値とこれ
らのサンプル値の平均値との差の2乗和をこの一定期間
のサンプル数で割ったものの平方根である。即ち、一定
期間のサンプル数をNとすると、数2に示す演算によっ
て算出することができる。
【数2】
【0014】上記本来の試料測定時の測定処理部とベー
スラインの測定時の移動平均処理部2、加算器3及びR
MS処理部4は、ハードウエアによる他、示差走査熱量
計本体1に内蔵されたコンピュータやこの示差走査熱量
計本体1に接続されたパーソナルコンピュータ等のソフ
トウエアによって実現することができる。
【0015】上記構成の示差走査熱量計本体1は、プレ
ートの双方を空にし、又は、これらのプレートに同じ基
準物質を載置して雰囲気温度を変化させることにより、
ベースラインの測定を行うことができる。このベースラ
インの測定時の温度差信号には、例えば図2に示すよう
に、周期の短いノイズ成分による変動と共に、周期が長
いドリフト成分や蛇行成分による変動が加わっている。
なお、この図2では、説明を容易にするために、最も細
かく変動するノイズ成分と、比較的緩やかで不規則な変
動の蛇行成分や徐々に信号レベルが上昇するドリフト成
分とが明確に区別できるように示しているが、実際のベ
ースラインではこれらを目視で明確に区別することは容
易ではない。特に、蛇行成分は、比較的周期が短く不規
則に変動するために、ノイズ成分との区別が困難にな
る。
【0016】移動平均処理部2で上記温度差信号のベー
スラインの移動平均を取ると、図3に示すように、周期
の短いノイズ成分が減衰されて、周期の長いドリフト成
分と蛇行成分のみが抽出される。移動平均は、所定サン
プル幅(数1におけるn+m+1)を大きくするほど、
周期の長い信号成分も減衰されるようになるので、ノイ
ズ成分を確実に減衰させるためには、この所定サンプル
幅をできるだけ長い期間にしなければならない。しか
し、蛇行成分まで減衰されるようでは意味がないので、
この所定サンプル幅は、蛇行成分のうちで最も周期の短
いものの減衰量があまり大きくならない程度の期間に留
める必要がある。即ち、蛇行成分の周期は、数秒以上で
あると考えられるので、移動平均の所定サンプル幅は1
分以内に留めることが好ましい。なお、図3では、比較
のために、元の温度差信号のベースラインを細線で示し
ている。
【0017】加算器3で元の温度差信号からドリフト成
分と蛇行成分を減算すると、図4に示すように、先に移
動平均処理部2で減衰させた周期の短いノイズ成分のみ
が抽出される。そして、RMS処理部4がこのノイズ成
分の一定期間についてRMS値を算出する。このRMS
値は、ノイズ成分の曲線がその平均値の直線とで囲む領
域の面積を単位時間当たりに換算したものであり、交流
信号の実効値に相当するものであることから、このノイ
ズ成分のレベルを示す指標として最もふさわしいものと
考えられる。従って、RMS値が得られると、温度差信
号のベースライン中に、ノイズ成分がどの程度のレベル
で含まれているのかを客観的な数値として定量化するこ
とができる。
【0018】以上説明したように、本実施形態の示差走
査熱量計によれば、ベースラインの測定を行うことによ
り、温度差信号中に含まれるノイズ成分のRMS値を得
ることができる。従って、このRMS値がある程度大き
くなると、示差走査熱量計本体1の装置劣化、特に熱電
対の劣化等が進んでいると判断することができ、しか
も、これを定量的に判定できるので、直ちに部品交換等
の適切な措置をとることができるようになる。また、温
度差信号のベースラインに変動が大きいにもかかわら
ず、このRMS値が小さい場合には、ドリフト成分や蛇
行成分による影響が大きいと判断することができ、不必
要に部品交換等を行う無駄を排除することができる。
【0019】なお、上記実施形態では、移動平均処理部
2で移動平均を取ることによりドリフト成分と蛇行成分
を抽出したが、この移動平均は低周波成分のみを取り出
す一種のフィルタ処理であるため、移動平均処理部2に
代えて低域通過フィルタ(LPF)を用いることもでき
る。また、上記実施形態では、ノイズ成分抽出手段とし
てこの移動平均処理部2と加算器3によりノイズ成分を
抽出したが、これらは結果的には高周波成分のみを取り
出すフィルタ処理であるため、図5に示すように、HP
F5によって置き替えることもできる。HPF5は、高
周波成分のみを通過させる高域通過フィルタである。こ
れらのフィルタは、FIR(Finite Impulse Response
Filter)やIIR(Infinite Impulse Response filte
r)のいずれの構成によるディジタルフィルタであって
もよく、FFT(Fast Fourier Transform)等を利用し
たものであってもよい。さらに、これらの処理は、必ず
しもリアルタイムで行う必要はなく、一旦ファイル等に
保存したデータを読み出して事後的に処理することもで
き、DSP(Digital Signal Processor)等の専用のハ
ードウエアを用いずに、パーソナルコンピュータ等のソ
フトウエアによって処理することもできる。
【0020】さらに、上記実施形態では、レベル検出手
段としてRMS処理部4がノイズ成分のRMS値を求め
たが、このノイズ成分のレベルを検出するものであれば
RMS値に限らず、例えば一定期間内での最大値と最小
値との差であるピークトゥピークを求めるようなもので
あってもよい。ただし、このピークトゥピークのみで判
断する場合には、一瞬でも振幅の大きなノイズが混入す
ると値が大きくなるので、注意が必要となる。
【0021】さらに、上記実施形態では、温度差信号を
ディジタル信号に変換して処理する場合について説明し
たが、アナログ信号のまま処理することも可能である。
この際、ノイズ成分抽出手段は、パッシブフィルタやア
クティブフィルタを用いて構成することができる。ま
た、レベル検出手段は、アナログ演算回路等を用いて構
成することができる。
【0022】さらに、上記実施形態では、示差走査熱量
計における温度差信号のベースラインについて説明した
が、本発明は、これに限らず、他の熱分析装置のベース
ラインの測定時にも同様に実施可能である。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の熱分析装置によれば、ベースラインの測定信号からノ
イズ成分のみを抽出してそのレベルを検出するので、ド
リフトや蛇行が発生する原因と区別して、このノイズ成
分が大きくなる原因となる熱電対の劣化等の異常を正確
に診断できるようになる。しかも、抽出したノイズ成分
の大きさを数値によって定量的に判定することにより、
例えばこのノイズの影響が許容範囲を超えたかどうか等
の判断を客観的に行うことができるようになる。
【数1】
【数2】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すものであって、示差
走査熱量計の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態を示すものであって、温度
差信号のベースラインを示す図である。
【図3】本発明の一実施形態を示すものであって、温度
差信号のベースラインから抽出したドリフト成分と蛇行
成分を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態を示すものであって、温度
差信号のベースラインから抽出したノイズ成分を示す図
である。
【図5】本発明の一実施形態を示すものであって、示差
走査熱量計の他の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 示差走査熱量計本体 2 移動平均処理部 3 加算器 4 RMS処理部 5 HPF

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベースラインの測定信号から高周波成分
    のみを取り出しノイズ成分を抽出するノイズ成分抽出手
    段と、 このノイズ成分抽出手段が抽出したノイズ成分のレベル
    を検出するレベル検出手段とを備えたことを特徴とする
    熱分析装置。
JP10940897A 1997-04-25 1997-04-25 熱分析装置 Pending JPH1164258A (ja)

Priority Applications (1)

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JP10940897A JPH1164258A (ja) 1997-04-25 1997-04-25 熱分析装置

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JP10940897A JPH1164258A (ja) 1997-04-25 1997-04-25 熱分析装置

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JPH1164258A true JPH1164258A (ja) 1999-03-05

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ID=14509501

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JP (1) JPH1164258A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001174495A (ja) * 1999-12-15 2001-06-29 Audio Technica Corp ノイズ検知回路および電源タップ
JP2010197105A (ja) * 2009-02-23 2010-09-09 Yokohama Rubber Co Ltd:The 長尺物の外観検査方法及びその装置
EP2570806A4 (en) * 2010-05-10 2015-09-30 Jfe Steel Corp METHOD FOR ILLUMINATING A STRUCTURAL FORM TO BE WELDED AND A DEVICE THEREFOR
JP2018002541A (ja) * 2016-06-30 2018-01-11 AvanStrate株式会社 ガラス板の製造方法
JP2020026959A (ja) * 2018-08-09 2020-02-20 日置電機株式会社 クランプメータ
JP2020026958A (ja) * 2018-08-09 2020-02-20 日置電機株式会社 測定装置

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