JPS5939616Y2 - 信号処理回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は信号に所定周波数成分が含まれているときのみ
確実にこれを検出することができる信号処理回路に関し
、炎感知器において炎特有のちらつきを検出するのに好
適なものである。

一般に、炎感知器として次の（ａ）〜（ｆ）のものが知
られている。

（ａ）炎によって定常的照度よりも明るくなったことを
検知するもの、（ｂ）炎特有のちらつきをフィルタで選
択して検知するもの、（ｅ）炎特有のちらつきをパルス
に変換し、計数結果が炎特有な周波数の上限と下限との
間にあったときに出力を出すもの、（ｄ）炎に特有なち
らつきをローパスフィルタに通した後、炎特有な周波数
の下限を計数したことを検知するもの、（ｅ）炎によっ
て定常的照度よりも明るくなったこと及び炎の特有なち
らつきをフィルタで選択した出力の得られることの双方
を検知するもの、及び（ｆ）照度が一定レベル以上あっ
たときに、炎のちらつきを計数器によって検知するもの
等が知られている。

ところで、上記（ａ）のものは明るいところでは使用で
きないという欠点があり、又暗いところに設置しても明
るい瞬時の照明により非火災報を生ずるという欠点があ
る。

上記（ｂ）のものは、瞬間的な光、例えばフラッシュ等
ノ直流単発パルスもパルス幅に応じたレベルの連続スペ
クトラムを有するのでフィルタの通過帯域内の周波数成
分を含み、これが出力となって非火災報を生ずるという
欠点がある。

上記（ｃ）及び（ｄ）のものは計数器を用いているため
に高価となり、又パルス的照明が連続した場合は非火災
報を生ずるという欠点がある。

上記（ｅ）のものは極短時間消えるようなパルス的な照
明の平均照度は非常に大きくなって誤報の原因となり、
又定常的照度の明るいところでは単に上記（ｂ）のもの
と同じ働きになる。

（ｆ）のものは回路が複雑で高価になり、又明るいとこ
ろではちらつきのみを計数しているだけになって、パル
ス的照明が連続している場合は非火災報を生ずる虞れが
ある。

本出願人は先に上記（ａ）〜（ｆ）の欠点を除去した炎
検出器を提案した。

この炎検出器は、光電変換素子の交流分出力を変換回路
によりパルス列に変換し、この変換されたパルス列のパ
ルス幅が予め設定されたパルス幅のときに報知するよう
にしたものである。

ところで、上記した従来の炎感知器（炎検出器）のうち
、上記（ａ）のものを除くと、フィルタ回路又は交流増
幅回路を必要とする。

これらのフィルタ回路及び増幅回路は、複数の交流周波
数成分の重畳された信号を通過させると、マスキング効
果により必要な信号が得られなくなる。

このマスキング効果を第１図及び第２図について説明す
る。

第１図は炎からの受光エネルギーの状態をモデル的に表
したものである。

図中のａは直流成分、ｂは超低周波成分、Ｃは炎特有の
ちらつき成分、ｄは比較的高いちらつき周波数成分であ
り、これらの周波数成分の重畳された信号がｄで示され
ている。

上記のＣは炎を検出するために必要な成分であるが他は
不要な成分である。

上記の重畳された信号ｄより、不要成分の一つである直
流成分ａを除くために、交流結合を通過せしめると、こ
の出力のモデル化したものは第２図のようになる。

この第２図において、必要とする成分Ｃは上記成分すに
よってマスキングされてしまい、上記の成分Ｃを取出す
ことができない。

上記した成分ａを０．ＩＨ２以下、ｂを０．１〜５Ｈ２
、Ｃを５〜２０Ｈ２，ｄを２０Ｈ２以上とすると、上記
成分Ｃと成分ｂ ｔ ｄとの周波数帯域が近接している
ため、通常のフィルタ回路で成分Ｃのみを分離すること
は困難である。

このように必要とする成分Ｃの分離が困難であると、前
記した従来の炎感知器、及び前記した本出願人の提案に
よる炎検出器の実施が困難になる。

必要とする周波数成分の重畳された信号から、フィルタ
ー回路を用いることなく必要とする信号を得ることがで
きる炎検出装置として「特開昭５３−１０７８８５号公
報」に開示されたものがあるが、この炎検出装置は、炎
の光および間げつ的な動的外乱光を光電素子にて光電変
換したときの電気信号波形の相違をバタン認識的観点か
ら検出しようとするもので、入力光を光電変換して得た
電気信号を複数のレベルで検出し、各レベルの検出出力
の発生時間の非同時性を検定することにより炎検出を行
なっている。

しかしながら、火災で生ずる炎は後述の第４図ｇで示し
たように炎のちらつきだけでなく直流成分も炎の大きさ
く火災の拡大）により増減する。

すなわち、光電素子からの出力は変化する直流成分と炎
のちらつきとが組み合わされている為、上記公報で開示
された「複数のレベルで検出する手段」について、直流
成分も変化するため単純にレベルを決めることができな
い。

その為、上記公報のものは直流成分の変化を除去する手
段として自動利得制御回路を設けて、直流成分が増加し
た場合や減少した場合でも常に一定の直流成分となるよ
うに調整しなげればならない。

したがって、この時々刻々変化する直流成分に追従する
ような自動利得制御回路が必要であり、しかもそれだけ
精度の良い自動利得制御回路は高価であると言う欠点を
有している。

本考案は上記した欠点を除去し、必要とする周波数成分
の重畳された信号から、フィルター回路を用いることな
く、さらに精度の良い高価な自動利得制御回路を使用す
ることなく、しかも時々刻刻変化する直流成分の影響を
受けることなく炎を検出することができる信号処理回路
を提供するものである。

以下に、本考案の一実施例を第３図及び第４図について
詳細に説明する。

第３図において、１は受光・増幅部であり、信号を電気
級に変換する変換回路として動作する。

この受光・増幅部１の出力は第４図ｇのようであり、こ
の出力ａは第１のサンプルホールド回路２に供給される
。

３はサンプリングパルス発生回路であり、第４図すのパ
ルス列の立上り及び立下りにおいてそれぞれｃｙｄに示
すサンプリングパルスを生じ、これらのサンプリングパ
ルスのうちＣは第１のサンプルホールド回路２及び第３
のサンプルホールド回路６に供給され、サンプリングパ
ルスｄは第２のサンプルホールド回路４に供給される。

上記第１のサンプルホールド回路２は上記サンプリング
パルスＣの発生時における上記受光・増幅部１０出力ａ
を記憶して次のサンプリングパルスＣの発生まで保持す
る記憶回路として動作する。

この第１のサンプルホールド回路２の出力は第４図ｅに
示されている。

この出力ｅが供給される第２のサンプルホールド回路４
は上記出力ｅを所定時間遅延する遅延回路として動作し
、この遅延出力は第４図ｆのようになる。

これらの出力ｅ。ｆはコンパレータ５よりなる比較回路
に供給されて出力ｅからｆを減する演算が行なわれる。

この演算出力は第４図ｇに示されている。

この出力ｇは第３のサンプルホールド回路６に供給され
、前記サンプリングパルスＣのタイミングで読出されて
第４図りに示すパルス列に変換される。

即ち、この第３のサンプルホールド回路６は、上記比較
回路の出力ｇが反転するまでの間出力する出力整形回路
として動作する。

７は周知のデジタルフィルタであり、上記パルス列りが
供給され、該パルス列のパルス幅が所定幅のときに第４
図ｉに示す出力が得られる。

本考案は斜上の如く、サンプリングパルスによって例え
ば受光出力をサンプリングし、あるサンプリング値と、
一つ前のサンプリング値とを常に比較することにより、
上記受光出力の微分値の正・負を判別し、正のときには
「ｌ」、負のときには「Ｏ」となるパルス列に変換する
ので、上記受光出力に所定の周波数成分の含まれている
ことを検出することができる。

さらに、精度の良Ｃ・高価な自動利得制御回路を使用す
ることなく、しかも待時刻々変化する直流成分の影響を
受けることなく確実に炎を検出することができる。

尚、サンプリングパルスは所定の周波数帯域よりも多少
高く調整しておくことが望ましい。

サンプリングパルスの周波数をあまり高くすると、出力
が受光出力に近くなり、不要に高い周波数成分をパルス
変換することとなる。

又、サンプリングパルスの周波数をあまり低くすると、
不要な極低い周波数成分をパルス変換することになる。

又、上記したパルス列りを前記デジタルフィルタ７に通
すことによって所定周波数の信号を得る信頼性を向上さ
せ得る。

デジタルフィルタは一般に通常のアナログフィルタに比
較して極めて良い選択特性を有するので、上記信頼性は
一層高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はマスキング効果を説明するグラフ、
第３図は本考案の一実施例を示すブロック図、第４図は
第３図における要部の波形図である。 １・・・受光・増幅部、２，４，６・・・サンプルホー
ルド回路、３・・・パルス発生回路、５・・・コンパレ
ータ、７・・・デジタルフィルタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 信号を電気量に変換する変換回路と、サンプリングパル
   スを発生するパルス発生回路と、該パルス発生回路の上
   記サンプリングパルス発生時における上記変換回路の出
   力を記憶して次のサンプリングパルス発生までの間保持
   する記憶回路と、該記憶回路の出力を所定時間遅延して
   出力する遅延回路と、該遅延回路の出力と上記記憶回路
   の出力とを比較して出力する比較回路と、該比較回路の
   出力が反転するまでの間出力する出力整形回路と該出力
   整形回路の出力時間を検出し、それが所定時間のときに
   出力する検出回路とを備え、上記信号に所定周波数成分
   が含まれているときに上記検出回路よりの出力が得られ
   るようにしたことを特徴とする信号処理回路。