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特開2021-131248光検出システム、放電確率算出方法および受光量測定方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-131248(P2021-131248A)
(43)【公開日】2021年9月9日
(54)【発明の名称】光検出システム、放電確率算出方法および受光量測定方法
(51)【国際特許分類】
   G01J 1/42 20060101AFI20210813BHJP
【FI】
   G01J1/42 C
   G01J1/42 K
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
【全頁数】22
(21)【出願番号】特願2020-25468(P2020-25468)
(22)【出願日】2020年2月18日
(71)【出願人】
【識別番号】000006666
【氏名又は名称】アズビル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(74)【代理人】
【識別番号】100064621
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
(72)【発明者】
【氏名】小沼 駿
(72)【発明者】
【氏名】森 雷太
【テーマコード(参考)】
2G065
【Fターム(参考)】
2G065AA02
2G065AA04
2G065AB05
2G065AB14
2G065AB26
2G065BA16
2G065BC02
2G065BC13
2G065BC14
2G065BC15
2G065BC16
2G065BC22
2G065BC28
2G065BC33
2G065CA05
2G065DA06
(57)【要約】
【課題】光センサの正規の放電の確率を算出する。
【解決手段】光検出システムは、光センサ1と、光センサ1に駆動パルス電圧を印加する印加電圧生成回路12と、光センサ1の放電を検出する放電判定部201と、光センサ1に光量が既知の追加光源101からの光を入射させるか、または追加光源101を消灯した第1の状態と、追加光源101の点灯/消灯の状態が第1の状態と異なり、駆動パルス電圧のパルス幅が第1の状態と同じ第2の状態のそれぞれについて放電確率を算出する放電確率算出部202と、光センサ1の感度パラメータを記憶する感度パラメータ記憶部19と、感度パラメータと、第1、第2の状態のときの放電確率と、第1、第2の状態のときの駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、光センサ1の正規の放電の放電確率を算出する放電確率算出部203を備える。
【選択図】 図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の光源から放出される光を検出するように構成された光センサと、
発生した光が前記第1の光源からの光と共に前記光センサに入射するように設置された、光量が既知の第2の光源と、
前記第2の光源の点灯/消灯を制御するように構成された光源制御部と、
前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加するように構成された印加電圧生成部と、
前記光センサの放電電流を検出するように構成された電流検出部と、
この電流検出部によって検出された放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出するように構成された放電判定部と、
前記第2の光源が点灯または消灯した第1の状態と、前記第2の光源の点灯/消灯の状態が前記第1の状態と異なり、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1の状態と同じ第2の状態のそれぞれについて、前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出するように構成された第1の放電確率算出部と、
前記光センサの既知の感度パラメータとして、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅と、前記光センサの基準受光量と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存せずに発生しかつ前記光センサの受光量に依存して発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による非正規の放電の放電確率と、前記第1の状態と前記第2の状態とにおける前記光センサの受光量の差とを予め記憶するように構成された記憶部と、
前記記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第1、第2の状態のときに前記第1の放電確率算出部によって算出された放電確率と、前記第1、第2の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記基準パルス幅で前記光センサの受光量が前記基準受光量のときの正規の放電の放電確率を算出するように構成された第2の放電確率算出部とを備えることを特徴とする光検出システム。
【請求項2】
請求項1記載の光検出システムにおいて、
前記第2の放電確率算出部は、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅をT0、前記光センサの基準受光量をQ0、前記非正規の放電の放電確率をPbA、前記第1の状態と前記第2の状態とにおける前記光センサの受光量の差をQ1−Q2、前記第1の状態のときに前記第1の放電確率算出部によって算出された放電確率を1P、前記第2の状態のときに前記第1の放電確率算出部によって算出された放電確率を2P、前記第1、第2の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅をT、前記正規の放電の放電確率をPaAとしたとき、
【数1】
により、前記正規の放電の放電確率PaAを算出することを特徴とする光検出システム。
【請求項3】
第1の光源から放出される光を検出するように構成された光センサと、
発生した光が前記第1の光源からの光と共に前記光センサに入射するように設置された、光量が既知の第2の光源と、
前記第2の光源の点灯/消灯を制御するように構成された光源制御部と、
前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加するように構成された印加電圧生成部と、
前記光センサの放電電流を検出するように構成された電流検出部と、
この電流検出部によって検出された放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出するように構成された放電判定部と、
前記第2の光源が点灯または消灯した第1の状態と、前記第2の光源の点灯/消灯の状態が前記第1の状態と異なり、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1の状態と同じ第2の状態と、前記第2の光源が消灯し、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1、第2の状態と同じ第3の状態のそれぞれについて、前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出するように構成された放電確率算出部と、
前記光センサの既知の感度パラメータとして、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存して発生しかつ前記光センサの受光量に依存せずに発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による第1種の非正規の放電の確率と、前記駆動パルス電圧のパルス幅と前記光センサの受光量とに依存せずに発生する、前記ノイズ成分による第2種の非正規の放電の放電確率と、前記第1の状態と前記第2の状態とにおける前記光センサの受光量の差とを予め記憶するように構成された記憶部と、
前記記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第1、第2、第3の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率と、前記第1、第2、第3の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、前記第3の状態のときの前記光センサの受光量を算出するように構成された受光量算出部とを備えることを特徴とする光検出システム。
【請求項4】
請求項3記載の光検出システムにおいて、
前記受光量算出部によって算出された受光量と受光量閾値とを比較することにより、前記第1の光源の有無を判定するように構成された受光量判定部をさらに備えることを特徴とする光検出システム。
【請求項5】
請求項3または4記載の光検出システムにおいて、
前記受光量算出部は、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅をT0、前記第1種の非正規の放電の放電確率をPaB、前記第2種の非正規の放電の放電確率をPbB、前記第1の状態と前記第2の状態とにおける前記光センサの受光量の差をQ1−Q2、前記第1の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率を1P、前記第2の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率を2P、前記第3の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率をP、前記第3の状態のときの前記光センサの受光量をQとしたとき、
【数2】
により、前記受光量Qを算出することを特徴とする光検出システム。
【請求項6】
第1の光源から放出される光を検出する光センサに光量が既知の第2の光源からの光を入射させるか、または前記第2の光源を消灯した第1の状態のときに前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第1のステップと、
前記第1の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第2のステップと、
前記第1の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第3のステップと、
前記第1のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第3のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第1の状態のときの放電確率を算出する第4のステップと、
前記第2の光源の点灯/消灯の状態が前記第1の状態と異なり、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1の状態と同じ第2の状態のときに前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第5のステップと、
前記第2の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第6のステップと、
前記第2の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第7のステップと、
前記第5のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第7のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第2の状態のときの放電確率を算出する第8のステップと、
前記光センサの既知の感度パラメータとして、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅と、前記光センサの基準受光量と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存せずに発生しかつ前記光センサの受光量に依存して発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による非正規の放電の放電確率と、前記第1の状態と前記第2の状態とにおける前記光センサの受光量の差とを予め記憶する記憶部を参照し、この記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第4、第8のステップで算出した放電確率と、前記第1、第2の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記基準パルス幅で前記光センサの受光量が前記基準受光量のときの正規の放電の放電確率を算出する第9のステップとを含むことを特徴とする光検出システムの放電確率算出方法。
【請求項7】
請求項6記載の光検出システムの放電確率算出方法において、
前記第9のステップは、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅をT0、前記光センサの基準受光量をQ0、前記非正規の放電の放電確率をPbA、前記第1の状態と前記第2の状態とにおける前記光センサの受光量の差をQ1−Q2、前記第4のステップで算出した放電確率を1P、前記第8のステップで算出した放電確率を2P、前記第1、第2の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅をT、前記正規の放電の放電確率をPaAとしたとき、
【数3】
により、前記正規の放電の放電確率PaAを算出するステップを含むことを特徴とする光検出システムの放電確率算出方法。
【請求項8】
第1の光源から放出される光を検出する光センサに光量が既知の第2の光源からの光を入射させるか、または前記第2の光源を消灯した第1の状態のときに前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第1のステップと、
前記第1の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第2のステップと、
前記第1の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第3のステップと、
前記第1のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第3のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第1の状態のときの放電確率を算出する第4のステップと、
前記第2の光源の点灯/消灯の状態が前記第1の状態と異なり、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1の状態と同じ第2の状態のときに前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第5のステップと、
前記第2の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第6のステップと、
前記第2の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第7のステップと、
前記第5のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第7のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第2の状態のときの放電確率を算出する第8のステップと、
前記第2の光源が消灯し、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1、第2の状態と同じ第3の状態のときに前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第9のステップと、
前記第3の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第10のステップと、
前記第3の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第11のステップと、
前記第9のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第11のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第3の状態のときの放電確率を算出する第12のステップと、
前記光センサの既知の感度パラメータとして、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存して発生しかつ前記光センサの受光量に依存せずに発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による第1種の非正規の放電の確率と、前記駆動パルス電圧のパルス幅と前記光センサの受光量とに依存せずに発生する、前記ノイズ成分による第2種の非正規の放電の放電確率と、前記第1の状態と前記第2の状態とにおける前記光センサの受光量の差とを予め記憶する記憶部を参照し、この記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第1、第2、第3の状態のときに前記第4、第8、第12のステップで算出した放電確率と、前記第1、第2、第3の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、前記第3の状態のときの前記光センサの受光量を算出する第13のステップとを含むことを特徴とする光検出システムの受光量測定方法。
【請求項9】
請求項8記載の光検出システムの受光量測定方法において、
前記第13のステップで算出した受光量と受光量閾値とを比較することにより、前記第1の光源の有無を判定する第14のステップをさらに含むことを特徴とする光検出システムの受光量測定方法。
【請求項10】
請求項8または9記載の光検出システムの受光量測定方法において、
前記第13のステップは、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅をT0、前記第1種の非正規の放電の放電確率をPaB、前記第2種の非正規の放電の放電確率をPbB、前記第1の状態と前記第2の状態とにおける前記光センサの受光量の差をQ1−Q2、前記第4のステップで算出した放電確率を1P、前記第8のステップで算出した放電確率を2P、前記第12のステップで算出した放電確率をP、前記第3の状態のときの前記光センサの受光量をQとしたとき、
【数4】
により、前記受光量Qを算出するステップを含むことを特徴とする光検出システムの受光量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、火炎などの光を検出する光検出システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
燃焼炉等において火炎の光から放出される紫外線に基づいて火炎の有無を検出する光センサとして、光電管式紫外線センサが利用される場合がある。光電管式紫外線センサの放電には、光電効果による放電以外のノイズ成分による非正規な放電現象(疑放電)が起きることが観測されている。
【0003】
特許文献1では、光センサに印加する駆動パルスのパルス幅を制御して放電の受光量を計算から求め、光量から火炎センサの寿命を判定することができる火炎検出システムが提案されている。しかし、実際の光センサの放電には故障と総称されるノイズによる非正規の放電が含まれており、火炎による光がない場合でも放電が起きてしまい、誤検出してしまう場合があった。そのような放電の誤検出を除去するために、ノイズ成分を考慮した放電確率の測定方法を考慮する必要がある。
【0004】
また、特許文献2に開示された火炎検出システムでは、正規の放電以外のノイズ成分の放電確率を考慮した受光量の求め方が提案されており、精度よく火炎の有無を検出することを可能としている。しかしながら、特許文献2に開示された火炎検出システムでは、ノイズ成分の放電確率が既知である必要がある。
【0005】
また、特許文献3に開示された故障検出装置では、光センサへ入射する電磁波を遮断するシャッタ機構を設けることで光センサの自己放電による故障を検出することが提案されている。しかしながら、特許文献3に開示された故障検出装置では、光センサの寿命による測定感度の変化で正規の放電と非正規の放電とを区別するための判別方法が無く、故障の検知を誤る可能性があった。
なお、以上の課題は、火炎検出システムに限らず、光センサを用いる光検出システムにおいて同様に発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2018−84422号公報
【特許文献2】特開2018−84423号公報
【特許文献3】特開平05−012581号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分を除外した正規の放電の放電確率を算出することができる光検出システムおよび放電確率算出方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、ノイズ成分の放電確率の一部が未知数の場合でも受光量を算出することができる光検出システムおよび受光量測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の光検出システムは、第1の光源から放出される光を検出するように構成された光センサと、発生した光が前記第1の光源からの光と共に前記光センサに入射するように設置された、光量が既知の第2の光源と、前記第2の光源の点灯/消灯を制御するように構成された光源制御部と、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加するように構成された印加電圧生成部と、前記光センサの放電電流を検出するように構成された電流検出部と、この電流検出部によって検出された放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出するように構成された放電判定部と、前記第2の光源が点灯または消灯した第1の状態と、前記第2の光源の点灯/消灯の状態が前記第1の状態と異なり、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1の状態と同じ第2の状態のそれぞれについて、前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出するように構成された第1の放電確率算出部と、前記光センサの既知の感度パラメータとして、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅と、前記光センサの基準受光量と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存せずに発生しかつ前記光センサの受光量に依存して発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による非正規の放電の放電確率と、前記第1の状態と前記第2の状態とにおける前記光センサの受光量の差とを予め記憶するように構成された記憶部と、前記記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第1、第2の状態のときに前記第1の放電確率算出部によって算出された放電確率と、前記第1、第2の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記基準パルス幅で前記光センサの受光量が前記基準受光量のときの正規の放電の放電確率を算出するように構成された第2の放電確率算出部とを備えることを特徴とするものである。
【0009】
また、本発明の光検出システムの1構成例において、前記第2の放電確率算出部は、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅T0、前記光センサの基準受光量Q0、前記非正規の放電の放電確率PbA、前記第1の状態と前記第2の状態とにおける前記光センサの受光量の差Q1−Q2、前記第1の状態のときに前記第1の放電確率算出部によって算出された放電確率1P、前記第2の状態のときに前記第1の放電確率算出部によって算出された放電確率2P、前記第1、第2の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅Tに基づいて、前記正規の放電の放電確率PaAを算出することを特徴とするものである。
【0010】
また、本発明の光検出システムは、第1の光源から放出される光を検出するように構成された光センサと、発生した光が前記第1の光源からの光と共に前記光センサに入射するように設置された、光量が既知の第2の光源と、前記第2の光源の点灯/消灯を制御するように構成された光源制御部と、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加するように構成された印加電圧生成部と、前記光センサの放電電流を検出するように構成された電流検出部と、この電流検出部によって検出された放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出するように構成された放電判定部と、前記第2の光源が点灯または消灯した第1の状態と、前記第2の光源の点灯/消灯の状態が前記第1の状態と異なり、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1の状態と同じ第2の状態と、前記第2の光源が消灯し、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1、第2の状態と同じ第3の状態のそれぞれについて、前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出するように構成された放電確率算出部と、前記光センサの既知の感度パラメータとして、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存して発生しかつ前記光センサの受光量に依存せずに発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による第1種の非正規の放電の確率と、前記駆動パルス電圧のパルス幅と前記光センサの受光量とに依存せずに発生する、前記ノイズ成分による第2種の非正規の放電の放電確率と、前記第1の状態と前記第2の状態とにおける前記光センサの受光量の差とを予め記憶するように構成された記憶部と、前記記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第1、第2、第3の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率と、前記第1、第2、第3の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、前記第3の状態のときの前記光センサの受光量を算出するように構成された受光量算出部とを備えることを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明の光検出システムの1構成例は、前記受光量算出部によって算出された受光量と受光量閾値とを比較することにより、前記第1の光源の有無を判定するように構成された受光量判定部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の光検出システムの1構成例において、前記受光量算出部は、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅T0、前記第1種の非正規の放電の放電確率PaB、前記第2種の非正規の放電の放電確率PbB、前記第1の状態と前記第2の状態とにおける前記光センサの受光量の差Q1−Q2、前記第1の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率1P、前記第2の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率2P、前記第3の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率Pに基づいて、前記第3の状態のときの前記光センサの受光量Qを算出することを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明の光検出システムの放電確率算出方法は、第1の光源から放出される光を検出する光センサに光量が既知の第2の光源からの光を入射させるか、または前記第2の光源を消灯した第1の状態のときに前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第1のステップと、前記第1の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第2のステップと、前記第1の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第3のステップと、前記第1のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第3のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第1の状態のときの放電確率を算出する第4のステップと、前記第2の光源の点灯/消灯の状態が前記第1の状態と異なり、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1の状態と同じ第2の状態のときに前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第5のステップと、前記第2の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第6のステップと、前記第2の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第7のステップと、前記第5のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第7のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第2の状態のときの放電確率を算出する第8のステップと、前記光センサの既知の感度パラメータとして、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅と、前記光センサの基準受光量と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存せずに発生しかつ前記光センサの受光量に依存して発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による非正規の放電の放電確率と、前記第1の状態と前記第2の状態とにおける前記光センサの受光量の差とを予め記憶する記憶部を参照し、この記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第4、第8のステップで算出した放電確率と、前記第1、第2の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記基準パルス幅で前記光センサの受光量が前記基準受光量のときの正規の放電の放電確率を算出する第9のステップとを含むことを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の光検出システムの受光量測定方法は、第1の光源から放出される光を検出する光センサに光量が既知の第2の光源からの光を入射させるか、または前記第2の光源を消灯した第1の状態のときに前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第1のステップと、前記第1の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第2のステップと、前記第1の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第3のステップと、前記第1のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第3のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第1の状態のときの放電確率を算出する第4のステップと、前記第2の光源の点灯/消灯の状態が前記第1の状態と異なり、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1の状態と同じ第2の状態のときに前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第5のステップと、前記第2の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第6のステップと、前記第2の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第7のステップと、前記第5のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第7のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第2の状態のときの放電確率を算出する第8のステップと、前記第2の光源が消灯し、かつ前記駆動パルス電圧のパルス幅が前記第1、第2の状態と同じ第3の状態のときに前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第9のステップと、前記第3の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第10のステップと、前記第3の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第11のステップと、前記第9のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第11のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第3の状態のときの放電確率を算出する第12のステップと、前記光センサの既知の感度パラメータとして、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存して発生しかつ前記光センサの受光量に依存せずに発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による第1種の非正規の放電の確率と、前記駆動パルス電圧のパルス幅と前記光センサの受光量とに依存せずに発生する、前記ノイズ成分による第2種の非正規の放電の放電確率と、前記第1の状態と前記第2の状態とにおける前記光センサの受光量の差とを予め記憶する記憶部を参照し、この記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第1、第2、第3の状態のときに前記第4、第8、第12のステップで算出した放電確率と、前記第1、第2、第3の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、前記第3の状態のときの前記光センサの受光量を算出する第13のステップとを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、検出対象の第1の光源とは別に、光量が既知の第2の光源と光源制御部とを設け、さらに印加電圧生成部と電流検出部と放電判定部と第1の放電確率算出部と記憶部と第2の放電確率算出部とを設けることにより、光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分を除外した正規の放電の放電確率を算出することができる。その結果、本発明では、この正規の放電の放電確率に基づく光センサの寿命判定を実現することが可能となる。
【0015】
また、本発明では、検出対象の第1の光源とは別に、光量が既知の第2の光源と光源制御部とを設け、さらに印加電圧生成部と電流検出部と放電判定部と放電確率算出部と記憶部と受光量算出部とを設けることにより、第1種の非正規の放電の放電確率と第2種の非正規の放電の放電確率とが既知であれば、駆動パルス電圧のパルス幅に依存せずに発生しかつ光センサの受光量に依存して発生する、ノイズ成分による非正規の放電の放電確率と、正規の放電の放電確率とのうち少なくとも一方が未知数の場合でも、受光量を算出することができる。その結果、本発明では、求めた受光量から火炎の有無を精度良く検出することが可能となる。また、本発明では、受光量により光センサの誤った寿命判定をしてしまう可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1図1は、本発明の実施例に係る光検出システムの構成を示すブロック図である。
図2図2は、本発明の実施例において光センサに印加される駆動パルス、および電流検出回路において検出される検出電圧を示す波形図である。
図3図3は、本発明の実施例に係る光検出システムの動作を説明するフローチャートである。
図4図4は、本発明の実施例に係る光検出システムの動作を説明するフローチャートである。
図5図5は、本発明の実施例に係る光検出システムの別の動作を説明するフローチャートである。
図6図6は、本発明の実施例に係る光検出システムを実現するコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
[実施例]
以下、ノイズ成分を除外した正規の放電の測定方法と受光量の測定方法について説明する。光電効果を利用した光センサは、光子が電極に当たることで通電する光電管である。通電は次の条件で進行する。
【0018】
[光センサの動作]
光センサの1対の電極間に電圧を印加した状態において、一方の電極に光子が当たると、ある確率で光電子が飛び出し、電子なだれを起こしながら通電する(電極間に放電電流が流れる)。
電極間に電圧が掛かっている間、光センサは通電し続ける。あるいは、光センサの通電が確認されたら直ちに電圧を下げることで通電が停止する。このように、光センサは、電極間の電圧が下がると、通電を終了する。
【0019】
光センサの電極に光子が1個当たったときに、光センサが放電する確率をP1とする。また、光センサの電極に光子が2個当たったときに、光センサが放電する確率をP2とする。P2は1個目の光子でも2個目の光子でも放電しない確率の逆なので、P2とP1の関係は、式(1)のように表される。
【0020】
【数1】
【0021】
一般にn個の光子が光センサの電極に当たったときに光センサが放電する確率をPn、m個の光子が光センサの電極に当たったときに光センサが放電する確率をPmとすると(n,mは自然数)、式(1)と同様に式(2)と式(3)が成り立つ。
【0022】
【数2】
【0023】
式(2)と式(3)から、PnとPmの関係として式(4)が導ける。
【0024】
【数3】
【0025】
単位時間あたりに光センサの電極に飛来してくる光子の数をE、光センサの放電開始電圧以上の電圧を電極間に印加する時間(以下パルス幅と呼ぶ)をTとすると、電圧印加1回あたりに電極に衝突する光子の数はETで表される。よって、同一の光センサを、ある条件Aと別の条件Bで動作させた際の、光子数E、パルス幅T、放電確率Pの関係は式(5)のとおりとなる。ここで、基準とする光子数をE0と定め、Q=E/E0とすると、式(6)となる。ここで、Qを受光量と呼ぶこととする。
【0026】
【数4】
【0027】
[光検出システムの構成と動作]
図1は本発明の実施例に係る光検出システムの構成を示すブロック図である。光検出システムは、光センサを駆動し、光センサの駆動結果から放電確率と光源からの受光量とを算出するものである。この光検出システムは、炎やLEDやランプなどの光源100(第1の光源)から生じる光(紫外線)を検出する光センサ1と、外部電源2と、光センサ1および外部電源2が接続された演算装置3と、発生した光が光源100からの光と共に光センサ1に入射するように設置された追加光源101(第2の光源)とを備えている。
【0028】
光センサ1は、両端部が塞がれた円筒状の外囲器と、この外囲器の両端部を貫通する2本の電極ピンと、外囲器内部において電極ピンにより互いに平行に支持された2枚の電極とを備えた光電管から構成されている。このような光センサ1では、電極支持ピンを介して電極間に所定の電圧を印加した状態において、光源100に対向配置された一方の電極に紫外線が照射されると、光電効果によりその電極から電子が放出され、電極間に放電電流が流れる。
【0029】
外部電源2は、例えば、100[V]または200[V]の電圧値を有する交流の商用電源からなる。
【0030】
演算装置3は、外部電源2に接続された電源回路11と、この電源回路11に接続された印加電圧生成回路12およびトリガ回路13と、光センサ1の下流側の端子1bと接地ラインGNDとの間に直列に接続された抵抗R1とR2とからなる分圧抵抗14と、この分圧抵抗14の抵抗R1とR2との接続点Paに生じる電圧(参照電圧)Vaを光センサ1に流れる電流Iとして検出する電流検出回路15と、印加電圧生成回路12とトリガ回路13と電流検出回路15とが接続された処理回路16と、追加光源101の点灯/消灯を制御する光源制御部21とを備えている。
【0031】
電源回路11は、外部電源2から入力される交流電力を、印加電圧生成回路12およびトリガ回路13に供給する。また、演算装置3の駆動用の電力は、電源回路11より取得される。ただし、交流/直流を問わず別電源から駆動用の電力を取得するように構成することもできる。
【0032】
印加電圧生成回路12(印加電圧生成部)は、電源回路11により印加される交流電圧を所定の値まで昇圧させて光センサ1に印加する。本実施例では、処理回路16からの矩形パルスPSと同期した200[V]のパルス状の電圧(光センサ1の放電開始電圧VST以上の電圧)を駆動パルス電圧PMとして生成し、この生成した駆動パルス電圧PMを光センサ1に印加する。図2に光センサ1に印加される駆動パルス電圧PMを示す。駆動パルス電圧PMは、処理回路16からの矩形パルスPSと同期しており、そのパルス幅Tは矩形パルスPSのパルス幅と等しい。処理回路16からの矩形パルスPSについては後述する。
【0033】
トリガ回路13は、電源回路11により印加される交流電圧の所定の値点を検出し、この検出結果を処理回路16に入力する。本実施例において、トリガ回路13は、電圧値が最小となる最小値点を所定の値点(トリガ時点)として検出する。このように交流電圧について所定の値点を検出することにより、その交流電圧の1周期を検出することが可能となる。
【0034】
分圧抵抗14は、抵抗R1とR2との分圧電圧として参照電圧Vaを生成し、電流検出回路15に入力する。ここで、光センサ1の上流側の端子1aに印加される駆動パルスPMの電圧値は、上述したように200[V]という高電圧となっているので、光センサ1の電極間に電流が流れた時にその下流側の端子1bに生じる電圧をそのまま電流検出回路15に入力すると電流検出回路15に大きな負荷がかかることとなる。このため、本実施例では、分圧抵抗14によって電圧値が低い参照電圧Vaを生成し、これを電流検出回路15に入力するようにしている。
【0035】
電流検出回路15(電流検出部)は、分圧抵抗14から入力される参照電圧Vaを光センサ1の放電電流Iとして検出し、この検出した参照電圧Vaを検出電圧Vpvとして処理回路16に入力する。
処理回路16は、矩形パルス生成部17と、A/D変換部18と、感度パラメータ記憶部19と、中央処理部20とを備えている。
【0036】
矩形パルス生成部17は、トリガ回路13がトリガ時点を検出する毎に、すなわち電源回路11からトリガ回路13に印加される交流電圧の1周期毎に、パルス幅Tの矩形パルスPSを生成する。この矩形パルス生成部17が生成する矩形パルスPSが印加電圧生成回路12へ送られる。矩形パルス生成部17と印加電圧生成回路12とは、駆動パルス電圧PMのパルス幅を調整可能である。すなわち、矩形パルス生成部17が矩形パルスPSのパルス幅を所望の値に設定することにより、矩形パルスPSと等しいパルス幅の駆動パルス電圧PMが印加電圧生成回路12から出力される。
A/D変換部18は、電流検出回路15からの検出電圧VpvをA/D変換し、中央処理部20へ送る。
【0037】
中央処理部20は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、放電判定部201と、放電確率算出部202,203と、パルス印加数積算部204と、印加数判定部205と、受光量算出部206と、受光量判定部207として機能する。
【0038】
中央処理部20において、放電判定部201は、電流検出回路15によって検出された光センサ1の放電電流に基づいて光センサ1の放電を検出する。具体的には、放電判定部201は、光センサ1に駆動パルス電圧PMが印加される毎(矩形パルスPSが生成される毎)に、A/D変換部18から入力される検出電圧Vpvと予め定められている閾値電圧Vthとを比較し(図2参照)、検出電圧Vpvが閾値電圧Vthを超えた場合に光センサ1が放電したと判定し、放電回数nを1増やす。
【0039】
放電確率算出部202は、光センサ1に印加された駆動パルス電圧PMの印加回数Nが所定数を超えたとき(矩形パルスPSのパルス数が所定数を超えたとき)に、放電判定部201によって検出された放電回数nと駆動パルス電圧PMの印加回数Nとから光センサ1の放電確率Pを算出する。
【0040】
この放電確率Pをフレーム信号として出力する。ある動作条件、受光量Q0(Q0≠0)、パルス幅T0における放電確率P0が既知であるとする。例えば光検出システムの出荷検査において、定められた受光量とパルス幅における放電確率Pを測定しておく方法がある。このとき、受光量Q、パルス幅T、放電確率Pの関係は、式(7)となる。ただし、P=0はQ=0とする。本発明では、P=0のときとP=1のときは、受光量Qの算出処理から除外する。
【0041】
【数5】
【0042】
いま、Q0,T0,P0が既知で、Tは光検出システムが制御しているパルス幅なので既知である。複数回の駆動パルス電圧PMを光センサ1に印加し、放電回数nを測定し、放電確率Pを算出すれば、未知数である受光量Qを式(7)から算出することができる。この受光量Qをフレーム信号として出力してもよい。
【0043】
[ノイズを考慮した光検出システムの動作]
式(7)から、ある動作条件、受光量Q0、パルス幅T0における放電確率PaAが既知であるとし、受光量Q、パルス幅T、放電確率Pの関係は、式(8)で与えられる。
【0044】
【数6】
【0045】
光センサ1の放電と時間との関係としては、下記の2とおりが考えられる。
(a)駆動パルス電圧PMの印加中に一律の確率で現れる放電(式(8))。
(b)駆動パルス電圧PMの立ち上がり若しくは立ち下がり時に現れる放電。
【0046】
次に、光センサ1の放電と受光量との関係は、下記の2とおりが考えられる。
(A)受光量と式(8)の関係に従って現れる放電。
(B)受光量と無関係に表れる放電。
【0047】
【表1】
【0048】
表1のマトリクスのとおり、(a)、(b)と(A)、(B)の組み合わせで光センサ1のノイズ放電を類型できる。本発明では、(a)と(A)の組み合わせ(aA)、(a)と(B)の組み合わせ(aB)、(b)と(A)の組み合わせ(bA)、(b)と(B)の組み合わせ(bB)が確実に観測される可能性が高いと考えられる。
【0049】
aAの組み合わせの放電は、「感度」と呼ばれる正常な放電(式(8)に組み込み済み)である。aBの組み合わせの放電は、熱電子などがトリガとなる紫外線量に無関係な放電である。bAの組み合わせの放電は、突入電流や残存イオンにより駆動パルス電圧の立ち上がり若しくは立ち下がり時に限定的に発生する放電のうち光量に依存する放電である。bBの組み合わせの放電は、突入電流や残存イオンにより駆動パルス電圧の立ち上がり若しくは立ち下がり時に限定的に発生する放電のうち光量に依存しない放電である。
【0050】
なお、表1に類型化したものはUV(ultraviolet)故障モードの全てではない。例えば放電が切れない、感度波長が異なるなど、表1に含まれない故障モードがある。
【0051】
以上のaAの放電と3種のaB,bA,bBのノイズ放電とは、式(9)の形で表すことができる。
【0052】
【数7】
【0053】
式(9)において、PaBは受光量Q、パルス幅TにおけるaBの放電確率、PbAは受光量Q、パルス幅TにおけるbAの放電確率、PbBは受光量Q、パルス幅TにおけるbBの放電確率である。
【0054】
[放電確率PaAの算出方法]
式(9)において、放電確率PaAが未知数で、放電確率PaB,PbBが既知であるとする。例えば光源100に加えて、光量が既知の追加光源101を点灯させたときの受光量をQ1、追加光源101を消灯した状態の光源100のみのときの受光量をQ2(Q1≠Q2)とすると、受光量Q1とQ2との差は追加光源101の光量となるので、受光量Q1,Q2が未知の値であっても、Q1−Q2は既知の値となる。放電確率PaAが未知で放電確率PbAが既知であるとすると、受光量Q1のときの放電確率を1Pとして、受光量Q1と放電確率1Pとを式(9)に代入すると、式(10)となる。
【0055】
【数8】
【0056】
また、受光量Q2のときの放電確率を2Pとして、受光量Q2と放電確率2Pとを式(9)に代入すると、式(11)となる。
【0057】
【数9】
【0058】
式(10)を式(11)で除すると、式(12)となる。
【0059】
【数10】
【0060】
式(12)を変形すると、式(13)のように放電確率PaAを求めることができる。
【0061】
【数11】
【0062】
したがって、受光量Q1,Q2のときの放電確率1P,2Pをそれぞれ測定すれば、放電確率PaAを得ることができる。
【0063】
[受光量Qの算出方法]
式(9)において、放電確率PaBおよびPbBが既知であるとする。上記と同様に、受光量Q1,Q2のときの放電確率をそれぞれ1P,2Pとすると、式(12)が得られ、式(12)を変形すると式(14)となる。
【0064】
【数12】
【0065】
放電確率PaB,PbBが既知であるため、式(9)を変形して式(15)を得る。
【0066】
【数13】
【0067】
式(15)に式(14)を代入して変形すると、式(16)のように受光量Qを得ることができる。
【0068】
【数14】
【0069】
したがって、放電確率PaA,PbAのうち少なくとも一方が未知数の場合でも、検出対象の光源100に加えて、光量が既知の追加光源101を使用することで、式(16)のように受光量Qを得ることができる。
【0070】
以下、本実施例の光検出システムの動作について更に詳細に説明する。図3図4は本実施例の光検出システムの動作を説明するフローチャートである。
まず、放電確率算出部202は、光源制御部21に追加光源101を点灯するよう指示した後に、矩形パルス生成部17に指示して駆動パルス電圧PMの印加を開始させる。
【0071】
放電確率算出部202からの指示に応じて、光源制御部21は、追加光源101を点灯させる(図3ステップS100)。このときの光センサ1の受光量は未知の値Q1である。追加光源101としては、例えばLEDがある。
【0072】
放電確率算出部202からの指示に応じて、矩形パルス生成部17は、矩形パルスPSのパルス幅を所定の値Tに設定する。このパルス幅の設定により、印加電圧生成回路12は、パルス幅Tの駆動パルス電圧PMを光センサ1の1対の端子1a,1b間に印加する(図3ステップS101)。
【0073】
放電判定部201は、電流検出回路15からの検出電圧Vpvと予め定められている閾値電圧Vthとを比較し、検出電圧Vpvが閾値電圧Vthを超えた場合に光センサ1が放電したと判定する。放電判定部201は、光センサ1が放電したと判定すると、これを1回として放電回数n1をカウントする(図3ステップS102)。放電回数n1と後述する駆動パルス電圧PMの印加回数N1の初期値が共に0であることは言うまでもない。こうして、ステップS101,S102の処理が繰り返し実行される。
【0074】
パルス印加数積算部204は、矩形パルス生成部17から出力される矩形パルスPSを数えることにより、駆動パルス電圧PMの印加回数N1を数える。
印加数判定部205は、駆動パルス電圧PMの印加回数N1を所定数Nthと比較する。
【0075】
放電確率算出部202は、ステップS101による駆動パルス電圧PMの印加開始時からの駆動パルス電圧PMの印加回数N1が所定数Nthを超えたと印加数判定部205が判定したとき(図3ステップS103においてYES)、このときの駆動パルス電圧PMの印加回数N1と放電判定部201によって検出された放電回数n1とに基づいて、式(17)により放電確率1Pを算出する(図3ステップS104)。
1P=n1/N1 ・・・(17)
【0076】
放電確率1Pの算出後、放電確率算出部202は、光源制御部21に追加光源101を消灯するよう指示した後に、矩形パルス生成部17に指示して駆動パルス電圧PMの印加を開始させる。放電確率算出部202からの指示に応じて、光源制御部21は、追加光源101を消灯させる(図3ステップS105)。このときの光センサ1の受光量は未知の値Q2である。上記のとおり、Q1−Q2は既知の値である。
【0077】
放電確率算出部202からの指示に応じて、矩形パルス生成部17は、矩形パルスPSの出力を一旦停止した後、矩形パルスPSのパルス幅を再度、所定の値Tに設定する。このパルス幅の設定により、印加電圧生成回路12は、パルス幅Tの駆動パルス電圧PMを光センサ1の1対の端子1a,1b間に印加する(図3ステップS106)。
【0078】
放電判定部201は、上記と同様に電流検出回路15からの検出電圧Vpvと閾値電圧Vthとを比較し、検出電圧Vpvが閾値電圧Vthを超えた場合に光センサ1が放電したと判定し、放電回数n2を1増やす(図3ステップS107)。放電回数n2と後述する駆動パルス電圧PMの印加回数N2の初期値が共に0であることは言うまでもない。こうして、ステップS106,S107の処理が繰り返し実行される。
【0079】
放電確率算出部202は、ステップS106による駆動パルス電圧PMの印加開始時からの駆動パルス電圧PMの印加回数N2が所定数Nthを超えたと印加数判定部205が判定したとき(図3ステップS108においてYES)、このときの駆動パルス電圧PMの印加回数N2と放電判定部201によって検出された放電回数n2とに基づいて、式(18)により放電確率2Pを算出する(図3ステップS109)。
2P=n2/N2 ・・・(18)
【0080】
感度パラメータ記憶部19には、光センサ1の既知の感度パラメータとして、光センサ1の基準受光量Q0と、駆動パルス電圧PMの基準パルス幅T0と、非正規の放電の放電確率PaB,PbA,PbBと、追加光源101点灯時と消灯時の受光量の差Q1−Q2とが予め記憶されている。
【0081】
放電確率PaBは、上記のとおり駆動パルス電圧PMのパルス幅に依存して発生しかつ光センサ1の受光量に依存せずに発生する、光センサ1の光電効果による放電以外のノイズ成分による放電の確率である。放電確率PbAは、駆動パルス電圧PMのパルス幅に依存せずに発生しかつ光センサ1の受光量に依存して発生する、光センサ1の光電効果による放電以外のノイズ成分による放電の確率である。放電確率PbBは、駆動パルス電圧PMのパルス幅と光センサ1の受光量とに依存せずに発生する、光センサ1の光電効果による放電以外のノイズ成分による放電の確率である。
【0082】
感度パラメータ記憶部19に記憶される感度パラメータについては、例えば光検出システムの出荷検査において予め測定しておくものとする。なお、上記のパルス幅Tは、基準パルス幅T0と同じでもよい。
【0083】
放電確率2Pの算出後、放電確率算出部203は、放電確率算出部202によって算出された放電確率1P,2Pと、放電確率1P,2Pを求めたときの駆動パルス電圧PMのパルス幅Tと、感度パラメータ記憶部19に記憶されているパラメータT0,Q0,PbA,Q1−Q2とに基づいて、放電確率PaAを、式(13)により算出する(図3ステップS110)。放電確率PaAは、上記のとおり駆動パルス電圧PMのパルス幅が基準パルス幅T0で光センサ1の受光量が基準受光量Q0で光センサ1が採光可能な状態のときの正規の放電の放電確率である。
【0084】
受光量算出部206は、放電確率算出部203によって算出された放電確率PaAが0より大きくかつ1未満の場合(図3ステップS111においてYES)、受光量Qの算出処理に進み、矩形パルス生成部17に指示して駆動パルス電圧PMの印加を開始させる。また、受光量算出部206は、放電確率PaAが0の場合(ステップS111においてNO)、受光量Qを0とするか、あるいは受光量Qを算出不可とする例外処理を行う(図3ステップS112)。また、受光量算出部206は、放電確率PaAが1の場合(ステップS111においてNO)、受光量Qを算出不可とする例外処理を行う(ステップS112)。
【0085】
受光量算出部206からの指示に応じて、矩形パルス生成部17は、矩形パルスPSの出力を一旦停止した後、矩形パルスPSのパルス幅を再度、所定の値Tに設定する。このパルス幅の設定により、印加電圧生成回路12は、パルス幅Tの駆動パルス電圧PMを光センサ1の1対の端子1a,1b間に印加する(図3ステップS113)。
【0086】
放電判定部201は、上記と同様に電流検出回路15からの検出電圧Vpvと閾値電圧Vthとを比較し、検出電圧Vpvが閾値電圧Vthを超えた場合に光センサ1が放電したと判定し、放電回数n3を1増やす(図3ステップS114)。放電回数n3と後述する駆動パルス電圧PMの印加回数N3の初期値が共に0であることは言うまでもない。こうして、ステップS113,S114の処理が繰り返し実行される。
【0087】
放電確率算出部202は、ステップS113による駆動パルス電圧PMの印加開始時からの駆動パルス電圧PMの印加回数N3が所定数Nthを超えたと印加数判定部205が判定したとき(図3ステップS115においてYES)、このときの駆動パルス電圧PMの印加回数N3と放電判定部201によって検出された放電回数n3とに基づいて、式(19)により放電確率Pを算出する(図3ステップS116)。
P=n3/N3 ・・・(19)
【0088】
受光量算出部206は、放電確率算出部202によって算出された放電確率Pが0より大きくかつ1未満である場合(図4ステップS117においてYES)、放電確率算出部202によって算出された放電確率1P,2P,Pと、放電確率1P,2P,Pを求めたときの駆動パルス電圧PMのパルス幅Tと、感度パラメータ記憶部19に記憶されているパラメータT0,PaB,PbB,Q1−Q2とに基づいて、式(16)により受光量Qを算出する(図4ステップS118)。
【0089】
また、受光量算出部206は、放電確率算出部202によって算出された放電確率Pが0の場合(ステップS117においてNO)、受光量Qを0とするか、あるいは受光量Qを算出不可とする例外処理を行う(図4ステップS119)。また、受光量算出部206は、放電確率Pが1の場合(ステップS117においてNO)、受光量Qを算出不可とする例外処理を行う(ステップS119)。
【0090】
次に、受光量判定部207は、受光量算出部206によって算出された受光量Qと所定の受光量閾値Qthとを比較し(図4ステップS120)、受光量Qが受光量閾値Qthを超えた場合(ステップS120においてYES)、火炎有りと判定する(図4ステップS121)。また、受光量判定部207は、受光量Qが受光量閾値Qth以下の場合(ステップS120においてNO)、火炎無しと判定する(図4ステップS122)。
【0091】
以上の説明から分かるように、本実施例では、ノイズ成分を除外した正規の放電の放電確率PaAを算出することができる。光センサ1の劣化に伴って放電確率PaAが変化すると考えられるので、放電確率PaAに基づく光センサ1の寿命判定を実現することが可能となる。
【0092】
また、本実施例では、放電確率PaB,PbBが既知であれば、放電確率PaA,PbAのうち少なくとも一方が未知数の場合でも受光量Qを算出することができ、求めた受光量Qから火炎の有無を精度良く検出することが可能となる。また、本実施例では、受光量Qにより光センサ1の誤った寿命判定をしてしまう可能性を低減することができる。
【0093】
なお、放電確率PaAのみを算出する場合には、受光量算出部206と受光量判定部207とステップS111以降の処理は不要である。
【0094】
また、受光量Qのみを算出する場合には、放電確率算出部203は不要である。ただし、放電確率算出部203を設けない場合、図3のステップS110,S111の処理を行うことができなくなる。そこで、放電確率算出部203を設けない場合には、図3の処理の代わりに図5に示す処理を行えばよい。図5のステップS100〜S109の処理は、図3で説明したとおりである。
【0095】
放電確率2Pの算出後、受光量算出部206は、放電確率算出部202によって算出された放電確率1P,2Pが0より大きくかつ1未満の場合(図5ステップS111aにおいてYES)、受光量Qの算出処理に進み、矩形パルス生成部17に指示して駆動パルス電圧PMの印加を開始させる(図5ステップS113)。
【0096】
また、受光量算出部206は、放電確率算出部202によって算出された放電確率1P,2Pのうち少なくとも一方が0の場合(ステップS111aにおいてNO)、受光量Qを0とするか、あるいは受光量Qを算出不可とする例外処理を行う(図5ステップS112)。また、受光量算出部206は、放電確率1P,2Pのうち少なくとも一方が1の場合(ステップS111aにおいてNO)、受光量Qを算出不可とする例外処理を行う(ステップS112)。ステップS113〜S116の処理は図3で説明したとおりである。ステップS117以降の処理は図4で説明したとおりなので、図示は省略する。
【0097】
また、本実施例では、追加光源101を点灯した状態を第1の状態とし、追加光源101を消灯した状態を第2の状態として、Q1−Q2を正の値(Q1>Q2)としているが、Q1−Q2を負の値(Q1<Q2)としてもよい。
【0098】
具体的には、放電確率算出部202は、図3図5のステップS100において追加光源101を消灯状態(第1の状態)とし、図3図5のステップS105において追加光源101を点灯させるようにすればよい(第2の状態)。ただし、ステップS105で追加光源101を点灯させた場合、放電確率算出部202は、放電確率2Pの算出後に光源制御部21に指示して追加光源101を消灯させる必要がある。
【0099】
本実施例では、光源100が火炎の場合を例に挙げて説明しているが、本発明の光検出システムは火炎以外の光源100にも適用可能である。
【0100】
本実施例で説明した感度パラメータ記憶部19と中央処理部20とは、CPU(Central Processing Unit)と記憶装置とインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。
【0101】
このコンピュータの構成例を図6に示す。コンピュータは、CPU300と、記憶装置301と、インタフェース装置(I/F)302とを備えている。I/F302には、印加電圧生成回路12と矩形パルス生成部17とA/D変換部18と光源制御部21などが接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明の放電確率算出方法および受光量測定方法を実現させるためのプログラムは記憶装置301に格納される。CPU300は、記憶装置301に格納されたプログラムに従って本実施例で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【0102】
本発明は、火炎検出システムに適用することができる。また、本発明は、火炎以外の光の検出に対しても適用できる。
【符号の説明】
【0103】
1…光センサ、2…外部電源、3…演算装置、11…電源回路、12…印加電圧生成回路、13…トリガ回路、14…分圧抵抗、15…電流検出回路、16…処理回路、17…矩形パルス生成部、18…A/D変換部、19…感度パラメータ記憶部、20…中央処理部、21…光源制御部、100…光源、101…追加光源、201…放電判定部、202,203…放電確率算出部、204…パルス印加数積算部、205…印加数判定部、206…受光量算出部、207…受光量判定部。
図1
図2
図3
図4
図5
図6