(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周期毎に、各周期における複数回のサンプリングタイムの入力信号を順次積算して、その周期の入力信号の平均値を出力する信号出力装置において、
各サンプリングタイムの積算演算時に、感度レンジの低い方への切替を行うべきか否かを積算値（ΣＸｉ／Ｎ）〔Ｘｉ：サンプリングデータ、Ｎ：サンプル個数〕に基づいて判別する第１の判別手段と、各周期における積算演算終了時に、感度レンジの高い方への切替を行うべきか否かを積算値（ΣＸｉ／Ｎ）に基づいて判別する第２の判別手段を備え、それぞれ第１の判別手段、第２の判別手段の判別結果に応じ、レンジを自動切替するようにしたことを特徴とするレンジ切替装置。
【請求項２】
入力されるガスを分析して、分析結果を所定周期毎に、各周期における複数回のサンプリングタイムに順次積算して、その周期の分析結果の平均値を出力するガス分析装置において、
各サンプリングタイムの積算演算時に、感度レンジの低い方への切替を行うべきか否かを積算値（ΣＸｉ／Ｎ）に基づいて判別する第１の判別手段と、各周期における積算演算終了時に、感度レンジの高い方への切替を行うべきか否かを積算値（ΣＸｉ／Ｎ）に基づいて判別する第２の判別手段を備え、それぞれ第１の判別手段、第２の判別手段の判別結果に応じ、レンジを自動切替するようにしたことを特徴とするガス分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、燃焼排ガスや大気中のガスを測定するガス分析装置等のレンジ切替装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガス分析装置の分析結果は、例えば記録計にて記録される。この場合、出力信号のレンジが適切でないと、スケールオーバしたり、逆に、レベルが小さ過ぎて、変化が十分に記録に残らないこととなる。そのため、常にレンジを適正に設定しておく必要がある。従来のガス分析装置のレンジ設定は、計器を使用する者が測定対象のガス濃度を推定し、手動でレンジ設定するか、あるいは瞬時におけるガス濃度を用いて、随時自動的に設定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ガス分析装置には、測定されたガス濃度を瞬時値ではなく、所定の周期毎に複数回のサンプリングタイムに順次積算して、つまり積算値で出力するものがある。この種のガス分析装置において、従来のように瞬時値を用いた自動レンジ切替を行うと、積算終了時における値と、その時の瞬時値がかけはなれると、最適なレンジが採用されなくなる。また、積算演算の性格上、演算開始直後は値が小さく、随時自動的にレンジ切替を行うと設定レンジが不安定となる、という問題がある。
【０００４】
この発明は上記問題点に着目してなされたものであって、積算値を出力するものにおいても、常に適正なレンジに自動設定し得るレンジ切替装置、及びガス分析装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この出願の特許請求の範囲の請求項１に係るレンジ切替装置は、所定周期毎に、各周期における複数回のサンプリングタイムの入力信号を順次積算して、その周期の入力信号の平均値を出力する信号出力装置において、
各サンプリングタイムの積算演算時に、感度レンジの低い方への切替を行うべきか否かを積算値（ΣＸｉ／Ｎ）〔Ｘｉ：サンプリングデータ、Ｎ：サンプル個数〕に基づいて判別する第１の判別手段と、各周期における積算演算終了時に、感度レンジの高い方への切替を行うべきか否かを積算値（ΣＸｉ／Ｎ）に基づいて判別する第２の判別手段を備え、それぞれ第１の判別手段、第２の判別手段の判別結果に応じ、レンジを自動切替するようにしている。
【０００６】
また、請求項２に係るガス分析装置は、請求項１に係るレンジ切替装置を採用したものである。
このレンジ切替装置では、積算値（ΣＸｉ／Ｎ）を用いて自動的に最適なレンジを設定する。また、第１の判別手段で判別される感度の低いレンジへの切替は、サンプリングタイム毎に随時移行し、第２の判別手段で判別される感度の高いレンジへの切替は、積算時間の終了時のみ移行する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態ガス分析装置のブロック図である。図１において、分析すべき排ガス、大気ガス等は、フィルタ１、ポンプ２、さらにガス流路３を経て、ガス分析計４に入力されにようになっている。分析結果は、アナログ信号で出力されるので、増幅器５で増幅され、Ａ／Ｄ変換器６でディジタル信号に変換して、ＣＰＵ７で積算を行い、積算値がデータ出力として、例えば記録計８に与えられる。
【０００８】
大気中に含まれる窒素酸化物、硫黄酸化物等を連続して測定する際には、刻々と変化する濃度にあわせて手動でレンジを設定するのは現実的ではなく、自動的に最適なレンジに設定することが望ましい。そして、濃度データをある一定時間の積算値で管理する場合、積算値を用いて自動的にレンジを設定する必要がある。しかし、積算値は濃度が零のところを出発点として、一定時間経過後に、その時間の平均値が出力されるので、単純に積算値を用いてレンジを切替えるのではレンジが変化しすぎて、うまくデータを記録できない。そこで、この実施形態ガス分析装置では、感度の高いレンジに変更する時と低いレンジに変更する時で、、タイミングを変更するようにした。つまり、感度の低いレンジに変更する時は、数十秒の間隔でレンジを監視し、感度の高いレンジへの変更は、積算演算が終了し、値が最も大きくなった時にのみ、行うようにしている。このようにすれば、積算演算開始時に値が零になった場合にも、最高感度レンジに移行することなく、最適なレンジを設定できる。このような処理はＣＰＵ７で実行する。
【０００９】
ここで、積算とは、ある設定された時間（一定周期毎）内に、サンプリングされたデータをＸｉ（ｉ＝０〜Ｎ）を加算していき、時間内の全サンプル個数Ｎで除すことであり、積算値は、
【００１０】
【数１】
0003653865.tif 000002
【００１１】
で表される。したがって、積算演算終了時（ｋ＝Ｎ）の積算値はその時間の平均値となる。図２に１時間毎に積算を行う場合の積算値の変化の一例を示している。
次に、図３のフローチャートを参照して、実施形態ガス分析装置における自動レンジ切替動作を説明する。
【００１２】
なお、以下では、積算周期を５分、サンプリングタイムを１５秒として説明する。動作開始とともに、積算演算が開始され（ステップＳＴ１）、変数Ｎが１とされる（ステップＳＴ２）。この変数Ｎは積算演算周期内のサンプリング回数を計数するために使用されている。その１５秒間隔のサンプリングタイムが到来するまで待機し（ステップＳＴ３）。サンプリングタイムが到来すると、そのときのガス分析計４の出力、つまりガス濃度をそれまでの積算値に積算する（ステッスＳＴ４）。この積算値は、その時点の濃度をサンプリング回数Ｎで除算した値を順次積算したものが記憶される。
【００１３】
次に、ステップＳＴ５に移り、積算値がフルスケールの９０％以上か？を判定する（第１の判別手段）。判定がＹＥＳ、つまり積算値がフルスケールの９０％以上であると、低い感度のレンジに切替えるべきであるとし、１つ感度の低いレンジに変更し（ステップＳＴ６）、次のステップＳＴ７に移る。積算値がフルスケールの９０％未満であると、レンジの変更をすることなく、ステップＳＴ７に移る。
【００１４】
ステップＳＴ７では、Ｎ＝２０か？の判定を行う。この判定は積算演算が終了したか否かを判定している。積算演算を開始してから５分が経過すると、Ｎ＝２０となっており、積算終了であるが、変数Ｎが２０に達していない場合は、１５秒毎の積算を継続している段階であり、ステップＳＴ７の判定ＮＯで、変数Ｎを１インクリメントして（ステップＳＴ８）、ステップＳＴ３に戻る。以後、サンプリングタイムが到来する度に、ステップＳＴ３、…、ステップＳＴ８の処理を繰り返す。つまり、積算を継続する。
【００１５】
ステップＳＴ７の判定がＹＥＳとなると、すなわちＮ＝２０となると、積算演算終了時点の到来であり、ここで、ステップＳＴ９に移り、最後の積算値（Ｎ＝２０で除算しているので、濃度平均値）が１つ感度の高いレンジの７０％以下か？を判定する（第２の判別手段）。判定がＹＥＳ、つまり積算値が１つ感度の高いレンジの７０％以下であると、感度の高いレンジに切替えるべきであるとし、１つ感度の高いレンジに変更し（ステップＳＴ１０）、ステップＳＴ１１に移る。ステップＳＴ９で判定ＮＯ、つまり積算値が１つ感度の高いレンジの７０％を越えている場合は、レンジを変更することなく、ステップＳＴ１１に移る。
【００１６】
ステップＳＴ１１では、それまでの積算値をクリアし、ステップＳＴ１に戻り、次の積算演算に移る。
レンジを変更するときは、レンジ変更を行う旨のデータ、変更レンジでの積算値をＣＰＵ７から記録計８に出力させる。
【００１７】
【発明の効果】
この発明によれば、データを積算値で扱うとき、瞬時値に依存せず、積算値により最適なレンジを設定するので、例えば記録計への出力が飽和したり、分解能が悪いといったことがなくなる。また、感度の低いレンジへの変更は、サンプリングタイム毎に判別するか、感度の高いレンジへの変更は積算終了時に行っているので、必要以上のレンジ変更がなされず、記録データの見映えがよくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態ガス分析装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態ガス分析装置における積算周期と、積算濃度の関係の一例を示す図である。
【図３】同実施形態ガス分析装置の自動レンジ変更動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
３    ガス流路
４    ガス分析計
５    増幅器
６    Ａ／Ｄ変換器
７    ＣＰＵ
８    記録計
【図１】
0003653865.tif 000003
【図２】
0003653865.tif 000004
【図３】
0003653865.tif 000005