(57)【要約】【課題】微粒子の粒径等を高精度で測定可能な粒子測定装置を提供する。【解決手段】粒子測定装置１００は、投光素子１１１と受光素子１１２とを備え、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子１１１の光の散乱光を受光素子１１２で受光することにより大気中に含まれる粒子を検出する粒子検出センサ１１０を含む粒子測定装置であって、受光素子１１２から出力された電流を電圧に変換することにより電圧信号を生成するＩＶ変換部１２１と、電圧信号を所定の帯域で増幅する増幅部１２２と、増幅部１２２で増幅された電圧信号をサンプリング及び量子化するＡＤ変換部１６１とを備える。【選択図】図１
2015210183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光素子と受光素子とを備え、検知領域における粒子による前記投光素子の光の散乱光を前記受光素子で受光することにより大気中に含まれる粒子を検出する粒子検出センサを含む粒子測定装置であって、
前記受光素子から出力された電流を電圧に変換することにより電圧信号を生成するＩＶ変換部と、
前記電圧信号を所定の帯域で増幅する増幅部と、
前記増幅部で増幅された電圧信号をサンプリング及び量子化するＡＤ変換部とを備える
粒子測定装置。
【請求項２】
さらに、前記ＡＤ変換部でサンプリング及び量子化された前記電圧信号である時系列のデジタルデータを用いて、当該デジタルデータの前記粒子に対応するピーク値を求め、求めたピーク値を用いて前記粒子の粒径を演算する演算部を備える
請求項１に記載の粒子測定装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記デジタルデータの単位時間当たりの変化量から前記ピーク値を求める
請求項２に記載の粒子測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投光素子と受光素子とを備え、検知領域における粒子による投光素子の光の散乱光を受光素子で受光することにより大気中に含まれる粒子を検出する粒子検出センサを含む粒子測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光散乱式粒子検出センサは、投光素子と受光素子とを備える光電式センサであり、測定対象の気体を取り込んで投光素子の光を当該気体に照射し、その散乱光によって気体に含まれる粒子の有無を検出するものである。例えば、大気中に浮遊するホコリ・花粉・煙等の粒子を検出することができる。
【０００３】
この種の光散乱式粒子検出センサを含む機器として、当該光散乱式粒子検出センサからの検知信号を用いて、大気中の単位体積当たりの粒子の量（濃度）を検出するものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０８７６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の構成では、粒子の粒径（粒子径）の測定が困難であるという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、気体に含まれる粒子の粒径を精度良く測定可能な粒子測定装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る粒子測定装置は、投光素子と受光素子とを備え、検知領域における粒子による前記投光素子の光の散乱光を前記受光素子で受光することにより大気中に含まれる粒子を検出する粒子検出センサを含む粒子測定装置であって、前記受光素子から出力された電流を電圧に変換することにより電圧信号を生成するＩＶ変換部と、前記電圧信号を所定の帯域で増幅する増幅部と、前記増幅部で増幅された電圧信号をサンプリング及び量子化するＡＤ変換部とを備える。
【０００８】
また、さらに、前記ＡＤ変換部でサンプリング及び量子化された前記電圧信号である時系列のデジタルデータを用いて、当該デジタルデータの前記粒子に対応するピーク値を求め、求めたピーク値を用いて前記粒子の粒径を演算する演算部を備えてもよい。
【０００９】
また、前記演算部は、前記デジタルデータの単位時間当たりの変化量から前記ピーク値を求めてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、気体に含まれる粒子の粒径を精度良く測定可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態に係る粒子測定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、大気中に粒子が存在しない場合における粒子検出センサの動作を説明するための断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、大気中に粒径の小さい粒子が存在する場合における粒子検出センサの動作を説明するための断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、大気中に粒径の大きい粒子が存在する場合における粒子検出センサの動作を説明するための断面図である。
【図３】図３は、受光素子で検出される光強度を示すグラフである。
【図４】図４は、比較例の粒子測定装置の一部の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、比較例において粒子の粒径を推定する方法を説明するための図であり、（ａ）はアナログ信号処理部から出力された電圧信号を示すグラフであり、（ｂ）は当該比較例におけるコンパレータの出力電圧を示すグラフである。
【図６】図６は、比較例の粒子測定装置に生じる問題について説明するための図であり、（ａ）及び（ｂ）は粒子検出センサの状態を模式的に示した図であり、（ｃ）は電圧信号を示すグラフである。
【図７】図７は、比較例の粒子測定装置において、流速の差によって生じる問題について説明するための図であり、（ａ）は電圧信号を示すグラフであり、（ｂ）はコンパレータの出力電圧を示すグラフである。
【図８】図８は、実施の形態に係る粒子測定装置が奏する効果について説明するための図であり、（ａ）は電圧信号を示すグラフであり、（ｂ）はＡＤ変換部によるＡＤ変換結果を示すグラフである。
【図９】図９は、比較例の粒子測定装置に生じる他の問題について説明するための図であり、（ａ）及び（ｂ）は粒子検出センサの状態を模式的に示した図であり、（ｃ）は電圧信号を示すグラフであり、（ｄ）はコンパレータの出力電圧を示すグラフである。
【図１０】図１０は、実施の形態に係る粒子測定装置が奏する他の効果について説明するための図であり、（ａ）は電圧信号を示すグラフであり、（ｂ）はＡＤ変換部によるＡＤ変換結果を示すグラフである。
【図１１】図１１は、粒子の粒径が非常に大きい場合に比較例の粒子測定装置に生じる問題について説明するための図であり、（ａ）は粒子検出センサの状態を模式的に示した図であり、（ｂ）は電圧信号を示すグラフであり、（ｃ）はコンパレータの出力電圧を示すグラフである。
【図１２】図１２は、変形例における演算部による粒径の算出処理について説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では、本発明の実施の形態に係る粒子測定装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１３】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
【００１４】
（実施の形態）
［１．粒子測定装置の全体構成］
まず、本発明の実施の形態に係る粒子測定装置の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る粒子測定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００１５】
同図に示すように、粒子測定装置１００は、粒子検出センサ１１０、アナログ信号処理部１２０、及び、電源部１３０を含むセンサモジュール１５０と、汎用ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１６０とを備え、大気に含まれる粒子の粒径を測定する。
【００１６】
以下、粒子測定装置１００の各構成について、具体的に説明する。
【００１７】
［１−１．粒子検出センサの構成］
粒子検出センサ１１０は、投光素子１１１と受光素子１１２とを備える光電式センサであり、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子１１１からの光の散乱光を受光素子１１２で受光することにより大気中に含まれる粒子を検出するものである。本実施の形態における粒子検出センサ１１０は、さらに、反射面を有する反射体１１４と、大気を加熱する加熱部１１５とを有する。
【００１８】
投光素子１１１は、所定の波長の光を発する光源（発光部）であり、例えば、ＬＥＤや半導体レーザ等の固体発光素子である。投光素子１１１としては、赤外光、青色光、緑色光、赤色光又は紫外光を発する発光素子を用いることができる。
【００１９】
なお、投光素子１１１の発光波長が短いほど、粒径の小さな粒子を検出しやすくなる。また、投光素子１１１の発光制御方式は特に限定されるものではなく、投光素子１１１から出射する光は、ＤＣ駆動による連続光又はパルス光等とすることができる。また、投光素子１１１の出力の大きさは、時間的に変化していてもよい。
【００２０】
受光素子１１２は、光を受ける受光部であり、例えば、フォトダイオード、フォトＩＣダイオード、フォトトランジスタ、又は、光電子倍増管等、光を受けて電気信号に変換する素子（光検出器）である。具体的には、受光素子１１２は、電気信号として電流信号を生成する。つまり、受光素子１１２は、受光した光強度に応じた電流信号を出力する。
【００２１】
これら投光素子１１１及び受光素子１１２は、電源部１３０から供給された電源によって動作する。
【００２２】
図１に示すように、投光素子１１１及び受光素子１１２は、筐体１１３内に配置される。筐体１１３は、投光素子１１１及び受光素子１１２を保持するように構成されている。本実施の形態において、投光素子１１１及び受光素子１１２は、それぞれの光軸を交差させる形で筐体１１３内に配置されている。
【００２３】
筐体１１３には、粒子を含む大気（気体）が流れる筒状の空間領域である粒子流路が設けられている。
【００２４】
検知領域ＤＡは、測定対象の気体に含まれる粒子（エアロゾル）を検知するための領域であるエアロゾル検知領域（エアロゾル測定部）であり、投光素子１１１の光が投光される空間領域と投光素子１１１の光が粒子に当たって発生した散乱光を受光素子１１２に導くための空間領域とが重なる空間領域である。また、検知領域ＤＡは、粒子流路内に存在するように設定されており、測定対象の気体は、粒子流路を通って検知領域ＤＡに導かれる。
【００２５】
なお、本実施の形態において、粒子流路の流路方向（測定対象の気体が流れる方向）は、図１の紙面上下方向としているが、図１の紙面垂直方向としてもよい。つまり、本実施の形態では、粒子流路の流路軸は、投光素子１１１及び受光素子１１２の各光軸が通る平面上に存在するように設定しているが、当該平面と直交するように設定されていてもよい。
【００２６】
反射体１１４（反射板）は、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子１１１の光の散乱光を反射して当該散乱光を受光素子１１２に導く反射部材である。本実施の形態において、反射体１１４は、粒子の散乱光を反射して受光素子１１２に集光させている。より具体的には、反射体１１４は、粒子の散乱光を受光素子１１２に向けて反射している。
【００２７】
反射体１１４としては、ベース部材の表面そのものが反射面となるようにベース部材そのものを金属等の反射材料で構成してもよいし、樹脂や金属のベース部材の表面に反射面となる反射膜を形成してもよい。
【００２８】
反射膜としては、アルミニウム、金、銀や銅等の金属反射膜、鏡面反射膜、又は、誘電体多層膜等を用いることができる。反射膜としては、吸収率が小さく、高い反射率を有するものがよい。また、反射膜として、蒸着等で形成したアルミニウム膜の表面に当該アルミニウム膜よりも薄い薄膜を積層したものを用いてもよい。アルミニウム膜に積層する薄膜としては、例えば、ＭｇＦ膜、ＳｉＯ２膜、ＳｉＯ膜、ＡｌＮ膜、アルミナ膜、又は、増反射膜等が用いられる。このように、アルミニウム膜にこれらの薄膜を積層することによって、アルミニウム膜の劣化（腐食等）を抑制したり光増幅による光学特性を向上させたりすることができる。
【００２９】
加熱部１１５は、粒子を含む大気を検知領域ＤＡに導入するために大気を加熱するものであり、粒子流路内に流れる気体の流れを促進させるための気流を発生させる気流発生装置として機能する。具体的には、加熱部１１５は、低コストのヒータ抵抗等であり、本実施の形態では、粒子流路内に配置されている。つまり、加熱部１１５は、粒子流路内の大気を加熱する。
【００３０】
例えば、加熱部１１５がヒータ抵抗である場合、ヒータ抵抗に電圧を印加すると、ヒータ抵抗が加熱される。これにより、ヒータ抵抗の周囲の大気は、加熱されて密度が小さくなり、重力と逆方向の上方向に移動する。つまり、加熱部１１５によって粒子流路内の大気を加熱すると、上方向の気流（上昇気流）を発生させることができる。
【００３１】
このように、加熱部１１５によって粒子流路内の大気を加熱することによって、筐体１１３（粒子流路）内に測定対象の気体（大気）を容易に引き込むことができるので、加熱部１１５を設けない場合と比べて、粒子検出センサ１１０内に多くの粒子を取り込むことができる。したがって、粒子流路に含まれる検知領域ＤＡにおける単位体積あたりの粒子の量を大きくすることができるので、感度を高くすることができる。
【００３２】
また、加熱部１１５は、上昇気流を発生させるので、図１に示すように、粒子流路の下方部分に設置するとよい。なお、加熱部１１５が動作していない状態でも、大気は粒子流路内を通過することができる。つまり、加熱部１１５が動作していない場合でも、大気中に含まれる粒子を検出することは可能である。
【００３３】
［１−２．粒子検出センサの動作］
次に、本実施の形態における粒子検出センサ１１０の動作について、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図３を用いて説明する。図２Ａ〜図２Ｃは、それぞれ、大気中に粒子が存在しない場合、大気中に粒径の小さい粒子が存在する場合及び大気中に粒径の大きい粒子が存在する場合における粒子検出センサ１１０の動作を説明するための断面図である。図３は、図２Ａ〜図２Ｃに示す状態において受光素子１１２で検出される光強度を示すグラフである。
【００３４】
加熱部１１５を動作させて粒子流路に気流を発生させると、大気導入孔から粒子検出センサ１１０内に大気が引き込まれ、当該大気は、粒子流路を経由して検知領域ＤＡに導かれる。
【００３５】
この場合、図２Ａに示すように、粒子検出センサ１１０内に導入された大気に粒子（エアロゾル）が存在しない場合、つまり、検知領域ＤＡに粒子が流入しない場合は、投光素子１１１から出射した光は検知領域ＤＡを通過してそのまま直進するので、粒子による散乱光が発生しない。したがって、この場合、基本的には受光素子１１２の反応がないので、粒子検出センサ１１０内に導入された大気中に粒子が存在しないことが分かる。
【００３６】
なお、この場合、検知領域ＤＡを通過して直進した光が筐体１１３の中で反射して迷光となって受光素子１１２に入射する場合がある。しかしながら、この場合、受光素子１１２で検出される光強度は、検知領域ＤＡに粒子が存在する場合と比べて小さい。したがって、粒子検出センサ１１０内に導入された大気中に粒子が存在しないことが分かる。
【００３７】
また、図２Ｂに示すように、粒子検出センサ１１０内に導入した大気に粒径の小さい粒子（エアロゾル）Ｐ１が存在する場合、つまり、検知領域ＤＡに粒径の小さい粒子Ｐ１が流入した場合は、投光素子１１１の光は検知領域ＤＡに存在する粒子Ｐ１に当たって散乱し、当該散乱光は直接又は反射体１１４で反射して受光素子１１２に入射する。
【００３８】
具体的には、この場合、図３中の「粒径：小」で示すような光強度を持つ散乱光が受光素子１１２に入射する。ここで、上述したように、受光素子１１２は、受光した光強度に応じた電流信号を出力する。よって、この場合、受光素子１１２から出力される電流信号は比較的小さくなる。これにより、粒子検出センサ１１０内に導入した大気中には粒径の小さい粒子が存在することが分かる。
【００３９】
また、図２Ｃに示すように、粒子検出センサ１１０内に導入した大気に粒径の大きい粒子（エアロゾル）Ｐ２が存在する場合、つまり、検知領域ＤＡに粒径の大きい粒子Ｐ２が流入した場合も、投光素子１１１の光は検知領域ＤＡに存在する粒子Ｐ２に当たって散乱し、当該散乱光は直接又は反射体１１４で反射して受光素子１１２に入射する。
【００４０】
具体的には、この場合、図３中の「粒径：大」で示すような光強度を持つ散乱光が受光素子１１２に入射する。よって、この場合、受光素子１１２から出力される電流信号は比較的大きくなる。これにより、粒子検出センサ１１０内に導入した大気中には粒径の大きい粒子Ｐ２が存在することが分かる。
【００４１】
このように、粒子検出センサ１１０は、当該粒子検出センサ１１０内に導入された大気に粒子が含まれるか否か（粒子の有無）を検知することができる。つまり、大気中の粒子を検出することができる。また、当該大気に粒子が含まれる場合、当該粒子の粒径に応じた電流信号を出力する。
【００４２】
［１−３．アナログ信号処理部の構成］
アナログ信号処理部１２０は、粒子検出センサ１１０から出力された電流信号に対して各種の信号処理を施すことにより、当該電流信号に基づくアナログ電圧信号を出力する。ここで、各種の信号処理とは、例えば、電流（Ｉ）を電圧（Ｖ）に変換するＩ／Ｖ変換、入力された信号の所望の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ処理、及び、入力された信号を増幅して出力する増幅処理である。
【００４３】
なお、アナログ信号処理部１２０は、ここに例示した各処理に限らず、さらに他の信号処理（例えば、ハイパスフィルタ処理、ローパスフィルタ処理、及び、減衰処理等）を行うものであってもよい。
【００４４】
このアナログ信号処理部１２０は、図１に示すように、ＩＶ変換部１２１と、増幅部１２２とを含む。
【００４５】
［１−３−１．ＩＶ変換部］
ＩＶ変換部１２１は、受光素子１１２から出力された電流を電圧に変換（ＩＶ変換）する。つまり、ＩＶ変換部１２１は、粒子検出センサ１１０から出力された電流信号を電圧信号に変換する。このように電圧信号に変換することにより、ＩＶ変換部１２１の後段に接続された増幅部１２２の設計が容易になる。
【００４６】
［１−３−２．増幅部］
増幅部１２２は、ＩＶ変換部１２１で変換された電圧信号の所定の帯域を増幅する。具体的には、当該電圧信号に含まれる周波数成分のうち所定の帯域の周波数成分を、他の帯域の周波数成分よりも高い増幅率で増幅する。ここで、所定の帯域とは、例えば、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる大気の流速ｖ１に対応する周波数ｆ１を中心周波数、帯域幅をｆｂｗとする帯域である。なお、ｆｂｗは所定の周波数であってもよいし、電圧信号のノイズフロアに応じて適宜設定される周波数であってもよい。言い換えれば、増幅部１２２は、ＩＶ変換部１２１で変換された電圧信号を増幅し、粒子に対応したパルス波形を含む電圧信号に変換する。
【００４７】
この増幅部１２２は、例えば、図１に示すように、ＩＶ変換部１２１から出力された電圧信号に含まれる周波数成分のうち所定の帯域の周波数成分を通過するバンドパスフィルタ１２２ａと、バンドパスフィルタ１２２ａを通過した周波数成分からなる信号を増幅する増幅器１２２ｂとを含む。なお、バンドパスフィルタ１２２ａ及び増幅器１２２ｂの接続順はこれに限らず、増幅器１２２ｂがバンドパスフィルタ１２２ａよりも前段に設けられていてもよい。
【００４８】
このような構成により、アナログ信号処理部１２０は、粒子検出センサ１１０から出力された電流信号に基づく電圧信号を出力する。
【００４９】
［１−４．電源部］
電源部１３０は、センサモジュール１５０が備える構成のうち、当該電源部１３０以外の各構成（粒子検出センサ１１０、及び、アナログ信号処理部１２０）に対して、電源を供給する。この電源部１３０は、例えば、センサモジュール１５０の外部から供給された電圧を所望の電圧に変換するレギュレータ等により構成される。
【００５０】
［２．汎用ＭＰＵの構成］
汎用ＭＰＵ１６０は、アナログ信号処理部１２０から出力されたアナログ電圧信号を用いて、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる大気に含まれる粒子の粒径を算出する。この汎用ＭＰＵ１６０は、例えば、集積回路であるシステムＬＳＩにより実現され、以下で説明する構成毎に個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。
【００５１】
また、汎用ＭＰＵ１６０は、システムＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【００５２】
このような汎用ＭＰＵ１６０は、図１に示すように、ＡＤ変換部１６１を有し、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータを用いて、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる大気に含まれる粒子についての種々の分析を行うことができる。この種々の分析とは、例えば、当該粒子の粒径の算出、又は、当該粒子の同定等である。
【００５３】
また、本実施の形態において、汎用ＭＰＵ１６０は、さらに、図１に示すように演算部１６２を有する。以下、汎用ＭＰＵ１６０の各構成について説明する。
【００５４】
［２−１．ＡＤ変換部］
ＡＤ変換部１６１は、増幅部１２２で増幅された電圧信号をサンプリング（標本化）及び量子化する。言い換えると、当該ＡＤ変換部１６１は、アナログ信号処理部１２０から出力されたアナログの電圧信号をＡＤ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換することにより、当該電圧信号に対応する時系列のデジタルデータを生成する。つまり、ＡＤ変換部１６１は、粒子検出センサ１１０から出力された電流信号に基づく時系列のデジタルデータを生成する。
【００５５】
具体的には、このＡＤ変換部１６１は、汎用ＭＰＵ１６０に予め組み込まれたＡＤ変換モジュールであり、当該汎用ＭＰＵ１６０のアナログ入力端子に入力された電圧信号をデジタルデータに変換する。例えば、ＡＤ変換部１６１は、汎用ＭＰＵ１６０においてアナログ入力用に設定された端子に入力された０．０〜５．０Ｖの範囲の電圧信号を、所定のサンプリング周期でサンプリングし、サンプリングされた電圧信号の電圧を１０ビットのデジタル値に変換することにより、デジタルデータを生成する。
【００５６】
なお、汎用ＭＰＵ１６０のアナログ入力端子に入力される電圧の範囲は、上記例に限らず、例えば、当該入力される電圧の最大値は、汎用ＭＰＵ１６０の外部から指定される電圧（例えば３．３Ｖ）であってもよい。また、ＡＤ変換部１６１で生成されるデジタルデータのビット数は、上記例に限らず、例えば８ビットであっても１２ビットであってもよい。
【００５７】
［２−２．演算部］
演算部１６２は、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータを用いて、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる大気に含まれる粒子の粒径を算出する。
【００５８】
ここで、演算部１６２による粒子の粒径の算出処理について説明する。
【００５９】
上述したように、粒子検出センサ１１０から出力される電流信号は、粒子検出センサ１１０の粒子流路内に流れる大気に含まれる粒子の粒径に応じた信号である。よって、ＡＤ変換部１６１から演算部１６２に入力されるデジタルデータも粒子の粒径に応じた大きさとなる。具体的には、電流信号は、当該粒子の粒径が大きいほど、大きくなるので、デジタルデータも、当該粒子の粒径が大きいほど、大きくなる。
【００６０】
したがって、演算部１６２は、時系列のデジタルデータのピークを検出し、検出したピークの値を用いて当該粒子の粒径を算出する。つまり、演算部１６２は、ＡＤ変換部１６１でサンプリング及び量子化された電圧信号である時系列のデジタルデータを用いて、当該デジタルデータのピーク値を求め、求めたピーク値を用いて粒子の粒径を演算する。
【００６１】
また、粒子検出センサ１１０から出力される電流信号のピークの１つ１つ、つまり、粒子による散乱光の光強度のピーク１つ１つは、粒子の１つ１つに対応する。よって、演算部１６２は、粒子検出センサ１１０内に導入された大気の中の粒子の個数（量）も算出することができる。
【００６２】
また、演算部１６２は、上述したデジタルデータのピークを検出する演算（ピークサーチ）を、常時行っていてもよいし、所定の条件を満たしている場合のみに行っていてもよい。
【００６３】
例えば、演算部１６２は、粒子の粒径を算出するための複数の閾値（例えば、１０段階の閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ１０）を有し、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータが当該複数の閾値のうち最低の閾値（例えば、Ｖｔｈ１）より大きい場合に、ピークサーチを行ってもよい。言い換えると、演算部１６２は、当該デジタルデータが最低の閾値を超えた場合に、ピークサーチを開始してもよい。
【００６４】
このように、演算部１６２は、所定の条件を満たしている場合のみにピークサーチを行うことにより、常時ピークサーチを行う場合と比較して、演算量（処理量）を低減することができる。つまり、汎用ＭＰＵ１６０として高性能なデバイスを用いることなく、粒子の粒径を算出することができる。
【００６５】
ここで、粒子の粒径を算出するための複数の閾値のうち最低の閾値は、ＡＤ変換部１６１に入力された電圧信号のノイズフロアに対応するデジタル値より大きい値であってもよい。
【００６６】
これにより、演算部１６２がノイズのピークを算出することにより生じる各種の誤検知を低減できる。なお、各種の誤検知とは、例えば、粒子の粒径の誤検知、及び、粒子の個数の誤検知等である。
【００６７】
なお、演算部１６２は、デジタルデータのピークを非同期で検出してもよい。つまり、演算部１６２によるデジタルデータのピークの検出は、所定時間間隔に限らず、任意の時間間隔であってもよい。これにより、互いに異なる粒径の複数の粒子が連続して検知領域ＤＡに導入された場合であっても、これら複数の粒子各々の粒径を算出することができる。
【００６８】
すなわち、当該場合では、デジタルデータのピークの出現する位相が変化するおそれがある。しかしながら、デジタルデータのピークを非同期で検出することにより、ピークの出現する位相が変化した場合であっても、各ピークを検出できる。よって、精度良くピークを検出できるので、各粒子の粒径を精度良く算出することができる。
【００６９】
［３．比較例との対比］
次に、本実施の形態に係る粒子測定装置１００が奏する効果について、比較例の粒子測定装置と対比しながら説明する。
【００７０】
［３−１．比較例の構成］
まず、比較例の粒子測定装置の構成について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、比較例の粒子測定装置の一部の構成を示すブロック図であり。また、図５は、当該比較例において粒子の粒径を推定する方法を説明するための図であり、同図の（ａ）はアナログ信号処理部１２０から出力された電圧信号を示すグラフであり、同図の（ｂ）は当該比較例におけるコンパレータの出力電圧を示すグラフである。
【００７１】
比較例の粒子測定装置は、実施の形態に係る粒子測定装置１００と比較して、汎用ＭＰＵ１６０に代わり、図４に示すコンパレータ９２３及びカウンタ９２４を備える点が異なる。以下、比較例の粒子測定装置について、実施の形態に係る粒子測定装置１００と異なる点を中心に述べる。
【００７２】
コンパレータ９２３は、アナログ信号処理部１２０から出力された電圧信号と所定の閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、電圧信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下の場合にハイレベル電圧を出力する。一方、当該コンパレータ９２３は、電圧信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈより大きい場合にローレベル電圧を出力する。
【００７３】
例えば、図２Ｂに示すような粒径の小さな粒子Ｐ１が検知領域ＤＡにある場合、電圧信号は図５の（ａ）の「粒径：小」で示すようなグラフになる。また、図２Ｃに示すような粒径の大きな粒子Ｐ２が検知領域ＤＡにある場合、電圧信号は図５の（ａ）の「粒径：大」で示すようなグラフになる。よって、コンパレータ９２３の出力Ｃｏｕｔがローレベル電圧となっている期間は、粒径の小さな粒子Ｐ１が検知領域ＤＡにある場合より粒径の大きな粒子Ｐ２が検知領域ＤＡにある場合において長くなる。
【００７４】
カウンタ９２４は、コンパレータ９２３の出力電圧がローレベル電圧となっている期間を、例えば、当該カウンタ９２４外部から供給されるクロックを用いて計数する。
【００７５】
上述したように、コンパレータ９２３の出力Ｃｏｕｔがローレベル電圧となっている期間（ローレベル期間）は、検知領域ＤＡに存在する粒子の粒径が大きいほど長くなるので、カウンタ９２４によるカウント値は、ローレベル期間が長いほど大きくなる。つまり、当該カウント値は、検知領域ＤＡに位置する粒子の粒径が大きくなるほど大きくなる。
【００７６】
したがって、比較例の粒子測定装置は、カウンタ９２４によるカウント値から、検知領域ＤＡに存在する粒子の粒径を推定できる。
【００７７】
［３−２．比較例に生じる問題と本実施の形態が奏する効果］
しかしながら、このような比較例の粒子測定装置では、検知領域ＤＡに存在する粒子の粒径を精度良く推定できない虞がある。以下、この理由について、図６を用いて説明する。
【００７８】
図６は、比較例の粒子測定装置に生じる問題について説明するための図であり、同図の（ａ）は気体の流速が小さい（気体が遅い）場合の粒子検出センサ１１０の状態を模式的に示した図であり、同図の（ｂ）は気体の流速が大きい（気体が速い）場合の粒子検出センサ１１０の状態を模式的に示した図である。また、同図の（ｃ）は、同図の（ａ）及び同図の（ｂ）に示した状態において、アナログ信号処理部１２０から出力された電圧信号を示すグラフである。
【００７９】
同図の（ａ）に示すように、粒子検出センサ１１０内に導入された気体の流速が小さい場合、粒子Ｐ３からの散乱光が受光素子１１２で受光される期間が長くなる。
【００８０】
これに対して、同図の（ｂ）に示すように、粒子検出センサ１１０内に導入された気体の流速が大きい場合、粒子Ｐ３からの散乱光が受光素子１１２で受光される期間が短くなる。
【００８１】
したがって、検知領域ＤＡに存在する粒子の粒径が実質的に同じ場合であっても、流速が互いに異なる場合には、アナログ信号処理部１２０から出力される電圧信号の波形が互いに異なる虞がある。
【００８２】
具体的には、同図の（ｃ）に示すように、粒子検出センサ１１０内に導入された気体の流速が小さい場合の電圧信号は、当該流速が大きい場合の電圧信号と比較して、ピーク電圧が同じ、かつ、長時間に亘って出現する波形となる。言い換えると、当該流速が小さい場合の電圧信号は、当該流速が大きい場合の電圧信号と比較して、ピーク電圧が同じ、かつ、半値幅が大きい波形となる。
【００８３】
このように、アナログ信号処理部１２０から出力される電圧波形の半値幅が、気体の流速に依存することにより、比較例の粒子測定装置では、粒子の粒径を精度良く推定することが困難である。
【００８４】
以下、このような流速の差による電圧信号の波形の違いが比較例における粒径の推定結果にもたらす影響について、図７を用いて説明する。図７は、比較例の粒子測定装置において、流速の差によって生じる問題について説明するための図であり、同図の（ａ）はアナログ信号処理部１２０から出力された電圧信号を示すグラフであり、同図の（ｂ）は当該比較例におけるコンパレータ９２３の出力電圧Ｃｏｕｔを示すグラフである。
【００８５】
例えば、（i）粒径の小さな粒子が検知領域ＤＡに存在し、かつ、粒子検出センサ１１０内に導入された気体の流速が大きい場合、電圧信号は図７の（ａ）の「粒径：小、流速：大」で示すようなグラフになる。また、（ii）粒径の小さな粒子が検知領域ＤＡに存在し、かつ、粒子検出センサ１１０内に導入された気体の流速が小さい場合、電圧信号は図７の（ａ）の「粒径：小、流速：小」で示すようなグラフになる。また、（iii）粒径の大きな粒子が検知領域ＤＡに存在し、かつ、粒子検出センサ１１０内に導入された気体の流速が大きい場合、電圧信号は図７の（ａ）の「粒径：大、流速：大」で示すようなグラフになる。
【００８６】
つまり、上記（ii）の場合の電圧信号は、上記（i）の場合の電圧信号と比較して、ピーク電圧が同じ、かつ、半値幅が大きい波形となっている。また、上記（iii）の場合の電圧信号は、上記（i）の場合の電圧信号と比較して、ピーク電圧が高い波形となっている。
【００８７】
これにより、上記（i）〜（iii）の場合におけるコンパレータ９２３の出力Ｃｏｕｔは、図７の（ｂ）に示すようになる。
【００８８】
具体的には、上記（i）の場合のローレベル期間Ｔａは、上記（ii）の場合のローレベル期間Ｔａ’、及び、上記（iii）の場合のローレベル期間Ｔｂのいずれよりも小さい。また、上記（ii）の場合のローレベル期間Ｔａ’と上記（iii）の場合のローレベル期間Ｔｂとは、ほぼ同一となっている。
【００８９】
ここで問題となるのは、上記（ii）の場合のローレベル期間Ｔａ’と上記（iii）の場合のローレベル期間Ｔｂとの関係である。
【００９０】
すなわち、図７の（ａ）に示すような電圧信号が出力された場合、同図の（ｂ）に示すようにＴａ’＝Ｔｂとなる虞がある。このような場合、比較例の粒子測定装置は、上記（ii）の場合の粒径と、上記（iii）の場合の粒径とが同じであると推定する。言い換えると、比較例の粒子測定装置は、上記（ii）のような粒径の小さな粒子が検知領域ＤＡに存在し、かつ、粒子検出センサ１１０内に導入された気体の流速が小さい場合に、誤って粒子の粒径を大きく推定する虞がある。
【００９１】
このように、比較例に係る粒子測定装置では、粒子検出センサ１１０内に導入された気体の流速がバラつく場合、つまり、時間とともに流速が変化する場合に、気体に含まれる粒子の粒径を精度良く測定することが困難である。
【００９２】
これに対して、本実施の形態に係る粒子測定装置１００では、ＡＤ変換部１６１が電圧信号をサンプリング及び量子化することにより、当該電圧信号をデジタルで波形分析することができる。よって、当該粒子測定装置１００は、流速がバラつく場合であっても、検知領域ＤＡに存在する粒子の粒径を精度良く推定することができる。以下、この理由について、図８を用いて説明する。
【００９３】
図８は、本実施の形態に係る粒子測定装置１００が奏する効果について説明するための図であり、同図の（ａ）は図７の（ａ）に対応し、アナログ信号処理部１２０から出力された電圧信号を示すグラフであり、同図の（ｂ）はＡＤ変換部１６１によるＡＤ変換結果を示すグラフである。
【００９４】
本実施の形態では、図８の（ａ）に示す電圧信号は、ＡＤ変換部１６１によりサンプリング及び量子化されることにより、図８の（ｂ）に示すようなデジタルデータへと変換される（ＡＤ変換される）。
【００９５】
つまり、図８の（ａ）に示すように、上記（ii）の場合の電圧信号のピークは、上記（iii）の場合の電圧信号のピークよりも小さい。よって、上記（ii）の場合のデジタルデータのピーク値Ｐ２は、上記（iii）の場合のデジタルデータのピーク値Ｐ３よりも小さい。
【００９６】
ここで、上述したように、演算部１６２は、このようなデジタルデータのピーク値を求め、求めたピーク値を用いて粒子の粒径を演算する。
【００９７】
よって、演算部１６２は、上記（ii）の場合のような、粒径の小さな粒子が検知領域ＤＡに存在し、かつ、粒子検出センサ１１０内に導入された気体の流速が小さい場合であっても、粒子の粒径を小さく推定できる。つまり、本実施の形態では、デジタルデータのピーク値を用いて粒子の粒径を演算することにより、気体の流速が変動した場合であっても粒子の粒径を精度良く推定することができる。
【００９８】
また、さらに、比較例の粒子測定装置は、上記（i）の場合のローレベル期間Ｔａと上記（ii）の場合のローレベル期間Ｔａ’とが異なることから、これら（i）及び（ii）の場合の粒径が同じであることを判別できない。
【００９９】
これに対して、本実施の形態では、上記（i）の場合のデジタルデータのピーク値Ｐ１は、上記（ii）の場合のデジタルデータのピーク値Ｐ２と実質的に同一であることから、これら（i）及び（ii）の場合の粒径が同じであることを判別できる。つまり、本実施の形態では、デジタルデータのピーク値を用いて粒子の粒径を演算することにより、粒子の粒径を推定するので、流速が変動した場合であっても同一粒径の粒子を判別できる。
【０１００】
また、さらに、比較例の粒子測定装置では、検知領域ＤＡに存在する粒子が複数個の場合に、粒子の粒径を誤検知する虞がある。以下、この理由について、図９を用いて説明する。
【０１０１】
図９は、比較例の粒子測定装置に生じる他の問題について説明するための図である。具体的には、同図の（ａ）は（iv）検知領域ＤＡに粒径の大きな粒子Ｐ４が１個存在する場合の粒子検出センサ１１０の状態を模式的に示した図であり、同図の（ｂ）は（v）検知領域ＤＡに粒径の小さな粒子Ｐ４ａ、Ｐ４ｂが２個存在する場合の粒子検出センサ１１０の状態を模式的に示した図であり、同図の（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）に示した状態において、アナログ信号処理部１２０から出力された電圧信号を示すグラフであり、同図の（ｄ）は比較例におけるコンパレータ９２３の出力電圧Ｃｏｕｔを示すグラフである。
【０１０２】
同図の（ｃ）に示すように、（ａ）に示すような上記（iv）の場合と、（ｂ）に示すような上記（v）の場合とでは、電圧信号のピークは異なるものの、波形が現れる期間がほぼ同一となる虞がある。
【０１０３】
すなわち、同図の（ｄ）に示すように、上記（v）の場合にコンパレータ９２３の出力Ｃｏｕｔがローレベル電圧となる期間Ｔａ’’は、上記（iv）の場合にコンパレータ９２３の出力Ｃｏｕｔがローレベル電圧となる期間Ｔｂと、同一となる虞がある。
【０１０４】
このような場合、比較例の粒子測定装置は、同図の（ｂ）に示すような粒径の小さな粒子Ｐ４ａ及びＰ４ｂが２個存在する状態であっても、粒径の大きな粒子が１個存在すると推定する虞がある。つまり、粒子の粒径を誤検知する虞がある。
【０１０５】
このように、比較例に係る粒子測定装置では、検知領域ＤＡに複数の粒子が存在する場合に、気体に含まれる粒子の粒径を精度良く測定することが困難である。
【０１０６】
これに対して、本実施の形態に係る粒子測定装置１００では、ＡＤ変換部１６１が電圧信号をサンプリング及び量子化することにより、当該電圧信号をデジタルで波形分析することができる。よって、当該粒子測定装置１００は、検知領域ＤＡに複数の粒子が存在する場合であっても、検知領域ＤＡに存在する粒子の粒径を精度良く推定することができる。以下、この理由について、図１０を用いて説明する。
【０１０７】
図１０は、本実施の形態に係る粒子測定装置１００が奏する他の効果について説明するための図であり、同図の（ａ）は図９の（ａ）に対応し、アナログ信号処理部１２０から出力された電圧信号を示すグラフであり、同図の（ｂ）はＡＤ変換部１６１によるＡＤ変換結果を示すグラフである。
【０１０８】
本実施の形態では、図１０の（ａ）に示す電圧信号は、ＡＤ変換部１６１によりサンプリング及び量子化されることにより、図１０の（ｂ）に示すようなデジタルデータへと変換される（ＡＤ変換される）。
【０１０９】
つまり、図１０の（ａ）に示すように、上記（v）の場合の電圧信号のピークは、上記（iv）の場合の電圧信号のピークよりも小さい。よって、同図の（ｂ）に示すように、上記（v）の場合のデジタルデータのピーク値Ｐ１２は、上記（iv）の場合のデジタルデータのピーク値Ｐ１１よりも小さい。
【０１１０】
ここで、上述したように、演算部１６２は、このようなデジタルデータのピーク値を求め、求めたピーク値を用いて粒子の粒径を演算する。
【０１１１】
よって、演算部１６２は、図９の（ｂ）に示すような検知領域ＤＡに粒径の小さな粒子Ｐ４ａ、Ｐ４ｂが２個存在する場合であっても、比較例の粒子測定装置のように粒径を大きく推定してしまう誤検知を抑制できる。つまり、演算部１６２は、検知領域ＤＡに複数の粒子が存在する場合であっても、粒子の粒径を精度良く推定することができる。
【０１１２】
また、さらに、比較例の粒子測定装置は、検知領域ＤＡに複数個の粒子が存在する場合であっても、これらを区別することは困難である。つまり、比較例の粒子測定装置では、粒子検出センサ１１０内に導入された大気の中の粒子の個数（量）を算出することは困難である。
【０１１３】
これに対して、本実施の形態では、粒子検出センサ１１０から出力された電流信号に基づく電圧信号を波形分析することができるので、粒子の１つ１つを区別することができる。具体的には、図１０の（ｂ）に示す上記（v）の場合のデジタルデータは、当該デジタルデータのピーク１つ１つが、粒子Ｐ４ａ、Ｐ４ｂの１つ１つに対応する。
【０１１４】
よって、本実施の形態に係る粒子測定装置１００は、デジタルデータのピークの数から粒子検出センサ１１０内に導入された大気の中の粒子の個数（量）を算出することができる。よって、本実施の形態に係る粒子測定装置１００は、大気の単位体積当たりの粒子の個数（濃度）を算出することが可能となる。
【０１１５】
なお、上記説明では、上記（v）の場合のデジタルデータの各ピーク値は同じであるとして説明した。つまり、粒子Ｐ４ａの粒径と粒子Ｐ４ｂの粒径とが同じであるとして説明したが、これらの粒径は互いに異なっていてもよい。この場合であっても、本実施の形態に係る粒子測定装置１００は、上記と同様の効果を奏する。また、さらに、この場合、本実施の形態に係る粒子測定装置１００は、デジタルデータのうち粒子Ｐ４ａに対応するパルスと粒子Ｐ４ｂに対応するパルスとを区別することができるので、粒子Ｐ４ａの粒径及び粒子Ｐ４ｂの粒径のそれぞれを推定することができる。
【０１１６】
［４．まとめ］
以上のように、本実施の形態に係る粒子測定装置１００は、増幅部１２２で増幅された電圧信号をサンプリング及び量子化するＡＤ変換部１６１を備える。
【０１１７】
これにより、当該粒子測定装置１００は、電圧信号をデジタルで波形分析することができるので、大気に含まれる粒子についての種々の分析を行うことができる。よって、粒子の粒径を精度良く測定することが可能となる。
【０１１８】
また、本実施の形態に係る粒子測定装置１００は、ＡＤ変換部１６１でサンプリング及び量子化された電圧信号である時系列のデジタルデータを用いて、当該デジタルデータの粒子に対応するピーク値を求め、求めたピーク値を用いて粒子の粒径を演算する演算部１６２を備える。
【０１１９】
これにより、当該粒子測定装置１００は、電圧信号のピークを高速に検出することができる。つまり、粒子の粒径を高速に演算できる。
【０１２０】
ここで、電圧信号のピークをアナログで算出する構成としては、例えば、ピークホールド回路、及び、複数の閾値と比較するための複数のコンパレータを用いる構成が考えられる。しかしながら、このような構成では、ピークホールド回路内のコンデンサの充放電に時間を要することにより、電圧信号のピークを高速に検出することが困難である。さらに、アナログ回路構成として、複数のコンパレータを備えることが必要である。
【０１２１】
これに対して、本実施の形態に係る粒子測定装置１００では、汎用ＭＰＵ１６０に予め組み込まれたＡＤ変換モジュールであるＡＤ変換部１６１を用いることにより、上記ピークホールド回路を用いる場合よりも電圧信号のピークを高速に検出することができる。つまり、当該粒子測定装置１００は、粒子の粒径を高速に演算できる。さらに、アナログ回路構成として複数のコンパレータを備える必要がないので、アナログ回路構成を簡素化及び低コスト化できる。
【０１２２】
（変形例）
上記実施の形態において、演算部１６２は、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータそのもののピークを用いて粒径を算出（演算）したが、演算部は、デジタルデータの単位時間当たりの変化量から当該デジタルデータの粒子に対応するピークを求めてもよい。これにより、粒子検出センサ１１０に導入された粒子の粒径が、例えば、センサモジュール１５０及び汎用ＭＰＵ１６０の仕様によって定まる計測範囲を超えるような場合であっても、当該粒径を精度良く測定できる。
【０１２３】
ここで、センサモジュール１５０及び汎用ＭＰＵ１６０の仕様によって定まる計測範囲の一例について説明する。
【０１２４】
センサモジュール１５０では、散乱光の光強度が非常に大きい場合、すなわち、粒子検出センサ１１０に導入された粒子の粒径が非常に大きい場合、例えば、粒子検出センサ１１０の受光素子１１２、及び、増幅器１２２ｂ等が飽和状態となる場合がある。また、汎用ＭＰＵ１６０では、入力電圧がアナログ入力端子の仕様によって定まる最大電圧を超えた場合、すなわち、粒子検出センサ１１０に導入された粒子の粒径が非常に大きいことによりアナログ信号処理部１２０から出力された電圧が非常に大きい場合、最大電圧を超えた電圧は計測できない場合がある。
【０１２５】
このような、粒子検出センサ１１０に導入された粒子の粒径が非常に大きい場合、上述の比較例の粒子測定装置では、粒径を精度良く測定することが困難である。以下、その理由について、図１１を用いて説明する。
【０１２６】
図１１は、粒子の粒径が非常に大きい場合に比較例の粒子測定装置に生じる問題について説明するための図であり、（ａ）は当該場合における粒子検出センサ１１０の状態を模式的に示した図であり、（ｂ）は当該場合におけるアナログ信号処理部１２０から出力された電圧信号を示すグラフであり、（ｃ）は当該場合におけるコンパレータ９２３の出力電圧Ｃｏｕｔを示すグラフである。
【０１２７】
また、同図の（ｂ）及び（ｃ）では、上述した計測範囲を超えるような非常に大きな粒子Ｐ５の粒径として、３通りの粒径Ｄ１〜Ｄ３（ただし、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３）の場合について、図示している。
【０１２８】
図１１の（ｃ）に示すように、比較例の構成では、粒子の粒径が計測範囲を超えるような非常に大きな粒径の場合には、コンパレータ９２３の出力Ｃｏｕｔがローレベルとなる期間Ｔｃ１、Ｔｃ２及びＴｃ３の差が小さい。つまり、粒径Ｄ１〜Ｄ３の違いは、当該期間Ｔｃ１、Ｔｃ２及びＴｃ３の違いとして現れにくい。
【０１２９】
これにより、比較例の粒子測定装置では、粒径が非常に大きな粒子の粒径を精度良く測定することが困難である。
【０１３０】
これに対して、本変形例における演算部は、デジタルデータの単位時間当たりの変化量から当該デジタルデータの粒子Ｐ５に対応するピークを求め、求めたピークを用いて粒子Ｐ５の粒径を演算する。具体的には、当該演算部は、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータに含まれる粒子Ｐ５に対応するパルスの一部を用いて、当該パルスのピークを求め、求めたピークを用いて粒子Ｐ５の粒径を演算する。
【０１３１】
図１２は、本変形例における演算部による粒径の算出処理について説明するためのグラフである。同図には、粒子の粒径が非常に大きい場合において、アナログ信号処理部１２０から出力された電圧信号を示すグラフが示されている。
【０１３２】
同図に示すように、粒子の粒径Ｄ１〜Ｄ３が非常に大きく上述の計測範囲を超えるような場合であっても、単位時間当たりの電圧信号の変化量（増加率）の違いは現れやすい。つまり、当該場合であっても、粒径Ｄ１〜Ｄ３の違いは、単位時間当たりのデジタルデータの変化量の違いとして現れる。
【０１３３】
よって、上述したように、本変形例における演算部は、デジタルデータの単位時間当たりの変化量から当該デジタルデータの粒子に対応するピークを求め、求めたピークを用いて粒子の粒径を演算する。これにより、本変形例に係る粒子測定装置は、粒子の粒径Ｄ１〜Ｄ３が計測範囲を超えるような場合であっても、当該粒径Ｄ１〜Ｄ３を精度良く測定することができる。
【０１３４】
なお、本変形例における演算部は、さらに、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータが最大値となっている期間、つまり、当該デジタルデータが飽和している期間をカウントし、上記増加率とカウント結果とから粒子の粒径を算出してもよい。
【０１３５】
例えば、粒子の粒径が計測範囲を超えている場合、図１２に示すように、粒子の粒径が大きいほど当該粒子に対応するパルスの電圧信号が最大計測値Ｒｍａｘを超えている期間（ＯＲＴ１、ＯＲＴ２、ＯＲＴ３）が長くなる。
【０１３６】
よって、本変形例における演算部は、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータの増加率、及び、当該デジタルデータが飽和している期間（ＯＲＴ１、ＯＲＴ２、ＯＲＴ３）を示すカウント結果を用いることにより、粒径が計測範囲を超えるような非常に大きな粒子の粒径を一層精度良く求めることができる。
【０１３７】
（その他変形例等）
以上、本発明に粒子測定装置ついて、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではない。
【０１３８】
また、上記説明において、粒子を含む媒体は、大気（空気）としたが、大気以外の媒体（水等の液体）であってもよい。
【０１３９】
また、粒子検出センサの構成は、上記説明に示す構成に限らず、少なくとも、投光素子１１１と受光素子１１２とを備え、検知領域ＤＡにおける粒子による投光素子の光の散乱光を受光素子で受光すればよることにより大気中に含まれる粒子を検出すればよい。このような構成であっても、当該粒子検出センサを備える粒子測定装置は、気体に含まれる粒子の粒径を測定できる。
【０１４０】
また、増幅部の構成は、上記説明に示す構成に限らず、少なくともＩＶ変換部１２１から出力された電圧信号を所定の帯域で増幅すればよい。つまり、増幅部はバンドパスフィルタ１２２ａを含まなくてもよく、ハイパスフィルタ又はローパスフィルタ等を含んでもよい。また、増幅器１２２ｂは１段であっても複数段であってもよい。
【０１４１】
また、汎用ＭＰＵの構成は、上記説明に示す構成に限らず、少なくとも、増幅部１２２で増幅された電圧信号をサンプリング及び量子化するＡＤ変換部１６１を備えていればよい。このような構成であっても、当該汎用ＭＰＵを備える粒子測定装置は、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータを用いて波形分析等を行うことが可能となり、気体に含まれる粒子についての種々の分析を行うことができる。よって、粒子の粒径を測定可能にする。
【０１４２】
例えば、汎用ＭＰＵでは、ＡＤ変換部１６１で生成されたデジタルデータをＦＦＴ（高速フーリエ変換）することにより、電圧信号に含まれるノイズを検出し、検出したノイズを除去してもよい。
【０１４３】
また、上記説明において、汎用ＭＰＵ内の各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【０１４４】
その他、実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【０１４５】
例えば、上述した実施の形態及び変形例に係る粒子測定装置を備える各種装置（煙感知器、空気清浄機、又は、換気扇等）も、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【０１４６】
１００    粒子測定装置
１１０    粒子検出センサ
１１１    投光素子
１１２    受光素子
１２１    ＩＶ変換部
１２２    増幅部
１６１    ＡＤ変換部
１６２    演算部
【図１】
2015210183.tif 000003
【図２Ａ】
2015210183.tif 000004
【図２Ｂ】
2015210183.tif 000005
【図２Ｃ】
2015210183.tif 000006
【図３】
2015210183.tif 000007
【図４】
2015210183.tif 000008
【図５】
2015210183.tif 000009
【図６】
2015210183.tif 000010
【図７】
2015210183.tif 000011
【図８】
2015210183.tif 000012
【図９】
2015210183.tif 000013
【図１０】
2015210183.tif 000014
【図１１】
2015210183.tif 000015
【図１２】
2015210183.tif 000016