(57)【要約】【課題】複数の物理量をそれぞれ測定する複数の測定手段の間に応答性のずれがあるため、測定された物理量を実験的に求められた設定に従い平滑化していても、生産ラインに測定手段を設置してみると、液体濃度の算出結果に応答性のずれの影響が表れてしまうことがあった。【解決手段】本発明では、最大の時定数を有する測定手段により測定された最遅物理量の過渡期が特定される。最遅物理量及び平滑化された物理量に基づいて液体濃度が算出されると、特定された過渡期における液体濃度の算出結果が評価され、その結果に基づいて平滑化手段の時定数が自動的に調整される。従って、最遅物理量に急変があっても液体濃度は適正に算出され、時定数を実験的に求めておく必要もなくなる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の物理量をそれぞれ測定する手順と、
最大の時定数を有する測定手段により測定された最遅物理量の過渡期を特定する手順と、
最大の時定数以外を有する測定手段により測定された物理量を平滑化する手順と、
前記最遅物理量及び平滑化された物理量に基づいて液体濃度を算出する手順と、
特定された前記最遅物理量の過渡期における液体濃度の算出結果を評価する手順と、
前記評価の結果に基づいて平滑化手段の時定数を調整する手順と
を備えた時定数自動調整方法。
【請求項２】
前記平滑化手段は移動平均によって平滑化を行い、
移動平均個数を調整することによって前記平滑化手段の時定数を調整する請求項１記載の時定数自動調整方法。
【請求項３】
複数の物理量をそれぞれ測定する複数の測定手段と、
最大の時定数を有する前記測定手段により測定された最遅物理量の過渡期を特定する過渡期特定手段と、
最大の時定数以外を有する前記測定手段により測定された物理量を平滑化する平滑化手段と、
前記最遅物理量及び平滑化された物理量に基づいて液体濃度を算出する液体濃度算出手段と、
特定された前記最遅物理量の過渡期における液体濃度の算出結果を評価する評価手段と、
前記評価手段の評価結果に基づいて前記平滑化手段の時定数を調整する時定数調整手段と
を備えた時定数自動調整装置。
【請求項４】
前記平滑化手段は、移動平均によって平滑化を行い、
前記時定数調整手段は、移動平均個数を調整することによって前記平滑化手段の時定数を調整する請求項３記載の時定数自動調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定された複数の物理量から液体濃度を算出するため、測定された物理量を平滑化する平滑化手段の時定数を調整する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば試料となる液体に超音波を伝播させると、その試料について測定された超音波の音速値と温度から、予め得られている検量線を用いて試料の濃度を算出することができる。
【０００３】
温度の測定にはサーミスタなどを用いることができるが、温度の測定系の応答は、音速値の測定系と較べると遅い。液体の生産ラインでは、バルブの切り換えなどによって、温度の測定系が即座に追従できないような温度の急変が起こることがある。このような温度の急変が起きると、液体の濃度が実際にはほとんど変わっていなくても、測定系の応答性のずれによって、算出された濃度は急変してしまう。
【０００４】
このため、測定された音速値はそのまま濃度の算出に用いられず、平滑化された音速値が濃度の算出に用いられる。例えば音速値を平滑化する平滑化手段の時定数が、温度の音速値に対する遅延時間に合わせて設定される。
【０００５】
生産ラインでの液体の濃度を算出する場合には、この設定は、生産ラインへの測定系の設置に先立って予め実験的に行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、生産ラインに測定系を設置したときと実験時とでは熱容量が相違することがあり、実験的に求められた設定が、生産ラインによっては不十分な場合がある。この場合、上述の例では、音速値に対して平滑化を行っていても、温度の急変が濃度値に表れてしまう。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術における課題を鑑みてなされたものであり、例えば生産ラインに測定系を設置したときでも、平滑化手段の時定数をその生産ラインに応じて自動的に調整することができる時定数自動調整方法及び時定数自動調整装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
【０００９】
本発明では、複数の物理量をそれぞれ測定し、最大の時定数以外を有する測定手段により測定された物理量を平滑化する。そして、最大の時定数を有する測定手段により測定された最遅物理量の過渡期を特定し、最遅物理量及び平滑化された物理量に基づいて液体濃度を算出し、前記過渡期における液体濃度の算出結果が評価され、その評価結果に基づいて平滑化手段の時定数が調整される。
【００１０】
生産ラインで測定が行われた場合に、平滑化手段の時定数が、最遅物理量の他の物理量に対する遅延時間と対応していなければ、最遅物理量及び平滑化された物理量に、応答性のずれが表れる。このため、最遅物理量及び平滑化された物理量を用いれば、その生産ラインに応じて平滑化手段の時定数を自動的に調整することが可能となる。最大の時定数を有する測定手段が即座に追従できないような急変が最遅物理量にあっても液体濃度は適正に算出され、時定数を実験的に求めておく必要もなくなる。
【００１１】
平滑化手段が移動平均によって平滑化を行う場合には、移動平均個数を調整することによって、平滑化手段の時定数を調整すればよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明する。
【００１３】
この実施の形態において、本発明は、生産ラインでの液体の濃度を算出する濃度算出装置に応用される。
【００１４】
図１に示すように、この濃度算出装置は、音速測定系１と温度センサ２とを測定手段として備えている。
【００１５】
音速測定系１は、例えばピエゾ素子などの発振子から送信された超音波を反射板に向けて液体３中を伝播させ、反射板により反射された超音波を検出するまでの時間と伝播距離とから、その液体３中の超音波の音速値を測定する。
【００１６】
ここで、図２に生産ラインに設置された測定系の概観の具体例を示す。図２には、音速測定系１の音響系が表れている。音速測定系１の音響系は、超音波送受信部１０１及び反射板１０２を備えている。超音波送受信部１０１から送信された超音波は反射板１０２により反射され、反射された超音波は超音波送受信部１０１により受信され電気信号に変換される。この電気信号がボックス１０３に内蔵されたオペアンプにより増幅されてから、受信波の検出信号が生成され、この受信波検出信号から、超音波の伝播時間Ｔが求められる。超音波の音速ｃは、この伝播時間Ｔと伝播距離Ｌとから、ｃ＝Ｔ／Ｌに従って得られる。
【００１７】
また、温度センサ２には、例えばサーミスタを用いることができる。温度センサ２は反射板１０２の支柱に内蔵されているため、図２には表れていない。
【００１８】
この実施の形態では、音速測定系１及び温度センサ２を用いて得られた音速値及び温度のサンプルデータは、記憶手段４に記憶される。
【００１９】
濃度算出手段５は、記憶手段４に記憶されている温度のサンプルデータと、平滑化手段６により平滑化された音速値のサンプルデータとに基づいて、液体３の濃度を算出する。
【００２０】
温度センサ２の時定数は音速測定系１よりもずっと大きいため、平滑化手段６は、記憶手段４に記憶されている音速値のサンプルデータを平滑化する。平滑化は、例えば移動平均によって行われる。この場合、平滑化手段６の時定数は移動平均個数によって表される。
【００２１】
移動平均個数の調整又は設定は、濃度算出装置が生産ラインに設置されてから自動的に行われる。
【００２２】
図３にこの濃度算出装置が行う移動平均個数の調整方法を表す。
【００２３】
記憶手段４には、液体３について音速測定系１及び温度センサ２により生産ラインでリアルタイムに得られた一定期間のサンプルデータが記憶される（Ｓ１）。
【００２４】
過渡期特定手段７は、記憶手段４に記憶されている温度のサンプルデータから、温度の過渡期を検出する（Ｓ２）。例えばバルブの切換などによって、それまで安定していた温度が急変し、安定するまでに、温度センサ２の値が閾値を超えると、その時を過渡期特定手段７は、温度の過渡期として特定する。
【００２５】
温度の過渡期が検出されなければ、記憶手段４に記憶されているサンプルデータは順次更新され、過渡期特定手段７は、更新されたサンプルデータについて過渡期の検出を繰り返す。
【００２６】
温度の過渡期が検出されると、平滑化手段６の移動平均個数が例えば１個に初期化される（Ｓ３）。そして、平滑化手段６は、記憶手段４に記憶されている音速値のサンプルデータを移動平均する（Ｓ４）。
【００２７】
濃度算出手段５は、記憶手段４に記憶されている温度のサンプルデータを用いて、手順Ｓ４により移動平均された音速値のサンプルデータを、一定温度の音速値に温度補償する（Ｓ５）。そして、濃度算出手段５は、温度補償後の音速値に基づいて生産ラインでの液体３の濃度値を求める（Ｓ６）。
【００２８】
過渡期特定手段７により特定された温度の過渡期と濃度算出手段５により算出された濃度値は、評価手段８に供給される。
【００２９】
評価手段８は、温度の過渡期における濃度の安定度を算出し、この安定度によって濃度の算出結果を評価する。
【００３０】
安定度は、例えば過渡期の前後一定期間のサンプルをそれぞれ平均した値の差（変動幅）によって与えられる。液体の濃度が実際には一定であっても、この安定度は、移動平均個数によって変化する。移動平均個数が音速値に対する温度の遅延時間に対応していれば、安定度は極小になり、移動平均個数が大き過ぎても小さ過ぎても、安定度は極小値より増大する。
【００３１】
この実施の形態では、評価手段８が、初期化された個数で移動平均された濃度値について安定度を算出すると、時定数調整手段９は、算出された安定度とそのときの移動平均個数を記憶し、移動平均個数を所定量増加させる。
【００３２】
移動平均個数が変更されると、濃度算出手段５は、同じサンプルデータについて濃度値を算出し直し、評価手段８に供給する。
【００３３】
評価手段８は、算出し直された濃度値について安定度を算出し（Ｓ７）、算出した安定度と記憶されている安定度とを比較する。算出された安定度が記憶されている安定度よりも小さければ、記憶されている安定度と移動平均個数が、算出された安定度とそれに対応する移動平均個数で更新される。この後、安定度の極小値が検出されるまで、移動平均個数が変更され（Ｓ８）、評価手段８は、算出した安定度と記憶されている安定度との比較を繰り返す。
【００３４】
最終的に記憶されている安定度は極小値となる。例えば、このようにして安定度の極小値が求められると（Ｓ９）、時定数調整手段９は、生産ラインに濃度算出装置が設置された場合に用いられる移動平均個数として、記憶されている移動平均個数を決定する（Ｓ１０）。
【００３５】
このようにして決定された移動平均個数を用いて平滑化が行われると、実際に濃度が変化しなければ、温度が急変しても、濃度の算出結果もほとんど変化しない。
【００３６】
図４において破線は、実験的に移動平均個数が求められた場合の濃度算出結果を示すが、温度の急変によって濃度も急変している時間がある。一方、実線は上述のように移動平均個数が求められた場合の濃度算出結果を示すが、同じ時間でも濃度値はほとんど変化していない。
【００３７】
上述した通り、本実施の形態における濃度算出装置は、生産ラインに応じて自動的に平滑化手段の時定数を調整することができる。その結果、温度センサが即座に追従できないような急変が温度にあっても、濃度値は適正に算出され、時定数を実験的に求めておく必要もなくなる。
【００３８】
なお、測定手段以外の上述の各手段は、対応するプログラムをマイコンなどで動作させることによって実現することができる。平滑化手段は、デジタルフィルタとして構成するのではなく、電気回路によって実現してもよい。この場合、回路の時定数が調整されることになる。
【００３９】
また、この実施の形態では、濃度算出装置に本発明を適用したが、これに限られるものではなく、複数の測定手段によりそれぞれ測定された物理量に基づいて対象物理量を算出する他の装置やプログラムに適用することが可能である。
【００４０】
この場合、最大の時定数以外を有する測定手段により測定された物理量が平滑化される。過渡期の特定は、最大の時定数を有する測定手段により測定された最遅物理量について行われることになる。最遅物理量について平滑化を行うことも可能であるが、その場合、他の物理量を平滑化する平滑化手段の時定数には、最遅物理量を平滑化する平滑化手段の時定数が加算される。
【００４１】
もちろん、複数の物理量は２つに限られるものではなく、３つ以上であってもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、最大の時定数を有する測定手段により測定された最遅物理量及び平滑化された物理量に基づいて平滑化手段の時定数が自動的に調整される。その結果、測定手段が生産ラインに設置された状態で最遅物理量に急変があっても対象物理両は適正に算出され、時定数を実験的に求めておく必要もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における濃度算出装置の概略構成を示す図
【図２】生産ラインに設置された測定系の概観の具体例を示す図
【図３】本発明の実施の形態における時定数自動調整方法を説明するための図
【図４】本発明により時定数が調整された場合と調整されない場合を比較する濃度値を表す図
【符号の説明】
１　　音速測定系
２　　温度センサ
３　　液体
４　　記憶手段
５　　濃度算出手段
６　　平滑化手段
７　　過渡期特定手段
８　　評価手段
９　　時定数調整手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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