JPS60189595A - 火炎センサの信号処理回路 - Google Patents
火炎センサの信号処理回路Info
- Publication number
- JPS60189595A JPS60189595A JP4388784A JP4388784A JPS60189595A JP S60189595 A JPS60189595 A JP S60189595A JP 4388784 A JP4388784 A JP 4388784A JP 4388784 A JP4388784 A JP 4388784A JP S60189595 A JPS60189595 A JP S60189595A
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- JP
- Japan
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- sensor
- flame
- signal processing
- processing circuit
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、空間フィルタを用いる火炎センサの信号処理
回路に関する。
回路に関する。
空間フィルタとは、第１図に示すように平面的に規則正
しく配列される光重センサにより構成されるもので、と
のセンサ上に結像される対象物の光学的像が有する空間
的周波数がセンサ出力として出力され、その周波数特性
が検出対象の速反等に依存することから非接触の速度セ
ンサや距離センサとして用いられている。本出願人は、
特願昭５４−１８５５０６号において、この空間フィル
タを燃焼装置の火炎センサとして用いることを提案した
。この技術は、火炎の平面的な輝度分布の脈動を直接検
出することから、直流的なレベルの外乱光や螢光灯のよ
うな時間的に交流的に変化する外乱光が混在していても
、それらに影響されずに火炎そのものを直接検出できる
という点で、従来の火炎センサにはない特長を有するも
のである。
しく配列される光重センサにより構成されるもので、と
のセンサ上に結像される対象物の光学的像が有する空間
的周波数がセンサ出力として出力され、その周波数特性
が検出対象の速反等に依存することから非接触の速度セ
ンサや距離センサとして用いられている。本出願人は、
特願昭５４−１８５５０６号において、この空間フィル
タを燃焼装置の火炎センサとして用いることを提案した
。この技術は、火炎の平面的な輝度分布の脈動を直接検
出することから、直流的なレベルの外乱光や螢光灯のよ
うな時間的に交流的に変化する外乱光が混在していても
、それらに影響されずに火炎そのものを直接検出できる
という点で、従来の火炎センサにはない特長を有するも
のである。
第２図に、空間フィルタを用いるセンサの信号処理回路
の従来技術を示す。図中、Ａ、Ｂは第１図に示す空間フ
ィルタを構成する光重センサであり、この光電センサＡ
、Ｂ上に入射する光量に応じて光を電気量に変換する。
の従来技術を示す。図中、Ａ、Ｂは第１図に示す空間フ
ィルタを構成する光重センサであり、この光電センサＡ
、Ｂ上に入射する光量に応じて光を電気量に変換する。
１は差動アンプであジ、光電センサＡ、Ｂで検出される
光信号値を差動増巾することで測定の誤差となる外乱光
成分を除去するとともに、温度ドリフトの影響を小さな
ものとしている。２はバイパスフィルタで、直流分をカ
ットし、測定対象物の空間周波数成分のみを通過させる
ものである。６は増巾器であり、２の出力を増巾する。
光信号値を差動増巾することで測定の誤差となる外乱光
成分を除去するとともに、温度ドリフトの影響を小さな
ものとしている。２はバイパスフィルタで、直流分をカ
ットし、測定対象物の空間周波数成分のみを通過させる
ものである。６は増巾器であり、２の出力を増巾する。
４は整流器でβりここで整流された出力は、積分器５で
積分される。６はコンパレータであり、積分値が所定の
レベル以上であるか否かにより火炎の有無を０Ｎ１０Ｆ
Ｆで出力する。しかるにこのような構成の信号処理回路
では、光電センサＡ、Ｂの光電変換特性が異なると、螢
光灯のような時間的に交流的に光量の変化する外乱光は
、光電センサＡ、Ｂで異なる大きさの電気信号に変換さ
れるため、差動増巾器１でその影響を取り除くことはで
きなくなる。このことは、火炎の有無を検出する火炎セ
ンサとして非常に不都合なことであり、空間フィルタを
火炎センサとして適用する利点がなくなってしまうこと
にもなりかねないものである。この問題に対処するため
アス回路に調節機能をもたせることが考えられる。
積分される。６はコンパレータであり、積分値が所定の
レベル以上であるか否かにより火炎の有無を０Ｎ１０Ｆ
Ｆで出力する。しかるにこのような構成の信号処理回路
では、光電センサＡ、Ｂの光電変換特性が異なると、螢
光灯のような時間的に交流的に光量の変化する外乱光は
、光電センサＡ、Ｂで異なる大きさの電気信号に変換さ
れるため、差動増巾器１でその影響を取り除くことはで
きなくなる。このことは、火炎の有無を検出する火炎セ
ンサとして非常に不都合なことであり、空間フィルタを
火炎センサとして適用する利点がなくなってしまうこと
にもなりかねないものである。この問題に対処するため
アス回路に調節機能をもたせることが考えられる。
第２図の例でみるならば、抵抗Ｒ１，Ｒ２を可変抵抗と
し、感度を一致させるといった方法である。
し、感度を一致させるといった方法である。
しかしながら調節は手間がかかるものであり、しかも光
電センサＡ、Ｂも含めて信号処理回路を１チツプのシリ
コン上に集積化させて構成するような場合には、この手
間は非常に大きなものとなってしまう。
電センサＡ、Ｂも含めて信号処理回路を１チツプのシリ
コン上に集積化させて構成するような場合には、この手
間は非常に大きなものとなってしまう。
本発明はかかる間趙点を解決すべくなされたものでおり
、何ら調節機能を必要としないで、外乱光の影響を完全
にキャンセルできる構成とした信号処理回路を提供する
ことを目的とするものである。
、何ら調節機能を必要としないで、外乱光の影響を完全
にキャンセルできる構成とした信号処理回路を提供する
ことを目的とするものである。
以下実施例に基づいて本発明の詳細な説明する。
第８図に本発明のブロック図を示す。第２図と符号の同
じものは同じ構成要素である。光電センサＡ、Ｂとして
はフォトダイオードのような光／電流変換素子が用いら
れる。ここで第８図において、光電センサＡ、Ｂは１個
の素子により構成されるものが開示されているが、これ
は第１図に示すように複数個からなるものであってもよ
い。光電センサＡ、Ｂは第８図に示すように直列に接続
されるダイオード列を介して直流電源によりバイアスさ
れる。このダイオード列を構成するダイオードの数は何
ら発明の作用効果に影響を与えるものではなく１個から
なるものであってもよい。図において、一方の光電セン
サＡのダイオード列に流れる光電流をＩＡ、他方の光電
センサＢのダイオード列に流れる光電流な１．３とする
。説明を簡単にするためにダイオード列は１個のダイオ
ードとし、このダイオードの飽和電流を光電センサＡ、
Ｂ側で等しく工。であるとする。光電流工Ａによるダイ
オードの降下電圧■□、光電流ＩＢによるダイオードの
降下電圧ＶＢは、ダイオードの理論により、仁こでｑは
電子電性、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度でるる。
じものは同じ構成要素である。光電センサＡ、Ｂとして
はフォトダイオードのような光／電流変換素子が用いら
れる。ここで第８図において、光電センサＡ、Ｂは１個
の素子により構成されるものが開示されているが、これ
は第１図に示すように複数個からなるものであってもよ
い。光電センサＡ、Ｂは第８図に示すように直列に接続
されるダイオード列を介して直流電源によりバイアスさ
れる。このダイオード列を構成するダイオードの数は何
ら発明の作用効果に影響を与えるものではなく１個から
なるものであってもよい。図において、一方の光電セン
サＡのダイオード列に流れる光電流をＩＡ、他方の光電
センサＢのダイオード列に流れる光電流な１．３とする
。説明を簡単にするためにダイオード列は１個のダイオ
ードとし、このダイオードの飽和電流を光電センサＡ、
Ｂ側で等しく工。であるとする。光電流工Ａによるダイ
オードの降下電圧■□、光電流ＩＢによるダイオードの
降下電圧ＶＢは、ダイオードの理論により、仁こでｑは
電子電性、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度でるる。
Ｉ、、Ｉ、は次式で表わされる。
Ｉ、＝ηＡＸ（ｌＦＡ＋ＩＦＡ＋ＩＤ＋ｉＤ） ・・・
（３）〜 Ｉ、＝ηＢＸ（５Ｂ＋ｉｙｎ＋Ｉｐ＋ｉＤ ・・・（４
）内容を表わす。
（３）〜 Ｉ、＝ηＢＸ（５Ｂ＋ｉｙｎ＋Ｉｐ＋ｉＤ ・・・（４
）内容を表わす。
ηＡ：光電センサＡの感度
ηＢ：光電センサＢの感度
ＩＦＡ：Ａに入射する火炎の直流成分光ＩＦＢ：Ｂに入
射する火炎の直流成分光ＩＦＡ：Ａに入射する火炎の交
流成分光ｉｒａ：Ｂに入射する火炎の交流成分光ＩＤ
： Ａ 、 Ｂに入射する直流成分の外乱光ＩＤａＡ＋
Ｂに入射する交流成分の外乱光光電センサＡ、Ｂに入射
する外乱光は同一レベルであると仮定しているが、実用
上もこの栄件である。
射する火炎の直流成分光ＩＦＡ：Ａに入射する火炎の交
流成分光ｉｒａ：Ｂに入射する火炎の交流成分光ＩＤ
： Ａ 、 Ｂに入射する直流成分の外乱光ＩＤａＡ＋
Ｂに入射する交流成分の外乱光光電センサＡ、Ｂに入射
する外乱光は同一レベルであると仮定しているが、実用
上もこの栄件である。
光電センサＡ、Ｂは、火炎中のかなり近接する２点を観
測しているとするならば、火炎の直流成分はほぼ等しい
とみなせるのでＩＰＡ ＝ＩＦＢ ＝ＩＰとなる。この
条件のもとに、上式のＩＡ、 Ｉ、を■い、ＶＢの式に
代入し、（ｖＡ−ＶＢ）の交流成分を計算すると、 がまる。（ＶＡ ＶＢ）の置床成分は次段に接続される
バイパスフィルタ２でカットされるので、この（ＶＡ
ＶＢ）の値に差動アンプ１の差動増巾率を乗算したもの
が、バイパスフィルタ２の出力として出力されることに
なる。この式かられかるように、外乱光の交流成分ｉＤ
は、（ＶＡ Ｖｅ）の式中に入ってこない。これから光
電センサＡ、Ｂをダイオード列でバイアスする構成をと
れば、交流的外乱光の影響を取り除くことができるので
ある。しかしながらこの構成だけでは、（ＶＡ−Ｖ、）
の分母が（ＩＰ＋ＩＤ）と表わされているように、外乱
光の直流成分の混入により火炎の空間周波数成分（１ｙ
Ａｉｒ１１）の絶対レベルが小さくなってしまうという
影響は残はれてし捷うのである。火炎が存在しないとき
に火炎があるとの疑似信号な出さないという点を有して
いるという面からみれば、光電センサＡ、Ｂをダイオー
ド列でバイアスする構成でも実用上はかなりの改善とな
るものではめるが、本発明は更に外乱光の影響の除去を
完全とならしめる構成を提供するものでるる。
測しているとするならば、火炎の直流成分はほぼ等しい
とみなせるのでＩＰＡ ＝ＩＦＢ ＝ＩＰとなる。この
条件のもとに、上式のＩＡ、 Ｉ、を■い、ＶＢの式に
代入し、（ｖＡ−ＶＢ）の交流成分を計算すると、 がまる。（ＶＡ ＶＢ）の置床成分は次段に接続される
バイパスフィルタ２でカットされるので、この（ＶＡ
ＶＢ）の値に差動アンプ１の差動増巾率を乗算したもの
が、バイパスフィルタ２の出力として出力されることに
なる。この式かられかるように、外乱光の交流成分ｉＤ
は、（ＶＡ Ｖｅ）の式中に入ってこない。これから光
電センサＡ、Ｂをダイオード列でバイアスする構成をと
れば、交流的外乱光の影響を取り除くことができるので
ある。しかしながらこの構成だけでは、（ＶＡ−Ｖ、）
の分母が（ＩＰ＋ＩＤ）と表わされているように、外乱
光の直流成分の混入により火炎の空間周波数成分（１ｙ
Ａｉｒ１１）の絶対レベルが小さくなってしまうという
影響は残はれてし捷うのである。火炎が存在しないとき
に火炎があるとの疑似信号な出さないという点を有して
いるという面からみれば、光電センサＡ、Ｂをダイオー
ド列でバイアスする構成でも実用上はかなりの改善とな
るものではめるが、本発明は更に外乱光の影響の除去を
完全とならしめる構成を提供するものでるる。
次に第８図の回路図を用いて本発明の詳細な説明する。
電流源７は、光電センサＡに発生する光電流工えの値と
同じ値の電流工、を負荷９に流す機能を有する。また電
流源８は、光電センサＢに発生する光電流ＩＢの値と同
じ値の電流■８を負荷９に流す機能を有する。負荷９は
、抵抗値Ｒを有する抵抗素子である。負荷９に流れる電
流は（工い＋ＩＢ）となることから、この負荷９の片端
に生ずる電圧は（工え＋ＩＨ）′Ｒとなる。１０は乗算
器であり入力端αに入力する電圧と入力端βに入力する
電圧の乗算値に対応する値を、次段に接続された増巾器
６に出力するものである。このような構成をとると、乗
算器１０の入力端αに入力する電圧は負荷９に生ずる電
圧（工え＋ＩＨ）Ｒであり、入力端βに入力する電圧は
バイパスフィルタ２の出力である上述した（ＶＡ ＶＨ
）の交流成分−−−一一一一一 に比例する値であることから、乗算器１０の出力は となる。ここで一般に、火炎の交流成分光と外乱光の交
流成分は、火炎の直流成分光と外乱光の直流成分に比べ
て極めて小さい点と、ＩＦＡ ” ＩＰＨ” ＩＰと仮
定している点から、（ＩＡ ＋ ＩＢ）は、（工え＋Ｉ
Ｂ）＝（η□＋ηＢ）Ｘ（Ｉ、＋ＩＤ） ・・・（７）
となる。これから乗算器１０の出力は Ｔ （乗算器１０の出力）Ｏｃ−Ｘ （’７１＋７７Ｂ）
Ｘ （ｉｒＡｉｔｓ） −（８）と、火炎の空間周波数
成分（１ｐＡｉｔｓ ）だけに比例することになり、乗
算器１０に接続される従来技術である増巾器６、整流器
４、積分器５、コンパレータ６をもって、外乱光の有無
に影響されずに火炎のみを検出できることになるもので
ある。
同じ値の電流工、を負荷９に流す機能を有する。また電
流源８は、光電センサＢに発生する光電流ＩＢの値と同
じ値の電流■８を負荷９に流す機能を有する。負荷９は
、抵抗値Ｒを有する抵抗素子である。負荷９に流れる電
流は（工い＋ＩＢ）となることから、この負荷９の片端
に生ずる電圧は（工え＋ＩＨ）′Ｒとなる。１０は乗算
器であり入力端αに入力する電圧と入力端βに入力する
電圧の乗算値に対応する値を、次段に接続された増巾器
６に出力するものである。このような構成をとると、乗
算器１０の入力端αに入力する電圧は負荷９に生ずる電
圧（工え＋ＩＨ）Ｒであり、入力端βに入力する電圧は
バイパスフィルタ２の出力である上述した（ＶＡ ＶＨ
）の交流成分−−−一一一一一 に比例する値であることから、乗算器１０の出力は となる。ここで一般に、火炎の交流成分光と外乱光の交
流成分は、火炎の直流成分光と外乱光の直流成分に比べ
て極めて小さい点と、ＩＦＡ ” ＩＰＨ” ＩＰと仮
定している点から、（ＩＡ ＋ ＩＢ）は、（工え＋Ｉ
Ｂ）＝（η□＋ηＢ）Ｘ（Ｉ、＋ＩＤ） ・・・（７）
となる。これから乗算器１０の出力は Ｔ （乗算器１０の出力）Ｏｃ−Ｘ （’７１＋７７Ｂ）
Ｘ （ｉｒＡｉｔｓ） −（８）と、火炎の空間周波数
成分（１ｐＡｉｔｓ ）だけに比例することになり、乗
算器１０に接続される従来技術である増巾器６、整流器
４、積分器５、コンパレータ６をもって、外乱光の有無
に影響されずに火炎のみを検出できることになるもので
ある。
第８図の実施例にあっては、乗算器１０をバイパスフィ
ルタ２に接続させる本発明の構成を示したが、この乗算
器１０は、第４図に示すように、差動アンプ１に接続し
、乗算器１０の後段に接続するバイパスフィルタ２で直
流分を除去する構成であってもよい。また第８図におい
ては、乗算器１０の入力端αとして、光電センサＡ、Ｈ
に発生する光電流の和の値に比例する値を乗算する構成
を示したが、上述した説明から明らかなように、光電セ
ンサＡ、Ｂの光電流の和の値に比例する値に限られるこ
となく、どちらかの光電センサの光電流の値に比例する
値であってもよい。
ルタ２に接続させる本発明の構成を示したが、この乗算
器１０は、第４図に示すように、差動アンプ１に接続し
、乗算器１０の後段に接続するバイパスフィルタ２で直
流分を除去する構成であってもよい。また第８図におい
ては、乗算器１０の入力端αとして、光電センサＡ、Ｈ
に発生する光電流の和の値に比例する値を乗算する構成
を示したが、上述した説明から明らかなように、光電セ
ンサＡ、Ｂの光電流の和の値に比例する値に限られるこ
となく、どちらかの光電センサの光電流の値に比例する
値であってもよい。
第５図に、第４図に係わる本発明の実施例の具体的な回
路例を示す。これはダーリントン・エミッタ・カップル
ペアのゲインが電流の大きさに比例する点を利用してい
る。
路例を示す。これはダーリントン・エミッタ・カップル
ペアのゲインが電流の大きさに比例する点を利用してい
る。
以上のように本発明は、従来技術でろる空間フィルタの
信号処理回路の差動アンプの出力値あるいはバイパスフ
ィルタの出力値に光電センサＡ。
信号処理回路の差動アンプの出力値あるいはバイパスフ
ィルタの出力値に光電センサＡ。
Ｂに発生する光電流に比例する値を乗算するという構成
ンとることで、外乱光の影響を完全に除去することがで
き、空間フィルタを火炎センサとして適用することを可
能ならしめるものである。
ンとることで、外乱光の影響を完全に除去することがで
き、空間フィルタを火炎センサとして適用することを可
能ならしめるものである。
第１図は空間フィルタの構成を示す平面図、第２図は空
間フィルタのための従来の信号処理回路の回路図、第８
図は本発明の一実施例による信号処理回路の回路図、第
４図は本発明の他の実施例による信号処理回路の回路図
、第５図は第４図の回路の一部を具体的に示す回路図で
ある。 Ａ、Ｂ・・・光電センサ、１・・・差動アンプ、２・・
・バイパスフィルタ、６・・・増巾器、４・・・整流器
、５・・・積分！、６・・・コンパレータ、７，８・・
・電流源、９・・・負荷、１０・・・乗算器。 特許出願人 山武ハネウェル株式会社 第４図
間フィルタのための従来の信号処理回路の回路図、第８
図は本発明の一実施例による信号処理回路の回路図、第
４図は本発明の他の実施例による信号処理回路の回路図
、第５図は第４図の回路の一部を具体的に示す回路図で
ある。 Ａ、Ｂ・・・光電センサ、１・・・差動アンプ、２・・
・バイパスフィルタ、６・・・増巾器、４・・・整流器
、５・・・積分！、６・・・コンパレータ、７，８・・
・電流源、９・・・負荷、１０・・・乗算器。 特許出願人 山武ハネウェル株式会社 第４図
Claims (1)
- 一対もしくは複数対の光電センサを交互に配列すること
によって構成した空間フィルタと、第１の光電センサと
直流電源との間に挿入された第１のダイオードと、第２
の光重センサと上記直流電源との間に挿入された第２の
ダイオードと、上記第１または第２の光重センサの光電
流に比例する電流を負荷に流す電流源と、上記第１およ
び第２の光重センサの各光電流の差に比例する電圧出方
を出す差動アンプと、この差動アンプの出力電圧に、上
記負荷に発生した電圧を乗する乗算器と、上記差動アン
プの出力または上記乗算器の出力に含まれる直流分を除
去するためのバイパスフィルタとを備えた火炎センサの
信号処理回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4388784A JPS60189595A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 火炎センサの信号処理回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4388784A JPS60189595A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 火炎センサの信号処理回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60189595A true JPS60189595A (ja) | 1985-09-27 |
| JPH0477357B2 JPH0477357B2 (ja) | 1992-12-08 |
Family
ID=12676212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4388784A Granted JPS60189595A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 火炎センサの信号処理回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60189595A (ja) |
-
1984
- 1984-03-09 JP JP4388784A patent/JPS60189595A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0477357B2 (ja) | 1992-12-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |