JP2588441B2 - 多点検出装置を構成する個別センサの特性補正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は多点センサを有する装置，例えば流体中の粒
子群の境界判別装置などにおいて、その装置を構成する
個別センサの特性を補正する方法に関する。

（従来の技術） 連続した多くの測定点に対応して検出器を並べて配置
した多点検出装置，ないしは多点測定装置にはいろいろ
あるが、これらの装置を構成するセンサは，特性のバラ
ツキや経時変化によって測定誤差を生じることが多い。

特に光学系のセンサなどにおいては、受光素子の受光
面の汚れや測定に無関係な粒子の付着等が，しばしば測
定誤差の原因となっている。

これらの測定誤差を補正するため，従来は標準的な環
境において定期的に基準となるセンサと比較して個々の
センサの補正値を定め，測定時のセンサ出力にその補正
値を加えて補正するようにしている。

例えば光学系センサの場合は、周囲の発光素子から投
射される光を基準反射面に当て，受光素子で受けて，そ
の受光素子の出力を基準となるセンサの出力と比較して
補正すべき値を求めている。

このような測定装置を有する装置の一例として高純度
精製水を得るためのイオン交換装置がある。

この装置は、イオン交換槽内の水中における陰，陽イ
オン交換樹脂の境界を，槽の透明窓に沿って配置された
センサの出力により判別している。

第５図は、混床式脱塩装置の例を示す説明図である。
イオン交換槽10にはアニオンとカチオンが入れられてい
る。溶液15は水酸化ナトリウム（仮性ソーダ）でアニオ
ンの再生に使用され、溶液16は塩酸または硫酸でカチオ
ンの再生に使用される。

第５図の装置を使用するには、脱塩，逆洗分離，アニ
オン再生，カチオン再生，洗浄，混合などの操作を必要
とするが、これらの操作は，自動化される以前は、槽内
に流す水，あるいは薬品の溶液が通過するバルブを手動
で加減し、水，アニオン，カチオンのそれぞれの境界面
の位置が適正な位置になるよう眼で見ながら流速を調節
している。

このような装置を自動化するため，最近になって、
水，アニオン，カチオンのそれぞれの境界面を自動的に
判別する装置が提案されている。

第６図は，このような装置（樹脂粒子境界判別装置）
の一例の構成系統図である。

第７図は，第６図の樹脂粒子境界判別装置20と、これ
を取り付けるイオン交換槽10との対応例を示す斜視図で
ある。

第６図および第７図において樹脂粒子境界判別装置20
は、イオン交換槽10に対応し，その前面の透明で表面が
平な窓14に、ゴムパッキング32を介して取り付けられ
る。ただし、第７図は樹脂粒子境界判別装置を前方に取
り外した状態で示している。

第８図は，樹脂粒子境界判別装置のイオン交換槽10側
から見た，発光器L₁,L₂,……L₁₆と受光器R₁,R₂……R₃₂
の配置例を示す背面図である。

受光器R₁,R₂,……R₃₂は、樹脂粒子境界判別装置20が
取付けられるイオン交換槽10の上下方向に沿って一列に
配置されている。そして受光器R₁,R₂,……R₃₂は、内蔵
する各受光素子の前に適当なスリットを設けるなどして
真正面からの光のみに感応して出力するよう作られてい
る。

発光器L₁,L₂,……L₁₆は、発光器L₁とL₂が一対となっ
て受光器R₁,R₂,R₃,R₄に対応して発光し、発光器L₃,L₄が
一対となって受光器R₅,R₆,R₇,R₈に対応して発光するよ
うになっている。発光器L₅,L₆,……L₁₆についても同様
である。

イオン交換槽10の透明窓14を介して見えるイオン交換
槽10の内部には、通常はアニオン11,カチオン12などが
水あるいは他の液体の中に含まれる状態で収容されてい
る。

第６図において、樹脂粒子境界判別装置20のハウジン
グ31の内部には、光源制御部22によって制御され、波長
の異なる２つの光をそれぞれ単独に発光することができ
るよう２つの発光素子を一体化した発光器L₁,L₂,……L
₁₆と、可視領域から赤外領域までの光に感応する受光素
子を備えた受光器R₁,R₂,……R₃₂と、受光器制御部23
と、光源制御部22を制御し、受光器制御部23を介して受
光器R₁,R₂,……R₃₂の出力に基づいて被測定物（光を当
てたアニオン11またはカチオン12または水などの流体1
3）の反射率を測定し、被測定物が何であるかを判別す
る演算制御部21と、演算制御部21が，被測定物を判別す
る基準値を設定する判別レベル設定部24と、演算制御部
21の判定に基づき、その結果を表示する表示部25から構
成されている。

なお、27は、図示しない制御盤との間の接続を行なう
入出力インターフェース,28は装置内の各部に電力を供
給する電源部であり、表示部25は、装置の外部から透明
板29を介してその表示内容が見えるよう配置されてい
る。

表示部25に取付けられた３色発光レベルメータT₁,T₂,
……T₃₂は、受光器R₁,R₂,……R₃₂に対応して、受光器
R₁,R₂,……R₃₂の出力により判定した結果を、例えば水
の場合は緑色に、アニオンの場合は黄色に，カチオンの
場合は赤色に発光させるなどにより表示している。

第９図は、樹脂粒子境界判別装置20の較正を自動的に
行なう手段の例を示す説明図である。

較正は、樹脂粒子境界判別装置20をイオン交換槽10に
取り付ける前、あるいは点検のため取り外した際に行な
う。

これは、主として発光器L₁,L₂,……L₁₆と受光器R₁,
R₂,……R₃₂,それぞれの内蔵素子の特性のバラツキと経
時変化を補正するために行われる。

較正は、第９図（ａ）に示す系統により、例えば基準
反射面Ｓの前に工具用樹脂タンク窓ガラスを置いて行わ
れる。そして外部から操作することができる図示しない
較正用押しボタンを押すことにより、演算制御部21に内
蔵されるマイコンのプログラムが較正に切り換えられ、
受光器R₁,R₂,……R₃₂のそれぞれに内蔵されている受光
素子（カラーセンサ）の感度と色基準値が自動的に補正
される。

その補正の方法は、第９図（ｂ）に示すように、例え
ば、第９図（ａ）で“可視”にスイッチが接続されたと
きの受光器R₁の出力をA₁とし、同図（ａ）で“赤外”に
スイッチが接続されたときの受光器R₁の出力をB₁とし
て、基準値を100％として縦軸上と横軸上に表す。同図
（ｂ）の縦軸，横軸とも対数目盛で表すと、α_１は可視
光による受光器R₁の出力を補正すべき倍率となる。同様
にして同図（ｂ）のβ_１は赤外光による受信器R₁の出力
を較正すべき倍率となる。以下同様に受光器R₂,R₃,……
R₃₂のカラーセンサのそれぞれについて補正すべき倍率
が得られ、これを第９図（ｃ）に示すようにメモリに記
憶し、これを樹脂粒子境界判別装置20がイオン交換槽10
に取り付けられ、実際に運用する場合の補正値として使
用される。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように従来の個別センサの特性補正方法は、標
準的な環境づくりや、基準反射面の設定など、相応の準
備と操作が必要となるところから、センサに経時変化な
どが現れる可能性のある長い周期で定期的に行われてい
るだけである。

また、光学系センサにおける受光面の塵の付着などは
定期的に点検して受光面を清掃するなどにより解決して
いる。それらの点検と点検の間や、定周期の補正値更新
の各時点の間に発生した測定誤差となる原因に対しては
何ら補正されることなく使用されるため、測定結果の判
定に重大な誤りが発生しやすいとうい欠点があった。

本発明の目的は、このような欠点を解消し、個別セン
サの特性の補正を必要とするとき、簡単な操作で、ある
いは自動的に運用に支障のない補正ができるような多点
検出装置を構成する個別センサの特性補正方法を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 前記の目的を達成するため、本発明の多点検出装置を
構成する個別センサの特性補正方法は、同一の特性に関
し、測定されるべき対象の位置による差異を知るための
検出器L₁〜₁₆,R₁〜₃₂を、所要の測定点に対応して複数
個並べて構成し、検出器R₁〜₃₂の個々の出力の測定値を
比較して、特性値がどの測定点とどの測定点の間で変化
するかを判断して、特性値の境界位置を判別する装置20
において、 それぞれ隣り合った複数の検出器からなる検出器群の測
定値の平均値と、その平均値を求めるために使われた個
々の検出器の測定値とを比較して、前記比較の結果の比
率が、あらかじめ定めた比率の範囲外であったとき、そ
の測定値を出力する検出器の測定特性に狂いがあると判
断し、狂いがあると判断された検出器の測定値と前記平
均値から、前記測定値が補正されるべき値を演算し、そ
の結果を記憶装置に記憶し、それ以後の測定時には、前
記狂いがあると判断された検出器の測定値を前記記憶装
置に記憶されている補正値によって補正する方法とす
る。

さらに、前記平均値を求める測定値群は、複数の検出
器R₁〜₃₂の出力測定値を、それぞれが隣り合った複数の
検出器の出力測定値からなる複数の群に分けられたもの
であって、それぞれの群の中に前記特性値の判別境界点
があるかないかを判定して、判別境界点を含まないと判
定された群のみを対象として、その群の中に含まれる検
出器の出力測定値の補正値を更新する方法とする。

さらに、前記補正値によって前記出力測定値を補正さ
れる検出器の数が、補正の対象となり得る検出器L
₁〜₁₆,R₁〜₃₂の総数に対して、あらかじめ定めた比率以
下の数に限定する手段を有する方法とする。

（実施例） 次に、本発明の実施例について同図を参照して詳しく
説明する。

第１図は、本発明の一実施例において各センサの出力
を処理する基本回路構成例を示す系統図で、同図（ａ）
は、センサ出力の補正値を求める場合、同図（ｂ）は、
センサ出力を補正して出力する場合を示している。

第１図においてセンサS₁,S₂,……S_nは、ここでは例え
ば、前述の項（従来の技術）で説明した第６図，第８図
の受光器R₁〜₃₂に該当するものとする。

発光器L₁,L₂,……L₁₆と受光器R₁,R₂,……R₃₂の配置
は、第８図に示されている。

受光器R₁,R₂,……R₃₂は樹脂粒子境界判別装置20が取
り付けられるイオン交換槽10の上下方向に沿って一列に
配置されている。

また、第１図（ａ），（ｂ）の平均値演算回路1,補正
値メモリ2,比較回路C₁,C₂,……C_n,補正回路k₁,k₂,……k
_nは、第６図の装置の例では演算制御部21に含まれる。

平均値演算回路１は、センサS₁〜S_nの出力を入力し、
その平均値を求め比較回路C₁〜C_nに送る。

比較回路C₁〜C_nは、それぞれ対応するセンサの出力を
入力し、これを平均値演算回路１の出力と比較し、その
比率があらかじめ定めた比率を越えるとき、その対応す
るセンサの出力に対し補正すべき値を演算し、その結果
を補正値メモリ２に送る。

補正値メモリ２は、各センサS₁〜S_nに対応する出力補
正値を記憶し、次回出力時の補正に備える。

補正回路k₁〜k_nは、各センサS₁〜S_nが出力したとき、
補正値メモリ２から該当の補正値を読出し、入力したセ
ンサ出力を補正し出力する。

同図（ａ）の系統による補正値の算出とその記憶，お
よび同図（ｂ）の系統によるセンサ出力の補正は、第６
図に示す装置の場合は、演算制御部21内の図示しない制
御部により平均値演算回路1,補正値メモリ2,比較回路C₁
〜C_n,補正回路k₁〜k_nを制御することによって極めて短
い時間で行われる。

なお、補正値メモリ２内の各センサに対応する補正値
の更新時期は、一連の測定開始前などの任意の時刻に、
装置外部からの操作によるか、あるいは装置運用中の極
めて短い時間内に行なうことを、自動的に定期的に繰り
返させてもよい。

また、これらの方法を併用してもよい。

第２図は、第１図の実施例を、第６〜８図に示す樹脂
粒子境界判別装置20に適用した場合の、各センサに対応
する補正値を求める回路構成例を示す系統図である。

第２図において、第１グループのセンサS₁,S₂,……S₄
は、第６〜８図の受光器R₁,R₂,……R₄に該当し、第２グ
ループのセンサS₅,S₆,……S₈は、第６〜８図の受光器
R₅,R₆,……R₈に該当する。以下同様にして第８グループ
のセンサS₂₉,S₃₀,……S₃₂は受光器R₂₉,R₃₀,……R₃₂に該
当する。

これらの受光器R₁,R₂,……R₃₂の配置は第８図に示さ
れているが、その対向するイオン交換槽10内には通常，
水（あるいは他の液体）13の中にアニオン11,カチオン1
2が含まれている。

したがって、個々の受光器が対面する部分は、水のみ
の部分，アニオンの部分，カチオンの部分など異なって
いるので、この状態で受光器R₁,R₂,……R₃₂の全ての出
力の平均値を求めて、この平均値に対する補正値を求め
ても意味がない。

そこで、第２図に示すようにセンサ出力を複数のグル
ープ（ここでは１つのグループを４つのセンサ出力で構
成する。）に分け、各グループごとに処理して補正値を
求める。

第２図において、平均演算回路1aは、センサS₁〜S₄の
出力の平均値を求めて比較回路C₁〜C₄およびスイッチ回
路3aに送る。

比較回路C₁〜C₄は、対応するセンサS₁〜S₄の出力と前
記平均値と比較し、あらかじめ定めた比率以上であった
とき、該当センサの出力を補正すべき値を演算しスイッ
チ回路3aを介して補正値メモリ２へ送る。

スイッチ回路3aは、平均値演算回路1aから入力した平
均値が、センサS₁〜S₄に対面する被測定物の特性に境界
が含まれている（たとえばアニオンとカチオンの両方に
またがっている）と判断される値のとき、比較回路C₁〜
C₄からの入力を遮断する。

また、平均値演算回路1aから入力した平均値が、セン
サS₁〜S₄に対面する被測定物の特性に境界が含まれてい
ない（例えば水，またはアニオン，またはカチオンのみ
である）と判断される値のときは、比較回路C₁〜C₄から
の入力を通過させ出力する。

同様に第２グループ〜第８グループも、入力する各セ
ンサの出力の平均値から判断して、そのグループのセン
サの出力中に被測定特性値の判別境界が含まれていない
場合に限って補正すべき値を補正値メモリ２に送り、記
録，あるいは既に記録している内容を更新する。

このようにして各センサの出力に対する補正値が補正
値メモリ２に記録される。

各グループのセンサ群に対面する測定物の状態とこれ
に伴う特性は運用中にしばしば変化するので、各グルー
プは、特性に境界点を含まない場合のみについて補正値
メモリ２の記録内容を要約することによって常に新しい
データを得ることができる。しかも補正値は誤った値に
更新されることはない。

第３図は、第１図の実施例を、第６〜８図に示す樹脂
粒子境界判別装置20に適用した場合の、各センサの出力
を補正する回路構成例を示す系統図で、第２図に対応す
るものである。

第３図において各グループのセンサS₁〜S₃₂および補
正値メモリ２は第２図と同じものであり、第１図（ｂ）
のセンサS₁〜S_nおよび補正値メモリ２に該当し、補正回
路k₁〜k₃₂は、第１図（ｂ）の補正回路k₁〜k_nに該当す
る。動作も第１図（ｂ）と全く同様であるので説明を省
略する。

ただし、第２図の回路構成であっても何等かの原因で
各センサ出力が大きくばらついて乱れるときは、得られ
る補正値の信頼性は極めて低くなる。

このような場合、第３図の回路構成で補正するより、
センサ出力を補正しないでそのまま出力した方が、その
状況が直接観察できるのでセンサ出力の乱れの原因究明
は容易である。

第４図は、補正値メモリの信頼性が低下したとき、補
正をやめる回路を設けた補正回路構成の系統図である。

第４図の回路が、第１図（ｂ）と異なるところは、セ
ンサ出力の総数に対し、補正を要するセンサ出力の比率
が、あらかじめ定めた比率以上であるとき各補正回路k₁
〜k_nの補正動作を停止させる補正制御回路４を設けたこ
とである。

第４図において、補正制御回路４は、補正値メモリ２
から読出した各センサ出力に対する補正値を入力し、補
正すべきセンサ出力の数を計算し、センサ出力の総数に
対する比率演算してその比率があらかじめ定める比率を
越えるときは各補正回路k₁〜k_nに対し一斉に補正停止信
号を出力する。

補正停止信号を受けた補正回路k₁〜k_nは、補正値メモ
リ２からの入力の有無にかかわらず、センサS₁〜S_nの出
力をそのまま出力する。

なお、各補正回路への補正信号は、全部一斉でなくて
も補正値メモリ２から補正値が出力され、補正の対象と
なっているセンサ出力を入力する補正回路にのみ出力し
てもよい。

また、補正制御回路４は、他の一般の制御を行なう制
御部に組み込まれていても良い。

さらに、第４図に示すような補正制御回路４を、第３
図に示すようなセンサ出力をグループに分けて処理する
回路に設けて、センサ出力の値が大きく乱れた場合に補
正を止めるようにすることもできる。

（発明の効果） 以上詳しく説明したように本発明は、センサを並べて
配置し、センサ配置位置に対応する被測定物の特性の境
界位置を判別する装置において、それぞれ隣り合ったセ
ンサの出力測定値の平均値と、その平均値を求めるため
に使われた個々のセンサ出力測定値とを比較して、その
比率が一定の範囲のとき、平均値と個々の出力から補正
値を求め、この補正値によって個々のセンサ出力を補正
することにより、光学的センサに対する基準反射面など
を用意する必要がないので、運用中の僅かな時間で、測
定に支障を与えることなく個々の各センサ出力に対する
補正値が簡単に得られるという効果がある。

さらに、センサ出力を、隣り合わせるもの同志の複数
のグループに分け、分けられた群の中に、センサに対応
する被測定物の特性が均一である場合に限って前記の補
正値を求め、この補正値によって補正値メモリ内の記録
を更新することにより、常に正しい補正値でセンサ出力
を補正することができ、誤った補正値を排除することが
できるという効果がある。

さらに、センサ出力のうちの補正すべきものの数が、
センサ出力総数に対し一定比率以上になったとき、補正
を停止することにより、このような異常入力の状態をそ
のまま出力して表示させるなどの方法で、その異常の状
態を容易に正しく把握することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による多点検出装置を構成する個別セ
ンサの特性補正方法の一実施例のセンサの出力を処理す
る基本回路構成例を示す系統図である。 第２図は、第１図の実施例の応用例で、補正値を求める
回路構成例の系統図である。 第３図は、第２図に対応する各センサ出力を補正する回
路構成例の系統図である。 第４図は、第１図の実施例に補正センサ回路を付加した
センサ出力補正回路構成例の系統図である。 第５図は、混床式脱塩装置例を示す説明図である。 第６図は、樹脂粒子境界判別装置の一例を示す構成系統
図である。 第７図は、第６図の装置と、これを取り付けるイオン交
換槽の関係を示す斜視図である。 第８図は、第６図の装置をイオン交換槽から見たセンサ
配置例を示す背面図である。 第９図は、第６図の装置の較正を自動的に行なう手段の
例を示す説明図である。 1,1a,1b,1k……平均値演算回路 ２……補正値メモリ 3a,3b,3k……スイッチ回路 ４……補正制御回路 10……イオン交換槽 11……アニオン 12……カチオン 13……水または他の液体 14……イオン交換槽の透明窓 15,16……溶液 20……イオン交換樹脂判別装置 21……演算制御部 22……光源制御部 23……受光器制御部 24……判別レベル設定部 25……表示部 26……内部湿度・結露監視部 27……入出力インタフェース 28……電源部 29……透明板 31……ハウジング 32……ゴムパッキング C₁〜C₃₂,C_n……比較回路 k₁〜k₃₂,k_n……補正回路 S₁〜S₃₂,S_n……センサ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一の特性に関し、測定値が撹乱される要
   素を含む測定されるべき対象の位置による差異を知るた
   めの検出器を、所要の測定点に対応して複数個並べて構
   成し、前記検出器の個々の出力の測定値を比較して、特
   性値がどの測定点とどの測定点の間で変化するかを判断
   して、特性値の境界位置を判別する装置において、前記
   撹乱要素の影響を除去するために、それぞれ隣り合った
   複数の検出器からなる検出器群の測定値の平均値と、そ
   の平均値を求めるために使われた個々の検出器の測定値
   とを比較して、前記比較の結果の比率が、あらかじめ定
   めた比率の範囲外であったとき、その測定値を出力する
   検出器の測定特性に狂いがあると判断し、 狂いがあると判断された検出器の測定値と前記平均値か
   ら、前記測定値が補正されるべき値を演算し、その結果
   を記憶装置に記憶し、それ以後の測定時には、前記狂い
   があると判断された検出器の測定値を前記記憶装置に記
   憶されている補正値によって補正する多点検出装置を構
   成する個別センサの特性補正方法。
2. 【請求項２】前記平均値を求める測定値群は、複数の検
   出器の出力測定値を、それぞれが隣り合った複数の出力
   測定値からなる複数の群に区分されたものであって、そ
   れぞれの群の中に前記特性値の判別境界点があるかない
   かを判定して、判別境界点を含まないと判定された群の
   みを対象として、その群の中に含まれる検出器の出力測
   定値の補正値を更新する請求項１に記載の多点検出装置
   を構成する個別センサの特性補正方法。
3. 【請求項３】前記補正値によって前記出力測定値を補正
   される検出器の数が、補正の対象となり得る検出器の総
   数に対して、あらかじめ定めた比率以下の数に限定する
   手段を有する請求項１又は２に記載の多点検出装置を構
   成する個別センサの特性補正方法。