Visual Basicによる
大気環境計測機器の制御プログラムの開発
交通電子機械工学課程
2001807
加藤翔大
発表内容
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研究の目的
各計測機器の概要について
計測機器の統合制御について
開発したプログラムの概説
まとめ
研究の背景と目的
• 今まで独立に計測していたPSAP, ネフェロ
メーター, OPCの3種の大気中微粒子(エアロ
ゾル)環境計測機器を1つのノートPC(OS:
Windows XP)によって統合して計測するシス
テムを製作する(インターフェイス:RS-232C + USB
ポート)。
• 計測機器の制御プログラムをVisual Basic
(VB)6.0で製作。
PSAP(Particle Soot/Absorption
Photometer)について
Radiance Research社製
粒子・煤光吸収計。大気中
の微粒子による光の吸収
係数を実時間計測する装
置。
データは1秒毎に出力さ
れ、RS-232C経由でターミ
ナルモードによりパソコンに
記録・保存していた(従来の
方法)。
PSAPの原理(Integrating Plate法)の模式図
LED(567nm)
空気の流れ
オパールグラス
O-リング
粒子が蓄積
フィルター
フィルターホルダー
参照信号
光検出器
図はフィルターセットアップ部分を示す。サンプル大気はポンプによって左の穴に引かれ、微粒子はフィル
ターの上に蓄積される。右側は参照測定を示し、大気は引かれない。567nmのLEDを使い、フィルターの
透過率の変化から、光吸収係数を求る。
ネフェロメーターについて
積分型ネフェロメーター、
Radiance Research社M903。
大気中の微粒子による光散
乱係数を、気圧、温度、相
対湿度と共に実時間計測す
る装置。
データは5分平均値が内
臓RAMに記憶され、同時に
RS-232Cに1秒毎に出力さ
れる(従来、後でRAMの
データをターミナルモードで読み
出していた。)
積分型ネフェロメーターの原理模式図
白色光源
(キセノンフラッシュランプ)
干渉フィルター(530nm)
光検出器
散乱領域
上図は積分型ネフェロメーターの原理の模式図を示している。光源により照射され、
検出器の視野範囲と重なる領域を、散乱領域として示している。ネフェロメーターは、
この領域から信号を得ることで、散乱された光を角度積分することにより、空気中
のエアロゾルによる光散乱係数を計測することができる。
OPC(Optical Particle Counter) に
ついて
リオン(株)製、光散乱式自
動粒子計数器・型式KC-01Dを
使用。大気中の粒子を5段階に
分級し、各粒子数を指定流量
単位毎に実時間計測できる。
制御及びデータの読み出し
は、RS-232C経由でパソコンで
可能。従来、10分に1度、2分
間だけ。また、2分計測、10秒
の間を空けて繰り返される方法
の2種類のモードで連続観測を
行っている(PC-9801, N88BASICを使用)。
OPCの仕様
光源 半導体レーザー 波長: 780nm
光軸交角(θ): 70°
集光半角(β): 27°
試料空気量: 0.5 L/min (通常設定)
粒径区分: 5段階(0.3,0.5,1,2,5μm)の粒径以上の粒子数を測定
OPCは、光源(白色ランプまたは
レーザー)からの光をエアロゾル
を含む試料空気に照射し、その
光源
領域を通過する粒子による散乱
光を光検出器で検出する。その
信号の大小により粒径を弁別す
ることにより粒径別の個数密度
を計測する。
particle
θ
レーザー光
β
光検出器
従来の配置図
計測機器の統合制御
USB-RS-232Cの変換ケーブルを用いて、
PSAPとネフェロメーターの2つをUSB-HUB
を介してUSBポートに接続(それぞれ
COM4, 5指定)。OPC(KC-01D)に関しては、
RS-232Cポート(COM1指定)を使って接続
した。
接続図
VBによるPSAPのデータ記録
今まで、PSAPの計測はRS-232Cによって
WINDOWSのハイパーターミナルを用いて行われ
ていた。計測の形式は、タイマーで1時間に1度1
5分ポンプを動かし、1秒毎にtextでデータをとって
おり、膨大なデータ量になっていた。

本研究でVBによって製作したプログラムは、1
秒毎のデータを1分平均に換算して自動的にHD
に記録・保存するものである。

PSAP用プログラムのオブジェクト画面
吸収係数
フィルターの
透過率
フィルターの
透過率
PSAP用プログラムのフローチャート
VBによるネフェロメーターのデータ記録
ネフェロメーターでは、自動的に5分平均で内臓
RAMにデータが保存され(ロガーモードで21日分ま
で)、後でRS-232CでPCに出力していた。

本研究でVisual Basicによって製作したプログラム
は、1秒毎のデータを1分毎に平均して自動的にHD
に記録・保存するものである。

ネフェロメーター用プログラムのオブジェクト画面
温度
散乱係数
相対湿度
気圧
ネフェロメータによる計測
温度
散乱係数
相対湿度
気圧
ネフェロメーター用のプログラムのフローチャート
VBによるOPCの制御・データ記録
本研究でVBによって製作したプログラムは、従
来の計測方法に対応して2種類作成した。

1. 10分のインターバルで、計測時に30秒のレー
ザー及びポンプの暖気運転を挟み、2分間計測
する。
2. 2分間の計測を10秒の休止時間を間に挟んで
計測し続ける。
OPC用のオブジェクトの画面
粒径
OPCによる計測
OPC用の10分間隔の計測プログラムのフローチャート
OPC用の連続計測のプログラムのフローチャート
まとめ

3種の大気微粒子環境計測機器を1台のノートPCによって
統合して計測するシステムを製作。

Visual Basicで開発したプログラムが干渉することなく同時
に動き、1台のPCで機器のデータ記録が可能になった。

1つのPCで動かす際、USBポートをHUB及びUSB-RS232C変換ケーブルでComポートを増設することで動作する
ことを確認。これにより、計測機器の増設が可能になった。

今後、実際の計測に運用する予定である。
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