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 • • • • • 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ﾄﾞで読み出していた。）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１５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。