JP2001296264A - Analytical equipment - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、サンプル中の干渉
成分の影響を除去して特定の測定成分の濃度を正確に測
定することができる分析装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analyzer capable of accurately measuring the concentration of a specific measurement component by removing the influence of an interference component in a sample.
【０００２】[0002]
【従来の技術】分析計に用いられている検出素子は、そ
の種類を問わず、サンプル内の測定対象である測定成分
以外の成分（干渉成分）に対する感度を有することが多
い。そのため、干渉成分の影響を除去しなければ測定成
分の正確な濃度を検出することができない。例えば、赤
外線ガス分析計でサンプルガス内の一酸化窒素（ＮＯ）
濃度を測定する場合、サンプルガス内にはＮＯ以外に水
蒸気（Ｈ2 Ｏ）などの他の干渉成分が共存しているのが
通例であるため、水蒸気の影響を除去して一酸化窒素の
濃度を求める必要がある。2. Description of the Related Art Detection elements used in analyzers often have sensitivity to components (interference components) other than measurement components to be measured in a sample, regardless of their types. Therefore, the accurate concentration of the measurement component cannot be detected unless the influence of the interference component is removed. For example, using an infrared gas analyzer, nitric oxide (NO) in the sample gas
When measuring the concentration, it is customary that other interference components such as water vapor (H 2 O) coexist in the sample gas in addition to NO. Need to ask.
【０００３】そのための具体的な手段としては、特開平
５−２８８６７９号に記載されているように、コンデン
サマイクロフォンからなる２つの検出器に一酸化窒素お
よび水蒸気をそれぞれ封入し、干渉成分である水蒸気に
対する感度が同じになるように水蒸気が封入された検出
器の構造および内部に封入されるガス濃度を調整してお
く。そして、一酸化窒素が封入された検出器の出力から
水蒸気が封入された検出器の出力を引き算することによ
って、干渉成分である水蒸気の影響を除去して測定成分
である一酸化窒素の濃度を測定することができる。ま
た、別の手段として、赤外線ガス分析計などでは特定波
長を透過する光学フィルタを配置して波長を特定させ干
渉成分の影響を低減させるものなどがある。As a specific means for this purpose, as described in JP-A-5-288679, nitrogen monoxide and water vapor are sealed in two detectors each composed of a condenser microphone, and water vapor as an interference component is enclosed. The structure of the detector in which water vapor is sealed and the concentration of gas sealed in the inside are adjusted so that the sensitivity to is the same. Then, by subtracting the output of the detector filled with water vapor from the output of the detector filled with nitric oxide, the influence of water vapor as an interference component is removed, and the concentration of nitric oxide as a measurement component is reduced. Can be measured. As another means, there is an infrared gas analyzer or the like in which an optical filter that transmits a specific wavelength is arranged to specify the wavelength and reduce the influence of an interference component.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような干渉成分の影響を除去する手段はガス分析装置
などの分析装置の構造を複雑にし、そのために製造コス
トを増加させてしまうという点で満足のいくものではな
い。However, the means for eliminating the influence of the interference component as described above complicates the structure of an analyzer such as a gas analyzer and is satisfactory in that the production cost is increased. It's not cool.
【０００５】そこで、本発明の目的は、比較的簡単な構
造であるとともに、サンプル中の干渉成分の影響を除去
して測定成分の濃度信号を求めることができる分析装置
を提供することである。Accordingly, an object of the present invention is to provide an analyzer having a relatively simple structure and capable of obtaining a concentration signal of a measured component by removing the influence of an interference component in a sample.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の分析装置は、各検出素子が異なる設定条
件に保持されていることによりサンプル内の測定成分お
よび干渉成分の感度比が異なる、互いに同一構造を有す
る第１および第２の検出手段と、前記検出素子の設定条
件を制御するための設定条件制御手段と、前記第１の検
出手段の検出信号および前記第２の検出手段の検出信号
に基づいて、干渉成分の影響を除去して測定成分の濃度
信号を求めるための演算手段とを備えている。In order to achieve the above object, an analyzer according to the present invention has a sensitivity ratio of a measurement component and an interference component in a sample, since each detection element is maintained under different setting conditions. First and second detecting means having different structures, a setting condition controlling means for controlling a setting condition of the detecting element, a detection signal of the first detecting means and the second detecting means. And calculating means for obtaining the concentration signal of the measured component by removing the influence of the interference component based on the detection signal of the means.
【０００７】請求項１の分析装置では、第１および第２
の検出手段が互いに同一構造を有しており、検出素子の
設定条件によってサンプル内の測定成分および干渉成分
に対する感度比が異なるようにされている。つまり、請
求項１によると、同じ構造の検出手段を用いればよいの
で、分析装置を構造が簡単で低コストでの製造が可能な
ものとすることができる。In the analyzer according to the first aspect, the first and the second
Have the same structure, and the sensitivity ratio to the measurement component and the interference component in the sample differs depending on the setting condition of the detection element. That is, according to the first aspect, since the detecting means having the same structure may be used, the analyzing apparatus can have a simple structure and can be manufactured at low cost.
【０００８】また、請求項２の分析装置は、前記第１お
よび第２の検出手段が前記検出素子を共有しており、サ
ンプルの測定中に前記設定条件制御手段によって前記検
出素子の設定条件が変更されるように構成されているこ
とを特徴とするものである。In the analyzer according to a second aspect of the present invention, the first and second detecting means share the detecting element, and the setting condition of the detecting element is set by the setting condition controlling means during measurement of the sample. It is characterized in that it is configured to be changed.
【０００９】請求項２によると、１つの検出素子の設定
条件を変更することで同一素子で異なる特性を生じさせ
ることができ、分析装置を小型でさらに構造が簡単であ
って低コストでの製造が可能なものとすることができ
る。According to the second aspect, by changing the setting condition of one detecting element, different characteristics can be generated by the same element, and the analyzer is small in size, has a simple structure, and is manufactured at low cost. Can be possible.
【００１０】また、請求項３の分析装置は、前記設定条
件が前記検出素子の温度を含んでいることを特徴とする
ものである。Further, in the analyzer according to a third aspect, the set condition includes a temperature of the detection element.
【００１１】請求項３によると、設定条件として温度を
採用しているので、電気ヒータなどを用いた比較的簡単
な構成により第１および第２の検出手段の設定条件を制
御することができる。According to the third aspect, since the temperature is adopted as the setting condition, the setting condition of the first and second detecting means can be controlled with a relatively simple configuration using an electric heater or the like.
【００１２】請求項４の分析装置は、各検出素子の組成
が異なることによりサンプル内の測定成分および干渉成
分の感度比が異なる、互いに同一構造を有する第１およ
び第２の検出手段と、前記第１の検出手段の検出信号お
よび前記第２の検出手段の検出信号に基づいて、干渉成
分の影響を除去して測定成分の濃度信号を求めるための
演算手段とを備えている。According to a fourth aspect of the present invention, the first and second detecting means, which have the same structure, have different sensitivity ratios of the measurement component and the interference component in the sample due to the different composition of each detection element; An arithmetic unit for obtaining a concentration signal of the measurement component by removing the influence of the interference component based on the detection signal of the first detection unit and the detection signal of the second detection unit.
【００１３】請求項４の分析装置では、第１および第２
の検出手段が互いに同一構造を有しており、検出素子の
組成によってサンプル内の測定成分および干渉成分に対
する感度比が異なるようにされている。つまり、請求項
４によると、同じ構造の検出手段を用いればよいので、
分析装置を構造が簡単で低コストでの製造が可能なもの
とすることができる。[0013] In the analyzer according to the fourth aspect, the first and the second are provided.
Have the same structure, and the sensitivity ratio to the measurement component and the interference component in the sample differs depending on the composition of the detection element. That is, according to the fourth aspect, since the detection means having the same structure may be used,
The analyzer can have a simple structure and can be manufactured at low cost.
【００１４】請求項５の分析装置は、各検出素子の組成
が異なるとともにそれらが異なる設定条件に保持されて
いることによりサンプル内の測定成分および干渉成分の
感度比が異なる、互いに同一構造を有する第１および第
２の検出手段と、前記検出素子の設定条件を制御するた
めの設定条件制御手段と、前記第１の検出手段の検出信
号および前記第２の検出手段の検出信号に基づいて、干
渉成分の影響を除去して測定成分の濃度信号を求めるた
めの演算手段とを備えている。According to a fifth aspect of the present invention, the detection elements have different compositions, and the sensitivity ratios of the measurement component and the interference component in the sample are different due to the fact that they are maintained under different setting conditions. First and second detection means, setting condition control means for controlling setting conditions of the detection element, and a detection signal of the first detection means and a detection signal of the second detection means, A calculating means for removing the influence of the interference component to obtain a concentration signal of the measurement component.
【００１５】請求項５の分析装置では、第１および第２
の検出手段が互いに同一構造を有しており、検出素子の
組成および設定条件によってサンプル内の測定成分およ
び干渉成分に対する感度比が異なるようにされている。
つまり、請求項５によると、同じ構造の検出手段を用い
ればよいので、分析装置を構造が簡単で低コストでの製
造が可能なものとすることができる。検出素子の組成お
よび設定条件の両方によって感度比を定めることができ
るので、第１および第２の検出手段の感度比の差を大き
くすることが可能であり、より正確な測定値を得ること
ができるようになる。[0015] In the analyzer according to the fifth aspect, the first and the second are provided.
Have the same structure, and the sensitivity ratio to the measurement component and the interference component in the sample differs depending on the composition and setting conditions of the detection element.
That is, according to the fifth aspect, since the detecting means having the same structure may be used, the analyzing apparatus can have a simple structure and can be manufactured at low cost. Since the sensitivity ratio can be determined by both the composition of the detection element and the setting conditions, the difference between the sensitivity ratios of the first and second detection means can be increased, and a more accurate measured value can be obtained. become able to.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照しつつ説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１７】図１は、本発明の第１の実施の形態のガス
分析装置の概略構成を描いた模式図である。図１に示さ
れたガス分析装置１は、サンプルガス内のメタンの影響
を除去して一酸化炭素濃度を測定するためのものであっ
て、ガス検出素子としての半導体センサ２と、半導体セ
ンサ２の近傍にそれぞれ配置されたヒータ３およびペル
チェ素子４と、半導体センサ２の検出信号をディジタル
信号に変換するＡ／Ｄコンバータ５と、ガス分析装置１
を制御する制御部としてのマイクロコンピュータ６とを
具備している。なお、ヒータ３およびペルチェ素子４は
半導体センサ２の内部に含まれていてもよい。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a gas analyzer according to a first embodiment of the present invention. The gas analyzer 1 shown in FIG. 1 is for measuring the concentration of carbon monoxide by removing the influence of methane in a sample gas, and includes a semiconductor sensor 2 as a gas detecting element and a semiconductor sensor 2. , An A / D converter 5 that converts a detection signal of the semiconductor sensor 2 into a digital signal, and a gas analyzer 1.
And a microcomputer 6 as a control unit for controlling the control. Note that the heater 3 and the Peltier element 4 may be included inside the semiconductor sensor 2.
【００１８】本実施の形態で用いられている半導体セン
サ２は、異なる温度での一酸化炭素およびメタンの感度
比が異なるセンサである。つまり、半導体センサ２は、
図２に示すように、ある温度（ｔ1 ）で一酸化炭素およ
びメタンの感度比が１：１であっても、別の温度
（ｔ2 ）ではこれが例えば５：１となっている。具体的
な例としては、酸化すずを主成分とする半導体センサ２
の一酸化炭素およびメタンの感度比は温度３００℃では
１：１であるが、温度４３０℃では１０：２である。こ
のように、センサの設定温度を変えることで同一構造を
有する検出素子であっても別個の感度特性を有するセン
サとなりうる。このような半導体センサは、検出素子と
して例えば、表面におけるガス吸着による抵抗変化を電
気信号に変換して出力する金属酸化物半導体を有してい
る。また、ヒータ３は電気エネルギーを熱エネルギーに
変換して半導体センサ２を加熱する加熱手段であり、ペ
ルチェ素子４は、電流を流すことで半導体センサ２から
熱を吸収する冷却手段である。The semiconductor sensor 2 used in this embodiment has different sensitivity ratios of carbon monoxide and methane at different temperatures. That is, the semiconductor sensor 2
As shown in FIG. 2, the sensitivity ratio between carbon monoxide and methane is 1: 1 at a certain temperature (t 1 ), but is 5: 1 at another temperature (t 2 ). A specific example is a semiconductor sensor 2 containing tin oxide as a main component.
The sensitivity ratio between carbon monoxide and methane is 1: 1 at a temperature of 300 ° C., but is 10: 2 at a temperature of 430 ° C. As described above, by changing the set temperature of the sensor, even the detection elements having the same structure can be sensors having different sensitivity characteristics. Such a semiconductor sensor has, as a detection element, for example, a metal oxide semiconductor that converts a resistance change caused by gas adsorption on the surface into an electric signal and outputs the electric signal. The heater 3 is a heating unit that converts electric energy into heat energy to heat the semiconductor sensor 2, and the Peltier element 4 is a cooling unit that absorbs heat from the semiconductor sensor 2 by flowing an electric current.
【００１９】マイクロコンピュータ６は、第１ゲイン記
憶部７、第２ゲイン記憶部８、補正係数記憶部９、演算
部１０、および、温度制御部１１を有している。第１ゲ
イン記憶部７は、半導体センサ２がある特定温度（以
下、「基準温度」という）に保持されているときのゲイ
ン（第１ゲイン）を記憶する。第１ゲインは、基準温度
における測定成分に対する半導体センサ２の感度個体差
を調整するために用いられる。第２ゲイン記憶部８は、
半導体センサ２が別の特定温度（以下、「補正センサ温
度」という）に保持されているときのゲイン（第２ゲイ
ン）を記憶する。第２ゲインは、補正センサ温度におけ
る干渉成分に対する感度が基準温度における干渉成分に
対する感度と同じになるように設定される。The microcomputer 6 has a first gain storage unit 7, a second gain storage unit 8, a correction coefficient storage unit 9, a calculation unit 10, and a temperature control unit 11. The first gain storage unit 7 stores a gain (first gain) when the semiconductor sensor 2 is held at a specific temperature (hereinafter, referred to as “reference temperature”). The first gain is used for adjusting the individual difference in sensitivity of the semiconductor sensor 2 to the measurement component at the reference temperature. The second gain storage unit 8
The gain (second gain) when the semiconductor sensor 2 is maintained at another specific temperature (hereinafter, referred to as “correction sensor temperature”) is stored. The second gain is set such that the sensitivity to the interference component at the correction sensor temperature is the same as the sensitivity to the interference component at the reference temperature.
【００２０】補正係数記憶部９は、演算部１０で一酸化
炭素の濃度信号を求める演算を行う際に用いる補正係数
を記憶する。演算部１０は、半導体センサ２からの信号
に基づいて、第１ゲイン記憶部７、第２ゲイン記憶部
８、補正係数記憶部９に記憶された値を参照して一酸化
炭素の濃度信号を求める演算を行う。また、温度制御部
１１は、ヒータ３およびペルチェ素子４を流れる電流値
を制御して半導体センサ２を一定の温度（上述した基準
温度または補正センサ温度）に保持する。本実施の形態
では、半導体センサ２は、サンプルガスの測定中に基準
温度に一定時間保持されてからさらに補正センサ温度に
一定時間保持される。The correction coefficient storage unit 9 stores a correction coefficient used when the calculation unit 10 performs a calculation for obtaining a concentration signal of carbon monoxide. The arithmetic unit 10 calculates the concentration signal of carbon monoxide based on the signal from the semiconductor sensor 2 with reference to the values stored in the first gain storage unit 7, the second gain storage unit 8, and the correction coefficient storage unit 9. Perform the required calculation. Further, the temperature control unit 11 controls the current value flowing through the heater 3 and the Peltier element 4 to maintain the semiconductor sensor 2 at a constant temperature (the above-described reference temperature or correction sensor temperature). In the present embodiment, the semiconductor sensor 2 is held at the reference temperature for a certain period of time during the measurement of the sample gas, and is further held at the correction sensor temperature for a certain period of time.
【００２１】次に、上述のように構成された本実施の形
態のガス分析装置１を用いて、一酸化炭素およびメタン
を含むサンプルガス中の一酸化炭素濃度を測定する場合
の具体的な手順について図３を参照して説明する。な
お、以下の説明および図３において、基準温度に保持さ
れている状態の半導体センサ２をセンサＳ１（Ｓ１）、
補正センサ温度に保持されている状態の半導体センサ２
をセンサＳ２（Ｓ２）と仮称することにする。また、図
３の各図で用いた濃度信号量を表す数値は説明を分かり
やすくするための仮想的な値であり、実際に得られたも
のではない。Next, a specific procedure for measuring the concentration of carbon monoxide in a sample gas containing carbon monoxide and methane using the gas analyzer 1 of the present embodiment configured as described above. Will be described with reference to FIG. In the following description and FIG. 3, the semiconductor sensor 2 held at the reference temperature is replaced with a sensor S1 (S1),
Semiconductor sensor 2 held at the correction sensor temperature
Is temporarily referred to as a sensor S2 (S2). Also, the numerical values representing the density signal amounts used in the respective diagrams of FIG. 3 are virtual values for easy understanding of the description, and are not actually obtained.
【００２２】サンプルガスを測定する前に、以下のよう
にしてセンサＳ１、センサＳ２のゲイン調整、つまりガ
ス分析装置１の校正を行う。そのためには、最初に、校
正用の一酸化炭素ガスを半導体センサ２の周囲に流した
状態で、センサＳ１およびセンサＳ２で得られる濃度信
号を測定する。その結果を示したのが図３（ａ）であ
り、センサＳ１で得られた濃度信号が８０、センサＳ２
で得られた濃度信号が４０となっている。Before measuring the sample gas, the gain adjustment of the sensors S1 and S2, that is, the calibration of the gas analyzer 1 is performed as follows. For this purpose, first, a concentration signal obtained by the sensors S1 and S2 is measured with the calibration carbon monoxide gas flowing around the semiconductor sensor 2. FIG. 3A shows the result, and the density signal obtained by the sensor S1 is 80 and the sensor S2 is
Is 40.
【００２３】ここで用いられる校正用の一酸化炭素ガス
は濃度が既知のものであり、正確にゲイン調整された分
析装置では基準温度において濃度信号として１００を出
力すべきものである。すなわち、センサＳ１で得られた
濃度信号は正確でないことになるので、第１ゲインの値
１００／８０＝１．２５を第１ゲイン記憶部７に記憶さ
せ、センサＳ１で得られた濃度信号に第１ゲインを乗算
することで基準温度における正確な濃度信号が得られる
ようにする。校正用の一酸化炭素ガスを流したときの、
第１ゲインで調整した後のセンサＳ１の濃度信号および
センサＳ２の濃度信号を図３（ｂ）に示す。この図面に
示すように、第１ゲインを用いた感度調整によってセン
サＳ１の濃度信号が８０から１００に変更されている。The concentration of the carbon monoxide gas for calibration used here has a known concentration, and an analyzer which is accurately adjusted in gain should output 100 as a concentration signal at a reference temperature. That is, since the density signal obtained by the sensor S1 is not accurate, the first gain value 100/80 = 1.25 is stored in the first gain storage unit 7, and the density signal obtained by the sensor S1 is By multiplying the first gain, an accurate density signal at the reference temperature can be obtained. When flowing carbon monoxide gas for calibration,
FIG. 3B shows the density signal of the sensor S1 and the density signal of the sensor S2 after being adjusted by the first gain. As shown in this drawing, the density signal of the sensor S1 is changed from 80 to 100 by the sensitivity adjustment using the first gain.
【００２４】次に、校正用のメタンガスを半導体センサ
２の周囲に流した状態で、センサＳ１およびセンサＳ２
で得られる濃度信号を測定する。その結果を示したのが
図３（ｃ）であり、センサＳ１で得られた濃度信号が２
０（第１ゲインで調整済みの値）、センサＳ２で得られ
た濃度信号が４０となっている。Next, with the methane gas for calibration flowing around the semiconductor sensor 2, the sensors S1 and S2
Measure the density signal obtained in. FIG. 3C shows the result, and the density signal obtained by the sensor S1 is 2
0 (value adjusted by the first gain), and the density signal obtained by the sensor S2 is 40.
【００２５】本実施の形態において、第２ゲインは、メ
タンに対するセンサＳ２の感度が第１ゲインで調整され
た後のセンサＳ１の感度と同じになるように設定され
る。つまり、本実施の形態では第２ゲインの値として２
０／４０＝０．５が第２ゲイン記憶部８に記憶させられ
る。校正用のメタンガスを流したときの、第１ゲインで
調整した後のセンサＳ１の濃度信号および第２ゲインで
調整した後のセンサＳ２の濃度信号を図３（ｄ）に示
す。この図面に示すように、第２ゲインによってセンサ
Ｓ２の濃度信号が４０から２０に変更されている。In the present embodiment, the second gain is set so that the sensitivity of the sensor S2 to methane is the same as the sensitivity of the sensor S1 after being adjusted by the first gain. That is, in the present embodiment, the value of the second gain is 2
0/40 = 0.5 is stored in the second gain storage unit 8. FIG. 3D shows a concentration signal of the sensor S1 adjusted by the first gain and a concentration signal of the sensor S2 adjusted by the second gain when a methane gas for calibration is supplied. As shown in this drawing, the density signal of the sensor S2 is changed from 40 to 20 by the second gain.
【００２６】このように、センサＳ１からの濃度信号が
第１ゲインで調整され、センサＳ２からの濃度信号が第
２ゲインで調整されるようにしてから、再び上述と同じ
濃度の校正用の一酸化炭素ガスを流して、センサＳ１お
よびセンサＳ２で得られるゲイン調整済みの濃度信号を
測定する。その結果を示したのが図３（ｅ）であり、セ
ンサＳ１で得られた濃度信号が１００（第１ゲインで調
整済みの値）、センサＳ２で得られた濃度信号が２０
（第２ゲインで調整済みの値）となっている。ここで、
センサＳ２の濃度信号が２０となっているのは、図３
（ｂ）の濃度信号４０が第２ゲインで０．５倍されてい
るからである。このようにして、センサ１については一
酸化炭素とメタンとの感度比が５：１に調整され、セン
サ２については一酸化炭素とメタンとの感度比が１：１
に調整されたことになる。In this manner, the density signal from the sensor S1 is adjusted by the first gain, and the density signal from the sensor S2 is adjusted by the second gain. By flowing a carbon oxide gas, the concentration signal after gain adjustment obtained by the sensors S1 and S2 is measured. FIG. 3E shows the result. The density signal obtained by the sensor S1 is 100 (value adjusted by the first gain), and the density signal obtained by the sensor S2 is 20.
(Value adjusted by the second gain). here,
FIG. 3 shows that the density signal of the sensor S2 is 20.
This is because the density signal 40 in (b) is multiplied by 0.5 by the second gain. In this way, the sensitivity ratio of carbon monoxide to methane is adjusted to 5: 1 for sensor 1 and the sensitivity ratio of carbon monoxide to methane is adjusted to 1: 1 for sensor 2.
It will be adjusted to.
【００２７】ここで、以下の式（１）から後述の計算で
用いる補正係数を求め、それを補正係数記憶部９に記憶
させる。 補正係数＝（センサＳ１で得られた濃度信号）／｛（センサＳ１で得られ た濃度信号）−（センサＳ２で得られた濃度信号）｝ （１） 具体的には、本実施の形態での補正係数は、１００／
（１００−２０）＝１００／８０＝１．２５である。Here, a correction coefficient used in the calculation described later is obtained from the following equation (1), and the correction coefficient is stored in the correction coefficient storage unit 9. Correction coefficient = (density signal obtained by sensor S1) / {(density signal obtained by sensor S1)-(density signal obtained by sensor S2)} (1) Specifically, in the present embodiment, Is 100 /
(100−20) = 100/80 = 1.25.
【００２８】次に、一酸化炭素とメタンとが共存するサ
ンプルガスをガス分析装置１で測定する。その結果を示
したのが図３（ｆ）であり、センサＳ１およびセンサＳ
２で得られたゲイン調整済みの濃度信号はそれぞれ１２
０および４０となっている。本実施の形態では、上述し
たようなゲイン調整が行われているために、センサＳ１
で得られた濃度信号内の一酸化炭素に起因した信号量
と、センサＳ２で得られた濃度信号内の一酸化炭素に起
因した信号量との比（１００：２０）が図３（ｅ）の場
合（１００：２０）と等しくなっており、さらに、セン
サＳ１で得られた濃度信号内のメタンに起因した信号量
と、センサＳ２で得られた濃度信号内のメタンに起因し
た信号量との比（２０：２０）が図３（ｄ）の場合（２
０：２０）のように一対一になっているはずである。Next, a sample gas in which carbon monoxide and methane coexist is measured by the gas analyzer 1. FIG. 3F shows the result, and the sensor S1 and the sensor S
The gain-adjusted density signals obtained in step 2 are 12
0 and 40. In the present embodiment, since the above-described gain adjustment is performed, the sensor S1
FIG. 3E shows the ratio (100: 20) between the signal amount caused by carbon monoxide in the concentration signal obtained in step S1 and the signal amount caused by carbon monoxide in the concentration signal obtained by sensor S2. (100: 20), the signal amount caused by methane in the concentration signal obtained by the sensor S1, and the signal amount caused by methane in the concentration signal obtained by the sensor S2. In the case where the ratio (20:20) of FIG.
0:20).
【００２９】そこで、センサＳ１で得られたゲイン調整
済みの濃度信号量（１２０）からセンサＳ２で得られた
ゲイン調整済みの濃度信号量（４０）を減算し、減算後
の値に対して図３（ｅ）で得られた補正係数を乗算すれ
ば、メタンに起因した信号量を除去してセンサＳ１で得
られた濃度信号内の一酸化炭素に起因した信号量を得る
ことができる。すなわち、センサＳ１で得られた濃度信
号内の一酸化炭素に起因した信号量は、（１２０−４
０）×１．２５＝１００となる。そして、得られた濃度
信号（ここでは１００）から、適宜演算が行われて一酸
化炭素の濃度が求められ、それが図示しない表示部に表
示される。The gain-adjusted density signal amount (40) obtained by the sensor S2 is subtracted from the gain-adjusted density signal amount (120) obtained by the sensor S1. By multiplying the correction coefficient obtained in 3 (e), the signal amount caused by methane can be removed and the signal amount caused by carbon monoxide in the concentration signal obtained by the sensor S1 can be obtained. That is, the signal amount due to carbon monoxide in the concentration signal obtained by the sensor S1 is (120-4)
0) × 1.25 = 100. Then, from the obtained concentration signal (here, 100), a calculation is appropriately performed to obtain the concentration of carbon monoxide, which is displayed on a display unit (not shown).
【００３０】このように、本実施の形態のガス分析装置
１を用いると、１つの半導体センサ２を用いた小型で簡
単な構成によって、サンプルガス内の干渉成分であるメ
タンガスの影響を除去して測定成分である一酸化炭素の
濃度信号を正確に求めることができるようになる。ま
た、本実施の形態では、ヒータおよびペルチェ素子を用
いた比較的簡単な構成により半導体センサ２の温度を制
御して、１つの半導体センサ２を実質的に２つのセンサ
として機能させることがことができるという利点があ
る。As described above, when the gas analyzer 1 of the present embodiment is used, the influence of methane gas, which is an interference component in the sample gas, is removed by a small and simple configuration using one semiconductor sensor 2. The concentration signal of carbon monoxide, which is a measurement component, can be accurately obtained. Further, in the present embodiment, it is possible to control the temperature of the semiconductor sensor 2 with a relatively simple configuration using a heater and a Peltier element to make one semiconductor sensor 2 substantially function as two sensors. There is an advantage that you can.
【００３１】なお、本実施の形態では、ガス検出素子と
して１つの半導体センサ２だけが設けられているが、２
つの半導体センサを設けて、それぞれに近接してヒータ
やペルチェ素子を配置することで２つの半導体センサを
別の温度に保持しておくようにしてもよい。これによ
り、本実施の形態のように半導体センサの温度を変化さ
せる必要がなくなり、迅速な測定を行うことができる。In this embodiment, only one semiconductor sensor 2 is provided as a gas detection element.
Two semiconductor sensors may be provided, and a heater and a Peltier element may be arranged close to each other to keep the two semiconductor sensors at different temperatures. Accordingly, it is not necessary to change the temperature of the semiconductor sensor as in the present embodiment, and quick measurement can be performed.
【００３２】次に、本発明の第２の実施の形態につい
て、図４を参照して説明する。図４は、本実施の形態の
ガス分析装置の概略構成を描いた模式図である。図４に
示されたガス分析装置１２は、サンプルガス内のメタン
の影響を除去して一酸化炭素濃度を測定するためのもの
であって、ガス検出素子としての２つの半導体センサ２
ａ、２ｂと、半導体センサ２ａ、２ｂの検出信号をディ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ５ａ、５ｂと、
ガス分析装置１２を制御する制御部としてのマイクロコ
ンピュータ６とを具備している。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the gas analyzer according to the present embodiment. The gas analyzer 12 shown in FIG. 4 is for measuring the concentration of carbon monoxide by removing the influence of methane in the sample gas, and has two semiconductor sensors 2 as gas detecting elements.
a, 2b, A / D converters 5a, 5b for converting detection signals of the semiconductor sensors 2a, 2b into digital signals,
A microcomputer 6 as a control unit for controlling the gas analyzer 12 is provided.
【００３３】本実施の形態で用いられている半導体セン
サ２ａ、２ｂは、検出素子の組成が異なることにより一
酸化炭素およびメタンの感度比が異なるセンサであり、
互いに同一構造を有している。つまり、半導体センサ２
ａでは一酸化炭素およびメタンの感度比が１：１であっ
ても、半導体センサ２ｂではこれが例えば５：１となっ
ており、半導体センサ２ａ、２ｂは温度などの設定条件
が同じであっても測定成分と干渉成分との感度比が互い
に相違している。このような半導体センサは、検出素子
として例えば、表面におけるガス吸着による電気伝導度
変化を電気信号に変換して出力する金属酸化物半導体を
有している。例えば酸化すずは、ドーピングされる物質
に応じて抵抗比が異なる金属酸化物半導体の一例であ
る。The semiconductor sensors 2a and 2b used in the present embodiment have different sensitivity ratios of carbon monoxide and methane due to different compositions of the detecting elements.
They have the same structure. That is, the semiconductor sensor 2
a, the sensitivity ratio of carbon monoxide and methane is 1: 1 but the semiconductor sensor 2b has a sensitivity ratio of, for example, 5: 1, and the semiconductor sensors 2a and 2b have the same setting conditions such as temperature. The sensitivity ratios of the measurement component and the interference component are different from each other. Such a semiconductor sensor has, as a detection element, for example, a metal oxide semiconductor that converts a change in electrical conductivity due to gas adsorption on the surface into an electrical signal and outputs the electrical signal. For example, tin oxide is an example of a metal oxide semiconductor having a different resistance ratio depending on a substance to be doped.
【００３４】マイクロコンピュータ６は、温度制御部１
１を有していない以外は第１の実施の形態のものと同様
に構成されている。本実施の形態において、第１ゲイン
記憶部７は、半導体センサ２ａのゲイン（第１ゲイン）
を記憶する。第１ゲインは、測定成分に対する半導体セ
ンサ２ａの感度個体差を調整するために用いられる。第
２ゲイン記憶部８は、半導体センサ２ｂのゲイン（第２
ゲイン）を記憶する。第２ゲインは、半導体センサ２ｂ
の干渉成分に対する感度が半導体センサ２ａの干渉成分
に対する感度と同じになるように設定される。The microcomputer 6 includes a temperature controller 1
The configuration is the same as that of the first embodiment except that the first embodiment is not provided. In the present embodiment, the first gain storage unit 7 stores the gain (first gain) of the semiconductor sensor 2a.
Is stored. The first gain is used to adjust the individual sensitivity difference of the semiconductor sensor 2a with respect to the measurement component. The second gain storage unit 8 stores the gain of the semiconductor sensor 2b (the second gain
Gain). The second gain is the semiconductor sensor 2b
Is set to be the same as the sensitivity of the semiconductor sensor 2a to the interference component.
【００３５】補正係数記憶部９は、演算部１０で一酸化
炭素の濃度信号を求める演算を行う際に用いる補正係数
を記憶する。演算部１０は、半導体センサ２ａ、２ｂか
らの信号に基づいて、第１ゲイン記憶部７、第２ゲイン
記憶部８、補正係数記憶部９に記憶された値を参照して
一酸化炭素の濃度信号を求める演算を行う。本実施の形
態では、半導体センサ２ａ、２ｂは、ともに一定の基準
温度に保持されているものとする。The correction coefficient storage unit 9 stores a correction coefficient used when the calculation unit 10 performs calculation for obtaining a concentration signal of carbon monoxide. The operation unit 10 refers to the values stored in the first gain storage unit 7, the second gain storage unit 8, and the correction coefficient storage unit 9 based on the signals from the semiconductor sensors 2a and 2b, and calculates the concentration of carbon monoxide. Perform an operation to find a signal. In the present embodiment, it is assumed that the semiconductor sensors 2a and 2b are both maintained at a constant reference temperature.
【００３６】本実施の形態のガス分析装置１２を用いて
一酸化炭素およびメタンを含むサンプルガス中の一酸化
炭素濃度を測定する具体的な手順は、第１の実施の形態
においてセンサＳ１を半導体センサ２ａ、センサＳ２を
半導体センサ２ｂと置き換えた場合と同様であるので、
ここではその詳しい説明を省略する。The specific procedure for measuring the concentration of carbon monoxide in a sample gas containing carbon monoxide and methane using the gas analyzer 12 of the present embodiment is as follows. Since it is the same as the case where the sensor 2a and the sensor S2 are replaced with the semiconductor sensor 2b,
Here, the detailed description is omitted.
【００３７】従って、本実施の形態によっても、互いに
同一構造を有する２つの半導体センサ２ａ、２ｂを用い
た簡単な構成によって、サンプルガス内の干渉成分であ
るメタンガスの影響を除去して測定成分である一酸化炭
素の濃度信号を正確に求めることができるようになる。Therefore, according to the present embodiment, the influence of methane gas, which is an interference component in the sample gas, is removed by a simple configuration using two semiconductor sensors 2a and 2b having the same structure, and the measurement component is used. A concentration signal of a certain carbon monoxide can be accurately obtained.
【００３８】また、第２の実施の形態において、２つの
半導体センサ２ａ、２ｂについて測定成分と干渉成分と
の感度比の差が温度などの設定条件を変えることでさら
に拡大する場合には、より正確な測定値が得られること
が期待できるので、第１の実施の形態と同様にヒータな
どを用いて感度比の差が広がる方向に２つの半導体セン
サ２ａ、２ｂの設定条件を制御することが好ましい。In the second embodiment, when the difference between the sensitivity ratios of the measurement component and the interference component of the two semiconductor sensors 2a and 2b is further expanded by changing the setting conditions such as the temperature, it is more likely that Since it is expected that accurate measurement values can be obtained, it is possible to control the setting conditions of the two semiconductor sensors 2a and 2b in the direction in which the difference in the sensitivity ratio is widened using a heater or the like as in the first embodiment. preferable.
【００３９】以上、本発明の好適な実施の形態について
説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるもの
ではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々
な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施の
形態では、ガス検出手段として半導体センサを用いた
が、固体電解質センサや抵抗型センサおよびこれ以外の
公知のガスセンサであっても設定条件によって測定成分
と干渉成分との感度比が異なる特性を有するものであれ
ば、これらを用いるようにしてもよい。また、上述の実
施の形態では測定成分としてのガスは一酸化炭素であっ
たが、本発明はこれに限らず、使用するセンサに応じて
他の様々なガス分析に応用することが可能である。ま
た、本発明は濃度信号内に干渉成分が２種類以上存在す
る場合についても、センサの数を増加すること或いはセ
ンサの温度変更数を増やすことで同様にして適用するこ
とが可能である。また、第１の実施の形態では、温度の
調節によってガス検出素子の設定条件を制御していた
が、例えば湿度や磁界の強さなどの温度以外の設定条件
を制御するようにしてもよい。また、半導体センサの検
出信号から測定成分の濃度信号を求める具体的な手順は
上述のものに限られるものではなく、他の計算手順によ
って測定成分の濃度信号が求められてもよい。また、本
発明は、ガスの分析に限られるものではなく、液体の分
析にも適用することが可能である。The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various designs can be changed within the scope of the claims. It is. For example, in the above-described embodiment, the semiconductor sensor is used as the gas detecting means. However, even in the case of a solid electrolyte sensor, a resistance type sensor, and other known gas sensors, the sensitivity ratio between the measurement component and the interference component depends on the setting conditions. May be used as long as they have different characteristics. In the above-described embodiment, the gas as the measurement component is carbon monoxide. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to various other gas analyses, depending on the sensor used. . Further, the present invention can be similarly applied to a case where two or more types of interference components exist in the density signal by increasing the number of sensors or increasing the number of temperature changes of the sensors. In the first embodiment, the setting conditions of the gas detection element are controlled by adjusting the temperature. However, setting conditions other than the temperature, such as the humidity and the strength of the magnetic field, may be controlled. Further, the specific procedure for obtaining the concentration signal of the measurement component from the detection signal of the semiconductor sensor is not limited to the above, and the concentration signal of the measurement component may be obtained by another calculation procedure. Further, the present invention is not limited to gas analysis, but can be applied to liquid analysis.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１、４、５
によると、同じ構造の検出手段が用いられるので、分析
装置を構造が簡単で低コストでの製造が可能なものとす
ることができる。また、請求項２によると、１つの検出
素子を用いるだけでよいので、分析装置を小型でさらに
構造が簡単であって低コストでの製造が可能なものとす
ることができる。また、請求項３によると、設定条件と
して温度を採用しているので、電気ヒータなどを用いた
比較的簡単な構成により第１および第２の検出手段の設
定条件を制御することができる。As described above, claims 1, 4, 5
According to the method described above, since the detecting means having the same structure is used, the analyzing apparatus can have a simple structure and can be manufactured at low cost. Further, according to the second aspect, since only one detection element needs to be used, it is possible to make the analyzer small in size, simple in structure, and capable of being manufactured at low cost. According to the third aspect, since the temperature is employed as the setting condition, the setting condition of the first and second detecting means can be controlled with a relatively simple configuration using an electric heater or the like.
【図１】本発明の第１の実施の形態のガス分析装置の概
略構成を描いた模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a gas analyzer according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１に示した半導体センサにおける一酸化炭素
およびメタンの感度比の温度による相違を説明するため
のグラフである。FIG. 2 is a graph for explaining a difference in sensitivity ratio between carbon monoxide and methane in the semiconductor sensor shown in FIG. 1 depending on temperature.
【図３】図１に示したガス分析装置を用いて、一酸化炭
素およびメタンを含むサンプルガス中の一酸化炭素濃度
を測定する場合の具体的な手順について説明するための
グラフである。FIG. 3 is a graph for explaining a specific procedure for measuring the concentration of carbon monoxide in a sample gas containing carbon monoxide and methane using the gas analyzer shown in FIG.
【図４】本発明の第２の実施の形態のガス分析装置の概
略構成を描いた模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a gas analyzer according to a second embodiment of the present invention.
１ ガス分析装置 ２ 半導体センサ ３ ヒータ ４ ペルチェ素子 ５ Ａ／Ｄコンバータ ６ マイクロコンピュータ ７ 第１ゲイン記憶部 ８ 第２ゲイン記憶部 ９ 補正係数記憶部 １０ 演算部 １１ 温度制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas analyzer 2 Semiconductor sensor 3 Heater 4 Peltier element 5 A / D converter 6 Microcomputer 7 First gain storage unit 8 Second gain storage unit 9 Correction coefficient storage unit 10 Operation unit 11 Temperature control unit
Claims (5)
ていることによりサンプル内の測定成分および干渉成分
の感度比が異なる、互いに同一構造を有する第１および
第２の検出手段と、 前記検出素子の設定条件を制御するための設定条件制御
手段と、 前記第１の検出手段の検出信号および前記第２の検出手
段の検出信号に基づいて、干渉成分の影響を除去して測
定成分の濃度信号を求めるための演算手段とを備えてい
ることを特徴とする分析装置。1. First and second detection means having the same structure, wherein each detection element has different sensitivity ratios of a measurement component and an interference component in a sample because the detection elements are held under different setting conditions; Setting condition control means for controlling a setting condition of the element; and a concentration of the measurement component by removing an influence of an interference component based on a detection signal of the first detection means and a detection signal of the second detection means. An analysis device comprising: a calculation unit for obtaining a signal.
出素子を共有しており、サンプルの測定中に前記設定条
件制御手段によって前記検出素子の設定条件が変更され
るように構成されていることを特徴とする請求項１に記
載の分析装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein the first and second detection means share the detection element, and the setting condition of the detection element is changed by the setting condition control means during measurement of a sample. The analyzer according to claim 1, wherein:
んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の分
析装置。3. The analyzer according to claim 1, wherein the set condition includes a temperature of the detection element.
ンプル内の測定成分および干渉成分の感度比が異なる、
互いに同一構造を有する第１および第２の検出手段と、 前記第１の検出手段の検出信号および前記第２の検出手
段の検出信号に基づいて、干渉成分の影響を除去して測
定成分の濃度信号を求めるための演算手段とを備えてい
ることを特徴とする分析装置。4. The sensitivity ratio of a measurement component and an interference component in a sample differs due to a difference in composition of each detection element.
First and second detectors having the same structure, and removing the influence of the interference component based on the detection signal of the first detector and the detection signal of the second detector, and measuring the concentration of the measurement component. An analysis device comprising: a calculation unit for obtaining a signal.
らが異なる設定条件に保持されていることによりサンプ
ル内の測定成分および干渉成分の感度比が異なる、互い
に同一構造を有する第１および第２の検出手段と、 前記検出素子の設定条件を制御するための設定条件制御
手段と、 前記第１の検出手段の検出信号および前記第２の検出手
段の検出信号に基づいて、干渉成分の影響を除去して測
定成分の濃度信号を求めるための演算手段とを備えてい
ることを特徴とする分析装置。5. The first and second detectors having the same structure, wherein the composition of each detection element is different and the sensitivity ratio of the measurement component and the interference component in the sample is different due to the fact that they are maintained under different setting conditions. Detecting means; setting condition controlling means for controlling setting conditions of the detecting element; and removing an influence of an interference component based on a detection signal of the first detecting means and a detection signal of the second detecting means. An analyzer for calculating a concentration signal of the measurement component.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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