JP2001324463A - ガス濃度検出センサおよびガス濃度測定装置 - Google Patents
ガス濃度検出センサおよびガス濃度測定装置Info
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス濃度検出素子の経年変化に起因する調整
作業を不要にでき、しかも、調整作業を行うことなくガ
ス濃度検出センサおよび測定装置本体間を任意の長さの
ケーブルで接続可能なガス濃度検出センサを提供する。 【解決手段】 抵抗値がガス濃度に応じて変化するガス
濃度検出素子１３と、ガス濃度検出素子１３を流れる電
流を電圧信号に変換する電流−電圧変換回路１４と、電
圧信号に対する利得を調整可能な利得調整回路１５と、
利得調整回路１５によって利得調整された電圧信号をセ
ンサ信号として外部装置に出力可能なセンサ側コネクタ
１１とを備えて構成した。
作業を不要にでき、しかも、調整作業を行うことなくガ
ス濃度検出センサおよび測定装置本体間を任意の長さの
ケーブルで接続可能なガス濃度検出センサを提供する。 【解決手段】 抵抗値がガス濃度に応じて変化するガス
濃度検出素子１３と、ガス濃度検出素子１３を流れる電
流を電圧信号に変換する電流−電圧変換回路１４と、電
圧信号に対する利得を調整可能な利得調整回路１５と、
利得調整回路１５によって利得調整された電圧信号をセ
ンサ信号として外部装置に出力可能なセンサ側コネクタ
１１とを備えて構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば金属酸化物
半導体（ＭＯＳ）を用いてガス濃度を検出するガス濃度
検出センサ、およびそのガス濃度検出センサを用いてガ
ス濃度を測定可能に構成されたガス濃度測定装置に関す
るものである。
半導体（ＭＯＳ）を用いてガス濃度を検出するガス濃度
検出センサ、およびそのガス濃度検出センサを用いてガ
ス濃度を測定可能に構成されたガス濃度測定装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】この種のガス濃度測定装置として、発明
者は、図２に示す測定装置４１を既に開発している。こ
の測定装置４１は、センサ部４２、測定装置本体４３、
および接続ケーブル４４から構成されている。また、セ
ンサ部４２は、ガス濃度に応じて抵抗値が変化するガス
濃度検出素子１３と、ガス濃度検出素子１３を加熱する
ヒータ１６とがコネクタ５１に半田付けされた状態でモ
ールドされている。一方、測定装置本体４３は、コネク
タ６１、電流−電圧変換回路１４、利得調整回路６２、
ヒータ制御回路１７、電源回路３２および表示器６３を
備えて構成されている。さらに、接続ケーブル４４は、
コネクタ４４ａ，４４ｂおよびケーブル４４ｃから構成
され、センサ部４２および測定装置本体４３間を接続す
る。
者は、図２に示す測定装置４１を既に開発している。こ
の測定装置４１は、センサ部４２、測定装置本体４３、
および接続ケーブル４４から構成されている。また、セ
ンサ部４２は、ガス濃度に応じて抵抗値が変化するガス
濃度検出素子１３と、ガス濃度検出素子１３を加熱する
ヒータ１６とがコネクタ５１に半田付けされた状態でモ
ールドされている。一方、測定装置本体４３は、コネク
タ６１、電流−電圧変換回路１４、利得調整回路６２、
ヒータ制御回路１７、電源回路３２および表示器６３を
備えて構成されている。さらに、接続ケーブル４４は、
コネクタ４４ａ，４４ｂおよびケーブル４４ｃから構成
され、センサ部４２および測定装置本体４３間を接続す
る。
【０００３】この測定装置４１では、ヒータ制御回路１
７が、電源回路３２によって生成された電源を入力して
ヒータ１６に定電流を供給する。この結果、ヒータ１６
が発熱することにより、ガス濃度検出素子１３が例えば
３００℃〜４００℃に加熱される。この状態では、ガス
濃度検出素子１３の抵抗値は、室温における抵抗値（例
えば１ＭΩ程度）よりも十分に小さな抵抗値（例えば１
ＫΩ〜数ｋΩ）に低下する。次いで、ガス濃度検出素子
１３に被測定ガスが接触すると、ガス濃度検出素子１３
の抵抗値が変化する。この場合、ガス濃度検出素子１３
の両端には、電流−電圧変換回路１４によって定電圧が
印加されている。このため、ガス濃度検出素子１３を流
れる電流値は、ガス濃度検出素子１３の抵抗値変化に応
じて変化する。
７が、電源回路３２によって生成された電源を入力して
ヒータ１６に定電流を供給する。この結果、ヒータ１６
が発熱することにより、ガス濃度検出素子１３が例えば
３００℃〜４００℃に加熱される。この状態では、ガス
濃度検出素子１３の抵抗値は、室温における抵抗値（例
えば１ＭΩ程度）よりも十分に小さな抵抗値（例えば１
ＫΩ〜数ｋΩ）に低下する。次いで、ガス濃度検出素子
１３に被測定ガスが接触すると、ガス濃度検出素子１３
の抵抗値が変化する。この場合、ガス濃度検出素子１３
の両端には、電流−電圧変換回路１４によって定電圧が
印加されている。このため、ガス濃度検出素子１３を流
れる電流値は、ガス濃度検出素子１３の抵抗値変化に応
じて変化する。
【０００４】したがって、測定装置本体４３では、電流
−電圧変換回路１４が、ガス濃度検出素子１３を流れる
電流を検出して電圧信号に変換する。この場合、各ガス
濃度検出素子１３の感度、つまり、ガス濃度変化に対す
る抵抗値変化量を均一に製造するのは、一般的に困難で
ある。このため、この測定装置４１では、高い測定精度
を維持すべく、図外のボリュームを調整することによ
り、ガス濃度検出素子１３の感度に適合するように、利
得調整回路６２の利得が予め設定されている。したがっ
て、利得調整回路６２は、予め設定された利得で電圧信
号を増幅する。次いで、測定装置本体４３では、例えば
アナログメータで構成された表示器６３が、その電圧信
号の電圧値に応じてガス濃度を表示する。同時に、その
電圧信号はアナログ信号の検出電圧ＶD1として装置外部
に出力される。このように、この測定装置４１によれ
ば、大型で高価なガス分析計を用いることなく、小型安
価なＭＯＳ型ガスセンサを用いてガス濃度を測定するこ
とができる。
−電圧変換回路１４が、ガス濃度検出素子１３を流れる
電流を検出して電圧信号に変換する。この場合、各ガス
濃度検出素子１３の感度、つまり、ガス濃度変化に対す
る抵抗値変化量を均一に製造するのは、一般的に困難で
ある。このため、この測定装置４１では、高い測定精度
を維持すべく、図外のボリュームを調整することによ
り、ガス濃度検出素子１３の感度に適合するように、利
得調整回路６２の利得が予め設定されている。したがっ
て、利得調整回路６２は、予め設定された利得で電圧信
号を増幅する。次いで、測定装置本体４３では、例えば
アナログメータで構成された表示器６３が、その電圧信
号の電圧値に応じてガス濃度を表示する。同時に、その
電圧信号はアナログ信号の検出電圧ＶD1として装置外部
に出力される。このように、この測定装置４１によれ
ば、大型で高価なガス分析計を用いることなく、小型安
価なＭＯＳ型ガスセンサを用いてガス濃度を測定するこ
とができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、出願人の開
発している測定装置４１には、以下の改善すべき点があ
る。すなわち、ガス濃度検出素子１３は、油などが付着
しない理想的使用状態で使用された場合であっても、そ
の感度が１年程度で変化する。したがって、ガス濃度検
出素子１３の交換、または測定装置４１の定期的な校正
が必要となる。一方、この測定装置４１では、個々のガ
ス濃度検出素子１３の感度に適合するように利得調整回
路６２の利得が測定装置４１毎に予め調整されている。
このため、ユーザーがセンサ部４２を単に交換したとし
ても、適正な感度に戻すことは困難である。したがっ
て、かかる場合には、ユーザーは、センサ部４２と共に
測定装置本体４３もメーカに送り返して、ガス濃度検出
素子１３の交換や利得調整回路６２の再調整を依頼する
必要がある。このため、この測定装置４１には、ガス濃
度検出素子１３に経年変化や故障が生じたときの校正作
業が煩雑であり、これを改善すべきとの要請がある。
発している測定装置４１には、以下の改善すべき点があ
る。すなわち、ガス濃度検出素子１３は、油などが付着
しない理想的使用状態で使用された場合であっても、そ
の感度が１年程度で変化する。したがって、ガス濃度検
出素子１３の交換、または測定装置４１の定期的な校正
が必要となる。一方、この測定装置４１では、個々のガ
ス濃度検出素子１３の感度に適合するように利得調整回
路６２の利得が測定装置４１毎に予め調整されている。
このため、ユーザーがセンサ部４２を単に交換したとし
ても、適正な感度に戻すことは困難である。したがっ
て、かかる場合には、ユーザーは、センサ部４２と共に
測定装置本体４３もメーカに送り返して、ガス濃度検出
素子１３の交換や利得調整回路６２の再調整を依頼する
必要がある。このため、この測定装置４１には、ガス濃
度検出素子１３に経年変化や故障が生じたときの校正作
業が煩雑であり、これを改善すべきとの要請がある。
【０００６】また、この測定装置４１では、利得調整回
路６２の利得がケーブル４４ｃの抵抗値を含んだ状態で
調整されているため、ケーブル４４ｃの長さを任意かつ
容易には変更することができない。したがって、広い室
内のガス濃度を測定する場合には、センサ部４２のみな
らず測定装置本体４３をも被測定ガス中に晒さなければ
ならないこともある。このため、腐食性ガスの濃度を測
定するときには、測定装置本体４３に耐腐食対策を施さ
なければならず、測定装置４１全体としてのコストが上
昇する。また、耐腐食対策を施さないときには、測定装
置本体４３を廃棄しなければならず、この点を改善すべ
きとの要請もある。さらに、ガス濃度検出素子１３の抵
抗値変化は、ガス濃度の変化に必ずしも比例しない。し
たがって、アナログ型の表示器６３でガス濃度を表示さ
せた場合、表示誤差が大きくなるため、測定精度の向上
も望まれている。
路６２の利得がケーブル４４ｃの抵抗値を含んだ状態で
調整されているため、ケーブル４４ｃの長さを任意かつ
容易には変更することができない。したがって、広い室
内のガス濃度を測定する場合には、センサ部４２のみな
らず測定装置本体４３をも被測定ガス中に晒さなければ
ならないこともある。このため、腐食性ガスの濃度を測
定するときには、測定装置本体４３に耐腐食対策を施さ
なければならず、測定装置４１全体としてのコストが上
昇する。また、耐腐食対策を施さないときには、測定装
置本体４３を廃棄しなければならず、この点を改善すべ
きとの要請もある。さらに、ガス濃度検出素子１３の抵
抗値変化は、ガス濃度の変化に必ずしも比例しない。し
たがって、アナログ型の表示器６３でガス濃度を表示さ
せた場合、表示誤差が大きくなるため、測定精度の向上
も望まれている。
【０００７】本発明は、かかる課題を解決すべくなされ
たものであり、ガス濃度検出素子の経年変化に起因する
調整作業を不要にでき、しかも、調整作業を行うことな
くガス濃度検出センサおよび測定装置本体間を任意の長
さのケーブルで接続可能なガス濃度検出センサおよびガ
ス濃度測定装置を提供することを主目的とする。また、
高い測定精度を有するガス濃度測定装置を提供すること
を他の目的とする。
たものであり、ガス濃度検出素子の経年変化に起因する
調整作業を不要にでき、しかも、調整作業を行うことな
くガス濃度検出センサおよび測定装置本体間を任意の長
さのケーブルで接続可能なガス濃度検出センサおよびガ
ス濃度測定装置を提供することを主目的とする。また、
高い測定精度を有するガス濃度測定装置を提供すること
を他の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載のガス濃度検出センサは、抵抗値がガス濃度
に応じて変化するガス濃度検出素子と、ガス濃度検出素
子を流れる電流を電圧信号に変換する電流−電圧変換回
路と、電圧信号に対する利得を調整可能な利得調整回路
と、利得調整回路によって利得調整された電圧信号をセ
ンサ信号として外部装置に出力可能なセンサ側コネクタ
とを備えて構成したことを特徴とする。
求項１記載のガス濃度検出センサは、抵抗値がガス濃度
に応じて変化するガス濃度検出素子と、ガス濃度検出素
子を流れる電流を電圧信号に変換する電流−電圧変換回
路と、電圧信号に対する利得を調整可能な利得調整回路
と、利得調整回路によって利得調整された電圧信号をセ
ンサ信号として外部装置に出力可能なセンサ側コネクタ
とを備えて構成したことを特徴とする。
【０００９】請求項２記載のガス濃度検出センサは、請
求項１記載のガス濃度検出センサにおいて、利得調整さ
れた電圧信号を直線補正する直線補正回路をさらに備
え、直線補正した電圧信号をセンサ信号としてセンサ側
コネクタを介して出力可能に構成されていることを特徴
とする。
求項１記載のガス濃度検出センサにおいて、利得調整さ
れた電圧信号を直線補正する直線補正回路をさらに備
え、直線補正した電圧信号をセンサ信号としてセンサ側
コネクタを介して出力可能に構成されていることを特徴
とする。
【００１０】請求項３記載のガス濃度検出センサは、請
求項１または２記載のガス濃度検出センサにおいて、利
得調整回路は、入力される利得設定データに応じて利得
が設定可能に構成されていることを特徴とする。
求項１または２記載のガス濃度検出センサにおいて、利
得調整回路は、入力される利得設定データに応じて利得
が設定可能に構成されていることを特徴とする。
【００１１】請求項４記載のガス濃度測定装置は、請求
項１から３のいずれかに記載のガス濃度検出センサを備
え、かつ、センサ側コネクタに接続可能な本体側コネク
タと、本体側コネクタを介して入力されたセンサ信号に
基づいてガス濃度を測定する測定回路とを備えた測定装
置本体をさらに備えていることを特徴とする。
項１から３のいずれかに記載のガス濃度検出センサを備
え、かつ、センサ側コネクタに接続可能な本体側コネク
タと、本体側コネクタを介して入力されたセンサ信号に
基づいてガス濃度を測定する測定回路とを備えた測定装
置本体をさらに備えていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るガス濃度検出センサおよびガス濃度測定装置の
好適な実施の形態について説明する。なお、測定装置４
１と同一の構成要素については、同一の符号を付して重
複した説明を省略する。
明に係るガス濃度検出センサおよびガス濃度測定装置の
好適な実施の形態について説明する。なお、測定装置４
１と同一の構成要素については、同一の符号を付して重
複した説明を省略する。
【００１３】最初に、ガス濃度測定装置１の構成につい
て、図１を参照して説明する。
て、図１を参照して説明する。
【００１４】ガス濃度測定装置１は、ガス濃度検出セン
サ２と、測定装置本体３と、ガス濃度検出センサ２およ
び測定装置本体３間を接続する接続ケーブル４とを備
え、例えば、０．１ＰＰＭまでのオゾン濃度を測定可能
に構成されている。この場合、ガス濃度検出センサ２
は、プリント基板１２を備え、このプリント基板１２上
に、本発明におけるセンサ側コネクタに相当するコネク
タ１１、ガス濃度検出素子１３、電流−電圧変換回路１
４、利得調整回路１５、ヒータ１６、ヒータ制御回路１
７および直線補正回路１８が搭載されている。また、こ
のガス濃度検出センサ２では、プリント基板１２がコネ
クタ１１のコネクタハウジング１９内に収納されてお
り、ガス濃度検出素子１３は、そのコネクタハウジング
１９から突出して外気に露出可能にプリント基板１２の
端部に取り付けられている。
サ２と、測定装置本体３と、ガス濃度検出センサ２およ
び測定装置本体３間を接続する接続ケーブル４とを備
え、例えば、０．１ＰＰＭまでのオゾン濃度を測定可能
に構成されている。この場合、ガス濃度検出センサ２
は、プリント基板１２を備え、このプリント基板１２上
に、本発明におけるセンサ側コネクタに相当するコネク
タ１１、ガス濃度検出素子１３、電流−電圧変換回路１
４、利得調整回路１５、ヒータ１６、ヒータ制御回路１
７および直線補正回路１８が搭載されている。また、こ
のガス濃度検出センサ２では、プリント基板１２がコネ
クタ１１のコネクタハウジング１９内に収納されてお
り、ガス濃度検出素子１３は、そのコネクタハウジング
１９から突出して外気に露出可能にプリント基板１２の
端部に取り付けられている。
【００１５】コネクタ１１は、ＤＩＮ型コネクタであっ
て、接続ケーブル４を介して、または直接的に測定装置
本体３のコネクタ３１に接続可能に構成されている。ガ
ス濃度検出素子１３は、例えばオゾンの濃度測定に適し
た金属酸化物半導体センサで構成されている。利得調整
回路１５は、オペアンプ２１、抵抗２２、およびディジ
タルポテンショメータ２３を備えて構成されている。こ
の場合、利得調整回路１５は、測定装置本体３または図
外の治具から出力される利得設定データＤG によって利
得を自動設定可能に構成され、かつその利得設定データ
ＤG を図外の内蔵ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasabl
e PROM）に記憶する。ヒータ制御回路１７は、ヒータ１
６に対して定電流を供給する。直線補正回路１８は、利
得調整回路１５から出力される電圧信号ＳV の電圧値が
ガス濃度に対して直線性（比例関係）を有するように、
その電圧信号ＳV を直線補正する。
て、接続ケーブル４を介して、または直接的に測定装置
本体３のコネクタ３１に接続可能に構成されている。ガ
ス濃度検出素子１３は、例えばオゾンの濃度測定に適し
た金属酸化物半導体センサで構成されている。利得調整
回路１５は、オペアンプ２１、抵抗２２、およびディジ
タルポテンショメータ２３を備えて構成されている。こ
の場合、利得調整回路１５は、測定装置本体３または図
外の治具から出力される利得設定データＤG によって利
得を自動設定可能に構成され、かつその利得設定データ
ＤG を図外の内蔵ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasabl
e PROM）に記憶する。ヒータ制御回路１７は、ヒータ１
６に対して定電流を供給する。直線補正回路１８は、利
得調整回路１５から出力される電圧信号ＳV の電圧値が
ガス濃度に対して直線性（比例関係）を有するように、
その電圧信号ＳV を直線補正する。
【００１６】一方、測定装置本体３は、本発明における
本体側コネクタに相当するコネクタ３１、電源回路３
２、制御回路３３、表示器３４およびガス濃度設定回路
３５を備えて構成されている。この場合、コネクタ３１
は、接続ケーブル４を介して、または直接的に、ガス濃
度検出センサ２のコネクタ１１に接続可能なＤＩＮ型コ
ネクタで構成されている。電源回路３２は、ガス濃度検
出センサ２および測定装置本体３内の各回路に電源を供
給する。表示器３４は、例えばカラーＬＣＤパネルで構
成され、ガス濃度検出センサ２によって検出されたガス
濃度を制御回路３３の表示制御に従って数値表示する。
ガス濃度設定回路３５は、例えば、ロータリースイッチ
またはボリュームを備えて構成され、そのロータリース
イッチなどで０．０１ＰＰＭ〜０．１ＰＰＭまでの範囲
内の所定ガス濃度（例えば０．０５ＰＰＭ）を設定可能
に構成されている。制御回路３３は、本発明における測
定回路に相当し、後述する自動利得設定処理、検出電圧
ＶD に応じたガス濃度の表示器３４への表示制御処理、
およびガス濃度設定回路３５によって設定された設定ガ
ス濃度を超えたときに検出信号ＳD を出力する信号出力
処理などを実行する。
本体側コネクタに相当するコネクタ３１、電源回路３
２、制御回路３３、表示器３４およびガス濃度設定回路
３５を備えて構成されている。この場合、コネクタ３１
は、接続ケーブル４を介して、または直接的に、ガス濃
度検出センサ２のコネクタ１１に接続可能なＤＩＮ型コ
ネクタで構成されている。電源回路３２は、ガス濃度検
出センサ２および測定装置本体３内の各回路に電源を供
給する。表示器３４は、例えばカラーＬＣＤパネルで構
成され、ガス濃度検出センサ２によって検出されたガス
濃度を制御回路３３の表示制御に従って数値表示する。
ガス濃度設定回路３５は、例えば、ロータリースイッチ
またはボリュームを備えて構成され、そのロータリース
イッチなどで０．０１ＰＰＭ〜０．１ＰＰＭまでの範囲
内の所定ガス濃度（例えば０．０５ＰＰＭ）を設定可能
に構成されている。制御回路３３は、本発明における測
定回路に相当し、後述する自動利得設定処理、検出電圧
ＶD に応じたガス濃度の表示器３４への表示制御処理、
およびガス濃度設定回路３５によって設定された設定ガ
ス濃度を超えたときに検出信号ＳD を出力する信号出力
処理などを実行する。
【００１７】次に、ガス濃度測定装置１の全体的な動作
について説明する。
について説明する。
【００１８】まず、利得調整回路１５の利得を調整す
る。この際には、接続ケーブル４を介してガス濃度検出
センサ２を測定装置本体３に接続した後、ガス濃度が既
知の試験室内にガス濃度検出センサ２を収納し、かつ測
定装置本体３を試験室外に設置する。この状態では、電
源回路３２がガス濃度検出センサ２に電源を供給するこ
とにより、ヒータ制御回路１７が、定電流をヒータ１６
に供給する。これにより、ガス濃度検出素子１３が所定
温度（例えば３００℃）に加熱される。次いで、制御回
路３３は、利得設定データＤG を出力しつつ検出電圧Ｖ
D の電圧値を監視することにより、その電圧値が既知の
ガス濃度に対応する電圧値と等しくなるようにディジタ
ルポテンショメータ２３の抵抗値を設定する。これによ
り、ディジタルポテンショメータ２３内のＥＥＰＲＯＭ
に利得設定データＤG が記憶されると共に利得調整回路
１５の利得が自動設定される。この結果、ガス濃度検出
センサ２が一定の感度に校正される。次いで、ガス濃度
検出センサ２を交換して上記の処理を繰り返すことによ
り、すべてのガス濃度検出センサ２の感度を同一に設定
することができる。したがって、すべてのガス濃度検出
センサ２は互換性を有することになる。
る。この際には、接続ケーブル４を介してガス濃度検出
センサ２を測定装置本体３に接続した後、ガス濃度が既
知の試験室内にガス濃度検出センサ２を収納し、かつ測
定装置本体３を試験室外に設置する。この状態では、電
源回路３２がガス濃度検出センサ２に電源を供給するこ
とにより、ヒータ制御回路１７が、定電流をヒータ１６
に供給する。これにより、ガス濃度検出素子１３が所定
温度（例えば３００℃）に加熱される。次いで、制御回
路３３は、利得設定データＤG を出力しつつ検出電圧Ｖ
D の電圧値を監視することにより、その電圧値が既知の
ガス濃度に対応する電圧値と等しくなるようにディジタ
ルポテンショメータ２３の抵抗値を設定する。これによ
り、ディジタルポテンショメータ２３内のＥＥＰＲＯＭ
に利得設定データＤG が記憶されると共に利得調整回路
１５の利得が自動設定される。この結果、ガス濃度検出
センサ２が一定の感度に校正される。次いで、ガス濃度
検出センサ２を交換して上記の処理を繰り返すことによ
り、すべてのガス濃度検出センサ２の感度を同一に設定
することができる。したがって、すべてのガス濃度検出
センサ２は互換性を有することになる。
【００１９】ガス濃度測定の際には、ガス濃度検出素子
１３の抵抗値が、ガス濃度に応じて変化する。この際
に、電流−電圧変換回路１４は、ガス濃度検出素子１３
に流れる電流を電圧信号に変換する。次いで、利得調整
回路１５が、その電圧信号を予め設定された利得で増幅
して電圧信号ＳV を生成する。この後、直線補正回路１
８が、電圧信号ＳV を直線補正することにより、その電
圧値がガス濃度に比例する検出電圧ＶD を生成して測定
装置本体３に出力する。この場合、直線補正回路１８
は、低出力インピーダンスで検出電圧ＶD を出力する。
したがって、検出電圧ＶD の電圧値が接続ケーブル４の
ケーブル４ｃの長短に影響されることがないため、ガス
濃度検出センサ２は、常に校正された一定の感度に応じ
た電圧の検出電圧ＶD を出力する。なお、接続ケーブル
４の長さは通常数ｍ〜十数ｍ程度のため、ガス濃度検出
センサ２の出力インピーダンスを必ずしも低インピーダ
ンスに規定する必要はなく、ある程度高いインピーダン
スに規定してもよい。
１３の抵抗値が、ガス濃度に応じて変化する。この際
に、電流−電圧変換回路１４は、ガス濃度検出素子１３
に流れる電流を電圧信号に変換する。次いで、利得調整
回路１５が、その電圧信号を予め設定された利得で増幅
して電圧信号ＳV を生成する。この後、直線補正回路１
８が、電圧信号ＳV を直線補正することにより、その電
圧値がガス濃度に比例する検出電圧ＶD を生成して測定
装置本体３に出力する。この場合、直線補正回路１８
は、低出力インピーダンスで検出電圧ＶD を出力する。
したがって、検出電圧ＶD の電圧値が接続ケーブル４の
ケーブル４ｃの長短に影響されることがないため、ガス
濃度検出センサ２は、常に校正された一定の感度に応じ
た電圧の検出電圧ＶD を出力する。なお、接続ケーブル
４の長さは通常数ｍ〜十数ｍ程度のため、ガス濃度検出
センサ２の出力インピーダンスを必ずしも低インピーダ
ンスに規定する必要はなく、ある程度高いインピーダン
スに規定してもよい。
【００２０】続いて、測定装置本体３では、入力した検
出電圧ＶD を装置外部に出力する。同時に、制御回路３
３が、検出電圧ＶD の電圧値に基づいてガス濃度を測定
した後、そのガス濃度を表示器３４に表示させる。ま
た、制御回路３３は、測定したガス濃度がガス濃度設定
回路３５によって設定された設定濃度を超えているとき
に検出信号ＳD を装置外部に出力する。
出電圧ＶD を装置外部に出力する。同時に、制御回路３
３が、検出電圧ＶD の電圧値に基づいてガス濃度を測定
した後、そのガス濃度を表示器３４に表示させる。ま
た、制御回路３３は、測定したガス濃度がガス濃度設定
回路３５によって設定された設定濃度を超えているとき
に検出信号ＳD を装置外部に出力する。
【００２１】一方、経年変化などによってガス濃度検出
センサ２の感度が変化した場合や、ガス濃度検出センサ
２に故障や腐食が発生した場合、上記した方法で予め校
正したガス濃度検出センサ２に交換する。この場合、す
べてのガス濃度検出センサ２が相互に互換性を有するた
め、ガス濃度測定装置１全体としてのガス濃度検出感度
を常に一定に維持することができる。また、測定装置４
１とは異なり、ケーブル４ｃの長さが異なる接続ケーブ
ル４につなぎ替えた場合であっても、ガス濃度検出セン
サ２の感度自体は変化しない。このため、広い密閉室内
に充満している腐食性ガスの濃度を測定する場合には、
測定装置本体３を室外に設置し、かつ長目の接続ケーブ
ル４を介して接続したガス濃度検出センサ２のみを密閉
室内に設置することにより、測定装置本体３の腐食を回
避することができる。また、必要に応じてガス濃度検出
センサ２をのみに耐腐食対策を施せばよいため、ガス濃
度測定装置１全体としてのコストを低減することができ
る。また、接続ケーブル４のケーブル長が異なっても、
ガス濃度検出センサ２を校正する必要がないため、ケー
ブル長が異なる複数の接続ケーブル４を予め用意してお
くことで、ユーザーは、測定条件に適合する接続ケーブ
ル４を自由に選択することができる。さらに、直線補正
回路１８が電圧信号ＳV を直線補正するため、より高精
度でガス濃度を測定することができる。加えて、測定装
置本体３または治具によって利得調整回路１５の利得を
自動調整することができるため、調整コストを低減する
ことができ、これにより、ガス濃度測定装置１全体とし
てのコストも低減することができる。
センサ２の感度が変化した場合や、ガス濃度検出センサ
２に故障や腐食が発生した場合、上記した方法で予め校
正したガス濃度検出センサ２に交換する。この場合、す
べてのガス濃度検出センサ２が相互に互換性を有するた
め、ガス濃度測定装置１全体としてのガス濃度検出感度
を常に一定に維持することができる。また、測定装置４
１とは異なり、ケーブル４ｃの長さが異なる接続ケーブ
ル４につなぎ替えた場合であっても、ガス濃度検出セン
サ２の感度自体は変化しない。このため、広い密閉室内
に充満している腐食性ガスの濃度を測定する場合には、
測定装置本体３を室外に設置し、かつ長目の接続ケーブ
ル４を介して接続したガス濃度検出センサ２のみを密閉
室内に設置することにより、測定装置本体３の腐食を回
避することができる。また、必要に応じてガス濃度検出
センサ２をのみに耐腐食対策を施せばよいため、ガス濃
度測定装置１全体としてのコストを低減することができ
る。また、接続ケーブル４のケーブル長が異なっても、
ガス濃度検出センサ２を校正する必要がないため、ケー
ブル長が異なる複数の接続ケーブル４を予め用意してお
くことで、ユーザーは、測定条件に適合する接続ケーブ
ル４を自由に選択することができる。さらに、直線補正
回路１８が電圧信号ＳV を直線補正するため、より高精
度でガス濃度を測定することができる。加えて、測定装
置本体３または治具によって利得調整回路１５の利得を
自動調整することができるため、調整コストを低減する
ことができ、これにより、ガス濃度測定装置１全体とし
てのコストも低減することができる。
【００２２】なお、本発明は、上記した本発明の実施の
形態に示した構成に限定されない。例えば、本発明の実
施の形態では、金属酸化物半導体でガス濃度検出素子１
３を構成した例について説明したが、本発明は、これに
限らず、固体電解質を用いたガスセンサなど各種のガス
センサを採用することができる。また、ガス濃度検出セ
ンサ２内に直線補正回路１８を必ずしも設ける必要はな
く、測定装置本体３内に設けてもよいし、制御回路３３
が直線補正を行うように構成することもできる。さら
に、それ程の測定精度を必要としない場合には、直線補
正用の回路を省くこともできる。
形態に示した構成に限定されない。例えば、本発明の実
施の形態では、金属酸化物半導体でガス濃度検出素子１
３を構成した例について説明したが、本発明は、これに
限らず、固体電解質を用いたガスセンサなど各種のガス
センサを採用することができる。また、ガス濃度検出セ
ンサ２内に直線補正回路１８を必ずしも設ける必要はな
く、測定装置本体３内に設けてもよいし、制御回路３３
が直線補正を行うように構成することもできる。さら
に、それ程の測定精度を必要としない場合には、直線補
正用の回路を省くこともできる。
【００２３】また、ガス濃度測定装置１における各回路
の構成自体は、特に限定されず各種の公知回路を採用す
ることができる。さらに、利得調整回路１５の回路構成
についても、必ずしも自動調整が可能な回路構成を採用
する必要はなく、ボリュームなどを用いて人手で調整可
能に構成してもよい。
の構成自体は、特に限定されず各種の公知回路を採用す
ることができる。さらに、利得調整回路１５の回路構成
についても、必ずしも自動調整が可能な回路構成を採用
する必要はなく、ボリュームなどを用いて人手で調整可
能に構成してもよい。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載のガス濃度
検出センサによれば、ガス濃度検出素子、電流−電圧変
換回路、利得調整回路、およびセンサ側コネクタを備え
て構成したことにより、ガス濃度検出センサ単体の感度
を均一化することができるため、ガス濃度検出センサを
交換する際の測定装置本体側での調整作業を不要にする
ことができる。また、何ら調整作業を行うことなく、ガ
ス濃度検出センサおよび測定装置本体間を任意の長さの
ケーブルで接続することができる。
検出センサによれば、ガス濃度検出素子、電流−電圧変
換回路、利得調整回路、およびセンサ側コネクタを備え
て構成したことにより、ガス濃度検出センサ単体の感度
を均一化することができるため、ガス濃度検出センサを
交換する際の測定装置本体側での調整作業を不要にする
ことができる。また、何ら調整作業を行うことなく、ガ
ス濃度検出センサおよび測定装置本体間を任意の長さの
ケーブルで接続することができる。
【００２５】また、請求項２記載のガス濃度検出センサ
によれば、利得調整された電圧信号を直線補正する直線
補正回路をさらに備えたことにより、高い測定精度を有
するガス濃度測定装置を提供することができる。
によれば、利得調整された電圧信号を直線補正する直線
補正回路をさらに備えたことにより、高い測定精度を有
するガス濃度測定装置を提供することができる。
【００２６】さらに、請求項３記載のガス濃度検出セン
サによれば、利得調整回路の利得を利得設定データによ
って自動設定することができるため、調整コストを低減
することができる。
サによれば、利得調整回路の利得を利得設定データによ
って自動設定することができるため、調整コストを低減
することができる。
【００２７】また、請求項４記載のガス濃度測定装置に
よれば、なんら調整作業を必要とせずにガス濃度検出セ
ンサを自由に交換することができると共に、感度変化を
生じさせることなくガス濃度検出センサおよび測定装置
本体間を任意の長さのケーブルで接続することができ
る。
よれば、なんら調整作業を必要とせずにガス濃度検出セ
ンサを自由に交換することができると共に、感度変化を
生じさせることなくガス濃度検出センサおよび測定装置
本体間を任意の長さのケーブルで接続することができ
る。
【図１】本発明の実施の形態に係るガス濃度測定装置１
のブロック図である。
のブロック図である。
【図２】発明者が既に開発している測定装置４１のブロ
ック図である。
ック図である。
１ ガス濃度測定装置 ２ ガス濃度検出センサ ３ 測定装置本体 ４ 接続ケーブル １１ コネクタ １２ プリント基板 １３ ガス濃度検出素子 １４ 電流−電圧変換回路 １５ 利得調整回路 １８ 直線補正回路 ３１ コネクタ ３３ 制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム，エドワード ブラウン サー ド アメリカ合衆国，ニューメキシコ州，サン タフェ，オールドペコストレール 1451 エコセンサーズ インコーポレイテッド内 Ｆターム(参考） 2G046 AA01 AA04 DB05 DC01 DC13 DC16 DC17 FB02 2G060 AA01 AB01 AE19 AF06 BA01 HB06 HC01 HC13 HC19 HE10
Claims (4)
- 【請求項１】 抵抗値がガス濃度に応じて変化するガス
濃度検出素子と、当該ガス濃度検出素子を流れる電流を
電圧信号に変換する電流−電圧変換回路と、当該電圧信
号に対する利得を調整可能な利得調整回路と、当該利得
調整回路によって利得調整された前記電圧信号をセンサ
信号として外部装置に出力可能なセンサ側コネクタとを
備えて構成したことを特徴とするガス濃度検出センサ。 - 【請求項２】 前記利得調整された前記電圧信号を直線
補正する直線補正回路をさらに備え、当該直線補正した
電圧信号を前記センサ信号として前記センサ側コネクタ
を介して出力可能に構成されていることを特徴とする請
求項１記載のガス濃度検出センサ。 - 【請求項３】 前記利得調整回路は、入力される利得設
定データに応じて前記利得が設定可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載のガス濃度検出
センサ。 - 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載のガス
濃度検出センサを備え、かつ、前記センサ側コネクタに
接続可能な本体側コネクタと、当該本体側コネクタを介
して入力された前記センサ信号に基づいてガス濃度を測
定する測定回路とを備えた測定装置本体をさらに備えて
いることを特徴とするガス濃度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000139342A JP2001324463A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | ガス濃度検出センサおよびガス濃度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000139342A JP2001324463A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | ガス濃度検出センサおよびガス濃度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001324463A true JP2001324463A (ja) | 2001-11-22 |
Family
ID=18646802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000139342A Pending JP2001324463A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | ガス濃度検出センサおよびガス濃度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001324463A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100778153B1 (ko) | 2006-11-14 | 2007-11-22 | 주식회사 가스트론 | 수신반까지의 전선의 길이에 적응하여 출력전류를 일정하게조절하는 회로를 가진 가스누설 감지기 |
| CN102288645A (zh) * | 2011-07-18 | 2011-12-21 | 华南农业大学 | 一种稻田甲烷浓度传感器 |
| JP2015017865A (ja) * | 2013-07-10 | 2015-01-29 | 理研計器株式会社 | ガス検出システム |
| CN105911106A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-08-31 | 国网上海市电力公司 | Gis设备的绝缘气体状态检测系统 |
| JP6069570B1 (ja) * | 2016-09-14 | 2017-02-01 | 環境電子株式会社 | 水質自動監視装置 |
| JP2019119610A (ja) * | 2019-02-01 | 2019-07-22 | ジャパンエレベーターサービスホールディングス株式会社 | エレベーター |
| WO2020021835A1 (ja) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | ウシオ電機株式会社 | オゾンセンサおよびオゾン検出装置 |
Citations (8)
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| JPH11339149A (ja) * | 1998-05-22 | 1999-12-10 | Yazaki Corp | ガス・火災一体型警報器 |
-
2000
- 2000-05-12 JP JP2000139342A patent/JP2001324463A/ja active Pending
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| CN105911106A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-08-31 | 国网上海市电力公司 | Gis设备的绝缘气体状态检测系统 |
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