JP2007085869A - Calibration method of gas sensor and gas analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はガスセンサの校正方法及び複数の校正方法を有するガス分析装置に関する。 The present invention relates to a gas sensor calibration method and a gas analyzer having a plurality of calibration methods.
近年において、環境先進国を標榜するわが国において、大気汚染を抑止するべく環境技術が盛んに研究、開発されてきた。さらにわが国を含めた近隣諸国においても、世界的に高まってきている環境基準への強い要求から、大気汚染物質を抑止する技術の導入が必要となってきている。なかでも、大気汚染の原因物質の一つである発電所やボイラー等の工業用燃焼機関から出る排ガス中の窒素酸化物等に対して、精度の高い濃度計測技術を適用する必要が高まってきている。このため、窒素酸化物の濃度計測において、高い水準の精度を維持しつつ、簡便かつ、経済的に運用できるNOx計の開発が待たれていた。 In recent years, environmental technology has been actively researched and developed in order to suppress air pollution in Japan, which advocates advanced economies. In addition, neighboring countries including Japan are also required to introduce technologies to control air pollutants due to the strong demand for environmental standards that are increasing worldwide. In particular, there is an increasing need to apply highly accurate concentration measurement technology to nitrogen oxides in exhaust gas from industrial combustion engines such as power plants and boilers, which are one of the causes of air pollution. Yes. For this reason, in the measurement of nitrogen oxide concentration, development of a NOx meter that can be operated easily and economically while maintaining a high level of accuracy has been awaited.
また従来から、被測定ガス中における所望のガス成分の濃度を知るために、各種の測定方法や装置が提案されてきており、例えば、燃焼ガス等の被測定ガス中のNOxを測定する方法としては、RhのNOx還元性を利用し、ジルコニア等の酸素イオン伝導性の固体電解質上にPt電極およびRh電極を形成させたセンサを用いて、それら両電極間の起電力を測定するようにした手法が知られている。
また更に、Pt電極と酸素イオン伝導性の固体電解質よりなる一組の電気化学的ポンプセルとセンサセル、およびRh電極と酸素イオン伝導性の固体電解質よりなるもう一組の電気化学的ポンプセルとセンサセルを組合せ、各々のポンプ電流値の差により、NOxを測定する方式が知られている。
Conventionally, various measurement methods and apparatuses have been proposed in order to know the concentration of a desired gas component in the gas to be measured. For example, as a method for measuring NOx in the gas to be measured such as combustion gas. Uses the NOx reducibility of Rh and measures the electromotive force between these electrodes using a sensor in which a Pt electrode and an Rh electrode are formed on an oxygen ion conductive solid electrolyte such as zirconia. Techniques are known.
In addition, a pair of electrochemical pump cells and sensor cells comprising a Pt electrode and an oxygen ion conductive solid electrolyte, and another set of electrochemical pump cells and sensor cells comprising a Rh electrode and an oxygen ion conductive solid electrolyte are combined. A method of measuring NOx based on the difference between pump current values is known.
特許文献1においては、上述の酸素イオン伝導性の固体電解質を用いたNOxセンサにより、NOxを有利に測定し得る方法が開示されており、そこには図1に示すようなNOxセンサの原理を示す素子断面説明図が記述されている。図1において、被測定ガスは、第一の拡散律速通路112を介して、第一の内部空所106に導入され、該第一の内部空所106内の酸素分圧は酸素濃度制御手段たる第一の電気化学的ポンプセル156によりNOxが還元されない所定の、望ましくは低い値に制御される。そして、その酸素分圧が制御された第一の内部空所106内の雰囲気は、該第一の内部空所106から第二の拡散律速通路114を介して連通する第二の内部空所108に導かれ、該第二の内部空所108においてNOxが還元され、その際生成する酸素を第二の電気化学的ポンプセル158を用いてガス拡散律速条件下で該第二の内部空所108中より汲み出し、該第二の電気化学的ポンプセル58に流れるポンピング電流値Ipにより、被測定ガス中のNOx量が測定されるものである。
Patent Document 1 discloses a method capable of advantageously measuring NOx by the above-described NOx sensor using an oxygen ion conductive solid electrolyte, and the principle of the NOx sensor as shown in FIG. 1 is disclosed there. The element cross-sectional explanatory drawing shown is described. In FIG. 1, a gas to be measured is introduced into a first internal space 106 via a first diffusion-controlled passage 112, and the oxygen partial pressure in the first internal space 106 serves as oxygen concentration control means. The first electrochemical pump cell 156 is controlled to a predetermined, desirably low value at which NOx is not reduced. The atmosphere in the first internal space 106 in which the oxygen partial pressure is controlled is communicated from the first internal space 106 via the second diffusion-controlled passage 114. NOx is reduced in the second internal cavity 108, and the oxygen produced in the second internal cavity 108 is gas-limited using the second electrochemical pump cell 158 in the second internal cavity 108. The amount of NOx in the gas to be measured is measured by the pumping current value Ip that is pumped out and flows to the second
この方法では、NOx濃度:Cnは、Cn=K・Ip−Aで求められる。但し、Kは感度係数、Ipは第二の電気化学的ポンプセル158に流れる電流値、Aは第一の内部空所106に残留する少量の酸素に起因する定数である。ここで、Ipは、その大部分が被測定ガス中のNOx成分が分解して生成した酸素によるものであり、被測定ガス中の酸素による影響を排除した状態で、微量のNOxまで精度良く測定出来るものである。 In this method, the NOx concentration: Cn is obtained by Cn = K · Ip−A. However, K is a sensitivity coefficient, Ip is a current value flowing through the second electrochemical pump cell 158, and A is a constant due to a small amount of oxygen remaining in the first internal space 106. Here, most of Ip is due to oxygen generated by decomposition of the NOx component in the gas to be measured, and accurately measures even a very small amount of NOx without the influence of oxygen in the gas to be measured. It is possible.
また、特許文献2においては、一定の低い酸素分圧値への制御手段である第三の電気化学的ポンプと、第二の空所から導かれた測定ガス成分を還元又は分解し、その際に発生する酸素の汲み出し手段である第四の電気化学的ポンプとが配置された空所である第三の空所と、第一と第二の電気化学的ポンプの外側ポンプ電極を、被測定ガスに直接晒されないように隔離し、酸素を第一の空所に汲み入れる際には酸素の供給源としての役割を果たす汲み込みエア用ダクトとからなるガスセンサと、該ガスセンサにおける前記第一〜第三の空所に配置された電気化学的ポンプの駆動部と、該電気化学的ポンプに流れるポンピング電流を測定ガス成分値に演算する演算部とその表示部と、該ガスセンサのヒータ駆動部とを備えたことにより、NOx濃度を正確モニターできるガス分析計、及びこれを使用した校正方法が開示されている。
Further, in
ここで、特許文献2で提供されるNOx計においては、複数の既知の測定ガス成分濃度に対するポンピング電流Ipを測定し、検量線を作成して、このガス分析計を校正する。すなわち、ガス分析計の演算部内に、複数の既知の測定ガス成分濃度に対するポンピング電流Ipのデータを蓄積し、このデータに基づき、目的とする測定ガス成分のポンピング電流Ipから被測定ガス成分濃度への変換、校正を行うようにする。例えば、図2に示すように、a、b、cという各濃度の校正用ガス(標準ガス)を用いて測定を行い、そのときのポンピング電流(Ia、Ib、Ic)をそれぞれ求め、検量線を作成することにより、行うことができる。
Here, in the NOx meter provided in
一般に、上述の固体電解質を用いたNOx計においては、客先の現場でのメンテナンス作業で校正を行う際には有効な精度を確保する為の手段として、以下の校正方法をとっていた。即ち、ゼロガス、ミドルガス、スパンガス、ハイガスからなる4種類の校正用ガスを用意して、各校正用ガスにおけるガスセンサ感度の測定を行い、4点の校正点を設け、次いで、ポンピング電流Ipのあらかじめ蓄積されたデータからなる基準検量線を、各4点の校正点でのポンピング電流の実測測定値を基に基準検量線を作成し記録することで校正を行っていた。 In general, in the above-mentioned NOx meter using a solid electrolyte, the following calibration method has been adopted as means for ensuring effective accuracy when performing calibration in a maintenance operation at a customer site. That is, four types of calibration gas consisting of zero gas, middle gas, span gas, and high gas are prepared, gas sensor sensitivity is measured in each calibration gas, four calibration points are provided, and then the pumping current Ip is stored in advance. Calibration was performed by creating and recording a reference calibration curve based on the measured measured values of the pumping current at each of the four calibration points.
また、工場出荷時において校正済のセンサであっても、センサの設置条件や、経年変化等の諸条件によってセンサの特性が変質することもある。このため、客先の所望する時期に、要求する範囲の精度でかつ容易に入手可能な校正用ガスを用いた校正方法が望まれていた。
しかしながら、従来の固体電解質を用いたNOx計での校正方法においては、客先の測定条件及び精度に応じた校正方法を選択することができず、4種類もの既知の濃度の校正用ガスがその都度必要となっており、校正作業時の負担となっていた。本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、4種類の濃度の用校正用ガスを用いることなく、1種類又は2種類の校正用ガスを用いて校正するガスセンサの校正方法及び複数の校正方法(校正モード)からいずれか一つの校正方法を適宜選択可能としたガス分析装置を提供することにある。
Even if the sensor has been calibrated at the time of shipment from the factory, the sensor characteristics may be altered depending on various conditions such as sensor installation conditions and aging. For this reason, there has been a demand for a calibration method using a calibration gas that can be easily obtained with a precision within a required range at a time desired by a customer.
However, in the conventional calibration method with a NOx meter using a solid electrolyte, a calibration method according to the measurement conditions and accuracy of the customer cannot be selected, and as many as four types of calibration gases with known concentrations are used. This was necessary each time and was a burden for calibration work. The present invention has been made in view of such conventional problems. The object of the present invention is to use one or two types of calibration gas without using four types of calibration gases. An object of the present invention is to provide a gas analyzer capable of appropriately selecting any one of a calibration method of a gas sensor to be calibrated and a plurality of calibration methods (calibration modes).
本発明は、上記従来の問題に鑑みて鋭意検討の結果、4種類の校正用ガスを用意することなく、1種類又は2種類の校正用ガスを用いた1つまたは2つの校正モードのみで、短時間に効率的かつ簡便に校正を行うためには、校正点における実測値とあらかじめ蓄積されたデータに基づく基準検量線との誤差を所望の測定範囲において効果的に再現し、これを補正する必要があることを見出し、本発明を完成させたものである。 In the present invention, as a result of intensive studies in view of the above-described conventional problems, without preparing four types of calibration gas, only one or two calibration modes using one or two types of calibration gas are used. In order to calibrate efficiently and simply in a short time, the error between the measured value at the calibration point and the reference calibration curve based on previously stored data is effectively reproduced within the desired measurement range and corrected. The present invention has been found out and the present invention has been completed.
本発明によれば、酸素イオン伝導性の固体電解質を用いたガスセンサの校正方法において、1種類又は2種類の濃度の測定ガス成分を含んだ校正用ガスを用いて校正点を設け、各校正点における該センサのポンピング電流を測定して実測値とし、あらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値と実測値から補正値を算出し、該補正値を用いて基準検量線を校正することを特徴とするガスセンサの校正方法、が提供される。 According to the present invention, in a gas sensor calibration method using an oxygen ion conductive solid electrolyte, calibration points are provided using a calibration gas containing one or two concentrations of measurement gas components, and each calibration point is provided. And measuring the pumping current of the sensor to obtain an actual measurement value, calculating a correction value from the pumping current value recorded in advance as a reference calibration curve and the actual measurement value, and calibrating the reference calibration curve using the correction value. A gas sensor calibration method is provided.
上記校正方法においては、測定ガス成分の濃度が0ppm(ゼロガス)である校正点を設けて該校正点における実測値とあらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値との差を差分補正値として算出し、該差分補正値を検量線に加算して校正することが好ましい。 In the above calibration method, a calibration point where the concentration of the measurement gas component is 0 ppm (zero gas) is provided, and the difference between the measured value at the calibration point and the pumping current value recorded in advance as a reference calibration curve is calculated as a difference correction value. It is preferable to calibrate by adding the difference correction value to the calibration curve.
また本発明の校正方法においては、測定ガス成分の濃度が所望の測定レンジの10分の1以上(ミドルガス、スパンガス又はハイガス)である校正点を一点設け、該校正点における実測値とあらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値との割合を比率補正値として算出し、該比率補正値を該基準検量線に乗じて校正することが好ましく、より具体的には、上記測定ガス成分の濃度が50ppm以上かつ500ppm以下(ミドルガス、スパンガス又はハイガス)の範囲内で校正点を一点設けることが望ましい。 In the calibration method of the present invention, one calibration point having a measurement gas component concentration of 1/10 or more of the desired measurement range (middle gas, span gas, or high gas) is provided, and the actual measurement value at the calibration point and the reference calibration are set in advance. It is preferable to calculate the ratio of the pumping current value recorded as a line as a ratio correction value and calibrate the ratio correction value by multiplying the reference calibration curve. More specifically, the concentration of the measurement gas component is It is desirable to provide one calibration point within the range of 50 ppm or more and 500 ppm or less (middle gas, span gas or high gas).
さらに、本発明においては、測定ガス成分の濃度が0ppm(ゼロガス)である第一校正点と、測定ガス成分の濃度が所望の測定レンジの10分の1以上(ミドルガス、スパンガス又はハイガス)である第二校正点を設け、該第一校正点におけるあらかじめ記録されたポンピング電流値を実測値に校正するとともに、該第二校正点における実測値とあらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値との割合を比率補正値として算出し、該比率補正値を第一校正点を除く部分の該基準検量線に乗じて校正することが好ましい。なお、測定ガス成分の濃度測定レンジとしては、上記と同様、50ppm以上かつ500ppm以下(ミドルガス、スパンガス又はハイガス)の範囲内で校正点を一点設けることが望ましい。 Furthermore, in the present invention, the first calibration point where the concentration of the measurement gas component is 0 ppm (zero gas), and the concentration of the measurement gas component is 1/10 or more of the desired measurement range (middle gas, span gas, or high gas). A second calibration point is provided, the pumping current value recorded in advance at the first calibration point is calibrated to an actual measurement value, and the actual measurement value at the second calibration point and the pumping current value previously recorded as a reference calibration curve It is preferable to calibrate by calculating the ratio as a ratio correction value and multiplying the ratio correction value by the reference calibration curve in the portion excluding the first calibration point. As for the concentration measurement range of the measurement gas component, it is desirable to provide one calibration point within the range of 50 ppm or more and 500 ppm or less (middle gas, span gas, or high gas) as described above.
また、本発明においては、上記したそれぞれのガスセンサの校正方法のうちから少なくとも1つの校正方法を備えたことを特徴とするガス分析装置、が提供される。 In the present invention, there is provided a gas analyzer characterized by comprising at least one calibration method from among the calibration methods of the respective gas sensors described above.
また、本発明においては、上記したそれぞれのガスセンサの校正方法のうちから少なくとも1つの校正方法と、複数の濃度の測定ガス成分を含んだ校正用ガスを用いて校正するガスセンサの校正方法とを備え、これら複数の校正方法の中からいずれか一つの校正方法を選択できるようにしたことを特徴とするガス分析装置、が提供される。 The present invention also includes at least one calibration method from among the calibration methods for the respective gas sensors described above, and a gas sensor calibration method for performing calibration using a calibration gas containing a plurality of concentrations of measurement gas components. There is provided a gas analyzer characterized in that any one of the plurality of calibration methods can be selected.
本発明のガスセンサの校正方法によれば、現場でのメンテナンス作業において、4種類の濃度の校正用ガスを用いることなく、1種又は2種の測定ガス成分を含んだ校正用ガスを用いて簡便かつ効率的に校正作業を行うことができる。
また、本発明のガス分析装置によれば、各種の校正方法(校正モード)を備えているので、4種類もの既知の濃度の校正用ガスが備えられている現場においては、その校正モードでより精度の高い校正が可能であるとともに、4種類もの既知の濃度の校正用ガスが備えられておらず、1種類又は2種類の濃度の校正用ガスが備えられているか、若しくは早期に入手可能な現場においては、それに対応した校正モードを適宜選択して校正することができる。
According to the calibration method of the gas sensor of the present invention, it is easy to use a calibration gas containing one or two kinds of measurement gas components without using four kinds of calibration gases in the field maintenance work. And calibration work can be performed efficiently.
Moreover, according to the gas analyzer of the present invention, since various calibration methods (calibration modes) are provided, in the field where four kinds of calibration gases having known concentrations are provided, the calibration mode is more suitable. Highly accurate calibration is possible, and no calibration gas with 4 known concentrations is provided, calibration gas with 1 or 2 concentrations is provided or available early In the field, calibration can be performed by appropriately selecting a calibration mode corresponding to the mode.
次に、本発明を実施するための実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明は、これらに何ら限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものであることは言うまでもない。 Next, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and the knowledge of those skilled in the art can be used without departing from the scope of the present invention. It goes without saying that various changes, modifications, and improvements can be added based on the above.
本発明の基本的技術思想は、酸素イオン伝導性の固体電解質を用いたガスセンサの校正方法において、1種類又は2種類の濃度の校正用ガスを用いて校正点を設け、各校正点における該センサのポンピング電流を測定して実測値とし、あらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値と実測値から補正値を算出し、該補正値を用いて検量線を校正するという校正方法である。
この校正を行う際には、所望の測定ガス成分の濃度測定範囲に対応した校正点を含み、所望の精度に応じて校正方法を適宜選択可能或いは変更可能である。
The basic technical idea of the present invention is that, in a gas sensor calibration method using an oxygen ion conductive solid electrolyte, calibration points are provided using calibration gases having one or two concentrations, and the sensor at each calibration point is provided. This is a calibration method in which a pumping current is measured to obtain an actual measurement value, a correction value is calculated from the pumping current value recorded in advance as a reference calibration curve and the actual measurement value, and the calibration curve is calibrated using the correction value.
When performing this calibration, a calibration point corresponding to the concentration measurement range of the desired measurement gas component is included, and the calibration method can be selected or changed as appropriate according to the desired accuracy.
より具体的にいえば、本発明の好ましい一実施態様(校正方法1)としては、測定ガス成分の濃度が0ppmである校正点を設けて該校正点における実測値とあらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値との差を差分補正値として算出し、この差分補正値を基準検量線に加算して校正する方法がある。この場合、校正用ガスとしてN2ガスを1種類用意すればよく、入手も容易である。また、校正点の濃度が0ppmであることにより、測定ガス成分が低濃度の場合に充分な精度が得られる。 More specifically, as a preferred embodiment of the present invention (calibration method 1), a calibration point having a measurement gas component concentration of 0 ppm is provided, and an actual measurement value at the calibration point and a standard calibration curve are recorded in advance. There is a method of calculating a difference from the pumping current value as a difference correction value and adding the difference correction value to a reference calibration curve for calibration. In this case, it is only necessary to prepare one type of N 2 gas as the calibration gas, and it is easy to obtain. In addition, since the concentration at the calibration point is 0 ppm, sufficient accuracy can be obtained when the measurement gas component has a low concentration.
また、本発明の他の好ましい実施態様(校正方法2)としては、測定ガス成分の濃度が測定レンジの10分の1以上(ミドルガス、スパンガス又はハイガス)、具体的には、例えば、測定ガス成分の濃度が50ppm以上かつ500ppm以下の範囲内における校正点を一つのみ設けて、該校正点における実測値とあらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値との割合を比率補正値として算出し、該比率補正値を検量線に乗じて校正する方法がある。この方法の場合、測定レンジの中央付近においてNOxセンサの基準検量線からの誤差が大きくなる傾向があるため、この範囲に校正点を設けることでより精度の高い校正が期待できる。このようにして、比率補正値として基準検量線に反映されることにより、簡便な校正方法が得られる。 In another preferred embodiment of the present invention (calibration method 2), the concentration of the measurement gas component is 1/10 or more of the measurement range (middle gas, span gas, or high gas), specifically, for example, the measurement gas component Providing only one calibration point within a range of 50 ppm or more and 500 ppm or less, and calculating a ratio between an actual measurement value at the calibration point and a pumping current value recorded in advance as a reference calibration curve as a ratio correction value; There is a method of calibrating by multiplying the calibration curve by the ratio correction value. In the case of this method, since the error from the reference calibration curve of the NOx sensor tends to increase near the center of the measurement range, calibration with higher accuracy can be expected by providing a calibration point in this range. In this way, a simple calibration method can be obtained by reflecting the ratio correction value on the reference calibration curve.
また、本発明の更に別の好ましい実施態様(校正方法3)としては、測定ガス成分の濃度が0ppm(ゼロガス)である第一校正点と、測定ガス成分の濃度が所望の測定レンジの10分の1以上(ミドルガス、スパンガス又はハイガス)、具体的には、例えば、測定ガス成分の濃度が50ppm以上かつ500ppm以下の範囲内における第二校正点を設け、該第一校正点におけるあらかじめ記録されたポンピング電流値を実測値に校正するとともに、該第二校正点における実測値とあらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値との割合を比率補正値として算出し、該比率補正値を第一校正点を除く部分の該基準検量線に乗じて校正する方法がある。この方法の場合には、第一校正点を実測値に変更するとともに、第二校正点の補正に比率補正値を用いたことにより、0ppm(ゼロガス)の濃度(低濃度)の領域及び所望の測定領域においても、より精度の高い校正が可能となり、また、2点の校正点のみ使用する簡便な校正作業においても精度の高い校正が可能である。 As another preferred embodiment of the present invention (calibration method 3), the first calibration point where the concentration of the measurement gas component is 0 ppm (zero gas) and the concentration of the measurement gas component is 10 minutes of the desired measurement range. 1 or more (middle gas, span gas or high gas), specifically, for example, a second calibration point in the range where the concentration of the measurement gas component is 50 ppm or more and 500 ppm or less is provided, and the first calibration point is recorded in advance. The pumping current value is calibrated to the actual measurement value, and the ratio between the actual measurement value at the second calibration point and the pumping current value previously recorded as the reference calibration curve is calculated as a ratio correction value. There is a method of calibrating by multiplying the reference calibration curve of the portion excluding the points. In the case of this method, the first calibration point is changed to the actual measurement value, and the ratio correction value is used for the correction of the second calibration point, so that the 0 ppm (zero gas) concentration (low concentration) region and the desired value can be obtained. Even in the measurement region, it is possible to perform calibration with higher accuracy, and it is possible to perform calibration with high accuracy even in a simple calibration operation using only two calibration points.
また、更に測定ガス成分の濃度が0ppm(ゼロガス)である第一校正点と、測定ガス成分の濃度が所望の測定レンジの10分の1以上(ミドルガス、スパンガス又はハイガス)である第二校正点を設け、該第一校正点における実測値とあらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値との差を差分補正値として算出し、該差分補正値を第一校正点のあらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値に加算するとともに、該第二校正点における実測値とあらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値との割合を比率補正値として算出し、該比率補正値を第一校正点を除く部分の該基準検量線に乗じて校正することも可能である。 Furthermore, a first calibration point where the concentration of the measurement gas component is 0 ppm (zero gas) and a second calibration point where the concentration of the measurement gas component is 1/10 or more of the desired measurement range (middle gas, span gas, or high gas). The difference between the measured value at the first calibration point and the pumping current value recorded in advance as a reference calibration curve is calculated as a difference correction value, and the difference correction value is recorded as the reference calibration curve in advance at the first calibration point. The ratio of the measured value at the second calibration point and the pumping current value recorded in advance as a reference calibration curve is calculated as a ratio correction value, and the ratio correction value is calculated as the first calibration point. It is also possible to calibrate by multiplying the reference calibration curve of the part excluding.
次に、本発明に係るガス分析装置としてのNOx−O2計について説明する。
本発明のガス分析装置(NOx−O2計)は、上記で説明した各種の校正方法(校正モード)、及び4種類の濃度の測定ガス成分を含んだ校正用ガスを用いて校正する校正方法(校正モード)とを備え、これら複数の校正方法(校正モード)の中からいずれか一つの校正方法(校正モード)を選択できるようにしたことを特徴とするものである。
Next, a NOx-O 2 meter as a gas analyzer according to the present invention will be described.
Gas analyzer of the present invention (NOx-O 2 meters) is the calibration method (calibration mode) of various described above, and the calibration method for calibrating with calibration gas containing a measurement gas component four concentrations (Calibration mode), and one of the plurality of calibration methods (calibration mode) can be selected.
本発明のガス分析装置(NOx−O2計)は、複数の校正方法(校正モード)を備えているので、例えば4種類もの既知の濃度の測定ガス成分を含んだ校正用ガスが備えられておらず、1種類又は2種類の濃度の測定ガス成分を含んだ校正用ガスしか準備できない現場の作業環境下においても、それに対応した校正モードを校正作業者が適宜選択して校正することができる。もちろん、現場において、4種類もの既知の濃度の測定ガス成分を含んだ校正用ガスが備えられている場合には、その校正モードで校正を行うことにより精度の高い校正が可能である。 Since the gas analyzer (NOx-O 2 meter) of the present invention includes a plurality of calibration methods (calibration modes), for example, a calibration gas including measurement gas components having known concentrations of four types is provided. Even in the work environment where only calibration gas containing one or two concentrations of measurement gas components can be prepared, the calibration operator can appropriately select a calibration mode corresponding to the calibration gas and perform calibration. . Of course, in the case where calibration gas containing four kinds of measurement gas components having known concentrations is provided, calibration can be performed with high accuracy by performing calibration in the calibration mode.
本発明のガス分析装置としてのNOx−O2計としては、例えば、図3に示す構成を備えているものが好ましく用いられる。図3は、本発明に係るNOx−O2計の具体例を示す説明図である。図3に示すように、NOx−O2計10は、例えばエンジン、ボイラ、工業用炉等の排気管内の煙道Kに取り付けられ、その煙道Kを流れる被測定ガス(排ガス)Gに含まれる測定ガス成分の濃度を検出する検出手段1と、検出手段1に電気的に接続された分析手段2とを備えている。検出手段1は煙道K内に挿入固定されており、分析手段2は外部に設置されている。すなわち、煙道壁12には検出手段1を挿通可能とした筒状の検出手段挿入口13が突設されており、検出手段挿入口13の先端外周縁には環状のフランジ部14が形成されている。検出手段挿入口13を介して検出手段1は煙道K内に挿入されており、検出手段1はフランジ部14に固定されている。
As the NOx-O 2 meter as the gas analyzer of the present invention, for example, one having the configuration shown in FIG. 3 is preferably used. FIG. 3 is an explanatory view showing a specific example of the NOx—O 2 meter according to the present invention. As shown in FIG. 3, the NOx-O 2 meter 10 is attached to a flue K in an exhaust pipe of an engine, boiler, industrial furnace or the like, for example, and is included in a gas to be measured (exhaust gas) G flowing through the flue K. The detection means 1 which detects the density | concentration of the measurement gas component to be measured, and the analysis means 2 electrically connected to the detection means 1 are provided. The detection means 1 is inserted and fixed in the flue K, and the analysis means 2 is installed outside. That is, a cylindrical detection means
検出手段1内には、ガスセンサ11(NOx−O2ガスセンサ)が固定されており、そのガスセンサ11の先端部に校正用ガスを供給する校正用ガス供給用配管71が配設されている。校正用ガス供給用配管71の外部には、所定濃度の測定ガス成分を含んだ校正用ガスPを有するガスボンベ(図示しない)が接続されており、校正用ガス供給用配管71の一端から流入した校正用ガスPは校正用ガス供給用配管71の他端から流出してガスセンサ11の先端部へ供給される。
A gas sensor 11 (NOx-O 2 gas sensor) is fixed in the detection means 1, and a calibration
検出手段1は、一端が開口した円筒状の支持筒21を備えており、支持筒21の開口端縁にはフランジ部22が形成されている。支持筒21は検出手段挿入口13に挿入され、煙道壁12のフランジ部14の外面と支持筒21のフランジ部22の内面との間にシール部材Sを介在させた状態で、ボルト23、ナット24にて支持筒21は煙道壁12に締め付け固定されている。
The detection means 1 includes a
支持筒21の先端壁31には、ガスセンサ11の先端部を収容固定可能とした収容部32が貫通して形成されており、また、支持筒21の先端壁31には、支持筒21の内部と収容部32の内部とを連通するL字状の連通路34が形成されている。さらに、先端壁31の開口部周縁には環状のフィルタ支持部35が突設されており、フィルタ支持部35の先端部には防塵用のフィルタ36が固定されている。
A housing portion 32 that allows the distal end portion of the gas sensor 11 to be housed and fixed is formed through the
収容部32にはガスセンサ11が固定されている。ガスセンサ11は筒状のセンサケース42を備えており、センサケース42の外周面における先端寄りにはセンサナット43が形成されている。また、センサケース42の外周面において、センサナット43よりも先端側にはねじ部44が形成されており、ねじ部44よりも先端側には複数個のガス導入孔45がセンサケース42の周方向に所定間隔をおいて配置形成されている。センサケース42の先端部を先端壁31の収容部32に挿入して、センサケース42のねじ部44を締め付けることにより、センサケース42は先端壁31に固定されている。
センサケース42の内部には、ジルコニア等の酸素イオン伝導性の固体電解質体により板状又は棒状に形成された高温作動型のセンサ素子(図示略)及び当該センサ素子を加熱するヒータ(図示略)が収容されている。前記センサ素子には、一対の電極が設けられており、両電極間の化学ポテンシャル(電位に相当)の差(電位差に相当)に起因して発生する電流(ポンピング電流)を測定することにより、被測定ガスG中の測定ガス成分(例えばNOxガス、O2ガス)の濃度を検出することが可能となっている。ヒータは、固体電解質体が所定の温度に加熱、保持されている。両電極にはガスセンサ11からの出力電圧を取り出す複数本のリード線46の一端が接続されており、各リード線46の他端はセンサケース42の基端部に装着されたリード線押さえ部材47を介して外部に導出されている。また、ガスセンサ11にはヒータが設けられており、ヒータには電力供給用の複数のリード線46の一端が接続されており、各リード線46の他端もリード線押さえ部材47を介して外部に導出されている。リード線押さえ部材47は弾性、耐熱性及び絶縁性を有するゴム材料(例えば、フッ素ゴム、シリコンゴム等)により円板状に形成されており、リード線46の本数と同数のリード線挿通孔とが環状に配置形成されている。各リード線46はリード線押さえ部材47の各リード線挿通孔にそれぞれ1本ずつ挿通されている。また、各リード線46はリード線挿通管48に挿通されることにより束ねられている。一端がガスセンサ11に接続された各リード線46の他端はそれぞれ単一の雄型コネクタ49が接続されている。
The gas sensor 11 is fixed to the housing portion 32. The gas sensor 11 includes a
Inside the
煙道壁12のフランジ部14には、ボルト23を介して直方体状の端子箱51が固定されている。すなわち、端子箱51の煙道壁12側の一側壁51aの外面において、一対の支持部材52、52が溶接により固定されている。支持部材52は端子箱51の一側壁51a外面に固定された支持部52aと、支持部52aに対して直交するように外方へ突出する固定部52bとから断面L字状に形成されている。固定部52bをボルト23、ナット53を締め付けることにより端子箱51はフランジ部14に固定されている。端子箱51の一側壁51aの中央には挿通孔54が形成されており、挿通孔54の周囲には一対の円弧状のボルト挿通孔55が形成されている。また、端子箱51において、一側壁51aに対向する他側壁51bには空気供給管56の一端がチューブ継手57を介して固定されており、同じく他端は一側壁51aの挿通孔54を介して支持筒21内に導入されている。チューブ継手57は冷却用空気を生成する圧縮空気源(図示せず)に接続されており、空気供給管56の一端から流入した冷却用空気は空気供給管56の他端から流出してガスセンサ11の基端部へ供給される。すなわち、空気供給管56の他端は冷却用空気をガスセンサ11の基端部に供給するノズル部56aとされている。さらに、一端が分析器11bに接続された出力取出用ケーブル58の他端が、他側壁51bにおけるチューブ継手57の下方に固定されたケーブル用継手59を介して、端子箱51内に導入されている。出力取出用ケーブル58の他端には雌型コネクタ60が接続されており、雌型コネクタ60は端子箱51内において雄型コネクタ49と接続されている。
A rectangular
端子箱51の一側壁51aの外面には、一端が開口した有底円筒状の接続管61が固定されている。すなわち、接続管61の基端部外周面には互いに反対側に位置する一対の固定部材62が溶接等により固定されている。固定部材62は接続管61の外周面に固定される接続管側固定壁62aと、端子箱51の一側壁51aに固定される端子箱側固定壁62bとからL字状に形成されている。また、端子箱側固定壁62bにはボルト挿通孔63が形成されている。そして、端子箱51の一側壁51aのボルト挿通孔55及び端子箱側固定壁62bのボルト挿通孔63に端子箱51の内側からボルト64を挿通し、ナット65を締付けることにより、接続管61は端子箱51の一側壁51aの外面に固定されている。また、接続管61の先端壁には、ガスセンサ11のセンサナット43を嵌合可能とした嵌合孔66が形成されている。接続管61を端子箱51の一側壁51aに固定し、かつ支持筒21のフランジ部22及び端子箱51の固定部52bを検出手段挿入口13のフランジ部14に固定した状態において、接続管61は嵌合孔66にセンサナット43が嵌合した状態に保持されている。接続管61の基端側には複数個の空気導入孔67が接続管61の周方向に所定間隔をおいて形成されている。また、接続管61の長手方向における中央よりも若干先端寄りには、複数個の空気導出孔68が接続管61の周方向に所定間隔をおいて形成されている。支持筒21の内周面と接続管61の外周面との間には、分析手段2を校正するための校正用ガスPを供給する校正用ガス供給用配管71が挿入されている。校正用ガス供給用配管71の先端部は支持筒21の先端壁31に形成された連通路34における先端壁31内面側の開口部に螺合されている。また、校正用ガス供給用配管71の基端部は端子箱51の一側壁51aと支持筒21のフランジ部22との間の空間を通って側方へ導出されて外部の校正用ガスの供給源、例えば、ガスボンベに接続されている。従って、ガスボンベからの校正用ガスPは校正用ガス供給用配管71及び連通路34を通って収容部32へ供給される。
A bottomed
分析手段2には、駆動部、増幅部、演算部、ヒータ制御部が備えられ(図示しない)、駆動部による酸素ポンピング制御、増幅部によるポンピング電流値の増幅、ポンピング電流値からのNOx、O2各濃度の演算およびガスセンサ内のヒータの制御が行われる。上述の校正方法を実施する場合には、演算部内にてソフトウェア上で校正を実現するものである。また、分析手段2には、濃度表示出力部、NOx−O2表示切替部が備えられ(図示しない)、NOx−O2表示切替部をNOxガス側若しくはO2ガス側に切り替えることで、濃度表示出力部にて各ガスの濃度表示・出力が行われる。さらには、分析手段2には、校正モード選択部が備えられ(図示しない)、この校正モード表示選択部は、従来行われている4点の校正点を用いた校正モード(校正方法)に加えて、上述の本発明の各種の校正モード(校正方法)を備え、校正作業者が準備可能な校正用ガス、客先の測定条件や精度に応じて校正モード表示選択部の各種モードを自由に選択するようになっている。
The
次に、上記ガス分析装置(NOx−O2計)を用いて本発明の各校正方法を具体的にNOガス、O2ガスにて実施した例を詳しく説明する。 Next, an example in which each calibration method of the present invention is specifically performed with NO gas and O 2 gas using the gas analyzer (NOx-O 2 meter) will be described in detail.
(実施例1:NOxガス)
表1は、ガス分析装置(NOx−O2計)を用いて、校正前の初期Ip値(μA)と、従来技術である4点の校正点を用いた校正方法による4種類のNOxの濃度(0ppm、50ppm、250ppm、500ppm)におけるポンピング電流、即ち4点校正Ip(μA)の実測値を示す。図4は、表1をグラフ化したものである。
(Example 1: NOx gas)
Table 1 shows the concentrations of the four types of NOx using the gas analyzer (NOx-O 2 meter) and the calibration method using the initial Ip value (μA) before calibration and the four calibration points of the prior art. The pumping current at (0 ppm, 50 ppm, 250 ppm, 500 ppm), that is, the measured value of the four-point calibration Ip (μA) is shown. FIG. 4 is a graph of Table 1.
なお、ここで言う初期Ip値とは、工場出荷時に計測し、蓄積されたポンピング電流をもとに作成された基準検量線上の数値である。この基準検量線は、1次直線、あるいは複次曲線等からなり、演算部において、自動的に基準検量線を作成することも可能である。しかしながら、本発明においては、あらかじめ作成された基準検量線を基にした校正方法に主眼をおくことから、4点の校正点を用いた従来の校正方法としては、説明のために簡便な4点を直線的に結んだものを使用する。 The initial Ip value referred to here is a numerical value on a reference calibration curve that is measured at the time of shipment from the factory and is created based on the accumulated pumping current. The reference calibration curve is composed of a linear straight line, a multi-curve or the like, and the reference calibration curve can be automatically created in the calculation unit. However, in the present invention, since the focus is on a calibration method based on a reference calibration curve prepared in advance, the conventional calibration method using four calibration points is a simple four-point method for explanation. Use a straight line.
この初期Ip値は、個々のセンサの特性により異なるものであるとともに、出荷後の経時変化等により実際のNOx濃度からは誤差が生じるものである。この誤差を図6に示されるように、ゼロガス(0ppm)、ミドルガス(50ppm)、スパンガス(250ppm)、ハイガス(500ppm)の各4点の校正点の測定結果に基づいて校正を行った。但し、ここで言う各4点の濃度の値は、適用する条件に応じて適宜変更可能な数値であることを付け加えておく。また、実施例1の各校正方法においてゼロガスはN2を使用し、ミドルガス、スパンガス、ハイガスはNOを使用した。実施例1では、ミドルガス、スパンガス、ハイガスにNOを使用したが、NO2等の他の窒素酸化物を使用して校正を行うことは可能である。 This initial Ip value varies depending on the characteristics of each sensor, and an error occurs from the actual NOx concentration due to a change with time after shipment. As shown in FIG. 6, this error was calibrated based on the measurement results of calibration points at four points of zero gas (0 ppm), middle gas (50 ppm), span gas (250 ppm), and high gas (500 ppm). However, it is added that the density values at each of the four points referred to here are numerical values that can be appropriately changed according to the applied conditions. In each calibration method of Example 1, N 2 was used as the zero gas, and NO was used as the middle gas, the span gas, and the high gas. In Example 1, NO was used for the middle gas, the span gas, and the high gas, but calibration can be performed using other nitrogen oxides such as NO 2 .
(校正方法1)
次に、本発明のガスセンサの校正方法の一例を実施した。まず、ゼロガスを用いて実測値を計測し、初期Ip値からなる基準検量線として記録されたポンピング電流値との差を差分補正値として算出する。表2において示すように、ここでの差分補正値は、
0.164(μA)−0.085(μA)=0.079(μA)
となる。この値を基準検量線に加算して校正することにより、表2の残り3点(ミドルガス、スパンガス、ハイガス)に示す値が得られるので、校正することができる。このとき、校正用ガスとしてN2を1種類用意すればよく、客先の現場での入手も容易である。また、校正点の濃度が0ppmであることにより、被測定ガスが低濃度の場合に充分な精度が得られる。この表2をグラフ化したものが図5である。
(Calibration method 1)
Next, an example of the gas sensor calibration method of the present invention was carried out. First, an actual measurement value is measured using zero gas, and a difference from a pumping current value recorded as a reference calibration curve including an initial Ip value is calculated as a difference correction value. As shown in Table 2, the difference correction value here is
0.164 (μA) −0.085 (μA) = 0.079 (μA)
It becomes. By adding this value to the reference calibration curve and calibrating, the values shown in the remaining three points (middle gas, span gas, and high gas) in Table 2 are obtained, so that calibration can be performed. At this time, one type of N 2 may be prepared as a calibration gas, and it is easy to obtain at the customer site. Further, since the calibration point concentration is 0 ppm, sufficient accuracy can be obtained when the gas to be measured has a low concentration. FIG. 5 is a graph of Table 2.
(校正方法2)
次いで、本発明の別のガスセンサの校正方法を実施した。
すなわち、測定ガス成分の濃度が所望の測定レンジの10分の1以上(測定ガス成分の濃度が50ppm以上かつ500ppm以下の範囲内)である校正点として(ミドルガス、スパンガス又はハイガスのうちいずれか一つを使用する)一つのみ設けて、該校正点における実測値とあらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値との割合を比率補正値として算出する。ここでは、校正点として、スパンガス(250ppm)を用いた。即ち、スパンガスでの、実測値1.287(μA)に対しての初期Ip値0.940(μA)の比率補正値は、
1.287(μA)÷0.940(μA)=1.369
である。この値を基準検量線に乗じて校正することにより、表3に示すように残りの3点(ゼロガス、ミドルガス、ハイガス)を校正することができる。得られた結果を図6に示す。
(Calibration method 2)
Next, another gas sensor calibration method of the present invention was carried out.
That is, as a calibration point where the concentration of the measurement gas component is 1/10 or more of the desired measurement range (the concentration of the measurement gas component is in the range of 50 ppm or more and 500 ppm or less) (one of middle gas, span gas, and high gas) The ratio between the measured value at the calibration point and the pumping current value recorded in advance as a reference calibration curve is calculated as a ratio correction value. Here, span gas (250 ppm) was used as a calibration point. That is, the ratio correction value of the initial Ip value of 0.940 (μA) with respect to the actual measurement value of 1.287 (μA) in the span gas is
1.287 (μA) ÷ 0.940 (μA) = 1.369
It is. By multiplying this value by the standard calibration curve, the remaining three points (zero gas, middle gas, and high gas) can be calibrated as shown in Table 3. The obtained result is shown in FIG.
(校正方法3)
本発明のさらに別のガスセンサの校正方法を実施した。
すなわち、ゼロガスである第一校正点と、測定ガス成分の濃度が所望の測定レンジの10分の1以上(ミドルガス、スパンガス又はハイガスの濃度が50ppm以上かつ500ppm以下の範囲内)である第二校正点を設ける。ここでは、スパンガスを用いる。第二校正点における実測値1.287(μA)とあらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値0.940(μA)との割合を比率補正値として算出する。比率補正値は、
1.287(μA)÷0.940(μA)=1.369
である。この値を第一校正点(0点)を除く部分の基準検量線に乗じて比率補正検量線とする。
(Calibration method 3)
Another gas sensor calibration method of the present invention was carried out.
That is, the first calibration point that is zero gas and the second calibration in which the concentration of the measurement gas component is one-tenth or more of the desired measurement range (middle gas, span gas, or high gas concentration is in the range of 50 ppm or more and 500 ppm or less) Set a point. Here, span gas is used. A ratio between the actually measured value 1.287 (μA) at the second calibration point and the pumping current value 0.940 (μA) recorded in advance as a reference calibration curve is calculated as a ratio correction value. The ratio correction value is
1.287 (μA) ÷ 0.940 (μA) = 1.369
It is. This value is multiplied by the reference calibration curve of the portion excluding the first calibration point (0 point) to obtain a ratio correction calibration curve.
更にここで、第一校正点(ゼロガス)におけるあらかじめ基準検量線として記録された0点のポンピング電流値(初期Ip値)0.085(μA)を実測値0.164(μA)に変更する(校正する)。したがって、第一校正点の実測値への変更及び比率補正値を第一校正点を除く部分の基準検量線に乗じて校正することにより、表4に示すように0点及び残りの2点(ミドルガス、ハイガス)を校正することができる。得られた結果を図7に示す。 Further, the zero point pumping current value (initial Ip value) 0.085 (μA) previously recorded as the reference calibration curve at the first calibration point (zero gas) is changed to an actual measurement value 0.164 (μA) ( Proofread). Therefore, by changing the first calibration point to the actual measurement value and multiplying the ratio correction value by the reference calibration curve of the portion excluding the first calibration point, the zero point and the remaining two points (as shown in Table 4) Middle gas and high gas) can be calibrated. The obtained results are shown in FIG.
(実施例2:O2ガス)
表5は、ガス分析装置(NOx−O2計)を用いて、校正前の初期Ip値(μA)と、従来技術である4点の校正点を用いた校正方法による4種類のO2の濃度(0ppm、50ppm、250ppm、500ppm)におけるポンピング電流、即ち4点校正Ip(μA)の実測値を示す。図8は、表5をグラフ化したものである。
(Example 2: O 2 gas)
Table 5 shows four types of O 2 obtained by a calibration method using an initial Ip value (μA) before calibration and four calibration points according to the prior art, using a gas analyzer (NOx-O 2 meter). The pumping current at the concentration (0 ppm, 50 ppm, 250 ppm, 500 ppm), that is, the measured value of the four-point calibration Ip (μA) is shown. FIG. 8 is a graph of Table 5.
誤差を図8に示されるように、ゼロガス(0ppm)、ミドルガス(50ppm)、スパンガス(250ppm)、ハイガス(500ppm)の各4点の校正点の測定結果に基づいて校正を行った。但し、ここで言う各4点の濃度の値は、適用する条件に応じて適宜変更可能な数値であることを付け加えておく。また、実施例2の各校正方法においてゼロガスはN2を使用し、ミドルガス、スパンガス、ハイガスはO2を使用した。 As shown in FIG. 8, the error was calibrated based on the measurement results of four calibration points of zero gas (0 ppm), middle gas (50 ppm), span gas (250 ppm), and high gas (500 ppm). However, it is added that the density values at each of the four points referred to here are numerical values that can be appropriately changed according to the applied conditions. In each calibration method of Example 2, N 2 was used as the zero gas, and O 2 was used as the middle gas, the span gas, and the high gas.
(校正方法1)
次に、本発明のガスセンサの校正方法の一例を実施した。まず、ゼロガスを用いて実測値を計測し、初期Ip値からなる基準検量線として記録されたポンピング電流値との差を差分補正値として算出する。表6において示すように、ここでの差分補正値は、
0.174(μA)−0.102(μA)=0.072(μA)
となる。この値を基準検量線に加算して校正することにより、表6に示すように残り3点(ミドルガス、スパンガス、ハイガス)に示す値が得られるので、校正することができる。このとき、校正用ガスとしてN2を1種類用意すればよく、客先の現場での入手も容易である。また、校正点の濃度が0ppmであることにより、測定ガス成分が低濃度の場合に充分な精度が得られる。この表6をグラフ化したものが図9である。
(Calibration method 1)
Next, an example of the gas sensor calibration method of the present invention was carried out. First, an actual measurement value is measured using zero gas, and a difference from a pumping current value recorded as a reference calibration curve including an initial Ip value is calculated as a difference correction value. As shown in Table 6, the difference correction value here is
0.174 (μA) −0.102 (μA) = 0.072 (μA)
It becomes. By adding this value to the reference calibration curve and calibrating, the values shown in the remaining three points (middle gas, span gas, and high gas) can be obtained as shown in Table 6, and can be calibrated. At this time, one type of N 2 may be prepared as a calibration gas, and it is easy to obtain at the customer site. In addition, since the concentration at the calibration point is 0 ppm, sufficient accuracy can be obtained when the measurement gas component has a low concentration. FIG. 9 is a graph of Table 6.
(校正方法2)
次いで、本発明の別のガスセンサの校正方法を実施した。
すなわち、測定ガス成分の濃度が所望の測定レンジの10分の1以上(測定ガス成分の濃度が50ppm以上かつ500ppm以下の範囲内)である校正点として(ミドルガス、スパンガス又はハイガスのうちいずれか一つを使用する)一つのみ設けて、該校正点における実測値とあらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値との割合を比率補正値として算出する。ここでは、校正点として、スパンガス(250ppm)を用いた。即ち、スパンガスでの、実測値8.464(μA)に対しての初期Ip値7.360(μA)の比率補正値は、
8.464(μA)÷7.360(μA)=1.150
である。この値を基準検量線に乗じて校正することにより、表7に示すように残りの3点(ゼロガス、ミドルガス、ハイガス)に示す値が得られるので、校正することができる。得られた結果を図10に示す。
(Calibration method 2)
Next, another gas sensor calibration method of the present invention was carried out.
That is, as a calibration point where the concentration of the measurement gas component is 1/10 or more of the desired measurement range (the concentration of the measurement gas component is in the range of 50 ppm or more and 500 ppm or less) (one of middle gas, span gas, and high gas) The ratio between the measured value at the calibration point and the pumping current value recorded in advance as a reference calibration curve is calculated as a ratio correction value. Here, span gas (250 ppm) was used as a calibration point. That is, the ratio correction value of the initial Ip value 7.360 (μA) with respect to the actual measurement value 8.464 (μA) in the span gas is
8.464 (μA) ÷ 7.360 (μA) = 1.150
It is. By calibrating by multiplying this value by the reference calibration curve, the values shown in the remaining three points (zero gas, middle gas, and high gas) are obtained as shown in Table 7, and can be calibrated. The obtained result is shown in FIG.
本願の実施形態では、校正方法2において校正点として、スパンガス(250ppm)を用い、残りの3点(ゼロガス、ミドルガス、ハイガス)を校正するようにしたが、校正点として、ミドルガスもしくはハイガスを用い、残りの3点(ゼロガス、スパンガス、ハイガス)もしくは(ゼロガス、ミドルガス、スパンガス)を校正するようにしてもよい。また、校正方法3においても校正点として、スパンガス(250ppm)を用い、残りの2点(ミドルガス、ハイガス)を校正するようにしたが、校正点として、ミドルガスもしくはハイガスを用い、残りの2点(スパンガス、ハイガス)もしくは(ミドルガス、スパンガス)を校正するようにしてもよい。
In the embodiment of the present application, span gas (250 ppm) is used as a calibration point in
(校正方法3)
本発明のさらに別のガスセンサの校正方法を実施した。
すなわち、ゼロガスである第一校正点と、測定ガス成分の濃度が所望の測定レンジの10分の1以上(ミドルガス、スパンガス又はハイガスの濃度が50ppm以上かつ500ppm以下の範囲内)である第二校正点を設ける。ここでは、スパンガスを用いる。第二校正点における実測値8.464(μA)とあらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値7.360(μA)との割合を比率補正値として算出する。比率補正値は、
8.464(μA)÷7.360(μA)=1.150
である。この値を第一校正点(0点)を除く部分の基準検量線に乗じて比率補正検量線とする。
(Calibration method 3)
Another gas sensor calibration method of the present invention was carried out.
That is, the first calibration point that is zero gas and the second calibration in which the concentration of the measurement gas component is one-tenth or more of the desired measurement range (middle gas, span gas, or high gas concentration is in the range of 50 ppm or more and 500 ppm or less) Set a point. Here, span gas is used. A ratio between the actually measured value 8.464 (μA) at the second calibration point and the pumping current value 7.360 (μA) recorded in advance as a reference calibration curve is calculated as a ratio correction value. The ratio correction value is
8.464 (μA) ÷ 7.360 (μA) = 1.150
It is. This value is multiplied by the reference calibration curve of the portion excluding the first calibration point (0 point) to obtain a ratio correction calibration curve.
更にここで、第一校正点(ゼロガス)におけるあらかじめ基準検量線として記録された0点のポンピング電流値(初期Ip値)0.102(μA)を実測値0.174(μA)に変更する(校正する)。したがって、第一校正点の実測値への変更及び比率補正値を第一校正点を除く部分の基準検量線に乗じて校正することにより、表8に示すように0点及び残りの2点(ミドルガス、ハイガス)を校正することができる。得られた結果を図11に示す。 Further, the zero point pumping current value (initial Ip value) 0.102 (μA) previously recorded as the reference calibration curve at the first calibration point (zero gas) is changed to an actual measurement value 0.174 (μA) ( Proofread). Therefore, by changing the first calibration point to the actual measurement value and multiplying the ratio correction value by the reference calibration curve of the portion excluding the first calibration point, the zero point and the remaining two points ( Middle gas and high gas) can be calibrated. The obtained results are shown in FIG.
(考察)
校正方法1のゼロガス1点で校正する方法では、入手容易なN2ガスをゼロガス(0ppm)として使用することは、短時間に効率的かつ簡便に校正を行うことができるとともに、測定ガス成分が低濃度の場合に校正誤差が小さくなるが、高濃度での点での校正誤差を適正に補正することが出来ない場合がある。また、校正方法2の測定ガス成分の濃度が所望の測定レンジ範囲のガス(例:スパンガス)1点で校正する方法では、測定レンジ範囲の濃度にあるガスの1点で校正するため、短時間に効率的かつ簡便に校正を行うことができるとともに、測定ガス成分が高濃度の場合に校正誤差が小さくなるが、低濃度での点での校正誤差を校正方法1ほど適正に補正することが出来ない場合がある。
このような場合、校正方法3のゼロガス及び測定ガス成分の濃度が所望の測定レンジ範囲のガス(例:スパンガス)の2点で校正する方法では、ゼロガスにより測定した実測値及びスパンガスでの比率補正値による補正を導入することで、校正方法1及び校正方法2の問題は解決される。
(Discussion)
In the calibration method 1 calibrating at one point of zero gas, using easily available N 2 gas as zero gas (0 ppm) enables efficient and simple calibration in a short time, and the measurement gas component Although the calibration error is small when the concentration is low, the calibration error at a point with a high concentration may not be properly corrected. Further, in the
In such a case, in the calibration method 3 where the concentration of the zero gas and the measurement gas component is calibrated at two points of the gas within the desired measurement range range (eg, span gas), the actual value measured with the zero gas and the ratio correction with the span gas are corrected. By introducing correction by value, the problems of the calibration method 1 and the
本願の実施形態では、校正方法3において、実施例1のNOxガスでは第一校正点(ゼロガス)についてあらかじめ基準検量線として記録された0点のポンピング電流値(初期Ip値)0.085(μA)を実測値0.164(μA)に変更し、実施例2のO2ガスでは第一校正点について0点のポンピング電流値(初期Ip値)0.102(μA)を実測値0.174(μA)に変更するようにしたが、下記のようにしてもよい。
NOxガスでは、第一校正点の実測値0.164(μA)とあらかじめ標準検量線として記録されたポンピング電流値(初期Ip値)0.085(μA)との差を差分補正値として算出する。差分補正値は、
0.164(μA)−0.085(μA)=0.079(μA)
である。
この差分補正値を0点のポンピング電流値(初期Ip値)0.085(μA)に加算して第一校正点を校正するようにする。このようにしても、表4及び図6に示すように校正することができる。
また、O2ガスでは第一校正点の実測値0.174(μA)とあらかじめ標準検量線として記録されたポンピング電流値(初期Ip値)0.102(μA)との差を差分補正値として算出する。差分補正値は、
0.174(μA)−0.102(μA)=0.072(μA)
である。
この差分補正値を0点のポンピング電流値(初期Ip値)0.102(μA)に加算して第一校正点を校正するようにする。このようにしても、表8及び図11に示すように校正することができる。
すなわち、差分補正値を第一校正点のあらかじめ基準検量線として記録された0点のポンピング電流値実測値へ加算するとともに、比率補正値を第一校正点を除く部分の基準検量線に乗じて校正するようにする。このようにしても実施例1及び実施例2の校正方法3と同様の低濃度の領域及び所望の測定領域において、より精度の高い校正が可能となり、また、2点の校正点のみ使用する簡便な校正作業においても精度の高い校正が可能である。
In the embodiment of the present application, in the calibration method 3, in the NOx gas of Example 1, the zero point pumping current value (initial Ip value) 0.085 (μA) previously recorded as the reference calibration curve for the first calibration point (zero gas). ) Is changed to an actually measured value of 0.164 (μA), and in the O 2 gas of Example 2, the pumping current value (initial Ip value) of 0.102 (μA) at the first calibration point is measured to 0.174 (μA). Although changed to (μA), it may be as follows.
For NOx gas, the difference between the measured value 0.164 (μA) of the first calibration point and the pumping current value (initial Ip value) 0.085 (μA) recorded in advance as a standard calibration curve is calculated as a difference correction value. . The difference correction value is
0.164 (μA) −0.085 (μA) = 0.079 (μA)
It is.
The first correction point is calibrated by adding this difference correction value to the zero point pumping current value (initial Ip value) 0.085 (μA). Even in this case, calibration can be performed as shown in Table 4 and FIG.
In the case of O 2 gas, the difference between the measured value 0.174 (μA) of the first calibration point and the pumping current value (initial Ip value) 0.102 (μA) recorded in advance as a standard calibration curve is used as a difference correction value. calculate. The difference correction value is
0.174 (μA) −0.102 (μA) = 0.072 (μA)
It is.
The first correction point is calibrated by adding this difference correction value to the zero point pumping current value (initial Ip value) 0.102 (μA). Even in this case, calibration can be performed as shown in Table 8 and FIG.
That is, the difference correction value is added to the zero-point pumping current value actually recorded as the reference calibration curve in advance of the first calibration point, and the ratio correction value is multiplied by the reference calibration curve of the portion excluding the first calibration point. Try to calibrate. In this way, more accurate calibration is possible in the low concentration region and the desired measurement region similar to the calibration method 3 of the first and second embodiments, and the simple method of using only two calibration points. Can be calibrated with high accuracy even in a simple calibration process.
また、本願の実施形態は、次のように変更して実施してもよい。
本願の実施形態では、図3に示すようにNOx及びO2ガスを測定するガスセンサを備えたガス分析装置(NOx−O2計)について実施したが、CO、CO2、SO2、H2、NH3、O2、及びHCL等のガスを測定する各々のガスセンサ及びそのセンサを備えたガス分析装置に上述した本願発明の1種類又は2種類の測定ガス成分を含んだ校正用ガスを用いて校正するセンサの校正方法を利用することも可能である。また、複数の校正方法(校正モード)からいずれか一つのモードを適宜選択可能としたガス分析装置を提供することも可能である。
The embodiment of the present application may be modified as follows.
In the embodiment of the present application, as shown in FIG. 3, the gas analyzer (NOx-O 2 meter) provided with the gas sensor for measuring NOx and O 2 gas is implemented, but CO, CO 2 , SO 2 , H 2 , Each gas sensor for measuring gases such as NH 3 , O 2 , and HCL and a gas analyzer equipped with the sensor are used with the calibration gas containing one or two kinds of measurement gas components of the present invention described above. It is also possible to use a calibration method of the sensor to be calibrated. It is also possible to provide a gas analyzer that can appropriately select any one of a plurality of calibration methods (calibration modes).
本願の実施形態では、本発明のNOx−O2計は、1種類又は2種類の濃度の測定ガス成分を含んだ校正用ガスで校正を行う3つの校正方法、及び4種類の濃度の測定ガス成分を含んだ校正用ガスを用いて校正する校正方法とを備え、これら複数の校正方法の中からいずれか一つの校正方法を選択できるようにしたが、1種類又は2種類の濃度の測定ガス成分を含んだ校正用ガスで校正を行う3つの校正方法のみ備え、これら3つの校正方法の中からいずれか一つの校正方法を選択できるようにしてもよい。このようにしても同様の効果を得ることができる。
また、1種類又は2種類の濃度の校正ガスで校正を行う3つの校正方法の中から少なくとも一つの校正方法を備えるようにしてもよい。このように少なくとも一つの校正方法を備えれば、簡便かつ効率的に校正作業を行うことができる。
In the embodiment of the present application, the NOx-O 2 meter of the present invention includes three calibration methods for calibrating with a calibration gas containing one or two concentrations of measurement gas components, and four types of measurement gases. A calibration method using a calibration gas containing components, and one of the plurality of calibration methods can be selected, but one or two concentrations of measurement gas Only three calibration methods for performing calibration with a calibration gas containing components may be provided, and any one of these three calibration methods may be selected. Even if it does in this way, the same effect can be acquired.
Further, at least one calibration method may be provided from among three calibration methods in which calibration is performed with one or two types of calibration gases. Thus, if at least one calibration method is provided, the calibration operation can be performed easily and efficiently.
本発明によれば、大気汚染の原因物質である窒素酸化物(NOx)及び酸素(O2)の濃度計測において、高い水準の精度を維持しつつ、簡便かつ、経済的に運用できるガスセンサの校正方法及びその校正方法を備えたガス分析装置が提供される。特に、エンジン、ボイラ、工業用炉等の排気管に取り付けられて排気管内の煙道を流れる窒素酸化物(NOx)及び酸素(O2)の濃度計測するガス分析装置を校正する場合においては非常に有効である。 According to the present invention, in the concentration measurement of nitrogen oxide (NOx) and oxygen (O 2 ) that are the cause of air pollution, calibration of a gas sensor that can be operated simply and economically while maintaining a high level of accuracy. A gas analyzer comprising the method and its calibration method is provided. In particular, very in the case of calibrating engine, boiler, a gas analyzer for measuring the concentration of industrial furnaces such as nitrogen oxides attached to the exhaust pipe through the flue of the exhaust pipe of (NOx) and oxygen (O 2) It is effective for.
1…検出手段、2…分析手段、10…ガス分析装置(NOx−O2計)、11…ガスセンサ、12…煙道壁、13…検出手段挿入口、14…フランジ部、21…支持筒、22…フランジ部、46…リード線、51…端子箱、52…支持部材、61…接続管、71…校正用ガス供給用配管、102…センサ素子、106…第一の内部空所、108…第二の内部空所、112…第一の拡散律速通路、114…第二の拡散律速通路、156…第一の電気化学的ポンプセル、158…第二の電気化学的ポンプセル、G…被測定ガス、K…煙道、P…校正用ガス。
1 ... detecting means, 2 ... analyzing means, 10 ... gas analyzer (NOx-O 2 meter), 11 ... gas sensor, 12 ... Kemuridokabe, 13 ... detection unit insertion opening, 14 ... flange portion, 21 ... support tube, DESCRIPTION OF
Claims (6)
1種類又は2種類の濃度の測定ガス成分を含んだ校正用ガスを用いて校正点を設け、各校正点における該センサのポンピング電流を測定して実測値とし、あらかじめ基準検量線として記録されたポンピング電流値と実測値から補正値を算出し、該補正値を用いて該基準検量線を校正することを特徴とするガスセンサの校正方法。 In a calibration method of a gas sensor using an oxygen ion conductive solid electrolyte,
Calibration points were prepared using calibration gases containing one or two concentrations of measurement gas components, and the pumping current of the sensor at each calibration point was measured to obtain an actual measurement value, which was recorded in advance as a standard calibration curve A gas sensor calibration method, wherein a correction value is calculated from a pumping current value and an actual measurement value, and the reference calibration curve is calibrated using the correction value.
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