JP2017156293A - ガス検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態のガスセンサ素子を説明するための断面構造図である。本実施形態によるガスセンサ素子1は、対象ガスによる温度変化を検出する第1のセンサ素子2と、第1のセンサ素子2の基準抵抗となる第2のセンサ素子3を有し、測定環境に暴露された同じ空間に配置される。本実施例では、セラミックパッケージ15に第1のセンサ素子2と第2のセンサ素子3を配置し、測定環境に暴露させるために通気口17を備えたリッド16によりガスセンサ素子1を形成した。なお、図面は、模式的なものであり、説明の便宜上、厚みと平面寸法との関係、及びデバイス相互間の厚みの比率は、本実施形態の効果が得られる範囲内で現実のセンサ構造とは異なっていてもよい。
Vr出力値は、第1のセンサ素子2と第2のセンサ素子3とを、環境温度に関係なく同温度で加熱されるように制御されているため、第1のセンサ素子2と第2のセンサ素子3とに経時変化等による抵抗変化が生じていなければ、ドリフトが生じることなく、Vr出力値は、毎回同電圧が出力される。しかし、初回のVr出力値に比べて、異なった電圧値が出力された場合、初回のVr出力値との電位差が、経時変化によるドリフト分となる。このドリフト分を補正することにより、ガス検出の精度を向上させることが出来る。
K:補正係数
本実施形態に於けるガスセンサ素子の構造及び、ガス検出装置の回路構成については、第1の実施形態で図1及び図2を用いて説明したものと同じである。図7は本実施形態に於けるガス検出装置の動作タイミングを示す図であり、図8は、本実施形態に於けるガス検出装置の演算手順を示す図である。図7及び図8を用いてガス検知の動作について説明をする。
2 第1のセンサ素子
3 第2のセンサ素子
4 基板
5 絶縁膜
6 ヒータ保護膜
7A、7B ヒータ
8 薄膜サーミスタ電極
9 薄膜サーミスタ
10 キャビティ
11 薄膜サーミスタ保護膜
12 電極パッド
13 ワイヤー
14 セラミックパッケージ電極
15 セラミックパッケージ
16 リッド
17 通気口
21 制御回路
22 アンプ
23 A/Dコンバータ
24 D/Aコンバータ
25 MPU
26 電源
27 温度センサ
Claims (5)
- 空間の熱伝導の違いによる温度変化を基に測定対象ガスの濃度を測定する第1のセンサ素子と、前記第1のセンサ素子を加熱する第1のヒータと、
前記第1のセンサ素子の基準抵抗とする第2のセンサ素子と前記第2のセンサ素子を加熱する第2のヒータと、
前記第1のセンサ素子と、前記第2のセンサ素子とによってブリッジ回路を構成し、
前記第1のヒータと前記第2のヒータとに、それぞれ定められた電圧を同時に印加して前記第1、第2のセンサ素子を加熱し、前記第1、第2のセンサ素子の温度変化を電圧変化に置換する第1の測定と、
前記第1のヒータと前記第2のヒータとに、前記第1の測定とは異なる電圧を同時に印加して前記第1、第2のセンサ素子を加熱し、前記第1、第2のセンサ素子の温度変化を電圧変化に置換する第2の測定と、
前記第1及び第2の測定による値を制御回路内のMPUに入力し、MPUにて、前記第2の測定値のドリフト量を求めると共に、前記第1の測定値のドリフト量に変換するための補正係数と乗算して求めた値を、前記第1の測定値と合算し、ガス濃度の演算を行うことを特徴とするガス検出装置。 - 前記制御回路は、前記ブリッジ回路からの前記第1及び第2の測定による値を入力する信号増幅回路と、前記信号増幅回路からの出力電圧値をデジタル値に変換するA/D変換器と、
前記ブリッジ回路に対してバイアス電圧を印加し、前記第1、第2のセンサ素子を加熱するヒータに電圧を印加すると共に、前記信号増幅回路に基準電圧を印加するD/A変換器と、前記MPUとで構成されており、
前記MPUは、前記A/D変換器と前記D/A変換器に対する信号の入出力を行うと共に、前記第2の測定による値を基に前記ブリッジ回路の測定開始時からのドリフト量を算出し、前記補正係数と乗算してガス濃度補正値を算出すると共に、前記第1の測定による値に前記ガス濃度補正値を合算し、ガス濃度の演算を行うことを特徴とする請求項1に記載のガス検出装置。 - 前記第2の測定は、前記第1のセンサ素子と前記第2のセンサ素子とが、同温度で同時に加熱されるように、前記第1のヒータと前記第2のヒータに同電圧を同時に印加することを特徴とする請求項1又は2に記載のガス検出装置。
- 空間の熱伝導の違いによる温度変化を基に測定対象ガスの濃度を測定する第1のセンサ素子と、前記第1のセンサ素子を加熱する第1のヒータと、
前記第1のセンサ素子の基準抵抗とする第2のセンサ素子と前記第2のセンサ素子を加熱する第2のヒータと、
前記第1のセンサ素子と、前記第2のセンサ素子とによってブリッジ回路を構成し、
前記第1のヒータと前記第2のヒータとに、それぞれ定められた電圧を同時に印加して前記第1、第2のセンサ素子を加熱し、前記第1、第2のセンサ素子の温度変化を電圧変化に置換する第1の測定と、
前記第1のヒータと前記第2のヒータとに、同電圧を同時に印加して、前記第1、第2のセンサ素子の温度変化を電圧変化に置換する第2の測定と、
前記第1のヒータと前記第2のヒータとに、前記第1及び第2の測定とは異なる電圧を同時に印加し、前記第1、第2のセンサ素子の温度変化を電圧変化に置換する第3の測定と、
前記第1、第2及び第3の測定による値を制御回路内の前記MPUに入力し、前記MPUにて、前記第2の測定値のドリフト量を求めると共に、前記第1及び第3の測定値のドリフト量に変換するための補正係数と乗算して求めたそれぞれの値を、前記第1及び前記第3の測定値と合算し、ガス濃度の演算を行うことを特徴とするガス検出装置。 - 前記第1のヒータと前記第2のヒータとに、同電圧を印加して、前記第1のセンサ素子と、前記第2のセンサ素子とを加熱する時の加熱温度は、ガス検出装置が使用される環境温度よりも高温で且つ、100℃以下であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のガス検出装置。
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