JP2515247B2

JP2515247B2 - ゼロシフト補償回路

Info

Publication number: JP2515247B2
Application number: JP5314033A
Authority: JP
Inventors: エミリオ・マイア
Original assignee: Panametrics LLC
Current assignee: Panametrics LLC
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1993-11-22
Publication date: 1996-07-10
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: JPH06294824A; DE69317861T2; EP0599645B1; DE69317861D1; EP0599645A3; US5269170A; EP0599645A2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はホイートストンブリッジ
測定装置との結合において有用な回路に関するものであ
り、詳述するとバックグラウンドガスの常磁性または熱
的性質により相当な誤差を招くことなく磁気的手段によ
りガス混合物中の酸素濃度を測定するための装置および
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス混合物中の酸素濃度の正確な測定が
工業、医療および研究プロセスの幅広い範囲において重
要である。この需要に応じて、種々の装置が酸素濃度を
測定するために提案または開発されている。これら装置
でしばしば使用される酸素の性質は、その分子が磁界の
最も強い部分を捜し求める、常磁性であることである。
これとは対照的に、他のほとんどのガスはその分子が磁
界の最も弱い部分を捜し求める反磁性である。かかる酸
素の性質はガス混合物の酸素濃度を測定するための複数
の方法および装置へ導き入れられる。酸素濃度を測定す
るための装置の一つのタイプが温度と酸素の磁化率との
間の反比例関係に依存する。この反比例関係の結果、不
均一磁界中の酸素含有混合物の一部を加熱することは
「磁気風」効果を発生し、これは電気抵抗素子に対する
その熱的な影響を通じて測定できる。磁気風装置の種々
の構成がInstruments and Methods 会議会報、ストック
ホルム、1949年、第１頁〜第８頁所収の" Oxygen Analy
sis （酸素分析）" という表題の付された刊行物におい
てMedlock らにより開示されそしてBritish Jounal ofA
nesthesia 569 (1968年）所収の" The Measurement of
Gaseous Oxygen Tension Utilizing Paramagnetism
（常磁性を使用するガス酸素膨張力の測定）" 40という
表題の付された刊行物においてEllis らにより開示され
ている。

【０００３】ところが、従来の磁気風酸素測定装置は周
囲のまたは「バックグラウンド」ガスの熱的性質の変化
により相当に大きな誤差が課される。詳述すると、種々
のバックグラウンドガスの存在は従来の磁気風酸素セン
サをしてバックグラウンドガスの熱的特性の大きな変化
による酸素レベルの誤った読みを生じさせる。

【０００４】米国特許第4,893,495 号明細書に開示され
る装置のような測定装置の一つのタイプは単一バックグ
ラウンドガスの寄与をゼロにすることによりこれらの影
響を低減する。この装置において、測定回路は一つのバ
ックグラウンド条件についてゼロ目盛位置に合わされる
ホイートストンブリッジである。ガス混合物が２つまた
はそれ以上のバックグラウンドガスを有する状況におい
て、この回路は別のバックグラウンドガスについてゼロ
補償が行われ得ない。

【０００５】たとえば、もし従来の酸素分析器で窒素お
よび酸素からなるガス流中で０〜１％の範囲にわたり酸
素の測定が要求されれば、測定ブリッジは１００％窒素
の存在でゼロという酸素の読みを生ずるよう調整され
る。従来の磁気風酸素センサは、０〜１％の酸素測定範
囲内のいずれの酸素濃度に関しても、全分析器正確さの
限界内で正しい酸素測定値を提供する。

【０００６】ところが、もし窒素がゼロ補償をリセット
することなくプロパンにより置換されればスケールの約
８６％である誤差が生ずることもあろう。他のガスにつ
いて誤差はかかる大きさとはならないかもしれないけれ
どもそれは許容範囲をこえることが多い。したがって、
バックグラウンドガス混合物が２つまたはそれ以上のガ
スを包含しそして一つだけがゼロ較正を有し得る場合に
このタイプの誤差を生ずることが理解されよう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このタイプの誤った読
みが不都合なだけでなく危険でもある。誤った低い酸素
量を示す測定装置が潜在的に爆発性である状況を警告し
損い得る。

【０００８】したがって、媒体のバックグラウンド構成
要素の濃度に拘らず、媒体での一つの変化可能な構成成
分の正確かつ信頼できる測定を行うことができる回路に
対する需要が存在する。

【０００９】本発明の別の目的はバックグラウンドガス
の組成および熱的性質に依存せず酸素濃度の正確な測定
を生ずる酸素検出方法および装置を提供することであ
る。

【００１０】本発明の他の包括的および特定の目的は以
下で明瞭となろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】概括的にいえば、本発明
は、追加のバックグラウンド構成成分を含む媒体の一構
成成分の濃度を測定するための装置を提供する。これ
は、ホイートストンブリッジ回路に、一つのバックグラ
ウンド構成成分について当該構成成分だけが媒体を構成
している状態で最初ゼロ較正を提供するよう調整できそ
して順次別のバックグラウンド構成成分だけが媒体を構
成している状態でゼロ較正を提供するよう別個に調整で
きる別の（第２の）ブリッジ回路を組み込むことにより
達成される。変化可能な構成成分およびバックグラウン
ド構成成分が測定されるべき媒体に包含されている状態
で、ブリッジ回路はブリッジ回路の一次アーム部を横切
る電圧信号の適用により平衡状態に維持され、この電圧
値が順次、媒体中の変化可能な構成成分の濃度指示とし
て供される。本発明の一実施例において、装置は不均一
な磁界を発生するための磁界要素と、ガス混合物中の常
磁性ガス濃度に比例する電気パラメータを有する少くと
も一つの電気的に加熱される磁気風発生サーミスタとを
具備する。

【００１２】装置は、温度に比例する電気パラメータを
有し、不均一磁界の実質的に外側に配置される少くとも
一つの熱感知サーミスタをも具備する。感知サーミスタ
は、磁気風から生ずる熱伝達を感知することにより、常
磁性ガスの存在下で磁気風発生サーミスタにより発生さ
れる磁気風を感知する。

【００１３】装置は、磁気風感知サーミスタ要素の磁気
風発生サーミスタ要素と一緒に電気回路に信号発生要素
をも具備する。信号発生要素は磁気風感知サーミスタの
電気パラメータを測定しそしてガス混合物の常磁性ガス
の濃度を表わす振幅を有する測定信号を発生する。なぜ
ならそれは常磁性ガスの存在下で磁気風の大きさに比例
するからである。

【００１４】標準的には、信号発生要素は一定温度電気
ブリッジと測定電気ブリッジとを包含し、それ自身ホイ
ートストンブリッジを含む。温度制御要素は一定温度電
気ブリッジと測定ブリッジとの間の電気的な不平衡に応
答する電流制御要素を含む。一定温度電気ブリッジは、
第１および第２の磁気風感知サーミスタを実質的に一定
の温度に維持するためホイートストンブリッジへの電流
を制御するのに供される。

【００１５】測定ブリッジは磁気風発生および感知サー
ミスタを一方の側部にそしてさらに他方の側部に別の内
側ブリッジを含む。この内側ブリッジはバックグラウン
ドガスの熱的性質による酸素測定へのいずれの寄与をも
打ち消すためのものである。

【００１６】内側ブリッジは一方の側部に直列にツェナ
ダイオードと、ポテンショメータと固定抵抗とを具備
し、そして同様の要素を逆の順序で他方の側部に具備す
る。２つのポテンショメータは、第３のポテンショメー
タを通じて電気的に接続されるアーム部を有する。

【００１７】また、測定信号は、一定温度電気ブリッジ
と測定電気ブリッジとの間の電気的な不平衡を表わす修
正信号を発生することにより、ガス混合物のバックグラ
ウンドガスの変化に応答して修正され得る。これらの修
正信号は測定信号と組み合わされ、ガス混合物でのバッ
クグラウンドガスの熱的性質の変化を補償する。

【００１８】好ましい実施例において、熱発生サーミス
タにより発生される熱に応答した磁気風発生によるガス
熱伝達変化によるガス混合物の酸素濃度測定に適用され
るものとして本発明を叙述するけれども、本発明は他の
測定問題にも適用できる。本発明は、たとえば、バック
グラウンド構成成分の影響は本来的に加算的であるとす
れば、２つのバックグラウンド液体構成成分の存在下で
特定の液体構成成分の濃度による液体混合物の変化可能
な熱伝導率測定にも適用できる。同様に、本測定回路
は、電流に応答する光発生および光感知構成要素を使用
し、媒体の特定の構成成分の変化に対する媒体の光学的
反射または伝送性質の変化を測定するのに使用できよ
う。

【００１９】

【実施例】図１は、米国特許第4,893,495 号明細書に開
示され当分野で知られる酸素感知セルの構成を図示する
模式図である。酸素センサは「磁気風」現象を使用しそ
して２対のサーミスタＲ１、Ｗ１およびＲ２、Ｗ２を具
備するセンサセル１００を具備する。好ましい実施例に
おいてサーミスタは、たとえばFenwal Electronics社に
より販売されているような２０００Ωの標準ビードサー
ミスタである。

【００２０】各サーミスタペアのうちの第１のサーミス
タ、すなわちサーミスタＷ１およびＷ２、は電気的に加
熱されそして高い磁界の強さおよび磁界の勾配の磁界領
域に配置される。たとえば、図１に図示されているよう
に、サーミスタＷ１およびＷ２は、それぞれ磁石１０２
Ａおよび１０２Ｂの磁極片１０４Ａと１０４Ｂとの間に
配置され、高い強さの不均一な磁界が発生される。各サ
ーミスタペアのうちの第２のサーミスタ、すなわちサー
ミスタＲ１およびＲ２、がそれぞれＷ１およびＷ２の近
傍であるが、高磁界強さの領域の実質的に外側に配置さ
れる。

【００２１】ガスが酸素感知セル１００に存在しそして
サーミスタＷ１およびＷ２が電気的に加熱されるとき、
サーミスタＷ１およびＷ２（熱発生サーミスタと呼ばれ
る）は近傍のガスを加熱する。酸素の場合、常磁性の性
質が熱で低下し、高磁界強さの磁界を包囲するガス集中
から遠ざかるガス流れを生ずる。これは、磁界の外側に
配置された各ペアの近傍のサーミスタ、すなわち熱感知
サーミスタＲ１およびＲ２、の方向にガス流を発生す
る。こうして、熱発生サーミスタＷ１およびＷ２は熱を
各ペア近傍のサーミスタＲ１およびＲ２の方へ奪われ
る。酸素感知セル１００における酸素の存在は「磁気
風」の冷却効果により熱発生サーミスタＷ１およびＷ２
の温度を比例的に低減しそして近傍のサーミスタＲ１お
よびＲ２の温度を増加する。

【００２２】図２に図示されるごとく、本発明の好まし
い実施例において、サーミスタペアＷ１およびＷ２は端
子Ｔ１とＴ２との間に直列接続されそしてサーミスタＲ
１およびＲ２は端子Ｔ２とＴ３との間に接続される。測
定ブリッジ回路２００は、サーミスタ温度の不平衡から
生ずる抵抗変化により不平衡とされる。このサーミスタ
温度の不平衡は引き続き酸素濃度に比例する。

【００２３】図２に図示の回路は、熱発生要素Ｗ１およ
びＷ２の温度を制御することにより周囲温度変化の所望
されない影響を除去する。感知要素Ｒ１およびＲ２の温
度は、図示の直列トランジスタＳＴおよびブリッジ温度
調整要素ＲＴを具備する高精度の温度フィードバック制
御ループにより実質的に一定レベルに維持される。詳述
すると、図示の回路２００は抵抗ＲＣ、ＲＤ、ＲＳによ
り形成される一定温度ブリッジとサーミスタＷ１、Ｗ
２、Ｒ１、Ｒ２、抵抗ＲＡ、ＲＢ、ＲＺ、ＲＺ１、ＲＺ
２およびツェナダイオードＺＲ１およびＺＲ２からなる
測定ブリッジを具備する。これらツェナダイオードは電
流値の相当な範囲にわたり実質的に非直線性の電圧−電
流特性を示す非直線性要素である。

【００２４】ポテンショメータＲＴはブリッジ温度調整
要素として使用される。従来の設計および構成とするこ
とができる比較増幅器Ａ１がノード" Ｘ" と端子Ｔ３と
の間のいずれの電気的不平衡をも検出し、直列トランジ
スタＳＴを駆動し、ブリッジ平衡を回復するよう端子Ｔ
１とＴ３との間の電圧を変化する。このタイプの温度制
御回路は米国特許第4,893,495 号明細書に叙述されてい
る。

【００２５】この検出および制御ループは、もしそうし
なければ熱伝導性および常磁性の変化を通じてサーミス
タの熱放散および温度に悪影響を招くであろうバックグ
ラウンドガス組成のいずれの変化にも拘らず測定ブリッ
ジ要素を一定温度に維持する。酸素がない場合サーミス
タの最適温度は約２００℃であることが分かった。

【００２６】図示の構成の別の特徴が測定ブリッジから
得られる酸素の読みを正確に修正するための修正信号ま
たは乗数として使用される信号を増幅器Ａ２の出力に得
る能力である。この信号は、ＲＳを通じてブリッジ平衡
を回復するのに必要な電流変化を感知することにより得
られる。これは上述の米国特許明細書中で叙述されてい
る。

【００２７】図３に図示されるごとく、この検出および
制御ループでの変化は測定ブリッジの要素を一定温度に
維持することではなくこれら測定ブリッジ要素を通ずる
一定電流を維持することを行う。この構成において抵抗
ＲＣの一端部は定電圧源へ接続され、増幅器Ａ１の入力
は要素Ｗ１、Ｗ２、Ｒ１およびＲ２を通ずる電流を一定
に維持するよう駆動される。

【００２８】酸素測定ブリッジはまたブリッジ内のブリ
ッジである。外側ブリッジの第１の側部はサーミスタＷ
１、Ｗ２、Ｒ１およびＲ２により形成される。ブリッジ
の第２の側部は実際に内側のブリッジである。内側ブリ
ッジの第１の側部は要素ＺＲ１、ＲＺ２およびＲＢの直
列組合せである。内側ブリッジの第２の側部はＲＡ、Ｒ
Ｚ１およびＺＲ２の直列組合せである。ダイオードＺＲ
１は端子Ｔ１とポテンショメータＲＺ２の一方の端部と
の間に接続され、ダイオードＺＲ２は端子Ｔ３とポテン
ショメータＺＲ１の一方の端部との間に接続される。２
つの側部は、端子Ｔ６に接続される調節可能なタップを
具備したポテンショメータＲＺにより端子Ｔ４およびＴ
５にて接続される。ガス混合物中の酸素の濃度を指示す
る出力信号は端子Ｔ２およびＴ６間で読み取られる。

【００２９】このブリッジ内ブリッジ設計はユーザをし
て２つまたはそれ以上のバックグラウンドガスのいずれ
の熱的または常磁性特性をも打ち消すのを許容する。２
つのバックグラウンドガスの場合、それぞれのガスが一
時にチャンバ内に配置されそして回路は酸素測定値から
各バックグラウンドガスの寄与を取り除くよう調整され
る。もし、３つ以上のバックグラウンドガスが存在すれ
ば、それらの中から熱的および常磁性の性質について両
極端の性質を示す２つのガスを選択することにより、回
路が個別のガスごとに回路平衡をとることなく高い正確
さで測定を遂行するのを許容する。

【００３０】回路がこれらの仕事をどのように遂行する
かのダイナミクスを以下の例で説明する。以下の例で
は、回路要素について値が定められる。当業者であれ
ば、これらの値は例示であり実用に際し変化可能である
ことを理解するであろう。

【００３１】本例では、窒素、水素および酸素からなる
ガス混合物中の酸素の百分率が測定される。酸素センサ
を包含するチャンバは最初１００％窒素で満たされる。
窒素ガスの熱伝達の性質は感知サーミスタＲ１およびＲ
２での感知温度の変化を生ずる。変化は端子Ｔ１および
Ｔ３間に示される電圧の調整を生ずる。この電圧は、直
列トランジスタ（ＳＴ）により発生される電圧を調整し
サーミスタＲ１およびＲ２を一定温度に維持する。直列
トランジスタＳＴにより発生される電圧は０Ｖから２４
Ｖの範囲とし得る。窒素の場合、アースに関する入力電
圧は標準的には８．２Ｖである。

【００３２】窒素だけがチャンバにある状況での最初の
ゼロ較正ステップで、上述の窒素の性質を表わす電圧が
端子Ｔ１およびＴ３間に現れる。この電圧は回路を平衡
化するための基準電圧として順次使用される。電圧計が
端子Ｔ４およびＴ２間に配置される。ＲＺ２は、アーム
部が端子Ｔ４に接続された５００Ωの抵抗を有するポテ
ンショメータである。ポテンショメータアーム部の位置
は、端子Ｔ４および端子Ｔ２間にゼロ電位があるまで調
整される。

【００３３】次に、同様の動作が、ポテンショメータＲ
Ｚ１のアーム部の調整により端子Ｔ５および端子Ｔ２間
の電位をゼロにすることにより行われる。ＲＺ１は、ア
ーム部が端子Ｔ５に接続された同様の５００オームポテ
ンショメータである。これは、端子Ｔ４およびＴ５間の
相当に高いインピーダンス値により、端子Ｔ４およびＴ
５間に既に生じている平衡に対しできるだけ最小限の影
響を有する。この値は約２０ｋΩの値を有するポテンシ
ョメータＲＺで具現化される。もしＴ４およびＴ５間の
平衡がたとえ最小限でも悪影響を受ければ、これは端子
Ｔ４およびＴ５間の電圧をゼロにするステップを繰り返
すことにより修正できる。

【００３４】２組の端子がこのように平衡化された状態
で、ポテンショメータＲＺのアーム部の端子Ｔ６と端子
Ｔ２との間の平衡が存在する。

【００３５】窒素が順次チャンバからフラッシュせら
れ、チャンバは順次第２の較正ステップのために第２の
バックグラウンドガス（水素）で満たされる。上述の温
度制御ダイナミクスが生じ、水素の熱伝達特性を反映
し、トランジスタＳＴからの出力電圧を約１６．４ボル
トへ変更する。

【００３６】端子Ｔ２の電圧は適当な増加で応じ２つの
ブリッジ間の不平衡を再び生ずる。

【００３７】標準的なホイートストンブリッジが、平衡
化された状態にあるとき、電圧降下をその抵抗要素間に
比例的に分配することにより、入力電圧の変化に応答す
る。この特性はブリッジが平衡状態に留まるのを保証す
る。

【００３８】ところで、非直線性の電圧要素ＺＲ１およ
びＺＲ２を有する内側ブリッジは同様の方法で反応しな
い。端子Ｔ１およびＴ３間の電圧が増大するとき、ダイ
オードＺＲ１の電圧降下は本質的に変化されない状態に
留まる。この電圧降下はツェナダイオードＺＲ１の性質
により限定される。好ましい実施例において、ＺＲ１
は、電圧降下が１．２Ｖを越えないことを保証する。同
様に別のツェナダイオードＺＲ２がＲＺ１の下方に配置
されそのダイオードの電圧降下を所定の量に抑制する。

【００３９】キルヒホッフの電圧法則が端子Ｔ２および
Ｔ６間に不平衡が発生したことを指示することは容易に
理解されよう。これはもちろん端子Ｔ２およびＴ６間に
不平衡を生ずる。ポテンショメータＲＺ上のタップの位
置を調整することはブリッジが第２のバックグラウンド
ガス（水素）について平衡化されるよう端子Ｔ６の電圧
を変更する。

【００４０】ポテンショメータＲＺ１およびＲＺ２は水
素について調整されなかったことに注意されたい。それ
ゆえ、もし水素および／または窒素がチャンバに誘導さ
れるならば、端子Ｔ２およびＴ６間の電圧はゼロに留ま
るであろう。それゆえブリッジはいずれの条件のもとで
も平衡化されるであろう。

【００４１】ここに試験されるべきガス混合物がチャン
バ中に入れられる。バックグラウンドガスの特性は内側
ブリッジにより本質的に補償される。端子Ｔ２およびＴ
６間の電圧差は順次チャンバ内の酸素量に比例する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回路と組み合わせて使用可能な従来技
術の酸素感知セルを図示する模式図である。

【図２】本発明の原理による感知ブリッジ回路を図示す
る模式図である。

【図３】本発明の原理による感知ブリッジ回路の別の実
施例の模式図である。

【符号の説明】

１００酸素感知セル１０２Ａ、１０２Ｂ磁石１０４Ａ、１０４Ｂ磁極片Ｒ１、Ｒ２サーミスタＷ１、Ｗ２サーミスタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１および第２のバックグラウンド構成
成分を有する熱伝導性媒体の変化可能な構成成分を決定
するための測定装置において、第１端子と第２端子との間に接続され熱を前記媒体に与
える電気抵抗性熱発生回路網と、前記第２端子と第３端子との間に接続され前記媒体の熱
を感知する電気抵抗性熱感知回路網と、前記第１端子と第３端子との間に電圧を発生するための
電圧発生器と、前記電圧発生器により発生される電圧を制御し、前記熱
感知回路網の温度を実質的に一定に維持するフィードバ
ック電圧制御手段とを具備し、前記熱伝導性媒体は熱力学的に前記熱発生回路網と熱感
知回路網とを結合しており、バックグラウンド補償回路が前記第１および第３の端子
間に接続されており、当該バックグラウンド補償回路は、電流値の相当な範囲にわたり非直線性電圧−電流特性を
示す第１の非直線性要素と、前記第１および第３の端子
間に直列に接続される第１の調整可能なタップ付き抵抗
とを具備し、前記第１の非直線性の要素は前記第１の端
子と前記の第１の調整可能なタップ抵抗の一方の端部と
の間に接続されている第１の直列回路と、第２の調整可能なタップ付き抵抗と電流値のある範囲に
わたり非直線性電圧−電流特性を示す第２の非直線性要
素とを具備し、前記第１および第３の端子間に直列に接
続され、前記第２の非直線性要素は前記第３の端子と前
記第２の調整可能なタップ抵抗の一方の端部とに接続さ
れている第２の直列回路とを具備し、前記第１の調整可能な抵抗の前記調整可能な位置タップ
は第４の端子に接続され、前記第２の調整可能な抵抗の
前記調整可能な位置タップは第５の端子に接続されてお
り、そして、前記バックグラウンド補償回路はさらに当該第４の端子と前記第５の端子間に接続された第３の
調整可能なタップ抵抗を具備し、当該第３の調整可能な
タップ抵抗の調整可能なタップは第６の端子に接続され
ており、前記熱伝導性媒体のただ一つのバックグラウン
ド構成成分が第１の較正ステップにおいて存在する条件
の下で、当該第４の端子の電圧は前記第２の端子の電圧
に等しいよう調整できそして前記第５の端子の電圧は前
記第４の端子および前記第２の端子の電圧に等しいよう
調整でき、そして、第２のバックグラウンド構成成分だ
けが第２の較正ステップにおいて存在する条件の下で、
前記第６の端子の電圧は前記第２の端子の電圧に等しい
よう調整でき、前記熱伝導性媒体が前記変化可能な構成
成分を前記第１および第２の構成成分と一緒に包含する
とき、当該第２の端子と当該第６の端子との間の電圧は
前記変化可能な構成要素の濃度を指示することを特徴と
する測定装置。
【請求項２】前記フィードバック電圧制御手段は、第
１および第２の入力を有しそして前記第１および第２の
入力間の電圧差に応答して出力信号を提供する比較増幅
器を具備し、当該比較増幅器入力のうちの一つは前記第
３の端子に接続され、当該比較増幅器入力の他方は調整
可能な電位基準点に接続され、当該電位基準点は前記熱
発生回路網間にある選択された温度値を発生するようあ
る基準値に設定され、当該比較増幅器の出力は制御信号
として前記電圧発生器へ接続される請求項１の測定装
置。
【請求項３】第１および第２のバックグラウンド構成
成分を有する媒体の変化可能な構成成分を決定するため
の測定装置において、第１の端子および第２の端子間に接続される電気的エネ
ルギー発生回路網と、前記第２の端子および第３の端子間に接続され、当該媒
体のエネルギーである熱を感知する電気的エネルギー感
知回路網と、当該第１および第３の端子間に電圧を発生するための電
圧発生器と、当該電圧発生器により発生される電圧を制御し、前記エ
ネルギー感知回路網のエネルギーレベルを実質的に一定
に維持するフィードバック電圧制御手段とを具備し、前記媒体は前記エネルギー発生回路網からのエネルギー
を前記熱感知回路網に結合し、バックグラウンド補償回路が前記第１および第３の端子
間に接続されており、当該バックグラウンド補償回路は、電流値の相当な範囲にわたり非直線性電圧−電流特性を
示す第１の非直線性要素と、前記第１および第３の端子
間に直列に接続される第１の調整可能なタップ付き抵抗
とを具備し、前記第１の非直線性の要素は前記第１の端
子と前記の第１の調整可能なタップ抵抗の一方の端部と
の間に接続されている第１の直列回路と、第２の調整可能なタップ付き抵抗と電流値のある範囲に
わたり非直線性電圧−電流特性を示す第２の非直線性要
素とを具備し、前記第１および第３の端子間に直列に接
続され、前記第２の非直線性要素は前記第３の端子と前
記第２の調整可能なタップ抵抗の一方の端部とに接続さ
れている第２の直列回路とを具備し、前記第１の調整可能な抵抗の前記調整可能な位置タップ
は第４の端子に接続され、前記第２の調整可能な抵抗の
前記調整可能な位置タップは第５の端子に接続されてお
り、そして、前記バックグラウンド補償回路はさらに当該第４の端子と前記第５の端子間に接続された第３の
調整可能なタップ抵抗を具備し、当該第３の調整可能な
タップ抵抗の調整可能タップは第６の端子に接続されて
おり、前記熱伝導性媒体のただ一つのバックグラウンド
構成成分が第１の較正ステップにおいて存在する条件の
下で、当該第４の端子の電圧は前記第２の端子の電圧に
等しいよう調整できそして前記第５の端子の電圧は前記
第４の端子および前記第２の端子の電圧に等しいよう調
整でき、そして、第２のバックグラウンド構成成分だけ
が第２の較正ステップにおいて存在する条件の下で、前
記第６の端子の電圧は前記第２の端子の電圧に等しいよ
う調整でき、前記熱伝導性媒体が前記変化可能な構成成
分を前記第１および第２の構成成分と一緒に包含すると
き、当該第２の端子と当該第６の端子との間の電圧は前
記変化可能な構成要素の濃度を指示することを特徴とす
る測定装置。
【請求項４】第１および第２のバックグラウンド構成
成分を有する熱伝導性媒体のうちの変化可能な構成成分
を決定するための改善された方法において、第１端子および第２端子間に接続される第１の抵抗性回
路網を加熱し、前記媒体に熱を発生し、当該媒体の熱を前記第２端子および第３端子間に接続さ
れる第２の抵抗性回路網で感知し、電圧発生器により前記第１および第３の端子間に電圧を
発生し、当該電圧発生器により発生される電圧を制御し、前記第
２の抵抗性回路網の温度を実質的に一定に維持し、前記熱発生回路網と前記熱感知回路網とを熱力学的に結
合し、前記第１および第３の端子間に接続されるバックグラウ
ンド補償回路を確立する諸段階を具備し、当該バックグラウンド補償回路は、電流値の相当な範囲にわたり非直線性電圧−電流特性を
示す第１の非直線性要素と、前記第１および第３の端子
間に直列に接続される第１の調整可能なタップ付き抵抗
とを具備し、前記第１の非直線性の要素は前記第１の端
子と前記第１の調整可能なタップ抵抗の一方の端部との
間に接続されている第１の直列回路と、第２の調整可能なタップ付き抵抗と電流値のある範囲に
わたり非直線性電圧−電流特性を示す第２の非直線性要
素とを具備し、前記第１および第３の端子間に直列に接
続され、前記第２の非直線性要素は前記第３の端子と前
記第２の調整可能なタップ抵抗の一方の端部とに接続さ
れている第２の直列回路とを具備し、前記第１の調整可能なタップ抵抗の前記調整可能な位置
タップは第４の端子に接続され、前記第２の調整可能な
タップ抵抗の前記調整可能な位置タップは第５の端子に
接続されており、そして前記バックグラウンド補償回路
はさらに当該第４の端子と前記第５の端子間に接続された第３の
調整可能なタップ抵抗を具備し、当該第３の調整可能タ
ップ抵抗の調整可能タップは第６の端子に接続されてお
り、当該第４の端子の電圧を前記第２の端子の電圧に等しい
よう調整し、前記熱伝導性媒体のただ一つのバックグラウンド構成成
分が存在する条件の下で、前記第５の端子の電圧を前記
第４の端子および前記第２の端子の電圧に等しいよう調
整し、第２のバックグラウンド構成成分だけが存在する条件の
下で、前記第６の端子の電圧を前記第２の端子の電圧に
等しいよう調整し、そして前記熱伝導性媒体が前記第１および第２の構成成分の前
記変化可能な構成成分を包含するときに、前記変化可能
な構成要素の濃度指示として当該第２の端子と当該第６
の端子との間の電圧を測定することを特徴とする方法。
【請求項５】第１および第２のバックグラウンド構成
式分を有する熱伝導性媒体の変化可能な構成成分を決定
するための測定装置において、第１端子および第２端子間に接続され、熱を前記媒体に
与える電気的に抵抗性の熱発生回路網と、前記第２の端子および第３の端子間に接続され前記媒体
の熱を感知する電気的に抵抗性の熱感知回路網と、当該第１および第３の端子間に電圧を発生するための電
圧発生器と、前記電圧発生器により発生される電圧を制御し、前記熱
発生および前記熱感知回路網を通ずる電流を実質的に一
定にするフィードバック電圧制御手段とを具備し、前記熱伝導性媒体は熱力学的に前記熱発生回路網と熱感
知回路網とを結合しており、バックグラウンド補償回路が前記第１および第３の端子
間に接続されており、当該バックグラウンド補償回路は、電流値の相当な範囲にわたり非直線性電圧−電流特性を
示す第１の非直線性要素と、前記第１および第３の端子
間に直列に接続される第１の調整可能なタップ付き抵抗
とを具備し、前記第１の非直線性の要素は前記第１の端
子と前記の第１の調整可能なタップ抵抗の一方の端部と
の間に接続されている第１の直列回路と、第２の調整可能なタップ付き抵抗と電流値のある範囲に
わたり非直線性電圧−電流特性を示す第２の非直線性要
素とを具備し、前記第１および第３の端子間に直列に接
続され、前記第２の非直線性要素は前記第３の端子と前
記第２の調整可能なタップ抵抗の一方の端部とに接続さ
れている第２の直列回路とを具備し、前記第１の調整可能な抵抗の前記調整可能な位置タップ
は第４の端子に接続され、前記第２の調整可能な抵抗の
前記調整可能な位置タップは第５の端子に接続されてお
り、そして、前記バックグラウンド補償回路はさらに当該第４の端子と前記第５の端子間に接続された第３の
調整可能なタップ抵抗を具備し、当該第３の調整可能な
タップ抵抗の調整可能なタップは第６の端子に接続され
ており、前記熱伝導性媒体のただ一つのバックグラウン
ド構成成分が第１の較正ステップに存在する条件の下
で、当該第４の端子の電圧は前記第２の端子の電圧に等
しいよう調整できそして前記第５の端子の電圧は前記第
４の端子および前記第２の端子の電圧に等しいよう調整
でき、そして、第２のバックグラウンド構成成分だけが
第２の較正ステップにおいて存在する条件の下で、前記
第６の端子の電圧は前記第２の端子の電圧に等しいよう
調整でき、前記熱伝導性媒体が前記変化可能な構成成分
を前記第１および第２の構成成分と一緒に包含すると
き、当該第２の端子と当該第６の端子との間の電圧は前
記変化可能な構成要素の濃度を指示することを特徴とす
る測定装置。
【請求項６】第１および第２のバックグラウンド構成
成分を有する媒体の変化可能な構成成分を決定するため
の測定装置において、第１端子および第２端子間に接続された電気的エネルギ
ー発生回路網と、前記第２端子および第３端子間に接続され前記媒体のエ
ネルギーを感知する電気的エネルギー感知回路網と、前記第１および第３の端子間に電圧を発生するための電
圧発生器と、前記電圧発生器により発生される電圧を制御し、前記エ
ネルギー発生回路網および前記エネルギー感知回路網を
通ずる電流を実質的に一定に維持するフィードバック電
圧制御手段とを具備し、前記媒体は前記エネルギー発生回路網からのエネルギー
を前記熱感知回路網へ結合し、バックグラウンド補償回路が前記第１および第３の端子
間に接続されており、当該バックグラウンド補償回路
は、電流値の相当な範囲にわたり非直線性電圧−電流特性を
示す第１の非直線性要素と、前記第１および第３の端子
間に直列に接続される第１の調整可能なタップ付き抵抗
とを具備し、前記第１の非直線性の要素は前記第１の端
子と前記の第１の調整可能なタップ抵抗の一方の端部と
の間に接続されている第１の直列回路と、第２の調整可能なタップ付き抵抗と電流値のある範囲に
わたり非直線性電圧−電流特性を示す第２の非直線性要
素とを具備し、前記第１および第３の端子間に直列に接
続され、当該第２の非直線性要素は前記第３の端子と前
記第２の調整可能なタップ抵抗の一方の端部とに接続さ
れている第２の直列回路とを具備し、前記第１の調整可能な抵抗の前記調整可能な位置タップ
は第４の端子に接続され、前記第２の調整可能な抵抗の
前記調整可能な位置タップは第５の端子に接続されてお
り、そして、前記バックグラウンド補償回路はさらに当該第４の端子と前記第５の端子間に接続された第３の
調整可能なタップ抵抗を具備し、当該第３の調整可能な
タップ抵抗の調整可能なタップは第６の端子に接続され
ており、前記熱伝導性媒体のただ一つのバックグラウン
ド構成成分が第１の較正ステップにおいて存在する条件
の下で、当該第４の端子の電圧は前記第２の端子の電圧
に等しいよう調整できそして前記第５の端子の電圧は前
記第４の端子および前記第２の端子の電圧に等しいよう
調整でき、そして、第２のバックグラウンド構成成分だ
けが第２の較正ステップにおいて存在する条件の下で、
前記第６の端子の電圧は前記第２の端子の電圧に等しい
よう調整でき、前記熱伝導性媒体が前記変化可能な構成
成分を前記第１および第２の構成成分と一緒に包含する
とき、当該第２の端子と当該第６の端子との間の電圧は
前記変化可能な構成要素の濃度を指示することを特徴と
する測定装置。
【請求項７】第１および第２のバックグラウンド構成
成分を有する熱伝導性媒体のうちの変化可能な構成成分
を決定するための改善された方法において、第１端子および第２端子間に接続される第１の抵抗性回
路網を加熱し、前記媒体に熱を発生し、当該媒体の熱を前記第２端子および第３端子間に接続さ
れる第２の抵抗性回路網で感知し、電圧発生器により前記第１および第３の端子間に電圧を
発生し、当該電圧発生器により発生される電圧を制御し、前記第
１の抵抗性回路網および前記第２の抵抗性回路網を流れ
る電流を実質的に一定に維持し、前記熱発生回路網と前記熱感知回路網とを熱力学的に結
合し、前記第１および第３の端子間に接続されるバックグラウ
ンド補償回路を確立する諸段階を具備し、当該バックグラウンド補償回路は、電流値の相当な範囲にわたり非直線性電圧−電流特性を
示す第１の非直線性要素と、前記第１および第３の端子
間に直列に接続される第１の調整可能なタップ付き抵抗
とを具備し、前記第１の非直線性の要素は前記第１の端
子と前記第１の調整可能なタップ抵抗の一方の端部との
間に接続されている第１の直列回路と、第２の調整可能なタップ付き抵抗と電流値のある範囲に
わたり非直線性電圧−電流特性を示す第２の非直線性要
素とを具備し、前記第１および第３の端子間に直列に接
続され、前記第２の非直線性要素は前記第３の端子と前
記第２の調整可能なタップ抵抗の一方の端部とに接続さ
れている第２の直列回路とを具備し、前記第１の調整可能なタップ抵抗の前記調整可能な位置
タップは第４の端子に接続され、前記第２の調整可能な
タップ抵抗の前記調整可能な位置タップは第５の端子に
接続されており、そして前記バックグラウンド補償回路
はさらに当該第４の端子と前記第５の端子間に接続された第３の
調整可能なタップ抵抗を具備し、当該第３の調整可能タ
ップ抵抗の調整可能タップは第６の端子に接続されてお
り、当該第４の端子の電圧を前記第２の端子の電圧に等しい
よう調整し、前記熱伝導性媒体のただ一つのバックグラウンド構成成
分が存在する条件の下で、前記第５の端子の電圧を前記
第４の端子および前記第２の端子の電圧に等しいよう調
整し、第２のバックグラウンド構成成分だけが存在する条件の
下で、前記第６の端子の電圧を前記第２の端子の電圧に
等しいよう調整し、そして前記熱伝導性媒体が前記第１および第２の構成成分の前
記変化可能な構成成分を包含するときに、前記変化可能
な構成要素の濃度指示として当該第２の端子と当該第６
の端子との間の電圧を測定することを特徴とする方法。