JP2931510B2 - 化学センサを備えた測定装置 - Google Patents
化学センサを備えた測定装置Info
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- JP2931510B2 JP2931510B2 JP5214898A JP21489893A JP2931510B2 JP 2931510 B2 JP2931510 B2 JP 2931510B2 JP 5214898 A JP5214898 A JP 5214898A JP 21489893 A JP21489893 A JP 21489893A JP 2931510 B2 JP2931510 B2 JP 2931510B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には、水分セン
サ、酸素センサ、水素センサ、炭化水素センサ、一酸化
炭素センサ、窒素酸化物センサ及びその他の選択的捕捉
機能を介在させた化学センサを備えた測定装置に関する
ものであり、特に、検出回路の温度依存性をなくし、高
精度にて被検体中の特定成分量を検出し得る測定装置に
関するものである。
サ、酸素センサ、水素センサ、炭化水素センサ、一酸化
炭素センサ、窒素酸化物センサ及びその他の選択的捕捉
機能を介在させた化学センサを備えた測定装置に関する
ものであり、特に、検出回路の温度依存性をなくし、高
精度にて被検体中の特定成分量を検出し得る測定装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、気相又は液相等の被検体中の特
定成分量、具体例をあげれば、空気中の水分量や酸素
量、絶縁油が充填された変成器等の密閉容器内の密封ガ
ス中や絶縁油中の水分量、酸素量或は水素量、各種の石
油タンク内のシールガス中の酸素量や炭化水素量、更に
は石油中の水分量や酸素量等、を計測する各種の測定装
置には、特定成分量の変化に応じてインピーダンスが変
化する半導体型センサ、電解質型センサ、抵抗型センサ
或は静電容量型センサ等が使用されている。
定成分量、具体例をあげれば、空気中の水分量や酸素
量、絶縁油が充填された変成器等の密閉容器内の密封ガ
ス中や絶縁油中の水分量、酸素量或は水素量、各種の石
油タンク内のシールガス中の酸素量や炭化水素量、更に
は石油中の水分量や酸素量等、を計測する各種の測定装
置には、特定成分量の変化に応じてインピーダンスが変
化する半導体型センサ、電解質型センサ、抵抗型センサ
或は静電容量型センサ等が使用されている。
【０００３】本出願人は、先に、化学センサとして静電
容量型センサを使用して被検体中の特定成分量を高精度
に計測することのできるデジタル検出方式の測定装置を
提案した。この測定装置の検出回路の一例を図２に示
す。
容量型センサを使用して被検体中の特定成分量を高精度
に計測することのできるデジタル検出方式の測定装置を
提案した。この測定装置の検出回路の一例を図２に示
す。
【０００４】本例の測定装置にて、検出回路１０は、基
本的にはＣＲ発振回路であって、例えばＣ−ＭＯＳ型の
シュミットインバータ１１と、このインバータ１１の入
出力間、即ち、帰還回路に挿入されたパルス周波数決定
用素子である抵抗器Ｒ1 と、インバータ１１の入力側と
接地間に接続されたもう１つのパルス周波数決定用素子
である静電容量型センサＳとによって被検体中の特定成
分量に関する周波数のパルス信号を発生する。即ち、こ
のパルス発生回路は、センサＳの静電容量値Ｃh が被検
体中の特定成分量の変化に応じて変化することによって
周波数（Ｆ）が変化するパルス信号を出力する。本例に
て、第２のＣ−ＭＯＳ型のシュミットインバータ１２
は、パルス発生回路からのパルス信号のパルス波形を反
転するものであり、その出力周波数（Ｆ）は変わらな
い。
本的にはＣＲ発振回路であって、例えばＣ−ＭＯＳ型の
シュミットインバータ１１と、このインバータ１１の入
出力間、即ち、帰還回路に挿入されたパルス周波数決定
用素子である抵抗器Ｒ1 と、インバータ１１の入力側と
接地間に接続されたもう１つのパルス周波数決定用素子
である静電容量型センサＳとによって被検体中の特定成
分量に関する周波数のパルス信号を発生する。即ち、こ
のパルス発生回路は、センサＳの静電容量値Ｃh が被検
体中の特定成分量の変化に応じて変化することによって
周波数（Ｆ）が変化するパルス信号を出力する。本例に
て、第２のＣ−ＭＯＳ型のシュミットインバータ１２
は、パルス発生回路からのパルス信号のパルス波形を反
転するものであり、その出力周波数（Ｆ）は変わらな
い。
【０００５】この発振出力、即ち出力周波数（Ｆ）は、
例えば図示しないマイクロコンピュータに送り、マイク
ロコンピュータ内で演算処理して発振周波数を検出し、
その周波数に対応する特定成分量が算出される。
例えば図示しないマイクロコンピュータに送り、マイク
ロコンピュータ内で演算処理して発振周波数を検出し、
その周波数に対応する特定成分量が算出される。
【０００６】なお、上記検出回路１０において、一般に
は、図示するように、センサＳと並列に抵抗器Ｒ2 を接
続し、又、センサＳと接地間に静電容量Ｃ0 が接続され
る。これは、抵抗器Ｒ2 と静電容量Ｃ0 とにより、セン
サＳに直流電圧成分がかからないようにするためであ
る。即ち、通常、センサＳとして酸化アルミニウム等か
らなるセンサが用いられるので、直流電圧成分が印加さ
れると、分極、絶縁破壊等によりセンサの特性の劣化等
が生じ易くなるので、これを防止するためである。又、
静電容量Ｃ0 は、この静電容量Ｃ0 をセンサＳと直列に
設けることによりセンサＳに印加される電圧を分圧し、
センサＳを保護するためである。
は、図示するように、センサＳと並列に抵抗器Ｒ2 を接
続し、又、センサＳと接地間に静電容量Ｃ0 が接続され
る。これは、抵抗器Ｒ2 と静電容量Ｃ0 とにより、セン
サＳに直流電圧成分がかからないようにするためであ
る。即ち、通常、センサＳとして酸化アルミニウム等か
らなるセンサが用いられるので、直流電圧成分が印加さ
れると、分極、絶縁破壊等によりセンサの特性の劣化等
が生じ易くなるので、これを防止するためである。又、
静電容量Ｃ0 は、この静電容量Ｃ0 をセンサＳと直列に
設けることによりセンサＳに印加される電圧を分圧し、
センサＳを保護するためである。
【０００７】パルス発生回路１０からの出力周波数
（Ｆ）は、
（Ｆ）は、
【０００８】
【数１】 となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記測
定装置に使用する検出回路、即ち、パルス発生回路１０
に取り付けられた静電容量Ｃ0 は、上述のように、化学
センサＳの保護といった利点を有する反面、本発明者の
研究実験の結果によると、一般に、その品質上のバラツ
キが大きく、又、温度依存性が大であって、測定誤差を
大きくするといった問題を有していることが分かった。
定装置に使用する検出回路、即ち、パルス発生回路１０
に取り付けられた静電容量Ｃ0 は、上述のように、化学
センサＳの保護といった利点を有する反面、本発明者の
研究実験の結果によると、一般に、その品質上のバラツ
キが大きく、又、温度依存性が大であって、測定誤差を
大きくするといった問題を有していることが分かった。
【００１０】従って、本発明の目的は、化学センサの保
護のために検出回路に設けられた静電容量の品質上のバ
ラツキ或は温度依存性に起因した測定誤差をなくし、温
度依存性のない高精度の測定を可能とする被検体中の特
定成分量の測定装置を提供することである。
護のために検出回路に設けられた静電容量の品質上のバ
ラツキ或は温度依存性に起因した測定誤差をなくし、温
度依存性のない高精度の測定を可能とする被検体中の特
定成分量の測定装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
測定装置によって達成される。要約すれば、本発明は、
化学センサの静電容量値の変化に応じて発振周波数が変
化するＣＲ発振回路と、前記化学センサと直列に設けら
れた保護用静電容量とを備え、前記化学センサの静電容
量値と前記保護用静電容量の静電容量値の両方の値に依
存して発振周波数が決定される回路構成と、前記化学セ
ンサの静電容量値によらず前記保護用静電容量のみにて
発振周波数が決定される回路構成とに切り換える手段を
設け、両回路構成にて得られる発振周波数の差を取るこ
とによって得られた発振周波数に基づいて、被検体中の
特定成分量を算出することを特徴とする化学センサを備
えた測定装置である。
測定装置によって達成される。要約すれば、本発明は、
化学センサの静電容量値の変化に応じて発振周波数が変
化するＣＲ発振回路と、前記化学センサと直列に設けら
れた保護用静電容量とを備え、前記化学センサの静電容
量値と前記保護用静電容量の静電容量値の両方の値に依
存して発振周波数が決定される回路構成と、前記化学セ
ンサの静電容量値によらず前記保護用静電容量のみにて
発振周波数が決定される回路構成とに切り換える手段を
設け、両回路構成にて得られる発振周波数の差を取るこ
とによって得られた発振周波数に基づいて、被検体中の
特定成分量を算出することを特徴とする化学センサを備
えた測定装置である。
【００１２】
【実施例】次に、本発明に係る化学センサを備えた測定
装置を図面に則して更に詳しく説明する。本実施例に
て、本発明に係る測定装置は、被検体中の特定成分量、
特に水分量を高精度に計測することのできる水分測定装
置として説明するが、本発明の測定装置は、これに限定
されるものではない。
装置を図面に則して更に詳しく説明する。本実施例に
て、本発明に係る測定装置は、被検体中の特定成分量、
特に水分量を高精度に計測することのできる水分測定装
置として説明するが、本発明の測定装置は、これに限定
されるものではない。
【００１３】図１は、本発明による水分測定装置の一実
施例を示す回路構成図である。本実施例の水分測定装置
は、図２に関連して説明した測定装置と同様に、基本的
にＣＲ発振回路とされる水分検出回路１０を有する。
施例を示す回路構成図である。本実施例の水分測定装置
は、図２に関連して説明した測定装置と同様に、基本的
にＣＲ発振回路とされる水分検出回路１０を有する。
【００１４】この水分検出回路１０は、例えばＣ−ＭＯ
Ｓ型のシュミットインバータ１１と、このインバータ１
１の入出力間、即ち、帰還回路に挿入されたパルス周波
数決定用素子である抵抗器Ｒ1 と、インバータ１１の入
力側と接地間に接続されたもう１つのパルス周波数決定
用素子である静電容量型センサＳとによって被検体中の
水分量に関する周波数のパルス信号を発生する。即ち、
このパルス発生回路は、センサＳの静電容量値Ｃh が水
分量の変化に応じて変化することによって周波数（Ｆ
h ）が変動するパルス信号を出力する。第２のＣ−ＭＯ
Ｓ型のシュミットインバータ１２は、パルス発生回路か
らのパルス信号のパルス波形を反転するものであり、そ
の出力周波数（Ｆh ）は変わらない。
Ｓ型のシュミットインバータ１１と、このインバータ１
１の入出力間、即ち、帰還回路に挿入されたパルス周波
数決定用素子である抵抗器Ｒ1 と、インバータ１１の入
力側と接地間に接続されたもう１つのパルス周波数決定
用素子である静電容量型センサＳとによって被検体中の
水分量に関する周波数のパルス信号を発生する。即ち、
このパルス発生回路は、センサＳの静電容量値Ｃh が水
分量の変化に応じて変化することによって周波数（Ｆ
h ）が変動するパルス信号を出力する。第２のＣ−ＭＯ
Ｓ型のシュミットインバータ１２は、パルス発生回路か
らのパルス信号のパルス波形を反転するものであり、そ
の出力周波数（Ｆh ）は変わらない。
【００１５】又、センサＳと並列に抵抗器Ｒ2 を接続
し、又、センサＳと接地間に保護用静電容量Ｃ0 が接続
される。上述したように、抵抗器Ｒ2 と保護用静電容量
Ｃ0 とによって、センサＳへの直流電圧成分の印加が防
止され、センサＳとして酸化アルミニウム等からなるセ
ンサが用いられた場合においても、分極、絶縁破壊等に
よりセンサの特性の劣化等が回避される。又、保護用静
電容量Ｃ0 は、センサＳに直列に接続されたこの静電容
量Ｃ0 によりセンサＳに印加される電圧を分圧し、セン
サＳを保護する。
し、又、センサＳと接地間に保護用静電容量Ｃ0 が接続
される。上述したように、抵抗器Ｒ2 と保護用静電容量
Ｃ0 とによって、センサＳへの直流電圧成分の印加が防
止され、センサＳとして酸化アルミニウム等からなるセ
ンサが用いられた場合においても、分極、絶縁破壊等に
よりセンサの特性の劣化等が回避される。又、保護用静
電容量Ｃ0 は、センサＳに直列に接続されたこの静電容
量Ｃ0 によりセンサＳに印加される電圧を分圧し、セン
サＳを保護する。
【００１６】水分検出回路１０からの出力周波数（Ｆ
h ）は、
h ）は、
【００１７】
【数２】 となる。
【００１８】本発明にて、水分検出回路１０からの上記
出力周波数（Ｆh ）は、マイクロコンピュータ２０に送
り、マイクロコンピュータ２０内のカウンタ部２１にて
カウントされ、記憶部２２及び演算処理部２３へと入力
される。
出力周波数（Ｆh ）は、マイクロコンピュータ２０に送
り、マイクロコンピュータ２０内のカウンタ部２１にて
カウントされ、記憶部２２及び演算処理部２３へと入力
される。
【００１９】更に、本発明に従えば、センサＳと並列に
スイッチ手段、例えばオンオフスイッチＳＷが接続され
る。即ち、スイッチＳＷの一端は、インバータ１１の入
力側に接続され、他端は、センサＳと静電容量Ｃo との
接続部に接続される。又、このスイッチＳＷは、マイク
ロコンピュータ２０の制御ポートに接続され、そのオン
オフが制御される。
スイッチ手段、例えばオンオフスイッチＳＷが接続され
る。即ち、スイッチＳＷの一端は、インバータ１１の入
力側に接続され、他端は、センサＳと静電容量Ｃo との
接続部に接続される。又、このスイッチＳＷは、マイク
ロコンピュータ２０の制御ポートに接続され、そのオン
オフが制御される。
【００２０】つまり、水分検出回路１０は、スイッチＳ
Ｗを切り換えることにより、化学センサＳの静電容量値
Ｃh の変化に応じて発振周波数が変化する回路構成と、
前記保護用静電容量Ｃo にて発振周波数が決定される回
路構成とに切り換えられる。
Ｗを切り換えることにより、化学センサＳの静電容量値
Ｃh の変化に応じて発振周波数が変化する回路構成と、
前記保護用静電容量Ｃo にて発振周波数が決定される回
路構成とに切り換えられる。
【００２１】従って、スイッチＳＷがオンとされた場合
には、センサＳの両端子がショート状態となり、このセ
ンサＳが水分検出回路１０のパルス周波数決定用素子と
して作動することはなく、このパルス発生回路１０は、
抵抗器Ｒ1 と静電容量Ｃo とによって周波数（Ｆo ）の
パルス信号を出力する。この出力周波数（Ｆo ）は、
には、センサＳの両端子がショート状態となり、このセ
ンサＳが水分検出回路１０のパルス周波数決定用素子と
して作動することはなく、このパルス発生回路１０は、
抵抗器Ｒ1 と静電容量Ｃo とによって周波数（Ｆo ）の
パルス信号を出力する。この出力周波数（Ｆo ）は、
【００２２】
【数３】 となる。
【００２３】本発明にて、上記水分検出回路１０からの
出力周波数（Ｆ0 ）は、マイクロコンピュータ２０に送
り、マイクロコンピュータ２０内のカウンタ部２１にて
カウントされ、記憶部２２、演算処理部２３へと入力さ
れる。演算処理部２３では、記憶部２２に記憶されてい
る演算処理プログラムに従って、記憶部２２に記憶され
た先の水分検出回路１０からの出力周波数（Ｆh ）とこ
の出力周波数（Ｆ0 ）とを呼び出し、両者の減算処理を
成す。その結果、マイクロコンピュータ２０からの演算
処理後の周波数（Ｆc ）は、
出力周波数（Ｆ0 ）は、マイクロコンピュータ２０に送
り、マイクロコンピュータ２０内のカウンタ部２１にて
カウントされ、記憶部２２、演算処理部２３へと入力さ
れる。演算処理部２３では、記憶部２２に記憶されてい
る演算処理プログラムに従って、記憶部２２に記憶され
た先の水分検出回路１０からの出力周波数（Ｆh ）とこ
の出力周波数（Ｆ0 ）とを呼び出し、両者の減算処理を
成す。その結果、マイクロコンピュータ２０からの演算
処理後の周波数（Ｆc ）は、
【００２４】
【数４】 となる。次いで、演算処理部２３にて、この周波数（Ｆ
c ）に対応する水分量が算出され、出力される。
c ）に対応する水分量が算出され、出力される。
【００２５】上記式（３）から理解されるように、演算
処理後の出力周波数（Ｆc ）には、静電容量Ｃo による
周波数成分は含まれておらず、即ち、静電容量Ｃo によ
る影響を取り除くことができ、従って、水分量出力デー
タからは、静電容量Ｃo に起因した測定誤差を完全にな
くすることができる。
処理後の出力周波数（Ｆc ）には、静電容量Ｃo による
周波数成分は含まれておらず、即ち、静電容量Ｃo によ
る影響を取り除くことができ、従って、水分量出力デー
タからは、静電容量Ｃo に起因した測定誤差を完全にな
くすることができる。
【００２６】なお、本発明において、検出回路１０の定
数Ｋ及び抵抗器Ｒ1 のバラツキ或は温度依存性を小さく
することは容易であり、実際上問題となることは少な
い。
数Ｋ及び抵抗器Ｒ1 のバラツキ或は温度依存性を小さく
することは容易であり、実際上問題となることは少な
い。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る化学
センサを備えた測定装置は、ＣＲ発振回路を、化学セン
サの静電容量値と保護用静電容量の静電容量値の両方の
値に依存して発振周波数が決定される回路構成と、化学
センサの静電容量値によらず保護用静電容量のみにて発
振周波数が決定される回路構成とに切り換え、両回路構
成にて得られる発振周波数の差に基づいて、被検体中の
特定成分量を算出する構成とされるので、化学センサの
保護のために特定成分量検出回路に設けられた保護用静
電容量の品質上のバラツキ或は温度依存性に起因した測
定誤差をなくし、温度依存性のない高精度の測定が可能
である。
センサを備えた測定装置は、ＣＲ発振回路を、化学セン
サの静電容量値と保護用静電容量の静電容量値の両方の
値に依存して発振周波数が決定される回路構成と、化学
センサの静電容量値によらず保護用静電容量のみにて発
振周波数が決定される回路構成とに切り換え、両回路構
成にて得られる発振周波数の差に基づいて、被検体中の
特定成分量を算出する構成とされるので、化学センサの
保護のために特定成分量検出回路に設けられた保護用静
電容量の品質上のバラツキ或は温度依存性に起因した測
定誤差をなくし、温度依存性のない高精度の測定が可能
である。
【図１】本発明に係る化学センサを備えた特定成分量測
定装置の一実施例を示す回路構成図である。
定装置の一実施例を示す回路構成図である。
【図２】従来の測定装置の一例を示す回路構成図であ
る。
る。
１０ ＣＲ発振回路 １１、１２ シュミットインバータ ２０ マイクロコンピュータ ２１ カウンタ部 ２２ 記憶部 ２３ 演算処理部 ２４ 制御ポート Ｓ 化学センサ Ｃo 保護用静電容量 ＳＷ スイッチ手段
Claims (1)
- 【請求項１】 化学センサの静電容量値の変化に応じて
発振周波数が変化するＣＲ発振回路と、前記化学センサ
と直列に設けられた保護用静電容量とを備え、前記化学
センサの静電容量値と前記保護用静電容量の静電容量値
の両方の値に依存して発振周波数が決定される回路構成
と、前記化学センサの静電容量値によらず前記保護用静
電容量のみにて発振周波数が決定される回路構成とに切
り換える手段を設け、両回路構成にて得られる発振周波
数の差を取ることによって得られた発振周波数に基づい
て、被検体中の特定成分量を算出することを特徴とする
化学センサを備えた測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5214898A JP2931510B2 (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 化学センサを備えた測定装置 |
| DE4493593T DE4493593T1 (de) | 1993-05-27 | 1994-05-26 | Vorrichtung zum Messen des Feuchtigkeitsgehaltes in Flüssigkeiten |
| PCT/JP1994/000839 WO1994028400A1 (fr) | 1993-05-27 | 1994-05-26 | Appareil de mesure de la teneur en humidite d'un liquide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5214898A JP2931510B2 (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 化学センサを備えた測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0755753A JPH0755753A (ja) | 1995-03-03 |
| JP2931510B2 true JP2931510B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=16663392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5214898A Expired - Fee Related JP2931510B2 (ja) | 1993-05-27 | 1993-08-06 | 化学センサを備えた測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2931510B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108872329A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-23 | 南京碧盾环保科技股份有限公司 | 一种水中油浓度测量仪 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0795055B2 (ja) * | 1990-07-25 | 1995-10-11 | 株式会社ジャパンエナジー | 水分量検出装置 |
-
1993
- 1993-08-06 JP JP5214898A patent/JP2931510B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108872329A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-23 | 南京碧盾环保科技股份有限公司 | 一种水中油浓度测量仪 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0755753A (ja) | 1995-03-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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