JP2987483B2 - 化学センサーを用いたガス媒体の測定方法並びに装置 - Google Patents
化学センサーを用いたガス媒体の測定方法並びに装置Info
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Description
【０００１】
【技術分野】本発明は少くとも１つの化学センサーを用
いたガス媒体の測定方法並びに装置に関するものであ
る。
いたガス媒体の測定方法並びに装置に関するものであ
る。
【０００２】
【背景技術】ガス状の媒体に対し通常の即ち最適の測定
領域外で作動する化学又は電気化学センサー、特にガス
センサーは満足すべきものではない。これらの通常の測
定領域外で時々センサーの破損が生ずるが、その発生を
少くすることに本発明の目的がある。その様な化学セン
サーはその通常の測定領域外でもガスの濃度測定に用い
られる。既にセンサーを用いた検査システムについて、
通常の測定領域に限定した問題に関しては多くの研究発
表がなされている。これには例えば測定されるべき試験
媒体の変動し得る希釈が提案されている。
領域外で作動する化学又は電気化学センサー、特にガス
センサーは満足すべきものではない。これらの通常の測
定領域外で時々センサーの破損が生ずるが、その発生を
少くすることに本発明の目的がある。その様な化学セン
サーはその通常の測定領域外でもガスの濃度測定に用い
られる。既にセンサーを用いた検査システムについて、
通常の測定領域に限定した問題に関しては多くの研究発
表がなされている。これには例えば測定されるべき試験
媒体の変動し得る希釈が提案されている。
【０００３】Ｆｉｒｍａ Ｓｔｅｅｆｅｌｄｅｒ Ｍｉ
ｓｓｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ ＆Ｃｏ． Ｖｅｒｔｒ
ｉｅｂｓ−ＫＧのＰＡＳ１０００ｅの特長を有する燃焼
エアロゾールの真の時間の測定の為のＰＡＨ分析器が知
られており、それは例えば電気清浄監視のために配置さ
れる。そこでは、そこで用いられている光電センサーの
測定領域を厳守するために測定されるべきエアロゾール
の希釈が予見されている。
ｓｓｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ ＆Ｃｏ． Ｖｅｒｔｒ
ｉｅｂｓ−ＫＧのＰＡＳ１０００ｅの特長を有する燃焼
エアロゾールの真の時間の測定の為のＰＡＨ分析器が知
られており、それは例えば電気清浄監視のために配置さ
れる。そこでは、そこで用いられている光電センサーの
測定領域を厳守するために測定されるべきエアロゾール
の希釈が予見されている。
【０００４】希釈の割合は回転スイッチを手で操作し調
節される。測定すべきエアロゾールの希釈によって光電
子センサーの線型領域において確実な測定が保証され
る。ＤＤ２８５６５０ＡＳ、ＤＳ２８５６５１ＡＳ、Ｄ
Ｄ２８５６５２ＡＳから、検出システムの測定領域の厳
守のため、測定媒体の希釈のための動的方法が知られて
いる。これらの三つの文献に書かれている方法は検出シ
ステムの測定領域の厳守のために希釈をマニアルで調節
するのは問題であるとしている。それ故に希釈のプロセ
ス指向の運転に対し希釈の記述は規則の範囲にとどまっ
ている。
節される。測定すべきエアロゾールの希釈によって光電
子センサーの線型領域において確実な測定が保証され
る。ＤＤ２８５６５０ＡＳ、ＤＳ２８５６５１ＡＳ、Ｄ
Ｄ２８５６５２ＡＳから、検出システムの測定領域の厳
守のため、測定媒体の希釈のための動的方法が知られて
いる。これらの三つの文献に書かれている方法は検出シ
ステムの測定領域の厳守のために希釈をマニアルで調節
するのは問題であるとしている。それ故に希釈のプロセ
ス指向の運転に対し希釈の記述は規則の範囲にとどまっ
ている。
【０００５】その規則の範囲はセンサーの検出シグナル
の評価を通して希釈の程度の動的調整がセンサーよって
捉え得る混合濃度を最適にし、それによってセンサーの
通常測定領域が守られるようにすることが規定されてい
る。測定の固有の結果はセンサーの検出シグナルの評価
を通して希釈割合を考慮して見出された。
の評価を通して希釈の程度の動的調整がセンサーよって
捉え得る混合濃度を最適にし、それによってセンサーの
通常測定領域が守られるようにすることが規定されてい
る。測定の固有の結果はセンサーの検出シグナルの評価
を通して希釈割合を考慮して見出された。
【０００６】測定媒体は常に流動性を備えているので、
調節された希釈割合は時々容積測定によって決定され
る。これに対して、１：２５６の希釈割合から始り二元
的に希釈率を下げてゆき、最後は１：１の希釈割合で測
定される流動媒体を希釈する様に９段階が用いられる。
調節された希釈割合は時々容積測定によって決定され
る。これに対して、１：２５６の希釈割合から始り二元
的に希釈率を下げてゆき、最後は１：１の希釈割合で測
定される流動媒体を希釈する様に９段階が用いられる。
【０００７】この様な容量測定に於ける問題は希釈割合
による装置の複雑性にある。そこでＤＤ２８５６５１Ａ
５では前もって容量が与えられた容器を使用することが
開示されている。この場合、前もって固定した割合を相
互に保証しなければならない。定められた混合割合を達
成するためにはこれらの容器は相互に正しく連結され
る。その際にその容器からそれに属するバルブまでの導
管部分を考える必要がある。
による装置の複雑性にある。そこでＤＤ２８５６５１Ａ
５では前もって容量が与えられた容器を使用することが
開示されている。この場合、前もって固定した割合を相
互に保証しなければならない。定められた混合割合を達
成するためにはこれらの容器は相互に正しく連結され
る。その際にその容器からそれに属するバルブまでの導
管部分を考える必要がある。
【０００８】他方のＤＤ３８５６５２Ａ５には容量測定
のために、測定すべき媒体の輸送のためにポンプと管ま
たは管を貫流する液体の横断面を変える材料が開示され
ている。これによってその管を通してのハーゲンポアジ
ールの法則に従って、その時々の液体の容量を測定出来
る。
のために、測定すべき媒体の輸送のためにポンプと管ま
たは管を貫流する液体の横断面を変える材料が開示され
ている。これによってその管を通してのハーゲンポアジ
ールの法則に従って、その時々の液体の容量を測定出来
る。
【０００９】
【発明の開示】本発明が解決しようとする問題は少くと
も１つの化学センサーによるガス媒体の測定を行う方法
と装置を提供することである。そのセンサーの通常の測
定範囲が、これら通常の測定範囲外のガス媒体の濃度に
対して、確実に厳守され、又簡単な方法で実施し得るも
のである。これらの問題はその方法については請求項１
により、又装置については請求項１１により解決され
る。本発明の方法は基本的に試験体ガスを希釈ガスと調
整可能な希釈割合で混合し、その希釈割合を、前もって
与えた物質の濃度の測定を通して決定するものである。
も１つの化学センサーによるガス媒体の測定を行う方法
と装置を提供することである。そのセンサーの通常の測
定範囲が、これら通常の測定範囲外のガス媒体の濃度に
対して、確実に厳守され、又簡単な方法で実施し得るも
のである。これらの問題はその方法については請求項１
により、又装置については請求項１１により解決され
る。本発明の方法は基本的に試験体ガスを希釈ガスと調
整可能な希釈割合で混合し、その希釈割合を、前もって
与えた物質の濃度の測定を通して決定するものである。
【００１０】そのガスの混合体は本発明の方法に従って
化学センサーに運ばれそのセンサーは検出シグナルを生
ずるために通常の測定範囲を提示する。希釈割合は化学
センサーの検出シグナルの評価を通して調整される。そ
れによって化学センサーによって捉え得るガス混合体の
濃度が化学センサーの通常の測定範囲に保たれる。その
ガス媒体に対する固有の測定値は、固有の希釈割合を考
慮して見出される。
化学センサーに運ばれそのセンサーは検出シグナルを生
ずるために通常の測定範囲を提示する。希釈割合は化学
センサーの検出シグナルの評価を通して調整される。そ
れによって化学センサーによって捉え得るガス混合体の
濃度が化学センサーの通常の測定範囲に保たれる。その
ガス媒体に対する固有の測定値は、固有の希釈割合を考
慮して見出される。
【００１１】本発明の方法によって測定されるガス媒体
の構成成分はこの場合、本発明の有利な実施形態におい
ては第１に高い希釈割合で作動出来るので化学センサー
はその通常の測定範囲で確実に作動する。化学センサー
のオーバーガード又は破損並びにそれに伴う測定の質の
制限を強力に避けることが出来る。本発明の実施形態に
従って、前もって与えられる物質、これは例えば酸素で
あってもよいが、希釈ガス中に既知の一定の量が与えら
れる。この物質成分の濃度測定が検体ガス及び混合ガス
中で行われる。要するにただ二つのセンサー、即ち検体
ガス中と混合ガス中の酸素成分を捉えるための二つのセ
ンサーが必要なだけである。
の構成成分はこの場合、本発明の有利な実施形態におい
ては第１に高い希釈割合で作動出来るので化学センサー
はその通常の測定範囲で確実に作動する。化学センサー
のオーバーガード又は破損並びにそれに伴う測定の質の
制限を強力に避けることが出来る。本発明の実施形態に
従って、前もって与えられる物質、これは例えば酸素で
あってもよいが、希釈ガス中に既知の一定の量が与えら
れる。この物質成分の濃度測定が検体ガス及び混合ガス
中で行われる。要するにただ二つのセンサー、即ち検体
ガス中と混合ガス中の酸素成分を捉えるための二つのセ
ンサーが必要なだけである。
【００１２】本発明の実施形態に従って、前もって与え
られる物質が検体ガス中に存在せず、希釈ガス中に既知
の一定の量で存在する場合、その物質の濃度測定は専ら
混合ガス中の物質成分の決定によって行われる。このこ
とによって、この方法を実行するための、特に簡単な装
置の構成が明らかになる。そこに於いては化学センサー
と並んで単に１つのセンサーを備える必要がある。
られる物質が検体ガス中に存在せず、希釈ガス中に既知
の一定の量で存在する場合、その物質の濃度測定は専ら
混合ガス中の物質成分の決定によって行われる。このこ
とによって、この方法を実行するための、特に簡単な装
置の構成が明らかになる。そこに於いては化学センサー
と並んで単に１つのセンサーを備える必要がある。
【００１３】希釈ガスとして空気を用いる場合には希釈
媒体のための特別の容器を設置する必要はない。空気は
いたる所に存在するので、空気を必要なフィルターを通
しその空気を希釈ガスとして検体ガスに混ぜることで十
分である。物質成分として例えば、酸素が検体ガス中に
存在しない場合には混合ガス中の酸素含量の検出によっ
て簡単に検体と希釈ガスの希釈割合を見い出すことが出
来る。物質成分、ここでは酸素が検体ガス中に存在しな
い場合、この様な物質の検出を検体ガスについて行う必
要がないことは自明である。
媒体のための特別の容器を設置する必要はない。空気は
いたる所に存在するので、空気を必要なフィルターを通
しその空気を希釈ガスとして検体ガスに混ぜることで十
分である。物質成分として例えば、酸素が検体ガス中に
存在しない場合には混合ガス中の酸素含量の検出によっ
て簡単に検体と希釈ガスの希釈割合を見い出すことが出
来る。物質成分、ここでは酸素が検体ガス中に存在しな
い場合、この様な物質の検出を検体ガスについて行う必
要がないことは自明である。
【００１４】本発明の実施形態は次のことを予見する。
即ち二、三の化学センサーがガス媒体の二、三の物質の
量の検討のために備えられ、その化学センサーの検出シ
グナルの割合によって希釈割合の調節が行われる場合、
この方法で最初に予測した通常の測定範囲から最もかけ
はなれることになる。この様な訳で最も強く危険にさら
される化学センサーが確実に保護されることが保証され
る。
即ち二、三の化学センサーがガス媒体の二、三の物質の
量の検討のために備えられ、その化学センサーの検出シ
グナルの割合によって希釈割合の調節が行われる場合、
この方法で最初に予測した通常の測定範囲から最もかけ
はなれることになる。この様な訳で最も強く危険にさら
される化学センサーが確実に保護されることが保証され
る。
【００１５】本発明の実施形態において希釈割合の後調
整に際し、上昇する測定結果又は先んずる測定値から希
釈割合の新しい調整値が決定される。更に又化学センサ
ーの検出シグナルと逐次比較することによって、あらか
じめ与えた測定値の最適値が定められる。最終的に先行
の測定の化学センサーの検出シグナルがなくなるに従っ
て予測し得る次の測定の検出シグナルが定められる。そ
してその後、希釈割合は勾配を通じて調節される。この
様な訳で次の検出シグナルの予測が的中しこれによって
測定値の低速な後調整が達成できる。これは特に敏感な
検出システムの場合に有用である。希釈割合が１つ又は
多くのポンプのポンプ電力の調整を規定することが合目
的的に示された。
整に際し、上昇する測定結果又は先んずる測定値から希
釈割合の新しい調整値が決定される。更に又化学センサ
ーの検出シグナルと逐次比較することによって、あらか
じめ与えた測定値の最適値が定められる。最終的に先行
の測定の化学センサーの検出シグナルがなくなるに従っ
て予測し得る次の測定の検出シグナルが定められる。そ
してその後、希釈割合は勾配を通じて調節される。この
様な訳で次の検出シグナルの予測が的中しこれによって
測定値の低速な後調整が達成できる。これは特に敏感な
検出システムの場合に有用である。希釈割合が１つ又は
多くのポンプのポンプ電力の調整を規定することが合目
的的に示された。
【００１６】希釈割合の調節は１つ又は多くのバルブ、
液量コントローラ、電磁バルブ及び同じ又は異った開断
面の毛管についてなされる。本発明は化学センサーの検
出シグナル又は通常の測定範囲のあらかじめ定られた間
隔の中で、化学センサーを段階的又は非段階的に希釈割
合を変化させることによって保つことが出来る。
液量コントローラ、電磁バルブ及び同じ又は異った開断
面の毛管についてなされる。本発明は化学センサーの検
出シグナル又は通常の測定範囲のあらかじめ定られた間
隔の中で、化学センサーを段階的又は非段階的に希釈割
合を変化させることによって保つことが出来る。
【００１７】希釈割合の段階的変化は最初１：２５６か
ら始り１：１の希釈割合に至る９段階で行うことが出来
る。更に希釈割合の直接的な上昇又は下降をあらかじめ
用意することは、化学センサーを配置する際、有用であ
る。化学及び電気化学センサーに対する典型的な物質濃
度の測定範囲は０〜１Ｖｏｌ％（０〜１００００ｐｐ
ｍ）の間にある。これらに対し希釈は１００％までの高
い濃度の測定のために意義がある。本発明のガス状媒体
の希釈の方法は、希釈ガスを使用するとともに決められ
た一定の成分を検体ガスと混合するために用いる。通常
の測定範囲が厳守されるかされぬかにかかわらず化学セ
ンサーの電気的検出シグナルを用いる事は確立されてい
る。
ら始り１：１の希釈割合に至る９段階で行うことが出来
る。更に希釈割合の直接的な上昇又は下降をあらかじめ
用意することは、化学センサーを配置する際、有用であ
る。化学及び電気化学センサーに対する典型的な物質濃
度の測定範囲は０〜１Ｖｏｌ％（０〜１００００ｐｐ
ｍ）の間にある。これらに対し希釈は１００％までの高
い濃度の測定のために意義がある。本発明のガス状媒体
の希釈の方法は、希釈ガスを使用するとともに決められ
た一定の成分を検体ガスと混合するために用いる。通常
の測定範囲が厳守されるかされぬかにかかわらず化学セ
ンサーの電気的検出シグナルを用いる事は確立されてい
る。
【００１８】検出シグナルがこの通常の測定範囲外又は
通常の測定範囲内の事前に与えられた部分的測定範囲外
に置かれた場合、検体ガスと希釈ガスの希釈割合は変化
する。希釈割合は検体の希釈又は混合体中の物質成分の
測定の結果によって見い出される。
通常の測定範囲内の事前に与えられた部分的測定範囲外
に置かれた場合、検体ガスと希釈ガスの希釈割合は変化
する。希釈割合は検体の希釈又は混合体中の物質成分の
測定の結果によって見い出される。
【００１９】少くとも１のつ化学センサーによるガス媒
体の測定の為の本発明の装置は次の要素を備えている。 ａ）検体ガスを取り出す設備 ｂ）希釈ガスを用意する設備 ｃ）調整可能な希釈割合に従って希釈ガスと検体ガスの
ガス混合体にするためのガス混合の指図 ｄ）ガス混合体の混合濃度を把握するための１つの化学
センサー ｅ）少くとも１つの更なるセンサーによって捉えられる
ガス混合体に含まれている物質の濃度の割合に従って化
学センサーの通常の測定範囲において、化学センサーに
よって捉えられるガス混合体の濃度を保つ様に後調整す
るための援助設備好ましくはマイクロプロセッサー 検体ガス中にあらかじめ与える物質が存在するか否かに
かかわらず、ガス混合体又は検体ガス中に前もって与え
る物質を捉えるために更なる１つのセンサーが用いられ
る。
体の測定の為の本発明の装置は次の要素を備えている。 ａ）検体ガスを取り出す設備 ｂ）希釈ガスを用意する設備 ｃ）調整可能な希釈割合に従って希釈ガスと検体ガスの
ガス混合体にするためのガス混合の指図 ｄ）ガス混合体の混合濃度を把握するための１つの化学
センサー ｅ）少くとも１つの更なるセンサーによって捉えられる
ガス混合体に含まれている物質の濃度の割合に従って化
学センサーの通常の測定範囲において、化学センサーに
よって捉えられるガス混合体の濃度を保つ様に後調整す
るための援助設備好ましくはマイクロプロセッサー 検体ガス中にあらかじめ与える物質が存在するか否かに
かかわらず、ガス混合体又は検体ガス中に前もって与え
る物質を捉えるために更なる１つのセンサーが用いられ
る。
【００２０】
【実施例】本発明及びそのメリットを二つの図との関係
で例示的に詳細に説明する。図１は本発明の方法の実施
のための原理図、図２は希釈割合を見い出すための電気
化学的ガスセンサーと酸素センサーによる検出システム
を例とした本発明の方法の詳細な構成を示す原理図であ
る。次の図１及び図２に於いて、特にことわらぬ限り、
同一の符号は同一の意味で同一の部分を表わす。図１に
は検体１と希釈ガス２を示す。検体ガスはポンプ５を通
り混合装置８に導かれる。他方希釈ガス２はポンプ６を
通り混合装置８に導かれる。ポンプ５から混合装置８ま
での導管中にセンサー１０が設置される。
で例示的に詳細に説明する。図１は本発明の方法の実施
のための原理図、図２は希釈割合を見い出すための電気
化学的ガスセンサーと酸素センサーによる検出システム
を例とした本発明の方法の詳細な構成を示す原理図であ
る。次の図１及び図２に於いて、特にことわらぬ限り、
同一の符号は同一の意味で同一の部分を表わす。図１に
は検体１と希釈ガス２を示す。検体ガスはポンプ５を通
り混合装置８に導かれる。他方希釈ガス２はポンプ６を
通り混合装置８に導かれる。ポンプ５から混合装置８ま
での導管中にセンサー１０が設置される。
【００２１】混合装置８の出口は検出設備に連結され
る。そこには少くとも１つの化学センサー１２が設置さ
れる。この化学センサー１２に混合ガス３が導かれる。
混合ガスはあらかじめ定られた希釈割合で検体ガス１及
び希釈ガス２を含む。混合装置８から化学センサー１２
の導管中に更にセンサー１１が設置される。更に援助設
備１３がある。それは化学センサー１２から１つ、或は
二、三の検出シグナル１４及び更なるセンサー１０及び
１１から、更なるセンサーシグナル１６，１７を受け取
る。検出シグナル１４及びセンサーシグナル１６，１７
に依存して援助設備１３は調節シグナル１８，１９でポ
ンプ５及び６のポンプ電力を働かせる。
る。そこには少くとも１つの化学センサー１２が設置さ
れる。この化学センサー１２に混合ガス３が導かれる。
混合ガスはあらかじめ定られた希釈割合で検体ガス１及
び希釈ガス２を含む。混合装置８から化学センサー１２
の導管中に更にセンサー１１が設置される。更に援助設
備１３がある。それは化学センサー１２から１つ、或は
二、三の検出シグナル１４及び更なるセンサー１０及び
１１から、更なるセンサーシグナル１６，１７を受け取
る。検出シグナル１４及びセンサーシグナル１６，１７
に依存して援助設備１３は調節シグナル１８，１９でポ
ンプ５及び６のポンプ電力を働かせる。
【００２２】検体ガス１の希釈の調整及びそれによる化
学センサー１２の通常又は至適な部分的な測定範囲を厳
守するためにポンプ５及び６のポンプ電力を働かせる援
助設備１３が役立つ。正しい測定値を得るためには、検
出シグナルを２の希釈割合に従って訂正する為、又、最
終的にガス媒体の正しい濃度を確定するために希釈割合
を正確に知ることが必要である。希釈割合を決定するた
めに本発明によって物質の濃度の測定が役に立つ。
学センサー１２の通常又は至適な部分的な測定範囲を厳
守するためにポンプ５及び６のポンプ電力を働かせる援
助設備１３が役立つ。正しい測定値を得るためには、検
出シグナルを２の希釈割合に従って訂正する為、又、最
終的にガス媒体の正しい濃度を確定するために希釈割合
を正確に知ることが必要である。希釈割合を決定するた
めに本発明によって物質の濃度の測定が役に立つ。
【００２３】図１の例によって希釈ガス２中の物質組成
は既知の関係に置かれ検体が２１に於いても同様に存在
する。それ故ポンプ５から混合装置８の導管中に１つの
センサー１０を用い混合装置８から化学センサー１２ま
での導管に更なるセンサー１１を設置する。然るに希釈
ガス２の混合装置８への導管１２はその様なセンサーは
無い。
は既知の関係に置かれ検体が２１に於いても同様に存在
する。それ故ポンプ５から混合装置８の導管中に１つの
センサー１０を用い混合装置８から化学センサー１２ま
での導管に更なるセンサー１１を設置する。然るに希釈
ガス２の混合装置８への導管１２はその様なセンサーは
無い。
【００２４】希釈割合の決定に用いられる物質の量をＸ
とすると希釈率は次の公式によって得られる。 希釈率＝（Ｘ2 −Ｘ1 ）／（Ｘ2 −Ｘ3 ） ここで数字１，２，３は検体ガス、希釈ガス及び混合ガ
スを示す。希釈ガスが空気の場合、Ｘ2 は約２１Ｖｏｌ
％と考えられる。真の濃度は、従って、化学センサー１
２のセンサー値と希釈率の積が与えられる。図１の実施
例において希釈ガス中の物質組成は既知の一定の量に設
定されている。
とすると希釈率は次の公式によって得られる。 希釈率＝（Ｘ2 −Ｘ1 ）／（Ｘ2 −Ｘ3 ） ここで数字１，２，３は検体ガス、希釈ガス及び混合ガ
スを示す。希釈ガスが空気の場合、Ｘ2 は約２１Ｖｏｌ
％と考えられる。真の濃度は、従って、化学センサー１
２のセンサー値と希釈率の積が与えられる。図１の実施
例において希釈ガス中の物質組成は既知の一定の量に設
定されている。
【００２５】あらかじめ与える物質組織は酸素であって
もよいので、検体ガス１の中に酸素が存在しない場合に
は図１に示した装置において更なるセンサー１０は不要
である。希釈割合は最終的に更なるセンサー１１で捉え
た酸素含量から明らかになる。化学センサー１２の作動
範囲を厳守して検出ガス１の希釈を動的に調整する本発
明の方法は次の通りである。 １．化学センサーの濃度を最大としそれから最大希釈の
前調整が導かれる。 ２．援助設備１３において、新しい希釈割合を用いて定
めた測定値及びポンプ５，６、電磁バルブ、液量コント
ロール等の装置との関連で援助が設備１３を後調整し、
化学センサー１２の測定値と検出システムの不活性度か
ら計算する。 ３．検出ガス１の中に真に存在した物質濃度を決定する
ために化学センサー１２の実際のセンサー濃度とこれら
の値を請算して実際に調整された混合又は希釈を決定す
る。 ４．検体ガスの変動する濃度組成の場合に、希釈割合の
後調整を動的に行い、ある部分的測定範囲において化学
センサー１２のセンサー濃度が特に希釈割合の段階的、
間欠的又は非段階的変化を通して明確に調節された値に
保たれるようにする。 ５．多成分測定システム又多数の異った化学センター１
２の場合には時々オーバーロードになる化学センサー１
２をガス混合体３から段階的又は選択的に除去すること
によって対応した至適の部分測定範囲において、希釈割
合の後調整を動的に繰り返すことによって無くなった成
分の測定結果が出る。
もよいので、検体ガス１の中に酸素が存在しない場合に
は図１に示した装置において更なるセンサー１０は不要
である。希釈割合は最終的に更なるセンサー１１で捉え
た酸素含量から明らかになる。化学センサー１２の作動
範囲を厳守して検出ガス１の希釈を動的に調整する本発
明の方法は次の通りである。 １．化学センサーの濃度を最大としそれから最大希釈の
前調整が導かれる。 ２．援助設備１３において、新しい希釈割合を用いて定
めた測定値及びポンプ５，６、電磁バルブ、液量コント
ロール等の装置との関連で援助が設備１３を後調整し、
化学センサー１２の測定値と検出システムの不活性度か
ら計算する。 ３．検出ガス１の中に真に存在した物質濃度を決定する
ために化学センサー１２の実際のセンサー濃度とこれら
の値を請算して実際に調整された混合又は希釈を決定す
る。 ４．検体ガスの変動する濃度組成の場合に、希釈割合の
後調整を動的に行い、ある部分的測定範囲において化学
センサー１２のセンサー濃度が特に希釈割合の段階的、
間欠的又は非段階的変化を通して明確に調節された値に
保たれるようにする。 ５．多成分測定システム又多数の異った化学センター１
２の場合には時々オーバーロードになる化学センサー１
２をガス混合体３から段階的又は選択的に除去すること
によって対応した至適の部分測定範囲において、希釈割
合の後調整を動的に繰り返すことによって無くなった成
分の測定結果が出る。
【００２６】この様な手順によって化学センサー１２を
用いて、化学センサー１２の通常の測定範囲外にある濃
度の測定が出来、検体ガス１の中で希釈の動的な変化に
際し後調整が可能で、その結果化学センサー１２の測定
値を許された測定値の範囲に留め、化学センサー１２の
危険を避けられる。
用いて、化学センサー１２の通常の測定範囲外にある濃
度の測定が出来、検体ガス１の中で希釈の動的な変化に
際し後調整が可能で、その結果化学センサー１２の測定
値を許された測定値の範囲に留め、化学センサー１２の
危険を避けられる。
【００２７】図２に於いて電気化学的ガスセンサーを用
いた検出システムの詳細な図を例示してある。検体ガス
１は製造設備２５の上で測定されるガスに引き出され適
当な方法で準備され、ポンプ５によって混合装置８に導
かれる。検体ガスを混合設備８に導く導管中のセンサー
１０はポンプ７はフィルター２１とバルブ２２に空気を
吸い込みその空気は検体ガス１の混合室に入る。ポンプ
７は検出システムに於いて電気化学ガスセンサーの形の
少くとも１つの化学センサーと接続される。ここを通っ
て、あらかじめ与えられた混合割合で一緒にされた検体
ガス１と空気３から構成された混合ガス３が化学センサ
ー１２に導かれる。
いた検出システムの詳細な図を例示してある。検体ガス
１は製造設備２５の上で測定されるガスに引き出され適
当な方法で準備され、ポンプ５によって混合装置８に導
かれる。検体ガスを混合設備８に導く導管中のセンサー
１０はポンプ７はフィルター２１とバルブ２２に空気を
吸い込みその空気は検体ガス１の混合室に入る。ポンプ
７は検出システムに於いて電気化学ガスセンサーの形の
少くとも１つの化学センサーと接続される。ここを通っ
て、あらかじめ与えられた混合割合で一緒にされた検体
ガス１と空気３から構成された混合ガス３が化学センサ
ー１２に導かれる。
【００２８】ガス混合設備３には付加的に更なる酸素セ
ンサー１１があり、これはガス混合体３の酸素濃度を捉
える。更なるセンサー１１はＯ2 センサーであるセンサ
ー１０と共同して上述の公式に従って希釈割合を決定す
る。希釈割合の計算は援助設備１３に結果する。検出シ
ステムにおいて少くとも１つ設置された化学センサー１
２がガス混合体を分析し、測定の結果を１つ又は２，３
の検出シグナル１４の形で援助設備１３に送る。援助設
備１３は更なるセンサー１０及び１１のセンサーシグナ
ル１６，１７を受ける。
ンサー１１があり、これはガス混合体３の酸素濃度を捉
える。更なるセンサー１１はＯ2 センサーであるセンサ
ー１０と共同して上述の公式に従って希釈割合を決定す
る。希釈割合の計算は援助設備１３に結果する。検出シ
ステムにおいて少くとも１つ設置された化学センサー１
２がガス混合体を分析し、測定の結果を１つ又は２，３
の検出シグナル１４の形で援助設備１３に送る。援助設
備１３は更なるセンサー１０及び１１のセンサーシグナ
ル１６，１７を受ける。
【００２９】酸素含量の測定のために用いられ、このよ
うにして検体ガス１はその酸素含量が測定された混合装
置８への導管中の排過剰圧・バルブ９によって混合装置
８中で好ましい一定の過剰圧が得られる。希釈ガス２
は、この場合は空気であるが、フィルター２１、ここで
は空気フィルターであるが、バルブ２２では３方向バル
ブであるが、を通って混合装置８に導かれる。混合装置
８は軽量設備８ｂと混合室８ａから成る。計量設備８ｂ
は特に直径の異なる毛管２４とバルブ２６から成る。援
助設備１３は毛管２４と結合しているバルブ２６を動か
し、からじめ与えた量の検体ガス１が混合室８ａに達す
る。
うにして検体ガス１はその酸素含量が測定された混合装
置８への導管中の排過剰圧・バルブ９によって混合装置
８中で好ましい一定の過剰圧が得られる。希釈ガス２
は、この場合は空気であるが、フィルター２１、ここで
は空気フィルターであるが、バルブ２２では３方向バル
ブであるが、を通って混合装置８に導かれる。混合装置
８は軽量設備８ｂと混合室８ａから成る。計量設備８ｂ
は特に直径の異なる毛管２４とバルブ２６から成る。援
助設備１３は毛管２４と結合しているバルブ２６を動か
し、からじめ与えた量の検体ガス１が混合室８ａに達す
る。
【００３０】混合質８ａに於いて検体ガス１にあらかじ
め与えた量の希釈ガス２が空気の形で付加される。空気
はバルブ２２に導かれる。計量設備８ｂのバルブ２６は
主として電磁バルブである。毛管の開断面と混合室８ａ
への導管の間にうまく設置されたポンプ７と硬く結合す
る。
め与えた量の希釈ガス２が空気の形で付加される。空気
はバルブ２２に導かれる。計量設備８ｂのバルブ２６は
主として電磁バルブである。毛管の開断面と混合室８ａ
への導管の間にうまく設置されたポンプ７と硬く結合す
る。
【００３１】援助設備１３は調節シグナル１８，２０及
び援助シグナル２３及び２８によってポンプ５のポンプ
電力、希釈割合の後調整のための計量設備８ｂの内部バ
ルブ、製造設備２５及びバルブ２２を働かせる。検体シ
ステム中に、ガス混合体３の多くの物質の検出のために
多くの化学センサー１２がある場合は、希釈の調整はそ
の通常の測定範囲から大きな異常が予測される化学セン
サー１２の検出シグナル１４の比率によって行われる。
び援助シグナル２３及び２８によってポンプ５のポンプ
電力、希釈割合の後調整のための計量設備８ｂの内部バ
ルブ、製造設備２５及びバルブ２２を働かせる。検体シ
ステム中に、ガス混合体３の多くの物質の検出のために
多くの化学センサー１２がある場合は、希釈の調整はそ
の通常の測定範囲から大きな異常が予測される化学セン
サー１２の検出シグナル１４の比率によって行われる。
【００３２】測定の始めに於いては希釈割合が大きく設
定されるので検出システムにおいて化学センサー１２は
安全に通常の測定範囲で作動する。第１に、可能な限り
希釈を大きく設定することが好都合であることが証明さ
れた。段階的に又は非段階的に行い得る希釈の後調整を
早く行うためには先行する測定の化学センサー１２の検
出シグナル１４から出発して、予測し得る検出シグナル
１４の援助設備１３の中での次の測定を定め、それから
出発して勾配によって希釈割合が定めされる。
定されるので検出システムにおいて化学センサー１２は
安全に通常の測定範囲で作動する。第１に、可能な限り
希釈を大きく設定することが好都合であることが証明さ
れた。段階的に又は非段階的に行い得る希釈の後調整を
早く行うためには先行する測定の化学センサー１２の検
出シグナル１４から出発して、予測し得る検出シグナル
１４の援助設備１３の中での次の測定を定め、それから
出発して勾配によって希釈割合が定めされる。
【図１】本発明の方法を実施するための原理図である。
【図２】本発明の方法の詳細な構成を示す原理図であ
る。
る。
１ 検体ガス ２ 希釈ガス ３ ガス混合体 ５ ポンプ ６ ポンプ ７ ポンプ ８ 混合装置 ９ 排過剰圧バルブ １０ センサー １１ センサー １２ 化学センサー １３ 援助設備 １４ 検出シグナル １６ センサーシグナル １７ センサーシグナル １８ 調節シグナル １９ 調節シグナル ２０ 調節シグナル ２１ フィルター ２２ バルブ ２３ 援助シグナル ２４ 毛管 ２５ 製造設備 ２６ バルブ ２８ 援助シグナル Ｏ2 前もって与えられた物質組成 ８ａ 混合室 ８ｂ 計量設備
フロントページの続き (72)発明者 アルミン バーダー ドイツ連邦共和国、78199 ブロインリ ンゲン、ディーゼンホッファーシュトラ ーセ 23 (56)参考文献 特開 昭60−114764（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−99990（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−130335（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−211840（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−32240（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 27/26 361 G01N 27/26 371 G01N 27/26 381 G01N 1/22 G01N 27/12 G01N 27/409,27/419
Claims (18)
- 【請求項１】 未知のガス媒体をサンプリングして定格
測定範囲を有する化学センサに導入し、該ガス媒体中の
被測定ガス物質の濃度を測定する方法において、以下の
ステップよりなることを特徴とするガス媒体の測定方
法。 ａ）前記未知のガス媒体（１）のサンプルを採取する。 ｂ）希釈ガス（２）をこの未知のガス媒体（１）のサン
プルと調節可能な希釈割合で混合し、そのガス混合物
（３）を得る。この希釈ガス（２）は、定められた濃度
で、少なくとも一種類の既知物質成分を含む。 ｃ）該ガス混合物（３）中の、この既知物質成分の濃度
をセンサ（１１）で測定し、それによる検出信号（１
７）を出す。 ｄ）このガス混合物（３）を化学センサ（１２）に導入
し、この化学センサ（１２）が働いて被測定ガス物質の
濃度の検出信号（１４）を出す。 ｅ）少なくとも検出信号（１７）と、検出信号（１４）
に基づいて、ガス混合物（３）の濃度が化学センサ（１
２）の定格測定範囲により近づくように、前記希釈割合
を調整する。 ｆ）再度検出信号（１４）に基づいて希釈割合を再度調
整し、化学センサの動作がその定格測定範囲になるよう
にする。 ｇ）前記検出信号（１７）、（１４）の数値を求め、再
度調整した希釈割合で補正して、被測定ガス物質の濃度
値を出す。 - 【請求項２】 前記既知物質成分が前記希釈ガス中に既
知且つ一定量存在し、またこの既知物質成分の濃度測定
が前記未知のガス媒体のサンプル中でも行われることを
特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記既知物質成分が前記未知のガス媒体
のサンプル中には存在せず、前記希釈ガス中には既知且
つ一定量存在し、またこの既知物質成分の濃度測定が前
記ガス混合物中でのみ測定されることを特徴とする請求
項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記既知物質成分が酸素であることを特
徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記希釈ガスとして空気流を使用するこ
とを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 前記ステップｂ）の調節可能な希釈割合
は、化学センサ（１２）が、その定格測定範囲内で十分
安全に作動するような、高い希釈割合の値であることを
特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 ガス媒体の複数の被測定ガス物質の検出
のために、複数の化学センサ（１２）を有し、且つ、前
記希釈割合は、最初に定格測定範囲に関して最も広い範
囲に広げられている化学センサの前記検出信号（１４）
によって調整することを特徴とする請求項１に記載の方
法。 - 【請求項８】 前記希釈割合の再度の調整の時に新規に
セットすべき希釈割合の値を、漸増する測定値の経過又
は事前の測定値によって決定し、それを設定することを
特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 事前測定の化学センサ（１２）の検出信
号（１４）に基づいて次の測定での予想検出信号（１
４）を決め、これに基づいて前記希釈割合を傾斜法の手
段によって設定することを特徴とする請求項１に記載の
方法。 - 【請求項１０】 前記化学センサ（１２）の検出信号
（１４）は、段階的または連続的な希釈割合の変化によ
って定格測定範囲の定められた間隔の範囲に保たれるこ
とを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 未知のガス媒体をサンプリングして定
格測定範囲を有する化学センサに導入し、該ガス媒体中
の被測定ガス物質の濃度を測定する装置において、以下
により構成されていることを特徴とするガス媒体の測定
装置。 ａ）混合室、 ｂ）未知のガス媒体のサンプルを該混合室に採取する手
段、 ｃ）少なくとも１種類の既知物質成分を決まった濃度で
有する希釈ガスを、該未知のガス媒体のサンプルと共に
該混合室中に誘導し、該混合室内で希釈割合を調整して
そのガス混合物を作る手段、 ｄ）該混合室と連通し、そこから該ガス混合物を取り入
れて該ガス混合物内の被測定ガス物質の濃度の検出信号
を出し、且つ、定格測定範囲を有する化学センサ、 ｅ）既知物質成分の濃度を示す検出信号を出す少なくと
も１つのセンサ、および、 ｆ）前記導入手段を操作するため前記の両検出信号に応
じ、前記化学センサが定格測定範囲で動作するように前
記希釈割合を調整するようにした制御手段。 - 【請求項１２】 前記の既知物質成分を検出するための
１つのセンサがガス混合物を検知するよう前記混合室と
連通していることを特徴とする請求項１１に記載の装
置。 - 【請求項１３】 前記既知物質成分を検知するための１
つのセンサがサンプル気体と連通することを特徴とする
請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１４】 前記既知物質成分を検知するための１
つのセンサが酸素センサであることを特徴とする請求項
１２に記載の装置。 - 【請求項１５】 前記希釈ガスとして空気を使う請求項
１１に記載の装置。 - 【請求項１６】 前記混合室（８）が、各弁を有し、異
なる直径を有する限定数の毛細管（２４）を備えること
を特徴とする請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１７】 前記未知のガス媒体のサンプルを前記
混合室に供給する供給管に加圧するのを可能としたこと
を特徴とする請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１８】 前記未知のガス媒体のサンプルを混合
室に導く供給管に過圧放出弁を配したことを特徴とする
請求項１７に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4407345.3 | 1994-03-05 | ||
| DE4407345A DE4407345A1 (de) | 1994-03-05 | 1994-03-05 | Verfahren und Vorrichtung zum Messen eines Gasmediums mit einem chemischen Sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07306127A JPH07306127A (ja) | 1995-11-21 |
| JP2987483B2 true JP2987483B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=6511936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7045831A Expired - Fee Related JP2987483B2 (ja) | 1994-03-05 | 1995-03-06 | 化学センサーを用いたガス媒体の測定方法並びに装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5569838A (ja) |
| EP (1) | EP0670490B1 (ja) |
| JP (1) | JP2987483B2 (ja) |
| AT (1) | ATE229181T1 (ja) |
| DE (2) | DE4407345A1 (ja) |
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