JP3009073U

JP3009073U - 磁気圧式酸素分析計

Info

Publication number: JP3009073U
Application number: JP1994012661U
Authority: JP
Inventors: 日出樹小池
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 1995-03-28
Anticipated expiration: 2000-09-16

Abstract

(57)【要約】【目的】外的振動の発生による指示影響を低減できる
磁気圧式酸素分析計を提供すること。【構成】１つのコンデンサ膜１とそのコンデンサ膜１
に対向位置する固定極２を備え、酸素の常磁性により磁
極対Ａに発生した微差圧力を検出するコンデンサマイク
ロホン４を２個、互いに適宜の間隔を隔て、かつ、それ
らのコンデンサ膜１，１同士が対向する状態に設け、各
固定極２，２からの出力ｍ，ｎを加算する演算部を設け
てある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は磁気圧式酸素分析計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、測定室に対して磁極対を２組設け、比較ガスと測定ガスを同時に流しながら、これら磁極対を交互に励磁（交番励磁）して発生する交流出力の振幅から酸素濃度出力を得るように構成された従来の磁気圧式酸素分析計を図１０に示す。

【０００３】図１０において、比較ガスＲとして純粋窒素を使用した場合を例にとって説明すると、壁に囲まれた測定室Ｍに導入された測定ガスＳが純粋窒素であるときには、両者Ｒ，Ｓの磁化率は相等しいから、磁極３０，３１、磁極４０，４１からなる二組の磁極対Ａ，Ｂを交互に励磁して図１１に示すような交番磁界を発生させても、これら磁極３０，３１、４０，４１間のそれぞれの間隙には界面圧力は発生せず、磁極３０，３１間と磁極４０，４１間との微差圧力はゼロである。次に、前記交番磁界の発生下において、酸素を含んだ測定ガスＳを比較ガスＲを同時に流しながら測定室Ｍに導入すると、前記各間隙には測定ガスＳ、比較ガスＲの磁化率の差に比例した界面圧力が交互に発生する。そして、この交互に生じた界面圧力が界面圧力導入路３２，４２を介してコンデンサマイクロホン３３に伝達され、コンデンサマイクロホン３３のコンデンサ膜３４を押すことにより容量が変化し、この容量変化をコンデンサマイクロホン３３の固定極３５から電気信号として取り出し、これがプリアンプ３６、増幅部３７を介して図外の酸素濃度指示部へと導かれる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、図１２に示すようなコンデンサマイクロホン３３に外的振動の無い状態から、例えば、図１３に示すようなコンデンサ膜３４に対して垂直方向Ｖの外的振動が発生すると、測定ガスＳ中の酸素の有無にかかわらず慣性でその場に止まろうとするキャリアーガスＣがコンデンサ膜３４を押してコンデンサ膜３４が振れ、指示影響の原因となり、特に低濃度レンジ計の場合この振動影響が問題になっている。

【０００５】また、図１４に示すように、１個のコンデンサマイクロホン４３を、コンデンサ膜３４とその両側に対向位置する固定極３５，３５とから構成した場合には、容量変化を２つの固定極３５，３５から電気信号として取り出し、それぞれのプリアンプ４６，４６を介して加算器４７から酸素濃度信号を出力するので、信号量は、上記１個の固定極３５を有するコンデンサマイクロホン３３に比して２倍になり、したがって、このような構成の１個のコンデンサマイクロホン４３を用いることは、微差圧力を検出する簡易かつ高感度、高精度な手法として有効であるけれども、２つの固定極３５，３５を備えているために上述したような振動影響が、１個の固定極３５を備えたコンデンサマイクロホン３３の場合に比して２倍になるという問題があった。

【０００６】この考案は、上記問題に鑑みてなしたもので、その目的は、外的振動の発生による指示影響を低減できる磁気圧式酸素分析計を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、この考案の磁気圧式酸素分析計は、１つのコンデンサ膜とそのコンデンサ膜に対向位置する固定極を備え、酸素の常磁性により磁極対に発生した微差圧力を検出するコンデンサマイクロホンを２個、互いに適宜の間隔を隔て、かつ、それらのコンデンサ膜同士が対向する状態に設け、各固定極からの出力を加算する演算部を設けたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】

２個のコンデンサマイクロホンのコンデンサ膜同士を対向する状態に設け、固定極をそれぞれ各コンデンサ膜に対向配置し、さらに、各固定極からの出力を加算する演算部を設けたので、測定ガス中に酸素がある場合、磁極を励磁すると酸素分子が磁極付近に集まり、２つの前記コンデンサ膜に挟まれる比較ガス導入用の室の圧力が酸素濃度に比例して上昇することにより、前記室の双方に位置する２つの前記コンデンサ膜はそれぞれ外側の固定極側に膨れる。

【０００９】すなわち、コンデンサ膜の変位により固定極およびコンデンサ膜間における極間距離が変化し、しかも界面圧力が発生しないときに比して極間距離が２組共短くなるように変化する。このコンデンサ膜変位に伴う容量変化をそれぞれ固定極から電気信号として出力し、この出力を演算部で加算して酸素濃度を検出できる。例えば、前記２つのコンデンサ膜の特性が同じで、圧力変化に起因する膨れ方に差が無い場合は、各固定極からの前記出力は同じであり、したがって、１個の固定極を有するコンデンサマイクロホンに比して、酸素濃度信号の信号量を２倍にできる。

【００１０】そして、外的な振動があると、前記室の双方に位置する前記２つのコンデンサ膜のうち、一方のコンデンサ膜の極間距離が外的な振動が無い上記極間距離よりも短くなると同時に、他方のコンデンサ膜の極間距離が外的な振動が無い上記極間距離よりも長くなる。

【００１１】この際、前記出力の極性は各固定極で正反対であるので、演算部でこれら出力を加算することにより、外的振動の発生による指示影響を低減できるとともに、該影響を補償できる。

【００１２】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。なお、それによってこの考案は限定を受けるものではない。図１は、磁極対Ａが１組設けられ、この磁極対Ａを一定周期で励磁して交番磁界を発生させるとともに、測定室Ｍに比較ガス（純粋窒素）Ｒと測定ガスＳを同時に導入することにより酸素濃度出力を得るように構成したこの考案の第１実施例を示す。

【００１３】磁気圧式酸素分析計は、１つのコンデンサ膜１とそのコンデンサ膜１に対向位置する固定極２を備え、酸素の常磁性により磁極対Ａに発生した微差圧力を検出するコンデンサマイクロホン４，４を２個、互いに適宜の間隔を隔て、かつ、それらのコンデンサ膜１，１同士が対向する状態に設け、各固定極２，２からの出力ｍ，ｎを加算する演算部を設けてある。

【００１４】更に、この分析計には、磁極対Ａが１組設けられ、かつこの磁極対Ａは磁極５，６からなり、磁極対Ａを一定周期で励磁して交番磁界を発生させるとともに、測定室Ｍに比較ガスＲと測定ガスＳを同時に導入する。なお、この実施例では磁極対Ａの励磁を一定周期（１０Ｈｚ）で行うため、出力ｍ，ｎは交流出力となる。

【００１５】また、演算部がプリアンプ７，７、加算器８および演算処理器９から構成され、容量変化を２つの固定極２，２から電気信号として取り出し、プリアンプ７，７を介して演算処理器９から酸素濃度信号ａが出力する。また、測定ガスＳが純粋窒素であるときには、磁極対Ａを励磁して図２に示すような交番磁界を発生させても、磁極５，６間の間隙には界面圧力は発生せず、このときの固定極２，２およびコンデンサ膜１，１間における極間距離Ｘ，Ｘを図３に示すようにＬとする。

【００１６】なお、１０は界面圧力導入路、１１はガス排出口である。

【００１７】この実施例では、コンデンサマイクロホン４，４のコンデンサ膜１，１同士を比較ガス導入用の室１２を介して対向する状態に設け、固定極２，２をそれぞれ各コンデンサ膜１，１に対向配置し、さらに、各固定極２，２からの出力ｍ，ｎを加算する演算部を設けたので、測定ガスＳ中に酸素がある場合、磁極５，６を励磁すると酸素分子が磁極５，６付近に集まり、２つのコンデンサ膜１，１に挟まれる室１２の圧力が酸素濃度に比例して上昇することにより、室１２の双方に位置する２つのコンデンサ膜１，１はそれぞれ外側の固定極２，２側に膨れる。

【００１８】すなわち、コンデンサ膜１，１の変位により固定極２，２およびコンデンサ膜１，１間における極間距離Ｘ₁，Ｘ₂（図１参照）が変化し、しかも界面圧力が発生しないときに比して極間距離Ｘ₁，Ｘ₂が２組共短く（Ｄ＜Ｌ）なるように変化する（図３参照）。このコンデンサ膜１，１変位に伴う容量変化をそれぞれ固定極２，２から電気信号ｍ，ｎとして出力し、この出力を演算部で加算して酸素濃度を検出できる。例えば、２つのコンデンサ膜１，１の特性が同じで、圧力変化に起因する膨れ方に差が無い場合は、各固定極２，２からの前記出力は同じであり、したがって、１個の固定極を有するコンデンサマイクロホンに比して、酸素濃度信号の信号量を２倍にできる。

【００１９】また、本実施例では、交番磁界を発生する１組の磁極対Ａを用い、測定室Ｍに比較ガスＲと測定ガスＳを同時に導入するように構成するとともに、２個のコンデンサマイクロホン４，４を用い、しかもそのコンデンサ膜１，１同士を比較ガス導入用の室１２を介して対向する状態に設けたので、外的な振動があっても、例えば、コンデンサマイクロホン４，４に力Ｆ（図４参照）がかかると、結果として、Ｆ側のコンデンサ膜１の極間距離Ｘ₁が距離Ｄよりも更に短くなる一方、短くなった分だけコンデンサ膜１の極間距離Ｘ₂が長くなる。つまり、出力ｍ，ｎの極性が反対であり、これら出力を演算部で加算すれば、外的振動の発生による指示影響を低減できるとともに、該影響を補償できる。

【００２０】図５は、２組の磁極対Ａ，Ｂを設け、これら磁極対Ａ，Ｂを交互に励磁（図６参照）して交番磁界を発生させるとともに、測定室Ｍに比較ガス（純粋窒素）Ｒと測定ガスＳを同時に導入することにより酸素濃度出力を得るように構成したこの考案の第２実施例を示す。

【００２１】本実施例でも、上記第１実施例で用いた演算部を用いることで第１実施例と同様に、微圧変動を検出する２つのコンデンサ膜１，１を、比較ガス導入用の室１２を介して対向配置し、２つのコンデンサ膜１，１からの出力を加算して出力することより酸素感度を検出できるとともに、２つのコンデンサ膜１，１で外的な振動影響を補償できる。

【００２２】図７は、２組の磁極対Ａ，Ｂを設け、これら磁極対Ａ，Ｂを一定周期で同時に励磁（図８参照）して交番磁界を発生させるとともに、測定室Ｍに比較ガス（純粋窒素）Ｒと測定ガスＳを同時に導入することにより酸素濃度出力を得るように構成したこの考案の第３実施例を示す。

【００２３】本実施例でも、上記第１，２実施例で用いた演算部を用いることで第１，２実施例と同様に、酸素の常磁性により磁極対Ａ，Ｂ５に発生した微差圧力を検出するコンデンサ膜１，１を、比較ガス導入用の室１２を介して対向配置し、この２つのコンデンサ膜１，１からの出力を加算して出力とすることにより酸素感度を検出できるとともに、２つのコンデンサ膜１，１で外的振動影響を補償できる。

【００２４】なお、上記各実施例において、２つのコンデンサ膜１，１の振れ方（特性）にバラツキがある場合、出力ｍ，ｎを加算する前に出力ｍ，ｎの感度を合わせるために、演算部にボリューム１３（図９参照）を設けてもよい。

【００２５】また、上記各実施例において、出力ｍ，ｎをそれぞれ演算（平滑化）後、加算してもよい。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明したようにこの考案によれば、２個のコンデンサマイクロホンのコンデンサ膜同士を対向する状態に設け、固定極をそれぞれ各コンデンサ膜に対向配置し、さらに、各固定極からの出力を加算する演算部を設けたので、測定ガス中に酸素がある場合、磁極を励磁すると酸素分子が磁極付近に集まり、２つの前記コンデンサ膜に挟まれる比較ガス導入用の室の圧力が酸素濃度に比例して上昇することにより、前記室の双方に位置する２つの前記コンデンサ膜はそれぞれ外側の固定極側に膨れる。

【００２７】すなわち、コンデンサ膜の変位により固定極およびコンデンサ膜間における極間距離が変化し、しかも界面圧力が発生しないときに比して極間距離が２組共短くなるように変化する。このコンデンサ膜変位に伴う容量変化をそれぞれ固定極から電気信号として出力し、この出力を演算部で加算して酸素濃度を検出できる。例えば、前記２つのコンデンサ膜の特性が同じで、圧力変化に起因する膨れ方に差が無い場合は、各固定極からの前記出力は同じであり、したがって、１個の固定極を有するコンデンサマイクロホンに比して、酸素濃度信号の信号量を２倍にできる。

【００２８】そして、外的な振動があると、前記室の双方に位置する前記２つのコンデンサ膜のうち、一方のコンデンサ膜の極間距離が外的な振動が無い上記極間距離よりも短くなると同時に、他方のコンデンサ膜の極間距離が外的な振動が無い上記極間距離よりも長くなる。

【００２９】この際、前記出力の極性は各固定極で正反対であるので、演算部でこれら出力を加算することにより、外的振動の発生による指示影響を低減できるとともに、該影響を補償できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の第１実施例を示す全体構成説明図で
ある。

【図２】上記実施例で用いた交番磁界を示す図である。

【図３】上記実施例における酸素濃度検出動作を示す図
である。

【図４】上記実施例における外的振動の発生に基づくコ
ンデンサ膜の動作を示す図である。

【図５】この考案の第２実施例を示す要部構成説明図で
ある。

【図６】上記第２実施例で用いた交番磁界を示す図であ
る。

【図７】この考案の第３実施例を示す要部構成説明図で
ある。

【図８】上記第３実施例で用いた交番磁界を示す図であ
る。

【図９】この考案で用いる演算部の変形例を示す構成説
明図である。

【図１０】従来例を示す全体構成説明図である。

【図１１】上記従来例で用いた交番磁界を示す図であ
る。

【図１２】上記従来例で外的振動の無い状態のコンデン
サ膜を示す図である。

【図１３】上記従来例で外的振動がある場合のコンデン
サ膜を示す図である。

【図１４】別の従来例を示す要部構成説明図である。

【符号の説明】

１，１…コンデンサ膜、２，２…固定極、４，４…コン
デンサマイクロホン、５，６…磁極、７，７…プリアン
プ、８…加算器、９…演算処理器、１２…比較ガス導入
用の室、ｍ，ｎ…固定極からの出力、Ａ…磁極対。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】１つのコンデンサ膜とそのコンデンサ膜
に対向位置する固定極を備え、酸素の常磁性により磁極
対に発生した微差圧力を検出するコンデンサマイクロホ
ンを２個、互いに適宜の間隔を隔て、かつ、それらのコ
ンデンサ膜同士が対向する状態に設け、各固定極からの
出力を加算する演算部を設けたことを特徴とする磁気圧
式酸素分析計。
【請求項２】磁極対が１組設けられ、この磁極対を一
定周期で励磁して交番磁界を発生させるとともに、測定
室に比較ガスと測定ガスを同時に導入する請求項１に記
載の磁気圧式酸素分析計。
【請求項３】磁極対が２組設けられ、これら磁極対を
交互に励磁して交番磁界を発生させるとともに、測定室
に比較ガスと測定ガスを同時に導入する請求項１に記載
の磁気圧式酸素分析計。
【請求項４】磁極対が２組設けられ、これら磁極対を
一定周期で同時に励磁して交番磁界を発生させるととも
に、測定室に比較ガスと測定ガスを同時に導入する請求
項１に記載の磁気圧式酸素分析計。