JP7109036B2 - 水分センサの校正システム、校正方法、及び校正プログラム - Google Patents

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Description

本発明は、水分センサの現場校正を実現する校正システム、校正方法及び校正プログラムに関する。
水分と反応しやすい半導体や材料の製造工程では、プロセスガス中の微量水分を管理するために水分センサが利用されている（非特許文献１）が、信頼性を確保するためには現場での校正が必要である。通常、校正は、センサセル内の水分濃度を数時間維持し、微量水分に対する出力応答が十分な平衡に達した状態で実行されている（非特許文献２）。
しかし、このような静的校正法は正確な校正が可能であるが、校正システムが大掛かりで校正に１０時間もの時間を要するため、現場校正に適用することは困難である。また、従来の校正システムは大量の校正ガスを必要とするため、既存の校正システムが存在しないような、あるいは校正用ガスを大量に入手しにくいような特殊なガスを使用するプロセスへの適用は困難である。
Ｈ．阿部（Abe）他、「センサ及びアクチュエータＡ（ Sens. Actu. A）」、第１２８巻、２０２－２０８頁、（２００６年） Ｈ．阿部（Abe）他、「センサ及びアクチュエータＡ（Sens. Actu. A）」、第１３６巻、７２３－７２９頁、（２００７年）
本発明は、上記問題点に鑑み、現場校正に適用でき、短時間で実施可能な水分センサの校正システム、校正方法及び校正プログラムを提供することを目的とする。
本発明の第１の態様は、処理ユニットを備える水分センサの校正システムであることを要旨とする。第１の態様に係る処理ユニットは、（ａ）既知濃度の水蒸気を分析器に注入した後の水分濃度の時間変化を表す基準データを取得する論理回路と、（ｂ）基準データが取得された条件と同じ条件の下で、試験中の分析器の対象センサ素子の複数の測定時間での出力応答の値を表す対象データを測定する論理回路と、（ｃ）既知濃度の水蒸気が注入されたタイミングから計測した基準データを取得した時間帯と同じ時間帯で、対象データを複数の測定時間で基準データと比較し、対象センサ素子の出力応答と既知濃度との関係を算出する論理回路とを備える。
本発明の第２の態様は、（ａ）既知濃度の水蒸気を校正システムの分析器に注入した後、水分濃度の時間変化を示す基準データを取得するステップと、（ｂ）基準データが取得された条件と同じ条件の下で、試験中の分析器の対象センサ素子の複数の測定時間での出力応答の値を表す対象データを測定するステップと、（ｃ）既知濃度の水蒸気が注入されたタイミングから計測した基準データを取得した時間帯と同じ時間帯で、対象データを複数の測定時間で基準データと比較するステップと、（ｄ）対象センサ素子の出力応答と既知濃度との関係を計算するステップとを含む水分センサの校正方法であることを要旨とする。
本発明の第３の態様は、一連の命令によって、水分センサを校正するシステム内の処理ユニットに実行させる校正プログラムを格納する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であることを要旨とする。校正プログラムは、（ａ）既知濃度の水蒸気を校正システムの分析器に注入した後、水分濃度の時間変化を示す基準データを取得する命令と、（ｂ）基準データが取得された条件と同じ条件の下で、試験中の分析器の対象センサ素子の複数の測定時間での出力応答の値を表す対象データを測定する命令と、（ｃ）既知濃度の水蒸気が注入されたタイミングから計測した基準データを取得した時間帯と同じ時間帯で、対象データを複数の測定時間で基準データと比較する命令と、（ｄ）対象センサ素子の出力応答と既知濃度との関係を計算する命令とを含む。
本発明によれば、現場校正に適用でき、短時間で実施可能な水分センサの校正システム、校正方法及び校正プログラムを提供することができる。
本発明の第１実施形態に係る動的校正システムの一例を示す概念図である。 図１Ａに示した動的校正システムに用いる飽和水蒸気発生器の一例を示す概念図である。 図１Ａに示した動的校正システムを構成する処理ユニットの一例を示すブロック図である。 第１実施形態に係る動的校正方法の手順の一例を示すフローチャートである。 ボールＳＡＷセンサの一例を示す概略図である。 説明用の実例に係る静的校正システムの概要を示す模式図である。 実例に係る静的校正システムを用いて、水分濃度を段階的に変化させた場合のセンサ応答の一例を示す図である。 実例に係る静的校正システムにより得られたボールＳＡＷセンサの減衰率αと露点（ＦＰ）に換算した水分濃度との出力応答の関係を示す図である。 低濃度域における減衰率αとＦＰとの関係を示す図である。 飽和水蒸気発生器に用いるガス袋及び注入器としての気密シリンジを示す写真である。 ボールＳＡＷ微量水分分析器で測定したＦＰの時間変化を示す図である。 図８Ａの１５～２０秒の範囲を拡大した図である。 飽和水蒸気注入後のＳＡＷの減衰率の時間変化を示す図である。 静的キャリブレーションにより決定された校正曲線を用いて算出されたＦＰの時間変化を表す参考データの一例を示す図である。 基準データと対象センサ素子の出力応答を示す図である。 高濃度域における減衰率αとＦＰとの関係を示す図である。 低濃度域における減衰率αとＦＰとの関係を示す図である。 第１実施形態に係る動的校正方法及び実例に係る静的校正方法により得られた校正曲線を示す図である。 設定ＦＰと、第１実施形態に係る動的校正法による校正曲線及び実例に係る静的校正法による従来の校正曲線により求めた測定ＦＰとの関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る校正システムの概念図である。 第２実施形態に係る校正システムにより得られた、飽和水蒸気注入による水分濃度の時間変化を示す図である。 第２実施形態に係る校正システムにより得られた、積分濃度と背景ガスの流量との関係を示す図である。
（実例）
本発明の第１及び第２実施形態を説明する前に、図３、図４、図５Ａ、及び図５Ｂを参照して、本発明の第１及び第２の実施形態につながった静的校正システムの実例を紹介する。
図４に示すように、実例に係る静的校正システムは、第１マスフローコントローラ（ＭＦＣ）５５ａ、第２ＭＦＣ５５ｂ、第３ＭＦＣ５５ｃ、第４ＭＦＣ５５ｄ、第５ＭＦＣ５４、第１自動圧力調整器（ＡＰＲ）５２及び第２ＡＰＲ５３を備える。これにより、第４ＭＦＣ５５ｄを介する湿潤ガスライン、第１ＭＦＣ５５ａを介する第１乾燥ガスライン、及び第３ＭＦＣ５５ｃを介する第２乾燥ガスラインを構成する。第２乾燥ガスラインと湿潤ガスラインは接続されて、第２ＭＦＣ５５ｂを介する第１混合ガスラインとなる。第１乾燥ガスラインと第１混合ガスラインは接続されて、第５ＭＦＣ５４を介する第２混合ガスラインとなる。第１混合ガスラインは、第１ＡＰＲ５２を介して排気ガスラインに分岐する。
排気ガスラインと第２混合ガスラインは、第 ２ＡＰＲ５３ を介して圧力制御ラインによってバイパスされる。水蒸気飽和器５１を介した湿潤ガスラインと、第１及び第２乾燥ガスライン及び第１混合ガスラインとの流量比を制御することにより、校正センサ５６の周りの水分濃度を変化させることができる。水蒸気飽和器５１は、純水を入れた１／４インチのステンレス鋼管であり、ペルチェ素子による温度制御によって一定濃度の飽和水蒸気を導入する。
図５は、図４に示すシステムを用いて水分濃度を段階的に変化させた場合のセンサ応答の一例である。図５に示すグラフは、露点（ＦＰ）に換算した水分濃度を－７６℃から－１７℃まで段階的に変化させた場合の、１０時間に及ぶボールＳＡＷセンサの出力応答としての減衰率αの時間変化を示す。図５に示すデータから、ＦＰと減衰率αとの関係についての校正曲線を得ることができる。図４で示したシステムは、正確な校正が可能であるが、現場校正に適用するには大掛かり過ぎる。
図６Ａには、図４の静的校正システムにより得られたボールＳＡＷセンサのＦＰと減衰率αとの関係が、白丸でプロットされている。図６Ａでは、点線で示されている関係が式（１）に示す減衰率αの関数として表されることがわかった。

ＦＰ＝Ａα＋Ｂ－１０（Ｃα＋Ｄ） （１）

ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは各センサ固有の係数である。
つまり、ボールＳＡＷセンサの校正は、係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの決定することとなる。ＦＰが－２５℃を超える場合、式（１）の指数項を無視して式（２）のように、ＦＰは減衰率αに対してほぼ線形に近似できる。

ＦＰ＝Ａα＋Ｂ （２）
したがって、係数Ａ及びＢは、高濃度域のデータの最小二乗フィッティングによって決定できる。さらに、式（１）を変換して、式（１）の指数項を式（３）の一次式で表すことができる。

log10（Ａα＋Ｂ－ＦＰ）＝Ｃα＋Ｄ （３）

図６Ｂは、低いＦＰ値の範囲のデータを用いて、減衰率αと式（３）の左辺の値との間の関係を示している。
したがって、係数Ｃ及びＤは、最小二乗フィッティングによって決定できる。 係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いて、式（４）のようにセンサの校正曲線を取得できる。

ＦＰ＝１．２７９α－１８２．８－１０－０．１７７６α＋２１．５６ （４）
－第１実施形態－
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面視寸法との関係、装置の構成等は実際のデータとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。
また、図面相互間においても寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。
以下の説明において、「水平」方向または「垂直」方向は、説明の便宜上、単に付したものであり、本発明の技術的思想を限定するものではない。したがって、例えば紙面を９０°回転させると、「水平」方向が「垂直」方向に、「垂直」方向が「水平」方向に変化する。紙面を１８０°回転させると、「左」側が「右」側に、「右」側が「左」側に変化する。したがって、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に規定された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
（システム構成）
図１Ａに示すように、本発明の第１実施形態に係る校正システムは、背景ガスが流れる第１配管４５ａ、第１配管４５ａと第２配管４５ｂとの間に設置された流量計３３、第２配管４５ｂと第３配管４５ｃとの間に設置された注入口３２、注入口３２に一定量の校正ガスを注入する注入器３１、「導入配管」として機能する第３配管４５ｃを介して注入口３２の下流に設置された高速応答水分センサ３５を備える。
図１Ａに示すように、第１実施形態に係る校正システムは、さらに、水分センサ３５に接続された処理ユニット３４１、処理ユニット３４１に接続された基準データメモリ３４２、処理ユニット３４１に接続された対象データメモリ３４３を含む。水分センサ３５、処理ユニット３４１、基準データメモリ３４２、及び対象データメモリ３４３は、水分分析器３４を構成する。
図１Ｂに示す水蒸気発生器３６は、下部に水を収容し、水の上に設けられた空間で背景ガス中に飽和水蒸気を発生させる。水蒸気発生器３６の上部に温度計３７が取り付けられる。温度計３７は、水蒸気で飽和した背景ガスの温度を測定する。図１Ａに示した校正システムで校正を行う前に、注入器３１の先端が水蒸気発生器３６に挿入される。そして、注入器３１により、水蒸気発生器３６から飽和水蒸気がサンプリングされる。
その後、図１Ａに示す第１配管４５ａに背景ガスを導入する。 背景ガスは、流量計３３によって流量を制御または測定され、規定された流量で第１配管４５ａを流れる。そして、注入器３１により飽和水蒸気が注入口３２に注入されると、水蒸気は第３配管４５ｃを介して水分センサ３５に拡散及びドリフトして運ばれ、水分センサ３５により出力応答が取得される。
図１Ｃに示すように、処理ユニット３４１は、基準データ取得論理回路（ＬＣＫＴ）３４５と、対象データ取得論理回路（ＬＣＫＴ）３４６と、関係計算論理回路（ＬＣＫＴ）３４７と、基準データ取得ＬＣＫＴ３４５、対象データ取得ＬＣＫＴ３４６及び関係計算ＬＣＫＴ３４７の一連の動作の時間系列を制御する制御回路を含む。
基準データ取得ＬＣＫＴ３４５は、校正システムの分析器に既知濃度の水蒸気を注入した後、水分濃度の時間的記録を表す基準データを取得する。対象データ取得ＬＣＫＴ３４６は、被試験分析器の対象センサ素子の出力応答の時間的変化を表す対象データを測定する。対象データは、基準データ取得と同じ条件で取得される。
関係計算ＬＣＫＴ３４７は、濃度が既知の水蒸気を注入したタイミングから計時した基準データ取得と同じ時間帯で、対象データを基準データと比較する。そして、関係計算ＬＣＫＴ３４７は、更に対象センサ素子の出力応答と既知の濃度との間の関係を計算する。基準データメモリ３４２は、基準データ取得ＬＣＫＴ３４５によって取得された基準データを格納する。対象データメモリ３４３は、対象データ取得ＬＣＫＴ３４６によって取得された対象データを格納する。
水分センサ３５は、図３に示すボールＳＡＷセンサであり、出力応答は、水分濃度の変化に従って時間とともに変化する。図３に示すように、水分センサ３５をなすボールＳＡＷセンサでは、特定の条件でセンサ電極２１によりＳＡＷが励振される。ＳＡＷは圧電体球２の周りに自然にコリメートされたビーム２２を生成し、ボールの赤道に沿った多重周回が実現される。ＳＡＷの伝搬経路上に成膜された感応膜２３は水の吸着により粘弾性が変化するため、ＳＡＷの減衰率αにより水分濃度を評価することができる。
処理ユニット３４１は、例えば、コンピュータシステムの中央処理装置（ＣＰＵ）であってもよい。基準データ取得ＬＣＫＴ３４５、対象データ取得ＬＣＫＴ３４６及び関係計算ＬＣＫＴ３４７は、汎用の半導体集積回路に設けられた機能論理回路により実現することができる。例えば、プロセッサは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などのプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）を含んでもよい。
ＦＰＧＡは、製造後に顧客または設計者が構成できるように設計された集積回路である。ＦＰＧＡの構成は、通常、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に使用されるものと同様のハードウェア記述言語（ＨＤＬ）を使用して指定される。ＦＰＧＡの構成と同様に、処理ユニット３４１は、基準データ取得ＬＣＫＴ３４５、対象データ取得ＬＣＫＴ３４６、及び関係計算ＬＣＫＴ３４７をプログラム可能な論理ブロックのアレイとして含むことができる。
即ち、ソフトウェアのように、基準データ取得ＬＣＫＴ３４５、対象データ取得ＬＣＫＴ３４６、及び関係計算ＬＣＫＴ３４７の電子ハードウェアは、サブコンポーネントを作成し、次にそれらをインスタンス化する上位レベルコンポーネントを作成することにより、モジュール式に設計することができる。処理ユニット３４１がＰＣに内蔵されている場合、出力ユニット３４９はＰＣに内蔵されてもよいし、ＰＣと一体的に構成されてもよい。なお、処理ユニット３４１をハイブリッドＩＣやモジュールと一体化する場合、水分分析器３４の内部に処理ユニット３４１を組み込むことも可能である。あるいは、基準データ取得ＬＣＫＴ３４５、対象データ取得ＬＣＫＴ３４６及び関係計算ＬＣＫＴ３４７は、ソフトウェアプログラムのアーキテクチャにより実現してもよい。
図示はしないが、本発明の第１実施形態に係る処理ユニット３４１には、通常のコンピュータシステムと同様に、一式のレジスタ、キャッシュメモリ、一次記憶装置としてのメインメモリ（データメモリ）、さらにプログラムメモリが接続または内蔵されている。一次記憶装置は、コンピュータシステムによって具現化される校正システムの処理ユニット３４１に直接接続される。一式のレジスタは、処理ユニット３４１に内蔵される。レジスタは、算術論理演算装置が現行の命令を実行するために必要な情報を含む。
レジスタは、技術的にはあらゆる形式のコンピュータ記憶装置の中で最も高速であり、ＣＰＵのシリコン チップに集積されたスイッチングトランジスタであり、電子的な「フリップフロップ」として機能する。キャッシュメモリは、性能や「スループット」を向上させるために処理ユニット３４１によって使用される特別なタイプの内部メモリである。メインメモリ内の情報の一部はキャッシュメモリに複製さる。キャッシュメモリは、プロセッサレジスタよりもわずかに低速であるが容量が大きく、メインメモリよりも高速だが容量ははるかに小さい。
図示は省略したが、メインメモリは、現行のデータや現在実行中の命令を格納し、データバス３４８ａ、３４８ｂに直接接続されている。算術ＬＣＫＴ３４５、３４６、及び３４７は、一式のレジスタと、「メモリアドレス」としても知られる主記憶装置内のロケーションとの間で情報を非常に迅速に転送することができる。
プログラムメモリは、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ等により構成することができる。そこで、第１実施形態では、図１に示す基準データ取得ＬＣＫＴ３４５、対象データ取得ＬＣＫＴ３４６及び関係計算ＬＣＫＴ３４７を駆動制御し、ＬＣＫＴ３４５、３４６、３４７に水分センサの校正を実行させる校正プログラムは、水分分析器３４を構成するコンピュータシステムのプログラムメモリ（図示せず）に格納する必要がある。一方、ＳＲＡＭ等のデータメモリには、校正に必要な各種入出力データやパラメータ、演算中のデータ等を格納することができる。
本発明の第１実施形態に係る処理ユニット３４１は、ＰＣ等のコンピュータシステムにより構成可能であるため、ＰＣの図示を省略している。ただし、処理ユニット３４１は、ＰＣのキーボード、マウス、ライトペンなどの入力ユニットをさらに含んでもよい。具体的には、出力ユニット３４９に表示された演算子表記をマウスでクリックすることにより、測定条件やセンサ仕様を入力することができる。また、他の出力ユニットとして、図１Ｃに示した出力ユニット３４９以外に、印刷装置等を設けてもよい。
第１実施形態に係る校正システムによれば、実例に係る静的校正では１０時間を要していた測定時間が、１０分という短時間で済むという効果が得られた。第１実施形態に係る校正システムは、少ない部品点数で実現されるため、校正システムの規模を縮小することができ、現場校正に適用することができる。また、第１実施形態に係る校正システムは、校正ガスとして飽和水蒸気を用いているため、細かい制御を行うことなく、現場で精度の高い校正ガスを容易に準備することができる。
（動的校正システム）
図１Ｂに示す水蒸気発生器３６として、図７に示すように、内面が不活性化されたガス分析用のサンプリングガスバッグを使用する。ガスバッグを窒素ガスでパージした後、バッグに純水を注入して空調機で制御された室温でバッグを水蒸気で飽和させる。図１Ａ及び図１Ｂに示す注入器３１として、気密シリンジを使用しており、シリンジの目盛りを用いて注入量を制御できる。飽和水蒸気は、注入器３１である気密シリンジを用いてガスバッグから抽出され、第３配管４５ｃに接続された水分センサ３５であるボールＳＡＷセンサの１７０ｍｍ上流に設けられた注入口３２に注入される。第１配管４５ａ、第２配管４５ｂ及び第３配管４５ｃを流れる窒素ガスの流量は、流量計３３であるマスフローコントローラを用いて制御される。
第１実施形態に係るシステムに水分センサ３５としてボールＳＡＷセンサを設置し、飽和水蒸気の注入による応答を測定した。注入量は１ｍｌで、背景ガスの流量は１００ｍｌ・ｍｉｎ-1であった。測定時の室温は２１．６℃であった。応答時間は、飽和水蒸気の注入後にＦＰが１０％から９０％ に増加する時間によって評価した。
図８Ａは、水分センサ３５を用いて測定された飽和水蒸気の注入によるＦＰの時間変化を示している。ＦＰは注入直後に増加し、その後徐々に減少した。減少に要した時間は１０分程度であり、配管表面に吸着した水分が徐々に脱着していく過程と考えられる。
ピークの拡大図を図８Ｂに示す。ＦＰの１０％ から９０％までの変化である－７０℃から１０℃までの応答時間は、わずか０．６４秒であった。応答時間が１秒未満であることから、１０分程度の時間で済む第１実施形態に係る動的校正処理のいずれの場合においても、感応膜内の水分濃度と大気中の水分濃度との平衡状態は速やかに達成されると見なすことができる。この迅速な平衡は、第１実施形態に係る動的校正処理の有効性の根拠である。
（動的校正方法）
まず、第１実施形態に係る動的校正方法での基準データを得るために、図１Ａに示す水分センサ３５としてボールＳＡＷセンサからなる参照センサ素子を設置する。図２に示す手順のステップ１１で、基準データ取得ＬＣＫＴ３４５は、既知の濃度を有する水蒸気を被試験分析器に注入した後の水分濃度の時間変化を表す基準データを取得する。
参照センサ素子は、図４に示した実例に係る静的校正方法により既に校正されている。校正システムは、第１実施形態に係る動的校正システムであってもよい。そして、飽和水蒸気の注入による減衰率αの時間変化を校正システムが計測する。ＦＰの時間変化は、各時間における減衰率αを式（４）に代入することで得られる。基準データ取得ＬＣＫＴ３４５は、取得した基準データを基準データメモリ３４２に格納する。
背景ガス流量１０ｍｌ・ｍｉｎ－１、飽和水蒸気注入量１ｍｌ、室温２１℃の条件での参考データの測定結果を図９Ａ及び図９Ｂに示す。図９Ａに示す飽和水蒸気注入後の減衰率αの時間変化から、図９Ｂに示すように、式（４）によって得られた校正曲線を用いてＦＰの時間変化を求めた。ピークの立ち上がり部分は急激に変化するため、この立ち上がり部分は校正には使用せず、実線で示した曲線の徐々に減少している部分を参考データとして使用している。
次に、参照センサ素子を校正対象の対象センサ素子と交換する。図２に示す手順のステップ１２で、対象データ取得ＬＣＫＴ３４６は、被試験分析器の対象センサ素子の出力応答の時間的変動を表す対象データを測定する。対象データは、基準データが取得された条件と同じ条件で取得される。例えば、基準データを測定したときと同じ条件で、減衰率αの時間変化を１０分間測定する。対象センサ素子はボールＳＡＷセンサである。対象データ取得ＬＣＫＴ３４６は、取得した対象データを対象データメモリ３４３に格納する。基準データの測定と同じ条件下での新規センサ、つまり対象水分センサの減衰率αは、図１０Ａに実線で示されている。
図２に示す手順のステップ１３で、関係計算ＬＣＫＴ３４７は、基準データメモリ３４２から基準データを読み出し、さらに、関係計算ＬＣＫＴ３４７は、対象データメモリ３４３から対象データを読み出す。その後、関係計算ＬＣＫＴ３４７は、既知濃度の水蒸気が注入されたタイミングから計測された基準データの取得と同一の時間帯において、対象データを基準データと比較する。
また、図２に示す手順のステップ１４において、さらに関係計算ＬＣＫＴ３４７は、対象センサ素子の出力応答と既知の濃度との間の関係を計算する。
同じ時間帯で点線の曲線によって示される基準データを用いて、右側の縦軸で示されるＦＰを取得した。図１０Ｂは、黒丸で示した高濃度域における減衰率αとＦＰとの関係を示している。
図１０Ｂに見られる関係はほぼ線形であり、校正曲線の係数Ａ及びＢは、最小二乗フィッティングにより、Ａ＝１．１８８及びＢ＝－９４．４１と決定された。一方、図１０Ｃは、白丸で示した低濃度域において、減衰率αと、式（３）の左辺の関数式により得られる値との関係を示している。図１０Ｃに見られる関係も線形であり、係数Ｃ及びＤは、最小二乗フィッティングによりＣ＝－０．１９８３ 及びＤ＝１１．８８と決定された。
図２に示す手順のステップ１５で、関係計算ＬＣＫＴ３４７はさらに校正データを定義する。つまり、動的校正法によって得られた新規センサ素子の校正曲線は次のように与えられる。

ＦＰ＝１．１８８α－９４．４１－１０－０．１９８３α＋１１．８８ （５）

対象センサ素子の校正曲線は、同一時刻での減衰率αと基準データのＦＰとの間の関係として導き出される。
関係計算ＬＣＫＴ３４７は、さらに、定義した校正データを出力ユニット３４９に送信する。あるいは、定義した校正データを、図示を省略した校正データメモリに格納してもよい。
最後に、静的校正法により対象センサ素子を再度校正する。静的校正法によって得られた同じ対象センサ素子の校正曲線は次のように与えられる。

ＦＰ＝１．２５７α－１０１．３－１０－０．１９９４α＋１１．８６ （６）

そして、得られた校正曲線と、第１実施形態に係る動的キャリブレーション方法により得られた校正曲線とを比較する。
図１１で、式（５）を用いて得られた動的校正曲線を実線で示し、式（６）を用いて得られた静的校正曲線を点線で示す。これらの ２ つの曲線はほぼ同じに思われる。
図１２は、設定ＦＰと、各校正曲線に減衰率αを代入して算出された測定ＦＰとの誤差を示している。横軸は設定ＦＰ、縦軸は測定ＦＰである。誤差がない場合、測定ＦＰは、点線で示した４５度の線上にプロットされる。白丸は動的校正、黒丸は静的校正の結果を示している。ＦＰが－５９℃～－１７℃の範囲では、静的校正方法及び動的校正方法の二乗平均平方根（ＲＭＳ）誤差は、それぞれ０．８８℃及び２．１２℃であった。
ＦＰが－５９℃～－１７℃の範囲での動的校正における２．１２℃のＲＭＳ誤差は、センサ状態の大まかな評価として許容できる範囲である。この誤差は、基準データとして取得した式（４）を用いて得られた校正曲線に含まれる誤差、校正ガスである飽和水蒸気の注入量の誤差、及び温度や大気圧の微妙な差などの累積と考えられ、システム構成部品の改良により低減できる。
第１実施形態に係る動的校正方法によれば、実例に係る静的校正では１０時間を要していた測定時間が１０分と短時間で済むという効果が得られた。したがって、この動的校正法を現場校正に適用することが可能である。また、第１実施形態に係る動的校正方法は、校正ガスとして飽和水蒸気を用いるため、詳細な制御を行うことなく、現場で高精度の校正ガスを容易に準備することができる。
（校正プログラム）
例えば、本発明の第１実施形態に係る校正プログラムを非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に格納し、外部記録媒体に記録された内容を処理ユニット３４１のプログラムメモリに読込ませることにより、この校正プログラムは、本発明の校正の一連の処理を実行することができる。
即ち、第１実施形態に係る校正システムの処理ユニット３４１に校正のための処理を実行させる校正プログラムは、校正の手順を実行するための一連の命令を含む。既知濃度の水蒸気を校正システムの分析器に注入した後、基準データ取得ＬＣＫＴ３４５が水分濃度の時間変化を表す基準データを取得するように、一連の命令は、基準データ取得ＬＣＫＴ３４５への命令を含んでもよい。
一連の命令は、対象データ取得ＬＣＫＴ３４６への命令をさらに含み、対象データ取得ＬＣＫＴ３４６が、試験中の分析器の対象センサ素子の出力応答の時間変化を表す対象データを測定する。対象データは、 基準データと同じ条件で取得される。
一連の命令は、さらに、関係計算ＬＣＫＴ３４７への命令を含み、既知の濃度の水蒸気が注入されたタイミングから計られた基準データ取得と同じ時間帯で、対象データを基準データと比較する。一連の命令は、尚さらに、関係計算ＬＣＫＴ３４７への命令を含み、関係計算ＬＣＫＴ３４７は、対象センサ素子の出力応答と既知の濃度との間の関係を計算する。
ここで、「非一時的なコンピュータ可読記憶媒体」とは、プログラムを記録可能な媒体を意味する。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体には、例えば、コンピュータの外部記憶装置、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ等が含まれる。具体的には、フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯディスク、オープンリールテープ等が「非一時的なコンピュータ可読記憶媒体」に含まれる。
例えば、処理ユニット３４１の本体は、フレキシブルディスク装置や光ディスク装置を内蔵したり、フレキシブルディスク装置や光ディスク装置を外部接続したりする構成とすることができる。フレキシブルディスクをフレキシブルディスクドライブの挿入口から挿入し、ＣＤ－ＲＯＭを光ディスクドライブの挿入口から挿入し、両者に対して所定の読み取り操作を行うことにより、格納されているプログラムが起動される。これらの外部記録媒体は、処理ユニット３４１を構成するプログラムメモリにインストールすることができる。
また、処理ユニット３４１には、所定のドライブ装置が接続されており、例えばＲＯＭや磁気テープ装置を外部記録媒体として利用することができる。また、外部記録媒体に代えて、インターネット等の情報処理ネットワークを介して校正プログラムをプログラムメモリに格納することも可能である。
第１実施形態に係る校正プログラムによれば、実例に係る静的校正では１０時間を要していた測定時間が１０分程度で済むという効果が得られた。したがって、校正プログラムを現場校正に適用することができる。さらに、詳細な制御を行わなくても、現場で高精度の校正ガスを簡単に準備できる。
－第２実施形態－
本発明の第２実施形態に係る校正システムは、図１３に示すように、背景ガスが流れる第１配管４４ａと、第１配管４４ａと第２配管４４ｂとの間に設置された流量計３３とを備える。第２配管４４ｂは、第１バルブ４１を有する第１分岐配管４４ｅに分岐し、第２配管４４ｂの別の分岐は、第２バルブ４３を介して第３配管４４ｃに接続されている。
第３配管４４ｃは、第３バルブ４２を有する第２分岐配管４４ｆに分岐し、第３配管４４ｃの別の分岐は水分分析器３４に接続されている。そのため、第３配管４４ｃは「導入配管」として機能する。第２実施形態に係る校正システムは、第１分岐配管４４ｅと第２分岐配管４４ｆとの間に設置された注入口３２と、注入口３２に一定量の校正ガスを注入する注入器３１とをさらに備える。
注入口３２の上流側と下流側で配管を分岐し、第１バルブ４１、第２バルブ４３及び第３バルブ４２で流路を切り替えることで、第３配管４４ｃを介して注入口３２の下流に水分分析器３４を設置したままで、注入口３２の交換及びメンテナンスがオンラインで可能な構成とすることができる。
第１実施形態の説明で図１Ｂに示した水蒸気発生器３６は、下部に水を収容し、水の上に設けられた空間で背景ガス中に飽和水蒸気を発生させる。図１３に示す校正システムによる校正を行う前に、注入器３１の先端が水蒸気発生器３６に挿入される。そして、注入器３１により、水蒸気発生器３６から飽和水蒸気がサンプリングされる。
その後、図１３に示す第１配管４４ａに背景ガスを導入する。背景ガスは、流量計３３によって流量を制御または測定され、制御された流量で第１配管４４ａを流れる。そして、注入器３１により飽和水蒸気が注入口３２に注入されると、水蒸気は第３配管４４ｃを介して水分分析器３４に拡散及びドリフトして運ばれ、水分分析器３４により出力応答が取得される。
水分分析器３４は、第１実施形態の水分センサ３５と同様に図３に示すボールＳＡＷセンサで実現されており、水分濃度の変化によって出力応答が経時変化する。図示は省略するが、水分分析器３４は、第１実施形態で説明した構成と同様に、処理ユニット３４１と、基準データメモリ３４２と、対象データメモリ３４３とをさらに備える。
また、処理ユニット３４１は、第１実施形態で説明した基準データ取得ＬＣＫＴ３４５、対象データ取得ＬＣＫＴ３４６及び関係計算ＬＣＫＴ３４７を含む。第２実施形態に係る校正システムは、簡単な部材から構成されているため、校正システムを小型化でき、現場校正に適用することが可能となる。また、第２実施形態に係る校正システムは、校正ガスとして飽和水蒸気を用いているため、細かい制御を行うことなく、現場で精度の高い校正ガスを容易に準備することができる。
第２実施形態に係る校正システムによれば、実例に係る静的校正では１０時間を要していた測定時間が、１０分という短時間で済むという効果が得られた。 第２実施形態に係る校正システムは、少ない部品点数で実現できるため、校正システムの規模を縮小することができ、現場校正に適用することができる。また、第２実施形態に係る校正システムは、校正ガスとして飽和水蒸気を用いているため、細かい制御を行うことなく、現場で精度の高い校正ガスを容易に準備することができる。
注入水分濃度をＣＷ、注入量をＶＳとすると、総注入量ＶＷは

ＶＷ＝ＣＷＶ ｓ （７）

となる。
一方、流量Ｆ０で通過する背景ガスとともに配管内に注入された水蒸気は、配管壁面に吸着・脱離しながら流れ方向に拡散してセンサに到達するため、センサ周囲の水分濃度は時間とともに変化する。濃度積分Ｉｃは応答曲線Ｃｍ（ｔ）の時間積分であり、

Ｉｃ＝∫Ｃｍ（ｔ）ｄｔ （８）

また、流量Ｆ０ と濃度積分Ｉ ｃ との積がＶＷ に等しい場合、濃度積分Ｉｃは次式で与えられる。

Ｉｃ＝ＶＷ／Ｆ０ （９）
図３に示したボールＳＡＷセンサが第２実施形態に係る校正システムに接続された状態で、校正システムには飽和水蒸気ガスが注入された。背景ガスの流量は、マスフローコントローラを用いて５、１０、２０、５０、１００ｍＬ／ｍｉｎと変化させた。図１４Ａは、ボールＳＡＷセンサの出力応答から算出した水分濃度の時間変化を示す。各出力応答は、２０００ｐｐｍｖずつシフトしてプロットされている。注入された校正ガスの水分濃度は、室温２３℃の飽和水蒸気圧からＣＷ＝２８１００ｐｐｍｖと算出された。
ガス流量が１０ｍＬ／ｍｉｎの場合、式（７）より全水分量は０．０２８１ｍＬであり、式（９）より濃度積分Ｉcの理論値は２８１０ｐｐｍ・ｍｉｎ である。２８１０ｐｐｍ・ｍｉｎの値は、式（８）による応答曲線から得られるＩｃ＝２６９４ｐｐｍ・ｍｉｎとほぼ等しくなる。図１４Ｂは、同様の測定を各流量で行った結果を示す。白丸で示す全流量での測定値は、実線で示す理論値とほぼ一致した。これにより、第２実施形態に係る校正システムの動作が理論的予測に従っていることが示された。
したがって、第１実施形態に係る動的校正方法と同様の水分センサの校正方法を実施することができる。すなわち、第２実施形態に係る動的校正方法は、基準データ取得ＬＣＫＴ３４５が、既知濃度の水蒸気を校正システムの分析器に注入した後の水分濃度の時間変化を表す基準データを取得するステップを含む。また、第２実施形態に係る動的校正方法は、対象データ取得ＬＣＫＴ３４６が、被試験分析器の対象センサ素子の応答の時間変化を表す対象データを測定するステップを含む。対象データは、基準データが取得された条件と同じ条件で取得される。
さらに、第２の実施形態に係る動的キャリブレーション方法は、関係計算ＬＣＫＴ３４７が、基準データを取得した時間帯と同じ時間帯で対象データを基準データと比較するステップを含む。時間帯は、既知濃度の水蒸気が注入されたタイミングから計時されている。さらに、第２実施形態に係る動的校正方法は、関係計算ＬＣＫＴ３４７が、対象センサ素子の応答と既知濃度との間の関係を計算するステップを含む。
第２実施形態に係る動的校正方法によれば、実例に係る静的校正では１０時間を要していた測定時間が１０分と短時間で済むと言う効果が得られた。したがって、この動的校正法を現場校正に適用することが可能である。また、第２実施形態に係る動的校正方法は、校正ガスとして飽和水蒸気を用いるため、詳細な制御を行うことなく、現場で精度の高い校正ガスを容易に準備することができる。
第２実施形態に係る校正プログラムによれば、実例に係る静的キャリブレーションでは１０時間を要していたのに対し、測定時間は１０分という短時間で済むと言う効果が得られた。したがって、この校正プログラムを現場校正に適用することが可能である。さらに、詳細な制御を行うことなく、現場で高精度の校正ガスを簡単に準備できる。
第１実施形態に係る校正プログラムと本質的に同じである第２実施形態に係る校正プログラムによる動的校正方法は、処理ユニット３４１によって実行され得る。よって、重複する校正プログラムの説明は省略する。そして、動的校正方法を実行するための一連の命令は、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に格納されるものである。
－その他の実施形態－
本開示の教示を受けた後、当業者は、その範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。本発明は、ボールＳＡＷセンサを用いた水分分析器だけでなく、他の水分分析器の現場校正にも適用できる。また、適用可能な校正システムが存在しない特殊ガスを使用するプロセスに適用される水分分析器の校正方法としても有効である。
また、第１及び第２実施形態に係る校正方法は、水分分析器のみならず、アルコール、酸、アルデヒド等の他のガスの分析器にも容易に適用することができる。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を当然に包含する。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に記載された発明特定事項によってのみ定められるものである。

Claims (7)

  1. 処理ユニットを備える水分センサの校正システムであって、前記処理ユニットが、
    既知濃度の水蒸気を分析器に注入した後の水分濃度の時間変化を表す基準データを取得する論理回路と、
    前記基準データが取得された条件と同じ条件の下で、試験中の前記分析器の対象センサ素子の複数の測定時間での出力応答の値を表す対象データを測定する論理回路と、
    前記既知濃度の前記水蒸気が注入されたタイミングから計測した前記基準データを取得した時間帯と同じ時間帯で、前記対象データを前記複数の測定時間で前記基準データと比較し、前記対象センサ素子の前記出力応答と前記既知濃度との関係を算出する論理回路
    とを備えることを特徴とする校正システム。
  2. 一定量の校正ガスを注入する注入器と、
    前記注入器の先端が挿入される注入口と、
    背景ガスの流量を制御する流量計と、
    前記対象センサ素子が取り付けられ、出力が前記処理ユニットに接続された水分センサと、
    前記背景ガスを前記流量計に導入する第１配管と、
    前記流量計を前記注入口に接続し、前記流量計によって制御された流量で前記背景ガスを流す第２配管と、
    前記水分センサに前記注入口を接続し、前記水分センサに前記背景ガスと前記校正ガスを導入する第３配管
    とを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の校正システム。
  3. 背景ガスに水蒸気を飽和させた前記校正ガスを生成する飽和水蒸気発生器を更に備え、
    前記先端が前記注入口に挿入されるタイミングに先立って、前記注入器の前記先端が前記飽和水蒸気発生器に挿入され、前記一定量の前記校正ガスがサンプリングされることを特徴とする請求項２に記載の校正システム。
  4. 前記対象センサ素子はボールＳＡＷセンサであることを特徴とする請求項３に記載の校正システム。
  5. 水分センサの校正方法であって、
    既知濃度の水蒸気を校正システムの分析器に注入した後、水分濃度の時間変化を示す基準データを取得するステップと、
    前記基準データが取得された条件と同じ条件の下で、試験中の前記分析器の対象センサ素子の複数の測定時間での出力応答の値を表す対象データを測定するステップと、
    前記既知濃度の前記水蒸気が注入されたタイミングから計測した前記基準データを取得した時間帯と同じ時間帯で、前記対象データを前記複数の測定時間で前記基準データと比較するステップと、
    前記対象センサ素子の前記出力応答と前記既知濃度との関係を計算するステップ
    とを含むことを特徴とする校正方法。
  6. 注入器の先端を飽和水蒸気発生器に挿入し、一定量の校正ガスをサンプリングするステップと、
    前記校正ガスを前記対象センサ素子に導入する前記校正システムの注入口に前記注入器の前記先端を挿入するステップ
    とを更に含むことを特徴とする請求項５に記載の校正方法。
  7. 水分センサを校正するシステムの校正プログラムを格納する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、
    既知濃度の水蒸気を校正システムの分析器に注入した後、水分濃度の時間変化を示す基準データを取得する命令と、
    前記基準データが取得された条件と同じ条件の下で、試験中の前記分析器の対象センサ素子の複数の測定時間での出力応答の値を表す対象データを測定する命令と、
    前記既知濃度の前記水蒸気が注入されたタイミングから計測した前記基準データを取得した時間帯と同じ時間帯で、前記対象データを前記複数の測定時間で前記基準データと比較する命令と、
    前記対象センサ素子の前記出力応答と前記既知濃度との関係を計算する命令
    とを含む一連の命令によって、校正の処理をシステム内の処理ユニットに実行させる校正プログラムを格納する非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5485754A (en) 1994-04-21 1996-01-23 Intek, Inc. Apparatus and method for measuring the air flow component and water vapor component of air/water vapor streams flowing under vacuum
JP2007263877A (ja) 2006-03-29 2007-10-11 Toppan Printing Co Ltd 露点計及び露点測定方法
WO2008056458A1 (fr) 2006-11-10 2008-05-15 Tohoku University Analyseur de gaz et méthode d'analyse de gaz

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3218841A (en) * 1962-10-10 1965-11-23 Sun Oil Co Calibrating equipment for moisture indicator
US3290920A (en) * 1964-02-07 1966-12-13 United States Steel Corp Apparatus for calibrating vapor responsive detectors
US3916367A (en) * 1974-01-22 1975-10-28 Honeywell Inc Relative humidity sensor
US3894419A (en) * 1974-06-19 1975-07-15 Gulf Research Development Co Moisture analyzer calibrator
JPS5459199A (en) * 1977-10-20 1979-05-12 Olympus Optical Co Ltd Ion concentration measuring apparatus
US4481596A (en) * 1981-11-02 1984-11-06 Kaye Instruments Inc. Method of and apparatus for automatically compensating for variations in output response characteristics of sensors and the like
JPH0652261B2 (ja) * 1983-12-06 1994-07-06 株式会社島津製作所 ガスクロマトグラフィによる水分定量分析方法
KR900005040Y1 (ko) * 1986-12-02 1990-06-05 삼성전자 주식회사 전자레인지의 절대 습도 감지회로
US5343747A (en) * 1992-06-08 1994-09-06 Jay Rosen Normalized relative humidity calibration
FR2716975A1 (fr) * 1994-03-04 1995-09-08 Coreci Procédé et dispositif pour l'autocalibration d'appareils de mesure d'humidité.
US5502659A (en) * 1994-06-06 1996-03-26 Endress+Hauser, Inc. Method and apparatus for calibrating moisture sensors
US5457983A (en) * 1994-08-23 1995-10-17 Tecnovir International Inc. Apparatus and method for producing a reference gas
JP2642880B2 (ja) * 1994-08-26 1997-08-20 工業技術院長 流量計の校正方法
US5844138A (en) * 1997-03-07 1998-12-01 Veris Industries, Inc. Humidity sensor
ES2156448T3 (es) * 1997-11-30 2001-06-16 Wissenschaftliche Werkstatt Fu Procedimiento para el reconocimiento de anomalias en un motor de combustion interna y en el sistema de post-tratamiento de los gases de escape por medio de la medicion de componentes contaminantes contenidos en los gases de escape durante el arranque en frio y durante la marcha.
AT3403U1 (de) * 1998-09-25 2000-02-25 E & E Elektronik Gmbh Vorrichtung zur erzeugung einer definierten relativen luftfeuchte
US6286375B1 (en) * 1999-04-27 2001-09-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Apparatus for facilitating headspace sampling
RU2189033C2 (ru) * 1999-05-24 2002-09-10 Воронежский государственный университет Анализатор влажности воздуха
US6395560B1 (en) * 1999-08-02 2002-05-28 Michael Markelov Headspace sampling apparatus and method
JP4029526B2 (ja) * 1999-08-20 2008-01-09 株式会社島津製作所 ガスクロマトグラフ装置
US6612149B2 (en) * 2001-02-15 2003-09-02 Abbott Laboratories Method and apparatus for calibration of instruments that monitor the concentration of a sterilant in a system
DE10203637B4 (de) * 2002-01-30 2004-09-16 Testo Ag Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung eines Feuchtesensors
JP2004198396A (ja) * 2002-10-23 2004-07-15 Cosmo Instruments Co Ltd 洩れ検査装置のドリフト値取得方法・ゼロ点変動値取得方法・湿度補正係数取得方法・洩れ検査装置の校正方法・洩れ検査装置
JP4291879B2 (ja) * 2003-10-20 2009-07-08 エスペック株式会社 飽和気体発生装置
US8364231B2 (en) * 2006-10-04 2013-01-29 Dexcom, Inc. Analyte sensor
EP1628132B1 (en) * 2004-08-17 2015-01-07 Sensirion Holding AG Method and device for calibrating sensors
DE102005017693A1 (de) * 2005-04-07 2006-10-19 Festo Ag & Co. Fluidtechnische Vorrichtung sowie Verfahren und Abgleich-Sensor-Vorrichtung zu deren Abgleich
DE102005059304B3 (de) * 2005-12-09 2007-05-31 Areva Np Gmbh Verfahren und Einrichtung zum Kalibrieren eines Feuchtigkeitssensors
US7484399B2 (en) * 2005-12-29 2009-02-03 Microsensor Systems, Inc. System, apparatus and method for dispensing chemical vapor
US7842243B2 (en) * 2006-02-21 2010-11-30 Sergey Sergeyevich Sarkisov Chemical sensor with an indicator dye
US7748280B2 (en) 2006-07-06 2010-07-06 Ric Investments, Llc Sidestream gas sampling system with closed sample circuit
ITBO20070036A1 (it) * 2007-01-23 2008-07-24 Aea Srl Metodo e dispositivo di misura della concentrazione dei gas di scarico di una caldaia
US8148691B1 (en) * 2009-08-21 2012-04-03 Jacob Y Wong Calibration methodology for NDIR dew point sensors
US9470612B2 (en) * 2011-06-30 2016-10-18 3M Innovative Properties Company Systems and methods for detecting an analyte of interest in a sample using filters and microstructured surfaces
EP2570807B1 (de) * 2011-09-16 2015-10-28 Siemens Schweiz AG Prüfgerät zur Feldkalibrierung eines Gasmelders
US20130160518A1 (en) * 2011-12-22 2013-06-27 Stmicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd. Relative humidity sensor and method for calibration thereof
CA2897133C (en) * 2013-01-07 2018-10-09 Anpac Bio-Medical Science (Lishui) Co., Ltd. Apparatus for improved disease detection
JP6212815B2 (ja) * 2013-06-21 2017-10-18 ボールウェーブ株式会社 水分濃度センサ及び水分濃度の測定方法
CN103591976B (zh) * 2013-11-25 2016-08-24 北京航天易联科技发展有限公司 湿度传感器标定箱
BR112016018076B1 (pt) * 2014-02-19 2022-03-15 Mallinckrodt Hospital Products IP Limited Métodos para compensar a longo prazo a sensibilidade do sentido de sensores de gases eletroquímicos expostos a óxido nítrico
CN104122915B (zh) * 2014-07-19 2016-08-17 大连民族学院 一种具有远程标定和冗余网络的温室大棚环境监控系统及其监控方法
KR101647228B1 (ko) * 2014-12-24 2016-08-10 주식회사 포스코 습도 측정 장치 및 이의 측정 정도 향상 방법
CN105021674A (zh) * 2015-07-28 2015-11-04 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种气体湿度检测仪的校验方法
US20190033275A1 (en) * 2017-07-25 2019-01-31 Pulmostics Limited Temperature variation for sensor array based detection technology
US20190195820A1 (en) * 2017-12-22 2019-06-27 Texas Instruments Incorporated Relative humidity sensor calibration
EP3654028A1 (en) * 2018-11-14 2020-05-20 MEAS France Relative humidity sensor device
WO2021050294A1 (en) * 2019-09-10 2021-03-18 Integrated Energy Services Corporation System and method for assuring building air quality

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5485754A (en) 1994-04-21 1996-01-23 Intek, Inc. Apparatus and method for measuring the air flow component and water vapor component of air/water vapor streams flowing under vacuum
JP2007263877A (ja) 2006-03-29 2007-10-11 Toppan Printing Co Ltd 露点計及び露点測定方法
WO2008056458A1 (fr) 2006-11-10 2008-05-15 Tohoku University Analyseur de gaz et méthode d'analyse de gaz

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Takamitsu Iwaya et.al.，Dynamic calibration method for a trace moisture analyzer based on the quick response of a ball surface acoustic wave sensor，Measurement Science and Technology，2020年06月，Vol.31(2020)，094003
Yulin Han et.al.，Fast calibration of wireless and passive temperature sensors based on SAW resonators，2014 IEEE International Frequency Control Symposium，2014年

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