JPH0245751A - 限界電流式ガス濃度センサの駆動方法 - Google Patents
限界電流式ガス濃度センサの駆動方法Info
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- JPH0245751A JPH0245751A JP63195631A JP19563188A JPH0245751A JP H0245751 A JPH0245751 A JP H0245751A JP 63195631 A JP63195631 A JP 63195631A JP 19563188 A JP19563188 A JP 19563188A JP H0245751 A JPH0245751 A JP H0245751A
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、イオン伝導性を存する固体電解質の限界電
流が所定のガスの濃度に対応する性質を有することを利
用して、その限界電流の値から所定のガスの濃度を求め
るためのガス濃度センサを作動させる方法、すなわち駆
動させる方法に関する。
流が所定のガスの濃度に対応する性質を有することを利
用して、その限界電流の値から所定のガスの濃度を求め
るためのガス濃度センサを作動させる方法、すなわち駆
動させる方法に関する。
［従来の技術］
限界電流式ガス濃度センサとしては、例えば安定化ジル
コニアをイオン伝導体として使用した酸素センサが従来
から知られている。その−例を第３図を参照して説明す
ると、３１は安定化ジルコニアよりなるイオン伝導板、
３２．３３はイオン伝導板３１の両面に形成された例え
ば白金よりなる多孔性電極、３４はイオン伝導板３１の
片面に被せられた、ガス拡散孔３５と内部室３６とを有
するキャップ、Ｅは前記電極３２．３３間にある一定の
監視電圧を与える定電圧源である。
コニアをイオン伝導体として使用した酸素センサが従来
から知られている。その−例を第３図を参照して説明す
ると、３１は安定化ジルコニアよりなるイオン伝導板、
３２．３３はイオン伝導板３１の両面に形成された例え
ば白金よりなる多孔性電極、３４はイオン伝導板３１の
片面に被せられた、ガス拡散孔３５と内部室３６とを有
するキャップ、Ｅは前記電極３２．３３間にある一定の
監視電圧を与える定電圧源である。
いまキャップ３４内の内部室３６の雰囲気をガス拡散孔
３５を通して外部雰囲気例えば酸素ガスを含む雰囲気と
同じ状態に置き、多孔質電極３２．３３間に電圧をかけ
ると、イオン伝導板３１を通して酸素イオンが移動し、
このイオンをキャリアとする電流が流れる（第４図の曲
線Ａ）。その電圧をさらに次第に上昇させてゆくと、あ
る電圧の範囲内では電圧は上昇しても電流は増加しない
領界電流と呼ばれているが、その値はガス濃度に対応し
ており、したがってその電流値を求めればガス濃度を求
めることができる。第４図は種々の酸素ガス濃度におけ
る限界電流特性である。
３５を通して外部雰囲気例えば酸素ガスを含む雰囲気と
同じ状態に置き、多孔質電極３２．３３間に電圧をかけ
ると、イオン伝導板３１を通して酸素イオンが移動し、
このイオンをキャリアとする電流が流れる（第４図の曲
線Ａ）。その電圧をさらに次第に上昇させてゆくと、あ
る電圧の範囲内では電圧は上昇しても電流は増加しない
領界電流と呼ばれているが、その値はガス濃度に対応し
ており、したがってその電流値を求めればガス濃度を求
めることができる。第４図は種々の酸素ガス濃度におけ
る限界電流特性である。
従来は、第４図において、測定すべきガス濃度範囲の各
限界電流領域に共通するある一定の電圧を選び、これを
監視電圧Ｖｍ、として印加していたが、この図から判る
ように、限界電流領域として共通させることができる監
視電圧Ｖｍ、は酸素ガス濃度がせいぜい４０〜５０％ま
でであり （第４図の交点Ｑ）、もし、何等かの原因で
限界電流値に達するまでの曲線Ａの傾斜が僅かでも小さ
くなると、監視電圧Ｖｍ、を共通させることができるガ
ス濃度範囲は急に狭くなる。なお、センサを駆動させる
ｔ；めの温度が低かつＩ；す、ガス拡散孔が大きかった
りすると、曲線Ａの傾斜は寝てきて、共通させられる監
視電圧ｖｍＩのガス濃度範囲は一層狭くなる。
限界電流領域に共通するある一定の電圧を選び、これを
監視電圧Ｖｍ、として印加していたが、この図から判る
ように、限界電流領域として共通させることができる監
視電圧Ｖｍ、は酸素ガス濃度がせいぜい４０〜５０％ま
でであり （第４図の交点Ｑ）、もし、何等かの原因で
限界電流値に達するまでの曲線Ａの傾斜が僅かでも小さ
くなると、監視電圧Ｖｍ、を共通させることができるガ
ス濃度範囲は急に狭くなる。なお、センサを駆動させる
ｔ；めの温度が低かつＩ；す、ガス拡散孔が大きかった
りすると、曲線Ａの傾斜は寝てきて、共通させられる監
視電圧ｖｍＩのガス濃度範囲は一層狭くなる。
このように、監視電圧Ｖｍ、を一定とするのではガス濃
度センサの濃度の測定可能範囲が狭い、という問題点を
解決するために、第５図に示すように、出力電流（第５
図の縦軸）に比例して監視電圧ＶＩｌ＋２を変化するよ
うにしたことにより、かなり広範囲のガス濃度を測定す
ることができるようになった。
度センサの濃度の測定可能範囲が狭い、という問題点を
解決するために、第５図に示すように、出力電流（第５
図の縦軸）に比例して監視電圧ＶＩｌ＋２を変化するよ
うにしたことにより、かなり広範囲のガス濃度を測定す
ることができるようになった。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら上記の方法によれば、ガス濃度が高くなる
と出力電流も大きくなり、監視電圧Ｖｍ２は、はぼ直線
的に上昇して、各ガス濃度における限界電流が図面の右
側において収れんする曲線、すなわち電子伝導による電
流特性曲線Ｃにぶつかることになる（第５図の交点Ｒ）
。監視電圧Ｖｍ。
と出力電流も大きくなり、監視電圧Ｖｍ２は、はぼ直線
的に上昇して、各ガス濃度における限界電流が図面の右
側において収れんする曲線、すなわち電子伝導による電
流特性曲線Ｃにぶつかることになる（第５図の交点Ｒ）
。監視電圧Ｖｍ。
の曲線が曲線Ｃにぶつかると、ガス濃度の増加に対して
電流の増加する割合の方が前記よりも急激に大きくなる
ために、ガス濃度に対応する限界電流値よりも大きい出
力電流がフィードバックされて、それに応じた監視電圧
か発生され、いわゆる暴走状態に陥り、測定不能となる
かまたはセンサを破損に至らしめることになる。
電流の増加する割合の方が前記よりも急激に大きくなる
ために、ガス濃度に対応する限界電流値よりも大きい出
力電流がフィードバックされて、それに応じた監視電圧
か発生され、いわゆる暴走状態に陥り、測定不能となる
かまたはセンサを破損に至らしめることになる。
［課題を解決するだめの手段］
この発明は、ガス濃度の広い測定可能範囲を維持しつつ
、かつ上記のような暴走状態に陥ることを防止できるよ
うにしｊ；ものであって、出力電流に比例して上昇され
る監視電圧の曲線が電子伝導による電圧電流特性曲線に
ぶつかる前のある所定の出力電流値以上では、監視電圧
を上昇を止めて一定にしたものである。
、かつ上記のような暴走状態に陥ることを防止できるよ
うにしｊ；ものであって、出力電流に比例して上昇され
る監視電圧の曲線が電子伝導による電圧電流特性曲線に
ぶつかる前のある所定の出力電流値以上では、監視電圧
を上昇を止めて一定にしたものである。
［作用］
上記のように、この発明ではある所定の出力電流値まで
はこれに比例して監視電圧は変化（上昇）され、それを
越えた出力電流では監視電圧は一定にして印加されるの
で、雰囲気中の所定のガスの濃度がかなり高くなって大
きな出力電流が流れてもそれに比例した監視電圧とはな
らず、監視電圧曲線が電子伝導による電流特性曲線にぶ
つかることはない。
はこれに比例して監視電圧は変化（上昇）され、それを
越えた出力電流では監視電圧は一定にして印加されるの
で、雰囲気中の所定のガスの濃度がかなり高くなって大
きな出力電流が流れてもそれに比例した監視電圧とはな
らず、監視電圧曲線が電子伝導による電流特性曲線にぶ
つかることはない。
［実施例］
この発明の実施例を第１図を参照して説明すると、これ
は安定化酸化ジルコニアをイオン伝導板として用いた限
界電流式酸素センサのある作動温度での種々の酸素濃度
における限界電流特性を示すものであって、例えば通常
の大気の酸素濃度２１％の場合は、図面で２１％と記さ
れた曲線で描かれている。Ｖｎ＋は監視電圧であって、
酸素濃度が０％から３０％を越えである値のところまで
、すなわち出力電流がある所定の値まではそれに比例し
て変化するようにし、出力電流が限界電流を越えて電子
伝導による電流領域の曲線Ｃに監視電圧曲線Ｖｍがぶつ
かる前のところの点Ｐで電圧上昇をストップさせて一定
の電圧とした、すなわちそれより酸素濃度が高い場合で
出力電流は大となっても、監視電圧は大とならないよう
にしたものである。
は安定化酸化ジルコニアをイオン伝導板として用いた限
界電流式酸素センサのある作動温度での種々の酸素濃度
における限界電流特性を示すものであって、例えば通常
の大気の酸素濃度２１％の場合は、図面で２１％と記さ
れた曲線で描かれている。Ｖｎ＋は監視電圧であって、
酸素濃度が０％から３０％を越えである値のところまで
、すなわち出力電流がある所定の値まではそれに比例し
て変化するようにし、出力電流が限界電流を越えて電子
伝導による電流領域の曲線Ｃに監視電圧曲線Ｖｍがぶつ
かる前のところの点Ｐで電圧上昇をストップさせて一定
の電圧とした、すなわちそれより酸素濃度が高い場合で
出力電流は大となっても、監視電圧は大とならないよう
にしたものである。
このようにするための回路の実施例を第２図に示す。Ｓ
はセンサ、ＶｍはセンサＳに印加される監視電圧、Ｅ３
、Ｅ２は基準電源で、Ｅ、はセンサ監視電圧Ｖｍを作る
ためのもの、Ｅ２はセンサ監視電圧ｖｍの最大値を決め
るもの、ＯＰＩ 、ＯＦ２ 、ＯＦ３ 、ＯＦ２は演算
増幅器で、ＯＰＩ 。
はセンサ、ＶｍはセンサＳに印加される監視電圧、Ｅ３
、Ｅ２は基準電源で、Ｅ、はセンサ監視電圧Ｖｍを作る
ためのもの、Ｅ２はセンサ監視電圧ｖｍの最大値を決め
るもの、ＯＰＩ 、ＯＦ２ 、ＯＦ３ 、ＯＦ２は演算
増幅器で、ＯＰＩ 。
ＯＦ２はセンサＳの出力電流を電圧信号に変換するもの
、ＯＰＩはＯＰＩ 、ＯＦ２で変換された電圧信号を回
路Ｍを通してフィードバックして監視電圧Ｖｍを増幅す
るもの、ＯＦ２は電圧リミッタで、ＯＰＩの出力か基準
電源の電圧Ｅ２よりも小さいとき、ＯＦ２の出力はＯＰ
Ｉの出力と同じ大きさの電圧を出力し、ＯＰＩの出力が
基準電源の電圧Ｅ２より大きいときは、ＯＦ２の出力は
電圧Ｅ２になるものである。なおＯＦ２からの出力は出
力増幅器りに送られ、センサＳの出力電流として測定さ
れる。
、ＯＰＩはＯＰＩ 、ＯＦ２で変換された電圧信号を回
路Ｍを通してフィードバックして監視電圧Ｖｍを増幅す
るもの、ＯＦ２は電圧リミッタで、ＯＰＩの出力か基準
電源の電圧Ｅ２よりも小さいとき、ＯＦ２の出力はＯＰ
Ｉの出力と同じ大きさの電圧を出力し、ＯＰＩの出力が
基準電源の電圧Ｅ２より大きいときは、ＯＦ２の出力は
電圧Ｅ２になるものである。なおＯＦ２からの出力は出
力増幅器りに送られ、センサＳの出力電流として測定さ
れる。
［発明の効果］
以上説明したように、この発明のセンサの駆動方法によ
れば、所定のガスの比較的に低濃度の領域では監視電圧
Ｖｍかセンサの出力電流にほぼ比例して変化されるよう
にし、出力電流か限界電流２越えて電子伝導による電流
領域の曲線Ｃに監視電圧Ｖｍがぶつかる前のところの点
Ｐ （所定のガスの比較的ｌこ高濃度の領域）で、監視
電圧Ｖｍの電圧上昇をストップさせて一定としたので、
監視電圧Ｖ１ｍが出力電流に比例して上昇し続けてつい
には電子伝導による電流特性曲線にぶつかることはなく
、したがってセンサの暴走は完全に防止される。そして
比較的高濃度領域で監視電圧ｖｍは一定にされるので、
ガス濃度の測定可能領域をさらに一層広げることができ
る。
れば、所定のガスの比較的に低濃度の領域では監視電圧
Ｖｍかセンサの出力電流にほぼ比例して変化されるよう
にし、出力電流か限界電流２越えて電子伝導による電流
領域の曲線Ｃに監視電圧Ｖｍがぶつかる前のところの点
Ｐ （所定のガスの比較的ｌこ高濃度の領域）で、監視
電圧Ｖｍの電圧上昇をストップさせて一定としたので、
監視電圧Ｖ１ｍが出力電流に比例して上昇し続けてつい
には電子伝導による電流特性曲線にぶつかることはなく
、したがってセンサの暴走は完全に防止される。そして
比較的高濃度領域で監視電圧ｖｍは一定にされるので、
ガス濃度の測定可能領域をさらに一層広げることができ
る。
第１図はこの発明のガス濃度センサの駆動方法を説明す
るための種々の酸素濃度における限界電流特性図、第２
図はこの発明の駆動方法を実施するための１実施例の回
路図、第３図は安定化ジルコニア酸素センサの回路図を
含めた側断面図、第４図は＠３図の酸素センサを用いた
種々の酸素濃度における限界電流特性図および第５図は
従来の酸素センサの駆動方法を説明するｔこめの限界電
流特性図である。 ３】：イオン伝導板、３２．３３：多孔性電極、３４：
キャップ、３５：ガス拡散孔、３６：内部室、Ｅ：定電
圧源、Ｅ工、Ｅ２：基準電源、Ｌ：出力増幅器、Ｍ：フ
ィードバック回路、Ｓ：ガス濃度センサ、ＯＰＩ、ＯＦ
２、ＯＰＩ、ＯＦ２：演算増幅器、Ａ：種々の酸素濃度
における限界電流に達する前の電流特性曲線、Ｂａ１ｌ
界電流特性曲線、Ｃ：電子伝導による電流特性曲線、Ｖ
ｍ：この発明における監視電圧曲線、Ｖｍｌ、ＶＩＩｌ
ｚ ：従来における監視電圧曲線、Ｐ：この発明におけ
る監視電圧ＶＩ１１の電圧上昇の変化点、Ｑ、Ｒ：従来
の監視電圧曲線Ｖ ｍ、、 Ｖ ｍ２と曲線Ａ、Ｃどの
交点。 第１図
るための種々の酸素濃度における限界電流特性図、第２
図はこの発明の駆動方法を実施するための１実施例の回
路図、第３図は安定化ジルコニア酸素センサの回路図を
含めた側断面図、第４図は＠３図の酸素センサを用いた
種々の酸素濃度における限界電流特性図および第５図は
従来の酸素センサの駆動方法を説明するｔこめの限界電
流特性図である。 ３】：イオン伝導板、３２．３３：多孔性電極、３４：
キャップ、３５：ガス拡散孔、３６：内部室、Ｅ：定電
圧源、Ｅ工、Ｅ２：基準電源、Ｌ：出力増幅器、Ｍ：フ
ィードバック回路、Ｓ：ガス濃度センサ、ＯＰＩ、ＯＦ
２、ＯＰＩ、ＯＦ２：演算増幅器、Ａ：種々の酸素濃度
における限界電流に達する前の電流特性曲線、Ｂａ１ｌ
界電流特性曲線、Ｃ：電子伝導による電流特性曲線、Ｖ
ｍ：この発明における監視電圧曲線、Ｖｍｌ、ＶＩＩｌ
ｚ ：従来における監視電圧曲線、Ｐ：この発明におけ
る監視電圧ＶＩ１１の電圧上昇の変化点、Ｑ、Ｒ：従来
の監視電圧曲線Ｖ ｍ、、 Ｖ ｍ２と曲線Ａ、Ｃどの
交点。 第１図
Claims (1)
- イオン伝導性を有する固体電解質の限界電流特性から所
定のガスの濃度を測定する方法において、前記固体電解
質に印加する監視電圧を、所定の出力電流まではそれに
比例して上昇させ、所定の出力電流以上では電圧上昇を
止めて一定とすることを特徴とする限界電流式ガス濃度
センサの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63195631A JP2655885B2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 限界電流式ガス濃度センサの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63195631A JP2655885B2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 限界電流式ガス濃度センサの駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0245751A true JPH0245751A (ja) | 1990-02-15 |
| JP2655885B2 JP2655885B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=16344378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63195631A Expired - Fee Related JP2655885B2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 限界電流式ガス濃度センサの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2655885B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5993641A (en) * | 1996-12-24 | 1999-11-30 | Denso Corporaton | Air fuel ratio detection using current-limited sensor with different timing and/or magnitude of incremental changes in applied sensor voltage |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8089635B2 (en) | 2007-01-22 | 2012-01-03 | California Institute Of Technology | Method and system for fast three-dimensional imaging using defocusing and feature recognition |
| EP2106532A1 (en) | 2007-01-22 | 2009-10-07 | California Institute Of Technology | Method and apparatus for quantitative 3-d imaging |
| WO2008133958A1 (en) | 2007-04-23 | 2008-11-06 | California Institute Of Technology | Single-lens, single-aperture, single-sensor 3-d imaging device |
| EP2329454A2 (en) | 2008-08-27 | 2011-06-08 | California Institute of Technology | Method and device for high-resolution three-dimensional imaging which obtains camera pose using defocusing |
| US8773507B2 (en) | 2009-08-11 | 2014-07-08 | California Institute Of Technology | Defocusing feature matching system to measure camera pose with interchangeable lens cameras |
| US8773514B2 (en) | 2009-08-27 | 2014-07-08 | California Institute Of Technology | Accurate 3D object reconstruction using a handheld device with a projected light pattern |
| JP6007178B2 (ja) | 2010-09-03 | 2016-10-12 | カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー | ３次元撮像システム |
| US11406264B2 (en) | 2016-01-25 | 2022-08-09 | California Institute Of Technology | Non-invasive measurement of intraocular pressure |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56126759A (en) * | 1980-03-11 | 1981-10-05 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Impressed-voltage compensation type electrolytic analysis device |
| JPS61237047A (ja) * | 1985-04-15 | 1986-10-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 酸素濃度検出装置 |
| JPS61280560A (ja) * | 1985-06-06 | 1986-12-11 | Fujikura Ltd | 酸素濃度測定方法 |
-
1988
- 1988-08-05 JP JP63195631A patent/JP2655885B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56126759A (en) * | 1980-03-11 | 1981-10-05 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Impressed-voltage compensation type electrolytic analysis device |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2655885B2 (ja) | 1997-09-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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