JPH04328459A - 化学センサの温度依存性の補正方法 - Google Patents

化学センサの温度依存性の補正方法

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JPH04328459A
JPH04328459A JP3125074A JP12507491A JPH04328459A JP H04328459 A JPH04328459 A JP H04328459A JP 3125074 A JP3125074 A JP 3125074A JP 12507491 A JP12507491 A JP 12507491A JP H04328459 A JPH04328459 A JP H04328459A
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temperature
sensor
humidity sensor
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Isao Tazawa
田澤 勇夫
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には、湿度セン
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の温度依存性の補正方法に
関し、特に、その温度依存性が非直線性である化学セン
サの温度依存性の補正方法に関する。
【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、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、各種の石油タンク内のシールガス中や石
油中の水分量等)を測定する各種の計測装置には、当該
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、或は静電容量型センサ
等が使用されている。周知のように、このようなセンサ
は、センサの捕捉能に温度依存性を有するので、被測定
量を温度で補正する必要がある。通常、この補正は図3
に示すようにその温度依存性が良好な直線性を示すもの
として、行なわれている。
【0003】即ち、この種のセンサの温度依存性を補正
するには、例えば水分量の検出においては、図4に示す
ように、水分量検出回路に温度検出回路を組み込んだ回
路構成が取られている。ここにおいて、発振回路1から
の一定周波数の交流電圧を直流阻止用コンデンサを介し
て検出・検波回路2の湿度センサRH に供給し、この
湿度センサRH のインピーダンス変化に応じた検波出
力を増幅回路3により増幅し、この増幅出力を水分量を
表わす電圧出力として演算回路4に供給する。一方、湿
度センサRH の温度依存性を補正するため、温度検出
・増幅回路5に温度の変化に応じて抵抗が変化する温度
センサRT を接続し、この温度センサRT の抵抗変
化に応じた電圧出力を検出、増幅し、この増幅出力を温
度補正電圧出力として演算回路4に供給する。演算回路
4では供給された両電圧出力を加算(又は場合によって
は減算)して湿度センサRH の温度依存性を補正した
電圧信号にし、これを真の水分量を表わす電圧信号とし
て出力するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来は温
度計測値Tに対応した補正量となるので、回路定数によ
り決められる値をαとすると、温度補正量ΔはΔ=α・
T となる。
【0005】しかしながら、化学センサはその温度依存
性が直線性の良いものばかりとは限らず、また、用途に
よっては非直線性の温度依存性を有する化学センサが使
用されることもある。例えば、図5に示すように、セン
サの温度依存特性の温度係数が変化し(非直線性)、被
測定量によっても温度係数が異なる場合には、従来の温
度補正方法では大きな誤差が生じ、実用に供し得ないと
いう重大な欠点があった。
【0006】さらに、非直線性の温度依存性を補正する
にはかなり複雑な回路構成を必要とし、また、種々の温
度係数を設定できるように補正回路を構成しなければな
らない。このため、部品点数が大幅に増加し、消費電力
が多くなり、かつ大型化する欠点や、コストが相当に上
昇する等の欠点があった。
【0007】従って、本発明の目的は、複雑な回路構成
を取ることなく、演算処理により非直線性の温度依存性
を正確に補正することができるようにした化学センサの
温度依存性の補正方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
化学センサの温度依存性の補正方法によって達成される
。要約すれば、本発明は、計測されるべき被測定量を化
学センサを使用して検出する被測定量検出回路と計測時
の温度を検出する温度検出回路とを具備する計測装置に
おいて、前記被測定量検出回路から演算装置に供給され
る温度補正されていない被測定量をDP′とし、前記温
度検出回路から前記演算装置に供給される温度を表わす
値をTとし、温度補正された被測定量の真値をDPとし
たときに、次の演算式   DP=DP′+(A*DP′+B)*(T−C)2
     (A、B、Cは定数)を前記演算装置に設定
し、前記温度補正された被測定量の真値DPを前記演算
装置内での前記演算式に基づく演算処理により算出し、
前記化学センサの温度依存性を補正することを特徴とす
る化学センサの温度依存性の補正方法である。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照して詳細に説明する。図1は本発明方法を適用した水
分量検出装置の一例を示す回路構成図であり、化学セン
サとして水分量の変化に応じてインピーダンスが変化す
る半導体型湿度センサRH が使用されている。この水
分量検出回路は、C−MOS型のシュミットインバータ
等の2つの直列に接続されたインバータ11及び12と
、前段のインバータ11の帰還回路に挿入されたパルス
周波数決定用素子である湿度センサRH と、この湿度
センサRH と直列に接続された3ステートバッファよ
りなるスイッチSW1 と、前段のインバータ11の入
力と接地間に接続されたパルス周波数決定用素子である
固定容量のコンデンサCとによって水分量に関する方形
波パルス信号を発生するCR発振回路を構成し、パルス
周波数決定用素子である湿度センサRH のインピーダ
ンスが水分量の変化に応じて変化することによってCR
発振回路の出力周波数を対応的に変化させ、この発振出
力、即ち方形波パルス信号をマイクロコンピュータ13
に送り、マイクロコンピュータ13内のカウンタによっ
て入力されたディジタル信号を計数して発振回路の出力
周波数を検出し、その周波数に対応する水分量を算出す
る。
【0010】また、湿度センサRH の温度依存性を補
正するために、例えばサーミスタのような抵抗変化式の
温度センサRT と3ステートバッファよりなるスイッ
チSW2の直列回路を同じく前段のインバータ11の帰
還回路に挿入して温度に関する方形波パルス信号を発生
するCR発振回路を構成し、パルス周波数決定用素子で
ある温度センサRT の抵抗が温度に応じて変化するこ
とによってこのCR発振回路の出力周波数を対応的に変
化させ、この発振出力、即ち方形波パルス信号をマイク
ロコンピュータ13に送り、水分量の場合と同様にして
その周波数に対応する温度を算出する。なお、各スイッ
チSW1 、SW2 には制御線14、15をそれぞれ
介してマイクロコンピュータ13より制御信号が供給さ
れ、これらスイッチをオン、オフ制御する。即ち、マイ
クロコンピュータ13からの制御信号によってスイッチ
SW1 がオンとなり、スイッチSW2 がオフになる
と、通常の水分量検出回路を構成し、これに対し、マイ
クロコンピュータ13からの制御信号によってスイッチ
SW1 がオフとなり、スイッチSW2 がオンになる
と、通常の温度検出回路を構成する。これら検出回路を
マイクロコンピュータ13からの制御信号によって切換
え制御して水分量検出回路からの水分量出力と温度検出
回路からの温度出力を、例えば交互に、マイクロコンピ
ュータ13に供給し、このマイクロコンピュータ13内
での所定の演算式に基づく演算処理により水分量出力値
を温度出力値に応じて補正し、温度変化による誤差を防
止するものである。かくして、1つの簡単な回路構成で
水分量検出回路と温度検出回路を構成することができる
から、温度検出回路を別個に設けた場合のように、部品
点数が増加し、消費電力が増大したり、装置が大型化す
る欠点や、コストが上昇する等の欠点がなくなる。
【0011】図2は上記水分量検出装置に使用された湿
度センサRH の温度依存性の一例を示す特性図であり
、縦軸に湿度センサRH のインピーダンスを取り、横
軸に露点を取ったものである。このように湿度センサR
H の温度依存性が非直線性を呈し、かつ被測定量、本
例では露点、によっても温度係数が異なる場合には、前
述したように従来は複雑な回路構成を取らざるを得なか
った。
【0012】本実施例においては、上記構成の水分量検
出装置において、水分量検出回路からの露点を表わす出
力値(温度補正されていない出力値)をDP′とし、温
度検出回路からの温度を表わす出力値をTとしたときに
、温度補正された真の露点、即ち露点の真値DPをマイ
クロコンピュータ13内に設定した次の演算式によって
算出するものである。
【0013】DP=DP′+(A*DP′+B)*(T
−C)2 ここでA、B、Cはセンサの特性によって定まる定数で
ある。
【0014】今、湿度センサRH の温度依存性の基準
特性を図2における温度T=25℃のときの曲線Fであ
るとすると、露点計測時の湿度センサRH 周辺の温度
が25℃であるときには、水分量検出回路からの温度補
正されない露点を表わす出力値DP′がマイクロコンピ
ュータ13に入力されると、図2の基準特性曲線Fに基
づく露点がDP′として算出される。ここで、上記演算
式においてDP=DP′であり、かつ温度依存性の補正
項である右辺第2項〔(A*DP′+B)*(T−C)
2 〕が0となるので(定数C=25であるので)、水
分量検出回路からの露点を表わす出力値に基づいてマイ
クロコンピュータ13で算出された基準特性曲線Fに基
づく露点DP′がそのまま真の露点を表わすことになり
、露点の真値DPが簡単に求まる。これに対し、湿度セ
ンサRH 周辺の露点計測時の温度が、例えば45℃で
あるときには、露点の真値DPは温度45℃の特性曲線
Gに基づくものとなるが、まず、マイクロコンピュータ
13では水分量検出回路から温度補正されない出力値が
入力されると、湿度センサRH の基準特性曲線Fに基
づく露点DP′が算出される。次に、この温度補正され
ない露点を表わす出力値DP′と温度検出回路から入力
される温度45℃を表わす温度値Tとによってマイクロ
コンピュータ13は上記演算式に基づいて演算処理を行
ない、湿度センサRH の温度依存性が十分に補正され
た露点の真値DPを算出する。即ち、図2から明瞭なよ
うに、温度45℃における露点の真値DPは DP=DP′+ΔDP であり、ΔDPは上記演算式の温度依存性の補正項(右
辺第2項)に対応し、ΔDP=(A*DP′+B)*(
T−C)2である。
【0015】なお、上記演算式中の定数A、B、Cはセ
ンサの特性によって定まるもので、予め所定の被測定量
及び温度中で計測して求められるものである。
【0016】かくして、マイクロコンピュータ13内で
上記演算式により演算処理を行なうことによって、計測
時の温度が種々に変化しても複雑な回路構成を取る必要
なしに、湿度センサRH の温度依存性を十分に補正し
た露点の真値DPを容易に算出することができる。
【0017】なお、上記実施例は本発明の単なる例示に
過ぎず、湿度センサ以外の化学センサを使用する種々の
装置にも本発明が容易に適用できることは言うまでもな
い。また、上記実施例に示した回路構成、使用する素子
等は必要に応じて任意に変更できるものである。例えば
、湿度センサとして酸化アルミニウム膜を用いた静電容
量型のセンサ等を使用しても良く、静電容量型の場合に
は発振回路の他方のパルス周波数決定用素子が抵抗(イ
ンピーダンス素子)となることは勿論である。また、3
ステートバッファ以外の電子スイッチや論理ゲートを使
用しても、或はアナログスイッチを使用してもよい。勿
論、C−MOSシュミットインバータ以外のインバータ
や他の回路素子を使用することもでき、また、抵抗変化
式の温度センサ(温度検知素子)やマイクロコンピュー
タ以外の素子を使用してもよい。さらに、発振手段は方
形波パルス以外のパルスを発生するものでもよい。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
化学センサの温度依存性を演算装置において設定された
演算式に基づいて演算処理を行なうことにより補正する
ように構成したので、化学センサの温度依存性が非直線
性であっても、また、被測定量によって温度係数が相違
する場合でも、化学センサの温度依存性を十分に補正す
ることができる。従って、どのような温度依存性の化学
センサを使用しても温度変化による測定誤差が非常に少
なくなり、精度の高い計測が行なえるという顕著な効果
がある。また、最小限の素子を追加するだけで温度検出
機能を付加することができるから、温度検出回路を別個
に設けた場合と比べて、部品点数や消費電力の増大なし
に、かつ装置が大型化する欠点やコストが上昇する等の
欠点もなしに、温度変化を正確に検出できるという効果
もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を適用した水分量検出装置の一例を
示す回路構成図である。
【図2】図1の水分量検出装置に使用されている湿度セ
ンサの温度依存性を示す特性曲線図である。
【図3】従来の水分量検出装置に使用されている湿度セ
ンサの温度依存性を示す特性曲線図である。
【図4】図3の湿度センサの温度依存性を補正するため
に温度検出回路を組み込んだ従来の水分量検出装置の一
例を示す回路接続図である。
【図5】湿度センサの非直線性の温度依存性の一例を示
す特性曲線図である。
【符号の説明】
11、12        C−MOSシュミットイン
バータ13              マイクロコン
ピュータ14、15        制御線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  計測されるべき被測定量を化学センサ
    を使用して検出する被測定量検出回路と計測時の温度を
    検出する温度検出回路とを具備する計測装置において、
    前記被測定量検出回路から演算装置に供給される温度補
    正されていない被測定量をDP′とし、前記温度検出回
    路から前記演算装置に供給される温度を表わす値をTと
    し、温度補正された被測定量の真値をDPとしたときに
    、次の演算式   DP=DP′+(A*DP′+B)*(T−C)2
         (A、B、Cは定数)を前記演算装置に設定
    し、前記温度補正された被測定量の真値DPを前記演算
    装置内での前記演算式に基づく演算処理により算出し、
    前記化学センサの温度依存性を補正することを特徴とす
    る化学センサの温度依存性の補正方法。
  2. 【請求項2】  前記計測装置は、湿度センサをパルス
    周波数決定用素子として含む発振手段と、前記湿度セン
    サが位置付けされている被検体中の温度を検知する温度
    センサを前記湿度センサの代りに選択的に前記発振手段
    のパルス決定用素子とする手段と、該発振手段から出力
    されたパルス信号の一定時間におけるパルス数を計数し
    、その計数結果に基づいて水分量或は温度を算出するデ
    ィジタル演算処理手段とを具備する水分量検出装置であ
    ることを特徴とする請求項1の化学センサの温度依存性
    の補正方法。
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