JPH0587772A - 限界電流式酸素濃度測定装置 - Google Patents
限界電流式酸素濃度測定装置Info
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- JPH0587772A JPH0587772A JP3276660A JP27666091A JPH0587772A JP H0587772 A JPH0587772 A JP H0587772A JP 3276660 A JP3276660 A JP 3276660A JP 27666091 A JP27666091 A JP 27666091A JP H0587772 A JPH0587772 A JP H0587772A
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- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/4065—Circuit arrangements specially adapted therefor
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 排ガスなどのＣＯ2 高濃度の下でも酸素濃度
を精度良く測定することの出来る限界電流式酸素濃度測
定装置を提供すること。 【構成】 測定ガス流入路１と、校正ガス流入路２と、
これら測定ガス及び校正ガスの流入ガス切換弁３と、限
界電流式酸素センサを用いた酸素濃度検出器４と、前記
酸素濃度検出器からの測定ガスの種類を示す信号により
前記切換弁を制御すると共に酸素濃度を出力する演算処
理装置５と、より成ることを特徴とする限界電流式酸素
濃度測定装置。
を精度良く測定することの出来る限界電流式酸素濃度測
定装置を提供すること。 【構成】 測定ガス流入路１と、校正ガス流入路２と、
これら測定ガス及び校正ガスの流入ガス切換弁３と、限
界電流式酸素センサを用いた酸素濃度検出器４と、前記
酸素濃度検出器からの測定ガスの種類を示す信号により
前記切換弁を制御すると共に酸素濃度を出力する演算処
理装置５と、より成ることを特徴とする限界電流式酸素
濃度測定装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃焼排ガス等、％オ
−ダ−の多量のＣＯ2 等を含む被測定ガス中の酸素濃度
を測定する限界電流式酸素濃度測定装置に関する。
−ダ−の多量のＣＯ2 等を含む被測定ガス中の酸素濃度
を測定する限界電流式酸素濃度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】限界電流式酸素センサは、図４に示すよ
うに安定化ジルコニア１０の両側に白金電極１１、１２
を形成しその片側に小孔１３ａを設けたキャップ１３を
接合した形で構成される。そして前記電極１１、１２間
に電圧を印加すると、ポンピング作用により酸素イオン
をキャリヤとする電流が流れキャップ１３内の酸素が排
出されるが、この時キャップ１３内の酸素濃度がある値
の時、電圧のある領域で電流は一定となる。通常、この
一定電流を限界電流というが、酸素濃度とこの限界電流
とはリニアな関係があるため限界電流値から酸素濃度を
検知することが出来る。このような原理を利用した限界
電流式酸素センサは、一般にクリ−ンなガス中のＯ2 濃
度測定や、大気ガス組成に近いガスの測定に用いられ、
排ガス等のようにＣＯ2 濃度の高い場合には使用されて
いなかった。また、高ＣＯ2 濃度下の測定において、Ｃ
Ｏ2 を吸収剤等で吸収させた場合にはガス組成が変化し
てしまうためサンプリング点での正確なＯ2 濃度は得ら
れなかった。
うに安定化ジルコニア１０の両側に白金電極１１、１２
を形成しその片側に小孔１３ａを設けたキャップ１３を
接合した形で構成される。そして前記電極１１、１２間
に電圧を印加すると、ポンピング作用により酸素イオン
をキャリヤとする電流が流れキャップ１３内の酸素が排
出されるが、この時キャップ１３内の酸素濃度がある値
の時、電圧のある領域で電流は一定となる。通常、この
一定電流を限界電流というが、酸素濃度とこの限界電流
とはリニアな関係があるため限界電流値から酸素濃度を
検知することが出来る。このような原理を利用した限界
電流式酸素センサは、一般にクリ−ンなガス中のＯ2 濃
度測定や、大気ガス組成に近いガスの測定に用いられ、
排ガス等のようにＣＯ2 濃度の高い場合には使用されて
いなかった。また、高ＣＯ2 濃度下の測定において、Ｃ
Ｏ2 を吸収剤等で吸収させた場合にはガス組成が変化し
てしまうためサンプリング点での正確なＯ2 濃度は得ら
れなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】限界電流式酸素センサ
では、Ｏ2 分子のセンサへの流入量を何らかの形で制限
する必要があった。しかし小孔でこれを制限する場合、
スパンガス組成があまり変わらないガスを測定する場合
には良いが、排ガス中のＣＯ2 等、％オ−ダ−の多量の
異種ガス分子が存在する場合には被検出ガス物性が変化
し酸素濃度指示値が正確には得られないという問題があ
る。この発明はかかる課題に鑑みてなされたものであ
り、その目的とする所は、排ガスなどのＣＯ2 高濃度の
下でも酸素濃度を精度良く測定することの出来る限界電
流式酸素濃度測定装置を提供することにある。
では、Ｏ2 分子のセンサへの流入量を何らかの形で制限
する必要があった。しかし小孔でこれを制限する場合、
スパンガス組成があまり変わらないガスを測定する場合
には良いが、排ガス中のＣＯ2 等、％オ−ダ−の多量の
異種ガス分子が存在する場合には被検出ガス物性が変化
し酸素濃度指示値が正確には得られないという問題があ
る。この発明はかかる課題に鑑みてなされたものであ
り、その目的とする所は、排ガスなどのＣＯ2 高濃度の
下でも酸素濃度を精度良く測定することの出来る限界電
流式酸素濃度測定装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】即ち、この発明は上記す
る課題を解決するために、限界電流式酸素濃度測定装置
が、測定ガス流入路と、校正ガス流入路と、これら測定
ガス及び校正ガスの流入ガス切換弁と、限界電流式酸素
センサを用いた酸素濃度検出器と、前記酸素濃度検出器
からの信号により酸素濃度を出力する演算処理装置（Ｃ
ＰＵ）と、より成ることを特徴とする。
る課題を解決するために、限界電流式酸素濃度測定装置
が、測定ガス流入路と、校正ガス流入路と、これら測定
ガス及び校正ガスの流入ガス切換弁と、限界電流式酸素
センサを用いた酸素濃度検出器と、前記酸素濃度検出器
からの信号により酸素濃度を出力する演算処理装置（Ｃ
ＰＵ）と、より成ることを特徴とする。
【０００５】
【作用】限界電流式酸素濃度測定装置を上記手段とした
時の作用について添付図の符号を用いて説明する。先
ず、測定ガス流入路１及び校正ガス流入路２よりそれ
ぞれ測定ガスと校正ガスを定量づつ切換弁３へ導入しス
タ−トスイッチを入れる。切換弁３での流入ガスが、
校正ガスか否か判定し、ＮＯであればＣＯ2 ガスが存在
するか否かを識別してその信号をＣＰＵ５に伝達する。
予めＣＯ2 ガスがＹＥＳ（有り）ということが分かっ
ていれば図に示す式によりＣＰＵ５により、図２で示し
た偏差値をシフトした補正値で出力する。ＣＯ2 ガス
がＮＯ（無し）ということが分かっていれば、補正を終
了する。切換弁３での流入ガスが、校正ガスか否か判
定し、ＹＥＳであれば終了させ、ＣＰＵ５により切換弁
３を測定ガス側へ切り換え、再度スタ−トスイッチを入
れる。
時の作用について添付図の符号を用いて説明する。先
ず、測定ガス流入路１及び校正ガス流入路２よりそれ
ぞれ測定ガスと校正ガスを定量づつ切換弁３へ導入しス
タ−トスイッチを入れる。切換弁３での流入ガスが、
校正ガスか否か判定し、ＮＯであればＣＯ2 ガスが存在
するか否かを識別してその信号をＣＰＵ５に伝達する。
予めＣＯ2 ガスがＹＥＳ（有り）ということが分かっ
ていれば図に示す式によりＣＰＵ５により、図２で示し
た偏差値をシフトした補正値で出力する。ＣＯ2 ガス
がＮＯ（無し）ということが分かっていれば、補正を終
了する。切換弁３での流入ガスが、校正ガスか否か判
定し、ＹＥＳであれば終了させ、ＣＰＵ５により切換弁
３を測定ガス側へ切り換え、再度スタ−トスイッチを入
れる。
【０００６】
【実施例】以下、この発明の具体的実施例について図面
を参照して説明する。図１はこの発明にかかる限界電流
式酸素濃度測定装置の構成図である。この酸素濃度測定
装置は、測定ガス流入路１と、校正ガス流入路２と、こ
れら測定ガス及び校正ガスの流入ガス切換弁３と、限界
電流式酸素センサを用いた酸素濃度検出器４と、前記切
換弁３と酸素濃度検出器４とを制御する演算処理装置
（ＣＰＵ）５と、より構成される。この場合、ＣＰＵ５
は切換弁３を作動させると共に検出器４からの濃度信号
により排ガス中の酸素濃度（ｖｏｌ％）値及び後述する
補正式により補正された値を表示装置６に出力表示させ
る。
を参照して説明する。図１はこの発明にかかる限界電流
式酸素濃度測定装置の構成図である。この酸素濃度測定
装置は、測定ガス流入路１と、校正ガス流入路２と、こ
れら測定ガス及び校正ガスの流入ガス切換弁３と、限界
電流式酸素センサを用いた酸素濃度検出器４と、前記切
換弁３と酸素濃度検出器４とを制御する演算処理装置
（ＣＰＵ）５と、より構成される。この場合、ＣＰＵ５
は切換弁３を作動させると共に検出器４からの濃度信号
により排ガス中の酸素濃度（ｖｏｌ％）値及び後述する
補正式により補正された値を表示装置６に出力表示させ
る。
【０００７】図２はＯ2 センサのＣＯ2 干渉を表したグ
ラフである。即ち、ＣＯ2 ガス濃度（ｖｏｌ％、以下同
様）に対するＯ2 濃度の濃度指示値に対する偏差率
（％）を示したもので、ＣＯ2 干渉により実際値より低
く出ている補正前の値をシフトさせて補正して示したも
のである。この図２のグラフを見ると、燃焼排ガス中の
ＣＯ2 濃度は、ほぼ５％〜１５％の範囲であるが、例え
ばＣＯ2 濃度が２０％の時、酸素濃度の指示値は実際の
濃度値より約２．５％低い方へずれていることがわか
る。そこで燃焼排ガスの様にＣＯ2 ガスが含まれていて
しかも濃度範囲が５％〜１５％とわかっている場合、Ｃ
Ｏ2 ガス１０％の時に実際のＯ2 濃度に近づくようＯ2
濃度を１．２５％シフトさせる。このような簡単な補正
法によりＯ2 センサのＣＯ2 干渉をほぼ±１％以内にす
ることが可能となる。
ラフである。即ち、ＣＯ2 ガス濃度（ｖｏｌ％、以下同
様）に対するＯ2 濃度の濃度指示値に対する偏差率
（％）を示したもので、ＣＯ2 干渉により実際値より低
く出ている補正前の値をシフトさせて補正して示したも
のである。この図２のグラフを見ると、燃焼排ガス中の
ＣＯ2 濃度は、ほぼ５％〜１５％の範囲であるが、例え
ばＣＯ2 濃度が２０％の時、酸素濃度の指示値は実際の
濃度値より約２．５％低い方へずれていることがわか
る。そこで燃焼排ガスの様にＣＯ2 ガスが含まれていて
しかも濃度範囲が５％〜１５％とわかっている場合、Ｃ
Ｏ2 ガス１０％の時に実際のＯ2 濃度に近づくようＯ2
濃度を１．２５％シフトさせる。このような簡単な補正
法によりＯ2 センサのＣＯ2 干渉をほぼ±１％以内にす
ることが可能となる。
【０００８】次に、図３は、図１に示すように構成した
この発明にかかる限界電流式酸素濃度測定装置を用いて
ＣＯ2 ガスを含む排ガス中のＯ2濃度を測定する場合の
フロ−チャ−トであるが、この図によりＯ2 濃度を測定
し補正する場合の手順について説明する。 予め流入路１と２をそれぞれ測定ガス、校正ガスであ
ることを入力しておき測定ガス流入路１及び校正ガス流
入路２よりそれぞれ測定ガスと校正ガスを定量づつ切換
弁３へ導入しスタ−トスイッチを入れる。 切換弁３での流入ガスが、校正ガスか否か判定し、Ｎ
ＯであればＣＯ2 ガスが存在するか否かを測定斜が入力
する。 酸素濃度検出器４でＣＯ2 ガスがＹＥＳ（有り）との
信号があれば図に示す式によりＣＰＵ５により、図２で
示した偏差値をシフトした補正値で出力する。即ち、こ
の式 ＫＯ2 ＝ＫＯ2 * （１＋α・ＫＣＯ2 ）、におい
て、ここで、 ＫＯ2 ：補正後のＯ2 濃度 ＫＯ2 * ：補正前のＯ2 濃度 ＫＣＯ2 ：測定ガス中のＣＯ2 濃度 α ：ＣＯ2 干渉影響度 をそれぞれ表す。 入力信号がＣＯ2 ガスがＮＯ（無し）であれば終了す
る。 切換弁３での流入ガスが、校正ガスか否か判定し、Ｙ
ＥＳであれば終了させ、ＣＰＵ５により切換弁３を測定
ガス側へ切り換え、再度スタ−トスイッチを入れる。
この発明にかかる限界電流式酸素濃度測定装置を用いて
ＣＯ2 ガスを含む排ガス中のＯ2濃度を測定する場合の
フロ−チャ−トであるが、この図によりＯ2 濃度を測定
し補正する場合の手順について説明する。 予め流入路１と２をそれぞれ測定ガス、校正ガスであ
ることを入力しておき測定ガス流入路１及び校正ガス流
入路２よりそれぞれ測定ガスと校正ガスを定量づつ切換
弁３へ導入しスタ−トスイッチを入れる。 切換弁３での流入ガスが、校正ガスか否か判定し、Ｎ
ＯであればＣＯ2 ガスが存在するか否かを測定斜が入力
する。 酸素濃度検出器４でＣＯ2 ガスがＹＥＳ（有り）との
信号があれば図に示す式によりＣＰＵ５により、図２で
示した偏差値をシフトした補正値で出力する。即ち、こ
の式 ＫＯ2 ＝ＫＯ2 * （１＋α・ＫＣＯ2 ）、におい
て、ここで、 ＫＯ2 ：補正後のＯ2 濃度 ＫＯ2 * ：補正前のＯ2 濃度 ＫＣＯ2 ：測定ガス中のＣＯ2 濃度 α ：ＣＯ2 干渉影響度 をそれぞれ表す。 入力信号がＣＯ2 ガスがＮＯ（無し）であれば終了す
る。 切換弁３での流入ガスが、校正ガスか否か判定し、Ｙ
ＥＳであれば終了させ、ＣＰＵ５により切換弁３を測定
ガス側へ切り換え、再度スタ−トスイッチを入れる。
【０００９】尚、校正ガス（通常、窒素ガス（Ｎ2 ）と
酸素ガス（Ｏ2 ）との混合ガス）を測定する場合には切
換弁３を電磁弁等ＣＰＵ５で制御可能な手段を用いるこ
とにより、この補正演算処理から回避する。更に、予め
ＣＯ2 ガスが含まれていないことが明白な測定ガスの場
合は外部入力的に補正処理をかけないことにより測定値
の信頼性を向上させることが出来る。
酸素ガス（Ｏ2 ）との混合ガス）を測定する場合には切
換弁３を電磁弁等ＣＰＵ５で制御可能な手段を用いるこ
とにより、この補正演算処理から回避する。更に、予め
ＣＯ2 ガスが含まれていないことが明白な測定ガスの場
合は外部入力的に補正処理をかけないことにより測定値
の信頼性を向上させることが出来る。
【００１０】この発明にかかる限界電流式酸素濃度測定
装置の詳細は以上のようであるが、測定ガス中のＣＯ2
ガス濃度値が分かっている場合にはＣＯ2 の１０％では
なくてその既知の濃度で補正を行うことにより高精度の
補正が可能である。また、ＣＯ2 ガス以外でもＣＯ2 と
同様測定ガス中に多量に含有され、ガス物性を変化させ
るような干渉を酸素濃度に影響を与えるガスでは本発明
にかかる測定装置が使用可能である。更に、本発明では
ＣＰＵにより演算処理を行ったが電気回路、アナログ的
に補正を行う場合にも同様である。
装置の詳細は以上のようであるが、測定ガス中のＣＯ2
ガス濃度値が分かっている場合にはＣＯ2 の１０％では
なくてその既知の濃度で補正を行うことにより高精度の
補正が可能である。また、ＣＯ2 ガス以外でもＣＯ2 と
同様測定ガス中に多量に含有され、ガス物性を変化させ
るような干渉を酸素濃度に影響を与えるガスでは本発明
にかかる測定装置が使用可能である。更に、本発明では
ＣＰＵにより演算処理を行ったが電気回路、アナログ的
に補正を行う場合にも同様である。
【００１１】
【発明の効果】この発明にかかる限界電流式酸素濃度測
定装置は以上詳述したような構成としたので、従来の技
術では正確な酸素濃度の測定が望めなかったＣＯ2 を多
量に含むガス中の酸素濃度測定が可能となる。しかもこ
の装置は簡便な補正手段であるにもかかわらず比較的高
精度の測定を行うことが出来る。
定装置は以上詳述したような構成としたので、従来の技
術では正確な酸素濃度の測定が望めなかったＣＯ2 を多
量に含むガス中の酸素濃度測定が可能となる。しかもこ
の装置は簡便な補正手段であるにもかかわらず比較的高
精度の測定を行うことが出来る。
【００１２】
【図１】 この発明にかかる限界電流式酸素濃度測定装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図２】 Ｏ2 センサのＣＯ2 干渉を表したグラフであ
って、ＣＯ2 ガス濃度（ｖｏｌ％）に対するＯ2 濃度の
濃度指示値に対する偏差率（％）の補正前と補正後のグ
ラフを示す。
って、ＣＯ2 ガス濃度（ｖｏｌ％）に対するＯ2 濃度の
濃度指示値に対する偏差率（％）の補正前と補正後のグ
ラフを示す。
【図３】 この発明にかかる限界電流式酸素濃度測定装
置を用いてＣＯ2 ガスを含む排ガス中のＯ2 濃度を測定
する場合のフロ−チャ−トである。
置を用いてＣＯ2 ガスを含む排ガス中のＯ2 濃度を測定
する場合のフロ−チャ−トである。
【図４】 限界電流式酸素センサの原理を示す略図であ
る。
る。
１ 測定ガス流入路 ２ 校正ガス流入路 ３ 流入ガス切換弁 ４ 酸素濃度検出器 ５ 演算処理装置
Claims (2)
- 【請求項１】限界電流式酸素センサを用いた酸素濃度測
定装置であって、測定ガス中にＯ2 指示値に影響を及ぼ
すガスが含まれている場合の干渉を、予め干渉影響の大
きさを記憶しておき、出力時に一定の割合で補正する手
段を備えた酸素濃度測定装置。 - 【請求項２】測定ガス流入路と、校正ガス流入路と、こ
れら測定ガス及び校正ガスの流入ガス切換弁と、限界電
流式酸素センサを用いた酸素濃度検出器と、前記酸素濃
度検出器からの信号により酸素濃度を出力する演算処理
装置（ＣＰＵ）と、より成ることを特徴とする限界電流
式酸素濃度測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3276660A JP2541051B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 限界電流式酸素濃度測定装置 |
| US07/942,407 US5270009A (en) | 1991-09-27 | 1992-09-09 | Method of and apparatus for measuring oxygen concentration with limiting current oxygen sensor |
| DE4231128A DE4231128C2 (de) | 1991-09-27 | 1992-09-17 | Grenzstrom-Sauerstoffkonzentrationsmeßvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3276660A JP2541051B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 限界電流式酸素濃度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0587772A true JPH0587772A (ja) | 1993-04-06 |
| JP2541051B2 JP2541051B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=17572548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3276660A Expired - Fee Related JP2541051B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 限界電流式酸素濃度測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5270009A (ja) |
| JP (1) | JP2541051B2 (ja) |
| DE (1) | DE4231128C2 (ja) |
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| JP3325673B2 (ja) * | 1993-10-25 | 2002-09-17 | アークレイ株式会社 | 呼気中の成分濃度補正方法及び呼気分析装置 |
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