JPH09229855A - ガス分析計用コンデンサマイクロフォン型赤外線検出器 - Google Patents
ガス分析計用コンデンサマイクロフォン型赤外線検出器Info
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- JPH09229855A JPH09229855A JP5846596A JP5846596A JPH09229855A JP H09229855 A JPH09229855 A JP H09229855A JP 5846596 A JP5846596 A JP 5846596A JP 5846596 A JP5846596 A JP 5846596A JP H09229855 A JPH09229855 A JP H09229855A
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- Japan
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- diaphragm
- electrode
- gas
- gas chamber
- fixed electrode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダイアフラムと固定電極の間隔を狭くして
も、温度変動等によるノイズを取り除いてダイアフラム
の変位による静電容量の変化のみを取り出せることがで
きるとともに、固定電極からの出力を早期に安定化でき
る小型のガス分析計用コンデンサマイクロフォン型赤外
線検出器を提供すること。 【解決手段】 固定電極１と、ダイアフラムからなる可
動電極５５とを適宜間隔ｄを隔てて対向させた状態で設
けてなるガス分析計用コンデンサマイクロフォン型赤外
線検出器において、固定電極１を、中央部分に形成され
た輪盤状の主電極部２と、主電極部２の外側に形成され
た補助電極部３とに２分割したものである。
も、温度変動等によるノイズを取り除いてダイアフラム
の変位による静電容量の変化のみを取り出せることがで
きるとともに、固定電極からの出力を早期に安定化でき
る小型のガス分析計用コンデンサマイクロフォン型赤外
線検出器を提供すること。 【解決手段】 固定電極１と、ダイアフラムからなる可
動電極５５とを適宜間隔ｄを隔てて対向させた状態で設
けてなるガス分析計用コンデンサマイクロフォン型赤外
線検出器において、固定電極１を、中央部分に形成され
た輪盤状の主電極部２と、主電極部２の外側に形成され
た補助電極部３とに２分割したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、サンプルセルな
どを透過してガス室に入射された赤外線を検出するガス
分析計用コンデンサマイクロフォン型赤外線検出器に関
する。
どを透過してガス室に入射された赤外線を検出するガス
分析計用コンデンサマイクロフォン型赤外線検出器に関
する。
【０００２】
【従来の技術】現在、赤外線吸収を利用した非分散型赤
外線ガス分析計（Non Dispersive Infrared Analyzer:
ＮＤＩＲ）の検出器として一般的に用いられているコン
デンサマイクロフォン型赤外線検出器は、図６に示され
るような構造である。この赤外線検出器は、例えば、サ
ンプルガスを透過した赤外線が入射されるガス室５０
と、比較ガスを透過した赤外線が入射されるガス室５１
とを金属などからなる本体５２に各別に設けられてい
る。可動電極５５は、一定の張力を与えた状態で外周部
が固定された振動膜としての金属ダイアフラムで構成さ
れる一方、蓋板５６の裏面にはガスの流通間隙Ｓを介し
てセラミック基板５７が取付けられ、このセラミック基
板５７上に形成した輪盤状の固定電極５８（図７参照）
と金属ダイアフラム５５とで平行平板コンデンサが形成
されている。
外線ガス分析計（Non Dispersive Infrared Analyzer:
ＮＤＩＲ）の検出器として一般的に用いられているコン
デンサマイクロフォン型赤外線検出器は、図６に示され
るような構造である。この赤外線検出器は、例えば、サ
ンプルガスを透過した赤外線が入射されるガス室５０
と、比較ガスを透過した赤外線が入射されるガス室５１
とを金属などからなる本体５２に各別に設けられてい
る。可動電極５５は、一定の張力を与えた状態で外周部
が固定された振動膜としての金属ダイアフラムで構成さ
れる一方、蓋板５６の裏面にはガスの流通間隙Ｓを介し
てセラミック基板５７が取付けられ、このセラミック基
板５７上に形成した輪盤状の固定電極５８（図７参照）
と金属ダイアフラム５５とで平行平板コンデンサが形成
されている。
【０００３】その平行平板コンデンサの静電容量Ｃは、
下記の（１）式に示される。 Ｃ＝Ｃ0 ＋ΔＣdisp. ＋ΔＣheat＋Ｃstray ＋ΔＣstray …（１） ここで、 Ｃ0 ： 固定電極の面積と固定電極およびダイアフラム
間の間隔とで定まる静電容量 ΔＣdisp. ： ダイアフラムの変位（displacement）に
よる静電容量変化 ΔＣheat ： 固定電極の熱的不平衡による静電容量変
化 Ｃstray ： 固定電極の浮遊容量 ΔＣstray ： 固定電極の浮遊容量変化 である。
下記の（１）式に示される。 Ｃ＝Ｃ0 ＋ΔＣdisp. ＋ΔＣheat＋Ｃstray ＋ΔＣstray …（１） ここで、 Ｃ0 ： 固定電極の面積と固定電極およびダイアフラム
間の間隔とで定まる静電容量 ΔＣdisp. ： ダイアフラムの変位（displacement）に
よる静電容量変化 ΔＣheat ： 固定電極の熱的不平衡による静電容量変
化 Ｃstray ： 固定電極の浮遊容量 ΔＣstray ： 固定電極の浮遊容量変化 である。
【０００４】なお、図６、図７において、５９は、ガス
室５１に封入されたガスがガス通路５４から、蓋板５６
およびセラミック基板５７間に形成された流通間隙Ｓに
至り、このガスを流通間隙Ｓからダイアフラム５５の上
面側のガス用空隙６０に案内するためにセラミック基板
５７に形成されたガス孔である。このガス孔５９は、固
定電極５８の外周側に固定電極５８を取り巻くように複
数個形成されている。また、６１は、ガス通路５３を介
してガス室５０に連通するガス用空隙で、ダイアフラム
５５の下面側に位置する。
室５１に封入されたガスがガス通路５４から、蓋板５６
およびセラミック基板５７間に形成された流通間隙Ｓに
至り、このガスを流通間隙Ｓからダイアフラム５５の上
面側のガス用空隙６０に案内するためにセラミック基板
５７に形成されたガス孔である。このガス孔５９は、固
定電極５８の外周側に固定電極５８を取り巻くように複
数個形成されている。また、６１は、ガス通路５３を介
してガス室５０に連通するガス用空隙で、ダイアフラム
５５の下面側に位置する。
【０００５】そして、前記一対のガス室５０，５１のそ
れぞれに入射された赤外線の光量に差があると、その光
量差に対応してダイアフラム５５の両側部分におけるガ
ス圧に圧力差Δｐが生じるから、ダイアフラム５５は微
小に変位し、平行平板コンデンサの静電容量Ｃも変化す
る。
れぞれに入射された赤外線の光量に差があると、その光
量差に対応してダイアフラム５５の両側部分におけるガ
ス圧に圧力差Δｐが生じるから、ダイアフラム５５は微
小に変位し、平行平板コンデンサの静電容量Ｃも変化す
る。
【０００６】そこで、感度を高めるために、ダイアフラ
ム５５と固定電極５８のギャップ（間隔）を、例えば、
１００μｍ以下になるよう狭くすることが一般に行われ
る。
ム５５と固定電極５８のギャップ（間隔）を、例えば、
１００μｍ以下になるよう狭くすることが一般に行われ
る。
【０００７】この場合のコンデンサマイクロフォン型赤
外線検出器の課題の一つは、熱バランスであり、一般
に、ヒータにより強制加熱することにより、温度調節を
行って各部の熱バランスを安定させる。
外線検出器の課題の一つは、熱バランスであり、一般
に、ヒータにより強制加熱することにより、温度調節を
行って各部の熱バランスを安定させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電源を投入し
た直後や周囲温度が急変した場合などには、各部の温度
に差が生じ、熱膨張により各部材の寸法が変化して一時
的に熱バランスが崩れ、各部の温度が平衡状態に達する
までの間、静電容量Ｃにふらつきが生じる。また、固定
電極５８又はそのプリアンプに接続される電源やコモン
ラインに電気雑音が重畳する場合などにも固定電極５８
からの出力にふらつきを生じるため、必要なＳ／Ｎ比
（信号／雑音比）を得るため、ダイアフラムを小型化す
る上でも限界があった。
た直後や周囲温度が急変した場合などには、各部の温度
に差が生じ、熱膨張により各部材の寸法が変化して一時
的に熱バランスが崩れ、各部の温度が平衡状態に達する
までの間、静電容量Ｃにふらつきが生じる。また、固定
電極５８又はそのプリアンプに接続される電源やコモン
ラインに電気雑音が重畳する場合などにも固定電極５８
からの出力にふらつきを生じるため、必要なＳ／Ｎ比
（信号／雑音比）を得るため、ダイアフラムを小型化す
る上でも限界があった。
【０００９】また、上記従来例とは別に、２つのダイア
フラムを並列設置することにより、出力の増加および振
動影響を減少させたコンデンサマイクロフォン型赤外線
検出器があるけれども、２つのダイアフラムを配置する
必要があり、構造が複雑になるという欠点がある。
フラムを並列設置することにより、出力の増加および振
動影響を減少させたコンデンサマイクロフォン型赤外線
検出器があるけれども、２つのダイアフラムを配置する
必要があり、構造が複雑になるという欠点がある。
【００１０】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、ダイアフラムと固定電極の間隔
を狭くしても、温度変動等によるノイズを取り除いてダ
イアフラムの変位による静電容量の変化のみを取り出せ
ることができるとともに、固定電極からの出力を早期に
安定化できる小型のガス分析計用コンデンサマイクロフ
ォン型赤外線検出器を提供することにある。
たもので、その目的は、ダイアフラムと固定電極の間隔
を狭くしても、温度変動等によるノイズを取り除いてダ
イアフラムの変位による静電容量の変化のみを取り出せ
ることができるとともに、固定電極からの出力を早期に
安定化できる小型のガス分析計用コンデンサマイクロフ
ォン型赤外線検出器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、固定電極と、ダイアフラムからなる可
動電極とを適宜間隔を隔てて対向させた状態で設けてな
るガス分析計用コンデンサマイクロフォン型赤外線検出
器において、前記固定電極を２分割したものである。
め、この発明は、固定電極と、ダイアフラムからなる可
動電極とを適宜間隔を隔てて対向させた状態で設けてな
るガス分析計用コンデンサマイクロフォン型赤外線検出
器において、前記固定電極を２分割したものである。
【００１２】この発明では、固定電極を２分割したの
で、固定電極とダイアフラムとで２つの平行平板コンデ
ンサを形成できる。そして、例えば、２つの平行平板コ
ンデンサにおける静電容量の差をとることにより、同時
に生じる変動（温度変動や外部雑音による変動など）を
出力から取り除くことができる。
で、固定電極とダイアフラムとで２つの平行平板コンデ
ンサを形成できる。そして、例えば、２つの平行平板コ
ンデンサにおける静電容量の差をとることにより、同時
に生じる変動（温度変動や外部雑音による変動など）を
出力から取り除くことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を、図
面に基づいて説明する。図１は、この発明のコンデンサ
マイクロフォン型赤外線検出器を示し、図２はその固定
電極の断面形状を、図３は固定電極の平面形状をそれぞ
れ示し、図４は平行平板コンデンサの要部を示し、さら
に、図５は当該検出器が組み込まれたＮＤＩＲ方式ガス
分析計を示す。この発明のコンデンサマイクロフォン型
赤外線検出器は、図６に示した従来例に比して固定電極
を２分割した点で相違する。なお、この実施形態では、
固定電極が形成されるセラミック基板を蓋板に取付けて
なる従来例と同じタイプの赤外線検出器を採用してい
る。
面に基づいて説明する。図１は、この発明のコンデンサ
マイクロフォン型赤外線検出器を示し、図２はその固定
電極の断面形状を、図３は固定電極の平面形状をそれぞ
れ示し、図４は平行平板コンデンサの要部を示し、さら
に、図５は当該検出器が組み込まれたＮＤＩＲ方式ガス
分析計を示す。この発明のコンデンサマイクロフォン型
赤外線検出器は、図６に示した従来例に比して固定電極
を２分割した点で相違する。なお、この実施形態では、
固定電極が形成されるセラミック基板を蓋板に取付けて
なる従来例と同じタイプの赤外線検出器を採用してい
る。
【００１４】まず、固定電極について説明する。なお、
図１〜図５において、図６、図７と同一符号のものは、
同一または相当物である。図１〜図５において、１は固
定電極で、固定電極１は、ガス室５１に封入されたガス
がガス通路５４から流通間隙Ｓに至り、このガスを流通
間隙Ｓからダイアフラム５５の上面側のガス用空隙６０
に案内するために複数のガス孔５９が穿設されているセ
ラミック（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板５７上に形成されており、
固定電極１の中央部分に形成された輪盤状の主電極部２
と、主電極部２の外側に距離Ａを隔てて形成された補助
電極部３とからなる。そして、主電極部２は、例えば、
内径６．０ｍｍ，外径１４．４ｍｍの輪盤形状を有する
一方、補助電極部３は、例えば、内径１８．６ｍｍ，外
径２３．０ｍｍの輪盤形状を有し、主電極部２と補助電
極部３の電極面積は略同一に設定されている。また、こ
の固定電極１は、セラミック基板５７上に金（Ａｕ）や
クロム（Ｃｒ）などの金属の蒸着、スパッタリング等公
知の膜形成処理を施すことにより０．１〜０．１５μｍ
厚の薄膜に形成されている。なお、ガス室５０，５１の
それぞれの開口部が赤外線透過光学材料からなる入射窓
５０ａ，５１ａ（図５参照）で閉鎖されて、ガス室５
０，５１のそれぞれにガスが封入されている。
図１〜図５において、図６、図７と同一符号のものは、
同一または相当物である。図１〜図５において、１は固
定電極で、固定電極１は、ガス室５１に封入されたガス
がガス通路５４から流通間隙Ｓに至り、このガスを流通
間隙Ｓからダイアフラム５５の上面側のガス用空隙６０
に案内するために複数のガス孔５９が穿設されているセ
ラミック（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板５７上に形成されており、
固定電極１の中央部分に形成された輪盤状の主電極部２
と、主電極部２の外側に距離Ａを隔てて形成された補助
電極部３とからなる。そして、主電極部２は、例えば、
内径６．０ｍｍ，外径１４．４ｍｍの輪盤形状を有する
一方、補助電極部３は、例えば、内径１８．６ｍｍ，外
径２３．０ｍｍの輪盤形状を有し、主電極部２と補助電
極部３の電極面積は略同一に設定されている。また、こ
の固定電極１は、セラミック基板５７上に金（Ａｕ）や
クロム（Ｃｒ）などの金属の蒸着、スパッタリング等公
知の膜形成処理を施すことにより０．１〜０．１５μｍ
厚の薄膜に形成されている。なお、ガス室５０，５１の
それぞれの開口部が赤外線透過光学材料からなる入射窓
５０ａ，５１ａ（図５参照）で閉鎖されて、ガス室５
０，５１のそれぞれにガスが封入されている。
【００１５】次に、可動電極について説明する。５５
は、５〜３０μｍの膜厚を有するダイアフラム（例え
ば、チタン箔）からなる可動電極で、本体５２の上面中
央部に形成された平面視円形形状の凹所４内に、コンデ
ンサマイクロフォンを構成するよう固定電極１とは適宜
間隔Ｄ（例えば６０μｍ）を隔てて対向させた状態で設
置されている。
は、５〜３０μｍの膜厚を有するダイアフラム（例え
ば、チタン箔）からなる可動電極で、本体５２の上面中
央部に形成された平面視円形形状の凹所４内に、コンデ
ンサマイクロフォンを構成するよう固定電極１とは適宜
間隔Ｄ（例えば６０μｍ）を隔てて対向させた状態で設
置されている。
【００１６】すなわち、前記凹所４の底部の周縁には、
ガス通路５３を介してガス室５０に連通するガス用空隙
６１を形成するよう全周にわたり底面５より所定長さＬ
だけ高い段差６を有するダイアフラム支持用フランジ９
が形成されている。一方、セラミック基板５７の周壁７
には、基板５７とは別部材でダイアフラム５５と同一材
料（例えば、金属チタン）のリング状部材８がセラミッ
ク基板５７の下面５７ａから間隔Ｄだけ下方に突出した
形で固着されている。よって、ダイアフラム５５は、そ
の全周縁部５５ａをリング状部材８とフランジ９によっ
て挟持・固定された状態で、かつ、ダイアフラム５５の
両側の圧力差が０の場合には、固定電極１間のギャップ
を間隔Ｄに保持した状態で、相対して張設される。な
お、１０は、フランジ９の上面に重ねられたリング状の
薄板である。
ガス通路５３を介してガス室５０に連通するガス用空隙
６１を形成するよう全周にわたり底面５より所定長さＬ
だけ高い段差６を有するダイアフラム支持用フランジ９
が形成されている。一方、セラミック基板５７の周壁７
には、基板５７とは別部材でダイアフラム５５と同一材
料（例えば、金属チタン）のリング状部材８がセラミッ
ク基板５７の下面５７ａから間隔Ｄだけ下方に突出した
形で固着されている。よって、ダイアフラム５５は、そ
の全周縁部５５ａをリング状部材８とフランジ９によっ
て挟持・固定された状態で、かつ、ダイアフラム５５の
両側の圧力差が０の場合には、固定電極１間のギャップ
を間隔Ｄに保持した状態で、相対して張設される。な
お、１０は、フランジ９の上面に重ねられたリング状の
薄板である。
【００１７】また、６５は板ばねで、図１、図４に示す
ように、セラミック基板５７と蓋板５６との間にガスの
流通間隙Ｓを生じさせ、かつ、板ばね６５の内外周方向
にガスが流通することを可能にする。
ように、セラミック基板５７と蓋板５６との間にガスの
流通間隙Ｓを生じさせ、かつ、板ばね６５の内外周方向
にガスが流通することを可能にする。
【００１８】以下動作について説明する。例えば、図５
において、ガス分析計の比較セル１１を透過した光源１
２からの赤外線がガス室５１に入射され、かつ、サンプ
ルガスＢが流入するサンプルセル１３を透過した光源１
４からの赤外線がガス室５０に入射されると、ガス室５
１に入射する赤外線の光量の方がガス室５０に入射され
る赤外線の光量に比して大きい。したがって、ガス室５
０のガス膨張による圧力でダイアフラム５５を、その中
央部を大きく、周辺部を小さく変位させながら、主電極
部２とダイアフラム５５とで形成される平行平板コンデ
ンサの静電容量Ｃ1 と、補助電極部３とダイアフラム５
５とで形成される平行平板コンデンサの静電容量Ｃ2 を
変化させることになる。そして、この２つの静電容量Ｃ
1 ，Ｃ2 の差ΔＣ（＝Ｃ1 −Ｃ2 ）を処理系で検出す
る。なお、１５は光チョッパである。
において、ガス分析計の比較セル１１を透過した光源１
２からの赤外線がガス室５１に入射され、かつ、サンプ
ルガスＢが流入するサンプルセル１３を透過した光源１
４からの赤外線がガス室５０に入射されると、ガス室５
１に入射する赤外線の光量の方がガス室５０に入射され
る赤外線の光量に比して大きい。したがって、ガス室５
０のガス膨張による圧力でダイアフラム５５を、その中
央部を大きく、周辺部を小さく変位させながら、主電極
部２とダイアフラム５５とで形成される平行平板コンデ
ンサの静電容量Ｃ1 と、補助電極部３とダイアフラム５
５とで形成される平行平板コンデンサの静電容量Ｃ2 を
変化させることになる。そして、この２つの静電容量Ｃ
1 ，Ｃ2 の差ΔＣ（＝Ｃ1 −Ｃ2 ）を処理系で検出す
る。なお、１５は光チョッパである。
【００１９】上述した静電容量の変化について以下に具
体的に説明する。ダイアフラム５５が変位した場合、主
電極部２とダイアフラム５５とで形成される平行平板コ
ンデンサの静電容量Ｃ1 は、上述した（１）式から Ｃ1 ＝Ｃ10＋Ｃ1stray＋ΔＣ1disp.＋ΔＣ1heat ＋ΔＣ1stray …（２） となる。ここで、 Ｃ10： 主電極部の電極面積と主電極部およびダイアフ
ラム間の間隔とで定まる静電容量 ΔＣ1disp.： ダイアフラムの変位による静電容量変化 ΔＣ1heat ： 主電極部の熱的不平衡による静電容量変
化 Ｃ1stray： 主電極部の浮遊容量 ΔＣ1stray： 主電極部の浮遊容量変化 これに対し、補助電極部３とダイアフラム５５とで形成
される平行平板コンデンサの静電容量Ｃ2 は、上述した
（１）式から Ｃ2 ＝Ｃ20＋Ｃ2stray＋ΔＣ2disp.＋ΔＣ2heat ＋ΔＣ2stray …（３） となる。ここで、 Ｃ20： 補助電極部の電極面積と補助電極部およびダイ
アフラム間の間隔とで定まる静電容量 ΔＣ2disp.： ダイアフラムの変位による静電容量変化 ΔＣ2heat ： 補助電極部の熱的不平衡による静電容量
変化 Ｃ2stray： 補助電極部の浮遊容量 ΔＣ2stray： 補助電極部の浮遊容量変化
体的に説明する。ダイアフラム５５が変位した場合、主
電極部２とダイアフラム５５とで形成される平行平板コ
ンデンサの静電容量Ｃ1 は、上述した（１）式から Ｃ1 ＝Ｃ10＋Ｃ1stray＋ΔＣ1disp.＋ΔＣ1heat ＋ΔＣ1stray …（２） となる。ここで、 Ｃ10： 主電極部の電極面積と主電極部およびダイアフ
ラム間の間隔とで定まる静電容量 ΔＣ1disp.： ダイアフラムの変位による静電容量変化 ΔＣ1heat ： 主電極部の熱的不平衡による静電容量変
化 Ｃ1stray： 主電極部の浮遊容量 ΔＣ1stray： 主電極部の浮遊容量変化 これに対し、補助電極部３とダイアフラム５５とで形成
される平行平板コンデンサの静電容量Ｃ2 は、上述した
（１）式から Ｃ2 ＝Ｃ20＋Ｃ2stray＋ΔＣ2disp.＋ΔＣ2heat ＋ΔＣ2stray …（３） となる。ここで、 Ｃ20： 補助電極部の電極面積と補助電極部およびダイ
アフラム間の間隔とで定まる静電容量 ΔＣ2disp.： ダイアフラムの変位による静電容量変化 ΔＣ2heat ： 補助電極部の熱的不平衡による静電容量
変化 Ｃ2stray： 補助電極部の浮遊容量 ΔＣ2stray： 補助電極部の浮遊容量変化
【００２０】そして、主電極部２における静電容量Ｃ1
は、図５に示すプリアンプ２０に入力されて電圧信号と
して比較器２１に出力される一方、補助電極部３におけ
る静電容量Ｃ2 は、図５に示すプリアンプ２２に入力さ
れて電圧信号として比較器２１に出力され、整流回路２
３を介して演算回路２４で減算されて表示部２５で静電
容量Ｃ1 ，Ｃ2 の差が表示される。
は、図５に示すプリアンプ２０に入力されて電圧信号と
して比較器２１に出力される一方、補助電極部３におけ
る静電容量Ｃ2 は、図５に示すプリアンプ２２に入力さ
れて電圧信号として比較器２１に出力され、整流回路２
３を介して演算回路２４で減算されて表示部２５で静電
容量Ｃ1 ，Ｃ2 の差が表示される。
【００２１】すなわち、２つの静電容量Ｃ1 ，Ｃ2 の差
ΔＣ（＝Ｃ1 −Ｃ2 ）は、下記の（４）式に示される。 ΔＣ＝ （Ｃ10−Ｃ20）＋〔（Ｃ1stray＋ΔＣ1stray）−（Ｃ2stray＋ΔＣ2stray）〕 ＋〔（ΔＣ1disp.）−（ΔＣ2disp.）〕 ＋〔（ΔＣ1heat ）−（ΔＣ2heat ）〕 …（４） ここで、両方の電極に共通に寄与する変化は、（２）式
における熱的不平衡による静電容量変化ΔＣ1heat と、
（３）式における熱的不平衡による静電容量変化ΔＣ
2heat である。よって、（４）式の第４項は、ΔＣ
1heat ＝ΔＣ2heat であるから、キャンセルされる。ま
た、（４）式の第１項（＝Ｃ10−Ｃ20）については、ダ
イアフラムの両側の圧力差が０の場合には、原理的にＣ
10＝Ｃ20であるから、キャンセルされる。つまり、主電
極部２と補助電極部３の電極面積は略同一に設定されて
いるので、例えば、上述したギャップＤを６０μｍとす
れば、Ｃ10＝２１．２ｐＦ、Ｃ20＝２１．１ｐＦであ
る。さらに、（４）式の第２項については、 （Ｃ1stray＋ΔＣ1stray）−（Ｃ2stray＋ΔＣ2stray）
＝浮遊容量の差分 であるので、その影響を低減できる。その結果、最終式
は下記の（５）式のようになる。 ΔＣ＝（ΔＣ1disp.）−（ΔＣ2disp.） …（５） この（５）式から、ダイアフラム５５の変位による静電
容量の変化のみを取り出せることができることが分か
る。
ΔＣ（＝Ｃ1 −Ｃ2 ）は、下記の（４）式に示される。 ΔＣ＝ （Ｃ10−Ｃ20）＋〔（Ｃ1stray＋ΔＣ1stray）−（Ｃ2stray＋ΔＣ2stray）〕 ＋〔（ΔＣ1disp.）−（ΔＣ2disp.）〕 ＋〔（ΔＣ1heat ）−（ΔＣ2heat ）〕 …（４） ここで、両方の電極に共通に寄与する変化は、（２）式
における熱的不平衡による静電容量変化ΔＣ1heat と、
（３）式における熱的不平衡による静電容量変化ΔＣ
2heat である。よって、（４）式の第４項は、ΔＣ
1heat ＝ΔＣ2heat であるから、キャンセルされる。ま
た、（４）式の第１項（＝Ｃ10−Ｃ20）については、ダ
イアフラムの両側の圧力差が０の場合には、原理的にＣ
10＝Ｃ20であるから、キャンセルされる。つまり、主電
極部２と補助電極部３の電極面積は略同一に設定されて
いるので、例えば、上述したギャップＤを６０μｍとす
れば、Ｃ10＝２１．２ｐＦ、Ｃ20＝２１．１ｐＦであ
る。さらに、（４）式の第２項については、 （Ｃ1stray＋ΔＣ1stray）−（Ｃ2stray＋ΔＣ2stray）
＝浮遊容量の差分 であるので、その影響を低減できる。その結果、最終式
は下記の（５）式のようになる。 ΔＣ＝（ΔＣ1disp.）−（ΔＣ2disp.） …（５） この（５）式から、ダイアフラム５５の変位による静電
容量の変化のみを取り出せることができることが分か
る。
【００２２】なお、図５において、２６は、温度調節を
行って各部の熱バランスを安定させる手段で、サーミス
タ２７、ヒータ２８および温度制御回路２９から構成さ
れている。
行って各部の熱バランスを安定させる手段で、サーミス
タ２７、ヒータ２８および温度制御回路２９から構成さ
れている。
【００２３】このように、固定電極１を２分割し、主電
極部２からの出力と補助電極部３からの出力を減算する
よう構成したので、ダイアフラム５５の変位による静電
容量の変化のみを取り出せることができる。つまり、同
時に生じる静電容量の変化としては、上述したように、
ダイアフラム５５と固定電極１の熱膨張差や、電源、コ
モンラインに重畳される電気雑音等があるけれども、こ
の実施形態では、これらの静電容量の変化による不要な
出力を互いにキャンセルすることができる。例えば、電
源投入時や周囲温度が急変した時など、過渡的に各部
（ダイアフラム５５、固定電極１、リング状部材８やフ
ランジ９のダイアフラム支持部材等）の温度バランスが
くずれている間の不要な出力を互いにキャンセルするこ
とができ、暖機立ち上がり時間も短縮されて固定電極１
からの出力を早期に安定化できる（測定可能になるまで
の時間を改善することができる）。また、主電極部２と
補助電極部３の静電容量に含まれる浮遊容量もキャンセ
ルすることができる。その上、小型化も可能になる。
極部２からの出力と補助電極部３からの出力を減算する
よう構成したので、ダイアフラム５５の変位による静電
容量の変化のみを取り出せることができる。つまり、同
時に生じる静電容量の変化としては、上述したように、
ダイアフラム５５と固定電極１の熱膨張差や、電源、コ
モンラインに重畳される電気雑音等があるけれども、こ
の実施形態では、これらの静電容量の変化による不要な
出力を互いにキャンセルすることができる。例えば、電
源投入時や周囲温度が急変した時など、過渡的に各部
（ダイアフラム５５、固定電極１、リング状部材８やフ
ランジ９のダイアフラム支持部材等）の温度バランスが
くずれている間の不要な出力を互いにキャンセルするこ
とができ、暖機立ち上がり時間も短縮されて固定電極１
からの出力を早期に安定化できる（測定可能になるまで
の時間を改善することができる）。また、主電極部２と
補助電極部３の静電容量に含まれる浮遊容量もキャンセ
ルすることができる。その上、小型化も可能になる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、固定電極を２分割したので、固定電極とダイアフラ
ムとで２つの平行平板コンデンサを形成できるものであ
り、２つの平行平板コンデンサにおける静電容量の差を
とることにより、同時に生じる変動（温度変動や外部雑
音による変動など）を出力から取り除くことができ、真
にダイアフラムの変動による静電容量の変化だけを取り
出すことができる。また、指示のふらつき（ドリフト）
を含めたＳ／Ｎ比（信号／雑音比）を本質的に高めるこ
とができるとともに、小型化も可能となる。
は、固定電極を２分割したので、固定電極とダイアフラ
ムとで２つの平行平板コンデンサを形成できるものであ
り、２つの平行平板コンデンサにおける静電容量の差を
とることにより、同時に生じる変動（温度変動や外部雑
音による変動など）を出力から取り除くことができ、真
にダイアフラムの変動による静電容量の変化だけを取り
出すことができる。また、指示のふらつき（ドリフト）
を含めたＳ／Ｎ比（信号／雑音比）を本質的に高めるこ
とができるとともに、小型化も可能となる。
【図１】この発明の一実施形態を示す全体構成説明図で
ある。
ある。
【図２】上記実施形態で用いたセラミック基板の断面図
である。
である。
【図３】上記実施形態で用いたセラミック基板の平面図
である。
である。
【図４】上記実施形態における要部構成説明図である。
【図５】上記実施形態における動作説明図である。
【図６】従来例を示す全体構成説明図である。
【図７】従来例で用いたセラミック基板の平面図であ
る。
る。
１…固定電極、２…主電極部、３…補助電極部、５５…
ダイアフラム（可動電極）。
ダイアフラム（可動電極）。
Claims (3)
- 【請求項１】 固定電極と、ダイアフラムからなる可動
電極とを適宜間隔を隔てて対向させた状態で設けてなる
ガス分析計用コンデンサマイクロフォン型赤外線検出器
において、前記固定電極を２分割したことを特徴とする
ガス分析計用コンデンサマイクロフォン型赤外線検出
器。 - 【請求項２】 前記固定電極が、内側に形成された円盤
状または輪盤状の主電極部と、外側に形成された輪盤状
の補助電極部とからなり、前記主電極部と補助電極部の
電極面積を同一に設定してある請求項１に記載のガス分
析計用コンデンサマイクロフォン型赤外線検出器。 - 【請求項３】 主電極部からの出力と補助電極部からの
出力を減算するよう処理系が構成されている請求項１ま
たは請求項２に記載のガス分析計用コンデンサマイクロ
フォン型赤外線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5846596A JPH09229855A (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | ガス分析計用コンデンサマイクロフォン型赤外線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5846596A JPH09229855A (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | ガス分析計用コンデンサマイクロフォン型赤外線検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09229855A true JPH09229855A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=13085188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5846596A Pending JPH09229855A (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | ガス分析計用コンデンサマイクロフォン型赤外線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09229855A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8705030B2 (en) | 2010-04-14 | 2014-04-22 | Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd. | Optical sample detection system and sample analysis device |
-
1996
- 1996-02-20 JP JP5846596A patent/JPH09229855A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8705030B2 (en) | 2010-04-14 | 2014-04-22 | Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd. | Optical sample detection system and sample analysis device |
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