JPH1078403A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
- Publication number
- JPH1078403A JPH1078403A JP23234296A JP23234296A JPH1078403A JP H1078403 A JPH1078403 A JP H1078403A JP 23234296 A JP23234296 A JP 23234296A JP 23234296 A JP23234296 A JP 23234296A JP H1078403 A JPH1078403 A JP H1078403A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- semiconductor
- concentration
- resistance value
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】簡単な処理により被検ガスの種類を識別し、そ
の濃度を検出するガスセンサを提供する。 【解決手段】半導体ガス検出部１０に対して交流電源２
０により振幅が周期的に変化する電圧を印加し、スペク
トル分析部３０において該印加された電圧の応答波形を
スペクトル分析し、一方で直流電源／抵抗測定部４０に
より該半導体ガス検出部の直流抵抗値を測定し、ガス種
・濃度検出部５０において前記スペクトル分析結果およ
び前記直流抵抗値に基づいて被検ガス種を識別し、かつ
その濃度を検出する構成とする。
の濃度を検出するガスセンサを提供する。 【解決手段】半導体ガス検出部１０に対して交流電源２
０により振幅が周期的に変化する電圧を印加し、スペク
トル分析部３０において該印加された電圧の応答波形を
スペクトル分析し、一方で直流電源／抵抗測定部４０に
より該半導体ガス検出部の直流抵抗値を測定し、ガス種
・濃度検出部５０において前記スペクトル分析結果およ
び前記直流抵抗値に基づいて被検ガス種を識別し、かつ
その濃度を検出する構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスの種類を識別
し、その濃度を検出するガスセンサに関する。
し、その濃度を検出するガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】様々な産業分野や家庭などにおいて、可
燃性ガス・有毒ガスの漏れ検出、自動制御、環境計測な
どのために、ガスや臭いを選択性よく検出できるガスセ
ンサの要求が高まっている。
燃性ガス・有毒ガスの漏れ検出、自動制御、環境計測な
どのために、ガスや臭いを選択性よく検出できるガスセ
ンサの要求が高まっている。
【０００３】そして従来、半導体素子の電気抵抗がガス
との接触により変化することを利用した半導体ガスセン
サが、素子の構造が単純である上に、信号増幅のための
特別の回路も必要としないため、使い易く安価なガスセ
ンサとして広く用いられている。その動作原理は、Ｓｎ
Ｏ2 （酸化スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などのｎ型半導
体の活性部に水素や炭化水素などの電子供与性の還元気
体が吸着した場合には、電子密度が増加して導電率が増
大し、また酸素などの電子吸引性気体が吸着した場合に
は、電子密度が減少し導電率が低下する現象を利用する
ものである。
との接触により変化することを利用した半導体ガスセン
サが、素子の構造が単純である上に、信号増幅のための
特別の回路も必要としないため、使い易く安価なガスセ
ンサとして広く用いられている。その動作原理は、Ｓｎ
Ｏ2 （酸化スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などのｎ型半導
体の活性部に水素や炭化水素などの電子供与性の還元気
体が吸着した場合には、電子密度が増加して導電率が増
大し、また酸素などの電子吸引性気体が吸着した場合に
は、電子密度が減少し導電率が低下する現象を利用する
ものである。
【０００４】さらに、前記半導体にＰｔ（白金）、Ｐｄ
（パラジウム）などの貴金属を触媒として添加し、被検
ガスを活性化し、ガス検出感度を向上あるいは制御する
方法もしばしば用いられている。
（パラジウム）などの貴金属を触媒として添加し、被検
ガスを活性化し、ガス検出感度を向上あるいは制御する
方法もしばしば用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのような半導
体ガスセンサにおいて、特定のガスのみに対して感度を
有するセンサ材料はほとんどなく、１つのセンサ材料
は、特性は異なるものの種々のガスに対して導電率の変
化を示すのが普通である。すなわち、このような半導体
ガスセンサにおいては、吸着および反応をするガスであ
れば、原理的には全てのガスに応答するので、異なるガ
スであっても類似した抵抗の変化を引き起こし、ガスの
種別を識別することは実質的に困難であった。
体ガスセンサにおいて、特定のガスのみに対して感度を
有するセンサ材料はほとんどなく、１つのセンサ材料
は、特性は異なるものの種々のガスに対して導電率の変
化を示すのが普通である。すなわち、このような半導体
ガスセンサにおいては、吸着および反応をするガスであ
れば、原理的には全てのガスに応答するので、異なるガ
スであっても類似した抵抗の変化を引き起こし、ガスの
種別を識別することは実質的に困難であった。
【０００６】特定の被検ガスを検出するために、動作温
度などの条件の最適化、種々の異種成分の添加、およ
び、検出素子表面への組成の異なる層の形成などを行
い、その被検ガスに対する感度のみを向上させるように
する試みも行われているが、その感度の向上は十分では
ない。また、ニューラルネットワークなどの信号処理技
術を応用し、複数のセンサ素子の出力パタンの学習によ
りガスを識別するシステムも考案されているが、構成が
複雑であるという問題がある。
度などの条件の最適化、種々の異種成分の添加、およ
び、検出素子表面への組成の異なる層の形成などを行
い、その被検ガスに対する感度のみを向上させるように
する試みも行われているが、その感度の向上は十分では
ない。また、ニューラルネットワークなどの信号処理技
術を応用し、複数のセンサ素子の出力パタンの学習によ
りガスを識別するシステムも考案されているが、構成が
複雑であるという問題がある。
【０００７】上記のような問題に対して本発明者は、被
検ガス中に半導体ガスセンサに対して所定の電圧を印加
し、該印加された電圧の応答波形を観測し、該観測され
た応答波形をフーリエ変換し、該フーリエ変換により得
られたスペクトルに基づいて前記被検ガスを識別するガ
ス識別方法を提案している（特願平８−１０５４８６
号）。
検ガス中に半導体ガスセンサに対して所定の電圧を印加
し、該印加された電圧の応答波形を観測し、該観測され
た応答波形をフーリエ変換し、該フーリエ変換により得
られたスペクトルに基づいて前記被検ガスを識別するガ
ス識別方法を提案している（特願平８−１０５４８６
号）。
【０００８】一方でまたガスセンサにおいては、ガスの
種類の識別だけでなく、ガスの濃度を検出する機能も求
められている。従って、本発明の目的は、簡単な処理に
よりガスの種類を識別し、かつそのガスの濃度を検出す
るガスセンサを提供することにある。
種類の識別だけでなく、ガスの濃度を検出する機能も求
められている。従って、本発明の目的は、簡単な処理に
よりガスの種類を識別し、かつそのガスの濃度を検出す
るガスセンサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、半導体ガス検出部と、該半導体ガス検出
部に対して振幅が周期的に変化する電圧を印加する手段
と該印加された電圧の応答波形をスペクトル分析する手
段と、該半導体ガス検出部の直流抵抗値を測定する手段
と、前記スペクトル分析結果および前記直流抵抗値に基
づいて被検ガス種を識別し、かつその濃度を検出する手
段とを有することを特徴とするガスセンサを提供する。
に、本発明は、半導体ガス検出部と、該半導体ガス検出
部に対して振幅が周期的に変化する電圧を印加する手段
と該印加された電圧の応答波形をスペクトル分析する手
段と、該半導体ガス検出部の直流抵抗値を測定する手段
と、前記スペクトル分析結果および前記直流抵抗値に基
づいて被検ガス種を識別し、かつその濃度を検出する手
段とを有することを特徴とするガスセンサを提供する。
【００１０】本発明のガスセンサは、ガス検出素子に振
幅が周期的に変化する電圧を印加したときのガス検出素
子からの過渡応答に着目し、この過渡応答により求めら
れる緩和現象がガスの種類により異なることを利用す
る。また、従来から用いられるガス濃度の測定手法であ
る直流抵抗を組み合わせて、被検ガスの種類の識別と濃
度を検出を行うものである。
幅が周期的に変化する電圧を印加したときのガス検出素
子からの過渡応答に着目し、この過渡応答により求めら
れる緩和現象がガスの種類により異なることを利用す
る。また、従来から用いられるガス濃度の測定手法であ
る直流抵抗を組み合わせて、被検ガスの種類の識別と濃
度を検出を行うものである。
【００１１】本発明のガスセンサの構成としては、まず
半導体ガス検出部があり、これに振幅が周期的に変化す
る電圧を印加するための交流電源が接続されている。前
記の交流電圧が印加された際の半導体ガス検出部からの
過渡応答信号はスペクトル分析部に伝達される。そこ
で、スペクトル分析、例えば高速フーリエ変換される。
スペクトル分析はフーリエ変換以外にも、自己相関関数
を求める方法、相互相関関数を求める方法が用いられ
る。スペクトル分析処理を迅速に処理するためには、高
速フーリエ変換を行うのが好ましい。
半導体ガス検出部があり、これに振幅が周期的に変化す
る電圧を印加するための交流電源が接続されている。前
記の交流電圧が印加された際の半導体ガス検出部からの
過渡応答信号はスペクトル分析部に伝達される。そこ
で、スペクトル分析、例えば高速フーリエ変換される。
スペクトル分析はフーリエ変換以外にも、自己相関関数
を求める方法、相互相関関数を求める方法が用いられ
る。スペクトル分析処理を迅速に処理するためには、高
速フーリエ変換を行うのが好ましい。
【００１２】一方、半導体ガス検出部には直流電源も接
続してあり、半導体ガス検出部の直流抵抗値を求める。
スペクトル分析から得られたスペクトルデータと直流抵
抗値はガス種・濃度検出部に伝達され、予め求めておい
たデータと比較し、被検ガスの種類および濃度を検出す
る。
続してあり、半導体ガス検出部の直流抵抗値を求める。
スペクトル分析から得られたスペクトルデータと直流抵
抗値はガス種・濃度検出部に伝達され、予め求めておい
たデータと比較し、被検ガスの種類および濃度を検出す
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のガスセンサの実施形態に
ついて、図１〜図５を参照して説明する。本発明の実施
形態で使用するガスセンサの構成について、図１を用い
て説明する。
ついて、図１〜図５を参照して説明する。本発明の実施
形態で使用するガスセンサの構成について、図１を用い
て説明する。
【００１４】半導体ガス検出部１０に振幅が周期的に変
化する電圧を印加するための交流電源２０が接続されて
いる。与えられた電圧に対するガス検出部１０からの過
渡応答データは半導体ガス検出部１０に接続されている
スペクトル分析部３０に伝達され、フーリエ変換などの
スペクトル分析をされる。一方、半導体ガス検出部１０
に直流電圧を印加するための直流電源４０が接続されて
いる。印加された電圧から直流抵抗値が求められる。ス
ペクトル分析部３０と直流電源／抵抗測定部４０はガス
種・濃度検出部５０に接続されており、スペクトル分析
部３０からはスペクトルデータが、直流電源／抵抗測定
部４０からは直流抵抗値が伝達される。ガス種・濃度検
出部５０では、得られたデータと検出部内に記憶してい
る既知データとを比較し、被検ガスの種類、濃度を検出
する。
化する電圧を印加するための交流電源２０が接続されて
いる。与えられた電圧に対するガス検出部１０からの過
渡応答データは半導体ガス検出部１０に接続されている
スペクトル分析部３０に伝達され、フーリエ変換などの
スペクトル分析をされる。一方、半導体ガス検出部１０
に直流電圧を印加するための直流電源４０が接続されて
いる。印加された電圧から直流抵抗値が求められる。ス
ペクトル分析部３０と直流電源／抵抗測定部４０はガス
種・濃度検出部５０に接続されており、スペクトル分析
部３０からはスペクトルデータが、直流電源／抵抗測定
部４０からは直流抵抗値が伝達される。ガス種・濃度検
出部５０では、得られたデータと検出部内に記憶してい
る既知データとを比較し、被検ガスの種類、濃度を検出
する。
【００１５】次に、図２を用いて本実施形態のガスセン
サによるガス検出方法の手順について説明する。まず、
半導体ガス検出部１０をガスの検出ができる状態に設定
する（ステップＳ１）。具体的には、たとえば半導体ガ
ス検出部１０を管状マントルヒータ内に設置し、３５０
℃に保持する。次に、この管状マントルヒータ内に、被
検ガスを所定の流量で流す（ステップＳ２）。次に、交
流電源２０により半導体ガス検出部１０に振幅が周期的
に変化する電圧を印加し（ステップＳ３）、その応答波
形を測定する（ステップＳ４）。次に、ステップＳ４で
得られた応答波形をスペクトル分析部３０においてスペ
クトル分析する（ステップＳ５）。本実施形態では、処
理速度を考慮して高速フーリエ変換(FFT) によりスペク
トルを得る。次に、直流電源４０により半導体ガス検出
部１０に直流電圧を印加し、直流抵抗値を測定する（ス
テップＳ６）。最後にガス種・濃度検出部５０におい
て、ステップＳ５で得られたスペクトルのピーク値及び
ステップＳ６で得られた直流抵抗値を予め定めた各ガス
の較正曲線と比較し、被検ガスの種類および濃度を検出
する（ステップＳ７）。
サによるガス検出方法の手順について説明する。まず、
半導体ガス検出部１０をガスの検出ができる状態に設定
する（ステップＳ１）。具体的には、たとえば半導体ガ
ス検出部１０を管状マントルヒータ内に設置し、３５０
℃に保持する。次に、この管状マントルヒータ内に、被
検ガスを所定の流量で流す（ステップＳ２）。次に、交
流電源２０により半導体ガス検出部１０に振幅が周期的
に変化する電圧を印加し（ステップＳ３）、その応答波
形を測定する（ステップＳ４）。次に、ステップＳ４で
得られた応答波形をスペクトル分析部３０においてスペ
クトル分析する（ステップＳ５）。本実施形態では、処
理速度を考慮して高速フーリエ変換(FFT) によりスペク
トルを得る。次に、直流電源４０により半導体ガス検出
部１０に直流電圧を印加し、直流抵抗値を測定する（ス
テップＳ６）。最後にガス種・濃度検出部５０におい
て、ステップＳ５で得られたスペクトルのピーク値及び
ステップＳ６で得られた直流抵抗値を予め定めた各ガス
の較正曲線と比較し、被検ガスの種類および濃度を検出
する（ステップＳ７）。
【００１６】次に、半導体ガス検出部１０の構造につい
て、図３を用いて説明する。図３に示すように、半導体
ガス検出部１０は、石英ガラス基板１１上に、一対のＰ
ｔ電極１２ａ、１２ｂが形成され、さらにこの上にテト
ラメチルスズを原料にしたプラズマＣＶＤ法により、酸
化スズ(SnO2)よりなる半導体薄膜１３が成膜されてい
る。また、電極１２ａ、１２ｂには、銀ペースト１４
ａ、１４ｂにより金リード線１５ａ、１５ｂが設けられ
ている。
て、図３を用いて説明する。図３に示すように、半導体
ガス検出部１０は、石英ガラス基板１１上に、一対のＰ
ｔ電極１２ａ、１２ｂが形成され、さらにこの上にテト
ラメチルスズを原料にしたプラズマＣＶＤ法により、酸
化スズ(SnO2)よりなる半導体薄膜１３が成膜されてい
る。また、電極１２ａ、１２ｂには、銀ペースト１４
ａ、１４ｂにより金リード線１５ａ、１５ｂが設けられ
ている。
【００１７】ここで、ガスを検出する半導体薄膜１３の
組成としては、SnO2の他、WO3 、V2O5、In2O3 、TiO2、
Cr2O3 、CdO 、FeOOH も用いることができる。次に、半
導体ガス検出部に振幅が周期的に変化する電圧を印加し
たときの過渡応答の測定結果について、図４を用いて説
明する。
組成としては、SnO2の他、WO3 、V2O5、In2O3 、TiO2、
Cr2O3 、CdO 、FeOOH も用いることができる。次に、半
導体ガス検出部に振幅が周期的に変化する電圧を印加し
たときの過渡応答の測定結果について、図４を用いて説
明する。
【００１８】まず、上記の半導体ガス検出部を管状マン
トルヒータ内に設置し、乾燥空気を１００ｃｃ／ｍｉｎ
の流量で流しながら３５０℃に保持し、センシング可能
な状態とした。この状態で半導体ガス検出部１０に周波
数１００Ｈｚ、振幅１Ｖｐ−ｐ（オフセットバイアス５
００ｍＶ）、デューティー比５％の方形波電圧を印加し
た。そのときの応答電圧の波形は図４中のａで示した曲
線となった。
トルヒータ内に設置し、乾燥空気を１００ｃｃ／ｍｉｎ
の流量で流しながら３５０℃に保持し、センシング可能
な状態とした。この状態で半導体ガス検出部１０に周波
数１００Ｈｚ、振幅１Ｖｐ−ｐ（オフセットバイアス５
００ｍＶ）、デューティー比５％の方形波電圧を印加し
た。そのときの応答電圧の波形は図４中のａで示した曲
線となった。
【００１９】引き続き、一酸化炭素(CO)について濃度５
００ｐｐｍのガスを１００ｃｃ／ｍｉｎの流量で流し、
それ以外は前述の乾燥空気での測定と同じ条件で測定し
たときに得られた応答波形は図４中のｂで示した曲線と
なった。同様に、２−メチル−２−ブテン、エタノール
についてそれぞれ５００ｐｐｍで測定した結果、応答波
形はそれぞれ図４中のｃ、ｄで示した曲線となった。以
上の応答波形をスペクトル分析部３０においてスペクト
ル分析した。
００ｐｐｍのガスを１００ｃｃ／ｍｉｎの流量で流し、
それ以外は前述の乾燥空気での測定と同じ条件で測定し
たときに得られた応答波形は図４中のｂで示した曲線と
なった。同様に、２−メチル−２−ブテン、エタノール
についてそれぞれ５００ｐｐｍで測定した結果、応答波
形はそれぞれ図４中のｃ、ｄで示した曲線となった。以
上の応答波形をスペクトル分析部３０においてスペクト
ル分析した。
【００２０】次に、スペクトル解析の結果と直流抵抗値
を組み合わせたガス種の識別及び濃度の検出結果につい
て、図５を用いて説明する。図４に示したような応答波
形が得られた後、スペクトル分析部３０においてスペク
トル分析の一例としてフーリエ変換により波形を分析
し、虚数部のピーク値を求めた。尚、スペクトル分析部
３０はコンピュータで実現されているので、フーリエ変
換は高速フーリエ変換(FFT) で行っている。さらに、被
検ガスを流した状態で半導体ガス検出部に直流電圧を印
加し、直流抵抗値を測定した。乾燥空気に対する値を１
としたときの上記の虚数部のピーク値の比を縦軸に、同
じく乾燥空気に対する値を１としたときの直流抵抗値の
比を横軸にして、各ガス種・濃度についてプロットした
ものが図５である。図４で測定した結果の他、一酸化炭
素(CO)、２−メチル−２−ブテン及びエタノールについ
てそれぞれ５０ｐｐｍで測定した結果も載せてあり、図
５中ｅで示した点が乾燥空気（基準）、ｆは一酸化炭素
（５０ｐｐｍ）、ｇは一酸化炭素（５００ｐｐｍ）、ｈ
は２−メチル−２−ブテン（５０ｐｐｍ）、ｉは２−メ
チル−２−ブテン（５００ｐｐｍ）、ｊはエタノール
（５０ｐｐｍ）、ｋはエタノール（５００ｐｐｍ）につ
いてのプロットである。
を組み合わせたガス種の識別及び濃度の検出結果につい
て、図５を用いて説明する。図４に示したような応答波
形が得られた後、スペクトル分析部３０においてスペク
トル分析の一例としてフーリエ変換により波形を分析
し、虚数部のピーク値を求めた。尚、スペクトル分析部
３０はコンピュータで実現されているので、フーリエ変
換は高速フーリエ変換(FFT) で行っている。さらに、被
検ガスを流した状態で半導体ガス検出部に直流電圧を印
加し、直流抵抗値を測定した。乾燥空気に対する値を１
としたときの上記の虚数部のピーク値の比を縦軸に、同
じく乾燥空気に対する値を１としたときの直流抵抗値の
比を横軸にして、各ガス種・濃度についてプロットした
ものが図５である。図４で測定した結果の他、一酸化炭
素(CO)、２−メチル−２−ブテン及びエタノールについ
てそれぞれ５０ｐｐｍで測定した結果も載せてあり、図
５中ｅで示した点が乾燥空気（基準）、ｆは一酸化炭素
（５０ｐｐｍ）、ｇは一酸化炭素（５００ｐｐｍ）、ｈ
は２−メチル−２−ブテン（５０ｐｐｍ）、ｉは２−メ
チル−２−ブテン（５００ｐｐｍ）、ｊはエタノール
（５０ｐｐｍ）、ｋはエタノール（５００ｐｐｍ）につ
いてのプロットである。
【００２１】図５から、虚数部のピーク値の比に対して
直流抵抗値の比をプロットした点は、点ｅを中心にして
各ガスの濃度が増すと点ｅから距離が遠ざかり、その方
向はガスの種類で決まっていることがわかる。従って、
図５を較正曲線として、被検ガスの測定点を求めること
で被検ガスの種類・濃度を検出することができる。例え
ば、直流抵抗値の比が約５×１０-2であったとすると、
図５からｉの２−メチル−２−ブテン（５００ｐｐｍ）
とｊのエタノール（５０ｐｐｍ）の可能性ある。さらに
虚数部のピーク値の比のデータと組み合わせ、その値が
約５×１０-2であったとすると、ｊのエタノール（５０
ｐｐｍ）に近いプロット点であることがわかり、結局被
検ガスは２−メチル−２−ブテン（５００ｐｐｍ）では
なく、エタノール（５０ｐｐｍ）であることがわかる。
直流抵抗値の比をプロットした点は、点ｅを中心にして
各ガスの濃度が増すと点ｅから距離が遠ざかり、その方
向はガスの種類で決まっていることがわかる。従って、
図５を較正曲線として、被検ガスの測定点を求めること
で被検ガスの種類・濃度を検出することができる。例え
ば、直流抵抗値の比が約５×１０-2であったとすると、
図５からｉの２−メチル−２−ブテン（５００ｐｐｍ）
とｊのエタノール（５０ｐｐｍ）の可能性ある。さらに
虚数部のピーク値の比のデータと組み合わせ、その値が
約５×１０-2であったとすると、ｊのエタノール（５０
ｐｐｍ）に近いプロット点であることがわかり、結局被
検ガスは２−メチル−２−ブテン（５００ｐｐｍ）では
なく、エタノール（５０ｐｐｍ）であることがわかる。
【００２２】本発明のガスセンサによれば、ガス検出部
への電圧印加に対する過渡応答を測定し、それをスペク
トル分析して得た値および直流抵抗値を求めることによ
って、予め作成したデータと対比させることで被検ガス
の種類と濃度を同時に決定できる。
への電圧印加に対する過渡応答を測定し、それをスペク
トル分析して得た値および直流抵抗値を求めることによ
って、予め作成したデータと対比させることで被検ガス
の種類と濃度を同時に決定できる。
【００２３】なお、本発明のガス識別方法は本実施形態
に限られるものではなく種々の改変が可能である。ま
ず、本実施形態においては、半導体ガスセンサからの応
答波形をスペクトル分析する際にフーリエ変換し、その
スペクトルの虚数部のピーク値の比をデータとして用い
ていた。しかし、そのフーリエ変換して得られたスペク
トルの、たとえば実数部、虚数部の周波数に対する広が
り方などの、そのスペクトルの他の特徴に着目してデー
タ化し、被検ガスの検出に利用するようにしてもよい。
に限られるものではなく種々の改変が可能である。ま
ず、本実施形態においては、半導体ガスセンサからの応
答波形をスペクトル分析する際にフーリエ変換し、その
スペクトルの虚数部のピーク値の比をデータとして用い
ていた。しかし、そのフーリエ変換して得られたスペク
トルの、たとえば実数部、虚数部の周波数に対する広が
り方などの、そのスペクトルの他の特徴に着目してデー
タ化し、被検ガスの検出に利用するようにしてもよい。
【００２４】また、本実施形態においては、半導体ガス
検出部に方形波を印加してその応答波形を求めていた
が、半導体ガス検出部に印加する電圧は、三角波や正弦
波などでもよい。また、本実施形態においては、応答電
圧をスペクトル分析していたが、応答電流をスペクトル
分析してもよい。スペクトル分析としては、フーリエ変
換に限らず従来知られている様々なスペクトル分析法が
適用でき、例えば自己相関関数や、相互相関関数を求め
る方法としてもよい。スペクトル分析を高速に処理する
ため、高速フーリエ変換(FFT) を用いるのが好ましい。
検出部に方形波を印加してその応答波形を求めていた
が、半導体ガス検出部に印加する電圧は、三角波や正弦
波などでもよい。また、本実施形態においては、応答電
圧をスペクトル分析していたが、応答電流をスペクトル
分析してもよい。スペクトル分析としては、フーリエ変
換に限らず従来知られている様々なスペクトル分析法が
適用でき、例えば自己相関関数や、相互相関関数を求め
る方法としてもよい。スペクトル分析を高速に処理する
ため、高速フーリエ変換(FFT) を用いるのが好ましい。
【００２５】また、本実施形態においては、被検ガスと
して一酸化炭素、２−メチル−２−ブテン、エタノール
についてその具体的スペクトルなどを用いて説明した
が、本発明はこれらのガスの識別に限られるものではな
い。識別対象のガスの応答波形またはスペクトルを求め
ておくことにより、任意のガスの識別が可能である。
して一酸化炭素、２−メチル−２−ブテン、エタノール
についてその具体的スペクトルなどを用いて説明した
が、本発明はこれらのガスの識別に限られるものではな
い。識別対象のガスの応答波形またはスペクトルを求め
ておくことにより、任意のガスの識別が可能である。
【００２６】
【発明の効果】したがって、本発明のガスセンサによれ
ば、半導体ガス検出部への電圧印加に対する過渡応答を
測定し、それをスペクトル分析して得た値および直流抵
抗値を求めることによって、予め作成したデータと対比
させることで被検ガスの種類と濃度を決定できる。上記
のデータを得るためには簡単な装置があれば足り、簡便
な方法で被検ガスの種類・濃度を同時に検出できる。
ば、半導体ガス検出部への電圧印加に対する過渡応答を
測定し、それをスペクトル分析して得た値および直流抵
抗値を求めることによって、予め作成したデータと対比
させることで被検ガスの種類と濃度を決定できる。上記
のデータを得るためには簡単な装置があれば足り、簡便
な方法で被検ガスの種類・濃度を同時に検出できる。
【図１】本発明のガスセンサの構成を示す模式図であ
る。
る。
【図２】本発明のガスセンサによるガス検出方法の手順
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図３】本発明のガスセンサの半導体ガス検出部の構造
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図４】本発明のガスセンサの半導体ガス検出部に方形
波を印加したときの応答波形図である。
波を印加したときの応答波形図である。
【図５】本発明のガスセンサの半導体ガス検出部に方形
波を印加したときの応答波形をフーリエ変換して得られ
た虚数部のピーク値の比を縦軸に、直流抵抗値の比を横
軸にして測定値をプロットした図である。
波を印加したときの応答波形をフーリエ変換して得られ
た虚数部のピーク値の比を縦軸に、直流抵抗値の比を横
軸にして測定値をプロットした図である。
１０…半導体ガス検出部 １１…石英ガラス基板 １２ａ、１２ｂ…Ｐｔ電極 １３…酸化スズ薄膜 １４ａ、１４ｂ…銀ペースト １５ａ、１５ｂ…金リード線 ２０…交流電源／交流電圧印加部 ３０…スペクトル分析部 ４０…直流電源／抵抗測定部 ５０…ガス種・濃度検出部
Claims (1)
- 【請求項１】半導体ガス検出部と、 該半導体ガス検出部に対して振幅が周期的に変化する電
圧を印加する手段と、 該印加された電圧の応答波形をスペクトル分析する手段
と、 該半導体ガス検出部の直流抵抗値を測定する手段と、 前記スペクトル分析結果および前記直流抵抗値に基づい
て被検ガス種を識別し、かつその濃度を検出する手段と
を有することを特徴とするガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23234296A JP3470512B2 (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23234296A JP3470512B2 (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1078403A true JPH1078403A (ja) | 1998-03-24 |
| JP3470512B2 JP3470512B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=16937710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23234296A Expired - Fee Related JP3470512B2 (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3470512B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005061836A (ja) * | 2003-08-11 | 2005-03-10 | Toyoe Moriizumi | 悪臭源検出排除方法及び悪臭源検出排除装置 |
| JP2006023224A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Uchiya Thermostat Kk | ガス検知素子及びその製造方法 |
| JP2009042166A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Toyota Central R&D Labs Inc | ガス検出装置 |
| JP2015516304A (ja) * | 2012-11-28 | 2015-06-11 | フロニウス・インテルナツィオナール・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングＦｒｏｎｉｕｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｇｍｂｈ | 溶接プロセス中に不活性ガスをモニタリングする方法及び装置 |
| JP2022101899A (ja) * | 2020-12-25 | 2022-07-07 | 公立大学法人 富山県立大学 | 匂い検出装置及び匂い検出方法 |
-
1996
- 1996-09-02 JP JP23234296A patent/JP3470512B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005061836A (ja) * | 2003-08-11 | 2005-03-10 | Toyoe Moriizumi | 悪臭源検出排除方法及び悪臭源検出排除装置 |
| JP2006023224A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Uchiya Thermostat Kk | ガス検知素子及びその製造方法 |
| JP2009042166A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Toyota Central R&D Labs Inc | ガス検出装置 |
| JP2015516304A (ja) * | 2012-11-28 | 2015-06-11 | フロニウス・インテルナツィオナール・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングＦｒｏｎｉｕｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｇｍｂｈ | 溶接プロセス中に不活性ガスをモニタリングする方法及び装置 |
| JP2022101899A (ja) * | 2020-12-25 | 2022-07-07 | 公立大学法人 富山県立大学 | 匂い検出装置及び匂い検出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3470512B2 (ja) | 2003-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lee et al. | Recognition of volatile organic compounds using SnO2 sensor array and pattern recognition analysis | |
| Lewis et al. | Sensitive, selective, and analytical improvements to a porous silicon gas sensor | |
| Mitzner et al. | Development of a micromachined hazardous gas sensor array | |
| Capone et al. | Analysis of vapours and foods by means of an electronic nose based on a sol–gel metal oxide sensors array | |
| Capone et al. | Analysis of CO and CH4 gas mixtures by using a micromachined sensor array | |
| US20240036016A1 (en) | Gas sensor calibration method | |
| CN109459469A (zh) | 一种虚拟传感器阵列及其制备方法 | |
| US20140326615A1 (en) | Hydrogen sensor | |
| RU2718133C1 (ru) | Газочувствительный детектор | |
| JP3470512B2 (ja) | ガスセンサ | |
| Hoefer et al. | Thin-film SnO2 sensor arrays controlled by variation of contact potential—a suitable tool for chemometric gas mixture analysis in the TLV range | |
| Joo et al. | Pattern recognition of gas sensor array using characteristics of impedance | |
| US7231810B2 (en) | Semiconductor type hydrogen sensor, detection method and hydrogen detecting device | |
| Mandayo et al. | Built-in active filter for an improved response to carbon monoxide combining thin-and thick-film technologies | |
| JP3539060B2 (ja) | ガス識別方法 | |
| US20170234827A1 (en) | Electrochemical sensing using comparison of voltage-current time differential values during waveform generation and detection | |
| JPH11237298A (ja) | ガス漏洩測定及び警報装置 | |
| KR102031900B1 (ko) | 화학 물질 검출용 반도체형 센서, 검출 방법 및 검출 시스템 | |
| Courbat et al. | Multi sensor platform on plastic foil for environmental monitoring | |
| JPS6290528A (ja) | ガス検出方法 | |
| KR101133820B1 (ko) | 전기화학적 센서 | |
| Li et al. | Low concentration CO gas sensor based on pulsed-heating and wafer-level fabricated MEMS hotplate | |
| EP4151992A1 (en) | Temperature-regulated chemi-resistive gas sensor | |
| JP4016076B2 (ja) | ガス識別方法 | |
| Shaposhnik et al. | Determination of gases by a combined study of the resistance and noise characteristics of semiconductor sensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080912 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090912 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |