JPS5811847A - バツクグランド補償形ガス検知装置 - Google Patents

バツクグランド補償形ガス検知装置

Info

Publication number
JPS5811847A
JPS5811847A JP10997581A JP10997581A JPS5811847A JP S5811847 A JPS5811847 A JP S5811847A JP 10997581 A JP10997581 A JP 10997581A JP 10997581 A JP10997581 A JP 10997581A JP S5811847 A JPS5811847 A JP S5811847A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
gas
semiconductor
background
detection element
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.)
Pending
Application number
JP10997581A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruichi Otani
晴一 大谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Riken Keiki KK
Original Assignee
Riken Keiki KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Riken Keiki KK filed Critical Riken Keiki KK
Priority to JP10997581A priority Critical patent/JPS5811847A/ja
Publication of JPS5811847A publication Critical patent/JPS5811847A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス検知装置、特に検知すべきガス以外の外的
要因による影響を低減して応答特性を改善するバックグ
ラウンド補償形ガス検知装置に関する。
防災機器としてのガス検知装置には諸形式のものがある
が、いづれもガス又はガス濃度を誤りなく検出すること
を使命としている。
そのためこの程の機器は誤動作することは極力避けなけ
ればならず、高精度に設計されているのが常である。し
かし乍ら、機器自体を高精度に設計しても、高精度であ
るが故に本来検知すべきガス以外の周囲環境条件に敏感
に応動し、結果的に誤表示をすることになる。
ガス検知装置に金属酸化物半導体を素材とした半導体ガ
ス検知素子を用いる場合、これ(3) らの素子は測定位置での湿度、温度等の外的要因(以上
バックグラウンドという)に敏感に応動する。この点、
更に詳述すると、半導体ガス検知素子はバックグラウン
ド、特に湿度に対して敏感な応答特性を有し、湿度が高
い場合には検出すべきガスのガス濃度が所定の閾値以下
のときでも、あたかも閾値以上のレベルのガスを検出し
たかの如く動作して誤った表示ないし警報を与えること
になる。
従って、本発明はバックグラウンドに対して補償を行い
応答特性を改善するガス検知装置を提供することを目的
とするものである。
本発明の装置に用いる半導体ガス検知素子は前述の如く
湿度に対し敏感な応答特性を有するが、湿度は大気温度
とは無関係の独立変数ではなく、温度との間に関数関係
があって一般的には温度が高ければ湿度も高い。従って
、本発明においては一次的には湿度に対する応答特性を
改善することを企図するものであるが、二次的には温度
に対する応答特性を(4) 改善することになり、温度を含めたバックグラウンドの
影響を補償することができる。
以下図面について説明すると、第1図は半導体ガス検知
素子を用いた従来のガス検知装置の回路図である。半導
体ガス検知素子10は金属酸化物半導体10Aとヒータ
ー10Bよりなり、金属酸化物半導体の一方の端子は電
源端子11に、そして他方の端子は検出出力を取り出す
出力抵抗13を介して他方の電源端子12に接続される
。出力抵抗13の両端の出力端子14.15より出力が
とり出される。半導体ガス検知素子10のヒーター10
Bには半導体のガスに対する応答を良くするため端子1
6.17よシ一定の電圧を印加して加熱状態に保ってい
る。
半導体ガス検知素子10がn型半導体よシなる場合、こ
れを還元性ガスに曝すと、半導体10Aはガスの吸着に
よシ抵抗値を減少する。この抵抗変化を電圧変化として
出力、抵抗13より取シ出してガスの検出出力信号′と
する。
第1図に示すようなガス検知装置では金属酸化物半導体
がバックグラウンド、殊に温度や湿度に敏感に応答する
ため周囲の環境条件に影響を受けやすく、ガスの検出を
正確に行うことができないことがある。この問題を解決
すべくサーミスタ等の温度検出素子を用い、温、湿度の
変化を温度変化で代表してその影響を補償するように構
成したものがある。しかし、温度、湿度の関係が想定し
た一定の割合にあるときは成る程度の効果は期待できる
が、予期しない温、湿度に対しては効果がないばかりか
逆効果となるようなことがあって所期の目的を達成する
には程遠いものがある。
本発明では半導体ガス検知素子が素子温度によりガスに
対する出力が変化し、湿度による出力も変化する特性を
用いてガス検出に適した素子温度に保たれた半導体ガス
検知素子と、湿度検出に適した素子温度に保たれた素子
とを組合せて温、湿度による影響の少ないガス検知装置
を提供するものである。
本発明の詳細な説明する前に、本発明の装置に用いられ
る半導体ガス検知素子の応答特性についてみると、第2
図は素子温度に対する出力電圧についての応答特性の一
例を示す。
第2図において、乾燥空気における出力は曲線(イ)に
示すように素子温度200℃、400℃付近でそれぞれ
出力の極大、極小を持つ。
これに例えばメタンガスを加え、CCH41000pp
とした場合、曲線に)に示すように200℃以下では乾
燥空気における出力とほぼ同様であるが、200℃を超
えるとCH4が加わったことによる出力の増加が顕著と
なる。
一方、湿潤空気では曲線(ハ)に示すように乾燥空気の
出力にほぼ一定値を加算した値の出力となっている。
これにメタンが加わりCCH41000ppとなった場
合、曲線に)に示すように200℃以下では湿潤空気と
同じ出力であるが200℃を超えると乾燥空気の場合と
同様CH4による出力の増加が顕著となる。
(7) すなわち、素子温度200℃以下の場合、出力はほとん
ど湿度に依存し、素子温度が200℃を超える場合では
、出力はCH4と共に湿度に依存することがわかる。
この関係をまとめると、第3図のようになる。第3図に
おいて曲線(へ)は第2図の((ロ)と(イ)より導出
され、曲線(ホ)は第2図の(ハ)と(イ)よシ導出さ
れたもので、縦軸は、乾燥空気から雰囲気を変えること
によって生じた出力増加分、横軸は、素子温度である。
第3図から判るように、乾燥空気の場合曲線(ホ)に示
すように素子温度200℃付近ではCH41,OOOp
pmとしても出力変化はほとんどないが、湿潤雰囲気と
した場合では曲線(へ)に示すように出力は大きく増加
する。すなわち    ゛素子温度200℃では、ガス
検出素子というよりもむしろ湿度検出素子として働いて
いる。
一方、素子温度450℃付近ではCH< 11000p
pとすることにより出力は大きく増加し、また、湿潤雰
囲気とした場合でも出力は増加(8) している。すなわち、ガス検出素子と、湿度検出素子の
性質を合わせ持っている。
そこで、半導体素子を2つ用い、一つは素子温度450
℃とし、湿度、 CH4を検出する。
他の一つは素子温度200℃とし湿度を検出し、両者の
出力を適切に組合せることで湿度分だけ相殺できれば、
CH4ガスのみを検出することができる。
叙」二のような半導体ガス検知素子の応答特性に着眼し
て構成した本発明によるバックグラウンド補償形ガス検
知装置を第4図に示す。
第4図において第1図の装置と同じ回路素子は同一参照
番号で示しである。本発明による第4図の装置では調整
抵抗19に直列にガス検知素子10と同じ型式のバック
グラウンド補償用検知素子20が接続されており、これ
と並列に調整抵抗21が接続されている。
第4図では出力抵抗18は、調整抵抗19.21及び金
属酸化物半導体20Aで構成された合成抵抗であり、第
1図の出力抵抗13に相当している。調整抵抗19.2
1は補償すべき特性と適合させるための抵抗である。
第3図に関連して述べた斜上の説明から明らかとなるよ
うに、図示実施例では半導体ガス検知素子10は450
℃に素子温度を保つようにそのヒーター10Bに端子1
6.17より一定の電圧が印加されており、他方補償用
検知素子20は素子温度を200℃に維持するようにそ
のヒーター20Bに端子22.23より所定の電圧が印
加されている。
従来の装置では半導体がガスを吸着すると、その抵抗を
減少し、その抵抗変化が検出出方電圧として出力端子よ
り取り出されることに々るが、本発明ではバックグラウ
ンド補償用検知素子20が設けられているため、出力端
子14.15にはバックグラウンドを補償した出力信号
、即ち外乱としてのバックグラウンドをオフセットした
出力信号がとり出される。
装置の応答特性を比較するため第1図に示した装置の応
答特性を第5図に示し、バックグラウンド補償用検知素
子20を設けた本発明による装置の応答特性を第6図に
示す。第5図、第6図において、曲線A、B、Cは夫々
ガスが存在しない場合、  CH4が11000pp□
存在する場合、CH4が3000 ppm存在する場合
の特性を示し、符号A% B、Cにダッシュをつけてい
ない方は外気が乾燥空気の場合、ダッシュをつけた方は
湿潤空気の場合の特性を示す。第5図、第6図から明ら
かとなるように従来型では出力値は湿潤状態でCH41
1000ppを検知する場合温度上昇に伴ない増加して
いるが(第5図B′)、逆に補償型では出力値は温度上
昇に伴ない幾分下降している(第6図B/)。このこと
は−10〜40℃湿潤状態の従来型の出力値変化に対し
、温湿度の補償が十分なされ、むしろ逆転することも可
能であることを示している。
さらに、濃度が増し例えばCH43000、ppmでは
従来型の湿潤状態−10〜40℃におけ(11) る出力値は温度上昇に伴ない増加しているが(第5図C
′)、その割合はCH410001)I)mの場合より
増加の割合は少ない。捷たCH43000ppm湿潤状
態−10〜40℃における出力値は補償型では温度上昇
に伴ない下降しているが(第6図C′)、その割合はC
H41000ppm場合より多い。
逆に濃度が1000 ppmより低く例えばOppmの
場合従来型では、湿潤状態のとき温度上昇に伴ない出力
値は上昇する傾向にあり(第5図A ) 1その割合は
CCH41000ppの場合、より大きくなる。
一方、補償型では湿潤状態のとき温度上昇に伴ない、出
力値は上昇する傾向にあり(第6図A′)その割合は従
来型と比べ少ないが、CCH41000ppの補償型の
場合に比べ、その傾向は逆転している。ガス濃度と出力
との関係は正比例関係ではなく、第7図に示すような特
性となるのが一般的である。即ち、ガスの低濃度域では
出力の変化が大きく、高濃度(12) 域では変化が少なく、指数函数状になっている。ガス濃
度を指示するだめのメータなどへの目盛においては低濃
度域では従ってバックグラウンドによる出力のわずかな
変動でもガスが高濃度域においてはガス濃度指示は特に
大きく変化することになる。
第6図を第5図と比較してわかるように補償型では補償
の度合が温湿度に対して一足でガス濃度が増すと補償の
割合が増すため測定範囲の上限濃度と、補償の割合とは
不可分である。この補償の割合は調整抵抗19及び21
の抵抗値を調整することによって測定すべきガス濃度の
上限に応じて適宜調整することができる。
以上はバックグラウンド補償用の素子が湿度に対して最
も感度のよい素子温度200℃付近で動作する説明をし
だが、補償素子の湿度及びガスに対する応答時間と検知
素子のガス及び湿度に応答する時間の差を大きくしない
範囲で、補償素子の温度を上昇させて゛用い(13) 
             一つ7ることもできる。こ
の場合、補償素子はバックグラウンドだけではなく測定
ガスに対しても応動するが測定対象ガスに対する出力は
減少するが、調整抵抗の適切な設定でバックグラウンド
を補償する一方急激なバックグラウンドの変化に対して
過渡的な出力の変動が防止できる効果がある。
以上述べたように、本発明においてはガス検知素子とは
別にバックグラウンド補償用検知素子を設け、このバッ
クグラウンド補償用検知素子によシガス検知素子が検知
するバックグラウンドをオフセットするから、ガスのみ
を正確に検出することができ、従って検出精度を改善し
信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体ガス検知素子を用いた従来のガス検知装
置の回路図、 第2図は第1図の装置の応答特性を示すグラフ図、 第3図は第2図から求めた半導体ガス検知C:    
       r14/)素子の温度に対するガス応答
特性と湿度の影響を示すグラフ図1 第4図は本発明の装置の一実施例を示す回路図、 第5図は第1図に示した従来の装置の温度変化に対して
湿度がガス応答特性に与える影響を示すグラフ図、 第6図は第4図に示した本発明の装置によってバックグ
ラウンドを補償した温度に対する出力特性を示しだグラ
フ図、 第7図はガス濃度と出力の関係を示すグラフ図、 第8図は本発明の装置の他の実施例を示す回路図である
。 〔主要部分の符号の説明〕 半導体ガス検知素子・・10 バックグラウンド補償用検知素子・・20出力抵抗・・
・13 調整抵抗・・・21 (15) 第1図 りG廿内〜− −)ID−旧更 277− 留8親二 モp(−日) −1−1g−口= −)l¥@[[I]I:5 E

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)電源に接続されたガス濃度を検知するためのヒー
    ターを有する半導体ガス検知素子と、該半導体ガス検知
    素子の出力に対してバックグラウンド補償を行うバック
    グラウンド補償用半導体検知素子とからなり、前記半導
    体ガス検知素子をガスに敏感に応動する温度領域に加熱
    するため前記半導体ガス検知素子のヒーターに第1の所
    定の電圧を印加し、前記バックグラウンド補償用半導体
    検知素子をガスに対してよりもバックグラウンドに敏感
    に応動する温度領域に加熱するため前記バックグラウン
    ド半導体検知素子のヒー・ターに第2の所定の電圧を印
    加してなり、前記半導体ガス検知素子の出力を前記バッ
    クグラウンド補償用半導体検知素子の出力でオフセット
    した出力をガス濃度信号として取り出すことを特徴とす
    るバックグラウンド補償形ガス検知装置。 (2、特許請求の範囲第1項記載の装置において、半導
    体ガス検知素子の出力抵抗にバックグラウンド補償用検
    知素子を直列に接続し、バックグラウンド補償用検知素
    子に調整用抵抗を並列に接続したことを特徴とするバッ
    クグラウンド補償形ガス検知装置。 (3)特許請求の範囲第1項記載の装置において、半導
    体ガス検知素子にバックグラウンド補償用半導体検知素
    子を並列に接続し、半導体ガス検知素子の出力抵抗より
    取り出した出力電圧に対しバックグラウンド補償用検知
    素子の出力抵抗より取り出した出力電圧を基準電圧とす
    ることを特徴とするバックグラウンド補償形ガス検知装
    置。 (4)特許請求の範囲第1項、第2項又は第3項記載の
    装置において、半導体ガス検知素子のヒーターにガス検
    知素子の温度を400℃〜450℃程度の・温度にする
    電圧を印加し、同−形式のバックグラウンド補償用検知
    素子にガス検知素子の温度を200℃程度の温度にする
    電圧を印加することを特徴とするバックグラウンド補償
    形ガス検知装置。
JP10997581A 1981-07-16 1981-07-16 バツクグランド補償形ガス検知装置 Pending JPS5811847A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10997581A JPS5811847A (ja) 1981-07-16 1981-07-16 バツクグランド補償形ガス検知装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10997581A JPS5811847A (ja) 1981-07-16 1981-07-16 バツクグランド補償形ガス検知装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5811847A true JPS5811847A (ja) 1983-01-22

Family

ID=14523892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10997581A Pending JPS5811847A (ja) 1981-07-16 1981-07-16 バツクグランド補償形ガス検知装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5811847A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4670405A (en) * 1984-03-02 1987-06-02 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Sensor array for toxic gas detection
WO2019065127A1 (ja) * 2017-09-26 2019-04-04 Tdk株式会社 ガスセンサ
JP2019060848A (ja) * 2017-09-26 2019-04-18 Tdk株式会社 ガスセンサ
JPWO2020129341A1 (ja) * 2018-12-17 2021-10-28 Tdk株式会社 ガスセンサ
US11162928B2 (en) * 2019-11-04 2021-11-02 Invensense, Inc. Humidity correction method in thermistor based gas sensing platform

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5232235U (ja) * 1975-08-28 1977-03-07

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5232235U (ja) * 1975-08-28 1977-03-07

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4670405A (en) * 1984-03-02 1987-06-02 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Sensor array for toxic gas detection
WO2019065127A1 (ja) * 2017-09-26 2019-04-04 Tdk株式会社 ガスセンサ
JP2019060848A (ja) * 2017-09-26 2019-04-18 Tdk株式会社 ガスセンサ
CN111164419A (zh) * 2017-09-26 2020-05-15 Tdk株式会社 气体传感器
EP3690432A4 (en) * 2017-09-26 2021-06-23 TDK Corporation GAS SENSOR
US11499932B2 (en) 2017-09-26 2022-11-15 Tdk Corporation Gas sensor
CN111164419B (zh) * 2017-09-26 2023-08-11 Tdk株式会社 气体传感器
JPWO2020129341A1 (ja) * 2018-12-17 2021-10-28 Tdk株式会社 ガスセンサ
US11162928B2 (en) * 2019-11-04 2021-11-02 Invensense, Inc. Humidity correction method in thermistor based gas sensing platform

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4640628A (en) Composite fire sensor
US4331888A (en) Temperature detecting apparatus
US3503261A (en) Resistance to current converter
US5055269A (en) Temperature limited catalytic gas detector apparatus
JPS5811847A (ja) バツクグランド補償形ガス検知装置
US3528904A (en) Range scale circuit including temperature compensation element
JP2014085154A (ja) 湿度検出装置
US4267505A (en) Failure sensor for a gas detector
JP3845218B2 (ja) 差動式熱感知器
US2865202A (en) Device for measuring and detecting thermal energy
CN111637983A (zh) 一种电阻型温度传感器的检测系统及方法
KR20210078316A (ko) 온도 검출 장치 및 방법
JPS59104515A (ja) 液面検出装置
JPS59142427A (ja) 熱感知器
US10310454B2 (en) Overtemperature condition identified using a signal characteristic
JP3523323B2 (ja) 接触燃焼式ガスセンサを用いたガス検知回路
JPH0564762U (ja) ガス検出装置
JPS61251918A (ja) 温度調節装置
JP3632908B2 (ja) 火災警報器、火災警報処理方法及び火災警報処理プログラムを格納した記録媒体
JP3736675B2 (ja) 火災警報器、火災警報処理方法及び火災警報処理プログラムを格納した記録媒体
JP3334358B2 (ja) ガス検知装置
JPH0251129B2 (ja)
JP4750327B2 (ja) 半導体式検知装置及びその出力算出方法
JPS6030891B2 (ja) ガス感応装置
JPH0431348B2 (ja)