JPS5814045A - 複数ガス濃度計測装置 - Google Patents
複数ガス濃度計測装置Info
- Publication number
- JPS5814045A JPS5814045A JP11249381A JP11249381A JPS5814045A JP S5814045 A JPS5814045 A JP S5814045A JP 11249381 A JP11249381 A JP 11249381A JP 11249381 A JP11249381 A JP 11249381A JP S5814045 A JPS5814045 A JP S5814045A
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- JP
- Japan
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- gas
- temperature
- voltage
- detection element
- gas detection
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はガス濃度計測装置にかかり、雰囲気ガスによっ
て素子抵抗が変化する固体ガス検知素子を用いて、簡単
々構成で複数のガスの濃度を精度よく計測できる装置を
提供するものである。
て素子抵抗が変化する固体ガス検知素子を用いて、簡単
々構成で複数のガスの濃度を精度よく計測できる装置を
提供するものである。
□ 現在、数多くのガス検知器が存在するが、一つの検
知素子で一つのガスを検知していたり、また雰囲気ガス
が複数存在する場合でも、それらの識別ができないもの
が多い。ガスの識別のためには複数個のガス検知素子を
用いている。
知素子で一つのガスを検知していたり、また雰囲気ガス
が複数存在する場合でも、それらの識別ができないもの
が多い。ガスの識別のためには複数個のガス検知素子を
用いている。
また、ガス検知素子の多くは、大きな直流電圧を印加す
ると電極作用による素子の劣化等を生じ、好ましくない
ので、交流駆動または小さな直流電圧で駆動している場
合がほとんどである。前者では整流回路が必要となり、
後者では信号が小さくなって、ともにガス濃度削測の精
度が悪くなる等 ゛の欠点を持つ。
ると電極作用による素子の劣化等を生じ、好ましくない
ので、交流駆動または小さな直流電圧で駆動している場
合がほとんどである。前者では整流回路が必要となり、
後者では信号が小さくなって、ともにガス濃度削測の精
度が悪くなる等 ゛の欠点を持つ。
本発明は、ガスに対する感度が素子温度の関数となり、
各ガスに対する感度関数が異なる固体ガス検知素子を用
い、この素子をパルス駆動で用いることにより、上記の
欠点を解決した、簡単な構造でしかも一つの素子で複数
ガスを識別して、それぞれのガスの濃度を精度よく削測
できる装置を提供することを目的とするものである。
各ガスに対する感度関数が異なる固体ガス検知素子を用
い、この素子をパルス駆動で用いることにより、上記の
欠点を解決した、簡単な構造でしかも一つの素子で複数
ガスを識別して、それぞれのガスの濃度を精度よく削測
できる装置を提供することを目的とするものである。
以下、図面を用いて本発明の一実施例について具体的な
説明を行なう。
説明を行なう。
第1図はこの実施例で用いられる固体ガス検知素子の抵
抗値のガス・温度特性を示す。
抗値のガス・温度特性を示す。
図においてG1.G2.G3はそれぞれ異なったガスを
表わし、図中の矢印はそれぞれのガス濃度が順次大きく
なることを示す。図より素子のガスに対する感度は温度
の関数であり、それぞれの関数はガスによって異なるこ
とがわかる。一つのガス製置G1にi]シて、素子の抵
抗値RG 1tRG−Ro−Aσ)、Glfl(T)
、、、、、、、、、、 <1>で表せる。ただし、T
は素子温度、A(T)は素子抵抗値の温度に対する関数
、Roは素子の基準抵抗値、fl(T)はガスG1 に
対する感度関数である。
表わし、図中の矢印はそれぞれのガス濃度が順次大きく
なることを示す。図より素子のガスに対する感度は温度
の関数であり、それぞれの関数はガスによって異なるこ
とがわかる。一つのガス製置G1にi]シて、素子の抵
抗値RG 1tRG−Ro−Aσ)、Glfl(T)
、、、、、、、、、、 <1>で表せる。ただし、T
は素子温度、A(T)は素子抵抗値の温度に対する関数
、Roは素子の基準抵抗値、fl(T)はガスG1 に
対する感度関数である。
ここで、複数のガスが存在する場合を考えると、重畳効
果の成立する場合と、並列効果の成立する場合とがある
。
果の成立する場合と、並列効果の成立する場合とがある
。
重畳効果の成立する場合には、素子の抵抗値〜は、ガス
濃度をそれぞれG1.G2.G3とすれば、□。−□。
濃度をそれぞれG1.G2.G3とすれば、□。−□。
−A(T)−6,fl(T)、。2f2(T)、。3f
3(T)・−・・・・・・・・(2) と表わせる。たたし、fl(T)、 f2(T)、
f3(T) はガスG1.G2.G3に対する感度関
数である。(2)式の両辺の対数をとれば、 1nRG=ln(ROA(′r))十f1(T)lnG
1+ffr′)lnG2+f3(′I′)lnG3 ・−・・・・・・・・(3) となり、相異なる温度T1.T2.T3で素子の抵抗値
RG1.RG2.RG3を則測すれば、(以 下 余
白) 文 現 ’−IJm 弛 9
N Vただし である。
3(T)・−・・・・・・・・(2) と表わせる。たたし、fl(T)、 f2(T)、
f3(T) はガスG1.G2.G3に対する感度関
数である。(2)式の両辺の対数をとれば、 1nRG=ln(ROA(′r))十f1(T)lnG
1+ffr′)lnG2+f3(′I′)lnG3 ・−・・・・・・・・(3) となり、相異なる温度T1.T2.T3で素子の抵抗値
RG1.RG2.RG3を則測すれば、(以 下 余
白) 文 現 ’−IJm 弛 9
N Vただし である。
並列効果が成立する場合にr[1、素子の抵抗値RGは
で表せる。(6)式を次のように;!1へn1、。
ただし
G
である。(力式を温IWTで微分すれば(以 「余 白
) −f1(T)−1−fJT)−1−fjT)−1Y’
=−f、(’r)G1−f、IT)G2 −塙T)
G3・・−・−1・−・(9) となり、ガスの感度の温度微分が0の温度(その温度で
そのガスに対して感度がない場合も含む)では、(9)
式のそのガスに対する項はOとなる。たとえば第1図の
温度T1.T2.T3では、となり、ガス濃度G1.G
2.G3が求する。
) −f1(T)−1−fJT)−1−fjT)−1Y’
=−f、(’r)G1−f、IT)G2 −塙T)
G3・・−・−1・−・(9) となり、ガスの感度の温度微分が0の温度(その温度で
そのガスに対して感度がない場合も含む)では、(9)
式のそのガスに対する項はOとなる。たとえば第1図の
温度T1.T2.T3では、となり、ガス濃度G1.G
2.G3が求する。
故に重畳、並列どちらの効果が成立する場合も、Ro、
八T)、f□(T)が既知であれば、素子温度と素子抵
抗値を計測すれば、複数のガスの濃度が求められる。
八T)、f□(T)が既知であれば、素子温度と素子抵
抗値を計測すれば、複数のガスの濃度が求められる。
第2図dここの実施例のガス濃度目測装置のブロック図
である。第3図(、)は第2図のブロック図のタイミン
グチャートであり、同図(b)はその一部拡大図である
。両図を用いて、本実施例を説明する。
である。第3図(、)は第2図のブロック図のタイミン
グチャートであり、同図(b)はその一部拡大図である
。両図を用いて、本実施例を説明する。
ヒータ制御回路1は信号Aによりヒータ2に電圧を印加
して、固体ガス検知素子3を加熱し始める。固体ガス検
知素子3の温度が上ゲ1し始めてから、制御回路4は信
号Bにより素子3にパルス電圧を印加する。このとき、
素子3と直列1[(抗5との分圧電圧りは、第3図(+
))に示ず」:うな波形になる。つ捷りパルス電n二印
加後、時間 1w経過して、分圧電圧りは安定する。分
圧電圧りが安定した後、制御回路4は信号Eをアナログ
・ディジタル(AD)変換器6に送り、AD変換器3に
スイッチ回路7を通して印加されている分圧電圧りのA
D変換を開始させる。AD変換器3がAD変換を開始し
てから時間 t。後、変換が終了したら、制御回路4は
信号FによりAD変換結果を記憶させて、同時にパルス
電圧Cの印加を停止する。これで分圧電圧りの値が記憶
回路8に記憶される。次に、制御回路4は信−QBによ
ってスイッチ回路7を切換えて、AD変換器6の入力信
けを、固体ガス検知素□子3と抵抗5との分圧電圧D
J: リ温度検知素子90 と直列抵抗10の分圧電圧切換える。AD変換器5の入
力信号が分圧電圧Gに切換ったら、制御回路4は信号E
に」=す、AD変換器6に変換開始を指示し、時間t。
して、固体ガス検知素子3を加熱し始める。固体ガス検
知素子3の温度が上ゲ1し始めてから、制御回路4は信
号Bにより素子3にパルス電圧を印加する。このとき、
素子3と直列1[(抗5との分圧電圧りは、第3図(+
))に示ず」:うな波形になる。つ捷りパルス電n二印
加後、時間 1w経過して、分圧電圧りは安定する。分
圧電圧りが安定した後、制御回路4は信号Eをアナログ
・ディジタル(AD)変換器6に送り、AD変換器3に
スイッチ回路7を通して印加されている分圧電圧りのA
D変換を開始させる。AD変換器3がAD変換を開始し
てから時間 t。後、変換が終了したら、制御回路4は
信号FによりAD変換結果を記憶させて、同時にパルス
電圧Cの印加を停止する。これで分圧電圧りの値が記憶
回路8に記憶される。次に、制御回路4は信−QBによ
ってスイッチ回路7を切換えて、AD変換器6の入力信
けを、固体ガス検知素□子3と抵抗5との分圧電圧D
J: リ温度検知素子90 と直列抵抗10の分圧電圧切換える。AD変換器5の入
力信号が分圧電圧Gに切換ったら、制御回路4は信号E
に」=す、AD変換器6に変換開始を指示し、時間t。
後、変換が終了したら信号Fにより、変換結果を記憶回
路8に記憶させる。これでガス検知素子3の情報と、温
度検知素子9の情報とが記憶回路8に記憶される。これ
が必要回数だけ繰返された後、ヒータ制御回路1に信号
Aによりヒータへの通電を停止する。
路8に記憶させる。これでガス検知素子3の情報と、温
度検知素子9の情報とが記憶回路8に記憶される。これ
が必要回数だけ繰返された後、ヒータ制御回路1に信号
Aによりヒータへの通電を停止する。
ガス検知素子3と温度検知素子9の抵抗値をそれぞれR
6,RT とすれば、分圧電圧はそれぞれ次式で表わせ
る。
6,RT とすれば、分圧電圧はそれぞれ次式で表わせ
る。
ただし、■ooは電源電圧、■。、■6 はそれぞれと
表わすことができ、これら」:す、ガス検知素子RG
、 温度検知素子RTの抵抗が求」る。ただしα、α′
はAD変換器6の出力で、ノウろ。(14)式より素子
9の温度Tが求められるから、温度Tにおけるガス検知
素子3の抵抗が求する。(13)。
表わすことができ、これら」:す、ガス検知素子RG
、 温度検知素子RTの抵抗が求」る。ただしα、α′
はAD変換器6の出力で、ノウろ。(14)式より素子
9の温度Tが求められるから、温度Tにおけるガス検知
素子3の抵抗が求する。(13)。
(14)式により、これらを求めるのが素子抵抗・温度
演算回路11の役割であり、複数ガス濃度演算回路12
は、素子9の温度T、!ニー1!(抗値RGを使って、
(6)成育たけ(1o)式の演算を行なうことにより、
複数ガスの識別をし、それぞれのガス濃度を算出する。
演算回路11の役割であり、複数ガス濃度演算回路12
は、素子9の温度T、!ニー1!(抗値RGを使って、
(6)成育たけ(1o)式の演算を行なうことにより、
複数ガスの識別をし、それぞれのガス濃度を算出する。
このように、本発明の複数ガス濃度計側装置は、ガス検
知素子部の温度を変化させるための加熱手段と、このガ
ス検知素子部の温度を検出するための検出手段と、前記
温度保持時間に比べて十分に短い時間巾のガス検知素子
駆動用パルス電圧を発生ずるパルス電圧発生手段と、素
子温度の計測ならびにこの温度における素子のインピー
ダンスの計測をする泪i+t++手段と、素子温度と素
子インピーダンスの計測結果から、このガス検知素子部
の周囲雰囲気に含斗れるガス濃度を分離するための演算
装置を具備するものであり、次の」:うな効果を有する
。
知素子部の温度を変化させるための加熱手段と、このガ
ス検知素子部の温度を検出するための検出手段と、前記
温度保持時間に比べて十分に短い時間巾のガス検知素子
駆動用パルス電圧を発生ずるパルス電圧発生手段と、素
子温度の計測ならびにこの温度における素子のインピー
ダンスの計測をする泪i+t++手段と、素子温度と素
子インピーダンスの計測結果から、このガス検知素子部
の周囲雰囲気に含斗れるガス濃度を分離するための演算
装置を具備するものであり、次の」:うな効果を有する
。
(1)一つの検知素子を用いて、複数ガスの識別ができ
、それぞれのガス濃度を計測できる。そして、検知素子
の実装が容易であり、設置場所も小さくて済む。
、それぞれのガス濃度を計測できる。そして、検知素子
の実装が容易であり、設置場所も小さくて済む。
(2) ガス検知素子を間欠的直流電圧で駆動してい
るので、大きな電圧値を印加できるので、信号大きくな
り、高精度のガス濃度計測ができる。
るので、大きな電圧値を印加できるので、信号大きくな
り、高精度のガス濃度計測ができる。
!た交流駆動に比べて、回路が簡単化できる。
(31同一地点のガス濃度計測ができる。
第1図は本発明の一実施例で用いた固体ガス検知素子の
抵抗値の温度、ガス濃度特性である。 第2図は本発明の一実施例の複数ガス濃度計測3 装置のブロック図、第3図(a) 幻、各部信号波形図
であり、同図(b)はその拡大図である。 1・・・・・・ヒータ制御回路、2・・・・・・ヒータ
、3・・・・・・固体ガス検知素子、4・・・・−・制
御回路、6・・・−・・抵抗、6・・・・・・AD変換
器、7・・・・・−スイッチ回路、8・・・・・−記憶
回路、9・・・・・・温度検知素子、10・・・・・抵
抗、11・・・・・・素子抵抗・温度演算回路、12・
−・−・複数ガス濃度演算回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 /qか1名第
1図 第2図
抵抗値の温度、ガス濃度特性である。 第2図は本発明の一実施例の複数ガス濃度計測3 装置のブロック図、第3図(a) 幻、各部信号波形図
であり、同図(b)はその拡大図である。 1・・・・・・ヒータ制御回路、2・・・・・・ヒータ
、3・・・・・・固体ガス検知素子、4・・・・−・制
御回路、6・・・−・・抵抗、6・・・・・・AD変換
器、7・・・・・−スイッチ回路、8・・・・・−記憶
回路、9・・・・・・温度検知素子、10・・・・・抵
抗、11・・・・・・素子抵抗・温度演算回路、12・
−・−・複数ガス濃度演算回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 /qか1名第
1図 第2図
Claims (3)
- (1)ガス検知素子の温度を変化させるための加熱手段
、前記ガス検知素子の温度を検出するための検出手段、
前記温度の保持時間に比へて十分短い時間巾を持つ前記
ガス検知素子の駆動用パルス電圧を発生するための駆動
用パルス発生手段、前記ガス検知素子の温度の計測とこ
の温度における前記ガス検知素子のインピーダンスの計
測を前記駆動用パルス電圧により行なう4測手段、およ
び、前記ガス検知素子の温度とインピーダンスの計測結
果から、前記ガス検知素子の周囲雰囲気に含1れるガス
濃度を分離するための演算処理装置を具備していること
を特徴とする複数ガス濃度計側装置。 - (2) ガス検知素子の雰囲気ガス濃度に対する感度
が、温度の関数形となり、ガスにより前記感度の関数が
異なることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
複数ガス濃度計側装置。 - (3) ガス検知素子はその温度を検知するための素
子温度検知部上、ヒータ部を近傍に有することを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の複数ガス濃度計測装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11249381A JPS5814045A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 複数ガス濃度計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11249381A JPS5814045A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 複数ガス濃度計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5814045A true JPS5814045A (ja) | 1983-01-26 |
Family
ID=14588019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11249381A Pending JPS5814045A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 複数ガス濃度計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5814045A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6148756A (ja) * | 1984-08-17 | 1986-03-10 | Mitsubishi Electric Corp | ガス検出装置 |
US6081182A (en) * | 1996-11-22 | 2000-06-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Temperature sensor element and temperature sensor including the same |
JP2000221153A (ja) * | 1999-02-02 | 2000-08-11 | Fuji Electric Co Ltd | ガス検知装置 |
JP2001091487A (ja) * | 1999-09-20 | 2001-04-06 | Yazaki Corp | ガス検出装置 |
WO2004106909A1 (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | ガスセンサとそれを用いた燃料電池システム、自動車 |
JP2018205105A (ja) * | 2017-06-05 | 2018-12-27 | Tdk株式会社 | ガスセンサ及びガス濃度の検出方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55155239A (en) * | 1979-05-22 | 1980-12-03 | Toshiba Corp | Temperature/humidity detector |
-
1981
- 1981-07-17 JP JP11249381A patent/JPS5814045A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55155239A (en) * | 1979-05-22 | 1980-12-03 | Toshiba Corp | Temperature/humidity detector |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0435029B2 (ja) * | 1984-08-17 | 1992-06-09 | Mitsubishi Electric Corp | |
US6081182A (en) * | 1996-11-22 | 2000-06-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Temperature sensor element and temperature sensor including the same |
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US7058518B2 (en) | 2003-05-29 | 2006-06-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Gas sensor, fuel cell system therewith, and automobile therewith |
JP2018205105A (ja) * | 2017-06-05 | 2018-12-27 | Tdk株式会社 | ガスセンサ及びガス濃度の検出方法 |
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