JPS60228956A - 直線性ホール効果酸素センサ - Google Patents
直線性ホール効果酸素センサInfo
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- JPS60228956A JPS60228956A JP60068609A JP6860985A JPS60228956A JP S60228956 A JPS60228956 A JP S60228956A JP 60068609 A JP60068609 A JP 60068609A JP 6860985 A JP6860985 A JP 6860985A JP S60228956 A JPS60228956 A JP S60228956A
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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】
本発明は一般的にはガスセンサに関し、詳しくいうと、
ガス中の酸素の量を決定するために酸素の常磁性特性お
よびホール効果上ンサを利用する新規な・有用な酸素セ
ンサに関する。
ガス中の酸素の量を決定するために酸素の常磁性特性お
よびホール効果上ンサを利用する新規な・有用な酸素セ
ンサに関する。
従来の技術
種々のガス中の酸素の濃度を測定することはしばしば重
要になっている。燃焼プロセスの煙Ｍｘｘ中の酸素含有
量を感知するための酸素センサの使用は燃焼効率を決定
するのに利用できる。
要になっている。燃焼プロセスの煙Ｍｘｘ中の酸素含有
量を感知するための酸素センサの使用は燃焼効率を決定
するのに利用できる。
現１在知られている０、の検出器には次のものがある。
まず、湿式化学的セルがあるが）これは寿命が短かしし
かもしばしば再較正をしなければならない欠点がある。
かもしばしば再較正をしなければならない欠点がある。
次に酸化ジルコニウムセンサはこわれやすく、通常の煙
道ガスの成分によって劣化し、高い動作温度を必要とし
、そして職造するのがむずかしいｉいう欠点がある。次
に、常磁性分析器は酸素の常磁性特性を利用して熱伝導
率の測定値から、または圧力の測定値から蝙濃度を推定
できる状態をつくり出すものであるが、この推定はガス
全体の組成、温度および計器の姿勢の影響を受けるため
に不正確である。終りに、磁気ダイナミック分析器は磁
界を介してのサンプルガスの移動による力を測定するこ
とによって磁化率を引き出すものであるが、生じる力が
小さいことにより限界があり、そして直線性をとるか振
動および衝撃に耐えるようにするかで妥協？はからねば
ならない。
道ガスの成分によって劣化し、高い動作温度を必要とし
、そして職造するのがむずかしいｉいう欠点がある。次
に、常磁性分析器は酸素の常磁性特性を利用して熱伝導
率の測定値から、または圧力の測定値から蝙濃度を推定
できる状態をつくり出すものであるが、この推定はガス
全体の組成、温度および計器の姿勢の影響を受けるため
に不正確である。終りに、磁気ダイナミック分析器は磁
界を介してのサンプルガスの移動による力を測定するこ
とによって磁化率を引き出すものであるが、生じる力が
小さいことにより限界があり、そして直線性をとるか振
動および衝撃に耐えるようにするかで妥協？はからねば
ならない。
本発明の０．７１１１定方法は、直線性ホール効果セン
サを直接使用してガスの磁化率を測定するという点で上
記した従来の装置とは相違する。測定値が熱伝導率から
の推定または温度の影響に依存しないから、キャリヤガ
スの組成は小さな誤差しか生じない。潜在的重要性をも
つものとして知られている唯一の推定物体は一酸化窒素
（ＮＯ）であり、このＮＯは室温で酸素の相対磁化率の
４３％を有する（次表参照）。
サを直接使用してガスの磁化率を測定するという点で上
記した従来の装置とは相違する。測定値が熱伝導率から
の推定または温度の影響に依存しないから、キャリヤガ
スの組成は小さな誤差しか生じない。潜在的重要性をも
つものとして知られている唯一の推定物体は一酸化窒素
（ＮＯ）であり、このＮＯは室温で酸素の相対磁化率の
４３％を有する（次表参照）。
（窒素＝０、酸素＝１００のスケールでの相対磁化率）
ｃ、 Ｈｔ’！ −α２４ Ｈ，＋Ｑ、２４Ｃａ Ｈａ
ａ ４４ ＨＢ ｒ −α６１ＮＨ，−ＣＬ２６ Ｈ
ＣＩ −（Ｌ３０Ａｒ ・ −α２２ ＨＦ ＋α１゜ Ｂ ｒ 、 −ｔ５ ＨＩ −ｔ １ １．２−Ｃ４Ｔ（６−０，６５Ｈ，Ｓ −（：１．５９
’Ｌ３−Ｃ４Ｈａ α４９ Ｋｒ −０，５ｉｎ −Ｃ
４Ｈ１６１，５ＣＨ４０，２ インＣ４Ｉ（１ｏ ｔ ５ Ｎ ｅ ＋ ０．１３ｌ−
ｃ４Ｈ，−０，８５Ｎｏ ＋４５ シｘ−２−Ｃ４Ｈｇ −０，８９Ｎ２ ［１０イ’／Ｃ
４）（、−０，８５Ｎｏ、 ＋２８トランス−２−Ｃａ
Ｈｌｌ Ｏ，９２Ｎｔ ＯＯ，２Ｃｏ、 −０，２７
Ｃ，Ｈ，、−２，５ＣＯ＋α０１ ０ｔ １００ Ｃ１，−α７７ Ｐ−Ｃ，Ｈ８，−１，４５０、Ｈ，−
０，４６イＶＣｓＨ１，−１，４９Ｃ，Ｈ，−０，２６
ネオＣ，Ｈ，，−ｔ４９Ｈｅ ＋ ０．３０ Ｃｓ Ｈ
ａ ａ ８６ｎ−Ｃｙ Ｈ１４−２，１Ｃ＠ Ｉ（１０
，５４５ｎ−Ｃ６Ｈ１４−１７Ｈ２Ｏ−０，０２ｃ、
ｌ’ｌｌｔ −ｔ ５５７ Ｘｅ −ｃＬ９５しかしな
がら、代表的な煙道ガス混合物中の０゜に対するＮＯの
相対容積は１／２０以下であり、ジルコニアに基づいた
センサに対して代表的に特定されている範囲にまで較正
誤差を減少させる。
ｃ、 Ｈｔ’！ −α２４ Ｈ，＋Ｑ、２４Ｃａ Ｈａ
ａ ４４ ＨＢ ｒ −α６１ＮＨ，−ＣＬ２６ Ｈ
ＣＩ −（Ｌ３０Ａｒ ・ −α２２ ＨＦ ＋α１゜ Ｂ ｒ 、 −ｔ５ ＨＩ −ｔ １ １．２−Ｃ４Ｔ（６−０，６５Ｈ，Ｓ −（：１．５９
’Ｌ３−Ｃ４Ｈａ α４９ Ｋｒ −０，５ｉｎ −Ｃ
４Ｈ１６１，５ＣＨ４０，２ インＣ４Ｉ（１ｏ ｔ ５ Ｎ ｅ ＋ ０．１３ｌ−
ｃ４Ｈ，−０，８５Ｎｏ ＋４５ シｘ−２−Ｃ４Ｈｇ −０，８９Ｎ２ ［１０イ’／Ｃ
４）（、−０，８５Ｎｏ、 ＋２８トランス−２−Ｃａ
Ｈｌｌ Ｏ，９２Ｎｔ ＯＯ，２Ｃｏ、 −０，２７
Ｃ，Ｈ，、−２，５ＣＯ＋α０１ ０ｔ １００ Ｃ１，−α７７ Ｐ−Ｃ，Ｈ８，−１，４５０、Ｈ，−
０，４６イＶＣｓＨ１，−１，４９Ｃ，Ｈ，−０，２６
ネオＣ，Ｈ，，−ｔ４９Ｈｅ ＋ ０．３０ Ｃｓ Ｈ
ａ ａ ８６ｎ−Ｃｙ Ｈ１４−２，１Ｃ＠ Ｉ（１０
，５４５ｎ−Ｃ６Ｈ１４−１７Ｈ２Ｏ−０，０２ｃ、
ｌ’ｌｌｔ −ｔ ５５７ Ｘｅ −ｃＬ９５しかしな
がら、代表的な煙道ガス混合物中の０゜に対するＮＯの
相対容積は１／２０以下であり、ジルコニアに基づいた
センサに対して代表的に特定されている範囲にまで較正
誤差を減少させる。
高温でこの分析器を注意深く制御することによりさらに
この誤差を減少させることができる。オフセットゼロの
代表的な応用例では通常の（通常は一定の）Ｎ０１１４
度による誤差は除去できる。このセンサはソリッドステ
ートの非接触デバイスであるから、現存するオンライン
の酸素センサにくらべて寿命が相当に長くなることが予
測され、また直線性および耐衝撃性の点でも相当にすぐ
れている。
この誤差を減少させることができる。オフセットゼロの
代表的な応用例では通常の（通常は一定の）Ｎ０１１４
度による誤差は除去できる。このセンサはソリッドステ
ートの非接触デバイスであるから、現存するオンライン
の酸素センサにくらべて寿命が相当に長くなることが予
測され、また直線性および耐衝撃性の点でも相当にすぐ
れている。
本発明はホール効果を利用して酸素の常磁性の影響を直
接測定するものである。
接測定するものである。
常磁性は物質に印加される磁界が物質の電子軌道の整列
によって増大するという特定の物質の特性である。常磁
性材料の透磁率は空の空間の透磁率より僅かに大きい。
によって増大するという特定の物質の特性である。常磁
性材料の透磁率は空の空間の透磁率より僅かに大きい。
常磁性材料は、反磁性材料がこれら材料に印加される磁
界を僅かに減少させ、かつ空の空間の透磁率より僅かに
小さい透磁率を有するという点で反磁性材料とは対照的
である。
界を僅かに減少させ、かつ空の空間の透磁率より僅かに
小さい透磁率を有するという点で反磁性材料とは対照的
である。
大部分の他のガス、特定すると煙道ガス中に見られるガ
スの大部分よりも酸素の磁化率（従って常磁性特性）は
かなり高いから、酸素の常磁性特性は有用な測定手段と
なる。
スの大部分よりも酸素の磁化率（従って常磁性特性）は
かなり高いから、酸素の常磁性特性は有用な測定手段と
なる。
ホール効果は、リボン形状の導体がこの導体中の電流と
直角な方向の磁界を受けたときに、磁界および電流によ
る電荷の流れる方向の両方向に直角な方向に静電界が現
われるという現象である。
直角な方向の磁界を受けたときに、磁界および電流によ
る電荷の流れる方向の両方向に直角な方向に静電界が現
われるという現象である。
この効果はホール効果センサにおいて利用される。
このホール効果センサはテストされるガス中の酸素の存
在による磁界の変化を測定するのに使用できる。このガ
スは公称磁束が知られている電磁石のコアにまたは永久
磁石のギャップに供給される。
在による磁界の変化を測定するのに使用できる。このガ
スは公称磁束が知られている電磁石のコアにまたは永久
磁石のギャップに供給される。
ホール効果出力（ｐＨ）は磁束密度（Ｂ）に比例し、電
磁石によって発生される磁束は透磁率（μ）、コイルの
ターン数（ｎ）、コイルを流れる電流（１）、および・
イルの半径（・）、：よつ ；て次式で表わすことがで
きる。
磁石によって発生される磁束は透磁率（μ）、コイルの
ターン数（ｎ）、コイルを流れる電流（１）、および・
イルの半径（・）、：よつ ；て次式で表わすことがで
きる。
コイ〃半径およびターン数は朗らかに一定であり、電流
は所望のように制御することができる。それ故、磁束（
従って比例的にホール出力）に影響を耳える唯一の変数
は磁界の空間にある物質に依存する透磁率μである。
は所望のように制御することができる。それ故、磁束（
従って比例的にホール出力）に影響を耳える唯一の変数
は磁界の空間にある物質に依存する透磁率μである。
酸素を含むサンプルを電磁石のコア（または永久磁石の
ギャップ）中に通すことによって、ガスの組成は変化す
る磁束から次式によってその透磁率または磁化率を知っ
て計算することができる。
ギャップ）中に通すことによって、ガスの組成は変化す
る磁束から次式によってその透磁率または磁化率を知っ
て計算することができる。
μ０
ここでＸは磁化率、μはガスの透磁率、μ０は体−積の
透磁率である。混合物の体積磁化率はその成分の濃度に
比例し、温度に反比例する。酸素は、−酸化窒素の６
［１３Ｘ １０−”・窒素の−９，′５９ Ｘ１０４、
水素の−α１６５ Ｘ １０−” 、二酸化炭素の−０
，７８Ｘ１０−’、メタンの−’Ｌ ６７ Ｘ １０−
＠、およびプロパンの−１，８８Ｘ１０−”に対して、
１４ ｔ ３Ｘ １０−’の体積磁化率を有する。それ
故、電磁石のコアは他の煙道ガスではなくて酸素で満た
されると、より高い磁束密度を発生する。−酸化窒素は
唯一の主な既知の妨害要素であるが、通常の煙道ガス濃
度においては重大な誤差を生じさせるものではない。
透磁率である。混合物の体積磁化率はその成分の濃度に
比例し、温度に反比例する。酸素は、−酸化窒素の６
［１３Ｘ １０−”・窒素の−９，′５９ Ｘ１０４、
水素の−α１６５ Ｘ １０−” 、二酸化炭素の−０
，７８Ｘ１０−’、メタンの−’Ｌ ６７ Ｘ １０−
＠、およびプロパンの−１，８８Ｘ１０−”に対して、
１４ ｔ ３Ｘ １０−’の体積磁化率を有する。それ
故、電磁石のコアは他の煙道ガスではなくて酸素で満た
されると、より高い磁束密度を発生する。−酸化窒素は
唯一の主な既知の妨害要素であるが、通常の煙道ガス濃
度においては重大な誤差を生じさせるものではない。
１００％の０．から１００％のＮ、への磁界の変化は印
加磁界の絶対値に比例して非常に小さいということを注
意すべきである。
加磁界の絶対値に比例して非常に小さいということを注
意すべきである。
Ｂａμ＝１４ｔｌＸ１ ｆｆ’ ＋１ （０，の場合）
＝−１５９Ｘ １ （ｒ” ＋ １ （Ｎ鵞（０１１４
合）しかしながら、非常に強い磁界が印加されると、Ｂ
の絶対値の変化は非常に大きくなる。
＝−１５９Ｘ １ （ｒ” ＋ １ （Ｎ鵞（０１１４
合）しかしながら、非常に強い磁界が印加されると、Ｂ
の絶対値の変化は非常に大きくなる。
Ｂ−ｐＨ（４）
従って、Ｈ（磁界）が非常に大きいと、例えばＨ＝１０
６であると１，７Ｂ＝１４＝（１００００１４％Ｂ０ホ
ール効果七ンサで正確に測定するためには、スパンはΔ
Ｂに等しくなければならず、かつＢの公称値でゼロを読
むようにオフセットされなければならない。これは磁界
が第１の磁界（μＢ）と対抗し、かつ０！濃度によって
影響を受けない第２の磁石を追加することによって達成
できる。この第２の磁石はまた、第１の磁石に類似する
電磁石を使用することによって変化する温度、電源の影
響等による磁気変動を除去するように使用することもで
きる。両方をパルス駆動することによって磁気流量計に
おいて行なわれているように磁気パーミアンスの誤差を
除去することができる。
６であると１，７Ｂ＝１４＝（１００００１４％Ｂ０ホ
ール効果七ンサで正確に測定するためには、スパンはΔ
Ｂに等しくなければならず、かつＢの公称値でゼロを読
むようにオフセットされなければならない。これは磁界
が第１の磁界（μＢ）と対抗し、かつ０！濃度によって
影響を受けない第２の磁石を追加することによって達成
できる。この第２の磁石はまた、第１の磁石に類似する
電磁石を使用することによって変化する温度、電源の影
響等による磁気変動を除去するように使用することもで
きる。両方をパルス駆動することによって磁気流量計に
おいて行なわれているように磁気パーミアンスの誤差を
除去することができる。
発明の目的
従って、本発明の目的は、既知の電流を電磁石に供給し
て既知の公称磁束密度を有する電磁石のコアに磁界を発
生させる段階と、ガスを前記！磁石のコアに供給する段
階と、前記既知の電流が前記電磁石に供給されている間
に、前記ガス中の酸素濃度に実質的に比例する、前記電
磁石の磁束密度の変化を測定する段階とを含むガス中の
酸素濃度を検出する方法を提供することである。
て既知の公称磁束密度を有する電磁石のコアに磁界を発
生させる段階と、ガスを前記！磁石のコアに供給する段
階と、前記既知の電流が前記電磁石に供給されている間
に、前記ガス中の酸素濃度に実質的に比例する、前記電
磁石の磁束密度の変化を測定する段階とを含むガス中の
酸素濃度を検出する方法を提供することである。
本発明の他の目的は前記磁束密度の変化が、ホール効果
センサを利用して前記ガス中の酸素濃度の常磁性特性か
ら生じるホール効果出方を測定することによって、測定
される前記ガス中の酸素濃度検出方法を提供することで
ある。
センサを利用して前記ガス中の酸素濃度の常磁性特性か
ら生じるホール効果出方を測定することによって、測定
される前記ガス中の酸素濃度検出方法を提供することで
ある。
本発明の他の目的は前記ガスが燃焼プロセスからの煙道
ガスである前記ガス中の酸素濃度検出方法を提供するこ
とである。
ガスである前記ガス中の酸素濃度検出方法を提供するこ
とである。
本発明の他の目的は、コアを有する電磁石と、誇コアに
ガスを供給するための手段と、前記電磁石と関連してお
り、かつ前記電磁石が付勢されたときにこの電磁石によ
って発生される磁界の磁束書間を測定し、測定されるべ
き酸素濃度を有するガスの通過により該ガス中の酸素の
量に比例する前記磁束密度の変化を測定するための磁束
測定装置とを具備するガス中の酸素濃度を測定するため
の酸素検出器を提供することである。
ガスを供給するための手段と、前記電磁石と関連してお
り、かつ前記電磁石が付勢されたときにこの電磁石によ
って発生される磁界の磁束書間を測定し、測定されるべ
き酸素濃度を有するガスの通過により該ガス中の酸素の
量に比例する前記磁束密度の変化を測定するための磁束
測定装置とを具備するガス中の酸素濃度を測定するため
の酸素検出器を提供することである。
本発明の他の目的は設計が簡単で１堅固な構造を有し、
かつ安価に１１造できる酸素検出器を提供することであ
る。
かつ安価に１１造できる酸素検出器を提供することであ
る。
本発明を特徴付１する種々の新規な特徴は特許請求の範
囲に詳細に指摘されている。本発明の十分な理解のため
に、以下添付図面を参照して本発明の好ましい実施例に
つき詳細に説明する。
囲に詳細に指摘されている。本発明の十分な理解のため
に、以下添付図面を参照して本発明の好ましい実施例に
つき詳細に説明する。
実施例の説明
図面を参照すると、第１図には本発明の一実施例である
酸素検出器が示されており、この酸素検出器は管体１ｏ
を介して電磁石のコアに供給されるガス中の酸素濃度を
検出するためのものである。
酸素検出器が示されており、この酸素検出器は管体１ｏ
を介して電磁石のコアに供給されるガス中の酸素濃度を
検出するためのものである。
電磁石２０は４数ターンのコイルを含み、このコイルに
は電流供給手段２２がら電流が供給される。
は電流供給手段２２がら電流が供給される。
管体１０はＩＥＳ石２ｏによって発生される磁界の矢印
によって示された磁束密度Ｂに対して既知の透磁率を有
する材料より作られている。電磁石２０のコイル内には
、磁束密度Ｂを測定するためにホール効果センサ３ｏが
用意されている。この磁束密度は、管体１ｏ内のガス中
の酸素の濃度が変化すると変化し、従って回路４ｏを使
用して酸−素濃度の測定を行なうのに利用できる。
によって示された磁束密度Ｂに対して既知の透磁率を有
する材料より作られている。電磁石２０のコイル内には
、磁束密度Ｂを測定するためにホール効果センサ３ｏが
用意されている。この磁束密度は、管体１ｏ内のガス中
の酸素の濃度が変化すると変化し、従って回路４ｏを使
用して酸−素濃度の測定を行なうのに利用できる。
第１図において、センサ３ｏに対する破線の位［３０’
は製造を容易にするために使用できる。
は製造を容易にするために使用できる。
また、本発明のある形式において使用される第２の電磁
石を提供するために別のセンサを位置５０’に用意して
もよい。しかしながら、センサ３ｏに対する実線の位置
は最大磁束密度に対する最良の位置である。
石を提供するために別のセンサを位置５０’に用意して
もよい。しかしながら、センサ３ｏに対する実線の位置
は最大磁束密度に対する最良の位置である。
第２図を参照すると、センサ３ｏの本体１１０はシリコ
ンのような半導体材料の扁平な長方影ストリップである
ことが分る。電流Ｉはリード１１８からリード１１６の
方向へストリップ中を通される。１２０で指示された磁
界Ｂは感知されるべき物理的変奈であり、ストリップの
扁平な妻面に直角な方向においてセンサ中を通る。磁界
は流れる電流と相互作用して■およびＢの両方に直角な
、端子１１２および１１４間に現われる電圧を発生する
。この電圧は■とＢの積に比例する。
ンのような半導体材料の扁平な長方影ストリップである
ことが分る。電流Ｉはリード１１８からリード１１６の
方向へストリップ中を通される。１２０で指示された磁
界Ｂは感知されるべき物理的変奈であり、ストリップの
扁平な妻面に直角な方向においてセンサ中を通る。磁界
は流れる電流と相互作用して■およびＢの両方に直角な
、端子１１２および１１４間に現われる電圧を発生する
。この電圧は■とＢの積に比例する。
第３図は２つのｉｓ石２ｏおよび５ｏを使用する本発明
の一具体例を示す。第２図と同じ参照番号が同じまたは
類似する部品を指示するために第３図において使用され
ている。
の一具体例を示す。第２図と同じ参照番号が同じまたは
類似する部品を指示するために第３図において使用され
ている。
電磁石２０のコアは管体１ｏによって運ばれるガス中の
酸素濃度を測定するために管体１０を備えているけれど
、電磁石５０のコアは既知のガスサンプルを含む両端の
閉じた管体１５を備えている。既知の透磁率を有する任
意の他の材料が電磁石５０のコア内に用意できる。電磁
石２０および５０は、酸素の常磁性と関連しないすべて
のファクタが測定手順から除去されるように、できるだ
け同一であるように遺択される。これら電磁石２０およ
び５０には同じ電流源（を流供給手段）２２から同じ電
流が供給される。
酸素濃度を測定するために管体１０を備えているけれど
、電磁石５０のコアは既知のガスサンプルを含む両端の
閉じた管体１５を備えている。既知の透磁率を有する任
意の他の材料が電磁石５０のコア内に用意できる。電磁
石２０および５０は、酸素の常磁性と関連しないすべて
のファクタが測定手順から除去されるように、できるだ
け同一であるように遺択される。これら電磁石２０およ
び５０には同じ電流源（を流供給手段）２２から同じ電
流が供給される。
ホール効果センサ３０および３５は実際上可能な限り同
−設計である１１硼石２０および５０の磁界内に位置付
けされている。補助コイルが主コイルの磁界に抗するた
めまたは助長するために電磁石５０に：含まれている。
−設計である１１硼石２０および５０の磁界内に位置付
けされている。補助コイルが主コイルの磁界に抗するた
めまたは助長するために電磁石５０に：含まれている。
これはＯ３が存在しない場合に電磁石センサ対をバラン
スさせるために使用される可変電流源４２がこの調整を
行なうために使用される。磁界分路手段２４および３８
が電磁石２０および５０からの外部磁界をそれぞれ含ま
せるために使用される。これは外部経路を既知の状態に
制限する。測定されるガスは管体１０中を流れる。基準
ユニットは０２ではない既知のガスを含む封止された管
体１５を含む。
スさせるために使用される可変電流源４２がこの調整を
行なうために使用される。磁界分路手段２４および３８
が電磁石２０および５０からの外部磁界をそれぞれ含ま
せるために使用される。これは外部経路を既知の状態に
制限する。測定されるガスは管体１０中を流れる。基準
ユニットは０２ではない既知のガスを含む封止された管
体１５を含む。
回路４０は両センサ３０および３５に接続されており、
２つのコアの磁束密度の差を測定する。
２つのコアの磁束密度の差を測定する。
７アクタのすべてが一定に保持されていると、この測定
は測定用コイル内のＯ１濃度を表わす信号を与える。回
路４０は各センサに４本の線によって接続されており、
２本は電流用であり、仲の２本は誘起される電圧の測定
用である。第４図はこの回路のブロック図を示す。
は測定用コイル内のＯ１濃度を表わす信号を与える。回
路４０は各センサに４本の線によって接続されており、
２本は電流用であり、仲の２本は誘起される電圧の測定
用である。第４図はこの回路のブロック図を示す。
第４図を参照すると、センサは制御回路６０によって発
生される電流によって駆動されることが分る。これら電
流は回路６０によって互いに振巾および方向が同一であ
るように維持される。ライン６２は電流を第３図の測定
用センサ３０に送り、ライン６４は電流を第３図の基準
センサ５５に送る０ ライン７２は誘起されたホール効果電圧を差増 １幅器
７０に供給する。この増幅器７０はライン７２間の真の
電圧差に比例する電圧をライン７４上に提供する。同様
に、ライン８４上には基準センサに誘起されたホール効
果電圧を供給するライン８２間の電圧差に比例する信号
が差増幅器８０を通じて与えられる。
生される電流によって駆動されることが分る。これら電
流は回路６０によって互いに振巾および方向が同一であ
るように維持される。ライン６２は電流を第３図の測定
用センサ３０に送り、ライン６４は電流を第３図の基準
センサ５５に送る０ ライン７２は誘起されたホール効果電圧を差増 １幅器
７０に供給する。この増幅器７０はライン７２間の真の
電圧差に比例する電圧をライン７４上に提供する。同様
に、ライン８４上には基準センサに誘起されたホール効
果電圧を供給するライン８２間の電圧差に比例する信号
が差増幅器８０を通じて与えられる。
０、信号はライン７４と８４間の電圧差に比例するから
、増幅器７０および８０と類似する真の差増幅器９０が
この電圧差を得るために使用される。増幅器９０は０．
に関連した信号をライン７４および８４から引き出して
それをライン９０に与える。
、増幅器７０および８０と類似する真の差増幅器９０が
この電圧差を得るために使用される。増幅器９０は０．
に関連した信号をライン７４および８４から引き出して
それをライン９０に与える。
差増幅器７０．８０および９０としてアナログ・デバイ
スＡＤ ５２２またはバー・ブラウン３６２６に類似す
る増幅器が使用できる。単一シリコンチップ上の、また
はハイブリッド回路基板上の３つの整合したトラッキン
グ増幅器を電流源と一緒に使用することによって精度を
一層向上させることができる。
スＡＤ ５２２またはバー・ブラウン３６２６に類似す
る増幅器が使用できる。単一シリコンチップ上の、また
はハイブリッド回路基板上の３つの整合したトラッキン
グ増幅器を電流源と一緒に使用することによって精度を
一層向上させることができる。
ホール効果センサに使用される電流はＤＣでよく、増幅
器は同様に帯域制限され、ＤＣ動作において超安定であ
る。別のモードはセンサに対して正弦波の電流を使用す
ることであり、増幅器はこの周波数に同調される。ＡＣ
または正弦波の使用は非常に高い感度の動作を可能にす
る。
器は同様に帯域制限され、ＤＣ動作において超安定であ
る。別のモードはセンサに対して正弦波の電流を使用す
ることであり、増幅器はこの周波数に同調される。ＡＣ
または正弦波の使用は非常に高い感度の動作を可能にす
る。
本発明の原理の応用を例示するために本発明の特定の実
施例を図示し、詳細に記載したけれど、そのような原理
から逸脱することなく本発明が他の態様で実施できるこ
とは理解されよう。
施例を図示し、詳細に記載したけれど、そのような原理
から逸脱することなく本発明が他の態様で実施できるこ
とは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による酸素検出器の一実施例を示す一部
分を切除した斜視図、第２図は第１図の検出器と関連し
て使用されるホール効果センサの斜視図、第３図は２つ
の電磁石を使用した本発明の具体例を示す構成図、第４
図は第３図の検出器に使用される回路のブロック図であ
る。 １０．１５：管体 ２０．５０：電磁石 ２２：電流供給手段 ３０．３５：ホール効果センサ ４０：回路 ４２：可変電流源 ６０：制御回路 ７０．８０．９０：差増幅器 １（＋１
分を切除した斜視図、第２図は第１図の検出器と関連し
て使用されるホール効果センサの斜視図、第３図は２つ
の電磁石を使用した本発明の具体例を示す構成図、第４
図は第３図の検出器に使用される回路のブロック図であ
る。 １０．１５：管体 ２０．５０：電磁石 ２２：電流供給手段 ３０．３５：ホール効果センサ ４０：回路 ４２：可変電流源 ６０：制御回路 ７０．８０．９０：差増幅器 １（＋１
Claims (6)
- （１）既知の電流を電磁石に供給して既知の公称磁束密
度を有する磁界を骸！磁石のコアに発生させる段階と、 前記電磁石のコアにガスを供給する段階と、前記ガス中
の酸素ｌＩ関に比例する前記磁束密度の変化を測定する
段階 とを含むことを特徴とするガス中の酸素種度を検出する
ための方法。 - （２）ホール効果センサを使用して前記磁束密度の変化
を測定する段階を含む特許請求の範囲第１項記載の方法
。 - （３）既知の磁束を生成するギャップを有する永久磁石
を用意する段階と、 該ギャップにガスを供給する段階と、 前記ガス中の酸素濃度に比例する磁束密度の変化を測定
する段階 とを含むことを特徴とするガス中の酸素濃度を検出する
方法。 - （４） コアを有する電磁石と、 該電磁石に既知の値の電流を流して前記コアに既知の公
称磁束を有する磁界を発生させるための電流供給手段と
、 前記コアにガスを導びくための手段と、前記ガス中の酸
素濃度に比例する磁束密度の任意の変化を測定するため
の手段 とを具備することを特徴とするガス中の酸素濃度を測定
するための酸素検出器。 - （５）前記測定するための手段がホール効果センサを含
む特許請求の範囲第４項記載の酸素検出器。 - （６）前記電磁石と実質的に同一の第２の電磁石を有し
、該第２の電磁石がコアと、該コア中に配置された既知
の透磁率の物質とを有し、前記電流供給手段が前記第２
の電磁石に接続されてこの第２の電磁石の前記コア中に
前記電磁石と実質的に同じ公称磁束密度を有する磁界を
発生させるように前記第２の電磁石に電流を供給し、前
記測定するための手段が前記第２の電磁石に接続され、
この第２の電磁石の前記コアの公称磁束密度を測定する
特許請求の範囲第４項記載の酸素検出器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/596,482 US4667157A (en) | 1984-04-03 | 1984-04-03 | Linear Hall effect oxygen sensor with auxiliary coil magnetic field balancing |
| US596482 | 1984-04-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60228956A true JPS60228956A (ja) | 1985-11-14 |
Family
ID=24387451
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60068609A Pending JPS60228956A (ja) | 1984-04-03 | 1985-04-02 | 直線性ホール効果酸素センサ |
| JP1992066635U Expired - Lifetime JPH0742128Y2 (ja) | 1984-04-03 | 1992-08-11 | ガス中の酸素濃度測定用の酸素検出器 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1992066635U Expired - Lifetime JPH0742128Y2 (ja) | 1984-04-03 | 1992-08-11 | ガス中の酸素濃度測定用の酸素検出器 |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4667157A (ja) |
| EP (1) | EP0161776B1 (ja) |
| JP (2) | JPS60228956A (ja) |
| KR (1) | KR900003169B1 (ja) |
| AT (1) | ATE40215T1 (ja) |
| AU (1) | AU572277B2 (ja) |
| CA (1) | CA1236531A (ja) |
| DE (1) | DE3567738D1 (ja) |
| ES (1) | ES8609717A1 (ja) |
| HK (1) | HK43689A (ja) |
| IN (1) | IN161903B (ja) |
| MX (1) | MX158801A (ja) |
| SG (1) | SG14989G (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2011521223A (ja) * | 2008-05-14 | 2011-07-21 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Ｇｍｒによる酸素濃度測定 |
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| WO1991009318A1 (en) * | 1989-12-19 | 1991-06-27 | A & E Manufacturing Company | Automotive testing device and method of use |
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| JP3682459B1 (ja) * | 2004-03-26 | 2005-08-10 | 株式会社ディーゼルユナイテッド | 磁性体濃度計測装置、検出感度向上方法、ゼロ点補償方法及びゼロ点補正方法 |
| JP3682460B1 (ja) * | 2004-04-09 | 2005-08-10 | 株式会社ディーゼルユナイテッド | 運動機関 |
| US20110094293A1 (en) * | 2009-10-27 | 2011-04-28 | Klein Paul N | Oxygen Monitor |
| ATE537461T1 (de) | 2009-11-06 | 2011-12-15 | M & C Techgroup Germany Gmbh | Komponente für eine vorrichtung zur bestimmung des anteils an sauerstoff in einem gas, vorrichtung mit einer solchen komponente, verwendung eines magnetfeldsensors sowie verfahren zur bestimmung des anteils an sauerstoff in einem gas |
| DE102010014883A1 (de) * | 2010-04-14 | 2011-10-20 | Dräger Medical GmbH | Vorrichtung zum Messen der physikalischen Eigenschaften von Gasen |
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| WO2013052732A1 (en) | 2011-10-07 | 2013-04-11 | Boral Industries Inc. | Inorganic polymer/organic polymer composites and methods of making same |
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| US9234876B2 (en) | 2013-03-29 | 2016-01-12 | Stmicroelectronics Pte Ltd. | Durable miniature gas composition detector having fast response time |
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- 1984-04-03 US US06/596,482 patent/US4667157A/en not_active Expired - Fee Related
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1985
- 1985-02-15 KR KR1019850000952A patent/KR900003169B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1985-02-26 IN IN141/CAL/85A patent/IN161903B/en unknown
- 1985-03-18 CA CA000476819A patent/CA1236531A/en not_active Expired
- 1985-03-20 ES ES541428A patent/ES8609717A1/es not_active Expired
- 1985-03-29 MX MX204807A patent/MX158801A/es unknown
- 1985-04-02 AT AT85302305T patent/ATE40215T1/de not_active IP Right Cessation
- 1985-04-02 EP EP85302305A patent/EP0161776B1/en not_active Expired
- 1985-04-02 DE DE8585302305T patent/DE3567738D1/de not_active Expired
- 1985-04-02 AU AU40744/85A patent/AU572277B2/en not_active Ceased
- 1985-04-02 JP JP60068609A patent/JPS60228956A/ja active Pending
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- 1992-08-11 JP JP1992066635U patent/JPH0742128Y2/ja not_active Expired - Lifetime
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| DE3567738D1 (en) | 1989-02-23 |
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| ES541428A0 (es) | 1986-07-16 |
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| EP0161776A1 (en) | 1985-11-21 |
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| CA1236531A (en) | 1988-05-10 |
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