JPS60238742A - ガス検出装置 - Google Patents
ガス検出装置Info
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- JPS60238742A JPS60238742A JP9596084A JP9596084A JPS60238742A JP S60238742 A JPS60238742 A JP S60238742A JP 9596084 A JP9596084 A JP 9596084A JP 9596084 A JP9596084 A JP 9596084A JP S60238742 A JPS60238742 A JP S60238742A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/036—Analysing fluids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
- G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、圧電振動子を利用して気体の種類、および
組成変化を検出することができるようにしたガス検出装
置に関するものである。
組成変化を検出することができるようにしたガス検出装
置に関するものである。
都市ガス、プロパンガスなどの漏れ、あるいは酸欠防止
などのために気体の組成変化を検出するガス検出装置が
ある。
などのために気体の組成変化を検出するガス検出装置が
ある。
従来のかかる検出装置の大部分は半導体の抵抗変化を利
用しているが、半導体式のガス漏れ検出装置は半導体セ
ンサ部への水蒸気や、他の活性気体の吸着による感度変
化によって誤動作が生じたり、長期間にわたる使用では
吸着気体の効果や半導体センサ自身の経時変化のために
、感度が変化したりまったく感度がなくなるなどの欠点
かあった。
用しているが、半導体式のガス漏れ検出装置は半導体セ
ンサ部への水蒸気や、他の活性気体の吸着による感度変
化によって誤動作が生じたり、長期間にわたる使用では
吸着気体の効果や半導体センサ自身の経時変化のために
、感度が変化したりまったく感度がなくなるなどの欠点
かあった。
この発明は、かかる実状にかんがみてなされたもので、
圧電物質が屈曲振動を行うときの電気的な特性が気体の
圧力や種類によって変化することを利用して、小型で、
かつ堅牢であり、長期間にわたって安定した感度をもつ
ガス検出装置を提供するものである。
圧電物質が屈曲振動を行うときの電気的な特性が気体の
圧力や種類によって変化することを利用して、小型で、
かつ堅牢であり、長期間にわたって安定した感度をもつ
ガス検出装置を提供するものである。
屈曲振動を行っている圧電振動子が、気体の圧力によっ
てその電気的特性が変化することは、例えば特公昭４Ｂ
−１６５８４号公報に記載されているように公知の事実
となっている。
てその電気的特性が変化することは、例えば特公昭４Ｂ
−１６５８４号公報に記載されているように公知の事実
となっている。
この特許分轄によると、第５図に示すように開孔２を設
けた容器１の中に水晶振動子３．その電極４，５．リー
ド線８，９をブッシング６．７によって容器１の中に気
密性を保って収納し、図示しない励振回路（発振回路）
によって前記水晶振動子３に振動を与えると、水晶振動
子３は容器１内の圧力によってそのＱを変化するので、
Ｑの変化を発振レベルで測定することによって容器１内
の圧力を知ることができるという技術が記載されている
。
けた容器１の中に水晶振動子３．その電極４，５．リー
ド線８，９をブッシング６．７によって容器１の中に気
密性を保って収納し、図示しない励振回路（発振回路）
によって前記水晶振動子３に振動を与えると、水晶振動
子３は容器１内の圧力によってそのＱを変化するので、
Ｑの変化を発振レベルで測定することによって容器１内
の圧力を知ることができるという技術が記載されている
。
この発明は、かかる気体の圧力と圧電振動子のふるまい
をさらに詳細に観察した結果、振動子の電気的な特性が
気体の密度と粘性、つまりガスの種類によっても影響さ
れることを発見してなされ） たちのである。
をさらに詳細に観察した結果、振動子の電気的な特性が
気体の密度と粘性、つまりガスの種類によっても影響さ
れることを発見してなされ） たちのである。
以下、この発明のガス検出装置の実施例について説明す
る。
る。
第１図は、この発明の概要を、示すガス検出装置のブロ
ック図で、１０ａ、１０ｂは同一の形状に構成されてい
る水晶振動部である。一方の水晶振動部１０ａは外圧に
順応してその体積が変化するベローズ１１ａまたは隔膜
に密閉収納されており、他方の水晶振動部１０ｂは、気
体が自由に出入する開孔を設けた容器１１ｂに収納され
ている。１２ａ、１２ｂは前記水晶振動部１０ａ。
ック図で、１０ａ、１０ｂは同一の形状に構成されてい
る水晶振動部である。一方の水晶振動部１０ａは外圧に
順応してその体積が変化するベローズ１１ａまたは隔膜
に密閉収納されており、他方の水晶振動部１０ｂは、気
体が自由に出入する開孔を設けた容器１１ｂに収納され
ている。１２ａ、１２ｂは前記水晶振動部１０ａ。
１０ｂに励振パワーを供給している励振部（発振回路）
、１３ａ、１３ｂは励振部１２ａ、１２ｂから供給され
ているパワーから水晶振動部１０ａ、１０ｂの電気的な
特性を測定している測定部である。電気的な特性として
は水晶振動子に流れる電流、電圧、および交流インピー
ダンス等が好ましい。
、１３ａ、１３ｂは励振部１２ａ、１２ｂから供給され
ているパワーから水晶振動部１０ａ、１０ｂの電気的な
特性を測定している測定部である。電気的な特性として
は水晶振動子に流れる電流、電圧、および交流インピー
ダンス等が好ましい。
１４は測定部１３ａ、１３ｂから検出された信号を比較
して水晶振動部１０ａ、１０ｂの共振電流、電圧、電力
またはインピーダンスの変化を算出し、この算出値から
水晶振動部１０ｂの方に浸入しているガスの種類や組成
の変化、および圧力を特定する検出部、１５は検出部１
４の出力に応じて組成変化、およびガス種類を表示し、
かつ警報を出力する出力部である。
して水晶振動部１０ａ、１０ｂの共振電流、電圧、電力
またはインピーダンスの変化を算出し、この算出値から
水晶振動部１０ｂの方に浸入しているガスの種類や組成
の変化、および圧力を特定する検出部、１５は検出部１
４の出力に応じて組成変化、およびガス種類を表示し、
かつ警報を出力する出力部である。
第２図（ａ）、（ｂ）は前記水晶振動部１０ａ（１０ｂ
）の一実施例を示す水晶振動子の正面図、および側面図
を示したもので、ｘＹカットされた音叉型水晶振動子２
０のそれぞれの振動片には２組の電極２１，２１．およ
び２２．２２が密着されて取り付けられている。
）の一実施例を示す水晶振動子の正面図、および側面図
を示したもので、ｘＹカットされた音叉型水晶振動子２
０のそれぞれの振動片には２組の電極２１，２１．およ
び２２．２２が密着されて取り付けられている。
そして、２組の電極２１，２１．および２２゜２２には
励振部１３ａ（１３ｂ）から音叉型水晶振動子２０の共
振周波数と等しい周波数の交流電圧が印加される。
励振部１３ａ（１３ｂ）から音叉型水晶振動子２０の共
振周波数と等しい周波数の交流電圧が印加される。
なお、励振部１３ａ、１３ｂは後述するように水晶振動
子２０を共振素子とする発振回路であってもよい。
子２０を共振素子とする発振回路であってもよい。
第３図は、第２図に示したような水晶振動子２０の共振
点におけるインピーダンスＺが振動子を取りまく気体の
圧力、および気体の種類によってどのように変化するか
を示す実験データである。
点におけるインピーダンスＺが振動子を取りまく気体の
圧力、および気体の種類によってどのように変化するか
を示す実験データである。
図中、Ｚｏは振動子自身のインピーダンス、Ｚは気体の
摩擦効果を含めたインピーダンスである。
摩擦効果を含めたインピーダンスである。
この図から理解できるように、水晶振動子２０のインピ
ーダンスＺは前述したように気体の圧力によって大幅に
変化するとともに、Δ口Ｏ・・・・・・等の記号で示す
ように気体の種類Ｘｅ、Ａｒ、Ｈｅ・・・・・・等によ
っても変化の割合が異なっていることがわかる。
ーダンスＺは前述したように気体の圧力によって大幅に
変化するとともに、Δ口Ｏ・・・・・・等の記号で示す
ように気体の種類Ｘｅ、Ａｒ、Ｈｅ・・・・・・等によ
っても変化の割合が異なっていることがわかる。
したがって、第１図で示したように一方の水晶振動部１
０ａには標準のガスＧａ（例えば空気（Ａｉｒ））をベ
ローズ１１ａに密封しておき、他方の水晶振動部１０ｂ
には外気が自由に出入できるような容器１１ｂに設定し
ておくと、両方の水晶振動部１ｏａ、１ｏｂは同一の圧
力のもとｐ動作することになるが、水晶振動部１０ｂの
方は空気以外のガスＧｂにも接触することになる。
０ａには標準のガスＧａ（例えば空気（Ａｉｒ））をベ
ローズ１１ａに密封しておき、他方の水晶振動部１０ｂ
には外気が自由に出入できるような容器１１ｂに設定し
ておくと、両方の水晶振動部１ｏａ、１ｏｂは同一の圧
力のもとｐ動作することになるが、水晶振動部１０ｂの
方は空気以外のガスＧｂにも接触することになる。
そこで、この両者の振動特性のうち、例えば水晶振動子
２０のインピータンスＺをそれぞれ測定部１３ａ、１３
ｂにおいて測定すると、ガスＧａ、Ｇｂの違いにもとづ
く数値が検出部１４から出力されるから、この数値から
容器１１ｂに流入したガスの種類、および組成変化を検
出することができる。
２０のインピータンスＺをそれぞれ測定部１３ａ、１３
ｂにおいて測定すると、ガスＧａ、Ｇｂの違いにもとづ
く数値が検出部１４から出力されるから、この数値から
容器１１ｂに流入したガスの種類、および組成変化を検
出することができる。
この場合、気体の圧力が変化した場合でも、測定部１３
ａの出力から圧力情報を得ることができるので、検出部
１４において圧力データも判断の基準となるように演算
すると、ガスの種類の特定が前記第３図のデータから可
能になることはいうまでもない。
ａの出力から圧力情報を得ることができるので、検出部
１４において圧力データも判断の基準となるように演算
すると、ガスの種類の特定が前記第３図のデータから可
能になることはいうまでもない。
第４図は、励振部１２ａ、１２ｂの一実施例を示す回路
図である。この図においてＸ −ｊ、ａｌ は水晶振動
子、Ａは増幅器、ＣＦ、ＣＶはコンデンサ、Ｒは抵抗を
示す。
図である。この図においてＸ −ｊ、ａｌ は水晶振動
子、Ａは増幅器、ＣＦ、ＣＶはコンデンサ、Ｒは抵抗を
示す。
抵抗Ｒに流れる電流は水晶振動子ｘ−ｔｌ・のインピー
ダンスＺに対応する値となるので、この値を測定するこ
とによってインピーダンスＺの変化を知ることができる
。
ダンスＺに対応する値となるので、この値を測定するこ
とによってインピーダンスＺの変化を知ることができる
。
以上の説明から、この発明ではガスＧａに対するガスＧ
ｂの粘性や密度の変化を知ることができるので、大気の
組成変化、つまり、空気以外のカスの存在や、酸素分圧
の欠乏に関する情報も正確に得ることが可能になり、酸
欠防止、ガス漏れ等の検出器として好適である。
ｂの粘性や密度の変化を知ることができるので、大気の
組成変化、つまり、空気以外のカスの存在や、酸素分圧
の欠乏に関する情報も正確に得ることが可能になり、酸
欠防止、ガス漏れ等の検出器として好適である。
なお、水晶振動子２０としては棒状の伸縮振動を行うも
の、または板状のタワミ振動を行うものでもよく、他に
、セラミック等からなる圧電素子も振動子として利用す
ることができる。
の、または板状のタワミ振動を行うものでもよく、他に
、セラミック等からなる圧電素子も振動子として利用す
ることができる。
以上説明したように、この発明のガス検出装置は圧電振
動子がガスの種類によってその振動特性が変化する点に
着目してガスの種類、および組成変化を検出するように
構成されているので、半導体センサにみられるようにガ
スの吸着や、経年変化によって検出感度が変化し、検出
不能になることがないという利点がある。
動子がガスの種類によってその振動特性が変化する点に
着目してガスの種類、および組成変化を検出するように
構成されているので、半導体センサにみられるようにガ
スの吸着や、経年変化によって検出感度が変化し、検出
不能になることがないという利点がある。
また、２個の圧電振動子の相対的な変化を検出するよう
に構成しているので、ガス圧や、温度特性の補正が不要
になり、検出装置の取扱い、および設置が簡単になると
いう顕著な効果がある。
に構成しているので、ガス圧や、温度特性の補正が不要
になり、検出装置の取扱い、および設置が簡単になると
いう顕著な効果がある。
また、水晶振動子の電力消費量はＩＪｉ、ｗ程度と極め
て少なく、交流電源を用いる必要はないので、設置場所
の制限は小さく、移動も容易であって、応用範囲は広い
という実用的な効果もある。
て少なく、交流電源を用いる必要はないので、設置場所
の制限は小さく、移動も容易であって、応用範囲は広い
という実用的な効果もある。
第１図は、この発明のガス検出装置の概要を示すブロッ
ク図、第２図（ａ）、（ｂ）は水晶振動部の一実施例を
示す正面図と側面図、第３図は励振部の一実施例を示す
回路図、第４図は振動部の励振回路の一例を示す回路図
、第５図は従来の圧力検出用の振動部を示す構造図であ
る。 図中、１０ａ、１０ｂは水晶振動部、１１ａはへローズ
、１２ａ、１２ｂは励振部、１３ａ。 ＋３ｂは測定部、１４は検出部、１５は出力部を示す。 第１図 第２図 （ａ） （ｂ） 第３図 Ｐ （Ｔｏｒｒ） Ｐｒｅｓｓｕｒｅ （Ｐａ ） 第４図 第５図
ク図、第２図（ａ）、（ｂ）は水晶振動部の一実施例を
示す正面図と側面図、第３図は励振部の一実施例を示す
回路図、第４図は振動部の励振回路の一例を示す回路図
、第５図は従来の圧力検出用の振動部を示す構造図であ
る。 図中、１０ａ、１０ｂは水晶振動部、１１ａはへローズ
、１２ａ、１２ｂは励振部、１３ａ。 ＋３ｂは測定部、１４は検出部、１５は出力部を示す。 第１図 第２図 （ａ） （ｂ） 第３図 Ｐ （Ｔｏｒｒ） Ｐｒｅｓｓｕｒｅ （Ｐａ ） 第４図 第５図
Claims (1)
- 標準となる気体を密封したベローズ内に封入され、屈曲
振動をする第１の圧電振動体と、外気が出入する容器に
設置し、前記第１の圧電振動体とほぼ同一条件で屈曲振
動するように配置されている第２の圧電振動体と、前記
第１．および第２の圧電振動体の電気的な特性をそれぞ
れ測定する第１、第２の測定部と、前記第１．第２の測
定部から出力された信号を比較し、前記第２の圧電振動
体に接触している気体の種類、または組成変化を特定す
る検出部を備えていることを特徴とするガス検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9596084A JPS60238742A (ja) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | ガス検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9596084A JPS60238742A (ja) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | ガス検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60238742A true JPS60238742A (ja) | 1985-11-27 |
| JPH0358459B2 JPH0358459B2 (ja) | 1991-09-05 |
Family
ID=14151787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9596084A Granted JPS60238742A (ja) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | ガス検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60238742A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0484569A1 (de) * | 1990-11-06 | 1992-05-13 | Asea Brown Boveri Ag | Vorrichtung zur Messung von Schwefelhexafluorid-Zersetzungsprodukten |
| JP2007121250A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Kyocera Kinseki Corp | 微少質量測定用センサ |
| CN100465613C (zh) * | 2005-06-28 | 2009-03-04 | 上海理工大学 | 一种在线检测大气颗粒物浓度的方法及其装置 |
| JP2010169550A (ja) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Epson Toyocom Corp | 応力検出装置 |
| JP2020024190A (ja) * | 2018-06-26 | 2020-02-13 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | ガスを検出するためのセンサ装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5542054A (en) * | 1978-09-19 | 1980-03-25 | Seikosha Co Ltd | Watch with gas detector |
-
1984
- 1984-05-14 JP JP9596084A patent/JPS60238742A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5542054A (en) * | 1978-09-19 | 1980-03-25 | Seikosha Co Ltd | Watch with gas detector |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0484569A1 (de) * | 1990-11-06 | 1992-05-13 | Asea Brown Boveri Ag | Vorrichtung zur Messung von Schwefelhexafluorid-Zersetzungsprodukten |
| CN100465613C (zh) * | 2005-06-28 | 2009-03-04 | 上海理工大学 | 一种在线检测大气颗粒物浓度的方法及其装置 |
| JP2007121250A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Kyocera Kinseki Corp | 微少質量測定用センサ |
| JP2010169550A (ja) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Epson Toyocom Corp | 応力検出装置 |
| JP2020024190A (ja) * | 2018-06-26 | 2020-02-13 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | ガスを検出するためのセンサ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0358459B2 (ja) | 1991-09-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |