JPS6315146A

JPS6315146A - 混合気中の可燃性ガスの含有率測定装置

Info

Publication number: JPS6315146A
Application number: JP62159926A
Authority: JP
Inventors: ヴエルナー・ハーゲン; クラウス−デイーター・ブラント; ゲルト・マールト
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1986-07-03
Filing date: 1987-06-29
Publication date: 1988-01-22
Also published as: DE3622307C2; DE3622307A1; DE3764557D1; US4817414A; EP0252283B1; EP0252283A1

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】産業上の利用分野本発明は、測定する含有ガスの熱伝導率に応答する測定
センサを備えた、例えば空気中のメタン等の、混合気中
の可燃性ガスの含有率測定装置に関する。

従来技術ドイツ連邦共和国特許出願公開第１６９８５４９号公報
にこのような測定装置が記載されている。

この構成においては、測定する含有ガスの熱伝導率と実
勢ｉ　（ｗ、；ｒｍ−ｔ５ｎｕｎｇ　）とに対してそれ
ぞれ１つのセンサを、測定ブリッジ回路の、共通の分岐
点を有する２つのアームのそれぞれに設ける。可燃性ガ
スの濃度が低い場合には実熱量効果が熱伝導率効果を上
回るので、可燃性ガスの濃度が高まるにつれて、測定ブ
リッジ回路の対角線分岐の測定信号も大きくなる。空気
中の可燃性ガスの濃度が高まると酸素の濃度は低減しひ
いては実熱量効果が小さくなる。またこの場合に熱伝導
率は高まるので測定回路ブリッジの対角点の電圧は高ま
る。個々のブリッジアームの平衡調整に依存して前もっ
て決められた直を熱伝導信号量が上回ると、ブリッジ対
角点に接続されている測定装置はフルスケールのふれに
切替るようになっておりこのようにして空気中の可燃性
ガスの濃度が、決められ限界値を越えたことが表示され
るのである。このようにして表示を一義的にすることが
必要なのである、何故ならばそのようにしないと、可燃
性ガスの濃度が高ぐなつ−でいるのに実熱量信号が小さ
くなるとこのような公知の測定装置の使用者は、可燃性
ガスの濃度は十分に低く危険は無いと誤まるおそれがあ
るからである。

しかしながらこのような公知の測定装置においては、前
もって与えられている実熱量限界値を越えた場合には混
合気中の可燃性ガスの実際の含有量を測定することはで
きない。

それ故に別の１つの公知の可燃性ガス濃度監視装置にお
いては、実熱量測定用の第１のブリッジ回路に直列に、
固有の補償抵抗を備え熱伝導率測定のみに使用される第
２のブリッジ回路を接続することが提案されている（ド
イツ連邦共和国特許出願公開第３１２７４３１号公報）
。

しかしながら測定用ブリッジ回路の数を２倍にするとコ
ストも大きくなり消費電力も増加する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１６４８８５７号公報
に、熱伝導率測定ζこより可燃、性ガス含有率を測定す
る純粋度測定装置（ＫａｔｈａｒＯｍｅｔｅｒ　）が記
載されている。この構成においては、１つの測定ブリッ
ジ回路の、一方のアームには、測定するガスに直接に接
触する加熱フィラメントが熱伝導率測定センサとして設
けられ他方のアームには同様な形式でありカプセルに収
まっている加熱フィラメントが、周囲温度の変化に対す
る補償素子として設けられている。ブリッジ対角線分岐
に表示装置が接続されている。この装置における欠点は
、実際の測定センサと同様な方法で高温に維持されてい
る補償抵抗に対して高電力が必要であることにある。

発明が解決しようとする問題点本発明の課題は、熱伝導率測定のみを行う場合にも実熱
量測定も一緒に行う場合にも熱伝導率測定に対する周囲
温度の影響を除去する、低コストの回路装置を提供する
ことにある。

問題を解決するための手段上記問題は、特許請求の範囲第１項記載の特徴部分ζこ
記載の構成により解決される。その構成においては熱伝
導率センサは定電流源に接続されまたこの熱伝導検出素
子に並列に、熱伝導率に対する測定タップ装置が接続さ
れまたこの測定タップ装置は測定信号端子と補償電圧源
との直列接続でありまたこの補償電圧源の電圧と、熱伝
導検出素子における、温度に依存する電圧降下変化との
絶対室の増減の方向は同一でありまた双方の電圧の極性
は互いに逆である。

熱伝導率センサには一定の電流が流れているのでこの熱
伝導率センサにおける電圧降下は熱伝導率と周囲温度と
にのみ依存している。補償電圧源を設けることにより温
度依存性は除去される。このようにして、測定信号端子
からタップして取出す、温度補償された信号は熱伝導率
のみに依存する。

このようにして熱伝導率測定を低電力で行うことができ
る、何故ならば公知の測定装置きは異なり温度補償のた
めに第２の、第１の熱伝導率センサに並列に接続され可
燃性がスに対して遮蔽するカプセルの中に設けられ電力
負荷の高いセンサをブリッジ回路の中に設ける必要はな
いからである。

測定信号端子からの信号取出しが電力無しに行えると仮
定すると補償電工源は補償電圧を小さい電力で発生する
ことができる。、これはポータプル装置において・は有
利である。この場合に補償電圧の供給は、受動回路素子
に電流を流すかまたは例えば熱電素子等の能動回路素子
により、温度に依存する補償電圧を発生して行なう。

公知の装置の場合と異なり付加的な、カプセルの中に設
ける点以外は熱伝導率セン、すと同様でありまた高電力
を必要とする補償抵抗を設ける必要はない。

簡単な場合には補償電圧源は補償定電流源から成りこの
補償定電流源は調整可能な温度測定センサに並列に接続
される。有利には熱伝導率センサの近傍に設ける温度測
定センサは、一定電流が流れる場合には熱伝導率センサ
と同様の温度特性を呈する。温度測定センサー抵抗は調
整して調合することができる。

簡単に調整を行うには温度測定センサに、温度と無関係
であり調整可能な前置抵抗を前置接続する。補償定電流
源の電流の大きさと前置抵抗を適切に選択して熱伝導率
センサにおける電圧降下変化を十分に温度補償すること
ができる、何故ならば温度特性が線形であるとして出発
することができるからである。

混合気中の可燃性ガスの含有量の測定装置により熱伝導
率信号を次のようにして、すなわち測定信号端子を熱伝
導率センサを介して信号処理装置に接続して測定するこ
とができる。この信号処理装置は温度センサを介して熱
伝導率信号の温度依存性を考慮しこの熱伝導率信号を温
度に関して補正する。このようにして熱伝導率を低出力
でまた温度に依存して測定することができ、このために
付加的な、温度補償に用いられカプセルの中に設けられ
る比較測定センサは必要ではない。

有利には信号処理装置はマルチプレクサを備えこのマル
チプレクサは交番して測定ブリッジの対角線分岐におけ
る実熱量信号を読出しそして限界値を上回る場合には熱
伝導率信号を、相応する温度と一緒に受取りそしてすべ
ての信号をＡ　／　Ｄ変換器を介してマイクロプロセッ
サに供給する。マイクロプロセッサには温度特性が記憶
されるので各熱伝導率信号を補正して表示するかまたは
更に処理することができる。

測定ブリッジ回路を用いて可燃性ガスの実熱量と熱伝導
率とを組合わせて測定することによねり下方の濃度範囲（Ｃ２では実熱量をより正確に測定す
ることができまたこの実熱量測定値は上方の濃度範囲例
えば下方の爆発限界より上方の範囲では熱伝導率測定と
無関係となるのでガス濃度さ測定信号とを一義的ｌこ対
応させることができる。この場合に熱伝導率信号は補償
回路を介して熱伝導率センサの周囲温度と無関係になる
。

測定ブリッジ回路における比慴咬抵抗を高抵抗にして測
定センサに実質的に一定の電流が流れるようにする。実
熱量に対する測定信号は測定ブリッジ回路の対角線分岐
からタップして取出すことがてき丁たその際に実熱量信
号の中の熱伝導率成分は熱伝導率センサにより除去され
る。

実施例次に本発明を実施例に基づいて図を用いて詳しく説明す
る。

第１図においては測定ブリッジ回路１が示されている。

この測定ブリッジ回路１は、触媒的に作用する実熱量測
定センサ２と熱伝導率センサ３を備えまた、それらに対
応する補償抵抗４゜５を備えている。測定ブリッジ１は
定電流６により給電される。測定ブリッジの対角点７か
ら実熱量信号”ＷＴを取出すことができる。熱伝導率セ
ンサ３ｉこ並列に、測定信号端子ＵＷＬ、　”：補償電
圧源との直列接続が接続さｈておりこの直列接続は補償
定電流源８と、これに並列に接続されている温度測定セ
ンサと、これに前置接続されており温度と無関係な調整
抵抗１０とから成る。温度測定センサ９と調整抵抗１０
とにおける、温度に依存する電圧降下Ｕ３を、調整抵抗
１０と、補償定電流源８の電流の大きさとを調整して、
熱伝導率センサ３における電圧降下Ｕｐｐの、過度に依
存する成分に相応させると双方の電圧降下は、極性が互
いに逆であるので相殺される。それ故に、温度に依存す
る電圧信号ＵｗＬを測定信号端子から取出すことができ
る。

第２図において、第１図に示されている測定ブリッジ１
の対角点７は、Ａ／Ｄ変換器およびマルチプレクサ１１
に接続されておりこのＡ　／’Ｄ変換器およびマルチプ
レクサ１１は熱伝導率センサ３と温度測定センサ９とに
接読されている。このようにして処理された信号は、マ
ルチプレクサおよびＡ　／　Ｄ変換器１１を制御するマ
イクロコンピュータ１３に供給されそして表示器１４に
測定値として、測定信号が、マイクロプロセッサ１３に
記憶されている、熱伝導率センサ３の温度特性により補
正された後に表示される。

熱伝導測定のみの装置は、実勢澄測定センサ２と補償抵
抗４，５と対角線分岐７とが省略され定電流源６が熱伝
導率センサ３の双方の端子と直接に接続されている点以
外は、第１図または第２図に示されているものと同様で
ある。

発明の効果影響を簡単な低電力消費回路手段によって除去すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱伝導率測定に対する補償電圧源が接続され
ている、熱伝導率および実熱量測定ブリッジ回路の回路
図である。第２図は、信号処理する電子計算装置を備え
ている回路装置の回路図である。１・・・測定ブリッジ回路、２・・・実熱量測定センサ
、３・・・熱伝導率センサ、４・・・補償抵抗、５・・
・補償抵抗、６・・・定電流源、７・・・対角線分岐、
８・・・定電流源、９・・・補償定電流源、１０・・・
調整抵抗、ＵｗＴ・・・実熱量信号、Ｕｐｐ・・・電圧
降下、Ｕ３・・・電圧降下、１１・・・マルチプレクサ
およびＡ／Ｄ変換器、１２・・・伝送線、１３・・・マ
イクロプロセッサ、１４・・・表示器゛・ゝ二−７

Claims

【特許請求の範囲】１、測定する含有可燃性ガスの熱伝導率に応答する測定
センサを備えており例えば空気中のメタン等である混合
気中の可燃性ガスの含有率測定装置において、熱伝導率
センサ（３）を定電流源（６）に接続しまた該熱伝導率
センサ（３）に並列に熱伝導測定タツプ装置が設けられ
ておりまた該熱伝導測定タツプ装置は測定信号端子（Ｕ
＿Ｗ＿Ｌ）と補償電圧源（８、９、１０）との直列接続
であり、また該補償電圧源（８、９、１０）の電圧絶対
値は、熱伝導率センサ（３）における、温度に依存する
電圧降下変化の絶対値と増減の方向が同一でありまた双
方の電圧の極性は互いに逆であることを特徴とする混合
気中の可燃性ガスの含有率測定装置。２、補償電圧源が補償定電流源（８）と、該補償定電流
源（８）に並列に接続され調整可能な温度測定センサ（
９）とから成る特許請求の範囲第１項記載の混合気中の
可燃性ガスの含有率測定装置。３、温度測定センサ（９）に、温度に依存しまた調整可
能な前置抵抗（１０）を前置接続した特許請求の範囲第
２項記載の混合気中の可燃性ガスの含有率測定装置。４、測定する含有可燃性ガスの熱伝導率に応答する測定
センサを備えており例えば空気中のメタン等である混合
気中の可燃性ガスの含有率測定装置において、熱伝導率
センサ（３）を信号処理装置（１１、１３）に接続しま
た該信号処理装置（１１、１３）を温度測定センサ（９
）と接続して熱伝導率信号に対する温度影響を補正する
ことを特徴とする混合気中の可燃性ガスの含有率測定装
置。５、信号処理装置がマルチプレクサおよびＡ／Ｄ変換器
（１１）から成りまた該マルチプレクサおよびＡ／Ｄ変
換器（１１）にはマイクロプロセツサ（１３）が後置接
続されておりまた該マイクロプロセツサ（１３）に温度
特性をディジタルで記憶して熱伝導率信号を評価するよ
うにした特許請求の範囲第４項記載の混合気中の可燃性
ガスの含有率測定装置。６、測定ブリッジ回路（１）の、１つのセンサアームに
熱伝導率センサ（３）を設け他方のセンサアームに、可
燃性ガスの実熱量に応答する測定センサ（２）を設けま
た該測定ブリッジ回路（１）を定電流源（６）に接続し
た特許請求の範囲第４項記載の混合気中の可燃性ガスの
含有率測定装置。