JPWO2019135002A5 - - Google Patents
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Description
この目的は、独立した特許請求の範囲によって解決される。
This object is solved by the independent claims.
ある実施形態は、少なくとも１つのヒータ（例えば、発熱体）と少なくとも１つの検出器（例えば、「サーモパイル構造」、温度可変抵抗器またはサーミスタ）とを有する熱ガスセンサの評価装置に関する。評価装置は、第１の検出器の検出器信号の振幅に関する情報（例えばD1.Uss）、およびヒータ信号と第１の検出器の検出器信号との間の第１の位相差に関する情報（例えば（D1-Hz）.phi）を取得するように構成されている。さらに、評価装置は、検出器信号の振幅に関する情報（例えばD1.Ussおよび/またはD2.Uss）に依存し、かつ第１の位相差に関する情報に依存して、振幅情報と位相情報とを組み合わせた合成信号を中間量として形成するように構成されている。さらに、評価装置は、例えば、ガス濃度に関する情報または流体（例えば、ガスまたはガス混合物）の熱拡散率に関する情報を、合成信号に基づいて（例えば、計算の後のプロセスにおいて、合成信号に組み込まれた個々の情報を個別に考慮することなく）決定するように構成される。
One embodiment relates to a thermal gas sensor evaluation device having at least one heater (eg, a heating element) and at least one detector (eg, "thermopile structure", temperature variable resistor or thermistor). The evaluator has information about the amplitude of the detector signal of the first detector (eg D1.Uss) and information about the first phase difference between the heater signal and the detector signal of the first detector (eg D1.Uss). It is configured to get (D1-Hz) .phi) . Further, the evaluator relies on information about the amplitude of the detector signal (eg D1.Uss and / or D2.Uss) and depends on the information about the first phase difference to combine the amplitude and phase information. It is configured to form the combined signal as an intermediate amount. In addition, the evaluator incorporates, for example, information about the gas concentration or information about the thermal diffusivity of the fluid (eg, gas or gas mixture) into the synthetic signal based on the synthetic signal (eg, in the post-calculation process). It is configured to make decisions (without considering individual information individually) .
ある実施形態によれば、評価装置は、２つの検出器を含み、これら２つの検出器はヒータまでの距離が同じである。この場合、例えば、２つの検出器からの２つの検出器信号の振幅に関する情報（例えばD1.UssおよびD2.Uss）の和、および２つの検出器の２つの位相差に関する情報（（D1-Hz）.phiおよび（D2-Hz）.phi）の和が、合成信号に組み込まれることがある。
According to one embodiment, the evaluator comprises two detectors, the two detectors having the same distance to the heater . In this case, for example, the sum of information about the amplitudes of the two detector signals from the two detectors (eg D1.Uss and D2.Uss) , and information about the two phase differences between the two detectors ((D1-Hz) . The sum of ) .phi and (D2-Hz) .phi) may be incorporated into the composite signal.
ある実施形態は、少なくとも１つのヒータ（例えば、発熱体）と、ヒータまでの距離が異なって配置された２つの検出器（例えば、第１の感熱素子構造および第２の感熱素子構造、または温度可変抵抗器、またはサーミスタ）とを有する熱ガスセンサのための評価装置に関連し、ここで、評価装置は、第１の検出器の検出器信号の振幅に関する情報（例えば、D1.Uss）、第２の検出器の検出器信号の振幅に関する情報（例えば、D2.Uss）、ヒータ信号と第１の検出器の検出器信号との間の第１の位相差に関する情報（例えば(D1-Hz.phi））、およびヒータ信号と第２の検出器の検出器信号との間の第２の位相差に関する情報（例えば(D2-Hz.phi）を取得するように構成されている。評価装置は、検出器信号の振幅に関する情報（例えば、第１の検出器のD1.Ussおよび第２の検出器のD2.Uss）に依存し、第１の位相差に関する情報に依存し、且つ第２の位相差に関する情報に依存して、振幅情報と位相情報とを組み合わせた合成信号を中間量として形成するように構成されることがある。さらに、評価装置は、合成信号に基づいて（例えば、計算の後のプロセスにおいて、合成信号に組み込まれた個々の情報を個別に考慮することなく）、ガス濃度に関する情報または流体（例えば、ガスまたはガス混合物）の熱拡散率に関する情報を決定するように構成されている。
In one embodiment, there is at least one heater (eg, a heating element) and two detectors (eg, a first heat sensitive element structure and a second heat sensitive element structure, or temperature) arranged at different distances to the heater. Related to an evaluator for a thermal gas sensor with a variable resistor, or thermista), where the evaluator is information about the amplitude of the detector signal of the first detector (eg, D1.Uss) , first. Information about the amplitude of the detector signal of the second detector (eg D2.Uss) , information about the first phase difference between the heater signal and the detector signal of the first detector (eg (D1-Hz.). phi)) , and the evaluator is configured to obtain information about the second phase difference between the heater signal and the detector signal of the second detector (eg (D2-Hz.phi). Depends on information about the amplitude of the detector signal (eg, D1.Uss of the first detector and D2.Uss of the second detector), depends on the information about the first phase difference, and the second. Depending on the information about the phase difference, it may be configured to form a composite signal that combines the amplitude information and the phase information as an intermediate quantity. Further, the evaluation device is based on the composite signal (for example, calculation). In a later process, it is configured to determine information about the gas concentration or the thermal diffusivity of the fluid (eg, gas or gas mixture), without considering the individual information incorporated in the synthesis signal individually). Has been done.
評価装置のこの実施形態は、検出器信号の振幅に関する情報に基づいて、且つ第１の位相差に関する情報および第２の位相差に関する情報に依存する合成信号は、例えばガス濃度または流体の熱拡散率に関する情報を決定するために、評価装置が非常に迅速に処理し得る非常に安定した信号を成すという知見に基づいている。このように、評価装置は迅速なガス分析を可能にする。
This embodiment of the evaluator is based on information about the amplitude of the detector signal, and the synthetic signal that depends on the information about the first phase difference and the information about the second phase difference is , for example, the gas concentration or the thermal diffusion of the fluid. To determine the information about the rate, it is based on the finding that the evaluator makes a very stable signal that can be processed very quickly. In this way, the evaluator enables rapid gas analysis.
ある実施形態によれば、評価装置はヒータ振幅に関する情報を取得するように構成されることがある。さらに、評価装置は、合成信号（ｓｉｇＸ）を決定するために、ヒータ振幅に関する情報、検出器信号の振幅に関する情報、第１の位相差に関する情報、および第２の位相差に関する情報の線形結合を形成するように構成されることがある。例えば、ヒータ振幅に関する情報は加熱電力に関する情報であってもよい。ここで、ヒータ振幅に関する情報は、Ｈｚ.Ussと呼ばれることもある。例えば、評価装置は、ヒータ振幅に関する情報を熱ガスセンサから直接取得してもよいし、例えば、熱ガスセンサから評価装置に伝送されたヒータ信号から取得してもよい。例えば、線形結合は、ヒータ振幅に関する情報と検出器信号の振幅に関する情報との第１の線形結合を有する第１の項と、第１の位相差に関する情報と第２の位相差に関する情報との第２の線形結合を有する第２の項を含むことがある。この場合、例えば、合成信号を決定するために、第１の項および第２の項は線形結合において異なる定数で重み付けされることがある。評価装置が合成信号を決定する際にヒータ振幅を考慮しているため、ヒータ信号（例えば、ヒータが放出する周期的な温度波信号）は、第１の検出器および／または第２の検出器の検出器信号（受信した周期的な温度波信号）と比較されることがあり、その結果、ヒータから２つの検出器への分析されるべきガスを介しての熱伝達を極めて正確に決定することができる。このことにより、評価装置を用いた非常に正確で迅速なガス分析が可能となる。
According to certain embodiments, the evaluator may be configured to obtain information about the heater amplitude. In addition, the evaluator linearly couples information about the heater amplitude, information about the amplitude of the detector signal, information about the first phase difference, and information about the second phase difference to determine the combined signal (sigX). May be configured to form. For example, the information regarding the heater amplitude may be information regarding the heating power. Here, the information regarding the heater amplitude may be referred to as Hz.Uss. For example, the evaluation device may acquire information on the heater amplitude directly from the heat gas sensor, or may, for example, acquire information from the heater signal transmitted from the heat gas sensor to the evaluation device. For example, a linear combination is a first term having a first linear combination of information about the heater amplitude and information about the amplitude of the detector signal, and information about the first phase difference and information about the second phase difference. It may contain a second term with a second linear combination. In this case, for example, the first term and the second term may be weighted with different constants in a linear combination to determine the composite signal. The heater signal (eg, the periodic temperature wave signal emitted by the heater ) is the first detector and / or the second detector because the evaluator takes into account the heater amplitude when determining the composite signal. May be compared to the detector signal ( received periodic temperature wave signal ), resulting in a very accurate determination of heat transfer from the heater to the two detectors via the gas to be analyzed. be able to. This enables very accurate and rapid gas analysis using an evaluation device.
ある実施形態によれば、評価装置は、
sigX=sigUss*Ka+sigPhi*Kp
によって合成信号sigXを得るように構成されることがある。
ここで、sigUssは第1の検出器の検出器信号の振幅に関する情報と第2の検出器の検出器信号の振幅に関する情報とに依存することがある、振幅情報または振幅信号であることがある。また、項sigPhiは、第1の位相差に関する情報と第２の位相差に関する情報とに依存することがある、位相情報または加算された位相信号であることがあり、係数KaおよびKpは定数であることがある。この場合、定数KaおよびKpは振幅情報と位相情報とを別々に重み付けして、評価装置が合成信号sigXを得るようにすることができる。振幅情報sigUssは、第1の検出器の検出器信号の振幅に関する情報と第2の検出器の検出器信号の振幅に関する情報とを線形に結合したものであることがある。位相情報sigPhiは、第1の位相差に関する情報と第2の位相差に関する情報とについての線形情報であることがある。例えば、定数Ka及びKpは、変換係数であってもよい。ある実施形態によれば、KaおよびKpは、最適化された合成信号のための重み付け係数であり、ここで、係数KaおよびKpは無名数であってもよい（例えば、これは、本明細書で使用されるような組み込みシステムには必要ではなく、例えば、CO2濃度を提供する)。ある実施形態によれば、例えば、組み込みシステムは、振幅のためのＡＤデジット（ＡＤ ｄｉｇｉｔｓ）を提供し、位相情報は、例えば、コンパレータが傾くまでの時間を測定する、例えば組み込みシステムのタイミングユニットから決定される。このように、例えば、振幅と時間/角度への変換は、評価装置の回路と組み込みシステム（マイコン）の技術データによって規定される。例えば、係数は、両方の信号成分(振幅と位相)がCO2較正の測定範囲にわたってほぼ同じ割合で合成信号sigXに導入されて、例えばsigXにおいて最大の測定分解能が得られるように選択される。例えば、係数KaおよびKpは、例えば、sigXに最適な信号を得るために、経験的に決定される。例えば、定数KaおよびKpは、分析されるべきガスの濃度、温度、または圧力に依存してもよい。このように、振幅情報sigUssは位相情報SigPhiと一致することがある。評価装置は合成信号とともに振幅情報および位相情報をさらに処理することがあり、例えばその結果、評価装置はガスセンサによって検出されたガスを非常に迅速に、効率的に、および非常に正確に分析することができる。
According to one embodiment, the evaluation device is
sigX = sigUss * Ka + sigPhi * Kp
May be configured to obtain a composite signal sigX.
Here, sigUss may be amplitude information or amplitude signal, which may depend on information about the amplitude of the detector signal of the first detector and information about the amplitude of the detector signal of the second detector. .. Also, the term sigPhi may be phase information or an added phase signal that may depend on information about the first phase difference and information about the second phase difference, and the coefficients Ka and Kp are constants. There may be . In this case, the constants Ka and Kp can weight the amplitude information and the phase information separately so that the evaluator obtains the composite signal sigX. Amplitude information sigUss may be a linear combination of information about the amplitude of the detector signal of the first detector and information about the amplitude of the detector signal of the second detector. The phase information sigPhi may be linear information about the information about the first phase difference and the information about the second phase difference. For example, the constants Ka and Kp may be conversion coefficients. According to certain embodiments, Ka and Kp are weighting coefficients for the optimized synthetic signal, where the coefficients Ka and Kp may be dimensionless (eg, this is herein). Not required for embedded systems such as those used in, for example, to provide CO2 concentration). According to one embodiment, for example, the embedded system provides AD digits for the amplitude, and the phase information is, for example, from the timing unit of the embedded system, which measures the time until the comparator tilts. It is determined. Thus, for example, the amplitude and conversion to time / angle are defined by the technical data of the circuit of the evaluation device and the embedded system (microcomputer). For example, the coefficients are selected so that both signal components (amplitude and phase) are introduced into the composite signal sigX at approximately equal rates over the measurement range of CO2 calibration, for example for maximum measurement resolution in sigX . For example, the coefficients Ka and Kp are empirically determined, for example, to obtain the optimum signal for sigX. For example, the constants Ka and Kp may depend on the concentration, temperature, or pressure of the gas to be analyzed . Thus, the amplitude information sigUss may match the phase information SigPhi. The evaluator may further process the amplitude and phase information along with the composite signal, for example, so that the evaluator can analyze the gas detected by the gas sensor very quickly, efficiently and very accurately. Can be done .
ある実施形態によれば、評価装置は、sigUss=2*Hz.Uss-(D1.Uss+D2.Uss)に従って振幅情報sigUssを得るように構成される。ここで、項Hz.Ussはヒータの振幅に関する情報であることがあり、項D1.Ussは第1の検出器の検出器信号の振幅に関する情報であることがあり、項D2.Ussは第2の検出器の検出器信号の振幅に関する情報であることがある。このように、振幅情報sigUssは相対振幅信号を構成してもよい。換言すれば、振幅情報は、ヒータ振幅の2倍と、第1の検出器の検出器信号の振幅に関する情報および第2の検出器の検出器信号の振幅に関する情報の和との差であってもよい。振幅情報sigUssのこの特定の計算の結果、振幅情報sigUssは本質的に流体による熱伝達に依存し、例えば少なくとも１つのヒータから分析されるべきガスへの熱伝達や分析されるべきガスから第１および／または第２の検出器への熱伝達等道の未知の熱伝達を考慮しない、またはわずかにしか考慮されないようにすることができる。したがって、振幅情報sigUssに依存することがある合成信号sigXは未知の熱伝達の影響を受けない、またはわずかにしか受けず、その結果、評価装置は、ガス濃度に関する情報または流体の熱拡散率に関する情報等、分析されるべきガスの特性を非常に正確に決定することができる。
According to one embodiment, the evaluator is configured to obtain amplitude information sigUss according to sigUss = 2 * Hz.Uss-(D1.Uss + D2.Uss). Here, the term Hz.Uss may be information about the amplitude of the heater, the term D1.Uss may be information about the amplitude of the detector signal of the first detector, and the term D2.Uss is the second. It may be information about the amplitude of the detector signal of the detector. In this way, the amplitude information sigUss may form a relative amplitude signal. In other words, the amplitude information is the difference between twice the heater amplitude and the sum of the information about the amplitude of the detector signal of the first detector and the information about the amplitude of the detector signal of the second detector. May be good. As a result of this particular calculation of the amplitude information sigUss , the amplitude information sigUss essentially depends on the heat transfer by the fluid, for example heat transfer from at least one heater to the gas to be analyzed or from the gas to be analyzed. The unknown heat transfer of the path, such as heat transfer to the first and / or second detector, can be neglected or neglected. Therefore, the synthetic signal sigX, which may depend on the amplitude information sigUss, is unaffected or slightly affected by unknown heat transfer, so that the evaluator is informed about the gas concentration or the heat transfer coefficient of the fluid. The characteristics of the gas to be analyzed, such as information, can be determined very accurately.
ある実施形態によれば、評価装置は、ガス濃度に関する情報または流体の熱拡散率に関する情報を得るために、合成信号の多項式（例えば、A.y(sigX)等の１次の多項式）を計算するように構成されていることがある。評価装置による合成信号の多項式形成を介して、合成信号のドリフト補正が行われることがある。このように多項式形成によって、例えば、濃度ドリフト、圧力ドリフト、および温度ドリフトが補正されることがある。このように、例えば評価装置は、合成信号の３つの多項式を算出することがあり、ここで、第１の多項式は、ガス濃度と合成信号との関係を表すことがあり、第２の多項式は圧力と信号シフト（合成信号の圧力ドリフト）との関係を表すことがあり、第３の多項式は、温度と圧力ドリフトとの関係を表すことがある。このように、この特徴により、起こり得る不正確さを修正することができ、したがって、起こり得る誤差を低減して流体を非常に正確に分析するように評価装置を構成することができる。
According to one embodiment, the evaluator is to compute a polynomial of the composite signal (eg, a first-order polynomial such as Ay (sigX)) to obtain information about the gas concentration or the thermal diffusivity of the fluid. May be configured in. Drift correction of the composite signal may be performed through polynomial formation of the composite signal by the evaluation device. Thus, polynomial formation may correct , for example, concentration drift, pressure drift, and temperature drift. Thus, for example, the evaluator may calculate three polynomials of the composite signal, where the first polynomial may represent the relationship between the gas concentration and the composite signal and the second polynomial. May represent the relationship between pressure and signal shift (pressure drift of the composite signal), and the third polynomial may represent the relationship between temperature and pressure drift. Thus, this feature allows the possible inaccuracies to be corrected and therefore the evaluator can be configured to analyze the fluid very accurately with reduced possible errors.
ある実施形態によれば、評価装置は、ガス濃度に関する情報または熱拡散率に関する情報を得るために、合成信号の多項式に補正項を乗算するように構成されていることがある。補正項は、合成信号、圧力（ｐ）に関する情報、および温度（Ｔ）に関する情報に依存することがある。したがって、例えば、補正項は、合成信号の圧力／温度依存性を補償することがある。こうして、例えば、ガス濃度と合成信号との関係を表す多項式は、圧力と温度のドリフトに関して補正項で補正されることがある。このように、補正項を合成信号の多項式で乗算することにより、評価装置が可能な誤差の影響を低減し、その結果、評価装置は、ガス濃度に関する情報または熱拡散率に関する情報を非常に正確に取得するように構成することができる。例えば、これによって、例えば、ガスセンサの第１の検出器および／または第２の検出器による検出器信号の検出において生じる圧力依存誤差および温度依存誤差を最小化することができる。
According to certain embodiments, the evaluator may be configured to multiply a polynomial of the composite signal by a correction term to obtain information about gas concentration or thermal diffusivity. The correction term may depend on the composite signal, information on pressure (p), and information on temperature (T) . Thus, for example, the correction term may compensate for the pressure / temperature dependence of the composite signal. Thus , for example, a polynomial representing the relationship between the gas concentration and the composite signal may be corrected by a correction term with respect to pressure and temperature drift. Thus, by multiplying the correction term by the polynomial of the composite signal, the evaluator reduces the effect of possible errors , so that the evaluator is very accurate in information about the gas concentration or the thermal diffusion rate. Can be configured to get to. For example, this can minimize the pressure-dependent and temperature-dependent errors that occur in the detection of the detector signal by , for example, the first detector and / or the second detector of the gas sensor.
ある実施形態によれば、評価装置は、ガス濃度に関する情報を決定する際に、熱ガスセンサの周辺領域の圧力および／または温度を考慮するように構成されることがある。このために、例えば、評価装置は、ガスセンサの周辺領域の圧力および／または温度に関する情報を取得することがある。例えば、熱ガスセンサの周辺領域内の圧力は圧力センサによって決定され、熱ガスセンサの周辺領域内の温度は温度センサによって決定されて、例えば、評価装置に伝送される。圧力センサ及び／又は温度センサは、熱ガスセンサの周辺領域に配置されることがある。このように、評価装置は、圧力および／または温度に依存して補正を実行することができ、ひいては流体を非常に精密に分析することができ、したがって、たとえば、ガス濃度および／または流体の熱伝導率に関する情報を非常に精密に取得することができる。
According to certain embodiments, the evaluator may be configured to take into account the pressure and / or temperature in the peripheral region of the thermal gas sensor when determining information about the gas concentration. For this purpose, for example, the evaluator may acquire information about the pressure and / or temperature in the peripheral area of the gas sensor. For example, the pressure in the peripheral region of the hot gas sensor is determined by the pressure sensor, and the temperature in the peripheral region of the hot gas sensor is determined by the temperature sensor and transmitted to , for example, an evaluation device. The pressure sensor and / or the temperature sensor may be located in the peripheral area of the hot gas sensor. In this way, the evaluator can perform the correction depending on the pressure and / or temperature, and thus the fluid can be analyzed very precisely, thus, for example, the gas concentration and / or the heat of the fluid. Information on conductivity can be obtained very precisely.
ある実施形態によれば、評価装置は、ガス濃度に関する情報を決定する際に、合成信号、熱ガスセンサの周辺領域の温度に関する情報、および熱ガスセンサの周辺領域の圧力に関する情報をドリフト補正の入力量として使用し、ドリフト補正の結果としてガス濃度に関する情報を取得するように構成されることがある。前記３つの入力変数以外には、例えば、ドリフト補正は、更なる変数を取得せず、例えば、以前に例えば較正の文脈で（例えば、追加的に）取得された定数のみを使用する。このように、評価装置は、ドリフトによって引き起こされる、ガス濃度の計算における可能なエラーを計算し、それゆえにドリフト補正を実行するように構成されていることがある。ドリフトは、様々な温度および圧力で生じる可能性があり、したがって、誤ってガス濃度を決定する可能性があるが、この特徴によって回避されるか、または抑制され得る。したがって、評価装置を用いてガス濃度に関する情報を非常に正確に決定することが可能である。
According to one embodiment, when determining information about the gas concentration, the evaluator inputs information about the combined signal, information about the temperature in the peripheral region of the hot gas sensor, and information about the pressure in the peripheral region of the hot gas sensor for drift correction input. May be configured to obtain information about the gas concentration as a result of drift correction. Other than the three input variables mentioned above, for example, drift correction does not acquire any further variables, for example, only constants previously acquired (eg, additionally) in the context of calibration, for example . As such, the evaluator may be configured to calculate possible errors in the calculation of gas concentration caused by drift and therefore perform drift correction. Drift can occur at various temperatures and pressures and therefore can erroneously determine the gas concentration, which can be avoided or suppressed by this feature. Therefore, it is possible to determine the information about the gas concentration very accurately using the evaluation device.
ある実施形態によれば、評価装置は、少なくとも第１の検出器の検出器信号の振幅に関する情報に依存し、かつ任意に第２の検出器の検出器信号の振幅に関する情報にも依存する振幅情報と、第１の位相差に関する情報に依存し、かつ任意に第２の位相差に関する情報にも依存する位相情報との間の商に基づいて、合成信号、またはさらなる合成信号を得るように構成されている。さらに、評価装置は、合成信号に依存して、ガスの濃度、例えばガス混合物の第３のガスに関する情報を決定するように構成されてもよい。言い換えれば、商は振幅に関する情報と位相情報との間の比である。ある実施形態によれば、第３のガスはこの比をシフトさせ、その結果、評価装置は、この比に基づいて第３のガス成分の濃度を推論するように構成されることがある。
According to one embodiment, the evaluator relies on at least information about the amplitude of the detector signal of the first detector, and optionally also information about the amplitude of the detector signal of the second detector. To obtain a composite signal, or a further composite signal, based on the quotient between the information and the phase information that depends on the information on the first phase difference and optionally also on the information on the second phase difference. It is configured. In addition, the evaluator may be configured to rely on the synthetic signal to determine the concentration of the gas, eg, information about a third gas in the gas mixture. In other words, the quotient is the ratio between the amplitude information and the phase information. According to certain embodiments, the third gas shifts this ratio so that the evaluator may be configured to infer the concentration of the third gas component based on this ratio.
ある実施形態によれば、評価装置は、
sigV=sigUss*Kav/(sigPhi*Kpv)
によって合成信号sigVを取得するように構成されている。
式中、sigUssは、第１の検出器の検出器信号の振幅に関する情報および任意に第２の検出器の検出器信号の振幅に関する情報に依存する、振幅情報であってもよい。また、sigPhiは、第１の位相差に関する情報および任意に第２の位相差に関する情報に依存する位相情報であってもよい。また、Kav、Kpvは定数を表す。例えば、合成信号sigVは、振幅に関する情報と位相情報との比を表す。換言すれば、評価装置は、分析されるべきガス混合物中の既知の第３のガスの未知の濃度を例えば相関関係によって評価装置で推論するために使用され得る更なる物理ガスパラメータを、比sigVによって振幅信号および位相信号から決定するように構成されている。KavおよびKpvは、振幅および位相の比の変化を増幅する新しい重み付け係数である。
According to one embodiment, the evaluation device is
sigV = sigUss * Kav / (sigPhi * Kpv)
Is configured to acquire the combined signal sigV.
In the equation, sigUss may be amplitude information that depends on information about the amplitude of the detector signal of the first detector and optionally information about the amplitude of the detector signal of the second detector . Further, sigPhi may be phase information depending on the information regarding the first phase difference and optionally the information regarding the second phase difference . Kav and Kpv represent constants. For example, the composite signal sigV represents the ratio of amplitude information to phase information. In other words, the evaluator ratios sigV to additional physical gas parameters that can be used to infer the unknown concentration of the known third gas in the gas mixture to be analyzed, eg, by correlation. It is configured to be determined from the amplitude signal and the phase signal . Kav and Kpv are new weighting factors that amplify changes in amplitude and phase ratios.
ある実施形態によれば、評価装置は、加熱期間中にどの程度の熱がヒータによって散逸されるかについての情報を取得し、加熱期間中にどの程度のエネルギーがヒータによって散逸されるかについての情報に依存して、ガスの濃度、例えばガス混合物の第３のガスについての情報を決定するように構成されている。加熱期間は、加熱電圧の最初のゼロ交差から加熱電圧の２番目のゼロ交差までの期間であると理解されてもよい。あるいは、加熱期間は、加熱電圧がゼロボルトからゼロボルト超またはゼロボルト未満に変化する第１の時点から、加熱電圧がゼロボルト超またはゼロボルト未満からゼロボルトに変化する第２の時点までの期間であると理解されてもよい。例えば、加熱信号は、正弦波信号、余弦波信号、方形波信号、三角波信号、ノコギリ波信号であってもよい。加熱期間中は、熱はヒータを取り囲むガス混合物に放散される。ヒータによって周囲のガスに放散される熱の量は、例えば、周囲のガスの熱伝導率、または周囲のガスのガス成分の熱伝導率に依存する。したがって、評価装置は、ヒータが放散する熱によって、未知のガスまたはガス混合物の熱伝導率を決定するように構成されることがある。
According to one embodiment, the evaluator obtains information about how much heat is dissipated by the heater during the heating period and how much energy is dissipated by the heater during the heating period. Depending on the information, it is configured to determine the concentration of the gas, eg, information about a third gas in the gas mixture. The heating period may be understood as the period from the first zero intersection of the heating voltage to the second zero intersection of the heating voltage. Alternatively, the heating period is understood to be the period from the first time point when the heating voltage changes from zero volt to more than zero volt or less than zero volt to the second time point when the heating voltage changes from more than zero volt or less than zero volt to zero volt. You may. For example, the heating signal may be a sine wave signal, a chord wave signal, a square wave signal, a triangular wave signal, or a sawtooth wave signal. During the heating period, the heat is dissipated to the gas mixture surrounding the heater. The amount of heat dissipated to the surrounding gas by the heater depends, for example, on the thermal conductivity of the ambient gas or the thermal conductivity of the gas component of the ambient gas. Therefore, the evaluator may be configured to determine the thermal conductivity of an unknown gas or gas mixture by the heat dissipated by the heater.
ある実施形態によれば、評価装置は、特定の加熱電圧においてヒータを通る電流フローの大きさに基づいて、加熱期間中にどれだけの熱がヒータによって放散されるかという情報を得るように構成されている。すなわち、加熱期間中にヒータに印加される加熱電圧が特定され、ガスまたはガス混合物にどれだけの熱が放散されるかに応じて電流の流れが変化する。放散される熱量が大きいほど、ヒータの温度上昇が弱くなるため、ひいては正のＴＣＲ（抵抗温度係数）を想定すると、ヒータ抵抗の値が小さくなり、結果として電流流量の減少が少なくなる。このように、評価装置によってヒータを通る電流流量を決定することによって、分析されるべきガス混合物の組成が推論することができる、または、評価装置は電流流量を追加情報として使用して、ガス分析の精度をさらに向上させることができる。
According to one embodiment, the evaluator is configured to obtain information about how much heat is dissipated by the heater during the heating period, based on the magnitude of the current flow through the heater at a particular heating voltage. Has been done. That is, the heating voltage applied to the heater during the heating period is specified, and the current flow changes depending on how much heat is dissipated to the gas or gas mixture. The larger the amount of heat dissipated, the weaker the temperature rise of the heater. Therefore, assuming a positive TCR (temperature coefficient of resistance), the value of the heater resistance becomes smaller, and as a result, the decrease in the current flow rate becomes smaller. Thus, by determining the current flow rate through the heater by the evaluator, the composition of the gas mixture to be analyzed can be inferred, or the evaluator uses the current flow rate as additional information for gas analysis. The accuracy of the can be further improved .
ある実施形態によれば、評価装置は、特定の加熱電圧をオンにした直後、および特定の加熱電圧をオフにする直前に電流流量を取得するように構成されている。評価装置は、両電流流量データ片の差から、加熱期間中の電流流量の変化を決定することができる。差分が大きいほど、分析されるガスまたはガス混合物の熱伝導率が低くなる。このように、評価装置は、ガスまたはガス混合物の熱伝導率を、例えば、ガスまたはガス混合物の分析における追加パラメータとして使用するように構成されている。換言すれば、評価装置が、例えば、加熱電圧をオンにした直後と加熱電圧をオフにする直前との間の開始最大値におけるヒータ電流の差を（期間ごとに）評価するように構成されることにより、評価装置は熱伝導率の測定値を未知のガス混合物のさらなる物理パラメータとして使用するように構成されてもよい。加熱電圧をオンにした直後とは、10μsから1ms、100μsから800μs、または300μsから500μsの時間スパン、ならびにスイッチオン後400μs等の時点を意味する場合がある。
According to one embodiment, the evaluator is configured to acquire a current flow rate immediately after turning on a particular heating voltage and just before turning off a particular heating voltage . The evaluation device can determine the change in the current flow rate during the heating period from the difference between the two current flow rate data pieces . The larger the difference, the lower the thermal conductivity of the gas or gas mixture being analyzed . As such, the evaluator is configured to use the thermal conductivity of the gas or gas mixture, for example, as an additional parameter in the analysis of the gas or gas mixture. In other words, the evaluator is configured to evaluate, for example, the difference in heater current at the maximum starting value between immediately after the heating voltage is turned on and immediately before the heating voltage is turned off (per period) . Thereby, the evaluator may be configured to use the measured thermal conductivity as an additional physical parameter of the unknown gas mixture. Immediately after turning on the heating voltage may mean a time span of 10 μs to 1 ms, 100 μs to 800 μs, or 300 μs to 500 μs , and a time point such as 400 μs after switching on.
実施形態は、少なくとも１つのヒータと少なくとも１つの検出器とを有する熱ガスセンサの信号を評価するための方法を提供する。熱は、分析されるべきガスを介してヒータから検出器に伝達される。方法は、第１の検出器の検出器信号の振幅に関する情報（例えば、Ｄ１・Ｕｓｓ）と、ヒータ信号と第１の検出器の検出器信号との間の第１の位相差に関する情報（例えば、（Ｄ１・Ｈｚ）・ｐｈｉ）とを取得することを含む。合成信号は、検出器信号の振幅に関する情報に依存し、かつ第１の位相差に関する情報に依存する中間量として形成される。例えば、合成信号は、振幅に関する情報と位相に関する情報とを組み合わせる。ガス濃度に関する情報または流体（例えば、ガスまたはガス混合物）の熱拡散率に関する情報は、合成信号に基づいて決定される。例えば、この決定は、計算のさらなる過程において、組合せ信号に組み込まれた個々の情報を個別に考慮することなく行われてもよい。
The embodiment provides a method for evaluating a signal of a thermal gas sensor having at least one heater and at least one detector. The heat is transferred from the heater to the detector via the gas to be analyzed . The method comprises information about the amplitude of the detector signal of the first detector (eg, D1 · Uss) and information about the first phase difference between the heater signal and the detector signal of the first detector (eg, D1 · Uss). , (D1 · Hz) · phi ) and. The composite signal is formed as an intermediate quantity that depends on the information on the amplitude of the detector signal and on the information on the first phase difference. For example, a composite signal combines information about amplitude and information about phase. Information about the gas concentration or the thermal diffusivity of the fluid (eg, gas or gas mixture) is determined based on the synthetic signal. For example, this determination may be made in a further process of calculation without individually considering the individual information incorporated in the combinatorial signal.
ある実施形態によれば、評価手段は、アナログ－デジタル変換器の入力信号を得るために、検出器のうちの少なくとも１つからのセンサ信号と、デジタル－アナログ変換器によって生成されたオフセット信号とを結合するように構成されることがある。さらに、評価手段は、アナログ－デジタル変換器の入力信号をセンサ信号の全周期中に特定の範囲（例えば、既定の値の範囲）内に留まらせるために、オフセット信号を調整するように構成されることがある。例えば、オフセット信号は、アナログ－デジタル変換器の入力値が特定の上限閾値（例えば、アナログ－デジタル変換器の最大処理可能入力値の９５％、９０％、または８５％）を超えたことを識別したことへの反応として、またはアナログ－デジタル変換器の入力値が特定の下限閾値（例えば、アナログ－デジタル変換器の最大処理可能入力値の５％、１０％、または１５％）を下回ったことを識別したことへの反応として、調整することができる。
According to one embodiment, the evaluation means are a sensor signal from at least one of the detectors and an offset signal generated by the digital -to- analog converter in order to obtain the input signal of the analog-to - digital converter. May be configured to combine. In addition, the evaluation means adjusts the offset signal to keep the input signal of the analog-to-digital converter within a certain range (eg, the range of the default value) during the entire cycle of the sensor signal. May be configured in. For example, the offset signal identifies that the input value of the analog-to-digital converter has exceeded a certain upper threshold (eg, 95%, 90%, or 85% of the maximum processable input value of the analog-to - digital converter). In response to what was done , or the analog - to-digital converter input value fell below a certain lower bound (eg, 5%, 10%, or 15% of the analog-to-digital converter's maximum processable input value). Can be adjusted as a reaction to the identification of.
このように、例えば、オフセット信号はセンサ信号のオフセットを変更して、センサ信号を特定の範囲に収めることができる。例えば、評価手段は、オフセットシフトされたセンサ信号を構成し得る入力信号を生成するためにオフセット信号を使用することができることが指摘される。このように、評価装置は、少なくとも１つのセンサ信号とオフセット信号との組み合わせによって、センサ信号を全周期中特定の範囲にシフトさせることができる。例えば、入力信号が依然として特定の範囲を超えている場合、評価手段は加熱電力をヒータに印加して、少なくとも１つのセンサ信号を全周期中特定の範囲内に収めるようにすることができる。例えば、特定の範囲は、アナログ－デジタル変換器の動作範囲であってもよい。このように、本明細書に記載の特徴により、アナログ－デジタル変換器を含み得る評価手段により、ガス濃度および／または熱拡散率に関する非常に正確な情報を少なくとも１つのセンサ信号から導出することができる。
In this way, for example, the offset signal can change the offset of the sensor signal to keep the sensor signal within a specific range . For example, it is pointed out that the evaluation means can use the offset signal to generate an input signal that may constitute an offset-shifted sensor signal . In this way, the evaluation device can shift the sensor signal to a specific range during the entire cycle by combining at least one sensor signal and the offset signal. For example, if the input signal is still beyond a certain range, the evaluator can apply heating power to the heater to keep at least one sensor signal within a certain range during the entire cycle . For example, the specific range may be the operating range of the analog-to - digital converter. Thus, according to the features described herein, very accurate information about gas concentration and / or thermal diffusivity can be derived from at least one sensor signal by an evaluation means that may include an analog-to - digital converter. Can be done .
ある実施形態によれば、評価手段は、サンプリング時間が定常状態に設定または調整され、かつオフセット信号が定常状態に調整された場合にのみ、加熱電力を制御するように構成されることがある。例えば、定常状態とは、評価装置が可能な公差内でサンプリング時間を決定したこと、およびサンプリング時間をそれ以上設定または調整する必要がないことを意味すると理解される。例えば、定常状態では、サンプリング時間は、少なくとも１つのセンサ信号の最大値（公差内）および最小値（公差内）がサンプリングされるように調整される。さらに、定常状態によって、評価手段が調整したオフセット信号は、少なくとも１つのセンサ信号との組み合わせによって、センサ信号の全周期中特定の範囲内に留まる入力信号を生成すると規定することができる。このように、定常状態は、少なくとも１つのセンサ信号を非常に正確に分析し、ガス濃度および／または熱拡散率に関する情報を導出するために、評価手段が必要なすべての出力パラメータ（例えば、サンプリング時間（およびそこから得られるセンサ信号の最大値および最小値等）またはオフセット信号）を正確に決定したことを意味することがある。評価手段は、評価手段が調整した加熱電力に関する情報および評価手段によって少なくとも１つのセンサ信号から導出された情報から、ガスセンサが検出したガスのガス濃度および／または熱拡散率に関する情報を非常に精密に決定することができる。
According to certain embodiments, the evaluation means may be configured to control the heating power only if the sampling time is set or adjusted to steady state and the offset signal is adjusted to steady state. .. For example, steady state is understood to mean that the evaluator has determined the sampling time within possible tolerances and that the sampling time does not need to be set or adjusted any further . For example, in steady state, the sampling time is adjusted so that the maximum (within tolerance ) and minimum value (within tolerance ) of at least one sensor signal is sampled. Further, depending on the steady state, it can be specified that the offset signal adjusted by the evaluation means generates an input signal that stays within a specific range during the entire cycle of the sensor signal in combination with at least one sensor signal . Thus, the steady state analyzes all output parameters (eg, sampling) that an evaluator needs to analyze at least one sensor signal very accurately and derive information about gas concentration and / or thermal diffusion. It may mean that the time (and the maximum and minimum values of the sensor signal obtained from it, etc. ) or the offset signal) has been determined accurately. The evaluator is very precise about the gas concentration and / or the heat diffusion rate of the gas detected by the gas sensor from the information about the heating power tuned by the evaluator and the information derived from at least one sensor signal by the evaluator. Can be decided.
ある実施形態によれば、評価手段は、サンプリング時間が設定または調整されている間、および／またはオフセット信号が調整されている間、加熱電力の制御を停止するように構成されることがある。この特徴により、サンプリング時間を設定または調整しているとき、および／またはオフセット信号を調整しているときの誤差が低減され、非常に迅速かつ効率的な調整が可能となり、その結果、評価手段は、ガス濃度および熱拡散率に関する情報を非常に迅速かつ非常に正確に決定するように構成することができる。
According to certain embodiments, the evaluation means may be configured to stop controlling the heating power while the sampling time is set or adjusted and / or the offset signal is adjusted. This feature reduces errors when setting or adjusting the sampling time and / or adjusting the offset signal, allowing for very quick and efficient adjustment, resulting in evaluation. The means can be configured to determine information about gas concentration and thermal diffusivity very quickly and very accurately.
ある実施形態によれば、評価装置は、平均加熱電力または最大加熱電力および加熱電力の振幅を制御するように構成されることがある。例えば、周期的な励起信号がヒータに適用されることがあるので、平均加熱電力は、例えば、励起信号がヒータに適用されている時間にわたって平均化された電力であることがある。周期的に励起されたヒータでは、加熱電力の振幅が変化することがある。したがって、例えば、最大加熱電力は、ある時間スパン内のヒータの加熱電力の最大振幅に相当してもよい。あるいは、加熱電力の振幅は、ほぼ一定であってもよい。したがって、例えば、加熱電力の振幅は時間の経過とともに変化するように制御されてもよい。
According to certain embodiments, the evaluator may be configured to control the average heating power or the maximum heating power and the amplitude of the heating power. For example, the average heating power may be, for example, the power averaged over the time the excitation signal is applied to the heater, as a periodic excitation signal may be applied to the heater. In a periodically excited heater, the amplitude of the heating power may change. Thus, for example, the maximum heating power may correspond to the maximum amplitude of the heating power of the heater within a certain time span. Alternatively, the amplitude of the heating power may be substantially constant. Thus, for example, the amplitude of the heating power may be controlled to change over time.
ここに説明される実施例で、いずれの独立請求項の全ての特徴またはそれと同等なものを備えないものはいずれも、本願発明をより容易に理解するためのものである。
本願発明による実施形態は、その後、添付の図面を参照してより詳細に記載される。図示された概略図面に関して、図示された機能ブロックは、本願発明の装置の要素または特徴、および本願発明の方法の対応する方法ステップであると理解され、本願発明の方法の対応する方法ステップがそこから導き出されることがあることに留意されたい。図面では、
The embodiments according to the present invention will then be described in more detail with reference to the accompanying drawings. With respect to the illustrated schematic drawings, the illustrated functional block is understood to be an element or feature of the apparatus of the present invention, and a corresponding method step of the method of the present invention, wherein the corresponding method step of the method of the present invention is present. Note that it may be derived from. In the drawing
一実施形態によれば、評価装置２００は、検出器信号の振幅についての情報２１０、２２０に依存し、第１の位相差および第２の位相差についての情報２１０、２２０に依存する中間量としての合成信号２３０を形成するように実施されてもよい。合成信号２３０は、第１の検出器１３０の検出器信号及び第２の検出器１４０の検出器信号の振幅情報と位相情報とを組み合わせてもよい。評価装置２００は、合成信号２３０に基づいて、ガスの濃度またはガスまたはガス混合物としての流体の熱拡散率に関する情報２４０を決定するように実装されてもよい。例えば、評価装置２００は、計算のさらなるプロセスにおいて、合成信号２３０に組み込まれた個々の情報２１０，２２０を個別に再検討することなく、この決定を実行してもよい。
According to one embodiment, the evaluator 200 depends on the information 210, 220 about the amplitude of the detector signal and as an intermediate quantity depending on the information 210, 220 about the first phase difference and the second phase difference. It may be carried out so as to form the composite signal 230 of. The combined signal 230 may combine the amplitude information and the phase information of the detector signal of the first detector 130 and the detector signal of the second detector 140 . The evaluator 200 may be implemented to determine information 240 regarding the concentration of gas or the thermal diffusivity of the fluid as a gas or gas mixture based on the synthetic signal 230. For example, the evaluator 200 may carry out this determination in a further process of calculation without having to individually review the individual information 210, 220 incorporated in the composite signal 230.
本願発明の一実施形態によれば、ガス濃度および／または熱拡散率に関する情報２４０を決定する際に、評価装置２００は、ドリフト補正の結果としてのガス濃度および／または熱拡散率に関する情報を得るために、合成信号２３０、熱ガスセンサ１００の周辺領域の温度に関する情報、および熱ガスセンサ１００の周辺領域の圧力に関する情報をドリフト補正の入力量として使用するように実装されてもよい。このように、例えば、ガス濃度及び／又は熱拡散率に関する情報２４０を得るために、温度及び圧力に関する情報に依存した合成信号に対してドリフト補正を行ってもよい。例えば、記載された３つの入力変数（合成信号、温度に関する情報、および圧力に関する情報）とは別に、ドリフト補正は、それ以上の変数を取得せず、以前に取得された定数、例えば、較正との関連で決定された定数のみを使用してもよい。この場合、定数は、使用される熱ガスセンサ１００に固有のものであってもよい。このように、評価装置２００は、非常に正確な結果（情報２４０）を得るために、ガス濃度および／または熱拡散率に関する情報２４０を計算する際に、熱ガスセンサ１００間の小さな違いを考慮するように実装されてもよい。例えば、ドリフト補正は、温度ドリフトおよび／または圧力ドリフトを補正してもよい。
According to one embodiment of the present invention, in determining the information 240 regarding the gas concentration and / or the heat diffusion rate, the evaluator 200 obtains information about the gas concentration and / or the heat diffusion rate as a result of the drift correction. Therefore, it may be implemented to use the synthetic signal 230, the information about the temperature in the peripheral region of the heat gas sensor 100, and the information about the pressure in the peripheral region of the hot gas sensor 100 as the input amount of the drift correction. Thus, for example, in order to obtain information 240 regarding gas concentration and / or thermal diffusivity, drift correction may be performed on a synthetic signal depending on information regarding temperature and pressure. For example, apart from the three input variables described (synthesis signal, temperature information, and pressure information), drift correction does not acquire any further variables and previously acquired constants, such as calibration. Only constants determined in relation to may be used. In this case, the constant may be unique to the heat gas sensor 100 used. Thus, the evaluator 200 takes into account the small differences between the heat gas sensors 100 in calculating the information 240 regarding the gas concentration and / or the heat diffusion rate in order to obtain very accurate results (information 240). It may be implemented as follows. For example, drift compensation may compensate for temperature drift and / or pressure drift.
測定ステーションで異なるガス組成を調べた。図１８は、窒素添加量の増加に伴うメタン用センサの位相信号の変化をほぼ直線的な挙動として示したものである。例えば、図示されているのは、２００μｍの距離を有するヒータと検出器１との間の位相差Ｄ１-Ｈｚ.ｄＰｈｉ（赤）、３００μｍの距離を有するヒータと検出器２との間の位相差Ｄ２-Ｈｚ.ｄＰｈｉ（青）、および検出器２と検出器１との間の位相差Ｄ２+Ｄ１.ｄＰｈｉ（緑、右ｙ軸）としての、メタン中の窒素濃度の関数としての位相信号である。ここで、実施形態によれば、図１８において、圧力ｐ＝９９０ｍｂａｒ、温度Ｔamp＝２１℃、周波数ｆ＝１２０Ｈｚでの加熱電力Ｐ＝（１３±１２，５）ｍＷでのメタン中のＮ2の（０...３０）ｖｏｌ％について、ヒータ-検出器間の位相シフトが図示されている。
Different gas compositions were examined at the measuring station. FIG. 18 shows the change in the phase signal of the methane sensor with the increase in the amount of nitrogen added as a substantially linear behavior. For example, what is shown is the phase difference D1-Hz.dPhi (red) between the heater with a distance of 200 μm and the detector 1, and the phase difference between the heater with a distance of 300 μm and the detector 2. In the phase signal as a function of the concentration of nitrogen in methane as D2-Hz.dPhi (blue) and the phase difference D2 + D1 .dPhi (green, right y-axis) between detector 2 and detector 1. be. Here, according to the embodiment, in FIG. 18, the (13 ± 12.5) mW of N2 in methane at a pressure p = 990 mbar, a temperature Tamp = 21 ° C., and a heating power P = (13 ± 12.5) mW at a frequency f = 120 Hz ( For 0 ... 30) vol%, the phase shift between the heater and the detector is shown.
例えば、マイクロコントローラのアナログ・デジタル変換器がヒータの消費電流と検出器電圧（センサ信号の例）を測定するＡＤＣ測定時間は、２つのヒータパルス期間にまたがって延びるソフトウェアのタイミングテーブルで定義される。一実施形態によれば、可変ＡＤＣ制御に使用されるプロセッサ上では１つのタイマしか利用できないので、例えば、これらの２つの期間が必要とされる。ヒータが１２０Ｈｚで運転される場合、ガス混合物の評価に関連するすべての測定値は、２期間後、すなわち６０Ｈｚの周波数で得られる。ヒータのパルス形状は期間にわたって安定しているので、入力ヒータ電流は固定時間で測定することができる。ピーク値の場合は４５°で、低熱電流値（一般的にはゼロ）の場合は１７０°で測定する。検出器あたりのそれぞれの３つのＡＤＣ測定値（上側と下側のピーク、およびゼロクロス）は、タイミングテーブルで定義された時間窓内の可変測定値として期待される。
For example, the ADC measurement time at which a microcontroller analog-to-digital converter measures heater current consumption and detector voltage (example of sensor signal) is defined in a software timing table that extends over two heater pulse periods. .. According to one embodiment, only one timer is available on the processor used for variable ADC control, so for example these two periods are required. When the heater is operated at 120 Hz, all measurements related to the evaluation of the gas mixture are obtained after two periods, i.e. at a frequency of 60 Hz. Since the pulse shape of the heater is stable over a period of time, the input heater current can be measured in a fixed time. The peak value is measured at 45 °, and the low thermal current value (generally zero) is measured at 170 °. Each of the three ADC measurements per detector (upper and lower peaks, and zero cross) is expected as a variable measurement within the time window defined in the timing table.
図２３は、ガス圧力とガス温度との関係（平均ガス濃度と平均センサ信号ｓｉｇＸの場合）を示している。
FIG. 23 shows the relationship between the gas pressure and the gas temperature (in the case of the average gas concentration and the average sensor signal sigX ) .
Claims (26)
前記評価装置（２００）は、
第１の検出器（１３０）の検出器信号の振幅に関する情報（２１０）と、
ヒータ信号と前記第１の検出器（１３０）の前記検出器信号との間の第１の位相差に関する情報（２１０）と、
を取得するように構成され、
前記評価装置（２００）は、前記検出器信号の前記振幅に関する前記情報（２１０、２２０）に依存して、かつ前記第１の位相差に関する前記情報（２１０、２２０）に依存して、中間量として合成信号（２３０）を形成するように構成され、
前記評価装置（２００）は、前記合成信号（２３０）に基づいて、ガス濃度に関する情報（２４０）および／または流体の熱拡散率に関する情報（２４０）を決定するように構成される、評価装置（２００）。 An evaluation device (200) for a heat gas sensor (100) having at least one heater (120) and at least one detector (130, 140).
The evaluation device (200) is
Information on the amplitude of the detector signal of the first detector (130) (210) and
Information (210) regarding the first phase difference between the heater signal and the detector signal of the first detector (130), and
Is configured to get
The evaluator (200) depends on the information (210, 220) on the amplitude of the detector signal and on the information (210, 220) on the first phase difference, and is an intermediate quantity. Is configured to form a composite signal (230) as
The evaluation device (200) is configured to determine information about the gas concentration (240) and / or information about the thermal diffusion rate of the fluid (240) based on the synthetic signal (230). 200).
前記評価装置（２００）は、
前記第２の検出器（１４０）の検出器信号の振幅に関する情報（２２０）と、
前記ヒータ信号と前記第２の検出器（１４０）の前記検出器信号との間の第２の位相差に関する情報（２２０）と、
をさらに取得するように構成され、
前記評価装置（２００）は、前記検出器信号の前記振幅についての前記情報（２１０、２２０）に依存して、且つ前記第１の位相差に関する前記情報（２１０、２２０）に依存して、また前記第２の位相差に関する前記情報に依存して、中間量として前記合成信号（２３０）を形成するように構成される、
請求項１に記載の評価装置（２００）。 It has a second detector, the first and second detectors (130, 140) are located at different distances with respect to the heater (120) .
The evaluation device (200) is
Information (220) regarding the amplitude of the detector signal of the second detector (140) and
Information (220) regarding the second phase difference between the heater signal and the detector signal of the second detector (140), and
Is configured to get more
The evaluator (200) relies on the information (210, 220) for the amplitude of the detector signal and also on the information (210, 220) for the first phase difference. Relying on the information about the second phase difference, it is configured to form the composite signal (230) as an intermediate quantity.
The evaluation device (200) according to claim 1 .
前記評価装置（２００）は、前記合成信号（２３０）を決定するために、前記ヒータ振幅に関する前記情報（１２２）と、前記検出器信号の前記振幅に関する前記情報（２１０、２２０）と、前記第１の位相差に関する前記情報（２１０）と、前記第２の位相差に関する前記情報（２２０）との線形結合を形成するように構成される、
請求項２に記載の評価装置（２００）。 The evaluation device (200) is configured to acquire information (122) regarding the heater amplitude.
In order to determine the combined signal (230), the evaluation device (200) has the information (122) regarding the heater amplitude, the information (210, 220) regarding the amplitude of the detector signal, and the first. It is configured to form a linear combination of the information (210) with respect to the phase difference of 1 and the information (220) with respect to the second phase difference.
The evaluation device (200) according to claim 2 .
前記評価装置（２００）は、前記合成信号（２３０）に依存して、ガスの濃度に関する前記情報（２４０）を決定するように構成される、
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の評価装置（２００）。 The evaluation device (200) has at least the amplitude information (210, 220) depending on the information (210) regarding the amplitude of the detector signal of the first detector (130) and the first phase difference. It is configured to obtain the combined signal (230) based on the quotient with the phase information (210, 220, 400, 410) that depends on the information (210) with respect to.
The evaluation device (200) is configured to depend on the synthetic signal (230) to determine the information (240) regarding the concentration of gas.
The evaluation device (200) according to any one of claims 1 to 11.
sigV=sigUss*Kav/(sigPhi*Kpv)
により、前記合成信号（２３０）を取得するように構成され、
ここで、sigUssは前記第１の検出器（１３０）の前記検出器信号の前記振幅に関する前記情報（２１０）に依存する振幅情報（２１０、２２０）であり、
sigPhiは前記第１の位相差に関する前記情報（２１０）に依存する位相情報（２１０、２２０、４００、４１０）であり、
KavおよびKpvは定数である、
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の評価装置（２００）。 The evaluation device (200) is
sigV = sigUss * Kav / (sigPhi * Kpv)
Is configured to acquire the combined signal (230).
Here, sigUss is amplitude information (210, 220) that depends on the information (210) regarding the amplitude of the detector signal of the first detector (130).
sigPhi is phase information (210, 220, 400, 410) that depends on the information (210) regarding the first phase difference.
Kav and Kpv are constants,
The evaluation device (200) according to any one of claims 1 to 12.
前記方法は、
第１の検出器の検出器信号の振幅に関する情報と、
ヒータ信号と前記第１の検出器の前記検出器信号との間の第１の位相差に関する情報と、
を取得するステップを含み、
前記検出器信号の前記振幅に関する情報に依存して、かつ前記第１の位相差に関する情報に依存して、中間量として合成信号が形成され、
前記合成信号に基づいて、ガス濃度に関する情報および／または流体の熱拡散率に関する情報が決定される、
方法。 A method for evaluating a signal of a heat gas sensor having at least one heater and at least one detector.
The method is
Information about the amplitude of the detector signal of the first detector,
Information on the first phase difference between the heater signal and the detector signal of the first detector,
Including the step to get
Depending on the information on the amplitude of the detector signal and on the information on the first phase difference, a composite signal is formed as an intermediate quantity.
Based on the synthetic signal, information about the gas concentration and / or information about the thermal diffusivity of the fluid is determined.
Method.
前記方法は、
前記第２の検出器の検出器信号の振幅に関する情報と、
前記ヒータ信号と前記第２の検出器の前記検出器信号との間の第２の位相差に関する情報と、
を取得するステップをさらに含み、
前記検出器信号の前記振幅に関する前記情報に依存して、かつ前記第１の位相差に関する前記情報に依存して、また前記第２の位相差に関する前記情報に依存して、中間量として前記合成信号が形成される、
請求項１８に記載の方法。 A method of evaluating a signal of a heat gas sensor having at least one heater and the first detector and the second detector arranged at different distances from the heater .
The method is
Information on the amplitude of the detector signal of the second detector and
Information on the second phase difference between the heater signal and the detector signal of the second detector ,
Including further steps to get
Depending on the information about the amplitude of the detector signal, and depending on the information about the first phase difference, and depending on the information about the second phase difference, the synthesis as an intermediate quantity. The signal is formed ,
18. The method of claim 18 .
前記評価装置（２００）は、前記アナログ－デジタル変換器の前記入力信号が前記センサ信号の全周期中に既定の値の範囲内に留まることを達成するために、前記オフセット信号を調整するように構成される、請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の評価装置（２００）。 The evaluation device (200) obtains a sensor signal from at least one detector (130, 140) and an offset signal generated by the analog-to-digital converter in order to obtain an input signal of the analog-to-digital converter. Configured to combine,
The evaluation device (200) adjusts the offset signal in order to achieve that the input signal of the analog-to-digital converter stays within a predetermined value range during the entire cycle of the sensor signal. The evaluation device (200) according to any one of claims 1 to 17 , which is configured.
前記評価装置（２００）は、The evaluation device (200) is
第１の検出器（１３０）の検出器信号の振幅に関する情報（２１０）と、Information on the amplitude of the detector signal of the first detector (130) (210) and
ヒータ信号と前記第１の検出器（１３０）の前記検出器信号との間の第１の位相差に関する情報（２１０）と、Information (210) regarding the first phase difference between the heater signal and the detector signal of the first detector (130), and
を取得するように構成され、Is configured to get
前記評価装置（２００）は、前記検出器信号の前記振幅に関する前記情報（２１０、２２０）と前記第１の位相差に関する前記情報（２１０、２２０）との線形結合を形成することにより、中間量として合成信号（２３０）を形成するように構成され、The evaluator (200) forms a linear combination of the information (210, 220) about the amplitude of the detector signal and the information (210, 220) about the first phase difference, thereby forming an intermediate quantity. Is configured to form a composite signal (230) as
前記評価装置（２００）は、前記合成信号（２３０）に基づいて、ガス濃度に関する情報（２４０）および／または流体の熱拡散率に関する情報（２４０）を決定するように構成される、評価装置（２００）。The evaluation device (200) is configured to determine information about the gas concentration (240) and / or information about the thermal diffusivity of the fluid (240) based on the synthetic signal (230). 200).
前記評価装置（２００）は、The evaluation device (200) is
第１の検出器（１３０）の検出器信号の振幅に関する情報（２１０）と、Information on the amplitude of the detector signal of the first detector (130) (210) and
ヒータ信号と前記第１の検出器（１３０）の前記検出器信号との間の第１の位相差に関する情報（２１０）と、Information (210) regarding the first phase difference between the heater signal and the detector signal of the first detector (130), and
を取得するように構成され、Is configured to get
前記評価装置（２００）は、前記検出器信号の前記振幅に関する前記情報（２１０、２２０）と前記第１の位相差に関する前記情報（２１０、２２０）との線形結合を形成することにより、中間量として合成信号（２３０）を形成するように構成され、The evaluator (200) forms a linear combination of the information (210, 220) about the amplitude of the detector signal and the information (210, 220) about the first phase difference, thereby forming an intermediate quantity. Is configured to form a composite signal (230) as
前記評価装置（２００）は、前記合成信号（２３０）に基づいて、ガス濃度に関する情報（２４０）および／または流体の熱拡散率に関する情報（２４０）を決定するように構成され、The evaluator (200) is configured to determine information about the gas concentration (240) and / or information about the thermal diffusivity of the fluid (240) based on the synthetic signal (230).
前記熱拡散率と前記合成信号との間には線形関係があり、There is a linear relationship between the thermal diffusivity and the synthetic signal.
前記評価装置（２００）は、前記ガス濃度に関する前記情報（２４０）を得るために前記合成信号の多項式を計算するように構成される、評価装置（２００）。The evaluation device (200) is configured to calculate a polynomial of the synthetic signal in order to obtain the information (240) regarding the gas concentration.
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