KR0143539B1

KR0143539B1 - 가스검출장치

Info

Publication number: KR0143539B1
Application number: KR1019940702791A
Authority: KR
Inventors: 제이. 코플러 마아크; 엘. 노박 로버트; 이. 토지어 존; 엠. 노블 피터
Original assignee: 윌리암 피. 레이블; 바카라치 인코포레이티드
Priority date: 1992-02-13
Filing date: 1993-02-10
Publication date: 1998-07-15
Also published as: WO1993016376A1; AU3615493A; KR950700535A; CA2129113A1; CA2129113C; US5305231A; JPH07501891A; EP0626065A4; AU662613B2; EP0626065A1

Abstract

본 발명은 다수의 미리 정해진 기체중 선택된 하나의 농도를 측정하기 위한 기체 검출기 장치에 관한 것으로써, 이는 기체 시료내의 선택 예정된 가스의 농도와 관련된 가스 출력신호를 발생하는 가스 센서를 포함한다. 그 가스 센서와 연결된 K계수 저장수단은 센서를 사용하여 발생된 다수의 예정된 가스 각각에 대한 최소한 하나의 유일한 K계수를 저장한다. 프로세서는 선택된 가스제어 신호에 응답하여 K계수 저장수단으로 부터 선택된 가스에 대한 K계수 혹은 계수들을 선택하고, 여기에 저장된 예정된 순서에 따라 기체 시료내의 선택된 가스의 농도를 나타내는 농도신호를 계산한다.

Description

가스 검출장치

제1도는 본 발명에 따른, 복수의 K인자를 갖는, 선택 가능한 가스 검출기의 일실시예에 관한 사시도

제2도는 덮개가 제거된 제1도 가스 검출기의 평면도

제3도는 제1도에 나타낸 가스 검출기에서 가스 시료의 흐름을 나타내는 블록다이아그램

제4a도 및 제4b도는 제1도에 나타낸 가스 검출기에 포함된 제어회로와 작동회로의 블록다이아그램

제5도는 제1도 가스 검출기에서 가연성가스 센서와 산소센서를 제어하는 전자소자의 개략배치도

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 하우징 4 : 덮개

12 : 가스선택제어스위치 14 : 산소센서 보정 제어노브

16 : 가연성 가스센서 제로조절 제어노브 18 : 기능제어 스위치

20 : 표시장치 22 : 가스유입구

34 : 경보기 38 : 가연성센서

42 : 0₂센서 44 : 구동회로

46 : 브리지 및 증폭기 48 : 멀티플렉서(multiplexer)

52 : EEPROM(electrically erasable programmable read only memory)

56 : 마이크로프로세서 62 : 기능직렬 저항회로망

64 : 베터리 72 : 아날로그-대-디지탈 변환기

80 : 디코더(decoder) 84 : 충전기

88 : 전력제어기 92 : 기준소자

94 : 활성소자

본 발명은 가스 검출기에 관한 것이며, 보다 상세하게는 시료 대기내의 여러가지 가스중 하나를 선택적으로 모니터할 수 있는 기체 검출장치에 관한 것이다.

채취되거나 제한된 대기중에서 산소 혹은 가연성 가스의 같은 가스의 농도 수준을 측정하는 것이 흔히 요구된다. 산소의 수준이 낮으면 생명이 위험하다. 가연성 기체에 대하여는, 전형적으로 기체가 화염(flame)이나 불꽃(spark)에 노출될 경우에 화염이 전파되거나 타는 최저 농도의 보다 낮은 폭발한계가 관심의 대상이 되는 것이다.

또한 불활성 및 기타 가스 역시 이들이 공기중에서 산소와 치환될때 위험을 초래할 수 있는 것이다.

특정한 가스를 검출하기 위한 수많은 방법이 개발되어 왔다. 예를들면, 촉매 센서를 사용하여 가연성 기체의 농도를 측정하는 것은 잘 알려져 있다. 이와같은 센서에서, 저항 소자는 특정가스와 접촉시에 반응하는 촉매 물질로 코팅되어 있다.

전류가 저항소자를 통과하여 촉매피막을 필요한 작용온도로 가열하고, 가스와 산소가 촉매 피막과 접촉함에 따라, 즉시 화학적으로 반응하며, 저항소자에 열이 부가된다. 이 부가적인 열은 코팅된 소자의 저항을 변화시키며, 이 변화는 여러가지의 공지된 방법으로 전기적으로 검출될 수 있는 것이다.

통상적인 배열에서는, 활성소자를 기준소자와 직렬로 연결하는 촉매 센서가 휘스톤 브리지(Wheastone bridge)의 한 분지에 제공된다. 휘스톤 브리지에서의 전압 불균형이 측정되고 센서와, 접촉하는 가스의 농도가 제공된다. 가연성 가스를 검출하기 위한 다른 공지된 센서는 특정한 기체와 접촉할 경우에 물질의 전도도가 변화하는 금속 산화물 반도체 센서를 포함한다. 전도도의 이러한 변화는 또한 전기적으로 측정되어 가스의 농도를 직접 읽을 수 있다.

많은 공지된 센서에서, 센서가 특정한 가스와 접촉할 때 발생되는 전기적 신호는 가스 농도에 비례한다. 센서의 전기적 활동도 : 가스농도 그래프에서 기울기는 흔히 센서에 대한 감도(Sensitivity)로 칭하여진다. 다른 가스에 대한 센서의 감도비(ratio of sensitivity)는 때때로 K계수(K factor), 환산계수(conversion factor), 스케일링 계수(Scaling factor) 혹은 멀티플라이어(multiplier)라 칭하여진다. 일단 어느 기체에 대한 K계수가 계산되거나 실험상 측정되면, 전압변화와 같은 센서의 전기적 반응을 측정하고 그 반응과 그 가스에 대한 센서의 K계수를 곱하여 미지의 가스농도를 구할 수 있다. 이 방법에 의하여 사용자는 한가지 가스로써 보정된 기기를 사용하여 여러가지 가스의 농도를 측정할 수 있으며, 예를들면, 메탄으로 보정된 기기로 수소를 측정할 수 있는 것이다. 전기활동도(electrical activity)의 범위에 걸쳐서 여러가지 K계수를 사용할 수 있으나, 기체 센서의 감응이 직선으로 나타나지 않으므로, 센서의 전 작동범위에 걸쳐서 하나의 K계수를 사용하는 것이 보다 보편적이다.

기체 센서는 전형적으로 하나의 예정된 가스와 반응하여 이에 관한 전기적 반응을 나타내는 동조(tune)되거나 구성된다. 다수의 미지 가스를 측정하는 경우, 흔히 각각이 특정한 기체에 대하여 동조되는 복합 센서를 사용하거나 혹은 여러가지 가스에 대한 리딩(reading)을 생성하도록 분석장치에 연결된 복잡한 어레이나 네트워크를 갖는 센서를 사용한다.

가연성 기체의 수준, 산소의 수준 및 미지의 제3가스에 의하여 공기가 대체된 것을 검출하기 위한 종래 배열의 일예가 미국특허 제4,644,886에 개시되어 있다.

복합가스를 검출하기 위한 다른 배열이 미국특허 제4,481,804, 4,542,640, 4,567,475, 4,670,405, 4,818,348, 4,847,783, 5,007,283 및 5,025,653에 개시되어 있다.

시료 대기중에서, 10-15가지 가스와 같은 여러가지 가스중 한가지를 측정하는 것이 종종 요구된다. 종래의 배열은 시료 대기를 고가인 다수의 가스 센서로 관찰하거나 검출하려는 시료대기중에 다른 가스가 존재할 때마다 가스 센서를 교환하여야 한다.

본 발명의 목적은 농도를 모르는 여러가스 중 하나를 쉽게 그리고 선택적으로 측정할 수 있는 가스 검출장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 사용하기 쉽고, 어느 가스를 다른 것으로부터 쉽게 선택할 수 있으며 제조하기에 너무 복잡하거나 비싸지 않은 가스검출기를 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 여러개의 별도의 가스 센서를 사용하지 않는 배열을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 가스시료내에서 복수의 예정된 가스중 선택된 한가지의 농도를 측정하기 위한 가스 검출장치를 발명하였다.

그 장치는 가스시료를 얻기 위해 샘플링 수단(Sampling means)과, 그 샘플링 수단에 연결되어 선택된 예정된 가연성 가스의 농도에 관련된 가스출력 신호를 생성하는 가스 검출수단을 포함한다.

본 발명의 장치는 또한 상기 가스 검출수단에 제어된 전력을 공급하는 구동수단(drive means)과, 상기 가스검출수단을 사용하여 생성되고 독특한, 상기 복수의 정해진 기체 각각에 대한 최소하나의 K계수를 저장하기 위해 상기 가스검출수단에 관련된 K계수(factor) 저장수단, 을 포함한다.

검출하려는 특히 선택된 가스를 나타내는 선택된 가스신호를 생성하는 가스 선택기 수단이 제공된다. 상기 장치는 또한 선택된 가스 신호와 가스 출력신호에 감응하여, 선택된 가스에 대하여 K계수 저장수단에서 K계수 혹은 계수들을 선택하고 프로세서 수단에 저장된 정해진 프로세서에 따라 시료내의 선택된 가스의 농도를 나타내는 농도 신호를 계산하는 프로세서 수단을 포함한다. 마지막으로, 농도신호에 감응한 표시수단이 기체시료중의 검출된 가스의 농도로 표시된다.

바람직한 배열에 있어서, 상기 기체검출수단은 가연성 가스 출력신호를 생성하는 가연성 가스센서이다. 상기 장치는 또한 기체시료내의 산소의 농도에 비례하여 산소 출력신호를 생성하기 위해 상기 샘플링 수단에 연결된 산소 검출수단과, 최소한 산소 검출모드와 가연성 가스 검출모드간에서 선택가능한 장치의 작동모드를 나타내는 모드신호를 생성하는 모드 선택기수단을 또한 포함한다. 상기 프로세서 수단은 기체시료내의 산소 농도 혹은 가연성 가스 농도를 나타내는 농도신호를 발생시킬 수 있다. 상기 산소 검출수단은 전기화학적 산호 센서일 수 있으며, 상기 가연성 가스검출수단은 촉매 가연성 센서일 수 있다. 촉매 가연성 가스 센서는 활성소자와 표준소자를 갖을 수 있으며, 이들의 저항은 온도에 따라 변하며, 상기 센서는 휘스톤 브리지 회로망의 한 분자를 형성하며, 상기 브리지에서의 전기적 불균형으로 인하여 가연성 가스 출력신호가 발생된다.

상기 구동수단은 촉매가연성 가스센서로 가는 전력을 조절하여 최소한 활성소자의 작동온도를 예정된 일정 수준으로 유지할 수 있다.

상기 장치는 또한 가연성 가스의 농도가 예정된 수준을 초과하거나 산소의 농도가 예정된 수준 이하로 떨어질때 이를 나타내는 경보기를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 프로세서 수단은 마이크로프로세서 기초 디지탈 제어기이고, 상기 가연성 가스 출력신호, 선택된 가스 신호, 산소 출력신호 및 모드신호는 이들 신호를 디지탈 제어기내의 아날로그-디지탈 변환기로 공급하는 멀티플렉서(multiplexer)로 공급되는 아날로그 신호인 것이 좋다.

상기 K계수 저장수단은 바람직하게는 저장된 K계수 정보를 디지탈 제어기내의 마이크로프로세서로 직접 공급할 수 있는 디지탈 기억수단인 것이 좋다. 디지탈 기억수단은 전기적으로 삭제 가능하며, 프로그램 가능한 ROM(Read Only Memory)일 수 있다.

가스선택기 수단과 모드 선택기 수단은 각각 전원에 연결된 일련의 저항 회로망으로 형성될 수 있으며, 상기 저항 회로망내의 인접한 저항기 사이에 위치한 다수의 접점을 포함하며, 최소한 선택되는 예정된 가연성 가스의 수 혹은 모드와 각각 같은 위치를 갖는 다중-위치 선택기 스위치에 연결된다.

가연성 가스 검출 수단과 K계수 저장수단 모두는 공통지지대 상에 탑재되는 것이 바람직하다.

K계수 저장수단내에 저장된 K계수는 다음 단계들에 따라 특정 가연성 가스 검출수단에 대하여 미리 생성될 수 있다.

(a) 상기 기체 감지수단에 전력을 인가하는 단계;

(b) 깨끗한 공기가 상기 가연성 가스 검출 수단에 적용될 때 가연성 가스의 출력 신호를 측정하는 단계;

(c) 농도를 아는 첫번째의 상기 예정된 가연성 기체를 상기 가연성 가스 검출수단에 적용하고 이에 의해 발생된 가연성 가스 출력신호를 측정하는 단계;

(d) 상기 단계(b)와 (c)에서 발생된 가연성 가스 출력신호와 상기 제1가연성 가스의 기지의 농도를 기초로 상기 제1가연성 가스의 K계수를 계산하는 단계; 및

(e) 나머지 상기 예정된 가연성 기체에 대하여 단계 (b)-(d)를 반복하는 단계

상기 가연성 가스중 하나를 기준으로 선택하여 이의 K계수를 1로 하고, 나머지 가연성 가스 각각에 대한 K계수를 그 기준가스에 관하여 계산하는 것이 바람직하다.

가연성 가스에 대한 농도신호는 기체시료중 가연성 가스의 폭발하한의 퍼센트로 나타낼 수 있다.

본 발명의 잇점은 특정한 센서에 대한 실제 측정치로 부터 K계수를 생성시킴으로써 각 가연성 가스 센서를 독특하게 동조(tune)시킬 수 있다는 것이다.

미리 계산된 고정된 K계수를 가스검출장치에 저장하고 어떠한 가연성 가스 센서로 다음에 측정하여 사용하는 것이 아닌 것이다. 따라서, 각 가연성 가스센서 시험 가스를 적용하고, 각 가연성 가스에 대하여 각 가연성 가스 센서에 대한 K계수를 발생시킨 후, 특정 가연성 가스 센서에 대하여 특정 세트의 K계수를 사용하여, 센서들 간의 작동 편차를 최소화하거나 제거할 수 있는 것이다.

가연성 가스센서를 K계수 저장수단과 패키지시킴으로써 정규 제로(normal zero)와 스팬 조절(Span adjustments)만으로 이같은 각각의 패키지를 중심위치에서 보정하고 어떠한 검출기에 사용할 수 있는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 설명한다.

본 발명에 따른 다중 K계수를 갖는 선택가능한 가연성 가스 검출기의 일 실시예가 제1도 및 제2도에 도시되어 있다.

상기 기체 검출기는 실질적으로 모든 전자계, 가스 센서 및 기타 본 발명의 작동메카니즘을 갖는 하우징 2를 포함한다. 하우징 2는 하우징 2에 힌지 연결되고 한쌍의 래치 6이나 이같은 것에 의해 하우징 2에 체결될 수 있는 덮개 4로 닫혀지는 것이 바람직하다.

하우징 2의 상부에는 다수의 패널 스크류 10 혹은 이와 같은 것에 의해 평평한 패널 8이 탑재되어 있다. 패널 8에는 14개의 위치를 설정할 수 있는 가스 선택제어 스위치 12, 산소센서 보정제어 노브 14, 가연성 가스 센서 제로 조절 제어노브 16 및 4개의 위치를 설정할 수 있는 기능제어 스위치 18을 포함하여 여러가지 제어 스위치와 노브가 설치되어 있다.

패널은 또한 디지탈 액정 표시판(LCD)과 같은 육안 표시장치 20을 갖는다. 본 발명의 장치는 기능제어 스위치 18을 조절함으로써 산소와 가연성 가스 모두를 선택적으로 검출할 수 있기 때문에, 표시장치 20은 산소의 농도 혹은 검출하려는 가연성 가스의 폭발하한(the lower explosive limit, LEL) 퍼센트에 대한 정보를 제공할 수 있다. 기능제어 스위치 18을 적절히 위치시켜, 내부 배터리의 상태, 경보지시와 같은 것을 포함한 다른 정보 역시 표시장치 20에 나타낼 수 있다.

상기 하우징 2의 일측에는 하우징 2의 내부로 향하는 가스 유입구 22가 제공된다.

가스 시료는 가스 프로브(probe) 24에 의하여 수집되어 신장된 호스 26과 같은 것을 통해 가스 유입구 22로 운반된다. 호스 26은 신속 접속 소켓(quick-connect socket) 28과 같은 것에 의하여 가스 유입구 22와 가스 프로브 24에 각각 쉽게 연결될 수 있다.

가스 유입구 22가 있는 하우징 2의 측면은 배터리 충전 단자 30과 접지단자 32를 또한 포함할 수 있다. 하우징 2의 정면은 가청(可聽) 경보기 34를 포함할 수 있다. 제2도에 나타낸 바와같이, 가스 유입구 22의 반대쪽 하우징의 측면은 배출가스 출구 36을 포함할 수 있다.

본 발명의 가스 검출기를 통한 가스 시료의 흐름을 제3도에 개략적으로 나타내었다. 가스 시료는 흡입기, 예를들면 하우징 2의 기체 유입구 22로 유입되고 가연성 가스 센서 38과 같은 가연성 센서를 지나 가스 유입구 22를 통하여 가스 시료를 빨아들이는 펌프 40을 통과한다. 그후 가스 시료는 산소 센서 42와 같은 O₂센서를 경유하여 하우징 2의 배출구 36을 통하며 배출된다.

본 발명의 가스 검출기를 작동하고 제어하는 회로의 주요 성분을 제4a 및 제4b도에 블록다이어그램으로 나타내었다.

가연성 가스 센서 38은 가연성 가스 센서 38에 접촉하는 가연성 가스의 농도와 관련되고, 전형적으로는 그 농도에 정비례하는 가연성 가스 출력신호를 발생시킨다.

가연성 가스 센서 38은 구동회로 44에 의하여 구동되고 가연성 가스 센서 38에서 발생된 전기적 신호가 검출된 가연성 가스의 농도를 나타내는 아날로그 전기신호를 발생시키는 브리지 및 증폭기 46에 의하여 검출된다.

이 증폭된 가연성 가스 출력신호는 아날로그 형태로 멀티플렉서 48로 공급된다. 가연성 가스 센서 38에 대한 브리지 및 증폭기 회로 46은 패널 8상에 있는 제로 조절 제어노브 16과 내부 스팬(span) 전위차계 50으로 적절히 조절할 수 있다. 구동회로 44가 정산 작동 중 가연성 가스 센서 38의 최소한 활성소자를 비교적 일정한 온도수준으로 유지하는 것이 바람직하다.

전기적으로 삭제가능하고 프로그램 가능한 ROM(EEPROM) 52, 혹은 다른 디지탈 기억장치는 가연성 가스 센서 38과 근접하여 있으며, 두 장치가 공통의 인쇄회로 기판 54에 탑재되어 있는 것이 바람직하다. EEPROM 52는 가스 검출기에 의하여 검출되는 다수의 예정된 가연성 가스들 각각에 대하여 이에 관련된 특정한 가연성 가스 센서 38을 사용하여 발생된 독특한 최소 하나의 K계수를 저장한다.

제4b도와 관련하여 보다 상세히 설명하는 바와 같이, EEPROM 52에 대한 제어신호는 마이크로프로세서 56으로 부터 수신되고 EEPROM 52에 저장된 정보는 마이크로프로세서 56으로 전송되며, 이들 모두 디지탈 형태인 것이 바람직하다.

전기화학적 산소센서와 같은 산소 센서 42는 기체 시료중의 산소 농도에 비례하는 산소 출력신호를 발생한다. 산소 센서 42에 의하여 발생된 전기출력신호는 산소 센서 증폭기 58에서 증폭되어 아날로그 형태로 멀티플렉서 48로 전송된다. 산소 센서 증폭기 52는 하우징 2의 패널 8상에 위치한 산소 보정 제어노브 14에 의하여 보정될 수 있다.

패널 8에 또한 탑재된 가스 선택 제어 스위치 12는 가스 검출기에 의하여 검출될 수 있는 다수의 가연성 가스 각각에 대하여 독특한 아날로그 전기신호를 멀티플렉서 48에 제공한다. 기체 선택제어 스위치 12로부터 변화하는 아날로그 신호를 제공하는 배열을 제4a도에 나타내었다. 가스 선택 직렬 저항 회로망 60이 전원과 접지 사이에 연결되어 전압분할기 배열을 제공한다. 예시된 다중-위치 기체 선택 제어스위치 12의 각 접점은 가스 선택 저항 회로망 60의 다른 인접한 저항기 쌍 사이의 지점에 연결된다. 따라서, 선택된 가스 선택 제어 스위치 12의 각 위치에 의하여 멀티플렉서 48에 독특한 양의 전압이 공급된다.

마찬가지로, 기능 제어스위치 18은 기능 제어스위치 18의 위치에 따라 변화하는 아날로그 신호를 멀티플렉서 48에 제공한다. 기능 직렬 저항 회로망 62는 전원과 접지 사이에 연결된다. 기능 제어스위치 18의 접점은 다른 인접한 저항기 쌍 사이의 기능 저항 회로망 62상의 지점에 별도로 연결된다.

가스 검출기에 대한 배터리 64의 전압수준을 나타내는 아날로그 전기신호가 배터리와 접지사이에 연결된 제1전압 분할기 66으로 태핑(tapping) 함으로써 멀티플렉서 48로 공급된다.

마지막으로, 각각 전원과 접지사이에 연결된 제2전압 분할기 68과 제3전압 분할기 70은 아날로그 전기신호를 미리 선택되었거나 조절가능하고 독특한 수준으로 멀티플렉서 48에 공급하며 산소 경보 설정점과 가연성 가스 설정점을 각각 나타낸다.

제4a도에 나타낸 장치의 여러가지 소자에 의하여 발생되는 아날로그 신호는 바람직하게는 제4b도에 보다 상세히 나타낸 마이크로프로세서 기초 디지탈 제어기로 처리되는 것이 바람직하다. 마이크로프로세서 56은 아날로그-디지탈(A/D) 변환기 72, EPROM(erasable progrmmable read only memory) 74, 등속 호출 기억장치(random access memory:RAM) 76, 표시장치 드라이버 78 및 디코더 80에 연결되고 쌍방전달(two-way communication)된다. 디코더 80은 또한 A/D변환기 72, EPROM 74, RAM 76 및 표시장치 드라이버 78에 연결되어 마이크로프로세서 56의 지시에 따라 이들의 작동을 제어하도록 하기 위해 제어라인을 갖는다.

또한, 표시장치 드라이버 78은 하우징 2의 패널 8상의 표시장치 20을 직접 제어한다. 시계 82는 마이크로프로세서 56의 작동에 필요한 타이밍 정보를 제공한다. 쉽고 편리하게 사용하기 위하여, 상기 장치는 휴대형이고 다른 전원 역시 사용될 수 있지만 제4b도에 나타낸 바와 같은 배터리 64에 의하여 작동되는 것이 바람직하다. 배터리 64는 하우징 2의 배터리 충전 단자 30으로 부터 어떠한 형태의 표준 교류 혹은 직류 전원까지 신장된 충전기 코드 86에 의하여 연결된 표준 충전기 84에 의하여 충전될 수 있다.

배터리 64는 on 신호에 응답하여, 즉 off 위치로부터 기능 제어스위치 18를 이동시킴에 따라, 펌프 40에 전력을 공급하고 여러가지 전자소자에 사용되는 +5V 신호를 발생시키는 전력 제어기 88에 전압을 공급한다. 전력제어기 88은 -5V의 전력 공급을 발생시키는 충전펌프 회로90에 또한 연결된다. 시스템에 어떤 문제가 발생할 경우, 마이크로프로세서 56은 전력 제어회로 88에 정지(shutdown) 신호를 공급할 수 있다. 마이크로프로세서 56은 또한 특정한 검출조건에 응답하여 하우징 2의 가청 경보기 34를 가동할 뿐만 아니라 표시장치 20을 위한 적절한 신호를 발생시킬 수 있다.

제4a도와 제4b도 양자를 참조하여 멀티플렉서 48에 의해 수집된 아날로그 신호는 A/D변환기 72에 직접 공급되고 마이크로프로세서 56은 또한 제어신호를 멀티플렉서 48에 공급하여 A/D변환기로 가는 이들 아날로그 신호의 입력을, 전형적으로는 직렬방식으로, 제어한다.

프로세서 회로는 멀티플렉서 48을 통해 이에 공급되는 다양한 신호에 응답하여, EPROM 74, RAM 76, 혹은 마이크로프로세서 56에 저장된 예정된 그리고 공지의 프로세서나 방정식을 사용하여 작동하며, 아날로그 신호에 대한 다양한 계산을 수행하고 가스 검출기에 적절한 표시, 경부, 경고와 같은 것을 발생시킨다.

본 발명에서의 중요한 점은 제공된 가스시료를 측정하는 가연성 가스센서 38과 산소센서 42로부터 측정하는 바와같이 가연성 가스농도 신호와 산소농도 신호를 발생시키는 것이다.

만약 기능 제어스위치 18이 산소검출 모우드 혹은 위치로 이동된다면, 산소센서 42로부터의 신호가 프로세서 회로에 의하여 분석되고 표시장치 20이 기체 시료중 산소의 농도를 나타낼 것이다.

산소 경보설정점에 의해 제공된 설정을 기준으로, 만일 산소수준이 정해진 수준 이하로 떨어지면 경보가 발해질 것이다.

만약 기능 제어스위치 18이 가연성 기체 검출위치 혹은 모우드로 이동된다면, 프로세서 회로는 가연성 가스 센서 38로부터의 신호를 분석하고 기체시료중 가연성 가스의 농도에 대한 정보를 표시장치 20에 제공할 것이다.

가스 선택제어 스위치 12의 위치는 검출하려는 예정된 특정한 가연성 가스의 프로세서 회로를 알려줄 것이다. 그후 마이크로프로세서 56은 가스 선택 제어 스위치 22의 위치에 응답하여, EEPROM 52가 선택된 특정한 가스에 대하여 내부에 저장된 적절한 K계수를 마이크로프로세서 56에 제공하도록 지시한다.

만약 특정 선택된 가연성 가스에 2이상의 K계수가 부여된다면, 이 가스에 대한 모든 K계수가 마이크로프로세서 56에 공급될 것이다. 마이크로프로세서 56은 그후 수신된 데이타와 공급된 K계수 혹은 계수들에 대한 적절한 계산을 수행하여 가연성 가스 센서 38에 의하여 기체 시료중에서 검출된 가연성 가스의 농도를 나타내는 신호를 발생시킨다. 그후, 이 신호는 패널 8상의 표시장치 20에 나타내어진다.

본 발명에서는, 표시장치 20상에 제공된 가연성 가스농도 정보가 가연성 가스의 폭발 하한 퍼어센트로 주어지는 것이 바람직하다. 그러나, 다른 농도 정보는 ppm(parts per million), 기체 부피%등으로 실제 농도로 주어질 수 있다. 하나의 농도측정값은 여러가지 가스에 대하여 공지의 상수로 이들이 상호 관련되어 있음으로 다른 농도 측정값으로 비교적 쉽게 전환될 수 있다. 산소 경보 설정지점과 마찬가지로, 가연성 가스 경보설정점은 마이크로프로세서 56에 어떠한 가연성 가스에 대하여 안전 하한치를 제공한다.

만약 기체시료내에서 검출된 가연성 가스의 농도가 이 설정점을 초과하면, 가청 경보기 34가 가동된다.

이 기술분야에 잘 알려진 바와같이, 특정한 가스에 대한 K계수는 특정한 구조의 센서에 대한 가스에 대하여 일반적으로 유일한다. 본 발명의 장치에서는 단지 하나의 가스 센서를 사용하여 다수의 가스를 검출한다. 가스들에 대한 여러가지 K계수가 미리 계산되지 않고 각 검출기에 일정하게 저장되어 이후의 모든 측정에 변화되지 않고 사용된다.

차라리, 개별 센서에서 개별 센서로의 출력 응답에 있어서의 고유한 차이를 인지하여, 각 가스에 대한 다양한 K계수를 본 발명의 검출기 배열에 사용되는 특정의 독특한 각각의 가스 센서를 기초로 측정한다. 즉, 가스 센서와 관련된 EEPROM은 다수의 가스 각각에 대하여 최소 하나의 K계수를 포함하며, 그 K계수는 독특하고, EEPROM과 관련된 특정한 가스센서를 사용함으로써 발생된다.

특정한 가스 및 특정한 가스 센서에 대한 K계수를 발생시키는 많은 방법이 알려져 있다. 본 발명에 사용된 바람직한 방법에 의하면, 알고자 하는 특정 가연성 가스 센서 38에 먼저 적절한 수준으로 전력을 가하여 그 가스센서가 정상적인 의도된 모드로 작동 가능하게 한다.

어떠한 가연성 가스의 농도가 제로(0)인 깨끗한 공기를 가연성 가스센서 38에 적용하여, 그 가연성 가스 센서8에 의하여 발생되는 전기 출력을 측정한다. 그후, 예정된 가연성 가스중 하나를 최소 한가지의 기지의 농도를 가연성 가스 센서 38에 적용하고 이에 따라 발생되는 전기적 출력을 측정한다. 그후 이 가스 및 특정한 센서에 대한 K계수를 측정된 전기적 정보와 제1가연성 가스의 기지의 농도를 기준으로 하여 계산한다. 이들 같은 계산단계를 농도를 아는 다른 예정된 가연성 가스를 사용하여 반복하여 K계수를 계산한다. 이 K계수들은 나중에 사용하기 위하여 EEPROM 52에 저장된다. 특정한 가연성 가스 센서 38과 상기 가스센서에 대한 독특한 정보를 함유하는 EEPROM 52가 함께 있도록 EEPROM 52와 가연성 가스센서 38은 바람직하게는 공통의 인쇄회로기판 54에 위치하는 것이 좋다. 이상적으로는, 어떠한 패키지가 본 발명의 배열을 사용하는 어떠한 가스 검출기내에 쉽게 삽입되도록, EEPROM 52/가스 센서 38 패키지는 중심부에서 다양한 K계수로 보정되는 것이다.

EEPROM 52/가연성 가스 센서 38 패키지를 보정하는 가장 간단한 배열에서는, 한가지 농도가 알려진 예정된 가연성 가스 각각을 가연성 가스 센서 38에 순차적으로 적용하고 K계수를 측정하기 위하여 이로부터 전기적 정보를 취한다. 또한, 각 가연성 가스에 대한 가연성 가스 센서 38의 응답은 선형이고 각 가연성 가스에 대한 하나의 K계수가 충분한 것으로 추정된다. 그러나 다른 배열이 사용될 수 있으며 이는 이 기술분야에서 숙련된 기술자에게 명백한 것이다. 예를들면, 어느 농도범위에 걸쳐 각 가스에 대하여 하나 이상의 K계수를 측정할 수 있다. 비-선형 곡선을 계산된 데이타에 부합시켜 각 가스에 대한 K계수에 대한 기능 곡선을 발생시킬 수 있다.

더욱이, 가연성 가스센서 38는 선형으로 작동하나 가연성 가스를 하나 이상의 알려진 농도로 적용시켜 하나 이상의 K계수를 발생시킬 수 있다고 추측된다. 이 특정 가스에 대한 다중 K계수를 평균하여 농도를 모르는 가스의 시험에 사용되는 하나의 K계수를 구할 수 있을 것이다.

촉매 가연성 가스 센서에 대한 K계수를 실제로 계산하는 일 실시예를 하기표 1과 함게 나타내었다.

상기 표1의 전개에 사용된 특정 가연성 가스 센서에는 촉매물질로 피복된 합성저항소자와 촉매물질로 피복되지 않은 기준 저항소자가 포함되어 있다.

활성저항소자 및 기준 저항소자 모두에 기체시료를 가하고 적절한 전압을 인가하였다.

상기 표1에서 제1열은 특정한 가스의 적용된 가스의 농도를 그 가스에 대한 폭발하한 퍼센트로 나타낸다.

예를들면, 상기 표1에서 제1컬럼의 2번째줄은 메탄(CH)을 그 LEL의 50% 농도 가스센서에 적용하였음을 나타낸다.

상기 표1의 제2 및 제3컬럼에서는 활성소자의 기준소자(Va/Vr)를 가로지르는 전압을 볼트로 각각 나타냈으며, 이들의 차(Va-Vr)를 제4컬럼에 나타냈다. 또한, 신호로 표시된 컬럼에서는 가스를 적용하지 않은 경우의 Va와 Vr의 차이에 비하여 시험가스가 적용된 경우의 Va과 Vr의 차이를 볼트로 나타냈다. 감도(LEL당 밀리볼트로)를 제6컬럼에 신호를 적용된 가스의 농도로 나눈 비로 나타냈다.

상기 계산된 각 기체에 대한 감도는 이후의 측정에 대하여 K계수로 직접 사용될 수 있다. 그러나, 본 출원자들은 가스중 하나(기준가스)에 임의로 K계수 1을 부여하고 나머지 가스에 대한 K계수를 그 기준가스에 대하여 계산하는 것이 이익적이라는 것을 발견하였다.

상기 표1에 나타낸 예에서, 메탄의 K계수를 1로 하여, 수소에 대하여 측정된 가스센서의 감도에 대한 메탄에 대하여 측정된 가스센서의 감도의 비로 수소에 대한 K계수를 계산하였다. 이 K계수 결정방법은 상기 표1에 나타낸 값을 기준으로 메탄과 수소에 대한 다음 계산에 의해 나타낼 수 있다.

메탄신호 = (시험가스경우의 Va-Vr)-(가스를 사용하지 않은 경우의 Va-Vr)

= 0.1578V-(-0.0300V)

= 0.1878V

메탄신호

메탄감도 = --------

적용된 농도

0.1878V

= -------- × 1000 mV/V

50

= 3.756 mV/% LEL

수소신호 = (시험기체경우의 Va-Vr)-(기체를 사용하지 않은 경우의 Va-Vr)

= 0.1919V-(-0.0276V)

=0.2195V

수소신소

수소감도 = --------

적용된 농도

0.2195V

= -------- × 1000 mV/V

50

= 4.390 mV/% LEL

메탄감도

수소K계수 = -------

수소감도

3.756

= -------

4.390

= 0.8556

적절한 전압을 사용하여, 상기 표1에 나타낸 다른 가스 각각에 대하여 상기한 바와 같이 계산하여 표에서 K계수로 표시된 컬럼에 나타낸 나머지 K계수를 측정하였다. 그후, 이들 K계수들은 EEPROM 52에 저장되며, 상기 특정 가스 센서에 의한 이후의 작동에 사용된다. 상기 표1은 또한, 헥산, 헵탄, 펜탄 및 벤자인(benzyne)을 포함하는 여러 가스가 다른 가스농도로 계산된 다른 K계수를 갖는 것을 나타낸다. 이들 가스에 대하여, 가스감응을 선형이라고 가정할때, 두 K계수의 평균을 이후의 계산에 사용할 수 있을 것이다.

제5도는 상기한 가연성 가스센서 38, EEPROM 52와 산소센서 42에 전력을 공급하고 제어하는 소자의 바람직한 배열의 회로 다이어그램을 나타낸다. 가연성 가스 센서 38은 바람직하게는 기준소자 92와 소자 94를 갖는 촉매형태의 센서인 것이 좋다. 제5도에 나타낸 EEPROM 52는 Exar Company에서 제조된 Moded No. 24C04이지만 다른 EEPROM 혹은 다른 디지탈 기억장치 또한 사용될 수 있다. EEPROM 52와 가연성 가스센서 38은 공통의 인쇄회로기판 54상에 탑재된다. 가연성 가스센서 38은 바람직하게는 저항기 96과 97을 또한 포함하는 휘스톤 브리지의 일분지로 되는 것이 좋다.

상기 가연성 가스센서 38에 대한 0점 조정(Zero adjustment)은 상기 브리지내에 연결된 제로조절제어노브 16내의 전위차계에 의해 제공된다. 상기 가연성 가스센서 38에 의해 생긴 전기 신호는 증폭기 98에 의해 증폭된후 멀티플렉서 48로 보내진다. 증폭기 100, 101 그리고 이들에 연결된 저항기 및 트랜지스터 102와 증폭기 100사이의 다이오드 103등으로 구성되는 회로는 항온 회로로 배열되어 최소한 가연성 가스 센서 38의 활성소자가 항온모우드 작동으로 유지되도록 한다.

이와 같은 항온 회로의 작동에 대하여는 예를들어 미국특허 제4,541,988에 상세히 기재되어 있다. 결국, 산소센서 42에 의하여 생기는 신호는 증폭기 106에 의하여 증대되어 멀티플렉서 48로 공급된다. 산소셀은 증폭기 106에 대한 회로에 연결된 산소 보정 제어 노브 14에서 전위차계에 의하여 보정된다.

Claims

기체시료에서 복수의 미리 정해진 가스중 선택된 한가지의 농도를 측정하는 가스 검출장치에 있어서, 상기 장치는; 상기 가스시료를 얻기 위한 샘플링 수단과' 상기 기체시료에서 선택된 미리 정해진 가스의 농도에 관련된 가스출력신호를 발생하도록 하기 위해 상기 샘플링 수단에 연결된 가스검출수단; 상기 가스 검출수단에 제어된 전력을 공급하기위한 구동수단; 상기 다수의 미리 정해진 가스 각각에 대하여, 상기 가스 센서를 사용하여 발생되는 유일한 최소한 하나의 K계수를 저장하기 위해 상기 가스검출수단에 연결된 K계수 저장수단; 검출하려는 특정 선택된 가스를 나타내는 선택된 가스 신호를 발생시키기 위한 가스 선택기 수단; 선택된 가스 신호와 가스 출력신호에 응답하여, 선택된 가스에 대하여 상기 K계수 저장수단으로부터의 K계수혹은 K계수들을 선택하고, 프로세서 수단에 저장된 예정된 순서에 따라 상기 가스 시료내의 선택된 가스의 농도를 나타내는 농도 신호를 계산하는 프로세서 수단; 및 상기 농도 신호에 응답하여 상기 가스 시료중에서 검출하려는 가스의 농도를 표시하는 표시 수단;을 포함함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 가스검출 수단은 가연성 가스 센서임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제2항에 있어서, 상기 가연성 가스 센서는 활성소자와 기준소자를 갖는 촉매 가연성 가스센서이고, 이들의 각 저항은 온도에 따라 변화하며, 상기 센서는 휘스톤 브리지 회로망의 한 분지를 형성하며 상기 브리지에서의 전기적 불균형으로 인하여 가스 출력신호가 발생됨을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제3항에 있어서, 상기 구동수단은 상기 촉매 가연성 가스 센서에 공급되는 전력을 조절하여 최소한 상기 활성소자의 작동온도를 정해진 일정수준으로 유지되도록 함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제1항에 있어서, 나아가 상기 가스 시료내의 특정 가스의 농도가 예정된 수준을 초과하는 경우 이를 나타내는 경보수단을 포함함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 프로세서수단은 마이크로프로세서 기초 디지탈 제어기임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제6항에 있어서, 상기 가스 출력신호와 선택된 가스 신호는 이들 신호를 상기 디지탈 제어기내의 아날로그-디지탈 변환기로 공급하는 멀티플렉서에 제공되는 아날로그 신호이며, 상기 K계수 저장수단은 저장된 K계수 정보를 상기 디지탈 제어기내의 마이크로프로세서로 직접 제공하는 디지탈 기억수단임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제7항에 있어서, 상기 디지탈 기억수단은 전기적으로 삭제 가능하며, 프로그램 가능한 판독 전용기억장치(Read Only Memory:ROM)임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제7항에 있어서, 상기 가스선택기 수단은 전원에 연결된 직렬 저항회로망으로 형성되며, 상기 저항 회로망에 인접한 저항기 사이에 위치하고 최소한 검출하려는 예정된 가스의 수 만큼의 위치를 갖는 다중-위치 선택기 스위치(Multi-position selector switch)에 연결된 복수개의 접점을 포함함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 가스검출수단과 K계수 저장수단 공통지지대상에 탑재됨을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 K계수 저장수단에 저장된 K계수는, a. 전력을 가스센서에 인가하는 단계; b. 깨끗한 공기가 상기 가스검출수단에 적용될때 가스출력신호를 측정하는 단계; c. 제1의 상기 예정된 가스를 기지의 농도로 상기 가스 센서에 적용하고 이에 따라 발생되는 가스 출력신호를 측정하는 단계; d. 상기 단계 (b)와 (c)에서 발생된 가스출력신호와 상기 제1기체의 기지의 농도를 기준으로 상기 제1가스의 K계수를 계산하는 단계; e. 나머지 상기 예정된 기체 각각에 대하여 단계 (b)~(d)를 반복하는 단계;에 따라 특정 가스검출수단에 대하여 미리 발생됨을 특징으로 하는 기체 검출장치.
제11항에 있어서, 상기 가스들중 하나를 기준으로 선택하여 K계수를 1로 하고, 상기 나머지 가스 각각에 대한 K계수를 그 기준가스에 관하여 계산함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
기체시료에서 복수의 미리 정해진 가스중 선택된 한가지의 농도를 측정하는 가스 검출장치에 있어서, 상기 장치는; 상기 가스시료를 얻기 위한 샘플링 수단; 상기 기체시료에서 선택된 미리 정해진 가연성 가스의 농도에 관련된 가연성 가스 출력신호를 발생되도록 하기 위해 상기 샘플링 수단에 연결된 하나의 가연성가스 센서; 상기 가연성 가스 센서에 제어된 전력을 공급하기위한 구동수단; 상기 다수의 미리 정해진 가연성 가스 각각에 대하여, 상기 가연성 가스 센서를 사용하여 발생되는 유일한 최소한 하나의 K계수를 저장하기 위해 상기 가연성 가스센서에 연결된 K계수 저장수단; 검출하려는 특정 선택된 가연성 가스를 나타내는 선택된 가스 신호를 발생시키기 위한 가스 선택기 수단; 선택된 가스 신호와 가연성 가스 출력신호에 응답하여, 선택된 가연성 기체에 대하여 상기 K계수 저장수단으로부터의 K계수 혹은 K계수들을 선택하고, 프로세서 수단에 저장된 예정된 순서에 따라 상기 가스 시료내의 선택된 가연성 가스의 농도를 나타내는 농도 신호를 계산하는 프로세스 수단; 및 상기 농도 신호에 응답하여 상기 가스 시료중에서 검출하려는 가연성 가스의 농도를 표시하는 표시 수단;을 포함함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제13항에 있어서, 상기 가연성 가스 센서는 촉매 가연성 가스 센서임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제14항에 있어서, 상기 촉매 가연성 가스 센서는 활성소자와 표준소자를 갖으며 이들 각각의 저항은 온도에 따라 변하고, 상기 센서는 휘스톤 브리지 회로의 한 분지를 형성하며, 상기 브리지에서의 전기적 불균형으로 상기 가연성 가스 출력신호가 발생함을 특징으로 하는 기체 검출장치.
제15항에 있어서, 상기 구동수단은 상기 촉매 가연성 가스 센서에 공급되는 전력을 조절하여 최소한 상기 활성요소의 작동온도를 예정된 일정한 수준으로 유지되도록 함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제13항에 있어서, 나아가 상기 기체시료중 특정 가연성 가스의 농도가 일정 수준을 초과하는 경우를 타내는 경보수단을 포함함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제13항에 있어서, 상기 프로세서수단은 마이크로프로세서 기초 디지탈 제어기임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제18항에 있어서, 상기 가연성 력신호와 선택된 가스 신호는 이들 신호를 상기 디지탈 제어기내의 아날로그-디지탈 변환기로 공급하는 멀티플렉서에 제공되는 아날로그 신호이며, 상기 K계수 저장수단은 저장된 K계수 정보를 상기 디지탈 제어기내의 마이크로프로세서로 직접 공급하는 디지탈 저장 수단임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제19항에 있어서, 상기 디지탈 기억수단은 전기적으로 삭제가능하며 프로그램가능한 판독 전용기억장치(ROM)임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제19항에 있어서, 상기 가스 선택기 수단은 전원에 연결된 직렬 저항 회로망으로 형성되며, 상기 저항 회로망내의 인접한 저항기 사이에 위치하고, 최소한 검출하려는 예정된 가연성 가스의 수와 같은 수의 위치를 갖는 다중-위치 선택기 스위치에 연결된 복수의 접점을 포함함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제13항에 있어서, 상기 가연성 가스 센서와 상기 K계수 저장수단 공통 지지대상에 탑재됨을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제13항에 있어서, 상기 K계수 저장수단에 저장된 K계수는, a. 전력을 상기 가연성 가스에 인가시키는 단계; b. 기체를 상기 가연성 가스 센서에 가스가 적용되지 않은 경우 가연성 가스 출력 신호를 측정하는 단계; c. 제1의 상기 예정된 가연성 가스를 알려진 농도로 상기 가연성 가스 센서에 적용하고 이에 따라 발생되는 가연성 가스 출력신호를 측정하는 단계; d. 상기 단계 (b)와 (c)에서 발생된 가연성 가스 출력신호와 상기 제1가연성 가스의 기지의 농도를 기준으로 상기 제1가연성 가스의 K계수를 계산하는 단계; e. 나머지 상기 예정된 가연성 가스 각각에 대하여 단계 (b)~(d)를 반복하는 단계;에 따라 특정 가연성 가스검출 수단에 대하여 미리 발생됨을 특징으로 하는 기체 검출장치.
제23항에 있어서, 상기 가연성 가스중 하나를 기준기체로 선택하여 K계수를 1로 하고, 상기 나머지 가연성 가스 각각에 대한 K계수를 그 기준기체에 관련하여 계산함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제13항에 있어서, 상기 농도 신호는 기체시료내의 상기 선택된 가연성 가스의 폭발하한의 퍼어센트를 나타냄을 특징으로 하는 가스 검출장치.
기체시료에서 복수의 미리 정해진 가스중 선택된 한가지의 농도를 측정하는 가스 검출장치에 있어서, 상기 장치는; 상기 가스시료를 얻기 위한 샘플링 수단; 상기 기체시료에서 선택된 미리 정해진 가스의 농도에 관련된 가연성가스출력신호를 발생되도록 하기 위해 상기 샘플링 수단에 연결된 하나의 가연성가스 센서; 상기 가연성 가스 센서에 제어된 전력을 공급하기 위한 구동수단; 상기 샘플링 수단에 연결되어 상기 기체시료내의 산소의 농도에 비례한 산소출력신호를 발생하는 산소 센서; 상기 다수의 미리 정해진 가연성 가스 각각에 대하여, 상기 가연성 가스 센서를 사용하여 발생되는 유일한 최소한 하나의 K계수를 저장하기 위해 상기 가연성 가스센서에 연결된 K계수 저장수단; 검출하려는 특정 선택된 가연성 가스를 나타내는 선택된 가스 신호를 발생시키기 위한 가스 선택기 수단; 최소한 산호검출모드와 가연성 가스 검출모드간에서 선택가능하며, 상기 장치의 작동모드를 나타내는 모드 신호를 발생시키는 모드 선택기수단(i); 모드신호, 선택된 가스 신호, 가연성 가스 출력신호 및 산소출력신호에 감응하여, 프로세서 수단에 저장된 예정된 프로세서를 사용하여, 상기 기체 시료중에서 검출된 산소의 농도를 나타내는 제1농도 신호를 계산하거나(ii), 혹은 상기 K계수 저장수단으로 부터 상기 선택된 가연성 가스에 대한 K계수 혹은 계수들을 선택하고 상기 기체 시료중에서 선택된 가연성 가스의 농도를 나타내는 제2농도 신호를 계산하는 프로세서 수단;및 상기 제1 및 제2농도 신호에 응답하여 상기 모드 신호에 의하여 측정된 바와 같이, 기체 시료중 상기 산소의 농도 혹은 기체 시료중에서 검출된 상기 가연성 가스의 농도를 표시하는 표시수단;을 포함함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제26항에 있어서, 상기 산소 센서는 전기화학적 산소 센서임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제26항에 있어서, 상기 가연성 가스 센서는 촉매 가연성 가스센서임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제28항에 있어서, 상기 촉매 가연성 가스 센서는 활성소자와 표준소자를 갖으며, 이들의 각 저항은 온도에 따라 변하고, 상기 센서는 휘스톤 브리지 회로망의 한 분지를 형성하며, 상기 브리지의 전기적 불균형으로 가연성 가스 출력신호가 발생됨을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제29항에 있어서, 상기 구동수단은 상기 촉매 가연성 가스 센서에 공급되는 전력을 조절하여 최소한 상기 활성소자의 작동온도가 예정된 일정한 수준으로 유지되도록 함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제26항에 있어서, 나아가 상기 기체시료내의 특정한 가연성 가스의 농도가 예정된 수준을 초과하는 경우 혹은 상기 기체시료내의 산소의 농도가 예정된 수준 이하로 감소하는 경우를 나타내는 경보 수단을 포함함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제26항에 있어서, 상기 프로세서 수단은 마이크로프로세서 기초 디지탈 제어기임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제32항에 있어서, 상기 가연성 가스 출력신호, 선택된 가스신호, 산소 출력신호 및 모우드신호는 이들신호를 상기 디지탈 제어기내의 아날로그-디지탈 변환기로 공급하는 멀티플렉서에 공급되는 아날로그 신호이며, 상기 K계수 저장수단은 저장된 K계수 정보를 상기 디지탈 제어기내의 마이크로프로세서로 직접 공급하는 디지탈 기억 수단임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제33항에 있어서, 상기 디지탈 기억수단은 전기적으로 삭제가능하며 판독 전용기억장치(ROM)임을 특징으로 하는 기체 검출장치.
제33항에 있어서, 상기 가스 선택기 수단은 모우드 선택기수단은 전원에 연결된 직렬 저항회로망으로 형성되며, 상기 저항 회로망에 인접한 저항기 사이에 위치하고 최소한 검출하려는 예정된 가연성 가스혹은 작동모우드 각각의 수와 같은 수의 위치를 갖는 다중-위치 선택기 스위치에 연결된 복수의 접점을 포함함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제26항에 있어서, 상기 가연성 가스검출수단과 상기 K계수 저장수단은 공통지지대상에 탑재됨을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제26항에 있어서, 상기 K계수 저장수단에 저장된 K계수는, a. 가연성 가스 센서에 전력을 인가하는 단계; b. 깨끗한 공기가 상기 가연성 가스센서에 적용될 경우 가연성 가스 출력신호를 측정하는 단계; c. 농도를 아는 제1의 상기 예정된 가연성 가스를 상기 가연성 가스 센서에 적용하고 이에 따라 발생되는 가연성 가스 출력신호를 측정하는 단계; d. 상기 단계 (b)와 (c)에서 발생된 가연성 가스출력신호와 상기 제1가연성 가스의 기지의 농도를 기준으로 상기 제1가연성 가스의 K계수를 계산하는 단계; e. 나머지 상기 예정된 가연성 가스 각각에 대하여 단계 (b)~(d)를 반복하는 단계;에 따라서 특정한 가연성 기체 감지수단에 대하여 미리 발생됨을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제37항에 있어서, 상기 가연성 기체중 하나를 기준기체로 선택하여 K계수를 1로 하고, 상기 나머지 가연성 가스 각각에 대한 K계수를 그 기준 기체에 관련하여 계산함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제26항에 있어서, 상기 제1농도 신호는 기체시료내의 선택된 가연성 가스의 폭발하한점의 퍼센트를 나타냄을 특징으로 하는 가스 검출장치.
기체시료에서 복수의 미리 정해진 가스중 선택된 한가지의 농도를 측정하는 가스 검출장치에 있어서, 상기 장치는; 상기 가스시료를 얻기 위한 샘플링 수단; 상기 기체시료에서 선택된 미리정해진 가스의 농도에 관련된 가연성 가스출력신호를 발생되도록 하기 위해 상기 샘플링 수단에 연결된 하나의 가연성 가스 센서; 상기 가연성 가스 센서에 제어된 전력을 공급하도록 하는 구동수단; 상기 샘플링 수단에 연결되어 상기 기체시료내의 산소의 농도에 비례한 산소출력신호를 발생하기 위한 산소 센서; 상기 다수의 미리 정해진 가스 각각에 대하여, 상기 가연성 가스 센서를 사용하여 발생되는 유일한 최소한 하나의 K계수를 저장하기 위해 상기 가연성 가스검출수단에 연결된 K계수 저장수단; 검출하려는 특정 선택된 가연성 가스를 나타내는 선택된 가스 신호를 발생시키기 위한 가스 선택기 수단; 최소한 산소검출모드와 가연성 가스 검출모드간에서 선택가능하며, 상기 장치의 작동모드를 나타내는 모드 신호를 발생시키는 모드 선택기수단; (i) 모드신호, 선택된 가스 신호, 가연성 가스 출력신호 및 산소출력신호에 감응하여, 프로세서 수단에 저장된 예정된 프로세서를 사용하여, 상기 기체 시료중에서 검출된 산소의 농도를 나타내는 제1농도 신호를 계산하거나, (ii) 혹은 상기 K계수 저장수단으로 부터 상기 선택된 가연성 가스에 대한 K계수 혹은 계수들을 선택하고 상기 기체 시료중에서 선택된 가연성 가스의 농도를 나타내는 제2농도 신호를 계산하는 프로세서 수단;및 상기 제1 및 제2농도 신호에 응답하여 상기 모드 신호에 의하여 측정된 바와같이, 기체 시료중 상기 산소의 농도 혹은 기체 시료중에서 검출된 상기 가연성 가스의 농도를 표시하는 표시수단;을 포함하고, 상기 K계수 저장수단에 저장된 K계수는, a. 가연성 가스 센서에 전력을 인가하는 단계; b. 깨끗한 공기가 상기 가연성 가스센서에 적용될 경우 가연성 가스 출력신호를 측정하는 단계; c. 농도를 아는 제1의 상기 예정된 가스를 상기 가연성 가스 센서에 적용하고 이에 따라 발생되는 가연성 가스 출력신호를 측정하는 단계; d. 상기 단계 (b)와 (c)에서 발생된 가연성 가스출력신호와 상기 제1가연성 가스의 기지의 농도를 기준으로 상기 제1가연성 가스의 K계수를 계산하는 단계; e. 나머지 상기 예정된 가연성 가스 각각에 대하여 단계 (b)~(d)를 반복하는 단계;에 따라서 특정한 가연성 기체 감지수단에 대하여 미리 발생됨,을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제40항에 있어서, 상기 가연성 가스 센서는 촉매 가연성 가스센서임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제41항에 있어서, 상기 촉매 가연성 가스 센서는 활성소자와 표준소자를 갖으며, 이들의 각 저항은 온도에 따라 변하며, 상기 센서는 휘스톤 브리지 회로망의 한 분지를 형성하며 상기 브리지에서의 전기적 불균형으로 가연성 가스 출력신호가 발생되며, 상기 구동수단은 상기 촉매 가연성 가스 센서에 공급되는 전력을 조절하여 최소한 상기 활성소자의 작동온도가 예정된 일정한 수준으로 유지되도록 함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제40항에 있어서, 상기 프로세서 수단은 마이크로프로세서 기초 디지탈 제어기임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제43항에 있어서, 상기 가연성 가스 출력신호, 선택된 가스신호, 산소출력신호 및 모우드신호는 이들 신호를 상기 디지탈 제어기내의 아날로그-디지탈 변환기로 공급하는 멀티플렉서에 제공되는 아날로그 신호이며, 상기 K계수 저장수단은 저장된 K계수 정보를 상기 디지탈 제어기내의 마이크로프로세서에 직접 공급하는 디지탈 기억 수단임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제44항에 있어서, 상기 디지탈 기억수단은 전기적으로 삭제가능하며, 프로그램가능한 판독 전용기억장치(ROM)임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제44항에 있어서, 상기 가스 선택기 수단과 상기 모드 선택기 수단은 각각 전원에 연결된 직렬 저항 회로망으로 형성되며, 상기 저항 회로망에 인접한 저항기 사이에 위치하고 다수의 접촉점을 포함하며, 최소한 검출하려는 예정된 가연성 가스 혹은 작동 모드 각각의 수와 같은 수의 위치를 갖는 다중-위치 선택기 스위치에 연결된 복수개의 접점을 포함함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제40항에 있어서, 상기 가연성 가스 센서와 상기 K계수 저장수단은 공통지지대상에 탑재됨을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제40항에 있어서, 상기 산소 센서는 전기화학적 산소센서임을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제40항에 있어서, 나아가 상기 기체 시료내의 특정 가연성 가스의 농도가 예정된 수준을 초과하는 경우 혹은 상기 기체시료내의 산소의 농도가 예정된 수준 이하로 감소하는 경우를 나타내는 경보수단을 포함함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제40항에 있어서, 상기 가연성 가스중 하나를 기준가스로 선택하여 K계수를 1로 하고, 상기 나머지 가연성 가스 각각에 대한 K계수를 그 기준가스에 관련하여 계산함을 특징으로 하는 가스 검출장치.
제40항에 있어서, 상기 제1농도 신호는 상기 기체 시료내의 선택된 가연성 가스의 폭발하한의 퍼센트 나타냄을 특징으로 하는 가스 검출장치.