KR101414925B1 - 초음파식 가스 농도 측정 방법 및 그것을 사용한 장치 - Google Patents

초음파식 가스 농도 측정 방법 및 그것을 사용한 장치 Download PDF

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Abstract

샘플 가스가 흐르는 배관 내에 대향시켜 배치한 초음파를 송수신 하는 2 개의 초음파 진동자, 온도 센서 및 압력 센서를 구비한 초음파식 가스 농도 측정 장치에 있어서, 압력에 의한 전파 속도 보정 계수에 기초하여, 샘플 가스 농도를 연산하는 농도 연산 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 초음파식 가스 농도 측정 장치이고, 샘플 가스의 압력에 관계없이 정확한 가스 농도를 측정할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.
초음파식 가스 농도 측정 방법

Description

초음파식 가스 농도 측정 방법 및 그것을 사용한 장치{ULTRASONIC GAS CONCENTRATION MEASURING METHOD AND DEVICE USING THE SAME}
본 발명은, 초음파에 의해 샘플 가스의 농도를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 예를 들어 의료 목적으로 사용되는 산소 농축기로부터 송출된 산소 농축 가스 중의 산소 농도의 측정에 적절한 방법 및 그 방법을 사용한 장치에 관한 것이다.
샘플 가스 중을 전파하는 초음파의 전파 속도는 샘플 가스의 농도, 온도의 함수로서 나타내는 것이 널리 알려져 있다. 샘플 가스의 평균 분자량을 M, 온도를 T[K] 로 하면, 샘플 가스 중의 초음파 전파 속도 C[m/sec] 는, 다음 식 (1) 로 나타낸다.
[수학식 1]
Figure 112009080629165-pct00001
여기에서, k, R 은 상수 (k：정적 (定積) 몰 비열과 정압 (定壓) 몰 비열의 비, R：기체 상수) 이다. 즉, 샘플 가스 중의 초음파 전파 속도 C[m/sec] 와 샘플 가스의 온도 T[K] 를 측정할 수 있으면, 샘플 가스의 평균 분자량 M 을 결정 할 수 있다. 이러한 샘플 가스가 예를 들어 산소와 질소의 2 성분으로 이루어지는 가스이면, k=1.4 가 되는 것이 알려져 있다. 그 샘플 가스의 평균 분자량 M 은 산소의 분자량을 32, 질소의 분자량을 28 로 하여, 산소 100×P[%](0
Figure 112009080629165-pct00002
P
Figure 112009080629165-pct00003
1) 과 질소 100×(1-P)[%] 의 경우에 있어서는 M=32P＋28(1-P) 로 기술할 수 있고, 측정된 평균 분자량 M 으로부터 산소 농도 P 를 결정할 수 있다.
또, 샘플 가스 중의 초음파 전파 속도가 C[m/sec], 샘플 가스의 유속이 V[m/sec] 였을 때, 샘플 가스의 흐름에 대해 순방향으로 초음파를 송신했을 때에 측정되는 초음파 전파 속도 V1[m/sec] 는, V1=C＋V, 역방향으로 초음파를 송신했을 때에 측정되는 초음파 전파 속도 V2[m/sec] 는, V2=C-V 로 나타내지므로, 샘플 가스의 유속 V[m/sec] 는, 다음 식 (2) 로 구할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112009080629165-pct00004
이와 같이 하여 구한 샘플 가스의 유속 V[m/sec] 에, 샘플 가스가 흐르고 있는 배관의 내면적 [㎡] 을 곱함으로써, 샘플 가스의 유량 [㎥/sec] 을 구할 수 있다. 또한, 체적 환산, 시간 환산을 실시하면, 유량을 [ℓ/min] 로 구하는 것도 용이하다.
그 원리를 이용하여, 샘플 가스 중을 전파하는 초음파의 전파 속도 혹은 전파 시간으로부터 샘플 가스의 농도, 유량을 측정하는 방법 및 장치에 관해서는, 여 러 가지 제안이 이루어져 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 평6-213877호에는, 샘플 가스가 통과하는 배관 내에 초음파 진동자 2 개를 대향시켜 배치하여, 그 초음파 진동자간을 전파하는 초음파의 전파 시간을 계측함으로써 샘플 가스의 농도 및 유량을 측정하는 장치가 기재되어 있다. 또, 일본 공개특허공보 평7-209265호나 일본 공개특허공보 평8-233718호에는, 초음파 진동자 1 개를 사용한 음파 반사 방식으로 센싱 영역 내를 전파하는 초음파의 전파 속도 혹은 전파 시간을 측정함으로써, 샘플 가스의 농도를 측정하는 장치가 기재되어 있다.
발명의 개시
이와 같은 초음파의 전파 속도 등을 사용하여 샘플 가스의 농도를 정확하게 측정하기 위해서는, 샘플 가스가 흐르는 배관 내에 있어서의 영향 인자를 고려한 정확한 초음파의 전파 속도를 알아야 한다.
천식, 폐기종증, 만성 기관지염 등의 호흡기계 기관의 질환의 치료법으로서 산소 가스 혹은 산소부화 공기를 환자에게 흡입시키는 산소 흡입 요법이 있으며, 그 산소 공급원으로서 공기 중에 존재하는 약 21 % 의 산소를 고농도로 농축하여 사용자에게 공급하는 압력 변동 흡착형 산소 농축 장치가 있다. 이러한 압력 변동 흡착형 산소 농축 장치는, 산소보다 질소를 선택적으로 흡착하는 흡착제로서 5 A 형이나 13X 형, Li-X 형, MD-X 형 등의 몰리큘러시브 제올라이트를 충전한 흡착 베드를 사용하여, 흡착 베드에 압축기로부터 압축 공기를 공급함으로써, 가압 조건 하에서 질소를 흡착시켜, 미흡착의 산소를 산소 농축 가스로서 취출하는 장치이다. 이러한 장치에는 통상적으로는 2 개 이상의 흡착 베드가 구비되어 있고, 일방의 흡착 베드에서 흡착제에 질소를 흡착시켜 미흡착 산소를 생성하는 가압 흡착 공정과, 타방의 흡착 베드를 감압시켜 흡착한 질소를 배기하여 재생하는 탈착 재생 공정을 순차적으로 전환하면서 실시함으로써 연속적으로 산소를 생성할 수 있다.
압력 변동 흡착형 산소 농축 장치에 있어서는, 배관 내의 가압 흡착 공정과 탈착 재생 공정을 전환하여 산소를 연속적으로 생성하고 있고, 또 공급 산소 유량도 수시로 전환하여 사용되기 때문에, 배관 내의 샘플 가스의 압력 변동이 발생한다. 그러나, 통상적으로 압력에 의한 초음파의 전파 속도의 변화는 전혀 고려되어 있지 않기 때문에, 샘플 가스 농도의 측정값의 정밀도를 악화시키는 요인이 된다.
본 발명은, 샘플 가스의 압력에 수반되는 전파 속도를 보정하는 계수를 도출하여, 압력에 있어서의 샘플 가스 농도를 정확하게 측정할 수 있는 초음파식 샘플 가스 농도 측정 방법 및 그것을 사용한 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명자들은, 이러한 목적을 달성하기 위해서 예의 연구한 결과, 각 온도에서, 샘플 가스가 흐르는 배관 내의 압력을 변화시켜 전파 속도 보정 계수를 산출하고, 전파 속도 보정 계수를 온도의 함수로서 나타내어 전파 속도를 보정함으로써 정확하게 샘플 가스 농도를 측정할 수 있게 되는 것을 알아낸 것이다.
즉 본 발명은, 샘플 가스가 흐르는 배관 내에 대향시켜 배치한 초음파를 송수신하는 2 개의 초음파 진동자, 온도 센서 및 압력 센서를 구비한 초음파식 가스 농도 측정 장치이고, 샘플 가스의 압력에 의한 전파 속도 보정 계수에 기초하여, 샘플 가스 농도를 연산하는 농도 연산 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 초음파식 가스 농도 측정 장치를 제공한다.
또 본 발명은, 이러한 농도 연산 수단이 샘플 가스의 측정 온도 및 측정 압력에 따른 전파 속도 보정 계수를 사용하여, 그 초음파 진동자가 초음파를 수신할 때까지의 전파 시간을 보정하는 수단이고, 다음 식 (3) 에 의해, 그 초음파 진동자가 초음파를 수신할 때까지의 전파 속도 C 를 보정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파식 가스 농도 측정 장치를 제공한다.
[수학식 3]
Figure 112009080629165-pct00005
단, k：정적 몰 비열과 정압 몰 비열의 비, R：기체 상수, T：샘플 가스 측정 온도, M：샘플 가스의 평균 분자량, P：샘플 가스의 측정 압력, B(T), C(T)：전파 속도 보정 계수를 나타낸다.
또 본 발명은, 샘플 가스가 흐르는 배관 내에 대향시켜 배치하여 초음파를 송수신하는 초음파 진동자로부터 송신된 초음파가 대향으로 배치된 초음파 진동자에 의해 수신될 때까지의 전파 시간을 바탕으로 샘플 가스 중의 농도를 측정하는 방법 에 있어서, 샘플 가스 온도 및 압력에 따른 전파 속도 보정 계수에 기초하여 그 초음파 진동자가 초음파를 수신할 때까지의 전파 시간을 보정하는 것을 특징으로 하는 초음파식 가스 농도 측정 방법을 제공하는 것으로서, 특히 식 (3) 에 의해, 그 초음파 진동자가 초음파를 수신할 때까지의 전파 속도 C 를 보정하는 것을 특징으로 하는 초음파식 가스 농도 측정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 온도 Ta 에 있어서의 복수의 상이한 압력의 샘플 가스의 초음파 전파 속도로부터, 온도 Ta 에 있어서의 전파 속도 보정 계수 (B(Ta), C(Ta)) 를 구하고, 전파 속도 보정 계수의 온도 T 의 함수에 기초하여 전파 속도를 보정하는 것을 특징으로 하는 초음파식 농도 측정 방법을 제공한다.
도 1 은 본 발명의 초음파식 산소 농도 측정 장치의 구성을 나타내는 개략도를 나타낸다.
또 도 2 는 종래의 초음파식 산소 농도 측정 장치의 산소 농도값과 압력의 관계를 나타낸다.
도 3 은 전파 속도 보정 계수와 온도의 관계를 나타낸다.
도 4 는 본 발명의 전파 속도 보정 계수를 채용한 초음파식 산소 농도 측정 장치의 산소 농도값과 압력의 관계를 나타낸다.
도 5 는 실시 양태 예의 전파 속도 보정 계수를 구하기 위한 시험 장치를 나타낸다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하에 본 발명의 초음파식 가스 농도 유량 측정 방법의 실시 양태 예를 나 타낸다. 본 실시 양태 예에 있어서는, 산소, 질소 및 아르곤의 3 성분, 또는, 산소, 질소의 2 성분으로 이루어지는 샘플 가스의 산소 농도를 측정하는 장치에 관해서 나타낸다. 본 발명에 의해 측정할 수 있는 샘플 가스는, 본 실시예에 나타내는 산소, 질소, 및 아르곤으로 이루어지는 샘플 가스에만 한정되는 것이 아니며, 다른 분자에 의해 구성되는 가스에 대해서도 용이하게 적용할 수 있다.
초음파식 산소 농도 유량 측정 수단의 구성을 도 1 에 나타낸다. 샘플 가스가 흐르는 배관 (1) 내에 2 개의 초음파 진동자 (2) (제 1 초음파 진동자 (2a) 및 제 2 초음파 진동자 (2b)) 를 대향시켜 배치하고, 그 초음파 진동자 (2) 의 송수신을 전환하는 전환기 (4), 그 초음파 진동자 (2) 에 초음파 송신 펄스를 전달하는 드라이버 (5), 초음파 수신 파형의 제로 크로스 시간을 검출하는 제로 크로스 시간 검출 회로 (6), 샘플 가스의 농도, 유량을 산출하기 위한 마이크로 컴퓨터 (7), 및 배관 (1) 내에 샘플 가스의 온도를 측정하는 온도 센서 (3), 배관 (1) 내에 배관 내의 압력을 측정하는 압력 센서 (8), 전파 속도 보정 계수가 보존되어 있는 불휘발성 메모리 (9) 를 구비한다. 표시기 (10) 는 측정된 샘플 가스의 농도를 표시한다. 샘플 가스의 흐름을 흐트러뜨리지 않는 이상, 온도 센서, 및 압력 센서는 초음파 전파 경로 상의 중앙에 배치해도 상관없다.
상기 서술한 장치 구성을 사용하여 샘플 가스의 농도를 측정하는 방법에 대해 서술한다. 샘플 가스 중을 전파하는 초음파의 전파 속도는, 샘플 가스의 농도, 온도의 함수로서 나타내는 것이 널리 알려져 있다. 즉, 샘플 가스의 평균 분자량 M, 온도를 T[K] 로 하면, 샘플 가스 중의 초음파 전파 속도 C[m/sec] 는 상 기 서술한 식 (1) 로 나타낸다. 배관 내를 흐르는 샘플 가스가, 식 (1) 과 같이 압력의 영향을 고려하지 않는 경우, 배관 내의 압력이 제로인 경우에는 그 방법으로 정확한 산소 농도를 측정할 수 있지만, 배관 내에 압력이 존재하는 경우에는 정확한 산소 농도의 측정치를 도출할 수 없다.
일본 공개특허공보 2004-317459호에 기재된, 압력을 고려하지 않는 종래의 알고리즘을 사용한 측정 방법으로 도출한 샘플 가스 중의 산소 농도의 결과를 도 2 에 나타낸다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 초음파의 전파 속도가 압력에 의존하기 때문에, 산소 농도의 출력값은 압력이 높아짐에 따라 저하되는 것을 알 수 있다.
초음파 전파 속도 C 가 압력에 의존하고, 온도의 함수로서 나타내는 것은 일반적으로 알려져 있고, 식 (3) 으로 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112009080629165-pct00006
여기에서, P [N/㎡] 는 본원 발명에 의한 초음파식 샘플 가스 농도 측정 장치에 내장된 압력 센서의 출력값을 나타낸다. 또 B(T) 나 C(T)[㎥/mol] 는 초음파 전파 속도 보정 계수를 나타낸다.
본 실시예에 있어서는, B(T) 항까지를 적용하고 다음 식 (4) 를 사용하여 나타낸다.
[수학식 4]
Figure 112009080629165-pct00007
그 전파 속도 보정 계수의 산출 방법의 하나를 나타낸다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 복수의 초음파식 샘플 가스 농도 측정 장치 (13a, 13b) 를 온도 조정이 가능한 장치 (14), 예를 들어 항온조의 내부에 설치한다. 외부에 설치된 가스 봄베 (16) 로부터 유량 조정기 (11) 를 거쳐 초음파식 샘플 가스 농도 측정 장치 (13a, 13b) 에 접속한다. 샘플 가스 온도를 항온조 설정 온도와 일치하도록 온도를 안정시키기 위해, 초음파식 샘플 가스 농도 장치 (13a, 13b) 까지의 항온조 내에서의 튜브 (12) 의 길이를 보다 길게 한다. 항온조 (14) 로부터 나온 튜브를 압력 조정 밸브 (15) 에 접속하여, 압력값을 조정할 수 있도록 한다.
이러한 압력 조정 밸브 (15) 를 사용함으로써 P1, P2 의 2 종류의 압력 조건을 준비하고, 각각의 조건 하에서 임의의 안정적인 온도 T1 에 있어서의 초음파 전파 속도 C1 및 C2 를 측정함으로써, 샘플 가스의 평균 분자량 M1, M2 는 다음 식 (5), (6) 으로 구할 수 있다. 단, 2 종류의 압력 수준에 있어서의 온도 조건은 반드시 일치시키지 않아도 된다.
[수학식 5]
Figure 112009080629165-pct00008
[수학식 6]
Figure 112009080629165-pct00009
실측할 때의 샘플 가스가 동일하면, M1=M2 로 되어, 전파 속도 보정 계수 B(Ta) 를 산출할 수 있다.
다른 온도 T2, T3 등에 있어서의 전파 속도 보정 계수 B2, B3 도 동일한 방법에 따라 구하여 온도 T1 에 있어서의 전파 속도 보정 계수 B(Ta)=B1 를 포함하여 전파 속도 보정 계수 (B1 ∼ B3) 와, 온도 (T1 ∼ T3) 의 관계를 플롯한 것이 도 3 이다.
여기에서 플롯한 점을 2 차 근사 곡선으로 근사(近似)시킴으로써, 다음 식 (7) 에 나타내는 바와 같이, 전파 보정 계수 B(T) 를 온도 (T) 의 함수로서 구할 수 있다. 단, 근사 곡선은 반드시 2 차 곡선일 필요는 없다.
[수학식 7]
B(T)=
Figure 112009080629165-pct00010
T2＋βT＋γ
온도 센서의 출력값 및 압력 센서의 출력값을 식 (7) 및 식 (4) 에 대입하 여, 보정한 초음파 전파 속도에 의해 샘플 가스 농도를 측정한 결과를 도 4 에 나타낸다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 산소 농도는 압력 변동의 영향을 받지 않고, 정확한 농도 측정을 실시할 수 있다.
발명의 효과
본 발명 방법을 사용함으로써, 샘플 가스의 압력에 수반되는 전파 속도를 보정하는 계수를 도출하여, 압력에 있어서의 샘플 가스 농도를 정확하게 측정할 수 있는 초음파식 샘플 가스 농도 측정 방법 및 가스 농도 측정 장치를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 샘플 가스가 흐르는 배관 내에 대향시켜 배치하여 2 개의 초음파를 송수신하는 초음파 진동자로부터 송신된 초음파가 대향으로 배치된 초음파 진동자에 의해 수신될 때까지의 전파 시간을 바탕으로 샘플 가스 중의 특정 성분 가스의 농도를 측정하는 방법에 있어서, 2 개의 초음파 진동자 각각으로부터 송신된 초음파를 타방의 초음파 진동자가 수신할 때까지의 전파 시간을 측정하는 단계, 샘플 가스 온도를 측정하는 단계, 샘플 가스의 온도 및 압력에 따른 전파 속도 보정 계수에 기초하여 그 초음파 진동자가 초음파를 수신할 때까지의 전파 시간을 보정하는 단계를 구비하고,
    그 초음파 진동자가 초음파를 수신할 때까지의 전파 시간을 보정하는 단계가, 다음 식에 의해 초음파의 전파 속도 (C) 를 보정하는 단계인 것을 특징으로 하는 초음파식 가스 농도 측정 방법.
    Figure 112014031562264-pct00020
    (단, k：정적 몰 비열과 정압 몰 비열의 비, R：기체 상수, T：샘플 가스 측정 온도, M：샘플 가스의 평균 분자량, P：샘플 가스의 측정 압력, B(T), C(T)：전파 속도 보정 계수를 나타낸다)
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    그 초음파 진동자가 초음파를 수신할 때까지의 전파 시간을 보정하는 단계가, 온도 Ta 에 있어서의 압력값이 상이한 복수의 샘플 가스의 초음파 전파 속도로부터, 온도 Ta 에 있어서의 전파 속도 보정 계수 B(Ta), C(Ta) 를 구하고, 전파 속도 보정 계수의 온도 T 의 함수에 기초하여 전파 속도를 보정하는 것을 특징으로 하는 초음파식 농도 측정 방법.
  4. 샘플 가스가 흐르는 배관 내에 대향시켜 배치하여 2 개의 초음파를 송수신하는 초음파 진동자로부터 송신된 초음파가 대향으로 배치된 초음파 진동자에 의해 수신될 때까지의 전파 시간을 바탕으로 샘플 가스 중의 특정 성분 가스의 농도를 측정하는 방법에 있어서, 2 개의 초음파 진동자 각각으로부터 송신된 초음파를 타방의 초음파 진동자가 수신할 때까지의 전파 시간을 측정하는 단계, 샘플 가스 온도를 측정하는 단계, 샘플 가스의 온도 및 압력에 따른 전파 속도 보정 계수에 기초하여 그 초음파 진동자가 초음파를 수신할 때까지의 전파 시간을 보정하는 단계를 구비하고,
    그 초음파 진동자가 초음파를 수신할 때까지의 전파 시간을 보정하는 단계가, 다음 식에 의해 초음파의 전파 속도 (C) 를 보정하는 단계인 것을 특징으로 하는 초음파식 가스 농도 측정 방법.
    Figure 112014031562264-pct00012
    (단, k：정적 몰 비열과 정압 몰 비열의 비, R：기체 상수, T：샘플 가스 측정 온도, M：샘플 가스의 평균 분자량, P：샘플 가스의 측정 압력, B(T)：전파 속도 보정 계수를 나타낸다)
  5. 제 4 항에 있어서,
    그 초음파 진동자가 초음파를 수신할 때까지의 전파 시간을 보정하는 단계가, 온도 Ta 에 있어서의 압력값이 상이한 복수의 샘플 가스의 초음파 전파 속도로부터, 온도 Ta 에 있어서의 전파 속도 보정 계수 B(Ta) 를 구하고, 전파 속도 보정 계수의 온도 T 의 함수에 기초하여 전파 속도를 보정하는 것을 특징으로 하는 초음파식 가스 농도 측정 방법.
  6. 가스 농도를 측정하는 장치로서, 측정하는 목적 가스를 흐르게 하기 위한 축선을 따라 연장되는 배관, 그 배관의 내측에 배치되어 초음파를 송수신하는 제 1 초음파 진동자, 그 배관의 내측에 제 1 초음파 진동자에 대향시켜 배치되어 초음파를 송수신하는 제 2 초음파 진동자, 그 제 1 및 제 2 초음파 진동자 사이에서의 초음파 진동자로부터 초음파를 송신하는 초음파 송신 모드와 송신된 초음파를 수신하는 초음파 수신 모드의 전환 제어를 실시하는 송수신 전환기, 그 배관에 배치되어 목적 가스의 온도를 측정하는 온도 센서, 그 배관에 배치되어 목적 가스의 압력을 측정하는 압력 센서를 구비하고, 2 개의 초음파 진동자 각각으로부터 송신된 초음파를 타방의 초음파 진동자가 수신할 때까지의 전파 시간, 그 산소 센서의 출력값, 및 그 압력 센서의 출력값에 의한 전파 속도 보정 계수에 기초하여, 목적 가스의 농도를 연산하는 농도 연산 수단을 구비하고,
    그 농도 연산 수단이, 목적 가스의 측정 온도 및 측정 압력에 따른 전파 속도 보정 계수를 사용하여, 그 초음파 진동자가 초음파를 수신할 때까지의 전파 시간을 보정하는 수단이고,
    그 농도 연산 수단이, 다음 식에 의해, 그 초음파 진동자가 초음파를 수신할 때까지의 전파 속도 (C) 를 보정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파식 가스 농도 측정 장치.
    Figure 112014031562264-pct00021
    (단, k：정적 몰 비열과 정압 몰 비열의 비, R：기체 상수, T：샘플 가스 측정 온도, M：샘플 가스의 평균 분자량, P：샘플 가스의 측정 압력, B(T), C(T)：전파 속도 보정 계수를 나타낸다)
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    그 농도 연산 수단이, 온도 Ta 에 있어서의 압력값이 상이한 복수의 샘플 가스의 초음파 전파 속도로부터, 온도 Ta 에 있어서의 전파 속도 보정 계수 B(Ta), C(Ta) 를 구하고, 전파 속도 보정 계수의 온도 T 의 함수에 기초하여 전파 속도를 보정하는 수단인 것을 특징으로 하는 초음파식 가스 농도 측정 장치.
  10. 가스 농도를 측정하는 장치로서, 측정하는 목적 가스를 흐르게 하기 위한 축선을 따라 연장되는 배관, 그 배관의 내측에 배치되어 초음파를 송수신하는 제 1 초음파 진동자, 그 배관의 내측에 제 1 초음파 진동자에 대향시켜 배치되어 초음파를 송수신하는 제 2 초음파 진동자, 그 제 1 및 제 2 초음파 진동자 사이에서의 초음파 진동자로부터 초음파를 송신하는 초음파 송신 모드와 송신된 초음파를 수신하는 초음파 수신 모드의 전환 제어를 실시하는 송수신 전환기, 그 배관에 배치되어 목적 가스의 온도를 측정하는 온도 센서, 그 배관에 배치되어 목적 가스의 압력을 측정하는 압력 센서를 구비하고, 2 개의 초음파 진동자 각각으로부터 송신된 초음파를 타방의 초음파 진동자가 수신할 때까지의 전파 시간, 그 산소 센서의 출력값, 및 그 압력 센서의 출력값에 의한 전파 속도 보정 계수에 기초하여, 목적 가스의 농도를 연산하는 농도 연산 수단을 구비하고,
    그 농도 연산 수단이, 목적 가스의 측정 온도 및 측정 압력에 따른 전파 속도 보정 계수를 사용하여, 그 초음파 진동자가 초음파를 수신할 때까지의 전파 시간을 보정하는 수단이고,
    그 농도 연산 수단이, 다음 식에 의해 초음파의 전파 속도 (C) 를 보정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파식 가스 농도 측정 장치.
    Figure 112014031562264-pct00014
    (단, k：정적 몰 비열과 정압 몰 비열의 비, R：기체 상수, T：샘플 가스 측정 온도, M：샘플 가스의 평균 분자량, P：샘플 가스의 측정 압력, B(T)：전파 속도 보정 계수를 나타낸다)
  11. 제 10 항에 있어서,
    그 연산 수단이 온도 Ta 에 있어서의 압력값이 상이한 복수의 샘플 가스의 초음파 전파 속도로부터, 온도 Ta 에 있어서의 전파 속도 보정 계수 B(Ta) 를 구하고, 전파 속도 보정 계수의 온도 T 의 함수에 기초하여 전파 속도를 보정하는 수단인 것을 특징으로 하는 초음파식 가스 농도 측정 장치.
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