TWI841738B - 雙成分氣體的濃度比計算方法及檢測對象氣體的濃度計算方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題係提供一種方法，能使用2個氣體感測元件，而高精度地求得檢測對象氣體的濃度。另提供一種方法，能使用1個氣體感測元件而求得雙成分氣體的濃度比。
其解決手段係一種濃度比計算方法，具備以下步驟：第1測定步驟，將氣體感測元件加熱至導入氣體感測元件之2種氣體成分皆會起反應之溫度，再使溫度維持既定時間，而測定氣體感測元件的電阻值；第2測定步驟，將氣體感測元件加熱至僅2種氣體成分中的其中一種會起反應之溫度，再使溫度維持既定時間，而測定氣體感測元件的電阻值；以及濃度比計算步驟，根據在第1測定步驟的電阻值與在第2測定步驟的電阻值之組合，以計算2種氣體成分的濃度比。
Description
本發明係有關於雙成分氣體的濃度比計算方法及檢測對象氣體的濃度計算方法。
已知有一種方法，係將含有2種氣體成分及檢測對象氣體的待測氣體，導入氣體感測元件，再計算檢測對象氣體的濃度（例如參照專利文獻1）。於此方法會使用：對醇類具有高敏度的氣體感測元件100、以及對醇類所具有之靈敏度以外的特性皆相同於氣體感測元件的參考感測元件200（參照圖13）。對於氣體感測元件100導入含有2種氣體成分及醇類的待測氣體。與此同時，對於參考感測元件200，經由醇類去除手段210而導入2種氣體成分。在氣體感測元件100，阻抗值會隨著所導入之醇類而有所變化；但在參考感測元件200，由於不導入醇類，所以阻抗值不會變化。藉由偵測氣體感測元件與參考感測元件之阻抗值的差，而可以檢測待測氣體中的醇類濃度。
［習知技術文獻］
［專利文獻］
［專利文獻1］日本特開平8-285803號公報
［發明所欲解決的問題］
可是，由於以習知方法所檢測到的醇類濃度係包含了2種氣體成分的濃度，所以有以下問題：無法以良好精度求得檢測對象氣體之濃度；再者，於參考感測元件，還有所包含的2種氣體成分分別多少程度之比例亦不得而知。
本發明係為了解決如上所述之課題而研發，其目的在於提供一種計算方法，可以使用2個氣體感測元件，而高精度地求得檢測對象氣體的濃度。其又一目的，在於提供一種雙成分氣體的濃度比計算方法，可以使用1個氣體感測元件而求得2種氣體成分的濃度比。
［解決問題之技術手段］
以下將說明複數種態樣，以作為用以解決問題之手段。這些態樣可視需要而任意組合。
本發明之雙成分氣體的濃度比計算方法，具備以下步驟：
第1測定步驟，將氣體感測元件加熱至導入氣體感測元件之2種氣體成分皆會起反應之溫度，再使溫度維持既定時間，而測定氣體感測元件的電阻值；
第2測定步驟，將氣體感測元件加熱至僅2種氣體成分中的其中一種會起反應之溫度，再使溫度維持既定時間，而測定氣體感測元件的電阻值；
以及濃度比計算步驟，根據在第1測定步驟的電阻值與在第2測定步驟的電阻值之組合，以計算2種氣體成分的濃度比。
2種氣體成分可為氫與一氧化碳。
本發明之檢測對象氣體的濃度計算方法，具備以下步驟：
暫定濃度計算步驟，將含有2種氣體成分及1種檢測對象氣體的待測氣體，導入氣體感測元件，再計算檢測對象氣體的暫定濃度；
第1測定步驟，與暫定濃度計算步驟同時，對於具有與氣體感測元件相同特性之參考感測元件導入2種氣體成分，並將參考感測元件加熱至2種氣體成分皆會起反應之溫度，再使溫度維持既定時間，而測定參考感測元件的電阻值；
第2測定步驟，將參考感測元件加熱至僅2種氣體成分中的其中一種會起反應之溫度，再使溫度維持既定時間，而測定參考感測元件的電阻值；
濃度比計算步驟，根據在第1測定步驟的電阻值與在第2測定步驟的電阻值之組合，以計算2種氣體成分的濃度比；
校準曲線補正步驟，使得預先準備之氣體感測元件的2種氣體成分的校準曲線，與在參考感測元件的2種氣體成分的校準曲線，根據濃度比而進行補正；
氣體成分濃度計算步驟，使用在校準曲線補正步驟所補正過之參考感測元件的校準曲線，而計算在第1測定步驟的電阻值下的2種氣體成分的濃度；
氣體成分濃度換算步驟，使用以校準曲線補正步驟所補正過之氣體感測元件的校準曲線，而將在氣體成分濃度計算步驟所計算出的2種氣體成分的濃度，換算成檢測對象氣體的濃度；以及
檢測對象氣體濃度計算步驟，計算在暫定濃度計算步驟所計算出的檢測對象氣體的暫定濃度、與在氣體成分濃度換算步驟所換算出的檢測對象氣體的濃度間的差。
待測氣體可為呼氣氣體，2種氣體成分可為氫與一氧化碳，檢測對象氣體可為乙醇。
［發明之效果］
本發明之雙成分氣體的濃度比計算方法，係構成為具備以下步驟：第1測定步驟，將氣體感測元件加熱至導入氣體感測元件之2種氣體成分皆會起反應之溫度，再使溫度維持既定時間，而測定氣體感測元件的電阻值；第2測定步驟，將氣體感測元件加熱至僅2種氣體成分中的其中一種會起反應之溫度，再使溫度維持既定時間，而測定氣體感測元件的電阻值；以及濃度比計算步驟，根據在第1測定步驟的電阻值與在第2測定步驟的電阻值之組合，以計算2種氣體成分的濃度比。
因此，藉由本發明之方法，可以使用1個氣體感測元件而求得2種氣體成分的濃度比。
本發明之檢測對象氣體的濃度計算方法，係構成為具備以下步驟：暫定濃度計算步驟，將含有2種氣體成分及1種檢測對象氣體的待測氣體，導入氣體感測元件，再計算檢測對象氣體的暫定濃度；第1測定步驟，與暫定濃度計算步驟同時，對於具有與氣體感測元件相同特性之參考感測元件，導入2種氣體成分，並將參考感測元件加熱至2種氣體成分皆會起反應之溫度，再使溫度維持既定時間，而測定參考感測元件的電阻值；第2測定步驟，將參考感測元件加熱至僅2種氣體成分中的其中一種會起反應之溫度，再使溫度維持既定時間，而測定參考感測元件的電阻值；濃度比計算步驟，根據在第1測定步驟的電阻值與在第2測定步驟的電阻值之組合，以計算2種氣體成分的濃度比；校準曲線補正步驟，使得預先準備之氣體感測元件的2種氣體成分的校準曲線，與在參考感測元件的2種氣體成分的校準曲線，根據濃度比而進行補正；氣體成分濃度計算步驟，使用在校準曲線補正步驟所補正過之參考感測元件的校準曲線，而計算在第1測定步驟的電阻值下的2種氣體成分的濃度；氣體成分濃度換算步驟，使用以校準曲線補正步驟所補正過之氣體感測元件的校準曲線，而將在氣體成分濃度計算步驟所計算出的2種氣體成分的濃度，換算成檢測對象氣體的濃度；以及檢測對象氣體濃度計算步驟，計算在暫定濃度計算步驟所計算出的檢測對象氣體的暫定濃度、與在氣體成分濃度換算步驟所換算出的檢測對象氣體的濃度間的差。
因此，藉由本發明之方法，可以使用2個氣體感測元件而高精度地求得檢測對象氣體的濃度。
以下針對本發明之雙成分氣體的濃度比計算方法，參照圖式以說明實施形態之一例。
雙成分氣體的濃度比計算方法，具備：第1測定步驟S1，將氣體感測元件1加熱至導入氣體感測元件1之2種氣體成分G1、G2皆會起反應之溫度，再使溫度維持既定時間，而測定氣體感測元件1的電阻值；第2測定步驟S2，將氣體感測元件1加熱至僅2種氣體成分G1、G2中的其中一種會起反應之溫度，再使溫度維持既定時間，而測定氣體感測元件1的電阻值；以及濃度比計算步驟S3，根據在第1測定步驟的電阻值與在第2測定步驟的電阻值之組合，以計算2種氣體成分G1、G2的濃度比（參照圖1）。
氣體感測元件1，可使用例如具備以下構件者：氣敏元件11，含有金屬氧化物半導體；加熱器兼用電極12，係線圈狀而埋設於氣敏元件；直線狀電極13，通過加熱器兼用電極之內部；引線8a、8c，從加熱器兼用電極12之兩端延伸並將加熱器兼用電極加以加熱；以及引線8b，從直線狀電極13的末端延伸至氣敏元件之外（參照圖1（a））。
氣敏元件11所含有的金屬氧化物半導體，可使用例如：氧化錫、氧化鎢、氧化銦、氧化鋅、氧化鈦、鈦酸鍶、鈦酸鋇、錫酸鋇等等。氣敏元件11，亦可更進一步地含有適當的無機絕緣體、觸媒等等的添加劑。無機絕緣體，可以含有例如從氧化鋁及二氧化矽所選用之至少一種。觸媒，可以含有例如從釕、鈀、銻、鑭、鈰、及鉬所選用之至少一種。
氣敏元件11的形狀，並無特別限定，例如形成為圖1般的橢圓體狀、球體狀等等的球狀。氣敏元件11的尺寸，係適度設定，但較佳係其直徑在0.2～0.7mm的範圍內。例如，氣敏元件11係形成為長徑0.5mm、短徑0.3mm的長橢圓體狀。
藉由使氣體感測元件1的3條引線8a、8b、8c分別連接3個端子7a、7b、7c，並設置基座6、以及容納氣體感測元件1的罩體5，就可以做成氣體感測裝置。於罩體5的頂端面（頂棚面）的中央，有一氣體導入孔9開口，而使得氣體可以導入氣體感測元件1。再者，於氣體導入孔9，可以設置用以去除待測氣體中之異物等等的鐵絲網10。
導入氣體感測元件1的2種氣體成分G1、G2，在第1測定步驟是兩種氣體成分皆會起反應，而在第2測定步驟則是僅有一種氣體成分會起反應。只要知道2種氣體成分G1、G2具有怎樣的溫度特性，就能選出可以起如上反應之氣體成分。作為一例，以下將2種氣體成分設為氫與一氧化碳，而進行說明。
於第1測定步驟S1，將氣體感測元件1加熱至氫與一氧化碳皆會起反應之溫度，再使該溫度維持既定時間，而測定氣體感測元件1的電阻值（參照圖1（b））。氫與一氧化碳皆會起反應之溫度，考量到這些氣體成分的溫度特性，可以設為例如100°C～200°C。然後，維持此溫度的既定之時間，例如可以設為能穩定地測定感測器阻抗值的5秒以上。使前述溫度維持前述時間，而測定氣體感測元件1的電阻值。此時的電阻值，係構成為會記錄在連接至氣體感測裝置之例如微電腦等等的記憶部。
於第2測定步驟S2，將氣體感測元件1加熱至僅氫會起反應之溫度，再使該溫度維持既定時間，而測定氣體感測元件1的電阻值。僅氫會起反應之溫度，考量到氫的溫度特性，可以設為例如200°C～300°C。然後，維持此溫度的既定之時間，例如可以設為2秒～5秒。使前述溫度維持前述時間，而測定氣體感測元件1的電阻值。此時的電阻值，係構成為會記錄在連接至氣體感測裝置之例如微電腦等等的記憶部。
於濃度比計算步驟S3，根據在第1測定步驟的電阻值與在第2測定步驟的電阻值之組合，以計算氫與一氧化碳的濃度比。於計算濃度比之際，可使用例如預先記錄在微電腦等等之記憶部的氫與一氧化碳之各自的校準曲線（參照圖2）。校準曲線，可依如下操作而求得。使用僅含有氫之低濃度、中濃度、高濃度的3種氣體（100%氫氣），以第1測定步驟的溫度、時間來測定電阻值；之後，以第2測定步驟的溫度、時間來測定電阻值。於橫軸採計在第1測定步驟的電阻值，於縱軸採計在第2測定步驟的電阻值，描繪所測得之3組電阻值，而得到100%氫氣的校準曲線。同樣地，使用僅含有一氧化碳之低濃度、中濃度、高濃度的3種氣體（100%一氧化碳氣體），以第1測定步驟的溫度、時間來測定電阻值；之後，以第2測定步驟的溫度、時間來測定電阻值。描繪所測得之3組電阻值，而得到100%一氧化碳氣體的校準曲線。
實際測定混合了氫與一氧化碳的氣體，並將該2個電阻值套入前述校準曲線（參照圖3）。於圖中，繪示第1測定步驟的電阻值為R1（Ω）、第2測定步驟的電阻值為R2（Ω）的情形。若R1與R2的交點為C1，則由於C1比起100%氫氣的校準曲線更接近100%一氧化碳氣體的校準曲線，所以得知所含有的一氧化碳比氫更多。計算氫與一氧化碳的濃度比之方法如下：首先，如圖4般，拉出一條通過交點C1且連結雙方之校準曲線的虛擬直線，設其長度為L1。接著，將虛擬直線與100%一氧化碳氣體的校準曲線間之交點C2、到交點C1為止的長度設為L2。以（L2×100）/L1所求得之值，就是氫的比率。然後，若將從交點C1、到虛擬直線與100%氫氣的校準曲線間之交點C3為止的長度設為L3，則以（L3×100）/L1所求得之值，就是一氧化碳的比率。如此操作而求得的比率，就是氫與一氧化碳的濃度比。例如，若L2=0.12、L3=0.88，則氫濃度就是12%，一氧化碳濃度就是88%。
依前述操作，即可求得導入氣體感測元件之2種氣體成分的濃度比。也就是說，不只是2種氣體成分之有無，就連2種氣體成分係以何種比率混合，亦可得知。
又，可以從含有3種以上之氣體成分G1、G2、G3的待測氣體當中，將2種氣體成分G1、G2導入氣體感測元件，而計算其濃度比。也就是說，只要在氣體感測裝置設置去除氣體成分G3之手段，就可以使用1個氣體感測元件而計算2種氣體成分G1、G2的濃度比。作為去除氣體成分G3之手段，例如有過濾器、吸附劑等等。
又，於本發明之濃度比計算方法，除了氫與一氧化碳以外，就2種氣體成分之組合而言，可以使用如下的氣體成分。例如，由氫、一氧化碳、丙酮、甲烷、丙烷、二氧化硫、VOC（揮發性有機化合物）所構成的群組中選出的2種。又，溫度或時間，可藉由半導體氣體感測器（氣敏元件）之材料的組成比例，而一定程度地加以控制。因此，就本發明的濃度比計算方法所使用之2種氣體成分之組合而言，可以將半導體氣體感測器所能檢測之可燃性氣體，作為其可能選項。
接著，針對本發明之檢測對象氣體的濃度計算方法，參照圖式以說明實施形態之一例。
檢測對象氣體的濃度計算方法，具備：暫定濃度計算步驟S4，將含有2種氣體成分G1、G2及1種檢測對象氣體Gt的待測氣體，導入氣體感測元件1，再計算檢測對象氣體Gt的暫定濃度；第1測定步驟S5，與暫定濃度計算步驟S4同時，對於具有與氣體感測元件相同特性之參考感測元件2，導入2種氣體成分G1、G2，並將參考感測元件2加熱至2種氣體成分G1、G2皆會起反應之溫度，再使溫度維持既定時間，而測定參考感測元件2的電阻值；第2測定步驟S6，將參考感測元件2加熱至僅2種氣體成分G1、G2中的其中一種會起反應之溫度，再使溫度維持既定時間，而測定參考感測元件2的電阻值；濃度比計算步驟S7，根據在第1測定步驟S5的電阻值與在第2測定步驟S6的電阻值之組合，以計算2種氣體成分G1、G2的濃度比；校準曲線補正步驟S8，使得預先準備之氣體感測元件1的2種氣體成分G1、G2的校準曲線3，與參考感測元件2的2種氣體成分G1、G2的校準曲線4，根據濃度比而進行補正；氣體成分濃度計算步驟S9，使用在校準曲線補正步驟S8所補正過之參考感測元件的校準曲線4 ́，而計算在第1測定步驟S5的電阻值下的2種氣體成分G1、G2的濃度；氣體成分濃度換算步驟S10，使用以校準曲線補正步驟S8所補正過之氣體感測元件的校準曲線3 ́，而將在氣體成分濃度計算步驟S9所計算出的2種氣體成分G1、G2的濃度，換算成檢測對象氣體Gt的濃度；以及檢測對象氣體濃度計算步驟S11，計算在暫定濃度計算步驟S4所計算出的檢測對象氣體Gt的暫定濃度、與在氣體成分濃度換算步驟S10所換算出的檢測對象氣體Gt的濃度間的差（參照圖5、圖6）。
於暫定濃度計算步驟S4，將含有2種氣體成分G1、G2及1種檢測對象氣體Gt的待測氣體，導入氣體感測元件1，再計算檢測對象氣體Gt的暫定濃度（參照圖5（a））。氣體感測元件1，使用與已參照圖1（a）而說明之內容相同者。導入氣體感測元件1的待測氣體含有2種氣體成分G1、G2及檢測對象氣體Gt。2種氣體成分G1、G2，於參考感測元件2，在第1測定步驟是兩種氣體成分皆會起反應，而在第2測定步驟則是僅有一種氣體成分會起反應。只要知道2種氣體成分G1、G2具有怎樣的溫度特性，就能選出可以起如上反應之氣體成分。
待測氣體可為呼氣氣體，2種氣體成分G1、G2可為氫與一氧化碳，檢測對象氣體Gt可為乙醇。也就是說，本發明可以應用於呼氣氣體分析裝置。藉由讓使用者對呼氣分析裝置吹入呼氣氣體，呼氣氣體中的乙醇濃度就會被計算出來。以下，將G1設為氫，將G2設為一氧化碳，將Gt設為乙醇，而進行說明。
於暫定濃度計算步驟S4，計算作為檢測對象氣體Gt之乙醇的暫定濃度。此時，使用預先記錄在微電腦等等之記憶部的校準曲線3，計算暫定濃度（參照圖7）。校準曲線3，例如可依如下操作而求得。首先，將僅含有低濃度之氫（G1）的氣體導入氣體感測元件並使其起反應，而測定電阻值。接著，將僅含有中濃度之氫的氣體，導入氣體感測元件並使其起反應，而測定電阻值。接著，將僅含有高濃度之氫的氣體，導入氣體感測元件並使其起反應，而測定電阻值。藉由描繪所求得之3個電阻值，而可以得到氫（G1）的校準曲線。照樣操作，而可以得到一氧化碳（G2）與乙醇（Gt）的校準曲線。
將在暫定濃度計算步驟S4所測定出的電阻值Rt，套入前述預先準備之校準曲線3（參照圖7）。由於求取暫定濃度之氣體成分為乙醇（Gt），所以在乙醇的校準曲線中，電阻值會成為Rt的點，就可以算作乙醇的暫定濃度Dt。此乙醇的暫定濃度Dt，係亦含有雙成分氣體（氫及一氧化碳）之狀態的濃度。也就是說，並不是以良好精度求得之乙醇濃度。
在與暫定濃度計算步驟S4同時進行之第1測定步驟S5，對於具有與氣體感測元件1相同特性之參考感測元件2，導入氫及一氧化碳，並將參考感測元件2加熱至氫及一氧化碳皆會起反應之溫度，再使溫度維持既定時間，而測定參考感測元件2的電阻值（參照圖5（b）、圖6）。參考感測元件2具有與氣體感測元件1相同之特性。對於參考感測元件2，係導入氫與一氧化碳，而不導入乙醇。因此，在對參考感測元件2導入待測氣體之際，例如係經由吸附乙醇之過濾器14而加以導入。
氫與一氧化碳皆會起反應之溫度，考量到這些氣體成分的溫度特性，可以設為例如100°C～200°C。然後，維持此溫度的既定之時間，例如可以設為能穩定地測定感測器阻抗值的5秒以上。使前述溫度維持前述時間，而測定參考感測元件2的電阻值。此時的電阻值，係構成為會記錄在例如微電腦等等的記憶部。
於第2測定步驟S6，將參考感測元件2加熱至僅氫會起反應之溫度，再使該溫度維持既定時間，而測定參考感測元件2的電阻值。僅氫會起反應之溫度，考量到氫的溫度特性，可以設為例如200°C～300°C。然後，維持此溫度的既定之時間，例如可以設為2秒～5秒。使前述溫度維持前述時間，而測定參考感測元件2的電阻值。此時的電阻值，係構成為會記錄在例如微電腦等等的記憶部。
又，參照圖5（b），第2測定步驟，可以對於藉由過濾器14而封閉在參照感測裝置之內部的氫與一氧化碳進行。因此，於進行第2測定步驟時，呼氣分析裝置的使用者不需再次吹入呼氣。
於濃度比計算步驟S7，係根據在第1測定步驟S5的電阻值與在第2測定步驟S6的電阻值之組合，以計算氫與一氧化碳的濃度比。計算方法，係使用與已參照圖2～圖4而說明之內容相同的方法。
於校準曲線補正步驟S8，對於預先準備之校準曲線進行補正。所要補正的校準曲線，有以下2種。1種是在氣體感測元件1之2種氣體成分（氫、一氧化碳）的校準曲線3，係在暫定濃度計算步驟S4所使用的校準曲線（參照圖7）。另1種是在參考感測元件2之2種氣體成分（氫、一氧化碳）的校準曲線4（參照圖8）。由於作為檢測對象氣體Gt之乙醇會被過濾器14去除，而不會被導入參考感測元件2，所以不會對乙醇起反應。因此，電阻值幾乎不會變化，校準曲線幾乎會呈橫向的一直線。使用在濃度比計算步驟S7所計算出的濃度比，以下述數學式，來補正在2種校準曲線3、4之2種氣體成分（氫、一氧化碳）的校準曲線。
【數1】
例如，若氫為12%，則α=0.12，補正過之校準曲線3 ́、4 ́分別會是如圖9與圖10般的直線。藉由校準曲線補正步驟，可以得到在氣體感測元件1之氫與一氧化碳的雙成分氣體的校準曲線3 ́、以及在參考感測元件2之氫與一氧化碳的雙成分氣體的校準曲線4 ́。
於氣體成分濃度計算步驟S9，使用以校準曲線補正步驟S8所補正過之參考感測元件的校準曲線4 ́，而計算在第1測定步驟S5的電阻值R1下的氫與一氧化碳的雙成分氣體的濃度Dn（參照圖3、圖11）。之所以是將第1測定步驟的電阻值R1套用於校準曲線4 ́的原因，係由於電阻值R1為氫與一氧化碳之雙方皆有起反應時的阻抗值。再者，由於在第2測定步驟的電阻值R2為僅有氫起反應時的阻抗值，所以R2並不適合套用於校準曲線4 ́。如此操作，可以計算在參考感測元件2之氫與一氧化碳的雙成分氣體濃度Dn。
於氣體成分濃度換算步驟S10，使用以校準曲線補正步驟S8所補正過之校準曲線3 ́，而將在氣體成分濃度計算步驟S9所計算出的氫與一氧化碳的雙成分氣體的濃度Dn，換算成乙醇的濃度Dc（參照圖12）。校準曲線3 ́，係在氣體感測元件1之氫與一氧化碳之雙成分氣體的校準曲線。濃度換算方法如下。首先，在此校準曲線3 ́求取雙成分氣體濃度會成為Dn的點P1。接著，在乙醇的校準曲線，求取與P1採計為同一電阻值的點P2。在P2的濃度，就會是將雙成分氣體濃度Dn換算成乙醇濃度的濃度Dc。也就是說，濃度Dc係將在參考感測元件2之雙成分氣體濃度，換算成在氣體感測元件1之乙醇濃度者。
於檢測對象氣體濃度計算步驟S11，計算在暫定濃度計算步驟S4所計算出的乙醇的暫定濃度Dt（參照圖7）、與在氣體成分濃度換算步驟S10所換算出的乙醇的濃度Dc（參照圖12）間的差。也就是說，以Dt－Dc所算出的數值，就是最終所欲求得的乙醇濃度。
由於呼氣氣體中的氫與一氧化碳的濃度比有個體差異，所以難以預先準備雙成分氣體的校準曲線。有鑑於此，於本發明，係在參考感測元件2，於第1測定步驟S5與第2測定步驟S6分別測定電阻值。然後，於接下來的濃度比計算步驟S7，從2個電阻值的組合，計算氫與一氧化碳的濃度比。然後，於接下來的校準曲線補正步驟S8，根據所計算出的濃度比，補正圖7與圖8的校準曲線，而求取雙成分氣體的校準曲線（參照圖9、圖10）。然後，於接下來的氣體成分濃度計算步驟S9，使用雙成分氣體的校準曲線，計算在參考感測元件2之雙成分氣體的濃度（參照圖11）。藉由具備該等步驟S5～S9，則即使吹入呼氣氣體的人有所不同，亦能隨時計算該人之呼氣氣體中的雙成分氣體的濃度比，求取雙成分氣體之適當的校準曲線，而可以計算雙成分氣體的正確濃度。
由於所計算出的雙成分氣體濃度係使用在參考感測元件2之雙成分氣體的校準曲線4 ́，所以於接下來的氣體成分濃度換算步驟S10，需要使用在氣體感測元件1之雙成分氣體的校準曲線3 ́以換算成乙醇濃度（參照圖12）。然後，最後再藉由從暫定乙醇濃度，減去所換算出的乙醇濃度，而能以良好的精度，計算乙醇濃度。
又，於前文中，係使暫定濃度計算步驟S4與第1測定步驟S5同時進行，但只要是在檢測對象氣體濃度計算步驟S11之前，則不論與哪一步驟同時進行皆可。
1:氣體感測元件
5:罩體
6:基座
7a,7b,7c:端子
8a,8b,8c:引線
9:氣體導入孔
10:鐵絲網
11:氣敏元件
12:加熱器兼用電極
13:直線狀電極
G1:氣體成分
G2:氣體成分
S1~S11:步驟
C1~C3:交點
R1,R2:電阻值
L1,L2,L3:長度
2:參考感測元件
14:過濾器
Gt:檢測對象氣體
3:氣體感測元件的校準曲線
4:參考感測元件的校準曲線
3 ́:補正過之氣體感測元件的校準曲線
4 ́:補正過之參考感測元件的校準曲線
Dn:(雙成分氣體的)濃度
P1,P2:點
Dc:濃度
100:氣體感測元件
200:參考感測元件
210:醇類去除手段
【圖1】（a）繪示使用了氣體感測元件之氣體感測裝置之一例的示意性剖面圖。（b）繪示雙成分氣體的濃度比計算方法的流程圖。
【圖2】雙成分氣體的濃度比計算方法所使用之校準曲線之一例。
【圖3】將實測值套用於雙成分氣體的濃度比計算方法所使用之校準曲線的圖式。
【圖4】繪示從雙成分氣體的濃度比計算方法所使用之校準曲線，計算雙成分氣體的濃度比之方法的圖式。
【圖5】（a）繪示使用了氣體感測元件之氣體感測裝置之一例的示意性剖面圖。（b）繪示使用了參考感測元件之參照感測裝置之一例的示意性剖面圖。
【圖6】繪示檢測對象氣體之濃度計算方法的流程圖。
【圖7】繪示於暫定濃度計算步驟，計算檢測對象氣體之暫定濃度之方法的圖式。
【圖8】繪示參考感測元件的校準曲線之一例的圖式。
【圖9】繪示以校準曲線補正步驟所補正過之在氣體感測元件的雙成分氣體的校準曲線之一例的圖式。
【圖10】繪示以校準曲線補正步驟所補正過之在參考感測元件的雙成分氣體的校準曲線之一例的圖式。
【圖11】繪示於氣體濃度計算步驟，計算雙成分氣體之濃度之方法的圖式。
【圖12】繪示於氣體成分濃度換算步驟，將雙成分氣體濃度換算成檢測對象氣體濃度之方法的圖式。
【圖13】繪示用於習知之檢測對象氣體濃度計算方法的氣體感測裝置及參照感測裝置的示意性剖面圖。
1:氣體感測元件
5:罩體
6:基座
7a,7b,7c:端子
8a,8b,8c:引線
9:氣體導入孔
10:鐵絲網
11:氣敏元件
12:加熱器兼用電極
13:直線狀電極
G1:氣體成分
G2:氣體成分
S1~S3:步驟
Claims (4)
- 一種雙成分氣體的濃度比計算方法，包括以下步驟：第1測定步驟，將氣體感測元件加熱至導入該氣體感測元件之2種氣體成分皆會起反應之溫度，再使該溫度維持既定時間，而測定該氣體感測元件的電阻值；第2測定步驟，將該氣體感測元件加熱至僅2種該氣體成分中的其中一種會起反應之溫度，再使該溫度維持既定時間，而測定該氣體感測元件的電阻值；以及濃度比計算步驟，根據在該第1測定步驟的該電阻值與在該第2測定步驟的該電阻值之組合，以計算2種該氣體成分的濃度比；該濃度比計算步驟，係將在該第1測定步驟的該電阻值及在該第2測定步驟的該電阻值套入預先準備之以下(1)及(2)之校準曲線，而計算出該濃度比；(1)僅含有2種該氣體成分中的其中一種之校準曲線，係繪製出利用僅含有2種該氣體成分中的其中一種之複數種濃度之氣體測定出之在該第1測定步驟的該電阻值及在該第2測定步驟的該電阻值；(2)僅含有2種該氣體成分中的另一種之校準曲線，係繪製出利用僅含有2種該氣體成分中的另一種之複數種濃度之氣體測定出之在該第1測定步驟的該電阻值及在該第2測定步驟的該電阻值。
- 如請求項1之雙成分氣體的濃度比計算方法，其中，2種該氣體成分，係氫與一氧化碳。
- 一種檢測對象氣體的濃度計算方法，包括以下步驟： 暫定濃度計算步驟，將含有2種氣體成分及1種檢測對象氣體的待測氣體，導入氣體感測元件，再計算該檢測對象氣體的暫定濃度；第1測定步驟，與該暫定濃度計算步驟同時，對於具有與該氣體感測元件相同特性之參考感測元件，導入2種該氣體成分，並將該參考感測元件加熱至2種該氣體成分皆會起反應之溫度，再使該溫度維持既定時間，而測定該參考感測元件的電阻值；第2測定步驟，將該參考感測元件加熱至僅2種該氣體成分中的其中一種會起反應之溫度，再使該溫度維持既定時間，而測定該參考感測元件的電阻值；濃度比計算步驟，根據在該第1測定步驟的該電阻值與在該第2測定步驟的該電阻值之組合，以計算2種該氣體成分的濃度比；校準曲線補正步驟，使得預先準備之在該氣體感測元件的2種該氣體成分的校準曲線，與在該參考感測元件的2種該氣體成分的校準曲線，根據該濃度比而進行補正；氣體成分濃度計算步驟，使用在該校準曲線補正步驟所補正過之在該參考感測元件的該校準曲線，而計算在該第1測定步驟的該電阻值下的2種該氣體成分的濃度；氣體成分濃度換算步驟，使用以該校準曲線補正步驟所補正過之在該氣體感測元件的該校準曲線，而將在該氣體成分濃度計算步驟所計算出的2種該氣體成分的濃度，換算成該檢測對象氣體的濃度；以及檢測對象氣體濃度計算步驟，計算在該暫定濃度計算步驟所計算出的該檢測對象氣體的該暫定濃度、與在該氣體成分濃度換算步驟所換算出的該檢測對象氣體的濃度間的差。
- 如請求項3之檢測對象氣體的濃度計算方法，其中，該待測氣體係呼氣氣體，2種該氣體成分係氫與一氧化碳，該檢測對象氣體係乙醇。
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