(57)【要約】  周囲におけるガス濃度を測定するために利用されるＭＯＸガスセンサー（１）を動作させるための方法及びデバイスであって、前記ＭＯＸセンサー（１）は電源（２）によって加熱され、及びガス濃度を示すセンサー（１）の電気出力変数が検出及び解析される。本発明に従って、前記ＭＯＸセンサー（１）は電源（２）によって離散的な測定時間で断続的に加熱され、及びガス濃度を示す測定値は離散的な測定時間の間で検出されたセンサー（１）の電気出力変数から生成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲に存在するガス濃度を測定するために提供されたＭＯＸガスセンサーの動作方法であって、
電源（２）によってＭＯＸセンサー（１）を加熱する段階と、
ガス濃度を示す前記センサー（１）の電気出力量が検出及び解析される段階と、を含み、
前記ＭＯＸセンサー（１）は電源（２）によって離散的な測定時間で不連続に加熱され、及び、ガス濃度を示す測定値は、離散的な測定時間の間で検出されたセンサー（１）の電気出力量から生成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
平均値が前記離散的な測定時間の間に検出された前記出力量から生成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガス濃度を示す前記測定値は、前記離散的な測定時間の一部の間でその都度測定された前記ＭＯＸセンサー（１）の前記電気出力量から生成されることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記電気出力量は、離散的な測定時間の一部の間で前記電気出力量が本質的に一定の間にその都度測定されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＭＯＸセンサー（１）の前記抵抗または伝導度が前記電気出力量として検出されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ＭＯＸセンサー（１）の前記電圧または電流が前記電気出力量として検出されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ガスセンサー（１）の周囲に存在するアンモニアの前記ガス濃度が測定されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ガスセンサー（１）の周囲に存在するエタンの前記ガス濃度が測定されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記方法はバッテリー式デバイスによって実装されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法はＲＦＩＤタグ上に提供されるバッテリー式デバイスによって実装されうることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
周囲に存在するガス濃度を測定するために提供されたＭＯＸガスセンサー（１）を動作させるためのデバイスであって、前記ガスセンサーを加熱するための電源（２）と、及び前記ガス濃度を示す前記ガスセンサー（１）の電気出力量を検出及び解析するための測定装置（３，４）と、を有しており、
前記電源（２）は離散的な測定時間で前記ＭＯＸセンサー（１）を不連続的に加熱するために提供され、及び前記測定装置（３，４）は離散的な測定時間の間にその都度検出される前記センサー（１）の電気出力量から前記ガス濃度を示す測定値を生成するために提供されることを特徴とするデバイス。
【請求項１２】
前記測定装置（３，４）は、前記離散的な測定時間の間でその都度測定される電気出力量から平均値を生成するために提供されることを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記測定装置（３，４）は、前記離散的な測定時間の一部の間でその都度ＭＯＸセンサー（１）の前記電気出力量から、前記ガス濃度を示す前記測定値を生成するために提供されることを特徴とする請求項１１または１２のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１４】
前記測定装置（３，４）は、前記離散的な測定時間の一部の間で前記電気出力量が本質的に一定な間にその都度前記電気出力量を検出するために提供されることを特徴とする請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記測定装置（３）は、前記電気出力量として前記ＭＯＸセンサー（１）の抵抗または伝導度を検出するために提供されることを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記測定装置（３）は、前記電気出力量として前記ＭＯＸセンサー（１）で電圧または電流を検出するために提供されることを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記デバイスは、前記ガスセンサー（１）の周囲においてアンモニアの前記ガス濃度を測定するために提供されることを特徴とする請求項１１ないし１６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記デバイスは、前記ガスセンサー（１）の周囲におけるエタンの前記ガス濃度を測定するために提供されることを特徴とする請求項１１ないし１６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記デバイスはバッテリー式であることを特徴とする請求項１１ないし１８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記デバイスはバッテリー式であって、ＲＦＩＤタグ上に提供されることを特徴とする請求項１９に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＯＸガスセンサーを動作させるための方法及びデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯＸガスセンサーは該センサーの周囲に存在するガス濃度を測定するために用いられている。ＭＯＸセンサーの機能は、過熱されうる基板上に提供される金属酸化物層（ＭＯＸ）の抵抗または伝導度の解析に基づく。従来的に、このようなＭＯＸセンサーは連続的に加熱され、エネルギーの高い消費を必要とする。結果として、低容量のバッテリーを有するバッテリー式のシステムでＭＯＸセンサーを提供することが可能ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、低い加熱エネルギーでＭＯＸガスセンサーを動作させるための方法及びデバイスを提供することである。
【０００４】
前記目的は請求項１の特徴を有する方法によって達成される。さらに、前記目的は請求項１１の特徴を有するデバイスによって達成される。
【０００５】
有利的な実施形態及び本発明のさらなる展開はそれぞれ下位クレームに示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、周囲に存在するガス濃度を測定するために提供されたＭＯＸガスセンサーを動作させる方法を生み出す。前記方法の場合、ＭＯＸセンサーは電源によって加熱され、ガス濃度を示すＭＯＸセンサーの電流出力量が検出され解析される。本発明に従って、ＭＯＸセンサーは電源による離散的な測定時間で不連続に加熱され、ガス濃度を示す測定値は離散的な測定時間の間に検出されたセンサーの電気出力量から生み出される。
【０００７】
本発明の実施形態に従って、平均値は離散的な測定時間の間に測定された電気出力量から生成される。
【０００８】
ガス濃度を示す測定値は、離散的な測定時間の一部の間でその都度検出されたＭＯＸセンサーの電気出力量から生成される。
【０００９】
前記電気出力量は前記離散的な測定時間の間で前記電気出力量が本質的に一定な間に測定されうる。
【００１０】
ＭＯＸセンサーの抵抗または伝導度を電気出力量として検出することができる。
【００１１】
ＭＯＸセンサーでの電圧または電流を電気出力量として検出することができる。
【００１２】
ガスセンサーの周囲におけるアンモニアのガス濃度を測定することができる。
【００１３】
ガスセンサーの周囲におけるエタンのガス濃度を測定することができる。
【００１４】
さらに、ＮＯ、ＮＯ２、ＣＯ、などのような多くの追加的なガスのガス濃度が測定されることが一般的に考えられる。
【００１５】
前記方法はバッテリー式デバイスによって実装される。
【００１６】
本発明の実施形態に従って、前記方法はＲＦＩＤタグ上に提供されるバッテリー式デバイスによって実装されうる。
【００１７】
さらに、本発明の結果として、デバイスは周囲に存在するガス濃度を測定するために提供されたＭＯＸガスセンサーを動作させるために作られる。前記デバイスはガスセンサーを加熱するための電源と、及びガス濃度を示すガスセンサーの電気出力量を検出及び解析するための測定装置と、を備えている。本発明に従って、前記電源は離散的な測定時間でＭＯＸセンサーを不連続に加熱するために提供され、及び前記測定装置は離散的な測定時間の間に検出されたセンサーの電気出力量からガス濃度を示す測定値を生成するために提供される。
【００１８】
本発明の実施形態に従って、前記デバイスは離散的な測定時間の間に検出された電気出力量から平均値を生成するために提供される。
【００１９】
本発明の実施形態に従って、前記デバイスは離散的な測定時間の一部の間でその都度測定されたＭＯＸセンサーの電気出力量からガス濃度を示す測定値を生成するために提供される。
【００２０】
前記デバイスは、離散的な測定時間の一部の間で電気出力量が本質的に連続的な間にその都度電気出力量を検出するために提供される。
【００２１】
前記デバイスは電気出力量としてＭＯＸセンサーの抵抗または伝導度を検出するために提供される。
【００２２】
前記デバイスは電気出力量としてＭＯＸセンサーでの電圧または電流を検出するために提供される。
【００２３】
前記デバイスはガスセンサーの周囲におけるアンモニアのガス濃度を測定するために提供される。
【００２４】
前記デバイスはガスセンサーの周囲におけるエタンのガス濃度を測定するために提供される。
【００２５】
前記デバイスはバッテリー式でありうる。
【００２６】
本発明の実施形態に従って、前記デバイスはバッテリー式であり、及びＲＦＩＤタグ上に提供される。
【００２７】
以下において、本発明の実施形態は図面によって説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１はＭＯＸガスセンサーを動作させるために提供されたデバイスの簡易化したブロック図である。ＭＯＸセンサー１は、食品輸送の場合に必要とされるような場合、周囲に存在するアンモニアやエタンのようなガス濃度の測定のために利用される。ＭＯＸセンサー１は電源２によって加熱される。測定装置３，４は、ガス濃度を示すガスセンサー１の電気出力量を検出または解析するために用いられる。利用される測定方法に応じて、この電気出力量は例えば、ＭＯＸセンサー１での電圧または電流測定、または抵抗または伝導度の測定である。測定装置３，４は、電源２と共にセンサードライバ５内に提供されて、センサー１の上述した電気出力量を直接検出する測定部３と、及び、測定部３に接続されて、例えばマイクロコントローラまたはコンピュータによって形成されうる解析回路４と、を備えている。センサードライバ５において提供される電源２は、ＭＯＸセンサー１が離散的な測定時間で不連続に加熱されるように構成、または制御される。測定装置３，４は、ガス濃度を示す測定値がこれらの離散的な測定時間の間で測定されたセンサー１の電気出力量から生み出されるように構成される。
【００２９】
図２は、上部の不連続な曲線において、離散的な測定時間で不連続に測定された所定のエタン濃度の測定と、図表の下部に図示された従来に実施されるような連続的な測定との比較を示している。不連続な測定の曲線により図示されるように、ＭＯＸセンサー１の不連続な過熱のときに、ＭＯＸセンサーの突然の抵抗率の減少が２マグニチュード（ｍａｇｕｎｉｔｕｄｅ）以上の量で起こる。
【００３０】
図３ａ）及びｂ）は、合成空気中で１００ｐｐｍのアンモニア濃度または合成空気中で１００ｐｍのエタン濃度の場合において、不連続な測定の間で図２において円で示された領域の拡大図である。不連続な測定の最初で、ピークの形をした測定曲線のオーバースイングが立ち下りで最初に起こり、それから本質的に一定値に安定することが示されている。図２において、不連続な測定に対する測定曲線と連続的な測定に対する測定曲線とを比較すると、安定状態、つまりほとんど一定の測定値は連続的な測定の測定値の上にあることを示している。このように、抵抗は連続的な測定の値にまで完全に落ちない。
【００３１】
ガス濃度を示す測定値は、ここで開示された実施形態において、離散的な測定時間の一部の間でその都度検出された電気出力量から生み出され、それ故、ＭＯＸセンサー１の抵抗がこれらの値の平均値で形成される。
【００３２】
図４及び５は、不連続な測定、それから得られた平均値、及び連続的な測定の間で従来的に得られた測定値、を示している。図の左部分は純粋な合成空気に対する測定を示している。図の右部分は、アンモニア１００ｐｐｍの濃度（図４）、またはエタン１００ｐｐｍの濃度（図５）に対する測定を示している。図の推移は両者のケースに対して、従来の連続的な測定において、近似的に１マグニチュードで抵抗の低下を示している。記入した平均値によって示されるように、それらは上方向に置き換えられるとはいえ、離散的な測定は連続的な測定に従っている；すなわち、離散的な測定の平均値が近似的に１マグニチュードの大きさで同様な下降を示している。結果として、ガス濃度の信頼できる測定が可能となる。
【００３３】
電気抵抗、伝導度の代わりに、ＭＯＸセンサー１での電圧または電流が検出されうる。
【００３４】
前記測定は低容量バッテリーを用いてバッテリー式でも実行されうる。結果として、例えばＲＦＩＤタグ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）上での測定に対して用いられるデバイスを提供することを可能にしている。そのようなＲＦＩＤタグは食品輸送、または他の痛みやすい商品の輸送のような製品のロジスティック、または他の分野においてますます利用されている。これは、低いガス濃度のモニタリングが重要な全ての目的に対して有利である。
【００３５】
全体の測定デバイスはチップ上の集積回路の形で提供されうる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態によるＭＯＸガスセンサーを動作させるためのデバイスの簡易化したブロック図である。
【図２】連続的な動作、及び本発明の実施形態による動作の間で、ＭＯＸセンサーで測定された抵抗の推移を示す図表である。
【図３ａ】アンモニアを測定した場合に対して、図２において円で記された測定曲線の領域拡大図である。
【図３ｂ】エタンを測定した場合に対して、図２において円で記された測定曲線の領域拡大図である。
【図４】本発明の実施形態によるアンモニアの測定に対する図２と同様の図表である。下部領域に示された実線は従来の方法で連続的に加熱されたＭＯＸガスセンサーに対する推移を示している。上部領域に示された線は離散的な測定時間で不連続に加熱されたＭＯＸセンサーによる測定を示している。破線の水平な延長線は本発明の実施形態による不連続な測定のそれぞれの平均値を示している。
【図５】本発明の実施形態によるエタンの測定に対する図２と同様の図表である。下部領域に示された実線は従来の方法で連続的に加熱されたＭＯＸガスセンサーに対する推移を示している。上部領域に示された線は離散的な測定時間で不連続に加熱されたＭＯＸセンサーによる測定を示している。破線の水平な延長線は本発明の実施形態による不連続な測定のそれぞれの平均値を示している。
【符号の説明】
【００３７】
１    ＭＯＸセンサー
２    電源
３    測定回路
４    マイクロコントローラ
５    センサードライバ
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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