(57)【要約】【課題】濃度に対する依存性を持つことなくより精度の高いガス種の判別が可能な吸着燃焼式ガスセンサを用いたガス検知方法およびその装置を提供すること。【解決手段】吸着燃焼式ガスセンサ４０と、通電オン期間中の実測データを判定データとして取り込むセンサ出力検出部１３と、判定データを微分演算して微分応答波形データを取得すると共に、通電オン期間の開始時点から所定時間内に得られた微分応答波形データにおける微分値上昇方向から下降方向に変わる変極点の出現時間をピーク位置としかつ変極点の数をピーク数として算出する微分値演算部１６と、複数種類の有極性ガスに関するピーク位置およびピーク数のピーク基準データを含む微分応答波形データベースを予め格納している記憶部１２と、算出されたピーク位置およびピーク数を、微分応答波形データベースと比較して、有極性ガスのガス種を判別するガス種検出部１７とを含む。【選択図】図１
2005083949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着燃焼式ガスセンサのセンサ出力を微分して微分応答波形データを取得し、該微分応答波形データにおけるピーク位置とピーク数とに基づいて有極性ガスのガス種を判別することを特徴とするガス検知方法。
【請求項２】
通電オフ期間および通電オン期間を含む所定周期のパルスで駆動される吸着燃焼式ガスセンサのセンサ出力を用いて有極性ガスを検知するガス検知方法であって、
前記通電オン期間中に実測した前記センサ出力である実測データを判定データとして取り込む判定データ取込ステップと、
前記判定データを微分して微分応答波形データを取得する微分応答波形データ取得ステップと、
前記通電オン期間の開始時点から所定時間内に得られた前記微分応答波形データにおける微分値上昇方向から下降方向に変わる変極点の出現時間をピーク位置としかつ前記変極点の数をピーク数として算出するピーク算出ステップと、
前記ピーク算出ステップで算出された前記ピーク位置およびピーク数を、複数種類の有極性ガスに関する前記ピーク位置およびピーク数の基準ピークデータを含む微分応答波形データベースと比較して、有極性ガスのガス種を判別するガス種判別ステップと
を含むことを特徴とするガス検知方法。
【請求項３】
通電オフ期間および通電オン期間を含む所定周期のパルスで駆動される吸着燃焼式ガスセンサのセンサ出力を用いて有極性ガスを検知するガス検知方法であって、
判別すべき有極性ガスの存在しない雰囲気中において前記通電オン期間中に取り込まれた前記センサ出力である補正データを取り込む補正データ取込ステップと、
判別すべき有極性ガスが存在する雰囲気中において、前記通電オン期間中の前記センサ出力を実測データとして取り込む実測データ取込ステップと、
取り込まれた前記実測データから前記補正データを引いた差分データを判定データとして算出する判定データ算出ステップと、
前記判定データを微分して微分応答波形データを取得する微分応答波形データ取得ステップと、
前記通電オン期間の開始時点から所定時間内に得られた前記微分応答波形データにおける微分値上昇方向から下降方向に変わる変極点の出現時間をピーク位置としかつ前記変極点の数をピーク数として算出するピーク算出ステップと、
前記ピーク算出ステップで算出された前記ピーク位置およびピーク数を、複数種類の有極性ガスに関する前記ピーク位置およびピーク数の基準ピークデータを含む微分応答波形データベースと比較して、有極性ガスのガス種を判別するガス種判別ステップと
を含むことを特徴とするガス検知方法。
【請求項４】
通電オフ期間および通電オン期間を含む所定周期のパルスで駆動される吸着燃焼式ガスセンサのセンサ出力を用いて有極性ガスを検知するガス検知装置であって、
前記通電オン期間中に実測した前記センサ出力である実測データを判定データとして取り込むセンサ出力検出部と、
前記判定データを微分演算して微分応答波形データを取得すると共に、前記通電オン期間の開始時点から所定時間内に得られた前記微分応答波形データにおける微分値上昇方向から下降方向に変わる変極点の出現時間をピーク位置としかつ前記変極点の数をピーク数として算出する微分値演算部と、
複数種類の有極性ガスに関する前記ピーク位置およびピーク数のピーク基準データを含む微分応答波形データベースを予め格納している記憶部と、
前記微分値演算部で算出された前記ピーク位置およびピーク数を、前記微分応答波形データベースと比較して、有極性ガスのガス種を判別するガス種検出部と
を含むことを特徴とするガス検知装置。
【請求項５】
通電オフ期間および通電オン期間を含む所定周期のパルスで駆動される吸着燃焼式ガスセンサのセンサ出力を用いて有極性ガスを検知するガス検知装置であって、
判別すべき有極性ガスの存在しない雰囲気中において前記通電オン期間中に取り込まれた前記センサ出力である補正データを予め格納している記憶部と、
判別すべき有極性ガスが存在する雰囲気中において、前記通電オン期間中の前記センサ出力である実測データを判定データとして取り込み、取り込まれた前記実測データから前記補正データを引いた差分データを判定データとして算出するセンサ出力検出部と、
前記判定データを微分演算して微分応答波形データを取得すると共に、前記通電オン期間の開始時点から所定時間内に得られた前記微分応答波形データにおける微分値上昇方向から下降方向に変わる変極点の出現時間をピーク位置としかつ前記変極点の数をピーク数として算出する微分値演算部と、
前記微分値演算部で算出された前記ピーク位置およびピーク数を、前記記憶部に予め格納されている、複数種類の有極性ガスに関する前記ピーク位置およびピーク数のピーク基準データを含む微分応答波形データベースと比較して、有極性ガスのガス種を判別するガス種検出部と
を含むことを特徴とするガス検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検知方法およびその装置に関し、特に吸着燃焼式ガスセンサを用いて有極性ガスを検知するガス検知方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のガス検知方法および装置の１つとして、出願人により先に特願２００３−３８５１２号として提案されているものがある。ここで提案されている技術では、シリコン基板上に薄膜ダイアフラムを形成した熱容量の小さい吸着燃焼式ガスセンサが使用される。このセンサの特徴として、通電オフ期間と通電オン期間を含む所定周期のパルスで駆動した場合、イソブタン、メタン、水素、ＣＯ等の無極性または低有極性ガスの検出時には、従来の接触燃焼式ガスセンサと同様のセンサ出力を示す。しかし、エタノール等の極性の大きい有極性ガスは吸着作用があるため、有極性ガスの検出時には、通電オン期間の開始直後に吸着燃焼による大きなピーク波形を有するセンサ出力が得られる。無極性ガスか有極性ガスは、このピークの有無により判別できる。また、有極性ガスの種類判別は、出力波形の立ち上がり部の最大微分値を得、この微分値を有極性ガスの種類に応じた所定のしきい値と比較することにより、有極性ガスの種類判別が可能になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、最大微分値によるガス種の判別は、微分ピーク値が濃度に対して依存性を有するため、判別すべきガスの濃度がガス種によって異なっている場合には、ガス種の判別の精度が悪くなるという問題がある。
【０００４】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、濃度に対する依存性を持つことなくより精度の高いガス種の判別が可能な吸着燃焼式ガスセンサを用いたガス検知方法およびその装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明のガス検知方法は、吸着燃焼式ガスセンサのセンサ出力を微分して微分応答波形データを取得し、該微分応答波形データにおけるピーク位置とピーク数とに基づいて有極性ガスのガス種を判別することを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明のガス検知方法は、通電オフ期間および通電オン期間を含む所定周期のパルスで駆動される吸着燃焼式ガスセンサのセンサ出力を用いて有極性ガスを検知するガス検知方法であって、前記通電オン期間中に実測した前記センサ出力である実測データを判定データとして取り込む判定データ取込ステップと、前記判定データを微分して微分応答波形データを取得する微分応答波形データ取得ステップと、前記通電オン期間の開始時点から所定時間内に得られた前記微分応答波形データにおける微分値上昇方向から下降方向に変わる変極点の出現時間をピーク位置としかつ前記変極点の数をピーク数として算出するピーク算出ステップと、前記ピーク算出ステップで算出された前記ピーク位置およびピーク数を、複数種類の有極性ガスに関する前記ピーク位置およびピーク数の基準ピークデータを含む微分応答波形データベースと比較して、有極性ガスのガス種を判別するガス種判別ステップとを含むことを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明のガス検知方法は、通電オフ期間および通電オン期間を含む所定周期のパルスで駆動される吸着燃焼式ガスセンサのセンサ出力を用いて有極性ガスを検知するガス検知方法であって、判別すべき有極性ガスの存在しない雰囲気中において前記通電オン期間中に取り込まれた前記センサ出力である補正データを取り込む補正データ取込ステップと、判別すべき有極性ガスが存在する雰囲気中において、前記通電オン期間中の前記センサ出力を実測データとして取り込む実測データ取込ステップと、取り込まれた前記実測データから前記補正データを引いた差分データを判定データとして算出する判定データ算出ステップと、前記判定データを微分して微分応答波形データを取得する微分応答波形データ取得ステップと、前記通電オン期間の開始時点から所定時間内に得られた前記微分応答波形データにおける微分値上昇方向から下降方向に変わる変極点の出現時間をピーク位置としかつ前記変極点の数をピーク数として算出するピーク算出ステップと、前記ピーク算出ステップで算出された前記ピーク位置およびピーク数を、複数種類の有極性ガスに関する前記ピーク位置およびピーク数の基準ピークデータを含む微分応答波形データベースと比較して、有極性ガスのガス種を判別するガス種判別ステップとを含むことを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明のガス検知装置は、通電オフ期間および通電オン期間を含む所定周期のパルスで駆動される吸着燃焼式ガスセンサのセンサ出力を用いて有極性ガスを検知するガス検知装置であって、前記通電オン期間中に実測した前記センサ出力である実測データを判定データとして取り込むセンサ出力検出部と、前記判定データを微分演算して微分応答波形データを取得すると共に、前記通電オン期間の開始時点から所定時間内に得られた前記微分応答波形データにおける微分値上昇方向から下降方向に変わる変極点の出現時間をピーク位置としかつ前記変極点の数をピーク数として算出する微分値演算部と、複数種類の有極性ガスに関する前記ピーク位置およびピーク数のピーク基準データを含む微分応答波形データベースを予め格納している記憶部と、前記微分値演算部で算出された前記ピーク位置およびピーク数を、前記微分応答波形データベースと比較して、有極性ガスのガス種を判別するガス種検出部とを含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の発明のガス検知装置は、通電オフ期間および通電オン期間を含む所定周期のパルスで駆動される吸着燃焼式ガスセンサのセンサ出力を用いて有極性ガスを検知するガス検知装置であって、判別すべき有極性ガスの存在しない雰囲気中において前記通電オン期間中に取り込まれた前記センサ出力である補正データを予め格納している記憶部と、判別すべき有極性ガスが存在する雰囲気中において、前記通電オン期間中の前記センサ出力である実測データを判定データとして取り込み、取り込まれた前記実測データから前記補正データを引いた差分データを判定データとして算出するセンサ出力検出部と、前記判定データを微分演算して微分応答波形データを取得すると共に、前記通電オン期間の開始時点から所定時間内に得られた前記微分応答波形データにおける微分値上昇方向から下降方向に変わる変極点の出現時間をピーク位置としかつ前記変極点の数をピーク数として算出する微分値演算部と、前記微分値演算部で算出された前記ピーク位置およびピーク数を、前記記憶部に予め格納されている、複数種類の有極性ガスに関する前記ピーク位置およびピーク数のピーク基準データを含む微分応答波形データベースと比較して、有極性ガスのガス種を判別するガス種検出部とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明のガス検知方法によれば、ガス濃度に対する依存性を持つことなく、より精度の高いガス種の判別が可能となる。
【００１１】
請求項２記載の発明のガス検知方法によれば、ガス濃度に対する依存性を持つことなく、より精度の高いガス種の判別が可能となる。
【００１２】
請求項３記載の発明のガス検知方法によれば、ガス濃度に対する依存性を持つことなくかつ補正されたセンサ出力を検出することができ、より精度の高いガス種の判別が可能となる。
【００１３】
請求項４記載の発明のガス検知装置によれば、ガス濃度に対する依存性を持つことなく、より精度の高いガス種の判別が可能となる。
【００１４】
請求項５記載の発明のガス検知装置によれば、ガス濃度に対する依存性を持つことなくかつ補正されたセンサ出力を検出することができ、より精度の高いガス種の判別が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る吸着燃焼式ガスセンサを用いたガス検知方法を実施するガス検知装置の構成例を示すブロック図、図２は、図１のガス検知装置で用いられる駆動パルスの波形例を示すタイミングチャート、図３は、図１のガス検知装置で用いられる吸着燃焼式ガスセンサの構成例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図および（Ｃ）は平面図におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００１６】
ガス検知装置１は、コントローラ１０と、駆動電源２０と、出力部３０と、検出用のブリッジ回路を含む吸着燃焼式ガスセンサ４０とから構成される。コントローラ１０には、駆動電源２０、出力部３０および吸着燃焼式ガスセンサ４０が接続されている。
【００１７】
ガス検知装置１では、図２に示すような波形を有する駆動パルスが供給されて通電制御され、この吸着燃焼式ガスセンサ４０のセンサ出力に基づいて、コントローラ１０にて所望のガス種が検知され出力される。
【００１８】
コントローラ１０は、センサ駆動制御部１１、記憶部１２、センサ出力検出部１３、積分値演算部１４、ガス濃度検出部１５、微分値演算部１６、ガス種検出部１７および計時部１８を含んで構成される。図示しないが、コントローラ１０は、タイマ部等も有している。このコントローラ１０は、たとえば、マイクロコンピュータにて具現化可能である。
【００１９】
センサ駆動制御部１１は、計時部１８から供給されるクロック信号を参照しつつ駆動電源２０を通電制御して、吸着燃焼式ガスセンサ４０に対して図２に示すような駆動パルスを所定周期で与える。詳しくは、駆動パルスは、たとえば３０秒の通電オフ期間と２００ミリ秒の通電オン期間とで１周期が構成される駆動波形を有する駆動パルスを継続的に発生させる。
【００２０】
記憶部１２には、判別すべき有極性ガスが存在しない雰囲気中で予め求められた補正データと、判別すべき有極性ガスの複数種類に関する積分感度とガス濃度の関係を示す基準積分感度データを含む積分感度データベースと、複数種類の有極性ガスに関するピーク位置およびピーク数のピーク基準データを含む微分応答波形データベースとが予め格納されている。また、記憶部１２には、図７に示す処理時に一時的に発生するデータも格納される。
【００２１】
センサ出力検出部１３は、駆動パルスにより接触燃焼式ガスセンサ４０が駆動されたときの各センサ出力を、各通電オン期間にわたって時系列的に検出する。検出されたセンサ出力は、対応する処理が終了するまで記憶部１２に一時的に保存される。
【００２２】
積分値演算部１４は、計時部１８から供給されるクロック信号を参照しつつ、通電オン期間時における吸着燃焼式ガスセンサ４０のセンサ出力の所定時間にわたる積分値を演算する。詳しくは、積分値演算部１４は、検知すべきガスのピーク値に対応するタイミングを含む通電オン期間の所定時間にわたって、センサ出力検出部１３からのセンサ出力をサンプリングすると共に、サンプリングされたデータを積分する。
【００２３】
ガス濃度検出部１５は、積分値演算部１４からの積分値に基づいて、ガス濃度を検出する。
【００２４】
微分値演算部１６は、計時部１８から供給されるクロック信号を参照しつつ、通電オン期間時における吸着燃焼式ガスセンサ４０のセンサ出力の所定時間にわたる判定データを微分演算して微分応答波形データを取得すると共に、通電オン期間の開始時点から所定時間内に得られた微分応答波形データにおける微分値上昇方向から下降方向に変わる変極点の出現時間をピーク位置としかつ変極点の数をピーク数として算出する。
【００２５】
ガス種検出部１７は、微分値演算部１６にて求められたピーク位置およびピーク数に基づいて、有極性ガスのガス種を検出する。
【００２６】
駆動電源２０は、既成の電池等が用いられる。また、出力部３０は、ガス濃度検出部１５で検出されたガス濃度と、ガス種検出部１７で検出されたガス種とを出力する。この出力部３０は、たとえば、ガス種検出結果の出力例として、有極性ガスの種類を直接文字表示すると共にガス濃度を数字表示するＬＣＤ（液晶ディスプレイ）およびその駆動回路であってもよいし、有極性ガスの種類を色分表示したり点滅するＬＥＤ及びその駆動回路等であってもよい。また、ブザー等の可聴信号にてガス検出結果を出力するようにしてもよい。
【００２７】
吸着燃焼式ガスセンサ４０は、センサ駆動制御部１１にて図２で示すような駆動パルスが供給されて間欠的に駆動する。この吸着燃焼式ガスセンサ４０は、図３に示すように、感応素子部Ｒｓおよび補償素子部Ｒｒから構成されている。感応素子部Ｒｓは、白金（Ｐｔ）ヒータ４２および白金族、たとえばパラジウム（Ｐｄ）を担持したアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）からなるＰｄ／Ａｌ2 Ｏ3 触媒層４３を含み、補償素子部Ｒｒは、白金（Ｐｔ）ヒータ４４およびアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）層４５を含む。詳しくは、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、この吸着燃焼式ガスセンサ４０は、シリコン（Ｓｉ）ウエハ４１の上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜４８ｃ、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜４８ｂおよび酸化ハフニウム（ＨｆＯ2 ）膜４８ａからなる絶縁薄膜が成膜され、その上に、感応素子部Ｒｓとして白金（Ｐｔ）ヒータ４２およびＰｄ／Ａｌ2 Ｏ3 触媒層４３、補償素子部Ｒｒとして白金（Ｐｔ）ヒータ４４およびアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）層４５が形成されている。また、図３（Ｃ）に示すように、異方性エッチングして凹部４６及び４７を形成して、それぞれ薄膜ダイアフラムＤｓ及びＤｒを形成することにより熱容量を小さくしている。
【００２８】
白金（Ｐｔ）ヒータ４２および４４は、固定抵抗Ｒ１およびＲ２と可変抵抗Ｒｖと共にブリッジ回路を構成している。そして、このブリッジ回路において、白金（Ｐｔ）ヒータ４２および固定抵抗Ｒ１の接続点、並びに白金（Ｐｔ）ヒータ４４および固定抵抗Ｒ２の接続点には、コントローラ１０のセンサ駆動制御部１１からの駆動パルスが所定のインターバルで間欠的に供給される。また、白金（Ｐｔ）ヒータ４２および白金（Ｐｔ）ヒータ４４の接続点と、可変抵抗Ｒｖの可動端子は、コントローラ１０のセンサ出力検出部１３に接続され、それにより、吸着燃焼式ガスセンサ４０のセンサ出力としての電圧値がセンサ出力検出部１３に供給される。
【００２９】
このような接触燃焼式ガスセンサ４０を使用するに際しては、まず、検出動作開始前に、センサ出力検出部１３に供給されるセンサ出力が中間電位になるように可変抵抗Ｒｖを調整する。この状態において、検出すべきガスが感応素子部Ｒｓに触れると触媒作用により、この素子の表面で酸化されて反応熱が生じる。この反応熱により、白金（Ｐｔ）ヒータ４２の抵抗値が上昇し、この抵抗値の上昇によりブリッジ回路の平衡が崩れ、コントローラ１０にセンサ出力が供給される。この場合、白金（Ｐｔ）ヒータ４４は、周囲温度の変動による白金（Ｐｔ）ヒータ４２の抵抗値の変動を相殺し、反応熱に起因するＰｔヒータ４２の抵抗値の変動成分のみを取り出せるように温度補償する。
【００３０】
ここで、本発明に係るガス検知方法の基本的な考え方について、図４〜図９を参照しながら説明する。図４は、本発明で用いられる補正データの波形を示すグラフである。図５は、有極性ガスの実測データの波形を示すグラフである。図６は、補正データ、実測データおよび判定データの関係を示す図である。図７は、有極性ガスの判定データの波形例を示すグラフである。図８は、図７に示す有極性ガスの判定データ波形に対応する微分応答波形を示すグラフである。図９は、図８における微分応答波形の一部を拡大したグラフである。
【００３１】
ガス検知装置１の記憶部１２には、補正データが予め格納されている。この補正データは、次のようにして予め格納される。すなわち、検出すべき有極性ガスの存在しない純粋な空気中にガス検知装置１が配置され、図２に示すような矩形波の駆動パルスより接触燃焼式ガスセンサ４０が駆動される。次いで、駆動パルスの通電オン期間におけるセンサ出力が検出され、このセンサ出力が、補正データとして記憶部１２に格納されるのである。
【００３２】
補正データの波形例は、図４に示されている。なお、図４において、横軸におけるＰONおよびＰOFF は、それぞれ、図２で示した駆動パルスにおける通電オン期間の開始時点および終了時点を示す。
【００３３】
一方、検出すべき有極性ガスが存在する雰囲気中にガス検知装置１が配置され、図２に示すような矩形波の駆動パルスより接触燃焼式ガスセンサ４０が駆動される。次いで、駆動パルスの通電オン期間におけるセンサ出力が検出され、このセンサ出力が、実測データとして記憶部１２に一時的に格納される。
【００３４】
実測データの波形例は、図５に示されている。なお、図５において、横軸におけるＰONおよびＰOFF は、それぞれ、図２で示した駆動パルスにおける通電オン期間の開始時点および終了時点を示す。
【００３５】
次に、実測データから補正データを引いた差分データが算出され、この差分データが判定データｙ［ｎ］とされる。ここで、判定データｙ［ｎ］を、ｙ［ｎ］の測定時間ｔn に対してプロットしたデータ群をセンサ出力の応答波形データとする。
【００３６】
図６は、実測データから補正データを引いて判定データが算出されることを波形で示す説明図である。なお、図６において、ＰONおよびＰOFF は、それぞれ、図２で示した駆動パルスにおける通電オン期間の開始時点および終了時点を示す。また、ＰINT は、応答波形データにおいて定常値ｙs に達する定常値到達時点を示す。
【００３７】
吸着燃焼したガスの総量は、応答波形データにおける定常値ｙs を超える部分の面積に依存するため、その面積が積分感度Ｓとして算出される。
Ｓ＝ｔ・（Σｙ［ｎ］−ｎ・ｙs ）・・・・・・・・・・・・・（１）
ここで、ｔ＝ＰOFF −ＰONであり、ｎはセンサ出力のサンプリング回数を示す。算出された積分感度Ｓは、記憶部１２に一時的に格納される。
【００３８】
次に、判定データｙ［ｎ］からその微分値Ｙｄｉｖ［ｎ］が算出される。ここで、Ｙｄｉｖ［ｎ］をｙ［ｎ］の測定時間ｔn に対してプロットしたデータ群を微分応答波形とする。
Ｙｄｉｖ［ｎ］＝ｄ（ｙ［ｎ＋１］−ｙ［ｎ］）／ｄｔ・・・・（２）
【００３９】
次に、通電オン期間の開始時点から所定時間内の微分応答波形において微分値上昇方向から下降方向に変わる変極点の出現時間ｔp をピーク位置とし、変極点の数ｍをピーク数として算出する。上述の所定時間は、たとえば、図６における判定データの通電オン期間の開示時点ＰONから定常値到達時点ＰINT までと設定される。
【００４０】
このピーク位置ｔp およびピーク数ｍは、記憶部１２に予め格納されている各種ガスの微分応答波形データベースと比較される。ここで、各種ガスの微分応答波形データベースは、実験等に基づいて求められた複数種類の有極性ガスに対応する微分応答波形におけるピーク位置ｔp およびピーク数ｍの基準ピークデータとして、記憶部１２に予め格納されている。
【００４１】
そして上述の比較の結果、このピーク位置ｔp およびピーク数ｍと同じピーク位置およびピーク数を有する微分応答波形を有するガス種があれば、実測された特定の有極性ガスは、そのガス種として判別される。
【００４２】
次に、記憶部１２に一時的に格納された積分感度の実測値が読み出され、記憶部１２に予め格納されている各種ガスの積分感度データベースと照らし合わされる。ここで、各種ガスの積分感度データベースは、実験等に基づいて求められた各種ガスに対応するガス濃度と積分感度値の関係を表す基準積分感度データとして、記憶部１２に予め格納されている。
【００４３】
そして上述の照合の結果、積分感度の実測値は、積分感度データベースにおける判別されたガス種におけるガス濃度と積分感度値の関係に基づいて、ガス濃度として定量化される。
【００４４】
このように、検出すべき任意の有極性ガスの種類とガス濃度は、センサ出力の微分応答波形データにおけるピーク位置およびピーク数と、ガス検知装置１の記憶部１２に予め格納されている補正データとガス種毎の微分応答波形データベースおよび積分感度データベースとに基づいて判別され、定量化される。
【００４５】
図７は、各種ガス、たとえば各種アルコールの応答波形（センサ出力）を示す図である。図７において、横軸は時間（ｍｓ；ミリ秒）であり、縦軸は電圧（Ｖ；ボルト）である。応答波形（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、濃度１０００ｐｐｍのメタノール、エタノール、１−プロパノール、２プロパノール、５００ｐｐｍの１−ブタノールおよび５００ｐｐｍの２−ブタノールを示す。
【００４６】
駆動パルスの通電オン期間により白金（Ｐｔ）ヒータ４２，４４をオンにしてから約１００ｍｓ経過するまでの間に、いずれのアルコールにおいても２−プロパノールと同様に山型の応答波形を示すが、この応答波形の形状は、アルコール種によって異なる。
【００４７】
これらの応答波形は、立ち上がりの傾きが非常に特徴的であり、アルコール毎の差異をより明確にするために本発明では応答波形の微分を行っている。
【００４８】
図８は、図７に示す各種アルコールに対するセンサ応答波形の微分後の微分応答波形を示す図である。図８において、横軸は時間（ｍｓ；ミリ秒）であり、縦軸は微分値であるが、各種アルコールの微分応答波形を見やすくするために任意単位（a.u.）としている。図８の一部拡大波形を示す図９を見ると、次のようなことが分かる。
（１）メタノールの微分応答波形（ａ）は、約１７ｍｓにブロードなピークを持つ。
（２）エタノールの微分応答波形（ｂ）は、約４ｍｓに比較的大きなピークｂ１を示す。
（３）１−プロパノールの微分応答波形（ｃ）は、約４ｍｓと約７．５ｍｓに２つの大きなピークｃ１，ｃ２を示し、ピークの裾は４０ｍｓ付近まで広がっている。
（４）１−ブタノールの微分応答波形（ｅ）は、約４．５ｍｓのピークｅ１を示し、ピークの裾は４０ｍｓ付近まで広がっている。
【００４９】
このように、第１アルコールの微分ピークは、アルコール鎖の炭素数によって出現位置（ピーク位置）、ピーク数および形状が明らかに異なる。
【００５０】
さらに、第２アルコールでは、
（５）２−プロパノールの微分応答波形（ｄ）は、シャープな約４ｍｓのピークｄ１とブロードな約１７ｍｓのピークを示す。
（６）２−ブタノールの微分応答波形（ｆ）は、２つに分離した４．５ｍｓ付近のピークｆ１と、ブロードな約１７ｍｓのピークを示す。
【００５１】
このように、第２アルコールは、約４ｍｓのピークとブロードな１７ｍｓの２つのピークからなるため、第１アルコールと構造の違いを判別することができる。また、第１、第２に係わらず、プロパノールでは４ｍｓに、ブタノールでは４．５ｍｓの位置に共通のピークが観察される。
【００５２】
これらのことから、微分応答波形のピーク位置、ピーク数、ピーク形状を解析することで、アルコール種の特定を行うことができることが分かる。
【００５３】
次に、本発明のガス検知装置のガス種判別およびガス濃度の定量化のための処理手順について、図１０のフローチャートで説明する。
【００５４】
まず、判別されていないアルコール種を含む雰囲気中にガス検知装置１が配置された状態において、センサ駆動制御部１１から図２の駆動パルスが出力され、吸着燃焼式ガスセンサ４０が駆動される（ステップＳ１）。次いで、駆動パルスの最初の通電オン期間の立ち上がりをトリガとして、記憶部１２の予め格納されている補正データが読み出され、センサ出力検出部１３に取り込まれる（ステップＳ２）。
【００５５】
次いで、駆動パルスの次の通電オン期間において、吸着燃焼式ガスセンサ４０のセンサ出力が検出され、実測データとしてセンサ出力検出部１３に取り込まれる（ステップＳ３）。
【００５６】
次いで、センサ出力検出部１３において、実測データから補正データを引いて判定データｙ［ｎ］が算出される（ステップＳ４）。算出された判定データｙ［ｎ］は、積分値演算部１４および微分値演算部１６に供給される。なお、この判定データｙ［ｎ］は、通電オン期間の到来のたびに得られるので、ノイズのフィルタリングを行うために、取得した複数データを用いる移動平均法で平均値として算出しても良い。
【００５７】
次いで、積分値演算部１４で、判定データｙ［ｎ］が上記（１）式により積分され、積分感度Ｓが算出される（ステップＳ５）。算出された積分感度Ｓは、ガス濃度検出部１５に供給される。
【００５８】
次いで、微分値演算部１６で、判定データｙ［ｎ］が上記（２）式により微分され、微分値Ｙｄｉｖ［ｎ］が算出される（ステップＳ６）。次いで、微分値演算部１６で、微分値Ｙｄｉｖ［ｎ］に基づく微分応答波形データから微分値上昇方向から下降方向へ変化する変極点の出現時間としてのピーク位置ｔp と、変極点の数としてのピーク数ｍが算出される（ステップＳ７）。算出されたピーク位置ｔp およびピーク数ｍのデータは、ガス種検出部１７に供給される。
【００５９】
次いで、ガス種検出部１７で、供給されたピーク位置ｔp およびピーク数ｍのデータが記憶部１２に格納されている微分応答波形データベースと比較され、微分応答波形データベース中に一致するピーク位置ｔp およびピーク数ｍを有するアルコール種があれば、判別されていないガスは、当該アルコール種であると判別される（ステップＳ８）。判別されたアルコール種を示す検出出力は、ガス濃度検出部１５および出力部３０に供給される。
【００６０】
次いで、ガス濃度検出部１５において、ガス種検出部１７からのアルコール種を示す検出出力により記憶部１２に格納されている積分感度データベース中から読み出された当該アルコール種に対応する積分感度とアルコール濃度の関係に基づいて、積分値演算部１４から供給された積分感度が、アルコール濃度値に定量化される（ステップＳ９）。定量化されたアルコール濃度値を示す検出出力は、出力部３０に供給される。
【００６１】
次いで、出力部３０で、ガス種検出部１７から供給されたアルコール種を示す検出出力と、ガス濃度検出部１５から供給されたアルコール濃度値を示す検出出力が、文字および数字表示等により出力される（ステップＳ１０）。たとえば、ＬＣＤの画面にアルコール種を文字表示すると共に、アルコール濃度を数字や数字とバーの組み合わせ等により表示することができる。
【００６２】
このように本発明によれば、吸着燃焼式ガスセンサ４０のセンサ出力の微分応答波形データにおけるピーク位置ｔp およびピーク数ｍに基づいて有極性ガスのガス種を判別しているので、ガス濃度に対する依存性を持つことなくより精度の高いガス種の判別が可能である。また、センサ出力の積分値データに基づいて、判別された有極性ガスの濃度値を精度良く検出することができる。
【００６３】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００６４】
たとえば、上述の実施の形態では、センサ出力検出部１３において、実測データから補正データを引いたものを判定データとしているが、補正データを用いることなく実測データそのものを判定データとして積分値演算部１４および微分値演算部１６へ出力し、積分値および微分値の演算を行っても、ガス種およびガス濃度を検出することができる。
【００６５】
また、上述の実施の形態では、アルコール種の判別に関して説明したが、本発明はこれに限らず、トルエン、ホルムアルデヒドに代表される揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等の他の可燃性ガスに対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る吸着燃焼式ガスセンサを用いたガス検知方法を実施するガス検知装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１のガス検知装置で用いられる駆動パルスの波形例を示すタイミングチャートである。
【図３】図１のガス検知装置で用いられる吸着燃焼式ガスセンサの構成例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図および（Ｃ）は平面図におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明で用いられる補正データの波形を示すグラフである。
【図５】有極性ガスの実測データの波形を示すグラフである。
【図６】補正データ、実測データおよび判定データの関係を示す図である。
【図７】有極性ガスの判定データの波形例を示すグラフである。
【図８】図５に示す有極性ガスの判定データ波形に対応する微分応答波形を示すグラフである。
【図９】図８における微分応答波形の一部を拡大したグラフである。
【図１０】本発明のガス検知装置のガス種判別およびガス濃度の定量化のための処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１０  コントローラ
１１  センサ駆動制御部
１２  記憶部
１３  センサ出力検出部
１４  積分値演算部
１５  ガス濃度検出部
１６  微分値演算部
１７  ガス種検出部
１８  計時部
２０  駆動電源
３０  出力部
４０  吸着燃焼式ガスセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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