(57)【要約】【課題】流体混合物の含有量を決定するための誘電定数に依存する既知のセンサを使用しては識別することができない流体中の成分（たとえば尿素）の濃度レベルを決定する。【解決方法】容器（２４）内の流体（２２）中の対象成分の濃度を決定する方法は、流体の誘電率を決定し、流体の導電率を決定し、決定された誘電率と決定された導電率との間の直接的な関係に基づいて対象成分の濃度を決定することを含む。そのような濃度決定を行なうためのセンサの実施例は、コンデンサ部（２６）と制御エレクトロニクス（３０）とを含み、制御エレクトロニクスは、誘電率決定を行なうためにコンデンサを第１のモードで動作させるとともに、導電率決定を行なうためにコンデンサを第２のモードで動作させる。一実施例のデータセット（３２）は、特定の濃度値における誘電率と導電率と温度との間の関係を表わす少なくとも１つの３次元多項式を含む。
2006527855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体中の成分の濃度を決定する方法であって、以下のステップ、すなわち、
流体の誘電率を決定すること、
流体の導電率を決定すること、
決定された誘電率と決定された導電率との間の直接的な関係に基づいて前記成分の濃度を決定すること、
を含む流体中の成分の濃度を決定する方法。
【請求項２】
流体の温度を決定すること、決定された温度と決定された誘電率と決定された導電率との間の関係に基づいて濃度を決定することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
濃度値における誘電率と導電率と温度との間の関係をそれぞれが示す複数の３次元多項式を予め決定すること、予め決定された多項式のうちのどれが、決定された誘電率と決定された導電率と決定された温度との間の関係に対応しているのかを決定することを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
対応する予め決定された濃度値における誘電率と導電率との間の関係をそれぞれが示す複数の関係を予め決定すること、予め決定された関係のうちのどれが、決定された誘電率と決定された導電率との間の関係に対応しているのかを決定することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
複数の関係をそれぞれが示す複数の多項式を予め決定することを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
１つのコンデンサを用意し、流体の少なくとも一部が前記コンデンサの陰極と陽極との間に存在するように前記コンデンサを配置すること、誘電率を決定するために前記コンデンサを第１の周波数で動作させること、導電率を決定するために前記コンデンサを第２の周波数で動作させることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記成分は、一定でない誘電特性を有し、前記成分に関与する化学反応に依存している請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記成分の誘電特性が流体の温度に依存している請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記成分が尿素であり、流体が水を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
流体が少なくとも１つの汚染物質を含むかどうかを決定することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記直接的な関係が少なくとも１つの予期される関係に対応しているかどうかを決定すること、前記直接的な関係が少なくとも１つの予期される関係に対応していない場合に、流体が少なくとも１つの汚染物質を含むかどうかを決定することを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
流体中の成分の濃度を決定するためのセンサ装置であって、
２つの電極を有するとともに、流体が前記電極間で誘電体として作用するように前記電極が流体に晒されるようになっているコンデンサと、
前記コンデンサが第１のモードで動作することに基づいて流体の誘電率を決定するとともに、前記コンデンサが第２のモードで動作することに基づいて流体の導電率を決定するコントローラであって、決定された誘電率と決定された導電率との間の直接的な関係を決定することにより濃度の表示を得るコントローラと、
を含むセンサ装置。
【請求項１３】
前記コンデンサを前記第１のモードおよび前記第２のモードでそれぞれ動作させるために前記コントローラが前記コンデンサに対して選択的に結合する複数のオシレータを含む請求項１２に記載のセンサ装置。
【請求項１４】
流体の温度を検出するための温度センサを含み、前記コントローラは、流体の決定された誘電率と決定された導電率と検出された温度とを使用して、濃度の表示を得る請求項１２に記載のセンサ装置。
【請求項１５】
複数の既知の濃度のそれぞれにおける少なくとも誘電率と導電率との間の複数の関係を規定するデータセットを含む記憶部を含む請求項１２に記載のセンサ装置。
【請求項１６】
前記データセットは、少なくとも１つの既知の濃度における誘電率と導電率と温度との間の少なくとも１つの関係を規定する少なくとも１つの３次元多項式を含む請求項１５に記載のセンサ装置。
【請求項１７】
前記データセットは、選択された範囲の濃度における予期される関係の範囲を示し、前記コントローラは、決定された誘電率と決定された導電率との間の関係が前記予期される関係の範囲内にない場合に、流体の汚染物質のうちの少なくとも１つを決定し或いは望ましくない濃度レベルを決定する請求項１５に記載のセンサ装置。
【請求項１８】
前記コントローラは、流体の濃度および温度を示す出力を供給する請求項１２に記載のセンサ装置。
【請求項１９】
前記コントローラの出力は、温度を示す持続時間を有する第１のパルスと、濃度を示す持続時間を有する第２のパルスとを含むデジタル信号を含む請求項１８に記載のセンサ装置。
【請求項２０】
前記コントローラは、前記直接的な関係が少なくとも１つの前記予期される関係に対応しているかどうかを決定することにより、流体が汚染物質を含むかどうかを決定する請求項１２に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００３年６月１６日に提出された米国仮特許出願６０／４７８，７５５の優先権を主張する。  
【０００２】
本発明は、一般に、流体の特性を決定することに関する。特に、この発明は、一定でない誘電特性を有する流体中の成分の濃度を決定することに関する。
【背景技術】
【０００３】
流体混合物中の１つまたは複数の成分の濃度レベルを決定することが有用であり或いは必要であるような様々な状況が存在する。１つの例が自動車用燃料システムの場合である。例えば、燃料噴射システムにおける燃料供給パラメータを調整するためには、燃料混合物中のアルコール含有量を決定することが有益である。そのような決定を行なうための既知の技術が米国特許第５，３６７，２６４号に示されている。この文献は、燃料混合物に晒されるコンデンサベースの測定回路のキャパシタンスおよびコンダクタンスに基づいて燃料混合物のアルコール含有量を決定する方法を開示している。様々なそのような装置が知られている。
【０００４】
そのような装置の１つの限界は、これらの装置が限られた導電率の流体においてしか役に立たないという点である。導電率が比較的高い流体は、殆どのコンデンサベースの濃度測定装置を信頼できないものにする或いは役に立たないものにする特別の問題をもたらす。導電率が高い流体の含有量を決定するための信頼できる技術が必要である。
【０００５】
そのような技術が望ましい状況の一例は、自動車エンジンの排気を制御するために既知の選択的触媒反応（ＳＣＲ）を使用する触媒コンバータに対して供給される流体中の尿素の濃度レベルを決定することである。そのような装置は、尿素と脱イオン水との混合物を利用して、車の排ガス中の窒素酸化物を制御するために使用されるアンモニア水酸化物を生成する。典型的な構成は、自動車の所有者または運転者によって定期的に補充されなければならない供給タンクを含む。一例において、大型車両（すなわち大型トラック）の運転者は、燃料を燃料タンク内に導入するのと同様に、供給タンク内に尿素を導入しなければならない。
【０００６】
自動車の運転者が不注意に或いは意図的に適切な供給タンク内に適切な量の尿素を注入しない可能性もある。混合物中の尿素の量が不十分であると、例えば、触媒コンバータは所望の動作をすることができない。したがって、自動車の運転者に調整または修正を行なう必要性を警告できるように、尿素の濃度レベルの表示を与えることができるようにすることが望ましい。また、触媒コンバータ内への混合物の供給割合を自動化して、尿素の濃度レベルの変化を補償できるようにすることも望ましい。
【０００７】
そのような状況において役立つ信頼できる尿素濃度決定を行なうことができる市販の装置は存在しない。尿素は、信頼できる測定を行なうことができる可能性を妨げる傾向がある特性を有する。例えば、尿素は一定の誘電定数を有していないと考えられる。尿素の誘電特性は、温度に伴って変化するとともに、様々な量のアンモニア水酸化物に伴って生じる尿素内の化学反応に依存する。また、アンモニア水酸化物の量は、温度および時間と共に変化する。尿素が暖かくなり、古くなり、あるいはその両方が伴うと、アンモニア水酸化物の量が増大し、導電率に影響が及ぶとともに、尿素の誘電特性の値の決定が更に複雑になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
流体混合物の含有量を決定するための誘電定数に依存する既知のセンサを使用しては識別することができない流体中の成分の濃度レベルを決定するための技術および装置が必要である。本発明はこの必要性を扱う。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
流体中の成分の濃度を決定する開示された典型的な方法は、流体の誘電率および流体の導電率を決定することを含む。決定された誘電率と決定された導電率との間の関係を決定することにより、濃度の表示が得られる。
【００１０】
この実施例の方法により、一定でない誘電特性を有する成分の濃度を決定することができる。開示された方法により、導電率と共に誘電特性が変化する成分の濃度を決定することができる。決定された誘電率と決定された導電率との間の直接的な関係を決定することにより、誘電特性に関する情報が得られ、これは成分の濃度の表示を与える。
【００１１】
尿素は、導電率および温度と共に変化する誘電特性を有する対象成分の一例である。一実施例の方法は、流体の決定された誘電率と導電率と温度との間の関係を決定することを含む。
【００１２】
一実施例において、複数の既知の濃度におけるデータセットが決定される。このデータセットは、各濃度における少なくとも誘電率と導電率との間の関係を規定する。決定された誘電率および決定された導電率がどのようにデータセットに対応しているかを決定することにより、濃度の表示が得られる。一実施例において、データセットは、１つの濃度における誘電率と導電率と温度との間の関係に対応する３次元多項式を含む。
【００１３】
流体中の成分の濃度を決定するための一実施例の装置は、流体に晒されるようになっているコンデンサを含み、これにより、流体は、コンデンサの陰極と陽極との間で誘電体を形成する。コントローラが、コンデンサが第１のモードで動作することに基づいて流体の誘電率を決定する。コントローラは、コンデンサが第２のモードで動作することに基づいて導電率を決定する。その後、コントローラは、決定された誘電率と決定された導電率とを使用して、成分の濃度を決定する。一実施例においては、成分の誘電特性が温度に伴って変化し、コントローラは、１つの既知の温度で決定を行ない、あるいは、誘電率および導電率を決定する際に選択された範囲内の温度を決定する。
【００１４】
本発明の様々な特徴および利点は、現在において好ましい実施態様の以下の詳細な説明から当業者にとって明らかとなる。詳細な説明に付随する図面の一覧は、図面の簡単な説明の欄に示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、容器２４内の流体２２中の対象成分の濃度を決定するために役立つセンサ装置２０を概略的に示している。実施例のセンサ装置２０は、流体２２に晒されるようになっているコンデンサ部２６を含む。温度センサ部２８は、流体２２の温度に関する情報を与える。制御エレクトロニクス３０は、対象成分の濃度に関する決定を行なうために、コンデンサ部２６および温度センサ部２８を選択的に動作させる。
【００１６】
センサ装置２０の用途の一例は、一定ではない誘電特性を有する流体成分の濃度を決定する場合である。多くの物質または材料は所定の誘電定数を有する。しかしながら、他のものは、一定でない誘電特性または性質を有する。１つの例が尿素である。尿素の誘電特性は前述したように変化する。したがって、対象物質が変動する誘電特性を有する状況においては、所定の１つの誘電定数を有する対象物質に頼る既知のセンサまたは技術を使用することができない。
【００１７】
一実施例の装置は、陰極と陽極との間の活性面積比が高い導電率を補償できる十分な大きさを有する一方で、誘電測定を行なうことができる十分な分解能を保持するコンデンサ部２６を有する。この説明を鑑みれば、当業者は、その特定の状況の必要性を満たす適切な比を選択することができる。
【００１８】
図１の実施例において、コンデンサ部２６は、流体２２の誘電率の測定を行なうために、第１のモードで選択的に動作する。また、コンデンサ部２６は、流体２２の導電率の測定を行なうために、第２のモードで動作する。制御エレクトロニクス３０は、誘電率と導電率との間の関係を決定して、対象成分の濃度に関する決定を行なう。
【００１９】
流体２２の温度が変化する状況において、温度センサ部２８は、対象物質が温度に伴って変化する誘電特性を有する場合であっても濃度決定を行なうことができるように、温度の表示を与える。１つの実施例においては、流体２２の温度が特定の値または所与の温度範囲内にあるとし、制御エレクトロニクス３０が濃度レベルを決定するために誘電率測定値および導電率測定値を使用する。他の実施態様において、制御エレクトロニクス３０は、決定された誘電率および導電率と共に温度センサ部２８からの表示を使用して、濃度決定を行なう。
【００２０】
この実施例において、制御エレクトロニクス３０は、複数の濃度値に対応する誘電率と導電率との間の関係を表わすデータセットを有する記憶部を含む。図２はデータセット３２の一例を図式的に示している。この例において、３次元多項式は、特定の濃度レベルにおける導電率と誘電率と温度との間の関係に対応している。図示の例は、尿素の濃度におけるデータ多項式の一例を参照符号３４および３６で示している。この例において、プロット３４は、３０％の尿素濃度レベルを表わし、一方、プロット３６は、２０％の尿素濃度レベルを表わしている。
【００２１】
一実施例においては、特定の濃度における誘電率と導電率との間の関係を示すデータを得るために、異なる温度および異なる導電率レベルで既知の濃度レベルがサンプリングされる。これらの関係を予め決定して、その関係を適切なデータセット形式で記憶することにより、制御エレクトロニクス３０は、測定され或いは決定された誘電率および導電率を利用して、対象成分の濃度に関する決定を行なうことができる。
【００２２】
一実施例においては、流体の温度が一定のまま或いは選択された範囲内に保持されるものとし、データセットが誘電率と導電率との間の関係を規定する２次元多項式を含む。様々な濃度レベルにおける誘電率と導電率との間の関係を規定するデータセットの特定の形式は、特定の状況の必要性に適するようにカスタマイズされることができる。この明細書本文の利益を得る当業者は、その特定の必要性を満たすようにデータセットを構成することができる。
【００２３】
図１を参照すると、この実施例における制御エレクトロニクス３０は、データセット３２を含むメモリを含むマイクロプロセッサ等のコントローラ４０を含む。一実施例において、コントローラ４０は、ＭＣ６８１ＨＣ９０８ＡＺ６０Ａという記号表示を有する市販のモトローラチップを含む。
【００２４】
コントローラ４０は、コンデンサ部２６と温度センサ部２８とを選択的に動作するためのスイッチ４２を制御する。この実施態様の１つの利点は、誘電率決定を行なうためにコンデンサ部２６を第１のモードで動作させ、また、導電率決定を行なうためにコンデンサ部２６を第２のモードで動作させている一方で、コンデンサ部２６と制御エレクトロニクス３０（すなわち、スイッチ４２）との間で単一の接続を使用できるという点である。
【００２５】
コントローラ４０が濃度決定を行なうと、入力／出力ポート５６からの出力信号は、特定の状況の要求にしたがって使用される濃度レベル情報を与える。
【００２６】
電源部５８は、例えば、コントローラ４０および制御エレクトロニクス３０の他の部分に対して電力を供給して例えばコンデンサ部２６および温度センサ部２８を適切に動作させるため、電圧調整器を含む。図３は、１つの特定の実施態様における制御エレクトロニクス３０の一部を示している。
【００２７】
この実施例において、コンデンサ部２６は陰極４４および陽極４８を有し、これらの両方の極は、少なくとも一部が流体２２中に浸されている。陰極４４と陽極４８との間の流体は、これらの極間で回路を効果的に完成させるとともに、流体２２の誘電率および導電率の測定を行なうことを可能にする。
【００２８】
図示の実施例においては、対象の濃度レベルを決定するために使用される測定を行なうために複数のオシレータ５０が設けられている。コンデンサ２６は、誘電率決定を行なうために第１のモードで動作する。誘電率決定を行なうために第１の周波数でコンデンサ部２６を励起させるべく、第１のオシレータ６０がアナログスイッチ４２を介して選択的に切り換えられる。
【００２９】
導電率決定を行なうために第２の低い周波数でコンデンサを動作させるべく、コンデンサ部２６に結合されるスイッチ４２を介して第２のオシレータ６２が切り換えられる。第３のオシレータ６４は、温度センサ部２８を動作させるために選択的に使用される。一実施例において、温度センサ部２８は、サーミスタまたは既知のＮＴＣ装置を含む。オシレータをコンデンサ部２６または温度センサ部２８に対して結合する結果としての出力信号は、それがコントローラ４０に供給される前に、マルチプレクサ５２およびカウンタ５４によって処理される。
【００３０】
この実施例において、基準オシレータ６６は、導電率がゼロの基準点の測定を行なう。他の基準オシレータ６８は、温度ドリフトを補償し且つオシレータ部品への影響をエイジングするための基準信号を供給する。基準オシレータ６８は、他のオシレータと同じ温度に晒されるとともに、他のオシレータと同じエイジングを受けるため、基準オシレータ６８からの出力は、構成部品の温度およびエイジングに関連付けられるオシレータ性能の変化を補償するための能力を与える。
【００３１】
図示の実施例には、第３の基準オシレータ７０が含まれている。基準オシレータ７０は温度測定のための基準値を与える。この実施例において、基準オシレータ７０は、オシレータ６４を較正するために２５℃で測定された値を供給する。
【００３２】
コントローラ４０は、様々なオシレータ５０の動作によって与えられる値を利用して、決定された誘電率と決定された導電率との間の関係に基づいて濃度レベル決定を自動的に行なう。一実施例において、コントローラ４０は、誘電率および導電率に関する未加工の測定データを利用し、その未加工の測定データを基準オシレータの動作に基づく情報に関連付けるとともに、オシレータに対するエイジングドリフトおよび温度の影響を補償する。
【００３３】
図４はオシレータ５０の一実施態様を概略的に示している。この実施態様においては、バックアップの目的で或いは必要に応じた付加的な基準のために、幾つかの冗長なオシレータ７２および７４が含まれている。
【００３４】
図示の実施態様は、誘電率決定を行なうための第１のオシレータ６０に関連付けられたプルアップ抵抗７６およびプルアップコンデンサ７８を含む。この実施例においては、流体２２の導電率が比較的低い場合であっても測定値を得るために、プルアップ抵抗７６およびコンデンサ７８がキャパシタンスと抵抗との間の比率に必要な範囲を与える。１つの実施態様はＬＶＣ技術を使用することを含み、抵抗７６およびコンデンサ７８のプルアップ値は、ＬＶＣ技術の使用を可能にする急速な時定数を与える。測定中、特に誘電率の測定中に使用される比較的高い周波数は、ＬＶＣ技術を図示の実施態様において有用な手法にする。
【００３５】
図４に示される実施態様の他の特徴は、導電率測定のために使用される第２のオシレータ６２に関連付けられるローパスフィルタ８０である。ローパスフィルタ８０は、導電率測定を行なうためのコンデンサ動作の任意の高い周波数成分を効果的にフィルタリングして除去する。
【００３６】
様々なオシレータの動作周波数は、特定の状況の必要性を満たすように選択することができる。一実施例において、誘電率を決定するために使用される第１のオシレータ６０は１０ＭＨｚで動作し、導電率を決定するために使用される第２のオシレータ６２は２０ＫＨｚで動作し、温度を決定するために使用される第３のオシレータ６４は５００Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲内で動作する。一実施例において、基準オシレータ６６は１０ＭＨｚで動作し、温度基準オシレータ７０は２０ＫＨｚで動作する。この説明の利益を得る当業者は、図４に概略的に示された様々な構成要素に適したオシレータ周波数および値を選択して、それらの特定の状況の必要性を満たすことができる。
【００３７】
図１を再び参照すると、実施例のセンサ装置２０は、容器２４内の流体２２のレベルに関するレベル測定を行なう能力を含む。この実施例において、レベルプローブ部９０は、レベル測定を行なうために流体に晒される少なくとも１つの電極を含む。制御エレクトロニクス３０は、レベル決定を行なうためにレベルプローブ部９０を動作させるレベル検出ドライバ部９２を含む。一実施例において、レベルプローブ部９０の抵抗値は、容器２４内の流体２２のレベルの表示を与える。１つの実施例は、公開された出願ＷＯ０２２７２８０に記載された原理にしたがって動作する。この文献の教示内容は、これを参照することにより本明細書に組み込まれる。一実施例において、レベルプローブ部９０は２つの電極を含む。他の実施例においては、１つの電極が設けられ、コンデンサ部２６の陰極４４が他の電極として作用する。
【００３８】
図３を再び参照すると、この実施例のセンサ装置２０の出力ポート５６は２つの出力部を有する。第１の出力部は既知のＣＡＮ通信技術を使用するため、制御エレクトロニクス３０の部品としてＣＡＮ装置９４が含まれている。他の出力部の例は、コントローラ４０からの信号出力の電圧振幅に対応する長さの信号パルスを供給するべく一般的に知られる方法で動作するパルス幅変調部９６から利用可能なパルス幅変調出力部である。
【００３９】
図５は、パルス幅変調部９６を使用する出力技術の一実施例を示している。この実施例において、パルス列１００は、センサ装置２０を使用して行なわれる様々な決定に関する情報を与える。この実施例において、パルス列１００は、パルス列１００からの測定情報に先立つアイドル時間１０２を含む。第１のパルス１０４は、装置を同期させるために外部装置に情報を与え、これにより、同期パルス１０４に続く実体的な情報が適切に受けられて解釈されるようになる。パルス１０６は温度決定に関する情報を与える。その次のパルス１０８は、濃度レベル決定に関する情報を与える。その後、パルス１１０は、容器２４内の流体２２の決定されたレベルの表示を与える。解放パルス１１２は、パルス列の終端を信号で伝え、別のアイドル時間１０２に先行する。
【００４０】
一実施例において、パルス１０６、１０８および１１０のサイズまたは持続時間は、予測できる様式で情報を供給するべく選択されたパラメータの範囲内で制御される。一実施例の技術は、少なくとも一部が選択された範囲外の期待された測定値からのずれに基づいている汚染物質検出に関する情報を与えることを含む。
【００４１】
一実施例において、パルス列は、図５に示されるように４つのパルス期間を含む。一実施例において、各パルスのプラス部分およびマイナス部分は等しくなっており、これにより、プラスパルス、マイナスパルス、または、パルス全体の期間を、測定されたパラメータ値を読み取るために使用することができる。各プラスパルス（マイナスパルスが等しい実施例においては、各マイナスパルス）の長さは、持続時間中、常に少なくとも０．５ミリ秒である。
【００４２】
一実施例において、同期パルスは１０ミリ秒の長さを有する。温度パルスは１，０００マイクロ秒〜１５，５００マイクロ秒である。１，０００マイクロ秒の温度パルスは、−４０℃の温度読み取り値に対応している。１００マイクロ秒／℃スケールの下では、１５，５００マイクロ秒のパルス持続時間は、１０５℃の温度読み取り値に対応している。
【００４３】
温度読み取り値に誤差が存在する一実施例においては、温度パルス持続時間が５００マイクロ秒である。
【００４４】
一実施例における濃度パルスは、２，０００マイクロ秒〜１０，０００マイクロ秒の範囲内の持続時間を有する。２００マイクロ秒／パーセンテージ単位のスケールを使用すると、２，０００マイクロ秒のパルス持続時間は０％濃度決定に対応する。１０，０００マイクロ秒のパルス持続時間は４０％濃度決定に対応する。
【００４５】
一実施例において、センサ装置は流体の濃度に関する表示を与える。１つの実施態様は、測定された流体が例えば尿素特性におけるプログラムされたデータセットと一致していない場合に汚染物質が存在することを示すパルスを与えることを含む。イオン水中の尿素濃度の予期される範囲は、誘電率と導電率との間の予期される関係を与える。この実施例では、決定された誘電率および導電率がデータセット内に記憶される予期された関係のうちの１つに対応する値を有していない場合、それは汚染物質の表示として使用される。
【００４６】
決定された関係と予期される関係との間に一致が見られないと、汚染物質の表示を与えるために導電率測定値が使用される。この実施例では、導電率測定値が汚染物質の導電率の測定値であると見なされる。
【００４７】
一実施例においては、決定された汚染物質導電率が１００μＳ／ｃｍ未満であると、出力は、濃度パルスの代わりに、１２，０００マイクロ秒の一定のパルス持続時間を含む。汚染物質導電率が１００μＳ／ｃｍ〜約１２，０００μＳ／ｃｍの範囲内にあるという決定がなされると、汚染物質を示す出力パルスが１４，０００マイクロ秒間持続する。汚染物質導電率が１２，０００μＳ／ｃｍを超える場合、パルスは１６，０００マイクロ秒という一定の持続時間を有する。
【００４８】
濃度または汚染物質検出に関してセンサエラーが存在する場合、パルス長は５００マイクロ秒である。
【００４９】
一実施例のレベルパルスは、１，０００マイクロ秒〜１１，０００マイクロ秒の範囲の持続時間を有する。１００マイクロ秒／パーセンテージスケールを使用すると、１，０００マイクロ秒のパルスで０％フルレベルを表わすことができ、１１，０００マイクロ秒で１００％フルレベルを表わすことができる。レベル決定が間違っていると思われる場合、コントローラ４０は５００マイクロ秒のレベルパルス持続時間を与える。
【００５０】
図６は、流体２２に関してコントローラ４０により行なわれる様々な決定に関する情報をアナログ信号１２０が与える他の実施例の出力技術を示している。この実施例において、パルス幅変調部９６は、０ボルトと５ボルトとの間を切り換え且つその切り換えをローパスフィルタを用いて滑らかにすることによりアナログ出力を生成する。この実施例においては、パルス幅変調期間が１０００マイクロ秒に設定され、それにより、０．１％の分解能が可能になる。
【００５１】
図６の実施例において、信号１２０の同期化部分１２２は４．７ボルトの大きさを有する。同期化部分１２２は、アナログレベルを較正するとともに、基準電圧許容誤差に関連する任意のエラーを減少させる。参照符号１２４で示される信号１２０の次の部分は、温度表示を与える電圧レベルを有する。次の部分１２６は、決定された濃度レベルに関する表示を与える電圧レベルを有する。その後の信号部分１２８は、容器２４内の流体２２の決定されたレベルを示す電圧を有する。次の同期パルス１３０はシーケンスを再び始める。
【００５２】
開示された実施例は、成分物質が１つの誘電定数を有していない場合であっても対象成分に関する濃度決定を行なう能力を与える。誘電特性が変化する尿素等の物質の場合、開示された構成は、対象成分を含む流体の決定された誘電率と導電率との間の関係を利用して、濃度レベル決定を行なう。
【００５３】
以上の説明は、事実上限定するものではなく、典型的なものである。開示された実施例の変形および改良は、当業者にとって明らかとなり得るものであり、この発明の本質から必ずしも逸脱しない。本発明に対して与えられる法的保護の範囲は、請求項を検討することによってのみ決定し得る。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一例実施態様にしたがって設計されたセンサ装置を概略的に示している。
【図２】図１の実施態様において有用なデータセットの一例を図式的に示している。
【図３】図１の実施態様の選択された制御エレクトロニクスを概略的に若干詳細に示している。
【図４】図１の実施態様において有用な制御エレクトロニクスの実施例を概略的に更に詳細に示している。
【図５】図１の実施態様において有用な出力信号技術を図式的に示している。
【図６】図１の実施態様において有用な他の出力送信技術を図式的に示している。
【符号の説明】
【００５５】
２０  センサ装置
２２  流体
２４  容器
２６  コンデンサ部
２８  温度センサ部
３０  制御エレクトロニクス
４０  コントローラ
４２  アナログスイッチ
４４  陰極
４８  陽極
５０  オシレータ
５２  マルチプレクサ
５４  カウンタ
５６  Ｉ／Ｏポート
５８  電源
９０  レベルプローブ部
９２  レベルＡＤＣ
【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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【国際調査報告】
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