(57)【要約】  本発明は、ガス中の炭化水素含有量を検出する測定装置に関するものであり、本装置は、第１の測定ガス流（３８）内の炭化水素含有量を検出し対応する第１の測定結果を生成する第１のセンサ（２２）と、第２の測定ガス流（３９）内の炭化水素含有量を検出し、対応する第２の測定結果を生成する第２のセンサ（２４）と、これら２つのセンサ（２２、２４）の測定結果を評価する評価部とを備え、第１のセンサ（２２）は、金属酸化膜半導体ガスセンサであって測定を連続的に行い、第２のセンサ（２４）は、光イオン化センサであって測定を間欠的に行う（図１）。本発明は、ガス流中の炭化水素含有量の記録方法にも関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定ガス流（３８）内の炭化水素含有量を検出し、対応する第１の測定結果を生成する第１のセンサ（２２）と、
第２の測定ガス流（３９）内の炭化水素含有量を検出し、対応する第２の測定結果を生成する第２のセンサ（２４）と、
該２つのセンサ（２２、２４）の測定結果を評価する評価部と、
触媒ガス流（３６）を生成する触媒ユニット（３４）とを含み、ガス中の炭化水素含有量を検出する測定装置（２０）において、
前記第１のセンサ（２２）は、金属酸化膜半導体ガスセンサとして構成され、測定を連続的に行い、
前記第２のセンサ（２４）は、光イオン化センサとして構成され、測定を非連続的に行い、
前記触媒ガス流（３６）は前記第２のセンサ（２２）に給送可能であることを特徴とするガス中の炭化水素含有量を検出する測定装置（２０）。
【請求項２】
前記第１のセンサ（２２）に給送可能な第２の触媒ガス流（３２）を生成する第２の触媒ユニット（３９）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の測定装置（２０）。
【請求項３】
前記触媒ガスユニット（３１、３４）が酸化触媒によって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置（２０）。
【請求項４】
炭化水素濃度が前記２つのセンサ（２２、２４）の上側測定領域内にある基準ガス流（５０）を該２つのセンサ（２２、２４）に給送可能であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の測定装置（２０）。
【請求項５】
前記測定ガス流（２６）を濾過するフィルタ部材（４０）が前記センサ（２２、２４）の流れ方向における前方に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の測定装置（２０）。
【請求項６】
前記測定ガス流（３８、３９）を乾燥させる乾燥エレメント（４２）が前記センサ（２２、２４）の流れ方向における前方に設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の測定装置（２０）。
【請求項７】
前記乾燥エレメント（４２）が膜乾燥器として構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の測定装置（２０）。
【請求項８】
ガス流内の炭化水素含有量の検出方法において、該方法は、
金属酸化膜半導体ガスセンサとして構成された第１のセンサ（２２）に第１の測定ガス流（３８）を連続的に給送するステップと、
前記第１の測定ガス流（３８）内の炭化水素含有量を検出し、前記第１のセンサ（２２）を用いて第１の測定結果を生成するステップと、
光イオン化センサとして構成された第２のセンサ（２４）に第２の測定ガス流（３９）を非連続的に給送するステップと、
前記第２の測定ガス流（３９）内の炭化水素含有量を検出し、前記第２のセンサ（２４）を用いて第２の測定結果を生成するステップと、
前記２つのセンサ（２２、２４）の測定結果を評価するステップと、
触媒ガス流（３６）を生成するステップとを含み、前記第２のセンサ（２４）がオフされ、または使用されない場合は、前記触媒ガス流（３６）を前記第２のセンサ（２４）に給送することを特徴とするガス流内の炭化水素含有量の検出方法。
【請求項９】
前記第２のセンサ（２４）を使用直前のみ作動させ、
十分な安定化時間の後に自動ゼロ調整を行い、
該ゼロ調整後に前記測定ガス流（３９）を給送することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記２つのセンサ（２２、２４）の並列測定に続いて、該２つのセンサ（２２、２４）の測定結果を比較し、必要な場合に前記第１のセンサ（２２）を校正することを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記測定ガス流（３８、３９）は、前記２つのセンサ（２２、２４）に給送される前にフィルタ部材（４０）を用いて濾過されることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記測定ガス流（３８、３９）は、前記２つのセンサ（２２、２４）に給送される前に乾燥エレメント（４２）を用いて乾燥されることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記２つのセンサ（２２、２４）は、炭化水素濃度が前記２つのセンサ（２２、２４）の上側測定領域内にある基準ガス流（５０）を用いて校正することを特徴とする請求項８ないし１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記第２のセンサ（２４）の測定値がクラス１（ＩＳＯ  ８５７３）より劣る場合、前記第１のセンサ（２２）の交差感度の補償は、
ａ．前記第１のセンサ（２２）の以前に検出した校正値の統計的確率計算に対する基準量として前記第２のセンサ（２４）の現在の測定結果を使用し、
ｂ．前記以前の校正値の集合から最も可能性の低い校正値を除外し、
ｃ．該最も可能性の低い校正値を除外した後、前記以前の校正値の集合から得られ平均値から測定曲線の勾配を判定し、
ｄ．フィルタを用いて系の勾配を調整することにより行うことを特徴とする請求項８ないし１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記第２のセンサ（２４）の測定値がクラス１（ＩＳＯ  ８５７３）より優れている場合、前記第１のセンサ（２２）のオフセット値の補正は、
ａ．前記第１のセンサ（２２）の測定結果から測定曲線上の動作点を検出し、
ｂ．該第１のセンサ（２２）のオフセット値を補正する値を計算し、
ｃ．該オフセット値を決定する際に前記第１のセンサ（２２）の指数関数曲線を考慮することにより行うことを特徴とする請求項８ないし１４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ガス中の炭化水素含有量を検出する測定装置および方法に関する。
【０００２】
このような測定装置は、様々なセンサ技術において知られ、例えば、空気または圧縮空気中の油分、炭化水素および被酸化性ガスを検出するものである。
【０００３】
例えば、半導体酸化物材料を有する電気的に加熱可能な金属酸化膜半導体ガスセンサを使用する場合が多く、加熱状態では、空気中に含まれる炭化水素の量に応じて、その電気抵抗が変化する。金属酸化膜半導体ガスセンサの最も重要な利点は、かなり高い感度を有し、したがって最も少ない炭化水素含有量ではｐｐｔ領域まで測定可能なことである。また、動作寿命が非常に長く、さらに非常に優れた長期安定性を有し、取得価額もかなり安い。
【０００４】
しかし、金属酸化膜半導体ガスセンサは、特性曲線が指数関数である点で不利であり、これが、そのオフセット点の検出が困難な理由である。測定結果は、再現が比較的困難であり、センサは、水蒸気および無機ガスに対する交差感度が高い。最終値に到る応答時間が長く、ゼロ空気で校正する場合、ゼロ線に到達するまでの回復時間が比較的長い。
【０００５】
他の方法として、光イオン化による炭化水素濃度の検出が挙げられる。本方法では、炭化水素に紫外線を照射する。この場合、光のエネルギー量は、炭化水素分子から電子を押し出すほど多くなければならない。光イオン化センサは、長期安定性が優れ、水蒸気および無機ガスに対する交差感度が比較的低い。最終値に到る応答時間は短く、ゼロ空気の校正の場合、ゼロ線に到達するまでの回復時間も同様であるため、レベルの高い再現性が得られる。
【０００６】
しかし、この種のセンサの不利な点は、その感度レベルが低く、これは、低濃度領域において特に重要である。また、経年変化の状態を試験ガスなしで判定するのは信頼性が得られないが、いずれにしても約１年の動作寿命はかなり短い。測定精度は摩耗により低減するが、これは維持費が高い原因である。さらに、光イオン化センサの取得価額は比較的高い。
【０００７】
光イオン化センサの出力する測定値は、測定した物質量に関して間接的な結果を出せるにすぎない。その理由は、測定値は化合物の分子構造にも依存し、分子式が同じでも、かなりの程度まで変動するからである。しかし、測定する化合物が一定で既知であり、場合によっては均一ならば、炭化水素含有量の濃度が比較的信頼性をもって測定可能となる。しかし、炭化水素の濃度が低下すると、測定精度が低減する。本プロセスでは特に、空気の含水量の影響が大きい。炭化水素含有量が減少するにつれて、空気中湿度の影響がますます大きくなり、ｍｇ／ｍ３のような低い領域、特にμｇ／ｍ３での炭化水素含有量の測定は、充分な精度で実施することができない。
【０００８】
適用する圧縮空気が異なれば、油分に対する閾値も異なる必要がある。油分は、雫状の油エアゾールと油蒸気とから成る。油エアゾールおよび油蒸気は、様々な方法によって圧縮空気流から一部または大部分が除去可能となる。
【０００９】
本発明の目的は、最低濃度が連続しても信頼性をもって測定するガス中の油分、炭化水素および被酸化性ガスの検出測定装置を提供することである。測定誤差があっても、誤差を検出および補正し易いものと考えられる。本発明の他の目的は、先行技術よりも改良された、ガス中の油分、炭化水素含有量および被酸化性ガスの検出方法を提供することである。
【００１０】
本目的は、次のようなガス中の炭化水素含有量を検出する測定装置によって達成される。すなわち、本装置は、
測定ガス流内の炭化水素含有量を検出し、対応する第１の測定結果を生成する第１のセンサと、
測定ガス流内の炭化水素含有量を検出し、対応する第２の測定結果を生成する第２のセンサと、
これら２つのセンサの測定結果を評価する評価部と、
触媒ガス流（３６）を生成する触媒ユニット（３４）とを含み、
第１のセンサは、金属酸化膜半導体ガスセンサとして構成され、測定を連続的に行い、
第２のセンサは、光イオン化センサとして構成され、測定を非連続的に行い、
触媒ガス流（３６）は第２のセンサ（２２）に給送可能である。
【００１１】
さらに、本目的は、ガス流における炭化水素含有量を検出する次のような方法によって達成される。すなわち、本方法は、
金属酸化膜半導体ガスセンサとして構成された第１のセンサに測定ガス流を連続的に給送するステップと、
測定ガス流内の炭化水素含有量を検出し、第１のセンサを用いて第１の測定結果を生成するステップと、
光イオン化センサとして構成された第２のセンサ（２４）に測定ガス流を非連続的に給送するステップと、
測定ガス流内の炭化水素含有量を検出し、第２のセンサを用いて第２の測定結果を生成するステップと、
これら２つのセンサの測定結果を評価するステップと、
触媒ガス流（３６）を生成するステップとを含み、第２のセンサ（２４）がオフされ、または使用されない場合は、触媒ガス流（３６）を第２のセンサ（２４）に給送することを特徴とする。
【００１２】
本発明の測定装置は、通常は同じ測定装置内にない２つの異なるセンサを初めて組み合わせたものである。これまでは、１つの測定装置において両方のセンサを使用することは不必要であると考えられていた。
【００１３】
光イオン化センサ、すなわちＰＩＤセンサに優る利点として、金属酸化膜半導体ガスセンサ、すなわちＭＯＸセンサは、取得価額が安いだけでなく、メンテナンスしないでも長寿命が期待できる。理論的には、油蒸気測定装置に対して、メンテナンスや再校正することなく数年間使用することが実現可能である。
【００１４】
交差感度、再現性および長期安定性に関して、ＰＩＤセンサは、より精密なセンサであり、より正確な測定が可能で、より低い交差感度を有する。
【００１５】
本発明の非常に重要な局面は、２つのセンサを別々に使用することである。ＭＯＸセンサは、連続動作し、継続的に測定を行う。対照的に、ＰＩＤセンサは、ＭＯＸセンサに加えて、またそれに並行して、例えば毎日１回、周期的間隔で測定するにすぎない。ＰＩＤセンサの検出された測定値は、後に、例えば勾配またはＭＯＸセンサのオフセットを補正するためのものである。この場合、ＰＩＤセンサの測定は、事前に、好ましくは自動的に行ったゼロ空気校正の直後に行われる。
【００１６】
このようにしなければ寿命の短かったセンサの動作寿命をかなり長くすることは、ＰＩＤセンサを非連続的に付加駆動させることによって達成される。
【００１７】
両センサとも、水に対して比較的高い交差感度を有する。ＭＯＸセンサの場合、この交差感度によってその指数関数特性曲線上の動作点がシフトし、したがってオフセットおよび利得誤差、またはそのいずれかが生ずる。
【００１８】
これに対して、ＰＩＤセンサの場合、２つの効果が知られている。１つは、いわゆる水焼き入れ効果であり、これは勾配誤差をもたらす。また、電極スタックへの堆積または汚染によって漏洩電流が発生することがあり、水分に依存したオフセット誤差が生ずる。そこで本発明によれば、水分をかなり低減させる乾燥エレメント、例えば膜を測定装置のガス入口に設けることが可能である。この目的には公知の膜乾燥器を使用することが可能であり、これは、空気自体を乾燥させ、乾燥プロセスに膨張洗浄空気を使用するものである。吸着乾燥器の使用も可能である。
【００１９】
原ガス流（測定ガス流）における乾燥エレメント、例えば膜乾燥器の使用は、ＰＩＤセンサとＭＯＸセンサの使用の両方に対して利点があり、これはさらに、通常はこれら２つのセンサ形式を組み合わせることのない技術よりも有益である。
【００２０】
原則として、吸着乾燥機の使用も可能である。必須であることは、乾燥エレメントが高い乾燥能力を有することであり、これは吸着乾燥器には十分に備わっていないことが多い。
【００２１】
さらに、本発明によれば触媒ユニットが設けられ、これによってＰＩＤセンサは、ゼロ空気を用いてオフセットを安定化できる。本発明によれば、ＰＩＤセンサは、使用せずオフにすると、触媒ガス流（触媒反応させた測定ガス）が流れ込む。このように、ＰＩＤセンサは常に清浄に保たれ、安定性および使用可能寿命が長くなる。ＰＩＤセンサをＭＯＸセンサと並列に動作させる直前にだけ、ＰＩＤセンサに電圧を加え、そのランプを点灯させる。十分な安定化時間後、自動ゼロ調整が行われる。この調整後、原ガス流は、第１および第２の測定ガス流に分割され、第２の測定ガス流はＰＩＤセンサに給送される。そこで、ＰＩＤセンサはＭＯＸセンサと並行してこの第２の測定ガス流を測定し、ＭＯＸセンサは第１の測定ガス流を測定する。
【００２２】
ＰＩＤセンサの測定結果を使えば、ＭＯＸセンサのオフセット、もしくはＭＯＸセンサの利得誤差を補償し、またはＭＯＸセンサを校正することが可能である。
【００２３】
触媒ユニットの使用は、ＰＩＤセンサの単なるオフセット安定化だけでなく、本発明によれば、ＭＯＸセンサの交差感度の補償およびその特性曲線上のＭＯＸセンサのオフセット点の検出もすることができる。
【００２４】
ＰＩＤセンサによるＭＯＸセンサの交差感度の補償は、両センサの異なる動作方法に基づくものである。ＭＯＸセンサは指数関数特性曲線を有し、これは、センサの製造過程で校正され、デバイス内に記憶される。これに対して、ＰＩＤは、ほぼ線形に動作し、ゼロ空気で校正される。ＰＩＤセンサは、このように、クラス１（ＩＳＯ  ８５７３：ガス１ｍ３あたり０．０１ｍｇ未満の油蒸気含有量）程度の測定プロセスにおけるゼロ値を非常に正確に測定することが可能である。
【００２５】
ＭＯＸの交差感度の補償は、測定値がクラス１より劣る場合、ＭＯＸセンサの指数関数曲線上に表わされるＰＩＤセンサの測定値の校正点（以前の測定点も）によって行われる。現在の測定値は、前に検出した全ての校正点の統計的確率計算に対する基準量として本プロセスで使用され、その場合、可能性の低い校正点は測定値の集合から除外する。他の全ての、すなわち可能性が高い校正点を使用して、新たな勾配を判定し、系の勾配をフィルタを介してゆっくりと調整する。
【００２６】
対照的に、クラス１より優れた測定値に対しては、オフセット値を補正し、そのオフセット値に対するＭＯＸセンサの指数関数特性曲線上で動作点を検出する。数学的アルゴリズムにより、実際はクラス１における測定の交差感度が高すぎるＭＯＸセンサの場合でも、クラス１まで、より良く測定することが可能である。
【００２７】
本測定装置は、測定結果を評価する評価部を有する。第１の実施形態では、２つのセンサが１つの評価部に接続可能であるが、各々のセンサをそれ用の評価部に割り当てることも考えられる。評価部は、必要な計算を行うプロセッサを有している。個々のガス流または全ガス流の合計は、１つ以上のセンサによって測定可能であるか、または評価部によって評価可能である。
【００２８】
さらに、センサの測定結果、もしくは評価部で算出した値、および／または他の情報を表示する表示装置が設けられている。有利には、表示装置は、タッチスクリーン形式の入力装置として構成することも可能である。
【００２９】
２つのセンサを使用することにより、たとえ２つのセンサのうちの１つが故障しても、測定装置が緊急モードで動作し続けるのが可能となる。評価部は、２つのセンサまたはガス流路のうちの故障した方を自律的にオフにすることも可能であり、それによって測定装置は動作可能状態を維持する。有利には、評価部は、表示装置を介して当該情報を出力し、２つ目のガス流路またはセンサが故障して全体が故障しないうちに、測定装置を修理することが可能である。他の不可欠の利点は、いずれやって来るその後の動作中断に際して適切な修理を必要に応じて実施可能であることから得られる。
【００３０】
最終的に、本測定装置は、適切な誤差分析プログラムを用いてガス流路における全てのコンポーネントを自律的にチェックすることが可能である。基準ガスのセンサへの流し込みもまた、通常のサイクルで、または偏った、または疑わしい測定結果が出たら、測定装置により自律的に初期化することができる。
【００３１】
さらに、本発明による測定装置は、例えば、収容ボトルからの基準ガス流を２つのセンサの各々に給送できるように構成することも可能である。そこで、変化のない測定ガスおよび触媒反応させた測定ガスに加えて、定期的に基準ガス流も、例えばセンサから来る信号強度の再検出に使用する。校正ガス（例えば、イソブテン）は、一定の炭化水素含有量を有するが、湿気がないか、または非常に低い湿気を有するにすぎない。そこで、本発明によれば、測定装置の経年変化および汚染に起因する信号強度および測定感度の変動を信頼性をもって補償することが可能になる。校正測定は、定期的な間隔で自動的に実行できる。しかし、ユーザによっていつでもトリガ可能である。特に、誤差分析の状況に応じて誤差分析プログラムによって使用可能である。校正測定の状況で検出したデータは記憶され、評価部によっていつでも読み出し、使用できる。
【００３２】
本発明によれば、基準ガスは、ＰＩＤセンサおよびＭＯＸセンサに同時に給送可能である。この機能は、デバイスの周期的自動校正のみならず、保守の場合の再校正にも使用することが可能である。基準ガスは、一般に、上側測定領域内の濃度、例えば５００ｐｐｂを有する。２つのセンサへの基準ガスの給送を開始した後、適当な安定化時間が経過すると、両センサの利得値が校正される。
【００３３】
両センサへ基準ガスを並列に給送する場合、利得校正中に炭化水素含有量の測定を行うことは出来ない。しかし、本発明によれば、両センサに対して別個の弁を設けることが可能であり、こうすれば、２つのセンサのうちの１つのみへ給送することができる。それによって、利得校正を別々に実行可能であり、それぞれ他方のセンサを使用し続けて連続測定を行うことが可能となる。
【００３４】
本測定装置は、構成要素を組立てブロック形式で互いに組み合わせれば、特に安価に製造可能となる。これは、例えば、弁、スロットル、触媒およびセンサに関するものでよい。該当するエレメントおよびコンポーネントは、例えば、金属から作られている。
【００３５】
ＰＩＤセンサは、サンプリングプローブを有するセンサユニットを含み、好ましくは、両センサは共に１つのサンプリングプローブを使用する。この場合、センサユニットは、信号ケーブルまたは無線で評価部に接続される。好ましくは、サンプリングプローブは、ライザの中心に上方から装着することが可能であり、モニタすべきガス流の中心からガスを引き出すことができる。センサユニットは一定の流量抵抗器を有し、これは、個々の測定ガスを定圧および定体積流とするものであり、例えば、一定の口径を有するスロットルによって、または焼結金属で形成されている。これらは、特に、低保守性であり、掃除し易い。さらに、アラーム機能が設けられ、ガス流の圧力が低すぎるか、または高すぎる場合、可視的にまたは可聴的にユーザに知らせる。
【００３６】
個々のガス流の流量は、対応するスロットル、弁または減流器によって調整できる。これらは、好ましくは置き替え可能であり、特に、有利な実施形態では、一方ではセンサへの流量を調整し、他方では被混合ガス流の所望の混合比を信頼性をもって確保できるように制御可能である。
【００３７】
ガス流路内の弁が個別に開閉可能であることから、基準空気および測定空気を同時にセンサに開閉し、また測定ガスを希釈することも可能である。したがって、測定空気が極端に汚染されている場合、測定領域を上方に拡張可能となる。
【００３８】
一般的な酸化触媒を触媒ガスユニットとして使用可能であるが、所望の特性をガスに与える他の装置または方法も考えられる。例えば、この目的のために何ら問題なく設けられる容器に挿入可能な白金石英ウールは、酸化触媒としての働きをする。活性炭の使用もまた考えられる。特に有利な変形例では、基準ガス発生器を測定装置に一体化して、様々な流体およびガスの供給源を現場で連結しなければならないようにする。
【００３９】
このように、測定装置は、該当するガスパイプに対する全ての接続と電気接続も有しているため、いかなる場所の現場でも柔軟に設置可能となる。特に、本発明による測定装置は、センサを有するセンサユニット、例えば光イオン化原理の場合はサンプリングプローブと操作パネル（ディスプレイ）を有する評価部とに分かれているので、現場での設置の可能性が拡大し、その場所に融通性がある。操作パネルを有する評価部は小型であり、ほとんどの場所、好ましくは容易にアクセス可能な位置に設置可能であるのに対し、僅かに大きいセンサユニットは、測定ガス引出し点における評価部とは別の場所に配置することが可能である。しかし、これら２つのコンポーネントを組み合わせることも考えられ、有益である。その場合、装置はコンパクトで安価となり、その気相には油蒸気が存在するため、給送にはチューブまたはパイプも使用可能である。さらに、組み合せたユニットは、保守のために、さらに容易にアクセス可能となる。
【００４０】
好ましくは、本発明による測定装置は、圧縮空気または圧縮ガスを生成するオイルフリー圧縮コンプレッサと共に使用可能であるが、オイル潤滑コンプレッサの使用も、その下流に相当の触媒を取り付ける場合には、考えられる。好ましくは、保守作業用にバイパスが設けられる。しかし、原則として測定装置は、圧縮ガスボトル等の他の使用領域にも好適である。
【００４１】
添付図面を参照して以下に本発明をより詳細に述べる。この場合、各図は、有利な実施形態をかなり簡素化した概略図で単に示すにすぎず、本発明がこれに限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】測定装置のガス流路を示す概略図である。
【図２】測定装置の測定サイクルの概略図である。
【図３】交差感度の補償を説明するためのＭＯＸセンサの特性曲線を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、測定装置２０のガス流路を示す概略図である。ごれは、２つのセンサ、そなわち、第１のセンサ２２としての金属酸化膜半導体ガスセンサ（以下でＭＯＸセンサと呼ぶ）と、第２のセンサ２４としての光イオン化センサ（以下でＰＩＤセンサと呼ぶ）とを有する。
【００４４】
原ガス流２６が各ガスパイプを経由し、弁２７を用いて第１の測定ガス流３８と第２のガス流３９とに分かれる。
【００４５】
図示した実施形態では、触媒ガス流３６を発生する触媒ユニット３４が第２のセンサ２４より上流に接続されている。同様に、第２の触媒ガス流３２を発生する第２の触媒ユニット３０が第１のセンサ２２より上流に接続されている。
【００４６】
原ガス流２６、したがって２つの測定ガス流３８および３９はフィルタリングエレメント４０で濾過され、乾燥エレメント４２で乾燥される。乾燥エレメント４２は、膜乾燥器として構成するのが好ましい。
【００４７】
さらに、原ガス流２６には圧力調節器４４および安全弁４８が設けられている。スロットル４６、好ましくは膨張スロットルがセンサ２２および２４より上流に接続されている。
【００４８】
第１の弁２７−１は第２の測定ガス流３９を、また第２の弁２７−２は触媒ガス流３６を、第２のセンサ２４へ開閉する。第３の弁２７−３は第１の測定ガス流３８を、また第４の弁２７−４は第２の触媒ガス流３２を、第１のセンサ２２へ開閉する。
【００４９】
２つのセンサ２２および２４には、第５の弁２７−５を介して基準ガス流５０を給送可能である。これは、外部接続されたガス容器を供給源とするのが好ましく、ガスは公知の炭化水素濃度、例えば３００ないし１０００ｐｐｂ、好ましくは５００ｐｐｂの範囲を有する。
【００５０】
本測定装置は任意に消音器５１を有している。
【００５１】
このように、第２のセンサ２４には、第１の弁２７−１および第２の弁２７−２によって第２の測定ガス流３９または触媒ガス流３６が交互に供給可能である。同様に、第１のセンサ２２には、第３の弁２７−３および第２の弁２７−４によって第１の測定ガス流３８または第２の触媒ガス流３２が供給可能である。両センサには、第５の弁２７−５を介して基準ガス流５０を給送可能である。
【００５２】
フィルタエレメント４０によって、原ガス流２６から粒子が除去され、原ガス流は、例えば圧力調節器４４によって３．８バールに調整される。原ガス流は、その後、乾燥エレメント４２によって乾燥され、その場合、炭化水素含有量は変らない。こうして乾燥エレメントの出口では、露点が約マイナス７０°Cであり炭化水素含有量が不変の乾燥した原ガス流２６が利用可能である。両センサ２２および２４は、この乾燥した原ガス流２６によって動作可能である。
【００５３】
動作中、第１の測定ガス流３８（すなわち、乾燥した原ガス流２６）は、ＭＯＸセンサである第１のセンサ２２へと連続的に送られる。第１の弁２７−１を閉じ、第２の弁２７−２を開くと、センサ２４には触媒ガス流３６が連続して流れ込む。この場合、第２のセンサ２４は最初、オフにされている。第３の弁２７−３は開かれ、第４の弁２７−４および第５の弁２７−５は閉じられている。
【００５４】
第２のセンサ２４を用いる基準測定では、第２のセンサ２４を最初、オンにする。十分な安定時間、すなわち一定の基底線の後、第２のセンサ２４のオフセット値は、どの弁もさらに操作することなく記録される。第２の弁２７−２は既に開かれているので、第２のセンサ２４には、触媒ガス流３６、すなわちゼロ空気が流れ込み、炭化水素がない状態である。
【００５５】
ゼロ点が記録されると、第２の弁２７−２を閉じ、第１の弁２７−１を開く。ここで、ＰＩＤセンサである第２のセンサ２４は、第２の測定ガス流３９で動作し、第１のセンサ２２と並列に機能する。
【００５６】
第２のセンサ２４の測定値が得られたのち、以下の判定を行う。
【００５７】
測定値がある値（一般にはクラス１、約５ｐｐｂに相当）より小さい場合は、第１のセンサ２２のオフセット点をあるアルゴリズムで補正する。このアルゴリズムは、第１のセンサ２２の指数関数特性曲線を考慮するものである。
【００５８】
測定値がクラス１より高い場合は、第１のセンサ２２の関数曲線の勾配をあるアルゴリズムで補正する。このアルゴリズムもまた、第１のセンサの指数関数曲線を考慮したものである。
【００５９】
第２のセンサ２４のこの基準測定の後、これをゼロ空気、すなわち触媒ガス流３６に戻し、動作電圧をオフにする。
【００６０】
第１のセンサ２２のゼロ点校正は、第４の弁２７−４によって行うことができる。これを行うには、第３の弁２７−３を閉じ、第４の弁２７−４を開く。こうして、第２の触媒ガス流３２、すなわちゼロ空気は、第１のセンサ２２に与えられる。十分な安定化時間の後、そのオフセットを校正することができる。
【００６１】
基準ガス流５０は、第５の弁２７−５により両方のセンサ２２および２４に同時に送ることが可能である。これは、装置の自動校正の状況で周期的に行うことができるが、サービス運用中の再校正も可能である。
【００６２】
利得校正を基準ガス流５０により行うことができる。これを行うには、第１の弁２７−１ないし２７−４を閉じ、第５の弁２７−５のみを開く。適当な安定化時間の後、２つのセンサ２２および２４の利得値を検出することができる。
【００６３】
本発明によれば、２つのセンサ２２および２４を別々に利得校正できる他の弁を本発明に従って設けてもよい。
【００６４】
図２は、上記測定プロセスを時系列で示す。
【００６５】
図３は、第２のセンサ２４の測定結果に基づいて第１のセンサ２２の交差感度を補償する計算を示す。
【００６６】
この曲線は、クラス境界５２によってオフセット補正の領域と利得（勾配）補正の領域とに分かれている。オフセットおよび利得曲線、または指数関数特性曲線さえも修正するためには、クラス境界５２の使用以外に、他のアルゴリズムもまた可能である。
【００６７】
第２のセンサ２４によって測定された測定値がクラス１より劣る場合、すなわち濃度がより高い場合は、前に検出した校正点または測定値の全ての統計的確率計算の基準量として第２のセンサの現在の測定値を使用する。そこで、最も可能性の低い測定値を測定値の集合から除外し、他の、より可能性の高い測定値の平均値を用いて、新たな勾配、したがって基本特性曲線５３に対して補正された曲線５４を求め、系の勾配がフィルタによってゆっくりと調整される。
【００６８】
測定値がクラス１より優れている場合、オフセット校正を行って、そのオフセット値に対する第１のセンサ２２の指数関数特性曲線上の動作点を求める。このようにして、実際に交差感度が非常に高い第１のセンサ２２を用いて、クラス１まで測定を下げ、信頼性のある測定結果を得ることが可能である。
【００６９】
本発明は上記実施形態に限定されず、上記実施形態は説明のためのみのものであり、限定するものとして理解すべきでない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年10月1日(2015.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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【国際調査報告】
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