(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験ガス中のターゲットガスの濃度を検出することができ、基準検出部、ターゲット検出部、およびコントローラを含むガス検出装置に適用されるガス濃度検出方法であって、
前記基準検出部および前記ターゲット検出部が前記被試験ガスと接触しているとき、前記コントローラにより、前記基準検出部の測定基準イミタンス値および前記ターゲット検出部の測定ターゲットイミタンス値を検出し、
前記コントローラにより、前記測定基準イミタンス値および初期基準イミタンス値に応じて、基準変動係数を計算し、
前記コントローラにより、前記基準変動係数、相関関数、前記測定ターゲットイミタンス値、およびターゲットガス濃度変換関数に応じて、ターゲットガス濃度値を計算することを含み、
前記ターゲットガスに対する前記基準検出部の感度は、前記ターゲットガスに対する前記ターゲット検出部の感度よりも低く、
前記相関関数は、前記基準検出部と前記ターゲット検出部との相関を表す、
ガス濃度検出方法。
【請求項２】
前記ガス検出装置は、さらに、ヒータを含み、
さらに、前記基準検出部および前記ターゲット検出部が前記被試験ガスと接触する前に、前記ヒータによって熱を発生させ、前記基準検出部の温度および前記ターゲット検出部の温度を上昇させることを含む、
請求項１に記載のガス濃度検出方法。
【請求項３】
前記基準変動係数は、前記測定基準イミタンス値と前記初期基準イミタンス値との比、または前記測定基準イミタンス値と前記初期基準イミタンス値との差である、
請求項１に記載のガス濃度検出方法。
【請求項４】
前記相関関数は、前記基準検出部の前記測定基準イミタンス値の変動率と前記ターゲット検出部の前記測定ターゲットイミタンス値の変動率との間の相関を表す、
請求項１に記載のガス濃度検出方法。
【請求項５】
前記コントローラにより、前記基準変動係数、前記相関関数、前記測定ターゲットイミタンス値、およびターゲットガス濃度変換関数に応じて、前記ターゲットガス濃度値を計算することは、
前記コントローラにより、前記基準変動係数を前記相関関数に代入して、ターゲット変動係数を取得し、
前記コントローラにより、前記測定ターゲットイミタンス値および前記ターゲット変動係数に応じて、校正イミタンス値を計算し、
前記コントローラにより、前記校正イミタンス値を前記ターゲットガス濃度変換関数に代入して、前記ターゲットガス濃度値を取得する、
請求項１に記載のガス濃度検出方法。
【請求項６】
さらに、前記コントローラにより、前記校正イミタンス値および前記ターゲットガス濃度値に応じて、前記ターゲットガス濃度変換関数に対応する標準曲線を更新することを含む、
請求項５に記載のガス濃度検出方法。
【請求項７】
被試験ガス中のターゲットガスの濃度を検出することができ、基準検出部、ターゲット検出部、およびコントローラを含むガス検出装置に適用されるガス濃度検出方法であって、
前記基準検出部および前記ターゲット検出部が前記被試験ガスと接触しているとき、前記コントローラにより、前記基準検出部の測定基準イミタンス値および前記ターゲット検出部の測定ターゲットイミタンス値を検出することを含むイミタンス取得段階と、
前記コントローラにより、前記測定基準イミタンス値および複数の指定濃度値に対応する複数の相関関数に応じて、前記複数の指定濃度値に対応する複数の予測ターゲットイミタンス値を計算することを含む範囲計算段階と、
前記コントローラにより、前記複数の指定濃度値の１つを選択するために、前記測定ターゲットイミタンス値と前記複数の予測ターゲットイミタンス値とを比較することを含む範囲比較段階と、
前記コントローラにより、前記複数の指定濃度値の１つに対応する複数のターゲット変動係数の１つおよび前記測定ターゲットイミタンス値に応じて、ターゲットガス濃度値を計算することを含む濃度計算段階と、を含み、
前記ターゲットガスに対する前記基準検出部の感度は、前記ターゲットガスに対する前記ターゲット検出部の感度よりも低い、
ガス濃度検出方法。
【請求項８】
前記ガス検出装置は、さらに、ヒータを含み、
前記イミタンス取得段階は、
さらに、前記ヒータによって熱を発生させ、前記基準検出部の温度および前記ターゲット検出部の温度を上昇させることを含む、
請求項７に記載のガス濃度検出方法。
【請求項９】
前記範囲計算段階は、
前記コントローラにより、前記測定基準イミタンス値および初期基準イミタンス値に応じて、基準変動係数を計算し、
前記コントローラにより、前記基準変動係数および前記複数の相関関数に応じて、前記複数のターゲット変動係数を計算し、
前記コントローラにより、複数の初期ターゲットイミタンス値および前記複数のターゲット変動係数に応じて、前記複数の予測ターゲットイミタンスを計算することを含み、
前記初期基準イミタンス値は、前記基準検出部に関連付けられ、
前記複数の初期ターゲットイミタンス値は、前記ターゲット検出部および前記ターゲットガスの前記複数の指定濃度値に関連付けられ、
前記複数の相関関数のそれぞれは、前記基準検出部と前記複数の指定濃度値の１つを有する前記ターゲットガスと接触する前記ターゲット検出部との間の相関を表す、
請求項７に記載のガス濃度検出方法。
【請求項１０】
前記濃度計算段階は、
前記コントローラにより、前記測定ターゲットイミタンス値および前記複数のターゲット変動係数に応じて、校正イミタンス値を計算し、
前記コントローラにより、前記校正イミタンス値をターゲットガス濃度変換関数に代入して、前記ターゲットガス濃度値を取得することを含む、
請求項９に記載のガス濃度検出方法。
【請求項１１】
前記ターゲットガス濃度変換関数は、前記複数の指定濃度値および複数のデフォルトイミタンス値に関連付けられ、
前記複数のデフォルトイミタンス値のそれぞれは、前記ターゲット検出部に関連付けられ、
前記複数の指定濃度値のそれぞれは、前記複数のデフォルトイミタンス値の１つに対応する、
請求項１０に記載のガス濃度検出方法。
【請求項１２】
さらに、
前記コントローラにより、前記校正イミタンス値、前記ターゲットガス濃度値、前記複数のデフォルトイミタンス値および更新範囲に応じて、前記複数のデフォルトイミタンス値を更新し、
前記コントローラによって、前記複数の指定濃度値を選択的に更新することを含む、
請求項１１に記載のガス濃度検出方法。
【請求項１３】
被試験ガス中のターゲットガスの濃度を検出することができ、第１の基準検出部、第２の基準検出部、ターゲット検出部、およびコントローラを含むガス検出装置に適用されるガス濃度検出方法であって、
前記第１の基準検出部、前記第２の基準検出部および前記ターゲット検出部が前記被試験ガスと接触しているとき、前記コントローラにより、前記第1の基準検出部の第１の測定基準イミタンス値、前記第２の基準検出部の第２の測定基準イミタンス値、および前記ターゲット検出部の測定ターゲットイミタンス値を検出することを含むイミタンス取得段階と、
前記コントローラにより、前記第１の測定基準イミタンス値、前記第２の測定基準イミタンス値、および複数の指定濃度値に対応する複数の相関関数の少なくとも１つに応じて、前記複数の指定濃度値に対応する複数の範囲基準値を計算することを含む範囲計算段階と、
コントローラにより、前記複数の指定濃度値の１つを選択するために、前記複数の範囲基準値と比較ベースライン値とを比較することを含む範囲比較段階と、
前記コントローラにより、前記複数の指定濃度値の１つに対応するターゲット変動係数および前記測定ターゲットイミタンス値に応じて、ターゲットガス濃度値を計算することを含む濃度計算段階と、を含み、
前記ターゲットガスに対する前記第１の基準検出部の感度および前記第２の基準検出部の感度の両方は、前記ターゲットガスに対する前記ターゲット検出部の感度よりも低い、
ガス濃度検出方法。
【請求項１４】
前記ガス検出装置は、さらに、ヒータを含み、
前記イミタンス取得段階は、さらに、前記ヒータによって熱を発生させ、前記第１の基準検出部の温度、前記第２の基準検出部の温度および前記ターゲット検出部の温度を上昇させることを含む、
請求項１３に記載のガス濃度検出方法。
【請求項１５】
前記範囲計算段階は、
前記コントローラにより、前記第１の測定基準イミタンス値および第１の初期基準イミタンス値に応じて、第１の基準変動係数を計算し、
前記コントローラにより、前記第１の基準変動係数および複数の第１の相関関数に応じて、複数の第２の基準変動係数を計算し、
前記コントローラにより、複数の第２の初期基準イミタンス値および前記複数の第２の基準変動係数に従い、複数の第２の予測基準イミタンス値を計算することを含み、
前記第１の初期基準イミタンス値は、前記第１の基準検出部と関連付けられ、
前記複数の第２の初期基準イミタンス値は、前記第２の基準検出部および前記ターゲットガスの前記複数の指定濃度値と関連付けられ、
前記複数の第１の相関関数は、前記複数の相関関数であり、
前記複数の第１の相関関数のそれぞれは、前記第１の基準検出部と前記複数の指定濃度値の１つを有する前記ターゲットガスと接触する前記第２の基準検出部との間の相関を表す、
請求項１３に記載のガス濃度検出方法。
【請求項１６】
前記比較ベースライン値は、前記第２の測定基準イミタンス値であり、
前記複数の範囲基準値は、前記複数の第２の予測基準イミタンス値である、
請求項１５に記載のガス濃度検出方法。
【請求項１７】
前記濃度計算段階は、
前記コントローラにより、前記第２の測定基準イミタンス値、前記複数の第２の初期基準イミタンス値の１つ、および複数の第２の相関関数の１つに応じて、前記ターゲット変動係数を計算し、
前記コントローラにより、前記測定ターゲットイミタンス値および前記ターゲット変動係数に応じて、校正イミタンス値を計算し、
前記コントローラにより、前記校正イミタンス値をターゲットガス濃度変換関数に代入して、前記ターゲットガス濃度値を取得することを含み、
前記複数の第２の初期基準イミタンス値は、前記第２の基準検出部および前記ターゲットガスの前記複数の指定濃度値に関連付けられ、
前記複数の第２の相関関数のそれぞれは、前記第２の基準検出部と前記複数の指定濃度値の１つを有する前記ターゲットガスと接触する前記ターゲット検出部との間の相関を表し、
前記複数の第２の初期基準イミタンス値の１つおよび前記複数の第２の相関関数の１つに対応する前記指定濃度値は、前記範囲比較段階においてコントローラによって選択された前記複数の指定濃度値の１つに等しい、
請求項１６に記載のガス濃度検出方法。
【請求項１８】
前記濃度計算段階は、
前記コントローラにより、前記第２の測定基準イミタンス値、前記複数の第２の初期基準イミタンス値の１つ、前記測定ターゲットイミタンス値、および複数の初期ターゲットイミタンス値の１つがイミタンス変動相関を満たすかどうかを判定することを含み、
前記コントローラが、前記イミタンス変動相関が満たされていないと判定したとき、前記ターゲット検出部を別のターゲット検出部に選択的に置き換えるか、または前記第２の基準検出部を別の第２の基準検出部に置き換え、
前記コントローラが、前記イミタンス変動相関が満たされていると判定したとき、前記コントローラにより、前記第２の測定基準イミタンス値、前記複数の第２の初期基準イミタンス値の１つ、および前記複数の第２の相関関数の１つに応じて、前記ターゲット変動係数を計算し、
前記複数の初期ターゲットイミタンス値が、前記ターゲット検出部および前記ターゲットガスの前記複数の指定濃度値に関連付けられ、
前記複数の初期ターゲットイミタンス値の１つに対応する前記指定濃度値は、前記範囲比較段階において、前記コントローラによって選択された前記複数の指定濃度値の１つに等しい、
請求項１７に記載のガス濃度検出方法。
【請求項１９】
前記コントローラにより、前記第２の測定基準イミタンス値、前記複数の第２の初期基準イミタンス値の１つ、前記測定ターゲットイミタンス値、および前記複数の初期ターゲットイミタンス値の１つが前記イミタンス変動相関を満たすかどうかを判定することは、
前記コントローラにより、前記複数の初期ターゲットイミタンス値の１つに対する前記測定ターゲットイミタンス値の第１の比を計算し、
前記コントローラにより、前記複数の第２の初期基準イミタンス値の１つに対する前記第２の測定基準イミタンス値の第２の比を計算し、
前記コントローラにより、前記第１の比と前記第２の比との差を計算し、前記差が許容誤差範囲内であることによって前記イミタンス変動相関が満たされているかどうかを判定する、
請求項１８に記載のガス濃度検出方法。
【請求項２０】
前記範囲計算段階は、前記コントローラにより、前記第１の測定基準イミタンス値および複数の第１の相関関数に応じて、複数の第２の予測基準イミタンス値を計算することを含み、
前記複数の第１の相関関数は、前記複数の相関関数であり、
前記複数の第１の相関関数のそれぞれは、前記第１の基準検出部と前記複数の指定濃度値の１つを有する前記ターゲットガスと接触する前記第２の基準検出部との間の相関を表す、
請求項１３に記載のガス濃度検出方法。
【請求項２１】
前記比較ベースライン値は、前記第２の測定基準イミタンス値であり、
前記複数の範囲基準値は、前記複数の第２の予測基準イミタンス値である、
請求項２０に記載のガス濃度検出方法。
【請求項２２】
前記濃度計算段階は、
前記コントローラにより、前記第２の測定基準イミタンス値、複数の第２の初期基準イミタンス値の１つ、および複数の第２の相関関数の１つに応じて、前記ターゲット変動係数を計算し、
前記コントローラにより、前記測定ターゲットイミタンス値および前記ターゲット変動係数に応じて、校正イミタンス値を計算し、
前記コントローラにより、前記校正イミタンス値をターゲットガス濃度変換関数に代入して、前記ターゲットガス濃度値を取得することを含み、
前記複数の第２の初期基準イミタンス値は、前記第２の基準検出部および前記ターゲットガスの前記複数の指定濃度値に関連付けられ、
前記複数の第２の相関関数のそれぞれは、前記第２の基準検出部と前記複数の指定濃度値の１つを有する前記ターゲットガスと接触するターゲット検出部との間の相関を表し、
前記複数の第２の初期基準イミタンス値の１つおよび前記複数の第２の相関関数の１つは、前記範囲比較段階において、前記コントローラによって選択された前記複数の指定濃度値の１つに等しい、
請求項２１に記載のガス濃度検出方法。
【請求項２３】
前記範囲計算段階は、
前記コントローラにより、前記第２の測定基準イミタンス値、複数の第２の初期基準イミタンス値、および複数の第１の相関関数に応じて、複数の第１の予測変動係数を計算することを含み、
前記複数の第２の初期基準イミタンス値は、前記第２の基準検出部および前記ターゲットガスの前記複数の指定濃度値に関連付けられ、
前記複数の第１の相関関数は、前記複数の相関関数であり、前記複数の第１の相関関数の各々は、前記複数の指定濃度値の１つを有するターゲットガスと接触する前記第１の基準検出部と前記第２の基準検出部との間の相関を表す、
請求項１３に記載のガス濃度検出方法。
【請求項２４】
前記範囲比較段階は、
前記コントローラにより、前記第１の測定基準イミタンス値および第１の初期基準イミタンス値に応じて、第１の基準変動係数を計算し、
前記コントローラにより、前記第１の基準変動係数に応じて、前記複数の第１の予測変動係数の１つを選択することを含み、
前記第１の初期基準イミタンス値は、前記第１の基準検出部と関連付けられ、
前記第１の基準変動係数は、前記比較ベースライン値であり、
前記複数の第１の予測変動係数は、前記複数の範囲基準値である、
請求項２３に記載のガス濃度検出方法。
【請求項２５】
前記濃度計算段階は、
前記コントローラにより、前記複数の第１の予測変動係数および複数の第２の相関関数の１つから選ばれる１つに応じて、前記ターゲット変動係数を計算し、
前記コントローラにより、前記測定ターゲットイミタンス値および前記ターゲット変動係数に応じて、校正イミタンス値を計算し、
前記コントローラにより、前記校正イミタンス値をターゲットガス濃度変換関数に代入して、前記ターゲットガス濃度値を取得することを含み、
前記複数の第２の相関関数のそれぞれは、前記第２の基準検出部と前記複数の指定濃度値の１つを有する前記ターゲットガスと接触する前記ターゲット検出部との間の相関を表し、
前記複数の第２の相関関数の１つに対応する前記指定濃度値は、前記範囲比較段階において、コントローラによって選択された前記複数の指定濃度値の１つに等しい、
請求項２４に記載のガス濃度検出方法。
【請求項２６】
被試験ガス中のターゲットガスの濃度を検出することができるガス検出装置であって、
表面上に配置され、前記表面から離れた支持面を有する誘電体層と、
前記支持面に配置され、第１の検出層および第１の導電層を含む基準検出部と、
前記支持面に配置され、第２の検出層および第２の導電層を含むターゲット検出部と、
前記第１の導電層および前記第２の導電層と電気的に接続し、前記第１の導電層の測定基準イミタンス値および前記第２の導電層の測定基準イミタンス値を検出し、前記基準検出部の初期基準イミタンス値、前記基準検出部および前記ターゲット検出部に関連付けられた相関関数、測定基準イミタンス値および測定ターゲットイミタンス値に応じて、前記ターゲットガスのターゲットガス濃度値を計算するコントローラと、を含み、
前記ターゲットガスに対する前記基準検出部の感度は、前記ターゲットガスに対するターゲット検出部の感度よりも低い、
ガス検出装置。
【請求項２７】
前記基準検出部は、第１の基準検出部であり、
前記測定基準イミタンス値は、第１の測定基準イミタンス値であり、
さらに、前記支持面に配置され、第３の導電層および第３の検出層を含む第２の基準検出部を含み、
前記コントローラは、さらに、前記第３の導電層と電気的に接続し、前記第３の導電層の第２の測定基準イミタンス値を検出し、前記第１の測定基準イミタンス値および前記第２の測定基準イミタンス値に応じて、前記ターゲットガス濃度値を計算する、
請求項２６に記載のガス検出装置。
【請求項２８】
前記ターゲット検出部は、第１のターゲット検出部であり、
前記測定ターゲットイミタンス値は、第１の測定ターゲットイミタンス値であり、
さらに、前記支持面に配置され、第４の導電層および第４の検出層を含む第２のターゲット検出部を含み、
前記コントローラは、さらに、前記第４の導電層と電気的に接続し、前記第４の導電層の第２の測定ターゲットイミタンス値を検出し、前記第１の測定ターゲットイミタンス値および前記第２の測定ターゲットイミタンス値の１つに応じて、前記ターゲットガス濃度値を計算する、
請求項２７に記載のガス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ターゲットガスを検出することに適用され、特に、自動校正を有するガス検出装置およびその校正方法に適用される。
【背景技術】
【０００２】
ガス検出装置は、ウェアラブル装置およびポータブル製品で広く使用されており、小型化、低消費電力、高感度および高安定性の方向で開発されている。
【０００３】
金属酸化物（ＭＯＸ）ガス検出装置は、検知材を加熱するためにヒータを使用する。酸素が検知材の上に吸着されると、検知材の抵抗が増加する。ターゲットガスが検知材の表面に吸着された酸素イオンと反応すると、酸素イオンの脱離により検知材の抵抗が低下するため、検知材の抵抗値を検出することでターゲットガスの濃度値を推定することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、環境中の温度または湿度の変化により、酸素吸着は不安定になりやすく、検知材もシロキサン汚染の影響を受けて酸素吸着サイトが占有されるので、このような状況では検知材の初期抵抗の変動が生じてしまう。また、ガス検出装置の感度は、検知材の劣化、検出装置の不完全なバーンイン、および前述のシロキサン汚染などの要因によっても影響を受ける可能性がある。つまり、ＭＯＸガス検出装置を使用してターゲットガスの濃度を検出する場合、ガス検出装置の初期抵抗と感度は、環境要因および時間要因によって検出精度に影響がある。
【０００５】
上記に鑑み、本開示は、自動校正が可能なガス検出装置、およびガス検出装置の安定性を改善し、耐用年数を延長するガス濃度検出方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態によれば、被試験ガス中のターゲットガスの濃度を検出することができ、基準検出部、ターゲット検出部、およびコントローラを含むガス検出装置に適用されるガス濃度検出方法であって、基準検出部およびターゲット検出部が被試験ガスと接触しているとき、コントローラにより、基準検出部の測定基準イミタンス値（ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｉｍｍｉｔｔａｎｃｅ  ｖａｌｕｅ）およびターゲット検出部の測定ターゲットイミタンス値（ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｔａｒｇｅｔ  ｉｍｍｉｔｔａｎｃｅ  ｖａｌｕｅ）を検出し、コントローラにより、測定基準イミタンス値および初期基準イミタンス値に応じて、基準変動係数を計算し、コントローラにより、基準変動係数、相関関数、測定ターゲットイミタンス値、およびターゲットガス濃度変換関数に応じて、ターゲットガス濃度値を計算することを含み、ターゲットガスに対する基準検出部の感度は、ターゲットガスに対するターゲット検出部の感度よりも低く、相関関数は、基準検出部とターゲット検出部との間の相関を表す、ガス濃度検出方法である。
【０００７】
本開示の一実施形態によれば、被試験ガス中のターゲットガスの濃度を検出することができ、基準検出部、ターゲット検出部、およびコントローラを含むガス検出装置に適用されるガス濃度検出方法であって、基準検出部およびターゲット検出部が被試験ガスと接触しているとき、コントローラにより、基準検出部の測定基準イミタンス値およびターゲット検出部の測定ターゲットイミタンス値を検出することを含むイミタンス取得段階と、コントローラにより、測定基準イミタンス値および複数の指定濃度値に対応する複数の相関関数に応じて、複数の指定濃度値に対応する複数の予測ターゲットイミタンス値を計算することを含む範囲計算段階と、コントローラにより、複数の指定濃度値の１つを選択するために、測定ターゲットイミタンス値と複数の予測ターゲットイミタンス値とを比較することを含む範囲比較段階と、コントローラにより、複数の指定濃度値の１つに対応する複数のターゲット変動係数の１つおよび測定ターゲットイミタンス値に応じて、ターゲットガス濃度値を計算することを含む濃度計算段階と、を含み、ターゲットガスに対する基準検出部の感度は、ターゲットガスに対するターゲット検出部の感度よりも低い、ガス濃度検出方法である。
【０００８】
本開示の一実施形態によれば、被試験ガス中のターゲットガスの濃度を検出することができ、第１の基準検出部、第２の基準検出部、ターゲット検出部、およびコントローラを含むガス検出装置に適用されるガス濃度検出方法であって、第１の基準検出部、第２の基準検出部およびターゲット検出部が被試験ガスと接触しているとき、コントローラにより、第1の基準検出部の第１の測定基準イミタンス値、第２の基準検出部の第２の測定基準イミタンス値、およびターゲット検出部の測定ターゲットイミタンス値を検出することを含むイミタンス取得段階と、コントローラにより、第１の測定基準イミタンス値、第２の測定基準イミタンス値、および複数の指定濃度値に対応する複数の相関関数の少なくとも１つに応じて、複数の指定濃度値に対応する複数の範囲基準値を計算することを含む範囲計算段階と、コントローラにより、複数の指定濃度値の１つを選択するために、複数の範囲基準値と比較ベースライン値とを比較することを含む範囲比較段階と、コントローラにより、複数の指定濃度値の１つに対応するターゲット変動係数および測定ターゲットイミタンス値に応じて、ターゲットガス濃度値を計算することを含む濃度計算段階と、を含み、ターゲットガスに対する第１の基準検出部の感度および第２の基準検出部の感度の両方は、ターゲットガスに対するターゲット検出部の感度よりも低い、ガス濃度検出方法である。
【０００９】
本開示の一実施形態によれば、被試験ガス中のターゲットガスの濃度を検出することができるガス検出装置であって、表面上に配置され、表面から離れた支持面を有する誘電体層と、支持面に配置され、第１の検出層および第１の導電層を含む基準検出部と、支持面に配置され、第２の検出層および第２の導電層を含むターゲット検出部と、第１の導電層および第２の導電層と電気的に接続し、第１の導電層の測定基準イミタンス値および第２の導電層の測定基準イミタンス値を検出し、基準検出部の初期基準イミタンス値、基準検出部およびターゲット検出部に関連付けられた相関関数、測定基準イミタンス値および測定ターゲットイミタンス値に応じて、ターゲットガスのターゲットガス濃度値を計算するコントローラと、を含み、ターゲットガスに対する基準検出部の感度は、ターゲットガスに対するターゲット検出部の感度よりも低い、ガス検出装置である。
【００１０】
上記に鑑み、本開示は、ドリフトした抵抗値が修正されるため、基準検出部を使用して、ターゲット検出部に自己補償情報を提供し、自動的に校正することができるガス検出装置およびガス濃度検出方法を提案する。また、本開示は、各校正後の抵抗値および濃度値に応じて、ガス検出装置によって予め確立された標準曲線を動的に修正することができ、次回の検出動作において、より正確なガス濃度検出結果を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の第１実施形態のガス検出装置の構成図である。
【図２】ヒータ、誘電体層、基準検出部、およびターゲット検出部の側面図である。
【図３Ａ】本開示の第１例のガス濃度検出方法のフローチャートである。
【図３Ｂ】ステップＳ３４の詳細なフローチャートである。
【図４】本開示の第１実施形態に適用されるガス濃度検出方法のフローチャートである。
【図５Ａ】本開示の第２例のガス濃度検出方法のフローチャートである。
【図５Ｂ】ステップＳ４４の詳細なフローチャートである。
【図６】本開示の第２実施形態のガス検出装置の構成図である。
【図７】ヒータ、誘電体層、第１の基準検出部、第１のターゲット検出部、第２の基準検出部、第２のターゲット検出部の側面図である。
【図８】本開示の第２実施形態に適用されるガス濃度検出方法のフローチャートである。
【図９Ａ】本開示の第１例のガス濃度検出方法のフローチャートである。
【図９Ｂ】ステップＳ７４の詳細なフローチャートである。
【図１０Ａ】本開示の第２例のガス濃度検出方法のフローチャートである。
【図１０Ｂ】ステップＳ８４の詳細なフローチャートである。
【図１１Ａ】本開示の第３例のガス濃度検出方法のフローチャートである。
【図１１Ｂ】ステップＳ９４の詳細なフローチャートである。
【図１２Ａ】本開示の第４例のガス濃度検出方法のフローチャートである。
【図１２Ｂ】ステップＳ１０４の詳細なフローチャートである。
【図１３】ターゲットガス濃度変換関数を確立する標準曲線のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の詳細な説明では、説明の目的のため、開示された実施形態の完全な理解を提供するために、多くの特定の詳細が述べられている。しかしながら、１つまたは複数の実施形態が、これらの特定の詳細なく、実施され得ることは明らかである。以下のいくつかの例は、本開示の観点をさらに詳細に説明するが、これらの例は、本開示の限定としてみなされるべきではない。
【００１３】
本開示は、ガス検出装置およびガス濃度検出方法を提案する。以下では、ガス検出装置の第１実施形態を始めに説明し、続いて、ガス検出装置の第１実施形態に適用されるガス濃度検出方法の２つの例を説明する。次に、ガス検出装置の第２実施形態を説明し、続いて、ガス検出装置の第２実施形態に適用されるガス濃度検出方法の４つの例について説明する。
【００１４】
図１を参照する。図１は、本開示の第１実施形態のガス検出装置１００の構成図を示す。ガス検出装置１００は、被試験ガス中のターゲットガスの濃度を検出することができる。ガス検出装置１００は、ヒータ１０、誘電体層２０、基準検出部３０、ターゲット検出部４０、およびコントローラ７０を含む。図２を参照する。図２は、ヒータ１０、誘電体層２０、基準検出部３０、およびターゲット検出部４０を含む素子の側面図を示す。
【００１５】
例えば、ヒータ１０は、コントローラ７０を介して、外部電源（図示せず）から電力を受け取ることができる。ヒータ１０は、その表面１０１上で熱を発生する。例えば、ヒータ１０は、基準検出部３０およびターゲット検出部４０をともに加熱するための単一の加熱素子を有する。別の例では、ヒータ１０は、基準検出部３０およびターゲット検出部４０のそれぞれを加熱するための複数の加熱素子を有する。ヒータ１０を配置する目的は、基準検出部３０およびターゲット検出部４０の両方を同時に同じ温度で加熱することであり、その目的が達成される限り、本開示において、ヒータ１０の加熱素子の数は限定されない。また、基準検出部３０およびターゲット検出部４０によって使用される検知材を加熱する必要がない場合、言い換えると、被試験ガス中のターゲットガスが室温で検出され得る場合、または周囲温度が検知材の動作温度に達している場合には、ヒータ１０の設置がなくてもよい。本開示は、ヒータ１０が設けられるか否かに限定されない。
【００１６】
誘電体層２０は、ヒータ１０の表面１０１上に配置される。誘電体層２０は、支持面２０１を有する。支持面２０１は、ヒータ１０の表面１０１から離れていることが好ましい。基準検出部３０およびターゲット検出部４０の両方は、支持面２０１に配置される。
【００１７】
基準検出部３０は、第１の検出層３０１および第１の導電層３０３を含む。第１の検出層３０１は金属酸化物であり、ターゲットガスに対して低感度である。第１の導電層３０３は第１の検出層３０１と接続し、第１の導電層３０３によって伝導された電流は、第１の検出層３０１を介して流れることができる。したがって、コントローラ７０は、第１の導電層３０３のイミタンス値を検出することができ、抵抗値または直流のコンダクタンス値などのこのイミタンス値は、以下では、「測定基準イミタンス値」と呼ぶ。図示の便宜上、以下の内容におけるイミタンス値の例としては、抵抗値が好ましい。基準検出部３０を配置することは、環境要因の影響を含んだ金属酸化物の検出されたイミタンス値に対し、その後の補正において、空気中の湿度などの現在の環境を反映することである。
【００１８】
ターゲット検出部４０は、第２の検出層４０１および第２の導電層４０３を含む。第２の検出層４０１は、金属酸化物であり、ターゲットガスに対して高感度である。第２の導電層４０３は第２の検出層４０１と接続し、第２の導電層４０３によって伝導された電流は、第２の検出層４０１を介して流れることができる。したがって、コントローラ７０は、第２の導電層４０３のイミタンス値を検出することができる。同様に、このイミタンス値は、以下では、「測定ターゲットイミタンス値」と呼ぶ。図示の便宜上、以下の内容におけるイミタンス値の例としては、抵抗値が好ましい。ターゲット検出部４０を配置する目的は、ターゲット検出部４０の金属酸化物のイミタンス値を検出することで、金属酸化物が被試験ガスと接触したときのターゲットガスの濃度を検出することである。また、ガス検出装置１００は、ターゲット検出部４０が破損したときのバックアップとして、別のターゲット検出部をさらに含んでいてもよい。この状況では、ヒータ１０によるこの２つのターゲット検出部に対する加熱動作は無関係であり、加熱動作は、同時に実行されてもよく、同時に実行されなくてもよい。
【００１９】
本明細書において、「低感度」とは、ターゲットガスに対する基準検出部３０の感度が、ターゲットガスに対するターゲット検出部４０の感度よりも低いことをいう。ターゲットガスに対する検知材の感度を調整するために、特定の金属による成膜が適用されていてもよい。例えば、酸化タングステン（ＷＯ３）および酸化スズ（ＳｎＯ２）などの検知材を、誘電体層２０の支持面２０１に成膜することができる。成膜方法は、「滴下コート」または「スパッタリング成膜」である。酸化タングステンが成膜された支持面２０１の部分は、基準検出部３０の第１の検出層３０１として機能することができ、検知材の粒径は３０ナノメートルであり、厚さは０．１マイクロメートルである。酸化スズが成膜された支持面２０１の部分は、ターゲット検出部４０の第２の検出層４０１として機能することができ、検知材の粒径は７〜１０ナノメートルであり、厚さは１マイクロメートルである。本開示においては、第１の検出層３０１および第２の検出層４０１の成膜された検知材の面積および種類は限定されず、第１の導電層３０３および第２の導電層４０３の面積および厚さも限定されない。低感度の検出部および高感度の検出部に関しては、ターゲットガスに対する高感度と低感度との差が大きいほど、検出部のこれらの感度が大きくなるため好ましい。すなわち、ターゲットガスに対する基準検出部３０の感度は低いことが好ましく、最良の場合は非感度である。一方、ターゲットガスに対するターゲット検出部４０の感度は大きいことが好ましい。
【００２０】
図１を参照する。コントローラ７０は、ヒータ１０、基準検出部３０およびターゲット検出部４０と電気的に接続する。例えば、コントローラ７０は、ヒータ１０の１つまたは複数の加熱素子を駆動する加熱ドライバ（図示せず）をさらに含む。ヒータ１０が基準検出部３０およびターゲット検出部４０を加熱し、被試験ガスがガス検出装置１００に向けられると、コントローラ７０は基準検出部３０の測定基準イミタンス値およびターゲット検出部４０の測定ターゲットイミタンス値を検出する。また、コントローラ７０は、複数のデフォルトデータの少なくとも１つを取得する。したがって、コントローラ７０は、測定基準イミタンス値、測定ターゲットイミタンス値、およびデフォルトデータに応じて、被試験ガス中のターゲットガスの濃度値を計算することができる。
【００２１】
デフォルトデータの記憶に関しては、例えば、コントローラ７０の内蔵記憶素子を採用することができる。別の例では、コントローラ７０の外部にある記憶装置を採用することができる。この記憶装置は、コントローラ７０がデフォルトデータを取得するために、コントローラ７０と通信可能に接続する。
【００２２】
デフォルトデータは、基準検出部３０に関連付けられた複数の初期基準抵抗値（初期基準イミタンス値）、ターゲット検出部４０に関連付けられた複数の初期ターゲット抵抗値（初期ターゲットイミタンス値）、複数の指定濃度値、基準検出部３０およびターゲット検出部４０に関連付けられた複数の相関関数、および少なくとも１つのターゲットガス濃度変換関数を含む。デフォルトデータの各々の具体的な内容については、本開示のガス濃度検出方法の例とともに説明する。
【００２３】
図３Ａを参照する。図３Ａは、本開示の第１例のガス濃度検出方法のフローチャートである。ガス濃度検出方法は、本実施形態で説明されるターゲットガスを検出することができるガス検出装置１００に適用される。ガス検出装置１００は、ヒータ１０、ターゲットガスに対して低感度の基準検出部３０、ターゲットガスに対して高感度のターゲット検出部４０およびコントローラ７０を含む。以下のステップにおいて、基準検出部３０およびターゲット検出部４０によって取得されるものは抵抗値であるが、それらは単なる例であり、他の種類のイミタンス値によって実施されてもよく、本開示においては限定されない。
【００２４】
ステップＳ３１を参照する。ヒータ１０は熱を発生し、基準検出部３０の温度およびターゲット検出部４０の温度を上昇させ、被試験ガスは、基準検出部３０およびターゲット検出部４０と接触する。
【００２５】
ステップＳ３２を参照する。基準検出部３０およびターゲット検出部４０の温度が上昇し、基準検出部３０およびターゲット検出部４０が被試験ガスと接触すると、コントローラ７０は、基準検出部３０およびターゲット検出部４０のイミタンス値、すなわち、基準検出部３０の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ（測定基準イミタンス値）およびターゲット検出部４０の測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ（測定ターゲットイミタンス値）を検出する。例えば、コントローラ７０は、第１の導電層３０３を介して第１の検出層３０１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆを検出し、第２の導電層４０３を介して第２の検出層４０１の測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎを検出する。
【００２６】
ステップＳ３３を参照する。コントローラ７０は、測定基準抵抗値Ｒｒｅｆおよび初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ０（初期基準イミタンス値）に応じて、基準変動係数αを計算する。初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ０は、基準検出部３０に関連付けられている。例えば、ガス検出装置１００が出荷される前において、０ｐｐｍなどの指定濃度値のターゲットガスが、加熱された基準検出部３０と接触するようにする。このとき、コントローラ７０は、基準検出部３０の抵抗値（イミタンス値）を検出するが、この抵抗値は、初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ０として機能し、コントローラ７０の内蔵記憶素子に、または記憶装置に記憶される。例えば、基準変動係数αは、式１に示すように、初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ０に対する測定基準抵抗値Ｒｒｅｆの比であり、または上述した２つの抵抗値ＲｒｅｆとＲｒｅｆ０との差である。基準変動係数αは、基準検出部３０に対して、酸素の不安定な吸着、湿度または温度の変動などの現在の環境変動の影響の程度を反映するものである。
【００２７】
【数１】
0006964650.tif 000002
【００２８】
ステップＳ３４を参照する。コントローラ７０は、基準変動係数α、相関関数Ｆ、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ、およびターゲットガス濃度変換関数に応じて、ターゲットガス濃度値を計算する。相関関数Ｆは、基準検出部３０とターゲット検出部４０との相関を表す。例えば、相関関数Ｆは、測定基準抵抗値Ｒｒｅｆと測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎとの間の依存関係を表す。別の例では、相関関数Ｆは、測定基準抵抗値Ｒｒｅｆの変動率と測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎの変動率との間の依存関係を表す。ターゲットガス濃度変換関数は、校正抵抗値（校正イミタンス値）をターゲットガス濃度値に変換するものである。
【００２９】
図３Ｂを参照する。図３Ｂは、図３ＡのステップＳ３４の詳細なフローチャートである。ステップＳ３４１を参照する。コントローラ７０は、基準変動係数αおよび相関関数Ｆに応じて、ターゲット変動係数βを計算する。例えば、コントローラ７０は、式２に示すように、基準変動係数αを相関関数Ｆに代入して、ターゲット変動係数βを取得する。
【００３０】
【数２】
0006964650.tif 000003
【００３１】
ステップＳ３４３を参照する。コントローラ７０は、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎおよびターゲット変動係数βに応じて、校正抵抗値Ｒｃａｌを計算する。例えば、コントローラ７０は、式３に示すように、測定抵抗値Ｒｓｅｎをターゲット変動係数βで割った商を校正抵抗値Ｒｃａｌとして使用する。
【００３２】
【数３】
0006964650.tif 000004
【００３３】
ステップＳ３４５を参照する。コントローラ７０は、校正抵抗値Ｒｃａｌをターゲットガス濃度変換関数に代入して、ターゲットガス濃度値を取得する。
【００３４】
図４を参照する。図４は、本開示の第２例のガス濃度検出方法のフローチャートである。ガス濃度検出方法は、第１実施形態で説明されるターゲットガスを検出することができるガス検出装置１００に適用される。ガス検出装置１００、ヒータ１０、ターゲットガスに対して低感度の基準検出部３０、ターゲットガスに対して高感度のターゲット検出部４０およびコントローラ７０を含む。
【００３５】
図４を参照する。基本的に、この例は、イミタンス取得段階Ａ１、範囲計算段階Ａ３、範囲比較段階Ａ５、および濃度計算段階Ａ７を主に含む。イミタンス取得段階Ａ１では、コントローラ７０は、基準検出部３０の測定基準イミタンス値およびターゲット検出部４０の測定ターゲットイミタンス値を検出することができる。範囲計算段階Ａ３では、コントローラ７０は、測定基準イミタンス値および複数の相関関数に応じて、複数の予測ターゲットイミタンス値を計算する。ここで、これらの相関関数およびこれらの予測ターゲットイミタンス値は、複数の指定濃度値に対応する。範囲比較段階Ａ５では、コントローラ７０は、これらの指定濃度値から１つを選択するため、測定ターゲットイミタンス値と複数の予測ターゲットイミタンス値とを比較する。濃度計算段階Ａ７では、コントローラ７０は、複数のターゲット変動係数の１つおよび測定ターゲットイミタンス値に応じて、ターゲットガス濃度値を計算する。
【００３６】
図５Ａおよび図５Ｂを参照する。図５Ａおよび図５Ｂは、本開示の第２例のガス濃度検出方法のフローチャートおよび詳細なフローチャートである。図５ＡのステップＳ４１〜Ｓ４２は上述のイミタンス取得段階Ａ１に属し、ステップＳ４３、Ｓ４４１およびＳ４４３は上述の範囲計算段階Ａ３に属し、ステップＳ４４５は上述の範囲比較段階Ａ５に属し、ならびにステップＳ４４７およびＳ４４９は上述の濃度計算段階Ａ７に属する。
【００３７】
図５ＡのステップＳ４１〜Ｓ４３は、基本的には、図３のステップＳ３１〜Ｓ３３と同一である。つまり、コントローラ７０は、基準検出部３０の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ（測定基準イミタンス値）およびターゲット検出部４０の測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ（測定ターゲットイミタンス値）を検出する。上記２つの抵抗値ＲｒｅｆおよびＲｓｅｎは、イミタンス取得段階Ａ１で説明されるイミタンス値であり、コントローラ７０は、測定基準抵抗値Ｒｒｅｆおよび初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ０（初期基準イミタンス値）に応じて、基準変動係数αを計算する。
【００３８】
ステップＳ４４を参照する。コントローラ７０は、基準変動係数α、複数の相関関数Ｆ（ｋ  ｐｐｍ）、複数の初期ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ０，（ｋ  ｐｐｍ）（初期ターゲットイミタンス値）、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ、およびターゲットガス濃度変換関数に応じて、ターゲットガス濃度値を計算する。相関関数Ｆ（ｋ  ｐｐｍ）の数および初期ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ０，（ｋ  ｐｐｍ）の数は、両方とも指定濃度値の数に依存する。例えば、百万分率（ｐｐｍ）で表される指定濃度値が０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍおよび２００ｐｐｍを含む４つの値を有する場合、４つの対応する相関関数Ｆ（ｋ  ｐｐｍ）は、Ｆ（０  ｐｐｍ）、Ｆ（２０  ｐｐｍ）、Ｆ（１００  ｐｐｍ）、およびＦ（２００  ｐｐｍ）であり、ならびに４つの対応する初期ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ０，（ｋ  ｐｐｍ）は、Ｒｓｅｎ０，（０  ｐｐｍ）、Ｒｓｅｎ０，（２０  ｐｐｍ）、Ｒｓｅｎ０，（１００  ｐｐｍ）、およびＲｓｅｎ０，（２００  ｐｐｍ）である。複数の相関関数Ｆ（ｋ  ｐｐｍ）の各々は、複数の指定濃度値の１つを有するターゲットガスと接触している基準検出部３０とターゲット検出部４０との相関を表す。例えば、相関関数Ｆ（ｋ  ｐｐｍ）の各々は、各濃度値における、測定基準抵抗値Ｒｒｅｆと測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎとの間の依存関係を表す。別の例では、相関関数Ｆ（ｋ  ｐｐｍ）は、各濃度値における、測定基準抵抗値Ｒｒｅｆの変動率と測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎの変動率との間の依存関係を表す。例えば、ガス検出装置１００が出荷される前において、０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、および２００ｐｐｍなどの複数の指定濃度値のターゲットガスが、それぞれ、加熱されたターゲット検出部４０と接触するようにする。このとき、コントローラ７０は、これらの指定濃度値における、ターゲット検出部４０の抵抗値（またはイミタンス値、Ｒｓｅｎ０，（０  ｐｐｍ）、Ｒｓｅｎ０，（２０  ｐｐｍ）、Ｒｓｅｎ０，（１００  ｐｐｍ）、およびＲｓｅｎ０，（２００  ｐｐｍ）など）を検出するが、これらの抵抗値は、初期ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ０，（ｋ  ｐｐｍ）として機能し、コントローラ７０の内蔵記憶素子に、または記憶装置に記憶される。
【００３９】
図５Ｂを参照する。図５Ｂは、図５ＡのステップＳ４４の詳細なフローチャートを示す。ステップＳ４１１を参照する。コントローラ７０は、基準変動係数αおよび複数の相関関数Ｆ（ｋ  ｐｐｍ）に応じて、複数のターゲット変動係数β（ｋ  ｐｐｍ）を計算する。ターゲット変動係数β（ｋ  ｐｐｍ）の数は、指定濃度値の数に依存する。先の例に従い、コントローラ７０は、下記の式４〜７に示すように、基準変動係数αを４つの相関関数Ｆ（ｋ  ｐｐｍ）のそれぞれに代入して、β（０  ｐｐｍ）、β（２０  ｐｐｍ）、β（１００  ｐｐｍ）、およびβ（２００  ｐｐｍ）、を含む４つのターゲット変動係数β（ｋ  ｐｐｍ）を取得する。
【００４０】
【数４】
0006964650.tif 000005
【００４１】
【数５】
0006964650.tif 000006
【００４２】
【数６】
0006964650.tif 000007
【００４３】
【数７】
0006964650.tif 000008
【００４４】
ステップＳ４４３を参照する。コントローラ７０は、複数の初期ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ０，（ｋ  ｐｐｍ）および複数のターゲット変動係数β（ｋ  ｐｐｍ）に応じて、複数の予測ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）（予測ターゲットイミタンス値、すなわち、範囲計算段階Ａ３で説明される複数の範囲基準値）を計算する。ステップＳ４４３の計算アプローチに関しては、先の例に従い、下記の式８〜１１に示すように、０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、２００ｐｐｍなどの複数の指定濃度値の各々において、複数の指定濃度値の１つに対応する初期ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ０，（ｋ  ｐｐｍ）と複数の指定濃度値の１つに対応するターゲット変動係数β（ｋ  ｐｐｍ）との積が、Ｒｓｅｎ，ｐｒｅ，（０  ｐｐｍ）、Ｒｓｅｎ，ｐｒｅ，（２０  ｐｐｍ）、Ｒｓｅｎ，ｐｒｅ，（１００  ｐｐｍ）、およびＲｓｅｎ，ｐｒｅ，（２００  ｐｐｍ）を含む予測ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）として利用される。
【００４５】
【数８】
0006964650.tif 000009
【００４６】
【数９】
0006964650.tif 000010
【００４７】
【数１０】
0006964650.tif 000011
【００４８】
【数１１】
0006964650.tif 000012
【００４９】
ステップＳ４４５を参照する。コントローラ７０は、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎに応じて、複数の予測ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）の１つを決定する。例えば、コントローラ７０は、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎと複数の予測ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）の各々との間で複数の差を計算し、差の最小値（または差の絶対値の最小値）に対応する予測ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ，ｐｒｅ，（ｘ  ｐｐｍ）を選択する。
【００５０】
ステップＳ４４７を参照する。コントローラ７０は、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎおよびターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）に応じて、校正抵抗値Ｒｃａｌ（校正イミタンス値）を計算する。ここで、ターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）は、複数のターゲット変動係数β（ｋ  ｐｐｍ）の１つであり、ターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）に対応する指定濃度値は、予測ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ，ｐｒｅ，（ｘ  ｐｐｍ）に対応する指定濃度値に等しい。校正抵抗値Ｒｃａｌの計算アプローチに関しては、例えば、コントローラ７０は、式１２に示すように、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎをターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）で割った商を校正抵抗値Ｒｃａｌとして使用する。
【００５１】
【数１２】
0006964650.tif 000013
【００５２】
ステップＳ４４９を参照する。コントローラ７０は、校正抵抗値Ｒｃａｌをターゲットガス濃度変換関数に代入にして、ターゲットガス濃度値を取得する。
【００５３】
図６を参照する。図６は、本開示の第２実施形態のガス検出装置２００の構成図を示す。上述の第１実施形態のガス検出装置１００の基準検出部３０およびターゲット検出部４０のそれぞれは、第２実施形態において、第１の基準検出部３０および第１のターゲット検出部４０と呼ばれる。第２実施形態のガス検出装置２００は、第２の基準検出部５０および第２のターゲット検出部をさらに含み、第２実施形態のコントローラ７０’は、第２の基準検出部５０および第２のターゲット検出部とさらに電気的に接続する。第２のターゲット検出部６０は、第１のターゲット検出部４０のバックアップ検出素子として機能する。したがって、ガス検出装置２００の第２実施形態に適用されたガス濃度検出方法の以下の説明では、第２のターゲット検出部６０の例は繰り返されないものとする。
【００５４】
具体的には、ガス検出装置２００は、被試験ガス中のターゲットガスの濃度を検出することができる。ガス検出装置２００は、ヒータ１０、誘電体層２０、第１の基準検出部３０、第１のターゲット検出部４０、第２のターゲット検出部６０、およびコントローラ７０’を含む。図７を参照する。図７は、ヒータ１０、誘電体層２０、第１の基準検出部３０、第１のターゲット検出部４０、第２の基準検出部５０、および第２のターゲット検出部６０を含む素子の側面図を示す。
【００５５】
例えば、ヒータ１０は、コントローラ７０’を介して、外部電源（図示せず）から電力を受け取ることができる。ヒータ１０は、その表面１０１上で熱を発生する。例えば、ヒータ１０は、第１の基準検出部３０、第１のターゲット検出部４０、および第２の基準検出部５０をともに加熱するための単一の加熱素子を有し、第２のターゲット検出部６０は、単一の加熱素子によって加熱され、または好ましくは別の加熱素子によって加熱される。別の例では、ヒータ１０は、第１の基準検出部３０、第１のターゲット検出部４０、第２の基準検出部５０、および第２のターゲット検出部６０のそれぞれを加熱するための複数の加熱素子を有する。ヒータ１０を配置する目的は、第１の基準検出部３０、第１のターゲット検出部４０、および第２の基準検出部５０を同時に同じ温度で加熱することであり、第２の基準検出部６０は、独立して同じ温度で加熱されることが好ましい。その目的が達成される限り、本開示において、ヒータ１０の加熱素子の数は限定されない。
【００５６】
誘電体層２０は、ヒータ１０の表面１０１上に配置される。誘電体層２０は、支持面２０１を有する。支持面２０１は、ヒータ１０の表面１０１から離れていることが好ましい。基準検出部３０、ターゲット検出部４０、第２の基準検出部５０および第２のターゲット検出部６０は、支持面２０１に配置される。
【００５７】
第２実施形態において、第１の基準検出部３０は、第１実施形態の基準検出部３０と同一であり、第１のターゲット検出部４０は、第１実施形態のターゲット検出部４０と同一であるため、説明は繰り返さないものとする。本実施形態において、第１実施形態における測定基準イミタンス値および測定ターゲットイミタンス値は、「第１の測定基準イミタンス値」および「第１の測定ターゲットイミタンス値」と呼ばれる。
【００５８】
第２の基準検出部５０は、第３の検出層５０１および第３の導電層５０３を含む。第３の検出層５０１は金属酸化物であり、ターゲットガスに対して感度がある。第３の導電層５０３は第３の検出層５０１と接続し、第３の導電層５０３によって伝導された電流は、第３の検出層５０１を介して流れることができる。したがって、コントローラ７０’は、第３の導電層５０３のイミタンス値を検出することができ、このイミタンス値は、以下では「第２の測定基準イミタンス値」と呼ばれる。図示の便宜上、以下の内容におけるイミタンス値の例としては、抵抗値が好ましい。第２の基準検出部５０は、第１のターゲット検出部４０（すなわち、第２の検出層４０１）の検知材の変動の程度を反映するものである。
【００５９】
第２のターゲット検出部６０は、第４の検出層６０１および第４の導電層６０３を含む。第４の検出層６０１は、金属酸化物であり、ターゲットガスに対して感度がある。第４の導電層６０３は第４の検出層６０１と接続し、第４の導電層６０３によって伝導された電流は、第４の検出層６０１を介して流れることができる。したがって、コントローラ７０’は、第４の導電層６０３のイミタンス値を検出することができ、このイミタンス値は、以下では「第２の測定ターゲットイミタンス値」と呼ばれる。図示の便宜上、以下の内容におけるイミタンス値の例としては、抵抗値が好ましい。第２のターゲット検出部６０は、第１のターゲット検出部４０のバックアップとして機能する。例えば、コントローラ７０’が、第１のターゲット検出部４０が異常であると判定したとき、コントローラ７０’は、被試験中のターゲットガスの濃度値を計算するため、被試験ガスと接触している第２のターゲット検出部６０のイミタンス値を検出するように変更することができる。別の例では、コントローラ７０’は、ヒータ１０によって加熱された第２のターゲット検出部６０の温度が第１および第２の基準検出部３０、５０の温度に達した後で、第２のターゲット検出部６０のイミタンス値を検出する。他の実施形態では、第２のターゲット検出部６０の配置がなくてもよく、複数の第２のターゲット検出部６０を含んでいてもよい。本開示においては、第２のターゲット検出部６０の数は限定されない。
【００６０】
ターゲットガスに対する第１の基準検出部３０の感度は、ターゲットガスに対する第１のターゲット検出部４０、第２の基準検出部５０、および第２のターゲット検出部６０の感度のいずれよりも低い。ターゲットガスに対する検知材の高い感度または低い感度を調整するために、特定の金属による成膜が適用されていてもよい。例えば、酸化タングステン（ＷＯ３）および酸化スズ（ＳｎＯ２）などの検知材を、誘電体層２０の支持面２０１に成膜することができる。成膜方法は、「滴下コート」または「スパッタリング成膜」である。酸化タングステンが成膜された支持面２０１の部分は、第１の基準検出部３０の第１の検出層３０１として機能することができ、検知材の粒径は３０ナノメートルであり、厚さは０．１マイクロメートルである。酸化スズが成膜された支持面２０１の部分は、第１のターゲット検出部４０の第２の検出層４０１、第２の基準検出部５０の第３の検出層５０１、および第２のターゲット検出部６０の第４の検出層６０１として機能することができ、第２の検出層４０１における検知材の粒径は７〜１０ナノメートルであり、厚さは１マイクロメートルであり、第３の検出層５０１における検知材の粒径は７〜１０ナノメートルであり、厚さは２．５マイクロメートルであり、および第４の検出層６０１における検知材の粒径は７〜１０ナノメートルであり、厚さは３マイクロメートルである。本開示においては、第１の検出層３０１、第２の検出層４０１、第３の検出層５０１、および第４の検出層６０１の成膜された検知材の面積および種類は限定されず、第１の導電層３０３、第２の導電層４０３、第３の導電層５０３、および第４の導電層６０３の面積および厚さも限定されない。ターゲットガスに対する第１のターゲット検出部４０、第２の基準検出部５０、および第２のターゲット検出部６０の感度に関しては、それらとターゲットガスに対する第１の基準検出部３０の感度との差が大きいことが好ましく、第１の基準検出部３０の最良の場合は非感度である。一方、ターゲットガスに対する第１のターゲット検出部４０、第２の基準検出部５０、および第２のターゲット検出部６０の感度は大きいことが好ましい。
【００６１】
図６を参照する。コントローラ７０’は、ヒータ１０、第１の基準検出部３０、第１のターゲット検出部４０、第２の基準検出部５０、および第２のターゲット検出部６０と電気的に接続する。例えば、コントローラ７０’は、ヒータ１０の１つまたは複数の加熱素子を駆動する加熱ドライバ（図示せず）をさらに含む。ヒータ１０が第１の基準検出部３０、第１のターゲット検出部４０、および第２の基準検出部５０（第２のターゲット検出部６０は同時に加熱されてもよい）を加熱し、被試験ガスがガス検出装置２００に導入されると、コントローラ７０’は第１の基準検出部３０の第１の測定基準イミタンス値、第１のターゲット検出部４０の第１の測定ターゲットイミタンス値、および第２の基準検出部５０の第２の測定基準イミタンス値を検出するが、第２のターゲット検出部６０の第２の測定ターゲットイミタンス値も含まれていてもよい。また、コントローラ７０’は、複数のデフォルトデータの少なくとも１つを取得する。したがって、コントローラ７０’は、第１の測定基準イミタンス値、第１の測定ターゲットイミタンス値、第２の測定基準イミタンス値、（第２の測定ターゲットイミタンス）、およびデフォルトデータに応じて、被試験ガス中のターゲットガス濃度値を計算することができる。
【００６２】
デフォルトデータの記憶に関しては、例えば、コントローラ７０’の内蔵記憶素子を採用することができる。別の例では、コントローラ７０’の外部にある記憶装置を採用することができる。この記憶装置は、コントローラ７０’がデフォルトデータを取得するために、コントローラ７０’と通信可能に接続する。
【００６３】
デフォルトデータは、複数の初期基準抵抗値（イミタンス値）、複数の初期ターゲット抵抗値（イミタンス値）、複数の指定濃度値、複数の相関関数、および少なくとも１つのターゲットガス濃度変換関数を含む。デフォルトデータの各々の具体的な内容については、本開示のガス濃度検出方法の例とともに説明する。
【００６４】
図８を参照する。図８は、本開示の第２実施形態に適用されるガス濃度検出方法のフローチャートを示す。ガス濃度検出方法は、第２実施形態で説明されるターゲットガスを検出することができるガス検出装置２００に適用される。ガス検出装置２００は、ヒータ１０、ターゲットガスに対して低感度の第１の基準検出部３０、ターゲットガスに対して高感度のターゲット検出部４０（すなわち、先に説明したように第１のターゲット検出部４０）、ターゲットガスに対して高感度の第２の基準検出部５０およびコントローラ７０’を含む。
【００６５】
図８を参照する。以下では、ガス検出装置の第２実施形態に適用されるガス濃度検出方法の４つの例について説明する。基本的には、上述の第１実施形態の第２例と同様であり、以下で説明する４つの例は、図８に示すように、イミタンス取得段階Ｂ１、範囲計算段階Ｂ３、範囲比較段階Ｂ５、および濃度計算段階Ｂ７を主に含む。イミタンス取得段階Ｂ１では、第１の基準検出部３０およびターゲット検出部４０が被試験ガスと接触しているとき、コントローラ７０’は、第１の基準検出部３０の第１の測定基準イミタンス値、第１のターゲット検出部４０の第１の測定ターゲットイミタンス値、および第２の基準検出部５０の第２の測定基準イミタンス値を検出することができる。範囲計算段階Ｂ３では、コントローラ７０’は、第１の測定基準イミタンス値、第２の測定基準イミタンス値、および複数の相関関数に応じて、複数の範囲基準値を計算する。ここで、複数の相関関数および複数の範囲基準値は、複数の指定濃度値に対応する。範囲比較段階Ａ５では、コントローラ７０’は、上述の複数の範囲基準値と比較ベースライン値とを比較し、この比較ベースライン値が指定濃度値のどの範囲に属するかをさらに決定する。すなわち、複数の指定濃度値から１つを選択する。濃度計算段階Ｂ７では、コントローラ７０’は、ターゲット変動係数および測定ターゲットイミタンス値に応じて、ターゲットガス濃度値を計算する。すなわち、被試験ガス中のターゲットガスの濃度を計算する。ここで、ターゲット変動係数は、複数の指定濃度値の１つに対応する。
【００６６】
図９Ａおよび図９Ｂを参照する。図９Ａおよび図９Ｂは、本開示の第１例のガス濃度検出方法のフローチャートおよび詳細なフローチャートである。図９ＡのステップＳ７１〜Ｓ７３は上述のイミタンス取得段階Ｂ１に属し、ステップＳ７３、Ｓ７４１およびＳ７４３は上述の範囲計算段階Ｂ３に属し、ステップＳ７４５は上述の範囲比較段階Ｂ５に属し、ならびにステップＳ７４７およびＳ７４９は上述の濃度計算段階Ｂ７に属する。
【００６７】
ステップＳ７１を参照する。ヒータ１０は熱を発生し、第１の基準検出部３０、ターゲット検出部４０、および第２の基準検出部５０の温度を上昇させ、被試験ガスは、第１の基準検出部３０、ターゲット検出部４０および第２の基準検出部５０と接触する。
【００６８】
ステップ７２を参照する。第１の基準検出部３０、ターゲット検出部４０、および第２の基準検出部５０の温度が上昇し、第１の基準検出部３０、ターゲット検出部４０、および第２の基準検出部５０が被試験ガスと接触すると、コントローラ７０’は、第１の基準検出部３０の第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１（第１の測定基準イミタンス値）、ターゲット検出部４０の測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ（測定ターゲットイミタンス値）、および第２の基準検出部５０の第２の測定抵抗値Ｒｒｅｆ２（第２の測定基準イミタンス値）を検出する。つまり、第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ、および第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２は、イミタンス取得段階Ｂ１で説明されるイミタンス値である。例えば、コントローラ７０’は、第１の導電層３０３を介して第１の検出層３０１の第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１を検出し、第２の導電層４０３を介して第２の検出層４０１の測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎを検出し、および第３の導電層５０３を介して第３の検出層５０１の第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２を検出する。
【００６９】
ステップＳ７３を参照する。コントローラ７０’は、第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１および第１の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ１，０（第１の初期基準イミタンス値）に応じて、第１の基準変動係数αを計算する。第１の初期抵抗値Ｒｒｅｆ１，０は、第１の基準検出部３０に関連付けられている。例えば、ガス検出装置２００が出荷される前において、０ｐｐｍなどの指定濃度値のターゲットガスが、加熱された第１の基準検出部３０と接触するようにする。このとき、コントローラ７０’は、第１の基準検出部３０の抵抗値（イミタンス値）を検出するが、この抵抗値は、第１の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ１，０として機能し、コントローラ７０’の内蔵記憶素子に、または記憶装置に記憶される。例えば、第１の基準変動係数αは、式１３に示すように、第１の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ１，０に対する第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１の比である。第１の基準変動係数αは、第１の基準検出部３０に対して、酸素の不安定な吸着、湿度の変動などの現在の環境変動の影響の程度を反映するものである。
【００７０】
【数１３】
0006964650.tif 000014
【００７１】
ステップＳ７４を参照する。コントローラ７０’は、第１の基準変動係数α、複数の第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）、複数の第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）（第２の初期基準イミタンス値）、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２（第２の測定基準イミタンス値）、複数の第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）、およびターゲットガス濃度変換関数に応じて、ターゲットガス濃度値を計算する。
【００７２】
複数の第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）の数、複数の第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）の数、および複数の第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）の数は、指定濃度値の数に依存する。例えば、指定濃度値が０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍおよび２００ｐｐｍを含む４つの値を有する場合、４つの対応する第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）は、Ｆ１（０  ｐｐｍ）、Ｆ１（２０  ｐｐｍ）、Ｆ１（１００  ｐｐｍ）、およびＦ１（２００  ｐｐｍ）であり、４つの対応する第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）は、Ｒｒｅｆ２，０，（０  ｐｐｍ）、Ｒｒｅｆ２，０，（２０  ｐｐｍ）、Ｒｒｅｆ２，０，（１００  ｐｐｍ）、およびＲｒｅｆ２，０，（２００  ｐｐｍ）、であり、ならびに４つの対応する第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）は、Ｆ２（０  ｐｐｍ）、Ｆ２（２０  ｐｐｍ）、Ｆ２（１００  ｐｐｍ）、およびＦ２（２００  ｐｐｍ）である。指定濃度値ごとのターゲットガスの条件に基づき、複数の第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）の各々は、第１の基準検出部３０と第２の基準検出部５０との相関を表す。例えば、第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）は、第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１と第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２との間の依存関係を表す。別の例では、第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）は、第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１の変動率と第２測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２の変動率との間の依存関係を表す。複数の第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）に関しては、例えば、ガス検出装置２００が出荷される前において、０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、および２００ｐｐｍなどの複数の指定濃度値のターゲットガスが、それぞれ、加熱された第２の基準検出部５０と接触するようにする。このとき、コントローラ７０’は、Ｒｒｅｆ２，０，（０  ｐｐｍ）、Ｒｒｅｆ２，０，（２０  ｐｐｍ）、Ｒｒｅｆ２，０，（１００  ｐｐｍ）、およびＲｒｅｆ２，０，（２００  ｐｐｍ）などの第２の基準検出部５０の抵抗値を検出するが、これらの抵抗値は、複数の第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）として機能し、コントローラ７０’の内蔵記憶素子に、または記憶装置に記憶される。指定濃度値ごとのターゲットガスの条件に基づき、複数の第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）の各々は、第２の基準検出部５０とターゲット検出部４０との相関を表す。例えば、第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）は、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２と測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎとの間の依存関係を表す。別の例では、第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）は、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２の変動率と測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎの変動率との間の依存関係を表す。
【００７３】
図９Ｂを参照する。図９Ｂは、図９ＡのステップＳ７４の詳細なフローチャートを示す。ステップＳ７４１およびステップＳ７４３は範囲計算段階Ｂ３に属し、ステップＳ７４４は範囲比較段階Ｂ５に属し、ならびにステップＳ７４６、Ｓ７４７、およびＳ７４９は濃度計算段階Ｂ７に属する。
【００７４】
ステップＳ７４１を参照する。コントローラ７０’は、第１の基準変動係数αおよび複数の第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）に応じて、複数の第２の基準変動係数γ（ｋ  ｐｐｍ）を計算する。第２の基準変動係数γ（ｋ  ｐｐｍ）の数は、複数の第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）の数に依存する。先の例に従い、コントローラ７０’は、下記の式１４〜１７に示すように、第１の基準変動係数αを４つの第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）のそれぞれに代入して、γ（０  ｐｐｍ）、γ（２０  ｐｐｍ）、γ（１００  ｐｐｍ）、およびγ（２００  ｐｐｍ）を含む４つの第２の基準変動係数γ（ｋ  ｐｐｍ）を取得する。
【００７５】
【数１４】
0006964650.tif 000015
【００７６】
【数１５】
0006964650.tif 000016
【００７７】
【数１６】
0006964650.tif 000017
【００７８】
【数１７】
0006964650.tif 000018
【００７９】
ステップＳ７４３を参照する。コントローラ７０’は、複数の第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）および複数の第２の基準変動係数γ（ｋ  ｐｐｍ）に応じて、複数の第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）（第２の予測基準イミタンス値、すなわち、範囲計算段階Ｂ３で説明される複数の範囲基準値）を計算する。ステップＳ７４３の計算アプローチに関しては、先の例に従い、下記の式１８〜２１に示すように、０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、２００ｐｐｍなどの複数の指定濃度値の各々において、複数の指定濃度値の１つに対応する第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）と複数の指定濃度値の１つに対応する第２の基準変動係数γ（ｋ  ｐｐｍ）との積が、Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（０  ｐｐｍ）、Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（２０  ｐｐｍ）、Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（１００  ｐｐｍ）、およびＲｒｅｆ２，ｐｒｅ，（２００  ｐｐｍ）を含む第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）として利用される。
【００８０】
【数１８】
0006964650.tif 000019
【００８１】
【数１９】
0006964650.tif 000020
【００８２】
【数２０】
0006964650.tif 000021
【００８３】
【数２１】
0006964650.tif 000022
【００８４】
ステップＳ７４５を参照する。コントローラ７０’は、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２（すなわち、範囲比較段階Ｂ５で説明される比較ベースライン値）に応じて、複数の第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）から１つを選択する。例えば、コントローラ７０’は、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２と複数の第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）の各々との間で複数の差を計算し、差の最小値（または差の絶対値の最小値）に対応する第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｘ  ｐｐｍ）を選択する。
【００８５】
ステップＳ７４６を参照する。コントローラ７０’は、測第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２、第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｘ  ｐｐｍ）、第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｘ  ｐｐｍ）、および第２の相関関数Ｆ２（ｘ  ｐｐｍ）に応じて、ターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）を計算する。第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｘ  ｐｐｍ）、ステップＳ７４５で選択された第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｘ  ｐｐｍ）、および第２の相関関数Ｆ２（ｘ  ｐｐｍ）は、同じ濃度値ｘに対応する。すなわち、このターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）は、濃度計算段階Ｂ７におけるパラメータとして機能する。ターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）の計算アプローチに関しては、例えば、コントローラ７０’は、式２２に示すように、第２の相関関数Ｆ２（ｘ  ｐｐｍ）によって出力された値をターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）として使用する。ここで、第２の相関関数Ｆ２（ｘ  ｐｐｍ）には、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２を第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｘ  ｐｐｍ）で割った商が入力される。
【００８６】
【数２２】
0006964650.tif 000023
【００８７】
ステップＳ７４７を参照する。コントローラ７０’は、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎおよびターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）に応じて、校正抵抗値Ｒｃａｌ（校正イミタンス値）を計算する。校正抵抗値Ｒｃａｌの計算アプローチに関しては、例えば、コントローラ７０’は、式２３に示すように、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎをターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）で割った商を校正抵抗値Ｒｃａｌとして使用する。
【００８８】
【数２３】
0006964650.tif 000024
【００８９】
ステップＳ７４９を参照する。コントローラ７０’は、校正抵抗値Ｒｃａｌをターゲットガス濃度変換関数に代入にして、ターゲットガス濃度値を取得する。
【００９０】
図１０Ａおよび図１０Ｂを参照する。図１０Ａおよび図１０Ｂは、本開示の第２例のガス濃度検出方法のフローチャートおよび詳細なフローチャートを示す。図１０ＡのステップＳ８１〜Ｓ８２は上述のイミタンス取得段階Ｂ１に属し、ステップＳ８４１〜Ｓ８４３は上述の範囲計算段階Ｂ３に属し、ステップＳ８４５は上述の範囲比較段階Ｂ５に属し、およびステップＳ８４７は上述の濃度計算段階Ｂ７に属する。
【００９１】
図１０ＡのステップＳ８１〜Ｓ８２は、基本的には、図９ＡのステップＳ７１〜Ｓ７２と同一である。つまり、コントローラ７０’は、第１の基準検出部３０の第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１（第１の測定基準イミタンス値）、ターゲット検出部４０の測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ（測定ターゲットイミタンス値）、および第２の基準検出部５０の第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２（第２の測定基準イミタンス値）を検出する。
【００９２】
ステップＳ８４を参照する。コントローラ７０’は、第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１、複数の第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）、複数の第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｘ  ｐｐｍ）（第２の初期基準イミタンス値）、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２、複数の第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）、およびターゲットガス濃度変換関数に応じて、ターゲットガス濃度値を計算する。
【００９３】
図１０Ｂを参照する。図１０Ｂは、図１０Ａのステップ８４の詳細なフローチャートを示す。ステップＳ８４１を参照する。コントローラ７０’は、第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１および複数の第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）に応じて、複数の第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）（第２の予測基準イミタンス値、すなわち、範囲計算段階Ｂ３で説明される複数の範囲基準値）を計算する。第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）の数は、指定濃度値の数に依存する。例えば、指定濃度値が０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍおよび２００ｐｐｍを含む４つの値を有する場合、４つの対応する第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）は、Ｆ１（０  ｐｐｍ）、Ｆ１（２０  ｐｐｍ）、Ｆ１（１００  ｐｐｍ）、およびＦ１（２００  ｐｐｍ）である。複数の第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）の各々は、第１の基準検出部３０と第２の基準検出部５０との相関を表す。例えば、第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）は、第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１と第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２との間の依存関係を表す。ステップＳ８４１の計算アプローチに関しては、先の例に従い、コントローラ７０’は、下記の式２４〜２７に示すように、第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１を４つの第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）のそれぞれに代入して、Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（０  ｐｐｍ）、Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（２０  ｐｐｍ）、Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（１００  ｐｐｍ）、およびＲｒｅｆ２，ｐｒｅ，（２００  ｐｐｍ）を含む４つの第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）を取得する。
【００９４】
【数２４】
0006964650.tif 000025
【００９５】
【数２５】
0006964650.tif 000026
【００９６】
【数２６】
0006964650.tif 000027
【００９７】
【数２７】
0006964650.tif 000028
【００９８】
ステップＳ８４３を参照する。コントローラ７０’は、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２（すなわち、範囲比較段階Ｂ５で説明される比較ベースライン値）に応じて、複数の第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）から１つを選択する。例えば、コントローラ７０’は、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２と複数の第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）の各々との間で複数の差を計算し、差の最小値（または差の絶対値の最小値）に対応する第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｘ  ｐｐｍ）を選択する。
【００９９】
ステップ８４５を参照する。コントローラ７０’は、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２、第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｘ  ｐｐｍ）、および第２の相関関数Ｆ２（ｘ  ｐｐｍ）に応じて、ターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）を計算する。第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｘ  ｐｐｍ）、ステップＳ７４５で選択された第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｘ  ｐｐｍ）、および第２の相関関数Ｆ２（ｘ  ｐｐｍ）は、同じ濃度値ｘに対応する。すなわち、このターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）は、濃度計算段階Ｂ７におけるパラメータとして機能する。ターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）の計算アプローチに関しては、例えば、コントローラ７０’は、式２８に示すように、第２の相関関数Ｆ２（ｘ  ｐｐｍ）によって出力された値をターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）として使用する。ここで、第２の相関関数Ｆ２（ｘ  ｐｐｍ）には、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２を第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｘ  ｐｐｍ）で割った商が入力される。
【０１００】
【数２８】
0006964650.tif 000029
【０１０１】
ステップＳ８４７を参照する。コントローラ７０’は、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎおよびターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）に応じて、校正抵抗値Ｒｃａｌ（校正イミタンス値）を計算する。校正抵抗値Ｒｃａｌの計算アプローチに関しては、例えば、コントローラ７０’は、式２９に示すように、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎをターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）で割った商を校正抵抗値Ｒｃａｌとして使用する。
【０１０２】
【数２９】
0006964650.tif 000030
【０１０３】
ステップＳ８４９を参照する。コントローラ７０’は、校正抵抗値Ｒｃａｌをターゲットガス濃度変換関数に代入にして、ターゲットガス濃度値を取得する。
【０１０４】
図１１Ａおよび図１１Ｂを参照する。図１１Ａおよび図１１Ｂは、本開示の第３例のガス濃度検出方法のフローチャートおよび詳細なフローチャートを示す。図１１ＡのステップＳ９１〜Ｓ９２は上述のイミタンス取得段階Ｂ１に属し、ステップＳ９３およびステップＳ９４１は上述の範囲計算段階Ｂ３に属し、ステップＳ９４３は図８の範囲比較段階Ｂ５に属し、ならびにステップＳ９４５、Ｓ９４７、およびＳ９４９は図８の濃度計算段階Ｂ７に属する。
【０１０５】
図１１ＡのステップＳ９１〜Ｓ９３は、基本的には、図９ＡのステップＳ７１〜Ｓ７３と同一である。つまり、コントローラ７０’は、第１の基準検出部３０の第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１（第１の測定基準イミタンス値）、ターゲット検出部４０の測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ（測定ターゲットイミタンス値）、および第２の基準検出部５０の第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２（第２の測定基準イミタンス値）を検出する。コントローラ７０’は、第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１および第１の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ１，０に応じて、第１の基準変動係数αを計算する。
【０１０６】
ステップＳ９４を参照する。コントローラ７０’は、第１の基準変動係数α、複数の第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）（第２の初期基準イミタンス値）、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２、複数の第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）、およびターゲットガス濃度変換関数に応じて、ターゲットガス濃度値を計算する。
【０１０７】
図１１Ｂを参照する。図１１Ｂは、図１１ＡのステップＳ９４の詳細なフローチャートである。ステップＳ９４１を参照する。コントローラ７０’は、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２、複数の第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）、および複数の第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）に応じて、複数の第１の予測変動係数α（ｋ  ｐｐｍ）（すなわち、範囲計算段階Ｂ３で説明される複数の範囲基準値）を計算する。例えば、指定濃度値が０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍおよび２００ｐｐｍを含む４つの値を有する場合、これらの指定濃度値に基づき、コントローラ７０’は、式３０〜３３に示すように、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２を第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）の各々で割った商のそれぞれを、第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）に代入して、α（０  ｐｐｍ）、α（２０  ｐｐｍ）、α（１００  ｐｐｍ）、α（２００  ｐｐｍ）を含む４つの第１の予測変動係数α（ｋ  ｐｐｍ）を取得する。
【０１０８】
【数３０】
0006964650.tif 000031
【０１０９】
【数３１】
0006964650.tif 000032
【０１１０】
【数３２】
0006964650.tif 000033
【０１１１】
【数３３】
0006964650.tif 000034
【０１１２】
ステップＳ９４３を参照する。コントローラ７０’は、第１の基準変動係数α（すなわち、範囲比較段階Ｂ５で説明される比較ベースライン値）に応じて、複数の第１の予測変動係数α（ｋ  ｐｐｍ）から１つを選択する。例えば、例えば、コントローラ７０’は、第１の基準変動係数αと複数の第１の予測変動係数α（ｋ  ｐｐｍ）の各々との間で複数の差を計算し、差の最小値（または差の絶対値の最小値）に対応する第１の予測変動係数α（ｘ  ｐｐｍ）および第１の予測変動係数α（ｘ  ｐｐｍ）に対応する濃度値ｘを選択する。
【０１１３】
ステップＳ９４５を参照する。コントローラ７０’は、第１の予測変動係数α（ｘ  ｐｐｍ）、および第２の相関関数Ｆ２（ｘ  ｐｐｍ）に応じて、ターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）を計算する。ステップＳ９４３で選択された第１の予測変動係数α（ｘ  ｐｐｍ）および第２の相関関数Ｆ２（ｘ  ｐｐｍ）は、同じ濃度値ｘに対応する。ターゲット変動係数β（ｋ  ｐｐｍ）の計算アプローチに関しては、例えば、ステップＳ９４３で選択された第１の予測変動係数α（ｋ  ｐｐｍ）に対応する指定濃度値ｘに基づき、コントローラ７０’は、式３４に示すように、ステップＳ９４１で計算された商から１つを選択し、対応する指定濃度値の第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）に代入して、ターゲット変動係数β（ｋ  ｐｐｍ）を取得する。
【０１１４】
【数３４】
0006964650.tif 000035
【０１１５】
ステップＳ９４７を参照する。コントローラ７０’は、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎおよびターゲット変動係数β（ｋ  ｐｐｍ）に応じて、校正抵抗値Ｒｃａｌ（校正イミタンス値）を計算する。校正抵抗値Ｒｃａｌの計算アプローチに関しては、例えば、コントローラ７０’は、式３５に示すように、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎをターゲット変動係数β（ｋ  ｐｐｍ）で割った商を校正抵抗値Ｒｃａｌとして使用する。
【０１１６】
【数３５】
0006964650.tif 000036
【０１１７】
ステップＳ９４９を参照する。コントローラ７０’は、校正抵抗値Ｒｃａｌをターゲットガス濃度変換関数に代入にして、ターゲットガス濃度値を取得する。
【０１１８】
図１２Ａおよび図１２Ｂを参照する。図１２Ａおよび図１２Ｂは、本開示の第４例のガス濃度検出方法のフローチャートおよび詳細なフローチャートを示す。図１２のステップＳ１０１〜Ｓ１０２は上述のイミタンス取得段階Ｂ１に属し、ステップＳ１０３、Ｓ１０４１、およびＳ１０４３は上述の範囲計算段階Ｂ３に属し、ステップＳ１０４４は上述の範囲比較段階Ｂ５に属し、ならびにステップＳ１０４７は上述の濃度計算段階Ｂ７に属する。
【０１１９】
ステップＳ１０１を参照する。ヒータ１０は熱を発生し、第１の基準検出部３０、ターゲット検出部４０、および第２の基準検出部５０の温度を上昇させ、被試験ガスは、第１の基準検出部３０、ターゲット検出部４０および第２の基準検出部５０と接触する。
【０１２０】
ステップ１０２を参照する。第１の基準検出部３０、ターゲット検出部４０、および第２の基準検出部５０の温度が上昇し、第１の基準検出部３０、ターゲット検出部４０、および第２の基準検出部５０が被試験ガスと接触すると、コントローラ７０’は、第１の基準検出部３０の第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１（第１の測定基準イミタンス値）、ターゲット検出部４０の測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ（測定ターゲットイミタンス値）、および第２の基準検出部５０の第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２（第２の測定基準イミタンス値）を検出する。例えば、コントローラ７０’は、第１の導電層３０３を介して第１の検出層３０１の第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１を検出することができ、第２の導電層４０３を介して第２の検出層４０１のターゲット抵抗値Ｒｓｅｎを検出することができ、および第３の導電層５０３を介して第３の検出層５０１の第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２を検出することができる。
【０１２１】
ステップＳ１０３を参照する。コントローラ７０’は、第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１および第１の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ１，０（第１の初期基準イミタンス値）に応じて、第１の基準変動係数αを計算する。第１の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ１，０は、第１の基準検出部３０に関連付けられている。例えば、ガス検出装置２００が出荷される前において、０ｐｐｍなどの指定濃度値のターゲットガスが、加熱された第１の基準検出部３０と接触するようにする。このとき、コントローラ７０’は、第１の基準検出部３０の抵抗値（イミタンス値）を検出するが、この抵抗値は、第１の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ１，０として機能し、コントローラ７０’の内蔵記憶素子に、または記憶装置に記憶される。例えば、第１の基準変動係数αは、式３６に示すように、第１の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ１，０に対する第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１の比である。第１の基準変動係数αは、第１の基準検出部３０に対して、酸素の不安定な吸着、湿度の変動などの現在の環境変動の影響の程度を反映するものである。
【０１２２】
【数３６】
0006964650.tif 000037
【０１２３】
ステップＳ１０４を参照する。コントローラ７０’は、第１の基準変動係数α、複数の第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）、複数の第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）（第２の初期基準イミタンス値）、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２、複数の第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）、およびターゲットガス濃度変換関数に応じて、ターゲットガス濃度値を計算する。
【０１２４】
複数の第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）の数、複数の第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）の数、および複数の第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）の数は、指定濃度値の数に依存する。例えば、指定濃度値が０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍおよび２００ｐｐｍを含む４つの値を有する場合、４つの対応する第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）は、Ｆ１（０  ｐｐｍ）、Ｆ１（２０  ｐｐｍ）、Ｆ１（１００  ｐｐｍ）、およびＦ１（２００  ｐｐｍ）であり、４つの対応する第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）は、Ｒｒｅｆ２，０，（０  ｐｐｍ）、Ｒｒｅｆ２，０，（２０  ｐｐｍ）、Ｒｒｅｆ２，０，（１００  ｐｐｍ）、およびＲｒｅｆ２，０，（２００  ｐｐｍ）、であり、ならびに４つの対応する第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）は、Ｆ２（０  ｐｐｍ）、Ｆ２（２０  ｐｐｍ）、Ｆ２（１００  ｐｐｍ）、およびＦ２（２００  ｐｐｍ）である。指定濃度値ごとのターゲットガスの条件に基づき、複数の第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）の各々は、第１の基準検出部３０と第２の基準検出部５０との相関を表す。例えば、第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）は、第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１と第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２との間の依存関係を表す。別の例では、第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）は、第１の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ１の変動率と第２測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２の変動率との間の依存関係を表す。複数の第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）に関しては、例えば、ガス検出装置２００が出荷される前において、０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、および２００ｐｐｍなどの複数の指定濃度値のターゲットガスが、それぞれ、加熱された第２の基準検出部５０と接触するようにする。このとき、コントローラ７０’は、Ｒｒｅｆ２，０，（０  ｐｐｍ）、Ｒｒｅｆ２，０，（２０  ｐｐｍ）、Ｒｒｅｆ２，０，（１００  ｐｐｍ）、およびＲｒｅｆ２，０，（２００  ｐｐｍ）などの第２の基準検出部５０の抵抗値を検出するが、これらの抵抗値は、複数の第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）として機能し、コントローラ７０’の内蔵記憶素子に、または記憶装置に記憶される。指定濃度値ごとのターゲットガスの条件に基づき、複数の第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）の各々は、第２の基準検出部５０とターゲット検出部４０との相関を表す。例えば、第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）は、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２と測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎとの間の依存関係を表す。別の例では、第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）は、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２の変動率と測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎの変動率との間の依存関係を表す。
【０１２５】
図１２Ｂを参照する。図１２Ｂは、図１２ＡのステップＳ１０４の詳細なフローチャートである。ステップ１０４１を参照する。コントローラ７０’は、第１の基準変動係数αおよび複数の第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）に応じて、複数の第２の基準変動係数γ（ｋ  ｐｐｍ）を計算する。第２の基準変動係数γ（ｋ  ｐｐｍ）の数は、複数の第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）の数に依存する。先の例に従い、コントローラ７０’は、下記の式３７〜４０に示すように、第１の基準変動係数αを４つの第１の相関関数Ｆ１（ｋ  ｐｐｍ）のそれぞれに代入して、γ（０  ｐｐｍ）、γ（２０  ｐｐｍ）、γ（１００  ｐｐｍ）、およびγ（２００  ｐｐｍ）を含む４つの第２の基準変動係数γ（ｋ  ｐｐｍ）を取得する。
【０１２６】
【数３７】
0006964650.tif 000038
【０１２７】
【数３８】
0006964650.tif 000039
【０１２８】
【数３９】
0006964650.tif 000040
【０１２９】
【数４０】
0006964650.tif 000041
【０１３０】
ステップＳ１０４３を参照する。コントローラ７０’は、複数の第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）および複数の第２の基準変動係数γ（ｋ  ｐｐｍ）に応じて、複数の第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）（第２の予測基準イミタンス値、すなわち、範囲計算段階Ｂ３で説明される複数の範囲基準値）を計算する。ステップＳ１０４３の計算アプローチに関しては、先の例に従い、下記の式４７および式４１〜４３に示すように、０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、２００ｐｐｍなどの複数の指定濃度値の各々において、複数の指定濃度値の１つに対応する第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）と複数の指定濃度値の１つに対応する第２の基準変動係数γ（ｋ  ｐｐｍ）との積が、Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（０  ｐｐｍ）、Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（２０  ｐｐｍ）、Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（１００  ｐｐｍ）、およびＲｒｅｆ２，ｐｒｅ，（２００  ｐｐｍ）を含む第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）として利用される。
【０１３１】
【数４１】
0006964650.tif 000042
【０１３２】
【数４２】
0006964650.tif 000043
【０１３３】
【数４３】
0006964650.tif 000044
【０１３４】
【数４４】
0006964650.tif 000045
【０１３５】
ステップＳ１０４４を参照する。コントローラ７０’は、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２（すなわち、範囲比較段階Ｂ５で説明される比較ベースライン値）に応じて、複数の第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）から１つを選択する。例えば、コントローラ７０’は、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２と複数の第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｋ  ｐｐｍ）の各々との間で複数の差を計算し、差の最小値（または差の絶対値の最小値）に対応する第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｘ  ｐｐｍ）を選択する。
【０１３６】
ステップＳ１０４５を参照する。コントローラ７０’は、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２、第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｘ  ｐｐｍ）、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ、および複数の初期ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ  ０，（ｋ  ｐｐｍ）の１つが抵抗変動相関（イミタンス変動相関）を満たすかどうかを判定する。ここで、第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｘ  ｐｐｍ）および複数の初期ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎ  ０，（ｋ  ｐｐｍ）の１つであるＲｓｅｎ  ０，（ｘ  ｐｐｍ）に対応する指定濃度値ｘは、第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，ｐｒｅ，（ｘ  ｐｐｍ）に対応する指定濃度値ｘに等しい。例えば、抵抗変動相関は、第２の基準検出部５０の抵抗値の変動とターゲット検出部４０の抵抗値の変動との間の依存関係である。別の例では、抵抗変動相関は、第２の基準検出部５０の抵抗値の変動率とターゲット検出部４０の抵抗値の変動率との間の依存関係である。抵抗値の変動は、測定抵抗値と初期抵抗値との間の差を表す。抵抗値の変動率は、測定抵抗値を初期抵抗値で割った商を表す。抵抗値の変動率を例にとると、式４４に示すように、コントローラ７０’は、式４４の等号の両側の値が許容誤差範囲ｅの範囲内にあるかどうかを判定する。
【０１３７】
【数４５】
0006964650.tif 000046
【０１３８】
式４４において、第１の比はＲｓｅｎ／Ｒｓｅｎ  ０，（ｋ  ｐｐｍ）であり、第２の比はＲｒｅｆ２／Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）である。
【０１３９】
ステップＳ１０４５の判定結果が「いいえ」（イミタンス変動相関を満たさない）である場合、すなわち、ターゲット検出部４０および第２の基準検出部５０の１つが正常に動作していない場合、他のターゲット検出部または他の第２の基準検出部に置き換えるステップＳ１０４６が次に実行される。ステップＳ１０４６が終了すると、ガス濃度検出方法の第４例を再実行するステップＳ１０１が次に実行される。ステップ１０４５の判定結果が「はい」（イミタンス変動相関を満たす）である場合、ステップＳ１０４７が次に実行される。
【０１４０】
ステップＳ１０４７を参照する。コントローラ７０’は、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２、第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）、および第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）に応じて、ターゲット変動係数β（ｋ  ｐｐｍ）を計算する。ターゲット変動係数β（ｘ  ｐｐｍ）は、濃度計算段階Ｂ７におけるパラメータとして機能する。第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｘ  ｐｐｍ）、ステップＳ１０４５で選択された第２の予測基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｘ  ｐｐｍ）、および第２の相関関数Ｆ２（ｘ  ｐｐｍ）は、同じ濃度値ｘに対応する。ターゲット変動係数β（ｋ  ｐｐｍ）の計算アプローチに関しては、例えば、コントローラ７０’は、式４５に示すように、第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）によって出力された値をターゲット変動係数β（ｋ  ｐｐｍ）として使用する。ここで、第２の相関関数Ｆ２（ｋ  ｐｐｍ）には、第２の測定基準抵抗値Ｒｒｅｆ２を第２の初期基準抵抗値Ｒｒｅｆ２，０，（ｋ  ｐｐｍ）で割った商が入力される。
【０１４１】
【数４６】
0006964650.tif 000047
【０１４２】
ステップＳ１０４８を参照する。コントローラ７０’は、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎおよびターゲット変動係数β（ｋ  ｐｐｍ）に応じて、校正抵抗値Ｒｃａｌ（校正イミタンス値）を計算する。校正抵抗値Ｒｃａｌの計算アプローチに関しては、例えば、コントローラ７０’は、式４６に示すように、測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎをターゲット変動係数β（ｋ  ｐｐｍ）で割った商を校正抵抗値Ｒｃａｌとして使用する。
【０１４３】
【数４７】
0006964650.tif 000048
【０１４４】
ステップＳ１０４９を参照する。コントローラ７０’は、校正抵抗値Ｒｃａｌをターゲットガス濃度変換関数に代入にして、ターゲットガス濃度値を取得する。
【０１４５】
以上、ガス検出装置１００の第１実施形態に適用されるガス濃度検出方法の２つの例およびガス検出装置２００の第２実施形態に適用されるガス濃度検出方法の４つの例について説明した。６つの例では、ターゲットガス濃度値が取得された後、コントローラ７０または７０’は、ターゲットガス濃度値および校正抵抗値Ｒｃａｌに応じて、標準曲線をさらに更新することができる。標準曲線は、ターゲットガス濃度変換関数の関数曲線である。
【０１４６】
実際には、ガス検出装置１００または２００が出荷される前に、本開示は、複数の指定濃度値と接触するターゲット検出部４０の複数のデフォルト抵抗値（デフォルトイミタンス値）を検出することができる。換言すれば、デフォルトイミタンス値の各々は、ターゲット検出部４０と関連付けられ、指定濃度値の各々は、これらのデフォルトイミタンス値の１つに対応し、ターゲットガス濃度変換関数は、これらの指定濃度値およびこれらのデフォルトイミタンス値に関連付けられている。前述した指定濃度値とデフォルトイミタンス値は、下記の表１のように記録されている。ガス検出装置１００または２００が実際に適用され、ターゲットガス濃度値が取得された後、コントローラ７０または７０’は、校正濃度値が表１の指定濃度値に対応する更新範囲の１つに属するかどうかを判定する。判定結果が「はい」である場合、コントローラ７０または７０’は、指定濃度値に対応するデフォルト抵抗値を校正抵抗値Ｒｃａｌに置き換える。判定結果が「いいえ」である場合、コントローラ７０または７０’は、校正抵抗値Ｒｃａｌおよびターゲット濃度値を含む新しい行を表１に追加する。
【０１４７】
【表１】
0006964650.tif 000049
【０１４８】
例えば、更新範囲が５ｐｐｍである場合、ｎ回目の測定で、校正抵抗値（校正イミタンス値）Ｒｃａｌは３７４９ＫΩであり、ターゲット濃度値は２２．５ｐｐｍである。この例では、コントローラ７０または７０’は、指定濃度値が２５．１ｐｐｍであるフィールドが更新要件（２５．１−５＜２２．５＜２５．１＋５）を満たしていることを見出す。したがって、コントローラ７０または７０’は、デフォルト抵抗値が３５７６ＫΩであるフィールドを更新する。
【０１４９】
先の例に続いて、ｎ+１回目の測定で、校正抵抗値Ｒｃａｌが２０１３ＫΩであり、ターゲット濃度値が１２４．０ｐｐｍである場合である。この例では、コントローラ７０または７０’は、指定濃度値の更新範囲にこの校正値（１０７．１−５＜１２４．５であるが、１０７．１＋５＜１２４．５）に含まれるフィールドを見出すことはできない。したがって、コントローラ７０または７０’は、の「抵抗−濃度」の形式で（２０１３、１２４．０）の測定データを表１に追加し、表１は、上記２つの例に従って、下記の表２に更新される。
【０１５０】
【表２】
0006964650.tif 000050
【０１５１】
コントローラ７０または７０’が、校正イミタンス値、ターゲットガス濃度値、複数のデフォルトイミタンス値および更新範囲に応じて、これらのデフォルトイミタンス値を更新し、および指定濃度値を選択的に更新する更新戦略に基づくと、ガス検出装置１００または２００が校正抵抗値および校正濃度値を生成するたびに、標準曲線または標準曲線に対応する表にフィードバックすることができる。上記更新戦略は、本開示のガス濃度検出方法においては、動的な校正効果を有する。また、ターゲットガスに対する検知材の感度が変化したとき、ガス検出装置１００または２００は、正確なターゲットガス濃度値を出力し続けることができる。
【０１５２】
図１３を参照する。図１３は、ターゲットガス濃度変換関数を確立する標準曲線のフローチャートである。
【０１５３】
ステップＳ１１１を参照する。ステップＳ１１１は、「指定濃度値を有するターゲットガスをガス検出装置１００または２００に導入すること」を示す。例えば、指定濃度値２５ｐｐｍのターゲットガスがガス検出装置１００または２００に導入され、ヒータ１０が熱を発生し、検出部３０〜６０の温度を上昇させ、ターゲットガスがガス検出装置１００または２００に導入される。
【０１５４】
ステップＳ１１３を参照する。ステップＳ１１３は、「ターゲット検出部の抵抗値を検出すること」を示す。具体的には、コントローラ７０または７０’は、３５７６ＫΩなどの測定ターゲット抵抗値Ｒｓｅｎを検出する。
【０１５５】
ステップＳ１１５を参照する。ステップＳ１１５は、「指定濃度値および抵抗値を書き込むこと」を示す。具体的には、コントローラ７０または７０’は、データ（２５ｐｐｍ、３５７９ＫΩ）をコントローラ７０または７０’の内蔵記憶素子に記憶し、または記憶装置に記憶する。このステップは、座標点を増加させる。
【０１５６】
ステップＳ１１７を参照する。ステップＳ１１７は、「データ量が十分であるかどうかを判定すること」を示す。具体的には、コントローラ７０または７０’は、増加した座標点がターゲットガス濃度変換関数の標準曲線を確立するのに十分かどうかを判定する。判定結果が「はい」である場合、標準曲線を確立するためのステップＳ１１８が実行される。判定結果が「いいえ」である場合、ステップＳ１１９が次に実行される。
【０１５７】
ステップＳ１１９を参照する。ステップＳ１１９は、「別の指定濃度値を有するターゲットガスをガス検出装置１００または２００に導入すること」を示す。例えば、コントローラ７０または７０’は、指定濃度値１００ｐｐｍを有するターゲットガスをガス検出装置１００または２００に導入し、ステップＳ１１７の判定結果が肯定的になるまでステップＳ１１３〜Ｓ１１７の処理を繰り返し、別の指定濃度値の標準曲線の確立を完了することができる。
【０１５８】
以上、本開示は、ドリフトした抵抗値が修正されるため、基準検出部を使用して、ターゲット検出部に自己補償情報を提供し、自動的に校正することができるガス検出装置およびガス濃度検出方法を提案する。また、本開示は、各校正後の抵抗値および濃度値に応じて、ガス検出装置によって予め確立された標準曲線を動的に修正することができ、次回の検出動作において、より正確なガス濃度検出結果を提供することができる。全体として、本開示は、検出結果を効果的に校正することができ、ガス検出素子によって出力されたデータは、デフォルトデータの更新情報を提供することができる。これは、環境、劣化、または不完全なバーンイン処理などの要因により、ガス検出装置の検知材の感度が変化した場合でも、変化を検出し、動的に校正することができることを意味する。さらに、検知材が劣化または汚染された場合でも、検知材の標準曲線を修正することによって感度変動が追跡できるため、ガス検出装置の寿命が延びる。
【０１５９】
本開示は、上述の実施形態で説明したが、実施形態は本開示を限定するものではない。本開示の意図および範囲から逸脱することなく行われた変更および修正は、本開示の特許請求の範囲に属する。本開示によって定義される保護範囲については、添付の特許請求の範囲を参照する。
【符号の説明】
【０１６０】
１００、２００・・・ガス検出装置
１０・・・ヒータ
１０１・・・表面
２０・・・誘電体層
２０１・・・支持面
３０・・・基準検出部、第１の基準検出部
３０１・・・第１の検出層
３０３・・・第１の導電層
４０・・・ターゲット検出部、第１のターゲット検出部
４０１・・・第２の検出層
４０３・・・第２の導電層
５０・・・第２の基準検出部
５０１・・・第３の検出層
５０３・・・第３の導電層
６０・・・第２のターゲット検出部
６０１・・・第４の検出層
６０３・・・第４の導電層
７０、７０’・・・コントローラ
Ａ１、Ｂ１・・・イミタンス取得段階
Ａ３、Ｂ３・・・範囲計算段階
Ａ５、Ｂ５・・・範囲比較段階
Ａ７、Ｂ７・・・濃度計算段階
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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