JPH03269355A - ガスセンサの信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、生物処理に伴って排出される汚泥か
ら発生する硫化水素（Ｈ２Ｓ）　、メチルメルカプタン
（ＭＭ）　、硫化メチル（ＤＭＳ’）等のガス成分濃度
をガスセンサで計測して出力するガスセンサの信号処理
装置に関する。

（従来の技術及び解決すべき課題） 一般にセンサは、その計測出力を電流又は電圧信号とし
て出力している。特に、工業用計器のセンサとしては、
出力電流が４〜２０　ｍＡ　、或いは出力電圧が１〜５
Ｖの範囲のものが広く採用されている。出力表示部は、
センサから出力される電流又は電圧信号を入力し、当該
入力した信号をセンサが検出しているレベルに変換して
表示する。例えば、ガス濃度検出装置においては、ガス
センサから人力した電流又は電圧信号を対応するガス濃
度（ｐｐｍ）に変換して表示している。

ところで、出力表示部がガスセンサの出力信号を入力し
て当該ガスセンサの検出レベルに変換する場合、入力し
た電流又は電圧の値がどの値に相当するかは使用したガ
スセンサの計測範囲（ダイナミックレンジ）による。例
えば、０〜１　ｐｐｍ計測のガスセンサではその検出レ
ベルは、出力電流値が４ｍＡのときＯｐｐｍ　、　２０
ｍＡのとき１　ｐｐｍとなり、０〜１ｏｐｐｒｎ計測の
ガスセンサであればその検出レベルは、出力電流が４ｍ
ＡのときＱ　ｐｐｍ　、２０ｍＡのとき１０ｐｐｍとな
る。従って、異なる計測範囲のガスセンサでは、出力信
号が同じレベルであっても、ガスセンサの検出レベルは
異なっていることとなる。

例えば、第４図に示すガス濃度測定表示装置において、
４〜２０ｍＡの範囲で０〜１　ｐｐｍの範囲のガス濃度
計測が可能なガスセンサＳ１を使用した場合、当該ガス
センサＳ１が１　ｐｐｍのガス濃度を計測すると、変換
部ｌで対応する電流値に変換されて２０ｍＡの信号ｅが
出力される。この出力信号ｅは、入力バッファ部２で当
該信号ｅのもつオフセット分４ｍＡが除去され、変化分
の１６ｍＡ　（２０ｍＡ　−４ｍＡ１６ｍＡ）が出力さ
れ、例えば、ガス濃度表示計（以下単に「表示計」とい
う）３にガス濃度１　ｐｐｍとして表示される。

ところが、上述の測定範囲のガスセンサＳ１を入手する
ことができず、例えば、４〜２０ｍＡの範囲で０〜５　
ｐｐｍの計測範囲のガスセンサＳ２を使用せざるを得な
い場合、当該ガスセンサＳ２をそのまま使用すると、ガ
スセンサＳ２の１　ｐｐｍ相当の変化分は７．２　ｍＡ
　（（１６＋ｔ＋Ａ／　５　ｐｐｍ）＋　（オフセット
分）　−３，２ｍＡ　＋　４　ｍＡ＝７．２ｍＡ　）と
なり、変換部４から７．２ｍＡの信号ｅ°が出力される
。この信号ｅ′は、入力バッフ７部５でオフセット分４
ｍＡが除去され、変化分３．２ｍＡが出力値として表示
計３に入力されることになる。

ところが、表示計３はガスセンサＳｌに対応したもので
あるから、入力電流値が１部６ｍＡのときにｌｐｐｍで
あり、従って、当該表示計３は、ガスセンサＳ２が１　
ｐｐｍを計測したにも拘らずガス濃度を０．２１）ｌ）
ｍ　（（１１）Ｉ）ｍ　／１６ｐｐｍ）Ｘ３．２ｍＡ　
＝０．２ｐｐｍ）として表示してしまうこととなる。

同様に、４〜２０ｍＡの範囲で０〜１０ｐｐｍの計測範
囲のガスセンサＳ３を使用せざるを得ない場合には、ガ
スセンサＳ３の１　ｐｐｍ相当の変化分は５．６ｍＡ　
（（１６ｍＡ／１０１０１）ｐ＋（オフセット分）＝１
．６ｍＡ＋　４　ｍＡ＝５．６ｍＡ　）となり、変換部
６から５．６ｍＡの信号ｅ”が出力される。この信号ｅ
”は、入力バッファ部７でオフセット分４ｎ＋Ａが除去
され、変化分１．６ｍＡが出力値として表示計３に入力
されることになる。

ところが、表示計３は、ガスセンサＳ１に対応したもの
であり、従って、ガスセンサＳ３が１　ｐｐｍを計測し
たにも拘らずガス濃度を０．１ｐｐｍ（（１１）Ｉ）ｍ
／　１６ｐｐｍ）　Ｘ　１．６ｍＡ　＝　０．　ｉｐ＋
）ｍ）として表示してしまうこととなる。

このように成るレンジのガスセンサＳ１に対応して１つ
の表示計３を設けた場合、異なるレンジのガスセンサＳ
２、Ｓ３を使用するときには互換性がなく、各々のガス
センサのレンジに対応する表示計を新たに設けるか、或
いは表示計の設定目盛を変更する必要が生じ互換性がな
いという不具合がある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、どのレンジ
を有するガスセンサを使用しても、同一ガス濃度に対し
て同一の出力レベルを得ることができ、センサ間の互換
性を持たせることが可能なガスセンサの信号処理装置を
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を遠戚するために本発明によれば、ガスセンサ
の出力信号を入力して対応するガス濃度を出力するガス
センサの信号処理装置において、前記ガスセンサのレン
ジに対応した基準信号を出力する基準信号出力部と、前
記ガスセンサの出力信号を前記基準信号で割り、同一ガ
ス濃度に対する出力信号レベルを同一レベルに換算する
演算部とを備えた構成としたものである。

（作用） 演算部は、成るガス濃度例えば、ガスセンサが１　ｐｐ
ｍ相当変化したときの基準値で当該ガスセンサの出力（
実測値）を除算し、出力値のレベルを同一のレベルに換
算する。これにより同一のガス濃度における出力レベル
は、測定範囲が異なるガスセンサでも同一となり、ガス
センサ間の互換性が得られる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

尚、第３図に示す回路と同一回路は同一の符号を付しで
ある。

第１図において、ガスセンサＳ１は、例えば、４〜２０
ｍＡの範囲で０〜１　ｐｐｍの範囲のガス濃度計測が可
能なセンサで、その出力信号は変換部ｌに入力される。

変換部１は、ガスセンサ＄１から入力する信号をガス濃
度に対応する電流信号ｅに変換して出力する。即ち、変
換部１は、ガスセンサＳ１が１　ｐｐｍの濃度を検出す
ると、２０ｍＡの信号を出力する。この変換部１の出力
信号ｅは基準信号出力部ｌＯに入力される。

基準信号出力部１０は、センサＳ１のもつレンジに対応
した基準信号を出力するもので、ガスセンサＳ１の測定
値が１　ｐｐｍ変化した時の変化分（基準値）となる電
流値が出力される。即ち、ガスセンサＳ＋のガス濃度１
　ｐｐｍ変化相当分は１６ｍＡ　（＝２０ｍＡ−４ｍＡ
）であり、当該基準信号出力部ＩＯは、このガスセンサ
Ｓ１の１　ｐｐｍ変化分相当の基準信号ｅ１（−１６ｍ
Ａ）を出力する。また、当該基準信号出力部ＩＯは、変
換部ｌから入力された信号ｅも出力する。

入力バッファ部２は、基準信号出力部１０から入力され
る信号ｅから当該信号ｅのもつオフセット分４ｍＡを除
去して、ガスセンサＳ１が１　ｐｐｍのガス濃度を検出
した時の変化分の信号ｅ、（＝２０ｍＡ−４ｍＡ＝　１
６ｍＡ）を出力する。

演算部１１は、入力バッファ部２と基準信号出力部１０
からの各信号ｅ　ｌ　、ｅ　ｓｌを入力し、入力バッフ
ァ部２からの信号ｅ　１（−１６ｍＡ）を基準信号ｅ１
（＝１６ｍＡ）で除算して、信号ＤＩ（−ｅ＋／ｅ＝＋
）を出力する。即ち、出力信号Ｄ１のレベルは、（（入
力電流値−オフセット分）／基準信号電流値）として算
出される。従って、この信号Ｄ１は、ガスセンサＳ１が
１　ｐｐｍのガス濃度を検出した時にそのレベルが１　
（−ｅ　ｔｈｅ　、＋＝１６ｍＡ／１６ｍＡ　）となる
。

この演算部１１の出力信号Ｄ１は表示計３に入力される
。

また、ガスセンサＳ２は、４〜２０ｍＡの範囲で０〜５
　ｐｐｍの計測可能なセンサで、その出力信号は変換部
４に入力される。変換部４は、ガスセンサＳ２から入力
する信号をガス濃度に対応する電流信号ｅ°に変換して
出力する。即ち、変換部４は、ガスセンサＳ２が５　ｐ
ｐｍのガス濃度を検出すると、２０ｍＡの信号を出力す
る。尚、この変換部４から出力されるガスセンサＳ２の
１　ｐｐｍ相当の変化分は、前述したように、７．２　
ｍＡ（（１６ｍＡ１５　ｐｐｍ）＋オフセラト分）　＝
３．２ｒｎＡ　＋　４ｍＡ＝７．２ｍＡ　）である。こ
の変換部４の出力信号ｅ′は基準信号出力部１２に入力
される。

基準信号出力部１２は、センサＳ２のもつレンジに対応
した基準信号を出力するもので、ガスセンサＳ２の測定
値が１　ｐｐｍ変化した時の変化分（基準値）となる電
流値が出力される。即ち、ガスセンサＳ２の１　ｐｐｍ
の変化相当分は３．２ｍＡ（＝　７．２ｍＡ４ｍＡ）で
あり、当該基準信号出力部１２は、このガスセンサＳ２
の変化分相当の基準信号ｅｇｇ（−３，２ｍＡ）を出力
する。また、当該基準、信号出力部１０は、変換部４か
ら入力された信号ｅ′　も出力する。

入力バッファ部５は、基準信号出力部１２から入力され
る信号ｅ′から当該信号ｅ°のもつオフセット分４ｍＡ
を除去して、ガスセンサＳ２が１　ｐｐｍのガス濃度を
検出した時の変化分の信号ｅ２　（７、２ｍＡ　−４ｍ
Ａ＝　３．２ｍＡ）を出力する。

演算部１３は、入力バッファ部５と基準信号出力部１２
からの各信号ｅ　２、ｅ　＊□を入力し、入力バッファ
部５からの信号６２（−３，２ｍＡ）を基準信号ｅ、２
（−３，２ｍＡ）で除算して信号Ｄ２（−ｅ　ｔｈｅ　
ｓ２）を出力する。従って、信号Ｄ２は、ガスセンサＳ
２が１　ｐｐｒｎのガス濃度を検出した時にそのレベル
がｌ（＝　ｅ　ｔｈｅ　ｓｇ＝３．２ｍＡ７３．２ｍＡ
　）となる。この信号Ｄ２は表示計３に入力される。

ガスセンサＳ３は４〜２０ｍＡの範囲で０−１０ｐｐｍ
の計測可能なセンサで、その出力信号は変換部６に入力
される。変換部６は、ガスセンサＳ３から入力する信号
をガス濃度に対応する電流信号ｅに変換して出力する。

即ち、変換部６は、ガスセンサＳ３が１０ｐｐｍのガス
濃度を検出すると、２０ｍＡの信号を出力する。尚、こ
の変換部６から出力されるガスセンサＳ３の１　ｐｐｍ
相当の変化分は、前述したように、５．．６　ｍＡ　（
（１６ｍＡ／ｌｏｐｐｍ）＋（オフセット分）　＝１．
６ｍＡ　＋　４ｍＡ＝５．６ｍＡ　）である。この信号
ｅ”は、基準信号入力部１４に入力される。

基準信号出力部１４は、センサＳ３のもつレンジに対応
した基準信号を出力するもので、ガスセンサＳ３の測定
値が１　ｐｐｍ変化した時の変化分（基準値）となる電
流値が出力される。即ち、ガスセンサＳ３の１　ｐｐｍ
の変化相当分は１．６ｍＡ（＝　５．６ｍＡ−４ｍＡ）
であり、当該基準信号出力部１４は、このガスセンサＳ
、のガス濃度１　ｐｐｍ変化分相当の基準信号ｅ　ａ３
（−１，６ｍＡ）を出力する。また、当該基準信号出力
部１４は、変換部６から入力された信号ｅ”も出力する
。

演算部１５は、人力バッファ部７と基準信号出力部１４
からの各信号ｅ３、ｅｓｉ＋を入力し、入力バッファ部
７からの信号ｅ　ａ（＝　１．６ｍＡ）を基準信号ｅｓ
ｓ（−１，６ｍＡ）で除算して信号Ｄｓ（−ｅｓ／ｅｓ
ａ）を出力する。従って、信号Ｄ３は、ガスセンサＳ３
がｌ　ｐｐｍのガス濃度を検出した時にそのレベルが１
（＝ｅａ／ｅｓｓ＝１．６ｍＡ７１．６ｍＡ　）となる
。この信号Ｄ３は表示計３に入力される。

以下に作用を説明する。

先ず、ガスセンサＳ１を使用した場合には、当該ガスセ
ンサＳＬが１　ｐｐｍのガス濃度を検出すると変換部ｌ
から２０ｍＡの信号ｅが出力され、基準信号出力部１０
から当該信号ｅ（＝２０ｍＡ）と、当該ガスセンサＳ１
のレンジに対応した１６ｍＡの基準信号ｅｓｌが出力さ
れる。入力バッファ部２は、入力信号ｅからオフセット
分４ｍＡを除去してガス濃度ｌｐｐｍに相当する信号ｅ
ｒ（＝１６ｍＡ）を出力する。

演算部１１は、信号ｅ１を基準信号ｅ１１で除算して信
号Ｄ　＋　（＝　１６ｍＡ／１６ｍＡ　＝　１　）を出
力する。そして、表示計３は、この信号Ｄ＋（＝１）を
入力すると１　ｐｐｍを表示する。

次に、ガスセンサＳ１に変えてＳ２を使用した場合、当
該ガスセンサＳ２が１　ｐｐｍのガス濃度を検出すると
、変換部４から７．２ｍＡの信号ｅ°が出力され、基準
信号出力部１２から当該信号ｅ’　（７、２ｍＡ）と、
当該ガスセンサＳ２のレンジに対応した３、　２ｍＡの
基準信号ｅｓ２が出力される。入力バッフ７部５は入力
信号ｅ′からオフセット分４ｍＡを除去して１　ｐｐｍ
に相当する信号ｅ　ｚ（＝３．２ｍＡ）を出力する。

１ 演算部１３は、信号ｅ２を基準信号ｅａｔで除算して信
号Ｄ　５（＝３．２ｍＡ／３．２ｍＡ　＝　１　）を出
力する。そして、表示計３は、この信号Ｄｇ（＝１）を
入力すると１　ｐｐｍを表示する。

また、ガスセンサＳ１に変えてＳ３を使用した場合、当
該ガスセンサＳ３がｉ　ｐｐｍのガス濃度を検出すると
、変換部６から５．６ｍＡの信号ｅ”が出力され、基準
信号出力部１４から当該信号ｅ”（＝５、６ｍＡ）と、
当該ガスセンサＳ、ｌのレンジに対応した基準信号ｅ　
＊３　（＝　１．６ｍＡ）が出力される。入力バッファ
部７は、入力信号ｅ”（＝５．６ｍＡ）からオフセット
分４ｍＡを除去してガス濃度Ｉ　ＴｌｐＴｌｌに相当す
る信号ｅ　５（＝１．６ｍＡ）を出力する。

演算部１５は、信号ｅ３を基準信号ｅ−で除算して信号
Ｄ　ａ（＝　１．６ｍＡ／１．６ｍＡ　＝　１　）を出
力する。そして、表示計３は、この信号ＤＳ（＝ｔ）を
入力すると１　ｐｐｍを表示する。

これにより、出力レベルは、ガスセンサ８１〜Ｓ３の何
れのセンサでも同一となり、表示計３には、ガスセンサ
ＳＩの場合には１６ｍＡ、ガスセンサ２ Ｓ２の場合には３．２ｍＡｓガスセンサＳ３の場合には
１．６ｍＡのときに同一のガス濃度１　ｐｐｍを示す。

尚、上記実施例においては、ガス濃度が１　ｐｐｍ相当
変化したときの電流値でガスセンサの実測値を割ること
により出力値のレベルを換算したが、これに限るもので
はなく、他のガス濃度を基準にして出力値の換算を行な
うようにしてもよい。

また、演算部の出力信号は、アナログ信号でも良く、或
いはディジタル信号でも良い。

第２図及び第３図は本発明の他の実施例を示し、第２図
は、ガスセンサＳｌの出力値を基準信号出力部１０を経
由せずに直接人力バッファ部２に加えるようにしたもの
である。また、第３図は、基準信号出力部１０を、予め
使用するセンサＳ１のもつレンジに対応した基準出力値
を設定して出力するようにしたものである。基準信号出
力部ｌＯは、これによりガスセンサＳ１の実測値を入力
する必要がなくなる。他のガスセンサＳ２、Ｓ２につい
てもガスセンサＳ１の場合と同様である。

また、入力バッファ部は、ガスセンサがオフセットを設
けてないものであれば不要である。更に、演算部から出
力される値は、表示計３に入力させる場合について説明
したが、これに限るものではなく、例えば、出力値の打
ち出しグラフとしてもよい。要は、演算部からの出力値
が同一レベルになれば良い。

更にまた、実施例では各々のセンサに対応して変換部、
基準信号出力部、演算部が設けられているが、この変換
部等は１個で構威し、それに各々のセンサを着脱するよ
うにしても良いし、センサ自体に変換部、基準信号出力
部を一体化して組み込んで、それを１個で構成したバッ
ファ部、演算部に着脱するようにしても良い。

なお、本発明のガスセンサは、計測したガス成分濃度に
応じて汚泥への脱臭剤の添加量を制御するものに好適に
用いられる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、ガスセンサの出力
信号を入力して対応するガス濃度を出力するガスセンサ
の信号処理装置において、前記ガスセンサのレンジに対
応した基準信号を出力する基準信号出力部と、前記ガス
センサの出力信号を前記基準信号で割り、同一ガス濃度
に対する出力信号レベルを同一レベルに換算する演算部
とを備えたことにより、異なるレンジのガスセンサを使
用しても表示計等に出力する出力信号レベルを同一レベ
ルに変換することができ、ガスセンサ間に互換性をもた
せることができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガスセンサの信号処理装置の一実
施例を示すブロック図、第２図及び第３図は第１図の他
の実施例を示すブロック図、第４図は従来のガスセンサ
の信号処理装置のブロック図である。 Ｓ！〜Ｓ３・・・ガスセンサ、１．４．６・・・変換部
、２．５．７・・・人力バッファ部、３・・・表示計、
１０゜１２．１４・・・基準信号出力部、１１．１３．
１５・・・演算部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスセンサの出力信号を入力して対応するガス濃度を出
   力するガスセンサの信号処理装置において、前記ガスセ
   ンサのレンジに対応した基準信号を出力する基準信号出
   力部と、前記ガスセンサの出力信号を前記基準信号で割
   り、同一ガス濃度に対する出力信号レベルを同一レベル
   に換算する演算部とを備えたことを特徴とするガスセン
   サの信号処理装置。