JP4744025B2 - Method for determining connection state of gas sensor and constant potential electrolytic gas measuring instrument - Google Patents

Method for determining connection state of gas sensor and constant potential electrolytic gas measuring instrument Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスセンサの接続状態判定方法及び定電位電解式ガス測定器に関する。詳しくは、ガスセンサ及びガスセンサの接続状態の異常を瞬時に判別して報知することができるガスセンサの接続状態判定方法及び定電位電解式ガス測定器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術における定電位電解式ガスセンサは、ガスセンサの作用極と対極に一定電位を印加し、目的ガスの流入により生じる電解電流を検出するものであるが、目的ガスが存在しない状態においては極めて高いインピーダンスを持っており、センサの各電極の接続不良または断線が発生した場合において、ガス濃度値に変化をきたさないか、異常に高い値若しくは異常に低い値を示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような定電位電解式ガスセンサでは、作用極と対極に一目的ガスが存在しない状態でセンサの各電極の接続不良または断線が発生してもガス濃度値に変化をきたさない、異常に高い値または低い値を示すかの何れかであるため、センサに示された値がガス濃度を示したものであるか、断線などによるものであるのか判別が困難であるという問題がある。
【０００４】
また、従来技術においてはポテンショスタット回路を介して対極及び参照極のみの電位変更パルスを印加していたため、作用極と対極及び参照極との間で電位差が発生し、電解液を介して強制電流が流れ、パルス電位、パルス幅を大きくするとガス濃度ゼロ点安定度が悪化するという問題が発生する。
【０００５】
従って、定電位電解式ガスセンサにおいて、ガスセンサ（の対極、参照極、作用極）の不良または断線発生などの接続異常を判別して報知すること、ガス濃度ゼロ点安定度の悪化を防止すること、に解決しなければならない課題を有する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明に係るガスセンサの接続状態判定方法及び定電位電解式ガス測定器は次のような構成にすることである。
【０００７】
（１） 作用極と対極および参照極を電解液中に相対して配置した定電位電解式のガスセンサを有し、
前記参照極の電位を負帰還して前記作用極の電位を前記参照極の電位に対して一定電位に保つように前記対極の電位を出力するポテンショスタット回路と、
前記作用極の電位を負帰還して、作用極の電位を出力するガス濃度増幅回路と、
電位設定器から出力する電位変更パルスを制御すると共に、前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路の出力電圧をサンプリングし、該サンプリングした出力電圧の電位差を算出すると共に予め設定されている基準電位との比較をする機能を備えたマイクロプロセッサと、
を備え、
前記ポテンショスタット回路及びガス濃度増幅回路の非反転入力側に電位設定器からの電位変更パルスを同時に印加するようにし、
前記電位変更パルスの印加前と印加中の前記ポテンショスタット回路の出力電圧及び前記ガス濃度増幅回路の出力電圧を測定し、
前記測定したポテンショスタット回路の電位変更パルス印加前の出力電圧と電位変更パルス印加中の出力電圧との第１の電位差及び前記測定したガス濃度増幅回路の電位変更パルス印加前の出力電圧と電位変更パルス印加中の出力電圧との第２の電位差を算出し、
該算出した第１の電位差及び第２の電位差と予め定めた基準電位とを比較することにより、ガスセンサの異常及びガスセンサの接続異常を判別し、
異常の場合は警報を発し、正常の場合は前記測定したガス濃度増幅回路の電位変更パルス印加前の出力電圧に基づいてガス濃度を算出して表示するようにしたことを特徴とするガスセンサの接続状態判定方法。
（２） 前記電位変更パルスは、前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路に所定の周期で印加するようにしたこと
を特徴とする（１）に記載のガスセンサの接続状態判定方法。
（３） 作用極と対極および参照極を電解液中に相対して配置した定電位電解式のガスセンサを有し、
前記接続コードを介して、前記参照極の電位を負帰還して前記作用極の電位を前記参照極の電位に対して一定電位に保つように前記対極の電位を出力するポテンショスタット回路と、
前記接続コードを介して、前記作用極の電位を負帰還して、作用極の電位を出力するガス濃度増幅回路と、
電位設定器から出力する電位変更パルスを制御すると共に、前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路の出力電圧をサンプリングし、該サンプリングした出力電圧の電位差を算出すると共に予め設定されている基準電位との比較をする機能を備えたマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサの設定に従って前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路に所定の電圧を印加する電位設定器と、
前記マイクロプロセッサによって前記電位設定器を制御して前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路に予め設定した電位変更パルスを同時に印加し、
前記電位変更パルスの印加前と印加中のポテンショスタット回路の出力電圧及びガス濃度増幅回路の出力電圧を測定し、
該測定したポテンショスタット回路の電位変更パルス印加前の出力電圧と電位変更パルス印加中の出力電圧との第１の電位差及び該測定したガス濃度増幅回路の電位変更パルス印加前の出力電圧と電位変更パルス印加中の出力電圧との第２の電位差を算出し、
該算出した第１の電位差及び第２の電位差と予め定めた基準電位とを比較することにより、ガスセンサの異常及びガスセンサの接続異常を判別する異常検出手段と、
を備えたこと
を特徴とする定電位電解式ガス測定器。
（４） 前記電位変更パルスは、前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路に所定の周期で印加するようにしたこと
を特徴とする（３）に記載の定電位電解式ガス測定器。
【０００８】
（５） 作用極と対極および参照極を電解液中に相対して配置した定電位電解式のガスセンサを有し、
前記ガスセンサと接続コードで接続し、前記ガスセンサを制御する機器であって、
前記接続コードを介して、前記参照極の電位を負帰還して前記作用極の電位を前記参照極の電位に対して一定電位に保つように前記対極の電位を出力するポテンショスタット回路と、
前記接続コードを介して、前記作用極の電位を負帰還して、作用極の電位を出力するガス濃度増幅回路と、
電位設定器から出力する電位変更パルスを制御すると共に、前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路の出力電圧をサンプリングし、該サンプリングした出力電圧の電位差を算出すると共に予め設定されている基準電位との比較をする機能を備えたマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサの設定に従って前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路に所定の電圧を印加する電位設定器と、
前記ガスセンサと接続するための接続コードに所定の電圧を印加するコード電位設定部と、
前記マイクロプロセッサによって前記電位設定器を制御して前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路に予め設定した電位変更パルスを同時に印加し、
前記電位変更パルスの印加前と印加中のポテンショスタット回路の出力電圧及びガス濃度増幅回路の出力電圧を測定し、
該測定したポテンショスタット回路の電位変更パルス印加前の出力電圧と電位変更パルス印加中の出力電圧との第１の電位差及び該測定したガス濃度増幅回路の電位変更パルス印加前の出力電圧と電位変更パルス印加中の出力電圧との第２の電位差を算出し、
該算出した第１の電位差及び第２の電位差と予め定めた基準電位とを比較することにより、ガスセンサの異常及びガスセンサの接続異常を判別する異常検出手段と、
を備えたこと
を特徴とする定電位電解式ガス測定器。
（６） 前記電位変更パルスは、前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路に所定の周期で印加するようにしたこと
を特徴とする（５）に記載の定電位電解式ガス測定器。
【０００９】
このようなガスセンサの接続状態判定方法及び定電位電解式ガス測定器において、マイクロプロセッサによりプログラムされた所定の周期に従い、定常の電位を印加されているポテンショスタット回路の出力電圧を測定し、次に予め設定されたガスセンサへの動作電位を変える電位変更パルスをポテンショスタット回路に印加し、印加中のポテンショスタット回路の出力電圧を測定する。マイクロプロセッサは、測定した出力電圧同士の電位差を求め、あらかじめ定められた基準電位（規格値）と比較演算することにより、センサ部（ガスセンサの対極、参照極）の異常または接続異常を瞬時に判定し、この判定に基づいて異常の場合に異常表示および警報を発生させることができる。
【００１０】
上述同様、マイクロプロセッサによりプログラムされた所定の周期に従い、定常の電位を印加したガス濃度増幅回路の出力電圧を測定し、次にあらかじめ設定されたガスセンサへの動作電位を変える電位変更パルスをガス濃度増幅回路に印加し、印加中のガス濃度増幅回路の出力電圧を測定する。マイクロプロセッサは、測定した出力電圧同士の電位差を求め、予め定められた基準電位（規格値）と比較演算することにより、センサ部（ガスセンサの作用極、増幅抵抗回路）の異常または接続異常を瞬時に判定し、この判定に基づいて異常の場合は異常表示および警報を発生し、判定結果が正常な場合は、定常の電位を印加時のガス濃度増幅回路の出力電圧に基づいてガス濃度を算出して表示する。
【００１１】
また、ポテンショスタット回路とガス濃度増幅回路に対して印加する定常の電位と電位変更パルス（パルス幅）を同じタイミングで印加することにより、ガスセンサの各電極に電位差が発生しないので、電位変更パルスの電位やパルス幅の制限条件がなくなるのでガス濃度ゼロ点安定度の悪化を防止することができる。
【００１２】
更に、センサ部をガス測定器と別体とした定電位電解式ガス測定により、遠方位置のガス濃度を測定することが可能であり、この場合も上述と同様に、センサ部（ガスセンサ）及びセンサ部とガス測定器を接続する接続コード（の各接続線）の断線などの異常を検知できるは勿論のこと、ガス測定器に設けたコード電位設定器により接続コード（例えば、シールドケーブルのシールド線）に所定電圧を印加しておくことで、センサ部〜接続コード（の各接続線）〜ガス測定器間が短絡している場合の検知を行うことが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るガスセンサの接続状態判定方法及び定電位電解式ガス測定器の実施の形態を図面を参照して説明する。但し、図面は専ら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１４】
第１の実施例として、図１に示す定電位電解式ガス測定器は、センサ部１０と、センサ制御部２００とから構成される。
【００１５】
センサ部１０は、封入した電解液中に対極１１１および参照極１１２と作用極１１３が相対配置してあるガスセンサ１１０と、増幅抵抗回路１２０とから構成され、増幅抵抗回路１２０は、ガスセンサ１１０の作用極１１３からの電圧を増幅する増幅抵抗Ｒ１と、温度特性を測定するためのサーミスタ１２１と、サーミスタ１２１の出力を増幅する増幅抵抗Ｒ２とから構成されている。
【００１６】
センサ制御部２００は、ポテンショスタット回路２０と、ガス濃度増幅回路３０と、Ａ／Ｄコンバータ４０と、電位設定器５０と、マイクロプロセッサ６０と、表示部７０と、警報部８０とから構成されている。
【００１７】
ポテンショスタット回路２０は、電位設定器５０に印加された電圧とガスセンサ１１０の対極１１１からの電圧との差を出力電圧としてＡ／Ｄコンバータ４０に送る。ガス濃度増幅回路３０は、電位設定器５０に印加された電圧とガスセンサ１１０の作用極１１３の電圧との差を出力電圧としてＡ／Ｄコンバータ４０に送る。Ａ／Ｄコンバータ４０は、ポテンショスタット回路２０やガス濃度増幅回路３０からの出力電圧やガスセンサ１１０（の参照極１１２）やサーミスタ１２１からの出力を読み取ってデジタル値に変換してマイクロプロセッサ６０へ出力する。電位設定器５０は、マイクロプロセッサ６０に従ってポテンショスタット回路２０やガス濃度増幅回路３０に所定の電圧を所定の周期で印加する。マイクロプロセッサ６０は、プログラムに従いＡ／Ｄコンバータ４０からの出力電圧の読み取り、電位設定器５０の制御を行うと共に、その結果を表示部７０や警報部８０へ出力する。表示部７０は、マイクロプロセッサ６０から送られてくる測定結果やセンサの異常等の情報を表示する。警報部８０は、マイクロプロセッサ６０から送られてくる測定結果やセンサの異常等の情報に基づき音などによって報知する。
【００１８】
このような構成からなる定電位電解式ガス測定器は次のような接続状態となっている。
【００１９】
まず、センサ部１０内の接続状態を説明する。ガスセンサ１１０の対極１１１は、接続端子▲２▼１０ｂを介してポテンショスタット回路２０の出力端子２３に接続されている。ガスセンサ１１０の参照極１１２は、接続端子▲１▼１０ａを介してポテンショスタット回路２０のマイナス（−）入力端子２２に接続されている。ガスセンサ１１０の作用極１１３は、増幅抵抗回路１２０の増幅抵抗Ｒ１と接続されており、また、接続端子▲３▼１０ｃを介してガス濃度増幅器３０のマイナス（−）入力端子３２に接続されている。
【００２０】
次に、増幅抵抗回路１２０内の接続状態を説明する。増幅抵抗Ｒ１は、一方がガスセンサ１１０の作用極１１３と接続されていると共に接続端子▲３▼１０ｃを介してガス濃度増幅器３０のマイナス（−）入力端子３２と接続され、他方はサーミスタ１２１及び増幅抵抗Ｒ２と接続されている。サーミスタ１２１は、増幅抵抗Ｒ２と並列接続されていると共に、一方が増幅抵抗Ｒ１、他方は接続端子▲４▼１０ｄを介してガス濃度増幅器３０の出力端子３３に接続されている。
【００２１】
続いて、制御部２００の接続状態を説明する。ポテンショスタット回路２０は、プラス（＋）入力端子２１が電位設定器５０と接続され、マイナス（−）入力端子２２がセンサ部１０の接続端子▲１▼１０ａを介してガスセンサ１１０の参照極１１２と接続され、出力端子２３はＡ／Ｄコンバータ４０と接続されていると共に、センサ部１０の接続端子▲２▼１０ｂを介してガスセンサ１１０の対極１１１に接続されている。
【００２２】
ガス濃度増幅回路３０は、プラス（＋）入力端子３１が電位設定器５０と接続され、マイナス（−）入力端子３２がセンサ部１０の接続端子▲３▼１０ｃを介してガスセンサ１１０の作用極１１３と接続され、出力端子３３はＡ／Ｄコンバータ４０と接続されていると共に、センサ部１０の接続端子▲４▼１０ｄを介して増幅抵抗回路部１２０のサーミスタ１２１及び増幅抵抗Ｒ２と接続されている。
【００２３】
Ａ／Ｄコンバータ４０は、一方（入力側）には、ポテンショスタット回路２０の出力端子２３及びガス濃度増幅回路３０の出力端子３３が接続され、他方（出力側）には、マイクロプロセッサ６０が接続されている。
【００２４】
マイクロプロセッサ６０は、Ａ／Ｄコンバータ４０（の出力側）と接続され、また、電位設定器５０・表示部７０・警報部８０（の各入力側）と接続されている。
【００２５】
電位設定器５０は、一方（入力側）は、マイクロプロセッサ６０（の出力側）と接続され、他方（出力側）は、ポテンショスタット回路２０のプラス（＋）入力端子２１及びガス濃度増幅回路３０のプラス（＋）入力端子３１と接続されている。
【００２６】
表示部７０及び警報部８０は、マイクロプロセッサ６０（の出力側）と接続されている。
【００２７】
次に、このような接続状態である定電位電解式ガス測定器の接続判定の方法について図２を参照しながら説明する。
【００２８】
まず、ガスセンサ１１０との接続状態が正常時の場合について説明する。図２（ａ）に示すように、ポテンショスタット回路２０のプラス（＋）入力端子２１には、電位設定器５０により定時電圧１．２５［Ｖ］を印加されている。マイクロプロセッサ６０がタイミングｔ１にて定時電圧印加時のポテンショスタット回路２０の出力端子２３の電位の読み取りを行い、この時の出力端子２３の電位がＡ／Ｄコンバータ４０を介してデジタル値に変換され、電位ａとしてマイクロプロセッサ６０内に記憶される。
【００２９】
一方、ガス濃度増幅回路３０のプラス（＋）入力端子３１にも前述同様に電位設定器５０により定時電圧１．２５［Ｖ］が印加されており、マイクロプロセッサ６０が前述と同じタイミングｔ１で定時電圧印加時のガス濃度増幅回路３０の出力端子３３の電位の読み取りを行うと、ガス濃度増幅回路３０の出力端子３３の電位がＡ／Ｄコンバータ４０を介してデジタル値に変換され、電位ｃとしてマイクロプロセッサ６０内に記憶される。
【００３０】
マイクロプロセッサ６０は、プログラムに従って出力端子２３及び出力端子３３の電位ａ、電位ｃの読み取りに続き、電位設定器５０に対して電位変更パルス（電圧）を発生するように指示を行う。
【００３１】
電位設定器５０は、マイクロプロセッサ６０の指示により定時電圧１．２５［Ｖ］から５０［ｍＶ］低い電圧の１．２０［Ｖ］の電位変更パルスを発生させて、ポテンショスタット回路２０のプラス（＋）入力端子２１及びガス濃度増幅回路３０のプラス（＋）入力端子３１に印加する。
【００３２】
マイクロプロセッサ６０は、タイミングｔ２で電位変更パルス印加時のポテンショスタット回路２０の出力端子２３及びガス濃度増幅回路３０の出力端子３３の電位の読み取りを行う。ポテンショスタット回路２０の出力端子２３の電位はＡ／Ｄコンバータ４０を介してデジタル値に変換された電位ｂ、ガス濃度増幅回路３０の出力端子３３の電位はＡ／Ｄコンバータを介してデジタル変換された電位ｄとしてマイクロプロセッサ６０内に記憶される。そして、Ａ／Ｄコンバータ４０により各出力端子２３／３３の電位（電位ｂ、電位ｄ）のサンプリングが終了したら、プログラムに従い電位設定器５０に対して定時電圧１．２５［Ｖ］が発生するよう指示を行う。
【００３３】
マイクロプロセッサ６０は、記憶している電位ａ、ｂ、ｃ、ｄにもとづき電位変更パルス印加前と印加中の各出力端子２３／３３の電位差を算出し、所定の基準値（１０〜９０［ｍＶ］内の範囲）と比較してガスセンサ１１０（の各極１１１〜１１３）の異常や、センサ部１０の接続端子▲１▼〜▲４▼（１０ａ〜１０ｄ）と他の回路との接続異常の判定を行う。
【００３４】
このようなプロセスによってガスセンサ１１０及びガスセンサ１１０との接続状態の良否判定を行う場合における詳細な動作について説明する。
【００３５】
まず、ガスセンサ１１０及びガスセンサ１１０との接続状態が正常である場合について説明する。上述したように、最初は電位設定器５０により定時電圧１．２５［Ｖ］が印加されている状態のポテンショスタット回路２０の出力端子２３の電位ａ及びガス濃度増幅回路３０の出力端子３３の電位ｃをタイミングｔ１で読み取り、マイクロプロセッサ６０内に記憶する。続いて、電位変更パルス１．２０［Ｖ］を印加した時のポテンショスタット回路２０の出力端子２３の電位ｂ及びガス濃度増幅回路３０の出力端子３３の電位ｄをタイミングｔ２で読み取り、マイクロプロセッサ６０が記憶する。
【００３６】
この時、マイクロプロセッサ６０が記憶した電位は、電位ａ＝１．２５［Ｖ］、電位ｂ＝１．２０［Ｖ］であり、電位ａと電位ｂの電位差を算出すると、電位ａ−電位ｂ＝５０［ｍＶ］であるので、基準値（正常時規格）１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］と比較し、この範囲内であるので正常と判定する。同じく、電位ｃ＝１．２５［Ｖ］、電位ｄ＝１．２０［Ｖ］であり、電位ｃと電位ｄの電位差を算出すると、電位ｃ−電位ｄ＝５０［ｍＶ］であるので、基準値（正常時規格）１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲内であるので正常と判定する。この結果、どちらも正常であるので、ガスセンサ１１０及びガスセンサ１１０との接続状態は正常と判定し、マイクロプロセッサ６０で電位ｃをガス濃度表示変換して表示部７０に送り、表示部７０によりガス濃度値が表示される。
【００３７】
続いて、ガスセンサ１１０及びガスセンサ１１０との接続状態が異常である場合の動作について説明する。
【００３８】
まず、第１の異常検出状態として、接続端子▲１▼１０ａ（１ピン）及びこれに接続されている部分が断線した場合について説明する。
【００３９】
この場合、ポテンショスタット回路２０のマイナス（−）入力端子がオープンであり、ハイインピーダンス入力のため電位不定となり、ポテンショスタット回路２０内のオペアンプは増幅率無限のコンパレータとして働く。この時の出力端子２３の電位がオペアンプのオフセット電位を含めプラス（＋）入力端子２１の電位と比べて、電位が高いときはマイナス（−）入力端子２２（オペアンプ電源電圧のマイナス電位）と同じ電位になり（図２（ｃ）参照）、電位が低きときはプラス（＋）入力端子２１（オペアンプ電源電圧のプラス電位）と同じ電位となる（図２（ｅ）参照）。つまり、どちらの場合も電位ａと電位ｂの電位差＝０［Ｖ］となり、基準値（正常時規格）１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲外であるので異常と判定される。
【００４０】
次に、マイクロプロセッサ６０がタイミングｔ１又はタイミングｔ２でポテンショスタット回路２０の出力端子２３の電位を読み取った時に異常を検出した場合の動作について説明する。
【００４１】
ポテンショスタット回路２０に定時電圧（１．２５［Ｖ］）を印加されている状態で、読み取りタイミングｔ１におけるマイナス（−）入力端子２２の電位が、プラス（＋）入力端子２１の電位より高いとき、出力端子２３の電位はマイナス（−）入力端子２２（電源電圧のマイナス電位）と同じ電位になる。また、ポテンショスタット回路２０に電位変更パルスが印加されている時の読み取りタイミングｔ２のときも同様に出力端子２３の電位はマイナス（−）入力端子２２（電源電圧のマイナス電位）と同じ電位になる。従って、電位ａと電位ｂの電位差＝０［ｍＶ］となり、１０［ｍＶ］以下であるので基準値（正常時規格）１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲外であるので異常と判定する（図２（ｃ）参照）。
【００４２】
一方、上述とは逆に、読み取りタイミングｔ１におけるマイナス（−）入力端子２２の電位がプラス（＋）入力端子２１の電位より低いとき、且つ、オペアンプのオフセット電圧も含めて５０［ｍＶ］以内の場合は、出力端子２３の電位はプラス（＋）入力端子２１（電源電圧のプラス電位）となるが、読み取りタイミングｔ２のときはプラス（＋）入力端子２１に印加される電位が５０［ｍＶ］下がるために出力端子２３の電位は反転のマイナス（−）入力端子２２（電源電圧のマイナス電位）と同じ電位になる。従って、電位ａと電位ｂの電位差は９０［ｍＶ］以上となり、基準値１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲外であるので異常と判定する。この状態の時は出力端子２３（オペアンプ出力）に接続されているガスセンサ１１０の対極１１１に同信号が伝わるので、参照極１１２に容量的に影響して定常の電位（定時電圧１．２５［Ｖ］）に戻ってもすぐにはプラス電位にはならない（図２（ｄ）参照）。
【００４３】
また、タイミングｔ１において、マイナス（−）入力端子２２の電位がプラス（＋）入力端子の電位より低いとき、且つ、オペアンプのオフセット電圧も含めて５０［ｍＶ］以上の場合は、読み取りタイミングｔ２のときの出力端子２３の電位は反転のプラス（＋）入力端子２１（電源電圧のプラス電位）と同じ電位になる。従って、電位ａと電位ｂの電位差＝０［ｍＶ］となり、基準値１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲外であるので異常と判定する（図２（ｅ）参照）。
【００４４】
続いて、第２の異常検出状態として、接続端子▲３▼１０ｃ（２ピン）に接続されている部分）が断線した場合について説明する。
【００４５】
この場合、ポテンショスタット回路２０のオペアンプフィードバック制御が行われなくなるため、ガスセンサ１１０の参照極１１２はハイインピーダンスとなり接続端子▲１▼１０ａを介して接続されている（オペアンプの）マイナス（−）入力端子２２の電位は、プラス（＋）入力端子２１とほぼ同じになる。この時にマイナス（−）入力端子２２の電位がオフセット電圧を含めプラス（＋）入力端子２１の電位より高いとき、出力端子２３の電位はマイナス（−）入力端子２２と同じ電位（オペアンプ電源電圧のマイナス電位）になり（図２（ｃ）参照）、マイナス（−）入力端子２２の電位がプラス（＋）入力端子２１の電位より低いとき、出力端子２３の電位はプラス（＋）入力端子２１と同じ電位（オペアンプ電源電圧のプラス電位）になる（図２（ｅ）参照）。つまり、どちらの場合も電位ａと電位ｂの電位差＝０［ｍＶ］となり、基準値（正常時規格）１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲外であるので異常と判定される。
【００４６】
次に、マイクロプロセッサ６０がタイミングｔ１及びタイミングｔ２でポテンショスタット回路２０の出力端子２３の電位を読み取った時に異常を検出した場合の動作について説明する。
【００４７】
ポテンショスタット回路２０に定時電圧（１．２５［Ｖ］）を印加されている状態で、タイミングｔ１におけるマイナス（−）入力端子２２の電位がプラス（＋）入力端子２１の電位より高いとき、出力端子２３の電位はマイナス（−）入力端子２２（電源電圧のマイナス電位）と同じ電位になる。また、ポテンショスタット回路２０に電位変更パルスが印加されている時の読み取りタイミングｔ２のときも同様に出力端子２３の電位はマイナス（−）入力端子２２（電源電圧のマイナス電位）と同じ電位になる。従って、電位ａと電位ｂの電位差＝０［ｍＶ］となり、１０［ｍＶ］以下であるので基準値（正常時規格）１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲外であるので異常と判定する（図２（ｃ）参照）。
【００４８】
一方、上述とは逆に、読み取りタイミングｔ１におけるマイナス（−）入力端子２２の電位がプラス（＋）入力端子電位より低いとき、且つ、オペアンプのオフセット電圧も含めて５０［ｍＶ］以内の場合は、出力端子２３の電位はプラス（＋）入力端子２１（電源電圧のプラス電位）となるが、読み取りタイミングｔ２のときプラス（＋）入力端子２１に印加される電位が５０［ｍＶ］下がるために出力端子２３の電位は反転のマイナス（−）入力端子２２（電源電圧のマイナス電位）と同じ電位になる。従って、電位ａと電位ｂの電位差は９０［ｍＶ］以上となり、基準値１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲外であるので異常と判定する（図２（ｄ）参照）。
【００４９】
また、読み取りタイミングｔ１において、マイナス（−）入力端子２２の電位がプラス（＋）入力端子の電位より低いとき、且つ、オペアンプのオフセット電圧も含めて５０［ｍＶ］以上の場合は、読み取りタイミングｔ２のときに出力端子２３の電位は反転のプラス（＋）入力端子２１（電源電圧のプラス電位）と同じ電位になる。従って、電位ａと電位ｂの電位差＝０［ｍＶ］となり、基準値１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲外であるので異常と判定する（図２（ｅ）参照）。
【００５０】
第３の異常検出状態として、接続端子▲３▼１０ｃ（３ピン）及びこれに接続されている部分が断線した場合について説明する。この場合、前述の第１の異常検出状態で説明した動作と全く同じであり、ポテンショスタット回路２０→ガス濃度増幅回路３０、プラス（＋）入力端子２１→プラス（＋）入力端子３１、マイナス（−）入力端子２２→マイナス（−）入力端子３２、出力端子２３→出力端子３３に置き換えた説明と同じであるのでその説明を省略する。
【００５１】
第４の異常検出状態として、接続端子▲４▼１０ｄ（４ピン）及びこれに接続されている部分が断線した場合について説明する。この場合も同様に、前述の第２の異常検出状態で説明した動作と全く同じであり、ポテンショスタット回路２０→ガス濃度増幅回路３０、プラス（＋）入力端子２１→プラス（＋）入力端子３１、マイナス（−）入力端子２２→マイナス（−）入力端子３２、出力端子２３→出力端子３３に置き換えた説明と同じであるのでその説明を省略する。
【００５２】
次に、第２の実施例として、遠方位置のガス濃度を測定する為にセンサ部が別体である定電位電解式ガス測定器についてのガスセンサ異常及び接続異常の判定を行う場合を説明する。
【００５３】
図３に示す定電位電解式ガス測定器は、第１の実施例で説明した定電位電解式ガス測定器のセンサ部がセンサ制御部とは別体となっており、接続コードでセンサ部とガス測定器本体との接続を行って遠方位置のガス濃度を測定することができる定電位電解式ガス測定器の一例であり、センサ部１０’と、測定器２００’と、センサ部１０’と測定器２００’を接続する接続コード３００とから構成される。
【００５４】
センサ部１０’は、封入した電解液中に対極１１１’および参照極１１２’と作用極１１３’が相対配置してあるガスセンサ１１０’と、増幅抵抗Ｒ１’と、増幅抵抗Ｒ２’と、温度特性を測定するためのサーミスタ１２１’とからなる増幅抵抗回路１２０’とから構成される。
【００５５】
ガス測定器２００’は、ポテンショスタット回路２０’と、ガス濃度増幅回路３０’と、Ａ／Ｄコンバータ４０’と、電位設定器５０’と、マイクロプロセッサと６０’、表示部７０’と、警報部８０’と、シールド線電位設定器９０とから構成される。
【００５６】
ポテンショスタット回路２０’は、電位設定器５０’に印加された電圧とガスセンサ１１０’の対極１１１’からの電圧との差を出力電圧としてＡ／Ｄコンバータ４０’に送る。ガス濃度増幅回路３０’は、電位設定器５０’に印加された電圧とガスセンサ１１０’の作用極１１３’の電圧との差を出力電圧としてＡ／Ｄコンバータ４０’に送る。Ａ／Ｄコンバータ４０’は、ポテンショスタット回路２０’やガス濃度増幅回路３０’の出力電圧やガスセンサ１１０’（の参照極１１２’）やサーミスタ１２１’からの出力を読み取ってデジタル値に変換してマイクロプロセッサ６０’へ出力する。電位設定器５０’は、マイクロプロセッサ６０’に従ってポテンショスタット回路２０’やガス濃度増幅回路３０’に所定の電圧を所定の周期で印加する。マイクロプロセッサ６０’は、プログラムに従いＡ／Ｄコンバータ４０’からの出力電圧の読み取り、電位設定器５０’の制御を行うと共に、その結果を表示部７０’や警報部８０’へ出力する。表示部７０’は、マイクロプロセッサ６０’から送られてくる測定結果やセンサの異常等の情報を表示する。警報部８０’は、マイクロプロセッサ６０’から送られてくる測定結果やセンサの異常等の情報に基づき音などによって報知する。シールド線電位設定器９０は、接続コード３００のシールド線３０５に所定の電位を印加する。
【００５７】
接続コード３００は、センサ部１０’の接続端子▲１▼〜▲４▼（１０ａ’〜１０ｄ’）と測定器２００’の接続端子▲１▼〜▲４▼（２１０ａ〜２１０ｅ）を接続するための各芯線３０１〜３０４とシールド線３０５を有するシールドケーブルである。
【００５８】
このような定電位電解式ガス測定器は次のような接続状態となっている。
【００５９】
まず、センサ部１０’内の接続状態を説明する。ガスセンサ１１０’の対極１１１’は、接続端子▲２▼１０ｂ’→接続コード３００（芯線３０２）→測定器２００’の接続端子▲２▼２１０ｂを介して測定器２００’内のポテンショスタット回路２０’の出力端子２３’に接続されている。ガスセンサ１１０’の参照極１１２’は、接続端子▲１▼１０ａ’→接続コード３００（芯線３０１）→測定器２００’の接続端子▲１▼２１０ａを介して測定器２００’内のポテンショスタット回路２０’のマイナス（−）入力端子２２’に接続されている。ガスセンサ１１０’の作用極１１３’は、増幅抵抗回路１２０’の増幅抵抗Ｒ１’と接続されており、また、接続端子▲３▼１０ｃ’→接続コード３００（芯線３０３）→測定器２００’の接続端子▲３▼２１０ｃを介して測定器２００’内のガス濃度増幅器３０’のマイナス（−）入力端子３２’に接続されている。
【００６０】
次に、増幅抵抗回路１２０’内の接続状態を説明する。増幅抵抗Ｒ１’は、一方がガスセンサ１１０’の作用極１１３’と接続されていると共に接続端子▲３▼１０ｃ’→接続コード３００（芯線３０３）→測定器２００’の接続端子▲３▼２１０ｃを介して測定器２００’内のガス濃度増幅器３０’のマイナス（−）入力端子３２’と接続され、他方はサーミスタ１２１’及び増幅抵抗Ｒ２’と接続されている。サーミスタ１２１’は、増幅抵抗Ｒ２’と並列接続されていると共に、一方が増幅抵抗Ｒ１’、他方は接続端子▲４▼１０ｄ’→接続コード３００（芯線３０４）→測定器２００’の接続端子▲４▼２１０ｄを介して測定器２００’内のガス濃度増幅器３０’の出力端子３３’に接続されている。
【００６１】
続いて、測定器２００’内の各部の接続状態を説明する。まず、ポテンショスタット回路２０’は、プラス（＋）入力端子２１’が電位設定器５０’と接続され、マイナス（−）入力端子２２’が接続端子▲１▼２１０ａ→接続コード３００（芯線３０１）→センサ部１０’の接続端子▲１▼１０ａ’を介してガスセンサ１１０’の参照極１１２’と接続され、出力端子２３’はＡ／Ｄコンバータ４０’と接続されていると共に、接続端子▲２▼２１０ｂ→接続コード３００（芯線３０２）→センサ部１０’の接続端子▲２▼１０ｂ’を介してガスセンサ１１０’の対極１１１’に接続されている。
【００６２】
ガス濃度増幅回路３０’は、プラス（＋）入力端子３１’が電位設定器５０’と接続され、マイナス（−）入力端子３２’が接続端子▲３▼２１０ｃ→接続コード３００（芯線３０３）→センサ部１０’の接続端子▲３▼１０ｃ’を介してガスセンサ１１０’の作用極１１３’と接続され、出力端子３３’はＡ／Ｄコンバータ４０’と接続されていると共に、接続端子▲４▼２１０ｄ→接続コード３００（芯線３０４）→センサ部１０’の接続端子▲４▼１０ｄ’を介して増幅抵抗回路部１２０’のサーミスタ１２１’及び増幅抵抗Ｒ２’と接続されている。
【００６３】
Ａ／Ｄコンバータ４０’は、一方（入力側）には、ポテンショスタット回路２０’の出力端子２３’及びガス濃度増幅回路３０’の出力端子３３’が接続され、他方（出力側）には、マイクロプロセッサ６０’が接続されている。
【００６４】
マイクロプロセッサ６０’は、Ａ／Ｄコンバータ４０’（の出力側）と接続され、また、電位設定器５０’・表示部７０’・警報部８０’（の各入力側）と接続されている。
【００６５】
電位設定器５０’は、一方（入力側）は、マイクロプロセッサ６０’（の出力側）と接続され、他方（出力側）は、ポテンショスタット回路２０’のプラス（＋）入力端子２１’及びガス濃度増幅回路３０’のプラス（＋）入力端子３１’と接続されている。
表示部７０’及び警報部８０’は、マイクロプロセッサ６０’（の出力側）と接続されている。
【００６６】
シールド線電位測定器９０は、一方が接地され、他方が接続端子▲５▼２１０ｅを介して接続コード３００のシールド線３０５に接続されている。
【００６７】
次に、このような接続状態である定電位電解式ガス測定器の動作について説明する。
【００６８】
ここでは、接続コード３００の各芯線３０１〜３０４、シールド線３０５が短絡している場合を検出を行うときの動作について説明する。なお、センサ部１０’〜接続ケーブル３００〜測定器２００’間の接続異常、断線などの異常検出時の動作については、前述の第１の実施例で説明した第１の異常検出状態〜第４の異常検出状態と同様の動作で異常を判定するのでその説明は省略する。なお、その他の説明においても第１の実施例と同様である箇所の説明は省略する。
【００６９】
第１の短絡検出状態として、シールド線３０５がグランド（＝０［Ｖ］）の時、測定器２００’の接続端子▲１▼１０ａ’〜センサ１０’の接地端子▲１▼２１０ａ間又は測定器２００’の接続端子▲３▼１０ｃ’〜センサ１０’の接地端子▲３▼２１０ｃ間と、シールド線３０５（接続端子▲５▼）が短絡している場合について説明する。
【００７０】
ポテンショスタット回路２０’及びガス濃度増幅回路３０’には定時電圧（１．２５［Ｖ］）を印加されている状態であり、マイクロプロセッサ６０’の読み取りタイミングｔ１において、マイナス（−）入力端子２２’／３２’の電位がプラス（＋）入力端子の電位より低いとき、且つ、オペアンプのオフセット電圧も含めて５０［ｍＶ］以上の場合は、タイミングｔ２のときの出力端子２３’／３３’の電位は、反転のプラス（＋）入力端子２１’／３１’（電源電圧のプラス電位）と同じ電位になる。従って、電位ａと電位ｂの電位差＝０［Ｖ］となり、基準値１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲外であるので異常と判定する（図２（ｅ）参照）。
【００７１】
第２の短絡検出状態として、シールド線３０５がグランド（＝０［Ｖ］）の時、測定器２００’の接続端子▲２▼１０ｂ’〜センサ１０’の接地端子▲２▼２１０ｂ間又は測定器２００’の接続端子▲４▼１０ｄ’〜センサ１０’の接地端子▲４▼２１０ｄ間と、シールド線３０５（接続端子▲５▼）が短絡している場合について説明する。
【００７２】
この場合、ポテンショスタット回路２０’及びガス濃度増幅回路３０’の出力端子２３’／３３’の電位（オペアンプの出力）が強制的に０［Ｖ］になるので、タイミングｔ１、ｔ２で読み取る出力端子２３’／３３’の電位は、電位ａと電位ｂ並びに電位ｃと電位ｄはすべて同じ電位０［Ｖ］であるので、電位差も０［Ｖ］（電位ａ−電位ｂ＝電位ｃ−電位ｄ＝０［Ｖ］）となり、基準値１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲外であるので異常を検出できる。
【００７３】
第３の短絡検出状態として、シールド線電位設定器９０によりシールド線３０５に定時電圧（１．２５［Ｖ］）が印加されている時、測定器２００’の接続端子▲１▼１０ａ’〜センサ１０’の接地端子▲１▼２１０ａ間又は測定器２００’の接続端子▲３▼１０ｃ’〜センサ１０’の接地端子▲３▼２１０ｃ間と、シールド線３０５（接続端子▲５▼）が短絡している場合について説明する。
【００７４】
この場合、マイクロプロセッサ６０’がポテンショスタット回路２０’／ガス濃度増幅回路３０’の出力端子２３’／３３’の電位を読みとるタイミングｔ１において、マイナス（−）入力端子２２’／３２’の電位がプラス（＋）入力端子電位より低いとき、且つ、オペアンプのオフセット電圧も含めて５０［ｍＶ］以内の場合は、出力端子２３’／３３’の電位はプラス（＋）入力端子２１’／３１’（電源電圧のプラス電位）となるが、読み取りタイミングｔ２のときにプラス（＋）入力端子２１’／３１’に印加される電位が５０［ｍＶ］下がるために出力端子２３’／３３’の電位はマイナス（−）入力端子２２’／３２’と同じ電位（電源電圧のマイナス電位）になる。従って、電位ａと電位ｂの電位差は９０［ｍＶ］以上となり、基準値１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲外であるので異常と判定する（図２（ｄ）参照）。
【００７５】
また、読み取りタイミングｔ１において、マイナス（−）入力端子２２’／３２’の電位がプラス（＋）入力端子２１’／３１’の電位より低いとき、且つ、オペアンプのオフセット電圧も含めて５０［ｍＶ］以上の場合は、読み取りタイミングｔ２のときに出力端子２３’／３３’の電位はプラス（＋）入力端子２１’／３１’と同じ電位（電源電圧のプラス電位）になる。従って、電位ａと電位ｂの電位差＝０［ｍＶ］となり、基準値１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲外であるので異常と判定する（図２（ｅ）参照）。
【００７６】
第４の短絡検出状態として、シールド線電位設定器９０によりシールド線３０５に定時電圧（１．２５［Ｖ］）が印加されている時、測定器２００’の接続端子▲２▼１０ｂ’〜センサ１０’の接地端子▲２▼２１０ｂ間又は測定器２００’の接続端子▲４▼１０ｄ’〜センサ１０’の接地端子▲４▼２１０ｄ間と、シールド線３０５（接続端子▲５▼）が短絡している場合について説明する。
【００７７】
この場合は、ポテンショスタット回路２０’／ガス濃度増幅回路３０’の出力端子２３’／３３’の電位（オペアンプの出力）が強制的に１．２５［Ｖ］になるので、読み取りタイミングｔ１及びｔ２における出力端子２３’／３３’の電位は、電位ａと電位ｂ並びに電位ｃと電位ｄはすべて同じ電位１．２５［Ｖ］であり、電位差は０［Ｖ］（電位ａ−電位ｂ＝電位ｃ−電位ｄ＝０［Ｖ］）となる。従って、基準値１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲外であるので異常を検出できる。
【００７８】
第５の短絡検出状態として、シールド線３０５に定時電圧１．２５［Ｖ］より高い電位が印加されている時、測定器２００’の接続端子▲１▼１０ａ’〜センサ１０’の接地端子▲１▼２１０ａ間又は測定器２００’の接続端子▲３▼１０ｃ’〜センサ１０’の接地端子▲３▼２１０ｃ間と、シールド線３０５（接続端子▲５▼）が短絡している場合について説明する。
【００７９】
この場合、ポテンショスタット回路２０’／ガス濃度増幅回路３０’の出力端子２３’／３３’の電位がオペアンプのオフセット電位を含めプラス（＋）入力端子２１’／３１’の電位と比べて高いときは、マイナス（−）入力端子２２’／３２’と同じ電位（オペアンプ電源電圧のマイナス電位）になり（図２（ｃ）参照）、電位が低きときはプラス（＋）入力端子２１／３１と同じ電位（オペアンプ電源電圧のプラス電位）となる（図２（ｅ）参照）。つまり、どちらの場合も電位ａと電位ｂの電位差＝０［ｍＶ］となり、基準値（正常時規格）１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲外であるので異常と判定される。
【００８０】
第６の短絡検出状態として、シールド線３０５に定時電圧１．２５［Ｖ］より高い電位が印加されている時において、測定器２００’の接続端子▲２▼１０ｂ’〜センサ１０’の接地端子▲２▼２１０ｂ間又は測定器２００’の接続端子▲４▼１０ｄ’〜センサ１０’の接地端子▲４▼２１０ｄ間と、シールド線３０５（接続端子▲５▼）が短絡している場合について説明する。
【００８１】
この場合は、ポテンショスタット回路２０’／ガス濃度増幅回路３０’の出力端子２３’／３３’の電位（オペアンプの出力）が強制的にプラス（＋）入力端子の電位（電源プラス電位）になるので、タイミングｔ１、ｔ２で読み取る出力端子２３’／３３’の電位は、電位ａと電位ｂ並びに電位ｃと電位ｄはすべて同じ電位となり、電位差は０［Ｖ］（電位ａ−電位ｂ＝電位ｃ−電位ｄ＝０［Ｖ］）となり、基準値１０［ｍＶ］〜９０［ｍＶ］の範囲外であるので異常を検出できる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したようなガスセンサの接続状態判定方法を用いた定電位電解式ガス測定器によって、マイクロプロセッサによりプログラムされた所定の周期で定常の電位を印加した時のポテンショスタット回路及びガスセンサ濃度増幅回路の出力電圧と、予め設定されたセンサの動作電位を変える電位変更パルスを印加した時のポテンショスタット回路及びガス濃度増幅回路の出力電圧を測定し、測定した出力電圧同士の電位差を求めて規格値と比較することで、センサ部（ガスセンサ、増幅抵抗回路）の異常または接続異常を瞬時に判別し、異常の場合は異常表示および警報を発生させ、判定結果が正常な場合は、定常の電位を印加した時のガス濃度増幅回路の出力電圧に基づいて算出したガス濃度を表示するので、測定時にガスセンサ及びその接続状態などが異常であるのか、正常な測定（測定前後で変化なし、測定範囲外の測定値）であるのかを明確に識別することができる。
【００８３】
また、ポテンショスタット回路とガス濃度増幅回路に印加する電位変更パルスの電位およびパルス幅、タイミングは同じであるため、ガスセンサの各電極（対極、参照極、作用極）に電位差が発生しないので電位変更パルスの電位およびパルス幅の制限条件がなくなり、ガス濃度ゼロ点安定度が悪化を防止することができる。
【００８４】
更に、遠方位置のガス濃度を測定する場合には、センサ部とセンサ制御部を具備したガス測定器が別体となっている定電位電解式ガス測定器を用い、ガス測定器に設けたコード電位設定器によって接続コード（例えばシールコードのシールド線）に所定電圧（基準電圧）を印加しておくことで、センサ部や接続コードの断線などの異常を検知できることは勿論のこと、接続コードの各接続線が短絡している場合の検知を行うことが可能になるというメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガスセンサの接続状態判定方法及び定電位電解式ガス測定器の構成を略示的に示した構成図である。
【図２】本発明に係るガスセンサの接続状態判定方法及び定電位電解式ガス測定器ガスにおいて、センサの各電極の接続不良または断線発生などの接続異常の検出過程を説明する為の説明図である。
【図３】本発明に係るガスセンサの接続状態判定方法及び定電位電解式ガス測定器において、センサ部と測定器を接続コード（シールド線有）で接続して使用する場合の構成を略示的に示した構成図である。
【符号の説明】
１０；センサ部、１０ａ〜１０ｄ；接続端子１１０；ガスセンサ、１１１；対極、１１２；参照極、１１３；作用極、１２０；増幅抵抗回路、Ｒ１；増幅抵抗、Ｒ２；増幅抵抗、１２１；サーミスタ、２００；センサ制御部、２０；ポテンショスタット回路、２１；プラス（＋）入力端子、２２；マイナス（−）入力端子、２３；出力端子、３０；ガス濃度増幅回路、３１；プラス（＋）入力端子、３２；マイナス（−）入力端子、３３；出力端子、４０；Ａ／Ｄコンバータ、５０；電位設定器、６０；マイクロプロセッサ、７０；表示部、８０；警報部、１０’；センサ部、１０ａ’〜１０ｄ’；接続端子１１０’；ガスセンサ、１１１’；対極、１１２’；参照極、１１３’；作用極、１２０’；増幅抵抗回路、Ｒ１’；増幅抵抗、Ｒ２’；増幅抵抗、１２１’；サーミスタ、２０’；ポテンショスタット回路、２１’；プラス（＋）入力端子、２２’；マイナス（−）入力端子、２３’；出力端子、３０’；ガス濃度増幅回路、３１’；プラス（＋）入力端子、３２’；マイナス（−）入力端子、３３’；出力端子、４０’；Ａ／Ｄコンバータ、５０’；電位設定器、６０’；マイクロプロセッサ、７０’；表示部、８０’；警報部、９０；シールド線電位設定器、２００’；測定器、２１０ａ〜２１０ｅ；接続端子、３００；接続コード、３０１〜３０４；芯線、３０５；シールド線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas sensor connection state determination method and a constant potential electrolytic gas measuring instrument. More specifically, the present invention relates to a gas sensor connection state determination method and a constant potential electrolysis gas measuring device that can instantaneously determine and notify an abnormality of a connection state of a gas sensor and a gas sensor.
[0002]
[Prior art]
  The constant potential electrolysis gas sensor in the prior art applies a constant potential to the working electrode and the counter electrode of the gas sensor to detect the electrolytic current generated by the inflow of the target gas. However, in the absence of the target gas, the impedance is extremely high. The sensor is not connected or disconnected.if it occursThe gas concentration value does not change or shows an abnormally high value or an abnormally low value.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned constant potential electrolysis gas sensor, the gas concentration value does not change even if connection failure or disconnection of each electrode of the sensor occurs in the state where there is no one target gas between the working electrode and the counter electrode. Therefore, there is a problem that it is difficult to determine whether the value indicated by the sensor indicates the gas concentration or is due to disconnection or the like.
[0004]
In addition, in the prior art, since the potential change pulse of only the counter electrode and the reference electrode is applied via the potentiostat circuit, a potential difference is generated between the working electrode, the counter electrode and the reference electrode, and the forced current is passed through the electrolyte. When the pulse potential and the pulse width are increased, the gas concentration zero point stability deteriorates.
[0005]
Therefore, in the constant potential electrolytic gas sensor, it is possible to determine and notify a connection abnormality such as a failure or disconnection of the gas sensor (counter electrode, reference electrode, working electrode), prevent deterioration of the gas concentration zero point stability, There are problems that must be solved.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a gas sensor connection state determination method and a constant potential electrolytic gas measuring instrument according to the present invention are configured as follows.
[0007]
(1) having a constant potential electrolysis type gas sensor in which a working electrode, a counter electrode and a reference electrode are disposed relative to each other in an electrolyte;
  A potentiostat circuit that negatively feeds back the potential of the reference electrode and outputs the potential of the counter electrode so as to keep the potential of the working electrode constant with respect to the potential of the reference electrode;
  A gas concentration amplification circuit that negatively feeds back the potential of the working electrode and outputs the potential of the working electrode;
  Controls a potential change pulse output from a potential setter, samples output voltages of the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit, calculates a potential difference between the sampled output voltages, and sets a reference potential that is set in advance. A microprocessor with the ability to compare
With
  A potential change pulse from a potential setter is simultaneously applied to the non-inverting input side of the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit,
  The output voltage of the potentiostat circuit before and during application of the potential change pulse, andGas concentration amplifier circuitMeasure the output voltage of
  MeasuredPotentiostat circuitThe first potential difference between the output voltage before application of the potential change pulse and the output voltage during application of the potential change pulse and the measurementGas concentration amplifier circuitCalculating a second potential difference between the output voltage before application of the potential change pulse and the output voltage during application of the potential change pulse,
  By comparing the calculated first potential difference and second potential difference with a predetermined reference potential, a gas sensor abnormality and a gas sensor connection abnormality are determined,
  In case of abnormality, an alarm is issued.Gas concentration amplifier circuitA gas sensor connection state determination method characterized in that a gas concentration is calculated and displayed based on an output voltage before application of a potential change pulse.
(2) The potential change pulse is applied to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit at a predetermined cycle.
(1) The gas sensor connection state determination method according to (1).
(3) having a constant potential electrolysis type gas sensor in which a working electrode, a counter electrode, and a reference electrode are disposed relative to each other in an electrolyte;
  A potentiostat circuit for outputting the potential of the counter electrode so as to maintain a constant potential with respect to the potential of the reference electrode by negatively feeding back the potential of the reference electrode via the connection cord;
  A gas concentration amplification circuit that negatively feeds back the potential of the working electrode and outputs the potential of the working electrode via the connection cord;
  Controls a potential change pulse output from a potential setter, samples output voltages of the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit, calculates a potential difference between the sampled output voltages, and sets a reference potential that is set in advance. A microprocessor with the ability to compare
  A potential setter for applying a predetermined voltage to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit according to the setting of the microprocessor;
  The potential setter is controlled by the microprocessor to apply a preset potential change pulse to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit simultaneously,
Measure the output voltage of the potentiostat circuit and the output voltage of the gas concentration amplifier circuit before and during the application of the potential change pulse,
A first potential difference between the measured output voltage of the potentiostat circuit before application of the potential change pulse and an output voltage during application of the potential change pulse, and the measured output voltage and potential change of the gas concentration amplifier circuit before application of the potential change pulse. Calculate the second potential difference with the output voltage during pulse application,
An abnormality detection means for determining an abnormality of the gas sensor and an abnormality of the connection of the gas sensor by comparing the calculated first potential difference and the second potential difference with a predetermined reference potential;
Having
A constant-potential electrolysis gas measuring instrument.
(4) The potential change pulse is applied to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit at a predetermined cycle.
(3) The constant potential electrolytic gas measuring device according to (3).
[0008]
(5) having a constant potential electrolysis type gas sensor in which a working electrode, a counter electrode and a reference electrode are disposed relative to each other in the electrolyte;
  A device for connecting the gas sensor with a connection cord and controlling the gas sensor,
  A potentiostat circuit for outputting the potential of the counter electrode so as to maintain a constant potential with respect to the potential of the reference electrode by negatively feeding back the potential of the reference electrode via the connection cord;
  A gas concentration amplification circuit that negatively feeds back the potential of the working electrode and outputs the potential of the working electrode via the connection cord;
  Controls a potential change pulse output from a potential setter, samples output voltages of the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit, calculates a potential difference between the sampled output voltages, and sets a reference potential that is set in advance. A microprocessor with the ability to compare
  A potential setter for applying a predetermined voltage to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit according to the setting of the microprocessor;
  A cord potential setting unit that applies a predetermined voltage to a connection cord for connection to the gas sensor;
  The potential setter is controlled by the microprocessor to apply a preset potential change pulse to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit simultaneously,
Measure the output voltage of the potentiostat circuit and the output voltage of the gas concentration amplifier circuit before and during the application of the potential change pulse,
A first potential difference between the measured output voltage of the potentiostat circuit before application of the potential change pulse and an output voltage during application of the potential change pulse, and the measured output voltage and potential change of the gas concentration amplifier circuit before application of the potential change pulse. Calculate the second potential difference with the output voltage during pulse application,
An abnormality detection means for determining an abnormality of the gas sensor and an abnormality of the connection of the gas sensor by comparing the calculated first potential difference and the second potential difference with a predetermined reference potential;
Having
A constant-potential electrolysis gas measuring instrument.
(6) The potential change pulse is applied to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit at a predetermined cycle.
(3) The constant potential electrolytic gas measuring device according to (5).
[0009]
In such a gas sensor connection state determination method and constant potential electrolytic gas measuring instrument, the output voltage of the potentiostat circuit to which a steady potential is applied is measured according to a predetermined period programmed by the microprocessor, and then A potential change pulse for changing the operating potential to a preset gas sensor is applied to the potentiostat circuit, and the output voltage of the potentiostat circuit being applied is measured. The microprocessor calculates the potential difference between the measured output voltages, and compares it with a predetermined reference potential (standard value) to instantly determine any abnormality or connection abnormality in the sensor unit (counter electrode or reference electrode of the gas sensor). Based on this determination, an abnormality display and alarm can be generated in the case of an abnormality.
[0010]
As described above, in accordance with a predetermined period programmed by the microprocessor, the output voltage of the gas concentration amplifier circuit to which a steady potential is applied is measured, and then a potential change pulse for changing the operating potential to a preset gas sensor is applied to the gas concentration. Applied to the amplifier circuit, the output voltage of the gas concentration amplifier circuit being applied is measured. The microprocessor calculates the potential difference between the measured output voltages and compares it with a predetermined reference potential (standard value) to instantly detect any abnormality or connection abnormality in the sensor unit (gas sensor working electrode, amplification resistor circuit). If there is an abnormality based on this determination, an abnormality display and alarm are generated. If the determination result is normal, the gas concentration is calculated based on the output voltage of the gas concentration amplifier circuit when a steady potential is applied. And display.
[0011]
In addition, by applying the steady potential and potential change pulse (pulse width) applied to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit at the same timing, no potential difference occurs between the electrodes of the gas sensor. Since there are no restrictions on the potential and pulse width, it is possible to prevent the deterioration of the gas concentration zero point stability.
[0012]
Furthermore, it is possible to measure the gas concentration at a distant position by constant potential electrolytic gas measurement in which the sensor unit is separated from the gas measuring device. In this case as well, the sensor unit (gas sensor) and the sensor can be measured in the same manner as described above. As well as being able to detect abnormalities such as disconnection of the connection cord (each connection line) that connects the gas meter to the gas meter, the connection cord (for example, shielded cable of shielded cable) ), It is possible to detect when the sensor unit, the connection cord (each connection line), and the gas measuring device are short-circuited.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of a gas sensor connection state determination method and a constant potential electrolytic gas measuring device according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the drawings are only for explanation, and do not limit the technical scope of the present invention.
[0014]
As a first embodiment, the constant potential electrolytic gas measuring device shown in FIG. 1 includes a sensor unit 10 and a sensor control unit 200.
[0015]
The sensor unit 10 includes a gas sensor 110 in which a counter electrode 111, a reference electrode 112, and a working electrode 113 are disposed relative to each other in an enclosed electrolyte, and an amplification resistor circuit 120. The amplification resistor circuit 120 is an operation of the gas sensor 110. It comprises an amplifying resistor R1 for amplifying the voltage from the pole 113, a thermistor 121 for measuring temperature characteristics, and an amplifying resistor R2 for amplifying the output of the thermistor 121.
[0016]
The sensor control unit 200 includes a potentiostat circuit 20, a gas concentration amplifier circuit 30, an A / D converter 40, a potential setting device 50, a microprocessor 60, a display unit 70, and an alarm unit 80. Yes.
[0017]
The potentiostat circuit 20 sends the difference between the voltage applied to the potential setting device 50 and the voltage from the counter electrode 111 of the gas sensor 110 to the A / D converter 40 as an output voltage. The gas concentration amplifier circuit 30 sends the difference between the voltage applied to the potential setter 50 and the voltage of the working electrode 113 of the gas sensor 110 to the A / D converter 40 as an output voltage. The A / D converter 40 reads the output voltage from the potentiostat circuit 20 and the gas concentration amplifier circuit 30 and the output from the gas sensor 110 (the reference electrode 112) and the thermistor 121, converts them into digital values, and outputs them to the microprocessor 60. To do. The potential setting device 50 applies a predetermined voltage to the potentiostat circuit 20 and the gas concentration amplifier circuit 30 in a predetermined cycle according to the microprocessor 60. The microprocessor 60 reads the output voltage from the A / D converter 40 according to the program, controls the potential setting device 50, and outputs the result to the display unit 70 and the alarm unit 80. The display unit 70 displays information such as measurement results and sensor abnormalities sent from the microprocessor 60. The alarm unit 80 notifies by sound or the like based on information such as a measurement result sent from the microprocessor 60 or sensor abnormality.
[0018]
The constant potential electrolytic gas measuring instrument having such a configuration is in the following connection state.
[0019]
First, the connection state in the sensor unit 10 will be described. The counter electrode 111 of the gas sensor 110 is connected to the output terminal 23 of the potentiostat circuit 20 through the connection terminal (2) 10b. The reference electrode 112 of the gas sensor 110 is connected to the minus (−) input terminal 22 of the potentiostat circuit 20 through the connection terminal {circle around (1)} 10a. The working electrode 113 of the gas sensor 110 is connected to the amplification resistor R1 of the amplification resistor circuit 120, and is connected to the negative (−) input terminal 32 of the gas concentration amplifier 30 via the connection terminal (3) 10c. .
[0020]
Next, the connection state in the amplification resistor circuit 120 will be described. One of the amplification resistors R1 is connected to the working electrode 113 of the gas sensor 110 and is connected to the negative (−) input terminal 32 of the gas concentration amplifier 30 through the connection terminal (3) 10c, and the other is connected to the thermistor 121 and the amplification. The resistor R2 is connected. The thermistor 121 is connected in parallel with the amplifying resistor R2, one is connected to the amplifying resistor R1, and the other is connected to the output terminal 33 of the gas concentration amplifier 30 via the connecting terminal (4) 10d.
[0021]
Next, the connection state of the control unit 200 will be described. In the potentiostat circuit 20, the plus (+) input terminal 21 is connected to the potential setting device 50, and the minus (−) input terminal 22 is connected to the reference electrode 112 of the gas sensor 110 via the connection terminal {circle around (1)} 10 a of the sensor unit 10. The output terminal 23 is connected to the A / D converter 40 and is connected to the counter electrode 111 of the gas sensor 110 via the connection terminal {circle around (2)} 10 b of the sensor unit 10.
[0022]
In the gas concentration amplifier circuit 30, the plus (+) input terminal 31 is connected to the potential setting device 50, and the minus (−) input terminal 32 is connected to the working electrode 113 of the gas sensor 110 via the connection terminal {circle around (3)} 10 c of the sensor unit 10. The output terminal 33 is connected to the A / D converter 40, and is connected to the thermistor 121 and the amplification resistor R2 of the amplification resistor circuit unit 120 via the connection terminal (4) 10d of the sensor unit 10. .
[0023]
The A / D converter 40 is connected to the output terminal 23 of the potentiostat circuit 20 and the output terminal 33 of the gas concentration amplifier circuit 30 on one side (input side), and to the microprocessor 60 on the other side (output side). Has been.
[0024]
The microprocessor 60 is connected to the A / D converter 40 (the output side thereof), and is connected to the potential setting device 50, the display unit 70, and the alarm unit 80 (each input side thereof).
[0025]
One (input side) of the potential setting device 50 is connected to the microprocessor 60 (output side thereof), and the other (output side) thereof is the plus (+) input terminal 21 of the potentiostat circuit 20 and the gas concentration amplifier circuit 30. The positive (+) input terminal 31 is connected.
[0026]
The display unit 70 and the alarm unit 80 are connected to the microprocessor 60 (the output side thereof).
[0027]
Next, a method for determining the connection of the constant potential electrolytic gas measuring device in such a connection state will be described with reference to FIG.
[0028]
First, a case where the connection state with the gas sensor 110 is normal will be described. As shown in FIG. 2A, a fixed voltage 1.25 [V] is applied to the plus (+) input terminal 21 of the potentiostat circuit 20 by the potential setter 50. The microprocessor 60 reads the potential of the output terminal 23 of the potentiostat circuit 20 when a constant voltage is applied at the timing t1, and the potential of the output terminal 23 at this time is converted into a digital value via the A / D converter 40. , And stored in the microprocessor 60 as the potential a.
[0029]
  On the other hand, the fixed voltage 1.25 [V] is applied to the plus (+) input terminal 31 of the gas concentration amplifier circuit 30 by the potential setter 50 as described above, and the microprocessor 60 operates at the same timing t1 as described above. The output terminal 33 of the gas concentration amplifier circuit 30 at the time of voltage applicationPotential readingIs performed, the potential of the output terminal 33 of the gas concentration amplifier circuit 30 is converted into a digital value via the A / D converter 40 and stored in the microprocessor 60 as the potential c.
[0030]
The microprocessor 60 instructs the potential setter 50 to generate a potential change pulse (voltage) following the reading of the potentials a and c of the output terminal 23 and the output terminal 33 according to the program.
[0031]
The potential setter 50 generates a potential change pulse of 1.20 [V], which is 50 [mV] lower than the regular voltage 1.25 [V], according to an instruction from the microprocessor 60, and adds a positive ( The voltage is applied to the (+) input terminal 21 and the plus (+) input terminal 31 of the gas concentration amplifier circuit 30.
[0032]
The microprocessor 60 reads the potentials of the output terminal 23 of the potentiostat circuit 20 and the output terminal 33 of the gas concentration amplifier circuit 30 when the potential change pulse is applied at timing t2. The potential at the output terminal 23 of the potentiostat circuit 20 is converted into a digital value b through the A / D converter 40, and the potential at the output terminal 33 of the gas concentration amplifier circuit 30 is converted into a digital value through the A / D converter. The stored potential d is stored in the microprocessor 60. When the A / D converter 40 finishes sampling the potentials of the output terminals 23/33 (potential b, potential d), a fixed voltage 1.25 [V] is generated for the potential setter 50 according to the program. Give instructions.
[0033]
The microprocessor 60 calculates the potential difference between the output terminals 23/33 before and during application of the potential change pulse based on the stored potentials a, b, c, and d, and calculates a predetermined reference value (10 to 90 [mV]. ] Of the gas sensor 110 (each of the electrodes 111 to 113) and abnormal connection between the connection terminals (1) to (4) (10a to 10d) of the sensor unit 10 and other circuits. Make a decision.
[0034]
A detailed operation in the case where the quality determination of the connection state between the gas sensor 110 and the gas sensor 110 is performed by such a process will be described.
[0035]
First, a case where the connection state between the gas sensor 110 and the gas sensor 110 is normal will be described. As described above, initially, the potential a of the output terminal 23 of the potentiostat circuit 20 and the potential of the output terminal 33 of the gas concentration amplifier circuit 30 in a state where the fixed voltage 1.25 [V] is applied by the potential setter 50. c is read at timing t 1 and stored in the microprocessor 60. Subsequently, the potential b of the output terminal 23 of the potentiostat circuit 20 and the potential d of the output terminal 33 of the gas concentration amplifier circuit 30 when the potential change pulse 1.20 [V] is applied are read at timing t2, and the microprocessor 60 Remember.
[0036]
At this time, the potential stored by the microprocessor 60 is potential a = 1.25 [V] and potential b = 1.20 [V]. When the potential difference between the potential a and the potential b is calculated, the potential a−potential b = 50 [mV], it is compared with the reference value (normal standard) 10 [mV] to 90 [mV], and it is determined that it is normal because it is within this range. Similarly, potential c = 1.25 [V], potential d = 1.20 [V], and the potential difference between potential c and potential d is calculated as potential c−potential d = 50 [mV]. Since the value (normal standard) is in the range of 10 [mV] to 90 [mV], it is determined as normal. As a result, since both are normal, it is determined that the connection state between the gas sensor 110 and the gas sensor 110 is normal, the potential c is converted into a gas concentration display by the microprocessor 60, and the gas concentration is sent to the display unit 70. The value is displayed.
[0037]
Subsequently, an operation when the connection state between the gas sensor 110 and the gas sensor 110 is abnormal will be described.
[0038]
First, as a first abnormality detection state, a case where the connection terminal {circle around (1)} 10a (1 pin) and the portion connected thereto are disconnected will be described.
[0039]
In this case, the minus (−) input terminal of the potentiostat circuit 20 is open, and the potential becomes indefinite because of the high impedance input, and the operational amplifier in the potentiostat circuit 20 functions as a comparator with an infinite amplification factor. When the potential of the output terminal 23 at this time is higher than the potential of the positive (+) input terminal 21 including the offset potential of the operational amplifier, it is the same as the negative (−) input terminal 22 (negative potential of the operational amplifier power supply voltage). When the potential is low, the potential becomes the same as the plus (+) input terminal 21 (the plus potential of the operational amplifier power supply voltage) (see FIG. 2E). That is, in either case, the potential difference between the potential a and the potential b is 0 [V], which is outside the range of the reference value (normal standard) 10 [mV] to 90 [mV], and thus is determined to be abnormal.
[0040]
Next, an operation in the case where an abnormality is detected when the microprocessor 60 reads the potential of the output terminal 23 of the potentiostat circuit 20 at the timing t1 or the timing t2 will be described.
[0041]
When the potential of the minus (−) input terminal 22 at the read timing t1 is higher than the potential of the plus (+) input terminal 21 in a state in which a constant voltage (1.25 [V]) is applied to the potentiostat circuit 20. The potential of the output terminal 23 becomes the same potential as the minus (−) input terminal 22 (minus potential of the power supply voltage). Similarly, at the read timing t2 when the potential change pulse is applied to the potentiostat circuit 20, the potential of the output terminal 23 is the same as the negative (−) input terminal 22 (the negative potential of the power supply voltage). . Therefore, the potential difference between the potential a and the potential b is 0 [mV], which is 10 [mV] or less, and is out of the reference value (normal standard) 10 [mV] to 90 [mV]. (See FIG. 2 (c)).
[0042]
On the other hand, contrary to the above, when the potential of the minus (−) input terminal 22 at the read timing t1 is lower than the potential of the plus (+) input terminal 21 and within 50 [mV] including the offset voltage of the operational amplifier. In this case, the potential of the output terminal 23 becomes the plus (+) input terminal 21 (plus potential of the power supply voltage), but at the read timing t2, the potential applied to the plus (+) input terminal 21 is 50 [mV]. In order to decrease, the potential of the output terminal 23 becomes the same potential as the inversion minus (−) input terminal 22 (minus potential of the power supply voltage). Accordingly, the potential difference between the potential a and the potential b is 90 [mV] or more, and is outside the range of the reference value 10 [mV] to 90 [mV], and thus is determined to be abnormal. In this state, since the same signal is transmitted to the counter electrode 111 of the gas sensor 110 connected to the output terminal 23 (op-amp output), the reference electrode 112 is capacitively affected and has a steady potential (the fixed voltage 1.25 [V ]) Does not immediately become a positive potential (see FIG. 2D).
[0043]
Further, at the timing t1, when the potential of the minus (−) input terminal 22 is lower than the potential of the plus (+) input terminal and is 50 [mV] or more including the offset voltage of the operational amplifier, the read timing t2 The potential of the output terminal 23 at that time becomes the same potential as the inverted plus (+) input terminal 21 (plus potential of the power supply voltage). Accordingly, the potential difference between the potential a and the potential b is 0 [mV], which is outside the range of the reference value 10 [mV] to 90 [mV], and thus is determined to be abnormal (see FIG. 2E).
[0044]
Next, a case where the connection terminal {circle around (3)} 10c (pin 2)) is disconnected as a second abnormality detection state will be described.
[0045]
In this case, since the operational amplifier feedback control of the potentiostat circuit 20 is not performed, the reference electrode 112 of the gas sensor 110 becomes high impedance and is connected via the connection terminal (1) 10a (of the operational amplifier) minus (−) input terminal. The potential of 22 is almost the same as that of the plus (+) input terminal 21. At this time, when the potential of the minus (−) input terminal 22 is higher than the potential of the plus (+) input terminal 21 including the offset voltage, the potential of the output terminal 23 is the same potential as the minus (−) input terminal 22 (the operational amplifier power supply voltage). When the potential of the minus (−) input terminal 22 is lower than the potential of the plus (+) input terminal 21, the potential of the output terminal 23 is plus (+) input terminal 21. (The positive potential of the operational amplifier power supply voltage) (see FIG. 2E). That is, in both cases, the potential difference between the potential a and the potential b is 0 [mV], which is outside the range of the reference value (normal standard) 10 [mV] to 90 [mV], and is thus determined to be abnormal.
[0046]
Next, an operation in the case where an abnormality is detected when the microprocessor 60 reads the potential of the output terminal 23 of the potentiostat circuit 20 at timing t1 and timing t2 will be described.
[0047]
When a potential voltage (1.25 [V]) is applied to the potentiostat circuit 20 and the potential of the minus (−) input terminal 22 is higher than the potential of the plus (+) input terminal 21 at the timing t1, the output is performed. The potential of the terminal 23 becomes the same potential as the minus (−) input terminal 22 (minus potential of the power supply voltage). Similarly, at the read timing t2 when the potential change pulse is applied to the potentiostat circuit 20, the potential of the output terminal 23 is the same as the negative (−) input terminal 22 (the negative potential of the power supply voltage). . Therefore, the potential difference between the potential a and the potential b is 0 [mV], which is 10 [mV] or less, and is out of the reference value (normal standard) 10 [mV] to 90 [mV]. (See FIG. 2 (c)).
[0048]
On the other hand, contrary to the above, when the potential of the minus (−) input terminal 22 at the read timing t1 is lower than the plus (+) input terminal potential and within 50 [mV] including the offset voltage of the operational amplifier. The potential of the output terminal 23 becomes the plus (+) input terminal 21 (plus potential of the power supply voltage), but the potential applied to the plus (+) input terminal 21 drops by 50 [mV] at the read timing t2. The potential of the output terminal 23 becomes the same potential as the inverted minus (−) input terminal 22 (minus potential of the power supply voltage). Accordingly, the potential difference between the potential a and the potential b is 90 [mV] or more, and is outside the range of the reference value 10 [mV] to 90 [mV], and thus is determined to be abnormal (see FIG. 2D).
[0049]
In addition, when the potential of the minus (−) input terminal 22 is lower than the potential of the plus (+) input terminal at the read timing t1 and is 50 [mV] or more including the offset voltage of the operational amplifier, the read timing t2 In this case, the potential of the output terminal 23 becomes the same potential as the inverted plus (+) input terminal 21 (plus potential of the power supply voltage). Accordingly, the potential difference between the potential a and the potential b is 0 [mV], which is outside the range of the reference value 10 [mV] to 90 [mV], and thus is determined to be abnormal (see FIG. 2E).
[0050]
The case where the connection terminal {circle around (3)} 10c (3 pins) and the portion connected thereto are disconnected as the third abnormality detection state will be described. In this case, the operation is exactly the same as that described in the first abnormality detection state, and the potentiostat circuit 20 → the gas concentration amplification circuit 30, the plus (+) input terminal 21 → the plus (+) input terminal 31, minus ( Since it is the same as the description in which −) input terminal 22 → minus (−) input terminal 32 and output terminal 23 → output terminal 33 are replaced, description thereof will be omitted.
[0051]
As a fourth abnormality detection state, a case where the connection terminal {circle around (4)} 10d (4 pins) and the portion connected thereto are disconnected will be described. Similarly, in this case, the operation is the same as that described in the second abnormality detection state, and the potentiostat circuit 20 → the gas concentration amplifier circuit 30, the plus (+) input terminal 21 → the plus (+) input terminal 31. , Minus (−) input terminal 22 → minus (−) input terminal 32, and output terminal 23 → output terminal 33, the description is omitted because it is the same.
[0052]
Next, as a second embodiment, a case will be described in which a gas sensor abnormality and a connection abnormality are determined for a constant potential electrolytic gas measuring device having a separate sensor unit in order to measure a gas concentration at a distant position.
[0053]
In the constant potential electrolytic gas measuring instrument shown in FIG. 3, the sensor unit of the constant potential electrolytic gas measuring instrument described in the first embodiment is separate from the sensor control unit, and the sensor cord is connected to the sensor unit. It is an example of a constant potential electrolysis gas measuring device that can measure a gas concentration at a distant position by connecting to a gas measuring device main body, and includes a sensor unit 10 ′, a measuring device 200 ′, and a sensor unit 10 ′. It is comprised from the connection cord 300 which connects measuring device 200 '.
[0054]
The sensor unit 10 ′ includes a gas sensor 110 ′ in which a counter electrode 111 ′, a reference electrode 112 ′, and a working electrode 113 ′ are disposed in an enclosed electrolyte, an amplification resistor R1 ′, an amplification resistor R2 ′, and temperature characteristics. And an amplifying resistor circuit 120 ′ comprising a thermistor 121 ′ for measuring
[0055]
The gas measuring device 200 ′ includes a potentiostat circuit 20 ′, a gas concentration amplifier circuit 30 ′, an A / D converter 40 ′, a potential setting device 50 ′, a microprocessor 60 ′, a display unit 70 ′, an alarm, Part 80 'and a shield line potential setting device 90.
[0056]
The potentiostat circuit 20 'sends the difference between the voltage applied to the potential setting device 50' and the voltage from the counter electrode 111 'of the gas sensor 110' as an output voltage to the A / D converter 40 '. The gas concentration amplifier circuit 30 'sends the difference between the voltage applied to the potential setting device 50' and the voltage of the working electrode 113 'of the gas sensor 110' as an output voltage to the A / D converter 40 '. The A / D converter 40 ′ reads the output voltage of the potentiostat circuit 20 ′ and the gas concentration amplifier circuit 30 ′ and the output from the gas sensor 110 ′ (the reference electrode 112 ′) and the thermistor 121 ′ and converts them into digital values. Output to the microprocessor 60 '. The potential setting device 50 'applies a predetermined voltage to the potentiostat circuit 20' and the gas concentration amplifier circuit 30 'in a predetermined cycle according to the microprocessor 60'. The microprocessor 60 'reads the output voltage from the A / D converter 40' according to the program, controls the potential setting device 50 ', and outputs the result to the display unit 70' and the alarm unit 80 '. The display unit 70 ′ displays information such as measurement results and sensor abnormalities sent from the microprocessor 60 ′. The alarm unit 80 'notifies the user by sound or the like based on information such as a measurement result or sensor abnormality sent from the microprocessor 60'. The shield line potential setting device 90 applies a predetermined potential to the shield line 305 of the connection cord 300.
[0057]
The connection cord 300 connects the connection terminals (1) to (4) (10a 'to 10d') of the sensor unit 10 'and the connection terminals (1) to (4) (210a to 210e) of the measuring instrument 200'. This is a shielded cable having the core wires 301 to 304 and the shield wire 305.
[0058]
Such a constant potential electrolytic gas measuring instrument is in the following connection state.
[0059]
First, the connection state in the sensor unit 10 'will be described. The counter electrode 111 ′ of the gas sensor 110 ′ is connected to the potentiostat circuit 20 ′ in the measuring instrument 200 ′ via the connection terminal {circle around (2)} 10 b ′ → the connection cord 300 (core wire 302) → the connection terminal {circle around (2)} 210 b of the measuring instrument 200 ′. Are connected to the output terminal 23 '. The reference electrode 112 ′ of the gas sensor 110 ′ is connected to the potentiostat circuit 20 in the measuring instrument 200 ′ via the connection terminal {circle around (1)} 10 a ′ → the connection cord 300 (core wire 301) → the connection terminal {circle around (1)} 210 a of the measuring instrument 200 ′. It is connected to the “minus (−) input terminal 22”. The working electrode 113 ′ of the gas sensor 110 ′ is connected to the amplification resistor R1 ′ of the amplification resistor circuit 120 ′, and the connection terminal {circle around (3)} 10c ′ → connection cord 300 (core wire 303) → connection of the measuring instrument 200 ′. The terminal (3) 210c is connected to the minus (−) input terminal 32 ′ of the gas concentration amplifier 30 ′ in the measuring device 200 ′.
[0060]
Next, the connection state in the amplification resistor circuit 120 'will be described. One end of the amplification resistor R1 ′ is connected to the working electrode 113 ′ of the gas sensor 110 ′ and the connection terminal {circle around (3)} 10c ′ → the connection cord 300 (core wire 303) → the connection terminal {circle around (3)} 210c of the measuring device 200 ′. The other end is connected to the thermistor 121 ′ and the amplification resistor R 2 ′, and the other is connected to the minus (−) input terminal 32 ′ of the gas concentration amplifier 30 ′ in the measuring device 200 ′. The thermistor 121 ′ is connected in parallel with the amplification resistor R2 ′, one is the amplification resistor R1 ′, the other is the connection terminal (4) 10d ′ → the connection cord 300 (core wire 304) → the connection terminal of the measuring device 200 ′. 4 Connected to the output terminal 33 ′ of the gas concentration amplifier 30 ′ in the measuring instrument 200 ′ via 210d.
[0061]
Next, the connection state of each part in the measuring instrument 200 'will be described. First, in the potentiostat circuit 20 ′, the plus (+) input terminal 21 ′ is connected to the potential setting device 50 ′, and the minus (−) input terminal 22 ′ is connected to the connection terminal {circle around (1)} 210a → connection cord 300 (core wire 301). → Connected to the reference electrode 112 ′ of the gas sensor 110 ′ via the connection terminal (1) 10 a ′ of the sensor unit 10 ′, the output terminal 23 ′ is connected to the A / D converter 40 ′, and the connection terminal (2) ▼ 210b → connection cord 300 (core wire 302) → connecting terminal of sensor unit 10 ′ (2) It is connected to the counter electrode 111 ′ of the gas sensor 110 ′ via 10b ′.
[0062]
In the gas concentration amplifier circuit 30 ′, the plus (+) input terminal 31 ′ is connected to the potential setting device 50 ′, and the minus (−) input terminal 32 ′ is connected to the connection terminal (3) 210c → the connection cord 300 (core wire 303) → The sensor terminal 10 'is connected to the working electrode 113' of the gas sensor 110 'via the connection terminal (3) 10c', the output terminal 33 'is connected to the A / D converter 40', and the connection terminal (4). 210d → connecting cord 300 (core wire 304) → connecting terminal {circle around (4)} 10d ′ of the sensor unit 10 ′ to the thermistor 121 ′ and the amplifying resistor R2 ′ of the amplifying resistor circuit unit 120 ′.
[0063]
The A / D converter 40 ′ has one (input side) connected to the output terminal 23 ′ of the potentiostat circuit 20 ′ and the output terminal 33 ′ of the gas concentration amplifier circuit 30 ′, and the other (output side) connected to the output terminal 23 ′. A microprocessor 60 'is connected.
[0064]
The microprocessor 60 'is connected to the A / D converter 40' (output side thereof), and is connected to the potential setting device 50 ', the display unit 70', and the alarm unit 80 '(each input side thereof).
[0065]
One (input side) of the potential setting device 50 ′ is connected to the microprocessor 60 ′ (output side thereof), and the other (output side) is connected to the plus (+) input terminal 21 ′ of the potentiostat circuit 20 ′ and the gas. It is connected to a plus (+) input terminal 31 ′ of the concentration amplifier circuit 30 ′.
The display unit 70 ′ and the alarm unit 80 ′ are connected to the microprocessor 60 ′ (the output side thereof).
[0066]
One side of the shield line potential measuring device 90 is grounded, and the other side is connected to the shield line 305 of the connection cord 300 via the connection terminal (5) 210e.
[0067]
Next, the operation of the constant potential electrolytic gas measuring device in such a connected state will be described.
[0068]
Here, the operation when detecting when the core wires 301 to 304 and the shield wire 305 of the connection cord 300 are short-circuited will be described. In addition, about the operation | movement at the time of abnormality detection, such as a connection abnormality between the sensor part 10 '-connection cable 300-measuring device 200', and a disconnection, the 1st abnormality detection state-4th demonstrated in the above-mentioned 1st Example. Since the abnormality is determined by the same operation as in the abnormality detection state, the description thereof is omitted. In other explanations, explanations of the same parts as in the first embodiment are omitted.
[0069]
As the first short-circuit detection state, when the shield wire 305 is ground (= 0 [V]), the connection terminal (1) 10a 'of the measuring device 200' to the ground terminal (1) 210a of the sensor 10 'or the measuring device A description will be given of a case where the connection between the connection terminal (3) 10c 'of 200' to the ground terminal (3) 210c of the sensor 10 'is short-circuited with the shield wire 305 (connection terminal (5)).
[0070]
A constant voltage (1.25 [V]) is applied to the potentiostat circuit 20 ′ and the gas concentration amplifier circuit 30 ′, and at the read timing t1 of the microprocessor 60 ′, the minus (−) input terminal 22 is applied. When the potential of “/ 32” is lower than the potential of the plus (+) input terminal and is 50 [mV] or more including the offset voltage of the operational amplifier, the output terminal 23 ′ / 33 ′ at the timing t2 The potential is the same as the inverted plus (+) input terminal 21 '/ 31' (plus potential of the power supply voltage). Therefore, the potential difference between the potential a and the potential b is 0 [V], which is outside the range of the reference value 10 [mV] to 90 [mV], and is thus determined to be abnormal (see FIG. 2E).
[0071]
As the second short-circuit detection state, when the shield wire 305 is ground (= 0 [V]), between the connection terminal (2) 10b 'of the measuring device 200' to the ground terminal (2) 210b of the sensor 10 'or the measuring device A description will be given of a case where the connection between the connection terminal (4) 10d 'of 200' to the ground terminal (4) 210d of the sensor 10 'and the shield wire 305 (connection terminal (5)) are short-circuited.
[0072]
In this case, since the potential (output of the operational amplifier) of the output terminal 23 ′ / 33 ′ of the potentiostat circuit 20 ′ and the gas concentration amplifier circuit 30 ′ is forcibly set to 0 [V], the output terminal is read at timings t1 and t2. The potentials 23 ′ / 33 ′ are the same potential 0 [V] because the potential a and potential b and the potential c and potential d are all the same potential 0 [V] (potential a−potential b = potential c−potential d). = 0 [V]), which is outside the range of the reference value of 10 [mV] to 90 [mV], so that an abnormality can be detected.
[0073]
As a third short-circuit detection state, when a fixed voltage (1.25 [V]) is applied to the shielded wire 305 by the shielded wire potential setting device 90, the connection terminal {circle around (1)} 10a ′ to the sensor of the measuring device 200 ′ The shield wire 305 (connection terminal (5)) is short-circuited between the 10 'ground terminal (1) 210a or between the connection terminal (3) 10c' of the measuring instrument 200 'and the ground terminal (3) 210c of the sensor 10'. The case will be described.
[0074]
In this case, at the timing t1 when the microprocessor 60 ′ reads the potential of the output terminal 23 ′ / 33 ′ of the potentiostat circuit 20 ′ / gas concentration amplifier circuit 30 ′, the potential of the minus (−) input terminal 22 ′ / 32 ′ is When the potential is lower than the plus (+) input terminal potential and within 50 [mV] including the offset voltage of the operational amplifier, the potential of the output terminal 23 ′ / 33 ′ is the plus (+) input terminal 21 ′ / 31 ′. (The positive potential of the power supply voltage), but the potential applied to the positive (+) input terminal 21 ′ / 31 ′ at the read timing t2 drops by 50 [mV], so the potential of the output terminal 23 ′ / 33 ′. Becomes the same potential as the minus (−) input terminal 22 ′ / 32 ′ (minus potential of the power supply voltage). Accordingly, the potential difference between the potential a and the potential b is 90 [mV] or more, and is outside the range of the reference value 10 [mV] to 90 [mV], and thus is determined to be abnormal (see FIG. 2D).
[0075]
Further, at the read timing t1, when the potential of the minus (−) input terminal 22 ′ / 32 ′ is lower than the potential of the plus (+) input terminal 21 ′ / 31 ′, and 50 μm including the offset voltage of the operational amplifier. In the above case, the potential of the output terminal 23 ′ / 33 ′ becomes the same potential as the positive (+) input terminal 21 ′ / 31 ′ (the positive potential of the power supply voltage) at the read timing t2. Accordingly, the potential difference between the potential a and the potential b is 0 [mV], which is outside the range of the reference value 10 [mV] to 90 [mV], and thus is determined to be abnormal (see FIG. 2E).
[0076]
As a fourth short-circuit detection state, when a fixed voltage (1.25 [V]) is applied to the shielded wire 305 by the shielded wire potential setting device 90, the connection terminal {circle around (2)} 10b 'to the sensor 200' The shield wire 305 (connection terminal (5)) is short-circuited between the 10 'ground terminal (2) 210b or between the connection terminal (4) 10d' of the measuring device 200 'and the ground terminal (4) 210d of the sensor 10'. The case will be described.
[0077]
In this case, since the potential (output of the operational amplifier) of the output terminal 23 ′ / 33 ′ of the potentiostat circuit 20 ′ / gas concentration amplifier circuit 30 ′ is forcibly set to 1.25 [V], the read timings t1 and t2 The potentials of the output terminals 23 ′ / 33 ′ in FIG. 2 are the same potential 1.25 [V], and the potential c and potential d are all the same potential 1.25 [V] (potential a−potential b = potential). c-potential d = 0 [V]). Accordingly, an abnormality can be detected because it is outside the range of the reference value 10 [mV] to 90 [mV].
[0078]
As a fifth short-circuit detection state, when a potential higher than the regular voltage 1.25 [V] is applied to the shielded wire 305, the connection terminal (1) of the measuring instrument 200 '(1) 10a' to the ground terminal (10) of the sensor 10 ' (1) Between 210a or the connection terminal (3) 10c 'of the measuring device 200' to the ground terminal (3) 210c of the sensor 10 'and the shield wire 305 (connection terminal (5)) are short-circuited. .
[0079]
In this case, when the potential of the output terminal 23 '/ 33' of the potentiostat circuit 20 '/ gas concentration amplifier circuit 30' is higher than the potential of the plus (+) input terminal 21 '/ 31' including the offset potential of the operational amplifier. Is the same potential as the minus (−) input terminal 22 ′ / 32 ′ (see the negative potential of the operational amplifier power supply voltage) (see FIG. 2C), and the plus (+) input terminal 21/31 when the potential is low. (The positive potential of the operational amplifier power supply voltage) (see FIG. 2E). That is, in both cases, the potential difference between the potential a and the potential b is 0 [mV], which is outside the range of the reference value (normal standard) 10 [mV] to 90 [mV], and is thus determined to be abnormal.
[0080]
As a sixth short-circuit detection state, when a potential higher than the fixed voltage 1.25 [V] is applied to the shield wire 305, the connection terminal {circle around (2)} 10b ′ to the ground terminal of the sensor 10 ′. (2) Between 210b or the connection terminal of measuring instrument 200 '(4) Between the ground terminal of 10d' to sensor 10 '(4) Between 210d and the shield wire 305 (connection terminal (5)) is short-circuited. To do.
[0081]
In this case, the potential of the output terminal 23 ′ / 33 ′ of the potentiostat circuit 20 ′ / gas concentration amplifier circuit 30 ′ (output of the operational amplifier) is forcibly set to the potential of the plus (+) input terminal (power source plus potential). Therefore, the potentials of the output terminals 23 ′ / 33 ′ read at the timings t1 and t2 are the same potentials as the potential a and the potential b and the potential c and the potential d, and the potential difference is 0 [V] (potential a−potential b = potential. c−potential d = 0 [V]), which is outside the range of the reference value of 10 [mV] to 90 [mV], so that an abnormality can be detected.
[0082]
【The invention's effect】
The potentiostat circuit and the gas sensor concentration amplifying circuit when a steady potential is applied at a predetermined cycle programmed by the microprocessor by the constant potential electrolytic gas measuring instrument using the gas sensor connection state determination method as described above. Measure the output voltage and the output voltage of the potentiostat circuit and gas concentration amplifying circuit when applying a potential change pulse that changes the operating potential of the preset sensor, find the potential difference between the measured output voltages and the standard value By comparing, abnormalities or connection abnormalities of the sensor unit (gas sensor, amplification resistor circuit) can be instantaneously detected. If abnormal, an abnormal display and alarm are generated. If the determination result is normal, a steady potential is applied. Since the gas concentration calculated based on the output voltage of the gas concentration amplification circuit at the time is displayed, the gas sensor and its Or such connection state that is abnormal, (no change before and after the measurement, the measurement range of the measured value) Normal measurement whether it is can be clearly identified.
[0083]
In addition, since the potential, pulse width, and timing of the potential change pulse applied to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit are the same, there is no potential difference between the electrodes (counter electrode, reference electrode, working electrode) of the gas sensor. The restriction conditions of the pulse potential and the pulse width are eliminated, and the gas concentration zero point stability can be prevented from deteriorating.
[0084]
Furthermore, when measuring the gas concentration at a distant position, use a constant potential electrolytic gas measuring instrument in which the gas measuring instrument provided with the sensor unit and the sensor control unit is a separate unit, and a cord provided in the gas measuring instrument. By applying a predetermined voltage (reference voltage) to the connection cord (for example, the shield wire of the seal cord) with the potential setting device, it is possible to detect abnormalities such as disconnection of the sensor unit and the connection cord. There is an advantage that it is possible to detect when each connection line is short-circuited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a gas sensor connection state determination method and a constant potential electrolytic gas measuring device according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a detection process of connection abnormality such as connection failure or disconnection of each electrode of a sensor in a gas sensor connection state determination method and a constant potential electrolysis gas measuring instrument gas according to the present invention. is there.
FIG. 3 is a schematic diagram of a configuration in which a sensor unit and a measuring instrument are connected with a connecting cord (with a shield wire) in a gas sensor connection state determination method and a constant potential electrolysis gas measuring instrument according to the present invention. It is the block diagram shown in.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10; Sensor part, 10a-10d; Connection terminal 110; Gas sensor, 111; Counter electrode, 112; Reference electrode, 113; Working electrode, 120; Amplification resistor circuit, R1: Amplifier resistor, R2: Amplifier resistor, 121: Thermistor, 200 Sensor control unit 20; potentiostat circuit 21; plus (+) input terminal 22; minus (-) input terminal 23; output terminal 30; gas concentration amplifier circuit 31; plus (+) input terminal; 32; Minus (−) input terminal, 33; Output terminal, 40; A / D converter, 50; Potential setting device, 60; Microprocessor, 70; Display section, 80; Alarm section, 10 ′; Sensor section, 10a ′ 10d ′; connecting terminal 110 ′; gas sensor 111 ′; counter electrode 112 ′; reference electrode 113 ′; working electrode 120 ′; amplification resistor circuit R1 ′; amplification resistor R2 Amplification resistor 121 ′; thermistor 20 ′; potentiostat circuit 21 ′; plus (+) input terminal 22 ′; minus (−) input terminal 23 ′; output terminal 30 ′; 31 '; plus (+) input terminal, 32'; minus (-) input terminal, 33 '; output terminal, 40'; A / D converter, 50 '; potential setter, 60'; Display unit, 80 '; alarm unit, 90; shield wire potential setting device, 200'; measuring device, 210a to 210e; connection terminal, 300; connection cord, 301 to 304; core wire, 305;

Claims (6)

作用極と対極および参照極を電解液中に相対して配置した定電位電解式のガスセンサを有し、
前記参照極の電位を負帰還して前記作用極の電位を前記参照極の電位に対して一定電位に保つように前記対極の電位を出力するポテンショスタット回路と、
前記作用極の電位を負帰還して、作用極の電位を出力するガス濃度増幅回路と、
電位設定器から出力する電位変更パルスを制御すると共に、前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路の出力電圧をサンプリングし、該サンプリングした出力電圧の電位差を算出すると共に予め設定されている基準電位との比較をする機能を備えたマイクロプロセッサと、
を備え、
前記ポテンショスタット回路及びガス濃度増幅回路の非反転入力側に電位設定器からの電位変更パルスを同時に印加するようにし、
前記電位変更パルスの印加前と印加中の前記ポテンショスタット部の出力電圧及び前記ガス濃度増幅回路の出力電圧を測定し、
前記測定したポテンショスタット回路の電位変更パルス印加前の出力電圧と電位変更パルス印加中の出力電圧との第１の電位差及び前記測定したガス濃度増幅回路の電位変更パルス印加前の出力電圧と電位変更パルス印加中の出力電圧との第２の電位差を算出し、
該算出した第１の電位差及び第２の電位差と予め定めた基準電位とを比較することにより、ガスセンサの異常及びガスセンサの接続異常を判別し、
異常の場合は警報を発し、正常の場合は前記測定したガス濃度増幅回路の電位変更パルス印加前の出力電圧に基づいてガス濃度を算出して表示するようにしたことを特徴とするガスセンサの接続状態判定方法。It has a constant potential electrolysis type gas sensor in which a working electrode, a counter electrode and a reference electrode are arranged in an electrolyte solution,
A potentiostat circuit that negatively feeds back the potential of the reference electrode and outputs the potential of the counter electrode so as to keep the potential of the working electrode constant with respect to the potential of the reference electrode;
A gas concentration amplification circuit that negatively feeds back the potential of the working electrode and outputs the potential of the working electrode;
Controls a potential change pulse output from a potential setter, samples output voltages of the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit, calculates a potential difference between the sampled output voltages, and sets a reference potential that is set in advance. A microprocessor with the ability to compare
With
A potential change pulse from a potential setter is simultaneously applied to the non-inverting input side of the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit,
Measure the output voltage of the potentiostat and the output voltage of the gas concentration amplifier circuit before and during the application of the potential change pulse,
A first potential difference between the measured output voltage of the potentiostat circuit before applying the potential change pulse and an output voltage during application of the potential change pulse, and the measured output voltage and potential change of the gas concentration amplifier circuit before applying the potential change pulse. Calculate the second potential difference with the output voltage during pulse application,
By comparing the calculated first potential difference and second potential difference with a predetermined reference potential, a gas sensor abnormality and a gas sensor connection abnormality are determined,
Gas sensor connection characterized in that an alarm is issued in the case of abnormality, and the gas concentration is calculated and displayed based on the output voltage before application of the potential change pulse of the measured gas concentration amplifier circuit in the case of abnormality. State determination method. 前記電位変更パルスは、前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路に所定の周期で印加するようにしたこと
を特徴とする請求項１に記載のガスセンサの接続状態判定方法。2. The gas sensor connection state determination method according to claim 1, wherein the potential change pulse is applied to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit at a predetermined cycle. 作用極と対極および参照極を電解液中に相対して配置した定電位電解式のガスセンサを有し、
前記参照極の電位を負帰還して前記作用極の電位を前記参照極の電位に対して一定電位に保つように前記対極の電位を出力するポテンショスタット回路と、
前記作用極の電位を負帰還して、作用極の電位を出力するガス濃度増幅回路と、
電位設定器から出力する電位変更パルスを制御すると共に、前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路の出力電圧をサンプリングし、該サンプリングした出力電圧の電位差を算出すると共に予め設定されている基準電位との比較をする機能を備えたマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサの設定に従って前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路に所定の電圧を印加する電位設定器と、
前記マイクロプロセッサによって前記電位設定器を制御して前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路に予め設定した電位変更パルスを同時に印加し、
前記電位変更パルスの印加前と印加中のポテンショスタット回路の出力電圧及びガス濃度増幅回路の出力電圧を測定し、
該測定したポテンショスタット回路の電位変更パルス印加前の出力電圧と電位変更パルス印加中の出力電圧との第１の電位差及び該測定したガス濃度増幅回路の電位変更パルス印加前の出力電圧と電位変更パルス印加中の出力電圧との第２の電位差を算出し、
該算出した第１の電位差及び第２の電位差と予め定めた基準電位とを比較することにより、ガスセンサの異常及びガスセンサの接続異常を判別する異常検出手段と、
を備えたこと
を特徴とする定電位電解式ガス測定器。It has a constant potential electrolysis type gas sensor in which a working electrode, a counter electrode and a reference electrode are arranged in an electrolyte solution,
A potentiostat circuit that negatively feeds back the potential of the reference electrode and outputs the potential of the counter electrode so as to keep the potential of the working electrode constant with respect to the potential of the reference electrode;
A gas concentration amplification circuit that negatively feeds back the potential of the working electrode and outputs the potential of the working electrode;
Controls a potential change pulse output from a potential setter, samples output voltages of the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit, calculates a potential difference between the sampled output voltages, and sets a reference potential that is set in advance. A microprocessor with the ability to compare
A potential setter for applying a predetermined voltage to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit according to the setting of the microprocessor;
The potential setter is controlled by the microprocessor to apply a preset potential change pulse to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit simultaneously,
Measure the output voltage of the potentiostat circuit and the output voltage of the gas concentration amplifier circuit before and during the application of the potential change pulse,
A first potential difference between the measured output voltage of the potentiostat circuit before application of the potential change pulse and an output voltage during application of the potential change pulse, and the measured output voltage and potential change of the gas concentration amplifier circuit before application of the potential change pulse. Calculate the second potential difference with the output voltage during pulse application,
An abnormality detection means for determining an abnormality of the gas sensor and an abnormality of the connection of the gas sensor by comparing the calculated first potential difference and the second potential difference with a predetermined reference potential;
Potential electrolysis type gas measuring instrument according to claim <br/> further comprising a. 前記電位変更パルスは、前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路に所定の周期で印加するようにしたこと
を特徴とする請求項３に記載の定電位電解式ガス測定器。The constant potential electrolytic gas measuring instrument according to claim 3, wherein the potential change pulse is applied to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit at a predetermined cycle. 作用極と対極および参照極を電解液中に相対して配置した定電位電解式のガスセンサを有し、
前記ガスセンサと接続コードで接続し、前記ガスセンサを制御する測定器であって、
前記接続コードを介して、前記参照極の電位を負帰還して前記作用極の電位を前記参照極の電位に対して一定電位に保つように前記対極の電位を出力するポテンショスタット回路と、
前記接続コードを介して、前記作用極の電位を負帰還して、作用極の電位を出力するガス濃度増幅回路と、
電位設定器から出力する電位変更パルスを制御すると共に、前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路の出力電圧をサンプリングし、該サンプリングした出力電圧の電位差を算出すると共に予め設定されている基準電位との比較をする機能を備えたマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサの設定に従って前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路に所定の電圧を印加する電位設定器と、
前記ガスセンサと接続するための接続コードに所定の電圧を印加するコード電位設定部と、
前記マイクロプロセッサによって前記電位設定器を制御して前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路に予め設定した電位変更パルスを同時に印加し、
前記電位変更パルスの印加前と印加中のポテンショスタット回路の出力電圧及びガス濃度増幅回路の出力電圧を測定し、
該測定したポテンショスタット回路の電位変更パルス印加前の出力電圧と電位変更パルス印加中の出力電圧との第１の電位差及び該測定したガス濃度増幅回路の電位変更パルス印加前の出力電圧と電位変更パルス印加中の出力電圧との第２の電位差を算出し、
該算出した第１の電位差及び第２の電位差と予め定めた基準電位とを比較することにより、ガスセンサの異常及びガスセンサの接続異常を判別する異常検出手段と、
を備えたこと
を特徴とする定電位電解式ガス測定器。It has a constant potential electrolysis type gas sensor in which a working electrode, a counter electrode and a reference electrode are arranged in an electrolyte solution,
A measuring instrument connected to the gas sensor with a connection cord and controlling the gas sensor,
A potentiostat circuit for outputting the potential of the counter electrode so as to maintain a constant potential with respect to the potential of the reference electrode by negatively feeding back the potential of the reference electrode via the connection cord;
A gas concentration amplification circuit that negatively feeds back the potential of the working electrode and outputs the potential of the working electrode via the connection cord;
Controls a potential change pulse output from a potential setter, samples output voltages of the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit, calculates a potential difference between the sampled output voltages, and sets a reference potential that is set in advance. A microprocessor with the ability to compare
A potential setter for applying a predetermined voltage to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit according to the setting of the microprocessor;
A cord potential setting unit that applies a predetermined voltage to a connection cord for connection to the gas sensor;
The potential setter is controlled by the microprocessor to apply a preset potential change pulse to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit simultaneously,
Measure the output voltage of the potentiostat circuit and the output voltage of the gas concentration amplifier circuit before and during the application of the potential change pulse,
A first potential difference between the measured output voltage of the potentiostat circuit before application of the potential change pulse and an output voltage during application of the potential change pulse, and the measured output voltage and potential change of the gas concentration amplifier circuit before application of the potential change pulse. Calculate the second potential difference with the output voltage during pulse application,
An abnormality detection means for determining an abnormality of the gas sensor and an abnormality of the connection of the gas sensor by comparing the calculated first potential difference and the second potential difference with a predetermined reference potential;
Potential electrolysis type gas measuring instrument according to claim <br/> further comprising a. 前記電位変更パルスは、前記ポテンショスタット回路及び前記ガス濃度増幅回路に所定の周期で印加するようにしたこと
を特徴とする請求項５に記載の定電位電解式ガス測定器。6. The constant potential electrolytic gas measuring instrument according to claim 5, wherein the potential change pulse is applied to the potentiostat circuit and the gas concentration amplifier circuit at a predetermined cycle.
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