JPH04190142A - Ammonia sensor - Google Patents
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、アンモニアを検知、定置することが可能なア
ンモニアセンサに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to an ammonia sensor capable of detecting and positioning ammonia.
〈従来の技術〉
従来、導電性ポリマーを用いたセンサとして、アンモニ
ア、Ｓ０３などとの接触により導電性ポリマーが着色あ
るいは高導電化する現象を利用したガスセンサが知られ
ている。<Prior Art> Conventionally, as a sensor using a conductive polymer, a gas sensor is known that utilizes a phenomenon in which a conductive polymer becomes colored or becomes highly conductive upon contact with ammonia, S03, or the like.
しかし、このものは電気的に検知、定量を行なうので、
防バク、耐水性に欠点がある。 また、電極付けなど製
造が煩雑である。However, this method detects and quantifies electrically, so
There are drawbacks in bactericidal and water resistance. In addition, manufacturing such as attaching electrodes is complicated.
〈発明が解決しようとする課題〉
本発明の主たる目的は、アンモニアガスの検知、定量が
精度よく連続的に行なえ、しかも応答が速く、素子構造
が簡易で、製造が容易であり、コスト面でも有利な信頼
性および耐久性の高いアンモニアセンサを提供すること
にある。<Problems to be Solved by the Invention> The main purpose of the present invention is to enable continuous and accurate detection and quantification of ammonia gas, fast response, simple element structure, easy manufacturing, and low cost. The object of the present invention is to provide an advantageous reliable and durable ammonia sensor.
〈課題を解決するための手段〉
このような目的は、下記（１）〜（５）の本発明によっ
て達成される。<Means for Solving the Problems> Such objects are achieved by the following inventions (1) to (5).
（１）基体と、この基体上に設層した導電性ポリマーを
主成分とする重合膜とを有し、この重合膜がアンモニア
と接触したとき、前記重合膜の光反射率が変化するよう
に構成したことを特徴とするアンモニアセンサ。(1) It has a substrate and a polymer film mainly composed of a conductive polymer formed on the substrate, and when the polymer film comes into contact with ammonia, the light reflectance of the polymer film changes. An ammonia sensor characterized by the following configuration.
（２）さらに発光素子と受光素、子とを有し、前記重合
膜の基体をとおしての光反射率変化を前記受光素子によ
って検出し、前記アンモニアを検知、定量するように構
成した上記（１）に記載のアンモニアセンサ。(2) The above (2) further comprising a light-emitting element, a light-receiving element, and a light-receiving element, the light-receiving element detecting a change in light reflectance through the substrate of the polymer film, and detecting and quantifying the ammonia. The ammonia sensor described in 1).
（３）前記導電性ポリマーが、ポリアニリン系化合物で
ある上記（１）または（２）に記載のアンモニアセンサ
。(3) The ammonia sensor according to (1) or (2) above, wherein the conductive polymer is a polyaniline compound.
（４）前記重合膜は、さらにドーパントを含有する上記
（１）ないしく３）のいずれかに記載のアンモニアセン
サ。(4) The ammonia sensor according to any one of (1) to 3) above, wherein the polymer film further contains a dopant.
（５）前記発光素子から発光された光を間けつ的に照射
する上記（２）ないしく４）のいずれかに記載のアンモ
ニアセンサ。(5) The ammonia sensor according to any one of (2) to 4) above, which intermittently irradiates the light emitted from the light emitting element.
〈イ乍用〉
本発明における重合膜は、ポリアニリン等の導電性ポリ
マーを含有し、所定の波長の光に対し、好ましくは１０
％以上の反射率をもつ。<For use> The polymer film in the present invention contains a conductive polymer such as polyaniline, and preferably has a conductive polymer of 10
% or more.
しかも、この導電性ポリマーは、アンモニアガスと接触
すると、これと結合したり、電気的相互作用をしたりし
て、これによって膜物性が変化する。Moreover, when this conductive polymer comes into contact with ammonia gas, it bonds with the ammonia gas or interacts electrically with it, thereby changing the physical properties of the film.
この膜物性の変化が重合膜の光反射率、特に鏡面反射率
を変化させることとなる。This change in the physical properties of the film changes the light reflectance, particularly the specular reflectance, of the polymer film.
この際、導電性ポリマーとアンモニアとの結合等は可逆
的に行なわれ、これによって、被検アンモニアガスの検
知、定量が可能となる。At this time, the binding between the conductive polymer and ammonia is performed reversibly, thereby making it possible to detect and quantify the ammonia gas to be detected.
〈具体的構成〉 以下、本発明の具体的構成について、詳細に説明する。<Specific configuration> Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be explained in detail.
本発明においては、アンモニアガスを検知、定量するた
めに２重合膜を用いる。In the present invention, a bipolymer membrane is used to detect and quantify ammonia gas.
本発明における重合膜は、その反射率、特に鏡面反射率
が、特に可視〜赤外域のいずれかの波長域の波長におい
て、１０％以上、より好ましくは２０％以上の、いわゆ
るブロンズ光沢を有することが好ましい。The polymer film in the present invention has a so-called bronze luster in which its reflectance, particularly specular reflectance, is 10% or more, more preferably 20% or more, particularly in any wavelength range from visible to infrared. is preferred.
また、本発明における重合膜は、その吸収率が６０％以
下、好ましくは４０％以下であるとよく、重合膜におけ
る反射の極大波長（λＲ１，）が吸収の極大波長（λＡ
、、、）と異なるものであることが望ましく、特に、
λＲＩ１．ｘ−えＡ ｌ、ｌ＠ ｚ≧５０ｎｍであるこ
とが望ましい。Further, the polymer film in the present invention preferably has an absorption rate of 60% or less, preferably 40% or less, and the maximum wavelength of reflection (λR1,) in the polymer film is the maximum wavelength of absorption (λA
, , , ) is preferable, and in particular,
λRI1. It is desirable that x-eAl, l@z≧50 nm.
このような重合膜を用いることにより、実質的に十分な
感度が得られる。 反射率が１０％未満となると、被検
化学物質を反射率変化として検出することが困難となる
からである。By using such a polymer film, substantially sufficient sensitivity can be obtained. This is because when the reflectance is less than 10%, it becomes difficult to detect the test chemical substance as a change in reflectance.
なお、反射率測定ないし読み出し波長としては、通常、
６００〜１２０Ｏｒ＋ｍ程度のものを用いる。Note that the reflectance measurement or readout wavelength is usually
A material having a diameter of about 600 to 120 Or+m is used.
このような反射率を有する重合膜を構成する材質として
は、非局在電子が存在する導電性ポリマーやこれにキャ
リヤとしてドーパントを添加したものが好ましい。The material constituting the polymer film having such reflectance is preferably a conductive polymer in which delocalized electrons exist or a material to which a dopant is added as a carrier.
そして、重合膜が被検アンモニアガスと接触することに
より、この非局在電子やキャリヤと、被検化学物質アン
モニアとが感応するものである。When the polymer film comes into contact with the ammonia gas to be tested, the delocalized electrons and carriers react with the chemical substance to be tested, ammonia.
このような導電性ポリマーとしては共役系高分子である
導電性ポリマーが好ましい。As such a conductive polymer, a conductive polymer which is a conjugated polymer is preferable.
共役系高分子導電性ポリマーとしては、特に制限はない
が、好適に用いられる共役系高分子化合物としては、
ｉ）ポリアセチレン系
ポリアセチレン、ポリジアセチレン、およびその誘導体
であるポリ−１−アルキン、ポリシアノアセチレン、ポ
リフェニルアセチレン、ポリクロロフェニルアセチレン
、ポリメチルアゾメチン、ポリ−１，６−へブタジイン
、ジフルオルアセチレンなど；
ｉｉ）ポリフェニレン系
ポリパラフェニレン、ポリビフェニレン、ポリメタフェ
ニレンおよびその誘導体であるポリパラフェニレンサル
ファイド、ポリパラフェニレンセレニド、ポリパラフェ
ニレンオキサイド、ポリパラフェニレンビニレン、ポリ
パラフェニレンアゾメチン、ポリパラアゾフェニレン、
ポリフェニレンビニレン、ポリ−２，５−ジェトキシフ
ェニレンビニレン、ポリ−ｐ−ジメチルアミノスチリル
ビニル、ポリフェニレンビニレン、ポリジフェニレンビ
ニレン、ポリフェニレンアリレン、ポリピレン、ポリア
ズレン、ポリフルオレン、ポリナフタレンビニレンなど
；
１ｉｉ１複素環ポリマー
ポリピロール、ボリビピロールおよびその３−置換体や
ポリ−Ｎ−メチルビロールなどの誘導体、ポリチオフェ
ン、ポリチオフェン、ポリターチェニル、ポリチェノチ
オフェン、ポリチェノチオフェンおよびポリ−３−メチ
ルチオフェンなどのポリ−３−アルキルチオフェンやポ
リ−３−チオフェン−アルケンスルホネートなどの３−
置換誘導体、ポリチオフェンビニレン、ポリフラン、ポ
リセレノフェン、ポリテルロフェン、ポリイソチオナフ
テン、ポリイソナフトチオフェンなど；
ｉｖ）イオン性ポリマー
ポリアニリン系化合物、ポリアミノピレン、イオン性ポ
リピロールなど：
■）ラダーポリマー
ポリビフェニレン、ボリアセン、ポリベンゾチオフィン
、ポリナフチリジン（ポリピリジノピリジン）、ポリシ
アノジエン（ポリピラジノビラジン）、ポリアレンメタ
ノイド、ポリベリナフタレン、ポリベリアントラセンな
ど；ｖｉ）その他
ポリオキサジアゾール、ポリ［Ｆｅフタロシアニンコ、
キノイド、ポリメタシクロファンなど；
等が挙げられる。Conjugated polymer conductive polymers are not particularly limited, but suitably used conjugated polymer compounds include i) polyacetylene-based polyacetylene, polydiacetylene, and their derivatives poly-1-alkyne and polycyano. Acetylene, polyphenylacetylene, polychlorophenylacetylene, polymethylazomethine, poly-1,6-hebutadiyne, difluoroacetylene, etc.; ii) Polyphenylene-based polyparaphenylene, polybiphenylene, polymetaphenylene and its derivatives polyparaphenylene Sulfide, polyparaphenylene selenide, polyparaphenylene oxide, polyparaphenylene vinylene, polyparaphenylene azomethine, polyparaazophenylene,
Polyphenylene vinylene, poly-2,5-jethoxyphenylene vinylene, poly-p-dimethylaminostyryl vinyl, polyphenylene vinylene, polydiphenylene vinylene, polyphenylene arylene, polypyrene, polyazulene, polyfluorene, polynaphthalene vinylene, etc.; 1ii1 heterocyclic polymer Polypyrrole, boribipyrrole and its 3-substituted products and derivatives such as poly-N-methylpyrrole, poly-3-alkylthiophenes such as polythiophene, polythiophene, polyterchenyl, polychenothiophene, polychenothiophene and poly-3-methylthiophene; 3- such as poly-3-thiophene-alkenesulfonate
Substituted derivatives, polythiophene vinylene, polyfuran, polyselenophene, polytellophene, polyisothionaphthene, polyisonaphthothiophene, etc.; iv) Ionic polymer polyaniline compounds, polyaminopyrene, ionic polypyrrole, etc.: ■) Ladder polymer polybiphenylene , boriacene, polybenzothiophine, polynaphthyridine (polypyridinopyridine), polycyanodiene (polypyrazinovirazine), polyarene methanoid, polyberinaphthalene, polyberianthracene, etc.; vi) Other polyoxadiazole, poly [Fe phthalocyanine,
Examples include quinoids, polymetacyclophanes, etc.
これらのうちでは、特に耐水性、アンモニアガスに対す
る感度等を考慮してポリアニリン系化合物、特にポリア
ニリンや、その誘導体、例えばポリ−Ｎ−メチルアニリ
ン、ポリ−Ｎ−ジエチルアニリン、ポリーＰ−フェニル
アニリン等が好ましい。Among these, polyaniline compounds, especially polyaniline, and its derivatives, such as poly-N-methylaniline, poly-N-diethylaniline, poly-P-phenylaniline, etc., are used in consideration of water resistance, sensitivity to ammonia gas, etc. is preferred.
また、その導電率は１．０Ｘ１０−１２〜１、 ＯＸ
１０’ Ｓ／Ｃｍ程度が好適である。In addition, its conductivity is 1.0X10-12~1, OX
Approximately 10' S/Cm is suitable.
このようなポリマーは、通常の電解重合法、気相重合法
、触媒重合法、固相重合法等により得たものであればよ
い。Such a polymer may be one obtained by a conventional electrolytic polymerization method, gas phase polymerization method, catalytic polymerization method, solid phase polymerization method, or the like.
このような導電性ポリマーは、ドーパントを添加するこ
とができる。Such conductive polymers can be doped with dopants.
導電性ポリマーに添加してもよいドーパントに特に制限
はないが、特に好適に用いられるドーパントとしては、
ポリアセチレン系導電性ポリマーの場合の、Ｉ２ 、Ａ
ｓＦ５ 、Ｈ２ＳＯ４およびＦ ｅ ＣＱ ｚなど；
ポリフェニレン系導電性ポリマーの場合のＡｓＦ５ 、
ＡｓＦ５ 、Ｉ２ 、Ｈ２ＳＯ４、アルカリ金属など；
複素環系導電性ポリマーの場合のｃ ｇ ｏ ４−１Ｂ
Ｆ、−１Ｉａ、アルカリ金属など；
等が挙げられる。There are no particular restrictions on the dopants that may be added to the conductive polymer, but particularly preferred dopants include I2 and A in the case of polyacetylene conductive polymers.
sF5, H2SO4 and F e CQ z etc; AsF5 in case of polyphenylene conductive polymers,
AsF5, I2, H2SO4, alkali metals, etc.; c g o 4-1B in case of heterocyclic conductive polymer
F, -1Ia, alkali metals, and the like.
これらドーパントは、導電性ポリマーに対し、６〜７％
程度以上添加される。These dopants are 6-7% based on the conductive polymer.
Added to a certain extent or more.
ドーパントを添加するには、常法に従えばよい。A conventional method may be used to add the dopant.
このようなドーピング処理により、上記１、 Ｑｘ １
０” 〜１． Ｏｘ １０’ ３７ｃｍの導電率を示す
ようになる。By such doping treatment, the above 1, Qx 1
It comes to show a conductivity of 0" to 1.Ox 10' 37cm.
本発明における被検化学物質は、アンモニアガスである
。The chemical substance to be tested in the present invention is ammonia gas.
また、アンモニアは、アンモニウムイオンであってもよ
い。Moreover, ammonium ion may be sufficient as ammonia.
アンモニアは、導電性ポリマーと可逆的に結合したり、
電気的相互作用をしたりする。Ammonia can be reversibly combined with conductive polymers or
electrical interaction.
本発明の被検体は気体の他、液体であってもよい。The analyte of the present invention may be a liquid as well as a gas.
そして、このように、重合膜と被検アンモニアガスとが
結合あるいは電気的相互作用をすることによって、重合
膜の膜物性が変化し、その光反射率が変化する。 そし
て、これを利用してアンモニアの検出を行うものである
。As described above, the combination or electrical interaction between the polymer film and the ammonia gas to be detected changes the physical properties of the polymer film, and its light reflectance changes. This is then used to detect ammonia.
この場合の光反射率の変化は、重合膜の膜厚、膜密度、
屈折率等の膜物性の変化によって生じるものであると考
えられる。Changes in light reflectance in this case are determined by the thickness of the polymer film, film density,
This is thought to be caused by changes in film properties such as refractive index.
すなわち、本発明では、重合膜とアンモニアとの結合あ
るいは電気的相互作用に応じた膜物性の変化を、重合膜
の光反射率の変化によってとらえ、アンモニアを定量す
るものである。That is, in the present invention, ammonia is quantified by detecting changes in the physical properties of the film depending on the bond or electrical interaction between the polymer film and ammonia, based on changes in the light reflectance of the polymer film.
この際、本発明では、光反射率の変化を利用するもので
あるが、場合によっては光の透過率を利用することもで
きる。 ただし、被検体と発光ないし受光素子とを非接
触とすることができる点、および横比感度を高めること
ができる点で、反射率変化を検知することが好ましい。At this time, in the present invention, changes in light reflectance are utilized, but depending on the case, light transmittance may also be utilized. However, it is preferable to detect changes in reflectance because the subject and the light-emitting or light-receiving element can be made non-contact and the lateral sensitivity can be increased.
また、単色光での反射率変化の他、測定波長に巾を持た
せ、反射光ないし透過光の光量変化で検知することもで
きる。 この場合には、光源としてＬＥＤが使用でき、
また変化光量も大きくなる点で好ましい。In addition to changes in reflectance with monochromatic light, it is also possible to provide a range of measurement wavelengths and detect changes in the amount of reflected light or transmitted light. In this case, an LED can be used as a light source,
It is also preferable in that the amount of changing light becomes large.
本発明における重合膜は、上記導電性ポリマーやドーパ
ントの２種以上を含有してもよく、複数の重合膜を積層
した構成としてもよい。The polymer film in the present invention may contain two or more of the above conductive polymers and dopants, and may have a structure in which a plurality of polymer films are laminated.
本発明の複合膜を成膜するには、通常、モノマーを基体
上にて重合して成膜しても、別途重合したポリマーを基
体上に設層してもよい。To form the composite film of the present invention, a monomer may be polymerized on a substrate to form a film, or a separately polymerized polymer may be formed on the substrate.
なお、導電性ポリマーの機能を阻害しないような各種ポ
リマー等のバインダを併用してもよい。Note that binders such as various polymers that do not inhibit the function of the conductive polymer may be used in combination.
また、重合膜は、０．０１〜１００−１好ましくは０．
０５〜５−とするのがよい。 このように薄膜とすると
、センサとしての応答が速くなる。Further, the polymer film may be 0.01 to 100-1, preferably 0.01 to 100-1.
It is preferable to set it to 05-5-. When the film is made thin like this, the response as a sensor becomes faster.
本発明における基体の材質には、特に制限はないが、実
質的に透明であることが好ましい。The material of the substrate in the present invention is not particularly limited, but it is preferably substantially transparent.
基体の裏面側からの検知が可能となるからである。This is because detection can be performed from the back side of the base.
具体的には、ガラスや、硬質塩化ビニル、ポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン、ポリメチ
ルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリル樹脂、エポキ
シ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリサルフォン樹脂、
ポリエーテルサルフォン、メチルペンテンポリマ〜、ビ
スフェノールＡ−テレフタル酸共重合体等の各種樹脂が
挙げられる。Specifically, glass, hard vinyl chloride, polyethylene terephthalate (PET), polyolefin, polymethyl methacrylate (PMMA), acrylic resin, epoxy resin, polycarbonate resin, polysulfone resin,
Examples include various resins such as polyether sulfone, methylpentene polymer, and bisphenol A-terephthalic acid copolymer.
このような基体の形状は特に制限はないが、通常、板状
、フィルム状とする。The shape of such a substrate is not particularly limited, but it is usually plate-like or film-like.
本発明においては、さらにセンサ膜の膜面を通水性ない
し通気性の保護板でエアーサンドイツチ化してもよ（、
膜面にこの保護板を設置してもよい。In the present invention, the membrane surface of the sensor membrane may also be made into an air sandwich with a water-permeable or air-permeable protective plate.
This protective plate may be installed on the membrane surface.
また、膜面にアンモニアが選択的通過可能なフィルター
を設けてもよい。Further, a filter through which ammonia can selectively pass may be provided on the membrane surface.
本発明においては、基体に重合膜を形成後、これを所望
の寸法に打ち抜いたり、切断したりしてもよい。 この
方法を用いると、量産性が向上する。In the present invention, after the polymer film is formed on the substrate, it may be punched or cut into desired dimensions. Using this method improves mass productivity.
また、基体にガラスファイバを用い、その端面に重合膜
を形成してもよい。 さらにはこのものを複数束ねて用
いてもよい。 また束ねて端面を研磨し、端面に重合膜
を設層してもよい。Alternatively, a glass fiber may be used as the base and a polymer film may be formed on the end face thereof. Furthermore, a plurality of these materials may be bundled and used. Alternatively, they may be bundled, their end faces polished, and a polymeric film layered on the end faces.
本発明のアンモニアセンサの１構成例が第１図に示され
る。One configuration example of the ammonia sensor of the present invention is shown in FIG.
同図に示される例では、透明な基体１１上に、重合膜１
２が、形成されており、一方透明な基体１１の裏面側に
は、発光素子２１と受光素子３１とが設置されており、
これらのものがケーシング４０内に一体的に収納されて
いる。In the example shown in the figure, a polymer film 1 is placed on a transparent substrate 11.
2 is formed, and on the other hand, a light emitting element 21 and a light receiving element 31 are installed on the back side of the transparent base 11,
These items are integrally housed within the casing 40.
そして、重合膜１２は、被検雰囲気と接触している。The polymer film 12 is in contact with the atmosphere to be tested.
従って、発光素子２１から発光された光を基体１１の裏
面から入射し、このときの光の鏡面反射率をやはり基体
１１裏面に設けた受光素子３１によってとらえ、反射率
の変化から被検化学物質を検知、定量することとなる。Therefore, the light emitted from the light emitting element 21 is incident on the back surface of the base 11, and the specular reflectance of the light at this time is captured by the light receiving element 31, which is also provided on the back surface of the base 11, and from the change in reflectance, the test chemical is detected. Detection and quantification.
この場合、発光素子２１と受光素子２２とは近接して設
置することが好ましく、２０°以下、特に５°以下の鏡
面反射による反射を測定することによって感度が高くな
り、素子としてのコンパクト化をはかることができる。In this case, it is preferable to install the light emitting element 21 and the light receiving element 22 close to each other, and by measuring reflection by specular reflection at an angle of 20 degrees or less, especially 5 degrees or less, sensitivity is increased and the device can be made more compact. It can be measured.
本発明における発光素子２１の発光する光の波長は、可
視〜赤外域のいずれかの波長である。The wavelength of the light emitted by the light emitting element 21 in the present invention is in the visible to infrared range.
発光素子２１としては、特に制限はないが、発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）等であるこ
とが好ましい。The light emitting element 21 is not particularly limited, but is preferably a light emitting diode (LED), a laser diode (LD), or the like.
本発明では、発光素子２１から発光された光のセンサ膜
への照射は、間けつ的であることが好ましい。In the present invention, it is preferable that the light emitted from the light emitting element 21 be irradiated onto the sensor film intermittently.
照射を間けつ的に行なうことにより、センサ膜の温度上
昇を抑えることができる。 このため、水分と色素膜と
の結合が熱によって影響されに（くなり、特に連続的な
測定に際しての測定精度が顕著に向上する。By performing the irradiation intermittently, the temperature rise of the sensor film can be suppressed. Therefore, the bond between water and the pigment film is not affected by heat, and the measurement accuracy, especially in continuous measurement, is significantly improved.
照射を間けつ的に行なう際の照射時間に特に制限はない
が、反射率が測定可能な範囲でできるだけ短く設定する
ことが好ましく、例えば０．０１〜１００ ｍ５ｅｃ程
度である。There is no particular restriction on the irradiation time when the irradiation is performed intermittently, but it is preferably set as short as possible within the range in which the reflectance can be measured, for example, about 0.01 to 100 m5ec.
また、照射間隔にも特に制限はないが、センサ膜の温度
上昇を避けるためには、必要とされる」り定間隔を満足
する範囲で可能な限り長（設定することが好ましい。Further, there is no particular restriction on the irradiation interval, but in order to avoid a rise in the temperature of the sensor film, it is preferable to set the irradiation interval as long as possible within a range that satisfies the required constant interval.
例えば、通常の湿度センサとして用いる場合、照射間隔
は０．１〜１０ ｍ５ｅｃ程度である。For example, when used as a normal humidity sensor, the irradiation interval is about 0.1 to 10 m5ec.
なお、照射が間けつ的に行なわれれば本発明の効果は実
現するため、間けつ的照射を行なう手段等に特に制限は
ない。Note that the effects of the present invention can be achieved if the irradiation is performed intermittently, so there is no particular restriction on the means for performing the intermittent irradiation.
例えば、発光素子への通電を間けつ的に行なうことによ
り発光光を直接制御してもよい。For example, the emitted light may be directly controlled by intermittently energizing the light emitting element.
また、連続発光光を、チョッパープレート等を介してセ
ンサ膜に照射するような間接的制御により、間欠的な照
射を行なうこともできる。Intermittent irradiation can also be performed by indirect control such as irradiating continuous emitted light onto the sensor film via a chopper plate or the like.
さらに、これらのいずれの方法においても、照射とその
休止とを交互に繰り返すパターンに限らず、照射光強度
を変化させるように制御を行なってもよい。 このよう
な場合も本発明に含まれる。 すなわち、本発明で間け
っ的な照射を行なうのは、センサ膜の温度上昇を抑制す
るためであるので、このような場合でも本発明の効果は
実現する。Furthermore, in any of these methods, the pattern is not limited to alternately repeating irradiation and pauses, and control may be performed to vary the irradiation light intensity. Such cases are also included in the present invention. That is, the purpose of performing intermittent irradiation in the present invention is to suppress the temperature rise of the sensor film, so the effects of the present invention can be achieved even in such a case.
第２図には本発明の光学的センシング回路の好適例が示
される。FIG. 2 shows a preferred example of the optical sensing circuit of the present invention.
本発明の光学的センシング回路は、電源回路６、発光部
２、センサ部１、受光部３および検出回路７を有する。The optical sensing circuit of the present invention includes a power supply circuit 6, a light emitting section 2, a sensor section 1, a light receiving section 3, and a detection circuit 7.
電源回路６は、発光部の発光時間、発光間隔、発光強度
等を制御でき、照射光の光強度を経時変化させつる光強
度制御回路部を有するものである。The power supply circuit 6 has a light intensity control circuit section that can control the light emission time, light emission interval, light emission intensity, etc. of the light emitting section, and changes the light intensity of the irradiated light over time.
図示例の電源回路６ば、発振回路部６１と、ドライバ回
路部６３とから成る光強度制御回路部を有し、発振回路
部６１の前段の端子８１．８３間には直流電源が設けら
れている。The power supply circuit 6 in the illustrated example has a light intensity control circuit section consisting of an oscillation circuit section 61 and a driver circuit section 63, and a DC power supply is provided between terminals 81 and 83 at the front stage of the oscillation circuit section 61. There is.
この場合、直流電源は、シングルモードでもデュアルモ
ードでもよいが、図示例ではシングルモード直流電源を
用い、端子８１に接続し、端子８３を接地している。In this case, the DC power source may be either single mode or dual mode, but in the illustrated example, a single mode DC power source is used, connected to terminal 81, and terminal 83 grounded.
なお、電源電圧には特に制限がなく、通常５〜３０ボル
ト程度とすればよい。Note that the power supply voltage is not particularly limited and may normally be about 5 to 30 volts.
発振回路部６１は、発振器６１１、トランジスタ６１３
、抵抗器および両極性コンデンサにて構成され、ドライ
バ回路部６３は、トランジスタ６３１および抵抗器にて
構成される。The oscillation circuit section 61 includes an oscillator 611 and a transistor 613.
, a resistor, and a bipolar capacitor, and the driver circuit section 63 includes a transistor 631 and a resistor.
そして、トランジスタ６１３と６３１とは、エミッタと
エミッタ間、コレクタとベース間にて接続されている。The transistors 613 and 631 are connected between their emitters and between their collectors and bases.
なお、トランジスタにかえて、ＦＥＴ等の各種スウィッ
チング素子を用いてもよい。Note that various switching elements such as FETs may be used instead of transistors.
ドライバ回路部６３には発光部２が接続されている。The light emitting section 2 is connected to the driver circuit section 63.
この場合、図示例では発光ダイオード
（ＬＥＤ）２１にて発光部２を構成しているが、このほ
か、レーザダイオード（ＬＤ）等の各種発光素子やこれ
らを用いた発光回路等にて構成してもよい。In this case, in the illustrated example, the light emitting section 2 is composed of a light emitting diode (LED) 21, but it may also be composed of various light emitting elements such as a laser diode (LD), a light emitting circuit using these, etc. Good too.
このような構成にて、発振器６１１から発振信号、例え
ば矩形状のパルス信号をトランジスタ６１３のベースに
印加すると、トランジスタ６１３のエミッタ・コレクタ
間には、パルス信号に応じて電流が流れる。With this configuration, when an oscillation signal, for example a rectangular pulse signal, is applied from the oscillator 611 to the base of the transistor 613, a current flows between the emitter and collector of the transistor 613 in accordance with the pulse signal.
また、トランジスタ６１３のオン・オフに伴なって、ト
ランジスタ６３１のベースには、トランジスタ６１３と
は反対のパルス信号が印加される。Furthermore, as the transistor 613 turns on and off, a pulse signal opposite to that of the transistor 613 is applied to the base of the transistor 631.
すなわち、トランジスタ６３１と６１３は、互いにオン
、オフ動作が逆になる。That is, the transistors 631 and 613 have opposite on and off operations.
そして、発光部２およびトランジスタ６３１のエミッタ
・コレクタ間にほぼ矩形状のパルス電流が流れ、発光部
２は、パルス電流によって、間けつ的に発光する。Then, a substantially rectangular pulse current flows between the emitter and collector of the light emitting section 2 and the transistor 631, and the light emitting section 2 emits light intermittently due to the pulse current.
第３図には、発光部２、すなわち発光ダイオード２１の
電圧の時間変化が示される。FIG. 3 shows the change in voltage of the light emitting section 2, that is, the light emitting diode 21 over time.
図中、電圧が降下している時間ｔ。−ｔｌに電流が流れ
、発光ダイオード２１が発光し、センサ部１への間けつ
照射が行なわれる。In the figure, the time t during which the voltage drops. A current flows through -tl, the light emitting diode 21 emits light, and the sensor section 1 is irradiated with intermittent irradiation.
なお、上記のとおり、照射とその休止とを交互に繰り返
す間欠照射に限らず、照射光強度が経時変化するように
制御を行なってもよい。Note that, as described above, the irradiation light intensity is not limited to intermittent irradiation in which irradiation and pauses are alternately repeated, and control may be performed so that the irradiation light intensity changes over time.
このような場合も本発明に含まれる。Such cases are also included in the present invention.
ただし、センサ部１の色素膜の温度上昇をより一層防止
でき、しかも制御が容易である点で前記のとおり、間け
つ的に光照射を行なうことが好ましい。However, as mentioned above, it is preferable to perform the light irradiation intermittently, since it is possible to further prevent the temperature rise of the dye film of the sensor section 1 and it is easy to control.
また、本発明では、この他、上記のとおり、連続発光光
を、チョッパープレート等を介してセンサ部１に照射す
るような間接的制御により、間けつ的な照射を行なうこ
ともでき、各種の光強度制御手段の形態が可能である。In addition, in the present invention, as described above, intermittent irradiation can also be performed by indirect control such as irradiating continuous emitted light to the sensor unit 1 via a chopper plate etc. A form of light intensity control means is possible.
検出回路７には、受光部３が接続されている。The light receiving section 3 is connected to the detection circuit 7 .
受光部３ば、フォトトランジスタ３１にて構成されてい
るが、これに限定されるものではなく、このほか、フォ
トダイオード等の各種受光素子やこれらを用いた受光回
路等にて構成してもよい。Although the light receiving section 3 is composed of a phototransistor 31, it is not limited to this, and may also be composed of various light receiving elements such as photodiodes, light receiving circuits using these, etc. .
なお、前記の発光部２および受光部３は、受光発光素子
等を用いて一体的に構成してもよい。Note that the light emitting section 2 and the light receiving section 3 may be integrally configured using a light receiving/emitting element or the like.
また、本発明では、第９図に示されるように、受光部２
とセンサ部ｌおよび受光部３とセンサ部１は、それぞれ
、光ファイバ５５にて光学的に連結されていることもで
きる。Further, in the present invention, as shown in FIG.
and the sensor section 1 and the light receiving section 3 and the sensor section 1 may be optically connected by an optical fiber 55, respectively.
このような構成とすることにより、発光部２および受光
部３とセンサ部１とを分離して配置することが可能とな
る。With such a configuration, the light emitting section 2, the light receiving section 3, and the sensor section 1 can be arranged separately.
このため、測定空間にはセンサ部１だけを配置すること
ができ、また、センサ部１と発光部２および受光部３と
の間の情報伝達は光により行なわれるため、強電界下や
電気的ノイズの発生が多い条件下においても信頼性の高
い測定が可能である。Therefore, only the sensor section 1 can be placed in the measurement space, and since information is transmitted between the sensor section 1, the light emitting section 2, and the light receiving section 3 using light, it is possible to place the sensor section 1 in the measurement space. Highly reliable measurements are possible even under conditions where there is a lot of noise.
また、このため、可燃性ガス中において使用された場合
でも、発火や爆発の危険性がない。Moreover, for this reason, even when used in flammable gas, there is no risk of ignition or explosion.
検出回路７は、交流成分検出回路部７１、増幅回路部７
３、出力レベルシフト回路部７５および平滑回路部７７
を順次有する。The detection circuit 7 includes an AC component detection circuit section 71 and an amplifier circuit section 7.
3. Output level shift circuit section 75 and smoothing circuit section 77
have sequentially.
交流成分検出回路部７１は、次段の増幅回路部７３にて
反射光の光強度に対応する信号、すなわち発光部３の電
圧減少量を増幅させる際、直流成分によって、トランジ
スタ７３１がオン状態になるのを防止するために設けら
れる。When the AC component detection circuit section 71 amplifies the signal corresponding to the light intensity of the reflected light, that is, the voltage reduction amount of the light emitting section 3 in the next stage amplifier circuit section 73, the transistor 731 is turned on by the DC component. This is provided to prevent this from happening.
交流成分検出回路部７１は、直列結合した両極性コンデ
ンサ７１１と、抵抗器７１３とで構成されている。The AC component detection circuit section 71 includes a bipolar capacitor 711 and a resistor 713 coupled in series.
また、増幅回路部７３は、トランジスタ７３１と抵抗器
とで構成され、トランジスタ７３１をエミッタ接地した
反転増幅回路を形成している。 この場合、前記交流成
分検出回路部７１の出力端は、トランジスタ７３１のベ
ースに接続している。Further, the amplifier circuit section 73 includes a transistor 731 and a resistor, and forms an inverting amplifier circuit with the emitter of the transistor 731 grounded. In this case, the output terminal of the AC component detection circuit section 71 is connected to the base of the transistor 731.
なお、増幅回路部７３は、このほか、正相増幅回路や、
これらを組み合わせた多段式のものであってもよい。In addition, the amplifier circuit section 73 includes a positive phase amplifier circuit,
A multi-stage type combining these may also be used.
出力レベルシフト回路部７５は、前段の増幅回路部７３
にて増幅された出力電圧をそのまま平滑化した場合、プ
ラス側の電圧とマイナス側の電圧とが打ち消し合って零
になるのを防止するために設けられる。The output level shift circuit section 75 is a pre-stage amplifier circuit section 73.
This is provided to prevent the positive voltage and negative voltage from canceling each other out and becoming zero when the output voltage amplified by is smoothed as it is.
出力レベルシフト回路部７５は、両極性コンデンサ７５
１と、ダイオード７５３とで構成され、前記トランジス
タ７３１のコレクタと、コンデンサ７５１とが接続して
いる。The output level shift circuit section 75 includes a bipolar capacitor 75
1 and a diode 753, and the collector of the transistor 731 and the capacitor 751 are connected.
そして、コンデンサ７５１の他端には、ダイオード７５
３が接続され、ダイオード７５３の他端は、接地されて
いる。A diode 75 is connected to the other end of the capacitor 751.
3 is connected, and the other end of the diode 753 is grounded.
平滑回路部７７は、抵抗器および両極性コンデンサ７７
１で構成される第１の積分回路と、抵抗器および両極性
コンデンサ７７３で構成される第２の積分回路とを有し
、第２の積分回路の後段に、コンデンサ７７３と並列に
抵抗器を接続して構成される。The smoothing circuit section 77 includes a resistor and a bipolar capacitor 77.
1, and a second integrating circuit consisting of a resistor and a bipolar capacitor 773, and a resistor is connected in parallel with the capacitor 773 after the second integrating circuit. connected and configured.
なお、図示例の２段式の構成のほか、１段式あるいは３
段式以上の構成としてもよいが、より一層平滑化された
出力が得られる点で２段式以上が好ましい。In addition to the two-stage configuration shown in the illustration, there are also single-stage and three-stage configurations.
Although a stage-type or more structure may be used, a two-stage or more-stage structure is preferable in that an even smoother output can be obtained.
このような構成にて、光照射によりセンサ部１から反射
した光は、受光部３に入射し、反射光の光強度に応じた
電流が受光部３に流れる。With such a configuration, the light reflected from the sensor section 1 due to light irradiation enters the light receiving section 3, and a current flows through the light receiving section 3 according to the light intensity of the reflected light.
この結果、受光部３の電圧すなわち、フォトトランジス
タ３１のコレクタ・エミッタ間の電圧は、反射光の光強
度に応じて減少する。As a result, the voltage of the light receiving section 3, that is, the voltage between the collector and emitter of the phototransistor 31 decreases in accordance with the light intensity of the reflected light.
第４図には、フォトトランジスタ３１のコレクタ・エミ
ッタ間の電圧の時間変化が示される。FIG. 4 shows the change in voltage between the collector and emitter of the phototransistor 31 over time.
図中、前記発光ダイオード２１に流れる電流が零になる
時間ｔ１にて、電圧値がもとにもどらないのは、発光ダ
イオード２１が残留発光しているためである。In the figure, the reason why the voltage value does not return to its original value at time t1 when the current flowing through the light emitting diode 21 becomes zero is because the light emitting diode 21 is still emitting light.
交流成分検出回路部７１では、コンデンサ７１１により
、直流成分がカッ、トされ、交流成分のみが取り出され
る。In the AC component detection circuit section 71, the DC component is cut off by the capacitor 711, and only the AC component is extracted.
この結果、端子９１．８３間の出力電圧は、第５図に示
されるように、下側（低電圧側）にシフトする。As a result, the output voltage between terminals 91 and 83 shifts downward (lower voltage side), as shown in FIG.
反転増幅回路にて構成される増幅回路部７３では入力電
圧を反転増幅する。The amplifier circuit section 73 configured with an inverting amplifier circuit inverts and amplifies the input voltage.
端子９１．８３間の出力電圧は、第６図に示されるよう
な波形となる。The output voltage between terminals 91 and 83 has a waveform as shown in FIG.
出力レベルシフト回路部７５では、コンデンサ７５１お
よびダイオード７５３によって、構成されるクランプ回
路により、最も小さい電圧が零となるように電圧値をシ
フトさせる。In the output level shift circuit section 75, a clamp circuit configured by a capacitor 751 and a diode 753 shifts the voltage value so that the smallest voltage becomes zero.
この結果、端子９５．８３間の出力電圧は、第７図に示
されるように上側（高電圧側）にシフトする。As a result, the output voltage between terminals 95 and 83 shifts upward (to the high voltage side) as shown in FIG.
平滑回路部７７では、チャージをコンデンサ７７１へ一
度充電した後、放電し、さらにコンデンサ７７３でも同
様に充放電して出力する。In the smoothing circuit section 77, the capacitor 771 is charged once and then discharged, and the capacitor 773 is similarly charged and discharged and output.
この結果第７図に示されるパルス状の電圧波形が平滑化
し、端子９７．８３間の出力電圧は、第８図に示される
ように、はぼ直線状の安定したものになる。As a result, the pulse-like voltage waveform shown in FIG. 7 is smoothed, and the output voltage between terminals 97 and 83 becomes approximately linear and stable, as shown in FIG.
なお、検出回路７の各回路部７１．７３．７５および７
７は、それぞれ、図示例に限定されるものではなく、こ
れらと電気回路的に等価なものや、前述したものと同様
の作用が実現するものであればよい。Note that each circuit section 71, 73, 75 and 7 of the detection circuit 7
7 is not limited to the illustrated example, but may be any one that is equivalent in terms of electric circuit to these or that realizes the same effect as the one described above.
検出回路７の平滑回路部７７の後段には、通常、第１図
に示されるように増幅回路部７８が形成されている。An amplification circuit section 78 is usually formed downstream of the smoothing circuit section 77 of the detection circuit 7, as shown in FIG.
増幅回路部７８の構成には特に制限がなく、公知の増幅
器７８１を用いる構成とすればよい。There is no particular restriction on the configuration of the amplifier circuit section 78, and a configuration using a known amplifier 781 may be used.
また、増幅回路部７８の後段には、通常、ゼロ調整のた
め、図示されるように出力用回路部７９が形成されてい
る。Further, as shown in the figure, an output circuit section 79 is usually formed downstream of the amplifier circuit section 78 for zero adjustment.
出力用回路部７９の構成には特に制限がなく、公知の構
成とすればよい。There is no particular restriction on the configuration of the output circuit section 79, and a known configuration may be used.
このような構成にて最終的な出力電圧が端子８５．８７
から得られる。With this configuration, the final output voltage is at terminal 85.87.
obtained from.
このような検出回路では、パルス発光によって経時的に
変動する受光素子の出力電圧は、検出回路にて平滑化さ
れ、受光素子の電圧減少量の平均値、すなわち反射光の
強度の平均値に比例した出力電圧に変換される。 この
ため、安定した出力が得られる。In such a detection circuit, the output voltage of the light-receiving element, which fluctuates over time due to pulsed light emission, is smoothed by the detection circuit and is proportional to the average value of the voltage decrease of the light-receiving element, that is, the average value of the intensity of reflected light. output voltage. Therefore, stable output can be obtained.
これに対し、連続的にセンシングを行なう場合には、例
えば、発光素子をパルス電圧で発光させて、センサ部へ
の光照射を間欠的に行なう際の、パルス発光に起因する
出力変化、ノイズ等が除去でき、出力が安定する。On the other hand, in the case of continuous sensing, for example, when a light emitting element is made to emit light with a pulse voltage and the sensor section is intermittently irradiated with light, output changes and noise caused by the pulsed light emission, etc. can be removed and the output stabilized.
この場合、パルス電圧を印加するための発振回路からの
信号を利用したサンプルホールド回路を設け、出力の安
定化を図ることも考えられるが、同期が常に安定してい
るとは限らないため、出力には、同期のタイミングのず
れ等に起因するバラツキが生じる。 加えて回路が複雑
になるため、量産上不利であり、コストもかかる。In this case, it is possible to stabilize the output by installing a sample hold circuit that uses the signal from the oscillation circuit to apply the pulse voltage, but since the synchronization is not always stable, the output Variations occur due to synchronization timing shifts and the like. In addition, the circuit becomes complicated, which is disadvantageous in terms of mass production and increases costs.
〈実施例〉 以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。<Example> Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples.
０．５Ｍアニリンの１．０Ｍ Ｈ（１２水溶液に５ｃ
ｍ角の電導性ガラス（ＩＴＯガラス）を入れ、１ｍＡで
３時間かけてポリアニリン薄膜を成膜した。 このもの
を水洗した後乾燥してセンサ膜とした。0.5M aniline in 1.0M H (12
A m square conductive glass (ITO glass) was placed, and a polyaniline thin film was formed at 1 mA for 3 hours. This material was washed with water and then dried to obtain a sensor film.
これを用いて第１１図に示される構成のセンサを組み立
てた。Using this, a sensor having the configuration shown in FIG. 11 was assembled.
重合膜が形成されたガラス基体を、長さ５０ｃｍ、直径
３ｍｍの光ファイバ（三菱レイヨン製エスカＣＫ−１２
０）の一方の端面に、アクリル系接着剤により接着した
。The glass substrate on which the polymeric film was formed was connected to an optical fiber (ESCA CK-12 manufactured by Mitsubishi Rayon) with a length of 50 cm and a diameter of 3 mm.
0) with an acrylic adhesive.
また、光ファイバの他方の端面ば、鏡面加工を施した板
に押しつけて加熱することにより直径４ｍａ＋とじ、同
時に平滑化した。Further, the other end surface of the optical fiber was pressed against a mirror-finished plate and heated to form a diameter of 4 ma+, and at the same time, it was smoothed.
この他方の端面に、発光部２の発光ダイオード２１（発
光光の波長９１０ ｎｍ）および受光部３のフォトトラ
ンジスタ３１を、アクリル系接着剤により接着した。A light emitting diode 21 (wavelength of emitted light: 910 nm) of the light emitting section 2 and a phototransistor 31 of the light receiving section 3 were adhered to the other end surface using an acrylic adhesive.
また比較のために、交流成分検出回路部７１、増幅回路
部７３、出力レベルシフト回路部７５および平滑回路部
７７を有しない光学的センシング回路やサンプルホール
ド回路を設けた光学的センシング回路を用いたほかは同
様の第９図に示されるアンモニアセンサ装置を組み立て
た。For comparison, an optical sensing circuit without the AC component detection circuit section 71, the amplifier circuit section 73, the output level shift circuit section 75, and the smoothing circuit section 77 and an optical sensing circuit equipped with a sample hold circuit were used. An ammonia sensor device otherwise similar to that shown in FIG. 9 was assembled.
このようにして作製した本発明および比較用のアンモニ
アセンサを用い、発光ダイオードを、発光時間０．１ｍ
５ｅｃ、発光間隔０．９ｍ５ｅｃにて作動させ、アンモ
ニアガス濃度を０から１０００００ ｐｐｍまで変化さ
せて連続測定を行なった。Using the ammonia sensor of the present invention and the comparative ammonia sensor manufactured in this way, a light emitting diode was used for a light emission time of 0.1 m.
The device was operated for 5 ec with a light emission interval of 0.9 m and 5 ec, and continuous measurements were performed while changing the ammonia gas concentration from 0 to 100,000 ppm.
アンモニアガス濃度とセンサの出力電圧との関係を第１
０図に示す。The first relationship between the ammonia gas concentration and the sensor output voltage is
Shown in Figure 0.
この結果から測定の濃度範囲が広く、また直線性も良好
であることがわかる。This result shows that the measurement concentration range is wide and the linearity is also good.
また、本発明のアンモニアセンサ装置にて検出された出
力電圧は安定していたのに対し、比較用のアンモニアセ
ンサ装置にて検出された出力電圧にはバラツキが生じて
いた。Furthermore, while the output voltage detected by the ammonia sensor device of the present invention was stable, there were variations in the output voltage detected by the comparative ammonia sensor device.
さらに、比較のために、発光素子を連続発光させた他は
上記と同様にしてアンモニア量を測定した。Furthermore, for comparison, the amount of ammonia was measured in the same manner as above except that the light emitting element was allowed to emit light continuously.
間けつ照射の場合のセンサの出力電圧の変化はほとんど
なかったが、連続照射の場合、センサの出力電圧は１０
％減少した。There was almost no change in the sensor output voltage in the case of intermittent irradiation, but in the case of continuous irradiation, the sensor output voltage changed by 10
%Diminished.
これらの結果から、本発明の効果が明らかである。From these results, the effects of the present invention are clear.
〈発明の効果〉
本発明のアンモニアセンサでは、用いる重合膜は、一般
に単層膜として設層すればよいので、きわめて均一かつ
均質な薄膜が得られ、センサとしての応答が速く、反射
率を高く安定に保てるので検出精度がきわめて高い。<Effects of the Invention> In the ammonia sensor of the present invention, the polymer film used can generally be deposited as a single layer film, so an extremely uniform and homogeneous thin film can be obtained, the response as a sensor is fast, and the reflectance is high. Detection accuracy is extremely high because it can be kept stable.
さらには、測定できるアンモニアの濃度範囲も広く、そ
の直線性も良好である。Furthermore, the measurable ammonia concentration range is wide and the linearity is good.
そして、信頼性、耐久性にすぐれる。It also has excellent reliability and durability.
本発明では、また、センサ部へ、光強度を経時変化させ
ながら光を照射、特に、光を間けつ的に照射することが
好ましい。In the present invention, it is also preferable to irradiate the sensor section with light while changing the light intensity over time, particularly to irradiate the sensor section with light intermittently.
このとき、センサ部のセンサ膜の温度上昇が抑えられ、
精度よ（連続的な測定を行なうことかできる。At this time, the temperature rise of the sensor film in the sensor part is suppressed,
Accuracy (continuous measurements can be made).
加えて、素子構成がきわめて簡単でコンパクトであり、
その製造も容易である。In addition, the element configuration is extremely simple and compact,
Its manufacture is also easy.
さらに、基体裏面側からの検出が可能となり、また、電
圧がセンサ膜に加わるなど、電気的作用が全くないため
、劣化が少な（連続使用に耐える。Furthermore, detection is possible from the back side of the base, and there is no electrical effect such as voltage being applied to the sensor membrane, so there is little deterioration (it can withstand continuous use).
第１図は、本発明のアンモニアセンサの断面図である。
第２図は、本発明のアンモニアセンサの光学的センシン
グ回路の１例が示される回路図である。
第３図は、第２図における発光ダイオード２１の電圧の
経時変化が示される電圧波形のグラフである。
第４図は、第２図におけるフォトトランジスタ３１のコ
レクタ・エミッタ間の電圧の経時変化が示される電圧波
形のグラフである。
第５図は、第２図における端子９１．８３間の電圧の経
時変化が示される電圧波形のグラフである。
第６図は、第２図における端子９３．８３間の電圧の経
時変化が示される電圧波形のグラフである。
第７図は、第２図における端子９５．８３間の電圧の経
時変化が示される電圧波形のグラフである。
第８図は、第２図における端子９７．８３間の電圧の経
時変化が示される電圧波形のグラフである。
第９図は、本発明の光学的センシング回路のセンサ部と
発光部、センサ部と受光部の光学的連結方法の１例が示
される側面図である。
第１０図は、本発明のアンモニアセンサの相対湿度と出
力電圧との関係を示すグラフである。
符号の説明
ｌ・・・センサ部
１１・・・基体
１２・・・色素膜
２・・・発光部
２１・・・発光素子
３・・・受光部
３１・・・受光素子
４０・・・ケーシング
６・・・電源回路
６１・・・発振回路部
６１１・・・発振器
６３・・・ドライバ回路部
６１３．６３１．７３１・・・トランジスタ７・・・検
出回路
７１・・・交流成分検出回路部
７１１．７５１．７７１．７７３
・・・両極性コンデンサ
７１３・・・抵抗器
７３．７８・・・増幅回路部
７５・・・出力レベルシフト回路部
７５３・・・ダイオード
７７・・・平滑回路部
７８１・・・増幅器
７９・・・出力用回路部
８１．８３．８５．８７．９１．９３．９５．９７・・
・端子
Ｆ 工 Ｇ、 １
Ｆ工Ｇ、 ３
Ｆ 工 Ｇ、 ４
Ｆ工Ｇ−Ｅ５
Ｆ 工 Ｇ−６
Ｆ 工 Ｇ−７
Ｆ工Ｇ、 ８FIG. 1 is a sectional view of the ammonia sensor of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the optical sensing circuit of the ammonia sensor of the present invention. FIG. 3 is a graph of a voltage waveform showing the change over time in the voltage of the light emitting diode 21 in FIG. FIG. 4 is a graph of a voltage waveform showing a change over time in the voltage between the collector and emitter of the phototransistor 31 in FIG. FIG. 5 is a graph of a voltage waveform showing the change over time of the voltage between terminals 91 and 83 in FIG. FIG. 6 is a graph of a voltage waveform showing the change in voltage between terminals 93 and 83 in FIG. 2 over time. FIG. 7 is a graph of a voltage waveform showing the change in voltage between terminals 95 and 83 in FIG. 2 over time. FIG. 8 is a graph of a voltage waveform showing the change over time of the voltage between terminals 97 and 83 in FIG. FIG. 9 is a side view showing an example of a method for optically connecting the sensor section and the light emitting section, and the sensor section and the light receiving section of the optical sensing circuit of the present invention. FIG. 10 is a graph showing the relationship between relative humidity and output voltage of the ammonia sensor of the present invention. Explanation of symbols l...Sensor part 11...Base 12...Dye film 2...Light emitting part 21...Light emitting element 3...Light receiving part 31...Light receiving element 40...Casing 6 . . . Power supply circuit 61 . . . Oscillation circuit section 611 . . . Oscillator 63 . . . Driver circuit section 613.631. 751.771.773... Bipolar capacitor 713... Resistor 73.78... Amplifier circuit section 75... Output level shift circuit section 753... Diode 77... Smoothing circuit section 781...・Amplifier 79... Output circuit section 81.83.85.87.91.93.95.97...
・Terminal F work G, 1 F work G, 3 F work G, 4 F work G-E5 F work G-6 F work G-7 F work G, 8
Claims (5)
主成分とする重合膜とを有し、 この重合膜がアンモニアと接触したとき、前記重合膜の
光反射率が変化するように構成したことを特徴とするア
ンモニアセンサ。(1) It has a substrate and a polymer film mainly composed of a conductive polymer formed on the substrate, and when the polymer film comes into contact with ammonia, the light reflectance of the polymer film changes. An ammonia sensor characterized by the following configuration.
の基体をとおしての光反射率変化を前記受光素子によっ
て検出し、前記アンモニアを検知、定量するように構成
した請求項１に記載のアンモニアセンサ。(2) Claim 1 further comprising a light-emitting element and a light-receiving element, the light-receiving element detecting a change in light reflectance through the base of the polymer film, and detecting and quantifying the ammonia. Ammonia sensor as described.
ある請求項１または２に記載のアンモニアセンサ。(3) The ammonia sensor according to claim 1 or 2, wherein the conductive polymer is a polyaniline compound.
項１ないし３のいずれかに記載のアンモニアセンサ。(4) The ammonia sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the polymer film further contains a dopant.
する請求項２ないし４のいずれかに記載のアンモニアセ
ンサ。(5) The ammonia sensor according to any one of claims 2 to 4, wherein the light emitted from the light emitting element is intermittently irradiated.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2320108A JPH04190142A (en) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | Ammonia sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2320108A JPH04190142A (en) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | Ammonia sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04190142A true JPH04190142A (en) | 1992-07-08 |
Family
ID=18117793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2320108A Pending JPH04190142A (en) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | Ammonia sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04190142A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011006677A1 (en) | 2009-07-13 | 2011-01-20 | Hochschule Lausitz | Multi-electrode chemiresistor |
-
1990
- 1990-11-22 JP JP2320108A patent/JPH04190142A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011006677A1 (en) | 2009-07-13 | 2011-01-20 | Hochschule Lausitz | Multi-electrode chemiresistor |
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