JP2002039998A - Magnetic oximeter - Google Patents
Magnetic oximeterInfo
- Publication number
- JP2002039998A JP2002039998A JP2001136977A JP2001136977A JP2002039998A JP 2002039998 A JP2002039998 A JP 2002039998A JP 2001136977 A JP2001136977 A JP 2001136977A JP 2001136977 A JP2001136977 A JP 2001136977A JP 2002039998 A JP2002039998 A JP 2002039998A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- heating elements
- magnetic
- bridge
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 姿勢や温度ドリフトに影響されず、高精度で
構成要素の少ない磁気式酸素計を提供する。
【解決手段】 対向して配置された磁極から磁界を発生
する磁界発生手段と、通電により発熱するとともに抵抗
値が変化する4つの同等の発熱素子で形成された全ブリ
ッジと、交流電源からなり、全ブリッジを構成する相対
する2つの発熱素子を磁界の強度が変化する領域(不均
一磁界)に対向して配置し、他方の相対する2つの発熱
素子を磁界の影響が及ばない位置に配置し、全ブリッジ
に交流電源から交流電圧を印加した。また、全ブリッジ
を構成する相対する2つの発熱素子を磁界の強度が変化
する領域(不均一磁界)に対向して配置し、他方の相対
する2つの発熱素子を2つの発熱素子の近傍に配置し
た。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a magnetic oximeter with high accuracy and few components, which is not affected by posture and temperature drift. SOLUTION: The magnetic field generating means generates a magnetic field from magnetic poles arranged opposite to each other, all bridges formed by four equivalent heating elements which generate heat and change the resistance value when energized, and an AC power supply. The two opposing heating elements constituting the entire bridge are arranged opposite to the area where the magnetic field intensity changes (non-uniform magnetic field), and the other two opposing heating elements are arranged at positions where the magnetic field does not affect. An AC voltage was applied to all the bridges from an AC power supply. In addition, two opposite heating elements constituting the entire bridge are arranged to face a region where the magnetic field intensity changes (non-uniform magnetic field), and the other two opposite heating elements are arranged near the two heating elements. did.
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば煙道中を流
れる混合ガスに含まれる酸素濃度を測定する磁気式酸素
計に関し、熱磁気風の制御性の自由度を向上させるとと
もに周囲温度変動の影響を低減した磁気式酸素計に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic oximeter for measuring, for example, the concentration of oxygen contained in a gas mixture flowing in a flue, and to improve the controllability of thermomagnetic wind and the influence of ambient temperature fluctuation. The present invention relates to a magnetic oximeter with reduced oximetry.
【0001】[0001]
【従来の技術】混合ガス中の酸素濃度の正確な測定は、
広範囲の工業的、臨床的および研究的プロセスにおいて
重要である。そのため、酸素濃度を測定するための装置
が各種提案・開発されている。2. Description of the Related Art Accurate measurement of the oxygen concentration in a mixed gas requires
Important in a wide range of industrial, clinical and research processes. For this reason, various devices for measuring the oxygen concentration have been proposed and developed.
【0002】図9(a)は磁気式酸素計の従来例の検出
部の構成を示すものである。図において1a,1bは所
定の面積を有し磁極が所定の間隔を隔てて対向して配置
された磁界発生手段(永久磁石)。2a,2bは熱磁気
風(以下、単に磁気風という)を発生させるためのサー
ミスタで磁界の強度が変化する領域(不均一磁界)に配
置される。3a,3bは磁気風発生サーミスタ2a,2
bの外側に近接して配置された磁気風を検出するサーミ
スタ(磁気風センサ)である。FIG. 9 (a) shows the configuration of a conventional detection unit of a magnetic oximeter. In the figure, reference numerals 1a and 1b denote magnetic field generating means (permanent magnets) having a predetermined area and having magnetic poles arranged facing each other at a predetermined interval. Reference numerals 2a and 2b denote thermistors for generating a thermomagnetic wind (hereinafter, simply referred to as a magnetic wind), which are arranged in a region where the intensity of the magnetic field changes (non-uniform magnetic field). 3a and 3b are magnetic wind generation thermistors 2a and 2
This is a thermistor (magnetic wind sensor) that detects a magnetic wind disposed close to the outside of b.
【0003】上記の構成の磁気式酸素計を酸素を含む混
合ガス中に配置すると、磁気により常磁性体である酸素
ガスが磁界に引き寄せられる。そして引き寄せられた酸
素ガスは磁界の端部で発熱したサーミスタ2a,2bで
加熱されると磁化率が減少し、中央付近の酸素ガスの磁
化率との間に差異が生ずる。その結果、加熱された部分
と非加熱の部分では異なる磁気力が作用することになり
力のバランスが崩れる。When the magnetic oximeter having the above structure is arranged in a mixed gas containing oxygen, the magnetism attracts the paramagnetic oxygen gas to the magnetic field. When the attracted oxygen gas is heated by the thermistors 2a and 2b that generate heat at the ends of the magnetic field, the magnetic susceptibility decreases, and a difference is generated between the oxygen gas and the magnetic susceptibility near the center. As a result, different magnetic forces act on the heated part and the non-heated part, and the balance of the forces is lost.
【0004】磁界発生手段及び発熱体の配置には種々の
構造のものがあるが、図9(a)に示すものは磁界の強
度が変化する領域のうちで、発熱体の配置されていない
磁界部分の磁化率の大きな酸素ガスは磁界の強度が変化
する領域の加熱された側に押しやられることになる。加
熱されていない磁界の強度が変化する領域には他から温
度の低いガスが流れ込むので、連続的な流れが生じる。There are various structures in the arrangement of the magnetic field generating means and the heating element, and the arrangement shown in FIG. 9A is a magnetic field in which the heating element is not disposed in a region where the intensity of the magnetic field changes. Oxygen gas having a high magnetic susceptibility in a portion will be pushed to the heated side of the region where the intensity of the magnetic field changes. Since a low-temperature gas flows into a region where the strength of the unheated magnetic field changes, a continuous flow occurs.
【0005】このガスの流れは混合ガスに含まれる酸素
ガスの濃度に比例するので発熱サーミスタに隣接して配
置されたサーミスタ(磁気風センサ)の熱を発熱サーミ
スタに比較して降下させ、2つのサーミスタの抵抗値の
差を変化させることとなる。Since the flow of this gas is proportional to the concentration of oxygen gas contained in the mixed gas, the heat of the thermistor (magnetic wind sensor) arranged adjacent to the heat generating thermistor is reduced as compared with the heat generating thermistor, and The difference in the resistance value of the thermistor will be changed.
【0006】図9(b)は図9(a)の構成において、
酸素感知素子の温度を制御することによって、周囲温度
の変動の影響を除去するようにしたもので、抵抗Rc,
Rd,Rs及びサーミスタ2a,2b,3a,3b,R
a及びRzで構成されるブリッジにより定温度用ブリッ
ジが形成されている。可変抵抗Rtはブリッジ温度調節
用として利用され、アンプ4は接点XY間に電気的に不
平衡がある場合にそれを検出し、ブリッジ電流を変化さ
せてその不平衡を復旧させるために直列トランジスタ5
を駆動する。FIG. 9 (b) shows the configuration of FIG. 9 (a).
By controlling the temperature of the oxygen sensing element, the influence of the fluctuation of the ambient temperature is removed.
Rd, Rs and thermistors 2a, 2b, 3a, 3b, R
The bridge for constant temperature is formed by the bridge composed of a and Rz. The variable resistor Rt is used for adjusting the bridge temperature, and the amplifier 4 detects when there is an electrical imbalance between the contacts XY, and changes the bridge current to recover the imbalance by changing the bridge current.
Drive.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、発熱(発風)サーミスタと磁気風セ
ンサが空間的に一定の距離に置かれ、かつ、常時定抵抗
値になるように制御回路に組み込まれている。しかし、
各サーミスタは常時加熱されており、発風サーミスタの
熱量が、安定して磁気風センサに伝達されるとは限らな
い。However, in the above-mentioned prior art, the control circuit is arranged so that the heat-generating (blowing) thermistor and the magnetic wind sensor are placed at a spatially constant distance and always have a constant resistance value. Built in. But,
Each thermistor is constantly heated, and the amount of heat of the blowing thermistor is not always transmitted to the magnetic wind sensor stably.
【0008】例えば、検出器の姿勢の変化により発風サ
ーミスタの熱による自然熱対流の方向は変化してしまう
ので、磁気風センサの受け取る熱量が変化する。また、
周囲温度の変化により発風および磁気風センサの熱的環
境が変化し、各サーミスタの放熱量が変化する。更に温
度の揺らぎが各サーミスタの設置場所毎に異なって生ず
る。これらの現象により酸素計の出力が大きな変動を受
けるという問題があった。For example, the direction of natural heat convection due to the heat of the blowing thermistor changes due to a change in the attitude of the detector, so that the amount of heat received by the magnetic wind sensor changes. Also,
Due to the change in the ambient temperature, the thermal environment of the blast and the magnetic wind sensor changes, and the heat radiation amount of each thermistor changes. Furthermore, temperature fluctuations occur differently for each thermistor installation location. There was a problem that the output of the oxygen meter was greatly fluctuated by these phenomena.
【0009】そのためサーミスタを含む検出部は厳密な
温度管理が必要となり大掛かりで精密な恒温槽を必要と
するという問題があった。また、直流検出を行っている
ためノイズ帯域が広くS/Nがよくないという問題があ
った。本発明はこのような問題点を解決するためになさ
れたもので、姿勢や温度ドリフトに影響されず、高精度
で構成要素の少ない磁気式酸素計を実現することを目的
とする。For this reason, there has been a problem that the detecting section including the thermistor requires strict temperature control and requires a large-scale and precise thermostat. In addition, since DC detection is performed, there is a problem that a noise band is wide and S / N is not good. The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to realize a magnetic oximeter which is not affected by posture and temperature drift and has high accuracy and few components.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】このような問題点を解決
するために、請求項1においては、対向して配置された
磁極から磁界を発生する磁界発生手段と、通電により発
熱するとともに抵抗値が変化する4つの同等の発熱素子
で形成された全ブリッジと、交流電源からなり、前記全
ブリッジを構成する相対する2つの発熱素子を前記磁界
の強度が変化する領域(不均一磁界)に対向して配置
し、他方の相対する2つの発熱素子を前記磁界の影響が
及ばない位置に配置し、前記全ブリッジに前記交流電源
から交流電圧を印加したことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention is a magnetic field generating means for generating a magnetic field from magnetic poles disposed opposite to each other, a magnetic field generating means which generates heat when energized and has a resistance value. And an AC power supply, and oppose two opposite heating elements constituting the all bridge to a region (non-uniform magnetic field) where the intensity of the magnetic field changes. The other two heating elements are arranged at positions where the influence of the magnetic field does not affect, and an AC voltage is applied to all the bridges from the AC power supply.
【0011】請求項2においては、対向して配置された
磁極から磁界を発生する磁界発生手段と、通電により発
熱するとともに抵抗値が変化する4つの同等の発熱素子
で形成された全ブリッジと、交流電源からなり、前記全
ブリッジを構成する相対する2つの発熱素子を前記磁界
の強度が変化する領域(不均一磁界)に対向して配置
し、他方の相対する2つの発熱素子を前記2つの発熱素
子の近傍に配置し、前記全ブリッジに前記交流電源から
交流電圧を印加したことを特徴とするAccording to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetic field generating means for generating a magnetic field from magnetic poles disposed opposite to each other, and all bridges formed by four equivalent heating elements which generate heat when energized and whose resistance value changes, An AC power supply, two opposed heating elements constituting the entire bridge are arranged facing a region (non-uniform magnetic field) where the intensity of the magnetic field changes, and the other two opposed heating elements are connected to the two heating elements. It is arranged near a heating element, and an AC voltage is applied from the AC power supply to all the bridges.
【0012】請求項3においては、請求項1又は2記載
の磁気式酸素計において、前記発熱素子はタングステン
(W)、シリコン、シリコン化合物、若しくはプラチナ
(Pt)からなることを特徴とする。According to a third aspect, in the magnetic oximeter according to the first or second aspect, the heating element is made of tungsten (W), silicon, a silicon compound, or platinum (Pt).
【0013】請求項4においては、対向して配置された
磁極から磁界を発生する磁界発生手段と、通電により発
熱するとともに抵抗値が変化する2つの同等の発熱素子
および抵抗値が同等の2つの抵抗体で形成された半ブリ
ッジと、交流電源からなり、前記半ブリッジは発熱素子
と抵抗体が隣合うように接続され、相対する2つの発熱
素子のうちの一つを前記磁界の強度が変化する領域(不
均一磁界)に配置し、他方の発熱素子を前記磁界の影響
が及ばない位置に配置し、相対する接続点に前記交流電
源から交流電圧を印加したことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a magnetic field generating means for generating a magnetic field from magnetic poles disposed opposite to each other, two equal heating elements which generate heat when energized and change their resistance values, and two equal heating elements each having the same resistance value. A half-bridge formed of a resistor and an AC power supply. The half-bridge is connected so that the heating element and the resistor are adjacent to each other, and changes the strength of the magnetic field in one of two opposing heating elements. In an area (non-uniform magnetic field), and the other heating element is arranged at a position where the influence of the magnetic field does not affect, and an AC voltage is applied from the AC power source to the opposite connection point.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を詳細
に説明する。はじめに従来例および本発明で用いる酸素
を含むガス中の酸素濃度の測定原理について図7,8を
用いて簡単に説明する。図7(a)は酸素を含むガス中
に磁界発生手段を配置したときの酸素分子と磁界の関係
を示している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, the principle of measuring the oxygen concentration in the gas containing oxygen used in the conventional example and the present invention will be briefly described with reference to FIGS. FIG. 7A shows the relationship between oxygen molecules and a magnetic field when the magnetic field generating means is arranged in a gas containing oxygen.
【0015】ここで酸素分子に働くX軸方向の力Fは次
式により表わすことができる。 F=χ・(∂H/∂X)・H χ:酸素の磁化率 H:磁界の強さ ∂H/∂X:磁界の変化率 つまり、図7(b)に示すように磁界が強く、かつその
強さが変化しているところ(磁極の端部 …不均一磁
界)に酸素を引付ける力が作用し、磁極の端部で右向き
の力と左向きの力が押し合ってバランスしている。図7
(c)は磁界(磁石のギャップ)内では引付けられた酸
素の圧力(濃度)が周囲に比較して高くなっている状態
を示している。Here, the force F acting on the oxygen molecules in the X-axis direction can be expressed by the following equation. F = χ · (∂H / ∂X) · Hχ: magnetic susceptibility of oxygen H: strength of magnetic field ∂H / ∂X: rate of change of magnetic field In other words, as shown in FIG. In addition, a force that attracts oxygen acts where the strength is changing (the end of the magnetic pole: an inhomogeneous magnetic field), and the rightward and leftward forces are pressed and balanced at the end of the magnetic pole. . FIG.
(C) shows a state in which the pressure (concentration) of the attracted oxygen is higher in the magnetic field (gap of the magnet) than in the surroundings.
【0016】図8(a,b)は磁界の強度が変化する領
域(不均一磁界)にヒータを配置し、酸素の磁化率を変
化させたもので、右側だけを加熱して左向きの圧力を弱
くし圧力のバランスを崩した状態を示している。図8
(c)は圧力バランスが崩れて差圧が発生し、右向きの
磁気風が吹いている状態を示している。この差圧(磁気
風の強さ)は、酸素濃度、磁界の強さ、ヒータ加熱量に
より決まる。FIGS. 8A and 8B show a case where a heater is disposed in a region where the magnetic field intensity changes (non-uniform magnetic field) to change the magnetic susceptibility of oxygen. Only the right side is heated to reduce the leftward pressure. This shows a state in which the balance of the pressure is weakened and the pressure is lost. FIG.
(C) shows a state in which the pressure balance is lost and a differential pressure is generated, and a rightward magnetic wind is blowing. This pressure difference (the strength of the magnetic wind) is determined by the oxygen concentration, the strength of the magnetic field, and the heating amount of the heater.
【0017】図1(a,b)は本発明の請求項1に関す
る実施形態の一例を示す検出部の要部構成図である。図
1(a)において、1は端部が所定の面積を有し所定の
間隔を隔てて配置された磁界印加装置で、向き合った一
対の磁極(1a,1b)面の中程(2点鎖線で示すホの
部分)に均一磁界が形成され、磁界の端部は磁界の強度
が変化する領域(不均一磁界)となっていることを示し
ている。FIGS. 1A and 1B are main part configuration diagrams of a detection section showing an example of an embodiment according to claim 1 of the present invention. In FIG. 1 (a), reference numeral 1 denotes a magnetic field applying device whose ends have a predetermined area and are arranged at a predetermined interval, and are located in the middle of a pair of opposed magnetic poles (1a, 1b) (two-dot chain line). This indicates that a uniform magnetic field is formed in the area (e) indicated by the arrow, and the end of the magnetic field is a region where the intensity of the magnetic field changes (non-uniform magnetic field).
【0018】図1(b)は同等の性能を有する4つの発
熱素子(加熱フィラメント …WまたはPt等)で形成
された全ブリッジ(ブリッジを構成する4つの電子部品
が同等で発熱による抵抗値変化が同等のものを使用して
いる)であり、相対する2つの発熱素子(2a,2c)
が磁界の強度が変化する領域(不均一磁界)に配置さ
れ、他方の相対する2つの発熱素子(2b,2d)は磁
界の影響が及ばない位置に配置されている。FIG. 1 (b) shows a resistance change due to heat generation in which all bridges formed by four heating elements (heating filament... W or Pt, etc.) having the same performance are equivalent. Are equivalent), and the two opposing heating elements (2a, 2c)
Are arranged in a region where the strength of the magnetic field changes (non-uniform magnetic field), and the other two opposite heating elements (2b, 2d) are arranged at positions where the influence of the magnetic field does not affect.
【0019】20は例えば10〜100Hz程度の交流
電源であり、一方の接続端子が加熱素子2a,2dの接
続点に接続され、他方の接続端子が加熱素子2b,2c
の接続点に接続されている。また、加熱素子2a,2b
の接続点および加熱素子2c,2dの接続点には出力端
子が接続されている。Reference numeral 20 denotes an AC power supply of, for example, about 10 to 100 Hz. One connection terminal is connected to a connection point of the heating elements 2a and 2d, and the other connection terminal is connected to the heating elements 2b and 2c.
Connected to the connection point. The heating elements 2a, 2b
The output terminal is connected to the connection point of the heating element 2c and 2d.
【0020】このような構成においても先に延べたと同
じ原理で、酸素を含む混合ガス中に配置すると磁気によ
り酸素ガスが磁界に引き寄せられ、引き寄せられた酸素
ガスは磁界の強度が変化する領域(不均一磁界)に配置
された発熱素子で加熱される。加熱されて磁化率が減少
した磁界の強度が変化する領域の酸素ガスと加熱されて
いない不均一磁界の酸素ガスの磁化率との間に差異が生
じ、発熱体付近の磁化率の低下した酸素ガスが、遠方に
押しやられて図1(b)のイおよびイ'の方向に磁気風が発
生する。Even in such a configuration, when arranged in a mixed gas containing oxygen, the oxygen gas is attracted to the magnetic field by magnetism according to the same principle as described above, and the attracted oxygen gas is applied to a region where the strength of the magnetic field changes ( It is heated by a heating element arranged in a non-uniform magnetic field. There is a difference between the susceptibility of the oxygen gas in the region where the intensity of the magnetic field whose magnetic susceptibility has been reduced by heating changes and the oxygen gas of the non-uniform magnetic field that has not been heated, and the oxygen whose magnetic susceptibility has decreased near the heating element The gas is pushed away and a magnetic wind is generated in the directions of A and A ′ in FIG. 1 (b).
【0021】その場合、印加電源が交流なので全ての発
熱素子(2a〜2d)は同時に加熱されるが、不均一磁
界に配置された相対する発熱素子(2a,2c)は磁気
風を起こすので全ブリッジの相対する全ブリッジの相対
する発熱素子(2a,2c)のみ、磁気風によって冷却
される。その結果、全ての発熱素子は同時に加熱されな
がらも2a,2cと2b,2dでは温度に差が生じる。
従って酸素の存在により交流のブリッジ出力が発生す
る。In this case, since the applied power is AC, all the heating elements (2a to 2d) are heated at the same time, but the opposite heating elements (2a, 2c) arranged in the non-uniform magnetic field generate magnetic wind, so that Only the opposing heating elements (2a, 2c) of all the opposing bridges are cooled by the magnetic wind. As a result, there is a difference in temperature between 2a, 2c and 2b, 2d while all the heating elements are heated simultaneously.
Therefore, an AC bridge output is generated due to the presence of oxygen.
【0022】図2(a〜c)は印加電圧と酸素の有無に
よる出力波形を示すもので、図2(a)で示す交流電圧
を印加すると、酸素が存在する場合の出力は図2(b)
で示すような波形となり、酸素が存在しない場合は図2
(c)で示すような波形となる。FIGS. 2A to 2C show output waveforms depending on the applied voltage and the presence or absence of oxygen. When the AC voltage shown in FIG. 2A is applied, the output in the presence of oxygen is shown in FIG. )
In the case where oxygen does not exist, the waveform becomes as shown in FIG.
The waveform is as shown in FIG.
【0023】図3(a〜c)は駆動電圧波形と出力電圧
およびゼロクロス検出信号電圧の関係を示すもので、駆
動電圧がゼロクロスする期間を検出し、更にゼロクロス
の中点にあたる時間を求める。次にゼロクロス点におけ
る出力電圧とゼロクロス点とゼロクロス点の中点におけ
る出力電圧を求めその差分(V−v)を求める。この差
分は磁気風の強さに関連して変化するので酸素濃度を知
ることができる。このようにすることで、姿勢の変化や
周囲温度に不均一な分布があって酸素濃度とは関係のな
い外乱が生じてもその影響を小さくすることができる。FIGS. 3A to 3C show the relationship between the drive voltage waveform, the output voltage, and the zero-cross detection signal voltage. A period in which the drive voltage crosses zero is detected, and a time corresponding to the midpoint of the zero cross is obtained. Next, the output voltage at the zero-cross point and the output voltage at the zero-cross point and the middle point of the zero-cross point are obtained, and the difference (V−v) is obtained. Since this difference changes in relation to the strength of the magnetic wind, the oxygen concentration can be known. In this way, even if a disturbance that is unrelated to the oxygen concentration due to a change in posture or an uneven distribution in the ambient temperature occurs, the effect can be reduced.
【0024】図4(a〜c)はゼロ点ドリフトが発生し
た場合の出力状態を示すもので、従来の直流電流測定で
は大きな出力誤差を生じるが、本発明ではゼロクロス点
での出力の平均値と中間点での出力の差(V−v)を検
出しているのでゼロ点の変動の影響を受けず酸素信号の
みを検出することができる。FIGS. 4A to 4C show an output state when a zero point drift occurs. In the conventional DC current measurement, a large output error occurs, but in the present invention, the average value of the output at the zero cross point is shown. Since the difference (V−v) between the output and the intermediate point is detected, only the oxygen signal can be detected without being affected by the fluctuation of the zero point.
【0025】図5(a,b)は本発明の磁気式酸素計の
他の実施例を示すもので、図1(b)に示す実施例とは
2つの発熱素子の位置のみが異なっている。即ち、図5
aに示すように、相対する2つの発熱素子(2a,2
c)が磁界の強度が変化する領域(不均一磁界)に配置
され、他方の相対する2つの発熱素子(2b,2d)も
相対する2つの発熱素子(2a,2c)のそれぞれの近
傍に対向して配置されている。図5(b)は図5(a)
の磁気式酸素計を酸素を含むガス中に配置して交流電流
を印加した場合の発熱素子のA−A'の位置における各
発熱素子の温度の関係を示すもので、実線で示す曲線は
酸素が存在せず磁気風が発生していない状態を示し、点
線で示す曲線は酸素による磁気風が発生した状態を示し
ている。即ち、点線の曲線は磁気風により発熱素子2a
は冷却され、その下流に配置された発熱素子2bは発熱
素子2aの熱の影響を受けて温度が上昇し温度差(抵抗
値変化)が大きくなる。その結果ブリッジの出力として
は図1(b)に示す実施例に比較して大きなものとなり
S/Nを改善することができる。FIGS. 5A and 5B show another embodiment of the magnetic oximeter of the present invention, which differs from the embodiment shown in FIG. 1B only in the positions of the two heating elements. . That is, FIG.
a, two opposing heating elements (2a, 2a
c) is arranged in a region where the strength of the magnetic field changes (non-uniform magnetic field), and the other two opposite heating elements (2b, 2d) also face each other near the two opposite heating elements (2a, 2c). It is arranged. FIG. 5 (b) is the same as FIG.
Shows the relationship between the temperature of each heating element at the position of AA ′ of the heating element when an alternating current is applied while the magnetic oximeter is placed in a gas containing oxygen. Indicates a state where no magnetic wind is generated and no dotted line indicates a state where a magnetic wind due to oxygen is generated. That is, the dotted curve indicates the heating element 2a due to the magnetic wind.
Is cooled, and the temperature of the heating element 2b disposed downstream thereof increases due to the influence of the heat of the heating element 2a, and the temperature difference (change in resistance value) increases. As a result, the output of the bridge is larger than that of the embodiment shown in FIG. 1B, and the S / N can be improved.
【0026】ところで、上述の酸素計は発熱素子として
WやPt、Si、Si化合物を使用するが、これらの発
熱素子は高価格であるとともに、同等の精度のものを作
製したり4つの温度条件を合わせるのが難しいという問
題がある。By the way, the above-mentioned oximeter uses W, Pt, Si, and Si compounds as heating elements, but these heating elements are expensive and can be manufactured with the same accuracy or have four temperature conditions. There is a problem that it is difficult to match.
【0027】図6は相対する2つの発熱素子を同等の精
度を有する例えば炭素皮膜抵抗体として半ブリッジ(ブ
リッジを構成する4つの電子部品のうち発熱による抵抗
値変化が同等のものを2個、単なる抵抗体を2個使用し
ている)とし、発熱素子2aのみを不均一磁界に配置し
たもので、この場合も駆動電圧波形と出力電圧波形およ
びゼロクロス信号は図3に示すものとなる。そして、ゼ
ロクロス信号の中点に対して一つ置きに出力する出力波
形との差(V'−v')を検出することによりゼロ点の変
動の影響を受けず酸素信号のみを検出することができ
る。FIG. 6 shows two opposite heating elements having the same accuracy, for example, a half bridge as a carbon film resistor. Only two resistors are used), and only the heating element 2a is arranged in a non-uniform magnetic field. In this case as well, the drive voltage waveform, the output voltage waveform, and the zero cross signal are as shown in FIG. Then, by detecting the difference (V'-v ') between the middle point of the zero-cross signal and the output waveform output every other point, it is possible to detect only the oxygen signal without being affected by the fluctuation of the zero point. it can.
【0028】このような構成によれば4つの発熱素子を
使用する場合に比較して感度的には半分となるが、ブリ
ッジの構成部品として発熱素子に比較して安価な炭素皮
膜抵抗体を用いるので、同等の精度のものを2個作製し
その2つの温度条件を合わればよいので全体として安価
なものとすることができる。なお、駆動電圧波形は正弦
波形としたが矩形状や三角形状の波形であっても良い。According to such a configuration, the sensitivity is reduced to half as compared with the case where four heating elements are used, but a carbon film resistor which is less expensive than the heating elements is used as a component of the bridge. Therefore, two devices having the same accuracy may be manufactured and the two temperature conditions may be matched, so that the overall cost can be reduced. The drive voltage waveform is a sine waveform, but may be a rectangular or triangular waveform.
【0029】本発明の以上の説明は、説明および例示を
目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。し
たがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、
変形をなし得ることは当業者に明らかである。例えば駆
動電圧波形は正弦波形としたが矩形状の波形であっても
良い。特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発
明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものと
する。The foregoing description of the present invention has been presented by way of illustration and example only and in certain preferred embodiments. Accordingly, the present invention has many modifications, without departing from its essence,
It will be apparent to those skilled in the art that variations can be made. For example, the drive voltage waveform is a sine waveform, but may be a rectangular waveform. The scope of the present invention defined by the description in the claims section is intended to cover alterations and modifications within the scope.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ブ
リッジを構成する相対する2つの発熱素子を磁界の不均
一磁界に対向して配置し、他方の相対する2つの発熱素
子を磁界の影響が及ばない位置に配置し、ブリッジに交
流電源から交流電圧を印加したので、姿勢や温度ドリフ
トに影響されず、高精度で構成要素の少ない磁気式酸素
計を実現することができる。As described above, according to the present invention, two opposing heating elements constituting a bridge are disposed so as to face a non-uniform magnetic field, and the other two opposing heating elements are arranged in a magnetic field. And the bridge is supplied with an AC voltage from an AC power supply, so that it is possible to realize a high-accuracy magnetic oximeter with few components without being affected by posture and temperature drift.
【0031】また、全ブリッジを構成する相対する2つ
の発熱素子を磁界の強度が変化する領域(不均一磁界)
に対向して配置し、他方の相対する2つの発熱素子を前
記2つの発熱素子の近傍に配置したので、ブリッジの出
力としては図1(b)に示す実施例に比較して大きなも
のとなりS/Nを改善することができる。Further, the two opposite heating elements constituting the entire bridge are arranged in a region where the intensity of the magnetic field changes (non-uniform magnetic field).
And the other two heating elements are arranged in the vicinity of the two heating elements, so that the output of the bridge becomes larger than that of the embodiment shown in FIG. / N can be improved.
【0032】また、ブリッジを構成する部品の内の2つ
を安価な炭素皮膜抵抗体とすれば全体として安価なもの
とすることができる。If two of the components constituting the bridge are inexpensive carbon film resistors, the overall cost can be reduced.
【0033】[0033]
【図1】本発明の磁気式酸素計の実施形態の一例を示す
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an embodiment of a magnetic oximeter of the present invention.
【図2】交流電圧を印加した場合の酸素の有無による出
力波形を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing output waveforms depending on the presence or absence of oxygen when an AC voltage is applied.
【図3】駆動電圧波形と出力電圧およびゼロクロス検出
信号電圧の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a drive voltage waveform, an output voltage, and a zero-cross detection signal voltage.
【図4】ゼロ点ドリフトが発生した場合の出力状態を示
す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an output state when a zero point drift occurs.
【図5】本発明の請求項2に関する実施形態の一例を示
す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of an embodiment according to claim 2 of the present invention.
【図6】本発明の請求項4に関する実施形態の一例を示
す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of an embodiment according to claim 4 of the present invention.
【図7】本発明の測定原理の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a measurement principle of the present invention.
【図8】本発明の測定原理の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of the measurement principle of the present invention.
【図9】従来の磁気式酸素計の検出部の構成と検出回路
の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a configuration of a detection unit and a detection circuit of a conventional magnetic oximeter.
1 磁極 2(a〜d) 発熱素子 2e,2f 抵抗体 20 交流電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic pole 2 (ad) Heating element 2e, 2f Resistor 20 AC power supply
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 間 健太郎 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 Fターム(参考) 2G053 AA05 AB06 AB17 BB11 BB16 CA13 CA18 CA19 CB05 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Kentaro Ma 2-9-32 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo F-term in Yokogawa Electric Corporation (reference) 2G053 AA05 AB06 AB17 BB11 BB16 CA13 CA18 CA19 CB05
Claims (4)
る磁界発生手段と、 通電により発熱するとともに抵抗値が変化する4つの同
等の発熱素子で形成された全ブリッジと、交流電源から
なり、 前記全ブリッジを構成する相対する2つの発熱素子を前
記磁界の強度が変化する領域(不均一磁界)に対向して
配置し、他方の相対する2つの発熱素子を前記磁界の影
響が及ばない位置に配置し、前記全ブリッジに前記交流
電源から交流電圧を印加したことを特徴とする磁気式酸
素計。1. A magnetic field generating means for generating a magnetic field from magnetic poles disposed opposite to each other, an all-bridge formed by four equivalent heating elements which generate heat when energized and have a variable resistance value, and an AC power supply. The two opposing heating elements forming the entire bridge are arranged to face a region (non-uniform magnetic field) where the intensity of the magnetic field changes, and the other two opposing heating elements are not affected by the magnetic field. A magnetic oximeter, wherein the oximeter is disposed at a position and an AC voltage is applied from the AC power source to all the bridges.
る磁界発生手段と、 通電により発熱するとともに抵抗値が変化する4つの同
等の発熱素子で形成された全ブリッジと、交流電源から
なり、 前記全ブリッジを構成する相対する2つの発熱素子を前
記磁界の強度が変化する領域(不均一磁界)に対向して
配置し、他方の相対する2つの発熱素子を前記2つの発
熱素子の近傍に配置し、前記全ブリッジに前記交流電源
から交流電圧を印加したことを特徴とする磁気式酸素
計。2. A magnetic field generating means for generating a magnetic field from magnetic poles disposed opposite to each other, an all-bridge formed by four equivalent heating elements which generate heat when energized and whose resistance value changes, and an AC power supply. The two opposing heating elements forming the entire bridge are arranged to face a region where the magnetic field intensity changes (non-uniform magnetic field), and the other two opposing heating elements are located near the two heating elements. Wherein an AC voltage is applied to the bridges from the AC power supply.
コン、シリコン化合物、若しくはプラチナ(Pt)から
なることを特徴とする請求項1または2記載の磁気式酸
素計。3. The magnetic oximeter according to claim 1, wherein the heating element is made of tungsten (W), silicon, a silicon compound, or platinum (Pt).
る磁界発生手段と、 通電により発熱するとともに抵抗値が変化する2つの同
等の発熱素子および抵抗値が同等の2つの抵抗体で形成
された半ブリッジと、交流電源からなり、 前記半ブリッジは発熱素子と抵抗体が隣合うように接続
され、相対する2つの発熱素子のうちの一つを前記磁界
の強度が変化する領域に配置し、他方の発熱素子を前記
磁界の影響が及ばない位置に配置し、相対する接続点に
前記交流電源から交流電圧を印加したことを特徴とする
磁気式酸素計。4. A magnetic field generating means for generating a magnetic field from magnetic poles disposed opposite to each other, two equal heating elements which generate heat when energized and whose resistance value changes, and two resistors having the same resistance value. A half-bridge and an AC power supply, wherein the half-bridge is connected such that a heating element and a resistor are adjacent to each other, and arranges one of two opposing heating elements in a region where the intensity of the magnetic field changes. A magnetic oximeter characterized in that the other heating element is arranged at a position where the influence of the magnetic field does not affect, and an AC voltage is applied from the AC power supply to the opposite connection point.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001136977A JP2002039998A (en) | 2000-05-17 | 2001-05-08 | Magnetic oximeter |
| JP2002090819A JP3700779B2 (en) | 2001-05-08 | 2002-03-28 | Magnetic oxygen meter |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-144968 | 2000-05-17 | ||
| JP2000144968 | 2000-05-17 | ||
| JP2001136977A JP2002039998A (en) | 2000-05-17 | 2001-05-08 | Magnetic oximeter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002039998A true JP2002039998A (en) | 2002-02-06 |
Family
ID=26592040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001136977A Pending JP2002039998A (en) | 2000-05-17 | 2001-05-08 | Magnetic oximeter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002039998A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008008690A (en) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Yokogawa Electric Corp | Flow sensor and magnetic oximeter using the flow sensor |
| CN106680363A (en) * | 2016-12-15 | 2017-05-17 | 北京北分麦哈克分析仪器有限公司 | Bridge arm thermo-sensitive element, processing method thereof and magnetic pressure type oxygen detector |
-
2001
- 2001-05-08 JP JP2001136977A patent/JP2002039998A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008008690A (en) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Yokogawa Electric Corp | Flow sensor and magnetic oximeter using the flow sensor |
| CN106680363A (en) * | 2016-12-15 | 2017-05-17 | 北京北分麦哈克分析仪器有限公司 | Bridge arm thermo-sensitive element, processing method thereof and magnetic pressure type oxygen detector |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3951164B2 (en) | Magnetic oxygen meter | |
| KR100513102B1 (en) | Ac type anemometry and methods for data mapping of flow rate for the anemometry | |
| JP2003106887A (en) | Flow measurement device | |
| JPH0625684B2 (en) | Fluid flow rate detection sensor | |
| JP2002039998A (en) | Magnetic oximeter | |
| JP3700779B2 (en) | Magnetic oxygen meter | |
| JP2003106886A (en) | Thermal flowmeter | |
| US6389880B1 (en) | Zero shift compensation oxygen sensor | |
| US4893495A (en) | Oxygen sensing method and apparatus | |
| JP3527657B2 (en) | Flow sensor failure determination apparatus and method | |
| JP3721578B2 (en) | Magnetic oxygen meter | |
| JP2531968B2 (en) | Flow velocity sensor and flow velocity measuring device using the same | |
| JPS63208717A (en) | mass flow meter | |
| JP3721575B2 (en) | Magnetic oxygen meter | |
| JP3470942B2 (en) | Flow sensor | |
| JPH0516730B2 (en) | ||
| JP3570659B2 (en) | Thermal flow sensor | |
| JPH11118567A (en) | Flow sensor | |
| JPH09243423A (en) | Flow measurement device | |
| JP2004117159A (en) | Karman vortex flowmeter | |
| JPS61231415A (en) | Apparatus for detecting mass flow | |
| JPH085426A (en) | Flowmeter | |
| JP3019009U (en) | Mass flow meter | |
| JP2004085428A (en) | Magnetic oximeter | |
| JPH0434315A (en) | Heater controller for flowmeter |