JPH07260730A - 環境センサ出力補正装置 - Google Patents
環境センサ出力補正装置Info
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- JPH07260730A JPH07260730A JP5389294A JP5389294A JPH07260730A JP H07260730 A JPH07260730 A JP H07260730A JP 5389294 A JP5389294 A JP 5389294A JP 5389294 A JP5389294 A JP 5389294A JP H07260730 A JPH07260730 A JP H07260730A
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Abstract
高精度で検知できる。 【構成】 ガスセンサ1、相対湿度センサ7及び温度セ
ンサ8の出力を信号処理器9に取り込み、まず演算部1
1中の絶対湿度変換部12にて絶対湿度を算出し、次に
演算部11中のガスセンサ出力補正部13にてガスセン
サ1の出力と算出された絶対湿度とからガスセンサ1の
補正出力を算出する。
Description
Oガスを検知するガスセンサ、又は同様に火災時に発生
する焦げた臭いを検知する臭いセンサのように、周囲の
雰囲気(環境)の検知対象の状態例えば上述したガスや
臭いに応じて抵抗値が変化する環境センサの出力補正装
置、特に環境センサの出力が温度及び湿度の変化に影響
されることに鑑みてその出力を補正する環境センサ出力
補正装置に関するものである。
う。)の増減に応じて抵抗値が変化する感応膜及びこの
感応膜を加熱するヒータを有し、環境中のガス等の状態
を検知する環境センサが知られている。図11は従来の
環境センサ例えば薄膜型ガスセンサを示す断面図であ
り、図において1はガスセンサであって、絶縁性基板例
えばアルミナ基板2と、このアルミナ基板2の一面例え
ば上面2aに設けられたセンサ電極3と、アルミナ基板
2の上面2a及びセンサ電極3上に被着例えば蒸着され
た金属酸化物半導体例えばSnO2,ZnO,TiO2等
から成り、ガス等の吸着の増減に応じて抵抗値が変化す
る感応膜4と、アルミナ基板2の他面である下面2bに
設けられたヒータ電極5と、アルミナ基板2の下面2b
及びヒータ電極5に蒸着されたヒータ用薄膜例えば白金
薄膜6とで構成されている。この白金薄膜6はアルミナ
基板2を介して感応膜4を加熱するもので、加熱するこ
とによりガス等の感応膜4への吸着、脱着を促進させて
感度の向上を図っている。
されており、感応膜4がガス例えばCOガスを吸着する
と、感応膜4は電子を得てその抵抗値が変化するN型の
ものと、電子を奪われてその抵抗値が変化するP型のも
のとがあるが、いずれもガスを吸着すると抵抗値が変化
する。そこで、この抵抗値の変化を例えば電圧の変化と
して取り出せば、ガス等の変化を検知することができ
る。
少なりとも温度変化及び湿度変化の影響を受ける。その
ため、精度の高いガス検知を行うには、温度変化及び湿
度変化による影響を補正する必要があった。しかも、湿
度は温度により大きく異なるため、湿度変化による影響
を補正するのはその方法が複雑になって極めて困難であ
るという課題があった。
決するためになされたもので、温度変化および湿度変化
による影響を絶対湿度のみに基づいて補正し、もってガ
ス等を高精度で検知できる環境センサ出力補正装置を得
ることを目的としている。
る環境センサ出力補正装置は、環境中のガスや臭い等の
状態を検知する環境センサと、前記環境の相対湿度を検
知する相対湿度センサと、前記環境の温度を検知する温
度センサと、これらセンサと電気的に接続され、前記相
対湿度センサの出力及び前記温度センサの出力に基づい
て絶対湿度を算出する絶対湿度変換部、並びにこの絶対
湿度変換部の出力及び前記環境センサの出力に基づいて
前記絶対湿度の影響を除いた補正出力を算出する環境セ
ンサ出力補正部を含む信号処理器とを備えたものであ
る。
補正装置は、環境中のガスや臭い等の状態を検知する環
境センサと、前記環境の相対湿度を検知する相対湿度セ
ンサと、前記環境の温度を検知する温度センサと、前記
相対湿度センサと電気的に接続され、その出力を相対湿
度の単位に変換する第1の演算手段と、前記温度センサ
と電気的に接続され、その出力を温度の単位に変換する
第2の演算手段と、前記第1及び第2の演算手段と電気
的に接続され、前記相対湿度及び前記温度から絶対湿度
を算出する第3の演算手段と、この第3の演算手段及び
前記環境センサと電気的に接続され、前記第3の演算手
段の出力及び前記環境センサの出力に基づいて前記絶対
湿度の影響を除いた補正出力を算出する第4の演算手段
とを備えたものである。
力補正装置は、環境中のガスや臭い等の状態を検知する
環境センサと、前記環境の絶対湿度を検知する絶対湿度
センサと、これらセンサと電気的に接続され、前記絶対
湿度センサの出力及び前記環境センサの出力に基づいて
前記絶対湿度の影響を除いた補正出力を算出する環境セ
ンサ出力補正部を含む信号処理器とを備えたものであ
る。
正装置では、相対湿度センサが検知した相対湿度及び温
度センサが検知した温度から絶対湿度を算出し、次にこ
の算出した絶対湿度及び環境センサが検知したガス等か
ら絶対湿度の影響を除いた、環境センサの補正出力を算
出する。
正装置では、環境センサが検知したガス等及び絶対湿度
センサが検知した絶対湿度から絶対湿度の影響を除い
た、環境センサの補正出力を算出する。
置を、添付図面に示した一実施例について詳しく説明す
る。図1は図11に示したガスセンサ1の出力を測定す
る測定回路の一例を示す回路図である。この測定回路
は、ガスセンサ1及びこれと直列に接続された例えば2
kΩの負荷抵抗RLから成り、この直列回路の両端間に
入力電圧Vinが印加されると、ガスセンサ1と負荷抵抗
RLの接続点からガスセンサ出力V0が取り出されるよう
になっている。
スセンサ出力V0(V)の、温度例えば12℃,22℃
及び32℃をパラメータとした相対湿度(%)を示す特
性図である。次に、図2の相対湿度特性図及び下記の式
(1)に基づいて算出した絶対湿度He(g/m3)からガ
スセンサ出力V0の絶対湿度を示す図3の特性図を得
る。もう少し詳しく説明すれば、絶対湿度Heは、おお
むね下記の式(1)で近似できる。
度(℃)である。そこで、温度Tが例えば32℃である
場合、図2の相対湿度例えば50%に相当するガスセン
サ出力V0=0.37と、50%の相対湿度から式(1)で
算出した絶対湿度Heの値16.3(g/m3)との交点
を図3に表し、以下同様に種々の相対湿度に対するガス
センサ出力V0と算出した絶対湿度Heの値との多数の
交点を図3に表すことにより図3の絶対湿度特性図が得
られる。この特性曲線の場合にはその傾斜すなわち絶対
湿度係数αは図3より約0.0125〔V/(g/
m3)〕である。従って、ガスセンサ出力V0は、その絶
対湿度特性が予め分かっておれば、式(1)とそれぞれの
ガスセンサの絶対湿度係数αを使って補正できる。
(V)は絶対湿度He(g/m3)の変化に伴って図4
のAのようにV0=αHe+β(ただしβは定数)とし
て直線的に変化する。これをこの発明では図4のBのよ
うな平らな特性(VA=V0−αHe=β)を持つガスセ
ンサ補正出力VAが得られるように補正するのである。
に対するガスセンサ出力V1は図5のAのようにV1=a
X+b(ただしa及びbは定数)として直線的に変化す
るが、このガスセンサ出力V1には絶対湿度Heの影
響、つまりV0のHeによる変化分αHeが含まれてい
るので、V1からαHeを除くことにより図5のBに示
すガスセンサ補正出力VBを得ることができる。
装置の一実施例を示すブロック図である。図において、
1は環境中のガス等の状態を検知する環境センサ例えば
図11に示した従来のガスセンサと同じものであって良
い。7は環境の相対湿度を検知する相対湿度センサ例え
ば高分子膜やサーミスタ等である。8は環境の温度を検
知する温度センサ例えば白金抵抗体やサーミスタ等であ
る。
タ等であって、アナログ信号をデジタル信号に変換する
アナログ/デジタル(A/D)変換部10と、このA/
D変換部10に接続されて所要の演算を行う演算部11
とを含む。この演算部11は、A/D変換部10に接続
された絶対湿度変換部12と、この絶対湿度変換部12
及びA/D変換部10に接続された環境センサ出力補正
部例えばガスセンサ出力補正部13と、このガスセンサ
出力補正部13に接続された判断部14とを含む。信号
処理器9の出力側、すなわちガスセンサ出力補正部1
3、判断部14の出力側にはそれぞれ受信機のような信
号出力器15、警報出力器16が接続されている。
フローチャートであり、ステップS1,S2,S3にお
いてそれぞれガスセンサ1の出力V0又はV1、相対湿度
センサ7の出力VRH、温度センサ8の出力VTを信号処
理器9に取り込み、まずステップS4,S5,S6にお
いて取り込んだアナログ出力をA/D変換部10がデジ
タル出力に変換する。次に、ステップS7においてデジ
タル化された相対湿度及び温度の出力値から絶対湿度変
換部12が式(1)に基づいて絶対湿度Heを算出する。
ステップS8においてガスセンサ出力補正部13はガス
センサ1の出力V0又はV1と算出された絶対湿度Heと
からガスセンサ補正出力VA又はVBを算出するが、その
際にステップS9におけるセンサ出力補正係数α及び補
正式VA=V0−αHe=β,VB=V1−αHeを用いて
算出するのである。なお、センサ出力補正係数α及び補
正式は信号処理器9のメモリ例えばEEPROM等(図
示しない)に格納されている。
正部13から出力されたガスセンサ補正出力VA又はVB
は信号処理器9の外部に設けた信号出力器15に供給さ
れて表示部等(図示しない)に表示される。ステップS
11においてガスセンサ補正出力VA又はVBは判断部1
4により警報を発する必要のある警報レベルVTHに達し
たかどうかの判断がされ、もし達していればステップS
12において判断部14から外部に設けた警報出力器1
6に警報信号が出力されるので、この警報出力器16は
警報情報を表示すると共に警報を発する。なお、ガスセ
ンサ補正出力VA又はVBが警報レベルに達していなけれ
ば、プログラムは今一度ステップS1,S2及びS3に
戻る。
ブロック図である。図において、1,7,8,15及び
16は図6に示したものと同じである。ガスセンサ1の
出力V0,V1(ガス濃度を表す電圧値)はA/D変換器
10Aでデジタル値に変換される。相対湿度センサ7の
出力VRH(相対湿度を表す電圧値)はA/D変換器10
Bでデジタル値に変換される。そして温度センサ8の出
力VT(温度を表す電圧値)はA/D変換器10Cでデ
ジタル値に変換される。
し、dは−dになることもあり得る。)を予め記憶して
いるROM例えばEEPROMであり、演算器12Bは
A/D変換器10B及びROM12Aに接続され、A/
D変換器10Bからのデジタル化された相対湿度電圧値
VRHをROM12Aからの上記変換式により相対湿度R
H(%)の単位に変換し、変換後の相対湿度値を信号出
力器15例えばCRTに表示させる。同様に、12Cは
変換式T=eVT+f(ただし、fは−fになることも
あり得る。)を予め記憶しているROMであり、演算器
12DはA/D変換器10Cからのデジタル化された温
度電圧値VTをROM12Cからの上記変換式により温
度T(℃)の単位に変換し、変換後の温度値を信号出力
器15に表示させる。
るROMであり、演算器12Fは演算器12Bからの相
対湿度RH(%)、演算器12Dからの温度T(℃)、
及びROM12Eからの式(1)に基づいて絶対湿度He
(g/m3)を算出し、信号出力器15に表示させる。
正式VA=V0−αHe及びVB=V1−αHeを予め記憶
しているROMであり、演算器13BはA/D変換器1
0Aからのデジタル化されたガスセンサ出力電圧値V0
又はV1及び絶対湿度HeをROM13Aからの上記セ
ンサ出力補正係数α及び補正式によりガスセンサ補正出
力VA又はVBに変換し、信号出力器15に表示させる。
るROMであり、比較器14Bは演算器13Bからのガ
スセンサ補正出力VA又はVBとROM14Aからの警報
レベルVTHとを比較し、もし前者がVTHに達していたら
警報信号を警報出力器16に出力してそのCRT(図示
しない)に警報情報を表示させ且つその音響装置(図示
しない)に警報を発させる。
のA/D変換部10に相当し、ROM12A〜演算器1
2Fは絶対湿度変換部12に相当し、ROM13A及び
演算器13Bはガスセンサ出力補正部13に相当し、そ
してROM14A及び比較器14Bは判断部14に相当
する。
ク図であり、図6の実施例とは相対湿度センサ7及び温
度センサ8の代わりに絶対湿度センサ例えばサーミスタ
を用いた絶対湿度センサ17を使用し従って絶対湿度変
換部12を使用する必要がない点が違う。
度センサ17の出力Heを信号処理器9Aに取り込み、
まずA/D変換部10Aでアナログ出力をデジタル出力
に変換する。次に、演算部11A中のガスセンサ出力補
正部13はデジタル化された出力V0又はV1及び絶対湿
度Heからガスセンサ補正出力VA又はVBを算出する。
14〜16は図6に示したものと同じである。
明用フローチャートであり、ステップS21,S22に
おいてそれぞれガスセンサ1の出力V0又はV1、絶対湿
度センサ17の出力Heを信号処理器9Aに取り込み、
まずステップS23,S24において取り込んだアナロ
グ出力をA/D変換部10Aがデジタル出力に変換す
る。次に、ステップS25においてガスセンサ出力補正
部13はガスセンサ1の出力V0又はV1と絶対湿度セン
サ17の出力Heとから、ステップS26におけるセン
サ出力補正係数α及び補正式を用いて、ガスセンサ補正
出力VA又はVBを算出する。
正部13から出力されたガスセンサ補正出力VA又はVB
は信号出力器15に供給されてそのCRT等(図示しな
い)に表示される。ステップS28においてガスセンサ
補正出力VA又はVBは判断部14により警報レベルVTH
に達したかどうかの判断がされ、もし達していればステ
ップS29において判断部14から警報出力器16に警
報信号が出力されるので、この警報出力器16は警報情
報を表示すると共に警報を発する。なお、ガスセンサ補
正出力VA又はVBが警報レベルVTHに達していなけれ
ば、プログラムは今一度ステップS21及びS22に戻
る。
の請求項1に係る環境センサ出力補正装置は、環境中の
ガスや臭い等の状態を検知する環境センサと、前記環境
の相対湿度を検知する相対湿度センサと、前記環境の温
度を検知する温度センサと、これらセンサと電気的に接
続され、前記相対湿度センサの出力及び前記温度センサ
の出力に基づいて絶対湿度を算出する絶対湿度変換部、
並びにこの絶対湿度変換部の出力及び前記環境センサの
出力に基づいて前記絶対湿度の影響を除いた補正出力を
算出する環境センサ出力補正部を含む信号処理器とを備
え、また請求項6に係る環境センサ出力補正装置は、環
境中のガスや臭い等の状態を検知する環境センサと、前
記環境の相対湿度を検知する相対湿度センサと、前記環
境の温度を検知する温度センサと、前記相対湿度センサ
と電気的に接続され、その出力を相対湿度の単位に変換
する第1の演算手段と、前記温度センサと電気的に接続
され、その出力を温度の単位に変換する第2の演算手段
と、前記第1及び第2の演算手段と電気的に接続され、
前記相対湿度及び前記温度から絶対湿度を算出する第3
の演算手段と、この第3の演算手段及び前記環境センサ
と電気的に接続され、前記第3の演算手段の出力及び前
記環境センサの出力に基づいて前記絶対湿度の影響を除
いた補正出力を算出する第4の演算手段とを備えている
ので、温度変化及び湿度変化による影響を除き、もって
ガス等を高精度で検知できるという効果を奏する。
ンサ補正装置は、環境中のガスや臭い等の状態を検知す
る環境センサと、前記環境の絶対湿度を検知する絶対湿
度センサと、これらセンサと電気的に接続され、前記絶
対湿度センサの出力及び前記環境センサの出力に基づい
て前記絶対湿度の影響を除いた補正出力を算出する環境
センサ出力補正部を含む信号処理器とを備えているの
で、温度変化及び湿度変化による影響を除き、もってガ
ス等を高精度で検知できることに加え、相対湿度セン
サ、温度センサ並びに絶対湿度変換部の代わりに絶対湿
度センサを使用するだけで済ませられるので、構成が簡
単になるという効果も奏する。
示す回路図である。
対湿度特性図である。
ガスセンサ出力の絶対湿度特性図である。
態でのガスセンサ出力−絶対湿度を示すグラフである。
態でのガスセンサ出力−ガス濃度を示すグラフである。
トである。
である。
る。
チャートである。
Claims (16)
- 【請求項1】 環境中のガスや臭い等の状態を検知する
環境センサと、 前記環境の相対湿度を検知する相対湿度センサと、 前記環境の温度を検知する温度センサと、 これらセンサと電気的に接続され、前記相対湿度センサ
の出力及び前記温度センサの出力に基づいて絶対湿度を
算出する絶対湿度変換部、並びにこの絶対湿度変換部の
出力及び前記環境センサの出力に基づいて前記絶対湿度
の影響を除いた補正出力を算出する環境センサ出力補正
部を含む信号処理器と、 を備えたことを特徴とする環境センサ出力補正装置。 - 【請求項2】 前記環境センサがガスセンサであり、前
記絶対湿度変換部は式 He=(RH/100)×5.3×1.77(T/10) 〔ただし、Heは絶対湿度(g/m3)、RHは相対湿
度(%)、そしてTは温度(℃)である。〕により前記
絶対湿度を算出し、そして前記信号処理器がマイクロコ
ンピュータ等である請求項1の環境センサ出力補正装
置。 - 【請求項3】 前記環境センサ出力補正部は、前記環境
センサの、前記ガスや臭い等の無い状態での出力V0が
V0=αHe+β(ただし、αは一定のセンサ出力補正
係数及びβは定数である。)の時に補正出力VA=V0−
αHe=βを算出する請求項2の環境センサ出力補正装
置。 - 【請求項4】 前記環境センサ出力補正部は、前記環境
センサの、前記ガスや臭い等の有る状態での出力V1が
V1=aX+b(ただし、Xはガス濃度であり、a及び
bは定数である。)の時に補正出力VB=V1−αHe
(ただし、αは一定のセンサ出力補正係数である。)を
算出する請求項2の環境センサ出力補正装置。 - 【請求項5】 前記信号処理器は、前記環境センサ出力
補正部の補正出力VA又はVBが警報レベルVTHに達して
いるかどうかを判断する判断部を更に含む請求項3又は
4の環境センサ出力補正装置。 - 【請求項6】 環境中のガスや臭い等の状態を検知する
環境センサと、 前記環境の相対湿度を検知する相対湿度センサと、 前記環境の温度を検知する温度センサと、 前記相対湿度センサと電気的に接続され、その出力を相
対湿度の単位に変換する第1の演算手段と、 前記温度センサと電気的に接続され、その出力を温度の
単位に変換する第2の演算手段と、 前記第1及び第2の演算手段と電気的に接続され、前記
相対湿度及び前記温度から絶対湿度を算出する第3の演
算手段と、 この第3の演算手段及び前記環境センサと電気的に接続
され、前記第3の演算手段の出力及び前記環境センサの
出力に基づいて前記絶対湿度の影響を除いた補正出力を
算出する第4の演算手段と、 を備えたことを特徴とする環境センサ出力補正装置。 - 【請求項7】 前記第1の演算手段は、第1の変換式R
H=cVRH+d〔ただし、RHは相対湿度(%)であ
り、c及びdは定数であり、そしてVRHは前記相対温度
センサの出力である。〕を予め記憶している第1のRO
M、及び前記VRHを前記第1の変換式により前記RHに
変換する第1の演算器から成り、前記第2の演算手段
は、第2の変換式T=eVT+f〔ただし、Tは温度
(℃)であり、e及びfは定数であり、そしてVTは前
記温度センサの出力である。〕を予め記憶している第2
のROM、及び前記VTを前記第2の変換式により前記
Tに変換する第2の演算器から成り、そして前記第3の
演算手段は、第3の変換式He=(RH/100)×
5.3×1.77(T/10)〔ただし、Heは絶対湿度(g/
m3)である。〕を予め記憶している第3のROM、及
び前記RH及び前記Tを前記第3の変換式により前記H
eに変換する第3の演算器から成る請求項6の環境セン
サ出力補正装置。 - 【請求項8】 前記第4の演算手段は、第4の変換式V
A=V0−αHe〔ただし、VAは補正出力であり、V0は
前記環境センサの、前記ガスや臭い等の無い状態での出
力であり、そしてαは一定のセンサ出力補正係数であ
る。〕を予め記憶している第4のROM、及び前記He
及び前記V0=αHe+β(ただし、βは定数であ
る。)を前記第4の変換式により前記VAに変換する第
4の演算器から成る請求項7の環境センサ出力補正装
置。 - 【請求項9】 前記第4の演算手段は、第5の変換式V
B=V1−αHe〔ただし、VBは補正出力であり、V1は
前記環境センサの前記ガスや臭い等の有る状態での出力
であり、そしてαは一定のセンサ出力補正係数であ
る。〕を予め記憶している第4のROM、及び前記He
及び前記V1=aX+b(ただし、Xはガス濃度であ
り、a及びbは定数である。)を前記第5の変換式によ
り前記VBに変換する第4の演算器から成る請求項7の
環境センサ出力補正装置。 - 【請求項10】 前記第4の演算手段の補正出力VA又
はVBが警報レベルVTHに達しているかどうかを判断す
る判断手段を更に備えた請求項6の環境センサ出力補正
装置。 - 【請求項11】 前記判断手段は、前記警報レベルVTH
を予め記憶している第5のROM、及び前記第4の演算
手段の補正出力VA又はVBと前記第5のROMの警報レ
ベルVTHとを比較する比較器から成る請求項10の環境
センサ出力補正装置。 - 【請求項12】 環境中のガスや臭い等の状態を検知す
る環境センサと、 前記環境の絶対湿度を検知する絶対湿度センサと、 これらセンサと電気的に接続され、前記絶対湿度センサ
の出力及び前記環境センサの出力に基づいて前記絶対湿
度の影響を除いた補正出力を算出する環境センサ出力補
正部を含む信号処理器と、 を備えたことを特徴とする環境センサ出力補正装置。 - 【請求項13】 前記環境センサがガスセンサであり、
そして前記信号処理器がマイクロコンピュータ等である
請求項1の環境センサ出力補正装置。 - 【請求項14】 前記環境センサ出力補正部は、前記環
境センサの前記ガスや臭い等の無い状態での出力V0が
V0=αHe+β〔ただし、αは一定のセンサ出力補正
係数及びβは定数であり、そしてHeは絶対湿度(g/
m3)である。〕の時に補正出力VA=V0−αHe=β
を算出する請求項12の環境センサ出力補正装置。 - 【請求項15】 前記環境センサ出力補正部は、前記環
境センサの前記ガスや臭い等の有る状態での出力V1が
V1=aX+b(ただし、Xはガス濃度であり、a及び
bは定数である。)の時に補正出力VB=V1−αHe
[ただし、αは一定のセンサ出力補正係数であり、そし
てHeは絶対湿度(g/m3)である。]を算出する請
求項12の環境センサ出力補正装置。 - 【請求項16】 前記信号処理器は、前記環境センサ信
号補正部の補正出力VA又はVBが警報レベルVTHに達し
ているかどうかを判断する判断部を更に含む請求項14
又は15の環境センサ出力補正装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05389294A JP3318432B2 (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 環境センサ出力補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05389294A JP3318432B2 (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 環境センサ出力補正装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07260730A true JPH07260730A (ja) | 1995-10-13 |
JP3318432B2 JP3318432B2 (ja) | 2002-08-26 |
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ID=12955382
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP05389294A Expired - Fee Related JP3318432B2 (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 環境センサ出力補正装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3318432B2 (ja) |
Cited By (5)
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