JPH0285752A - 気体検出システム - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は気体検出システム、特に可燃性、爆発性および
／または有毒な気体の含有の検出、酸素の含有または酸
素の不足あるいはその同様物を測定するための気体検出
システムに関する。

〔従来の技術並びに発明が解決しようとする課題〕気体
の存在とそれらのそれぞれの星を検知する複数のセンサ
が共通の中央評価システムに接続された気体検知システ
ムは種々知られているが、それらは複雑であり複雑な形
式を有している。

例えば、大規模な車庫またはトンネルを監視するに通し
たシステムはガスサンプリングヘッドが異なる位置に配
置され機械的なホースによる結合を介して共通の評価セ
ンターへ接続されそのホースの長さが数百メートルある
いはそれ以上に達する様な形で設計される。気体混合物
は異なるサンプリング位置から評価センター内のセンサ
へ分析のために供給され、ソレノイドバルブにより次々
に周期的に切換えられる。このシステムはただ一つのセ
ンサを使用するのみである。初期の設置においてもその
後の監視運転の際にもばく大な機械的労力が必要とされ
るが、それは例えばホースの曲がりあるいは破壊を防く
ための点種作業である。

そればかりか気体センサに測定のための新たな気体が供
給される毎にその前にホースを清掃しなければならない
ということから生ずるかなりのデッドタイムのためにそ
の様な測定法は特に時間のかかるものである。その様な
システムは特に高性能のポンプのような多数の機械的に
可動な部品および頻繁な保守作業を必要とし、これらの
条件は多数の測定ができないこと、システムの自己監視
ができないこと、および測定周期が３０分以上になるこ
とといった欠点につながるものである。

監視する動作または測定値が影響される点の各々にセン
サを備えた測定ヘッドが設けられ測定ヘッドと電子評価
システムとは５線式ライン、成る場合には３線式ライン
を介して接続される気体検知システムが提案されている
。５線式の場合にはそのうちの２本は電源を供給するた
めに用いられ、他の２本は測定値を測定ヘッドから電子
評価システムへ伝送するために用いられ、残りの１本は
接地のために用いられる。３線式の場合には接地された
線は同時に他の２組のラインのそれぞれの一方の綿の機
能を果たす。同一の地点であるいは通常その様なシステ
ムで意図される様に異なる地点で別の種類の気体の分析
が必要とされるならば、測定ヘッドと別々の接続ケーブ
ルを具備する同一のシステムが並列的に第２の気体成分
または気体混合物を検出するための電子評価システムに
接続されねばならず、それはシステムおよび設置のコス
トを増大させる。

さらに測定ヘッドに対して供給する電圧、感度および接
続形式が異なるために異なる形式の装置を組み合わせる
ことができないということもその様な公知の気体検出シ
ステムの問題である。さらにこれらシステムは各ヘッド
が組み上げられ設置された後に電子評価システムを測定
ヘッドに対して別々に調節する必要があり、後に詳述す
る様な時間のかかる校正の操作をする必要がある。

他の事項の中でもセンサおよび監視される気体によって
すなわち可燃性ガス、有毒ガス、爆発性ガスあるいは他
の気体のいずれが検出されるかによって成る測定ヘッド
は大きな電流を要し別の測定ヘッドは小さい電流を要し
、さらに非常に低い電圧のアナログ信号はその様なシス
テムの一般的な特徴である雑音電圧に強い影響を受ける
。したがって個々の測定ヘッドと電子評価システムとの
間の個々の結合ケーブルを５線式であれ３線式であれシ
ールドケーブルの中に収納することが普通に行なわれる
。通常、各測定ヘッドはそれに接続されたセンサへ供給
するための電源を別々に持っている。多くの異なる要求
：測定レンジ、分析すべき気体の種類および同様物のた
めに、従来では所望の筒車化の意味において標準化を達
成することに成功した例はない。

成る化学的センサすなわち低電流消費のものについては
測定へノドに弱い電源電流を供給し同一のラインを介し
て測定信号を返すを方式のものが公知であり、この場合
において、電源電流は例えば最大で４ｍＡの範囲にあり
測定信号は４〜２０ｍＡの範囲にある。

しかしながら、これら公知のシステムにおいて、特に頻
繁に行なわれるセンサの校正もまた大きな問題であり、
センサが交換される毎に行なわれ、さらにセンサはそれ
が割り当てられた測定ヘッドに常に接続されねばならな
い。

以前に述べた校正は例えば次の様にして行なわれる。１
人の保守要員が中央ステーションにすなわち電子評価シ
ステムのそばに持回し、他の保守要員が所定の濃度のテ
ストガスを詰めたボンベを携えて各所すなわちそれぞれ
のセンサの場所に居て所望のテストガスをセンサへ供給
する。中央ステーションとセンナの場所に居る２人の人
間はトランシーバで交信する。それぞれのセンサ毎に平
衡に達するまで充分な濃度でテストガスが供給され、平
衡に達したことと用いたテストガス種類が中央ステーシ
ョンに待朋している人へ伝えられ、その人は濃度の指示
に変化がなくなったら中央ステーションのポテンシオメ
ータを８周節する。この校正方法は時間のかかるもので
あり２人の人間で行なわれるので校正のエラーがしばし
ば発生するという問題もある。

従来技術による方法に関する他の問題はａ＋＋＋定−・
ノドの電流が大であることと測定ヘラ１′からの信号が
雑音に弱いことのためにシールド線の長さを最大１５０
０　ｍ以上にできないという問題である。設置のコスト
が高いことに加えて、ラインの長さに関して測定ヘッド
のブリッジ電流をバランスさせる必要があり、ゼロ点お
よび感度についても調整しなければならない。

公知の気体検出システムは“フロント電子回路”（この
語は本発明で新規に導入された）を具備していないとい
うことから、ラインの長さに関してブリッジ電流に対す
るポテンシオメータの平衡をとること、ゼロ点について
ポテンシオメータの平衡をとること、感度（測定ヘッド
信号の電圧）についてポテンシオメータの平衡をとるこ
と、第１および第２の警報についてポテンシオメータの
平；％ｉをとること、ブリッジ電流および測定ヘッド信
号（寿命）についてのテストジャックが必要となり、外
部測定機器を用いて手動でセンサまたはヘッドを個々に
平衡をとることができる必要があり、そしてさらに成分
担体内の測定成分の異なるタイプを組み合わせることが
可能でなければならない。

したがって本発明の目的はこれらの欠点を除去し、公知
の気体検出システムを改良して多大な労力および費用を
要することなく測定ヘッドを任意の所望の場所に設置す
ることが可能で、それら測定ヘッドは同時にすなわち並
行して複数の気体の濃度を測定し、中央ステーションに
設置された電子評価システムへ伝達し、あるいは言い換
えればそれぞれの測定ヘッドへ電源を供給し測定ヘッド
と中央電子システムとの間の双方向の信号伝達を実現す
ることの可能にすることである。

〔課題を解決するための手段並びに作用〕本発明は可燃
性、爆発性および／または有毒な気体の含有の検出、酸
素の含有または酸素の不足あるいは同様物を測定するた
めの気体検出システムであって、測定点に配置された複
数のガスセンサとそれに接続された中央評価システムを
具備する気体検出システムにおいて、 ａ）該中央電子評価システムは測定点に設置された複数
の測定ヘッドと単一の共通２線式ラインあるいは複数の
２線式ラインを介して接続され、ｂ）その測定の場所に
設置された測定ヘッドの各々はセンサによって供給され
る値の少なくとも一部を処理（線形化、特定の性質につ
いての調節、温度補償、校正、標準化）するそれ自身の
知能（マイクロコンピュータ）を有し、 Ｃ）各測定ヘッドは異なる形式または測定レンジの１つ
もしくはそれ以上のセンサを備え必要であれば付加的な
温度センサを備え、 ｄ）センサおよび測定ヘットを接続する目的のために任
意の所望の形式であり任意の測定レンジを有するそれぞ
れのセンサはセンサの形式、測定成分および測定レンジ
を示す識別符号が付与され、該識別符号は測定ヘッドに
よって拾い上げられ、Ｃ）中央電子評価システムと測定
−・ソドの間の２線式接続ラインは通常の多数共同通信
手順の１つに従う双方向デジタル通信のためおよび同時
に測定ヘッドに直流または交流電源を供給するために採
用される気体検出システムによりこの問題を解決し、“
フロント電子回路°°を例えばマイクロプロセッサによ
るインテリジェントな測定ヘッドと少なくとも２つのセ
ンサに加えて通常使用される温度センサとから信号を受
ける手段とに分割し、双方向デジタルデータ伝送すなわ
ら中央電子ステーションと測定ヘッドとの間のデジタル
信号伝送を双方向で可能とすることで上記の欠点が完全
に除去された。

さらに、基本的に単一の２線式ラインで任意の所望の数
の“フロント装置″を接続することが可能となり、各測
定ヘットは少なくとも２つの気体センサと１つの温度セ
ンサを具備しており、必要に応じて直列および並列接続
を選択することが可能となった。

例外的な環境すなわち爆発性条件のもとでラインの電流
が所定値を超え、含まれるセンサの数が制限されるなら
ば、中央電子評価システムへ接続されるラインは通常の
情報技術によってセンサとリンクされる。

本発明の別な利点は測定の安全性が高いこと、保守に要
する労力が少ないことおよび設置が簡単でコストが低い
ことであり、さらに別な利点としては測定ヘッドに所望
の形式のセンサを取り付けることができることであり、
これにより測定ヘッドの１つもしくはそれ以上のセンサ
を寿命もしくはそれと同様な理由で交換せねばならない
とき古いセンサに入れ替えて測定ヘッドに新規に設置さ
れたセンサは古いセンサと同じものにすることも異なる
種類の気体を検知するセンサおよび／または測定レンジ
の異なるセンサとすることもできる。

これは本発明により気体検出システム内に２つの異なる
識別符号が組み込まれていることによるものである。す
なわち一方は測定ヘッドに接続されたそれぞれのセンサ
についてのものであり、他方は中央ステーションにおけ
る中央電子評価システムからセンサをアドレスすること
ができることである。したがって、２線式ラインは極め
て短時間で多数の゛フロント装置”の測定データが中央
電子評価システムによって記録されるように容易に使用
される。

それぞれの測定ヘッドを備える様な選択に加えて、本発
明は動的な温度補正を達成すること、特定の保守用信号
によりセンサの寿命を自動的に監視すること、自動的に
測定の補償およびレンジの平衡を達成することを可能と
し、これはセンサ識別符号の性質によるものであり、そ
して同じ理由で同等または異なるセンサ（センサの変換
）によるセンサの交換時にもあらゆる平衡の操作を自動
的に行なうことを可能とする。

２線式接続ケーブルとしては設備用または電話用ケーブ
ルが使用でき、伝達距離は５０００　ｍ程度まで可能で
ある。ここに記述された特定の具体例の場合において、
これは本発明を限定することを意図するものではないが
、伝送は双方向で３つの測定値（気体センサおよび温度
）および８種の状態信号について伝送速度１２００ボー
でデジタルハスとしての電話ケーブルを介して行なわれ
る。センサ識別符号はこの場合において°″フロント電
子回路”例えば測定ヘッド内に設置されたマイクロプロ
セッサによって伝送され同時にセンサの寿命が自動的に
監視される。

本発明の別の特別な利点はさらに“フロント電子回路°
”が特別な校正キャップを用いることによって手動の平
衡操作の必要なく自動的に校正を行なうことである。対
応する値は中央電子評価システム内例えばＥＰＲＯＭ内
に格納されるので、中央電子評価システムにはセンサの
性質すなわち測定可能な気体の種類および測定レンジに
ついて、それぞれアドレスされた測定ヘッドに接続され
たセンサの識別符号により情報が与えられる。識別符号
は例えばセンサが測定へノド上に挿入または搭載された
とき２進化コードによりインテリジェントな測定へノド
により物理的に検知され、中央電子評価システムからの
問い合わせに応するために保持される。

前記測定ヘッドに接続されるべき前記センサは共通の形
の基部結合体を有し、該測定ヘッドは対応する形状の受
け開口部を有し、該センサに付与される識別符号は該測
定ヘッドにより認識され得る電気接触子の形をとること
が好適である。

さらに各センサにはそれぞれの測定ヘッド基材によって
同定され得形式、測定される気体の成分およびセンサの
測定レンジを２進化コードの形式で示すはんだ付けされ
た接触子のブリッジが設けられることが好適である。

さらに形式β１定される気体成分および測定レンジに関
連し特定のセンサに割り当てられるデータを具備する記
憶手段（ＥＰＲＯＭ）は少なくとも中央電子評価システ
ム内に配置されることによって、電子評価システムに測
定ヘッドからセンサ識別符号が供給され状態信号とそれ
ぞれの測定値が与えられると、測定値は評価され処理さ
れることが好適である。

さらに各センサについて記録され中央電子評価システム
によって変換された測定データは内部バスを介してそれ
ぞれについて分配され、各測定ヘッドの異なる動作条件
と機能を指示するディスプレイを具備する分離したプラ
グインユニットへ供給されることも好適である。

また、センサによって供給されるアナログ測定データは
関連する測定ヘッド内のマイクロプロセンサによって変
換され、線形化され、補正され、必要があればそれぞれ
湿度および気圧の効果について補償された後センサ識別
符号および付加的な状態信号と共に中央電子評価システ
ムへ供給されることも好適である。

さらに測定データおよび接続された気体センサの識別符
号に加えて、測定点における環境温度の時々刻々の温度
値が測定ヘッド上に配置された付加的センサによって測
定され中央電子評価システムへ伝送されることも好適で
ある。

さらに各センサ識別符号についての処理ルーチンは中央
電子評価システムの記憶装置（ＥｐＨＯｒ’ｌ）内に記
憶されることも好適である。

さらにセンサを校正するために、測定ヘッドへ適用され
たとき自動的にスタートしそれ自身の信号（校正信号）
によって校正プロセスを完遂する校正装置が具備され、
該校正信号は測定ヘッドによって受信され中央電子評価
システムへ伝送されることも好適である。

ざらにセンサの校正を自動的に達成するために、校正装
置は校正ガスを各センサの気体検知要素へ供給すること
を意図して特定の領域に設けられその校正位置にあると
き測定ヘッド上の受信ユニットへ校正信号を供給する校
正キャップを具備しそれぞれの校正ガスは該要素へ供給
されることも好適である。

さらに校正キャップは測定ヘッドとそれに接続された中
央電子評価システムに対してそれぞれのセンサに関する
特定の校正信号を供給することも好適である。

さらに校正信号は校正キャップ内に設けられた流星セン
サがテストガスの存在を検知しキャップが校正されるべ
きセンサ上に当接されたことを接触センサまたはオペレ
ータによって作動されるスインチが指示したとき送信ダ
イオードによって発生され測定ヘッド内の受信ダイオー
ドへ供給される予め定めた周波数のパルス状赤外線信号
であることも好適である。

さらに前記流量センサは校正キャップが当接したことを
知らせ送信ダイオードを活性化して校正信号を送出させ
る接触センサと直列に接続されたＮＴＣ抵抗であること
が好適である。

さらに前記中央電子評価システムは校正信号と各センサ
の識別符号を受け取るとそれぞれの測定ヘッドへ校正ア
クノリッジ信号を供給し、測定ヘッドはオペレータが校
正を認識するための信号を供給し、中央電子評価システ
ムは測定値を格納して校正アクノリッジ信号に影響を及
ぼすことによって校正プロセスの終了を指示することが
好適である。

さらに校正段階の期間中において中央電子評価システム
は予め定められた期間校正ガスを連続的に供給されるセ
ンサから受け取る測定値を監視し、記１意し、ゼロイ直
としてのテストガス（ゼロガス）の検出濃度についての
新しい校正値を受け入れ、予め定められた大きさの峻度
（感度）としての予め定められた値を超えるテストガス
の濃度について同様に行なうことが好適である。

さらに校正期間中において予め定められた闇値以下にと
どまる測定信号はゼロガスに属すると解釈され、該闇値
または第２の闇値を超える測定信号は既知の濃度の校正
ガスであると解釈されることが好適である。

さらに交信期間中においζそれぞれのヘッドは予め定め
られたシーケンスに従って中央電子評価システムによっ
て連続的にアドレスされ、センサの処理された測定値は
（他の状態信号と共に）それぞれのセンサの識別符号と
共に運ばれることが好適である。

各センサの識別符号は２進化コードの形に設置された端
子の形をとり、例えば所望の識別符号に応じて２ａ化符
号に従って２点間をハンダ付けしたブリッジで接続する
ことによって形成される。

この識別符号は出荷前に製造段階で付与されるので必要
によりセンサが交換されたらインテリジェントな測定ヘ
ッドが自動的に中央電子評価システムへ挿入されたセン
サの形式とその測定レンジについての情報が送られる。

中央ステーションに適切な表示器を設けることが可能で
これは任意の時間に測定された正しい濃度と成分を指示
する。ホースによる結合を使用したシステムの様な公知
の時間のかかる方法あるいは各測定ヘッドについて多綿
弐のシールドケーブルを使用したシステムと比べて本発
明は気体の存在とその濃度の検知に関して従来技術に勝
る簡潔さと測定の安全性を達成する。

〔実施例］ ガス分析の分野でセンサ／測定ヘッドと中央電子評価シ
ステムとの間に局所的な通信手段を設けることは本発明
の基本となる思想であり、それは測定ヘッド自身に例え
ば単一チップコンピュータすなわちマイクロプロセッサ
あるいは同様物の形で知能を与え、双方向でデジタル信
号による通信を行ない、異なる測定ヘッドと中央電子評
価システムとの間のデータの交換を同時に連続的に達成
することによるものであり、一方では測定ヘッドには同
時に伝送ラインを介して所望の電源が供給される。

第１図において中央電子評価システム１０と該システム
を測定ヘッド１２ａ、１２ｂ…１２ｇに接続する共通２
線式ラインが示されている。

図において１２３および１２にで示される様に測定ヘッ
ドのために大電流が必要であれば、分離した接続ライン
を設けることが可能であり、そのデジタル信号もまた適
切な回路手段を介して中央電子評価システム１０へ供給
される。

測定ヘッド１２ａ〜１２にの各々は個々にマイクロプロ
セッサを具備し気体の分析のための種々の異なった機能
を有する複数の（図の例においては２個の）センサを備
えている。図示された特定の例において、測定ヘッドに
おいて示される様にを毒、爆発性または酸素の混合物の
みを検出すべく設計されているが、各ヘッドが２つのセ
ンサを備える図示されたケースにおいて、任意の所望の
組み合わせ、例えば１方のセンサを有毒ガス用とし１方
のセンサを爆発性ガス用とするかまたは２つのセンサを
異なる成分の有毒ガス混合物用とする組み合わせあるい
は酸素センサと有毒または爆発性ガスセンサの組み合わ
せとすることも勿論可能であり、さらに同一の気体用で
あるが測定レンジの異なる複数のセンサを採用すること
も可能である。

個々のセンサおよび／または測定ヘッドの機能を表わす
第１図に用いられた省略形は、有毒ガス検知については
ＴＯＸ、爆発性ガスまたはガス混合物検知についてはＵ
　Ｅ　Ｇ、酸素または酸素欠乏の検知については０２で
あり、本発明によって開示された可能ないくつかの例に
すぎない。

第１図に表わされたすべてのセンサはその型式あるいは
機能（測定範囲）にかかわらず参照番号１３で示されて
いる。各測定ヘッドに好都合に備えられる温度センサは
簡単化のために図示されていない。

中央電子評価システムにおいて、拡張記憶装置を具備す
る主計算ユニットはプラグイン領域において参照番号１
０ａで示されている。２線式ライン１１はこのユニット
を測定ヘッド１２ａ−１２ｇへ接続する。主計算ユニッ
トはそれに接続された測定ヘッド１２ａ〜１２ｇのそれ
ぞれに関するデータを含んでおり、それによって測定ヘ
ッドの各々は予め定められたコードによってアドレス付
けされ、所望の予め定められた順序に順序付けされ（選
択により測定ヘッドに問い合わせをする優先度を付ける
ことのできる他の異なる方法もあるが、それ自身公知で
あるのでより詳細には記述しない）、成るプロトコルの
双方向シリアル伝送を実現する。

各測定ヘッドは中央電子評価システムとそれに接続され
たセンサ１３との間のインターフェースを形成する。通
常の周期的な問い合わせのシーケンスの間において（説
明のために、校正の段階は一応無視する）このインター
フェースはそれぞれの測定ヘッド毎にガスセンサーにつ
いてはＳｌまたはＳ２、温度センサについてはＳ３のセ
ンサ識別符号が与えられ、インテリジェントな測定ヘッ
ドの処理によって測定値がアナログ信号の状態でＯ〜１
■の電圧値で得られ、デジタル化され、温度補償、およ
び線形化と例えば湿度または気圧の影響に対する補正の
様な特定の性質に対する補正の様な外部条件に対する調
節を行なった後に２進化符号の形で標準化された測定値
が供給される。

ｆｆ１１１　定ヘッドインターフェースは中央電子評価
システムの主計算回路１０ａ内の対応する記憶エリアを
アドレスすることにより付与されたセンサ識別符号を用
いた処理を開始し、それによってラインを介してセンサ
からその後あるいはそれ以前に符号化された２進数すな
わちデジタル形式で伝送された測定値が分類され正しく
評価される。

実際には、中央電子評価システムの領域内にはさらに別
のプラグインユニットが存在し、それらのすべては包括
的に参照符号１４で示されており、それらは個々の測定
ヘッドまたはセンサに対して割り当てられており、それ
ぞれのセンサについて記録された測定値を主計算ユニッ
）１０ａから受け取ることによってそれぞれのセンサに
対して割り当てられたプラグインユニットは適切な形式
で記録された測定値を表示しそれと共に警報、診断、故
障、校正、および作動条件の様なその他の可能な表示が
可能となり、それらは通常発光ダイオードまたはその他
のランプで指示される。したがって、中央電子評価シス
テム並びにその主計算回路は内部バスを介してのプラグ
インユニット１４とのデータの送受の管理者となり、プ
ラグインユニット１４において必要または要求されるな
らばあるいはその限りにおいてそれぞれの測定点に従っ
て再分配される。

この形式のデータ収集および管理の能力については、そ
の他の見地からの能力も勿論あり、測定点における周囲
温度をダイナミックに記録することに加えて例えば個々
のセンサの残り寿命についても同様であり、それはそれ
らの標準的な寿命と主計算回路内に記憶されているデー
タとから容易に誘導される。センサが使い尽（されたと
きには、この情報を対応するプラグインユニット上に表
示さ一ヒることができる。

さらに、指示された温度は中央電子評価システムの中央
ステーションのプラグインユニットを定常的に監視して
いるオペレータに対してそのシステム内に危険な条件が
発止したこととその位置、例えば火炎または火災の発生
を警告する。もちろんその様なデータは温度センサから
伝送されてくる。その特殊な設計または制限の故に測定
ヘッドの電子システム、特にそのマイクロプロセッサに
よって達成されない機能はセンサから伝送されるデータ
の処理すなわちデータの格納および必要な補正の一部と
して主計算ユニット１０ａによって達成されることは言
うまでもない。機能の分散は必要に応じて行なわれるが
、記憶装置を有する主計算ユニット１０ａには常にセン
サから伝送される時々刻々の測定値が発生した条件につ
いての情報が必要であることが強調されねばならない。

あらゆるケースにおいて、測定ヘッドの環境温度が中央
ステーションに表示されるので中央電子評価システムの
領域においてセンサの温度感度を補償することが可能で
ある。

実際には、２つのセンサの筐体は（初めに）各測定ヘッ
ド上に設けられる（ガス分析については、インターフェ
ース領域、記憶装置および中央電子評価システムのセン
トアップの設計に応じて必要であることが明らかであれ
ば付加的なセンサを接続することも勿論可能である。）
。例えば具体的には例えば３０種類の異なるレンジを有
する異なる形式のセンサが１０個設けられる。故障した
場合、あるいはオペレータがそれを望むならば測定ヘッ
ドを異なる気体成分あるいは他の測定レンジのものと交
換するとすればその形式および測定領域に応じてどの測
定ヘッドのセンサも容易に交換することができる。測定
ヘッド内に設けられるマイクロコンピュータの電子シス
テムは双方向のデジタル信号伝送装置と共にセンサの特
定の識別符号により何らの問題なくセンサの交換を受け
入れる。

第２図はこの結合における異なるセンサ構造を表わして
いる。センサの性質は対応する省略形（０２，ＴＯＸ、
　ＵＥＧ、　ＩＲＡ　、最後のものは赤外線ガス分析を
表わす）によってその下方に示されている。

センサエレメント１５それ自身は簡単な電子システム１
６に接続され、これら２つの要素は共にセンサユニット
１７として結合基材１９を有するセンサ筐体１８内に納
められる。そうすると特徴的なセンサコンポーネント２
０が形成され、そのあらゆる場合においてそれは共通の
形を持った基材１９を有しており、それは図に示される
様にそれに合ったプラグイン接触子内に基材１９を挿入
することによって図の最上部に示される様に測定ヘッド
１２上に搭載され、それによって同時に電気的な結合が
形成される。以前に述べた様に各センサの識別符号が測
定ヘッドから読むことができる様にセンサの基材または
基部１９に配置されていることが重要である。センサに
関する識別符号はその製造の段階で既にそれぞれのセン
ナ上に設けられるので、センサは所望のその位置で後に
交換することができ、測定ヘッドはそのインターフェー
スとしての能力において任意のケースで識別符号と記録
し存在するセンサのタイプとその測定範囲を自動的に中
央電子評価システムへ伝える。

好都合なことに、タイプと測定レンジに関するコードは
各問い合わせサイクル中に自動的に問い合わせられ比較
され、その場合において各センサ識別符号について対応
する処理ルーチンが中央電子評価システムの記憶装置（
好ましくはいわゆるＥＦＲＯＭ）内に記憶されており、
それによって問い合わせされた正しい濃度と成分が自動
的に対応する関連ディスプレイ上に表示される。好適な
センサの具体例によれば識別符号は基部領域内のブリッ
ジの手段によって電気接触点を接続することによって認
識されることは以前に記述した。これによって測定ヘッ
ド内のマイクロプロセッサが必要な情報を拾い上げるこ
とが可能となり、同し理由で新しいセンサが搭載された
ときに調節の操作が不要となる。

別な利点としては、測定ヘッドの領域内の電流供給と測
定値および状態信号のデジタル伝送をこの様な基本設計
に基いて行なうことによりあらゆるケースにおいて小さ
い電流しか要しないセンサについて適切なワイヤリング
システムとしてエンクロージャタイプのＥＥＸ　ｉｂ　
（ＥＥｘ　ｄｉセンサについて）ラインを使用すること
が容易になる。大電流を要するために単一の２線式ライ
ン１１（第１図）が使用できない場合には測定ヘッド１
２ｊおよび１２には分離されたラインを介してそれぞれ
のプラグインユニット１４′へ接続される。

システムは中央電子評価システム１０内の内部パスライ
ンおよび対応するインターフェース回路を介して選択さ
れた基準にしたがって測定値および状態値並びに他の動
作条件をプリントアウトし記録することのできる上位コ
ンピュータへ接続されることは言うまでもない。

ここに記述した基本概念によれば本発明のさらに別な具
体例すなわち中央ステーションの領域における完全に自
動化された気体センサの校正が実現される。この場合に
おいて動作の欠陥およびエラーについてのすべてのリス
クは完全に回避される。その理由は１人のオペレータが
その位置においてセンサを直接取り扱うだけで良いから
である。

第３図は校正のプロセスの基礎となる基本原理を表わす
図である。

校正装置２５は実際には校正キャップの形をとるもので
あるが、測定ヘッドに堅固に接続されているセンサ筐体
の各々にかぶせられる。

校正キャップ２６には内部電源例えば電池２７、外部気
体結合部２８、センサコンポーネントの気体検知領域を
シールする様にその上にかぶせることの可能な設計と形
のキャップ形筐体（２９で示す）、および測定ヘッドで
拾い上げられる校正信号を発生ずる電子的領域３０が設
けられている。

気体センサはゼロ点および感度（峻度）について校正す
る必要がある。それぞれの校正について、予め定められ
た濃度の標準ガスを気体結合部２８に接続しなければな
らない。外部気体からキャップ２９へ導くライン３０は
流量計、好ましくはＮＰＣ抵抗の形の流量計を備えてお
り、これは校正気体流の存在を検知して第１のスイッチ
３２を作動する。センサ筐体上に機械的に嵌合したとき
、校正キャップは同時に例えば嵌合動作によって押下さ
れる簡単なビン３４によって第２のスイッチ３３を作動
する。スイッチング動作は他の手段例えばオペレータが
校正キャップを嵌合した後に手動で押すことによっても
行なうことができることは言うまでもない。校正キャッ
プはさらに案内手段３５ａ、３５ｂを具備し、このもの
はセンサを測定ヘッドに正しく接続する手助けとなり、
そして測定ヘッドにおいて２つもしくはそれ以上の気体
センサの校正がそして温度センサにおいても完全に自動
的に達成される。第３図においてこの場合に用いられる
２つのセンサがＳｌおよびＳ２で示され、温度センサが
Ｔで示されている。

スイッチ３２および３３が共に閉状態であれば、校正キ
ャップ２５の領域に設けられた適切なトランスミッタ３
６、好ましくは適切にコード化された２ａ数もしくは単
に予め定られた周波数（１ｋｌｌｚ）が供給される発光
ダイオードが信号、例えばこの１ｋｌｌｚ信号（例えば
赤外領域で）を発生しセンサＳ２に割り当てられた測定
ヘッド内の受信ダイオードＤ２へ供給される。

正確な校正ガス流の存在下で、校正キャップは校正信号
（最初に第１のセンサＳ２に対して）を発生する。測定
ヘッド１２のマイクロプロセッサは校正信号を認識しそ
れを中央電子評価システムへ送信することによって中央
電子評価システムはこの特定の測定ヘッドからの情報で
°゛校正段階°。

を開始し、中央電子評価システムは信号が認識されシス
テムが校正の串備が完了したことを測定ヘッドへ伝える
ためにアクノリッジ信号を送出する。

このアクノリッジ信号は発光ダイオードＣ）Ｒにより測
定ヘッド上に適切な形で表示され、それによってオペレ
ータは全プロセッサシステムが校正信号の受け入れが可
能であることを知る。

この点について、次のことが注目される：中央電子評価
システムは存在する気体がゼロ点を決定するためのいわ
ゆるゼロガスであるか感度を決定するためのテストガス
であるかを認識することができなければならないとすれ
ば、中央電子評価システムは“校正段階中に例えば１０
％以下の濃度が記録された任意の気体をゼロ点を決定す
るための校正またはゼロガスであると解釈し、例えば２
０％以上濃度のものについては感度を決定するためのテ
ストガスであると解釈する。テストガスは測定レンジの
最終値である例えば５０％の予め定められた濃度を有す
る。中央電子評価システムはその中に記憶される値とデ
ータにより校正のプロセスを自動的に達成すべく現在所
定の位置にあるテストガスの組成についての情報を得る
。

校正の動作は本質的に次の様に進行する：校正段階の期
間中に測定値を受け取ると、中央電子評価システムは入
力信号を監視して濃度が変化しなくなる点、すなわら″
°濃濃度信号炉予め定められた期間でゼロ状態または任
意の他の状態になる点を検知する。中央電子評価システ
ムはこの状態をセンサが平衡に達してテストガス濃度を
送っている状態であるものとし、必要があればその中に
記憶されるそれぞれのセンサのゼロ点および峻度（感度
）のデータを補正し、その後校正のプロセスは好ましく
はオペレータによらず中央電子評価システムからの指令
に基いて自動的に終了する。

校正のプロセスが終了したら、中央電子評価システムは
“°校正°°信号（ダイオードＣＲのランプ）を解除し
あるいは停止してこの特定のセンサについての校正のプ
ロセスが終了したことがオペレータに知らされ、校正キ
ャップは取り除かれて次の校正のために次のセンサの測
定ヘッドにかふせられる。校正キャップ２５は次のセン
サと嵌合し、校正信号が再度発生されてオートダイオー
ドＤ１の形の第２のレシーバへ供給される。発生される
周波数は例えば２　ｋＨｚとなる。この場合において、
異なった校正信号が測定ヘッドの同一のレシーバに供給
される様にしても良く、校正キャップの設計を２つの隣
゛接する部分的キャップを具備する設計とし、それによ
って測定ヘッド上のセンサが順にテストガスを供給され
る様にすることもできる。

さらに、校正キャップにはそれ自身でタイミングパルス
を発生する回路３７を設けても良い。この点において校
正は測定ヘッドの領域内の対応する回路をｇＡ節するこ
とおよび／または測定ヘッド内の校正から得られた新し
いデータを記憶することによって達成されることに注目
すべきである。

このこともまた測定ヘッドが何らかの電子的手段３８を
有する限りにおいて利点となる。この電子的手段３８は
第３図において増幅器のシンボルのみによって示されて
おり、これは各センサに関連付けられインターフェース
としての能力としてそれが２進コードの形式で０〜１■
の間の標準的な測定信号を出力することを可能にするも
のである。

〔発明の効果〕

要約すれば、測定ヘッドと中央電子評価システムを含む
気体検知システムは校正プロセスが進行中であることを
自動的に検知する。すなわちそれはオペレータに定常的
な情報を与えながら校正のプロセスを自動的に監視する
ことによって常に行なわなければならないガスセンサの
校正において従来技術によれば遭遇する問題のすべてが
直ちに除去される。校正を行なうオペレータは校正キャ
ップをセンサ筐体にかぶせて嵌合せしめシステムへ正確
なテストガスを供給するだけで良い。システムの双方向
通信の能力により他のすべての動作は自動的に達成され
、エラーはすべて除去される。

以上の記述、特許請求の範囲および図面において訂正さ
れあるいは示されたすべての特徴はそのそれぞれ単独あ
るいはそれらの組み合わせにおいて本発明の木質となる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は個々の測定ヘッドと中央電子評価システムとの
種々の可能な結合形式を表わす図、第２図は種々のセン
サ要素の構造とそれらの測定ヘッドとの接続を段階的に
表わす図、第３図は本発明に係る校正システムを表わす
図。 ｌＯ…中央電子評価システム、 １１…２線式ライン、 １２ａ−１２ｋ…測定ヘッド、 １３…センサ。 ＋＋十 １６−−ノーー　　　−晶　　　　　　　　　センサ電
子旦、路十十＋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可燃性、爆発性および／または有毒な気体の含有の
   検出、酸素の含有または酸素の不足あるいは同様物を測
   定するための気体検出システムであって、測定点に配置
   された複数のガスセンサとそれに接続された中央評価シ
   ステムを具備する気体検出システムにおいて、 ａ）該中央電子評価システム（１０）は測定点に設置さ
   れた複数の測定ヘッド（１２，１２ａ，１２ｂ…１２ｇ
   ）と単一の共通２線式ライン（１１）あるいは複数の２
   線式ラインを介して接続され、 ｂ）その測定の場所に設置された測定ヘッドの各々はセ
   ンサによって供給される値の少なくとも一部を処理（線
   形化、特定の性質についての調節、温度補償、校正、標
   準化）するそれ自身の知能（マイクロコンピュータ）を
   有し、 ｃ）各測定ヘッド（１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…１
   ２ｇ）は異なる形式または測定レンジの１つもしくはそ
   れ以上のセンサを備え必要であれば付加的な温度センサ
   を備え、 ｄ）センサおよび測定ヘッドを接続する目的のために任
   意の所望の形式であり任意の測定レンジを有するそれぞ
   れのセンサはセンサ（１３）の形式、測定成分および測
   定レンジを示す識別符号が付与され、該識別符号は測定
   ヘッド（１２）によって拾い上げられ、 ｅ）中央電子評価システム（１０）と測定ヘッドの間の
   ２線式接続ライン（１１）は通常の多数共同通信手順の
   １つに従う双方向デジタル通信のためおよび同時に測定
   ヘッドに直流または交流電源を供給するために採用され
   ることを特徴とする気体検出システム。 ２、前記測定ヘッド（１２，１２ａ〜１２ｇ）に接続さ
   れるべき前記センサ（１３）は共通の形の基部結合体を
   有し、該測定ヘッドは対応する形状の受け開口部を有し
   、該センサに付与される識別符号は該測定ヘッドにより
   認識され得る電気接触子の形をとる請求項１記載の気体
   検出システム。 ３、各センサにはそれぞれの測定ヘッド基材によって同
   定され得形式、測定される気体の成分およびセンサの測
   定レンジを２進化コードの形式で示すはんだ付けされた
   接触子のブリッジが設けられる請求項１または２記載の
   気体検出システム。 ４、形式測定される気体成分および測定レンジに関連し
   特定のセンサに割り当てられるデータを具備する記憶手
   段（ＥＰＲＯＭ）は少なくとも中央電子評価システム内
   に配置されることによって、電子評価システムに測定ヘ
   ッドからセンサ識別符号が供給され状態信号とそれぞれ
   の測定値が与えられると、測定値は評価され処理される
   請求項１〜３のいずれか１項記載の気体検出システム。 ５、各センサについて記録され中央電子評価システムに
   よって変換された測定データは内部バスを介してそれぞ
   れについて分配され、各測定ヘッドの異なる動作条件と
   機能を指示するディスプレイを具備する分離したプラグ
   インユニットへ供給される請求項４記載の気体検出シス
   テム。 ６、センサによって供給されるアナログ測定データは関
   連する測定ヘッド内のマイクロプロセッサによって変換
   され、線形化され、補正され、必要があればそれぞれ湿
   度および気圧の効果について補償された後センサ識別符
   号および付加的な状態信号と共に中央電子評価システム
   へ供給される請求項１〜５のいずれか１項記載の気体検
   出システム。 ７、測定データおよび接続された気体センサの識別符号
   に加えて、測定点における環境温度の時々刻々の温度値
   が測定ヘッド上に配置された付加的センサによって測定
   され中央電子評価システムへ伝送される請求項１〜６の
   いずれか１項記載の気体検出システム。 ８、各センサ識別符号についての処理ルーチンは中央電
   子評価システムの記憶装置（ＥＰＲＯＭ）内に記憶され
   る請求項１〜７項のいずれか１項記載の気体検出システ
   ム。 ９、センサを校正するために、測定ヘッド（１２）へ適
   用されたとき自動的にスタートしそれ自身の信号（校正
   信号）によって校正プロセスを完遂する校正装置が具備
   され、該校正信号は測定ヘッドによって受信され中央電
   子評価システムへ伝送される請求項１〜８のいずれか１
   項記載の気体検出システム。 １０、センサの校正を自動的に達成するために、校正装
   置（２５）は校正ガスを各センサの気体検知要素へ供給
   することを意図して特定の領域に設けられその校正位置
   にあるとき測定ヘッド上の受信ユニットへ校正信号を供
   給する校正キャップ（２６）を具備しそれぞれの校正ガ
   スは該要素へ供給される請求項９記載の気体検出システ
   ム。 １１、校正キャップ（２６）は測定ヘッドとそれに接続
   された中央電子評価システムに対してそれぞれのセンサ
   （Ｓ１、Ｓ２、Ｔ）に関する特定の校正信号を供給する
   請求項１０記載の気体検出システム。 １２、校正信号は校正キャップ（２６）内に設けられた
   流量センサがテストガスの存在を検知しキャップが校正
   されるべきセンサ上に当接されたことを接触センサ（３
   ４）またはオペレータによって作動されるスイッチが指
   示したとき送信ダイオード（３６）によって発生され測
   定ヘッド内の受信ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）へ供給され
   る予め定めた周波数のパルス状赤外線信号である請求項
   ９、１０または１１記載の気体検出システム。 １３、前記流量センサは校正キャップが当接（ピン３４
   をスイッチング）したことを知らせ送信ダイオード（３
   ６）を活性化して校正信号を送出させる接触センサと直
   列に接続されたＮＴＣ抵抗である請求項１２記載の気体
   検出システム。 １４、前記中央電子評価システムは校正信号と各センサ
   の識別符号を受け取るとそれぞれの測定ヘッドへ校正ア
   クノリッジ信号を供給し、測定ヘッドはオペレータが校
   正を認識するための信号を供給し、中央電子評価システ
   ムは測定値を格納して校正アクノリッジ信号に影響を及
   ぼすことによって校正プロセスの終了を指示する請求項
   ９〜１３のいずれか１項記載の気体検出システム。 １５、校正段階の期間中において中央電子評価システム
   は予め定められた期間校正ガスを連続的に供給されるセ
   ンサから受け取る測定値を監視し、記憶し、ゼロ値とし
   てのテストガス（ゼロガス）の検出濃度についての新し
   い校正値を受け入れ、予め定められた大きさの峻度（感
   度）としての予め定められた値を超えるテストガスの濃
   度について同様に行なう請求項１４記載の気体検出シス
   テム。 １６、校正期間中において予め定められた閾値以下にと
   どまる測定信号はゼロガスに属すると解釈され、該閾値
   または第２の闇値を超える測定信号は既知の濃度の校正
   ガスであると解釈される請求項１５記載の気体検出シス
   テム。 １７、交信期間中においてそれぞれのヘッドは予め定め
   られたシーケンスに従って中央電子評価システムによっ
   て連続的にアドレスされ、センサの処理された測定値は
   （他の状態信号と共に）それぞれのセンサの識別符号と
   共に運ばれる請求項１記載の気体検出システム。