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環(huán)境測定裝置以及環(huán)境測定方法

文檔序號:6167749閱讀:156來源:國知局
環(huán)境測定裝置以及環(huán)境測定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種環(huán)境測定裝置以及環(huán)境測定方法,在環(huán)境測定裝置以及環(huán)境測定方法中,高精度地測定大氣中的腐蝕性氣體。環(huán)境測定裝置(10)具備運算部(13),其計算出第1QCM傳感器(11a)的第1共振頻率(f1m)的第1變化量(Δf1m)、以及第2QCM傳感器(11b)的第2共振頻率(f2m)的第2變化量(Δf2m),運算部(14)基于第1期間(T1)內(nèi)的第1變化量(Δf1m)和該第1期間(T1)內(nèi)的第2變化量(Δf2m),來修正該第2變化量(Δf2m)。
【專利說明】環(huán)境測定裝置以及環(huán)境測定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)境測定裝置以及環(huán)境測定方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 大氣中包含有腐蝕電子設(shè)備的腐蝕性氣體。作為腐蝕性氣體的產(chǎn)生源,例如有制 紙工廠、橡膠工廠等化學(xué)工廠、垃圾處理場、下水處理場、火山、以及包含化學(xué)物質(zhì)的日用品 等。
[0003] 作為從這些產(chǎn)生源出來的腐蝕性氣體之一有硫化氫氣體,電子設(shè)備內(nèi)的布線通過 該硫化氫氣體腐蝕,該電子設(shè)備發(fā)生故障。特別是,在信息化社會中子設(shè)備支承社會基礎(chǔ)建 設(shè)的系統(tǒng)基礎(chǔ)的情況下,社會活動也可能由于電子設(shè)備的故障而癱瘓。
[0004] 為了將由腐蝕性氣體引起的電子設(shè)備的故障防患于未然,監(jiān)視設(shè)置有電子設(shè)備的 環(huán)境中所包含的腐蝕性氣體,預(yù)先掌握因該腐蝕性氣體引起的腐蝕而電子設(shè)備發(fā)生故障的 可能性是非常有用的。
[0005] 作為監(jiān)視腐蝕性氣體的傳感器,已知有QCM(Quartz Crystal Microbalance :石晶 英體微天平)傳感器。QCM傳感器是能夠通過利用若水晶振子的電極的質(zhì)量通過腐蝕而變 化則共振頻率根據(jù)其腐蝕量減少的性質(zhì),來測定極微量的質(zhì)量變化的質(zhì)量傳感器。
[0006] 該QCM傳感器中,若伴隨時間經(jīng)過而電極的腐蝕量變多則共振頻率的變化變鈍, QCM傳感器迎來其壽命。因此,優(yōu)選在長時間地監(jiān)視腐蝕氣體的情況下,將壽命將至的QCM 傳感器更換成新的QCM傳感器,以免產(chǎn)生監(jiān)視的空白期間。
[0007] 但是,因為QCM傳感器存在個體差,所以通過更換后的QCM傳感器不一定能夠維持 腐蝕性氣體的腐蝕量的測定精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 目的在于在環(huán)境測定裝置以及環(huán)境測定方法中,高精度地測定大氣中的腐蝕性氣 體。
[0009] 根據(jù)以下的公開的一觀點,提供了一種環(huán)境測定裝置,該環(huán)境測定裝置具備運算 部,其計算出第IQCM傳感器的第1共振頻率的第1變化量、以及第2QCM傳感器的第2共振 頻率的第2變化量,上述運算部基于第1期間內(nèi)的上述第1變化量和該第1期間內(nèi)的上述 第2變化量,來修正該第2變化量。
[0010] 另外,根據(jù)該公開的另一觀點,提供了一種環(huán)境測定方法,該環(huán)境測定方法具有: 計算出第IQCM傳感器的第1共振頻率的第1變化量的步驟;計算出第2QCM傳感器的第2 共振頻率的第2變化量的步驟;以及基于第1期間內(nèi)的上述第1變化量和該第1期間內(nèi)的 上述第2變化量,來修正該第2變化量的步驟。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是其調(diào)查中使用的QCM傳感器的立體圖。
[0012] 圖2(a)、(b)是調(diào)查QCM傳感器的個體差而得到的曲線圖。
[0013] 圖3是第1實施方式的環(huán)境測定裝置的構(gòu)成圖。
[0014] 圖4是第1實施方式的環(huán)境測定裝置具備的振蕩電路的電路圖。
[0015] 圖5是第1實施方式的環(huán)境測定裝置具備的驅(qū)動部的連接器附近的放大圖。
[0016] 圖6是表示第1實施方式的環(huán)境測定裝置具備的各QCM傳感器的測定結(jié)果的一個 例子的圖。
[0017] 圖7是用于對第1實施方式的環(huán)境測定方法進行說明的流程圖。
[0018] 圖8是用于在第1實施方式中說明第1修正系數(shù)的計算方法的圖。
[0019] 圖9是表示在第1實施方式中,修正后的第2曲線圖的圖。
[0020] 圖10是第2實施方式中使用的傳感器單元的立體圖。
[0021] 圖11是第2實施方式中使用的傳感器單元具備的閘門的展開圖。
[0022] 圖12是沿圖10的I - I線的剖視圖。
[0023] 圖13是第2實施方式的環(huán)境測定裝置的構(gòu)成圖。
[0024] 圖14(a)?(c)是用于對第2實施方式中使用的傳感器單元的動作進行說明的俯 視圖。
[0025] 圖15是第3實施方式中使用的傳感器單元的俯視圖。
[0026] 圖16 (a)是第3實施方式中使用的第1旋轉(zhuǎn)板的俯視圖,圖16 (b)是第3實施方 式中使用的第2旋轉(zhuǎn)板52的俯視圖。
[0027] 圖17(a)是沿圖15的II - II線的剖視圖,圖17(b)是在第2旋轉(zhuǎn)板收納了干燥 劑的情況下的放大剖視圖。
[0028] 圖18是第3實施方式的傳感器單元的殼體的開口端的放大剖視圖。
[0029] 圖19是第3實施方式的環(huán)境測定裝置的構(gòu)成圖。
[0030] 圖20(a)?(c)是表示在第3實施方式中,第1時刻之前的時刻中的傳感器單元 的狀態(tài)的圖。
[0031] 圖21 (a)?(c)是表不在第3實施方式中,第1時刻與第2時刻之間的時刻中的 傳感器單元的狀態(tài)的圖。
[0032] 圖22(a)?(c)是表示在第3實施方式中,第2時刻之后的時刻中的傳感器單元 的狀態(tài)的圖。
[0033] 圖23是第4實施方式的QCM傳感器的俯視圖。
[0034] 圖24是第5實施方式的環(huán)境測定裝置的構(gòu)成圖。
[0035] 圖25是第5實施方式中使用的傳感器單元的立體圖。
[0036] 圖26是沿圖25的III - III線的剖視圖。
[0037] 圖27是第5實施方式中的第2QCM傳感器與驅(qū)動部的放大圖。
[0038] 圖28是表示第5實施方式中的各QCM傳感器的測定結(jié)果的一個例子的圖。
[0039] 圖29是用于對第5實施方式的環(huán)境測定方法進行說明的流程圖。
[0040] 圖30是用于對第5實施方式中第1修正系數(shù)的計算方法進行說明的圖。
[0041] 圖31是通過第5實施方式中生成的測定值得到的曲線圖。
[0042] 圖32是圖31的曲線圖的放大圖。
[0043] 圖33是第6實施方式中使用的傳感器單元的俯視圖。
[0044] 圖34是第6實施方式中使用的傳感器單元具備的閘門的俯視圖。
[0045] 圖35是沿圖33的IV - IV線的剖視圖。
[0046] 圖36是第6實施方式的環(huán)境測定裝置的構(gòu)成圖。
[0047] 圖37 (a)?(d)是用于對第6實施方式的環(huán)境測定裝置具備的傳感器單元的動作 進行說明的俯視圖。
[0048] 圖38(a)是第7實施方式中使用的傳感器單元的俯視圖,圖38(b)是沿圖38(a) 的V - V線的剖視圖。
[0049] 圖39是第7實施方式中使用的傳感器單元具備的閘門的展開圖。
[0050] 圖40是第7實施方式的環(huán)境測定裝置的構(gòu)成圖。
[0051] 圖41 (a)?(c)是用于對第7實施方式的環(huán)境測定裝置具備的傳感器單元的動作 進行說明的俯視圖(其1)。
[0052] 圖42 (a)、(b)是用于對第7實施方式的環(huán)境測定裝置具備的傳感器單元的動作進 行說明的俯視圖(其2)。
[0053] 圖43是表示第8實施方式中使用的各QCM傳感器的測定結(jié)果的一個例子的圖。

【具體實施方式】
[0054] 本實施方式的說明之前,對本申請
【發(fā)明者】進行的調(diào)查結(jié)果進行說明。該調(diào)查中,如 以下那樣調(diào)查了 QCM傳感器的個體差。
[0055] 圖1是其調(diào)查中使用的QCM傳感器1的立體圖。
[0056] QCM傳感器1具備圓盤狀的水晶振子5、形成于該水晶振子5的一方的主面的第1 電極6、以及形成于水晶振子5的另一方的主面的第2電極7。
[0057] 水晶振子5的尺寸、切割并不特別限定。本調(diào)查中,使用直徑是8mm的AT切割的 水晶振子5。
[0058] 另外,第1電極6和第2電極7的各個的材料根據(jù)成為檢測對象的腐蝕性氣體選 擇。例如,在檢測硫化氫的情況下能夠使用銀作為第1電極6和第2電極7的材料。另外, 在檢測氯氣的情況下,能夠使用銅作為第1電極6和第2電極7的材料。
[0059] 而且,以金屬等為材料的導(dǎo)線8經(jīng)由引出布線9分別與第1電極6和第2電極7 電連接,通過該導(dǎo)線8支承了上述的水晶振子5。
[0060] 在實際使用情況下,通過經(jīng)由導(dǎo)線8向第1電極6與第2電極7之間施加規(guī)定的 電壓來使水晶振子5振蕩。水晶振子5在使用開始的時刻以稱為基本頻率F的共振頻率振 蕩,但若由于腐蝕而第1電極6和第2電極7的質(zhì)量增加則該共振頻率f逐漸降低。
[0061] 這里,與使用開始的時刻比較第1電極6和第2電極7的總質(zhì)量僅增加了 Mf時的 頻率f的變化量Δ fm( = F - f)由下式(1)的Saurbrey式表示。
[0062] [公式 1]

【權(quán)利要求】
1. 一種環(huán)境測定裝置,其特征在于, 具備運算部,該運算部計算出第1QCM傳感器的第1共振頻率的第1變化量、以及第 2QCM傳感器的第2共振頻率的第2變化量, 所述運算部基于第1期間內(nèi)的所述第1變化量和該第1期間內(nèi)的所述第2變化量,來 修正該第2變化量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 所述運算部求出所述第1期間內(nèi)的所述第1變化量的第1增量與所述第1期間內(nèi)的所 述第2變化量的第2增量的第1比,且通過在所述第2變化量乘以所述第1比,來進行該第 2變化量的所述修正。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 所述運算部在所述第1期間內(nèi)的第1時刻開始所述第2共振頻率的獲取,且在所述第 1期間內(nèi)的第2時刻結(jié)束所述第1共振頻率的獲取。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 所述第1QCM傳感器具有: 水晶振子; 第1電極,其形成于所述水晶振子的一方的主面; 第2電極,其形成于所述水晶振子的另一方的主面,且在所述第2電極與所述第1電極 之間被施加電壓;以及 布線,其形成于所述一方的主面和所述另一方的主面中的至少一方, 所述運算部將所述布線的電阻值超過了預(yù)先決定的閾值的時刻作為所述第1時刻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2?4中的任一項所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 所述運算部通過在所述第2變化量乘以所述第1比的值加上所述第1時刻中的所述第 1變化量,來修正所述第2變化量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5中的任一項所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于,還具有: 第1室,其收納所述第1QCM傳感器; 第2室,其收納所述第2QCM傳感器;以及 可移動閘門,其形成有分別與所述第1室和所述第2室連通的窗,并且具備關(guān)閉所述第 1室和所述第2室的遮擋部, 在所述第1期間之前,所述窗與所述第1室連通,并且所述第2室被所述遮擋部關(guān)閉, 在所述第1期間內(nèi),所述窗分別與所述第1室和所述第2室連通, 在所述第1期間之后,所述窗與所述第2室連通,并且所述第1室被所述遮擋部關(guān)閉。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 所述閘門是能夠沿長邊方向移動的長條狀的薄片。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 所述閘門具備: 第1旋轉(zhuǎn)板,其形成有第1開口和第2開口,且能夠以第1軸為中心旋轉(zhuǎn);以及 第2旋轉(zhuǎn)板,其形成有第3開口和第4開口,且能夠以與所述第1軸同軸的第2軸為中 心旋轉(zhuǎn), 在所述第1期間之前,通過在所述第1室上所述第1開口和所述第4開口重疊從而形 成所述窗,并且所述第2室被所述第1旋轉(zhuǎn)板和所述第2旋轉(zhuǎn)板中的至少一方關(guān)閉, 在所述第1期間內(nèi),通過在所述第1室上所述第1開口和所述第3開口重疊,并且在所 述第2室上所述第2開口和所述第4開口重疊,從而由所述第1開口至第4開口的各個形 成所述窗, 在所述第1期間之后,通過在所述第2室上所述第1開口和所述第4開口重疊從而形 成所述窗,并且所述第1室被所述第1旋轉(zhuǎn)板和所述第2旋轉(zhuǎn)板中的至少一方關(guān)閉。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 所述第1旋轉(zhuǎn)板和所述第2旋轉(zhuǎn)板在俯視時是圓形, 所述第1開口和所述第2開口是從所述第1軸朝向所述1旋轉(zhuǎn)板的周緣延伸的扇形, 所述第3開口和所述第4開口是從所述第2軸朝向所述2旋轉(zhuǎn)板的周緣延伸的扇形。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或者9所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 還具有: 圓筒狀的殼體,其形成有各個所述第1室和所述第2室,且具備俯視時與所述第1旋轉(zhuǎn) 板和所述第2旋轉(zhuǎn)板的各個的周緣重疊的開口端; 第1滑動體,其分別與所述第1旋轉(zhuǎn)板的所述周緣和所述殼體的所述開口端緊貼;以及 第2滑動體,其分別與所述第2旋轉(zhuǎn)板的所述周緣和所述第1旋轉(zhuǎn)板的所述周緣緊貼。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 所述第1滑動體具有固定于所述開口端的彈性體。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 使干燥劑浸透所述彈性體。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 在所述第2旋轉(zhuǎn)板的下表面設(shè)置凹部,在該凹部收納干燥劑。
14. 根據(jù)權(quán)利要求6?12中的任一項所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 在所述第1室和所述第2室中設(shè)置有干燥劑。
15. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 所述運算部計算出第3QCM傳感器的第3共振頻率的第3變化量,并求出所述第1期間 之后的第2期間內(nèi)的所述第1變化量的第1增量與所述第2期間內(nèi)的所述第3變化量的第 3增量的第2比,通過在所述第3變化量乘以所述第2比,來修正該第3變化量。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 所述運算部, 在所述第1期間內(nèi)的第1時刻開始所述第1共振頻率的獲取, 在所述第1期間內(nèi)的第2時刻結(jié)束所述第2共振頻率的獲取, 在所述第2期間內(nèi)的第3時刻開始所述第3共振頻率的獲取, 在所述第2期間內(nèi)的第4時刻結(jié)束所述第1共振頻率的獲取。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 所述運算部通過在所述第3變化量乘以所述第2比的值,加上所述第2變化量乘以所 述第1比的值的所述第2時刻中的值、和所述第2時刻與所述第3時刻之間的所述第1變 化量的增量,來修正所述第3變化量。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15?17中的任一項所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于,還具有: 第1室,其收納所述第1QCM傳感器; 第2室,其設(shè)置于所述第1室的兩側(cè)中的一方,且收納所述第2QCM傳感器; 第3室,其設(shè)置于所述第1室的兩側(cè)中的另一方,且收納所述第3QCM傳感器;以及 可移動閘門,其形成有分別與所述第1室至第3室中相鄰的二個所述室連通的窗,并且 具備關(guān)閉剩余一個所述室的遮擋部, 在所述第1期間之前,所述窗與所述第2室連通,并且所述第1室和所述第3室被所述 遮擋部關(guān)閉, 在所述第1期間內(nèi),所述窗分別與所述第1室和所述第2室連通,并且所述第3室被所 述遮擋部關(guān)閉, 在所述第2期間內(nèi),所述窗分別與所述第1室和所述第3室連通,且所述第2室被所述 遮擋部關(guān)閉, 在所述第2期間之后,所述窗與所述第3室連通,并且所述第1室和所述第2室被所述 遮擋部關(guān)閉。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 所述運算部求出所述第1期間之前的第3期間內(nèi)的所述第1變化量的第1增量與所述 第3期間內(nèi)的所述第2變化量的第2增量的第3比,且通過在所述第2變化量乘以所述第 3比,來修正該第2變化量。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的環(huán)境測定裝置,其特征在于, 所述運算部在所述第3期間內(nèi)的第5時刻開始所述第2共振頻率的獲取,且在所述第 3期間內(nèi)的第6的時刻結(jié)束所述第1共振頻率的獲取。
21. -種環(huán)境測定方法,其特征在于,具有: 計算出第1QCM傳感器的第1共振頻率的第1變化量的步驟; 計算出第2QCM傳感器的第2共振頻率的第2變化量的步驟;以及 基于第1期間內(nèi)的所述第1變化量和該第1期間內(nèi)的所述第2變化量,來修正該第2 變化量的步驟。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的環(huán)境測定方法,其特征在于, 還具有求出第1期間內(nèi)的所述第1變化量的第1增量與所述第1期間內(nèi)的所述第2變 化量的第2增量的第1比的步驟, 在修正所述第2變化量的步驟中,通過在該第2變化量乘以所述第1比,來修正該第2 變化量。
【文檔編號】G01N5/02GK104364631SQ201280073869
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月12日
【發(fā)明者】尾崎光男 申請人:富士通株式會社
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