环境测定装置以及环境测定方法
【专利摘要】本发明提供一种环境测定装置以及环境测定方法，在环境测定装置以及环境测定方法中，高精度地测定大气中的腐蚀性气体。环境测定装置(10)具备运算部(13)，其计算出第1QCM传感器(11a)的第1共振频率(f1m)的第1变化量(Δf1m)、以及第2QCM传感器(11b)的第2共振频率(f2m)的第2变化量(Δf2m)，运算部(14)基于第1期间(T1)内的第1变化量(Δf1m)和该第1期间(T1)内的第2变化量(Δf2m)，来修正该第2变化量(Δf2m)。
【专利说明】环境测定装置以及环境测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境测定装置以及环境测定方法。
【背景技术】
[0002] 大气中包含有腐蚀电子设备的腐蚀性气体。作为腐蚀性气体的产生源，例如有制 纸工厂、橡胶工厂等化学工厂、垃圾处理场、下水处理场、火山、以及包含化学物质的日用品 等。
[0003] 作为从这些产生源出来的腐蚀性气体之一有硫化氢气体，电子设备内的布线通过 该硫化氢气体腐蚀，该电子设备发生故障。特别是，在信息化社会中子设备支承社会基础建 设的系统基础的情况下，社会活动也可能由于电子设备的故障而瘫痪。
[0004] 为了将由腐蚀性气体引起的电子设备的故障防患于未然，监视设置有电子设备的 环境中所包含的腐蚀性气体，预先掌握因该腐蚀性气体引起的腐蚀而电子设备发生故障的 可能性是非常有用的。
[0005] 作为监视腐蚀性气体的传感器，已知有QCM(Quartz Crystal Microbalance :石晶 英体微天平）传感器。QCM传感器是能够通过利用若水晶振子的电极的质量通过腐蚀而变 化则共振频率根据其腐蚀量减少的性质，来测定极微量的质量变化的质量传感器。
[0006] 该QCM传感器中，若伴随时间经过而电极的腐蚀量变多则共振频率的变化变钝， QCM传感器迎来其寿命。因此，优选在长时间地监视腐蚀气体的情况下，将寿命将至的QCM 传感器更换成新的QCM传感器，以免产生监视的空白期间。
[0007] 但是，因为QCM传感器存在个体差，所以通过更换后的QCM传感器不一定能够维持 腐蚀性气体的腐蚀量的测定精度。
【发明内容】
[0008] 目的在于在环境测定装置以及环境测定方法中，高精度地测定大气中的腐蚀性气 体。
[0009] 根据以下的公开的一观点，提供了一种环境测定装置，该环境测定装置具备运算 部，其计算出第IQCM传感器的第1共振频率的第1变化量、以及第2QCM传感器的第2共振 频率的第2变化量，上述运算部基于第1期间内的上述第1变化量和该第1期间内的上述 第2变化量，来修正该第2变化量。
[0010] 另外，根据该公开的另一观点，提供了一种环境测定方法，该环境测定方法具有： 计算出第IQCM传感器的第1共振频率的第1变化量的步骤；计算出第2QCM传感器的第2 共振频率的第2变化量的步骤；以及基于第1期间内的上述第1变化量和该第1期间内的 上述第2变化量，来修正该第2变化量的步骤。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是其调查中使用的QCM传感器的立体图。
[0012] 图2(a)、（b)是调查QCM传感器的个体差而得到的曲线图。
[0013] 图3是第1实施方式的环境测定装置的构成图。
[0014] 图4是第1实施方式的环境测定装置具备的振荡电路的电路图。
[0015] 图5是第1实施方式的环境测定装置具备的驱动部的连接器附近的放大图。
[0016] 图6是表示第1实施方式的环境测定装置具备的各QCM传感器的测定结果的一个 例子的图。
[0017] 图7是用于对第1实施方式的环境测定方法进行说明的流程图。
[0018] 图8是用于在第1实施方式中说明第1修正系数的计算方法的图。
[0019] 图9是表示在第1实施方式中，修正后的第2曲线图的图。
[0020] 图10是第2实施方式中使用的传感器单元的立体图。
[0021] 图11是第2实施方式中使用的传感器单元具备的闸门的展开图。
[0022] 图12是沿图10的I - I线的剖视图。
[0023] 图13是第2实施方式的环境测定装置的构成图。
[0024] 图14(a)?（c)是用于对第2实施方式中使用的传感器单元的动作进行说明的俯 视图。
[0025] 图15是第3实施方式中使用的传感器单元的俯视图。
[0026] 图16 (a)是第3实施方式中使用的第1旋转板的俯视图，图16 (b)是第3实施方 式中使用的第2旋转板52的俯视图。
[0027] 图17(a)是沿图15的II - II线的剖视图，图17(b)是在第2旋转板收纳了干燥 剂的情况下的放大剖视图。
[0028] 图18是第3实施方式的传感器单元的壳体的开口端的放大剖视图。
[0029] 图19是第3实施方式的环境测定装置的构成图。
[0030] 图20(a)?（c)是表示在第3实施方式中，第1时刻之前的时刻中的传感器单元 的状态的图。
[0031] 图21 (a)?（c)是表不在第3实施方式中，第1时刻与第2时刻之间的时刻中的 传感器单元的状态的图。
[0032] 图22(a)?（c)是表示在第3实施方式中，第2时刻之后的时刻中的传感器单元 的状态的图。
[0033] 图23是第4实施方式的QCM传感器的俯视图。
[0034] 图24是第5实施方式的环境测定装置的构成图。
[0035] 图25是第5实施方式中使用的传感器单元的立体图。
[0036] 图26是沿图25的III - III线的剖视图。
[0037] 图27是第5实施方式中的第2QCM传感器与驱动部的放大图。
[0038] 图28是表示第5实施方式中的各QCM传感器的测定结果的一个例子的图。
[0039] 图29是用于对第5实施方式的环境测定方法进行说明的流程图。
[0040] 图30是用于对第5实施方式中第1修正系数的计算方法进行说明的图。
[0041] 图31是通过第5实施方式中生成的测定值得到的曲线图。
[0042] 图32是图31的曲线图的放大图。
[0043] 图33是第6实施方式中使用的传感器单元的俯视图。
[0044] 图34是第6实施方式中使用的传感器单元具备的闸门的俯视图。
[0045] 图35是沿图33的IV - IV线的剖视图。
[0046] 图36是第6实施方式的环境测定装置的构成图。
[0047] 图37 (a)?（d)是用于对第6实施方式的环境测定装置具备的传感器单元的动作 进行说明的俯视图。
[0048] 图38(a)是第7实施方式中使用的传感器单元的俯视图，图38(b)是沿图38(a) 的V - V线的剖视图。
[0049] 图39是第7实施方式中使用的传感器单元具备的闸门的展开图。
[0050] 图40是第7实施方式的环境测定装置的构成图。
[0051] 图41 (a)?（c)是用于对第7实施方式的环境测定装置具备的传感器单元的动作 进行说明的俯视图（其1)。
[0052] 图42 (a)、（b)是用于对第7实施方式的环境测定装置具备的传感器单元的动作进 行说明的俯视图（其2)。
[0053] 图43是表示第8实施方式中使用的各QCM传感器的测定结果的一个例子的图。
【具体实施方式】
[0054] 本实施方式的说明之前，对本申请
【发明者】进行的调查结果进行说明。该调查中，如 以下那样调查了 QCM传感器的个体差。
[0055] 图1是其调查中使用的QCM传感器1的立体图。
[0056] QCM传感器1具备圆盘状的水晶振子5、形成于该水晶振子5的一方的主面的第1 电极6、以及形成于水晶振子5的另一方的主面的第2电极7。
[0057] 水晶振子5的尺寸、切割并不特别限定。本调查中，使用直径是8mm的AT切割的 水晶振子5。
[0058] 另外，第1电极6和第2电极7的各个的材料根据成为检测对象的腐蚀性气体选 择。例如，在检测硫化氢的情况下能够使用银作为第1电极6和第2电极7的材料。另外， 在检测氯气的情况下，能够使用铜作为第1电极6和第2电极7的材料。
[0059] 而且，以金属等为材料的导线8经由引出布线9分别与第1电极6和第2电极7 电连接，通过该导线8支承了上述的水晶振子5。
[0060] 在实际使用情况下，通过经由导线8向第1电极6与第2电极7之间施加规定的 电压来使水晶振子5振荡。水晶振子5在使用开始的时刻以称为基本频率F的共振频率振 荡，但若由于腐蚀而第1电极6和第2电极7的质量增加则该共振频率f逐渐降低。
[0061] 这里，与使用开始的时刻比较第1电极6和第2电极7的总质量仅增加了 Mf时的 频率f的变化量Δ fm( = F - f)由下式（1)的Saurbrey式表示。
[0062] [公式 1]
【权利要求】
1. 一种环境测定装置，其特征在于， 具备运算部，该运算部计算出第1QCM传感器的第1共振频率的第1变化量、以及第 2QCM传感器的第2共振频率的第2变化量， 所述运算部基于第1期间内的所述第1变化量和该第1期间内的所述第2变化量，来 修正该第2变化量。
2. 根据权利要求1所述的环境测定装置，其特征在于， 所述运算部求出所述第1期间内的所述第1变化量的第1增量与所述第1期间内的所 述第2变化量的第2增量的第1比，且通过在所述第2变化量乘以所述第1比，来进行该第 2变化量的所述修正。
3. 根据权利要求1或者2所述的环境测定装置，其特征在于， 所述运算部在所述第1期间内的第1时刻开始所述第2共振频率的获取，且在所述第 1期间内的第2时刻结束所述第1共振频率的获取。
4. 根据权利要求3所述的环境测定装置，其特征在于， 所述第1QCM传感器具有： 水晶振子； 第1电极，其形成于所述水晶振子的一方的主面； 第2电极，其形成于所述水晶振子的另一方的主面，且在所述第2电极与所述第1电极 之间被施加电压；以及 布线，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， 所述运算部将所述布线的电阻值超过了预先决定的阈值的时刻作为所述第1时刻。
5. 根据权利要求2?4中的任一项所述的环境测定装置，其特征在于， 所述运算部通过在所述第2变化量乘以所述第1比的值加上所述第1时刻中的所述第 1变化量，来修正所述第2变化量。
6. 根据权利要求1?5中的任一项所述的环境测定装置，其特征在于，还具有： 第1室，其收纳所述第1QCM传感器； 第2室，其收纳所述第2QCM传感器；以及 可移动闸门，其形成有分别与所述第1室和所述第2室连通的窗，并且具备关闭所述第 1室和所述第2室的遮挡部， 在所述第1期间之前，所述窗与所述第1室连通，并且所述第2室被所述遮挡部关闭， 在所述第1期间内，所述窗分别与所述第1室和所述第2室连通， 在所述第1期间之后，所述窗与所述第2室连通，并且所述第1室被所述遮挡部关闭。
7. 根据权利要求6所述的环境测定装置，其特征在于， 所述闸门是能够沿长边方向移动的长条状的薄片。
8. 根据权利要求6所述的环境测定装置，其特征在于， 所述闸门具备： 第1旋转板，其形成有第1开口和第2开口，且能够以第1轴为中心旋转；以及 第2旋转板，其形成有第3开口和第4开口，且能够以与所述第1轴同轴的第2轴为中 心旋转， 在所述第1期间之前，通过在所述第1室上所述第1开口和所述第4开口重叠从而形 成所述窗，并且所述第2室被所述第1旋转板和所述第2旋转板中的至少一方关闭， 在所述第1期间内，通过在所述第1室上所述第1开口和所述第3开口重叠，并且在所 述第2室上所述第2开口和所述第4开口重叠，从而由所述第1开口至第4开口的各个形 成所述窗， 在所述第1期间之后，通过在所述第2室上所述第1开口和所述第4开口重叠从而形 成所述窗，并且所述第1室被所述第1旋转板和所述第2旋转板中的至少一方关闭。
9. 根据权利要求8所述的环境测定装置，其特征在于， 所述第1旋转板和所述第2旋转板在俯视时是圆形， 所述第1开口和所述第2开口是从所述第1轴朝向所述1旋转板的周缘延伸的扇形， 所述第3开口和所述第4开口是从所述第2轴朝向所述2旋转板的周缘延伸的扇形。
10. 根据权利要求8或者9所述的环境测定装置，其特征在于， 还具有： 圆筒状的壳体，其形成有各个所述第1室和所述第2室，且具备俯视时与所述第1旋转 板和所述第2旋转板的各个的周缘重叠的开口端； 第1滑动体，其分别与所述第1旋转板的所述周缘和所述壳体的所述开口端紧贴；以及 第2滑动体，其分别与所述第2旋转板的所述周缘和所述第1旋转板的所述周缘紧贴。
11. 根据权利要求10所述的环境测定装置，其特征在于， 所述第1滑动体具有固定于所述开口端的弹性体。
12. 根据权利要求11所述的环境测定装置，其特征在于， 使干燥剂浸透所述弹性体。
13. 根据权利要求8所述的环境测定装置，其特征在于， 在所述第2旋转板的下表面设置凹部，在该凹部收纳干燥剂。
14. 根据权利要求6?12中的任一项所述的环境测定装置，其特征在于， 在所述第1室和所述第2室中设置有干燥剂。
15. 根据权利要求2所述的环境测定装置，其特征在于， 所述运算部计算出第3QCM传感器的第3共振频率的第3变化量，并求出所述第1期间 之后的第2期间内的所述第1变化量的第1增量与所述第2期间内的所述第3变化量的第 3增量的第2比，通过在所述第3变化量乘以所述第2比，来修正该第3变化量。
16. 根据权利要求15所述的环境测定装置，其特征在于， 所述运算部， 在所述第1期间内的第1时刻开始所述第1共振频率的获取， 在所述第1期间内的第2时刻结束所述第2共振频率的获取， 在所述第2期间内的第3时刻开始所述第3共振频率的获取， 在所述第2期间内的第4时刻结束所述第1共振频率的获取。
17. 根据权利要求16所述的环境测定装置，其特征在于， 所述运算部通过在所述第3变化量乘以所述第2比的值，加上所述第2变化量乘以所 述第1比的值的所述第2时刻中的值、和所述第2时刻与所述第3时刻之间的所述第1变 化量的增量，来修正所述第3变化量。
18. 根据权利要求15?17中的任一项所述的环境测定装置，其特征在于，还具有： 第1室，其收纳所述第1QCM传感器； 第2室，其设置于所述第1室的两侧中的一方，且收纳所述第2QCM传感器； 第3室，其设置于所述第1室的两侧中的另一方，且收纳所述第3QCM传感器；以及 可移动闸门，其形成有分别与所述第1室至第3室中相邻的二个所述室连通的窗，并且 具备关闭剩余一个所述室的遮挡部， 在所述第1期间之前，所述窗与所述第2室连通，并且所述第1室和所述第3室被所述 遮挡部关闭， 在所述第1期间内，所述窗分别与所述第1室和所述第2室连通，并且所述第3室被所 述遮挡部关闭， 在所述第2期间内，所述窗分别与所述第1室和所述第3室连通，且所述第2室被所述 遮挡部关闭， 在所述第2期间之后，所述窗与所述第3室连通，并且所述第1室和所述第2室被所述 遮挡部关闭。
19. 根据权利要求14所述的环境测定装置，其特征在于， 所述运算部求出所述第1期间之前的第3期间内的所述第1变化量的第1增量与所述 第3期间内的所述第2变化量的第2增量的第3比，且通过在所述第2变化量乘以所述第 3比，来修正该第2变化量。
20. 根据权利要求19所述的环境测定装置，其特征在于， 所述运算部在所述第3期间内的第5时刻开始所述第2共振频率的获取，且在所述第 3期间内的第6的时刻结束所述第1共振频率的获取。
21. -种环境测定方法，其特征在于，具有： 计算出第1QCM传感器的第1共振频率的第1变化量的步骤； 计算出第2QCM传感器的第2共振频率的第2变化量的步骤；以及 基于第1期间内的所述第1变化量和该第1期间内的所述第2变化量，来修正该第2 变化量的步骤。
22. 根据权利要求21所述的环境测定方法，其特征在于， 还具有求出第1期间内的所述第1变化量的第1增量与所述第1期间内的所述第2变 化量的第2增量的第1比的步骤， 在修正所述第2变化量的步骤中，通过在该第2变化量乘以所述第1比，来修正该第2 变化量。
【文档编号】G01N5/02GK104364631SQ201280073869
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2012年6月12日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】尾崎光男 申请人:富士通株式会社