(57)【要約】  本発明は、水の相対含有量（ＲＨ）を較正するための方法に関する。本発明によれば、水蒸気の既知の分圧（Ｐｗ）とセンサのセンサ温度とで少なくとも１個の較正点が定義される。本発明によれば、水の同一の既知の分圧（Ｐｗ）で、前記センサ（２）が加熱され、少なくとも１個の上昇した温度点で、前記相対含有量（ＲＨ）及び前記温度（Ｔ）の両方が同時に測定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水蒸気の既知の分圧（Ｐｗ）と較正されるセンサ（２）の温度とで少なくとも１個の較正点が定義される水の相対含有量（ＲＨ）を較正するための方法であって、水の同一の既知の分圧（Ｐｗ）で前記センサ（２）が加熱されることと、少なくとも１個の上昇した温度点で相対含有量（ＲＨ）及び温度（Ｔ）の両方が同時に測定されることとを特徴とする方法。
【請求項２】
前記水の既知の分圧（Ｐｗ）は、内部に湿度源（４）を有する密閉測定容器（１０）を使用して作り出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記水の既知の分圧（Ｐｗ）は、内部の湿度源が飽和塩溶液（４）である密閉測定容器（１０）を使用して作り出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記水の既知の分圧（Ｐｗ）は、別個の精密測定ヘッドを使用して該分圧（Ｐｗ）を測定することにより決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記水の既知の分圧（Ｐｗ）は蒸気圧を生じさせる発生器を使用することにより作り出され、該発生器により前記較正されるセンサ（２）の周囲に水蒸気の既知の分圧（Ｐｗ）が作り出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記センサ（２）は、該センサ（２）と連結された加熱用抵抗（３）を使用して加熱されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記加熱用抵抗（３）は、前記センサの温度測定用抵抗（２）と同じであることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記測定容器（１０）の気体空間の温度は、センサ（１）と別個の精密温度計を使用して測定されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記配置の安定性が監視されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記較正操作は、例えばボタンを押す等による１回の命令により自動的に実施されるように調整されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
相対含有量を測定するセンサ（２）と、データ転送リンクにより前記センサ（２）と接続される測定デバイス（８）と、較正の目的のために前記センサ（２）が設置される密閉測定容器（１０）とを含む相対湿度の測定値を較正するための装置であって、前記センサ（２）は加熱用抵抗（３）と前記測定デバイス（８）とを装備し、該測定デバイス（８）は前記加熱用抵抗（３）に対応して加熱用電力を該抵抗（３）に供給するための手段を有することを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記センサ（２）と別個の精密温度センサが前記測定容器（１０）と接続されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置は、前記配置の安定性を監視するための手段を含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対的含有量の測定値を較正するための請求項１の前文に記載の方法に関する。
【０００２】
本発明は、前記方法を実施することが意図される装置にも関する。
【背景技術】
【０００３】
市場では、可能な限り正確な測定結果と、標準に従い追跡可能な較正手順とを有する湿度計に対する必要性が増大している。追跡可能性という用語は、実際の較正工程が後の試験のための資料を作り出す間、較正操作が精密に記述される較正手順を指す。
【０００４】
従来技術では、精密な較正を行うための較正容器が入手可能であり、該較正容器では、種々の塩の飽和溶液中で所定の相対含有量が作り出される。この目的のために不飽和塩用液、グリセロール溶液及び塩酸溶液も知られている。これらの溶液に付随する問題は、ゲイン誤差及びオフセット誤差の両方の補正が、異なる較正容器において少なくとも２種類の測定の段階を必要とすることである。各較正段階は典型的には、数分から３０分まで変化する整定時間（ｓｅｔｔｌｉｎｇ  ｔｉｍｅ）を必要とし、最悪の場合完全な較正の実施は１時間の余計な仕事を必要とする。測定デバイスは現場使用（ｆｉｅｌｄ  ｕｓｅ）が意図されており、また、較正は毎日起こる場合があるため、較正のために使用される時間は重要である。典型的には個々の測定デバイスが関与しており、前記較正容器は較正の間に交換する必要があるため、多容器較正を自動化することは、経済的には価値が低い。
【０００５】
特に前記較正容器は密着してなければならないという事実により、自動化は困難かつ高価になる。これは、この実施方法を使用するロボット化された多容器較正が極端に高価で、現場較正に不適切であることを意味する。
【０００６】
迅速な現場較正方法が特許文献１から知られており、該方法ではセンサ素子の温度が測定され、該センサ素子の温度は、較正点を得る目的で周辺温度から偏移させられる。
【特許文献１】米国特許公報第５，０３３，２８４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この技術に付随する欠点は、前記方法の使用は、オフセット誤差のみについての情報しか与えないということである。センサのゲインに変化が生じてもその方法は検知しない。加えてこの較正方法は、環境中の含容量が測定されず、したがって記録されないので追跡が可能でない。前記文献は２点較正の可能性に言及するが、これはセンサの加熱及び冷却を必要とする。交互に冷却することは、高価な冷却素子の使用を要求する。
【０００８】
本発明は、上述の解決方法で生じる欠点を取り除くこと、及び、この目的のために相対含有量の測定値の較正のための全く新しいタイプの方法及び装置を作り出すことが意図される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、典型的には単一の密閉測定容器中において分圧Ｐｗの既知の気体中に置かれるセンサに基づいており、該分圧で前記センサは加熱され、上昇した温度で前記センサの温度と相対含有量に比例する値との両方が測定される。
【００１０】
したがって本発明では例えば、気体の既知の分圧は、例えば飽和塩溶液又は不飽和塩溶液か、グリセロールか、酸溶液かにより測定容器の中で作り出される。１個の較正点を作り出すために測定デバイスは第１に、この溶液と接触する気体空間において周辺温度と平衡状態に到達させられる。この後、湿度センサのようなセンサは、内部加熱用抵抗を使用して少なくとも１個の上昇した温度まで加熱され、該温度で温度と相対湿度の読みとの両方が測定及び記録される。したがって付加的な較正点が作り出される場合がある。湿度及び温度の測定値の源が追跡可能な場合、これらの新しい基準点も追跡可能である。
【００１１】
具体的には本発明の方法は、請求項１の特徴部分に記載される事項により特徴付けられる。
【００１２】
次に本発明の装置は、請求項１１の特徴部分に記載される事項によって特徴付けられる。
【００１３】
本発明により多数の利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は好ましい実施態様も有し、該実施態様により、例えば就業時間後に、自動的にゲイン誤差及びオフセット誤差の較正を実施することが可能である。したがってユーザーは、１箇所の較正位置に前記測定デバイスを設置すること、及び、次の仕事のシフトにおいて前記実施態様により完全に較正されたデバイスを取ることしか必要でない。したがって前記センサは、１つの較正容器から別の容器へ移される必要がない。
【００１５】
前記方法を使用して、時間のかかる複数の較正容器の使用を回避すること、及び、完全に自動的に、完全な実験用の較正に対応する対処しやすい状況を容易に得ることが可能である。
【００１６】
本発明のいくつかの実施態様により、最小限の装置交換とユーザーの仕事とにより追跡可能な多点更正を達成することが可能である。
【００１７】
本発明の好ましい実施態様により現場較正のための単純かつ厳密な解決方法が、ユーザーによるごく僅かの労で得られる。
【実施例】
【００１８】
以下に本発明が実施例により、また、添付される図面の参照により、検証される。
【００１９】
図１は、本発明の原理の１つを図式的に示すグラフである。
【００２０】
図２は、本発明の較正装置の１つの側断面図を示す。
【００２１】
相対湿度は、以下のように定義される。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
ここで、
Ｐｗ＝水の分圧。
【００２４】
Ｐｗｓ（Ｔ）＝温度の関数である水の飽和分圧。
【００２５】
Ｐｗｓ（Ｔ）は文献において周知である。密閉容器中でＰｗは、一定の大きさのままである。前記センサを加熱することによりＰｗｓ（Ｔ）は増加し、この場合ＲＨは減少する。図１に関する以下の実施例は、センサが硫酸カルシウム（Ｋ2ＳＯ4）の飽和溶液と接触した気体中で加熱されるとき相対湿度がどのように変化するかを示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
第１の測定では、センサの温度（２０°Ｃ）は周辺の温度と同じであり、前記センサにより見られる相対湿度はその後、硫酸カルシウム（Ｋ2ＳＯ4）の飽和溶液を定義する９７．６％となった。一度前記センサが２５°Ｃに加熱されると、温度測定を通じて得られる水の飽和分圧Ｐｗｓ／（Ｔ）は対応して２３．３８５ｈＰａの値であるのに対して、前記センサにより見られる相対湿度は７２．５の値に変化する。表及び図１では、より高い温度を有するさらに３点の測定が示され、該測定の原理は前記２個の低点の測定の原理と一致する。本発明の方法では、前記密閉測定容器により第１の測定点の相対含有量が既知であり、また、本方法を通じ前記温度を通して水の飽和分圧が精密に計算される場合があるため、２個の測定点により前記センサのオフセット誤差及びゲイン誤差は補正される場合がある。これは必然的に、温度の正確な測定を要求する。
【００２８】
測定データは、デバイスの読みを補正するために、換言すれば、オフセット誤差及びゲイン誤差の両方を補正するために使用される場合がある。前記補正は、線形であるか、より高度な補正アルゴリズムに基づくかの場合がある。
【００２９】
較正操作のデータは、前記デバイスの記憶装置に記録され、また、出力される場合がある。前記データは、較正前の測定データと、前記較正データを使用して補正された測定データとを含む場合がある。
【００３０】
前記装置は、気体の湿度／露点／分圧変化率及び温度値を監視すること、及び、変化率が所定の限界未満である場合に自動的に情報を記録することのために使用される場合がある。
【００３１】
本発明によれば前記センサは、前記較正状況では低出力で加熱されるため、実際上、前記測定容器かそれを取り巻く気体かの温度に影響を与えない。前記加熱効果は典型的には５ｍＷ／°Ｃよリ小さい。
【００３２】
前記センサの構造は、温度を測定するセンサが相対湿度を測定するセンサと非常に良好に熱接触しているべきである。非常に典型的には温度を測定する素子は、加熱素子としても使用される。
【００３３】
前記センサは例えば平面温度センサが平面容量ポリマーセンサのすぐ近傍に置かれる層構造として実施される場合がある。
【００３４】
本発明の好ましい実施例の１つによると較正状況での気体の含有量は、別個の精密測定ヘッドにより決定される。
【００３５】
したがって本発明によれば、ＩからＩＶのいずれかである。
Ｉ：水溶液が使用され、密閉容器内において（例えば飽和塩溶液、不飽和塩溶液、グリセリン溶液、硫酸溶液の場合がある）該水溶液の上で平衡状態における既知の蒸気圧が形成される。
ＩＩ：密閉容器中の純水が使用される。前記水の温度は別個の温度計を使用して測定される場合があり、該温度計によりチャンバー中の水の飽和蒸気圧が測定される。
ＩＩＩ：較正された基準を測定するデバイスが使用される。この場合工程から前記較正されるデバイスを取り除くことなく現場較正が起こる場合がある。
ＩＶ：既知の水蒸気圧を生じさせる発生器が使用され、該発生器により前記較正されるセンサの周囲に既知の水蒸気圧が作り出される。周知のタイプの発生器は例えば、高低圧原理（ｔｈｅ  ｄｕａｌ−ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）及び混合原理（ｔｈｅ  ｍｉｘｉｎｇ  ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）を含む。
【００３６】
ＲＨセンサの温度は、上述の状況（Ｉ−ＩＶ）の１つにおいて測定される。前記センサを加熱することにより、少なくとも２種類の異なる既知のＲＨ値が作り出され、該ＲＨ値により感度誤差及びゲイン誤差と、基準面オフセット誤差とを補正することが可能である。必要に応じてより高度な補正を行うことも可能である。
【００３７】
代替的な付加的な操作は、前記較正されるデバイスでの較正前又は較正後の測定データを記録する操作を含む。前／後のデータ間の偏差は、診断情報として使用される場合がある。大きな差異は警告をもたらし、また、前記デバイスを修理に送るように勧告をもたらす場合がある。
【００３８】
自由水がない状態とするために、使用される湿度源は、布かいくつかの他の吸水性物質かに吸収される水又は水溶液の場合がある。少なくとも３個の温度（周辺温度、及び、少なくとも２個のより高い温度）を使用することも可能である。前記オフセット誤差及び感度誤差の補正後の第３の較正点の偏差は、診断情報として使用される。過剰な偏差は警告をもたらし、また、前記デバイスを修理に送るように勧告をもたらす場合がある。
【００３９】
前記湿度センサの出力は、前記センサのシグナルが前記湿度とほぼ比例する限りにおいて、例えば相対湿度か、気体の分圧か、露点か、いくつかの他の量かの場合がある。説明される方法は、較正工程の間センサの近傍においては気体の分圧が一定の大きさのままであることを仮定する。
【００４０】
図２によれば前記測定装置は、較正工程の間相対含有量を一定の大きさに維持するために十分に密着している密閉測定容器１０を含む。前記容器１０の壁５は、実際の較正の間前記測定容器１０の内部空間の温度を変化させないために、測定容器１０の外部の温度変化に対して熱的に十分に大量（ｍａｓｓｉｖｅ）であるのが好ましい。前記容器１０の内部温度の変化は可能な限り小さくあるべきであり、典型的には実際の較正工程の間１０ｍＫ°未満である。センサ１は、相対湿度のような相対量に感受性を有するセンサ２を含み（ｉｔｓｅｌｆ）、該センサ２は典型的には相対湿度を測定する容量ポリマーセンサである。したがってかかるセンサ２は典型的にはコンデンサーであり、該コンデンサーの絶縁体はその誘電率が相対湿度に感受性を有することを基準として選択される。前記湿度センサ２の近傍には、実現しうる最良の熱接触状態にある温度測定素子３が配置され、該温度測定素子３は湿度センサ１の熱変調のための加熱素子としても働く場合がある。前記加熱素子は、別個の素子の場合もある。前記素子３は典型的には、電気抵抗値が温度に感受性を有する抵抗である。前記センサ１は、前記測定容器１０のカバー６と密着したセンサ体７と結合している。前記容器の底部には、上述のように飽和塩溶液、不飽和塩溶液、グリセリン溶液又は硫酸溶液の場合がある湿度源４がある。
【００４１】
したがって前記較正工程は数分から１０分までである整定時間からなる。温度変化は数分間にわたり実行される場合がある。
【００４２】
１つの好ましい実施態様によれば、センサ２の加熱用抵抗３は、センサ２の温度測定用抵抗と同じである。
【００４３】
前記測定装置には、較正されるセンサ２とは独立して別個の温度測定デバイス又は配置が在る場合もあり、それにより前記センサの温度測定にかかるオフセット誤差が排除される場合がある。本温度測定は好ましくは追跡可能である。前記別個の精密温度測定デバイスは、例えば測定容器１０の中で、好ましくは前記センサ１の近傍の気体空間で一体化されている場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の原理の１つを図式的に示すグラフ。
【図２】本発明の較正装置の１つの側断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１    センサ
２    湿度センサ
３    温度測定素子
４    湿度源
５    壁
６    カバー
７    センサ体
８    測定デバイス
１０    測定容器
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年1月18日(2008.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、水蒸気の既知の分圧（Ｐｗ）と較正されるセンサ（２）の温度とで少なくとも１個の較正点が定義される水の相対含有量（ＲＨ）を較正するための方法であって、水の同一の既知の分圧（Ｐｗ）で前記センサ（２）が加熱されることと、少なくとも１個の上昇した温度点で相対含有量（ＲＨ）及び温度（Ｔ）の両方が同時に測定されることとを特徴とする方法を提供する。
前記方法は、前記水の既知の分圧（Ｐｗ）が内部に湿度源（４）を有する密閉測定容器（１０）を使用して作り出されることを特徴とする場合がある。
前記方法は、前記水の既知の分圧（Ｐｗ）が内部の湿度源が飽和塩溶液（４）である密閉測定容器（１０）を使用して作り出されることを特徴とする場合がある。
前記方法は、前記水の既知の分圧（Ｐｗ）が別個の精密測定ヘッドを使用して該分圧（Ｐｗ）を測定することにより決定されることを特徴とする場合がある。
前記方法は、前記水の既知の分圧（Ｐｗ）は蒸気圧を生じさせる発生器を使用することにより作り出され、該発生器により前記較正されるセンサ（２）の周囲に水蒸気の既知の分圧（Ｐｗ）が作り出されることを特徴とする場合がある。
前記方法は、前記センサ（２）が該センサ（２）と連結された加熱用抵抗（３）を使用して加熱されることを特徴とする場合がある。
前記方法は、前記加熱用抵抗（３）が前記センサの温度測定用抵抗（２）と同じであることを特徴とする場合がある。
前記方法は、前記測定容器（１０）の気体空間の温度がセンサ（１）と別個の精密温度計を使用して測定されることを特徴とする場合がある。
前記方法は、前記配置の安定性が監視されることを特徴とする場合がある。
前記方法は、前記較正操作が例えばボタンを押す等による１回の命令により自動的に実施されるように調整されることを特徴とする場合がある。
本発明は、相対含有量を測定するセンサ（２）と、データ転送リンクにより前記センサ（２）と接続される測定デバイス（８）と、較正の目的のために前記センサ（２）が設置される密閉測定容器（１０）とを含む相対湿度の測定値を較正するための装置であって、前記センサ（２）は加熱用抵抗（３）と前記測定デバイス（８）とを装備し、該測定デバイス（８）は前記加熱用抵抗（３）に対応して加熱用電力を該抵抗（３）に供給するための手段を有することを特徴とする装置を提供する。
前記装置は、前記センサ（２）と別個の精密温度センサが前記測定容器（１０）と接続されることを特徴とする場合がある。
前記装置は、前記配置の安定性を監視するための手段を含むことを特徴とする場合がある。
本発明は、典型的には単一の密閉測定容器中において分圧Ｐｗの既知の気体中に置かれるセンサに基づいており、該分圧で前記センサは加熱され、上昇した温度で前記センサの温度と相対含有量に比例する値との両方が測定される。
【国際調査報告】
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