JP2004069708A - 特にラジオゾンデ中の相対湿度の測定方法およびその方法を利用する湿度検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】表面の水の凝縮および凍結を防止し、１〜２％以下の精度で相対湿度を測定でき、装置を単純化、軽量化、および大量生産できる。
【解決手段】湿度検出器１０は、安定したガラス基板１１上に構築され、その平坦な面の１つの上に検出器キャパシタンスの電極１３ａが設置され、その電極上に、プラスチック・フィルム１２が設けられる。フィルム１２上には、水は透過可能であるが、電気的には導電性で、表面接触部１３ｂと直流電流によって接続されている表面電極フィルム１４が置かれる。測定対象のキャパシタンスＣMは、接触部１３ａおよび１３ｂに接続されている端子Ｃ１およびＣ２の間で検出される。湿度検出器１０には電気的加熱抵抗体１５が取付られている。
【選択図】図１

Description

　本発明は、相対湿度を測定する方法に関する。

　本発明はまた、容量性湿度検出器に関する。

　従来の技術においては、数多くの異なった電気的に検出された温度検出器および湿度検出器が知られており、そのインピーダンスは測定対象の量の関数として変化する。このような湿度検出器は、例えば、米国特許３，１６８，８２９号および３，３５０，９４１号、ならびに本出願人のフィンランド特許４８，２２９号より知られている。

　従来の技術において知られるように、温度の測定には、通常コンデンサ・プレート間の絶縁剤の誘電率が温度に依存し、その場合検出器の端子から検出されたキャパシタンスも温度に依存するという事実に基づく容量性検出器が使用される。

　フィンランド特許４８，２２９号は、本発明に関係する従来の技術に関し、その特許の中で、容量性湿度検出器は、誘電絶縁材がポリマー・フィルムであり、その誘電率がポリマー・フィルムにより吸収される水分量の関数であると記述されている。

　上述の検出器、およびインピーダンスの変化に基づいたそれ以外の検出器においては、検出器の凍結および湿潤、放射エラー、検出器の低速化、ならびにヒステリシスを含む望ましくない現象が発生する。

　本出願人のフィンランド特許５８，４０２号では、特に容量性湿度検出器において、インピーダンスの変化に基づいた電気式湿度検出器の可逆変化により生じる望ましくない特性を減らすための方法が記述され、湿度に敏感な材料は有機ポリマーであり、少なくともより高い相対湿度で、湿度検出器の周囲の温度より高い温度まで加熱される。必要ならば、検出器の加熱電力は、測定対象の湿度の関数として調節できる。前記フィンランド特許では、湿度検出器の温度または外部温度あるいはその両方が測定され、この、またはこれらの補助量は湿度測定値の計算に活用される。前記フィンランド特許では、検出器の加熱は測定の期間中オフに切り替えることができると記述されているが、より明確にどのような方法で、どのような目的でこのオフへの切替えが行われるのかは記述されていない。いずれにせよ、前記フィンランド特許５８，４０２号においては、検出器の温度の測定は常に必須であり、測定結果は、その上昇した気温のため検出器が相対湿度の過剰の低い気温を「示す」という理由から、前記温度の測定に基づいて訂正される。

　従来の技術に関して、湿度検出器内の調節装置が記述される本出願人の（英国特許２，０４７，４３１号に対応する）フィンランド特許５８、４０３号がさらに参照され、この場合、温度依存型抵抗体要素を具備するブリッジ接続または同等なものを具備し、その手段によって検出器外部の温度および検出器自体の温度Ｔsが検出され、前記ブリッジ接続内の差圧はフィードバック信号として使用され、その手段によって検出器を加熱する電力が調整される。検出器の加熱抵抗体として、例えばプラチナ抵抗体のような、同時に検出器の温度Ｔs のセンサとしても動作するような正の温度係数の抵抗体要素が、使用される。外部温度Ｔa のセンサとしては、抵抗体サーミスタ・アセンブリが使用され、ブリッジ接続のその他の分岐で最後に言及される抵抗体要素の位置に関して反対の位置に配置され、各検出器タイプの特徴となる一定の関数Ｔs ＝ｆ（Ｔa ）が調節装置により実現する。

　本発明に関する従来の技術に関しては、出願人の（米国特許５，１５６，０４５号に対応する）フィンランド特許８５、７７０号がさらに参照され、この場合、方法はラジオゾンデ用インピーダンス検出器に関連して記述され、その方法において１台の検出器または複数の検出器の温度が熱電対により測定され、その熱電対の一方の分岐の接合部が測定対象の検出器に接続してあるいは測定対象の検出器の近くに配置され、その熱電対においてもう一方の分岐の接合部が検出器を取り囲む大気中に配置され、その方法において、前記熱電対により、検出器との接合部での温度と周辺大気の温度の間の差が観察され、前記差を表す電気信号がラジオゾンデの測定継手の出力信号に作用し、信号は１台の検出器または複数の検出器により測定される気象学上の量に関する情報を含む。

　従来技術に関して、１９９１年６月２５日に出願され、特開平５−９９８７７号として出願公開された、特願平３−１７９００６号からの優先権を主張する米国特許５，２９６，８１９号もまた参照される。この米国特許は、湿度検知材料を有する容量性湿度検出器を示している。この材料の誘電率は、キャパシタ板間の前記材料によって吸収された水の量の関数である。検出器内の湿度検知膜は、抵抗に電流を流すことによって加熱される。これは、湿度検知膜が高温・高湿、有機溶剤雰囲気、たばこの煙、ガス等に曝されたときに、ドリフトしたキャパシタンス／湿度比を初期値に戻すためである。検出器で温度測定回路が使用されるときは、加熱および冷却動作は最適温度で行われる。２個のセンサもまた使用され、その一方が加熱されているときに、他方が切り換えられて出力を生じ、これにより出力が連続して得られる。

　従来技術に関して、ＤＥ特許公報３９１１８１２号も参照される。この公報は、湿度検知材料を有した抵抗性または容量性の湿度検出器を示している。この材料の誘電率は、キャパシタ板間のその材料によって吸収された水の量の関数である。この検出器は、その検出器内に一体化された抵抗に電流を流すことによって加熱できる。２個のセンサもまた使用され、その一方が加熱されているときに、他方が切り換えられて出力を生じ、これにより出力が連続して得られる。

　本発明の総体的な目的は、さらに詳細に後述される短所が回避されるように、特にラジオゾンデ応用例における相対湿度の測定に関する従来の技術をさらに展開することである。

　本発明の目的は、容量性湿度検出器が、検出器動作が劣化するほど高い湿度にさらされ、水、霜、または氷あるいはそのすべてが検出器またはその環境内の構造体の活性表面に採集あるいは凝縮される特にラジオゾンデ操作における、新規の測定方法および新規検出器を提供することである。このような妨害の状況が終了すると、水または氷が蒸発するまで長い時間を要し、その時間期間の間当然のことながら検出器は過剰に高い湿度を示す誤ったメッセージを出す。上述された欠点の内のいくつかは、上記フィンランド特許５８，４０２号に記述される容量性湿度検出器の加熱により回避することができるが、十分に正確な湿度の測定を行うためには、湿度検出器の温度も極めて正確に知られていなければならないという、満足の行く解決策のない問題が依然として残る。相対湿度の測定の１〜２％以下という正確さを達成するためには、〜０．１℃という精度で検出器の温度の測定が行うことが可能でなければならない。温度の測定では、さらに高い絶対エラーが生じる可能性もあるが、周囲と比較した場合の温度差は前記の精度で知られなければならない。したがって、本発明の主要な目的とは、例えばラジオゾンデが過冷状態の雲の中を飛ぶ場合などに、湿度検出器またはその環境内の構造体あるいはその両方の表面の水の凝縮および凍結により起こる欠点を避けることができる手段による湿度検出器を提供することである。

　本発明の目的は、上述された少なくとも１〜２％以下の精度で相対湿度を測定することができる手段による測定方法および検出器を提供することである。本発明のもう一つの目的とは、本発明の方法および検出器により、検出器装置を単純化、軽量化、および大量生産できるようにし、またそうでなければ経済的になるようにし、処置可能なラジオゾンデに特によく適した測定方法および検出器を提供することである。

　前記の目的ならびに後述される目的を達成するという点から、本発明の方法は、請求項１に規定されている。

　本発明に従った検出器は、請求項６に規定されている。

　本発明に従った方法および検出器が適用される場合、検出器温度の測定の段階ならびに前記段階に必要な設備および計算装置を完全に省略することが可能で、その結果、方法、および検出器装置ならびに関連するその他のシステムを実行するステップは大幅に簡略化され、しかも測定の上記の正確さは達成され、通例ではゾンデ動作には十分である。

　本発明では、加熱エネルギーとして、明確な電流、できれば直流が使用され、本発明の方法に従って、検出器または検出器結合体と接続して配置される抵抗性加熱抵抗体または加熱抵抗体の異なった結合体に通される。

　湿度の測定という点で不利益なあらゆる霜、氷、および水を検出器から取り除くためには、本発明に適用される湿度検出器の加熱が必要である。検出器アセンブリは、湿度を測定する部分および加熱部分から構成される。これらは別個の装置である場合もあれば、湿度測定用装置が加熱の目的で使用されることもある。必要に応じて、加熱容量もさまざまな方法で調節できる。

　本発明に従った湿度検出器の加熱を実現する場合、測定および調節のエレクトロニクスは、通常のゾンデ応用例に対する追加として使用できる。必要な場合には加熱の必要性が検出され、加熱要素自体が、氷または凝縮水またはその両方が要素の加熱率の変化を生じさせ、要素内の抵抗体の一部の特定の抵抗の低速化がエレクトロニクスによって測定されるように、加熱要件の検出器として動作できる。電子システムを使用することにより、加熱を継続できるようにしたり、必要に応じてオフの場合には切り替わる。加熱サイクルは、ゾンデの１測定サイクルの間に、または他の方法で１度実行できる。加熱容量は、必要なときに調節することができる。容量の規模は、必要に応じて、加熱と同時に加熱される抵抗体によって測定することができる。この情報も、凍結効率または過飽和の基準として使用することができる。

　本発明に従った湿度検出器の実施例は、その小さなサイズおよび短期の加熱パルスが表面電極およびその周辺のみに広がるようにする装置を特徴とする。このような場合、検出器の熱時間定数および湿度時間定数は非常に短く、ゾンデ操作における加熱から生じるエラーを訂正しなくても直接湿度を測定するために検出器を使用できるようにし、湿度の測定は、従来の技術から知られているように、約１．５秒に１度で行われる。加熱は、湿度検出器の表面または周辺あるいはその両方から測定を干渉するあらゆる氷および水を取り除く。検出器は小型なので、放射保護を使用する必要もない。また、検出器の製造費用も従来の技術による検出器の場合より低くすることができる。

　本発明にかかる湿度検出器は、湿度を検出する複数の構成検出器が並列に接続されて、１つの検出器キャパシタンスを形成するように実行することもできる。相対湿度の測定は、できれば絶えず容量性湿度検出器のすべてで並列接続のもとに行われる。各構成検出器は、一度に１台づつ別個に加熱される。加熱により生じるエラーは、Ｎ台の構成検出器が並列に接続されている場合、常に、１台の構成検出器のエラーのＮあたりの１部分まで削減される。検出器アセンブリが、前記加熱が通常に作動中に、校正される場合に、エラーはさらに削減される。電子システムが加熱および測定の実行に必要となる。このような検出器の並列接続は、表面電極または底部電極の加熱に基づく検出器を用いて、達成することができる。また、申請者の従来の技術による「ヒュミキャップ（Ｈｕｍｉｃａｐ）」TM装置は、基板上に蒸気沈着されるか、あるいは抵抗体の一部である加熱抵抗体により補足される場合、可能である。湿度検出器は、１個または複数個の基板上に統合することができる。

　本発明においては、加熱用に使用される電流に関係する多様な電気的な現象が、検出器キャパシタンスの測定と干渉しないという利点も得られ、これは相対湿度の測定に使用される前記検出器キャパシタンスが極めて低く、そのキャパシタンス値が通例は１〜１００ｐｆの範囲にあるという点でも重要である。

　図１Ａおよび１Ｂに示される湿度検出器は、安定したガラス基板１０上に構築され、その平坦な面の１つの上に検出器キャパシタンスの電極１３ａが適用され、その電極上に、プラスチック・フィルム１２が適合され、その誘電率はフィルム１２によって吸収される水分量の関数である。フィルム１２上には、水によっては透過可能であるが、電気的には導電性で、表面接触部１３ｂと直流電流によって接続されている表面電極フィルム１４が適用される。測定対象のキャパシタンスＣMは、接触部１３ａおよび１３ｂに接続されている端子Ｃ1 およびＣ2 の間で検出される。図１Ａおよび１Ｂに示されるような検出器１０には、電気的加熱抵抗体１５が提供され、その導体パターンは、基板１１の、底部電極１３ａと同じ面に適用されている。加熱抵抗体１５に、直流であることが望ましい加熱電流Ｉが、接触パターン１５ａおよび１５ｂに接続される端子ｒ1 およびｒ2 を通して通される。

　図１Ａおよび１Ｂに示されるような湿度検出器１０の電気的に同等な回路は、図１Ｃに示されている。加熱抵抗体Ｒに通される加熱電流Ｉは、測定対象のキャパシタンスの活性フィルム１２を加熱、その上に存在する可能性があるあらゆる氷あるいは霜を溶かし、フィルム１２の表面からあらゆる余分な水分を蒸発させる、加熱電力Ｗ＝Ｉ² ｘＲを生じさせる。

　図２Ａおよび２Ｂは、別個の加熱抵抗体は使用されないが、加熱抵抗体４が電気的に導電性の表面電極１４を具備する、本発明に従った第２の湿度検出器１０を示す。表面電極１４の向かい合うエッジは、導体パターン１３ｂおよび１５ａに接続され、加熱電流Ｉは前記導体パターンに接続される端子ｒ1 およびｒ2 を通って供給され、電流Ｉは、表面電極１４の導電抵抗性素材を通って流れる場合、希望の加熱効果Ｗ＝Ｉ² ｘＲを生じさせ、その場合、Ｒ＝表面電極の端子１３ａ、１５ｂから測定される抵抗となる。

　表面電極１４は、水分によって透過可能な、非常に薄い「ミシン目のある」フィルムで、例えば金などから作られるが、フィルムは電気的には連続的で、したがって電気的には導電性である。

　図２Ａおよび２Ｂに示されるような湿度検出器１０の電気的に同等な回路は、図２Ｃに示され、それから、測定対象のキャパシタンスＣM および表面電極を具備する加熱抵抗体Ｒには共通端子ｃ2 ＝ｒ2 があることが分かる。

　図３Ａおよび３Ｂは、加熱抵抗体１５が、電極１３ａ、１４に関して、および活性フィルム１２に関してガラス基板１１の反対側の面に配置されるという点を除き、他の点で図１Ａおよび１Ｂに類似する検出器１０を示す。図３Ａおよび３Ｂに示されるような湿度検出器の同等な回路は、図１Ｃに示される回路に類似する。本発明の目的を達成するという点から見て、検出器のサイズおよび熱質量の双方とも小さくすることが可能で、したがってそれにより検出器が十分に速く加熱および冷却されるように、図１、２、および３に示される検出器の基準１ｘｍｘｓは比較的小さい。通常は、前記の寸法１ｘｍｘｓは≒４ｍｍｘ１．５ｍｍｘ０．２ｍｍである。

　図４Ａおよび４Ｂにおいて、本発明に従った検出器１０は、絶縁材から作られているサポート・ストリップ１６ａおよび１６ｂに接続して示されている。サポート・ストリップ１６ａ、１６ｂの回り、および同時にアクティブな検出器１０の回りには、抵抗体ワイヤ１５が巻かれ、検出器を加熱する抵抗体Ｒを形成し、加熱電流Ｉは前記抵抗体４の端子ｒ1 およびｒ2 に通される。図５Ａおよび５Ｂは、アクティブな検出器１０が一つにまとめられたストリップ１６に接続され、その周辺では、検出器１０の周辺のように、抵抗体ワイヤ１５が巻かれ、検出器の加熱抵抗体Ｒを形成しているという点を除き、図４Ａおよび４Ｂに示される検出器と他の点では類似している。図４および５に示されるような検出器の電気的に同等な回路は、図１Ｃに示される回路に類似している。このようにして、図４および５に従って、検出器１０そのもの、加熱抵抗体１５、およびその可能なサポート装置１６ａ、１６ｂは、図１から３と異なっており、装置は互いに分離され、製造の異なった段階で製造される。湿度検出器１０として、出願人が商標「ヒュミキャップ（Ｈｕｍｉｃａｐ）」として販売する検出器のような、従来の技術に類似した検出器を使用できるという点は、図４および５に示されるような装置の利点である。ただし、図１から３に示されるような装置の特定の利点とは、その小さなサイズおよび低い熱質量であり、これらはより詳細に後述されるように、本発明の数多くのさまざまな応用例において大きな利点となる。

　図６は、互いに並列に接続されるＮ構成検出器キャパシタンスＣ1〜ＣNがある、本発明に従った検出器アセンブリ１０Ｐを示す。各構成キャパシタンスＣ1 ．．．ＣN には、それ自体の加熱抵抗体Ｒ1〜ＲN が提供され、抵抗体のそれぞれには、加熱電流Ｉ1〜ＩN が交互にかつ別個に通される（通例は、Ｉ1 ＝Ｉ2 ．．．＝ＩN ）。測定対象のキャパシタンスは、ＣM ＝Ｃ1 ＋Ｃ2．．．＋ＣN である。測定対象のＣM は、絶えず検出可能である。さまざまな構成キャパシタンスＣ1 〜ＣN は、一方の構成キャパシタンスＣ1〜ＣNが、もう一方のキャパシタンスが同時に冷却している間に、常に加熱されるように、交互に実行される。このようにして、加熱により生じるエラーは、Ｎあたり１部分まで引き下げられるが、各構成キャパシタンスの活性面から、霜および氷が溶け、余剰水分が交互に蒸発する。加熱により生じるエラーは、前記交互に行われる加熱が通常に動作している間に検出器を校正することによって、さらに減らすことができる。検出器キャパシタンスＣM が絶えず、あるいは実質上絶えず測定される場合、構成キャパシタンスＣ1 〜ＣN は加熱され、時間ｔ0 の間一定の反復サイクルＴ0で交互に行われ、前記時間は、ｔ0 ≒Ｔ0 ／Ｎとなるように選択され、この場合Ｎは構成キャパシタンスＣ1〜ＣN の数である。絶えず測定する必要がない場合は、測定サイクルＴ0 の間に、残りのサイクル、またはすべての構成キャパシタンスＣ1〜ＣN が同時に加熱されるサイクルあるいはその両方を使用することができる。

　図７は、本発明の測定方法を利用するラジオゾンデ、および本発明に従った２台の湿度検出器１０1 および１０2 の測定システムのブロック図形式の原則の説明である。図７に従ったシステムは、センサ要素３０、電源３１、検出器１０1、１０2の加熱のレベルの調節装置３２、および加熱電流の分散装置３３を具備する。システムは、測定および加熱用の制御装置３４、ゾンデ用のデータ処理装置３５（オプション）、遠隔計器送信機６、および検出器用測定エレクトロニクス４０を具備する。さらに、システムは、圧力と温度、および同等なものなどのラジオゾンデにより測定される物理的な量のために検出器１０１、１０２および１０３．．．１００n ならびに本発明に従った湿度検出器１０1 および１０2 を具備する。前記装置は、ガス風船のサポート上で上昇するラジオゾンデ内、および無線受信機３７との無線遠隔計器リンクＴＥを経由した無線接触および地上局のデータ処理装置内に配置される。装置３８によって、検出器１０１．．．１００n 、１０1 および１０2 によって検出される大気の物理的な量は処理され、指摘され、表示される。装置３３は、各加熱段階で、氷または霜が溶け、水分が関係する検出器１０1 および１０2 から蒸発するように、そして測定中の検出器キャパシタンスＣM が、検出器キャパシタンスＣM の温度を測定しなくても、前記測定に基づいて、測定結果の補正計算を実行するために、周囲の温度に十分に近いレベルまで冷却する時間を取れるように、湿度検出器１０1 および１０2 をできれば交互に加熱する加熱装置２０1 、２０ を制御する。図７に示されるシステムは、構成検出器Ｃ1 ．．．ＣN のＮ個のそれぞれに関して加熱が交互に行われるように改良されているので、図６に示される検出器と関連しても使用可能で、キャパシタンスＣM の測定は、図６に示される検出器の端子ｃ1 およびｃ2 から実行される。

　図７のシステムでは、湿度検出器１０1 および１０2 が測定検出器として交互に動作する。また、システムは、電子システム４０が湿度検出器１０1 および１０2 のキャパシタンスＣM の両方を絶えず測定するように動作し、装置２０1 および２０2 による検出器の加熱だけが交互に行われる。このような場合、正しい湿度観察（冷却された検出器１０1 または１０2 ）は、過剰に暖かい検出器１０1 または１０2 はさらに低い読取り値を示し、拒絶されるという事実に基づいて、データ処理によって区別される。

　図８は、図７に示されるシステムのより詳細な実施例を示す。図８によると、システムは、マルチプレクサ４１を制御する測定シーケンス装置４３、および検出器１０1 および１０2 の加熱用の制御装置２２を具備し、加熱電力がその制御装置に対して装置２１から供給される。湿度検出器１０1 および１０2 に関連して、加熱抵抗体１５1 および１５2 があり、そのそれぞれの中に加熱電流Ｉ1 およびＩ2 が交互に供給され（通例では、Ｉ1 ＝Ｉ2 ）、装置２１によって制御される。マルチプレクサ４１は、ゾンデの異なった検出器のすべてを測定および遠隔計器接合部ＴＥに交互に接続し、前記検出器は図８ではｓ、ｐ、ｋ2 、Ｔ、ｕ1 ＝１０1 、ｕ2 ＝１０2 、およびｋ1 で表記されている。例えば、検出器ｓは圧力検出器の温度検出器、検出器ｐは圧力検出器、検出器Ｔは温度検出器、および検出器ｋ1 とｋ2 は正しく知られている参照検出器および校正検出器を表す。マルチプレクサ４１を通して、通常容量性検出器であるところの前記検出器は、ＲＣ発振器４２の周波数を決定するキャパシタンス部分に接続され、それにより周波数ｆM が発振器４２から得られ、その周波数は測定対象の量に比例している。無線送信機３６は、周波数ｆM で変調される。

　図９の上部は、次々に繰り返される測定サイクルを示しており、サイクルのそれぞれに検出器ｓ、ｐ、ｋ2 、Ｔ、ｕ1 、ｕ2 、およびｋ1 の読取り値が含まれている。図９の下部はパルスが上がっているときに、図９の左側に示される動作が実行されているように、検出器ｕ1 ＝１０1 およびｕ2 ＝１０2 の加熱、安定化、および測定のシーケンスを示すパルス図である。

　本発明のいわゆる数少ないパルスの応用例では、１台の検出器だけを使用できる。この応用例では、不正確なデータがプログラムされたとして検出され、補間が実行される。

　本発明は、検出器の活性表面上またはその周辺での、霜の凍結または形成および凝縮水の存在を検知できる機能と組み合わせることができる。この機能は、図１０に示される配線に類似した配線によって達成可能で、その動作は、例えば、図４および５に示されるような装置に存在する加熱抵抗体１５の、加熱率または加熱抵抗体の同等なものの測定を特徴とする。

　図１０に示される配線は、加熱電力用の給電装置２１および加熱の要件を検出するための装置２３を具備する。加熱抵抗体１５の抵抗の変化率に基づいた装置２３によって、加熱の要件は装置２３の入力信号ＵC を基本に検出される。装置２３は、加熱電力調節装置２２または加熱パルス（オプション）調節信号ｃ1 およびｃ2 の期間の調節用装置２４を与える。装置２３の動作は、加熱抵抗体１５および前記抵抗体１５と接続する検出器キャパシタンスＣM に関連する凝縮水、霜または氷がある場合に、加熱パルスのオンへの切替えの後に、加熱抵抗体１５の抵抗の増加率は、前記水、霜および氷が検出器抵抗体１５の加熱を遅らせる熱質量の形成に寄与するため、加熱抵抗体１５の上または近く、および検出器キャパシタンスＣM の活性面に凝縮水、霜、または氷がない状況よりかなり遅い。加熱段階の始めで、例えば、電圧ＵC の増加率としての不変電流Ｉを用いたり、同等の方法により表示可能な検出器抵抗体１５の増加率が一定のしきい値より高い場合、加熱は装置２３の信号ｃ1 またはｃ2 あるいはその両方によって制御され、停止することができる。他方、抵抗体１５の加熱率およびその抵抗の増加率が前記しきい値より低い場合には、本発明に従った検出器抵抗体１５の定期的な加熱は、前記しきい値が超過されるまで、または事前設定されたシーケンスに従っている間、装置２３の調節信号ｃ1 またはｃ2 あるいはその両方によって制御され、継続される。

　本明細書の始めに特許請求項が示され、本発明の多様な詳細は、前記請求項に定義された創意に富んだ考えの範囲内での変形を示し、例のためだけに上述された詳細とは異なる可能性がある。

　以下において、本発明は、添付の図面中の図に描かれる本発明のいくつかの実施例を参照し詳細に説明される。本発明は、前記実施例の詳細にのみ厳密に制限されるものではない。
（Ａ）は本発明の検出器の第１実施例の平面図、（Ｂ）は図１（Ａ）の側面図、（Ｃ）は図１（Ａ）および（Ｂ）に示される検出器の同等な回路である。 （Ａ）は本発明の検出器の第２実施例、（Ｂ）は図２（Ａ）の側面図、（Ｃ）は図２（Ａ）および（Ｂ）の検出器の同等の回路である。 （Ａ）は本発明の第３実施例の平面図、（Ｂ）は図３（Ａ）の側面図である。 （Ａ）は加熱抵抗体が検出器の回りに巻かれている、本発明に従った湿度検出器の側面図、（Ｂ）は図４（Ａ）の平面図である。 （Ａ）は図４（Ａ）に示される検出器を改良したものの図４（Ａ）に類似した図、（Ｂ）は図５（Ａ）に示される検出器の平面図である。 検出器キャパシタンスが、並列に接続されたＮキャパシタンスがあるキャパシタンスの接合部から構成される、本発明に従った検出器アセンブリの概要図である。 本発明の方法を利用するラジオゾンデ測定システムのブロック図である。 ２検出器キャパシタンスが使用され、交互に加熱される本発明の第１実施例に従った測定システムのブロック図である。 図８に示される測定システムの測定サイクルおよびシーケンスを示す。 例えば、図４（Ａ）、（Ｂ）または図５（Ｂ）に示されるように検出器上に氷または水分が存在する場合、その手段よってそれが検出できるエレクトロニクス配線の実施例を示す。

符号の説明

　　　　１０　　　　　　容量性湿度検出器
　　　　１１　　　　　　基板
　　　　１２　　　　　　フィルム
　　　　１４　　　　　　表面電極
　　　　１５　　　　　　加熱抵抗体
　　　　１５ａ　　　　　接触パターン
　　　　１５ｂ　　　　　接触パターン

Claims (13)

1. 　ラジオゾンデにおいて、容量性湿度検出器（１０，１０1 ，１０2，１０Ｐ）を使用することにより相対湿度を測定するための方法であって、前記検出器は、測定される検出器キャパシタンス（ＣM ）を形成するように並列に接続される数多くのキャパシタンス（Ｃ1 、Ｃ2 ．．．ＣN ）を備え、前記検出器キャパシタンス（ＣM ）は２つの端子（Ｃ1 、Ｃ2 ）を有し、その検出器内では各キャパシタンス（Ｃ１〜ＣＮ）のコンデンサ・プレート間に絶縁材（１２）が使用され、その誘電率が前記誘電材（１２）によって吸収される水分量の関数であり、各キャパシタンス（Ｃ1〜ＣN ）には専用の加熱抵抗体（Ｒ1〜ＲN ）が設けられ、これら抵抗体の中に、前記キャパシタンス（Ｃ1〜ＣN ）のそれぞれを別個に加熱するように、それぞれの加熱電流（Ｉ1〜ＩN ）が別個に、周期的に且つ交番的に流され、この結果、１つのキャパシタンスが常に加熱され、他のキャパシタンスは同時に冷却されることを特徴とする方法。
2. 　請求項１記載の方法であって、キャパシタンス（Ｃ1 〜ＣN ）は交互に回転するシーケンスで加熱され、そして測定対象のキャパシタンス（ＣM ）が検出器の端子（ｃ1 、ｃ2 ）から検出され、Ｎ個のキャパシタンス（Ｃ1〜ＣN ）が使用されるとき、前記検出器の合計検出器キャパシタンス（ＣM）の中で加熱される１つのキャパシタンスの割合は、Ｎ当たり１部にすぎないという点を特徴とする方法。
3. 　請求項２記載の方法であって、検出器キャパシタンス（ＣM ）が絶えず測定されるという点、およびキャパシタンス（Ｃ1〜ＣN）が時間期間ｔ0 、つまりｔ0 ≒Ｔ0 ／Ｎの間交互に一定の反復可能サイクル（Ｔ0）で加熱されるという点を特徴とする方法。
4. 　請求項１から３までのいずれかに記載の方法であって、その方法においては、検出器の加熱のオンへ切替えの前に、検出器（１０，１０1 ，１０2，１０Ｐ）上に沈積された氷、霜または凝縮湿度の存在が検出されるという点を特徴とする方法。
5. 　請求項４記載の方法であって、検出器（１０，１０1 ，１０2，１０Ｐ）上での凍結、霜の形成または湿潤あるいはそのすべての前記検出が、加熱率または検出器を加熱する抵抗体（１５）の比抵抗の変化の測定値について実行されるという点を特徴とする方法。
6. 　容量性湿度検出器、特にラジオゾンデ用に意図された湿度検出器（１０，１０1 ，１０2，１０Ｐ）であって、２つの対向する面を有して絶縁材料によって形成された基板（１１）を備え、前記基板上に、検出器の形成および接続に必要な接触パターンが適用され、前記検出器は、測定される検出器キャパシタンス（ＣM ）を形成するように並列に接続される数多くのキャパシタンス（Ｃ1〜ＣN ）を備え、検出器キャパシタンスを測定するために配置された手段が設けられ、活性絶縁フィルム（１２）が各キャパシタンス（Ｃ1 〜ＣＮ ）のコンデンサ・プレート間に設けられ、その誘電率が前記フィルム（１２）によって吸収される水分の量の関数であり、各キャパシタンス（Ｃ１〜ＣＮ）には、それ自身の加熱抵抗（Ｒ_１〜Ｒ_Ｎ）が設けられ、これら抵抗体の中に、前記キャパシタンス（Ｃ1〜ＣN ）のそれぞれを別個に加熱するように、加熱電流（Ｉ1 〜ＩN ）が別個に、周期的に且つ交番的に流され、また、フィルム（１２）上には水が浸透可能な電気的に導電性の電極（１４）である表面接触部（１４）と、前記表面電極に接続された接触パターン（１３ｂ）とが設けられているとを特徴とした容量性湿度検出器。
7. 　請求項６記載の湿度検出器であって、接触パターン（１３ｂ，１５ａ）が前記表面電極（１４）に接続され、前記検出器（１０，１０1 ，１０2，１０Ｐ）を加熱する電流（Ｉ）が前記パターンを通して前記表面電極（１４）に流れることを特徴とする湿度検出器。
8. 　請求項６または７記載の湿度検出器であって、検出器（１０，１０1 ，１０2，１０Ｐ）においては、表面電極加熱抵抗体（Ｒ）および測定対象のキャパシタンス（ＣM ）は、１個の共通した端子（ｃ2 、ｒ2 ）を有するという点を特徴とする湿度検出器。
9. 　請求項６〜８のいずれかに記載の湿度検出器であって、検出器（１０，１０1 ，１０2，１０Ｐ）の加熱抵抗体（１５）が、活性絶縁フィルム（１２）に関係して検出器基板（１１）の向かい合う面に適用されているという点を特徴とする湿度検出器。
10. 　請求項６に記載の湿度検出器であって、検出器（１０，１０1 ，１０2，１０Ｐ）が、検出器（１０，１０1 ，１０2，１０Ｐ）から離れた抵抗体ワイヤまたは抵抗体部分（１５）と接続され、抵抗体が検出器の加熱抵抗体（Ｒ）として動作するという点を特徴とした湿度検出器。
11. 　請求項１０に記載の検出器であって、湿度検出器（１０，１０1 ，１０2，１０Ｐ）に、１つのサポート部分（１６）または複数のサポート部分（１６ａ、１６ｂ）が接続され、その上に、抵抗体ワイヤ（１５）の巻き線が巻かれるか、抵抗体の一部または複数部分が接続され、それらが、湿度検出器（１０，１０1 ，１０2，１０Ｐ）の加熱抵抗体を形成するという点を特徴とする検出器。
12. 　請求項６〜１１のいずれかに記載の検出器であって、検出器が並列に接続されたＮ個のキャパシタンスを備えるという点、およびＮ≒２〜２０、好ましくはＮ＝５〜１０であるという点を特徴とする検出器。
13. 　請求項６〜１２のいずれかに記載の湿度検出器であって、前記検出器は、制御装置（２３）と、第１の調整装置（２２）および／または第２の調整装置（２４）を備え、前記制御装置（２３）は、検出器キャパシタンス（Ｃ１〜Ｃ_Ｎ）を加熱する加熱抵抗体（Ｒ１〜Ｒ_Ｎ）の抵抗値の変化率を観察し、電流（Ｉ）が、前記抵抗体に作用する電圧（Ｕ_Ｃ）に基づいて前記加熱抵抗中に供給されるときに、前記第１の調整装置（２２）は、前記制御装置（２３）の第１の出力信号（Ｃ_１）に基づいて、前記抵抗体に供給される加熱電力を調節し、前記第２の調整装置（２４）は、前記制御装置（２３）の第２の出力信号（Ｃ_２）に基づいて、前記抵抗体に供給される加熱パルスの周期を調節することを特徴とする湿度検出器。

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