JP2882984B2

JP2882984B2 - 水分センサによる露点の計測方法

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Publication number: JP2882984B2
Application number: JP5291406A
Authority: JP
Inventors: 勇夫田澤
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1993-10-26
Filing date: 1993-10-26
Publication date: 1999-04-19
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: JPH07120428A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水分センサを使用した
露点の計測方法に関し、特に、温度依存特性が非直線性
である水分センサの計測値を正確に温度補正することの
できる露点の計測方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、気相又は液相等の被検体中の特
定成分量（具体例をあげれば、空気中の水分量、絶縁油
が充填された変成器等の密閉容器内の密封ガス中や絶縁
油中の水分量、各種の石油タンク内のシールガス中や石
油中の水分量等）を測定する各種の計測装置には、当該
特定成分量の変化に応じてインピーダンスが変化する半
導体型センサ、電解質型センサ、或は静電容量型センサ
等が使用されている。

【０００３】周知のように、このようなセンサは、セン
サの捕捉能において温度依存性を有するので、被測定量
は、被測定時の温度で補正する必要がある。通常この補
正は、センサの温度依存性が良好な直線性を有するもの
として行なわれている。

【０００４】例えば、水分量検出装置に使用される水分
センサなどの温度依存性は、通常、その温度係数を一般
にｍＶ／℃などで表すように、被測定領域（露点）や温
度領域に関係なく一律であると考えられており、例えば
露点の測定に際しては、検出装置内の回路などにより、
次の演算を行なっている。ＤＰ＝ＤＰ_ｓ＋α（Ｔ−Ｔ_ｓ）ここで、ＤＰ：任意温度Ｔにおける露点ＤＰ_ｓ：基準温度Ｔ_ｓにおける露点 α ：温度係数（定数）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水分セ
ンサはその温度依存特性が直線性の良いものばかりとは
限らず、又、用途によっては非直線性の温度依存特性を
有する水分センサが使用されることもある。図４は、水
分センサの温度依存特性の一例を模式的に示す入出力特
性図である。

【０００６】本発明者は、アルミニウム酸化被膜型水分
センサの入出力特性、即ち、温度依存特性について多く
の研究実験を行なった結果、図４から理解されるよう
に、（１）水分センサの温度係数αは一定ではなく、しかも
露点毎に変化すること。（２）各温度による水分センサの入出力特性（静電容量
−露点）は、相似曲線群を形成すること。つまり、（３）各温度による水分センサの入出力特性には、変曲
点が幾つか存在し、その最高露点ＤＰ_ｍａｘ、及び変曲
点Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３、Ｄ_４、・・・・Ｄ_ｉは、自己相似
の関係、即ち、写像（射影）の関係にあること。（４）温度係数αは、低露点Ｄ_ｍｉｎで、例えば−３０
℃以下では温度特性がなくなり、温度に関係なく固定さ
れること。を見出した。

【０００７】通常、このような非直線性の温度依存特性
を有するセンサを使用した場合には、その補正のために
複雑な回路構成を必要とし、また、種々の温度係数を設
定できるように補正回路を構成しなければならない。こ
のため、部品点数が大幅に増加し、消費電力が多くな
り、かつ大型化し、そして、コストが相当に上昇する等
の問題が生じる。又、このセンサの非直線性の温度依存
性を演算処理にて補正するためには、大容量の記憶素子
を必要とした。

【０００８】従って、本発明の目的は、複雑な回路構成
を取ることなく、簡単な、即ちメモリ容量の限られたマ
イクロコンピュータによる演算処理により、入出力特性
が非線形の水分センサの温度依存性を所要の精度を満足
して補正することのできる露点の計測方法を提供するこ
とである。

【０００９】本発明の他の目的は、露点の温度係数の極
性が特定の温度で反転するような水分センサにおいて
も、簡単な、即ちメモリ容量の限られたマイクロコンピ
ュータによる演算処理により、入出力特性が非線形の水
分センサの温度依存性を所要の精度を満足して補正する
ことのできる露点の計測方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
水分センサによる露点の計測方法によって達成される。
要約すれば、本発明は、水分量により静電容量（Ｃ_ｈ）
が変化する水分センサを用いて所定の温度（Ｔ）におけ
る露点（ＤＰ）を計測する計測方法において、（ａ）基準温度（Ｔ_ｓ）における水分センサの入出力特
性曲線Ｃ_ｈ＝ｆ（ＤＰ）を、このセンサの基準特性にお
ける露点の最大値ＤＰ_ｍａｘと、このセンサの特性の温
度依存性がなくなる固定点の露点値ＤＰ_ｍｉｎとの間に
て、この特性曲線の変曲点を分岐点として幾つかの露点
領域ｉ（ＤＰ_１〜ＤＰ_ｉ＋１）に分け、そして、各領域
ｉにおける特性曲線Ｃ_ｈｉを、それぞれ任意の変換関数
ｆ_ｉ（ＤＰ）で近似する。（ｂ）所定温度（Ｔ）における基準特性を求めるため
に、先ず、前記基準特性曲線を全露点領域（ＤＰ_ｍｉｎ
〜ＤＰ_ｍａｘ）から（ＤＰ_ｍｉｎ〜Ｔ）へと、下記式
（４）にて縮小（ＤＰ_ｍａｘ＞Ｔの場合）或は拡大（Ｄ
Ｐ_ｍａｘ＜Ｔの場合）する。ＤＰ＝ＤＰ_ｉ＊（Ｔ−ＤＰ_ｍｉｎ）／（ＤＰ_ｍａｘ−ＤＰ_ｍｉｎ）（４）（ｃ）前記式（４）により得られたＤＰ値が、下記式
（５）を満足する領域ｉを見つける。ＤＰ＜ＤＰ_ｉ＊（Ｔ−ＤＰ_ｍｉｎ）／（ＤＰ_ｍａｘ−ＤＰ_ｍｉｎ）（５）（ｄ）前記式（５）が成立すると、前記ＤＰ値を前記変
換関数ｆ（ＤＰ）に代入して出力値Ｃ_ｈｉを求める。（ｅ）この出力値Ｃ_ｈｉを下記回転変換式（６）に代入
して、所定温度Ｔにおける温度補正されたＣ_ｈを求め
る。Ｃ_ｈ＝Ｃ_ｈｉ＋Ｄ＊（ＤＰ−ＤＰ_ｍｉｎ）＊（Ｔ−Ｔ_ｓ）（６）（ｆ）そして、温度Ｔの環境における水分センサのこの
Ｃ_ｈ値と、温度Ｔとを変換関数Ｃ_ｈ＝ｆ（ＤＰ）の逆関
数に入力して、露点ＤＰを求める。ことを特徴とする水
分センサによる露点の計測方法である。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る水分センサによる露点の
計測方法を図面に則して更に詳しく説明する。

【００１２】図３は、本発明の計測方法を水分量検出装
置に具現化した場合の装置の一実施例を説明するための
回路構成図を示す。本実施例では、水分センサとして水
分量の変化に応じて静電容量が変化するアルミニウム酸
化被膜型水分センサＳが使用されている。

【００１３】又、本実施例の装置にて、水分量検出回路
１０は、基本的にはＣＲ発振回路であって、例えばＣ−
ＭＯＳ型のシュミットインバータ１１と、このインバー
タ１１の入出力間、即ち、帰還回路に挿入されたパルス
周波数決定用素子である抵抗器Ｒ_１と、インバータ１１
の入力側と接地間に接続されたもう１つのパルス周波数
決定用素子である静電容量型センサＳとによって被検体
中の特定成分量、即ち、本実施例では水分量に関する周
波数のパルス信号を発生する。即ち、このパルス発生回
路は、センサＳの静電容量値Ｃ_ｈが被検体中の水分量の
変化に応じて変化することによって周波数（Ｆ）が変動
するパルス信号を出力する。本実施例にて、第２のＣ−
ＭＯＳ型のシュミットインバータ１２は、パルス発生回
路からのパルス信号のパルス波形を反転するものであ
り、その出力周波数（Ｆ）は変わらない。

【００１４】この発振出力、即ち出力周波数（Ｆ）は、
マイクロコンピュータ１００に送り、マイクロコンピュ
ータ内のカウンタ部にてカウントし、演算処理部にて演
算処理してその周波数に対応する水分量が算出される。
本実施例においては、発振周波数は、所定の演算式に基
づい演算処理することにより露点として出力される。

【００１５】なお、上記水分量検出回路１０において、
一般には、図示するように、水分センサＳと並列に抵抗
器Ｒ_２を接続し、又、センサＳと接地間に静電容量Ｃ_０
が接続される。これは、抵抗器Ｒ_２と静電容量Ｃ_０とに
より、センサＳに直流電圧成分がかからないようにする
ためである。即ち、通常、センサＳとして酸化アルミニ
ウム等からなるセンサが用いられるので、直流電圧成分
が印加されると、分極、絶縁破壊等によりセンサの特性
の劣化等が生じ易くなるので、これを防止するためであ
る。又、静電容量Ｃ_０は、この静電容量Ｃ_０をセンサＳ
と直列に設けることによりセンサＳに印加される電圧を
分圧し、センサＳを保護するためである。更に、静電容
量Ｃ_０は、低露点で、センサＳの容量Ｃ_ｈが小さくな
り、それによって、出力周波数（Ｆ）が大きくなり過ぎ
ることを防ぐ機能をも有している。

【００１６】又、本発明に従えば、露点の算出及び水分
センサＳの温度依存性を補正するために、計測時の測定
雰囲気温度（Ｔ）が測定される。任意の温度測定方法及
び装置を使用し得るが、本実施例では、水分量検出回路
１０と同様に、基本的にはＣＲ発振回路とされる温度検
出回路２０が使用される。

【００１７】つまり、この温度検出回路２０は、例えば
Ｃ−ＭＯＳ型のシュミットインバータ２１と、このイン
バータ２１の入出力間、即ち、帰還回路に挿入されたパ
ルス周波数決定用素子である例えばサーミスタのような
抵抗変化式の温度センサＲ_Ｔと、インバータ１１の入力
側と接地間に接続されたもう１つのパルス周波数決定用
素子である固定静電容量Ｃとによって、温度に関する方
形波パルス信号を発生するＣＲ発振回路を構成し、パル
ス周波数決定用素子である温度センサＲ_Ｔの抵抗が温度
に応じて変化することによってこのＣＲ発振回路の出力
周波数（Ｆ_Ｔ）を対応的に変化させ、この発振出力、即
ち方形波パルス信号をマイクロコンピュータ１００に送
り、水分量の場合と同様にしてその周波数（Ｆ_Ｔ）に対
応する温度を算出する。

【００１８】図１は、上記水分量検出装置に使用された
水分センサＳの温度依存性の一例を示す特性図であり、
図４と同様に、縦軸に水分センサＳの静電容量（Ｃ_ｈ）
を取り、横軸に露点（ＤＰ）を取ったものである。

【００１９】本発明者は、上述したように、アルミニウ
ム酸化被膜型水分センサの入出力特性（静電容量−露
点）について多くの研究実験を行なった結果、（１）水分センサの温度係数αは一定ではなく、しかも
露点毎に変化すること。（２）各温度による水分センサの入出力特性Ｃ_ｈ＝ｆ
（ＤＰ）（静電容量−露点）は相似曲線群を形成するこ
と。つまり、（３）各温度による水分センサの入出力特性曲線には、
変曲点が幾つか存在し、各特性曲線は相似、つまり、そ
の最高露点及び変曲点は、写像（射影）の関係にあるこ
と。（４）温度係数αは、低露点で、例えば−３０℃以下で
は温度特性がなくなり、温度に関係なく固定されるこ
と。を見出した。

【００２０】つまり、本発明者は、各温度による水分セ
ンサの入出力特性Ｃ_ｈ＝ｆ（ＤＰ）は相似曲線群を形成
しており、従って、例えば露点のような被測定量を計測
する水分センサの基準温度（Ｔ_ｓ）における入出力特性
を相似変換して、任意の温度におけるこの水分センサの
入出力特性を求め、この任意の温度における水分センサ
の入出力特性に基づき任意の温度の被測定量を求め得る
ことを見出した。

【００２１】より具体的に言えば、基準温度（Ｔ_ｓ）に
おける水分センサの入出力特性を、任意の温度における
水分センサの全被測定領域に縮小或は拡大し、更に、水
分センサの入出力特性の所定点、例えば温度係数が固定
される例えば−３０℃以下の特定の低露点（Ｄ
Ｐ_ｍｉｎ）を回転中心とした回転と、縮小或は拡大とに
より、即ち、射影により、任意の温度におけるこの水分
センサの入出力特性を求めることができ、従って、この
任意の温度における水分センサの入出力特性に基づき任
意の温度の被測定量を求めることが可能である。

【００２２】次に、本発明の計測方法を水分センサを使
用した露点検出に関連してより具体的に説明する。

【００２３】実施例１図１に示すように、各温度による
水分センサの入出力特性（曲線）Ｃ_ｈ＝ｆ（ＤＰ）は、
本実施例によれば、幾つかの領域ｉ（ＤＰ_ｉ〜ＤＰ
_ｉ＋１）に分け、それぞれの領域を任意の関数ｆ_ｉ（Ｄ
Ｐ）、例えば２次関数ｆ_ｉ（ＤＰ）＝Ａ_ｉ（ＤＰ）^２＋
Ｂ_ｉ（ＤＰ）＋Ｃ_ｉで近似する。これら各２次関数の交
点、即ち変曲点ＤＰ_ｉは、異なる温度の特性に対して射
影されると考えることができる。

【００２４】即ち、例えば、水分センサの基準温度（Ｔ
_ｓ）を５０℃とした場合、その基準入出力特性における
露点の最大値ＤＰ_ｍａｘは５０℃となり、又水分センサ
特性の温度依存性がなくなる露点ＤＰ_ｍｉｎを、例えば
−６０℃とすると、水分センサ特性を検討する全露点領
域（ＤＰ_ｍｉｎ〜ＤＰ_ｍａｘ）は、（−６０〜５０）℃
となる。従って、或る温度Ｔにおけるその全露点領域
（ＤＰ_ｍｉｎ〜Ｔ）は、（−６０〜Ｔ）℃となり、その
温度Ｔにおける水分センサ特性は、温度５０℃の水分セ
ンサ特性（基準特性）を露点領域（−６０〜５０）℃か
ら（−６０〜Ｔ）℃に縮小或は拡大し、且つ−６０℃
（ＤＰ_ｍｉｎ）を回転中心とした回転により求められ
る。ＤＰ_ｍａｘ＞Ｔの場合縮小され、ＤＰ_ｍａｘ＜Ｔの
場合拡大される。

【００２５】本実施例によれば、水分センサの基準入出
力特性にて、各領域ｉにおける水分センサの静電容量Ｃ
_ｈｉは、上述したように、Ｃ_ｈｉ＝ｆ_ｉ（ＤＰ）＝Ａ_ｉ（ＤＰ）^２＋Ｂ_ｉ（ＤＰ）＋Ｃ_ｉ（７）にて表される。ここで、Ａ_ｉ、Ｂ_ｉ、Ｃ_ｉは、各水分セ
ンサ固有の定数である。

【００２６】更に、上記説明にて理解されるように、基
準特性曲線Ｃ_ｈ＝ｆ（ＤＰ）における各変曲点に対応す
る露点の分岐点ＤＰ_ｉは、或る温度Ｔに対して、次のよ
うに変換（縮小或は拡大）される。ＤＰ＝ＤＰ_ｉ＊（Ｔ−ＤＰ_ｍｉｎ）／（ＤＰ_ｍａｘ−ＤＰ_ｍｉｎ）（８）ここで、上述のように、ＤＰ_ｍａｘは、例えば５０℃、
ＤＰ_ｍｉｎは、例えば−６０℃とされる。

【００２７】本発明によれば、更に、温度Ｔにおけるセ
ンサ特性は、温度依存性がなくなる露点、例えばＤＰ
_ｍｉｎ＝−６０℃を固定点として座標回転が与えられ
る。つまり、Ｃ_ｈ＝Ｃ_ｈｉ＋Ｄ＊（ＤＰ−ＤＰ_ｍｉｎ）
＊（Ｔ−Ｔ_ｓ）（９）ここで、Ｄは定数
であり、Ｔ_ｓは上述の基準温度であり、又、上述のよう
に、ＤＰ_ｍａｘは、例えば５０℃、ＤＰ_ｍｉｎは、例え
ば−６０℃とされる。

【００２８】このようにして得られた、温度補正が成さ
れた静電容量Ｃ_ｈ及び温度Ｔを利用して、水分センサの
入出力特性変換関数Ｃ_ｈ＝ｆ（ＤＰ）の逆関数、即ち、
各露点域で求められるＤＰ＝ａＣｎ^２＋ｂＣｎ＋ｃ
（ａ、ｂ、ｃ：定数）の式を演算処理して露点ＤＰが求
められる。

【００２９】次に、図１及び図２を参照して、本実施例
を更に具体的に説明する。

【００３０】図１に示す実施例では、基準温度（Ｔ_ｓ）
５０℃における水分センサの入出力特性が基準特性とさ
れる。この基準特性は、本実施例では理解を容易とする
ために、六つの領域に分けられている。従って、この基
準特性の最大値ＤＰ_ｍａｘ＝ＤＰ_７は５０℃である。
又、この実施例で、センサ特性の温度依存性がなくなる
露点ＤＰ_ｍｉｎ＝ＤＰ_１は−６０℃とされる。即ち、セ
ンサ特性を検討する全露点領域は（−６０〜５０）℃と
なる。

【００３１】更に、六つの領域に分けられた各領域の水
分センサの基準特性Ｃ_ｈ１、Ｃ_ｈ２、Ｃ_ｈ３、Ｃ_ｈ４、
Ｃ_ｈ５、Ｃ_ｈ６、二次関数にて近似されるものとする。
つまり、Ｃ_ｈ１＝Ａ_１（ＤＰ）^２＋Ｂ_１（ＤＰ）＋Ｃ_１Ｃ_ｈ２＝Ａ_２（ＤＰ）^２＋Ｂ_２（ＤＰ）＋Ｃ_２Ｃ_ｈ３＝Ａ_３（ＤＰ）^２＋Ｂ_３（ＤＰ）＋Ｃ_３Ｃ_ｈ４＝Ａ_４（ＤＰ）^２＋Ｂ_４（ＤＰ）＋Ｃ_４Ｃ_ｈ５＝Ａ_５（ＤＰ）^２＋Ｂ_５（ＤＰ）＋Ｃ_５Ｃ_ｈ６＝Ａ_６（ＤＰ）^２＋Ｂ_６（ＤＰ）＋Ｃ_６である。

【００３２】Ａ_１〜Ａ_６、Ｂ_１〜Ｂ_６、Ｃ_１〜Ｃ_６は、
各水分センサ固有の定数であり、センサの特性曲線から
求められるものである。本実施例では、例えば、Ａ_１＝０．００５Ｂ_１＝０．６０Ｃ_１＝２８．０Ａ_２＝０．００５Ｂ_２＝０．４５Ｃ_２＝２２．０Ａ_３＝０．０１０Ｂ_３＝０．５０Ｃ_３＝２１．０Ａ_４＝０．００５Ｂ_４＝０．６０Ｃ_４＝２１．０Ａ_５＝０．０１５Ｂ_５＝０Ｃ_５＝２９．０Ａ_６＝０．００５Ｂ_６＝２．５５Ｃ_６＝−５０．４とすることにより、良好な結果を得ることができた。

【００３３】ここで、或る温度Ｔにおけるセンサ特性
を、上記基準特性から求める場合のアルゴリズムを図２
をも参照して説明する。

【００３４】先ず、図３に示す湿度検出回路１０及び温
度検出回路２０を利用して露点ＤＰ及び環境温度Ｔが計
測される。

【００３５】この露点ＤＰ及び温度Ｔを次の演算式（１
０）に代入し、先ず、ＤＰ＝ＤＰ＊（Ｔ−ＤＰ_１）／（ＤＰ_７−ＤＰ_１）（１０）を求め、次に、この得られたＤＰ値が、図２のアルゴリ
ズムにてステップ１〜５までのどの演算式を満足するか
を算出する。

【００３６】つまり、ＤＰ＜ＤＰ_ｉ＊（Ｔ−ＤＰ_１）／（ＤＰ_７−ＤＰ_１）（１１）即ち、ＤＰ＜ＤＰ_１＊（Ｔ＋６０）／（５０＋６０）（１２）を満足する領域ｉを見付ける。

【００３７】上記式（１２）が成立すると、本実施例で
は、例えば、ステップ３にて、ＤＰ＜ＤＰ_４＊（Ｔ−ＤＰ_１）／（ＤＰ_７−ＤＰ_１）（１３）即ち、ＤＰ＜ＤＰ_４＊（Ｔ＋６０）／（５０＋６０）（１４）が成立したとすると、下記演算式（１５）、Ｃ_ｈ３＝Ａ_３ＤＰ^２＋Ｂ_３ＤＰ＋Ｃ_３（１５）により、Ｃ_ｈ３を求める。

【００３８】このＣ_ｈ３は、下記演算式（１６）、（１
７）Ｃ_ｈ＝Ｃ_ｈ３＋Ｄ＊（ＤＰ−ＤＰ_１）＊（Ｔ−Ｔ_ｓ）（１６）即ち、Ｃ_ｈ＝Ｃ_ｈ３＋Ｄ＊（ＤＰ＋６０）＊（Ｔ−５０）（１７）に代入し、温度補正されたＣ_ｈが演算処理にて得られ
る。本実施例にて、定数Ｄは−０．００２２とすること
によって良好な結果を得ることができた。

【００３９】これらのアルゴリズムの例によって示され
る変換関数Ｃ_ｈ＝ｆ（ＤＰ）の逆関数に、環境露点ＤＰ
に対応する水分センサの容量Ｃ_ｈと温度Ｔを入力するこ
とにより、露点ＤＰを求める。

【００４０】図１には、上述のようにして求められた、
温度Ｔが２０℃の場合と、０℃の場合の水分センサの入
出力特性図であり、実際の水分センサの入出力特性（静
電容量−露点）と実質的に一致していることが分かっ
た。

【００４１】実施例２本発明によれば、上述したよう
に、基準特性曲線Ｃ_ｈ＝ｆ（ＤＰ）で示される全露点領
域（ＤＰ_ｍｉｎ〜ＤＰ_ｍａｘ）は、幾つかの領域に分け
て、或は分けることなく全体として、或る温度Ｔに対し
て、ＤＰ＝ＤＰ＊（Ｔ−ＤＰ_ｍｉｎ）／（ＤＰ_ｍａｘ−ＤＰ_ｍｉｎ）（１８）のように変換（縮小或は拡大）され、更に、この温度Ｔ
におけるセンサ特性は、温度依存性がなくなる露点、例
えばＤＰ_ｍｉｎ＝−６０℃を固定点として座標回転が与
えられる。

【００４２】実施例１では、この座標回転は、Ｃ_ｈ＝Ｃ_ｈｉ＋Ｄ＊（ＤＰ−ＤＰ_ｍｉｎ）＊（Ｔ−Ｔ_ｓ）（１９）にて与えられたが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、図５に示すような方法をも採用し得る。

【００４３】つまり、温度Ｔにおけるセンサ特性は、Ｄ
Ｐ−Ｃ_ｈ座標軸で示される基準特性曲線Ｃ_ｈ＝ｆ（Ｄ
Ｐ）が、原点が（０，０）から（Ｃ_ｈｍｉｎ，ＤＰ
_ｍｉｎ）へと移動し、更に座標軸が角度θだけ原点の回
りに回転したＤＰ_Ｔ−Ｃ_ｈＴ座標軸へと回転移動したと
考えることができる。従って、温度Ｔにおける露点ＤＰ
_Ｔ及び容量Ｃ_ｈＴは、ＤＰ_Ｔ＝（ＤＰ−ＤＰ_ｍｉｎ）_ＣＯＳθ＋（Ｃ_ｈ−Ｃ_ｈｍｉｎ）ｓｉｎ θ （２０）Ｃ_ｈＴ＝（Ｃ_ｈ−Ｃｈ_ｍｉｎ）_ＣＯＳ θ−（ＤＰ−ＤＰ_ｍｉｎ）ｓｉｎ θ （２１） θ＝Ａ・ＴＡ：定数（２２）にて表すことができる。

【００４４】従って、温度Ｔにおけるセンサの入出力特
性変換関数は、Ｃ_ｈＴ＝ｆ’（ＤＰ_Ｔ）に変換される。

【００４５】この変換関数を用いて、実施例１と同様
に、温度Ｔにおける露点ＤＰを算出することができる。

【００４６】実施例３本実施例によれば、実施例１にて説明したように、基準
温度（Ｔ_ｓ）におけるセンサの入出力特性の全露点領域
（ＤＰ_ｍｉｎ〜ＤＰ_ｍａｘ）は、或る温度Ｔにおけるセ
ンサ特性の全露点領域（ＤＰ_ｍｉｎ〜Ｔ）へと縮小或は
拡大される。

【００４７】この場合には、図６に示すように、基準特
性曲線Ｃ_ｈ＝ｆ（ＤＰ）における各露点ＤＰは、或る温
度Ｔに対して、次の式にて変換（縮小或は拡大）され
る。ＤＰ_ｉ’＝ＤＰ_ｉ＊（ＤＰ_ｍｉｎ〜Ｔ）／（ＤＰ_ｍｉｎ〜ＤＰ_ｍａｘ）（２３）

【００４８】ただ、本実施例に従って、具体的に演算を
進めるに当たっては、基本となる関数Ｃ_ｈ＝ｆ（ＤＰ）
が非線型で、代数的にそれを表すと、複雑な高次関数と
なる。従って、上記各実施例に比べるとより大型のコン
ピュータを用いる必要が出てくる。

【００４９】このようにして縮小、拡大変換された後、
更に、実施例１或は実施例２の方法により回転変換し、
温度Ｔにおける露点ＤＰを求めることができる。

【００５０】実施例４実施例３において、高次関数とな
るＣ_ｈ＝ｆ（ＤＰ）を演算処理してＤＰ_ｉ’を求める代
わりに、表１に示すように、Ｃ_ｈｉに対するＤＰ_ｉ’を
ＲＯＭテーブル化することによる演算処理をすることに
よっても、任意の温度Ｔにおける露点ＤＰ_ｉ’を得るこ
とができる。

【００５１】

【表１】

【００５２】なお、上記各実施例は本発明の単なる例示
に過ぎず、上記実施例に示した回路構成、使用する素子
等は必要に応じて任意に変更できるものである。

【００５３】例えば、水分センサとして酸化アルミニウ
ム膜を用いた静電容量型のセンサ以外のセンサを使用し
ても良い。勿論、Ｃ−ＭＯＳシュミットインバータ以外
のインバータや他の回路素子を使用することもでき、ま
た、抵抗変化式の温度センサ（温度検知素子）やマイク
ロコンピュータ以外の素子を使用してもよい。さらに、
発振手段は方形波パルス以外のパルスを発生するもので
もよい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の水分セン
サによる露点の計測方法は、露点を計測する水分センサ
の基準温度における入出力特性を相似変換して、任意の
温度におけるこの水分センサの入出力特性を求め、この
任意の温度における水分センサの入出力特性に基づき任
意の温度の露点を求める構成とされるので、水分センサ
の温度依存性が非直線性であっても、また、露点によっ
て温度係数が相違する場合でも、更には、温度係数の極
性が反転する場合においても、水分センサの温度依存性
を所要の精度を満足して補正することができる。従っ
て、どのような温度依存性の水分センサを使用しても温
度変化による測定誤差が非常に少なくなり、精度の高い
露点の計測が行なえるという顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を水分量検出装置に適用した場合に、使
用する水分センサの温度依存性を示す特性曲線図であ
る。

【図２】図１の水分量検出装置における温度補正された
水分センサの温度Ｔにおける静電容量Ｃ_ｈを求めるため
のアルゴリズムを示す。

【図３】本発明を適用した水分量検出装置の一例を示す
回路構成図である。

【図４】本発明における水分センサの温度依存性を補正
する方法を説明するための説明図である。

【図５】本発明における水分センサの温度依存性を補正
する他の実施例の方法を説明するための説明図である。

【図６】本発明における水分センサの温度依存性を補正
する更に他の実施例の方法を説明するための説明図であ
る。

【符号の説明】

１１、１２Ｃ−ＭＯＳシュミットインバータ１００マイクロコンピュータＣ_ｈ水分センサＲ_Ｔ温度センサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水分量により静電容量（Ｃ_ｈ）が変化す
る水分センサを用いて所定の温度（Ｔ）における露点
（ＤＰ）を計測する計測方法において、（ａ）基準温度（Ｔ_ｓ）における水分センサの入出力特
性曲線Ｃ_ｈ＝ｆ（ＤＰ）を、このセンサの基準特性にお
ける露点の最大値ＤＰ_ｍａｘと、このセンサの特性の温
度依存性がなくなる固定点の露点値ＤＰ_ｍｉｎとの間に
て、この特性曲線の変曲点を分岐点として幾つかの露点
領域ｉ（ＤＰ_１〜ＤＰ_ｉ＋１）に分け、そして、各領域
ｉにおける特性曲線Ｃ_ｈｉを、それぞれ任意の変換関数
ｆ_ｉ（ＤＰ）で近似する。（ｂ）所定温度（Ｔ）における基準特性を求めるため
に、先ず、前記基準特性曲線を全露点領域（ＤＰ_ｍｉｎ
〜ＤＰ_ｍａｘ）から（ＤＰ_ｍｉｎ〜Ｔ）へと、下記式
（１）にて縮小（ＤＰ_ｍａｘ＞Ｔの場合）或は拡大（Ｄ
Ｐ_ｍａｘ＜Ｔの場合）する。ＤＰ＝ＤＰ_ｉ＊（Ｔ−ＤＰ_ｍｉｎ）／（ＤＰ_ｍａｘ−ＤＰ_ｍｉｎ）（１）（ｃ）前記式（１）により得られたＤＰ値が、下記式
（２）を満足する領域ｉを見つける。ＤＰ＜ＤＰ_ｉ＊（Ｔ−ＤＰ_ｍｉｎ）／（ＤＰ_ｍａｘ−ＤＰ_ｍｉｎ）（２）（ｄ）前記式（２）が成立すると、前記ＤＰ値を前記変
換関数ｆ（ＤＰ）に代入して出力値Ｃ_ｈｉを求める。（ｅ）この出力値Ｃ_ｈｉを下記回転変換式（３）に代入
して、所定温度Ｔにおける温度補正されたＣ_ｈを求め
る。Ｃｈ＝Ｃ_ｈｉ＋Ｄ＊（ＤＰ−ＤＰ_ｍｉｎ）＊（Ｔ−Ｔ_ｓ）（３）（ｆ）そして、温度Ｔにおける水分センサのこのＣ_ｈ値
と、温度Ｔとを変換関数Ｃ_ｈ＝ｆ（ＤＰ）の逆関数に入
力して、露点ＤＰを求める。ことを特徴とする水分セン
サによる露点の計測方法。