JP5478022B2 - 温度依存性を補償する方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明は、計器の設置中にセンサの温度依存性の補償アルゴリズムの係数を決定する、請求項1に記載の方法に関する。
aw=f(T) (1)
aw=exp(a/T+b) (2)
ここで、awは相対湿度であり、Tは温度である。一方、a及びbは定数である。液体の相対湿度の測定された温度依存性の例が、図3aに示される。定数a、bは、例えば、図3aにおけるようなグラフから導出することができ、aはグラフの勾配から計算され、bはT=0のときの相対湿度(aw)の値である。
aw(T1)=f(T1)×[aw(T 2 )/f(T 2 )] (3)
であってもよく、すなわちより具体的には、
aw(T1)=exp(a/T1+b)×[aw(T 2 )/exp(a/T 2 +b)] (4)
である。ここで、awは相対湿度、T 2 はT1とは異なる所定の温度であり、T 2 に対しては相対湿度値が既知である。a及びbは、温度の関数として相対湿度を示すグラフから導出される定数であり、aは、グラフの勾配から導出されるのに対して、bは、T=0のときのaw値である。式は、液体の水分含量のみに依存する。
Ceps=f(T) (5)
Ceps=a×T+Ceps0 (6)
ここで、Tは温度、Cepsは静電容量、Ceps0はT=0における静電容量の値、aは静電容量を温度の関数として示したグラフの勾配から導出される定数である。図3cには、センサの静電容量の測定された温度依存性の一例が示されている。
Ceps(Tconst)=Ceps(T)a×(TTconst) (7)
Ceps(Tconst,aw=0)=Ceps(Tconst)F(aw(Tconst)) (8)
又は、より一般的には、
Ceps(Tconst,aw=0)=f(Tconst) (9)
である。
Ceps(Tconst,aw=0)=Ceps(Tconst)−a×aw(Tconst) (10)
ここで、awは相対湿度、Cepsは誘電定数、Tconstは所定点における測定温度、aは誘電定数を温度の関数として示したグラフの勾配から導出される比例係数である。
ε(Tconst)=F(Ceps(Tconst)) (11)
ε(Tconst,aw=0)=F(Ceps(Tconst,aw=0)) (12)
ε(Tconst)−ε(Tconst,aw=0)=dε(water) (13)
そしてさらに、
dε(water)/80×10exp6=water content (in ppm) (14)
である。
本発明の一の測定セットアップでは、2つのプローブが用いられ、他方が測定のために用いられる間に、それらの一方は加熱のために用いられる。該セットアップを、図1aに示す。図2aは、上述のセットアップを用いて得られた測定結果を示し、温度及び相対湿度が時間の関数として示されている。
本発明の別の測定セットアップでは、1つのプローブが用いられ、プローブは油が充填された容器内に位置している。その後、容器がPt100を用いて加熱され、冷却曲線から測定点が取られる。該セットアップを図1bに示す。一方、図2b及び図2cは、上述のセットアップを用いて得られた測定結果を示し、温度の関数として、測定された相対湿度及び計算された相対湿度が、比較されている。図2bには、加熱が300秒間継続された状況を示す。一方、図2cには、加熱が600秒間継続された状況を示す。これらの測定における冷却率は、約1.5度/分である。
aw=0.5及びT=32℃が知られている場合、水分含量は200ppmである。この場合、式(2)、aw(T1)=exp(a/T1+b)×[aw(T 2 )/exp(a/T 2 +b)]を用いて、aw=0.22及びT=72℃の状態に対して以下の計算がなされる。
exp(a/(32+273.16)+ b) ×[aw(72)/exp(a /(72+273,16)+b]] = 0.657
そしてさらに、
0.657/0.5×200 ppm=262.8 ppmである。
Claims (16)
- 任意の液体に対して値が温度と共に変化する変数用のセンサ要素の温度依存性を測定する方法であって、
前記液体の前記温度は経時的に変化し、
前記方法は前記液体の3センサ測定に適用され、
前記センサ要素によって生成されたデータを、前記温度の変化と同時に収集し、
その後、前記センサ要素の前記温度依存性の補償アルゴリズムの係数を決定するために、異なる温度において前記センサ要素によって生成されたデータを用いて、前記温度変化と他の測定変数との間に相関を求め、
以下の式を用いて、液体の前記測定変数である相対湿度の前記温度依存性を示すことを特徴とし、
aw=exp(a/T+b)
awは前記相対湿度、Tは前記温度、a及びbは前記温度の関数として前記相対湿度を示すグラフから導出される定数であり、定数aは該グラフの勾配から導出され、一方、定数bはT=0のときのawの値である、方法。 - 任意の液体に対して値が温度と共に変化する変数用のセンサ要素の温度依存性を測定する方法であって、
前記液体の前記温度は経時的に変化し、
前記方法は前記液体の3センサ測定に適用され、
前記センサ要素によって生成されたデータを、前記温度の変化と同時に収集し、
その後、前記センサ要素の前記温度依存性の補償アルゴリズムの係数を決定するために、異なる温度において前記センサ要素によって生成されたデータを用いて、前記温度変化と他の測定変数との間に相関を求め、
以下の式を用いて、或る温度T1における液体の前記測定変数である相対湿度を示すことを特徴とし、
aw(T1)=exp(a/T1 + b)×[aw(T2)/exp(a/T2+b)]
awは前記相対湿度、T2はT1と異なる所定温度であり、T2に対して前記相対湿度の前記値が既知であり、a及びbは前記温度の関数として前記相対湿度を示すグラフから導出される定数であり、定数aは該グラフの勾配から導出され、一方、定数bはT=0のときのawの値であり、該式は前記液体の水分含量のみに依存する、方法。 - 任意の液体に対して値が温度と共に変化する変数用のセンサ要素の温度依存性を測定する方法であって、
前記液体の前記温度は経時的に変化し、
前記方法は前記液体の3センサ測定に適用され、
前記センサ要素によって生成されたデータを、前記温度の変化と同時に収集し、
その後、前記センサ要素の前記温度依存性の補償アルゴリズムの係数を決定するために、異なる温度において前記センサ要素によって生成されたデータを用いて、前記温度変化と他の測定変数との間に相関を求め、
以下の式を用いて前記センサ要素の静電容量の前記温度依存性を示すことを特徴とし、
Ceps=a×T+Ceps0
Cepsは前記静電容量、Tは前記温度、Ceps0はT=0における前記静電容量の値であり、aは前記温度の関数として前記静電容量を示すグラフの勾配から導出される定数である、方法。 - 任意の液体に対して値が温度と共に変化する変数用のセンサ要素の温度依存性を測定する方法であって、
前記液体の前記温度は経時的に変化し、
前記方法は前記液体の3センサ測定に適用され、
前記センサ要素によって生成されたデータを、前記温度の変化と同時に収集し、
その後、前記センサ要素の前記温度依存性の補償アルゴリズムの係数を決定するために、異なる温度において前記センサ要素によって生成されたデータを用いて、前記温度変化と他の測定変数との間に相関を求め、
以下の式を用いて前記センサ要素の静電容量を示すことを特徴とし、
Ceps(Tconst,aw=0)=Ceps(Tconst)−a×aw(Tconst)
awは前記相対湿度、Cepsは前記静電容量、Tconstは所定点における前記測定温度であり、定数aは前記温度の関数として前記静電容量を示すグラフの勾配から導出される比例係数である、方法。 - 現場較正法が適用されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記3センサ測定における3つの前記測定変数は、相対湿度、誘電定数、及び前記温度であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記温度変化を生じさせる加熱又は冷却は、測温抵抗体を用いて実行することができるか、又は別個の加熱/冷却要素を用いて行うことができることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記別個の加熱/冷却要素は、測定プローブに取着されるか又は前記液体の容器のケーシング内に取着されることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 前記測定変数用のセンサ、該センサを取り囲む前記液体、及び温度センサは、測定点が選択されるときにほぼ同一温度であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記温度変化に起因する測定値の誤差の補償のために用いる、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法の使用法。
- 前記センサ要素の静電容量の変化と、誘電定数との間に以下の相関を得ることができることを特徴とし、
ε(Tconst)=F(Ceps(Tconst))
Fは相関関数を示し、εは前記誘電定数、Cepsは前記静電容量、及びTconstは所定点における測定温度である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。 - 前記センサ要素の前記静電容量の変化と、前記誘電定数との間に以下の相関を得ることができることを特徴とし、
ε(Tconst,aw=0)=F(Ceps(Tconst,aw=0))
Fは相関関数を示し、εは前記誘電定数、Cepsは前記静電容量、awは相対湿度、及びTconstは所定点における前記測定温度である、請求項11に記載の方法。 - 前記誘電定数ε(Tconst,aw=0)及びε(Tconst)が既知である場合、水分含量を計算することができ、これらの式の相違は、水に起因するεの増加分に等しく、
ε(Tconst)−ε(Tconst,aw=0)= dε(water)
さらに、
dε(water)/80×10exp6=water content(in ppm)
であることを特徴とする、請求項11又は12に記載の方法。 - 液体の3センサ測定に用いられ、任意の液体に対して値が温度と共に変化する変数用の前記センサの温度依存性を測定し、同時に前記センサによって生成されたデータを収集する装置であって、
変数用のセンサ(3)と、
少なくとも1つのプローブ(1)と、
前記少なくとも1つのプローブ(1)を囲む液体用容器(2)と、を備え、
温度変化手段(4)と、
温度センサ(5)と、
データ収集手段(6)と、
必要な較正係数の計算手段(7)と、
をさらに備え、
前記装置は、前記センサの前記温度依存性の補償アルゴリズムの係数を決定するために、異なる温度において前記センサによって生成されたデータを用いて、前記温度変化と他の測定変数との間に相関を求め、
以下の式を用いて、液体の前記測定変数である相対湿度の前記温度依存性を示すことを特徴とし、
aw=exp(a/T+b)
awは前記相対湿度、Tは前記温度、a及びbは前記温度の関数として前記相対湿度を示すグラフから導出される定数であり、定数aは該グラフの勾配から導出され、一方、定数bはT=0のときのawの値である、装置。 - 2つのプローブ(1)を備え、他方が測定に用いられる間に該プローブの一方は加熱に用いられ、該プローブ(1)には、前記液体用容器(2)が取着されることを特徴とする、請求項14に記載の装置。
- 1つのプローブ(1)を備え、該プローブは油が充填される前記液体用容器(2)内に位置し、
その後、前記容器(2)は加熱され、測定点が冷却曲線から収集されることを特徴とする、請求項14に記載の装置。
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