JP6767272B2 - センサ校正支援装置および方法 - Google Patents
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Description
本発明は、室内の壁面などに固定されている温湿度センサを校正する技術に係り、特に温湿度センサの多点校正を支援するセンサ校正支援装置および方法に関するものである。
建物施設の室内に設置されている温湿度センサについては、施設の目的に応じて例えばホテル室内の居住環境、医薬品製造工場の衛生管理などの重要性により、然るべき計測精度を維持するために、センサの校正を適宜実施する必要がある。例えば特許文献1には、10℃と102℃という、校正前の温度センサの計測値を、13℃と107℃に校正する2点校正の例が開示されている。
しかしながら、温湿度センサが設置された室内の温湿度環境の変更には時間がかかるため、温湿度センサの多点校正に時間がかかるという課題があった。したがって、室内の壁面などに固定されている温湿度センサの校正を、作業効率の事情などにより短時間で実施しなければならない場合には、その実施時点での室内の温湿度環境のみにおける1点校正にならざるを得ない。1点校正の場合、温湿度センサの本来の計測レンジを考慮した幅のある校正には至らないし、校正の実施時点での室内の温度と相対湿度も、偶然得られている値でしかない。つまり、センサの望ましい校正方法として一般的な多点校正に比べると雑な校正になるので、改善が求められている。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、室内の壁面などに固定されている温湿度センサの多点校正の実施容易性を高めることができるセンサ校正支援装置および方法を提供することを目的とする。
本発明のセンサ校正支援装置は、一端が開いた筒の形状で、校正対象の第1の温湿度センサが設置された壁面と前記一端とが接触した状態で前記第1の温湿度センサが内部の空間に収容されるように設置される容器と、前記空間に、制御された温湿度環境を発生させるように構成された温湿度発生部と、前記空間の温度と相対湿度とをそれぞれ被制御温度と被制御相対湿度として計測するように構成された第2の温湿度センサと、この第2の温湿度センサによって計測された前記被制御温度がオペレータによって設定された目標温度と一致し、かつ前記第2の温湿度センサによって計測された前記被制御相対湿度がオペレータによって設定された目標相対湿度と一致するように前記温湿度発生部を制御するように構成された温湿度制御演算部と、前記第1の温湿度センサの近傍の温度を温度標準値として計測するように構成された温度センサと、前記被制御温度と前記被制御相対湿度とに基づいて理論露点を算出するように構成された理論露点算出部と、前記理論露点と前記温度センサによって計測された前記温度標準値とに基づいて、前記温度センサの位置における相対湿度標準値を算出するように構成された相対湿度補正部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ校正支援装置の1構成例は、前記温度標準値と前記相対湿度標準値とを表示する表示制御部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ校正支援装置の1構成例は、前記温度標準値と前記相対湿度標準値とを表示する表示制御部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ校正支援装置の1構成例において、前記理論露点算出部は、前記被制御温度における飽和水蒸気圧を算出するように構成された第1の飽和水蒸気圧算出部と、この第1の飽和水蒸気圧算出部が算出した飽和水蒸気圧と前記被制御相対湿度とに基づいて水蒸気圧を算出するように構成された水蒸気圧算出部と、この水蒸気圧算出部が算出した水蒸気圧に基づいて理論露点を算出するように構成された露点算出部とから構成され、前記相対湿度補正部は、前記理論露点における飽和水蒸気圧を算出するように構成された第2の飽和水蒸気圧算出部と、前記温度標準値における飽和水蒸気圧を算出するように構成された第3の飽和水蒸気圧算出部と、前記第2の飽和水蒸気圧算出部が算出した飽和水蒸気圧と前記第3の飽和水蒸気圧算出部が算出した飽和水蒸気圧との比を前記相対湿度標準値として算出するように構成された相対湿度標準値算出部とから構成されることを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ校正支援装置の1構成例において、前記第1、第2、第3の飽和水蒸気圧算出部における飽和水蒸気圧の算出は、SONNTAGの飽和蒸気圧式に基づくことを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ校正支援装置の1構成例において、前記第1、第2、第3の飽和水蒸気圧算出部における飽和水蒸気圧の算出は、SONNTAGの飽和蒸気圧式に基づくことを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ校正支援装置の1構成例において、前記容器は、前記第1の温湿度センサを収容する内側の第1の筒部と、この第1の筒部を収容する外側の第2の筒部とからなる二重の筒の形状であり、前記第1の筒部と前記第2の筒部とは、互いの間に、前記温湿度発生部と前記温湿度制御演算部とによって温湿度制御された空気が前記第1の温湿度センサの方へ流れる第1の空間が形成されるように配置され、前記第1の筒部は、この第1の筒部の内部の空間を、前記第1の温湿度センサを収容する第2の空間と前記温湿度発生部の空気取入口に繋がる第3の空間とに分離する断熱材と、前記第1の空間と前記第2の空間とを連通させる第1の通気孔とを備え、前記断熱材は、前記第2の空間と前記第3の空間とを連通させる第2の通気孔を備え、前記第2の温湿度センサは、前記第3の空間の温度と相対湿度とをそれぞれ前記被制御温度と前記被制御相対湿度として計測することを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ校正支援装置の1構成例において、前記理論露点算出部と前記相対湿度補正部とは、オペレータの指示に応じて前記理論露点と前記相対湿度標準値の算出を開始することを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ校正支援装置の1構成例において、前記理論露点算出部と前記相対湿度補正部とは、オペレータの指示に応じて前記理論露点と前記相対湿度標準値の算出を開始することを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ校正支援装置の1構成例において、前記目標温度と前記目標相対湿度とに応じた前記温湿度制御の開始時点から所定時間が経過したか否かを判定する判定部をさらに備え、前記理論露点算出部と前記相対湿度補正部とは、前記判定部が前記所定時間が経過したと判定したときに、前記理論露点と前記相対湿度標準値の算出を開始することを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ校正支援装置の1構成例において、前記被制御温度と前記被制御相対湿度とに基づいて、前記温湿度制御が整定したか否かを判定する判定部をさらに備え、前記理論露点算出部と前記相対湿度補正部とは、前記判定部が前記温湿度制御が整定したと判定したときに、前記理論露点と前記相対湿度標準値の算出を開始することを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ校正支援装置の1構成例において、前記温湿度発生部は、前記温湿度制御演算部から出力される温度制御信号に応じて、空気を加熱または冷却するように構成された加熱・冷却アクチュエータと、前記温湿度制御演算部から出力される湿度制御信号に応じて、空気を加湿または除湿するように構成された加湿・除湿アクチュエータとを備えることを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ校正支援装置の1構成例において、前記被制御温度と前記被制御相対湿度とに基づいて、前記温湿度制御が整定したか否かを判定する判定部をさらに備え、前記理論露点算出部と前記相対湿度補正部とは、前記判定部が前記温湿度制御が整定したと判定したときに、前記理論露点と前記相対湿度標準値の算出を開始することを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ校正支援装置の1構成例において、前記温湿度発生部は、前記温湿度制御演算部から出力される温度制御信号に応じて、空気を加熱または冷却するように構成された加熱・冷却アクチュエータと、前記温湿度制御演算部から出力される湿度制御信号に応じて、空気を加湿または除湿するように構成された加湿・除湿アクチュエータとを備えることを特徴とするものである。
また、本発明のセンサ校正支援方法は、校正対象の第1の温湿度センサが設置された壁面と一端が開いた筒状の容器の前記一端とが接触し、前記第1の温湿度センサが前記容器の内部の空間に収容された状態で、第2の温湿度センサによって前記空間の温度と相対湿度とをそれぞれ被制御温度と被制御相対湿度として計測する第1のステップと、前記第2の温湿度センサによって計測された前記被制御温度がオペレータによって設定された目標温度と一致し、かつ前記第2の温湿度センサによって計測された前記被制御相対湿度がオペレータによって設定された目標相対湿度と一致するように温湿度発生部を制御して、前記空間に、制御された温湿度環境を発生させる第2のステップと、前記第1の温湿度センサの近傍の温度を温度標準値として温度センサで計測する第3のステップと、前記被制御温度と前記被制御相対湿度とに基づいて理論露点を算出する第4のステップと、前記理論露点と前記温度センサによって計測された前記温度標準値とに基づいて、前記温度センサの位置における相対湿度標準値を算出する第5のステップとを含むことを特徴とするものである。
本発明によれば、校正対象の第1の温湿度センサを容器内の空間に収容することにより、第1の温湿度センサの周囲空間を小さくすることができ、異なる温湿度環境を作り出すことが容易になるので、第1の温湿度センサの多点校正に要する時間を短縮することができ、多点校正の実施容易性を高めることができる。また、本発明では、第1の温湿度センサを収容する空間内の温度分布が大きい場合でも、被制御相対湿度を、第1の温湿度センサの近傍の位置における相対湿度標準値に補正することができるので、第1の温湿度センサの正確な校正を行なうことができる。
また、本発明では、容器を二重の筒の形状にすることにより、第1の温湿度センサに安定した気流を供給することができる。
[発明の原理]
温湿度センサの大きさに比べて、この温湿度センサを使って温湿度を計測しようとする室内空間が大きいことにより、異なる温湿度の状態を作り出して校正を行なうこと(多点校正)に時間がかかり過ぎることが、雑な校正で妥協せざるを得ない理由である。そこで、発明者は、持ち運び可能で、校正対象の温湿度センサを覆うように設置可能なセンサ校正支援装置を用いて、校正対象の温湿度センサの周囲空間を小さくすればよいことに想到した。
温湿度センサの大きさに比べて、この温湿度センサを使って温湿度を計測しようとする室内空間が大きいことにより、異なる温湿度の状態を作り出して校正を行なうこと(多点校正)に時間がかかり過ぎることが、雑な校正で妥協せざるを得ない理由である。そこで、発明者は、持ち運び可能で、校正対象の温湿度センサを覆うように設置可能なセンサ校正支援装置を用いて、校正対象の温湿度センサの周囲空間を小さくすればよいことに想到した。
図1は、本発明のセンサ校正支援装置の概要を説明する図である。センサ校正支援装置100は、筐体101と、筐体101内に設けられ、一端が開いた筒の形状で、校正対象の温湿度センサ10が設置された壁面11と前記一端とが接触した状態で温湿度センサ10が内部の空間に収容されるように設置される容器102と、容器102内の空間の温湿度を計測する温湿度センサ105と、容器102内の空間に、制御された温湿度環境を発生させる温湿度発生部106と、温湿度発生部106によって温湿度制御された空気を温湿度センサ10の方へ送風する循環ファン107とを少なくとも備えている。
図1のSAは温湿度発生部106によって温湿度制御され、温湿度センサ10の方へ供給される空気(給気)、RAは温湿度センサ10から温湿度発生部106の方へと戻る空気(還気)である。
こうして、校正対象の温湿度センサ10を容器102内の空間に収容することにより、温湿度センサ10の周囲空間を小さくすることができ、異なる温湿度環境を作り出すことが容易になるので、温湿度センサ10の多点校正に要する時間を短縮することができ、多点校正の実施容易性を高めることができる。
こうして、校正対象の温湿度センサ10を容器102内の空間に収容することにより、温湿度センサ10の周囲空間を小さくすることができ、異なる温湿度環境を作り出すことが容易になるので、温湿度センサ10の多点校正に要する時間を短縮することができ、多点校正の実施容易性を高めることができる。
一方、図1に示したようなセンサ校正支援装置100を用いる場合、以下のような問題がある。具体的には、センサ校正支援装置100が、持ち運び可能な大きさや形状である場合、校正対象の温湿度センサ10の近傍の温湿度と、温湿度センサ105の近傍の温湿度とでは、例えば温湿度センサ10が設置された壁面11の温度の影響により、無視できないレベルの温度分布(温度差)とこれに伴う相対湿度分布(湿度差)が生じてしまうことがあった。
例えば図2に示すように、温湿度センサ105の計測結果を基に温湿度発生部106を制御して、容器102内の温湿度センサ105の近傍の温湿度を例えば25[℃]、44[%]に制御したとしても、壁面11の温度が例えば30[℃]の場合、容器102内の温湿度センサ10の近傍の温湿度は、壁面11の温度の影響を受けて例えば26[℃]、41[%]になってしまう。
また、図3に示すように、容器102内の温湿度センサ105の近傍の温湿度を例えば25[℃]、44[%]に制御したとしても、壁面11の温度が例えば20[℃]の場合、容器102内の温湿度センサ10の近傍の温湿度は、壁面11の温度の影響を受けて例えば23[℃]、50[%]になってしまう。
図4に示すように、制御用の温湿度センサ105をなるべく壁面11に近付けたとしても少なからぬ温湿度差の影響を受けるし、また制御性能を維持するためには、温湿度センサ105を温湿度発生部106から遠ざけるのは好ましくない。
そこで、鋭意研究の結果、容器102内の温度分布に比べると、水蒸気量の拡散により、容器102内の絶対湿度については無視できる程度の分布に収まっていることを突き止めた。そして、発明者は、校正対象の温湿度センサ10の近傍に温度センサを追加し、この温度センサにより計測される温度を標準値(標準温度計による基準値)とし、かつこの温度に基づいて相対湿度を補正することに想到した。これにより、温湿度センサ10の校正に必要なレベルまで、温湿度センサ10の近傍の温湿度を制御可能になると共に、温湿度を多点で任意に設定できる構成が得られることになる。
[第1の実施例]
以下、本発明の第1の実施例について図面を参照して説明する。図5(A)は本実施例に係るセンサ校正支援装置100aの主要部の構成を示す断面図、図5(B)はセンサ校正支援装置100aを温湿度センサ10が設置された壁面側から見た正面図、図6はセンサ校正支援装置100aの構成を示すブロック図である。図5(A)、図5(B)、図6では、校正対象の温湿度センサ10との関係を分かり易くするため、センサ校正支援装置100aの容器102内の空間1020に温湿度センサ10を収容した状態で描いている。
以下、本発明の第1の実施例について図面を参照して説明する。図5(A)は本実施例に係るセンサ校正支援装置100aの主要部の構成を示す断面図、図5(B)はセンサ校正支援装置100aを温湿度センサ10が設置された壁面側から見た正面図、図6はセンサ校正支援装置100aの構成を示すブロック図である。図5(A)、図5(B)、図6では、校正対象の温湿度センサ10との関係を分かり易くするため、センサ校正支援装置100aの容器102内の空間1020に温湿度センサ10を収容した状態で描いている。
センサ校正支援装置100aは、筐体101と、容器102と、温湿度センサ105と、温湿度発生部106と、循環ファン107と、温湿度発生部106内に設けられた加熱・冷却アクチュエータであるペルチェ素子108と、温湿度センサ105が計測した被制御温度PT[℃]がオペレータによって設定された目標温度ST[℃]と一致し、かつ温湿度センサ105が計測した被制御相対湿度PH[%]がオペレータによって設定された目標相対湿度SH[%]と一致するように温湿度発生部106を制御する温湿度制御演算部109と、表示制御部110と、例えば液晶パネル等の表示部111と、温湿度センサ10の近傍の温度を計測する温度センサ113と、センサ校正支援機能部114と、オペレータがセンサ校正支援装置100aに指示を与えるための操作部115とを備えている。
容器102は、筒状の構造をしており、温湿度制御を行なう上流側の端部が閉端103で、下流側の端部が校正対象の温湿度センサ10を収容できるように開放端104となっている。周囲に対して断熱する必要がある場合、容器102の材料としては、断熱性の良い樹脂やセラミックを用いることが好ましい。温湿度センサ10の周囲空間を小容量とし、かつ持ち運び可能なセンサ校正支援装置100aを実現するため、容器102のサイズは、筒の径が例えば十数cm程度、長さが数十cm程度であることが好ましい。
本実施例では、校正対象の温湿度センサ10が収容される空間内の温度分布(温湿度センサ105が計測する被制御温度PTと温湿度センサ10の近傍の温度との差)を監視するために、温湿度センサ10の近傍に温度センサ113を追加している。温度センサ113は、事前に校正されているものとする。
温度センサ113は、温湿度センサ10の近傍であるほど好ましい。一般に、温湿度センサ10は、壁面11に固定されたセンサの本体ユニットがカバーで覆われ、このカバーに形成された隙間から空気が流入するようになっている。そこで、温湿度センサ10の校正を行なう場合には、カバーを外して本体ユニットを露出させ、この本体ユニットの近傍に温度センサ113を設置する。
このように温度センサ113を設置した状態で、オペレータは、図1に示したように温湿度センサ10がセンサ校正支援装置100aの容器102内の空間1020に収容された状態になるように、容器102の下流側の端部を、温湿度センサ10が設置された室内の壁面11に押し付ける。
空間1020の気密性を向上させるため、センサ校正支援装置100aは、容器102を壁面11に押し付ける押圧機構を備えていてもよい。ただし、本発明では、温湿度センサ10の簡易な校正を想定しているため、空間1020の厳密な気密性を確保することは本発明の必須の構成要件ではない。
温湿度センサ105は、容器102内の上流側に設けられる。温湿度センサ105は、温湿度発生部106の近傍に設けられることが望ましい。また、温湿度センサ105は、事前に校正されているものとする。
温湿度発生部106は、容器102内の空間1020に、制御された温湿度環境を発生させる。具体的には、温湿度発生部106は、容器102内の空気の加熱または冷却を行なう加熱・冷却アクチュエータとしてペルチェ素子108を備えており、また容器102内の空気の加湿または除湿を行なう加湿・除湿アクチュエータとして分流式湿度発生装置(不図示)を備えている。
周知のとおり、分流式湿度発生装置は、還気RAを除湿器(例えば乾燥剤)により乾燥させ、この乾燥空気を2つの流れに分け、一方の空気を加湿器(例えば超音波加湿器)により加湿し、乾燥空気と加湿した空気とを混合して送り出す装置である。分流式湿度発生装置は、乾燥空気の流量と加湿した空気の流量との比を調整することにより、所望の相対湿度の空気を作り出すことができる。
オペレータは、上記のようにセンサ校正支援装置100aを設置した後に、操作部115を操作して、任意の目標温度ST[℃]と目標相対湿度SH[%]とを設定し、温湿度制御演算部109に対して温湿度制御の開始を指示する。
図7(A)は温湿度制御演算部109の温度制御動作を説明するフローチャート、図7(B)は温湿度制御演算部109の湿度制御動作を説明するフローチャートである。
図7(A)は温湿度制御演算部109の温度制御動作を説明するフローチャート、図7(B)は温湿度制御演算部109の湿度制御動作を説明するフローチャートである。
温湿度制御演算部109は、温湿度センサ105が計測した被制御温度PT[℃]を取得し(図7(A)ステップS10)、目標温度ST[℃]と被制御温度PT[℃]とが一致するようにPID制御演算により操作量を算出する(図7(A)ステップS11)。そして、温湿度制御演算部109は、算出した操作量に応じた電流値のペルチェ制御信号(温度制御信号)を温湿度発生部106のペルチェ素子108に出力する(図7(A)ステップS12)。温湿度制御演算部109は、例えばオペレータによって温湿度制御の終了が指示されるまで(図7(A)ステップS13においてYES)、ステップS10〜S12の処理を制御周期毎に繰り返し実行する。
こうして、ペルチェ素子108により容器102内の空気を目標温度STに加熱または冷却することができる。なお、加熱・冷却アクチュエータとして、ペルチェ素子以外のものを使用することも可能である。
また、温湿度制御演算部109は、温湿度センサ105が計測した被制御相対湿度PH[%]を取得し(図7(B)ステップS20)、目標相対湿度SH[%]と被制御相対湿度PH[%]とが一致するようにPID制御演算により操作量を算出する(図7(B)ステップS21)。そして、温湿度制御演算部109は、算出した操作量に応じた分流比制御信号(湿度制御信号)を温湿度発生部106の流量制御バルブ(不図示)に出力する(図7(B)ステップS22)。温湿度制御演算部109は、例えばオペレータによって温湿度制御の終了が指示されるまで(図7(B)ステップS23においてYES)、ステップS20〜S22の処理を制御周期毎に繰り返し実行する。
こうして、上述した乾燥空気と加湿した空気の両方またはどちらか一方の流量を流量制御バルブによって制御することにより、容器102内の空気を目標相対湿度SHに加湿または除湿することができる。なお、加湿・除湿アクチュエータとして、分流式湿度発生装置以外のものを使用することも可能である。
循環ファン107は、温湿度発生部106と温湿度制御演算部109とによって温湿度制御された空気(給気SA)を下流側の温湿度センサ10の方へ送り出す。本実施例では、温湿度発生部106の空気流出口(不図示)から流出した給気SAが容器102の内壁近くを流れて下流側へ供給されるようになっている。一方、還気RAは、給気SAよりも内側を流れ、上流側の温湿度発生部106の空気取入口(不図示)から温湿度発生部106の内部に戻り、再び温湿度制御されるようになっている。なお、後述の実施例と異なり、容器102内が空気を分ける構造になっていないため、給気SAと還気RAが明確に分かれていないことは言うまでもない。
次に、本実施例のセンサ校正支援機能部114について説明する。図8はセンサ校正支援機能部114の構成を示すブロック図である。センサ校正支援機能部114は、温湿度センサ105が計測した被制御温度PT[℃]と被制御相対湿度PH[%]とを取得する温湿度取得部1140と、被制御温度PT[℃]と被制御相対湿度PH[%]とに基づいて理論露点td[℃]を算出する理論露点算出部1141と、温度センサ113が計測した温度標準値TX[℃]を取得する温度標準値取得部1142と、理論露点td[℃]と温度標準値TX[℃]とに基づいて、温度センサ113の位置における相対湿度標準値HX[%]を算出する相対湿度補正部1143と、温度標準値TX[℃]と相対湿度標準値HX[%]とを出力する標準値出力部1144とから構成される。
図9は本実施例のセンサ校正支援方法を説明するフローチャートである。上記のとおり、温湿度制御演算部109は、オペレータにより任意に設定された目標温度ST[℃]と温湿度センサ105が計測した被制御温度PT[℃]とが一致するように温湿度発生部106を制御すると共に、オペレータにより任意に設定された目標相対湿度SH[%]と温湿度センサ105が計測した被制御相対湿度PH[%]とが一致するように温湿度発生部106を制御する。
センサ校正支援機能部114の温湿度取得部1140は、温湿度センサ105が計測した被制御温度PT[℃]と被制御相対湿度PH[%]とを取得する(図9ステップS100)。
続いて、センサ校正支援機能部114の理論露点算出部1141は、温湿度取得部1140が取得した被制御温度PT[℃]と被制御相対湿度PH[%]とから理論露点td[℃]を算出する。理論露点算出部1141は、飽和水蒸気圧算出部1141aと、水蒸気圧算出部1141bと、露点算出部1141cとから構成される。
飽和水蒸気圧算出部1141aは、SONNTAGの飽和蒸気圧式により、被制御温度PT[℃]における飽和水蒸気圧ew[Pa]を算出する(図9ステップS101)。
式(1)の飽和蒸気圧式におけるT[K]は湿潤空気の絶対温度で、T=PT+273.15である。また、式(1)のA〜Eは定数で、A=−6096.9385、B=+21.2409642、C=−2.711193×10-2、D=+1.673952×10-5、E=+2.433502である。
続いて、水蒸気圧算出部1141bは、飽和水蒸気圧ew[Pa]と被制御相対湿度PH[%]とに基づき、水蒸気圧e[Pa]を次式のように算出する(図9ステップS102)。
そして、露点算出部1141cは、水蒸気圧e[Pa]とSONNTAG逆関数(JIS Z8806:2001)とに基づき、次式により理論露点td[℃]を算出する(図9ステップS103)。
露点算出部1141cは、理論露点td[℃]の算出のための判別値yを式(3)により算出し、yが0以上の場合は式(4)により理論露点td[℃]を算出し、yが0未満の場合は式(5)により理論露点td[℃]を算出する。以上で、理論露点算出部1141の処理が終了する。
次に、温度標準値取得部1142は、校正済みの温度センサ113が計測した温度計測値TX[℃]を温度標準値として取得する(図9ステップS104)。
次に、温度標準値取得部1142は、校正済みの温度センサ113が計測した温度計測値TX[℃]を温度標準値として取得する(図9ステップS104)。
相対湿度補正部1143は、理論露点算出部1141が算出した理論露点td[℃]と温度標準値取得部1142が取得した温度標準値TX[℃]とから、被制御相対湿度PH[%]を補正した相対湿度標準値HX[%]を算出する。相対湿度補正部1143は、飽和水蒸気圧算出部1143a,1143bと、相対湿度標準値算出部1143cとから構成される。
飽和水蒸気圧算出部1143aは、SONNTAGの飽和蒸気圧式により、理論露点td[℃]における飽和水蒸気圧ew_R[Pa]を算出する(図9ステップS105)。
式(6)の飽和蒸気圧式における絶対温度T[K]は、T=td+273.15である。定数A〜Eは式(1)で説明したとおりである。
一方、飽和水蒸気圧算出部1143bは、SONNTAGの飽和蒸気圧式により、温度標準値TX[℃]における飽和水蒸気圧eS[Pa]を算出する(図9ステップS106)。
一方、飽和水蒸気圧算出部1143bは、SONNTAGの飽和蒸気圧式により、温度標準値TX[℃]における飽和水蒸気圧eS[Pa]を算出する(図9ステップS106)。
式(7)の飽和蒸気圧式における絶対温度T[K]は、T=TX+273.15である。定数A〜Eは式(1)で説明したとおりである。
そして、相対湿度標準値算出部1143cは、飽和水蒸気圧算出部1143bが算出した飽和水蒸気圧eS[Pa]と飽和水蒸気圧算出部1143aが算出した飽和水蒸気圧ew_R[Pa]との比を、温度センサ113の位置における相対湿度(相対湿度標準値)HX[%]として算出する(図9ステップS107)。以上で、相対湿度補正部1143の処理が終了する。
そして、相対湿度標準値算出部1143cは、飽和水蒸気圧算出部1143bが算出した飽和水蒸気圧eS[Pa]と飽和水蒸気圧算出部1143aが算出した飽和水蒸気圧ew_R[Pa]との比を、温度センサ113の位置における相対湿度(相対湿度標準値)HX[%]として算出する(図9ステップS107)。以上で、相対湿度補正部1143の処理が終了する。
標準値出力部1144は、温度標準値TX[℃]と相対湿度標準値HX[%]の値を表示制御部110に出力する(図9ステップS108)。
表示制御部110は、温湿度センサ105が計測した被制御温度PT[℃]と被制御相対湿度PH[%]とを表示部111に表示させると同時に、標準値出力部1144から出力された温度標準値TX[℃]と相対湿度標準値HX[%]とを表示部111に表示させる(図9ステップS109)。
表示制御部110は、温湿度センサ105が計測した被制御温度PT[℃]と被制御相対湿度PH[%]とを表示部111に表示させると同時に、標準値出力部1144から出力された温度標準値TX[℃]と相対湿度標準値HX[%]とを表示部111に表示させる(図9ステップS109)。
温湿度制御演算部109と表示制御部110とセンサ校正支援機能部114とは、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。CPUは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施例で説明する処理を実行する。
次に、温湿度センサ10の校正手順の1例について説明する。上記のとおり、オペレータは、温度センサ113を温湿度センサ10の近傍に設置した上で、温湿度センサ10が容器102内の空間1020に収容された状態になるようにセンサ校正支援装置100aを設置する。
そして、オペレータは、目標温度ST[℃]と目標相対湿度SH[%]とをそれぞれ任意の値に設定する。温湿度センサ105と温湿度発生部106と循環ファン107と温湿度制御演算部109の動作は、上記のとおりである。
オペレータは、被制御温度PT[℃]と被制御相対湿度PH[%]とが概ね整定した状態で、センサ校正支援機能部114に対して処理の実行を指示する。このとき、オペレータは、温湿度制御の開始から十分な時間が経過したときに整定状態と判断してもよいし、表示部111に表示される被制御温度PT[℃]と被制御相対湿度PH[%]とを見て整定状態か否かを判断してもよい。
また、本実施例のセンサ校正支援装置100aは、整定状態通知機能を備えている。具体的には、温湿度制御演算部109内の整定判定部1090は、被制御温度PT[℃]が目標温度ST[℃]を中心とする所定の温度範囲内である状態が一定時間以上継続し、かつ被制御相対湿度PH[%]が目標相対湿度SH[%]を中心とする所定の湿度範囲内である状態が一定時間以上継続したときに、温湿度制御の整定状態と判定し、整定状態であることを表示制御部110に通知する。これにより、表示制御部110は、整定状態であることを知らせるメッセージを表示部111に表示させて、オペレータに通知する。オペレータは、このメッセージを見て、センサ校正支援機能部114に対して処理の実行を指示するようにしてもよい。なお、整定状態の判定方法は上記の例に限るものではなく、他の方法によって判定してもよい。
また、本実施例のセンサ校正支援装置100aは、経過時間通知機能を備えている。具体的には、温湿度制御演算部109内の時間判定部1091は、目標温度ST[℃]と目標相対湿度SH[%]とに応じた温湿度制御の開始時点から所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過したときに表示制御部110に通知する。これにより、表示制御部110は、温湿度制御の開始時点から所定時間が経過したことを知らせるメッセージを表示部111に表示させて、オペレータに通知する。オペレータは、このメッセージを見て、センサ校正支援機能部114に対して処理の実行を指示するようにしてもよい。
また、温湿度制御が整定したと整定判定部1090が判定したときに、センサ校正支援機能部114が図9の処理を自動実行するようにしてもよい。
また、温湿度制御の開始時点から所定時間が経過したと時間判定部1091が判定したときに、センサ校正支援機能部114が図9の処理を自動実行するようにしてもよい。
また、温湿度制御の開始時点から所定時間が経過したと時間判定部1091が判定したときに、センサ校正支援機能部114が図9の処理を自動実行するようにしてもよい。
オペレータは、センサ校正支援機能部114の処理によって表示部111に表示される温度標準値TX[℃]と相対湿度標準値HX[%]とを読み取る。
同時に、オペレータは、校正対象の温湿度センサ10により計測される温度計測値T10[℃]と相対湿度計測値H10[%]とを読み取る。
同時に、オペレータは、校正対象の温湿度センサ10により計測される温度計測値T10[℃]と相対湿度計測値H10[%]とを読み取る。
以上のような温度標準値TX[℃]と相対湿度標準値HX[%]と温度計測値T10[℃]と相対湿度計測値H10[%]の取得を、目標温度ST[℃]と目標相対湿度SH[%]とを変更しながら複数回行なう。
こうして、複数点の温度標準値TX[℃]に対する複数点の温度計測値T10[℃]と、複数点の相対湿度標準値HX[%]に対する複数点の相対湿度計測値H10[%]とを得ることができる。そして、オペレータは、複数点の温度標準値TX[℃]と複数点の温度計測値T10[℃]との差異、および複数点の相対湿度標準値HX[%]と複数点の相対湿度計測値H10[%]との差異に基づき、温湿度センサ10の周知の多点校正作業を実施することができる。
以上のように、本実施例では、校正対象の温湿度センサ10が設置された室内と異なる温湿度環境を作り出すことが容易になる。本実施例では、様々な温湿度環境を作り出すことが容易になるので、温湿度センサ10の多点校正に要する時間を短縮することができ、多点校正の実施容易性を高めることができる。
また、本実施例では、温湿度センサ10を収容する空間内の温度分布が大きい場合でも、被制御相対湿度PH[%]を、温湿度センサ10の近傍の位置における相対湿度標準値HX[%]に補正することができるので、温湿度センサ10の正確な校正を行なうことができる。
なお、本実施例では、温湿度発生部106と循環ファン107とを容器102の内部に設けているが、これに限るものではなく、容器102の外部に設けるようにしてもよい。
温湿度発生部106と循環ファン107と温湿度制御演算部109の機能を備えた装置として、例えばロトロニック社製の小型高精度温湿度校正器HG2−Sがある。このような温湿度校正器を利用する場合、容器102の閉端103側に温湿度校正器との接合機構を設け、この接合機構を介して温湿度校正器の温湿度発生部106と容器102内の空間1020とが連通状態になるようにすればよい。
温湿度発生部106と循環ファン107と温湿度制御演算部109の機能を備えた装置として、例えばロトロニック社製の小型高精度温湿度校正器HG2−Sがある。このような温湿度校正器を利用する場合、容器102の閉端103側に温湿度校正器との接合機構を設け、この接合機構を介して温湿度校正器の温湿度発生部106と容器102内の空間1020とが連通状態になるようにすればよい。
[第2の実施例]
次に、本発明の第2の実施例について説明する。図10(A)は本実施例に係るセンサ校正支援装置100bの主要部の構成を示す断面図、図10(B)はセンサ校正支援装置100bを温湿度センサ10が設置された壁面側から見た正面図、図11はセンサ校正支援装置100bの構成を示すブロック図であり、図5(A)、図5(B)、図6と同一の構成には同一の符号を付してある。第1の実施例と同様に、図10(A)、図10(B)、図11では、センサ校正支援装置100bの容器102a内の空間1020aに温湿度センサ10を収容した状態で描いている。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。図10(A)は本実施例に係るセンサ校正支援装置100bの主要部の構成を示す断面図、図10(B)はセンサ校正支援装置100bを温湿度センサ10が設置された壁面側から見た正面図、図11はセンサ校正支援装置100bの構成を示すブロック図であり、図5(A)、図5(B)、図6と同一の構成には同一の符号を付してある。第1の実施例と同様に、図10(A)、図10(B)、図11では、センサ校正支援装置100bの容器102a内の空間1020aに温湿度センサ10を収容した状態で描いている。
本実施例のセンサ校正支援装置100bは、筐体101と、容器102aと、温湿度センサ105と、温湿度発生部106と、循環ファン107と、温湿度制御演算部109と、表示制御部110と、表示部111と、断熱材112と、温度センサ113と、センサ校正支援機能部114と、操作部115とを備えている。
本実施例の容器102aは、外側の筒部1021と、この筒部1021に収容される内側の筒部1022とからなる二重の筒状の構造になっている。外側の筒部1021と内側の筒部1022とは、互いの間に、循環ファン107によって送風される給気SAが流れる流路となる空間1023が形成されるように配置されている。
筒部1021,1022の上流側の端部は閉端103で、筒部1022の下流側の端部が校正対象の温湿度センサ10を収容できるように開放端104となっている。なお、本実施例では、筒部1021と筒部1022との間の空間1023の下流側を開放端としている。第1の実施例と同様に、容器102aの下流側の端部が壁面11に押し付けられたときに、空間1023の下流側の端部は壁面11によって塞がれることになるが、空間1023の下流側の端部を閉端にしておいてもよい。
筒部1022内には、例えば樹脂製の断熱材112が設置されている。断熱材112は、筒部1022内の空間を、校正対象の温湿度センサ10を収容する下流側の空間1020aと、還気RAが温湿度発生部106へと戻る流路となる上流側の空間1020bとに分離する。空間1020bは、温湿度発生部106の空気取入口(不図示)と連通している。
筒部1022内の下流側の空間1020aと空間1023とは、筒部1022に形成された通気孔1024を介して連通している。循環ファン107によって送風される給気SAは、通気孔1024を通って空間1020aに流入するようになっている。
一方、空間1020aと空間1020bとは、断熱材112に形成された通気孔1025を介して連通している。
一方、空間1020aと空間1020bとは、断熱材112に形成された通気孔1025を介して連通している。
第1の実施例と同様に、オペレータは、センサ校正支援装置100bを使用して温湿度センサ10の校正を行なう場合、温湿度センサ10の近傍に温度センサ113を設置した後に、温湿度センサ10が容器102a内の空間1020aに収容された状態になるように、容器102aの下流側の端部を、温湿度センサ10が設置された室内の壁面11に押し付ける。
温湿度センサ105と温湿度発生部106と循環ファン107と温湿度制御演算部109の動作は、第1の実施例で説明したとおりである。温湿度発生部106と温湿度制御演算部109とによって温湿度制御された給気SAは、空間1023と通気孔1024とを通って空間1020aに流入する。これにより、空間1020a内に収容されている温湿度センサ10は、空間1020aに流入した給気SAに曝される状態となる。そして、還気RAは、空間1020aから通気孔1025を通って空間1020bに流入し、温湿度発生部106の空気取入口(不図示)から温湿度発生部106の内部に戻り、再び温湿度制御されるようになっている。
センサ校正支援機能部114と表示制御部110の動作は、第1の実施例で説明したとおりである。
こうして、本実施例では、第1の実施例と同様の効果を得ることができ、さらに校正対象の温湿度センサ10に安定した気流を供給することができる。
こうして、本実施例では、第1の実施例と同様の効果を得ることができ、さらに校正対象の温湿度センサ10に安定した気流を供給することができる。
なお、第1の実施例と同様に、温湿度発生部106と循環ファン107とを容器102aの外部に設けるようにしてもよい。温湿度発生部106と循環ファン107と温湿度制御演算部109の機能を備えた装置として、第1の実施例で説明した温湿度校正器を利用する場合、容器102aの閉端103側に温湿度校正器との接合機構を設け、この接合機構を介して温湿度校正器の温湿度発生部106の空気流出口と容器102aの空間1023とを連通させ、さらに温湿度発生部106の空気取入口と容器102aの空間1020bとを連通させるようにすればよい。
[数値例]
本実施例のセンサ校正支援装置100bによる実際の校正作業における目標温度ST[℃]、目標相対湿度SH[%]、温度標準値TX[℃]、相対湿度標準値HX[%]、温度計測値T10[℃]、および相対湿度計測値H10[%]の数値例を表1に示す。ここでは、温湿度の組み合わせを3とおり(3点校正)としている。
本実施例のセンサ校正支援装置100bによる実際の校正作業における目標温度ST[℃]、目標相対湿度SH[%]、温度標準値TX[℃]、相対湿度標準値HX[%]、温度計測値T10[℃]、および相対湿度計測値H10[%]の数値例を表1に示す。ここでは、温湿度の組み合わせを3とおり(3点校正)としている。
表1によると、被制御温度PT[℃]と温度標準値TX[℃]との間にずれがあり、容器102a内に温度分布が存在することが分かる。また、温度標準値TX[℃]と温度計測値T10[℃]との間、および相対湿度標準値HX[%]と相対湿度計測値H10[%]との間にずれがあり、温湿度センサ10の校正が望ましいことが分かる。
本発明は、温湿度センサを校正する技術に適用することができる。
10…温湿度センサ、100a,100b…センサ校正支援装置、101…筐体、102,102a…容器、103…閉端、104…開放端、105…温湿度センサ、106…温湿度発生部、107…循環ファン、108…ペルチェ素子、109…温湿度制御演算部、110…表示制御部、111…表示部、112…断熱材、113…温度センサ、114…センサ校正支援機能部、115…操作部、1020,1020a,1020b…空間、1021,1022…筒部、1023…空間、1024,1025…通気孔、1090…整定判定部、1091…時間判定部、1140…温湿度取得部、1141…理論露点算出部、1141a,1143a,1143b…飽和水蒸気圧算出部、1141b…水蒸気圧算出部、1141c…露点算出部、1142…温度標準値取得部、1143…相対湿度補正部、1143c…相対湿度標準値算出部、1144…標準値出力部。
Claims (10)
- 一端が開いた筒の形状で、校正対象の第1の温湿度センサが設置された壁面と前記一端とが接触した状態で前記第1の温湿度センサが内部の空間に収容されるように設置される容器と、
前記空間に、制御された温湿度環境を発生させるように構成された温湿度発生部と、
前記空間の温度と相対湿度とをそれぞれ被制御温度と被制御相対湿度として計測するように構成された第2の温湿度センサと、
この第2の温湿度センサによって計測された前記被制御温度がオペレータによって設定された目標温度と一致し、かつ前記第2の温湿度センサによって計測された前記被制御相対湿度がオペレータによって設定された目標相対湿度と一致するように前記温湿度発生部を制御するように構成された温湿度制御演算部と、
前記第1の温湿度センサの近傍の温度を温度標準値として計測するように構成された温度センサと、
前記被制御温度と前記被制御相対湿度とに基づいて理論露点を算出するように構成された理論露点算出部と、
前記理論露点と前記温度センサによって計測された前記温度標準値とに基づいて、前記温度センサの位置における相対湿度標準値を算出するように構成された相対湿度補正部とを備えることを特徴とするセンサ校正支援装置。 - 請求項1記載のセンサ校正支援装置において、
前記温度標準値と前記相対湿度標準値とを表示する表示制御部をさらに備えることを特徴とするセンサ校正支援装置。 - 請求項1または2記載のセンサ校正支援装置において、
前記理論露点算出部は、
前記被制御温度における飽和水蒸気圧を算出するように構成された第1の飽和水蒸気圧算出部と、
この第1の飽和水蒸気圧算出部が算出した飽和水蒸気圧と前記被制御相対湿度とに基づいて水蒸気圧を算出するように構成された水蒸気圧算出部と、
この水蒸気圧算出部が算出した水蒸気圧に基づいて理論露点を算出するように構成された露点算出部とから構成され、
前記相対湿度補正部は、
前記理論露点における飽和水蒸気圧を算出するように構成された第2の飽和水蒸気圧算出部と、
前記温度標準値における飽和水蒸気圧を算出するように構成された第3の飽和水蒸気圧算出部と、
前記第2の飽和水蒸気圧算出部が算出した飽和水蒸気圧と前記第3の飽和水蒸気圧算出部が算出した飽和水蒸気圧との比を前記相対湿度標準値として算出するように構成された相対湿度標準値算出部とから構成されることを特徴とするセンサ校正支援装置。 - 請求項3記載のセンサ校正支援装置において、
前記第1、第2、第3の飽和水蒸気圧算出部における飽和水蒸気圧の算出は、SONNTAGの飽和蒸気圧式に基づくことを特徴とするセンサ校正支援装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のセンサ校正支援装置において、
前記容器は、前記第1の温湿度センサを収容する内側の第1の筒部と、この第1の筒部を収容する外側の第2の筒部とからなる二重の筒の形状であり、
前記第1の筒部と前記第2の筒部とは、互いの間に、前記温湿度発生部と前記温湿度制御演算部とによって温湿度制御された空気が前記第1の温湿度センサの方へ流れる第1の空間が形成されるように配置され、
前記第1の筒部は、
この第1の筒部の内部の空間を、前記第1の温湿度センサを収容する第2の空間と前記温湿度発生部の空気取入口に繋がる第3の空間とに分離する断熱材と、
前記第1の空間と前記第2の空間とを連通させる第1の通気孔とを備え、
前記断熱材は、前記第2の空間と前記第3の空間とを連通させる第2の通気孔を備え、
前記第2の温湿度センサは、前記第3の空間の温度と相対湿度とをそれぞれ前記被制御温度と前記被制御相対湿度として計測することを特徴とするセンサ校正支援装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のセンサ校正支援装置において、
前記理論露点算出部と前記相対湿度補正部とは、オペレータの指示に応じて前記理論露点と前記相対湿度標準値の算出を開始することを特徴とするセンサ校正支援装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のセンサ校正支援装置において、
前記目標温度と前記目標相対湿度とに応じた前記温湿度制御の開始時点から所定時間が経過したか否かを判定する判定部をさらに備え、
前記理論露点算出部と前記相対湿度補正部とは、前記判定部が前記所定時間が経過したと判定したときに、前記理論露点と前記相対湿度標準値の算出を開始することを特徴とするセンサ校正支援装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のセンサ校正支援装置において、
前記被制御温度と前記被制御相対湿度とに基づいて、前記温湿度制御が整定したか否かを判定する判定部をさらに備え、
前記理論露点算出部と前記相対湿度補正部とは、前記判定部が前記温湿度制御が整定したと判定したときに、前記理論露点と前記相対湿度標準値の算出を開始することを特徴とするセンサ校正支援装置。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載のセンサ校正支援装置において、
前記温湿度発生部は、
前記温湿度制御演算部から出力される温度制御信号に応じて、空気を加熱または冷却するように構成された加熱・冷却アクチュエータと、
前記温湿度制御演算部から出力される湿度制御信号に応じて、空気を加湿または除湿するように構成された加湿・除湿アクチュエータとを備えることを特徴とするセンサ校正支援装置。 - 校正対象の第1の温湿度センサが設置された壁面と一端が開いた筒状の容器の前記一端とが接触し、前記第1の温湿度センサが前記容器の内部の空間に収容された状態で、第2の温湿度センサによって前記空間の温度と相対湿度とをそれぞれ被制御温度と被制御相対湿度として計測する第1のステップと、
前記第2の温湿度センサによって計測された前記被制御温度がオペレータによって設定された目標温度と一致し、かつ前記第2の温湿度センサによって計測された前記被制御相対湿度がオペレータによって設定された目標相対湿度と一致するように温湿度発生部を制御して、前記空間に、制御された温湿度環境を発生させる第2のステップと、
前記第1の温湿度センサの近傍の温度を温度標準値として温度センサで計測する第3のステップと、
前記被制御温度と前記被制御相対湿度とに基づいて理論露点を算出する第4のステップと、
前記理論露点と前記温度センサによって計測された前記温度標準値とに基づいて、前記温度センサの位置における相対湿度標準値を算出する第5のステップとを含むことを特徴とするセンサ校正支援方法。
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