JPH0726759U - 湿度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波を湿度測定手段に用いて空気の湿度を
簡単且つ正確に計測する。 【構成】 所定の距離を保って空気に接するように対向
配置した一対の振動子からなる超音波の発信・受信器お
よび感温計を支持管に取付けてなるセンサー部と，持ち
運び可能なケーシング内に超音波発受信に必要な機器類
とマイクロコンピューターを組み込むと共に湿度表示メ
ータを取り付けた測定器本体とからなり，該センサー部
と該測定器本体とを導線によって連結すると共に，セン
サー部の空気中を伝播した超音波の減衰係数と測温値か
ら求められる空気湿度を前記の表示メータに表示するよ
うにした湿度測定装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は空気の湿度を測定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より湿度の計測技術として，旧来からの乾湿球湿度計の毛髪湿度計のほか ，サーミスタ湿度センサ，塩化リチウム湿度センサ，塩化リチウム露点センサ， セラミック湿度センサ，抵抗型高分子膜湿度センサ，容量型高分子膜湿度センサ ，水晶湿度センサ，マイクロ波湿度センサ等，様々な新しい技術が開発されてい る。超音波を湿度測定に利用することも提案されている。例えば特開昭60-93345 号公報は超音波による湿度情報信号作成回路を開示する。ただし，この公報に提 案されたものでは超音波を情報の伝達手段として使用しているのみで，湿度測定 の手段としては従来同様の乾球・湿球による方法を用いている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は，超音波そのものを湿度測定手段に用いて空気の湿度を簡単且つ正確 に計測しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案によれば，所定の距離を保って空気に接するように対向配置した一対の 振動子からなる超音波の発信・受信器および感温計を支持管に取付けてなるセン サー部と，持ち運び可能なケーシング内に超音波発受信に必要な機器類とマイク ロコンピューターを組み込むと共に湿度表示メータを取り付けた測定器本体とか らなり，該センサー部と該測定器本体とを導線によって連結すると共に，センサ ー部の空気中を伝播した超音波の減衰係数と測温値から求められる空気湿度を前 記の表示メータに表示するようにした湿度測定装置を提供する。

【０００５】

【作用】 本考案の湿度測定装置は，所定の距離を保って対向配置した一対の振動子の一 方に超音波を発振させると同時に他方にその超音波を受信し，そのさいの発振エ ネルギーと受信エネルギーを計測することによって一方の振動子から他方の振動 子に空気中を伝播した超音波の減衰係数を求め，同時に一対の振動子近傍の空気 温度を計測し，得られた減衰係数と測定温度から空気湿度を演算によって求める という湿度測定方法を具体的に実施するハンデイな装置である。

【０００６】 すなわち，本考案の装置は，空気中に伝播する音は温度と湿度によってその減 衰係数が変化することを利用するものであり，所定の距離を伝播した超音波の減 衰係数 (または減衰率) を超音波発振エネルギーと受信されたエネルギーとから 求め, そのときの減衰係数とその時の空気温度から湿度を算出する。

【０００７】 空気中に伝播する音波は温度と湿度によってその減衰係数が変化することはよ く知られている。例えば図１は，温度20℃において空気中を伝播する音波の減衰 係数と相対湿度との関係を示している。この図に見られるように，音波の周波数 が大きくなるほど湿度変化によって減衰係数は大きく変化する。音の強さ(I)の 平面波が距離 X(m)進んだとき, 空気の吸収によってその強さが(I_X)に減衰し たならば， I_X＝ Iｅ^-Mx で表すことができ，M(1/m)が減衰係数である。この減衰係数は第１図のように空 気の湿度と温度によって変化する。図１では横軸は相対湿度で表示したものであ るが，横軸を絶対湿度で表示することもできる。ただし，この場合には異なった 曲線となる。

【０００８】 したがって，この自然法則を利用すれば音波とくに周波数の高い超音波の所定 距離間の減衰係数と温度からそのときの空気湿度を求めることができる。つまり ，所定距離間の超音波減衰係数と湿度との相関を温度毎に予め求めておき，計測 された所定距離間の超音波減衰係数と計測温度を該既知相関と比較すればそのと きの湿度を求めることができる。なお従来例として先に挙げた特開昭60-93345号 公報は超音波の減衰係数と温度をパラメータとして湿度を求める原理については 記載がない。

【０００９】

【実施例】

図２に，本考案に従う湿度測定装置の例を示した。１はセンサ部，２は測定器 本体である。センサ部１は，振動子３と４を一定の距離を保って保持するように しただけの極めて簡単な構造を有している。すなわち，Ｕ型支持管５の相対向す る管端にケース６と７を取付け，このケース６と７に，振動子３と４を互いに対 向するように設けたものである。振動子３と４はいずれも電極間に圧電振動子を 挿入した通常の圧電素子であり，その一方を超音波発振側，他方を受信側（マイ ク）として使用する。また感温計８がＵ型支持管５の中央部に取付けられている 。振動子３と４の導線はＵ型管５内に配線され，感温計８の導線と共に，Ｕ型支 持管５の中央部に設けた把持管９内を経て測定器本体２のコネクター端子10に接 続される。

【００１０】 測定器本体２は持ち運び可能なケーシング内に超音波発信回路，変換器，アン プ，検波器などの超音波発受信に必要な機器類とマイコンを組み込んだものであ り，湿度表示メータ11, 温度表示メータ12, 絶対湿度／相対湿度の切替スイッチ 13, パイロットランプ14, 電源スイッチ15などが表示パネル16に取付けてある。 なお，図示しないが持ち運び用の把手等が必要に応じてケーシングに取付けられ る。

【００１１】 図３はセンサ部１と測定器本体２の機器類のブロック図である。いま, 振動子 ３を超音波発振側 (送波側) ，振動子４を超音波受信側 (受波側) として使用す る場合には，超音波発振回路18で作られた高周波電流によって送波側振動子３よ り超音波が照射され，受波側振動子４で受ける。その音のエネルギーは受波側振 動子４で電圧の変化に置き換えられるが，発生電流は微弱であるので増幅器19で 増幅し，さらに，送波側振動子３で発振した周波数の電流を検波器20にて検出し ，余分なノイズ電流をフイルタ21でカットする (これは受波側振動子４が送波側 振動子３の発振音だけでなく自然界の音を拾うからである) 。その後, 変換器22 を通してマイクロコンピューター23に入力しその受信エネルギーと発振エネルギ ーの比を計算する。エネルギー量については，電流値をマイクロコンピューター 23においてW/m²に換算する。他方, 感温計８からの信号もリニアライザ24を経て マイクロコンピューター23に入力させる。そしてマイクロコンピューター23で演 算された湿度信号は相対湿度表示部25または絶対湿度表示部26に切替部27を経て 送信され，温度信号は温度表示部28に送信される。なお振動子３と４は同機能特 性をもつ圧電素子を用いてもよいが，発振側と受信側(マイク側）とでは特性の 異なる圧電素子を使用してもよいことは勿論である。

【００１２】 マイクロコンピューター23には，使用したセンサ２の配置（振動子３と４の距 離を或る値に定めた状態）における振動子３から発振した音波の強さおよび振動 子４で受信した音波の強さと，その時の空気温度および空気湿度との相関を周波 数毎に予め記録しておき，この記録データつまり音波の減衰係数と空気温度およ び空気湿度との既知データに基づいて測定された入力値から湿度を演算しその結 果を湿度表示部に出力する。

【００１３】

【考案の効果】

このようにして本考案装置によると，音波特に超音波を利用したマイコン演算 によって瞬時に空気湿度を読み取ることができるようになり，従来の材料特性を 利用した湿度感知器のように測定値に経時変化を起こすようなことはなく，常に 正確な湿度測定ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】温度20℃における音波の減衰係数と相対湿度の
関係を周波数毎に示した関係図である。

【図２】本考案法の湿度測定装置の例を示す全体斜視図
である。

【図３】図２の装置のブロック図である。

【符号の説明】

１ 湿度センサ部 ２ 測定器本体 3,4 振動子 ５ Ｕ型支持管 ８ 感温計 ９ 把持部 11 湿度表示メータ 12 温度表示メータ 22 マイクロコンピューター。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の距離を保って空気に接するように
   対向配置した一対の振動子からなる超音波の発信・受信
   器および感温計を支持管に取付けてなるセンサー部と，
   持ち運び可能なケーシング内に超音波発受信に必要な機
   器類とマイクロコンピューターを組み込むと共に湿度表
   示メータを取り付けた測定器本体とからなり，該センサ
   ー部と該測定器本体とを導線によって連結すると共に，
   センサー部の空気中を伝播した超音波の減衰係数と測温
   値から求められる空気湿度を前記の表示メータに表示す
   るようにした湿度測定装置。