JPH08105803A - 温湿度測定方法及び装置 - Google Patents

温湿度測定方法及び装置

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JPH08105803A
JPH08105803A JP23916394A JP23916394A JPH08105803A JP H08105803 A JPH08105803 A JP H08105803A JP 23916394 A JP23916394 A JP 23916394A JP 23916394 A JP23916394 A JP 23916394A JP H08105803 A JPH08105803 A JP H08105803A
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Shigemasa Sato
重正 佐藤
Norikazu Igarashi
規和 五十嵐
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 周囲温度の検出に際し、温度センサに流す電
流を任意に設定することができ、湿度に反応しない湿度
感度が0になるような値に設定する必要がなく、容易
に、かつ、迅速に温湿度を測定する。 【構成】 密閉ケース内に収容された温度センサRs1
と、周囲温度及び周囲湿度に反応する湿度センサRs2
と、マイコンMICOMとを有する。最初に、(1)前
記温度センサを用いて湿度成分の誤差分を0にして周囲
温度を求め、次いで、(2)前記湿度センサの出力及び
前記周囲温度を用いて絶対湿度を求め、次いで、(3)
前記絶対湿度を用いて前記(1)における湿度成分の誤
差分を求め、次いで、(4)この湿度成分の誤差分を用
いて再度周囲温度を求める。以降、(5)前記(1)〜
(4)を周囲温度又は絶対湿度の変化が最小になるまで
繰り返し、その時の値をもって温度及び絶対湿度とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大気中の温度及び湿度
を検出する温湿度検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】白金薄膜抵抗体(以下、必要に応じ、抵
抗体、温度検出センサーまたは湿度検出センサーと呼
ぶ)を用いた湿度検出回路は、抵抗体そのものが温度及
び湿度の双方に反応するため、温度検出センサーで温度
を検出し、湿度検出センサーの温度に対する反応量を取
り除き、残った湿度検出センサーの反応量を基準反応量
と比較して絶対湿度を求めるようにしている。また、温
度検出センサーそのものも湿度に反応し、その反応の度
合いが温度及び湿度を求める場合の誤差になるので、湿
度に反応しない湿度感度が0になるような電流設定にし
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
によると、 (1)その湿度感度0点の電流は、温度検出センサーの
抵抗値毎に異なり、個々に求めなければならない。 (2)湿度感度0を求める場合、通常の恒温恒湿槽で
は、密閉槽内の雰囲気の対流などにより、センサーの密
閉容器の熱伝導率等が周囲の湿度によって変化し、必ず
しも一定になるわけではないので、広範囲のデータを取
得し、湿度感度0点の電流を推定しなければならない。
【0004】(3)周囲温度が変化すると上記湿度感度
0点の電流値は変化してしまう。たとえば、図2に示す
ように、ある温度Tpで、湿度感度0点の電流Ipを合
わせておいても、温度Tが変化すると、湿度感度0点の
電流Iが変わってしまう。白金薄膜抵抗体の場合、ある
抵抗値を持つ抵抗体の湿度感度0点の電流値は、次のよ
うな実験式で表わせる。 I=AT3+BT2+CT+D ここで、I:湿度感度0点の電流[mA] T:周囲温度[℃] A:3.47852×10-5 B:-3.68869×10-3 C:−6.72091×10-3 D:7.25016
【0005】(4)湿度感度が0でなくなると、温度を
求める場合、周囲温度が増すほど、絶対湿度の量が急激
に増すので、湿度成分の影響を受けてしまう。たとえ
ば、t[℃]における飽和水蒸気量[g/m3]は、概
略次のとおりであり、
【0006】
【表1】
【0007】周囲温度Tは、
【0008】
【数3】
【0009】により求められ、周囲温度が増すほど、絶
対湿度Hの量が大になるので、(式1)の右辺の湿度に
依存する項Hs1(H−Hr)の影響が強くなり、その結
果、(式1)の誤差が大になる。
【0010】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、温度を求める場合、最初、湿度の影響分を
0にしておき、その温度を使って湿度を求めれば、最初
の湿度の影響分が計算できるので、以下、温度を求め、
次いで、湿度を求めるという繰り返しを行なえば、湿度
の影響分がある点で収束するという点に着目してなされ
たもので、これによって、温度検出センサーの湿度感度
を無理に0にしなくてもよいようにしたものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、(1)最初に、湿度に依存する成分を除
いた温度及び絶対湿度を求め、次に、その得られた値を
用いて湿度に依存する成分を含めた温度及び絶対湿度を
求め、温度及び絶対湿度の変化が最小になる点まで前述
の動作を繰り返し、変化が最小になった時の温度及び湿
度を周囲温度及び絶対湿度とすること、更に、(2)密
閉ケース内に収容された温度センサと、周囲温度及び周
囲湿度に反応する湿度センサとを有し、最初に、(1)
前記温度センサを用いて湿度成分の誤差分を0にして周
囲温度を求め、次いで、(2)前記湿度センサの出力及
び前記周囲温度を用いて絶対湿度を求め、次いで、
(3)前記絶対湿度を用いて前記(1)における湿度成
分の誤差分を求め、次いで、(4)この湿度成分の誤差
分を用いて再度周囲温度を求め、以降、(5)前記
(1)〜(4)を周囲温度又は絶対湿度の変化が最小に
なるまで繰り返し、その時の値をもって温度及び絶対湿
度とすること、(3)密閉ケース内に収容された温度セ
ンサと、周囲温度及び周囲湿度に反応する湿度センサ
と、前記温度センサの出力電圧が入力される端子とオフ
セット電圧Eo1が入力される端子とを有する第1のO
Pアンプと、前記湿度センサの出力電圧が入力されると
端子とオフセット電圧Eo2が入力される端子とを有す
る第2のOPアンプと、前記第1及び第2のオペアンプ
の出力が入力されるマイクロコンピュータとを具備し、
前記オフセット電圧Eo1,Eo2を調整して、該オフセ
ット電圧Eo1,Eo2をそれぞれ式1,式2におけるV
1,Vr2に合せ、
【0012】
【数4】
【0013】前記マイクロコンピュータは、
【0014】
【数5】
【0015】をメモリに記憶して具備し、最初に、
(1)H=Hrの状態で式3から周囲温度Tを求め、次
に、(2)前記Tを式4のTに代入して絶対湿度Hを求
め、次いで、(3)このHを式3のHに代入してTを求
め、次いで、(4)このTを式4のTに代入してHを求
め、以降、前記(3),(4)を前記T又はHの変化が
最小になるまで繰り返して前記T及びHを求めることを
特徴とするものである。ただし、Eo1:第1のオペア
ンプのオフセット調整用電圧、Vr1:温度センサの基
準電圧、V1:第1のオペアンプ出力電圧、Hs1:温度
センサの湿度感度、H:絶対湿度、Hr:基準絶対湿
度、Ts1:温度センサの温度感度、Eo2:第2のオペ
アンプのオフセット調整用電圧、Vr2:湿度センサの
基準電圧、V2:第2のオペアンプの出力電圧、Ts2
湿度センサの温度感度、T:周囲温度、Tr:基準周囲
温度、Hs2:湿度センサの出力電圧。
【0016】
【作用】湿度に依存する成分を除いた温度及び絶対湿度
を求め、次に、その得られた値を用いて湿度に依存する
成分を含めた温度及び絶対湿度を求め、温度及び絶対湿
度の変化が最小になる点まで前述の動作を繰り返し、も
って、湿度に依存しても正しい温度を検出し、且つ、絶
対湿度を求めることのできる白金薄膜抵抗体を用いた。
【0017】
【実施例】図1は、本発明による温湿度検出装置の一実
施例を説明するための構成図で、図中、電流源I1及び
2は、白金薄膜抵抗体Rs1及びRs2に一定の電流を
与えるものであり、白金薄膜抵抗体Rs1は密閉型のケ
ース、Rs2は開放型のケースに設置されている。白金
薄膜抵抗体Rs1は主として温度、Rs2は主として絶対
湿度を検出するために用い、電圧源Eo1及びEo2は、演
算増幅器(以下、OPアンプ)OP1及びOP2の出力電
圧V1及びV2が、使用温湿度の中間になるような電圧に
するために用いる。表示回路DISPは、温度T及び絶
対湿度Hを表示するものであり、OPアンプOP1の出
力電圧V1及びOPアンプOP2の出力電圧V2は、白金
薄膜抵抗体の場合、次の実験式で表わせる。
【0018】
【数6】
【0019】ここで、 V1 :OPアンプOP1の出力電圧[V] Vs1:白金薄膜抵抗体Rs1のセンサー端子電圧[V] Eo1:オフセット調整用電圧源[V] Vr1:Tr,Hrにおける白金薄膜抵抗体Rs1のセン
サー基準電圧[V] Hs1:白金薄膜抵抗体Rs1の湿度感度[V]/[g/
m3] Ts1:白金薄膜抵抗体Rs1の温度感度[V/℃] H :絶対湿度[g/m3] Hr :基準絶対湿度[g/m3] T :周囲温度[℃] Tr :基準周囲温度[℃] V2 :OPアンプOP2の出力電圧[V] Vs2:白金薄膜抵抗体Rs2のセンサー端子電圧[V] Eo2:オフセット調整用電圧源[V] Vr2:Tr,Hrにおける白金薄膜抵抗体Rs2のセン
サー基準電圧[V] Hs2:白金薄膜抵抗体Rs2の湿度感度[V]/[g/
m3] Ts2:白金薄膜抵抗体Rs2の温度感度[V/℃]
【0020】この例では、抵抗体の端子電圧を温度と絶
対湿度の2元配置にし、温度と絶対湿度の2変数の次数
を1次式にしたチェビシェフの直交多項式を用いて推定
している。係数Vr1,Hs1,Ts1,Vr2,Hs2
及びTs2は、数学の公式集などに記載されているチェ
ビシェフの直交多項式の表などにより、簡単に求めるこ
とができる。
【0021】温度を求める(式1)のHs1(H−Hr)
項が、湿度に依存する成分である。湿度成分の誤差を補
正し、正しい温湿度を求める手順は次のように行なう。 (1)OPアンプOP1の出力電圧V1をA/Dコンバー
タを内蔵したマイクロコンピュータMICONに与え
る。 (2)OPアンプOP2の出力電圧V2をA/Dコンバー
タを内蔵したマイクロコンピュタMICONに与える。 (3)以下の(4)以降の手続きをマイクロコンピュー
タMICONにプログラムとして登録させておく。 (4)最初、湿度成分の誤差分を0にして、温度Tを
(式1)で求める。 (5)次に、その温度Tを用いて、絶対湿度Hを(式
2)で求める。 (6)得られた絶対湿度Hを用いて、(式1)の湿度成
分の誤差分を求める。 (7)得られた湿度成分の誤差分を用いて、再度、温度
Tを(式1)で求める。 (8)以下、前記(5)〜(7)を繰り返す。 (9)温度Tまたは絶対湿度Hの変化が最小になった
時、その繰り返しを終了する。
【0022】(具体例)今、求める温湿度がTx=50
[℃],Hx=41.49[g/m3](相対湿度50%)と
した場合、Eo1=Vr1,Eo2=Vr2…H,TがH
r,Trのとき、V1及びV2を0にする(オフセット調
整)。温湿度Tx及びHxに応じて、OPアンプOP1
の出力電圧V1及びOP2の出力電圧V2が次式で得られ
る。
【0023】
【数7】
【0024】ここで、 V1 :OPアンプOP1の出力電圧[V] Hs1:+0.17843[mV]/[g/m3] Ts1:+2.23753[mV/℃] H :絶対湿度[g/m3] Hr :基準絶対湿度[g/m3] T :周囲温度[℃] Tr :基準周囲温度[℃] V2 :OPアンプOP2の出力電圧[V] Hs2:−1.18796[mV]/[g/m3] Ts2:+3.51056[mV/℃]
【0025】湿度成分の誤差を補正し、正しい温湿度を
求める手順は次のように行なう。 (1)最初、H=Hrの状態で、(式3)から周囲温度
Tを求める。 (2)次に、そのTを(式4)のTに代入して絶対湿度
Hを求める。 (3)Hを(式3)のHに代入して周囲温度Tを求め、
そのTを(式4)のTに代入して絶対湿度Hを求める。 (4)以下、上記(3)を繰り返し行なう。 (5)TまたはHの変化が、最小になった時、この繰り
返しを終了させる。これら一連の演算結果は、表2のよ
うになる。
【0026】
【表2】
【0027】ここで、 T_:一つ前の値 H_:一つ前の値 これにより、|T−T_|または|H−H_|を調べてお
き、ある値以下になった時、演算を中止するようにす
る。
【0028】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、周囲温度の検出に際し、温度センサに流す電
流を任意に設定することができ、従来技術のように、湿
度に反応しない湿度感度が0になるような値に設定する
必要がないので、非常に容易に、かつ、迅速に温湿度を
測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による温湿度測定装置の一実施例を説
明するための回路構成図である。
【図2】 周囲温度の変化と湿度感度0点の電流値との
関係を説明するための図である。
【符号の説明】
1,I2…定電流源(定電流)、Rs1…温度センサ、
Rs2…湿度センサ、Eo1,Eo2…オフセット調整用
電源、OP1,OP2…演算増幅器、MICOM…マイク
ロコンピュータ、DISP…表示装置。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 最初に、湿度に依存する成分を除いた温
    度及び絶対湿度を求め、次に、その得られた値を用いて
    湿度に依存する成分を含めた温度及び絶対湿度を求め、
    温度及び絶対湿度の変化が最小になる点まで前述の動作
    を繰り返し、変化が最小になった時の温度及び湿度を周
    囲温度及び絶対湿度とすることを特徴とする温湿度測定
    方法。
  2. 【請求項2】 密閉ケース内に収容された温度センサ
    と、周囲温度及び周囲湿度に反応する湿度センサとを有
    し、最初に、(1)前記温度センサを用いて湿度成分の
    誤差分を0にして周囲温度を求め、次いで、(2)前記
    湿度センサの出力及び前記周囲温度を用いて絶対湿度を
    求め、次いで、(3)前記絶対湿度を用いて前記(1)
    における湿度成分の誤差分を求め、次いで、(4)この
    湿度成分の誤差分を用いて再度周囲温度を求め、以降、
    (5)前記(1)〜(4)を周囲温度又は絶対湿度の変
    化が最小になるまで繰り返し、その時の値をもって温度
    及び絶対湿度とすることを特徴とする温湿度測定装置。
  3. 【請求項3】 密閉ケース内に収容された温度センサ
    と、周囲温度及び周囲湿度に反応する湿度センサと、前
    記温度センサの出力電圧が入力される端子とオフセット
    電圧Eo1が入力される端子とを有する第1のOPアン
    プと、前記湿度センサの出力電圧が入力されると端子と
    オフセット電圧Eo2が入力される端子とを有する第2
    のOPアンプと、前記第1及び第2のオペアンプの出力
    が入力されるマイクロコンピュータとを具備し、前記オ
    フセット電圧Eo1,Eo2を調整して、該オフセット電
    圧Eo1,Eo2をそれぞれ式1,式2におけるVr1
    Vr2に合せ、 【数1】 前記マイクロコンピュータは、 【数2】 をメモリに記憶して具備し、最初に、(1)H=Hrの
    状態で式3から周囲温度Tを求め、次に、(2)前記T
    を式4のTに代入して絶対湿度Hを求め、次いで、
    (3)このHを式3のHに代入してTを求め、次いで、
    (4)このTを式4のTに代入してHを求め、以降、前
    記(3),(4)を前記T又はHの変化が最小になるま
    で繰り返して前記T及びHを求めることを特徴とする温
    湿度測定装置。ただし、Eo1:第1のオペアンプのオ
    フセット調整用電圧、Vr1:温度センサの基準電圧、
    1:第1のオペアンプ出力電圧、Hs1:温度センサの
    湿度感度、H:絶対湿度、Hr:基準絶対湿度、T
    1:温度センサの温度感度、Eo2:第2のオペアンプ
    のオフセット調整用電圧、Vr2:湿度センサの基準電
    圧、V2:第2のオペアンプの出力電圧、Ts2:湿度セ
    ンサの温度感度、T:周囲温度、Tr:基準周囲温度、
    Hs2:湿度センサの出力電圧。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007333750A (ja) * 2000-10-20 2007-12-27 Fisher & Paykel Healthcare Ltd 呼吸用気体絶対湿度センサの精度を自動的に検査するシステム及び方法
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