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(2) 高精度湿度計測技術を実現するには 湿度は温度と共に非常に身近な物理量ですが、 高精度に湿度を計測することは難しく、 湿度計測機器の知識・技術は勿論の他、 湿度、及び湿度センサに関する知識を深める 必要があります。.
(3) 目 次 １． 湿度と湿度センサの基礎知識 ２． 電気抵抗変化型湿度センサ駆動回路の設計 ３． 電気容量変化型湿度駆動回路の設計 ４． 電気容量変化型湿度センサの特性 ５． 湿度校正技術.
(4) １−１ 湿度の基礎知識 （１） 飽和水蒸気圧es(mmHg) 水蒸気圧eとは大気中に存在する水蒸気の分圧 飽和水蒸気圧eSとは大気中に存在することができる最大の水蒸気圧. 絶対湿度D(g/m3) 絶対湿度D(g/m3)と は1m3当りの質量(g)で表す水蒸気量. 相対湿度（％RH). B eS = A exp T A,B:定数 T:温度. D=. eM RT. M：分子量(18) R:気体定数. 相対湿度H(%RH)とは大気中の水蒸気圧eを飽和水蒸気圧eSに対する割合として表す量. H=. e *100(% RH ) eS. 詳細はトランジスタ技術2008年3月号Appendix「正確な湿度計測に役立つ熱力学の基礎知識」を参照.
(5) １−２ 湿度の基礎知識 （２） 結露 露点 露点TDとはある気体の水蒸気圧が飽和水蒸気圧eSに達したとき（結露状態）の温度. T=25℃ H=50％RH. TD =. 1 ln (H 100 ) + 1 T. Es=23.76mmHg. 温度変化 T≒13.8℃ H=100％RH. Es=11.88mmHg. 結露状態. 一日の気温変動による結露現象の模式図. 詳細はトランジスタ技術2008年3月号Appendix「正確な湿度計測に役立つ熱力学の基礎知識」を参照.
(6) １−３ 湿度の基礎知識 （3） 水分量の体積百分率と露点 露点ー相対湿度ー絶対湿度ー水分量（理論値） 露点(℃）. RVM. B A exp *100(%) ≈ 760 TD . 水蒸気圧. 相対湿度. 絶対湿度. (mmHg). (%RH). (mg/L). 水分量RVM Vol%. ppm. -10. 2.262. 12.84. 2.198. 0.2967949. 2967.94938. -20. 1.024. 5.81. 0.995. 0.1346084. 1346.08384. -30. 0.435. 2.47. 0.422. 0.0571499. 571.49949. -40. 0.171. 0.97. 0.166. 0.0225335. 225.33505. -50. 0.062. 0.35. 0.060. 0.0081717. 81.71741. -60. 0.020. 0.12. 0.020. 0.0026942. 26.94153. -70. 0.006. 0.03. 0.006. 0.0007963. 7.96288. -80. 0.002. 0.01. 0.002. 0.0002074. 2.07443. -90. 0.000. 0.00. 0.000. 0.0000467. 0.46659. -100. 0.000. 0.00. 0.000. 0.0000088. 0.08833. -110. 0.000. 0.00. 0.000. 0.0000014. 0.01364. -120. 0.000. 0.00. 0.000. 0.0000002. 0.00165. 温度20℃において 詳細はトランジスタ技術2008年3月号Appendix「正確な湿度計測に役立つ熱力学の基礎知識」を参照.
(7) １−4 湿度計・湿度センサの分類. 電気特性利用湿度計. 露点計. 高分子系湿度センサ 金属酸化物系湿度センサ 電解質系湿度センサ 自動平衡式露点計 肉眼判定式露点計 金属酸化物系露点計. 伸縮式湿度計. 毛髪湿度計. 乾湿球湿度計. アスマン通風乾湿球湿度計 気象庁形通風乾湿球湿度計 抵抗温度計式乾湿球湿度計. その他. 小型、安価 デジタル、自動計測・自動制御 システム化が容易. 赤外線利用湿度計 マイクロ波利用湿度計 水晶振動式湿度計. 詳細はトランジスタ技術2008年１月号「湿度計測のための基礎知識」を参照.
(8) １−5 電気特性利用湿度センサの分類 高分子系湿度センサ. 静電容量変化型 ・特性の直線性が良い ・相対湿度全領域で測定可能. ・温度依存性が小さい ・経年変化が小さい. 電気抵抗変化型. 金属酸化物系湿度センサ. ・安価 ・入手が容易 ・サーミスタなどの抵抗変化型温度センサと併用が容易. 電解質系湿度センサ. 詳細はトランジスタ技術2008年１月号「湿度計測のための基礎知識」を参照.
(9) ２ 電気抵抗変化型湿度センサ駆動回路の設計 ２−１ 湿度センサ選定の注意事項 ･･ ・・ ・・ ・・ ・・ ・・ ・・ ・・. ガス雰囲気中での劣化特性 ガス雰囲気中での劣化特性 結露による劣化特性 結露による劣化特性 経年変化 経年変化 応答特性 応答特性 ヒステリシス特性 ヒステリシス特性 各個体間におけるH-R特性のばらつき 各個体間におけるH-R特性のばらつき 各個体間における温度特性のばらつき 各個体間における温度特性のばらつき 印加電圧における電気的特性の制約 印加電圧における電気的特性の制約. 印加電圧範囲 周波数範囲 波形 直流分の有無. 高精度な湿度計測を実現するには、 湿度センサに合せた駆動回路を設計するだけでなく、 駆動回路の設計を通じて、より適切な湿度センサを選定することが重要 詳細はトランジスタ技術2008年3月号「電気抵抗変化型湿度センサの駆動回路設計」を参照.
(10) ２−２ 電気抵抗変化型湿度センサ駆動回路の基本. 発振. 湿度ｾﾝｻ ｲﾝﾀﾌｪｰｽ. 検波 増幅. ﾘﾆｱ ﾗｲｽﾞ. 温度ｾﾝｻ ｲﾝﾀﾌｪｰｽ. 温度 演算. 温度 補正. 電気抵抗変化型湿度センサ駆動回路のシステム構成. 詳細はトランジスタ技術2008年１月号「湿度計測のための基礎知識」を参照.
(11) ２−２ アナログ回路による電気抵抗変化型湿度センサ駆動回路の設計例 4. 1000000. ﾎﾞﾘｭｰﾑによ り 3 非直線特性 を調整 2.5 3.5. 出 力 電 圧 （V). 100000. 抵抗（KΩ). 10000 湿度ｾﾝｻ特性RH. 1000 100. 2 1.5 1. 抵抗補間特性. 0.5. 10. 0 1 0. 10. 20. 30. 40. 50. 60. 70. 80. 0. 90 100. 0.2. 0.4. 0.6. 0.8. 1. 1.2. 入力電圧（V). 湿度H（％RH) 50. 2.6. 45. 2.4. 40. 2.2. 30. 出 力 電 圧 (V ). 抵抗（KΩ). 35. ｻｰﾐｽﾀ特性. 25 20 15. 非直線性 が大きく なってい る領域. 2 1.8 1.6 1.4. 10. 1.2. 5. 抵抗補間特性. 1. 0 0. 10. 20. 30 温度t（℃). 40. 50. 0. 60. 20. 40 60 相対湿度(%RH). 80. 100. 詳細はトランジスタ技術2008年１月号「湿度計測のための基礎知識」を参照. 小型化・低消費電流化・安価、及び、精度・安定性が不十分.
(12) ２−３ デジタル回路による電気抵抗変化型湿度センサ駆動回路の設計 小型化・低消費電流化・安価・精度・安定性の向上を図る. FO = R1. κ = 1. κ C1 R1. VT− 1 − V DD ln V+ 1 − T V DD . Vt + V DD − VT V DD . Vo/fO V Vc1. C1. IC1 74HC14. 電圧VoDD. VT +. 電圧 Vc. VT −. 時間. 詳細はトランジスタ技術2008年3月号「電気抵抗変化型湿度センサの駆動回路設計」を参照.
(13) ２−４ デジタル回路による電気抵抗変化型湿度センサ駆動回路の課題（１） ● ● 回路素子の温度依存性による周波数変化 回路素子の温度依存性による周波数変化. 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0 -0.002 -0.004 -0.006 -0.008 -0.01. dFO dk dC1 = − FO k C1 0.035 0.030. 温度Tを20℃から40℃に変化させた場合. 0.025 0.020. ポリエステル・ フイルム. 10nF. dk/k. dk/ k- dC 1 / C 1. 1 ∂k 1 ∂C1 dFO = FO − dT k ∂ T C ∂ T 1 . 0.015 0.010 0.005 0.000 -0.005 -0.010. 5. 15. 25 35 Environmental temperature（℃）. 45. 2. 3. 4. 5. 6. 電源電圧（V). 温度変化による周波数変化で測定誤差は数％RHになる可能性がある 詳細はトランジスタ技術2008年3月号「電気抵抗変化型湿度センサの駆動回路設計」を参照.
(14) ２−５ デジタル回路による電気抵抗変化型湿度センサ駆動回路の課題(２) ● ● 電源電圧の変化による周波数変化 電源電圧の変化による周波数変化. 1 dFo ∂Fo ∂k dk = dV DD = Fo ∂k ∂VDD k Fo. 周波数変化率(dFo/Fo). 0.1 0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 2. 3. 4 電源電圧（V). 5. 6. 電源電圧を安定化させないと測定誤差が非常に大きくなる 詳細はトランジスタ技術2008年3月号「電気抵抗変化型湿度センサの駆動回路設計」を参照.
(15) ２−６ デジタル回路による電気抵抗変化型湿度センサ駆動回路の課題(３) ● ● 経年変化による周波数変化 経年変化による周波数変化 dFo ∂ Fo ∂ k ∂ F ∂ R1 1 ∂ F ∂ C1 dt + o dt + o dt = Fo k t C t R t ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ 1 1 Fo dk dC 1 dR1 = − − k C1 R1. 湿度センサの経年変化 コンデンサの経年変化 IC特性の経年変化. 詳細はトランジスタ技術2008年3月号「電気抵抗変化型湿度センサの駆動回路設計」を参照.
(16) ２−７ 周波数比較方式の導入. Rr. C. マイコン PIO による 時分割制御. RH. FH,. FH = k CRH Fr = k CRr. RH = Rr. Fr FH. Fr. 74HC14. K,Cの影響を受けない 詳細はトランジスタ技術2008年3月号「電気抵抗変化型湿度センサの駆動回路設計」を参照.
(17) ２−８ 温度・湿度センサ時分割計測、周波数範囲の設定. 周波数範囲の設定. VR1. 74HC126. 50kΩ RT. 温度計測. 20kΩ Rr. マイコン PIO による 時分割制御. ５kΩ. RH. ON抵抗の影響を抑 えるため ｱﾅﾛｸﾞ･ｽｲｯﾁではなく 74HC126を採用. 20kΩ FH, FT, Fr C1. 0.27μＦ. 74HC14. 詳細はトランジスタ技術2008年3月号「電気抵抗変化型湿度センサの駆動回路設計」を参照.
(18) ２−９ 調整・校正機能の導入 中湿調整 VR2. VR1=±2kΩの調整(at H=80%RH). 74HC126. FC = k C1 RVR 2. 20kΩ. 50. RH. 40 35. ５kΩ. 30. 50kΩ RT. 25 20. 20kΩ. 15. Rr. 10 5. マイコン PIO による 時分割制御. VR1. 45. 抵抗RH'(kΩ). H=H±2の補正(at H=50%RH). 20kΩ. 0 20. 40. 60. 80. 相対湿度H（％RH). 100. 0.27μＦ. 74HC14. 50 45 40 35 30 25 20 15. FH, FT, Fr, Fc C1. F R H = H + D r − 0 .5 = H + D VR 2 − 0 . 5 Rr FC . 抵抗RH'(kΩ). 高湿調整. 10 5 0 20. 40. 60. 80. 相対湿度H（%RH). 詳細はトランジスタ技術2008年3月号「電気抵抗変化型湿度センサの駆動回路設計」を参照. 100.
(19) ２−１０ 温度補正、調整・校正機能によって生じる誤差 . 1000. T=10℃. 10000. 10000. 1000. 1000. 1. 0.1 0. 20. 40. 60. 80. 100. 相対湿度(%RH). 1. 1. 0.1. 0.1. R50H=215kΩ Rp=410kΩ. 0. 20. 40. 60. (2) HS15(GE). 80. 100. 0. 20. 40. 60. 80. 相対湿度(%RH) (3) 2S6A(OMRON). . 100. 20 ℃. 1000. 0. 20. 40. 60. 80. 100. R50H=22kΩ Rp=100kΩ A=365 B=3360 RSO=0 CP=0. T=10℃ T=20℃ T=30℃. 100. R50H=85kΩ Rp=8MΩ. 10. 1. 0.1. 0.1. . 10000. A=400 10 B=7740 RSO=0 CP=0 1. A=438 B=4800 RSO=0 CP=0. 10. 50. T=10℃ T=20℃ T=30℃. 100. 100. 1. 相対湿度（%RH). (1) H104R(MARCON). 抵 抗 （ kΩ ). 抵 抗 (K Ω ). 抵 抗 （ｋΩ ）. 抵 抗 (k Ω ). 10. 10. 10. T=10℃ T=20℃ T=30℃. 100. 100. 100. . . 1000. T=10℃ T=20℃ T=30℃. T=20℃ T=30℃. . 抵 抗 （KΩ ). T=20℃ T=30℃. 1000. . 10000. 抵 抗 （ｋΩ ). T=10℃. 10000. 10000. . 1 1 1 1 理論近似式 RH = R50 H exp A H − H exp B T − T による理論特性. 各電気抵抗変化型湿度センサの実測特性(温度依存性含む). 0.1. 0. 相対湿度（％RH). 20. 40. 60. 80. 100. 0. 相対湿度（％RH). 20. 40. 湿度センサの感湿メカニズムは非常に複雑であるため、理論近似式の誤差が大きい. 高精度な湿度計測を実現するには、 温度係数の個体差のばらつきが小さく、複雑な温度補正を必要とせず、 調整・校正誤差が小さい特性ばらつきを持つ湿度センサを選定することが重要 詳細はトランジスタ技術2008年3月号「電気抵抗変化型湿度センサの駆動回路設計」を参照. 60. 相対湿度（％RH). 80. 100.
(20) ３． 電気容量変化型湿度駆動回路の設計 ３−１ 高精度湿度計測を実現するための条件 非直線性が小さく、特性ばらつきが小さなセンサ を選定することが重要 ・AD変換器の入出力特性の非直線性、分解能. ● 測定機器の入出力特性に起因する誤差. ・アナログ回路の入出力特性の非直線性 ・センサ特性の演算処理. ● 校正システムに起因する誤差 ● 測定機器の周囲環境に起因する誤差 ・環境温度や圧力などの要因による センサ特性への影響 ・環境温度によるアナログ電圧への影響 ・電気的ノイズによる影響. ● 経年変化に起因する誤差. トレーサビリティの構築が重要 温度係数が小さいセンサと、 温度や電気的ノイズなどの環境条件の変動による 影響を受け難い測定方式の採用が重要 経年変化が小さいセンサと駆動回路を選定、 使用環境条件に対応した適宜な期間での センサの交換と校正が必要. 詳細はトランジスタ技術2008年5月号「±2%RH高精度湿度計の設計」を参照.
(21) ３−２ 電気容量変化型湿度センサの特性 114 112 電気容量C(pF). ・・ 湿度−容量特性の直線性が良い 湿度−容量特性の直線性が良い ・・ 温度依存性が非常に小さい 温度依存性が非常に小さい ・・ 相対湿度の全領域で測定可能 相対湿度の全領域で測定可能 ・・ 特性ばらつきが小さい 特性ばらつきが小さい ・・ 印加電圧の周波数範囲が広い 印加電圧の周波数範囲が広い ・・ 経年変化が比較的小さい 経年変化が比較的小さい. 110 108 106 104 102. ・・ 自己発熱が小さい 自己発熱が小さい. 100 0. 20. 40 60 相対湿度H(%RH). 80. 100. TIA 195. HS1100LF. 190. 0∼100％RH -60∼140℃ 0.31pF/%RH ±2％RH ±1％RH 0.01％RH <10Vp-p 5kHz∼300kHz ±1%RH/year 芳香族ポリマ. 電気容量C(pF). TIA 互換性 ±2%RH 使用湿度範囲 0∼100％RH 使用温度範囲 -25∼100℃ 感度 0.118pF/%RH 直線性 ±１％RH ヒステリシス ＜1％RH 温度係数 -0.03％RH 印加電圧 <2Vp-p DC印加 <|±0.5V| 使用周波数範囲 50kHz∼400kHz 長期安定性 ±1%RH/year 感湿材料 芳香族ポリマ. 185 180 175 170 165 160 0. 20. 40 60 相対湿度H（%RH) HS1100LF. 詳細はトランジスタ技術2008年5月号「±2%RH高精度湿度計の設計」を参照. 80. 100.
(22) ３−３ アナログ回路による駆動回路の設計 ・ 非常に簡易な回路で比較的精度 が高い駆動回路を設計できる ・ 出力電圧により湿度を直読できる ・ 回路の入出力特性に僅かな非直 線性誤差が生じる ・回路に温度依存性が生じる. 演算回路. 140. 100. 120. 80 出力電圧（*10mV). 電位差Vo(mV). 100 80 60 40. 60 40 20. 20 0 100. 105. 110. 115. 静電容量CH(pF). 120. 125. 0 0. 20. 40 60 相対湿度H（％RH). 詳細はトランジスタ技術2008年5月号「±2%RH高精度湿度計の設計」を参照. 80. 100.
(23) ３−４ アナログ駆動回路により生じる誤差 センサ含めたアナログ回路の誤差 10. 8. 8 6. 6 4. 偏差（％RH). 非直線性誤差（％RH). 湿度センサHS1100LFの非直線特性による誤差 10. 2 0 -2. 0 -2 -4 -6. ±２％RH. -4. 4 2. -6. ±３％RH. -8 -10. -8 -10 0. 20. 40 60 相対湿度H(%RH). 80. 100. 0. 20. 40 60 相対湿度（％RH). 80. 100. 一定の室温（25℃）の環境下では、アナログ回路のみで±３％RHの精度を得ること ができるが、 回路の持つ温度依存性により広範囲の環境温度下では大きな誤差を持つ 詳細はトランジスタ技術2008年5月号「±2%RH高精度湿度計の設計」を参照.
(24) ３−5 デジタル回路による駆動回路の設計 RR. RR. ﾏｲｸﾛｺﾝﾋﾟｭｰﾀ. fH IC1. CH. 74HC14. fH =. k RR. 1 1 + CR CH . Counter IC1 CH. CR. ∂f ∂C ∂f ∂C ∂f ∂R ∂f ∂k dfH = H H dT + H R dT + H R dT + H dT ∂k ∂T ∂CH ∂T ∂CR ∂T ∂RR ∂T . CR. CH =. dR dC dk df H = f H − f H R − f R R k RR CR . fR CR fH − fR. 0.79 0.78. 61500 T=10℃ T=20℃ T=30℃. 61000. 0.77 0.76 周波数比rf. 60500 出力周波数(Hz). PIO SWH. 60000 59500 59000. 0.75 0.74 T=10℃ T=20℃ T=30℃. 0.73 0.72. 58500. 0.71. 58000. 0.7. 57500. 0.69. 57000. 0. 0. 20. 40 60 80 相対湿度(%RH). 100. 20. 40 60 相対湿度H(%RH). 詳細はトランジスタ技術2008年5月号「±2%RH高精度湿度計の設計」を参照. 80. 100.
(25) ３−6 デジタル回路による駆動回路の精度 100. 4. 90. T=10℃ T=30℃. 3 80. T=10℃ 60. 偏 差 （ ％ R H). 指示値（％RH). ±１％RH. 2. 70 T=30℃. 50 40 30. 1 0 0. 20. 40. 60. 80. -1 -2. 20 10. -3. 0 0. 10. 20. 30. 40. 50. 60. 70. 80. 90. 100. 相対湿度H（％RH). 環境温度10℃､30℃における相対湿度−指示値の関係. -4. 相対湿度H（％RH) 環境温度20℃の湿度計の指示値に対する偏差. 詳細はトランジスタ技術2008年5月号「±2%RH高精度湿度計の設計」を参照. 100.
(26) ４． 電気容量変化型湿度センサの特性 4-1電気容量変化型湿度センサとは. 電気容量変化型湿度センサの感湿材料 高分子系. 金属酸化物. セルロース化合物 ポリビニル化合物 芳香族系ポリマ Al2O3. 電気容量変化型湿度センサの基本構造 アルミニウム電極 上部電極. Al2O3感湿層. 感湿膜. 多孔質金電極. 下部電極 ガラス基板. SiO2 高分子系. 金属酸化物系. 詳細はトランジスタ技術2008年5月号Appendix「電気容量変化型湿度センサの特性」を参照.
(27) ４−２ 物理吸着とBET式 可逆吸着では水分子と感湿膜との相互作用が弱く物理吸着と言い、 不可逆吸着では相互作用が強く、化学変化を伴っている場合が多 いので化学吸着と言います。 湿度センサに化学吸着現象が生じている場合、経年変化、特性劣 化の原因になります。 相対湿度Hと水分子吸着量vとの関係はBET(Brunauer, Emmett, Teller)の式で示すことができます。. 金電極 水分子 細孔 Al2O3感湿層. [ [. ] ]. cx 1− (n +1)xn + nxn+1 v = vm (1− x) 1+ (c −1)x − cxn+1. [ [. ] ]. v cx 1− (n +1)xn + nxn+1 θ = = n+1 vm (1− x) 1+ (c −1)x − cx. アルミニウム電極. E − EL x = H 100 , c = exp 1 kT . 詳細はトランジスタ技術2008年5月号Appendix「電気容量変化型湿度センサの特性」を参照.
(28) ４−３ BET式のシミュレーション（２） 6. 感湿材料の選択によって定数ｃを小さくすることにより、 c=20 n=10 c=2 n=10. 平均吸着層数θ. 5 4. 低湿領域の直線性が良い特性を得る. 強い非直線性. 3. 感湿材. n. 2. Al2O3. ７. 7.1. 16. 1. ｾﾙﾛｰｽﾄﾘｴｽﾃﾙ. 4.1. 1.9. 2.1. 8.2. 26. 1.6. 1.9. ﾎﾟﾘﾋﾞﾆｰﾙｱﾙｺｰﾙ. 0 0. 20. 40 60 相対湿度H(％RH). 80. (E1-EL). c. 100. ﾎﾟﾘﾌｪﾉｰﾙﾚｼﾞﾝ. 4.1. 詳細はトランジスタ技術2008年5月号Appendix「電気容量変化型湿度センサの特性」を参照.
(29) ４−４ BET式のシミュレーション（2） 感湿材料の選択と細孔の大きさをコントロールすることにより. 6. 平均吸着層数θ. 最大吸着層数θを小さくすることができ、. c=2 n=10 c=2 n=4. 5. 中湿から高湿領域の直線性が良い特性を得る. 4 3. 強い非直線性. 2 1 0 0. 20. 40 60 相対湿度H（％RH). 80. 100. 詳細はトランジスタ技術2008年5月号Appendix「電気容量変化型湿度センサの特性」を参照.
(30) ４−5 BET式のシミュレーション（３） 金属酸化物Al3O2のように大きな定数c場合、低湿∼中湿領域で大きな負の温度係数を持つ特性 ﾎﾟﾘﾌｪﾉｰﾙﾚｼﾞﾝのように小さな定数ｃの場合、小さな負の温度係数を持つ特性 2. 平均吸着層数θ. 1.5. 1 c=22.8(T=0℃） c=18.4(T=20℃） c=15.3(T=40℃）. 0.5. 0 0. 20. 40 相対湿度H(%RH). 60. 80. 詳細はトランジスタ技術2008年5月号Appendix「電気容量変化型湿度センサの特性」を参照.
(31) ４−6 BET式のシミュレーション（４） ﾎﾟﾘﾌｪﾉｰﾙﾚｼﾞﾝやｾﾙﾛｰｽﾄﾘｴｽﾃﾙなどの 高分子系湿度センサ感湿表面では水分子の 回転運動が拘束されているため、温度依存性. n (E1-EL) c ７ 7.1 16 4.1 1.9 2.1 8.2 26 4.1 1.6 1.9. 感湿材 Al2O3 ｾﾙﾛｰｽﾄﾘｴｽﾃﾙ ﾎﾟﾘﾋﾞﾆｰﾙｱﾙｺｰﾙ ﾎﾟﾘﾌｪﾉｰﾙﾚｼﾞﾝ 40. 115. 30. 電気容量C（ｎF). 電気容量C（ｐF). がほとんどない 120. 110. 20. 105. 10. 100. 0 0. 20. 40. 60. 80. 相対湿度H（％RH). 100. T=40℃ T=20℃ T＝0℃. 0. 20. 40. 60. 80. 100. 相対湿度H（％RH). 相対湿度H−電気容量C特性の直線性が良い湿度センサほど温度依存性 が小さく特性も安定しているため、高精度湿度測定に適している 詳細はトランジスタ技術2008年5月号Appendix「電気容量変化型湿度センサの特性」を参照.
(32) ５． 湿度校正技術 ５−１ トレーサビリティ体系 使用する湿度計を国家標準と間接的に比較できる体系を構築することが必要で、 この体系をトレーサビリティ体系と言う. 湿度の基礎標準. 基準湿度発生装置 （２圧力・2温度法）. 照合用標準湿度計 (鏡面冷却式露点計). 実用湿度発生装置 （分流法、飽和塩法）. 被校正用湿度計. 詳細はトランジスタ技術2008年8月号Appendix「湿度計の校正に必須の基礎知識」を参照.
(33) ５−２ 基準湿度発生装置 H=. Pt eS *100 PS et. B B eS = A exp , et = A exp TS Tt . Ts＝Ttとすると、. H=. Pt =Psとすると. 1 1 H = exp B − *100 TS Tt . Pt *100 PS Pt. PS. 圧力計. 圧力計. 恒温槽. 試験槽. 飽和槽. 恒温槽. 乾燥空気. 試験槽. 圧力調整弁. 飽和槽. 圧縮空気. 恒温槽. 恒温槽. 温度Ts (Ts=Tt) 温度Tt. 温度Ts (Ts＜Tt) 温度Tt. 2圧力法による標準湿度発生装置. 2温度法による標準湿度発生装置. 詳細はトランジスタ技術2008年8月号Appendix「湿度計の校正に必須の基礎知識」を参照.
(34) ５−３ 2温度法標準湿度発生装置 飽和水蒸気(試験槽へ). エアー 発生槽 ADコンバータ. DAコンバータ. PID制御演算処理. 水冷ヒートシンク. 温度測定装置 冷却水. 温度制御装置 制御電流. 配管. 冷却水. 配管. 配管 温度センサ 飽和水蒸気発生槽. 試験槽. ポンプ ｴｱｰｽﾄｰﾝ. 熱交換器 恒温槽. ｽﾃﾝﾚｽ容器 断熱材. 詳細はトランジスタ技術2008年8月号「1温度法を使った基準湿度発生装置の設計と製作」を参照.
(35) ５−４ その他の湿度発生装置 分流法. 飽和塩法 ある溶質の飽和水溶液と平衡関係に ある気体の水蒸気圧の比e/esは、その 水溶液の水のモル分率Xwに等しい. 分流比ｒを制御. H =r. Pt *100 PS − (1 − r )eS. H=. e *100 = X W *100 eS モータ. 試験槽. 飽和槽. 乾燥空気. 流量計. ファン 溶質. 流量計 恒温槽 分流法による湿度発生装置. 飽和水溶液. デシケータなどの調湿容器 飽和塩法による湿度発生装置. 詳細はトランジスタ技術2008年8月号Appendix「湿度計の校正に必須の基礎知識」を参照.
(36) ５−５ 湿度標準機としての露点計 露点計. 自動平衡式露点計 ⇒ 鏡面冷却式露点計 肉眼判定式露点計 金属酸化物系露点計 LED 電流 制御回路. 測定気体. H = exp B(1 TD − 1 T )*100. LED. PD 鏡面. Pt. ﾍﾟﾙﾁｪ. 温 度 検出回路. マイコン制御回路. 光 量 検出回路. ﾍﾟﾙﾁｪ素子 電流制御. センサ・ヘッド. 本体. 鏡面冷却式露点計の原理図 詳細はトランジスタ技術2008年8月号Appendix「湿度計の校正に必須の基礎知識」を参照.
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