JPH0467906B2 - - Google Patents
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- JPH0467906B2 JPH0467906B2 JP61139389A JP13938986A JPH0467906B2 JP H0467906 B2 JPH0467906 B2 JP H0467906B2 JP 61139389 A JP61139389 A JP 61139389A JP 13938986 A JP13938986 A JP 13938986A JP H0467906 B2 JPH0467906 B2 JP H0467906B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
- G01N21/81—Indicating humidity
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、周囲の大気の湿度表示のための光学
式湿度検知装置に関する。
式湿度検知装置に関する。
本発明の一般的な目的は、製造及び取付に費用
がかからず、長い動作寿命にわたつて正確な、且
つ未熟練の、又はいくぶん熟練した人により、す
ぐに較正でき、また特に危険な環境における湿度
測定によく適した、周囲大気の湿度表示用の検知
装置を提供することである。
がかからず、長い動作寿命にわたつて正確な、且
つ未熟練の、又はいくぶん熟練した人により、す
ぐに較正でき、また特に危険な環境における湿度
測定によく適した、周囲大気の湿度表示用の検知
装置を提供することである。
第１図は本発明による光学式湿度検知装置１０
の好ましい実施例を示すもので、予め選択した光
路に沿つて、公称波長λにて光エネルギーを伝達
するレーザー又はLED等の狭帯域な光源１２を
含む。
の好ましい実施例を示すもので、予め選択した光
路に沿つて、公称波長λにて光エネルギーを伝達
するレーザー又はLED等の狭帯域な光源１２を
含む。
誘電体鏡１４は光源１２からの光をさえぎり、
かつそこで、第１の部分を第１の光検出器１６の
上へ伝達し、第２の部分を第２の光検出器１８の
上へ反射するように配置される。検出器１６及び
１８は適宜なレンズ、光繊維、光導電素子上に光
エネルギーを集中するための集束用反射器又は類
似物を含み、該検出器に入射する光の明るさの関
数として変化する検出器出力信号を供給しようと
するものである。検出器１６及び１８の出力は比
率計２０へ供給され、該比率計は誘電体鏡１４を
とりまく大気中の湿度を、検出器出力信号の比の
関数として表示する。比率計は湿度に対して直線
的な関係にある出力信号を発生するための適宜な
電子部品を含むことができる。誘電体鏡１４の反
射率は、そこに入射する光の偏光に依存するの
で、光源１２は偏光させることが好ましい。
かつそこで、第１の部分を第１の光検出器１６の
上へ伝達し、第２の部分を第２の光検出器１８の
上へ反射するように配置される。検出器１６及び
１８は適宜なレンズ、光繊維、光導電素子上に光
エネルギーを集中するための集束用反射器又は類
似物を含み、該検出器に入射する光の明るさの関
数として変化する検出器出力信号を供給しようと
するものである。検出器１６及び１８の出力は比
率計２０へ供給され、該比率計は誘電体鏡１４を
とりまく大気中の湿度を、検出器出力信号の比の
関数として表示する。比率計は湿度に対して直線
的な関係にある出力信号を発生するための適宜な
電子部品を含むことができる。誘電体鏡１４の反
射率は、そこに入射する光の偏光に依存するの
で、光源１２は偏光させることが好ましい。
第２図によれば、誘電体鏡１４は、好ましく
は、珪酸塩又は他のガラス組成物より成る平坦か
つ半透明な基材２２を含み、該基材上には堆積又
はコーテイングされた誘電体材料の多段の層２４
〜３２を有する。層２４〜３２は好ましくは異な
つた屈折率を有する２種の誘電体材料の交互の層
を含むすなわち、層２４，２８及び３２は第１の
誘電体材料であり且つ厚みがほぼ同じく、中間層
２６及び３０は第２の誘電体材料であり、且つ厚
みがほぼ同じである。層２４，２８及び３２は比
較的高い屈折率を有するが、層２６及び３０は低
い屈折率を有する。光源からの広範囲なレンジの
波長に適応する為に、他の要因は等しくしておい
て、異なつた層の間の屈折率の差を最大とするこ
とが望ましい。本発明では層２４，２８及び３２
の屈折率は1.95よりも大きく、一方、層２６及び
３０の屈折率は1.5よりも小さくあるべきものと
して考えられている（珪酸塩ガラス基材２２の屈
折率は約1.45である）。各層はおよそ1/4波長の厚
みとする。すなわち、層２４，２８及び３２の厚
さ、t1は光源１２の公称の波長λを対応する屈折
率の４倍で除したものにほぼ等しい。同様にし
て、層２６及び３０の厚みt2は、波長λを対応す
る屈折率の４倍で除したものにほぼ等しい。層２
６及び３０の屈折率は層２４，２８及び３２のそ
れよりも低いので、これに対応して厚みt2は厚み
t1よりも大きい。
は、珪酸塩又は他のガラス組成物より成る平坦か
つ半透明な基材２２を含み、該基材上には堆積又
はコーテイングされた誘電体材料の多段の層２４
〜３２を有する。層２４〜３２は好ましくは異な
つた屈折率を有する２種の誘電体材料の交互の層
を含むすなわち、層２４，２８及び３２は第１の
誘電体材料であり且つ厚みがほぼ同じく、中間層
２６及び３０は第２の誘電体材料であり、且つ厚
みがほぼ同じである。層２４，２８及び３２は比
較的高い屈折率を有するが、層２６及び３０は低
い屈折率を有する。光源からの広範囲なレンジの
波長に適応する為に、他の要因は等しくしておい
て、異なつた層の間の屈折率の差を最大とするこ
とが望ましい。本発明では層２４，２８及び３２
の屈折率は1.95よりも大きく、一方、層２６及び
３０の屈折率は1.5よりも小さくあるべきものと
して考えられている（珪酸塩ガラス基材２２の屈
折率は約1.45である）。各層はおよそ1/4波長の厚
みとする。すなわち、層２４，２８及び３２の厚
さ、t1は光源１２の公称の波長λを対応する屈折
率の４倍で除したものにほぼ等しい。同様にし
て、層２６及び３０の厚みt2は、波長λを対応す
る屈折率の４倍で除したものにほぼ等しい。層２
６及び３０の屈折率は層２４，２８及び３２のそ
れよりも低いので、これに対応して厚みt2は厚み
t1よりも大きい。
層２４〜３２は蒸着、高周波スパツタリング
（SPUTTERING）又は電子ビーム堆積法
（ELECTRON BEAM DEPOSITION）等適宜
な方法を用いて基材２２上に堆積又はコーテイン
グすることができる。先に示した誘電体層の厚み
は設計時の公称値であり、用いられる製造工程に
より変動する許容値を伴う。層２４，２８及び３
２に用いる代表的な高屈折率材料にはTiO2、
ZrO2及びZnS等がある。
（SPUTTERING）又は電子ビーム堆積法
（ELECTRON BEAM DEPOSITION）等適宜
な方法を用いて基材２２上に堆積又はコーテイン
グすることができる。先に示した誘電体層の厚み
は設計時の公称値であり、用いられる製造工程に
より変動する許容値を伴う。層２４，２８及び３
２に用いる代表的な高屈折率材料にはTiO2、
ZrO2及びZnS等がある。
層２６及び３０に用いる代表的な低屈折率材料
にはSiO2、MgF2及びNa3AlF6等がある。
にはSiO2、MgF2及びNa3AlF6等がある。
これらすべての材料は本発明の光学式誘電体湿
度検知装置用として充分な多孔性を有している。
度検知装置用として充分な多孔性を有している。
一般的に言つて、本発明は誘導体１４の反射率
と伝達率が、誘電体層２４〜３２により吸収され
る水蒸気の量と共に変化する、という原理に基い
ている。上記例により述べたタイプの多孔性の誘
電体材料は、鏡１４ににより反射された光と鏡１
４を通して伝達された光の比が、該鏡１４の周囲
環境の湿度を正確に反映するように、鏡の周囲環
境から蒸気を直ちに吸収する。本発明の好ましい
実施例による比率計を採用することの著しい利点
は、湿度の小さな変化に対して、反射率又は伝達
率の絶対変化量は小さくても比の変化量は大きい
ことにある。すなわち、反射率は約99％なので、
反射率のわずかな端数的変動が、伝達率の大きな
端数的変動を生ぜしめ、従つて比の、大きな端数
的な変動となる。
と伝達率が、誘電体層２４〜３２により吸収され
る水蒸気の量と共に変化する、という原理に基い
ている。上記例により述べたタイプの多孔性の誘
電体材料は、鏡１４ににより反射された光と鏡１
４を通して伝達された光の比が、該鏡１４の周囲
環境の湿度を正確に反映するように、鏡の周囲環
境から蒸気を直ちに吸収する。本発明の好ましい
実施例による比率計を採用することの著しい利点
は、湿度の小さな変化に対して、反射率又は伝達
率の絶対変化量は小さくても比の変化量は大きい
ことにある。すなわち、反射率は約99％なので、
反射率のわずかな端数的変動が、伝達率の大きな
端数的変動を生ぜしめ、従つて比の、大きな端数
的な変動となる。
第２図に示す５つの誘電体層は説明のみを目的
としており、発明を実施する場合には追加の交互
の層を必要とする。本発明の原理は、誘電体の非
反射コーテイングを有する窓に於て実施されてい
るものである。この実施例では、伝達率は大き
く、かつ反射率は相対湿度の小さな変化に応答し
て、大きな端数変動を受ける。いずれの場合で
も、検知器の感度及び応答範囲は誘電体フイルム
の多孔性を変更することにより変えることができ
る。
としており、発明を実施する場合には追加の交互
の層を必要とする。本発明の原理は、誘電体の非
反射コーテイングを有する窓に於て実施されてい
るものである。この実施例では、伝達率は大き
く、かつ反射率は相対湿度の小さな変化に応答し
て、大きな端数変動を受ける。いずれの場合で
も、検知器の感度及び応答範囲は誘電体フイルム
の多孔性を変更することにより変えることができ
る。
第１図は本発明の好ましい実施例による光学式
湿度検知装置の概略図である。第２図は第１図に
示す誘電体鏡の部分の拡大断面の一部を示す図で
ある。 １２……光源、１４……誘電体鏡、１６……光
検出器、１８……光検出器、２０……比率計、２
２……半透明な基材、２４，２８，３２，２６，
３０……層。
湿度検知装置の概略図である。第２図は第１図に
示す誘電体鏡の部分の拡大断面の一部を示す図で
ある。 １２……光源、１４……誘電体鏡、１６……光
検出器、１８……光検出器、２０……比率計、２
２……半透明な基材、２４，２８，３２，２６，
３０……層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 周囲大気から水分を吸収するための多孔性誘
電体手段と、予め選択された公称波長にて該誘電
体手段上に光エネルギーを導くための狭帯域光源
とを含み、該多孔性誘電体手段は上記予め選択さ
れた公称波長と多孔性誘電体構造体の屈折率との
関数としての波長の1/4の厚みを有する少くとも
１つの多孔性誘電体構造体の層を含み、さらに該
光源から該誘電体手段上に入射する光エネルギー
をさえぎるように配置され該誘電体手段の周囲大
気中の湿度を該誘電体手段の光伝達及び反射特性
の変動の関数として表示する手段を含むことを特
徴とする湿度検知装置。 ２ 該誘電体手段が、少くとも１つの誘電体材料
の層を有する半透明な基材を含み、該誘電体材料
層は光源からの光エネルギーをさえぎるように配
置されている前記特許請求の範囲第１項記載の湿
度検知装置。 ３ 該誘電体手段が、当該基材上に多層の誘電材
料をのせている半透明な基材を含み、該多層の各
層は異なつた屈折率を有する前記特許請求の範囲
第２項記載の湿度検知装置。 ４ 該多層が、異なつた屈折率を有する２つの誘
電体材料の交互の層を含む前記特許請求の範囲第
３項記載の湿度検知装置。 ５ 該２つの誘電体材料が1.95以上の屈折率を有
する第１の材料と、1.5以下の屈折率を有する第
２の材料を含む前記特許請求の範囲第４項記載の
湿度検知装置。 ６ 該第１の材料が、TiO2、ZrO2及びZnSから
成る群から選択され、該第２の材料が、SiO2、
MgF2及びNa3AlF6から成る群から選択される前
記特許請求の範囲第５項記載の湿度検知装置。 ７ 該基材が珪酸塩ガラス組成物である前記特許
請求の範囲第６項記載の湿度検知装置。 ８ 該各層がλ／4nの厚みを有し、λが該層の
公称波長であり、ｎが該層の屈折率である特許請
求の範囲第４項記載の湿度検知装置。 ９ 光エネルギーをさえぎるように配置された該
手段が、該誘電体手段中を伝達される光エネルギ
ーを受光するように配置された手段を含む前記特
許請求の範囲第３項記載の湿度検知装置。 １０ 光エネルギーを受光するように配置された
該手段が、該誘電体手段により反射された光エネ
ルギーを受光するように配置された手段を含む前
記特許請求の範囲第９項記載の湿度検知装置。 １１ 光エネルギーを受光するように配置された
該手段が、該誘電体手段を通して伝達される光エ
ネルギーを受光するように配置された第１の手段
と、該誘電体手段により反射された光エネルギー
を受光するように配置された第２の手段と、該誘
電体手段により伝達及び反射される光エネルギー
の組み合せ関数として湿度を表示するために、該
第１及び第２の手段に結合する第９の手段とを含
む前記特許請求の範囲第３項記載の湿度検知装
置。 １２ 該第３の手段が、該伝達された光エネルギ
ーと反射された光エネルギーの比の関数として、
湿度を表示するための手段を含む前記特許請求の
範囲第１１項記載の湿度検知装置。 １３ 周囲大気から水分を吸収するための誘電体
材料の少くとも１つの層を有する誘電体手段と、
予め選択された公称波長の光エネルギーを該誘電
体手段の上に導くように配置された光源であり、
該光エネルギーの一部は該誘電体手段により反射
され、別の部分は該誘電体手段を通して伝達され
るような該光源と、該誘電体手段を通して伝達さ
れる光エネルギーを受光するように配置された第
１の光検出手段と、該誘電体手段により反射され
る光エネルギーを受光するように配置された第２
の光検出手段と、該誘電体手段をとりまく大気の
湿度を該第１及び第２の検出手段へ導かれた該光
エネルギーの関数として表示するための手段とを
含む湿度検知装置にして、該誘電体手段は、該公
称波長と多孔性誘電体構造体の屈折率との関数と
して1/4波長の厚みを有する該多孔性誘電体の少
くとも１つの層を含むことを特徴とする該湿度検
知装置。 １４ 該湿度表示手段が該第１及び第２の検出手
段において受光された光エネルギーの比に応答す
る手段を含む前記特許請求の範囲第１３項記載の
湿度検知装置。 １５ 該誘電体手段が誘電体鏡を含む前記特許請
求の範囲第１４項記載の湿度検知装置。 １６ 該誘電体鏡は当該基材上にのせた多層の誘
電体材料を有する半透明の基材を含み、かつ該多
層の積層される各層は異なつた屈折率を有する前
記特許請求の範囲第１５項記載の湿度検知装置。 １７ 該多層が、異なつた屈折率を有する２つの
誘電体材料の交互の層を含む前記特許請求の範囲
第１６項記載の湿度検知装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/765,727 US4641524A (en) | 1985-08-15 | 1985-08-15 | Optical humidity sensor |
| US765727 | 1991-09-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6239744A JPS6239744A (ja) | 1987-02-20 |
| JPH0467906B2 true JPH0467906B2 (ja) | 1992-10-29 |
Family
ID=25074320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61139389A Granted JPS6239744A (ja) | 1985-08-15 | 1986-06-17 | 光学式湿度検知装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4641524A (ja) |
| JP (1) | JPS6239744A (ja) |
| DE (1) | DE3619017A1 (ja) |
| FR (1) | FR2586295B1 (ja) |
| GB (1) | GB2179141B (ja) |
| IT (1) | IT1191279B (ja) |
| NL (1) | NL8601493A (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE3832185A1 (de) * | 1988-09-22 | 1990-03-29 | Fedor Dipl Phys Dr Mitschke | Feuchtesensor und messanordnung zur messung der feuchte |
| US5212099A (en) * | 1991-01-18 | 1993-05-18 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for optically measuring concentration of an analyte |
| DE4133125C1 (ja) * | 1991-10-05 | 1993-02-18 | Ultrakust Electronic Gmbh, 8375 Gotteszell, De | |
| DE4133126C2 (de) * | 1991-10-05 | 1996-11-07 | Ultrakust Electronic Gmbh | Feuchtesensor |
| EP0598341B1 (en) * | 1992-11-17 | 1998-09-23 | Hoechst Aktiengesellschaft | Optical sensor for detecting chemical species |
| SE470564B (sv) * | 1993-01-19 | 1994-08-29 | Hans Pettersson | Förfarande och anordning för avkänning av andningen hos en människa eller ett djur |
| US5507175A (en) * | 1994-10-21 | 1996-04-16 | Protimeter, Inc. | Cycling chilled mirror dewpoint hygrometer including a sapphire optical mirror |
| DE19545414C2 (de) * | 1995-12-06 | 2002-11-14 | Inst Physikalische Hochtech Ev | Optisches Sensorelement |
| DE19747343A1 (de) * | 1997-10-27 | 1999-05-06 | Jenoptik Jena Gmbh | Partialdrucksensor |
| FI109730B (fi) * | 1998-06-18 | 2002-09-30 | Janesko Oy | Sovitelma pH:n tai muun väriaineindikaattoreilla ilmaistavissa olevan kemiallisen ominaisuuden mittauksen yhteydessä |
| JP2001096125A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-04-10 | Asahi Shiko:Kk | 湿度センサ付乾燥剤パック及びその製造装置 |
| US20040062682A1 (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-01 | Rakow Neal Anthony | Colorimetric sensor |
| US7005662B2 (en) * | 2003-06-23 | 2006-02-28 | Jean Caron | Soil water potential detector |
| RU2255361C1 (ru) * | 2004-02-16 | 2005-06-27 | Воронежский военный авиационный инженерный институт | Устройство для определения загрязнения окисью углерода приземного слоя атмосферы автотранспортными средствами |
| US7391937B2 (en) * | 2004-10-22 | 2008-06-24 | Lockheed Martin Corporation | Compact transition in layered optical fiber |
| US8067110B2 (en) * | 2006-09-11 | 2011-11-29 | 3M Innovative Properties Company | Organic vapor sorbent protective device with thin-film indicator |
| JP5572210B2 (ja) | 2009-05-22 | 2014-08-13 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 多層比色センサアレイ |
| AU2010249632B2 (en) | 2009-05-22 | 2013-10-03 | 3M Innovative Properties Company | Multilayer colorimetric sensors |
| US9091206B2 (en) * | 2011-09-14 | 2015-07-28 | General Electric Company | Systems and methods for inlet fogging control |
Family Cites Families (16)
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