湿度計とは何ですか

定義

湿度計は、周囲の環境の湿度を測定するために使用されます。「湿度」とは、ガス中に含まれる水蒸気の量を指します。湿度計は、材料の物理的性質が湿度に応じて変化するという原理に基づいて動作し、これにより測定が可能になります。

湿度は2種類に分類されます：

• 絶対湿度: 単位体積あたりの空気中の水蒸気の量を表します。

• 相対湿度: 特定の温度における実際の水蒸気圧と、その物質が達成可能な最大水蒸気圧の比であり、温度によって変化します。

湿度計の分類

湿度計は、湿度測定に使用される材料によって分類され、以下のように分けられます：

抵抗式湿度計

抵抗式湿度計は、リチウム塩化物や炭素などの材料で作られた導電膜が金属電極間に配置されています。この膜の抵抗値は、周囲の空気の湿度の変化に応じて変化します。

リチウム塩化物が吸収する水分量は相対湿度に依存します。相対湿度が高いほど、リチウム塩化物はより多くの水分を吸収し、その抵抗値が減少します。

抵抗値の変化は、ブリッジ回路に交流（AC）を適用して測定されます。直流（DC）は避けるべきです。なぜなら、それはリチウム塩化物層を劣化させる可能性があるからです。電流の流れが阻害されることで抵抗値が示され、これは相対湿度に関連しています。

容量式湿度計

容量式湿度計は、コンデンサの静電容量の変化を通じて周囲の湿度を測定し、高精度を提供します。これは、水を急速に吸収する吸湿性材料が金属電極間に挟まれた構造で構成されています。材料が水分を吸収することでコンデンサの静電容量が変化し、電子回路によって検出されます。

マイクロ波屈折計

マイクロ波屈折計は、湿度の変化に伴う湿った空気の屈折率を測定します。屈折率とは、光の速度の比率であり、一つの媒質から別の媒質へのものです。これは、静電容量（コンデンサを使用）または湿った空気中の周波数シフトを測定することによって決定されます。

アルミニウム酸化物湿度計

この湿度計は、アルミニウム酸化物でコーティングされた陽極酸化アルミニウムを使用します。湿度によりアルミニウムの誘電率と抵抗が変化します。アルミニウムを一方の電極として、金層をもう一方の電極としています。

二つ目の電極は、空気・蒸気混合物を吸収するための多孔性です。湿度により材料の静電容量と抵抗が変化し、インピーダンスが変わります。このインピーダンスはブリッジ回路を使って測定され、この湿度計は電子システムの重要な部品となります。

水晶湿度計

以下の図は、水晶を使用した水晶湿度計を示しています。

水晶湿度計では、吸湿性の水晶または吸湿性材料でコーティングされた水晶を使用します。水晶が水滴を吸収すると、その質量が変化します。質量の変化は、水晶が吸収する総水分量に比例します。