Fabrication of an Infrared Hygrometer Using an Optical Beam Splitter

近年、チューナブル・ダイオード・レーザーやLEDなどの半導体光源が赤外線吸収湿度計に使用され始めているが、これらの半導体光源を使用した赤外線湿度計は１波長方式であり、雲生成実験槽内に氷晶やエーロゾルが存在した状態では湿度を正常に測定することができない。このような状態でも湿度を測定可能とする方法として、赤外線領域での吸収波長と、その近傍の非吸収波長をリファレンスとして利用することにより、チリなどの浮遊粒子による測定誤差を補正できる２波長方式があるが、この方式は２つの波長で同一の測定体積を測定する必要がある。半導体光源を使用して２波長方式の赤外線湿度計を製作するには、それぞれ異なる半導体から射出された２つの波長の光束を合成して１本の光束とする必要があり、これは製作上の困難を伴う。これに対して白熱灯光源は１つの光源で２波長方式に必要な２つの波長の光を含んでいるので、このような困難は伴わない。  そこで、氷晶やエーロゾルが存在した状態でも雲生成実験槽内の湿度を測定できる２波長方式の赤外線湿度計の開発を目的とし、今回はそのプロトタイプとして、室内環境において湿度測定が可能であり、白熱灯を光源とし、２つの波長の測定部にビームスプリッタを使用し、測定パスが可変の赤外線湿度計を製作した。使用波長は水蒸気によって吸収される波長として1.9μm、水蒸気に吸収されないリファレンス用の波長として1.6μmとした。  約700mmから約4000mmの３つの測定パスについて、恒湿槽にて校正を行ったが、周囲の温度変動が±2℃程度と小さい状態においては、製作した湿度計が相対湿度として誤差±5％以内の精度を持つことが確認できた。  今後は、雲生成実験槽内の低温低圧の状態でも湿度が測定できるよう高性能化を進めるとともに、実験槽への取付方法についても検討する必要がある。