JP2000213993A - 温度計測装置 - Google Patents

温度計測装置

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JP2000213993A
JP2000213993A JP1680699A JP1680699A JP2000213993A JP 2000213993 A JP2000213993 A JP 2000213993A JP 1680699 A JP1680699 A JP 1680699A JP 1680699 A JP1680699 A JP 1680699A JP 2000213993 A JP2000213993 A JP 2000213993A
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JP
Japan
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thermocouple
temperature measuring
temperature
measuring device
circuit board
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JP1680699A
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English (en)
Inventor
Seigo Kadota
成悟 門田
Takamasa Sakamoto
隆真 坂本
Shinya Noguchi
紳也 野口
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱電対を使用した温度計測装置の周囲温度が
急激に変化したときにも、測定精度が悪化せず測定精度
の高い温度計測装置を提供すること。 【解決手段】 RTD11を搭載する接続端部11を、
熱電対1の冷接点3aとプリント基板4とを接続する接
続端部3と同じ材質、機構で設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は温度計測装置に関
し、特に熱電対を使用した計測装置の測定精度向上を図
ったものに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は、例えば、特開平5−40065
号公報に示された従来の熱電対を使用した温度計測装置
の構成を示すブロック図である。図において、1は熱電
対、2はその一端が上記熱電対1と接続される補償導
線、3aは熱電対1の冷接点である。4はプリント基板
であり、3は上記熱電対1の冷接点3aとプリント基板
4とを接続する接続端部分である。5は後述する増幅器
6の前段に設けられた、商用周波数ノイズを除去するた
めのコンデンサ、8は温度測定素子としての測温抵抗体
(以下、RTD)であり、周囲温度の絶対値に依存した
抵抗値を示す。6,10はそれぞれ上記コンデンサ5、
RTD8の後段に配置された増幅器である。さらに、7
は上記増幅器6,10の出力を入力とするA/D変換
器、9はA/D変換器7の出力を入力とするディジタル
演算処理部である。以上の構成において、コンデンサ
5,増幅器6,10、RTD8、A/D変換器7、ディ
ジタル演算処理部9がプリント基板4に搭載されてい
る。
【0003】次に動作について説明する。熱電対1が発
生する熱起電力は、電圧値として増幅器6により増幅さ
れた後、増幅器10により増幅されたRTD8が持つ抵
抗値に比例した電圧値が加算され、これがA/D変換器
7でディジタル変換され、ディジタル演算処理部9に送
られる。ここで、熱電対1の起電力は温度差に依存する
ため、熱電対1の周囲温度をT1、熱電対1の冷接点3
aの周囲温度をT2、RTD8の周囲温度をT3(≒T
2と考えられる)、T1とT3の温度差を△Tとする
と、ディジタル演算処理部9に送られるディジタル変換
された電圧値は、T1=(△T+T3)に比例する値と
なっている。そこで、ディジタル演算処理部9で補正演
算処理を行うことにより、△TとT3の値から熱電対1
の周囲温度T1の値を計測することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱電対を使用し
た温度計測装置は以上のように構成されており、熱電対
の冷接点とRTDの周囲温度が大きく変わらないことを
前提として構成されているが、実際には、熱電対を使用
した温度計測装置の周囲温度が急激に変化したとき、R
TDの周囲温度と、熱電対の冷接点とプリント基板とを
接続する接続端部分、例えば、コネクタ及びコネクタカ
バーに密閉されている部分の温度の変化時間に違いが出
るため、これらの部位の温度がほぼ同じ値になるまでの
期間において計測温度に誤差が生じるという問題点があ
った。なお、特開平5−40065号公報においても、
補償導線の接続端と測温抵抗体との温度差を低減するた
めに、補償導線の接続端と測温抵抗体とにまたがってヒ
ートパイプで覆うようにすることが記載されているが、
やはり周辺温度が急激に変化するような場合では、熱が
伝導するまでの時間的な測定差が生じるため十分な効果
を得ることができないものであった。
【0005】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、熱電対を使用した温度計測装置
の周囲温度が急激に変化したときにも、測定精度が悪化
せず測定精度の高い温度計測装置を提供することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1にか
かる温度計測装置は、補償用導線で接続された熱電対
と、上記熱電対の測定温度を補償するための温度測定素
子と、上記熱電対及び温度測定素子の出力を入力とする
A/D変換器を搭載したプリント基板と、上記熱電対の
冷接点と上記プリント基板とを接続する第1の接続端部
材と、上記第1の接続部材と同一部材を用いて構成さ
れ、上記温度測定素子と上記プリント基板とを接続する
第2の接続部材とを備えたものである。
【0007】また、この発明の請求項2にかかる温度計
測装置は、上記請求項1記載の温度計測装置において、
上記第1の接続部材と上記第2の接続部材とを一体型の
ものとしたものである。
【0008】また、この発明の請求項3にかかる温度計
測装置は、補償用導線で接続された熱電対と、上記熱電
対の測定温度を補償するための温度測定素子と、上記熱
電対及び温度測定素子、及びこれらの出力を入力とする
A/D変換器を搭載したプリント基板と、上記プリント
基板上に搭載された熱電対の冷接点と接続する補助補償
用導線と、上記プリント基板上の補助補償用導線と、上
記熱電対と接続する補償用導線とを接続する接続端部材
とを備えたものである。
【0009】また、この発明の請求項4にかかる温度計
測装置は、上記請求項1ないし3のいずれかに記載の温
度計測装置において、上記熱電対及び上記温度測定素子
のそれぞれの出力と、上記A/D変換器の入力との間
に、それぞれアナログスイッチを設けたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態1にかかる温度計測装置を図に基づいて説明
する。図1は本発明による熱電対を使用した温度計測装
置の構成を示す図であり、図において、図5と同一符号
は同一、または相当部分を示し、11は熱電対の冷接点
3aとプリント基板4とを接続する接続端部3と同様の
位置に設けられた接続端部、11aはこの接続端部11
に取り付けられたRTDである。
【0011】次に動作について説明する。熱電対1が発
生する熱起電力は、従来と同様に、電圧値として増幅器
6により増幅された後、増幅器10により増幅されたR
TDllaが持つ抵抗値に比例した電圧値を加算し、A
/D変換器7でディジタル変換され、ディジタル演算処
理部9に送られる。ここで、熱電対1の起電力は温度差
に依存するため、熱電対1の周囲温度をT1、熱電対1
の冷接点3aの周囲温度をT2、RTDllaの周囲温
度をT4(≒T2と考えられる)、T1とT4の温度差
を△Tとすると、ディジタル演算処理部9に送られるデ
ィジタル変換された電圧値は、T1(=△T+T4)に
比例する値となっている。そこで、ディジタル演算処理
部9で補正演算処理を行うことにより、T1の値を計測
することができる。
【0012】熱電対1の冷接点3aとプリント基板4と
を接続する接続端部3と、RTD11aが設けられた接
続端部11とを同じ材質,機構、例えば、同じコネクタ
及びコネクタカバーを用いて構成すれば、熱電対1を使
用した温度計測装置の周囲温度が急激に変化したとき
の、T2とT4の変化時間(変化率)はほば同じになる
と考えられる。従って、温度計測装置の周囲温度が急激
に変化したときにおいても、RTD11aの周囲温度T
3と、熱電対1の冷接点3aとプリント基板4とを接続
する接続端部11の温度T2との変化時間の違いがほぼ
同じ特性となるため、測定差が低減されるようになる。
【0013】このように本実施の形態によれば、RTD
11を搭載する接続端部11を、熱電対1の冷接点3a
とプリント基板4とを接続する接続端部3と同じ材質、
機構で設けたことにより、周辺温度が急激に変化しても
測定精度が悪化しない熱電対を使用した温度計測装置を
提供することができる。
【0014】実施の形態2.以下、この発明の実施の形
態2にかかる温度計測装置を図に基づいて説明する。図
2は本発明による熱電対を使用した温度計測装置の構成
を示す図であり、図において、図1と同一符号は同一、
または相当部分を示し、12は増幅器6,10とA/D
変換器7との間に設けられたそれぞれのアナログスイッ
チである。
【0015】次に作用効果について説明する。温度測定
時に、A/D変換器7への電圧入力切替えがアナログス
イッチ12により行なわれる点を除いては、基本的に上
記実施の形態1と同様である。
【0016】ここで、本実施の形態2では、増幅器6と
増幅器10の出力をそれぞれアナログスイッチ12を用
いて切り替えて出力することにより、ディジタル演算処
理部9は、△T、T4の値をそのまま電圧値で読み取る
ことができるようになり、△T、T4に対して、それぞ
れアナログ回路のゲインやオフセットを微調整すること
ができるようになるため、アナログ回路による誤差を小
さいものとすることができる。
【0017】このように本実施の形態によれば、増幅器
6,10の出力をそれぞれアナログスイッチ12を介し
てA/D変換器7に入力するようにしたから、実施の形
態1のように、T1を(△T+T4)として加算してデ
ィジタル演算処理部9に読み取っていた場合とは異な
り、△T、T4をそれぞれ演算処理部9に読み取ること
により、アナログの誤差を極小化することができ、測定
精度をより向上させることができる。
【0018】実施の形態3.以下、この発明の実施の形
態3にかかる温度計測装置を図に基づいて説明する。図
3は本発明による熱電対を使用した温度計測装置の構成
を示す図であり、図において、図2と同一符号は同一、
または相当部分を示し、13は熱電対1の冷接点13
a、及び冷接点13a近傍のプリント基板4外部に設け
られたRTD13bと、プリント基板4とを接続する接
続端部である。
【0019】次に作用効果について説明する。以上のよ
うに、冷接点13aとRTD13bとを同一の接続端部
13を用いてプリント基板4と接続することにより、冷
接点13aとRTD13bの周囲温度T5を同じものと
することができ、熱電対1を使用した温度計測装置の周
囲温度が急激に変化したときの両者の周囲温度の変化時
間(変化率)も全く同じになると考えられるため、上記
実施の形態1及び2で示したものよりも、さらに測定精
度の向上を期待することができる。
【0020】実施の形態4.以下、この発明の実施の形
態4にかかる温度計測装置を図に基づいて説明する。図
4は本発明による熱電対を使用した温度計測装置の構成
を示す図であり、図において、図2もしくは図5と同一
符号は同一、または相当部分を示し、14は熱電対1の
プリント基板4上に配置された冷接点、15は冷接点1
4と補償用導線2とを接続する補助補償導線、16は補
償導線2とプリント基板4上の補助補償導線15とを接
続するための接続端部である。
【0021】次に作用効果について説明する。熱電対1
の冷接点14とRTD8の周囲温度T6は同じであり、
熱電対1を使用した温度計測装置の周囲温度が急激に変
化したときの両者の周囲温度の変化時間(変化率)も全
く同じと考えられ、熱電対1の冷接点14とRTD8を
ともにプリント基板4に配置するようにしたことによ
り、実施の形態1,2で示したものよりも、さらに測定
精度の向上を期待することができるとともに、冷接点1
4をプリント基板4に収納したことで、装置としての大
きさを小型化することができる。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項1にかか
る温度計測装置は、補償用導線で接続された熱電対と、
上記熱電対の測定温度を補償するための温度測定素子
と、上記熱電対及び温度測定素子の出力を入力とするA
/D変換器を搭載したプリント基板と、上記熱電対の冷
接点と上記プリント基板とを接続する第1の接続部材
と、上記第1の接続部材と同一部材を用いて構成され、
上記温度測定素子と上記プリント基板とを接続する第2
の接続部材とを備えたので、熱電対の冷接点周辺と温度
測定素子周辺の温度環境がほぼ等しくなり、周辺温度が
急激に変化しても測定精度が悪化しない温度計測装置を
提供することができるという効果がある。
【0023】また、この発明の請求項2にかかる温度計
測装置によれば、上記請求項1記載の温度計測装置にお
いて、上記第1の接続部材と上記第2の接続部材とを一
体型のものとしたので、熱電対の冷接点周辺と温度測定
素子周辺の温度環境がより等しくなり、より測定精度の
優れた温度計測装置を提供することができるという効果
がある。
【0024】また、この発明の請求項3にかかる温度計
測装置によれば、補償用導線で接続された熱電対と、上
記熱電対の測定温度を補償するための温度測定素子と、
上記熱電対及び温度測定素子、及びこれらの出力を入力
とするA/D変換器を搭載したプリント基板と、上記プ
リント基板上に搭載された熱電対の冷接点と接続する補
助補償用導線と、上記プリント基板上の補助補償用導線
と、上記熱電対と接続する補償用導線とを接続する接続
端部材とを備えたので、熱電対の冷接点と温度測定素子
が同一プリント基板上に存在することとなり、熱電対の
冷接点周辺と温度測定素子周辺の温度環境がほぼ等しく
なり、周辺温度が急激に変化しても測定精度が悪化しな
い温度計測装置を得ることができるという効果がある。
【0025】また、この発明の請求項4にかかる温度計
測装置によれば、上記請求項1ないし3のいずれかに記
載の温度計測装置において、上記熱電対及び上記温度測
定素子のそれぞれの出力と、上記A/D変換器の入力と
の間に、それぞれアナログスイッチを設けたので、温度
測定用素子の周囲温度と、熱電対とその冷接点の温度差
とをそれぞれ独立に読み取ることができ、上記効果に加
えて、アナログ回路のゲインやオフセットを微調整する
ことができることにより、アナログ回路による誤差を小
さいものとすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による熱電対を使用
した温度計測装置の構成を示す図である。
【図2】 この発明の実施の形態2による熱電対を使用
した温度計測装置の構成を示す図である。
【図3】 この発明の実施の形態3による熱電対を使用
した温度計測装置の構成を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態4による熱電対を使用
した温度計測装置の構成を示す図である。
【図5】 従来の熱電対を使用した温度計測装置の構成
を示す図である。
【符号の説明】
3 熱電対の冷接点とプリント基板を接続する接続端
部、3a 熱電対の冷接点、11 熱電対の冷接点とプ
リント基板を接続する接続端部、12 アナログスイッ
チ、13 熱電対の冷接点及びRTDとプリント基板を
接続する接続端部分、13a 熱電対の冷接点、14
熱電対の冷接点、15 補償導線、16補償導線2とプ
リント基板4上の補償導線15を接続する接続端部分。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 補償用導線で接続された熱電対と、 上記熱電対の測定温度を補償するための温度測定素子
    と、 上記熱電対及び温度測定素子の出力を入力とするA/D
    変換器を搭載したプリント基板と、 上記熱電対の冷接点と上記プリント基板とを接続する第
    1の接続端部材と、 上記第1の接続部材と同一部材を用いて構成され、上記
    温度測定素子と上記プリント基板とを接続する第2の接
    続部材とを備えたことを特徴とする温度計測装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の温度計測装置において、 上記第1の接続部材と上記第2の接続部材とを一体型の
    ものとしたことを特徴とする温度計測装置。
  3. 【請求項3】 補償用導線で接続された熱電対と、 上記熱電対の測定温度を補償するための温度測定素子
    と、 上記熱電対及び温度測定素子、及びこれらの出力を入力
    とするA/D変換器を搭載したプリント基板と、 上記プリント基板上に搭載された熱電対の冷接点と接続
    する補助補償用導線と、 上記プリント基板上の補助補償用導線と、上記熱電対と
    接続する補償用導線とを接続する接続端部材とを備えた
    ことを特徴とする温度計測装置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の温
    度計測装置において、 上記熱電対及び上記温度測定素子のそれぞれの出力と、
    上記A/D変換器の入力との間に、それぞれアナログス
    イッチを設けたことを特徴とする温度計測装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105043572A (zh) * 2015-08-10 2015-11-11 北京工业大学 一种用于扫描电镜真空环境的高温测试装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105043572A (zh) * 2015-08-10 2015-11-11 北京工业大学 一种用于扫描电镜真空环境的高温测试装置
CN105043572B (zh) * 2015-08-10 2018-03-16 北京工业大学 一种用于扫描电镜真空环境的高温测试装置

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