JP2012063355A

JP2012063355A - 熱電対接続用の一体型冷接点補償回路

Info

Publication number: JP2012063355A
Application number: JP2011200365A
Authority: JP
Inventors: Lee Whiteley Joseph; ジョセフ・リー・ホイットリー
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2012-03-29
Also published as: CN102435338A; EP2428780A2; US20120065923A1; EP2428780A3

Abstract

【課題】熱電対（１００）接続用の一体型冷接点（１０８）補償システムを提供すること。
【解決手段】システムは、熱電対線（１０２、１０４）がそこで終端する端子（１３４）と一体化された温度センサ（１３６）を含む。温度センサ（１３６）は、熱電対（１００）の冷接点（１０８）に近接して端子（１３４）と一体化され、それによりセンサ（１３６）の位置での温度は冷接点（１０８）での温度にほぼ等しくなる。温度センサ（１３６）はさらに、熱電対（１００）によって出力される電圧を伝送する回路からは電気信号的に分離される。
【選択図】図３

Description

本開示は、一般に温度測定デバイスに関する。より詳細には、本発明は、熱電対接続用の冷接点補償（ＣｏｌｄＪｕｎｃｔｉｏｎＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ：ＣＪＣ）回路に関する。

熱電対は、温度差に関係する電位を生じる２つの異種金属の間の接点である。図１の熱電対に示されるように、熱電対１００は、異種金属からなる２つの異なる熱電対線１０２、１０４から構成される。線１０２は正と示され、線１０４は負と示される。正および負の表示は、線が作られるそれぞれの金属のゼーベック係数を指す。熱電対線１０２、１０４は、先端部１０６にて、たとえば半田付け、溶接、または他の手段によって接合される。ねじ端子１０７では、線１０２、１０４の開放端は、銅または他の導電性材料から作ることができる線またはトレース１１２、１１４に電気的に接続することができる。冷接点１０８、すなわち基準接点は、ここに、たとえば線１０２、１１２の間、および線１０４、１１４の間の異種材料の線の終端部に形成される。

閉じた回路では、熱接点と冷接点が異なる温度に維持されたときに電流が生じる。通常は接点を形成するために、その予測可能で再現性のある温度と電圧の間の関係により、特定の金属および合金が対にされる。熱電対は、たとえば鉄、コンスタンタン、銅、およびスズを含む様々な材料から作ることができる。熱電対用に用いられる材料のタイプおよびゲージサイズは、通常は、たとえばＴ（銅−コンスタンタン）、Ｊ（鉄−コンスタンタン）、Ｅ（クロメル−コンスタンタン）、およびＫ（クロメル−アルメル）などの文字コードによって分類され、これらは異なる電圧−温度特性を有する。

熱電対は、絶対温度ではなく、２点間の温度差を測定する。熱接点での温度を求めるためには、冷接点温度が知られなければならない。最も簡単な場合には冷接点は、たとえば氷浴内で０℃（３２°Ｆ）にある。このような場合は熱接点温度は、冷接点温度の直接変換となり、米国国立標準局によって公開されているものなどのルックアップテーブルを用いて見出すことができる。しかし知られた温度の接点を有することは、試験室での較正には有用であるが、ほとんどの測定および制御用途の場合、特に冷接点での温度が変化する軽量のハンドヘルドデバイスおよび常設装置では不便である。

冷接点が０℃にないときは、実際の熱接点温度を求めるためには冷接点の温度が分からなければならない。また熱電対１００の出力電圧は、ゼロでない冷接点温度によって生じる電圧を考慮するために補償されなければならない。このプロセスは、冷接点補償として知られている。

米国特許第７，１４４，１５５号公報

冷接点での正確な温度の取得は、正確な冷接点補償計算のために不可欠であるが難題が課される。プリント回路基板１２６に取り付けられた多極端子ブロック１２０が描かれた図２に示すように、１つの解決策は、端子板１２８の両端にてプリント回路基板１２６にサーミスタ１２２、１２４などの外部温度センサを取り付けることであった。しかしこれらのサーミスタ１２２、１２４は、実際の冷接点温度を正確に取得するには、端子ブロック１２０での熱電対延長線１８０、１８２の終端部に位置する冷接点１０８に十分近く位置しない場合がある。サーミスタ１２２、１２４が冷接点１０８に十分近いかどうかは、冷接点１０８が生じる端子板の距離全体にわたる温度勾配を含む、環境条件の１つまたは組合せに依存し得る。

本開示の第１の態様は、基板と、基板に取り付けられた端子ブロックと、端子ブロックにて終端し、冷接点を形成する熱電対線を有する熱電対と、端子ブロックの表面と一体化された少なくとも１つの温度センサとを備える装置を提供する。少なくとも１つの温度センサは、冷接点に近接して位置し、冷接点での温度は、少なくとも１つの温度センサでの温度にほぼ等しい。少なくとも１つの温度センサは、複数の導電性ピンによって基板と電気信号で通信する状態に置かれる。

本開示の第２の態様は、冷接点補償（ＣＪＣ）システムを提供する。ＣＪＣシステムは、正の熱電対線と、負の熱電対線とを有する熱電対を備え、熱電対は、端子ブロックと電気信号で通信する。熱電対は、端子ブロックに電圧を出力し、端子ブロックは、プリント回路基板（ＰＣＢ）上の第１のトレースに取り付けられ、第１のトレースと電気信号で通信する。少なくとも１つの温度センサは、端子ブロックと一体化され、少なくとも１つの温度センサのそれぞれは、熱電対の冷接点に近接して位置し、冷接点での温度は、少なくとも１つの温度センサでの温度とほぼ等しい。少なくとも１つの温度センサは、ＰＣＢ上の第２のトレースと電気信号で通信する。また熱接点温度を計算するための演算デバイスが含まれ、演算デバイスは、第１のトレースおよび第２のトレースと電気信号で通信する。演算デバイスは、第１のトレース対を通じて熱電対から出力電圧を表す電気信号を受け取り、第２のトレース対を通じて温度センサから冷接点温度を表す電気信号を受け取る。

本開示の第３の態様は、第１の正の線、および第２の負の線のそれぞれの第１の端部にて接合されて第１の熱接点を形成する、第１および第２の線を有する熱電対と、第１の正の線に電気的に接続された第１の熱電対延長線と、第２の負の線に電気的に接続された第２の熱電対延長線と、第１の熱電対延長線および第２の熱電対延長線と電気的に通信する雄コネクタ本体と、雄コネクタ本体がそれに挿入されて冷接点を形成する雌コネクタ本体とを備える冷接点補償システムを提供する。雌コネクタ本体は、冷接点に近接して位置する温度センサを含み、冷接点での温度は、温度センサでの温度にほぼ等しい。雌コネクタ本体は、第１および第２の熱電対延長線とは異種の金属からなる電気接点を含む。第１の温度センサ線および第２の温度センサ線は、冷接点基準信号をコネクタに通信し、第１の延長線および第２の延長線は、出力電圧信号をコネクタに通信する。コネクタは基板に取り付けられる。また冷接点補償計算を実行する演算デバイスが含まれ、演算デバイスは基板と電気信号で通信する。

本発明の上記その他の態様、利点、および顕著な特徴は、同様な部分は同様な参照文字によって示される添付の図面と併せ読めば、本発明の実施形態を開示する以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。

熱電対を示す図である。端子板の各端部上でＰＣＢに取り付けられた温度センサを有する、プリント回路基板（ＰＣＢ）取り付け型多極端子ブロックを示す図である。本発明の一実施形態による、熱電対の冷接点での基準温度を生成するための装置を示す図である。本発明の一実施形態による、多極端子ブロックを含む、熱電対の冷接点での基準温度を生成するための装置を示す図である。本発明の一実施形態による、冷接点補償のための測定デバイスを示す図である。図５に描かれたデバイスの一部分の詳細図である。

本発明の少なくとも１つの実施形態について、熱電対冷接点補償回路の動作と共にその用途に関連して以下に述べる。本明細書では本発明のいくつかの実施形態について、プリント回路基板と電気的に通信する熱電対に対して説明され示されるが、この教示は他の基板にも等しく適用可能であることを理解されたい。さらに以下では、本発明の少なくとも１つの実施形態について、ある公称サイズに関し、１組の公称寸法を含んで説明する。しかし当業者なら、本発明は、任意の適当な熱電対冷接点測定装置および／またはデバイスにも同様に適用可能なことが明らかであろう。さらに当業者には、本発明は、公称サイズおよび／または公称寸法の様々なスケールにも同様に適用可能であることが明らかであろう。

上記のように本発明の態様は、図３〜５に示される熱電対冷接点１０８での基準温度を生成するための装置を提供する。図３には、熱電対（図１）の冷接点１０８での基準温度を生成するための装置１１０の実施形態が示される。

図１に示されるものなどの熱電対は、熱電対線の長さを延長する熱電対延長線１８０、１８２（図３）を含むことができる。熱電対延長線１８０、１８２は、それぞれ熱電対線１０２、１０４（図１）と同じ材料からなり、それにより熱電対線１８０は正、熱電対線１８２は負となる。図３に示されるように、冷接点１０８Ａ〜Ｂは、端子ブロック１３４での異種金属の接点にて生じ、そこで熱電対延長線１８０、１８２は、たとえば銅の導線と接触することができる。代替実施形態では、熱電対延長線１８０、１８２が用いられない場合は、熱電対線１０２、１０４は、冷接点１０８Ａ〜Ｂにて終端することができる。熱電対１００は、Ｖ_TCで示される電圧にて電気エネルギーを端子ブロック１３４に出力することができる。

一実施形態では、端子ブロック１３４は、基板１３２に物理的に取り付けることができ、基板１３２はたとえば、銅または他の導電性材料からなる第１の対のトレース１４２、および第２の対のトレース１４４をその上に含むプリント回路基板（ＰＣＢ）とすることができる。端子ブロック１３４は、当技術分野で知られているように、第１のトレース対１４２および導電性ピンまたは足（図示せず）を通じて基板１３２と電気信号で通信することができる。

やはり図３に示される他の実施形態では、熱電対延長線１８０、１８２は、端子ブロックプラグ１４０にて終端することができる。センサ１３６Ｂは、上述のものと同様なやり方で端子ブロックプラグ１４０の表面と一体化することができる。端子ブロックプラグ１４０は、端子ブロック１３４と同様なやり方で基板１３２に取り付けることができる、端子ブロックヘッダ１３５に差し込むことができる。端子ブロック１３４を使用するか、端子ブロックプラグ１４０および端子ブロックヘッダ１３５を使用するかは設計の選択であり、本明細書での様々な実施形態でいずれかを示しているのは、限定するものではなく、単に例示的なものである。

トレース１４２は、電圧Ｖ_TCにて熱電対１００によって発生した出力起電力を、端子ブロック１３４から伝送する。一実施形態では、少なくとも１つの温度センサ１３６Ａは、冷接点１０８Ａに近接して、または一致して、端子ブロック１３４の表面と一体化される。冷接点１０８Ａに対して温度センサ１３６Ａを近接して配置することにより、冷接点での正確な冷温度測定を得るための物理的または環境的障害を避けることができる。温度センサ１３６Ａは、温度センサ１３６Ａでの温度が冷接点１０８Ａの温度とほぼ等しくなるように、冷接点１０８Ａに十分近く配置することができる。

図４に示されるように他の実施形態では、端子ブロック１３４は、２つ以上の冷接点１０８Ａ、１０８Ｂを形成する２つ以上の熱電対線１８０、１８２終端点を有する多層端子ブロックとすることができる。このような実施形態では、２つ以上の温度センサ１３６Ａ〜Ｂを用いることができ、２つ以上の温度センサ１３６Ａ〜Ｂのそれぞれは冷接点１０８Ａ〜Ｂに近接して位置し、それにより温度センサ１３６Ａ〜Ｂでの温度は冷接点１０８Ａ〜Ｂの温度にほぼ等しくなる。

様々な実施形態では、温度センサ１３６Ａ〜Ｂは、サーミスタ、抵抗性温度デバイス（ＲｅｓｉｓｔｉｖｅＴｈｅｒｍａｌＤｅｖｉｃｅ：ＲＴＤ）、または他の任意の適当な温度センサとすることができる。いくつかの実施形態では、温度センサ１３６Ａ〜Ｂを端子ブロック１３４または端子ブロックプラグ１４０の表面と一体化するのは、温度センサ１３６を１３４および１４０の本体内にモールドすることによって達成することができる。別法として温度センサ１３６は、端子ブロック１３４またはプラグ１４０の本体内にくぼみを設け、温度センサ１３６をくぼみ内に配置することによって、１３４、１４０の表面と一体化することができる。温度センサ１３６Ａ〜Ｂの少なくとも１つの表面は、冷接点１０８Ａ〜Ｂに近接する周囲空気に露出することができる。

端子ブロックの形式に関わらず、図３に示されるように、基板１３２上のトレース１４２は、熱電対延長線１８０、１８２（または、熱電対線１０２、１０４）から演算デバイス１５０に、電気信号を伝送することができる。温度センサ１３６Ａ〜Ｂはさらに、複数の導電性ピンまたは他の手段によって基板１３２と電気信号で通信することができる。温度センサ１３６Ａ〜Ｂはさらに、第２の対のトレース１４４を通じて演算デバイス１５０と電気信号で通信する状態に置くことができる。第２の対のトレース１４４は、第１の対のトレース１４２とは電気的に分離状態にある。

上記のように、基板１３２上の第１の対のトレース１４２、および第２の対のトレース１４４は、以下にさらに述べるように、Ｔ（Ｖ_total）として示される熱接点１０６（図１）の温度を計算するために、電気的に分離された回路接続を演算デバイス１５０（図３）と形成する。演算デバイス１５０は、第１のトレース１４２を通じて出力電圧Ｖ_TCでの熱電対１００によって発生した電気エネルギーを表す電気信号を受け取り、かつ第２のトレース１４４を通じて、以下にさらに述べるようにＶ_CJCとして示される、温度センサ１３６、１３６Ａ〜Ｂから冷接点１０８の温度を表す電気信号を受け取ることができる。

図３に示されるように、演算デバイス１５０は、配線経路１５４によって動作可能に互いに接続された、処理ユニット１４６、メモリ１５２、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１４８を含み、配線経路１５４は演算デバイス１５０内の構成要素のそれぞれの間の通信リンクを形成する。さらに演算デバイス１５０は、表示装置１５６、外部Ｉ／Ｏデバイス／リソース１５８、および記憶ユニット１６０と通信することが示される。Ｉ／Ｏリソース／デバイス１５８は、人間のユーザが演算デバイス１５０および／または１つまたは複数の通信デバイスと対話することを可能にしてデバイスユーザが任意のタイプの通信リンクを用いて演算デバイス１５０と通信することを可能にする、マウス、キーボード、ジョイスティック、数字キーパッド、または英数字キーパッド、または他の選択デバイスなどの、１つまたは複数のヒューマンＩ／Ｏデバイスを含むことができる。

一般に、処理ユニット１４６は、演算デバイス１５０の機能をもたらすコンピュータプログラムコード１６２を実行する。本明細書でさらに述べる計算機モジュール１６４などのモジュールは、メモリ１５２および／または記憶ユニット１６０に記憶され、本明細書で述べる本発明の機能および／またはステップを行う。メモリ１５２および／または記憶ユニット１６０は、１つまたは複数の物理的位置にある様々なタイプのコンピュータ可読データ記憶媒体の任意の組合せを備えることができる。この点において、記憶ユニット１６０は、磁気ディスク装置または光ディスク装置などの１つまたは複数の記憶装置を含むこともできる。さらに演算デバイス１５０には、図３に示されない１つまたは複数の追加の構成要素を含むことができることを理解されたい。またいくつかの実施形態では、１つまたは複数の外部デバイス１５８、表示装置１５６、および／または記憶ユニット１６０は、図示のような外部ではなく、携帯型および／またはハンドヘルドとすることができる演算デバイス１５０の形にて、演算デバイス１５０内に含めることもできる。

演算デバイス１５０は、プログラム１６２など、それにインストールされたプログラムコードを実行することが可能な１つまたは複数の汎用演算製品を含むことができる。本明細書で用いられる「プログラムコード」とは、情報処理能力を有する演算デバイスに、直接に、または以下すなわち（ａ）他の言語、コード、または表記法への変換、（ｂ）異なる材料形体での複製、および／または（ｃ）復元、の任意の組合せの後に特定の動作を行わせる任意の言語、コード、または表記法での命令の任意の集合を意味することを理解されたい。この点において、プログラム１６２は、システムソフトウェアおよび／またはアプリケーションソフトウェアの任意の組合せとして具体化することができる。

さらにプログラム１６２は、計算機１６４などのモジュール、またはモジュールの組１６６を用いて実装することができる。この場合は計算機１６４は、演算デバイス１５０にプログラム１６２によって用いられる１組のタスクを行わせることができ、プログラム１６２の他の部分と別に、別個に開発および／または実装することができる。本明細書で用いられる「構成要素」という用語は、任意のソリューションを用いてそれらに関連して述べた機能を実装する、ソフトウェアをもつまたはもたない、ハードウェアの任意の構成を意味し、「モジュール」という用語は、演算デバイス１５０が任意のソリューションを用いてそれらに関連して述べた動作を実施することを可能にするプログラムコードを意味する。処理ユニット１４６を含む演算デバイス１５０のメモリ１５２または記憶ユニット１６０内に確定されたときは、モジュールは、動作を実施する構成要素のかなりの部分となる。それに関わらず、２つ以上の構成要素、モジュール、および／またはシステムは、それらのそれぞれのハードウェアおよび／またはソフトウェアの一部／すべてを共有し得ることを理解されたい。さらに、本明細書で述べられる機能のいくつかは実装されなくてもよく、または演算デバイス１５０の一部として追加の機能を含んでもよいことを理解されたい。

演算デバイス１５０が複数の演算デバイスを備えるときは、各演算デバイスは、それに確定されたプログラム１６２の一部分のみを有することができる（たとえば１つまたは複数のモジュール１６４、１６６）。しかし、演算デバイス１５０およびプログラム１６２は、本明細書で述べられるプロセスを行うことができる様々な可能の等価なコンピュータシステムを単に代表するものであることを理解されたい。この点において、他の実施形態では、演算デバイス１５０およびプログラム１６２によってもたらされる機能は、非限定的に冷接点補償用のハンドヘルド測定デバイスを含む、プログラムコードをもつまたはもたない汎用および／または特定用途ハードウェアの任意の組合せを含む、１つまたは複数の演算デバイスによって少なくとも部分的に実装することができる。各実施形態では、ハードウェア、およびプログラムコードが含まれる場合はハードウェア、およびプログラムコードは、それぞれ標準の工学およびプログラミング技法を用いて作成することができる。

それに関わらず、演算デバイス１５０が複数の演算デバイスを含む場合は、演算デバイスは、任意のタイプの通信リンクを通して通信することができる。さらに、本明細書で述べられるプロセスを行いながら、演算デバイス１５０は、任意のタイプの通信リンクを用いて１つまたは複数の他のコンピュータシステムと通信することができる。いずれの場合も通信リンクは、様々なタイプの有線および／または無線リンクの任意の組合せを備えることができ、１つまたは複数のタイプのネットワークの任意の組合せを備えることができ、かつ／または様々なタイプの伝送技術およびプロトコルの任意の組合せを利用することができる。

上記のように演算デバイス１５０は、トレース対１４２、１４４のそれぞれによって供給される電気信号を分析するための計算機モジュール１６４を含む。計算機モジュール１６４は、熱接点１０６の温度を以下のように計算することができる。

熱電対１００によって出力され、熱電対線１０２、１０４、熱電対延長線１８０、１８２、およびトレース１４２を通じて演算デバイスに送られる電圧が測定され、Ｖ_TCで示される。

温度センサ１３６を通過する電流によって発生し、トレース１４４を通じて演算デバイス１５０に送られる、冷接点補償回路からの信号を表す電圧が測定され、Ｖ_CJCで示される。

Ｖ_CJCは、当技術分野で知られているように、電圧Ｖ_CJCと、電圧対温度曲線とを用いて冷接点補償温度（Ｔ）に換算される。

Ｖ（Ｔ）で示される冷接点１０８での温度の関数としての電圧は、使用している特定のタイプの熱電対１００に対して、冷接点での温度Ｔの関数として、用いられる特定のタイプの熱電対線に対する逆多項式を用いて計算される。

Ｖ（Ｔ）＝Ｃ₀＋Ｃ₁Ｔ＋Ｃ₂Ｔ²・・・
ただしＣ₀、Ｃ₁、およびＣ₂は、当技術分野で知られているような、およびたとえば米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）によって公開されているような、その熱電対のタイプに対する係数である。

次いでＶ_totalで示される冷接点１０８での合計電圧は、Ｖ（Ｔ）で示される冷接点１０８での温度の関数としての電圧を、測定された熱電対出力電圧（Ｖ_TC）に加算することによって求められる。

Ｖ_total＝Ｖ（Ｔ）＋Ｖ_TC
次いでＴ（Ｖ_total）で示される最終的な温度は、熱電対線形化式を用いてＶ_totalの関数として計算することができる。

Ｔ（Ｖ_total）＝Ｋ₀＋Ｋ₁Ｖ_total＋Ｋ₂Ｖ_total ²・・・
ただしＫ₀、Ｋ₁、およびＫ₂は、当技術分野で知られているような、およびたとえば米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）によって公開されているような、公開された係数である。

本明細書で述べたように、Ｔ（Ｖ_total）によって表される冷接点補償された温度は、当技術分野で知られているように、ゼロでない冷接点１０８の温度によって冷接点１０８に生じる電圧に対する補償を含む。

図５〜６は、冷接点補償システム１７０の追加の実施形態を示す。図５に示されるように、熱電対１００を含んだ熱電対プローブ２００は、絶縁ケーブル１７２に動作可能に接続される。絶縁ケーブル１７２は、互いに電気的に分離された熱電対延長線１８０、１８２を含む。

図５および、より詳細に図６に示されるように、熱電対プローブ２００から始まる絶縁ケーブル１７２は、雄コネクタ本体１８４で終端し、雄コネクタ本体１８４は、それぞれが熱電対延長線１８０および１８２と電気信号的に接続する２つのプロングを含む。雄コネクタ本体１８４は、雌コネクタ本体１８６に挿入するように整形および寸法設定され、雄および雌コネクタ本体１８４、１８６は、１対の嵌合型電気接点を含む。雌コネクタ本体１８６はさらに延長線１９２、１９４を含み、延長線１９２、１９４は、雄コネクタ本体１８４が雌コネクタ本体１８６に挿入されたときに、それぞれ熱電対線１８０、１８２と電気信号で通信する。延長線１９２、１９４は、熱電対線１０２、１０４および熱電対延長線１８０、１８２のものとは異なる材料からなる。延長線１９２、１９４は、たとえば銅とすることができる。雌コネクタ本体１８６はまた、温度センサ１３６と電気信号で通信する温度センサ線１８８、１９０を含み、温度センサ１３６は、図６に示されるように雌コネクタ本体１８６と一体化することができる。様々な実施形態では各温度センサ１３６は、サーミスタ、ＲＴＤ、または他の温度センサデバイスとすることができる。一実施形態では温度センサ１３６は、雌コネクタ本体１８６内にモールドすることができる。他の実施形態では、雌コネクタ本体１８６内に、温度センサ１３６をその中に配置することができるくぼみをモールドすることができる。いずれの場合も温度センサ１３６は、上述のようにそれが冷接点１０８に近接して位置するように、雌コネクタ本体内に配置される。

図５〜６に示されるように、温度センサ線１８８、１９０は、温度センサ１３６と電気信号で通信し、さらにコネクタ１９６を通じてプリント回路基板１２６または他の基板１３２と電気信号で通信し、線１９２、１９４からは電気信号的に分離される。線１８８、１９０は、冷接点１０８での基準温度を表す温度センサ１３６からの信号をコネクタ１９６を通じて、図５のようなプリント回路基板１２６または他の基板とすることができる基板１３２に通信する。冷接点１０８での温度を表すこの信号（Ｖ_CJC）はさらに、上述のように電気的に分離されたトレース１４４を通じて演算デバイス１５０に通信される。第１および第２の延長線１９２、１９４はさらに、コネクタ１９６と電気信号で通信し、出力電圧信号（Ｖ_TC）をコネクタ１９６に送る。コネクタ１９６は、基板１３２に取り付けられ、さらに上述のように、電気的に分離されたトレース１４２を通じて基板１３２および演算デバイス１５０と電気信号で通信する。図５に示す一実施形態では、演算デバイス１５０は、冷接点補償用のハンドヘルド測定デバイスとすることができる。演算デバイス１５０はさらに、上述のように、冷接点１０８での基準温度を用いて熱接点１０６での温度を求めるように機能することができる。

本発明の様々な実施形態の技術的効果は、熱電対の冷接点の位置での正確な基準温度を生成することを含む。本発明の様々な実施形態に関連する他の技術的効果は、冷接点補償計算を正確に実行し、冷接点がゼロでない（すなわち、０℃でない）温度にある場合に熱接点温度を正確に求める能力を含む。

本明細書で用いられる「第１」「第２」などの用語は、順序、量、または重要性を示すものではく、１つの要素を他の要素から区別するために用いられ、本明細書で用いられる「ａ」および「ａｎ」の用語は、数量の限定を示すものではなく、参照される品目が少なくとも１つあることを示すものである。量と共に用いられる「約」という修飾語は、述べられる値を含み、文脈によって決められる意味を有する（たとえば、特定の量の測定値に関連する誤差の程度を含む）。本明細書で用いられる接尾辞「（ｓ）」は、それが修飾する用語の単数および複数の両方を含み、それによってその用語の１つまたは複数を含むことを意図するものである（たとえば、ｍｅｔａｌ（ｓ）は、１つまたは複数の金属を含む）。

本明細書では様々な実施形態が述べられたが、本明細書から当業者によって、それらにおける様々な、要素の組合せ、変形、または改善を行うことができ、それらは本発明の範囲内であることが理解されるであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱せずに、本発明の教示に対して、特定の状況または材料に適合するように多くの変形を行うことができる。したがって本発明は、本発明を実施するために企図された最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲に包含されるすべての実施形態を含むものである。

１００従来の熱電対
１０２第１の、正の線
１０４第２の、負の線
１０６先端部（熱接点）
１０７ねじ端子
１０８冷接点
１０８Ａ冷接点
１０８Ｂ冷接点
１１０基準温度を生成するための装置
１１２導線
１１４導線
１２０多極端子ブロック
１２２外部サーミスタ
１２４外部サーミスタ
１２６プリント回路基板
１２８端子板
１３２基板
１３４端子ブロック
１３５端子ブロックヘッダ
１３６温度センサ
１３６Ａ温度センサ
１３６Ｂ温度センサ
１４０端子ブロックプラグ
１４２第１のトレース
１４４第２のトレース対
１４６処理ユニット対
１４８Ｉ／Ｏインターフェース
１５０演算デバイス
１５２メモリ
１５４配線経路
１５６表示装置
１５８外部Ｉ／Ｏデバイス
１６０記憶ユニット
１６２プログラムコード
１６４計算機モジュール
１６６モジュールの組
１７０冷接点補償システム
１７２絶縁ケーブル
１８０第１の熱電対延長線
１８２第２の熱電対延長線
１８４雄コネクタ本体
１８６雌コネクタ本体
１８８第１の温度センサ線
１９０第２の温度センサ線
１９２延長線
１９４延長線
１９６コネクタ
２００熱電対プローブ

Claims

基板（１３２）と、
前記基板（１３２）に取り付けられた端子ブロック（１３４）と、
熱電対（１００）であって、熱電対線（１０２、１０４）が前記端子ブロック（１３４）にて終端し、冷接点（１０８）を形成する、熱電対（１００）と、
前記端子ブロック（１３４）の表面と一体化された、または前記冷接点（１０８）に近接した少なくとも１つの温度センサ（１３６）であって、前記冷接点（１０８）での温度は前記少なくとも１つの温度センサ（１３６）での温度にほぼ等しい、少なくとも１つの温度センサ（１３６）と
を備え、
前記少なくとも１つの温度センサ（１３６）は複数の導電性ピン（１３８）によって前記基板（１３２）と電気信号で通信する状態に置かれる、装置（１１０）。
前記少なくとも１つの温度センサ（１３６）が、前記端子ブロック（１３４）内にモールドされる、請求項１記載の装置（１１０）。
前記端子ブロック（１３４）は前記端子ブロック（１３４）の表面内に少なくとも１つのくぼみをさらに備え、前記少なくとも１つの温度センサ（１３６）は前記少なくとも１つのくぼみ内に配置され、前記少なくとも１つの温度センサ（１３６）の少なくとも１つの表面は前記冷接点（１０８）に隣接する周囲空気に露出される、請求項１記載の装置（１１０）。
前記少なくとも１つの温度センサ（１３６）が、少なくとも１つのサーミスタをさらに備える、請求項１記載の装置（１１０）。
前記少なくとも１つの温度センサ（１３６）が、少なくとも１つの抵抗性温度デバイス（ＲＴＤ）をさらに備える、請求項１記載の装置（１１０）。
前記基板（１３２）が、プリント回路基板（ＰＣＢ）（１２６）をさらに備える、請求項１記載の装置（１１０）。
前記少なくとも１つの温度センサ（１３６）が、端子ブロックプラグ（１４０）と一体化される、請求項１記載の装置（１１０）。
前記端子ブロック（１３４）は２つ以上の熱電対配線（１０２、１０４）終端点を有する多層端子ブロック（１２０）をさらに備え、前記少なくとも１つの温度センサ（１３６）は２つ以上の温度センサ（１３６）をさらに備え、前記２つ以上の温度センサ（１３６）のそれぞれは前記２つ以上の熱電対配線（１０２、１０４）終端点の１つに近接して位置する、請求項１記載の装置（１１０）。
冷接点（１０８）補償システムであって、
正の熱電対線（１０２）および負の熱電対線（１０４）を有する熱電対（１００）であって、前記熱電対（１００）は端子ブロック（１３４）と電気信号で通信し、前記熱電対（１００）は前記端子ブロック（１３４）に電圧を出力し、前記端子ブロック（１３４）はプリント回路基板（ＰＣＢ）（１２６）上の第１のトレース対（１４２）に取り付けられかつ前記第１のトレース対（１４２）と電気信号で通信する、熱電対（１００）と、
前記端子ブロック（１３４）と一体化された少なくとも１つの温度センサ（１３６）であって、前記少なくとも１つの温度センサ（１３６）のそれぞれは前記熱電対（１００）の冷接点（１０８）に近接して位置し、前記冷接点（１０８）での温度は各温度センサ（１３６）での温度にほぼ等しく、各温度センサ（１３６）はＰＣＢ（１２６）上の第２のトレース対（１４４）と電気信号で通信する、少なくとも１つの温度センサ（１３６）と、
熱接点（１０６）温度を計算するための演算デバイス（１５０）であって、前記第１のトレース対（１４２）および前記第２のトレース対（１４４）と電気信号で通信する、演算デバイス（１５０）と
を備え、
前記演算デバイス（１５０）は前記第１のトレース対（１４２）を通じて前記熱電対（１００）から出力電圧を表す電気信号と、前記第２のトレース対（１４４）を通じて前記温度センサ（１３６）から前記冷接点（１０８）温度を表す電気信号とを受け取る、冷接点（１０８）補償システム。
前記熱接点（１０６）温度が、式
Ｔ（Ｖ_total）＝Ｋ₀＋Ｋ₁Ｖ_total＋Ｋ₂Ｖ_total ²・・・
を用いて計算され、ただし、
Ｔ（Ｖ_total）＝熱接点温度、
Ｋ₀、Ｋ₁、およびＫ₂は係数、
Ｖ_totalは前記冷接点（１０８）での合計電圧であり、前記冷接点（１０８）での温度の関数としての電圧および前記熱電対（１００）によって出力される電圧に等しい、請求項９記載のシステム。