JP2019190884A - 温度校正装置及び温度計測装置 - Google Patents
温度校正装置及び温度計測装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019190884A JP2019190884A JP2018080893A JP2018080893A JP2019190884A JP 2019190884 A JP2019190884 A JP 2019190884A JP 2018080893 A JP2018080893 A JP 2018080893A JP 2018080893 A JP2018080893 A JP 2018080893A JP 2019190884 A JP2019190884 A JP 2019190884A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- pair
- calibration
- thin film
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
- G01K7/14—Arrangements for modifying the output characteristic, e.g. linearising
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
- G01K1/028—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers arrangements for numerical indication
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
- G01K7/04—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples the object to be measured not forming one of the thermoelectric materials
Abstract
Description
従来用いられてきた、汎用的なバルクの熱電対素子20’は、線径が0.50〜3.20mm程度の金属線を用いた熱電対であり、日本工業規格(JIS)の規格(JIS C 1602−1995)に従うK熱電対などが例として挙げられる。
バルクの熱電対素子20’は、図10に示すように、金属線22’と、金属線23’を有し、その一端に被対象物の測温のための測温用接点24’が設けられ、その他端に開放端となる外部接点25’及び26’が設けられている。
金属線22’及び23’はそれぞれ異種材料であり、測温用接点24’にて接合されている。
薄膜熱電対素子はバルクの熱電対素子と比べて薄くフレキシブルであるという利点を有するが、図11に温度−熱起電力の特性を示すように、薄膜熱電対素子において発生する熱起電力は、一般的なバルクの熱電対素子において発生する熱起電力より数割程度落ちるものである。
薄膜熱電対素子の温度−熱起電力特性を、バルクの熱電対素子の温度−熱起電力特性に一致させることは難しい。また、薄膜熱電対素子の温度−熱起電力特性をバルクの熱電対素子の温度−熱起電力特性に限りなく近づけることも可能であるが、生産性を考えると現実的ではない。
従って、薄膜熱電対素子の温度−熱起電力特性は、JIS規格に従うバルクの熱電対素子の温度−熱起電力特性とは一致せず、正確な温度測定が困難となる。
特許文献1の測温素子は、薄膜熱電対素子である第1の熱電対と、第1の熱電対の外部接点と接続された信号取り出し用である一対の金属線とを備え、第1の熱電対と一対の金属線との接続部分近傍に、第1の熱電対と同じ構成材料により構成され、かつ同じ長さの一対の外部金属線である第2の熱電対を備える構成としている。そして、薄膜熱電対素子である第1の熱電対の測温用接点及び第2の熱電対の接点の二点の出力電圧を測定している。
測定された第1の熱電対の測温用接点及び第2の熱電対の接点の出力、ゼロ点補償による計測装置の温度を用いて所定の計算式で演算を行うことにより、薄膜熱電対素子をバルク材料と接続することに起因する温度測定の誤差を軽減する補正処理を行い、薄膜熱電対の測温用接点の正確な温度を算出している。
従って、既存の入力チャンネルを1つのみ有する温度計測機に対して、バルクの熱電対素子と同じ様に薄膜熱電対素子を接続して使うことは難しく、バルクの熱電対素子を使っているユーザーの立場からすると、薄膜熱電対素子は使うことが難しいと判断されてしまう可能性があった。
上記構成により、薄膜熱電対素子及び温度校正装置を、1つのバルクの熱電対素子と見立てて温度表示装置と接続できるため、温度換算などの補正を別途行う必要がなく、既存の一般的な温度表示装置を用いた温度計測装置を提供できる。
このように、温度校正装置を用いることにより、入力チャンネルが1つのみの温度表示装置であっても、薄膜熱電対素子を適用した温度計測装置を提供できる。
上記構成により、薄膜熱電対素子及び温度校正装置を、一つのバルクの熱電対素子と見立てて使用できるため、温度換算などの補正を別途行う必要がなく、既存の一般的な温度表示装置などの設備を変更せずにフィルム形状の薄膜熱電対素子を使用できる。
このように構成することで、温度校正装置は配線の数を従来と比べて少ないものとすることができるとともに、入力チャンネルが1つのみの温度表示装置にも薄膜熱電対素子を適用することができる。
T=a×V1+T0 (1)
該校正温度Tを用いて、式(2)により、前記校正後電圧V1’を算出するように構成されていると好適である。
V1’=T/b (2)
(但し、パラメータaは薄膜熱電対素子における測温用接点と外部接点との間の温度差と、薄膜熱電対素子で発生する熱起電力との関係から求められる近似曲線により算出される値であり、パラメータT0は、薄膜熱電対素子の外部接点及びにおける温度であり、パラメータbは、バルクの熱電対素子における測温用接点と外部接点との間の温度差と、バルクの熱電対素子で発生する熱起電力との関係から求められる近似曲線により算出される定数である。)
このように構成することで、予め測定可能な定数を用いた関係式により、薄膜熱電対素子で発生する熱起電力から測温用接点の温度を温度表示器に表示させるのに対応する校正後電圧を求めることができる。
このように構成することで、導線や出力用コネクタなどの配線が不要となるため、薄膜熱電対素子の使用がより容易になるとともに、適用可能な範囲が広くなり、温度表示装置から離れた場所の温度の計測も可能となる。
このように構成することで、薄膜熱電対部分が交換可能となり、温度校正装置を繰り返し温度測定に使用することができる。
また、正確な温度を求めるために、測定された温度を補正する必要があるといった、煩わしさを解消することができる。
図1に、本実施形態に係る温度校正装置10を用いた温度計測装置Aを示す。
温度計測装置Aは、異種金属からなり、一端側の側温用接点で相互に接続すると共に、他端に一対の外部接点を有する一対の薄膜を備えた薄膜熱電対素子20と、入力された電圧を用いて温度を算出し、算出された温度を表示する温度表示装置30と、薄膜熱電対素子20と温度表示装置30との間に接続される温度校正装置10を主要構成要素とするものである。
本実施形態の温度校正装置10は、薄膜熱電対素子20で発生する熱起電力を校正して、測温用接点24の温度を温度表示装置30に表示させるのに対応する校正後電圧に変換する機能を有する。
図2は本実施形態に係る温度校正装置10に接続される薄膜熱電対素子20の概略模式図である。
薄膜熱電対素子20は、長尺矩形状のフィルムなどの基板21上に異なる金属からなる一対の薄膜により形成され、長手方向に沿って平行に延びる一対の導電性薄膜22及び23を備えている。一対の導電性薄膜22及び23は、一方の端部側で交差して、交差した箇所は接続して被対象物の測温用である測温用接点24となっている。一対の導電性薄膜22及び23の他端には、開放端となる外部接点25及び26を備えている。
導電性薄膜22及び23はそれぞれ異種材料であり、測温用接点24において、導電性薄膜22及び23が重なるように接合されている。
したがって、好ましくはフィルムを用いるのが良い。ガラス、フィルムは金属などの導電性のある基板のように、前処理を必要とすることがないため、操作が煩雑になることが無く、好適である。また、フィルムはその可撓性により、薄膜熱電対素子の強度を高めることができる。さらに好ましくは、ポリイミドフィルムを用いるのが良い。ポリイミドフィルムは、折り曲げることが可能で基板を数十ミクロンの厚さにしても壊れにくく取り扱いが容易である点と、200℃を超える温度でも比較的安定している点において、薄膜熱電対素子の基板として適した材料である。
本実施形態に係る温度校正装置10は、薄膜熱電対素子20で発生する熱起電力を用いて演算して、測温用接点24の温度を温度表示装置30に表示させるのに対応する校正後電圧に変換する機能を有している。
本実施形態に係る温度校正装置10は、図3に示すように、薄膜熱電対素子20を接続するための接続部11に設けられた一対の入力端子12と、薄膜熱電対素子20で発生する熱起電力が入力される電圧入力手段13と、入力された熱起電力の検出値から校正後電圧を算出する演算手段14と、演算手段14が各種制御を行うのに必要な制御プログラムや各種関係式などが記憶されている記憶手段15と、算出された校正後電圧を出力する電圧印加手段16と、出力端子17と、導線18a,18bと、出力用コネクタ19を含む。
以下、温度校正装置10を構成する各構成要素について詳述する。
接続部11は、薄膜熱電対素子20の外部接点25及び26を電圧入力手段13と電気的に接続するためのものである。接続部11は、薄膜熱電対素子20の基板21の導電性薄膜22及び23を有しない側に圧着用弾性物を備えている公知の着脱可能な接続構造を有している。
具体的には、図4に示す断面図のように、接続部11は、筺体(蓋側)11a及び筺体(本体側)11bからなり、導電性薄膜22を入力端子12aに、導電性薄膜23を入力端子12bに圧着するため、基板21の導電性薄膜を有しない側に圧着用弾性物11cを備えている。
従って、薄膜熱電対素子20を、接続部11に対して着脱可能に接続することができるため、薄膜熱電対素子20が消耗した場合に、新しい薄膜熱電対素子20と交換することが可能となる。
電圧入力手段13には、導電性薄膜22の外部接点25に接続された接続部11の入力端子12aと、導電性薄膜23の外部接点26に接続された接続部11の入力端子12bとの間に発生する熱起電力が入力される。
電圧入力手段13は、入力された熱起電力をデジタル信号にA/D変換するA/D変換部を含み、A/D変換された熱起電力の検出値を演算手段14へと入力する。
演算手段14は、CPUからなり、記憶手段15に記憶されたプログラムに基づいて温度校正装置10における各種制御を行うための指示信号を出力する制御部としての機能、及び記憶手段15に記憶された関係式に従い各種演算を行う機能を有している。
演算手段14は、電圧入力手段13より入力されるA/D変換された熱起電力の検出値から、記憶手段15に記憶された関係式(例えば、式(1))を参照して用いて、薄膜熱電対素子20の測温用接点24における温度(校正温度)を算出する。
続いて、演算手段14は、記憶手段15に記憶された温度表示装置30の温度算出手段33における入力される電圧と表示温度の関係式(例えば、式(2))に基づいて、薄膜熱電対素子20の測温用接点24における温度(校正温度)を温度表示装置30の温度表示手段32に表示させるのに対応する校正後電圧を算出する。
そして、演算手段14は、算出された校正後電圧を電圧印加手段16に出力する。
記憶手段15は、RAM等の記憶媒体からなり、本実施形態の薄膜熱電対で発生する熱起電力の変換方法を実行するための制御プログラム等の演算手段14が各種制御を行うのに必要な制御プログラムや各種関係式などが予め記憶されている。
記憶手段15は、薄膜熱電対素子20の外部接点25と外部接点26との間に発生し、一対の入力端子12a及び12b間の電圧の検出値から測温用接点24の温度を算出する関係式(下記式(1))と、温度表示装置30の温度算出手段33における入力される電圧と表示温度との関係式(下記式(2))が記憶されている。
T=a×V1+T0 (1)
ここで、パラメータaは薄膜熱電対素子における測温用接点と外部接点との間の温度差と、薄膜熱電対素子で発生する熱起電力との関係から求められる近似曲線により算出される勾配定数であり、用いる薄膜熱電対素子20の導電性薄膜を構成する異種金属の組み合わせや導電性薄膜22及び23の厚さ及び長さなどによって決まる値である。
パラメータT0は、バルクの熱電対素子を用いて測定された導電性薄膜22の外部接点25及び26における温度(温度定数)である。
V1’=T/b (2)
ここで、パラメータbは、バルクの熱電対素子20’における測温用接点と外部接点との間の温度差と、バルクの熱電対素子で発生する熱起電力との関係から求められる近似曲線により算出される定数である。
電圧印加手段16は、演算手段14から入力される校正後電圧を発生する機能を有している。電圧印加手段16は、演算手段14から入力される校正後電圧をアナログ信号に変換するD/A変換部を含み、D/A変換された校正後電圧を一対の出力端子17、一対の導線18及び出力用コネクタ19を介して温度表示装置30へと出力する。
出力端子17a及び17bは、一対の導線18a及び18bにそれぞれ接続された導電性材料からなる一対の出力端子17である。出力端子17a及び17bの間には、電圧印加手段16により校正後電圧が出力される。
一対の導線18及び出力用コネクタ19は、電圧印加手段16により一対の出力端子17間に出力される校正後電圧を温度表示装置30等の外部装置に入力するための機能を有している。
一対の導線18は、端部に出力用コネクタ19を1つ有しており、該出力用コネクタ19が温度表示装置30の接続手段31に接続される。
一対の導線18の導線18aは一対の出力端子17の出力端子17aに接続されており、一対の導線18の導線18bは一対の出力端子17の出力端子17bに接続されている。
電圧印加手段16により出力端子17a及び17b間に出力された校正後電圧が、温度表示装置30の接続手段31を介して温度算出手段33に入力される。
本実施形態に係る温度校正装置10は、一対の導線18に接続された出力用コネクタ19を1つ有しているのみであり、コネクタを1つ接続可能な1チャンネル式の温度表示装置30に対しても用いることができる。
本実施形態の温度計測装置Aで用いられる温度表示装置30は、図5に示すように、コネクタが1つ接続可能な1チャンネル式の接続手段31と、接続手段31を介して入力される電圧を用いて温度を算出する温度算出手段33と、温度算出手段33で算出された温度を表示する温度表示手段32を具備する一般的な温度表示装置又は温度計測装置である。
温度表示装置30の接続手段31には、温度校正装置10の一対の導線18の端部に設けられた出力用コネクタ19が接続される。
温度算出手段33は、入力される電圧を対応する温度に換算する機能を備えている。
温度校正装置10は、薄膜熱電対素子20の測温用接点24における温度が正しく表示されるように、校正後電圧を演算して出力するため、温度表示装置30の温度表示手段32に、測温用接点24の正確な温度を表示することができる。
温度校正装置10における、薄膜熱電対素子20で発生する熱起電力の校正後電圧への変換(校正)について、A.薄膜熱電対素子及びバルクの熱電対素子における温度差と熱起電力の関係、B.温度表示装置における温度表示、C.温度校正装置における演算と共に説明する。
薄膜熱電対素子20における温度差と熱起電力の関係は、以下の式(3)で規定される。
t=a×v (3)
ここで、tは測温用接点24と外部接点25,26の間の温度差であり、vは外部接点25と外部接点26との間に発生する熱起電力(薄膜熱電対素子20で発生する熱起電力ともいう)であり、aは温度差tと発生する熱起電力vとの関係から求められる近似曲線により算出される勾配定数である。
T=b×V (4)
ここで、Tは測温用接点24’と外部接点25’,26’の間の温度差であり、Vは外部接点25’と外部接点26’との間に発生する熱起電力(バルクの熱電対素子20’で発生する熱起電力ともいう)であり、bは温度差Tと発生する熱起電力Vとの関係から求められる近似曲線により算出される勾配定数である。
図11は、薄膜熱電対素子20及びバルクの熱電対素子20’の温度−熱起電力特性を示すグラフである。薄膜熱電対素子20で発生する熱起電力は、バルクの熱電対素子20’(K型熱電対素子)で発生する熱起電力と比べて7割程度の大きさである。
温度表示装置30は、バルクの熱電対素子20’の温度−熱起電力特性である式(4)を基に温度を表示する。
具体的には、温度表示装置30の温度算出手段33において、バルクの熱電対素子20’の外部接点25’と外部接点26’の間に発生する熱起電力Vに、予め設定されている定数bを乗じることにより温度Tを算出し、温度表示手段32に温度Tを表示する。
表示温度が異なってしまう原因は、一般的な温度表示装置30がバルクの熱電対素子20’の温度−熱起電力特性である式(4)を基に温度を算出するのに対して、薄膜熱電対素子20の温度−熱起電力の関係が式(3)に従うためである。
本実施形態の温度校正装置10では、このずれ量を補正値として使用し、バルクの熱電対素子20’の温度−熱起電力特性の式に合わせる補正を行う。
図2及び図10に示すように、各熱電対(薄膜熱電対素子20、バルクの熱電対素子20’)の測温用接点24及び24’の温度をT、各熱電対の外部接点25,26,25’,26’の温度をT0とすると、測温用接点と外部接点との間に生じる温度差は、T−T0となる。
T−T0=a×V1 (5)
ここで、V1は、薄膜熱電対素子20の外部接点25と外部接点26の間に発生する熱起電力である。
T−T0=b×V2 (6)
ここで、V2は、バルクの熱電対素子20’の外部接点25’と外部接点26’の間に発生する熱起電力である。
T1=b×V1+T0 (7)
T1−T0=(b/a)×(T−T0) (8)
T=α×T1+(1−α)×T0 (9)
また、この式(9)に、式(7)のT1を代入すると、以下の式(1)に変形できる。
T=(a/b)×b×V1+T0
=a×V1+T0 (1)
T=a×V1+b×V0 (10)
従って、式(10)は、特開2010−190735号公報の式(T=aV1+bV2+Tc)においてV2をV0とし、Tc=0とした場合に対応するものである。
上述の式(1)において、勾配定数aは薄膜熱電対素子20における温度差と発生する熱起電力との関係から求められる近似曲線により算出することが可能であり、T0(=b×V0)はバルクの熱電対素子20’により実測することが可能であるため、薄膜熱電対素子20の外部接点25と外部接点26の間に発生する熱起電力V1の値から、測温用接点24の温度Tを算出することができる。
そして、演算手段14は、記憶手段15に記憶された、温度表示装置30の温度算出手段33における入力される電圧と温度の関係式である上述の式(2)に基づいて、校正温度Tを温度表示手段32に表示させるのに対応する校正後電圧V1’を電圧印加手段16に発生させる。
本実施形態に係る温度校正装置10を用いた温度測定方法は、図6に示すように、温度校正装置を用いた温度計測装置を準備する準備工程(ステップS10)と、前記準備工程で準備した温度計測装置を用いて温度の測定を行う温度測定工程(ステップS20)と、前記温度測定工程で測定した温度を温度表示装置に表示する温度表示工程(ステップS30)と、を行うことを特徴とする。
準備工程(ステップS10)では、まず、温度校正装置10の記憶手段15に、薄膜熱電対素子20で発生し、一対の入力端子12間で検出される検出値としての熱起電力V1から校正温度としての測温用接点の温度Tを算出するための関係式(例えば、式(1))と、算出された測温用接点の温度Tを温度表示装置30に表示させるのに対応する校正後電圧V1’を算出するための関係式(例えば、式(2))を記憶させる記憶工程を行う。
この記憶工程は、温度校正装置10を用いて温度測定を行うユーザーが行うことができるが、温度校正装置10を製造する段階において製造者が行ってもよいし、温度校正装置10を販売する段階において販売者が行ってもよい。
組み立て工程では、図1に示すように、温度校正装置10の接続部11に測温素子としての薄膜熱電対素子20の外部接点25及び26を接続し、温度校正装置10の出力用コネクタ19を温度表示装置30の接続手段31に接続することで、温度計測装置Aを組み立てる。
上述の準備工程に引き続いて、温度校正装置10を用いた温度計測装置Aを用いた温度測定工程(ステップS20)では、本実施形態に係る薄膜熱電対素子で発生する熱起電力の変換方法が実行される。
以下、各工程について図7を参照して詳細に説明する。図7のプログラム処理に関する制御プログラムは記憶手段15に記憶されており、演算手段14を構成するCPU14が記憶手段15に記憶された制御プログラムに基づいてプログラム処理を制御する。
図7のプログラム処理がスタートすると、まず、ステップS1(熱起電力検出工程)で、基板21上に異なる金属からなる一対の導電性薄膜22,23により形成され、一端側に測温用接点24を有し、他端側に各薄膜の外部接点25,26を備えた薄膜熱電対素子20で発生する熱起電力V1を取得する。
具体的には、CPU14が、一対の入力端子12に入力され、電圧入力手段13でデジタル信号にA/D変換された薄膜熱電対素子20の外部接点間に発生する熱起電力V1を検出する。
演算工程(ステップS2及びステップS3)では、熱起電力検出工程で検出された熱起電力V1を用いて演算して校正後電圧V1’を算出する。
具体的には、CPU14が、記憶手段15に記憶された関係式(例えば、式(1))を参照し、電圧入力手段13でA/D変換された熱起電力V1から、薄膜熱電対素子20の測温用接点24における温度Tを算出する(ステップS2)。
校正後電圧出力工程(ステップS4)では、演算工程で算出された校正後電圧V1’を出力する。
具体的には、CPU14は、算出された校正後電圧V1’を電圧印加手段16においてアナログ信号にD/A変換させ、D/A変換された校正後電圧V1’を一対の出力端子17間に出力し、一対の導線18及び出力用コネクタ19を介して温度表示装置30へと出力させる。
図5のプログラム処理は、薄膜熱電対素子20を用いて温度を測定する際に目的に応じて、所定の間隔及び回数で断続的に繰り返されるものであっても、所定期間連続して繰り返されるものであってもよい。
上述の温度測定工程に引き続いて、校正温度Tに対応する校正後電圧V1’に基づいて温度表示装置30に校正温度Tを表示する温度表示工程(ステップS30)が行われる。
温度表示工程では、上述の薄膜熱電対で発生する熱起電力の変換方法により変換された校正後電圧V1’に基づき、測温用接点24における温度T(校正温度)が、温度表示装置30の温度表示手段32に表示される。
ただし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
上述の実施形態では、温度校正装置10の一対の導線18の端部に設けられた出力用コネクタ19を温度表示装置30の接続手段31に有線接続する例を示したが、温度校正装置10と温度表示装置30との接続は有線接続に限られるものではなく、無線通信による接続であってもよい。
ここで、温度表示装置30’の無線受信手段34は、温度表示装置30’に元々備わっている機能を利用する以外にも、接続手段31に市販の無線受信機を接続することで、無線受信手段34とすることも可能である。
具体的には、温度校正装置10’の無線送信手段17’から送信される校正電圧信号を、温度表示装置30’としての外部装置の無線受信手段34が受信し、専用のアプリケーションによりデータ処理を行い、算出される温度を温度表示装置30’としての外部装置の表示装置上に出力させることも可能である。
V1’=(a×V1+T0)/b (11)
ここで、パラメータaは薄膜熱電対素子における測温用接点と外部接点との間の温度差と、薄膜熱電対素子で発生する熱起電力との関係から求められる近似曲線により算出される勾配定数であり、パラメータT0は、バルクの熱電対素子を用いて測定された導電性薄膜22の外部接点25及び26における温度(温度定数)であり、パラメータbは、バルクの熱電対素子20’における測温用接点と外部接点との間の温度差と、バルクの熱電対素子で発生する熱起電力との関係から求められる近似曲線により算出される定数である。
この場合、温度校正装置を、導電性材料からなる一対の入力端子を2つ以上備えるとともに、導電性材料からなる一対の出力端子を2つ以上備える構成とする。
そして、複数備えられている入力端子間の電圧の検出値をそれぞれ校正して、校正後電圧を演算する演算手段と、複数備えられている出力端子間に、それぞれの校正後電圧を出力する電圧印加手段と、を備え、複数備えられている入力端子が、薄膜熱電対素子に複数設けられている外部接点にそれぞれ接続され、複数備えられている出力端子が温度表示装置に接続されたときに、校正後電圧を、温度表示装置に対して出力する。
このような構成とすることで、多点測定用の薄膜熱電対素子及び温度校正装置を、一つのバルクの熱電対素子と見立てて使用できるため、温度換算などの補正を別途行う必要がなく、既存の一般的な温度表示装置などの設備を変更せずにフィルム形状の多点測定用の薄膜熱電対素子を使用できる。
記憶手段15に記憶させた関係式は、薄膜熱電対素子20の外部接点25と外部接点26との間に発生する熱起電力V1から測温用接点24の温度Tを算出する関係式(T=a×V1+T0 式(1))と、温度表示装置30の温度算出手段33における入力される電圧V1’と表示温度Tとの関係式(V1’=T/b 式(2))である。
ここで式(1)のパラメータa、T0は、高温側でa=31.581[℃/μV]、T0=25[℃]を用い、また、低温側でa=30.701[℃/μV]、T0=25[℃]を用いた。式(2)のパラメータbはb=24.497[℃/μV]を用いた。
具体的には、温度校正装置10の接続部11に薄膜熱電対素子20の外部接点25及び26を接続し、温度校正装置10の出力用コネクタ19を温度表示装置30の接続手段31に接続することで、温度計測装置Aを組み立てた。
ここで、熱起電力が正の値の場合と負の値の場合で式(1)におけるaの値が若干異なるので、aの値も熱起電力の符号に応じて変更した形で式(1)を記憶手段15に記憶しておくことが正確な温度を求める上で望ましい。
図12に示すように、温度表示装置30の温度表示手段32の表示(温度校正装置適用後)は、バルクの熱電対素子20’(バルクのK型熱電対)を用いた場合の温度表示と良い一致を示した。
10,10’ 温度校正装置
11 接続部
11a 筐体(蓋側)
11b 筐体(本体側)
11c 圧着用弾性体
12 一対の入力端子
12a,12b 入力端子
13 電圧入力手段
14 演算手段(CPU)
15 記憶手段
16 電圧印加手段
17 出力端子
17’ 無線送信部
18 一対の導線
18a,18b 導線
19 出力用コネクタ
20 薄膜熱電対素子
21 基板
22,23 導電性薄膜
24 測温用接点
25,26 外部接点
20’ バルクの熱電対素子
22’,23’ 金属線
24’ 測温用接点
25’,26’ 外部接点
30,30’ 温度表示装置
31 接続手段
32 温度表示手段
33 温度算出手段
34 無線受信手段
Claims (7)
- 異種金属からなり、一端側の側温用接点で相互に接続すると共に、他端に一対の外部接点を有する一対の薄膜を少なくとも1つ備えた薄膜熱電対素子と、
入力された電圧を用いて温度を算出し、算出された温度を表示する温度表示装置と、
前記薄膜熱電対素子及び前記温度表示装置の間に接続された温度校正装置と、を備え、
前記温度校正装置は、
導電性材料からなり、前記一対の外部接点にそれぞれ接続された少なくとも一対の入力端子と、
前記温度表示装置に連結された一対の導線にそれぞれ接続された導電性材料からなる少なくとも一対の出力端子と、
前記少なくとも一対の入力端子間の電圧の検出値を校正して、校正後電圧を演算する演算手段と、
前記少なくとも一対の出力端子間に、前記校正後電圧を出力する電圧印加手段と、を備え、
前記温度表示装置は、前記少なくとも一対の出力端子及び前記一対の導線を介して入力された前記校正後電圧を用いて校正温度を算出し、算出した校正温度を表示することを特徴とする温度計測装置。 - 前記一対の導線に接続された出力用コネクタを有し、
該出力用コネクタの数は1つであることを特徴とする請求項1記載の温度計測装置。 - 異種金属からなり、一端側の側温用接点で相互に接続すると共に、他端に一対の外部接点を有する一対の薄膜を少なくとも1つ備えた薄膜熱電対素子に接続される温度校正装置であって、
導電性材料からなり、前記一対の外部接点にそれぞれ接続可能な少なくとも一対の入力端子と、
入力された電圧を用いて温度を算出し、算出された温度を表示する温度表示装置に連結された前記一対の導線に、それぞれ接続可能で、導電性材料からなる少なくとも一対の出力端子と、
前記少なくとも一対の入力端子間の電圧の検出値を校正して、校正後電圧を演算する演算手段と、
前記少なくとも一対の出力端子間に、前記校正後電圧を出力する電圧印加手段と、を備え、
前記少なくとも一対の入力端子が、前記薄膜熱電対素子の前記一対の外部接点に接続され、前記少なくとも一対の出力端子が前記温度表示装置に接続されたときに、前記校正後電圧を、前記温度表示装置に対して出力することを特徴とする温度校正装置。 - 前記一対の導線に接続された出力用コネクタを有し、
該出力用コネクタの数は1つであることを特徴とする請求項3記載の温度校正装置。 - 前記演算手段は、
前記一対の入力端子間の電圧の検出値をV1としたときに、予め設定された温度定数T0及び勾配定数aを用いて、式(1)により、前記校正温度Tを算出し、
T=a×V1+T0 (1)
該校正温度T及び予め設定された定数bを用いて、式(2)により、前記校正後電圧V1’を算出することを特徴とする請求項3又は4記載の温度校正装置。
V1’=T/b (2)
(但し、パラメータaは薄膜熱電対素子における測温用接点と外部接点との間の温度差と、薄膜熱電対素子で発生する熱起電力との関係から求められる近似曲線により算出される値であり、パラメータT0は、薄膜熱電対素子の外部接点における温度であり、パラメータbは、バルクの熱電対素子における測温用接点と外部接点との間の温度差と、バルクの熱電対素子で発生する熱起電力との関係から求められる近似曲線により算出される定数である。) - 前記少なくとも一対の出力端子の代わりに、前記校正後電圧を、前記温度表示装置に無線送信するための無線送信手段を備えることを特徴とする請求項3乃至5いずれか1項に記載の温度校正装置。
- 前記一対の外部接点を前記少なくとも一対の入力端子に着脱可能に接続する接続部を有することを特徴とする請求項3乃至6いずれか1項に記載の温度校正装置。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018080893A JP7128645B2 (ja) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 温度校正装置及び温度計測装置 |
TW108113152A TW201944038A (zh) | 2018-04-19 | 2019-04-16 | 溫度校正裝置及溫度測量裝置 |
TW108204605U TWM584889U (zh) | 2018-04-19 | 2019-04-16 | 溫度校正裝置及溫度測量裝置 |
PCT/JP2019/016707 WO2019203327A1 (ja) | 2018-04-19 | 2019-04-18 | 温度校正装置及び温度計測装置 |
EP19788221.0A EP3783324A4 (en) | 2018-04-19 | 2019-04-18 | TEMPERATURE CALIBRATION DEVICE AND TEMPERATURE MEASURING DEVICE |
CN201980025307.8A CN111971537A (zh) | 2018-04-19 | 2019-04-18 | 温度校正装置以及温度计测装置 |
KR1020207032935A KR20210002543A (ko) | 2018-04-19 | 2019-04-18 | 온도 교정 장치 및 온도 계측 장치 |
US17/047,535 US20210116309A1 (en) | 2018-04-19 | 2019-04-18 | Temperature calibration device and temperature measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018080893A JP7128645B2 (ja) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 温度校正装置及び温度計測装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019190884A true JP2019190884A (ja) | 2019-10-31 |
JP7128645B2 JP7128645B2 (ja) | 2022-08-31 |
Family
ID=68238934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018080893A Active JP7128645B2 (ja) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 温度校正装置及び温度計測装置 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210116309A1 (ja) |
EP (1) | EP3783324A4 (ja) |
JP (1) | JP7128645B2 (ja) |
KR (1) | KR20210002543A (ja) |
CN (1) | CN111971537A (ja) |
TW (2) | TWM584889U (ja) |
WO (1) | WO2019203327A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021173753A (ja) * | 2020-04-30 | 2021-11-01 | ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド | 少なくとも1つの電子温度センサを較正するための方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022065482A (ja) * | 2020-10-15 | 2022-04-27 | ジオマテック株式会社 | 薄膜熱電対素子、測温素子及び薄膜熱電対素子の製造方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5258554A (en) * | 1975-11-10 | 1977-05-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Thermocouple emf-temperature signal converter |
JPH09264768A (ja) * | 1996-03-28 | 1997-10-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | センサモジュール |
JP2007139530A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Dainippon Printing Co Ltd | 薄型熱電対及びその製造方法 |
JP2010096507A (ja) * | 2008-10-14 | 2010-04-30 | Hioki Ee Corp | 熱電対温度計 |
JP2010151729A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Yokogawa Electric Corp | 計測システム |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007085880A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Dainippon Printing Co Ltd | 薄型熱電対及びその製造方法 |
CN101339692B (zh) * | 2007-07-06 | 2011-01-05 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 热电偶温度采集系统及方法 |
JP5253222B2 (ja) | 2009-02-18 | 2013-07-31 | ジオマテック株式会社 | 測温素子及び温度計測器 |
US8118484B2 (en) * | 2009-03-31 | 2012-02-21 | Rosemount Inc. | Thermocouple temperature sensor with connection detection circuitry |
-
2018
- 2018-04-19 JP JP2018080893A patent/JP7128645B2/ja active Active
-
2019
- 2019-04-16 TW TW108204605U patent/TWM584889U/zh unknown
- 2019-04-16 TW TW108113152A patent/TW201944038A/zh unknown
- 2019-04-18 WO PCT/JP2019/016707 patent/WO2019203327A1/ja active Application Filing
- 2019-04-18 EP EP19788221.0A patent/EP3783324A4/en not_active Withdrawn
- 2019-04-18 KR KR1020207032935A patent/KR20210002543A/ko unknown
- 2019-04-18 CN CN201980025307.8A patent/CN111971537A/zh active Pending
- 2019-04-18 US US17/047,535 patent/US20210116309A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5258554A (en) * | 1975-11-10 | 1977-05-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Thermocouple emf-temperature signal converter |
JPH09264768A (ja) * | 1996-03-28 | 1997-10-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | センサモジュール |
JP2007139530A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Dainippon Printing Co Ltd | 薄型熱電対及びその製造方法 |
JP2010096507A (ja) * | 2008-10-14 | 2010-04-30 | Hioki Ee Corp | 熱電対温度計 |
JP2010151729A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Yokogawa Electric Corp | 計測システム |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021173753A (ja) * | 2020-04-30 | 2021-11-01 | ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド | 少なくとも1つの電子温度センサを較正するための方法 |
JP7238005B2 (ja) | 2020-04-30 | 2023-03-13 | ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド | 少なくとも1つの電子温度センサを較正するための方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3783324A4 (en) | 2021-06-30 |
TWM584889U (zh) | 2019-10-11 |
WO2019203327A1 (ja) | 2019-10-24 |
EP3783324A1 (en) | 2021-02-24 |
TW201944038A (zh) | 2019-11-16 |
CN111971537A (zh) | 2020-11-20 |
US20210116309A1 (en) | 2021-04-22 |
KR20210002543A (ko) | 2021-01-08 |
JP7128645B2 (ja) | 2022-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20120065923A1 (en) | Integrated cold junction compensation circuit for thermocouple connections | |
EP3109607B1 (en) | Method for temperature drift compensation of temperature measurement device using thermocouple | |
RU2757064C1 (ru) | Датчик теплового потока с повышенным теплообменом | |
US9677947B2 (en) | Temperature sensor | |
US20090296781A1 (en) | High vibration thin film RTD sensor | |
JP5253222B2 (ja) | 測温素子及び温度計測器 | |
WO2019203327A1 (ja) | 温度校正装置及び温度計測装置 | |
US20220170800A1 (en) | Temperature measurement device and temperature measurement method | |
CN102369422A (zh) | 具有连接检测电路的热电偶温度传感器 | |
US20180238744A1 (en) | Temperature Measuring Device with Reference Temperature Determination | |
US20180224338A1 (en) | Apparatus for determining and/or monitoring temperature of a medium | |
RU2521726C1 (ru) | Резистивный датчик температуры | |
JP5304203B2 (ja) | 測定装置 | |
WO2018210580A1 (en) | Thermocouple arrangement and method for measuring temperatures | |
CN112826445A (zh) | 口腔内测定装置以及口腔内测定系统 | |
EP3052910B1 (en) | Infrared sensor | |
JP2014181955A (ja) | 電子機器および計測データ処理方法 | |
US20230194357A1 (en) | Temperature probe and method for manufacturing a temperature probe | |
JP7385909B2 (ja) | 温度計測装置及び温度記録装置 | |
WO2022080451A1 (ja) | 薄膜熱電対素子、測温素子及び薄膜熱電対素子の製造方法 | |
JPH0233965B2 (ja) | ||
JP2024058357A (ja) | 抵抗測定装置及び抵抗測定方法 | |
JP2023128512A (ja) | 薄膜熱電対素子及び薄膜熱電対素子の製造方法 | |
EP3037793A1 (en) | A thermocouple system and a method for measuring process temperature | |
JPS5815050B2 (ja) | ピラニ真空計 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210406 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220524 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220609 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220802 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220819 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7128645 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |