JP2545740B2

JP2545740B2 - 温度センサ

Info

Publication number: JP2545740B2
Application number: JP6074309A
Authority: JP
Inventors: 広一奈良
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1996-10-23
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: US5601367A; JPH07260594A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度変化に伴って電気
抵抗が変化する導電体を用いた温度センサに関し、特に
磁場下での温度測定に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近来は、超伝導マグネットの実用化等に
より、様々な分野で高い磁場を使用することが増加して
いる。斯かる超伝導マグネットの使用に際しては、安全
性および省エネルギの観点からマグネット各部の温度管
理が重要である。このような低温環境で使用されている
温度計として、温度変化に基づく導電体の抵抗変化を利
用した温度センサが一般に使用されている。なお、この
ような温度センサにおいては、導電体が磁場の影響を受
けるため、その指示値に偏差が生じてしまうが、この偏
差を静磁場下で校正することにより、個々の温度計に対
する補正が原理的には可能である。よって、磁場下にお
ける従来の温度測定は、予め既知の磁場下で当該温度セ
ンサに必要な補正値を求めておき、測定値に対して補正
を施すことにより、当該環境下の温度を決定するもので
あった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
補正を逐一行っていたのでは、温度測定が煩雑になって
作業効率を著しく低下させることは勿論、補正値の特定
の際に混入する誤差も測定精度の向上にはマイナス要因
となる。

【０００４】また、超伝導技術の発展により、超伝導磁
石の磁場の値を数Ｈｚあるいは数十Ｈｚといった周波数
で変動させることができるようになり、新しい応用分野
が広がったことで上記のような従来の温度センサでは対
応できないという問題が生じた。すなわち、温度センサ
を構成する導電体の抵抗値が変動磁場による影響を受け
るために、変動磁場の周波数に同期して抵抗値が変動す
ることとなり、その値を精密に測定することはおろか、
従来行われていたような補正が全く行えない状態になる
ことに起因する。

【０００５】そこで、本発明は、磁場の影響を受け難
く、変動磁場下においても高精度の温度測定を行える温
度センサの提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る温度センサは、略々均一な磁場内に配
置されて、巨視的な電流の流路が磁界の向きに対して一
定方向に定まる第１導電体（１ａ）と、該第１導電体と
は異なる向きに巨視的な電流の流路を有する第２導電体
（１ｂ）と、を第１電位検出部（１ｃ）を介して接合す
ると共に、磁場内で第１導電体に生ずる抵抗変化と第２
導電体に生ずる抵抗変化とが等しくなるように各抵抗値
を設定した第１センサ部（１）と、上記第１センサ部と
同じ磁場内に配置されて、巨視的な電流の流路と抵抗値
を上記第１導電体と略々同一条件に設定した第３導電体
（２ａ）と、巨視的な電流の流路と抵抗値を上記第２導
電体と略々同一条件に設定した第４導電体（２ｂ）と、
を第２電位検出部（２ｃ）を介して接合してなる第２セ
ンサ部（２）と、上記第１センサ部および第２センサ部
を熱接触させることで、略々均一な温度にする熱結合手
段（例えば等温ブロック７）と、を備え、上記第１セン
サ部の第１導電体と第２センサ部の第４導電体を接合し
た第１給電点（例えば第１給電端子３ａ）と、上記第１
センサ部の第２導電体と第２センサ部の第３導電体とを
接合した第２給電点（例えば第２給電端子３ｂ）と、を
介して第１センサ部および第２センサ部に給電した際
に、上記第１センサ部の第１電位検出部と上記第２セン
サ部の第２電位検出部より得た電圧に基づいて、当該磁
場の環境温度を測定するようにした。

【０００７】

【作用】測温環境の磁場によって、第１センサ部の第１
導電体と第２センサ部の第４導電体に生ずる抵抗変化は
略々等しいと共に、第１センサ部の第２導電体および第
２センサ部の第３導電体に生ずる抵抗変化も略々等しい
ので、磁場強度が変化することに起因する抵抗の変化は
互いに相殺され、第１電位検出部と第２電位検出部との
間に生ずる電位差は温度変化のみに依存することとな
る。

【０００８】

【実施例】次に、本発明に係る温度センサを添付図面に
基づいて詳細に説明する。先ずは、その動作原理を図１
〜図３により説明する。

【０００９】導電体の電気抵抗Ｒは、一般に磁界Ｈ中で
は零磁界中の電気抵抗Ｒ₀ から式１のように変化する。
なお、式１中のεは磁気抵抗変化率（無磁場下における
当該導電体の抵抗値を１としたときに、磁場の作用によ
り導電体の抵抗値が増加する変化率のこと）であり、温
度Ｔ、磁界Ｈおよび電流と磁界のなす角度θに依存す
る。また、その依存性は感温材料の物質により異なる。

【００１０】

【数１】Ｒ＝Ｒ_０（１＋ε） …式１

【００１１】また、代表的な感温材料である白金につい
ては、磁気抵抗変化率とその異方性との関係について、
次のような２点が知られている。εは電流と磁界のな
す角が垂直の時最大ε⊥であり、平行の時に最小ε//と
なる。その比ε//／ε⊥は細線で厳密に測定したとこ
ろ３０％程度であり、温度依存性はあまり大きくない。

【００１２】その結果、実際の市販薄膜温度センサ（Ｈ
ｙｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ製のＰＴＦ−７）にお
いて、薄膜の配線パターン中で電流の流れている主たる
部分の方向（以下、巨視的方向という）が磁界と平行で
ある時に磁場の影響が最小となり、磁界と垂直の時（す
なわち磁界の向きと膜面とが完全に直交する時）には最
大となることが見い出されている。

【００１３】その磁場の影響の異方性の測定結果例（環
境温度は約４０Ｋ）を図１に示す。ここでは薄膜センサ
の膜面に対し、磁場をＸ、Ｙ及びＺの方向から加えた場
合の磁気抵抗変化率（ε）を磁場の強さ（磁場の二乗）
に対して示している。この例では磁気抵抗変化率の最大
の場合と最小の場合との比は概ね０．５程度である。な
お、本薄膜センサの巨視的な電流の方向は、Ｙ方向に略
々平行である。従って、図１の特定線図においては、Ｙ
方向の磁場が印加された際に最も磁気抵抗変化率が小さ
くなり、Ｘ方向及びＺ方向の磁場に対しては磁気抵抗変
化率が高くなる。因みに、薄膜センサの回路パターンの
一部には、Ｘ方向の電流路も含まれることから、Ｚ方向
よりもＸ方向の磁場に対して若干磁気抵抗変化率が低く
なるのである。

【００１４】上記のような異方性を有する薄膜センサ等
の導電体を用いれば、磁場の影響をキャンセルできる。
以下に、その原理を図２に基づいて説明する。

【００１５】磁界方向Ｈに略々平行な電流の流路を形成
する第１導電体１ａと、磁界方向Ｈに略々直交する該第
１導電体１ａに直交する電流の流路を形成すると共に第
１導電体１ａと略々同一の抵抗値を有する第２導電体１
ｂと、を第１電位検出部１ｃを介して接合したものが第
１センサ部１である。上記第１導電体１ａと略々同一条
件（磁界方向Ｈに平行で且つ同一の抵抗値を有する）に
設定した第３導電体２ａと、上記第２導電体１ｂと略々
同一条件（磁界方向Ｈに直交して且つ同一の抵抗値を有
する）に設定した第４導電体２ｂと、を第２電位検出部
２ｃを介して接合したものが第２センサ部２である。な
お、第１センサ部１および第２センサ部２は略々均一な
温度（測定環境の温度）となるように熱結合してある。
また、第１電位検出部１ｃの電位は第１測定端子４ａか
ら、第２電位検出部２ｃの電位は第２測定端子４ｂから
得るようにしてある。

【００１６】そして、例えば第１センサ部１の第１導電
体１ａと第２センサ部２の第４導電体２ｂと導通する第
１給電端子３ａを高電位に、上記第１センサ部１の第２
導電体１ｂと第２センサ部２の第３導電体２ａと導通す
る第２給電端子３ｂを低電位にして、直流電流を流す場
合を考える。第１導電体１ａと第３導電体２ａに生ずる
磁気抵抗変化率はその配置から最小の値ε_MIN をとり、
第２導電体１ｂと第４導電体２ｂに生ずる磁気抵抗変化
率はそ配置から最大の値ε_MAX をとる。この比を以下の
式２のようにδと定義する。なお、このδは厳密には温
度と磁場の複雑な関数であるが、その依存性は大きくは
ない。

【００１７】

【数２】 δ＝ε_ＭＩＮ／ε_ＭＡＸ …式２

【００１８】ここで、上記式２を用いて、第１〜第４導
電体１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの抵抗を下記の式３のよう
に設定する。この設定は、同一の素材を使う限り全ての
温度範囲で成り立つことから、例えば室温などの最も測
定容易な環境下で設定しても良いが、微小な誤差の混入
を極力防ぐためには、零としたい温度でのδの値を用い
て行うことが最も望ましい。なお、導電体として白金細
線を用いた場合、δは略々０．３であることから、「第
１，第３導電体１ａ，２ａの抵抗値：第２，第４導電体
の抵抗値＝１０：３」となるように調整すれば良く、線
路長のみで抵抗値を変化させる場合に、図２のような線
路長が想定される。

【００１９】

【数３】Ｒ_ＭＩＮ＝Ｒ_ＭＡＸ／δ …式３

【００２０】上記した第１，第２センサ部１，２に外部
回路を結線したのが図３であり、定電流源５より直流電
流Ｉを流したときの第１，第２電位検出部１ｃ，２ｃ間
に生ずる電圧Ｖを電圧計６で測定できるようにしてあ
る。ここで、本回路の実効抵抗Ｒ_eff をＶ／Ｉで定義す
ると下記の式４のように求められる。

【００２１】

【数４】Ｒ_ｅｆｆ＝（Ｒ_ＭＩＮ−Ｒ_ＭＡＸ）／２ …式４

【００２２】そして、各導電体の磁気抵抗変化率を代入
して、磁場中のＲ_eff の変化ΔＲ_ef _f を求めると以下の
通り零となる。

【００２３】

【数５】

【００２４】従って、磁場による実効的な抵抗変化は零
となり、磁場の影響は受けない。また式４から本センサ
は温度センサとしての相対感度（ｄＲ／ｄＴ）／Ｒには
もとの感温材と変化ないことが解り、温度センサとして
の特性はいささかも損なわれていない。すなわち、本発
明に係る温度センサの原理においては、実効抵抗を零磁
場中の温度に対して校正すれば、磁場中でそのまま無補
正で使用することができ、変動磁場下での測温への信頼
性が非常に高まることが期待できる。なお、上記のよう
にして得られた抵抗値は、当該感温材料より作成した温
度センサ特有のデータテーブル（零磁場下の抵抗−温度
特性）に照らして温度値に変換する。

【００２５】ここで、第１センサ部１と第２センサ部２
を形成する第１〜第４導電体１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの
電流路は、図２に示した一直線状の細線パターンに限定
されず、巨視的に一定方向の電流路が形成されていれば
よいので、上述した市販の薄膜温度センサのように、本
来の電流の流路と異なる方向の電流路が一部存在してい
ても実用上は差し支えない。

【００２６】また、第１，第３導電体１ａ，２ａと第
２，第４導電体１ｂ，２ｂは、夫々に生ずる磁気抵抗効
果（磁場により導電体の抵抗値が変化する現象）が最小
の方向と最大の方向に配置する場合に限らないと共に、
各センサ部の各導電体を互いに垂直に配置する必要も
な。例えば、第１，第３導電体１ａ，２ａと第２，第４
導電体１ｂ，２ｂの磁気抵抗変化率がε_MAX とε_MIN と
の間の適宜な値であるε_mi _dHとε_midLとなるように設定
（但し、ε_midH≠ε_midL）して、上記式３の条件が満た
されるように抵抗比が調整されていれば良い。しかしな
がら、両者の抵抗差が大きいほど、第１，第２電位検出
部１ｃ，２ｃから得られる温度変化に応じた電位差が大
きくなるので、測定精度を高める上では、磁気抵抗変化
率をε_MAX とε_MIN に設定することが有効である。

【００２７】なお、上記したように、２つの電流路が磁
界となす角度を異ならしめれば、原理的に磁気抵抗効果
の影響を受けない温度測定が可能となるが、温度センサ
としての実用性を満たし得る条件につき考察してみる。

【００２８】磁気抵抗変化率εの異方性は電流と磁界の
成す角θに依存し、電流と磁界が垂直の場合に磁気抵抗
変化率は最大値ε_MAX となり、白金よりなる導電体が磁
界と成す角θの時の磁気抵抗変化率は広い範囲で下式の
ような条件を満たすことが知られている。

【００２９】

【数６】 ε_θ／ε_ＭＡＸ＝０．３＋０．７（ｓｉｎθ）^２

【００３０】上式より、θが０に近づく（磁界の向きと
平行になる）程、角度θにおける磁気抵抗変化率は０．
３×ε_MAX （最小値）に近づき、磁気抵抗変化率の最大
値ε _MAX との差が大きくなることが分かる。而して、本
発明に係る温度センサにおいては２種類の導電体の流路
が成す角度によって、ε_midH（θ＝９０゜のときε
_MA _X ）とε_midL（θ＝０゜のときε_MIN ）が定まり、こ
れら２つの磁気抵抗変化率の相対的な差に応じた電圧出
力が得られることから、必ずしも一方の導電体を最大あ
るいは最小の磁気抵抗変化率が得られるように配置する
必要はない。しかし、一方の磁気抵抗変化率が最大ある
いは最小値をとるように設定しておいた方が、磁場内に
おける導電体の配置調整が容易になるので、実用上の利
便性が高い。そこで、一方の導電体が最大の磁気抵抗変
化率となる場合と、一方の導電体が最小の磁気抵抗変化
率となる場合とで、実用的な温度センサとして機能し得
る構造を例示する。

【００３１】ここでは、温度センサとして実用に供し得
る測定精度を得るために必要な各センサ部の各導電体の
抵抗値の比が２：３程度であるものとする。先ず、一方
の導電体の磁気抵抗変化率がε_MAX である場合、すなわ
ちθ_H が９０゜である場合、他方の導電体の巨視的な電
流路が磁界と成す角度θ_L は４５゜以下にすることが望
ましい。また、一方の導電体の磁気抵抗変化率がε_MIN
である場合、すなわちθ_L が０゜である場合、他方の導
電体の巨視的な電流路が磁界と成す角度θ_H は３０゜以
上とすることが望ましい。

【００３２】また、温度測定に際して第１，第２給電端
子３ａ，３ｂより供給する電源は直流電源に限らず、交
流電流源を用いて実効電圧と実効電流を取得して実効抵
抗を求め、該実効抵抗値から環境温度を特定することも
可能である。しかし、回路構成を簡易化できると共に、
測定精度を向上させる点においては、直流電源を用いる
ことが望ましい。

【００３３】また、導電体として使用する感温材料も白
金に限定されるものではなく、測温範囲に応じて感度の
良好な素材を適宜に選定すればよい。なお、液体窒素温
度域程の低温環境においては白金が極めて有用な感温材
料であるが、その他、白金コバルトやロジウム鉄等も低
温環境下での感温性能に優れている。

【００３４】次に、上述した原理に基づいて作成した本
発明に係る温度センサの具体的な実施例を説明する。

【００３５】図４に示すのは、第１実施例に係る温度セ
ンサであり、磁界方向Ｈに対して市販の薄膜温度センサ
を銅製の等温ブロック７に貼着して作成したものであ
る。該等温ブロック７に貼着する薄膜温度センサ８ａ
…，８ｂ…は、既に図１において磁場の影響と異方性と
の関係を示したものであり、等温ブロック７における磁
界方向Ｈと平行な２つの面に対して、巨視的な電流路が
電界方向Ｈと平行になるように薄膜温度センサ８ａ…を
２枚づつ貼着し、等温ブロック７における磁界方向Ｈに
直交する１つの面に対して、薄膜温度センサ８ｂ…を２
枚貼着してある。すなわち、図１の結果より式２のδが
ほぼ０．５であることが認められるので、Ｒ_MIN ＝２Ｒ
_MAX として、２枚の薄膜温度センサ８ａ，８ａを直列接
続することにより、第１，第３導電体１ａ，２ａとして
用いたのである。

【００３６】なお、これらの薄膜温度センサ８ａ，８ｂ
を貼着する等温ブロック７は銅製のものに限らず、熱伝
導性の良好な材質のものであれば良いと共に、その形状
も図示のような立方体のものに限定されない。少なくと
も、第１，第３導電体１ａ，２ａの巨視的な電流の流路
と、第２，第４導電体１ｂ，２ｂの巨視的な電流の流路
とが、磁界方向に対して夫々異なる一定方向に定めるこ
とができると共に、第１〜第４導電体１ａ，１ｂ，２
ａ，２ｂを略々均一な測定環境温度にする機能を備えて
いればよい。

【００３７】上記のように構成したブロック状の温度セ
ンサを、図５に示すような回路構成に結線し、８Ｔ（テ
スラ）の磁場下で温度測定を行い、磁場の及ぼす影響の
温度依存性を測定した結果が図６である。なお、本測定
環境は、磁界方向Ｈを三次元軸のＹ軸（図４の斜視図に
おいては上下方向）に設定し、薄膜温度センサ８ａの巨
視的電流路はＹ軸に平行に、薄膜温度センサ８ｂの巨視
的電流路はＺ軸（図４の斜視図においては左手前から右
奥へ向う方向）に位置させた。また、ブロック状の温度
センサを作成する場合の個体差が測定結果にどの程度の
影響を及ぼすかを確認するために、同じ条件のものを４
種類作成し、夫々Ｎｏ０，Ｎｏ１，Ｎｏ２，Ｎｏ３とし
て測定結果を示してある。

【００３８】図６より明らかなように、市販の白金温度
センサ２種（Ａ，Ｂ）の温度値に含まれる測定誤差に対
して、上記の第１実施例に係る温度センサ（０，１，
２，３）においては、数分の１から十分の１程度の測定
誤差しか生じていない。特に、２０Ｋ〜３０Ｋ程度の低
温環境下においては、市販の白金センサに生ずる測定誤
差が著しく高くなっているのに対して、上記第１実施例
の温度センサにおいては十分に高い精度で温度測定が可
能であることを示しており、本発明の有効性が実証され
ている。

【００３９】このように、本発明に係る第１実施例の温
度センサは、磁場による磁気抵抗効果の影響を受け難い
（原理的には受けない）ので、静磁場下は勿論、第１導
電体１ａおよび第３導電体２ａに生ずる磁場による抵抗
変化と、第２導電体１ｂおよび第４導電体２ｂに生ずる
磁場による抵抗変化との間に相対的な変化が無いような
変動磁場についても、磁場の影響を受けることがない。
例えば第１実施例の場合では、図２における磁界方向Ｈ
を変えない状態で磁界強度が変化したり、そのまま磁界
方向が反転したりするような変動磁場においても、磁気
抵抗効果の影響を受けることがない。また、上記実施例
のように、第１，第２センサ部１，２の第１，第３導電
体１ａ，２ａに生ずる磁気抵抗変化率がε_MIN となるよ
うに設定した場合には、第１，第３導電体１ａ，２ａを
磁界方向Ｈと平行にした状態で磁場内を移動させるよう
な場合にも、何ら磁場の影響を受けることはない。

【００４０】なお、上記した原理では磁気抵抗効果の影
響を受けない事を証明したが、本第１実施例においては
市販の薄膜温度センサの組合せで第１〜第４導電体を代
用したために、磁場の影響が比較的高くなったものと推
認される。従って、第１〜第４導電体の抵抗値調整を高
精度に行えば、磁場の影響を一層軽減することが可能と
なるので、磁界方向に対する各導電体の配設方向を予め
設定しておき、この条件下における第１〜第４導電体の
各抵抗値を高精度に実現した温度センサを、所定条件を
満たすように磁場中へ配置すれは、温度センサ自体を汎
用品として供給可能となる。

【００４１】上記のような汎用的温度センサを作成する
場合の実用的な構造としては、図７に示すような配線構
造を基板上に導電性薄膜で形成したものが考えられる。
すなわち、当該板状の温度センサの板面に平行な磁界方
向Ｈに対して、巨視的に平行な電流路を形成した第１電
流パターン９と、巨視的に直交する電流路を形成した第
２電流パターン１０とを一対づつ作成し、各第１電流パ
ターン９，９と第２電流パターン１０，１０の接合部に
給電端子１１，１１と電圧測定端子１２，１２を設ける
のである。なお、第１電流パターン９は磁気抵抗変化率
の小さい部分であることから抵抗値を大きく、第２電流
パターン１０は磁気抵抗変化率が大きい部分であること
から抵抗値を小さくしてある。因みに、この配線構造
は、上述した図１のＹ方向の結果とＸ方向の結果を組み
合わせることと同等である。そして、本第２実施例の如
く同一面上に形成した薄膜一体センサとして構成するこ
とが、小型化・量産化等の実用上の見地から望ましい。

【００４２】なお、本第２実施例において、第１，第２
電流パターン９，１０中に、巨視的電流路と直交する反
流路部９′…，１０′…を含んでいるが、これらの反流
路部９′，１０′における磁界中の抵抗値が相殺される
ように調整を行えば良い。例えば、白金を導電材料とし
て用いた場合には、δ＝０．３であることから、「反流
路部９′の流路長：反流路部１０′の流路長＝０．３：
１」とすれば、反流路部の抵抗値補正を良好に期すこと
ができる。また、上記した実施例においては、抵抗値の
調整を電流の流路長で調整する例のみ掲げたが、流路幅
や膜厚を増減することでによって抵抗値を調整しても良
い。

【００４３】図８に示すのは、例えば白金細線を用いて
温度センサを構成した第３実施例を示すもので、磁界方
向Ｈ（図中、実線で示す）に平行な２つの第１細線１
３，１３と、磁界方向Ｈと垂直な第２配線１４，１４と
から構成してあり、各第１細線１３，１３と第２細線１
４，１４の接合部に、各々給電端子１５，１５と電圧測
定端子１６，１６を設けてある。このように、磁場に垂
直な部分（磁気抵抗変化率がε_MAX である部分）は磁場
に垂直な平面内に位置するように設定してあれば、必ず
しも磁場に平行な部分と同一平面上に位置させる必要は
ない。なお、本実施例は、円筒体の外周に細線を巻き付
けて形成した形状であり、これは、ガラスの芯に感温材
を巻き付けてなる細線型の温度センサが多く用いられて
いることによる。白金細線の場合では、磁場の方向が円
筒の軸に平行である場合、磁場の影響が現れない条件
は、直線部分の長さをＬ、円部分の半径をｒとすると、
磁気抵抗効果の実験結果から、「Ｌ：２πｒ＝１：０．
３」が成立する。

【００４４】また、上記した第３実施例は、磁界の方向
をＨ′（図中、破線で示す）とした場合にも使用でき
る。斯くした場合、第２細線１４，１４には、磁界方向
Ｈ′と平行な部分や垂直な部分が混在することとなる
が、その実質的な磁気抵抗変化率はこれら全体の総和と
しての算術平均値として得られる。白金の場合、第１細
線１３，１３の磁気抵抗効果に対する比率は概ね０．６
５となることから、「Ｌ：２πｒ＝０．６５：１」とな
るように、Ｌとｒを設定すれば、磁場の影響をキャンセ
ルできる。しかも、本実施例においては、磁界方向Ｈ′
と第２細線１４，１４の配置面とが平行である限り、磁
界の影響をキャンセルできるので、より使用上の制限を
なくすことができる。

【００４５】なお、細線状の導電体を用いて温度センサ
を作成する場合、抵抗値を調整するために感温材をコイ
ル状に巻くことがしばしば行われるが、この場合には、
円形部分の全長の長さの比で上式が成立するように設計
すればよい。また、第１配線を完全な直線とすることが
困難である場合には、細線を比較的大きなピッチ幅で巻
くことによって代用することも可能であるが、斯くする
場合には、単位長さあたりの磁気抵抗変化率が完全な直
線状態のときと異なるので、高精度の温度測定を行う場
合には、その影響を補正する必要がある。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る温度
センサによれば、磁場下における第１〜第４導電体の抵
抗値を調整することで、磁場の影響によって第１センサ
部と第２センサ部に生ずる抵抗変化を互いにキャンセル
させるものとしたので、外部磁場の影響を受け難い温度
センサとすることができ、測定精度を高めることが可能
となる。また、本発明に係る温度センサは、第１導電体
および第３導電体に生ずる磁場による抵抗変化と、第２
導電体および第４導電体に生ずる磁場による抵抗変化と
の間に相対的な変化が無いような変動磁場についても、
磁場変動の影響を受けることなく測温精度の低下はな
い。したがって、静磁場下はもとより、変動磁場下にお
いても高精度の温度測定を期せる、極めて有用な温度セ
ンサと成し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】薄膜温度センサ（市販品）の４０Ｋにおける磁
気抵抗効果の異方性を示す特性線図である。

【図２】本発明に係る温度センサの基本原理を示す概念
図である。

【図３】本発明に係る温度センサを使用する場合の回路
構成図である。

【図４】既存の温度センサを用いて作成した第１実施例
に係る温度センサの立体配置図である。

【図５】第１実施例に係る温度センサを使用する場合の
回路構成図である。

【図６】８Ｔの静磁場における各種温度センサへの磁場
の影響の温度依存性を示す特性線図である。

【図７】第２実施例に係る温度センサの回路配置図であ
る。

【図８】第３実施例に係る温度センサの回路配線図であ
る。

【符号の説明】

１第１センサ部１ａ第１導電体１ｂ第２導電体１ｃ第１電位検出部２第２センサ部２ａ第３導電体２ｂ第４導電体２ｃ第２電位検出部７等温ブロック

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】略々均一な磁場内に配置されて、巨視的
な電流の流路が磁界の向きに対して一定方向に定まる第
１導電体と、該第１導電体とは異なる向きに巨視的な電
流の流路を有する第２導電体と、を第１電位検出部を介
して接合すると共に、磁場内で第１導電体に生ずる抵抗
変化と第２導電体に生ずる抵抗変化とが等しくなるよう
に各抵抗値を設定した第１センサ部と、上記第１センサ部と同じ磁場内に配置されて、巨視的な
電流の流路と抵抗値を上記第１導電体と略々同一条件に
設定した第３導電体と、巨視的な電流の流路と抵抗値を
上記第２導電体と略々同一条件に設定した第４導電体
と、を第２電位検出部を介して接合してなる第２センサ
部と、上記第１センサ部および第２センサ部を熱接触させるこ
とで、略々均一な温度にする熱結合手段と、を備え、上記第１センサ部の第１導電体と第２センサ部
の第４導電体を接合した第１給電点と、上記第１センサ
部の第２導電体と第２センサ部の第３導電体とを接合し
た第２給電点と、を介して第１センサ部および第２セン
サ部に給電した際に、上記第１センサ部の第１電位検出
部と上記第２センサ部の第２電位検出部より得た電圧に
基づいて、当該磁場の環境温度を測定するようにしたこ
とを特徴とする温度センサ。
【請求項２】上記第１〜第４導電体は、導電性薄膜よ
りなる電流路の回路パターンを非導電性板材に形成した
ものであることを特徴とする請求項１に記載の温度セン
サ。
【請求項３】磁場による磁気抵抗変化率が最小となる
ように第１センサ部の第１導電体および第２センサ部の
第４導電体を配置すると共に、磁場による磁気抵抗変化
率が最大となるように第１センサ部の第２導電体および
第２センサ部の第３導電体を配置するようにしたことを
特徴とする請求項１または請求項２に記載の温度セン
サ。
【請求項４】上記熱結合手段は、平坦な導電体装着面
を備えると共に、熱伝導性の良好な素材よりなる板材と
したことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記
載の温度センサ。
【請求項５】上記熱結合手段は、平行ではない２つ以
上の導電体装着面を備えると共に、熱伝導性の良好な素
材よりなるブロック材としたことを特徴とする請求項１
〜請求項３の何れかに記載の温度センサ。