JP2724986B2 - Differential thermobalance - Google Patents

Differential thermobalance

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JP2724986B2
JP2724986B2 JP26205895A JP26205895A JP2724986B2 JP 2724986 B2 JP2724986 B2 JP 2724986B2 JP 26205895 A JP26205895 A JP 26205895A JP 26205895 A JP26205895 A JP 26205895A JP 2724986 B2 JP2724986 B2 JP 2724986B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、試料側天秤ビー
ムと基準物質側天秤ビームのそれぞれにビームのバラン
スをとるためのフィードバック制御系を設けた差動型熱
天秤に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a differential thermobalance provided with a feedback control system for balancing a beam between a sample-side balance beam and a reference material-side balance beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】試料側天秤ビームと基準物質側天秤ビー
ムとを備えた差動型熱天秤は、例えば特開昭58−72
033号公報に開示されているが、この差動型熱天秤
は、二つのビームのそれぞれにフィードバック制御系を
備えていて、試料側天秤ビームのフィードバック制御系
の出力値から基準物質側天秤ビームのフィードバック制
御系の出力値を差し引くことにより、試料の重量変化以
外の要因による影響(例えば浮力や対流の影響)を相殺
するようにしている。ただし、両者の出力値を差し引く
場合に、単純に差し引くのではなくて、補正係数を掛け
てから差し引くことにより、二つの天秤ビームが受ける
影響の違いを補償するようにしている。
2. Description of the Related Art A differential thermobalance provided with a sample-side balance beam and a reference material-side balance beam is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 58-72.
As disclosed in Japanese Patent No. 033, this differential thermobalance has a feedback control system for each of the two beams, and calculates the reference material side balance beam based on the output value of the sample side balance beam feedback control system. By subtracting the output value of the feedback control system, the influence (for example, the influence of buoyancy and convection) due to factors other than the weight change of the sample is offset. However, when subtracting the output values of both, instead of simply subtracting, the difference between the two balance beams is compensated by multiplying by a correction coefficient and then subtracting.

【0003】また、一方の天秤ビームのフィードバック
コイルに流れる電流を他方の天秤ビームのフィードバッ
クコイルにも流すような工夫をした上で、二つのフィー
ドバック制御系の出力を演算して、試料の重量変化以外
の影響を相殺するようにした差動型熱天秤も、特開平3
−251753号公報に開示されている。
[0003] Further, after devising that the current flowing through the feedback coil of one balance beam also flows through the feedback coil of the other balance beam, the outputs of the two feedback control systems are calculated to calculate the weight change of the sample. Japanese Patent Laid-Open Publication No.
No. 251753.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述の二つの公報に記
載された従来例では、試料の重量変化以外の要因によっ
て二つのビームが傾いた場合に、フィードバック制御系
の出力が安定するまでの過渡的な期間にTG出力に誤差
信号が現れる可能性がある。その理由は、これらの従来
例では、TG出力を求めるのに、最終的に二つのフィー
ドバック制御系の出力値を差し引くようにしているから
である。もし二つのフィードバック制御系の時定数が異
なっていると(一般に時定数は完全に同じにはできな
い)、二つのフィードバック制御系の過渡的な期間にお
ける出力同士を演算すると、得られる値は無意味な誤差
信号となる。また、TG出力を求めるための最終段にお
いて演算回路を用いると、この演算回路のドリフトやゲ
イン誤差が直接測定結果に影響を及ぼすことになる。
In the conventional examples described in the above two publications, when two beams are tilted due to a factor other than a change in the weight of the sample, a transient until the output of the feedback control system becomes stable. An error signal may appear in the TG output during a specific period. The reason is that, in these conventional examples, the output values of the two feedback control systems are finally subtracted to obtain the TG output. If the two feedback control systems have different time constants (in general, the time constants cannot be completely the same), when the outputs of the two feedback control systems during the transition period are calculated, the resulting values are meaningless. Error signal. Also, if an arithmetic circuit is used in the final stage for obtaining the TG output, the drift and gain error of the arithmetic circuit directly affect the measurement result.

【0005】この発明は上述の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、二つの天秤ビームが
試料の重量変化以外の要因の影響を受けた場合に、その
直後の過渡的な制御状態においても、TG出力に誤差が
生じないような差動型熱天秤を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object the purpose of making a transient beam immediately after two balance beams are affected by factors other than a change in the weight of a sample. An object of the present invention is to provide a differential thermobalance in which an error does not occur in the TG output even in a simple control state.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明の差動型熱天秤
は、一端に基準物質を載せることが可能であって支点に
よって回転可能に支持された基準物質側天秤ビームと、
一端に試料を載せることが可能であって支点によって回
転可能に支持された試料側天秤ビームと、基準物質側天
秤ビームの所定のバランス状態からの傾きを検出する第
1の傾き検出装置と、試料側天秤ビームの所定のバラン
ス状態からの傾きを検出する第2の傾き検出装置と、第
1の傾き検出装置の出力に応じて基準物質側天秤ビーム
に第1の回転モーメントを付与することにより基準物質
側天秤ビームを所定のバランス状態に戻す基準物質側フ
ィードバック制御系と、第1の傾き検出装置の出力に応
じて試料側天秤ビームに第2の回転モーメントを付与す
ることにより、基準物質側天秤ビームで生じたアンバラ
ンスに相当する回転モーメントを試料側天秤ビームにも
付与する連動制御系と、第2の傾き検出装置の出力に応
じて試料側天秤ビームに第3の回転モーメントを付与す
ることにより試料側天秤ビームを所定のバランス状態に
戻す試料側フィードバック制御系とを備え、前記試料側
フィードバック制御系の出力のみに基づいて試料の重量
変化を測定することを特徴とするものである。
A differential thermobalance according to the present invention has a reference material-side balance beam on which a reference material can be placed at one end and which is rotatably supported by a fulcrum;
A sample-side balance beam capable of mounting a sample on one end and rotatably supported by a fulcrum, a first tilt detection device for detecting a tilt of the reference material-side balance beam from a predetermined balance state, A second tilt detector for detecting the tilt of the side balance beam from a predetermined balance state, and a reference by applying a first rotational moment to the reference material side balance beam according to the output of the first tilt detector. A reference material-side feedback control system for returning the material-side balance beam to a predetermined balance state; and a reference material-side balance by applying a second rotational moment to the sample-side balance beam according to the output of the first tilt detector. An interlocking control system that applies a rotational moment corresponding to the unbalance generated by the beam to the sample-side balance beam, and a sample-side balance beam in accordance with the output of the second tilt detector. A sample-side feedback control system that returns the sample-side balance beam to a predetermined balance state by applying a third rotational moment to the system, and measures the weight change of the sample based only on the output of the sample-side feedback control system. It is characterized by doing.

【0007】この発明の作用を説明すると、二つの天秤
ビームのバランスが崩れた場合に、基準物質側フィード
バック制御系は、基準物質側天秤ビームを所定のバラン
ス状態に戻す。また、連動制御系は、基準物質側天秤ビ
ームで生じたアンバランスに相当する回転モーメントを
試料側天秤ビームにも付与し、試料の重量変化以外の要
因について二つの天秤ビームでの相殺を図る。さらに、
試料側フィードバック制御系は、試料側天秤ビームを所
定のバランス状態に戻す。この試料側フィードバック制
御系の出力が試料の重量変化に対応しており、これだけ
を測定すれば足りる。本発明では、基準物質側天秤ビー
ムにバランス状態に戻す回転モーメントが付与されたと
きは、試料側天秤ビームにも同等の回転モーメントが付
与されるようにしており、これにより、試料の重量変化
以外の影響を相殺するようにしている。ただし、全く同
じ回転モーメントを付与するのではなくて、試料の重量
変化がない場合に、連動制御系の働きだけで試料側天秤
ビームが完全なバランス状態に戻るように、適当なゲイ
ン調整をしている。
To explain the operation of the present invention, when the balance between the two balance beams is lost, the reference material side feedback control system returns the reference material side balance beam to a predetermined balance state. The interlocking control system also applies a rotational moment corresponding to the unbalance generated in the reference material-side balance beam to the sample-side balance beam, and cancels out factors other than a change in the weight of the sample by the two balance beams. further,
The sample side feedback control system returns the sample side balance beam to a predetermined balance state. The output of the sample-side feedback control system corresponds to the change in the weight of the sample, and it is sufficient to measure only this. In the present invention, when a rotational moment for returning to the balance state is applied to the reference material-side balance beam, an equivalent rotational moment is also applied to the sample-side balance beam, and thereby, except for a change in weight of the sample. To offset the effects. However, instead of applying exactly the same rotational moment, if there is no change in the weight of the sample, adjust the gain appropriately so that the sample-side balance beam returns to a completely balanced state only by the operation of the interlocking control system. ing.

【0008】この発明では、基準物質側フィードバック
制御系の時定数を試料側フィードバック制御系の時定数
よりも小さくするのが好ましい。こうすると、試料の重
量変化以外の影響に関しては、試料側天秤ビームは基準
物質側天秤ビームとほぼ同時にかつ同方向に動き(すな
わち追従し)、TG出力に無意味なノイズが現れにくく
なっている。
In the present invention, it is preferable that the time constant of the reference material-side feedback control system be smaller than the time constant of the sample-side feedback control system. In this case, regarding the influence other than the change in the weight of the sample, the sample-side balance beam moves (ie, follows) almost simultaneously and in the same direction as the reference material-side balance beam, so that meaningless noise hardly appears in the TG output. .

【0009】また、基準物質側フィードバック制御系と
連動制御系と試料側フィードバック制御系の三つの制御
系は、それぞれ、制御電流の流れる制御コイルを備えて
いる。そして、連動制御系の第2の制御コイルと試料側
フィードバック制御系の第3の制御コイルは、いずれ
も、試料側天秤ビームに回転モーメントを付与するもの
であるから、第2の制御コイルの巻線と第3の制御コイ
ルの巻線を共通のボビンに巻き付けて製造するのが便利
である。このようにすると、別個のボビンに巻線を巻き
付ける場合と比較して、制御コイルが軽くなり、設置ス
ペースも小さくなる。さらに、制御コイルに隣接して配
置される永久磁石の場所的不均一性の影響が、第2の制
御コイルと第3の制御コイルとの間で小さくなる。
Each of the three control systems, ie, the reference material side feedback control system, the interlocking control system, and the sample side feedback control system, has a control coil through which a control current flows. Since both the second control coil of the interlocking control system and the third control coil of the sample-side feedback control system impart a rotational moment to the sample-side balance beam, the second control coil is wound. It is convenient to manufacture by winding the wire and the winding of the third control coil around a common bobbin. By doing so, the control coil is lighter and the installation space is smaller than when a winding is wound around a separate bobbin. Furthermore, the effect of the spatial non-uniformity of the permanent magnet arranged adjacent to the control coil is reduced between the second control coil and the third control coil.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1は、この発明の差動型熱天秤
の一実施態様の構成図である。この熱天秤は、基準物質
側天秤ビーム10と試料側天秤ビーム12とを備えてい
る。二つの天秤ビーム10、12は、それぞれ、支点1
4、16によって回転可能に支持されている。基準物質
側天秤ビーム10の一端には基準物質容器18が設置さ
れ、他端にはスリットを形成したシャッタ20が固定さ
れている。また、試料側天秤ビーム12の一端には試料
容器22が設置され、他端にはスリットを形成したシャ
ッタ24が固定されている。基準物質容器18には、測
定すべき温度範囲で熱的に安定した物質が入れられる。
試料容器22には被測定試料が入れられる。二つの天秤
ビーム18、20の途中には可動分銅26、28が取り
付けられていて、ビームの初期状態のアンバランスを補
正できるようになっている。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a differential thermobalance according to the present invention. The thermobalance includes a reference material-side balance beam 10 and a sample-side balance beam 12. The two balance beams 10 and 12 are respectively connected to the fulcrum 1
It is rotatably supported by 4 and 16. A reference material container 18 is provided at one end of the reference material-side balance beam 10, and a shutter 20 having a slit is fixed at the other end. A sample container 22 is installed at one end of the sample-side balance beam 12, and a shutter 24 having a slit is fixed at the other end. The reference material container 18 contains a material that is thermally stable in the temperature range to be measured.
A sample to be measured is placed in the sample container 22. Movable weights 26 and 28 are attached to the middle of the two balance beams 18 and 20 so that the imbalance of the initial state of the beams can be corrected.

【0011】基準物質側天秤ビーム10の水平状態から
の傾きは第1の傾き検出装置30で検出される。この第
1の傾き検出装置30は、光源32とシャッタ20と第
1の受光装置34で構成される。シャッタ20は光源3
2と第1の受光装置34の間に配置され、光源32の発
する光のうち、シャッタ20のスリットを通過した光だ
けが、第1の受光装置34に到達する。
The tilt of the reference material-side balance beam 10 from the horizontal state is detected by the first tilt detecting device 30. The first tilt detecting device 30 includes a light source 32, a shutter 20, and a first light receiving device 34. Shutter 20 is light source 3
Of the light emitted from the light source 32 and disposed between the second light-receiving device 34 and the first light-receiving device 34, only the light that has passed through the slit of the shutter 20 reaches the first light-receiving device 34.

【0012】図2の(A)は第1の受光装置34の正面
図であり、図2の(B)は第1の受光装置34の電気回
路図である。この図2に示すように、光学的に対称な1
対のホトダイオード54、56が上下方向に並べて配置
され、互いに逆極性になるように接続されている。シャ
ッタ20(図1参照)のスリットを通過した光がこの第
1の受光装置34に当たると、ホトダイオード54上の
照射面積55とホトダイオード56上の照射面積57の
差に比例した信号が、この第1の受光装置34から出力
されるようになっている。すなわち、基準物質側天秤ビ
ームの傾きに応じた信号が出力される。そして、図1の
基準物質側天秤ビーム10が水平状態にあるときに第1
の受光装置34の出力が零になるように、光源32とシ
ャッタ20と第1の受光装置34の位置関係が調整され
ている。なお、ホトダイオードの代わりに太陽電池やホ
トトランジスタを用いてもよい。
FIG. 2A is a front view of the first light receiving device 34, and FIG. 2B is an electric circuit diagram of the first light receiving device 34. As shown in FIG. 2, an optically symmetric 1
A pair of photodiodes 54 and 56 are arranged side by side in the vertical direction, and are connected to have opposite polarities. When the light that has passed through the slit of the shutter 20 (see FIG. 1) hits the first light receiving device 34, a signal proportional to the difference between the irradiation area 55 on the photodiode 54 and the irradiation area 57 on the photodiode 56 is output from the first light receiving device. Are output from the light-receiving device 34 of FIG. That is, a signal corresponding to the inclination of the balance beam on the reference material side is output. When the reference material side balance beam 10 of FIG.
The positional relationship between the light source 32, the shutter 20, and the first light receiving device 34 is adjusted so that the output of the light receiving device 34 becomes zero. Note that a solar cell or a phototransistor may be used instead of the photodiode.

【0013】図2の(C)は第1の受光装置34の変更
例の正面図である。この例では、第1の受光装置34の
上下方向の中央付近がシャッタ59によって遮断され、
その上下の部分でホトダイオード54、56に光が当た
るようになっている。この場合も、ホトダイオード54
上の照射面積55aとホトダイオード56上の照射面積
57aの差に比例した信号が、この第1の受光装置34
から出力されるようになっている。ただし、照射面積の
差分の正負と天秤ビームの移動方向との関係は、図2の
(A)の場合とは逆になる。この変更例の場合、シャッ
タにスリットを形成する必要がないので、シャッタ59
として基準物質側天秤ビームの端部をそのまま利用する
こともできる。
FIG. 2C is a front view of a modified example of the first light receiving device 34. In this example, the vicinity of the center in the vertical direction of the first light receiving device 34 is blocked by the shutter 59,
Light is applied to the photodiodes 54 and 56 at the upper and lower portions. Also in this case, the photodiode 54
A signal proportional to the difference between the upper irradiation area 55a and the irradiation area 57a on the photodiode 56 is transmitted to the first light receiving device 34.
Is output from However, the relationship between the sign of the difference in irradiation area and the moving direction of the balance beam is opposite to that in the case of FIG. In the case of this modification, there is no need to form a slit in the shutter.
Alternatively, the end of the balance beam on the reference material side can be used as it is.

【0014】試料側天秤ビーム12の水平状態からの傾
きは第2の傾き検出装置36で検出される。この第2の
傾き検出装置36の構成は、上述の第1の傾き検出装置
30と同様に、光源38とシャッタ24と第2の受光装
置40で構成される。第2の受光装置の構成40は、上
述の第1の受光装置34と同様である。そして、試料側
天秤ビーム12が水平状態にあるときに第2の受光装置
40の出力が零になるように、光源38とシャッタ24
と第1の受光装置40の位置関係が調整されている。
The tilt of the sample-side balance beam 12 from the horizontal state is detected by a second tilt detecting device 36. The configuration of the second tilt detecting device 36 includes a light source 38, a shutter 24, and a second light receiving device 40, similarly to the first tilt detecting device 30 described above. The configuration 40 of the second light receiving device is the same as that of the first light receiving device 34 described above. The light source 38 and the shutter 24 are arranged such that the output of the second light receiving device 40 becomes zero when the sample-side balance beam 12 is in the horizontal state.
And the first light receiving device 40 is adjusted in positional relationship.

【0015】基準物質側天秤ビーム10の途中には第1
の永久磁石42が固定され、この永久磁石42は、第1
の制御コイル44を流れる電流によって上下方向の力を
受ける。これにより、基準物質側天秤ビーム10は第1
の回転モーメントを受ける。また、試料側天秤ビーム1
2には第2の永久磁石46と第3の永久磁石48が固定
され、これらの磁石は、それぞれ、第2の制御コイル5
0を流れる電流と第3の制御コイル52を流れる電流に
よって上下方向の力を受けるようになっている。すなわ
ち、試料側天秤ビーム12は、第2の制御コイル50の
働きにより第2の回転モーメントを受け、第3の制御コ
イル52の働きにより第3の回転モーメントを受ける。
In the middle of the balance beam 10 on the reference material side, the first
Is fixed, and the permanent magnet 42 is
Of the control coil 44 in the vertical direction. Thereby, the reference material side balance beam 10 is
Of the rotating moment. The sample-side balance beam 1
2 are fixed with a second permanent magnet 46 and a third permanent magnet 48, which are respectively connected to the second control coil 5.
0 and a current flowing through the third control coil 52 receive a vertical force. That is, the sample-side balance beam 12 receives the second rotational moment by the operation of the second control coil 50, and receives the third rotational moment by the operation of the third control coil 52.

【0016】次に、この差動型熱天秤の制御系の構成を
説明する。第1の受光装置34の出力は基準物質側制御
回路58に入力される。この基準物質側制御回路58は
PID回路で構成され、基準物質側天秤ビーム10を水
平状態に戻すような制御信号を二つの駆動回路60、6
2に出力する。第1の駆動回路60は電力増幅回路66
からなる。第2の駆動回路62は、ゲイン設定器68と
第2の電力増幅回路70からなる。第1の駆動回路60
の出力は、基準物質側天秤ビーム10の傾きを水平状態
に戻すような第1の制御電流67を出力し、これが第1
の制御コイル44を流れる。また、第2の駆動回路62
の出力は、上述の第1の制御電流67に対応した第2の
制御電流71を出力し、これが第2の制御コイル50を
流れる。ここで重要な点は、この第2の制御電流71
は、あくまで基準物質側天秤ビーム10のアンバランス
に対応した電流であり、それが、試料側天秤ビーム12
の側の第2の制御コイル50に入力されていることであ
る。
Next, the configuration of the control system of the differential type thermobalance will be described. The output of the first light receiving device 34 is input to the reference material side control circuit 58. The reference material side control circuit 58 is constituted by a PID circuit, and outputs a control signal for returning the reference material side balance beam 10 to the horizontal state by the two drive circuits 60 and 6.
Output to 2. The first drive circuit 60 includes a power amplification circuit 66
Consists of The second drive circuit 62 includes a gain setter 68 and a second power amplifier circuit 70. First drive circuit 60
Outputs a first control current 67 for returning the inclination of the reference material-side balance beam 10 to a horizontal state, and this is the first control current 67.
Flow through the control coil 44. Also, the second drive circuit 62
Outputs a second control current 71 corresponding to the above-described first control current 67, which flows through the second control coil 50. The important point here is that the second control current 71
Is the current corresponding to the imbalance of the reference material-side balance beam 10, which is the sample-side balance beam 12.
Is input to the second control coil 50 on the side of.

【0017】一方、試料側天秤ビーム12の側にある第
2の受光装置40の出力は、試料側制御回路72に入力
される。この試料側制御回路72はPID回路と電力増
幅回路で構成されている。この試料側制御回路72は、
試料側天秤ビーム12を水平状態に戻すような第3の制
御電流73を出力し、これが第3の制御コイル52を流
れる。この第3の制御電流73は電流検出回路74で検
出されて、TG測定回路76に送られる。TG測定回路
76は、スケーリング回路、スムージング回路、微分回
路、ゼロシフト回路、%(パーセント)演算回路で構成
される。このTG測定回路76の出力は、データ処理用
コンピュータや、記録計、表示パネル装置、温度制御回
路、雰囲気コントローラなどに送られて、データ解析
や、記録、温度制御、雰囲気ガス制御などに供される。
On the other hand, the output of the second light receiving device 40 on the side of the sample-side balance beam 12 is input to the sample-side control circuit 72. The sample-side control circuit 72 includes a PID circuit and a power amplifier circuit. This sample side control circuit 72
A third control current 73 for returning the sample-side balance beam 12 to a horizontal state is output, and flows through the third control coil 52. The third control current 73 is detected by the current detection circuit 74 and sent to the TG measurement circuit 76. The TG measurement circuit 76 includes a scaling circuit, a smoothing circuit, a differentiation circuit, a zero shift circuit, and a% (percent) calculation circuit. The output of the TG measurement circuit 76 is sent to a data processing computer, a recorder, a display panel device, a temperature control circuit, an atmosphere controller, and the like, and is used for data analysis, recording, temperature control, atmosphere gas control, and the like. You.

【0018】以上述べた制御系は、大別して、基準物質
側フィードバック制御系と、連動制御系と、試料側フィ
ードバック制御系とからなる。基準物質側フィードバッ
ク制御系は、第1の受光装置34から、基準物質側制御
回路58、第1の電力増幅回路66を経由して、第1の
制御コイル44に至る構成であり、基準物質側天秤ビー
ム10を所定のバランス状態(この実施態様では水平状
態)に戻す役割を果たす。連動制御系は、第1の受光装
置34から、基準物質側制御回路58、ゲイン設定器6
8、第2の電力増幅回路70を経由して、第2の制御コ
イル50に至る構成であり、基準物質側天秤ビーム10
で生じたアンバランスに相当する回転モーメントを試料
側天秤ビーム12にも付与する役割を果たす。試料側フ
ィードバック制御系は、第2の受光装置40から、試料
側制御回路72経由して、第3の制御コイル52に至る
構成であり、試料側天秤ビーム12を所定のバランス状
態(この実施態様では水平状態)に戻す役割を果たす。
この試料側フィードバック制御系の制御出力(この実施
態様では第3の制御電流73)が、試料の重量変化を表
すことになる。
The control system described above is roughly divided into a reference material side feedback control system, an interlocking control system, and a sample side feedback control system. The reference material side feedback control system is configured to reach the first control coil 44 from the first light receiving device 34 via the reference material side control circuit 58 and the first power amplifier circuit 66. It plays a role of returning the balance beam 10 to a predetermined balance state (horizontal state in this embodiment). The interlocking control system includes the first light receiving device 34, the reference substance side control circuit 58, the gain setting device 6
8, through the second power amplifier circuit 70, to the second control coil 50, the reference material side balance beam 10
A role of imparting a rotational moment corresponding to the unbalance generated in the above to the sample-side balance beam 12 as well. The sample-side feedback control system is configured to reach the third control coil 52 from the second light receiving device 40 via the sample-side control circuit 72, and to adjust the sample-side balance beam 12 to a predetermined balance state (this embodiment). In the horizontal state).
The control output (third control current 73 in this embodiment) of the sample-side feedback control system indicates a change in the weight of the sample.

【0019】次に、可動分銅26、28によるビームバ
ランス調整を説明する。基準物質側天秤ビーム10の基
準物質容器18に基準物質を入れた状態で、可動分銅2
6を動かして、第1の制御コイル44にほとんど電流を
流さなくても基準物質側天秤ビーム10が水平状態にな
るようにする。同様に、試料側天秤ビーム12の試料容
器22に被測定試料を入れた状態で、可動分銅28を動
かして、第2の制御コイル50と第3の制御コイル52
にほとんど電流を流さなくても試料側天秤ビーム12が
水平状態になるようにする。このように調整することに
より、制御コイル44、50、52の駆動力負担を軽く
でき、コイルを小型軽量化できる。
Next, adjustment of the beam balance by the movable weights 26 and 28 will be described. With the reference material in the reference material container 18 of the balance beam 10 on the reference material side, the movable weight 2
6 is moved so that the reference material-side balance beam 10 is in a horizontal state with almost no current flowing through the first control coil 44. Similarly, while the sample to be measured is placed in the sample container 22 of the sample-side balance beam 12, the movable weight 28 is moved, and the second control coil 50 and the third control coil 52 are moved.
The sample-side balance beam 12 is set to be in a horizontal state even when almost no current flows. By adjusting in this manner, the driving force burden on the control coils 44, 50, and 52 can be reduced, and the coils can be reduced in size and weight.

【0020】次に、この差動型熱天秤の原理を説明す
る。この差動型熱天秤は、試料の重量変化以外の要因に
よる影響を二つの天秤ビームで相殺して、試料の重量変
化に起因する試料側天秤ビームのアンバランス量だけを
測定できるようにしたものである。基準物質側天秤ビー
ム10と試料側天秤ビーム12は、基本的に同一構造と
なるように作られているので、試料の重量変化以外のア
ンバランス量は、試料側天秤ビーム12だけでなく、基
準物質側天秤ビーム10にも同様に現れることになる。
したがって、試料側天秤ビーム12の全体のアンバラン
ス量から、基準物質側天秤ビーム10のアンバランス量
を差し引けば、試料の重量変化に起因するアンバランス
量だけが測定できるはずである。そして、この熱天秤で
は、基準物質側天秤ビーム10を水平に維持するための
回転モーメントと同じだけの回転モーメントを、試料側
天秤ビーム12にも付与することによって、試料の重量
変化以外の影響を相殺しようとするものである。試料側
天秤ビームには試料の重量変化に起因するアンバランス
量も存在するから、試料側天秤ビームを「実際に」水平
に維持するためには、上述の回転モーメントとは別個の
第3の回転モーメントが必要になる。そして、この第3
の回転モーメントこそが、試料の重量変化を表すことに
なる。
Next, the principle of the differential thermobalance will be described. This differential-type thermobalance cancels out the effects of factors other than the weight change of the sample with the two balance beams so that only the unbalance amount of the sample-side balance beam caused by the weight change of the sample can be measured. It is. Since the reference material-side balance beam 10 and the sample-side balance beam 12 are basically made to have the same structure, the unbalance amount other than the change in the weight of the sample can be measured not only by the sample-side balance beam 12 but also by the reference. It will appear in the material-side balance beam 10 as well.
Therefore, if the unbalance amount of the reference material-side balance beam 10 is subtracted from the entire unbalance amount of the sample-side balance beam 12, only the unbalance amount due to a change in the weight of the sample should be measured. In this thermobalance, the same rotational moment as the rotational moment for maintaining the reference material-side balance beam 10 horizontal is also applied to the sample-side balance beam 12 so that influences other than a change in the weight of the sample are affected. They try to offset each other. Since the sample-side balance beam also has an unbalance amount due to a change in the weight of the sample, in order to keep the sample-side balance beam “actually” horizontal, a third rotation separate from the above-described rotation moment is required. You need a moment. And this third
Is the change in weight of the sample.

【0021】ところで、基準物質側天秤ビーム10を水
平に維持するための回転モーメントと全く同じ値の回転
モーメントを試料側天秤ビーム12にも付与すること
は、実際には適切ではない。なぜならば、二つの天秤ビ
ーム10、12は厳密に同一条件になることは有り得な
いからである。二つの天秤ビーム10、12に同一の基
準物質を載せて加熱炉内で温度変化させてみると、二つ
の天秤ビームのアンバランス量は必ずしも同じにならな
い。そこで、このような誤差を補償する必要がある。す
なわち、基準物質側天秤ビーム10を水平に維持するた
めの回転モーメントに所定の補正係数を掛けて補正回転
モーメント(第2の回転モーメント)を算出し、この補
正回転モーメントを試料側天秤ビーム12に付与すれば
よい。このようにすれば、試料の重量変化がないときに
は、試料側天秤ビームも水平に維持されることとなる。
換言すれば、この試料側天秤ビームに第3の回転モーメ
ントを付与することによってやっと水平に維持させるこ
とができるとすれば、この第3の回転モーメントこそが
試料の重量変化を表わすことになる。試料側天秤ビーム
12に付与される第3の回転モーメントは、第3の制御
コイル52を流れる電流73に比例するから、この電流
73を測定すれば、試料の重量変化を知ることができ
る。
It is not actually appropriate to apply a rotational moment having exactly the same value as the rotational moment for maintaining the reference-material-side balance beam 10 horizontal to the sample-side balance beam 12. This is because the two balance beams 10, 12 cannot be under exactly the same conditions. When the same reference material is placed on the two balance beams 10 and 12 and the temperature is changed in the heating furnace, the unbalance amounts of the two balance beams are not always the same. Therefore, it is necessary to compensate for such an error. That is, a rotation moment for maintaining the reference material-side balance beam 10 horizontal is multiplied by a predetermined correction coefficient to calculate a correction rotation moment (second rotation moment). What is necessary is just to give. In this way, when there is no change in the weight of the sample, the sample-side balance beam is also kept horizontal.
In other words, if the sample-side balance beam can be finally maintained horizontal by applying a third rotational moment, the third rotational moment alone indicates a change in the weight of the sample. Since the third rotational moment applied to the sample-side balance beam 12 is proportional to the current 73 flowing through the third control coil 52, a change in the weight of the sample can be known by measuring the current 73.

【0022】図1の熱天秤において、ゲイン設定器68
は、第1の回転モーメントと第2の回転モーメントとの
関係を正しく補償するために設けられたものである。す
なわち、このゲイン設定器68は、試料の重量変化以外
の影響により基準物質側天秤ビームと試料側天秤ビーム
に共通のアンバランスが生じる場合に、これらの二つの
ビームの受ける負荷モーメントの相違を補正するもので
ある。その設定ゲインは、試料を用いることなく二つの
天秤ビーム10、12を用いてTG測定を実施すること
によって実験的に得ることができる。
In the thermobalance shown in FIG.
Is provided for correctly compensating the relationship between the first rotational moment and the second rotational moment. That is, the gain setting unit 68 corrects the difference between the load moments received by these two beams when a common imbalance occurs between the reference material-side balance beam and the sample-side balance beam due to an effect other than a change in the weight of the sample. Is what you do. The set gain can be obtained experimentally by performing a TG measurement using two balance beams 10 and 12 without using a sample.

【0023】次に、この差動型熱天秤の動作を説明す
る。基準物質容器18に基準物質を入れ、試料容器22
に被測定試料を入れて、図示しない加熱炉の内部に二つ
の天秤の先端部分を挿入し、所定の昇温プログラムで試
料と基準物質を加熱する。基準物質側天秤ビーム10の
バランスが崩れて水平状態から傾くと、これが第1の受
光装置34で検出されて、制御回路58から、基準物質
側天秤ビーム10を水平状態に戻す方向の制御信号が出
力される。この制御信号は、第1の電力増幅回路66を
経て、第1の制御電流67となり、これが第1の制御コ
イル44を流れる。これにより、永久磁石42が駆動力
を受けて、基準物質側天秤ビーム10は第1の回転モー
メントを受け、水平状態に戻される。また、制御回路5
8から出力される制御信号は、ゲイン設定器68と第2
の電力増幅回路70を経由すると第2の制御電流71と
なり、この電流は第2の制御コイル50を流れる。これ
により、永久磁石46が駆動力を受けて、試料側天秤ビ
ーム12も、基準物質側天秤ビーム10と同じ方向に第
2の回転モーメントを受ける。その際、ゲイン設定器6
8の働きにより、試料側天秤ビーム12は、もし試料の
重量変化がなければ水平状態に維持されるような回転モ
ーメントを受けることになる。
Next, the operation of the differential thermobalance will be described. The reference substance is placed in the reference substance
A sample to be measured is placed in the heating furnace, and the tips of the two balances are inserted into a heating furnace (not shown) to heat the sample and the reference substance by a predetermined temperature raising program. When the balance of the reference material-side balance beam 10 is lost due to the imbalance, the first light-receiving device 34 detects this and the control circuit 58 outputs a control signal for returning the reference material-side balance beam 10 to the horizontal state. Is output. This control signal passes through the first power amplifier circuit 66 to become a first control current 67, which flows through the first control coil 44. Thereby, the permanent magnet 42 receives the driving force, and the reference material-side balance beam 10 receives the first rotational moment, and is returned to the horizontal state. The control circuit 5
The control signal output from the gain setting device 68 and the second
, A second control current 71 flows through the second control coil 50. Accordingly, the permanent magnet 46 receives the driving force, and the sample-side balance beam 12 also receives the second rotational moment in the same direction as the reference material-side balance beam 10. At that time, the gain setting device 6
By virtue of 8, the sample-side balance beam 12 receives a rotational moment such that if there is no change in the weight of the sample, it will be kept horizontal.

【0024】試料の重量変化があると、試料側天秤ビー
ム12は第2の制御コイル50による第2の回転モーメ
ントを受けても、水平状態から傾いた状態になる。この
傾いた状態は第2の受光装置40で検出されて、試料側
制御回路72に入力される。この試料側制御回路72で
は、試料側天秤ビーム12を水平状態に戻す方向の第3
の制御電流73を出力し、これが第3の制御コイル52
を流れる。このようなフィードバック制御により、試料
側天秤ビーム12も最終的に水平状態になる。そのとき
に第3の制御コイル52を流れる第3の制御電流73は
電流検出回路74で検出される。この第3の制御電流7
3が試料の重量変化を表している。そして、この第3の
制御電流73がTG測定回路76に送られて、試料の重
量変化が求まる。
When there is a change in the weight of the sample, the sample-side balance beam 12 is tilted from the horizontal state even if it receives the second rotational moment by the second control coil 50. This tilted state is detected by the second light receiving device 40 and input to the sample-side control circuit 72. In the sample side control circuit 72, a third direction of returning the sample side balance beam 12 to the horizontal state is set.
Of the third control coil 52
Flows through. By such feedback control, the sample-side balance beam 12 is finally brought into a horizontal state. At this time, the third control current 73 flowing through the third control coil 52 is detected by the current detection circuit 74. This third control current 7
3 represents the weight change of the sample. Then, the third control current 73 is sent to the TG measurement circuit 76, and the weight change of the sample is obtained.

【0025】この差動型熱天秤は、試料の重量変化以外
の影響を受けた場合に、そのアンバランスを補償する際
の過渡的な期間における測定精度に優れている。この点
を、従来例と本実施態様とを比較して説明する。図3の
(A)は、二つの天秤ビームを備える従来の差動型熱天
秤の過渡応答性を模式的に示すグラフである。横軸は時
間である。このグラフは、試料の重量変化以外の影響を
受けた場合を示している。試料の重量変化以外の影響と
しては、例えば、ビームの熱膨張、浮力や対流の影響、
外部からの振動の伝達などが考えられる。従来の差動型
熱天秤では、基準物質側天秤ビームに生じたアンバラン
スは、このビームに専用のフィードバック制御系で解消
しており、そのときの制御出力は図3の(A)の曲線8
0のようになる。一方、試料側天秤ビームに生じたアン
バランスは、このビームに専用のフィードバック制御系
で解消しており、そのときの制御出力は曲線82のよう
になる。そして、曲線80と82の差分をとって、曲線
84のようなTG出力としている。実際は、上述の影響
が二つのビームに全く同じには作用しないことから、単
純に差分をとらずに、どちらかの制御出力に所定の補正
係数を掛けてから差分をとり、これをTG出力としてい
る。ところで、上述の補正係数が正しく設定されていれ
ば、試料の重量変化がない場合は、TG出力は所定時間
の経過後には確かに零に戻る。ただし、そこに至るまで
の過渡状態においては、試料の重量変化がないにもかか
わらずTG出力に、曲線84のような誤差信号が現れ
る。その理由は、二つの天秤ビームがそれぞれ独立のフ
ィードバック制御系を備えていてそれらの時定数が互い
に異なるからである。この過渡状態におけるTG出力に
現れた信号は、物理的に意味のないノイズである。
This differential thermobalance is excellent in measurement accuracy in a transient period when compensating for imbalance when an influence other than a change in weight of a sample is received. This point will be described by comparing a conventional example with the present embodiment. FIG. 3A is a graph schematically showing the transient response of a conventional differential thermal balance having two balance beams. The horizontal axis is time. This graph shows a case where the sample was affected by a change other than the change in weight of the sample. The effects other than the weight change of the sample include, for example, thermal expansion of the beam, buoyancy and convection,
Transmission of vibration from the outside can be considered. In the conventional differential-type thermobalance, the imbalance generated in the reference material-side balance beam is eliminated by a feedback control system dedicated to this beam, and the control output at that time is represented by curve 8 in FIG.
It will be like 0. On the other hand, the imbalance generated in the sample-side balance beam is eliminated by a feedback control system dedicated to this beam, and the control output at that time is as shown by a curve 82. Then, a difference between the curves 80 and 82 is obtained to obtain a TG output as shown by a curve 84. In fact, since the above-mentioned effects do not act exactly on the two beams, the difference is obtained by multiplying one of the control outputs by a predetermined correction coefficient without taking the difference, and taking the difference as the TG output. I have. By the way, if the above-mentioned correction coefficient is set correctly, if there is no change in the weight of the sample, the TG output certainly returns to zero after the elapse of the predetermined time. However, in a transient state up to that point, an error signal as shown by a curve 84 appears in the TG output even though there is no change in the weight of the sample. This is because the two balance beams each have an independent feedback control system and their time constants are different from each other. The signal appearing at the TG output in this transient state is physically meaningless noise.

【0026】これに対して、本実施態様の差動型熱天秤
では、図3の(B)に示すように、試料の重量変化がな
い場合に、過渡状態においてもTG出力はほぼ零のまま
である。基準物質側天秤ビームのアンバランスを補償す
るための第1の制御電流は曲線86で示される。一方、
試料側天秤ビームの第2の制御コイルには、上述の第1
の制御電流に対応した第2の制御電流が流れ、これが曲
線88で示される。第1の制御電流は基準物質側フィー
ドバック制御系の出力であるから、独自の時定数で変化
するが、第2の制御電流は第1の制御電流に所定の補正
係数を掛けただけであるから、この第2の制御電流も第
1の制御電流と同じ時定数で変化する。したがって、第
1の制御電流と第2の制御電流は同様な過渡的変化を示
す。
On the other hand, in the differential thermobalance according to the present embodiment, as shown in FIG. 3B, when there is no change in the weight of the sample, the TG output remains almost zero even in the transient state. It is. A first control current for compensating for the imbalance of the reference-side balance beam is shown by curve 86. on the other hand,
The second control coil of the sample-side balance beam includes the first control coil described above.
, A second control current corresponding to the control current of FIG. Since the first control current is an output of the reference material-side feedback control system, it changes with its own time constant, but the second control current is obtained by simply multiplying the first control current by a predetermined correction coefficient. The second control current also changes with the same time constant as the first control current. Therefore, the first control current and the second control current show similar transient changes.

【0027】一方、試料側天秤ビームを水平に維持する
ためのフィードバック制御系の制御出力は、第3の制御
電流となるが、上述の第2の制御電流によって試料側天
秤ビームは水平状態に維持される(試料の重量変化がな
いと仮定している)ので、第3の制御電流(すなわちT
G出力)は、曲線90に示すように、ほぼ零を保ったま
まである。
On the other hand, the control output of the feedback control system for maintaining the sample-side balance beam horizontal is a third control current, but the sample-side balance beam is maintained horizontal by the second control current. (Assuming that there is no change in the weight of the sample), the third control current (ie, T
G output) remains substantially zero, as shown by curve 90.

【0028】ただし、本実施態様がこのような過渡的な
変化を示すためには次のような条件を満足する必要があ
る。それは、基準物質側フィードバック制御系の時定数
を、試料側フィードバック制御系の時定数よりも小さく
設定しておくことである。こうすることにより、基準物
質側天秤ビームと試料側天秤ビームの両方に試料の重量
変化以外の影響が同時に作用したときに、最初に、基準
物質側天秤ビームのフィードバック制御系が素早く応答
して、基準物質側天秤ビームの傾きが水平状態に戻さ
れ、同時に、試料側天秤ビームも、第2の制御電流を介
して、同じ素早さで水平状態に戻されようとする。その
後に、試料側天秤ビームのフィードバック制御系が応答
し、もし試料の重量変化があれば、それに起因した試料
側天秤ビームの傾きを補償すべく第3の制御電流が出力
されることになる。これがTG出力となる。このよう
に、試料側天秤ビームは、まず最初に、基準物質側天秤
ビームのアンバランス補償動作と同じ動作をするように
回転モーメントが付与され、その後に、試料の重量変化
に起因するアンバランス補償動作をする。したがって、
過渡状態においても、TG出力に意味不明のノイズ信号
が生じることがほとんどなくなる。
However, in order for the present embodiment to show such a transient change, the following conditions must be satisfied. That is, the time constant of the reference material-side feedback control system is set to be smaller than the time constant of the sample-side feedback control system. By doing so, when an effect other than a change in the weight of the sample simultaneously acts on both the reference material-side balance beam and the sample-side balance beam, first, the feedback control system of the reference material-side balance beam quickly responds, The tilt of the reference-material-side balance beam is returned to the horizontal state, and at the same time, the sample-side balance beam also attempts to return to the horizontal state at the same speed via the second control current. Thereafter, the feedback control system of the sample-side balance beam responds, and if there is a change in the weight of the sample, a third control current is output to compensate for the inclination of the sample-side balance beam caused by the change. This is the TG output. As described above, the sample-side balance beam is first given a rotational moment so as to perform the same operation as the unbalance compensation operation of the reference material-side balance beam, and thereafter, the unbalance compensation due to the change in the weight of the sample is performed. Work. Therefore,
Even in a transient state, an irrelevant noise signal hardly occurs in the TG output.

【0029】天秤ビームのアンバランスが解消されるま
での過渡的な時間は、典型的には、数秒間程度でであ
り、それを過ぎれば、従来の差動型熱天秤のTG出力に
も誤差は生じない。しかし、過渡的な期間であっても、
意味不明のノイズがTG出力に生じれば、測定結果に影
響を与えることになる。本実施態様では、このようなノ
イズを回避できる点で従来例よりも優れている。
The transient time until the balance beam is unbalanced is typically on the order of a few seconds, after which the TG output of a conventional differential thermobalance also has an error. Does not occur. However, even during transitional periods,
If noise of unknown meaning occurs in the TG output, it will affect the measurement result. The present embodiment is superior to the conventional example in that such noise can be avoided.

【0030】図4は制御コイルの配置例を概略的に示し
た側面図である。試料側天秤ビーム12、試料容器22
を搭載する側のビーム部分12aと、シャッタ24を備
える側のビーム部分12bに分割されている。そして、
これらが制御コイルのボビン92に固定されている。こ
のボビン92には、第2の制御コイルの巻線50cと第
3の制御コイルの巻線52cが一緒に巻かれている。そ
して、このボビン92の中央の貫通孔を、円弧状の永久
磁石94が貫通している。永久磁石94は支持台96に
固定されている。制御コイルの巻線50c、52cに電
流が流れると、永久磁石94との相互作用により、これ
らの巻線を巻き付けたボビン92が力を受けて、試料側
天秤ビーム12が支点16の回りに回転モーメントを受
ける。
FIG. 4 is a side view schematically showing an example of arrangement of control coils. Sample side balance beam 12, Sample container 22
Is divided into a beam portion 12a on the side on which is mounted and a beam portion 12b on the side provided with the shutter 24. And
These are fixed to the bobbin 92 of the control coil. The bobbin 92 is wound with the winding 50c of the second control coil and the winding 52c of the third control coil together. An arc-shaped permanent magnet 94 penetrates a central through hole of the bobbin 92. The permanent magnet 94 is fixed to a support 96. When current flows through the windings 50c and 52c of the control coil, the bobbin 92 around which these windings receive a force due to the interaction with the permanent magnet 94, and the sample-side balance beam 12 rotates around the fulcrum 16. Receive the moment.

【0031】基準物質側天秤ビーム10の制御コイル
も、試料側天秤ビーム12と同じ構造になっている。た
だし、そのボビンには第1の制御コイル44の巻線だけ
が巻かれている。
The control coil of the reference material side balance beam 10 has the same structure as the sample side balance beam 12. However, only the winding of the first control coil 44 is wound around the bobbin.

【0032】上述の図4に示す実施形態では、制御コイ
ルが天秤ビームに固定されていて可動になっており、永
久磁石は支持台に固定されて静止している。したがっ
て、図1に示す実施形態(可動側が永久磁石であり、静
止側が制御コイルである。)とは、可動側と静止側が逆
である。このように、永久磁石と制御コイルは、どちら
を可動側にしてもよい。したがって、図4において、永
久磁石94を天秤ビーム12に固定するような構造にす
ることもできる。
In the embodiment shown in FIG. 4 described above, the control coil is fixed to the balance beam so as to be movable, and the permanent magnet is fixed to the support and is stationary. Therefore, the movable side and the stationary side are opposite to the embodiment shown in FIG. 1 (the movable side is a permanent magnet and the stationary side is a control coil). Thus, either the permanent magnet or the control coil may be on the movable side. Therefore, in FIG. 4, a structure in which the permanent magnet 94 is fixed to the balance beam 12 may be employed.

【0033】図5は、試料側天秤ビームに固定されてい
るボビン92の斜視図である。このボビン92の両端に
はフランジ98、100があり、その間に巻線50c、
52cが巻かれている。ボビン92の中央には貫通孔1
02が形成されていて、この貫通孔102を円弧状の永
久磁石94が貫通している。第2の制御コイルの巻線5
0cは、ボビン92の上半分の位置に巻かれていて、端
子50aと50bにつながっている。また、第3の制御
コイルの巻線52cは、ボビン92の下半分の位置に巻
かれていて、端子52aと52bにつながっている。こ
のようにして、二つの制御コイルの巻線50c、52c
が共通のボビン92に巻かれている。
FIG. 5 is a perspective view of the bobbin 92 fixed to the sample-side balance beam. At both ends of the bobbin 92, there are flanges 98, 100, between which the winding 50c,
52c is wound. In the center of bobbin 92, through hole 1
The arc-shaped permanent magnet 94 penetrates the through hole 102. Second control coil winding 5
Oc is wound at the upper half position of the bobbin 92 and is connected to the terminals 50a and 50b. The winding 52c of the third control coil is wound at the lower half position of the bobbin 92 and is connected to the terminals 52a and 52b. Thus, the two control coil windings 50c, 52c
Are wound around a common bobbin 92.

【0034】図6は、巻線の巻き方を変更した例であ
る。この例では、ボビン92の全体にわたって、まず、
第2の制御コイルの巻線50cを巻き付け、その上に、
第3の制御コイルの巻線52cを巻き付けている。巻線
50cは端子50aと50bにつながっており、巻線5
2cは端子52aと52bにつながっている。
FIG. 6 shows an example in which the winding method is changed. In this example, first, over the entire bobbin 92,
Winding the winding 50c of the second control coil, on which
The winding 52c of the third control coil is wound. The winding 50c is connected to the terminals 50a and 50b,
2c is connected to terminals 52a and 52b.

【0035】さらに別の巻き方として、図6において、
第2の制御コイルの巻線50cと第3の制御コイルの巻
線52cを、2本同時にボビン92に巻き付けていく方
法を採用してもよい。
As still another winding method, in FIG.
A method in which two windings 50c of the second control coil and 52c of the third control coil are wound around the bobbin 92 at the same time may be adopted.

【0036】[0036]

【発明の効果】この発明の差動型熱天秤では、基準物質
側天秤ビームは基準物質側フィードバック制御系でバラ
ンス制御され、試料側天秤ビームは連動制御系と試料側
フィードバック制御系でバランス制御されて、試料側フ
ィードバック制御系の出力のみに基づいて測定結果が得
られるので、二つの天秤ビームが試料の重量変化以外の
影響を受けた場合に、その直後の過渡的な制御状態にお
いても、TG出力に誤差が生じない。また、二つのフィ
ードバック制御系の出力値を引き算して測定結果を得る
必要がないので、この最終段での演算回路に起因するド
リフト誤差やゲイン誤差などが生じない。さらに、基準
物質側フィードバック制御系の時定数を試料側フィード
バック制御系の時定数よりも小さくしておけば、試料の
重量変化以外の影響に関しては、試料側天秤ビームは基
準物質側天秤ビームとほぼ同時にかつ同方向に動き(す
なわち追従し)、過渡状態においてTG出力に無意味な
ノイズが現れにくくなる。さらに、試料側天秤ビームに
関係する二つの制御コイルの巻線を共通のボビンに巻き
付けるようにすれば、制御コイルの構造を簡素化でき
る。
According to the differential thermobalance of the present invention, the balance beam of the reference material side is controlled by the reference material side feedback control system, and the balance of the sample side balance beam is controlled by the interlocking control system and the sample side feedback control system. Therefore, since the measurement result is obtained based only on the output of the sample-side feedback control system, when the two balance beams are affected by other than the change in the weight of the sample, the TG can be obtained even in the transient control state immediately after. There is no error in the output. Further, since it is not necessary to obtain the measurement result by subtracting the output values of the two feedback control systems, a drift error and a gain error due to the arithmetic circuit in the final stage do not occur. Furthermore, if the time constant of the reference-material-side feedback control system is set smaller than the time constant of the sample-side feedback control system, the sample-side balance beam is almost the same as the reference-material-side balance beam with respect to effects other than changes in the weight of the sample. Simultaneously and in the same direction (that is, following), meaningless noise is less likely to appear on the TG output in the transient state. Furthermore, if the windings of the two control coils related to the sample-side balance beam are wound around a common bobbin, the structure of the control coil can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の差動型熱天秤の一実施態様の構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a differential thermobalance according to the present invention.

【図2】第1の受光装置の二つの正面図と電気回路図で
ある。
FIG. 2 shows two front views and an electric circuit diagram of a first light receiving device.

【図3】差動型熱天秤の過渡的な出力変化について従来
例と本発明の実施態様とを比較して示したグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing a comparison between a conventional example and an embodiment of the present invention with respect to a transient output change of a differential thermobalance.

【図4】制御コイルの配置例を概略的に示した側面図で
ある。
FIG. 4 is a side view schematically showing an example of arrangement of control coils.

【図5】試料側天秤ビームに固定されているボビンの斜
視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a bobbin fixed to a sample-side balance beam.

【図6】巻線の巻き方を変更したボビンの斜視図であ
る。
FIG. 6 is a perspective view of a bobbin in which a winding method is changed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基準物質側天秤ビーム 12 試料側天秤ビーム 14、16 支点 30 第1の傾き検出装置 36 第2の傾き検出装置 44 第1の制御コイル 50 第2の制御コイル 52 第3の制御コイル 58 基準物質側の制御回路 60 第1の駆動回路 62 第2の駆動回路 66 第1の電力増幅回路 67 第1の制御電流 68 ゲイン設定器 70 第2の電力増幅回路 71 第2の制御電流 72 試料側の制御回路 73 第3の制御電流 74 電流検出回路 76 TG測定回路 REFERENCE SIGNS LIST 10 reference material-side balance beam 12 sample-side balance beam 14, 16 fulcrum 30 first tilt detector 36 second tilt detector 44 first control coil 50 second control coil 52 third control coil 58 reference material Side control circuit 60 first drive circuit 62 second drive circuit 66 first power amplifier circuit 67 first control current 68 gain setter 70 second power amplifier circuit 71 second control current 72 sample side Control circuit 73 Third control current 74 Current detection circuit 76 TG measurement circuit

フロントページの続き (72)発明者 杉浦 佳澄 東京都昭島市松原町3丁目9番12号 理 学電機株式会社内 (72)発明者 田中 宣弘 東京都昭島市松原町3丁目9番12号 理 学電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−251753(JP,A) 特開 平5−80005(JP,A)Continued on the front page (72) Inventor Kasumi Sugiura 3-9-12 Matsubara-cho, Akishima-shi, Tokyo Inside Rigaku Electric Co., Ltd. (72) Inventor Nobuhiro Tanaka 3-9-1-12 Matsubara-cho, Akishima-shi, Tokyo Rigaku Electric stock In-house (56) References JP-A-3-251735 (JP, A) JP-A-5-80005 (JP, A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一端に基準物質を載せることが可能であ
って支点によって回転可能に支持された基準物質側天秤
ビームと、 一端に試料を載せることが可能であって支点によって回
転可能に支持された試料側天秤ビームと基準物質側天秤
ビームの所定のバランス状態からの傾きを検出する第1
の傾き検出装置と、 試料側天秤ビームの所定のバランス状態からの傾きを検
出する第2の傾き検出装置と、 前記第1の傾き検出装置の出力に応じて基準物質側天秤
ビームに第1の回転モーメントを付与することにより基
準物質側天秤ビームを所定のバランス状態に戻す基準物
質側フィードバック制御系と、 前記第1の傾き検出装置の出力に応じて試料側天秤ビー
ムに第2の回転モーメントを付与することにより、基準
物質側天秤ビームで生じたアンバランスに相当する回転
モーメントを試料側天秤ビームにも付与する連動制御系
と、 前記第2の傾き検出装置の出力に応じて試料側天秤ビー
ムに第3の回転モーメントを付与することにより試料側
天秤ビームを所定のバランス状態に戻す試料側フィード
バック制御系とを備え、 前記試料側フィードバック制御系の出力のみに基づいて
試料の重量変化を測定することを特徴とする差動型熱天
秤。
1. A reference material-side balance beam capable of mounting a reference material at one end and rotatably supported by a fulcrum, and a sample capable of mounting a sample at one end and rotatably supported by a fulcrum. A first method for detecting an inclination of the sample-side balance beam and the reference material-side balance beam from a predetermined balance state.
A second tilt detector that detects the tilt of the sample-side balance beam from a predetermined balance state, and a first reference-balance-balance beam according to the output of the first tilt detector. A reference material-side feedback control system that returns the reference material-side balance beam to a predetermined balance state by applying a rotation moment; and a second rotation moment to the sample-side balance beam according to the output of the first tilt detection device. An interlocking control system that also applies a rotational moment corresponding to an imbalance generated by the reference material-side balance beam to the sample-side balance beam; and a sample-side balance beam according to the output of the second tilt detection device. A sample-side feedback control system that returns the sample-side balance beam to a predetermined balance state by applying a third rotational moment to the sample-side balance. Differential thermobalance, characterized by measuring the weight change of the sample on the basis of only the output of the readback control system.
【請求項2】 基準物質側フィードバック制御系の時定
数を試料側フィードバック制御系の時定数よりも小さく
したことを特徴とする請求項1記載の差動型熱天秤。
2. The differential thermobalance according to claim 1, wherein the time constant of the reference material-side feedback control system is smaller than the time constant of the sample-side feedback control system.
【請求項3】 前記基準物質側フィードバック制御系
は、前記第1の傾き検出装置の出力に応じて電流が流れ
る第1の制御コイルを備え、前記連動制御系は、前記第
1の傾き検出装置の出力に応じて電流が流れる第2の制
御コイルを備え、前記試料側フィードバック制御系は、
前記第2の傾き検出装置の出力に応じて電流が流れる第
3の制御コイルを備え、前記第2の制御コイルの巻線と
前記第3の制御コイルの巻線は共通のボビンに巻かれて
いることを特徴とする請求項1記載の差動型熱天秤。
3. The reference-material-side feedback control system includes a first control coil through which a current flows according to an output of the first tilt detection device, and the interlocking control system includes the first tilt detection device. A second control coil through which a current flows according to the output of the sample side feedback control system,
A third control coil through which a current flows according to an output of the second tilt detection device, wherein a winding of the second control coil and a winding of the third control coil are wound around a common bobbin; 2. The differential thermobalance according to claim 1, wherein
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