JPH02170013A - 電子式測定装置の温度補正方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子式測定装置の温度補正方法及び装置に係
り、特に電子式測定装置の温度が変化することによって
生じる真の値からのずれ量を各温度について記憶装置に
予め記憶させておき、測定時の温度に対応したずれ量を
該記憶装置から読み出して測定値を補正することにより
、温度が変化しても温度変化に関係なく常に正しい測定
値、特に零点表示が得られるようにした電子式測定装置
の温度補正方法及び装置に関する。

従来の技術 電子式測定装置は、一般に物理量の変化を該物理量に比
例した電気量に変換する変換装置と、該電気量を表示装
置に表示又は演算処理等の処理に適する程度にまで増幅
する増幅器とから構成されているが、該変換装置及び増
幅器共これを構成している電子部品の特性から温度、湿
度等の環境の変化によって変換装置の出力値及び増幅の
度合いが変化することは避けられない。

該変化量は通常の機器においては問題とならない程度で
あるが、測定装置にあっては測定値が温度等によって変
化することになり、測定装置としての機能を果たすこと
ができない。このため、温度変化により生じる測定値の
変化量と逆の変化量を出力する補正回路を用いて、該変
化量を相殺する方法が採用されている。

しかし、逆の変化量を出力する補正回路の出力値と、測
定装置の出力値とを極性のみ逆で大きさを全く同じにす
ることは不可能であり、両者の出力値を相殺してもなお
多少の誤差は残ってしまい、測定誤差となる欠点があっ
た。

また、変換装置、増幅器及び補正回路の出力値は、夫々
を構成する電子部品の特性のバラツキに起因するバラツ
キがあり、補正後の値が最小となるように選択して組み
合わせなければならないが、この組合せ作業においては
まず多くの変換装置、増幅器及び補正回路の温度による
出力変化を測定した後、最も適した特性のもの同士を選
択して組み合わせなければならず、この工数は非常に多
くを要し、作業能率の悪いものであった。しかも上記し
た選択組合せ作業を行っても、その誤差を完全に相殺す
る測定装置を得ることは非常に困難であるという欠点が
あった。

更に、たとえ上記した選択、組合せが理想的に行えたと
しても、該変換装置、増幅器及び補正回路を導線で接続
すると、該導線の抵抗が測定値に影響を与えて測定誤差
となること、更には該組合せを温度の過渡現象まで考慮
して一致させた組合せを選択することは不可能で、結果
として測定値の精度が低下してしまうことになる。

上記した欠点を多少でも解決する他の従来例としては、
ボタンを押すことにより、ボタンを押したときの出力値
を零点とするオート零ボタン方式、又は測定装置に負荷
の作用していない状態において、温度変化のみに起因し
て発生ずる測定値の変化量がある一定値に達すると強制
的に零に補正してしまう零トラッキング方式等があるが
、ある１つの基準温度においてのみ補正するものであっ
たり、或いは零点のみを補正するものであり、真の補正
とは言えず、例えば、一定の負荷を長時間にわたって測
定するとき、温度変化によって生じる誤差を補正するこ
とはできないという欠点があった。

目　　的 本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされ
たものであって、その目的とするところは、温度変化に
よって生じる電子式測定装置の測定値の真の値からのず
れ量を各温度について予め記憶装置に記憶させておき、
測定時における温度を計測して、該温度に対応する真の
値からの測定値のずれ量を記憶装置から読み出し、該読
み出した値で測定値を補正することにより、測定時の温
度に全く影響されることなく、誤差のない測定を行える
ようにし、しかも零点表示が常に「０」となるようにす
ることである。また他の目的は、変換装置、増幅器及び
補正回路の温度特性をすべて測定して最適の組合せを選
択する工程を省略して効率の良い作業を行えるようにし
、しかも誤差のない測定装置を製作できるようにするこ
とである。

更に他の目的は、導線をも含む測定装置全体で温度補正
できるようにすることで、導線の測定値への影響をなく
すことであり、また温度変化による測定値の変化を細か
い間隔で記憶させておくことで、温度の過渡現象に対し
ても補正することができるようにすることである。また
他の目的は、ある１つの基準温度においてのみ測定値を
補正するのではなく、該測定装置の広い保証温度範囲全
域にわたって補正を行い、たとえ測定中に温度が変化し
ても、これに影響されない測定値を得られるようにする
ことである。

構成 要するに本発明方法（請求項１）は、物理量の変化を該
物理量に比例した電気量に変換して表示する電子式測定
装置の温度補正方法において、温度の変化により生じる
前記電子式測定装置の測定値の真の値からのずれ量を予
め記憶装置に記憶させておき、前記物理量の測定時の温
度を計測して該測定時における真の値からのずれ量を前
記記憶装置から読み出して前記電子式測定装置の測定値
を補正することを特徴とするものである。

また本発明方法（請求項２）は、荷重により生じる機械
的ひずみ量を、ひずみゲージを用いて前記機械的ひずみ
量に比例した電気量に変換する荷重計の温度補正方法に
おいて、温度が変化することによって前記ひずみゲージ
に生じる真の値からのずれ量を各温度において測定して
予め記憶装置に記憶させておき、荷重測定時の温度から
該温度に対応する真の値からのずれ量を前記記憶装置か
ら読み出して前記荷重計の測定値を補正することを特徴
とするものである。

また本発明装置（請求項３）は、物理量の変化を該物理
量に比例した電気量に変換する変換装置と、前記変換装
置の温度が変化したとき生じる真の値からのずれ量を各
温度について記憶した記憶装置と、前記物理量測定時に
おける温度を計測する温度測定装置と、前記変換装置の
測定値を前記物理量測定時における温度に対応した真の
値からのずれ量を前記記憶装置から読み出して補正する
補正装置とを備えたことを特徴とするものである。

また本発明装置（請求項４）は、機械的ひずみ量をひず
みゲージによって前記機械的ひずみ量に比例した電気量
に変換する変換装置と、前記変換装置の温度が変化した
とき生じる真の値からのずれ量を各温度について記憶し
た記憶装置と、ひずみ量の測定時における温度を計測す
る温度測定装置と、前記変換装置の測定値をひずみ量測
定時における温度に対応した真の値からのずれ量を前記
記憶装置から読み出して補正する補正装置とを備えたこ
とを特徴とするものである。

以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。本発
明に係る電子式測定装置の一例たる荷重計１は、変換装
置２と、温度による補正データを記憶した記憶装置３と
、温度測定装置４と、補正装置５とを備えている。

変換装置２は、荷重計１の積載台６に載せた被測定物（
図示せず）の重量に比例してひずむように構成した４個
のひずみゲージ２ａをブリッジ接続して、機械的ひずみ
量を電気量に変換するものであって、該ブリッジ接続の
２つの点Ａ及びＢは電源８　（例えば１０　Ｖ　、　１
２０ｍＡの直流電源）に、また他の２つの点Ｃ及びＤは
増幅器９に接続されている。

増幅器９は、公知の電子式増幅装置であり、変換装置２
のひずみゲージ２ａからの微小出力を増幅してアナログ
／ディジタル変換器１０　（以後Ａ／Ｄ変換器と称する
。）に出力するようにスイッチ１１を介してＡ／Ｄ変換
器１０に接続しである。

記憶装置３は、変換装置２の温度変化によって生じる真
の値からのずれ量を、各温度ごとに記憶するようにした
ものであって、中央演算処理装置（以下ＣＰＵと称する
。）１２に接続され、必要に応じて記憶した補正値を読
み出すようになっている。

温度測定装置４は、重量測定時の温度を測定するもので
あって増幅器９と同様に、スイッチ１１を介してＡ／Ｄ
変換器１０に接続しである。

補正装置５ば、いわゆるマイクロコンピュータであり、
ＣＰＵ　１２と、処理手順等を記憶しかつ書込みの可能
な不揮発のメモリーである１７０Ｍ　１３、処理中に情
報等を一時的に記憶するＲＡＭ　１４、入出力ボート１
５とから構成され、更に入出力ボート１５には、数値情
報を手動で入力するためのパネルスイッチ１６及び測定
結果を表示する、例えば液晶表示板１８が接続しである
。また湿度による測定値への影響をなくすため、温度測
定装置４及び増幅器９はシリコンゴムで閉封しである。

そして本発明に係る方法（請求項１）は、物理量の変化
を該物理量に比例した電気量に変換して表示する電子式
測定装置の温度補正方法において、温度の変化により生
じる電子式測定装置の測定値の真の値からのずれ量を予
め記憶装置３に記憶させておき、該物理量の測定時の温
度を計測して該測定時における真の値からのずれ量を記
憶装置３から読み出して電子式測定装置の測定値を補正
する方法である。

また、本発明に係る方法（請求項２）は、荷重により生
じる機械的ひずみ量を、ひずみゲージ２ａを用いて機械
的ひずみ量に比例した電気量に変換する荷重計１の温度
補正方法において、温度が変化することによってひずみ
ゲージ２ａに生しる真の値からのずれ量を各温度におい
て測定して予め記憶装置３に記４Ｊｌさせておき、荷重
測定時の温度から、該温度に対応する真の値からのずれ
量を記憶装置３から読み出して荷重計１の測定値を補正
する方法である。

作用 本発明は、上記のように構成されており、以下その作用
について説明する。第１図及び第２図を参照して、４個
のひずみゲージ２ａから構成される装置２の２つの点Ｃ
及びＤの電位差は、荷重計１の積載台６に被測定物（図
示せず）が載っていないとき零となるように調整しであ
るので出力かないが、積載台６に被測定物を載せると、
その重量に比例しでひずみケージ２ａにひずみが生し、
咳ひすみ量に比例した電位差が発生する。

該電位差は、増幅器９によって次の処理に通ずる程度に
まで増幅され、スイッチ１１が閉路しているときＡ／Ｄ
変換器１０に伝達される。Ａ／Ｄ変換器１０は、増幅器
９から入力された被測定物の重量に比例するアナログ量
をディジクル量（重量情報）に変換して入出力ボートＩ
５を介してＣＰＩＩ　１２に出力する。

一方温度測定装置４は、上記被測定物の重量測定時にお
ける温度を計測してスイッチＩＩを介してＡ／Ｄ変換器
１０に伝達し、該温度に比例したディジクル量（温度情
報）に変換した後ＣＰＵ　１２に出力する。ここで、ス
イッチ１１は、増幅器９及び温度測定装置４とＡ／Ｄ変
換器１０との接続を自ｖ１的に交互に切り換えるもので
あって、例えば１０秒間に１同温度測定装置４とＡ／Ｄ
変換器１０とを接続して温度情報をＣＰＵ　１２に出力
するようになっている。

ＣＰＵ　１２に入力された被測定物の重量情報及び温度
情報は、予め定められた手順に従って補正演算されて液
晶表示板１８に表示されるが、この処理手順を第３図に
示すフローチャートに基いて説明する。ステップＳ１で
積載台６に載せた被測定物の重量ａｘを測定し、次いで
ステップＳ２で温度測定の時間であるかどうかを判別す
る。もし温度測定時間であれば経路Ｒ３を通りステップ
Ｓ３で温度測定装置４で温度を測定する。そしてステッ
プＳ４で記憶装置３から該測定した温度に対応する零点
補正値ｚｘを読み出してＲＡＭ　１４にセットする。

続いて、ステップＳ５で該温度に対応するゲイン係数ｇ
χを記憶装置３から読み出してＲＡＭ　１４にセットす
る。

ステップＳ２で温度測定時間でないときは、ステップＳ
６に進み、ｔ　＝　（ａｘ−ｚＸ）　・ｇｘの式で表わ
される補正演算を行なって被測定物の真の重量を求め、
ステップＳ７で液晶表示板１８に補正演算した結果を表
示した後、経路Ｒ２を通って点Ｅに戻り、再び重量測定
、補正演算及び表示の動作を繰り返す。

ここで温度測定は、例えば１０秒間に１回程度行えばよ
く、次に温度を測定して零点補正値ｚ×及びゲイン係数
ｇｘをセントし直すまでの間は、前回セットした零点補
正値ｚｘ及びゲイン係数ｇｘを用いて補正演算を行う。

もし、温度変化が激しい場合には該温度測定の時間間隔
を短かくすれば、より精度の高い補正演算を行うことが
できる。

次に零点補正値ｚｘ及びゲイン係数ｇ×を記憶装置３に
記憶させる方法について説明する。

零点補正値ｚｘとは、積載台６に被測定物を載せないで
も温度が変化することにより変換装置２に発生する出力
を補正するための補正値であって、任意の温度、例えば
２０°Ｃにおいて荷重計１の零点調整を行い、その後荷
重計１を温度試験器（図示せず）内で温度を変化させ、
温度変化に伴なう該零点からの出力変化量を一定温度間
隔、例えば１°Ｃ間隔で記憶装置３に記憶させる。

ゲイン係数ｇｘは、一定重量の被測定物を積載台６に載
せたまま、温度を変化させたとき変換装置２の出力値の
変化を補正するための補正値であって、一定重量の被測
定物を積載台６に載せて任意の温度、例えば２０°Ｃに
おいて被測定物の真の重量を表示するように荷重計１の
ゲインを調整し、その後温度試験器内で荷重計１の温度
を変化させて該温度変化に伴なうゲインの変化量を一定
温度間隔で記憶装置３に記憶させる。

零点補正値ｚｘ及びゲイン係数ｇｘは、荷重計１を構成
する電子部品のバラツキによって個々の荷重計１ごとに
異なるが、本発明の方法によれば、夫々の荷重計１ごと
に上記補正値の記憶を行わせるので、全く誤差のない荷
重計１を製作することができる。

第４図は上述した方法によって温度補正した場合と、温
度補正しない場合の温度変化による測定値の変動の様子
を示した一例であり、温度補正しないときの測定曲線１
９は真の値を示すのは基準温度として調整した２０℃の
ときだけで、温度が上がるに従って測定値もプラス側に
、また温度が下がるに従って測定値もマイナス側に変動
し、その最大誤差は約０．１５％にもなるが、温度補正
後の測定曲線２０は、温度の影響を全く受けず、常には
ぼ０％の誤差で測定できることがわかる。従って、例え
ば荷重が零の場合の零点表示は、温度に関係なく、常に
「０」の表示となる。

なお、上記実施例においては、電子式測定装置は荷重計
１として説明したが、電子式測定装置は荷重計１に限定
されるものではなく、例えば加速度計等物理量を電気量
に変換して測定する装置であれば、どのようなものであ
ってもよいことは明らかである。

効果 本発明は、上記のように温度変化によって生じる電子式
測定装置の測定値の真の値からのずれ量を予め記憶装置
に記憶させておき、測定時における温度を計測して該温
度に対応する真の値からの測定値のずれ量を記憶装置か
ら読み出し、該読み出した値で測定値を補正するように
したので、測定時の温度に全く影響されない、誤差のな
い測定を行い得ると共に零点表示が常に「０」となる効
果がある。また温度に対して逆特性を持つ素子の組合せ
による温度補正によらないので、素子の選沢組合せ工程
を不要とし、効率の良い組立作業を行うことができる効
果がある。

また導線の温度による影響も含めて電子式測定装置全体
で温度補正できるようにしたので、極めて高精度の電子
式測定装置を製作できる効果がある。更に温度変化によ
る測定値の変化を細かい間隔で、また広い温度範囲にわ
たって記１、ｅさせておくことができるようにしたので
、温度の過渡現象に対しても補正することができ、かつ
、広い保証温度範囲全域にわたって補正することができ
、測定中に温度が変化しても、これに影響されない正し
い測定を行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施例に係り、第１図は電子式測定装
置の一例たる荷重計の全体斜視図、第２図は荷重計の電
気的構成を示すプロ・ツク回路図、第３図は温度補正の
方法を説明するフローヂャート図、第４図は温度補正の
有無の差を説明する測定例を示す線図である。 １は電子式測定装置の一例たる荷重計、２は変換装置、
２ａはひずみゲージ、３ば記憶装置、４は温度測定装置
、５は補正装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　物理量の変化を該物理量に比例した電気量に変換し
   て表示する電子式測定装置の温度補正方法において、温
   度の変化により生じる前記電子式測定装置の測定値の真
   の値からのずれ量を予め記憶装置に記憶させておき、前
   記物理量の測定時の温度を計測して該測定時における真
   の値からのずれ量を前記記憶装置から読み出して前記電
   子式測定装置の測定値を補正することを特徴とする電子
   式測定装置の温度補正方法。 ２　荷重により生じる機械的ひずみ量を、ひずみゲージ
   を用いて前記機械的ひずみ量に比例した電気量に変換す
   る荷重計の温度補正方法において、温度が変化すること
   によって前記ひずみゲージに生じる真の値からのずれ量
   を各温度において測定して予め記憶装置に記憶させてお
   き、荷重測定時の温度から該温度に対応する真の値から
   のずれ量を前記記憶装置から読み出して前記荷重計の測
   定値を補正することを特徴とする電子式測定装置の温度
   補正方法。 ３　物理量の変化を該物理量に比例した電気量に変換す
   る変換装置と、前記変換装置の温度が変化したとき生じ
   る真の値からのずれ量を各温度について記憶した記憶装
   置と、前記物理量測定時における温度を計測する温度測
   定装置と、前記変換装置の測定値を前記物理量測定時に
   おける温度に対応した真の値からのずれ量を前記記憶装
   置から読み出して補正する補正装置とを備えたことを特
   徴とする電子式測定装置の温度補正装置。 ４　機械的ひずみ量をひずみゲージによって前記機械的
   ひずみ量に比例した電気量に変換する変換装置と、前記
   変換装置の温度が変化したとき生じる真の値からのずれ
   量を各温度について記憶した記憶装置と、ひずみ量の測
   定時における温度を計測する温度測定装置と、前記変換
   装置の測定値をひずみ量測定時における温度に対応した
   真の値からのずれ量を前記記憶装置から読み出して補正
   する補正装置とを備えたことを特徴とする電子式測定装
   置の温度補正装置。