JPH0233991B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は抵抗の温度係数測定方法およびその装
置に関するものである。さらに詳しくは、略同一
のブリツジ回路を２個設け、これらのブリツジ回
路の一方に温度係数既知の測定用抵抗を、他方に
温度係数未知の測定用抵抗を挿入し、ブリツジ不
平衡時に現われる電圧値を測定することによつ
て、未知の温度係数を求めようとするものであ
る。

従来、抵抗の温度係数を測定する場合、つぎの
ように行つていた。まず、温度係数測定用の抵抗
体を恒温槽に入れてT₁の設定温度に保ち、その
ときの抵抗値r₁を測定する。つぎに、恒温槽の温
度をT₂に変化させてから一定に保つた後、抵抗
値r₂を測定する。これらの設定温度T₁，T₂およ
び抵抗値r₁，r₂を α＝１／r₁・r₂−r₁／T₂−T₁ の式に代入することにより、抵抗体毎に大きな手
数をかけて温度係数αを求めていた。また、温度
係数αをより正確に求めるには、T₂−T₁をでき
るだけ大きくとる必要があるため、恒温槽をT₁
からT₂にするのに時間がかかり、温度係数測定
に時間がかかるという欠点があつた。しかも恒温
槽は断熱構造となつているので、抵抗値測定のた
めに必要なリード線の引出しが煩雑でもあつた。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、略同
一のブリツジ回路を２個設け、これらのブリツジ
回路の一方に温度係数既知の測定用抵抗を、他方
に温度係数未知の測定用抵抗をそれぞれ挿入し、
それぞれのブリツジ回路の平衡をとつてから、こ
れらの測定用抵抗の温度を変化させ、変化後に平
衡を失つて現われる電圧値を測定することによつ
て抵抗の温度係数を求めようとするものである。

つぎに、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

第１図ａ，ｂは本発明の原理を説明するための
ブリツジ回路図で、同図ａとｂは、測定用抵抗
R₂、R₂aの温度をT₁とT₂としたときをそれぞれ
示すものである。R₁は可変抵抗、R₂は温度係数
の測定用抵抗、R₃，R₄は安定な固定抵抗で、こ
れらの抵抗R₁，R₂，R₃，R₄を各１辺としてブリ
ツジ回路が形成されている。ここで、抵抗R₃と
R₄を、抵抗R₂とR₁をそれぞれ直列に接続するこ
とが望ましい。そして、固定抵抗R₃，R₄の両端
に直流入力電圧Ｖを加えたとき、中点間にあらわ
れる出力電圧をΔVとする。

まず、測定用抵抗R₂の温度ＴがＴ＝T₁のとき、
出力電圧ΔVが零となるように可変抵抗R₁を調節
する。すると、ブリツジ回路の平衡条件から、 R₃R₁＝R₄R₂ ………(1) が成立する。このとき、固定抵抗R₃，R₄側およ
び測定用抵抗R₂側を流れる電流をI₁およびI₂とす
る。

つぎに、測定用抵抗R₂の温度Ｔが、Ｔ＝T₂に
変化したとき、第１図ｂに示すように、抵抗値
R₂→R₂aに変り、これに伴い電流値もI₁→I₁a、I₂
→I₂aに変り、ΔVは零でなくなる。このときΔV
＝ΔV_Aとおくと、第１図ｂの回路図から明らか
なように、 ΔV_A＝（Ｖ−R₃I₁a）−（Ｖ−R₂aI₂a） ＝R₂aI₂a−R₃I₁a ＝R₂a・Ｖ／R₂a＋R₁−R₃・Ｖ／R₃＋R₄ ＝Ｖ・R₂aR₄−R₃R₁／（R₂a＋R₁）（R₃＋R₄）………(2
) となる。

一方、測定用抵抗R₂の温度係数をα_Aとすると、 α_A＝１／R₂・R₂a−R₂／T₂−T₁＝１／R₂・ΔR／ΔT……
…(3) となる。ここで、ΔR＝R₂a−R₂、ΔT＝T₂−T₁
とする。上記(1)(2)(3)式から次式が成立する。

ΔV_A＝Ｖ・（R₂＋ΔR）R₄−R₃R₁／（R₂＋ΔR＋R₁）（R₃
＋R₄） ＝Ｖ・ΔRR₄／（R₂＋ΔR＋R₁）（R₃＋R₄） ＝Ｖ・R₄R₂α_AΔT／（R₂＋ΔR＋R₁）（R₃＋R₄）……
…(4) 通常、α_A≒10₂ppm／℃、ΔT≦100℃であるか
ら、 ΔR＝α_AΔTR₂≦10^-2R₂ ∴ ΔR≪R₂ ………(5) となり、この(5)式より、(4)式は近似的に次のよう
になる。

ΔV_A≒Ｖ・R₄R₂α_AΔT／（R₂＋R₁）（R₃＋R₄）………(6
) つぎに、固定抵抗R₃，R₄をそのままとした第
１図ａ，ｂと略同一のブリツジ回路を設け、この
ブリツジ回路の測定用抵抗および可変抵抗のそれ
ぞれの抵抗値をR₂₀，R₁₀（Ｔ＝T₁において）と
し、ブリツジ回路の平衡をとると、 R₃R₁₀＝R₄R₂₀ ………(7) となる。

つぎに、測定用抵抗の温度がT₂に変化したと
き、抵抗値R₂₀からR₂₀aに変わりΔVが零から
ΔV_Bに変化したとすると、温度係数をα_Bとおいて
前記(6)式と同様にして、つぎの式が成り立つ。

ΔV_B≒Ｖ・R₄R₂₀α_BΔT／（R₂₀＋R₁₀）（R₃＋R₄）……
…(8) ここで(6)／(8)を計算すると、 ΔV_A／ΔV_B＝R₂α_A／（R₂＋R₁）／R₂₀α_B／（R₂₀＋R₁₀
） ＝α_A／α_B・（１／１＋R₁／R₂）／（１／１＋R₁₀／R
₂₀）………(9) となる。

一方、(1)(7)式からR₃，R₄を消去すると、つぎ
の式となる。

R₁／R₂＝R₁₀／R₂₀ ………(10) この(10)式を(9)式に代入すると、 ΔV_A／ΔV_B＝α_A／α_B ………(11) この第(11)式からつぎのことがいえる。すなわ
ち、測定抵抗R₂の温度係数α_Aを一旦精密な恒温
槽で求めておき、ΔV_AとΔV_BまたはΔV_A／ΔV_Bを測定 し、これらを第(11)式に代入することによつて、未
知の温度係数α_Bを求めることができる。

第２図は、本発明による測定方法を実施するた
めのオペアンプを用いた具体的な測定回路を示す
もので、第１図と同一部分は同一符号とする。既
知の温度係数α_Aの測定用抵抗R₂をもつ第１のブ
リツジ回路の出力電圧側は抵抗R₅，R₆を介して
差動増幅回路であるオペアンプOP₁の入力側に接
続され、このオペアンプOP₁の出力側には第１の
出力端子O₁が接続されている。未知の温度係数
α_Bの測定用抵抗R₂₀をもつ第２のブリツジ回路の
出力電圧側にも、同様の差動増幅回路であるオペ
アンプP₂が接続され、その出力側には、第２の
出力端子O₂が接続されている。前記第１、第２
の出力端子O₁，O₂には、それぞれの出力電圧を
測定し、かつこれを記録するための比較器として
の２ペンレコーダＲが接続されている。

このような測定回路において、まず始めに可変
抵抗R₁，R₁₀を調節して測定用抵抗R₂，R₂₀の温
度がT₁のときに、第１および第２の出力端子O₁，
O₂に現われる出力電圧ΔV_A，ΔV_Bがそれぞれ零
となるようにする。つぎに、測定用抵抗R₂，R₂₀
の温度を同時にT₂まで加熱すると、それぞれの
抵抗値がR₂，R₂₀aに変化して第１および第２の
ブリツジ回路の平衡がくずれ、それぞれの出力電
圧がオペアンプOP₁，OP₂で増幅され、第１、第
２出力端子O₁，O₂に電圧ΔV_A，ΔV_Bが現われ、
これが２ペンレコーダＲに記録される。ここで、
オペアンプOP₁とOP₂の増幅度が同じであれば、
この電圧ΔV_A，ΔV_Bと、予め精密な恒温槽で求め
ておいた温度係数α_Aとを本発明第(11)式に代入し
て測定用抵抗R₂₁の未知の温度係数α_Bを求めるこ
とができる。また、オペアンプOP₁とOP₂の増幅
度が異なれば、その比を前記第(11)式に加味して計
算すればよい。

本発明は、上記のように略同一のブリツジ回路
を２個設け、双方のブリツジ回路の測定用抵抗を
同時に同じ温度で変化させればよく、かつその温
度変化範囲に限定されるものでなく、また、熱風
の吹きつけなどによる簡単な方法でよいから、従
来のような恒温槽を不要とする。このため、抵抗
の温度係数測定のための設備が従来と比較して極
めて簡単である。

しかも、一旦精密な恒温槽などで一方の基準と
なる測定用抵抗の温度係数α_Aを求めておけば、
ブリツジ回路の出力電圧ΔV_A，ΔV_Bまたは出力電
圧比（ΔV_A／ΔV_B）を測定できるだけの温度変化を与 えるだけで未知の温度係数α_Bを正確に求めること
ができる。このため、従来のように、温度T₁，
T₂のそれぞれにおける抵抗の絶対値r₁，r₂を求め
る必要がなく、さらに、正確な温度係数α_Bを求め
るために、測定の度毎にT₂ーT₁を大きくとる必
要もないので、測定時間を短縮することができ
る。

また、ΔV_A／ΔV_Bの大きさから未知の温度係数α_Bを 求め得るだけでなく、ΔV_A／ΔV_Bが正か負かによつ て、温度係数α_Bの正負を判別することができる。
すなわち、既知の温度係数α_Aが正のときは、未
知の温度係数α_Bの符号はΔVα／ΔV_Bの正負と同じにな り、既知の温度係数α_Aが負のときは未知の温度
係数α_BはΔV_A／ΔV_Bの正負と逆の関係になるからであ る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明の原理を説明するための
電気回路図、第２図は本発明による抵抗の温度係
数測定測置の一実施例を示す電気回路図である。 R₁，R₁₀……可変抵抗、R₂，R₂a，R₂₀，R₂₀a
……測定用抵抗、R₃，R₄，R₅，R₆……固定抵
抗、OP₁，OP₂……差動増幅回路（オペアンプ）、
Ｒ……比較器（２ペンレコーダ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力電源に対して直列に接続された２つの固
   定抵抗R₃，R₄と、前記入力電源に対して直列に
   接続された温度係数α_Aが既知の測定用抵抗R₂と
   可変抵抗R₁とによつてブリツジ回路を形成し、
   このブリツジ回路において前記抵抗R₂の温度Ｔ
   をT₁としたときに、前記抵抗R₃とR₄の接続点と、
   前記抵抗R₂とR₁の接続点との間に現れる出力電
   圧ΔVが零となるように前記抵抗R₁を調整した
   後、前記抵抗R₂の温度ＴをT₂に変化させたとき
   の前記出力電圧ΔV_Aを測定し、前記測定用抵抗
   R₂のみを温度係数α_Bが未知の測定用抵抗R₂₀に置
   き換えたブリツジ回路を形成し、このブリツジ回
   路において前記抵抗R₂₀の温度ＴをT₁としたとき
   に、前記抵抗R₃とR₄の接続点と、前記抵抗R₂₀と
   R₁の接続点との間に現れる出力電圧ΔVが零とな
   るように前記抵抗R₁を調整した後、前記抵抗R₂₀
   の温度ＴをT₂に変化させたときの前記出力電圧
   ΔV_Bを測定し、α_B＝α_A×ΔV_B÷ΔV_Aによつて未知
   の温度係数α_Bを求めてなることを特徴とする抵抗
   の温度係数測定方法。 ２ 入力電源に対して直列に接続された２つの固
   定抵抗と、前記入力電源に対して直列に接続され
   た温度係数既知の測定用抵抗と可変抵抗とによつ
   て第１のブリツジ回路を形成し、この第１ブリツ
   ジ回路の測定用抵抗のみを温度係数未知の測定用
   抵抗に置き換えた第２のブリツジ回路を形成し、
   前記第１、第２ブリツジ回路のそれぞれに、２つ
   の固定抵抗の接続点と測定用抵抗と可変抵抗の接
   続点との間に現れる出力電圧を増幅する増幅回路
   を結合し、これらの増幅回路の出力側にそれぞれ
   の出力電圧を測定し記録する２ペンレコーダを結
   合してなることを特徴とする抵抗の温度係数測定
   装置。