JPH04169861A

JPH04169861A - 交直流変換器

Info

Publication number: JPH04169861A
Application number: JP29657490A
Authority: JP
Inventors: Genta Yonezaki; 米崎　源太; Katsunori Shinoda; 信太　克規
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1990-11-01
Filing date: 1990-11-01
Publication date: 1992-06-17
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPH0736027B2

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〕この発明は、交流電圧および交流電流等の精密測定を行
う際に用いられる交直流変換器に関するものである。

〔従来の技術］低周波交流電圧（電流）を精密に測定するには、低周波
交流電圧（電流）を直流電圧（電流）と比較する必要が
ある。この比較のために用いられる変換器は、抵抗線（
ヒータ）に電流を流し、その温度上昇な熱電対で検出す
るものである。すなわち、変換器に交流電圧（電流）を
印加し、その出力である熱起電力が同じとなる直流電圧
（電流）と比較することによって交流電圧（電流）の実
効値を得るものである。この比較時に、交流電圧と直流
電圧に少し違いが生じるが、これは変換器の交直差と称
される。

従来の交直流変換器の断面図を第６図に示す。

第６図において、電流を流すヒータ（細い抵抗線）１は
両端をジュメット線２で支えられている。ヒータ１の中
央にビーズ３を介して熱電対４が熱的にヒータ１に接触
している。なお、５はガラスステム、６はジュメット線
、７は銅線である。

また、第７図は動作周波数を高くするための同軸形交直
流変換器の概略構成を示す断面図である。すなわち、外
部導体１１と内部導体１２とで同軸構造となっており、
この内部導体１２に電圧分圧用の抵抗器１３とヒータ１
を直列に接続し、温度上昇は熱電対４で測るものである
。

［発明が解決しようとする課題］第６図、第７図の従来の交直流変換器ばいずｔｌもヒ〜
り１に良導体である熱電対４が熱的に接している。その
ため、熱電対４に熱が流れるのでヒータ１の温度分布が
歪む。交直差を小さくするためには、第６図のようにビ
ーズ３をヒータ１の中点につけているが、これを手作業
で行うことは非常に困難なことである。また、第７図に
示す同軸形交直流変換器の内、外部導体１２．１１の空
間に良導体の熱電対４が存在することは電磁界の分布を
悪くし、高次のモードが存在するという問題点があった
。

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、ヒータの温度を非接触で検出する交直流変換器を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明にかかる請求項　（１）に記載の発明は、ビー
タ温度を非接触で検出する温度検出器を設けたものであ
る。

請求項　（２）に記載の発明は、ヒータは同軸線で、通
常の同軸線と接続するテーバ部を持ち、電磁波の反射の
ない滑らかな接続としたものである。

請求項（３）に記載の発明は、温度検出素子に半導体素
子アレー・−を用いたものである。

請求項　（４）に記載の発明は、平皿形基板の温度検出
器を同軸線の軸方向に同軸線の外導体の内表面に対称的
に配置したものである。

請求項　（５）に記載の発明は、円板状基板の温度検出
器を用い、ヒータの中点に関し、前の半分と後の半分の
数を等しく配置したものである。

請求項（６）に記載の発明は、全体を真空中に収容し、
同軸線の内表面につや消し塗料を塗り、冷却装置を備え
たものである。

〔作用１この発明においては、温度検出器が非接触でヒータの温
度上昇を検出するので、交直差がきわめて少ない。

また、ヒータを同軸型とし、渭らかなテーパ部としだの
で電磁波の反射がない。

さらに、温度検出素子に半導体素子アｌ／−を用いたの
で多数個を容易に１枚の基板に設けることができる。

また、平面形基板１円板状基板のいずれも構成できるの
で２着が容易である。

さらに、全体を真空中におくため、空気の対流による雑
音が除かれ、つや消し塗料により背旦雑音がなくなり、
さらに冷却装置により熱雑音がなくなる。

この発明は、温度検出素子を平導体累子などにより非接
触、複数個にすることによりヒータの温度分布の歪を全
て積分するので、交直差を減少できる。

［実施例］この発明の一実施例を第１図で説明する。交直流変換器
のヒータ（抵抗線２図中のハツチを施した部分）２１は
直径ｄ２で細い。通常の５ｏΩ同軸線にインピーダンス
整合を取るためには同軸外導体２２の内径Ｄ２は円筒同
軸線のインピーダンスの関係式により定まる。交直流変
換器の主要部はヒータ２１と同軸外導体２２で成り立っ
ている。２３は同軸内導体で、同軸外導体２２とともに
円筒同軸線を構成している。通常の同軸線に接続するた
めに、図のように直径をしぼるテーパー部２４．２５が
必要である。ｘｇａ波の反射が発生しないように接続部
は表面は全て滑らかにする。

発熱による熱膨張でヒータ２１がゆるまないようにした
り、また、機械的に安定にするためにテーパ部２４．２
５の中程に誘電体のスペーサ（図示せず）をおき、ヒー
タ２１に常に張力がかかるようにする。同軸内導体２３
とヒータ２１の接続部は異種金属が接している。この部
分でベルチェ効果が発生し交直差が太き（なる。そこで
、この効果が小さくなるようなヒータ（抵抗線）２１と
同軸内導体２３の金属の組合わせを取る。

温度検出器３０にはアバランセダイオード、ホトダイオ
ード、焦電パイロ、ＣＣＤなとの線形アレイを用いる。

この発明では、熱電対を用いた例を説明する。なお、３
５は溝である。

第２図（ａ）、（ｂ）は温度検出器３０の平面図と、Ａ
−Ａ線による断面拡大図である基板３１に多数の異種金
属３２．３３からなる熱電対（温度検出素子）３４を蒸
着により形成し、各熱起電力が加算できるように直列接
続したものである。

この温度検出器３０を第１図の交直流変換器の主要部の
同軸外導体２２に軸方向に数個の溝３５を切り、多溝３
５に温度検出器３０を装着する。温接点の表面が同軸外
導体２２の内表面と一致するようにおく。

第３図のように、溝３５は偶数個とし対称的に配置する
。そして、各熱電対３４の熱起電力が加算されるよう出
力端子を接続する。

第２図（ｂ）の拡大図のように、温接点がヒータ２１に
対向するようにお（。基板３１の熱容量を減少させ応答
時間を短くするため、拡大図のように基板３１の裏面の
部分３１′を切り取る。冷接点は熱容量の大きなもので
絶縁物を介して固定し温度基準とする。温度基準となる
物は同軸外導体２２と併用しても良い。以上は、軸方向
に温度・検出器３０を配置した例であるが、次は同軸に
直角にセンサを配置する例について説明する。

第４図（ａ）、（ｂ）は同軸外導体２２の内径Ｄ２と等
しい円を切り取った円板形基板３１Ａに熱電対３４を放
射状に蒸着し温度検出器３０としたものである。第４図
（ｂ）は第４図（ａ）のＢ部の拡大側面図で、熱電対３
４の温接点は前例と一夕２１の中点に関して前の半分で
ヒータ２１の温度を上げる（下げる）ように作用し、ヒ
ータ２１の後の半分で逆の作用をする。故に、平面型の
温度検出器３Ｑではヒータ２１より長い基板３１を用い
る。放射状の温度検出器３０Ａについては、第５図のよ
うに、ヒータ２１の中心に関して前の半分と後の半分に
同数の温度検出器３０Ａをおく。１枚の放射状センサを
おく場合では、ヒータ２１の中点付近に交直差が最小と
なる点かあるので、その点に基板３１をお（。

以上２つの実施例において空気の対流による熱騒乱を防
ぐため、交直流変換器の主要部を真空とする。真空封じ
の装置は図示は省略した。センサに直線ＣＣＤアレー等
の半導体を用いる場合、背景雑音を押さえるため反射防
止のつや消し塗料で同軸外導体２２の内面を塗る。また
、ＣＣＤアレーの熱雑音を押さえるために冷却装置を付
ける。

これら全て図からは省略した。

［発明の効果］この発明は以上説明したように、温度検出器を非接触と
したので、トムソン効果、ベルチェ効果などの交直差を
大きくする要因を取り除くことが可能となった。接続部
を滑らかな同軸構造とすることにより、従来より、より
周波数の高い範囲で精密交直流変換ができる。

また、半導体素子アレーを温度検出素子に用いたので、
多数個を容易に１枚の基板に配置できる。

さらに、平面形基板１円板状基板のいずれも構成でき、
同軸部への装着が容易である。

また、真空中に収容することで空気の対流による雑音が
除かれ、つや消し塗料により背檄雑音がな（なり、さら
に冷却装置により熱雑音がなくなる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す側断面略図、第２図
（ａ）、（ｂ）は平面形センサの平面図、！ｊ　Ａ　−
Ａｉｌ°′″６″“拡大図・″３図″”面形　　　区セ
ンザの配置の仕方を示す横断面略図、第４図配置の仕方
を示す側断面略図、第６図、第７図は従来の変換器の構
造を示す正断面略図と側断面略図である。図中、２１はヒータ、２２は同軸外導体、２３は同軸内
導体、２４．２５はテーパー部、３０は第２図（ｂ）第３図第４図（・第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ヒータに交流を流し、前記ヒータの温度を検出し
て前記ヒータに流した交流の電流値を実効値が等しい直
流の電流値に置換する交直流変換器において、前記ヒー
タの温度を前記ヒータに非接触で検出する温度検出器を
設けたことを特徴とする交直流変換器。
（２）ヒータは細抵抗線の直径で定まる同軸線であって
、通常の同軸線と接続するテーパー部を持ち、電磁波の
反射のない滑らかな接続を持つことを特徴とする請求項
（１）記載の交直流変換器。
（３）温度検出器の温度検出素子に半導体素子アレーを
用いたことを特徴とする請求項（１）記載の交直流変換
器。
（４）平面形基板に温度検出素子を設けて温度検出器を
形成し、それを同軸線の軸方向に前記同軸線の外導体の
内表面に対称的に配置したことを特徴とする請求項（１
）記載の交直流変換器。
（５）円板状基板に温度検出素子を設けて温度検出器を
形成し、それをヒータの中点に関して前の半分と後の半
分の数を等しく配置したことを特徴とする請求項（１）
に記載の交直流変換器。
（６）空気の対流による雑音を除くため真空中に収容し
、半導体検出器アレーの背景雑音を取り除くため同軸線
の内表面につや消し塗料を塗り、半導体検出器の熱雑音
を取り除くための冷却装置を備えたことを特徴とする請
求項（１）に記載の交直流変換器。