JPH051956A - Temperature difference detecting circuit for calorimeter - Google Patents
Temperature difference detecting circuit for calorimeterInfo
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- JPH051956A JPH051956A JP1659591A JP1659591A JPH051956A JP H051956 A JPH051956 A JP H051956A JP 1659591 A JP1659591 A JP 1659591A JP 1659591 A JP1659591 A JP 1659591A JP H051956 A JPH051956 A JP H051956A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、カロリメータ用温度差
検出回路に関し、更に詳しくは光パワー標準として使用
される等温制御型カロリメータの温度差検出回路する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a calorimeter temperature difference detection circuit, and more particularly to an isothermal control type calorimeter temperature difference detection circuit used as an optical power standard.
【0002】[0002]
【従来の技術】光パワーメータでは、断熱に配慮された
ジャケット内で光パワーを温度(熱)に変換して検出し
ている。この際の温度差検出用素子としては、熱電対が
使用される。しかし、1対の熱電対の出力電圧は極めて
低いため、多数の熱電対を直列接続している。それで
も、出力電圧は低く、ナノボルト程度である。2. Description of the Related Art In an optical power meter, optical power is converted into temperature (heat) and detected in a jacket that takes heat insulation into consideration. At this time, a thermocouple is used as the temperature difference detecting element. However, since the output voltage of a pair of thermocouples is extremely low, many thermocouples are connected in series. Nevertheless, the output voltage is low, on the order of nanovolts.
【0003】このような超低レベルの信号の増幅には、
DC入力をチョッパによりAC変換し、トランスで昇圧
し、オペアンプで受けバッファリングし、チョッパによ
り同期整流してDCに戻す。そして、再度オペアンプで
受けるようにするといった方法がよく用いられる。For amplification of such an extremely low level signal,
The DC input is AC-converted by the chopper, boosted by the transformer, received and buffered by the operational amplifier, and synchronously rectified by the chopper and returned to DC. Then, a method of receiving again with an operational amplifier is often used.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この方法による問題
は、トランスを使用するために、トランス自体が大きく
重量があることである。また、外乱のノイズを防ぐため
に、トランスをシールドする必要があり、更に大型化
し、高価になる。ことも大きな問題である本発明はこの
ような点に着目してなされたものであり、その目的は、
トランスを使用せずに、低レベルの信号を増幅すること
が可能なカロリメータ用温度差検出回路を提供すること
にある。The problem with this method is that the transformer itself is large and heavy due to the use of the transformer. In addition, it is necessary to shield the transformer in order to prevent noise from disturbance, which further increases the size and cost. The present invention, which is also a big problem, was made by paying attention to such a point, and its purpose is to
It is an object of the present invention to provide a temperature difference detection circuit for a calorimeter capable of amplifying a low level signal without using a transformer.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、温度差検出用の熱電対と、熱電対の出力電圧を交
流電圧に変換するチョッパ手段と、チョッパ手段で生成
された交流電圧を受ける第1差動増幅手段と、第1差動
増幅手段の出力を受ける交流増幅手段と、交流増幅手段
の交流出力電圧を同期整流して直流電圧に変換するチョ
ッパ手段と、チョッパ手段で同期整流された直流電圧を
受ける第2差動増幅手段と、第2差動増幅手段の出力を
第1差動増幅手段の入力にフィードバックするフィード
バック抵抗とを備え、熱電対のインピーダンスとフィー
ドバック抵抗のインピーダンスとが等しいことを特徴と
するものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention for solving the above problems is directed to a thermocouple for detecting a temperature difference, a chopper means for converting an output voltage of the thermocouple into an AC voltage, and an AC voltage generated by the chopper means. Receiving the output of the first differential amplifying means, a chopper means for synchronously rectifying the AC output voltage of the AC amplifying means and converting it into a DC voltage, and synchronizing with the chopper means. An impedance of the thermocouple and an impedance of the feedback resistance are provided, which includes a second differential amplifier that receives the rectified DC voltage and a feedback resistor that feeds back the output of the second differential amplifier to the input of the first differential amplifier. It is characterized by the fact that and are equal.
【0006】[0006]
【作用】本発明において、熱電対に発生する直流電圧を
チョッパで交流に変換し、交流増幅手段を使用すること
により、途中で発生するオフセット電圧は出力されな
い。また、チョッパを使用しているので、差動増幅手段
のオフセット電圧もキャンセルされる。そして、熱電対
のインピーダンスとフィードバック抵抗のインピーダン
スとが等しいため、入力側でのオフセット電流による影
響も生じない。この結果、誤差が生じない状態で、低レ
ベルの信号を増幅することが可能になる。In the present invention, the DC voltage generated in the thermocouple is converted into AC by the chopper and the AC amplifying means is used, so that the offset voltage generated in the middle is not output. Further, since the chopper is used, the offset voltage of the differential amplification means is also canceled. Further, since the impedance of the thermocouple and the impedance of the feedback resistance are equal, there is no influence of the offset current on the input side. As a result, a low level signal can be amplified without any error.
【0007】[0007]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【0008】図1は本発明の一実施例を示す構成図であ
り、図2は本実施例装置の動作状態を示すタイムチャー
トである。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a time chart showing the operating state of the apparatus of this embodiment.
【0009】熱電対1の出力はes [ボルト],インピ
ーダンスはRs[オーム]であるものとする。この熱電
対1の直流の出力電圧es を、スイッチコントロール部
8で駆動されるチョッパ2で交流電圧に変換する。この
交流電圧を差動アンプ4で受け、増幅率A1 で差動増幅
する。従って、差動アンプ4の出力電圧e1 は、A1 ・
(es −ef )とA1 ・(es −ef )とが交互に現わ
れる。この電圧を増幅率A2 のACアンプ5を通すこと
により、+A1 ・A2 (|es −ef |),−A1 ・A
2 (|es −ef | )の交流電圧がe2 として現われ
る。The output of the thermocouple 1 is es [volt], and the impedance is Rs [ohm]. The DC output voltage es of the thermocouple 1 is converted into an AC voltage by the chopper 2 driven by the switch controller 8. This AC voltage is received by the differential amplifier 4 and differentially amplified by the amplification factor A1. Therefore, the output voltage e1 of the differential amplifier 4 is A1.
(Es-ef) and A1. (Es-ef) appear alternately. By passing this voltage through an AC amplifier 5 having an amplification factor A2, + A1.A2 (| es-ef |), -A1.A
An alternating voltage of 2 (| es-ef |) appears as e2.
【0010】このe2 をスイッチコントロール部8によ
り駆動されるチョッパ6で同期整流し、電圧増幅率A3
の差動アンプ7で受けることにより、差動アンプ7の出
力電圧eo としてA1 ・A2 ・A3 (es −ef )の電
圧が現われる。そして、この電圧を抵抗3で分圧してフ
ィードバックする。ここで、A1,A2,A3 が十分大きけ
れば、抵抗3の分圧比できまる帰還率βでゲインGが決
定される。This e2 is synchronously rectified by a chopper 6 driven by a switch control section 8 to obtain a voltage amplification factor A3.
The differential amplifier 7 receives a voltage of A1.A2.A3 (es-ef) as the output voltage eo of the differential amplifier 7. Then, this voltage is divided by the resistor 3 and fed back. Here, if A1, A2, and A3 are sufficiently large, the gain G is determined by the feedback ratio β that allows the voltage division ratio of the resistor 3.
【0011】従って、 e0 =G・es ここで、 G=A/(β・A) また、 β=Ra /(Ra +Rb ) この結果、G=(Ra +Rb )/Ra …(1) そして、熱電対1のインピーダンスRs とフィードバッ
ク抵抗3のインピーダンス(Ra ・Rb )/(Ra +R
b )とを等しくするようにする。…(2) これら条件(1),(2)よりRa ,Rb を決定する。Therefore, e0 = G · es, where G = A / (β · A) and β = Ra / (Ra + Rb) As a result, G = (Ra + Rb) / Ra (1) and thermoelectric Impedance Rs of pair 1 and impedance of feedback resistor 3 (Ra.Rb) / (Ra + R
b) and should be equal. (2) Ra and Rb are determined from these conditions (1) and (2).
【0012】この回路構成では、チョッパ2を使用して
いるために、誤差を生じ易い差動アンプ4のオフセット
電圧はキャンセルされる。また、ACアンプ5により、
途中でのオフセット電圧もキャンセルされる。In this circuit configuration, since the chopper 2 is used, the offset voltage of the differential amplifier 4 which easily causes an error is canceled. Also, by the AC amplifier 5,
The offset voltage on the way is also canceled.
【0013】一般に、超低ノイズアンプは、オフセット
電圧やオフセット電流が比較的大きい。このうちのオフ
セット電圧は上記の理由によりキャンセルされる。しか
し、オフセット電流(Ioff )は熱電対1とフィードバ
ック抵抗3のインピーダンスが異なる(インピーダンス
の差Rd )と、出力にオフセット電圧(eoff )として
発生する。Generally, an ultra low noise amplifier has a relatively large offset voltage and offset current. Of these, the offset voltage is canceled for the above reason. However, the offset current (Ioff) is generated as an offset voltage (eoff) at the output when the impedances of the thermocouple 1 and the feedback resistor 3 are different (impedance difference Rd).
【0014】このオフセット電圧eoff は、 eoff =Ioff ・Rd ・Gである。The offset voltage eoff is eoff = Ioff.Rd.G.
【0015】本実施例では、上記(2)の条件で熱電対
とフィードバック抵抗とのインピーダンスを等しく設定
しているので、Ioff に起因するオフセット電圧eoff
が出力にあらわれることはない。In this embodiment, since the impedances of the thermocouple and the feedback resistance are set equal under the condition (2), the offset voltage eoff caused by Ioff is set.
Does not appear in the output.
【0016】以上のようなRa ,Rb を設定するにあた
り、上記計算の後に、合致した抵抗値のものを取付け
る,予め取付けられた複数の抵抗からスイッチで選択
して切り替える,セラミック基板に設けられた薄膜
(厚膜)抵抗をレーザ光等によりトリミングする,とい
った方法が考えられる。In setting Ra and Rb as described above, after the above calculation, a resistor having a matching resistance value is mounted, a switch is selected from a plurality of resistors mounted in advance and switched, and a ceramic substrate is provided. A method of trimming the thin film (thick film) resistance by laser light or the like is conceivable.
【0017】図3は上述ののスイッチ切り替え抵抗に
よる実施例の構成を示した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the embodiment using the above-mentioned switch switching resistor.
【0018】この構成では、フィードバック抵抗10の
Ra ,Rb としてそれぞれ複数の抵抗とスイッチ(半導
体スイッチやリレーなど)との組み合わせを用意し、熱
電対の抵抗値を測定する抵抗値測定回路11を用意す
る。そして、抵抗測定回路11は、その測定結果によ
り、上記(1),(2)条件に合致する抵抗のスイッチ
を選択するように構成する。このようにすることで、熱
電対1の特性に合致した誤差のない測定回路を実現でき
る。従って、熱電対を交換したような場合にも瞬時に対
応することができる。尚、抵抗値の測定は、定電流源,
アンプ,A/Dコンバータとの組み合わせで実現でき
る。In this configuration, a combination of a plurality of resistors and switches (semiconductor switches, relays, etc.) is prepared as Ra and Rb of the feedback resistor 10, and a resistance value measuring circuit 11 for measuring the resistance value of the thermocouple is prepared. To do. Then, the resistance measuring circuit 11 is configured to select a switch having a resistance that matches the above conditions (1) and (2) based on the measurement result. By doing so, it is possible to realize a measurement circuit that does not have an error and that matches the characteristics of the thermocouple 1. Therefore, even if the thermocouple is replaced, it can be dealt with instantly. The resistance value is measured with a constant current source,
It can be realized by combining with an amplifier and an A / D converter.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、信号源となる熱電対とフィードバック抵抗のイン
ピーダンスを等しく設定しているので、誤差が生じるこ
とのないカロリメータ用温度差検出回路を実現できる。As described in detail above, according to the present invention, the impedance of the thermocouple serving as the signal source and the impedance of the feedback resistor are set to be equal, so that a temperature difference detecting circuit for a calorimeter that does not cause an error. Can be realized.
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例にかかる装置の測定状態を示
す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a measurement state of the device according to one example of the present invention.
【図3】本発明の他の実施例にかかる構成を示す構成図
である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration according to another embodiment of the present invention.
1 熱電対 2 チョッパ 3 フィードバック抵抗 4 差動アンプ 5 ACアンプ 6 チョッパ 7 差動アンプ 8 スイッチコントロール部 1 Thermocouple 2 Chopper 3 Feedback resistance 4 Differential amplifier 5 AC amplifier 6 Chopper 7 Differential amplifier 8 Switch control section
Claims (1)
(1)の出力電圧を交流電圧に変換するチョッパ手段
(2)と、チョッパ手段(2)で生成された交流電圧を
受ける第1差動増幅手段(4)と、第1差動増幅手段
(4)の出力を受ける交流増幅手段(5)と、交流増幅
手段(5)の交流出力電圧を同期整流して直流電圧に変
換するチョッパ手段(6)と、チョッパ手段(6)で同
期整流された直流電圧を受ける第2差動増幅手段(7)
と、第2差動増幅手段(7)の出力を第1差動増幅手段
(4)の入力にフィードバックするフィードバック抵抗
(3)とを備え、熱電対(1)のインピーダンスとフィ
ードバック抵抗(3)のインピーダンスとが等しいこと
を特徴とするカロリメータ用温度差検出回路。Claims: 1. A thermocouple (1) for detecting a temperature difference, a chopper means (2) for converting an output voltage of the thermocouple (1) into an AC voltage, and a chopper means (2). The first differential amplifier means (4) for receiving the generated AC voltage, the AC amplifier means (5) for receiving the output of the first differential amplifier means (4), and the AC output voltage of the AC amplifier means (5) Chopper means (6) for synchronously rectifying and converting to DC voltage, and second differential amplifying means (7) for receiving the DC voltage synchronously rectified by the chopper means (6).
And a feedback resistor (3) for feeding back the output of the second differential amplifying means (7) to the input of the first differential amplifying means (4), and the impedance of the thermocouple (1) and the feedback resistor (3). The temperature difference detection circuit for a calorimeter is characterized in that the impedances of the two are equal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1659591A JPH051956A (en) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | Temperature difference detecting circuit for calorimeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1659591A JPH051956A (en) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | Temperature difference detecting circuit for calorimeter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH051956A true JPH051956A (en) | 1993-01-08 |
Family
ID=11920641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1659591A Pending JPH051956A (en) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | Temperature difference detecting circuit for calorimeter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH051956A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102677645A (en) * | 2012-04-27 | 2012-09-19 | 华中科技大学 | Multi-field coupling real-time sensing method for horizontal frozen soil |
KR20150004883A (en) * | 2012-05-16 | 2015-01-13 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | Sign detection method and sign detection device for stick-slip phenomenon, and cold-drawing method for pipe using this advance detection method |
US10234335B2 (en) | 2014-04-30 | 2019-03-19 | Thermo-Kinetics Company Limited | Thermocouple resistance compensator |
-
1991
- 1991-02-07 JP JP1659591A patent/JPH051956A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102677645A (en) * | 2012-04-27 | 2012-09-19 | 华中科技大学 | Multi-field coupling real-time sensing method for horizontal frozen soil |
KR20150004883A (en) * | 2012-05-16 | 2015-01-13 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | Sign detection method and sign detection device for stick-slip phenomenon, and cold-drawing method for pipe using this advance detection method |
CN104302415A (en) * | 2012-05-16 | 2015-01-21 | 新日铁住金株式会社 | Sign detection method and sign detection device for stick-slip phenomenon, and cold-drawing method for pipe using this advance detection method |
US10234335B2 (en) | 2014-04-30 | 2019-03-19 | Thermo-Kinetics Company Limited | Thermocouple resistance compensator |
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