JPH0688847A - 温度特性測定方法 - Google Patents

温度特性測定方法

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JPH0688847A
JPH0688847A JP23970792A JP23970792A JPH0688847A JP H0688847 A JPH0688847 A JP H0688847A JP 23970792 A JP23970792 A JP 23970792A JP 23970792 A JP23970792 A JP 23970792A JP H0688847 A JPH0688847 A JP H0688847A
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JP
Japan
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temperature
measured
characteristic
temperature characteristic
curve
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Application number
JP23970792A
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English (en)
Inventor
Tadaaki Yumikura
忠昭 弓倉
Toru Hasegawa
亨 長谷川
Shuichi Nagahama
秀一 長浜
Jiro Kato
治朗 加藤
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Advantest Corp
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Advantest Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 格別高価でない通常の恒温槽では温度制御を
行なってもある程度の温度変動を生じるものである。一
方、各種装置及び製品の温度特性を得るについて指定さ
れる温度における設定精度は最近精密さを要求されるよ
うになってきている。そこで、上記の通常の恒温槽を用
いてもこのような温度の設定精度についてのきびしい要
求を満たす方法を得ることが本発明の目的である。 【構成】 被測定物1に温度センサ5を付け被測定物の
温度特性(F1 )の測定時の温度(T1 )を正確に測定
する。そして、このような(F1 ,T1 )の組をT1
変えてn+1組つくる。通常、被測定物の温度特性の曲
線は経験上n次曲線になることが多いので、上のn組の
値からこのn次曲線の方程式を求め、この方程式から要
求されている温度に対する被測定物の特性曲線上の値を
得るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は恒温槽を用いて被測定物
例えば水晶振動子の温度特性特に水晶振動子の共振周波
数の温度による変化を測定する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来は図4に示すような構成のシステム
で被測定物1の温度特性を測定していた。このシステム
では温度特性の測定確度は恒温槽2の温度設定精度に大
きく左右されてしまう。つまり、恒温槽2は被測定物1
を要求されるある特定の温度においてしばしその温度で
一定にしておく必要がある。例えば移動体通信機に使用
される水晶振動子の共振周波数の温度特性を測定する例
では−40℃から120℃までの範囲のなかのあるいく
つかの特定の温度が指定される場合があった。この指定
された温度に恒温槽をしてその中にある被測定物がその
指定された温度にあるものとして、そのときの温度特性
の値を測定する。このように恒温槽をある特定の温度に
測定に必要な時間正確に保つために温度制御技術を採用
するのが通例である。なお、図4のGP−IBは国際規
格のインターフェイス・バスで各種の信号が通過する信
号ラインを表わしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近ごろ、温度特性につ
いて上記した指定された温度について、その設定精度が
±0.1℃以内という様なきびしい要求がされるように
なってきた。例えば、上記した−40℃〜120℃の温
度範囲の内のいくつかの指定された温度例えば−30℃
とするとその設定精度は、被測定物が−30.1℃〜−
29.9℃の範囲に厳格に入っていなければならないこ
とになる。これはよほど高価なつまり性能の高い恒温槽
であればともかく、通常の恒温槽では、この±0.1℃
を実現するのは非常に難しいことである。
【0004】これを図5を用いて説明すると、通常は、
恒温槽の特定の場所を指定しても温度制御の能力によっ
て、図5の如くわづかではあるが、設定温度附近を中に
して上下に変動する。つまり温度がある設定温度より上
ったことを検出して温度を下げる働きをなし、下ったこ
とを検出して温度を上げる働きをさせ、これに恒温槽が
応答する働きをなすため、この温度変動は必然的であ
る。図5はこのように変動する様子の1例であるが、こ
の例の場合、上下で2℃の変動があり、従来のままでは
とても先のような設定精度の要求(±0.1℃)に応じ
られない。
【0005】本発明はこのような場合においても、この
ような要求に応じた温度特性の測定結果を得ようとする
ものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】一般に各種装置は先の例
の水晶振動子も含めて、その各種温度特性の曲線は温度
の何らかの表現可能の連続関数で十分に近似できるもの
が多く特にその装置が十分に規格にあい、製品の純粋性
が高ければ通常は適当なn次曲線で十分に確度の高い近
似ができるのである。先に例示した水晶振動子の共振周
波数の温度特性曲線は3次曲線で十分近似されるもので
あることがわかった。特にその水晶振動子の品質がよけ
ればよい程そうである。
【0007】本発明はこの事実を利用して温度設定精度
がそれ程よくない恒温槽を用いても、指定された正確な
温度でのデータつまり温度特性曲線上の値を得ようとす
るものである。
【0008】そのため、本発明は原則的に従来と同じ恒
温槽及び測定システムを用いるが、さらに被測定物にそ
の温度を正確に測れる温度センサ及びこのセンサからの
信号で温度を計る温度計を設置して測定システムがその
被測定物のデータつまり被測定物の温度特性曲線上の値
を得た時の被測定物の温度をこの温度センサをもって正
確に測るようにする。このような正確な温度とその時の
被測定物のデータとの組をそれぞれ独立にできれば指定
された温度範囲内でできるだけ互いに離れた点でn+1
点得るようにする。例えば先の水晶振動子の共振周波数
の温度特性曲線の場合は上の温度とデータとの組を4組
得るようにする。
【0009】そして、n+1個の組の値を元にして、そ
の未知のn次方程式の係数を定める。先の水晶振動子の
場合は F=aT3 +bT2 +cT+d …(1) という3次関数で十分近似できるわけであるから先の4
つの組の値からこの3次関数の係数a,b,c,dを定
める。このようにするとその関数が定まるわけであるか
ら、要求される温度に対する関数の値つまりその温度に
対する特性曲線上の値を定めることができる。
【0010】
【実施例】図1に本発明を実施するに通常必要とする装
置についてのシステムをブロック図で示す。これは従来
のシステムに対して温度センサ5と温度計6が追加され
た形になっている。
【0011】この実施例の場合温度センサ5として白金
センサを用いてこの白金センサを被測定物1に付けるこ
とにより白金センサの抵抗値が被測定物の温度を表わす
ようにする。これは、例えば±0.05℃の確度で温度
を定めることができる。そして、この抵抗値を温度計6
である抵抗値測定器によって測定してこれを温度に変換
することによって温度を測定する。
【0012】なお、その温度のときの被測定物である水
晶振動子のデータである共振周波数の値の測定は従来の
技術と同様に発振周波数を掃引しながら与えてその振幅
を測定器3で計測することによりその水晶振動子の共振
周波数値を求める。
【0013】このようにして、被測定物である水晶振動
子の正確な温度T1 における水晶振動子の共振周波数値
1 が求められるのでT1 ,F1 の値の組が得られる。
同様にしてT2 ,F2 ;T3 ,F3 ;及びT4 ,F4
値の組が得られる。
【0014】これを図2に示すように・点としてプロッ
トする。同図は例えばほぼ−30°〜90℃の範囲の温
度(T)の範囲を示す予定のものであったとしても実測
値はわずかでもあるがこの範囲を出ることがある。同図
の場合T1 =−31℃ Ta=−30℃ということがあ
り得る。そして、図2において被測定物である水晶振動
子の共振周波数温度特性が3次曲線であるとする。そう
すると、温度Tと共振周波数Fとの関係は先の(1)式
で表わされることになる。ここで、温度計と測定器によ
り、4点で正確な温度と共振周波数を測定しておき、そ
の値をそれぞれT1 ,T2 ,T3 ,T4 およびF1 ,F
2 ,F3 ,F4 とする。
【0015】この場合(1)式の3次曲線の係数a,
b,c,dは下記の連立方程式を解くことにより求めら
れる。
【0016】F1 =aT1 3+bT1 2+cT1 +d F2 =aT2 3+bT2 2+cT2 +d F3 =aT3 3+bT3 2+cT3 +d F4 =aT4 3+bT4 2+cT4 +d 係数a,b,c,dが求まれば要求により指定されてい
る温度Ta(例えば−30℃)を(1)式に代入するこ
とにより、温度Taでの共振周波数Faが求められる。
【0017】この様にして恒温槽の温度設定精度があま
り良くなく要求により指定された温度に正確にすること
が期待できない場合でも正確に温度特性を求めることが
できる。
【0018】なお、連立方程式を解いて係数を求めて、
温度Taを代入して周波数Faを求めるのはパソコンに
より行なえる。又、この計算を実行し必要なFaを求め
ることのできる特別のハードウエアを製作しておくこと
も可能である。さらに通常の恒温槽を使用して発振周波
数を掃引して水晶振動子の共振周波数を求める実際の計
測器を用いた例における、測定速度による測定誤差の具
体例について考察する。
【0019】図3に測定時間について示され、発振周波
数の掃引をはじめてから水晶振動子の共振周波数に達す
るのにほぼ300〜350msecを要したことを示し
ており、共振周波数の測定時点と温度計測時点の差は通
常50msecの範囲内にあるのである。つまり測定器
の周波数設定と水晶振動子の共振周波数とが多少ずれた
としてもその時間差つまり温度計測時点と共振周波数の
測定時点との時間差は大きく見ても100msec程度
以内である。ところで、先に示した図5の通常の恒温槽
の時間に対する温度の関係から100msecで変化す
る温度は0.01℃程度であることがわかる。
【0020】上記したが、指定される設定温度に対する
誤差の範囲は±0.1℃以内であり、白金センサを用い
た場合の温度測定精度は±0.05℃以内であるから上
記した時間差による誤差0.01℃が加算されても±
0.06℃の精度で測定できることになり、十分に±
0.1℃以内であるので、上記の時間差により発生する
誤差は実質上問題ないといえる範囲内である。
【0021】なお、指定される温度Taのごく近くに測
定する温度T1 があるようにすると一層よい。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば高価な恒温槽を用いるこ
となく、温度設定精度がそれ程良くない通常程度の恒温
槽を用いてもかなり正確に被測定物の温度特性を割合任
意の時刻に測定することができ、それで指定された温度
での設定精度がかなりきびしい要求に応ずることができ
る。そして水晶振動子の検査システムに限らず、装置の
温度特性カーブが何らかの関数として表わしても十分信
頼性が確保されるものと経験上わかっているものすべて
に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するシステムのブロック図。
【図2】本発明により定められた温度特性曲線図。
【図3】測定に要する時間の1例を示す図。
【図4】従来の測定システムを示すブロック図。
【図5】温度制御されている恒温槽の温度変化の例を示
す図。
【符号の説明】
1 被測定物 2 恒温槽 3 測定器 4 パソコン 5 温度センサ 6 温度計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 治朗 東京都練馬区旭町1丁目32番1号 株式会 社アドバンテスト内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 温度制御される恒温槽中で被測定物の温
    度特性を測定する方法において、その被測定物のその温
    度特性曲線が温度に対してn次曲線で近似し得ることが
    あらかじめわかっている場合、恒温槽中の温度を変化さ
    せながらn+1の互いに異なる各任意の時刻における温
    度とその温度におけるその温度特性の値とを測定して、
    この測定結果よりそのn次曲線を定めるn次方程式を求
    め、このn次方程式から温度特性点として要求される温
    度におけるその温度特性の値を求めることを特徴とする
    温度特性測定方法。
  2. 【請求項2】 恒温槽中の温度を変化させるときその変
    化を連続的に行ない、その途中で、温度特性点として要
    求される温度の近傍点を含んだn+1点において、1点
    の測定中、恒温槽中を温度一定の状態になるように温度
    制御して、この温度一定の状態のときに、被測定物の温
    度とその温度におけるその温度特性の値を求めることを
    特徴とする請求項1記載の温度特性測定方法。
  3. 【請求項3】 被測定物が水晶振動子であり、nが3で
    あることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の温度
    特性測定方法。
  4. 【請求項4】 被測定物が水晶振動子であり、温度特性
    が水晶振動子の共振周波数であって、nが3であること
    を特徴とする請求項1又は請求項2記載の温度特性測定
    方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7231312B2 (en) 2005-03-31 2007-06-12 Denso Corporation Physical quantity detecting method and sensor device
JP2011196747A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Seiko Epson Corp 圧電発振器の周波数温度特性の測定システム及び測定方法
CN108896840A (zh) * 2018-06-28 2018-11-27 北京工业大学 一种原位实时测量压电材料高温压电应变常数的装置及方法

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Effective date: 20011205