JPS5839363Y2 - 汚損測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は表面上の汚損度を測定する装置に関する。

実験室または野外試験を通じて表面汚損度を測定するこ
とがしばしば望まれる。

このような試験は、どのような形式の汚損防止装置が有
効であるかを明らかにするとともに、また表面汚損によ
って熱交換器のような装置が使用できなくなることを示
す。

汚損は種々の装置で測定することができる。

種々の装置における共通な方法は、ある決った時間汚損
状態に測定針を挿入し、これを引抜いて測定針に付着し
た物質の重量を測るやり方である。

この方法は連続的に行なうことができず、また試料の表
面が測定針に付着した物質で実際に汚損されているのか
どうか示すことができないであろう。

したがって、この考案はある表面の汚損度を連続的に測
定できる装置を提供することを目的とするものである。

この考案は、環境の温度変化および汚損による温度変化
に応じて変動する抵抗値をもつ測定針の汚損を、測定針
熱伝達係数Ｋを示す電気量を検知することによって測定
する装置を提供するものであって、前記装置は以下の各
部材の組合せからなる （ａ） 前記測定針にかける一定電圧または流す一定
電流のいずれか一方を設定する部材、 （ｂ） 変動電圧または変動電流をあられす信号を検
知する部材、 （Ｃ） 測定針環境の温度変化に起因する前記測定針
の抵抗値の変動を補償するために前記信号を調節し、こ
れによって前記信号が測定針環境の温度変化に無関係な
係数Ｋを示すようにさせる部材。

この考案を図面に示す実施例を参照して以下に述べる。

第１図はこの考案の１実施例を示し、この装置は安定し
た調節可能な定電流源１、測定針３、電流感知器２２お
よび電圧感知器４７を具えている。

この装置は測定針３に隣接した部分２をもつ温度感知形
電圧出力部材２９を具えている。

電圧感知器４７への信号は、測定針環境の温度変化によ
る測定針３の温度変化を補償するために調節される。

定電流源１は第１出力端子３１および電流感知器２２に
接続された第２出力端子５をもつ。

測定針３は端子３１に接続された第１端子２３および電
流感知器２２に接続された第２端子２４をもつ。

電流感知器２２は電流計、電流感知記録器その他の電流
感知機器を使用できる。

電圧感知器４７は電圧計、電圧感知記録器その他の電圧
測定機器を使用することができる。

２つの機器または組合わせた１つの機器も使用できる。

差動増幅器１１は電圧感知器４７に接続された出力端子
１２をもつとともに測定針３の端子２４に接続された第
１入力端子１４および掛算器４２の出力端子５８に接続
された第２入力端子１３をもつ。

熱電対２９は測定針３に隣接して配置した接合部２をも
つ。

熱電対を使用することが好ましいがサーミスタおよび電
圧源もまた使用することができる。

増幅器１５は熱電対２９に接続された入力端子１６．１
７をもち、熱電対２９と端子１６との間にバッキング電
圧源３０が設けられている。

増幅器１５は掛算器４２の第１入力端子４０に接続され
た出力端子１８をもつ。

バッキング電圧源３０は熱電対２９の基準温度を任意に
設定するために使用される。

たとえバッキング電圧源が使用されるにしても、熱電対
は内部基準熱電対を含む増幅器とともに使用されること
が望ましい。

可変基準電圧源２１が掛算器４２の第２入力端子５０に
接続されている。

掛算器４２の端子５１はたとえばアース等の基準電位を
もった基準回路に接続される。

この装置の特徴は、測定針に隣接した感温部をもち、測
定針環境の温度変化を補償するために電圧感知器４７へ
の信号を調節する温度感知形電圧出力部材をもつことに
ある。

電圧ＶＴは測定針３を流れる電流１によって測定針３の
両端間にあ＾われる。

測定針３の抵抗は通常温度増加につれて増加するから、
電圧信号は環境の温度変化に起因した変化がないように
調節されなければな馬ない。

この装置の各構成部材はよく知られたものである。

熱電対２９は電圧源であり、バッキング電圧源３０は熱
電対２９の特定の基準電圧ＶＴｅに調定される。

増幅器１５は入力電圧ｖｔｈ＝α１△Ｔをα２／α１に
等しい利得係数によって増幅し、ここにα２は熱電対の
基準温度における測定針３の抵抗温度係数であり、また
α１は同一温度における熱電対の抵抗温度係数である。

掛算器４２は端子４０，５０の入力信号を掛算して出力
端子５８に修正信号を発生して温度変化を補償する。

掛算器４２の端子５２はたとえばアース等の基準電位を
もった基準回路に接続されるが端子５８は差動増幅器１
１の入力端子１３に接続される。

差動増幅器１１はその入力端子に適用される電圧差を増
幅する。

測定針環境の温度が変化する一般の場合について考察す
ると、電圧Ｖｔｈ＝α１△Ｔが増幅器１５の入力端子１
６，１γに生ずる。

この信号はα２／α１に等しい係数で増幅されるか＾掛
算器４２の入力端子４０にはα２△Ｔがあ＾われる。

電圧α２△Ｔは掛算器４２のもつ電圧源２１からの基準
電圧Ｖｒｅｆと掛算されて出力端子５８に電圧信号Ｖｒ
ｅｆ α２△Ｔを発生する。

基準温度Ｔｅが選定され、かつ電圧源３０が端子４０の
電圧をゼ用こするよう調定されると定電流源１が調節さ
れたことになるか病所望の電圧Ｖｅが測定針にかけられ
る。

基準電圧２１が、つぎに同一電圧Ｖｅに調節される。

したがって、Ｔｅからのいかなる温度変化も１つの修正
信号Ｖｅα２（Ｔ−Ｔｅ）が掛算器４２の端子５８に、
したがって差動増幅器１１の入力端子１３に生ずる。

増幅器１５の端子１６，１７における電圧を変化させる
環境温度のいかなる変化も差動増幅器１１の入力端子１
４における電圧を変化させる。

よって、端子１４における電圧は、ＶＴ ＝Ｖ ｅ 十
Ｖｅα２（Ｔ−Ｔｅ）＋△ｖＫ であって、ここに△ｖ
Ｋはに値の変化に起因するｖＴに生ずる変化である。

差動増幅器１１の端子１２における電圧イま差動増幅器
１１の利得係数Ｇの結果によるもので端子１３．１４の
電圧差の倍数に等しい。

電圧感知器４７の電圧はＶ＝Ｇ（Ｖｅ＋△ＶＫ）である
。

よって、端子１４に環境温度の変化に起因する以外の電
圧差があれば、Ｋの変化による電圧変化を示す。

いいかえれば、もし環境温度が変化すると、測定針の抵
抗値は基準温度における抵抗値ＲｅからＲｅ＋Ｒｅα２
（Ｔ−Ｔｅ）またはＲｅ（１＋α２（ＴＴｅ））に変化
する。

これに対応する測定針３にかかる電圧ｖＴはＩＲｅ（１
＋α２（Ｔ−Ｔｅ））＋△ｖＫまたはＩＲｅはＶｅに等
しいかｉ；Ｖｅ（１＋α２（Ｔ−Ｔｅ）〕＋△ｖＫとな
る。

この合計信号Ｖｇ＝Ｖｅ＋Ｖｅα２（Ｔ−Ｔｅ）＋△■
Ｋが増幅器１１の入力端子１４にかかり、また掛算器４
２からの温度修正信号Ｖｅα２（Ｔ−Ｔｅ）は増幅器１
１の端子１３に適用される。

電圧感知器４７で検知された合成電圧信号は環境温度補
償済の信号であるからこの信号のいかなる変化もＫの変
化を示す。

Ｋは測定針にかかる電圧を検知することによって正確に
決定できる。

Ｋを決定する一般式はであってここに■はＶｅ＋△■Ｋ
に等しくかつ■は測定針をとおる一定電流である。

第２図は定電圧源を使用したこの考案の別の実施例を示
し、この装置は測定針１０３に隣接した接合部１０２を
もつ熱電対１２９を含む。

電流感知器１２２への信号は、測定針１０３の環境の温
度変化を補償するように調節される。

定電圧源１０１は第１出力端子１３１および第２出力端
子１０５をもつ。

電圧感知器１４７および電流感知器１２２はメータ類、
記録器その他の測定機器が使用できる。

熱電対１２９の使用が好ましいが、サーミスタおよび電
圧源もまた使用できる。

増幅器１１５は熱電対１２９に接続された入力端子１１
６，１１７をもち、熱電対１２９と端子１１６との間に
バッキング電圧源１３０が設けられている。

増幅器１１５は掛算器１３３の第１入力端子１３２に接
続された出力端子１１８をもつ。

バッキング電圧源１３０は熱電対１２９を温度Ｔｅに基
準化する。

内部基準熱電対をもつ増幅器を使用することもできる。

基準電圧源１２１は掛算器１３３の第２入力端子１３４
および差動増幅器１７１の第１入力端子１７０に接続さ
れる。

差動増幅器１７１の出力端子１７４は掛算器１４２の第
１入力端子１５０に接続される。

掛算器１４２の入力端子１５１はたとえばアース等の基
準電位をもった基準回路に接続される。

測定針１０３の端子１２３は掛算器１４２の第３入力端
子１４０に接続される。

掛算器１４２は割算器１６０のＡ入力端子１６１に接続
された出力端子１５８をもつ。

掛算器１４２の出力端子１５２は前記と同様の基準電位
をもった基準回路に接続される。

電圧源１２１は割算器１６０のＢ入力端子１６３に接続
される。

割算器１６０の入力端子１６２および出力端子１６４は
前記と同様の基準電位をもった基準回路に接続される。

Ａ／Ｂ出力端子１６５が電圧計１２２に接続される。

一定電圧が測定針１０３にかけられるとこれに電流が流
れる。

測定針１０３の抵抗は通常温度の増加に伴って増加する
から、測定針環境の温度変化による電流の変化が生じな
いように感知器１２２内に検知された電流信号は変化し
なければならない。

この装置の各構成部材はよく知られたものである。

増幅器１１５は入力電圧ｖｔｈをα２／α１に等しい係
数倍するが、ここにα２は基準温度における測定針１０
３の抵抗温度係数、またα１は同一温度における熱電対
の抵抗温度係数である。

掛算器１３３は増幅器１１５および電圧源１２１からの
信号を掛算する。

掛算器１４２は入力端子１４０と１５０とに適用される
信号を掛算して環境温度補償信号を発生する。

差動増幅器１７１はその入力端子に加えられた電圧差を
増幅する。

測定針環境の温度が変化する一般の場合を考えると、電
圧ｖｔｈ＝α１△Ｔが増幅器１１５の入力端子１１６，
１１７にあられれる。

この信号はα２／α１に等しい係数によって増幅されて
その積は掛算器１３３の端子１３２にα２△Ｔとしてあ
られれる。

電圧源１２１からの電圧信号■１が掛算器１３３の端子
１３４および差動増幅器１７１の端子１７０にそれぞれ
あられれる。

端子１３２における電圧α２△Ｔは掛算器１３３におい
て電圧ｖ１によって掛算される。

よって、掛算器１３３の（−）出力端子１３５における
電圧は−ｖ１偽△Ｔに等しい。

この信号は差動増幅器１１１の端子１７２にあられれる
。

差動増幅器１７１において、端子１７２にあられれる信
号、−■、α２△Ｔは端子１７０にあられれる■、から
差引かれてこの差が利得係数Ｇによって増幅される結果
、端子１７４には Ｇ （Ｖ、＋Ｖ、α２ΔＴ）またはＧＶ、（１＋α２△
Ｔ）に等しい信号があられれる。

この信号は掛算器１４２の端子１５０に伝えられる。

掛算器１４２の端子１４０における電圧信号は抵抗器１
０４にかかる電圧降下である。

したがってもしＩＴが端子１０５から１３１への全電流
であれば端子１４０への信号は■ＴＲに等しい。

一定電圧として■が測定針にかかると、つぎの式が成立
し Ｖ ＝ Ｉ ＴＲｅ （１＋α２△Ｔ） ここにＲｅは基準温度における測定針１０３の抵抗であ
り、ＩＴはループをとおる全電流であり、またα２は前
述のとおりである。

Ｒｅ ＝ Ｖ ／ Ｉ、ここに■はＩｅ＋△■Ｋに等し
くＩｅは基準状態における電流および△■にはＫの変化
による電流の変化である。

よって ＩＴについて解けば となる。

したかつて、 端子１４０における信号ＩＴＲは である。

掛算器１４２は端子１４０と１５０との信号を掛算して に等しい信号を端子１５８に生じ、これが割算器１６０
のＡ端子１６１に伝達される。

電圧源１２１からの信号は割算器１６０のＢ端子１６３
に伝えられる。

この信号はＧＶ１に等しくされる。もし、Ｇが１に等し
く調定されてあれば、電圧源１２１および１２１′は共
通電源が使用できる。

よって、割算器１６０のＡ／Ｂ出力端子１６５にあられ
れる信号は に等しい。

これが電圧計１２２に直接検知できる電圧信号である。

Ｒは一定であるから電圧の読みは電流に比例する。

検知された■はＩｅ＋△ＩＫに等しい。

したがって、検知された■のいかなる変化も測定針のに
値の変化を示すだけである。

基準温度Ｔｅが選定され、電圧源１３０が端子１３２に
おける電圧をゼロにするように調定される。

Ｔｅからの変化があれば掛算器１３３の端子１３５に信
号−■、α２（Ｔ−Ｔｅ）が生じ、すなわち増幅器１７
１の端子１７２に同様の信号があられれる。

つぎに信号ＧＶ、（１＋α２（Ｔ−Ｔｅ）、１が掛算器
１４２の端子１５０にあられれる。

増幅器の端子１１６，１１７における電圧の変化として
測定針環境温度に変化があると、これに応じて掛算器１
４２の端子１４０における電圧をに等しく変化させ る。

端子１５８における電圧はこれら２項の積であってＧＶ
、ＩＲに等しく、すなわち電圧計１２２で検知された信
号はＩＲで示される。

いいかえれば、もし環境温度が変化すると、測定針の抵
抗値はＴｅにおける抵抗値ＲｅからＲｅ＋Ｒｅα２（Ｔ
Ｔｅ）に変化し、この変化は抵抗器１０４をとおる
電流■Ｔに変化を与える。

抵抗器１０４にかかる対応する電圧は であって、これは掛算器１４２の端子１４０にあられれ
る。

工はＩｅ＋△■Ｋに等しい。掛算器１４２の入力端子１
５０における電圧はＧＶ、（１＋α２（Ｔ Ｔｅ））
に等しい。

割算器１６０の端子１６５における信号はＩＲに等しく
、ここにＲは一定であるからこの値は電圧計としての目
盛付けによって容易におきかえられる。

もしＫが一定であれば、■はＩｅに等しく、すなわち測
定針をとおる基準電流となる。

もしＫが変化すれば■＝Ｉｅ＋△■にである。

Ｋはつぎによって正確に決定できる。

すなわち、ここにＶは測定針にかかる一定電圧、また■
は補償され検知された電流信号である。

上記した各増幅器はそれぞれ自己個有の電源およびフィ
ードバック回路網をもち、これらは普通の回路設計とす
ることができる。

別の普通の温度感知部材を使用することもできる。

もし温度変化による測定針３または１０３の抵抗変化を
補償するために検知された信号を調節するように選択さ
れればこの考案は効果を示す。

以上の様にこの考案は、変換部材によって測定針に隣接
する環境の温度変化を感知してその変化量を測定針の抵
抗温度係数の関数で表わされる電気量に変換し、演算部
材によってこの変換された電気量を測定針の抵抗値の変
動によって生ずる変動電気量から消去して環境の温度変
化によって生じる変動電気量の変動分をゼロにしてＫの
値に応じた電気量のみを出力するようにしたものである
から、いかなる環境温度の変化に対しても常にＫの値に
応じた電気量のみが表示部材に出力されるので環境温度
が大きく変化しても常に正確な汚損度を測定することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は定電流源を使用したこの考案の実施例を示すブ
ロック線図、第２図は定電圧源を使用したこの考案の別
の実施例を示すブロック線図である。 １・・・・・・定電流源、１０１・・・・・・定電圧源
、３゜１０３・・・・・・測定針、ＩＬ１７１・・・・
・・差動増幅器、１５．１１５・・・・・・増幅器、２
１．１２１，１２１・・・・・・電圧源、２２，１２２
・・・・・・電流感知器、２９゜１２９・・・・・・熱
電対、３０ 、１３０・・・・・・バッキング電圧源、
４２，１３３，１４２・・・・・・掛算器、４７゜１４
７・・・・・・電圧感知器、１６０・・・・・・割算器
。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 環境の温度変化及び汚損による温度変化に応じて変動す
   る抵抗値をもつ測定針と、この測定針に一定電圧をかけ
   るか、または一定電流を流す電源部材と、この部材によ
   って測定針に加えられる電気量の測定針の抵抗値の変動
   によって生ずる変動電気量を検知する検知部材と、測定
   針に隣接する環境の温度変化を感知してその変化量を測
   定針の抵抗温度系数の関数で表わされる電気量に変換す
   る変換部材と、この変換部材によって変換された前記電
   気量を前記変動電気量から消去して環境の温度変化によ
   って生じる変動電気量の変動分をゼロにして測定針熱伝
   達係数Ｋ（ただし測定針熱伝達係数には単位温度、単位
   時間あたりの単位表面を通過し得るエネルギ量）の値に
   応じた電気量のみを出力する演算部材と、この演算部材
   から出力される電気量を表示する表示部材とを具えてい
   る汚損測定装置。