JPS6046434A - 温度検出装置 - Google Patents

温度検出装置

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JPS6046434A
JPS6046434A JP15530883A JP15530883A JPS6046434A JP S6046434 A JPS6046434 A JP S6046434A JP 15530883 A JP15530883 A JP 15530883A JP 15530883 A JP15530883 A JP 15530883A JP S6046434 A JPS6046434 A JP S6046434A
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temperature
oscillator
frequency
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temperature detection
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Shigefumi Morishita
森下 繁文
Yasuo Ehata
江畑 泰男
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Toshiba Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/32Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using change of resonant frequency of a crystal

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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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】 〔発明の技術分野〕 との発明は、温度によって発振周波数が変化する発振器
を用いた温度検出装置に係シ、特に較正の容易な温度検
出装置に関するものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
発振器型の温度検出装置としては、従来水晶発振器や弾
性表面波発振器を用いたものが知られている。これは、
原理的に、水晶振動子や弾性表面波素子の共振同波数が
温度の関数として表現できることから、温度係数の大き
いカット(例えばysカクト厚みすベシ振動)の水晶振
動子あるいは温度係数の大きな結晶のLiNb0.基板
による弾性表面波共振子で発1辰器を構成したものを温
度検知器として用い発振囮波数を周波数カウンタで計数
し温度を検知するものである。
第1図は水晶発振器を用いた従来の温度検出装置の一例
を示すものである。第1図において、温度検知器1は水
晶振動子2を備えた発振器3によって構成され温度に応
じた周波数の出力を発生する。
この出力を増幅器4によシ増幅し混合器5において局部
発振器6よシの基準周波数信号と混合しで周波数差信号
を得る。これを増幅器7において増幅しさらにアンド回
路8においてタイムベース9とのアンドをとり、この出
力をカウンタ10より計数して温度を検知しこれを表示
器11に表示させるものである。
才た、第2図に示すものは1弾性表面波発振器を用いた
従来の温度検出装置の一例である。第2図の温度検出装
置は温度検知器21として弾性表面波共振子22による
発振器23を用い、温度検知側(送信機)、!:表示側
(受信機)とを分離し。
増幅器4a、 4bの間をアンテナ24a、 24bを
用いて送受信する以外は第1図の構成と同様であり、同
一部分を同一符号によって表示している。
これらの温度検出装置において用いられる水晶振動子2
や弾性表面波共振子22の周波数と温度の関係は下記の
3次式で近似できる。
fT−fTo= fTo(1+A(T −T、 )十J
J(’I’−To)’十’C(’l”l’o)’) ・
= (1)fT: T Cにおける周波数 fTo: T、℃における周波数 T:任意の温度 なお4ABCの値は使用する結晶材料によって大きく変
化する。例えば、YカットZ伝搬のLiNbO3基板に
よる弾性表面波共振子の場合はぼ下記のような値となる
A=−88,7X10″、 B=5.6X10−’、 
C=112.7X10−”そこで1次式に示すような演
算を行なうことにより温度を検知できる。
T=TO+((’T ’T0)/’To)/A ・・・
・−・・・−(21また2次、3次の温度係数1n、c
が無視できない場合には、これらを補正するような演算
を行ない測定精度を向上することも可能である。
(Y力、トZ伝播LiNbO5の場合、直線性が良好で
補正なしで一10℃〜+60℃の温度範囲で±0.1℃
の非直線誤差であることが報告されている。)ところが
、この精度を実現し維持するには、任意の基準温度T0
における発振周波数fToを微調し、正しく温度検知が
できるように較正する必要がある。また、長時間使用し
ていると時間の経過とともに発振周波数’Toが変化し
て温度誤差を生じ、尚初の性能が得られなくなる。そこ
で、これに対この較正は、従来温度が正確に保たれてい
る雰囲気で、第2図の場合でいえば、温度検知器21を
構成する発振器るの発振周波数を調整することによシ行
なっているう第3図は、第2図の温度検知側の送信機の
一例をさらに具体的に示した構成図であシ、第2図に対
応する部分は同一符号によって表示している。
図中Tr1は発振用のトランジスタ、Tr2は増幅用の
トランジスタ、5はバイアス安定回路、部は電源、27
はトリマーコンデンサ、28〜31は抵抗、翌、33は
コンデンサであシ、発振器幻はコルピッツ型として構成
されている。
このような発振rjf23において、温度較正のための
周波数の調整はトリマーコンデンサ27を微調整するこ
とによって行なっている。しかし、トリマーコンデンサ
27の微調整は熟練を要する面倒な作業であり、的確な
調整を行ない難い欠点があった。
〔発明の目的〕
この発明は上記の欠点を除去し、熟練を必要とせず容易
かつ的確に較正を行なうことができるとともに精度の高
い測定の可能な温度検出装置を提供しようとするもので
ある。
〔発明の概要〕
この発明は、温度の検知に温度係数の大きな水晶発振器
や弾性表面波発振器のような温度に対して敏感でかつ安
定な発振器を石い、この発振器出力と安定な局部発振器
からの基準周波数信号との差周波数信号を得、これをカ
ウンタで計数することにより温度を検知するとともに、
前記局部発振器の発振周波数を外部から変更できる機能
を備えこれにより温度の較正を行なうことを特徴とする
ものである。
〔発明の効果〕
この発明によれば、基準となる局部発振器の発振周波数
を、演算部からのデータに基づき調整することによシ較
正を行なうものであるため、温度の較正が容易であシし
たがって常に高精度な温度の測定が可能である。
〔発明の実施例〕
以下、第4図を参照してこの発明の一実施例を説明する
図において、温度検知器41は弾性表面波共振子42を
備えた弾性表面波発振器43よシなるもので、温度に応
じた発振同波数出力(例えば25℃において75−23
5MHz r温度変化6.6 KHz 7℃)を発生し
、この出力を増幅器44を介して電力増幅した後アンテ
ナ6より空中に放射している。
一方、受信部は仁の電波をアンテナ46により受信し、
受信信号を高周波増幅器47によシ増幅した抜用1の混
合器部に供給する。この混合器間には第1の局部発振器
49が接続され、この混合器絽において高周波増幅器4
7の出力と安定な局部発振出力とを混合して中間周波出
力(例えば” 10.7 MHz )を得ている。
局部発振器49は電圧制御発振器として構成され、プリ
スケーラ50.PLL回路51.水晶振動子52.低域
フづルタ53により周波数シンセサイザとして所定のプ
ログラムのもとに局部発振周波数を変更できるものであ
る。
混合器48の中間周波出力は中間周波増幅器54によシ
増幅された抜用2の混合−器55に供給される。
混合器55には第2の局部発振出力が接続され、この混
合器55において中間周波増幅器54の出力と安定でか
つ0℃における中間周波数に相当する局部発振出力(例
んば10.522 MHz )とを混合し、温度検知器
41の温度によって変化〔た発振周波数の変化分のみを
取シ出している。
この信号を低周波増幅器57で増幅した後、アンド回路
58においてタイムベース59よシ供給される0、01
”0で変化する周波数66Hzの基準信号とアンドをと
シ、カウンタωに供給する。この時、カランしてのマイ
クロコンピュータ61に入力し、例えばLEDよりなる
温度表示器63に温度表示させる。
この実施例では、データDをマイクロコンピ−タ61に
入力して制御信号C8を出力し、機器の温回路51にデ
ータを出力することができ、このデータに応じて局部発
振器49の発振周波数を変更することによ多温度制御を
行なうことができる。
いま、温度較正を行なう場合は、第4図の左下に示した
ように基準となる温度計64のプローグ65を前述した
温度検知器41と同じ温に雰囲気内に置き、温度計64
の表示値をマイクロコンピュータ61のキー人力62か
ら入力する。
このようにすると、マイクロコンピュータ61からPL
L回路51にデータを出力し、局部発振器49の発振周
波数を微調して基準温度計64の温度表示と温度表示器
63の表示が等しくなるような制御が行なわれ、温度較
正が完了する。したがって、従来の温度検知器側でトリ
マーコンデンサを調整する場合のような熟練を必要とせ
ず、容易かつ的確に較正を行なうことができる。
第5図はこの発明の他の実施例を示すものである。第4
図の実施例は、基準温度計64の表示値をマイクロコン
ピー−タロ1のキー人力62として入力するものである
が、この実施例はこれを直接マイクロコンピュータ61
に入力するものである。その他の構成は第4図の場合と
同じであるから、同一部分に同一符号を付し説明を省略
する。
この実施例においてもコンピュータ61において基準温
度計64の表示と温度表示器63の表示が等しくなるよ
うに演算を行ない、その結果得られたデータ出力をPL
L回路51に加えて第4図の実施例の場合と同様温度の
較正を行ない得るものである。
次に第6図は温度検知器を含む送信側が複数個ある場合
で、理解の便宜上送信側の各構成要素は対応する部分に
同一数字にa、 b、 c・・・nのサフィックスを付
した符号によシ表示しである。
この実施例において、各温度検知器41a; 41b。
4IC・・・41nはそれぞれの発振周波数がずらして
構成されている。温度信号を受信する場合は、受信側の
局部発振器49の発振周波数をマイクロコンビ瓢−夕6
1からの信号で切シ変えて、温度検知器41a、 41
b、 41C・・・4111の置いである場所の温度を
それぞれ検知できるものである。との場合にも、基準温
度計64をそれぞれの位置に置き、基準温度計6の表示
と温度表示器63の表示が等しくなるように局部発振器
49の発振周波数を微調することによシ温度の較正を行
なうことができる。
なお、この発明は上記各実施例に限定されるものではな
く要′旨を変更しない範囲において種々変形して実施す
ることができる。
例えば、上記各実施例では基準温度計64を受信機と別
に設けているが、これを受信機内に設ける構成をとるこ
ともでき、このようにすると較正機能を内蔵した温度検
出装置として取シ扱いが極めて容易となシかつ正確な温
度計測が可能となる。
また上記実施例は受信饅に局部発振器を2個用いていわ
ゆるダブルス−パーヘテロダイン受信方式を採用した場
合であるが、場合によっては局部発振器1個を用いてこ
の発明の検出装置を構成することもできる。
さらに上記実施例は検出側と受信側を分離しアンテナを
用いて信号の送受を行なっているが、この発明は第1図
に示したと同様に検知側と受信側を分離しない構成によ
っても実施することができる。温度検知用の発振器とし
ては弾性表面波発振器の外に水晶発振器のような温度に
応じて発振周波数の大きく変化するものを適宜選択して
用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は水晶発振器を用いた従来の温度検出装置の一例
を示すブロック図、耐2図は弾性表面波発振器を用いた
従来の温度検出装置の一例のブロック図、第3図は第2
図の検出装置の送信機を具体的に示した構成図、第4図
はこの発明の一実施例のブロック図、第5図はこの発明
の他の実施例のブロック図、第6図は検知器を複数個備
えたこの発明のさらに異なる実施例を示すブロク″り図
である。 1・・・温度検知器 2・・・水晶振動子3・・・発振
器 4.4a、 4b・・・増幅器5・・・混合器 6
・・・局部発振器 7・・・増幅器 8・・・アンド回路 9・・・タイムベース lO・・・カウンタ11・・・
表示器 21・・・温度検知器 22・・・弾性表面波共振子2
3・・・発振器 24a、24b・・・アンテナTr1
・・・発振用のトランジスタ Tr2・・・増幅用のトランジスタ 25・・・バイアス安定回路 26・・・電 源27・
・・トリマーコンデンサ 28〜31・・・抵 抗32
.33・・・コンデンサ 41・・・温度検知器 42・・・弾性表面波共振子4
3・・・弾性表面波発振器 員・・・増幅器5.46・
・・アンテナ 47・・・高周波増幅器路・・・第1の
混合器 49・・・第1の局部発振器50・−・グリス
ケーラ 51・・・PLL回路52・・・水晶振動子 
53・・・低域フィルタ54・・・中間周波増幅器 5
5・・・第2の混合器56・・・第2の局部発振器 5
7・・・低周波増幅器58・・・アンド回路 59・・
・タイムベース60・・・カウンタ 61・・・マイクロコンピュータ 62・・・キー人力
63・・・温度表示器 64・・・基準温度計65・・
・プローグ 第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1ン 温度に応じて発振周波数の変化する発振器を有
    する温度検知器と、基準周波数信号を発生する局部発振
    器と、前記温度検知器の出力をこの基準周波数信号と混
    合して周波数差信号を得る混合器と、仁の混合器によシ
    得られた周波数差信号をもとに温度を検出する手段と、
    前記温度検知器と同じ温R雰囲気内に置かれた基準温度
    する温度検出装置。 (2ン 上記温度検知のだめの発振器として弾性表面波
    発振器を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の温度検出装置。 (3)上記温度検知のだめの発振器として水晶発振器を
    用いたことを特徴とする特許請求の範囲第して入力する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3項の
    いずれかに記載の温度検ることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の温度検出装
    置。 (6) 温度検知側の送信機と表示側の受信機に分離し
    温度信号を1対のアンテナを通じて送受信することを特
    徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれか
    に記載の温度検出装置。 (7)上記温度検知器を複数個備えそれぞれの発振器の
    発振周波数゛が異なるようにしていることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項ないしM6項のいずれかに記載の
    温度検出装置。
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