JPS63233319A - 測定量の補正方法 - Google Patents

測定量の補正方法

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JPS63233319A
JPS63233319A JP62066772A JP6677287A JPS63233319A JP S63233319 A JPS63233319 A JP S63233319A JP 62066772 A JP62066772 A JP 62066772A JP 6677287 A JP6677287 A JP 6677287A JP S63233319 A JPS63233319 A JP S63233319A
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JP
Japan
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measurement
measured quantity
measurement signal
correction
signal
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JP62066772A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Yamamuro
山室 清
Kazuo Kojima
一夫 小島
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)

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、測定量例えば温度を、変換回路およびA/
Dコンバータを介して、ディジタル化された測定信号に
変換するとき、この測定信号は変換回路およびA/Dコ
ンバータがアナログ形式であるためその構成部品の特性
のバラツキに起因して偏差を生じ、しかも周囲温度が標
準温度から変化するとその偏差分の影響がさらに加算さ
れるので、これらの偏差に対して正しい測定量を求める
ための、マイクロコンピュータを利用した測定量の補正
方法に関する。
【従来の技術】
従来例を適用した温度変換器について、第8図を参照し
ながら説明する。この図で、温度変換器30は、測温抵
抗体31の抵抗を入力して電圧に変換して出力する。こ
の出力は、A/Dコンバータ40によってディジタル化
され、温度信号として出力される。 温度変換器30は主として、ブリッジ回路32.演算増
幅器33.ゼロ点調整用の可変抵抗34.およびスパン
調整用の可変抵抗35からなっている。測温抵抗体31
は、3締力式でブリッジ回路32まで導かれ、このブリ
ッジ回路32の対向する2頂点の電圧が演算増幅器33
に入力される。この演算増幅器33のプラス側の入力端
子は、可変抵抗34を介して接地され、かつ、演算増幅
器33の出力は、可変抵抗35を介して、プラス側とマ
イナス側との入力端子にそれぞれフィードバックされる
。 二つの基準温度、例えば測定範囲最小値と、測定範囲最
大値または測定範囲量とに対する各温度信号(図のA/
Dコンバータ40の出力)は、温度変換器30. A/
Dコンバータ40に用いられる部品特性のバラツキのた
め設計基準値とは一致せず、ある偏差をもつのが普通で
ある。逆に設計基準値に一致させるには、部品の選別に
多大の時間とコストを要し実際的ではない。したがって
、可変抵抗34.35を手動調整することによって、こ
の信号値を所定の基準値に合わせる作業をおこなう。こ
の調整作業は、それぞれが独立に働くものでなく、互い
に多少関連をもつから相当面倒で、熟練と時間を要する
。当然ながら、この調整(ゼロ点調整とスパン調整)は
、正しい温度値を得るために、またさらに例えば、これ
に基づいて適切な温度調節をするために必須な操作であ
る。
【発明が解決しようとする問題点】
以上説明したように、従来の技術では、温度変換器やA
/Dコンバータなどがアナログ回路からなり、この構成
部品の特性のバラツキに起因してA/Dコンバータ出力
、つまり温度信号が設計基準値からある偏差を生じる。 言いかえれば、−ゼロ点−測定温度始点に対応する温度
信号−と、スパン−測定温度幅に対応する温度信号幅□
とが設計基準値から偏差を生じる。また、周囲温度が標
準温度から変化していると、その偏差分に応じて前述の
ゼロ点、スパンともにさらに設計基準値からの偏差を増
す。 したがって、ゼロ点とスパンとを見掛は上、所定の基準
値に合わせるために、温度変換器で調整しなければなら
ず、そのために調整用回路部品、例えば可変抵抗器の追
加や面倒な調整作業を必要とする;さらに、周囲温度の
標準値からの偏差に対する考慮がなされてないから、前
記のように調整されたゼロ点、スパンでは不十分である
□などの問題点を生じる。 この発明の目的は、従来の技術がもつ以上の問題点を解
消し、ゼロ点、スパンの調整と同じ機能をもつ、すなわ
ち測定量に対応する測定信号の、変換回路やA/Dコン
バータに用いられる部品特性がバラツキをもつことに起
因する、基準値からの偏差に対して、正しい測定量を自
動的に求めることができ、さらに周囲温度の標準値がら
の偏差に対する補正も併せておこなうようにした、測定
量の補正方法を提供することにある。
【問題点を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、この発明は、測定量を変
換手段により電気量に変換し、さらにこの電気量をディ
ジタル化手段によりディジタル化して測定信号を得ると
き、前記変換手段およびディジタル化手段の特性のバラ
ツキに基づいて前記測定信号を補正する方法において、 まず、少なくとも二つの基準測定量に対応する基準測定
信号と、周囲温度をディジタル化した周囲温度信号とを
求め、 前記基準測定信号を補正データとして補正メモリ装置、
例えばEEROMに格納し、 次に、求めるべき測定量に対応する測定信号と、前記補
正データと、前記周囲温度信号とに基づく補正演算をし
て正しい測定量を得る、 という構成をとる。 実施態様として、測定信号の測定量に対する特性が、直
線または曲線の、少なくとも一方の、1個または2個以
上が連続的に接続された線によって近似的に表され、基
準測定量が、全測定範囲の始点および終点と、中間の前
記接続点と、前記各曲線の中間点とである、 という構成をとる。
【作 用】
以上説明したような構成であるから、この発明の動作は
次のようになる。 まず、測定信号の測定量に対する特性が、もっとも単純
な一つの直線で表される場合を例に説明する。基準測定
量として測定範囲の始点と終点とを選び、この各点に対
応する基準測定信号を実際に求め、また周囲温度信号を
求める。そして、求めた二つの基準測定信号を、後述す
る補正演算に用いるための補正データとして、補正メモ
リ装置、例えばEEROMに格納する。 以上が補正準備の段階で、以下が測定量の補正演算の段
階になる。 この補正演算は、例えば、第1の補正演算と、第2の補
正演算からなる。第1補正演算は、補正データの周囲温
度に基づく補正であり、第2補正演算は、この温度補正
された補正データに基づく測定信号の補正である。 この第2の補正演算は、測定範囲の始点、終点と、これ
らにそれぞれ対応する二つの温度補正された基準測定信
号(温度補正された補正データ)との関係に基づいて、
入力された測定信号に対応する測定量を逆算することで
ある。これは別の表現で説明すると、測定範囲の始点、
終点の値を横座標に、始点、終点にそれぞれ対応する二
つの温度補正された補正データを縦座標にもつ2点をと
り、この2点を直線で結び、この直線の上で、入力され
た測定信号の値に対応する測定量の値を求・める□とい
うことになる。 実施態様によれば、測定信号の測定量に対する特性は、
一般的には、直線または曲線の、少なくとも一方の、1
個または2個以上が連続的に接続された線によって近似
的に代表される。したがって、基準測定量として全測定
範囲の始点および終点と、中間の接続点と、各曲線の中
間点とを選び、これらの点に対応する測定信号を求め、
また、周囲温度信号を求める。前記の二つの測定信号の
データは、補正データとして補正メモリ装置に格納する
。以上が補正準備帯の段階で、以下の補正演算は前述に
準じておこなわれる。
【実施例】
この発明に係る一実施例について、以下の図を参照しな
がら説明する。なお、第1図はこの発明に係る一実施例
を適用した装置の構成を示すブロック図、第2図はこの
実施例における測定信号の測定量に対する特性図、第3
図はこの実施例の動作を示すフローチャートである。 第1図において、1は熱電対、2は熱電対1の出力電圧
を標準電圧範囲に増幅、変換する変換器、34;!:A
/Dコンバータである。このA/Dコンバータ3の出力
であるディジタル化された温度信号は、マイクロコンピ
ュータ20を主要部とする温度調節装置の入力ポート8
に入力される。なお、変換器2には、従来例で説明した
ゼロ点、スパン各調整用の可変抵抗は設けられていない
。また、21は周囲温度測定用の測温抵抗体、22.2
3はそれぞれ変換器、A/Dコンバータである。 マイクロコンピュータ20は主として、CPU4゜EE
ROM5.RAM6.ROM7.入力ポート8、および
出力ポート9からなっている。EEROM5は電気的に
消去可能なメモリ装置で、詳しくは後述する補正データ
を格納する。10は手動の切替器で、接点10a、 1
0bと択一的に□実線表示は補正データ取込み時、破線
表示は一般測定。 調節時をそれぞれ示す□接触し、それぞれの電圧を入力
ポート8に入力する。接点10aは、プルアップ抵抗1
0cを介して電圧Vccに接続され、また接点10bは
接地されている。また、12A、12BはD/Aコンバ
ータで、それぞれマイクロコンピュータ20の演算結果
である制御信号、警報信号をアナログ化し、図示してな
い操作器、警報装置に送出する。 この装置の動作について、第2図、第3図を参照しなが
ら説明する。第2図において、横軸に測定量X、例えば
測定すべき温度を、縦軸に測定信号Y、例えばディジタ
ル化された温度信号をそれぞれとる。測定量の二つの基
準値Xa、Xbに対応する測定信号が、設計基準値とし
てはAo、Boであったとする。なお、このAo、Bo
は測定信号の値を表すとともに、この座標面上の点を表
すものとする。すなわち、測定信号の測定量に対する特
性図は、設計基準としては点AOとBoとを結んだ直線
Loである。なお、この場合、ゼロ点はAO、スパンは
5o(=Bo−Ao)で表される。この特性図が、既に
述べたような部品特性のバラツキが原因で、実際には直
線L1に偏ったとする。すなわち、基準測定量Xa、X
bに対応する測定信号は、AI(=Ao +a)、B1
(−Bo +b)になる。この場合のゼロ点はAI 、
スパンは31(−Bl −Al)である。なお、このと
きの周囲温度は標準値(例えば20℃)をとるものとす
る。 次に、周囲温度が、その標準値から変化すると、点Al
、Blは一般には、その偏差温度tの関数で与えられる
量α(t)、β(1)だけ変化し、図上でAt、Btの
位置をとる。したがって、そのときの特性図は、直線L
tで示される。 測定il×に対応する測定信号は、直線Loの特性によ
れば、点Pの縦座標Yoに、また直線L1の特性によれ
ば、点Q1の縦座標Y1に、さらにまた直線Ltの特性
によれば点Qtの縦座標ytになる。逆に、測定信号Y
を得たとして、これに対応する測定量は、直線Ltの特
性によれば、点Qtの横座標Xになり、また直線LOの
特性によれば、点Peの横座標Xeになる。すなわち、
測定信号の測定量に対する特性が偏ったことで、測定信
号Ytに対して測定量Xとすべきを、測定量Xeとする
誤りを犯すことになる。特性に偏差を生じたとき、測定
信号ytに対応する正しい測定量Xを得ることが、「測
定量の補正」である。 したがって、測定量の補正には、■標準周囲温度におけ
る実際の特性直線L1を得ること、■周囲温度の変化に
基づいて、特性直線L1の補正直線t、t4求めること
、■この直線Ltに基づいて、得られた測定信号に対応
する測定量を求めること□の三つの過程をとる。 ■に対しては、周囲温度が標準値をとるときの、二つの
基準測定量Xa、Xbに対応する基準測定信号A1.8
1(これを補正データと呼ぶ)を実際に求める。この基
準測定量Xa、Xbは通常、測定範囲の最小値、最大値
を選ぶ。■に対しては、周囲温度の標準値からのある偏
差によって変化する前記基準測定信号A1.81の新し
い値At、BEを実際に求める。■に対しては、図式的
には、点At、BLを結ぶ直線Lt上で、測定信号yt
に対応する点Qtの横座標Xを求める(第2図参照)。 また、演算によるなら、直線L1の方程式 %式%) において、Y=Yt  と置いて X = Xa+ (Xb −Xa) (Yt −At)
/ (B t −At)を得る。 以上のような過程をマイクロコンピュータ20にとらせ
るときの動作を、第3図のフローチャートを主に、第1
図のブロック図を補助的にそれぞれ参照しながら説明す
る。 第3図において、開始後まずステップSlで、補正デー
タ取込み操作にの有無を判断する。つまり、操作Kがあ
れば1を、なければ0をとる。もちろん、この操作には
、製作者側での調整時、および使用者側での特定点検時
や修理後の調整時におこなわれるだけである。YESな
らステップS2に、NoならステップS3にそれぞれ移
る。 ステップS2では、基準測定信号Al、Blを補正デー
タとして取り込み、補正メモリ装置としてのEEROM
5に書き込む。ここまでが、前述の■の段階である。 以下は、前述の■、■の段階になる。まず、ステップS
3では、求めるべき測定信号Yを入力し、ついでステッ
プS4で周囲温度の標準値からの偏差値りを入力し、さ
らにステップS5で、先の補正データA1.B1をEE
ROM5から読み出す。 これで演算準備が完了し、まずステップS6で、At 
=AI +α(t) 、Bt =81 +β(1)の演
算がおこなわれる。これが前述■の段階である。ついで
、ステップS7で次の演算がおこなわれる。 これが前述の■の段階である。 X=Xa+(Xb−Xa)(Y−At)/(Bt−At
)ステップS8で、この得られた測定量Xを出力し、所
定の時間ごとに以下同様に繰り返される。 さて一般に、測定において複数の測定範囲をもつ、いわ
ゆるマルチレンジをとる場合がある。例えば、測定範囲
として0〜200℃、0〜100℃。 100〜200℃の三つをもち、一つの測定信号に対応
して測定範囲0〜200℃をとったり、同じく0〜10
0℃や100〜200℃をとったりする。この例では、
全体の広い測定範囲O〜200℃に対してさらに部分的
に精度を高めて測定するため、測定範囲を0〜100℃
および100〜200℃に細分する。 このようなマルチレンジ測定の場合には、各測定範囲を
特定するためのコード、つまり測定範囲コードを初期設
定しておくだけで、第3図のフロ。 −チャートの通りに動作を進めることができる。 ただし、測定範囲0〜200℃の場合には、Xa =0
℃、  Xb =200℃;同じく0〜100℃の場合
には、Xa=O℃、  Xb =100℃;同じ<10
0〜200℃の場合には、Xa−100℃、  Xb 
=200℃;になり、当然(Bt−At)はすべての測
定範囲に対して共通である。 別の実施例、つまり測定信号の測定量に対する特性が第
4図で示される場合、さらに別の実施例、つまり同じく
特性が第5図で示される場合、について以下に説明する
。 第4図の場合の特性は、4つの直線部分が連続的に接続
された線で近似的に表される。この場合、基準測定量は
Xa、 Xll XJI Xk+ Xbの5個、つまり
、測定範囲の始点、終点、および各接続点である。下側
の線上の、A 01 I Q、 J 01 K 01 
B oがそれぞれ対応する設計基準としての測定信号で
あり、中間の線上の、AI、If、Jl、に1.B1が
、部品特性のバラツキによる実際の場合の測定信号であ
り、上側の線上のAt、It、Jt、Kt、Btが、周
囲温度の標準値からの偏りに対応子る測定信号である。 第5図では、この特性は、一つの直線部分と一つの2次
曲線部分とが連続的に接続された線で近似的に表される
。この場合、基準測定量はXa。 X cm + X n + X bの4個、つまり、測
定範囲の始点。 終点、接続点、および曲線部分の中間点である。 下側の線上の、Ao、 Mo+ No+ B Oが対応
する設計基準としての測定信号(補正データ)、中間の
線上の、A1.Ml、N1.Blが、部品特性のバラツ
キに対応する測定信号、上側の線上の、At、Mt。 Nt、Btが、周囲温度の偏差に対応する測定信号であ
る。 次に、第4図の特性をもつ場合の、マイクロコンピュー
タによる動作を第6図のフローチャートを参照しながら
説明する。 ステップ311で、補正データ取込み操作にの有無が判
断され、YESならステップ512に、NOならステッ
プS13に移る。 ステップS12では、基準測定信号A1. I 1. 
J 1゜Kl、Blが取り込まれ、補正データとしてE
EROM5に書き込まれる。 次に、ステップS13で、測定信号Y2周囲温度の偏差
値tが人力され、続いてステップ314.  S18、
  S22で、測定信号Yが、どの直線部分にあるかが
判断される。つまり、ステップS14で、測定信号Yが
基準測定信号11未満かどうかが判断され、YESなら
第1の直線部分にあることが分かる。したがってステッ
プS15で、この直線部分の始点と終点とに相当する基
準測定信号A1.11がEEROM5から読み出され、
ステップ516で、周囲温度の補正がなされ(第3図の
ステップS6に準じる)、ついでステップS17で演算
(1)をおこなう。この演算(1)は、この第1の直線
部分について、第3図のステップS7に準じる。なお、
1(t)は周囲温度偏差値tの関数を表す(今後用いる
j (t)、 k (t)  も同様)。 ステップS14でNoなら、次のステップ318で、測
定信号Yが基準測定信号51未満かどうかが判断され、
YESなら第2の直線部分にあることが分かる。したが
ってステップS19で、この直線部分の始点と終点とに
相当する基準測定信号1f、JlがEEROM5から読
み出され、ステップS20゜321でステップS16.
  S17に準じた演算をおこなう。 次のステップS22で、第3の直線部分にあるか、第4
の直線部分にあるかが判断され、それに応じてステップ
522〜325を経て演算(3)を、またはステップ3
26〜328を経て演算(4)をそれぞれおこなう。つ
いで、ステップS29でそれぞれの演算結果、つまり求
めるべき測定量Xを出力し、以後同様に繰り返す。 第7図のフローチャートを参照しながら、第5図の特性
をもつ場合の動作を説明する。 ステップS31で、補正データ取込み操作にの有無が判
断され、YESならステップS32に、NOならステッ
プS33に移る。 ステップS32では、基準測定信号AI、Ml、Nl。 B1が取り込亥れ、補正データとしてEEROM5に書
き込まれる。 次に、ステップS33で、測定信号Y1周囲温度偏差値
tが入力され、続いてステップS34で、測定信号Yが
、直線部分にあるか2次曲線部分にあるかが判断される
。つまり、ステップ334で、測定信号Yが基準測定信
号M1未満かどうかが判断され、YESなら最初の直線
部分にあることが分かる。したがってステップS35で
、この直線部分の始点と終点とに相当する基準測定信号
AI、MlがEEROM5から読み出され、ステップS
36で周囲温度補正演算を、ステップS37で演算(5
)をおこなう。この演算(5)は、この直線部分につい
て、第3図のステップS7に準じる。なお、m(t)は
周囲温度偏差値tの関数を表すく後に用いるn(t)も
同様)。 ステップS34でNoから、2次曲線部分にあることが
分かるから、ステップ338で、この2次曲線部分の始
点、中間点、終点にそれぞれ相当する基準測定信号M1
.N1.B1がEEROM5から読み出され、ステップ
S39をへてステップS40で演算(6)をおこなう。 この演算(6)は、2次曲線の方程式に関して、測定信
号Yに対応する測定量Xを求めるものである。 ついで、ステップS41で、それぞれの演算結果、つま
り求めるべき測定量Xを出力し、以後同様に繰り返す。
【発明の効果】
以上説明したように、この発明においては、測定信号の
測定量に対する特性が、もつとも単純な一つの直線で表
される場合を例に説明すると、基準測定量として測定範
囲の始点と終点とを選び、この各点に対応する基準測定
信号を実際に求め、また、周囲温度信号を求める;求め
た二つの基準測定信号を補正データとして、補正メモリ
装置に格納する;次の補正演算は、第1の補正演算と、
第2の補正演算からなり、第1補正演算は、補正データ
の周囲温度に基づく補正であり、第2補正演算は、この
温度補正された補正データに基づく測定信号の補正であ
る;つまり、第2の補正演算として、測定範囲の始点、
終点と、これらにそれぞれ対応する二つの温度補正され
た基準測定信号(温度補正された補正データ)との関係
に基づいて、入力された測定信号に対応する測定量を逆
算する。 したがって、この発明によれば、従来の技術に比べ次の
ようなすぐれた効果がある。 (1)  ゼロ点とスパンとの自動調整と同じ機能を発
揮することができ、しかも周囲温度に基づく補正も同時
におこなうので、さらに精度の高い測定量゛を得ること
ができる。すなわち一般に、測定量の補正を自動的に、
かつ精度高(おこなうことができ、しかも、測定信号の
測定量に対する特性が直線的でなくても可能である。 (2)ゼロ点とスパンとの調整のための可変抵抗器や手
動調整作業が不要になる外、変換器やA/Dコンバータ
の構成部品の特性にさほど注意を払わなくてすみ、とく
にマイクロコンピュータを主要部とする調節装置に適用
するときには、主として切替器、補正メモリ装置1周囲
温度センサの増設だけですむから、コスト増分が少なく
、その結果コストパフォーマンスが非常に良い。 (3)  実施態様によれば、補正メモリ装置がEER
OMであるから、停電や通常動作用プログラムの暴走が
起こっても、格納された補正データが消去されるおそれ
は全くない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る一実施例を適用した装置の構成
を示すブロック図、第2図はこの実施例における測定信
号の測定量に対する特性図、第3図はこの実施例の動作
を示すフローチャート、第4図は別の実施例における測
定信号の測定量に対する特性図、第5図はさらに別の実
施例における測定信号の測定量に対する特性図、第6図
は別の実施例の動作を示すフローチャート、第7図はさ
らに別の、実施例の動作を示すフローチャート、第8図
は従来例を適用した、主に温度変換器の回路図である。 符号説明 1:熱電対、2,22:変換器、 3.23:A/Dコンバータ、5 : EEROM。 lO:切替器、20:マイクロコンピュータ、21:測
温抵抗体。 光2門 第5閾             X 第6目 昂7毘

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)測定量を変換手段により電気量に変換し、さらにこ
    の電気量をディジタル化手段によりディジタル化して測
    定信号を得るとき、前記変換手段およびディジタル化手
    段の、特性のバラツキに基づいて前記測定信号を補正す
    る方法において、まず、少なくとも二つの基準測定量に
    対応する基準測定信号と、周囲温度をディジタル化した
    周囲温度信号とを求め、前記基準測定信号を補正データ
    として補正メモリ装置に格納し、次に、求めるべき測定
    量に対応する測定信号と、前記補正データと、前記周囲
    温度信号とに基づく補正演算をして正しい測定量を得る
    ようにしたことを特徴とする測定量の補正方法。 2)特許請求の範囲第1項記載の方法において、測定信
    号の測定量に対する特性が、直線または曲線の、少なく
    とも一方の、1個または2個以上が連続的に接続された
    線によって近似的に表され、基準測定量が、全測定範囲
    の始点および終点と、中間の前記各接続点と、前記各曲
    線の中間点とであることを特徴とする測定量の補正方法
    。 3)特許請求の範囲第2項記載の方法において、曲線が
    、所定の3点を通る2次曲線であることを特徴とする制
    御装置。 4)特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかの項
    に記載の方法において、補正メモリ装置が、EEROM
    であることを特徴とする測定量の補正方法。
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JPS57157113A (en) * 1981-03-25 1982-09-28 Teraoka Seiko Co Ltd Temperature compensating device
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