JPH04151594A - 温度補正装置 - Google Patents

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〕 本発明は、計測結果が温度の影響を受ける計測器等の温
度補正を行なう装置に関し、特に計測器等が作動を開始
してから、計測可能な状態に至るまでの時間を可能な限
り短くする必要がある。例えば加速度計等を有する慣性
検出器を使用する場合の温度補正装置に関する。

［従来の技術］ 計測装置は、一般的に温度の影響を受は易いものであり
例えば電子回路等を有する計測器において、半導体、抵
抗器等の素子は温度の変動によりその特性が変化するた
め、計測した精度に温度が大きく影響をおよぼす。また
例えば慣性検出器では、電子回路以上に各種センサーの
機構部分が温度の影響を受けて測定精度の低下をまねく
。更に計測器は、一般的にそれ自体が発熱するため、通
常は計測器とその環境との熱的条件を安定させた状態で
、計測を行なっておりこのための対策が従来から種々行
なわれている。その一つは、計測器を恒温槽内に設置し
、周囲の温度に影響されず、一定温度下において計測を
おこなう方法である。

この方法は、恒温槽内の温度が常に一定に保たれるため
、計測器は作動開始後ある程度の時間が経通すると、恒
温槽に対し熱平衡状態となる。そのため計測器は安定し
、高精度の計測結果が得られる。しかし恒温槽は、加熱
器、冷却器を必要とし、複雑で大規模になるため航空機
等の移動物体に用いるには問題が多い。しかも計測器の
作動開始後、ある程度の時間が経過して熱平衡状態にな
るまでは、充分な精度で計測を行なうことはできない。

別の対策として、計測器の温度を検出し、この検出した
温度で計測結果を補正する方法がある。

もちろん、あらかじめ温度の計測結果に与える影響を調
べておく。この方法は簡便であり、電子計測器では、良
く利用される方法である。しかしこの方法も、計測器の
作動開始後一定時間を経過し、周囲と熱平衡状態になる
までは、精度の高い計測を行なうことができない。しか
もこの方法では、計測器と周囲の間で直接に不規則な熱
の伝播が行なわれるため、周囲の温度が変動すると充分
な精度が得られないという問題もある。

〔発明が解決しようとする課題〕 いずれにしろ上述の二つの方法とも計測器の作動開始後
一定時間は、精度の高い計測が行なえないという問題が
ある。この時間が短かければそれほど大きな問題ではな
いが、例えば慣性検出器ではこの時間が数時間にもなり
、使用上、大きな問題となる。

このための対策として恒温槽を用いる場合には、計測器
の計測結果が、作動開始後どのように変化するかを、あ
らかじめ測定しておき、この測定した特性に基づいて計
測結果を補正することが行なわれる。しかし恒温槽自体
が一定温度になるまでに長時間を要するため、この方法
では計測のための準備期間の短縮を図ることは難しい。

また計測器の温度を測定し、この温度に基づいて補正を
行なう方法でも、作動開始後の計測器の計測結果の変化
を、あらかじめ測定しておき、この測定した特性に基づ
いて、計測結果を補正することが考えられる。しかしこ
の場合、計測器表面と周囲との間で直接熱の伝播が行な
われるためその温度分布の変動は複雑である。特に慣性
検出器のような、計測器自体が複雑な構成であり、かつ
それにより装置内に温度分布のむらが存在する場合には
特に複雑である。そのため周囲の状況により種々の変化
状態が考えられ、測定した温度から計測結果の変化を一
義的に定めることは難しい。

更にこの方法では周囲の温度は一定とはかぎらず、当然
変化することが考えられる。特に例えば慣性検出器のよ
うに、航空機や船舶などの、外部環境が激しく変化する
場所で使用される場合には、計測器も大きな影響を受け
、計測結果の出力特性も複雑に変化することになる。

このため計測器上の温度検出を行なう点を増加させ、よ
り精密に補正を行なうことも行なわれるが、上述の通り
その変化は複雑で充分な精度が得られるとはいえないの
が現状である。更にこのように温度検出を行なう点を増
加させることは、コスト増になるばかりでなく、検出に
要する時間及び検出結果から補正量を算出するための計
算量が、増加するという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡単
な装置で、計測器あるいは素子が熱平衡状態になる前で
も、充分な精度で計測を行なえるようにして、計測のた
めの準備期間を短縮することを目的とする。

［課題を解決するための手段〕 本発明では上記問題点を解決するため、計測器あるいは
素子を周囲から熱的に絶縁することで、作動開始からの
温度変化、及びそれに伴う計測結果の出力特性が一定と
なるようにし、充分な補正が行なえるようにする。

すなわち、本発明による温度補正装置は温度により計測
結果が影響を受ける計測器あるいは素子と、この計測器
等を周囲の環境から熱絶縁して収容する収容体と、計測
器等を収容体内に支持する支持体と、計測器、支持体及
び収容体のうち、少なくともどれか１つの温度を検出す
る温度検出部と、検出した温度及び計測器の温度特性に
基づき計測器の計測結果を補正する補正部を設けること
により、上記問題点を解決するものである。

〔作　用〕

本発明において計測器等は、収容体の内側に収容され、
熱的に周囲から絶縁されている。そのため周囲との熱伝
播はほとんど無く、計測器の作動に伴う発熱だけを考慮
すれば良い。作動開始前には、計測器は周囲と同一の温
度θ。になっていると考えられ、計測器が作動を開始す
ると、計測器は作動に伴い熱を発生し、温度が上昇する
。その発熱量をＰとし、計測器及び支持体を合せた熱容
量をＣとすると、温度θは次式に従がって、初期値θ。

から上昇する。

θ＝θ。＋（Ｐ／Ｃ）　　・ｔ　・・・（１）（１）式
において、ｔは時間を表わす。

実際には完全に熱絶縁することはできないので、無限に
温度が上昇するわけではなく、いずれ飽和する。飽和す
る状態に近づくにつれて、（１）式からのずれが太き（
なるが、ある程度の範囲は（１）式で近似することが充
分可能である。

しかも計測器の表面において不規則な熱伝導がないため
、計測器内で温度分布があっても、計測器は温度の影響
を常に一定の形で受ける。そのため計測器の計測結果と
温度との間には、常に一定の関係が成り立つ。

以上のことから計測器の作動開始直後から、検出した温
度に基づいて、計測結果を正確に補正することが可能に
なる。また作動開始後、周囲の温度が変動しても、計測
器は影響を受けず計測が可能なことは明らかである。

〔実施例］ 本発明の実施例について図に従い説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す構成図である。

■は、計測器であり、慣性検出器を想定しているが、特
定の計測器には限定されず、動作開始から計測に至る時
間を可能な限り短かくする必要のある計測器が対象であ
る。

２は、計測器１を支持する支持体であり、温度分布を少
なくするため熱伝導性の良好で剛性の高い金属などの材
料で作られていることが望ましい。

４は、計測器１及び支持体２を内側に収容する収容体で
あり、熱抵抗の大きい、すなわち熱を伝えにくくかつ剛
性の高い材料で作られた部材３で、支持体２を収容体４
に保持している。収容体４の内部９は、熱を伝えにくい
ように真空にされるか、又は減圧されており、かつ収容
体４の内面及び外面は赤外線の反射率を高くしである。

すなわち、以上の様な構成により計測器Ｉ及び支持体２
は、周囲８より熱絶縁されている。

５は、温度検出部であり、計測器１、支持体２、及び収
容体４のうち、すくなくとも一個以上の測定点７の温度
を検出する。もちろん複数のものの温度を測定しても、
同一物体内の複数の箇所を測定しても良い。

６は、補正部であり温度検出部５が測定した温度と計測
器ｌの温度特性に基づいて、計測結果を補正する。計測
器１又は支持体２の温度を検出する場合は、常時温度を
検出しながら、計測器１の作動に伴う温度上昇が所定の
値を示すことを確認しながら補正を行なう。収容体４の
温度検出のみを行なう時は、計測器１の作動に伴う温度
上昇特性をあらかじめ測定しておき、検出した温度とこ
の特性から、計測器ｌの温度上昇を算出して補正を行な
うことにより計測誤差を最小にするものである。

次にこの実施例の作用を示す。

第２図はこの実施例における、実際の計測器１上の三点
ａ、ｂ、ｃについての作動開始後の温度変化を示したグ
ラフであり、それぞれの点の温度変化を１−ａ　、　ｌ
−ｂ　、　ｌ−ｃで表わす。参考として熱絶縁を行なわ
ない場合の各点の温度変化を表わすのが、それぞれ２−
ａ　、　２−ｂ　、　２−ｃである。更にそれぞれの場
合の計測結果の変化を、それぞれの及び■で示す。

もし熱絶縁が完全ならば温度は、（１）式に基づいて限
り無く上昇するはずであるが、実際にはある程度の熱の
伝播があるため、ある程度時間が経過し温度が上昇する
と、ずれが生じてくる。第２図からも明らかなように熱
絶縁を行った場合は、熱絶縁を行なわない場合に比べて
、各点の間の温度差がはるかに小さいことがわかる。熱
絶縁を行なわない場合は、各点の温度の間で差が太き（
、計測結果とどのような関係にあるかを定めることも難
しいことがわかる。これに比べて熱絶縁を行った場合は
各点が比較的類似した温度変化を示し、計測結果の変化
特性もこの温度変化に一致する。

これは計測器１の表面での空気の対流等による不規則な
熱伝播が無いためと考えられる。

熱絶縁を行っているため、そのまま作動を続ければ温度
は更に上昇することになるが、計測器にも使用温度の上
限があるため、この上限温度までが使用可能な範囲であ
る。よって計測後はすみやかに計測器１の作動を停止す
る必要がある。また温度上昇の傾きを調整するため支持
体２の熱容量を調整する場合もある。

次に周囲８の温度が、作動開始後急激に変化した場合の
温度及び計測結果の変化を、第３図に示す。この場合は
温度が急激に低下した例である。

簡単のため図示したのは計測器１上の一点についてのみ
で、第２図と同様に熱絶縁した場合の温度を３−ｄ、計
測結果を０で示す。熱絶縁を行なわない場合の温度を４
−ｄ、計測結果を◎で示し、更に熱絶縁を行なわないで
、途中で周囲温度が変化しなかった場合の温度、計測結
果をそれぞれ５−ｄ、［Ｆ］で表わす。熱絶縁した場合
は当然周囲８の温度変化の影響を受けないので、途中で
周囲温度の変化が起きた場合も、起きない場合も差は無
いため、図には示さなかった。

第３図より明らかなように、熱絶縁を行なわない場合に
は、周囲温度が変化すると、温度と計測結果は、共に複
雑な変化を示し、補正は難しいことがわかる。

以上の通り熱絶縁を行なうことにより作動開始後、計測
器の温度及び計測結果とも一定の変化を示し、周囲の状
況に影響されないことがわかる。

このため初期の温度さえ検出すれば、作動に伴う温度変
化及び計測結果の変化を予測し、高精度の補正を行なう
ことが可能になる。しかもそのための計算も簡単である
。本実施例では、計測器１の温度を測定して温度の初期
値θ。を求め、それに基づいて作動に伴う温度及び計測
結果の変化を求めて補正を行っている。更に、常に温度
を測定して、算出した温度変化と一致していることを確
認している。

また、収容体４の温度を測定している場合は、計測器ｌ
の温度を直接測定しているわけではないが、作動開始前
に長時間、周囲８と同一の状態にあるため、計測器ｌも
収容体４も同一の温度であると考えられる。そこで収容
体４の温度を測定すれば、初期値θ。が求まる。しかし
周囲温度の変動も考慮すれば、計測器１又は支持体２の
温度を検出することが望ましい。

以上の説明においては、計測器１は周囲８から完全に熱
絶縁されているものとして説明して来たが、実際には周
囲と多少の熱伝導があっても、計測器１の表面での温度
分布のむらはほとんど無く、熱伝導は支持体２と部材３
を通して収容体４との間で行なわれる。そのため周囲８
、すなわち収容体４と支持体２との間の温度差をパラメ
ータとして比較的一定の変化を示す。よって部材３の熱
絶縁が不完全であっても、従来よりは正確な補正が可能
である。

なお、この実施例では、計測器についての実例を示した
が、実際には計測器のみでなく、例えば、計測器等に使
用する温度依存性のある素子に用いても同様の効果を得
ることは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明により、温度の影響を受ける計測器等を、簡単な
装置に収容し、補正することで、作動開始直後から計測
を行なうことが可能になり、これによって計測器の準備
期間を短縮できるといった効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構成図。 第２図は、熱絶縁を行なう場合と行なわない場合の、計
測器上の点の温度変化と計測結果の比較を示す相関図。 第３図は、計測器の作動開始後、途中で温度変化があっ
た場合の、計測器上の点の温度変化と計測結果の変化を
示す相関図。 図において、 １・・・計測器、　　　　　　２・・・支持体、３・・
・部材、　　　　　　　４・・・収容体、５・・・温度
検出部、　　　６・・・補正部、７・・・温度検出点、
　　　８・・・周囲、９・・・収容体内部（真空、又は
減圧）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、温度により計測結果が影響を受ける計測器あるいは
   素子（１）を支持する支持体（２）、該計測器あるいは
   素子（１）及び該支持体（２）を周囲（８）から熱絶縁
   して収容する収容体（４）、該計測器あるいは素子（１
   ）、該支持体（２）、及び該収容体（４）のうち、すく
   なくとも一個の温度を検出する温度検出部（５）、及び 該温度検出部（５）の検出した温度及び該計測器（１）
   の温度特性に基づき、該計測器（１）の計測結果を補正
   する補正部（１）を備えたことを特徴とする温度補正装
   置。