JPH07101207B2 - 熱分析装置の試料温度制御方法およびその制御装置 - Google Patents
熱分析装置の試料温度制御方法およびその制御装置Info
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- JPH07101207B2 JPH07101207B2 JP63314931A JP31493188A JPH07101207B2 JP H07101207 B2 JPH07101207 B2 JP H07101207B2 JP 63314931 A JP63314931 A JP 63314931A JP 31493188 A JP31493188 A JP 31493188A JP H07101207 B2 JPH07101207 B2 JP H07101207B2
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、熱分析装置の試料温度を制御する方法およ
びその制御装置に関し、特に試料を定速で昇降温させる
場合の目標温度曲線の設定方法に特徴のある上記方法お
よび装置に関する。
びその制御装置に関し、特に試料を定速で昇降温させる
場合の目標温度曲線の設定方法に特徴のある上記方法お
よび装置に関する。
［従来の技術］ 熱分析装置は、試料の温度を変化させて試料の各種の特
性の変化を測定するものである。正確な熱特性を測定す
るには、試料の温度制御を高精度に行う必要がある。
性の変化を測定するものである。正確な熱特性を測定す
るには、試料の温度制御を高精度に行う必要がある。
このような熱分析装置では、試料を定速で昇降温させる
ように温度制御がよく行われる。この場合、試料の熱特
性の変化は温度および経過時間の関数となり、かつ一般
的には非可逆的である。したがって、試料の熱特性を正
確に求めるためには、試料の温度変化を、目標とする温
度変化に忠実に追従させることが望ましく、とりわけオ
ーバーシュートは許されない。この点が、一般の追従制
御系とは異なっている。
ように温度制御がよく行われる。この場合、試料の熱特
性の変化は温度および経過時間の関数となり、かつ一般
的には非可逆的である。したがって、試料の熱特性を正
確に求めるためには、試料の温度変化を、目標とする温
度変化に忠実に追従させることが望ましく、とりわけオ
ーバーシュートは許されない。この点が、一般の追従制
御系とは異なっている。
第６図は、試料を定速で昇温させる場合の従来の温度曲
線と電力曲線とを誇張して示したものである。試料温度
制御のためには、まず、理想温度曲線111を設定する。
この理想温度曲線111は、第１の保持温度T1から第２の
保持温度T2まで定速で（すなわち、単位時間当たりの温
度変化を一定に保って）変化するような温度曲線であ
る。この理想温度曲線111を、サーボ系の目標値として
入力して、試料温度145を理想温度曲線111に追従させる
ようにしている。
線と電力曲線とを誇張して示したものである。試料温度
制御のためには、まず、理想温度曲線111を設定する。
この理想温度曲線111は、第１の保持温度T1から第２の
保持温度T2まで定速で（すなわち、単位時間当たりの温
度変化を一定に保って）変化するような温度曲線であ
る。この理想温度曲線111を、サーボ系の目標値として
入力して、試料温度145を理想温度曲線111に追従させる
ようにしている。
［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の温度制御方法では、第６図に示すよう
に、得られた試料温度曲線145において、過渡的な乱れ
部分146、147が見られる。特にオーバーシュート147
は、測定目的によっては致命的である。このような過渡
的な乱れが生じる原因は、サーボ系の目標値として、折
れ線である理想温度曲線111をそのまま利用しているこ
とにある。理想温度曲線111は、第１の保持温度T1から
定速昇温に移るＪ点のところで折れ曲がっている。定速
昇温から第２の保持温度T2に移るＫ点のところでも、同
様のことが言える。このような折れ曲がりの部分で、試
料温度曲線145に過渡的な乱れが生じることになる。
に、得られた試料温度曲線145において、過渡的な乱れ
部分146、147が見られる。特にオーバーシュート147
は、測定目的によっては致命的である。このような過渡
的な乱れが生じる原因は、サーボ系の目標値として、折
れ線である理想温度曲線111をそのまま利用しているこ
とにある。理想温度曲線111は、第１の保持温度T1から
定速昇温に移るＪ点のところで折れ曲がっている。定速
昇温から第２の保持温度T2に移るＫ点のところでも、同
様のことが言える。このような折れ曲がりの部分で、試
料温度曲線145に過渡的な乱れが生じることになる。
理想温度曲線111の折れ曲がりは、加熱に要する電力に
も悪影響を与える。第５図の電力曲線150では、昇温の
開始直後に電力が急激に増加し、しばしば装置の最大加
熱電力151に達する。すなわち、電力の最大値でクリッ
プが生じる。また、昇温の終了の付近では、昇温速度の
急激な変化に伴い、電力は急激に減少し、ついには、ゼ
ロレベル152になってしまう。通常のサーボ系との大き
な違いは、マイナスの電力が存在しないことである。し
たがって、電力の最小値でクリップが生じる。このよう
な電力のクリップは、サーボ系の制御を無効にし、温度
制御に悪影響を及ぼす。加熱装置の能力を非常に大きく
すれば、電力の最大値でのクリップは生じないが、ヒー
タ寿命が短くなるほど、きわめて不経済である。一方、
電力の最小値でのクリップは、ゼロレベルなので、これ
以上電力を下げることはできず、加熱装置を改良して
も、ゼロレベルでのクリップを避けることはできない。
も悪影響を与える。第５図の電力曲線150では、昇温の
開始直後に電力が急激に増加し、しばしば装置の最大加
熱電力151に達する。すなわち、電力の最大値でクリッ
プが生じる。また、昇温の終了の付近では、昇温速度の
急激な変化に伴い、電力は急激に減少し、ついには、ゼ
ロレベル152になってしまう。通常のサーボ系との大き
な違いは、マイナスの電力が存在しないことである。し
たがって、電力の最小値でクリップが生じる。このよう
な電力のクリップは、サーボ系の制御を無効にし、温度
制御に悪影響を及ぼす。加熱装置の能力を非常に大きく
すれば、電力の最大値でのクリップは生じないが、ヒー
タ寿命が短くなるほど、きわめて不経済である。一方、
電力の最小値でのクリップは、ゼロレベルなので、これ
以上電力を下げることはできず、加熱装置を改良して
も、ゼロレベルでのクリップを避けることはできない。
結局、上述の問題点を避けるには、理想温度曲線111を
そのままサーボ系の目標値とはせずに、折れ曲がり部分
をなめらかにしてから、サーボ系の目標値として入力す
ることが望ましい。そのためには、折れ曲がり部分を、
たとえば等加速度曲線で滑らかにつなげばよい。しか
し、このような演算処理は手間が掛かり過ぎ、実用的で
はない。
そのままサーボ系の目標値とはせずに、折れ曲がり部分
をなめらかにしてから、サーボ系の目標値として入力す
ることが望ましい。そのためには、折れ曲がり部分を、
たとえば等加速度曲線で滑らかにつなげばよい。しか
し、このような演算処理は手間が掛かり過ぎ、実用的で
はない。
この発明は、このような事情にかんがみてなされたもの
であり、その目的は、定速昇降温のための理想温度曲線
を、簡単な演算処理によって滑らかな目標温度曲線に変
換し、これをサーボ系の目標値として利用することによ
り、試料温度を高精度に制御することにある。
であり、その目的は、定速昇降温のための理想温度曲線
を、簡単な演算処理によって滑らかな目標温度曲線に変
換し、これをサーボ系の目標値として利用することによ
り、試料温度を高精度に制御することにある。
［課題を解決するための手段および作用］ 上述の目的を達成するために、この発明に係る熱分析装
置の試料温度制御方法は次の特徴を有する。まず、第１
の保持温度から第２の保持温度まで定速で変化するよう
な理想温度曲線を定める。次に、この理想温度曲線を、
所定の時定数を有する一次遅れ要素に入力して、その出
力を目標温度曲線とする。この目標温度曲線を目標値と
して試料温度を追従制御する。理想温度曲線を一次遅れ
要素に入力すると、その出力は、もとの折れ曲がり部分
が滑らかとなる。なお、曲線が「滑らか」であるとは、
曲線の微分係数（導関数）が連続であることをいう。こ
の滑らかとなった曲線をサーボ系の目標値とすれば、試
料温度に乱れがなくなり、高精度の温度制御が可能にな
る。
置の試料温度制御方法は次の特徴を有する。まず、第１
の保持温度から第２の保持温度まで定速で変化するよう
な理想温度曲線を定める。次に、この理想温度曲線を、
所定の時定数を有する一次遅れ要素に入力して、その出
力を目標温度曲線とする。この目標温度曲線を目標値と
して試料温度を追従制御する。理想温度曲線を一次遅れ
要素に入力すると、その出力は、もとの折れ曲がり部分
が滑らかとなる。なお、曲線が「滑らか」であるとは、
曲線の微分係数（導関数）が連続であることをいう。こ
の滑らかとなった曲線をサーボ系の目標値とすれば、試
料温度に乱れがなくなり、高精度の温度制御が可能にな
る。
上述の発明では、一次遅れ要素の出力をそのまま目標温
度曲線としているが、実際の温度制御では、温度変化開
始時点と温度変化終了時点とで、目標温度曲線の滑らか
さの度合いを変化させることが望ましい。たとえば昇温
開始時では、目標温度曲線が第１の保持温度から定速昇
温に移行するときの移行期間が短くても、試料温度に乱
れが生じにくい。逆に、定速昇温から第２の保持温度に
移行するときには、移行期間を長くして、無電力クリッ
プによるオーバーシュートを避けるなどの配慮が必要に
なる。そこで、理想温度曲線における温度変化開始時点
の折れ曲がりと温度変化終了時点の折れ曲がりとに対し
て、一次遅れ要素の時定数を異なる値にするのが望まし
い。
度曲線としているが、実際の温度制御では、温度変化開
始時点と温度変化終了時点とで、目標温度曲線の滑らか
さの度合いを変化させることが望ましい。たとえば昇温
開始時では、目標温度曲線が第１の保持温度から定速昇
温に移行するときの移行期間が短くても、試料温度に乱
れが生じにくい。逆に、定速昇温から第２の保持温度に
移行するときには、移行期間を長くして、無電力クリッ
プによるオーバーシュートを避けるなどの配慮が必要に
なる。そこで、理想温度曲線における温度変化開始時点
の折れ曲がりと温度変化終了時点の折れ曲がりとに対し
て、一次遅れ要素の時定数を異なる値にするのが望まし
い。
以下、昇温の場合を例にとって説明する。まず、第１の
保持温度から定速で昇温するような第１の理想温度曲線
を定める。この第１の理想温度曲線を、第１の時定数を
有する一次遅れ要素に入力して、その出力を第１の修正
温度曲線とする。この第１の修正温度曲線は、昇温開始
時点での目標温度曲線となるものである。次に、この第
１の修正温度曲線上で切り替え点を定める。この切り替
え点としては、第１の理想温度曲線が第２の保持温度に
達するまでの任意の時点を選ぶことができる。好ましく
は、第１の修正温度曲線がほぼ定速昇温となった時点
を、切り替え点とする。この切り替え点以後は、第２の
時定数を利用する。
保持温度から定速で昇温するような第１の理想温度曲線
を定める。この第１の理想温度曲線を、第１の時定数を
有する一次遅れ要素に入力して、その出力を第１の修正
温度曲線とする。この第１の修正温度曲線は、昇温開始
時点での目標温度曲線となるものである。次に、この第
１の修正温度曲線上で切り替え点を定める。この切り替
え点としては、第１の理想温度曲線が第２の保持温度に
達するまでの任意の時点を選ぶことができる。好ましく
は、第１の修正温度曲線がほぼ定速昇温となった時点
を、切り替え点とする。この切り替え点以後は、第２の
時定数を利用する。
第２の理想温度曲線は、上述の切り替え点を座標の原点
として、切り替え点から初期温度差だけ温度の高い点か
ら第１の理想曲線と同じ定速で変化する曲線であり、第
２の保持温度に達したらその温度を保つものである。こ
の第２の理想温度曲線を、第２の時定数を有する一次遅
れ要素に入力して、その出力を第２の修正温度曲線とす
る。この場合、第１の修正温度曲線と第２の修正温度曲
線が、切り替え点で、同じ傾きを持つことが重要であ
る。そのためには、上述の初期温度差と第２の時定数と
を所定の関係にする。そして、切り替え点の前では第１
の修正温度曲線を選択し、切り替え点の後では第２の修
正温度曲線を選択すれば、目標温度曲線が得られる。こ
の目標温度曲線は、昇温開始時点では第１の時定数で滑
らかにされ、昇温終了時点では第２の時定数で滑らかに
されている。これらの時定数の組み合わせを適当に選べ
ば、いろいろな目的に適した最適な目標温度曲線が得ら
れる。試料温度は、この目標温度曲線に追従するように
制御される。
として、切り替え点から初期温度差だけ温度の高い点か
ら第１の理想曲線と同じ定速で変化する曲線であり、第
２の保持温度に達したらその温度を保つものである。こ
の第２の理想温度曲線を、第２の時定数を有する一次遅
れ要素に入力して、その出力を第２の修正温度曲線とす
る。この場合、第１の修正温度曲線と第２の修正温度曲
線が、切り替え点で、同じ傾きを持つことが重要であ
る。そのためには、上述の初期温度差と第２の時定数と
を所定の関係にする。そして、切り替え点の前では第１
の修正温度曲線を選択し、切り替え点の後では第２の修
正温度曲線を選択すれば、目標温度曲線が得られる。こ
の目標温度曲線は、昇温開始時点では第１の時定数で滑
らかにされ、昇温終了時点では第２の時定数で滑らかに
されている。これらの時定数の組み合わせを適当に選べ
ば、いろいろな目的に適した最適な目標温度曲線が得ら
れる。試料温度は、この目標温度曲線に追従するように
制御される。
試料温度を降温する場合も、昇温の場合と同様にして目
標温度曲線を得ることができる。
標温度曲線を得ることができる。
［実施例］ 次に、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、この発明の一実施例で使用する試料温度制御
装置のブロック図である。この試料温度制御装置は、理
想温度曲線設定手段10と、一次遅れ要素20と、目標温度
曲線算出手段30と、サーボ制御手段40とが直列に接続さ
れている。
装置のブロック図である。この試料温度制御装置は、理
想温度曲線設定手段10と、一次遅れ要素20と、目標温度
曲線算出手段30と、サーボ制御手段40とが直列に接続さ
れている。
理想温度曲線設定手段10は、試料を定速昇降温させると
きの理想的な温度曲線（第６図の曲線111参照）を設定
するためのものである。
きの理想的な温度曲線（第６図の曲線111参照）を設定
するためのものである。
一次遅れ要素20は、理想温度曲線の折れ曲がり部分を滑
らかにするためのものである。
らかにするためのものである。
一次遅れ要素20の出力は目標温度曲線算出手段30に入力
される。目標温度曲線算出手段30では、後述するよう
に、二つの修正温度曲線をもとにして目標温度曲線を算
出する。なお、目標温度曲線としては、一つの修正温度
曲線をそのまま利用することもできる。その場合は、目
標温度曲線算出手段30では、一次遅れ要素20から出力さ
れた修正温度曲線をそのままサーボ制御手段40に送る。
される。目標温度曲線算出手段30では、後述するよう
に、二つの修正温度曲線をもとにして目標温度曲線を算
出する。なお、目標温度曲線としては、一つの修正温度
曲線をそのまま利用することもできる。その場合は、目
標温度曲線算出手段30では、一次遅れ要素20から出力さ
れた修正温度曲線をそのままサーボ制御手段40に送る。
サーボ制御手段40は、試料温度45をフィードバックする
メインループの中に、加熱炉の温度46をフィードバック
するマイナーループが形成されている。このサーボ制御
手段40では、目標温度曲線31と試料温度45とが比較され
て、その差分がPID制御部41に入力される。PID制御部41
の出力は炉温度46と比較されて、その差分がPID制御部4
2に入力される。PID制御部42の出力により炉43が加熱さ
れ、さらに試料44が加熱される。試料44の温度は、この
サーボ制御手段40の働きにより目標温度曲線31に追従す
る。
メインループの中に、加熱炉の温度46をフィードバック
するマイナーループが形成されている。このサーボ制御
手段40では、目標温度曲線31と試料温度45とが比較され
て、その差分がPID制御部41に入力される。PID制御部41
の出力は炉温度46と比較されて、その差分がPID制御部4
2に入力される。PID制御部42の出力により炉43が加熱さ
れ、さらに試料44が加熱される。試料44の温度は、この
サーボ制御手段40の働きにより目標温度曲線31に追従す
る。
次に、第２図、第３図、第４図を参照して、試料を定速
昇温させる場合の、目標温度曲線を求める過程を説明す
る。これらのグラフでは、わかりやすくするために、特
に時間軸の方向を誇張して描いてある。
昇温させる場合の、目標温度曲線を求める過程を説明す
る。これらのグラフでは、わかりやすくするために、特
に時間軸の方向を誇張して描いてある。
第２図は、昇温開始時点での第１の試料温度曲線を求め
る過程を説明している。第１の理想温度曲線Ａ（ｔ）
は、第１の保持温度T1から第２の保持温度T2に向かって
一定の温度変化割合Ｒ（たとえば毎分20℃）で温度上昇
する曲線である。すなわち、 Ａ（ｔ）＝Rt この第１の理想温度曲線Ａ（ｔ）を、時定数τ1を有す
る一次遅れ要素に入力すると、その出力は、第１の試料
温度曲線Ｆ（ｔ）となる。
る過程を説明している。第１の理想温度曲線Ａ（ｔ）
は、第１の保持温度T1から第２の保持温度T2に向かって
一定の温度変化割合Ｒ（たとえば毎分20℃）で温度上昇
する曲線である。すなわち、 Ａ（ｔ）＝Rt この第１の理想温度曲線Ａ（ｔ）を、時定数τ1を有す
る一次遅れ要素に入力すると、その出力は、第１の試料
温度曲線Ｆ（ｔ）となる。
Ｆ（ｔ）＝Ｒ［ｔ−τ1｛１−exp（−t/τ1）｝］ 第１の修正温度曲線Ｆ（ｔ）は、時間の経過と共に傾き
Ｒに近づいていく。
Ｒに近づいていく。
第３図は、昇温終了時点での第２の修正温度曲線を求め
る過程を説明している。第２の理想温度曲線Ｂ（ｔ）
は、初期値T0から一定の温度変化割合Ｒで温度上昇し
て、第２の保持温度T2に達し、その温度を保つような曲
線である。すなわち、 ０≦ｔ≦t0のとき Ｂ（ｔ）＝T0＋Rt ｔ≧t0のとき Ｂ（ｔ）＝T2＝T0＋Rt0 この第２の理想温度曲線Ｂ（ｔ）を、時定数τ2を有す
る一次遅れ要素に入力すると、その出力は、第２の修正
温度曲線Ｇ（ｔ）となる。
る過程を説明している。第２の理想温度曲線Ｂ（ｔ）
は、初期値T0から一定の温度変化割合Ｒで温度上昇し
て、第２の保持温度T2に達し、その温度を保つような曲
線である。すなわち、 ０≦ｔ≦t0のとき Ｂ（ｔ）＝T0＋Rt ｔ≧t0のとき Ｂ（ｔ）＝T2＝T0＋Rt0 この第２の理想温度曲線Ｂ（ｔ）を、時定数τ2を有す
る一次遅れ要素に入力すると、その出力は、第２の修正
温度曲線Ｇ（ｔ）となる。
０≦ｔ≦t0のとき Ｇ（ｔ）＝Rt＋（T0−Ｒτ2）｛１−exp（−t/τ2）｝ ｔ≧t0のとき Ｇ（ｔ）＝T0｛１−exp（−t/τ2）｝＋Ｒ［t0−τ2exp
（−t/τ2）｛１−exp（t0／τ2）｝］ 第２の修正温度曲線Ｇ（ｔ）は、時間の経過と共に第２
の保持温度T2に近づいていく。
（−t/τ2）｛１−exp（t0／τ2）｝］ 第２の修正温度曲線Ｇ（ｔ）は、時間の経過と共に第２
の保持温度T2に近づいていく。
ところで、昇温開始時点では、目標温度曲線がすぐに所
定の傾斜に移行しても、試料温度は乱れることなく目標
温度に追従する。これに対して、昇温終了時点では、目
標温度曲線が所定の傾斜からすぐに第２の保持温度に移
行すると、試料温度にオーバーシュートが生じる恐れが
ある。したがって、昇温開始時点と昇温終了時点とでは
目標温度曲線の滑らかさの度合いを変えることが望まし
い。このような理由により、昇温開始時点では、小さい
時定数τ1を作用させた第１の試料温度曲線Ｆ（ｔ）を
採用し、昇温終了時点では、大きい時定数τ2を作用さ
せた第２の修正温度曲線Ｇ（ｔ）を採用する。
定の傾斜に移行しても、試料温度は乱れることなく目標
温度に追従する。これに対して、昇温終了時点では、目
標温度曲線が所定の傾斜からすぐに第２の保持温度に移
行すると、試料温度にオーバーシュートが生じる恐れが
ある。したがって、昇温開始時点と昇温終了時点とでは
目標温度曲線の滑らかさの度合いを変えることが望まし
い。このような理由により、昇温開始時点では、小さい
時定数τ1を作用させた第１の試料温度曲線Ｆ（ｔ）を
採用し、昇温終了時点では、大きい時定数τ2を作用さ
せた第２の修正温度曲線Ｇ（ｔ）を採用する。
二つの修正温度曲線を滑らかに接続するには、第４図の
ようにする。まず、第１の修正温度曲線Ｆ（ｔ）上で、
切り替え点Ｃを定める。次にこの切り替え点Ｃを座標の
原点として、第３図に示す第２の修正温度曲線Ｇ（ｔ）
を描く。その際、切り替え点Ｃにおける初期温度差T
0は、次のようにして決定する。
ようにする。まず、第１の修正温度曲線Ｆ（ｔ）上で、
切り替え点Ｃを定める。次にこの切り替え点Ｃを座標の
原点として、第３図に示す第２の修正温度曲線Ｇ（ｔ）
を描く。その際、切り替え点Ｃにおける初期温度差T
0は、次のようにして決定する。
第３図において、第２の修正温度曲線Ｇ（ｔ）の原点に
おける傾きは、次のようになる。
おける傾きは、次のようになる。
（dG/dt）t=0＝T0／τ2 一方、第４図の切り替え点Ｃ（ｔ＝t1）における第１の
修正温度曲線Ｆ（ｔ）の傾きは、 （dF/dt）t=t1＝Ｒ｛１−exp（−t1／τ1）｝ となる。以上の二つの傾きを等しいとおくと、 T0＝Ｒτ2｛１−exp（−t1／τ1）｝ となる。すなわち、初期温度差T0は、切り替え点Ｃの時
刻t1と、二つの時定数τ1、τ2とが与えられれば、求め
ることができる。通常は、昇温開始の時定数τ1と昇温
終了の時定数τ2とを先に決定しておき、その後、適当
な切り替え点Ｃを定めて、初期温度差T0を求める。この
ような処理により、第１の修正温度曲線Ｆ（ｔ）と第２
の修正温度曲線Ｇ（ｔ）は、切り替え点Ｃのところで、
同じ傾きでつながる。これにより、目標温度曲線が得ら
れる。
修正温度曲線Ｆ（ｔ）の傾きは、 （dF/dt）t=t1＝Ｒ｛１−exp（−t1／τ1）｝ となる。以上の二つの傾きを等しいとおくと、 T0＝Ｒτ2｛１−exp（−t1／τ1）｝ となる。すなわち、初期温度差T0は、切り替え点Ｃの時
刻t1と、二つの時定数τ1、τ2とが与えられれば、求め
ることができる。通常は、昇温開始の時定数τ1と昇温
終了の時定数τ2とを先に決定しておき、その後、適当
な切り替え点Ｃを定めて、初期温度差T0を求める。この
ような処理により、第１の修正温度曲線Ｆ（ｔ）と第２
の修正温度曲線Ｇ（ｔ）は、切り替え点Ｃのところで、
同じ傾きでつながる。これにより、目標温度曲線が得ら
れる。
実用的には、第１の修正温度曲線Ｆ（ｔ）の傾きがＲに
ほぼ一致した時点で、第２の修正温度曲線Ｇ（ｔ）に切
り替えるのが良い。たとえば、時定数τ1の３倍の時間
が経過すると、第１の修正温度曲線Ｆ（ｔ）の傾きは、
５％の誤差でＲに一致し、５倍の時間が経過すると、0.
67％の誤差でＲに一致する。
ほぼ一致した時点で、第２の修正温度曲線Ｇ（ｔ）に切
り替えるのが良い。たとえば、時定数τ1の３倍の時間
が経過すると、第１の修正温度曲線Ｆ（ｔ）の傾きは、
５％の誤差でＲに一致し、５倍の時間が経過すると、0.
67％の誤差でＲに一致する。
第５図は、第１図の制御装置によって試料を定速昇温し
たときの温度曲線と電力曲線の例を示す。このときの第
１の時定数τ1は0.5秒、第２の時定数τ2は10秒であ
る。理想温度曲線Ａ（ｔ）とＢ（ｔ）の傾斜Ｒは毎分20
℃である。切り替え点Ｃの前では、理想温度曲線Ａ
（ｔ）から第１の修正温度曲線Ｆ（ｔ）が得られる。た
だし、第５図では、第１の修正温度曲線Ｆ（ｔ）は、理
想温度曲線Ａ（ｔ）と重なってしまうので、図示してい
ない。第１の時定数τ1が小さいためである。切り替え
点Ｃの後では、理想温度曲線Ｂ（ｔ）から第２の修正温
度曲線Ｇ（ｔ）が得られる。試料温度曲線45は、二つの
修正温度曲線をつないだ目標温度曲線を目標値として、
追従制御したものである。曲線47は、追従偏差を拡大し
て示したものである。修正温度曲線45は、昇温開始時点
および終了時点で、過渡的な乱れは生じていない。
たときの温度曲線と電力曲線の例を示す。このときの第
１の時定数τ1は0.5秒、第２の時定数τ2は10秒であ
る。理想温度曲線Ａ（ｔ）とＢ（ｔ）の傾斜Ｒは毎分20
℃である。切り替え点Ｃの前では、理想温度曲線Ａ
（ｔ）から第１の修正温度曲線Ｆ（ｔ）が得られる。た
だし、第５図では、第１の修正温度曲線Ｆ（ｔ）は、理
想温度曲線Ａ（ｔ）と重なってしまうので、図示してい
ない。第１の時定数τ1が小さいためである。切り替え
点Ｃの後では、理想温度曲線Ｂ（ｔ）から第２の修正温
度曲線Ｇ（ｔ）が得られる。試料温度曲線45は、二つの
修正温度曲線をつないだ目標温度曲線を目標値として、
追従制御したものである。曲線47は、追従偏差を拡大し
て示したものである。修正温度曲線45は、昇温開始時点
および終了時点で、過渡的な乱れは生じていない。
第５図の下側に示す電力曲線50では、最大値51のとこ
ろ、および最小値52のところで、クリップが生じていな
いことがわかる。最小値52のところでは電力はゼロにな
らず、温度制御は有効に働いている。
ろ、および最小値52のところで、クリップが生じていな
いことがわかる。最小値52のところでは電力はゼロにな
らず、温度制御は有効に働いている。
上述の実施例では定速昇温の例を示したが、この発明は
定速降温にも同様に適用できる。この場合は、降温開始
時に大きい時定数を利用し、降温終了時に小さい時定数
を用いる。
定速降温にも同様に適用できる。この場合は、降温開始
時に大きい時定数を利用し、降温終了時に小さい時定数
を用いる。
二つの修正温度曲線を求める際の二つの時定数は、昇温
であるか降温であるかによって、また開始温度および終
了温度によって、最適値が異なる。時定数の最適値は、
事前の実験で定めることができる。
であるか降温であるかによって、また開始温度および終
了温度によって、最適値が異なる。時定数の最適値は、
事前の実験で定めることができる。
上述の実施例のサーボ制御手段では、炉温度に関するマ
イナーループを利用しているが、この発明は、他のどの
ようなサーボ系を利用してもよい。
イナーループを利用しているが、この発明は、他のどの
ようなサーボ系を利用してもよい。
［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、理想温度曲線を一次
遅れ要素に入力して、その出力を目標温度曲線としてい
るので、非常に簡単な演算処理で、理想温度曲線の折れ
曲がり部分を滑らかにすることができる。このような目
標温度曲線をサーボ系の目標値として入力すれば、昇降
温の開始時点と終了時点とで、試料温度に過渡的な乱れ
が生じなくなる。
遅れ要素に入力して、その出力を目標温度曲線としてい
るので、非常に簡単な演算処理で、理想温度曲線の折れ
曲がり部分を滑らかにすることができる。このような目
標温度曲線をサーボ系の目標値として入力すれば、昇降
温の開始時点と終了時点とで、試料温度に過渡的な乱れ
が生じなくなる。
さらに、温度変化開始時点と終了時点とで、一次遅れ要
素の時定数を変更すれば、より適切な目標温度曲線が得
られる。
素の時定数を変更すれば、より適切な目標温度曲線が得
られる。
第１図はこの発明の一実施例で使用する試料温度制御装
置のブロック図、 第２図と第３図と第４図は目標温度曲線を求める過程を
示すグラフ、 第５図は試料温度曲線と電力曲線の一例を示すグラフ、 第６図は従来の温度曲線と電力曲線を示すグラフであ
る。 10……理想温度曲線設定手段 20……一次遅れ要素 40……サーボ制御手段 Ａ（ｔ）……第１の理想温度曲線 Ｂ（ｔ）……第２の理想温度曲線 Ｆ（ｔ）……第１の修正温度曲線 Ｇ（ｔ）……第２の修正温度曲線 Ｃ……切り替え点 T1……第１の保持温度 T2……第２の保持温度 τ1……第１の時定数 τ2……第２の時定数
置のブロック図、 第２図と第３図と第４図は目標温度曲線を求める過程を
示すグラフ、 第５図は試料温度曲線と電力曲線の一例を示すグラフ、 第６図は従来の温度曲線と電力曲線を示すグラフであ
る。 10……理想温度曲線設定手段 20……一次遅れ要素 40……サーボ制御手段 Ａ（ｔ）……第１の理想温度曲線 Ｂ（ｔ）……第２の理想温度曲線 Ｆ（ｔ）……第１の修正温度曲線 Ｇ（ｔ）……第２の修正温度曲線 Ｃ……切り替え点 T1……第１の保持温度 T2……第２の保持温度 τ1……第１の時定数 τ2……第２の時定数
Claims (3)
- 【請求項１】試料温度を第１の保持温度から第２の保持
温度まで変化させる熱分析装置の試料温度制御方法にお
いて、以下の各段階を有する方法。 （ａ） 前記第１の保持温度から前記第２の保持温度ま
で定速で変化するような理想温度曲線を定める段階。 （ｂ） 所定の時定数を有する一次遅れ要素に前記理想
温度曲線を入力して、その出力を目標温度曲線とする段
階。 （ｃ） 前記目標温度曲線を目標値として試料温度を追
従制御する段階。 - 【請求項２】試料温度を第１の保持温度から第２の保持
温度まで変化させる熱分析装置の試料温度制御方法にお
いて、以下の各段階を有する方法。 （ａ） 前記第１の保持温度から定速で変化するような
第１の理想温度曲線を定める段階。 （ｂ） 第１の時定数を有する一次遅れ要素に前記第１
の理想温度曲線を入力して、その出力を第１の修正温度
曲線とする段階。 （ｃ） 前記第１の修正温度曲線上で切り替え点を定め
る段階。 （ｄ） 前記切り替え点を座標の原点として、前記切り
替え点から未知の初期温度差だけ離れた点から前記第１
の理想温度曲線と同じ定速で変化して前記第２の保持温
度に達してその温度を保つような第２の理想温度曲線の
数式（未知の初期温度差を含む）を作成し、第２の時定
数を有する一次遅れ要素に前記第２の理想温度曲線の数
式を入力して、その出力として第２の修正温度曲線の数
式（未知の初期温度差を含む）を得て、前記切り替え点
において前記第２の修正温度曲線の傾きが前記第１の修
正温度曲線の傾きと一致するように前記第１の時定数と
前記第２の時定数とを用いて前記初期温度差を算出し、
これによって前記第２の修正温度曲線を決定する段階。 （ｅ） 前記切り替え点の前では前記第１の修正温度曲
線を選択し、前記切り替え点の後では前記第２の修正温
度曲線を選択して、目標温度曲線を得る段階。 （ｆ） 前記目標温度曲線を目標値として試料温度を追
従制御する段階。 - 【請求項３】試料温度を第１の保持温度から第２の保持
温度まで変化させる熱分析装置の試料温度制御装置にお
いて、以下のものを有する試料温度制御装置。 （ａ） 前記第１の保持温度から前記第２の保持温度ま
で定速で変化するような理想温度曲線を設定するための
理想温度曲線設定手段。 （ｂ） 前記理想温度曲線設定手段の出力を入力とする
一次遅れ要素。 （ｃ） 前記一次遅れ要素の出力を目標値として、試料
温度を追従制御するサーボ制御手段。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63314931A JPH07101207B2 (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | 熱分析装置の試料温度制御方法およびその制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63314931A JPH07101207B2 (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | 熱分析装置の試料温度制御方法およびその制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02161341A JPH02161341A (ja) | 1990-06-21 |
| JPH07101207B2 true JPH07101207B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=18059372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63314931A Expired - Fee Related JPH07101207B2 (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | 熱分析装置の試料温度制御方法およびその制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07101207B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010181041A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Miura Co Ltd | 冷却装置および冷却方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020060522A (ja) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | 株式会社島津製作所 | 熱分析装置 |
| CN114460423B (zh) * | 2021-12-28 | 2025-11-18 | 深圳供电局有限公司 | 频域介电谱曲线的校正方法、装置和计算机设备 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3747396A (en) * | 1971-07-09 | 1973-07-24 | Perkin Elmer Corp | Linearizing circuit for a ramp generator in a differential scanning calorimeter |
| JPS56145717U (ja) * | 1980-03-31 | 1981-11-04 |
-
1988
- 1988-12-15 JP JP63314931A patent/JPH07101207B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010181041A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Miura Co Ltd | 冷却装置および冷却方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02161341A (ja) | 1990-06-21 |
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