JPH08122166A - 温度測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度の変化が大きく、どのような値をとるか
不定の場合でも、精度良く温度を測定できる温度測定装
置を提供する。 【構成】 温度に応じて抵抗値の変化する温度センサ１
と、該温度センサに一定電流を供給して抵抗値を電圧値
に変換する抵抗−電圧変換部２と、測定温度スパンの下
限温度のときに温度センサにかかる電圧値を基準として
ゼロ点調整を行うゼロ点調整部５と、測定温度スパンを
Ａ／Ｄ変換部の変換範囲の幅に合うようにスパン調整を
行うスパン調整部６と、電圧値をデジタル値に変換する
Ａ／Ｄ変換部３と、デジタル値を測定温度値に変換する
演算処理部８とを有する温度測定装置において、最大測
定温度スパンにて温度の計測を行い、該計測温度に基づ
いて、測定温度スパン内に計測温度が入るように測定温
度スパンを設定し、該測定温度スパンに基づき再度温度
計測を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度に応じて抵抗値の
変化する温度センサを用いて温度を測定する温度計測装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】温度測定装置は気温や水温を測定して表
示等の出力をするものであり、従来の技術を図３を用い
て説明する。図３は温度測定装置のブロック図である。

【０００３】図３において、１は温度に応じて抵抗値の
変化する温度センサであり、抵抗−電圧変換部２は温度
センサ１に一定電流を供給して抵抗値を電圧値に変換す
る。

【０００４】ゼロ点調整部５は、前記電圧値のゼロ点調
整を行い、スパン調整部６は、スパンの調整を行う。制
御部７は、測定温度スパン入力部４において操作者が入
力した測定温度スパンに基づいて、ゼロ点調整部５およ
びスパン調整部６の調整についての制御を行う。測定温
度スパンの範囲内における温度に従って変化する電圧値
の範囲は、ゼロ点調整およびスパン調整を経て、Ａ／Ｄ
変換部３の電圧値の変換範囲と対応付けられる。

【０００５】Ａ／Ｄ変換部３は、電圧値をデジタル値に
変換し、演算処理部８がデジタル値を測定温度値に変換
する。該温度値は、出力部９により表示あるいは外部に
信号として出力する。

【０００６】Ａ／Ｄ変換部３の分解能は一定であるた
め、操作者が測定温度スパンを広く設定すると、分解能
は低くなり、測定温度スパンを狭く設定すると分解能は
高くなることとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
図３に示すような温度測定装置にあっては、あらかじめ
一定の範囲に測定温度が必ず入ることがわかっている場
合は、測定温度スパンを狭く設定することができ、精度
良く温度の計測が可能であるが、測定対象である温度の
変化が大きく、どのような値をとるか不定の場合、測定
温度スパンを広く設定する必要があり、測定温度スパン
を広く設定すると分解能は低くなるので、一度操作者が
測定温度スパンを設定しただけでは精度良く温度を測定
することができないという問題点があった。

【０００８】本発明は、上記問題点を改善するために成
されたもので、その目的とするところは、測定対象であ
る温度の変化が大きく、どのような値をとるか不定の場
合においても、精度良く温度を測定できる温度測定装置
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題を解
決するために、請求項１記載の発明にあっては、温度に
応じて抵抗値の変化する温度センサに一定電流を供給し
て抵抗値を電圧値に変換し、電圧値をデジタル値に変換
し、該デジタル値から測定温度値を算出する温度測定方
法において、最大測定温度スパンにて温度の測定を行
い、該計測結果に基づいて、測定温度スパン内に計測温
度が入るように、ゼロ点調整およびスパン調整を行い、
該設定された測定温度スパンにて再び温度の測定を行う
ことを特徴とする方法である。

【００１０】また、請求項２記載の発明にあっては、温
度に応じて抵抗値の変化する温度センサと、該温度セン
サに一定電流を供給して抵抗値を電圧値に変換する抵抗
−電圧変換部と、測定温度スパンの下限温度のときに前
記温度センサにかかる電圧値を基準としてゼロ点調整を
行うゼロ点調整部と、前記測定温度スパンをＡ／Ｄ変換
部の変換範囲の幅に合わせるようにスパン調整を行うス
パン調整部と、センサにかかる電圧値をデジタル値に変
換するＡ／Ｄ変換部と、該デジタル値を測定温度値に変
換する演算処理部とを有する温度測定装置において、最
大測定温度スパンにて温度の計測を行い、該計測温度に
基づいて、測定温度スパン内に計測温度が入るように、
測定温度スパンを設定する測定温度スパン設定部を設け
たことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】以上のように構成したことにより、請求項１記
載の発明にあっては、まず最大測定温度スパンにて、ゼ
ロ点調整、スパン調整を行った後に温度の測定を行い、
該計測結果である測定温度に基づいて、該測定温度が測
定温度スパン内に入るように測定温度スパンを設定し、
再度ゼロ点調整およびスパン調整を行い、該設定された
スパンにて再び温度の測定を行うことにより、最大測定
温度スパンと比べて狭い測定温度スパンとＡ／Ｄ変換部
の変換範囲とを対応させることができる。

【００１２】また、請求項２記載の発明にあっては、測
定温度スパン設定部は測定温度スパンに最大測定温度ス
パンを設定し、該測定温度スパンとＡ／Ｄ変換部の変換
範囲とが合うように、ゼロ点調整部がゼロ点調整を行
い、スパン調整部がスパン調整を行った後に温度の測定
を行い、該計測結果である測定温度に基づいて、測定温
度スパン設定部は測定温度が測定温度スパン内に入るよ
うに測定温度スパンを再び設定して、再度ゼロ点調整お
よびスパン調整を行い、該設定された測定温度スパンに
て温度の測定を行うことにより、最大測定温度スパンと
比べて狭い測定温度スパンとＡ／Ｄ変換部の変換範囲と
を対応させることができる。

【００１３】

【実施例】本発明の温度測定装置の一実施例を図１、図
２を用いて説明する。図１は温度測定装置のブロック図
である。図２は、温度測定装置の動作を示すフローチャ
ートである。

【００１４】図１において、１は温度センサを示す。温
度センサ１は、気温や水温等を検出するもので、その温
度に応じて変化する抵抗値を有し、最大測定温度スパン
［Ｔmin℃〜Ｔmax℃］の範囲内の温度が計測可能であ
る。

【００１５】抵抗−電圧変換部２は温度センサ１に一定
電流を供給して、温度Ｔr℃のときの抵抗値を電圧値Ｅr
に変換する。

【００１６】Ａ／Ｄ変換部３は、アナログ値である電圧
値をデジタル値に変換するものである。

【００１７】測定温度スパン設定部１１は、後述する演
算処理部８が出力する測定温度値に基づいて、測定温度
スパン［Ｔa℃〜Ｔb℃］を設定するものである。測定温
度スパン［Ｔa℃〜Ｔb℃］とは、最大測定温度スパン
［Ｔmin℃〜Ｔmax℃］の範囲内で、測定に使用するため
に指定する測定温度の範囲であり、次式を満たす。

【００１８】Ｔmin℃≦Ｔa℃＜Ｔb℃≦Ｔmax℃ 最大測定温度スパン［Ｔmin℃〜Ｔmax℃］のときの電圧
値の幅［Ｅmin〜Ｅmax］と、Ａ／Ｄ変換部３の分解能
（例えば量子化ビット数が８ｂｉｔであれば、２５６段
階である）とを対応させる場合に比べ、測定温度スパン
［Ｔa℃〜Ｔb℃］のときの電圧値の幅［Ｅa〜Ｅb］とＡ
／Ｄ変換部３の分解能とを対応させる方が精度は高くな
る。

【００１９】例えば［０℃〜２５６℃］の範囲に対応す
る電圧値の幅を８Ｂｉｔの分解能でＡ／Ｄ変換すると、
デジタルの値１と温度１℃分に相当する電圧値とが対応
し、一方［０℃〜１６℃］の範囲に対応する電圧値の幅
を８Ｂｉｔの分解能でＡ／Ｄ変換すると、デジタルの値
１と温度１／１６℃分に相当する電圧とが対応するの
で、測定温度スパンを狭く設定すると計測精度は高くな
ることとなる。

【００２０】つまり、測定温度スパン［Ｔa℃〜Ｔb℃］
について計測を行えば、Ａ／Ｄ変換部３の分解能と対応
する測定温度スパン［Ｔa℃〜Ｔb℃］は最大測定温度ス
パン［Ｔmin℃〜Ｔmax℃］と比べて狭いので、Ａ／Ｄ変
換部３の分解能が同一であっても相対的に精度が向上す
る。

【００２１】しかし、計算上は測定温度スパンを無限に
狭めれば、精度は無限に向上することとなるが、温度セ
ンサの精度に限界があり、測定温度スパンを一定の幅以
下に狭めて精度向上を図っても計測誤差により意味をな
す値を出力しないので、測定温度スパンには計測誤差の
影響を受けない最小の温度幅が存在する。従って、測定
温度スパン［Ｔa℃〜Ｔb℃］は最大測定温度スパン［Ｔ
min℃〜Ｔmax℃］より狭く、かつ最小の温度幅より広く
設定する。

【００２２】ゼロ点調整部５は、ブリッジ回路によって
構成されており、測定温度スパン［Ｔa℃〜Ｔb℃］の下
限温度Ｔa℃における温度センサ１にかかる電圧値Ｅaを
基準とし、温度Ｔr℃のときに電圧値（Ｅr−Ｅa）が得
られるように、温度センサ１から取り出す電圧値Ｅrか
ら基準の電圧値Ｅaを除去するゼロ点調整を行う。

【００２３】スパン調整部６は、負帰還のオペアンプに
より構成されており、測定温度スパン［Ｔa℃〜Ｔb℃］
に対応する電圧値の幅［Ｅa〜Ｅb］をＡ／Ｄ変換部３の
電圧の変換範囲に合うように電圧値を増幅して調整し、
該増幅した電圧値ＥｇをＡ／Ｄ変換部３に入力する。

【００２４】Ａ／Ｄ変換部３は、電圧値（Ｅr−Ｅa）を
増幅したアナログ値の電圧値Ｅｇからデジタル値Ｄに変
換し、該デジタル値Ｄを演算処理部８に入力する。

【００２５】制御部７は、測定温度スパン設定部１１が
設定した測定温度スパン［Ｔa℃〜Ｔb℃］を、ゼロ点調
整部５およびスパン調整部６に入力する。ゼロ点調整部
５は制御部７から入力された測定温度スパン［Ｔa℃〜
Ｔb℃］に基づいて調整を行い、スパン調整部６も該測
定温度スパン［Ｔa℃〜Ｔb℃］に基づいて調整を行う。

【００２６】演算処理部８は、前記デジタル値Ｄを測定
温度スパン［Ｔa℃〜Ｔb℃］の下限温度Ｔa℃からの相
対温度Ｔh℃に変換し、該相対温度Ｔh℃と前記測定温度
スパンの下限温度Ｔa℃とを加え合わせて最終的に測定
温度Ｔr℃を算出する。

【００２７】出力部９は、演算処理部８の算出する測定
温度値を外部に出力するものであり、液晶表示したり、
信号として出力する。記憶部１０は、測定温度値および
測定温度スパン設定部１１と演算処理部８と制御部７と
の動作プログラムを記憶する。

【００２８】以上のように構成された温度測定装置の動
作ならびに測定温度スパン設定部１１における測定温度
スパンの設定方法を図２に示すフローチャートに基づい
て説明する。また、最大測定温度スパンを［０℃〜２５
６℃］とし、測定時の対象となる温度は１５０．５℃で
あるとして以下の説明を行うこととする。

【００２９】まず、測定温度スパン設定部１１は、測定
温度スパン［Ｔa℃〜Ｔb℃］を最大測定温度スパンであ
る［０℃〜２５６℃］に設定する（ステップ１０１）。

【００３０】制御部７がゼロ点調整部５およびスパン調
整部６に測定温度スパン［０℃〜２５６℃］を入力し、
該測定温度スパン［０℃〜２５６℃］に基づいて、ゼロ
点調整部５がゼロ点調整を行い、スパン調整部６がスパ
ン調整を行う（ステップ１０２、１０３）。測定温度ス
パンを［０℃〜２５６℃］としたのは、従来の技術にお
いて説明した温度測定装置で、値不定の温度を測定する
ときは測定温度スパンを広く設定するのと同様の理由に
よるものである。

【００３１】抵抗−電圧変換部２は、温度センサの抵抗
値を電圧値に変換する（ステップ１０４）。既にゼロ点
調整およびスパン調整が行われているので、該電圧値の
とりうる範囲はＡ／Ｄ変換部３がデジタル値に変換しう
る電圧の範囲と一致する。

【００３２】そこで、Ａ／Ｄ変換部３は、該電圧値を８
ｂｉｔ（２５６段階）のデジタル値に変換する（ステッ
プ１０５）。測定温度スパン［０℃〜２５６℃］の温度
幅２５６℃にデジタル値の２５６段階が対応するので、
デジタル値の１は、温度１℃を示す。従って、測温対象
物の温度１５０．５℃に対応する電圧値より、デジタル
値１５０が得られる。

【００３３】デジタル値の１に対して温度１℃の比率で
あることは測定温度スパンより算出できるので、演算処
理部８はこの比率を用いて、デジタル値１５０を変換し
て温度１５０℃を得る。該温度１５０℃は、測定温度ス
パン［０℃〜２５６℃］の下限温度０℃からの相対温度
であるから、相対温度１５０℃と前記測定温度スパンの
下限温度０℃とを加え合わせて最終的に測定温度１５０
℃を算出する（ステップ１０６）。

【００３４】測定温度１５０℃は測定スパン設定部１１
に入力され、測定スパン設定部１１は該測定温度が１２
８℃以上か否かを判断する（ステップ１０７）。

【００３５】測定温度が１２８℃より低ければ、測定ス
パン設定部１１は測定温度スパンを［０℃〜１２８℃］
に設定する（ステップ１０８）。測定温度が１２８℃以
上であれば、測定スパン設定部１１は測定温度スパンを
［１２８℃〜２５６℃］に設定する（ステップ１０
９）。現在測定されている温度は１５０℃であるので、
測定温度スパンは［１２８℃〜２５６℃］に設定され
る。

【００３６】次に、新たに設定された測定温度スパン
［１２８℃〜２５６℃］に従って、ゼロ点調整（ステッ
プ１１０）およびスパン調整（ステップ１１１）を行
う。

【００３７】抵抗−電圧変換部２は、温度センサ１の抵
抗値を電圧値に変換する（ステップ１１２）。既に新た
に設定された測定温度スパン［１２８℃〜２５６℃］に
従ってゼロ点調整およびスパン調整が行われているの
で、該電圧値のとりうる範囲はＡ／Ｄ変換部３がデジタ
ル値に変換しうる電圧の範囲と一致する。

【００３８】そこで、Ａ／Ｄ変換部３は、該アナログ電
圧値を８ｂｉｔのデジタル値に変換する（ステップ１１
３）。即ち、Ａ／Ｄ変換部３は、測定温度スパン［１２
８℃〜２５６℃］における測定温度に対応する抵抗値か
ら変換して得た電圧値を、８ｂｉｔ（２５６段階）のデ
ジタル値に変換する。測定温度スパン［１２８℃〜２５
６℃］の温度幅１２８℃はデジタル値の２５６段階と対
応しているので、デジタル値の１は、温度０．５℃を示
す。従って、測温対象物の温度が１５０．５℃であるな
らば１２８℃からの温度である２２．５℃に対応する電
圧値から、デジタル値４５が得られる。

【００３９】演算処理部８は、デジタル値の１に対して
温度０．５℃の比率でデジタル値４５を変換して温度２
２．５℃を得る。該温度２２．５℃は、測定温度スパン
［１２８℃〜２５６℃］の下限温度１２８℃からの相対
温度である。該相対温度２２．５℃と前記測定温度スパ
ンの下限温度１２８℃とを加え合わせて最終的に測定温
度１５０．５℃を算出する（ステップ１１４）。

【００４０】測定温度は記憶部１０に格納され、あるい
は液晶ディスプレイ等により外部に出力される（ステッ
プ１１５、１１６）。

【００４１】なお、本実施例では最大測定温度スパンを
［０℃〜２５６℃］として説明したが、最大測定温度ス
パンは温度センサの性能により決定されるものであるの
で、［０℃〜２５６℃］に限定されるものではない。

【００４２】また、測定温度スパンの再設定において、
［０℃〜１２８℃］と［１２８℃〜２５６℃］との温度
の幅が１２８℃の測定温度スパンを用いたが、測定温度
スパンは１２８℃に限られるものではない。例えば、５
０℃あるいは１０℃等の測定温度スパンを用いてもよ
い。

【００４３】本実施例では測定温度スパンの再設定は１
回しか行っていないが、例えば、１２８℃の測定温度ス
パンで測定した後に、さらに６４℃の測定温度スパンで
測定を行うなどのように数回測定温度スパンを行うよう
にしてもよい。

【００４４】また、本実施例では抵抗センサ１の示す抵
抗値と抵抗−電圧変換部２により変換された電圧値とは
比例の関係にあり、従って対象物の温度とデジタル値と
の関係も比例の関係にあるが、抵抗センサの示す抵抗値
と抵抗−電圧変換部により変換された電圧値の関係は比
例の関係に限られるものではなく、一定の関係を有して
いれば足りる。例えば、上記関係が曲線の式などの関数
で表されるような場合は、対象物の温度とＡ／Ｄ変換後
のデジタル値も同様の関係を有するので、演算処理部に
おいて逆関数を用いてデジタル値から測定温度値を算出
すればよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明の温度測定装置は上述のように構
成してあるから、請求項１記載の発明にあっては、まず
最大測定温度スパンにて、ゼロ点調整、スパン調整を行
った後に温度の測定を行い、該計測結果である温度に基
づいて、測定温度スパン内に測定温度が入るように測定
温度スパンを再び設定し、再度ゼロ点調整およびスパン
調整を行い、該設定されたスパンにて温度の測定を行
い、最大測定温度スパンと比べて狭い測定温度スパンと
Ａ／Ｄ変換部の変換範囲とを対応させることができるの
で、測定対象である温度の変化が大きく、どのような値
をとるか不定の場合においても、精度良く温度を測定で
きる温度測定方法を提供することができるという効果を
奏する。

【００４６】請求項２記載の発明にあっては、前記請求
項１の発明を具現化して、測定対象である温度の変化が
大きく、どのような値をとるか不定の場合においても、
精度良く温度を測定できる温度測定装置を提供すること
ができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の温度測定装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。

【図２】上記実施例の温度測定装置の動作を示すフロー
チャートである。

【図３】従来の温度測定装置のブロック図である。

【符号の説明】

１ 温度センサ ２ 抵抗−電圧変換部 ３ Ａ／Ｄ変換部 ５ ゼロ点調整部 ６ スパン調整部 ８ 演算処理部 １１ 測定温度スパン調整部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度に応じて抵抗値の変化する温度セン
   サに一定電流を供給して抵抗値を電圧値に変換し、電圧
   値をデジタル値に変換し、該デジタル値から測定温度値
   を算出する温度測定方法において、最大測定温度スパン
   にて温度の測定を行い、該計測結果に基づいて、測定温
   度スパン内に計測温度が入るように、ゼロ点調整および
   スパン調整を行い、該設定された測定温度スパンにて再
   び温度の測定を行うことを特徴とする温度計測方法。
2. 【請求項２】 温度に応じて抵抗値の変化する温度セン
   サと、該温度センサに一定電流を供給して抵抗値を電圧
   値に変換する抵抗−電圧変換部と、測定温度スパンの下
   限温度のときに前記温度センサにかかる電圧値を基準と
   してゼロ点調整を行うゼロ点調整部と、前記測定温度ス
   パンをＡ／Ｄ変換部の変換範囲の幅に合わせるようにス
   パン調整を行うスパン調整部と、センサにかかる電圧値
   をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部と、該デジタル値
   を測定温度値に変換する演算処理部とを有する温度測定
   装置において、最大測定温度スパンにて温度の計測を行
   い、該計測温度に基づいて、測定温度スパン内に計測温
   度が入るように、測定温度スパンを設定する測定温度ス
   パン設定部を設けたことを特徴とする温度計測装置。