JP2000241258A - 温度測定装置および測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３線式の測温抵抗体センサを用いた温度測定
装置において、低コストで測定精度の高い測定装置を提
供する。 【解決手段】 複数の基準抵抗体３１、３２、３３およ
び３４を用意し、測温抵抗体センサ１の配線３ａおよび
３ｂに加え、これらの基準抵抗体も定電流電源１４に順
番に接続し、発生する電圧を測定し、さらに、これらの
電圧を比較することにより温度を求める。１つの定電流
電源で温度測定ができ、さらに基準抵抗体に発生する電
圧と比較することにより定電流電源のドラフトなどをキ
ャンセルできる。したがって、抵抗体以外は精度および
安定度がそれほど必要なくなるので、安価な回路を用い
て精度の高い温度測定装置１０を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３線式の測温抵抗
体を用いて温度を測定する温度測定装置および測定方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属は温度にほぼ比例して電気抵抗が変
化するので、その抵抗値を測定すれば温度が分かる。測
温用の抵抗体として適当な条件を備えたものとしては白
金抵抗体があり、ＪＩＳにも規定され、標準化されてい
る。このセンサは抵抗値の変化が大きく、電圧変化とし
て捉えると熱電対に比較し１桁程度大きな変化になる。
そして、安定度が高く０．１℃以上の長期安定性があり
測定精度が高い。また、抵抗値の読みからすぐに温度が
分かるなどの利点もある。その反面、一般的な温度セン
サであるサーミスタと比較すると測温抵抗体の抵抗値お
よびその温度による抵抗変化は小さい。したがって、単
に抵抗値を測定し、それをＡ／Ｄ変換したり、発振回路
に接続して温度に換算するといった簡易な回路では測温
抵抗体を取り扱うことができない。

【０００３】図７に、従来の測温抵抗体を用いた温度測
定装置の一例を示してある。３線式の測温抵抗体センサ
１は、測温抵抗体２である白金抵抗体をケーブル３で接
続するようになっている。ケーブル３は、測温抵抗体２
の両端を測定装置に接続するし抵抗値を測定するための
第１の配線３ａおよび第２の配線３ｂと、配線抵抗をキ
ャンセルするために用いられる接地用の配線３ｃとを備
えており、接地用の配線３ｃは、第２の配線３ｂと並列
に接続されている。従来の測定装置９０は、２つの定電
流電源９１ａおよび９１ｂを用意し、これらを第１およ
び第２の配線３ａおよび３ｂにそれぞれ接続している。
そして、第１および第２の配線３ａおよび３ｂで発生し
た電圧差Ｖｔを差動アンプ９２で求め、Ａ／Ｄ変換機能
９３を用いてデジタルデータに変換している。この条件
で、第１、第２および第３の配線抵抗Ｒ１、Ｒ２および
Ｒ３が等しく、定電流電源９１および９２の出力電流Ｉ
１およびＩ２が等しければ、配線抵抗（Ｒ１＋Ｒ３）お
よび（Ｒ２＋Ｒ３）はキャンセルされ、電圧差Ｖｔとし
て以下のものが得られる。

【０００４】 Ｖｔ＝Ｉ１×Ｒｔ ・・・（１） ここで、Ｒｔは、測温抵抗体の抵抗値である。

【０００５】したがって、２つの定電流電源９１の出力
電流Ｉ１が分かれば、測温抵抗体２の抵抗値Ｒｔがすぐ
に分かり、それをプロセッサ９５の変換機能９７により
温度変換することによりＬＣＤ１２に表示することがで
きる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな温度測定装置では、２つの定電流電源装置または定
電流回路が必要であり、消費電力が多くなる。さらに、
それぞれの定電流電源からそれぞれの配線に同一の電流
が流れるようにする必要があり、また、その出力電流が
安定している必要がある。図８に示すように、定電流回
路には負荷抵抗によって出力電流が変動する特性が一般
に現れるので、温度により測温抵抗体の抵抗値が変わる
と電流値も微少に変動しこれが測定誤差の原因になるこ
とがある。したがって、図７に示した測定装置により精
度良く温度を測定するためには、精度が良く、安定度の
高い定電流電源回路が必要であり、測定装置のコストが
高くなる。

【０００７】また、図９に示すように、Ａ／Ｄ変換回路
にも変換特性があり、測定電圧に対し全領域でリニアな
デジタル値には変換されない。このため、図７に示すよ
うにプロセッサ９５にリニア補正機能９６を設けている
が、測定精度を上げるには差動アンプおよびＡ／Ｄ変換
回路にも精度および安定度の高いものが必要である。し
たがって、この点でも測定装置のコストは高くなる。

【０００８】さらに、図１０に示すように、測温抵抗体
の抵抗値Ｒｔは温度に対しほぼ比例して変化するが、完
全にリニアでなく若干の公差がある。したがって、精度
良く温度を求めるには、ルックアップテーブルなどを用
いた補正が必要となる。

【０００９】このように、従来の測温抵抗体を用いた温
度測定装置は、測温抵抗体が規格化されているので汎用
性が高く、また、広い温度範囲がカバーできるが、その
反面、測定精度の高い測定装置は大型で高価格な物にな
っていた。

【００１０】そこで、本発明においては、測温抵抗体を
用いた温度測定装置であって、小型で、測定精度が高
く、さらに低コストで供給できる測定装置および測定方
法を提供することを目的としている。そして、コンパク
トなサイズで移動や設置が容易にでき、電池でも長時間
測定することができる測定装置を提供することを目的と
している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、本発明におい
ては、複数の基準抵抗体を用意し、測温抵抗体に接続さ
れた第１および第２の配線と共に、これらの基準抵抗体
も定電流電源に接続し、基準抵抗体により発生する電圧
と測温抵抗体により発生する電圧を比較することにより
温度を求めるようにしている。すなわち、本発明の、測
温抵抗体の両端に接続された第１および第２の配線と、
この第２の配線に並列に接続された接地用の第３の配線
とを備えた３線式の測温抵抗体センサを接続して温度を
測定可能な温度測定装置は、定電流電源と、測温抵抗体
の抵抗値が温度により変化する範囲あるいはその近傍の
抵抗値を備えた複数の基準抵抗体と、第１および第２の
配線および複数の基準抵抗体のそれぞれを順番に定電流
電源に接続し各々に発生した電圧を測定する電圧測定手
段と、測温抵抗体により発生した電圧および複数の基準
抵抗により発生した電圧を、直線補間などにより比較し
温度に換算する手段とを有する。また、本発明の測温抵
抗体の両端に接続された第１および第２の配線と、この
第２の配線に並列に接続された接地用の第３の配線とを
備えた３線式の測温抵抗体センサを用いて温度測定する
方法は、第１および第２の配線に加え、測温抵抗体の抵
抗値が温度により変化する範囲あるいはその近傍の抵抗
値を備えた複数の基準抵抗体のそれぞれを順番に定電流
電源に接続し、各々に発生した電圧を測定する電圧測定
工程と、測温抵抗体により発生した電圧および複数の基
準抵抗により発生した電圧を比較し、温度に換算する工
程とを有する。

【００１２】測温抵抗体に接続された第１および第２の
配線に定電流電源を順番に接続することにより１つの定
電流電源で測温抵抗体に発生する電圧差を測定すること
ができる。さらに、測温抵抗体の抵抗値が温度により変
化する範囲あるいはその近傍の複数の基準抵抗体を用意
して、それらを順番に同一の定電流電源に接続し、それ
らに発生する電圧を測定することにより、測温抵抗体が
示すであろう抵抗値に相当する電圧を直線補間などの方
法により知ることができる。したがって、基準抵抗体に
発生した電圧と、測温抵抗体に発生した電圧差と比較す
ることにより、定電流電源装置から供給される電流を知
らなくても測温抵抗体の測定対象となる環境または物体
などの温度を知ることができる。したがって、基準抵抗
体の抵抗値が精度良く安定していれば、定電流電源の出
力電流が種々の原因によりドリフトしても、その影響を
キャンセルできる。したがって、それほど精度および安
定性の高くない定電流電源であっても精度の高い温度測
定が可能である。

【００１３】特に、測温抵抗体が示す抵抗値に近い抵抗
値の基準抵抗体に発生した電圧で温度を判断できるの
で、負荷抵抗により電流特性がドリフトするような定電
流電源でも十分に精度の高い温度が得られる。また、電
圧に対するＡ／Ｄ変換特性が全電圧領域にわたりリニア
でないとしても、基準抵抗体の電圧を測定する際にＡ／
Ｄ変換特性が反映される。したがって、Ａ／Ｄ変換装置
のリニア補正処理を行わなくても、測温抵抗体に発生し
た電圧を基準抵抗体に発生した電圧と比較することによ
り精度の高い温度を求めることができる。さらに、基準
抵抗体に発生する電圧の示す温度に白金の温度公差を反
映したり、あるいはそれらを直線補間して測温抵抗体に
発生した電圧と比較する際に白金の温度公差を反映する
ことも可能であり、これによりさらに精度の高い温度を
測定できる。

【００１４】測温抵抗体に接続された第１および第２の
配線と、基準抵抗体とをそれぞれ個別に定電流電源と接
続して、各々に発生する電圧を測定する測定装置および
測定方法は、第１および第２の配線のペア（セットある
いはチャンネル）の数を増加させても回路はそれほど複
雑にならず、定電流電源および基準抵抗体を増やす必要
はない。したがって、チャンネル数を増やしても消費電
力はそれほど増加することはなく、また、回路構成も簡
単で済む。したがって、多数の測温抵抗体センサを同時
に接続して複数の温度を測定する多チャンネル化が容易
な測定装置を提供できる。

【００１５】第２の配線の電圧を測定するときは、接地
される第３の配線と繋がった第２の配線の配線抵抗は非
常に小さいので電圧を測定することが難しくなる。この
ため、第３の配線に対し適当な抵抗値のある接地抵抗を
接続することにより測温抵抗体に発生する電圧をいっそ
う精度良く、また、簡単に測定することができる。

【００１６】これに対し、第２の配線に複数の基準抵抗
をそれぞれ直列に接続し、測温抵抗体と第１および第３
の配線を含めた抵抗値により発生する電圧と、基準抵抗
体と第２および第３の配線を含めた抵抗値により発生す
る電圧とを比較して温度を求めるようにすることも可能
である。この方式では、多チャンネル化するときに基準
抵抗体が多く必要になるが、配線抵抗のみによる電圧を
測定することはない。したがって、接地抵抗を設けなく
ても精度の高い測定ができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明をさ
らに説明する。図１に本発明にかかる温度測定装置、お
よびこの温度測定装置を用いてデータを取得するシステ
ムの概要を示してある。本例の温度測定装置１０は図７
に示した３線式の測温抵抗体センサ１を接続し、その測
温抵抗体２の位置する環境あるいは物体などの測定対象
の温度を測定する測定装置である。そして、測定された
温度はいったん測定装置に記憶され、適当なタイミング
で通信ケーブル５を介してパーソナルコンピュータ６に
送信され解析できるようになっている。このように、本
例の測定装置１０を用いることにより、測定された温度
データをパーソナルコンピュータ上で表示および解析な
どの処理を行うことができる温度用のデータロガーシス
テムを構築できる。

【００１８】本例の測定装置１０は、測温抵抗体センサ
１を接続できるコネクタ１１が２つ用意されており、後
述する測定および記録機能においても、それぞれのセン
サ１から得られたデータを独自に処理できるようになっ
ている。したがって、本例の温度測定装置１０は１台で
２チャンネル分の測定および記録が可能であり、１台で
異なった測定対象の温度を測定し、監視あるいは記録な
どすることができる。

【００１９】本例の測定装置１０は、測定データ、測定
状況などをモニターできるＬＣＤパネル１２が中央に設
けられている。また、バッテリーを内蔵しており、装置
全体がハンディーなサイズに纏められている。このた
め、ユーザが巡回点検などに携帯して適当な個所の温度
をモニタすることも可能である。そして、測定したデー
タを通信ケーブルなどによりパーソナルコンピュータに
纏めて転送し、データ解析可能である。一方、所定の場
所にセンサ１をセットして長期間にわたり温度を監視す
ることも可能であり、そのような長期間にわたり測定す
る場合は、ＡＣアダプタ７を用いて家庭用電源などで稼
動させることもできる。また、通信ケーブルに代わり、
電話回線あるいは無線などの他の伝送手段により測定デ
ータを送信することももちろん可能である。

【００２０】図２に、本例の温度測定装置１の概略機能
をブロック図により示してある。本例の測定装置１は、
測温抵抗体センサ１を接続するための２つのコネクタ１
１と、これらのコネクタ１１に接続された測温抵抗体セ
ンサ１の配線（第１および第２の配線３ａおよび３ｂ）
を順番に定電流電源１４に接続し、それぞれに発生した
電圧を測定する電圧測定部２０を備えている。さらに、
本例の測定装置１は、４つの基準抵抗体３１、３２、３
３および３４を備えており、電圧測定部２０はセンサ１
の各配線に加え、これらの基準抵抗体３１、３２、３３
および３４も順番に定電流電源１４に接続し、それによ
り発生した電圧を測定するようになっている。

【００２１】さらに、測定装置１０は、電圧測定部２０
により測定された電圧を比較し、温度に換算する機能５
１を備えた制御部５０と、算出された温度を記憶するＲ
ＡＭ５５と、パーソナルコンピュータなどのホスト機と
の通信を行い、ＲＡＭ５５に蓄積されたデータを送信可
能な通信部５６とを備えている。換算された温度などは
さらに制御部５０からモニタ１２に表示できるようにな
っている。さらに、各々のコネクタ１１においては、セ
ンサ１の接地線（第３の配線）３ｃが接地回路６０に接
続されるようになっており、適当な抵抗値を持った接地
抵抗６１が接地線３ｃと直列に接続される。

【００２２】本例の電圧測定部２０を更に詳しく説明す
る。電圧測定部２０は、コネクタ１１に接続される各々
のセンサ１および１’の第１および第２の配線３ａ、３
ｂ、３ａ’および３ｂ’、および基準抵抗体３１、３
２、３３および３４をそれぞれ順番に定電流電源装置１
４に接続する第１のスイッチ群２１と、それぞれの配線
３ａ、３ｂ、３ａ’および３ｂ’に発生する電圧Ｖ１、
Ｖ２、Ｖ３およびＶ４、および各基準抵抗体３１、３
２、３３および３４に発生する電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｖ
ｃ３およびＶｃ４を順番に測定する第２のスイッチ２２
とを備えている。第１および第２のスイッチ２１および
２２は、制御部５０により同期して制御され、第１のス
イッチ２１により第１の配線３ａが定電流電源１４に接
続されると、第２のスイッチ２２の配線３ａに接続され
たスイッチが閉じて、第１の配線３ａに発生した電圧を
測定できるようになっている。他の配線および基準抵抗
体においても同様に電圧を測定できる。

【００２３】このようにして第２のスイッチ２２により
順番にサンプリングされた各々の電圧は、アンプ２３を
通ってＡ／Ｄ変換器２４に導かれデジタルデータ化され
る。そして、デジタル化された電圧値は、ＣＰＵなどの
プロセッサにより実現される制御部５０に送られ、各々
の配線および基準抵抗体により発生した電圧値を比較す
ることにより温度に換算することができる。

【００２４】図３に本例の測定装置１０における処理手
順をフローチャートにより示してある。以下では、この
フローチャートを参照しながら、さらに説明する。本例
の測定装置１０は、まず、ステップ７１において所定の
サンプリング間隔が経過すると、ステップ７２で電圧測
定部２０の第１および第２のスイッチ２１および２２を
順番に切り換え、ステップ７３でそれぞれの電圧値を測
定する。そして、ステップ７４で、全ての電圧値Ｖ１か
らＶ４およびＶｃ１からＶｃ４の値が得られると、ステ
ップ７５では温度換算機能５１において、それらの測定
された電圧を用いて温度へ換算する処理を行う。

【００２５】本例の測定装置１０においては、基準抵抗
体群３０として収納されている各基準抵抗体３１、３
２、３３および３４の抵抗値Ｒｃ１、Ｒｃ２、Ｒｃ３お
よびＲｃ４のうち、抵抗値Ｒｃ２、Ｒｃ３およびＲｃ４
は、白金測温抵抗体２の抵抗値Ｒｔが通常測定する温度
により変化するであろう範囲で選択されている。例え
ば、各々の抵抗値は、図４に示すように、白金測温抵抗
体２が１００℃、３００℃および５００℃のときに示す
抵抗値に設定されている。一方、抵抗値Ｒｃ１は、接地
抵抗６１を用いてアンプ２３のオフセットもキャンセル
するために０Ωに設定されている。

【００２６】したがって、それぞれの抵抗体を定電流電
源１４に接続して得られた電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｖｃ３
およびＶｃ４から、電圧Ｖｃ１を引くことにより、０Ｖ
と、基準抵抗３２、３３および３４の抵抗値Ｒｃ２、Ｒ
ｃ３およびＲｃ４による電圧Ｖｃ２’、Ｖｃ３’および
Ｖｃ４’を求めることができる。このため、図５に示す
ように、それぞれの抵抗体を定電流電源１４に接続して
得られた電圧Ｖｃ２’、Ｖｃ３’およびＶｃ４’が、測
温抵抗体２が１００℃、３００℃および５００℃の環境
に設置された状態で定電流電源１４に接続したときに発
生する電圧となる。また、電圧０Ｖは仮想的に測温抵抗
体２が０Ｖのときの値、例えば−２７３℃として利用す
ることができる。

【００２７】このように、基準抵抗３１を０Ωに設定し
て基準抵抗３２、３３および３４に共通する接地抵抗６
１の電圧を測定することにより、アンプ２３のオフセッ
トによる電圧変動も排除することが可能となる。このた
め、さらにアンプの精度や周囲温度などの環境条件など
の影響を受けずに、精度の高い温度を測定することがで
きる。

【００２８】一方、センサにおいては、センサ１の配線
３ａの電圧Ｖ１から配線３ｂの電圧Ｖ２を引いた電圧差
Ｖｒ１が測温抵抗体２で発生した電圧になる。したがっ
て、各抵抗体で発生した電圧Ｖｃ２’、Ｖｃ３’および
Ｖｃ４’のうち、電圧差Ｖｒ１の前後の電圧を示す基準
抵抗体（図５の例では、抵抗体３２および３３）の電圧
Ｖｃ２’およびＶｃ３’を選択して直線補間し比較する
ことにより、電圧差Ｖｒ１から測温抵抗体２の測定対象
の温度Ｔ１を求めることができる。

【００２９】他方のセンサ１’の測温抵抗体２’の測定
対象の温度Ｔ２も同様に求めることが可能であり、電圧
Ｖ３およびＶ４の電圧差Ｖｒ２を、その前後の基準抵抗
体が示す電圧Ｖｃ１’、すなわち０Ｖと、電圧Ｖｃ２’
と比較することにより温度Ｔ２を求めることができる。
もちろん、基準抵抗群３０の各抵抗値の設定は適当に選
択することが可能である。測温抵抗体２に発生する電圧
が基準抵抗体により発生する電圧の近傍あるいは間にな
るように基準抵抗体の抵抗値を選択することにより、い
っそう精度の高い温度測定を行うことができる。

【００３０】このようにして求められた温度は、ステッ
プ７６において、各チャンネル毎に順番にＲＡＭ５５に
記録される。本例の測定装置１０においては、それぞれ
のチャンネル毎に予め設定されたサンプリング間隔で測
定された温度が順番に記録される。そして、予め設定さ
れたタイミング、あるいはホスト側からの要求により、
ＲＡＭ５５のデータが通信ケーブル３を介してホストで
あるパーソナルコンピュータ４に送信される。本例の測
定装置１０は、換算された温度測定値を順番にＲＡＭ５
５に記憶しており、測定時刻は記録していない。もちろ
ん、測定時刻を記録するようにしても良いが、予め設定
されたサンプリング時間間隔毎に温度測定が行われ、そ
の値が記憶されるので、測定時刻を記録しなくてもパー
ソナルコンピュータ等で解析するときに測定時刻を個々
に求めることが可能である。したがって、測定された温
度データのみを記録することによりＲＡＭ５５の容量を
十分に活かし、長時間の温度測定ができるようにしてい
る。

【００３１】本例の測定装置１０は、通常の測定には十
分なメモリ容量を持っているが、測定状況によってはメ
モリ容量が不足する場合がある。このため、測定装置１
０は２つのワンタイムおよびエンドレスの２つの測定モ
ードを持っている。ワンタイムモードでは、メモリ容量
がいっぱいになるとそのときに測定温度の記録を停止し
てメモリの内容を保持する。一方、エンドレスモードで
は、メモリ容量がいっぱいになると、メモリアドレスの
最初に戻って測定された温度を上書きしながら記録す
る。いずれのモードで測定するかは、ユーザが選択でき
るようになっている。

【００３２】このように、本例の温度測定装置１０は、
測温抵抗体２に接続された第１および第２の配線３ａお
よび３ｂ、さらに、基準抵抗体３１、３２、３３および
３４に定電流電源１４を電圧測定部２０のスイッチ２１
により順番に接続している。したがって、１つの定電流
電源１４で測温抵抗体２に発生する電圧差を測定するこ
とができるので、測定中の消費電力を少なくすることが
できる。

【００３３】さらに、測温抵抗体２および各規準抵抗体
３１、３２、３３および３４に対し、そのときに定電流
電源１４が安定している一定の電流を流すことができ、
測温抵抗体２および各基準抵抗体３１、３２、３３およ
び３４に発生する電圧を比較することにより測温抵抗体
２の測定対象の温度を求めている。したがって、定電流
電源１４から測温抵抗体２および各基準抵抗体に流れた
電流値自体を知る必要はない。さらに、定電流電源１４
から供給される電流は、各電圧をサンプリングする間、
すなわちスイッチを切り換えている間だけ安定していれ
ば良い。したがって電流値自体はサンプリング周期より
長い時間間隔で変動しても測定温度の精度に影響を及ぼ
さない。このため、本例の温度測定装置１０において
は、簡易な測定回路で温度測定が可能であり、さらに、
定電流電源回路にはそれほどの精度および安定性は要求
されない。したがって、オペアンプと抵抗などを用いた
簡易な構成の定電流電源で精度の高い温度測定を行うこ
とができる。

【００３４】また、図８に示すように、接続される抵抗
などの負荷によって供給可能な電流値が微少に変動する
特性を示す定電流電源であっても、基準抵抗体３１、３
２、３３および３４を接続して得られた電圧値Ｖｃ１、
Ｖｃ２、Ｖｃ３およびＶｃ４にその特性が反映される。
このため、測温抵抗体２の示す抵抗値によって定電流電
源１４から供給される電流が微少に変化しても、測温抵
抗体２の示す抵抗値に近い抵抗値の基準抵抗体で発生し
た電圧と比較することにより、定電流電源１４の負荷特
性はキャンセルされる。したがって、図８に示すような
特性の定電流電源を採用しても高精度で温度を測定する
ことができる。

【００３５】また、図９に示したように、Ａ／Ｄ変換器
２４も入力された電圧値をデジタル値に変換するときに
非線形な特性を示すものがある。しかしながら、本例の
測定装置１０においては、基準抵抗体３１、３２、３３
および３４に発生した電圧を測定するときに、そのよう
なＡ／Ｄ特性も加味された電圧値がデジタル値として得
られる。したがって、温度換算機能５１において、Ａ／
Ｄ変換された測温抵抗体２の示す電圧値と、Ａ／Ｄ変換
された各基準抵抗体３１、３２、３３および３４の電圧
値とを比較することにより、Ａ／Ｄ変換特性もキャンセ
ルされる。さらに、アンプ２３のオフセットも、上述し
たように抵抗Ｒｃ１を０Ωに設定して接地抵抗６１の電
圧を測ることによりキャンセルすることができる。した
がって、Ａ／Ｄ変換器２４およびそれに付随するアンプ
２３も精度および安定度のそれほど高くないものを使用
して、精度の高い温度を求めることができる。

【００３６】このように、本例の温度測定装置１０にお
いては、基準抵抗群３０は抵抗値の精度の高いものが必
要であるが、それ以外の定電流電源、アンプおよびＡ／
Ｄ変換器は精度および安定度はそれほど要求されない。
その一方で、定電流電源の電流ドリフトやＡ／Ｄ変換器
の非線形な特性などはすべてキャンセルされるので精度
の高い温度を求めることができる。したがって、低コス
トで測定精度が高く、環境温度などに影響されない信頼
性の高い温度測定装置を提供できる。

【００３７】さらに、図１０に示すように、白金測温抵
抗体２は、温度と抵抗値の関係が略比例しているが完全
ではない。本例では、基準抵抗体３１、３２、３３およ
び３４で得られる電圧値Ｖｃ２’、Ｖｃ３’およびＶｃ
４’に対応する温度設定に白金測温抵抗体の公差を含め
ておくことにより、いっそう正確な温度に換算して記録
あるいは表示することができる。また、基準抵抗体によ
り得られる電圧値Ｖｃ２’、Ｖｃ３’およびＶｃ４’の
間を補間するときも、直線補間する代わりに白金測温抵
抗体の公差を加味した関数あるいはルックアップテーブ
ルにより補間することが可能であり、これによりさらに
精度の高い温度を求めることができる。

【００３８】また、本例では、測温抵抗体センサ１の第
３の配線３ｃに接地抵抗６１を接続するようにしてい
る。したがって、第２の配線３ｂを定電流電源１４に接
続して電圧Ｖ２を測定するときに配線抵抗に加えて接地
抵抗６１による電圧も測定することができる。接地抵抗
６１がない場合は、配線抵抗のみとなるので、ほとんど
０Ｖに近い電圧を測定する必要がある。このため、アン
プ２３およびＡ／Ｄ変換器２４として作動レンジが広
く、安定しているものが要求される。また、精度の良い
アンプおよびＡ／Ｄ変換器を採用しても０Ｖ近傍の測定
は測定精度を上げることが難しい。これに対し、接地抵
抗６１を接続することにより０Ｖ近傍の電圧を測定しな
くて良いので、アンプ２３およびＡ／Ｄ変換器２４は測
定レンジがそれほど広くなく、精度の低いものでも十分
である。したがって、この点でも測定装置１０のコスト
を下げることができる。さらに、精度の低いＡ／Ｄ変換
器などを採用した場合でも、０Ｖ近傍の測定がないので
電圧の測定精度を上げられ、結果として精度の高い温度
を得ることができる。

【００３９】図６に示した温度測定装置１９は、本発明
にかかる温度測定装置の異なった例である。本例の温度
測定装置１９は、コネクタ１１が１つ用意された測定装
置であり、３線式の測温抵抗体センサ１が単体で取付け
られ１チャンネル分の温度測定ができるようになったも
のである。本例の温度測定装置１９においては、基準抵
抗群３０の各々の基準抵抗体３１、３２、３３および３
４がセンサ１の第２の配線３ｂに対しそれぞれ直列に接
続されるようになっている。そして、電圧測定部２０の
第１のスイッチ２１および第２のスイッチ２２を順番に
同期して切り換えることにより、センサ１の第１の配線
３ａの電圧と、第２の配線３ｂに直列に接続された各々
の基準抵抗体３１、３２、３３および３４により発生す
る電圧とが測定できるようになっている。

【００４０】このようにして測定された各々の電圧は、
アンプ２３およびＡ／Ｄ変換器２４を介してデジタル変
換され、上記にて説明した測定装置１０と同様の方法に
より測温抵抗体２の測定対象の温度が求められる。ただ
し、本例の測定装置１０においては、第１の配線３ａを
含めた（第３の配線３ｃも含まれるが）測温抵抗体２に
より発生した電圧Ｖ１と、第２の配線３ｂを含めた（第
３の配線３ｃも含まれるが）各基準抵抗体３１、３２、
３３および３４により発生した電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｖ
ｃ３およびＶｃ４が比較され、温度に換算される。この
ようにしても、第１の配線３ａの配線抵抗Ｒ１と、第２
の配線３ｂの配線抵抗Ｒ２は同一であり、キャンセルさ
れるので、上記と同様の方法で精度良く温度を求めるこ
とができる。そして、測温抵抗体および基準抵抗体を同
一の定電流電源１４に接続したときに発生した電圧を比
較することにより温度を求めるようにしているので、上
記と同様に基準抵抗体以外は高精度のものが不要であ
り、低コストで測定精度の高い温度測定装置を実現でき
る。

【００４１】さらに、本例の温度測定装置１９において
は、第２の配線３ｂに基準抵抗体３１、３２、３３およ
び３４をそれぞれ接続しているので、配線抵抗だけによ
る電圧降下を測定する必要がない。特に、基準抵抗体３
１の抵抗値を例えば、−１００℃に相当する６０．３Ω
に設定することにより、基準抵抗体３１の電圧も温度換
算するときの基準にできる。一方、上記と同様にアンプ
２３のオフセットを求めるためには、基準抵抗群３０の
共通する配線に適当な抵抗を接続し、基準抵抗体３１の
抵抗値を０Ωにすれば良い。これにより、上記と同様に
アンプ２３の影響も排除することができる。

【００４２】このように本例の温度測定装置１９におい
ては、接地線３ｃに接地抵抗を接続しなくても０Ｖ近傍
の電圧値を測定することにはならず、簡易な回路で測定
精度の高い温度測定が行える。さらに、第２の配線３ｂ
に発生する電圧値を測定する必要がないので、この点で
も回路は簡略化でき、測定時間も短くて済む。

【００４３】このように図６に示した温度測定装置１９
は、１チャンネルの温度測定を行う温度測定装置として
は、図２に示した温度測定装置１０よりも回路を簡略
化、でき、さらに低コストで提供することができる。し
かしながら、第２の配線３ｂに各々の基準抵抗体を接続
するようにしているので、多チャンネル化が難しい。こ
れに対し、図２に示した温度測定装置１０においては、
複数のセンサを接続したときに各センサの第１および第
２の配線３ａおよび３ｂに発生する電圧を順番に測定す
れば良い。このため、多チャンネル化が極めて容易であ
る。チャンネル数も２チャンネルに限定されることはな
く３チャンネル以上にすることも可能である。そして、
チャンネル数を増加しても、基準抵抗体の数は増やす必
要がなく、回路が肥大したり、測定時間が大幅に増加す
ることもない。また、消費電力もそれほど増加しないの
で、低消費電力で多数の測定ポイントの温度測定ができ
る測定装置を実現できる。

【００４４】なお、上記では、基準抵抗体を４つ用意し
た例で説明しているが、基準抵抗体は３つ以下であって
も良く、あるいは５つ以上であってももちろん良い。基
準抵抗体の数を多くすることにより、測定精度は向上す
るが抵抗体を切り換えて電圧を測定するのに時間がかか
ることになる。また、上記では、温度測定を行うたびに
基準抵抗体により発生する電圧を測定するようにしてい
るが、測定対象の温度変化が少ないとき、定電流電源の
ドリフトがそれほど大きくないときなどでは、温度測定
を複数回行ったときに定期的に基準抵抗体を定電流電源
に接続して電圧測定を行い、その値を記憶するようにし
ても良い。基準抵抗体で発生する電圧を測定する頻度を
下げることにより、１回の測定間隔を短くできると共に
消費電力を下げることができる。したがって、電池を用
いて長時間温度測定を行うようなケースでは非常に有効
である。

【００４５】また、配線および基準抵抗体の接続を切り
換えるスイッチは、アナログスイッチなどの安価なもの
で十分であり、制御部５０となるＣＰＵの制御により同
期して切り換えられるようにすれば良い。もちろん、同
期の精度はそれほど要らず、定電流電源に接続されてい
る間に、その配線あるいは基準抵抗体の電圧を測定でき
るようなタイミングで制御するだけで良い。

【００４６】また、本例の測定装置においては、基準抵
抗体としては安定度が高く、高精度のものが必要とな
る。このため、所望の温度の抵抗値に合致する値の抵抗
体を選択しても良いが、逆に、適当な抵抗値の抵抗体を
採用し、その抵抗体の抵抗値に相当する温度をＣＰＵに
記憶して換算される温度の測定精度を上げるようにする
ことも可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の温度測
定装置においては、測温抵抗体センサの配線を順番に定
電流電源に接続すると共に、複数の基準抵抗体を用意
し、それらも同一の定電流電源に順番に接続して発生す
る電圧を比較し温度を求めるようにしている。したがっ
て、定電流電源は１つで良く、さらに、その精度および
安定度はそれほど要求されない。さらに、電圧をデジタ
ル化するＡ／Ｄ変換器やそれに付随するアンプなどの精
度および安定度もそれほど要求されない。すなわち、本
発明の測定装置においては、基準抵抗以外には高精度の
電気素子あるいは電気回路を用いずに測温抵抗体の測定
対象となる温度を精度良く求めることができる。したが
って、測定精度が高く、信頼性も高い温度測定装置を低
コストで供給することができる。また、定電流電源は１
つで良いので、測定にかかる消費電力を下げることがで
き、電池で駆動するのに適した温度測定装置を提供でき
る。

【００４８】このため、本発明の温度測定装置は、汎用
性の高い３線式の測温抵抗体センサを用いて低コストで
高精度の温度測定ができるものであり、工業、食品業、
農業、研究開発などの幅広い分野における温度データ収
集ツールとして好適なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる温度測定装置およびそれを用い
て温度を測定するシステムの一例を示す図である。

【図２】図１に示す温度測定装置の概略構成を示すブロ
ック図である。

【図３】図１に示す温度測定装置において測定するプロ
セスを示すフローチャートである。

【図４】温度測定装置に採用されている基準抵抗体の抵
抗値の一例を示す図である。

【図５】温度測定装置において、得られた電圧値から温
度を換算する過程を示すグラフである。

【図６】本発明にかかる温度測定装置の異なる例を示す
ブロック図である。

【図７】従来の温度測定装置の一例を示すブロック図で
ある。

【図８】定電流電源の特性の一例を示すグラフである。

【図９】Ａ／Ｄ変換器の特性の一例を示すグラフであ
る。

【図１０】白金測温体の特性の一例を示すグラフであ
る。

【符号の説明】 １ 測温抵抗体センサ ２ 測温抵抗体 ３ 配線 １０ 温度測定装置 １１ コネクタ １２ 表示部（ＬＣＤパネル） １４ 定電流電源 ２０ 電圧測定部 ２１、２２ 切り換えスイッチ ２４ Ａ／Ｄ変換器 ３０ 基準抵抗群 ３１、３２、３３、３４ 基準抵抗体 ５０ 制御部 ５１ 温度換算機能 ５５ ＲＡＭ ５６ 通信部 ６０ 接地回路 ６１ 接地抵抗

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測温抵抗体の両端に接続された第１およ
   び第２の配線と、この第２の配線に並列に接続された接
   地用の第３の配線とを備えた３線式の測温抵抗体センサ
   を接続して温度を測定可能な温度測定装置であって、 定電流電源と、前記測温抵抗体の抵抗値が温度により変
   化する範囲あるいはその近傍の抵抗値を備えた複数の基
   準抵抗体と、 前記第１および第２の配線、および前記複数の基準抵抗
   体のそれぞれを順番に前記定電流電源に接続し、各々に
   発生した電圧を測定する電圧測定手段と、 前記測温抵抗体により発生した電圧および複数の基準抵
   抗により発生した電圧を比較し、温度に換算する手段と
   を有する温度測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記第３の配線に接
   続される接地抵抗を有する温度測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記第２の配線に前
   記複数の基準抵抗がそれぞれ直列に接続されており、前
   記電圧測定手段では、前記第２の配線および基準抵抗に
   より発生した電圧が測定されることを特徴とする温度測
   定装置。
4. 【請求項４】 測温抵抗体の両端に接続された第１およ
   び第２の配線と、この第２の配線に並列に接続された接
   地用の第３の配線とを備えた３線式の測温抵抗体センサ
   を用いて温度測定する方法であって、 前記第１および第２の配線に加え、前記測温抵抗体の抵
   抗値が温度により変化する範囲あるいはその近傍の抵抗
   値を備えた複数の基準抵抗体のそれぞれを順番に定電流
   電源に接続し、各々に発生した電圧を測定する電圧測定
   工程と、 前記測温抵抗体により発生した電圧および複数の基準抵
   抗により発生した電圧を比較し、温度に換算する工程と
   を有する温度測定方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記第２の配線に前
   記複数の基準抵抗がそれぞれ直列に接続されており、前
   記電圧測定工程では、前記第２の配線および基準抵抗に
   より発生した電圧が測定されることを特徴とする温度測
   定方法。