JP2005207992A - Temperature-measuring device, its control method, and temperature-measuring system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温度測定装置およびその制御方法並びに温度測定システムに関し、特に被測定体の温度を非接触で測定する温度測定技術に適用して有効なものである。 The present invention relates to a temperature measurement device, a control method therefor, and a temperature measurement system, and is particularly effective when applied to a temperature measurement technique for measuring the temperature of an object to be measured in a non-contact manner.
被測定体の温度を非接触で測定する方法として、被測定体からの赤外線放射を利用する測定法が知られている。しかし、被測定体と赤外線センサとの間に赤外線を遮断する部材が介在する場合にはこの方法を採用することができない。たとえば、床暖房システムの竣工検査を行う際に床内の配管に正常に温水が送り出されているか否かを迅速に検査したい要請があるが、このような場合に配管からの赤外線放射を計測して検査することは配管上に床板が存在するために短時間での計測は困難であった。 As a method for measuring the temperature of the measurement object in a non-contact manner, a measurement method using infrared radiation from the measurement object is known. However, this method cannot be adopted when a member for blocking infrared light is interposed between the measured object and the infrared sensor. For example, when a completion inspection of a floor heating system is performed, there is a request to quickly inspect whether hot water is normally delivered to piping in the floor. In such a case, infrared radiation from the piping is measured. It was difficult to measure in a short time because there was a floorboard on the pipe.
このため、本発明者らは、赤外線放射を用いることなく非接触で床暖房システムの床内配管の温度を測定できる技術を開発した。この技術による温度測定方法は以下の通りである。すなわち、床内の配管上に金属製のフィルムを配置し、配管からの熱伝導によって金属製フィルムを加熱する。この金属製フィルムの温度をフィルム内に発生する渦電流を用いて計測する。渦電流は床上に配置したコイルに交流電流を流すことよって発生させ、発生した渦電流による磁界を同一または別のコイルによって検知する。金属フィルムの温度によって電気抵抗が変化し、電気抵抗の変化が渦電流値の変化を生じるので、渦電流による磁界を測定することによって金属フィルムおよびこれに接触する配管の温度を検知することができる。なお、このような本発明者らの開発した技術については本出願と同一の出願人による特許出願の公報(特許文献1)に記載されている。
しかしながら、前記特許文献1の技術による温度測定では、被測定体である金属製フィルムとコイルとの間の距離が変化してしまうと、正確な温度測定ができない問題がある。すなわち、前記特許文献1の技術では、金属製フィルムの温度変化(渦電流の変化)をコイルのインダクタンスの変化として検知するが、コイルのインダクタンスは、金属製フィルムの温度(渦電流)だけでなく金属製フィルムからコイルまでの距離によっても影響を受ける。距離を一定に維持した場合にはインダクタンスの変化は温度の変化として観測することができるが、距離が変化した場合にはインダクタンスはもはや温度によってのみ変化したとは見なせなくなる。つまり、前記特許文献1の技術では、被測定体とコイルとの距離を既知の一定値に維持する必要がある。 However, in the temperature measurement by the technique of Patent Document 1, there is a problem that accurate temperature measurement cannot be performed if the distance between the metal film as the object to be measured and the coil changes. That is, in the technique of Patent Document 1, a change in temperature of the metal film (change in eddy current) is detected as a change in inductance of the coil. The inductance of the coil is not only the temperature of the metal film (eddy current). It is also affected by the distance from the metal film to the coil. When the distance is kept constant, the change in inductance can be observed as a change in temperature. However, when the distance changes, the inductance can no longer be considered to change only with temperature. That is, in the technique of Patent Document 1, it is necessary to maintain the distance between the measured object and the coil at a known constant value.
本発明の目的は、被測定体内の渦電流を利用して被測定体の温度を非接触で測定する温度計測手法において、被測定体から誘導素子(コイル)までの距離が変化した場合であっても正確な温度測定を実現する温度計測の技術を提供することにある。 An object of the present invention is when the distance from the measured object to the inductive element (coil) is changed in a temperature measurement method in which the temperature of the measured object is measured in a non-contact manner using eddy current in the measured object. However, it is to provide a temperature measurement technique that realizes accurate temperature measurement.
本明細書で開示する発明は、以下の通りである。すなわち、本発明の温度測定装置は、導電性または半導電性の被測定体の温度を非接触で測定する温度測定装置であって、第1誘導素子を含み、その発振周波数が前記被測定体の温度および前記被測定体から前記第1誘導素子までの距離に依存して変化する第1発振回路と、第2誘導素子を含み、その発振周波数が前記被測定体から前記第2誘導素子までの距離に依存して変化し、かつ、その発振周波数への前記被測定体の温度依存性が前記第1発振回路における発振周波数への前記被測定体の温度依存性よりも小さい第2発振回路と、前記第1発振回路および第2発振回路の各発振周波数を測定する周波数測定手段と、補正用データを記憶する記憶手段と、前記第2発振回路の発振周波数と前記補正用データとから前記第1誘導素子と前記被測定体との間の推定距離を算出し、前記第1発振回路の発振周波数と前記推定距離とから前記被測定体の温度を算出する演算処理手段と、を有する。 The invention disclosed in this specification is as follows. That is, the temperature measuring apparatus of the present invention is a temperature measuring apparatus that measures the temperature of a conductive or semiconductive measured object in a non-contact manner, includes a first induction element, and the oscillation frequency of the measured object is the measured object. And a second inductive element that varies depending on the temperature and the distance from the measured body to the first inductive element, the oscillation frequency from the measured object to the second inductive element A second oscillation circuit that varies depending on the distance of the first oscillation circuit, and whose temperature dependency of the device under test to the oscillation frequency is smaller than the temperature dependency of the device under test to the oscillation frequency of the first oscillation circuit The frequency measurement means for measuring each oscillation frequency of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit, the storage means for storing correction data, the oscillation frequency of the second oscillation circuit, and the correction data. The first inductive element and the Calculating an estimated distance between the measuring body, having an arithmetic processing means for calculating the temperature of the object to be measured from said estimated distances and the oscillation frequency of the first oscillation circuit.
このような温度測定装置によれば、第2発振回路の発振周波数によって被測定体までの距離を推定できる。すなわち、第2発振回路の発振周波数は第1発振回路に比較して温度依存性が小さいので、つまり距離依存性が支配的になるので、第2発振回路の発振周波数から被測定体までの距離を推定できる。第2発振回路の第2誘導素子と第1発振回路の第1誘導素子との位置関係が予め定められたものであるなら、第2発振回路の発振周波数によって推定した距離から第1発振回路の第1誘導素子と被測定体の間の距離を補正し、第1発振回路の発振周波数から正確な被測定体の温度を知ることができる。ここで、第2発振回路の発振周波数への被測定体の温度依存性は第1発振回路における温度依存性より小さいことが要件となるが、理想的には第2発振回路における温度依存性が無いことが好ましい。しかしながら現実には第2発振回路における発振周波数への温度依存性を全く無くすることはできないので、実用的には、第2発振回路の温度依存性が、距離依存性(第2発振回路の第2誘導素子と被測定体までの距離が第2発振回路の発振周波数に及ぼす影響)に対して実質的に無視できるレベルであればよい。 According to such a temperature measuring device, the distance to the measurement object can be estimated from the oscillation frequency of the second oscillation circuit. That is, since the oscillation frequency of the second oscillation circuit is less temperature dependent than the first oscillation circuit, that is, the distance dependency is dominant, the distance from the oscillation frequency of the second oscillation circuit to the object to be measured. Can be estimated. If the positional relationship between the second inductive element of the second oscillating circuit and the first inductive element of the first oscillating circuit is predetermined, the distance of the first oscillating circuit from the distance estimated by the oscillation frequency of the second oscillating circuit is determined. The distance between the first inductive element and the measured object can be corrected, and the accurate temperature of the measured object can be known from the oscillation frequency of the first oscillation circuit. Here, the temperature dependency of the object to be measured on the oscillation frequency of the second oscillation circuit is required to be smaller than the temperature dependency of the first oscillation circuit. Ideally, the temperature dependency of the second oscillation circuit is Preferably no. However, in reality, the temperature dependence on the oscillation frequency in the second oscillation circuit cannot be eliminated at all. Therefore, in practice, the temperature dependence of the second oscillation circuit is the distance dependence (the second dependence of the second oscillation circuit). It is sufficient that the distance between the 2-inductive element and the measured object is substantially negligible with respect to the influence on the oscillation frequency of the second oscillation circuit.
前記第2発振回路における発振周波数への前記被測定体の温度依存性を前記前記第1発振回路における発振周波数への前記被測定体の温度依存性より小さくする手法として以下の手法を例示できる。第1の手法は、前記第2誘導素子と前記被測定体との距離を、前記第1誘導素子と前記被測定体との距離に比較して大きくする手法である。 The following technique can be exemplified as a technique for making the temperature dependence of the device under test to the oscillation frequency in the second oscillation circuit smaller than the temperature dependence of the device under test to the oscillation frequency in the first oscillation circuit. The first method is a method of increasing the distance between the second inductive element and the measured object as compared with the distance between the first inductive element and the measured object.
本発明に先立ち、本発明者らは、以下のような実験検討を行った。すなわち、誘導素子を被測定体の近傍に配置し、誘導素子と被測定体との間の距離および被測定体の温度によって、誘導素子のインダクタンス(全インダクタンス)がどのように変化するかを検討した。この結果、距離を以下の3つの領域に分けて考えることが可能であることを見出した。つまり、インダクタンスが距離と温度の両方の影響を受ける第1の距離領域、インダクタンスが距離の影響を受けるが温度の影響を無視できる第1の距離領域より遠い第2の距離領域、インダクタンスが距離にも温度にも影響を受けない第2の距離領域より遠い第3の距離領域である。第1および第2の距離領域では、誘導素子からの磁界によって被測定体内に渦電流を発生する。この渦電流は一種のインダクタンスを形成するから、渦電流(インダクタンス)に起因する磁界は誘導素子に相互インダクタンスを発生させる。この相互インダクタンス成分が誘導素子の全インダクタンスに変化を生じさせているものと考察できる。一方、第3の距離領域ではもはや渦電流との相互インダクタンスは形成されず(もしくは誘導素子からの磁界によって渦電流が形成されるほど近い距離にはなく)、誘導素子のインダクタンスは自己インダクタンスのみとなって被測定体の影響を受けないものと考えることができる。 Prior to the present invention, the present inventors conducted the following experimental study. In other words, an inductive element is placed in the vicinity of the measured object, and how the inductance (total inductance) of the inductive element changes depending on the distance between the inductive element and the measured object and the temperature of the measured object did. As a result, it was found that the distance can be divided into the following three areas. That is, the first distance region where the inductance is affected by both the distance and the temperature, the second distance region farther than the first distance region where the inductance is affected by the distance but the influence of the temperature can be ignored, and the inductance is the distance And a third distance area farther than the second distance area that is not affected by temperature. In the first and second distance regions, an eddy current is generated in the body to be measured by the magnetic field from the induction element. Since this eddy current forms a kind of inductance, the magnetic field caused by the eddy current (inductance) generates mutual inductance in the induction element. It can be considered that this mutual inductance component causes a change in the total inductance of the induction element. On the other hand, in the third distance region, mutual inductance with eddy current is no longer formed (or not so close that eddy current is formed by the magnetic field from the inductive element), and the inductance of the inductive element is only self-inductance. Therefore, it can be considered that it is not affected by the measured object.
第1の距離領域ではインダクタンスは距離と温度の両方の影響を受けるが、第2の距離領域では温度の影響をあまり受けず距離にのみ影響される(距離のパラメータが支配的)。この理由については明らかでない。理由を明らかにするための物理モデルを各種考えることは可能であるが、この知見を本願発明に利用する場合には重要ではない。本発明者らは、このような実験検討によって得られた知見、つまり、第1の距離領域では誘導素子のインダクタンスが被測定体からの距離および被測定体の温度の2つのパラメータで決定され、第2の距離領域(第1の距離領域より遠い領域)では誘導素子のインダクタンスは主に距離のパラメータによって決定されるという知見を利用して本発明に至った。すなわち、第1発振回路の第1誘導素子を第1の距離領域に置き、第2発振回路の第2誘導素子を第2の距離領域に置けば、第2発振回路の発振周波数(第2誘導素子のインダクタンスの変化に応じて変化する)から被測定体までの距離を算出でき、算出した距離と第1発振回路の発振周波数(第1誘導素子のインダクタンスの変化に応じて変化する)とから被測定体の温度を算出できる。これにより、被測定体までの距離が変化した場合であっても、正確な温度測定を行うことが可能になる。 In the first distance region, the inductance is affected by both the distance and the temperature, but in the second distance region, the inductance is not affected by the temperature so much and is influenced only by the distance (the distance parameter is dominant). The reason for this is not clear. Although various physical models for clarifying the reason can be considered, it is not important when this knowledge is used in the present invention. The inventors have obtained the knowledge obtained by such an experimental study, that is, in the first distance region, the inductance of the inductive element is determined by two parameters, the distance from the measured object and the temperature of the measured object, In the second distance region (region far from the first distance region), the present invention has been made by utilizing the knowledge that the inductance of the inductive element is mainly determined by the distance parameter. That is, if the first inductive element of the first oscillation circuit is placed in the first distance region and the second inductive element of the second oscillation circuit is placed in the second distance region, the oscillation frequency of the second oscillation circuit (second induction From the calculated distance and the oscillation frequency of the first oscillation circuit (which changes according to the change in inductance of the first inductive element). The temperature of the measured object can be calculated. Thus, accurate temperature measurement can be performed even when the distance to the measurement object changes.
前記第2発振回路における発振周波数への前記被測定体の温度依存性を前記前記第1発振回路における発振周波数への前記被測定体の温度依存性より小さくする第2の手法は、前記第2発振回路の発振周波数を前記第1発振回路の発振周波数より低くすることである。第2発振回路の発振周波数を第1発振回路のそれより小さくしても、前記距離の場合と同様に、インダクタンスへの温度の影響を無視できる周波数領域を発見できる。第2発振回路をこのような周波数領域で発振させ、一方、第1発振回路を温度および距離の両方がインダクタンスのパラメータとなる周波数領域で発振させると、前記距離の場合と同様に被測定体までの距離が変化した場合であっても、正確な温度測定を行うことが可能になる。 The second method of reducing the temperature dependency of the device under test to the oscillation frequency in the second oscillation circuit to be smaller than the temperature dependency of the device under test to the oscillation frequency in the first oscillation circuit is the second method. The oscillation frequency of the oscillation circuit is set lower than the oscillation frequency of the first oscillation circuit. Even if the oscillation frequency of the second oscillation circuit is made smaller than that of the first oscillation circuit, a frequency region in which the influence of temperature on the inductance can be ignored can be found as in the case of the distance. When the second oscillation circuit is oscillated in such a frequency region, while the first oscillation circuit is oscillated in a frequency region where both the temperature and the distance are parameters of the inductance, up to the object to be measured as in the case of the distance. Even when the distance changes, accurate temperature measurement can be performed.
前記第2発振回路における発振周波数への前記被測定体の温度依存性を前記第1発振回路における発振周波数への前記被測定体の温度依存性より小さくする第3の手法は、前記第1誘導素子および第2誘導素子をコイルで構成し、前記第2誘導素子の巻き数を前記第1誘導素子の巻き数より小さくすることである。この場合も、インダクタンスへの温度の影響を無視できる巻き数を発見できる。第2発振回路の第2誘導素子(コイル)の巻き数を温度の影響を受けない巻き数とし、第1発振回路の第1誘導素子(コイル)の巻き数を温度および距離の両方がインダクタンスのパラメータとなる巻き数とすることにより、前記距離の場合と同様に被測定体までの距離が変化した場合であっても、正確な温度測定を行うことが可能になる。 A third method for reducing the temperature dependence of the device under test to the oscillation frequency in the second oscillation circuit to be smaller than the temperature dependence of the device under test to the oscillation frequency in the first oscillation circuit is the first induction. The element and the second inductive element are constituted by coils, and the number of turns of the second inductive element is made smaller than the number of turns of the first inductive element. In this case as well, the number of turns that can ignore the influence of temperature on the inductance can be found. The number of turns of the second inductive element (coil) of the second oscillation circuit is set to the number of turns that is not affected by temperature, and the number of turns of the first inductive element (coil) of the first oscillation circuit is set so that both the temperature and the distance are inductances. By setting the number of turns as a parameter, it is possible to perform accurate temperature measurement even when the distance to the object to be measured is changed as in the case of the distance.
なお、前記説明では、被測定体との間の距離、印加される交流電流(電圧)の周波数、あるいは巻き数が異なる誘導素子(誘導素子を含む発振回路)を2つ用意する構成の発明を説明したが、誘導素子と被測定体との間の距離あるいは印加される周波数を変化させる手段を備えれば、誘導素子(発振回路)は1つでも良い。すなわち、本発明の温度測定装置は、導電性または半導電性の被測定体の温度を非接触で測定する温度測定装置であって、誘導素子を含む発振回路と、前記発振回路の発振周波数を測定する周波数測定手段と、前記被測定体と前記誘導素子との間の距離を第1距離もしくは前記第1距離より長い第2距離に切替える手段と、補正用データを記憶する記憶手段と、前記被測定体と前記誘導素子との間の距離が前記第2距離にあるときの前記発振回路の発振周波数と前記補正用データとから前記誘導素子と前記被測定体との間の推定距離を算出し、前記被測定体と前記誘導素子との間の距離が前記第1距離にあるときの前記発振回路の発振周波数と前記推定距離とから前記被測定体の温度を算出する演算処理手段と、を有するものとすることができる。あるいは、本発明の温度測定装置は、導電性または半導電性の被測定体の温度を非接触で測定する温度測定装置であって、誘導素子を含む発振回路と、前記発振回路の発振周波数を測定する周波数測定手段と、前記発振回路の発振周波数を第1周波数域もしくは前記第1周波数域より低い第2周波数域に切替える手段と、補正用データを記憶する記憶手段と、前記発振回路の発振周波数が前記第2周波数域にあるときの前記発振回路の発振周波数と前記補正用データとから前記誘導素子と前記被測定体との間の推定距離を算出し、前記発振回路の発振周波数が前記第1周波数域にあるときの前記発振回路の発振周波数と前記推定距離とから前記被測定体の温度を算出する演算処理手段と、を有するものとすることができる。誘導素子(発振回路)が1つであっても、距離を変化させ、あるいは、周波数を変化させ、その前後での発振周波数から被測定体までの距離を算出し、さらに算出した距離を用いて正確な温度を計算できる。 In the above description, the invention has a configuration in which two inductive elements (oscillation circuits including inductive elements) having different distances from the measured object, the frequency of the applied alternating current (voltage), or the number of turns are prepared. As described above, if a means for changing the distance between the inductive element and the measured object or the applied frequency is provided, the number of inductive elements (oscillation circuits) may be one. That is, the temperature measurement device of the present invention is a temperature measurement device that measures the temperature of a conductive or semiconductive object to be measured in a non-contact manner, and includes an oscillation circuit including an induction element and an oscillation frequency of the oscillation circuit. Frequency measuring means for measuring; means for switching a distance between the measured object and the inductive element to a first distance or a second distance longer than the first distance; storage means for storing correction data; The estimated distance between the inductive element and the measured object is calculated from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the correction data when the distance between the measured object and the inductive element is at the second distance. Arithmetic processing means for calculating the temperature of the measured object from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the estimated distance when the distance between the measured object and the inductive element is the first distance; To have That. Alternatively, the temperature measurement device of the present invention is a temperature measurement device that measures the temperature of a conductive or semiconductive object to be measured in a non-contact manner, and includes an oscillation circuit including an induction element and an oscillation frequency of the oscillation circuit. Frequency measuring means for measuring, means for switching the oscillation frequency of the oscillation circuit to a first frequency range or a second frequency range lower than the first frequency range, storage means for storing correction data, and oscillation of the oscillation circuit An estimated distance between the inductive element and the device under test is calculated from the oscillation frequency of the oscillation circuit when the frequency is in the second frequency range and the correction data, and the oscillation frequency of the oscillation circuit is An arithmetic processing unit that calculates the temperature of the measurement object from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the estimated distance when in the first frequency range may be included. Even if there is only one induction element (oscillation circuit), change the distance or change the frequency, calculate the distance from the oscillation frequency before and after that to the measured object, and use the calculated distance Accurate temperature can be calculated.
また、前記した温度測定装置と熱容量の小さい金属箔とを用いて、気体、液体または固体等の渦電流を生成しない対象物の温度測定を行う温度測定システムを構成できる。さらに、前記温度測定装置の発明は、その制御方法として把握することも可能である。すなわち、2つの誘導素子(発振回路)で温度測定装置が構成される場合の制御方法は、前記第2発振回路の発振周波数と補正用データとから前記第2誘導素子と前記被測定体との間の距離を算出するステップと、前記第2誘導素子と前記被測定体との間の距離から前記第1誘導素子と前記被測定体との間の推定距離を算出するステップと、前記第1発振回路の発振周波数と前記推定距離とから前記被測定体の温度を算出するステップと、を有する。あるいは、1つの誘導素子(発振回路)と被測定体までの距離を変化させる手段で温度測定装置が構成される場合の制御方法では、前記被測定体と前記誘導素子との間の距離を前記第2距離にし、前記発振回路の発振周波数と前記補正用データとから前記誘導素子と前記被測定体との間の推定距離を算出するステップと、前記被測定体と前記誘導素子との間の距離を、前記第2距離から前記第1距離に切替えるステップと、前記発振回路の発振周波数と前記推定距離とから前記被測定体の温度を算出するステップと、を有する。あるいは、1つの誘導素子(発振回路)と発振周波数域を変化させる手段で温度測定装置が構成される場合の制御方法では、前記発振回路の発振周波数を前記第2周波数域にし、前記発振回路の発振周波数と前記補正用データとから前記誘導素子と前記被測定体との間の推定距離を算出するステップと、前記発振回路の発振周波数を、前記第2周波数域から前記第1周波数域に切替えるステップと、前記発振回路の発振周波数と前記推定距離とから前記被測定体の温度を算出するステップと、を有する。これら制御方法によって、被測定体までの距離が変化した場合でも正確な温度の測定が可能になる。 Moreover, the temperature measurement system which measures the temperature of the object which does not produce | generate eddy currents, such as gas, a liquid, or a solid, can be comprised using an above described temperature measuring apparatus and metal foil with small heat capacity. Furthermore, the invention of the temperature measuring device can be grasped as its control method. That is, the control method in the case where the temperature measuring device is configured by two inductive elements (oscillator circuits) is based on the second inductive element and the measured object from the oscillation frequency of the second oscillator circuit and correction data. Calculating a distance between the first inductive element and the measured object from a distance between the second inductive element and the measured object, and the first Calculating the temperature of the measured object from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the estimated distance. Alternatively, in the control method in the case where the temperature measuring device is configured by means for changing the distance between one inductive element (oscillation circuit) and the measured object, the distance between the measured object and the inductive element is set to Calculating an estimated distance between the inductive element and the measured object from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the correction data, and between the measured object and the inductive element. And switching the distance from the second distance to the first distance, and calculating the temperature of the measured object from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the estimated distance. Alternatively, in the control method in the case where the temperature measuring device is configured by one inductive element (oscillation circuit) and means for changing the oscillation frequency range, the oscillation frequency of the oscillation circuit is set to the second frequency range, Calculating an estimated distance between the inductive element and the device under test from an oscillation frequency and the correction data; and switching the oscillation frequency of the oscillation circuit from the second frequency range to the first frequency range. And a step of calculating the temperature of the measured object from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the estimated distance. These control methods enable accurate temperature measurement even when the distance to the object to be measured changes.
本願発明によれば、被測定体内の渦電流を利用して被測定体の温度を非接触で測定する温度計測手法において、被測定体から誘導素子(コイル)までの距離が変化した場合であっても正確な温度測定を実現する温度計測の技術を提供できる。 According to the present invention, in the temperature measurement method in which the temperature of the measurement object is measured in a non-contact manner using the eddy current in the measurement object, the distance from the measurement object to the induction element (coil) changes. However, it is possible to provide temperature measurement technology that realizes accurate temperature measurement.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。具体的な実施形態の説明に先立ち、本発明の基礎となる本発明者らが行った実験について説明する。図1(a)は、本発明者らが行った実験の系を示す概略図である。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to the description of a specific embodiment, an experiment conducted by the present inventors as the basis of the present invention will be described. FIG. 1A is a schematic diagram showing a system of an experiment conducted by the present inventors.
図1(a)に示すように、コイル1を準備し、このコイル1をオシレータ2に接続する。そして、たとえば温水を通す配管3上に導電性の被測定体4を配置し、被測定体4に対向するようコイル1を配置する。コイル1と被測定体4との間の距離はd[mm]とする。
As shown in FIG. 1A, a coil 1 is prepared, and this coil 1 is connected to an
コイル1は、たとえば円筒状の固体材料に絶縁被覆の導電性ワイヤを巻きつけたソレノイドコイルである。コイルの形状、巻き数、磁心の材料等、発生する磁界の強さおよび分布に影響を与えるコイルのパラメータに特別な制限はない。しかし、コイル1が発生する磁界によって被測定体4に適切な渦電流を発生させる程度の磁界の分布および強さを生じるよう、適切にコイル1のパラメータを選択する必要がある。
The coil 1 is, for example, a solenoid coil in which a conductive wire with an insulating coating is wound around a cylindrical solid material. There are no particular restrictions on the coil parameters that affect the strength and distribution of the generated magnetic field, such as the shape of the coil, the number of turns, and the material of the magnetic core. However, it is necessary to appropriately select the parameters of the coil 1 so that the magnetic field generated by the coil 1 generates a magnetic field distribution and intensity that can generate an appropriate eddy current in the
オシレータ2の内部にはコンデンサ(必要に応じて抵抗も)を含み、このコンデンサ(および抵抗)とコイル1とで共振回路を構成する。オシレータ2は、共振回路の共振周波数で発振し、その発振周波数をf[Hz]として出力する。発振周波数fは、オシレータ2内のコンデンサ(および抵抗)の値を固定とすることによりコイル1のインダクタンスの変化を反映して変動する。
The
配管3には一定温度の温水を通す。これにより配管3に接触する被測定体4の温度を一定に保つことができる。被測定体4は、導電性または半導電性の材料で構成されている限り特に制限はない。ただし、温度計測の対象が配管3の温度であるならば、できるだけ速やかに配管3の温度に等しくなること、あるいは、配管3の温度への影響を少なくすること等の要求から、被測定体4は、熱容量の小さいものであることが好ましい。たとえばアルミニウム等の金属箔が好ましい。
Hot water having a constant temperature is passed through the pipe 3. Thereby, the temperature of the to-
上記のようなコイル1と被測定体4との配置においてオシレータ2を発振させると、コイル1に流れる交流電流によって交流磁界が生成され、この交流磁界によって被測定体4に渦電流が発生する。この渦電流は、コイル内を流れる電流と等価であるから渦電流による磁界が発生する。渦電流による磁界はコイル1に相互インダクタンスを発生させる。ここで、コイル1に流れる電流を一定にしたとしても、コイル1と被測定体4の位置関係が変化すると、被測定体4に発生する渦電流が変化する。よってコイル1の相互インダクタンスが変化し、発振周波数fの変化として観測される。さらに、コイル1と被測定体4の位置関係を固定したとしても、被測定体4の温度が変化すれば、渦電流の値が変化し、やはりコイル1の相互インダクタンスが変化して発振周波数fの変化として観測される。このように被測定体4の温度が変化すれば発振周波数が変化するのであるから、その変化の関係を予め調べておけば、発振周波数の変化から被測定体4の温度を検知することができる。これが本発明の温度測定の基本原理である。
When the
ところで、前記基本原理の説明から明らかに、発振周波数は被測定体4の温度にのみ依存するのではなく、コイル1と被測定体4との位置関係にも依存する。このため、正確な温度測定のためには、事前にコイル1と被測定体4との位置関係が明らかになっている必要がある。そこで、本発明者らは、図1(a)に示した系での発振周波数fに対するコイル1と被測定体4との距離dの依存性について実験を行った。
By the way, clearly from the description of the basic principle, the oscillation frequency does not depend only on the temperature of the measured
図1(b)は、実験の結果を示すグラフである。図1(b)において、縦軸は発振周波数fを、横軸は距離dを示す。点線で示したラインは、被測定体4の温度を60℃にしたときの発振周波数fの距離依存性を、実線で示したラインは、被測定体4の温度を30℃にしたときの発振周波数fの距離依存性を示す。図から明らかに、距離dが大きくなるほど発振周波数fは低下する。また、被測定体4の温度が高いほど発振周波数fが大きくなる。しかしながら、距離dが13mm以下の温度依存領域においては温度の上昇に伴って発振周波数fは顕著に大きくなる(温度依存性がある)一方で、距離dが13mmより大きい温度非依存領域では、被測定体4の温度を変えても発振周波数fはほとんど変化しない(温度依存性が低いあるいは無い)。
FIG.1 (b) is a graph which shows the result of experiment. In FIG. 1B, the vertical axis represents the oscillation frequency f, and the horizontal axis represents the distance d. The dotted line indicates the distance dependence of the oscillation frequency f when the temperature of the measured
すなわち、本発明者らは、コイル1と被測定体4との距離dの範囲によって、オシレータ2の発振周波数fが被測定体の温度Tと距離dの両方に依存する温度依存領域と、発振周波数fが距離dにのみ依存する(あるいは温度Tの依存性が無視できる)温度非依存領域の二つの領域に分けることができる事実を発見した。前記実験の場合、距離dがほぼ13mmを境にして、それより小さい領域が温度依存領域、大きい領域が温度非依存領域になる。
That is, the inventors of the present invention have a temperature dependent region in which the oscillation frequency f of the
このような実験事実を利用して、距離dが不確定な場合にも正確な温度測定が可能になる。すなわち、まず最初に、コイル1を温度非依存領域に置き、第1回目の発振周波数f1の測定を行う。この第1回目の発振周波数f1の測定では、コイル1を温度非依存領域に置いているので、測定した発振周波数f1は距離dにのみ依存する(温度Tに依存するとしてもその依存性は無視できる)。よって、予め発振周波数fの距離依存性を測定しておけば、測定した発振周波数f1からコイル1と被測定体4との距離d1が確定できる。前記実験の場合、距離d1は例えば16.5mmとすることができる。次に、コイル1を予め決めた距離dosだけ被測定体4に近づけ、あるいは予め定めた距離dosだけ被測定体4に近く配置した別のコイルを用意し、この近づけたコイル1あるいは別に用意したコイルを含む発振回路の発振周波数f2を測定する。距離dosは、近づけたコイル1あるいは別に用意したコイルが温度依存領域に入るように設定する。前記実験の場合、距離dosは、たとえば9.5mmとすることができる。第2回目の測定では、コイルが温度依存領域にあるため、発振周波数f2は、被測定体4の温度Tに依存するだけでなく被測定体4までの距離d2にも依存する。ここで距離d2は、第1回目の測定からd1−dosであることは判明しているので、予め測定しておいた発振周波数fの温度依存性および距離依存性を用いて測定した発振周波数f2および距離d1−dosから温度Tを確定できる。
Using such experimental facts, accurate temperature measurement is possible even when the distance d is indefinite. That is, first, the coil 1 is placed in a temperature-independent region, and the first oscillation frequency f1 is measured. In the first measurement of the oscillation frequency f1, since the coil 1 is placed in the temperature-independent region, the measured oscillation frequency f1 depends only on the distance d (the dependence is ignored even if it depends on the temperature T). it can). Therefore, if the distance dependency of the oscillation frequency f is measured in advance, the distance d1 between the coil 1 and the measured
上記実験の場合の距離d1(距離d2)の確定および温度Tの確定の具体例を以下に説明する。まず、前記実験結果から距離dが14.5〜18.5mmの範囲では発振周波数fの温度依存性はほとんど見られない。この範囲のデータから、たとえば16.5mmを基準位置とした変位Δdを発振周波数f1から求める実験式を導ける。実験式のモデル関数として1次関数を採用すれば、その傾きおよび切片は、距離dが14.5〜18.5mmの範囲のデータをカーブフィッティングすることにより求めることができる。その結果、上記実験の場合の実験式は数1のようになる。
(数1) Δd=291.98−0.00509×f1−16.5
Specific examples of the determination of the distance d1 (distance d2) and the determination of the temperature T in the case of the above experiment will be described below. First, from the experimental results, the temperature dependence of the oscillation frequency f is hardly seen when the distance d is in the range of 14.5 to 18.5 mm. From this range of data, an empirical formula for obtaining the displacement Δd with the reference position of 16.5 mm, for example, from the oscillation frequency f1 can be derived. If a linear function is adopted as the model function of the empirical formula, the slope and intercept can be obtained by curve fitting data having a distance d in the range of 14.5 to 18.5 mm. As a result, the empirical formula in the case of the above experiment is as follows.
(Equation 1) Δd = 291.98−0.00509 × f1−16.5
次に、発振周波数fに温度依存性のある範囲(dが4〜10mm)のデータを用いて、温度Tを求める実験式を導く。前記dosが9.5mmの場合、発振周波数f2測定時の距離d2は、基準位置で7mmとなる。よって、距離d2=4mmであればΔd=−3mmであり、d2=5のときΔd=−2、d2=6のときΔd=−1、d2=7のときΔd=0、d2=8のときΔd=1、d2=9のときΔd=2、d2=10のときΔd=3である。各距離d2のときの実験データを、温度Tを発振周波数f2の1次関数で近似すると、数2〜数8のようになる。
(数2) T=−0.00515×f2+407.12 (d2=4)
(数3) T=−0.00706×f2+520.07 (d2=5)
(数4) T=−0.007608×f2+543.56 (d2=6)
(数5) T=−0.011056×f2+750.02 (d2=7)
(数6) T=−0.0121×f2+795.694 (d2=8)
(数7) T=−0.02135×f2+1347 (d2=9)
(数8) T=−0.04474×f2+2721.9 (d2=10)
Next, an empirical formula for obtaining the temperature T is derived using data in a range where the oscillation frequency f is temperature-dependent (d is 4 to 10 mm). When the dos is 9.5 mm, the distance d2 when measuring the oscillation frequency f2 is 7 mm at the reference position. Therefore, when the distance d2 = 4 mm, Δd = −3 mm, when d2 = 5, when Δd = −2, when d2 = 6, when Δd = −1, when d2 = 7, when Δd = 0, and when d2 = 8 When Δd = 1 and d2 = 9, Δd = 2, and when d2 = 10, Δd = 3. When the experimental data at each distance d2 is approximated by a linear function of the oscillation frequency f2 with respect to the temperature T,
(Equation 2) T = −0.00515 × f2 + 407.12 (d2 = 4)
(Equation 3) T = −0.00706 × f2 + 520.07 (d2 = 5)
(Equation 4) T = −0.007608 × f2 + 543.56 (d2 = 6)
(Equation 5) T = −0.011056 × f2 + 750.02 (d2 = 7)
(Equation 6) T = −0.0121 × f2 + 795.694 (d2 = 8)
(Equation 7) T = −0.02135 × f2 + 1347 (d2 = 9)
(Equation 8) T = −0.04474 × f2 + 2721.9 (d2 = 10)
ここで、温度Tを数9のように表せば、
(数9) T=−a×f2+b
変数aおよび変数bはΔdの関数となる。変数aおよび変数bのモデル関数として、数10および数11を採用し、
(数10) a=a1×exp(a2×Δd)
(数11) b=b1×exp(b2×Δd)
数2〜数8の各傾きおよび切片のデータを用いてカーブフィッティングを行えば、a1=0.012、a2=0.3283、b1=821.19、b2=0.2852を計算することができる。なお、expは自然対数である。
Here, if the temperature T is expressed as in Equation 9,
(Equation 9) T = −a × f2 + b
Variables a and b are functions of Δd.
(Equation 10) a = a1 × exp (a2 × Δd)
(Equation 11) b = b1 × exp (b2 × Δd)
If curve fitting is performed using the slope and intercept data of
以上の計算から、前記実験の場合の温度Tは、発振周波数f1の測定結果および数1から求めたΔdを数10および数11に代入し、数10および数11で求めたaおよびbと発振周波数f2の測定結果から数9を用いて計算することができる。このようにして求めた温度Tは、コイルから被測定体までの距離dが不確定な場合であっても、距離dを補正したものであり、正確な温度として測定されたものとなる。
From the above calculation, the temperature T in the case of the experiment is obtained by substituting Δd obtained from the measurement result of the oscillation frequency f1 and Equation 1 into
次に、本実施の形態の温度測定装置の具体的な構成を説明する。図2は、本発明の一実施の形態である温度測定装置の構成の一例を示したブロック図である。本実施の形態の温度測定装置は、コイル10a、コイル10b、コイル支持部材11、オシレータ20a、オシレータ20b、制御部30、温度表示部40を有する。コイル10a、コイル10bおよびコイル支持部材11は、たとえば床板12、金属箔13および温水配管14を含む床暖房システムの上部に配置する。
Next, a specific configuration of the temperature measuring apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the temperature measuring apparatus according to one embodiment of the present invention. The temperature measurement device according to the present embodiment includes a
コイル10aおよびコイル10bは、前記したコイル1と同様のコイルである。ここでは、コイルを例示するが、電気的に誘導性を示す素子であるならコイルに限定されることはない。たとえば、負性容量性を示す半導体素子等をコイル10aあるいはコイル10bの代わりに用いても良い。
The
コイル支持部材11は、コイル10aおよびコイル10bを距離Lのオフセットをもって非測定体近傍に配置するための構造部材である。コイル支持部材11の透磁率に特に制限はないが、常磁性体であることが好ましい。コイル支持部材11には、図示するように、コイル10aおよびコイル10bに距離Lのオフセットを設けるための段差を有し、段差上下の各平坦面にコイル10aおよびコイル10bを配置し、コイル10aおよびコイル10b間に距離Lのオフセットを設けるようにしている。オフセット距離Lとしてはたとえば9.5mmを例示する。
The
オシレータ20aおよびオシレータ20bは各々コイル10aおよびコイル10bに接続され、その内部に有するコンデンサ21aおよびコンデンサ21bとコイル10aおよびコイル10bとで構成される共振回路の共振周波数で発振する発振回路である。オシレータ20aおよびオシレータ20bの発振周波数はコイル10aおよびコイル10bのインダクタンスの変化に応じて変化する。オシレータ20aおよびオシレータ20bはNOT回路22aおよびNOT回路22bで励振され、NOT回路23aおよびNOT回路23bによって各々その発振がパルス電圧として出力される。出力されたパルス電圧は後に説明するパルスカウンタによってカウントされ、所定時間(たとえば1秒)内のカウント数によって発振周波数が求められる。なお、ここではコイル10aおよびコンデンサ21a(あるいはコイル10bおよびコンデンサ21b)で共振回路を構成する例を示しているが、付加的に抵抗素子、容量素子、誘導素子等の回路素子を追加することは任意である。これら付加的な回路素子によって共振周波数を調整できる。あるいは共振のQ値を調整し、共振を安定化することができる。
The
制御部30は、本実施の形態の温度測定装置を制御する。制御部30には、CPU(中央演算処理装置)31、パルスカウンタ32、パルスカウンタ33、RAM(ランダムアクセスメモリ)34、ROM(リードオンリーメモリ)35、表示制御回路36を含む。CPU31は汎用的な演算処理装置であり、所定のプログラムに従って処理を実行できる。パルスカウンタ32およびパルスカウンタ33はCPU31によって制御され、各々オシレータ20aおよびオシレータ20bから出力されるパルスを計数する。RAM34はデータの一時記憶装置である。ROM35からロードしたプログラムやデータを保持し、また、プログラムの実行に利用するワークエリアを確保する。ROM35は、本装置で用いるプログラムやデータを記録する。なお、ROM35に代えてハードディスクドライブ等他のメモリ装置を利用することも可能である。表示制御回路36は、温度表示部40を制御する。
The
温度表示部40は、制御部30で計算した温度Tを表示する。表示はデジタル式、アナログ式の何れであっても良く、計算結果を表示できるものであれば任意の表示装置を適用できる。たとえば液晶表示装置を例示できる。
The
なお、本例では、床暖房システムでの温度測定を例示しているがこれに限られないことは勿論である。被測定体が渦電流を発生しうる導電体、半導体である限り本発明の温度測定を適用できることは勿論である。なお、床暖房システムにおける金属箔13が被測定体であることは言うまでも無いが、金属箔13のように熱容量の小さい材料を用いることによって、実質的に温水配管14の温度を測定する温度測定システムとして本発明を把握することができることも言うまでも無い。
In addition, in this example, although the temperature measurement in a floor heating system is illustrated, of course, it is not restricted to this. Of course, the temperature measurement of the present invention can be applied as long as the object to be measured is a conductor or semiconductor capable of generating eddy current. In addition, it cannot be overemphasized that the
図3は、本実施の形態の温度測定装置の制御方法の一例を説明したフローチャートである。なお、以下に説明する処理は、その手順をコンピュータプログラムによって実現することが可能であり、このプログラムは前記したROM35に記録される。本明細書においてプログラムもROM35その他の記憶装置に記録される限り本発明の装置の一部を構成するものとする。また、以下の説明ではコンピュータプログラムによって下記処理を実行する例を説明するが、シーケンス制御、ハードウェアによる自動制御等他の制御手段によって同様の処理が実現できることは勿論である。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a control method for the temperature measuring apparatus according to the present embodiment. The procedure described below can be realized by a computer program, and the program is recorded in the
測定が開始されると、まず、第2発振回路(コイル10bおよびコンデンサ21b)の発振周波数f1の測定を行う(ステップ51)。発振周波数f1の測定は、たとえばパルスカウンタ32で1秒間にカウントされるパルス数を計数することにより行える。
When the measurement is started, first, the oscillation frequency f1 of the second oscillation circuit (the
次に、補正距離Δdの計算を行う(ステップ52)。Δdの計算は前記した数1を用いて行える。 Next, the correction distance Δd is calculated (step 52). The calculation of Δd can be performed using Equation 1 described above.
次に、第1発振回路(コイル10aおよびコンデンサ21a)の発振周波数f2の測定を行う(ステップ53)。発振周波数f2の測定は、たとえばパルスカウンタ33で1秒間にカウントされるパルス数を計数することにより行える。
Next, the oscillation frequency f2 of the first oscillation circuit (the
次に、温度Tの計算を行う(ステップ54)。温度Tの計算は、先に計算したΔdと前記した数9〜数11を用いて行える。 Next, the temperature T is calculated (step 54). The temperature T can be calculated using the previously calculated Δd and the equations 9 to 11.
最後に、計算した温度Tを表示する(ステップ55)。このような制御方法によって、距離dが不確定な場合であっても、距離dを補正し、正確な温度測定を行える。 Finally, the calculated temperature T is displayed (step 55). By such a control method, even when the distance d is indefinite, the distance d is corrected and accurate temperature measurement can be performed.
以上、本発明を具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。たとえば、前記例では、被測定体までの距離を予め定めたオフセット距離Lだけ異ならせた2つのコイルを用いて温度測定を行う例を説明したが、距離を異ならせる代わりに、コイルに加える周波数(発振周波数)を異ならせることによって、同様の温度測定を行うことも可能である。図4(a)は、被測定体の温度を20℃から40℃に変化させた場合の発振周波数の変化の値を距離を横軸として示したグラフであり、点線は発振周波数をほぼ113kHzに、実線は発振周波数をほぼ25kHzにした場合を示したものである。図示するように、発振周波数をほぼ25kHzにした場合には、発振周波数の温度依存性はほとんどなく、一方、発振周波数をほぼ113kHzにした場合には、発振周波数の温度依存性は大きく現れる。この結果を利用すれば、たとえば発振周波数の異なる2つの共振回路を前記例と同様に(ただし2つのコイルにオフセット距離は設ける必要はない)用意し、あるいは、第1回目と第2回目の測定ごとに発振周波数を異ならせることにより、前記同様の温度測定を行うことが可能である。 Although the present invention has been specifically described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be variously modified without departing from the gist thereof. For example, in the above-described example, the example in which the temperature measurement is performed using two coils whose distances to the measurement object are different from each other by a predetermined offset distance L is described, but the frequency applied to the coils instead of different distances. It is also possible to perform the same temperature measurement by changing the (oscillation frequency). FIG. 4A is a graph showing the value of the change in oscillation frequency when the temperature of the object to be measured is changed from 20 ° C. to 40 ° C. with the distance as the horizontal axis, and the dotted line shows the oscillation frequency at about 113 kHz. The solid line shows the case where the oscillation frequency is approximately 25 kHz. As shown in the figure, when the oscillation frequency is about 25 kHz, there is almost no temperature dependence of the oscillation frequency, whereas when the oscillation frequency is about 113 kHz, the temperature dependence of the oscillation frequency appears greatly. If this result is used, for example, two resonance circuits having different oscillation frequencies are prepared in the same manner as in the above example (however, it is not necessary to provide an offset distance between the two coils), or the first and second measurements are performed. By varying the oscillation frequency for each, it is possible to perform the same temperature measurement as described above.
あるいは、コイルの巻き数を異ならせることによって、同様の温度測定を行うことも可能である。図4(b)は、被測定体の温度を20℃から40℃に変化させた場合の発振周波数の変化の値を距離を横軸として示したグラフであり、点線はコイルの巻き数を200巻きとし、実線はコイルの巻き数を100巻きとした場合を示したものである。図示するように、巻き数が100巻きの場合であって距離が5mm以上の領域では、発振周波数の温度依存性はほとんどない。一方、巻き数を200巻きにした場合には、発振周波数の温度依存性は大きく現れる。この結果を利用すれば、たとえば巻き数の異なる2つのコイルを用意して2つの共振回路を構成し、前記例と同様に温度測定を行うことが可能である。 Alternatively, the same temperature measurement can be performed by changing the number of turns of the coil. FIG. 4B is a graph showing the value of the change in the oscillation frequency when the temperature of the measured object is changed from 20 ° C. to 40 ° C. with the distance as the horizontal axis, and the dotted line indicates the number of turns of the coil of 200. The solid line shows the case where the number of turns of the coil is 100. As shown in the figure, there is almost no temperature dependence of the oscillation frequency when the number of turns is 100 and the distance is 5 mm or more. On the other hand, when the number of turns is 200, the temperature dependence of the oscillation frequency appears greatly. If this result is utilized, it is possible to prepare two coils with different numbers of windings to form two resonance circuits and perform temperature measurement in the same manner as in the above example.
また、前記例では、2つの発振回路を用意する例を説明したが、1つの共振回路で温度測定を行うことも可能である。図5は、本実施の形態の温度測定装置の他の例を示したブロック図である。この変更例では、図2同様のコイル10、オシレータ20、パルスカウンタ32を有するが、各々1組であればよく、その代わりにエレベータ61と、制御部30にエレベータドライバ62を有する。エレベータ61は、エレベータドライバ62によって制御され、コイル10をオフセット距離Lだけ上下に移動させる機能を持つ。このような構成を持つ変更例の温度測定装置では、図6に示すような制御が行える。すなわち、まず、エレベータを上にセットし(ステップ71)、コイル10が温度非依存領域に位置するようにする。次に1回目の周波数測定を行い(ステップ72)、Δdの計算を行う(ステップ73)。次に、エレベータを下にセットし(ステップ74)、コイル10が温度依存領域に位置するようにする。次に、2回目の周波数測定を行い(ステップ75)、温度Tの計算(ステップ76)および温度Tの表示(ステップ77)を行う。
Moreover, although the example which prepares two oscillation circuits was demonstrated in the said example, it is also possible to measure temperature with one resonance circuit. FIG. 5 is a block diagram showing another example of the temperature measuring apparatus of the present embodiment. In this modified example, the
また、1つの共振回路で測定を行う場合、周波数を変化させることによっても同様に正確な温度測定を行える。図7は、本実施の形態の温度測定装置のさらに他の例を示したブロック図である。この変更例では、図5同様のコイル10、パルスカウンタ32を有するが、オシレータ80に付加的なコンデンサ81およびコンデンサ81に接続されるスイッチ82を、制御部30にスイッチ82を制御するスイッチドライバ83を有する。スイッチ82がONの場合共振回路にコンデンサ81が接続され、OFFの場合コンデンサ81は共振回路から分離される。この結果、スイッチ82のONあるいはOFFによって共振回路の発振周波数が大きく変化する。このような構成を持つ変更例の温度測定装置では、図8に示すような制御が行える。すなわち、まず、スイッチ82をONにセットし(ステップ91)、発振周波数を低くするようにセットする。次に1回目の周波数測定を行い(ステップ92)、Δdの計算を行う(ステップ93)。次に、スイッチ82をOFFにセットし(ステップ94)、発振周波数を高くセットする。次に、2回目の周波数測定を行い(ステップ95)、温度Tの計算(ステップ96)および温度Tの表示(ステップ97)を行う。
When measurement is performed with one resonance circuit, accurate temperature measurement can be performed similarly by changing the frequency. FIG. 7 is a block diagram showing still another example of the temperature measuring apparatus according to the present embodiment. In this modified example, the
また、前記例では、コイルのインダクタンスの変化をオシレータの周波数変化によって検知したが、コイルのインダクタンスを直接計測することによって検知することも可能である。 In the above example, the change in the inductance of the coil is detected by the change in the frequency of the oscillator. However, it can also be detected by directly measuring the inductance of the coil.
1…コイル、2…オシレータ、3…配管、4…被測定体、10…コイル、10a…コイル、10b…コイル、11…コイル支持部材、12…床板、13…金属箔、14…温水配管、20…オシレータ、20a…オシレータ、20b…オシレータ、21a…コンデンサ、21b…コンデンサ、22…NOT回路、22a…NOT回路、22b…NOT回路、23…NOT回路、23a…NOT回路、23b…NOT回路、30…制御部、31…CPU、32…パルスカウンタ、33…パルスカウンタ、34…RAM、35…ROM、36…表示制御回路、40…温度表示部、61…エレベータ、62…エレベータドライバ、80…オシレータ、81…コンデンサ、82…スイッチ、83…スイッチドライバ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Coil, 2 ... Oscillator, 3 ... Piping, 4 ... Measured object, 10 ... Coil, 10a ... Coil, 10b ... Coil, 11 ... Coil supporting member, 12 ... Floor board, 13 ... Metal foil, 14 ... Hot water piping, DESCRIPTION OF
Claims (13)
第1誘導素子を含み、その発振周波数が前記被測定体の温度および前記被測定体から前記第1誘導素子までの距離に依存して変化する第1発振回路と、
第2誘導素子を含み、その発振周波数が前記被測定体から前記第2誘導素子までの距離に依存して変化し、かつ、その発振周波数への前記被測定体の温度依存性が前記第1発振回路における発振周波数への前記被測定体の温度依存性よりも小さい第2発振回路と、
前記第1発振回路および第2発振回路の各発振周波数を測定する周波数測定手段と、
補正用データを記憶する記憶手段と、
前記第2発振回路の発振周波数と前記補正用データとから前記第1誘導素子と前記被測定体との間の推定距離を算出し、前記第1発振回路の発振周波数と前記推定距離とから前記被測定体の温度を算出する演算処理手段と、
を有する温度測定装置。 A temperature measuring device that measures the temperature of a conductive or semiconductive object to be measured in a non-contact manner,
A first oscillation circuit including a first inductive element, the oscillation frequency of which varies depending on the temperature of the measured object and the distance from the measured object to the first inductive element;
A second inductive element, the oscillation frequency of which varies depending on the distance from the measured object to the second inductive element, and the temperature dependence of the measured object on the oscillation frequency is the first inductive element; A second oscillation circuit smaller than the temperature dependence of the device under test to the oscillation frequency in the oscillation circuit;
Frequency measuring means for measuring each oscillation frequency of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit;
Storage means for storing correction data;
An estimated distance between the first inductive element and the measured object is calculated from the oscillation frequency of the second oscillation circuit and the correction data, and the oscillation frequency of the first oscillation circuit and the estimated distance are used to calculate the estimated distance. Arithmetic processing means for calculating the temperature of the measurement object;
A temperature measuring device.
誘導素子を含む発振回路と、
前記発振回路の発振周波数を測定する周波数測定手段と、
前記被測定体と前記誘導素子との間の距離を第1距離もしくは前記第1距離より長い第2距離に切替える手段と、
補正用データを記憶する記憶手段と、
前記被測定体と前記誘導素子との間の距離が前記第2距離にあるときの前記発振回路の発振周波数と前記補正用データとから前記誘導素子と前記被測定体との間の推定距離を算出し、前記被測定体と前記誘導素子との間の距離が前記第1距離にあるときの前記発振回路の発振周波数と前記推定距離とから前記被測定体の温度を算出する演算処理手段と、
を有する温度測定装置。 A temperature measuring device that measures the temperature of a conductive or semiconductive object to be measured in a non-contact manner,
An oscillation circuit including an inductive element;
Frequency measuring means for measuring the oscillation frequency of the oscillation circuit;
Means for switching a distance between the measured object and the inductive element to a first distance or a second distance longer than the first distance;
Storage means for storing correction data;
An estimated distance between the inductive element and the measured object is determined from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the correction data when the distance between the measured object and the inductive element is the second distance. An arithmetic processing means for calculating and calculating the temperature of the measured object from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the estimated distance when the distance between the measured object and the inductive element is the first distance; ,
A temperature measuring device.
誘導素子を含む発振回路と、
前記発振回路の発振周波数を測定する周波数測定手段と、
前記発振回路の発振周波数を第1周波数域もしくは前記第1周波数域より低い第2周波数域に切替える手段と、
補正用データを記憶する記憶手段と、
前記発振回路の発振周波数が前記第2周波数域にあるときの前記発振回路の発振周波数と前記補正用データとから前記誘導素子と前記被測定体との間の推定距離を算出し、前記発振回路の発振周波数が前記第1周波数域にあるときの前記発振回路の発振周波数と前記推定距離とから前記被測定体の温度を算出する演算処理手段と、
を有する温度測定装置。 A temperature measuring device that measures the temperature of a conductive or semiconductive object to be measured in a non-contact manner,
An oscillation circuit including an inductive element;
Frequency measuring means for measuring the oscillation frequency of the oscillation circuit;
Means for switching the oscillation frequency of the oscillation circuit to a first frequency range or a second frequency range lower than the first frequency range;
Storage means for storing correction data;
An estimated distance between the inductive element and the measured object is calculated from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the correction data when the oscillation frequency of the oscillation circuit is in the second frequency range, and the oscillation circuit Arithmetic processing means for calculating the temperature of the measured object from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the estimated distance when the oscillation frequency is in the first frequency range;
A temperature measuring device.
第2誘導素子を含み、その発振周波数が前記被測定体から前記第2誘導素子までの距離に依存して変化し、かつ、その発振周波数への前記被測定体の温度依存性が前記第1発振回路における発振周波数への前記被測定体の温度依存性よりも小さい第2発振回路と、
前記第1発振回路および第2発振回路の各発振周波数を測定する周波数測定手段と、
補正用データを記憶する記憶手段と、
を有する導電性または半導電性の被測定体の温度を非接触で測定する温度測定装置の制御方法であって、
前記第2発振回路の発振周波数と前記補正用データとから前記第2誘導素子と前記被測定体との間の距離を算出するステップと、
前記第2誘導素子と前記被測定体との間の距離から前記第1誘導素子と前記被測定体との間の推定距離を算出するステップと、
前記第1発振回路の発振周波数と前記推定距離とから前記被測定体の温度を算出するステップと、
を有する温度測定装置の制御方法。 A first oscillation circuit including a first inductive element, the oscillation frequency of which varies depending on the temperature of the measured object and the distance from the measured object to the first inductive element;
A second inductive element, the oscillation frequency of which varies depending on the distance from the measured object to the second inductive element, and the temperature dependence of the measured object on the oscillation frequency is the first inductive element; A second oscillation circuit smaller than the temperature dependence of the device under test to the oscillation frequency in the oscillation circuit;
Frequency measuring means for measuring each oscillation frequency of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit;
Storage means for storing correction data;
A method for controlling a temperature measuring device that measures the temperature of a conductive or semiconductive object to be measured without contact,
Calculating a distance between the second inductive element and the measured object from the oscillation frequency of the second oscillation circuit and the correction data;
Calculating an estimated distance between the first inductive element and the measured object from a distance between the second inductive element and the measured object;
Calculating the temperature of the measurement object from the oscillation frequency of the first oscillation circuit and the estimated distance;
A method for controlling a temperature measuring device having
前記発振回路の発振周波数を測定する周波数測定手段と、
前記被測定体と前記誘導素子との間の距離を第1距離もしくは前記第1距離より長い第2距離に切替える手段と、
補正用データを記憶する記憶手段と、
を有する導電性または半導電性の被測定体の温度を非接触で測定する温度測定装置の制御方法であって、
前記被測定体と前記誘導素子との間の距離を前記第2距離にし、前記発振回路の発振周波数と前記補正用データとから前記誘導素子と前記被測定体との間の推定距離を算出するステップと、
前記被測定体と前記誘導素子との間の距離を、前記第2距離から前記第1距離に切替えるステップと、
前記発振回路の発振周波数と前記推定距離とから前記被測定体の温度を算出するステップと、
を有する温度測定装置の制御方法。 An oscillation circuit including an inductive element;
Frequency measuring means for measuring the oscillation frequency of the oscillation circuit;
Means for switching a distance between the measured object and the inductive element to a first distance or a second distance longer than the first distance;
Storage means for storing correction data;
A method for controlling a temperature measuring device that measures the temperature of a conductive or semiconductive object to be measured without contact,
The distance between the measured object and the inductive element is set to the second distance, and an estimated distance between the inductive element and the measured object is calculated from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the correction data. Steps,
Switching the distance between the measured object and the inductive element from the second distance to the first distance;
Calculating the temperature of the measured object from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the estimated distance;
A method for controlling a temperature measuring device having
前記発振回路の発振周波数を測定する周波数測定手段と、
前記発振回路の発振周波数を第1周波数域もしくは前記第1周波数域より低い第2周波数域に切替える手段と、
補正用データを記憶する記憶手段と、
を有する導電性または半導電性の被測定体の温度を非接触で測定する温度測定装置の制御方法であって、
前記発振回路の発振周波数を前記第2周波数域にし、前記発振回路の発振周波数と前記補正用データとから前記誘導素子と前記被測定体との間の推定距離を算出するステップと、
前記発振回路の発振周波数を、前記第2周波数域から前記第1周波数域に切替えるステップと、
前記発振回路の発振周波数と前記推定距離とから前記被測定体の温度を算出するステップと、
を有する温度測定装置の制御方法。 An oscillation circuit including an inductive element;
Frequency measuring means for measuring the oscillation frequency of the oscillation circuit;
Means for switching the oscillation frequency of the oscillation circuit to a first frequency range or a second frequency range lower than the first frequency range;
Storage means for storing correction data;
A method for controlling a temperature measuring device that measures the temperature of a conductive or semiconductive object to be measured without contact,
Setting the oscillation frequency of the oscillation circuit to the second frequency range, and calculating an estimated distance between the inductive element and the measured object from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the correction data;
Switching the oscillation frequency of the oscillation circuit from the second frequency range to the first frequency range;
Calculating the temperature of the measured object from the oscillation frequency of the oscillation circuit and the estimated distance;
A method for controlling a temperature measuring device having
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JP2004017059A JP2005207992A (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Temperature-measuring device, its control method, and temperature-measuring system |
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WO2013141153A1 (en) * | 2012-03-23 | 2013-09-26 | 株式会社村田製作所 | Wireless thermometer |
JP2015129521A (en) * | 2007-12-27 | 2015-07-16 | エドワーズ株式会社 | vacuum pump |
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2004
- 2004-01-26 JP JP2004017059A patent/JP2005207992A/en active Pending
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