JPH064307Y2

JPH064307Y2 - 圧力計測器の温度補正回路

Info

Publication number: JPH064307Y2
Application number: JP1986166471U
Authority: JP
Inventors: 隆吉岡; 千秋岩佐
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1986-10-29
Filing date: 1986-10-29
Publication date: 1994-02-02
Anticipated expiration: 2001-10-29
Also published as: JPS6372538U

Description

【考案の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この考案は、プロセス計測等に用いられる圧力計測器の
温度補正回路に関する。

（ロ）従来の技術従来の圧力計測器は、第４図に示すように、圧力センサ
４１、温度センサ４２、圧力センサ４１と温度センサ４
２の出力を切替えるマルチプレクサ４３、マルチプレク
サ４３から入力される圧力センサ４１あるいは温度セン
サ４２の出力をデジタル信号に変換する変換器４４、Ｃ
ＰＵ４５、ＲＯＭ４６、表示器４７及びＲＡＭ４８から
なり、圧力センサ４１として、半導体圧力センサを使用
したものが多い。

一般に、半導体圧力センサは、温度によって特性が変化
するので、圧力センサ単体としても、温度補償抵抗を付
設して、温度補正したものが使用される。しかしなが
ら、圧力計測器では、圧力センサ単体の温度補正のみで
は補正が十分ではないので、先ず圧力センサ以外の温度
補償なしで温度を変え、ゼロ変化、スパン変化を測定
し、温度エラーを測定し、これを補正するためのデータ
をＲＯＭ４６に書込んでいた。

（ハ）考案が解決しようとする問題点上記従来の圧力計測器の温度補正は、温度を変えてゼロ
変化、スパン変化を測定し、圧力計測器を個々に調整し
なければならず、温度の使用範囲に亘って十分に温度補
正することは非常に時間を要し、また回路も複雑で、補
正精度もさほどよくないという問題があった。

この考案は、上記に鑑み、計測現場でも簡単・容易に温
度補正をなし得る圧力計測器の温度補正回路を提供する
ことを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この考案の圧力計測器の温度補正回路は、圧力センサ
(1,2)で検出される信号を増幅器(3)で増幅し、この増幅
出力を、基準電圧に基づいて動作するＡ／Ｄ変換器(4)
によってデジタル値に変換する圧力計測器において、
直流電圧を入力に受けて動作し周囲温度に比例した電圧
を発生する電圧発生回路(8,9,12)と、この電圧発生回
路への入力直流電圧を可変して、所定の基準温度におけ
る前記電圧発生回路の出力電圧を零ボルトに調整し得る
第１の調整器(7)と、前記電圧発生回路の出力電圧を
受け、この電圧値を任意の値に可変し得る第２と第３の
調整器(13,14)と、この第２の調整器の出力を受け、
この出力値が零ボルトを一方側に越えた場合にのみ、こ
れに応じた電圧を発生する第１の関数発生器(15)と、
前記第３の調整器の出力を受け、この出力値が零ボルト
を他方側に越えた場合にのみ、これに応じた電圧を発生
する第２の関数発生器(16)と、前記第１と第２の関数
発生器の出力電圧、および所定値の直流電圧を受け、こ
の直流電圧と、前記第１または第２の関数発生器の出力
電圧との間で、適宜な指示に基づいて加算または減算の
演算を行い、その演算結果電圧を前記Ａ／Ｄ変換器に対
して基準電圧として供給する演算器(17)とを特徴的に備
えている。

電圧発生回路は、周囲温度に比例した電圧を発生する回
路であるが、第１の調整器を可変することによって、所
定の基準温度（例えば、通常の使用温度）における出力
電圧を零ボルトに調整することができる。

第１の関数発生器は、例えば零ボルト以上の入力電圧を
受けた場合に、入力電圧に対応した電圧を発生する回路
であり、また、第２の関数発生器は、例えば零ボルト以
下の入力電圧を受けた場合に、入力電圧に対応した電圧
を発生する回路である。従って、電圧発生回路の出力を
第１の調整器によって零ボルトに調整した後は、第１の
関数発生器は、基準温度以上においてのみ周囲温度に対
応した電圧を発生する回路となり、また、第２の関数発
生器は、基準温度以下においてのみ周囲温度に対応した
電圧を発生する回路となる。

演算器は、操作者による適宜な指示に基づいて加算回路
または減算回路として機能して、「所定値の直流電圧＋
（または−）第１の関数発生器出力」の演算か、「所定
値の直流電圧＋（または−）第２の関数発生器出力」の
演算を行う。

Ａ／Ｄ変換器は、その基準電圧が変化すると、同じレベ
ルのアナログ信号に対しても異なるデジタルデータを出
力するので、上記演算器の出力（つまりＡ／Ｄ変換器の
基準電圧）を第１〜第３の調整器によって適宜に調整す
れば、圧力計測器の温度補正を行うことができる。

以下、調整手順を具体的に説明すると、第１の調整器を
可変して、基準温度（例えば、圧力計測器を用いる通常
の温度）における前記電圧発生回路の出力電圧を零ボル
トに調整する。そして、例えば現場において、前記基準
温度以上または以下である温度下で較正用の圧力計測器
と並測して、測定値が同一となるように第２または第３
の調整器を調整する。

また、現場において３点温度補正しても良い。つまり、
第１の調整器を可変して各現場における基準温度におけ
る電圧発生回路の出力を零ボルトに調整し、その後、前
記基準温度以上及び以下の所定温度において、較正用の
圧力計測器の測定値と同一になるよう第２と第３の調整
器を調整するのでも良い。

いずれにしても、この圧力計測器では、Ａ／Ｄ変換器の
基準電圧を、第１〜第３の調整器によって適宜に調整す
ることによって、容易且つ正確に温度補正を行うことが
できる。

（ホ）実施例以下、実施例により、この考案をさらに詳細に説明す
る。

第１図は、この考案の一実施例を示す圧力計測器の回路
図である。この圧力計測器は、半導体圧力センサ１、こ
の半導体圧力センサ１を駆動する定電流源２、半導体圧
力センサ１の出力を増幅する信号増幅部３及びＡ／Ｄ変
換器４からなり、さらに温度補正回路５を付設して構成
されている。また、図示していないが、Ａ／Ｄ変換器４
の出力はＣＰＵに取込まれ、適宜にデジタル表示器に表
示される。

温度補正回路５は、基準電圧源６を備えており、この基
準電圧源６に並列に、抵抗分圧器７が接続されている。
抵抗分圧器７の可変端子の分圧電圧Ｅ₁は、感温抵抗８
及び演算器９により、出力Ｅ₀に変換されている。基準
電圧源６の正側と演算器９の出力端子間に、抵抗１０，
１１が接続されており、分圧電圧Ｅ₁と出力電圧Ｅ₀は逆
極性であるため、抵抗１０，１１で引算器１２を形成し
ている。引算器１２の出力、つまり点Ｐの電圧は、抵抗
分圧器１３，１４で分圧され、それぞれ関数電圧発生器
１５，１６に入力されている。関数電圧器１５は、特性
が第２図(a)に示すように、基準温度（例：２５℃）以
上で温度が上昇すると出力電圧も負方向に増加する関数
電圧を発生し、また関数電圧発生器１６は、特性が第２
図(b)に示すように、基準温度以下で温度が下降すると
出力電圧も負方向に増加する関数電圧を発生する。これ
ら関数電圧発生器１５，１６の特性勾配は、抵抗分圧器
１３，１４で調整されるようになっている。関数電圧発
生器１５，１６の出力電圧は、加減算器１７に入力さ
れ、この加減算器１７には、基準電圧源６の電圧も入力
されている。なお、加減算器１７には、入力される関数
電圧発生器１５，１６よりの電圧の極性を切替える切替
器１８，１９が接続されている。これら切替器１８，１
９による極性の切替えにより、加減算器１７は、基準電
圧源６の電圧に対し、関数電圧発生器１５，１６の電圧
を加算あるいは減算し、出力する。加減算器１７の出力
電圧は、Ａ／Ｄ変換器４の基準電圧として入力されてい
る。

次に、上記実施例圧力計測器において、温度補正を行う
場合について説明する。なお、圧力センサ１の温度特性
として、第３図のａ（実線）及びｂ（破線）の２つの場
合を想定する。ａ，ｂとも、基準温度２５℃における温
度エラーは０％であり、ａは基準温度より温度上昇と共
に温度エラーが直線的に＋方向に増加し、５０℃で＋３
％となり、逆に基準温度より温度が下降する場合にも、
温度エラーが直線的に＋方向に増加し、０℃で＋１％と
なる場合である。ｂは、基準温度から温度上昇と共に温
度エラーが直線的に−方向に増加し、５０℃で−１％と
なり、基準温度より温度が下降する場合には、温度エラ
ーが直線的に＋方向に増加し、０℃で＋３％となる場合
である。

圧力センサ１の温度変化は、ゼロ点変化とスパン変化が
ある。ゼロ点調整は、入力圧を開放にして、表示値が０
となるように、信号増幅部３の増幅器Ａ₃のオフセット
電圧を調整すれば補償できる。ここで重要なのは、温度
補正回路５によるスパンの温度変化に対する補償であ
る。

先ず、圧力計測器を基準温度（２５℃）下に置き、引算
器１２の出力Ｐ点の電圧をモニタし、抵抗分圧器７を調
整して０Ｖとする。この調整終了後において、もし実際
測定にこの圧力計測器を使用する場合、温度が基準温度
であると、点Ｐの電圧は０、関数電圧発生器１５，１６
の出力も０であるから〔第２図(a)(b)参照〕、Ａ／Ｄ変
換器４の基準減圧として、基準電圧源６の電圧が入力さ
れることになる。

抵抗分圧器７の調整後、今度は、圧力計測器を基準温度
以上の、例えば４０℃の現場に置き、較正済みの標準圧
力計測器と比較測定し、両表示が一致するように抵抗分
圧器１３を調整する。例えば、特性ａの圧力センサ使用
の場合であれば、切替器１８を負側となるようにし、第
２図(a)の勾配を変化させて、特性ａの増加エラー分を
打消すように補償する。逆に、圧力センサ１の特性が第
３図のｂ特性の場合には、切替器１８を正側となるよう
にし、やはり抵抗分圧器１３を調整して、特性ｂの−方
向の温度エラーを打消す。

次に、今度は、基準温度以下の現場（例えば１０℃）で
補正を行う場合には、やはりその現場で標準圧力計測器
と比較測定し、両計測器の測定表示が一致するように、
抵抗分圧器１４を調整する。例えば、特性ａの圧力セン
サを使用する場合であれば、切替器１９を負側とし、抵
抗分圧器１４により、第２図(b)の勾配を変化させて、
特性の増加エラー分を打消すようにする。

なお、上記実施例では、基準温度を２５℃として説明し
たが、この基準温度は自由に設定し得るものであり、例
えば２０℃とした場合は、温度２０℃下において引算器
１２の出力点Ｐの電圧が０となるように抵抗分圧器７を
調整するばよい。

また、上記実施例において、関数電圧発生器の特性は、
感温抵抗の温度特性がリニアであることに対応して、同
じくリニアにしているが、感温抵抗としてサーミスタ等
の様な非線形特性を持つものを採用する場合は、応じて
非線形特性のものを使用すればよい。

（ヘ）考案の効果この考案によれば、圧力計測器の温度エラーを関数電圧
発生器と電圧調整気を用いて打消すものであるから、圧
力計測器毎にいちいち異なる定数の補正回路を用意する
必要がなく、調整も、調整器のツマミを操作するのみで
よいから、極めて簡単であり、較正用の基準圧力計測器
さえあれば、計測現場でも容易に補正することができ
る。また、補償温度範囲を狭めることにより、さらに温
度補償の精度を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例を示す圧力計測器の回路
図、第２図(a)(b)は、同圧力計測器の温度補正回路を較
正する関数電圧発生器の特性図、第３図は、同圧力計測
器の圧力センサの温度特性の例を示す図、第４図は、従
来の圧力計測器を示すブロック図である。１：圧力センサ、２：定電流源、３：信号増幅部、４：Ａ／Ｄ変換器、５：温度補正回路、６：基準電圧源、７・１３・１４：抵抗分圧器、８：感温抵抗、９：増幅器、１２：引算器、１５・１６：関数電圧発生器、１７：加減算器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】圧力センサ(1,2)で検出される信号を増幅
器(3)で増幅し、この増幅出力を、基準電圧に基づいて
動作するＡ／Ｄ変換器(4)によってデジタル値に変換す
る圧力計測器において、直流電圧を入力に受けて動作し周囲温度に比例した電圧
を発生する電圧発生回路(8,9,12)と、この電圧発生回路への入力直流電圧を可変して、所定の
基準温度における前記電圧発生回路の出力電圧を零ボル
トに調整し得る第１の調整器(7)と、前記電圧発生回路の出力電圧を受け、この電圧値を任意
の値に可変し得る第２と第３の調整器(13,14)と、この第２の調整器の出力を受け、この出力値が零ボルト
を一方側に越えた場合にのみ、これに応じた電圧を発生
する第１の関数発生器(15)と、前記第３の調整器の出力を受け、この出力値が零ボルト
を他方側に越えた場合にのみ、これに応じた電圧を発生
する第２の関数発生器(16)と、前記第１と第２の関数発生器の出力電圧、および所定値
の直流電圧を受け、この直流電圧と、前記第１または第
２の関数発生器の出力電圧との間で、適宜な指示に基づ
いて加算または減算の演算を行い、その演算結果電圧を
前記Ａ／Ｄ変換器に対して基準電圧として供給する演算
器(17)と、を備えることを特徴とする圧力計測器の温度補正回路。