JPS5832652B2 - 電子温度計の較正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電子温度計、中でも特に体温計のように温
度範囲は狭いが絶対値およびその変化量を精度よく測定
することが必要な温度計に係り、特にその較正方法に関
する。

従来、電子体温計はサーミスタなどの温度により抵抗値
の変化する測温抵抗体を用いその抵抗値の変化を計測し
て温度を求めていた。

温度の測定範囲は非常に狭く（例えば３５°Ｃ〜４２°
Ｃであり）、精度はｏ、 ｉ ℃以上である。

したがって、測温抵抗体の抵抗変化が微小であるため測
温抵抗体の精密な較正は容易ではなかった。

第１図はサーミスタの抵抗値ＲＴの温度変化を示すもの
で、温度Ｔが上昇すると抵抗値ＲＴは低下し、一般に直
線ではないがごく狭い温度範囲ＪＴでは直線に近い特性
をもつと考えてよい。

他側のサーミスタによってこの特性はまちまちでばらつ
きが太きいため、サーミスタ単独で全く同一の温度特性
をもったものを作ることは不可能に近い。

そこで、サーミスタに直列抵抗又は並列抵抗あるいはそ
の両方を接続することによって直線性を改善し、同一の
温度特性をもった合成抵抗を作る。

例えば、第２図すでサーミスタＲＴに並列に温度で抵抗
値の変化しない普通の抵抗Ｒを接続すると合成抵抗ＲＸ
は、 となり、第２図ａのグラフのようになる。

すなわち、抵抗値は小さくなり温度変化（温度係数α）
は小さくなるが直線性が改善される。

第３図すはサーミスタＲＴに直列に抵抗Ｒを接続した場
合で抵抗値は加算され合成抵抗ＲＸは、 となって、第３図ａのグラフのように平行移動する。

したがって、サーミスタに並列に抵抗を接続して温度係
数を求める値とし、さらに直列に接続して全体を平行移
動させることによって所望の温度特性をもった測温抵抗
体を合成することができる。

ところで、このような従来の方法で所望の温度特性をも
った合成抵抗を得るのは容易ではない。

それは、温度係数を合わせることが困難だからである。

いま、第２図について考えると、並列抵抗Ｒの抵抗値が
小さくなる程温度係数が小さくなるので、所望の温度係
数より大きな温度係数をもったサーミスタＲＴに対して
適当な抵抗値をもつ抵抗Ｒを並列接続すれば必ず所望の
温度係数が得られる。

この温度係数を求めるには少なくとも２点の温度につい
ての抵抗値を測定する必要がある。

そこで、実際に合成抵抗の値を決めるにはある温度Ｔ。

における抵抗値をまず測定し、つぎに温度Ｔ １（Ｔ
１＞ Ｔｏ ）における抵抗値を測定してこの測定によ
って求められた温度係数が例えば目標値より太きいとす
れば並列抵抗Ｒの抵抗値をさらに小さくする。

並列抵抗Ｒの抵抗値を変えると温度係数だけでなく合成
抵抗の絶対値も変わるため、再びＴ。

、Ｔ１の２点で抵抗値を測定し温度係数を求めるといっ
た操作を繰り返していって並列抵抗Ｒの値を設定しなけ
ればならない。

これではとても煩雑で実用的ではない。

そこで、計算によって求める方法もある。

第２図ａのように狭い温度範囲では温度変化を直線で近
似できて、温度係数をαとすれば、 となる。

したがって、所望の温度係数をα。とじ、合成抵抗の温
度係数をα。

に調整するには、まず温度Ｔ。

、Ｔ１の２点でサーミスタあるいはサーミスタに並列抵
抗を接続したものの抵抗を測定してＴ−Ｔｏにおける抵
抗値ＲＴｏと温度係数αとを求め、前記（３） 、 （
５）式より得られる式より抵抗値Ｒを計算し、その値の
抵抗を並列接続すれば所望の温度係数を持った合成抵抗
が得られる。

そして、さらにこれに直列抵抗を接続して全体として所
望の特性の合成抵抗が得られる。

しかし、この方法もいちいち計算してそれに合った抵抗
値を定める操作は煩雑であり、温度計として装置に組み
上げた状態でさらに正確に調整したい場合やサーミスタ
に経時変化があって調整を要する場合には、この方式は
実用上きわめて不便である。

この発明は、このような点に鑑みて考えられたもので、
その目的とするところは測温抵抗体の特性にばらつきあ
るいは経時変化などがあっても調整が極めて容易で、簡
単かつ正確に較正を行うことができて正確な温度測定の
行なえる電子温度計の較正方法を提供するにある。

すなわち、この発明では、測温抵抗体と基準抵抗とそれ
らに共通な共通抵抗とを用いることによって、基準温度
Ｔ。

における測温抵抗体の抵抗値と見かけの温度係数とを独
立に変えられるようにし、温度較正のための調整をきわ
めて容易にしている。

以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

まず、高精度な温度測定を行う温度計について説明する
。

いま、抵抗値Ｒｔが前記（３）式と同様な式Ｒｔ＝Ｒｓ
（１−αｏ（Ｔ−’ｒｏ）） −・−・・（７）で
変化する測温抵抗体Ｒｔと、温度によって抵抗値の変化
しない抵抗値Ｒｓの基準抵抗Ｒｓとを第４図のように切
換スイッチＳで切り換えて同一測定回路Ｍでその抵抗値
を測定する。

すると上記（７）式より となる。

従って、測定回路のあとに（Ｒｔ／Ｒｓ ）の測定値か
ら（８）式を計算する演算回路りを設けその計算値を表
示装置りで表示すれば正確な温度計ができる。

この場合は、当然使用する測温抵抗体Ｒｔが前記（７）
式の特性をもっていなければならない。

しかし前述のように個々の測温抵抗体の温度特性にはば
らつきがあるため、個々の測温抵抗体により前記（７）
式のＲｓ、α０の値が異なり、そのまま使用すると、表
示温度には誤差を生じる。

そこで、この実施例では次のようにしている。

いま、測温抵抗体Ｒｔの温度特性が前記（３）式と同様 であったとする。

この測温抵抗体（すでに合成されているものでもよい）
Ｒｔに直列に温度によって抵抗値の変化しない抵抗ｒ１
を接続し、さらに第５図に示すように基準抵抗Ｒｓにも
共通に温度によって抵抗値の変化しない共通抵抗ｒ２を
直列接続して、第４図と全く同一の切換スィッチＳ１測
定回路Ｍ１演算回路Ｌ１表示回路りを用いて温度測定を
行うようにする。

すると、測定回路Ｍは第４図におけるＲｔ、Ｒｓの代り
に基準抵抗回路と共通抵抗回路の直列合成抵抗Ｒ１−（
Ｒ８十ｒ２）、および測温抵抗回路と共通抵抗回路の直
列合成抵抗Ｒ２（Ｒｔ＋ｒ１＋ｒ２）を測定し、従って
演算回路は（８）式の代りに の演算を行なって上記（１０）式の結果得られた温度Ｔ
を表示する。

しかし、一般にこれは正しい温度を表示しない。

この時の測温抵抗Ｒｔの特性は前記（９）式であるから
正しい温度は前記（９）式よりであり、前記（１０）式
の計算結果がすべての測定温度で上記（ｌｌ）式に等し
いときにはじめて第５図の温度計は正しい表示をするこ
とになる。

そこで、まず測温抵抗体ＲｔをＴ−Ｔｏの基準温度にし
てそのときの温度計の表示が正しく基準温度Ｔ。

を示すように抵抗ｒ１の抵抗値ｒ１を調整する。

このときには、前記（９） ｌ （ｔｏ）式かられかる
ように、となっているはずである。

次に前記（１０）式を変形して 前記（９） 、（１２）式を用いてさらに計算すると、
となる。

したがって、共通抵抗ｒ２の抵抗値を調整して（ｌ十θ
）α０−αとすれば、上記（１５）ＥＥは全く前記（１
１）式と等しくなり、このように各抵抗ｒｌ ｒ ｒ２
の抵抗値を設定すれば、第５図の装置で常に正しい温度
を表示できることになる。

このとき、共通抵抗ｒ１の抵抗値ｒ２は、（ｌ＋θ）α
０−αおよび前記（１２）式より となっているはずである。

しかし、実際には測温抵抗体Ｒｔの温度を所定温度Ｔ、
（例えばＴ、〉Ｔｏ）としてそのときの温度計の表示が
所定温度Ｔ１となるように共通抵抗ｒ２の抵抗値を調整
すればよい。

前記（１５）式から明らかなように共通抵抗ｒ２の抵抗
値を変化させても基準温度Ｔ＝Ｔｏでは常に温度計の表
示は正しく基準温度Ｔ。

を表示している。したがって、所望の特性とは多少異な
った特性を持った測温抵抗体であっても、第５図のよう
な構成にして、まず測温抵抗体Ｒｔの温度を基準温度Ｔ
。

とじて、そのときの表示が基準温度Ｔ。となるように抵
抗ｒ１の抵抗値を調整し、つぎに測温抵抗体Ｒｔの温度
を例えば基準温度Ｔ。

よりも高い所定温度Ｔ１として表示が所定温度Ｔ１とな
るように共通抵抗ｒ２の抵抗値を調整すれば、完全に較
正され装置は測定範囲内にある任意の温度に対して常に
正しい表示をすることになる。

例えば、第５図で前記（８）式の演算を行なう演算回路
りにα。

＝５．００Ｘ ｌ ｏ−３／’Ｃ、Ｒ５＝ＩＯ，００に
Ωを用いているとする。

測温抵抗体Ｒｔの温度特性がもし であれば、各抵抗ｒ１．ｒ２の抵抗値は０でよいが、一
般にはそれと異なった特性をもっており、例えば、Ｒ１
＝９．９０ （１−５，１５Ｘ １０−３（Ｔ−Ｔｏ）
） ・（１８）であったとする。

このとき、上述のように各抵抗ｒ、 、 ｒ２の抵抗値
の調整を行なったとすれば、そのときの各抵抗ｒ１ ＞
ｒ２の抵抗値ｒｌ ＞ ｒ２は、前記（１２） 、
（１６）式より すなわち、ｒ ＝ｌＯＯΩ、ｒ２＝１９７Ωとなつて
いるはずである。

勿論、調整する場合にはＲＴ。やαの値を求める必要は
なく前記（１９） 、 （２０）式の計算の必要もない
。

ただ使用する個々の測温抵抗体Ｒｔの特性がある程度そ
ろっていれば各抵抗ｒ１＋ｒ２の抵抗値の範囲が限定さ
れ調整がさらに容易になる。

このように、測温抵抗体Ｒｔに直列抵抗ｒ１、測温抵抗
体Ｒｔと基準抵抗Ｒｓに共通に共通抵抗ｒ２を接続し、
基準温度Ｔ−Ｔｏにおける調整を抵抗ｒ１で、所定温度
Ｔ＝Ｔ、における調整を共通抵抗ｒ２で行なうだけで完
全に温度の絶対値の較正が完了するため温度較正がきわ
めて簡単である。

これは、この方式が基準温度Ｔ−Ｔｏにおける抵抗値の
絶対値と見かけの温度係数とを全く独立に調整し得ると
いう優れた利点を持って（７）るためである。

しかも、部分的にではなく装置全体として較正したこと
になるので、例えばリーク抵抗などの影響なども全て補
正されてしまいきわめて精度のよい較正ができる。

さらに、表示は通常ディジクルで行なわれるので、精密
な調整が容易でこの点から考えても較正法としては簡単
で精度のよ０）ものであることがわかる。

また、較正のための測定器などもいっさい必要としない
。

また、サーミスタなどを測温抵抗体として用いると、経
時変化があり、長年の間には温度特性が変化する可能性
が強いが、このような装置ではその場合でも再較正する
ことが極めて簡単である。

そして、これらのことから、精度のよい温度計が低価格
で得られることになる。

なお、この発明の構成は上記実施例のものに限定される
ものではない。

たとえば、上記実施例では測温抵抗体Ｒｔに直列に抵抗
ｒ１を接続し、その抵抗ｒ１によって基準温度Ｔ＝Ｔｏ
における調整を行うようにしたが、これは第６図に示す
るように基準抵抗Ｒｓに直列に抵抗ｒ１を接続し、その
抵抗ｒ１によって基準温度Ｔ＝Ｔｏにおける調整を行う
ようにしても上記実施例と同様な作用効果を得ることが
できる。

また、この場合基準抵抗Ｒｓの抵抗値を直接変化させる
ようにしてもよい。

また、前記実施例では測温抵抗体Ｒｔに直列に抵抗ｒ１
を接続したが、抵抗ｒ１は測温抵抗体Ｒｔまたは基準抵
抗Ｒｓに対し直列でなく並列に接続してもよく、また直
列、並列の組合わせでもよい。

また、各抵抗ｒ１＋ｒ２は調整後固定抵抗としてもよく
、またボリュームあるいは固定抵抗とボリュームとの組
合わせでもよい。

また、例えば第４図〜第６図の測定回路と演算回路は必
ずしも分離したものでなくともよい。

以上のように、この発明によれば、測温抵抗体の特性に
ばらつきあるいは経時変化などがあっても精密な調整が
極めて容易で、簡単かつ正確に較正を行うことができて
正確な温度測定を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はサーミスタの抵抗値の温度特性を示す図、第２
図ａ、ｂはサーミスタに並列に抵抗を接続したときの効
果を示す図、第３図ａ、ｂはサーミスタに直列に抵抗を
接続したときの効果を示す図、第４図は高精度な温度測
定を行う温度計の構成を示す図、第５図はこの発明の一
実施例の構成を示す図、第６図はこの発明の他の実施例
の構成を示す図である。 Ｒｔ・・・・・・測温抵抗体、Ｒｓ・・・・・・基準抵
抗、Ｓ・・・・・・切換スイッチ、Ｍ・・・・・・測定
回路、Ｌ・・・・・・演算回路、Ｄ・・・・・・表示回
路、ｒｌ・・・・・・温度によって抵抗値の変化しない
抵抗、ｒ２・・・・・・共通抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 温度により抵抗値がほとんど変化しない基準抵抗回
   路と、温度により抵抗値が変化する測温抵抗体を含む測
   温抵抗回路と、これら基準抵抗回路および測温抵抗回路
   に共通接続された共通抵抗回路と、前記基準抵抗回路と
   測温抵抗回路とを切換え、前記基準抵抗回路と共通抵抗
   回路の直列合成抵抗Ｒ１および前記測温抵抗回路と共通
   抵抗回路の直列合成抵抗Ｒ２から、 （但し、Ｔｏは基準温度、α０は測温抵抗回路の温度係
   数） の演算により温度Ｔを算出し表示する手段とを備えた電
   子温度計の較正を行なうに際し、前記測温抵抗体の温度
   を前記基準温度Ｔ。 にしたとき算出表示される温度がＴ。 となるように前記測温抵抗回路または基準抵抗回路の抵
   抗値を調整し、かつ前記測温抵抗体の温度をＴ。 と異なる所定温度Ｔ１にしたとき算出表示される温度が
   Ｔ１となるように前記共通抵抗回路の抵抗値を調整する
   ことを特徴とする電子温度計の較正方法。