(57)【要約】【課題】熱損失型真空計２００の全圧力レンジにわたりほぼ完全な温度補償を達成する方法および装置を提供する。【解決手段】センサレッグＲＳと温度補償レッグＲ２とが直列に接続されているか、またはセンサレッグＲＳと固定抵抗レッグとが直列に接続されており、センサレッグＲＳ両端の電圧を測定する。さらに、温度補償レッグＲ２のサブレッグ１２４の両端の電圧も測定する。温度補償レッグＲ２は、直列に接続された温度補償サブレッグ１２４および温度安定サブレッグ１２２を有してもよい。サブレッグは、１つまたは複数の温度検知素子および／または温度安定素子を有してもよい。【選択図】図２
2009525487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサレッグと、
温度検知サブレッグおよび温度安定サブレッグを有する温度補償レッグであって、これら温度検知サブレッグと温度安定サブレッグは直列に接続されている温度補償レッグと、
（ｉ）前記センサレッグの両端の電圧と、（ｉｉ）前記温度検知サブレッグと前記温度安定サブレッグのいずれか一方の両端の電圧とを測定する測定回路と、
測定されたこれら電圧を組み合わせて、温度に依存しない圧力測定結果を生成する処理回路とを備えた熱損失型圧力計。
【請求項２】
請求項１において、前記処理回路が、さらに、圧力レンジにわたって温度に依存しない圧力測定結果を生成する、熱損失型圧力計。
【請求項３】
請求項２において、前記処理回路が、３次元曲線近似法を用いて、圧力レンジにわたって温度に依存しない圧力測定結果を生成する、熱損失型圧力計。
【請求項４】
請求項１において、前記温度検知サブレッグは温度検知抵抗素子を有する、熱損失型圧力計。
【請求項５】
請求項４において、前記温度検知抵抗素子は温度検知コイル抵抗器である熱損失型圧力計。
【請求項６】
請求項４において、前記温度検知サブレッグは、さらに、前記温度検知抵抗素子と並列に接続された温度安定抵抗素子を有する、熱損失型圧力計。
【請求項７】
請求項４において、前記温度安定サブレッグは、共に並列に接続された複数の温度安定抵抗素子を有する、熱損失型圧力計。
【請求項８】
請求項１において、前記センサレッグと前記温度補償レッグは直列に接続されており、さらに、共に直列に接続された第１レッグと第２レッグを備え、前記センサレッグおよび前記温度補償レッグの直列結合が前記第１レッグおよび前記第２レッグの直列結合と並列に接続されている熱損失型圧力計。
【請求項９】
請求項８において、前記測定回路は、（ｉ）前記センサレッグおよび前記温度補償レッグの直列結合の両端の電圧と、（ｉｉ）前記温度検知サブレッグと前記温度安定サブレッグのいずれか一方の両端の電圧とを測定する、熱損失型圧力計。
【請求項１０】
請求項８において、前記第１レッグおよび前記第２レッグが固定抵抗素子を有する、熱損失型圧力計。
【請求項１１】
請求項１において、さらに、第１レッグおよび第２レッグを備え、前記センサレッグは前記第１レッグに直列に接続され、前記補償レッグは前記第２レッグに直列に接続され、前記センサレッグおよび前記第１レッグの直列結合は、前記補償レッグおよび前記第２レッグの直列結合と並列に接続されている、熱損失型圧力計。
【請求項１２】
請求項１１において、前記測定回路は、（ｉ）前記センサレッグおよび前記第１レッグの直列結合の両端の電圧と、（ｉｉ）前記温度検知サブレッグと前記温度安定サブレッグのいずれか一方の両端の電圧とを測定する、熱損失型圧力計。
【請求項１３】
熱損失型圧力計を温度補償する方法であって、
（ｉ）センサレッグ、（ｉｉ）共に直列に接続されたセンサレッグおよび温度補償レッグ、または（ｉｉｉ）共に直列に接続されたセンサレッグおよび固定抵抗レッグの両端の電圧を測定する工程と、
前記温度補償レッグのサブレッグの両端の電圧を測定する工程と、
温度に依存しない圧力測定結果を生成するように、前記測定電圧を組み合わせる工程とを備えた、温度補償方法。
【請求項１４】
請求項１３において、前記測定電圧を組み合わせる工程は、圧力レンジにわたって温度に依存しない圧力測定結果を生成する、温度補償方法。
【請求項１５】
請求項１４において、前記測定電圧を組み合わせる工程は、圧力レンジにわたって温度に依存しない圧力測定結果を生成するように、３次元曲線近似法を用いる、温度補償方法。
【請求項１６】
請求項１３において、前記温度補償レッグは温度検知サブレッグおよび温度安定サブレッグを有する、温度補償方法。
【請求項１７】
請求項１６において、前記温度検知サブレッグは温度検知抵抗素子を有する、温度補償方法。
【請求項１８】
請求項１７において、前記温度検知抵抗素子は温度検知コイル抵抗器である、温度補償方法。
【請求項１９】
請求項１７において、前記温度検知サブレッグは、さらに、前記温度検知抵抗素子と並列に接続された温度安定抵抗素子を有する、温度補償方法。
【請求項２０】
請求項１７において、前記温度安定サブレッグは、共に並列に接続された複数の温度安定抵抗素子を有する、温度補償方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、２００６年２月１日出願の米国特許出願第11/344,959号の継続出願であり、先の出願の利益を主張する。上記の出願の全内容は参照により本願明細書に引用したものとする。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、ピラニ真空計の温度補償に関する。
【背景技術】
【０００３】
熱損失型圧力計は、加熱された検知素子から特定の条件下の気体への熱伝達率を測定することによって、環境内の気体圧力を測定するために用いられる。ピラニ型熱損失真空計（「ピラニ真空計」）では、熱伝達率はホイートストンブリッジ回路を用いて測定される。ホイートストンブリッジ回路は、検知素子を加熱することと、その抵抗を測定することとの両方の役割を果たして、圧力表示を得ている。
【０００４】
図１Ａは、ピラニ真空計のホイートストンブリッジ回路の簡略化した回路図を示す。ピラニ真空計は、ホイートストンブリッジの温度検知レッグ（温度検知部を含む区間（四角形で表わされるブリッジ回路の一辺））を構成するノードＢとノードＣとの間に接続された温度検知素子ＲＳを有する。Ｒ２は一般に、電流ｉ２による温度上昇を無視できるように設計された温度検知抵抗である。Ｒ２は、ホイートストンブリッジの温度補償レッグ（温度補償部を含む区間（四角形で表わされるブリッジ回路の一辺））を構成するノードＣとノードＤとの間に直列接続された抵抗ＲおよびＲＣを有してもよい。Ｒ３およびＲ４は一般に固定抵抗である。ＲＳおよび一般にＲＣは、その圧力が測定される真空環境（点線の箱によっ図示されている）に曝される。図１Ｂは、別のホイートストンブリッジ構成を示す。
【０００５】
電圧ＶＢは、ノードＡとノードＣとの間の電圧差をゼロボルトに維持するように自動制御される。ＡからＣまでの電位降下がゼロであるとき、ホイートストンブリッジは平衡していると言われる。図１Ａを再び参照して、ブリッジ平衡状態では、以下の条件が成立している。
【０００６】
【数１】
2009525487.tif 000003
【０００７】
【数２】
2009525487.tif 000004
【０００８】
【数３】
2009525487.tif 000005
【０００９】
【数４】
2009525487.tif 000006
【００１０】
式（３）を式（４）で割り、式（１）および式（２）を用いると、以下の式が成立する。
【００１１】
【数５】
2009525487.tif 000007
【００１２】
ここで、以下の式（６）が成立している。
【００１３】
【数６】
2009525487.tif 000008
【００１４】
したがって、ブリッジ平衡状態では、ＲＳは、Ｒ２の一定の割合βである。
【００１５】
任意の所定圧力においてＲＳの安定状態の条件を達成するには、以下の式（７）が満たされなければならない。
【００１６】
【数７】
2009525487.tif 000009
【００１７】
（ＲＳへの入力電力＝ＲＳによって放射される電力＋ＲＳからその機械的支持体を通して伝導放出される電力＋ＲＳによって気体に対して失われる電力  （７）
【００１８】
従来のピラニ真空計では、未知の圧力Ｐｘと気体へと失われる電力との関係を測定するために、複数の既知の圧力に対して校正がなされている。次に、ＲＳからの機械伝導損失および放射損失が一定条件を維持すると仮定して、気体の未知の圧力Ｐｘは、気体へと失われる電力によって直接決定するか、またはブリッジ平衡状態におけるブリッジ電圧に関連付けてもよい。
【００１９】
しかし、図１Ａおよび図１Ｂに示されるピラニ真空計は、周囲温度によって生じる誤差を受ける。式（７）における熱損失の項のすべては、周囲温度と任意の所定の圧力における検知素子ＲＳの温度とに左右される。温度補正をせずにピラニ真空計を用いて温度測定を試みても、周囲温度の変化に起因する圧力に依存しない電力損失のために混乱が生じる。したがって、現在のピラニ真空計はすべて、周囲温度の変化によって生じる誤差を補正することを試みている。
【００２０】
Ｒ２に対しては、温度安定素子Ｒと直列に、検知素子と類似の抵抗の温度係数（ＴＣＲ）を有する補償素子ＲＣを用いることが長い間知られている。これは、センサの非加熱抵抗における変化、ならびに検知素子とその周囲環境との間の温度差によって変化する３つすべての電力損失（式（７））における変化に対する温度補償を可能にする。
【００２１】
この温度補償方法は、（１）検知素子と補償素子の抵抗の温度係数が等しく、かつ、（２）検知素子の抵抗の変化が、補償素子の抵抗の変化と連動して上昇するように構成できる場合は、（３）検知素子の温度は、周囲温度変化に連動して上昇すると仮定している。これらの仮定を満たすことが、当然のことながら極めて望ましい。この理由は、これらの仮定を満たすと、周囲温度が変化したときに、加熱検知素子と周囲温度である周壁との間の温度差が、一定を維持することを保証するからである。
【００２２】
しかし、次に説明するとおり、Ｒ２として温度検知素子ＲＣと直列に温度安定素子Ｒを用いるピラニ真空計は、部分的な温度補償しか提供しない。
【００２３】
図１Ａにおいて、Ｒ２が温度検知補償素子ＲＣおよび温度安定素子Ｒから構成されると仮定すると、以下の式となる。
【００２４】
【数８】
2009525487.tif 000010
【００２５】
したがって、ブリッジ平衡のために上記で導出された式（５）は、以下のように表すことができる。
【００２６】
【数９】
2009525487.tif 000011
【００２７】
ここで、βは、上記の式（６）によって定義される。
【００２８】
さらに、真空計の周囲環境の温度がＴ１に等しいとき、検知素子ＲＳが、温度ＴＳ１で動作し、補償素子ＲＣが温度ＴC1で動作すると仮定する。したがって、
【００２９】
【数１０】
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【００３０】
のとき、式（９）は以下のように表すことができる。
【００３１】
【数１１】
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【００３２】
ここで、ＲＳ（Ｔ１）は、温度Ｔ１における検知素子ＲＳの抵抗であり、αＳは、Ｔ１におけるＲＳの温度係数（ＴＣＲ）であり、ＲＣ（Ｔ１）は、温度Ｔ１における補償素子ＲＣの抵抗であり、αｃは、Ｔ１におけるＲＣの温度係数（ＴＣＲ）である。したがって、
【００３３】
【数１２】
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【００３４】
であるとき、式（９）は以下の式で表すことができる。
【００３５】
【数１３】
2009525487.tif 000015
【００３６】
ＴＳ１に関して式（１１）を解くと、以下の式になる。
【００３７】
【数１４】
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【００３８】
ＴＳ２に関して式（１３）を解くと、以下の式になる。
【００３９】
【数１５】
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【００４０】
式（１５）から式（１４）を減算すると、周囲温度がＴ１からＴ２に変化するときの検知素子ＲＳにおける温度変化ΔＴが得られる。
【００４１】
【数１６】
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【００４２】
なお、有効な補償素子は、その温度が周囲温度に厳密に従うように設計されることに留意されたい。したがって、極めて優れた近似では、
【００４３】
【数１７】
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【００４４】
または
【００４５】
【数１８】
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【００４６】
が成立する。
したがって、式（１６）を、以下のように表すことができる。
【００４７】
【数１９】
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【００４８】
式（１９）から、以下の式（２０）が成立する場合に限り、検知素子ＲＳにおける温度変化ΔＴは周囲温度Ｔ２−Ｔ１における変化に等しいことが明らかである。
【００４９】
【数２０】
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【００５０】
したがって、図１ＡにおけるＲ２に対して固定抵抗素子Ｒと直列に温度検知補償素子ＲＣを用いたピラニ真空計は、βの選択に応じて温度補償を部分的にしか提供できない。温度補償をさらに改善するために、ピラニ真空計の物理的構成要素を、式（２０）を満たすように設計してもよい。
【００５１】
たとえば、ホイートストンブリッジの温度検知レッグの抵抗の温度係数（ＴＣＲ）および絶対値を、式（２０）を満たすように調整してもよい（すなわち、αｃおよびＲを調整する）。図１Ｃは、温度検知レッグの抵抗Ｒ２のＴＣＲおよび絶対値について正確な調整を可能にする別のホイートストンブリッジ構成を示す。温度検知レッグの抵抗Ｒ２は、温度安定部１２２と、これに直列な温度検知部１２４を有する。温度検知部１２４は、１つまたは複数の固定抵抗と、これに並列な温度検知抵抗素子１２６を有してもよく、温度安定部１２２は、並列に接続された１つまたは複数の抵抗を有してもよい。ノードＡとノードＣとの間の電圧は増幅器１５０を介してノードＢにフィードバックされ、ノードＡとノードＣの間の電圧をゼロボルトに維持する。
【００５２】
温度検知レッグの抵抗Ｒ２のＴＣＲおよび絶対値（αｃおよびＲ）は、温度安定部１２２および１２４において適切な温度検知抵抗素子１２６および適切な固定抵抗を選択することによって、正確に調整される。ピラニ真空計が個々に補償される最適な圧力および２つの温度を注意深く選択することによって、完全な温度補償が、１つの圧力および２つの温度でのみ保証される。たとえば、図１Ｄは、従来のピラニ熱損失型真空計の一般的な性能をグラフによって示しており、ほぼ完全な温度補償が温度２５℃および４４℃において約４００トールで実現されている。良好な温度補償が真空計の圧力レンジ（pressure range）の大部分にわたって達成されたとしても（５ｍトール〜５０トールおよび２００トール〜１０００トールにおける約±１０％の表示誤差）、真空計の測定フルレンジ（full measurement range）の大部分、特に１ｍトール未満および５０〜２００トールにわたって改善の余地は十分ある。
【００５３】
ブリッジ電流の測定、ブリッジ電流とブリッジ電圧の加算など全体的な温度補償を改善するための試みがなされている。この試みも、特定の圧力で温度補償を改善するが、全圧力にわたって温度補償を提供するわけではない。
【発明の開示】
【００５４】
測定フルレンジにわたって優れた温度補償を達成できる熱損失型真空計が、提供される。熱損失型真空計は、センサレッグおよび温度補償レッグを含む。温度補償レッグは、温度検知サブレッグおよび温度安定サブレッグを含んでもよい。測定回路は、（ｉ）センサレッグの両端と、（ｉｉ）サブレッグの１つの両端との電圧を測定するように構成される。処理回路は測定回路に接続されており、測定電圧を組み合わせて、圧力レンジ全体にわたって温度に影響されない圧力測定結果を生成するように構成される。
【００５５】
この処理回路は３次元曲線近似法を用いて、圧力レンジ全体にわたり温度に影響されない圧力測定結果を生成してもよい。温度検知サブレッグは、温度検知コイル抵抗器のような温度検知抵抗素子を含んでもよい。温度検知サブレッグはまた、温度検知抵抗素子と並列に接続された１つまたは複数の温度安定抵抗素子を含んでもよい。温度安定サブレッグは、並列に接続された１つまたは複数の温度安定抵抗素子を含んでもよい。
【００５６】
一実施形態において、熱損失型真空計は、直列に接続された第１レッグおよび第２レッグと、直列に接続されたセンサレッグおよび温度補償レッグとを含む。センサレッグおよび温度補償レッグの直列接続は、第１レッグおよび第２レッグの直列接続と並列に接続される。第１レッグおよび第２レッグは、固定抵抗素子を含んでもよい。温度補償レッグは、並列に接続された温度検知サブレッグおよび温度安定サブレッグを含む。測定回路は、（ｉ）センサレッグおよび温度補償レッグの直列接続における両端の電圧と、（ｉｉ）一方のサブレッグの両端の電圧とを測定する。マイクロプロセッサのような処理回路が測定回路に接続されており、測定電圧を組み合わせて、圧力レンジ全体にわたって温度に影響されない圧力測定結果を生成する。
【００５７】
別の実施形態において、センサレッグは、第１レッグと直列に接続され、補償レッグは第２レッグと直列に接続される。さらに、センサレッグおよび第１レッグの直列接続は、補償レッグおよび第２レッグの直列接続と並列に接続される。この実施形態において、測定回路は、（ｉ）センサレッグおよび第１レッグの直列接続の両端の電圧と、（ｉｉ）一方のサブレッグの両端の電圧とを測定する。
【００５８】
熱損失型真空計を温度補償する方法もまた、提供される。この方法によれば、（ｉ）センサレッグの電圧、（ｉｉ）直列に接続された、センサレッグおよび温度補償レッグの両端の電圧、または（ｉｉｉ）直列に接続された、センサレッグおよび固定抵抗レッグの両端の電圧が測定される。次に、温度補償レッグのサブレッグの両端の電圧が測定される。最後に、測定された電圧が組み合わされて、圧力レンジ全体にわたって温度に影響されない圧力測定結果を生成する。
【００５９】
本発明の上述および他の目的、特徴および利点が、添付図面に示される本発明の好ましい実施形態についての以下のさらに具体的な説明から明らかになるであろう。図面において、同様の参照符号は、異なる図の全てを通して同じ部分を指す。図面は必ずしも縮尺通りでなく、本発明の原理を説明することに重点が置かれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００６１】
図２は、本発明の一実施形態による熱損失型真空計２００を示す。熱損失型真空計は、図１Ｃに示されるホイートストンブリッジ構成を用いて実現されてもよい。第１アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）２６２がノードＢおよびノードＤに接続され、全体ブリッジ電圧（ＶＢＲ）の値が得られる。第１ＡＤＣ２６２は、全体ブリッジ電圧を表すディジタル値をマイクロプロセッサ２７０に提供する。第２ＡＤＣ２６４は、ノードＤおよびノードＥに接続され、温度検知部１２４の両端の電圧値を得て、補償器接続点電圧（Ｖｃ）を表すディジタル値をマイクロプロセッサ２７０に提供する。
【００６２】
任意の所定の圧力において温度が変化するとき、温度検知部１２２および温度安定部１２４の接続点における補償器接続点電圧（Ｖｃ）は、全体ブリッジ電圧（ＶＢＲ）の百分率（割合）として変化する。したがって、圧力は、全ブリッジ電圧（ＶＢＲ）および補償器接続点電圧（Ｖｃ）の両方の関数である式（たとえば、多項式）によって表わされることができる。たとえば、３次元曲線近似法を用いることによって、一連の温度補償式が種々の範囲の圧力に対して生成されてもよい。
【００６３】
たとえば、複数の圧力を複数の温度にわたって測定してもよく、測定圧力値を収集して表にしてもよい。３次元曲線近似または線形補間を、測定圧値の表に適用して式を生成してもよい。これらの式を使用して、リアルタイムで一意の温度補償圧力表示を計算することもできる。この方法により、ほぼ完全な温度補償を、熱損失型真空計の圧力フルレンジ内のすべての圧力にわたって達成することができる。言い換えれば、図１Ｄのグラフにおける表示誤差曲線を、０．００１トール〜１０００トールの圧力レンジ全体にわたってほぼ０％の表示誤差にフラット化することができる。
【００６４】
代わりに、温度安定部１２２の両端の電圧を、全体ブリッジ電圧と組み合わせて、同一の温度補償を提供してもよい。
【００６５】
図３は、本発明の一実施形態を用いた、真空におけるこの２次温度補償を示すグラフ３００である。図３は、温度範囲３４０全体にわたるピラニ真空計の圧力表示３３０を示す。図示されているとおり、補償されていない圧力表示３１０は、１０℃〜４０℃で著しく（０．１５ｍトール）変化する。対照的に、１次線形式補正を用いて補償された圧力表示３２０は、１０℃〜４０℃の温度範囲にわたって、約０．１ｍトール変化するのみである（温度補償のない圧力表示３１０よりも約１桁小さい）。
【００６６】
図４は、本発明の一実施形態による３次多項式補正を用いた、真空における温度補償４００を示す。図３と同様に、図４は、温度範囲４４０全体にわたるピラニ真空計の圧力表示４３０を示す。この場合も同様に、温度補償のない圧力表示４１０は、１０℃〜４０℃で０．１５ｍトール変化する。対照的に、補償された圧力表示４２０は、１０℃〜４０℃の温度範囲にわたって、ほとんど変化しない（０．００５ｍトール未満）。
【００６７】
図５は、本発明の一実施形態による熱損失型真空計５００を温度補償するプロセスのフローチャートである。ステップ５０１でプロセス５００が開始する。ステップ５０２において、プロセス５００は、温度検知レッグすなわちセンサレッグ（レッグとは、一区間（四角形で表わされるブリッジ回路の一辺））および温度補償レッグの両端の電圧を測定する。ステップ５０４において、プロセス５００は、温度補償レッグのサブレッグ（サブレッグとは、四角形で表わされるブリッジ回路の一辺のうちの一部分）の両端の電圧を測定する。最後に、ステップ５０６において、プロセス５００は、測定された電圧を組み合わせて、温度補償圧力表示を得る。プロセス５００は、次いでステップ５０８から５０２に戻って、再びセンサレッグおよび温度補償レッグの両端の電圧を測定する。
【００６８】
図６は、本発明の別の実施形態による熱損失型真空計の簡略化回路図である。この実施形態においては、センサ制御回路により、検知素子ＲＳの温度を補償素子ＲＣの温度よりも高い精密な一定量に維持する。これを実現するために必要とされる検知素子の両端電圧および／または検知素子を通過する電流が測定され、次に、米国特許第6,023,979号公報および米国特許第6,658,941号公報に記載されている方式で圧力に変換される。これらの特許の全内容は参照により本明細書に引用したものとする。依存電流源からの電流Ｉ１が、スイッチＳ３を用いて検知素子ＲＳと補償素子ＲＣとの間で交互に切り換えられる。電流が検知素子ＲＳを流れる１サイクルの時間は、電流が補償素子ＲＣを流れる時間に比べて長い。したがって、ＲＳにおいて消失される平均電力は、ＲＣにおいて消失される平均電力よりも大きく、ＲＳをＲＣよりも高い温度に上昇させる。
【００６９】
低圧力では、熱は、抵抗器から周囲環境に容易に伝導しない。その結果、低圧力では、抵抗ＲＳは、所与の入力でより大きく増加する。すなわち、所与の抵抗にまで増加するのに必要とされるのは、より少ない電力入力である。抵抗ＲＳが抵抗Ｒｃに比べて増加する範囲は、Ｒｃと直列に温度安定差抵抗Ｒを接続し、抵抗ＲＳをＲＳがＲｃ＋Ｒに等しいレベルに駆動することによって容易に決定される。次いで、抵抗を等しい値に維持するために必要な電気入力を使用して、圧力を算出することができる。これに対する代替的手法は、たとえば、直列抵抗Ｒがない状態で、マイクロプロセッサにおいてディジタル化され処理されたＲＳおよびＲｃの測定結果を利用してもよい。
【００７０】
このプロセスのサイクル周期は、センサワイヤの熱時定数よりもはるかに短く維持される。したがって、電流が交互に切り換えられる際に素子の温度、すなわち抵抗が変化しない。
【００７１】
固定抵抗Ｒは、Ｒｃと直列に挿入されて、温度検知抵抗（Ｒｃ）と温度安定抵抗（Ｒ）の和を形成する。スイッチＳ３が電流源からの電流Ｉ１を、Ｒｃを通して流しているとき、Ｓ１が閉じられ、コンデンサＣ１をＲの上端部におけるピーク電圧Ｖ１（信号ｖ１）に充電する。次に、Ｓ３が電流をＩ１からＲＳに切り換えるときは、Ｓ１が開かれてＳ２が閉じられ、コンデンサＣ２は、ＲＳの上端部におけるピーク電圧Ｖ２（信号ｖ２）に充電する。したがって、電圧Ｖ１およびＶ２は、信号ｖ１およびｖ２のピーク値にまで充電される。
【００７２】
ＲＳおよびＲｃの下側は互いに接続されているため、ＲＳ＝Ｒｃ＋Ｒの抵抗であるとき、Ｖ１は、Ｖ２に等しい。差のＶ１−Ｖ２は独立した電流源Ｉ１を適切なレベルに駆動する高利得積分増幅器Ａ１において増幅され、等しい電圧および等しい抵抗の状態を維持する。増幅器Ａ１の利得は十分に高く、これによりＶ１とＶ２との間の誤差を無視できる状態に維持し、増幅器Ａ１の時間応答は十分に遅く、これにより電流源Ｉ１が切り換えサイクル時間中に値を変化しないことを保証する。
【００７３】
真空計における安定圧力のために、増幅器Ａ１は、切り換えサイクルの両方の期間（Ｓ１を閉じている期間とＳ２を閉じている期間）において、Ｉ１の電流を等しく維持する。ＲＳおよびＲｃの平均電圧は、電流切り換えサイクルのサイクル時間よりも多少長い時定数を有するＲＣフィルタのＣ３およびＣ４の各両端に、それぞれ生じる。検知素子の平均電圧ＶＳおよび補償素子の平均電圧ＶＣは、標準的なＡ／Ｄ変換技術を用いてディジタル形式に変換される。圧力を、ＶＳおよびＶＣの両方の関数である式によって表すことができる。したがって、ディジタルプロセッサは、上述のような経験的３次元表面近似法を用いて展開される温度補償アルゴリズムを用いて、ＶＳおよびＶＣの関数として圧力を計算することができる。
【００７４】
図７は、別の実施形態による熱損失型真空計７００の温度補償プロセスのフローチャートである。ステップ７０１でプロセス７００が開始する。ステップ７０２において、プロセス７００は、センサレッグおよび温度補償レッグの両端の電圧を測定する。ステップ７０４において、プロセス７００は、温度補償レッグのサブレッグの両端電圧を測定する。最後に、ステップ７０６において、プロセス７００は、測定された電圧を組み合わせ、次に、プロセス７００はステップ７０２に戻って（７０８）、再び、センサレッグおよび温度補償レッグの両端電圧を測定する。
【００７５】
この簡単な方法を用いて、ほぼ完全な温度補償を、温度計算および温度を推定する中間ステップの導入を必要とせずに、熱損失型真空計の測定フルレンジにわたって実現することができる。当分野において既に実現されている熱損失型真空計には、本発明の実施形態による電気構成要素を容易に後から取り付けることができ、これによって熱損失型真空計の測定フルレンジにわたる２次温度補償を可能にする。代わりに、本発明の原理を、熱損失型真空計の新たな設計に組み込むこともできる。
【００７６】
本発明を、本発明の好ましい実施形態に関連して具体的に図示して説明してきたが、形態および細部における様々な変更を、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲から逸脱することなく実行可能であることは当業者には理解されよう。
【００７７】
本発明を、センサ素子すなわちセンサレッグと、温度補償素子すなわち温度補償レッグとを含む任意の熱損失型真空計に適用できることは、理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１Ａ】従来のピラニ型熱損失真空計の簡略化した回路図である。
【図１Ｂ】従来のピラニ型熱損失真空計の簡略化した回路図である。
【図１Ｃ】従来のピラニ型熱損失真空計の簡略化した回路図である。
【図１Ｄ】ピラニ型熱損失真空計の典型的な性能を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施形態による熱損失型真空計の簡略化した回路図である。
【図３】図２の熱損失型真空計のマイクロプロセッサにおいてロードおよび実行されるコンピュータプログラム命令によって実現された、１次線形式補正を用いた真空における温度補償を示すグラフである。
【図４】図２の熱損失型真空計のマイクロプロセッサに実装された３次多項式補正を用いた真空における温度補償を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態による熱損失型真空計を温度補償するプロセスのフローチャートである。
【図６】本発明の別の実施形態による熱損失型真空計の簡略化した回路図である。
【図７】本発明の別の実施形態による熱損失型真空を温度補償するプロセスのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１２２  温度安定サブレッグ
１２４  温度検知サブレッグ
２００  圧力計
Ｒ２    温度補償レッグ
ＲＳ    温度検知レッグ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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