(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電対からの入力温度を算出する入力温度算出手段と、
冷接点の近傍に設置されている温度センサによる冷接点センサ温度を算出する冷接点センサ温度算出手段と、
前記冷接点センサ温度算出手段により算出された冷接点センサ温度の移動平均を算出し、今回算出の移動平均と前回算出の移動平均との差分を求め、当該差分に基づいて前記入力温度算出手段により算出された入力温度の温度補償に用いる補償温度を算出する補償温度算出手段と、
前記補償温度算出手段により算出された補償温度を用いて、前記入力温度算出手段により算出された熱電対からの入力温度を補償する補償温度加算手段と
を備えた温度測定装置。
【請求項２】
前記補償温度算出手段は、前記冷接点センサ温度の修正移動平均を算出して、今回算出の修正移動平均と前回算出の修正移動平均との差分を求め、その差分に比例する値を補正温度として算出し、さらに前記冷接点センサ温度から前記補正温度を差し引いた値を補償温度として算出することを特徴とする請求項１記載の温度測定装置。
【請求項３】
冷接点温度の温度補償に用いる冷接点センサ温度のサンプル数及び比例係数を設定する設定手段を設け、
前記補償温度算出手段は、前記冷接点センサ温度算出手段により既に算出されている１つ以上の冷接点センサ温度のうち、前記設定手段により設定されたサンプル数分の冷接点センサ温度を用いて、その冷接点センサ温度の修正移動平均を算出するとともに、前記設定手段により設定された比例係数を今回算出の修正移動平均と前回算出の修正移動平均との差分に乗算して、その乗算結果を補正温度とし、前記冷接点センサ温度算出手段により今回算出された冷接点センサ温度から前記補正温度を差し引いた値を補償温度として算出することを特徴とする請求項２記載の温度測定装置。
【請求項４】
入力温度算出手段が、熱電対からの入力温度を算出する入力温度算出処理ステップと、
冷接点センサ温度算出手段が、冷接点の近傍に設置されている温度センサによる冷接点センサ温度を算出する冷接点センサ温度算出処理ステップと、
補償温度算出手段が、前記冷接点センサ温度算出処理ステップで算出された冷接点センサ温度の移動平均を算出し、今回算出の移動平均と前回算出の移動平均との差分を求め、当該差分に基づいて前記入力温度算出処理ステップで算出された入力温度の温度補償に用いる補償温度を算出する補償温度算出処理ステップと、
補償温度加算手段が、前記補償温度算出処理ステップで算出された補償温度を用いて、前記入力温度算出処理ステップで算出された入力温度を補償する補償温度加算処理ステップと
を備えた温度測定方法。
【請求項５】
熱電対からの入力温度の温度補償に用いる冷接点センサ温度のサンプル数及び比例係数を設定する設定装置と、
前記熱電対からの入力温度を算出し、前記設定装置により設定されたサンプル数及び比例係数を用いて、冷接点の温度を補償する温度測定装置と
を備えた温度測定システムにおいて、
前記温度測定装置は、
前記熱電対からの入力温度を算出する入力温度算出手段と、
前記冷接点の近傍に設置されている温度センサによる冷接点センサ温度を算出する冷接点センサ温度算出手段と、
前記冷接点センサ温度算出手段により算出された冷接点センサ温度の移動平均を算出し、今回算出の移動平均と前回算出の移動平均との差分を求め、当該差分に基づいて前記入力温度算出手段により算出された入力温度の温度補償に用いる補償温度を算出する補償温度算出手段と、
前記補償温度算出手段により算出された補償温度を用いて、前記入力温度算出手段により算出された熱電対からの入力温度を補償する補償温度加算手段と
を備えていることを特徴とする温度測定システム。
【請求項６】
前記補償温度算出手段は、前記冷接点センサ温度の移動平均として、前記冷接点センサ温度の修正移動平均を算出することを特徴とする請求項５記載の温度測定システム。
【請求項７】
前記設定装置は、
前記温度測定装置の周囲温度が第１の温度で安定している状態から、周囲温度が変化して、周囲温度が第２の温度で安定するまでの間、前記温度測定装置の入力温度算出手段により算出された入力温度及び前記温度測定装置の冷接点センサ温度算出手段により算出された冷接点センサ温度を記録する温度記録手段と、
前記周囲温度が第１の温度から第２の温度に到達するまでの第１の期間では、第１の温度から第２の温度に至る直線上の温度を第１の基準温度に設定し、前記周囲温度が第２の温度に到達してから第２の温度で安定するまでの第２の期間では、第２の温度を第２の基準温度に設定する基準温度設定手段と、
取り得る１以上のサンプル数と比例係数の組み合わせの中から、任意のサンプル数と比例係数の組み合わせを順次選択する組み合わせ選択手段と、
前記組み合わせ選択手段により選択されたサンプル数と比例係数の組み合わせを用いて、前記温度記録手段により記録されている入力温度及び冷接点センサ温度から、前記温度測定装置の補償温度算出手段及び補償温度加算手段と同じアルゴリズムで、補正後の測定温度を算出する補正後測定温度算出手段と、
第１の期間では、前記補正後測定温度算出手段により算出された第１の期間中の補正後の測定温度と前記基準温度設定手段により設定された第１の基準温度の誤差を算出し、第２の期間では、前記補正後測定温度算出手段により算出された第２の期間中の補正後の測定温度と前記基準温度設定手段により設定された第２の基準温度の誤差を算出して、第１の期間及び第２の期間での誤差の総和を算出する誤差総和算出手段と、
前記組み合わせ選択手段により全てのサンプル数と比例係数の組み合わせが選択された後、全てのサンプル数と比例係数の組み合わせの中で、前記誤差総和算出手段により算出された誤差の総和が最小となるサンプル数と比例係数の組み合わせを特定し、そのサンプル数及び比例係数を温度補償に用いる冷接点センサ温度のサンプル数及び比例係数として設定するサンプル数及び比例係数設定手段と
を備えていることを特徴とする請求項５または請求項６記載の温度測定システム。
【請求項８】
取り得る１以上のサンプル数は所定範囲における１以上の整数であり、取り得る１以上の比例係数は所定範囲内で所定の分解能を有する数値であることを特徴とする請求項７記載の温度測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱電対を用いて、温度を測定する温度測定装置、温度測定方法及び温度測定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱電対には測温接点と冷接点があり、測温接点は温度測定対象に接触する点であり、冷接点は熱電対を温度センサとする温度測定器に接続する点のことである。
熱電対を温度センサとする温度測定装置に入力される温度信号（以後、「入力温度Ｔｃ」と称する）は、図１３に示すように、測温接点の温度Ｔｘから冷接点の温度（以後、「冷接点温度Ｔｊ」と称する）を減算した値となる。
熱電対を用いて温度を測定する場合、温度測定対象に触れている熱電対からの入力温度Ｔｃを補償するため、図１３に示すように、温度測定装置が、熱電対からの入力温度Ｔｃと冷接点の近傍に設置されている冷接点センサ（例えば、測温抵抗体やダイオード等の温度センサ）により測定された冷接点の温度（以後、「冷接点センサ温度Ｔｒ」と称する）を加算し、その加算結果を温度測定対象の測定温度Ｔｙとする方法が一般的である。
通常、室温が安定している環境下（例えば、室温が２５℃で安定している環境下）で、冷接点センサ温度Ｔｒが、冷接点温度Ｔｊと同じになるように調整されている。
【０００３】
しかしながら、実際に温度を測定する際、温度測定装置が設置される環境が安定している室温であるとは限らず、周囲温度が大きく変化する場合がある。
周囲温度が変化すると、冷接点温度Ｔｊと冷接点センサ温度Ｔｒの双方が変化するが、それぞれの温度の応答特性が異なるため、温度測定装置の測定温度に過渡的な誤差が含まれる。
周囲温度の変化に伴う測定温度の過渡的な誤差を解消するには、冷接点温度Ｔｊと冷接点センサ温度Ｔｒが一致すればよいが、物理的に温度を一致させることはできない。
【０００４】
以下の特許文献１には、周囲温度の変化に伴う測定温度の過渡的な誤差を低減するために、冷接点温度Ｔｊと冷接点センサ温度Ｔｒとの誤差を、冷接点の一次遅れモデルと冷接点センサの一次遅れモデルとの誤差モデルで表し、その誤差モデルを用いて誤差を予測することで、冷接点温度Ｔｊと冷接点センサ温度Ｔｒとの誤差を補償している温度測定装置が開示されている（段落番号［００１１］、図２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１６１６２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の温度測定装置は以上のように構成されているので、誤差モデルを用いて誤差を予測することで、冷接点温度Ｔｊと冷接点センサ温度Ｔｒとの誤差を補正している。このように誤差を補正する方法では、「周囲温度と冷接点温度」及び「周囲温度と冷接点センサ温度」の関係は、周囲温度を入力とするモデルとし、それらのモデルから導き出される誤差モデルの入力も周囲温度となっている。しかし、温度測定装置が検知できる温度は入力温度Ｔｃと冷接点センサ温度Ｔｒであり、周囲温度を検知することは出来ない。そこで、上記方法では周囲温度の代用として冷接点センサ温度Ｔｒを誤差モデルの入力として温度補償値を計算しているが、この方法では正しい温度補償が出来ないため、実施例では近似式に変換して温度補償値を算出している。このため、誤差を正確に予測することができず、冷接点温度Ｔｊと冷接点センサ温度Ｔｒとの誤差を十分に低減することができない課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、冷接点温度と冷接点センサ温度との誤差を解消して、温度の測定精度を高めることができる温度測定装置、温度測定方法及び温度測定システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る温度測定装置は、熱電対からの入力温度を算出する入力温度算出手段と、冷接点の近傍に設置されている温度センサによる冷接点センサ温度を算出する冷接点センサ温度算出手段と、冷接点センサ温度算出手段により算出された冷接点センサ温度の移動平均を算出し、その移動平均に基づいて入力温度算出手段により算出された入力温度の温度補償に用いる補償温度を算出する補償温度算出手段とを設け、補償温度加算手段が補償温度算出手段により算出された補償温度を用いて、入力温度算出手段により算出された熱電対からの入力温度を補償するようにしたものである。
【０００９】
この発明に係る温度測定装置は、補償温度算出手段が、冷接点センサ温度算出手段により冷接点センサ温度が算出される毎に、その冷接点センサ温度の修正移動平均を算出して、今回算出の修正移動平均と前回算出の修正移動平均との差分を求め、その差分に比例する値を補正温度として算出し、さらに前記冷接点センサ温度から前記補正温度を差し引いた値を補償温度として算出するようにしたものである。
【００１０】
この発明に係る温度測定装置は、冷接点温度の温度補償に用いる冷接点センサ温度のサンプル数及び比例係数を設定する設定手段を設け、補償温度算出手段が、冷接点センサ温度算出手段により既に算出されている１つ以上の冷接点センサ温度のうち、設定手段により設定されたサンプル数分の冷接点センサ温度を用いて、その冷接点センサ温度の修正移動平均を算出するとともに、設定手段により設定された比例係数を今回算出の修正移動平均と前回算出の修正移動平均との差分に乗算して、その乗算結果を補正温度とし、冷接点センサ温度算出手段により今回算出された冷接点センサ温度から前記補正温度を差し引いた値を補償温度として算出するようにしたものである。
【００１１】
この発明に係る温度測定方法は、入力温度算出手段が、熱電対からの入力温度を算出する入力温度算出処理ステップと、冷接点センサ温度算出手段が、冷接点の近傍に設置されている温度センサによる冷接点センサ温度を算出する冷接点センサ温度算出処理ステップと、補償温度算出手段が、冷接点センサ温度算出処理ステップで算出された冷接点センサ温度の移動平均を算出し、その移動平均に基づいて入力温度算出処理ステップで算出された入力温度の温度補償に用いる補償温度を算出する補償温度算出処理ステップと、補償温度加算手段が、補償温度算出処理ステップで算出された補償温度を用いて、入力温度算出処理ステップで算出された入力温度を補償する補償温度加算処理ステップとを備えるようにしたものである。
【００１２】
この発明に係る温度測定システムは、熱電対からの入力温度の温度補償に用いる冷接点センサ温度のサンプル数及び比例係数を設定する設定装置と、熱電対からの入力温度を算出し、設定装置により設定されたサンプル数及び比例係数を用いて、冷接点の温度を補償する温度測定装置とを備え、その温度測定装置が、熱電対からの入力温度を算出する入力温度算出手段と、冷接点の近傍に設置されている温度センサによる冷接点センサ温度を算出する冷接点センサ温度算出手段と、冷接点センサ温度算出手段により冷接点センサ温度が算出される毎に、既に算出されている１つ以上の冷接点センサ温度のうち、設定装置により設定されたサンプル数分の冷接点センサ温度を用いて、その冷接点センサ温度の移動平均を算出するとともに、設定装置により設定された比例係数を今回算出の移動平均と前回算出の移動平均との差分に乗算して、その乗算結果を補正温度とし、冷接点センサ温度算出手段により今回算出された冷接点センサ温度から前記補正温度を差し引いた値を補償温度として算出する補償温度算出手段と、補償温度算出手段により算出された補償温度を用いて、入力温度算出手段により算出された入力温度を補償する補償温度加算手段とを備えるようにしたものである。
【００１３】
この発明に係る温度測定システムは、補償温度算出手段が冷接点センサ温度の移動平均として、冷接点センサ温度の修正移動平均を算出するようにしたものである。
【００１４】
この発明に係る温度測定システムは、設定装置が、温度測定装置の周囲温度が第１の温度で安定している状態から、周囲温度が変化して、周囲温度が第２の温度で安定するまでの間、温度測定装置の入力温度算出手段により算出された入力温度及び温度測定装置の冷接点センサ温度算出手段により算出された冷接点センサ温度を記録する温度記録手段と、周囲温度が第１の温度から第２の温度に到達するまでの第１の期間では、第１の温度から第２の温度に至る直線上の温度を第１の基準温度に設定し、周囲温度が第２の温度に到達してから第２の温度で安定するまでの第２の期間では、第２の温度を第２の基準温度に設定する基準温度設定手段と、取り得る１以上のサンプル数と比例係数の組み合わせの中から、任意のサンプル数と比例係数の組み合わせを順次選択する組み合わせ選択手段と、組み合わせ選択手段により選択されたサンプル数と比例係数の組み合わせを用いて、温度記録手段により記録されている入力温度及び冷接点センサ温度から、温度測定装置の補償温度算出手段及び補償温度加算手段と同じアルゴリズムで、補正後の測定温度を算出する補正後測定温度算出手段と、第１の期間では、補正後測定温度算出手段により算出された第１の期間中の補正後の測定温度と基準温度設定手段により設定された第１の基準温度の誤差を算出し、第２の期間では、補正後測定温度算出手段により算出された第２の期間中の補正後の測定温度と基準温度設定手段により設定された第２の基準温度の誤差を算出して、第１の期間及び第２の期間での誤差の総和を算出する誤差総和算出手段と、組み合わせ選択手段により全てのサンプル数と比例係数の組み合わせが選択された後、全てのサンプル数と比例係数の組み合わせの中で、誤差総和算出手段により算出された誤差の総和が最小となるサンプル数と比例係数の組み合わせを特定し、そのサンプル数及び比例係数を温度補償に用いる冷接点センサ温度のサンプル数及び比例係数として設定するサンプル数及び比例係数設定手段とを備えるようにしたものである。
【００１５】
この発明に係る温度測定システムは、取り得る１以上のサンプル数が所定範囲における１以上の整数であり、取り得る１以上の比例係数が所定範囲内で所定の分解能を有する数値であるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、熱電対からの入力温度を算出する入力温度算出手段と、冷接点の近傍に設置されている温度センサによる冷接点センサ温度を算出する冷接点センサ温度算出手段と、冷接点センサ温度算出手段により算出された冷接点センサ温度の移動平均を算出し、その移動平均に基づいて入力温度算出手段により算出された入力温度の温度補償に用いる補償温度を算出する補償温度算出手段とを設け、補償温度加算手段が補償温度算出手段により算出された補償温度を用いて、入力温度算出手段により算出された入力温度を補償するように構成したので、冷接点温度と温度センサによる冷接点センサ温度との誤差を解消して、温度の測定精度を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１による温度測定装置と温度測定対象の接続関係を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による温度測定装置を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１による温度測定装置の処理内容（温度測定方法）を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１による温度測定装置による温度補償を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２による温度測定装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３による温度測定システムを示す構成図である。
【図７】設定装置２３がサンプル数Ｎ及び比例係数αを設定する際の恒温槽２０内の温度変化を示す説明図である。
【図８】設定装置２３によるサンプル数Ｎ及び比例係数αの算出処理を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態３による温度測定システムの設定装置２３を示す構成図である。
【図１０】設定装置２３の処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】温度測定装置２により入力温度Ｔｃｎが補正されない場合の温度変化を示す説明図である。
【図１２】温度測定装置２により入力温度Ｔｃｎが補正された場合の温度変化を示す説明図である。
【図１３】従来の温度測定装置による温度補償を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による温度測定装置と温度測定対象の接続関係を示す構成図である。
図１において、温度測定対象１は温度測定装置２により温度が測定される対象物であり、温度測定対象１には熱電対３の測温接点が接続され、熱電対３の冷接点４が温度測定装置２に接続されている。
冷接点センサ５は冷接点４の近傍に設置されている温度センサであり、冷接点４の温度を測定する。
【００１９】
図２はこの発明の実施の形態１による温度測定装置を示す構成図である。
図２において、入力温度算出部１１は熱電対３における２つの冷接点４の電位差を検出し、その電位差から熱電対３からの入力温度Ｔｃを算出する処理を実施する。なお、入力温度算出部１１は入力温度算出手段を構成している。
冷接点センサ温度算出部１２は冷接点センサ５により検出された信号を入力して、冷接点４の冷接点センサ温度Ｔｒを算出する処理を実施する。なお、冷接点センサ温度算出部１２は冷接点センサ温度算出手段を構成している。
【００２０】
補償温度算出部１３は冷接点センサ温度算出部１２により算出された冷接点センサ温度Ｔｒの修正移動平均Ｔｒａを算出し、その修正移動平均Ｔｒａに基づいて入力温度算出部１１により算出された入力温度Ｔｃの温度補償に用いる補償温度Ｔｆを算出する処理を実施する。
即ち、補償温度算出部１３は冷接点センサ温度算出部１２により冷接点センサ温度Ｔｒが算出される毎に、その冷接点センサ温度Ｔｒの修正移動平均Ｔｒａを算出して、今回算出の修正移動平均Ｔｒａと前回算出の修正移動平均Ｔｒａとの差分ΔＴｒａを求め、その差分ΔＴｒａに比例する値を補正温度Ｔａとして、冷接点センサ温度Ｔｒから補正温度Ｔａを差し引いた値を補償温度Ｔｆとして算出する処理を実施する。
なお、補償温度算出部１３は補償温度算出手段を構成している。
【００２１】
補償温度加算部１４は補償温度算出部１３により算出された補償温度Ｔｆを用いて、入力温度算出部１１により算出された入力温度Ｔｃを補償し、補正後測定温度Ｔｙ（＝Ｔｃ＋Ｔｆ）を出力する処理を実施する。なお、補償温度加算部１４は補償温度加算手段を構成している。
この実施の形態１では、補償温度加算部１４が、補償温度Ｔｆを入力温度Ｔｃに加算することで、入力温度Ｔｃを補償するものを想定しているが、加算する入力温度Ｔｃの値は必ずしも正の値ではなく、状況によっては（例えば周囲環境温度が低下する場合）、加算する入力温度Ｔｃの値が負の値となることもあり得る。
【００２２】
図１の例では、温度測定装置２の構成要素である入力温度算出部１１、冷接点センサ温度算出部１２、補償温度算出部１３及び補償温度加算部１４のそれぞれが専用のハードウェア（例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど）で構成されているものを想定しているが、温度測定装置２がコンピュータで構成されていてもよい。
温度測定装置２がコンピュータで構成されている場合、入力温度算出部１１、冷接点センサ温度算出部１２、補償温度算出部１３及び補償温度加算部１４の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図３はこの発明の実施の形態１による温度測定装置の処理内容（温度測定方法）を示すフローチャートである。
また、図４はこの発明の実施の形態１による温度測定装置による温度補償を示す説明図である。
【００２３】
次に動作について説明する。
温度測定対象１には熱電対３の測温接点が接続されており、熱電対３における２つの冷接点４が温度測定装置２に接続されている。
熱電対３の２つの冷接点４の間には、ゼーベック効果によって、温度測定対象１の温度に比例する電位差Ｅが発生する。
入力温度算出部１１は、熱電対３における２つの冷接点４の電位差Ｅを検出して、その電位差Ｅから入力温度算Ｔｃを算出する（図３のステップＳＴ１）。
【００２４】
電位差Ｅと入力温度Ｔｃの間には所定の対応関係があるので、入力温度算出部１１では、例えば、電位差Ｅと入力温度Ｔｃの対応関係を示すテーブルを参照することで入力温度Ｔｃを特定するようにしてもよいし、所定の演算式に冷接点４の電位差Ｅを代入することで入力温度Ｔｃを算出するようにしてもよい。
なお、入力温度算出部１１では、入力温度Ｔｃを所定の周期（例えば、１秒周期）で繰り返し算出するので、各周期での入力温度Ｔｃを区別するために、以下、算出回数がｎ回目の入力温度をＴｃｎで表記する。ただし、ｎ＝１，２，３，・・・，Ｍ（Ｍは算出回数）である。
【００２５】
冷接点センサ５は、冷接点４の近傍に設置されており、冷接点４の温度Ｔｒに相当する信号を出力する。
冷接点センサ温度算出部１２は、冷接点センサ５からの信号を入力して、冷接点４の冷接点センサ温度Ｔｒを算出する（ステップＳＴ２）。
なお、冷接点センサ温度算出部１２では、入力温度算出部１１と同じ周期で、冷接点４の冷接点センサ温度Ｔｒを繰り返し算出するので、各周期での冷接点センサ温度Ｔｒを区別するために、以下、算出回数がｎ回目の冷接点センサ温度をＴｒｎで表記する。ただし、ｎ＝１，２，３，・・・，Ｍである。
【００２６】
補償温度算出部１３は、冷接点センサ温度算出部１２により冷接点センサ温度Ｔｒが算出される毎に、冷接点センサ温度算出部１２により既に算出されている１つ以上の冷接点センサ温度Ｔｒのうち、予め設定されているサンプル数Ｎ分の冷接点センサ温度Ｔｒを用いて、その冷接点センサ温度Ｔｒの修正移動平均Ｔｒａを算出する（ステップＳＴ３）。
即ち、補償温度算出部１３は、冷接点センサ温度算出部１２により今回算出された冷接点センサ温度Ｔｒがｎ回目の冷接点センサ温度Ｔｒｎである場合、下記の式（１）に示す演算式に冷接点センサ温度Ｔｒｎを代入することで、ｎ回目の算出時における冷接点センサ温度Ｔｒの修正移動平均Ｔｒａｎを算出する。
【００２７】
【数１】
0005720548.tif 000002
式（１）において、Ｔｒａｎ−１は、ｎ−１回目の算出時における冷接点センサ温度Ｔｒの修正移動平均である。
【００２８】
補償温度算出部１３は、ｎ回目の算出時における冷接点センサ温度Ｔｒの修正移動平均Ｔｒａｎを算出すると、下記の式（２）に示すように、ｎ回目の算出時における冷接点センサ温度Ｔｒの修正移動平均Ｔｒａｎと、ｎ−１回目の算出時における冷接点センサ温度Ｔｒの修正移動平均Ｔｒａｎ−１との差分ΔＴｒａｎを算出する（ステップＳＴ４）。
ΔＴｒａｎ＝Ｔｒａｎ−Ｔｒａｎ−１                    （２）
【００２９】
補償温度算出部１３は、差分ΔＴｒａｎを算出すると、下記の式（３）に示すように、予め設定されている比例係数αを差分ΔＴｒａｎに乗算して補正温度Ｔａｎを算出する（ステップＳＴ５）。
Ｔａｎ＝α×ΔＴｒａｎ                                （３）
【００３０】
さらに、補償温度算出部１３は、下記の式（４）に示すように、その補正温度Ｔａｎをｎ回目の冷接点センサ温度Ｔｒｎから差し引いた値を補償温度Ｔｆｎとして算出する（ステップＳＴ６）。
Ｔｆｎ＝Ｔｒｎ−Ｔａｎ                                （４）
【００３１】
補償温度加算部１４は、補償温度算出部１３が補償温度Ｔｆｎを算出すると、下記の式（５）に示すように、その補償温度Ｔｆｎを用いて、入力温度算出部１１によるｎ回目の算出時における入力温度Ｔｃｎを補償し、補正後の測定温度Ｔｙｎを出力する（ステップＳＴ７）。
Ｔｙｎ＝Ｔｃｎ＋Ｔｆｎ                                （５）
【００３２】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、熱電対３における入力温度Ｔｃを算出する入力温度算出部１１と、冷接点４の近傍に設置されている冷接点センサ５による冷接点センサ温度Ｔｒを算出する冷接点センサ温度算出部１２と、冷接点センサ温度算出部１２により算出された冷接点センサ温度Ｔｒの修正移動平均Ｔｒａを算出し、その修正移動平均Ｔｒａに基づいて入力温度算出部１１により算出された入力温度Ｔｃの温度補償に用いる補償温度Ｔｆを算出する補償温度算出部１３とを設け、補償温度加算部１４が補償温度算出部１３により算出された補償温度Ｔｆを用いて、入力温度算出部１１により算出された入力温度Ｔｃを補償するように構成したので、熱電対３における入力温度Ｔｃと冷接点センサ５による冷接点センサ温度Ｔｒとの誤差を解消して、温度の測定精度を高めることができる効果を奏する。
【００３３】
なお、この実施の形態１では、補償温度算出部１３が冷接点センサ温度Ｔｒの修正移動平均Ｔｒａを算出するものを示したが、移動平均であれば、修正移動平均Ｔｒａに限るものではなく、例えば、冷接点センサ温度Ｔｒの単純移動平均、加重移動平均、指数移動平均、三角移動平均、正弦移動平均、累積移動平均などを算出するようにしてもよい。
【００３４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、予め、冷接点センサ温度Ｔｒのサンプル数Ｎと比例係数αが補償温度算出部１３に設定されているものを示したが、図５に示すように、冷接点センサ温度Ｔｒのサンプル数Ｎと比例係数αを設定するサンプル数及び比例係数設定部（設定手段）１５を設け、補償温度算出部１３が、サンプル数及び比例係数設定部１５により設定されたサンプル数Ｎ分の冷接点センサ温度Ｔｒを用いて、その冷接点センサ温度Ｔｒの修正移動平均Ｔｒａを算出するとともに、サンプル数及び比例係数設定部１５により設定された比例係数αを、ｎ回目の算出時における冷接点センサ温度Ｔｒの修正移動平均Ｔｒａｎとｎ−１回目の算出時における冷接点センサ温度Ｔｒの修正移動平均Ｔｒａｎ−１との差分ΔＴｒａｎに乗算することで、差分ΔＴｒａｎに比例する値α×ΔＴｒａｎを算出するようにしてもよい。
なお、サンプル数及び比例係数設定部１５によるサンプル数Ｎと比例係数αの設定方法は、特に限定するものではないが、後述する実施の形態３で説明する設定装置２３と同様の方法で設定することができる。
【００３５】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、冷接点センサ温度Ｔｒのサンプル数Ｎと比例係数αを設定するサンプル数及び比例係数設定部１５が温度測定装置２に実装されているものを示したが、冷接点センサ温度Ｔｒのサンプル数Ｎと比例係数αを設定する設定装置を温度測定装置２の外部に設け、温度測定装置２が温度の測定処理を開始する前に、その設定装置が冷接点センサ温度Ｔｒのサンプル数Ｎと比例係数αを設定して、そのサンプル数Ｎと比例係数αを温度測定装置２の補償温度算出部１３に与えるようにしてもよい。
【００３６】
図６はこの発明の実施の形態３による温度測定システムを示す構成図であり、図において、図１及び図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図６の例では、温度測定装置２は恒温槽２０内に設置されており、熱電対３が０℃基準温度装置２１に配置されている。
周囲温度用温度測定装置２２は温度測定装置２の周囲温度として、恒温槽２０内の温度を測定する装置である。
設定装置２３は周囲温度用温度測定装置２２により測定された周囲温度を考慮して、入力温度Ｔｃの温度補償に用いる冷接点センサ温度Ｔｒのサンプル数Ｎ及び比例係数αを設定し、そのサンプル数Ｎ及び比例係数αを温度測定装置２の補償温度算出部１３に与える装置である。
【００３７】
図７は設定装置２３がサンプル数Ｎ及び比例係数αを設定する際の恒温槽２０内の温度変化を示す説明図である。
また、図８は設定装置２３によるサンプル数Ｎ及び比例係数αの算出処理を示す説明図である。
【００３８】
図９はこの発明の実施の形態３による温度測定システムの設定装置２３を示す構成図である。
図９において、温度記録部３１は周囲温度用温度測定装置２２により測定された周囲温度を示す情報を入力して、温度測定装置２の周囲温度を把握し、温度測定装置２の周囲温度が第１の温度で安定している状態から、その周囲温度をステップ状又はランプ状に変化させる（例えば、設定装置２３又は図示せぬ制御装置が恒温槽２０内の温度を制御することで、温度測定装置２の周囲温度を変化させる）場合、その周囲温度が第２の温度で安定するまでの間、温度測定装置２の入力温度算出部１１により算出された入力温度Ｔｃ及び温度測定装置２の冷接点センサ温度算出部１２により算出された冷接点センサ温度Ｔｒを記録する処理を実施する。なお、温度記録部３１は温度記録手段を構成している。
【００３９】
基準温度設定部３２は温度測定装置２の周囲温度が第１の温度から第２の温度に到達するまでの第１の期間では、第１の温度から第２の温度に至る直線上の温度を第１の基準温度に設定し、その周囲温度が第２の温度に到達してから第２の温度で安定するまでの第２の期間では、第２の温度を第２の基準温度に設定する処理を実施する。なお、基準温度設定部３２は基準温度設定手段を構成している。
組み合わせ選択部３３は取り得る１以上のサンプル数Ｎ（サンプル数Ｎは、１〜Ｋ（例えば、Ｋ＝６５５３５）の範囲内の整数である）と、取り得る１以上の比例係数α（比例係数αは、所定範囲（例えば、−６５５３５〜＋６５５３５）内で所定の分解能（例えば、０．０１）を有する数値である）の組み合わせの中から、任意のサンプル数Ｎと比例係数αの組み合わせを順次選択する処理を実施する。なお、組み合わせ選択部３３は組み合わせ選択手段を構成している。
【００４０】
補正後測定温度算出部３４は組み合わせ選択部３３により選択されたサンプル数Ｎと比例係数αの組み合わせを用いて、温度記録部３１により記録されている入力温度Ｔｃ及び冷接点センサ温度Ｔｒから、温度測定装置２の補償温度算出部１３及び補償温度加算部１４と同じアルゴリズムで、補正後の測定温度Ｔｙを算出する処理を実施する。なお、補正後測定温度算出部３４は補正後測定温度算出手段を構成している。
誤差総和算出部３５は、第１の期間では、補正後測定温度算出部３４により算出された第１の期間中の補正後の測定温度Ｔｙと基準温度設定部３２により設定された第１の基準温度の誤差Ｔｄを算出し、第２の期間では、補正後測定温度算出部３４により算出された第２の期間中の補正後の測定温度Ｔｙと基準温度設定部３２により設定された第２の基準温度の誤差Ｔｄを算出して、第１の期間及び第２の期間での誤差Ｔｄの総和Σ｜Ｔｄ｜を算出する処理を実施する。なお、誤差総和算出部３５は誤差総和算出手段を構成している。
【００４１】
サンプル数及び比例係数設定部３６は組み合わせ選択部３３により全てのサンプル数Ｎと比例係数αの組み合わせが選択された後、全てのサンプル数Ｎと比例係数αの組み合わせの中で、誤差総和算出部３５により算出された誤差Ｔｄの総和Σ｜Ｔｄ｜が最小となるサンプル数Ｎと比例係数αの組み合わせを特定し、そのサンプル数Ｎ及び比例係数αを温度補償に用いる冷接点センサ温度のサンプル数及び比例係数として設定する処理を実施する。なお、サンプル数及び比例係数設定部３６はサンプル数及び比例係数設定手段を構成している。
【００４２】
図９の例では、設定装置２３の構成要素である温度記録部３１、基準温度設定部３２、組み合わせ選択部３３、補正後測定温度算出部３４、誤差総和算出部３５及びサンプル数及び比例係数設定部３６のそれぞれが専用のハードウェア（例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど）で構成されているものを想定しているが、設定装置２３がコンピュータで構成されていてもよい。
設定装置２３がコンピュータで構成されている場合、温度記録部３１、基準温度設定部３２、組み合わせ選択部３３、補正後測定温度算出部３４、誤差総和算出部３５及びサンプル数及び比例係数設定部３６の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図１０は設定装置２３の処理内容を示すフローチャートである。
【００４３】
次に動作について説明する。
この実施の形態３では、例えば、設定装置２３又は図示せぬ制御装置が、温槽２０内の温度をステップ状又はランプ状に制御することで、温度測定装置２の周囲温度を第１の温度から第２の温度に変化させる。
温度記録部３１は、周囲温度用温度測定装置２２により測定された周囲温度を示す情報を入力して、温度測定装置２の周囲温度を把握し、温度測定装置２の周囲温度が第１の温度で安定している状態から、その周囲温度が変化して、その周囲温度が第２の温度で安定するまでの間、温度測定装置２の入力温度算出部１１により算出された入力温度Ｔｃ及び温度測定装置２の冷接点センサ温度算出部１２により算出された冷接点センサ温度Ｔｒを記録する。
なお、温度測定装置２の測定温度Ｔｙは、補正処理がなされておらず、周囲温度変化による過渡的な誤差を多く含んでいる測定値である（図８の実線を参照）。
また、入力温度Ｔｃ及び冷接点センサ温度Ｔｒは、定周期（例えば、１秒周期）で算出された温度であり、ここでは説明の便宜上、温度測定装置２の周囲温度が第２の温度で安定するまでの間に、全部でＭ回の算出処理が行われて、Ｍ個の入力温度ＴｃとＭ個の冷接点センサ温度Ｔｒが記録されているものとする。
【００４４】
基準温度設定部３２は、温度記録部３１が入力温度Ｔｃ及び冷接点センサ温度Ｔｒの記録を完了すると、図８に示すように、温度測定装置２の周囲温度が第１の温度から第２の温度に到達するまでの期間を第１の期間に設定し、その周囲温度が第２の温度に到達してから第２の温度で安定するまでの期間を第２の期間に設定する。
基準温度設定部３２は、第１の期間と第２の期間を設定すると、図８に示すように、第１の期間では、第１の温度から第２の温度に至る直線（一点破線を参照）上の温度を第１の基準温度に設定し、第２の期間では、第２の温度を第２の基準温度に設定する。
なお、温度記録部３１による記録終了時の安定温度は、記録開始時の初期温度よりも上昇しているが、周囲温度が上昇したことによる温度ドリフト（定常的な誤差）である。この温度ドリフトは、温度測定装置によっては発生しない場合もある。
【００４５】
組み合わせ選択部３３は、取り得る１以上のサンプル数Ｎの中から、任意のサンプル数Ｎを選択する（図１０のステップＳＴ１１）。
例えば、取り得るサンプル数Ｎが１〜６５５３５の範囲の整数であれば、１〜６５５３５の整数値を順次選択することなり、合計で６５５３５回の選択処理を実施することになる。
組み合わせ選択部３３は、任意のサンプル数Ｎを選択すると、取り得る１以上の比例係数αの中から、任意の比例係数αを選択する（ステップＳＴ１２）。
例えば、取り得る１以上の比例係数αが、−６５５３５〜＋６５５３５の範囲内で所定の分解能（例えば、０．０１）を有する数値であれば、その範囲から当該分解能を有する数値を順番に選択する。
なお、サンプル数Ｎの範囲、比例係数αの範囲及び分解能は、予め設定されているものであるが、周囲温度が第２の温度で安定するまでの間に、全部でＭ回の算出処理が行われるので、サンプル数Ｎの範囲は、算出回数Ｍと同じ数のサンプル数Ｎを含む範囲に設定されていてもよいが、算出回数Ｍより少ない数のサンプル数Ｎを含む範囲に設定されていてもよい。
【００４６】
補正後測定温度算出部３４は、組み合わせ選択部３３がサンプル数Ｎと比例係数αを選択すると、温度記録部３１により記録されているＭ個の入力温度Ｔｃ及び冷接点センサ温度Ｔｒの中から、算出時間が最も早い入力温度Ｔｃｎ及び冷接点センサ温度Ｔｒｎの読み出しを行う（ステップＳＴ１３）。
なお、補正後測定温度算出部３４では、入力温度Ｔｃ及び冷接点センサ温度Ｔｒの読み出しを順次行うので、各読み出し時の入力温度Ｔｃ及び冷接点センサ温度Ｔｒを区別するために、ここでは、読み出し回数がｎ回目の入力温度ＴｃをＴｃｎで表記し、読み出し回数がｎ回目の冷接点センサ温度ＴｒをＴｒｎで表記している。ただし、ｎ＝１，２，３，・・・，Ｍである。
補正後測定温度算出部３４は、温度記録部３１から入力温度Ｔｃｎ及び冷接点センサ温度Ｔｒｎを読み出すと、組み合わせ選択部３３により選択されたサンプル数Ｎと比例係数αを用いて、その入力温度Ｔｃｎ及び冷接点センサ温度Ｔｒｎから、温度測定装置２の補償温度算出部１３及び補償温度加算部１４と同じアルゴリズムで、補正後の測定温度Ｔｙｎを算出する（ステップＳＴ１４）。
【００４７】
即ち、補正後測定温度算出部３４は、冷接点センサ温度Ｔｒｎとサンプル数Ｎを上記の式（１）に代入することで、修正移動平均Ｔｒａｎを算出するとともに、その修正移動平均Ｔｒａｎ及び修正移動平均Ｔｒａｎ−１を上記の式（２）に代入することで、差分ΔＴｒａｎを算出する。
また、補正後測定温度算出部３４は、差分ΔＴｒａｎと比例係数αを上記の式（３）に代入して補正温度Ｔａｎを算出し、さらに上記の式（４）を用いて、補償温度Ｔｆｎを算出するとともに、その補償温度Ｔｆｎと入力温度Ｔｃを上記の式（５）に代入することで、補正後の測定温度Ｔｙｎを算出する。
【００４８】
誤差総和算出部３５は、補正後測定温度算出部３４が補正後の測定温度Ｔｙｎを算出すると、補正後の測定温度Ｔｙｎと基準温度の誤差Ｔｄｎを算出する（ステップＳＴ１５）。
即ち、誤差総和算出部３５は、補正後測定温度算出部３４により算出された補正後の測定温度Ｔｙｎが第１の期間中の冷接点温度（第１の期間中の入力温度Ｔｃｎ及び冷接点センサ温度Ｔｒｎから算出された冷接点温度）であれば、補正後の測定温度Ｔｙｎと第１の基準温度の誤差Ｔｄｎを算出する。
一方、補正後測定温度算出部３４により算出された補正後の測定温度Ｔｙｎが第２の期間中の冷接点温度（第２の期間中の入力温度Ｔｃｎ及び冷接点センサ温度Ｔｒｎから算出された冷接点温度）であれば、補正後の測定温度Ｔｙｎと第２の基準温度の誤差Ｔｄｎを算出する。
なお、誤差総和算出部３５では、誤差Ｔｄの算出を順次行うので、各算出時の誤差Ｔｄを区別するために、ここでは、算出回数がｎ回目の誤差ＴｄをＴｄｎで表記している。ただし、ｎ＝１，２，３，・・・，Ｍである。
【００４９】
誤差総和算出部３５は、誤差Ｔｄｎを算出すると、下記の式（６）に示すように、前回算出された誤差の総和に誤差Ｔｄｎの絶対値を加えることで、誤差Ｔｄの総和Σ｜Ｔｄ｜を更新する（ステップＳＴ１６）。
Σ｜Ｔｄ｜＝前回までの誤差総和＋｜Ｔｄｎ｜                （６）
ただし、誤差総和の更新処理を初めて行う場合には、前回までの誤差総和は“０”である。
【００５０】
温度記録部３１により記録されているＭ個の入力温度Ｔｃ及び冷接点センサ温度Ｔｒの中から、読み出していない入力温度Ｔｃｎ及び冷接点センサ温度Ｔｒｎがなくなると（ステップＳＴ１７）、ステップＳＴ１８の処理に移行するが、まだ読み出していない入力温度Ｔｃｎ及び冷接点センサ温度Ｔｒｎがあれば、ステップＳＴ１３の処理に戻り、ステップＳＴ１３〜ＳＴ１６の処理が繰り返し実施される。
【００５１】
誤差総和算出部３５は、読み出していない入力温度Ｔｃｎ及び冷接点センサ温度Ｔｒｎがなくなると、初回のループである場合（ステップＳＴ１８）、即ち、ステップＳＴ１の処理におけるサンプル数Ｎの選択回数が１回であって、初めてステップＳＴ１８の処理に移行した場合、ステップＳＴ１９の処理には移行せずに、組み合わせ選択部３３により今回選択されたサンプル数Ｎと比例係数αを記録するとともに、今回更新後の誤差総和を「最小誤差総和」として記録する（ステップＳＴ２０）。
【００５２】
次に、取り得る１以上の比例係数αの中で、未だ組み合わせ選択部３３により選択されていない比例係数αがあれば（ステップＳＴ２１）、ステップＳＴ１２の処理に戻り、ステップＳＴ１２〜ＳＴ２０の処理が繰り返し実施される。
取り得る１以上の比例係数αの中で、組み合わせ選択部３３により選択されていない比例係数αがなくなると（ステップＳＴ２１）、取り得る１以上のサンプル数Ｎの中で、未だ組み合わせ選択部３３により選択されていないサンプル数Ｎがあれば（ステップＳＴ２２）、ステップＳＴ１１の処理に戻り、ステップＳＴ１１〜ＳＴ２１の処理が繰り返し実施される。
【００５３】
上記の繰り返し処理では、ステップＳＴ１８からステップＳＴ１９の処理に移行して、今回更新後の誤差総和が、記録している最小誤差総和より小さいか否かが判定され、今回更新後の誤差総和が、記録している最小誤差総和より小さければ、記録しているサンプル数Ｎと比例係数αが、組み合わせ選択部３３により今回選択されたサンプル数Ｎと比例係数αに更新され、記録している最小誤差総和が今回更新後の誤差総和に更新される（ステップＳＴ２０）。
【００５４】
サンプル数及び比例係数設定部３６は、取り得る１以上のサンプル数Ｎの中で、組み合わせ選択部３３により選択されていないサンプル数Ｎがなくなると（ステップＳＴ２２）、記録しているサンプル数Ｎと比例係数αが最適なパラメータであるとして、そのサンプル数Ｎと比例係数αを温度測定装置２の補償温度算出部１３に設定する（ステップＳＴ２３）。
【００５５】
このように、最適なサンプル数Ｎと比例係数αが温度測定装置２の補償温度算出部１３に設定されると、以降、温度測定装置２は、上記実施の形態１と同様にして、入力温度Ｔｃを補償し、補正後の測定温度Ｔｙを出力する。
ここで、図１１は温度測定装置２により測定温度Ｔｙが誤差補正されない場合の温度変化を示す説明図である。
また、図１２は温度測定装置２により測定温度Ｔｙが誤差補正された場合の温度変化を示す説明図である。
図１１及び図１２から明らかなように、温度測定装置２により測定温度Ｔｙが誤差補正されない場合、周囲温度の影響を受けて測定温度Ｔｙの測定結果が変動してしまっているが、温度測定装置２により測定温度Ｔｙが誤差補正された場合、周囲温度が変化しても、測定温度Ｔｙの測定結果がほとんど変動しておらず、正確な測定温度Ｔｙが測定されている。
【００５６】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、測定温度Ｔｙｎの温度補償に用いる冷接点センサ温度Ｔｒｎのサンプル数Ｎ及び比例係数αの最適化を図る設定装置２３を設けるように構成したので、温度測定装置２による測定温度Ｔｙｎの補償精度が向上する効果が得られる。
【符号の説明】
【００５７】
１  温度測定対象、２  温度測定装置、３  熱電対、４  冷接点、５  冷接点センサ（温度センサ）、１１  入力温度算出部（入力温度算出手段）、１２  冷接点センサ温度算出部（冷接点センサ温度算出手段）、１３  補償温度算出部（補償温度算出手段）、１４  補償温度加算部（補償温度加算手段）、１５  サンプル数及び比例係数設定部（設定手段）、２０  恒温槽、２１  ０℃基準温度装置、２２  周囲温度用温度測定装置、２３  設定装置、３１  温度記録部（温度記録手段）、３２  基準温度設定部（基準温度設定手段）、３３  組み合わせ選択部（組み合わせ選択手段）、３４  補正後測定温度算出部（補正後測定温度算出出手段）、３５  誤差総和算出部（誤差総和算出手段）、３６  サンプル数及び比例係数設定部（サンプル数及び比例係数設定手段）。
【図１】
0005720548.tif 000003
【図２】
0005720548.tif 000004
【図３】
0005720548.tif 000005
【図４】
0005720548.tif 000006
【図５】
0005720548.tif 000007
【図６】
0005720548.tif 000008
【図７】
0005720548.tif 000009
【図８】
0005720548.tif 000010
【図９】
0005720548.tif 000011
【図１０】
0005720548.tif 000012
【図１１】
0005720548.tif 000013
【図１２】
0005720548.tif 000014
【図１３】
0005720548.tif 000015