(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度が安定した計測環境に設けられた圧力変換器と、前記計測環境から隔離された通常の温度環境に設置され、差圧センサ及び温度センサが設けられた計測装置本体とを備え、圧力変換器が計測対象の状態に応じて生成した流体圧力を前記差圧センサに伝達し、この差圧センサに加わる流体圧力から前記計測環境における前記計測対象の圧力状態を計測する計測装置の温度特性補正方法において、
前記計測装置本体における差圧センサの入出力特性を予め温度校正しておき、
その後、前記圧力変換器を外付けにした前記計測装置本体を、前記圧力変換器が設置された計測環境から隔離された通常の温度環境に設け、
前記計測環境の圧力及び温度を一定に保つと共に差圧センサに一定の差圧を印加し、  前記計測装置本体に当該計測装置本体の設置環境における日間温度差により温度サイクルを付与し、
前記差圧センサに加えられた温度とそのときの該差圧センサによる計測値とを互いに異なる温度においてそれぞれ求め、
これらの温度と計測値との相関から前記圧力センサの予め温度校正した入出力特性に対する温度補正式を求めて前記差圧センサによる計測値を補正する
ことを特徴とする温度特性補正方法。
【請求項２】
前記差圧センサに加えられた温度とそのときの該差圧センサによる計測値は、最高温度時、最低温度時、および標準温度時にそれぞれ求められるものである請求項１に記載の温度特性補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサを備えた計測装置本体にキャピラリーチューブを介して外付けされて計測環境に設けられる圧力変換器を介して、例えば上記計測環境の圧力等を計測するリモートシール式の計測装置における温度特性を補正するに好適な温度特性補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種工業用の計測装置には、温度特性等に優れた高い計測精度が要求される。これ故、一般的には計測装置の製造・出荷段階において恒温槽等を用いて該計測装置に所定の温度サイクルを加えてその温度特性を求め、求められた温度特性に従って計測装置による計測値をその温度環境に応じて補正するようにしている。具体的には上記の如く求めた温度特性（温度特性を示す係数）を計測装置に組み込まれた補正回路にプリセットすることで、該計測装置を温度校正するようにしている。
【０００３】
特に圧力センサを備えた計測装置本体と、この計測装置本体にキャピラリーチューブを介して連結されて計測環境に設けられる圧力変換器とを備え、この圧力変換器に加わる圧力をキャピラリーチューブに封入された圧力伝搬媒体を介して前記圧力センサに伝達して計測するようにした、いわゆるリモートシール式の圧力測定装置においては、例えば圧力センサの温度特性と圧力変換器の温度特性とをそれぞれ求めて、その測定系全体に対する温度補正を行うようにしている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００１−７４５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上述したようにして工場における出荷検査時等に計測装置を温度校正しても、その設置現場において上記計測装置を工場出荷状態のまま使用するとは限らない。例えばその動作保証環境温度が−１０℃〜６０℃であるとして計測装置を温度校正しても、実際の計測環境が上記動作動作保証環境温度を大きく上回るような場合には、予め計測装置が標準的に備えている圧力変換器に代えてその計測環境に応じて設計・製作した圧力変換器を用いることがある。また圧力変換器として耐薬品性等が要求される等に理由により、標準仕様の圧力変換器に代えて特殊な仕様の圧力変換器が用いられる場合がある。
【０００５】
従って圧力センサを備えた計測装置本体に、上述した特殊な圧力変換器を外付けして用いる場合、折角、工場等にて計測して温度校正に用いた温度特性を有効に活用することができないと言う問題がある。ちなみに上記特殊な圧力変換器を外付けした計測装置を再度温度校正するには、例えばその計測装置を工場に戻すことが必要となる。また計測装置の設置現場にて計測装置を温度校正することも考えられる。しかしその温度特性を計測する為の、例えば恒温槽とその温度制御装置、計測装置の出力を高精度に測定する装置、その測定結果から温度補正式を求める計算機、温度補正式を計測装置にプリセットする装置等を備えた大掛かりな温度校正設備をその設置現場に設けることが必要となり、現実的ではない。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、圧力センサを備えた計測装置本体に特殊な圧力変換器を外付けした計測装置であっても、その設置現場において簡易にその温度特性を補正することのできる温度特性補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、圧力センサを備えた計測装置本体に特殊な圧力変換器を外付けして用いる場合であっても、圧力変換器が設けられる測定環境自体は各種の工業プロセスに代表されるように一般的に安定していること、また前記計測装置本体は上記測定環境から隔離された通常の温度環境に設けられること、そして計測装置本体の基本的な温度特性は予め工場等において温度校正されていること着目してなされている。
【０００８】
そこで上述した目的を達成するべく本発明に係る温度特性補正方法は、温度が安定した計測環境に設けられた圧力変換器と、前記計測環境から隔離された通常の温度環境に設置され、差圧センサ及び温度センサが設けられた計測装置本体とを備え、圧力変換器が計測対象の状態に応じて生成した流体圧力を前記差圧センサに伝達し、この差圧センサに加わる流体圧力から前記計測環境における前記計測対象の圧力状態を計測する計測装置において、その温度特性を補正するに際して請求項１に記載するように、
<ａ>  前記計測装置本体における差圧センサの入出力特性を予め温度校正しておき、
<ｂ>  その後、前記圧力変換器を外付けにした前記計測装置本体を、前記圧力変換器が設置された計測環境から隔離された通常の温度環境に設け、
<ｃ>  前記計測環境の圧力及び温度を一定に保つと共に差圧センサに一定の差圧を印加し、前記計測装置本体に当該計測装置本体の設置環境における日間温度差により温度サイクルを付与し、
<ｄ>  前記差圧センサに加えられた温度とそのときの該差圧センサによる計測値とを互いに異なる温度においてそれぞれ求め、
<ｅ>  これらの温度と計測値との相関から前記圧力センサの予め温度校正した入出力特性に対する温度補正式を求めて前記差圧センサによる計測値を補正する
ことを特徴としている。
【０００９】
ちなみに前記圧力センサに加えられた温度とそのときの前記圧力センサによる計測値については、前記計測装置本体に温度サイクルを加えた状態において、例えば最高温度時、最低温度時、および測定開始時や測定終了時等の標準温度時におけるデータとしてそれぞれ求めるようにすれば良い（請求項２）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る計測装置の温度特性補正方法によれば、圧力変換器が設けられた測定環境を一定の状態に保ちながら計測装置本体に所定の温度サイクルを付与し、例えばその温度サイクル条件内における最高温度、最低温度、および標準温度における各温度値と前記圧力変換器を介して圧力センサにて計測される計測値とをそれぞれ求め、これらの温度と計測値との相関から前記圧力変換器を外付けした状態での計測系全体の温度特性を求めることができるので、この温度特性から前記圧力センサにて計測される計測値（圧力センサの出力）に対する温度補正式を求めてその温度補正を高精度に施すことが可能となる。
【００１３】
特に圧力変換器を設けた計測環境、特に圧力変換器が変換する圧力を一定に保ったまま、前記計測装置本体に対して温度サイクルを加えるだけであり、その温度サイクルとして計測装置本体の設備環境における日間温度差として与えるようにすれば、工場等に設けられる大掛かりな温度校正設備を用いることなしにその計測系全体の温度特性を簡易に、しかも効果的に補正することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る温度特性補正方法および計測装置について、リモートシール式の圧力測定装置を例に説明する。
図１はリモートシール式の圧力測定装置（計測装置）の要部概略構成図、この圧力測定装置は、圧力センサを備えた計測装置本体１０と、この計測装置１０に外付けされる第１の圧力変換器１１とを備えて構成される。上記圧力センサは、例えば半導体型の差圧センサ１とこの差圧センサ１に圧力を導入する一対のダイヤフラム１３,１６を備えたものからなる。また第１の圧力変換器１１は、測定環境の圧力Ｐxを受けて撓みを生じるダイヤフラムを備えたもので、このダイヤフラムと前記圧力センサの一方のダイヤフラム１３との間を圧力伝搬媒体（シリコーンオイル等の圧力油）を封入したキャピラリーチューブ１２を介して連結することで前記計測装置本体１０に外付けされる。また圧力センサの他方のダイヤフラム１６には、同様にキャピラリーチュープ１５を介して参照圧力（例えば大気圧）Ｐoを導入する為の第２の圧力変換器１４が連結される。
【００１６】
このようなリモートシール式の圧力測定装置は、前述した特許文献１に開示されるように、計測環境に設けられた第１の圧力変換器１１に加わった圧力Ｐxをキャピラリーチューブ１２を介してダイヤフラム１３に伝達し、このダイヤフラム１３を介して上記圧力を差圧センサ１に加えると共に、通常環境に設けられた第２の圧力変換器１４に加わる圧力Ｐoをダイヤフラム１６を介して差圧センサ１に加えることで、これらの圧力Ｐx,Ｐoの差（Ｐx−Ｐo）として前記圧力変換器１１が設けられた計測環境の圧力を計測するものである。
【００１７】
またこのような圧力変換器１１が外付けされる計測装置本体１０には、該計測装置１０の設置環境の温度Ｔを計測するための温度センサ２が設けられると共に、前記差圧センサ１による計測値を取り込んで後述する温度補正処理等を実行するマイクロプロセッサ３が設けられる。また計測装置本体１０には、上記マイクロプロセッサ３に対して温度特性の補正に必要な後述する計測処理および温度特性の算出処理等を促すの為のスイッチ４や、温度Ｔとその温度Ｔにおける計測値ＰＶとを対応付けて記憶するメモリ５、更にはその計測データを外部出力する為の出力回路６等が設けられる。
【００１８】
特に前記マイクロプロセッサ３は、前記スイッチ４を介して温度校正処理が指示されたとき、例えば計測装置本体１０の設置環境における１日の温度差（日間温度差）を該計測装置本体１０に加わる温度サイクルとして捉え、前記温度センサ２により検出される温度Ｔを監視してその最高温度Ｔmaxと最低温度Ｔminを検出すると共に、温度特性計測処理の開始時やその終了時における標準的な温度Ｔstdをそれぞれ検出している。そしてマイクロプロセッサ３は、上記各温度Ｔmax,Ｔmin,Ｔstdをそれぞれ検出した時点における前記差圧センサ１の出力（計測値）ＰＶTmax,ＰＶTmin,ＰＶTstdをそれぞれ検出し、上記各温度Ｔmax,Ｔmin,Ｔstdに対応付けて前記メモリ５に順次書き込むものとなっている。
【００１９】
尚、メモリ５に、互いに異なる２つの温度点での計測値だけを書き込むようにしても良く、逆に４つ以上の温度点での計測値をそれぞれ求めて、これらの計測値の全てを前記メモリ５に書き込むようにしても良い。
【００２０】
このような機能を備えた計測装置に対する温度特性の補正処理は、例えば次のようにして実行される。即ち、図２にその概略的な処理手順を示すように、先ず第１の圧力変換器１１を設けた計測環境を一定化する［ステップＳ１］。この計測環境の一定化は、この実施形態においては計測環境の圧力を計測対象としているので、例えば計測環境を開放し、これによって第１および第２の圧力変換器１１,１４のそれぞれに大気圧だけが加わるようにすることにより実現される。この状態において前記スイッチ４を投入し、温度特性の計測処理を開始させる。そして前述した日間温度差を利用して前記計測装置本体１０に温度サイクルを加える［ステップＳ２］。
【００２１】
次いで上述した如くして第１の圧力変換器１１による計測環境を一定化し、同時に計測装置本体１０に温度サイクルを加えた条件下において、前述したように前記温度センサ２により検出される温度Ｔを監視ながらその最高温度Ｔmaxと最低温度Ｔminを検出し、これらの各温度Ｔmax,Ｔminをそれぞれ検出した時点における前記差圧センサ１の出力（計測値）ＰＶTmax,ＰＶTminをそれぞれ求めて上記各温度Ｔmax,Ｔminに対応付けて前記メモリ５に書き込む。更には温度特性計測処理の開始時やその終了時において、その標準的な温度Ｔstdを検出し、その時点における前記差圧センサ１の出力（計測値）ＰＶTstdを検出して上記標準温度Ｔstdに対応付けて前記メモリ５に書き込む［ステップＳ３］。
【００２２】
以上のようにして上記各温度Ｔmax,Ｔmin,Ｔstdと、これらの温度点における前記差圧センサ１の出力（計測値）ＰＶTmax,ＰＶTmin,ＰＶTstdを前記メモリ５に順次書き込んだならば、次にこれらの温度と計測値とに基づいてその計測系の温度特性を求める［ステップＳ４］。具体的には温度Ｔの変化に対する差圧センサ１の出力（計測値）ＰＶが２次式にて近似されると看做して、その温度特性を
ＰＶ(Ｔ)＝ａＴ2＋ｂＴ＋ｃ
として表す。そしてこの近似式（温度特性）に前記メモリ５に記憶された温度Ｔmax,Ｔmin,Ｔstdと計測値ＰＶTmax,ＰＶTmin,ＰＶTstdとをそれぞれ代入して、その係数ａ,ｂ,ｃをそれぞれ算出する［ステップＳ４］。
【００２３】
このようにして求められる計測系の温度特性は、前記計測装置本体１０での計測特性が予め標準的な圧力変換器を用いた状態において工場等での温度校正処理により補正されているものとすれば、外付けされた第１の圧力変換器１１およびキャピラリーチューブ１２における圧力伝送系に起因していると考えることができる。
即ち、工場等における計測装置本体１０に対する温度校正処理は、例えば特定の基準温度Ｔref（例えば２５℃）における差圧センサ１の出力Ｐと、計測装置本体１０から外部出力される出力データＰＶとの図３(ａ)に破線で示すような入出力関係αは、例えば
ＰＶ＝ｍ・Ｐ＋ｎ
なる一次式で近似される。この近似式における係数ｍで示される傾き（スパン）と係数ｎで示されるオフセット（ゼロ点）を調整することで、前記出力Ｐと出力データＰＶとの関係が図３(ａ)に実線で示すような入出力特性βとなるように、その入出力特性が補正される。上述した近似式で示される計測特性（入出力特性）を所定の動作保証温度範囲の各温度点でそれぞれ求めることで、前記差圧センサ１の出力（計測値）に対する補正関数Ｆ(Ｐ,Ｔ)が求められ、この補正関数Ｆ(Ｐ,Ｔ)の下で差圧センサ１の出力を補正することで前記計測装置１０の出力データＰＶが
ＰＶ＝Ｆ(Ｐ,Ｔ)
として求められることになる。
【００２４】
一方、前述したように第１の圧力変換器１１を外付けして、計測装置本体１０に温度サイクルを加えて求められる前述した温度Ｔと出力データＰＶとの関係は、例えば図３(ｂ)に示すように
ＰＶ(Ｔ)＝ａＴ2＋ｂＴ＋ｃ
として示される。そしてこの温度特性ＰＶ(Ｔ)は、圧力変換器１１に加わる環境（この例では圧力と温度）を一定にした状態で、しかも前述したように前記計測装置本体１０の基本的な入出力特性を校正した状態で求められるものである。従って上述した温度特性ＰＶ(Ｔ)として示される出力データＰＶの変化分は、専ら、外付けされた第１の圧力変換器１１およびキャピラリーチューブ１２に起因して新たに生じた計測誤差成分であるとして捉えることができる。即ち、計測装置本体１０に対する補正関数Ｆ(Ｐ,Ｔ)は、予め準備された標準的な圧力変換器を取り付けることを前提として求められている。また外付けされた第１の圧力変換器１１が設けられる計測環境は、通常、高精度に温度管理された工業プロセスであることが多い。これ故、上記計測環境を一定化しておけば、計測装置本体１０に温度サイクルを加えたときに生じる出力変化分である温度特性ＰＶ(Ｔ)は、圧力変換器の仕様の違い、およびキャピラリーチューブ１２を介する圧力伝達特性の変化によるものと考えることができる。
【００２５】
そこでこの変化分（計測誤差）を相殺するべく、計測装置本体１０から求められる出力データＰＶを
ＰＶ＝Ｆ(Ｐ,Ｔ)−ＰＶ(Ｔ)
＝Ｆ(Ｐ,Ｔ)−［ａＴ2＋ｂＴ＋ｃ］
としてその補正式を求め［ステップＳ５］、この温度補正式に従って前記差圧センサ１の出力Ｐを補正すれば計測誤差のない計測データＰＶ、つまり温度補正した計測データＰＶを得ることが可能となる［ステップＳ６］。
【００２６】
かくして上述したようにして第１の圧力変換器１１が外付けされた計測系の温度特性を補正する温度特性補正方法によれば、計測装置の設置現場において簡易にその温度補正式を求めてその計測データを温度補正することが可能となる。換言すれば第１の圧力変換器１１を外付けした計測装置の全体を工場等に戻すことなく、当該計測装置の設置現場でその温度校正を行うことができる。しかも計測装置本体１０の設置環境での日間温度差を利用して温度サイクルを加えるようにすれば、少なくとも計測装置本体１０の使用環境温度範囲にて温度補正式を求めることが可能となる。従って、例えば１日以上に亘る温度校正処理時間を要するといえども、計測装置の設置現場で実用上十分なる精度で簡易に温度校正することが可能となるので、その実用的利点が非常に大きい。しかも季節の変化によって、或いは経時的変化によって計測装置の計測特性に変化が生じて来るような場合であっても、必要に応じてその設置現場においてその温度特性を簡易に再補正（校正）することができるので、この点でも実用的利点が多大である。
【００２７】
更には計測装置自体が温度センサ２やメモリ５を備え、マイクロプロセッサ３に設定された温度補正機能を用いて自らの計測特性を温度補正するので、大掛かりな温度校正設備を準備する必要がない等の利点もある。従って計測仕様に応じた特殊な第１の圧力変換器１１を用いる場合や、複数種の圧力変換器１１を選択的に用いる場合等において、多大なる効果が奏せられる。
【００２８】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。ここでは圧力測定装置（圧力センサ）を例に説明したが、流量に応じた圧力を生成して計測装置本体１０に伝達するリモートシール式の流量計や、液面レベルに応じた圧力を生成して計測装置本体１０に伝達するリモートシール式の液面レベル計等にも同様に適用することができる。また実施形態においては温度補正式を２次式で近似したが、他の関数を用いて近似することも勿論可能である。
【００２９】
またここでは第１の圧力変換器１１が設けられる計測環境を大気に開放して校正処理を実行するものとしたが、計測環境の圧力が一定化されており、その圧力が既知であるならば、その環境条件を維持しながら校正処理を実行することも可能である。更には差圧センサ１自体が大型のダイヤフラムを備えたものであれば、圧力変換器１１,１６にて変換された流体圧力をキャピラリーチューブ１２,１５を介して直接的に上記差圧センサ１に加えるようにしても良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る計測装置の概略構成とこの計測装置を用いた温度特性補正方法を説明する為の図。
【図２】本発明に係る温度特性補正方法の概略的な処理手順を示す図。
【図３】圧力測定装置における入出力特性とその補正原理、および温度補正特性を説明する為の図。
【符号の説明】
【００３１】
１  差圧センサ（圧力センサ）
２  温度センサ
３  マイクロプロセッサ
５  メモリ
１０  計測装置本体
１１  第１の圧力変換器（圧力変換器）
１２,１５  キャピラリーチューブ
１３,１４  ダイヤフラム
１６  第２の圧力変換器
【図１】
0004718121.tif 000002
【図２】
0004718121.tif 000003
【図３】
0004718121.tif 000004