線式計測

R

O

^を調整し V

_O

= 0 ^とすると

1 1

2 1 2

1

a b

O

t

r r

R R R

R R

R = − +

1 1

2

1

R , r

_a

r

_b

R = = _であれば

O

t

R

R = R

1

R

2

V

B

R

t

R

O

1

r

a 1

r

b 2

r

b

V

O

3 線式計測の誤差要因（１）

の存在により、計測誤差

が生じる

抵抗のばらつき

R

1

R

2

V

B

R

t

R

O

1

r

a 1

r

b 2

r

b

V

O

1 1

2

1

R , r r

_a

r

_b

R

R = − ∆ = −

∆

( ) ^r

R r R R

R

_t

= ∆ −

^O

+ ∆

∆

2

3 線式計測の誤差要因（ 2 ）

R

1

R

2

V

B

R

t

R

O

1

r

a 1

r

b 2

r

b

V

O

の場合でも

1

0

1

− =

=

∆ r r

_a

r

_b

ではなく 零バランス V

_O

= 0

V

O

^{の変化で計測する場合}

電圧

b b

O

b O

a t

a t

O

V

r R

R

r R

r R

R

r

V R  

 





+ +

− + +

+

= +

1 2

1 1

1 1

1 1

,

_b

a

r

r の値が変化すると

計測誤差になる

センサ・プローブ・ケーブル長による誤差

-0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

抵抗(Ω）

誤差（ Ω)

ケーブル長100m r=5Ω

ケーブル長10m r=0.5Ω

ケーブルの温度変化による誤差

-0.005 -0.004 -0.003 -0.002 -0.001 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005

50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

抵抗(Ω）

誤差 （ Ω )

ケーブル長100m 温度変化10℃

銅の温度係数：0.0043/℃

電位差法による４線式計測

配線コードの抵抗による誤差が全く生じない 電流 I の変動による誤差も生じない

Rt

Rr

ｒb1 rb2 ｒa1 ra2

I Vo

Rr Rt Vor

Vot =

高精度計測には４線式が適している

電流比較ブリッジによる４線式計測

= 0

V

O ^{に電流比を調整}

O t O t

O O

t

N

R N I

R I

R = =

磁束が常に零にな るように自動制御

t t O

O

N I N

I =

R_o R_t

I _O I _ｔ

V _O

電流比較器

N _O N_ｔ

変成器ブリッジによる４線式計測

O t O

t

N

R N R =

R_o

N _t

~

N _o

~

R_t

ホイートストンブリッジ回路による４線式計測 R

O

^を調整し V

_O

= 0 ^とし

r r

r R

R

₁

=

₂

,

_a1

=

_b1

= _{の場合でも} R

1

R

2

V

B

R

t

R

O

1

r

a 1

r

b 2

r

b

V

O

2

r

a

( ^{R r} )

R

R

_t

r 

_O

+



 



 +

=

2

1

r の影響を打消すことは出来ない

ホイートストンブリッジは４線式計測に適さない

4 線式結線方法での注意点

R_t

厳密にはセンサ自体の巻 線と配線の分枝間の配線

による誤差が存在する

5-3 ブリッジ法の問題点

R

1

R

2

V

B

R

t

^R

_O

R_o R_t

I _O I _ｔ

V _O

N _O N_ｔ

1 2 3 4 5 6 7

6~7桁の可変標準抵抗発生器

／可変巻線数コイルが必要

各桁数毎のバランス調整に時 間がかかる

校正技術等のアナログ的に非 常に高度な技術が要求される 各桁数毎のバランス調整に時 間がかかる

校正技術等のアナログ的に非 常に高度な技術が要求される

5-4 電位差計法における問題点

R_m AMP

G

A/D 変換器

R_r

SW

定電流の安定性

定電流の安定性 熱起電力熱起電力

切替ノイズ、リーク電流 切替ノイズ、リーク電流

低ノイズ増幅 低ノイズ増幅

標準抵抗の温度特性、経時変化 標準抵抗の温度特性、経時変化

非直線性誤差が生じる 分解能を上げると測定 速度が低下

非直線性誤差が生じる 分解能を上げると測定 速度が低下

5-5 高精度・高速温度計測のための理想の計測

ブリッジ法

可変標準抵抗器／可変巻線数コイルの切替調整時間が短い

電位差法

高速測定でも所要の精度（分解能、安定性、直線性）が得られる

直流抵抗の精密計測

ブリッジ法 電位差法

電流比較ブリッジ (Guildline社)

電流比較ブリッジ の原理図

・各国で標準機として採用されるほど高精度

・非常に高価（数百万〜１千万円）

・大きい ・遅い ・操作性悪い

・ブリッジ法レベルの高精度は非常に難しい

・比較的安価（数万〜数百万円）

・比較的小さい ・高速計測 ・操作の簡便性

電位差計法による四端子抵抗計測 R_m AMP

G

A/D Converter

定電流回路

R_r

SW

R_m:被測定抵抗 R_r：標準抵抗 電位差計

r m r

m V

R V R = ⋅

計測理論式 V_m

V_r

高精度・高速計測技術の向上には両方式の利点を

両立させる新方式が望まれる

６．高精度温度計測のためのソフトウエア設計

• リニアライズ

• 抵抗ｰ温度変換（温度目盛）

• センサ特性のばらつきに対する校正

• リニアライズ

• 抵抗ｰ温度変換（温度目盛）

• センサ特性のばらつきに対する校正

アナログ回路での演算処理ではなくソフトウエア で処理を行った方が良い機能

リニアライズ（線形化）

増幅 アナログ

リニアライズ アナログ・リニアライズ

デジタル リニアライズ AD変換

増幅

デジタル・リニアライズ

折線近似によるリニアライズ 半導体特性によるニアライズ 帰還回路によるリニアライズ IC乗算器によるリニアライズ 抵抗補間によるリニアライズ

ROMテーブルによるリニアライズ μコンピュータによるリニアライズ

アナログ・リニアライズ（１）−折線近似

E_i

Eo G4 G3 G2 G1 G4

G3 G2

G1

入力Ei

出力Eo

アナログ・リニアライズ（２）−半導体特性利用

E_i Eo E_i Eo

E

i

E

₀

∝ log E

₀

∝ 10

^Ei

0 0 log

I E I

V_EB = − ^C

トランジスタ特性 を利用

アナログ・リニアライズ（ 3 ）− IC 乗算器

Eo E_i

X

Y X･Y

2

0

AE

i

BE

i

E = +

IC 乗算・除算器の内部回路

X

Y

T

Z=XY/T

アナログ・リニアライズを高精度温度計測 に用いると、精度・安定性上問題が生じる アナログ・リニアライズを高精度温度計測 に用いると、精度・安定性上問題が生じる

・ 温度変化に対する影響が大

・ リニアライズ誤差が大きい

・ 校正誤差が大きい

・ 温度変化に対する影響が大

・ リニアライズ誤差が大きい

・ 校正誤差が大きい

ドキュメント内 PDF繧偵ム繧ｦ繝ｳ繝ｭ繝ｼ繝?/a> (ページ 63-84)