JP2008107089A - Thermocouple temperature sensor temperature drift diagnostic device - Google Patents
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Abstract
【課題】熱電対温度センサの温度ドリフトの発生状況を正確に診断する。
【解決手段】第1の温度領域(温度ドリフトが発生するであろう温度領域)S1における各温度範囲(温度幅50℃)での熱電対温度センサの使用時間にその温度範囲に応じた正方向への重み付けを施す。第2の温度領域(温度ドリフトが解消するであろう温度領域)S2における各温度範囲での熱電対温度センサの使用時間にその温度範囲に応じた負方向への重み付けを施す。第1の温度領域S1および第2の温度領域S2における各温度範囲での重み付けが施された熱電対温度センサの使用時間を加算し、その加算値をドリフト量とする。このドリフト量に基づいて温度ドリフトの発生状況を診断する。
【選択図】 図1The present invention accurately diagnoses the occurrence of temperature drift in a thermocouple temperature sensor.
In a first temperature range (temperature range where temperature drift is likely to occur) S1, a thermocouple temperature sensor is used in each temperature range (temperature range 50 ° C.) in a positive direction corresponding to the temperature range. Apply a weight to The usage time of the thermocouple temperature sensor in each temperature range in the second temperature range (temperature range where temperature drift will be eliminated) S2 is weighted in the negative direction according to the temperature range. The usage time of the thermocouple temperature sensor weighted in each temperature range in the first temperature region S1 and the second temperature region S2 is added, and the added value is used as the drift amount. Based on this drift amount, the occurrence of temperature drift is diagnosed.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、熱電対温度センサが高温に晒された場合に発生する温度ドリフトの発生状況を診断する熱電対温度センサの温度ドリフト診断装置に関するものである。 The present invention relates to a temperature drift diagnosing device for a thermocouple temperature sensor for diagnosing the state of occurrence of a temperature drift that occurs when a thermocouple temperature sensor is exposed to a high temperature.
従来より、熱電対温度センサは、温度制御等において用いられる調節計、記録計、温度計等に利用されている。熱電対温度センサとして、K熱電対(ニッケルおよびクロムを成分とする合金系熱電対)やR熱電対(白金およびロジウムを成分とする合金系熱電対)においては、ショートレンジオーダリングという、特定温度領域における温度ドリフトがあることが知られている。例えば、350〜600℃の高温に熱電対温度センサが晒されると、熱起電力が変化し、計測温度に温度ドリフトが発生し、検出精度が低下する。 Conventionally, thermocouple temperature sensors have been used in controllers, recorders, thermometers and the like used in temperature control and the like. As thermocouple temperature sensors, K thermocouples (alloy thermocouples with nickel and chromium as components) and R thermocouples (alloy thermocouples with platinum and rhodium as components) have a specific temperature range called short range ordering. It is known that there is a temperature drift at. For example, when the thermocouple temperature sensor is exposed to a high temperature of 350 to 600 ° C., the thermoelectromotive force changes, a temperature drift occurs in the measured temperature, and the detection accuracy decreases.
このような検出精度の低下に対し、特許文献1には、熱電対温度センサの各温度での経過時間を測定する時間測定部と、熱電対温度センサの基準使用温度と寿命(時間)との関係を格納した寿命情報記憶部と、基準使用温度を超えた劣化を促進する温度では劣化係数を合わせて時間とともに実使用温度を記憶する温度履歴保存部とを設け、温度履歴保存部に保存された実使用温度と時間測定部で測定された経過時間と寿命情報記憶部に格納された基準使用温度および寿命(時間)とに基づいて熱電対センサの寿命を予測することが記載されている。
In response to such a decrease in detection accuracy,
この記載からすると、特許文献1では、基準使用温度を越えた温度では劣化係数を考慮するものとしたうえ、熱電対温度センサの各温度での使用時間を積算し、この使用時間の積算値を基準使用温度と関係づけられている寿命(時間)から差し引いて、熱電対温度センサの残りの寿命を予測するようにしているものと考えられる。
According to this description, in
しかしながら、上述した特許文献1に示された技術では、ショートレンジオーダリングが生じる特定温度領域以上の温度領域で、その使用温度と使用時間が温度ドリフトを解消させる方向に作用することがあるにも拘わらず、熱電対温度センサの各温度での使用時間を全て正方向の値として積算するようにしている。このため、使用時間の積算値に温度ドリフトが解消する方向に作用した時間も含まれるものとなり、正確な寿命の予測が妨げられる。なお、特許文献1では、熱電対温度センサの寿命の予測を行っているが、例えば使用時間の積算値が予め定められた閾値を超えた場合に異常を知らせるなどしてもよく、寿命を予測する場合と同様、温度ドリフトの発生状況の正確な診断が妨げられる。
However, in the technique disclosed in
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、熱電対温度センサの温度ドリフトの発生状況を正確に診断することができる熱電対温度センサの温度ドリフト診断装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and the object of the present invention is to provide a temperature drift of a thermocouple temperature sensor capable of accurately diagnosing the occurrence of temperature drift of the thermocouple temperature sensor. It is to provide a diagnostic device.
このような目的を達成するために本発明は、熱電対温度センサが高温に晒された場合に発生する温度ドリフトの発生状況を診断する熱電対温度センサの温度ドリフト診断装置において、温度ドリフトが発生するであろう温度での熱電対温度センサの使用時間にその温度に応じた重み付けを施し、温度ドリフトが解消するであろう温度での熱電対温度センサの使用時間にその温度に応じた重み付けを施す重み付け手段と、重み付けが施された熱電対温度センサの使用時間の加算値をドリフト量として求めるドリフト量演算手段と、ドリフト量演算手段によって求められたドリフト量に基づいて熱電対温度センサの温度ドリフトの発生状況を診断する温度ドリフト診断手段とを設けたものである。 In order to achieve such an object, the present invention relates to a temperature drift diagnostic apparatus for a thermocouple temperature sensor that diagnoses the occurrence of temperature drift that occurs when the thermocouple temperature sensor is exposed to a high temperature. The thermocouple temperature sensor usage time at the temperature at which the temperature will be applied is weighted according to the temperature, and the thermocouple temperature sensor usage time at the temperature at which the temperature drift will be eliminated is weighted according to the temperature. A weighting means to be applied, a drift amount calculating means for obtaining an added value of the use time of the thermocouple temperature sensor to which the weight is applied as a drift amount, and a temperature of the thermocouple temperature sensor based on the drift amount obtained by the drift amount calculating means Temperature drift diagnosis means for diagnosing the state of occurrence of drift is provided.
例えば、本発明では、温度ドリフトが発生するであろう温度領域として定められた第1の温度領域における各温度範囲での熱電対温度センサの使用時間にその温度範囲に応じた正方向への重み付けを施し、温度ドリフトが解消するであろう温度領域として定められた第2の温度領域における各温度範囲での熱電対温度センサの使用時間にその温度範囲に応じた負方向への重み付けを施す重み付け手段と、第1の温度領域および第2の温度領域における各温度範囲での重み付けが施された熱電対温度センサの使用時間の加算値をドリフト量として求めるドリフト量演算手段と、ドリフト量演算手段によって求められたドリフト量に基づいて熱電対温度センサの温度ドリフトの発生状況を診断する温度ドリフト診断手段とを設けるようにする。 For example, in the present invention, the usage time of the thermocouple temperature sensor in each temperature range in the first temperature range defined as the temperature range in which temperature drift will occur is weighted in the positive direction according to the temperature range. And weighting in the negative direction according to the temperature range for the usage time of the thermocouple temperature sensor in each temperature range in the second temperature range determined as the temperature range where temperature drift will be eliminated Means, drift amount calculating means for obtaining, as a drift amount, an added value of the use time of the thermocouple temperature sensor weighted in each temperature range in the first temperature range and the second temperature range, and drift amount calculating means Temperature drift diagnosing means for diagnosing the state of occurrence of temperature drift of the thermocouple temperature sensor based on the drift amount obtained by the above.
これにより、第1の温度領域(温度ドリフトが発生するであろう温度領域(例えば、350〜600℃))における各温度範囲(例えば、温度幅50℃)での熱電対温度センサの使用時間にその温度範囲に応じた正方向への重み付けが施され、第2の温度領域(温度ドリフトが解消するであろう温度領域(例えば、600〜1000℃))における各温度範囲(例えば、温度幅50℃)での熱電対温度センサの使用時間にその温度範囲に応じた負方向への重み付けが施され、第1の温度領域および第2の温度領域における各温度範囲での重み付けが施された熱電対温度センサの使用時間の加算値がドリフト量として求められる。この場合、ドリフト量は、第1の温度領域で生じる温度ドリフトの発生量と第2の温度領域で生じる温度ドリフトの解消量との差を示し、このドリフト量に基づいて熱電対温度センサの温度ドリフトの発生状況が診断される。
Thereby, in the usage time of the thermocouple temperature sensor in each temperature range (for example,
本発明において、第1の温度領域での重み付けは、例えば、各温度範囲の単位時間当たりの温度ドリフトの発生量に応じ、温度リフトの発生量が大きい温度範囲では正方向への重み付けを大きくし、温度ドリフトの発生量が小さい温度範囲では正方向への重み付けを小さくするようにする。また、第2の温度領域での重み付けは、例えば、各温度範囲の単位時間当たりの温度ドリフトの解消量に応じ、温度ドリフトの解消量が大きい温度範囲では負方向への重み付けを大きくし、温度ドリフトの解消量が小さい温度範囲では負方向への重み付けを小さくするようにする。このようにして、各温度範囲の熱電対温度センサの使用温度に重み付けを施すことによって、第1の温度領域で生じる温度ドリフトの発生量および第2の温度領域で生じる温度ドリフトの解消量を正確に求めることが可能となる。 In the present invention, the weighting in the first temperature range is, for example, in accordance with the amount of temperature drift generated per unit time in each temperature range, and the weighting in the positive direction is increased in the temperature range where the amount of temperature lift generation is large. In the temperature range where the amount of temperature drift is small, the weighting in the positive direction is made small. Further, the weighting in the second temperature range is, for example, in accordance with the temperature drift elimination amount per unit time in each temperature range, and in the temperature range where the temperature drift elimination amount is large, the weighting in the negative direction is increased. In the temperature range where the amount of drift cancellation is small, the negative weighting is reduced. In this way, by weighting the operating temperature of the thermocouple temperature sensor in each temperature range, the amount of temperature drift that occurs in the first temperature region and the amount of temperature drift that occurs in the second temperature region are accurately determined. It becomes possible to ask for.
本発明において、ドリフト量を求める方法は、上述した温度範囲に区切る方法に限られない。例えば、温度ドリフトの発生量の傾向を示す多項式などを曲線で作っておいて、この曲線を重み付けを示す曲線として積算に用いて実現するようにしてもよい。この場合、温度範囲に区切る必要はなく、処理が簡単となる。 In the present invention, the method of obtaining the drift amount is not limited to the method of dividing into the above-described temperature range. For example, a polynomial or the like indicating the tendency of the amount of occurrence of temperature drift may be created as a curve, and this curve may be used as a curve indicating weighting for integration. In this case, it is not necessary to divide into the temperature range, and the process becomes simple.
本発明において、温度ドリフト診断手段は、ドリフト量がプラス値であり、かつそのドリフト量が予め定められた閾値以上であった場合、熱電対温度センサの異常を通知する機能を有する。また、ドリフト量がプラス値であった場合、そのドリフト量に応じて熱電対温度センサの計測温度を補正する機能を有する。また、ドリフト量がプラス値であり、かつそのドリフト量が予め定められた閾値以上であった場合、必要に応じて熱電対温度センサを第2の温度領域内の所定温度で所定時間加熱する機能を有する。熱電対温度センサを第2の温度領域内の所定温度で所定時間加熱すると、その温度と時間を温度ドリフトが解消する方向に作用させ、検出精度を回復させることが可能となる。 In the present invention, the temperature drift diagnostic means has a function of notifying the abnormality of the thermocouple temperature sensor when the drift amount is a positive value and the drift amount is equal to or greater than a predetermined threshold value. Further, when the drift amount is a positive value, it has a function of correcting the measured temperature of the thermocouple temperature sensor according to the drift amount. In addition, when the drift amount is a positive value and the drift amount is equal to or greater than a predetermined threshold value, the thermocouple temperature sensor is heated for a predetermined time at a predetermined temperature in the second temperature region as necessary. Have When the thermocouple temperature sensor is heated at a predetermined temperature in the second temperature region for a predetermined time, the temperature and time are applied in a direction to eliminate the temperature drift, and the detection accuracy can be recovered.
本発明によれば、温度ドリフトが発生するであろう温度での熱電対温度センサの使用時間にその温度に応じた重み付けを施し、温度ドリフトが解消するであろう温度での熱電対温度センサの使用時間にその温度に応じた負方向への重み付けを施し、重み付けが施された熱電対温度センサの使用時間の加算値をドリフト量として求めるようにしたので、温度ドリフトの発生量および温度ドリフトの解消量を正確に求め、この温度ドリフトの発生量と解消量との差を示すドリフト量から、熱電対温度センサの温度ドリフトの発生状況を正確に診断することができるようになる。 According to the present invention, the use time of a thermocouple temperature sensor at a temperature at which a temperature drift will occur is weighted according to the temperature, and the thermocouple temperature sensor at a temperature at which the temperature drift will be eliminated. Since the usage time is weighted in the negative direction according to the temperature, and the added value of the usage time of the weighted thermocouple temperature sensor is obtained as the drift amount, the amount of temperature drift and the temperature drift The amount of elimination can be accurately obtained, and the occurrence of temperature drift of the thermocouple temperature sensor can be accurately diagnosed from the amount of drift indicating the difference between the amount of occurrence of the temperature drift and the amount of elimination.
また、本発明によれば、ドリフト量がプラス値であり、かつそのドリフト量が予め定められた閾値以上であった場合、熱電対温度センサの異常を通知することにより、早すぎたり遅すぎたりすることなく、適確なタイミングで熱電対温度センサの交換を促すことが可能となる。
また、本発明によれば、ドリフト量がプラス値であった場合、そのドリフト量に応じて熱電対温度センサの計測温度を補正することにより、温度ドリフトの発生の有無に拘わらず、常に精度の高い温度計測を行うことが可能となる。
また、本発明によれば、ドリフト量がプラス値であり、かつそのドリフト量が予め定められた閾値以上であった場合、熱電対温度センサを第2の温度領域内の所定温度で所定時間加熱することにより、その温度と時間を温度ドリフトが解消する方向に作用させ、検出精度を回復させることが可能となる。
Further, according to the present invention, when the drift amount is a positive value and the drift amount is equal to or greater than a predetermined threshold, the abnormality of the thermocouple temperature sensor is notified, so that it is too early or too late. Therefore, it is possible to prompt the exchange of the thermocouple temperature sensor at an appropriate timing.
Further, according to the present invention, when the drift amount is a positive value, by correcting the measured temperature of the thermocouple temperature sensor according to the drift amount, the accuracy is always improved regardless of whether or not the temperature drift occurs. High temperature measurement can be performed.
According to the present invention, when the drift amount is a positive value and the drift amount is equal to or greater than a predetermined threshold value, the thermocouple temperature sensor is heated at a predetermined temperature in the second temperature region for a predetermined time. By doing so, the temperature and time are made to act in the direction in which the temperature drift is eliminated, and the detection accuracy can be recovered.
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。先ず、本発明の実施の形態の説明に入る前に、本発明の概要について説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, before describing the embodiment of the present invention, an outline of the present invention will be described.
〔概要〕
図1は、熱電対温度センサの使用温度範囲(℃)を横軸とし、熱電対温度センサの使用時間(積算時間(h))および単位時間当たりの温度ドリフトの発生量(℃)を縦軸として表されたグラフを示す図である。
〔Overview〕
1 shows the thermocouple temperature sensor operating temperature range (° C) on the horizontal axis, and the thermocouple temperature sensor operating time (integrated time (h)) and the amount of temperature drift per unit time (° C) on the vertical axis. It is a figure which shows as a graph represented as.
同図において、グラフG1(棒グラフ)は、温度幅を50℃として分割した各温度範囲の熱電対温度センサの使用時間を示し、グラフG2(折れ線グラフ)は、温度幅を50℃として分割した各温度範囲の熱電対温度センサの単位時間当たりの温度ドリフトの発生量を示す。 In the same figure, graph G1 (bar graph) shows the usage time of the thermocouple temperature sensor in each temperature range divided into temperature ranges of 50 ° C., and graph G2 (line graph) shows each of the temperature ranges divided into 50 ° C. Indicates the amount of temperature drift per unit time of the thermocouple temperature sensor in the temperature range.
なお、図1のグラフG1,G2は本発明の概略を説明するために参考的に示したものであり、このようなデータが実際に得られている訳ではない。熱電対温度センサの単位時間当たりの温度ドリフトの発生量は、グラフG2で示したように、概ねこのような傾向を示すものと考えられる。 Note that the graphs G1 and G2 in FIG. 1 are shown for reference in order to explain the outline of the present invention, and such data are not actually obtained. The generation amount of the temperature drift per unit time of the thermocouple temperature sensor is generally considered to show such a tendency as shown by the graph G2.
また、グラフG2において、単位時間当たりの温度ドリフトの発生量のマイナス値は、温度ドリフトを解消する能力を示し、実際にマイナスの温度ドリフトが発生する訳ではない。すなわち、グラフG2において、単位時間当たりの温度ドリフトの発生量のプラス値は単位時間当たりの温度ドリフトの発生量を示しているが、単位時間当たりの温度ドリフトの発生量のマイナス値は単位時間当たりの温度ドリフトの解消量を示している。 In the graph G2, a negative value of the amount of temperature drift generated per unit time indicates the ability to eliminate the temperature drift, and does not actually generate a negative temperature drift. That is, in the graph G2, the positive value of the temperature drift generation amount per unit time indicates the temperature drift generation amount per unit time, while the negative value of the temperature drift generation amount per unit time is the per unit time. This shows the amount of temperature drift eliminated.
グラフG2において、熱電対温度センサの単位時間当たりの温度ドリフトの発生量は、350〜600℃の温度領域においてプラス値をとり、600〜1000℃の温度領域においてマイナス値をとっている。そこで、本発明では、350〜600℃の温度領域を温度ドリフトが発生するであろう温度領域(第1の温度領域)S1とし、600〜1000℃の温度領域を温度ドリフトが解消するであろう温度領域(第2の温度領域)S2として定める。 In the graph G2, the generation amount of the temperature drift per unit time of the thermocouple temperature sensor takes a positive value in the temperature range of 350 to 600 ° C., and takes a negative value in the temperature range of 600 to 1000 ° C. Therefore, in the present invention, the temperature region of 350 to 600 ° C. is set as the temperature region (first temperature region) S1 where the temperature drift will occur, and the temperature region of 600 to 1000 ° C. will be eliminated. It is defined as a temperature region (second temperature region) S2.
そして、第1の温度領域S1における各温度範囲での熱電対温度センサの使用時間にその温度範囲に応じた正方向への重み付けを施し、第2の温度領域S2における各温度範囲での熱電対温度センサの使用時間にその温度範囲に応じた負方向への重み付けを施す。 Then, the use time of the thermocouple temperature sensor in each temperature range in the first temperature range S1 is weighted in the positive direction according to the temperature range, and the thermocouple in each temperature range in the second temperature range S2 The usage time of the temperature sensor is weighted in the negative direction according to the temperature range.
この場合、第1の温度領域S1では、各温度範囲の単位時間当たりの温度ドリフトの発生量に応じ、温度ドリフトの発生量が大きい温度範囲では正方向への重み付けを大きくし、温度ドリフトの発生量が小さい温度範囲では正方向への重み付けを小さくする。第2の温度領域S2では、各温度範囲の単位時間当たりの温度ドリフトの解消量に応じ、温度ドリフトの解消量が大きい温度範囲では負方向への重み付けを大きくし、温度ドリフトの解消量が小さい温度範囲では負方向への重み付けを小さくする。 In this case, in the first temperature region S1, weighting in the positive direction is increased in the temperature range where the amount of temperature drift is large in accordance with the amount of temperature drift generated per unit time in each temperature range, and temperature drift occurs. In the temperature range where the amount is small, the weighting in the positive direction is reduced. In the second temperature region S2, the weighting in the negative direction is increased in the temperature range where the temperature drift elimination amount is large according to the temperature drift elimination amount per unit time of each temperature range, and the temperature drift elimination amount is small. Reduce the negative weighting in the temperature range.
そして、第1の温度領域S1および第2の温度領域S2における各温度範囲での重み付けが施された熱電対温度センサの使用時間を加算し、この使用時間の加算値をドリフト量とする。 Then, the usage time of the thermocouple temperature sensor weighted in each temperature range in the first temperature region S1 and the second temperature region S2 is added, and the added value of the usage time is set as the drift amount.
図2に第1の温度領域S1および第2の温度領域S2における各温度範囲での重み付けが施された使用時間を示す。このように、第1の温度領域S1における各温度範囲の重み付けが施された使用時間はプラス値となり、第2の温度領域S2における各温度範囲の重み付けが施された使用時間はマイナス値となる。これらの使用時間を加算してドリフト量を求める。 FIG. 2 shows the usage time in which weighting is performed in each temperature range in the first temperature region S1 and the second temperature region S2. As described above, the use time in which the temperature ranges in the first temperature region S1 are weighted has a positive value, and the use time in which the temperature ranges in the second temperature region S2 have been weighted has a negative value. . The amount of drift is obtained by adding these usage times.
そして、このドリフト量に基づいて、熱電対温度センサの温度ドリフトの発生状況を診断する。例えば、ドリフト量がプラス値であれば、温度ドリフトが発生しており、計測温度に誤差が生じている可能性が高いと判断する。ドリフト量がマイナス値であれば、温度ドリフトは発生しておらず、計測温度に誤差が生じている可能性は低いと判断する。 Based on this drift amount, the temperature drift occurrence state of the thermocouple temperature sensor is diagnosed. For example, if the drift amount is a positive value, it is determined that there is a high possibility that a temperature drift has occurred and an error has occurred in the measured temperature. If the drift amount is a negative value, it is determined that there is no temperature drift and there is a low possibility that an error has occurred in the measured temperature.
また、ドリフト量がプラス値であり、かつそのドリフト量が予め定められた閾値以上であった場合、熱電対温度センサの異常を通知するようにする。これにより、早すぎたり遅すぎたりすることなく、適確なタイミングで熱電対温度センサの交換を促すことが可能となる。 Further, when the drift amount is a positive value and the drift amount is equal to or greater than a predetermined threshold, an abnormality of the thermocouple temperature sensor is notified. Thereby, it is possible to prompt replacement of the thermocouple temperature sensor at an appropriate timing without being too early or too late.
また、ドリフト量がプラス値であった場合、そのドリフト量に応じて熱電対温度センサの計測温度を補正するようにする。これにより、温度ドリフトの発生の有無に拘わらず、常に精度の高い温度計測を行うことが可能となる。 When the drift amount is a positive value, the measured temperature of the thermocouple temperature sensor is corrected according to the drift amount. This makes it possible to always perform highly accurate temperature measurement regardless of the occurrence of temperature drift.
また、ドリフト量がプラス値であり、かつそのドリフト量が予め定められた閾値以上であった場合、例えば、炉を使用していな空き時間などユーザが望む時に、熱電対温度センサを第2の温度領域S2内の所定温度で所定時間加熱(エージング)するようにする。このエージングにより、その温度と時間を温度ドリフトが解消する方向に作用させ、検出精度を回復させることが可能となる。 Further, when the drift amount is a positive value and the drift amount is equal to or greater than a predetermined threshold value, for example, when the user desires a free time when the furnace is not used, the thermocouple temperature sensor is set to the second value. Heating (aging) is performed for a predetermined time at a predetermined temperature in the temperature region S2. This aging allows the temperature and time to act in the direction in which the temperature drift is eliminated, thereby recovering the detection accuracy.
第2の温度領域S2内で、熱電対温度センサを一定時間以上エージングすると、その温度と時間が元の検出精度に戻るところまで作用する。この場合、エージング時間が長くても、マイナスの温度ドリフトは殆ど発生しない。 When the thermocouple temperature sensor is aged for a predetermined time or longer in the second temperature region S2, the temperature and time act to return to the original detection accuracy. In this case, even if the aging time is long, a negative temperature drift hardly occurs.
なお、上述においては、温度範囲に区切ってドリフト量を求めるようにしたが、例えば、温度ドリフトの発生量の傾向を示す多項式などを曲線で作っておいて、この曲線を重み付けを示す曲線として積算に用いてドリフト量を求めるようにしてもよい。この場合、温度範囲に区切る必要はなく、処理が簡単となる。 In the above description, the drift amount is obtained by dividing the temperature range, but for example, a polynomial or the like indicating the tendency of the temperature drift generation amount is formed as a curve, and this curve is integrated as a weighting curve. May be used to obtain the drift amount. In this case, it is not necessary to divide into the temperature range, and the process becomes simple.
また、上述したように、本発明では、ドリフト温度を直接積算しないで重み付けを施し、その後ドリフト温度に変換する、というようなまわりくどい計算を施す。この理由は、現場の状況に合わせて簡単にドリフト量を調整できるようにするためである。すなわち、センサの径や装置への挿入深さなど、現場の設置条件で実際のドリフト温度は大きく異なる。これに対し、ドリフトの傾向を相似と仮定し、係数を用いて重み付けだけ施しておけば、現場の状況に合わせて簡単にドリフト量を調整することが可能となる。簡単に実現するのであれば、重み付けのデータのかわりに単時時間当たりのドリフを温度を直接計算に用いてもよい。 In addition, as described above, in the present invention, round calculation is performed such that weighting is performed without directly integrating the drift temperature, and then the drift temperature is converted into the drift temperature. This is because the amount of drift can be easily adjusted according to the situation at the site. That is, the actual drift temperature varies greatly depending on the installation conditions at the site, such as the diameter of the sensor and the depth of insertion into the device. On the other hand, if the tendency of drift is assumed to be similar and only weighting is performed using a coefficient, the drift amount can be easily adjusted according to the situation at the site. If it is easily realized, a drift per hour time may be directly used for the calculation instead of the weighted data.
〔実施の形態1〕
図3は本発明に係る熱電対温度センサの温度ドリフト診断装置の一実施の形態を用いた温度計測システムの構成図である。同図において、1は熱電対温度センサ、2は本発明に係る温度ドリフト診断装置、3はブザー、4はディスプレイである。なお、図3において、熱電対温度センサ1はK熱電対とする。
[Embodiment 1]
FIG. 3 is a block diagram of a temperature measurement system using an embodiment of a temperature drift diagnostic apparatus for a thermocouple temperature sensor according to the present invention. In the figure, 1 is a thermocouple temperature sensor, 2 is a temperature drift diagnostic apparatus according to the present invention, 3 is a buzzer, and 4 is a display. In FIG. 3, the
温度ドリフト診断装置2は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、本実施の形態特有の機能として温度ドリフト診断機能を有している。
The temperature
以下、図4に示したフローチャートに従って、温度ドリフト診断装置2が有する温度ドリフト診断機能について説明する。温度ドリフト診断装置2は、このフローチャートの処理を測定周期T毎に繰り返す。
Hereinafter, the temperature drift diagnostic function of the temperature drift
温度ドリフト診断装置2は、ステップ101において、熱電対温度センサ1がK熱電対であるか否かをチェックする。この場合、熱電対温度センサ1はK熱電対であるので、ステップ101のYESに応じてステップ102へ進む。なお、熱電対温度センサ1がK熱電対でなければ、そのまま終了する。
In
ステップ102では熱電対温度センサ1の交換の有無を確認する。ここで、熱電対温度センサ1が交換されて新しい熱電対温度センサとなっていれば(ステップ102のYES)、ステップ103へ進む。熱電対温度センサ1の交換がなければ、直ちにステップ105へ進む。ここでは、熱電対温度センサ1が交換されて、新しい熱電対温度センサとなっているものとする。
In
この場合、温度ドリフト診断装置2は、熱電対温度センサ1のセンサ種類を設定し(ステップ103)、K熱電対特殊温度帯用のタイマTM(n)を初期化する(ステップ104)。この初期化によりタイマTM(n)のタイマ値は0となる。
In this case, the temperature
ここで、K熱電対特殊温度帯は、前述した第1の温度領域S1および第2の温度領域S2を合わせた温度帯であり、本実施の形態では350〜1000℃の温度帯とされる。また、本実施の形態では、K熱電対特殊温度帯を温度幅50℃で分割した分割数、すなわちK熱電対特殊温度帯の各温度範囲の数「13」をNとし、nは1〜Nまでの値をとるものとする。したがって、タイマTM(n)は、TM(1)〜TM(13)の13個のタイマが存在する。 Here, the K thermocouple special temperature zone is a temperature zone in which the first temperature region S1 and the second temperature region S2 described above are combined. In the present embodiment, the temperature range is 350 to 1000 ° C. Further, in the present embodiment, the number of divisions obtained by dividing the K thermocouple special temperature zone by the temperature range of 50 ° C., that is, the number “13” of each temperature range of the K thermocouple special temperature zone is N, and n is 1 to N The value up to is assumed. Therefore, the timer TM (n) includes 13 timers TM (1) to TM (13).
次に、温度ドリフト診断装置2は、熱電対温度センサ1の計測温度(現在温度)をチェックし(ステップ105)、現在温度がK熱電対特殊温度帯(350〜1000℃)にあれば(ステップ106のYES)、現在温度がK熱電対特殊温度帯のどの温度範囲に位置しているのかを調べる(ステップ107)。すなわち、K熱電対特殊温度帯の各温度範囲をTW(n)とし、現在温度がどの温度範囲TW(n)に位置しているのかを調べる。
Next, the temperature drift
そして、現在温度が位置する温度範囲TW(n)に対応するタイマTM(n)のタイマ値(前回値)に測定周期Tを加算して、タイマTM(n)のタイマ値(今回値)とする(ステップ108)。例えば、現在温度が温度範囲TW(1)に位置してれば、温度範囲TW(1)に対応するタイマTM(1)のタイマ値(前回値)に測定周期Tを加算して、タイマTM(1)のタイマ値(今回値)とする。これにより、タイマTM(1)に、温度範囲TW(1)での熱電対温度センサ1の使用時間が積算される。
Then, the measurement period T is added to the timer value (previous value) of the timer TM (n) corresponding to the temperature range TW (n) where the current temperature is located, and the timer value (current value) of the timer TM (n) (Step 108). For example, if the current temperature is located in the temperature range TW (1), the measurement period T is added to the timer value (previous value) of the timer TM (1) corresponding to the temperature range TW (1), and the timer TM The timer value (current value) in (1) is used. Thereby, the usage time of the
そして、温度ドリフト診断装置2は、温度範囲TW(n)の単位時間当たりの温度ドリフトの発生量をδ(n)とし、タイマTM(n)のタイマ値に温度ドリフトの発生量δ(n)を乗じて温度範囲TW(n)での重み付けが施された使用時間を求め、各温度範囲TW(n)での重み付けが施された使用時間を加算し、この加算値をドリフト量ΔDとする(ステップ109)。
Then, the temperature drift
ここで、温度範囲TW(n)の単位時間当たりの温度ドリフトの発生量δ(n)は、第1の温度領域S1ではプラス値とし、第2の温度領域S2ではマイナス値とする。マイナス値は温度ドリフトの解消量を示す。また、温度範囲TW(n)の単位時間当たりの温度ドリフトの発生量δ(n)は、個々の計装に合わせて測定しておき、適切な値を温度ドリフト診断装置2に記憶させておく。
Here, the temperature drift generation amount δ (n) per unit time in the temperature range TW (n) is a positive value in the first temperature region S1, and a negative value in the second temperature region S2. Negative values indicate the amount of temperature drift eliminated. Further, the temperature drift generation amount δ (n) per unit time in the temperature range TW (n) is measured according to the individual instrumentation, and an appropriate value is stored in the temperature drift
次に、温度ドリフト診断装置2は、ドリフト量ΔDがプラス値であるか否かをチェックする(ステップ110)。ここで、ドリフト量ΔDがプラス値であれば(ステップ110のYES)、温度ドリフトが発生しており、計測温度に誤差が生じている可能性が高いと判断し、ステップ111へ進む。ドリフト量ΔDがマイナス値であれば(ステップ110のNO)、温度ドリフトは発生しておらず、計測温度に誤差が生じている可能性は低いと判断し、ステップ111へは進まずに処理を終了する。
Next, the temperature drift
ステップ111では、ドリフト量ΔDを予め定められている閾値ΔDthと比較する。閾値ΔDthは、ユーザが決める限界の温度であり、目的によって異なるためユーザ指定とする。ドリフト量ΔDが閾値ΔDthよりも大きかった場合(ステップ111のYES)、温度ドリフト診断装置2は、警報を発し(ステップ112)、熱電対温度センサ1の異常を通知する。ドリフト量ΔDが閾値ΔDth以下であった場合、温度ドリフト診断装置2は、警報を発することなく、処理を終了する。以下同様にして、測定周期T毎に、上述した処理動作を繰り返す。
In
〔実施の形態2〕
実施の形態1では、ドリフト量ΔDが閾値ΔDthよりも大きかった場合(ステップ111のYES)、熱電対温度センサ1の異常を通知するようにした。これに対し、実施の形態2では、図5に図4に対応するフローチャートを示すように、ドリフト量ΔDがプラス値であった場合(ステップ110のYES)、そのドリフト量ΔDに応じて計測温度を補正する(ステップ113)。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, when the drift amount ΔD is larger than the threshold value ΔDth (YES in step 111), the abnormality of the
〔実施の形態3〕
実施の形態3では、図6に図4に対応するフローチャートを示すように、ドリフト量ΔDが閾値ΔDthよりも大きかった場合(ステップ111のYES)、必要に応じて、炉内温度を自動的に上げるなどして、熱電対温度センサ1のエージングを開始する(ステップ115)。エージング中は、ドリフト量ΔDがプラス値であっても、ステップ111へは進まない(ステップ114のYES)。
[Embodiment 3]
In the third embodiment, as shown in the flowchart corresponding to FIG. 4 in FIG. 6, when the drift amount ΔD is larger than the threshold value ΔDth (YES in step 111), the furnace temperature is automatically set as necessary. For example, the aging of the
なお、上述した実施の形態では、第1の温度領域S1および第2の温度領域S2における各温度範囲を50℃の温度幅としたが、50℃に限られるものでないことは言うまでもない。また、必ずしも等温度幅としなくてもよく、各温度範囲の温度幅は異なっていてもよい。 In the above-described embodiment, each temperature range in the first temperature region S1 and the second temperature region S2 is set to a temperature range of 50 ° C., but it goes without saying that the temperature range is not limited to 50 ° C. Moreover, it does not necessarily need to be an equal temperature range, and the temperature range of each temperature range may differ.
また、上述した実施の形態では、第1の温度領域S1と第2の温度領域S2とを連なった領域としたが、離れた領域である場合も考えられる。また、熱電対温度センサの温度ドリフトの発生状況の診断の一形態として、熱電対温度センサの寿命の予測を行うようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the first temperature region S1 and the second temperature region S2 are connected to each other, but a case where they are separated from each other is also conceivable. Moreover, you may make it perform prediction of the lifetime of a thermocouple temperature sensor as one form of the diagnosis of the generation | occurrence | production state of the temperature drift of a thermocouple temperature sensor.
1…熱電対温度センサ、2…温度ドリフト診断装置、3…ブザー、4…ディスプレイ、S1…第1の温度領域、S2…第2の温度領域。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記温度ドリフトが発生するであろう温度での前記熱電対温度センサの使用時間にその温度に応じた重み付けを施し、前記温度ドリフトが解消するであろう温度での前記熱電対温度センサの使用時間にその温度に応じた重み付けを施す重み付け手段と、
前記重み付けが施された熱電対温度センサの使用時間の加算値をドリフト量として求めるドリフト量演算手段と、
前記ドリフト量演算手段によって求められたドリフト量に基づいて前記熱電対温度センサの温度ドリフトの発生状況を診断する温度ドリフト診断手段と
を備えることを特徴とする熱電対温度センサの温度ドリフト診断装置。 In a thermocouple temperature sensor temperature drift diagnostic device for diagnosing the occurrence of temperature drift that occurs when a thermocouple temperature sensor is exposed to high temperatures,
The use time of the thermocouple temperature sensor at a temperature at which the temperature drift will occur is weighted according to the temperature, and the use time of the thermocouple temperature sensor at a temperature at which the temperature drift will be eliminated Weighting means for weighting according to the temperature,
Drift amount calculation means for obtaining an added value of the usage time of the thermocouple temperature sensor subjected to the weighting as a drift amount;
A temperature drift diagnosing device for a thermocouple temperature sensor, comprising: a temperature drift diagnosing unit for diagnosing a temperature drift occurrence state of the thermocouple temperature sensor based on a drift amount obtained by the drift amount calculating unit.
前記温度ドリフトが発生するであろう温度領域として定められた第1の温度領域における各温度範囲での前記熱電対温度センサの使用時間にその温度範囲に応じた正方向への重み付けを施し、前記温度ドリフトが解消するであろう温度領域として定められた第2の温度領域における各温度範囲での前記熱電対温度センサの使用時間にその温度範囲に応じた負方向への重み付けを施す重み付け手段と、
前記第1の温度領域および前記第2の温度領域における各温度範囲での前記重み付けが施された熱電対温度センサの使用時間の加算値をドリフト量として求めるドリフト量演算手段と、
前記ドリフト量演算手段によって求められたドリフト量に基づいて前記熱電対温度センサの温度ドリフトの発生状況を診断する温度ドリフト診断手段と
を備えることを特徴とする熱電対温度センサの温度ドリフト診断装置。 In a thermocouple temperature sensor temperature drift diagnostic device for diagnosing the occurrence of temperature drift that occurs when a thermocouple temperature sensor is exposed to high temperatures,
The use time of the thermocouple temperature sensor in each temperature range in the first temperature range defined as the temperature range in which the temperature drift will occur is weighted in the positive direction according to the temperature range, Weighting means for weighting the use time of the thermocouple temperature sensor in each temperature range in the second temperature range determined as a temperature range in which temperature drift will be eliminated in a negative direction according to the temperature range; ,
A drift amount calculating means for obtaining an added value of a use time of the thermocouple temperature sensor subjected to the weighting in each temperature range in the first temperature region and the second temperature region as a drift amount;
A temperature drift diagnosing device for a thermocouple temperature sensor, comprising: a temperature drift diagnosing unit for diagnosing a temperature drift occurrence state of the thermocouple temperature sensor based on a drift amount obtained by the drift amount calculating unit.
前記温度ドリフト診断手段は、
前記ドリフト量がプラス値であり、かつそのドリフト量が予め定められた閾値以上であった場合、前記熱電対温度センサの異常を通知する
ことを特徴とする熱電対温度センサの温度ドリフト診断装置。 In the temperature drift diagnostic apparatus of the thermocouple temperature sensor according to claim 1,
The temperature drift diagnostic means includes
The thermocouple temperature sensor temperature drift diagnostic device, wherein when the drift amount is a positive value and the drift amount is equal to or greater than a predetermined threshold, an abnormality of the thermocouple temperature sensor is notified.
前記温度ドリフト診断手段は、前記ドリフト量がプラス値であった場合、そのドリフト量に応じて前記熱電対温度センサの計測温度を補正する
ことを特徴とする熱電対温度センサの温度ドリフト診断装置。 In the temperature drift diagnostic apparatus of the thermocouple temperature sensor according to claim 1,
When the drift amount is a positive value, the temperature drift diagnosis unit corrects the measured temperature of the thermocouple temperature sensor according to the drift amount.
前記ドリフト量診断手段は、
前記ドリフト量がプラス値であり、かつそのドリフト量が予め定められた閾値以上であった場合、前記熱電対温度センサを必要に応じて前記第2の温度領域内の所定温度で所定時間加熱する
ことを特徴とする熱電対温度センサの温度ドリフト診断装置。 In the temperature drift diagnostic apparatus of the thermocouple temperature sensor according to claim 1,
The drift amount diagnostic means includes
If the drift amount is a positive value and the drift amount is equal to or greater than a predetermined threshold value, the thermocouple temperature sensor is heated for a predetermined time at a predetermined temperature in the second temperature region as necessary. A temperature drift diagnostic apparatus for a thermocouple temperature sensor.
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