製作した精密温度計の精度検証実験と考察

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μV オーダの信号を観測する実験では，
外部誤差要因の徹底排除が重要な要素
第7章
製作した精密温度計の
精度検証実験と考察
中村黄三
0.01℃の世界は誘導ハムや寄生熱電対が問題となる μV オーダの世界です．
机上での設計と，実験による性能証明には異なるノウハウが必要です．本章では，
シールド線の端末処理から取得データの考察まで幅広く解説します．
■ 実験準備
本章で行う精度検証実験に向けて，0.01℃の桁（セ
ンサV O の電圧換算で 38 μV）以下までを定量的に測定
できる環境を準備します．それには，可能な限り外的
誤差要因（特に外来ノイズと風の影響）を排除する工夫
が必要です．そのため，ケースは金属製のものを採用
し，外部アナログ配線はシールド線で行います．
筆者の経験から測定系はシンプル・イズ・ベスト
なので，性能が確保された静かな測定器
（DMM）1 台
だけで行います
（図 1）．特に，昨今の LCD パネル表示
によるオシロスコープなどは，画面から DC 測定のベ
ースラインをふらつかせる高周波ノイズがかなり出ま
す．不要な測定器は遠ざけるか電源をオフにしておき
ましょう．
精度検証実験のための
抵抗ボックスの製作
● 抵抗ボックスの製作
温度計としての最終精度の確保には，Pt100 が封入
された実際の温度プローブと加熱用のオイル・バス
（油漕），そして温度基準器が必要です．そこは会社が
契約している校正業者に委託しました．本体に対する
正確な検証を行うため，抵抗群による疑似信号源（図
2）を一次試作時に製作しました（外観は序章の写真 3
を参照）．
▲
多回転トリマの採用と調整範囲の抑制
各温度における Pt100 の基準抵抗値を固定抵抗だけ
では用意できません．多回点トリマを付加して調整に
より実現しています．どんなによいトリマでも，バッ
クラッシュによる摺動子の位置ずれや接触圧変動など
による抵抗値変動があります．
そこでトリマの可変範囲を，全抵抗値に対し± 5％
写真 1 多回転（15 ターン）
トリマの外観
金属ケース
試作した
精密温度計
（序章写真1）
アナログ出力
0∼2V
V
GPIB
HP＊製8桁DMM
＊：現“keysightテクノロジー”
2芯シールド線
（抵抗情報）
GPIB/
USB
変換器
抵抗ボックス
（序章写真3）
金属ケース
158
ノイズ源のノートPC
第 7 章製作した精密温度計の精度検証実験と考察
図 1 製作した精密温度計（本体）の精度測定方法

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