JP2000310565A - 放射温度計の経時変化の校正方法及び放射温度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サーミスタの経時変化を補正するための校正
機能を持たせること。 【解決手段】 環境温度と等しい温度の黒体をセンサＳ
の視野全体に入れることによって、センサＲとセンサＳ
を熱的に同一環境に置く。その後、スイッチ入力等の操
作により、ステップＳ１にて、センサＳの抵抗値Ｒｓと
センサＲの抵抗値Ｒｒとの差（Ｒｓ−Ｒｒ）を検出す
る。ここで、Ｒｓ−Ｒｒの値が０であった場合には、校
正の必要がないものと判断し、処理を完了する（ステッ
プＳ２）。ステップＳ３では、(19)式を利用して（Ｒｓ
−Ｒｒ）を温度Ｔｓｒへ変換する。次いで、ステップＳ
４で、この温度Ｔｓｒを校正のパラメータδＴとして格
納する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サーミスタボロメ
ータ型温度センサを用いた放射温度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、放射温度計は種々の分野で用いら
れている。放射温度計に用いられるセンサとしては、サ
ーモパイルやサーミスタボロメータ等がある。サーモパ
イルは被温度測定物からの放射エネルギに対応した電圧
を出力する素子であり、サーミスタボロメータは放射エ
ネルギに対応した抵抗値を呈する素子である。

【０００３】これらのセンサを用いた放射温度計は、体
温の代表値である耳内の温度を測定する耳式体温計とし
ても用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サーミ
スタボロメータ型温度センサを用いた耳式体温計に従来
の接触型の電子体温計程度の精度（０．１℃以下の誤
差）を要求するとセンサの経時変化が問題となる。

【０００５】通常の放射温度計は、０℃〜３００℃とい
った広範囲の温度領域の測定を目的としたものであり、
要求される測定精度は数℃であるのに対し，耳式体温計
の場合は±０．１℃の精度が要求される。しかしなが
ら、一般にサーミスタは経時変化があり、高精度を維持
するためには一定期間ごとの校正が必要である。実際、
工業用の接触型のサーミスタ温度計では一定期間ごとに
校正を行ないながら使用されている。

【０００６】具体的にサーミスタボロメータ型温度セン
サを用いた耳式体温計の場合は、サーミスタ特性を表す
２つのパラメータ（Ｒ２５，Ｂ定数）が経時変化する
と、同じ放射エネルギーに対しての抵抗値変化が商品出
荷時のそれとは異なってしまうので、初期の精度を維持
できなくなる。

【０００７】したがって、放射温度計に高分解能、高精
度を要求する場合には、センサの経時変化を補正するた
めの校正機能を持つことが要求される。

【０００８】本発明は、サーミスタを用いた放射温度計
における上記課題に着目してなされたものであり、サー
ミスタの経時変化を補正するための校正機能を持った放
射温度計を提供することを目的とする。

【０００９】なお、この発明と同様に、赤外線センサを
用いた放射温度計の発明として、特開平８−２５４４６
７号公報、特開昭６１−１１７４２２号公報に開示され
ている発明があるが、これらの発明が光学系の温度補正
のために毎測温時に基準比較面を測定した比較赤外デー
タを測温処理に用いるのに対し、本発明では、センサ自
体の経時変化を補正するために、校正時のみ参照用サー
ミスタＲを基準として赤外線検出用サーミスタＳの商品
出荷時に測定した基準温度でのセンサ抵抗値と任意時間
経過後に生じるセンサ抵抗値とのずれを補正するもので
あり、上記公報に記載されている発明とは、その趣旨お
よび作用、効果が異なると言える。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は次のように構成される。

【００１１】請求項１に記載の発明は、第１と第２のサ
ーミスタボロメータ型温度センサを有する放射温度計の
経時変化の校正方法であって、前記第１のサーミスタボ
ロメータ型温度センサの温度を計測して前記第２のサー
ミスタボロメータ型温度センサの温度を知る段階と、前
記第１のサーミスタボロメータ型温度センサの特性を基
準にして前記第２のサーミスタボロメータ型温度センサ
の特性の経時変化による変化分を算出する段階と、算出
された変化分に基づいて、前記第２のサーミスタボロメ
ータ型温度センサの検出値を校正する段階と、を有する
ことを特徴とする。

【００１２】この請求項に記載されている放射温度計の
経時変化の校正方法は、簡単に言えば、第１と第２のサ
ーミスタボロメータ型温度センサＲ，Ｓの校正時には、
両センサを熱的に同一な環境において、第１のサーミス
タボロメータ型温度センサＲを基準にして、第２のサー
ミスタボロメータ型温度センサＳのずれ分を算出し、経
時変化を校正しようというものである。第１と第２のサ
ーミスタボロメータ型温度センサＲとＳの間の温度差が
被検出ターゲットの温度測定値に非常に敏感に作用する
ので、サーミスタボロメータ型温度センサＲ，Ｓに多少
の経時変化があっても、サーミスタボロメータ型温度セ
ンサＲ，Ｓ間の経時変化によるずれ分（変化分）だけで
も校正しておけば、被検出ターゲットの温度測定値を許
容誤差内に収めることができるという経時変化の校正方
法である。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の放射温度計の経時変化の校正方法において、前記経時
変化による変化分を算出する段階は、前記第１のサーミ
スタボロメータ型温度センサと前記第２のサーミスタボ
ロメータ型温度センサを熱的に同一の環境におき、前記
第１のサーミスタボロメータ型温度センサと前記第２の
サーミスタボロメータ型温度センサの検出値の差を算出
するものであることを特徴とする。

【００１４】この請求項に記載されている放射温度計の
経時変化の校正方法は、第１と第２のサーミスタボロメ
ータ型温度センサＲ，Ｓの第２のサーミスタボロメータ
型温度センサＳに多少の経時変化があっても、これをな
いものとみなして第１のサーミスタボロメータ型温度セ
ンサＲの経時変化のみを校正する方法である。

【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の放射温度計の経時変化の校正方法において、前記第１
のサーミスタボロメータ型温度センサの特性の経時変化
を別に設けた温度センサにより校正する段階をさらに有
することを特徴とする。

【００１６】この請求項に記載されている放射温度計の
経時変化の校正方法は、第１と第２のサーミスタボロメ
ータ型温度センサＲまたはＳに経時変化があっても、別
に設けた温度センサを基準にして、ずれ分（変化分）を
算出して経時変化を校正する場合である。この方法によ
れば、第１と第２のサーミスタボロメータ型温度センサ
ＲとＳの両方に経時変化があっても正しい校正を行うこ
とができる。

【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
３のいずれかに記載の放射温度計の経時変化の校正方法
において、前記第１のサーミスタボロメータ型温度セン
サは、被温度検出ターゲットからの放射赤外線が受光さ
れないように遮光されており、前記第２のサーミスタボ
ロメータ型温度センサは、当該被温度検出ターゲットか
らの放射赤外線が受光できるようにしてあることを特徴
とする。

【００１８】この請求項に記載されている放射温度計の
経時変化の校正方法は、第１と第２のサーミスタボロメ
ータ型温度センサＲ，Ｓの内、第１のサーミスタボロメ
ータ型温度センサＲは被検出ターゲットからの放射赤外
光を遮光し、第２のサーミスタボロメータ型温度センサ
Ｓにおいては前記放射赤外光を受光できるように配置
し、第２のサーミスタボロメータ型温度センサＳを検出
側、第１のサーミスタボロメータ型温度センサＲを温度
補償用として用いる場合に経時変化を校正する方法であ
る。

【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の放射温度計の経時変化の校正方法にお
いて、放射率の低い物体を前記第２のサーミスタボロメ
ータ型温度センサの視野に入れ、周囲が均一な温度であ
るとする段階をさらに有することを特徴とする。

【００２０】この請求項に記載されている放射温度計の
経時変化の校正方法は、校正時に放射率の低い物体を第
２のサーミスタボロメータ型温度センサＳの視野Ｌに入
れ、第２のサーミスタボロメータ型温度センサＳ自身が
放射している赤外光を受光するようにし、他からの赤外
光を遮光することによって、第２のサーミスタボロメー
タ型温度センサＳの温度が均一な周囲温度（第１のサー
ミスタボロメータ型温度センサＲの温度に等しい）にな
るようにした系で、経時変化を校正する場合である。こ
の方法によれば正しい校正を単純な系で安価に行うこと
ができる。

【００２１】請求項６に記載の発明は、第１と第２のサ
ーミスタボロメータ型温度センサを有する放射温度計で
あって、前記第１のサーミスタボロメータ型温度センサ
の検出値と前記第２のサーミスタボロメータ型温度セン
サの検出値から被測定対象の温度を算出する温度算出手
段と、前記第１のサーミスタボロメータ型温度センサと
前記第２のサーミスタボロメータ型温度センサを熱的に
同一の環境においた際の前記第１のサーミスタボロメー
タ型温度センサの検出値を基準にして前記第２のサーミ
スタボロメータ型温度センサの検出値の経時変化による
変化分を算出する変化分算出手段と、前記変化分算出手
段によって算出された変化分に基づいて前記温度算出手
段のパラメータを校正する校正手段と、を有することを
特徴とする。

【００２２】この請求項に記載されている放射温度計
は、簡単に言えば、第１と第２のサーミスタボロメータ
型温度センサＲ，Ｓの校正時には、両センサを熱的に同
一な環境において、第１のサーミスタボロメータ型温度
センサＲを基準にして、第２のサーミスタボロメータ型
温度センサＳのずれ分を算出し、経時変化を校正するも
のである。第１と第２のサーミスタボロメータ型温度セ
ンサＲとＳとの間の温度差が被検出ターゲットの温度測
定値に非常に敏感に作用するので、サーミスタボロメー
タ型温度センサＲ，Ｓに多少の経時変化があっても、サ
ーミスタボロメータ型温度センサＲ，Ｓ間の経時変化に
よるずれ分（変化分）だけでも校正しておけば、被検出
ターゲットの温度指示を許容誤差内に収めることができ
るという経時変化の校正機能を有する放射温度計であ
る。

【００２３】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の放射温度計において、放射率の低い物体を放射温度計
本体の外部に設置したことを特徴とする。

【００２４】この請求項に記載されている放射温度計
は、周囲を均一な温度であるとするために、放射率の低
い物体を放射温度計本体の外部に設置したものである。
すなわち、校正時には放射率の低い物体を第２のサーミ
スタボロメータ型温度センサＳの視野Ｌに入るようにす
る。このようにすれば正しい校正を単純な系で安価に行
うことができる放射温度計を提供することができる。

【００２５】請求項８に記載の発明は、請求項６に記載
の放射温度計において、放射率の低い物体を放射温度計
本体の内部にシャッタとして設置したことを特徴とす
る。

【００２６】この請求項に記載されている放射温度計
は、周囲を均一な温度であるとするために、放射温度計
本体の内部に放射率の低い物体を、校正時には第２のサ
ーミスタボロメータ型温度センサＳの視野に入るように
し、測定時には視野外になるようなシャッタとして設置
したものである。このようにすれば、測定者は簡単な操
作で校正を行うことができるようになる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施の形態）図１（ａ）に示すように、本発明
の放射温度計に使用されているセンサチップ１０は、２
つのサーミスタボロメータ型温度センサ（以下センサと
略記）Ｒ，Ｓが１つのシリコン基板にエアブリッジ型で
接近して形成された構成となっており、このセンサチッ
プ１０の上面には表蓋１５が接合されている。

【００２８】図１（ｃ）に示すように、この表蓋１５の
表面には反射防止膜１２が成膜されている。また、表蓋
１５裏面には、全面反射防止膜１２が形成され、更にセ
ンサＲの上部に当たる部分には、赤外光を入射しないよ
うに、たとえばアルミニウム膜等の赤外線遮光膜１３が
形成されている。このため、測定対象物からの赤外線
は、センサＳのみに入射され、センサＲは測定対象物の
温度に影響されないセンサチップ１０自身の温度を測定
することとなり、これをセンサＳ自身の温度に置き換え
ることができる。このような赤外線遮光膜１３は、セン
サＲの表面に直接形成しても良い。

【００２９】なお、図１（ｂ）において、１１ａ〜１１
ｄはそれぞれ、センサチップ１０の２つの温度センサ
Ｒ，Ｓの電極パッドであり、これらは表蓋１５の取り付
け面の反対側の面に形成される。電極パッド１１ａ〜１
１ｄは、ここでは４つ設けたが、後段の回路次第で１つ
の電極を共通にして３つの電極にすることも可能であ
る。

【００３０】次にサーミスタボロメータ型温度センサを
用いた場合の放射温度計の測定原理について述べる。

【００３１】図１のように２つのサーミスタボロメータ
型温度センサＲ，Ｓを有する放射温度計において、サー
ミスタボロメータ型温度センサＲは遮光され、サーミス
タボロメータ型温度センサＳは受光可能である。

【００３２】なお、ここでは説明を簡単にするため一方
のサーミスタボロメータ型温度センサが遮光され、もう
一方は受光可能な揚合を説明するが、２つのサーミスタ
ボロメータ型温度センサに赤外線の受光強度の差があれ
ば以下の説明と同様の方法で測定可能である。

【００３３】前述のサーミスタボロメータ型温度センサ
Ｒ，Ｓの各々の絶対温度をＴｒ，Ｔｓとし、被温度測定
物の絶対温度をＴｂとすると、ステファン・ボルツマン
の法則により、被温度測定物からサーミスタＳが受ける
単位時間当たりの熱量ｑ（自身の放射分を引いたもの）
は、 ｑ＝εσ（Ｔｂ⁴ −Ｔｓ⁴ ) (1) ε：被温度検出ターゲットの放射率 σ：ステファン・ボルツマン定数 サーミスタＳが被温度測定物からの輻射を受ける時刻を
ｔ＝０、熱平衡に達する時刻をｔ＝τとすると、この間
にＳに放射される熱量Ｑは、

【００３４】

【数１】

【００３５】である。この系において(2)式で与えられ
るエネルギーによって変化するサーミスタＳの温度をΔ
Ｔ，Ｓの質量と比熱を各々ｍ，ｃとすると、 ｍｃΔＴ＝αＱ (3) ただし、α：定数 である。Ｓのｔ＝０における温度をＴｓ（０），ｔ＝τ
における温度をＴｓ（τ）として、(2)式の積分を台形
則で近似すると、 ΔＴ＝βτ［２Ｔｂ⁴ −Ｔｓ（０）⁴ −Ｔｓ（τ）⁴ ］ (4) ただしβ＝αεσ／(２ｍｃ） (5) である。ここで、 Ｔｓ（τ）＝Ｔｓ（０）＋ΔＴ (6) であり、Ｒは赤外線を遮光されているので温度変化は無
いため、 Ｔｒ（τ）＝Ｔｒ（０） ＝Ｔｓ（０） (7) である。(6)，(7)式を(4)式に代入して、 ΔＴ＝βτ［２Ｔｂ⁴ −Ｔｒ（τ）⁴ −（Ｔｒ（τ）＋ΔＴ）⁴ ］(8) と近似できる。ΔＴがＴｂ，Ｔｒ（τ）に比べて十分小
さいことから、 ΔＴ＝βτ［２Ｔｂ⁴ −２Ｔｒ（τ)⁴ ］ ＝２βτ（−４Ｔｂ³ ）（Ｔｒ（τ）−Ｔｂ) (9) である。(6)，(7)式を用いて(9)式からΔＴを消去する
と、 Ｔｓ（τ）−Ｔｒ（τ）＝γＴｂ³ ［Ｔｂ−Ｔｒ（τ）］ (10) ただし、γ＝８βτ ＝４αεστ／（ｍｃ）：定数 (11) である。

【００３６】ここで、図２は、本発明の放射温度計で、
連続的に温度変化する被温度測定物（黒体）の温度を測
定した実験結果の検出値を示すグラフである。図２にお
いて、縦軸は温度センサＲ，Ｓの検出値の差（Ｔｓ−Ｔ
ｒ）であり、横軸は黒体温度（Ｔｂ）である。図２にお
いては、環境温度Ｔａを７℃ずつ変えて、４種類の測定
を行なった結果が示されている。

【００３７】このグラフから、以下の２点が予想され
る。

【００３８】ａ）その傾きは環境温度Ｔａにかかわら
ず、ほぼ一定である ｂ）そのｙ切片は環境温度Ｔａにほぼ比例する ここで、例えば耳式体温計の場合、 Ｔｂ＝３０５〜３１５［Ｋ］ (12) Ｔｒ（τ）＝２７８〜３０８［Ｋ］ (13) が求められる。したがって、（１０）式において、 Ｔｂ³ ＝２８．４×１０⁶ 〜３１．３×１０⁶ (１割の変化) (14) かつ、 ｜Ｔｂ−Ｔｒ（τ)｜＝０〜３７［Ｋ］ (15) であるから、Ｔｂ³ は、ほぼ定数と見なすことができ、
ＳとＲとの温度差： Ｔｓ（τ）−Ｔｒ（τ） は、Ｔｂの一次式で近似されることがわかる。このこと
は図２に示す実験結果からも検証される。すなわち、上
記ａ）より(10)式の傾きであるγＴｂ³ がほぼ定数とみ
なすことができ、ｂ）により(10)式のｙ切片が−γＴｂ
³ Ｔｒ（τ）であり、Ｔｒ（τ）に比例するからであ
る。ここで、Ｔｒ（τ）は環境温度Ｔａと等しいものと
することができる。

【００３９】次に、Ｔｂ，Ｔｓ（τ）−Ｔｒ（τ），Ｔ
ｒ（τ）の関係を大まかにつかむため、(10)式を線形で
近似する。

【００４０】 Ｔｓｒ（ｔ）＝Ｔｓ（ｔ）−Ｔｒ（ｔ） (16) ｆ（Ｔｂ，Ｔｒ）＝γＴｂ³ ［Ｔｂ−Ｔｒ（τ）］ (17) とおいて、(16)式をテイラー展開し、１次の項のみ取り
出すと、 Ｔｂ＝μ₁ Ｔｓｒ（τ）＋μ₂ Ｔｒ（τ）＋μ₃ (18) μ₁ ，μ₂ ，μ₃ ：定数 を得る。したがって、図２に示したような、Ｔｂ，Ｔｓ
ｒ（τ），Ｔｒ（τ）間の特性を測定し、得られたデー
タから定数μ₁ ，μ₂ ，μ₃ を決定することができる。

【００４１】μ₁ ，μ₂ ，μ₃ が得られれば、Ｔｓｒ
（τ），Ｔｒ（τ）を測定し、(18)式からＴｂを求める
ことができる。

【００４２】以上は(10)式を線形近似した結果である
が、テイラー展開の次数を上げてＴｓｒ（τ），Ｔｒ
（τ）の２次式や３次式でＴｂを表し、近似の精度を上
げることができる。

【００４３】このＴｓｒ（τ）とＴｒ（τ）を求めるた
めには、ＲとＳの抵抗値を知る必要があり、抵抗値と温
度の関係は、 Ｒ＝Ｒ２５exp｛Ｂ（１／Ｔ−１／Ｔ２５）｝ (19) Ｒ：サーミスタの抵抗値 Ｒ２５：２５℃におけるサーミスタの抵抗値 Ｂ：Ｂ定数 Ｔ：絶対温度 Ｔ２５：２５℃における絶対温度 で表される。(19)式は２つのパラメータ：Ｒ２５，Ｂ定
数を持っているが、経時変化とは、このＲ２５，Ｂ定数
が商品出荷時と変化してしまうことを言う。

【００４４】本発明の放射温度計ではＲとＳのサーミス
タの抵抗値Ｒｒ，Ｒｓを一度電圧に変換してＡ−Ｄ変換
によりＲｓ−Ｒｒ，Ｒｒを求め、前述のＲ２５，Ｂ定数
を使用して、Ｔｓ−Ｔｒ及びＴｒを求める。いまサーミ
スタＲを基準として、Ｒ，Ｓに生じる経時変化を補正す
ることを考える。

【００４５】周囲が均一な温度の場合、 Ｔｓ＝Ｔｒ＋δＴ (20) になる（本来はＴｓ＝Ｔｒ）。このずれ分を示すパラメ
ータδＴをＴｓｒから引いて補正し、 Ｔｂ＝μ₁ （Ｔｓｒ（τ）−δＴ）＋μ₂ Ｔｒ（τ）＋μ₃ (21) としてＴｂを求めることができる。また、このような校
正方法を採用した放射温度計を提供することができる。

【００４６】次に、図１に示すセンサチップ１０を用い
た放射温度計について図３を用いて説明する。

【００４７】温度の算出には、前述のようにＴｓｒ
（τ），Ｔｒ（τ）が必要なので（以下、平衡状態で考
えるので各々Ｔｓｒ，Ｔｒと略記する）、ここでは Ｒｓ−Ｒｒ∝Ｔｓｒ (22) であることを利用して（(22)式が成り立つことについて
は後述する）、図３に示すような回路構成を有する抵抗
電圧変換回路２０にて、 Ｉ（Ｒｓ−Ｒｒ），−ＩＲｒ （Ｉ：サーミスタＲ，Ｓに流す電流） の２つの電圧値を発生し、マルチプレクサ３０（ＭＰ
Ｘ）を介してＡＤ変換器４０によってＡ−Ｄ変換し、Ｃ
ＰＵ５０にデータを送る。ＣＰＵ５０は、これらからＴ
ｓｒ，Ｔｒ（Ｔｒの算出については(19)式を用いる）を
求め、図２に示すような特性が書き込まれているＲＯＭ
７０のデータを用いて被温度測定物の温度を算出し、Ｌ
ＣＤ等の表示器(DISPLAY) ６０に表示する。

【００４８】このような構成の放射温度計において、経
時変化の校正時に(20)式に示すパラメータδＴを求め、
温度測定時にはＴｓｒの代わりにＴｓｒ−δＴを入力し
てＲＯＭ７０のデータから被温度測定物の温度を算出す
る。

【００４９】以上はハードウェア校正の点からの説明で
あるが、次にアルゴリズムの点からの説明をする。

【００５０】図４は、本発明の放射温度計の校正時の動
作を説明するためのフローチャートである。

【００５１】校正は、センサＲとセンサＳを熱的に同一
環境において行なわれる。具体的には、環境温度Ｔａと
等しい温度の黒体をセンサＳの視野全体に入れることに
よって、センサＲとセンサＳは熱的に同一環境に置かれ
ることになる。

【００５２】センサＲとセンサＳは、同一条件下で制作
されているが、一般的には多少異なるＢ定数を有し、か
つ例えば２５℃でも異なる抵抗値を有する場合がある。
このような場合でも本発明の方法を適用することはもち
ろん可能であるが、ここでは、説明をわかりやすくする
ために、両センサのＢ定数が等しく、同一温度環境下で
はＲｓとＲｒが等しいものとして説明する。

【００５３】放射温度計をその状態に設置した後、スイ
ッチ入力等の操作により、ステップＳ１にて、センサＳ
の抵抗値ＲｓとセンサＲの抵抗値Ｒｒとの差（Ｒｓ−Ｒ
ｒ）を検出する。ここで、Ｒｓ−Ｒｒの値が０であった
場合（無視できる程度に小さい値であった場合も含む）
には、校正の必要がないものと判断し、処理を完了する
（ステップＳ２）。ステップＳ３では、(19)式を利用し
て（Ｒｓ−Ｒｒ）を温度Ｔｓｒへ変換する。次いで、ス
テップＳ４で、この温度Ｔｓｒを校正のパラメータδＴ
として格納する。

【００５４】ここで、センサＲとセンサＳのＢ定数やＲ
２５が異なっている場合には、Ｒｓ−Ｒｒの値が０では
なく、計測されたＲｒの値から求められた温度Ｔにおけ
る予想されるＲｓとＲｒの差の値と等しいか否かが判定
基準となる。

【００５５】なお、ここではＲｓ−Ｒｒを検出してＴｓ
ｒを算出したが、ＲｓとＲｒを検出し、それぞれＴｓと
Ｔｒに変換後、Ｔｓ−Ｔｒを計算することによりＴｓｒ
を算出することも可能である。

【００５６】図５は、本発明の放射温度計の温度測定の
動作を説明するためのフローチャートである。

【００５７】検出する被温度測定物へ本発明の放射温度
計を向けた後、スイッチ入力などの操作により、まず、
ステップＳ１にてセンサＲの抵抗値Ｒｒを検出する。次
いで、ステップＳ２にてセンサＳの抵抗値Ｒｓとセンサ
Ｒの抵抗値Ｒｒとの差（Ｒｓ−Ｒｒ）を検出する。ステ
ップＳ３では、(19)式を利用してＲｒを温度Ｔｒに変換
し、ステップＳ４では（Ｒｓ−Ｒｒ）を温度Ｔｓｒへ変
換する。

【００５８】ステップＳ５ではδＴの格納の有無を確認
する。δＴが格納されていない（校正が行われていな
い）場合は、ステップＳ６にてδＴ＝０としてからステ
ップＳ７へ進む。ステップＳ７では(21)式から被温度測
定物の温度Ｔｂを算出する。

【００５９】このような処理機能を持たせることによ
り、校正機能付の放射温度計を提供することができる。
なお、ここでは温度に変換して補正を行う例を示した
が、抵抗を電圧に変換した電圧値でも直接同様の補正が
可能であることは明らかである。

【００６０】次に(22)式が成り立つことについて説明す
る。

【００６１】サーミスタＲ，Ｓの抵抗値Ｒｒ，Ｒｓはト
ラッキング特性が良いので、簡単のために、Ｒ２５，Ｂ
定数が等しいとみなして、 Ｒｓ＝Ｒ₀ exp（Ｂ／Ｔｓ） (23a) Ｒｒ＝Ｒ₀ exp（Ｂ／Ｔｒ） (23b) とおくことができる。したがって、その差は、 Ｒｓ−Ｒｒ＝Ｒ₀ （exp（Ｂ／Ｔｓ）−exp（Ｂ／Ｔｒ）） (24) となる。平衡状態（ｔ＝τ）で考えると、 exp（Ｂ／Ｔｓ）−exp（Ｂ／Ｔｒ）＝exp（Ｂ／（Ｔｒ＋ΔＴ））− exp（Ｂ／Ｔｒ） (25) となる。ここで、 １／（Ｔｒ＋ΔＴ）＝Ｔｒ^-1（１＋ΔＴ／Ｔｒ）^-1 ≒Ｔｒ^-1（１−ΔＴ／Ｔｒ） (26) （∵｜ΔＴ／Ｔｒ｜＜＜１） なので、 exp（Ｂ／Ｔｓ）−exp（Ｂ／Ｔｒ） ＝exp（ＢＴｒ^-1（１−ΔＴ／Ｔｒ））−exp（Ｂ／Ｔｒ） ＝exp（Ｂ／Ｔｒ）［−１＋exp（−Ｂ・ΔＴ・Ｔｒ^-2）］ ≒（−Ｂ・ΔＴ・Ｔｒ^-2）exp（Ｂ／Ｔｒ） (27) （∵｜Ｂ・ΔＴ・Ｔｒ^-2｜＜＜１） となる。(27)式を(24)式に代入して、 Ｒｓ−Ｒｒ≒Ｒ₀ （−Ｂ・ΔＴ・Ｔｒ^-2）exp（Ｂ／Ｔ
ｒ） となる。ここで、 ΔＴ＝Ｔｓｒ（τ） なので、(22)式が成り立つ。 （第２の実施の形態）図６は、図３に示した放射温度計
に、ボロメータとは別の温度センサ８０を補正用に設け
た放射温度計の構成図である。

【００６２】別に設ける温度センサとしては、サーミス
タ、半導体温度センサ等が考えられ、いずれも、校正時
にボロメータと同じ周囲温を示すような熱的結合がされ
ていれば使用することができる。温度センサの温度出力
（電圧出力）をＡＤ変換器４０に入力するために、アン
プ９０にてレベル変換を行い、その出力をＶｃとして Ｉ（Ｒｓ−Ｒｒ），−ＩＲｒ，Ｖｃ の３つの電圧値をマルチプレクサ３０（ＭＰＸ）を介し
てＡＤ変換器４０によってＡ−Ｄ変換し、ＣＰＵ５０に
データを送る。ＣＰＵ５０はこれらのデータから、Ｔｓ
ｒ，Ｔｒ（Ｔｒの算出については(19)式を用いる），Ｔ
ｃを求め、図２およびＶｃとＴｃの特性が書き込まれて
いるＲＯＭ７０のデータを用いて、被温度測定物の温度
を算出し、ＬＣＤ等の表示器(DISPLAY) ６０に表示す
る。

【００６３】ここで、温度センサ８０の絶対温度をＴｃ
とすると、 Ｔｓ＝Ｔｃ＋δＴｓ (28a) Ｔｒ＝Ｔｃ＋δＴｒ (28b) となり（本来はＴｓ＝Ｔｒ＝Ｔｃ）、 Ｔｓ−Ｔｒ＝δＴｓ−δＴｒ (28c) であることから、 Ｔｂ＝μ₁ （Ｔｓｒ（τ）−δＴｓ＋δＴｒ） ＋μ₂ （Ｔｒ（τ）−δＴｒ）＋μ₃ (29) としてＴｂを求めることができる。

【００６４】経時変化の校正時には(29)式に示すδＴ
ｓ，δＴｒを求め、Ｔｓｒ，Ｔｒの代わりに各々Ｔｓｒ
−δＴｓ＋δＴｒ，Ｔｒ−δＴｃを入力してＲＯＭ７０
のデータから被温度測定物の温度を算出する。

【００６５】このような処理機能を持たせることにより
校正機能付の放射温度計を提供することができる。 （第３の実施の形態）経時変化の校正時には、センサＲ
とセンサＳを熱的に同一の環境におく必要がある。これ
は、言い換えれば、周囲の環境温度と、センサＳの視野
に入る被温度測定物の温度とが均一な温度であるという
ことである。校正時に、放射温度計をこのような状態に
おく方法として、放射率の低い物体をセンサＳの視野Ｌ
に入れる方法がある。この場合、放射率の低い物体から
輻射されるエネルギーは、その温度によらず少ないの
で、輻射は周囲からの輻射のみを考えれば良く、センサ
Ｓの検出値はセンサＲと同様、周囲の雰囲気温度に等し
くなる。また、このような放射率の低い物体を放射温度
計本体の外部（たとえば収納ケース）に設置した放射温
度計を提供することができる。

【００６６】図７（ａ）は放射温度計のセンサチップ１
０と、校正用の低放射率の物体１２との位置関係を示し
たものである。図７（ｂ）は校正用の低放射率の物体１
２を放射温度計１４の収納ケース１６に設けたものであ
る。これらの構成によれば、センサチップ１０の視野Ｌ
には校正用の低放射率の物体１２のみしか入らないの
で、周囲を均一な温度とみなすことができる。したがっ
て正しい校正を単純な系で行うことができ、安価な校正
機能付の放射温度計を提供することができる。 （第４の実施の形態）図８は、センサチップ部の前面に
校正用の低放射率の物体をシャッタとして設置した放射
温度計を示す図である。ここではシャッタを駆動するア
クチュエータとして、電池駆動を考えて、消費電力の少
ない圧電バイモルフ型アクチュエータを選んだ。

【００６７】図８（ａ）に示すように、圧電バイモルフ
型アクチュエータ１００の先端には低放射率の物体が接
続されており、非校正時にはセンサＳの視野の外に位置
し、図８（ｂ）に示す校正時にはセンサＳの視野を完全
にカバーする。この圧電バイモルフ型アクチュエータ１
００の駆動は、直流電圧のオン・オフで行われる。もし
電池の電圧では移動量が足りないときには、圧電バイモ
ルフ型アクチュエータ１００の移動量は印加電圧に比例
するので、コッククロフト・ウオルトン回路等で必要な
電圧まで昇圧してオン・オフを行うようにする。

【００６８】したがって正しい校正を単純な系で行うこ
とができ、安価な校正機能付の放射温度計を提供するこ
とができる。また、ここでは一例として圧電バイモルフ
型アクチュエータ１００を用いたが、モータ等を使用し
ても同様の作用を持たせることは可能である。

【００６９】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明によれば、経時変化を有するサーミスタで構成される
ボロメータであっても、校正を簡単に行うことができ
る。

【００７０】また、商品出荷時の精度を保った放射温度
計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は、２つのサーミスタボロメータ型温
度センサを有するセンサチップの外観図であり、（ｂ）
は、当該センサチップを下面側から見た図であり、
（ｃ）は、表蓋１５の表面、断面、裏面の図をそれぞれ
示すものである。

【図２】 環境温度を変えた際の黒体温度と測定温度差
のグラフである。

【図３】 第１の実施の形態にかかる放射温度計の回路
構成図である。

【図４】 本発明の放射温度計の校正時の動作を説明す
るためのフローチャートである。

【図５】 本発明の放射温度計の温度測定の動作を説明
するためのフローチャートである。

【図６】 第２の実施の形態にかかる放射温度計の回路
構成図である。

【図７】 （ａ）は放射温度計のボロメータ部と校正用
の低放射率の物体との位置関係を示す図であり、（ｂ）
は、校正用の低放射率の物体を収納ケースに収容した状
態を示す図である。

【図８】 ボロメータ部の前面に校正用の低放射率の物
体をシャッタとして設置した放射温度計を示す図であ
り、（ａ）は非校正時の状態を示し、（ｂ）は校正時の
状態を示し、（ｃ）は当該放射温度計の透視図を示す。

【符号の説明】

１０ センサチップ １１ａ〜１１ｄ 電極パッド １２ 反射防止膜 １３ 赤外線遮光膜 １４ 放射温度計 １５ 表蓋 ２０ 抵抗電圧変換回路 ３０ マルチプレクサ（ＭＰＸ） ４０ ＡＤ変換部 ５０ ＣＰＵ ６０ ディスプレイ ７０ ＲＯＭ ８０ 温度センサ ９０ アンプ １００ 圧電バイモルフ型アクチュエータ Ｒ，Ｓ サーミスタボロメータ型温度センサ

フロントページの続き (72)発明者 八重樫 光俊 神奈川県足柄上郡中井町井ノ口1500番地 テルモ株式会社内 Ｆターム(参考） 2G066 AC13 BA09 BB11 BC07 BC11 BC15 CB01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１と第２のサーミスタボロメータ型温
   度センサを有する放射温度計の経時変化の校正方法であ
   って、 前記第１のサーミスタボロメータ型温度センサの温度を
   計測して前記第２のサーミスタボロメータ型温度センサ
   の温度を知る段階と、 前記第１のサーミスタボロメータ型温度センサの特性を
   基準にして前記第２のサーミスタボロメータ型温度セン
   サの特性の経時変化による変化分を算出する段階と、 算出された変化分に基づいて、前記第２のサーミスタボ
   ロメータ型温度センサの検出値を校正する段階と、 を有することを特徴とする放射温度計の経時変化の校正
   方法。
2. 【請求項２】 前記経時変化による変化分を算出する段
   階は、前記第１のサーミスタボロメータ型温度センサと
   前記第２のサーミスタボロメータ型温度センサを熱的に
   同一の環境におき、前記第１のサーミスタボロメータ型
   温度センサと前記第２のサーミスタボロメータ型温度セ
   ンサの検出値の差を算出するものであることを特徴とす
   る請求項１に記載の放射温度計の経時変化の校正方法。
3. 【請求項３】 前記第１のサーミスタボロメータ型温度
   センサの特性の経時変化を別に設けた温度センサにより
   校正する段階をさらに有することを特徴とする請求項１
   に記載の放射温度計の経時変化の校正方法。
4. 【請求項４】 前記第１のサーミスタボロメータ型温度
   センサは、被温度検出ターゲットからの放射赤外線が受
   光されないように遮光されており、前記第２のサーミス
   タボロメータ型温度センサは、当該被温度検出ターゲッ
   トからの放射赤外線が受光できるようにしてあることを
   特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の放射温
   度計の経時変化の校正方法。
5. 【請求項５】 放射率の低い物体を前記第２のサーミス
   タボロメータ型温度センサの視野に入れ、周囲が均一な
   温度であるとする段階をさらに有することを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の放射温度計の経時変化
   の校正方法。
6. 【請求項６】 第１と第２のサーミスタボロメータ型温
   度センサを有する放射温度計であって、 前記第１のサーミスタボロメータ型温度センサの検出値
   と前記第２のサーミスタボロメータ型温度センサの検出
   値から被測定対象の温度を算出する温度算出手段と、 前記第１のサーミスタボロメータ型温度センサと前記第
   ２のサーミスタボロメータ型温度センサを熱的に同一の
   環境においた際の前記第１のサーミスタボロメータ型温
   度センサの検出値を基準にして前記第２のサーミスタボ
   ロメータ型温度センサの検出値の経時変化による変化分
   を算出する変化分算出手段と、 前記変化分算出手段によって算出された変化分に基づい
   て前記温度算出手段のパラメータを校正する校正手段
   と、 を有することを特徴とする放射温度計。
7. 【請求項７】 放射率の低い物体を放射温度計本体の外
   部に設置したことを特徴とする請求項６に記載の放射温
   度計。
8. 【請求項８】 放射率の低い物体を放射温度計本体の内
   部にシャッタとして設置したことを特徴とする請求項６
   に記載の放射温度計。