JPH03180730A - 温度測定装置 - Google Patents
温度測定装置Info
- Publication number
- JPH03180730A JPH03180730A JP1320168A JP32016889A JPH03180730A JP H03180730 A JPH03180730 A JP H03180730A JP 1320168 A JP1320168 A JP 1320168A JP 32016889 A JP32016889 A JP 32016889A JP H03180730 A JPH03180730 A JP H03180730A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- pyroelectric infrared
- frequency
- detection element
- capacitance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は赤外線を放射する熱源の温度を測定する装置に
関し、特に焦電型赤外線検出素子を用いた温度測定装置
に関するものである。
関し、特に焦電型赤外線検出素子を用いた温度測定装置
に関するものである。
焦電型赤外線検出素子は温度変化のみを検出することか
できるだけであるため、従来この検出素子は移動する熱
源の検出等に用いられていた。又赤外線量を検出するた
めには焦電型赤外線検出素子の前面に機械的なチョッパ
機構を設け、入射される赤外線を断続することによって
赤外線量を検出するようにしている。
できるだけであるため、従来この検出素子は移動する熱
源の検出等に用いられていた。又赤外線量を検出するた
めには焦電型赤外線検出素子の前面に機械的なチョッパ
機構を設け、入射される赤外線を断続することによって
赤外線量を検出するようにしている。
〔発明が解決しようとする課題］
そのため従来の温度測定装置ではチョッパ機構の駆動部
が必要となり、構成が大きく複雑になるという欠点があ
った。又チョッパ機構の駆動部は寿命が短く、熱源の断
続をあまり高速化できず応答速度を早くすることができ
ないという欠点もあった。
が必要となり、構成が大きく複雑になるという欠点があ
った。又チョッパ機構の駆動部は寿命が短く、熱源の断
続をあまり高速化できず応答速度を早くすることができ
ないという欠点もあった。
本発明はこのような従来の焦電型赤外線検出素子をセン
サとし機械的なチョッパ機構を用いた温度測定装置の問
題点に鑑みてなされたものであって、機械的なチョッパ
機構を用いることなく赤外線によって物体の温度を測定
できるようにすることを技術的課題とする。
サとし機械的なチョッパ機構を用いた温度測定装置の問
題点に鑑みてなされたものであって、機械的なチョッパ
機構を用いることなく赤外線によって物体の温度を測定
できるようにすることを技術的課題とする。
［課題を解決するための手段］
本発明は焦電型赤外線検出素子と、焦電型赤外線検出素
子を所定温度に加熱する加熱手段と、焦電型赤外線検出
素子の共振周波数の周波数成分を有する交流電圧を印加
する電圧印加手段と、焦電型赤外線検出素子の容量変化
に基づいて温度を検出する温度検出手段と、を有するこ
とを特徴とするものである。
子を所定温度に加熱する加熱手段と、焦電型赤外線検出
素子の共振周波数の周波数成分を有する交流電圧を印加
する電圧印加手段と、焦電型赤外線検出素子の容量変化
に基づいて温度を検出する温度検出手段と、を有するこ
とを特徴とするものである。
このような特徴を有する本発明によれば、焦電型赤外線
検出素子を所定温度で加熱すると共に、その共振周波数
に対応した周波数成分を持つ交流電圧を印加することに
よって、外部から得られる赤外線からの赤外光によって
静電容量が変化する動作点を選択している。そして外部
から赤外線が与えられれば焦電型赤外線検出素子の温度
が変化し、その温度変化が静電容量の変化として表れる
。
検出素子を所定温度で加熱すると共に、その共振周波数
に対応した周波数成分を持つ交流電圧を印加することに
よって、外部から得られる赤外線からの赤外光によって
静電容量が変化する動作点を選択している。そして外部
から赤外線が与えられれば焦電型赤外線検出素子の温度
が変化し、その温度変化が静電容量の変化として表れる
。
従ってこの静電容量変化を温度検出手段によって検出す
るようにしている。
るようにしている。
第１図は本発明の一実施例による温度測定装置の全体構
成を示すプロ・ンク図である。本実施例の温度測定装置
では、赤外線を発生する物体に対して赤外線を集光する
ためのフレネルレンズ１を有しており、その焦点部分に
焦電型赤外線検出素子２を設ける。焦電型赤外線検出素
子２の等価回路は図示のように抵抗ＲとコンデンサＣの
並列接続体として表される。この焦電型赤外線検出素子
２は図示のようにヒータブロック３内に収納する。
成を示すプロ・ンク図である。本実施例の温度測定装置
では、赤外線を発生する物体に対して赤外線を集光する
ためのフレネルレンズ１を有しており、その焦点部分に
焦電型赤外線検出素子２を設ける。焦電型赤外線検出素
子２の等価回路は図示のように抵抗ＲとコンデンサＣの
並列接続体として表される。この焦電型赤外線検出素子
２は図示のようにヒータブロック３内に収納する。
ヒータブロック３は加熱装置４により加熱される。
加熱装置４は焦電型赤外線検出素子２を所定の温度、例
えば本実施例では４８°Ｃとなるように所定の電力が供
給されている。さて焦電型赤外線検出素子２の等価回路
で示されるコンデンサＣは複数の共振点を持つ周波数特
性を有している。第２図（ａ）はコンデンサＣの静電容
量の周波数特性を示す同第２図（ｂ）はアドミタンスの
周波数特性を示す図であって、この例では約１．０４Ｍ
Ｈｚの周波数で共振している。ここでは発振器５の発振
周波数をこの共振周波数に等しくなるように選択し、直
流電源６を介してこの直流電圧に重畳させて焦電型赤外
線検出素子２に印加する。ここで直流のバイアス電源と
しては例えば−３５Ｖとし、発振器５は周波数が１．０
４ＭＨｚ、振幅を０．４５Ｖとする。モして焦電型赤外
線検出素子２の両端にはＣ／Ｆ変換器７を接続する。Ｃ
／Ｆ変換器７は等価回路で示されるコンデンサＣの静電
容量に対応した周波数を発振するものであり、その出力
は周波数測定回路８に与えられる。周波数測定回路８は
所定の闇値が設定された比較器を有し、静電容量の変化
に基づく周波数変化によりその闇値を越えることによっ
て得られる出力を出力トランジスタ９を介して外部に与
えるものである。ここでヒータブロック３と加熱装置４
とは焦電型赤外線検出素子２を所定温度に加熱する加熱
手段ＩＯを構成しており、発振器５と直流量ａｇ６とは
焦電型赤外線検出素子の共振周波数成分を有する交流電
圧を印加する電圧印加手段１１を構成している。又Ｃ，
／Ｆ変換器７１周波数測定回路８及び出力トランジスタ
９は焦電型赤外線検出素子の容量変化に基づいて温度を
検出する温度検出手段１２を構成している。
えば本実施例では４８°Ｃとなるように所定の電力が供
給されている。さて焦電型赤外線検出素子２の等価回路
で示されるコンデンサＣは複数の共振点を持つ周波数特
性を有している。第２図（ａ）はコンデンサＣの静電容
量の周波数特性を示す同第２図（ｂ）はアドミタンスの
周波数特性を示す図であって、この例では約１．０４Ｍ
Ｈｚの周波数で共振している。ここでは発振器５の発振
周波数をこの共振周波数に等しくなるように選択し、直
流電源６を介してこの直流電圧に重畳させて焦電型赤外
線検出素子２に印加する。ここで直流のバイアス電源と
しては例えば−３５Ｖとし、発振器５は周波数が１．０
４ＭＨｚ、振幅を０．４５Ｖとする。モして焦電型赤外
線検出素子２の両端にはＣ／Ｆ変換器７を接続する。Ｃ
／Ｆ変換器７は等価回路で示されるコンデンサＣの静電
容量に対応した周波数を発振するものであり、その出力
は周波数測定回路８に与えられる。周波数測定回路８は
所定の闇値が設定された比較器を有し、静電容量の変化
に基づく周波数変化によりその闇値を越えることによっ
て得られる出力を出力トランジスタ９を介して外部に与
えるものである。ここでヒータブロック３と加熱装置４
とは焦電型赤外線検出素子２を所定温度に加熱する加熱
手段ＩＯを構成しており、発振器５と直流量ａｇ６とは
焦電型赤外線検出素子の共振周波数成分を有する交流電
圧を印加する電圧印加手段１１を構成している。又Ｃ，
／Ｆ変換器７１周波数測定回路８及び出力トランジスタ
９は焦電型赤外線検出素子の容量変化に基づいて温度を
検出する温度検出手段１２を構成している。
第３図は焦電型赤外線検出素子２の等価回路のコンデン
サＣの静電容量とその温度変化を示す図である。本図に
おいてヒータブロック３内の焦電型赤外線検出素子２の
温度は加熱装置４により４８°Ｃに保たれる。そして温
度を検知すべき物体に対向させてこの温度測定装置を配
置すると、赤外線がフレネルレンズ■を介して焦電型赤
外線検出素子２に入射される。従って検知対象の温度が
この温度の近傍にあり、例えば５０°Ｃとすると焦電型
赤外線検出素子２自体の温度も上昇し、それによってコ
ンデンサＣの静電容量が減少する。又検知対象物の温度
が４８°Ｃより低ければ焦電型赤外線検出素子２自体の
温度も低くなり、これによってコンデンサＣの静電容量
が図示のように増加する。従ってＣ／Ｆ変換器７の出力
に基づいて温度を検知すべき対象物の４８°Ｃ周辺の温
度、例えば本実施例では４０°Ｃ〜５３°Ｃの範囲の温
度を測定し出力を得ることができる。
サＣの静電容量とその温度変化を示す図である。本図に
おいてヒータブロック３内の焦電型赤外線検出素子２の
温度は加熱装置４により４８°Ｃに保たれる。そして温
度を検知すべき物体に対向させてこの温度測定装置を配
置すると、赤外線がフレネルレンズ■を介して焦電型赤
外線検出素子２に入射される。従って検知対象の温度が
この温度の近傍にあり、例えば５０°Ｃとすると焦電型
赤外線検出素子２自体の温度も上昇し、それによってコ
ンデンサＣの静電容量が減少する。又検知対象物の温度
が４８°Ｃより低ければ焦電型赤外線検出素子２自体の
温度も低くなり、これによってコンデンサＣの静電容量
が図示のように増加する。従ってＣ／Ｆ変換器７の出力
に基づいて温度を検知すべき対象物の４８°Ｃ周辺の温
度、例えば本実施例では４０°Ｃ〜５３°Ｃの範囲の温
度を測定し出力を得ることができる。
尚本実施例では直流電源６より前述したように一３５Ｖ
のバイアス電圧を与えている。このパイアスミ圧を変化
させたときの静電容量Ｃの変化は第４図に示される。こ
の図に示されるように２０Ｖを越えるバイアス電圧を印
加すればコンデンサＣの静電容量はほとんど変化しない
ことがわかる。又焦電型赤外線検出素子２に印加する交
流電源の周波数として共振点以外の周波数、例えば４Ｍ
Ｈｚを選択すると、温度変化に対してコンデンサＣの静
電容量は第５図のように示される。この場合には温度変
化に対して静電容量はほとんど変化せず充分な温度検知
をすることができない。従って第２図に示すように交流
電源の周波数として共振点周波数を選択する必要がある
。
のバイアス電圧を与えている。このパイアスミ圧を変化
させたときの静電容量Ｃの変化は第４図に示される。こ
の図に示されるように２０Ｖを越えるバイアス電圧を印
加すればコンデンサＣの静電容量はほとんど変化しない
ことがわかる。又焦電型赤外線検出素子２に印加する交
流電源の周波数として共振点以外の周波数、例えば４Ｍ
Ｈｚを選択すると、温度変化に対してコンデンサＣの静
電容量は第５図のように示される。この場合には温度変
化に対して静電容量はほとんど変化せず充分な温度検知
をすることができない。従って第２図に示すように交流
電源の周波数として共振点周波数を選択する必要がある
。
尚本実施例ではこの周波数を選択するために発振周波数
を手動で変化させる発振器５を用いているが、共振周波
数となるように自動的に発振周波数を追従させるように
してもよい。
を手動で変化させる発振器５を用いているが、共振周波
数となるように自動的に発振周波数を追従させるように
してもよい。
このように本発明によれば、機械的なチョッパ機構を用
いることなく赤外線に基づいて一定範囲の温度を検出で
きる温度測定装置を構成することができる。又機械的な
チョッパを用いずに構成することができるため装置全体
を小型化することも可能となる。
いることなく赤外線に基づいて一定範囲の温度を検出で
きる温度測定装置を構成することができる。又機械的な
チョッパを用いずに構成することができるため装置全体
を小型化することも可能となる。
第１図は本発明の一実施例による温度測定装置の全体構
成を示すブロック図、第２図（ａ）は焦電型赤外線検出
素子の等価コンデンサＣの周波数特性を示す図、第２図
（ｂ）は等価アドミタンスの温度に対する変化を示す図
、第３図はヒータブロックの温度に対する静電容量の変
化を示す図、第４図は直流バイアス電圧に対する静電容
量の変化を示す図、第５図は共振周波数以外の周波数で
の温度変化に対する静電容量の特性を示すグラフである
。 フレネルレンズ ２−−−焦電型赤外線検３−・−・
・ヒータブロック ４・・−−−−一加熱５−・−・
−発振器 ６−・−直流電源 ７Ｃ／Ｆ変換器
８−−−−・・周波数測定回路・・−・−出力トランジ
スタ ■０−・−−−−一加熱手段１−−−−−一電
圧印加手段 １２・−・−温度検出手段出素子 装置 第 図 ？ ２ ２ −−−−−一 焦、電？！、ｔヲトａキダヒ出清↓
予１０−−−−−一カロ悲８ａ １１−−−−−− ｔＪＥｅｌ’１ｏ−８！１２−−−
−−−、五り検出−８ｔえ 第 図（ａ） （Ｍ日２） 第 図（ｂ） □□□’ｒ−４ｚ）
成を示すブロック図、第２図（ａ）は焦電型赤外線検出
素子の等価コンデンサＣの周波数特性を示す図、第２図
（ｂ）は等価アドミタンスの温度に対する変化を示す図
、第３図はヒータブロックの温度に対する静電容量の変
化を示す図、第４図は直流バイアス電圧に対する静電容
量の変化を示す図、第５図は共振周波数以外の周波数で
の温度変化に対する静電容量の特性を示すグラフである
。 フレネルレンズ ２−−−焦電型赤外線検３−・−・
・ヒータブロック ４・・−−−−一加熱５−・−・
−発振器 ６−・−直流電源 ７Ｃ／Ｆ変換器
８−−−−・・周波数測定回路・・−・−出力トランジ
スタ ■０−・−−−−一加熱手段１−−−−−一電
圧印加手段 １２・−・−温度検出手段出素子 装置 第 図 ？ ２ ２ −−−−−一 焦、電？！、ｔヲトａキダヒ出清↓
予１０−−−−−一カロ悲８ａ １１−−−−−− ｔＪＥｅｌ’１ｏ−８！１２−−−
−−−、五り検出−８ｔえ 第 図（ａ） （Ｍ日２） 第 図（ｂ） □□□’ｒ−４ｚ）
Claims (1)
- （１）焦電型赤外線検出素子と、 前記焦電型赤外線検出素子を所定温度に加熱する加熱手
段と、 前記焦電型赤外線検出素子の共振周波数の周波数成分を
有する交流電圧を印加する電圧印加手段と、 前記焦電型赤外線検出素子の容量変化に基づいて温度を
検出する温度検出手段と、を有することを特徴とする温
度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1320168A JPH03180730A (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1320168A JPH03180730A (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 温度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03180730A true JPH03180730A (ja) | 1991-08-06 |
Family
ID=18118458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1320168A Pending JPH03180730A (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 温度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03180730A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016192860A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | ダイハツ工業株式会社 | 発電システム |
| WO2017208790A1 (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 可変容量コンデンサ |
-
1989
- 1989-12-08 JP JP1320168A patent/JPH03180730A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016192860A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | ダイハツ工業株式会社 | 発電システム |
| WO2017208790A1 (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 可変容量コンデンサ |
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