JPH03186723A - 赤外線検出装置 - Google Patents
赤外線検出装置Info
- Publication number
- JPH03186723A JPH03186723A JP1327647A JP32764789A JPH03186723A JP H03186723 A JPH03186723 A JP H03186723A JP 1327647 A JP1327647 A JP 1327647A JP 32764789 A JP32764789 A JP 32764789A JP H03186723 A JPH03186723 A JP H03186723A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- converter
- output
- infrared
- time
- Prior art date
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- Pending
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は赤外線の量を検出し、成るいはその透過量によ
りガス濃度や温度を検出する為の赤外線検出装置に関す
る。
りガス濃度や温度を検出する為の赤外線検出装置に関す
る。
（ロ）従来の技術
赤外線検出装置は非接触で物体の温度を測定する温度計
や、ガスに吸収されずに到達する赤外線の量を検出する
ことによりガス濃度を測定するガス濃度計等に用いられ
ており、赤外線の検出に用いられる素子は一般的に微分
入力形で、焦電素子はその代表的なものである。
や、ガスに吸収されずに到達する赤外線の量を検出する
ことによりガス濃度を測定するガス濃度計等に用いられ
ており、赤外線の検出に用いられる素子は一般的に微分
入力形で、焦電素子はその代表的なものである。
従来の赤外線検出器１００を第６図に示す。検出器１０
０は焦電素子から成る赤外線検出部Ｓ、切欠部１０１を
有しモータ１０２によって回転される金属円板１０３か
ら戊るチョッパ１０４、金属円板１０３の位置検出器１
０５とから構成されており、赤外線量に応じた出力を、
金属円板１０３が入射赤外線Ｕを断続するのと同じ周波
数の交流信号として発生するものである。
０は焦電素子から成る赤外線検出部Ｓ、切欠部１０１を
有しモータ１０２によって回転される金属円板１０３か
ら戊るチョッパ１０４、金属円板１０３の位置検出器１
０５とから構成されており、赤外線量に応じた出力を、
金属円板１０３が入射赤外線Ｕを断続するのと同じ周波
数の交流信号として発生するものである。
また、近年第１図に示す如き所謂モジュレーションタイ
プの焦電形赤外線検出器ｌも開発されている。検出５１
はシールドボックス２内に前述の赤外線検出部Ｓを収納
し、シールドボックス２に形成した図示しない透孔に対
応する位置に圧電バイモルフ振動子３によって駆動され
るスリット部材４から戊るチョッパＣを設け、更にそれ
に対応する位置に透孔５を形成したケース６にて全体を
カバーして構成されている。スリット部材４は第２図に
示す如くスリットを形成した２枚の板を重合関係に取り
付けて溝底され、チョッパＣに入力される駆動電圧の周
波数と同じ周波数で圧電バイモルフ振動子３が振動する
ことによりスリットを開閉し、透孔５より入射して赤外
線検出部Ｓに到達する赤外線Ｕを断続して、赤外線量に
応じた出力をチョッパＣの入力周波数と同じ周波数の交
流信号として発生する。
プの焦電形赤外線検出器ｌも開発されている。検出５１
はシールドボックス２内に前述の赤外線検出部Ｓを収納
し、シールドボックス２に形成した図示しない透孔に対
応する位置に圧電バイモルフ振動子３によって駆動され
るスリット部材４から戊るチョッパＣを設け、更にそれ
に対応する位置に透孔５を形成したケース６にて全体を
カバーして構成されている。スリット部材４は第２図に
示す如くスリットを形成した２枚の板を重合関係に取り
付けて溝底され、チョッパＣに入力される駆動電圧の周
波数と同じ周波数で圧電バイモルフ振動子３が振動する
ことによりスリットを開閉し、透孔５より入射して赤外
線検出部Ｓに到達する赤外線Ｕを断続して、赤外線量に
応じた出力をチョッパＣの入力周波数と同じ周波数の交
流信号として発生する。
（ハ）発明が解決しようとする課題
第７図は例えば二酸化炭素ガス検出器として用いた場合
の検出用電気回路のブロック図を示す。
の検出用電気回路のブロック図を示す。
モジュレーションタイプの焦電形赤外線検出器１の赤外
線検出部Ｓはｌ乃至１０Ｈ２の赤外線入力に対して良好
な感度を有するので、駆動回路７により、例えば４Ｈ２
の駆動電圧をチョッパＣに印加する。これによって４Ｈ
２の断続した赤外線が赤外線検出部Ｓに入射する。
線検出部Ｓはｌ乃至１０Ｈ２の赤外線入力に対して良好
な感度を有するので、駆動回路７により、例えば４Ｈ２
の駆動電圧をチョッパＣに印加する。これによって４Ｈ
２の断続した赤外線が赤外線検出部Ｓに入射する。
赤外線検出部Ｓの出力はチョッパＣの入力電圧の周波数
と同じ４Ｈｚの周波数であるが、値が微小であり、また
、直流成分と混っていることがら交流増幅器８により交
流成分のみ増幅する。９はノイズ除去用のフィルター
１０はチョッパＣを駆動する為の駆動回路７用の発振器
である。１１は電源１２に接続された赤外線源である。
と同じ４Ｈｚの周波数であるが、値が微小であり、また
、直流成分と混っていることがら交流増幅器８により交
流成分のみ増幅する。９はノイズ除去用のフィルター
１０はチョッパＣを駆動する為の駆動回路７用の発振器
である。１１は電源１２に接続された赤外線源である。
ここから発せられて赤外線検出部Ｓに到達する赤外線量
はその間のガスに吸収されるため赤外線検出部Ｓの出力
はガス濃度によって変化することになる。
はその間のガスに吸収されるため赤外線検出部Ｓの出力
はガス濃度によって変化することになる。
ここで、赤外線検出部Ｓの出力は交流信号であるため、
Ａ／Ｄコンバータや直線化回路に入力できない。そのた
め半波整流回路１３および平滑回路１４にて直流信号に
変えてガス濃度に基づく出力を得ている。
Ａ／Ｄコンバータや直線化回路に入力できない。そのた
め半波整流回路１３および平滑回路１４にて直流信号に
変えてガス濃度に基づく出力を得ている。
しかし乍ら、赤外線検出部Ｓの出力信号周波数が４Ｈ２
と低いため平滑回路１４において大容量のコンデンサを
設定しないと、リップル成分により、分解能の低下やガ
ス濃度表示値のゆらぎの原因となる。そのため検出器と
しての応答性が遅くなり、一般に９５％応答で６０秒程
度となってしまう。そのため、環境条件を一定のガス濃
度に制御する装置に用いた場合、オーバーシュートが大
きくなる問題があった。
と低いため平滑回路１４において大容量のコンデンサを
設定しないと、リップル成分により、分解能の低下やガ
ス濃度表示値のゆらぎの原因となる。そのため検出器と
しての応答性が遅くなり、一般に９５％応答で６０秒程
度となってしまう。そのため、環境条件を一定のガス濃
度に制御する装置に用いた場合、オーバーシュートが大
きくなる問題があった。
そこで、出願人は先に赤外線検出部Ｓから得られる交流
信号の周期に同期して電圧をＡ／Ｄコンバータに取り込
む様にし、それによって平滑回路１４を除去することを
提案したが、精度良く電圧を検出するためにはＡ／Ｄ変
換処理に要する時間が交流信号電圧の変化に対して十分
に早いことが必要となり、Ａ／Ｄコンバータとして汎用
積分型Ａ／Ｄコンバータが使用できず、１２ビット以上
でも変換時間が２５μｓｅｃ以下の高速処理の逐次比較
型Ａ／Ｄコンバータを用いなければならず高価となる問
題があった。
信号の周期に同期して電圧をＡ／Ｄコンバータに取り込
む様にし、それによって平滑回路１４を除去することを
提案したが、精度良く電圧を検出するためにはＡ／Ｄ変
換処理に要する時間が交流信号電圧の変化に対して十分
に早いことが必要となり、Ａ／Ｄコンバータとして汎用
積分型Ａ／Ｄコンバータが使用できず、１２ビット以上
でも変換時間が２５μｓｅｃ以下の高速処理の逐次比較
型Ａ／Ｄコンバータを用いなければならず高価となる問
題があった。
本発明は、係る課題を解決することを目的とする。
（ニ）課題を解決するための手段
本発明は、赤外線を断続的に赤外線検出部に照射して交
流出力を得る赤外線検出装置において、赤外８ｉ量によ
って変化する交流出力の波形を応答性を損なわない範囲
で平滑する積分回路を設け、この積分回路の出力を比較
できる点においてＡ／Ｄコンバータに取り込む様構成し
たものである。
流出力を得る赤外線検出装置において、赤外８ｉ量によ
って変化する交流出力の波形を応答性を損なわない範囲
で平滑する積分回路を設け、この積分回路の出力を比較
できる点においてＡ／Ｄコンバータに取り込む様構成し
たものである。
（ホ）作用
本発明によればＡ／Ｄコンバータの処理時間として十分
な時間を確保できるので高価な高速処理型のものを用い
る必要はなく、且つ、応答性も損なわない。
な時間を確保できるので高価な高速処理型のものを用い
る必要はなく、且つ、応答性も損なわない。
（へ）実施例
次に本発明の実施例を図面により説明する。第３図は本
発明の赤外線検出装置を、例えば二酸化炭素ガス検出装
置として用いた場合の電気回路のブロック図を示す。尚
、図中従来例と同一符号のものは同一であり、赤外線検
出器部分は第１図の如き所謂モジュレーションタイプの
焦電形赤外線検出器１を用いるものとする。１６はマイ
クロコンピュータであり、ソフトウェアによってチョッ
パＣを駆動するための所定の周波数電圧を発生して駆動
回路７に入力する。２０は半波整流回路１３の出力を平
滑する為の積分回路である。また、１７はＡ／Ｄコンバ
ータであり、マイクロコンピュータ１６によって制御さ
れるタイミングにて積分回路２０の出力信号を取り込む
様構成されている。
発明の赤外線検出装置を、例えば二酸化炭素ガス検出装
置として用いた場合の電気回路のブロック図を示す。尚
、図中従来例と同一符号のものは同一であり、赤外線検
出器部分は第１図の如き所謂モジュレーションタイプの
焦電形赤外線検出器１を用いるものとする。１６はマイ
クロコンピュータであり、ソフトウェアによってチョッ
パＣを駆動するための所定の周波数電圧を発生して駆動
回路７に入力する。２０は半波整流回路１３の出力を平
滑する為の積分回路である。また、１７はＡ／Ｄコンバ
ータであり、マイクロコンピュータ１６によって制御さ
れるタイミングにて積分回路２０の出力信号を取り込む
様構成されている。
第４図に交流増幅器８、ノイズ除去用のフィルター９、
半波整流回路１３及び積分回路２０の実際のアナログ回
路例を示す。積分回路２０は半波整流回路１３の出力の
リップルを完全に除去する必要はないので、それに使用
されるコンデンサ２１の小さいもので良い。
半波整流回路１３及び積分回路２０の実際のアナログ回
路例を示す。積分回路２０は半波整流回路１３の出力の
リップルを完全に除去する必要はないので、それに使用
されるコンデンサ２１の小さいもので良い。
次に、第５図に示すタイミングチャートはチョッパＣの
入力電圧と、積分回路２０の出力電圧及びＡ／Ｄコンバ
ータ１７の変換タイミングを示している。尚、図中破線
で示す正弦半波形は半波整流回路１３の出力電圧を示し
ている。
入力電圧と、積分回路２０の出力電圧及びＡ／Ｄコンバ
ータ１７の変換タイミングを示している。尚、図中破線
で示す正弦半波形は半波整流回路１３の出力電圧を示し
ている。
マイクロコンピュータ１６はチョッパＣに測定ば４Ｈ２
の周波数で駆動電圧を発生すると共に、これの同じ周期
で時刻Ｔ１にＡ／Ｄコンバータ１７ヘスタート信号を発
生する。Ａ／Ｄコンバータ１７はこのタイミングにより
積分回路２０の出力電圧を取り込み、Ａ／Ｄ変換を実行
し、時刻Ｔ２に変換動作を終了して二酸化炭素ガス濃度
をデジタル値としてマイクロコンピュータ１６に出力す
る。マイクロコンピュータ１６はこのデータに基づいて
ガス濃度の表示や制御を実行する。
の周波数で駆動電圧を発生すると共に、これの同じ周期
で時刻Ｔ１にＡ／Ｄコンバータ１７ヘスタート信号を発
生する。Ａ／Ｄコンバータ１７はこのタイミングにより
積分回路２０の出力電圧を取り込み、Ａ／Ｄ変換を実行
し、時刻Ｔ２に変換動作を終了して二酸化炭素ガス濃度
をデジタル値としてマイクロコンピュータ１６に出力す
る。マイクロコンピュータ１６はこのデータに基づいて
ガス濃度の表示や制御を実行する。
積分回路２０によって半波整流回路１３の出力電圧の変
化は緩慢となっているので時刻Ｔ１からＴ２までの間の
電圧値の変化は僅かなものとなっている。その為、変換
精度が向上しＡ／Ｄコンバータ１７の変換時間による誤
差を５〜１０倍以上小さくできる。一方で積分回路２０
による遅れも少ないので、検出器としての応答性も９５
％応答で１５秒程度と従来に比較して早くすることがで
きる。
化は緩慢となっているので時刻Ｔ１からＴ２までの間の
電圧値の変化は僅かなものとなっている。その為、変換
精度が向上しＡ／Ｄコンバータ１７の変換時間による誤
差を５〜１０倍以上小さくできる。一方で積分回路２０
による遅れも少ないので、検出器としての応答性も９５
％応答で１５秒程度と従来に比較して早くすることがで
きる。
また、以上の溝底によって第５図の如（Ａ／Ｄコンバー
タ１７は毎回リップルの同じ位置で動作することになり
、この値を比較することになるので、従来の如きリップ
ルを完全に無くす為の容量の大きい平滑回路が不要とな
る。更に、リップルによる分解能の低下や、表示のゆら
ぎが原理的に無視できる様になる。特に、Ａ／Ｄコンバ
ータ１７が積分回路１３の出力を取り込むタイミングは
同じマイクロコンピュータ１６によって作られるので同
期のずれがなく、高精度となる。
タ１７は毎回リップルの同じ位置で動作することになり
、この値を比較することになるので、従来の如きリップ
ルを完全に無くす為の容量の大きい平滑回路が不要とな
る。更に、リップルによる分解能の低下や、表示のゆら
ぎが原理的に無視できる様になる。特に、Ａ／Ｄコンバ
ータ１７が積分回路１３の出力を取り込むタイミングは
同じマイクロコンピュータ１６によって作られるので同
期のずれがなく、高精度となる。
ココテ、Ａ／Ｄコンバータ１７のスタート信号はチョッ
パＣの駆動周期と必ずしも同じである必要はなく、赤外
線量で変化する交流波形の中の比較できる同一の点を決
められれば良く、それの整数倍の周期であっても差し支
えない。また、実施例は二酸化炭素ガス濃度の検出に本
発明を適用したが、それに限られず、他のガス成るいは
温度の検出等に適用しても良い。
パＣの駆動周期と必ずしも同じである必要はなく、赤外
線量で変化する交流波形の中の比較できる同一の点を決
められれば良く、それの整数倍の周期であっても差し支
えない。また、実施例は二酸化炭素ガス濃度の検出に本
発明を適用したが、それに限られず、他のガス成るいは
温度の検出等に適用しても良い。
（ト）発明の効果
本発明の赤外線検出装置によれば処理速度の遅い積分型
Ａ／Ｄコンバータでも十分な精度の検出が可能となる。
Ａ／Ｄコンバータでも十分な精度の検出が可能となる。
これによって安価なＡ／Ｄコンバータが使用できるので
装置全体の大幅なコストダウンが図れる。また、検出電
圧のリップルを完全に除去する必要はないので応答性も
十分に確保できる。
装置全体の大幅なコストダウンが図れる。また、検出電
圧のリップルを完全に除去する必要はないので応答性も
十分に確保できる。
第１図から第５図は本発明の実施例を示し、第１図はモ
ジュレーションタイプの焦電形赤外線検出器の分解斜視
図、第２図はスリット部材の斜視図、第３図は電気回路
のブロック図、第４図は実際のアナログ回路例を示す電
気回路図、第５図はチョッパの入力電圧と、半波整流回
路の出力電圧及びＡ／Ｄコンバータの変換タイミングを
示すタイミングチャートであり、第６図は従来の赤外線
検出器の斜視図、第７図は同電気回路である。 １・・・赤外線検出器、１３・・・半波整流回路、１６
・・・マイクロコンピュータ、１７・・・Ａ／Ｄコンバ
ータ、２０・・・積分回路、Ｃ・・・チョッパ Ｓ・・
・赤外線検出部。
ジュレーションタイプの焦電形赤外線検出器の分解斜視
図、第２図はスリット部材の斜視図、第３図は電気回路
のブロック図、第４図は実際のアナログ回路例を示す電
気回路図、第５図はチョッパの入力電圧と、半波整流回
路の出力電圧及びＡ／Ｄコンバータの変換タイミングを
示すタイミングチャートであり、第６図は従来の赤外線
検出器の斜視図、第７図は同電気回路である。 １・・・赤外線検出器、１３・・・半波整流回路、１６
・・・マイクロコンピュータ、１７・・・Ａ／Ｄコンバ
ータ、２０・・・積分回路、Ｃ・・・チョッパ Ｓ・・
・赤外線検出部。
Claims (1)
- １）赤外線を断続的に赤外線検出部に照射して交流出力
を得るものに於て、前記赤外線量によって変化する前記
交流出力の波形を応答性を損なわない範囲で平滑する積
分回路を設け、この積分回路の出力を比較できる点にお
いてＡ／Ｄコンバータに取り込む様構成したことを特徴
とする赤外線検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1327647A JPH03186723A (ja) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | 赤外線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1327647A JPH03186723A (ja) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | 赤外線検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03186723A true JPH03186723A (ja) | 1991-08-14 |
Family
ID=18201393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1327647A Pending JPH03186723A (ja) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | 赤外線検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03186723A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS611380U (ja) * | 1984-06-11 | 1986-01-07 | イーグル工業株式会社 | シ−トリング抜き治具 |
| JPS62207920A (ja) * | 1986-03-07 | 1987-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 放射検出器 |
-
1989
- 1989-12-18 JP JP1327647A patent/JPH03186723A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS611380U (ja) * | 1984-06-11 | 1986-01-07 | イーグル工業株式会社 | シ−トリング抜き治具 |
| JPS62207920A (ja) * | 1986-03-07 | 1987-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 放射検出器 |
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