JPH06273237A - 放射温度計 - Google Patents
放射温度計Info
- Publication number
- JPH06273237A JPH06273237A JP5086735A JP8673593A JPH06273237A JP H06273237 A JPH06273237 A JP H06273237A JP 5086735 A JP5086735 A JP 5086735A JP 8673593 A JP8673593 A JP 8673593A JP H06273237 A JPH06273237 A JP H06273237A
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- JP
- Japan
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- temperature
- output
- detection element
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- Pending
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- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】低温域で十分な測温を可能とした放射温度計を
提供する。 【構成】測定対象からの放射エネルギーＬを、ＩｎＧａ
Ａｓを用いた光起電力素子からなる検出素子１で検出
し、増幅器２で増幅し、Ａ−Ｄ変換器３でデジタル信号
とする。検出素子１の温度を測定する温度素子５の出力
は変換手段６を介しＡ−Ｄ変換器３でデジタル信号とさ
れる。演算手段４で検出素子１の出力は、温度素子５の
出力で温度補償演算し、リニアライズその他の演算がな
され温度に変換され、低温域の温度測定がなされる。
提供する。 【構成】測定対象からの放射エネルギーＬを、ＩｎＧａ
Ａｓを用いた光起電力素子からなる検出素子１で検出
し、増幅器２で増幅し、Ａ−Ｄ変換器３でデジタル信号
とする。検出素子１の温度を測定する温度素子５の出力
は変換手段６を介しＡ−Ｄ変換器３でデジタル信号とさ
れる。演算手段４で検出素子１の出力は、温度素子５の
出力で温度補償演算し、リニアライズその他の演算がな
され温度に変換され、低温域の温度測定がなされる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、測定対象からの放射
エネルギーを検出して温度を測定する放射温度計に関す
るものである。
エネルギーを検出して温度を測定する放射温度計に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】低温域の温度測定には、長い波長に感度
をもつ素子が良く用いられ、たとえば分光感度が約０．
６〜０．３μｍにあって２．０μｍ付近にピークをもつ
ＰｂＳ素子や、分光感度が約０．６〜１．８μｍのＧｅ
素子等が用いられている。
をもつ素子が良く用いられ、たとえば分光感度が約０．
６〜０．３μｍにあって２．０μｍ付近にピークをもつ
ＰｂＳ素子や、分光感度が約０．６〜１．８μｍのＧｅ
素子等が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＰｂＳ
素子は、やや特性が不安定な面があり、また、Ｇｅ素子
では、Ｓ／Ｎ比が大きく低温域で十分でない面があっ
た。
素子は、やや特性が不安定な面があり、また、Ｇｅ素子
では、Ｓ／Ｎ比が大きく低温域で十分でない面があっ
た。
【０００４】この発明の目的は、以上の点に鑑み、低温
域で十分な測温を可能とした放射温度計を提供すること
である。
域で十分な測温を可能とした放射温度計を提供すること
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、測定対象か
らの放射エネルギーを検出するＩｎＧａＡｓを用いた検
出素子と、この検出素子の出力を温度に変換する演算手
段とを備えるようにした放射温度計である。
らの放射エネルギーを検出するＩｎＧａＡｓを用いた検
出素子と、この検出素子の出力を温度に変換する演算手
段とを備えるようにした放射温度計である。
【０００６】
【実施例】図１は、この発明の一実施例を示す構成説明
図である。
図である。
【０００７】図において、１は、測定対象からの赤外線
放射エネルギーＬが入射して起電力を発生するＩｎＧａ
Ａｓを用いた光起電力素子（フォトダイオード）からな
る検出素子で、その出力は高感度で低ドリフトの増幅器
２で増幅され、Ａ−Ｄ変換器３でデジタル信号とされ、
マイクロコンピュータ等の演算手段４に供給される。ま
た、検出素子１に近接する等に設けられた温度素子５の
温度出力も変換手段６で増幅等されＡ−Ｄ変換器３に供
給される。そして、演算手段４でＡ−Ｄ変換器３の検出
素子１の出力に対し、温度素子５の出力で所定のゼロ点
オフセット、ゲイン等の温度補償演算をして、検出素子
１の温度変化による出力変動を補正し、リニアライズそ
の他の演算がなされ温度信号に変換されて温度Ｔが得ら
れる。
放射エネルギーＬが入射して起電力を発生するＩｎＧａ
Ａｓを用いた光起電力素子（フォトダイオード）からな
る検出素子で、その出力は高感度で低ドリフトの増幅器
２で増幅され、Ａ−Ｄ変換器３でデジタル信号とされ、
マイクロコンピュータ等の演算手段４に供給される。ま
た、検出素子１に近接する等に設けられた温度素子５の
温度出力も変換手段６で増幅等されＡ−Ｄ変換器３に供
給される。そして、演算手段４でＡ−Ｄ変換器３の検出
素子１の出力に対し、温度素子５の出力で所定のゼロ点
オフセット、ゲイン等の温度補償演算をして、検出素子
１の温度変化による出力変動を補正し、リニアライズそ
の他の演算がなされ温度信号に変換されて温度Ｔが得ら
れる。
【０００８】ところで、上記ＩｎＧａＡｓ光起電力素子
は通常は光通信用に用いられているが、その分光感度は
約０．９〜１．７μｍにあってピーク波長は１．５μｍ
付近で、低温域においても感度があり、安定であり、放
射率の影響も十分少なく、チョッパ等の可動部がなくて
も、放射測温が良好に可能となるものである。
は通常は光通信用に用いられているが、その分光感度は
約０．９〜１．７μｍにあってピーク波長は１．５μｍ
付近で、低温域においても感度があり、安定であり、放
射率の影響も十分少なく、チョッパ等の可動部がなくて
も、放射測温が良好に可能となるものである。
【０００９】たとえば、分光放射輝度Ｌ＝ｋＴn とし、
ウィーンの式を用いると、ｋを定数とし、指数ｎは次式
で得られる（（社）計測自動制御学会発行「温度計測」
第１８８頁〜第１８９頁、同「新編温度計測」第１９９
頁〜第２００頁等参照）。
ウィーンの式を用いると、ｋを定数とし、指数ｎは次式
で得られる（（社）計測自動制御学会発行「温度計測」
第１８８頁〜第１８９頁、同「新編温度計測」第１９９
頁〜第２００頁等参照）。
【００１０】 ｎ＝Ｃ2 ／λＴ （１） ここでＣ2 ＝０．０１４３８８ｍ・Ｋの定数で、ｎ値は
同一温度Ｔでは、波長が短い方が大きくなる。
同一温度Ｔでは、波長が短い方が大きくなる。
【００１１】また、この指数ｎを利用して、放射率変化
Δεが温度変化ΔＴにおよぼす影響を次式であらわすこ
とができる。
Δεが温度変化ΔＴにおよぼす影響を次式であらわすこ
とができる。
【００１２】 ΔＴ＝（１／ｎ）・（Δε／ε）・Ｔ （２） この（２）式より、ｎが十分大きければ、放射率εが変
化しても、温度変動の影響は少いものとなる。
化しても、温度変動の影響は少いものとなる。
【００１３】上記ＩｎＧａＡｓの検出素子１を、たとえ
ば波長１．５μｍで１００℃（＝３７３Ｋ）２００℃
（＝４７３Ｋ）で測定したときの各温度でのｎ値は、各
々２６、２０となり、ＰｂＳ素子を波長２．０μｍで測
定したときのｎ値１９、１５よりも大きな値となるの
で、放射率変動の影響も３／４以下と少く、十分な低温
域測温の性能が得られる。また、図５で示すように黒体
炉を用いた長期安定性試験において、ＰｂＳ素子では５
〜７℃／年のドリフトを示すのに対し、ＩｎＧａＡｓ素
子では０．５℃／年程度で１／１０以下のすぐれた長期
安定性を示す。
ば波長１．５μｍで１００℃（＝３７３Ｋ）２００℃
（＝４７３Ｋ）で測定したときの各温度でのｎ値は、各
々２６、２０となり、ＰｂＳ素子を波長２．０μｍで測
定したときのｎ値１９、１５よりも大きな値となるの
で、放射率変動の影響も３／４以下と少く、十分な低温
域測温の性能が得られる。また、図５で示すように黒体
炉を用いた長期安定性試験において、ＰｂＳ素子では５
〜７℃／年のドリフトを示すのに対し、ＩｎＧａＡｓ素
子では０．５℃／年程度で１／１０以下のすぐれた長期
安定性を示す。
【００１４】図２は、この発明の他の一実施例を示す構
成説明図で図１と同一符号は同等の構成要素で、図１の
デジタル処理をアナログ処理としたものである。
成説明図で図１と同一符号は同等の構成要素で、図１の
デジタル処理をアナログ処理としたものである。
【００１５】図において、図１と同様の測定対象からの
放射エネルギーＬを検出するＩｎＧａＡｓ光起電力素子
からなる検出素子１の出力を増幅器２で増幅し、検出素
子１の温度を温度素子５で測定し変換手段６で増幅等し
た出力を用いて、検出素子１の出力は補償手段７で温度
補償演算がなされ、演算手段４でリニアライズその他の
演算がなされ温度Ｔに変換される。
放射エネルギーＬを検出するＩｎＧａＡｓ光起電力素子
からなる検出素子１の出力を増幅器２で増幅し、検出素
子１の温度を温度素子５で測定し変換手段６で増幅等し
た出力を用いて、検出素子１の出力は補償手段７で温度
補償演算がなされ、演算手段４でリニアライズその他の
演算がなされ温度Ｔに変換される。
【００１６】図１のデジタル処理に対し、図２のものは
アナログ処理しているが、同様にして、低温域で十分な
測温ができる。
アナログ処理しているが、同様にして、低温域で十分な
測温ができる。
【００１７】図３は、この発明の他の一実施例を示す構
成説明図で、図１の構成にチョッパを付加したものであ
る。
成説明図で、図１の構成にチョッパを付加したものであ
る。
【００１８】図において、モータＭで回転するチョッパ
８により断続された測定対象からの放射エネルギーＬ
は、ＩｎＧａＡｓを用いた検出素子１に入射し、増幅器
２で増幅され、コンデンサＣを介し交流分が、Ａ−Ｄ変
換器３に供給され、チョッパ８の同期を検出する同期検
出器８０の同期信号により、チョッパ８の開閉に対応し
た信号がデジタル信号に変換され、演算手段４により、
その差の演算がなされる。また、検出素子１の温度を検
出する温度素子５の出力も変換手段６で増幅等されて所
定のタイミングでＡ−Ｄ変換器３でＡ−Ｄ変換され、検
出素子１の出力は演算手段４で温度補償がなされ、さら
に、リニアライズその他の演算がなされ温度Ｔに変換さ
れる。
８により断続された測定対象からの放射エネルギーＬ
は、ＩｎＧａＡｓを用いた検出素子１に入射し、増幅器
２で増幅され、コンデンサＣを介し交流分が、Ａ−Ｄ変
換器３に供給され、チョッパ８の同期を検出する同期検
出器８０の同期信号により、チョッパ８の開閉に対応し
た信号がデジタル信号に変換され、演算手段４により、
その差の演算がなされる。また、検出素子１の温度を検
出する温度素子５の出力も変換手段６で増幅等されて所
定のタイミングでＡ−Ｄ変換器３でＡ−Ｄ変換され、検
出素子１の出力は演算手段４で温度補償がなされ、さら
に、リニアライズその他の演算がなされ温度Ｔに変換さ
れる。
【００１９】この例では、チョッパ８を用いて、ゼロ点
変動をキャンセルしているので、より高精度になり、同
様にして低温測定が良好に可能となる。
変動をキャンセルしているので、より高精度になり、同
様にして低温測定が良好に可能となる。
【００２０】図４は、この発明の他の一実施例を示す構
成説明図で、図２の構成にチョッパを付加したものであ
る。
成説明図で、図２の構成にチョッパを付加したものであ
る。
【００２１】図において、モータＭで回転するチョッパ
８により断続された測定対象からの放射エネルギーＬは
ＩｎＧａＡｓよりなる検出素子１に入射し、増幅器２で
増幅され、コンデンサＣを介し交流分が演算手段７に供
給され、チョッパ８の同期を検出する同期検出器８０の
同期信号により、チョッパ８の開閉に対応した信号がホ
ールド手段９で各々サンプルホールドされ、さらに減算
されてその差がとられ直流信号に変換される。また、検
出素子１の温度を検出する温度素子５の出力も変換手段
６で増幅等されこの出力で検出素子１の出力は補償手段
７で温度補償演算がなされ、演算手段４でリニアライズ
その他の測定演算がなされ温度Ｔに変換される。
８により断続された測定対象からの放射エネルギーＬは
ＩｎＧａＡｓよりなる検出素子１に入射し、増幅器２で
増幅され、コンデンサＣを介し交流分が演算手段７に供
給され、チョッパ８の同期を検出する同期検出器８０の
同期信号により、チョッパ８の開閉に対応した信号がホ
ールド手段９で各々サンプルホールドされ、さらに減算
されてその差がとられ直流信号に変換される。また、検
出素子１の温度を検出する温度素子５の出力も変換手段
６で増幅等されこの出力で検出素子１の出力は補償手段
７で温度補償演算がなされ、演算手段４でリニアライズ
その他の測定演算がなされ温度Ｔに変換される。
【００２２】この例では、チョッパ８を用いてゼロ点変
動をキャンセルしているので、より高精度になり、同様
にして低温測定に好適なものとなる。
動をキャンセルしているので、より高精度になり、同様
にして低温測定に好適なものとなる。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたように、この発明は、検出素
子に通常は光通信にのみ用いられているＩｎＧａＡｓ光
起電力素子を放射温度計の検出素子として用いているの
で、感度領域はやや短い１．５μｍ前後にあり、ｎ値も
十分に大きく、放射率変動の影響を受けずに、１００
℃、２００℃というような低温度領域においても高精度
測定が可能となる。また、本素子は適切な演算回路を用
いることで直流駆動が可能であり、また、チョッパを使
用し交流駆動することで、よりＳ／Ｎ比の高い高精度な
測定が可能となる。
子に通常は光通信にのみ用いられているＩｎＧａＡｓ光
起電力素子を放射温度計の検出素子として用いているの
で、感度領域はやや短い１．５μｍ前後にあり、ｎ値も
十分に大きく、放射率変動の影響を受けずに、１００
℃、２００℃というような低温度領域においても高精度
測定が可能となる。また、本素子は適切な演算回路を用
いることで直流駆動が可能であり、また、チョッパを使
用し交流駆動することで、よりＳ／Ｎ比の高い高精度な
測定が可能となる。
【図１】この発明の一実施例を示す構成説明図である。
【図２】この発明の他の一実施例を示す構成説明図であ
る。
る。
【図３】この発明の他の一実施例を示す構成説明図であ
る。
る。
【図４】この発明の他の一実施例を示す構成説明図であ
る
る
【図５】この発明の特性を示す構成説明図である。
１ 検出素子 ２ 増幅器 ３ Ａ−Ｄ変換器 ４ 演算手段 ５ 温度素子 ６ 変換手段 ７ 補償手段 ８ チョッパ ８０ 同期検出器 ９ ホールド手段 Ｌ 放射エネルギー Ｍ モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 俊幸 東京都板橋区熊野町32番８号 株式会社チ ノー内
Claims (1)
- 【請求項１】測定対象からの放射エネルギーを検出する
ＩｎＧａＡｓを用いた検出素子と、この検出素子の出力
を温度に変換する演算手段とを備えたことを特徴とする
放射温度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5086735A JPH06273237A (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 放射温度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5086735A JPH06273237A (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 放射温度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06273237A true JPH06273237A (ja) | 1994-09-30 |
Family
ID=13895086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5086735A Pending JPH06273237A (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 放射温度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06273237A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012230077A (ja) * | 2011-04-27 | 2012-11-22 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 赤外線センサ信号の補正方法及び温度測定方法並びに温度測定装置 |
-
1993
- 1993-03-22 JP JP5086735A patent/JPH06273237A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012230077A (ja) * | 2011-04-27 | 2012-11-22 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 赤外線センサ信号の補正方法及び温度測定方法並びに温度測定装置 |
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