JPH06300635A - 放射測定器 - Google Patents
放射測定器Info
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- JPH06300635A JPH06300635A JP6052136A JP5213694A JPH06300635A JP H06300635 A JPH06300635 A JP H06300635A JP 6052136 A JP6052136 A JP 6052136A JP 5213694 A JP5213694 A JP 5213694A JP H06300635 A JPH06300635 A JP H06300635A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/52—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using comparison with reference sources, e.g. disappearing-filament pyrometer
Landscapes
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- Radiation Pyrometers (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 放射測定器において、光学系の特性放射の要
因を排除すること。 【構成】 この発明は被測定物より発せられる電磁放射
を測定する放射測定器１，１′である。この電磁放射が
光学系４を通って届く第１の検出器５と共に、基準要素
７，７′から発せられる電磁放射が光学系４を通って届
く第２の検出器６を備えている。信号処理装置では、こ
の２個の検出器５，６の出力信号の差を求めて処理す
る。
因を排除すること。 【構成】 この発明は被測定物より発せられる電磁放射
を測定する放射測定器１，１′である。この電磁放射が
光学系４を通って届く第１の検出器５と共に、基準要素
７，７′から発せられる電磁放射が光学系４を通って届
く第２の検出器６を備えている。信号処理装置では、こ
の２個の検出器５，６の出力信号の差を求めて処理す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、被測定物から発せら
れる電磁放射の測定器、詳しくは請求項１前文に記載の
放射温度計に関する。
れる電磁放射の測定器、詳しくは請求項１前文に記載の
放射温度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】被測定物から発せられる熱放射を光学系
を通して検知する単一の検出器要素を有する放射温度計
は、この分野で公知である。しかしこの（単一検出器要
素の）場合、光学系の特性（又は固有の）熱放射も検出
器出力信号に混入する問題が生じる。イメージング用光
学系の特性熱放射（の影響）を減少するため、屈折光学
系には高いグレードの（放射）低吸収性材料を使用し、
また反射光学系には良好な（放射）反射面を使用するこ
とが提案されている。
を通して検知する単一の検出器要素を有する放射温度計
は、この分野で公知である。しかしこの（単一検出器要
素の）場合、光学系の特性（又は固有の）熱放射も検出
器出力信号に混入する問題が生じる。イメージング用光
学系の特性熱放射（の影響）を減少するため、屈折光学
系には高いグレードの（放射）低吸収性材料を使用し、
また反射光学系には良好な（放射）反射面を使用するこ
とが提案されている。
【０００３】他の（光学系の特性放射を減少する）可能
な手段として、光学系の温度が既知に場合に、電子的に
信号を補償することが考えられる。この目的のため、放
射温度計では、第２の検出器を設けてその直ぐ前にこれ
を覆う基準要素を配置し、基準要素から発せられる基準
放射をこの第二の検出器に達するようにしている。（基
準要素に）対応して配置された温度感知器を用いて、温
度が測定器で測定されて、この測定器では（この温度を
考慮して）２個の検出器の出力信号の処理がされる。
な手段として、光学系の温度が既知に場合に、電子的に
信号を補償することが考えられる。この目的のため、放
射温度計では、第２の検出器を設けてその直ぐ前にこれ
を覆う基準要素を配置し、基準要素から発せられる基準
放射をこの第二の検出器に達するようにしている。（基
準要素に）対応して配置された温度感知器を用いて、温
度が測定器で測定されて、この測定器では（この温度を
考慮して）２個の検出器の出力信号の処理がされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この電
子的補償は、光学系内の例えば周囲温度の急激な変化の
ような不規則な温度分布が起こる場合は適当でない。こ
のような温度変化は、例えば装置を手に持つことが原因
で生じ得る。
子的補償は、光学系内の例えば周囲温度の急激な変化の
ような不規則な温度分布が起こる場合は適当でない。こ
のような温度変化は、例えば装置を手に持つことが原因
で生じ得る。
【０００５】このため、この発明の目的は、周囲温度の
急激な変化が生じたときでも光学系の特性放射が有効に
補償されるような、請求項１の前文記載の測定器を開発
することにある。
急激な変化が生じたときでも光学系の特性放射が有効に
補償されるような、請求項１の前文記載の測定器を開発
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的は、この発明に
よれば、基準要素から発せられた基準放射が光学系を通
って第２の検出器に達する構成を採択するという次の請
求項１に記載する特記事項によって達成される。
よれば、基準要素から発せられた基準放射が光学系を通
って第２の検出器に達する構成を採択するという次の請
求項１に記載する特記事項によって達成される。
【０００７】第１の変換器（５）と、被測定物から発せ
られる電磁放射を第１の検出器に送る光学系（４）と、
第２の検出器（６）と、第２の検出器に達する基準放射
を発する基準要素（７，７′）と、及び２個の検出器の
出力信号をその差を形成して処理する処理装置とを備え
た放射測定器、特に放射温度計において、基準要素
（７，７′）から発する基準放射が光学系（４）を通っ
て第２の検出器（６）に送られる構成を特徴とする放射
測定器。
られる電磁放射を第１の検出器に送る光学系（４）と、
第２の検出器（６）と、第２の検出器に達する基準放射
を発する基準要素（７，７′）と、及び２個の検出器の
出力信号をその差を形成して処理する処理装置とを備え
た放射測定器、特に放射温度計において、基準要素
（７，７′）から発する基準放射が光学系（４）を通っ
て第２の検出器（６）に送られる構成を特徴とする放射
測定器。
【０００８】
【作用】この構成を採択したことにより、２個の検出器
の出力信号の差を形成した後は、光学系の特性放射の要
因は排除され、光学系の温度とは無関係な測定信号が得
られる。
の出力信号の差を形成した後は、光学系の特性放射の要
因は排除され、光学系の温度とは無関係な測定信号が得
られる。
【０００９】この発明によれば、一定光線及び間欠光線
を検知する両方の検出器が使用できる。
を検知する両方の検出器が使用できる。
【００１０】更にこの発明の実施の態様は、引用形式で
記載の請求項の構成とする。
記載の請求項の構成とする。
【００１１】
【実施例】この発明に係る２つの実施例を、図面を参照
しながら以下に詳細に説明する。
しながら以下に詳細に説明する。
【００１２】図１は、この発明に係る放射測定器の第１
の実施例を示す。図２は、この発明に係る放射測定器の
第２の実施例を示す。図３は、この発明に係る放射測定
器に用いられる光変調素子ディスクの正面図を示す。図
４は、この発明に係る放射測定器と共に使用されるディ
ジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）を示す。
の実施例を示す。図２は、この発明に係る放射測定器の
第２の実施例を示す。図３は、この発明に係る放射測定
器に用いられる光変調素子ディスクの正面図を示す。図
４は、この発明に係る放射測定器と共に使用されるディ
ジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）を示す。
【００１３】図１に示す測定器１は本質的に、入口開口
２を有するハウジング３、光学系４、第１の検出器５、
第２の検出器６及び基準要素７を備えている。
２を有するハウジング３、光学系４、第１の検出器５、
第２の検出器６及び基準要素７を備えている。
【００１４】両検出器５，６は一定光線を検知するが、
間欠光線を検知する検出器を両検出器５，６として使用
できる。図１に示す第１の実施例では、間欠光線を検知
する検出器が用いられている。次に第１の実施例では、
入口開口２と２個の検出器５，６との間の（放射）ビー
ム通路に間欠的に導入される光変調器８を必要とする。
この発明によれば変調器８は、光学系４と２個の検出器
５，６との間に配置するのが有利である。変調器８につ
いての更に詳細な構成に関しては、図３の説明を参照さ
れたい。
間欠光線を検知する検出器を両検出器５，６として使用
できる。図１に示す第１の実施例では、間欠光線を検知
する検出器が用いられている。次に第１の実施例では、
入口開口２と２個の検出器５，６との間の（放射）ビー
ム通路に間欠的に導入される光変調器８を必要とする。
この発明によれば変調器８は、光学系４と２個の検出器
５，６との間に配置するのが有利である。変調器８につ
いての更に詳細な構成に関しては、図３の説明を参照さ
れたい。
【００１５】図１に簡単に図示された光学系４は、一方
では入口開口２を第１の検出器５の検出器表面にイメー
ジ（又は映し出）し、他方では基準要素７を第２の検出
器６の検出器表面にイメージする。入口開口２をもつ測
定器１を測定すべき対象物に向けて整合した場合、次の
出力信号が２個の検出器５，６から発生する。
では入口開口２を第１の検出器５の検出器表面にイメー
ジ（又は映し出）し、他方では基準要素７を第２の検出
器６の検出器表面にイメージする。入口開口２をもつ測
定器１を測定すべき対象物に向けて整合した場合、次の
出力信号が２個の検出器５，６から発生する。
【００１６】 Ｕ１＝Ｓ１＊（Ｉｏｂｊ＋Ｉｏｐｔ−Ｉｍｏｄ） Ｕ２＝Ｓ２＊（Ｉｒｅｆ＋Ｉｏｐｔ−Ｉｍｏｄ） ここで、Ｕ１：第１の検出器５の電気的出力信号 Ｕ２：第２の検出器６電気的出力信号 Ｓ１：第１の検出器５の放射感度 Ｓ２：第２の検出器６の放射感度 Ｉｏｂｊ：被測定物から発せられ入口開口２を通って測
定器に入射する電磁放射の放射強度、 Ｉｒｅｆ：基準要素７の特性放射強度 Ｉｏｐｔ：光学系４の特性放射強度 Ｉｍｏｄ：光変調器８の特性放射強度。
定器に入射する電磁放射の放射強度、 Ｉｒｅｆ：基準要素７の特性放射強度 Ｉｏｐｔ：光学系４の特性放射強度 Ｉｍｏｄ：光変調器８の特性放射強度。
【００１７】２個の検出器５，６の２つの出力信号Ｕ
１，Ｕ２は（信号処理）装置に送られ、この（信号処
理）装置は図１に詳細は示されてないがこの２つの信号
の差を形成して処理する。
１，Ｕ２は（信号処理）装置に送られ、この（信号処
理）装置は図１に詳細は示されてないがこの２つの信号
の差を形成して処理する。
【００１８】２つの出力信号の処理において、既知の基
準要素７の温度をが考慮（して信号処理）される。この
（基準要素の）温度は、基準要素７に接触した任意の適
当な機器により測定される。
準要素７の温度をが考慮（して信号処理）される。この
（基準要素の）温度は、基準要素７に接触した任意の適
当な機器により測定される。
【００１９】２個の検出器５，６の放射感度Ｓ１，Ｓ２
が同じであるとすると、２つの出力信号の差は、次式に
よって与えられる。
が同じであるとすると、２つの出力信号の差は、次式に
よって与えられる。
【００２０】 Ｕｍｅａ＝Ｕ１−Ｕ２＝Ｓ＊（Ｉｏｂｊ−Ｉｒｅｆ） ここで、Ｓ＝Ｓ１＝Ｓ２
【００２１】即ち、この方法で測った測定信号Ｕｍｅａ
は、光学系４の特性放射（Ｉｏｐｔ）及び変調器の特性
放射（Ｉｍｏｄ）に無関係になる。このことは、光学系
４、変調器８及び基準要素７の温度が相違していても、
結果として測定信号に影響を与えないことを意味する。
従って、測定器は、例えば、周囲温度の急激な変化で生
ずるような測定器１に不規則な温度分布が生じた場合で
も、信頼できる放射測定が可能となる。
は、光学系４の特性放射（Ｉｏｐｔ）及び変調器の特性
放射（Ｉｍｏｄ）に無関係になる。このことは、光学系
４、変調器８及び基準要素７の温度が相違していても、
結果として測定信号に影響を与えないことを意味する。
従って、測定器は、例えば、周囲温度の急激な変化で生
ずるような測定器１に不規則な温度分布が生じた場合で
も、信頼できる放射測定が可能となる。
【００２２】この発明を完成するにあたり行った実験で
は、この発明による補償をしない場合、周囲温度の急激
な変化の結果生ずる測定誤差は約１０°Ｋであった。
（一方）この発明の測定器を使用した場合、残る誤差は
僅か約１．５°Ｋになる。この残りの誤差は、主に２個
の検出器５，６の放射感度の相違によって生ずる。
は、この発明による補償をしない場合、周囲温度の急激
な変化の結果生ずる測定誤差は約１０°Ｋであった。
（一方）この発明の測定器を使用した場合、残る誤差は
僅か約１．５°Ｋになる。この残りの誤差は、主に２個
の検出器５，６の放射感度の相違によって生ずる。
【００２３】この残りの誤差は、例えば電気的に相互に
統合された２個の検出器を使用することにより一層減少
することができる。
統合された２個の検出器を使用することにより一層減少
することができる。
【００２４】可能な限り最良の方法で（光）変調器８の
熱時定数を光学系の熱時定数に適合さて、この残りの誤
差を更に減少することができる。
熱時定数を光学系の熱時定数に適合さて、この残りの誤
差を更に減少することができる。
【００２５】光変調器８は本質的に、図３に示すような
半円状変調素子ディスク９からなり、小型回転式ステッ
ピングモータ１０によって軸９ａの周りを回転させられ
る。変調器８の変調素子ディスク９が、或る位置におい
て、２個の検出器５，６を覆って放射対して不透過な変
調部分を形成するように、ステッピングモータ１０は２
個の検出器５，６にごく近接して配置されている。即
ち、この位置では、放射は光学系４を通って２個の検出
器５，６に到達できない。約１８０°回転すると、変調
器８の放射透過性部分が、ビーム通路に入り込む。この
部分は、変調素子ディスク９を単に半円状に形成すると
いう簡単な方法で作ることができる。
半円状変調素子ディスク９からなり、小型回転式ステッ
ピングモータ１０によって軸９ａの周りを回転させられ
る。変調器８の変調素子ディスク９が、或る位置におい
て、２個の検出器５，６を覆って放射対して不透過な変
調部分を形成するように、ステッピングモータ１０は２
個の検出器５，６にごく近接して配置されている。即
ち、この位置では、放射は光学系４を通って２個の検出
器５，６に到達できない。約１８０°回転すると、変調
器８の放射透過性部分が、ビーム通路に入り込む。この
部分は、変調素子ディスク９を単に半円状に形成すると
いう簡単な方法で作ることができる。
【００２６】変調素子ディスク９の位置確認の装置を無
くするために、ステッピングモータ１０に、２つの位置
をもたせることが好ましい。光学系と２個の検出器５，
６の間のビーム通路内で、（変調素子ディスクが）１つ
位置では放射不透過部分となり、他の位置では放射透過
部分となる。（光）変調器８の角度位置はモータ巻き線
を流れる電流の方向により決められるので、これら２つ
の位置を繰り返し発生することができる。
くするために、ステッピングモータ１０に、２つの位置
をもたせることが好ましい。光学系と２個の検出器５，
６の間のビーム通路内で、（変調素子ディスクが）１つ
位置では放射不透過部分となり、他の位置では放射透過
部分となる。（光）変調器８の角度位置はモータ巻き線
を流れる電流の方向により決められるので、これら２つ
の位置を繰り返し発生することができる。
【００２７】このような回転ステッピングモータ１０の
別の利点は、非常に低いエネルギ消費にある。しかし、
この低エネルギ消費は、非常に軽重量の特徴をもつ変調
素子ディスク９を使用しなければならないことをも意味
する。
別の利点は、非常に低いエネルギ消費にある。しかし、
この低エネルギ消費は、非常に軽重量の特徴をもつ変調
素子ディスク９を使用しなければならないことをも意味
する。
【００２８】この軽量化は、変調素子ディスク９に、放
射に面する側面と放射と離れた側面の両方を金属材料で
被覆したポリエチレンテレフタレートの基材を使用する
ことにより達成できる。このような変調素子ディスク９
は、一面では軽量なこと、他面では異なる温度レベル及
び大気湿度レベルにおいて十分に稠密なことに特徴があ
る。更に、変調器９は、電磁放射、特に赤外領域に対し
不透過性である。
射に面する側面と放射と離れた側面の両方を金属材料で
被覆したポリエチレンテレフタレートの基材を使用する
ことにより達成できる。このような変調素子ディスク９
は、一面では軽量なこと、他面では異なる温度レベル及
び大気湿度レベルにおいて十分に稠密なことに特徴があ
る。更に、変調器９は、電磁放射、特に赤外領域に対し
不透過性である。
【００２９】この金属被覆もまた良好な熱伝導率を確保
し、その結果変調素子ディスク９の熱時定数が従来の変
調素子ディスクに比べて著しく減少し、また光学系４の
熱時定数に適合している。このようにして、周囲温度が
急激に変化した時でも２個の検出器５，６の感度の相違
によるこの残りの誤差は、一層減少される。
し、その結果変調素子ディスク９の熱時定数が従来の変
調素子ディスクに比べて著しく減少し、また光学系４の
熱時定数に適合している。このようにして、周囲温度が
急激に変化した時でも２個の検出器５，６の感度の相違
によるこの残りの誤差は、一層減少される。
【００３０】しかし、図３に示す変調器９の形状は、例
えば四分円形の（光素子ディスクの）セグメントを相互
に向かい合わせに置いて形成するような適当な方法に変
更することもできる。
えば四分円形の（光素子ディスクの）セグメントを相互
に向かい合わせに置いて形成するような適当な方法に変
更することもできる。
【００３１】図２に、測定器の第２の実施例を示す。第
２の実施例は、図１に示す第１の実施例に実質的に同じ
であり、従って同じ部材は同じ符号が付されている。
２の実施例は、図１に示す第１の実施例に実質的に同じ
であり、従って同じ部材は同じ符号が付されている。
【００３２】（第１の実施例との）大きな相違は、符号
７′で示す要素の構成にある。この場合、基準要素７′
としてイメージされる面は、第２の検出器６の検出器表
面に対して垂直になっていない。このことは、基準（要
素の）面が検出器表面にぼんやりと投影されることにな
るが、しかしこれに対応して一層大きい基準（要素の）
面にすることで補償されている。
７′で示す要素の構成にある。この場合、基準要素７′
としてイメージされる面は、第２の検出器６の検出器表
面に対して垂直になっていない。このことは、基準（要
素の）面が検出器表面にぼんやりと投影されることにな
るが、しかしこれに対応して一層大きい基準（要素の）
面にすることで補償されている。
【００３３】この基準要素７′は、好ましくはハウジン
グ３の入口開口２の（ある）領域のハウジング３の内側
に配置される。その結果、ハウジング３はその前側領域
３ａを円錐形に傾斜を付けることができる。こうして、
ハウジング３の入口開口２のある前面３ｂは比較的小さ
くなる。この形状はそれ自体もまた、測定器１′を測定
する対象物に向けて良好且つ正確に整合するのに便利な
ものとなる。従って、測定器１は、特に回路板上の部品
の温度を測定するのに適している。
グ３の入口開口２の（ある）領域のハウジング３の内側
に配置される。その結果、ハウジング３はその前側領域
３ａを円錐形に傾斜を付けることができる。こうして、
ハウジング３の入口開口２のある前面３ｂは比較的小さ
くなる。この形状はそれ自体もまた、測定器１′を測定
する対象物に向けて良好且つ正確に整合するのに便利な
ものとなる。従って、測定器１は、特に回路板上の部品
の温度を測定するのに適している。
【００３４】しかし元々、測定器１，１′によって、そ
の他の電磁放射を測定することは可能である。（放射）
測定器を必要な構成を行って、例えば被測定物から放出
される熱量を測定することが可能となる。
の他の電磁放射を測定することは可能である。（放射）
測定器を必要な構成を行って、例えば被測定物から放出
される熱量を測定することが可能となる。
【００３５】第１及び第２の検出器を複数個の検出器に
より構成することも、この発明の技術的範囲に含まれ
る。その場合、ノイズの減少はこの構成に応じた補正計
算により行う。
より構成することも、この発明の技術的範囲に含まれ
る。その場合、ノイズの減少はこの構成に応じた補正計
算により行う。
【００３６】多くの用途では、このアナログ測定信号は
更にコンピュータ処理される。この目的のため、アナロ
グ測定信号は先ず最初にアナログディジタル変換器（Ａ
／Ｄ）でディジタル信号に変換される。コンピュータで
処理された測定信号を再びアナログ形式にしたい場合、
この再変換はディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）で実
行される。
更にコンピュータ処理される。この目的のため、アナロ
グ測定信号は先ず最初にアナログディジタル変換器（Ａ
／Ｄ）でディジタル信号に変換される。コンピュータで
処理された測定信号を再びアナログ形式にしたい場合、
この再変換はディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）で実
行される。
【００３７】これら（Ａ／Ｄ及びＤ／Ａ）の変換作用を
実行するための詳細な回路構成は、当業界で公知であ
る。アナログ信号から対応ディジタル信号を得るための
アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）では、アナログ信
号からアナログ出力電圧が１量子化ステップ未満の偏差
になるまで近似値に逐次的に変換される。この方法で変
換されたディジタル信号は、次にコンピュータにより処
理できる。
実行するための詳細な回路構成は、当業界で公知であ
る。アナログ信号から対応ディジタル信号を得るための
アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）では、アナログ信
号からアナログ出力電圧が１量子化ステップ未満の偏差
になるまで近似値に逐次的に変換される。この方法で変
換されたディジタル信号は、次にコンピュータにより処
理できる。
【００３８】コンピュータにより処理されたディジタル
信号を再びアナログ信号に変換する場合、このディジタ
ル信号はディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）に入力さ
れる。
信号を再びアナログ信号に変換する場合、このディジタ
ル信号はディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）に入力さ
れる。
【００３９】この目的のため、接続した電流電圧変換器
をもつ逆作用のＲと２Ｒの抵抗網が回路面から比較的簡
単に作ることができ、ディジタルアナログ変換器（Ｄ／
Ａ）として一般に使用されている。電子的に制御される
ＣＭＯＳスイッチが、個々のスイッチ段用のスイッチと
して用いられる。
をもつ逆作用のＲと２Ｒの抵抗網が回路面から比較的簡
単に作ることができ、ディジタルアナログ変換器（Ｄ／
Ａ）として一般に使用されている。電子的に制御される
ＣＭＯＳスイッチが、個々のスイッチ段用のスイッチと
して用いられる。
【００４０】上で述べた形式によるディジタルアナログ
変換器１１として４つのスイッチング段１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ及び１２ｄをもつものを、図４に示す。個々
のスイッチング段は各々、本質的にスイッチ１３ａ，１
３ｂ，１３ｃ又は１３ｄと、少なくても或る抵抗Ｒ１，
Ｒ２を有している。
変換器１１として４つのスイッチング段１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ及び１２ｄをもつものを、図４に示す。個々
のスイッチング段は各々、本質的にスイッチ１３ａ，１
３ｂ，１３ｃ又は１３ｄと、少なくても或る抵抗Ｒ１，
Ｒ２を有している。
【００４１】図４の回路構成で用いられる抵抗Ｒ１とＲ
２は、次の条件を満たしている。 Ｒ２＝２Ｒ１
２は、次の条件を満たしている。 Ｒ２＝２Ｒ１
【００４２】その結果、個々のスイッチング段１２ａ〜
１２ｄの重みが左から右へ、１：２：４：８の比で増加
する。１３ａ〜１３ｄのスイッチをもっているので、異
なる段が最小量子化ステップの０〜１５倍の範囲で可能
となる。
１２ｄの重みが左から右へ、１：２：４：８の比で増加
する。１３ａ〜１３ｄのスイッチをもっているので、異
なる段が最小量子化ステップの０〜１５倍の範囲で可能
となる。
【００４３】スイッチ１３ａ〜１３ｄの位置を特定する
と、対応して全抵抗が発生し、その結果基準電圧源の電
圧Ｕｒｅｆために、これに応じて入力電圧Ｕｅが電流電
圧変換器１４に設定される。この（入力）電圧（Ｕｅ）
は、次にこれに対応する出力電圧Ｕａを発生し、このア
ナログ出力電圧はスイッチ１３ａ〜１３ｄによって設定
されたディジタル信号に対応している。
と、対応して全抵抗が発生し、その結果基準電圧源の電
圧Ｕｒｅｆために、これに応じて入力電圧Ｕｅが電流電
圧変換器１４に設定される。この（入力）電圧（Ｕｅ）
は、次にこれに対応する出力電圧Ｕａを発生し、このア
ナログ出力電圧はスイッチ１３ａ〜１３ｄによって設定
されたディジタル信号に対応している。
【００４４】この回路構成は理論上、任意の方法で拡張
できる。正確な基準電圧源だけでなく、この回路構成で
は全ての上記抵抗は、条件Ｒ２＝２Ｒ１を正確に満足す
る必要がある。
できる。正確な基準電圧源だけでなく、この回路構成で
は全ての上記抵抗は、条件Ｒ２＝２Ｒ１を正確に満足す
る必要がある。
【００４５】上述の（放射）測定器と共にディジタルア
ナログ変換器（Ｄ／Ａ）を使用する場合、（放射）測定
器に対応した精度のクラスで動作させるためには、例え
ば１２のスイッチング段を必要とする。
ナログ変換器（Ｄ／Ａ）を使用する場合、（放射）測定
器に対応した精度のクラスで動作させるためには、例え
ば１２のスイッチング段を必要とする。
【００４６】この場合、個々に通常の市販クラスの公差
をもつ抵抗を使ったディジタルアナログ変換器（Ｄ／
Ａ）は所望の精度を発揮できない問題点が生じる。従っ
て、コスト意識を若干無視した集積化回路網が一般に使
用される。
をもつ抵抗を使ったディジタルアナログ変換器（Ｄ／
Ａ）は所望の精度を発揮できない問題点が生じる。従っ
て、コスト意識を若干無視した集積化回路網が一般に使
用される。
【００４７】計算時間と記憶容量に関し十分な余裕をも
つコンピュータが利用でき、どんな場合でも試料による
機器校正が実行される場合、個々のスイッチング段の正
確な重みを測定して記憶し、この重みをアナログディジ
タル変換及びディジタルアナログ変換の後の誤差補正計
算に含めることは明かである。
つコンピュータが利用でき、どんな場合でも試料による
機器校正が実行される場合、個々のスイッチング段の正
確な重みを測定して記憶し、この重みをアナログディジ
タル変換及びディジタルアナログ変換の後の誤差補正計
算に含めることは明かである。
【００４８】しかしこの場合、１つのスイッチング段の
重みが、より下位の重み全部の合計より１量子化ステッ
プ以上あるにも拘らず、いわゆるビットエラーが変換特
性に発生し得ることが分かった。その結果、この場合一
方では何等のアナログ値も全く発生しなく、他方では異
なるスイッチ位置で、相互に１量子化ステップ未満相違
するアナログ値が発生してしまう。
重みが、より下位の重み全部の合計より１量子化ステッ
プ以上あるにも拘らず、いわゆるビットエラーが変換特
性に発生し得ることが分かった。その結果、この場合一
方では何等のアナログ値も全く発生しなく、他方では異
なるスイッチ位置で、相互に１量子化ステップ未満相違
するアナログ値が発生してしまう。
【００４９】上述したディジタルアナログ変換器（Ｄ／
Ａ）は、上述の欠点を回避するように開発されている。
Ａ）は、上述の欠点を回避するように開発されている。
【００５０】これは、隣接するスイッチング段の重みの
比を１：２以下にすることで達成される。
比を１：２以下にすることで達成される。
【００５１】即ち、最小重みで決まる１量子化ステップ
未満だけ相互に相違する幾つかのアナログ値が異なるス
イッチ位置で発生するために、スイッチング段以上の特
定の量子化範囲が必要になる。しかし、隣接するスイッ
チ段の重みの比を抵抗の最大公差に適当に適合させるこ
とにより、上記ディジタルアナログ変換特性のこのギャ
ップは回避できる。
未満だけ相互に相違する幾つかのアナログ値が異なるス
イッチ位置で発生するために、スイッチング段以上の特
定の量子化範囲が必要になる。しかし、隣接するスイッ
チ段の重みの比を抵抗の最大公差に適当に適合させるこ
とにより、上記ディジタルアナログ変換特性のこのギャ
ップは回避できる。
【００５２】このようなディジタルアナログ変換器（Ｄ
／Ａ）は図４の構成に対応しており、ここでは必要な精
度のため更に多くのスイッチ段を追加することができ
る。例えば、１６のスイッチング段をもち且つ抵抗が公
称値に対し５％の偏差を示すものを使用する場合、上述
の欠点はその抵抗が次の条件を満たせば回避できる。 Ｒ１／Ｒ２＝２．７／１
／Ａ）は図４の構成に対応しており、ここでは必要な精
度のため更に多くのスイッチ段を追加することができ
る。例えば、１６のスイッチング段をもち且つ抵抗が公
称値に対し５％の偏差を示すものを使用する場合、上述
の欠点はその抵抗が次の条件を満たせば回避できる。 Ｒ１／Ｒ２＝２．７／１
【００５３】このディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）
は（放射）測定器１，１′と共に使用されるのに適して
いるが、（放射）測定器とは独立して使用することも考
えられる。
は（放射）測定器１，１′と共に使用されるのに適して
いるが、（放射）測定器とは独立して使用することも考
えられる。
【００５４】
【発明の効果】この発明に係る放射測定器、特に放射温
度計は、第１の変換器と、被測定物から発せられる電磁
放射を第１の検出器に送る光学系と、第２の検出器と、
第２の検出器に達する基準放射を発する基準要素と、及
び２個の検出器の出力信号をその差を形成して処理する
処理装置とを備え、基準要素から発する基準放射が光学
系を通って第２の検出器に送られる構成とすることによ
り、これら２個の検出器の出力信号の差を形成した後
は、光学系の特性放射の要因は排除され、光学系の温度
とは無関係な測定信号が得られる。
度計は、第１の変換器と、被測定物から発せられる電磁
放射を第１の検出器に送る光学系と、第２の検出器と、
第２の検出器に達する基準放射を発する基準要素と、及
び２個の検出器の出力信号をその差を形成して処理する
処理装置とを備え、基準要素から発する基準放射が光学
系を通って第２の検出器に送られる構成とすることによ
り、これら２個の検出器の出力信号の差を形成した後
は、光学系の特性放射の要因は排除され、光学系の温度
とは無関係な測定信号が得られる。
【図１】この発明に係る放射温度計の第１の実施例の構
成図である。
成図である。
【図２】この発明に係る放射温度計の第２の実施例の構
成図である。
成図である。
【図３】第１及び第２の実施例に使用される光変調器の
光変調素子ディスクの正面図である。
光変調素子ディスクの正面図である。
【図４】第１及び第２の実施例の放射温度計と共に使用
されるディジタルアナログ変換器の実施例を示す図であ
る。
されるディジタルアナログ変換器の実施例を示す図であ
る。
１，１′ 放射測定器，放射温度計 ２ 入口開口 ３ ハウジング， ３ａ 前側領域， ３ｂ 前面 ４ 光学系 ５ 第１の検出器 ６ 第２の検出器 ７，７′ 基準要素 ８ 光変調器 ９ 光変調素子ディスク， ９ａ 軸 １０ ステッピングモータ １１ ディジタルアナログ変換器 １２ａ〜１２ｄ スイッチング段 １３ａ〜１３ｄ スイッチ １４ 電流電圧変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウーベ クロノフスキー ドイツ連邦共和国 ベルリン ベルリーナ アリー120 (72)発明者 ペータ プロイス ドイツ連邦共和国 ベルリン ツェペリン シュトラーセ 106 (72)発明者 フォルカー シュミット ドイツ連邦共和国 ベルリン ノッセナー シュトラーセ 42／301
Claims (8)
- 【請求項１】 第１の変換器（５）と、 被測定物から発せられる電磁放射を上記第１の検出器に
送る光学系（４）と、 第２の検出器（６）と、 上記第２の検出器に達する基準放射を発する基準要素
（７，７′）と、 上記２個の検出器の出力信号をその差を形成して処理す
る処理装置とを備えた放射測定器、特に放射温度計にお
いて、 上記基準要素（７，７′）から発する基準放射が光学系
（４）を通って第２の検出器（６）に送られる構成を特
徴とする放射測定器。 - 【請求項２】 上記基準要素（７，７′）の温度を感知
する機器を備えたことを特徴とする請求項１に記載の装
置。 - 【請求項３】 上記第１及び第２の検出器（５，６）と
して間欠光を検知線する検出器を用いたことを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】 上記光学系（４）と上記検出器（５，
６）の間のビーム通路に、少なくても１つの放射透過部
分と１つの放射不透過部分とを形成する光変調器を備え
たことを特徴とする請求項３に記載の装置。 - 【請求項５】 上記光変調器（８）が、放射不透過部分
（変調器ディスク９）を放射に面する側面と放射と離れ
た側面の両方を金属材料で被覆したポリエチレンテレフ
タレートの基材により形成することを特徴とする請求項
４に記載の装置。 - 【請求項６】 上記光変調器（８）を小形回転ステッピ
ングモータ（１０）により駆動することを特徴とする請
求項４または請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】 上記第１及び第２の検出器として一定光
線を検知する検出器を用いたことを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の装置。 - 【請求項８】 上記放射測定器の後段に上記２個の検出
器からの出力信号を処理するディジタルアナログ変換器
が配置され、該ディジタルアナログ変換器が、 基準電圧源（Ｕｒｅｆ）と、 各々が少なくても或る抵抗（Ｒ１，Ｒ２）とスイッチ
（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ）をもつ隣接する少
なくても２つのスイッチング段（１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ，１２ｄ）と、 出力信号（Ｕａ）を生成する電流電圧変換器（１４）と
を備え、 隣接するスイッチング段の比が１：２以下であることを
特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記
載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4309762A DE4309762C2 (de) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | Meßgerät |
| DE4309762:6 | 1993-03-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06300635A true JPH06300635A (ja) | 1994-10-28 |
| JP2826699B2 JP2826699B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=6483865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6052136A Expired - Lifetime JP2826699B2 (ja) | 1993-03-25 | 1994-03-23 | 放射測定器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5640015A (ja) |
| EP (1) | EP0617263B1 (ja) |
| JP (1) | JP2826699B2 (ja) |
| DE (2) | DE4309762C2 (ja) |
Cited By (1)
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| WO1997017887A1 (en) * | 1995-11-13 | 1997-05-22 | Citizen Watch Co., Ltd. | Clinical radiation thermometer |
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| DE19842403B4 (de) * | 1998-09-16 | 2004-05-06 | Braun Gmbh | Strahlungssensor mit mehreren Sensorelementen |
| US6467952B2 (en) * | 1999-03-19 | 2002-10-22 | Tokyo Electron Limited | Virtual blackbody radiation system and radiation temperature measuring system |
| US6667761B1 (en) * | 2000-04-14 | 2003-12-23 | Imaging & Sensing Technology Corporation | Instrument visualization system |
| US7369156B1 (en) | 2005-05-12 | 2008-05-06 | Raytek Corporation | Noncontact temperature measurement device having compressed video image transfer |
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| US8136984B1 (en) | 2009-04-20 | 2012-03-20 | Fluke Corporation | Portable IR thermometer having thermal imaging capability |
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1994
- 1994-02-21 DE DE59403071T patent/DE59403071D1/de not_active Expired - Fee Related
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- 1994-03-23 JP JP6052136A patent/JP2826699B2/ja not_active Expired - Lifetime
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- 1995-10-23 US US08/546,988 patent/US5640015A/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2826699B2 (ja) | 1998-11-18 |
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