JPH0638060B2 - ファイバを用いた光学式温度測定装置 - Google Patents
ファイバを用いた光学式温度測定装置Info
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- JPH0638060B2 JPH0638060B2 JP55139977A JP13997780A JPH0638060B2 JP H0638060 B2 JPH0638060 B2 JP H0638060B2 JP 55139977 A JP55139977 A JP 55139977A JP 13997780 A JP13997780 A JP 13997780A JP H0638060 B2 JPH0638060 B2 JP H0638060B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
- G01K11/3206—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres at discrete locations in the fibre, e.g. using Bragg scattering
- G01K11/3213—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres at discrete locations in the fibre, e.g. using Bragg scattering using changes in luminescence, e.g. at the distal end of the fibres
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
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- Radiation Pyrometers (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は測定温度下に置かれた半導体のホトルミネスセ
ンス材料から成る発光体の発光から温度を測定する温度
測定装置に関する。
ンス材料から成る発光体の発光から温度を測定する温度
測定装置に関する。
温度測定の多種の利用において、光ファイバ中の光の伝
送を利用した非電気的方法を使用できることは非常に興
味あることである。このような方法は爆発しやすい環境
や、強い電場や磁場の中では特に好都合である。
送を利用した非電気的方法を使用できることは非常に興
味あることである。このような方法は爆発しやすい環境
や、強い電場や磁場の中では特に好都合である。
[従来の技術] この種の既存の測定装置の欠点は、特別な装置がない
と、どの場所にも設置できないことである。別の欠点
は、伝送中に温度の影響で起こる変化と、他の原因で発
生するかもしれない減衰との区別が難しいことである。
実際上、このような測定装置は、装置を測定場所に設置
した後、既知温度で目盛りを較正しなければならないの
で面倒である。
と、どの場所にも設置できないことである。別の欠点
は、伝送中に温度の影響で起こる変化と、他の原因で発
生するかもしれない減衰との区別が難しいことである。
実際上、このような測定装置は、装置を測定場所に設置
した後、既知温度で目盛りを較正しなければならないの
で面倒である。
前記の問題や他の関連した問題に対する一つの解決は特
願昭54−79017号に開示され、そこでは測定温度
下に置かれた材料の温度に依存するスペクトル吸収量を
測定している。その際、光ファイバは光を前記の材料へ
伝え、その材料に吸収された後のその光の一部を取り出
すために使用される。この測定装置は前記材料へ投射さ
れる光の、少なくとも二つの波長の範囲で前記吸収量を
測定する装置を備えている。
願昭54−79017号に開示され、そこでは測定温度
下に置かれた材料の温度に依存するスペクトル吸収量を
測定している。その際、光ファイバは光を前記の材料へ
伝え、その材料に吸収された後のその光の一部を取り出
すために使用される。この測定装置は前記材料へ投射さ
れる光の、少なくとも二つの波長の範囲で前記吸収量を
測定する装置を備えている。
光ファイバを用いた温度測定装置として使用される別の
装置が特願昭55−72128号(特開昭55−162
073号)に開示され、その測定装置はサイリスタに用
いられるものであって、一つの光ファイバがサイリスタ
と光学的に接触して配接され、サイリスタからの光信号
からサイリスタの温度が測定できる。
装置が特願昭55−72128号(特開昭55−162
073号)に開示され、その測定装置はサイリスタに用
いられるものであって、一つの光ファイバがサイリスタ
と光学的に接触して配接され、サイリスタからの光信号
からサイリスタの温度が測定できる。
以下の説明および特許請求の範囲の記述中で使われる
「光」という表現は、波長範囲0.1〜10ミクロンの
電磁放射を示す。
「光」という表現は、波長範囲0.1〜10ミクロンの
電磁放射を示す。
温度測定において、材料の温度による固有の波長の光を
発する発光体を使用することはよく知られている。
発する発光体を使用することはよく知られている。
[発明が解決しようとする課題] 温度に依存して発光する材料へ光ファイバを介して励起
光を伝送して、これにより同材料から発光された光を光
ファイバを介して電気光学測定手段へ伝送して材料と温
度を測定する温度測定装置においては、励起光の変動や
光ファイバの屈曲などにより測定値が影響される不都合
がある。
光を伝送して、これにより同材料から発光された光を光
ファイバを介して電気光学測定手段へ伝送して材料と温
度を測定する温度測定装置においては、励起光の変動や
光ファイバの屈曲などにより測定値が影響される不都合
がある。
そこで、本発明はこれらの影響を除去した温度測定装置
を提供することを目的とする。
を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明の温度測定装置においては、少なくとも一つの光
ファイバを介して、それと光学的に接触させた発光体に
光を伝送し、それによって発光が起こり、このように発
光した光が、少なくとも一つの光ファイバ(前述の光フ
ァイバと全部同一または一部同一)を介して電気光学測
定手段へ伝送されるようにする。前記発光体は温度に依
存して発光する半導体材料から成り、発光による放射光
および反射された励起光(もしあれば)は、別々になっ
ている光ファイバ、一つの共通な光ファイバまたは分岐
した光ファイバ枝路を介して、相互に異なったスペクト
ル応答曲線を持つ二つの光検出器へ供給される。あるい
は、その発光による放射光は、光ファイバまたは光ファ
イバ枝路を介して、相互に異なったスペクトル応答曲線
を持つ少なくとも二つの光検出器へ供給される。
ファイバを介して、それと光学的に接触させた発光体に
光を伝送し、それによって発光が起こり、このように発
光した光が、少なくとも一つの光ファイバ(前述の光フ
ァイバと全部同一または一部同一)を介して電気光学測
定手段へ伝送されるようにする。前記発光体は温度に依
存して発光する半導体材料から成り、発光による放射光
および反射された励起光(もしあれば)は、別々になっ
ている光ファイバ、一つの共通な光ファイバまたは分岐
した光ファイバ枝路を介して、相互に異なったスペクト
ル応答曲線を持つ二つの光検出器へ供給される。あるい
は、その発光による放射光は、光ファイバまたは光ファ
イバ枝路を介して、相互に異なったスペクトル応答曲線
を持つ少なくとも二つの光検出器へ供給される。
[作用] 相互に異なったスペクトル応答曲線を持つ光検出器によ
り、発光体の温度の変化により生じる発光光のスペクト
ル形状および位置の変化を表す二つの光検出器の電気的
出力を電子的に処理して励起光の変動や、光ファイバの
屈曲などの影響を除去して発光体の温度を表す測定信号
を得る。
り、発光体の温度の変化により生じる発光光のスペクト
ル形状および位置の変化を表す二つの光検出器の電気的
出力を電子的に処理して励起光の変動や、光ファイバの
屈曲などの影響を除去して発光体の温度を表す測定信号
を得る。
[実施例] 本発明のファイバを用いた光学式温度測定装置は、半導
体のホトルミネスセンス材料から成る発光体の発光を利
用したものである。この場合に二つの異なった効果が二
者択一的に使用される。すなわち発光スペクトル分布の
温度依存性と、発光効果の温度依存性である。光ファイ
バの屈曲などによって起こる強度の変化は、励起光の反
射を検出し、その反射信号で発光信号を割ることによっ
て補償される。従来のファイバ光学的方法と比較してこ
の方法の有利な点は、この測定装置の温度依存性を、適
当な材料や適当なドーピングの選択によって広い範囲で
変化させることができることである。
体のホトルミネスセンス材料から成る発光体の発光を利
用したものである。この場合に二つの異なった効果が二
者択一的に使用される。すなわち発光スペクトル分布の
温度依存性と、発光効果の温度依存性である。光ファイ
バの屈曲などによって起こる強度の変化は、励起光の反
射を検出し、その反射信号で発光信号を割ることによっ
て補償される。従来のファイバ光学的方法と比較してこ
の方法の有利な点は、この測定装置の温度依存性を、適
当な材料や適当なドーピングの選択によって広い範囲で
変化させることができることである。
それとは別の実施例が、さらに添付の図に示され以下記
述されているが、そこでは文献で公知の現象を利用して
いる。
述されているが、そこでは文献で公知の現象を利用して
いる。
第1図に示す第1の実施例においては、半導体のホトル
ミネスセンス材料から成る発光体1を、光ファイバ2へ
光学的に連結し、この光ファイバは2aのところで、光
ファイバ3と4へ分岐している。
ミネスセンス材料から成る発光体1を、光ファイバ2へ
光学的に連結し、この光ファイバは2aのところで、光
ファイバ3と4へ分岐している。
好適実施例においては、この発光体1は温度に依存して
発光する半導体材料から成る。この半導体材料として
は、ZnとO、もしくはCdとOを適度にドープしたG
aP、またはCuとMnを適度にドープしたZnSeな
どを用いる。
発光する半導体材料から成る。この半導体材料として
は、ZnとO、もしくはCdとOを適度にドープしたG
aP、またはCuとMnを適度にドープしたZnSeな
どを用いる。
光ファイバ4は4aのところで、光ファイバ5と5aへ
分岐している。発光ダイオード6は光ファイバ3へ連結
し、発光体1の発光を励起する。
分岐している。発光ダイオード6は光ファイバ3へ連結
し、発光体1の発光を励起する。
光検出器7は光学的に光ファイバ5に連結し、光ファイ
バ5と光検出器7の間に光フィルタ9を配設する。この
光フィルタ9によって、発光体1によって反射される発
光ダイオード6からの光のみが検出される。発光ダイオ
ード6からの光は光ファイバ3と2を通過し、発光体1
に反射し、そして光ファイバ4と5を通過する。一方向
においてファイバシステムを通る光の減衰をBとし、発
光ダイオード6によって発せられる光強度をL0とする
と、光検出器7によって検出される信号は、ほぼB2・
L0となる。
バ5と光検出器7の間に光フィルタ9を配設する。この
光フィルタ9によって、発光体1によって反射される発
光ダイオード6からの光のみが検出される。発光ダイオ
ード6からの光は光ファイバ3と2を通過し、発光体1
に反射し、そして光ファイバ4と5を通過する。一方向
においてファイバシステムを通る光の減衰をBとし、発
光ダイオード6によって発せられる光強度をL0とする
と、光検出器7によって検出される信号は、ほぼB2・
L0となる。
光検出器8は光学的に光ファイバ5aに連結し、光ファ
イバ5aと光検出器8の間に光フィルタ10を配設す
る。この光フィルタ10によって、発光体1の発光によ
って発せられる光のみが検出される。発光体1に適当な
波長の光を送ると、よく知られているように、光励起に
よって発光し、この場合その光は光ファイバ2、4およ
び5aを介して送られる。発光の効率をηとすると、光
検出器8によって検出される信号は、ほぼB・η・BL
0となる。
イバ5aと光検出器8の間に光フィルタ10を配設す
る。この光フィルタ10によって、発光体1の発光によ
って発せられる光のみが検出される。発光体1に適当な
波長の光を送ると、よく知られているように、光励起に
よって発光し、この場合その光は光ファイバ2、4およ
び5aを介して送られる。発光の効率をηとすると、光
検出器8によって検出される信号は、ほぼB・η・BL
0となる。
この二つの光検出器7、8からの信号は、関数発生器、
すなわち除算器11へ送られて、その出力信号はほぼη
となる。ηの値の温度依存性(η(T))を利用して、
温度の変化や発光ダイオード6の老化によって生じるL
0の変動や光ファイバの屈曲の影響とは無関係に温度が
得られる。
すなわち除算器11へ送られて、その出力信号はほぼη
となる。ηの値の温度依存性(η(T))を利用して、
温度の変化や発光ダイオード6の老化によって生じるL
0の変動や光ファイバの屈曲の影響とは無関係に温度が
得られる。
第1b図は、発光ダイオード6として緑色光を発するG
aPを用い、発光体1としてZnとOをドープしたGa
Pを用いた場合の発光体1の発光スペクトルを示す。
aPを用い、発光体1としてZnとOをドープしたGa
Pを用いた場合の発光体1の発光スペクトルを示す。
半導体材料は、前述した例の他に、AlP、AlAs、
GaP、GaAs、InP、InAs、In1-x Alx
P、In1-x GaxP、Ga1-x AlxP、In1-x A
lxAs、In1-x GaxAs、Ga1-x AlxAs、
InAs1-y Py、GaAs1-y Py、ZnTe、Zn
Se、ZnS、ZnO、CdSe、CdTeまたはCd
S(ただし、0<x<1、0<y<1)を用いることが
できる。
GaP、GaAs、InP、InAs、In1-x Alx
P、In1-x GaxP、Ga1-x AlxP、In1-x A
lxAs、In1-x GaxAs、Ga1-x AlxAs、
InAs1-y Py、GaAs1-y Py、ZnTe、Zn
Se、ZnS、ZnO、CdSe、CdTeまたはCd
S(ただし、0<x<1、0<y<1)を用いることが
できる。
第1b図で、実線の曲線12は発光スペクトル、点線の
曲線13は発光体1に対する励起スペクトル、曲線14
は光フィルタ10の透過曲線、曲線15は光フィルタ9
の透過曲線を示す。曲線16は一般的な緑色光発光ダイ
オードのスペクトルである。
曲線13は発光体1に対する励起スペクトル、曲線14
は光フィルタ10の透過曲線、曲線15は光フィルタ9
の透過曲線を示す。曲線16は一般的な緑色光発光ダイ
オードのスペクトルである。
第1a図で発光ダイオード6からの励起光を別の光ファ
イバで送り、また発光による放射光や反射による光を、
さらに別の光ファイバで必要な接続を施して送ることが
可能である。
イバで送り、また発光による放射光や反射による光を、
さらに別の光ファイバで必要な接続を施して送ることが
可能である。
第2a図は別の実施例を示す。
光は光ファイバ3と2を介して、発光ダイオード6から
発光体1へ放射され発光が得られる。放射された光は光
ファイバ2、光ファイバ枝路2a、光ファイバ4、光フ
ァイバ枝路4aを介して、各々光ファイバ5と5aへ送
られる。この場合の光フィルタ9の透過曲線は、第1a
図の場合の光フィルタ9の透過曲線と異なる。この実施
例においては、二つの異なった波長範囲の発光信号間の
商が、二つの光フィルタ9と10とを用いて検出される
(第2b図参照)。発光体1の温度が変化すると、発光
スペクトルの形と位置が変化し、そのとき検出された商
は発光体1の温度の測定を与える。
発光体1へ放射され発光が得られる。放射された光は光
ファイバ2、光ファイバ枝路2a、光ファイバ4、光フ
ァイバ枝路4aを介して、各々光ファイバ5と5aへ送
られる。この場合の光フィルタ9の透過曲線は、第1a
図の場合の光フィルタ9の透過曲線と異なる。この実施
例においては、二つの異なった波長範囲の発光信号間の
商が、二つの光フィルタ9と10とを用いて検出される
(第2b図参照)。発光体1の温度が変化すると、発光
スペクトルの形と位置が変化し、そのとき検出された商
は発光体1の温度の測定を与える。
この実施例においても、二つの光検出器7、8からの出
力信号は除算器11へ送られ、その出力信号は温度の測
定値を与える。測定信号は発光ダイオード6の発光強度
のばらつきや、光ファイバの屈曲などの影響を受けな
い。
力信号は除算器11へ送られ、その出力信号は温度の測
定値を与える。測定信号は発光ダイオード6の発光強度
のばらつきや、光ファイバの屈曲などの影響を受けな
い。
第2b図は、光フィルタ9の透過曲線15aが第1b図
における曲線15と異なっているという点を除くと、第
1b図に対応している。光フィルタ9の透過曲線は、図
中で左側に異なる波長範囲に移動しているのに対し、光
フィルタ10の透過曲線14は、第1b図における他の
曲線と同様に位置が変わっていない。このグラフの横軸
には、単位hνが使われ、ここでhはプランク定数で、
νは光の周波数である。縦軸は、各々の光フィルタの透
過、発光によって放射される光の強度、発光ダイオード
6が発する光の強度および発光体1のスペクトル感度を
示す。このように発光スペクトルは横軸に沿って変化
し、発光体1の温度に依存してその形状を変える。この
ようにして温度測定は除算器11の出力側で得られる。
における曲線15と異なっているという点を除くと、第
1b図に対応している。光フィルタ9の透過曲線は、図
中で左側に異なる波長範囲に移動しているのに対し、光
フィルタ10の透過曲線14は、第1b図における他の
曲線と同様に位置が変わっていない。このグラフの横軸
には、単位hνが使われ、ここでhはプランク定数で、
νは光の周波数である。縦軸は、各々の光フィルタの透
過、発光によって放射される光の強度、発光ダイオード
6が発する光の強度および発光体1のスペクトル感度を
示す。このように発光スペクトルは横軸に沿って変化
し、発光体1の温度に依存してその形状を変える。この
ようにして温度測定は除算器11の出力側で得られる。
第3図は本発明による温度測定法に関する別のシステム
を示す。
を示す。
発光ダイオード17は強度L17の光を発し、その光は周
波数f17によって振幅変調され、光ファイバ18、19
を通過し、発光材料(A)へ伝送される。光ファイバ1
9と発光材料(A)の間には、半透明な反射鏡20を配
置する。発光材料(A)の発光による放射光は、光ファ
イバ19、22および光フィルタ22aを通って、光検
出器21へ伝送される。光フィルタ22aは励起光に対
応する波長の光は透過しない。光検出器21により検出
される光強度は、K1・L17・B2・η(TA)とな
る。この信号は周波数f17を持つ。
波数f17によって振幅変調され、光ファイバ18、19
を通過し、発光材料(A)へ伝送される。光ファイバ1
9と発光材料(A)の間には、半透明な反射鏡20を配
置する。発光材料(A)の発光による放射光は、光ファ
イバ19、22および光フィルタ22aを通って、光検
出器21へ伝送される。光フィルタ22aは励起光に対
応する波長の光は透過しない。光検出器21により検出
される光強度は、K1・L17・B2・η(TA)とな
る。この信号は周波数f17を持つ。
発光ダイオード23は、発光ダイオード17と全く同じ
で、強度L23の光を発し、その光は周波数f23によって
振幅変調され、発光材料(A)と同じ性質を持つ発光材
料(B)へ伝送される。発光材料(B)の発光による放
射光は、光フィルタ22aと同じ透過曲線を持つ光フィ
ルタ24および光ファイバ25、19を通って伝送さ
れ、反射鏡20によって一部反射され、光ファイバ1
9、22を通って光検出器21へ伝送される。光検出器
21によって検出される光強度は、K2・L23・B2・
η(T)となる。L17あるいはL23は、K1・L17=K
2・L23となるように調節される。
で、強度L23の光を発し、その光は周波数f23によって
振幅変調され、発光材料(A)と同じ性質を持つ発光材
料(B)へ伝送される。発光材料(B)の発光による放
射光は、光フィルタ22aと同じ透過曲線を持つ光フィ
ルタ24および光ファイバ25、19を通って伝送さ
れ、反射鏡20によって一部反射され、光ファイバ1
9、22を通って光検出器21へ伝送される。光検出器
21によって検出される光強度は、K2・L23・B2・
η(T)となる。L17あるいはL23は、K1・L17=K
2・L23となるように調節される。
光検出器21からの信号は、増幅器26により増幅さ
れ、電気フィルタ27、28により、周波数f17とf23
との信号に各々分離され、電力回路30を制御する制御
回路29に伝送される。加熱器または冷却器31におけ
る電力は、制御回路29へ送られる二つの入力信号が等
しくなるように調節される。このことはη(TB)=η
(TA)すなわちTB=TAのとき起こる。例えば、熱
電対を使ってTBを測ることによってTAが得られる。
発光材料(A)すなわちTAの温度は、二つの光信号の
通過する系の各部分における減衰を示す係数Bの値を知
らなくても、この方法によって測定することができる。
このことは、例えば、光ファイバ19の屈曲によって生
じる光信号の減衰は、測定の精度に影響を与えないこと
を意味する。
れ、電気フィルタ27、28により、周波数f17とf23
との信号に各々分離され、電力回路30を制御する制御
回路29に伝送される。加熱器または冷却器31におけ
る電力は、制御回路29へ送られる二つの入力信号が等
しくなるように調節される。このことはη(TB)=η
(TA)すなわちTB=TAのとき起こる。例えば、熱
電対を使ってTBを測ることによってTAが得られる。
発光材料(A)すなわちTAの温度は、二つの光信号の
通過する系の各部分における減衰を示す係数Bの値を知
らなくても、この方法によって測定することができる。
このことは、例えば、光ファイバ19の屈曲によって生
じる光信号の減衰は、測定の精度に影響を与えないこと
を意味する。
第4図はさらに別の実施例を示す。
発光ダイオード32からの光はファイバシステムを通っ
て、測定温度下に置かれた発光材料(A)と、その温度
が制御される発光材料(A)と同一の発光材料(B)と
へ伝送される。励起光を透過する光フィルタ34Aを有
する光検出器33Aは、L0・B2に比例した出力信号
を有する。ここでBは、ファイバシステムを通って一方
向を通過するときの光信号の減衰を示す。
て、測定温度下に置かれた発光材料(A)と、その温度
が制御される発光材料(A)と同一の発光材料(B)と
へ伝送される。励起光を透過する光フィルタ34Aを有
する光検出器33Aは、L0・B2に比例した出力信号
を有する。ここでBは、ファイバシステムを通って一方
向を通過するときの光信号の減衰を示す。
光検出器33Bおよび光フィルタ34Bから成るシステ
ムは、光検出器33Aおよび光フィルタ34Aから成る
前記システムと同じである。光検出器33Bおよび光フ
ィルタ34Bから成るシステムは、発光材料(B)によ
って反射される励起光を受け、L0に比例する出力信号
を与える。光検出器33Aおよび光フィルタ34Aから
成るシステムは、発光材料(A)によって反射される励
起光を受け、B2・L0に比例する出力信号を与える。
増幅器36と37で増幅した後、この二つの信号間の商
は除算器38で作られ、B2に比例した信号が得られ
る。
ムは、光検出器33Aおよび光フィルタ34Aから成る
前記システムと同じである。光検出器33Bおよび光フ
ィルタ34Bから成るシステムは、発光材料(B)によ
って反射される励起光を受け、L0に比例する出力信号
を与える。光検出器33Aおよび光フィルタ34Aから
成るシステムは、発光材料(A)によって反射される励
起光を受け、B2・L0に比例する出力信号を与える。
増幅器36と37で増幅した後、この二つの信号間の商
は除算器38で作られ、B2に比例した信号が得られ
る。
光検出器39Aおよび光フィルタ40Aから成るシステ
ムと、光検出器39Bおよび光フィルタ40Bから成る
システムとは同一の特性を持つ。光フィルタ40Aと4
0Bは発光された光を透過する。
ムと、光検出器39Bおよび光フィルタ40Bから成る
システムとは同一の特性を持つ。光フィルタ40Aと4
0Bは発光された光を透過する。
増幅器41と42からの出力信号は、各々L0・B2・
η(TA)とL0・η(TB)に比例する。増幅器41
と除算器38からの信号を受けて、除算器43はL0・
η(TA)に比例する出力信号を出す。増幅器42から
の出力信号とこの信号は、制御回路44へ伝えられる。
これによる電力回路45および加熱器46の制御は、第
3図の例と同様である。
η(TA)とL0・η(TB)に比例する。増幅器41
と除算器38からの信号を受けて、除算器43はL0・
η(TA)に比例する出力信号を出す。増幅器42から
の出力信号とこの信号は、制御回路44へ伝えられる。
これによる電力回路45および加熱器46の制御は、第
3図の例と同様である。
このシステムにおいても、発光材料(B)の温度を従来
の方法により測定することによって、発光材料(A)の
温度が得られる。
の方法により測定することによって、発光材料(A)の
温度が得られる。
[発明の効果] 光ファイバを使用した温度測定装置であり、例えば、通
電中の工場内の接近が困難であるような環境中の被測定
箇所に、半導体のホトルミネスセンス材料から成る発光
体を設けて光ファイバで励起光を伝送し、ホトルミネス
センス放射光を検出して温度を測定する際に、光ファイ
バの屈曲および励起光の強度の変動などの影響を除去し
た温度測定ができる。従って、高信頼性で、経済的かつ
堅牢な測定装置が提供される。
電中の工場内の接近が困難であるような環境中の被測定
箇所に、半導体のホトルミネスセンス材料から成る発光
体を設けて光ファイバで励起光を伝送し、ホトルミネス
センス放射光を検出して温度を測定する際に、光ファイ
バの屈曲および励起光の強度の変動などの影響を除去し
た温度測定ができる。従って、高信頼性で、経済的かつ
堅牢な測定装置が提供される。
第1a図は、発光された光と、発光体表面で反射した励
起光とを使用した実施例を示す図面。 第2a図は、二つの波長範囲で発光された光が検出され
る実施例を示す図面。 第1b図および第2b図は、波長と強さとの相関曲線を
示す図面。 第3図は、比較の原理に基づく温度測定の測定システム
を示す図面。 第4図は、このシステムに代わる別のシステムを示す図
面。 1は発光体、2、3、4、5は光ファイバ、6は発光ダ
イオード、7、8は光検出器、9、10は光フィルタ、
12は発光スペクトル曲線、13は励起スペクトル曲
線、14は光フィルタ10の透過曲線、15は光フィル
タ9の透過曲線、16は一般的な緑色光発光ダイオード
のスペクトル曲線、20は半透明反射鏡、21は光検出
器である。
起光とを使用した実施例を示す図面。 第2a図は、二つの波長範囲で発光された光が検出され
る実施例を示す図面。 第1b図および第2b図は、波長と強さとの相関曲線を
示す図面。 第3図は、比較の原理に基づく温度測定の測定システム
を示す図面。 第4図は、このシステムに代わる別のシステムを示す図
面。 1は発光体、2、3、4、5は光ファイバ、6は発光ダ
イオード、7、8は光検出器、9、10は光フィルタ、
12は発光スペクトル曲線、13は励起スペクトル曲
線、14は光フィルタ10の透過曲線、15は光フィル
タ9の透過曲線、16は一般的な緑色光発光ダイオード
のスペクトル曲線、20は半透明反射鏡、21は光検出
器である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−31382(JP,A) 特開 昭53−116882(JP,A) 特開 昭54−65080(JP,A) 特開 昭55−162073(JP,A) 特公 昭52−36026(JP,B1) 特公 昭62−23245(JP,B2)
Claims (8)
- 【請求項1】光ファイバを用いた温度測定装置であっ
て、測定されるべき温度に依存して形状および波長に対
する位置が変位するホトルミネスセンスの一つのピーク
を有する連続スペクトルを発生する半導体のホトルミネ
スセンス材料から成る発光体と、 この発光体に対して励起光を発して、この発光体をして
ホトルミネスセンス放射光を放出させる励起用放射光源
と、 前記発光体からのホトルミネスセンス放射光の連続スペ
クトルを受け、供給される光入力に関連した電気的出力
を発生する第1および第2の光検出器であって、この第
1の光検出器の電気的出力は、前記発光体によって放射
されたホトルミネスセンスの連続光スペクトルの全部の
波長範囲を表し、前記第2の光検出器の電気的出力は、
前記連続スペクトルの波長範囲の一端から所定波長まで
の所定の波長範囲を表し、前記発光体の温度の変化によ
り前記連続スペクトルの形状および波長に対する位置が
変位するのに伴い、前記第2の光検出器により検知され
る前記連続スペクトルの前記所定の波長範囲は変化する
が、前記第1の光検出器は前記連続スペクトルの全部の
波長範囲を検知する前記第1および第2の光検出器と、 前記励起用放射光源からの励起光を前記発光体に供給
し、また前記発光体からのホトルミネスセンス放射光を
前記第1および第2の光検出器に供給する一体の主共通
部分と末端の分岐部分を含む光ファイバと、 前記発光体の温度の変化により生じる前記ホトルミネス
センス放射光の連続スペクトルの形状および波長に対す
る位置の変位を表す前記第1および第2の光検出器の電
気的出力から、前記発光体の温度を表す測定信号を作成
する電子的処理手段と、 から成る温度測定装置。 - 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、前記二つ
の光検出器は、各々検知すべきホトルミネスセンス放射
光の連続スペクトルの全波長範囲と所定の波長範囲を透
過する光フィルタを有していることを特徴とする温度測
定装置。 - 【請求項3】特許請求の範囲第1項において、前記励起
用放射光源は、少なくとも一つの発光ダイオードまたは
少なくとも一つのレーザダイオードから成ることを特徴
とする温度測定装置。 - 【請求項4】特許請求の範囲第3項において、前記発光
ダイオードまたは前記レーザダイオードが、温度的に安
定されていることを特徴とする温度測定装置。 - 【請求項5】光ファイバを用いた温度測定装置であっ
て、測定されるべき温度に依存して形状および波長に対
する位置が変位するホトルミネスセンスの一つのピーク
を有する連続スペクトルを発生する半導体のホトルミネ
スセンス材料から成る発光体と、 この発光体に対して励起光を発して、この発光体をして
ホトルミネスセンス放射光を放出させる励起用放射光源
と、 前記発光体から放射される連続スペクトルを受け、供給
される光入力に関連した電気的出力を発生する第1の光
検出器、および前記励起用放射光源からの励起光を受け
前記発光体により反射される反射光を受けて電気的出力
を発生する第2の光検出器であって、この第1の光検出
器の電気的出力は、前記発光体によって放射されたホト
ルミネスセンスの連続光スペクトルの全部の波長範囲を
表し、前記第2の光検出器の電気的出力は、前記発光体
から反射される励起光の連続スペクトルの全波長範囲を
表し、前記発光体の温度の変化により前記ホトルミネス
センス連続スペクトルの形状および波長に対する位置が
変位しても、前記第1の光検出器は前記連続スペクトル
の全部の波長範囲を検知する前記第1および第2の光検
出器と、 前記励起用放射光源からの励起光を前記発光体に供給
し、また前記発光体からのホトルミネスセンス放射光お
よび前記発光体から反射される励起光の反射光を、それ
ぞれ前記第1および第2の光検出器に供給する一体の主
共通部分と末端の分岐部分を含む光ファイバと、 前記発光体の温度および励起光の強度に依存した前記第
1の光検出器の電気的出力、および励起光の強度に依存
した前記第2の光検出器の電気的出力から、励起光の強
度の変動に影響されない前記発光体の温度を表す測定信
号を作成する電子的処理手段と、 から成る温度測定装置。 - 【請求項6】特許請求の範囲第5項において、前記二つ
の光検出器は各々一つの光フィルタを有していて、一方
の光フィルタはホトルミネスセンス放射光の連続スペク
トルの全波長範囲を透過し、他方の光フィルタは前記反
射光の連続スペクトルの全波長範囲を透過することを特
徴とする温度測定装置。 - 【請求項7】特許請求の範囲第5項において、前記励起
用放射光源は、少なくとも一つの発光ダイオードまたは
少なくとも一つのレーザダイオードから成ることを特徴
とする温度測定装置。 - 【請求項8】特許請求の範囲第7項において、前記発光
ダイオードまたは前記レーザダイオードが、温度的に安
定されていることを特徴とする温度測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE7908382-0 | 1979-10-10 | ||
| SE7908382A SE431259B (sv) | 1979-10-10 | 1979-10-10 | Fiberoptisk temperaturgivare baserad pa fotoluminiscens hos ett fast material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5661625A JPS5661625A (en) | 1981-05-27 |
| JPH0638060B2 true JPH0638060B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=20339019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55139977A Expired - Lifetime JPH0638060B2 (ja) | 1979-10-10 | 1980-10-08 | ファイバを用いた光学式温度測定装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4376890A (ja) |
| JP (1) | JPH0638060B2 (ja) |
| DE (1) | DE3036682A1 (ja) |
| FR (1) | FR2467395A1 (ja) |
| GB (1) | GB2063466B (ja) |
| SE (1) | SE431259B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006133005A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Yokogawa Electric Corp | 温度測定装置 |
Families Citing this family (51)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4437772A (en) | 1979-09-10 | 1984-03-20 | Samulski Thaddeus V | Luminescent decay time techniques for temperature measurement |
| SE423752B (sv) * | 1980-09-29 | 1982-05-24 | Asea Ab | Optiskt sensorelement |
| SE424022B (sv) * | 1980-10-21 | 1982-06-21 | Asea Ab | Fiberoptiskt metdon for spektralanalys |
| SE436800B (sv) * | 1980-11-06 | 1985-01-21 | Asea Ab | Optiskt sensorelement av fast material for avkenning av fysikaliska storheter, sasom tryck, vilket exciteras optiskt och avger fotoluminiscens |
| IL63053A0 (en) * | 1981-06-05 | 1981-09-13 | Yeda Res & Dev | Device and method for measurement of photosynthetic activity by photoacoustic spectroscopy |
| JPS581627A (ja) * | 1981-06-23 | 1983-01-07 | 東洋製罐株式会社 | 密封包装体の殺菌方法 |
| JPS5895226A (ja) * | 1981-12-02 | 1983-06-06 | Nec Corp | 温度検出素子及び温度測定装置 |
| SE435966B (sv) * | 1982-02-02 | 1984-10-29 | Asea Ab | Fiberoptiskt metdon |
| SE435967B (sv) * | 1982-04-01 | 1984-10-29 | Asea Ab | Fiberoptiskt luminiscensmetdon |
| JPS58182520A (ja) * | 1982-04-20 | 1983-10-25 | Sharp Corp | 光学式温度検出器 |
| SE430825B (sv) * | 1982-05-27 | 1983-12-12 | Asea Ab | Fiberoptisk givare for metning av dynamiska rorelser |
| SE439481B (sv) * | 1982-06-21 | 1985-06-17 | Asea Ab | Hermetisk forsegling mellan galliumarsenidkomponenter och glaskroppar |
| US4708494A (en) * | 1982-08-06 | 1987-11-24 | Marcos Kleinerman | Methods and devices for the optical measurement of temperature with luminescent materials |
| US5004913A (en) * | 1982-08-06 | 1991-04-02 | Marcos Kleinerman | Remote measurement of physical variables with fiber optic systems - methods, materials and devices |
| US5090818A (en) * | 1982-08-06 | 1992-02-25 | Kleinerman Marcos Y | Fiber optic systems for sensing temperature and other physical variables |
| US5222810A (en) * | 1982-08-06 | 1993-06-29 | Kleinerman Marcos Y | Fiber optic systems for sensing temperature and other physical variables |
| US4481418A (en) * | 1982-09-30 | 1984-11-06 | Vanzetti Systems, Inc. | Fiber optic scanning system for laser/thermal inspection |
| JPS59111027A (ja) * | 1982-12-17 | 1984-06-27 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 温度測定方法 |
| US4516864A (en) * | 1982-12-27 | 1985-05-14 | General Electric Company | Non-contact sensing apparatus and method for polymer melt temperature profile determination |
| US4607963A (en) * | 1983-03-08 | 1986-08-26 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Multi-channel infrared thermometer |
| JPS6061634A (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-09 | Omron Tateisi Electronics Co | 温度測定装置 |
| US4621929A (en) * | 1983-10-12 | 1986-11-11 | Luxtron Corporation | Fiber optic thermal anemometer |
| IT1198706B (it) * | 1983-10-18 | 1988-12-21 | Consiglio Nazionale Ricerche | Sensore di temperatura a fibra ottica ad effetto termocormico |
| US4543961A (en) * | 1983-11-14 | 1985-10-01 | Cordis Corporation | Data transmission system |
| JPS6110825A (ja) * | 1984-06-25 | 1986-01-18 | 松下電工株式会社 | リモ−トコントロ−ル式回路しや断器 |
| JPS6145526U (ja) * | 1984-08-29 | 1986-03-26 | 旭化成株式会社 | パラペット笠木の構造 |
| US4617467A (en) * | 1984-11-16 | 1986-10-14 | Union Oil Company Of California | Apparatus for characterizing kerogens |
| US4616133A (en) * | 1984-11-16 | 1986-10-07 | Union Oil Company Of California | Method and apparatus for characterizing kerogens |
| US4652143A (en) * | 1984-11-29 | 1987-03-24 | Luxtron Corporation | Optical temperature measurement techniques |
| US4626110A (en) * | 1985-05-03 | 1986-12-02 | Luxtron Corporation | Technique for optically measuring the temperature of an ultrasonically heated object |
| US4679934A (en) * | 1985-08-08 | 1987-07-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Fiber optic pyrometry with large dynamic range |
| US4789992A (en) * | 1985-10-15 | 1988-12-06 | Luxtron Corporation | Optical temperature measurement techniques |
| GB8621077D0 (en) * | 1986-09-01 | 1986-10-08 | Gen Electric Co Plc | Temperature sensing system |
| US4785824A (en) * | 1987-06-22 | 1988-11-22 | Luxtron Corporation | Optical fiber probe for measuring the temperature of an ultrasonically heated object |
| US5051595A (en) * | 1989-12-06 | 1991-09-24 | Santa Barbara Research Center | Fiber optic flame detection and temperature measurement system employing doped optical fiber |
| US5319978A (en) * | 1990-05-02 | 1994-06-14 | Dynisco, Inc. | Optical pressure transducer |
| US5351547A (en) * | 1990-05-02 | 1994-10-04 | Dynisco, Inc. | Optical pressure transducer having a fixed reflector and a movable reflector attached to a diaphragm |
| US5089749A (en) * | 1991-01-28 | 1992-02-18 | Commonwealth Edison Company | Method and apparatus for measuring output of a heat lamp for an optical TLD reader |
| US5183338A (en) * | 1991-04-10 | 1993-02-02 | Luxtron Corporation | Temperature measurement with combined photo-luminescent and black body sensing techniques |
| US5112137A (en) * | 1991-04-10 | 1992-05-12 | Luxtron Corporation | Temperature measurement with combined photo-luminescent and black body sensing techniques |
| JP2719257B2 (ja) * | 1991-12-18 | 1998-02-25 | 住友電気工業株式会社 | 分光分析装置 |
| US5352040A (en) * | 1992-08-24 | 1994-10-04 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Dual neutron flux/temperature measurement sensor |
| US5263776A (en) * | 1992-09-25 | 1993-11-23 | International Business Machines Corporation | Multi-wavelength optical thermometry |
| US5453838A (en) * | 1994-06-17 | 1995-09-26 | Ceram Optec Industries, Inc. | Sensing system with a multi-channel fiber optic bundle sensitive probe |
| US6816803B1 (en) * | 2000-06-02 | 2004-11-09 | Exactus, Inc. | Method of optical pyrometry that is independent of emissivity and radiation transmission losses |
| CA2372637A1 (en) * | 2002-02-20 | 2003-08-20 | Institut National D'optique | Packaged optical sensors on the side of optical fibres |
| US7726876B2 (en) | 2007-03-14 | 2010-06-01 | Entegris, Inc. | System and method for non-intrusive thermal monitor |
| DE102007030398A1 (de) | 2007-06-29 | 2009-01-02 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung der Temperatur und/oder einer temperaturabhängigen Kenngröße eines optischen Elements |
| JP5288884B2 (ja) * | 2008-05-27 | 2013-09-11 | アズビル株式会社 | 蛍光温度センサ |
| DE102009040095B4 (de) * | 2009-09-04 | 2013-07-04 | Olympus Winter & Ibe Gmbh | Medizinische Leuchte mit Leuchtstoffschicht |
| EP3382378B1 (en) * | 2017-03-29 | 2022-10-26 | Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | Optical monitoring |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1480583A (en) | 1973-07-02 | 1977-07-20 | Reyrolle Parsons Ltd | Measurement of surface temperature of rotating objects |
| US4075493A (en) * | 1976-12-16 | 1978-02-21 | Ronald Alves | Optical temperature measurement technique utilizing phosphors |
| JPS53116882A (en) * | 1977-03-23 | 1978-10-12 | Toshiba Corp | Optical temperature detector |
| US4136566A (en) * | 1977-06-24 | 1979-01-30 | University Of Utah | Semiconductor temperature sensor |
| US4111050A (en) * | 1977-07-14 | 1978-09-05 | International Telephone And Telegraph Corporation | Thermometer with birefringent sensing element in fiber optic coupling |
| JPS5465080A (en) * | 1977-11-02 | 1979-05-25 | Toshiba Corp | Optical temperature detector |
| SE411955B (sv) * | 1978-06-02 | 1980-02-11 | Asea Ab | Fiberoptiskt metdon med hogst tva fibrer |
-
1979
- 1979-10-10 SE SE7908382A patent/SE431259B/sv not_active IP Right Cessation
-
1980
- 1980-09-29 DE DE19803036682 patent/DE3036682A1/de active Granted
- 1980-10-06 US US06/194,397 patent/US4376890A/en not_active Expired - Lifetime
- 1980-10-06 FR FR8021328A patent/FR2467395A1/fr active Granted
- 1980-10-08 JP JP55139977A patent/JPH0638060B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1980-10-09 GB GB8032550A patent/GB2063466B/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006133005A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Yokogawa Electric Corp | 温度測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE431259B (sv) | 1984-01-23 |
| GB2063466A (en) | 1981-06-03 |
| FR2467395A1 (fr) | 1981-04-17 |
| DE3036682C2 (ja) | 1987-10-08 |
| FR2467395B1 (ja) | 1983-11-18 |
| US4376890A (en) | 1983-03-15 |
| SE7908382L (sv) | 1981-04-11 |
| JPS5661625A (en) | 1981-05-27 |
| GB2063466B (en) | 1984-09-05 |
| DE3036682A1 (de) | 1981-04-23 |
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