JPH0676925B2 - 温度測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、物体から発する赤外線レベルを測定する赤
外線測定方法に関するものである。

［従来の技術］ 絶対零度以上の温度を有するあらゆる物体は、その表面
から赤外線を放射していることが知られており、この放
射赤外線量（エネルギ量）と物体の表面温度との間には
プランクの放射公式と呼ばれる一定の関係がある。この
ため、放射赤外線量を測定すれば物体の表面温度が分か
る。この赤外線量は赤外線検出器で検出するが、１個の
赤外線検出器はある定まった方向から来る赤外線しか検
出することができない。しかし、赤外線検出器の前に光
の通路を曲げる機構、すなわち走査機構を設けると、い
ろいろな方向からくる赤外線放射を検出することがき
る。

第４図はこの方法の一例を示す図であり、１は10個の平
面鏡の垂直方向の角度が少しずつ異なる状態で環状に構
成された回転ミラー、２はシリコンウインド、３は折り
返しミラー、４は集光レンズ、５は位置合わせ用モー
タ、６は垂直方向に10個配列された赤外線検出素子、７
はそれぞれの赤外線検出素子毎に設けられた増幅器であ
り、10チャンネル分の独立な出力信号を送出するように
なっている。

このように構成された装置において、赤外線だけがシリ
コンウインド２を透過して回転ミラー１に達する。回転
ミラー１は前述したように平面鏡が垂直方向に少しずつ
ずれて設けられているので、各平面鏡は被写体の垂直方
向に少しずつずれた部分を横方向に走査することにな
る。この回転ミラー１の１回転で垂直方向の10度の範囲
を走査するようになっている。一方、赤外線検出器６は
垂直方向に10素子並んでおり、その間隔は垂直方向の角
度1.0度に相当するようになっている。このため１面の
平面鏡で10素子の赤外線検出器６が1.0度おきの熱像信
号を同時に受け、次の平面鏡で前の位置よりも1.0度ず
れた位置の熱像信号を同時に受けることになる。このよ
うにして回転ミラー１の１回転で被写体の垂直方向10度
を走査することになる。また、水平方向に関しては回転
ミラーの各平面鏡の水平視野角（約18度）を走査するこ
とになる。

このようにして得られた熱像信号は10個の増幅器７でそ
れぞれ増幅されて出力される。８は温度テーブルであ
り、そこには黒体炉で温度補正された例えば第１表のよ
うなデータが記憶されている。第１表の温度範囲のう
ち、例えば14度から23度の温度範囲が必要な場合、スイ
ッチ９によって記号イで示す温度範囲を選択し、その範
囲のデータが変換テーブル10に書き込まれる。

この書き込みは第５図に示すように、横軸に赤外線のエ
ネルギ相当の電圧すなわち第１表の入力電圧値を書き込
む。縦軸にそのときの温度を書き込む。第１表はアナロ
グ信号で記載してあるが、書き込みは８ビットのデジタ
ル信号で行うので０〜255の値をとる。このため、第１
表の値から不足する部分は補間をしてデータを作成す
る。

この場合、最低値をゼロ、最高値を255に設定する。と
ころが、赤外線検出器の直線性はある範囲しか保障され
ていない。このため、その直線性の範囲を外れる場合は
フィルタなどで入力信号を減衰させ、直線性の範囲に入
るようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ このようにして測定した測定対象の温度は温度に対応し
た色付けがなされ、ブラウン管に表示される。変換テー
ブルへのデータ書き込みは設定範囲を変更するなど、測
定条件が変わる度に行う必要があるが、設定範囲を自動
的に決定する場合は表示画面の走査途中で測定条件が変
わると画面の途中から変換テーブルが書き換えられるた
め、表示される画面は連続性がなくなり、測定者に違和
感を与えるという課題があった。また、測定対象は温度
変化が激しいものであると、設定範囲を自動設定にして
いると温度変化が発生する都度、変換テーブルが書き換
えられ、非常に見にくい画面になるという課題を有して
いた。

［課題を解決するための手段］ このような課題を解決するため測定条件の変化を検出し
たときデータ変化検出信号を発生し（ステップ200）、
測定条件の変化が測定対象における特定箇所の温度が設
定範囲に設けられた所定限界を越えたときに（ステップ
301、302）表示のブランキング期間を検出し（ステップ
202）、そのブランキング期間に変換テーブルを新たな
測定条件に適合するように書き換える（ステップ203）
ものである。

［作用］ 測定条件が変化したとき変換テーブルのデータ書き換え
が行われるが、その書き換えはブランキング期間に行わ
れる。また、測定対象の温度が変化して設定範囲の自動
設定が行われるとき、測定対象の特定点の温度が設定範
囲の所要限界内にあるときは変換テーブルへのデータ書
き換えが行われず、所定限界を越えたときにデータ書き
換えが行われる。

［実施例］ 第１図にしたがって設定範囲が決められているとし、決
められた設定範囲における設定範囲のシフトが行われる
際、変換テーブルの書き換えが行われるが、その書き換
えは第２図に示すように、表示のブランクキング期間に
行われる。第２図においてステップ200に示すように先
ず測定条件の変化が検出される。この測定条件の変化は
各種あるが、例えば測定中心温度を変えたとき、設定範
囲を変えたとき（温度分解能を変えたととき）、温度テ
ーブルを変えたとき、室温が変化したとき、変換テーブ
ルの飽和部分が変わったときなどがある。

このように測定条件が変化する度にステップ200が「YE
S」と判断され、ステップ201で変換テーブル書き換えの
ための補間演算等の所定の演算が行われる。そしてステ
ップ202で表示のブランキング期間でであることが判断
されるとステップ203に示すように、変換テーブル書き
換えの処理が行われる。なお、ステップ200で測定条件
が変化しない場合は変換テーブルの書き換えは行われな
い。

第３図は設定範囲の変更を行う場合の具体例を示すフロ
ーチャートである。この場合はステップ300において測
定対象の温度変化が検出されると、ステップ301におい
て測定対象の特定点の温度が設定範囲の25％未満まで変
化したか否かが判断される。ここで25％未満になったと
判断されたとき、ステップ303に示すように変換テーブ
ルの書き換えが行われる。ステップ301で25％未満でな
い場合は、ステップ302において特定点の温度は設定範
囲の75％以上になったか否かが判断される。この判断が
「NO」であれば処理を終了する。すなわち現設定範囲の
ままとしておき、余分な書き換え処理を行わない。しか
し、ステップ302が75％以上であると判断されたときは
ステップ303に示すように変換テーブルの書き換えを行
う。

次に第１図に示す設定範囲の自動設定の動作について説
明する。第１図において各記号は次のように定義する。

Pmax:第５図の最大入力（赤外線のエネルギ相当で０か
ら255までのデジタル量） Pmin:第５図の最小入力（赤外線のエネルギ相当で０か
ら255までのデジタル量） Ｔ_Ｌ：測定範囲の最小温度設定値（アナログ量） Ｔ_Ｈ：測定範囲の最大温度設定値（アナログ量） Ｔ_OH：測定対象の最温度［Ｔ_OH＝（Pmax）であり、ア
ナログ量である］ Ｔ_OL：測定対象の最小温度［Ｔ_OL＝（Pmin）であり、
アナログ量である］ 第１図においてPmaxとPminが等しい場合について説明す
ると、この場合は最小値、最大値とも設定範囲外（丁度
境界にある場合を含む）にある場合、あるいは設定範囲
内であるが設定値の最大値と最小値が等しくなっている
場合である。

ステップ100において入力最小値Pminと入力最大値Pmax
が等しいと判断され、ステップ101に示すように入力デ
ータＰが255でもなく、ステップ103に示すように０でも
ないと判断された場合は、現在設定値の最大値および最
小値が接近し過ぎている場合である。このときはステッ
プ105に示すように測定範囲の最小温度設定値Ｔ_Ｌを現
設定範囲の10％だけ下げ、測定範囲の最大温度設定値Ｔ
_Ｈを現設定範囲の10％だけ増やす。そしてステップ106
に示すように、測定対象の温度差が設定範囲の60％にな
ったか否かを判断し、その条件を満足するまで設定範囲
の変更を行う。

ステップ101で入力データＰ＝255と判断された場合は設
定範囲最大値が低すぎるのであるから、ステップ102に
示すように最大値を現在の設定範囲量の温度差分だけ高
い側に移動して後述するステップ117以後の処理を行
う。またステップ103で入力データＰ＝０と判断された
場合は設定範囲最小値が高過ぎるのであるから、ステッ
プ104に示すように最小値を現在設定範囲の温度差分だ
け低い側に移動する。そしてステップ102、104のどちら
の処理が行われた場合でもステップ117に示すように測
定範囲内に測定対象があるか否かが判断され、測定範囲
内に測定対象がない場合、ステップ119に示すように測
定レンジが２倍に設定される。それでもまだ測定範囲内
に測定対象がない場合は、測定範囲内に測定対象が入る
まで、その都度測定レンジが現在設定範囲の２倍に変更
される。するとやがて測定対象が測定範囲内に入るよう
になるが、ステップ118に示すように測定対象の最小
値、最大値の両方が設定範囲内に入るまで、測定範囲の
拡大は続けられる。

測定対象の最小値、最大値の両方が設定範囲内に入った
ことがステップ118で判断されるとステップ112に示すよ
うに、測定対象の温度差が設定範囲の60％以下であるか
否かが判断される。測定対象の温度差が設定範囲の60％
より大きい場合は設定範囲が狭過ぎるのであるから、ス
テップ115,116に示すように、それが60％になるまで、
設定値最小値を現在設定範囲の10％だけ低くするととも
に、設定値最大値を現在設定値の10％だけ高くする。ス
テップ112で測定対象の温度差が設定範囲の60％以下で
ある場合はステップ113,114に示すように、逆の操作を
行う。

ステップ100においてPmax＝Pminではないと判断され、
ステップ107においてデータPmaxは255でありPminは０で
あると判断されたときは測定対象の温度差に比較して設
定範囲が狭過ぎることになる。このため、ステップ105,
106において前述したように、測定対象の温度差が設定
範囲の60％になるまで設定範囲が広げられる。しかしス
テップ108において入力データの最大値Pmaxだけが255で
最小値Pminは０ないと判断された場合は、測定対象の最
大値だけが測定範囲外にあるので、ステップ109に示す
ように設定値最大値を現在設定範囲の10％だけ増加させ
た後、ステップ112において測定対象の温度差が設定範
囲の60％より大きいか、小さいかを判断する。それによ
って前述したように、ステップ113,114あるいは115,116
の処理によって測定対象の温度差が設定範囲の60％とな
るまで設定範囲を広げるか、縮めるかの処理を行う。ま
た入力データ最小値Pminが０で最大値Pmaxが255でない
場合は最小設定値が高過ぎるのであるから、ステップ11
1に示すように設定値最小値を現在設定範囲の10％だけ
下げたうえ、測定対象の温度差が設定範囲の60％となる
ように、前述と同様にして設定範囲の調整を自動的に行
う。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、変換テーブルへのデータ
書き込みは表示のブランキング期間におこなったので、
表示画面が切り換わってから新たな条件の測定結果が表
示され、測定者に違和感を与えないという効果を有す
る。そして温度変化が小さな間は変換テーブルの書き換
えは行わないようにしたので、測定対象の温度変化が頻
繁に発生するものでも、安定に測定が行えるという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は設定範囲の自動設定を行う状態を説明するため
のフローチャート、第２図は第１の発明を説明するため
のフローチャート、第３図は第２の発明を説明するため
のフローチャート、第４図は赤外線検出部の構成を示す
図、第５図は変換テーブルの特性を示すグラフである。 １……回転ミラー、２……シリコンウインド、６……赤
外線検出素子、７……増幅器、８……温度テーブル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】赤外線エネルギの値に応じた温度データを
   出力する変換テーブルによって測定対象の温度を測定し
   て表示画面に表示する温度測定方法において、 測定対象における特定箇所の温度が設定範囲を越えたこ
   とを検出し、 そのとき表示のブランキング期間を検出してその検出さ
   れたブランキング期間に変換テーブルを新たな測定条件
   に適合するように書き換えることを特徴とする温度測定
   方法。