JPH10104080A

JPH10104080A - 絶対放射温度計および温度計測方法

Info

Publication number: JPH10104080A
Application number: JP9031176A
Authority: JP
Inventors: Chi So; ▲ち▼ 曹; Shoyu Sha; 正雄謝; Yoken Ko; 幼謙黄; Kau Ryo; 家雨梁; Sanho Rin; 三宝林; Yomei O; 盟欧陽; Joen Yu; 如淵游
Original assignee: SHUCHI KODEN KAGI KOFUN YUGENKOSHI; ZENRAI JITSUGYO KOFUN YUGENKOSHI; Optotech Corp
Current assignee: SHUCHI KODEN KAGI KOFUN YUGENKOSHI; ZENRAI JITSUGYO KOFUN YUGENKOSHI; Optotech Corp
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1997-01-29
Publication date: 1998-04-24
Also published as: TW314592B

Abstract

(57)【要約】【課題】絶対放射温度計及び前記絶対放射温度計を利
用して正確に温度計測を行う方法を提供する。【解決手段】電気校正により、熱放射検出素子１０が
受取ったターゲット１からの赤外線放射を見積もり、か
つその見積もった赤外線放射量によってターゲットの温
度を求める。焦電検出素子１０がマイクロホニク（micr
ophonic ）雑音を生じる問題を解消するため、二つの焦
電検出素子の極性方向によって妥当に並列接続又は直列
接続することにより、両焦電検出素子の生じる圧電信号
が相殺でき、測定対象とする焦電信号が焦電検出素子で
生じられる圧電信号に妨害されることを免れるアンチ・
マイクロホニク（anti- microphonic ）検出器１００Ｃ
を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は絶対放射温度計およ
び温度計測方法に関する。さらに詳しくは、あるターゲ
ットから放射し、ある放射検出器（或は検出素子）が受
取り、電気校正によって赤外線パワーの絶対値を評価で
きるし、その放射検出器（或は検出素子）に生じる信号
に基づき、そのターゲットの温度を計測する絶対放射温
度計および温度計測方法に関する。

【０００２】ある物体に対して温度計測を行うことが、
科学及び工業分野においてごく普通かつ重要な技術であ
る。温度計測の手段として二種類があり、第一が接触式
であり、第二が非接触式である。前者の手段は、検出素
子を温度計測が行われるターゲットに接触させることに
よって、熱流がターゲットから検出素子に流れ込み、そ
の温度が計測されて信号を誘起する。後者の手段は、検
出素子とターゲットとの間は一定の距離離れ、そこで熱
流が放射でターゲットから検出素子へ転移する。

【０００３】放射で熱計測を行う非接触式はたくさんの
長所があり、その最も重要なものは下記３点のとおりで
ある。（１）検出素子がターゲットに対する影響が接触で熱計
測を行う場合より少ないため、より正確な計測結果が得
られる。特に、ターゲットの熱容量がかなり小さい場合
にその利点が大きい。（２）接触による不都合、または危険性が免れる。例え
ば、高い所に設けられる大電力施設の表面温度を計測す
る場合などでは、接触式では非常に難である。また、火
事を予防するため監視を行う場合は、接触式は採用し得
ない。（３）医療上で体温測定を行う場合、一般には接触式が
採用されるが、感染する危険があるし、いやがる人も大
勢いる。このような場合、非接触式であれば全ての問題
が解消する。本発明は、このような非接触式の温度計と計測方法に関
する。

【０００４】

【従来の技術】非接触式温度計測の一例として焦電放射
計がある。この放射計は基本的に、焦電効果の原理を利
用し、即ち焦電材料で検出素子を作る。この検出素子と
温度計測が行われるターゲットとの間は温度の差がある
ため、放射熱交換がその間に行われる。すなわち、ター
ゲットからの赤外線熱放射の光で、焦電検出素子が加熱
されてその温度が上がるとき、焦電検出素子が焦電材料
の特性により、同素子で過渡電荷を誘起し（焦電効果と
称する）、同電荷はまた外部回路に通じて誘起電流を生
じる。このことが温度計測原理となっている。

【０００５】図１６は従来の電気的校正式焦電放射計の
一例を示す。図１７は同放射計における検出素子１０の
構造を示す。図１８は図１７に示す焦電検出素子の等価
回路図である。前述の図に示す如く、検出素子１０は主
に、加熱されて温度が上がれば、過渡電荷がそこで誘起
される焦電材料層１１と、前記焦電材料層１１の片側に
設けられる抵抗材料層１２と、前記抵抗材料層１２の両
側に設けられ、口出線１４によって外部の電源につなが
るような加熱端子T1及びT2と、前記焦電材料層１１のも
う片側に設けられ、口出線１５によって前記焦電材料層
１１に誘起された電荷を外部回路に流させるような底部
電極１３と、前記抵抗材料層１２における焦電材料層１
１の反対側に付着し、外部のターゲットからの赤外線熱
放射を吸収し、そして前記焦電材料層１１に伝熱するよ
うな黒い被覆層１６と、を備えている。前記底部電極１
３の極性は後述のように決める。前記焦電材料層１１が
加熱されて電流が生じるとき、底部電極１３がその電流
のソース(source)に構成する場合、前記底部電極１３は
正極性である。一方、電極１３がその電流のシンク(sin
k)に構成する場合、前記底部電極１３は負極性である。
このような極性の定義が全文を通して採用される。

【０００６】図１６を参照して前記従来の電気的校正式
焦電放射計の構造を説明する。この放射計は主に、外部
電源からの電力或は外部ターゲット１（放射源）の光で
加熱され、外部回路で誘起電流を生じる前記検出素子１
０と、前記ターゲット１と検出素子１０との間に設けら
れ、連続的に回転することにより、前記ターゲット１か
ら前記検出素子１０へ放射する赤外線を、前記検出素子
１０が断続的に受けさせるようなチョッパー２と、口出
線１５を通して前記検出素子１０につながることによっ
て、前記検出素子１０の生じる誘起電流を増幅させる前
置増幅器３と、前記チョッパー２を駆動して回転させる
モータ２４と、前記モータ２４を駆動する駆動回路２５
と、前記検出素子１０に印加する電力を計測するエネル
ギー計器４と、前記検出素子１０に電力を印加する隔離
増幅器５と、A/D 変換器２０と、前置増幅器３とエネル
ギー計器４と両方の信号から一つ選び、それを前記A/D
変換器２０へ送るアナログ・マルチプレクサー９と、D/
A 変換器６と、前記駆動回路２５、A/D 変換器２０、ア
ナログ・マルチプレクサー９及びD/A 変換器６へ送るた
めの制御信号を生じ、かつ前記アナログ・マルチプレク
サー９に出力され、そして前記A/D 変換器２０にデジタ
ル信号に変換される資料を処理するマイクロプロセッサ
２１と、前記マイクロプロセッサ２１につながり、マイ
クロプロセッサ２１がデータのアクセスを行う場所であ
る記憶装置２２と、前記マイクロプロセッサ２１につな
がり、マイクロプロセッサ２１が提供するデータを表示
するディスプレー２３と、前記マイクロプロセッサ２１
を起動する始動ボタン２６と、を備えている。前記マイ
クロプロセッサ２１が生じる電気加熱信号は、前記D/A
変換器６のためアナログ信号に変換られ、そして前記隔
離増幅器５に増幅されてから、前記検出素子１０に印加
される。

【０００７】つぎに、前述した従来の電気的校正式焦電
放射計の作動方式を説明する。前記ターゲット１の放射
した赤外線は前記チョッパー２によって切断される。前
記チョッパー２の回転する期間を詳細に説明すると、
（１）チョッパー２が開くとき、前記検出素子１０は、
放射パワーを受けることにより、焦電誘導信号を生じ
る。同信号は、信号増幅器３に増幅された後、マルチプ
レクサー９に選ばれて前記A/D 変換器２０に入り、デジ
タル信号になり、そして前記マイクロプロセッサ２１に
処理される。（２）チョッパー２が閉まるとき、ある試
し用の電力を前記検出素子１０に送る。この電力は前記
抵抗材料層１２を加熱することにより、前記焦電材料層
１１で焦電誘導信号を生じるためである。上述の二つの
場合で生じられる焦電誘導信号が比べられ、等しくなる
とき（正確に言えば、両者の差がある範囲以内であると
き）、ターゲット１からの放射パワーの値は既知の電気
加熱パワーによって得られる。一般に、前述の試し、つ
まり放射パワーで加熱することと電気パワーで加熱する
ことと、を何回交替で行った後、初めて前述のように、
両焦電誘導信号が等しくなりうる（等しくなるときは自
動帰零と称する）。

【０００８】しかるに、図１６に示す従来の電気的校正
式焦電放射計は下記の欠点がある。（１）連続回転のチョッパーが必要であるため、構造が
複雑かつ体積が大きい。（２）何回も電気パワーで加熱しなければならないた
め、電力の消耗が大きい。（３）自動帰零のため、何回も繰り返して放射パワーで
加熱したり、電気パワーで加熱したり、することが行わ
なければならない。従って、ターゲットが放射した赤外
線のパワーを計測するのは時間がかかり、よって商品化
することが難しい。（４）検出素子において、抵抗材料層１２と底部電極１
３との間の容量結合（図１６を参照する）のため、加熱
用電圧の高周波成分が素子を貫通し、前置増幅器まで届
く。前述した容量結合信号は加熱によって生じる焦電信
号でないので、偽信号になる。この問題を解決するた
め、図１６に示す従来の電気的校正式焦電放射計は高価
な隔離増幅器を採用し、よってその製造コストが高くな
る。

【０００９】もう一つの従来の焦電放射温度計として、
米国特許第4,797,840 号“赤外線電子温度計及びその温
度計測方法”がある。この特許の方法は圧電効果を利用
して焦電検出信号を校正するものである。従って、焦電
検出素子の材料エージング、温度ドリフト、又は電子素
子の不安定性等により、前記焦電検出信号の予想変更を
補正しなければならない。図１９及び図２０を参照して
その校正回路及び校正方法を説明する。図３に示すよう
に、前記校正回路３０は焦電検出素子３１を含む。この
焦電検出素子３１は、焦電フィルム（圧電フィルムでも
ある）３５と、前記焦電フィルム３５における外に向い
ている側にあり、二つの独立した電極チップ３３及び３
４からなる外側平面電極３２と、を備えている。前記校
正回路３０は更に、増幅回路３７と、マイクロプロセッ
サ３８と、スイッチ３６と、励起回路３９と、を備えて
いる。図１９において、符号４２は中空管の形をし、タ
ーゲットからの赤外線放射を焦電検出素子３１へ案内す
る導波管を示す。符号４３は、赤外線放射を導波管４２
を通過させることにより、その赤外線放射が予定期間の
み焦電検出素子に届くシャッターを示す。電極チップ３
４が増幅回路３７につながっている。電極チップ３３が
スイッチ３６につながり、このスイッチ３６が前記電極
チップ３３を交替で増幅回路３７又は励起回路３９に接
続させる。前記励起回路３９が、ある予定の電気校正信
号４０を生じるためであり、その電気校正信号４０が、
焦電フィルム３５を機械的ストレスを出させ、これに応
じて電気信号４１を出させるように励起する（図２０を
参照）。組み立ての段階、つまり焦電検出素子３１がエ
ージングする前、電気信号４１の値が予定基準に構成
し、メモリに保存される。前記スイッチ３６及び励起回
路３９がマイクロプロセッサ３８に制御され、校正操作
のとき、マイクロプロセッサ３８からのコマンドに従
い、前記励起回路３９が予定の電気校正信号４０を生じ
る。

【００１０】つぎに、前述した米国特許番号4,797,840
に提案される校正操作を述べる。ターゲットの温度計測
を行う直前で、まだ前記シャッター４３が閉まっている
とき、前記スイッチ３６が前記電極チップ３３を励起回
路３９に接続させ、よって予定の電気信号４０が電極チ
ップ３３へ提供される。焦電フィルム３５が焦電特性を
有するため、機械的ストレスが引起こされ、そしてこの
機械的ストレスは焦電フィルム３５を、電極３２で電気
信号４１を生じさせる。前記電気信号４１が電極チップ
３４を通じて前記増幅回路３７に入る。前記機械的スト
レス校正信号が予定値であるため、前記電気信号４１の
偏差が、前記焦電検出素子３１における変化を示し、か
つその予定基準からの偏差値は前記マイクロプロセッサ
３８が妥当な訂正を行うため、必要な校正情報とするこ
とができる。

【００１１】前記校正操作の直後、前記スイッチ３６が
電極チップ３３を増幅回路３７に接続させ、ターゲット
の温度計測操作が始まる。このとき、ターゲット１から
の赤外線放射を可能にするため、前記シャッター４３が
開かれる。前記導波管４２の案内により、その赤外線が
前記焦電検出素子３１に届き、光学的に同検出素子３１
を加熱する。前記焦電検出素子３１で光学加熱によるパ
ワー信号の計測値がVt’であると仮定すれば、パワー信
号の正しい値Vtが、前記校正操作の段階で得た校正情報
を利用し、計測値Vt’に対して訂正を加えることによっ
て計算できる。なぜなら、この校正情報が焦電検出素子
における材料エージング等による偏差を補正できる。続
いて、ターゲット１の温度が下記の公式で計算できる。 Vt = f(Ta)*(Tt⁴-Ta ⁴) ここで、 Ta が絶対周囲温度を示し、 Tt がターゲット
の絶対温度を示し、f(Ta) が周囲温度Taの関数を示す。

【００１２】前述した校正操作は、焦電検出素子におい
て、そのエージングが焦電応答特性に対する影響と圧電
応答特性に対する影響、両方がまったく同等であるとい
う仮定に基づく。しかし、焦電応答特性が圧電係数に影
響される以外、いろいろなパラメータ（例えば、焦電検
出素子の熱時定数、焦電検出素子と周囲との間の熱コン
ダクダンス）の影響を受けるため、上記の仮定が正しく
ない。従って、前記焦電放射温度計を利用し、かつ校正
操作を行っても正確な温度計測があり得ない。他に、校
正操作が行われているとき、アンチ・マイクロホニク検
出器（anti-microphonic sensor ）が既に直列接続して
いないので、元のアンチ・マイクロホニク手段が効かな
く、よって校正された計測結果の雑音が増えてしまう。

【００１３】他に、前記米国特許第4,797,840 は、温度
制御されて定温に固定する加熱素子を提案し、その定温
がターゲットの温度を知るための参考値として使われて
いる。シャッターが選択的に開いたり、又は閉まったり
することにより、焦電検出器が選択的に、ターゲットか
らの赤外線放射を受けて第一信号を生じ、又は加熱素子
からの赤外線放射を受けて第二信号を生じる。前記ター
ゲットの温度が計測した第一信号、第二信号及び定温に
固定され、既にその値が知られている加熱素子の温度に
よって計算できる。

【００１４】しかるに、上述の温度計測方法はいくつか
の欠点がある。即ち、前記加熱素子はその温度が定温に
固定されるため、連続的に加熱を受けなくではならな
い。この過程は相当な電力が必要であるので、前記温度
計を使用する場合、コストがなかなか抑えられない。さ
らに、前記温度計がコンパクトに出来上がらない。ま
た、前記加熱素子の温度が安定になるまで、非常に時間
がかかるため、この温度計の商業化が難しい。更に、前
記ターゲットの温度は、直接にターゲットが放射した赤
外線の絶対値を利用して計算されるというより、焦電検
出器の反応信号を利用して計算されるため、前記温度計
が絶対放射温度を計測することができない。

【００１５】他に、米国特許番号4,790,324 および4,60
2,642 では、温度制御されて定温に固定する黒体を提案
し、その黒体が温度計を校正するために使われている。
この二つの特許による温度計は実質的に、米国特許番号
4,797,840 による加熱素子の場合と同様な欠点を有して
いる。

【００１６】他に、米国特許番号4,900,162 は、放射検
出器と、前記放射検出器を定温に固定するための加熱装
置及び冷却装置とを備える温度計を提案している。放射
計の温度とターゲットの温度との差に正比例するゼロ放
射計信号（null radiometersignal ）の値がゼロであ
る場合、放射検出器とターゲットとの間の温度差がゼロ
という判断を下し、ターゲット温度が既知の放射検出器
の温度によって得られる。加熱及び冷却操作は両方とも
非常にパワーかかるし、時間かかるため、この温度計
は、高いコスト、小型化及び商業化の難しさ等の欠点を
有する。

【００１７】他に、米国特許番号4,907,895 は、赤外放
射温度計用に供し、モータに駆動されて回転する光学的
チョッパーを提案する。モータを動かすのに、かなり電
力が必要であるので、この設計も前述したパワーのかか
る温度計と同様な欠点を有する。また、この設計におい
て、校正操作が行われないので、長時間の安定性を確保
するため、高価な素子が必要であり、製造コストがよっ
て増える。

【００１８】他に、米国特許第4,993,424 は、プローブ
の前端に枢着する校正板を含む赤外医療用温度計を提案
する。この校正板はその温度が定温に固定されるため、
加熱されることが必要である。同様に、加熱過程はパワ
ーも時間もかかる。従って、この温度計は、高いコス
ト、小型化及び商業化の難しさ等の欠点を有する。

【００１９】他に、米国特許番号5,127,742 で提案され
る温度計測装置においては、定温に固定されるシャッタ
ーが含まれる。この温度計測装置は、周囲温度に影響さ
れないように、温度計測を行うことにより、温度計測の
行える範囲が拡大される。結果として、この温度計測装
置は、前述した温度制御操作の段階で起こった欠点を有
する以外に、加熱用の導線を高速で前記シャッターに接
続させることが難しいという問題を有する。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】前述の問題点に鑑み、
本発明の第一目的は、絶対放射温度計及びその絶対放射
温度計を用いる温度計測方法を提供する。本発明の第二
目的は、コンパクト、携帯用、構造が簡単、低い製造コ
スト等の長所を有し、かつ必要な電力が従来の放射温度
計よりずっと低い放射温度計を提供する。本発明の第三
目的は、ターゲットからの赤外線放射による光学加熱
と、制御された電源による電気加熱と、が同一の素子に
印加することにより、赤外線放射のより正確な計測値、
そして、より正確なターゲット温度が得られる放射温度
計を提供する。本発明の第四目的は、より長い使用時
間、消費者が更なる校正を行う必要がなく、素晴らしい
安定性を有する放射温度計を提供する。本発明の第五目
的は、温度計測が一秒間以内に完成され、とても商業化
に向いている放射温度計を提供する。本発明の第六目的
は、従来の焦電放射計に必ず存在する前述のような“誤
信号”の問題を解決するため、高価で複雑な装置を用い
なく、よって製造コストが抑えられる放射温度計を提供
する。本発明の第七目的は、温度計のシステム電源とは
隔離し、電気加熱用の浮動する（floating）電源を用い
ることにより、電源雑音が大幅に減少される放射温度計
を提供する。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１の絶対放射温度
計は、前記ターゲットと検出器との間に挿入され、制御
されてターゲットから検出器への赤外線放射を通過させ
たり、阻んだりすることにより、前記ターゲットからの
赤外線が予定の期間のみ、前記検出器に受取られるチョ
ッパーと、電力を前記検出器へ提供するためのエネルギ
ー励起器と、前記検出器の生じられた第一誘導信号及び
第二誘導信号を処理し、前記ターゲットが放射し、前記
検出器が受取った赤外線パワーを計算し、その赤外線パ
ワーの計算値を利用して温度を求める信号処理及び計算
装置とを備えたことを特徴とする。

【００２２】請求項２の絶対放射温度計は、前記検出器
は、ターゲットからの赤外線放射、又は外部電源の提供
した電力を受取るためであり、第一焦電層と、前記第一
焦電層の第一側に設けられる第一頂電極と、前記第一焦
電層の第二側に設けられる第一底電極と、前記第一頂電
極における前記第一焦電層の反対側に設けられる抵抗層
と、前記抵抗層の第一端に設けられる第一加熱端子と、
前記抵抗層の第二端に設けられる第二加熱端子と、前記
抵抗層と第一頂電極との間にサンドイッチされた絶縁装
置と、を含む第一焦電検出素子と、第二焦電層と、前記
第二焦電層の第一側に設けられる第二頂電極と、前記第
二焦電層の第二側に設けられる第二底電極と、を含む第
二焦電検出素子と、を備え、前記第二頂電極は第一底電
極とは逆の極性を有し、両者は第三ノードのところに接
続し合い、前記第一頂電極は第二底電極とは逆の極性を
有し、両者は第四ノードのところに接続し合い、前記第
三ノードと第四ノードとは前記信号処理及び計算装置に
接続し、前記第一加熱端子と第二加熱端子とは前記エネ
ルギー励起器に接続する、ことを特徴とする。

【００２３】請求項３の絶対放射温度計は、前記検出器
は、ターゲットからの赤外線放射、又は外部電源の提供
した電力を受取るためであり、第一焦電層と、前記第一
焦電層の第一側に設けられる第一頂電極と、前記第一焦
電層の第二側に設けられる第一底電極と、前記第一頂電
極における前記第一焦電層の反対側に設けられる抵抗層
と、前記抵抗層の第一端に設けられる第一加熱端子と、
前記抵抗層の第二端に設けられる第二加熱端子と、前記
抵抗層と第一頂電極との間にサンドイッチされた絶縁装
置と、を含む第一焦電検出素子と、第二焦電層と、前記
第二焦電層の第一側に設けられる第二頂電極と、前記第
二焦電層の第二側に設けられる第二底電極と、を含む第
二焦電検出素子と、を備え、前記第一底電極は第二底電
極とは同じ極性を有し、両者は接続し合い、前記第一頂
電極と第二頂電極とは前記信号処理及び計算装置に接続
する、ことを特徴とする。

【００２４】請求項４の絶対放射温度計は、前記検出器
は、ターゲットからの赤外線放射、又は外部電源の提供
した電力を受取るためであり、第一焦電層と、前記第一
焦電層の第一側に設けられる第一抵抗層と、前記第一抵
抗層の第一端に設けられる第一加熱端子と、前記第一抵
抗層の第二端に設けられる第二加熱端子と、前記第一焦
電層の第二側に設けられる第一底電極と、を含む第一焦
電検出素子と、第二焦電層と、前記第二焦電層の第一側
に設けられる頂電極と、前記第二焦電層の第二側に設け
られる第二底電極と、を含む第二焦電検出素子と、を備
え、前記第一加熱端子と第二加熱端子とは前記エネルギ
ー励起器に接続し、前記頂電極は第一底電極とは逆の極
性を有し、両者は前記信号処理及び計算装置につながっ
ている第四ノードのところに接続し合い、前記エネルギ
ー励起器は、エネルギー貯蔵装置及び前記エネルギー貯
蔵装置と前記検出器へ電力が提供されるとき、前記エネ
ルギー貯蔵装置は前記検出器のみに電気的に接続し、よ
って、検出器へ印加された電力が同検出器で生じられた
第一誘導信号を妨害することが避けられることを特徴と
する。

【００２５】請求項５の絶対放射温度計は、前記検出器
は、ターゲットからの赤外線放射、又は外部電源の提供
した電力を受取るためであり、第一焦電層と、前記第一
焦電層の第一側に設けられる第一抵抗層と、前記第一抵
抗層の第一端に設けられる第一加熱端子と、前記第一抵
抗層の第二端に設けられる第二加熱端子と、前記第一焦
電層の第二側に設けられる第一底電極と、を含む第一焦
電検出素子と、第二焦電層と、前記第二焦電層の第一側
に設けられる頂電極と、前記第二焦電層の第二側に設け
られる第二底電極と、を含む第二焦電検出素子と、を備
え、前記第一加熱端子と第二加熱端子とは前記エネルギ
ー励起器に接続し、前記第一底電極は第二底電極とは同
じ極性を有し、かつ相互に接続し合い、前記エネルギー
励起器は、エネルギー貯蔵装置及び前記エネルギー貯蔵
装置と検出器との間に設けられ、エネルギー貯蔵装置が
検出器へ電力を提供するかどうかを制御するスイッチ装
置、を含み、前記検出器へ電力が提供されるとき、前記
エネルギー貯蔵装置は前記検出器のみに電気的に接続
し、よって、検出器へ印加された電力が同検出器で生じ
られた第一誘導信号を妨害することが避けられる、こと
を特徴とする。

【００２６】請求項６の絶対放射温度計は、前記エネル
ギー貯蔵装置は、前記スイッチ装置を通して電気的に前
記信号処理及び計算装置に制御される電源と接続するこ
とにより、前記エネルギー励起器が前記検出器へ電力を
提供しないとき、充電されるコンデンサーと、ＤＰＤＴ
（二極双投式）スイッチを含むスイッチ装置と、を備
え、前記検出器へ電力が提供されるとき、前記コンデン
サーは前記スイッチ装置を通して電気的に前記検出器の
みに電気的に接続する、ことを特徴とする。

【００２７】請求項７の絶対放射温度計は、前記エネル
ギー貯蔵装置は電池を含み、前記スイッチ装置はＳＰＳ
Ｔ（単極単投式）スイッチを含み、前記検出器へ電力が
提供されるとき、前記電池が前記スイッチ装置を通して
前記検出器のみに電気的に接続する、ことを特徴とす
る。

【００２８】請求項８の絶対放射温度計は、前記エネル
ギー貯蔵装置は、前記スイッチ装置を通して電気的に前
記信号処理及び計算装置に制御される電源と接続するこ
とにより、前記エネルギー励起器が前記検出器へ電力を
提供しないとき、充電されるコンデンサーと、ＤＰＤＴ
（二極双投式）スイッチを含むスイッチ装置と、を備
え、前記検出器へ電力が提供されるとき、前記コンデン
サーは前記スイッチ装置を通して電気的に前記検出器の
みに電気的に接続する、ことを特徴とする。

【００２９】請求項９の絶対放射温度計は、前記エネル
ギー貯蔵装置は電池を含み、前記スイッチ装置はＳＰＳ
Ｔ（単極単投式）スイッチを含み、前記検出器へ電力が
提供されるとき、前記電池が前記スイッチ装置を通して
前記検出器のみに電気的に接続する、ことを特徴とす
る。

【００３０】請求項１０の温度計測方法は、請求項１記
載の絶対放射温度計を用い、下記の手順からなることを
特徴とする。（１）周囲の温度Taを測定する；（２）前記エネルギー励起器を前記検出器へ電力を提供
させ、その提供された電力に応じ、前記検出器を第一誘
導信号Veを生じさせる；（３）前記検出器へ提供された電力を測定し、その測定
値を標準電力Eeとして記録する；（４）前記検出器はターゲットからの赤外線放射を受け
取ることができるように前記チョッパーを開けさせ、受
取った赤外線放射に応じて第二誘導信号Vtが生じられ、
その後チョッパーを閉めさせる；（５）前記信号処理及び計算装置は下記の公式でターゲ
ットの温度Ttを計算する、 Tt=(( Ee *Vt/Ve)/Kb+ Ta ⁴) ^1/4 ここで、 Kb は温度計を製造するとき、既知のTtを有す
る黒体を利用して正確に決められた定数である。

【００３１】請求項１の発明では、前記温度計測方法に
より、まず、焦電検出器の受けたターゲットからの赤外
線放射は、同検出器に印加し、既知の加熱用のパワーで
計算される。次、ターゲットからの赤外線放射がターゲ
ット温度の計測精度に対して影響を及ぼし、そして焦電
検出器を構成する焦電検出素子の応答特性によって得ら
れるターゲット温度の計測精度に対して影響を及ぼすこ
とがないように、ターゲット温度が更に前記計算された
赤外線放射によって直接計算される。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明のその他の特徴及びその具
体的構造、機能、効果は、下記の添付図面を参考し、本
発明の好適実施例での説明によって更に理解できるもの
である。

【００３３】図１を参照して本発明に基づく絶対放射温
度計を詳細に説明する。前記絶対放射温度計は、図１７
及び図１８に示す構造を有し、図１に示すように、外部
電力で、又はあるターゲット（赤外線放射源）に光学加
熱されるとき、つながる回路に応答電流を生じる焦電検
出素子１０と、前記検出素子１０と温度計測の対象とす
るターゲット１との間に設けられ、制御されてターゲッ
ト１から焦電検出素子１０への赤外線放射を通過させた
り、阻んだりすることにより、ターゲット１からの赤外
線が予定の“開き”期間のみ、前記検出素子１０に届く
チョッパー６３と、前記ターゲット１からの赤外線を前
記検出素子１０へ放射するように案内する中空管状の導
波管９０と、前記検出素子１０につながり、検出素子１
０の生じる応答電流を増幅する前置増幅器５１と、前記
チョッパー６３を上下に移動させることにより、赤外線
が通過したり、阻まれたりするチョッパー駆動手段６４
と、前記チョッパー駆動手段６４を駆動するためのチョ
ッパー駆動回路６５と、周囲の温度を計測するための周
囲温度検出器６１と、周囲の温度信号を増幅するための
温度信号増幅器６２と、前記検出素子１０に提供する電
力を計測するためのエネルギー計器５８と、電力を前記
検出素子１０に提供するためのエネルギー励起器５７
と、A/D 変換器５３と、選択的に前記温度信号増幅器６
２、前置増幅器５１、又はエネルギー計器５８からの信
号を前記A/D 変換器５３へ送り込むアナログ・マルチプ
レクサ５２と、マイクロロセッサ５４と、前記マイクロ
プロセッサ５４がデータをアクセスできるため、マイク
ロプロセッサ５４に接続する記憶装置５５と、前記マイ
クロプロセッサ５４に接続し、マイクロプロセッサ５４
の提供するデータを表示するためのディスプレー５６
と、前記マイクロプロセッサ５４を開始させるための始
動ボタン６０と、を備えている。

【００３４】マイクロプロセッサ５４は、それぞれ前記
A/D 変換器５３へ、アナログ・マルチプレクサ５２へ、
エネルギー励起器５７へ、及び電力増幅器５９に通じて
チョッパー駆動回路６５への制御信号を提供し、かつ前
記アナログ・マルチプレクサ５２から、前記A/D 変換器
５３にデジタル信号に変換されるデータを処理する。な
お、前記検出素子１０及び周囲温度検出器６１はサーモ
マス（thermomass）６６（巨大な熱容量を有するコンテ
ナ）の中に収納されるため、周囲温度の変動が焦電検出
素子１０の焦電係数に対する影響は随分減少される。

【００３５】図２は説明を簡便にするためのブロック図
であり、図１における本発明の特徴に関係ないすべての
素子がブロック８０に入れられている。以下、符号８０
を“信号処理及び計算装置”と呼ぶ。

【００３６】次に、前記焦電検出素子１０に関する更な
る改良を説明する。図１８に示す検出素子１０におい
て、前記抵抗材料層１２及び底部電極１３は、焦電材料
層１１の生じられる誘導焦電信号を読み取るための電極
として使われる場合、前記焦電検出素子１０の容量性に
より、前記抵抗材料層１２を加熱するための電気信号が
計測の対象とする真の焦電信号に結合しやすく、結果的
にその焦電信号の計測値に影響を及ぼす。従って、図３
に示すように、前記抵抗材料層１２の両端にある加熱端
子Ｔ１とＴ２との間、可変抵抗ＶＲが並列接続され、か
つ口出線A1、A2でその両端子Ｔ１、Ｔ２が外部につなが
り、前記エネルギー計器５８に通じて前記エネルギー励
起器５７に接続する（図１、図２を参照）。

【００３７】なお、滑動電極Ｍが滑動的に可変抵抗ＶＲ
に接触し、その接触点は、可変抵抗ＶＲと抵抗材料層１
２とが平衡ブリッジを構成するように選ばれ、よって容
量結合信号の計測した焦電信号に影響を及ぼすことが避
けられる。前記滑動電極Ｍは、仮の読み込む電極と見な
し、真の読み込む電極（底部電極１３）とそれぞれ口出
線A3、A4に通じて前置増幅器５１に接続する（図１、図
２を参照）。その目的は、焦電信号は加熱信号の干渉を
受けないように読み込まれ、そして前置増幅器５１へ送
ることにある。前述の検出器が図３において記号１００
A で表わされている。

【００３８】焦電検出素子又は焦電検出器の使用につ
き、もう一ついわゆる“マイクロホニク（microphonic
）”問題の解決が望まれる。詳細に、すべての焦電材
料が圧電特性を有するため、焦電材料からなる焦電検出
素子が機械的ストレスを受けるとき、誘導電気信号を生
じる。従って、焦電検出素子の焦電応答特性がその温度
の変動に影響される以外、その振動による物理的変形に
も影響される。よって、大体生じられる誘導電気信号は
焦電信号及び圧電信号の混合となっている。前記の欲し
くない圧電信号を消すためには、図３に示す検出器１０
０A を図４に示すアンチ・マイクロホニク（anti-micro
phonic）検出器の第一タイプ１００Ｂに変更することが
好ましい。図４に示すように、二つの同様な検出器は、
その焦電層の極性方向が逆である（それぞれ“↑”及び
“↓”で表わす）ように並列接続し、この二つの検出器
で生じる圧電信号を相殺するようにしている。光学加熱
（赤外線放射で）及び電気加熱が左側にある検出器のみ
に印加するので、右の検出器にある平衡ブリッジを消す
ことができる。なお、右の検出器における抵抗層及び黒
い被覆層が頂電極Ｐで取り替えることができる。その例
が図５に示す検出器１００Ｃである。

【００３９】図５において、前記検出器１００Ｃは、左
側にある第一焦電検出素子１０Ｌと、右側にある第二焦
電検出素子１０Ｒと、可変抵抗ＶＲと、を含む。第一焦
電検出素子１０Ｌはターゲットからの赤外線放射、又は
外部電源の提供した電力を受取るためである。この第一
焦電検出素子１０Ｌは、第一焦電層１１Ｌと、前記第一
焦電層１１Ｌの第一側に設けられる第一抵抗層１２と、
前記第一抵抗層１２の第一端に設けられる加熱端子Ｔ１
と、前記第一抵抗層１２の第二端に設けられる加熱端子
Ｔ２と、前記第一焦電層１１Ｌの第二側に設けられる第
一底電極１３Ｌと、前記第一抵抗層１２において、前記
第一焦電層１１Ｌの反対側に付着し、ターゲットからの
赤外線放射を受取り、かつその熱を第一焦電層１１Ｌへ
伝導する黒い被覆層１６と、を備える。

【００４０】前記第二焦電検出素子１０Ｒは、第二焦電
層１１Ｒと、前記第二焦電層１１Ｒの第一側に設けられ
る頂電極Ｐと、前記第二焦電層１１Ｒの第二側に設けら
れる第二底電極１３Ｒと、を備える。

【００４１】前記可変抵抗ＶＲは、第一端Ｓ１及び第二
端Ｓ２を有する第二抵抗層と、滑動的に前記第二抵抗層
に接触し、第二抵抗層に沿って第一端Ｓ１と第二端Ｓ２
との間に移動されることができる滑動電極Ｍと、を備え
る。前記滑動電極Ｍの位置は、前記可変抵抗ＶＲと前記
第一抵抗層１２とが平衡ブリッジを構成するように決め
られ、かつ前記滑動電極Ｍが仮の読み込む電極とする。

【００４２】前記第一端Ｓ１は第一ノードＮ１で前記第
一加熱端子Ｔ１と接続し、前記第二端Ｓ２は第二ノード
Ｎ２で前記第二加熱端子Ｔ２と接続し、第一ノードＮ１
及び第二ノードＮ２が前記エネルギー励起器５７又は５
７A （図２又は図９を参照）に接続する。前記頂電極Ｐ
と第一底電極１３Ｌとは、第四ノードＮ４で接続しあ
い、反対の極性を有する（一方は正極、もう一方は負
極）。仮の読み込む電極Ｍと第四ノードＮ４とが信号処
理及び計算装置８０（図９を参照）に含まれる前記前置
増幅器５１に接続する。前記第二底電極１３Ｒが第一加
熱端子Ｔ１、第二加熱端子Ｔ２、又は仮の読み込む電極
Ｍに接続する。もし前記抵抗層の表面が十分高い放射率
を有すれば、場合によって第一焦電検出素子１０Ｌの中
にあり、高放射率の有する前記黒い被覆層１６は省略す
ることができる。

【００４３】図６は本発明によるアンチ・マイクロホニ
ク検出器の第二タイプ１００Ｄの概要図であり、図５に
示す検出器１００Ｃとはやや違う。図５において、並列
接続する二つの焦電検出素子は図６の例では直列接続に
変更される。かつ、前記二つの焦電検出素子の底電極
（同じ極性を有する）は相互に接続している。右焦電検
出素子の頂電極は口出線Ａ４を通して信号処理及び計算
装置８０に接続される（図９を参照）。他の部分は図５
と同様である。

【００４４】尚、図６に示す検出器１００Ｄにおいて、
離れている二つの焦電検出素子の焦電層が一体化される
と、図７に示す検出器１００Ｄ’になる。

【００４５】本発明に基づき、焦電検出素子を加熱する
ための電源が前置増幅器５１の一つの入力端子に接続す
る（図９を参照する）ため、前記加熱用電源が温度計シ
ステム全体の電源とは隔離しないなら、焦電信号の計測
値は加熱信号に干渉される問題を解消するため、高価な
誘動信号差動増幅器を使用するしかない。図８及び図１
０は隔離する加熱用電源とするエネルギー励起器の例を
示し、下記に“浮動する電源”と称する。

【００４６】図８は本発明が使用する一種のエネルギー
励起器の構造を示す概要図であり、図９は、図５に示す
アンチ・マイクロホニク検出器１００Ｃ、図８に示すエ
ネルギー励起器５７A 、及び信号前置増幅器５１等の接
続方式を示す。図８に示すエネルギー励起器５７A は、
コンデンサ５７１と、ＤＰＤＴ（二極双頭型）スイッチ
５７２と、を含む。かつ、前記ＤＰＤＴスイッチ５７２
はMOS スイッチでも機械スイッチでも良く、前記コンデ
ンサ５７１とエネルギー計器５８との間に設けられる。
信号処理及び計算装置８０の制御で、前記ＤＰＤＴスイ
ッチ５７２は第一位置（図８の実線で示す）と第二位置
（図８の点線で示す）とで切り替えることができる。第
一位置にある場合、前記コンデンサ５７１が前記ＤＰＤ
Ｔスイッチ５７２を通して信号処理及び計算装置８０に
制御される電源に電気的接続する。よって、前記コンデ
ンサ５７１がその電源に充電され、ある正確な電位に達
する。図９及び図８に示すように、前記スイッチ５７２
が第二位置にある場合、前記コンデンサ５７１が前記Ｄ
ＰＤＴスイッチ５７２、エネルギー計器５８、及び口出
線A1、A2等を通してアンチ・マイクロホニク検出器１０
０Ｃの加熱端子Ｔ１、Ｔ２のみに接続することにより、
電力を検出器の加熱端子Ｔ１、Ｔ２に提供する。従っ
て、加熱信号が焦電信号の計測値に干渉をもたらす問題
が避けられる。前記検出器１００Ｃも口出線A3、A4等を
通して前記前置増幅器５１の入力端子に接続する。

【００４７】本発明に基づき、焦電検出器に対する電気
校正を行うための電気加熱が図９及び図８に示すエネル
ギー励起器５７A を利用することによって実現できる。
その実現構造は、従来技術で使用される高価な隔離増幅
器（図１６を参照）の代わりに、コンデンサ５７１及び
ＤＰＤＴスイッチ５７２を含むような簡単なものであ
る。尚、従来技術、例えば前述した米国特許第4,797,84
0 の加熱素子で必要な温度制御操作において消耗される
電力（100mW 以上）に比べ、前記エネルギー励起器５７
A を利用することにより、電気加熱用の電力が0.1mW 以
下であり、従来技術よりずっと低い。従って、本発明に
よれば、高精度及び低コスト等の条件の下で必要な電気
校正を完成できる。

【００４８】図１０は本発明で使用されるエネルギー励
起器のもう一つのタイプを示す概要図である。このタイ
プのエネルギー励起器５７Ｂは、電池５７６及びSPST
（single pole single throw）スイッチ５７７を含む。
このスイッチ５７７が信号処理及び計算装置８０の制御
で選択的に回路又は閉路になり、よって、電池５７６を
前記検出器の加熱端子Ｔ１、Ｔ２に電力を提供するかど
うかを決める。

【００４９】前述した焦電検出素子１０（図１７及び図
１８を参照）の代わりに、図１１及び図１２に示すもう
一つのタイプの焦電検出素子７０も本発明の温度計の中
に用いられる。

【００５０】前記焦電検出素子７０は、加熱されて温度
が上がるとき、過渡誘導電荷を生じる焦電層７１と、前
記焦電層７１の第一側に設けられる頂電極７８と、前記
焦電層７１の第二側に設けられ、ある口出線を通して外
部電気回路（図１７及び図１８に示さず）に接続するこ
とにより、焦電層７１で誘起された電流がその外部回路
へ流れることができる底電極７３と、前記頂電極７８に
おける焦電層７１の反対側に設けられる抵抗層７２と、
前記抵抗層７２の両端にそれぞれ設けられる第一及び第
二加熱端子Ｔ１、Ｔ２と、前記抵抗層７２と頂電極７８
との間にサンドイッチされ、その両者を隔離する絶縁装
置７７と、前記抵抗層７２における焦電層７１の反対側
に付着し、ターゲットからの赤外線放射を受取り、熱を
前記焦電層７１へ伝導する黒い被覆層７６と、を備えて
いる。

【００５１】前記検出素子７０は検出素子１０に比べれ
ば、唯一の違いは頂電極７８と加熱層７２とは絶縁装置
７７に隔離されて絶縁となり、加熱信号が焦電信号に対
する干渉をなくす点にある。

【００５２】前述のように、不必要なマイクロホニク雑
音（microphonic noise ）を消すため、図１２に示す一
対の同様な検出素子７０は、図１３に示すように、それ
ぞれの焦電層の偏極方向が逆であるように並列接続する
ことにより、この二つの検出素子で生じられたマイクロ
ホニク雑音を消すことができる。上述した構造を有する
検出器１００E （図１３を参照）は本発明によるアンチ
・マイクロホニク検出器の第三タイプである。

【００５３】以下、この詳細を説明する。右検出素子の
頂電極と左検出素子の底電極とは一つのノードで接続
し、左検出素子の頂電極と右検出素子の底電極とはもう
一つのノードで接続する。両ノードはそれぞれ口出線A
3、A4を通して信号処理及び計算装置８０の前置増幅器
５１に接続する（図２も参照）。更に、第一加熱端子Ｔ
１及び第二加熱端子Ｔ２はエネルギー計器５８を通して
エネルギー励起器５７に接続し（図２も参照する）、前
記抵抗層７２を加熱する。

【００５４】光学加熱（赤外線放射で）と電気加熱とは
左検出素子にのみ印加するので、右検出素子にある抵抗
層７２、絶縁装置７７、及び黒い被覆層７６を省略する
ことができ、そのように構成したものが、図１４に示す
検出器１００Ｆである。もし抵抗層の表面が十分高い放
射率を有すれば、場合によって左焦電検出素子の中にあ
る黒い被覆層７６を省略することができる。

【００５５】図１５は本発明によるアンチ・マイクロホ
ニク検出器の第四タイプ１００Ｇを示し、構造的に図１
４に示す検出器１００Ｆとは少し違う。二つの焦電検出
素子の接続方法は並列接続（図１４）の代わりに、直列
接続としている。

【００５６】尚、同様な極性を有する二つの焦電検出素
子の底電極が相互に接続する。左と右の焦電検出素子の
頂電極が前置増幅器５１を通し、それぞれ口出線A3、A4
で信号処理及び計算装置８０に接続する（図２も参
照）。他の部分は図１４に示すのと同様である。

【００５７】ターゲットから放射し、焦電検出器（又は
焦電検出素子）が受取った赤外線（光学加熱）のパワー
が下に説明する電気校正方法を利用することによって比
例的に求められる。

【００５８】図１７を参照し、光学加熱と電学的加熱と
は黒い被覆層１６（７６）及び電気抵抗層１２（７２）
に印加する。もし黒い被覆層が十分に高い熱伝導性を有
すれば、黒い被覆層と電気抵抗層とは相互にとても接近
し、光学加熱と電学的加熱とは等しいと考えられる（以
下は“光学的電学的同値”と称する）。従って、 Et/Ee=Fr*Vt/Ve ここで、 Fr=1.00 ±0.02（定数）； Et= 光学加熱用のパワー； Ee= 電学的加熱用のパワー； Vt= 光学加熱が検出素子に印加するとき（図１を参
照）、A/D 変換器５３の出力誘導信号； Ve= 電学的加熱が検出素子に印加するとき（図１を参照
する）、A/D 変換器５３の出力誘導信号、尚、シュテファン・ボルツマンの法則により、 Et=Kf*σ(Tt ⁴-Ta ⁴) Et=Ka*(Tt ⁴-Ta ⁴) --------(a) ここで、 Ka= Kf* σ σ=5.67*10^-8W/M ²/ °k ⁴ Kfは温度計システム光学的配置によって決められる“光
学的結合定数”であり、その値は約 As*sin²( θr)* εs * τs ここで、 As = 検出素子の放射受入れ区域 θr= 検出素子の視界 εs= 検出素子の窓の透過率 τs= 検出素子の放射率

【００５９】次に、本発明で用いられるターゲット温度
の計測方法を説明する。検出器の中、焦電検出素子の誘
導信号がそこに印加したパワーに正比例するため、ター
ゲットから放射し、検出素子が受取った赤外線のパワー
は、同検出素子に印加する既知の電力によって求めるこ
とができる。よって、ターゲットの温度は前記パワーで
計算できる。本発明に基づくターゲット温度の計測方法
は主に次のスッテプを含む。（１）周囲の温度Taを測定する；（２）エネルギー励起器を利用し、検出器の検出素子に
対して電気加熱することにより、検出器を第一誘導信号
を生じさせる。（３）前記検出器に提供した電力を測定し、その測定値
を標準電力Eeとして記録する。（４）検出器はターゲットからの赤外線放射を受け取る
ことができるようにチョッパーを開けさせ、よって、第
二誘導信号Vtが生じられ、その後チョッパーを閉めさせ
る。（５）信号処理及び計算装置を利用してターゲットから
の赤外線放射Etを測定する。“光学電学同値”により、 Et/Ee=Fr*Vt/Ve また、これにより、 Et=Ee*Fr*Vt/Ve ----------(b) （６）下記の公式でターゲット温度Ttを測定する: Et=Ka*(Tt ⁴-Ta ⁴) Tt=(Et/Ka+ Ta ⁴) ^1/4 ----------(c) 公式(b) を公式(c) に代入すれば、 Tt=(( Ee*Fr*Vt/Ve)/Ka+ Ta ⁴) ^1/4 Tt=(( Ee *Vt/Ve)/Kb+ Ta ⁴) ^1/4 ------(d) ここで、Kb=Ka/Frは温度計を製造するとき、既知のTtを
有する黒体を利用して正確に決められた定数である。Ee
はエネルギー計器を利用して正確に測定できる。

【００６０】焦電検出素子の感度係数及び熱時定数のず
れ、一般の焦電検出器が有し、いつも変動している超高
抵抗値（約10⁹オーム）のずれ、信号増幅器及びA/D 変
換器等のずれ、温度計の部品の温度係数によるずれ、等
の条件は全部、同時かつ同様にVtとVeとに影響を与える
ため、Vt/Ve の値は上述のずれがあっても固定値に維持
され、Tt=(( Ee*Fr*Vt/Ve)/Ka+ Ta ⁴) ^1/4の値もよっ
て固定値に維持される。結果として、前記本発明の温度
計測方法により、正確なターゲット温度Ttが得られる。

【００６１】比較として、米国特許第4,797,840 におい
て、ターゲット温度Ttは下記の式で計算できる。 Tt=(Vt/f(Ta)+Ta ⁴) ^1/4、ここで、Vtは上述のずれに影響される以外、更に悪いこ
とはf(Ta) が周囲温度の関数である場合。結果として、
動作可能な温度範囲、長期的安定度、及び正確さ等の面
から考えると、本発明による放射温度計が上述の米国特
許に提案された技術よりずっと上回る。

【００６２】検出器、A/D 変換器等の非直線性を考え、
もう一回電気加熱を行うことにより、温度測定値の正確
さが更に改良される。即ち、前記ステップ（１）から
（６）までの手順を完成してから、公式(b) によって光
学加熱のパワーEtが得られ、その後は得た光学加熱のパ
ワーEtとほぼ同値である試験パワーEe' で電気加熱が行
われ、非直線性の影響を最小値に抑える。

【００６３】最後に、本発明による絶対放射温度計及び
温度計測方法の長所が次のようにまとめられる。（１）ターゲットが放射し、検出器が受取る光学加熱パ
ワーの計測は、焦電検出素子の感度係数及び熱時定数の
ずれ、信号増幅器及びA/D 変換器等のずれ、等に影響さ
れないため、ターゲット温度が光学加熱パワーの真の値
で直接に計算でき、正確な測定値が得られる。（２）毎度光学加熱を計測するのに、ただ一個の光学パ
ルスが必要であるので、電力消耗が少ない。尚、持続的
に回転するチョッパーがいらないため、温度計全体が構
造的簡単で、コンパクトで、低コストである。（３）光学加熱と電気加熱とは同じ素子に印加するた
め、正確な計測結果が得られる。（４）毎回温度計測を行うとき、光学加熱の必要な時間
はただ一秒ぐらいので、計測操作がすぐに終われる。（５）ターゲット温度TtはVtの代わりに、Vt/Ve によっ
て計算されるため、その値は前述のずれの影響を免れ
た。

【００６４】以上で本発明の好適な実施例について説明
したが、これに限定されるものでなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。これ
らの変形実施は本発明の範囲内にあると認めるべきであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適実施例である絶対放射温度計の詳
細な構成を示すブロック図である。

【図２】図１A の簡略化したブロック図である。

【図３】読み取る電極と加熱端子とが隔たるように設け
られる検出器のブロック図である。

【図４】図３に示す検出器を一部変更することによる本
発明に基づくアンチ・マイクロホニク検出器の第一タイ
プの概要図である。

【図５】図４に示すアンチ・マイクロホニク検出器の簡
略概要図である。

【図６】本発明に基づくアンチ・マイクロホニク検出器
の第二タイプの概要図である。

【図７】図６A に検出器の変形である。

【図８】本発明に採用されるエネルギー励起器の一種類
の構造を示す概要図である。

【図９】図５に示すアンチ・マイクロホニク検出器、図
８に示すエネルギー励起器、及び誘導信号前置増幅器等
の接続方式を示す概要図である。

【図１０】本発明に採用されるもう一種類のエネルギー
励起器の構造を示す概要図である。

【図１１】本発明に採用されるもう一種類の焦電検出素
子の詳細な構造を示す断面図である。

【図１２】図１１に示す焦電検出素子の等価回路図であ
る。

【図１３】本発明に基づき、図１１及び図１２に示す焦
電検出素子を用いるアンチ・マイクロホニク検出器の第
三種類の概要図である。

【図１４】図１３に示すアンチ・マイクロホニク検出器
の簡略概要図である。

【図１５】図１１及び図１２に示す焦電検出素子を含む
本発明に基づくアンチ・マイクロホニク検出器の第四種
類の概要図である。

【図１６】従来の電気的校正焦電放射計の構造を示すブ
ロック図である。

【図１７】図１６に示す従来の放射計及び本発明の絶対
放射温度計に採用される焦電検出素子の詳細な構造を示
す断面図である。

【図１８】図１７に示す焦電検出素子の等価回路図であ
る。

【図１９】もう一つの従来の電気的校正焦電放射計の構
造を示すブロック図である。

【図２０】図１９に示す校正回路で校正を行うとき、焦
電検出素子に印加する電気校正信号及び焦電検出素子が
生じる電気信号を示す。

【符号の説明】

１ターゲット２チョッパー３前置増幅器４エネルギー計器５隔離増幅器６ D/A 変換器９アナログ・マルチプレクサー１０検出素子１１焦電材料層１２第一抵抗層１３底部電極１４口出線１５口出線１６黒い被覆層２０ A/D 変換器２１マイクロプロセッサ２２記憶装置２３ディスプレー２４モータ２５駆動回路２６始動ボタン３０校正回路３１焦電検出素子３２電極３３電極チップ３４電極チップ３５焦電フィルム３６スイッチ３７増幅回路３８マイクロプロセッサ３９励起回路４０電気校正信号４１電気信号４２導波管４３シャッター５１前置増幅器５２アナログ・マルチプレクサ５３ A/D 変換器５４マイクロプロセッサ５５記憶装置５６ディスプレー５７エネルギー励起器５８エネルギー計器５９電力増幅器６０始動ボタン６１周囲温度検出器６２温度信号増幅器６３チョッパー６４チョッパー駆動手段６５チョッパー駆動回路６６サーモマス８０信号処理及び計算装置９０導波管１００A 、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００E 、１００Ｆ、１００Ｇ検出器Ｔ１、Ｔ２加熱端子 A1、A2、A3、A4 口出線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者謝正雄台湾新竹市建功一路70巷７号１Ｆ (72)発明者黄幼謙台湾新竹市科学園区工業東九路23号２Ｆ (72)発明者梁家雨台湾新竹市科学園区工業東九路23号２Ｆ (72)発明者林三宝台湾新竹市科学園区創新一路８号 (72)発明者欧陽盟台湾高雄県鳳山市建国路一段325巷11号３Ｆ (72)発明者游如淵台湾新竹市学府路113号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部電源に印加された電力に応じ、第一誘
導信号を生じ、又は温度測定の対象とするターゲットか
らの赤外線放射に応じ、第二誘導信号を生じる検出器
と、前記ターゲットと検出器との間に挿入され、制御さ
れてターゲットから検出器への赤外線放射を通過させた
り、阻んだりすることにより、前記ターゲットからの赤
外線が予定の期間のみ、前記検出器に受取られるチョッ
パーと、電力を前記検出器へ提供するためのエネルギー
励起器と、前記検出器の生じられた第一誘導信号及び第
二誘導信号を処理し、前記ターゲットが放射し、前記検
出器が受取った赤外線パワーを計算し、その赤外線パワ
ーの計算値を利用して温度を求める信号処理及び計算装
置と、を備えたことを特徴とする絶対放射温度計。
【請求項２】前記検出器は、ターゲットからの赤外線放
射、又は外部電源の提供した電力を受取るためであり、
第一焦電層と、前記第一焦電層の第一側に設けられる第
一頂電極と、前記第一焦電層の第二側に設けられる第一
底電極と、前記第一頂電極における前記第一焦電層の反
対側に設けられる抵抗層と、前記抵抗層の第一端に設け
られる第一加熱端子と、前記抵抗層の第二端に設けられ
る第二加熱端子と、前記抵抗層と第一頂電極との間にサ
ンドイッチされた絶縁装置と、を含む第一焦電検出素子
と、第二焦電層と、前記第二焦電層の第一側に設けられ
る第二頂電極と、前記第二焦電層の第二側に設けられる
第二底電極と、を含む第二焦電検出素子と、を備え、前
記第二頂電極は第一底電極とは逆の極性を有し、両者は
第三ノードのところに接続し合い、前記第一頂電極は第
二底電極とは逆の極性を有し、両者は第四ノードのとこ
ろに接続し合い、前記第三ノードと第四ノードとは前記
信号処理及び計算装置に接続し、前記第一加熱端子と第
二加熱端子とは前記エネルギー励起器に接続する、こと
を特徴とする請求項１記載の絶対放射温度計。
【請求項３】前記検出器は、ターゲットからの赤外線放
射、又は外部電源の提供した電力を受取るためであり、
第一焦電層と、前記第一焦電層の第一側に設けられる第
一頂電極と、前記第一焦電層の第二側に設けられる第一
底電極と、前記第一頂電極における前記第一焦電層の反
対側に設けられる抵抗層と、前記抵抗層の第一端に設け
られる第一加熱端子と、前記抵抗層の第二端に設けられ
る第二加熱端子と、前記抵抗層と第一頂電極との間にサ
ンドイッチされた絶縁装置と、を含む第一焦電検出素子
と、第二焦電層と、前記第二焦電層の第一側に設けられ
る第二頂電極と、前記第二焦電層の第二側に設けられる
第二底電極と、を含む第二焦電検出素子と、を備え、前
記第一底電極は第二底電極とは同じ極性を有し、両者は
接続し合い、前記第一頂電極と第二頂電極とは前記信号
処理及び計算装置に接続する、ことを特徴とする請求項
１記載の絶対放射温度計。
【請求項４】前記検出器は、ターゲットからの赤外線放
射、又は外部電源の提供した電力を受取るためであり、
第一焦電層と、前記第一焦電層の第一側に設けられる第
一抵抗層と、前記第一抵抗層の第一端に設けられる第一
加熱端子と、前記第一抵抗層の第二端に設けられる第二
加熱端子と、前記第一焦電層の第二側に設けられる第一
底電極と、を含む第一焦電検出素子と、第二焦電層と、
前記第二焦電層の第一側に設けられる頂電極と、前記第
二焦電層の第二側に設けられる第二底電極と、を含む第
二焦電検出素子と、を備え、前記第一加熱端子と第二加
熱端子とは前記エネルギー励起器に接続し、前記頂電極
は第一底電極とは逆の極性を有し、両者は前記信号処理
及び計算装置につながっている第四ノードのところに接
続し合い、前記エネルギー励起器は、エネルギー貯蔵装
置及び前記エネルギー貯蔵装置と検出器との間に設けら
れ、エネルギー貯蔵装置が検出器へ電力を提供するかど
うかを制御するスイッチ装置、を含み、前記検出器へ電
力が提供されるとき、前記エネルギー貯蔵装置は前記検
出器のみに電気的に接続し、よって、検出器へ印加され
た電力が同検出器で生じられた第一誘導信号を妨害する
ことが避けられることを特徴とする請求項１記載の絶対
放射温度計。
【請求項５】前記検出器は、ターゲットからの赤外線放
射、又は外部電源の提供した電力を受取るためであり、
第一焦電層と、前記第一焦電層の第一側に設けられる第
一抵抗層と、前記第一抵抗層の第一端に設けられる第一
加熱端子と、前記第一抵抗層の第二端に設けられる第二
加熱端子と、前記第一焦電層の第二側に設けられる第一
底電極と、を含む第一焦電検出素子と、第二焦電層と、
前記第二焦電層の第一側に設けられる頂電極と、前記第
二焦電層の第二側に設けられる第二底電極と、を含む第
二焦電検出素子と、を備え、前記第一加熱端子と第二加
熱端子とは前記エネルギー励起器に接続し、前記第一底
電極は第二底電極とは同じ極性を有し、かつ相互に接続
し合い、前記エネルギー励起器は、エネルギー貯蔵装置
及び前記エネルギー貯蔵装置と検出器との間に設けら
れ、エネルギー貯蔵装置が検出器へ電力を提供するかど
うかを制御するスイッチ装置、を含み、前記検出器へ電
力が提供されるとき、前記エネルギー貯蔵装置は前記検
出器のみに電気的に接続し、よって、検出器へ印加され
た電力が同検出器で生じられた第一誘導信号を妨害する
ことが避けられる、ことを特徴とする請求項１記載の絶
対放射温度計。
【請求項６】前記エネルギー貯蔵装置は、前記スイッチ
装置を通して電気的に前記信号処理及び計算装置に制御
される電源と接続することにより、前記エネルギー励起
器が前記検出器へ電力を提供しないとき、充電されるコ
ンデンサーと、ＤＰＤＴ（二極双投式）スイッチを含む
スイッチ装置と、を備え、前記検出器へ電力が提供され
るとき、前記コンデンサーは前記スイッチ装置を通して
電気的に前記検出器のみに電気的に接続する、ことを特
徴とする請求項４記載の絶対放射温度計。
【請求項７】前記エネルギー貯蔵装置は電池を含み、前
記スイッチ装置はＳＰＳＴ（単極単投式）スイッチを含
み、前記検出器へ電力が提供されるとき、前記電池が前
記スイッチ装置を通して前記検出器のみに電気的に接続
する、ことを特徴とする請求項４記載の絶対放射温度
計。
【請求項８】前記エネルギー貯蔵装置は、前記スイッチ
装置を通して電気的に前記信号処理及び計算装置に制御
される電源と接続することにより、前記エネルギー励起
器が前記検出器へ電力を提供しないとき、充電されるコ
ンデンサーと、ＤＰＤＴ（二極双投式）スイッチを含む
スイッチ装置と、を備え、前記検出器へ電力が提供され
るとき、前記コンデンサーは前記スイッチ装置を通して
電気的に前記検出器のみに電気的に接続する、ことを特
徴とする請求項５記載の絶対放射温度計。
【請求項９】前記エネルギー貯蔵装置は電池を含み、前
記スイッチ装置はＳＰＳＴ（単極単投式）スイッチを含
み、前記検出器へ電力が提供されるとき、前記電池が前
記スイッチ装置を通して前記検出器のみに電気的に接続
する、ことを特徴とする請求項５記載の絶対放射温度
計。
【請求項１０】下記の手順からなる請求項１記載の絶対
放射温度計を用いる温度計測方法。（１）周囲の温度Taを測定する；（２）前記エネルギー励起器を前記検出器へ電力を提供
させ、その提供された電力に応じ、前記検出器を第一誘
導信号Veを生じさせる；（３）前記検出器へ提供された電力を測定し、その測定
値を標準電力Eeとして記録する；（４）前記検出器はターゲットからの赤外線放射を受け
取ることができるように前記チョッパーを開けさせ、受
取った赤外線放射に応じて第二誘導信号Vtが生じられ、
その後チョッパーを閉めさせる；（５）前記信号処理及び計算装置は下記の公式でターゲ
ットの温度Ttを計算する、 Tt=(( Ee *Vt/Ve)/Kb+Ta⁴ )^1/4 ここで、 Kb は温度計を製造するとき、既知のTtを有す
る黒体を利用して正確に決められた定数である