JPS6035229A - 放射温度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ｌン発明の分野 この発明は、ＣＯＤのようなイメージセンサ等を用いた
放射温度針に関するものである。

（２）従来技術 従来、放射温度針の出力は、入射エネルギーの変化幅が
大きく、リニア２イズのためのアナログ演算回路は、複
雑で調整を多く必要としていた。

また、デジタル信号を得るには、１６ビツト程度の高価
、高分解能のＡ−Ｄ変換器を必要としていた。

（３）発明の目的 この発明の目的は１以上の点に鑑み、イメージセンナ等
を利用し、安価、高精度、高信頼性に被測定対象の温度
をデジタル的に測定できる放射温度針を提供することで
ある。

（４）発明の実施例 この発明の原理は次のようである。

熱放射の分光放射輝度Ｌ（λ、Ｔンと波長λ。

熱力学的温度Ｔとの間には、ブランクの放射剤が成り立
ち、第１図で示すように温度Ｔに対し、一定の曲線とな
る。所定の波長領域においで、Ｌ（λ。

Ｔ）が一定値ＬＯとなる点について、波長λｌ、・・・
、λｎに対して温度Ｔｌ、・・・、Ｔｎは一義的に定ま
る。つまり、複数の波長についての複数の検出信号のう
ち。

どの波長についての出力が一定値となるかを検出し、そ
の波長から被測定対象の温度がまることになる。

つまり、ブランクの放射剤は。

で与えられ（ＣＩ、Ｃ２；定数）２例えば放射エネルギ
ーを分光器で分光してＣＯＤのようなイメージセンサ（
撮像素子）に入射させると、イメージセンサの各素子（
画素）の出力■λは、対応する波長λと温度Ｔの関数と
なり９次式となる。

■λ−Ａ（λ）・Ｌ（λ、Ｔ）　・・・・・・川・・川
・・・・（２）（Ａ（λ）；光学系および素子を含めた
分光感度）イメージセンサの各画素と波長とは１対１に
対応しており、波長λは２画素番号Ｎの関数となるため
２画素番号Ｎの画素出力■は２画素番号Ｎと温度Ｔの関
数となり次式であられされる。

Ｖ（Ｎ、Ｔ）＝Ａ（！（Ｈ）−Ｌ（Ｊ（Ｎ）、Ｔ）２Ｃ
１１ ＝Ａ（Ｊ（Ｎ））λ（Ｎ）５ｅｘｐ（０２／Ｊ　（Ｎ）
Ｔ）−１°−（３）（３）式は１分光感度や分光放射輝
度の波長特性により第２図で示すように多くの場合２価
関数となるが、適当な波長範囲では１価関数とみなせる
。

（３）式を変形すると、温度Ｔは、Ｎ番目の画素出力Ｖ
（Ｎ）と、対応する波長λ（Ｎ）により次式となる。

Ｔ＝ｆ（Ｖ（Ｎ）、λ（Ｎ）） （４）式で一定値Ｖｓとなる条件を与えれば、Ｔは波長
λ、つまり画素番号Ｎのみの１価関数となり。

次式となる。

Ｔ＝　ｇ　（Ｎ） 乙 をめれば、その時の温度Ｔ−Ｐ−義的に定めるこが゛ とをできることを示す。

第３図は、この発明の一実施例を示す構成説明図である
。

図において、ｌは被測定対象、２は、被測定対象ｌから
の放射エネルギーを集光するレンズ等よりなる光学系、
Ｓは光束を絞るスリット、３は光学系２よりの光を分光
するプリズム、回折格子等の分光手段、４は分光手段３
により分光されレンズ２′で集光された光を各素子に入
射させ複数の波長λ１．・・・、λｎに対応した出力信
号を発生するＣＯＤのようなイメージセンサ、５はイメ
ージセンサ４の各素子の画素出力と一定電圧値Ｖｓとを
比較し。

一致したとき出力信号を発生する比較器、６はイメージ
センサ４を駆動するパルス信号を発生するパルス信号発
生器７のパルスをカウントし、比較器５の出力により素
子番号Ｎを出力するカウンタ。

８はカウンタ６の素子番号出力に対応して温度出力を発
生するＲＯＭのようなメモリである。このメモリ８には
、あらかじめ、一定値Ｖｓ、　波長で定まる温度Ｔのテ
ーブルが記憶されており、これら比較器５．カウンタ６
等で演算手段を構成し、この演算手段はマイクロコンビ
ーータにより構成しでもよい。

つまり、光学系２９分光手段３により集光φ分介六れた
被測♀対ｍｌからの放射エネルギーはイメージセンサ４
の各素子に入射し、各素子は入射波長λｌ、・・・、λ
ｎに対応した出力信号を発生し、パルス信号発生器７の
パルス信号により順次読み出されるとともに、このパル
ス信号に同期してカウンタ６はカウントを行う。比較器
５はイメージセンサ４の出力を順次比較し、一定値Ｖｓ
と一致したとき、カウンタ６にカウントを停止させ、そ
の時のカウント値Ｎ（イメージセンサ４の各素子位置に
対応する）をメモリ８に出力する。メモリ８は。

このカウント値Ｎに対応した波長についでの出力が一定
値Ｖｓとなる温度Ｔを出力する。なお、この温度Ｔは計
算によりめることもでき、カウンタ６の出力から直接温
度に対応したデジタル出力信号が得られる。

以上の例では、検出器としてイメージセンサを用いたも
のを示したが、１個の素子に対し、連続的に分光された
放射エネルギーを入射させてもよい。

（５）発明の要約 以上述べたように、この発明は、被測定対象からの放射
エネルギーを受光し複数波長に対応した出力信号を発生
する検出器と、この検出器の複数えた放射温度計である
。

（６）発明の効果 多波長信号を利用して一定値出力から温度をめるように
しているので、演算装置は簡単で済み。

直接デジタル信号が得られるので高価なＡ−Ｄ変換器は
不要で、安価、高信頼性のものとなる。

また、放射温度計の出力Ｖ中のノイズをΔＶとすると、
ノイズΔ■により定まる温度分解能ΔＴとその時の温度
Ｔの比は次のようにしてまる。

分光放射輝度Ｌ（λ、Ｔ）を（１）式の代わりに指数ｎ
を用いて近似すると次式となる。

Ｌ−ｋＴ”（ｋは定数ン　・・・・・・・・・・・・・
・・（６）また（２）式より次式を得る。

Ｖ＝ＡＬ　・・曲回・川Ｃ２）′ （６ン式より Δｌ、＝ｎｋＴ　ΔＴ となる。また、　（２）’式よりΔＶ＝ＡΔＬより、（
７）式は。

となる。また、ウィーンの公式から ｎ＝Ｃ２／λＴ　・・・・・・・・・・・・・・・（９
）が成り立つことが知られている。

つまり、この発明では、■が一定として測定を行ってい
るので、温度ＴによりΔＶは温度によらず一定で、ΔＶ
／Ｖは一定となる。

また、第１図等を参照しても分るように、温度Ｔが高く
なると、測定波長λも短い方向へ動くので、（９）式よ
り２通常の放射温度計よＦ）ｎ値の変化幅は少ない。

これよ’ｌ　、　（８）式においで、右辺のｎ値、ΔＶ
／Ｖは、はぼ一定となり、ΔＴ／Ｔは１通常の放射温度
計に比べ、測定温度範囲で変化が小さく、温度分解能の
変化の影響が少なく、高精度の測温が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、この発明の説明図、第３図は、この
発明の一実施例を示す構成説明図である。 １・・・被測定対象、２・・・光学系、３・・・分光手
段。 ４・・・イメージセンサ、５・・・比較器、６・・・カ
ウンタ。 ７・・・パルス信号発生器、８・・・メモリ特昨出願人
　株式会社　千野製作所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定対象からの放射エネルギーを受光し複数の波
   長に対応した出力信号を発生する検出器と、この検出器
   の複数波長に対応した出力信号が所定の値となる波長に
   基き被測定対象の温度を演算する演算手段とを備えたこ
   とを特徴とする放射温度計。 ２、　前記検出器として２分光手段により分光された放
   射エネルギーを入射し複数波長に対応した出力信号を発
   生するイメージセンサを用いたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の放射温度計。