JPH02502753A - 熱放射線センサ - 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】 熱放射線センサ 従来の技術 本発明は請求項１に記載の上位概念に記載の熱放射線センサに関する。***国特 許出願公開第３５３６１３３号公報から、熱放射に曝される２つのセンサ表面を 有しこれら２つのセンサ表面のうち一方は熱放射に関して例えば黒の着色により 高い吸収能力を有し他方は例えば熱放射線を反射するコーティングにより低い吸 収能力ををする熱放射線センサが公知である。これら２つのセンサ表面はＮＴＣ 抵抗材料すなわち負特性のサーミスタから成り、温度に無関係な２つのサーメッ ト抵抗と一緒にブリッジ回路に統合されている。４つの抵抗はセラミック基板の 上に取付けられ導体路と接続されこれらの導体路は必要な端子で終端する。セン サ表面における対流的な熱移動に起因してこの装置はしかし、出力信号が周囲温 度に強く依存する欠点を有する。例えば前述の熱放射線センサで１００ＯＷ／ｍ ２の熱放射線の強さの場合には一３０℃において９００ｍＶの出力電圧を得、０ ℃においては７００　ｍ　Ｖ、３０℃においては５５０ｍＶを得る。周囲温度に 対する測定結果のこのような依存性は多くの場合に好ましくない。

発明の利点 請求項１に記載の特徴部分に記載の特徴を有する本発明の熱放射線センサは、測 定信号が周囲温度に対する依存性をもはや示さず、その結果、同一の熱放射線の 強さにおいては温度に無関係に常に同一の測定値を得ることのできる利点を有す る。

その他の請求項に記載の措置により、請求項１に記載の熱放射線センサの有利な 実施例が可能である。加熱膜が、白金を有するサーメット厚膜から成りミアンダ 形を有し従ってそれらを互いに簡単に補償できると特に有利である。

一方が熱放射線に関して高い吸収能力を有し他方が低い吸収能力を有する２つの センサの間における差の形成の際に、発生する熱出力に対する測定結果が実際的 に周囲温度と無関係であることは物理的数学的に示すことができる。

第１のセンサにおいては（単位面積当り）式０式％（１） が成立する。ただし Ｑｅｌ−供給される電気出力 Ｍ　　−発生する熱放射線出力 −センサ表面の放出度 δ　　−ポルツマン定数 Ｔ　　−センサ温度 八　　−周囲の空気への熱移動の定数 Ｔ、、　−空気の温度 ｒ　　−反射係数 である。添字番号ｌは第１のセンサに関してであることを示す。第２のセンサに 関しても同様にＱ２ｅｌ＋　Ｍ＝　ｔ　２・δ４２＋ｒ２　・Ｍ十Ａ　（Ｔ２− 　Ｔ、、　）　　　　（２）が成立する。式（１）と式（２）の差から式ｏｌｅ ｌ−Ｑ２ｅｌ＝δＣｔ　ｔＴｉ−ｇ　２Ｔ２）＋（ｒｌ−Ｔ２）Ｍ＋Ａ（Ｔ１− ７２）　（３）が成立する。式（３）から が得られる。Ｔｌ　−７２−Ｔの場合にこの式からが得られる。すなわち測定量 Ｍは周囲温度と無関係である。

図　　面 次に本発明を実施例に基づき図を参照して説明する。第１図は本発明のセンナの 膜構造を示す側面断面図、Ｍ２図はセンサの個々の膜の電気接続を示す回路図で ある。

！ｉ！施例 第１図によればセンサは有利には酸化アルミニウムから成る薄板の形のセラミッ ク基板５から成る。この基板の上にまず、例えば酸化アルミニウム等のセラミッ ク支持基質材料が場合に応じて２０Ｖｏｔ、％の割合を有する白金厚膜から成る 加熱導体膜６及び７が、ミアンダ状に印刷され約１５３０℃で焼付けられている 。

これらの加熱抵抗は仕上り状態で約３００の抵抗を有する。これらの加熱導体膜 ６及び７の上についで、例えばＲｅｒａｅｕｓ社の９１０５タイプ等の結晶化さ れたガラスから成る絶縁膜８及び９が印刷され９５０℃で焼付けられている。つ いで、個々の膜の接続に必要な図示されていない導体路パターンが印刷されつい で８５０℃で焼付けられる。この後に抵抗（ＮＴＣ）すなわち負特性のサーミス タ１及び２が印刷されその際に、約５にΩ／口の抵抗と２２０．ＯＫ（ただしＫ はケルビン）の標準定数Ｂを提供する抵抗を提供するペースト状材料が用いられ る。このためｌ；は例えばＨｅｒａｅｕｓ社の抵抗ＮＴＣ１３５が適している。

ついで、例えばｌｌｕｐｏｎｔ社の材料番号１４４１であるＩＯＫΩ／口抵抗を 提供するサーメット材料を、焼付けた後に８μｍの膜厚が残るような厚さで印刷 することにより、温度に依存する抵抗３及び４が設けられる。４つの抵抗１．２ ．３．４は一緒に８５０℃で空気中で焼付けられる。

ついで、導体路端子が２つのＮＴＣ抵抗ｌ及び２に装着されその際にレイアウト は導体路が、電気的理由から意図されている個所のみで短絡するように配慮して 行われなければならないのは勿論である。最後に全体が約８５０℃で再度焼付け られる。

図示されていない枠内での別の実装及び２つのＮＴＣ抵抗ｌ及び２のコーティン グは、***特許出願公開第３５３６１３３号公報に記載の方法と同一の方法で行 われる。

第２図には本発明のセンサを作動するための電気回路が示されている０点工８と ２０との間に、抵抗１０と１１により、交差点１２で例えば６ｖの基準電圧が発 生するようｊこ分圧される例えば１２Ｖの電圧が印加される。ＮＴＣ抵抗１と抵 抗３との間の相応するタップ電圧は差動増幅器１３に加えられるのに対して、Ｎ ＴＣ抵抗２と抵抗４との間のタップ電圧は別の差動増幅器１４に加えられる。差 動増幅器１３及び１４の出力側は電流増幅器１５及び１６に導き、電流増幅器１ ５及び１６から加熱導体膜６及び７は、これらが同一で一定の温度を有するよう に制御される。電流増幅器１５及び１６の出力側は、強さがＯかも約１０００Ｗ ／　ｍ　２に高まり抵抗１．２，３．４が室温で約１０にΩを有し標準定数Ｂが ２２００ｘにある場合に、熱放射の強さに比例し周囲温度から独立しＯないし６ ００ｍＶの領域の中にある出力電圧が点１８と１９との間でタップされて取出さ れるように到来信号をアナログ的に九理する別の差動増幅器１７に導く。

国際調査報告 国際調査報告 ０εεε００１３４

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．熱放射に曝される２つのセンサ表面を有しこれらのセンサ表面のうちの一方 （１）は熱放射に関して高い吸収能力を有し、他方（２）は低い吸収能力を有し 、これら２つのセンサ表面はＮＴＣ抵抗材料から成り、これらの２つのセンサ表 面は２つの温度に無関係な抵抗（３及び４）と一緒にブリッジ回路に統合されて いる熱放射線センサにおいて、ＮＴＣ抵抗（１）及び（２）が、それらの下側に 配置されている、ＮＴＣ抵抗（１）及び（２）を一定の温度に保持する加熱膜（ ６）及び（７）を有することを特徴とする熱放射線センサ。
2. ２．ＮＴＣ抵抗（１）及び（２）と加熱膜（６）及び（７）との間に絶縁膜（８ ）及び（９）を設けることを特徴とする請求項１記載の熱放射線センサ。
3. ３．加熱膜（６）及び（７）が、白金を有するサーメットから又は白金厚膜から 成りミアンダ形を有することを特徴とする請求項２記載の熱放射線センサ。
4. ４．絶縁膜（８）及び（９）が結晶化ガラスから成ることを特徴とする請求項２ 又は３記載の熱放射線センサ。