JPH06502487A - 遠隔温度基準を有する放射検知器 - 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】 遠隔温度基準を有する放射検知器 す 製品又は工程の８買管理は工業経済の大きな部分となっている。８賀管理の主要 な関心事は、種々の製品及び工程における最小の欠点を検知する測定の精度と能 力とである。重量、温度及びその他の特性における差異を測定するために種々の 装置が使用される。かかる装置は、通常は、携帯できず、時間がかかり、不正確 で、複数の対象の検知に使用するための変更ができず、更に定量解析を与える能 力の無いことが多い。

放射検知器は、温度変化及び温度の損失又は利得の測定により、異常を検知する ために使用される。放射検知器は多くの温度感知器の非接触式の代置装置として 使用されてきた。赤外線走査装置も、対象物と基準点との間の温度差の検知、並 びに機械類、配管、電線及び類似物からの熱損失の測定に使用されてきた。典型 的には、かかる放射検知器及び赤外線走査装置は１／１０秒台の放射の変化に応 答する放射センサーを使用する。かかるセンサーは、迅速であるだけでなく、正 確でかつ検知中に測定物の運転の中止を必要としない経済的なものである。

放射検知器は、対象物から出る熱放射が対象物の温度の４乗に比例して上昇する という原理に基づく。出た放射もまた対象物の放射率及び背景放射の関数である が、目標物が一定の特性を有する応用に対しては修正可能である。

放射センサーの一形式はサーモバイルである。サーモバイルは、一般に、目標温 度の表示を与えるために使用されてきた。サーモバイルは、感知された放射が、 サーモバイル出力において、サーモバイルの熱接点と冷接点との間の差を示す電 圧を発生するという原理で作動する。

サーモバイルのような放射センサーの代表的な一つの問題は、装置内に捕捉され たエネルギーにより過熱になる傾向である。かかる過熱及び放射センサーによる エネルギーの保持により、温度の読取りの不正確が生ずる。感知の用途の多くは 狭い範囲の検知を必要とする。使用者は、かかる状況においては、装置の冷接点 温度を変え、或いは制御不能な熱勾配を生じてセンサー出力を破壊しかねないよ うな外部条件の変化による装置の加熱又は冷却の危険を被る。熱管理の問題に加 えて、放射センサー装置は塵埃並びに苛酷な環境に対面する。精巧に考案された 冷却、清掃及び清浄化システムが使用されてきたが、高価、不体裁であり、かつ 間隔の短い較正の維持を必要とする。

発明の概要 目標物から出た放射を感知するサーモバイルを有し、かつ目標物の温度を表す出 力信号を与える放射検知器が本発明により提供される。サーモバイルの出力信号 を較正できるように、ポテンショメーターのような較正器がサーモバイル出力に 設けられる。熱電対の構成に使用される材料は、対象の温度範囲内におけるサー モバイルの熱応答の最良の近似を与えるように選定される。サーモバイル及びポ テンショメーターは一緒に特定用途に適するようになしうる検知器を形成するが 、好ましい実施例は、総合出力信号を作るようにサーモバイルの出力信号と組み 合う出力信号を与える熱電対も備える。局部温度の変化による出力変化を補償す るために、局部温度の変化によるサーモバイル出力信号の変化は、局部温度の変 化による熱電対の出力信号の変化と逆の関係にされる。

熱電対とサーモバイルとを直列に電気接続することにより、サーモバイルと熱電 対の出力電圧は組み合わせられ、総合出力電圧を与える。熱電対の熱接点はサー モバイルの冷接点温度に保持される。従って、共通接点の局部温度に対するサー モバイル熱応答は局部温度への熱電対の熱応答の逆に近いので、総合出力信号の 変化は、熱電対の熱接点及びサーモバイルの冷接点が保持されている温度の変動 とは実質的に無関係である。

熱電対とサーモバイルとは総合出力電圧を与えるように直列に電気接続された電 圧源として使用されることが好ましいが、この二つは同等の結果を与える電流源 として使用することもできる。従って、別の実施例においては、熱電対とサーモ バイルとは、これらを電気的に並列に接続し、組み合わせられたこの二つの装置 の出力電流が総合出力電流を与えるようにすることができる。更に、共通接点の 温度の変動に実質的に無関係の総合出力信号を与えるためには、熱電対の熱接点 は、これをサーモバイルの冷接点温度に保持する必要がない。局部温度への熱電 対の熱応答と局部温度へのサーモバイルの熱応答との間の関係が既知である限り 、熱電対の熱接点とサーモバイルの冷接点とを異なった温度とすることかできる 。

一実施例においては、サーモバイルの感知する放射から短い波長を取り除くため にレンズが設けられる。これは、対象の目標物温度範囲におけるサーモバイルの 熱応答の直線性の改善を支援する。センサーの総合出力応答が対象の温度範囲に おける線形関数に接近するので、線形入力に応答する計器のような線形出力手段 を総合出力信号から直接制御することができる。

サーモバイルの熱接点温度の基準となる冷接点温度は、熱電対の冷接点を基準と する熱電対の局部的な熱接点温度である。熱電対の冷接点の基準温度は、その熱 接点及びサーモバイルセンサーから遠くに置（ことができる。これにより、目標 物の近くにあるための局部基準温度の不慮の変化によるセンサー出力の変化が防 止される。

本発明の一実施例は差動式放射検知器を提供する。この実施例においては、第１ のサーモバイルが第１の目標物からの放射を感知し、第１の目標物の温度を示す 出力信号を提供する。第１の熱電対が第１のサーモバイルの出力信号と組み合う 出力信号を与え、第１の総合出力信号を作る。第１の局部的温度の変化による第 １のサーモパイルの出力信号の変化は、第１の局部的温度の変化による第１の熱 電対の出力信号の変化とは反対の関係である。

第１のサーモバイル／熱電対の組合せに加えて、第２のサーモパイルが第２の目 標物からの放射を感知し、第２の目標物の温度を示す出力信号を提供する。第２ の熱電対が第２のサーモバイルの出力信号と組み合う出力信号を与え、第２の総 合出力信号を作る。第２の局部温度の変化による第２のサーモバイルの出力信号 の変化は、第２の局部温度の変化による第２の熱電対の出力信号の変化とは反対 の関係である。第１の熱電対及び第２の熱電対の冷接点は共通の温度に保たれ、 熱電対／サーモバイルの対は組み合わせられ差動出力を提供する。信号サーモバ イルセンサー実施例と同じ方法で較正器及びレンズを設けることができる。正確 な差動応答を与えるようにサーモバイルを整合させ、熱電対を整合させることが 好ましい。

本発明の別の実施例により、放射検知器は温度依存可変抵抗器を持ち、これがサ ーモパイルと組み合わせられて線形のサーモバイル出力電圧を作るためにサーモ バイル出力電圧と組み合う可変抵抗値を提供する。サーミスターにより線型化さ れたサーモバイル出力自体は線形の熱電対出力と組み合わせられ、サーモバイル の冷接点温度の変化に対してより安定な検知器出力を提供する。

前述の実施例においては、サーモバイルと熱電対とは一緒になって期待平均目標 温度及び共通接点の局部温度範囲に対する用途に適した検知器を形成する。しか し、サーモパイルの非線形の熱応答を補償するために熱電対の線形の熱応答が使 用されるので、共通接点の局部温度範囲を知らねばならず、かつこの範囲は比較 的狭い。従って、本発明の主要な利点は、検知器出力が広範囲にわたりサーモバ イル冷接点温度への依存がより小さいことである。

従って、熱電対の冷接点温度の変化による熱電対出力電圧の変化が熱電対冷接点 温度の前記変化による線形化サーモバイル出力電圧に変化とは逆の関係にされる ように、熱電対はサーモバイル／サーミスター回路と直列に電気接続される。従 って、この実施例は、線形化されたサーモバイル出力をサーモバイルの冷接点温 度の変化に対して補償するために線形の熱電対出力を与える熱電対を利用し、こ れにより与えられた目標温度に対する安定な検知器出力電圧を維持する。熱電対 はサーモバイル／サーミスター回路と直列に接続されているので、遠隔の熱電対 冷接点がサーモパイルの基準となる。熱電対冷接点温度の測定又は冷接点温度を 特定範囲内への強制は、これを必要としない。

温度依存可変抵抗器は、サーモパイルと電気的直列に接続されかつサーモバイル の冷接点と熱的に結合された少なくも１個の負の温度係数（ＮＴＣ）のチーミス タ−を備えることが好ましい。サーモバイル冷接点温度範囲にわたるサーモバイ ル出力電圧の線形化を達成するために、サーモバイル冷接点温度の変化によるサ ーミスターの抵抗値の変化が、サーモバイル冷接点温度の前記変化によるサーモ バイル出力電圧の変化と逆の関係となる方法で、サーモパイルの出力応答を変更 するようなＮＴＣサーミスターが選定される。別の配置においては、少なくも１ 個の正の温度係数のサーミスターがサーモバイルに直列に電気接続されかつサー モバイル冷接点と熱的に結合される。いずれの場合も、得られたサーモバイル出 力電圧はサーモバイル冷接点温度の変化に対して、より線形の関数である。

本発明のこの実施例は、目標物温度が既知でありかつ比較的安定であるような用 途に特に有用である。サーモパイル冷接点の広範囲な温度変動に対するサーモバ イル出力電圧の線形化を得るために、対象の目標温度範囲に依存して、異なった 形式のサーミスター又は複合サーミスターも標準の抵抗器と組み合わせて使用で きる。

前の実施例におけるように、対象のサーモバイル冷接点温度範囲に対して安定な 検知器出力を作るために、希望の目標温度において熱電対出力応答と交差するよ うに、線形化されたサーモバイル出力応答を微調整するためにポテンショメータ ーのような較正器を使用することができる。

また、サーモパイルは素子間でかなり異なったパラメーターを持っているので、 希望の目標温度に対して同一の検知器出力を与えるように多くの素子を調整する ために、ポテンショメーターはこれら素子をその変動に対して補償することがで きる。

本発明の別の態様により、熱電対は、異なった熱電対材料で形成されかつサーモ バイル回路が実際に熱電対の熱接点として働（ようにサーモパイル回路に組み合 わせられた導線の交差しない対を備える。熱電対をモバイル回路に接続され、従 ってサーモパイルの冷接点温度に保たれる“サーモバイル導線の対の一方に接続 される。第２の熱電対導線はサーモバイル導線に直接には電気接続されないが、 これはサーモバイル回路に電気接続される。更に、第２のサーモパイル導線はサ ーモパイルのごく近くに取り付けられエポキシによりサーモバイルの冷接点と熱 的に結合される。両方のサーモバイル導線は、同じ温度、即ちサーモパイル冷接 点温度に保持される。両導線は交差して熱電対の熱接点を形成してはならない。

計器の応答性は、これを検知器出力と組み合わせることができる。計器は、熱電 対出力の測定に通常使用される形式のものである。計器とサーモバイル回路の両 者は高インピーダンス装置であるので、サーモバイルは計器の測定値を破壊する 漂遊高周波雑音を受けるアンテナとして作用する。本発明により、高周波ノイズ 、特に６０Ｈｚ以上のノイズを減衰させるようにフィルターがサーモバイルと組 み合わせられる。好ましくは、このフィルターは、容量値が１−５μＦで検知器 出力に並列に接続されたコンデンサーを備える。高周波域においては、コンデン サーがサーモバイル回路出力インピーダンスを低くし、これにより計器における 高周波ノイズの存在を無くす。

本発明の別の実施例においては、放射検知器はサーモパイル及びサーミスターを 備え、線形化されたサーモバイル出力電圧を提供する。線形化されたサーモバイ ル出力はサーモパイル冷接点温度の変化に対して線形の関数であ唇９で、線形の 冷接点補償を有する線形出力手段を、温度表示を与えるように検知器と組み合わ せることができる。

本発明の更に別の実施例においては、温度監視システムが処理室内に置かれた製 品の温度を監視する。監視システムはサーモバイルを備え、これが製品から出る 放射を感知し製品温度を現すサーモバイルシステム信号を提供する。好ましくは 、熱電対及び温度依存可変抵抗器がサーモバイルに電気的直列に組み合わせられ 、製品温度を表示するシステム信号を提供する。製品温度が許容限度内に止まる 限り、出力信号は対象の製品温度範囲にわたり線形関数であり、局部的温度の変 動とは無関係である。

監視システムは、処理室内に延びている第１の端部と周囲温度環境内に配置され た第２の端部とを有するヒートシンクも備える。このヒートシンクは銅管又はヒ ートパイプを備えることもできる。放射検知器は、製品に向いた第１の端部の近 くでヒートシンクと熱的に組み合わせられる。放射検知器内の諸要素は処理室の 温度より低い最高局部温度を有するので、検知器に隣接したヒートシンクの温度 は検知器内の諸要素の最高作動温度を越さない。

図面の簡単な説明 本発明の以上の目的及びその他の目的、特徴及び利点は、付属図面に示された本 発明の好ましい実施例についての以下のより個別的な説明より明らかになるであ ろう。これら図面においては、総ての図面を通じて同じ部品は同様な番号で示さ れる。これら図面は、縮尺は必要ではなく、代わりに本発明の原理を図解するた めに強調がなされている。

図１Ａは本発明を具体化したサーモパイル放射検知器の電気回路図である。

図ＩＢは図１の回路と同様であるがサーモバイルと直列に熱電対を有する回路を 示す。

図２は図１のサーモバイルの放射を感知するための熱応答のグラフである。

図３はサーモバイルに連する放射の総放射に対する百分率と目標物温度とのグラ フである。

図４は本発明の差動式放射検知器の電気回路線図である。

図５は検知器ハウジングを通る空気流システムを有する本発明の実施例の長手方 向断面図である。

図６は図４の差動式検知器を使用した測定の応用の概略図である。

図７は図６に示されたセンサーのハウジングの断面図である。

図８は本発明を具体化したサーモバイル放射検知器の電気回路図である。

図９は図８のサーモパイル放射検知器の別の電気回路図である。

図１０は図１のサーモバイルの放射を感知するための熱応答のグラフである。

図１１は図１のサーモバイルの一定目標物温度と冷接点温度に対する熱応答との グラフである。

図１２は図１の放射検知器の温度依存可変抵抗器の一定目標物温度に対する熱応 答のグラフである。

図１３は図８の放射検知器の平面図である。

図１４は本発明のサーモパイル放射検知器の別の実施例の電気回路図である。

図１６は熱処理を受けている製品に対する別の温度監視システムの断面図である 。

好ましい実施例の説明 目標物から出る放射を感知するためにサーモバイル１９を使用した放射（ｒａｄ ｉａｔｉｏｎ）検知器が図ＩＡに示される。ポテンショメーター１７がサーモバ イル１９の出力導線間に接続されサーモバイルシステムを較正する手段を形成す る。以下更に説明されるように、この較正は、最終出力電圧、従７て読取り装ｒ Ｉ１１０により表示される目標物１度を対象の温度範囲内において感知された放 射と密接に関係付ける。好ましい実施例においては、ポテンショメーター１７は トリマー付き１００にΩポテンショメーターである。

サーモバイルは、その両端間の一連の熱接点と冷接点との温度差に比例した電圧 をサーモバイルの両端間で作るように形成される。従って、サーモバイル１９の システム電圧（Ｅ、）は次の関係式で現すことができる。

Ｅ、＝α、Ｎ　（Ｔ、−ＴりＫ　（１）ここに、Ｔ、はサーモバイル１９の熱接 点８の温度、Ｔ２はサーモバイル１９の冷接点９の温度、αＰはサーモバイル材 料のゼーベック係数、Ｎは熱接点８と冷接点９の数、そしてＫはポテンショメー ター１７によるスケール係数である。

一般に、目標温度Ｔ丁とサーモバイル出力電圧Ｅ、との間の関係は次式％式％ ここに、α２′はＶｏｌｔ／ＢＴＬＩ−ｈｒ−ｆｔ２単位におけるサーモバイル に対するゼーベック係数、ｅ↑は目標物表面の放射率、モしてσはシュテファン ーポルツマン定数である。係数α、°は更に次式により定められる。

ａｔ’　＝　（１＋　Ｃ（Ｔｚ−Ｔｔン　）ａ、、’　（４）ここに、Ｃはサー モバイルに対するゼーベック温度係数、αＦｒ’は特定の軌電対冷接点基準温度 に対して選定されたαＰ“の値、モしてＴ１１はαＰ、゛が選定された基準温度 である。実際的な応用については、ＴｌｌはＴ２の期待値として選定される。

式（３）に式（４）を代入して、サーモバイル出力電圧は次のように現せる。

ＥＰ＝　（１＋ｃ　（Ｔ２−Ｔｉ））ａｐ、’ｅｒｔｙ　（Ｔｙ’−’Ｌ’）Ｋ 　（５）式（５）に示されるように、サーモバイルシステム電圧Ｅ、は４次項（ Ｔア’　−Ｔ　Ｉ’　）の存在のためＴｔの変化に対して非線形で変化するであ ろう。この４次項は、サーモバイル１９により感知される放射（ＢＴＵ）が目標 物温度の上昇と共にどのように増加するかを表す図２の曲線１４により示される 。図２はサーモバイル冷接点温度Ｔ２が７０°Ｆと仮定し、従って曲線のＢＴＵ のスケールは７０°Ｆ以上のＢＴＵを現す。

出力装置１０は、普通は、熱電対により作られたような線形の出力関数に応答す る標準の計器であるので、できるだけ目標物温度の線形関数に似たサーモバイル 出力電圧Ｅｒを現すことが望ましい。線形の出力装置を使用したときの目標温度 の変化による感知放射の線形変化が図２に曲線１４で示される。各較正線は異な った点で曲線１４と交差して示される。特定の交差点の回りの与えられた目標温 度範囲内では、サーモバ温度範囲内では、この近似は、サーモバイルセンサーと 線形出力計器とを有する正確な温度検知器の構成を許すに十分である。

設計の目的に対して、サーモバイル熱接点の温度Ｔ、を予測することは困難であ る。しかし、大多数の実際的応用に対しては、（１丁−ＴＯ＞＞　（ＴＩ−Ｔｘ ） である。従って、サーモバイル出力電圧Ｅｐの値を確立する目的については、近 似式Ｔ、＝Ｔ、を使用できる。式（５）中のＴ、にＴ２を代入すれば、サーモバ イル出力電圧は次のようになる。

Ｅｐ＝　（１＋ｃ　（Ｔｚ−ＴＩ））αｐｒ’ｅ＋σ（Ｔｙ’−Ｔｔ’）　Ｋ　 （６）期待平均目標物温度と期待冷接点温度を知れば、式（６）から、希望の目 標温度において線形の近似関数と交差する出力応答を有する検知器を作るように 操作できる。多くの応用に対して、かかる検知器は、期待平均目標温度の付近の 目標温度範囲内では十分に正確であり、これにより正確な検知装置として機能す る。しかし、与えられた用途に対しては、出力電圧Ｅ、を所望の近似に較正する 手段が必要である。

サーモバイル応答の較正は、サーモバイル出力がサーモバイル曲線と選定された 線形近似との間の所望の交差点を最もよ（達成するような値のα１．°を有する サーモバイルを選ぶことにより部分的に達成される。

しかし、利用可能なサーモバイル材料の形式は限られるため、α１、°の値は希 望のように選定できないことがしばしばであり、この場合は所望の目標温度にお ける交差点を作ることができない。従って、本発明は、サーモバイルの出力電圧 ＥＰを測り検知器を期待平均目標温度に微調整により、検知器の使用者は、製作 許容差又はその他の影響による検知器のいかなる不正確もこれを修正できる。式 （６）内のポテンショメーターのスケール係数にの存在は、サーモバイル出力電 圧Ｅ、をポテンショメーターの設定の調整により制御し得ることを示す。

図ＩＢは、図ＩＡの回路のサーモバイル１９とポテンショメーター１７、並びに 熱電対１５を使用した放射検知器１２の別の実施例を示す。

目標物から出た熱放射は、サーモバイル組立体３０の窓１１を通って検知器１２ に入り、組立体３０内においてサーモバイル１９により受け入れられる。サーモ バイル１９は、感知された放射を示す最終の出力電圧が熱電対１５の導線２３及 び２５の端部間に提供されるような方法で熱電対１５と直列に接続される。これ らの端部はそれぞれ読取り装置１０の端子２１及び２７に接続され、この装置は 感知された放射の関数として目標物の温度の指標を提供する。

この実施例の熱電対１５は、サーモバイルセンサーをサーモバイル冷接点温度Ｔ 、の変化に対して補償して検知器の精度を高める。本発明は、Ｔ２を強制的に特 定温度に等しくすることなく、或いは最終の計器出力を算出するためにＴ、を測 定することな（、Ｔ２の変動を自動的に補償すると同時にサーモバイル及び目標 物から離れた検知器に基準温度を提供する熱電対１５を使用する。

熱電対は、一方の端部が他方の端部と異なった温度にある両端部において互いに 接続された２本の異種金属により形成され２個の接点間に電圧を作るように形成 される。図ＩＢの熱電対１５は線２５と線２３とにて示される。接続点２０は、 サーモバイル１９の冷接点９と同じ温度（Ｔ１）に維持される。第２の接続点、 即ち端子２１と２７とは温度Ｔ、である。これら２個の熱電対接続の結果として の端子２１と２７との間に作られる電圧（ＥＣ）は、次の関係式により現される 。

ＥＣ＝（ＩＣ（ＴＩ−ＴＯ）　（２） ここに、α、は熱電対材料に対するゼーベック係数であり、Ｔｏは端子２１と２ ７の温度、典型的には周囲温度である。

図ＩＢのサーモバイル１９と熱電対１５とは電気的に直列に接続されているので 、図１の回路の端子２１．２７間に現れる総合出力電圧Ｅ０は、サーモバイル出 力電圧Ｅ、と熱電対出力電圧Ｅ、との組み合わせである。即ち、 Ｅａ＝Ｗｐ＋Ｅｃ　ｌ　（７） 式（２）と式（６）とを結合すると次式が得られる。

Ｅｏ＝（１＋Ｃ（ＴＩ　Ｔｌ）　）　ｆｆｒ＋’　ｅｔ（７（Ｔｒ’　Ｔｊ’） 　Ｋ＋α−ＣＴｚ　Ｔ６）　（８） 読取り装置１０により見られる端子２１と２７との間の最終出力電圧は、サーモ バイル１９と熱電対１５とが直列に接続れているため、これらにより作られた電 圧の和である。図ＩＢに見られるように、熱電対１５の熱接点はサーモバイル１ ９の冷接点温度と同じ温度（Ｔ、）である。Ｔ２が増加すると’ｒ、−’ｒ、は 減少し、サーモバイル出力電圧Ｅ、は低下する。

しかし、Ｔ、も熱電対１５の熱接点温度であるため、Ｔ、の増加はＴ、−Ｔｏを 増加させ、熱電対出力電圧ＥＣもまた増加する。従って、温度に対するサーモバ イル出力電圧の変化（ｄＥ、／ｄＴ）は温度に対する熱電対出力電圧の変化（ｄ Ｅｃ／ｄＴ）に近（、Ｔ２の変動はかなり広い変動範囲内で無視できる。即ち、 ｌ　ｄＥＰ／ｄＴｌ　＝Ｉ　ｄＥｃ／ｄＴｌ換言すれば、ＴＩの増加によるＥ、 の減少がＥＣの対応Ｃた増加にほぼ等しい限り、総合出力電圧Ｅ　６　＝　Ｅ　 ｃ　＋　Ｅ　Ｐは実質的に変化しない。熱電対材料の適切な選択が、熱電対の電 圧応答をＴ２における変化を最もよ（補償するα。の値を与える。

以上の解析は、好ましい実施例の場合のように、Ｔｏが一定に保たれると仮定し た。しかし、Ｔ、が変化できる場合は、ＴＩ、ちまた監視され、出力Ｅ０の補償 のために使用される。Ｔｏはサーモバイル組立体から離れているので、Ｔｏの管 理及び／又は監視は簡単な業務である。事実、通常の熱電対電子装置は冷接点用 の安定した温度基準を含み、明らかにされたサーモバイル／熱電対はかかる電子 装置と互換できる。

以上により、検知器１２は複雑な電子装置又は煩わしい計算の使用なしに感知さ れた放射から目標物の正確な温度の表示を与える。本発明の温度検知器は、感知 された放射の実質的な線形関数でありかつ標準の出力計器の要求を満足させる出 力信号を提供しつる対象温度範囲に制限される。温度Ｔ０はサーモバイルセンサ ーから遠くに保持できるので、これを容易に一定に保ち、又は独立して測定する ことができる。サーモバイル及び熱電対の熱応答は対象温度範囲においては互い に近いので、サーモバイルの冷接点温度の変化は熱電対により補償され、サーモ バイルの冷接点温度の測定は不要である。これにより、サーモバイルセンサー付 近の温度センサー及び／又はヒーターの必要がなくなる。

サーモバイル１９と熱電対１５との直列接続により、目標物温度ＴＴと２７の位 置は測定目的に最も適するように選定できる。遠隔の基準温度は、代表的なサー モバイルの冷接点基準温度の周囲温度及び目標物の熱からの遮断の問題を取り除 く。放射センサーを目標物表面に極めて接近させ又は実際に触れさせる、冷接点 温度の変動による大きな不正確をもたらすことがかなり多い。

図２の４次曲線１４の傾斜は目標物温度とともに急速に変化するため、目標温度 の到達点として期待される対象温度範囲の選択が重要である。

サーモバイル出力は、ポテンシヨメーター１７により較正され、この出力が選定 された温度範囲の中央の温度における希望電圧値と等しくなるようにされる。こ れにより、較正温度の付近のサーモバイル出力は、この温度範囲における線形電 圧出力に応じて出力装置にほぼ線形で現われることができる。例えば、図２の２ ００６Ｆ較正線１３は、２００’Ｆ点において曲線１４と交差する線形関数を示 す。この交差点は、２００’Ｆの期待目標物温度に対するサーモバイル出力の較 正を示す。

本発明の好ましい実施例においては、２００°Ｆ較正は約１７５°Ｆと約２２５ °Ｆとの間の目標温度に対して正確である。図２の線２９と曲ｖ４．１４との交 点により示された第２の較正は３００°Ｆを中心とし、約２７５’Ｆど約３２５ °Ｆとの間の目標温度に対して正確であるだけである。その他の較正も、図２の 直線により図示される。

熱電対１５のある場合とない場合の本発明の代表的な較正と得られた出力の幾つ かの例が下表に示される。各表は本発明を典型的に使用した異なる応用を現す。

鼓膜用１変センサー ＴＲＴＴＭ　Ｔ２　Ｋ　Ｔｐ　Ｔｏ　ａｔ：　Ｌ　ＩＩ＜、９８．６　９８．６ ０　９０　．８８１　９０　７０　３０　３０　３０９８．６　９ｇ、５８　６ ０　．８８１　９０　７０　３０　３０　３０９８．６　９８．６４　１１０　 ．８８１　９０　７０　３０　３０　３０熱電対なし Ｔ賦　Ｔｔｗ　Ｔ２　Ｋ　ＴＲＴ６　ａｐ：　Ｌ　ａｅｑ９８．６９８．６　７ ０　．８６　７０　７０　３０　３０　３０９８．６　１０８．６２　６０　． ８６　７０　７０　３０　３０　３０９８．６　５８．７　１１０　．８６　７ ０　７０　３０　３０　３０５００　５００　９０　．２４５　９０　７０　３ ０　３０　２３５００　５０９　４０　．２４５　９０　７０　３０　３０　２ ３５００　４９０　１５０　．２４５　９０　７０　３０　３０　２３熱電対な し Ｔ５　丁１，１　丁２　Ｋ　ＴＲ７６ａｐｒ”　Ｂｅ　ａａｍ５００　５００　 ７０　．３３５　７０　７０　３０　０　３０５００　５４６　９０　．３３５ 　７０　７０　３０　０　３０５００　６２３　１５０　．３３５　７０　７０ 　３０　０　３０昂進ユ世 ＴＲＴＴＭ　Ｔ２　Ｋ　Ｔｌｌ　７６　ａｐ、’　１．　Ｉ。

２０００　２０００　７０　．１６９　７０　７０　１　３０　４．９２０００ 　１９７９　４０　．１６９　７０　７０　１　３０　４．９２０００　２０５ ５　１５０　．１６９　７０　７０　１　３０　４．９艷４町リビ Ｔｌｌ　ＴＴＭ　Ｔ２Ｋ　ＴＲＴ、ａｔ、’　ａｃａ、。

２０００　２０００　７０　．１６９　７０　７０　１　０　４．９２０００　 ２１６３　４０　．１６９　７０　７０　１　０　４．９２０００　１５６５　 １５０　．１６９　７０　７０　１　０　４．９上表に示されるように、αＰ、 ゛の適正な選択、及びＫの微調整が、与えられた局部温度Ｔ２に対して検知器の 表示した温変出カＴＴＭを、実際の目標物温度１丁と等しくさせることができる 。使用された計器はα、のゼーベック係数較正を持つ。Ｔ２の変動にょるＴＴＭ の安定性は熱電対の使用により格段と強化された。この改良は、熱電対の使用な しの場合と比較した熱電対の使用ありの場合の上表のＴ２にょるＴ　ｒｗの変動 の減少により示される。Ｔ２にょるサーモパイル出力信号の変化はＴ、にょる熱 電対出力信号の変化と逆の関係にあるので、Ｔ２の上昇にょるサーモバイル出力 信号の低下は増加した熱電対出力信号により補償される。

サーモバイル出力の所望の較正の達成だＩフでなく、選定された対象の温度範囲 内の４次の関係の直線性の改良もまた望まれる。図２の曲線かと共に増加する。

較正が正確である温度範囲の拡大のため、出願人は以下の事項を使用する。

シュテファンーポルツマンの関係式から、感知された放射に関して線形であるサ ーモバイル１９の電圧出力は目標物温度に関して非線形である。しかし、目標物 からの熱放射から短い波長（約７ミクロン以下）を取り去ることにより、出願人 はサーモバイル１９からの非線形出力の範囲をより良い線形近似のものに変換す る。この結果は、長波長の放射は、低温においては目標物から出た放射の大きな 部分を占めるが、目標物温度が約２００°Ｆ以上に上がると、より高い波長に比 べて減少するという事実を使って達成される。短い波長の放射を取り除く材料の 図ＩＢの回路の窓の使用により、サーモバイルに実際に達する総放射の割合は目 標物温度の上昇と共に減少する。この関係が図３に曲線１６により示される。

曲線１６はサーモバイルに達する総放射に対する相対部分を示す。目標物温度が 上昇すると、目標物の総放射を構成している長波長の放射の割合が低下する。従 って、反比例して短波長放射の割合が増加する。しかし、短波長放射は窓フィル ター１１により阻止され、サーモバイルには到達しない。そこで、感知された放 射の関数である４次曲線は高い目標物温度において低下し、図２に示された曲線 ６５を与える。曲線６５は曲線１４と曲線１６の積を示す。２個の曲線１４と１ ６とを比較できるように、図３には４次曲線１４も示される。曲線６５により示 されるように、濾波された４次のサーモパイル曲線は線形関数にかなり接近して 正確な目標物温度範囲を拡大させる。

（ＬＷＰ）を得るために、窓１１は、長波長（約７ミクロンから２０ミクロン） の放射を通過させ、短波長（約７ミクロン以下）の放射を除去するシリコンのよ うな材料で形成されることが好ましい。その他の波長を遮断して４次曲線の形状 を別のものに変える別のフィルター材料も使用できる。

熱電対１５の端子２７及び２１は、種々の読取り装置への着脱可能な接続に適用 できることが好ましい。端子２７．２１間の電圧は感知された放射を表示するも のであり、検知された温度の指標を示す種々の読取り装置に供給することができ る。異なった読取り装置のために熱電対１５用に異なった導線を使用できる。例 えば、Ｊ型読数り計器用に導線２５を鉄とし、導線２３をコンスタンタンとする ことができる。この場合は、検知器の最終出力電圧は、約７０°Ｆ以上の目標物 温度において好ましくは３０μＶ／’Ｆである。又は、別の実施例においては、 タイプＲ及びＳの読取り計器について、導線２３．２５をそれぞれ白金及び白金 ロジウムとすることができる。

共通の読取り装置は、ポテンショメーター１７のインピーダンスより大きな入力 インピーダンスを必要とする。しかし、読取り装置への入力インピーダンスがポ テンショメーター１７のインピーダンスと同じ程度のものであれば、そのときは 検知器１２が正確である目標物温度の範囲を更に増加させることができる。また 、約２００°Ｆ以下において正確な検知装置については、検知器は、小さな内部 抵抗容量及び比較的大きな外部抵抗容量が使用されればより安定である。ポテン ショメーター１して有用なツールである。

本発明の別の実施例が図４に示される。図４の装置においては、２個のサーモパ イル１０１．１０３の各はそれ自体の熱電対１０２．１０４と直列に結線される 。従って、本質的に、図ＩＢの検知器の２組が提供されるが、これらの遠隔の基 準温度出力ＴＯＡ及びＴｅｌにおＬ）では異なった結線とされる。図４において 、上方のセンサーをセンサーＡと呼び、下方のセンサーをセンサーＢと呼ぶ。図 ＩＡ及びＩＢに関して説明された計算を使用すれば、端子１０６．１０７の間の 出力電圧ＶＡはＴ、Ａ−ＴｏＡ’にほぼ等しく、従ってサーモパイル組立体１０ １の熱接点と基準温度ＴＯＡ’との間の温度差の指標である。同様に、センサー Ｂの出力端子１０８．１０９間の出力電圧ｖ、はＴｌａ　Ｔｏｅにほぼ等しく、 サーモバイル１０３の熱接点と基準温度Ｔｌ１１’との間の温度差の指標である 。

サーモバイル１０１と１０３及び熱電対１０２．１０４は、センサーＡとセンサ ーＢの出力特性ができるだけ近づくようによ（調整される。

ＴＯＡとＴｏ、とはそれぞれのサーモパイルセンサーから離して置けるので、こ れらはＴ。Ａ＝　Ｔ　６　ｓ　＝　Ｔ　ｏであるように同じ基準温度の保つこと が容易である。これは、基準温度ＴＯＡとＴＢとを互いにご（近くに置き又は熱 的に結合させることにより、容易に達成できる。従って、両センサーＡとＢとは 遠隔の同じ基準温度ＴＯを基準とする。そこで、これらの出力を差動式の方法で 比較できる。図４に示されるように、センサーＡの端子１０６はセンサーＢの端 子１０８に結線され、共通の電気的基準を形成する。センサーＡの端子１０７と センサーＢの端子１０９は差動出力として使用され、ＶＡ−Ｖｓに等しいであろ う。

Ｖ　Ａ＝　（Ｌ　Ａ　（Ｔ　Ｉ　Ａ　Ｔ　ｏ）及ヒＶ　ｓ　＝　αｓ　（Ｔ　＋ 　ｅ　Ｔ　ｏ　）であるので、 Ｖ　ｏ　＝　Ｖ　Ａ　Ｖ　ｍ ＝αＡ　Ｔ　Ｉ　Ａ−αＡＴＯ−αｍ　Ｔ　１　ａ＋αｓＴ６しかし、２個のセ ンサーＡ及びＢは非常に細かく整合されてｐｚるので、及び　■。＝α［Ｔ　Ｉ 　Ａ　Ｔ　０Ｔ　１ａ　＋　Ｔ　６　］＝ａ　［Ｔ、Ａ−Ｔ、ａ］ 従って、■。はセンサーＡとセンサーＢの目標物間の温度差の正確な指標である 。

図４の装置は各センサーがそれぞれ遠隔の温度Ｔ０を基準にできるので、サーモ バイル１０１及び１０３の冷接点を熱的に連結し又は互０に隣接して置く必要が ない。これにより、差動式センサー１００が、互Ｇ１に距離の大きい目標物間の 温度差を測定できるという顕著な利点が得られる。差動式検知器のある導入が図 ９及び１０を参照し示される。互０に関連するセンサーの配置、位置及び方向は 、これらが共通の遠隔基準温度Ｔ０を有する限り感知に影響を与えない。サーモ 、（イル冷接点温度の比較は不要であり、過去の差動式温度センサーの複雑な加 熱及び測定用の回路の多くは、これを無くすことができる。遠隔基準温度は局部 基準温度Ｔ、を含んだどこにでも置くことができるが、一般に感知される環境か ら除かれた遠隔電子装置に置かれることが最も好都合であることを認識すべきで ある口 熱管理及びサーモｔ４’にル組立体の保守は、検知器の設計中に空気流システム を含ませることにより提供される、図５は、本発明の検知器３１におけるかかる 空気流システムを示す。検知器３１は、熱電対４０に直列に接続されたサーモパ イル組立体３２を同軸に保持する銅のスリーブ３４を使用する。サーモパイル組 立体３２はスリーブ３４の目標物側の端部を通って部分的に突き出し、一方、熱 電対４０はスリーブ壁の内側に置かれる。更に、スリーブ３４は熱電対４０の絶 縁のため熱エポキシ３６で充填される。プラスチックのシェル３８がスリーブ３ ４とサーモバイル−熱電対要素のための外側がパー又は）＼ウジングを提供する 。シェル３８の内壁は収納される要素の全体的な輪郭に従うが、装置を通る空気 量の十分な隙間を持つ。

特に、シェル３８とスリーブ３４との間で検知器３１の後端４２に空気が供給さ れ、シェル３８とスリーブ３４との間の隙間により形成された通路に沿って流れ る。空気は、サーモパイル組立体３２のレンズを通って流れ、目標物側端部の開 口４９を通って検知器３１から出る。約３ｐｓｉの圧力でかつ釣１１ｆｔ”／ｍ ｎの流量で供給された空気は、レンズをゴミ屑から清潔に保ち、かつ検知器３１ の精度を確保するためにサーモパイル組立体３２の狭い作動温度範囲を維持する に十分な流量を与える。空気は、通常の手段及び方法により、かかる流量又は同 様な流量及び圧力で供給される。

図４の差動式装置を使用した特別の検知器の実施例が図６に示される。

コンベヤーベルトが、周囲温度より高温又は低温の接着剤にような被覆用物質で 被覆すべき素材１２０を動かす。被覆用機械１２４は、素材１図ノ屡の図面のサ ーモバイル１０１．１０３を含み、かつ被覆用機械１２４の各側に置かわる。管 路部分１３０及びｉ　３２がそれぞれセンサーＡ及びＬ（に従属する。管路部分 １３０．１３２内ｊこそれぞれ熱電対１０２及び１０４の導線、並びＩこ図５の 実施例に使用されたような空気流維持用の空気流路が収容される。

ハウジング１３４は、前置増幅器を有する差動式検知器の熱電対１０２．１０４ の端子１０６．１０７．１０８．１０９、及び空気流発生用の空気源を収容する 。従って、熱電対１０２．１０４用の基準温度Ｔ０は同じであり、ハウジング１ ３４の内部の基準温度と等しい。電線１３６が差動式検知器の出力を受ける主回 路／表示ユニット１３８への電気出力を提供する。別の出力を電線１４０を経て 警報／制御システムに通過させることができる。

素材１２０は被覆用物質１２２で被覆されると、素材の未被覆面（センサーＡ） と素材の被覆面（センサーＢ）との間の温度差が前置増幅器ハウジング１３４の 作動出力として検知され、コンベヤーベルトによる素材の運動の自動制御に使用 される。作動式センサーにより温度差が検知される限り、被覆作業が継続される 。しかし、素材１２０の被覆が行われないと、センサーＡとセンサーＢとにより 感知される温度差はもはや存在しない。これに応じて、主回路／表示ユニット１ ３８が電線１４０に沿って警告信号を発生し運転者に警告し、またはコンベヤー ベルトを自動停止させる。

図６のセンサー１２６．１２８と同様のセンサーユニット１４１の断面が図７に 詳細に承すれる。ユニット１４１は、ハウジング内で感度の夕のハウジング】− ４２を持つ。ハウジング内に取付は用構造１４６があり、こｊｌは薄い絶縁用シ ム１４７によりハウジング内に取り付けられ、このンムにより空隙１４８がハウ ジング１４２の内部要素を囲むことができる。この空隙１４８は内部要素をハウ ジングの温度から絶縁し、更に空気流は空気流維持システムからハウジングを通 り通過できる。取付は用構造はハウジングの開口１５２を通りハウジングに入る 放射を検知するように方向付けされたサーモバイルセンサー１５０を支持する。

熱的に安定な取付は用構造１４６内に、センサー１４１の熱電対基準接点１５４ が熱的に取り付けられる。図４を参照し説明されたようなスケール用ポテンショ メーターが取り付けられた回路盤１５６が、サーモバイル１５０に近接して位置 決めされる。管路接続１５８が前置増幅器からセンサー１４１に至る管路を支持 する。この管路は、熱電対の出力線を電気的に遮蔽し、センサーの位置を機械的 に保持し、更に適宜の空気流維持装置からのセンサー１４１の掃除用又は冷却用 の空気の通過を許す。

図ＩＢに示されたセンサー設計の注目される一つの用途は、身体の中心部の温度 に近い温度を有する人の鼓膜の温度を感知するための鼓膜温度監視装置としてで ある。外科手術中のように人の身体温度の監視を必要とし又は希望することがし ばしばある。温度センサーの領域では複雑でないヒーター又は電子装置が必要で あるので、これを収容するパッケージは極めて小型かつ単純である。図ＩＢのデ ザインにより、センサーは出力装置に至る導線だけを有し被験者の耳道内に直接 挿入できる。か平均目標物温度及び既知のサーモバイル冷接点温度範囲を含んだ 用途に適した検知器を形成する。しかし、サーモバイルの非線形の熱応答を補償 するために熱電対の線形の熱応答が使用されるので、サーモバイル冷接点の温度 範囲は既知でかつ比較的狭いものでなければならない。

図８を参照すれば、本発明の別の実施例は温度依存可変抵抗器２１６を有する放 射検知器を備え、この可変抵抗器はサーモバイル１９に組み合わせられてサーモ バイル出力電圧と組み合った可変抵抗を形成し、線形化されたサーモバイル出力 電圧を作る。それ自体がサーミスターにより線形化されたサーモバイル出力が、 熱電対２３１からの線形の熱電対出力と組み合い、広い範囲のサーモバイル冷接 点温度にわたり安定した検知器出力Ｅ０を提供する。

図８の放射検知器は、目標物から放射され窓２１１を通じて入ってくる放射を感 知して目標物温度を現す出力信号を提供するサーモバイル１９を持つ。先の実施 例におけるように、熱電対２３１が、サーモバイル１９と直列に電気接続されか つこれに熱的に結合される。熱電対出力はサーモバイル冷接点温度の変化により 線形変化をし、同時にサーモバイル出力信号はサーモバイル冷接点温度の前記変 化により非線形な変化をするので、熱電対２３１はサーモバイル冷接点の幾分か 狭い範囲の温度に対する温度補償を提供する。

本発明の別の態様により、負の温度特性（ＮＴＣ）のサーミスター２１６がサー モバイル１９と直列に電気接続されかっサーモバイルの冷接点９と熱的に組み合 わせられ、サーモバイル出力電圧と組み合って冷接点温度による線形システム電 圧を作る可変抵抗を提供する。線形化サーモバイル出力は熱電対出力電圧と組み 合い、広範囲のサーモバイル冷接点温度にわたり安定した総合出力電圧を作る。

同じ結果を得るために、図９に示されるように正の温度係数（ＰＴＣ）のサーミ スター３１６をサーモバイルに並列に接続することができる点に注意されたい。

式（８）から、サーモバイルの出力電圧（Ｅ、）は４次の項（Ｔア４−Ｔ２４） の存在のためＴ、及びＴ２の変化により非線形で変化することを想起されたい。

この４次の項は図１０の曲線３４により示され、この曲線は、サーモバイル出力 電圧が一定のサーモバイル冷接点温度に対する目標物温度の増加と共にいかに増 加するかを示す。４次の項は図１１の曲線２３６により更に示され、これはサー モバイル出力電圧が一定の目標物温度に対するサーモバイル冷接点温度の増加と 共にいかに減少するかを示す。更に図１１には曲線２４６も示され、これは熱電 対出力電圧（Ｅ、）がサーモバイル冷接点（即ち、熱電対の熱接点）温度の上昇 により線形でどのように増すかを示す。

冷接点温度の変化に対するサーモバイルと熱電対の出力の逆の関係のため、組み 合わせられた出力は、これを一般に冷接点温度と無関係にすることができる。こ のために、サーモバイル出力２３６は直線状の曲線２３８に近似して線形化され る。曲線２３８は熱電対曲線２４６と組み合って冷接点温度の変化に対して一般 に一定の出力２４８を提供する。

対象のＴ、からＴｘまでの冷接点温度範囲にわたり線形化された曲線２３８を作 るために、サーモバイル曲線２３６には曲線２４９を掛けなけれなならない。Ｘ 軸及びＹ軸を拡大した図１２に示されるように、曲線２４９は対象温度範囲ＴＮ ないしＴ、においで曲＃！２４０により近似される。

曲線２４０は下に説明されるようにサーミスター回路の結果である。

再び図８を参照すれば、ＮＴＣサーミスター２１６は、サーミスターと組み合っ て図１２に示された応答曲線２４０を有する可変抵抗器Ｒ（Ｔｚ）を形成する抵 抗器Ｒ１（２２２）及びＲ２（２２４）の対に接続される。曲線２４０は最大抵 抗値及び最小抵抗値を持つ。サーミスター２１１び抵抗器２２２．２２４はサー モバイル１９と直列に電気接続されかつサーモバイル冷接点９と熱的に結合され るので、抵抗器Ｒ（Ｔりはサーモバイル出力電圧（Ｅ、）と組み合って、サーモ バイル冷接点温度によりほぼ線形に変化する出力電圧（Ｅ−＋）を作る。

図８に示されるように、熱電対２３１は、目標物の感知された放射を現す最終出 力電圧（Ｅｏ）が熱電対２３１の両導線２３１と２３３との間に提供されるよう な方法で、サーモバイル１９及びサーミスター２１６に直列に接続される。熱電 対の導線の端部は、目標物温度の指標を提供するためにＥｏを使用する読取り装 置１１０の端子２４１及び２４２にそれぞれ接続される。所与の目標物温度に対 して最終の出力電圧（Ｅ、）が一定値に止まるように、熱電対２３１はサーモバ イル冷接点温度Ｔ２の変化に対して線形化されたサーモバイル出力の補償を行う 。Ｔｚを特定の温度と強制的に等しくさせることなく、或いは最終出力電圧の計 算に使用するためにＴｚを測定することなく、熱電対２３１は、線形化された出 力（Ｅ、、）の変化をＴｚの変動に対して自動的に補償する。

図８の熱電対２３１は１１２３２と線２３３とから作られる。破線で示された線 ２３２は線２３３とは異なった材料のものである。熱電対２３１の２個の接点は 、端子２４１と２４２及び端子２４３と２４４で示される。端子２４３と２４４ における第１の接点はサーモバイルの冷接点４２との間の電圧（ＥＣ）は次式で 現わせ得ることが考えられる。

ＥＣ＝ａｃ　（Ｔｚ−Ｔａ）　（９） ここに、α。は熱電対材料のゼーベック係数であり、Ｔ、は端子２４１及び２４ ２の温度でありこれは通常は周囲温度である。

図８のサーモバイル１９、サーミスター２１６及び熱電対１３１は直列に電気接 続されるので、端子２４１と２４２との間に現れる総合出力電圧Ｅ、は、線形化 されたサーモバイル出力電圧Ｅ□と熱電対出力電圧Ｅｃ°との組合せである。即 ち、 Ｅ、＝Ｅ月＋ＥＣ（１０） 更に、熱電対の熱接点はサーモバイル冷接点と同じ温度にあるので、熱電対出力 電圧応答は、Ｔｚの変化による線形化サーモバイル出力電圧応答とは逆の関係に なる。そこで、図１１を参照すれば、熱電対電圧応答２４６は、サーモバイル冷 接点温度範囲の変化に対する線形化サーモバイル出力電圧応答２３８とは逆の関 係となる。Ｔｚが増加すると、サーモバイル出力電圧Ｅ、は低下する。しかし、 Ｔｚはこれもまた熱電対２３１の熱接点温度であるため、Ｔｚの増加は熱電対出 力電圧ＥＣを減少させ、Ｔ、の変動の総合出力信号２４８に対する影響は無視で きる。従って、Ｔｚの増加によるＥＰ、の減少がＥｃｏの対応した増加に等しい 限り、総合出力電圧応答２４８　（Ｅｏ＝Ｅｃ＋Ｅｐ）は実質的に変化しない。

上の解析は、好ましい実施例におけるようにＴ、が一定であると仮定した。しか し、もしＴｏが変動できるならば、出力Ｅ、を補償するためにＴｏもまた監視さ れ使用される。Ｔ、はサーモバイル組立体から離れてい電子装置を使用できる。

サーモバイルと直列に熱電対を使用することにより、遠隔制御の熱電対基準Ｔ０ がサーモバイル基準温度となる。サーモバイルの内部冷接点温度の監視は不要で ある。

再び図８及び図１１を参照すれば、線形化サーモバイル出力応答２３８の微調整 にポテンショメーターを使用し希望の目標物温度において熱電対出力応答２４６ と交差させ、広いサーモバイル冷接点温度範囲にわたり安定した総合出力Ｅ、を 作ることができる。より特別には、ポテンショメーター２１８は線形化されたサ ーモバイル出力ＥＰ、のスケーリングし、検知器の期待目標物温度への微調整を 許す。これにより総合出力信号Ｅ０は目標物温度を含んだ範囲内で可能な限り正 確である。

手動調整可能なポテンショメーター１８によっても、検知器の使用者は、製作許 容差又はその他の影響による検知器のいかなる変化も修正ができる。例えば、サ ーモバイルは、素子ごとに非常に変動する特性インピーダンスＲ５°のようなパ ラメーターを持っている。多（の検知器がサーモバイル冷接点温度の与えられた 範囲に対して同じ総合出力応答を提供するように、ポテンショメーターはこれら の変動を補償するように調整される。式（８）におけるポテンショメータースケ ール係数にの存在は、線形化された出力電圧ＥＰＩをポテンショメーターの設定 の調整により制御し得ることを示す。

図８を参照すれば、サーモバイル１０と出力装置１０とは両者とも高インピーダ ンス装置であるので、放射検知器は、出力装置１０による測定値を破壊する漂遊 高周波雑音を受けるアンテナとして作用する。従っる。好ましくは、このコンデ ンサーの容量値は１−５μＦである。低周波数においては、コンデンサー２８は 、オープン回路と類似しているので放射検知器の出力インピーダンスに対する影 響はない。しかし、高周波においては、コンデンサーは短絡回路に類似し、放射 検知器出力インピーダンスを低くし、これにより出力装置１０における高周波ノ イズを減衰させる。

図１３を参照すれば、本発明の別の態様により、熱電対２３１は、異種の素材で 作られかつサーモバイル回路が事実上熱電対の熱接点として作用するようなサー モバイル回路に組み合わせられた導線の交差しない対を備える。先に説明された ように、熱電対２３１は異種の金属で形成された２本の導線２３２及び２３３よ り形成される。熱電対はサーモバイルと直列に電気接続されるので両方の熱電対 導線はサーモバイル回路に異なった位置で電気接続される。より特別には、第１ の熱電対導線２３２は接点２４４においてサーモバイル導線の一方に電気接続さ れ、このサーモバイル導線はサーモバイル回路に接続され、従ってサーモバイル の冷接点温度に保持される。第２の熱電対導線２３３はサーモバイル導線に直接 には電気接続されないが、これは接点２４３においてサーモバイル回路に電気接 続される。更に、第２の熱電対導線はサーモバイルに隣接して取り付けられかつ エポキシ２３９によりサーモバイルの冷接点に熱的に結合される。両方の熱電対 導線は間じ温度、即ちサーモバイル冷接点温度に保持され、両導線は熱電対の熱 接点を形成するように交差してはならない。

形化サーモパイル出力電圧を提供する放射検知器を備える。この実施例はサーモ パイルを含まない。線形化サーモパイル出力はザーモバイル冷接点温度の変化Ｉ こ対して線形関数であるため、計器１０により検知された出力は冷接点温度に対 する線形補償を要するだけである。前の実施例においては、熱電対は線形補償要 素である。しかし、より普通のサーモバイルンステムは、温度検知サーミスター と共に冷接点温度を感知し、次いで計器により検知された信号を補償する。線形 の補償は、一般にこれを行うことが容易である。

本発明の別の好ましい実施例においては、温度監視システムは、処理室内に置か れた製品の温度を監視する放射検知器を使用する。図１５を参照すれば、処理室 ２５０は室内に置かれた製品２５２に熱処理を行う。

製品は、多数の製品が熱処理室を通過するようにコンベヤー２５４上に配置され る。放射検知器３０はサーミスターを備え、これが製品から出た放射を感知し、 製品の温度を示すサーモパイル出力を提供する。好ましくは、温度依存可変抵抗 器及び熱電対がサーモパイルに電気的及び熱的に組み合わせられ、製品温度を示 す総合出力信号を提供する。製品温度が許容範囲内にある限り、総合出力信号は 対象の製品温度範囲にわたり線形関数であり、かつ検知器の局部的温度の変動と は無関係である。

線形関数に応答する出力装置１０は総合出力信号を受け、製品温度の指橢を提供 する。

監視システムは、処理室内に延びている第１の端部２６０及び周囲温度環境内に 配置された第２の端部２６２を有するヒートシンク２５８も備える。放射検知器 ３０１はヒートシンク２５８と熱的に組み合わせられ、更に製品に向いた第１の 端部２６０内に胃かれる。放射検知器内の諸要素は処理室の温度より低い最高作 動温度を有するので、ヒートシンクの第１の端部２６０内の温度は検知器内の諸 要素の最高作動温度以下に保たれなければならない。

このために、ヒートシンク２５８は、これに組み合わせられたフィン２６４を有 する銅バイブとされる。放射検知器に隣接するヒートシンク内の温度は、室２５ ０内への銅パイプの第１の端部２６０の延長部の深さに比例する。従って、室内 への延長部の適切な深さの選定により、検知器に隣接した銅パイプ内の得られる 温度は検知器ようその最高作動温度より低くできるであろう。

図１６を参照すれば、別の形状においては、放射検知器はヒートシンク３５８の 第１の端部３６０においてタブ３５９に取り付けられ、ヒートシンクと熱的に組 み合わせられる。一実施例においては、ヒートシンクは固体の銅パイプであって 、室内への延長部の深さは、検知器３ｏに隣接した銅バイブの得られる温度が検 知器要素の最高作動温度より低いように選定される。

図１６の別の実施例においては、ヒートシンク３５８はヒートパイプを備えるこ とができる。ヒートバイブ３５８は、各端が封鎖されかつ排気され少量の低沸点 液体及びその蒸気を封じた管である。この液体は、始めはヒートバイブの高温側 の端部、即ち第１の端部３６０内に１かれる。高温側端部からヒートバイブに入 ってくる熱が液体を蒸発させる。

加熱された液体は迅速にヒートパイプ内に分散し、急速にヒートバイブの低温側 端部３６２に運ばれる。蒸気は、低温側の端部において凝結し囲１度が検知器要 素の最高作動温度より低い限り、検知器は製品温度を監視するであろう。

本発明は、好ましい実施例を参照し特に図示され説明されたが、熟練技術者は、 請求範囲に規定された本発明の精神及び範囲から離れることなく、その形式及び 詳細における種々の変更をなし得ることを理解するであろう。

目標物温度（０Ｆ） ■ ｒ（乙　８ Ｆ（ζ９ ゾ 補正書の写しく翻訳文）提出書　（特許法第１８４条の８）

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．熱接点と冷接点とを有するサーモパイルであって、目標物からの放射を感知 し目標物の温度を示す信号を提供するサーモパイルと、熱接点と冷接点とを有す る熱電対であって、サーモパイルと電気接続されかつ総合出力信号を作るように サーモパイル信号と組み合わせられた信号を提供する熱電対と を備えた放射検知器。
2. ２．サーモパイル信号を調整する較正器を更に備えた請求の範囲１に請求された 放射検知器。
3. ３．較正器がポテンショメーターである請求の範囲２に請求された放射検知器。
4. ４．熱電対の熱接点温度がサーモパイルの冷接点温度に実質的に等しい請求の範 囲１、２又は３に請求された放射検知器。
5. ５．熱電対の冷接点がサーモパイルから遠くにある請求の範囲１−４のいずれか に請求された放射検知器。
6. ６．熱電対がサーモパイルと直列に電気接続された先行請求の範囲のいずれかに 請求された放射検知器。
7. ７．局部温度の変化によるサーモパイル出力の変化が前記局部温度による熱電対 出力信号の変化と逆の関係にある先行請求の範囲のいずれかに請求された放射検 知器。
8. ８．熱電対要素の材料が対象の温度範囲におけるサーモパイルの熱応答と同様な 熱応答を有する熱電対を提供する先行請求の範囲のいずれかに請求された放射検 知器。
9. ９．前記放射がサーモパイルにより感知される以前に前記放射の短波長部分を濾 波して除くレンズを更に備えた先行請求の範囲のいずれかに請求された放射検知 器。
10. １０．サーモパイルに電気接続された線形化サーモパイル信号を作るようにサー モパイル信号と組み合う可変抵抗値を有する温度依存可変抵抗器を更に備えた請 求の範囲１−９のいずれかに請求された放射検知器。
11. １１．抵抗器がサーモパイルと直列に電気接続された少なくも１個の負の温度係 数のサーミスターを備える請求の範囲１０に請求された放射検知器。
12. １２．抵抗器がサーモパイルと並列に電気接続された少なくも１個の正の温度係 数のサーミスターを備える請求の範囲１２に請求された放射検知器。
13. １３．サーミスター出力信号から高周波ノイズを濾波して取り去るためにサーモ パイルに電気接続されたコンデンサーを更に備える請求の範囲１−９又は１−１ ２のいずれかに請求された放射検知器。
14. １４．熱電対が異種金属で形成された交差しない１対の導線を備え、導線の対の 第１の導線はサーモパイルとサーモパイル回路に電気接続され導線の対の第２の 導線はサーモパイル回路に別の位置で電気接続され、前記熱電対導線はサーモパ イル回路が熱電対の熱接点として働くようにサーモパイル回路に接続された所で サーモパイル冷接点温度と熱的に組み合わせられる請求の範囲１−１３、１２− １５のいずれかに請求された放射検知器。
15. １５．熱接点と冷接点とを有する第２のサーモパイル、第２のサーモパイルは第 ２の目標物からの放射を感知し第２の目標物の温度を示す信号を提供し； 熱接点と冷接点とを有する最２の熱電対、第２の熱電対は第２のサーモパイルと 電気接続され第２の総合出力信号を作るように第２のサーモパイル信号と組み合 う信号を提供し；及び第１の総合出力信号と第２の総合出力信号との間の差を表 す差動出力信号 を備えた先行請求の範囲のいずれかに請求された放射検知器。
16. １６．熱電対の冷接点が同じ温度にある請求の範囲１５に請求された放射検知器 。
17. １７．目標物から出た放射を感知し目標物の温度を示す出力を提供するサーモパ イル；及び 線形化された出力信号を作るようにサーモパイルの出力信号と組み合う可変抵抗 値を提供する温度依存可変抵抗器を備えた放射検知器。
18. １８．抵抗器が少なくも１個の負の温度係数のサーミスターを備える請求の範囲 １７に請求された放射検知器。
19. １９．抵抗器が少なくも１個の正の温度係数のサーミスターを備える請求の範囲 １７に請求された放射検知器。
20. ２０．目標物からの放射を感知し目標物の温度を示す出力を提供するサーモパイ ル；及び サーモパイル出力信号のスケール付けができるようにサーモパイルの出力を横切 って組み合わせられたポテンショメーターを備えた放射検知器。
21. ２１．目標物から出た放射を感知し目標物の温度を示す出力を提供するサーモパ イル；及び サーモパイル出力信号から高周波ノイズを除去するためにサーモパイルと電気的 に組み合わせられたコンデンサーを備えた放射検知器。
22. ２２．処理温度において熱処理中を受けている室内の製品の温度を監視するため に処理室内で使用する温度監視システムにして、製品温度を監視する放射検知器 と 処理室内に延びている第１の端部と周囲環境内に置かれた第２の端部とを有する ヒートシンクとを具備し、放射検知器はヒートシンクに熱的に結合され、製品に 面するヒートシンクの第１の端部に隣接して位置決めされ、更にヒートシンクは 処理温度よりも実質的に低い内部温度を維持する ことを特徴とする温度監視システム。