JPS62163937A - 赤外線センサを用いた温度測定装置 - Google Patents
赤外線センサを用いた温度測定装置Info
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- JPS62163937A JPS62163937A JP559386A JP559386A JPS62163937A JP S62163937 A JPS62163937 A JP S62163937A JP 559386 A JP559386 A JP 559386A JP 559386 A JP559386 A JP 559386A JP S62163937 A JPS62163937 A JP S62163937A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、温度測定装置に係り、特には、物体から放出
される赤外線を検出し、この赤外線エネルギからその物
体の温度を測定できるようにした赤外線センサを用いた
温度測定装置に関する。
される赤外線を検出し、この赤外線エネルギからその物
体の温度を測定できるようにした赤外線センサを用いた
温度測定装置に関する。
〈従来の技術〉
第5図は従来例の赤外線センサを用いた温度測定装置の
ブロック図である。第5図において、1は赤外線センサ
素子の絶対温度T0をダイオード等を使用して検出する
素子温度検出回路、2は増幅器である。素子温度検出回
路1は、増幅器2を介して次式(11で表される信号を
出力するようになっている。
ブロック図である。第5図において、1は赤外線センサ
素子の絶対温度T0をダイオード等を使用して検出する
素子温度検出回路、2は増幅器である。素子温度検出回
路1は、増幅器2を介して次式(11で表される信号を
出力するようになっている。
vl =aT0+b・・・・・(1)
ただし、a、b:定数
To :赤外線センサ素子3の絶対温度3は、放射エネ
ルギを吸収し、熱に変換する材料で構成された赤外線セ
ンサ素子である。センサ素子3は被測定物体4から次式
(2)で表される赤外線エネルギPを受けてこの赤外線
エネルギPを電圧に変換して出力するものであって、そ
の出力電圧■は次式(3)で表される。
ルギを吸収し、熱に変換する材料で構成された赤外線セ
ンサ素子である。センサ素子3は被測定物体4から次式
(2)で表される赤外線エネルギPを受けてこの赤外線
エネルギPを電圧に変換して出力するものであって、そ
の出力電圧■は次式(3)で表される。
Pcc (σ/ 2)(1−cos θ)(tT’ +
RTs’−To ’)+(σ/ 2)(1+cos θ
)(T c’ To ’ )・・・・・(2) 但し、σ:ステファンポルツマン定数 θ:視野角 ε:放射率 Ts:物体4の周囲の絶対温度 TC:センサ素子3以外の装置の絶対温度 T:物体4の絶対温度 R:物体4の光反射率 VccKP ・・・・・・・・(3)但し、K:比例
定数 5はセンサ素子3からの出力電圧■を増幅する増幅器、
6は全波整流回路、7はピークホールド回路、8はバッ
ファである。
RTs’−To ’)+(σ/ 2)(1+cos θ
)(T c’ To ’ )・・・・・(2) 但し、σ:ステファンポルツマン定数 θ:視野角 ε:放射率 Ts:物体4の周囲の絶対温度 TC:センサ素子3以外の装置の絶対温度 T:物体4の絶対温度 R:物体4の光反射率 VccKP ・・・・・・・・(3)但し、K:比例
定数 5はセンサ素子3からの出力電圧■を増幅する増幅器、
6は全波整流回路、7はピークホールド回路、8はバッ
ファである。
この従来例では、TC−TO、RTs’ #Oとみなす
ことにより、前記式(2)を次式(4)に置換している
。
ことにより、前記式(2)を次式(4)に置換している
。
Pocσ (εT4−T0′)・・・(4)前記式(4
)はTosをToの摂氏温度とした場合、二項定理によ
り、次式(5)に変換できる。
)はTosをToの摂氏温度とした場合、二項定理によ
り、次式(5)に変換できる。
P(X: t εT’ (a Tos+ b)
・・・(519は混同回路である。混合回路9は、前記
式(1)と式(3)との各値を混合して出力するように
なっている。したがって、混合回路9の出力は、次式(
6)%式% 10は4乗根補正回路である。4乗根補正回路10は、
前記式(6)を4乗根補正して次式(7)で表される補
正出力を増幅器11を介して与える。
・・・(519は混同回路である。混合回路9は、前記
式(1)と式(3)との各値を混合して出力するように
なっている。したがって、混合回路9の出力は、次式(
6)%式% 10は4乗根補正回路である。4乗根補正回路10は、
前記式(6)を4乗根補正して次式(7)で表される補
正出力を増幅器11を介して与える。
TccKl P ・・・(7)
〈発明が解決しようとする問題点〉
このような構成を有する従来例の装置では、式(2)を
簡略化した式(4)により物体4の温度を測定する情報
を得るようにしているがら、式(2)の第2項内のRT
s’を無視していることになる。また、放射率εによる
誤差の補正も行っていないから、物体4の材質とか、明
暗とか、あるいはその表面の粗さ等による測定誤差が大
きくなるという欠点がある。さらに、ダイオード等によ
り構成された素子温度検出回路1による補正もT>>T
、の場合では有効であるものの、TNT、の場合には、
式(5)による補正では誤差が大きくなるという欠点が
ある。
簡略化した式(4)により物体4の温度を測定する情報
を得るようにしているがら、式(2)の第2項内のRT
s’を無視していることになる。また、放射率εによる
誤差の補正も行っていないから、物体4の材質とか、明
暗とか、あるいはその表面の粗さ等による測定誤差が大
きくなるという欠点がある。さらに、ダイオード等によ
り構成された素子温度検出回路1による補正もT>>T
、の場合では有効であるものの、TNT、の場合には、
式(5)による補正では誤差が大きくなるという欠点が
ある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、被測定物体の温度測定を行うにあったで、適宜の補
正を行うことによって、温度測定の精度を高めることが
できる赤外線センサを用いた温度測定装置を提供するこ
とを目的とする。
て、被測定物体の温度測定を行うにあったで、適宜の補
正を行うことによって、温度測定の精度を高めることが
できる赤外線センサを用いた温度測定装置を提供するこ
とを目的とする。
く問題点を解決するための手段〉
本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。
な構成をとる。
即ち、本発明に係る赤外線センサを用いた温度測定装置
は、被測定物体から照射される赤外線を検出する赤外線
センサ素子と、 前記赤外線センサ素子の温度を検出する温度検出手段と
、 前記赤外線センサ素子が受けるエネルギの算出に関連し
た補正データを得るための適宜の補正データ検出手段と
、 前記エネルギの算出に関連した補正係数を予め記憶して
いる補正係数記憶手段と、 前記赤外線センサ素子、温度検出手段および補正データ
検出手段からの出力データを与えられ、前記補正係数記
憶手段に記憶された補正係数に基づいて演算処理して被
測定物体の温度を算出する演算処理手段を具備したこと
を特徴としている。
は、被測定物体から照射される赤外線を検出する赤外線
センサ素子と、 前記赤外線センサ素子の温度を検出する温度検出手段と
、 前記赤外線センサ素子が受けるエネルギの算出に関連し
た補正データを得るための適宜の補正データ検出手段と
、 前記エネルギの算出に関連した補正係数を予め記憶して
いる補正係数記憶手段と、 前記赤外線センサ素子、温度検出手段および補正データ
検出手段からの出力データを与えられ、前記補正係数記
憶手段に記憶された補正係数に基づいて演算処理して被
測定物体の温度を算出する演算処理手段を具備したこと
を特徴としている。
〈作用〉
前記演算処理回路は、赤外線センサ素子から与えられた
検出信号に対して、温度検出手段、補正データ検出手段
および記憶手段から与えられた各種の補正データおよび
補正係数によって、例えば、測定物体の放射率、反射率
の補正や素子温度の補正などを適宜に行うことにより、
精度よく被測定物体の温度を測定する。
検出信号に対して、温度検出手段、補正データ検出手段
および記憶手段から与えられた各種の補正データおよび
補正係数によって、例えば、測定物体の放射率、反射率
の補正や素子温度の補正などを適宜に行うことにより、
精度よく被測定物体の温度を測定する。
〈実施例〉
第1図は本発明の一実施例に係る温度測定装置のブロッ
ク図である。第1図において、第5図と対応する部分に
は同一の符号を付す。第1図において、1は素子温度検
出回路、2は増幅器、3は赤外線センサ素子、4は被測
定物体、5は増幅器、6は全波整流回路、7はピークホ
ールド回路である。これらは第3図のそれらと同様のも
のであるから、それらの詳細な説明については省略する
。
ク図である。第1図において、第5図と対応する部分に
は同一の符号を付す。第1図において、1は素子温度検
出回路、2は増幅器、3は赤外線センサ素子、4は被測
定物体、5は増幅器、6は全波整流回路、7はピークホ
ールド回路である。これらは第3図のそれらと同様のも
のであるから、それらの詳細な説明については省略する
。
センサ素子3の出力は、増幅器5、全波整流回路6、ピ
ークホールド回路7、A/D変換回路13を介してCP
U14に読み込まれる。センサ素子3の温度を検出する
素子温度検出回路1の出力は、増幅器2、A/D変換回
路12を介してCPU14に読み込まれる。前述した補
正データ検出手段に対応する周囲温度検出回路15は、
物体4の周囲温度を検出するもので、例えば、素子温度
検出回路1と同様に構成される0周囲温度検出回路15
の出力は、増幅器16、A/D変換回路17を介してC
PUI 4に読み込まれる。前述した補正係数記憶手段
に対応するEEFROMI 8は、物体4の放射率ε、
反射率Rおよび比裟11定数に等の補正係数を記憶して
いる。
ークホールド回路7、A/D変換回路13を介してCP
U14に読み込まれる。センサ素子3の温度を検出する
素子温度検出回路1の出力は、増幅器2、A/D変換回
路12を介してCPU14に読み込まれる。前述した補
正データ検出手段に対応する周囲温度検出回路15は、
物体4の周囲温度を検出するもので、例えば、素子温度
検出回路1と同様に構成される0周囲温度検出回路15
の出力は、増幅器16、A/D変換回路17を介してC
PUI 4に読み込まれる。前述した補正係数記憶手段
に対応するEEFROMI 8は、物体4の放射率ε、
反射率Rおよび比裟11定数に等の補正係数を記憶して
いる。
なお、端子19・・・は、その他の補正データ検出手段
を接続する端子である。また、端子20.21・・・は
、センサ素子3が複数個ある場合に、それぞれのセンサ
素子の出力電圧VのA/D変換値が与えられる端子であ
る。
を接続する端子である。また、端子20.21・・・は
、センサ素子3が複数個ある場合に、それぞれのセンサ
素子の出力電圧VのA/D変換値が与えられる端子であ
る。
CPU14は、物体4の放射率ε、反射率R1比較定数
K、等のプリセットデータが書き込まれているEEFR
OMI8の補正係数を泪いて、予め定められたプログラ
ムに従って、T′、To′、放射率ε、反射率Rの補正
を行うようになっている。
K、等のプリセットデータが書き込まれているEEFR
OMI8の補正係数を泪いて、予め定められたプログラ
ムに従って、T′、To′、放射率ε、反射率Rの補正
を行うようになっている。
次に、前記実施例を用いて物体4の温度測定を行う際の
処理手順を説明する。
処理手順を説明する。
王皿±土
この処理では、前記式(11において、センサ素子3以
外の装置の絶対温度Tcをセンサ素子3の絶対温度T0
に等しいと置いた場合の次式(1)′により、絶対温度
Tを算出している。
外の装置の絶対温度Tcをセンサ素子3の絶対温度T0
に等しいと置いた場合の次式(1)′により、絶対温度
Tを算出している。
P=K (εT’ +RTs’−T、’ )第2図は、
前記全体温度Tの算出手順を示したフローチャートであ
る。
前記全体温度Tの算出手順を示したフローチャートであ
る。
比例定数K、放射率εおよび反射率Rは、あらかじめE
EFROMI 8にプリセットデータとして書き込まれ
ている。
EFROMI 8にプリセットデータとして書き込まれ
ている。
まず、ステップaにおいて、センサ素子3が物体4から
受けるエネルギPをCPU14に読み込み、ステップb
に移行する。
受けるエネルギPをCPU14に読み込み、ステップb
に移行する。
ステップbにおいて、素子温度検出回路1の出力からセ
ンサ素子3の絶対温度T0がCPU14に読み込まれ、
ステップCに移行する。
ンサ素子3の絶対温度T0がCPU14に読み込まれ、
ステップCに移行する。
ステップCにおいて、前記ステップbで読み込まれた絶
対温度T0についてT%の演算を行い、ステップdにf
多行する。
対温度T0についてT%の演算を行い、ステップdにf
多行する。
ステップdにおいて、周囲温度検出回路15で検出され
た物体4の周囲温度TsがCPU14に読み込まれて、
ステップeに移行する。
た物体4の周囲温度TsがCPU14に読み込まれて、
ステップeに移行する。
ステップeにおいて、前記ステップdで読み込まれた周
囲温度Tsについて、Ts’の演算が行われて、ステッ
プfに移行する。
囲温度Tsについて、Ts’の演算が行われて、ステッ
プfに移行する。
ステップfにおいて、前記EEPROMI 8より、比
例定数K、放射率εおよび反射率RをCPU14に読み
込んで、ステップgに移行する。
例定数K、放射率εおよび反射率RをCPU14に読み
込んで、ステップgに移行する。
ステップgにおいて、
ε
の演算を行って、ステップhに移行する。
ステップhにおいて、前記ステップgで算出されたT4
を4乗根補正して、TocK+Pを算出し、ステップi
に移行する。
を4乗根補正して、TocK+Pを算出し、ステップi
に移行する。
ステップiにおいて、前記ステップhで算出したTを出
力し、フローが終了する。
力し、フローが終了する。
王風訳l
この処理手順例では、前記(1)′において、放射率ε
#l (従って、反射率R#0)としたときに得られる
次式(1,1”によって絶対温度Tを求めていP=K
(T’−7,’ ) 、’、T’ −−+ TO’ ・ ・ ・(11
”第3図は前記処理手順を示したフローチャートである
。
#l (従って、反射率R#0)としたときに得られる
次式(1,1”によって絶対温度Tを求めていP=K
(T’−7,’ ) 、’、T’ −−+ TO’ ・ ・ ・(11
”第3図は前記処理手順を示したフローチャートである
。
比例定数には、あらかじめEEPROMl8にプリセッ
トデータとして書き込まれている。
トデータとして書き込まれている。
まず、ステップミルステップCは、第2図で説明した手
順と同様に行われ、TO’が算出される。
順と同様に行われ、TO’が算出される。
ステップdにおいて、EEPROMl Bから定数Kが
CPU14に読み込まれて、ステップeに移行する。
CPU14に読み込まれて、ステップeに移行する。
ステップeにおいて、
T’ ” +To ’
に
の演算が行われて、ステップfに移行する。
ステップfにおいて、前記ステップeで算出されたTを
4乗根補正して、TccK+Pを算出し、ステップgに
移行する。
4乗根補正して、TccK+Pを算出し、ステップgに
移行する。
ステップgにおいて、前記ステップhで算出したTを出
力し、フローを終了する。
力し、フローを終了する。
手順例■
手順例Iにおいて、物体4の温度測定を行うために、物
体4の周囲温度Tsが測定されている必要がある。この
周囲温度Tsは、第1図で示したような周囲温度検出回
路15を特別に設けなくとも、前記手順例■を応用する
ことによっても測定できる。即ち、被測定物体4の温度
測定の場合には該物体4に向けて設置されるセンサ素子
3を、物体4の周囲に向けて設置する。このようにする
と、弐(11“において、TをTsに置き換えられるの
で、手順■と同様にしてTsecK+Pのデータを得る
ことができる。
体4の周囲温度Tsが測定されている必要がある。この
周囲温度Tsは、第1図で示したような周囲温度検出回
路15を特別に設けなくとも、前記手順例■を応用する
ことによっても測定できる。即ち、被測定物体4の温度
測定の場合には該物体4に向けて設置されるセンサ素子
3を、物体4の周囲に向けて設置する。このようにする
と、弐(11“において、TをTsに置き換えられるの
で、手順■と同様にしてTsecK+Pのデータを得る
ことができる。
第4図はこの処理手順を示したフローチャートである。
ステップミルステップfは手順■と同様に行われるで、
同図では省略している。ステ・ノブfが終了するとステ
ップgに移行する。
同図では省略している。ステ・ノブfが終了するとステ
ップgに移行する。
ステップgにおいて、物体4の周囲温度Tsの測定であ
るか否かが判断される。Tsの測定であればステップh
に、Tsの測定でなければステップiにそれぞれ移行す
る。
るか否かが判断される。Tsの測定であればステップh
に、Tsの測定でなければステップiにそれぞれ移行す
る。
Tsの測定である場合、ステップhにおいて、前記ステ
ップfで算出されたTをTsに置き換えて、RAMに書
き込む、一方、Tsの測定でない場合、ステップiにお
いて、TslcOにリセットとして、RAMに書き込ん
で、フローを終了する。
ップfで算出されたTをTsに置き換えて、RAMに書
き込む、一方、Tsの測定でない場合、ステップiにお
いて、TslcOにリセットとして、RAMに書き込ん
で、フローを終了する。
したがって、前記処理手順■におけるステップdにおい
て、周囲温度Tsは前記RAMに書き込まれた周囲温度
Tsのデータを、CPU14が読み込むことになる。
て、周囲温度Tsは前記RAMに書き込まれた周囲温度
Tsのデータを、CPU14が読み込むことになる。
なお、上述の実施例では、物体4の温度を測定する場合
についてのみ説明したが、必要に応じて、複数個の赤外
線センサ素子を用いて、複数の被測定物体間の温度差を
測定することも可能である。
についてのみ説明したが、必要に応じて、複数個の赤外
線センサ素子を用いて、複数の被測定物体間の温度差を
測定することも可能である。
また、被測定物体の最高温度、最低温度あるいは平均値
温度を適宜に演算出力することも容易に実現できる。
温度を適宜に演算出力することも容易に実現できる。
また、実施例では、EEPROMに比例定数に1放射率
εおよび反射率Rを書き込むとして説明したが、本発明
はこれに限られるものではない。例えば、赤外線センサ
素子の取り付は角度、前記赤外線センサ素子に関連して
設けられるフィルターの透過率、視野角、定数の変化、
赤外線センサ素子個々の補正定数、周囲温度補正定数等
の種々の補正定数を書き込むことができる。このように
することにより、被測定物体の温度を一層精度よく測定
できるようになる。
εおよび反射率Rを書き込むとして説明したが、本発明
はこれに限られるものではない。例えば、赤外線センサ
素子の取り付は角度、前記赤外線センサ素子に関連して
設けられるフィルターの透過率、視野角、定数の変化、
赤外線センサ素子個々の補正定数、周囲温度補正定数等
の種々の補正定数を書き込むことができる。このように
することにより、被測定物体の温度を一層精度よく測定
できるようになる。
また、実施例で説明したようにして得られた演算結果は
、必要に応してメモリに格納し、ディスプレイ表示やデ
ータ伝送等によって適宜にとりだされる。さらに、この
ようなメモリに格納するのは、演算結果のみに限られず
、複数のセンサによって得られたデータであってもよい
ことは勿論である。
、必要に応してメモリに格納し、ディスプレイ表示やデ
ータ伝送等によって適宜にとりだされる。さらに、この
ようなメモリに格納するのは、演算結果のみに限られず
、複数のセンサによって得られたデータであってもよい
ことは勿論である。
〈発明の効果〉
上述したように、本発明に係る赤外線センサを用いた温
度測定装置は、赤外線センサ素子の他に、11?i記赤
外線センサ素子の温度を測定する温度検出手段と、温度
補正データを与える適宜の補正データ検出手段を備え、
これらのデータと、予め記憶された補正係数とを用いて
演算処理することによって、被測定物体の温度測定を行
っている。
度測定装置は、赤外線センサ素子の他に、11?i記赤
外線センサ素子の温度を測定する温度検出手段と、温度
補正データを与える適宜の補正データ検出手段を備え、
これらのデータと、予め記憶された補正係数とを用いて
演算処理することによって、被測定物体の温度測定を行
っている。
したがって、本発明によれば、従来装置では行っていな
かったような例えば、被測定物体の放射率、反射率の補
正など多種類の補正を行うことができるので、被測定物
体の温度を精度よく測定することができる。
かったような例えば、被測定物体の放射率、反射率の補
正など多種類の補正を行うことができるので、被測定物
体の温度を精度よく測定することができる。
第1図は本発明の一実施例の構成を示したブロック図、
第2図及び第3図は前記実施例のデータ処理手順を示し
たフローチャート、第4図は本実施例によって物体4の
周囲温度を測定す、る場合のデータ処理手illを示し
たフローチャート、第5図は従来の赤外線検出装置の構
成を示したブロック図である。 1・・・素子温度検出回路、3・・・赤外線センサ素子
、4・・・被測定物体、14・・・CPU、15・・・
周囲温度検出回路、18・・・EEPROM。 第 1 図 第2図 第3図
第2図及び第3図は前記実施例のデータ処理手順を示し
たフローチャート、第4図は本実施例によって物体4の
周囲温度を測定す、る場合のデータ処理手illを示し
たフローチャート、第5図は従来の赤外線検出装置の構
成を示したブロック図である。 1・・・素子温度検出回路、3・・・赤外線センサ素子
、4・・・被測定物体、14・・・CPU、15・・・
周囲温度検出回路、18・・・EEPROM。 第 1 図 第2図 第3図
Claims (4)
- (1)被測定物体から照射される赤外線を検出する赤外
線センサ素子と、 前記赤外線センサ素子の温度を検出する温度検出手段と
、 前記赤外線センサ素子が受けるエネルギの算出に関連し
た補正データを得るための適宜の補正データ検出手段と
、 前記エネルギの算出に関連した補正係数を予め記憶して
いる補正係数記憶手段と、 前記赤外線センサ素子、温度検出手段および補正データ
検出手段からの出力データを与えられ、前記補正係数記
憶手段に記憶された係数に基づいて演算処理して被測定
物体の温度を算出する演算処理手段を具備したことを特
徴とする赤外線センサを用いた温度測定装置。 - (2)前記補正データ検出手段は、被測定物体の周囲温
度を検出する手段であることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の赤外線センサを用いた温度測定装置。 - (3)前記被測定物体の周囲温度を検出する手段は、特
許請求の範囲第1項に記載した被測定物体から照射され
る赤外線を検出する赤外線センサ素子を、被測定物体の
周囲に向けることによって検出するものであることを特
徴とする特許請求の範囲第2項記載の赤外線センサを用
いた温度測定装置。 - (4)前記補正係数記憶手段は、少なくとも被測定物体
の放射率εと反射率Rと、前記赤外線センサ素子が被測
定物体から受ける赤外線エネルギPを、P=K(εT^
4+RTs^4−T_0^4)(但し、Tは被測定物体
の絶対温度、Tsは被測定物体の周囲温度、T_0は赤
外線センサ素子の絶対温度)で表したときの比例定数K
とを記憶しているものであることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の赤外線センサを用いた温度測定装置
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP559386A JPS62163937A (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 赤外線センサを用いた温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP559386A JPS62163937A (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 赤外線センサを用いた温度測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62163937A true JPS62163937A (ja) | 1987-07-20 |
Family
ID=11615530
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP559386A Pending JPS62163937A (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 赤外線センサを用いた温度測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62163937A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0290296A (ja) * | 1988-09-27 | 1990-03-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 防災・防犯センサを備えた遠隔監視制御システム |
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