DE69728750T2

DE69728750T2 - Strahlungs thermometer

Info

Publication number: DE69728750T2
Application number: DE69728750T
Authority: DE
Inventors: Shunji Egawa
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2017-11-01
Also published as: DE69728750D1; JPH10137195A; EP0875197A4; US6102564A; KR19990077176A; EP0875197A1; EP0875197B1; WO1998020790A1; CN1208334A; JP3805039B2; CN1195446C; TW351757B

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strahlungs-Fieberthermometer, das Wärmestrahlungsenergie erfaßt, um eine Temperatur kontaktlos zu messen.
Verwandter Stand der Technik
Um die Körpertemperatur während einer kurzen Zeitspanne zu messen, ist ein Strahlungs-Fieberthermometer vorgeschlagen worden, das es einem ermöglicht, das Trommelfell im Ohr zum Messen seiner Temperatur auszuwählen, ohne es dabei zu berühren.
Zum Beispiel hat der vorliegende Anmelder das in 10 und 11 in der Japanischen Patentanmeldung Nr. Hei-7-294117 dargestellte Strahlungs-Fieberthermometer vorgeschlagen. 10 ist eine Vorderansicht, die das in der Japanischen Patentanmeldung Nr. Hei-7-294117 vorgeschlagene Strahlungs-Fieberthermometer zeigt.
Das Strahlungs-Fieberthermometer 1 ist ein Fieberthermometer, das dazu ausgelegt ist, die Temperatur des Trommelfells zu messen, wobei es ein Hauptgehäuse 4 und einen Meßfühler 2 umfaßt. Das Hauptgehäuse 4 ist mit einem Flüssigkeitskristall-Displayelement 6 zum Anzeigen der Körpertemperatur und einem Meßschalter 5 mit einem Druckknopfaufbau ausgestattet.
Das Strahlungs-Fieberthermometer 1 arbeitet wie folgt. Als erstes wird der Meßschalter 5 gedrückt, um den Strom für den Beginn der Temperaturmessung anzuschalten. Danach wird die Meßfühler 2 in den äußeren Gehörgang (meatus auditorius externus) des Patienten eingeführt, um auf das Trommelfell ausgerichtet zu sein, um seine Temperatur zu messen. Der Meßfühler 2 wird genau auf das Trommelfell ausgerichtet und dann wird der Meßfühler 2 aus dem meatus anditorius externus herausgenommen. Das Flüssigkeitskristall-Displayelement 6 zeigt die maximale, hier gemessene Temperatur an, so daß die Temperatur des Trommelfells, d. h. die Körpertemperatur, angezeigt wird, um es zu ermöglichen, die Anzeige als die Körpertemperatur des Patienten abzulesen.
11 ist eine Querschnittsteilansicht, welche den Meßfühler 2 des in 10 dargestellten Strahlungs-Fieberthermometer zeigt.
Der Meßfühler 2 ist auf seinem oberen Ende mit einem Filter 7 ausgestattet, der Übertragungswellenlängen-Eigenschaften besitzt. Der Filter 7 ist aus einem optischen Kristall wie beispielsweise Silizium (Si) oder Bariumfluorid (BaF₂) gefertigt, oder aus einem Polymer wie beispielsweise Polyethylen, und er hat die Funktion einer selektiven Übertragung infraroter Wellenlängen und ist staubgeschützt.
Eine Lichtführungsröhre 8 ist eine Röhre, das bereitgestellt ist, um die Wärmestrahlung vom Trommelfell wirksam zu bündeln, dessen Temperatur zu messen ist, wobei die Röhre aus Metall wie beispielsweise Kupfer, Messing oder Edelstahl hergestellt ist, und dessen innere Oberfläche eine spiegelpolierte Oberfläche besitzt, die mit Gold (Au) überzogen ist, um das Reflexionsvermögen zu erhöhen. Das Aufbringen des Überzugs wird es der inneren Oberfläche der Lichtführungsröhre 8 jedoch nicht ermöglichen, ein perfekter Reflektor mit einer Reflexionszahl von 1,00 zu werden und somit die innere Oberfläche der Lichtführungsröhre 8 zu veranlassen, mehr oder weniger radiativ zu bleiben.
Eine Lichtführungsröhre 9 ist aus demselben Material wie Lichtführungsröhre 8 hergestellt, wobei die innere Oberfläche in derselben Art behandelt wurde wie die der Lichtführungsröhre 8, und ein Ende (auf der Seite des Filters 7) ist abgeschlossen; so daß infrarote Strahlung nicht von dem Objekt hereinkommen kann, bei dem die Temperatur gemessen wird. Zusätzlich ist die Lichtführungsröhre 9 eng an der Lichtführungsröhre 8 bereitgestellt, damit sie annähernd dieselbe Temperatur wie die Lichtführungsröhre 8 einhält. Die für die Lichtführungsröhre 9 erforderliche Bedingung ist, annähernd dieselbe Temperatur wie die Lichtführungsröhre 8 zu erreichen, aber sie braucht nicht immer notwendigerweise dasselbe Material oder denselben Zustand bei der inneren Oberfläche aufzuweisen.
Ein erster Infrarot-Sensor 10 ist ein Sensor, der die infrarote Strahlung erfaßt, die von dem temperaturgemessenen Objekt ausgestrahlt wird, von der Lichtführungsröhre 8 gebündelt wird, erfaßt aber auch die Wärmestrahlung von der Lichtführungsröhre 8 selbst, wogegen der zweite Infrarot-Sensor 11 die Wärmestrahlung von der Lichtführungsröhre 9 selbst erfaßt, weil das obere Ende der Lichtführungsröhre 9 abgeschlossen ist. Zusätzlich ist der zweite Infrarot-Sensor 11 eng am ersten Infrarot-Sensor 10 bereitgestellt, damit er annähernd dieselbe Temperatur wie der erste Infrarot- Sensor 10 aufweist. Ein temperaturempfindlicher Sensor 12 ist ein Sensor, der es ermöglicht, die Temperatur des ersten Infrarot-Sensors 10 und des zweiten Infrarot-Sensor 11 zu messen.
Das Arbeitsprinzip des ersten und zweiten Infrarot-Sensors 10 und 11 ist hier kurz erklärt. Falls die Lichtführungsröhre 8 und der erste Infrarot-Sensor 10 dieselbe Temperatur aufweisen, wird es dem ersten Infrarot-Sensor 10 erlaubt, die infrarote Strahlung anscheinend nur von dem temperaturgemessenen Objekt zu erfassen. Der Grund dafür liegt darin, daß die Lichtführungsröhre 8 auch Wärmestrahlung abgibt, aber dieselbe Temperatur wie der erste Infrarot-Sensor 10 besitzt, so daß die Wärmestrahlung von der Lichtführungsröhre 8 unbedeutend ist, wenn der Unterschied in Ausstrahlung und Einstrahlung an dem Infrarot-Sensor 10 in Betracht gezogen wird. Ein Temperaturunterschied zwischen der Lichtführungsröhre 8 und dem ersten Infrarot-Sensor 10 entwickelt jedoch einen Unterschied in der Wärmestrahlung zwischen der Lichtführungsröhre 8 und dem ersten Infrarot-Sensor 10, was den ersten Infrarot-Sensor 10 dazu veranlaßt, die Wärmestrahlung von dem temperaturgemessenen Objekt und der Lichtführungsröhre 8 zu erfassen, so daß die Wärmestrahlung von der Lichtführungsröhre 8 nicht unbedeutend ist. Daher ist das Strahlungs-Fieberthermometer 1 der vorliegenden Erfindung mit dem zweiten Infrarot-Sensor 11 ausgestattet, um es dem zweiten Infrarot-Sensor 11 zu ermöglichen, die infrarote Strahlung von der Lichtführungsröhre 9 zu erfassen, das unter denselben Temperaturbedingungen gehalten wird wie die Lichtführungsröhre 8, um in einer angemessenen Proportion die Ausgabe des zweiten Infrarot-Sensors 11 von der Ausgabe des ersten Infrarot-Sensors 10 zu verringern, der durch die Temperatur der Lichtführungsröhre 8 beeinflußt wird, um die infrarote Strahlung von dem temperaturgemessenen Objekt zu erfassen, und zwar unabhängig von den Temperaturauswirkungen der Lichtführungsröhre 8.
Ein anderes Beispiel des Standes der Technik ist kein Fieberthermometer sondern ein Strahlungsthermometer, das in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. Sho-61-66131 offenbart ist.
Dieses Strahlungsthermometer ist ausgestattet mit einer Signalfaser, welche die infrarote Strahlung von dem temperaturgemessenen Objekt leitet und der Lichtführungsröhre 8 des Strahlungs-Fieberthermometers entspricht, das in der Japanischen Patentanmeldung Nr. Hei-7-294117 vorgeschlagen ist, und mit einer Störungsfaser, die der Lichtführungsröhre 9 entspricht, um die Auswirkungen von Störungen auf die Temperaturmessung zu beseitigen.
Es besteht jedoch das Problem, daß das herkömmliche Bereitstellen zweier Lichtführungsröhren oder Fasern zur Folge hat, daß das obere Ende zum Ausrichten auf das temperaturgemessene Objekt, d. h. der Meßfühler, sich vergrößert, um zwei oder mehr Lichtführungsröhren oder Fasern aufnehmen zu können.
Besonders für ein Strahlungs-Fieberthermometer, das in den meatus auditorius externus eingeführt wird, um die infrarote Strahlung vom Trommelfell zu erfassen, besteht jedoch das Problem, daß das Strahlungs-Fieberthermometer mit einem Meßfühler großen Durchmessers Schwierigkeiten bereitet, wenn das Strahlungs-Fieberthermometer in den meatus auditorius externus eingeführt wird, um auf das Trommelfell eines Kindes ausgerichtet zu werden, dessen Ohreinlaß klein ist.
Um dieses Problem zu überwinden, kann erwogen werden, die beiden Lichtführungsröhren etc. etwas dünner zu gestalten, aber dadurch wird der Emissionsauslaß der Lichtführungsröhren kleiner und auch das ursprüngliche Bildfeld des Infrarotfühlers wird wegen des Emissionsauslasses kleiner. Zusätzlich wird dadurch die einfallende Energie verringert, was zu einer Verringerung der Empfindlichkeit führt. Allgemein besteht die Neigung, daß ein Verkleinern des Bildfeldes zu einer Verringerung der einfallenden Energie führt. Weiterhin hat ein dünnes Lichtleiterrohr etc. auch zur Folge, daß sich die Anzahl der Reflexionen der infraroten Strahlung im Innern der Lichtführungsröhre erhöht. Wenn berücksichtigt wird, daß bei jeder Reflexion Energie verlorengeht, ergibt sich in diesem Punkt, daß die Empfindlichkeit nachteilig beeinflußt wird.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung soll für die oben angeführten Zwecke ein Strahlungs-Fieberthermometer bereitstellen, das ein oberes Ende aufweist, d. h. einen Meßfühler zum Ausrichten auf das temperaturgemessene Objekt, das dünner ausgeführt ist, ohne dabei die Empfindlichkeit zu verringern.
Um die oben angeführten Ziele zu erreichen, ist die Erfindung in Anspruch 1 dargelegt.
Die in Anspruch 2 dargelegte Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtführung der in Anspruch 1 dargelegten Erfindung eine Röhre umfaßt und der Referenzhohlraum ein Halteelement umfaßt, welches die Röhre trägt. Darüber hinaus ist die in Anspruch 3 dargelegte Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtführung der in Anspruch 1 dargelegten Erfindung eine Röhre umfaßt und der Referenzhohlraum eine Außenwand der Röhre und das Halteelement umfaßt, welches die Röhre trägt.
Darüber hinaus ist die in Anspruch 4 dargelegte Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das in der Erfindung in den Ansprüchen 2 und 3 dargelegte Halteelement ein Element von hoher thermischer Leitfähigkeit umfaßt.
Darüber hinaus ist die in Anspruch 5 dargelegte Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das in der Erfindung in Anspruch 4 dargelegte Element von hoher thermischer Leitfähigkeit aus Aluminium hergestellt ist.
Darüber hinaus ist die in Anspruch 6 dargelegte Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der in der Erfindung in den Ansprüchen 2 und 3 dargelegte erste Infrarot-Sensor und der zweite Infrarot-Sensor parallel zueinander durch die Mitte des Meßfühlers angeordnet sind, und daß der Emissionseinlaß der Röhre annähernd in der Mitte des Meßfühlers und der Emissionsauslaß zum ersten Infrarot-Sensor hin angeordnet ist, wobei die Röhre diagonal zur Mittellinie des Meßfühlers angeordnet ist.
Darüber hinaus ist die in Anspruch 7 dargelegte Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der in der Erfindung in den Ansprüchen 2 und 3 dargelegte erste Infrarot-Sensor auf der Mittellinie des Meßfühlers angeordnet und die Röhre entlang der Mittellinie angeordnet ist.
Darüber hinaus ist die in Anspruch 8 dargelegte Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die in der Erfindung in Anspruch 1 dargelegte Lichtführung und der Referenzhohlraum in demselben Element einstückig ausgebildet sind.
Darüber hinaus ist die in Anspruch 9 dargelegte Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der in der Erfindung in einem der Ansprüche 1 bis 8 dargelegte temperaturempfindliche Sensor an der Bodenfläche des ersten Infrarot-Sensors oder des zweiten Infrarot-Sensors mit einem Kleber befestigt ist.
Darüber hinaus ist die in Anspruch 10 dargelegte Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das in der Erfindung in einem der Ansprüche 1 bis 3 dargelegte Fensterelement zum Übertragen der infraroten Strahlung an dem Meßfühler befestigt ist, um den Emissionseinlaß der Lichtführung abzuschließen.
Darüber hinaus ist die in Anspruch 11 dargelegte Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Erfindung in den Ansprüchen 2 und 3 dargelegtes Fensterelement zum Übertragen der infraroten Strahlung an die Röhre befestigt ist, um den Emissionseinlaß der Lichtführung abzuschließen.
Darüber hinaus ist die in Anspruch 12 dargelegte Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Erfindung in den Ansprüchen 2 und 3 dargelegtes Fensterelement zum Übertragen der infraroten Strahlung an das Halteelement befestigt ist, um den Emissionseinlaß der Lichtführung abzuschließen.
Gemäß der in Anspruch 1 dargelegten Erfindung ist der Referenzhohlraum in Richtung auf den Emissionseinlaß des Lichtführungsmittels hin vom zweiten Infrarot-Sensor an verjüngt, ohne dabei die Empfindlichkeit zu verringern, so daß ein Strahlungs-Fieberthermometer, das ein dünnes oberes Ende besitzt, d. h. ein Meßfühler zum Ausrichten auf ein temperaturgemessenes Objekt, bereitgestellt werden kann. Weiterhin kann sogar in einem Fall, wobei sich das Lichtführungsmittel in Richtung auf den Emissionseinlaß des Lichtführungsmittels hin von der ersten Infrarot-Sensorseite an verjüngt, ein Strahlungs-Fieberthermometer mit einem dünnen Meßfühler bereitgestellt werden. Verglichen mit einem herkömmlichen Thermometer, das zwei Lichtführungsröhren aufweist, ermöglicht die geringere Anzahl der Lichtführungsröhren weiterhin das Produzieren eines billigeren Strahlungs-Fieberthermometers.
Weiterhin ermöglicht das Verjüngen des Meßfühlers zur Oberseite hin wiederum das Ausweiten des Emissionsauslasses, womit die Fläche des Infrarot-Sensors vergrößert werden kann. Ein Infrarot-Sensor mit einer größeren Fläche ermöglicht es, den Infrarot-Sensor hochempfindlich zu machen und damit ein Strahlungs-Fieberthermometer bereitzustellen, das einen einfachen Verstärker mit weniger Rauschen aufweist.
Darüber hinaus hat die in Anspruch 2 dargelegte Erfindung den Effekt, daß der Referenzhohlraum nur durch das Halteelement gebildet ist, wodurch kein Raum zur Verfügung steht, der es einer infraroten Strahlung ermöglichen würde, von außen in den Referenzhohlraum einzutreten, und somit kann eine infrarote Strahlung von außen mit Sicherheit ausgeschlossen werden.
Weiterhin hat die in Anspruch 3 dargelegte Erfindung den Effekt, daß der Referenzhohlraum durch das Halteelement und die Außenwand der Lichtführungsröhre gebildet ist, wodurch der Referenzhohlraum die Temperatur der Lichtführungsröhre leicht widerspiegelt.
Weiterhin hat die in Anspruch 4 dargelegte Erfindung den Effekt, daß das Lichtführungsmittel und der Referenzhohlraum leicht auf der annähernd gleichen Temperatur gehalten werden können. In dem Fall, wo sich ein Temperaturunterschied zwischen dem Lichtführungsmittel und dem Infrarot-Sensor entwickelt, ergibt sich zusätzlich auch der Effekt, daß das Lichtführungsmittel und der Infrarot-Sensor einen Gleichgewichtszustand eher erreichen. Weiterhin hat die in Anspruch 5 dargelegte Erfindung den Effekt, daß Aluminium eine gute thermische Leitfähigkeit aufweist und es auch ermöglicht, ein Halteelement von einer komplizierten Gestalt durch Aluminium-Spritzguß zu bilden.
Darüber hinaus hat die in Anspruch 6 dargelegte Erfindung den Effekt, daß ein dünnerer Meßfühler angefertigt werden kann.
Weiterhin hat die in Anspruch 7 dargelegte Erfindung den Effekt, daß die Mittelachse des Halteelements dieselbe Mittelachse des Lochs für das Einführen einer Röhre als Lichtführungsröhre ist, wodurch das Loch für das Halteelement leicht und genau durch Schneiden ausgebildet werden kann.
Weiterhin ist gemäß der in Anspruch 8 dargelegten Erfindung die als Lichtführungsröhre zu verwendende Röhre nicht erforderlich und dadurch können Kosten eingespart werden.
Darüber hinaus hat die in Anspruch 9 dargelegte Erfindung den Effekt, daß die Temperatur des abgeschlossenen Sensors mit einer höheren Genauigkeit gemessen werden kann.
Weiterhin hat die in Anspruch 10 dargelegte Erfindung den Effekt, daß der Filter es verhindern kann, daß Wasser in den Meßfühler eindringt.
Weiterhin hat die in Anspruch 11 dargelegte Erfindung den Effekt, daß der Filter dieselbe Temperatur wie die Lichtführungsröhre erreicht, so daß die Körpertemperatur genauer gemessen werden kann.
Darüber hinaus hat die in Anspruch 12 dargelegte Erfindung den Effekt, daß der Filter, wenn er an das Halteelement befestigt ist, annähernd dieselbe Temperatur erreicht wie das Halteelement (das Lichtführungsmittel mit einem Lichtführungsloch), so daß die Körpertemperatur genauer gemessen werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Teilquerschnittsansicht, die den Meßfühler der ersten Ausführungsform des Strahlungs-Fieberthermometers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein erklärendes Blockschaubild, das die Arbeitsweise des in 1 dargestellten Strahlungs-Fieberthermometers zeigt;
3 ist eine Teilquerschnittsansicht, die den Meßfühler der zweiten Ausführungsform des Strahlungs-Fieberthermometers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
4(a) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' der 3;
4(b) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B' der 3, und 4(c) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C' der 3;
5 ist eine Teilquerschnittsansicht, die den Meßfühler der dritten Ausführungsform des Strahlungs-Fieberthermometers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ist eine Teilquerschnittsansicht, die den Meßfühler der vierten Ausführungsform des Strahlungs-Fieberthermometers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 ist eine Teilquerschnittsansicht, die den Meßfühler der fünften Ausführungsform des Strahlungs-Fieberthermometers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 ist eine Teilquerschnittsansicht, die den Meßfühler der sechsten Ausführungsform des Strahlungs-Fieberthermometers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
9 ist eine erklärende Ansicht, die ein Beispiel der Form des Referenzhohlraums des Strahlungs-Fieberthermometers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist eine Vorderansicht, die das in der Japanischen Patentanmeldung Nr. Hei-7-294117 vorgeschlagene Strahlungs-Fieberthermometer zeigt; und
11 ist eine Teilquerschnittsansicht, die den Meßfühler 2 des in 10 gezeigten Strahlungs-Fieberthermometers 1 darstellt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist unten in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.
Es sollte sich verstehen, daß die Vorderansicht des Strahlungs-Fieberthermometers gemäß der vorliegenden Erfindung fast dieselbe wie die in 10 ist, so daß Erläuterungen über die folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 10 vorgenommen werden.
1 ist eine Teilquerschnittsansicht, die den Meßfühler der ersten Ausführungsform des Strahlungs-Fieberthermometers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Material des Meßfühlers 2 ist zum Beispiel ABS-Harz und der Meßfühler 2 ist innen mit der Lichtführungsröhre 15 und dem Halteelement 16 ausgestattet.
Die Lichtführungsröhre 15 ist eine Röhre, die bereitgestellt ist, um die Wärmestrahlung vom Trommelfell, dessen Temperatur gemessen werden soll, wirksam zu bündeln, und die aus Metall wie beispielsweise Kupfer, Messing oder Edelstahl hergestellt ist und deren innere Oberfläche eine spiegelpolierte Oberfläche besitzt, die mit Gold (Au) überzogen ist, um das Reflexionsvermögen zu erhöhen.
Die Lichtführungsröhre 15 ist auf ihrem oberen Ende mit einem Filter 7 ausgestattet, der Übertragungswellenlängen-Eigenschaften besitzt. Der Filter 7, ein Fensterelement zum Übertragen infraroter Strahlung, ist aus einem optischen Kristall wie beispielsweise Silizium (Si) oder Bariumfluorid (BaF₂) gefertigt, oder aus einem Polymer wie beispielsweise Polyethylen, und er hat die Funktion einer selektiven Übertragung infraroter Wellenlängen und ist staubgeschützt. Die Lichtführungsröhre 15 ist an ihrem oberen Ende diagonal geschnitten, so daß der am oberen Ende der Lichtführungsröhre 15 befestigte Filter 7 senkrecht gegen die Mittellinie des Meßfühlers angeordnet ist.
Das Halteelement 16, das ein Element zum Tragen der Lichtführungsröhre 15 im Innern des Meßfühlers 2 ist, hat die in 1 dargestellte Form, um den Referenzhohlraum 17 zu bilden, der als die Lichtleiterröhre 9 in 11 dient. Das Halteelement 16 ist ein Element mit hoher thermischer Leitfähigkeit, dessen Material zum Beispiel Aluminium ist. Der Referenzhohlraum 17 ist an einem Ende abgeschlossen (auf der Seite des Filters 7), um so zu verhindern, daß infrarote Strahlung von dem temperaturgemessenen Objekt einfällt. Zusätzlich ist die Referenzhohlraum 17 nahe bei der Lichtführungsröhre 15 bereitgestellt, um annähernd dieselbe Temperatur wie die Lichtführungsröhre 15 anzunehmen. Der für den Referenzhohlraum 17 erforderliche Zustand ist, annähernd dieselbe Temperatur wie die Lichtführungsröhre 15 zu erreichen, aber er braucht nicht notwendigerweise denselben Zustand bezüglich Material und innerer Oberfläche aufzuweisen. Weiterhin ist der Referenzhohlraum 17 so aufgebaut, daß er sich vom zweiten Infrarot-Sensor 11 zum Emissionseinlaß 15a hin verjüngt.
Ein erster Infrarot-Sensor 10 ist ein Sensor, der infrarote Strahlung erfaßt, die vom temperaturgemessenen Objekt ausgestrahlt wird, von der Lichtführungsröhre 15 gebündelt wird, jedoch auch die Wärmestrahlung von der Lichtführungsröhre 15 selbst erfaßt, wogegen der zweite Infrarot-Sensor 11 die Wärmestrahlung von dem Referenzhohlraum 17 selbst erfaßt, weil das obere Ende des Referenzhohlraums 17 abgeschlossen ist. Zusätzlich ist der zweite Infrarot-Sensor 11 nahe bei dem ersten Infrarot-Sensor 10 bereitgestellt, um annähernd dieselbe Temperatur wie der erste Infrarot-Sensor 10 aufzuweisen. Ein temperaturempfindlicher Sensor 12 ist ein Sensor, der ein Messen der Temperatur des ersten Infrarot-Sensors 10 und des zweiten Infrarot-Sensors 11 ermöglicht. Daher ist der temperaturempfindliche Sensor 12 vorzugsweise an die Bodenfläche des ersten Infrarot-Sensors 10 oder des zweiten Infrarot-Sensors 11 befestigt, zum Beispiel mit dem Kleber 12a. Ein Kleber mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit kann vorzugsweise für den Kleber 12a ausgewählt werden (zum Beispiel Silikon von hoher thermischer Leitfähigkeit).
Weiterhin sind der erste Infrarot-Sensor 10 und der zweite Infrarot-Sensor 11 parallel zueinander über die Mitte des Meßfühlers 2 angeordnet, und der Emissionseinlaß 15a der Lichtführungsröhre 15 ist etwa in der Mitte des Meßfühlers 2 angeordnet, und der Emissionsauslaß 15b ist auf den ersten Infrarot-Sensor 10 hin ausgerichtet, wodurch die Lichtführungsröhre 15 diagonal zur Mittellinie des Meßfühlers 2 angeordnet ist.
2 ist ein erklärendes Blockschaubild, das die Arbeitsweise des in 1 dargestellten Strahlungs-Fieberthermometers zeigt. Es versteht sich, daß jene Teile in 2, die denen in 1 gleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
Das Arbeitsprinzip des ersten und zweiten Infrarot-Sensors 10 und 11 ist hier kurz erklärt. Falls die Lichtführungsröhre 15 und der erste Infrarot-Sensor 10 dieselbe Temperatur aufweisen, ist es dem ersten Infrarot-Sensor 10 erlaubt, die infrarote Strahlung anscheinend nur von dem temperaturgemessenen Objekt zu erfassen. Der Grund dafür liegt darin, daß die Lichtführungsröhre 15 auch Wärmestrahlung abgibt, aber dieselbe Temperatur wie der erste Infrarot-Sensor 10 besitzt, so daß die Wärmestrahlung von der Lichtführungsröhre 15 unbedeutend ist, wenn der Unterschied zwischen Strahlung und Einfall am Infrarot-Sensor 10 in Betracht gezogen wird. Ein Temperaturunterschied zwischen der Lichtführungsröhre 15 und dem ersten Infrarot-Sensor 10 entwickelt jedoch einen Unterschied in der Wärmestrahlung zwischen der Lichtführungsröhre 15 und dem ersten Infrarot-Sensor 10, was den ersten Infrarot-Sensor 10 dazu veranlaßt, die Wärmestrahlung von dem temperaturgemessenen Objekt und der Lichtführungsröhre 15 zu erfassen, so daß die Wärmestrahlung von der Lichtführungsröhre 15 nicht unbedeutend ist.
Daher ist das Strahlungs-Fieberthermometer der vorliegenden Erfindung mit einem zweiten Infrarot-Sensor 11 ausgestattet, um die infrarote Strahlung von dem Referenzhohlraum 17 zu erfassen, welcher der gleichen Temperaturbedingung wie die Lichtführungsröhre 15 ausgesetzt ist, um zu einem angemessenen Anteil die Ausgabe des zweiten Infrarot-Sensors 11 von der Ausgabe des ersten Infrarot-Sensors 10 zu reduzieren, der von der Temperatur der Lichtführungsröhre 15 beeinflußt ist, um die infrarote Strahlung von dem temperaturgemessenen Objekt zu erfassen, und zwar unabhängig von den Temperaturauswirkungen der Lichtführungsröhre 15. Das Temperaturberechnungsmittel 13 berechnet die Temperatur des temperaturgemessenen Objekts nach den Ausgaben des ersten Infrarot-Sensors 10, des zweiten Infrarot-Sensors 11 und des temperaturempfindlichen Sensors 12, und zeigt die Temperatur auf der Anzeigeeinheit 14 an.
3 ist eine Teilquerschnittsansicht, die den Meßfühler der zweiten Ausführungsform des Strahlungs-Fieberthermometers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Das Material des Meßfühlers 2 ist zum Beispiel ABS-Harz und der Meßfühler 2 ist im Innern mit der Lichtführungsröhre 18 und dem Halteelement 19 ausgestattet.
Die Lichtführungsröhre 18 ist eine Röhre, die bereitgestellt ist, um die Wärmestrahlung vom Trommelfell wirksam zu bündeln, dessen Temperatur zu messen ist, wobei die Röhre aus Metall wie beispielsweise Kupfer, Messing oder Edelstahl hergestellt ist, und dessen innere Oberfläche eine spiegelpolierte Oberfläche besitzt, die mit Gold (Au) überzogen ist, um das Reflexionsvermögen zu erhöhen.
Der Meßfühler 2 ist auf seinem oberen Ende mit einem Filter 7 ausgestattet, der Übertragungswellenlängen-Eigenschaften besitzt. Der Filter 7, ein Fensterelement zum Übertragen infraroter Strahlung, ist aus einem optischen Kristall wie beispielsweise Silizium (Si) oder Bariumfluorid (BaF₂) gefertigt, oder aus einem Polymer wie beispielsweise Polyethylen, und er hat die Funktion einer selektiven Übertragung infraroter Wellenlängen und ist staubgeschützt. In dieser Ausführungsform ist der Filter 7 nicht am oberen Ende der Lichtführungsröhre 18 sondern auf dem oberen Ende des Meßfühlers 2 bereitgestellt, so daß das obere Ende der Lichtführungsröhre 18 nicht diagonal abgeschnitten zu werden braucht.
Das Halteelement 19, das ein Element zum Tragen der Lichtführungsröhre 18 im Innern des Meßfühlers 2 ist, hat die in 3 gezeigte Form, um den Referenzhohlraum 20 zu bilden, der als Lichtleiterröhre 9 in 11 dient. Das Halteelement 19 ist ein Element mit hoher thermischer Leitfähigkeit, dessen Material zum Beispiel Aluminium ist. Der Referenzhohlraum 20 in dieser Ausführungsform umfaßt das Halteelement 19 und die Außenwand der Lichtführungsröhre 18, und der Referenzhohlraum 20 ist an einen Ende abgeschlossen (auf der Seite des Filters 7), um so zu verhindern, daß infrarote Strahlung von dem temperaturgemessenen Objekt hereinkommen kann. Zusätzlich stellt die Außenwand der Lichtführungsröhre 18 einen Teils des Referenzhohlraums 20 dar, so daß die Innenwand des Referenzhohlraums 20 annähernd dieselbe Temperatur wie die Innenwand der Lichtführungsröhre 18 besitzt. Der für den Referenzhohlraum 20 erforderliche Zustand ist, annähernd dieselbe Temperatur wie die Lichtführungsröhre 15 zu erreichen, aber er braucht nicht notwendigerweise denselben Zustand bezüglich Material und innerer Oberfläche aufzuweisen. Weiterhin ist der Referenzhohlraum 20 so aufgebaut, daß er sich vom zweiten Infrarot-Sensor 11 zum Filter 7 hin verjüngt.
Der erste Infrarot-Sensor 10 ist ein Sensor, der die vom temperaturgemessenen Objekt ausgestrahlte, infrarote Strahlung erfaßt, die durch die Lichtführungsröhre 18 gebündelt wurde, der jedoch auch die Wärmestrahlung von der Lichtführungsröhre 18 selbst erfaßt, wogegen der zweite Infrarot-Sensor 11 auch die Wärmestrahlung von dem Referenzhohlraum 20 selbst erfaßt, weil das obere Ende des Referenzhohlraums 20 abgeschlossen ist. Zusätzlich ist der zweite Infrarot-Sensor 11 nahe bei dem ersten Infrarot-Sensor 10 bereitgestellt, um annähernd dieselbe Temperatur wie der erste Infrarot-Sensor 10 aufzuweisen. Der temperaturempfindliche Sensor 12 ist ein Sensor, der ein Messen der Temperatur des ersten Infrarot-Sensors 10 und des zweiten Infrarot-Sensors 11 ermöglicht. Daher ist der temperaturempfindliche Sensor 12 vorzugsweise an die Bodenfläche des ersten Infrarot-Sensors 10 oder des zweiten Infrarot-Sensors 11 befestigt, zum Beispiel mit dem Kleber 12a. Ein Kleber mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit kann vorzugsweise für den Kleber 12a ausgewählt werden (zum Beispiel Silikon von hoher thermischer Leitfähigkeit).
Weiterhin sind der erste Infrarot-Sensor 10 und der zweite Infrarot-Sensor 11 parallel zueinander über die Mitte des Meßfühlers 2 angeordnet, und der Emissionseinlaß 18a der Lichtführungsröhre 18 ist etwa in der Mitte des Meßfühlers 2 angeordnet, und der Emissionsauslaß 18b ist auf den ersten Infrarot-Sensor 10 hin ausgerichtet, wodurch die Lichtführungsröhre 18 diagonal zur Mittellinie des Meßfühlers 2 angeordnet ist.
Weiterhin sind der erste Infrarot-Sensor 10 und der zweite Infrarot-Sensor 11 in dieser Ausführungsform mit einer Abdeckung 21 abgeschlossen, die das Fensterelement mit einem Glas von niedrigem Schmelzpunkt anklebt, um infrarote Strahlung durch die Fenster 22 und 23 zu empfangen. Die Fenster 22 und 23 sind aus Bariumfluorid (BaF₂) oder Silizium (Si) mit einem Antireflexions-Überzug (AR-Überzug) hergestellt. Stickstoffgas ist in dem Raum eingeschlossen, der mit der Abdeckung 21 abgeschlossen ist, um zu verhindern, daß der erste Infrarot-Sensor 10 und der zweite Infrarot-Sensor 11 sich verschlechtern.
Es versteht sich, daß die Arbeitsweise des Strahlungs-Fieberthermometers dieser Ausführungsform mit der in 1 gezeigten, ersten Ausführungsform gleich ist, und daß aus diesem Grunde auf eine Erläuterung an dieser Stelle verzichtet wurde.
4(a) ist eine Querschnittsansicht, die das Strahlungs-Fieberthermometer 1 zeigt, wobei es in einer Richtung geschnitten ist, die von der in 3 verschieden ist; (a) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' der 3; (b) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B' der 3; und (c) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C' der 3. In jeder Querschnittsansicht sind nur die Lichtführungsröhre 18, das Halteelement 19 und der Referenzhohlraum 20 illustriert.
Es sollte sich klar verstehen, daß die Außenwand der Lichtführungsröhre 18 einen Teil der Innenwand des Referenzhohlraums 20 darstellt und der Referenzhohlraum 20 sich vom ersten Infrarot-Sensor 10 zum Filter 7 hin verjüngt.
5 ist eine Teilquerschnittsansicht, die den Meßfühler der dritten Ausführungsform des Strahlungs-Fieberthermometers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Material des Meßfühlers 2 ist zum Beispiel ABS-Harz und der Meßfühler 2 ist innerhalb desselben mit der Lichtführungsröhre 24 und dem Halteelement 25 bereitgestellt.
Die Lichtführungsröhre 24 ist eine Röhre, die bereitgestellt ist, um die Wärmestrahlung vom Trommelfell, dessen Temperatur gemessen werden soll, wirksam zu bündeln, und die aus Metall wie beispielsweise Kupfer, Messing oder Edelstahl hergestellt ist und dessen innere Oberfläche eine spiegelpolierte Oberfläche besitzt, die mit Gold (Au) überzogen ist, um das Reflexionsvermögen zu erhöhen.
Der Meßfühler 2 ist auf seinem oberen Ende mit einem Filter 7 ausgestattet, der Übertragungswellenlängen-Eigenschaften besitzt. Der Filter 7, ein Fensterelement zum Übertragen infraroter Strahlung, ist aus einem optischen Kristall wie beispielsweise Silizium (Si) oder Bariumfluorid (BaF₂) gefertigt, oder aus einem Polymer wie beispielsweise Polyethylen, und er hat die Funktion einer selektiven Übertragung infraroter Wellenlängen und ist staubgeschützt.
Das Halteelement 25, das ein Element zum Tragen der Lichtführungsröhre 24 im Innern des Meßfühlers 2 ist, hat die in 5 dargestellte Form, um den Referenzhohlraum 26 zu bilden, der als die Lichtführungsröhre 9 in 11 dient. Das Halteelement 25 ist ein Element mit hoher thermischer Leitfähigkeit, dessen Material zum Beispiel Aluminium ist. Der Referenzhohlraum 26 dieser Ausführungsform umfaßt das Halteelement 25 und die Außenwand der Lichtführungsröhre 24, und der Referenzhohlraum 26 ist an einem Ende abgeschlossen (auf der Seite des Filters 7), um so zu verhindern, daß infrarote Strahlung von dem temperaturgemessenen Objekt einfällt. Zusätzlich stellt die Lichtführungsröhre 24 einen Teil des Referenzhohlraums 26 dar, so daß die Innenwand des Referenzhohlraums 26 annähernd dieselbe Temperatur wie die Innenwand der Lichtführungsröhre 24 aufweist. Der für den Referenzhohlraum 26 erforderliche Zustand ist, annähernd dieselbe Temperatur wie die Lichtführungsröhre 24 zu erreichen, aber er braucht nicht notwendigerweise denselben Zustand bezüglich Material und innerer Oberfläche aufzuweisen. Weiterhin ist der Referenzhohlraum 26 so aufgebaut, daß er sich vom zweiten Infrarot-Sensor 11 zum Filter 7 hin verjüngt.
Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtführungsröhre 24 senkrecht zum Filter 7 und dem ersten Infrarot-Sensor 10 bereitgestellt ist, was sich durch Vergleich von 3 mit 5 verstehen läßt. Das heißt, der erste Infrarot-Sensor 10 ist auf der Mittellinie des Meßfühlers 2 angeordnet und die Lichtführungsröhre 24 ist entlang der Mittellinie des Meßfühlers 2 angeordnet, wobei der Durchmesser des Meßfühlers 2 verglichen mit der in 3 gezeigten Ausführungsform etwas größer ausgeführt ist, wobei die Mittelachse des Halteelements 25 jedoch dieselbe Mittelachse des Lochs zum Einführen einer Röhre wie die Lichtführungsröhre 24 ist, wodurch das Loch des Halteelements 25 leicht und genau durch Schneiden ausgebildet werden kann.
Der erste Infrarot-Sensor 10 ist ein Sensor, der infrarote Strahlung erfaßt, die vom temperaturgemessenen Objekt ausgestrahlt wird, von der Lichtführungsröhre 24 gebündelt wird, jedoch auch die Wärmestrahlung von der Lichtführungsröhre 24 selbst erfaßt, wogegen der zweite Infrarot-Sensor 11 die Wärmestrahlung von dem Referenzhohlraum 26 selbst erfaßt, weil das obere Ende des Referenzhohlraums 26 abgeschlossen ist. Zusätzlich ist der zweite Infrarot-Sensor 11 nahe bei dem ersten Infrarot-Sensor 10 bereitgestellt, um annähernd dieselbe Temperatur wie der erste Infrarot-Sensor 10 aufzuweisen. Der temperaturempfindliche Sensor 12 ist ein Sensor, der ein Messen der Temperatur des ersten Infrarot-Sensors 10 und des zweiten Infrarot-Sensors 11 ermöglicht. Daher ist der temperaturempfindliche Sensor 12 vorzugsweise an die Bodenfläche des ersten Infrarot-Sensors 10 oder des zweiten Infrarot-Sensors 11 befestigt, zum Beispiel mit dem Kleber 12a. Ein Kleber mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit kann vorzugsweise für den Kleber 12a ausgewählt werden (zum Beispiel Silikon von hoher thermischer Leitfähigkeit).
Weiterhin sind der erste Infrarot-Sensor 10 und der zweite Infrarot-Sensor 11 in dieser Ausführungsform mit einer Abdeckung 21 abgeschlossen, die das Fensterelement mit einem Glas von niedrigem Schmelzpunkt anklebt, um infrarote Strahlung durch die Fenster 22 und 23 zu empfangen. Die Fenster 22 und 23 sind aus Bariumfluorid (BaF₂) oder Silizium (Si) mit einem Antireflexions-Überzug (AR-Überzug) hergestellt. Stickstoffgas ist in dem Raum eingeschlossen, der mit der Abdeckung 21 abgeschlossen ist, um zu verhindern, daß der erste Infrarot-Sensor 10 und der zweite Infrarot-Sensor 11 sich verschlechtern.
Es versteht sich, daß die Arbeitsweise des Strahlungs-Fieberthermometers dieser Ausführungsform mit der in 1 gezeigten, ersten Ausführungsform gleich ist, und daß aus diesem Grunde auf eine Erläuterung an dieser Stelle verzichtet wurde.
6 ist eine Teilquerschnittsansicht, die den Meßfühler der vierten Ausführungsform des Strahlungs-Fieberthermometers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Das Material des Meßfühlers 2 ist zum Beispiel ABS-Harz und der Meßfühler 2 ist im Innern mit einer Lichtführungsröhre 24 und einem Halteelement 27 ausgestattet.
Die Lichtführungsröhre 24 ist eine Röhre, die bereitgestellt ist, um die Wärmestrahlung vom Trommelfell wirksam zu bündeln, dessen Temperatur zu messen ist, wobei die Röhre aus Metall wie beispielsweise Kupfer, Messing oder Edelstahl hergestellt ist, und dessen innere Oberfläche eine spiegelpolierte Oberfläche besitzt, die mit Gold (Au) überzogen ist, um das Reflexionsvermögen zu erhöhen.
Der Meßfühler 2 ist auf seinem oberen Ende mit einem Filter 7 ausgestattet, der Übertragungswellenlängen-Eigenschaften besitzt. Der Filter 7, ein Fensterelement zum Übertragen infraroter Strahlung, ist aus einem optischen Kristall wie beispielsweise Silizium (Si) oder Bariumfluorid (BaF₂) gefertigt, oder aus einem Polymer wie beispielsweise Polyethylen, und er hat die Funktion einer selektiven Übertragung infraroter Wellenlängen und ist staubgeschützt.
Das Halteelement 27, das ein Element zum Tragen der Lichtführungsröhre 24 im Innern des Meßfühlers 2 ist, hat die in 6 dargestellte Form, um den Referenzhohlraum 28 zu bilden, der als die Lichtführungsröhre 9 in 11 dient. Das Halteelement 27 ist ein Element mit hoher thermischer Leitfähigkeit, dessen Material zum Beispiel Aluminium ist. Der Referenzhohlraum 28 dieser Ausführungsform umfaßt das Halteelement 27 und die Außenwand der Lichtführungsröhre 24, und der Referenzhohlraum 28 ist an einem Ende abgeschlossen (auf der Seite des Filters 7), um so zu verhindern, daß infrarote Strahlung von dem temperaturgemessenen Objekt einfällt. Zusätzlich stellt die Außenwand der Lichtführungsröhre 24 einen Teil des Referenzhohlraums 28 dar, so daß die Innenwand des Referenzhohlraums 28 etwa dieselbe Temperatur wie die Innenwand der Lichtführungsröhre 24 besitzt. Der für den Referenzhohlraum 28 erforderliche Zustand ist, fast dieselbe Temperatur wie die Lichtführungsröhre 24 zu erreichen, aber er braucht nicht notwendigerweise denselben Zustand bezüglich Material und innerer Oberfläche aufzuweisen. Weiterhin ist der Referenzhohlraum 28 so aufgebaut, daß er sich vom zweiten Infrarot-Sensor 11 zum Filter 7 hin verjüngt.
Der erste Infrarot-Sensor 10 ist ein Sensor, der infrarote Strahlung erfaßt, die vom temperaturgemessenen Objekt ausgestrahlt wird, von der Lichtführungsröhre 24 gebündelt wird, jedoch auch die Wärmestrahlung von der Lichtführungsröhre 24 selbst erfaßt, wogegen der zweite Infrarot-Sensor 11 die Wärmestrahlung von dem Referenzhohlraum 28 selbst erfaßt, weil das obere Ende des Referenzhohlraums 28 abgeschlossen ist. Zusätzlich ist der zweite Infrarot-Sensor 11 nahe bei dem ersten Infrarot-Sensor 10 bereitgestellt, um annähernd dieselbe Temperatur wie der erste Infrarot-Sensor 10 aufzuweisen. Der temperaturempfindliche Sensor 12 ist ein Sensor, der ein Messen der Temperatur des ersten Infrarot-Sensors 10 und des zweiten Infrarot-Sensors 11 ermöglicht. Daher ist der temperaturempfindliche Sensor 12 vorzugsweise an die Bodenfläche des ersten Infrarot-Sensors 10 oder des zweiten Infrarot-Sensors 11 befestigt, zum Beispiel mit dem Kleber 12a. Ein Kleber mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit kann vorzugsweise für den Kleber 12a ausgewählt werden (zum Beispiel Silikon von hoher thermischer Leitfähigkeit).
Darüber hinaus sind in dieser Ausführungsform im Unterschied zu der in 5 gezeigten Ausführungsform der erste Infrarot-Sensor 10 und der zweite Infrarot-Sensor 11 nicht als ein Stück ausgeführt. Das heißt, der erste Infrarot-Sensor 10 ist mit einer Abdeckung 29 abgeschlossen, die ein Fenster 30 aufweist; der zweite Infrarot-Sensor 11 ist mit einer Abdeckung 31 abgeschlossen, die ein Fenster 32 aufweist; die Abdeckungen 29 und 31 sind mit Silikon hoher thermischer Leitfähigkeit abgedichtet; die Fenster 30 und 32 sind aus Bariumfluorid (BaF₂) oder Silizium (Si) mit einem Antireflexions-Überzug (AR-Überzug) hergestellt; und Stickstoffgas ist in dem Raum eingeschlossen, der mit den Abdeckungen 29 und 31 abgeschlossen ist, um zu verhindern, daß der erste Infrarot-Sensor 10 und der zweite Infrarot-Sensor 11 sich verschlechtern. Solange der erste Infrarot-Sensor 10 und der zweite Infrarot-Sensor 11 annähernd dieselbe Temperatur besitzen, müssen der erste Infrarot-Sensor 10 und der zweite Infrarot-Sensor 11 nicht unbedingt aus einem Stück hergestellt werden, sondern können separat ausgebildet sein, und auch die Winkel des ersten Infrarot-Sensors 10 und des zweiten Infrarot-Sensors 11 können voneinander verschieden sein.
Es versteht sich, daß die Arbeitsweise des Strahlungs-Fieberthermometers dieser Ausführungsform mit der in 1 gezeigten, ersten Ausführungsform gleich ist, und daß aus diesem Grunde auf eine Erläuterung an dieser Stelle verzichtet wurde.
7 ist eine Teilquerschnittsansicht, die den Meßfühler der fünften Ausführungsform des Strahlungs-Fieberthermometers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Das Material des Meßfühlers 2 ist zum Beispiel ABS-Harz, und der Meßfühler 2 ist innen mit dem Halteelement 33 ausgestattet.
Das Halteelement 33 ist auf seinem oberen Ende mit einem Filter 7 ausgestattet, der Übertragungswellenlängen-Eigenschaften besitzt. Der Filter 7, ein Fensterelement zum Übertragen infraroter Strahlung, ist aus einem optischen Kristall wie beispielsweise Silizium (Si) oder Bariumfluorid (BaF₂) gefertigt, oder aus einem Polymer wie beispielsweise Polyethylen, und er hat die Funktion einer selektiven Übertragung infraroter Wellenlängen und ist staubgeschützt.
Das Halteelement 33 hat die in 7 gezeigte Form, um so das Lichtführungsloch 34 zu bilden, das als die in 11 gezeigte Lichtleiterröhre 8 dient und um so den Referenzhohlraum 35 zu bilden, der als die in 11 gezeigte Lichtführungsröhre 9 dient. Das Material des Halteelements 33 ist zum Beispiel Aluminium oder Kunststoff und, falls Kunststoff, kann vorzugsweise mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit ausgewählt werden. Die innere Oberfläche des Lichtführungslochs 34 besitzt eine spiegelpolierte Oberfläche, die mit Gold (Au) überzogen ist, um das Reflexionsvermögen zu erhöhen. Um die Oberfläche mit Gold zu behandeln, kann sie auf der Originaloberfläche vor Gold mit Nickel beschichtet werden, oder Gold kann direkt auf die Kunststoffoberfläche aufgetragen werden. Der Referenzhohlraum 35 ist an einem Ende abgeschlossen (auf der Seite des Filters 7), um so zu verhindern, daß infrarote Strahlung von dem temperaturgemessenen Objekt einfällt. Zusätzlich ist der Referenzhohlraum 35 nahe bei dem Lichtführungsloch 34 bereitgestellt, um annähernd dieselbe Temperatur wie das Lichtführungsloch 34 anzunehmen. Der für den Referenzhohlraum 35 erforderliche Zustand ist, annähernd dieselbe Temperatur wie das Lichtführungsloch 34 zu erreichen, aber er braucht nicht notwendigerweise denselben Zustand bezüglich Material und innerer Oberfläche aufzuweisen. Weiterhin ist der Referenzhohlraum 35 so aufgebaut, daß er sich vom zweiten Infrarot-Sensor 11 zum Filter 7 hin verjüngt.
Der erste Infrarot-Sensor 10 ist ein Sensor, der infrarote Strahlung erfaßt, die vom temperaturgemessenen Objekt ausgestrahlt wird, von dem Lichtführungsloch 34 gebündelt wird, jedoch auch die Wärmestrahlung von dem Lichtführungsloch 34 selbst erfaßt, wogegen der zweite Infrarot-Sensor 11 die Wärmestrahlung von dem Referenzhohlraum 35 selbst erfaßt, weil das obere Ende des Referenzhohlraums 35 abgeschlossen ist. Zusätzlich ist der zweite Infrarot-Sensor 11 nahe bei dem ersten Infrarot-Sensor 10 bereitgestellt, um annähernd dieselbe Temperatur wie der erste Infrarot-Sensor 10 aufzuweisen. Der temperaturempfindliche Sensor 12 ist ein Sensor, der ein Messen der Temperatur des ersten Infrarot-Sensors 10 und des zweiten Infrarot-Sensors 11 ermöglicht. Daher ist der temperaturempfindliche Sensor 12 vorzugsweise an die Bodenfläche des ersten Infrarot-Sensors 10 oder des zweiten Infrarot-Sensors 11 befestigt, zum Beispiel mit dem Kleber 12a. Ein Kleber mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit kann vorzugsweise für den Kleber 12a ausgewählt werden (zum Beispiel Silikon von hoher thermischer Leitfähigkeit).
Es versteht sich, daß die Arbeitsweise des Strahlungs-Fieberthermometers dieser Ausführungsform mit der in 1 gezeigten, ersten Ausführungsform gleich ist, und daß aus diesem Grunde auf eine Erläuterung an dieser Stelle verzichtet wurde.
8 ist eine Teilquerschnittsansicht, die den Meßfühler der sechsten Ausführungsform des Strahlungs-Fieberthermometers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Das Material des Meßfühlers 2 ist zum Beispiel ABS-Harz, und der Meßfühler 2 ist innen mit dem Halteelement 36 ausgestattet.
Das Halteelement 36 ist auf seinem oberen Ende mit einem Filter 7 ausgestattet, der Übertragungswellenlängen-Eigenschaften besitzt. Der Filter 7, ein Fensterelement zum Übertragen infraroter Strahlung, ist aus einem optischen Kristall wie beispielsweise Silizium (Si) oder Bariumfluorid (BaF₂) gefertigt, oder aus einem Polymer wie beispielsweise Polyethylen, und er hat die Funktion einer selektiven Übertragung infraroter Wellenlängen und ist staubgeschützt.
Das Halteelement 36 hat die in 8 gezeigte Form, um so das Lichtführungsloch 37 als Lichtführungsmittel zu bilden, das als die in 11 gezeigte Lichtleiterröhre 8 dient und um so den Referenzhohlraum 38 zu bilden, der als die in 11 gezeigte Lichtführungsröhre 9 dient. Das Material des Halteelements 33 ist zum Beispiel Aluminium oder Kunststoff und, falls Kunststoff, kann vorzugsweise einer mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit ausgewählt werden. Die innere Oberfläche des Lichtführungslochs 37 besitzt eine spiegelpolierte Oberfläche, die mit Gold (Au) überzogen ist, um das Reflexionsvermögen zu erhöhen. Um die Oberfläche mit Gold zu behandeln, kann sie auf der Originaloberfläche vor Gold mit Nickel beschichtet werden, oder Gold kann direkt auf die Kunststoffoberfläche aufgetragen werden. Der Referenzhohlraum 38 ist an einem Ende abgeschlossen (auf der Seite des Filters 7), um so zu verhindern, daß infrarote Strahlung von dem temperaturgemessenen Objekt einfällt. Zusätzlich ist der Referenzhohlraum 38 nahe bei dem Lichtführungsloch 37 bereitgestellt, um annähernd dieselbe Temperatur wie das Lichtführungsloch 37 anzunehmen. Der für den Referenzhohlraum 38 erforderliche Zustand ist, annähernd dieselbe Temperatur wie das Lichtführungsloch 37 zu erreichen, aber er braucht nicht notwendigerweise denselben Zustand bezüglich Material und innerer Oberfläche aufzuweisen. Weiterhin ist der Referenzhohlraum 38 so aufgebaut, daß er sich vom zweiten Infrarot-Sensor 11 zum Filter 7 hin verjüngt.
In dieser Ausführungsform ist das Lichtführungsloch 37 zusätzlich so aufgebaut, daß es sich vom ersten Infrarot-Sensor 10 zum Filter 7 hin verjüngt. Es könnte als einleuchtend angesehen werden, daß ein kleiner Emissionseinlaß für die infrarote Strahlung von dem temperaturgemessenen Objekt dazu führen würde, daß sich die einfallende Energie, die vom ersten Infrarot-Sensor 10 empfangen wird, verringern würde, jedoch wird gemäß dieser Erfindung die einfallende Energie niemals klein gemacht. Dies ist unten erklärt.
Wenn das Lichtführungsloch 37 kleiner wird, erreicht die infrarote Strahlung von dem temperaturgemessenen Objekt den Infrarot-Sensor 10, indem sie sich häufiger im Innern des Lichtführungslochs 37 reflektiert, und somit wird die einfallende Energie abgeschwächt. In dieser Ausführungsform liegt die Reflexionszahl des Lichtführungslochs 37 jedoch extrem nahe beim Wert 1, wodurch eine Erhöhung in der Anzahl der Reflexionen im Innern des Lichtführungslochs 37 möglicherweise keine Abschwächung aufgrund von Reflexion hervorruft. In dem Fall, wo die innere Oberfläche des Lichtführungslochs 37 ein perfekter Reflektor ist, hängt die von dem ersten Infrarot-Sensor zu empfangende, einfallende Energie darüber hinaus von der Größe des Emissionsauslasses des Lichtführungslochs 37 ab, welches das Bildfeld des Infrarot-Sensors bestimmt. Allgemein besteht die Neigung, daß eine Verengung des Bildfeldes eine Verringerung der einfallenden Energie zur Folge hat. Wie in 8 dargestellt, verringert sich die einfallende Energie nie, es sei denn, der Emissionsauslaß des Lichtführungslochs 37 wird verkleinert, und somit verschlechtert sich die Empfindlichkeit nie.
Mit Bezug auf die 8 ist der erste Infrarot-Sensor 10 ein Sensor, der infrarote Strahlung erfaßt, die vom temperaturgemessenen Objekt ausgestrahlt wird, von dem Lichtführungsloch 37 gebündelt wird, jedoch auch die Wärmestrahlung von dem Lichtführungsloch 37 selbst erfaßt, wogegen der zweite Infrarot-Sensor 11 die Wärmestrahlung von dem Referenzhohlraum 38 selbst erfaßt, weil das obere Ende des Referenzhohlraums 38 abgeschlossen ist. Zusätzlich ist der zweite Infrarot-Sensor 11 nahe bei dem ersten Infrarot-Sensor 10 bereitgestellt, um annähernd dieselbe Temperatur wie der erste Infrarot-Sensor 10 aufzuweisen. Der temperaturempfindliche Sensor 12 ist ein Sensor, der ein Messen der Temperatur des ersten Infrarot-Sensors 10 und des zweiten Infrarot-Sensors 11 ermöglicht. Daher ist der temperaturempfindliche Sensor 12 vorzugsweise an die Bodenfläche des ersten Infrarot-Sensors 10 oder des zweiten Infrarot-Sensors 11 befestigt, zum Beispiel mit dem Kleber 12a. Ein Kleber mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit kann vorzugsweise für den Kleber 12a ausgewählt werden (zum Beispiel Silikon von hoher thermischer Leitfähigkeit).
Es versteht sich, daß die Arbeitsweise des Strahlungs-Fieberthermometers dieser Ausführungsform mit der in 1 gezeigten, ersten Ausführungsform gleich ist, und daß aus diesem Grunde auf eine Erläuterung an dieser Stelle verzichtet wurde.
In dieser Ausführungsform, falls das Halteelement 36 mit dem Lichtführungsloch 37 ausgestattet ist, ist das Lichtführungsloch 37 so aufgebaut, um sich von der Seite des ersten Infrarot-Sensors 10 zur Seite des Filters 7 hin zu verjüngen, worauf die vorliegende Erfindung nicht beschränkt ist, falls eine Lichtführungsröhre eingesetzt ist, kann die Lichtführungsröhre so aufgebaut sein, daß sie sich von der Seite des ersten Infrarot-Sensors 10 zur Seite des Filters 7 hin verjüngt. In diesem Fall kann die Lichtführungsröhre aus Metall wie beispielsweise Kupfer, Messing oder Edelstahl hergestellt sein, und auch aus Kunststoff als anderes Material, indem Gold auf eine Kunststoff-Folie mit einer Spiegeloberfläche aufgetragen und dann aus der Folie eine Kegel gebildet wird, um den Kegel als Lichtführungsröhre zu verwenden.
In dieser Ausführungsform sind der Referenzhohlraum 38 und das Lichtführungsloch 37 zusätzlich so aufgebaut, daß sie sich vom ersten Infrarot-Sensor 10 oder zweiten Infrarot-Sensor 11 zur Seite des Filters 7 hin verjüngen, worauf die vorliegende Erfindung nicht beschränkt ist, jedoch kann nur das Lichtführungsloch 37 so aufgebaut sein, daß es sich vom ersten Infrarot-Sensor 10 zum Filter 7 hin verjüngt.
Jede der oben erklärten Ausführungsformen ist ein Beispiel dafür, daß der Referenzhohlraum des Halteelements durch Spritzgießen gebildet ist, worauf die vorliegende Erfindung nicht beschränkt ist, wobei der Referenzhohlraum auch durch Schneiden gebildet werden kann. In diesem Fall muß sich der Referenzhohlraum nicht unbedingt fortlaufend glatt verjüngen, sondern es reicht aus, daß die Fläche des Emissionseinlasses kleiner als die Fläche des Emissionsauslasses ist. Wie in 9 dargestellt, kann sich das Halteelement 39 stufenweise verjüngen, wenn der Referenzhohlraum 40 gebildet wird. Aber selbst in diesem Fall bleibt die Tatsache unverändert, daß der Referenzhohlraum 40 so aufgebaut ist, daß er sich von der Seite des zweiten Infrarot-Sensors zum Emissionseinlaß des Lichtführungsmittels hin verjüngt.
TECHNISCHE VERFÜGBARKEIT DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist für ein Strahlungs-Fieberthermometer offenbart, sie kann jedoch allgemein auch bei einem Strahlungsthermometer eingesetzt werden.

Claims

Strahlungs-Fieberthermometer (1), umfassend eine Lichtführung (15), die mit einem Emissionseinlass und einem Emissionsauslass verbunden ist, um die Infrarot-Strahlung vom dem Objekt, dessen Temperatur gemessen wurde, zu führen; einen ersten Infrarot-Sensor (10) zum Erkennen der von der Lichtführung (15) kommenden Infrarot-Strahlung; einen temperaturempfindlichen Sensor (12), der ein Referenztemperatursignal erzeugt; einen Referenzhohlraum (17), der ungefähr dieselbe Temperaturbedingung wie die Lichtführung (15) angibt und abgedichtet ist, sodass Infrarot-Strahlung von außen ausgeschlossen ist, einen zweiten Infrarot-Sensor (11) zum Erkennen der Infrarot-Strahlung von dem Referenzhohlraum (17); Temperaturberechnungsmittel (13) zum Berechnen der Temperatur entsprechend den Signalen vom ersten Infrarot-Sensor (10), dem zweiten Infrarot-Sensor (11) und vom temperaturempfindlichen Sensor (12); und eine Anzeigeeinheit (14) zum Anzeigen der Temperatur entsprechend dem Signal von den Temperaturberechnungsmitteln (13); wobei sich Lichtführung (15) und Referenzhohlraum (17) in einem Messfühler befinden; dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens entweder die Lichtführung (15) oder der Referenzhohlraum sich in Richtung auf den Emissionseinlass hin verjüngen.
Strahlungs-Fieberthermometer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtführung (15) eine Röhre umfasst und der Referenzhohlraum (17) ein Halteelement (16) umfasst, das die Röhre trägt.
Strahlungs-Fieberthermometer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtführung (15) eine Röhre umfasst und der Referenzhohlraum (17) die Außenwand der Röhre und ein Halteelement (19; 25; 27) umfasst, das die Röhre trägt.
Strahlungs-Fieberthermometer (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (16) ein Element mit hoher thermischer Leitfähigkeit umfasst.
Strahlungs-Fieberthermometer (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Element mit hoher thermischer Leitfähigkeit aus Aluminium besteht.
Strahlungs-Fieberthermometer (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Infrarot-Sensor (10) und der zweite Infrarot-Sensor (11) parallel zueinander in Bezug auf die Mittellinie des Messfühlers (2) angeordnet sind und der Emissionseinlass der Röhre ungefähr in der Mitte des Messfühlers (2) angeordnet ist und der Emissionsauslass in Richtung auf den ersten Infrarot-Sensor (10) angeordnet ist, wobei die Röhre diagonal zur Mittellinie des Messfühlers (2) angeordnet ist.
Strahlungs-Fieberthermometer (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Infrarot-Sensor (10) auf der Mittellinie des Messfühlers (2) angeordnet ist und die Röhre entlang der Mittellinie angeordnet ist.
Strahlungs-Fieberthermometer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtführung (33) und der Referenzhohlraum (35) in demselben Element einstückig ausgebildet sind.
Strahlungs-Fieberthermometer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturempfindliche Sensor (12) an der Bodenfläche des ersten Infrarot-Sensors (10) oder des zweiten Infrarot-Sensors (11) mit einem Kleber befestigt ist.
Strahlungs-Fieberthermometer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fensterelement (7) zum Durchlassen von Infrarot-Strahlung an dem Messfühler (2) befestigt ist, um den Emissionseinlass der Lichtführung (15) abzuschließen.
Strahlungs-Fieberthermometer (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fensterelement (7) zum Durchlassen von Infrarot-Strahlung an der Röhre befestigt ist, um den Emissionseinlass der Lichtführung (15) abzuschließen.
Strahlungs-Fieberthermometer (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fensterelement (7) zum Durchlassen von Infrarot-Strahlung an dem Halteelement (16) befestigt ist, um den Emissionseinlass der Lichtführung (15) abzuschließen.