JP2006300748A - 温度分布測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 各素子の対象温度対出力特性を広い測定温度範囲において校正し、精度よく被検出対象を検出することができる温度分布測定装置を提供すること。
【解決手段】 赤外線を分布状に検出する複数のサーモパイル素子121と、検出範囲から集光するレンズ11と、検出信号から温度を算出する温度演算部25とを備える温度分布測定装置において、3点の黒体炉温度より求めた校正データを記憶する校正値記憶部24を設け、温度演算部25は、校正データを用いて検出信号から温度を算出する。
【選択図】 図1
【解決手段】 赤外線を分布状に検出する複数のサーモパイル素子121と、検出範囲から集光するレンズ11と、検出信号から温度を算出する温度演算部25とを備える温度分布測定装置において、3点の黒体炉温度より求めた校正データを記憶する校正値記憶部24を設け、温度演算部25は、校正データを用いて検出信号から温度を算出する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、赤外線を複数素子で検出して、温度を分布で測定する温度分布測定装置に関する。
従来の技術においては、測定温度を校正するために、測定温度を算出する式に中に黒体炉の温度を組み込んでいる(例えば、特許文献1参照。)。
特開2001−56126号公報
しかしながら、従来では、校正される温度が1点であるために、正確に測定できる温度の範囲が狭いという問題点がある。
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、各素子の対象温度対出力特性を広い測定温度範囲において校正し、精度よく被検出対象を検出することができる温度分布測定装置を提供することにある。
上述の目的を達成するため、本発明では、赤外線を分布状に検出する複数の素子と、検出範囲から集光するレンズと、検出信号から温度を算出する温度演算手段と、を備える温度分布測定装置において、3点の黒体炉温度より求めた校正データを記憶する校正値記憶手段を設け、前記温度演算手段は、前記校正データを用いて、前記検出信号から温度を算出する、ことを特徴とする。
よって、本発明では広い測定範囲を精度よく測定できる。
以下に、本発明の温度分布測定装置を実現する実施の形態を、実施例に基づいて説明する。
まず構造を説明する。
図1は実施例1の温度分布測定装置のブロック図である。
実施例1は、自動車の車内の温度分布を測定するのに用いられる例である。
実施例1の温度分布測定装置は、サーモパイルモジュール1とマイコン2を主な構成とする。
サーモパイルモジュール1は、レンズ11、サーモパイルユニット12、スキャン部13、増幅部14、基準温度素子15を主な構成とする。
レンズ11は、サーモパイルユニット12の前方に配置され、検出エリア3から放射される赤外線をサーモパイルユニット12に集光する。
サーモパイルユニット12は、赤外線を検出するサーモパイル素子(素子に相当する)121を、マトリクス状に配置したものである。
スキャン部13は、サーモパイル素子121からの出力信号をアドレス信号によって選択する。
図1は実施例1の温度分布測定装置のブロック図である。
実施例1は、自動車の車内の温度分布を測定するのに用いられる例である。
実施例1の温度分布測定装置は、サーモパイルモジュール1とマイコン2を主な構成とする。
サーモパイルモジュール1は、レンズ11、サーモパイルユニット12、スキャン部13、増幅部14、基準温度素子15を主な構成とする。
レンズ11は、サーモパイルユニット12の前方に配置され、検出エリア3から放射される赤外線をサーモパイルユニット12に集光する。
サーモパイルユニット12は、赤外線を検出するサーモパイル素子(素子に相当する)121を、マトリクス状に配置したものである。
スキャン部13は、サーモパイル素子121からの出力信号をアドレス信号によって選択する。
第1増幅部14は、スキャン部13で選択される素子の出力信号と、基準温度素子からの入力の差動増幅を行う。
基準温度素子15は、周囲温度を示す出力である基準電圧を出力する。
なお、基準温度素子15は、サーモパイル素子121により、一定温度の物を測定するようにしてもよく、一定の温度を示す電圧が出力されるようにしてもよい。
マイコン2は、サーモパイルユニット12の制御、出力信号の処理、演算を行い、自動車の機器、通信ラインにデータ出力や制御出力を行う。
マイコン2には、信号出力部21、マルチプレクサ22、AD変換部23、校正値記憶部24、温度演算部25を備えている。
なお、基準温度素子15は、サーモパイル素子121により、一定温度の物を測定するようにしてもよく、一定の温度を示す電圧が出力されるようにしてもよい。
マイコン2は、サーモパイルユニット12の制御、出力信号の処理、演算を行い、自動車の機器、通信ラインにデータ出力や制御出力を行う。
マイコン2には、信号出力部21、マルチプレクサ22、AD変換部23、校正値記憶部24、温度演算部25を備えている。
信号出力部21は、所定のタイミングでスキャン部13にサーモパイル素子121のマトリクスの配列のアドレス信号を出力する。
マルチプレクサ22は、増幅部14からの出力信号を受け取り、サーモパイル素子121のマトリクス状の選択・切替を行う。
AD変換部23は、マルチプレクサ22で選択される素子の増幅された信号をAD変換する。
校正値記憶部24は、以下に詳述する3点の温度校正値を記憶し、温度演算部25へ出力する。
温度演算部25は、AD変換された測定値と校正値から測定温度を演算する。なお、マルチプレクサ22の選択・切替により、温度演算部25は温度分布を演算することになる。
マルチプレクサ22は、増幅部14からの出力信号を受け取り、サーモパイル素子121のマトリクス状の選択・切替を行う。
AD変換部23は、マルチプレクサ22で選択される素子の増幅された信号をAD変換する。
校正値記憶部24は、以下に詳述する3点の温度校正値を記憶し、温度演算部25へ出力する。
温度演算部25は、AD変換された測定値と校正値から測定温度を演算する。なお、マルチプレクサ22の選択・切替により、温度演算部25は温度分布を演算することになる。
次に作用を説明する。
[精度よく広い範囲の測定を行う作用]
実施例1の温度分布測定装置は、マイコン2の信号出力部21からのアドレス信号により、スキャン部13で選択されたサーモパイル素子121の出力信号が、増幅部14における入力信号となる。
基準温度素子15は、周囲温度を検出し、増幅部14の入力信号となる。
増幅部14では、サーモパイル素子121の出力信号と基準温度素子15の周囲温度測定出力との差動増幅を行う。そのため、周囲温度が変化しても検出エリア3の温度を電圧値として正確に検出することができる。
[精度よく広い範囲の測定を行う作用]
実施例1の温度分布測定装置は、マイコン2の信号出力部21からのアドレス信号により、スキャン部13で選択されたサーモパイル素子121の出力信号が、増幅部14における入力信号となる。
基準温度素子15は、周囲温度を検出し、増幅部14の入力信号となる。
増幅部14では、サーモパイル素子121の出力信号と基準温度素子15の周囲温度測定出力との差動増幅を行う。そのため、周囲温度が変化しても検出エリア3の温度を電圧値として正確に検出することができる。
増幅部14からの出力は、マルチプレクサ22により選択・切替が行われ、AD変換され、温度演算部25で温度演算が行われる。
温度演算部25では、各素子毎に、式Aにより、温度変換が行われる。
なお、Voはセンサ検出電圧、Tbbは被測定物の絶対温度、Tthはセンサの絶対温度とする。
温度演算部25では、各素子毎に、式Aにより、温度変換が行われる。
なお、Voはセンサ検出電圧、Tbbは被測定物の絶対温度、Tthはセンサの絶対温度とする。
つまり、温度演算部25では、3点の温度による校正のデータを校正値記憶部24から得て、温度変換が精度よく行われる。
さらに、詳細に説明する。
図3は、ある素子について黒体炉温度を変化させた際にAD変換された値を示す温度特性である。
図3の特性において、35℃の値を元に1点で補正した結果と、又、60℃と35℃、20℃の値を元に3点で補正した結果を図2に示す。
1点補正(図2中の線51)では、35℃の部分でしか、黒体炉温度による補正と測定が合致しないが、3点補正(図2中の線52)では、20℃〜60℃までがよく合致している。
工場出荷時に黒体炉温度を3点設定して、その時の各素子のAD値を測定し、係数a,b,cを求める。
さらに、詳細に説明する。
図3は、ある素子について黒体炉温度を変化させた際にAD変換された値を示す温度特性である。
図3の特性において、35℃の値を元に1点で補正した結果と、又、60℃と35℃、20℃の値を元に3点で補正した結果を図2に示す。
1点補正(図2中の線51)では、35℃の部分でしか、黒体炉温度による補正と測定が合致しないが、3点補正(図2中の線52)では、20℃〜60℃までがよく合致している。
工場出荷時に黒体炉温度を3点設定して、その時の各素子のAD値を測定し、係数a,b,cを求める。
Vo1=aTbb14+bTth14+c,Vo2=aTbb24+bTth24+c,Vo2=aTbb24+bTth24+c
なお、20℃、35℃、60℃での補正は、他の任意の温度であってもよい。
このように3点補正を含む式Aで、温度演算を行うようにすると、より広い測定範囲を精度よく測定することになる。
このように3点補正を含む式Aで、温度演算を行うようにすると、より広い測定範囲を精度よく測定することになる。
次に効果を説明する。
本実施の形態の温度分布測定装置にあっては、次に列挙する効果を得ることができる。
(1)赤外線を分布状に検出する複数のサーモパイル素子121と、検出範囲から集光するレンズ11と、検出信号から温度を算出する温度演算部25とを備える温度分布測定装置において、3点の黒体炉温度より求めた校正データを記憶する校正値記憶部24を設け、温度演算部25は、校正データを用いて検出信号から温度を算出するため、広い測定範囲を精度よく測定できる。
(2)校正データは、工場出荷時に黒体炉温度を3点測定したデータから求めるため、その後の使用に校正する負担なく、精度のよい測定を行うことができる。
本実施の形態の温度分布測定装置にあっては、次に列挙する効果を得ることができる。
(1)赤外線を分布状に検出する複数のサーモパイル素子121と、検出範囲から集光するレンズ11と、検出信号から温度を算出する温度演算部25とを備える温度分布測定装置において、3点の黒体炉温度より求めた校正データを記憶する校正値記憶部24を設け、温度演算部25は、校正データを用いて検出信号から温度を算出するため、広い測定範囲を精度よく測定できる。
(2)校正データは、工場出荷時に黒体炉温度を3点測定したデータから求めるため、その後の使用に校正する負担なく、精度のよい測定を行うことができる。
本実施例1の作用効果について、さらに説明する。
実施例1では、複数のサーモパイル素子をマトリクス状に配置し、切り替えて測定することにより、温度分布を測定するものである。複数素子には、当然に検出性能にバラツキを有することになり、校正が必要となる。しかし、車両では、その使用の途中で校正を行うことは、使用者に大きな負担となる。
また、車両に求められる温度測定の範囲は、その使用される状況環境の寒暖の幅が大きいことから、広い範囲が要求される。
実施例1では、工場の出荷時に、それぞれのサーモパイル素子の特性を要求される温度範囲から設定された3点の温度校正に基づきa,b,cの値を求め、この値による上記式Aを出荷後に使用して温度演算を行うのである。そのため、使用者には、校正の負担なく、使用される温度環境を選ぶことなく、精度のよい温度測定が車両機器に使用できることになる。
また、使用される式Aは、複雑なものではないため、演算回路、ソフトに負担を増やすことなく、広い範囲を正確に測定できる。
実施例1では、複数のサーモパイル素子をマトリクス状に配置し、切り替えて測定することにより、温度分布を測定するものである。複数素子には、当然に検出性能にバラツキを有することになり、校正が必要となる。しかし、車両では、その使用の途中で校正を行うことは、使用者に大きな負担となる。
また、車両に求められる温度測定の範囲は、その使用される状況環境の寒暖の幅が大きいことから、広い範囲が要求される。
実施例1では、工場の出荷時に、それぞれのサーモパイル素子の特性を要求される温度範囲から設定された3点の温度校正に基づきa,b,cの値を求め、この値による上記式Aを出荷後に使用して温度演算を行うのである。そのため、使用者には、校正の負担なく、使用される温度環境を選ぶことなく、精度のよい温度測定が車両機器に使用できることになる。
また、使用される式Aは、複雑なものではないため、演算回路、ソフトに負担を増やすことなく、広い範囲を正確に測定できる。
(その他の実施の形態)
以上、本発明の実施の形態を実施例1に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
以上、本発明の実施の形態を実施例1に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
回路構成は、別のものであってもよく、実施例1中に示す数式を用いてソフト上で行うものであってもよい。
1 サーモパイルモジュール
11 レンズ
12 サーモパイルユニット
121 サーモパイル素子
13 スキャン部
14 増幅部
15 基準温度素子
2 マイコン
21 信号出力部
22 マルチプレクサ
23 AD変換部
24 校正値記憶部
25 温度演算部
3 検出エリア
11 レンズ
12 サーモパイルユニット
121 サーモパイル素子
13 スキャン部
14 増幅部
15 基準温度素子
2 マイコン
21 信号出力部
22 マルチプレクサ
23 AD変換部
24 校正値記憶部
25 温度演算部
3 検出エリア
Claims (2)
- 赤外線を分布状に検出する複数の素子と、
検出範囲から集光するレンズと、
検出信号から温度を算出する温度演算手段と、
を備える温度分布測定装置において、
3点の黒体炉温度より求めた校正データを記憶する校正値記憶手段を設け、
前記温度演算手段は、
前記校正データを用いて、前記検出信号から温度を算出する、
ことを特徴とする温度分布測定装置。 - 請求項1に記載の温度分布測定装置において、
前記校正データは、
工場出荷時に黒体炉温度を3点測定したデータから求める、
ことを特徴とする温度分布測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005123307A JP2006300748A (ja) | 2005-04-21 | 2005-04-21 | 温度分布測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005123307A JP2006300748A (ja) | 2005-04-21 | 2005-04-21 | 温度分布測定装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005123307A Pending JP2006300748A (ja) | 2005-04-21 | 2005-04-21 | 温度分布測定装置 |
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JP (1) | JP2006300748A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009024277A2 (en) | 2007-08-20 | 2009-02-26 | Perkinelmer Optoelectronics Gmbh & Co. Kg | Sensor cap assembly with a lens |
JP2010194074A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Terumo Corp | 赤外線サーモグラフィ装置 |
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CN103954366A (zh) * | 2014-04-28 | 2014-07-30 | 北京振兴计量测试研究所 | 一种用于真空低温条件下的超大面源黑体校准系统 |
CN105423494A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-03-23 | 四川长虹电器股份有限公司 | 一种校正方法及空调设备 |
-
2005
- 2005-04-21 JP JP2005123307A patent/JP2006300748A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102007039228B4 (de) * | 2007-08-20 | 2009-06-18 | Perkinelmer Optoelectronics Gmbh & Co.Kg | Sensorkappenanordnung Sensor Schaltung |
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