JP2012112727A - 電磁波強度分布測定装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易な構成で、電磁波強度分布の測定を高精度に行う電磁波強度分布測定装置を提供する。
【解決手段】一定の立体角を有する筒状のセンサ保持部材21の一端に紫外線センサ22を固定し、他端側を、半円球状のセンサ取付け部材10に形成した貫通孔11を貫通して、センサ取付け部材10の表面側に突出させ、センサ取付け部材10を挟んで両側から六角ナット23で締めつけて固定する。同様にして同一の立体角を有するセンサ保持部材21に固定された全ての紫外線センサ22をセンサ取付け部材10に取り付ける。そして、各紫外線センサ22のセンサ信号をデータ処理装置60で取り込み、これを現在時刻と対応付けて記憶装置65に格納する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、紫外線などの電磁波の強度分布を自動測定する電磁波強度分布測定装置に関する。
従来、天空の放射輝度分布測定を行う装置として、機械式天空放射輝度分布測定装置が知られている。
この機械式天空放射輝度分布測定装置は、天空輝度測定用のセンサと、これらセンサを垂直面内で回転させる高度角制御用モータと、水平面内で回転させる方位角制御用モータと、を備えている。そして、高度角制御用モータと方位角制御用モータとを駆動制御することにより、順次高度角を変更させながら水平面内で回転させることによって、全天空に対して、センサを走査させるようになっている。(例えば、非特許文献1参照)。
"気象観測機器 Meteorological Instruments、EKO、[平成22年11月11日検索]、インターネット<URL:http://www.eko.co.jp/eco/a/a0501.html>
しかしながら、上記機械式天空放射輝度分布測定装置の場合、高度角制御用モータおよび方位角制御用モータによってセンサを走査させる構成となっている。このため、全天空の放射輝度分布を測定するためには、センサを、全天空に対して走査させつつ天空の所定の測定点において放射輝度測定を行う必要がある。
このように、放射輝度測定を行いつつセンサを走査させる場合、センサを測定点位置まで移動させるのに時間を要する。そのため、計測すべき測定点が多い場合には、全ての測定点における測定が終了するまでに、ある程度の測定時間を要することになる。
ここで、天空の放射輝度は、天候の状態の影響、特に雲の影響をうける。そのため、測定時間が長ければ長いほど空の状態が変化する可能性が高くなり、測定時間中に雲の移動が生じると、この雲の移動により放射輝度が変化してしまう。
特に、このような機械式天空放射輝度分布測定装置を用いて紫外線を測定し、これにより得た紫外線強度分布を、紫外線被曝のような15分から20分程度で皮膚に日焼けが発生するような現象に関する研究資料として用いる場合等には、天空から降り注ぐ放射を正確に把握する必要があるため、雲の移動などによる放射強度変化は好ましくない。
また、放射輝度の最も強い、夏季の正午前後の太陽の移動は速い。そのため、測定に時間を要していては放射輝度分布そのものが変化してしまう。
また、測定時間が長いほど、測定開始初期における環境と測定終了時における環境とは異なる可能性があるため、測定開始初期の測定点における測定結果と測定終了時の測定点における測定結果とを一つの放射輝度分布上に表現することは、前述のように雲の状態による影響を受けている可能性があるため、本来矛盾することである。
さらに、放射輝度分布の測定は屋外で行うため、埃や雨の影響をうけやすく、且つ機械駆動部分があるため、劣化、磨耗などによる故障につながる原因となる。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題点に着目してなされたものであり、電磁波強度分布を容易に且つ高精度に検出することの可能な電磁波強度分布測定装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明の請求項1にかかる電磁波強度分布測定装置は、電磁波強度を測定する複数のセンサと、当該複数のセンサを、同一且つ一定の立体角で保持し且つ前記センサを互いに異なる方向となる一定の相対位置で保持する保持手段と、前記複数のセンサのセンサ信号のデータ処理を行うデータ処理手段と、を備えることを特徴としている。
また、請求項2にかかる電磁波強度分布測定装置は、前記保持手段は、前記センサのキャリブレーションを行うための治具を、前記センサと対向する位置に位置決めするための案内部を備えることを特徴としている。
また、請求項3にかかる電磁波強度分布測定装置は、前記保持手段は、半円球状のセンサ取付け部材と、前記センサ毎に設けられ、前記立体角を有する筒状に形成された一方の端部に前記センサが固定され且つ他方の端部側は前記センサ取付け部材を貫通して表面側から突出して前記センサ取付け部材に固定されるセンサ保持部材と、で構成され、前記センサ保持部材の前記筒状の内面部分が前記案内部を形成することを特徴としている。
さらに、請求項4にかかる電磁波強度分布測定装置は、前記センサ保持部材は、国際照明委員会により規定された145個の天空要素と対応する前記センサ取付け部材上の位置に設けられることを特徴としている。
さらにまた、請求項5にかかる電磁波強度分布測定装置は、前記データ処理手段は、前記センサ信号のそれぞれに対応して設けられ且つ前記センサのセンサ信号を信号変換する第1の信号変換回路と、前記第1の信号変換回路のそれぞれから出力されるセンサ信号のうち何れか一つのセンサ信号を選択し、且つ前記選択するセンサ信号を順次切り替えて出力するマルチプレクサと、当該マルチプレクサから出力されるセンサ信号を信号変換する第2の信号変換回路と、当該第2の信号変換回路から出力されるセンサ信号をデジタル信号に変換して所定の処理を行う処理手段と、を備えることを特徴としている。
また、請求項6にかかる電磁波強度分布測定装置は、前記センサは、紫外線センサであることを特徴としている。
本発明によれば、電磁波強度を測定する複数のセンサを同一且つ一定の立体角で保持し且つ各センサを互いに異なる方向となる一定の相対位置で保持し、各センサのセンサ信号をデータ処理するようにしたため、複数の方向における電磁波強度の計測時刻の差を短縮することができ、電磁波強度分布を高精度に検出することができる。
また、センサが複数ある場合、キャリブレーションを行うには手間がかかるが、キャリブレーション用の治具を、センサと対向する位置に位置決めするための案内部を設けたため、キャリブレーションを行う際の手間を削減することができる。
本発明による電磁波強度分布測定装置の斜視図である。 (a)は、本発明による電磁波強度分布測定装置の上面図、(b)は、正面図である。 センサ部の要部の断面図である。 天空要素の配置図である。 データ処理装置の機能構成を示すブロック図である。 天頂の紫外線センサによる測定結果の一例である。 (a)は本発明の電磁波強度分布測定装置による紫外線強度分布の一例、(b)は従来の測定装置による紫外線強度分布の一例である。
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
本実施形態は、本発明の電磁波強度分布測定装置の一例を示したものであって、電磁波として紫外線を測定するようにしたものである。図1は電磁波強度分布測定装置の斜視図、図2(a)は上面図、(b)は正面図である。
図1、図2において、1は測定部、2は機材収納部である。
測定部1は、センサ取付け部材10と、センサ部20と、前記センサ取付け部材10と前記機材収納部2とを固定する固定部材30とから構成される。
センサ取付け部材10は中空の半円球状に形成され、図3の断面図に示すように半円球の球面に所定間隔で145個の貫通孔11が形成されている。この貫通孔11は、図4に示す、国際照明委員会CIEにより定められた天空の145箇所の位置に設定された天空要素に対応して配置されている。
すなわち、図4に示すように、半円球の頂点に1つ(天空要素の要素番号145)、この頂点側からみて、この頂点を円中心とする7個の同心円上に形成され且つ、各同心円において均等に形成されている。
センサ部20は、図3に示すように、貫通孔11に挿入されて固定されるセンサ保持部材21と、センサ保持部材21に固定される紫外線センサ22とで構成される。
センサ保持部材21は、一定の立体角を有する筒状に形成された筒部21aと、底部21bとから構成される。前記立体角は、全てのセンサ保持部材21の筒部21aにおいて同一に設定される。
底部21bは、筒部21aの一方の端部に嵌合する円柱状に形成され、且つ底部21bの一方の端部には縁部21cが形成されている。そして、縁部21cが形成された側とは逆側を、筒部21aの一方の端部に押し込むことにより、底部21bは筒部21aに固定される。
前記筒部21aの他方の端部にはネジ山が形成される。筒部21aは、貫通孔11を介してセンサ取付け部材10の表面側に突出して設けられ、センサ取付け部材10を挟んでその両側に設けられた六角ナット23を両側から締めつけてセンサ取付け部材10を両側から挟み込むことによって、筒部21aはセンサ取付け部材10に固定される。
底部21bには、縁部21cが形成された側とは反対側の面に、紫外線センサ22が接着などにより固定され、この紫外線センサ22のアノード端子およびカソード端子22aは、底部21bに形成された配線孔(図示せず)を介して前記縁部21c側に伸びている。
ここで、前記センサ取付け部材10を挟んで筒部21aを六角ナット23により固定し、且つ底部21bを、縁部21cと筒部21aとが接する位置まで押し込むことにより、紫外線センサ22とセンサ取付け部材10との間の距離を一定に保つことができる。
また、前記筒部21aの開口部は、前述のように一定の立体角を有する大きさに形成される。さらに、前記開口部は、紫外線センサ22のキャリブレーション(校正)用に用いる紫外線照射装置の光ファイバを挿入可能な大きさを有する。すなわち、筒部21aの内径は光ファイバの先端近傍の外径よりも多少大きな値に設定され、光ファイバの先端を、紫外線センサ22に突き当たるまで筒部21aに挿入することによって、光ファイバの先端が紫外線センサ22と対向する位置に一定距離で位置決めされるようになっている。つまり、センサ取付け部材10側の筒部21aの内部は、キャリブレーションを行う際の光ファイバの位置決めを行うための治具案内部24を形成している。
前記筒部21aの軸方向の長さが短すぎたり、内径が光ファイバの外径よりも大きすぎたりすると、筒部21a内に挿入した光ファイバの姿勢が定まりにくい。このため、筒部21aは、光ファイバの姿勢が定まりやすい長さおよび内径に設定される。
また、各センサ保持部材21近傍の、センサ取付け部材10の表面には、前記図4に示す天空要素に対応する位置に、この天空要素を識別するための要素番号が記載されている。なお、この要素番号は、全ての天空要素である145個全てについて記載してもよく、例えば、5個毎など数個おきに記載するようにしてもよい。
前記固定部材30は、中空の円柱状に形成され、外周が前記センサ取付け部材10の直径と同等程度に形成され、前記センサ保持部材21が固定された前記センサ取付け部材10を前記固定部材30により支持可能な肉厚に形成されている。
一方、機材収納部2は、熱を吸収しにくい白系色で構成され、正方形の開口部を有する箱体からなる収納部本体51と収納部本体51の開口部を塞ぐ、当該開口部よりも大きい正方形の板材からなる蓋部材52とで構成され、収納部本体51の開口部と反対側には、その4隅に脚51aが設けられている。なお、前記蓋部材52は前記収納部本体51の開口部を塞ぐことの可能な大きさであればよく、収納部本体51の開口部と同等程度の大きさであってもよい。
前記収納部本体51には、前記紫外線センサ22のセンサ信号の信号処理を行うデータ処理装置60が格納される。そのため、蓋部材52には、半円球のセンサ取付け部材10の円周よりも小さい配線穴が形成され(図示せず)、この配線穴を通して収納部本体51内に収納されたデータ処理装置60と、センサ取付け部材10に配置された紫外線センサ22のアノード端子およびカソード端子22aとが接続されるようになっている。また、この蓋部材52の上面の適所には水準器53が設けられている。
そして、前記機材収納部2の蓋部材52の上面に、固定部材30を介して前記センサ取付け部材10を固定することにより、前記センサ取付け部材10は、前記蓋部材52の上面よりも前記固定部材30相当だけ高い位置に配置される。そのため、前記蓋部材52の上面に配置された水準器53が、前記センサ取付け部材10の下方の位置に配置された紫外線センサ22での紫外線強度の測定の妨げとなることはない。また、最下端の紫外線センサ22と蓋部材52との間には、固定部材30の高さ相当の間隔があるため、最下端の紫外線センサ22に対して、後述のキャリブレーションを行う場合でも容易に行うことができる。
なお、ここでは、固定部材30を介してセンサ取付け部材10を固定する場合について説明したが必ずしも固定部材30を介する必要はなく、例えば、蓋部材52にセンサ取付け部材10を直接固定することも可能である。
以上の構成を有する電磁波強度分布測定装置は、前記機材収納部2の開口部が縦横各37cm、高さ20cm、脚51aの長さ5.5cm、センサ取付け部材10の直径は40cm、高さは20cmである。また、筒部21aの開口角は11度である。
図5は、データ処理装置60の機能構成を示すブロック図である。
データ処理装置60は、図5に示すように、紫外線センサ22からの紫外線強度に応じた電流信号からなるセンサ信号を電流電圧変換する電流電圧変換回路61および、この電流電圧変換回路61で電圧信号に変換されたセンサ信号を増幅する増幅回路62と、増幅回路62で増幅された各センサ信号を一つずつ選択して出力するマルチプレクサ63と、マルチプレクサ63から順次出力されるセンサ信号を、再度増幅する増幅回路64と、増幅回路64で増幅されたセンサ信号をデジタル値に変換し、これをSDカードなどの記憶装置65に格納する演算処理装置(CPU)66とから構成される。
なお、前記電流電圧変換回路61および増幅回路62は、各紫外線センサ22のそれぞれに対応して設けられている。
前記増幅回路62は、入力されるセンサ信号を例えば10倍に増幅する。前記増幅回路64は入力されるセンサ信号を、1倍、10倍、100倍の何れかに増幅する。この増幅倍率の設定は演算処理装置66からの切り替え信号に応じて行われる。
前記マルチプレクサ63は、演算処理装置66からのセンサ切替信号に応じて動作し、入力される145個のセンサ信号を順次切り替えて増幅回路64に出力する。
前記演算処理装置66には、ボタン電池67で駆動されてクロック信号を供給するリアルタイムクロック68が接続されている。
この演算処理装置66は、前記マルチプレクサ63に選択すべきセンサ信号を切り替えるためのセンサ切替信号を出力する。演算処理装置66は、センサ切替信号として、要素番号1番の天空要素に対応するセンサ信号から要素番号の昇順に切り替えを行うセンサ切替信号を出力する。また、演算処理装置66は、増幅回路64からのセンサ信号を、例えば、リアルタイムクロック68からのクロック信号から特定される現在時刻データと対応付けて記憶装置65に格納する。
ここで、紫外線センサ22は、得られる紫外線強度が比較的小さい。そのため、増幅回路等の各種回路を経由することによるノイズがセンサ信号に与える影響が比較的大きい。そのため、各センサ信号が経由する回路が異なると、各センサ信号には異なる大きさのノイズがのるため、回路によるノイズによって、センサ信号間に誤差が生じる可能性がある。
上記データ処理装置60では、マルチプレクサ63を2段目の増幅回路64の前段に設け、2段目の増幅を行う際には、共通の増幅回路64で行っている。そのため、2段目の増幅を異なる増幅回路により行うことによってセンサ信号間に生じる誤差を抑制することができる。
なお、データ処理装置60本体へは、機材収納部2の外部に設けられている図示しない電源装置によりケーブルを介して電源供給が行われるようになっている。ここでは、外部の電源装置から電源供給を行うようにしているが、機材収納部2内にバッテリを設け、このバッテリにより電源供給を行うことも可能である。
そして、このように構成されるデータ処理装置60に、パーソナルコンピュータなどの制御装置70を接続することによって、記憶装置65のデータの読み出しや、読み出したデータの表示などを行うことができるようになっている。
次に、本実施の形態における電磁波強度分布測定装置による測定手順を説明する。
まず、この電磁波強度分布測定装置を測定場所に設置する。この測定場所は、紫外線センサ22への放射入力が妨げられることのない、建物等の遮蔽物のない場所が好ましい。また、水準器53を用いて水平な場所に設置する。さらに、図4に示す、1番の天空要素に対応する紫外線センサ22が基準方向(本実施形態の場合には真南)を向くように設置する。なお、真南方向の測定は、方位磁石を用いて行う。この方位磁石は、紫外線センサ22に入力される電磁波強度に影響を与える可能性があるため、設置時にのみ用い、測定時には除去する。
また、屋外等に設置する場合には、例えば、センサ部20全体を覆う、石英等からなる透明ケースをセンサ部20にかぶせればよい。これによって、雨や塵などから装置を保護することができる。
そして、例えば、測定場所の予測される紫外線強度を考慮して、必要に応じて増幅回路64の増幅倍率の変更を行う。この変更は、例えば、演算処理装置66に制御装置70を接続しオペレータが制御装置70を操作することにより、演算処理装置66を介して行う。
この状態で、紫外線強度の測定を開始するとそれぞれ対応する各紫外線センサ22において同時に紫外線強度に応じたセンサ信号が出力され、これが電流電圧変換回路61で電流電圧変換が行われて増幅回路62で増幅された後、マルチプレクサ63に入力される。マルチプレクサ63では、演算処理装置66からのセンサ切替信号に応じて各紫外線センサ22からのセンサ信号を順に切り替える。つまり、まず要素番号が1番の天空要素に対応する紫外線センサ22のセンサ信号が選択されて増幅回路64で増幅された後、演算処理装置66に入力され、ここでデジタル信号に変換されて現在時刻データと対応付けられて記憶装置65に格納される。次に要素番号が2番の天空要素に対応する紫外線センサ22のセンサ信号が選択され、同様にして記憶装置65に格納される。この処理が繰り返し行われることにより要素番号1番から145番の各天空要素に対応するセンサ信号が、現在時刻データと対応付けられて記憶装置65に格納される。そして、要素番号が145番の天空要素に対応するセンサ信号に対する処理が終了したならば、再度要素番号が1番の天空要素に対応するセンサ信号から順に処理が行われる。この処理を繰り返し行うことによって、各時刻におけるセンサ信号が逐次記憶装置65に格納される。なお、このセンサ信号の記憶は、所定時間継続して繰り返し行うようにしてもよく、所定時間毎に行うようにしてもよい。
このようにして測定され記憶装置65に格納されたセンサ信号を参照する場合には、演算処理装置66に制御装置70を接続し、記憶装置65の記憶データを読み出す。これによって、紫外線強度の測定結果を参照することができる。
図6は、天頂(要素番号145番の天空要素)の紫外線センサ22のセンサ信号による測定結果を示したものであり、4分30秒の間における紫外線強度を示したものである。なお、横軸は時刻(h:m:s)、縦軸は紫外線強度の階調である。4分30秒の間に、紫外線強度が大きく変化していることがわかる。
図7は、上記の手順で計測した所定時間における測定結果をもとに、天空の紫外線強度分布を示したものであって、(a)は上記手順で測定した測定結果に基づく紫外線強度分布を示したものである。また、図7(b)は従来の機械式の測定装置を用いて、同一の測定場所で同一時刻に145個の天空要素について紫外線強度を測定した場合の測定結果をもとに、紫外線強度分布を示したものである。
図7に示すように、本発明の電磁波強度分布測定装置により得た紫外線強度分布に比較して、機械式の測定装置による紫外線強度分布の方が、紫外線強度が低めに現れており、これは、雲の移動による影響をうけたことを表す。つまり、前述のように、機械式の測定装置の場合、モータによりセンサを各天空要素位置に移動させて計測を行うため、センサを移動させる分時間がかかり、全天空要素についてセンサ信号を獲得し終えるまでには、2分から4分程度かかっている。雲がない状態で測定を開始したとしても、数分程度の時間があれば雲が移動する可能性は高く、すなわち紫外線が遮蔽されるため、結果的に天空の紫外線強度の計測精度が低下することになる。
これに対し、本発明による電磁波(紫外線)強度分布測定装置は、紫外線センサ22を各天空要素位置に移動させる必要はないため、センサの移動に要する分だけ全天空要素のセンサ信号を獲得するために要する所要時間を短縮することができる。
そのため、計測中に雲の移動による影響をうける可能性が低くなり、すなわち、天空の紫外線強度の計測精度を向上させることができる。
また、全ての天空要素についてそのセンサ信号を獲得し終えるまでの時間を短縮することができ、約2秒程度で実現することができるため、大幅に測定時間を短縮することができるため、要素番号1番の天空要素のセンサ信号を獲得した時刻と、145番の天空要素のセンサ信号を獲得した時刻との時間差を短縮することができる。そのため、145個のセンサ信号を獲得した時刻の差による天空の紫外線強度分布の検出誤差をより低減することができる。
次に、紫外線センサ22のキャリブレーション時の操作を説明する。
紫外線センサ22は、感度劣化が生じやすく、また比較的得られるセンサ信号が小さいため、ある程度の期間毎(例えば1カ月程度毎)に、キャリブレーションを行う必要がある。ここで、本電磁波強度分布測定装置は、145個の紫外線センサ22を備えているため、145個それぞれの紫外線センサ22についてキャリブレーションを行う必要がある。例えば、各紫外線センサ22に紫外線照射装置等によってキャリブレーション用の強度で紫外線を照射し、その際の紫外線センサ22のセンサ信号から得られる紫外線強度がキャリブレーション用の強度と一致するかどうかを判断する必要がある。
本発明の電磁波(紫外線)強度分布測定装置はセンサ部1に治具案内部24が形成されている。キャリブレーションを行う場合には、キャリブレーション用の光ファイバを、その先端が紫外線センサ22に突き当たるまで治具案内部24に挿入し、紫外線センサ22に対して紫外線センサ22を一定距離となる位置に位置決めした後、この状態で紫外線照射を行う。この処理を繰り返し行い全ての紫外線センサ22についてキャリブレーションを行う。
このとき、演算処理装置66には制御装置70を接続し、制御装置70から、演算処理装置66を介してマルチプレクサ63へのセンサ切替信号を出力し、オペレータが光ファイバを治具案内部24に挿入して位置決めが完了するタイミングと同期して、マルチプレクサ63へのセンサ切替信号の切り替えを行って、現在のキャリブレーション対象の紫外線センサ22のセンサ信号を取り込む。そして、取り込んだセンサ信号を、例えば、キャリブレーション対象の紫外線センサ22に対応する天空要素の要素番号とセンサ信号とを対応付けて、制御装置70の表示装置に表示したり、或いは記憶装置65に記憶したりする。
これによって、オペレータは、制御装置70に表示されたセンサ信号を参照することによって対応する紫外線センサ22が正常であるかを判断することができる。或いは、記憶装置65に記憶されたデータを読み出すことによって、紫外線センサ22の異常を検出することができる。
ここで、前述のように、治具案内部24によりキャリブレーション用の光ファイバを案内するようになっている。このため、光ファイバを、先端が突き当たるまで治具案内部24に挿入するだけで、光ファイバは紫外線センサ22と対向する一定距離の位置に位置決めされる。したがって、位置決めを容易に行うことができるとともに、姿勢が定まりやすい。そのため、全紫外線センサ22のキャリブレーションに要する手間や所要時間を短縮することができる。
特に、センサ取付け部材10は半円球状に形成されているため、センサ取付け部材10の表面で光ファイバの位置を維持し、且つ、光ファイバをセンサ取付け部材10の表面に対して略垂直に維持することは比較的困難である。さらに、一つの紫外線センサ22のみをキャリブレーションする場合にはそれほど問題にはならないが、145個全てについてキャリブレーションを行う場合には神経を使うことになり、キャリブレーションを容易に行うことができるということは、キャリブレーションを行うオペレータにとって有効である。
また、各センサ保持部材21aの近傍には、少なくとも数個おきに天空要素の要素番号が記載されている。そのため、オペレータは記載された要素番号を参照することによって、どの紫外線センサ22までキャリブレーションを行ったかを容易に認識することができる。特に、紫外線センサ22の数が多いため、このように要素番号が記載されていることは、漏れなくキャリブレーションを行い、且つ同じ紫外線センサ22に対して再度キャリブレーションを行うことを回避するためにも有効である。
特に、同じ紫外線センサ22に対して再度キャリブレーションを繰り返した場合、演算処理装置66や制御装置70側で認識している紫外線センサ22の要素番号と実際の要素番号とがずれる可能性がある。このように演算処理装置66や制御装置70側で認識している要素番号と実際の要素番号とが異なる場合、演算処理装置66や制御装置70側ではセンサ信号と要素番号とを対応付けてデータを管理しているため、正常な紫外線センサ22の要素番号と異常なセンサ信号とが対応付けられる可能性があり、異常が生じている紫外線センサ22の交換は行わず、実際には正常である紫外線センサ22をセンサ信号の異常と判断して交換してしまう可能性がある。これはすなわち、不要な交換を行うことになる。
本発明では、上述のように、天空要素の要素番号を、センサ保持部材21近傍に表示することによって、今現在、何番の天空要素の紫外線センサ22に対する紫外線照射を行ったかを、オペレータは容易に認識することができ且つ要素番号で認識することができるため認識しやすく、紫外線センサ22の漏れや、同じ紫外線センサ22に対して紫外線照射を行うことを回避することができるため、不要な交換を行うことを抑制することができる。
また、上記実施の形態においては、天空を走査するために、紫外線センサ22を移動させる必要がない。そのため、紫外線センサを移動させるためのモータや駆動機構などを設ける必要がないため、その分コスト削減を図ることができるとともに、モータや駆動機構等の劣化や故障などにより異常が発生することはないため、その分、装置全体の信頼性を向上させることができる。
なお、上記実施の形態では、筒部21aの一方の端部を、センサ取付け部材10の表面よりも突出させて治具案内部24を形成する場合について説明したが、これに限るものではない。
図3のセンサ取付け部材10の表面側の六角ナット23をセンサ取付け部材10内に埋め込んだ形状とし、六角ナット23を埋め込むことによってセンサ取付け部材10に形成される凹部を、治具案内部24として用いることも可能である。
また、上記実施においては、国際照明委員会CIEにより定められた145個の天空要素について紫外線強度を測定する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、センサ取付け部材10の下方に設けられた紫外線センサ22は、高度が低いため建物や、車や人の移動などの外乱の影響をうけやすい。したがって、例えば、比較的外乱の影響をうけやすいと予測される下方位置を除いた部分のみに、紫外線センサ22を設けるようにしてもよい。
また、145個の天空要素の全てについて紫外線センサ22を設けるのではなく、1つおき等、数個おきに設けるようにしてもよく、逆にこれ以上の数を設けてもよい。紫外線センサ22の数が少なくすると、天空の放射輝度分布の測定精度が低くなる可能性があるため、必要とする測定精度に応じた数の紫外線センサ22を設ければよく、また、紫外線センサ22の数を少なくした場合には、筒部21aの立体角を大きくすることで、紫外線センサ22の数が少なくなった分を補うようにしてもよい。
また、上記実施の形態では天空の紫外線強度分布を測定する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、屋内での窓からの紫外線強度を簡易的に測定する測定装置を構成することもでき、この場合には、145個の天空要素全てに紫外線センサ22を設ける必要はなく、必要とする精度に応じた数だけ設ければよい。また、例えば、半円球の窓側の半分の球面のみに紫外線センサ22を設けるようにしてもよい。
また、上記実施の形態においては、紫外線センサ22により紫外線強度を検出する場合について説明したがこれに限るものではなく、赤外線センサ、輝度センサ、光度センサや、日照、可視光などを測定する各種センサを適用することができる。
ここで、上記実施の形態において、紫外線センサ22がセンサに対応し、センサ取付け部材10およびセンサ保持部材21が保持手段に対応し、データ処理装置60がデータ処理手段に対応し、治具案内部24が案内部に対応している。
また、電流電圧変換回路61および増幅回路62が第1の信号変換回路に対応し、増幅回路64が第2の信号変換回路に対応し、演算処理装置66が処理手段に対応している。
1 測定部
2 機材収納部
10 センサ取付け部材
11 貫通孔
20 センサ部
21 センサ保持部材
21a 筒部
22 紫外線センサ
23 六角ナット
24 治具案内部
30 固定部材
60 データ処置装置
62 増幅回路
63 マルチプレクサ
64 増幅回路
70 制御装置

Claims (6)

  1. 電磁波強度を測定する複数のセンサと、
    当該複数のセンサを、同一且つ一定の立体角で保持し且つ前記センサを互いに異なる方向となる一定の相対位置で保持する保持手段と、
    前記複数のセンサのセンサ信号のデータ処理を行うデータ処理手段と、を備えることを特徴とする電磁波強度分布測定装置。
  2. 前記保持手段は、前記センサのキャリブレーションを行うための治具を、前記センサと対向する位置に位置決めするための案内部を備えることを特徴とする請求項1記載の電磁波強度分布測定装置。
  3. 前記保持手段は、半円球状のセンサ取付け部材と、
    前記センサ毎に設けられ、前記立体角を有する筒状に形成された一方の端部に前記センサが固定され且つ他方の端部側は前記センサ取付け部材を貫通して表面側から突出して前記センサ取付け部材に固定されるセンサ保持部材と、で構成され、
    前記センサ保持部材の前記筒状の内面部分が前記案内部を形成することを特徴とする請求項2記載の電磁波強度分布測定装置。
  4. 前記センサ保持部材は、国際照明委員会により規定された145個の天空要素と対応する前記センサ取付け部材上の位置に設けられることを特徴とする請求項3記載の電磁波強度分布測定装置。
  5. 前記データ処理手段は、
    前記センサ信号のそれぞれに対応して設けられ且つ前記センサのセンサ信号を信号変換する第1の信号変換回路と、
    前記第1の信号変換回路のそれぞれから出力されるセンサ信号のうち何れか一つのセンサ信号を選択し、且つ前記選択するセンサ信号を順次切り替えて出力するマルチプレクサと、
    当該マルチプレクサから出力されるセンサ信号を信号変換する第2の信号変換回路と、
    当該第2の信号変換回路から出力されるセンサ信号をデジタル信号に変換して所定の処理を行う処理手段と、を備えることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の電磁波強度分布測定装置。
  6. 前記センサは、紫外線センサであることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の電磁波強度分布測定装置。
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JP2015217255A (ja) * 2014-05-21 2015-12-07 国立研究開発法人情報通信研究機構 センシングシステム
JP2016510398A (ja) * 2012-12-28 2016-04-07 イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド 表面積が増大したirセンサー

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