JP2014016223A

JP2014016223A - 温度分布検出装置および方法

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Publication number: JP2014016223A
Application number: JP2012153230A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Hosoi; 智樹細居; Mitsuhiro Honda; 光弘本田
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2032-07-09
Also published as: CN103542958B; CN103542958A; JP6001938B2; US20140010263A1; KR20140007298A; KR101457809B1

Abstract

【課題】サーモパイルアレイセンサ間の検出誤差を抑制して、空間の温度分布を精度よく検出する。
【解決手段】検出温度取得部１２が、各サーモパイルアレイセンサＡＳから検出温度を取得し、温度差計算部１３が、組合せごとに、当該組合せを構成する２つのサーモパイルアレイセンサ間における検出温度の温度差を計算し、相対誤差推定部１４が、基準サーモパイルアレイセンサと各サーモパイルアレイセンサとの間の相対誤差と、組合せごとに計算した温度差との関係を示す方程式を、組合せごとに生成し、これら方程式を連立させて最小二乗法で解くことにより、これら相対誤差を推定し、検出温度補正部１５が、各相対誤差に基づいて、各サーモパイルアレイセンサの検出温度を補正することにより、空間２０の温度分布データ１１Ｄを生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度分布検出技術に関し、特に複数のサーモパイルアレイセンサを用いて、室内の温度分布を検出する温度分布検出技術に関する。

照明システムでは、空間の温度分布から、人の存在する位置を特定し、その周辺の照明を点灯するとともに、人の存在しない領域について照明を消灯することにより、省エネを実現する技術が研究されている。また、空調システムでは、分布系熱流動解析手法を利用して、空間の温度分布と、空間内のある場所における目標温度とから、空間に設けられた各吹出口での吹出速度や吹出温度を推定する技術も研究されている。
このような、空間を制御対象とする制御システムでは、その空間の温度分布を検出する際、温度分布検出装置が用いられる。

従来、このような温度分布検出装置では、対象物の温度分布を非接触で２次元的に検出するセンサとして、サーモパイルアレイセンサが用いられる（例えば、特許文献１など参照）。サーモパイルアレイセンサは、対象物から放射される赤外線を受けると、その入射エネルギー量に応じた熱起電力を発生する、熱型の赤外線センサ、すなわちサーモパイル（Thermopile）からなる検出素子を、例えば半導体基板上にアレイ状に配置したものである。このサーモパイルアレイセンサによれば、空間など、広い範囲の温度分布を一括して検出することができる。

特開２００４−１７０３７５号公報

しかしながら、このような従来技術では、サーモパイルアレイセンサ間における検出温度のばらつきがあるため、空間の温度分布を精度よく検出することができないという問題点があった。
すなわち、サーモパイルアレイセンサは、マトリクス状に配置された複数の検出素子から構成されているため、１つのサーモパイルアレイセンサに搭載されている各検出素子間については、検出誤差がある程度補償されている。特に、半導体基板に各検出素子が実装されている場合、互いの検出誤差は低い。

しかし、サーモパイルアレイセンサ間については、製造プロセスなどの要因により、検出素子間の検出誤差と比較して、２〜３℃程度の大きな検出誤差が発生する。このため、複数のサーモパイルアレイセンサを用いて空間の温度分布を検出した場合、任意のサーモパイルアレイセンサに対応する領域で、周囲と異なる温度が検出されてしまい、精度よく空間の温度分布を検出できなくなる。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、サーモパイルアレイセンサ間の検出誤差を抑制して、空間の温度分布を精度よく検出できる温度分布検出技術を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる温度分布検出装置は、温度分布の検出対象となる空間に設置された複数のサーモパイルアレイセンサのうち、隣り合う２つのサーモパイルアレイセンサの組合せを記憶する記憶部と、前記各サーモパイルアレイセンサから検出温度を取得する検出温度取得部と、前記組合せごとに、当該組合せを構成する２つのサーモパイルアレイセンサ間における検出温度の温度差を計算する温度差計算部と、前記サーモパイルアレイセンサのうち基準として選択した基準サーモパイルアレイセンサと前記各サーモパイルアレイセンサとの間の相対誤差と、前記組合せごとに計算した前記温度差との関係を示す方程式を、前記組合せごとに生成し、これら方程式を連立させて最小二乗法で解くことにより、これら相対誤差を推定する相対誤差推定部と、前記各相対誤差に基づいて、前記各サーモパイルアレイセンサの検出温度を補正することにより、前記空間の温度分布データを生成する検出温度補正部とを備えている。

また、本発明にかかる上記温度分布検出装置の一構成例は、前記検出温度取得部が、前記各サーモパイルアレイセンサから、当該サーモパイルアレイセンサ内の各検出素子で検出した個別検出温度をそれぞれ取得し、前記温度差計算部は、前記組合せごとに温度差を計算する際、前記サーモパイルアレイセンサごとに、当該サーモパイルアレイセンサから取得した個別検出温度を統計処理することにより、当該組合せをなすサーモパイルアレイセンサ相互間で温度検出範囲が一部重複する重複領域における代表検出温度を計算し、当該組合せを構成する２つのサーモパイルアレイセンサ間における前記代表検出温度の温度差を計算するようにしたものである。

また、本発明にかかる温度分布検出方法は、記憶部が、温度分布の検出対象となる空間に設置された複数のサーモパイルアレイセンサのうち、隣り合う２つのサーモパイルアレイセンサの組合せを記憶する記憶ステップと、検出温度取得部が、前記各サーモパイルアレイセンサから検出温度を取得する検出温度取得ステップと、温度差計算部が、前記組合せごとに、当該組合せを構成する２つのサーモパイルアレイセンサ間における検出温度の温度差を計算する温度差計算ステップと、相対誤差推定部が、前記サーモパイルアレイセンサのうち基準として選択した基準サーモパイルアレイセンサと前記各サーモパイルアレイセンサとの間の相対誤差と、前記組合せごとに計算した前記温度差との関係を示す方程式を、前記組合せごとに生成し、これら方程式を連立させて最小二乗法で解くことにより、これら相対誤差を推定する相対誤差推定ステップと、検出温度補正部が、前記各相対誤差に基づいて、前記各サーモパイルアレイセンサの検出温度を補正することにより、前記空間の温度分布データを生成する検出温度補正ステップとを備えている。

本発明によれば、サーモパイルアレイセンサの持つ基準サーモパイルアレイセンサとの相対誤差が補正された、温度分布を得ることができ、空間の全域にわたり温度の分布を精度良く検出することができる。

温度分布検出装置の構成を示すブロック図である。空間におけるサーモパイルアレイセンサの設置例である。サーモパイルアレイセンサの検出範囲を示す説明図である。サーモパイルアレイセンサの組合せを示す説明図である。組合せデータの構成例である。相対誤差と温度差との関係を示す説明図である。温度分布検出処理を示すフローチャートである。検出温度の取得例である。代表検出温度の算出例である。相対誤差データの算出例である。

［発明原理］
まず最初に、本発明の原理について説明する。
複数のサーモパイルアレイセンサを用いて、空間の温度分布を検出した場合、これらサーモパイルアレイセンサ間の検出誤差により、空間の温度分布にバラツキが生じる。
ここで、空間内の温度分布を検出する際には、空間内の広い範囲にわたって温度の相対的な高低差、すなわち相対的な温度分布を把握することが重要視され、各領域の正確な温度、すなわち絶対的な温度分布を検出することが主たる目的ではない。例えば、照明システムでは、空間の温度分布から人の存在する位置を特定するためには、人の存在する位置とその他大部分の存在しない位置における相対的な温度差が得られればよい。

また、空間内の相対的な温度分布が精度良く把握できれば、空間内のいずれか１箇所において、サーモパイルアレイセンサで得た検出温度とサーモパイルアレイセンサ以外の温度計で実測した実測温度と照合することにより、あるいは後述する基準サーモパイルアレイセンサでの温度検出精度が高ければ、空間内のすべての位置の温度を精度良く把握することができ、絶対的な温度分布が得られる。これにより、分布系熱流動解析手法を利用した空調システムにおいても、十分利用することができる。

本発明は、このような温度分布検出にかかる特徴に着眼し、空間内に設置されたサーモパイルアレイセンサ間の相対的な検出誤差、すなわち相対誤差を推定し、この相対誤差に基づき、各サーモパイルアレイセンサで得られた検出温度を補正するようにしたものである。

ここで、相対誤差を推定する際、各サーモパイルアレイセンサのうち、基準として選択した基準サーモパイルアレイセンサとの間の検出温度に関する相対誤差について、これら相対誤差間の関係を特定し、これら関係を少ない誤差で成立させる相対誤差を推定する必要がある。
本発明では、隣り合うサーモパイルアレイセンサ間で測定可能な検出温度の温度差を、変数となる相対誤差で表現すれば、極めて簡素な方程式であって、かつ式に含まれる誤差が最小となる方程式で、相対誤差間の関係を特定できることに着目し、実測した検出温度から計算した上記温度差ごと、すなわち隣り合うサーモパイルアレイセンサの組合せごとに上記方程式を生成し、これら方程式を連立させて最小二乗法で解くことにより、各サーモパイルアレイセンサの相対誤差を推定するようにしたものである。

次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
［温度分布検出装置］
まず、図１を参照して、一実施の形態にかかる温度分布検出装置１０について説明する。図１は、温度分布検出装置の構成を示すブロック図である。

この温度分布検出装置１０は、全体としてサーバ装置、パーソナルコンピュータコントローラ、などの情報処理装置からなり、温度検出の対象となる空間２０に設置された複数のサーモパイルアレイセンサＡＳから、通信回線Ｌ１を介して取得したそれぞれの検出温度に基づいて、各サーモパイルアレイセンサＡＳの検出温度に対する相対誤差をそれぞれ推定し、これら相対誤差で検出温度を補正することにより、空間２０における温度分布データを生成する機能を有している。

図２は、空間におけるサーモパイルアレイセンサの設置例であり、図２（ａ）は空間の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＩＩ−ＩＩ断面図である。ここでは、矩形状の空間２０の天井２１に、３２個のサーモパイルアレイセンサＡＳが、格子状に等間隔で設置されている。空間２０において、幅（長手方向）は１５ｍ、奥行（短手方向）は８ｍ、高さは３ｍである。サーモパイルアレイセンサＡＳは、縦横２ｍ間隔の格子の交点に設置されており、それぞれ天井２１から床２２に対して垂直な方向に、正方形状の検出範囲Ｒを有している。

図３は、サーモパイルアレイセンサの検出範囲を示す説明図である。この例では、サーモパイルアレイセンサＡＳの設置間隔が２ｍで、空間２０の高さが３ｍで、検出範囲Ｒの視野角が６０゜である。このため、床２２において、検出範囲Ｒは３．４６ｍ四方の正方形となり、隣り合うサーモパイルアレイセンサＡＳとの間で、検出範囲Ｒの一部が重なる、幅１．４６ｍの重複領域Ｑが生じる。ここでは、天井２１から床２２に対して垂直な方向に検出範囲Ｒを形成した場合を例として説明したが、垂直ではなく斜め方向に形成してもよい。また、天井２１にサーモパイルアレイセンサＡＳを設置せず、床２２や壁２３に設置してもよい。

温度分布検出装置１０には、主な機能部として、記憶部１１、検出温度取得部１２、温度差計算部１３、相対誤差推定部１４、検出温度補正部１５、画面表示部１６、および温度分布出力部１７が設けられている。

記憶部１１は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、温度分布の検出処理に用いる各種処理情報やプログラムを記憶する機能を有している。
記憶部１１で記憶する主な処理情報として、検出温度データ１１Ａ、組合せデータ１１Ｂ、相対誤差データ１１Ｃ、および温度分布データ１１Ｄがある。

検出温度データ１１Ａは、空間２０に設置されたサーモパイルアレイセンサＡＳごとに、当該サーモパイルアレイセンサＡＳ内の各検出素子で検出された検出温度である。これら検出温度は、検出温度取得部１２による、通信回線Ｌ１を介した各サーモパイルアレイセンサＡＳとのデータ通信により取得されて、記憶部１１に保存される。

組合せデータ１１Ｂは、サーモパイルアレイセンサＡＳのうち、隣り合う２つサーモパイルアレイセンサＡＳの組合せを示すデータであり、サーモパイルアレイセンサＡＳの設置位置などの設計データに基づき予め設定されて、記憶部１１に保存される。
図４は、サーモパイルアレイセンサの組合せを示す説明図である。図５は、組合せデータの構成例である。ここでは、４つのサーモパイルアレイセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４が、図３で説明した位置関係で設置されている。

これらサーモパイルアレイセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４は、それぞれ検出範囲Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を有しており、床２２において、重複する領域が生じている。例えば、ＡＳ１，ＡＳ２は、それぞれのＲ１，Ｒ２の一部において、矩形状の重複範囲Ｑ１があり、ＡＳ２，ＡＳ３は、それぞれのＲ２，Ｒ３の一部において、矩形状の重複範囲Ｑ２がある。同様に、ＡＳ３，ＡＳ４は、それぞれのＲ３，Ｒ４の一部において、矩形状の重複範囲Ｑ３があり、ＡＳ４，ＡＳ１は、それぞれのＲ４，Ｒ１の一部において、矩形状の重複範囲Ｑ４がある。

図５では、これらサーモパイルアレイセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４のうち、隣り合う２つのサーモパイルアレイセンサのＩＤが、組合せＧｍとして設定されている。ここでは、ＡＳ１とＡＳ２の組、ＡＳ２とＡＳ３の組、ＡＳ３とＡＳ４の組、ＡＳ４とＡＳ１の組が、それぞれＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４として設定されている。なお、Ｒ１とＲ３、およびＲ２とＲ４についても、中央の重複領域で重複しているが、これらＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の面積に比較して重複面積が小さく、互いの温度の影響を受けにくいと推定されるため、組合せとして設定していない。

また、この例では、互いの検出範囲Ｒが一部重複しているサーモパイルアレイセンサＡＳを対象として、組合せが設定されているが、サーモパイルアレイセンサＡＳの設置によっては、検出範囲Ｒが重複しない場合もある。このような場合は、設置位置が隣り合うサーモパイルアレイセンサＡＳから組合せを設定すればよい。

相対誤差データ１１Ｃは、サーモパイルアレイセンサＡＳごとに、当該サーモパイルアレイセンサＡＳで検出した検出温度に対して補正すべき温度幅を示すデータである。この相対誤差は、各サーモパイルアレイセンサＡＳのうちから、基準として選択した基準サーモパイルアレイセンサと、他のサーモパイルアレイセンサとの検出温度の温度差により定義され、相対誤差推定部１４により推定されて記憶部１１に保存される。

温度分布データ１１Ｄは、各サーモパイルアレイセンサＡＳで検出した検出温度を、それぞれの相対誤差で補正することにより生成した、空間２０全体の温度分布を示すデータであり、検出温度補正部１５により生成されて記憶部１１に保存される。

検出温度取得部１２は、通信回線Ｌ１を介して各サーモパイルアレイセンサＡＳとデータ通信を行うことにより、これらサーモパイルアレイセンサＡＳ内の検出素子で検出された検出温度を取得する機能と、これら検出温度からなる検出温度データ１１Ａを記憶部１１に保存する機能とを有している。

温度差計算部１３は、記憶部１１の検出温度データ１１Ａのうちから、サーモパイルアレイセンサＡＳごとに、当該サーモパイルアレイセンサＡＳで検出した検出温度を抽出し、これら検出温度の平均値、最大値、最小値などを求める統計処理することにより、組合せをなすサーモパイルアレイセンサ相互間で温度検出範囲が一部重複する重複領域における代表検出温度を計算する機能と、記憶部１１の組合せデータ１１Ｂに登録されている組合せごとに、当該組合せを構成する２つのサーモパイルアレイセンサＡＳの代表検出温度の温度差を計算する機能とを有している。

相対誤差推定部１４は、サーモパイルアレイセンサＡＳのうち基準として選択した基準サーモパイルアレイセンサと基準サーモパイルアレイセンサ以外の他のサーモパイルアレイセンサとの間の相対的な相対誤差と、温度差計算部１３で組合せごとに計算した温度差との関係を示す方程式を、組合せごとに生成する機能と、これら方程式を連立させて最小二乗法で解くことにより、これら相対誤差を推定する機能と、得られた相対誤差からなる相対誤差データ１１Ｃを記憶部１１に保存する機能とを有している。

図６は、相対誤差と温度差との関係を示す説明図である。図４および図５に示したサーモパイルアレイセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４の組合せ例において、サーモパイルアレイセンサＡＳ１を基準サーモパイルアレイセンサとし、基準サーモパイルアレイセンサＡＳ１と、これ以外の他のサーモパイルアレイセンサＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４との間の相対誤差をそれぞれｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４と定義する。したがって、サーモパイルアレイセンサＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４の代表検出温度をｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４とした場合、ｔ２＝ｔ１＋ｅ２、ｔ３＝ｔ１＋ｅ３、ｔ４＝ｔ１＋ｅ４という関係を持つ。したがって、例えば、空間２０内の温度分布が一様である場合、ｔ２はｔ１よりｅ２だけ低い温度を示すことになるため、ｔ２にｅ２を加算することにより、ｔ２の相対誤差が補正される。

ここで、組合せＧ１を構成するサーモパイルアレイセンサＡＳ１，ＡＳ２間の重複領域Ｑ１に関する代表検出温度をそれぞれｔ１１，ｔ１２とした場合、ＡＳ１，ＡＳ２間の温度差ｄ１は、ｄ１＝ｔ１１−ｔ１２で表されるため、これを相対誤差で表現した場合、ｄ１＝ｔ１１−ｔ１２＝−ｅ２となる。また、組合せＧ２を構成するサーモパイルアレイセンサＡＳ２，ＡＳ３間の重複領域Ｑ２に関する代表検出温度をそれぞれｔ２２，ｔ２３とした場合、ＡＳ２，ＡＳ３間の温度差ｄ２は、ｄ２＝ｔ２２−ｔ２３で表されるため、これを相対誤差で表現した場合、ｄ２＝ｔ２２−ｔ２３＝ｅ２−ｅ３となる。

同じく、組合せＧ３を構成するサーモパイルアレイセンサＡＳ３，ＡＳ４間の重複領域Ｑ３に関する代表検出温度をそれぞれｔ３３，ｔ３４とした場合、ＡＳ３，ＡＳ４間の温度差ｄ３は、ｄ３＝ｔ３３−ｔ３４で表されるため、これを相対誤差で表現した場合、ｄ３＝ｔ３３−ｔ３４＝ｅ３−ｅ４となる。同じく、組合せＧ４を構成するサーモパイルアレイセンサＡＳ４，ＡＳ１間の重複領域Ｑ４に関する代表検出温度をそれぞれｔ４４，ｔ４１とした場合、ＡＳ４，ＡＳ１間の温度差ｄ４は、ｄ４＝ｔ４４−ｔ４１で表されるため、これを相対誤差で表現した場合、ｄ４＝ｔ４４−ｔ４１＝ｅ４となる。

このようにして、数値として検出可能な４つの温度差ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４について、値が未知である３つの変数ｅ２，ｅ３，ｅ４を用いた４つの方程式を、温度差ごと、すなわち組合せごとに生成できる。したがって、これら方程式を連立させて最小二乗法で解くことにより、変数ｅ２，ｅ３，ｅ４の値、すなわち相対誤差を推定することができる。なお、最小二乗法の計算処理手法については、公知の手法を用いればよい。

これら方程式は、一般的には、相対誤差ｅに対するサーモパイルアレイセンサＡＳの重みｗを導入して、行列式で表現される。組合せＧｍ（ｍ＝１〜Ｍの整数）に対応する温度差をｄｍとし、サーモパイルアレイセンサＡＳｎ（ｎ＝１〜Ｎの整数）に対応する相対誤差をｅｎとし、組合せＧｍの温度差ｄｍにおける、相対誤差ｅｍに対するサーモパイルアレイセンサＡＳｎの重みをＷｍｎとした場合、上記方程式は、次の行列の式（１）で表現される。

式（１）において、重みＷｍｎは、１，−１，０のいずれかの値をとる。ここでは、温度差ｄｍの算出式において、検出温度ｔｎが正符号であるサーモパイルアレイセンサＡＳｎについてｗ＝１となり、検出温度ｔｎが負符号であるサーモパイルアレイセンサＡＳｎについてｗ＝−１となる。また、ｄｍの算出式に用いないサーモパイルアレイセンサＡＳｎについてｗ＝０となる。
この式（１）において、温度差ｄｍの行列をＤとし、重みｗｍｎの行列をＷとし、相対誤差ｅｎの行列をＥとした場合、式（１）は、Ｄ＝ＷＥで表現される。
したがって、最小二乗法によるＥの推定結果Ｅ’は、一般に、Ｅ’＝（Ｗ^TＷ）^-1Ｗ^TＤで求まる。ここで、Ｗ^TはＷの転置行列である。

検出温度補正部１５は、サーモパイルアレイセンサＡＳごとに、記憶部１１の相対誤差データ１１Ｃから取得した当該サーモパイルアレイセンサＡＳの相対誤差に基づいて、同じく記憶部１１の検出温度データ１１Ａから取得した、当該サーモパイルアレイセンサＡＳで得られた検出温度をそれぞれ補正することにより、空間２０の温度分布データ１１Ｄを生成する機能と、得られた温度分布データ１１Ｄを記憶部１１に保存する機能とを有している。

画面表示部１６は、ＬＣＤなどの画面表示装置からなり、記憶部１１の温度分布データ１１Ｄを読み出して、画面表示する機能を有している。
温度分布出力部１７は、通信回線Ｌ２を介して、照明システム、空調システム、さらにはビル管理システムなどの上位システム３０とデータ通信を行うことにより、記憶部１１から読み出した温度分布データ１１Ｄを上位システム３０へ出力する機能とを有している。

これら機能部のうち、検出温度取得部１２、温度差計算部１３、相対誤差推定部１４、検出温度補正部１５、画面表示部１６、および温度分布出力部１７は、記憶部１１のプログラムをＣＰＵが実行してなる演算処理部により実現される。なお、このプログラムは、通信回線を介して接続された外部装置や記録媒体（ともに図示せず）から、予め読み込まれて記憶部１１に格納される。

［本実施の形態の動作］
次に、図７を参照して、本実施の形態にかかる温度分布検出装置１０の動作について説明する。図７は、温度分布検出処理を示すフローチャートである。

温度分布検出装置１０は、定期的に、あるいは外部からの実行指示に応じて、図７の温度分布検出処理を実行する。ここでは、空間２０内にＮ個のサーモパイルアレイセンサＡＳｎ（ｎ＝１〜Ｎの整数）が設置されており、これらサーモパイルアレイセンサＡＳｎについて、Ｍ個の組合せＧｍ（ｍ＝１〜Ｍの整数）が設定されているものとする。なお、サーモパイルアレイセンサＡＳｎには、Ｉ個×Ｊ個の検出素子が格子状に配置されているものとする。また、各サーモパイルアレイセンサＡＳｎの相対誤差をｅｎとし、組合せＧｍごとの温度差をｄｍとする。

まず、検出温度取得部１２は、空間２０内に設置された各サーモパイルアレイセンサＡＳｎから、当該サーモパイルアレイセンサＡＳｎ内の検出素子Ｓｉｊで個別に検出した検出温度ｔｎｉｊを取得し、検出温度データ１１Ａとして記憶部１１に保存する（ステップ１００）。

次に、温度差計算部１３は、記憶部１１の検出温度データ１１Ａに基づき、記憶部１１の組合せデータ１１Ｂに登録されている組合せＧｍごとに、当該組合せＧｍを構成する２つのサーモパイルアレイセンサＡＳｎについて、互いの重複領域を代表する代表検出温度ｔｍｎをそれぞれ計算し（ステップ１０１）、組合せＧｍごとに、当該組合せＧｍを構成する２つのサーモパイルアレイセンサＡＳｎの代表検出温度ｔｍｎの温度差ｄｍを計算する（ステップ１０２）。

続いて、相対誤差推定部１４は、各サーモパイルアレイセンサＡＳｎの相対誤差ｅｎと、温度差計算部１３で組合せＧｍごとに計算した温度差ｄｍとの関係を示す方程式を、組合せＧｍごとに生成し（ステップ１０３）、これら方程式を連立させて最小二乗法で解くことにより、これら相対誤差ｅｎを推定し、相対誤差データ１１Ｃとして記憶部１１へ保存する（ステップ１０４）。

この後、検出温度補正部１５は、サーモパイルアレイセンサＡＳｎごとに、記憶部１１の相対誤差データ１１Ｃから取得した相対誤差ｅｎに基づいて、同じく記憶部１１の検出温度データ１１Ａから取得した、当該サーモパイルアレイセンサＡＳで得られた検出温度ｔｎｉｊをそれぞれ補正することにより、空間２０の温度分布データ１１Ｄを生成し、記憶部１１に保存し（ステップ１０５）、一連の温度分布検出処理を終了する。
これにより、この温度分布データ１１Ｄが記憶部１１から読み出されて、画面表示部１６に画面表示され、あるいは温度分布出力部１７により上位システム３０へ出力されることになる。

図８は、検出温度の取得例である。ここでは、図６で説明したように、４つのサーモパイルアレイセンサＡＳｎ（ｎ＝１〜４の整数）が空間２０内に設置されており、各サーモパイルアレイセンサＡＳｎから検出温度ｔｎｉｊが取得されている。
図９は、代表検出温度の算出例である。ここでは、図８の検出温度ｔｎｉｊに基づき、組合せＧｍごとに、当該組合せＧｍを構成する２つのサーモパイルアレイセンサＡＳｎについて、互いの重複領域を代表する代表検出温度ｔｍｎが計算され、これら代表検出温度ｔｍｎから各温度差ｄｍが計算されている。例えば、組合せＧ１にについては、この組合せＧ１を構成するサーモパイルアレイセンサＡＳ１，ＡＳ２について、代表検出温度ｔ１１＝２２．９℃，ｔ１２＝２５．９℃を求め、これらの差分から、組合せＧ１に関する温度差ｄ１＝ｔ１１−ｔ１２＝−３．０℃を求めている。同様にして、組合せＧ２，Ｇ３，Ｇ４の温度差は、それぞれｄ２＝−２．０℃、ｄ３＝７．０℃、ｄ４＝−２．０℃となる。

この後、温度差ｄｍごとに、相対誤差ｅｎを用いた方程式が生成され、次の行列の式（４）で表される。

この式（４）は、前述した式（３）のように変換されて、推定された相対誤差ｅを示す次の式（５）が得られる。

図１０は、相対誤差データの算出例である。
これにより、各相対誤差は、ｅ１＝０．０℃、ｅ２＝３．０℃、ｅ３＝５．０℃、ｅ４＝−２．０℃となる。したがって、図８のうち、サーモパイルアレイセンサＡＳ２の各検出素子Ｓ２ｉｊでの検出温度ｔ２ｉｊは、それぞれ３．０℃ずつ加算され、サーモパイルアレイセンサＡＳ３の各検出素子Ｓ３ｉｊでの検出温度ｔ３ｉｊは、それぞれ５．０℃ずつ加算され、サーモパイルアレイセンサＡＳ４の各検出素子Ｓ４ｉｊでの検出温度ｔ４ｉｊは、それぞれ２．０℃ずつ減算される。

［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、検出温度取得部１２が、各サーモパイルアレイセンサＡＳから検出温度を取得し、温度差計算部１３が、組合せごとに、当該組合せを構成する２つのサーモパイルアレイセンサ間における検出温度の温度差を計算し、相対誤差推定部１４が、基準サーモパイルアレイセンサと各サーモパイルアレイセンサとの間の相対誤差と、組合せごとに計算した温度差との関係を示す方程式を、組合せごとに生成し、これら方程式を連立させて最小二乗法で解くことにより、これら相対誤差を推定し、検出温度補正部１５が、各相対誤差に基づいて、各サーモパイルアレイセンサの検出温度を補正することにより、空間２０の温度分布データ１１Ｄを生成するようにしたものである。

これにより、サーモパイルアレイセンサの持つ基準サーモパイルアレイセンサとの相対誤差が補正された、温度分布データ１１Ｄを得ることができ、空間２０内の全域にわたり温度の分布を精度良く検出することができる。

また、本実施の形態では、各相対誤差間の関係を特定する際、各サーモパイルアレイセンサとの間の相対誤差と、組合せごとに計算した温度差との関係を示す方程式を生成するようにしたので、極めて簡素な方程式であって、かつ式に含まれる誤差が最小となる方程式で、相対誤差間の関係を特定することができ、最小二乗法の計算処理負担を軽減できるとともに、計算所要時間を短縮できる。
また、本実施の形態では、前述した各方程式を連立させて最小二乗法で解くようにしたので、誤差の少ない相対誤差を推定することができ、より精度の高い温度分布を得ることができる。

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。

１０…温度分布検出装置、１１…記憶部、１１Ａ…検出温度データ、１１Ｂ…組合せデータ、１１Ｃ…相対誤差データ、１１Ｄ…温度分布データ、１２…検出温度取得部、１３…温度差計算部、１４…相対誤差推定部、１５…検出温度補正部、１６…画面表示部、１７…温度分布出力部、２０…空間、２１…天井、２２…床、２３…壁、３０…上位システム、ＡＳ…サーモパイルアレイセンサ、Ｌ１，Ｌ２…通信回線。

Claims

温度分布の検出対象となる空間に設置された複数のサーモパイルアレイセンサのうち、隣り合う２つのサーモパイルアレイセンサの組合せを記憶する記憶部と、
前記各サーモパイルアレイセンサから検出温度を取得する検出温度取得部と、
前記組合せごとに、当該組合せを構成する２つのサーモパイルアレイセンサ間における検出温度の温度差を計算する温度差計算部と、
前記サーモパイルアレイセンサのうち基準として選択した基準サーモパイルアレイセンサと前記各サーモパイルアレイセンサとの間の相対誤差と、前記組合せごとに計算した前記温度差との関係を示す方程式を、前記組合せごとに生成し、これら方程式を連立させて最小二乗法で解くことにより、これら相対誤差を推定する相対誤差推定部と、
前記各相対誤差に基づいて、前記各サーモパイルアレイセンサの検出温度を補正することにより、前記空間の温度分布データを生成する検出温度補正部と
を備えることを特徴とする温度分布検出装置。
請求項１に記載の温度分布検出装置において、
前記検出温度取得部は、前記各サーモパイルアレイセンサから、当該サーモパイルアレイセンサ内の各検出素子で検出した個別検出温度をそれぞれ取得し、
前記温度差計算部は、前記組合せごとに温度差を計算する際、前記サーモパイルアレイセンサごとに、当該サーモパイルアレイセンサから取得した個別検出温度を統計処理することにより、当該組合せをなすサーモパイルアレイセンサ相互間で温度検出範囲が一部重複する重複領域における代表検出温度を計算し、当該組合せを構成する２つのサーモパイルアレイセンサ間における前記代表検出温度の温度差を計算する
ことを特徴とする温度分布検出装置。
記憶部が、温度分布の検出対象となる空間に設置された複数のサーモパイルアレイセンサのうち、隣り合う２つのサーモパイルアレイセンサの組合せを記憶する記憶ステップと、
検出温度取得部が、前記各サーモパイルアレイセンサから検出温度を取得する検出温度取得ステップと、
温度差計算部が、前記組合せごとに、当該組合せを構成する２つのサーモパイルアレイセンサ間における検出温度の温度差を計算する温度差計算ステップと、
相対誤差推定部が、前記サーモパイルアレイセンサのうち基準として選択した基準サーモパイルアレイセンサと前記各サーモパイルアレイセンサとの間の相対誤差と、前記組合せごとに計算した前記温度差との関係を示す方程式を、前記組合せごとに生成し、これら方程式を連立させて最小二乗法で解くことにより、これら相対誤差を推定する相対誤差推定ステップと、
検出温度補正部が、前記各相対誤差に基づいて、前記各サーモパイルアレイセンサの検出温度を補正することにより、前記空間の温度分布データを生成する検出温度補正ステップと
を備えることを特徴とする温度分布検出方法。