JP2020085697A - Infrared detection device, infrared detection method, program to be executed by computer, and computer-readable recording medium in which program is recorded - Google Patents

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Satoru Yamamoto
悟 山本
充邦 吉田
Mitsukuni Yoshida
充邦 吉田
真 和泉
Makoto Izumi
真 和泉
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Abstract

To provide an infrared detection device with which it is possible to calculate a temperature with high accuracy even in a far-infrared and a mid-infrared region.SOLUTION: An infrared detection device 10 comprises detectors 2, 3 and a calculation unit 4. The detector 2 detects the spectral irradiance I (λ, T) of an infrared ray IFR2 having a wavelength λlonger than a wavelength where blackbody spectral radiance takes a maximum value. The detector 3 detects the spectral irradiance I (λ, T) of an infrared ray IFR3 having a wavelength λlonger than the wavelength λ. The calculation unit 4 calculates the characteristic value of spectral radiance at wavelengths λ, λon the basis of approximate value of the ratio of spectral irradiances I (λ, T) and I(λ, T) and the ratio of blackbody spectral radiance at a wavelength λand blackbody spectral radiance at a wavelength λ, and calculates the temperature of an object 20 on the basis of the calculated characteristic value of spectral radiance.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、赤外線検出装置、赤外線検出方法、コンピュータに実行させるためのプログラムおよびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。 The present invention relates to an infrared detection device, an infrared detection method, a program to be executed by a computer, and a computer-readable recording medium recording the program.

現在、赤外線の放射エネルギーを検出する赤外線検出器は、放射温度計やガスセンサの構成要素として広く利用されている。放射温度計は、非接触で測定できる赤外線の放射エネルギーを対象物の温度に換算する装置であり、ガスセンサは、対象物の赤外線エネルギーが赤外線検出器に届くまでの減衰率を観測してガス濃度に換算する装置である。 At present, infrared detectors that detect radiant energy of infrared rays are widely used as components of radiation thermometers and gas sensors. A radiation thermometer is a device that converts infrared radiant energy that can be measured in a non-contact manner into the temperature of a target object.A gas sensor observes the attenuation rate until the infrared energy of the target object reaches the infrared detector and measures the gas concentration. It is a device that converts to.

放射温度計およびガスセンサにおいては、さまざまな装置構成、温度およびガス濃度の算出方法が知られている。この理由は、赤外線の放射エネルギーが、対象物の温度、対象物と赤外線検出器間の透過率、および対象物の放射率によって影響されるためである。 For radiation thermometers and gas sensors, various device configurations, methods for calculating temperature and gas concentration are known. The reason for this is that the radiant energy of infrared rays is influenced by the temperature of the object, the transmittance between the object and the infrared detector, and the emissivity of the object.

放射温度計において、赤外線の放射エネルギーから温度を推定する方法は、赤外線検出器が検出する波長の数によって分類される。代表的な方法として、単一の波長の放射エネルギーを検出して、その強度を温度に換算する単色法、2波長の放射エネルギーを検出して、放射エネルギーの比を温度に換算する二色法が知られている。一方、3波長以上の波長の放射エネルギーを検出して温度を算出する多色法も知られている。 In the radiation thermometer, the method of estimating the temperature from the radiant energy of infrared rays is classified by the number of wavelengths detected by the infrared detector. As a typical method, a monochromatic method that detects radiant energy of a single wavelength and converts its intensity into temperature, a two-color method that detects radiant energy of two wavelengths and converts the ratio of radiant energy into temperature It has been known. On the other hand, there is also known a multicolor method in which radiant energy of three or more wavelengths is detected to calculate temperature.

これらの温度の算出方法によって高精度に温度を算出するためには、それぞれの測定方法の前提条件を満たさなければならない。例えば、単色法においては、対象物の放射率と対象物と赤外線検出器との間の透過率が既知でなければ、高精度に温度を算出することはできない。一方、二色法においては、対象物の放射率や対象物と赤外線検出器との間の透過率が波長に依存しない場合、高精度に温度を算出できる。 In order to calculate the temperature with high accuracy by these temperature calculating methods, the prerequisites of the respective measuring methods must be satisfied. For example, in the monochromatic method, the temperature cannot be calculated with high accuracy unless the emissivity of the object and the transmittance between the object and the infrared detector are known. On the other hand, in the two-color method, when the emissivity of the object and the transmittance between the object and the infrared detector do not depend on the wavelength, the temperature can be calculated with high accuracy.

対象物の放射率や対象物と赤外線検出器との間の透過率が波長に依存する場合でも、高精度に温度を算出する方法が特許文献1,2等に記載されている。特許文献1の多色法は、高温の対象物に対して放射率比を算出することで、波長依存性を持つ放射率を補正した温度の算出方法である。一方、他の検出器を用いることで、波長依存性を持つ透過率を補正する方法もある。例えば、特許文献2は、湿度計によって水蒸気の透過効果を補正した放射温度計である。 Patent Documents 1 and 2 and the like describe methods for calculating temperature with high accuracy even when the emissivity of an object and the transmittance between the object and an infrared detector depend on the wavelength. The multicolor method of Patent Document 1 is a method of calculating a temperature by correcting the emissivity having wavelength dependence by calculating the emissivity ratio for a high-temperature object. On the other hand, there is also a method of correcting the transmittance having wavelength dependency by using another detector. For example, Patent Document 2 is a radiation thermometer in which a water vapor transmission effect is corrected by a hygrometer.

特開平7―146179号公報JP, 7-146179, A 特開2014―182122号公報JP, 2014-182122, A 特開平7―113746号公報JP-A-7-113746 特開2009―8527号公報JP, 2009-8527, A

しかし、対象物の放射率や対象物と赤外線検出器との間の透過率が波長依存性を持つ場合、高精度に温度を算出するためには、ある限られた測定条件が必要である。特許文献1の方法は、対象物が放射する分光放射輝度がウィーンの法則で近似できる場合、すなわち、赤外線検出器の検出波長が短波長である場合のみ、利用することができる。例えば、対象物の温度が780℃である場合、1.4〜1.8μmの波長を検出する赤外線検出器を利用して、波長に依存した放射率を補正して温度を算出することができる。すなわち、常温(0〜100℃)程度の対象物や遠赤外領域の赤外線検出器では、特許文献1の方法を利用できない。一方で、特許文献2の方法に従えば、水蒸気の透過率を補正して高精度に温度を算出できる。しかしながら、追加の測定装置として湿度計が必要であり、装置が複雑化してしまう。 However, when the emissivity of the target object and the transmittance between the target object and the infrared detector have wavelength dependency, certain limited measurement conditions are required to calculate the temperature with high accuracy. The method of Patent Document 1 can be used only when the spectral radiance emitted by the object can be approximated by Wien's law, that is, when the detection wavelength of the infrared detector is a short wavelength. For example, when the temperature of the object is 780° C., the temperature can be calculated by correcting the wavelength-dependent emissivity using an infrared detector that detects a wavelength of 1.4 to 1.8 μm. .. That is, the method of Patent Document 1 cannot be used for an object at room temperature (0 to 100° C.) or an infrared detector in the far infrared region. On the other hand, according to the method of Patent Document 2, the temperature can be calculated with high accuracy by correcting the water vapor permeability. However, a hygrometer is required as an additional measuring device, which complicates the device.

そこで、この発明の実施の形態によれば、遠赤外及び中赤外の領域においても高精度に温度を算出可能な赤外線検出装置を提供する。 Therefore, according to the embodiment of the present invention, there is provided an infrared detection device capable of calculating temperature with high accuracy even in the far infrared region and the mid infrared region.

また、この発明の実施の形態によれば、遠赤外及び中赤外の領域においても高精度に温度を算出可能な赤外線検出方法を提供する。 Further, according to the embodiment of the present invention, there is provided an infrared detecting method capable of calculating temperature with high accuracy even in the far infrared region and the mid infrared region.

更に、この発明の実施の形態によれば、遠赤外及び中赤外の領域においても高精度な温度の算出をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供する。 Further, according to the embodiment of the present invention, there is provided a program for causing a computer to execute highly accurate temperature calculation even in the far infrared region and the mid infrared region.

更に、この発明の実施の形態によれば、遠赤外及び中赤外の領域においても高精度な温度の算出をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。 Further, according to the embodiment of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium in which a program for causing a computer to execute highly accurate temperature calculation in the far infrared region and the mid infrared region is recorded.

(構成1)
この発明の実施の形態によれば、赤外線検出装置は、第1および第2の検出器と、算出部とを備える。第1の検出器は、黒体分光放射輝度が最大値になる波長よりも長い第1の波長を有する第1の赤外線の第1の分光放射照度を検出する。第2の検出器は、第1の波長よりも長い第2の波長を有する第2の赤外線の第2の分光放射照度を検出する。算出部は、第1の分光放射照度と第2の分光放射照度との比である第1の分光放射照度比と、第1の波長における黒体分光放射輝度と第2の波長における黒体分光放射輝度との比の近似値とに基づいて、第1および第2の波長における分光放射輝度の特性値を算出し、その算出した分光放射輝度の特性値に基づいて対象物の温度を算出する。
(Structure 1)
According to the embodiment of the present invention, the infrared detection device includes first and second detectors and a calculation unit. The first detector detects a first spectral irradiance of a first infrared ray having a first wavelength longer than a wavelength at which the black body spectral radiance has a maximum value. The second detector detects a second spectral irradiance of a second infrared ray having a second wavelength longer than the first wavelength. The calculating unit calculates a first spectral irradiance ratio, which is a ratio of the first spectral irradiance and the second spectral irradiance, a black body spectral radiance at the first wavelength, and a black body spectral at the second wavelength. The characteristic value of the spectral radiance at the first and second wavelengths is calculated based on the approximate value of the ratio with the radiance, and the temperature of the object is calculated based on the calculated characteristic value of the spectral radiance. ..

(構成2)
構成1において、第1の波長および第2の波長は、黒体分光放射輝度が最大値になる波長よりも長い。
(Structure 2)
In the configuration 1, the first wavelength and the second wavelength are longer than the wavelength at which the black body spectral radiance has the maximum value.

(構成3)
構成1または構成2において、算出部は、第1の分光放射照度比および近似値に基づいて、対象物から第1および第2の検出器までの間における第1の赤外線の透過率である第1の透過率と対象物から第1および第2の検出器までの間における第2の赤外線の透過率である第2の透過率との比である第1の透過率比を特性値として算出し、第1の赤外線の第1の吸光係数と第2の赤外線の第2の吸光係数との比である吸光係数比を含む根を用いた第1の透過率比の平方根を算出して第1の算出温度を算出し、その算出した第1の算出温度を対象物の温度として算出する。
(Structure 3)
In the configuration 1 or the configuration 2, the calculation unit is a transmittance of the first infrared ray between the object and the first and second detectors, based on the first spectral irradiance ratio and the approximate value. The first transmittance ratio, which is the ratio of the first transmittance and the second transmittance that is the second infrared transmittance between the object and the first and second detectors, is calculated as the characteristic value. Then, a square root of the first transmittance ratio is calculated by using a root including an extinction coefficient ratio which is a ratio of the first extinction coefficient of the first infrared ray and the second extinction coefficient of the second infrared ray. A calculated temperature of 1 is calculated, and the calculated first calculated temperature is calculated as the temperature of the object.

(構成4)
構成3において、算出部は、下記の式(1)によって算出された第1の算出温度を対象物の温度として算出する。
(Structure 4)
In the configuration 3, the calculation unit calculates the first calculated temperature calculated by the following formula (1) as the temperature of the object.

Figure 2020085697
[式(1)において、hは、プランク定数であり、kは、ボルツマン定数であり、cは、光速であり、λは、第1の波長であり、λは、第2の波長であり、αは、対象物が放射する分光放射輝度のうち、第1および第2の検出器が検出する割合であり、Test1は、第1の算出温度であり、ε(λ)は、第1の吸光係数であり、ε(λ)は、第2の吸光係数であり、I(λ,T)は、第1の分光放射照度であり、I(λ,T)は、第2の分光放射照度であり、Restは、近似値であり、Tは、絶対温度である。]
(構成5)
構成3または構成4において、算出部は、第1の算出温度を補正した第2の算出温度を対象物の温度として算出する。
Figure 2020085697
[In the formula (1), h is Planck's constant, k is Boltzmann's constant, c is the speed of light, λ 2 is the first wavelength, and λ 3 is the second wavelength. Yes , α is the ratio of the spectral radiance emitted by the object detected by the first and second detectors, T est1 is the first calculated temperature, and ε a2 ) is , The first extinction coefficient, ε a3 ) is the second extinction coefficient, I(λ 2 , T) is the first spectral irradiance, I(λ 3 , T) Is the second spectral irradiance, R est is an approximation and T is the absolute temperature. ]
(Structure 5)
In the configuration 3 or the configuration 4, the calculation unit calculates the second calculated temperature obtained by correcting the first calculated temperature as the temperature of the object.

(構成6)
構成5において、算出部は、下記の式(2)によって補正された第2の算出温度を対象物の温度として算出する。
(Structure 6)
In the configuration 5, the calculation unit calculates the second calculated temperature corrected by the following equation (2) as the temperature of the object.

Figure 2020085697
[式(2)において、hは、プランク定数であり、kは、ボルツマン定数であり、cは、光速であり、λは、第1の波長であり、λは、第2の波長であり、Test1は、第1の算出温度であり、Test2は、第2の算出温度であり、ε(λ)は、第1の吸光係数であり、ε(λ)は、第2の吸光係数であり、Restは、近似値であり、R(Test1)は、第1の算出温度および第1の波長における黒体分光放射輝度と、第1の算出温度および第2の波長における黒体分光放射輝度との比である。]
(構成7)
構成3において、赤外線検出装置は、第3の検出器を更に備える。第3の検出器は、第1の波長よりも短い第3の波長を有する第3の赤外線の第3の分光放射照度を検出する。算出部は、第1の透過率比から第1および第2の透過率のいずれか一方の透過率である第3の透過率を算出し、対象物から第1、第2および第3の検出器までの間における第3の赤外線の透過率である第4の透過率を第3の透過率から算出し、その算出した第4の透過率と第3の透過率とに基づいて対象物の温度を算出する。
Figure 2020085697
[In Formula (2), h is Planck's constant, k is Boltzmann's constant, c is the speed of light, λ 2 is the first wavelength, and λ 3 is the second wavelength. Yes , T est1 is the first calculated temperature, T est2 is the second calculated temperature, ε a2 ) is the first extinction coefficient, and ε a3 ) is The second extinction coefficient, R est is an approximate value, and R(T est1 ) is the blackbody spectral radiance at the first calculated temperature and the first wavelength, the first calculated temperature, and the second calculated temperature. Is the ratio with the blackbody spectral radiance at the wavelength of. ]
(Structure 7)
In Configuration 3, the infrared detection device further includes a third detector. The third detector detects a third spectral irradiance of a third infrared ray having a third wavelength shorter than the first wavelength. The calculator calculates a third transmittance, which is one of the first and second transmittances, from the first transmittance ratio, and performs the first, second, and third detection from the object. The fourth transmittance, which is the transmittance of the third infrared ray up to the container, is calculated from the third transmittance, and based on the calculated fourth transmittance and the third transmittance, the object Calculate the temperature.

(構成8)
構成1から構成7のいずれかにおいて、算出部は、更に、特性値に基づいて対象物から第1および第2の検出器までの間に存在する吸収体の絶対量または濃度を算出する。
(Structure 8)
In any one of the configurations 1 to 7, the calculation unit further calculates the absolute amount or concentration of the absorber existing between the object and the first and second detectors based on the characteristic value.

(構成9)
構成8において、算出部は、更に、特性値に基づいて吸収体である水蒸気の濃度を算出し、水蒸気の濃度および対象物の温度から実質的な温度を算出する。そして、第1の波長は、3.5〜6.0μmの範囲に設定され、かつ、第2の波長は、4.5〜6.0μmの範囲に設定され、または、第1の波長は、8.0〜16.0μmの範囲に設定され、かつ、第2の波長は、13.0〜16.0μmの範囲に設定される。
(Configuration 9)
In the configuration 8, the calculating unit further calculates the concentration of the water vapor that is the absorber based on the characteristic value, and calculates the substantial temperature from the concentration of the water vapor and the temperature of the object. Then, the first wavelength is set in the range of 3.5 to 6.0 μm, and the second wavelength is set in the range of 4.5 to 6.0 μm, or the first wavelength is It is set in the range of 8.0 to 16.0 μm, and the second wavelength is set in the range of 13.0 to 16.0 μm.

(構成10)
構成8において、算出部は、更に、特性値に基づいて吸収体である二酸化炭素の濃度を算出し、二酸化炭素の濃度および対象物の温度から快適性の指数を算出する。そして、第1の波長は、3.5〜4.0μmの範囲に設定され、かつ、第2の波長は、4.0〜4.5μmの範囲に設定され、または、第1の波長は、4.5〜16.0μmの範囲に設定され、かつ、第2の波長は、13.5〜16.0μmの範囲に設定される。
(Configuration 10)
In Configuration 8, the calculation unit further calculates the concentration of carbon dioxide that is the absorber based on the characteristic value, and calculates the comfort index from the concentration of carbon dioxide and the temperature of the object. The first wavelength is set in the range of 3.5 to 4.0 μm, and the second wavelength is set in the range of 4.0 to 4.5 μm, or the first wavelength is The wavelength is set in the range of 4.5 to 16.0 μm, and the second wavelength is set in the range of 13.5 to 16.0 μm.

(構成11)
構成1において、算出部は、第1の分光放射照度比および近似値に基づいて、第1の波長における第1の放射率と第2の波長における第2の放射率との比である放射率比を特性値として算出し、その算出した放射率比に基づいて対象物の温度を算出する。
(Configuration 11)
In the configuration 1, the calculating unit is an emissivity that is a ratio of the first emissivity at the first wavelength and the second emissivity at the second wavelength, based on the first spectral irradiance ratio and the approximate value. The ratio is calculated as a characteristic value, and the temperature of the object is calculated based on the calculated emissivity ratio.

(構成12)
構成11において、算出部は、放射率比に基づいて第1および第2の放射率のいずれか一方の放射率である第3の放射率を算出し、その算出した第3の放射率に基づいて対象物の温度を算出する。
(Configuration 12)
In the configuration 11, the calculating unit calculates a third emissivity which is one of the first and second emissivity based on the emissivity ratio, and based on the calculated third emissivity. To calculate the temperature of the object.

(構成13)
構成1から構成12のいずれかにおいて、赤外線検出装置は、波長選択部を更に備える。波長選択部は、中赤外から遠赤外までの波長範囲において第1および第2の波長を選択する。そして、波長選択部は、算出部によって算出される算出温度の精度を規定する精度定格を保持しており、対象物の温度の測定範囲における対象物の温度と対象物の算出温度との誤差が精度定格よりも小さくなるように第1および第2の波長を選択する。
(Configuration 13)
In any one of the configurations 1 to 12, the infrared detection device further includes a wavelength selection unit. The wavelength selection unit selects the first and second wavelengths in the wavelength range from mid infrared to far infrared. The wavelength selection unit holds an accuracy rating that defines the accuracy of the calculated temperature calculated by the calculation unit, and the error between the temperature of the object in the measurement range of the temperature of the object and the calculated temperature of the object is The first and second wavelengths are selected to be less than the accuracy rating.

(構成14)
構成7において、第1から第3の検出器のうちの2つまたは3つの検出器は、量子井戸型または量子ドット型の同一の検出器からなる。赤外線検出装置は、同一の検出器に印加する電圧を制御して、検出する波長を制御する制御部を更に備える。
(Configuration 14)
In the configuration 7, two or three detectors of the first to third detectors are the same quantum well type or quantum dot type detectors. The infrared detection device further includes a control unit that controls the voltage applied to the same detector to control the wavelength to be detected.

(構成15)
構成1において、アレイ状に配置された前記第1および第2の検出器は、検出器群を構成する。算出部は、第1の分光放射照度比および近似値に基づいて特性値を算出する処理を複数の検出器群によって検出された複数組の第1および第2の分光放射照度について実行して複数の特性値を算出し、その算出した複数の特性値に基づいて対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて対象物の温度分布を算出する。
(Configuration 15)
In the configuration 1, the first and second detectors arranged in an array form a detector group. The calculation unit performs a process of calculating a characteristic value based on the first spectral irradiance ratio and the approximate value for a plurality of sets of first and second spectral irradiances detected by a plurality of detector groups, and performs a plurality of processes. Characteristic values are calculated, a plurality of temperatures in a plurality of regions of the object are calculated based on the calculated plurality of characteristic values, and a temperature distribution of the object is calculated based on the calculated plurality of temperatures.

(構成16)
構成7において、アレイ状に配置された第1から第3の検出器は、検出器群を構成する。算出部は、第1の透過率比から第3の透過率を算出する処理を複数の検出器群によって検出された複数組の第1および第2の分光放射照度について実行して複数の第3の透過率を算出し、複数の第3の透過率から複数の第4の透過率を算出し、複数の第3の透過率および複数の第4の透過率に基づいて対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて対象物の温度分布を算出する。
(Configuration 16)
In the configuration 7, the first to third detectors arranged in an array form a detector group. The calculation unit executes a process of calculating a third transmittance from the first transmittance ratio for a plurality of sets of first and second spectral irradiances detected by a plurality of detector groups, and then performs a plurality of third transmittances. Of a plurality of third transmittances, a plurality of fourth transmittances are calculated from the plurality of third transmittances, and a plurality of regions of the object based on the plurality of third transmittances and the plurality of fourth transmittances. A plurality of temperatures in is calculated, and the temperature distribution of the object is calculated based on the calculated plurality of temperatures.

(構成17)
また、この発明の実施の形態によれば、赤外線検出方法は、黒体分光放射輝度が最大値になる波長よりも長い第1の波長を有する第1の赤外線の第1の分光放射照度と、第1の波長よりも長い第2の波長を有する第2の赤外線の第2の分光放射照度とを検出する第1のステップと、第1の分光放射照度と第2の分光放射照度との比である第1の分光放射照度比と、第1の波長における黒体分光放射輝度と第2の波長における黒体分光放射輝度との比の近似値とに基づいて、第1および第2の波長における分光放射輝度の特性値を算出する第2のステップと、算出された分光放射輝度の特性値に基づいて対象物の温度を算出する第3のステップとを備える。
(Configuration 17)
Further, according to the embodiment of the present invention, the infrared detection method includes a first spectral irradiance of a first infrared ray having a first wavelength longer than a wavelength at which the black body spectral radiance has a maximum value, A first step of detecting a second spectral irradiance of a second infrared ray having a second wavelength longer than the first wavelength, and a ratio of the first spectral irradiance and the second spectral irradiance The first and second wavelengths based on the first spectral irradiance ratio which is the ratio of the black body spectral radiance at the first wavelength to the black body spectral radiance at the second wavelength. And a third step of calculating the temperature of the object based on the calculated characteristic value of the spectral radiance.

(構成18)
構成17において、第1および第2の波長は、黒体分光放射輝度の最大値が得られるピーク波長よりも長い。
(Structure 18)
In the configuration 17, the first and second wavelengths are longer than the peak wavelength at which the maximum value of the black body spectral radiance is obtained.

(構成19)
構成17または構成18の第2のステップにおいて、第1の分光放射照度比および近似値に基づいて、対象物から第1および第2の検出器までの間における第1の赤外線の透過率である第1の透過率と対象物から第1および第2の検出器までの間における第2の赤外線の透過率である第2の透過率との比である第1の透過率比を特性値として算出する。また、第3のステップにおいて、第1の赤外線の第1の吸光係数と第2の赤外線の第2の吸光係数との比である吸光係数比を含む根を用いた第1の透過率比の平方根を算出して第1の算出温度を算出し、その算出した第1の算出温度を対象物の温度として算出する。
(Structure 19)
In the second step of the configuration 17 or the configuration 18, it is the transmittance of the first infrared ray between the object and the first and second detectors based on the first spectral irradiance ratio and the approximate value. The characteristic value is the first transmittance ratio, which is the ratio of the first transmittance and the second transmittance which is the transmittance of the second infrared rays between the object and the first and second detectors. calculate. In addition, in the third step, the first transmittance ratio using a root including an extinction coefficient ratio which is a ratio of the first extinction coefficient of the first infrared ray and the second extinction coefficient of the second infrared ray. The square root is calculated to calculate the first calculated temperature, and the calculated first calculated temperature is calculated as the temperature of the object.

(構成20)
構成19の第3のステップにおいて、下記の式(1)によって算出された第1の算出温度を対象物の温度として算出する。
(Configuration 20)
In the third step of the configuration 19, the first calculated temperature calculated by the following equation (1) is calculated as the temperature of the object.

Figure 2020085697
[式(1)において、hは、プランク定数であり、kは、ボルツマン定数であり、cは、光速であり、λは、第1の波長であり、λは、第2の波長であり、αは、対象物が放射する分光放射輝度のうち、第1および第2の検出器が検出する割合であり、Test1は、第1の算出温度であり、ε(λ)は、第1の吸光係数であり、ε(λ)は、第2の吸光係数であり、I(λ,T)は、第1の分光放射照度であり、I(λ,T)は、第2の分光放射照度であり、Restは、近似値であり、Tは、絶対温度である。]
(構成21)
構成19または構成20の第3のステップにおいて、第1の算出温度を補正した第2の算出温度を対象物の温度として算出する。
Figure 2020085697
[In the formula (1), h is Planck's constant, k is Boltzmann's constant, c is the speed of light, λ 2 is the first wavelength, and λ 3 is the second wavelength. Yes , α is the ratio of the spectral radiance emitted by the object detected by the first and second detectors, T est1 is the first calculated temperature, and ε a2 ) is , The first extinction coefficient, ε a3 ) is the second extinction coefficient, I(λ 2 , T) is the first spectral irradiance, I(λ 3 , T) Is the second spectral irradiance, R est is an approximation and T is the absolute temperature. ]
(Configuration 21)
In the third step of the configuration 19 or the configuration 20, the second calculated temperature obtained by correcting the first calculated temperature is calculated as the temperature of the object.

(構成22)
構成21の第3のステップにおいて、下記の式(2)によって補正された第2の算出温度を対象物の温度として算出する。
(Configuration 22)
In the third step of the configuration 21, the second calculated temperature corrected by the following equation (2) is calculated as the temperature of the object.

Figure 2020085697
[式(2)において、hは、プランク定数であり、kは、ボルツマン定数であり、cは、光速であり、λは、第1の波長であり、λは、第2の波長であり、Test1は、第1の算出温度であり、Test2は、第2の算出温度であり、ε(λ)は、第1の吸光係数であり、ε(λ)は、第2の吸光係数であり、Restは、近似値であり、R(Test1)は、第1の算出温度および第1の波長における黒体分光放射輝度と、第1の算出温度および第2の波長における黒体分光放射輝度との比である。]
(構成23)
構成19第1のステップにおいて、第1の波長よりも短い第3の波長を有する第3の赤外線の第3の分光放射照度を更に検出する。そして、第2のステップにおいて、第1の透過率比から第1および第2の透過率のいずれか一方の透過率である第3の透過率を算出するとともに、対象物から第1、第2および第3の検出器までの間における第3の赤外線の透過率である第4の透過率を第3の透過率から算出し、第3のステップにおいて、算出された第4の透過率と第3の透過率とに基づいて対象物の温度を算出する。
Figure 2020085697
[In Formula (2), h is Planck's constant, k is Boltzmann's constant, c is the speed of light, λ 2 is the first wavelength, and λ 3 is the second wavelength. Yes , T est1 is the first calculated temperature, T est2 is the second calculated temperature, ε a2 ) is the first extinction coefficient, and ε a3 ) is The second extinction coefficient, R est is an approximate value, and R(T est1 ) is the blackbody spectral radiance at the first calculated temperature and the first wavelength, the first calculated temperature, and the second calculated temperature. Is the ratio with the blackbody spectral radiance at the wavelength of. ]
(Structure 23)
Configuration 19 In a first step, a third spectral irradiance of a third infrared light having a third wavelength shorter than the first wavelength is further detected. Then, in the second step, the third transmittance, which is one of the first and second transmittances, is calculated from the first transmittance ratio, and the first and second transmittances are calculated from the object. And the fourth transmittance, which is the transmittance of the third infrared ray between the third detector and the third detector, is calculated from the third transmittance, and in the third step, the calculated fourth transmittance and the fourth transmittance are calculated. The temperature of the object is calculated based on the transmittance of No. 3 and the transmittance of No. 3.

(構成24)
構成17から構成23のいずれかにおいて、赤外線検出方法は、特性値に基づいて対象物から第1および第2の検出器までの間に存在する吸収体の絶対量または濃度を算出る第5のステップを更に備える。
(Configuration 24)
In any one of Configuration 17 to Configuration 23, the infrared detection method is configured to calculate an absolute amount or concentration of an absorber existing between the object and the first and second detectors based on the characteristic value. The method further comprises steps.

(構成25)
構成17の第2のステップにおいて、第1の分光放射照度比および近似値に基づいて、第1の波長における第1の放射率と第2の波長における第2の放射率との比である放射率比を特性値として算出し、第3のステップにおいて、算出された放射率比に基づいて対象物の温度を算出する。
(Structure 25)
In a second step of the configuration 17, the radiation that is the ratio of the first emissivity at the first wavelength and the second emissivity at the second wavelength based on the first spectral irradiance ratio and the approximation. The rate ratio is calculated as the characteristic value, and in the third step, the temperature of the object is calculated based on the calculated emissivity ratio.

(構成26)
構成25の第2のステップにおいて、放射率比に基づいて第1および第2の放射率のいずれか一方の放射率である第3の放射率を算出し、第3のステップにおいて、算出された第3の放射率に基づいて対象物の温度を算出する。
(Configuration 26)
In the second step of the configuration 25, the third emissivity, which is one of the first and the second emissivity, is calculated based on the emissivity ratio, and the third emissivity is calculated in the third step. The temperature of the object is calculated based on the third emissivity.

(構成27)
構成17から構成26のいずれかにおいて、赤外線検出方法は、中赤外から遠赤外までの波長範囲において第1および第2の波長を選択する第6のステップを更に備える。そして、第6のステップにおいて、対象物の温度の測定範囲における対象物の温度と対象物の算出温度との誤差が、算出される算出温度の精度を規定する精度定格よりも小さくなるように第1および第2の波長を選択する。
(Structure 27)
In any one of the configurations 17 to 26, the infrared detection method further includes a sixth step of selecting the first and second wavelengths in the wavelength range from the mid infrared to the far infrared. Then, in the sixth step, the error between the temperature of the object in the measurement range of the temperature of the object and the calculated temperature of the object is set to be smaller than the accuracy rating that defines the accuracy of the calculated temperature to be calculated. Select the first and second wavelengths.

(構成28)
構成17から構成27のいずれかにおいて、第1の分光放射照度を検出する第1の検出器および第2の分光放射照度を検出する第2の検出器は、量子井戸型または量子ドット型の同一の検出器からなる。赤外線検出方法は、同一の検出器に電圧を印加して、第1および第2の検出器が検出する波長をそれぞれ第1および第2の波長に制御する第7のステップを更に備える。
(Structure 28)
In any one of Configuration 17 to Configuration 27, the first detector for detecting the first spectral irradiance and the second detector for detecting the second spectral irradiance are the same quantum well type or quantum dot type. It consists of a detector. The infrared detection method further includes a seventh step of applying a voltage to the same detector to control the wavelengths detected by the first and second detectors to the first and second wavelengths, respectively.

(構成29)
構成23から構成27のいずれかにおいて、第1の分光放射照度を検出する第1の検出器、第2の分光放射照度を検出する第2の検出器および第3の分光放射照度を検出する第3の検出器は、量子井戸型または量子ドット型の同一の検出器からなる。赤外線検出方法は、同一の検出器に電圧を印加して、第1から第3の検出器が検出する波長をそれぞれ第1から第3の波長に制御する第8のステップを更に備える。
(Configuration 29)
In any one of Configuration 23 to Configuration 27, a first detector that detects the first spectral irradiance, a second detector that detects the second spectral irradiance, and a third detector that detects the third spectral irradiance. The detectors of No. 3 are the same detectors of quantum well type or quantum dot type. The infrared detection method further includes an eighth step of applying a voltage to the same detector to control the wavelengths detected by the first to third detectors to the first to third wavelengths, respectively.

(構成30)
構成17において、第1の分光放射照度を検出する第1の検出器および第2の分光放射照度を検出する第2の検出器は、アレイ状に配置された検出器群を構成する。第1のステップにおいて、複数の検出器群の各々は、第1および第2の分光放射照度を検出し、第2のステップにおいて、第1の分光放射照度比および近似値に基づいて特性値を算出する処理を複数組の第1および第2の分光放射照度について実行して複数の特性値を算出し、第3のステップにおいて、複数の特性値に基づいて対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて対象物の温度分布を算出する。
(Configuration 30)
In the configuration 17, the first detector that detects the first spectral irradiance and the second detector that detects the second spectral irradiance form a detector group arranged in an array. In the first step, each of the plurality of detector groups detects the first and second spectral irradiances, and in the second step, the characteristic value is determined based on the first spectral irradiance ratio and the approximate value. The calculation process is performed on a plurality of sets of first and second spectral irradiances to calculate a plurality of characteristic values, and in a third step, a plurality of characteristic values in a plurality of regions of the object are calculated based on the plurality of characteristic values. The temperature is calculated, and the temperature distribution of the object is calculated based on the calculated plurality of temperatures.

(構成31)
構成23において、第1の分光放射照度を検出する第1の検出器、第2の分光放射照度を検出する第2の検出器および第3の分光放射照度を検出する第3の検出器は、アレイ状に配置された検出器群を構成する。第1のステップにおいて、複数の検出器群の各々は、第1から第3の分光放射照度を検出し、第2のステップにおいて、第1の透過率比から第3の透過率を算出する処理を複数の検出器群によって検出された複数組の第1および第2の分光放射照度について実行して複数の第3の透過率を算出し、複数の第3の透過率から複数の第4の透過率を算出し、第3のステップにおいて、複数の第3の透過率および複数の第4の透過率に基づいて対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて対象物の温度分布を算出する。
(Configuration 31)
In the configuration 23, the first detector that detects the first spectral irradiance, the second detector that detects the second spectral irradiance, and the third detector that detects the third spectral irradiance are: A group of detectors arranged in an array is constructed. In the first step, each of the plurality of detector groups detects the first to third spectral irradiances, and in the second step, a process of calculating the third transmittance from the first transmittance ratio. For a plurality of sets of first and second spectral irradiances detected by a plurality of detector groups to calculate a plurality of third transmittances, and to calculate a plurality of fourth transmittances from the plurality of third transmittances. The transmittance is calculated, and in the third step, a plurality of temperatures in a plurality of regions of the object are calculated based on the plurality of third transmittances and the plurality of fourth transmittances, and the calculated plurality of temperatures are calculated. The temperature distribution of the object is calculated based on

(構成32)
更に、この発明の実施の形態によれば、プログラムは、受付手段が、第1の波長を有する第1の赤外線の第1の分光放射照度と、第1の波長よりも長い第2の波長を有する第2の赤外線の第2の分光放射照度とを受け付ける第1のステップと、算出手段が、第1の分光放射照度と第2の分光放射照度との比である第1の分光放射照度比と、第1の波長における黒体分光放射輝度と第2の波長における黒体分光放射輝度との比の近似値とに基づいて、第1および第2の波長における分光放射輝度の特性値を算出する第2のステップと、算出手段が、算出した分光放射輝度の特性値に基づいて対象物の温度を算出する第3のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
(Configuration 32)
Further, according to the embodiment of the present invention, the program is such that the receiving means sets the first spectral irradiance of the first infrared ray having the first wavelength and the second wavelength longer than the first wavelength. A first step of receiving the second spectral irradiance of the second infrared ray having, and a first spectral irradiance ratio which is a ratio of the first spectral irradiance and the second spectral irradiance by the calculating means. And a characteristic value of the spectral radiance at the first and second wavelengths based on an approximate value of the ratio of the black body spectral radiance at the first wavelength and the black body spectral radiance at the second wavelength. This is a program for causing the computer to execute the second step of performing and the third step of calculating the temperature of the object based on the calculated characteristic value of the spectral radiance.

(構成33)
構成32において、第1および第2の波長は、黒体分光放射輝度の最大値が得られるピーク波長よりも長い。
(Configuration 33)
In the configuration 32, the first and second wavelengths are longer than the peak wavelength at which the maximum value of the black body spectral radiance is obtained.

(構成34)
更に、この発明の実施の形態によれば、記録媒体は、請求項32または請求項33に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
(Structure 34)
Further, according to the embodiment of the present invention, the recording medium is a computer-readable recording medium in which the program according to claim 32 or 33 is recorded.

遠赤外及び中赤外の領域においても高精度に温度を算出できる。 It is possible to calculate the temperature with high accuracy in the far infrared region and the mid infrared region.

この発明の実施の形態1による赤外線検出装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an infrared detection device according to a first embodiment of the present invention. 分光放射輝度と波長との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between spectral radiance and wavelength. 対象物の温度および/または吸収体の絶対量または濃度を検出する実施の形態1による検出方法を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining the detection method according to the first embodiment for detecting the temperature of an object and/or the absolute amount or concentration of an absorber. 放射温度計の精度定格と対象物の温度の測定範囲とに基づいて2つの波長λ,λを選択する選択方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the selection method which selects two wavelength (lambda) 2 ,(lambda) 3 based on the accuracy rating of a radiation thermometer and the measuring range of the temperature of a target object. 放射温度計の精度定格と対象物の温度の測定範囲とに基づいて2つの波長λ,λを選択する別の選択方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another selection method which selects two wavelength (lambda) 2 ,(lambda) 3 based on the accuracy rating of a radiation thermometer, and the measuring range of the temperature of a target object. 実施の形態1における対象物の温度を検出する検出方法を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a detection method for detecting the temperature of an object in the first embodiment. 透過率と波長との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a transmittance and a wavelength. 設定した対象物の温度とシミュレーションによって得られた算出温度との温度差を示す図である。It is a figure which shows the temperature difference of the temperature of the set target object and the calculated temperature obtained by simulation. 設定した対象物の温度とシミュレーションによって得られた補正後の算出温度との温度差を示す図である。It is a figure which shows the temperature difference between the temperature of the set target object and the correction|amendment calculated temperature obtained by simulation. 水蒸気の透過率と波長との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the transmittance|permeability of water vapor and wavelength. ある湿度における二酸化炭素の透過率と波長の関係を示す図である。It is a figure which shows the transmittance|permeability of the carbon dioxide in a certain humidity, and the relationship of a wavelength. 実施の形態2による赤外線検出装置の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an infrared detection device according to a second embodiment. 対象物の温度および/または吸収体の絶対量または濃度を検出する実施の形態2による検出方法を説明するためのフローチャートである。9 is a flowchart for explaining a detection method according to the second embodiment for detecting the temperature of an object and/or the absolute amount or concentration of an absorber. 設定した対象物の温度とシミュレーションによって得られた算出温度の温度差を示す図である。It is a figure which shows the temperature difference of the temperature of the set target object and the calculated temperature obtained by simulation. 実施の形態3による赤外線検出装置の概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram of an infrared detection device according to a third embodiment. 実施の形態3における対象物の温度を検出する検出方法を示すフローチャートである。9 is a flowchart showing a detection method for detecting the temperature of an object in the third embodiment. この発明の実施の形態による対象物の温度の分布を検出する赤外線検出装置の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of an infrared detection device for detecting the temperature distribution of an object according to the embodiment of the present invention. 図17に示す赤外線検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。18 is a flowchart for explaining the operation of the infrared detection device shown in FIG. 17.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts will be denoted by the same reference characters and description thereof will not be repeated.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による赤外線検出装置の概略図である。図1を参照して、実施の形態1による赤外線検出装置10は、検出器2,3と、算出部4とを備える。
[Embodiment 1]
1 is a schematic diagram of an infrared detection device according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, infrared detection device 10 according to the first embodiment includes detectors 2 and 3 and calculation unit 4.

検出器2,3は、中赤外から遠赤外までの3〜16μmの波長範囲に属する赤外線を検出する。より具体的には、検出器2は、対象物20から放射された赤外線のうち、3〜16μmの波長範囲に属する波長λを有する赤外線IFR2の分光放射照度I(λ,T)を検出し、その検出した分光放射照度I(λ,T)を算出部4へ出力する。検出器3は、対象物20から放射された赤外線のうち、3〜16μmの波長範囲に属する波長λ(>λ)を有する赤外線IFR3の分光放射照度I(λ,T)を検出し、その検出した分光放射照度I(λ,T)を算出部4へ出力する。 The detectors 2 and 3 detect infrared rays belonging to the wavelength range of 3 to 16 μm from mid infrared to far infrared. More specifically, the detector 2 detects the spectral irradiance I(λ 2 , T) of the infrared ray IFR 2 having the wavelength λ 2 belonging to the wavelength range of 3 to 16 μm among the infrared rays emitted from the object 20. Then, the detected spectral irradiance I(λ 2 , T) is output to the calculation unit 4. The detector 3 detects the spectral irradiance I(λ 3 , T) of the infrared IFR 3 having the wavelength λ 3 (>λ 2 ) belonging to the wavelength range of 3 to 16 μm among the infrared rays radiated from the object 20. , And outputs the detected spectral irradiance I(λ 3 , T) to the calculation unit 4.

なお、波長λ,λは、ある程度の波長範囲を含んでいてもよい。この場合、波長λ,λは、中心波長が波長λ,λであることを意味する。そして、波長範囲が狭いほど、温度の検出精度が高くなる。 The wavelengths λ 2 and λ 3 may include a certain wavelength range. In this case, the wavelengths λ 2 and λ 3 mean that the center wavelengths are the wavelengths λ 2 and λ 3 . The narrower the wavelength range, the higher the temperature detection accuracy.

実施の形態1においては、後述する理由によって、波長λ,λが、黒体分光放射輝度の最大値が得られるピーク波長よりも長い場合、温度をより高精度に算出することができる。また、放射率ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ)は、既知であるものとする。 In the first embodiment, if the wavelengths λ 2 and λ 3 are longer than the peak wavelength at which the maximum value of the black body spectral radiance is obtained, the temperature can be calculated with higher accuracy for the reason described later. Further, the emissivity ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and the extinction coefficients ε a2 ), ε a3 ) are assumed to be known.

算出部4は、透過率算出テーブル42と、輝度比パラメータ43と、波長選択部44とを含む。透過率算出テーブル42は、透過率の比と透過率との関係を含む。輝度比パラメータ43は、黒体分光放射輝度の比の近似値Restからなる。波長選択部44は、後述する方法によって、放射温度計の精度定格と対象物20の温度の測定範囲とに基づいて波長λ,λを選択する。 The calculation unit 4 includes a transmittance calculation table 42, a brightness ratio parameter 43, and a wavelength selection unit 44. The transmittance calculation table 42 includes the relationship between the transmittance ratio and the transmittance. The luminance ratio parameter 43 is composed of an approximate value R est of the ratio of the black body spectral radiance. The wavelength selection unit 44 selects the wavelengths λ 2 and λ 3 based on the accuracy rating of the radiation thermometer and the measurement range of the temperature of the object 20 by the method described later.

算出部4は、検出器2から分光放射照度I(λ,T)を受け、検出器3から分光放射照度I(λ,T)を受ける。そして、算出部4は、透過率算出テーブル42および輝度比パラメータ43を用いて、後述する方法によって、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)および近似値Restに基づいて対象物20の温度T、および/または対象物20と検出器2,3との間に存在する吸収体ABSの絶対量または濃度を算出する。 The calculation unit 4 receives the spectral irradiance I(λ 2 , T) from the detector 2 and the spectral irradiance I(λ 3 , T) from the detector 3. Then, the calculation unit 4 uses the transmittance calculation table 42 and the brightness ratio parameter 43 to obtain the spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T) and the approximate value R est by a method described later. Based on this, the temperature T of the target object 20 and/or the absolute amount or concentration of the absorber ABS existing between the target object 20 and the detectors 2 and 3 is calculated.

検出器2.3の各々は、InGaAsのバンドギャップで光電変換する検出器、ボロメータのような熱型検出器に波長フィルタを搭載した構成からなる検出器、多層に積層した量子ドットのエネルギー準位を利用して光電変換する量子ドット型検出器および多層に積層した量子井戸のエネルギー準位を利用して光電変換する量子井戸型検出器等からなる。 Each of the detectors 2.3 is a detector that performs photoelectric conversion with an InGaAs bandgap, a detector that has a wavelength filter mounted on a thermal detector such as a bolometer, and energy levels of multilayered quantum dots. And a quantum dot detector that performs photoelectric conversion by utilizing the above, and a quantum well detector that performs photoelectric conversion by utilizing the energy levels of quantum wells laminated in multiple layers.

検出器2,3は、相互に同じあっても異なっていてもよい。検出器2,3が同じである場合、即ち、2つの検出器2,3が1つの検出器によって構成される場合、検出器2,3は、量子ドット型検出器または量子井戸型検出器からなる。量子ドット型検出器または量子井戸型検出器は、印加される電圧に応じて検出波長を制御することができる。これによって、1つの検出器で済むため、赤外線検出装置10の小型化および低コスト化が可能である。2つの検出器2,3が1つの検出器によって構成される場合、赤外線検出装置10は、検出する波長を波長λに設定するための電圧Vを検出器(量子ドット型検出器または量子井戸型検出器からなる)に印加するとともに、検出する波長を波長λに設定するための電圧Vを検出器(量子ドット型検出器または量子井戸型検出器からなる)に印加する制御部を更に備える。 The detectors 2 and 3 may be the same or different from each other. If the detectors 2, 3 are the same, that is, the two detectors 2, 3 are constituted by one detector, the detectors 2, 3 may be quantum dot detectors or quantum well detectors. Become. The quantum dot detector or the quantum well detector can control the detection wavelength according to the applied voltage. As a result, only one detector is required, so that the infrared detection device 10 can be downsized and reduced in cost. When the two detectors 2 and 3 are constituted by one detector, the infrared detection device 10 detects the voltage V 2 for setting the wavelength to be detected to the wavelength λ 2 (a quantum dot type detector or a quantum dot type detector). Control unit for applying the voltage V 3 for setting the wavelength to be detected to the wavelength λ 3 to the detector (comprising a quantum dot detector or a quantum well detector) Is further provided.

[対象物の温度の算出方法]
検出器2が検出する分光放射照度I(λ,T)は、次式によって表される。
[Calculation method of target temperature]
The spectral irradiance I(λ 2 , T) detected by the detector 2 is represented by the following equation.

Figure 2020085697
式(1)において、αは、検出割合であり、τ(λ)は、透過率であり、ε(λ)は、放射率である。B(λ,T)は、波長λおよび温度Tにおける黒体分光放射輝度である。
Figure 2020085697
In Equation (1), α is the detection ratio, τ(λ 2 ) is the transmittance, and ε(λ 2 ) is the emissivity. B(λ 2 , T) is the blackbody spectral radiance at wavelength λ 2 and temperature T.

検出割合αとは、対象物20が放射する分光放射輝度のうち、検出器2または検出器3が検出する分光放射輝度の割合である。そして、検出割合αは、対象物20の形状、対象物20と検出器2,3との距離、および検出器2,3の向きで決定される。この発明の実施の形態においては、検出器2,3のキャリブレーションを行って検出割合αを決定してもよいし、レンズの焦点距離等で決まる設計値を検出割合αとして用いてもよい。 The detection ratio α is the ratio of the spectral radiance detected by the detector 2 or the detector 3 to the spectral radiance emitted by the object 20. Then, the detection ratio α is determined by the shape of the object 20, the distance between the object 20 and the detectors 2, 3, and the orientation of the detectors 2, 3. In the embodiment of the present invention, the detectors 2 and 3 may be calibrated to determine the detection ratio α, or a design value determined by the focal length of the lens or the like may be used as the detection ratio α.

透過率τ(λ)は、対象物20と検出器2,3との間の赤外線IFR2の透過率であり、対象物20によって放射される分光放射輝度が光路を通して検出器2,3に伝搬される割合である。 The transmittance τ(λ 2 ) is the transmittance of the infrared IFR2 between the object 20 and the detectors 2 and 3, and the spectral radiance emitted by the object 20 propagates to the detectors 2 and 3 through the optical path. It is the ratio of

放射率ε(λ)は、波長λにおける熱放射において、黒体分光放射輝度に対して対象物20によって放射される分光放射輝度の割合である。 The emissivity ε(λ 2 ) is the ratio of the spectral radiance emitted by the object 20 to the black body spectral radiance in thermal radiation at the wavelength λ 2 .

式(1)に示す黒体分光放射輝度B(λ,T)は、次式(プランクの式)によって表される。 The blackbody spectral radiance B(λ 2 , T) shown in the equation (1) is represented by the following equation (Planck's equation).

Figure 2020085697
式(2)において、hは、プランク定数であり、cは、光速であり、kは、ボルツマン定数であり、Tは、絶対温度である。
Figure 2020085697
In equation (2), h is Planck's constant, c is the speed of light, k is the Boltzmann's constant, and T is the absolute temperature.

上述した式(1)および式(2)は、検出器3が検出する分光放射照度I(λ,T)についても成り立つ。 The equations (1) and (2) described above also hold for the spectral irradiance I(λ 3 , T) detected by the detector 3.

従って、分光放射照度I(λ,T)についての式(1)と、分光放射照度I(λ,T)についての式(1)より、次式が得られる。 Therefore, the following equation is obtained from the equation (1) for the spectral irradiance I(λ 2 , T) and the equation (1) for the spectral irradiance I(λ 3 , T).

Figure 2020085697
このように、透過率の比τ(λ)/τ(λ)は、分光放射照度の比I(λ,T)/I(λ,T)、放射率の比ε(λ)/ε(λ)および黒体分光放射輝度の比B(λ,T)/B(λ,T)によって表される。
Figure 2020085697
Thus, the transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ) is the spectral irradiance ratio I(λ 2 ,T)/I(λ 3 ,T) and the emissivity ratio ε(λ 3 ). )/Ε(λ 2 ) and the black body spectral radiance ratio B(λ 3 , T)/B(λ 2 , T).

実施の形態1においては、透過率の比と透過率との間に対応関係がある場合に、透過率を算出する方法を使用する。この一例としては、ランベルト・ベールの法則等、吸収体存在下の赤外線の減衰に関する法則を適用することができる。 In the first embodiment, the method of calculating the transmittance is used when there is a correspondence between the transmittance ratio and the transmittance. As an example of this, a law relating to the attenuation of infrared rays in the presence of an absorber, such as Lambert-Beer's law, can be applied.

ランベルト・ベールの法則は、次式によって表される。 Lambert-Beer's law is expressed by the following equation.

Figure 2020085697
式(4)において、ε(λ)は、波長λを有する赤外線IFR2の吸光係数である。cは、対象物20から検出器2,3までの間に存在する吸収体ABSの濃度である。lは、対象物20から検出器2,3までの距離である。
Figure 2020085697
In Expression (4), ε a2 ) is the extinction coefficient of the infrared IFR2 having the wavelength λ 2 . c a is the concentration of the absorber ABS existing between the object 20 and the detectors 2 and 3. l is the distance from the object 20 to the detectors 2 and 3.

式(4)は、透過率τ(λ)についても成立するので、透過率τ(λ)についての式(4)と、透過率τ(λ)についての式(4)とにより、濃度cおよび距離lを消去すると、次式が得られる。 Since the formula (4) holds for the transmittance τ(λ 3 ), the formula (4) for the transmittance τ(λ 2 ) and the formula (4) for the transmittance τ(λ 3 ) Clearing the concentration c a and the distance l, the following equation is obtained.

Figure 2020085697
式(5)は、透過率の比τ(λ)/τ(λ)から透過率τ(λ)を算出できることを意味する。なお、実施の形態1においては、吸光係数ε(λ),ε(λ)は、既知であるものとする。
Figure 2020085697
Equation (5) means that the transmittance τ(λ 2 ) can be calculated from the transmittance ratio τ(λ 3 )/τ(λ 2 ). In the first embodiment, the extinction coefficients ε a1 ) and ε a2 ) are known.

透過率算出テーブル42は、透過率の比τ(λ)/τ(λ)と透過率τ(λ)との関係を含む。即ち、透過率算出テーブル42は、検出器2,3の利用環境において、透過率の比τ(λ)/τ(λ)と透過率τ(λ)との関係を予め実験によって算出し、その算出した透過率の比τ(λ)/τ(λ)と透過率τ(λ)との関係を含む。 The transmittance calculation table 42 includes a relationship between the transmittance ratio τ(λ 3 )/τ(λ 2 ) and the transmittance τ(λ 2 ). That is, the transmittance calculation table 42 calculates beforehand the relationship between the transmittance ratio τ(λ 3 )/τ(λ 2 ) and the transmittance τ(λ 2 ) by experiments in the usage environment of the detectors 2 and 3. Then, the relationship between the calculated transmittance ratio τ(λ 3 )/τ(λ 2 ) and the transmittance τ(λ 2 ) is included.

図2は、分光放射輝度と波長との関係を示す図である。図2においては、縦軸は、分光放射輝度を表し、横軸は、波長を表す。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship between spectral radiance and wavelength. In FIG. 2, the vertical axis represents the spectral radiance and the horizontal axis represents the wavelength.

図2を参照して、分光放射輝度の波長依存性は、式(2)(プランクの式)によって表される。そして、分光放射輝度の最大値を与えるピーク波長λmaxと温度Tとの関係は、次式によって表されるウィーンの変位則として、一般的に知られている。 Referring to FIG. 2, the wavelength dependence of the spectral radiance is represented by Expression (2) (Planck's expression). The relationship between the peak wavelength λ max that gives the maximum value of the spectral radiance and the temperature T is generally known as the Wien's displacement law expressed by the following equation.

Figure 2020085697
式(6)において、bは、2900[K・μm]である。
Figure 2020085697
In the formula (6), b is 2900 [K·μm].

2つの検出波長λ,λを用いて透過率および対象物20の温度を算出するための条件について説明する。 The conditions for calculating the transmittance and the temperature of the object 20 using the two detection wavelengths λ 2 and λ 3 will be described.

条件1)検出波長λの吸光係数ε(λ)が検出波長λの吸光係数ε(λ)と異なる。 Condition 1) the extinction coefficient of the absorption coefficient of the detection wavelength λ 2 ε a2) is the detection wavelength λ 3 ε a3) differ.

吸光係数ε(λ)が吸光係数ε(λ)と同じである場合、例えば、式(5)により、透過率τ(λ)を算出することができないので、条件1が必要である。 When the extinction coefficient ε a2 ) is the same as the extinction coefficient ε a3 ), for example, the transmittance τ(λ 2 ) cannot be calculated by the formula (5), so Condition 1 is required. Is.

条件2)2つの検出波長λ,λが長波長である。例えば、2つの検出波長λ,λが対象物20の分光放射輝度がピーク値となる波長λmaxに対して長波長である。 Condition 2) The two detection wavelengths λ 2 and λ 3 are long wavelengths. For example, the two detection wavelengths λ 2 and λ 3 are long wavelengths with respect to the wavelength λ max at which the spectral radiance of the object 20 has a peak value.

条件3)2つの検出波長λ,λの波長差がしきい値Δλth以下である。しきい値Δλthは、例えば、2μmである。 Condition 3) The wavelength difference between the two detection wavelengths λ 2 and λ 3 is less than or equal to the threshold value Δλ th . The threshold value Δλ th is, for example, 2 μm.

そして、実施の形態1においては、条件1〜条件3の組み合わせとして、次の3つの組み合わせを用いることができる。 Then, in the first embodiment, the following three combinations can be used as the combination of the conditions 1 to 3.

(I)条件1〜条件3の組み合わせ
(II)条件1と条件2との組み合わせ
(III)条件1と条件3との組み合わせ
波長λ,λが上記の条件2を満たすとき、黒体分光放射輝度B(λ,T)と黒体分光放射輝度B(λ,T)との比は、次式によって表され、温度依存性が低下する。
(I) Combination of conditions 1 to 3 (II) Combination of conditions 1 and 2 (III) Combination of conditions 1 and 3 When the wavelengths λ 2 and λ 3 satisfy the above condition 2, black body spectroscopy The ratio of the radiance B(λ 2 , T) and the black body spectral radiance B(λ 3 , T) is represented by the following equation, and the temperature dependence is reduced.

Figure 2020085697
検出波長λおよび検出波長λが長波長であるほど、黒体分光放射輝度は、レイリー・ジーンズの法則に近づき、黒体分光放射輝度の比の温度依存性は、小さくなる。
Figure 2020085697
As the detection wavelength λ 2 and the detection wavelength λ 3 are longer, the blackbody spectral radiance approaches the Rayleigh-Jean's law, and the temperature dependence of the ratio of the blackbody spectral radiance decreases.

特に、対象物20の分光放射輝度がピーク値となる波長に対して、検出波長λおよび検出波長λが長波長である場合、黒体分光放射輝度は、レイリー・ジーンズの法則に従い、黒体分光放射輝度の比は、温度に依存しなくなる。この場合、黒体分光放射輝度の比は、次式によって表される。 In particular, when the detection wavelength λ 2 and the detection wavelength λ 3 are long wavelengths with respect to the wavelength at which the spectral radiance of the object 20 has a peak value, the blackbody spectral radiance is black according to Rayleigh-Jean's law. The body spectral radiance ratio becomes independent of temperature. In this case, the black body spectral radiance ratio is expressed by the following equation.

Figure 2020085697
2つの検出波長λ,λの波長差がしきい値Δλth以下である場合、黒体分光放射輝度B(λ,T)と黒体分光放射輝度B(λ,T)は、概ね等しくなる。即ち、次式が成立する。
Figure 2020085697
When the wavelength difference between the two detection wavelengths λ 2 and λ 3 is less than or equal to the threshold value Δλ th , the black body spectral radiance B(λ 2 , T) and the black body spectral radiance B(λ 3 , T) are It is almost equal. That is, the following equation is established.

Figure 2020085697
発明者は、2つの波長λ,λが上記の条件2または条件3を満たすとき、黒体分光放射輝度の比B(λ,T)/B(λ,T)の温度依存性が小さくなることを見出した。そこで、実施の形態1においては、黒体分光放射輝度の比の温度依存性が小さくなることを用いて対象物20の温度を算出する。
Figure 2020085697
The inventor has found that when the two wavelengths λ 2 and λ 3 satisfy the above condition 2 or condition 3, the temperature dependence of the black body spectral radiance ratio B(λ 3 ,T)/B(λ 2 ,T). It was found that Therefore, in the first embodiment, the temperature of the target object 20 is calculated by using the fact that the temperature dependence of the ratio of the blackbody spectral radiance is reduced.

この場合、上記の(I)〜(III)に示す組み合わせが用いられる。そして、上記の(I)の組み合わせが用いられる場合、対象物20の温度を最も精度良く算出することができる。 In this case, the combinations shown in (I) to (III) above are used. Then, when the combination of the above (I) is used, the temperature of the object 20 can be calculated most accurately.

分光放射照度I(λ,T)についても、上述した式(1)が成り立つので、分光放射照度I(λ,T)についての式(1)と、分光放射照度I(λ,T)についての式(1)と、式(9)とにより、次式が得られる。 As for the spectral irradiance I(λ 3 , T), the above-mentioned formula (1) is established. Therefore, the formula (1) for the spectral irradiance I(λ 2 , T) and the spectral irradiance I(λ 3 , T) are used. The following equation is obtained from the equation (1) for () and the equation (9).

Figure 2020085697
式(10)は、分光放射照度の比I(λ,T)/I(λ,T)、放射率の比ε(λ)/ε(λ)および黒体分光放射輝度の比Rによって透過率の比τ(λ,T)/τ(λ,T)を算出できることを意味する。
Figure 2020085697
Formula (10) is the ratio of spectral irradiance I(λ 2 , T)/I(λ 3 , T), the ratio of emissivity ε(λ 3 )/ε(λ 2 ) and the ratio of blackbody spectral radiance. It means that the ratio of transmittance τ(λ 2 , T)/τ(λ 3 , T) can be calculated by R.

実施の形態1においては、黒体分光放射輝度の比Rは、輝度比パラメータ43として黒体分光放射輝度の比の近似値Restに設定される。即ち、輝度比パラメータ43は、近似値Restからなる。 In the first embodiment, the black body spectral radiance ratio R is set to the approximate value R est of the black body spectral radiance ratio as the brightness ratio parameter 43. That is, the brightness ratio parameter 43 is composed of the approximate value R est .

算出部4は、式(10)によって、透過率の比τ(λ)/τ(λ)を算出する。そして、算出部4は、算出した透過率の比τ(λ)/τ(λ)を式(5)に代入して透過率τ(λ)を算出する。 The calculating unit 4 calculates the transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ) by the equation (10). Then, the calculation unit 4 substitutes the calculated transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ) into the equation (5) to calculate the transmittance τ(λ 2 ).

その後、算出部4は、検出割合α、算出した透過率τ(λ)、検出器2が検出した分光放射照度I(λ,T)および既知である放射率ε(λ)を、式(1)に代入して黒体分光放射輝度B(λ,T)を算出し、その算出した黒体分光放射輝度B(λ,T)を式(2)に代入して対象物20の温度Testを算出する。ここで、検出割合αは、算出部4に予め設定されている。 After that, the calculation unit 4 calculates the detection ratio α, the calculated transmittance τ(λ 2 ), the spectral irradiance I(λ 2 , T) detected by the detector 2 and the known emissivity ε(λ 2 ). The black body spectral radiance B(λ 2 , T) is calculated by substituting it into the equation (1), and the calculated black body spectral radiance B(λ 2 , T) is substituted into the equation (2). Calculate the temperature T est of 20. Here, the detection rate α is preset in the calculation unit 4.

また、算出部4は、透過率τ(λ)に基づいて、吸収体ABSの絶対量または濃度を算出する。 Further, the calculation unit 4 calculates the absolute amount or concentration of the absorber ABS based on the transmittance τ(λ 2 ).

図3は、対象物20の温度および/または吸収体ABSの絶対量または濃度を検出する実施の形態1による検出方法を説明するためのフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart for explaining the detection method according to the first embodiment for detecting the temperature of the object 20 and/or the absolute amount or concentration of the absorber ABS.

図3を参照して、対象物20の温度および/または吸収体ABSの絶対量または濃度を検出する動作が開始されると、検出器2,3は、それぞれ分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)を検出し(ステップS1)、その検出した分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)を算出部4へ出力する。 With reference to FIG. 3, when the operation of detecting the temperature of the target object 20 and/or the absolute amount or concentration of the absorber ABS is started, the detectors 2 and 3 respectively detect the spectral irradiance I(λ 2 , T). ), I(λ 3 , T) is detected (step S1), and the detected spectral irradiance I(λ 2 , T), I(λ 3 , T) is output to the calculation unit 4.

算出部4は、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)をそれぞれ検出器2,3から受ける。 The calculation unit 4 receives the spectral irradiances I(λ 2 , T) and I(λ 3 , T) from the detectors 2 and 3, respectively.

そして、算出部4は、輝度比パラメータ43から黒体分光放射輝度の比の近似値Restを検出する(ステップS2)。 Then, the calculation unit 4 detects the approximate value R est of the ratio of the black body spectral radiance from the brightness ratio parameter 43 (step S2).

その後、算出部4は、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)、放射率ε(λ),ε(λ)および黒体分光放射輝度の比の近似値Restを式(10)に代入して透過率の比τ(λ)/τ(λ)を算出する(ステップS3)。 Then, the calculation unit 4 calculates an approximate value of the ratio of the spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T), the emissivity ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and the black body spectral radiance. Substituting R est into the equation (10), the transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ) is calculated (step S3).

引き続いて、算出部4は、透過率の比τ(λ)/τ(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ)に基づいて透過率τ(λ)を算出する(ステップS4)。より具体的には、算出部4は、透過率算出テーブル42に基づいて、透過率の比τ(λ)/τ(λ)に対応する透過率を検出することによって透過率の比τ(λ)/τ(λ)から透過率τ(λ)を算出する。また、算出部4は、透過率の比τ(λ)/τ(λ)の逆数および吸光係数ε(λ),ε(λ)を式(5)に代入して透過率τ(λ)を算出する。 Subsequently, the calculation unit 4, the ratio of the transmittance τ (λ 2) / τ ( λ 3) and extinction coefficient ε a (λ 2), ε a (λ 3) transmission based on tau to (lambda 2) Calculate (step S4). More specifically, the calculation unit 4 detects the transmittance corresponding to the transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ) based on the transmittance calculation table 42, thereby calculating the transmittance ratio τ. The transmittance τ(λ 2 ) is calculated from (λ 2 )/τ(λ 3 ). Further, the calculation unit 4 substitutes the reciprocal of the transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ) and the extinction coefficients ε a2 ), ε a3 ) into the equation (5) for transmission. Calculate the rate τ(λ 2 ).

ステップS4の後、算出部4は、検出割合α、分光放射照度I(λ,T)、透過率τ(λ)および放射率ε(λ)を式(1)に代入して黒体分光放射輝度B(λ,T)を算出する(ステップS5)。 After step S4, the calculation unit 4 substitutes the detection ratio α, the spectral irradiance I(λ 2 , T), the transmittance τ(λ 2 ) and the emissivity ε(λ 2 ) into the formula (1) to obtain black. The body spectral radiance B(λ 2 , T) is calculated (step S5).

そして、算出部4は、算出した黒体分光放射輝度B(λ,T)を式(2)に代入して温度Testを算出する(ステップS6)。 Then, the calculation unit 4 substitutes the calculated black body spectral radiance B(λ 2 , T) into the equation (2) to calculate the temperature T est (step S6).

引き続いて、算出部4は、透過率τ(λ)に基づいて、吸収体ABSの絶対量または濃度を算出する(ステップS7)。これによって、一連の動作が終了する。 Subsequently, the calculation unit 4 calculates the absolute amount or concentration of the absorber ABS based on the transmittance τ(λ 2 ) (step S7). This completes a series of operations.

式(10)は、透過率τ(λ)に対する透過率τ(λ)の比τ(λ)/τ(λ)を算出する式であるが、透過率τ(λ)に対する透過率τ(λ)の比τ(λ)/τ(λ)は、分光放射照度I(λ,T)についての式(1)と、分光放射照度I(λ,T)についての式(1)とから次式のように導出される。 Equation (10), the ratio tau (lambda 2) of the transmittance with respect to transmittance τ (λ 3) τ (λ 2) / τ (λ 3) is a formula for calculating a relative transmittance tau (lambda 2) The ratio τ(λ 3 )/τ(λ 2 ) of the transmittance τ(λ 3 ) is calculated by the formula (1) for the spectral irradiance I(λ 2 ,T) and the spectral irradiance I(λ 3 ,T). It is derived from the equation (1) and the following equation.

Figure 2020085697
そして、透過率τ(λ)についての式(4)と、透過率τ(λ)についての式(4)とにより、透過率の比τ(λ)/τ(λ)から透過率τ(λ)を算出する次式が得られる。
Figure 2020085697
Then, using the formula (4) for the transmittance τ(λ 2 ) and the formula (4) for the transmittance τ(λ 3 ), the transmittance is calculated from the ratio τ(λ 3 )/τ(λ 2 ). The following equation for calculating the rate τ(λ 3 ) is obtained.

Figure 2020085697
従って、図3に示す検出方法においては、算出部4は、ステップS3において、式(11)によって透過率の比τ(λ)/τ(λ)を算出し、ステップS4において、式(12)によって、算出した透過率の比τ(λ)/τ(λ)に基づいて透過率τ(λ)を算出してもよい。この場合、ステップS5において、検出割合α、分光放射照度I(λ,T)、透過率τ(λ)および放射率ε(λ)を、分光放射照度I(λ,T)についての式(1)に代入して黒体分光放射輝度B(λ,T)を算出し、ステップS6において、算出した黒体分光放射輝度B(λ,T)を式(2)に代入して温度Testを算出することができる。この場合、算出部4は、ステップS7において、透過率τ(λ)に基づいて、吸収体ABSの絶対量または濃度を算出する。なお、透過率の比τ(λ)/τ(λ)に基づいて透過率τ(λ)を算出する場合、算出部4は、透過率の比τ(λ)/τ(λ)および吸光係数の比ε(λ)/ε(λ)を式(12)に代入して透過率τ(λ)を算出してもよいし、透過率の比τ(λ)/τ(λ)と透過率τ(λ)との関係を含む透過率算出テーブルに基づいて透過率の比τ(λ)/τ(λ)から透過率τ(λ)を算出してもよい。
Figure 2020085697
Therefore, in the detection method shown in FIG. 3, the calculation unit 4 calculates the transmittance ratio τ(λ 3 )/τ(λ 2 ) by the equation (11) in step S3, and then in step S4, the equation ( 12), the transmittance τ(λ 3 ) may be calculated based on the calculated transmittance ratio τ(λ 3 )/τ(λ 2 ). In this case, in step S5, the detection ratio α, the spectral irradiance I(λ 3 , T), the transmittance τ(λ 3 ) and the emissivity ε(λ 3 ) are calculated with respect to the spectral irradiance I(λ 3 , T). To calculate the black body spectral radiance B(λ 3 , T), and in step S6, substitute the calculated black body spectral radiance B(λ 3 ,T) into the formula (2). Then, the temperature T est can be calculated. In this case, the calculation unit 4 calculates the absolute amount or concentration of the absorber ABS based on the transmittance τ(λ 3 ) in step S7. When calculating the transmittance τ(λ 3 ) based on the transmittance ratio τ(λ 3 )/τ(λ 2 ), the calculation unit 4 calculates the transmittance ratio τ(λ 3 )/τ(λ 2 ) and the extinction coefficient ratio ε a2 )/ε a3 ) may be substituted into equation (12) to calculate the transmittance τ(λ 3 ), or the transmittance ratio τ( Based on the transmittance calculation table including the relationship between λ 3 )/τ(λ 2 ) and the transmittance τ(λ 3 ), the transmittance ratio τ(λ 3 )/τ(λ 2 ) to the transmittance τ(λ 3 ) may be calculated.

なお、実施の形態1においては、対象物20の温度および/または吸収体ABSの絶対量または濃度を検出する動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。この場合、算出部4は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)を備える。 In the first embodiment, the operation of detecting the temperature of object 20 and/or the absolute amount or concentration of absorber ABS may be executed by software. In this case, the calculation unit 4 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory).

ROMは、検出器2,3からそれぞれ分光放射照度I(λ,T),分光放射照度I(λ,T)を受け付けるステップS1−1と、入力装置(キーボード等)を介して放射率ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ)を受け付けるステップS1−2と、図3に示すステップS2〜ステップS7とを備えるプログラムProg_Aを格納する。また、ROMは、図1に示す透過率算出テーブル42および輝度比パラメータ43を格納する。RAMは、CPUによって受け付けられた分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)、放射率ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ)、CPUによって検出された黒体分光放射輝度の比の近似値Rest、CPUによって算出された透過率の比τ(λ)/τ(λ)、CPUによって算出された透過率τ(λ)、およびCPUによって算出された温度Testを一時的に記憶する。 The ROM receives the spectral irradiance I(λ 2 , T) and the spectral irradiance I(λ 3 , T) from the detectors 2 and 3, respectively, in step S1-1, and the emissivity via the input device (keyboard or the like). A program Prog_A including step S1-2 that receives ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and extinction coefficients ε a2 ), ε a3 ) and steps S2 to S7 shown in FIG. Store. The ROM also stores the transmittance calculation table 42 and the brightness ratio parameter 43 shown in FIG. The RAM has the spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T), emissivity ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and extinction coefficient ε a2 ), which are received by the CPU. ε a3 ), the approximate value R est of the ratio of the black body spectral radiance detected by the CPU, the transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ) calculated by the CPU, and the calculation The transmittance τ(λ 2 ) and the temperature T est calculated by the CPU are temporarily stored.

CPUは、ROMからプログラムProg_Aを読み出し、その読み出したプログラムProg_AのステップS1−1,S1−2,S2〜S7を順次実行して、上述した方法によって、対象物20の温度および/または吸収体ABSの絶対量または濃度を検出する。 The CPU reads the program Prog_A from the ROM, sequentially executes steps S1-1, S1-2, S2 to S7 of the read program Prog_A, and then performs the temperature of the object 20 and/or the absorber ABS by the method described above. To detect the absolute amount or concentration of.

この場合、黒体分光放射輝度の比の近似値Restを検出するCPUは、「検出手段」を構成し、透過率の比τ(λ)/τ(λ)、透過率τ(λ)および温度Testを算出するCPUは、「算出手段」を構成する。また、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)、放射率ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ)を受け付けるCPUは、「受付手段」を構成する。 In this case, the CPU that detects the approximate value R est of the black body spectral radiance ratio constitutes a “detection unit”, and the transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ), the transmittance τ(λ 2 ) and the CPU that calculates the temperature T est form “calculation means”. Further, spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T), emissivity ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and extinction coefficients ε a2 ), ε a3 ) The CPU that accepts "constitutes" constitutes "accepting means".

また、プログラムProg_Aは、記録媒体(例えば、CDおよびDVD等)に記録されて流通されてもよい。この場合、コンピュータ(CPU)は、記録媒体からプログラムProg_Aを読み出して実行し、対象物20の温度および/または吸収体ABSの絶対量または濃度を検出する。従って、プログラムProg_Aを記録したCD,DVD等は、プログラムProg_Aを記録したコンピュータ(CPU)読み取り可能な記録媒体である。 Further, the program Prog_A may be recorded in a recording medium (for example, CD and DVD) and distributed. In this case, the computer (CPU) reads the program Prog_A from the recording medium and executes it to detect the temperature of the object 20 and/or the absolute amount or concentration of the absorber ABS. Therefore, a CD, a DVD, or the like in which the program Prog_A is recorded is a computer (CPU) readable recording medium in which the program Prog_A is recorded.

上述したように、実施の形態1は、検出器2,3が検出した分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)、既知である放射率ε(λ),ε(λ)、既知である吸光係数ε(λ),ε(λ)、および輝度比パラメータ43から検出された黒体分光放射輝度の比の近似値Restを用いる。実施の形態1による検出方法は、上述したパラメータを使用し、透過率τ(λ)および透過率τ(λ)のいずれか一方を算出し、その算出した透過率(透過率τ(λ)および透過率τ(λ)のいずれか一方)に基づいて、対象物20の温度および/または吸収体ABSの絶対量または濃度を算出するものであればよい。 As described above, in the first embodiment, the spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T) detected by the detectors 2 , 3 and the known emissivity ε(λ 2 ), ε are known. (Λ 3 ), known extinction coefficients ε a2 ), ε a3 ), and the approximate value R est of the ratio of the blackbody spectral radiance detected from the brightness ratio parameter 43 are used. The detection method according to the first embodiment uses the parameters described above to calculate one of the transmittance τ(λ 2 ) and the transmittance τ(λ 3 ), and calculates the calculated transmittance (transmittance τ(λ Any one of 2 ) and the transmittance τ(λ 3 )) may be used to calculate the temperature of the object 20 and/or the absolute amount or concentration of the absorber ABS.

このように、赤外線検出装置10は、対象物20の温度を算出する放射温度計および/または吸収体ABSの絶対量または濃度を算出するガスセンサとして機能する。 In this way, the infrared detection device 10 functions as a radiation thermometer that calculates the temperature of the object 20 and/or a gas sensor that calculates the absolute amount or concentration of the absorber ABS.

[波長λ,λの選択方法]
放射温度計の精度定格と対象物20の温度の測定範囲とに基づいて波長λ,λを選択する方法について説明する。
[Selection method of wavelengths λ 2 and λ 3 ]
A method of selecting the wavelengths λ 2 and λ 3 based on the accuracy rating of the radiation thermometer and the measurement range of the temperature of the object 20 will be described.

上述したように、実施の形態1においては、黒体分光放射輝度の比を、ある値Restに近似し、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)の比から対象物20の温度を算出する。 As described above, in the first embodiment, the ratio of the black body spectral radiance is approximated to a certain value R est , and the ratio of the spectral irradiances I(λ 2 , T) and I(λ 3 , T) is calculated. The temperature of the object 20 is calculated.

放射温度計の機能を有する赤外線検出装置10が検出する分光放射照度I(λ,T)、赤外線検出装置10が算出する透過率τest(λ)、および赤外線検出装置10が算出する温度Test1は、次式を満たす。 Spectral irradiance I(λ 2 , T) detected by the infrared detection device 10 having the function of a radiation thermometer, transmittance τ est2 ) calculated by the infrared detection device 10, and temperature calculated by the infrared detection device 10. T est1 satisfies the following equation.

Figure 2020085697
上述した方法によって、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)の比および赤外線検出装置10に設定する黒体分光放射輝度の比の近似値Restから、透過率の比τest(λ)/τest(λ)を算出すると、次式が得られる。
Figure 2020085697
By the above-mentioned method, the transmittance of the ratio of the spectral irradiance I(λ 2 , T), I(λ 3 , T) and the approximate value R est of the ratio of the black body spectral radiance set in the infrared detection device 10 When the ratio τ est3 )/τ est2 ) is calculated, the following equation is obtained.

Figure 2020085697
式(14)において、近似値Restは、対象物20の温度の測定範囲において算出されるので、対象物20の温度の測定範囲における値をRestとして用いればよい。例えば、Restは、平均値でもよいし、中央値でもよい。
Figure 2020085697
In Expression (14), the approximate value R est is calculated in the measurement range of the temperature of the object 20, and thus the value in the measurement range of the temperature of the object 20 may be used as R est . For example, R est may be an average value or a median value.

式(14)に式(1)および式(5)を適用すると、次式が得られる。 By applying the equations (1) and (5) to the equation (14), the following equation is obtained.

Figure 2020085697
式(15)において、R(T)は、波長λにおける黒体分光放射輝度B(λ,T)と波長λにおける黒体分光放射輝度B(λ,T)との比(=B(λ,T)/B(λ,T))である。
Figure 2020085697
The ratio of the equation (15), R (T) is blackbody spectral radiance B at a wavelength λ 3 3, T) and the black body spectral radiance B at a wavelength λ 2 (λ 2, T) (= B(λ 3 , T)/B(λ 2 , T)).

式(15)は、黒体分光放射輝度B(λ,T)と黒体分光放射輝度B(λ,T)との比R(T)と、赤外線検出装置10に設定される黒体分光放射輝度の比の近似値Restとの商が、赤外線検出装置10が算出する透過率τest(λ)の誤差要素であることを示す。 Formula (15) is the ratio R(T) of the black body spectral radiance B(λ 3 , T) and the black body spectral radiance B(λ 2 , T), and the black body set in the infrared detection device 10. The quotient of the spectral radiance ratio and the approximate value R est indicates that it is an error factor of the transmittance τ est2 ) calculated by the infrared detection device 10.

式(15)を式(13)に代入して、式(2)を適用すると、次式が得られる。 Substituting equation (15) into equation (13) and applying equation (2), the following equation is obtained.

Figure 2020085697
式(16)は、赤外線検出装置10が検出する分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)、検出割合α、および既知である放射率ε(λ),ε(λ)によって対象物20の温度Test1を算出できことを示す。
Figure 2020085697
Formula (16) is the spectral irradiance I(λ 2 , T), I(λ 3 , T) detected by the infrared detection device 10, the detection ratio α, and the known emissivity ε(λ 2 ), ε( It is shown that the temperature T est1 of the object 20 can be calculated by λ 3 ).

一方、式(15)および式(1)を式(13)に代入すると、次式が得られる。 On the other hand, when the equations (15) and (1) are substituted into the equation (13), the following equation is obtained.

Figure 2020085697
そして、式(17)を、実施の形態1の前提に従って、式(14)の下で近似的に解くと、次式が得られる。
Figure 2020085697
Then, when the equation (17) is approximately solved under the equation (14) according to the premise of the first embodiment, the following equation is obtained.

Figure 2020085697
この場合、上述した条件1)および条件2)を考慮した。条件1)および条件2)によると、R(T)は、1に近く、温度依存性の小さい値であり、赤外線検出装置10に設定する黒体分光放射輝度の比Restで近似できる。
Figure 2020085697
In this case, the conditions 1) and 2) described above were considered. According to the conditions 1) and 2), R(T) is close to 1 and has a small temperature dependence, and can be approximated by the ratio R est of the black body spectral radiance set in the infrared detection device 10.

放射温度計の設計では、対象物20の温度の測定範囲として、最小温度Tminと最大温度Tmaxを規定する必要がある。また、放射温度計は、ある精度定格Tよりも高精度に温度を算出できる必要がある。即ち、放射温度計の検出波長は、ある測定範囲に対して精度定格Taを満たすように設計しなければならない。なお、精度定格Tは、算出温度の精度を規定するものである。
(算出温度1と精度定格)
式(18)におけるTest1を算出温度1とし、算出誤差1を(Test1−T)で定義する。この場合、式(18)の右辺の第2項が算出誤差となる。
In the design of the radiation thermometer, it is necessary to define the minimum temperature T min and the maximum temperature T max as the measurement range of the temperature of the object 20. Further, the radiation thermometer needs to be able to calculate the temperature with higher accuracy than a certain accuracy rating Ta. That is, the detection wavelength of the radiation thermometer must be designed so as to satisfy the accuracy rating Ta for a certain measurement range. The accuracy rating T a defines the accuracy of the calculated temperature.
(Calculation temperature 1 and accuracy rating)
Let T est1 in the equation (18) be the calculated temperature 1 and define the calculation error 1 by (T est1 −T). In this case, the second term on the right side of Expression (18) becomes a calculation error.

即ち、式(19)に示すように、放射温度計の精度定格(T)の絶対値は、対象物20の温度の測定範囲([Tmin〜Tmax])における算出誤差の絶対値(|Test1−T|)より、大きい値に設定する必要がある。 That is, as shown in equation (19), the absolute value of the calculated error in accuracy rating of the radiation thermometer absolute value of (T a), the measurement range of the temperature of the object 20 ([T min ~T max] ) ( It is necessary to set the value larger than | Test1- T|).

Figure 2020085697
検出波長λ,λは、対象物20の温度の測定範囲において、式(19)に示す|Test1−T|<Tを満たす検出波長から選択すればよい。具体的には、使用可能なλ,λの組み合わせで|Test1−T|を算出し、これがTより小さくなる組み合わせを選択すればよい。
(算出温度2と精度定格)
上述した方法によって、放射温度計が算出する対象物20の温度(Test1)を算出した後に、Test1に補正を行うことで、より高精度に対象物20の温度(T)を算出することができる。例えば、式(20)におけるTest2を算出温度2とし、算出誤差2を(Test2−T)と定義する。
Figure 2020085697
Detection wavelength lambda 2, lambda 3, in the measurement range of the temperature of the object 20, shown in equation (19) | may be selected from detection wavelength satisfying <T a | T est1 -T. Specifically, 2 available lambda, lambda 3 in combination | T est1 -T | is calculated and may be selected a combination which is less than T a.
(Calculation temperature 2 and accuracy rating)
By calculating the temperature (T est1 ) of the target object 20 calculated by the radiation thermometer by the above-described method, then correcting the T est1 to calculate the temperature (T) of the target object 20 with higher accuracy. You can For example, Test2 in Expression (20) is defined as the calculated temperature 2, and the calculation error 2 is defined as ( Test2- T).

Figure 2020085697
式(20)は、式(18)の右辺の第2項が十分小さい場合に成立する、式(18)に基づく対象物20の温度(T)の算出式である。
Figure 2020085697
Formula (20) is a formula for calculating the temperature (T) of the object 20 based on formula (18), which holds when the second term on the right side of formula (18) is sufficiently small.

式(21)によると、放射温度計の精度定格(T)の絶対値は、対象物20の温度の測定範囲([Tmin〜Tmax])における算出誤差の絶対値(|Test2−T|)より、大きい値に設定する必要がある。 According to equation (21), the absolute value of the calculated error in accuracy rating of the radiation thermometer absolute value of (T a), the measurement range of the temperature of the object 20 ([T min ~T max] ) (| T est2 - It is necessary to set the value larger than T|).

Figure 2020085697
補正後の放射温度計が算出する対象物20の温度の算出には、必ずしも式(20)を使用する必要はなく、シミュレーションによって補正関数を定めてもよい。
Figure 2020085697
The calculation of the temperature of the object 20 calculated by the corrected radiation thermometer does not necessarily need to use the equation (20), and the correction function may be determined by simulation.

検出波長λ,λは、対象物20の温度の測定範囲において、式(21)に示す|Test2−T|<Tを満たす検出波長から選択すればよい。具体的には、使用可能なλ,λの組み合わせで|Test2−T|を算出し、これがTより小さくなる組み合わせを選択すればよい。 Detection wavelength lambda 2, lambda 3, in the measurement range of the temperature of the object 20, shown in equation (21) | may be selected from detection wavelength satisfying <T a | T est2 -T. Specifically, 2 available lambda, lambda 3 in combination | T est2 -T | is calculated and may be selected a combination which is less than T a.

図4は、放射温度計の精度定格と対象物の温度の測定範囲とに基づいて2つの波長λ,λを選択する選択方法を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing a selection method for selecting the two wavelengths λ 2 and λ 3 based on the accuracy rating of the radiation thermometer and the measurement range of the temperature of the object.

図4を参照して、2つの波長λ,λを選択する動作が開始されると、波長選択部44は、黒体分光放射輝度の比の近似値Rest、黒体分光放射輝度B(λ,T)に対する黒体分光放射輝度B(λ,T)の比B(λ,T)/B(λ,T)および吸光係数の比ε(λ)/ε(λ)に基づいて算出される算出誤差ΔTestを用いて対象物20の算出温度Test1を算出する(ステップS11)。つまり、波長選択部44は、式(18)によって算出温度Test1を算出する。 Referring to FIG. 4, when the operation of selecting the two wavelengths λ 2 and λ 3 is started, the wavelength selecting unit 44 causes the approximate value R est of the ratio of the black body spectral radiance and the black body spectral radiance B. The ratio B(λ 3 , T)/B(λ 2 , T) of the black body spectral radiance B(λ 3 , T) to (λ 2 , T) and the ratio ε a3 )/ε a of the extinction coefficient. The calculated temperature T est1 of the object 20 is calculated using the calculation error ΔT est calculated based on (λ 2 ) (step S11). That is, the wavelength selection unit 44 calculates the calculated temperature T est1 by the equation (18).

そして、波長選択部44は、算出温度Test1と対象物20の温度Tとの差の絶対値|Test1−T|を算出する(ステップS12)。 Then, the wavelength selection unit 44 calculates the absolute value | Test1- T| of the difference between the calculated temperature Test1 and the temperature T of the object 20 (step S12).

その後、波長選択部44は、対象物20の温度の測定範囲(Tmin〜Tmax)において、絶対値|Test1−T|が精度定格Tの絶対値|T|よりも小さくなるように2つの波長λ,λを選択する(ステップS13)。これによって、2つの波長λ,λを選択する動作が終了する。 After that, the wavelength selection unit 44 sets the absolute value |T est1 −T| to be smaller than the absolute value |T a | of the accuracy rating T a in the measurement range (T min to T max ) of the temperature of the object 20. Two wavelengths λ 2 and λ 3 are selected (step S13). This completes the operation of selecting the two wavelengths λ 2 and λ 3 .

図5は、放射温度計の精度定格と対象物の温度の測定範囲とに基づいて2つの波長λ,λを選択する別の選択方法を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing another selection method for selecting the two wavelengths λ 2 and λ 3 based on the accuracy rating of the radiation thermometer and the measurement range of the temperature of the object.

図5を参照して、2つの波長λ,λを選択する動作が開始されると、波長選択部44は、検出割合α、放射率ε(λ),ε(λ)、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)および黒体分光放射輝度の比の近似値Restに基づいて、吸光係数の比ε(λ)/ε(λ)を含む根を使用して、推定された透過率の比の平行根を算出し、対象物20の算出温度Test1を算出する(ステップS21)。つまり、波長選択部44は、式(16)によって算出温度Test1を算出する。 Referring to FIG. 5, when the operation of selecting the two wavelengths λ 2 and λ 3 is started, the wavelength selection unit 44 causes the detection ratio α, the emissivity ε(λ 2 ), ε(λ 3 ), and the spectroscopy. Based on the approximate value R est of the ratio of the irradiances I(λ 2 , T), I(λ 2 , T) and the black body spectral radiance, the extinction coefficient ratio ε a3 )/ε a2 ) Is used to calculate the parallel root of the estimated transmittance ratio, and the calculated temperature T est1 of the object 20 is calculated (step S21). That is, the wavelength selection unit 44 calculates the calculated temperature T est1 by the equation (16).

そして、波長選択部44は、算出温度Test1を補正して算出温度Test2を算出する(ステップS22)。即ち、波長選択部44は、算出した算出温度Test1を式(20)に代入して算出温度Test2を算出する。この場合、波長選択部44は、温度および波長と黒体分光放射輝度との関係を示す輝度テーブルを予め保持しており、その保持した輝度テーブルに基づいて黒体分光放射輝度B(λ,Test1),B(λ,Test1)を検出し、その検出した黒体分光放射輝度B(λ,Test1),B(λ,Test1)に基づいて黒体分光放射輝度の比R(Test1)=B(λ,Test1)/B(λ,Test1)を算出する。 Then, the wavelength selection unit 44 calculates the calculated temperature T est2 by correcting the calculated temperature T est1 (step S22). That is, the wavelength selection unit 44 calculates the calculated temperature T est2 the calculated calculated temperature T est1 into Equation (20). In this case, the wavelength selection unit 44 holds in advance a brightness table indicating the relationship between the temperature and the wavelength and the black body spectral radiance, and the black body spectral radiance B(λ 2 , T est1 ), B(λ 3 , T est1 ), and based on the detected black body spectral radiance B(λ 2 , T est1 ), B(λ 3 , T est1 ) of the black body spectral radiance Calculate the ratio R(T est1 )=B(λ 3 , T est1 )/B(λ 2 , T est1 ).

ステップS22の後、波長選択部44は、算出温度Test2と対象物20の温度Tとの差の絶対値|Test2−T|を算出する(ステップS23)。 After step S22, the wavelength selection unit 44 calculates the absolute value | Test2- T| of the difference between the calculated temperature Test2 and the temperature T of the object 20 (step S23).

その後、波長選択部44は、対象物20の温度の測定範囲(Tmin〜Tmax)において、絶対値|Test2−T|が精度定格Tの絶対値|T|よりも小さくなるように2つの波長λ,λを選択する(ステップS24)。これによって、2つの波長λ,λを選択する動作が終了する。 Thereafter, the wavelength selection unit 44, the measurement range of the temperature of the object 20 (T min ~T max), the absolute value | T est2 -T | is the absolute value of the accuracy rating T a | T a | smaller than as To select two wavelengths λ 2 and λ 3 (step S24). This completes the operation of selecting the two wavelengths λ 2 and λ 3 .

波長選択部44は、図4に示すフローチャートまたは図5に示すフローチャートに従って2つの波長λ,λを選択し、その選択した2つの波長λ,λを算出部4へ出力する。 The wavelength selection unit 44 selects two wavelengths λ 2 and λ 3 according to the flowchart shown in FIG. 4 or the flowchart shown in FIG. 5, and outputs the selected two wavelengths λ 2 and λ 3 to the calculation unit 4.

なお、実施の形態1においては、放射温度計の精度定格と対象物の温度の測定範囲とに基づいて2つの波長λ,λを選択する動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。この場合、算出部4は、CPU、ROMおよびRAMを備える。 In the first embodiment, the operation of selecting the two wavelengths λ 2 and λ 3 based on the accuracy rating of the radiation thermometer and the measurement range of the temperature of the object may be executed by software. In this case, the calculation unit 4 includes a CPU, ROM and RAM.

ROMは、検出器2,3からそれぞれ分光放射照度I(λ,T),分光放射照度I(λ,T)を受け付けるステップS1−1と、入力装置(キーボード等)を介して放射率ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ)を受け付けるステップS1−2と、図4に示すステップS11〜ステップS13とを備えるプログラムProg_B、または検出器2,3からそれぞれ分光放射照度I(λ,T),分光放射照度I(λ,T)を受け付けるステップS1−1と、入力装置(キーボード等)を介して放射率ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ)を受け付けるステップS1−2と、図5に示すステップS21〜ステップS24とを備えるプログラムProg_Cを格納する。また、ROMは、図1に示す透過率算出テーブル42および輝度比パラメータ43を格納する。RAMは、CPUによって受け付けられた分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)、放射率ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ)、CPUによって検出された黒体分光放射輝度の比の近似値Rest、CPUによって算出された吸光係数の比ε(λ)/ε(λ)、CPUによって算出された算出誤差ΔTest、CPUによって算出された算出温度Test1,Test2、およびCPUによって算出された絶対値|Test1−T|,|Test2−T|を一時的に記憶する。 The ROM receives the spectral irradiance I(λ 2 , T) and the spectral irradiance I(λ 3 , T) from the detectors 2 and 3, respectively, at step S1-1, and the emissivity via the input device (keyboard or the like). A program Prog_B including step S1-2 for receiving ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and extinction coefficients ε a2 ), ε a3 ), and steps S11 to S13 shown in FIG. 4. Alternatively, step S1-1 of receiving the spectral irradiance I(λ 2 , T) and the spectral irradiance I(λ 3 , T) from the detectors 2 and 3, respectively, and the emissivity ε( via the input device (keyboard or the like). A program Prog_C including step S1-2 for receiving λ 2 ), ε(λ 3 ) and extinction coefficients ε a2 ), ε a3 ) and steps S21 to S24 shown in FIG. 5 is stored. .. The ROM also stores the transmittance calculation table 42 and the brightness ratio parameter 43 shown in FIG. The RAM has the spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T), emissivity ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and extinction coefficient ε a2 ), which are received by the CPU. ε a3 ), the approximate value R est of the ratio of the black body spectral radiance detected by the CPU, the ratio ε a3 )/ε a2 ) of the extinction coefficient calculated by the CPU, The calculated calculation error ΔT est , the calculated temperatures T est1 and T est2 calculated by the CPU, and the absolute values |T est1 −T| and |T est2 −T| calculated by the CPU are temporarily stored.

CPUは、ROMからプログラムProg_BまたはプログラムProg_Cを読み出し、その読み出したプログラムProg_BまたはプログラムProg_Cを実行して、上述した方法によって、2つの波長λ,λを選択する。 The CPU reads the program Prog_B or the program Prog_C from the ROM, executes the read program Prog_B or the program Prog_C, and selects the two wavelengths λ 2 and λ 3 by the method described above.

この場合、黒体分光放射輝度の比の近似値Restを検出するCPUは、「検出手段」を構成し、吸光係数の比ε(λ)/ε(λ)、算出温度Test1,Test2、および絶対値|Test1−T|,|Test2−T|を算出するCPUは、「算出手段」を構成する。また、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)、放射率ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ)を受け付けるCPUは、「受付手段」を構成する。 In this case, the CPU that detects the approximate value R est of the ratio of the black body spectral radiance constitutes “detection means”, and the ratio of extinction coefficients ε a3 )/ε a2 ), the calculated temperature T. The CPU that calculates est1 , T est2 , and the absolute values |T est1 −T|, |T est2 −T| configures “calculating means”. Further, spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T), emissivity ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and extinction coefficients ε a2 ), ε a3 ) The CPU that accepts "constitutes" constitutes "accepting means".

また、プログラムProg_BまたはプログラムProg_Cは、記録媒体(例えば、CDおよびDVD等)に記録されて流通されてもよい。この場合、コンピュータ(CPU)は、記録媒体からプログラムProg_BまたはプログラムProg_Cを読み出して実行し、2つの波長λ,λを選択する。従って、プログラムProg_BまたはプログラムProg_Cを記録したCD,DVD等は、プログラムProg_BまたはプログラムProg_Cを記録したコンピュータ(CPU)読み取り可能な記録媒体である。 Further, the program Prog_B or the program Prog_C may be recorded in a recording medium (for example, CD and DVD) and distributed. In this case, the computer (CPU) reads the program Prog_B or the program Prog_C from the recording medium and executes the program to select the two wavelengths λ 2 and λ 3 . Therefore, a CD, a DVD, or the like in which the program Prog_B or the program Prog_C is recorded is a computer (CPU) readable recording medium in which the program Prog_B or the program Prog_C is recorded.

上述したように、式(16)によって対象物20の算出温度Test1を算出でき、式(20)によって対象物20の算出温度Test2を算出できる。従って、実施の形態1においては、式(16)または式(20)を用いて対象物20の温度を算出してもよい。 As described above, can be calculated calculated temperature T est1 of the object 20 by equation (16) can be calculated to calculate the temperature T est2 object 20 by equation (20). Therefore, in the first embodiment, the temperature of the object 20 may be calculated using the equation (16) or the equation (20).

図6は、実施の形態1における対象物20の温度を検出する検出方法を示すフローチャートである。図6に示すフローチャートは、図3に示すフローチャートのステップS3〜ステップS7をステップS31,S32に変えたものであり、その他は、図3に示すフローチャートと同じである。 FIG. 6 is a flowchart showing a detection method for detecting the temperature of the target object 20 in the first embodiment. The flowchart shown in FIG. 6 is the same as the flowchart shown in FIG. 3 except that steps S3 to S7 of the flowchart shown in FIG. 3 are replaced with steps S31 and S32.

図6を参照して、対象物20の温度を検出する動作が開始されると、算出部4は、上述したステップS1,S2を順次実行する。そして、ステップS2の後、算出部4は、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)、放射率ε(λ),ε(λ)、吸光係数の比ε(λ)/ε(λ)および黒体分光放射輝度の比の近似値Restに基づいて、吸光係数の比ε(λ)/ε(λ)を含む根を使用して、推定された透過率の比の平方根を算出し、対象物20の算出温度Test1を算出する(ステップS31)。即ち、算出部4は、式(16)によって算出温度Test1を算出する。 Referring to FIG. 6, when the operation of detecting the temperature of object 20 is started, calculation unit 4 sequentially executes steps S1 and S2 described above. Then, after step S2, the calculation unit 4 causes the spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T), the emissivity ε(λ 2 ), ε(λ 3 ), and the extinction coefficient ratio ε. Based on a3 )/ε a2 ) and the approximate value R est of the ratio of the black body spectral radiance, a root including the ratio ε a3 )/ε a2 ) of the extinction coefficient is found. The square root of the estimated transmittance ratio is calculated using the calculated temperature T est1 of the object 20 (step S31). That is, the calculation unit 4 calculates the calculated temperature T est1 by the formula (16).

そして、算出部4は、算出温度Test1を補正して算出温度Test2を算出する(ステップS32)。即ち、算出部4は、式(20)によって算出温度Test1を補正して算出温度Test2を算出する。これによって、対象物20の温度を検出する動作が終了する。 The calculation unit 4 calculates the calculated temperature T est2 by correcting the calculated temperature T est1 (step S32). That is, the calculating unit 4 calculates the calculated temperature T est2 by correcting the calculated temperature T est1 by equation (20). As a result, the operation of detecting the temperature of the object 20 ends.

なお、対象物20の温度を検出する検出方法は、図6に示すステップS1,S2,S31に従って対象物20の算出温度Test1を算出し、その算出した算出温度Test1を対象物20の温度として検出してもよく、図6に示すステップS1,S2,S31,S32に従って対象物20の算出温度Test2を算出し、その算出した算出温度Test2を対象物20の温度として検出してもよい。 The detection method for detecting the temperature of the target object 20 is to calculate the calculated temperature T est1 of the target object 20 according to steps S1, S2, and S31 shown in FIG. 6, and use the calculated calculated temperature T est1 as the temperature of the target object 20. Alternatively , the calculated temperature T est2 of the target object 20 may be calculated according to steps S1, S2, S31, and S32 shown in FIG. 6, and the calculated calculated temperature T est2 may be detected as the temperature of the target object 20. Good.

そして、算出温度Test2を対象物20の温度として検出することによって、算出温度Test1を対象物20の温度として検出する場合よりも、対象物20の温度を高い精度で検出できる。 Then, by detecting the calculated temperature T est2 as the temperature of the object 20, than the case of detecting the calculated temperature T est1 as the temperature of the object 20, the temperature of the object 20 can be detected with high accuracy.

また、実施の形態1においては、対象物20の温度を検出する動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。この場合、算出部4は、CPU、ROMおよびRAMを備える。 Further, in the first embodiment, the operation of detecting the temperature of the object 20 may be executed by software. In this case, the calculation unit 4 includes a CPU, ROM and RAM.

ROMは、検出器2,3からそれぞれ分光放射照度I(λ,T),分光放射照度I(λ,T)を受け付けるステップS1−1と、入力装置(キーボード等)を介して放射率ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ)を受け付けるステップS1−2と、図6に示すステップS2,ステップS31,ステップS32とを備えるプログラムProg_Dを格納する。また、ROMは、図1に示す透過率算出テーブル42および輝度比パラメータ43を格納する。RAMは、CPUによって受け付けられた分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)、放射率ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ)、CPUによって検出された黒体分光放射輝度の比の近似値Rest、吸光係数の比ε(λ)/ε(λ)および黒体分光放射輝度の比の近似値Restに基づいてCPUによって算出された「吸光係数の比ε(λ)/ε(λ)を含む根」、およびCPUによって算出された温度Test1,Test2を一時的に記憶する。 The ROM receives the spectral irradiance I(λ 2 , T) and the spectral irradiance I(λ 3 , T) from the detectors 2 and 3, respectively, at step S1-1, and the emissivity via the input device (keyboard or the like). Step S1-2 of receiving ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and extinction coefficients ε a2 ), ε a3 ), and steps S2, S31, and S32 shown in FIG. Store the program Prog_D. The ROM also stores the transmittance calculation table 42 and the brightness ratio parameter 43 shown in FIG. The RAM has the spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T), emissivity ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and extinction coefficient ε a2 ), which are received by the CPU. ε a3 ), an approximate value R est of the ratio of black body spectral radiance detected by the CPU, a ratio of extinction coefficients ε a3 )/ε a2 ), and a ratio of black body spectral radiance. The "root including the extinction coefficient ratio ε a3 )/ε a2 )" calculated by the CPU based on the approximate value R est of the temperature and the temperatures T est1 and T est2 calculated by the CPU are temporarily Remember.

CPUは、ROMからプログラムProg_Dを読み出し、その読み出したプログラムProg_CのステップS1−1,S1−2,S2,S31またはステップS1−1,S1−2,S2,S31,S32を順次実行して、上述した方法によって、対象物20の温度を検出する。 The CPU reads the program Prog_D from the ROM and sequentially executes steps S1-1, S1-2, S2, S31 or steps S1-1, S1-2, S2, S31, S32 of the read program Prog_C, The temperature of the object 20 is detected by the method described above.

この場合、黒体分光放射輝度の比の近似値Restを検出するCPUは、「検出手段」を構成し、吸光係数の比ε(λ)/ε(λ)および黒体分光放射輝度の比の近似値Restに基づいて「吸光係数の比ε(λ)/ε(λ)を含む根」を算出するCPU、および温度Test1,Test2を算出するCPUは、「算出手段」を構成する。また、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)、放射率ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ)を受け付けるCPUは、「受付手段」を構成する。 In this case, the CPU that detects the approximate value R est of the ratio of the black body spectral radiance constitutes “detecting means”, and the ratio of the extinction coefficients ε a3 )/ε a2 ) and the black body spectrum. CPU for calculating “root including extinction coefficient ratio ε a3 )/ε a2 )” and CPU for calculating temperatures T est1 and T est2 based on the approximate value R est of the ratio of radiances Constitutes "calculation means". Further, spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T), emissivity ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and extinction coefficients ε a2 ), ε a3 ) The CPU that accepts "constitutes" constitutes "accepting means".

また、プログラムProg_Dは、記録媒体(例えば、CDおよびDVD等)に記録されて流通されてもよい。この場合、コンピュータ(CPU)は、記録媒体からプログラムProg_Dを読み出して実行し、対象物20の温度を検出する。従って、プログラムProg_Dを記録したCD,DVD等は、プログラムProg_Dを記録したコンピュータ(CPU)読み取り可能な記録媒体である。
(水蒸気の影響を補正した放射温度計)
吸収体ABSによる吸光係数の比(ε(λ+0.5μm)/ε(λ))が1.5以上または0.67以下の場合について、実施の形態2に基づいて放射温度計の検出波長λ,λを設計する。
Further, the program Prog_D may be recorded in a recording medium (for example, CD and DVD) and distributed. In this case, the computer (CPU) reads the program Prog_D from the recording medium and executes it to detect the temperature of the object 20. Therefore, a CD, a DVD, or the like in which the program Prog_D is recorded is a computer (CPU) readable recording medium in which the program Prog_D is recorded.
(Radiation thermometer corrected for the effect of water vapor)
When the ratio (ε(λ+0.5 μm)/ε(λ)) of the extinction coefficient by the absorber ABS is 1.5 or more or 0.67 or less, the detection wavelength λ 2 of the radiation thermometer is based on the second embodiment. , Λ 3 is designed.

波長(λ)は、ある波長領域に属する波長である。例えば、水蒸気の吸光係数では、波長λが6.5〜9.5μmまたは11〜15.5μmに属する場合、上記の関係を満足する。 The wavelength (λ) is a wavelength belonging to a certain wavelength range. For example, in the extinction coefficient of water vapor, the above relationship is satisfied when the wavelength λ belongs to 6.5 to 9.5 μm or 11 to 15.5 μm.

例えば、水蒸気による吸収環境下において、精度定格±2℃を満たし、−50〜50℃の対象物20を測定する放射温度計を設計する。実施の形態1によると、式(16)および式(20)を使用すると、検出波長λ,λが6.5〜10μmおよび11〜15.5μmの範囲であるとき、精度定格を保障することができる。 For example, in an environment where water vapor is absorbed, a radiation thermometer that meets the accuracy rating ±2°C and measures the object 20 at -50 to 50°C is designed. According to the first embodiment, by using the equations (16) and (20), the accuracy rating is guaranteed when the detection wavelengths λ 2 and λ 3 are in the ranges of 6.5 to 10 μm and 11 to 15.5 μm. be able to.

また、水蒸気による吸収環境下において、精度定格±2℃を満たし、―20〜120℃の対象物20を測定する放射温度計を設計する。実施の形態2によると、式(18)および式(22)を使用すると、検出波長λ,λが6.5〜10μmの範囲で、精度定格を保障することができる。 In addition, a radiation thermometer that measures the object 20 at −20 to 120° C. and satisfies the accuracy rating of ±2° C. in an environment where water vapor is absorbed is designed. According to the second embodiment, by using the equations (18) and (22), the accuracy rating can be guaranteed in the detection wavelengths λ 2 and λ 3 in the range of 6.5 to 10 μm.

更に、水蒸気による吸収環境下において、精度定格±2℃を満たし、100〜1000℃の対象物20を測定する放射温度計を設計する。実施の形態2によると、式(16)および式(20)を使用すると、検出波長λ,λが6.5〜10μmの範囲で、精度定格を保障することができる。
(ピーク波長よりも長い検出波長を使用する場合の効果)
ウィーンの変位則のピーク波長より検出波長を選ぶ場合、同等の精度定格±2℃を満たし、より広い温度範囲を測定できる放射温度計を設計することができる。
Furthermore, a radiation thermometer that measures the object 20 at 100 to 1000° C. and meets the accuracy rating of ±2° C. in an environment where water vapor is absorbed is designed. According to the second embodiment, by using the equations (16) and (20), the accuracy rating can be guaranteed in the detection wavelengths λ 2 and λ 3 in the range of 6.5 to 10 μm.
(Effect of using a detection wavelength longer than the peak wavelength)
When selecting the detection wavelength from the peak wavelength of the Wien's displacement law, it is possible to design a radiation thermometer that satisfies the same accuracy rating ±2°C and can measure a wider temperature range.

例えば、水蒸気による吸収環境下において、―20〜120℃の対象物20を測定する放射温度計を設計する。上記の対象物20の温度とウィーンの変位則によれば、黒体分光放射輝度のピーク波長(λmax)は、7.4〜11.4μmとなる。従って、検出波長λ,λをピーク波長より長波長側の11.4〜16μmの範囲で定める。実施の形態2に基づいて、式(14)および式(18)を使用すると、精度定格±2℃を保障することができる。 For example, a radiation thermometer is designed to measure the object 20 at −20 to 120° C. in an environment where water vapor is absorbed. According to the temperature of the target object 20 and the Wien's displacement law, the peak wavelength (λ max ) of the black body spectral radiance is 7.4 to 11.4 μm. Therefore, the detection wavelengths λ 2 and λ 3 are set in the range of 11.4 to 16 μm on the long wavelength side of the peak wavelength. By using the equations (14) and (18) based on the second embodiment, the accuracy rating ±2°C can be guaranteed.

更に、水蒸気による吸収環境下において、−50〜1000℃の対象物20を測定する放射温度計を設計する。上記の対象物20の温度とウィーンの変位則によれば、黒体分光放射輝度のピーク波長(λmax)は、2.3〜13μmとなる。従って、検出波長λ,λをピーク波長より長波長側の13〜15.5μmの範囲で定める。実施の形態2に基づいて、式(14)および式(18)を使用すると、精度定格±2℃を保障することができる。 Further, a radiation thermometer that measures the object 20 at -50 to 1000° C. under the absorption environment of water vapor is designed. According to the temperature of the target object 20 and the Wien's displacement law, the peak wavelength (λ max ) of the black body spectral radiance is 2.3 to 13 μm. Therefore, the detection wavelengths λ 2 and λ 3 are set in the range of 13 to 15.5 μm on the long wavelength side of the peak wavelength. By using the equations (14) and (18) based on the second embodiment, the accuracy rating ±2°C can be guaranteed.

[温度算出精度]
実施の形態1による赤外線検出装置10が吸収体ABSの存在下で高精度に温度を算出できることを説明する。
(赤外線検出装置の設定)
まず、実施の形態1に従って赤外線検出装置10の事前準備を行う。以下、吸収体ABSが水蒸気である場合の具体例を示す。
[Temperature calculation accuracy]
It will be described that the infrared detector 10 according to the first embodiment can calculate the temperature with high accuracy in the presence of the absorber ABS.
(Setting of infrared detector)
First, the infrared detector 10 is prepared in advance according to the first embodiment. Specific examples in the case where the absorber ABS is water vapor will be shown below.

簡単のため、検出割合αを0.1とし、放射率εを1とする。対象物20の温度は、0〜100℃とする。 For simplicity, the detection rate α is 0.1 and the emissivity ε is 1. The temperature of the target object 20 is 0 to 100°C.

図7は、透過率と波長との関係を示す図である。図7において、縦軸は、透過率を表し、横軸は、波長を表す。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the transmittance and the wavelength. In FIG. 7, the vertical axis represents the transmittance and the horizontal axis represents the wavelength.

図7を参照して、大気中に存在する吸収分子として、水(HO)、酸素(O)、オゾン(O)および二酸化炭素(CO)が吸収波長に対応付けて示されている。 Referring to FIG. 7, water (H 2 O), oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), and carbon dioxide (CO 2 ) are shown in association with absorption wavelengths as absorption molecules existing in the atmosphere. ing.

図7に示す大気の窓の範囲内より、検出波長λを13.0μmとし、検出波長λを13.5μmとする。算出部4には、輝度比パラメータ43および透過率算出テーブル42を予め設定しておく。また、輝度比パラメータ43の値を0.947に設定する。例えば、黒体の温度が0〜100℃のときの黒体分光放射輝度の比が0.930〜0.965であるから、黒体分光放射輝度の比は、約3.6%変化する。 Within the range of the window of the atmosphere shown in FIG. 7, the detection wavelength λ 2 is 13.0 μm and the detection wavelength λ 3 is 13.5 μm. The brightness ratio parameter 43 and the transmittance calculation table 42 are preset in the calculator 4. Further, the value of the brightness ratio parameter 43 is set to 0.947. For example, since the ratio of the black body spectral radiance when the temperature of the black body is 0 to 100° C. is 0.930 to 0.965, the ratio of the black body spectral radiance changes by about 3.6%.

透過率算出テーブル42は、透過率の比から透過率を算出する式(5)に基づいて、吸光係数の比εa(λ)/εa(λ)を、例えば、図3を参考にして0.5として作成する。これは、波長13.0μmおよび波長13.5μmでの水蒸気の吸光係数の比である。
(実施の形態1による算出精度)
シミュレーションに基づいて実施の形態1における温度の算出精度を説明する。初めに、シミュレーションの課題を作成した。採用した吸光係数の比0.5と整合する透過率τ(λ)=0.50およびτ(λ)=0.25を設定して、式(1)に基づき各温度に対応する分光放射照度I(13.0μm,T),I(13.5μm,T)の算出を行った。この分光放射照度を、検出器2,3が検出する分光放射照度と定めて、実施の形態1に基づいて対象物20の温度を算出した。
The transmittance calculation table 42 refers to the ratio of extinction coefficients ε a2 )/ε a3 ) based on the formula (5) for calculating the transmittance from the transmittance ratio, for example, referring to FIG. And create it as 0.5. This is the ratio of the extinction coefficients of water vapor at wavelengths 13.0 μm and 13.5 μm.
(Calculation accuracy according to the first embodiment)
The calculation accuracy of the temperature in the first embodiment will be described based on the simulation. First, we created a simulation task. The transmittances τ(λ 2 )=0.50 and τ(λ 3 )=0.25 that match the adopted extinction coefficient ratio of 0.5 are set, and the spectra corresponding to the respective temperatures are set based on the equation (1). Irradiances I (13.0 μm, T) and I (13.5 μm, T) were calculated. This spectral irradiance was defined as the spectral irradiance detected by the detectors 2 and 3, and the temperature of the object 20 was calculated based on the first embodiment.

まず、分光放射照度I(13.0μm,T),I(13.5μm,T)の比と、分光放射輝度の比0.947から、対象物20の温度を式(16)によって算出した。 First, the temperature of the object 20 was calculated by the equation (16) from the ratio of the spectral irradiance I (13.0 μm, T), I (13.5 μm, T) and the ratio of the spectral radiance 0.947.

図8は、設定した対象物20の温度とシミュレーションによって得られた算出温度との温度差を示す図である。図8において、縦軸は、算出温度と対象物20の温度との差を表し、横軸は、対象物20の温度を表す。 FIG. 8 is a diagram showing a temperature difference between the set temperature of the target object 20 and the calculated temperature obtained by the simulation. In FIG. 8, the vertical axis represents the difference between the calculated temperature and the temperature of the target object 20, and the horizontal axis represents the temperature of the target object 20.

図8を参照して、透過率が波長に依存する場合でも、算出温度が対象物20の温度と−1.3℃から+2.1℃程度の誤差に収まる。すなわち、検出波長λを13.0μmとし、検出波長λを13.5μmとし、これらの波長での黒体分光放射輝度の比を0.947とすると、対象物20が0〜100℃の温度範囲であれば、式(16)により、−1.3℃から+2.1℃の精度で温度を算出できる。 Referring to FIG. 8, even if the transmittance depends on the wavelength, the calculated temperature falls within an error of about −1.3° C. to +2.1° C. with respect to the temperature of the object 20. That is, assuming that the detection wavelength λ 2 is 13.0 μm, the detection wavelength λ 3 is 13.5 μm, and the ratio of the black body spectral radiance at these wavelengths is 0.947, the target object 20 has a temperature of 0 to 100° C. Within the temperature range, the temperature can be calculated with the accuracy of −1.3° C. to +2.1° C. by the equation (16).

次に、算出温度と、分光放射輝度の比0.947から、補正後の算出温度を式(20)によって算出した。 Next, the corrected calculated temperature was calculated by the equation (20) from the calculated temperature and the spectral radiance ratio of 0.947.

図9は、設定した対象物20の温度とシミュレーションによって得られた補正後の算出温度の温度差を示す図である。図9において、縦軸は、補正後の算出温度と対象物20の温度との差を表し、横軸は、対象物20の温度を表す。 FIG. 9 is a diagram showing a temperature difference between the set temperature of the target object 20 and the corrected calculated temperature obtained by the simulation. In FIG. 9, the vertical axis represents the difference between the corrected calculated temperature and the temperature of the target object 20, and the horizontal axis represents the temperature of the target object 20.

図9を参照して、透過率が波長に依存する場合でも、補正後の算出温度が対象物20の温度と−0.1℃から+0.04℃程度の誤差に収まる。すなわち、検出波長λを13.0μmとし、検出波長λを13.5μmとし、これらの波長での黒体分光放射輝度の比を0.947とすると、対象物20が0〜100℃の温度範囲であれば、式(20)によって、−0.1℃から+0.04℃の精度で温度を算出できる。 With reference to FIG. 9, even when the transmittance depends on the wavelength, the calculated temperature after correction falls within an error of about −0.1° C. to +0.04° C. with respect to the temperature of the object 20. That is, assuming that the detection wavelength λ 2 is 13.0 μm, the detection wavelength λ 3 is 13.5 μm, and the ratio of the black body spectral radiance at these wavelengths is 0.947, the target object 20 has a temperature of 0 to 100° C. Within the temperature range, the temperature can be calculated with the accuracy of −0.1° C. to +0.04° C. by the formula (20).

[実施の形態1における効果]
実施の形態1の効果について説明する。
(放射温度計に関する効果)
実施の形態1による赤外線検出装置10を放射温度計として利用した場合の効果について説明する。
[Effects of First Embodiment]
The effects of the first embodiment will be described.
(Effects of radiation thermometer)
The effect of using the infrared detection device 10 according to the first embodiment as a radiation thermometer will be described.

従来の単色法では、透過率をある事前に予想した値に設定して温度を算出するため、透過率がその値から異なると、温度に算出誤差が生じる。例えば、検出波長8.5μmの赤外線を検出する単色法の放射温度計を想定し、透過率0.77に設定すべきところを透過率1.0と設定したとする。すなわち、放射温度計は、対象物20の分光放射輝度を本来値の0.77倍に見積る。この条件下で、式(1)に従って35℃の対象物20を検出すると、算出温度は、約21℃となり、大きな誤差が生じる。また、従来の二色法では、透過率が波長依存性を持つため、高精度に温度を算出することはできない。従来の二色法では、透過率を波長に依存しないと仮定して温度を算出するため、実際の透過率に波長依存性が生じる場合、温度に算出誤差が生じる。 In the conventional monochromatic method, the temperature is calculated by setting the transmittance to a value that is predicted in advance. Therefore, if the transmittance differs from the value, a calculation error occurs in the temperature. For example, assume that a monochromatic radiation thermometer that detects infrared rays with a detection wavelength of 8.5 μm is used, and that the transmittance should be set to 0.77 when the transmittance should be set to 0.77. That is, the radiation thermometer estimates the spectral radiance of the object 20 to be 0.77 times the original value. Under this condition, when the object 20 at 35° C. is detected according to the equation (1), the calculated temperature becomes about 21° C., which causes a large error. Further, in the conventional two-color method, since the transmittance has wavelength dependency, it is not possible to calculate temperature with high accuracy. In the conventional two-color method, the temperature is calculated on the assumption that the transmittance does not depend on the wavelength. Therefore, when the actual transmittance has the wavelength dependency, a calculation error occurs in the temperature.

例えば、検出波長8.5μmの赤外線と検出波長13.0μmの赤外線を検出する従来の二色法の放射温度計を用いて、透過率がτ(8.5μm)=0.77およびτ(13.0)=0.5の条件下で、対象物20の温度を算出する場合を想定する。この条件下で、分光放射照度の比をプランクの式の比と見なして温度を算出すると、35℃の対象物20を137℃と算出してしまう。 For example, using a conventional dichroic radiation thermometer that detects infrared rays having a detection wavelength of 8.5 μm and infrared rays having a detection wavelength of 13.0 μm, the transmittance is τ(8.5 μm)=0.77 and τ(13 .0)=0.5, the case where the temperature of the target object 20 is calculated is assumed. Under this condition, if the ratio of the spectral irradiance is regarded as the ratio of Planck's equation and the temperature is calculated, the object 20 at 35° C. is calculated as 137° C.

一方で、シミュレーションおよび図8,9に示した通り、実施の形態1による赤外線検出装置10は、透過率が波長に依存する場合でも、正確な温度を算出することができる。即ち、実施の形態1による赤外線検出装置10は、従来の放射温度計にない透過率の補正機能を有する。 On the other hand, as shown in the simulation and FIGS. 8 and 9, the infrared detection device 10 according to the first embodiment can calculate an accurate temperature even when the transmittance depends on the wavelength. That is, the infrared detection device 10 according to the first embodiment has a transmittance correction function not found in conventional radiation thermometers.

実施の形態1においては、長波長領域の2波長では、黒体分光放射輝度の比の温度依存性が小さくなることを用いることにより、透過率の補正機能を追加することができる。これにより、例えば、水蒸気などの影響で透過率が大きく変化する環境(例えば、雨や霧など悪天候の屋外、風呂場など)において、人または動物の検出性能を向上することが可能である。すなわち、悪天候時において人または動物をより遠距離から検出すること、風呂場での事故の早期発見を行うことができる。 In the first embodiment, the transmittance correction function can be added by using the fact that the temperature dependence of the ratio of the black body spectral radiance is reduced for the two wavelengths in the long wavelength region. Thereby, for example, in an environment where the transmittance greatly changes due to the influence of water vapor (for example, outdoors in bad weather such as rain or fog, a bathroom, etc.), it is possible to improve the detection performance of humans or animals. That is, it is possible to detect a person or an animal from a greater distance in bad weather and to detect an accident in a bathroom early.

また、実施の形態1による赤外線検出装置10によると、水蒸気などの吸収体の存在によって透過率が低下し得る検出波長λ,λを用いて、高精度に温度を算出することができる。例えば、従来、不適とされていた大気の窓の範囲外を検出波長として利用することができる。すなわち、検出波長λ,λが3〜3.5μm、4.5〜8μmまたは13〜16μmに属する場合でも、温度と透過率を高精度に算出することができる。 Further, according to the infrared detection device 10 according to the first embodiment, it is possible to calculate the temperature with high accuracy by using the detection wavelengths λ 2 and λ 3 whose transmittance can be reduced due to the presence of the absorber such as water vapor. For example, the outside of the range of the atmospheric window, which has been conventionally unsuitable, can be used as the detection wavelength. That is, even when the detection wavelengths λ 2 and λ 3 belong to 3 to 3.5 μm, 4.5 to 8 μm or 13 to 16 μm, the temperature and the transmittance can be calculated with high accuracy.

なお、対象物20と赤外線検出装置10との間に存在する吸収体ABSは、波長λ,λにより決まってくるので、特に、大気中であれば、あらかじめ吸収体ABSの種類を検査する必要はない。
(ガスセンサに関する効果)
実施の形態1による赤外線検出装置10をガスセンサとして利用した場合の効果について説明する。
Since the absorber ABS existing between the object 20 and the infrared detection device 10 is determined by the wavelengths λ 2 and λ 3 , the type of the absorber ABS is inspected in advance especially in the atmosphere. No need.
(Effects on gas sensor)
The effect of using the infrared detection device 10 according to the first embodiment as a gas sensor will be described.

実施の形態1による赤外線検出装置10は、吸収体ABSの透過率を算出すると同時に、吸収体ABSの絶対量を算出することができる。対象物20と赤外線検出装置10との間の距離が既知である場合、吸収体の濃度を算出することができる。例えば、吸収体を水蒸気とすれば、対象物20と赤外線検出装置10との間の距離における水蒸気量、および湿度を算出することができる。対象となる吸収体ABSは、水蒸気に限らず、二酸化炭素などの気体の吸収体やエアロゾルなどの散乱体であってもよい。 The infrared detection device 10 according to the first embodiment can calculate the transmittance of the absorber ABS and at the same time calculate the absolute amount of the absorber ABS. When the distance between the object 20 and the infrared detection device 10 is known, the concentration of the absorber can be calculated. For example, if the absorber is water vapor, the amount of water vapor and the humidity at the distance between the object 20 and the infrared detection device 10 can be calculated. The target absorber ABS is not limited to water vapor, but may be a gas absorber such as carbon dioxide or a scatterer such as an aerosol.

実施の形態1による赤外線検出装置10によると、対象物20の温度が一定範囲内に収まっている限り、高精度に吸収体の濃度を算出することができる。すなわち、例えば、特許文献3に代表される赤外線検出器を利用したガスセンサと比較して、実施の形態1による赤外線検出装置10は、構成要素に光源を必要としない。よって、光源の設置が困難な状況や、エネルギー消費量を抑制したい状況では、実施の形態1による赤外線検出装置10を用いたガス濃度の算出が非常に有効となる。すなわち、赤外線検出装置10を省スペース、かつ、省エネルギーのガスセンサとして利用することが可能であるため、多数のセンサを配置する必要があるIoTデバイスとして利用することができる。 With the infrared detection device 10 according to the first embodiment, the concentration of the absorber can be calculated with high accuracy as long as the temperature of the target object 20 is within a certain range. That is, for example, in comparison with the gas sensor using the infrared detector represented by Patent Document 3, the infrared detecting device 10 according to the first embodiment does not require a light source as a constituent element. Therefore, in a situation where it is difficult to install a light source or a situation where energy consumption is desired to be suppressed, calculation of gas concentration using the infrared detection device 10 according to the first embodiment is very effective. That is, since the infrared detection device 10 can be used as a space-saving and energy-saving gas sensor, it can be used as an IoT device in which a large number of sensors need to be arranged.

なお、対象物20と赤外線検出装置10との間に存在する吸収体は、波長λ,λにより決まってくるので、特に、大気中であれば、あらかじめ吸収体の種類を検査する必要はない。 Since the absorber existing between the object 20 and the infrared detection device 10 is determined by the wavelengths λ 2 and λ 3 , it is not necessary to inspect the type of the absorber in advance especially in the atmosphere. Absent.

なお、対象物20と赤外線検出装置10との間の距離は、対象物20と赤外線検出装置10が固定されているのであれば、あらかじめ測定しておけばよい。赤外線検出装置10にレンズが備えられている場合は、レンズの焦点距離を対象物20と赤外線検出装置10との間の距離とすればよい。
(放射温度計およびガスセンサに関する効果)
実施の形態1による赤外線検出装置10を放射温度計およびガスセンサの両方の機能を有する検出装置として利用した場合の効果について説明する。
The distance between the object 20 and the infrared detection device 10 may be measured in advance if the object 20 and the infrared detection device 10 are fixed. When the infrared detection device 10 includes a lens, the focal length of the lens may be the distance between the object 20 and the infrared detection device 10.
(Effects of radiation thermometer and gas sensor)
The effect when the infrared detection device 10 according to the first embodiment is used as a detection device having both functions of a radiation thermometer and a gas sensor will be described.

実施の形態1による赤外線検出装置10がどのガス種を検出するかは、検出波長に吸収を持つかどうかに依存する。例えば、水蒸気であれば、室内・屋外に関わらず、対象物20の温度を測定しながら湿度を算出することができる。特許文献2では、湿度計を備えているが、この湿度計は、放射温度計付近の湿度を測定している。 Which gas species the infrared detection device 10 according to the first embodiment detects depends on whether or not it has absorption at the detection wavelength. For example, with water vapor, the humidity can be calculated while measuring the temperature of the object 20 regardless of whether it is indoors or outdoors. In Patent Document 2, a hygrometer is provided, but this hygrometer measures the humidity in the vicinity of the radiation thermometer.

一方、実施の形態1による赤外線検出装置10は、対象物20から検出器2,3までの平均的な湿度を測定している。よって、対象物20と検出器2,3との間の環境が大きく異なるような状況では、実施の形態1による赤外線検出装置10を用いた温度および湿度の算出が非常に有効となる。すなわち、実施の形態1による赤外線検出装置10を水蒸気がこもる調理器具において、温度や水蒸気量の検出などに利用することが可能であるため、ユーザーまたは調理器具自体が調理の状態を判断し、フィードバックすることができる。 On the other hand, the infrared detection device 10 according to the first embodiment measures the average humidity from the object 20 to the detectors 2 and 3. Therefore, in a situation where the environment between the object 20 and the detectors 2 and 3 is significantly different, the calculation of temperature and humidity using the infrared detection device 10 according to the first embodiment is very effective. That is, since the infrared detection device 10 according to the first embodiment can be used to detect the temperature and the amount of water vapor in a cooking utensil in which water vapor is retained, the user or the cooking utensil itself determines the cooking state and provides feedback. can do.

例えば、検出するガス種が二酸化炭素であれば、室内・室外に関わらず、対象の温度を測定しながら二酸化炭素濃度を算出することができる。特許文献4は、二酸化炭素濃度を検知するガスセンサであるが、このガスセンサは、設置場所付近の二酸化炭素濃度を測定している。 For example, if the gas type to be detected is carbon dioxide, the carbon dioxide concentration can be calculated while measuring the temperature of the object regardless of whether it is indoors or outdoors. Patent Document 4 is a gas sensor that detects the carbon dioxide concentration, and this gas sensor measures the carbon dioxide concentration near the installation location.

一方、実施の形態1による赤外線検出装置10は、対象物20から検出器2,3までの平均的な二酸化炭素濃度を測定している。よって、対象物20と検出器2,3との間の環境が大きく異なるような状況では、実施の形態1による赤外線検出装置10を用いた温度および二酸化炭素濃度の算出が非常に有効となる。すなわち、二酸化炭素濃度を調節する換気設備および空調設備において、実施の形態1による赤外線検出装置10を室内・室外の二酸化炭素濃度の検出などに利用することが可能であるため、ユーザーまたは換気設備および空調設備自体が二酸化炭素濃度の状態を判断し、フィードバックすることができる。 On the other hand, the infrared detection device 10 according to the first embodiment measures the average carbon dioxide concentration from the object 20 to the detectors 2 and 3. Therefore, in a situation where the environment between the object 20 and the detectors 2 and 3 is greatly different, the calculation of the temperature and the carbon dioxide concentration using the infrared detection device 10 according to the first embodiment is very effective. That is, in the ventilation equipment and the air conditioning equipment for adjusting the carbon dioxide concentration, the infrared detection device 10 according to the first embodiment can be used for detecting the indoor/outdoor carbon dioxide concentration and so on. The air conditioner itself can determine the state of carbon dioxide concentration and feed it back.

検出する対象をガスなどの吸収体ではなく、例えば、エアロゾルなどの散乱体にすれば、対象の温度を測定しながら散乱体の濃度を算出することができる。すなわち、換気設備、空調設備および空気清浄機において、実施の形態1による赤外線検出装置10を散乱体の検出などに利用することが可能であるため、ユーザーまたは換気設備、空調設備および空気清浄機自体が散乱体の濃度の状態を判断し、フィードバックすることができる。
(実質的な温度を測定する放射温度計およびガスセンサに関する効果)
以下においては、対象物20の周囲における実質的な温度を、単に、「実質的な温度」と言う。
If the target to be detected is not an absorber such as gas but a scatterer such as aerosol, the concentration of the scatterer can be calculated while measuring the temperature of the target. That is, in the ventilation equipment, the air conditioning equipment, and the air cleaner, since the infrared detection device 10 according to the first embodiment can be used for detecting scatterers, the user or the ventilation equipment, the air conditioning equipment, and the air cleaner itself. Can judge the state of the concentration of the scatterer and feed it back.
(Effects of radiation thermometer and gas sensor for measuring substantial temperature)
In the following, the substantial temperature around the object 20 is simply referred to as “substantial temperature”.

実施の形態1による赤外線検出装置10は、温度と吸収体の濃度を同時に検出できるため、対象物20の温度と吸収体の濃度から算出する実質的な温度や快適性の指数を測定する装置に好適である。例えば、温度と湿度を同時に検出することで、温度と湿度から算出する実質的な温度を測定することができる。実質的な温度には、例えば、人が感じる温度である体感温度や、調理器が食材に与える実効的な加熱温度などがある。一般的に、対象物20の温度と湿度の増加によって、実質的な温度は増加する。 Since the infrared detection device 10 according to the first embodiment can detect the temperature and the concentration of the absorber at the same time, it can be used as a device for measuring the substantial temperature calculated from the temperature of the object 20 and the concentration of the absorber and the index of comfort. It is suitable. For example, by detecting the temperature and the humidity at the same time, the substantial temperature calculated from the temperature and the humidity can be measured. The substantial temperature includes, for example, a sensible temperature, which is a temperature felt by a person, and an effective heating temperature applied to food by a cooking device. Generally, as the temperature and humidity of the object 20 increase, the substantial temperature increases.

実質的な温度を算出する際の好適な波長について説明する。上述したように、実施の形態1においては、対象物20の温度が変化すると、黒体分光放射輝度の比がわずかに変化するため、対象物20の温度と透過率に算出誤差が生じる。すなわち、対象物20の温度と透過率の算出精度は、黒体分光放射輝度の比と透過率の比の切り分け精度に依存する。 A suitable wavelength for calculating the substantial temperature will be described. As described above, in the first embodiment, when the temperature of the target object 20 changes, the ratio of the black body spectral radiance changes slightly, so that a calculation error occurs in the temperature and the transmittance of the target object 20. That is, the accuracy of calculating the temperature and the transmittance of the object 20 depends on the accuracy of dividing the ratio of the black body spectral radiance and the ratio of the transmittance.

一方で、対象物20の温度と透過率の切り分けに誤差が伴う場合であっても、実質的な温度を高精度に算出することは可能である。例えば、温度と湿度のどちらの値を増加させた場合でも、分光放射照度の比が増加するという条件の下では、切り分けによる算出誤差を相殺できるため、実質的な温度を高精度に算出することができる。すなわち、実験誤差や透過モデルからのずれにより、温度と湿度の切り分けが不十分で、湿度を実際よりも高く(低く)算出したとしても、温度を低く(高く)算出するため、実質的な温度に換算すると算出誤差が小さくなる。換言すれば、実質的な温度と分光放射照度の比の相関が大きくなるように波長を選択することで、実質的な温度を高精度に算出することができる。 On the other hand, even if the difference between the temperature of the object 20 and the transmittance is accompanied by an error, the substantial temperature can be calculated with high accuracy. For example, regardless of whether the value of temperature or humidity is increased, under the condition that the ratio of the spectral irradiance increases, the calculation error due to the carving can be canceled out, so that the actual temperature must be calculated with high accuracy. You can In other words, due to experimental error and deviation from the transmission model, the temperature and humidity are not sufficiently separated, and even if the humidity is calculated higher (lower) than it actually is, the temperature is calculated lower (higher), so When converted to, the calculation error becomes smaller. In other words, the substantial temperature can be calculated with high accuracy by selecting the wavelength so that the correlation between the substantial temperature and the ratio of the spectral irradiance becomes large.

実施の形態1に従って、検出波長λ,λをλ<λとすると、対象物20の温度が増加する場合、プランクの式の性質によって、検出波長λ,λの黒体分光放射照度の比(B(λ,T)/B(λ,T))は、増加する。換言すれば、対象物20の温度が増加すると検出器2と検出器3の分光放射照度の比(I(λ,T)/I(λ,T))は、増加する。 When the detection wavelengths λ 2 and λ 3 are set to λ 23 according to the first embodiment, when the temperature of the target object 20 increases, the blackbody spectroscopy of the detection wavelengths λ 2 and λ 3 is caused by the property of Planck's equation. The irradiance ratio (B(λ 2 , T)/B(λ 3 , T)) increases. In other words, as the temperature of the object 20 increases, the ratio of the spectral irradiances of the detector 2 and the detector 3 (I(λ 2 , T)/I(λ 3 , T)) increases.

従って、湿度の増加に対して、透過率の比(τ(λ)/τ(λ))が増加する波長λ,λを選択すれば、検出器2と検出器3の分光放射照度の比(I(λ,T)/I(λ,T))も増加し、温度と湿度の切り分け誤差による実質的な温度の算出誤差が小さくなる。 Therefore, if the wavelengths λ 2 and λ 3 in which the transmittance ratio (τ(λ 2 )/τ(λ 3 )) increases with an increase in humidity are selected, the spectral radiation of the detector 2 and the detector 3 will be increased. The illuminance ratio (I(λ 2 , T)/I(λ 3 , T)) also increases, and the substantial temperature calculation error due to the temperature/humidity separation error is reduced.

図10は、水蒸気の透過率と波長との関係を示す図である。図10において、縦軸は、ある湿度における水蒸気の透過率を表し、横軸は、波長を表す。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the transmittance of water vapor and the wavelength. In FIG. 10, the vertical axis represents the water vapor transmission rate at a certain humidity, and the horizontal axis represents the wavelength.

ここで、ある湿度における水蒸気の透過率と波長の関係の模式図を図10に示した。波長領域3.0〜16μmの範囲では、水蒸気の透過率を高透過率領域、第1の低透過率領域および第2の低透過率領域の3種類に分類できる。高透過率領域は、3.5〜4.5μmおよび8.0〜13.0μmの高い透過率を示す波長領域である。第1の低透過率領域は、3.0〜3.5μmおよび6.0〜8.0μmの低い透過率、かつ、波長が長くなるに従って透過率が増加する波長領域である。第2の低透過率領域は、4.5〜6.0μmおよび13.0〜16.0μmの低い透過率、かつ、波長が長くなるに従って透過率が減少する波長領域である。 Here, a schematic diagram of the relationship between the transmittance of water vapor and the wavelength at a certain humidity is shown in FIG. In the wavelength region of 3.0 to 16 μm, the water vapor transmission rate can be classified into three types: a high transmission rate region, a first low transmission rate region, and a second low transmission rate region. The high transmittance region is a wavelength region showing a high transmittance of 3.5 to 4.5 μm and 8.0 to 13.0 μm. The first low transmittance region is a low transmittance region of 3.0 to 3.5 μm and 6.0 to 8.0 μm and a wavelength region where the transmittance increases as the wavelength becomes longer. The second low transmittance region is a low transmittance region of 4.5 to 6.0 μm and 13.0 to 16.0 μm and a wavelength region where the transmittance decreases as the wavelength becomes longer.

式(4)に示すランベルト・ベールの法則によると、同一の吸収体の濃度では、透過率と吸光係数の間には負の相関がある。すなわち、湿度の増加に対して、透過率の比(τ(λ)/τ(λ))が増加する波長条件は、図10において、τ(λ)>τ(λ)を満たす波長となる。すなわち、検出波長λが高透過率領域に属し、かつ、検出波長λが隣接する低透過率領域(すなわち、第2の低透過率領域)に属する場合、および検出波長λ,λが同じ第2の低透過率領域に属する場合である。 According to the Lambert-Beer law shown in the equation (4), there is a negative correlation between the transmittance and the extinction coefficient at the same absorber concentration. That is, the wavelength condition in which the transmittance ratio (τ(λ 2 )/τ(λ 3 )) increases with an increase in humidity satisfies τ(λ 2 )>τ(λ 3 ) in FIG. Wavelength. That is, when the detection wavelength λ 2 belongs to the high transmittance region and the detection wavelength λ 3 belongs to the adjacent low transmittance region (that is, the second low transmittance region), and the detection wavelengths λ 2 and λ 3 Belong to the same second low transmittance region.

つまり、検出波長λが3.5〜4.5μmの範囲、かつ、検出波長λが4.5〜6.0μmの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。または検出波長λが8.0〜13.0μmの範囲、かつ、検出波長λが13.0〜16.0μmの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。または検出波長λ,λが4.5〜6.0μmの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。または検出波長λ,λが13.0〜16.0μmの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。 That is, when the detection wavelength λ 2 belongs to the range of 3.5 to 4.5 μm and the detection wavelength λ 3 belongs to the range of 4.5 to 6.0 μm, the substantial temperature can be calculated with high accuracy. it can. Alternatively, when the detection wavelength λ 2 belongs to the range of 8.0 to 13.0 μm and the detection wavelength λ 3 belongs to the range of 13.0 to 16.0 μm, the substantial temperature can be calculated with high accuracy. .. Alternatively, when the detection wavelengths λ 2 and λ 3 belong to the range of 4.5 to 6.0 μm, the substantial temperature can be calculated with high accuracy. Alternatively, when the detection wavelengths λ 2 and λ 3 belong to the range of 13.0 to 16.0 μm, the substantial temperature can be calculated with high accuracy.

なお、実質的な温度の算出については、輝度比パラメータ43および透過率算出テーブル42に変えて、検出波長λ,λの分光放射照度から実質的な温度を直接算出する算出パラメータを算出部4に配置しもよい。
(快適性の指数を測定する放射温度計およびガスセンサに関する効果)
実質的な温度の算出に限らず、温度と二酸化炭素濃度または温度とエアロゾル濃度などに基づき快適性の指数を算出してもよい。これにより、ユーザーや調理器、換気装置、空調設備および空気清浄機が実質的な温度や快適性の指数に基づき判断することで、フィードバクすることができる。
Regarding the calculation of the actual temperature, the calculation unit for calculating the actual temperature directly from the spectral irradiance of the detection wavelengths λ 2 and λ 3 is used instead of the brightness ratio parameter 43 and the transmittance calculation table 42. 4 may be arranged.
(Effects of radiation thermometer and gas sensor for measuring comfort index)
The comfort index may be calculated based on not only the actual temperature but also the temperature and the carbon dioxide concentration or the temperature and the aerosol concentration. As a result, the user, the cooker, the ventilation device, the air conditioner, and the air purifier can perform feed back by making judgments based on the substantial temperature and the index of comfort.

温度と二酸化炭素濃度が上昇した際に減少する快適性の指数に関し、好適な波長について説明する。実質的な温度の場合と同様にして、対象物20の温度と透過率の切り分け誤差を軽減できる条件は、二酸化炭素濃度の増加に対して、透過率の比(τ(λ)/τ(λ))を増加させる2つの検出波長になる。 With respect to the comfort index that decreases when the temperature and the carbon dioxide concentration increase, a suitable wavelength will be described. Similar to the case of the substantial temperature, the condition that can reduce the error in separating the temperature of the object 20 and the transmittance is that the ratio of the transmittance (τ(λ 2 )/τ( with respect to the increase of the carbon dioxide concentration). There are two detection wavelengths that increase λ 3 )).

図11は、ある湿度における二酸化炭素の透過率と波長の関係を示す図である。図11において、縦軸は、ある湿度における二酸化炭素の透過率を表し、横軸は、波長を表す。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the carbon dioxide transmittance at a certain humidity and the wavelength. In FIG. 11, the vertical axis represents the carbon dioxide transmittance at a certain humidity, and the horizontal axis represents the wavelength.

ここで、ある湿度における二酸化炭素の透過率と波長の関係の模式図を図11に示した。二酸化炭素の透過率の場合には、波長領域3.0〜16μmの範囲を高透過率領域、第2の低透過率領域および第3の低透過率領域の3種類に分類できる。高透過率領域は、3.5〜4.0μmおよび4.5〜13.5μmの高い透過率を示す波長領域である。第2の低透過率領域は、13.5〜16.0μmの低い透過率、かつ、波長が長くなるに従って透過率が減少する波長領域である。第3の低透過率領域は、4.0〜4.5μmの低い透過率を示す波長領域である。 Here, a schematic diagram of the relationship between the carbon dioxide transmittance and the wavelength at a certain humidity is shown in FIG. 11. In the case of carbon dioxide transmittance, the wavelength range of 3.0 to 16 μm can be classified into three types: a high transmittance area, a second low transmittance area, and a third low transmittance area. The high transmittance region is a wavelength region showing a high transmittance of 3.5 to 4.0 μm and 4.5 to 13.5 μm. The second low transmittance region is a low transmittance region of 13.5-16.0 μm and a wavelength region in which the transmittance decreases as the wavelength becomes longer. The third low transmittance region is a wavelength region showing a low transmittance of 4.0 to 4.5 μm.

式(4)に示すランベルト・ベールの法則によると、同一の吸収体の濃度では、透過率と吸光係数の間には負の相関がある。すなわち、湿度の増加に対して、透過率の比(τ(λ)/τ(λ))が増加する波長条件は、図11において、τ(λ)>τ(λ)を満たす波長となる。すなわち、検出波長λが高透過率領域に属し、かつ、検出波長λが隣接する低透過率領域(すなわち、第2の低透過率領域)に属する場合、および検出波長λ,λが同じ第2の低透過率領域に属する場合である。 According to the Lambert-Beer law shown in the equation (4), there is a negative correlation between the transmittance and the extinction coefficient at the same absorber concentration. That is, the wavelength condition in which the transmittance ratio (τ(λ 2 )/τ(λ 3 )) increases with increasing humidity satisfies τ(λ 2 )>τ(λ 3 ) in FIG. 11. Wavelength. That is, when the detection wavelength λ 2 belongs to the high transmittance region and the detection wavelength λ 3 belongs to the adjacent low transmittance region (that is, the second low transmittance region), and the detection wavelengths λ 2 and λ 3 Belong to the same second low transmittance region.

つまり、検出波長λが3.5〜4.0μmの範囲、かつ、検出波長λが4.0〜4.5μmの範囲に属する場合に、高精度に快適性の指数を算出することができる。または検出波長λが4.5〜13.5μmの範囲、かつ、検出波長λが13.5〜16.0μmの範囲に属する場合に、高精度に快適性の指数を算出することができる。または検出波長λ,λが13.5〜16.0μmの範囲に属する場合に、高精度に快適性の指数を算出することができる。 That is, when the detection wavelength λ 2 is in the range of 3.5 to 4.0 μm and the detection wavelength λ 3 is in the range of 4.0 to 4.5 μm, the comfort index can be calculated with high accuracy. it can. Alternatively, when the detection wavelength λ 2 belongs to the range of 4.5 to 13.5 μm and the detection wavelength λ 3 belongs to the range of 13.5 to 16.0 μm, the comfort index can be calculated with high accuracy. .. Alternatively, when the detection wavelengths λ 2 and λ 3 belong to the range of 13.5 to 16.0 μm, the comfort index can be calculated with high accuracy.

なお、快適性の指数の算出については、輝度比パラメータ43および透過率算出テーブル42に変えて、検出波長λ,λの分光放射照度から快適性の指数を直接算出する算出パラメータを算出部4Aに配置しもよい。
(実施の形態1の応用に関する効果)
実施の形態1においては、放射率が既知である必要があるが、これは、対象物20が人、動物、調理器具および調理具材等とわかっているので、その値を入れておくだけでよい。
Regarding the calculation of the comfort index, the calculation parameter for directly calculating the comfort index from the spectral irradiance of the detection wavelengths λ 2 and λ 3 is used instead of the brightness ratio parameter 43 and the transmittance calculation table 42. It may be arranged at 4A.
(Effects of Application of First Embodiment)
In the first embodiment, the emissivity needs to be known. This is because it is known that the target object 20 is a person, an animal, a cooking utensil, a cooking utensil material, or the like. Good.

なお、実施の形態1による赤外線検出装置10をアレイ化することで、赤外線カメラとして利用することができる。赤外線検出装置10を応用した赤外線カメラは、対象物20の温度に関する画像と、吸収体の絶対量に関する画像の両方を、同時に撮影することができる。この機能によって、対象物20の輪郭や分布をより高精度に判別することができる。 By forming the infrared detection device 10 according to the first embodiment into an array, it can be used as an infrared camera. An infrared camera to which the infrared detection device 10 is applied can simultaneously capture both an image regarding the temperature of the object 20 and an image regarding the absolute amount of the absorber. With this function, the contour and distribution of the object 20 can be determined with higher accuracy.

[実施の形態2]
図12は、実施の形態2による赤外線検出装置の概略図である。図12を参照して、実施の形態2による赤外線検出装置10Aは、図1に示す赤外線検出装置10の算出部4を算出部4Aに変え検出器1を追加したものであり、その他は、赤外線検出装置10と同じである。
[Embodiment 2]
FIG. 12 is a schematic diagram of an infrared detection device according to the second embodiment. With reference to FIG. 12, an infrared detection device 10A according to the second embodiment is a device in which the calculation unit 4 of the infrared detection device 10 shown in FIG. 1 is replaced with a calculation unit 4A and a detector 1 is added. It is the same as the detection device 10.

検出器1は、波長λ(<λ)を有する赤外線IFR1の分光放射照度I(λ,T)を検出し、その検出した分光放射照度I(λ,T)を算出部4Aへ出力する。なお、波長λは、上述したピーク波長λmaxよりも長くても短くてもよい。 The detector 1 detects the spectral irradiance I(λ 1 , T) of the infrared IFR 1 having the wavelength λ 1 (<λ 2 ) and sends the detected spectral irradiance I(λ 1 , T) to the calculation unit 4A. Output. The wavelength λ 1 may be longer or shorter than the above-mentioned peak wavelength λ max .

検出器1〜3のうちの2つまたは3つの検出器は、相互に同じあっても異なっていてもよい。検出器1〜3、または検出器1〜3のうちの2つの検出器が同じである場合、即ち、検出器1〜3が1つまたは2つの検出器によって構成される場合、検出器1〜3の複数の検出を担う検出器は、量子ドット型検出器または量子井戸型検出器からなる。量子ドット型検出器または量子井戸型検出器は、印加される電圧に応じて検出波長を制御することができる。これによって、1つの検出器で済むため、赤外線検出装置10Aの小型化および低コスト化が可能である。検出器1〜3が1つまたは2つの検出器によって構成される場合、赤外線検出装置10Aは、検出器(量子ドット型検出器または量子井戸型検出器からなる)に印加する電圧を制御し、検出する波長を制御する制御部を更に備える。検出器1〜3が1つの検出器によって構成される場合、制御部は、検出する波長を波長λに設定するための電圧Vと、検出する波長を波長λに設定するための電圧Vと、検出する波長を波長λに設定するための電圧Vと、に制御する3つの機能のうちの2つの機能を有する。 Two or three of the detectors 1 to 3 may be the same or different from each other. When the detectors 1 to 3 or two detectors of the detectors 1 to 3 are the same, that is, when the detectors 1 to 3 are composed of one or two detectors, the detectors 1 to 1 The detectors responsible for multiple detections of 3 are quantum dot detectors or quantum well detectors. The quantum dot detector or the quantum well detector can control the detection wavelength according to the applied voltage. As a result, only one detector is required, so that the infrared detector 10A can be downsized and the cost can be reduced. When the detectors 1 to 3 are configured by one or two detectors, the infrared detection device 10A controls the voltage applied to the detector (comprising a quantum dot type detector or a quantum well type detector), The control part which controls the wavelength to detect is further provided. When the detectors 1 to 3 are configured by one detector, the control unit controls the voltage V 1 for setting the wavelength to be detected at the wavelength λ 1 and the voltage V 1 for setting the wavelength to be detected at the wavelength λ 2. has a V 2, the voltage V 3 for setting the wavelength for detecting the wavelength lambda 3, the two functions of the three functions of controlling the.

算出部4Aは、図1に示す算出部4に透過率算出テーブル45を追加したものである。透過率算出テーブル45は、波長λ、波長λ、および波長λ,λの両方のいずれかの透過率(τ(λ)、τ(λ)およびτ(λ),τ(λ)のいずれか)から透過率τ(λ)を算出するためのテーブルである。 The calculation unit 4A is obtained by adding a transmittance calculation table 45 to the calculation unit 4 shown in FIG. Transmittance calculation table 45, the wavelength lambda 2, the wavelength lambda 3, and the wavelength lambda 2, any of the transmittance of both λ 3 (τ (λ 1) , τ (λ 2) and τ (λ 1), τ It is a table for calculating the transmittance τ(λ 1 ) from (any one of λ 2 ).

実施の形態2においては、実施の形態1と同じように、放射温度計の精度定格と対象物20の温度の測定範囲とに基づいて2つの波長λ,λを選択し、黒体分光放射輝度B(λ,T)と黒体分光放射輝度B(λ,T)との比の温度依存性が小さくなることを用いる。即ち、黒体分光放射輝度B(λ,T)と黒体分光放射輝度B(λ,T)との比の近似値Restを用いる。また、実施の形態2においては、放射率ε(λ),ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ),ε(λ)は、既知であるものとする。 In the second embodiment, as in the first embodiment, two wavelengths λ 2 and λ 3 are selected based on the accuracy rating of the radiation thermometer and the measurement range of the temperature of the object 20, and the black body spectroscopy is selected. It is used that the temperature dependence of the ratio of the radiance B(λ 2 , T) and the black body spectral radiance B(λ 3 , T) is small. That is, the approximate value R est of the ratio of the black body spectral radiance B(λ 2 , T) and the black body spectral radiance B(λ 3 , T) is used. Further, in the second embodiment, emissivity ε(λ 1 ), ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and extinction coefficients ε a1 ), ε a2 ), ε a3 ). ) Shall be known.

算出部4Aは、検出器1〜3からそれぞれ分光放射照度I(λ,T)〜I(λ,T)を受ける。また、算出部4Aは、輝度比パラメータ43から近似値Restを検出する。そして、算出部4Aは、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)、放射率ε(λ),ε(λ)および黒体分光放射輝度の比の近似値Restを式(10)に代入して透過率の比τ(λ)/τ(λ)を算出する。この場合、算出部4Aは、近似値Restを式(10)のRに代入する。 The calculating unit 4A receives the spectral irradiances I(λ 1 , T) to I(λ 3 , T) from the detectors 1 to 3, respectively. The calculation unit 4A also detects the approximate value R est from the brightness ratio parameter 43. Then, the calculating unit 4A approximates the ratio of the spectral irradiance I(λ 2 , T), I(λ 3 , T), the emissivity ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and the black body spectral radiance. Substituting R est into the equation (10), the transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ) is calculated. In this case, the calculation unit 4A substitutes the approximate value R est into R of the equation (10).

その後、算出部4Bは、算出した透過率の比τ(λ)/τ(λ)に基づいて透過率τ(λ)を算出する。より具体的には、算出部4Aは、算出した透過率の比τ(λ)/τ(λ)に式(5)を適用して透過率τ(λ)を算出する。また、算出部4Aは、透過率算出テーブル42を用いて、算出した透過率の比τ(λ)/τ(λ)に対応する透過率τ(λ)を検出することによって透過率の比τ(λ)/τ(λ)から透過率τ(λ)を算出する。 Then, calculating unit 4B is calculated transmittance ratio τ (λ 2) / τ is calculated transmittance tau a (lambda 2) on the basis of (λ 3). More specifically, the calculation unit 4A is calculated ratio of the transmittance τ (λ 2) / τ ( λ 3) to apply the formula (5) is calculated transmittance tau a (lambda 2). Further, the calculation unit 4A detects the transmittance τ(λ 2 ) corresponding to the calculated transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ) by using the transmittance calculation table 42, and thereby the transmittance τ(λ 2 ). The transmittance τ(λ 2 ) is calculated from the ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ).

波長λ,λについてランベルト・ベールの法則が成立する場合、透過率τ(λ)と透過率τ(λ)との間に次式が成り立つ。 When the Lambert-Beer law holds for the wavelengths λ 1 and λ 2 , the following equation holds between the transmittance τ(λ 1 ) and the transmittance τ(λ 2 ).

Figure 2020085697
従って、算出部4Aは、透過率τ(λ)を算出すると、その算出した透過率τ(λ)に基づいて透過率τ(λ)を算出する。より具体的には、算出部4Aは、算出した透過率τ(λ)と、吸光係数ε(λ),ε(λ)とを式(22)に代入して透過率τ(λ)を算出する。また、算出部4Aは、透過率算出テーブル45を用いて、算出した透過率τ(λ)に対応する透過率τ(λ)を検出することによって透過率τ(λ)から透過率τ(λ)を算出する。
Figure 2020085697
Therefore, when calculating the transmittance τ(λ 2 ), the calculation unit 4A calculates the transmittance τ(λ 1 ) based on the calculated transmittance τ(λ 2 ). More specifically, the calculation unit 4A substitutes the calculated transmittance τ(λ 2 ) and the extinction coefficients ε a1 ), ε a2 ) into the equation (22), and the transmittance τ. Calculate (λ 1 ). Further, the calculation unit 4A uses the transmittance calculation table 45 to detect the transmittance τ(λ 1 ) corresponding to the calculated transmittance τ(λ 2 ), and thereby the transmittance τ(λ 2 ) to the transmittance τ(λ 2 ). Calculate τ(λ 1 ).

そして、算出部4Aは、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)、透過率τ(λ),τ(λ)および放射率ε(λ),ε(λ)を式(3)に代入して黒体分光放射輝度の比B(λ,T)/B(λ,T)を算出する。 Then, the calculation unit 4A causes the spectral irradiances I(λ 1 , T), I(λ 2 , T), the transmittances τ(λ 1 ), τ(λ 2 ) and the emissivities ε(λ 1 ), ε(. λ 2 ) is substituted into equation (3) to calculate the black body spectral radiance ratio B(λ 2 , T)/B(λ 1 , T).

対象物20の温度を二色法によって算出する場合、黒体分光放射輝度の比B(λ,T)/B(λ,T)は、次式によって表される。 When the temperature of the object 20 is calculated by the two-color method, the black body spectral radiance ratio B(λ 1 , T)/B(λ 2 , T) is expressed by the following equation.

Figure 2020085697
従って、算出部4Aは、黒体分光放射輝度の比B(λ,T)/B(λ,T)を算出すると、その算出した黒体分光放射輝度の比B(λ,T)/B(λ,T)を式(23)に代入して対象物20の温度Tを算出する。
Figure 2020085697
Therefore, when the calculation unit 4A calculates the black body spectral radiance ratio B(λ 2 , T)/B(λ 1 , T), the calculated black body spectral radiance ratio B(λ 2 , T). Substituting /B(λ 1 , T) into the equation (23), the temperature T of the object 20 is calculated.

図13は、対象物20の温度および/または吸収体の絶対量または濃度を検出する実施の形態2による検出方法を説明するためのフローチャートである。 FIG. 13 is a flowchart for explaining the detection method according to the second embodiment for detecting the temperature of the object 20 and/or the absolute amount or concentration of the absorber.

図13に示すフローチャートは、図3に示すフローチャートのステップS1,S5,S6をそれぞれステップS1A,S5A,S6Aに変え、ステップS7をステップS8,S9に変えたものであり、その他は、図3にフローチャートと同じである。 The flowchart shown in FIG. 13 is obtained by replacing steps S1, S5, and S6 of the flowchart shown in FIG. 3 with steps S1A, S5A, and S6A, respectively, and replacing step S7 with steps S8 and S9. It is the same as the flowchart.

図13を参照して、対象物20の温度および/または吸収体の絶対量または濃度を検出する動作が開始されると、検出器1〜3は、それぞれ、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T),I(λ,T)を検出し(ステップS1A)、その検出した分光放射照度I(λ,T),I(λ,T),I(λ,T)を算出部4Aへ出力する。 With reference to FIG. 13, when the operation of detecting the temperature of the target object 20 and/or the absolute amount or concentration of the absorber is started, the detectors 1 to 3 respectively detect the spectral irradiance I(λ 1 , T). ), I(λ 2 , T), I(λ 3 , T) are detected (step S1A), and the detected spectral irradiances I(λ 1 , T), I(λ 2 , T), I(λ 3 ,T) is output to the calculation unit 4A.

その後、上述したステップS2〜ステップS4が順次実行される。そして、ステップS4の後、算出部4Aは、算出した透過率τ(λ)に基づいて透過率τ(λ)を算出する(ステップS5A)。より具体的には、算出部4Aは、算出した透過率τ(λ)と、吸光係数ε(λ),ε(λ)とを式(22)に代入して透過率τ(λ)を算出する。また、算出部4Aは、透過率算出テーブル45を用いて、算出した透過率τ(λ)に対応する透過率τ(λ)を検出することによって透過率τ(λ)から透過率τ(λ)を算出する。 Then, step S2 to step S4 described above are sequentially executed. Then, after step S4, the calculation unit 4A calculates the transmittance τ(λ 1 ) based on the calculated transmittance τ(λ 2 ) (step S5A). More specifically, the calculation unit 4A substitutes the calculated transmittance τ(λ 2 ) and the extinction coefficients ε a1 ), ε a2 ) into the equation (22), and the transmittance τ. Calculate (λ 1 ). Further, the calculation unit 4A uses the transmittance calculation table 45 to detect the transmittance τ(λ 1 ) corresponding to the calculated transmittance τ(λ 2 ), and thereby the transmittance τ(λ 2 ) to the transmittance τ(λ 2 ). Calculate τ(λ 1 ).

ステップS5Aの後、算出部4Aは、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)、透過率τ(λ),τ(λ)および放射率ε(λ),ε(λ)を式(3)に代入して黒体分光放射輝度の比I(λ,T)/I(λ,T)を算出する(ステップS6A)。 After step S5A, the calculation unit 4A causes the spectral irradiances I(λ 1 , T), I(λ 2 , T), the transmittances τ(λ 1 ), τ(λ 2 ) and the emissivity ε(λ 1 ). , Ε(λ 2 ) into equation (3) to calculate the black body spectral radiance ratio I(λ 2 , T)/I(λ 1 , T) (step S6A).

引き続いて、算出部4Aは、算出した黒体分光放射輝度の比I(λ,T)/I(λ,T)を式(23)に代入して対象物20の温度を算出する(ステップS8)。そして、算出部4Aは、透過率τ(λ)または透過率τ(λ)に基づいて、吸収体ABSの絶対量または濃度を算出する(ステップS9)。これによって、対象物20の温度および/または吸収体の絶対量または濃度を検出する動作が終了する。 Subsequently, the calculation unit 4A calculates the temperature of the object 20 by substituting the calculated black body spectral radiance ratio I(λ 2 , T)/I(λ 1 , T) into the equation (23) ( Step S8). Then, the calculation unit 4A calculates the absolute amount or concentration of the absorber ABS based on the transmittance τ(λ 1 ) or the transmittance τ(λ 2 ) (step S9). This ends the operation of detecting the temperature of the object 20 and/or the absolute amount or concentration of the absorber.

なお、実施の形態2においては、対象物20の温度および/または吸収体ABSの絶対量または濃度を検出する動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。この場合、算出部4Aは、CPU、ROMおよびRAMを備える。 In the second embodiment, the operation of detecting the temperature of the object 20 and/or the absolute amount or concentration of the absorber ABS may be executed by software. In this case, the calculation unit 4A includes a CPU, ROM and RAM.

ROMは、検出器1〜3からそれぞれ分光放射照度I(λ,T),分光放射照度I(λ,T),分光放射照度I(λ,T)を受け付けるステップS1−1Aと、入力装置(キーボード等)を介して放射率ε(λ),ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ),ε(λ)を受け付けるステップS1−2Aと、図13に示すステップS2〜S4,S5A,S6A,S8,S9とを備えるプログラムProg_Eを格納する。また、ROMは、図12に示す透過率算出テーブル42、輝度比パラメータ43および透過率算出テーブル45を格納する。RAMは、CPUによって受け付けられた分光放射照度I(λ,T),I(λ,T),I(λ,T)、放射率ε(λ),ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ),ε(λ)、CPUによって検出された黒体分光放射輝度の比の近似値Rest、CPUによって算出された透過率の比τ(λ)/τ(λ)、透過率の比τ(λ)/τ(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ)に基づいてCPUによって算出された透過率τ(λ)、透過率τ(λ)に基づいてCPUによって算出された透過率τ(λ)、CPUによって算出された黒体分光放射輝度の比B(λ,T)/B(λ,T)、およびCPUによって算出された対象物20の温度Tを一時的に記憶する。 The ROM receives step S1-1A that receives the spectral irradiance I(λ 1 , T), the spectral irradiance I(λ 2 , T), and the spectral irradiance I(λ 3 , T) from the detectors 1 to 3, respectively. Emissivity ε(λ 1 ), ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and extinction coefficients ε a1 ), ε a2 ), ε a3 ) via an input device (keyboard or the like). ) Is received, and a program Prog_E including steps S2 to S4, S5A, S6A, S8, and S9 shown in FIG. 13 is stored. The ROM also stores the transmittance calculation table 42, the brightness ratio parameter 43, and the transmittance calculation table 45 shown in FIG. The RAM has the spectral irradiances I(λ 1 , T), I(λ 2 , T), I(λ 3 , T), emissivity ε(λ 1 ), ε(λ 2 ), ε received by the CPU. (Λ 3 ) and extinction coefficient ε a1 ), ε a2 ), ε a3 ), an approximate value R est of the ratio of the black body spectral radiance detected by the CPU, calculated by the CPU Based on the transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ), the transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ), and the extinction coefficient ε a2 ), ε a3 ). Ratio B of the transmittance τ(λ 2 ) calculated by the CPU, the transmittance τ(λ 1 ) calculated by the CPU based on the transmittance τ(λ 2 ) and the black body spectral radiance calculated by the CPU (Λ 2 , T)/B(λ 1 , T) and the temperature T of the object 20 calculated by the CPU are temporarily stored.

CPUは、ROMからプログラムProg_Eを読み出し、その読み出したプログラムProg_EのステップS1−1A,S1−2A,S2〜S4,S5A,S6A,S8,S9を順次実行して、上述した方法によって、対象物20の温度および/または吸収体ABSの絶対量または濃度を検出する。 The CPU reads the program Prog_E from the ROM, sequentially executes steps S1-1A, S1-2A, S2 to S4, S5A, S6A, S8, and S9 of the read program Prog_E, and executes the object 20 by the method described above. Temperature and/or the absolute amount or concentration of absorber ABS.

この場合、黒体分光放射輝度の比の近似値Restを検出するCPUは、「検出手段」を構成し、透過率の比τ(λ)/τ(λ)、透過率τ(λ),τ(λ)および温度Tを算出するCPUは、「算出手段」を構成する。また、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T),I(λ,T)、放射率ε(λ),ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ),ε(λ)を受け付けるCPUは、「受付手段」を構成する。 In this case, the CPU that detects the approximate value R est of the black body spectral radiance ratio constitutes a “detection unit”, and the transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ), the transmittance τ(λ 2 ), τ(λ 1 ) and the CPU that calculates the temperature T constitute “calculation means”. Further, spectral irradiances I(λ 1 , T), I(λ 2 , T), I(λ 3 , T), emissivity ε(λ 1 ), ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and absorption The CPU that receives the coefficients ε a1 ), ε a2 ), and ε a3 ) constitutes “reception means”.

また、プログラムProg_Eは、記録媒体(例えば、CDおよびDVD等)に記録されて流通されてもよい。この場合、コンピュータ(CPU)は、記録媒体からプログラムProg_Eを読み出して実行し、対象物20の温度および/または吸収体ABSの絶対量または濃度を検出する。従って、プログラムProg_Eを記録したCD,DVD等は、プログラムProg_Eを記録したコンピュータ(CPU)読み取り可能な記録媒体である。 Further, the program Prog_E may be recorded in a recording medium (for example, CD and DVD) and distributed. In this case, the computer (CPU) reads the program Prog_E from the recording medium and executes it to detect the temperature of the object 20 and/or the absolute amount or concentration of the absorber ABS. Therefore, a CD, a DVD, or the like in which the program Prog_E is recorded is a computer (CPU) readable recording medium in which the program Prog_E is recorded.

また、実施の形態2においては、算出部4Aは、図6に示すフローチャートに従って対象物20の温度を算出してもよい。この場合、算出部4Aは、図6のステップS1,S2,S31に従って対象物20の算出温度Test1を算出し、その算出した算出温度Test1を対象物20の温度としてもよいし、図6のステップS1,S2,S31,S32に従って対象物20の算出温度Test2を算出し、その算出した算出温度Test2を対象物20の温度としてもよい。 Further, in the second embodiment, the calculation unit 4A may calculate the temperature of the target object 20 according to the flowchart shown in FIG. In this case, the calculation unit 4A may calculate the calculated temperature T est1 of the target object 20 according to steps S1, S2, and S31 of FIG. 6, and use the calculated calculated temperature T est1 as the temperature of the target object 20. step S1 of, S2, S31, and calculates the calculated temperature T est2 of object 20 according to S32, or the calculated temperature T est2 that the calculated as the temperature of the object 20.

[温度算出精度]
対象物20が0〜100℃の温度範囲にあり、水蒸気の透過率を補正して温度を算出する赤外線検出装置を例として実施の形態2における効果を説明する。
(赤外線検出装置の設定)
はじめに、実施の形態2に従って赤外線検出装置10Aの事前準備を行う。以下、吸収体が水蒸気である場合の具体例を示す。簡単のため、実施の形態1と同様の検出条件を仮定する。また、検出割合αを0.1とし、放射率ε(λ),ε(λ),ε(λ)を1とする。
[Temperature calculation accuracy]
The effect in the second embodiment will be described by taking the infrared detection device in which the target object 20 is in the temperature range of 0 to 100° C. and the temperature is calculated by correcting the transmittance of water vapor.
(Setting of infrared detector)
First, the infrared detection device 10A is prepared in advance according to the second embodiment. Hereinafter, specific examples in the case where the absorber is water vapor will be shown. For simplicity, the same detection conditions as in Embodiment 1 are assumed. Further, the detection rate α is 0.1 and the emissivity ε(λ 1 ), ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) is 1.

図7に示す大気の窓の範囲内より、検出波長λを8.5μm、検出波長λを13.0μm、検出波長λを13.5μmに選択する。 The detection wavelength λ 1 is selected to be 8.5 μm, the detection wavelength λ 2 is set to 13.0 μm, and the detection wavelength λ 3 is set to 13.5 μm from the range of the window of the atmosphere shown in FIG. 7.

算出部4Aには、輝度比パラメータ43および透過率算出テーブル42,45を設定しておく。また、輝度比パラメータ43の値を0.947に設定する。例えば、黒体の温度が0〜100℃のときの黒体分光放射輝度の比が0.930〜0.965であるから、黒体分光放射輝度の比は、約3.6%変化する。 The brightness ratio parameter 43 and the transmittance calculation tables 42 and 45 are set in the calculator 4A. Further, the value of the brightness ratio parameter 43 is set to 0.947. For example, since the ratio of the black body spectral radiance when the temperature of the black body is 0 to 100° C. is 0.930 to 0.965, the ratio of the black body spectral radiance changes by about 3.6%.

透過率算出テーブル42は、透過率の比から透過率を算出する式(5)に基づいて、吸光係数の比εa(λ)/εa(λ)を、例えば、図7を参考にして0.5として作成する。これは、波長13.0μmおよび波長13.5μmにおける水蒸気の吸光係数の比である。 The transmittance calculation table 42 uses the formula (5) for calculating the transmittance from the transmittance ratio to calculate the extinction coefficient ratio ε a2 )/ε a3 ), for example, referring to FIG. 7. And create it as 0.5. This is the ratio of the extinction coefficients of water vapor at wavelengths of 13.0 μm and 13.5 μm.

透過率算出テーブル45は、透過率τ(λ)から透過率τ(λ)を算出する式(22)に基づいて、吸光係数の比εa(λ)/εa(λ)を、例えば、図7を参考にして0.37として作成する。これは、波長8.5μmおよび波長13.0μmにおける水蒸気の吸光係数の比である。
(実施の形態2による算出精度)
シミュレーションに基づいて実施の形態2における温度の算出精度を説明する。初めに、シミュレーションの課題を作成した。採用した吸光係数の比0.5,0.37と整合する透過率τ(λ)=0.50、τ(λ)=0.25およびτ(λ)=0.77を設定して、式(1)に基づいて、各温度に対応する分光放射照度I(8.5μm,T)、I(13μm,T)、I(13.5μm,T)を算出した。この分光放射照度を、検出器1〜3が検出する分光放射照度I(λ,T),I(λ,T),I(λ,T)と定めて、実施の形態2に基づいて対象物20の温度を算出した。
The transmittance calculation table 45 is based on the equation (22) for calculating the transmittance τ(λ 1 ) from the transmittance τ(λ 2 ), and the extinction coefficient ratio ε a1 )/ε a2 ) Is created as 0.37 with reference to FIG. 7, for example. This is the ratio of the extinction coefficient of water vapor at a wavelength of 8.5 μm and a wavelength of 13.0 μm.
(Calculation accuracy according to the second embodiment)
The calculation accuracy of the temperature in the second embodiment will be described based on the simulation. First, we created a simulation task. Set the transmittances τ(λ 1 )=0.50, τ(λ 2 )=0.25 and τ(λ 3 )=0.77 to match the adopted extinction coefficient ratios of 0.5 and 0.37. Then, the spectral irradiances I (8.5 μm, T), I (13 μm, T), and I (13.5 μm, T) corresponding to each temperature were calculated based on the equation (1). This spectral irradiance is defined as the spectral irradiances I(λ 1 , T), I(λ 2 , T), I(λ 3 , T) detected by the detectors 1 to 3 , and based on the second embodiment. Then, the temperature of the object 20 was calculated.

はじめに、分光放射照度I(13μm,T),I(13.5μm,T)の分光放射照度の比と、輝度比パラメータ43に設定した黒体分光放射輝度の比の近似値Restから、透過率の比を式(10)に基づいて算出した。続いて、透過率の比と吸光係数の比から、式(5)に基づいて透過率τ(λ)を算出し、その算出した透過率τ(λ)から式(22)に基づいて透過率τ(λ)を算出した。その後、分光放射照度I(13μm,T),I(13.5μm,T)および透過率τ(λ),τ(λ)から式(3)に基づいて黒体分光放射輝度の比B(λ,T)/B(λ,T)を算出し、その算出した黒体分光放射輝度の比B(λ,T)/B(λ,T)を式(23)に代入して対象物20の温度を算出した。 First, from the approximate value R est of the ratio of the spectral irradiance I (13 μm, T), I (13.5 μm, T) of the spectral irradiance and the ratio of the blackbody spectral radiance set in the brightness ratio parameter 43, The ratio of the rates was calculated based on equation (10). Then, from the ratio of the ratio of transmittance and extinction coefficient, based from equation (5) transmission based on tau (lambda 2) to calculate the transmittance was the calculated tau (lambda 2) in equation (22) The transmittance τ(λ 1 ) was calculated. Then, from the spectral irradiances I (13 μm, T), I (13.5 μm, T) and the transmittances τ(λ 1 ), τ(λ 2 ), the black body spectral radiance ratio B is calculated based on the equation (3). (Λ 2 , T)/B(λ 1 , T) is calculated, and the calculated ratio B(λ 2 , T)/B(λ 1 , T) of the blackbody spectral radiance is substituted into equation (23). Then, the temperature of the object 20 was calculated.

図14は、設定した対象物20の温度とシミュレーションによって得られた算出温度の温度差を示す図である。図14において、縦軸は、算出温度と対象物20の温度との差を表し、横軸は、対象物20の温度を表す。 FIG. 14 is a diagram showing a temperature difference between the set temperature of the target object 20 and the calculated temperature obtained by the simulation. In FIG. 14, the vertical axis represents the difference between the calculated temperature and the temperature of the target object 20, and the horizontal axis represents the temperature of the target object 20.

図14を参照して、透過率が波長に依存する場合でも、算出温度が対象物20の温度と−2.9℃から+1.5℃程度の誤差に収まる。すなわち、検出波長λを13.0μmとし、検出波長λを13.5μmとし、これらの波長での黒体分光放射輝度の比を0.947とすると、対象物20が0〜100℃の温度範囲であれば、実施の形態2における方法により、−2.9℃から+1.5℃の精度で温度を算出できる。 With reference to FIG. 14, even when the transmittance depends on the wavelength, the calculated temperature falls within an error of about −2.9° C. to +1.5° C. with respect to the temperature of the object 20. That is, assuming that the detection wavelength λ 2 is 13.0 μm, the detection wavelength λ 3 is 13.5 μm, and the ratio of the black body spectral radiance at these wavelengths is 0.947, the target object 20 has a temperature of 0 to 100° C. Within the temperature range, the temperature can be calculated with the accuracy of −2.9° C. to +1.5° C. by the method in the second embodiment.

[実施の形態2の効果]
実施の形態2の効果について説明する。
(放射温度計に関する効果)
実施の形態2による赤外線検出装置10Aを放射温度計として利用した場合の効果について説明する。
[Effects of Second Embodiment]
The effect of the second embodiment will be described.
(Effects of radiation thermometer)
The effect of using the infrared detection device 10A according to the second embodiment as a radiation thermometer will be described.

従来の単色法では、透過率をある事前に予想した値に設定して温度を算出するため、透過率がその値から異なると、温度に算出誤差が生じる。例えば、検出波長8.5μmを検出する単色法の放射温度計(赤外線検出装置10A)を想定し、透過率0.77に設定すべきところを透過率1.0と設定したとする。すなわち、放射温度計(赤外線検出装置10A)は、対象物20の分光放射輝度を本来値の0.77倍に見積る。この条件下で、式(1)に従って35℃の対象物20の温度を検出すると、算出温度は、約21℃となり、大きな誤差が生じる。 In the conventional monochromatic method, the temperature is calculated by setting the transmittance to a value that is predicted in advance. Therefore, if the transmittance differs from the value, a calculation error occurs in the temperature. For example, assume that a monochromatic radiation thermometer (infrared ray detection device 10A) that detects a detection wavelength of 8.5 μm is used, and the transmittance should be set to 0.77 when it should be set to 0.77. That is, the radiation thermometer (infrared detector 10A) estimates the spectral radiance of the object 20 to be 0.77 times the original value. Under this condition, when the temperature of the target object 20 of 35° C. is detected according to the equation (1), the calculated temperature becomes about 21° C., which causes a large error.

また、従来の二色法では、透過率が波長依存性を持つため、高精度に温度を算出することはできない。従来の二色法では、透過率が波長に依存しないと仮定して温度を算出するため、実際の透過率に波長依存性が生じる場合、温度に算出誤差が生じる。例えば、検出波長8.5μmの赤外線と検出波長13.0μmの赤外線とを検出する従来の二色法の放射温度計を用いて、透過率がτ(8.5μm)=0.77およびτ(13.0)=0.5の条件下で、対象物20の温度を算出する場合を想定する。この条件下で、分光放射照度の比をプランクの式の比と見なして温度を算出すると、対象物20の温度35℃を温度137℃と算出してしまう。 Further, in the conventional two-color method, since the transmittance has wavelength dependency, it is not possible to calculate temperature with high accuracy. In the conventional two-color method, the temperature is calculated on the assumption that the transmittance does not depend on the wavelength. Therefore, when the actual transmittance has the wavelength dependency, a calculation error occurs in the temperature. For example, using a conventional two-color radiation thermometer that detects infrared rays having a detection wavelength of 8.5 μm and infrared rays having a detection wavelength of 13.0 μm, the transmittance is τ(8.5 μm)=0.77 and τ( It is assumed that the temperature of the object 20 is calculated under the condition of 13.0)=0.5. Under this condition, if the temperature is calculated by regarding the ratio of the spectral irradiance as the ratio of Planck's equation, the temperature 35° C. of the object 20 is calculated as the temperature 137° C.

一方で、シミュレーションおよび図14に示した通り、実施の形態2による赤外線検出装置10Aは、透過率が波長に依存する場合でも、正確な温度を算出することができる。即ち、実施の形態2による赤外線検出装置10Aは、従来の放射温度計にない透過率の補正機能を有する。 On the other hand, as shown in the simulation and FIG. 14, the infrared detection device 10A according to the second embodiment can calculate an accurate temperature even when the transmittance depends on the wavelength. That is, the infrared detection device 10A according to the second embodiment has a transmittance correction function that is not found in conventional radiation thermometers.

実施の形態2によると、実施の形態1に対して検出器1を追加することにより、二色法を利用した温度算出が可能になる。即ち、実施の形態2は、事前に対象物20の放射率を知る必要がある実施の形態1とは異なり、対象物20の放射率が波長に依存しない条件であれば、高精度に温度を算出することができる。例えば、対象物20が人、動物、調理器具、調理具材などに限定されない、一般的な室外の対象物20、例えば、人、車、路面、木などに対して高精度に温度を算出することができる。 According to the second embodiment, by adding the detector 1 to the first embodiment, it is possible to calculate the temperature using the two-color method. That is, unlike the first embodiment in which it is necessary to know the emissivity of the object 20 in advance, the second embodiment can accurately measure the temperature if the emissivity of the object 20 does not depend on the wavelength. It can be calculated. For example, the temperature of the target object 20 is not limited to a person, an animal, a cooking utensil, a cooking tool material, or the like, and the temperature of the general outdoor target object 20, such as a person, a car, a road surface, or a tree, is calculated with high accuracy. be able to.

また、実施の形態2は、対象物20と赤外線検出装置10Aとの間の角度による見かけの放射率の影響を受けずに、高精度に透過率と温度を算出することができる。換言すると、実施の形態2による赤外線検出装置10Aは、必ずしも赤外線検出装置10Aを対象物20に対して直角に配置する必要がない。そのため、ユーザーは、赤外線検出装置10Aを任意に配置して、透過率と温度を算出することが可能である。例えば、部屋の角に赤外線検出装置10Aを配置することで、部屋全体の透過率および温度の監視を行うことが可能である。 Further, in the second embodiment, the transmittance and the temperature can be calculated with high accuracy without being affected by the apparent emissivity due to the angle between the object 20 and the infrared detection device 10A. In other words, the infrared detection device 10A according to the second embodiment does not necessarily need to be arranged at right angles to the object 20. Therefore, the user can arbitrarily arrange the infrared detection device 10A and calculate the transmittance and the temperature. For example, by disposing the infrared detection device 10A at the corner of the room, it is possible to monitor the transmittance and the temperature of the entire room.

更に、実施の形態2によると、実施の形態1と同様に、透過率を補正した温度を算出することができる。これにより、例えば、水蒸気などの影響で透過率が大きく変化する環境(例えば、雨や霧など悪天候の屋外、風呂場など)において、人または動物の検出性能を向上することが可能である。すなわち、悪天候時において、人または動物をより遠距離から検出することができ、風呂場での事故の早期発見を行うことができる。 Further, according to the second embodiment, as in the case of the first embodiment, it is possible to calculate the temperature with the transmittance corrected. Thereby, for example, in an environment where the transmittance greatly changes due to the influence of water vapor (for example, outdoors in bad weather such as rain or fog, a bathroom, etc.), it is possible to improve the detection performance of humans or animals. That is, in bad weather, it is possible to detect a person or an animal from a farther distance, and it is possible to detect an accident in a bathroom early.

更に、実施の形態2による赤外線検出装置10Aによれば、水蒸気などの吸収体の存在によって透過率が低下し得る検出波長λ,λ,λを用いて、高精度に温度を算出することができる。例えば、従来、不適とされていた大気の窓の範囲外を検出波長として利用することができる。すなわち、検出波長λ,λ,λが3〜3.5μm、4.5〜8μmまたは13〜16μmに属する場合でも、温度と透過率を高精度に算出することができる。特に、実施の形態2による赤外線検出装置10Aは、大気の窓の範囲外を検出波長λまたは検出波長λとして利用することで、分光放射輝度の比の算出に使用する波長の差を大きく取ることができる。これにより、対象物20の温度が変化した場合の分光放射輝度の比の変化をより大きくすることができ、既存の二色温度計と比較してより高精度に温度を算出することができる。 Further, according to the infrared detection device 10A according to the second embodiment, the temperature is calculated with high accuracy by using the detection wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 whose transmittance can be reduced due to the presence of an absorber such as water vapor. be able to. For example, the outside of the range of the atmospheric window, which has been conventionally unsuitable, can be used as the detection wavelength. That is, even when the detection wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 belong to 3 to 3.5 μm, 4.5 to 8 μm, or 13 to 16 μm, the temperature and the transmittance can be calculated with high accuracy. In particular, the infrared detection device 10A according to the second embodiment uses the outside of the window of the atmosphere as the detection wavelength λ 1 or the detection wavelength λ 3 to increase the difference in wavelength used for calculating the ratio of the spectral radiance. Can be taken. As a result, the change in the ratio of the spectral radiance when the temperature of the object 20 changes can be further increased, and the temperature can be calculated with higher accuracy as compared with the existing two-color thermometer.

なお、対象物20と赤外線検出装置10Aとの間に存在する吸収体ABSは、波長λ,λにより決まってくるので、特に、大気中であれば、あらかじめ吸収体ABSの種類を検査する必要はない。
(ガスセンサに関する効果)
実施の形態2による赤外線検出装置10Aをガスセンサとして利用した場合の効果について説明する。
The absorber ABS existing between the object 20 and the infrared detection device 10A is determined by the wavelengths λ 1 and λ 2. Therefore, especially in the atmosphere, the type of the absorber ABS is inspected in advance. No need.
(Effects on gas sensor)
The effect of using the infrared detection device 10A according to the second embodiment as a gas sensor will be described.

実施の形態2による赤外線検出装置10Aは、吸収体の透過率を算出すると同時に、吸収体の絶対量を算出することができる。対象物20と赤外線検出装置10Aとの間の距離が既知である場合、吸収体の濃度を算出することができる。例えば、吸収体を水蒸気とすれば、対象物20と赤外線検出装置10Aとの間の距離における水蒸気量、および湿度を算出することができる。対象となる吸収体は、水蒸気に限らず、二酸化炭素などの気体の吸収体やエアロゾルなどの散乱体であってもよい。 The infrared detection device 10A according to the second embodiment can calculate the transmittance of the absorber and the absolute amount of the absorber at the same time. When the distance between the object 20 and the infrared detection device 10A is known, the concentration of the absorber can be calculated. For example, if the absorber is water vapor, the amount of water vapor and the humidity at the distance between the object 20 and the infrared detection device 10A can be calculated. The target absorber is not limited to water vapor, but may be a gas absorber such as carbon dioxide or a scatterer such as an aerosol.

実施の形態2による赤外線検出装置10Aによれば、対象物20の温度が一定範囲内に収まっている限り、高精度に吸収体の濃度を算出することができる。すなわち、例えば、特許文献3に代表される赤外線検出器を利用したガスセンサと比較して、実施の形態2による赤外線検出装置10Aは、構成要素に光源を必要としない。よって、光源の設置が困難な状況や、エネルギー消費量を抑制したい状況では、実施の形態2による赤外線検出装置10Aにおけるガス濃度の算出が非常に有効となる。すなわち、赤外線検出装置10Aを省スペース、かつ、省エネルギーのガスセンサとして利用することが可能であるため、多数のセンサを配置する必要があるIoTデバイスとして利用することができる。 According to the infrared detection device 10A according to the second embodiment, the concentration of the absorber can be calculated with high accuracy as long as the temperature of the target object 20 is within a certain range. That is, for example, as compared with a gas sensor using an infrared detector typified by Patent Document 3, the infrared detection device 10A according to the second embodiment does not require a light source as a constituent element. Therefore, in a situation where it is difficult to install a light source or a situation where energy consumption is desired to be suppressed, calculation of the gas concentration in the infrared detection device 10A according to the second embodiment is very effective. That is, since the infrared detection device 10A can be used as a space-saving and energy-saving gas sensor, it can be used as an IoT device in which a large number of sensors need to be arranged.

なお、対象物20と赤外線検出装置10Aとの間に存在する吸収体ABSは、波長λ,λにより決まってくるので、特に大気中であれば、予め、吸収体ABSの種類を検査する必要はない。 Since the absorber ABS existing between the object 20 and the infrared detection device 10A is determined by the wavelengths λ 2 and λ 3 , especially in the atmosphere, the type of the absorber ABS is inspected in advance. No need.

また、対象物20と赤外線検出装置10Aとの間の距離は、対象物20と赤外線検出装置10Aが固定されているのであれば、予め、測定しておけばよい。赤外線検出装置10Aにレンズが備えられている場合は、レンズの焦点距離を対象物20と赤外線検出装置10Aとの間の距離とすればよい。
(放射温度計およびガスセンサに関する効果)
実施の形態2による赤外線検出装置10Aを放射温度計およびガスセンサの両方の機能を有する検出装置として利用した場合の効果について説明する。
The distance between the target object 20 and the infrared detection device 10A may be measured in advance if the target object 20 and the infrared detection device 10A are fixed. When the infrared detection device 10A is provided with a lens, the focal length of the lens may be the distance between the object 20 and the infrared detection device 10A.
(Effects of radiation thermometer and gas sensor)
The effect when the infrared detection device 10A according to the second embodiment is used as a detection device having both functions of a radiation thermometer and a gas sensor will be described.

実施の形態2による赤外線検出装置10Aがどのガス種を検出するかは、検出波長に吸収を持つかどうかに依存する。例えば、水蒸気であれば、室内・屋外に関わらず、対象物20の温度を測定しながら湿度を算出することができる。特許文献2では、湿度計を備えているが、この湿度計は、放射温度計付近の湿度を測定している。 Which gas species the infrared detection device 10A according to the second embodiment detects depends on whether or not the detection wavelength has absorption. For example, with water vapor, the humidity can be calculated while measuring the temperature of the object 20 regardless of whether it is indoors or outdoors. In Patent Document 2, a hygrometer is provided, but this hygrometer measures the humidity in the vicinity of the radiation thermometer.

一方、実施の形態2による赤外線検出装置10Aは、対象物20から検出器1〜3までの平均的な湿度を測定している。よって、対象物20と検出器1〜3との間の環境が大きく異なるような状況では、赤外線検出装置10Aによる温度および湿度算出が非常に有効となる。すなわち、水蒸気がこもる調理器具において、温度や水蒸気量の検出などに利用することが可能であるため、ユーザーまたは調理器具自体が調理の状態を判断し、フィードバックすることができる。 On the other hand, the infrared detection device 10A according to the second embodiment measures the average humidity from the object 20 to the detectors 1 to 3. Therefore, in a situation where the environment between the object 20 and the detectors 1 to 3 is greatly different, the temperature and humidity calculation by the infrared detection device 10A is very effective. That is, since the cooking utensil containing steam can be used for detecting the temperature and the amount of water vapor, the user or the cooking utensil itself can judge the cooking state and feed it back.

例えば、検出するガス種が二酸化炭素であれば、室内・室外に関わらず、対象の温度を測定しながら二酸化炭素濃度を算出することができる。特許文献4は、二酸化炭素濃度を検知するガスセンサであるが、このガスセンサは、設置場所付近の二酸化炭素濃度を測定している。 For example, if the gas type to be detected is carbon dioxide, the carbon dioxide concentration can be calculated while measuring the temperature of the object regardless of whether it is indoors or outdoors. Patent Document 4 is a gas sensor that detects the carbon dioxide concentration, and this gas sensor measures the carbon dioxide concentration near the installation location.

一方、実施の形態2による赤外線検出装置10Aは、対象物20から検出器1〜3までの平均的な二酸化炭素濃度を測定している。よって、対象物20と検出器1〜3との間の環境が大きく異なるような状況では、実施の形態2による赤外線検出装置10Aにおける温度および二酸化炭素濃度の算出が非常に有効となる。すなわち、二酸化炭素濃度を調節する換気設備および空調設備において、室内・室外の二酸化炭素濃度の検出などに利用することが可能であるため、ユーザーまたは換気設備および空調設備自体が二酸化炭素濃度の状態を判断し、フィードバックすることができる。 On the other hand, the infrared detection device 10A according to the second embodiment measures the average carbon dioxide concentration from the object 20 to the detectors 1 to 3. Therefore, in a situation where the environment between the object 20 and the detectors 1 to 3 is greatly different, the calculation of the temperature and the carbon dioxide concentration in the infrared detection device 10A according to the second embodiment is very effective. In other words, in the ventilation equipment and air conditioning equipment that adjust the carbon dioxide concentration, it can be used to detect the indoor and outdoor carbon dioxide concentration. You can judge and give feedback.

検出する対象をガスなどの吸収体ではなく、例えば、エアロゾルなどの散乱体にすれば、対象の温度を測定しながら散乱体の濃度を算出することができる。すなわち、換気設備、空調設備および空気清浄機において、散乱体の検出などに利用することが可能であるため、ユーザーまたは換気設備、空調設備および空気清浄機自体が散乱体の濃度の状態を判断し、フィードバックすることができる。
(実質的な温度を測定する放射温度計とガスセンサに関する効果)
実施の形態2による赤外線検出装置10Aは、温度と吸収体の濃度を同時に検出できるため、対象物20の温度と吸収体の濃度から算出する実質的な温度や快適性の指数を測定する装置に好適である。例えば、温度と湿度を同時検出することで、温度と湿度から算出する実質的な温度を測定することができる。実質的な温度には、例えば、人が感じる温度である体感温度や、調理器が食材に与える実効的な加熱温度などがある。一般的に、対象物20の温度と湿度の増加によって、実質的な温度は増加する。
If the target to be detected is not an absorber such as gas but a scatterer such as aerosol, the concentration of the scatterer can be calculated while measuring the temperature of the target. That is, since it can be used for detecting scatterers in ventilation equipment, air conditioning equipment and air cleaners, the user or the ventilation equipment, air conditioning equipment and air cleaner itself can judge the state of scatterer concentration. , You can give feedback.
(Effects of radiation thermometer and gas sensor for measuring actual temperature)
Since the infrared detection device 10A according to the second embodiment can simultaneously detect the temperature and the concentration of the absorber, the infrared detection device 10A can be used as a device for measuring the substantial temperature or the comfort index calculated from the temperature of the object 20 and the concentration of the absorber. It is suitable. For example, by detecting the temperature and the humidity at the same time, the substantial temperature calculated from the temperature and the humidity can be measured. The substantial temperature includes, for example, a sensible temperature, which is a temperature felt by a person, and an effective heating temperature applied to food by a cooking device. Generally, as the temperature and humidity of the object 20 increase, the substantial temperature increases.

実質的な温度を算出する際の好適な波長について説明する。上述したように、実施の形態2においては、対象物20の温度が変化すると黒体分光放射輝度の比がわずかに変化するため、対象物20の温度と透過率に算出誤差が生じる。すなわち、対象物20の温度と透過率の算出精度は、黒体分光放射輝度の比と透過率の比の切り分け精度に依存する。 A suitable wavelength for calculating the substantial temperature will be described. As described above, in the second embodiment, when the temperature of the object 20 changes, the ratio of the black body spectral radiance changes slightly, so that a calculation error occurs in the temperature and the transmittance of the object 20. That is, the accuracy of calculating the temperature and the transmittance of the object 20 depends on the accuracy of dividing the ratio of the black body spectral radiance and the ratio of the transmittance.

一方で、対象物20の温度と透過率の切り分けに誤差が伴う場合であっても、実質的な温度を高精度に算出することは可能である。例えば、温度と湿度のどちらの値を増加させた場合でも、分光放射照度の比が増加するという条件の下では、切り分けによる算出誤差を相殺できるため、実質的な温度を高精度に算出することができる。すなわち、実験誤差や透過モデルからのずれにより温度と湿度の切り分けが不十分で、湿度を実際よりも高く(低く)算出したとしても、温度を低く(高く)算出するため、実質的な温度に換算すると算出誤差が小さくなる。換言すれば、実質的な温度と分光放射照度の比の相関が大きくなるように波長を選択することで、実質的な温度を高精度に算出することができる。 On the other hand, even if the difference between the temperature of the object 20 and the transmittance is accompanied by an error, the substantial temperature can be calculated with high accuracy. For example, regardless of whether the value of temperature or humidity is increased, under the condition that the ratio of the spectral irradiance increases, the calculation error due to the carving can be canceled out, so that the actual temperature must be calculated with high accuracy. You can In other words, the temperature and humidity are not sufficiently separated due to experimental error and deviation from the transmission model, and even if the humidity is calculated higher (lower) than it actually is, the temperature is calculated lower (higher), so The conversion reduces the calculation error. In other words, the substantial temperature can be calculated with high accuracy by selecting the wavelength so that the correlation between the substantial temperature and the ratio of the spectral irradiance becomes large.

実施の形態2に従って検出波長λ,λをλ<λとすると、対象物20の温度が増加する場合、プランクの式の性質によって、検出波長λ,λの黒体分光放射照度の比(B(λ,T)/B(λ,T))は、増加する。換言すれば、対象物20の温度が増加すると検出器2,3によって検出される分光放射照度の比(I(λ,T)/I(λ,T))は、増加する。 When the detection wavelengths λ 2 and λ 3 are set to λ 23 according to the second embodiment, when the temperature of the object 20 increases, the blackbody spectral radiation of the detection wavelengths λ 2 and λ 3 is caused by the property of Planck's equation. The illuminance ratio (B(λ 2 , T)/B(λ 3 , T)) increases. In other words, as the temperature of the object 20 increases, the ratio of the spectral irradiance detected by the detectors 2 and 3 (I(λ 2 , T)/I(λ 3 , T)) increases.

従って、湿度の増加に対して、透過率の比(τ(λ)/τ(λ))が増加する波長λ,λを選択すれば、検出器2および検出器3によって検出される分光放射照度の比(I(λ,T)/I(λ,T))も増加し、温度と湿度の切り分け誤差による実質的な温度の算出誤差が小さくなる。 Therefore, if the wavelengths λ 2 and λ 3 where the transmittance ratio (τ(λ 2 )/τ(λ 3 )) increases with respect to the increase in humidity are selected, they are detected by the detector 2 and the detector 3. The ratio of the spectral irradiance (I(λ 2 , T)/I(λ 3 , T)) also increases, and the substantial temperature calculation error due to the temperature/humidity separation error is reduced.

ここで、ある湿度における水蒸気の透過率と波長の関係の模式図を図10に示した。波長領域3.0〜16μmの範囲では、水蒸気の透過率を高透過率領域、第1の低透過率領域および第2の低透過率領域の3種類に分類できる。高透過率領域は、3.5〜4.5μmおよび8.0〜13.0μmの高い透過率を示す波長領域である。第1の低透過率領域は、3.0〜3.5μmおよび6.0〜8.0μmの低い透過率、かつ、波長が長くなるに従って透過率が増加する波長領域である。第2の低透過率領域は、4.5〜6.0μmおよび13.0〜16.0μmの低い透過率、かつ、波長が長くなるに従って透過率が減少する波長領域である。 Here, a schematic diagram of the relationship between the transmittance of water vapor and the wavelength at a certain humidity is shown in FIG. In the wavelength region of 3.0 to 16 μm, the water vapor transmission rate can be classified into three types: a high transmission rate region, a first low transmission rate region, and a second low transmission rate region. The high transmittance region is a wavelength region showing a high transmittance of 3.5 to 4.5 μm and 8.0 to 13.0 μm. The first low transmittance region is a low transmittance region of 3.0 to 3.5 μm and 6.0 to 8.0 μm and a wavelength region where the transmittance increases as the wavelength becomes longer. The second low transmittance region is a low transmittance region of 4.5 to 6.0 μm and 13.0 to 16.0 μm and a wavelength region where the transmittance decreases as the wavelength becomes longer.

式(4)に示すランベルト・ベールの法則によると、同一の吸収体の濃度では、透過率と吸光係数の間には負の相関がある。すなわち、湿度の増加に対して、透過率の比(τ(λ)/τ(λ))が増加する波長条件は、図10において、τ(λ)>τ(λ)を満たす波長となる。すなわち、検出波長λが高透過率領域に属し、かつ検出波長λが隣接する低透過率領域(すなわち、第2の低透過率領域)に属する場合、および検出波長λ,λが同じ第2の低透過率領域に属する場合である。 According to the Lambert-Beer law shown in the equation (4), there is a negative correlation between the transmittance and the extinction coefficient at the same absorber concentration. That is, the wavelength condition in which the transmittance ratio (τ(λ 2 )/τ(λ 3 )) increases with an increase in humidity satisfies τ(λ 2 )>τ(λ 3 ) in FIG. Wavelength. That is, when the detection wavelength λ 2 belongs to the high transmittance region and the detection wavelength λ 3 belongs to the adjacent low transmittance region (that is, the second low transmittance region), and the detection wavelengths λ 2 and λ 3 are This is the case where they belong to the same second low transmittance region.

すなわち、検出波長λが3.5〜4.5μmの範囲、かつ、検出波長λが4.5〜6.0μmの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。または検出波長λが8.0〜13.0μmの範囲、かつ、検出波長λが13.0〜16.0μmの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。または検出波長λ,λが4.5〜6.0μmの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。または検出波長λ,λが13.0〜16.0μmの範囲に属する場合に、高精度に実質的な温度を算出することができる。 That is, when the detection wavelength λ 2 is in the range of 3.5 to 4.5 μm and the detection wavelength λ 3 is in the range of 4.5 to 6.0 μm, the substantial temperature can be calculated with high accuracy. it can. Alternatively, when the detection wavelength λ 2 belongs to the range of 8.0 to 13.0 μm and the detection wavelength λ 3 belongs to the range of 13.0 to 16.0 μm, the substantial temperature can be calculated with high accuracy. .. Alternatively, when the detection wavelengths λ 2 and λ 3 belong to the range of 4.5 to 6.0 μm, the substantial temperature can be calculated with high accuracy. Alternatively, when the detection wavelengths λ 2 and λ 3 belong to the range of 13.0 to 16.0 μm, the substantial temperature can be calculated with high accuracy.

なお、実質的な温度の算出については、輝度比パラメータ43および透過率算出テーブル42,45に変えて、検出波長λ,λの分光放射照度から実質的な温度を直接算出する算出パラメータを算出部4Aに配置しもよい。
(快適性の指数を測定する放射温度計およびガスセンサに関する効果)
実質的な温度の算出に限らず、温度と二酸化炭素濃度または温度とエアロゾル濃度などに基づいて快適性の指数を算出してもよい。これにより、ユーザーや調理器、換気装置、空調設備および空気清浄機が実質的な温度や快適性の指数に基づいて判断することで、フィードバクすることができる。
Regarding the calculation of the substantial temperature, the calculation parameter for directly calculating the substantial temperature from the spectral irradiance of the detection wavelengths λ 2 and λ 3 is used instead of the brightness ratio parameter 43 and the transmittance calculation tables 42 and 45. It may be arranged in the calculation unit 4A.
(Effects of radiation thermometer and gas sensor for measuring comfort index)
The comfort index may be calculated based on the temperature and the carbon dioxide concentration or the temperature and the aerosol concentration, instead of the actual temperature. Thus, the user, the cooking device, the ventilation device, the air conditioning device, and the air purifier can perform feed back by making a judgment based on the substantial temperature and the index of comfort.

温度と二酸化炭素濃度が上昇した際に減少する快適性の指数に関し、好適な波長について説明する。実質的な温度の場合と同様にして、対象物20の温度と透過率の切り分け誤差を軽減できる条件は、二酸化炭素濃度の増加に対して、透過率の比(τ(λ)/τ(λ))を増加させる2つの検出波長になる。 With respect to the comfort index that decreases when the temperature and the carbon dioxide concentration increase, a suitable wavelength will be described. Similar to the case of the substantial temperature, the condition that can reduce the error in separating the temperature of the object 20 and the transmittance is that the ratio of the transmittance (τ(λ 2 )/τ( with respect to the increase of the carbon dioxide concentration). There are two detection wavelengths that increase λ 3 )).

ここで、ある湿度における二酸化炭素の透過率と波長の関係の模式図を図11に示した。二酸化炭素の透過率の場合には、波長領域3.0〜16μmの範囲を高透過率領域、第2の低透過率領域および第3の低透過率領域の3種類に分類できる。高透過率領域は、3.5〜4.0μmおよび4.5〜13.5μmの高い透過率を示す波長領域である。第2の低透過率領域は、13.5〜16.0μmの低い透過率、かつ、波長が長くなるに従って透過率が減少する波長領域である。第3の低透過率領域は、4.0〜4.5μmの低い透過率を示す波長領域である。 Here, a schematic diagram of the relationship between the carbon dioxide transmittance and the wavelength at a certain humidity is shown in FIG. 11. In the case of carbon dioxide transmittance, the wavelength range of 3.0 to 16 μm can be classified into three types: a high transmittance area, a second low transmittance area, and a third low transmittance area. The high transmittance region is a wavelength region showing a high transmittance of 3.5 to 4.0 μm and 4.5 to 13.5 μm. The second low transmittance region is a low transmittance region of 13.5-16.0 μm and a wavelength region in which the transmittance decreases as the wavelength becomes longer. The third low transmittance region is a wavelength region showing a low transmittance of 4.0 to 4.5 μm.

式(4)に示すランベルト・ベールの法則によると、同一の吸収体の濃度では、透過率と吸光係数の間には負の相関がある。すなわち、湿度の増加に対して、透過率の比(τ(λ)/τ(λ))が増加する波長条件は、図11において、τ(λ)>τ(λ)を満たす波長となる。すなわち、検出波長λが高透過率領域に属し、かつ、検出波長λが隣接する低透過率領域(すなわち、第2の低透過率領域)に属する場合、および検出波長λ,λが同じ第2の低透過率領域に属する場合である。 According to the Lambert-Beer law shown in the equation (4), there is a negative correlation between the transmittance and the extinction coefficient at the same absorber concentration. That is, the wavelength condition in which the transmittance ratio (τ(λ 2 )/τ(λ 3 )) increases with increasing humidity satisfies τ(λ 2 )>τ(λ 3 ) in FIG. 11. Wavelength. That is, when the detection wavelength λ 2 belongs to the high transmittance region and the detection wavelength λ 3 belongs to the adjacent low transmittance region (that is, the second low transmittance region), and the detection wavelengths λ 2 and λ 3 Belong to the same second low transmittance region.

すなわち、検出波長λが3.5〜4.0μmの範囲、かつ、検出波長λが4.0〜4.5μmの範囲に属する場合に、高精度に快適性の指数を算出することができる。または検出波長λが4.5〜13.5μmの範囲、かつ、検出波長λが13.5〜16.0μmの範囲に属する場合に、高精度に快適性の指数を算出することができる。または検出波長λ,λが13.5〜16.0μmの範囲に属する場合に、高精度に快適性の指数を算出することができる。 That is, when the detection wavelength λ 2 is in the range of 3.5 to 4.0 μm and the detection wavelength λ 3 is in the range of 4.0 to 4.5 μm, the comfort index can be calculated with high accuracy. it can. Alternatively, when the detection wavelength λ 2 belongs to the range of 4.5 to 13.5 μm and the detection wavelength λ 3 belongs to the range of 13.5 to 16.0 μm, the comfort index can be calculated with high accuracy. .. Alternatively, when the detection wavelengths λ 2 and λ 3 belong to the range of 13.5 to 16.0 μm, the comfort index can be calculated with high accuracy.

なお、快適性の指数の算出については、輝度比パラメータ43および透過率算出テーブル42,45に変えて、検出波長λ,λの分光放射照度から快適性の指数を直接算出する算出パラメータを算出部4Aに配置しもよい。
(実施の形態2の応用に関する効果)
実施の形態2による赤外線検出装置10Aをアレイ化することで、赤外線カメラとして利用することができる。実施の形態2による赤外線検出装置10Aを応用した赤外線カメラは、対象物20の温度に関する画像と吸収体の絶対量に関する画像の両方を、同時に撮影することができる。この機能によって、対象物20の輪郭や分布をより高精度に判別することができる。
Regarding the calculation of the comfort index, the brightness ratio parameter 43 and the transmittance calculation tables 42 and 45 are replaced by calculation parameters for directly calculating the comfort index from the spectral irradiance of the detection wavelengths λ 2 and λ 3. It may be arranged in the calculation unit 4A.
(Effects of Application of Second Embodiment)
By forming the infrared detection device 10A according to the second embodiment into an array, it can be used as an infrared camera. The infrared camera to which the infrared detection device 10A according to the second embodiment is applied can simultaneously capture both an image regarding the temperature of the object 20 and an image regarding the absolute amount of the absorber. With this function, the contour and distribution of the object 20 can be determined with higher accuracy.

実施の形態2についてのその他の説明は、実施の形態1における説明すると同じである。 The other description of the second embodiment is the same as that of the first embodiment.

[実施の形態3]
図15は、実施の形態3による赤外線検出装置の概略図である。図15を参照して、実施の形態3による赤外線検出装置10Bは、図1に示す赤外線検出装置10の算出部4を算出部4Bに変えたものであり、その他は、赤外線検出装置10と同じである。
[Third Embodiment]
FIG. 15 is a schematic diagram of an infrared detection device according to the third embodiment. Referring to FIG. 15, an infrared detection device 10B according to the third embodiment is the same as infrared detection device 10 except that calculation unit 4 of infrared detection device 10 shown in FIG. 1 is replaced with calculation unit 4B. Is.

算出部4Bは、図1に示す算出部4の透過率算出テーブル42を放射率算出テーブル46に変えたものであり、その他は、算出部4と同じである。 The calculation unit 4B is the same as the calculation unit 4 except that the transmittance calculation table 42 of the calculation unit 4 shown in FIG.

放射率算出テーブル46は、対象物20の物質構成や表面状態などに対して、放射率の比ε(λ)/ε(λ)と放射率ε(λ)の数値との関係(または放射率の比ε(λ)/ε(λ)と放射率ε(λ)の数値との関係)を含む。 Emissivity calculation table 46, with respect to such material structure and surface condition of the object 20, the ratio ε (λ 3) of emissivity / ε (λ 2) and the relationship between the numerical values of emissivity ε (λ 2) ( Or the relationship between the emissivity ratio ε(λ 2 )/ε(λ 3 ) and the numerical value of the emissivity ε(λ 3 ).

放射率算出テーブル46は、放射率に関する実験スペクトルやそのフィッティングによって算出されてもよいし、放射率に関する理論式によって算出されてもよい。また、放射率算出テーブル46は、必ずしも放射率の比と放射率の数値の関係である必要はなく、算出パラメータを含む放射率の比と放射率の関係式であってもよい。 The emissivity calculation table 46 may be calculated by an experimental spectrum regarding emissivity or its fitting, or may be calculated by a theoretical formula regarding emissivity. Further, the emissivity calculation table 46 does not necessarily have to be the relationship between the ratio of the emissivity and the numerical value of the emissivity, and may be a relational expression of the ratio of the emissivity and the emissivity including a calculation parameter.

実施の形態3においては、検出割合αおよび透過率τ(λ),τ(λ)は、既知であるものとする。 In the third embodiment, the detection ratio α and the transmittances τ(λ 2 ) and τ(λ 3 ) are known.

算出部4Bは、波長選択部44によって2つの波長λ,λが選択されると、検出器2,3からそれぞれ受けた分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)、既知である透過率τ(λ),τ(λ)および既知である黒体分光放射輝度の比の近似値Restを式(10)に代入して放射率の比ε(λ)/ε(λ)を算出する。 When the two wavelengths λ 2 and λ 3 are selected by the wavelength selection unit 44, the calculation unit 4B receives the spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T from the detectors 2 and 3, respectively. ), known transmittances τ(λ 2 ), τ(λ 3 ) and known black body spectral radiance ratio approximations R est are substituted into equation (10) to give emissivity ratios ε(λ 2 )/ε(λ 3 ) is calculated.

そして、算出部4Bは、放射率算出テーブル46に基づいて放射率の比ε(λ)/ε(λ)に対応する放射率ε(λ)を検出することによって、放射率の比ε(λ)/ε(λ)から放射率ε(λ)を算出する。 The calculation unit 4B, by detecting the ratio of emissivity based on emissivity calculation table 46 ε (λ 2) / ε emissivity corresponding to (λ 3) ε (λ 2 ), the ratio of the emissivity The emissivity ε(λ 2 ) is calculated from ε(λ 2 )/ε(λ 3 ).

その後、算出部4Bは、既知である検出割合α、既知である透過率τ(λ)、算出した放射率ε(λ)および分光放射照度I(λ,T)を式(1)に代入して黒体分光放射輝度B(λ,T)を算出する。 After that, the calculation unit 4B calculates the known detection ratio α, the known transmittance τ(λ 2 ), the calculated emissivity ε(λ 2 ) and the spectral irradiance I(λ 2 , T) by the formula (1). To calculate the blackbody spectral radiance B(λ 2 , T).

そうすると、算出部4Bは、算出した黒体分光放射輝度B(λ,T)を式(2)に代入して対象物20の温度Tを算出する。 Then, the calculation unit 4B calculates the temperature T of the target object 20 by substituting the calculated black body spectral radiance B(λ 2 , T) into the equation (2).

対象物20の放射率が変化する要因が分かれば、対象物20の放射率の変化として、対象物20の放射率の変化を通して物質構成および表面状態の変化が分かる。従って、赤外線検出装置10Bは、対象物20が何であるかを判定する判定器、または対象物20の状態を判定する判定器としても機能する。 If the cause of the change in the emissivity of the object 20 is known, the change in the material composition and the surface state can be known as the change in the emissivity of the object 20 through the change in the emissivity of the object 20. Therefore, the infrared detection device 10B also functions as a determiner that determines what the target object 20 is, or a determiner that determines the state of the target object 20.

図16は、実施の形態3における対象物20の温度を検出する検出方法を示すフローチャートである。図16に示すフローチャートは、図3に示すフローチャートのステップS3〜ステップS7をステップS41〜ステップS44に変えたものであり、その他は、図3に示すフローチャートと同じである。 FIG. 16 is a flowchart showing a detection method for detecting the temperature of the target object 20 according to the third embodiment. The flowchart shown in FIG. 16 is the same as the flowchart shown in FIG. 3 except that steps S3 to S7 of the flowchart shown in FIG. 3 are changed to steps S41 to S44.

図16を参照して、温度を検出する動作が開始されると、上述したステップS1,S2が順次実行される。 Referring to FIG. 16, when the operation of detecting the temperature is started, steps S1 and S2 described above are sequentially executed.

そして、ステップS2の後、算出部4Bは、検出器2,3からそれぞれ受けた分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)、既知である透過率τ(λ),τ(λ)および黒体分光照射輝度の比の近似値Restを式(10)に代入して放射率の比ε(λ)/ε(λ)を算出する(ステップS41)。 Then, after step S2, the calculation unit 4B causes the spectral irradiances I(λ 2 , T) and I(λ 3 , T) received from the detectors 2 and 3, respectively, and the known transmittance τ(λ 2 ). , Τ(λ 3 ) and the approximate value R est of the ratio of the black body spectral irradiation luminance are substituted into the equation (10) to calculate the emissivity ratio ε(λ 3 )/ε(λ 2 ) (step S41). ..

その後、算出部4Bは、算出した放射率の比ε(λ)/ε(λ)に基づいて放射率ε(λ)を算出する(ステップS42)。より具体的には、算出部4Bは、放射率算出テーブル46に基づいて放射率の比ε(λ)/ε(λ)に対応する放射率ε(λ)を検出することによって放射率の比ε(λ)/ε(λ)から放射率ε(λ)を算出する。 Then, calculating unit 4B is calculated emissivity ratios ε (λ 3) / ε is calculated emissivity epsilon a (lambda 2) on the basis of (lambda 2) (step S42). More specifically, the calculation unit 4B, the radiation by detecting the ratio of the emissivity based on the emissivity calculation table 46 ε (λ 3) / ε emissivity corresponding to (λ 2) ε (λ 2 ) The emissivity ε(λ 2 ) is calculated from the ratio ε(λ 3 )/ε(λ 2 ).

ステップS42の後、算出部4Bは、既知である検出割合α、測定された分光放射照度I(λ,T)、既知である透過率τ(λ)、および算出した放射率ε(λ)を式(1)に代入して黒体分光放射輝度B(λ,T)を算出する(ステップS43)。 After step S42, the calculation unit 4B calculates the known detection ratio α, the measured spectral irradiance I(λ 2 , T), the known transmittance τ(λ 2 ), and the calculated emissivity ε(λ. 2 ) is substituted into the equation (1) to calculate the black body spectral radiance B(λ 2 , T) (step S43).

そうすると、算出部4Bは、算出した黒体分光放射輝度B(λ,T)を式(2)に代入して対象物20の温度を算出する(ステップS44)。これによって、対象物20の温度を検出する動作が終了する。 Then, the calculation unit 4B calculates the temperature of the target object 20 by substituting the calculated black body spectral radiance B(λ 2 , T) into the equation (2) (step S44). As a result, the operation of detecting the temperature of the object 20 ends.

図16に示すフローチャートにおいては、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)に基づいて放射率の比ε(λ)/ε(λ)を算出し、その算出した放射率の比ε(λ)/ε(λ)から放射率ε(λ)を算出し、その算出した放射率ε(λ)から黒体分光放射輝度B(λ,T)を算出して対象物20の温度を算出した。しかし、実施の形態3においては、これに限らず、式(11)によって分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)に基づいて放射率の比ε(λ)/ε(λ)を算出し、その算出した放射率の比ε(λ)/ε(λ)から放射率ε(λ)を算出してもよい。この場合、その算出した放射率ε(λ)から黒体分光放射輝度B(λ,T)を算出して対象物20の温度を算出することができる。この場合、図16に示すフローチャートにおいて、「放射率の比ε(λ)/ε(λ)」を「放射率の比ε(λ)/ε(λ)」に読み替え、「放射率ε(λ)」を「放射率ε(λ)」に読み替え、「分光放射照度I(λ,T)」を「分光放射照度I(λ,T)」に読み替え、「黒体分光放射輝度B(λ,T)」を「黒体分光放射輝度B(λ,T)」に読み替えればよい。 In the flowchart shown in FIG. 16, the emissivity ratio ε(λ 3 )/ε(λ 2 ) is calculated based on the spectral irradiances I(λ 2 , T) and I(λ 3 , T), and the calculation is performed. the ratio of the emissivity ε (λ 3) / ε ( λ 2) to calculate the emissivity ε (λ 2) from the calculated emissivity ε (λ 2) from the blackbody spectral radiance B (lambda 2, T ) Was calculated to calculate the temperature of the object 20. However, the third embodiment is not limited to this, and the emissivity ratio ε(λ 2 )/ based on the spectral irradiances I(λ 2 , T) and I(λ 3 , T) is not limited to this by the formula (11). calculated epsilon a (λ 3), the calculated emissivity ratios ε (λ 2) / ε may be calculated emissivity epsilon a (lambda 3) from (lambda 3). In this case, the temperature of the target object 20 can be calculated by calculating the blackbody spectral radiance B(λ 3 , T) from the calculated emissivity ε(λ 3 ). In this case, in the flowchart shown in FIG. 16, “emissivity ratio ε(λ 3 )/ε(λ 2 )” is replaced with “emissivity ratio ε(λ 2 )/ε(λ 3 )” and The rate ε(λ 2 ) is read as “emissivity ε(λ 3 )”, the “spectral irradiance I(λ 2 , T)” is read as “spectral irradiance I(λ 3 , T)”, and “black” is displayed. The “body spectral radiance B(λ 2 , T)” may be read as “black body spectral radiance B(λ 3 , T)”.

従って、実施の形態3による対象物20の温度の検出方法は、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)に基づいて放射率ε(λ),ε(λ)の比を算出し、その算出した放射率ε(λ),ε(λ)の比から放射率(ε(λ),ε(λ)のいずれか)を算出し、その算出した放射率(ε(λ),ε(λ)のいずれか)から対象物20の温度を算出するものであればよい。 Therefore, the method for detecting the temperature of the object 20 according to the third embodiment is based on the spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T), and the emissivity ε(λ 2 ), ε(λ 3 the ratio was calculated for), emissivity and the calculated epsilon (lambda 2), the emissivity from the ratio of ε (λ 3) (ε ( λ 2), one of epsilon (lambda 3)) is calculated, the calculated The temperature of the object 20 may be calculated from the emissivity (one of ε(λ 2 ) and ε(λ 3 )).

なお、実施の形態3においては、対象物20の温度を検出する動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。この場合、算出部4Bは、CPU、ROMおよびRAMを備える。 In addition, in the third embodiment, the operation of detecting the temperature of the target object 20 may be executed by software. In this case, the calculation unit 4B includes a CPU, ROM and RAM.

ROMは、検出器1〜3からそれぞれ分光放射照度I(λ,T),分光放射照度I(λ,T),分光放射照度I(λ,T)を受け付けるステップS1−1Aと、入力装置(キーボード等)を介して放射率ε(λ),ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ),ε(λ)を受け付けるステップS1−2Aと、図16に示すステップS2,S41〜S44とを備えるプログラムProg_Fを格納する。また、ROMは、図15に示す輝度比パラメータ43および放射率算出テーブル46を格納する。RAMは、CPUによって受け付けられた分光放射照度I(λ,T),I(λ,T),I(λ,T)、放射率ε(λ),ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ),ε(λ)、CPUによって検出された黒体分光放射輝度の比の近似値Rest、CPUによって算出された放射率の比ε(λ)/ε(λ)、放射率の比ε(λ)/ε(λ)に基づいてCPUによって算出された放射率ε(λ)、およびCPUによって算出された黒体分光放射輝度B(λ,T)を一時的に記憶する。 The ROM receives step S1-1A that receives the spectral irradiance I(λ 1 , T), the spectral irradiance I(λ 2 , T), and the spectral irradiance I(λ 3 , T) from the detectors 1 to 3, respectively. Emissivity ε(λ 1 ), ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and extinction coefficients ε a1 ), ε a2 ), ε a3 ) via an input device (keyboard or the like). ) Is received, and a program Prog_F including steps S2 and S41 to S44 shown in FIG. 16 is stored. The ROM also stores the brightness ratio parameter 43 and the emissivity calculation table 46 shown in FIG. The RAM has the spectral irradiances I(λ 1 , T), I(λ 2 , T), I(λ 3 , T), emissivity ε(λ 1 ), ε(λ 2 ), ε received by the CPU. (Λ 3 ) and extinction coefficient ε a1 ), ε a2 ), ε a3 ), an approximate value R est of the ratio of the black body spectral radiance detected by the CPU, calculated by the CPU The emissivity ratio ε(λ 3 )/ε(λ 2 ), the emissivity ratio ε(λ 3 )/ε(λ 2 ) calculated by the CPU based on the emissivity ratio ε(λ 3 )/ε(λ 2 ), and the CPU The blackbody spectral radiance B(λ 2 , T) calculated by is temporarily stored.

CPUは、ROMからプログラムProg_Fを読み出し、その読み出したプログラムProg_FのステップS1−1A,S1−2A,S2,S41〜S44を順次実行して、上述した方法によって、対象物20の温度を検出する。 The CPU reads the program Prog_F from the ROM, sequentially executes steps S1-1A, S1-2A, S2, S41 to S44 of the read program Prog_F, and detects the temperature of the object 20 by the method described above.

この場合、黒体分光放射輝度の比の近似値Restを検出するCPUは、「検出手段」を構成し、放射率の比ε(λ)/ε(λ)、放射率ε(λ)および温度Tを算出するCPUは、「算出手段」を構成する。また、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T),I(λ,T)、放射率ε(λ),ε(λ),ε(λ)および吸光係数ε(λ),ε(λ),ε(λ)を受け付けるCPUは、「受付手段」を構成する。 In this case, the CPU that detects the approximate value R est of the black body spectral radiance ratio constitutes “detection means”, and the emissivity ratio ε(λ 3 )/ε(λ 2 ) and the emissivity ε(λ 2 ) and the CPU that calculates the temperature T constitute "calculation means". Further, spectral irradiances I(λ 1 , T), I(λ 2 , T), I(λ 3 , T), emissivity ε(λ 1 ), ε(λ 2 ), ε(λ 3 ) and absorption The CPU that receives the coefficients ε a1 ), ε a2 ), and ε a3 ) constitutes “reception means”.

また、プログラムProg_Fは、記録媒体(例えば、CDおよびDVD等)に記録されて流通されてもよい。この場合、コンピュータ(CPU)は、記録媒体からプログラムProg_Fを読み出して実行し、対象物20の温度を検出する。従って、プログラムProg_Fを記録したCD,DVD等は、プログラムProg_Fを記録したコンピュータ(CPU)読み取り可能な記録媒体である。 Further, the program Prog_F may be recorded in a recording medium (for example, CD and DVD) and distributed. In this case, the computer (CPU) reads the program Prog_F from the recording medium and executes it to detect the temperature of the object 20. Therefore, a CD, a DVD, or the like in which the program Prog_F is recorded is a computer (CPU) readable recording medium in which the program Prog_F is recorded.

[実施の形態3の効果]
実施の形態3における効果について説明する。
(放射温度計に関する効果)
実施の形態3による赤外線検出装置10Bは、従来の放射温度計にない放射率補正機能を有し、放射率が一定とは限らない対象物20に対しても、高精度に温度を算出することができる。すなわち、例えば、対象物20の表面状態や化学組成が変化し得る場合でも、高精度に温度を算出することが可能である。
[Effects of Third Embodiment]
The effects of the third embodiment will be described.
(Effects of radiation thermometer)
The infrared detection device 10B according to the third embodiment has an emissivity correction function that is not provided in a conventional emissive thermometer, and calculates the temperature with high accuracy even for an object 20 whose emissivity is not always constant. You can That is, for example, even if the surface state or the chemical composition of the target object 20 can change, it is possible to calculate the temperature with high accuracy.

これにより、例えば、分解や化合など化学反応中の対象物20(有機物、金属やセラミックなど)に対しても、高精度に温度を測定することができる。すなわち、ユーザーは、実施の形態3による赤外線検出装置10Bを利用することで、化学反応中の対象物20に対しても高精度な温度を見積り、対象物20の温度を調整することが可能である。
(放射率の検出装置および放射温度計に関する効果)
実施の形態3による赤外線検出装置10Bは、対象物20の放射率を算出することにより、対象物20の表面状態を検知することが可能である。
Thereby, for example, the temperature of the object 20 (organic substance, metal, ceramic, etc.) undergoing a chemical reaction such as decomposition or chemical compound can be measured with high accuracy. That is, the user can estimate the temperature of the target 20 during the chemical reaction with high accuracy and adjust the temperature of the target 20 by using the infrared detection device 10B according to the third embodiment. is there.
(Effects on emissivity detector and radiation thermometer)
The infrared detection device 10B according to the third embodiment can detect the surface state of the target object 20 by calculating the emissivity of the target object 20.

これにより、例えば、対象物20の表面状態に変化が生じる環境において、対象物20の表面粗さに基づく粗さ測定器や、対象物20の表面粗さによる劣化の進行度を測定する劣化センサなどとして、利用することができる。 Thereby, for example, in an environment where the surface state of the target object 20 changes, a roughness measuring device based on the surface roughness of the target object 20 or a deterioration sensor for measuring the degree of deterioration due to the surface roughness of the target object 20. It can be used as

また、ユーザーは、実施の形態3による赤外線検出装置10Bを利用することで、対象物20の表面状態を判断し、フィードバックすることが可能である。 Further, the user can judge the surface condition of the target object 20 and feed it back by using the infrared detection device 10B according to the third embodiment.

更に、実施の形態3による赤外線検出装置10Bを用いて、表面状態と温度の両方の経時変化を測定することで、既存の劣化センサよりも劣化の進行度をより高精度に予測することができる。 Further, by using the infrared detection device 10B according to the third embodiment to measure changes over time in both the surface state and the temperature, it is possible to predict the progress of deterioration with higher accuracy than with existing deterioration sensors. ..

更に、実施の形態3による赤外線検出装置10Bは、対象物20の放射率を算出することにより、対象物20の化学組成を検知することが可能である。これにより、例えば、対象物20の化学組成に変化が生じる環境において、赤外線検出装置10Bを組成分析機器として利用することができる。また、ユーザーは、実施の形態3による赤外線検出装置10Bを利用することで、対象物20の表面状態を判断し、フィードバックすることが可能である。更に、実施の形態3による赤外線検出装置10Bによると、化学組成と温度の両方の検出が可能であるため、小型・低コストの組成分析機器および温度計の構築が可能である。
(実施の形態3の応用に関する効果)
上述したように、検出器2,3は、同じ検出器であってもよいので、特に、実施の形態3のように2つの検出波長λ,λが近い場合は、大きな電圧を掛ける必要がないため、高速かつ低消費電力で動作し、実施の形態1における効果を得ることができる。
Furthermore, the infrared detection device 10B according to the third embodiment can detect the chemical composition of the target object 20 by calculating the emissivity of the target object 20. Thereby, for example, in an environment where the chemical composition of the target object 20 changes, the infrared detection device 10B can be used as a composition analysis instrument. Further, the user can judge the surface condition of the target object 20 and feed it back by using the infrared detection device 10B according to the third embodiment. Further, according to the infrared detection device 10B according to the third embodiment, both chemical composition and temperature can be detected, so that a compact and low-cost composition analysis device and thermometer can be constructed.
(Effects of Application of Third Embodiment)
As described above, since the detectors 2 and 3 may be the same detector, it is necessary to apply a large voltage particularly when the two detection wavelengths λ 2 and λ 3 are close to each other as in the third embodiment. Therefore, it is possible to operate at high speed with low power consumption and obtain the effect in the first embodiment.

また、実施の形態2による赤外線検出装置10Bをアレイ化することで、赤外線カメラとして利用することができる。赤外線検出装置10Bを応用した赤外線カメラは、対象物20の温度に関する画像と物質構成や表面状態に関する画像の両方を、同時に撮影することができる。この機能によって、対象物20の輪郭をより高精度に判別することができる。 Further, by forming the infrared detection device 10B according to the second embodiment into an array, it can be used as an infrared camera. An infrared camera to which the infrared detection device 10B is applied can simultaneously capture both an image relating to the temperature of the object 20 and an image relating to the material composition and surface state. With this function, the contour of the object 20 can be determined with higher accuracy.

実施の形態3におけるその他の説明は、実施の形態1における説明と同じである。 The other description in the third embodiment is the same as the description in the first embodiment.

上述した実施の形態1から実施の形態3では、検出波長を8.5μm、13.0μm、13.5μmとした場合の効果を確認したが、別の検出波長を用いても同様に効果があることは言うまでもない。 In the first to third embodiments described above, the effect was confirmed when the detection wavelength was set to 8.5 μm, 13.0 μm, and 13.5 μm, but the same effect is obtained even when another detection wavelength is used. Needless to say.

図17は、この発明の実施の形態による対象物の温度の分布を検出する赤外線検出装置の概略図である。 FIG. 17 is a schematic diagram of an infrared detection device for detecting the temperature distribution of an object according to the embodiment of the present invention.

図17を参照して、赤外線検出装置100は、レンズ110と、検出器群120−1〜120−N(Nは2以上の整数)と、算出部130とを備える。 With reference to FIG. 17, the infrared detection device 100 includes a lens 110, detector groups 120-1 to 120-N (N is an integer of 2 or more), and a calculation unit 130.

レンズ110は、対象物20の領域REG_1から放出される赤外線を検出器群120−1に集光する。また、レンズ110は、対象物20の領域REG_2から放出される赤外線を検出器群120−2に集光する。以下、同様にして、レンズ110は、対象物20の領域REG_Nから放出される赤外線を検出器群120−Nに集光する。 The lens 110 focuses the infrared light emitted from the region REG_1 of the object 20 on the detector group 120-1. In addition, the lens 110 focuses the infrared light emitted from the region REG_2 of the target object 20 on the detector group 120-2. Thereafter, similarly, the lens 110 focuses the infrared rays emitted from the region REG_N of the object 20 on the detector group 120-N.

検出器群120−1〜120−Nの各々は、例えば、実施の形態1における2つの検出器2,3を1次元または2次元に配列した構成からなる。そして、検出器群120−1は、レンズ110によって集光された赤外線の分光放射照度IREG_1(λ,T),IREG_1(λ,T)を検出し、その検出した分光放射照度IREG_1(λ,T),IREG_1(λ,T)を算出部130へ出力する。また、検出器群120−2は、レンズ110によって集光された赤外線の分光放射照度IREG_2(λ,T),IREG_2(λ,T)を検出し、その検出した分光放射照度IREG_2(λ,T),IREG_2(λ,T)を算出部130へ出力する。以下、同様にして、検出器群120−Nは、レンズ110によって集光された赤外線の分光放射照度IREG_N(λ,T),IREG_N(λ,T)を検出し、その検出した分光放射照度IREG_N(λ,T),IREG_N(λ,T)を算出部130へ出力する。 Each of the detector groups 120-1 to 120-N has, for example, a configuration in which the two detectors 2 and 3 in the first embodiment are arranged one-dimensionally or two-dimensionally. Then, the detector group 120-1 detects the spectral irradiance I REG_12 , T), I REG_13 , T) of the infrared rays condensed by the lens 110, and the detected spectral irradiance I. REG_12 , T), I REG_13 , T) is output to the calculation unit 130. Further, the detector group 120-2 detects the spectral irradiance I REG_22 , T), I REG — 23 , T) of the infrared light condensed by the lens 110, and the detected spectral irradiance I. REG_22 , T), I REG_23 , T) is output to the calculation unit 130. Thereafter, similarly, the detector group 120-N detects the spectral irradiances I REG_N2 ,T) and I REG_N3 ,T) of the infrared rays condensed by the lens 110, and detects them. The spectral irradiances I REG_N2 , T) and I REG — N3 , T) are output to the calculation unit 130.

算出部130は、N個の算出部130−1〜130−Nを備える。算出部130−1〜130−Nは、それぞれ、検出器群120−1〜120−Nに対応して設けられる。そして、算出部130−1〜130−Nの各々は、例えば、実施の形態1における算出部4からなる。 The calculation unit 130 includes N calculation units 130-1 to 130-N. Calculation units 130-1 to 130-N are provided corresponding to detector groups 120-1 to 120-N, respectively. Each of the calculation units 130-1 to 130-N is, for example, the calculation unit 4 according to the first embodiment.

算出部130−1は、検出器群120−1から分光放射照度IREG_1(λ,T),IREG_1(λ,T)を受け、その受けた分光放射照度IREG_1(λ,T),IREG_1(λ,T)に基づいて、上述した実施の形態1における方法によって、対象物20の領域REG_1における温度TREG_1、および対象物20の領域REG_1から検出器群120−1までの間における赤外線の透過率τREG_1(λ)を算出する。 The calculation unit 130-1 receives the spectral irradiances I REG_12 , T) and I REG — 13 , T) from the detector group 120-1, and receives the received spectral irradiance I REG — 12 , T). ), I REG_13 ,T) and the temperature T REG_1 in the region REG_1 of the object 20 and the region REG_1 of the object 20 to the detector group 120-1 by the method in the first embodiment described above. Infrared transmittance τ REG — 12 ) between is calculated.

算出部130−2は、検出器群120−2から分光放射照度IREG_2(λ,T),IREG_2(λ,T)を受け、その受けた分光放射照度IREG_2(λ,T),IREG_2(λ,T)に基づいて、上述した実施の形態1における方法によって、対象物20の領域REG_2における温度TREG_2、および対象物20の領域REG_2から検出器群120−2までの間における赤外線の透過率τREG_2(λ)を算出する。 The calculation unit 130-2 receives the spectral irradiances I REG — 22 , T) and I REG — 23 , T) from the detector group 120-2, and receives the received spectral irradiance I REG — 22 , T). ), I REG_23 , T) and the temperature T REG_2 in the region REG_2 of the object 20 and the region REG_2 of the object 20 to the detector group 120-2 by the method in the above-described first embodiment. Infrared transmittance τ REG — 22 ) is calculated.

以下、同様にして、算出部130−Nは、検出器群120−Nから分光放射照度IREG_N(λ,T),IREG_N(λ,T)を受け、その受けた分光放射照度IREG_N(λ,T),IREG_N(λ,T)に基づいて、上述した実施の形態1における方法によって対象物20の領域REG_Nにおける温度温度TREG_N、および対象物20の領域REG_Nから検出器群120−Nまでの間における赤外線の透過率τREG_N(λ)を算出する。 Hereinafter, similarly, the calculation unit 130-N receives the spectral irradiances I REG_N2 , T) and I REG_N3 , T) from the detector group 120-N, and receives the received spectral irradiance I. REG_N (λ 2, T), based on the I REG_N (λ 3, T) , the temperature the temperature T REG_N in the region REG_N of the object 20 by the method according to the first embodiment described above, and detected from the area REG_N object 20 Infrared transmittance τ REG — N (λ 1 ) up to the device group 120-N is calculated.

そして、算出部130は、算出部130−1〜算出部130−Nによってそれぞれ算出された温度TREG_1〜TREG_N、および透過率τREG_1(λ)〜τREG_N(λ)に基づいて、対象物20の温度と透過率の分布を算出する。ここで、対象物20の温度と放射率との分布は、既知である対象物20の放射率を用いて算出される。 The calculation unit 130, based on the calculation unit 130-1~ temperature T are respectively calculated by the calculating unit 130-N REG_1 ~T REG_N, and transmittance τ REG_1 (λ 1) ~τ REG_N (λ 1), The distribution of the temperature and the transmittance of the object 20 is calculated. Here, the distribution of the temperature and the emissivity of the target object 20 is calculated using the known emissivity of the target object 20.

なお、赤外線検出装置100においては、検出器群120−1〜120−Nの各々が実施の形態2における3つの検出器1〜3を1次元または2次元に配列した構成からなり、算出部130−1〜130−Nの各々が算出部4Aから構成されていてもよく、検出器群120−1〜120−Nの各々が実施の形態3における2つの検出器2,3を1次元または2次元に配列した構成からなり、算出部130−1〜130−Nの各々が算出部4Bから構成されていてもよい。このような場合、算出部130(算出部130−1〜130−N)は、上述した実施の形態2または実施の形態3における方法によって、対象物20の温度と透過率の分布を算出する。 In the infrared detection device 100, each of the detector groups 120-1 to 120-N has a configuration in which the three detectors 1 to 3 according to the second embodiment are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and the calculation unit 130. Each of −1 to 130-N may be configured by the calculation unit 4A, and each of the detector groups 120-1 to 120-N may have the two detectors 2 and 3 of the third embodiment arranged one-dimensionally or two-dimensionally. Each of the calculation units 130-1 to 130-N may be composed of the calculation unit 4B. In such a case, the calculation unit 130 (calculation units 130-1 to 130-N) calculates the distribution of the temperature and the transmittance of the target object 20 by the method in the above-described second embodiment or third embodiment.

また、算出部130は、N個の算出部130−1〜130−Nから構成されていなくてもよい。この場合、算出部130は、検出器群120−1〜120−Nからそれぞれ受けた分光放射照度IREG_1(λ,T),IREG_1(λ,T)、分光放射照度IREG_2(λ,T),IREG_2(λ,T)、・・・、分光放射照度IREG_N(λ,T),IREG_N(λ,T)に基づいて、実施の形態1における方法、実施の形態2における方法および実施の形態3における方法のいずれかを用いて、対象物20の温度と透過率の分布を算出する。 Further, the calculation unit 130 does not have to include N calculation units 130-1 to 130-N. In this case, the calculation unit 130 receives the spectral irradiances I REG_12 , T), I REG — 13 , T), and the spectral irradiance I REG — 2 (λ) received from the detector groups 120-1 to 120 -N, respectively. 2 , T), I REG — 23 , T),..., Spectral irradiance I REG — N2 , T), I REG — N3 , T) based on the method and implementation in the first embodiment The distribution of the temperature and the transmittance of the object 20 is calculated using either the method according to the second embodiment or the method according to the third embodiment.

更に、算出部130(算出部130−1〜130−N)の動作は、上述したプログラムProg_A〜Prog_Fのいずれかによって実行されてもよい。 Furthermore, the operation of the calculation unit 130 (calculation units 130-1 to 130-N) may be executed by any of the programs Prog_A to Prog_F described above.

このように、赤外線検出装置100を用いることによって、対象物20の温度と透過率の分布を算出できる。 As described above, by using the infrared detection device 100, the distribution of the temperature and the transmittance of the object 20 can be calculated.

図18は、図17に示す赤外線検出装置100の動作を説明するためのフローチャートである。 FIG. 18 is a flowchart for explaining the operation of the infrared detection device 100 shown in FIG.

図18を参照して、赤外線検出装置100の動作が開始されると、検出器群120−1および算出部130−1は、図3に示すフローチャート、図6に示すフローチャート、図13に示すフローチャートおよび図16に示すフローチャートのいずれかによって対象物20の温度TREG_1および透過率τREG_1を算出する(ステップS101−1)。 With reference to FIG. 18, when the operation of the infrared detection device 100 is started, the detector group 120-1 and the calculation unit 130-1 are the flowchart shown in FIG. 3, the flowchart shown in FIG. 6, and the flowchart shown in FIG. And the temperature T REG_1 and the transmittance τ REG_1 of the object 20 are calculated by any of the flowcharts shown in FIG. 16 (step S101-1).

また、検出器群120−2および算出部130−2は、図3に示すフローチャート、図6に示すフローチャート、図13に示すフローチャートおよび図16に示すフローチャートのいずれかによって対象物20の温度TREG_2および透過率τREG_2を算出する(ステップS101−2)。 In addition, the detector group 120-2 and the calculation unit 130-2 perform the temperature T REG_2 of the target object 20 by any one of the flowchart shown in FIG. 3, the flowchart shown in FIG. 6, the flowchart shown in FIG. 13, and the flowchart shown in FIG. And the transmittance τ REG_2 is calculated (step S101-2).

以下、同様にして、検出器群120−Nおよび算出部130−Nは、図3に示すフローチャート、図6に示すフローチャート、図13に示すフローチャートおよび図16に示すフローチャートのいずれかによって対象物20の温度TREG_Nおよび透過率τREG_Nを算出する(ステップS101−N)。 Hereinafter, in the same manner, the detector group 120-N and the calculation unit 130-N perform the object 20 according to any one of the flowchart shown in FIG. 3, the flowchart shown in FIG. 6, the flowchart shown in FIG. 13, and the flowchart shown in FIG. The temperature T REG_N and the transmittance τ REG_N are calculated (step S101-N).

そして、算出部130は、対象物20の温度TREG_1〜TREG_Nおよび透過率τREG_1〜τREG_Nに基づいて、対象物20の温度と透過率の分布を算出する(ステップS102)。これによって、赤外線検出装置100の動作が終了する。 The calculation unit 130, based on the temperature T REG_1 ~T REG_N and transmittance τ REG_1REG_N object 20, calculates the distribution of the temperature and transmittance of the object 20 (step S102). As a result, the operation of the infrared detection device 100 ends.

ステップS101−1〜S101−Nの各々において、図3に示すフローチャートまたは図13に示すフローチャートが用いられる場合、算出部130−1〜130−Nの各々は、検出器2によって検出された分光放射照度I(λ,T)と検出器3によって検出された分光放射照度I(λ,T)との分光放射照度比I(λ,T)/I(λ,T)および黒体分光放射輝度の比の近似値Restに基づいて透過率の比τ(λ)/τ(λ)を算出し、その算出した透過率の比τ(λ)/τ(λ)に基づいて透過率τ(λ)を算出し、その算出した透過率τ(λ)に基づいて対象物20の温度を算出する。 When the flowchart shown in FIG. 3 or the flowchart shown in FIG. 13 is used in each of steps S101-1 to S101-N, each of the calculation units 130-1 to 130-N causes the spectral radiation detected by the detector 2 to be detected. Spectral irradiance ratio I(λ 2 ,T)/I(λ 3 ,T) between illuminance I(λ 2 ,T) and spectral irradiance I(λ 3 ,T) detected by detector 3 and black body The transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ) is calculated based on the approximate value R est of the spectral radiance ratio, and the calculated transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ) The transmittance τ(λ 2 ) is calculated based on the above, and the temperature of the object 20 is calculated based on the calculated transmittance τ(λ 2 ).

従って、算出部130−1〜130−Nは、ステップS101−1〜S101−Nによって、分光放射照度比I(λ,T)/I(λ,T)および近似値Restに基づいて透過率の比τ(λ)/τ(λ)を算出する処理をN個の検出器群によって検出されたN組の分光放射照度比I(λ,T),I(λ,T)について実行してN個の透過率の比τ(λ)/τ(λ)を算出し、N個の透過率の比τ(λ)/τ(λ)に基づいてN個の透過率τ(λ)を算出し、N個の透過率τ(λ)に基づいて対象物20のN個の領域REG_1〜REG_NにおけるN個の温度を算出する。 Therefore, the calculation units 130-1 to 130-N perform step S101-1 to S101-N based on the spectral irradiance ratio I(λ 2 , T)/I(λ 3 , T) and the approximate value R est. The process of calculating the transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ) is performed by N sets of spectral irradiance ratios I(λ 2 , T), I(λ 3 , T) was performed for calculating the ratio of N transmittance τ (λ 2) / τ ( λ 3), the ratio tau (lambda 2 of N transmittance) / τ (λ 3) on the basis of N The transmittances τ(λ 2 ) are calculated, and the temperatures N in the regions REG_1 to REG_N of the object 20 are calculated based on the transmittances τ(λ 2 ).

また、ステップS101−1〜S101−Nの各々において、図6に示すフローチャートが用いられる場合、算出部130−1〜130−Nの各々は、分光放射照度比I(λ,T)/I(λ,T)および近似値Restに基づいて、吸光係数の比ε(λ)/ε(λ)を含む根を使用して、推定された透過率の比の平方根を算出し、対象物20の温度を算出する。 Further, when the flowchart shown in FIG. 6 is used in each of steps S101-1 to S101-N, each of the calculation units 130-1 to 130-N has a spectral irradiance ratio I(λ 2 , T)/I. Based on (λ 3 ,T) and the approximation R est , the root containing the ratio of extinction coefficients ε a3 )/ε a2 ) is used to calculate the square root of the estimated transmission ratio. Then, the temperature of the object 20 is calculated.

従って、算出部130−1〜130−Nは、ステップS101−1〜S101−Nによって、分光放射照度比I(λ,T)/I(λ,T)および近似値Restに基づいて、吸光係数の比ε(λ)/ε(λ)を含む根を使用して、推定された透過率の比の平方根を算出し、対象物20の温度を算出する処理をN個の検出器群によって検出されたN組の分光放射照度比I(λ,T),I(λ,T)について実行し、対象物20のN個の温度を算出する。 Therefore, the calculation units 130-1 to 130-N perform step S101-1 to S101-N based on the spectral irradiance ratio I(λ 2 , T)/I(λ 3 , T) and the approximate value R est. , A square root of the estimated transmittance ratio is calculated using a root including the extinction coefficient ratio ε a3 )/ε a2 ), and the process of calculating the temperature of the target object 20 is performed. The N sets of spectral irradiance ratios I(λ 2 , T) and I(λ 3 , T) detected by the detector groups are executed to calculate N temperatures of the object 20.

更に、ステップS101−1〜S101−Nの各々において、図16に示すフローチャートが用いられる場合、算出部130−1〜130−Nの各々は、検出器2によって検出された分光放射照度I(λ,T)と検出器3によって検出された分光放射照度I(λ,T)との分光放射照度比I(λ,T)/I(λ,T)および黒体分光放射輝度の比の近似値Restに基づいて放射率の比ε(λ)/ε(λ)を算出し、その算出した放射率の比ε(λ)/ε(λ)に基づいて放射率ε(λ)を算出し、その算出した放射率ε(λ)に基づいて対象物20の温度を算出する。 Furthermore, in each of steps S101-1 to S101-N, when the flowchart shown in FIG. 16 is used, each of the calculation units 130-1 to 130-N causes the spectral irradiance I(λ 2 , T) and the spectral irradiance I(λ 3 , T) detected by the detector 3 and the spectral irradiance ratio I(λ 2 , T)/I(λ 3 , T) and the blackbody spectral radiance The emissivity ratio ε(λ 3 )/ε(λ 2 ) is calculated based on the approximate value R est of the ratio, and the radiation is performed based on the calculated emissivity ratio ε(λ 3 )/ε(λ 2 ). The rate ε(λ 2 ) is calculated, and the temperature of the object 20 is calculated based on the calculated emissivity ε(λ 2 ).

従って、算出部130−1〜130−Nは、ステップS101−1〜S101−Nによって、分光放射照度比I(λ,T)/I(λ,T)および近似値Restに基づいて、放射率の比ε(λ)/ε(λ)を算出する処理をN個の検出器群によって検出されたN組の分光放射照度比I(λ,T),I(λ,T)について実行してN個の放射率の比ε(λ)/ε(λ)を算出し、N個の放射率の比ε(λ)/ε(λ)に基づいてN個の放射率ε(λ)を算出し、その算出したN個の放射率ε(λ)に基づいて対象物20のN個の温度を算出する。 Therefore, the calculation units 130-1 to 130-N perform step S101-1 to S101-N based on the spectral irradiance ratio I(λ 2 , T)/I(λ 3 , T) and the approximate value R est. , The emissivity ratio ε(λ 3 )/ε(λ 2 ) is calculated by N sets of spectral irradiance ratios I(λ 2 , T), I(λ 3 ) detected by N detector groups. , the ratio epsilon (lambda 3 of N emissivity was performed for T)) / ε (λ 2 ) to calculate the ratio epsilon (lambda 3 of N emissivity) / epsilon based on (lambda 2) The N emissivities ε(λ 2 ) are calculated, and the N temperatures of the object 20 are calculated based on the calculated N emissivities ε(λ 2 ).

なお、赤外線検出装置100において、対象物20の温度の分布を検出する動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。この場合、算出部130−1〜130−Nの各々は、CPU、ROMおよびRAMを備える。 In the infrared detection device 100, the operation of detecting the temperature distribution of the object 20 may be executed by software. In this case, each of the calculation units 130-1 to 130-N includes a CPU, a ROM and a RAM.

ROMは、上述したプログラムProg_A,Prog_D,Prog_E,Prog_Fのいずれかを格納する。その他の説明については、上述したプログラムProg_A,Prog_D,Prog_E,Prog_Fについての説明と同じである。 The ROM stores any of the programs Prog_A, Prog_D, Prog_E, and Prog_F described above. The other description is the same as the description about the programs Prog_A, Prog_D, Prog_E, and Prog_F described above.

上述した実施の形態1においては、まず、ピーク波長λmaxよりも長い波長λ,λを有する赤外線の分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)と、黒体分光放射輝度の比の近似値Restとに基づいて透過率の比τ(λ)/τ(λ)(またはτ(λ)/τ(λ))を算出することを説明した。次に、その算出した透過率の比τ(λ)/τ(λ)(またはτ(λ)/τ(λ))から透過率τ(λ)(またはτ(λ))を算出することを説明した。最後に、その算出した透過率τ(λ)(またはτ(λ))に基づいて、対象物20の温度、および/または吸収体ABSの絶対量または濃度を算出することを説明した。 In the first embodiment described above, first, the spectral irradiance I(λ 2 , T), I(λ 3 , T) of infrared rays having wavelengths λ 2 , λ 3 longer than the peak wavelength λ max , and the black body It has been explained that the transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ) (or τ(λ 3 )/τ(λ 2 )) is calculated based on the approximate value R est of the ratio of the spectral radiance. .. Next, from the calculated transmittance ratio τ(λ 1 )/τ(λ 2 )(or τ(λ 3 )/τ(λ 2 )), the transmittance τ(λ 2 ) (or τ(λ 3 ) ) Is calculated. Finally, it has been described that the temperature of the object 20 and/or the absolute amount or concentration of the absorber ABS is calculated based on the calculated transmittance τ(λ 1 ) (or τ(λ 3 )).

また、上述した実施の形態2においては、まず、ピーク波長λmaxよりも長い波長λ,λを有する赤外線の分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)と、黒体分光放射輝度の比の近似値Restとに基づいて透過率の比τ(λ)/τ(λ)(またはτ(λ)/τ(λ))を算出することを説明した。次に、その算出した透過率の比τ(λ)/τ(λ)(またはτ(λ)/τ(λ))から透過率τ(λ)(またはτ(λ))を算出することを説明した。最後に、その算出した透過率τ(λ)(またはτ(λ))から透過率τ(λ)を算出し、その算出した透過率τ(λ)に基づいて、対象物20の温度、および/または吸収体ABSの絶対量または濃度を算出することを説明した。 In the second embodiment described above, first, the infrared spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T) having wavelengths λ 2 , λ 3 longer than the peak wavelength λ max , The transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ) (or τ(λ 3 )/τ(λ 2 )) is calculated based on the approximate value R est of the ratio of the blackbody spectral radiance. explained. Next, from the calculated transmittance ratio τ(λ 1 )/τ(λ 2 )(or τ(λ 3 )/τ(λ 2 )), the transmittance τ(λ 2 ) (or τ(λ 3 ) ) Is calculated. Finally, the transmittance τ(λ 1 ) is calculated from the calculated transmittance τ(λ 2 ) (or τ(λ 3 )), and the object 20 is calculated based on the calculated transmittance τ(λ 1 ). Of temperature and/or calculating the absolute amount or concentration of absorber ABS.

更に、上述した実施の形態3においては、まず、ピーク波長λmaxよりも長い波長λ,λを有する赤外線の分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)と、黒体分光放射輝度の比の近似値Restとに基づいて放射率の比ε(λ)/ε(λ)(またはτ(λ)/τ(λ))を算出することを説明した。次に、その算出した放射率の比ε(λ)/ε(λ)(またはτ(λ)/τ(λ))から放射率ε(λ)(またはε(λ))を算出することを説明した。最後に、その算出した放射率ε(λ)(またはε(λ))に基づいて、対象物20の温度を算出することを説明した。 Further, in the above-described third embodiment, first, infrared spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T) having wavelengths λ 2 , λ 3 longer than the peak wavelength λ max , The emissivity ratio ε(λ 3 )/ε(λ 2 ) (or τ(λ 2 )/τ(λ 3 )) is calculated based on the approximate value R est of the black body spectral radiance ratio. explained. Next, from the calculated emissivity ratio ε(λ 3 )/ε(λ 2 )(or τ(λ 2 )/τ(λ 3 )), the emissivity ε(λ 2 ) (or ε(λ 3 )) ) Is calculated. Finally, it has been described that the temperature of the object 20 is calculated based on the calculated emissivity ε(λ 2 ) (or ε(λ 3 )).

このように、実施の形態1,2は、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)と、黒体分光放射輝度の比の近似値Restとに基づいて透過率の比τ(λ)/τ(λ)(またはτ(λ)/τ(λ))を算出し、その算出した透過率の比τ(λ)/τ(λ)(またはτ(λ)/τ(λ))に基づいて対象物20の温度を算出することを特徴とする。また、実施の形態3は、分光放射照度I(λ,T),I(λ,T)と、黒体分光放射輝度の比の近似値Restとに基づいて放射率の比ε(λ)/ε(λ)(またはτ(λ)/τ(λ))を算出し、その算出した放射率の比ε(λ)/ε(λ)(またはτ(λ)/τ(λ))に基づいて対象物20の温度を算出することを特徴とする。ここで、透過率τ(λ),τ(λ),τ(λ)は、上述したように、対象物20によって放射される分光放射輝度が光路を通して検出器2,3(または検出器1〜3)に伝搬される割合である。また、放射率ε(λ),ε(λ),ε(λ)は、上述したように、波長λ,λ,λにおける熱放射において、黒体分光放射輝度に対して対象物20によって放射される分光放射輝度の割合である。その結果、透過率の比τ(λ)/τ(λ)(またはτ(λ)/τ(λ))および放射率の比ε(λ)/ε(λ)(またはτ(λ)/τ(λ))は、分光放射輝度の特性値に該当する。 As described above, in the first and second embodiments, the transmittance is based on the spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T) and the approximate value R est of the ratio of the blackbody spectral radiance. The ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 ) (or τ(λ 3 )/τ(λ 2 )) is calculated, and the calculated transmittance ratio τ(λ 1 )/τ(λ 2 )( Alternatively, the temperature of the object 20 is calculated based on τ(λ 3 )/τ(λ 2 )). In the third embodiment, the emissivity ratio ε( is based on the spectral irradiances I(λ 2 , T), I(λ 3 , T) and the approximate value R est of the black body spectral radiance ratio. λ 3 )/ε(λ 2 ) (or τ(λ 2 )/τ(λ 3 )) is calculated, and the calculated emissivity ratio ε(λ 3 )/ε(λ 2 ) (or τ(λ 2 The temperature of the object 20 is calculated based on 2 )/τ(λ 3 )). Here, the transmittances τ(λ 1 ), τ(λ 2 ), and τ(λ 3 ) are, as described above, the spectral radiance emitted by the object 20 through the optical path to the detectors 2, 3 (or detection). This is the rate of propagation to devices 1 to 3). Further, the emissivities ε(λ 1 ), ε(λ 2 ), and ε(λ 3 ) are, as described above, the thermal radiation at the wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 with respect to the blackbody spectral radiance. It is the ratio of the spectral radiance emitted by the object 20. As a result, the transmittance ratio τ(λ 2 )/τ(λ 3 )(or τ(λ 3 )/τ(λ 2 )) and the emissivity ratio ε(λ 3 )/ε(λ 2 ) (or τ(λ 2 )/τ(λ 3 )) corresponds to the characteristic value of the spectral radiance.

従って、実施の形態1、実施の形態2および実施の形態3は、分光放射輝度の特性値を算出し、その算出した分光放射輝度の特性値に基づいて対象物20の温度を算出することを特徴とする。 Therefore, in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, the characteristic value of the spectral radiance is calculated, and the temperature of the object 20 is calculated based on the calculated characteristic value of the spectral radiance. Characterize.

よって、この発明の実施の形態によれば、赤外線検出装置は、黒体分光放射輝度が最大値になる波長よりも長い第1の波長を有する第1の赤外線の第1の分光放射照度を検出する第1の検出器と、第1の波長よりも長い第2の波長を有する第2の赤外線の第2の分光放射照度を検出する第2の検出器と、第1の分光放射照度と第2の分光放射照度との比である第1の分光放射照度比と、第1の波長における黒体分光放射輝度と第2の波長における黒体分光放射輝度との比の近似値とに基づいて、第1および第2の波長における分光放射輝度の特性値を算出し、その算出した分光放射輝度の特性値に基づいて対象物の温度を算出する算出部とを備えていればよい。 Therefore, according to the embodiment of the present invention, the infrared detection device detects the first spectral irradiance of the first infrared light having the first wavelength longer than the wavelength at which the black body spectral radiance is maximum. A first detector for detecting a second spectral irradiance of a second infrared ray having a second wavelength longer than the first wavelength, a first spectral irradiance Based on a first spectral irradiance ratio, which is a ratio with the spectral irradiance of 2, and an approximate value of the ratio between the black body spectral radiance at the first wavelength and the black body spectral radiance at the second wavelength. , A calculation unit that calculates the characteristic value of the spectral radiance at the first and second wavelengths and calculates the temperature of the object based on the calculated characteristic value of the spectral radiance.

また、この発明の実施の形態によれば、赤外線検出方法は、黒体分光放射輝度が最大値になる波長よりも長い第1の波長を有する第1の赤外線の第1の分光放射照度と、第1の波長よりも長い第2の波長を有する第2の赤外線の第2の分光放射照度とを検出する第1のステップと、第1の分光放射照度と第2の分光放射照度との比である第1の分光放射照度比と、第1の波長における黒体分光放射輝度と第2の波長における黒体分光放射輝度との比の近似値とに基づいて、第1および第2の波長における分光放射輝度の特性値を算出する第2のステップと、算出された分光放射輝度の特性値に基づいて対象物の温度を算出する第3のステップとを備えていればよい。 Further, according to the embodiment of the present invention, the infrared detection method includes a first spectral irradiance of a first infrared ray having a first wavelength longer than a wavelength at which the black body spectral radiance has a maximum value, A first step of detecting a second spectral irradiance of a second infrared ray having a second wavelength longer than the first wavelength, and a ratio of the first spectral irradiance and the second spectral irradiance The first and second wavelengths based on the first spectral irradiance ratio which is the ratio of the black body spectral radiance at the first wavelength to the black body spectral radiance at the second wavelength. The second step of calculating the characteristic value of the spectral radiance in the above and the third step of calculating the temperature of the object on the basis of the calculated characteristic value of the spectral radiance.

更に、この発明の実施の形態によれば、プログラムは、受付手段が、第1の波長を有する第1の赤外線の第1の分光放射照度と、第1の波長よりも長い第2の波長を有する第2の赤外線の第2の分光放射照度とを受け付ける第1のステップと、算出手段が、第1の分光放射照度と第2の分光放射照度との比である第1の分光放射照度比と、第1の波長における黒体分光放射輝度と第2の波長における黒体分光放射輝度との比の近似値とに基づいて、第1および第2の波長における分光放射輝度の特性値を算出する第2のステップと、算出手段が、算出した分光放射輝度の特性値に基づいて対象物の温度を算出する第3のステップとをコンピュータに実行させればよい。 Further, according to the embodiment of the present invention, the program is such that the receiving means sets the first spectral irradiance of the first infrared ray having the first wavelength and the second wavelength longer than the first wavelength. A first step of receiving the second spectral irradiance of the second infrared ray which is included; And a characteristic value of the spectral radiance at the first and second wavelengths based on an approximate value of the ratio of the black body spectral radiance at the first wavelength and the black body spectral radiance at the second wavelength. The computer may execute the second step of performing the calculation and the third step of calculating the temperature of the object based on the calculated characteristic value of the spectral radiance.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.

この発明は、赤外線検出装置、赤外線検出方法、コンピュータに実行させるためのプログラムおよびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に適用される。 The present invention is applied to an infrared detection device, an infrared detection method, a program to be executed by a computer, and a computer-readable recording medium recording the program.

1〜3 検出器、4,4A,4B,130,130−1〜130−N 算出部、10,10A,10B,100 赤外線検出装置、20 対象物、41 輝度テーブル、42,45 透過率算出テーブル、43 輝度比パラメータ、44 波長選択部、46 放射率算出テーブル、110 レンズ、120−1〜120−N 検出器群。 1 to 3 detector, 4, 4A, 4B, 130, 130-1 to 130-N calculation unit, 1010A, 10B, 100 infrared detection device, 20 object, 41 luminance table, 42, 45 transmittance calculation table , 43 luminance ratio parameter, 44 wavelength selection unit, 46 emissivity calculation table, 110 lens, 120-1 to 120-N detector group.

Claims (34)

第1の波長を有する第1の赤外線の第1の分光放射照度を検出する第1の検出器と、
前記第1の波長よりも長い第2の波長を有する第2の赤外線の第2の分光放射照度を検出する第2の検出器と、
前記第1の分光放射照度と前記第2の分光放射照度との比である第1の分光放射照度比と、前記第1の波長における黒体分光放射輝度と前記第2の波長における黒体分光放射輝度との比の近似値とに基づいて、前記第1および第2の波長における分光放射輝度の特性値を算出し、その算出した分光放射輝度の特性値に基づいて対象物の温度を算出する算出部とを備える赤外線検出装置。
A first detector for detecting a first spectral irradiance of a first infrared having a first wavelength;
A second detector for detecting a second spectral irradiance of a second infrared ray having a second wavelength longer than the first wavelength;
A first spectral irradiance ratio, which is a ratio of the first spectral irradiance and the second spectral irradiance, a blackbody spectral radiance at the first wavelength, and a blackbody spectrum at the second wavelength. The characteristic value of the spectral radiance at the first and second wavelengths is calculated based on the approximate value of the ratio with the radiance, and the temperature of the object is calculated based on the calculated characteristic value of the spectral radiance. Infrared detection device comprising:
前記第1の波長および前記第2の波長は、黒体分光放射輝度が最大値になる波長よりも長い、請求項1に記載の赤外線検出装置。 The infrared detection device according to claim 1, wherein the first wavelength and the second wavelength are longer than a wavelength at which the black body spectral radiance has a maximum value. 前記算出部は、前記第1の分光放射照度比および前記近似値に基づいて、前記対象物から前記第1および第2の検出器までの間における前記第1の赤外線の透過率である第1の透過率と前記対象物から前記第1および第2の検出器までの間における前記第2の赤外線の透過率である第2の透過率との比である第1の透過率比を前記特性値として算出し、前記第1の赤外線の第1の吸光係数と前記第2の赤外線の第2の吸光係数との比である吸光係数比を含む根を用いた前記第1の透過率比の平方根を算出して第1の算出温度を算出し、前記第1の算出温度を前記対象物の温度として算出する、請求項1または請求項2に記載の赤外線検出装置。 The calculating unit is a transmittance of the first infrared ray between the object and the first and second detectors based on the first spectral irradiance ratio and the approximate value. The first transmittance ratio, which is the ratio of the second transmittance which is the transmittance of the second infrared ray between the object and the first and second detectors, to the characteristic Of the first transmittance ratio using a root calculated as a value and including an extinction coefficient ratio that is a ratio of the first extinction coefficient of the first infrared ray and the second extinction coefficient of the second infrared ray. The infrared detection device according to claim 1 or 2, wherein a square root is calculated to calculate a first calculated temperature, and the first calculated temperature is calculated as the temperature of the object. 前記算出部は、下記の式(1)によって算出された前記第1の算出温度を前記対象物の温度として算出する、請求項3に記載の赤外線検出装置。
Figure 2020085697
[式(1)において、hは、プランク定数であり、kは、ボルツマン定数であり、cは、光速であり、λは、前記第1の波長であり、λは、前記第2の波長であり、αは、前記対象物が放射する分光放射輝度のうち、前記第1および第2の検出器が検出する割合であり、Test1は、前記第1の算出温度であり、ε(λ)は、前記第1の吸光係数であり、ε(λ)は、前記第2の吸光係数であり、I(λ,T)は、前記第1の分光放射照度であり、I(λ,T)は、前記第2の分光放射照度であり、Restは、前記近似値であり、Tは、絶対温度である。]
The infrared detection device according to claim 3, wherein the calculation unit calculates the first calculated temperature calculated by the following equation (1) as the temperature of the object.
Figure 2020085697
[In the formula (1), h is Planck's constant, k is Boltzmann's constant, c is the speed of light, λ 2 is the first wavelength, and λ 3 is the second wavelength. Is a wavelength, α is a ratio of the spectral radiance emitted by the object detected by the first and second detectors, T est1 is the first calculated temperature, and ε a2 ) is the first extinction coefficient, ε a3 ) is the second extinction coefficient, and I(λ 2 , T) is the first spectral irradiance. , I(λ 3 , T) is the second spectral irradiance, R est is the approximate value, and T is the absolute temperature. ]
前記算出部は、前記第1の算出温度を補正した第2の算出温度を前記対象物の温度として算出する、請求項3または請求項4に記載の赤外線検出装置。 The infrared detector according to claim 3 or 4, wherein the calculator calculates a second calculated temperature obtained by correcting the first calculated temperature as the temperature of the object. 前記算出部は、下記の式(2)によって補正された第2の算出温度を前記対象物の温度として算出する、請求項5に記載の赤外線検出装置。
Figure 2020085697
[式(2)において、hは、プランク定数であり、kは、ボルツマン定数であり、cは、光速であり、λは、前記第1の波長であり、λは、前記第2の波長であり、Test1は、前記第1の算出温度であり、Test2は、前記第2の算出温度であり、ε(λ)は、前記第1の吸光係数であり、ε(λ)は、前記第2の吸光係数であり、Restは、前記近似値であり、R(Test1)は、前記第1の算出温度および前記第1の波長における黒体分光放射輝度と、前記第1の算出温度および前記第2の波長における黒体分光放射輝度との比である。]
The infrared detection device according to claim 5, wherein the calculation unit calculates a second calculated temperature corrected by the following equation (2) as the temperature of the object.
Figure 2020085697
[In Formula (2), h is Planck's constant, k is Boltzmann's constant, c is the speed of light, λ 2 is the first wavelength, and λ 3 is the second wavelength. Wavelength, T est1 is the first calculated temperature, T est2 is the second calculated temperature, ε a2 ) is the first extinction coefficient, and ε a ( λ 3 ) is the second extinction coefficient, R est is the approximate value, and R(T est1 ) is the black body spectral radiance at the first calculated temperature and the first wavelength. , The ratio of the first calculated temperature and the blackbody spectral radiance at the second wavelength. ]
前記第1の波長よりも短い第3の波長を有する第3の赤外線の第3の分光放射照度を検出する第3の検出器を更に備え、
前記算出部は、前記第1の透過率比から前記第1および第2の透過率のいずれか一方の透過率である第3の透過率を算出し、前記対象物から前記第1、第2および第3の検出器までの間における前記第3の赤外線の透過率である第4の透過率を前記第3の透過率から算出し、その算出した第4の透過率と前記第3の透過率とに基づいて前記対象物の温度を算出する、請求項3に記載の赤外線検出装置。
Further comprising a third detector for detecting a third spectral irradiance of a third infrared having a third wavelength shorter than the first wavelength,
The calculator calculates a third transmittance, which is one of the first and second transmittances, from the first transmittance ratio, and calculates the first and second transmittances from the object. And a fourth transmittance, which is the transmittance of the third infrared ray between the third detector and the third detector, is calculated from the third transmittance, and the calculated fourth transmittance and the third transmittance are calculated. The infrared detection device according to claim 3, wherein the temperature of the object is calculated based on a rate.
前記算出部は、更に、前記特性値に基づいて前記対象物から前記第1および第2の検出器までの間に存在する吸収体の絶対量または濃度を算出する、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の赤外線検出装置。 The calculation unit further calculates the absolute amount or concentration of the absorber existing between the object and the first and second detectors based on the characteristic value. Infrared detection device given in any 1 paragraph. 前記算出部は、更に、前記特性値に基づいて前記吸収体である水蒸気の濃度を算出し、前記水蒸気の濃度および前記対象物の温度から実質的な温度を算出し、
前記第1の波長は、3.5〜6.0μmの範囲に設定され、かつ、前記第2の波長は、4.5〜6.0μmの範囲に設定され、
または、
前記第1の波長は、8.0〜16.0μmの範囲に設定され、かつ、前記第2の波長は、13.0〜16.0μmの範囲に設定される、請求項8に記載の赤外線検出装置。
The calculation unit further calculates the concentration of water vapor which is the absorber based on the characteristic value, and calculates a substantial temperature from the concentration of the water vapor and the temperature of the object,
The first wavelength is set in the range of 3.5 to 6.0 μm, and the second wavelength is set in the range of 4.5 to 6.0 μm,
Or
The infrared ray according to claim 8, wherein the first wavelength is set in a range of 8.0 to 16.0 μm, and the second wavelength is set in a range of 13.0 to 16.0 μm. Detection device.
前記算出部は、更に、前記特性値に基づいて前記吸収体である二酸化炭素の濃度を算出し、前記二酸化炭素の濃度および前記対象物の温度から快適性の指数を算出し、
前記第1の波長は、3.5〜4.0μmの範囲に設定され、かつ、前記第2の波長は、4.0〜4.5μmの範囲に設定され、
または、
前記第1の波長は、4.5〜16.0μmの範囲に設定され、かつ、前記第2の波長は、13.5〜16.0μmの範囲に設定される、請求項8に記載の赤外線検出装置。
The calculation unit further calculates the concentration of carbon dioxide that is the absorber based on the characteristic value, and calculates the comfort index from the concentration of the carbon dioxide and the temperature of the object,
The first wavelength is set in the range of 3.5 to 4.0 μm, and the second wavelength is set in the range of 4.0 to 4.5 μm,
Or
The infrared ray according to claim 8, wherein the first wavelength is set in a range of 4.5 to 16.0 μm, and the second wavelength is set in a range of 13.5-16.0 μm. Detection device.
前記算出部は、前記第1の分光放射照度比および前記近似値に基づいて、前記第1の波長における第1の放射率と前記第2の波長における第2の放射率との比である放射率比を前記特性値として算出し、その算出した放射率比に基づいて前記対象物の温度を算出する、請求項1に記載の赤外線検出装置。 The calculation unit emits radiation that is a ratio of a first emissivity at the first wavelength and a second emissivity at the second wavelength based on the first spectral irradiance ratio and the approximate value. The infrared detection device according to claim 1, wherein a rate ratio is calculated as the characteristic value, and the temperature of the object is calculated based on the calculated emissivity ratio. 前記算出部は、前記放射率比に基づいて前記第1および第2の放射率のいずれか一方の放射率である第3の放射率を算出し、その算出した第3の放射率に基づいて前記対象物の温度を算出する、請求項11に記載の赤外線検出装置。 The calculating unit calculates a third emissivity that is one of the first and second emissivities based on the emissivity ratio, and based on the calculated third emissivity. The infrared detection device according to claim 11, which calculates the temperature of the object. 中赤外から遠赤外までの波長範囲において前記第1および第2の波長を選択する波長選択部を更に備え、
前記波長選択部は、前記算出部によって算出される算出温度の精度を規定する精度定格を保持しており、前記対象物の温度の測定範囲における前記対象物の温度と前記対象物の算出温度との誤差が前記精度定格よりも小さくなるように前記第1および第2の波長を選択する、請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の赤外線検出装置。
Further comprising a wavelength selection unit for selecting the first and second wavelengths in the wavelength range from mid-infrared to far-infrared,
The wavelength selection unit holds an accuracy rating that defines the accuracy of the calculated temperature calculated by the calculation unit, and the temperature of the object in the measurement range of the temperature of the object and the calculated temperature of the object. The infrared detection device according to any one of claims 1 to 12, wherein the first and second wavelengths are selected so that the error of is smaller than the accuracy rating.
前記第1から第3の検出器のうちの2つまたは3つの検出器は、量子井戸型または量子ドット型の同一の検出器からなり、
前記赤外線検出装置は、前記同一の検出器に印加する電圧を制御して、検出する波長を制御する制御部を更に備える、請求項7に記載の赤外線検出装置。
Two or three detectors among the first to third detectors are the same detectors of quantum well type or quantum dot type,
The infrared detection device according to claim 7, wherein the infrared detection device further includes a control unit that controls a voltage applied to the same detector to control a wavelength to be detected.
アレイ状に配置された前記第1および第2の検出器は、検出器群を構成し、
前記算出部は、前記第1の分光放射照度比および前記近似値に基づいて前記特性値を算出する処理を複数の前記検出器群によって検出された複数組の前記第1および第2の分光放射照度について実行して複数の前記特性値を算出し、その算出した複数の特性値に基づいて前記対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて前記対象物の温度分布を算出する、請求項1に記載の赤外線検出装置。
The first and second detectors arranged in an array form a detector group,
The calculation unit performs a process of calculating the characteristic value based on the first spectral irradiance ratio and the approximate value, and a plurality of sets of the first and second spectral radiation detected by the plurality of detector groups. The plurality of characteristic values are calculated by executing the illuminance, the plurality of temperatures in the plurality of regions of the object are calculated based on the calculated plurality of characteristic values, and the target is calculated based on the calculated plurality of temperatures. The infrared detection device according to claim 1, which calculates a temperature distribution of an object.
アレイ状に配置された前記第1から第3の検出器は、検出器群を構成し、
前記算出部は、前記第1の透過率比から前記第3の透過率を算出する処理を複数の前記検出器群によって検出された複数組の前記第1および第2の分光放射照度について実行して複数の第3の透過率を算出し、前記複数の第3の透過率から複数の前記第4の透過率を算出し、前記複数の第3の透過率および前記複数の第4の透過率に基づいて前記対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて前記対象物の温度分布を算出する、請求項7に記載の赤外線検出装置。
The first to third detectors arranged in an array form a detector group,
The calculator executes a process of calculating the third transmittance from the first transmittance ratio for a plurality of sets of the first and second spectral irradiances detected by the plurality of detector groups. Calculate a plurality of third transmittances, calculate a plurality of the fourth transmittances from the plurality of third transmittances, calculate the plurality of third transmittances and the plurality of fourth transmittances. The infrared detection device according to claim 7, wherein a plurality of temperatures in a plurality of regions of the target object are calculated based on, and a temperature distribution of the target object is calculated based on the calculated plurality of temperatures.
第1の波長を有する第1の赤外線の第1の分光放射照度と、前記第1の波長よりも長い第2の波長を有する第2の赤外線の第2の分光放射照度とを検出する第1のステップと、
前記第1の分光放射照度と前記第2の分光放射照度との比である第1の分光放射照度比と、前記第1の波長における黒体分光放射輝度と前記第2の波長における黒体分光放射輝度との比の近似値とに基づいて、前記第1および第2の波長における分光放射輝度の特性値を算出する第2のステップと、
前記算出された分光放射輝度の特性値に基づいて対象物の温度を算出する第3のステップとを備える赤外線検出方法。
First to detect a first spectral irradiance of a first infrared ray having a first wavelength and a second spectral irradiance of a second infrared ray having a second wavelength longer than the first wavelength Steps of
A first spectral irradiance ratio, which is a ratio of the first spectral irradiance and the second spectral irradiance, a blackbody spectral radiance at the first wavelength, and a blackbody spectrum at the second wavelength. A second step of calculating a characteristic value of the spectral radiance at the first and second wavelengths based on an approximate value of a ratio with the radiance;
And a third step of calculating the temperature of the object based on the calculated characteristic value of the spectral radiance.
前記第1および第2の波長は、黒体分光放射輝度の最大値が得られるピーク波長よりも長い、請求項17に記載の赤外線検出方法。 The infrared detection method according to claim 17, wherein the first and second wavelengths are longer than a peak wavelength at which the maximum value of the black body spectral radiance is obtained. 前記第2のステップにおいて、前記第1の分光放射照度比および前記近似値に基づいて、前記対象物から前記第1および第2の検出器までの間における前記第1の赤外線の透過率である第1の透過率と前記対象物から前記第1および第2の検出器までの間における前記第2の赤外線の透過率である第2の透過率との比である第1の透過率比を前記特性値として算出し、
前記第3のステップにおいて、前記第1の赤外線の第1の吸光係数と前記第2の赤外線の第2の吸光係数との比である吸光係数比を含む根を用いた前記第1の透過率比の平方根を算出して第1の算出温度を算出し、その算出した第1の算出温度を前記対象物の温度として算出する、請求項17または請求項18に記載の赤外線検出方法。
In the second step, it is a transmittance of the first infrared ray between the object and the first and second detectors based on the first spectral irradiance ratio and the approximate value. A first transmittance ratio, which is a ratio of a first transmittance and a second transmittance that is the transmittance of the second infrared ray between the object and the first and second detectors, Calculated as the characteristic value,
In the third step, the first transmittance using a root including an extinction coefficient ratio that is a ratio of the first extinction coefficient of the first infrared ray and the second extinction coefficient of the second infrared ray. The infrared detection method according to claim 17 or 18, wherein a square root of the ratio is calculated to calculate a first calculated temperature, and the calculated first calculated temperature is calculated as the temperature of the object.
前記第3のステップにおいて、下記の式(1)によって算出された前記第1の算出温度を前記対象物の温度として算出する、請求項19に記載の赤外線検出方法。
Figure 2020085697
[式(1)において、hは、プランク定数であり、kは、ボルツマン定数であり、cは、光速であり、λは、前記第1の波長であり、λは、前記第2の波長であり、αは、前記対象物が放射する分光放射輝度のうち、前記第1および第2の検出器が検出する割合であり、Test1は、前記第1の算出温度であり、ε(λ)は、前記第1の吸光係数であり、ε(λ)は、前記第2の吸光係数であり、I(λ,T)は、前記第1の分光放射照度であり、I(λ,T)は、前記第2の分光放射照度であり、Restは、前記近似値であり、Tは、絶対温度である。]
The infrared detection method according to claim 19, wherein, in the third step, the first calculated temperature calculated by the following equation (1) is calculated as the temperature of the object.
Figure 2020085697
[In the formula (1), h is Planck's constant, k is Boltzmann's constant, c is the speed of light, λ 2 is the first wavelength, and λ 3 is the second wavelength. Is a wavelength, α is a ratio of the spectral radiance emitted by the object detected by the first and second detectors, T est1 is the first calculated temperature, and ε a2 ) is the first extinction coefficient, ε a3 ) is the second extinction coefficient, and I(λ 2 , T) is the first spectral irradiance. , I(λ 3 , T) is the second spectral irradiance, R est is the approximate value, and T is the absolute temperature. ]
前記第3のステップにおいて、前記第1の算出温度を補正した第2の算出温度を前記対象物の温度として算出する、請求項19または請求項20に記載の赤外線検出方法。 The infrared detection method according to claim 19 or 20, wherein, in the third step, a second calculated temperature obtained by correcting the first calculated temperature is calculated as the temperature of the object. 前記第3のステップにおいて、下記の式(2)によって補正された第2の算出温度を前記対象物の温度として算出する、請求項21に記載の赤外線検出方法。
Figure 2020085697
[式(2)において、hは、プランク定数であり、kは、ボルツマン定数であり、cは、光速であり、λは、前記第1の波長であり、λは、前記第2の波長であり、Test1は、前記第1の算出温度であり、Test2は、前記第2の算出温度であり、ε(λ)は、前記第1の吸光係数であり、ε(λ)は、前記第2の吸光係数であり、Restは、前記近似値であり、R(Test1)は、前記第1の算出温度および前記第1の波長における黒体分光放射輝度と、前記第1の算出温度および前記第2の波長における黒体分光放射輝度との比である。]
22. The infrared detection method according to claim 21, wherein in the third step, a second calculated temperature corrected by the following equation (2) is calculated as the temperature of the object.
Figure 2020085697
[In Formula (2), h is Planck's constant, k is Boltzmann's constant, c is the speed of light, λ 2 is the first wavelength, and λ 3 is the second wavelength. Wavelength, T est1 is the first calculated temperature, T est2 is the second calculated temperature, ε a2 ) is the first extinction coefficient, and ε a ( λ 3 ) is the second extinction coefficient, R est is the approximate value, and R(T est1 ) is the black body spectral radiance at the first calculated temperature and the first wavelength. , The ratio of the first calculated temperature and the blackbody spectral radiance at the second wavelength. ]
前記第1のステップにおいて、前記第1の波長よりも短い第3の波長を有する第3の赤外線の第3の分光放射照度を更に検出し、
前記第2のステップにおいて、前記第1の透過率比から前記第1および第2の透過率のいずれか一方の透過率である第3の透過率を算出するとともに、前記対象物から前記第1、第2および第3の検出器までの間における前記第3の赤外線の透過率である第4の透過率を前記第3の透過率から算出し、
前記第3のステップにおいて、前記算出された第4の透過率と前記第3の透過率とに基づいて前記対象物の温度を算出する、請求項19に記載の赤外線検出方法。
In the first step, further detecting a third spectral irradiance of a third infrared having a third wavelength shorter than the first wavelength,
In the second step, a third transmittance, which is one of the first and second transmittances, is calculated from the first transmittance ratio, and the first transmittance is calculated from the object. , A fourth transmittance, which is the transmittance of the third infrared ray between the second and third detectors, is calculated from the third transmittance,
20. The infrared detection method according to claim 19, wherein in the third step, the temperature of the object is calculated based on the calculated fourth transmittance and the third transmittance.
前記特性値に基づいて前記対象物から前記第1および第2の検出器までの間に存在する吸収体の絶対量または濃度を算出る第5のステップを更に備える、請求項17から請求項23のいずれか1項に記載の赤外線検出方法。 24. The method according to claim 17, further comprising a fifth step of calculating an absolute amount or concentration of an absorber existing between the object and the first and second detectors based on the characteristic value. The infrared detection method according to any one of 1. 前記第2のステップにおいて、前記第1の分光放射照度比および前記近似値に基づいて、前記第1の波長における第1の放射率と前記第2の波長における第2の放射率との比である放射率比を前記特性値として算出し、
前記第3のステップにおいて、前記算出された放射率比に基づいて前記対象物の温度を算出する、請求項17に記載の赤外線検出方法。
In the second step, based on the first spectral irradiance ratio and the approximate value, a ratio of a first emissivity at the first wavelength and a second emissivity at the second wavelength. Calculate a certain emissivity ratio as the characteristic value,
The infrared detection method according to claim 17, wherein in the third step, the temperature of the object is calculated based on the calculated emissivity ratio.
前記第2のステップにおいて、前記放射率比に基づいて前記第1および第2の放射率のいずれか一方の放射率である第3の放射率を算出し、
前記第3のステップにおいて、前記算出された第3の放射率に基づいて前記対象物の温度を算出する、請求項25に記載の赤外線検出方法。
In the second step, a third emissivity that is an emissivity of either one of the first and second emissivity is calculated based on the emissivity ratio,
The infrared detection method according to claim 25, wherein in the third step, the temperature of the object is calculated based on the calculated third emissivity.
中赤外から遠赤外までの波長範囲において前記第1および第2の波長を選択する第6のステップを更に備え、
前記第6のステップにおいて、前記対象物の温度の測定範囲における前記対象物の温度と前記対象物の算出温度との誤差が、前記算出される算出温度の精度を規定する精度定格よりも小さくなるように前記第1および第2の波長を選択する、請求項17から請求項26のいずれか1項に記載の赤外線検出方法。
Further comprising a sixth step of selecting the first and second wavelengths in the wavelength range from mid infrared to far infrared.
In the sixth step, the error between the temperature of the object and the calculated temperature of the object in the measurement range of the temperature of the object is smaller than the accuracy rating that defines the accuracy of the calculated temperature. The infrared detection method according to any one of claims 17 to 26, wherein the first and second wavelengths are selected as described above.
前記第1の分光放射照度を検出する第1の検出器および前記第2の分光放射照度を検出する第2の検出器は、量子井戸型または量子ドット型の同一の検出器からなり、
前記赤外線検出方法は、前記同一の検出器に電圧を印加して、前記第1および第2の検出器が検出する波長をそれぞれ第1および第2の波長に制御する第7のステップを更に備える、請求項17から請求項22のいずれか1項に記載の赤外線検出方法。
The first detector for detecting the first spectral irradiance and the second detector for detecting the second spectral irradiance are the same detector of quantum well type or quantum dot type,
The infrared detection method further comprises a seventh step of applying a voltage to the same detector to control the wavelengths detected by the first and second detectors to the first and second wavelengths, respectively. The infrared detection method according to any one of claims 17 to 22.
前記第1の分光放射照度を検出する第1の検出器、前記第2の分光放射照度を検出する第2の検出器および前記第3の分光放射照度を検出する第3の検出器は、量子井戸型または量子ドット型の同一の検出器からなり、
前記赤外線検出方法は、前記同一の検出器に電圧を印加して、前記第1から第3の検出器が検出する波長をそれぞれ第1から第3の波長に制御する第8のステップを更に備える、請求項23から請求項27のいずれか1項に記載の赤外線検出方法。
The first detector that detects the first spectral irradiance, the second detector that detects the second spectral irradiance, and the third detector that detects the third spectral irradiance are quantum It consists of the same detector of the well type or quantum dot type,
The infrared detection method further comprises an eighth step of applying a voltage to the same detector to control the wavelengths detected by the first to third detectors to the first to third wavelengths, respectively. The infrared detection method according to any one of claims 23 to 27.
前記第1の分光放射照度を検出する第1の検出器および前記第2の分光放射照度を検出する第2の検出器は、アレイ状に配置された検出器群を構成し、
前記第1のステップにおいて、複数の前記検出器群の各々は、前記第1および第2の分光放射照度を検出し、
前記第2のステップにおいて、前記第1の分光放射照度比および前記近似値に基づいて前記特性値を算出する処理を複数組の前記第1および第2の分光放射照度について実行して複数の前記特性値を算出し、
前記第3のステップにおいて、前記複数の特性値に基づいて前記対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて前記対象物の温度分布を算出する、請求項17に記載の赤外線検出方法。
The first detector for detecting the first spectral irradiance and the second detector for detecting the second spectral irradiance constitute a detector group arranged in an array,
In the first step, each of the plurality of detector groups detects the first and second spectral irradiances,
In the second step, a process of calculating the characteristic value based on the first spectral irradiance ratio and the approximate value is executed for a plurality of sets of the first and second spectral irradiances and the plurality of the Calculate the characteristic value,
In the third step, a plurality of temperatures in a plurality of regions of the target object are calculated based on the plurality of characteristic values, and a temperature distribution of the target object is calculated based on the calculated plurality of temperatures. Item 18. The infrared detection method according to Item 17.
前記第1の分光放射照度を検出する第1の検出器、前記第2の分光放射照度を検出する第2の検出器および前記第3の分光放射照度を検出する第3の検出器は、アレイ状に配置された検出器群を構成し、
前記第1のステップにおいて、複数の前記検出器群の各々は、前記第1から第3の分光放射照度を検出し、
前記第2のステップにおいて、前記第1の透過率比から前記第3の透過率を算出する処理を複数の前記検出器群によって検出された複数組の前記第1および第2の分光放射照度について実行して複数の第3の透過率を算出し、前記複数の第3の透過率から複数の前記第4の透過率を算出し、
前記第3のステップにおいて、前記複数の第3の透過率および前記複数の第4の透過率に基づいて前記対象物の複数の領域における複数の温度を算出し、その算出した複数の温度に基づいて前記対象物の温度分布を算出する、請求項23に記載の赤外線検出方法。
The first detector that detects the first spectral irradiance, the second detector that detects the second spectral irradiance, and the third detector that detects the third spectral irradiance are arrays. Form a detector group arranged in a
In the first step, each of the plurality of detector groups detects the first to third spectral irradiances,
In the second step, a process of calculating the third transmittance from the first transmittance ratio is performed on a plurality of sets of the first and second spectral irradiances detected by the plurality of detector groups. Executing to calculate a plurality of third transmittances, calculating a plurality of the fourth transmittances from the plurality of third transmittances,
In the third step, a plurality of temperatures in a plurality of regions of the object are calculated based on the plurality of third transmittances and the plurality of fourth transmittances, and based on the calculated plurality of temperatures. 24. The infrared detection method according to claim 23, wherein the temperature distribution of the object is calculated by calculating the temperature distribution.
受付手段が、第1の波長を有する第1の赤外線の第1の分光放射照度と、前記第1の波長よりも長い第2の波長を有する第2の赤外線の第2の分光放射照度とを受け付ける第1のステップと、
算出手段が、前記第1の分光放射照度と前記第2の分光放射照度との比である第1の分光放射照度比と、前記第1の波長における黒体分光放射輝度と前記第2の波長における黒体分光放射輝度との比の近似値とに基づいて、前記第1および第2の波長における分光放射輝度の特性値を算出する第2のステップと、
前記算出手段が、前記算出した分光放射輝度の特性値に基づいて対象物の温度を算出する第3のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
The reception means sets the first spectral irradiance of the first infrared ray having the first wavelength and the second spectral irradiance of the second infrared ray having the second wavelength longer than the first wavelength. The first step of accepting,
The calculating means has a first spectral irradiance ratio, which is a ratio of the first spectral irradiance and the second spectral irradiance, a blackbody spectral radiance at the first wavelength, and the second wavelength. A second step of calculating a characteristic value of the spectral radiance at the first and second wavelengths based on an approximate value of the ratio to the black body spectral radiance at
A program for causing a computer to execute a third step of calculating the temperature of an object based on the calculated characteristic value of the calculated spectral radiance.
前記第1および第2の波長は、黒体分光放射輝度の最大値が得られるピーク波長よりも長い、請求項32に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。 The program for causing a computer to execute according to claim 32, wherein the first and second wavelengths are longer than a peak wavelength at which a maximum value of black body spectral radiance is obtained. 請求項32または請求項33に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium in which the program according to claim 32 or 33 is recorded.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114018417A (en) * 2022-01-07 2022-02-08 杭州纳境科技有限公司 Multi-region color temperature detection method and device

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