JP2021043103A - Infrared measurement system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、赤外線測定システムに関する。 The present invention relates to an infrared measurement system.
従来、赤外線測定装置に備えられる光学系自身の熱エネルギーが測定結果に影響を与えることが問題となっていた。この問題を解決するための技術として、光学系自身の熱エネルギー量を測定し、赤外線センサが測定した赤外線量を補正する環境温度補正技術が知られている。(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, there has been a problem that the thermal energy of the optical system itself provided in the infrared measuring device affects the measurement result. As a technique for solving this problem, an environmental temperature correction technique for measuring the amount of thermal energy of the optical system itself and correcting the amount of infrared rays measured by an infrared sensor is known. (See, for example, Patent Document 1).
従来技術による環境温度補正技術では、赤外線センサの周囲温度を所定温度に制御した状態で、黒体炉から放射された熱エネルギー量を測定する。赤外線センサを温度制御可能な恒温槽の内部空間に配置し、黒体炉を恒温槽の外部空間に配置した場合、恒温槽の内部空間から恒温槽の外部空間に備えられた黒体炉が放射する赤外線のエネルギー量を検出するため、赤外線センサの画角に基づいた大きさの赤外線透過部を備えることが考えられる。しかしながら赤外線センサの画角に基づいた大きさの赤外線透過部を備えることにより、恒温槽内部の熱が外部に放射される問題が生じていた。 In the environmental temperature correction technology based on the conventional technique, the amount of heat energy radiated from the blackbody furnace is measured while the ambient temperature of the infrared sensor is controlled to a predetermined temperature. When the infrared sensor is placed in the internal space of the constant temperature bath and the blackbody furnace is placed in the external space of the constant temperature bath, the blackbody furnace provided in the external space of the constant temperature bath radiates from the internal space of the constant temperature bath. In order to detect the amount of infrared energy to be emitted, it is conceivable to provide an infrared transmitting portion having a size based on the angle of view of the infrared sensor. However, by providing the infrared transmitting portion having a size based on the angle of view of the infrared sensor, there is a problem that the heat inside the constant temperature bath is radiated to the outside.
すなわち、従来手法によると、赤外線センサの環境温度を所望の温度に制御した状態で温度測定をする場合、恒温槽内の温度管理が容易でないという問題があった。 That is, according to the conventional method, there is a problem that it is not easy to control the temperature in the constant temperature bath when the temperature is measured in a state where the environmental temperature of the infrared sensor is controlled to a desired temperature.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、恒温槽内の温度管理が容易な赤外線測定システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an infrared measurement system in which temperature control in a constant temperature bath is easy.
本発明の一態様に係る赤外線測定システムは、外部空間と内部空間との間の熱の伝達を低減する断熱壁と、前記外部空間に位置する物体から放射される赤外線を前記内部空間の集光位置に集光するレンズが備えられた測定窓と、前記集光位置に赤外線センサの赤外線入射部を保持する保持部と、前記内部空間の温度を所定の温度に制御する温度制御部とを備える恒温槽と、前記外部空間に備えられ前記測定窓に対して赤外線を放射する熱源と、前記内部空間の前記保持部に保持され、前記レンズが集光する前記熱源から発せられる赤外線のエネルギー量を検出する赤外線センサと、を備える。 In the infrared measurement system according to one aspect of the present invention, a heat insulating wall that reduces heat transfer between the external space and the internal space and infrared rays radiated from an object located in the external space are collected in the internal space. It includes a measurement window provided with a lens that collects light at a position, a holding unit that holds an infrared incident portion of an infrared sensor at the focusing position, and a temperature control unit that controls the temperature of the internal space to a predetermined temperature. A constant temperature bath, a heat source provided in the external space and radiating infrared rays to the measurement window, and an amount of infrared energy emitted from the heat source held in the holding portion of the internal space and collected by the lens. It is equipped with an infrared sensor for detecting.
また、本発明の一態様に係る赤外線測定システムにおいて、前記熱源は黒体炉である。 Further, in the infrared measurement system according to one aspect of the present invention, the heat source is a blackbody furnace.
また、本発明の一態様に係る赤外線測定システムにおいて、前記レンズは、前記恒温槽の前記内部空間でありかつ前記赤外線センサの画角に含まれる空間である内部視野空間と、前記恒温槽の前記外部空間でありかつ前記赤外線センサの画角に含まれる空間である外部視野空間との間に位置する。 Further, in the infrared measurement system according to one aspect of the present invention, the lens is an internal visual field space which is the internal space of the constant temperature bath and is included in the angle of view of the infrared sensor, and the constant temperature bath. It is located between the external visual field space, which is an external space and is a space included in the angle of view of the infrared sensor.
また、本発明の一態様に係る赤外線測定システムにおいて、前記レンズは、凸メニスカス型レンズであり、前記内部視野空間のうち少なくとも一部が前記恒温槽の外形と前記レンズとの間に位置する。 Further, in the infrared measurement system according to one aspect of the present invention, the lens is a convex meniscus type lens, and at least a part of the internal visual field space is located between the outer shape of the constant temperature bath and the lens.
また、本発明の一態様に係る赤外線測定システムにおいて、前記レンズは、前記内部視野空間側の面が平面である平凸レンズである。 Further, in the infrared measurement system according to one aspect of the present invention, the lens is a plano-convex lens whose surface on the internal visual field space side is a flat surface.
本発明によれば、恒温槽内の温度管理が容易な赤外線測定システムを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an infrared measurement system in which temperature control in a constant temperature bath is easy.
以下、従来技術について説明する。
[従来技術について]
従来技術によると、所定の温度環境下で赤外線センサの出力を測定する場合、赤外線センサを、温度制御可能な恒温槽の内部空間に配置し、黒体炉を恒温槽の外部空間に配置していた。赤外線センサは恒温槽の内部空間から、恒温槽の外部空間に備えられた黒体炉が放射する赤外線のエネルギー量を検出する。恒温槽の内部空間に備えられた赤外線センサは、恒温槽の外部空間に備えられた黒体炉が放射する赤外線のエネルギー量を検出するため、恒温槽の壁には赤外線センサの画角に基づいた大きさの赤外線透過部を備えることがあった。
Hereinafter, the prior art will be described.
[Conventional technology]
According to the prior art, when measuring the output of an infrared sensor under a predetermined temperature environment, the infrared sensor is placed in the internal space of a temperature-controllable constant temperature bath, and the blackbody furnace is placed in the external space of the constant temperature bath. It was. The infrared sensor detects the amount of infrared energy emitted by the blackbody furnace provided in the external space of the constant temperature bath from the internal space of the constant temperature bath. The infrared sensor installed in the internal space of the constant temperature bath detects the amount of infrared energy emitted by the blackbody furnace installed in the external space of the constant temperature bath, so the wall of the constant temperature bath is based on the angle of view of the infrared sensor. In some cases, it was provided with an infrared transmitting part of a large size.
図5は、従来技術における測定対象熱源が放射する赤外線を恒温槽内から赤外線センサが検出する方法を示す図である。
従来技術において、赤外線センサ90は、恒温槽91の内部空間に備えられる。測定対象熱源95は、恒温槽91の外部空間に備えられる。赤外線センサ90は、恒温槽91の外部空間に備えられる測定対象熱源95が放射する赤外線のエネルギー量を検出する。そのため、赤外線の透過率が高い赤外線透過部材93を開放穴92に配置することが考えられる。
赤外線センサ90は、赤外線透過部材93を通して測定対象熱源95が放射する赤外線のエネルギー量を検出する。そのため、赤外線センサ90の画角に応じて、開放穴及び赤外線透過部材93を大きくしなければならない。
したがって、開放穴及び赤外線透過部材93を大きくすればするほど、恒温槽91の内部空間から外部空間へ赤外線が放射されてしまっていた。
FIG. 5 is a diagram showing a method in which an infrared sensor detects infrared rays radiated by a heat source to be measured in a constant temperature bath in the prior art.
In the prior art, the
The
Therefore, the larger the opening hole and the infrared transmitting
図6は、従来技術における測定対象熱源が放射する赤外線を恒温槽内から赤外線センサが複数位置から検出する方法を示す図である。
例えば、赤外線センサ90の画角が赤外線透過部材93の大きさを超えてしまう場合には、センサの配置位置を光軸が異なる複数位置に配置し、それぞれの配置位置からの測定結果を得ることにより、赤外線センサの画角全てについて測定することが考えられる。
赤外線センサ90の画角が赤外線透過部材93よりも広い場合には、全ての画角を複数回に分けて測定するため、赤外線センサ90を複数位置に移動し、それぞれの位置からの測定を行う。この場合、赤外線センサ90の画角に併せた大きさの、測定対象熱源95を使用しなければならない。
別の方法として、センサが向く角度を変えながら複数回の測定を行うことも考えられるが、複数回の測定を行わなければならず、測定に時間がかかる。また、赤外線センサ90の画角に併せた大きさの、測定対象熱源95を使用しなければならない。
FIG. 6 is a diagram showing a method in which an infrared sensor detects infrared rays radiated by a heat source to be measured from a plurality of positions in a constant temperature bath in the prior art.
For example, when the angle of view of the
When the angle of view of the
As another method, it is conceivable to perform the measurement a plurality of times while changing the angle at which the sensor faces, but the measurement must be performed a plurality of times, which takes a long time. Further, it is necessary to use the
以下、本実施形態についてについて説明する。
[本実施形態について]
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
[赤外線測定システム100の概要]
図1は、実施形態における赤外線測定システム100の一例を示す図である。
赤外線測定システム100は、赤外線センサ10と、恒温槽20と、測定対象熱源40とを備える。赤外線測定システム100において、赤外線センサ10は恒温槽20の内部空間に備えられる。赤外線センサ10は、恒温槽20の外部空間に備えられる測定対象熱源40から放射される赤外線のエネルギー量を検出する。
以降の説明において、x軸、y軸及びz軸の三次元直交座標系(xyz軸座標系)によって赤外線センサ10、恒温槽20及び測定対象熱源40の向きを示す場合がある。
Hereinafter, the present embodiment will be described.
[About this embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Overview of infrared measurement system 100]
FIG. 1 is a diagram showing an example of an
The
In the following description, the directions of the
赤外線センサ10は、一例としてアレイ型赤外線センサである。赤外線センサ10は、不図示の画素配列面内にアレイ状に配列された複数の画素を備える。ここでアレイ状に配列されるとは、一例として、赤外線検出素子がy軸方向とz軸方向とに等間隔において配列されることである。複数の画素が配列された画素配列面は、x軸に垂直に配置される。複数の画素のそれぞれは赤外線検出素子である。つまり、赤外線センサ10とは、複数の赤外線検出素子がアレイ状に配列された赤外線センサである。
本実施形態において、赤外線センサ10は赤外線センサ窓部11を備えている。赤外線センサ10は、赤外線センサ窓部11を通して、測定対象熱源40が放射する赤外線のエネルギー量を検出する。つまり赤外線センサ窓部11は、赤外線センサ10の赤外線入射部である。
The
In the present embodiment, the
本実施形態において、赤外線センサ10は、検出した赤外線のエネルギー量を電圧値として出力する。
なお、赤外線センサ10は、不図示のCPU又はアナログデジタルコンバータ等の信号変換ICを備えていてもよい。赤外線センサ10は、検出した赤外線のエネルギー量をシリアル通信信号や、パラレル通信信号等のデジタルデータに変換して出力してもよい。赤外線センサ10が出力するデジタルデータは、有線接続による出力であるか、無線接続による出力であるかを問わない。
In the present embodiment, the
The
恒温槽20は、外部空間と内部空間との間の熱の伝達を低減する断熱壁を備えている。本実施形態において、恒温槽20は断熱壁を六面に備える直方体である。恒温槽20は不図示の温度制御部を備えており、温度制御部は内部空間の温度を所定の温度に制御する。赤外線測定システム100は、温度制御部により恒温槽20の内部空間を所定の温度に制御することにより、低温環境下又は高温環境下等の所定の温度環境下での環境試験(信頼性評価試験等)を行うことが可能である。
The
図2に示すように、恒温槽20は、断熱壁のうち一面に開放穴21を有する。以後、開放穴21を測定窓とも表す場合がある。恒温槽20は、開放穴21を有することにより、恒温槽20の内部空間と恒温槽20の外部空間とが結合され、内部空間と外部空間との間での物質の往来が可能となる。
As shown in FIG. 2, the
図1に戻って、レンズ30について説明する。本実施形態において、恒温槽20は、開放穴21にレンズ30を備える。
レンズ30は、赤外線透過率が高い部材により構成される。赤外線透過率が高い部材とは、フッ化カルシウム、フッ化バリウム又は硫化亜鉛等である。
レンズ30は、恒温槽20の外部空間に位置する物体から放射される赤外線を、恒温槽20の内部空間の集光位置SPに集光する。つまり、レンズ30は正のパワーを有する凸レンズである。
恒温槽20の内部空間には、レンズ30の集光位置SPに赤外線センサ10の赤外線入射部が位置するように、赤外線センサ10を保持する保持部12が備えられる。赤外線センサ10は恒温槽20が備える保持部12により、恒温槽20の内部空間に保持され、レンズ30が集光する測定対象熱源40から発せられる赤外線のエネルギー量を検出する。
Returning to FIG. 1, the
The
The
The internal space of the
測定対象熱源40は、恒温槽20の外部空間に備えられ、測定窓に対して赤外線を放射する熱源である。測定対象熱源40は、恒温槽20のレンズ30を備える面に対向して、距離Lの位置に設置される。
一例として、測定対象熱源40は黒体炉である。本実施形態において、測定対象熱源40は平面黒体炉であるとして説明する。
The
As an example, the
黒体とは、黒体自体の温度に対応した赤外線量の赤外線を放射するものであり、予め設定された温度に保持される。黒体炉では、ノイズの影響がない状態での温度測定が可能である。
平面黒体炉とは、平面形の黒体面を有する黒体炉である。
黒体炉には、平面黒体炉の他に、球形をした黒体面を有するキャビティ型黒体炉も含まれる。本実施形態においては、測定対象熱源40は平面黒体炉である場合について説明する。
The blackbody radiates infrared rays in an amount of infrared rays corresponding to the temperature of the blackbody itself, and is maintained at a preset temperature. In a blackbody furnace, it is possible to measure the temperature without being affected by noise.
A flat blackbody furnace is a blackbody furnace having a flat blackbody surface.
In addition to the flat blackbody furnace, the blackbody furnace also includes a cavity type blackbody furnace having a spherical blackbody surface. In the present embodiment, the case where the
測定対象熱源40は、赤外線センサ10によって観察される面である放射面OPを備える。
測定対象熱源40が備える放射面OPの高さH及び幅Wは、赤外線センサ10のセンサ画角SA、レンズ30の屈折率及び距離Lによって決定される。
The
The height H and width W of the radiation surface OP included in the
[平凸型レンズを使用した場合の実施形態の一例]
図3は、実施形態における平凸型レンズを使用した場合の一例を示す図である。
赤外線測定システム101は、赤外線センサ10と、恒温槽20と、測定対象熱源40とを備える。本実施形態において、恒温槽20は、開放穴21に平凸型レンズ31を備える。図3における赤外線測定システム101は、図1におけるx−y平面である。
[Example of an Embodiment when a plano-convex lens is used]
FIG. 3 is a diagram showing an example when the plano-convex lens in the embodiment is used.
The
平凸型レンズ31は、熱源側レンズ面32及びセンサ側レンズ面33を備える。平凸型レンズ31は、熱源側レンズ面32が凸曲面、センサ側レンズ面33が平面で構成され、正のパワーを有するレンズである。
熱源側レンズ面32は、平凸型レンズ31が恒温槽20の外部空間に面する側の面であり、センサ側レンズ面33は、平凸型レンズ31が恒温槽20の内部空間に面する側の面である。
平凸型レンズ31は、レンズ30の一例である。
The plano-
The heat source
The plano-
内部視野空間AR1は、恒温槽20の内部空間であり、かつ赤外線センサ10のセンサ画角SAに含まれる空間である。
拡張外部視野空間AR2は、恒温槽20の外部空間であり、かつ平凸型レンズ31による屈折を考慮しない場合の赤外線センサ10のセンサ画角SAに含まれる空間である。
外部視野空間AR3は、恒温槽20の外部空間であり、かつ平凸型レンズ31による屈折を考慮する場合の赤外線センサ10のセンサ画角SAに含まれる空間である。外部視野空間AR3は、拡張外部視野空間AR2に含まれる。
平凸型レンズ31は、内部視野空間AR1と外部視野空間AR3との間に位置する。つまり、平凸型レンズ31は、恒温槽20の内部空間でありかつ赤外線センサ10のセンサ画角SAに含まれる空間である内部視野空間AR1と、恒温槽20の外部空間でありかつ赤外線センサ10のセンサ画角SAに含まれる空間である外部視野空間AR3との間に位置する。
平凸型レンズ31は、内部視野空間側の面であるセンサ側レンズ面33が平面である。
The internal visual field space AR1 is an internal space of the
The extended external visual field space AR2 is an external space of the
The external visual field space AR3 is an external space of the
The plano-
In the plano-
測定対象熱源40は、恒温槽20の外部空間に位置し、恒温槽20から距離L離れた位置に設置される。本実施形態において、測定対象熱源40は、平面黒体炉である。
測定対象熱源40の放射面OPによって放射される赤外線は、平凸型レンズ31によって集光位置SPに集光される。平凸型レンズ31によって集光される赤外線は、赤外線センサ10の赤外線センサ窓部11に入射する。赤外線センサ10は、測定対象熱源40によって放射される赤外線のエネルギー量を検出する。
The
The infrared rays emitted by the radiation surface OP of the
熱源幅W2は、本実施形態における測定対象熱源40のy軸方向における幅である。測定対象熱源40から放射される赤外線は、平凸型レンズ31により屈折し、赤外線センサ10の赤外線センサ窓部11に入射する。熱源幅W2の最小値は、距離L、センサ画角SA及び平凸型レンズ31の屈折率により決定される。
The heat source width W2 is the width of the
熱源幅W1は、恒温槽20が平凸型レンズ31を備えない場合の、測定対象熱源40のy軸方向における幅である。センサ画角SAを有する赤外線センサ10は、平凸型レンズ31による屈折を考慮しない場合、測定対象熱源40の放射面OPにおいて熱源幅W1の幅を検出可能である。したがって、熱源幅W1の最小値は、距離L、センサ画角SAにより決定される。
The heat source width W1 is the width of the
ここで、熱源幅W2は、熱源幅W1に比べて小さい。したがって、本実施形態において赤外線測定システム101は、平凸型レンズ31を備えない場合の測定対象熱源の大きさに比べて、より小さい測定対象熱源を使用することが可能となる。
Here, the heat source width W2 is smaller than the heat source width W1. Therefore, in the present embodiment, the
[凸メニスカス型レンズを使用した場合の実施形態の一例]
図4は、実施形態における凸メニスカス型レンズを使用した場合の一例を示す図である。
赤外線測定システム102は、赤外線センサ10と、恒温槽20と、測定対象熱源40とを備える。本実施形態において、恒温槽20は、開放穴21に凸メニスカス型レンズ35を備える。図4における赤外線測定システム102は、図1におけるx−y平面である。
[Example of an Embodiment when a convex meniscus type lens is used]
FIG. 4 is a diagram showing an example when the convex meniscus type lens in the embodiment is used.
The
凸メニスカス型レンズ35は、熱源側レンズ面36及びセンサ側レンズ面37を備える。凸メニスカス型レンズ35は、熱源側レンズ面36及びセンサ側レンズ面37のいずれもが曲面で構成され、正のパワーを有するレンズである。
熱源側レンズ面36は、凸メニスカス型レンズ35の外部空間側であり、センサ側レンズ面33は、凸メニスカス型レンズ35の内部空間側である。
凸メニスカス型レンズ35は、レンズ30の一例である。
The convex
The heat source
The convex
内部視野空間AR1は、恒温槽20の内部空間であり、かつ赤外線センサ10のセンサ画角SAに含まれる空間である。
拡張外部視野空間AR2は、恒温槽20の外部空間であり、かつ凸メニスカス型レンズ35による屈折を考慮しない場合の赤外線センサ10のセンサ画角SAに含まれる空間である。
外部視野空間AR3は、恒温槽20の外部空間であり、かつ凸メニスカス型レンズ35による屈折を考慮する場合の赤外線センサ10のセンサ画角SAに含まれる空間である。外部視野空間AR3は、拡張外部視野空間AR2に含まれる。
凸メニスカス型レンズ35は、内部視野空間AR1と外部視野空間AR3との間に位置する。本実施形態において内部視野空間AR1のうち少なくとも一部は、恒温槽20の外形と凸メニスカス型レンズ35との間に位置する。
The internal visual field space AR1 is an internal space of the
The extended external visual field space AR2 is an external space of the
The external visual field space AR3 is an external space of the
The
測定対象熱源40は、恒温槽20の外部空間に位置し、恒温槽20から距離L離れた位置に設置される。本実施形態において、測定対象熱源40は、平面黒体炉である。
測定対象熱源40によって放射される赤外線は、凸メニスカス型レンズ35によって集光位置SPに集光される。凸メニスカス型レンズ35によって集光される赤外線は、赤外線センサ10の赤外線センサ窓部11に入射する。赤外線センサ10は、測定対象熱源40によって放射される赤外線のエネルギー量を検出する。
The
The infrared rays emitted by the
熱源幅W3は、本実施形態における測定対象熱源40のy軸方向における幅である。測定対象熱源40から放射される赤外線は、凸メニスカス型レンズ35により屈折し、赤外線センサ10の赤外線センサ窓部11に入射する。熱源幅W3の最小値は、距離L、センサ画角SA及び凸メニスカス型レンズ35の屈折率により決定される。
The heat source width W3 is the width of the
熱源幅W1は、恒温槽20が凸メニスカス型レンズ35を備えない場合の、測定対象熱源40のy軸方向における幅である。センサ画角SAを有する赤外線センサ10は、凸メニスカス型レンズ35による屈折を考慮しない場合、測定対象熱源40の放射面OPにおいて熱源幅W1の幅を検出可能である。したがって、熱源幅W1の最小値は、距離L、センサ画角SAにより決定される。
The heat source width W1 is the width of the
ここで、熱源幅W3は、熱源幅W1に比べて小さい。したがって、本実施形態において赤外線測定システム102は、凸メニスカス型レンズ35を備えない場合の測定対象熱源の大きさに比べて、より小さい測定対象熱源を使用することが可能となる。
Here, the heat source width W3 is smaller than the heat source width W1. Therefore, in the present embodiment, the
[実施形態の効果のまとめ]
以上説明したように、本実施形態の赤外線測定システム100は、恒温槽20と、測定対象熱源40と、赤外線センサ10とを備える。恒温槽20は、開放穴21に、レンズ30を備える。レンズ30は外部空間に配置された熱源が放射する赤外線を恒温槽20の内部空間へ集光する。赤外線センサ10は、レンズ30により集光された赤外線のエネルギー量を検出する。恒温槽20は、開放穴21にレンズ30を備えることにより、開放穴21を小さくすることができる。つまり、恒温槽20は、開放穴21を小さくすることにより、内部空間から外部空間に対する熱の放出を抑えることができる。
したがって、本実施形態において、恒温槽内の温度管理が容易な赤外線測定システムを提供することができる。
[Summary of effects of embodiments]
As described above, the
Therefore, in the present embodiment, it is possible to provide an infrared measurement system in which the temperature inside the constant temperature bath can be easily controlled.
また、従来技術による方法を用いた温度測定では、赤外線センサの環境温度を所定の温度に制御した状態で対象熱源の温度測定をするため、赤外線センサ及び対象熱源を恒温槽の内部空間に配置した状態で測定することも考えられる。その場合、赤外線センサ及び測定対象熱源を収容可能な大きさの恒温槽を用意しなければならなかった。赤外線センサ及び対象熱源を共に恒温槽の内部空間に配置する場合、大型の恒温槽を用いなければならず、大型の恒温槽を用意する手間と費用がかかってしまう。
本願発明によれば、測定対象熱源40を恒温槽20の外部空間に配置する。測定対象熱源40を恒温槽20の内部空間に配置する場合と比較し、恒温槽20を小さくすることが可能となる。したがって本願発明によれば、大型の恒温槽を用意する手間と費用がからない。
Further, in the temperature measurement using the method by the prior art, the infrared sensor and the target heat source are arranged in the internal space of the constant temperature bath in order to measure the temperature of the target heat source while the environmental temperature of the infrared sensor is controlled to a predetermined temperature. It is also conceivable to measure in a state. In that case, it was necessary to prepare a constant temperature bath large enough to accommodate the infrared sensor and the heat source to be measured. When both the infrared sensor and the target heat source are arranged in the internal space of the constant temperature bath, a large constant temperature bath must be used, which requires labor and cost to prepare a large constant temperature bath.
According to the present invention, the
また、従来技術による方法を用いた温度測定では、赤外線センサの画角に対応する大きさの測定対象熱源を用いなければならなかった。例えば、広角の赤外線センサを用いた測定をする場合には、赤外線センサの画角に応じて、測定対象熱源も大きな熱源を用いなければならなかった。また、赤外線センサの画角よりも測定対象熱源が小さい場合、センサの配置位置を光軸が異なる複数位置に配置し、それぞれの配置位置からの測定結果を得ることにより、赤外線センサの画角全てについて測定していた。もしくは、センサが向く角度を変えながら複数回の測定を行っていた。
本実施形態によれば、レンズ30は、外部空間に位置する物体から放射される赤外線を内部空間の集光位置に集光する凸レンズである。したがって、レンズ30により物体が放射する赤外線を集光することにより、本実施形態における赤外線測定システム100は、一度の測定で、赤外線センサ10の画角全てについて測定を行うことができる。
また、本実施形態における赤外線測定システム100では、レンズ30により物体が放射する赤外線を集光することにより、測定対象熱源40の大きさを小さくすることができる。
Further, in the temperature measurement using the method by the prior art, it is necessary to use a heat source to be measured having a size corresponding to the angle of view of the infrared sensor. For example, when measuring using a wide-angle infrared sensor, a large heat source must be used as the heat source to be measured, depending on the angle of view of the infrared sensor. When the heat source to be measured is smaller than the angle of view of the infrared sensor, the sensors are arranged at a plurality of positions having different optical axes, and the measurement results from the respective arrangement positions are obtained to obtain all the angles of view of the infrared sensor. Was measuring about. Alternatively, the measurement was performed a plurality of times while changing the angle at which the sensor faces.
According to the present embodiment, the
Further, in the
また、上述した実施形態によれば、測定対象熱源40は黒体炉である。
本実施形態では、赤外線センサ10は内部空間の温度を所定の温度に制御可能な恒温槽20の内部空間に備えられ、測定対象熱源40から発せられる赤外線のエネルギー量を検出する。
したがって、赤外線測定システム100は、所定の温度環境下での、赤外線センサ10の特性を測定することができる。
Further, according to the above-described embodiment, the
In the present embodiment, the
Therefore, the
また、上述した実施形態によれば、レンズ30は内部視野空間AR1と、外部視野空間AR2との間に位置する。レンズ30が内部視野空間AR1と、外部視野空間AR2との間に位置するため、レンズ30と赤外線センサ10との間には、空気が流れる空間が確保される。恒温槽20の内部空間には、空気が流れる空間が確保されるため、空気が滞留しない。
したがって、本実施形態における恒温槽20は、空気が滞留しないため、温度調整が容易である。
Further, according to the above-described embodiment, the
Therefore, since air does not stay in the
また、上述した実施形態によれば、レンズ30は、凸メニスカス型レンズである。凸メニスカス型レンズ35は、内部視野空間のうち少なくとも一部が恒温槽20の外形と凸メニスカス型レンズ35との間に位置するように配置される。凸メニスカス型レンズ35を使用した場合は、平凸型レンズ31を使用した場合と比較して、赤外線センサ10をより凸メニスカス型レンズ35に近い位置に配置することができる。赤外線センサ10をより凸メニスカス型レンズ35に近い位置に配置することができるため、より高い屈折率を得ることができる。
したがって、測定対象熱源40をより小さくすることができる。
Further, according to the above-described embodiment, the
Therefore, the
また、上述した実施形態によれば、レンズ30は、内部視野空間側の面が平面である平凸レンズである。レンズ30の内部視野空間側の面が凸曲面である場合と比較して、空気の滞留が生じない。したがって、レンズ30に平凸レンズを使用した場合、レンズ30の内部視野空間側の面が凸曲面である場合と比較して、温度調整が容易である。
また、平凸レンズは凸メニスカス型レンズと比較して、安価である。そのため、平凸レンズを使用する場合、凸メニスカス型レンズと比較して安価に赤外線測定システム100を構成することができる。
Further, according to the above-described embodiment, the
Further, the plano-convex lens is cheaper than the convex meniscus type lens. Therefore, when a plano-convex lens is used, the
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above using the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and substitutions are made without departing from the spirit of the present invention. Can be added.
100、101、102…赤外線測定システム、10…赤外線センサ、11…赤外線センサ窓部、12…保持部、20…恒温槽、21…開放穴、30…レンズ、31…平凸型レンズ、32…熱源側レンズ面、33…センサ側レンズ面、35…凸メニスカス型レンズ、36…熱源側レンズ面、37…センサ側レンズ面、40…測定対象熱源、SA…センサ画角、SP…集光位置、OP…放射面、W1、W2、W3…熱源幅、AR1…内部視野空間、AR2…拡張外部視野空間、AR3…外部視野空間 100, 101, 102 ... Infrared measurement system, 10 ... Infrared sensor, 11 ... Infrared sensor window, 12 ... Holding, 20 ... Constant temperature bath, 21 ... Open hole, 30 ... Lens, 31 ... Plano-convex lens, 32 ... Heat source side lens surface, 33 ... Sensor side lens surface, 35 ... Convex meniscus type lens, 36 ... Heat source side lens surface, 37 ... Sensor side lens surface, 40 ... Measurement target heat source, SA ... Sensor angle of view, SP ... Condensing position , OP ... Radial surface, W1, W2, W3 ... Heat source width, AR1 ... Internal visual field space, AR2 ... Extended external visual field space, AR3 ... External visual field space
Claims (5)
前記外部空間に備えられ前記測定窓に対して赤外線を放射する熱源と、
前記内部空間の前記保持部に保持され、前記レンズが集光する前記熱源から発せられる赤外線のエネルギー量を検出する赤外線センサと、
を備える赤外線測定システム。 A measurement window equipped with a heat insulating wall that reduces heat transfer between the external space and the internal space, and a lens that collects infrared rays radiated from an object located in the external space to the condensing position of the internal space. A constant temperature bath including a holding unit that holds the infrared incident portion of the infrared sensor at the condensing position and a temperature control unit that controls the temperature of the internal space to a predetermined temperature.
A heat source provided in the external space and radiating infrared rays to the measurement window,
An infrared sensor that is held in the holding portion of the internal space and detects the amount of infrared energy emitted from the heat source that the lens collects.
Infrared measurement system with.
請求項1に記載の赤外線測定システム。 The infrared measurement system according to claim 1, wherein the heat source is a blackbody furnace.
請求項1又は請求項2に記載の赤外線測定システム。 The lens is included in the internal visual field space which is the internal space of the constant temperature bath and is included in the angle of view of the infrared sensor, and the external space of the constant temperature bath and is included in the angle of view of the infrared sensor. The infrared measurement system according to claim 1 or 2, which is located between the space and the external visual field space.
前記内部視野空間のうち少なくとも一部が前記恒温槽の外形と前記レンズとの間に位置する
請求項3に記載の赤外線測定システム。 The lens is a convex meniscus type lens.
The infrared measurement system according to claim 3, wherein at least a part of the internal visual field space is located between the outer shape of the constant temperature bath and the lens.
請求項3に記載の赤外線測定システム。 The infrared measurement system according to claim 3, wherein the lens is a plano-convex lens whose surface on the internal visual field space side is a flat surface.
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