JP2023150616A - 感温素子の温度変動下で黒体の温度測定を修正する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)一定の操作環境を温度測定器に提供する。例えば、外付け熱電冷却器により温度測定器を一定の温度にするか、温度測定システム全体を断熱した環境にして操作温度を一定に保つ。
(2)ターゲット温度と等距離の外部の黒体標準温度源を提供し、測定ターゲット温度の参考基準として用いる。例えば、内部補正回帰パラメータが逆算した温度値と、外部の標準温度源の差値とを組み合わせ、温度補差値を補正し、正確な温度を得る。
(3)温度測定センサーの前に1組の画像単点補正黒体面シャッターを設置し、黒体面シャッターの隣り合う箇所に1組の接触式温度センサーを取付け、一定の時間周期で温度測定センサーが測定した温度対照の出力応答値(もしデジタル量化値である場合、応答値で表す)を確認し、次回の時間周期で外部の測定ターゲット物の出力応答値を推算し、現在の実際に測定した温度値に変換するが、この方式は環境温度が劇的に変化したときに、補正黒体面シャッター温度もそれに伴って変化し、補正黒体面が常に閉じるようにし、参考温度補差を直ちに行い、測定した温度の安定度及び精度を確認する。
前記黒体温度を約1時間測定し、前記熱探知カメラコアチップの温度上昇の条件下で、前記黒体温度の応答値を即時修正値で修正した後、熱輻射変換公式により黒体温度値を得て、その標準差は0.09℃以下であることが好ましい。
図2を参照する。図2は、本発明の一実施形態に係る感温素子の温度変動下で温度測定を安定的に行う方法を示す流れ図である。図2に示すように、本発明の一実施形態に係る感温素子の温度変動下で温度測定を安定的に行う方法は、以下のステップ(S1)~(S5)を含む。
ステップ(S1):熱探知カメラコアチップの第1温度下で、黒体温度が生成する応答値を得る。
ステップ(S2):予備実験により高温黒体応答値と熱探知カメラコアチップとの温度関係の高温一階線形関数(fH)を得る。
ステップ(S3):予備実験により低温黒体応答値と熱探知カメラコアチップとの温度関係の低温一階線形関数(fL)を得る。
ステップ(S4):第1温度下の高温一階線形関数の応答値(fH(T1))、熱探知カメラコアチップの第2温度下の高温一階線形関数の応答値(fH(T2))、第1温度下の低温一階線形関数の応答値(fL(T1))、第2温度下の低温一階線形関数の応答値(fL(T2))及び黒体温度の応答値(x)を得るとともに、上述した5つの値を修正応答値の方程式に入力する。
ステップ(S5):黒体温度の応答値の即時修正値を得る。高温黒体と低温黒体とはそれぞれ一定温度の標準黒体であり、高温とは、熱探知カメラが測定する温度範囲の最高温度のことであり、低温とは、熱探知カメラが測定する温度範囲の最低温度のことである。
(1)断熱設計に熱電冷却器を別途加えなければならなかったため、システムに高精度な温調回路が設けなければならない上、その体積全体及び消費電力も大幅に増えた。
(2)余分な探知コア(FPA)チップの熱エネルギーをシステムの筐体に向かって排出するために、探知コア(FPA)チップの放熱エネルギー及びサイズの違いに応じてカスタマイズして設計し、これに伴って放熱ベース及び筐体の排熱高精度設計及び組立てにより、製造の複雑度が高まった。
(1)一定の操作環境を温度測定器に提供する。例えば、外付け熱電冷却器により温度測定器を一定の温度にするか、温度測定システム全体を断熱した環境にして操作温度を一定に保つ。
(2)ターゲット温度と等距離の外部の黒体標準温度源を提供し、測定ターゲット温度の参考基準として用いる。例えば、内部補正回帰パラメータが逆算した温度値と、外部の標準温度源の差値とを組み合わせ、温度補差値を補正し、正確な温度を得る。
(3)温度測定センサーの前に1組の画像単点補正黒体面シャッターを設置し、黒体面シャッターの隣り合う箇所に1組の接触式温度センサーを取付け、一定の時間周期で温度測定センサーが測定した温度対照の出力応答値(もしデジタル量化値である場合、応答値で表す)を確認し、次回の時間周期で外部の測定ターゲット物の出力応答値を推算し、現在の実際に測定した温度値に変換するが、この方式は環境温度が劇的に変化したときに、補正黒体面シャッター温度もそれに伴って変化し、補正黒体面が常に閉じるようにし、参考温度補差を直ちに行い、測定した温度の安定度及び精度を確認する。
前記黒体温度を約1時間測定し、前記熱探知カメラコアチップの温度上昇の条件下で、前記黒体温度の応答値を即時修正値で修正した後、熱輻射変換公式により黒体温度値を得て、その標準偏差は0.09℃以下であることが好ましい。
図2を参照する。図2は、本発明の一実施形態に係る感温素子の温度変動下で温度測定を安定的に行う方法を示す流れ図である。図2に示すように、本発明の一実施形態に係る感温素子の温度変動下で温度測定を安定的に行う方法は、以下のステップ(S1)~(S5)を含む。
ステップ(S1):熱探知カメラコアチップの第1温度下で、黒体温度が生成する応答値を得る。
ステップ(S2):予備実験により高温黒体応答値と熱探知カメラコアチップとの温度関係の高温一階線形関数(fH)を得る。
ステップ(S3):予備実験により低温黒体応答値と熱探知カメラコアチップとの温度関係の低温一階線形関数(fL)を得る。
ステップ(S4):第1温度下の高温一階線形関数の応答値(fH(T1))、熱探知カメラコアチップの第2温度下の高温一階線形関数の応答値(fH(T2))、第1温度下の低温一階線形関数の応答値(fL(T1))、第2温度下の低温一階線形関数の応答値(fL(T2))及び黒体温度の応答値(x)を得るとともに、上述した5つの値を修正応答値の方程式に入力する。
ステップ(S5):黒体温度の応答値の即時修正値を得る。高温黒体と低温黒体とはそれぞれ一定温度の標準黒体であり、高温とは、熱探知カメラが測定する温度範囲の最高温度のことであり、低温とは、熱探知カメラが測定する温度範囲の最低温度のことである。
(1)断熱設計に熱電冷却器を別途加えなければならなかったため、システムに高精度な温調回路が設けなければならない上、その体積全体及び消費電力も大幅に増えた。
(2)余分な探知コア(FPA)チップの熱エネルギーをシステムの筐体に向かって排出するために、探知コア(FPA)チップの放熱エネルギー及びサイズの違いに応じてカスタマイズして設計し、これに伴って放熱ベース及び筐体の排熱高精度設計及び組立てにより、製造の複雑度が高まった。
Claims (5)
- 感温素子の温度変動下で温度測定を安定的に行う方法であって、
熱探知カメラコアチップ(thermal imager core chip)の第1温度下で、黒体温度が生成する応答値を得るステップ(S1)と、
予備実験により高温黒体応答値と前記熱探知カメラコアチップとの温度関係の高温一階線形関数(fH)を得るステップ(S2)と、
予備実験により低温黒体応答値と前記熱探知カメラコアチップとの温度関係の低温一階線形関数(fL)を得るステップ(S3)と、
第1温度下の高温一階線形関数の応答値(fH(T1))、前記熱探知カメラコアチップの第2温度下の高温一階線形関数の応答値(fH(T2))、第1温度下の低温一階線形関数の応答値(fL(T1))、第2温度下の低温一階線形関数の応答値(fL(T2))及び黒体温度の応答値(x)を得るとともに、上述した5つの値を修正応答値方程式に入力するステップ(S4)と、
黒体温度の応答値の即時修正値を得るステップ(S5)と、を含むことを特徴とする、感温素子の温度変動下で温度測定を安定的に行う方法。 - 本発明が提示する修正応答値の方程式は次式(1)で表され、
前記式(1)において、dは即時修正値を表し、xは黒体温度の応答値を表し、fH(T1)は第1温度下の高温一階線形関数の応答値を表し、fH(T2)は第2温度下の高温一階線形関数の応答値を表し、fL(T1)は第1温度下の低温一階線形関数の応答値を表し、fL(T2)は第2温度下の低温一階線形関数の応答値を表すことを特徴とする請求項1に記載の感温素子の温度変動下で温度測定を安定的に行う方法。 - 前記高温一階線形関数は、前記高温黒体応答値及び時間の関係と、前記熱探知カメラコアチップの温度及び時間の関係とから導き出されることを特徴とする請求項1に記載の感温素子の温度変動下で温度測定を安定的に行う方法。
- 前記低温一階線形関数は、前記低温黒体応答値及び時間の関係と、前記熱探知カメラコアチップの温度及び時間の関係とから導き出されることを特徴とする請求項1に記載の感温素子の温度変動下で温度測定を安定的に行う方法。
- 前記黒体温度を約1時間測定し、前記熱探知カメラコアチップの温度上昇の条件下で、前記黒体温度の応答値を即時修正値で修正した後、熱輻射変換公式により黒体温度値を得て、その標準差は0.09℃以下であることを特徴とする請求項1に記載の感温素子の温度変動下で温度測定を安定的に行う方法。
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- 2022-03-31 JP JP2022059822A patent/JP7318049B1/ja active Active
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