JP2607800Y2 - 赤外線放射温度計 - Google Patents

赤外線放射温度計

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JP2607800Y2
JP2607800Y2 JP1993030549U JP3054993U JP2607800Y2 JP 2607800 Y2 JP2607800 Y2 JP 2607800Y2 JP 1993030549 U JP1993030549 U JP 1993030549U JP 3054993 U JP3054993 U JP 3054993U JP 2607800 Y2 JP2607800 Y2 JP 2607800Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は赤外線放射温度計に関
し、更に詳しくは、放射温度計用焦電型赤外線検出器
と、測定対象物から放射された赤外光を断続するシャッ
ターとからなり、このシャッターが開かれた時には測定
対象物からの赤外光を受けることにより、測定対象物と
シャッターとの温度差に比例した出力を計測する赤外線
放射温度計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】赤外線放射温度計の光学系部分の従来の
一般的な構成を図10、図11に示す。まず、図10に
おいて、測定対象物Sから放射された赤外光は、まず、
シャッター31によって断続された後、放射温度計用焦
電型赤外線検出器(以下、赤外線検出器という)32の
受光面33に集光するため、シャッター手前および赤外
線検出器手前に設けられたレンズ34およびスリット3
5を、それぞれ通過する。受光面33は、シャッター3
1による遮蔽時にはそのシャッターからの放射を受け、
シャッター31が開かれた時には測定対象物Sからの赤
外光を受けることにより、赤外線検出器32は、測定対
象物Sとシャッター31との温度差に比例した電圧V1
を出力する。
【0003】従って、測定対象物Sの温度を正確に測定
するには、測定対象物Sから放射された赤外光を効率良
く受光面33に集光することと、シャッター31の温度
を精度良く検出することが重要な要素である。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】その対策として従来に
おいては、図10に示されるように、シャッター31の
近傍に温度センサ36を設けてシャッター表面の温度を
測定して前記出力V1 を補正することが提案されてい
る。
【0005】ところが、シャッター31として用いられ
る部材は、一般に、熱容量が小さく、シャッター温度は
シャッター周囲の温度の変動に大きく左右される。この
ため、シャッター周囲の温度の急激な変化に対しては、
前記出力補正により測定対象物の温度が正確に測定され
るという補償が難しい。例えば、赤外線放射温度計の指
示値が温度ドリフトに対して過渡的にふらつきを生じて
実際に用いる上での測定確度が制限される一つの要因を
招いてしまう。
【0006】また、図11に示すように、シャッター4
1を低い赤外放射率εr (<0.2)を有する材料で構
成することにより、シャッター温度の変動による前記出
力V1 への影響を減らし、赤外線検出器42の出力とし
て、新たに、測定対象物Sと赤外線検出器42自体の温
度との温度差に比例した電圧V2 を出力するようにする
ために、赤外線検出器42の近傍に赤外線検出器42の
周囲雰囲気温度を測温するサーミスタ43を設けた赤外
線放射温度計が提案されている(特開昭60−1878
29号公報)。
【0007】この場合、前記公報の赤外線放射温度計
は、シャッター温度を精度良く測温するためのダイオー
ド等の測温センサを不要にできるという利点と、赤外線
検出器42の近傍へのサーミスタ43の取付け構造も比
較的容易にできるという利点を有する。しかし、前記公
報の赤外線放射温度計では、赤外線検出器42を測温す
るサーミスタ43を設けることで測定対象物の温度を正
確に測定できるというものの、赤外線検出器周囲の温度
の急激な変化に対しては周囲のみならず、ましてや検出
器42内の温度変化にまで追従するのが容易では無く、
やはり、上述したように、赤外線放射温度計の指示値の
温度ドリフトに対する補償が十分であるというところ迄
到達するのは難しい。また、赤外線検出器内の温度変化
に追従できるように、検出器全体を一定温度に温調する
ことも提案されているが取付けのための構造を必要とし
たり、コスト高になるおそれがある。
【0008】本考案はこのような実情に鑑みてなされ、
シャッターの温度の変動に左右されにくくできるととも
に、赤外線検出器の(雰囲気)温度の変動にかかわら
ず、赤外線検出器の温度変化に容易に追従できる赤外線
放射温度計を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】この考案は、放射温度計
用焦電型赤外線検出器と、測定対象物から放射された赤
外光を断続するシャッターとからなり、このシャッター
が開かれた時には測定対象物からの赤外光を受けること
により、測定対象物とシャッターとの温度差に比例した
出力を計測する赤外線放射温度計において、前記シャッ
ターが、その表面が鏡面加工された鏡面加工部を検出器
側に有し、かつ、前記放射温度計用焦電型赤外線検出器
が温度補償用センサを内蔵しており、また、放射温度計
用焦電型赤外線検出器が、金属ステム上に固定して載置
された基板と、この基板に実装される受光素子と、前記
基板の受光素子側および/または反対側に実装される受
光部のプリアンプ部品と、受光素子側から受光素子およ
びプリアンプ部品を覆う金属キャップと、この金属キャ
ップに設けられた光学フィルタとからなり、一方、温度
補償用センサが前記基板を挟んで受光素子側と反対側に
実装されており、さらに、基板が両面を連通する開孔を
有し、温度補償用センサが前記開孔に臨んで前記基板上
に取付けられており、また、前記放射温度計用焦電型赤
外線検出器は、前記受光素子からの焦電出力を前記プリ
アンプ部品であるJ−FETおよびゲートバイアス抵抗
を通してインピーダンス変化して出力するための電源端
子、アース端子、焦電出力端子および前記アース端子に
前記温度補償用センサを介して一端が接続されている温
度出力端子を有しており、前記焦電出力端子から増幅回
路を通過した焦電出力と、前記温度出力端子からの温度
出力との温度差に比例した計測信号が基準器から出力さ
れるようにしたことを特徴とする赤外線放射温度計であ
る。
【0010】
【0011】上記のように、基板が両面を連通する開孔
を有し、温度補償用センサが前記開孔に臨んで前記基板
上に取付けられ(図2参照)、あるいは基板が両面を連
通する開孔を有し、温度補償用センサが前記開孔に臨ん
で金属ステム上に取付けられる(図7参照)の前記放
射温度計用焦電型赤外線検出器(以下、赤外線検出器と
いう)の小型化に寄与できる。
【0012】また、赤外線検出器の受光素子としては、
受光部の受光電極を光学フィルタ側に有し、受光電極に
対する共通電極を基板側に有する焦電材料からなり、こ
の焦電出力をJ−FETおよびチップ抵抗などのプリア
ンプを通してインピーダンス変換して出力するための電
源端子(VDD)、アース端子(E)、焦電出力端子(V
s )と、温度補償用センサの温度出力端子(Vth)とを
備えたものが挙げられる。そして、赤外線検出器は、電
源端子(VDD)、アース端子(E)、焦電出力端子(V
s )および一端が前記アース端子に接続されている温度
出力端子の4ピン端子を有している。
【0013】この考案における温度補償用センサとして
は、公知のサーミスタ、または、ダイオードが使用され
る。
【0014】この考案における赤外線放射温度計は、例
えば、測定対象物から放射された赤外光が通過する方向
に、レンズ、複数のスリットを備えたレンズホルダ、シ
ャッターが取付けられたシャッター取付部および放射温
度計用焦電型赤外線検出器用ホルダが、順次、配置され
てなるもの(図1参照)を挙げることができる。
【0015】図6および図12は、本考案の赤外線検出
器を用いた赤外線放射温度計および従来例の指示値の温
度ドリフトに対する補償特性をそれぞれ示す。図6およ
び図12から、焦電出力曲線Rと周囲温度変化曲線Fを
本考案と従来とで同一にした場合、焦電出力曲線Rと温
度出力曲線P,Qから得られる計測信号に対応する計測
曲線H,Iを比較すると、領域Cで示す計測曲線Iの極
小部分の方が、領域Dで示す計測曲線Hの極小部分のも
のより遅れていることが分かる。このことは、周囲温度
変化曲線Fが急激に変化しても、従来例の温度補償用セ
ンサの温度出力曲線Qより赤外線検出器に内蔵した温度
補償用センサの温度出力曲線Pの方が曲線Fで示す周囲
温度変化に追随しやすく、そのため立ち上がりが速いと
いうことを示している。
【0016】
【作用】本考案では、シャッターの検出器側の表面に鏡
面加工部を形成しているので、放射温度計用焦電型赤外
線検出器の出力がシャッター温度の変動による出力への
影響を低減できるとともに、前記赤外線検出器が温度補
償用センサを内蔵していることから、前記検出器の温度
変化に追従しやすく、検出器全体を温調しなくても、比
較的良好な補償特性を得ることができる効果がある。ま
た、従来のような赤外線検出器の近傍へのサーミスタの
取付けのための取付け構造を必要とすることなく、比較
的容易に温度補償用センサを放射温度計用焦電型検出器
に内蔵でき、かつ取付工程も削減できる。
【0017】
【実施例】以下にこの考案の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。なお、この考案は、それによって限定を
受けるものではない。図1〜図6はこの考案の一実施例
を示す。図1〜図3において、赤外線放射温度計は、放
射温度計用焦電型赤外線検出器(以下、赤外線検出器と
いう)1と、測定対象物Sから放射された赤外光を断続
するシャッター2とからなり、このシャッターが開かれ
た時には測定対象物Sからの赤外光を受けることによ
り、測定対象物Sとシャッター2との温度差に比例した
出力を計測するものである。この赤外線放射温度計は、
シャッター2が、その表面が鏡面加工された鏡面加工部
3を検出器側に有し、かつ、赤外線検出器1がサーミス
タの温度補償用センサ4を内蔵している。
【0018】更に、赤外線検出器1が、金属ステム5上
に固定して載置された基板6と、この基板に実装される
受光素子7と、基板6の両面に形成された導体パターン
上に実装される、受光部8のプリアンプ部品9a〜9c
と、受光素子側から受光素子7およびプリアンプ部品9
a〜9cを覆う金属キャップ10と、この金属キャップ
に設けられた光学フィルタ11とからなり、一方、サー
ミスタ(温度補償用センサ)4が基板6を挟んで受光素
子側と反対側に実装されている。この際、基板6が両面
を連通する開孔6aを有し、サーミスタ4が開孔6aに
臨んで基板上に取付けられている。
【0019】また、シャッター2はステンレス、また
は、鉄からなり、0.2mmの厚みを有し、鏡面加工部
3は金(Au)膜からなり、一方、光学フィルタ11
は、透過特性に波長選択性を持たせた、例えば、8μm
カット用フィルタ(カットオンフィルタ)が使用され
る。そして、赤外線放射温度計は、図1に示すように、
測定対象物Sから放射された赤外光が通過する方向(符
号15で示す矢印の方向)に、レンズ12、複数のスリ
ット13,14を備えたレンズホルダ16、シャッター
2が取付けられたシャッター取付部17および赤外線検
出器取付用ホルダ18が、順次、配置されてなる。
【0020】さらに、受光素子7が、受光部8としての
受光電極19,19を光学フィルタ11側に有し、受光
電極19に対する共通電極20を基板6側に有する焦電
材料からなり、この焦電出力をJ−FETおよびゲート
バイアス抵抗(チップ抵抗)RG などのプリアンプ9a
〜9cを通してインピーダンス変換して出力するための
電源端子(VDD)、アース端子(E)、焦電出力端子
(Vs )と、温度補償用センサの温度出力端子(Vth
とを赤外線放射温度計は備えている。そして、赤外線検
出器1は、電源端子(VDD)、アース端子(E)、焦電
出力端子(Vs )および一端が前記アース端子(E)に
接続されている温度出力端子(Vth)の4ピン端子を有
する(図4、図5参照)。すなわち、図4に示すよう
に、サーミスタ4の接続を、アース端子(E)と温度出
力端子(Vth)に接続してある。そして、図1におい
て、焦電出力端子(Vs )から増幅回路Zを通過した焦
電出力と、温度出力端子(Vth)からの温度出力との温
度差に比例した計測信号が基準器Kから出力される。
【0021】この実施例のものは、上記構成を有するか
ら、シャッター2の検出器1側の表面に鏡面加工部3を
形成しているので、赤外線検出器1の出力がシャッター
温度の変動による出力への影響を低減できるとともに、
赤外線検出器1がサーミスタ4を内蔵していることか
ら、検出器1の温度変化に追従しやすく、検出器全体を
温調しなくても、比較的良好な補償特性を得ることがで
きる。また、従来のような赤外線検出器の近傍へのサー
ミスタの取付けのための取付け構造を必要とすることな
く、比較的容易にサーミスタ4を検出器1に内蔵でき
る。
【0022】なお、このサーミスタ4は、公知のものを
使用してもよいし、基板6上にパターン形成した小型化
されたものでもよい。要するに、赤外線検出器1に内蔵
できるように、サーミスタ部品実装に必要なスペースが
赤外線検出器1内に確保されていればよい。温度補償用
センサがダイオードの場合も同様である。
【0023】図7は、基板6が両面を連通する開孔6a
を有し、サーミスタ4が開孔6aに臨んで金属ステム1
0上に取付けられているこの考案の他の実施例を示す。
そして、受光部8のプリアンプ部品9が基板6の受光素
子側のみに実装されている。
【0024】
【0025】
【考案の効果】以上のようにこの考案によれば、シャッ
ターの検出器側の表面に鏡面加工部を形成しているの
で、放射温度計用焦電型赤外線検出器の出力がシャッタ
ー温度の変動による出力への影響を低減できるととも
に、放射温度計用焦電型赤外線検出器が温度補償用セン
サを内蔵していることから、検出器の温度変化に追従し
やすく、検出器全体を温調しなくても、比較的良好な補
償特性を得ることができる効果がある。また、従来のよ
うな赤外線検出器の近傍へのサーミスタの取付けのため
の取付け構造を必要とすることなく、比較的容易に温度
補償用センサを放射温度計用焦電型赤外線検出器に内蔵
でき、かつ取付工程も削減できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この考案の一実施例を示す全体構成説明図であ
る。
【図2】上記実施例における要部斜視図である。
【図3】上記実施例における要部構成説明図である。
【図4】上記実施例における要部の等価回路図である。
【図5】上記実施例における簡略化した要部構成説明図
である。
【図6】上記実施例における赤外線放射温度計の指示値
の温度ドリフトに対する補償特性を一般的に示す特性図
である。
【図7】この考案の他の実施例を示す要部斜視図であ
る。
【図8】上記他の実施例における要部の等価回路図であ
る。
【図9】上記他の実施例における簡略化した要部構成説
明図である。
【図10】従来例を示す全体構成説明図である。
【図11】もう1つの従来例を示す全体構成説明図であ
る。
【図12】従来の赤外線放射温度計の指示値の温度ドリ
フトに対する補償特性を一般的に示す特性図である。
【符号の説明】
1…赤外線検出器(放射温度計用焦電型赤外線検出
器)、2…シャッター、3…鏡面加工部、4…サーミス
タ(温度補償用センサ)、S…測定対象物、VDD…電源
端子、E…アース端子、Vs …焦電出力端子、Vth,V
th1 ,Vth2 …温度出力端子。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−249020(JP,A) 特開 平4−184127(JP,A) 実開 平3−39123(JP,U) 実開 昭64−42427(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01J 1/02 G01J 1/42 - 1/44 G01J 5/02 G01J 5/12 - 5/14 G01V 9/04 G08B 13/19 - 13/191 H01L 31/00 - 31/02 H01L 31/08 H01L 37/00 - 37/02

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放射温度計用焦電型赤外線検出器と、測
    定対象物から放射された赤外光を断続するシャッターと
    からなり、このシャッターが開かれた時には測定対象物
    からの赤外光を受けることにより、測定対象物とシャッ
    ターとの温度差に比例した出力を計測する赤外線放射温
    度計において、前記シャッターが、その表面が鏡面加工
    された鏡面加工部を検出器側に有し、かつ、前記放射温
    度計用焦電型赤外線検出器が温度補償用センサを内蔵し
    ており、また、放射温度計用焦電型赤外線検出器が、金
    属ステム上に固定して載置された基板と、この基板に実
    装される受光素子と、前記基板の受光素子側および/ま
    たは反対側に実装される受光部のプリアンプ部品と、受
    光素子側から受光素子およびプリアンプ部品を覆う金属
    キャップと、この金属キャップに設けられた光学フィル
    タとからなり、一方、温度補償用センサが前記基板を挟
    んで受光素子側と反対側に実装されており、さらに、基
    板が両面を連通する開孔を有し、温度補償用センサが前
    記開孔に臨んで前記基板上に取付けられており、また、
    前記放射温度計用焦電型赤外線検出器は、前記受光素子
    からの焦電出力を前記プリアンプ部品であるJ−FET
    およびゲートバイアス抵抗を通してインピーダンス変化
    して出力するための電源端子、アース端子、焦電出力端
    子および前記アース端子に前記温度補償用センサを介し
    て一端が接続されている温度出力端子を有しており、前
    記焦電出力端子から増幅回路を通過した焦電出力と、前
    記温度出力端子からの温度出力との温度差に比例した計
    測信号が基準器から出力されるようにしたことを特徴と
    する赤外線放射温度計。
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