JP2770065B2 - ファイバー放射温度計受光部の構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被測定物から放射される放射光を測定する
ことによって被測定物の温度を測定するファイバー放射
温度計の受光部の構造に関する。この発明は特に高温環
境下で用いるファイバー放射温度計に使用するに適する
ものである。

〔概要〕

本発明は、ファイバー放射温度計受光部の構造におい
て、 伝送用光ファイバーの周囲に入射する放射光を外部に
導く誤差光除去用の光ファイバーを設けることにより、 被測定物のスポット径外からの放射光による誤差を小
さくするものである。

〔従来の技術〕

ファイバー放射温度計は、物体が放射する熱による放
射光を光ファイバーによって遠隔地に導き、光を電気に
変換する受光素子を備える温度変換部によって、遠隔的
に温度測定を行うものであり、熱せられた金属あるいは
炎の温度などの高温の測定対象の温度を測定するのに多
く用いられるものである。このファイバー放射温度計は
放射エネルギをそのまま光ファイバーで伝送でき、電磁
誘導などの影響を取り除くことができるため、高温度の
測定を遠隔的に行う場合に利用されている。

このファイバー放射温度計の測定対象から放射される
放射光を光ファイバーに入射させる従来のファイバー放
射温度計の受光部の構造を第２図に示す。

このファイバー放射温度計の受光部２は、測定対象１
の表面から放射される光を集光して伝送用光ファイバー
６の端面に入射させる集光レンズ３と、この集光レンズ
３を固定保持するレンズホルダ４と、このレンズホルダ
４および伝送用光ファイバー６の端部を固定保持する受
光部ケース５とから構成されている。

測定対象１の表面から放射される光は集光レンズ３に
より伝送用光ファイバー６の端面に入射され、入射され
た放射光は伝送用光ファイバー６によって離れたところ
にあって光電変換素子を備え、光を電気信号に変換し、
さらにこれを黒体放射によって校正した後、測定対象の
温度を導出する温度変換部８に導かれて測定対象１の温
度が測定される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、測定対象１が集光レンズ３の光ファイバー
放射温度径の温度測定が可能な必要最小限の径を示すス
ポット径Ｄより大きい場合には、その集光像は伝送用光
ファイバー６の端面の受光径ｄより大きくなる。このた
め、集光レンズ３によって受光部内に入射された光は、
ケース内部の種々の面で反射を繰り返し、最終的には、
伝送用光ファイバー６に入射し、温度変換部８に導かれ
る。このため、温度変換部８で測定する測定対象１の測
定温度に誤差が生じてくる。

従来は、この誤差を小さくするため、受光部２内の光
路中に絞り機構を設けたり、受光部ケース５あるいはレ
ンズホルダ４の内部面の反射面を黒体無反射処理をした
りしていた。

しかし、高温部、例えば航空機用エンジン内部の温度
などを測定しようとする場合には、この受光部のケース
内も高温になるため、黒体無反応処理では充分でなく、
この受光部外から入射した放射光が伝送用光ファイバー
に入射して誤差となってしまう。

また、受光部も高温に曝されるため、レンズホルダ４
および受光部ケース５の金属表面が酸化し、このため受
光部内部の放射率が高くなる。この受光部内部の内部放
射光は最終的には伝送用光ファイバー６に入射し、温度
変換部８に導かれるので誤差となって現れてくる問題が
あった。

本発明は上述の欠点を解消するもので、誤差となって
現れる測定対象のスポット径外からの放射光および内部
放射光の伝送用光ファイバーに入射する量を少なくし
て、測定誤差を低減化できるファイバー放射温度計を提
供することを目的にする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、被測定物から放射される放射光を集光する
光学手段と、この光学手段により集光された放射光を温
度変換部へ伝送する伝送用光ファイバーと、上記光学手
段を保持するホルダと、このホルダおよび伝送用光ファ
イバーの端部を固定保持する受光部ケースとを備えたフ
ァイバー放射温度計受光部の構造において、 上記伝送用光ファイバーの周囲に、他端が受光部外へ
導かれ入射する放射光を受光部外へ放出する誤差光除去
用光ファイバーが設けられたことを特徴とする。

なお、受光部内面は放射率を低く維持できる金等の材
料で被われることが好ましい。

〔作用〕

測定対象から放射される放射光は集光レンズにより集
光されて伝送用光ファイバーの端面に入射され、この光
は伝送用光ファイバーによって温度変換部に導かれて温
度に変換される。

誤差の原因となる測定対象のスポット径外から入射す
る不要な放射光あるいは内部放射光は伝送用光ファイバ
ーの周囲に設けられた誤差光除去用の光ファイバーによ
って外部の光吸収端に導かれて受光部外に放射される。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例のファイバー放射温度計の
受光部の断面を示す図である。

本発明実施例のファイバー放射温度計の受光部２は、
測定対象１から放射される放射光を集める光学手段とし
ての集光レンズ３と、この集光レンズ３により集光され
た放射光を温度変換部８へ伝送する伝送用光ファイバー
６と、集光レンズ３を保持するレンズホルダ４と、これ
らのレンズホルダ４および伝送用光ファイバー６の端部
を固定保持する受光部ケース５とを備えたファイバー放
射温度計受光部の構造において、本発明の特徴とする伝
送用光ファイバー６の周囲に、他端がこの受光部外にあ
り、光を吸収するような材料が塗られた吸収端に導く誤
差光除去用の光ファイバー７が伝送用光ファイバー６を
束ねる形で設けられている。

また、本実施例の受光部ケース５の内面は高温環境下
でも酸化し難く放射率を低く維持する金で被われてお
り、また、レンズホルダ４の内面も同様に高温環境下で
も放射率を低く維持する金で被われている。

次に本実施例の作用について説明する。

測定対象１から放射される熱による放射光は、集光レ
ンズ３により集光され、伝送用光ファイバー６の端面に
入射される。この伝送用光ファイバー６に入射された測
定対象１からの放射光は伝送用光ファイバー６によって
温度変換部８に導かれ、この温度変換部８内の光電変換
素子によって電気信号に変換される。そして、黒体放射
で温度校正が行われて測定温度が導き出される。

ファイバー放射温度計の温度測定が可能となる必要最
小径であるスポット径Ｄ以上の表面から放出される放射
光も集光レンズ３によってケース内部に集光されるが、
この放射光は伝送用光ファイバー６の端面には焦点を結
ばず、誤差光除去用の光ファイバー７の端面に入射され
る。この誤差光除去用の光ファイバー７に入射した光は
受光部外にある光ファイバー７の吸収端により吸収放出
されるため、受光部内で伝送用光ファイバー６に入射す
る誤差光を削減することが可能である。

また、受光部ケース５の内面およびレンズホルダ４の
表面は酸化され難い金でできているので、高温環境下で
も放射率が低い状態を保つことができる。このため、受
光部内での内部放射量を低減することができ、伝送用光
ファイバー６に入射する誤差光を減少することができ
る。さらに、受光部内での放射光も伝送用光ファイバー
６の周囲に束ねられている誤差光除去用光ファイバー７
に入射する割合の方が大きいため、受光部内での放射光
も外部に放出され、誤差を小さくすることができる。

なお、この実施例では、受光部ケース５の内面および
レンズホルダ４の表面を金としたが、高温環境下でも酸
化し難く放射率を低く維持できる材質であれば金には限
らず、他の材料、例えは白金を使用してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は測定対象のスポット径
以上からの放射を温度変換部に伝送せず、受光部外に放
出し、また、受光部内での放射光を削減しかつ伝送用光
ファイバーに入射する誤差光を低減するので、温度検出
にかかる誤差を小さくすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例を示す断面図。 第２図は従来例の構造を示す断面図。 １……測定対象、２……受光部、３……集光レンズ、４
……レンズホルダ、５……受光部ケース、６……伝送用
光ファイバー、７……光ファイバー、８……温度変換
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01J 5/06 G01J 5/08 A

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物から放射される放射光を集光する
   光学手段と、 この光学手段により集光された放射光を温度変換部へ伝
   送する伝送用光ファイバーと、 上記光学手段を保持するホルダと、 このホルダおよび伝送用光ファイバーの端部を固定保持
   する受光部ケースと を備えたファイバー放射温度計受光部の構造において、 上記伝送用光ファイバーの周囲に、他端が受光部外へ導
   かれ入射する放射光を受光部外へ放出する誤差光除去用
   光ファイバーが設けられた ことを特徴とするファイバー放射温度計受光部の構造。
2. 【請求項２】受光部内面が放射率を低く維持できる材料
   で被われた請求項１記載のファイバー放射温度計受光部
   の構造。