JP3132621U - 放射照度計 - Google Patents

Abstract

【課題】分光分布の異なる光に対して、放射照度校正回路を設けて一台の放射照度計で放射照度を測定する。
【解決手段】受光部と放射照度表示部の間に、各試験条件の光に対応した複数の放射照度校正回路と前記各試験条件の光に対応した複数の選択スイッチとを設け、測定する光の分光分布に対応して選択スイッチを切り換えて放射照度校正回路で受光部からの信号を補正して正確な放射照度を測定することによって、一台の放射照度計で、光源の種類及び前記光源と光源用フィルタとの組み合わせによって、分光分布の異なる光の放射照度を測定することができる。
【選択図】図２

Description

本考案は、光源の種類及び前記光源と光源用フィルタとの組合せによって分光分布の異なる光の放射照度を複数の放射照度校正回路を搭載して1台で測定する耐候試験機用の可搬型放射照度計に関する。

耐候試験機は、所定の温度及び湿度のもとで所定の光を試料に照射して促進劣化させることによって前記試料の寿命を短時間で求めるものである。試料の種類、試料が使用される実環境や、劣化加速時間などによって、光源にキセノンアークランプ、メタルハライドアークランプ、サンシャインカーボンアークランプ、紫外線カーボンアークランプ、紫外線蛍光灯などを選択し用いることと、前記光源から発する波長の中から特定波長を除去、あるいは、特定の波長のみを透過する光源用フィルタを前記光源と組合せて用いることとがあるため、試験時に設定される分光分布及び放射照度の値は多岐にのぼる。

また、分光分布及び放射照度は、試料の劣化に影響を及ぼすので、常に設定した試験条件の値を維持しなければならず、正確な放射照度を測定し、その値を基に光のエネルギーの制御を精度よく行う必要がある。
従来の放射照度計は波長選択用フィルタと受光素子と増幅器とからなる受光器と、A／D変換器と放射照度校正回路と、放射照度表示部と、データ記憶回路と、電源部とからなっており、入射光を電気信号に変換し、デジタル信号化し、得られた値を補正して放射照度を表示していた。（特許文献１）

前記波長選択用フィルタは測定波長域を限定するもので、３００〜４００nm、３００〜７００nmあるいは狭帯域のもので３４０nm、４２０nm等の波長域を透過するものが用いられている。これらの波長選択用フィルタは、多くの場合、透過波長域に渡って均一の透過率を有するものではなく、透過波長域のほぼ中間位置に最大の透過率を有する。また、受光素子にはシリコン系、ガリウム系、ダイアモンド系などがあり、受光可能波長、起電力、分光応答感度はそれぞれ異なる。

以上のことから、放射照度計を測定に供する前に、AIST（産業技術総合研究所）、NIST（National Institute of Standards and Technology）などにトレーサブルな分光放射照度計を用いて、前記放射照度計の放射照度校正回路で校正していた。また、分光分布の異なる光を測定する場合や異なる波長域を測定する場合には、その条件に合致した波長選択用フィルタを搭載した放射照度計で測定していた。

実願２００６−００２９９９

キセノンアークランプなどの波長域の広い分光エネルギーをもった光源を用いて試験を行う場合には、不要な波長域をカットするために、前記光源と試料の間に光源用フィルタを介在させることが一般的である。紫外部の分光分布を試料が使用される実環境を模擬するものとして、主に♯２７５フィルタ又は、♯２９５フィルタ又は、♯３２０フィルタがあり、赤外部の試料に対する熱劣化の影響を防ぐものとして、赤外線カットフィルタなどがある。

このために、試料に照射する光の分光分布は前記光源用フィルタの組合せによって異なるので、それぞれの分光分布に対応して校正した放射照度計を複数取り揃えなければならない。また、試料に照射する光の分光分布は光源の種類によっても異なるので、それぞれに対応した放射照度計を用意しなければならず、コスト高になると共に、定期的な放射照度値の校正を個々に行わねばならないために、管理が煩雑になる。

上記課題を解決するために、本考案における耐候試験機の試料に照射する光のエネルギーを測定する放射照度計は、拡散板と、波長選択フィルタと、受光素子と、増幅器と、A／D変換器と、複数の選択スイッチと、前記選択スイッチと同数の放射照度構成回路と、演算回路と、表示部と、データ記憶回路からなり、あらかじめ、測定する光の分光分布に対応した前記放射照度校正回路を前記選択スイッチで選択しておき、前記分散板と前記波長選択フィルタを透過した光を前記受光素子で受光し、電力変換し、前記電力を前記増幅器で増幅し、増幅した前記電力を前記A／D変換器でデジタル信号に変換し、前記デジタル信号を前記放射照度校正回路で補正し、前記演算回路で前記補正したデジタル信号を前記表示部に対応した信号に演算し、前記演算した信号を前記表示器に放射照度の値として表示する、光源の種類及び前記光源と光源用フィルタとの組み合わせによって、分光分布の異なる光の放射照度を一台で測定することができることを特徴とする。

本考案の放射照度計は、一台で、光源の種類及び前記光源と光源用フィルタとの組合せによって、分光分布の異なる光の放射照度を測定する際に、予め各試験条件の光に対応した複数の放射照度校正回路と前記各試験条件の光に対応した複数の選択スイッチを設けておき、試験条件で設定された光に対応した前記選択スイッチから、前記放射照度校正回路を選択することによって測定することができるので、多数の放射照度計を保持する必要がなく経済的であり、放射照度の測定が簡便になり、放射照度計の保守点検も容易になる。

本考案の耐候試験機用の放射照度計は、受光素子の前方に装着した波長選択用フィルタを交換することによって測定波長域を変えることが可能である。ここでは、３００〜４００nm光を透過する波長選択用フィルタを装着し、キセノンアークランプの光を測定する放射照度計について説明する。

図１は本考案の放射照度計をキセノンアークランプを用いた耐候試験機に取り付けた状態を示す。
キセノンアークランプから放射された光が♯２７５フィルタ（１２）を介しての前記放射照度計（１１）に入射する。図２は本考案の放射照度計の構成を示したものである。入射光を均一に分散させるために表面を梨地状に処理した石英製の拡散板１を通過した光は、３００〜４００nmの光を透過する波長選択フィルタ２を透過し、受光素子３で電気信号に変換され、前記電気信号は増幅器４で増幅されてから、A／D変換器５でデジタル信号となり、選択スイッチ７の切り換えで、所定の放射照度校正回路に導かれる。図２においては校正回路Aが選択されている。

校正回路Aには、あらかじめ、入射光の分光分布と放射照度計の総合分光感度、すなわち、波長選択フィルタ２と受光素子３の分光受光感度を加味した校正係数を設定しておき、前記デジタル信号に前記校正係数を乗じた信号を演算回路８で表示部９に表示する信号に演算し、表示部９に放射照度をW／mm²の単位で及び積算放射照度をKJ／ｍ^２の単位で、切り換えて表示するとともに、データ記憶回路に測定データを保存し、必要に応じて外部の機器に前記データを移動する。

ここで、前記校正係数は、同一光源の放射照度をAISTにトレーサブルな放射照度計と本考案の放射照度計で同時に測定し、前記トレーサブルな放射照度計で測定した放射照度の値と本考案の放射照度計で測定した放射照度の値とが同一になるように補正した値である。本実施例で使用する受光素子はガリウム系の素子であるので、光―電力変換特性は、１次関数の関係にあるので、前記補正係数は一点で良い。すなわち、前記トレーサブルな放射照度計で測定した放射照度の値が１８０W／ mm²の時、本考案の放射照度計で測定した放射照度計の値が１７６W／ mm²を指示した場合、前期補正係数は１８０／１７６＝１．０２２とする。

表１に、光源にキセノンアークランプを用い、光源用フィルタに♯２７５フィルタと♯３２０フィルタとを用いたそれぞれの場合において、AISTにトレーサブルな放射照度計と、本考案の放射照度計とで同一光源の放射照度をそれぞれ測定した結果を示す。このとき、光の強度は、測定開始時に前記AISTにトレーサブルな放射照度計で前記光源用フィルタが♯２７５フィルタの場合には、１８０W／mm²になるように、♯３２０フィルタの場合には１６０W／mm²になるように前記光源の負荷電力を調整して、測定中にはその負荷電力を一定に保った。

表１の結果から明らかなように、本考案の放射照度計の値は、♯２７５フィルタと♯３２０フィルタを用いたそれぞれの場合においても、前記AISTにトレーサブルな放射照度計の測定結果と良い一致をみた。

耐候試験機に本考案の放射照度計を装着した図 本考案の放射照度計構成回路

符号の説明

１ 拡散板
２ 波長選択フィルタ
３ 受光素子
４ 増幅器
５ A／D変換器
６ 放射照度校正回路
７ 選択スイッチ
８ 演算回路
９ 表示部
１０ データ記憶回路
１１ 放射照度計
１２ 光源用フィルタ
１３ ブラックパネル温度計
１４ 試料ホルダー
１５ 試験槽
１６ 試料
１７ 温度計
１８ 湿度計
１９ キセノンアークランプ

Claims (1)

1. 拡散板と、波長選択フィルタと、受光素子と、増幅器と、A／D変換器と、演算回路と、データ記憶回路とからなる耐候試験機用の放射照度計において、
   前記A／D変換器と前記演算回路との間に、各試験条件の光に対応した複数の放射照度校正回路と前記各試験条件の光に対応した複数の選択スイッチとを設け、
   試験条件で設定された光に対応した前記選択スイッチと前記放射照度校正回路とを連結させ、
   分光分布の異なる光の放射照度を測定することを特徴とする放射照度計。