JP3163093B2 - 屋外赤外放射測定方法及びその放射計 - Google Patents
屋外赤外放射測定方法及びその放射計Info
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- JP3163093B2 JP3163093B2 JP23381790A JP23381790A JP3163093B2 JP 3163093 B2 JP3163093 B2 JP 3163093B2 JP 23381790 A JP23381790 A JP 23381790A JP 23381790 A JP23381790 A JP 23381790A JP 3163093 B2 JP3163093 B2 JP 3163093B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の利用分野] 本発明は屋外の放射の中、長波赤外線のみを計測する
方法及びこの方法による赤外放射計に係る。
方法及びこの方法による赤外放射計に係る。
ここで言う屋外における赤外放射とは波長3μ〜40μ
間の長波放射をさし日射量を短波放射量(0.3〜3.0μ)
と呼称することと対比して使用する。自然界における長
波放射は下向きには、雲、天空、大気よりの放射、上向
きには地表面温度に相当する黒体放射と上記下向き放射
の反射成分がある。このバランスは今、話題となってい
る温室効果による気温上昇に大きな影響を与えるので長
波赤外線用の放射測定が近年重要になって来た。
間の長波放射をさし日射量を短波放射量(0.3〜3.0μ)
と呼称することと対比して使用する。自然界における長
波放射は下向きには、雲、天空、大気よりの放射、上向
きには地表面温度に相当する黒体放射と上記下向き放射
の反射成分がある。このバランスは今、話題となってい
る温室効果による気温上昇に大きな影響を与えるので長
波赤外線用の放射測定が近年重要になって来た。
[従来の技術] 屋外赤外線計測の原理は屋外に設置した赤外放射計に
より屋外に共存する長波放射量と短波放射量による昇温
効果との合計値を計りこれより主に短波放射量による昇
温効果を差引く事にある。
より屋外に共存する長波放射量と短波放射量による昇温
効果との合計値を計りこれより主に短波放射量による昇
温効果を差引く事にある。
第5図はこの原理による従来型の構造を示し、屋外に
存在する波長範囲0.3〜0.2μの短波放射1のほとんどの
部分(約90%)はシリコン又はゲルマニウム製のドーム
4自体に吸収される。ドーム4の内面にコートされる干
渉膜5は、波長1.2〜3.0μ間の短波放射がドーム内に入
らない様にするために施したものである。又、ドーム4
が厚いため長波放射2の50%も吸収されドーム4自体の
温度上昇をもたらし、ドームよりの長波長の二次放射3
がセンサー6に入る。センサー6の表面は黒色塗装で表
面処理されており二次放射3と長波放射2の透過成分を
合計して検出する。この二次放射3は短波放射(日射)
1の変動、風速等の外的要因によっても変わり、測らん
とする長波放射2の測定値を乱す原因となる。そこでこ
の原因を除去する方式としてドーム4の内面中央にサー
ミスター10を配備しドーム4の温度を直接計測し、この
温度に相当する二次放射3の成分を消去するか、又はド
ーム4の外表面を空冷し、少しでもこの原因を減らす方
式がとられていた。
存在する波長範囲0.3〜0.2μの短波放射1のほとんどの
部分(約90%)はシリコン又はゲルマニウム製のドーム
4自体に吸収される。ドーム4の内面にコートされる干
渉膜5は、波長1.2〜3.0μ間の短波放射がドーム内に入
らない様にするために施したものである。又、ドーム4
が厚いため長波放射2の50%も吸収されドーム4自体の
温度上昇をもたらし、ドームよりの長波長の二次放射3
がセンサー6に入る。センサー6の表面は黒色塗装で表
面処理されており二次放射3と長波放射2の透過成分を
合計して検出する。この二次放射3は短波放射(日射)
1の変動、風速等の外的要因によっても変わり、測らん
とする長波放射2の測定値を乱す原因となる。そこでこ
の原因を除去する方式としてドーム4の内面中央にサー
ミスター10を配備しドーム4の温度を直接計測し、この
温度に相当する二次放射3の成分を消去するか、又はド
ーム4の外表面を空冷し、少しでもこの原因を減らす方
式がとられていた。
[発明が解決しようとする課題] 然しこの従来型では正確に長波放射が測定されるとは
云えない。この主な理由は第5図の構造図で示す通り、
長波放射と共に共存する短波放射量(日射量)による影
響を完全に除去し得ないからである。従来型においては
短波放射量(日射量)は内面に干渉膜を施したシリコン
又はゲルマニュームドーム4により全部吸収又は表面で
反射され、センサー6には短波放射が到達しないものと
して理想化しているが実際にはドームに吸収された短波
放射量(日射量)は熱的にドーム全体の温度上昇をもた
らしこの温度上昇分に相当する長波放射量がセンサー6
に到達しドーム4を通過する自然の長波放射以外の放射
量を検出することになる。又、ドーム4の温度上昇分に
相当する余分の放射量は風速によっても影響され、一様
に補正することは不可能であり、ドーム4周囲をブロア
ーにより通風しドーム4を冷却する方法や、ドーム4の
温度を直接測定したドーム自体の放射量を計算し補正す
る方法がとられていてもブロアー使用による電源線をひ
く等の不便がある。又ドーム4の温度を計測する温度セ
ンサー10は、入射し透過する長波放射2の一部分を遮蔽
し誤差の原因となる。又、ドーム4全体の温度を十分代
表するものではない。
云えない。この主な理由は第5図の構造図で示す通り、
長波放射と共に共存する短波放射量(日射量)による影
響を完全に除去し得ないからである。従来型においては
短波放射量(日射量)は内面に干渉膜を施したシリコン
又はゲルマニュームドーム4により全部吸収又は表面で
反射され、センサー6には短波放射が到達しないものと
して理想化しているが実際にはドームに吸収された短波
放射量(日射量)は熱的にドーム全体の温度上昇をもた
らしこの温度上昇分に相当する長波放射量がセンサー6
に到達しドーム4を通過する自然の長波放射以外の放射
量を検出することになる。又、ドーム4の温度上昇分に
相当する余分の放射量は風速によっても影響され、一様
に補正することは不可能であり、ドーム4周囲をブロア
ーにより通風しドーム4を冷却する方法や、ドーム4の
温度を直接測定したドーム自体の放射量を計算し補正す
る方法がとられていてもブロアー使用による電源線をひ
く等の不便がある。又ドーム4の温度を計測する温度セ
ンサー10は、入射し透過する長波放射2の一部分を遮蔽
し誤差の原因となる。又、ドーム4全体の温度を十分代
表するものではない。
[課題を解決するための手段] 本発明に於いては、 ドームとして薄いポリエチレンシート等を使用し短
波、長波放射の吸収によるドーム自体の温度上昇を防
ぎ、 センサー表面に白色塗料を塗布し主に長波放射のみ
を吸収させ、短波放射を主に反射させ、 センサーが吸収したわずかな短波放射を別の短波放
射センサーにより検出し、この出力により短波放射成分
を消去することを特徴とする。
波、長波放射の吸収によるドーム自体の温度上昇を防
ぎ、 センサー表面に白色塗料を塗布し主に長波放射のみ
を吸収させ、短波放射を主に反射させ、 センサーが吸収したわずかな短波放射を別の短波放
射センサーにより検出し、この出力により短波放射成分
を消去することを特徴とする。
[実 施 例] 第1図に本発明実施による屋外赤外放射計の縦断面を
略図的に示す。本図に於いては第5図に示す従来型赤外
放射計の各部品と共通する部品は共通の番号を用いて示
しそれらの説明は省略し本発明実施例に於ける差異点に
ついて説明する。
略図的に示す。本図に於いては第5図に示す従来型赤外
放射計の各部品と共通する部品は共通の番号を用いて示
しそれらの説明は省略し本発明実施例に於ける差異点に
ついて説明する。
本発明における第一点の特徴は、ドーム4の材質をポ
リエチレンの薄いシートとし短波放射1と長波放射2を
共に透過する方式としたことである。この結果、短波放
射1及び長波放射2の90%を透過するのでドーム4によ
る吸収は殆ど0となった。その結果ドーム4の温度上昇
は殆ど完全に防止することができる。そのかわりセンサ
ー6には短波放射1、長波放射2が到達する。本発明の
第二点の特徴はセンサー6の表面に白色塗装を施す事に
ある。こうすることにより第2図に示すごとく、白色塗
装の吸収特性により長波放射2は殆ど吸収され、短波放
射1の殆どが反射される。センサー6の表面で反射した
短波放射は再びドーム4を透過して外部に放出される
(1′で示す)。従ってセンサー6に吸収されるのは主
に長波放射2のみとなる。しかしながら白色塗装してお
いても第2図に示す通り短波照射1のごく一部分はセン
サー6に吸収される。そこで本発明の第三点の特徴とし
て、センサー6と同一平面で隣接配置して短波照射にの
み感ずるシリコンダイオード等の短波放射検知センサー
9を備える。このシリコンダイオード(シリコンフォト
ダイオード)の波長感度帯域は0.3−1.1μと狭く且つ波
長に対し感度は一定でない。しかも短波(日射)放射は
0.3−3.0μ間に存在するのでシリコンダイオードの検知
出力を直ちに短波放射出力とすることは出来ないが、本
発明においてはセンサー6の白色塗装により短波放射量
の吸収率は低い為そもそも補正量は少なく、センサー6
の補正用としてはこの安価なシリコンダイオードで十分
満足に機能させる事が出来る。センサー9で測った短波
放射成分をセンサー6に於ける長波放射2の成分と共に
吸収された一部の短波放射1の成分との合計よりさし引
いてやれば対象とする長波放射2のみを計測することが
できる。これを式で表現すると下記の通りとなる。測ら
んとする長波放射2の量をILとし、短波放射1の量をIS
とする時、長波センサー6と短波放射検知センサー9と
に基づき検出される量は下記で示される。
リエチレンの薄いシートとし短波放射1と長波放射2を
共に透過する方式としたことである。この結果、短波放
射1及び長波放射2の90%を透過するのでドーム4によ
る吸収は殆ど0となった。その結果ドーム4の温度上昇
は殆ど完全に防止することができる。そのかわりセンサ
ー6には短波放射1、長波放射2が到達する。本発明の
第二点の特徴はセンサー6の表面に白色塗装を施す事に
ある。こうすることにより第2図に示すごとく、白色塗
装の吸収特性により長波放射2は殆ど吸収され、短波放
射1の殆どが反射される。センサー6の表面で反射した
短波放射は再びドーム4を透過して外部に放出される
(1′で示す)。従ってセンサー6に吸収されるのは主
に長波放射2のみとなる。しかしながら白色塗装してお
いても第2図に示す通り短波照射1のごく一部分はセン
サー6に吸収される。そこで本発明の第三点の特徴とし
て、センサー6と同一平面で隣接配置して短波照射にの
み感ずるシリコンダイオード等の短波放射検知センサー
9を備える。このシリコンダイオード(シリコンフォト
ダイオード)の波長感度帯域は0.3−1.1μと狭く且つ波
長に対し感度は一定でない。しかも短波(日射)放射は
0.3−3.0μ間に存在するのでシリコンダイオードの検知
出力を直ちに短波放射出力とすることは出来ないが、本
発明においてはセンサー6の白色塗装により短波放射量
の吸収率は低い為そもそも補正量は少なく、センサー6
の補正用としてはこの安価なシリコンダイオードで十分
満足に機能させる事が出来る。センサー9で測った短波
放射成分をセンサー6に於ける長波放射2の成分と共に
吸収された一部の短波放射1の成分との合計よりさし引
いてやれば対象とする長波放射2のみを計測することが
できる。これを式で表現すると下記の通りとなる。測ら
んとする長波放射2の量をILとし、短波放射1の量をIS
とする時、長波センサー6と短波放射検知センサー9と
に基づき検出される量は下記で示される。
IL=KLE+σT4−KSIS ここでKLは赤外放射計の長波放射2に対する感度常
数、KSは短波放射1に対する補正係数、Tはセンサー6
の温度である。又、σT4はその温度に相応する放射量を
示し、Eはセンサー6に設けられたサーモパイル7の出
力である。
数、KSは短波放射1に対する補正係数、Tはセンサー6
の温度である。又、σT4はその温度に相応する放射量を
示し、Eはセンサー6に設けられたサーモパイル7の出
力である。
この式の意味する所は常数KL,KSをあらかじめ適当な
長波、短波の放射源を使い決定しておき、短波放射量IS
は前記短波放射検知センサー9により計測され得るので
サーモパイル7の出力Eと実測した温度Tより長波放射
量2の量ILを求めることができると云うことである。
長波、短波の放射源を使い決定しておき、短波放射量IS
は前記短波放射検知センサー9により計測され得るので
サーモパイル7の出力Eと実測した温度Tより長波放射
量2の量ILを求めることができると云うことである。
この計算を実現する電気回路を第3図に示す。電池B
より供給される電流によりサーミスター8の温度(セン
サー6の温度)による抵抗変化を検出する。サーミスタ
ー8に並列に入った抵抗R1及び直列抵抗R2によりサーミ
スター8の非直線性を利用して温度の4乗に比例する放
射量σT4を回路的に出力することができる。センサー6
で感知した長波放射による熱の流れを起電力として検出
するサーモパイル7の出力は可変抵抗RV1によりKLを設
定し長波放射量に相当した電圧出力となる。短波放射セ
ンサー9は第1図のドーム4を通過する短波放射1を計
測するもので直接電圧として出力される。この電圧を可
変抵抗RV2によりKSを設定し第1図のセンサー6に吸収
される短波放射量に相当する電圧出力を得る。第3図の
回路接続によればその出力端子からは測定対象とする長
波放射量ILが直接電圧として与えられる。
より供給される電流によりサーミスター8の温度(セン
サー6の温度)による抵抗変化を検出する。サーミスタ
ー8に並列に入った抵抗R1及び直列抵抗R2によりサーミ
スター8の非直線性を利用して温度の4乗に比例する放
射量σT4を回路的に出力することができる。センサー6
で感知した長波放射による熱の流れを起電力として検出
するサーモパイル7の出力は可変抵抗RV1によりKLを設
定し長波放射量に相当した電圧出力となる。短波放射セ
ンサー9は第1図のドーム4を通過する短波放射1を計
測するもので直接電圧として出力される。この電圧を可
変抵抗RV2によりKSを設定し第1図のセンサー6に吸収
される短波放射量に相当する電圧出力を得る。第3図の
回路接続によればその出力端子からは測定対象とする長
波放射量ILが直接電圧として与えられる。
[効果] 第2図は本発明と従来方式を対比させる為に白色塗装
した第1図実施例と黒色塗装した第5図従来例の塗装に
よる吸収率の差異を示したものである。本発明に使用し
た白色塗料は実線で示し、短波放射は主に反射し長波放
射は吸収する。ただし長波放射に対する吸収率は点線で
示す黒色塗装の方が若干よい。
した第1図実施例と黒色塗装した第5図従来例の塗装に
よる吸収率の差異を示したものである。本発明に使用し
た白色塗料は実線で示し、短波放射は主に反射し長波放
射は吸収する。ただし長波放射に対する吸収率は点線で
示す黒色塗装の方が若干よい。
第4図は本発明実施例の赤外放射計の実測データを示
す。縦軸は測らんとする下向き長波放射量を示し横軸は
時間を示す。第5図に示す従来型の計測結果は点線で示
されているが、一点さ線で示す日射に連動して長波放射
量が大きくなっている。これに対し本発明は赤外放射計
の測定結果(実線)は基準量(点線)と比較し昼夜を通
じ同じ様な変化をしており、日射に連動しては変化しな
い。尚、基準量は全波長放射計より短波放射量(日射)
をさし引いて得たものである。
す。縦軸は測らんとする下向き長波放射量を示し横軸は
時間を示す。第5図に示す従来型の計測結果は点線で示
されているが、一点さ線で示す日射に連動して長波放射
量が大きくなっている。これに対し本発明は赤外放射計
の測定結果(実線)は基準量(点線)と比較し昼夜を通
じ同じ様な変化をしており、日射に連動しては変化しな
い。尚、基準量は全波長放射計より短波放射量(日射)
をさし引いて得たものである。
第1図は本発明実施による屋外赤外放射計の縦断面略
図、第2図は第1図実施例に使用した白色塗装と従来例
に於かる黒色塗装の各波長について吸収率を比較実験し
た結果を示すグラフ、第3図は第1図実施例赤外放射計
に適用する電気回路図、第4図は第1図に示す本発明赤
外放射計と第5図に示す従来型赤外放射計の性能比較実
測グラフである。 1……短波放射、2……長波放射 3……二次放射、4……ドーム 5……干渉膜、6……センサー 7……サーモパイル、8……温度センサー 9……短波放射センサー 10……ドーム温度測定センサー
図、第2図は第1図実施例に使用した白色塗装と従来例
に於かる黒色塗装の各波長について吸収率を比較実験し
た結果を示すグラフ、第3図は第1図実施例赤外放射計
に適用する電気回路図、第4図は第1図に示す本発明赤
外放射計と第5図に示す従来型赤外放射計の性能比較実
測グラフである。 1……短波放射、2……長波放射 3……二次放射、4……ドーム 5……干渉膜、6……センサー 7……サーモパイル、8……温度センサー 9……短波放射センサー 10……ドーム温度測定センサー
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−173989(JP,A) 実開 昭50−28782(JP,U) 谷腰 欣司著「光センサとその使い方 −種類・特徴・回路技術−」初版(1988 年10月20日)日刊工業新聞社 p.56〜 61 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01J 1/00 - 1/04 G01J 1/44 G01W 1/12 G01V 9/04
Claims (3)
- 【請求項1】屋外放射の中、短波放射量を除去して長波
放射量のみを計測する赤外放射測定方法において、 短波・長波放射共、計測ドームを実質上完全に透過せし
めて該ドーム自体の温度上昇を防ぐ程度にドームを薄く
し、 該ドーム内に設置した長波センサー6の表面に白色塗料
を塗布し、これに主として長波放射を吸収させ、 この長波放射による熱の流れを上記長波センサー6の裏
面に接して配置されたサーモパイル7により検出し、 一方短波放射は上記長波センサー6と同一平面で隣接配
置したシリコンフォトダイオードより成る短波放射検知
センサー9により検出し、 該短波放射検知センサー9に基づく検出出力を長波セン
サー6に基づく検出出力より差引き、 長波放射量のみを得る事を特徴とする屋外赤外放射測定
方法。 - 【請求項2】屋外放射の中、短波放射量を除去して長波
放射量のみを計測する赤外放射計において、 短波・長波放射両方を透過させる計測ドームであって、
該ドーム自体の温度上昇を防ぐ程度にドームを薄くし、 主として長波放射を吸収させるように、ドーム内に設置
した長波センサー6の表面に白色塗料を塗布し、 この長波放射による熱の流れを検出するように上記長波
センサー6の裏面に接してサーモパイル7を配置し、 一方短波放射検出のため、シリコンフォトダイオードよ
り成る短波放射検知センサー9を上記長波センサー6と
同一平面で隣接配置し、 該短波センサー9に基づく検出出力を長波センサー6に
基づく検出出力より差引き長波放射量のみを得る電子回
路、 とを具備して成る事を特徴とする屋外赤外放射計。 - 【請求項3】上記計測ドームはポリエチレンフィルムよ
り作られることを特徴とする前記請求項2記載の屋外赤
外放射計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23381790A JP3163093B2 (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | 屋外赤外放射測定方法及びその放射計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23381790A JP3163093B2 (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | 屋外赤外放射測定方法及びその放射計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04113234A JPH04113234A (ja) | 1992-04-14 |
JP3163093B2 true JP3163093B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=16961038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23381790A Expired - Fee Related JP3163093B2 (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | 屋外赤外放射測定方法及びその放射計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3163093B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015144696A (ja) * | 2014-02-03 | 2015-08-13 | オルゴ株式会社 | 保冷、保温用飲料容器 |
-
1990
- 1990-09-04 JP JP23381790A patent/JP3163093B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
谷腰 欣司著「光センサとその使い方−種類・特徴・回路技術−」初版(1988年10月20日)日刊工業新聞社 p.56〜61 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015144696A (ja) * | 2014-02-03 | 2015-08-13 | オルゴ株式会社 | 保冷、保温用飲料容器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04113234A (ja) | 1992-04-14 |
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Legal Events
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