JP3175775B2

JP3175775B2 - 放射温度計の温度測定方法及び放射温度計

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Publication number: JP3175775B2
Application number: JP55273299A
Authority: JP
Inventors: 數仁坂野
Original assignee: 數仁坂野
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 2001-06-11
Anticipated expiration: 2018-05-08
Also published as: AU7234698A; WO1999058940A1

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は放射温度計の温度測定方法及び放射温度計に
関し、詳しくは測定対象から放射される赤外線をサーモ
パイルにて検知して測定対象の温度を非接触で測定する
放射温度計の温度測定方法及び放射温度計に関するもの
である。

背景技術従来から、放射温度計を用いることにより測定対象か
ら放射される赤外線を検知して測定対象の温度を非接触
で測定することが行われている。例えば体温計では近
年、衛生上及び利便上の理由から口腔内の温度を測定す
る舌下型体温計や腋窩の温度を測定する腋窩型体温計等
の接触型体温計よりも、鼓膜や周辺組織から放射される
赤外線を検知することで体温を測定する非接触型体温計
の需要が増大しつつある。

鼓膜は人体の深部に位置し外部環境の影響を受けにく
いため、口腔内や腋窩等の人体の他の部位に比べて体温
を正確に測定できることも非接触型体温計が注目されて
いる理由の一つである。

非接触型体温計には、一般に測定対象から放射される
赤外線を検知するための非接触型温度センサとして、焦
電型センサ又はサーモパイルセンサが使用されている。
焦電型センサは測定対象から放射される赤外線エネルギ
を吸収したときの温度変化による焦電体の表面電荷の変
化を出力として検出するセンサである。焦電型センサは
焦電体の温度が変化したときのみに出力を出すため、入
射赤外線をチョッピングして断続的に遮断し連続的な出
力を取り出している。一方、サーモパイルセンサは熱電
対を集積回路技術を用いて堆積し、直接接続された多数
の熱電対により、温接点と冷接点との温度差に対する連
続的な出力を取り出すセンサである。

以下、従来の放射温度計を、測定対象から放射される
赤外線を検知するための非接触型温度センサとして、サ
ーモパイルを使用した非接触型体温計を例に説明する。

サーモパイルを使用した従来の非接触型体温計として
は例えば、特開平３−273121に示された放射体温計があ
る。かかる放射体温計を第７図のブロックダイヤグラム
に基づいて説明する。

第７図において、放射体温計に備えられたサーモパイ
ル21は鼓膜20からの赤外線の輻射量に応じた電圧を出力
する。このサーモパイル21の出力端に接続された増幅器
22は、微弱なサーモパイル21の出力電圧を所定の大きさ
に増幅する。増幅器22に接続された差動電力増幅器23
は、増幅器22の出力と基準電圧（例えば0Vに設定す
る。）との差に比例した出力をヒータ24に加える。サー
ミスタ25はヒータ24、サーモパイル21とともに熱伝導性
の良い材質で作られたブロック26の中に収納される。温
度演算回路27はサーミスタ25の抵抗からブロック26の温
度、すなわちサーモパイル21の温度を算出し表示手段28
によって表示する。

ここで、サーモパイル21の出力をＶ、測定対象の温度
をＴ、サーモパイル21の温度をT₀とすると、サーモパイ
ル21の出力Ｖはステファン−ボルツマンの法則により、Ｖ＝ｋ（T⁴−T₀ ⁴）ｋは定数（１）と表される。かかる特開平３−273121に示された放射体
温計では、サーモパイル21の温度はサーモパイル21の出
力により制御されるので、サーモパイル21の出力Ｖが０
になるようにフィードバック制御を行うことにより、
（１）式は、Ｔ＝T₀ となる。従って、サーモパイル21の出力Ｖが０になるよ
うにフィードバック制御されたときのサーモパイル21の
温度T₀をサーミスタ25にて検出することにより、測定対
象の温度Ｔを知ることができる。

しかしながら、以上の特開平３−273121に示された放
射体温計はサーモパイル21の感度や増幅回路等の影響を
受けないため、測定誤差を減少させることができるとい
う利点を有していたものの、以下に示す問題があった。

特開平３−273121に示された放射体温計は、サーモパ
イル21の出力Ｖが０になるようにフィードバック制御す
る制御手段を使用している。かかるフィードバック制御
はクローズドループ制御、すなわちサーモパイル21の出
力に応じた熱量がヒータ24を介してサーモパイル21を加
熱することでサーモパイル21の温度を調整するものであ
る。第８図の加熱量−時間グラフで示すようにフィード
バックの結果によりヒータ24の加熱量は時々刻々変化
し、サーモパイル21の出力Ｖは０に向かって減少すると
いう特性を有している。以上のようなフィードバック制
御はサーモパイル21の出力が０近傍であるほど第８図の
加熱量−時間グラフで示すように加熱量も微量となるた
め、サーモパイル21の出力Ｖが０である状態を達成する
には加熱開始から一定の時間t₁を要する。

また、例えば鼓膜の温度を測定する際に耳孔内に挿入
するサーモパイル21の挿入角度の変化や、外耳道の温度
の影響などにより、サーモパイル21に入射する赤外線量
は変化する。このように鼓膜温度測定中にサーモパイル
21に入射する赤外線量が変化することによりサーモパイ
ル21の出力も変化する。従って、サーモパイル21への加
熱量は差動電力増幅器23により逐次調整され、特にサー
モパイル21の出力が０近傍では微調整の頻度が多くなる
ため、測定時間t₁は長時間となる。

さらに、フィードバック制御回路は通常、伝達遅延係
数を有している。かかる伝達遅延係数は加熱状態がフィ
ードバック制御により時々刻々と変化する場合、固定定
数として扱うことができない。従って、伝達遅延を補正
するための係数を設定することができず、上述のサーモ
パイル21の出力変化に対しては大きな伝達遅延係数を有
した状態のまま制御することになり、加熱調整はサーモ
パイル21の出力変化に追随することができない。この伝
達遅延によりフィードバック指令数値と制御結果に不一
致が発生するため、サーモパイル21の加熱調整は頻繁に
行われ、かつ、微小に制御される。このような微調整
は、サーモパイル21の出力の０近傍において、サーモパ
イル21に入射する赤外線量の変化と相まって脈流現象を
発生させる原因となる。かかる脈流現象を修正し、か
つ、サーモパイル21の出力が０である状態を達成するに
は第８図の出力−時間グラフで示すようにt₁は長時間と
なる。

以上のように、特開平３−273121に示された放射体温
計では、従来からの課題である測定精度の向上を図るた
めにはフィードバック制御に要する時間t₁をあらかじめ
長く設定する必要があった。他方、非接触型体温計の特
長である、瞬間又は極めて短時間に測定対象の温度を測
定することを優先させた場合には測定精度の低下は避け
られなかった。

また、サーモパイル21の出力Ｖが０になるようにフィ
ードバック制御する制御手段は上述のように、増幅器2
2、差動電力増幅器23などからなるフィードバック制御
回路を要するため、これらの必要部品数の増大がコスト
高の原因となっていた。

本発明は上記従来技術における問題点を解決し、測定
精度の向上を図り、かつ、測定時間の短縮を図ることが
できる放射温度計の温度測定方法及び放射温度計を提供
することを目的とする。

また本発明は部品点数の少ない、安価な放射温度計を
提供することを目的とする。

発明の開示以上の課題を解決するため提供する本願第１の発明に
かかる放射温度計の温度測定方法は、測定対象から放射
される赤外線をサーモパイルにより検知して測定対象の
温度を測定する放射温度計の温度測定方法において、単
位時間あたりの加熱量をほぼ一定としてサーモパイルの
出力が正領域から負領域に反転するようにサーモパイル
を加熱し、サーモパイルの出力が正領域から負領域に反
転した時点でのサーモパイルの温度を測定対象の温度と
して特定することを特徴とする放射温度計の温度測定方
法である。

かかる温度測定方法とすることにより、サーモパイル
の出力とは無関係にサーモパイルを加熱し、サーモパイ
ルの出力がプラスからマイナスへ反転した時の出力を検
知することができるため、サーモパイルの温度をフィー
ドバック制御する温度調節手段が必要ない。従って、測
定精度の向上を図り、かつ、測定時間の短縮を図ること
ができる。また、部品点数の少ない、安価な放射温度計
を提供することできる。

また、以上の課題を解決するため提供する本願第２の
発明にかかる放射温度計の温度測定方法は、測定対象か
ら放射される赤外線をサーモパイルにより検知して測定
対象の温度を測定する放射温度計の温度測定方法におい
て、単位時間あたりの加熱量をほぼ一定としてサーモパ
イルの出力が正領域から負領域に反転するようにサーモ
パイルを加熱し、予め正領域と負領域にそれぞれ設定し
た閾値の範囲内をサーモパイルの出力の反転位置とし、
サーモパイルの出力が正領域から負領域に反転した時点
でのサーモパイルの温度を測定対象の温度として特定す
ることを特徴とする放射温度計の温度測定方法である。

かかる温度測定方法とすることにより、サーモパイル
の出力とは無関係にサーモパイルを加熱し、サーモパイ
ルの出力がプラスからマイナスへ反転した時の出力を検
知することができるため、サーモパイルの温度をフィー
ドバック制御する温度調節手段が必要ない。また、予め
正領域と負領域にそれぞれ設定した閾値の範囲内をサー
モパイルの出力の反転位置としているため、安定した反
転出力が得られる。従って、さらなる測定精度の向上を
図り、かつ、測定時間の短縮を図ることができる。ま
た、部品点数の少ない、安価な放射温度計を提供するこ
とができる。

また、以上の課題を解決するため提供する本願第３の
発明にかかる放射温度計の温度測定方法は、本願第１又
は本願第２の発明にかかる放射温度計の温度測定方法に
おいて、電圧比較器を有する検出装置により、サーモパ
イルの出力が正領域から負領域に反転した時点でのサー
モパイルの出力を検出することを特徴とする。

かかる温度測定方法とすることにより、安価な回路に
てサーモパイルの反転出力を検出することができる。

また、以上の課題を解決するため提供する本願第４の
発明にかかる放射温度計の温度測定方法は、測定対象か
ら放射される赤外線をサーモパイルにより検知して測定
対象の温度を測定する放射温度計の温度測定方法におい
て、単位時間あたりの加熱量をほぼ一定としてサーモパ
イルの出力が正領域から負領域に反転するようにサーモ
パイルを加熱し、サーモパイルの出力が、予め正領域と
負領域に設定した絶対値が等しい一対の閾値に到達した
時点でのそれぞれのサーモパイルの温度を求め、これら
のサーモパイルの温度の平均値を測定対象の温度として
特定することを特徴とする放射温度計の温度測定方法で
ある。

かかる温度測定方法とすることにより、サーモパイル
の出力とは無関係にサーモパイルを加熱し、サーモパイ
ルの出力がプラスからマイナスへ反転した時の出力を検
知することができるため、サーモパイルの温度をフィー
ドバック制御する温度調節手段が必要ない。また、予め
正領域と負領域に設定した絶対値が等しい一対の閾値に
到達した時点でのそれぞれのサーモパイルの温度を求
め、これらのサーモパイルの温度の平均値を測定対象の
温度として特定するため、簡易な演算手段で高精度に対
象温度を測定することができる。すなわち、正領域及び
負領域での設定閾値の絶対値を等しくすれば、サーモパ
イルに関して周囲温度及び測定環境等の測定環境の相違
に起因する測定誤差を補正する演算手段は簡易なもので
足りる。従って、さらなる測定精度の向上を図り、か
つ、測定時間の短縮を図ることができる。また、部品点
数の少ない、安価な放射温度計を提供することができ
る。

また、以上の課題を解決するため提供する本願第５の
発明にかかる放射温度計の温度測定方法は、本が第４の
発明にかかる放射温度計の温度測定方法において、予め
正領域と負領域に設定した絶対値が等しい閾値の対を複
数設定することを特徴とする。

かかる温度測定方法とすることにより、複数のデータ
から測定温度の演算をすることができるため、さらに精
度を向上させることができる。

また、以上の課題を解決するため提供する本願第６の
発明にかかる放射温度計の温度測定方法は、本願第１乃
至本願第５の発明にかかる放射温度計の温度測定方法に
おいて、温度測定開始以前にサーモパイルを測定対象の
温度近傍の設定温度まで加熱することを特徴とする。

かかる温度測定方法とすることにより、温度測定中の
サーモパイルを短時間に効率よく加熱することができ
る。すなわち、一実施形態として本願発明が非接触型体
温計である場合を考えると、温度測定開始以前に設定温
度を体温近傍の温度、例えば32℃に設定しておけば、測
定対象温度である体温（36℃前後）までサーモパイルを
加熱することを、通常時の室温（例えば20℃）からサー
モパイルを加熱する場合よりも短時間で行うことができ
る。

また、以上の課題を解決するため提供する本願第７の
発明にかかる放射温度計の温度測定方法は、本願第１乃
至本願第６の発明にかかる放射温度計の温度測定方法に
おいて、測定対象が鼓膜の温度であることを特徴とす
る。

かかる温度測定方法とすることにより、数秒程度で測
定を行い、かつ精度のよい非接触型体温計を提供するこ
とができる。

また、以上の課題を解決するため提供する本願第８の
発明にかかる放射温度計は、測定対象から放射される赤
外線をサーモパイルにより検知して測定対象の温度を測
定する放射温度計において、単位時間あたりの加熱量を
ほぼ一定としてサーモパイルの出力が正領域から負領域
に反転するようにサーモパイルを加熱する加熱装置と、
サーモパイルの出力が正領域から負領域に反転した信号
を演算手段に送る検出装置とを有することを特徴とする
放射温度計である。

かかる構成とすることにより、サーモパイルの出力と
は無関係にサーモパイルを加熱し、サーモパイルの出力
がプラスからマイナスへ反転した時の出力を検知するこ
とができるため、サーモパイルの温度をフィードバック
制御する温度調節手段が必要ない。従って、測定精度の
向上を図り、かつ、測定時間の短縮を図ることができ
る。また、部品点数の少ない、安価な放射温度計を提供
することができる。

また、以上の課題を解決するため提供する本願第９の
発明にかかる放射温度計は、測定対象から放射される赤
外線をサーモパイルにより検知して測定対象の温度を測
定する放射温度計において、単位時間あたりの加熱量を
ほぼ一定としてサーモパイルの出力が正領域から負領域
に反転するようにサーモパイルを加熱する加熱装置と、
予め正領域と負領域にそれぞれ設定した閾値の範囲内を
サーモパイルの出力の反転位置とし、サーモパイルの出
力が正領域から負領域に反転した信号を演算手段に送る
検出装置とを有することを特徴とする放射温度計であ
る。

かかる構成とすることにより、サーモパイルの出力と
は無関係にサーモパイルを加熱し、サーモパイルの出力
がプラスからマイナスへ反転した時の出力を検知するこ
とができるため、サーモパイルの温度をフィードバック
制御する温度調節手段が必要ない。また、予め正領域と
負領域にそれぞれ設定した閾値の範囲内をサーモパイル
の出力の反転位置としているため、安定した反転出力が
得られる。従って、さらなる測定精度の向上を図り、か
つ、測定時間の短縮を図ることができる。また、部品点
数の少ない、安価な放射温度計を提供することができ
る。

また、以上の課題を解決するため提供する本願第10の
発明にかかる放射温度計は、本願第８又は本願第９の発
明にかかる放射温度計において、サーモパイルの出力が
正領域から負領域に反転した信号を演算手段に送る検出
装置が、電圧比較器を有する検出装置であることを特徴
とする。

かかる構成とすることにより、安価な回路にてサーモ
パイルの反転出力を検出することができる。

また、以上の課題を解決するため提供する本願第11の
発明にかかる放射温度計は、測定対象から放射される赤
外線をサーモパイルにより検知して測定対象の温度を測
定する放射温度計において、単位時間あたりの加熱量を
ほぼ一定としてサーモパイルの出力が正領域から負領域
に反転するようにサーモパイルを加熱する加熱装置と、
サーモパイルの出力が、予め正領域と負領域に設定した
絶対値が等しい一対の閾値に到達した時点でのそれぞれ
のサーモパイルの温度を求め、これらのサーモパイルの
温度の平均値を測定対象の温度として特定する演算手段
とを有することを特徴とする放射温度計である。

かかる構成とすることにより、サーモパイルの出力と
は無関係にサーモパイルを加熱し、サーモパイルの出力
がプラスからマイナスへ反転した時の出力を検知するこ
とができるため、サーモパイルの温度をフィードバック
制御する温度調節手段が必要ない。また、予め正領域と
負領域に設定した絶対値が等しい一対の閾値に到達した
時点でのそれぞれのサーモパイルの温度を求め、これら
のサーモパイルの温度の平均値を測定対象の温度として
特定するため、簡易な演算手段で高精度に対象温度を測
定することができる。すなわち、正領域及び負領域での
設定閾値の絶対値を等しくすれば、サーモパイルに関し
て周囲温度及び測定環境等の測定環境の相違に起因する
測定誤差を補正する演算手段は簡易なもので足りる。従
って、さらなる測定精度の向上を図り、かつ、測定時間
の短縮を図ることができる。また、部品点数の少ない、
安価の放射温度計を提供することができる。

また、以上の課題を解決するため提供する本願第12の
発明にかかる放射温度計は、本願第11の発明にかかる放
射温度計において、予め正領域と負領域に設定した絶対
値が等しい閾値の対を複数設定することを特徴とする。

かかる構成とすることにより、複数のデータから測定
温度の演算をすることができるため、さらに精度を向上
させることができる。

また、以上の課題を解決するため提供する本願第13の
発明にかかる放射温度計は、本願第８乃至本願第12の発
明にかかる放射温度計において、温度測定開始以前にサ
ーモパイルを測定対象の温度近傍の設定温度まで加熱す
ることを特徴とする。

また、以上の課題を解決するため提供する本願第14の
発明にかかる放射温度計は、本願第８乃至本願第13の発
明にかかる放射温度計において、測定対象が鼓膜の温度
であることを特徴とする。

図面の簡単な説明第１図は本発明の一実施の形態にかかる放射温度計の
温度測定回路を示すブロック図である。

第２図は本発明の一実施の形態にかかる放射温度計に
おいて、サーモパイル出力−時間及び加熱量−時間の関
係を示した図である。

第３図は本発明の他の実施の形態にかかる放射温度計
の温度測定回路を示すブロック図である。

第４図は本発明の他の実施の形態にかかる放射温度計
において、サーモパイル出力−時間及びコンパレータ出
力−時間の関係を示した図である。

第５図は本発明の他の実施の形態にかかる放射温度計
の温度測定回路を示すブロック図である。

第６図は本発明の他の実施の形態にかかる放射温度計
において、サーモパイル出力−時間及び加熱量−時間の
関係を示した図である。

第７図は従来の放射温度計の温度測定回路を示すブロ
ック図である。

第８図は従来の放射温度計において、サーモパイル出
力−時間及び加熱量−時間の関係を示した図である。

符号の説明１サーモパイル２オペアンプ３コンパレータIC ４サーミスタ５金属缶パッケージ６オペアンプ７マイクロコンピュータ８液晶温度表示器９ヒータ 10 ドライブIC 11 スイッチ回路 21 サーモパイル 22 増幅器 23 差動電力増幅器 24 ヒータ 25 サーミスタ 26 ブロック 27 温度算出手段 28 表示手段 30 鼓膜発明を実施するための最良の形態以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施の形態にかかる放射温度計の
温度測定回路を示すブロック図である。第１図におい
て、放射温度計に備えられているサーモパイル１は鼓膜
から放射される赤外線量及びサーモパイル１の温度に依
存する電圧を出力する。すなわち、サーモパイル１は測
定対象の温度とサーモパイル１の温度との差に応じた電
圧を出力し、かかる出力は測定対象の温度がサーモパイ
ル１の温度より大きい場合には正の電圧として出力さ
れ、測定対象の温度がサーモパイル１の温度より小さい
場合には負の電圧として出力される。また、測定対象の
温度とサーモパイル１の温度が等しい場合にはサーモパ
イル１の出力は０となる。

サーモパイル１に接続されたオペアンプ２は、サーモ
パイル１から出力される微小電圧を所定の大きさに増幅
する。オペアンプ２に接続されたコンパレータ（電圧比
較器）IC3はオペアンプ２によって増幅されたサーモパ
イル１の出力の有無を検出する。すなわち、コンパレー
タIC3はサーモパイル１の出力の大きさ及び正負にかか
わらず、サーモパイル１の出力が０であるか否かの信号
をマイクロコンピュータ７に送る。このように本実施例
の形態では、サーモパイル１の出力の有無を検出する検
出装置の一例としてコンパレータIC3を有する検出装置
を使用している。

サーミスタ４はサーモパイル１を内部に収納して熱伝
導性に優れた金属缶パッケージ５に取り付けられてい
る。このサーミスタ４は金属缶パッケージ５を介してサ
ーモパイル１の温度を測定するための測温素子であり、
サーミスタ４の温度の変化によるサーミスタ４内の抵抗
値の変化を電圧に変換して出力する。サーミスタ４に接
続されたオペアンプ６はサーミスタ４の出力を増幅す
る。

マイクロコンピュータ７にはAD変換機が内蔵され、か
かるマイクロコンピュータ７はコンパレータ３からの出
力信号及びサーミスタ４からの出力信号に基づき演算処
理して液晶温度表示器８に測定対象の温度値出力を送
る。液晶温度表示器８は測定対象の温度をデジタル表示
する。

ヒータ９はサーモパイル１を加熱するために金属缶パ
ッケージ５に巻き付けられている。ドライブIC10はマイ
クロコンピュータ７からの加熱命令信号をヒータ９に伝
達する。このように本実施の形態ではサーモパイル１を
加熱する加熱装置の一例としてヒータ９を有する加熱装
置を使用している。

以上に示した温度測定回路により、どのように測定対
象の温度が測定されるかを説明する。

本実施の形態にかかる放射温度計では、温度測定開始
前にサーモパイル１の温度があらかじめ設定した温度、
例えば約32℃になるようマイクロコンピュータ７からヒ
ータ９に加熱命令信号が送られる。そのため、温度測定
開始時にはサーモパイル１の温度は設定温度まで上昇し
ている。

温度設定開始の命令が外部からマイクロコンピュータ
７に伝達されると、単位時間あたりの加熱量をほぼ一定
としてサーモパイル１を加熱する加熱命令信号がマイク
ロコンピュータ７からドライブIC10を介してヒータ９に
送られる。また、温度測定中はオープンループ制御に
て、すなわちヒータ９の加熱量を変化させることなくサ
ーモパイル１を加熱する。

温度測定が開始されると、サーモパイル１は急速に加
熱され、第２図のサーモパイル出力−時間グラフに示す
ようにサーモパイル１の出力は急速に減少する。加熱が
進み、サーモパイル１の温度が測定対象である鼓膜の温
度と等しくなると、サーモパイル１の出力は０となる。
サーモパイル１の出力の有無信号はコンパレータIC3に
よりマイクロコンピュータ７に送られているので、サー
モパイル１の出力が０になった時点でのサーモパイル１
の温度をサーミスタ４からの出力をもとにマイクロコン
ピュータ７が演算処理を行うことで測定対象である鼓膜
の温度が検出される。検出された鼓膜の温度は液晶温度
表示器により表示されることにより認知される。

なお、ヒータ９によるサーモパイル１の加熱は、サー
モパイル１の出力が０であることをコンパレータIC3に
よりマイクロコンピュータ７が検知した後に、第２図の
t₂の時点でマイクロコンピュータ７からの加熱停止信号
がヒータ９に伝達されることにより終了する。

以上述べたように本実施の形態にかかる放射温度計
は、サーモパイル１の出力の有無を検出する検出装置と
してコンパレータIC3を有する検出装置を使用している
ことにより、安価な回路にてサーモパイル１の出力が０
の時点でのサーモパイルの温度を検知することができる
ため、サーモパイル１の温度をフィードバック制御する
温度調節手段が必要ない。従って、本実施の形態にかか
る放射温度計によれば、測定精度の向上を図り、かつ、
測定時間の短縮を図ることができる。また、部品点数の
少ない、安価な放射温度計を提供することができる。

また、本実施の形態にかかる放射温度計は、第２図の
加熱量−時間グラフに示すように温度測定中において、
単位時間あたりの加熱量をほぼ一定としてサーモパイル
１を加熱することにより、サーモパイル１をフィードバ
ック制御することなく急速に加熱することができる。従
って、第２図のサーモパイル出力−時間グラフに示すよ
うに短時間にサーモパイル１の出力を０にすることがで
きる。

また、本実施の形態にかかる放射温度計は、温度測定
中にオープンループ制御にて制御される加熱装置を使用
することにより、回路が複雑になるフィードバック制御
が不要であるため、加熱装置を含む回路は部品点数の少
ない簡単な回路とすることができる。

さらに、本実施の形態にかかる放射温度計は、温度測
定開始以前にサーモパイル１を設定温度まで加熱するこ
とにより、温度測定中のサーモパイル１を短時間に効率
よく加熱することができる。

次に本発明の他の実施の形態を図面を参照して説明す
る。但し、上述した実施の形態と重複する部分について
は説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。

コンパレータ（電圧比較器）IC3は本実施の形態にお
いては、オペアンプ２によって増幅されたサーモパイル
１の出力がヒータ９の加熱により正領域から負領域へ反
転した時の反転出力を検出する役割を果たす。すなわ
ち、コンパレータIC3はサーモパイル１の出力領域が反
転したという信号をマイクロコンピュータ７に送る。本
実施の形態ではコンパレータIC3の出力反応位置をサー
モパイル１の出力が正領域から負領域に変化する位置に
設定している。

このように本実施の形態では、サーモパイル１の出力
が正領域から負領域へ反転した時の反転出力を検出する
検出装置の一例としてコンパレータICを有する検出装置
を使用している。

本実施の形態では、サーモパイル１の加熱方法、測定
対象の温度測定手順はほぼ上述した実施の形態と同様で
ある。すなわち、温度測定が開始されるとサーモパイル
１は上述した実施の形態と同様、急速に加熱され、サー
モパイル１の出力は急速に減少する。加熱が進み、サー
モパイル１の温度が測定対象である鼓膜の温度と等しく
なると、サーモパイル１の出力は正領域から負領域へ反
転する。サーモパイル１の出力の出力反転信号はコンパ
レータIC3によりマイクロコンピュータ７に送られてい
るので、サーモパイル１の出力が反転した時点でのサー
モパイル１の温度をサーミスタからの出力をもとにマイ
クロコンピュータ７が演算処理を行うことで測定対象で
ある鼓膜の温度が検出される。検出された鼓膜の温度は
液晶温度表示器により表示されることにより認知され
る。

本実施の形態にかかる放射温度計によれば、測定精度
の向上を図り、かつ、測定時間の短縮を図ることができ
る等上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

ところで、以上のように本実施の形態では、コンパレ
ータIC3の出力反転位置をサーモパイル１の出力が正領
域から負領域に変化する位置に設定しているが、かかる
出力反転位置を第４図に示すようにヒステリシス幅を持
たせるように設定することも可能である。すなわち、サ
ーモパイル１の出力の正領域及び負領域における０近傍
にそれぞれ出力反転位置を設定する。本実施の形態で
は、第４図に示すように時間t₃およびt₄の時点で出力が
反転している。かかるヒステリシス幅は、コンパレータ
を使用したシュミット回路の定数設定により限りなく出
力０近傍に設定することができる。このように出力反転
位置を設定することにより、サーモパイル１の加熱が進
み、出力が０近傍で過渡的に不安定になった場合でも安
定した反応出力が得られる。従って出力が０近傍で発生
する脈流現象を防止することができるため、測定精度の
さらなる向上を図ることができる。

また本発明のさらなる他の実地の形態を図面を参照し
て説明する。但し、上述した実施の形態と重複する部分
については説明を省略し、相違する部分についてのみ説
明する。

本実施の形態ではコンパレータIC3を使用せず、サー
モパイル１の出力とサーミスタ４の出力はスイッチ回路
11を介して直接マイクロコンピュータ７により検知され
る。スイッチ回路11にはマイクロコンピュータ７からタ
イミング信号が送られることにより、マイクロコンピュ
ータ７はサーモパイル１の出力信号を処理するモードか
ら、サーミスタ４の出力信号を処理するモードへ切り替
わる。

また、マイクロコンピュータ７内部の演算処理は上述
の実施の形態とは相違している。すなわち、本実施の形
態では第６図に示すようにマイクロコンピュータ７は、
サーモパイル１の出力の正領域及び負領域にそれぞれ設
定された閾値のみを検知する。かかる閾値はサーモパイ
ル１の出力の０近傍に設定され、閾値の絶対値は等しく
なるように設定されている。

以下、本実施の形態にかかる放射温度計によりどのよ
うに測定対象の温度が測定されるかを説明する。なお、
サーモパイル１の加熱方法はほぼ上述した実施の形態と
同様である。

温度測定開始の命令が外部からマイクロコンピュータ
７に伝達され温度測定が開始されると、サーモパイル１
は急速に加熱される。第６図に示すように加熱は時間t₄
まで、すなわちサーモパイル１の出力が負領域に設定さ
れた閾値に達するまで行われる。このようにしてサーモ
パイル１の加熱が進み、サーモパイル１の出力が上記２
個の閾値になった時点でのサーモパイル１の温度をサー
ミスタ４からの出力をもとにマイクロコンピュータ７が
演算処理を行う。上記２個の閾値に対応した温度の平均
値を求めることで測定対象である鼓膜の温度が検出され
る。検出された鼓膜の温度は液晶温度表示器により表示
されることにより認知される。

なお、上記絶対値の等しい閾値の対を複数設定するこ
とが可能である。

以上述べたように本実施の形態にかかる放射温度計は
サーモパイル１を加熱する加熱手段と、サーモパイル１
の出力の正領域での設定閾値及び負領域での設定閾値に
対するサーモパイル１の出力を検出して測定対象の温度
を求める演算手段とを有することにより、サーモパイル
１の出力とは無関係にサーモパイル１を加熱し、また、
サーモパイル１の出力の正領域での設定閾値及び負領域
での設定閾値に対するサーモパイル１の出力から間接的
にサーモパイル１の出力が０の時点でのサーモパイル１
の温度を検知することができるため、サーモパイル１の
温度をフィードバック制御する温度調節手段が必要な
い。従って、本発明にかかる放射温度計によれば、測定
精度の向上を図り、かつ、測定時間の短縮を図ることが
できる。また、部品点数の少ない、安価な放射温度計を
提供することができる。

さらに本実施の形態において、正領域及び負領域での
設定閾置の絶対値が等しいものを一対とし、設定閾値が
異なる対を複数設定すれば、簡易な演算手段で高精度に
対象温度を測定することができる。すなわち、正領域及
び負領域での設定閾値の絶対値を等しくすれば、サーモ
パイル１に関して周囲温度及び設定温度等の測定環境の
相違に起因する測定誤差の補正する演算手段は簡易なも
ので足りる。また、設定閾値が異なる対を複数設定する
ことにより、複数のデータから測定温度の演算をするこ
とができるため、精度を向上させることができる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（補正後）測定対象から放射される赤外線
をサーモパイルにより検知して測定対象の温度を測定す
る放射温度計の温度測定方法において、単位時間あたり
の加熱量をほぼ一定としてサーモパイルの出力が正領域
から負領域に反転するようにサーモパイルを加熱し、サ
ーモパイルの出力が正領域から負領域に反転した時点で
のサーモパイルの温度を測定対象の温度として特定する
ことを特徴とする放射温度計の温度測定方法。
【請求項２】（補正後）測定対象から放射される赤外線
をサーモパイルにより検知して測定対象の温度を測定す
る放射温度計の温度測定方法において、単位時間あたり
の加熱量をほぼ一定としてサーモパイルの出力が正領域
から負領域に反転するようにサーモパイルを加熱し、予
め正領域と負領域にそれぞれ設定した閾値の範囲内をサ
ーモパイルの出力の反転位置とし、サーモパイルの出力
が正領域から負領域に反転した時点でのサーモパイルの
温度を測定対象の温度として特定することを特徴とする
放射温度計の温度測定方法。
【請求項３】（補正後）電圧比較器を有する検出装置に
より、サーモパイルの出力が正領域から負領域に反転し
た時点でのサーモパイルの出力を検出することを特徴と
する請求項１又は請求項２に記載の放射温度計の温度測
定方法。
【請求項４】（補正後）測定対象から放射される赤外線
をサーモパイルにより検知して測定対象の温度を測定す
る放射温度計の温度測定方法において、単位時間あたり
の加熱量をほぼ一定としてサーモパイルの出力が正領域
から負領域に反転するようにサーモパイルを加熱し、サ
ーモパイルの出力が、予め正領域と負領域に設定した絶
対値が等しい一対の閾値に到達した時点でのそれぞれの
サーモパイルの温度を求め、これらのサーモパイルの温
度の平均値を測定対象の温度として特定することを特徴
とする放射温度計の温度測定方法。
【請求項５】（補正後）予め正領域と負領域に設定した
絶対値が等しい閾値の対を複数設定することを特徴とす
る請求項４に記載の放射温度計の温度測定方法。
【請求項６】（補正後）温度測定開始以前にサーモパイ
ルを測定対象の温度近傍の設定温度まで加熱することを
特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の放射温度計の
温度測定方法。
【請求項７】（補正後）測定対象が鼓膜の温度であるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の放射温度
計の温度測定方法。
【請求項８】（補正後）測定対象から放射される赤外線
をサーモパイルにより検知して測定対象の温度を測定す
る放射温度計において、単位時間あたりの加熱量をほぼ
一定としてサーモパイルの出力が正領域から負領域に反
転するようにサーモパイルを加熱する加熱装置と、サー
モパイルの出力が正領域から負領域に反転した信号を演
算手段に送る検出装置とを有することを特徴とする放射
温度計。
【請求項９】（補正後）測定対象から放射される赤外線
をサーモパイルにより検知して測定対象の温度を測定す
る放射温度計において、単位時間あたりの加熱量をほぼ
一定としてサーモパイルの出力が正領域から負領域に反
転するようにサーモパイルを加熱する加熱装置と、予め
正領域と負領域にそれぞれ設定した閾値の範囲内をサー
モパイルの出力の反転位置とし、サーモパイルの出力が
正領域から負領域に反転した信号を演算手段に送る検出
装置とを有することを特徴とする放射温度計。
【請求項１０】（補正後）サーモパイルの出力が正領域
から負領域に反転した信号を演算手段に送る検出装置
が、電圧比較器を有する検出装置であることを特徴とす
る請求項８又は請求項９に記載の放射温度計。
【請求項１１】（補正後）測定対象から放射される赤外
線をサーモパイルにより検知して測定対象の温度を測定
する放射温度計において、単位時間あたりの加熱量をほ
ぼ一定としてサーモパイルの出力が正領域から負領域に
反転するようにサーモパイルを加熱する加熱装置と、サ
ーモパイルの出力が、予め正領域と負領域に設定した絶
対値が等しい一対の閾値に到達した時点でのそれぞれの
サーモパイルの温度を求め、これらのサーモパイルの温
度の平均値を測定対象の温度として特定する演算手段と
を有することを特徴とする放射温度計。
【請求項１２】（補正後）予め正領域と負領域に設定し
た絶対値が等しい閾値の対を複数設定することを特徴と
する請求項11に記載の放射温度計。
【請求項１３】（補正後）温度測定開始以前にサーモパ
イルを測定対象の温度近傍の設定温度まで加熱すること
を特徴とする請求項８乃至請求項12に記載の放射温度
計。
【請求項１４】（補正後）測定対象が鼓膜の温度である
ことを特徴とする請求項８乃至請求項13に記載の放射温
度計。