JP3641076B2

JP3641076B2 - 温度計及び温度測定方法

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Publication number: JP3641076B2
Application number: JP20884296A
Authority: JP
Inventors: 豊明今泉; 靖長澤
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1996-07-19
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2016-07-19
Also published as: JPH1038709A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度計及び温度の測定方法に関する。より詳細には液体の屈折率の温度変化を利用した液体温度計及び液体温度の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業上、物質の同定、溶液濃度の測定、液体混合物濃度の測定、特定の物質へ混入する汚染物質濃度の測定、溶液中の析出物や沈殿物の発生の監視、液体中での反応状態の監視、重合反応の程度の監視などにおいて液体温度の測定を必要とすることが多い。従来、被検体の常温付近の温度を直接測定するために、例えばアルコールや水銀等の液体を封入した液体封入ガラス温度計、熱電対、抵抗温度計が使われていた。しかしながら、液体封入ガラス温度計は、自動計測が不可能であり、熱電対は精度が十分でない。また、抵抗温度計は電流を流す必要があるため、有機溶剤を対象とする場合に安全性に問題がある。
【０００３】
前記のような温度の直接測定に対して、被検体の状態の変位、圧力、抵抗、電圧、周波数等の物理量を温度に変換して温度測定を行う間接測定法も使用されている。例えば、液体の屈折率から温度を測定するセンサとして、特開平１−２９７５１９号は、一端部が入射光源に、他端部が受光素子に接する曲率をもった光伝導媒体と光伝導体を浸漬させる密閉容器と、密閉容器内に充満された液体とを有し、容器外部の温度変化を容器内の液体の屈折率又は容器内の屈折率及び吸収係数変化による受光素子の出力変化として検出する液体温度計を開示している。この液体温度計は、酸やアルカリ性といった腐食性溶液や引火性のある有機溶剤を含む溶液に対して耐液性、防爆性に優れる。
【０００４】
また、特開平１−２３３３３６号は、被測定流体に光学ガラスを透過してレーザ光を入射させ、光学ガラスと対向する位置に設置したレーザ光到達位置測定装置により被測定流体の屈折角の変化によるレーザ光到達距離を測定し、この測定したレーザ光到達距離から得られる屈折角から屈折率を算出し、あらかじめ求めておいた被測定流体温度と屈折率の関係から同流体温度を求める高温流体温度測定方法を開示している。これにより、数ミリ秒程度と持続時間の非常に短い被測定流体の温度が迅速かつ正確に測定されている。
【０００５】
また、出願人は、国際公開番号ＷＯ９４／２４５４３号公報において全反射型屈折率センサを開示している。このセンサは、基板上に導波層を具備し、この導波層に光を入射させる光ファイバと接続された光入射面と、被検体と接触する検出面と、該検出面からの反射光を出力する光出射面とを備え、光出射面に接続されたＣＣＤセンサのような光検出手段を有する。光ファイバから出射される光は固有の広がり角を有するので、被検体の検出面には中心入射角を中心とした光束として達する。被検体の全反射臨界角が中心入射角の広がりの範囲内にあると、この臨界角を境に検出面での反射条件が異なるために光出射面での光強度もその位置により変化する。この光強度の変化は、ＣＣＤセンサによって全反射部分と透過・反射部分との境である明暗境界として検出される。従って、この明暗境界位置と屈折率との対応関係を予め求めておくことにより、被検体からの全反射光による明暗境界位置から被検体の屈折率を容易且つ正確に求めることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術の屈折率変化を用いて温度を計測する温度計では、測定精度が十分でなく、測温部が比較的大きくなってしまう。また、温度計を小型化するために測定部を小さくしようとすると、温度の測定精度が低下することになる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、小型で熱容量が小さく且つ一層高精度な温度測定の可能な温度計を提供することにある。また、本発明の別の目的は、温度を安全且つ高精度に測定することのできる新規な温度測定方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に従えば、屈折率が測定される液体との接触面を有し、該接触面に光を入射する光入射路及び該接触面からの反射光を出射する出射路が形成された導波層と、
該導波層に接続されて該入射路に光を供給する光供給手段と、
該導波層に接続されて該出射路からの全反射光を検出することによって該液体の屈折率を求める光検出器と、
上記液体を上記導波層の接触面上に封入し且つ温度が測定される被検体との接触面を構成する容器と、
上記求められた液体の屈折率から、予め求めておいた上記液体の温度−屈折率の関係に基づいて該液体の温度を算出する手段とを備え、該算出された液体の温度から被検体の温度を測定する温度計が提供される。
【０００９】
上記本発明の第１の態様に従う温度計では、温度−屈折率の関係が既知の液体を屈折率センサ（導波層）の光反射面との間に封じ込めるための容器を設ける。光検出器により液体と導波層との接触面からの全反射光を検出し、全反射臨界角に基づいて液体の屈折率を求める。温度算出手段により求めた屈折率及び温度−屈折率の関係を用いて液体の温度を求めることができる。液体は容器を介して被検体と接しているので、液体温度を被検体温度とみなすことができる。かかる被検体温度を得るには、容器を熱伝導性材料で構成することが好ましい。また、容器は入射光の波長の２倍以上の該接触面に垂直な寸法（高さ）を有し且つ接触面における光の照明領域を覆う縦横寸法を有することが好ましい。すなわち、該導波層面内方向の寸法を入射光の反射面での広がり以上、該導波層の積層方向の寸法を導波層の光透過部の厚さ以上とすることが望ましい。導波層は基板の上下面に形成され、一方の導波層の接触面に上記容器を配設することにより、被検体の屈折率と温度の情報が同時に得られる。この温度計を用いることにより、液体の温度を０．１℃以下の精度で得ることができる。
【００１０】
さらに本発明の第２の態様に従えば、被検体の温度測定方法であって、
該被検体に、温度−屈折率の関係が既知の第１の媒質を接触する工程と、
該第１の媒質に、該第１の媒質と接触する第２の媒質の側から光を照射する工程と、
該第１の媒質と該第２の媒質との接触面からの全反射光を検出して、その全反射臨界角に基づいて該第１の媒質の屈折率を求める工程と、
求められた第１の媒質の屈折率から、上記第１の媒質の温度−屈折率の関係を用いて、上記第１の媒質及び被検体の温度を求める工程とを含む被検体の温度測定方法が得られる。
【００１１】
上記本発明の温度測定方法では、第１の媒質に第２の媒質の側から光を照射し、これらの媒質の接触面からの全反射光を検出して、全反射臨界角に基づいて第１の媒質の屈折率を求める。第１の媒質の温度は求められた第１の媒質の屈折率及び第１の媒質の温度−屈折率の関係を用いることにより得ることができる。第１の媒質を温度が測定される被検体に接触させることにより第１の媒質を介して被検体の温度を求めることができる。上述した第１の媒質は測定温度領域で化学的に安定な液体とし、第２の媒質は導波層とする。第１の媒質を熱伝導性材料により第２の媒質上に密封することによって、熱伝導性材料は被検体の温度を第１の媒質に伝えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態及び実施例を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の温度計を適用した液体温度計の基本的な構成を示す模式図である。液体温度計１は、光源６と、温度が検出される被検体と接触する被検液を密封する容器２ａを備え且つこの被検液から得られる屈折率を光により検出する光センサ部２と、光センサ部２からの出力を基に被検液の温度を決定する温度算出部３とから構成されている。
【００１３】
光源６からの光は、光ファイバ４を介して光センサ部２に供給される。また、光センサ部２と温度算出部３は、信号線５によってつながれている。光センサ部２には、図２に示す全反射型光センサ２０を用いている。この全反射型光センサ２０は、基板２１上にクラッド２２ａ／コア２２ｂ／クラッド２２ｃなる導波構造を形成するように基板２１上にクラッドガラス、コアガラス及びクラッドガラスを順次積層し、更に接着剤２３を介して基板２４を貼り付けた構造を有している。下部基板２１及び上部基板２４は、例えば、Ｓｉ基板や金属基板にすることができる。コア２２ｂ及びクラッド２２ａ，２２ｃの材料としては、光ファイバ用の材料として一般に使用されている材料が使用でき、例えば、コア／クラッド材料をＳｉＯ₂／ＳｉＯ₂＋ＧｅＯ₂，ＳｉＯ₂／ＳｉＯ₂＋ＴｉＯ₂，ＳｉＯ₂＋ＳｉＦ₄／ＳｉＯ₂等にすることができる。クラッド２２ａ，２２ｃ及びコア２２ｂは、ＣＶＤ、スパッタリング等の慣用の成膜技術で下部基板２１上に形成することができる。接着剤２３としては、例えば、エポキシ樹脂等が使用される。
【００１４】
全反射型光センサ２０の構造は上記積層構造に限定されず、導波層２２の代わりに、クラッド／コア／クラッドなる導波構造を、コアを０．５ｍｍ〜１ｍｍ厚の導波ガラスで形成し、そのコアをクラッドとなる材料で挟み込むように接着し、更に必要に応じて基板で挟み込んだ構造体を用いても構わない。コアとなる導波ガラスには、石英ガラスや光学ガラス等のガラス、サファイア、ジルコニアやダイヤモンド等の光学結晶、クラッドの材料には、コアとなる導波ガラスより屈折率の低い石英ガラスや光学ガラス等のガラス、サファイア、ジルコニアやダイヤモンド等の光学結晶、基板には熱伝導性のよいＳｉや金属等が用いられる。クラッドとコアとの接着剤には、例えば、エポキシ樹脂等が使用される。
【００１５】
この積層体は、クラッド２２ａ／コア２２ｂ／クラッド２２ｃにより形成される導波層２２に光を入射するための光入射面２５と、入射光を反射または透過しそして容器２ａ中の被検液との接触面を構成する検出面２６（図３を参照）と、反射光を出力する光出射面２７を備えている。光入射面２５は、シングルモードの光ファイバ４が埋設された光ファイバアレイ１０と接続される。光ファイバ４は、例えばＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓのような半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような図１に示した光源６に接続される。なお、光ファイバ４は、シングルモードに限定されるものでなく、マルチモードの光ファイバを用いることもできる。
【００１６】
光出射面２７には、光検出器として、光ファイバ４が供給する広がり角を持った入射光からの反射光を広範囲で検出可能なＣＣＤセンサアレイ２８が接続される。このＣＣＤセンサアレイ２８からの出力は、後述する温度算出部３に送られる。
【００１７】
この全反射型光センサ２０の検出面２６上には被検液を密封するための箱状の容器２ａが配設されている。この容器２ａは、熱伝導性の良い、例えば、銅等の金属やＳｉ等の材質を用いることが好ましい。このような材質を選択することによって、容器２ａ内の被検液と容器２ａの周囲の被検体Ｍの温度を迅速に同じ温度にすることができる。箱状の容器２ａの寸法は、検出面２６に垂直な方向の高さａを入射光の波長の２倍以上、検出面２６の横寸法（導波層面内方向）ｂを入射光の反射面での広がり以上、縦寸法（導波層積層方向）ｃをコア２２ｂの厚さ以上に設定することが好ましい。特に、液体内の温度のゆらぎや容器内で被検液の対流を生じさせないようにするには、高さａと縦寸法ｃをそれぞれ３ｍｍ以下、横寸法ｂを５ｍｍ以下の大きさとすることが一層好ましい。
【００１８】
一般に、温度変化に対する屈折率変化の傾きの大きさは、液体の種類による差が小さいことが知られている。従って、容器２ａ内に密閉する液体は、少なくとも測定する温度領域において化学的に安定な液体であれば良い。かかる液体の例としては、Ｈ₂Ｏ，ＣＣｌ₄，ＨＯＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ，ＣＨ₃ＣＨ₂ＯＨ等がある。
【００１９】
図３に、図２に示した全反射型光センサ２０のコア層２２ｂ面に沿って切断した断面図を示す。図３には、光ファイバ４からの入射光の光路も同様に示した。図３に示したように、この導波層は、入射したレーザ光を検出面２６以外の２つの全反射面Ａ、Ｂで反射させる構造（３回反射型）を有する。かかる構造は、導波層内で検出面だけから反射する（１回反射型）構造に比べて光路長を２倍程度にすることができるので測定分解能を向上させることが可能になる。また、かかる構造を採用することにより入射面と出射面を同一面に配することができるので、光センサの構造をコンパクトにできる。また、この構造では、入射面２５及び出射面２７と検出面２６とが離れているため、光ファイバ４及びＣＣＤセンサアレイ２８が温度の影響を受け難くなるという利点もある。
【００２０】
この全反射型光センサ２０には、例えばシングルモードの光ファイバ４からの光が光ファイバアレイ１０を通して光入射面２５／光出射面２７の内の光入射位置２５’に供給される。光ファイバ４からの出射光は、約６〜８°程度に広がるように加工する。この広がりを持った光線が導波層２２を通って検出面２６に隣接する全反射面Ａの点Ｐ₁〜Ｐ₂〜Ｐ₃に達する。これらの点で光線は全反射して検出面２６に向かい、検出面２６上の点Ｐ₄〜Ｐ₅〜Ｐ₆に達する。検出面２６ではスネルの法則により容器２ａに収容された液体の屈折率、コアの屈折率、及び入射角に応じて全反射または透過屈折する。検出面２６に、隣接する全反射面Ｂ上の点Ｐ₇〜Ｐ₈〜Ｐ₉でさらに全反射し、光出射面２７（光入射面２５と同一面）内の出射位置２７’の点Ｄ〜Ｅ〜Ｆに達する。この出射位置２７’には、これらの点を覆うようにＣＣＤセンサアレイ２８が配設されている。従って、ＣＣＤセンサアレイ２８は、容器２ａを取り巻く被検体Ｍの温度と同温にある容器２ａ内の被検液と接触する検出面２６での全反射を出射光として検出する。ＣＣＤセンサアレイ２８では、上記スネルの法則によって入射光が検出面２６で全反射した出射光の画素領域が明領域となり、検出面２６で透過屈折して画素に光が到達しない領域が暗領域となる。ＣＣＤセンサアレイ２８に生じる明暗境界の位置は、液体の屈折率に応じて変化する。ＣＣＤセンサアレイ２８は、対応する画素位置での受光強度に応じた電気信号に変換され、信号線２９を介して電気信号を後述する図４の計測処理部３１に供給する。計測処理部３１、演算部３２（図４）を経て得られた屈折率が温度算出部３に送られる。
【００２１】
図４に、ＣＣＤセンサアレイ２８で検出された光信号から温度を求める操作をブロック図で示す。光センサ部２は、ＣＣＤセンサアレイ２８からの出力に基づいて検出した光の明暗境界を一層正確に判別するために、ＣＣＤセンサアレイ２８の各画素での受光強度を統計処理する計測処理部３１と、計測処理部３１からの出力により屈折率を計算する演算部３２とを有する。演算部３２で計算された屈折率は温度決定部３３のメモリ内に格納された上記被検液の温度−屈折率の関係と対応付けられて温度が決定される。
【００２２】
計測処理部３１は、直接補間法、多次曲線補間法あるいはフィッティング法を用いて明暗境界を判別する。かかる明暗境界の判定方法は、本出願人の国際公開ＷＯ９４／２４５４３号公報に詳細に記載されており、それを参照することができる。この公報においては、参照光の波形と測定した光の波形との交点により決定する方法が推奨されている。明暗境界の領域は、フレネルの回折現象によってぼやけてしまうが、明領域は、参照光の光量よりも強い光量を示すことが知られている。従って、明暗境界の領域は、参照光の波形と測定光の光量増加に最も近傍の位置、すなわち交点の位置が対応することになる。破線の参照波形（●）に対する実線の測定波形（○）が例えば図５（ａ）に示すように得られ、上述した条件に合う領域を矢印で示した区間とする。図５（ｂ）は、この領域を拡大表示した様子を示しており、両端の画素を結ぶそれぞれの参照光波形（破線）と測定光（実線）とは点Ｓで交わる。直線補間法は、この点Ｓを案分点として使用する。
【００２３】
多次曲線補間法では、先ず図５（ｃ）に示す参照光及び測定光の波形の交差する区間を限定し、その上でこの区間の両端に位置する複数の点を用いて多次の回帰曲線を算出する。次のステップでは、それぞれ算出した参照光の曲線と測定光に対する多次曲線の交点Ｓが求められる。ここで、多次の回帰曲線とは、２次以上の回帰曲線を意味している。フィッティング法でも先ず参照光及び測定光の波形の交差する区間を限定し、その上でこの区間の両端に位置する数点から数十点を用いて方程式を構成する。この方程式を解くことによってフィッティングカーブＣの定数が得られる。フィッティング法は、フィッティングカーブＣの方程式を構成する定数から例えば図５（ｄ）に描かれているような、測定光の曲線を求め参照光との曲線の交点から明暗境界を求めている。ここで、フィッティングカーブとは、半平面のフレネル回折の理論式を臨界角付近の反射光に適用したものである。案分点Ｓは、多次曲線補間やフィッティング法を用いることによって直線補間法よりも一層高精度に求めることができる。
【００２４】
このように求めた参照光と測定光の交点、すなわち案分点を決定して演算部３２に送る。演算部３２では、原理的に被検液の温度での検出面２６で全反射して到達したＣＣＤセンサアレイ２８の画素位置から臨界屈折率が規定されるので、この規定に基づいたＣＣＤセンサアレイ２８の画素毎に屈折率が算出される。また、この演算部３２は、屈折率の絶対値のシフトも考慮したオフセット項による補正を行っている。これにより、参照光と測定光との交点と明暗境界のずれの補正も行っている。このようにして容器２ａに密閉された被検液の屈折率を測定している。測定した屈折率は、温度決定部３３に出力される。
【００２５】
温度決定部３３は、例えば容器２ａに密閉した被検液について予め変化させた際の温度で得られた屈折率（臨界屈折率）情報をアドレスとして用い、このアドレスに変化させた際の温度をアドレスデータとするルックアップ・テーブルのようにメモリで構成されている。このように温度決定部３３は、予め温度と屈折率とを関係付ける情報が記憶されていることから、供給される演算部３２からの測定した屈折率をアドレス情報とし予め記憶されているアドレスのデータを出力すると、屈折率と温度とを対応付けることができる。この対応が付いた際に温度決定部３３は、メモリに格納されているデータを温度情報として出力する。こうして被検体Ｍの温度を被検液の屈折率情報から求めることができる。
【００２６】
〔実施例１〕
次に、本発明に係る液体温度計のより具体的な構造を以下に例示する。
図２に示した３回反射型の全反射型屈折率センサ２０を、以下に示すような材料及び寸法の光センサを用いる。下部基板２１として厚さ１ｍｍのシリコン基板を用いた全反射型屈折率センサ２０の導波層においてクラッド層２２ａ，２２ｃは厚さ２０μｍのＳｉＯ₂・ＧｅＯ₂（屈折率：１．４９５）とし、コア層２２ｂは厚さ８μｍのＳｉＯ₂・ＧｅＯ₂（屈折率：１．５００）とした。これらの層はＳｉＯ₂にＧｅＯ₂を種々の量でドーピングすることによってＣＶＤにより成膜した。
【００２７】
上部基板２４として厚さ０．３ｍｍのシリコンを用い、導波層２２とエポキシ樹脂で互いに接着させた。この全反射型屈折率センサ２０に入射光を供給する光ファイバ４としてシングルモード型ファイバを用い、その端面を研磨して出射光が８゜の広がりを持つように成形した。この全反射型屈折率センサ２０は、光ファイバ４からの出射光（中心光として）が検出面２６に対して６９゜の入射角となり、出射光光路長が、３２ｍｍになるように光路が構成されている。図示しないが光ファイバ４を介して供給される光源としては、波長８５０ｎｍのＬＥＤを使用している。
【００２８】
屈折率センサの検出面２６上に被検液を封入する容器２ａは、シリコン製であり、容器２ａの寸法としてａ＝１ｍｍ，ｂ＝４ｍｍ，ｃ＝１．５ｍｍとした。容器２ａ内に封入する被検液には、ＣＣｌ₄を用いた。
【００２９】
また、温度算出部３の温度決定部３３には、予め測定したＣＣｌ₄の温度変化に応じた屈折率を記憶させている。予め測定した温度−屈折率の関係を図６に示す。温度−屈折率の関係は、ＣＣｌ₄の場合、温度１℃あたり０．００５３／℃という関係にあることがわかった。上記構成の温度計を用いることにより、０．０５〜０．１℃以下の精度で温度測定ができることが確認された。上記実施例のように温度計を構成することにより、測温部が小型で高精度の安全な温度計を提供することができる。
【００３０】
〔実施例２〕
また、本発明に係る温度計の他の実施例について図７及び図８を用いて説明する。ここで、前述した構成と共通する部分には同じ参照番号を付して説明を省略する。全反射型屈折率センサ４０は、図２の屈折率センサ２０と同様の３回反射型の光センサを用いる。但し、この実施例の液体温度計は、例えば図７に示すように、屈折率検出用の光センサ部４０ａと温度測定用の光センサ部４０ｂとを一体化させた全反射型屈折率センサ４０と、光センサ部４０ｂからの出力に基づいて温度を決定する温度算出部３で構成されている。
【００３１】
このような光センサ部４０ａ、４０ｂを一体構成にするため、基板を挟んでその両面にそれぞれ導波層を成膜形成し、いずれか一方の導波層の検出面に容器２ａを配設する。すなわち、図８に示す全反射型屈折率センサ４０は、中央基板４１の上面４１Ａにクラッド層４２ａ／コア層４２ｂ／クラッド層４２ｃからなる導波層４２を成膜形成し、接着剤４３で導波層４２と上部基板４４を接着して光センサ部４０ａを構成し、中央基板４１の下面４１Ｂにもクラッド層４５ａ／コア層４５ｂ／クラッド層４５ｃからなる導波層４５を成膜形成し、接着剤４６で導波層４６と下部基板４７と接着させている。光センサ部４０ｂの検出面４８ｂ（図示せず）は、容器２ａで覆っている。この容器２ａには、被検液が密封されている。
【００３２】
この全反射型屈折率センサ４０の各光センサ部４０ａ、４０ｂに光源６からの光が光ファイバ４により入射する。検出面４８ａ、４８ｂと隣接する全反射面で反射して入射光は、各光センサ部４０ａ、４０ｂの検出面４８ａ，４８ｂ（図示せず）に実施例１と同様の入射角で入射する。光センサ部４０ａ、４０ｂの検出面４８ａ，４８ｂに到達した入射光は、それぞれ被検体Ｍ及び被検液で全反射されて検出面４８ａ、４８ｂと隣接するもう一方の全反射面で全反射して出射面４９に向かう。この出射面４９には、ＣＣＤセンサアレイ２８ａ，２８ｂを配設している。ＣＣＤセンサアレイ２８ａは、被検体で全反射した光を反射角に応じた各画素位置で電気信号に変換して信号線２９ａを介して計測処理部３１ａ（図示せず）に供給する。一方、ＣＣＤセンサアレイ２８ｂは、被検液で全反射した光を反射角に応じた各画素位置で電気信号に変換して信号線２９ｂを介して計測処理部３１ｂ（図示しない）に供給する。
【００３３】
計測処理部３１ａは統計処理した出力を演算部３２ａ（図示しない）に供給する。演算部３２ａは、被検体Ｍの屈折率を求めて出力する。また、計測処理部３１ｂからの供給されたデータに基づいて演算する演算部３２ｂ（図示しない）は、求めた被検液の屈折率を温度算出部３に出力する。温度算出部３は、供給された屈折率と対応する温度情報を引き出して出力する。従って、被検体Ｍの屈折率のみならず温度を同時に精度良く測定することができるため、被検体Ｍの屈折率の温度依存性を高精度に測定することができる。上記実施例２のように構成することにより、小型で高精度の安全な温度計を提供することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の温度計によれば、光センサ部からの出力に基づいて温度算出手段で温度情報を求めることにより、小型の構成でありながら、安全且つ高精度に液体の温度を検出することができる。
【００３５】
また、本発明の温度測定方法によれば、被検体と接触する容器に封入した液体の屈折率から温度情報を算出することにより、安全且つ容易に被検体の温度を高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液体温度計の概略的な構成を示す図である。
【図２】上記液体温度計に用いる全反射型屈折率センサの斜視図である。
【図３】全反射型屈折率センサの動作を説明する模式的な平面図である。
【図４】液体温度計において屈折率の算出及び温度決定を実行する部分を示す図である。
【図５】上記温度決定部の計測処理方法を説明する図である。
【図６】上記温度決定部に予め記憶させたＣＣｌ₄ における屈折率−温度の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例２に係る液体温度計の概略的な構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例２の液体温度計に用いる全反射型屈折率センサの斜視図である。
【符号の説明】
１液体温度計
２，４０ａ，４０ｂ光センサ部
２ａ容器
３温度算出部
２０，４０全反射型屈折率センサ
２２，４２，４５導波層
３１計測処理部
３２演算部
３３温度決定部

Claims

屈折率が測定される液体との接触面を有し、該接触面に光を入射する光入射路及び該接触面からの反射光を出射する出射路が形成された第１導波層と、
第１導波層に接続されて該入射路に光を供給する第１光供給手段と、
第１導波層に接続されて該出射路からの全反射光を検出することによって該液体の屈折率を求める第１光検出器と、
上記液体を上記第１導波層の接触面上に封入し且つ温度が測定される被検体との接触面を構成する容器と、
上記求められた液体の屈折率から、予め求めておいた上記液体の温度−屈折率の関係に基づいて該液体の温度を算出する手段と、
前記被検体と接触する接触面を有し、該接触面に光を入射する光入射路及び該接触面からの反射光を出射する出射路が形成された第２導波層と、
第２導波層に接続されて第２導波層の入射路に光を供給する第２光供給手段と、
第２導波層に接続されて第２導波層の出射路からの全反射光を検出することによって前記被検体の屈折率を求める第２光検出器と、
基板とを備え、
第１導波層が該基板の一方の面上に設けられ、第２導波層が該基板の他方の面上に設けられており、
前記算出された液体の温度から被検体の温度を測定する温度計。
上記容器が、熱伝導性材料から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の温度計。
上記容器は、入射光の波長の２倍以上の高さを有し且つ該接触面における光の照射領域を覆う縦横寸法を有することを特徴とする請求項１または２に記載の温度計。
被検体の屈折率と温度を同時に測定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度計。
第１及び第２光検出器は、全反射光による明暗境界を求める計測手段と該計測手段からの出力を基に屈折率を算出する演算手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の温度計。