JP3692406B2 - 赤外放射計測機器の電磁波試験用参照熱源及びその試験方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、赤外放射計測機器の電磁波試験用参照熱源及びその試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、赤外放射計測機器の試験等における参照熱源としては、金属製高放射率の材料を電気ヒーター等により温度制御する「黒体炉」が使用されている。
例えば、特許文献１では放射温度計の校正用空洞形黒体炉として、炭素、銅、ステンレスなどの熱伝導率の良好な素材を使用し、この空洞形黒体の加熱手段として装置内のヒーターにより加熱したオイルが使用されている。空洞形黒体はこの加熱オイルに浸漬されている。
特許文献２では黒体炉を高純度のアルミナで作製し、その周囲を電気加熱ヒーターで囲み、電圧、電流、電力を制御して加熱制御する装置が記載されている。また、特許文献３では錐状の炭素質棒状体を配列した黒体炉が記載されており、この炉の底部に発熱手段を設け、ニクロム線ヒーターや面状ヒーターで加熱する方法が採用されている。
【０００３】
上記の電気加熱ヒーターを使用した従来技術における黒体炉の大きな問題点は、電気加熱ヒーターによる加熱及びその周辺の金属製機器により構成されているため、電磁波を乱すこととなる。
また黒体炉自身も電磁波の影響を受け、正常な温度制御が不能となり、電磁波試験を実施する上で、赤外放射計測機器を正当に評価することが出来ない。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１４７１６２号公報
【特許文献２】
特開平７−２７０２５６号公報
【特許文献３】
特開平８−５４２８５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電気加熱ヒーターを使用する従来の問題に鑑み、電磁波の影響を全く受けない赤外放射計測機器に対する電磁波試験に使用する参照熱源及びその試験方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、赤外放射計測機器の電磁波試験に際し、電磁波の影響を全く受けないようにするためには、参照熱源である「黒体部」に電気加熱ヒーターを一切使用せず、また電磁波試験環境内に設置する機器に金属製材料を一切使用しないことによって達成できるとの知見を得た。
本発明は、この知見に基づいて、
１．疑似黒体源となる樹脂製のターゲット、ターゲットを加熱する流動性熱媒体、前記流動性熱媒体を循環させる樹脂製の装置からなることを特徴とする赤外放射計測機器の電磁波試験用参照熱源
２．電磁波の影響を受ける範囲内の全ての試験機器において、金属材料又は電気回路を使用しないことを特徴とする上記１記載の参照熱源
３．樹脂製のホースにより流動性熱媒体を循環させ、ターゲットを加熱することを特徴とする上記１又は２記載の参照熱源
４．赤外放射計測機器の電磁波環境試験装置として使用する上記１〜３のいずれかに記載の参照熱源
５．可視波長域において透明の樹脂を使用することを特徴とする上記１〜４のいずれかに記載の参照熱源
を提供する。
【０００７】
さらに本発明は、
６．赤外放射計測機器の電磁波試験に際し、黒体源となる樹脂製のターゲットを参照用熱源とし、樹脂製の循環装置を使用して流動性熱媒体によりターゲットを加熱することを特徴とする赤外放射計測機器の試験方法
７．電磁波の影響を受ける範囲内の全ての試験機器に、金属材料又は電気回路を使用しないことを特徴とする上記６記載の試験方法
８．樹脂製のホースにより流動性熱媒体を循環させ、ターゲットを加熱することを特徴とする上記６又は７記載の試験方法
９．電磁波の影響を受ける範囲外に設置した流動性熱媒体温度制御装置を使用して、流動性熱媒体の温度制御及び循環により樹脂製のターゲットの温度制御を行うことを特徴とする上記６〜８のいずれかに記載の試験方法
１０．透明の樹脂を使用することにより、樹脂製のターゲットの裏面方向から監視用カメラにより、樹脂製のターゲット側にある赤外放射計測機器の表示部の確認を可能とした上記６〜９のいずれかに記載の試験方法
を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の、赤外放射計測機器の電磁波試験用参照熱源は、図１に示すように、黒体源として樹脂製のターゲットを使用する。また、このターゲットを加熱するために流動性熱媒体（水、油等の液体）を使用し、熱媒体を循環させる循環装置には樹脂製ホース等を使用する。なお、ここで言う「樹脂」は電磁波の影響を受けない材質を保有し、高分子材料からなる樹脂を言う。
すなわち、本発明は電磁波の影響を受ける範囲内の全ての試験機器において、電気加熱ヒーター及び金属材料又は電気回路等の電磁波の発生源となる材料は一切使用せず、流体加熱によって黒体を加熱し参照熱源とする。
【０００９】
これによって、耳式体温計、放射温度計、熱画像装置（サーモグラフ）等の赤外放射計測機器の電磁波試験用参照熱源として、精度の高い参照熱源とすることができる。
樹脂には、アクリル樹脂等の可視域において透明の樹脂を使用することができる。アクリル樹脂等の高分子材料は可視波長域では透明であるが、赤外放射計測機器が観測する赤外波長域では、強い赤外吸収特性を持つため、高放射率材料としての特徴を持つ。したがって、本発明においては黒化処理を行わずに熱放射源（擬似黒体）を実現することができる。
この点は非常に重要な点であり、本発明において初めて知見され、電磁波の影響を受けることなく赤外放射計測機器の試験が実現可能となった。
【００１０】
また、このような透明の樹脂を使用することにより、監視用カメラ等による赤外放射計測機器の表示部の確認が容易となるという優れた効果もある。
なお、上記の通り、付加的な黒体化（黒化）処理は不要であるが、上記透明なアクリル樹脂等に黒化処理をすること自体は妨げるものではない。本発明においては、アクリル樹脂等からなるターゲットの面等に必要に応じて黒化処理することができる。本発明はこれらを全て包含するものである。
加熱媒体の循環には、長尺のホースを使用することができるので、液体温度制御装置を電磁波の影響を受ける範囲外に設置し、温度制御を行うことができる。本発明の装置は、測定波長域３〜２０μｍの赤外放射線測定に好適である。しかし、特定の測定波長域に限定されるものではなく、測定可能な範囲のものには全て適用できる。
【００１１】
現在、耳式体温計に対する製品規格について、ヨーロッパでは現在作業中であるが、ヨーロッパ規格ｐｒＥＮ１２４７０−５内では電磁波試験を必須としており、アメリカ規格であるＡＳＴＭ規格Ｅ１９６５−９８においても電磁波試験を必須としている。
また、日本では耳式体温計対するＪＩＳ規格は、まだ制定されていないが、当ＪＩＳ原案は完成済みであり、これによると電磁波試験を必須としている。
本発明はこれらに直接的に適用可能であり、以上の動向からみても、電磁波試験が世界的に必要条件であるため、本発明は有用性が極めて高いと言える。
【００１２】
次に、本発明の実施例、ターゲットの有無による電界の影響、ターゲットの輝度温度及びターゲットの安定性を調査した結果を説明する。
なお、これらの実施例等は本発明とその効果を容易に理解できるようにするための説明であり、本発明はこれらの説明に限定されるものではない。
したがって、本発明の技術思想に基づく変形、態様、及び他の実施例等はいずれも本発明に包含されるものである。
【００１３】
（実施例）
耳式体温計の参照熱源を使用した実施（試験）装置を図１に示す。ターゲット１は外径約２４ｍｍφ、ホース２の長さは４．２ｍであり、材質にはいずれも透明アクリル樹脂を使用した。
参照熱源装置の構造は、図１に示すように筒型になっており、図２はその水平断面の説明図を示す。筒の内部、すなわちターゲット１の内側面に加熱液体（温水）が流れる構造となっている。
液体を加熱する装置（図示せず）が別途設置されており、ホース２に流れる液体の温度を制御する。これによって、参照熱源のターゲット１に温水が循環し、ターゲット１の中心が暖められる。
熱画像装置を用いて温度分布を確認したところターゲットの中心の温度が最も高いことが確認できた。図３にターゲット１の温度分布を示す。直径１．８６ｍｍの範囲において、ｐ−ｐが０．１°Ｃであった。
【００１４】
（ターゲットの有無による電界の影響の調査）
アンテナ３の高さは、アンテナ３の中心を基点に約１．５ｍに設置した。アンテナ３の向きは水平と垂直のそれぞれについて行った。アンテナ３とターゲット１、電界センサー４、耳式体温計５の間隔はそれぞれ約３ｍとした。
電界の影響の調査として、まずターゲット１を置かない状態における電界の状態について測定した。このときのアンプの出力値をモニターした（図４）。
次に、ターゲット１を設置した状態のおける電界の影響について測定した。電界センサー４の位置は、耳式体温計５の設置位置と同じ位置に設置した（図５）。
次に、ターゲット１を設置した状態で、耳式体温計５も設置し、できるだけ耳式体温計５の近くに電界センサー４を置き、電界の影響について測定（アンプの出力値をモニター）した（図６）。
以上については、周波数範囲：２６〜１０００ＭＨｚ、周波数ステップ方式：等比１０％、滞在時間：２０秒として測定を実施した。
上記の結果に基づく水平アンプ出力値を図７に、垂直アンプ出力値を図８に示す。いずれもアンプの出力値が大きく変化することがなく、本実施例のターゲットを置くことによる電界の乱れが無いことが確認できた。
【００１５】
（ターゲットの輝度温度の調査）
耳式体温計を用いて輝度温度を確認するために、４型式の異なる耳式体温計において輝度測定を行った。その結果を表１に示す。表１から明らかなように、各々の耳式体温計における輝度温度及び測定のばらつきにおいて、大きな差が見られなかった。したがって、本ターゲットは分解能０．１°Ｃをもつ耳式体温計に対して試験を行う場合に、十分な性能を持っていることが確認できた。
【００１６】
【表１】

【００１７】
（ターゲットの安定性の調査）
耳式体温計（分解能０．０１°Ｃ）を用いて、時間間隔１０分毎の輝度温度を測定し、１時間の安定性を調べた。この結果を図９に示す。
図９から明らかなように、１時間（６０ｍｉｎ）において、試験対象としている耳式体温計が分解能０．１°Ｃに対して、ｐ−ｐが５０ｍＫ程度の変動であることから、本ターゲットは十分な安定性を持っていると言える。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、参照熱源として、樹脂製の容器、ターゲット、流体加熱等を用い、電気加熱ヒーターを一切使用せず、また周辺の機器に金属製材料を使用しないことによって、電磁波の影響を全く受けないようにすることができる精度の高い赤外放射計測機器の電磁波試験用参照熱源とし、それを用いて電磁波試験を行うことができるという優れた効果を有する。また、アクリル樹脂等の透明の樹脂を使用することによって、監視用カメラ等による赤外放射計測機器の表示部の確認を容易とする効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】耳式体温計の参照熱源を使用した実施（試験）装置の説明図である。
【図２】筒型参照熱源装置の水平断面説明図である。
【図３】熱画像装置によるターゲットの温度分布を示す図である。
【図４】アンプの出力値をモニターする場合の、電界センサーのみを設置し、ターゲットを置かない状態の説明図である。
【図５】アンプの出力値をモニターする場合の、電界センサーとターゲットを設置した状態の説明図である。
【図６】アンプの出力値をモニターする場合の、ターゲット、耳式体温計、該耳式体温計の近くに電界センサーを置いた場合における説明図である。
【図７】水平アンプ出力値を示す図である。
【図８】垂直アンプ出力値を示す図である。
【図９】耳式体温計（分解能０．０１°Ｃ）を用いて、時間間隔１０分毎の輝度温度を測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
１．ターゲット
２．液体を流動させるホース
３．アンテナ
４．電界センサー
５．耳式体温計

Claims (10)

1. 疑似黒体源となる樹脂製のターゲット、ターゲットを加熱する流動性熱媒体、前記流動性熱媒体を循環させる樹脂製の装置からなることを特徴とする赤外放射計測機器の電磁波試験用参照熱源。
2. 電磁波の影響を受ける範囲内の全ての機器に、金属材料又は電気回路を使用しないことを特徴とする請求項１記載の参照熱源。
3. 樹脂製のホースにより流動性熱媒体を循環させ、ターゲットを加熱することを特徴とする請求項１又は２記載の参照熱源。
4. 赤外放射計測機器の電磁波試験装置として使用する請求項１〜３のいずれかに記載の参照熱源。
5. 可視波長域において透明の樹脂を使用することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の参照熱源。
6. 赤外放射計測機器の電磁波試験に際し、黒体源となる樹脂製のターゲットを参照用熱源とし、樹脂製の循環装置を使用して流動性熱媒体によりターゲットを加熱することを特徴とする赤外放射計測機器の電磁波試験方法。
7. 電磁波の影響を受ける範囲内の全ての試験機器において、金属材料又は電気回路を使用しないことを特徴とする請求項６記載の試験方法。
8. 樹脂製のホースにより流動性熱媒体を循環させ、ターゲットを加熱することを特徴とする請求項６又は７記載の試験方法。
9. 電磁波の影響を受ける範囲外に設置した流動性熱媒体温度制御装置を使用して、流動性熱媒体の温度制御及び循環により樹脂製のターゲットの温度制御を行うことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の試験方法。
10. 透明の樹脂を使用することにより、樹脂製のターゲットの裏面方向から監視用カメラにより、樹脂製のターゲット側にある赤外放射計測機器の表示部の確認を可能とした請求項６〜９のいずれかに記載の試験方法。

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