JP4621363B2 - Infrared thermometer - Google Patents

Infrared thermometer Download PDF

Info

Publication number
JP4621363B2
JP4621363B2 JP2001005411A JP2001005411A JP4621363B2 JP 4621363 B2 JP4621363 B2 JP 4621363B2 JP 2001005411 A JP2001005411 A JP 2001005411A JP 2001005411 A JP2001005411 A JP 2001005411A JP 4621363 B2 JP4621363 B2 JP 4621363B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
thermopile
cold junction
thermistor
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2001005411A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002214045A (en
Inventor
秀樹 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bio Echo Net Inc
Original Assignee
Bio Echo Net Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bio Echo Net Inc filed Critical Bio Echo Net Inc
Priority to JP2001005411A priority Critical patent/JP4621363B2/en
Publication of JP2002214045A publication Critical patent/JP2002214045A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4621363B2 publication Critical patent/JP4621363B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は非接触で温度を測定する体温計に関し、主として、プローブ先端部を耳穴に挿入して鼓膜の温度を測る赤外線体温計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の赤外線体温計は、図9および図10に示すように、被測定物との相対温度を測定するためのサーモパイルAと、サーモパイルの温度を測定するためのサーミスタBとをキャンC内に内包した赤外線センサーDを備えている。サーモパイルAは、被測定物からの赤外線をキャンCの頂部に設けられた赤外線フィルタFを通して吸収することによって温度変化を生じる赤外線吸収膜Gと、それぞれ冷接点をヒートシンクHに接合され、温接点を赤外線吸収膜Gに接合された複数の熱電対Iとから構成されており、サーモパイルAの出力は複数の熱電対Iからの出力を合成したものとして現われる。
【0003】
このような赤外線センサーDは、被測定物の赤外線を吸収することにより生じる赤外線吸収膜Gの温度変化を熱電対Iのゼーベック効果により電気信号として取り出すことによって、基準温度となるヒートシンクHと被測定物との間の温度の差を検出する。これと同時に、サーミスタBの抵抗値を測定して赤外線センサーD自体の温度を検出し、制御回路において、サーモパイルAによって計測された温度とサーミスタBで計測された温度を足す処理を行うことにより被測定物の温度を求めている。
【0004】
このように構成されたサーモパイルAは、被測定物からの赤外線を吸収するだけでなく、キャンCの頭部の壁面から放射されている赤外線もまた吸収してしまう。通常、キャンCの頭部の壁面は赤外線センサー自体と同一の温度と理論上みなすこともできるが、実際には外部からの要因で急激な温度変化が与えられると、キャンCの頭部と赤外線吸収膜Gとの間に温度差が生じてしまい、結果として出力が過渡的に不安定になり、意図しない不要な電圧を出力してしまう。
【0005】
このため、従来の赤外線体温計では、図11に示すように、赤外線吸収膜Gに温度変化が均一で緩やかに加わるように、赤外線センサーD熱伝導度が良好な金属ホルダーJ内に設置し、さらに空気やプラスチック等の断熱部材K,Lで包み、そして、放射率が限りなく小さくなるように金メッキされた金属導波管Mを赤外線センサーDの前面に設け、被測定物よりの熱輻射の影響が小さくなるように構成する必要があった。また、冷接点温度補償用のセンサーとして用いられるサーミスタBは、熱電対Iの冷接点との間の熱結合が悪いと温度差を生じて正確な計測ができなくなるため、サーミスタBを同一のキャンC内に取り付け、冷接点とサーミスタとの熱結合度を高めるように構成していた。
【0006】
このような従来の赤外線体温計では、環境温度の上昇中、赤外線センサーDと被測定物との間に金属導波管Mの長さ分の離間間隔があるため、赤外線センサーDと金属導波管Mの先端部との間に温度差を生じ、先端部の温度が赤外線センサー温度よりも高くなって正方向の誤差を生じていた。一方、環境温度下降中は、金属導波管Mの先端部の温度が赤外線センサーDの温度よりも低くなって負方向の誤差を生じる。このような誤差を少なくするため、赤外線センサーDを金属ホルダーJで包み込むことによって温度変化の影響を少なくすることが考えられるが、金属ホルダーJを用いることは製品の大型化を招弊することになり、寸法に対する製品上の限界があった。
【0007】
一方、サーモパイルAとサーミスタBからの各出力は、図12に示すような制御回路Nにおいて処理される。サーモパイルAからの出力は、特に体温測定の場合には極めて微弱であるため、信号処理が可能なレベルまで、使用するサーモパイルAの性能のバラツキに応じて予め校正されている増幅度で増幅されたのち(N1)、非直線出力を直線化するためにリニアライズ処理し(N2)、被測定物の放射率が異なることによる測定示度のズレを補正するための放射率補正(N3)が行われる。サーミスタBからの出力もまた非直線であるため、リニアライズ処理(N4)が行われる。それぞれの処理が行われたサーモパイルAおよびサーミスタBからの各出力は、サーモパイルAの出力サーミスタBの出力算したのち(N5)、温度換算され(N6)、その温度を表示器に表示する(N7)ことにより温度測定が行われている。
【0008】
このため、従来の赤外線体温計では、サーモパイルAおよびサーミスタBについて個々に校正を行わねばならなかった。特に、サーミスタBはその製造メーカによって抵抗−温度特性のバラツキを小さな誤差範囲内に抑えたものが供給されているのに対し、サーモパイルAの出力電圧特性のバラツキは非常に大きく、体温計として使用するためには、黒体炉等の特殊な装置を用いて煩雑な温度校正作業を行わねばならないものであった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、赤外線センサーに対する環境温度変化の影響を実質的にゼロ(0)にすることができ、それにより、赤外線センサーをプローブの先端に装着して、被測定物により接近した位置で温度測定を行うことができる赤外線体温計を提供することにある。
【0010】
本発明の別の目的は、実質的にサーミスタBについて校正作業を行うだけでよく、サーモパイルAの校正作業を不要にすることができる赤外線体温計を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明による赤外線体温計は、サーモパイルの温度と被測定物の温度とが同じであるとき、サーモパイルの出力電圧は常にゼロになるという特性に着目して発明されたものであり、被測定物との間の相対温度を測定するためのサーモパイルと、サーモパイルの温度を測定するためのサーミスタとを有しており、そして、サーモパイルの出力をゼロ(0)にするようにサーモパイルの冷接点の温度を制御するための温度制御手段を備えることにより上記課題を解決している。
【0012】
温度制御手段によってサーモパイルの出力がゼロになったとき、サーモパイルの冷接点の温度は被測定物の温度と同一である。このため、サーミスタが検出するサーモパイルの温度を検出することにより被測定物の温度を測定することができる。このことは、サーモパイルは、その出力電圧特性に関係なく、出力がゼロであるか否かを判別するためだけに用いられており、サーモパイルについて黒体炉等の特殊な装置を用いた煩雑な温度校正作業を行う必要がなく、製造メーカによって保証された性能を有するサーミスタについて温度補正を行えばよいことを意味している。
【0013】
本発明による赤外線温度計はまた、温度制御手段がサーモパイル出力を参照して冷接点の温度制御を行い、サーモパイル出力がゼロになったことを検出したとき、サーミスタの検出温度を計測するようにも構成できる。また、本発明による赤外線温度計は、温度制御手段を、サーモパイルの冷接点と熱的に一体化されたサーミスタと、サーミスタの発熱量を制御するための制御回路とから構成することも、サーモパイルの冷接点と熱的に一体化された熱素子と、加熱素子の発熱量を制御するための制御回路とから構成することもできる。更にまた、本発明による赤外線温度計は、赤外線センサーをプローブの最先端部に取り付けることもできる。
【0014】
【発明の実施の形態】
【実施例1】
本発明の実施例による赤外線温度計は、図1に示すように、赤外線センサー1が体温計の本体を構成するプローブ2の先端部に設けられている。赤外線センサー1は、図2および図3に示すように、サーモパイル10およびサーミスタ11が頂部に赤外線フィルター12を備えたキャン13の内部に熱絶縁材料からなる支持体14によって支持されている。
【0015】
サーモパイル10は、その内部に開口を有する板状のヒートシンク15と、ヒートシンク15の上面の開口位置に設けられた赤外線吸収膜16と、ヒートシンク15に熱的に一体化された冷接点と赤外線吸収膜16に熱的に一体化された温接点とをそれぞれ有する複数の熱電対17とから構成されている。サーミスタ11は板状または薄膜状に形成され、ヒートシンク15に熱的に一体化されるようにヒートシンク15の下面側に積層されている。赤外線吸収膜16の下面側にはヒートシンク15からの熱が赤外線吸収膜16に影響を及ぼさないように赤外線反射膜18が配置されている。
【0016】
サーモパイル10の出力、すなわち、各熱電対17の出力の合成出力は端子19a,19aから取り出され、図4に示す制御回路20に入力される。サーミスタ11は端子19b,19bに接続されており、端子19b,19bは制御回路20に接続されている。制御回路20は、サーモパイル10の出力を判別するためのコンパレータ21と、コンパレータ21からの出力に応じてサーミスタ11への通電を制御させるためのマイクロコントローラ22と、サーミスタ11の抵抗値を温度に換算するためのA/Dコンバータ23と、サーミスタ11の検出温度を表示するための表示器24とから構成される。
【0017】
図5に示すように、被測定物温度がサーモパイル10の冷接点温度より高いとき、サーモパイル10の出力は正の値を示し、コンパレータ21の出力は「0」の状態を取る。このとき、マイクロコントローラ22は冷接点加熱信号をFET25(図4のみ図示)に送ってONにし、サーミスタ11に通電して発熱させる。サーミスタ11から発生された熱がヒートシンク15を介してサーモパイル10の冷接点に伝達され、冷接点温度は上昇しはじめ、ついには被測定物の温度まで到達する。冷接点温度が被測定物温度になるとサーモパイル10の出力はゼロとなり、このとき、コンパレータ21の出力は「1」となり、マイクロコントローラ22はFET25がOFFとなるように冷接点加熱信号を直ちに停止する。冷接点加熱信号の停止によっても冷接点の温度上昇は続くため、サーモパイル10の出力はゼロ点を通過してマイナスとなるが、ヒートシンク15が冷却することにより冷接点温度は下降に転じ、再び被測定物温度まで戻ることによりサーモパイル10の出力もゼロに戻り、コンパレータ21の出力もまた「0」に戻る。コンパレータ21の出力が「0」に戻ったとき、A/Dコンバータ23によってサーミスタ11の抵抗値が検出され、その情報をマイクロコントローラ22によって温度に換算して表示器24に表示する。
【0018】
ここにおいて、サーミスタ11は、冷接点温度が被測定物温度に到達するまでは冷接点の加熱手段として使用され、このため、冷接点温度が再び被測定物温度まで戻ったときにサーミスタ11の検出温度が測定されることに注目されたい。
また、前述したように、サーモパイル10の出力がゼロのとき、サーモパイル10の温度と被測定物温度とが同一であり、そして、サーミスタ11がサーモパイル10の冷接点温度を測定していることにより、サーミスタ11の検出温度は被測定物温度と同一であることは容易に理解されよう。
【0019】
【実施例2】
図6および図7は、本発明の別の実施例による赤外線体温計に用いられる赤外線センサーを示す図で、サーミスタ11の下面に加熱素子26が積層されて配置されている点を除き、前述の実施例と同様に構成されている。加熱素子26は端子19c,19cを介して後述する制御回路20Aに接続されている。
【0020】
本実施例における特色である加熱素子26は、前記実施例においてサーミスタ11が行っていたサーモパイル10の冷接点の加熱作用を別個に単独で行うことにより、冷接点温度の上昇をより短時間で行わせると共に、計測用としてのサーミスタ11に対する負荷を軽減している。このため、加熱素子26は、通電することにより発熱できるものであればどのような部材も適用できるが、微小な電力で効率よく発熱する一方、非通電状態に切り換えられたときには良好な放熱特性を有する部材を適用するのが好ましい。加熱素子26の配設位置は、図示のように、サーミスタ11およびヒートシンク15と積層状態に配置してもよいが、ヒートシンク15に直接接面するように配置してもよい。この場合、加熱素子26の熱が赤外線吸収膜16等に直接影響を及ぼすことがないように、換言すると、サーモパイル10の冷接点温度とサーミスタ11の計測温度に差を生じないように留意すべきである。
【0021】
本実施例における制御回路20Aは、図8に示すように、前記の実施例ではマイクロコントローラ22がFET25をONにすることによってサーミスタ11を発熱させていたのに対し、マイクロコントローラ22から加熱素子26に直接冷接点加熱信号を送ることによって発熱させる点を除き、前記実施例の制御回路20と同様に構成されている。
【0022】
本実施例における被測定物の温度測定も、前記実施例と同様に、マイクロコントローラ22から加熱素子26に冷接点加熱信号を送ってサーモパイル10の冷接点温度を被測定物温度まで加熱し、サーモパイル10の出力がゼロになったときに加熱を停止し、一旦マイナスになったサーモパイル10の出力が再びゼロになったときにサーミスタ11の抵抗値を計測することによって被測定物の温度が測定される。本実施例の場合、冷接点の加熱と冷接点温度の測定とを加熱素子26とサーミスタ11とによってそれぞれ行うように構成されているため、冷接点温度を被測定物温度まで加熱してサーモパイル10の出力がゼロになったときに測定するようにすることもできる。しかし、加熱素子26からの熱が赤外線センサーの構成要素に対して直接または間接的に熱的な影響を与え、それによって測定誤差が生じるのを回避するためには、加熱を停止してサーモパイル10の出力が再びゼロになったときに測定するのが好ましい。
【0023】
【発明の効果】
本発明によれば、サーミスタをヒートシンクを介してサーモパイルに積層していることにより、サーモパイルの冷接点とサーミスタとの間の熱結合度を高めることができると共に、赤外線センサーを小型化することができる。また、サーモパイルの冷接点を被測定物温度まで加熱して被測定物の温度を測定するため、赤外線センサーが外部の温度に影響されることはなく、それにより、赤外線センサーをプローブ最先端に取り付けることができるため、被測定物により接近した位置で温度測定を行うことができる。加えて、相対的に大きなバラツキのあるサーモパイルを冷接点温度と被測定物温度とが同一であるか否かの判断手段としてのみ使用し、相対的にバラツキのないサーミスタに依存して被測定物の温度測定が行われるため、温度校正作業を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例による赤外線温度計の概要を説明するための図である。
【図2】 本発明の実施例による赤外線温度計に用いられる赤外線センサーを示す部分斜視図である。
【図3】 図2に示す赤外線センサーの断面図である。
【図4】 図2に示す赤外線センサーと共に用いられる制御回路のブロック図である。
【図5】 図4に示す制御回路における測定時の温度と出力の関係を説明するための図である。
【図6】 本発明の別の実施例による赤外線温度計に用いられる赤外線センサーを示す図2と同様な部分斜視図である。
【図7】 図6に示す赤外線センサーの図3と同様な断面図である。
【図8】 図6に示す赤外線センサーと共に用いられる制御回路のブロック図である。
【図9】 従来の赤外線体温計に用いられる赤外線センサーを示す部分斜視図である。
【図10】 図9に示す赤外線センサーの断面図である。
【図11】 従来の赤外線体温計の概要を説明するための図である。
【図12】 従来の赤外線体温計で用いられている制御回路のブロック図である。
【符号の説明】
1 赤外線センサー 2 プローブ
10 サーモパイル 11 サーミスタ
12 赤外線フィルター 13 キャン
14 支持体 15 ヒートシンク
16 赤外線吸収膜 17 熱電対
18 赤外線反射膜
19a,19b,19c 端子
20,20A 制御回路 21 コンパレータ
22 マイクロコントローラ 23 A/Dコンバータ
24 表示器 25 FET
26 加熱素子
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a thermometer that measures temperature in a non-contact manner, and mainly relates to an infrared thermometer that measures the temperature of the eardrum by inserting a probe tip into an ear hole.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIGS. 9 and 10, the conventional infrared thermometer includes a thermopile A for measuring the relative temperature with the object to be measured and a thermistor B for measuring the temperature of the thermopile in the can C. An infrared sensor D is provided. Thermopile A is an infrared absorbing film G caused a temperature change by absorbing through infrared filter F provided the infrared of the object or found on top of the can C, are respectively joined to the cold junction to a heat sink H, the hot junction The thermopile A appears as a combination of the outputs from the plurality of thermocouples I.
[0003]
Such an infrared sensor D takes out the temperature change of the infrared absorption film G generated by absorbing the infrared ray of the object to be measured as an electric signal by the Seebeck effect of the thermocouple I, so that the heat sink H serving as a reference temperature and the object to be measured Detect temperature difference between objects . At the same time, the resistance value of the thermistor B is measured to detect the temperature of the infrared sensor D itself, and the control circuit performs processing to add the temperature measured by the thermopile A and the temperature measured by the thermistor B. The temperature of the object to be measured is obtained.
[0004]
The thermopile A thus configured not only absorbs infrared rays from the object to be measured, but also absorbs infrared rays radiated from the wall surface of the head of the can C. Normally, the wall surface of the head of Can C can theoretically be regarded as the same temperature as the infrared sensor itself, but in reality, when a sudden temperature change is given due to external factors, A temperature difference is generated between the absorption film G, and as a result, the output becomes transiently unstable and an unintended unnecessary voltage is output.
[0005]
For this reason, in the conventional infrared thermometer, as shown in FIG. 11, the infrared sensor D is installed in a metal holder J with good thermal conductivity so that the temperature change is uniformly and gently applied to the infrared absorption film G. Further, a metal waveguide M that is wrapped with heat insulating members K and L such as air and plastic and plated with gold so that the emissivity becomes as small as possible is provided on the front surface of the infrared sensor D, and the heat radiation from the object to be measured is provided. It was necessary to configure so as to reduce the influence. Further, the thermistor B used as a cold junction temperature compensation sensor produces a temperature difference if the thermal coupling between the thermocouple I and the cold junction is poor, and accurate measurement cannot be performed. It was installed in C and configured to increase the degree of thermal coupling between the cold junction and the thermistor.
[0006]
In such a conventional infrared thermometer, since the distance between the infrared sensor D and the measured object is equal to the length of the metal waveguide M while the environmental temperature is rising, the infrared sensor D and the metal waveguide are disposed. A temperature difference was generated between the M tip and the tip temperature was higher than the infrared sensor temperature, causing an error in the positive direction. On the other hand, while the environmental temperature is decreasing, the temperature at the tip of the metal waveguide M is lower than the temperature of the infrared sensor D, and a negative error occurs. In order to reduce such an error, it is conceivable to reduce the influence of the temperature change by wrapping the infrared sensor D with the metal holder J. However, the use of the metal holder J causes an increase in the size of the product. As a result, there was a product limit on the dimensions.
[0007]
On the other hand, each output from the thermopile A and the thermistor B is processed in a control circuit N as shown in FIG. Since the output from the thermopile A is extremely weak, particularly in the case of body temperature measurement, it was amplified to a level where signal processing is possible with an amplification factor that has been calibrated in advance in accordance with variations in the performance of the thermopile A used. Later (N1), linearization processing is performed to linearize the non-linear output (N2), and emissivity correction (N3) is performed to correct the deviation of the measurement reading due to the difference in emissivity of the object to be measured. Is called. Since the output from the thermistor B is also non-linear, linearization processing (N4) is performed. Each output from the thermopile A and a thermistor B which each process is performed, the outputs of the thermistors B thermopile A After the summing (N5), is temperature conversion (N6), to display the temperature By displaying (N7), the temperature is measured.
[0008]
For this reason, in the conventional infrared thermometer, thermopile A and thermistor B had to be individually calibrated. In particular, thermistor B is supplied by the manufacturer whose resistance-temperature characteristic variation is suppressed within a small error range, whereas the output voltage characteristic variation of thermopile A is very large and is used as a thermometer. For this purpose, a complicated temperature calibration operation has to be performed using a special apparatus such as a blackbody furnace.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to substantially reduce the influence of environmental temperature change on the infrared sensor to zero (0), so that the infrared sensor is attached to the tip of the probe and is closer to the object to be measured. An object of the present invention is to provide an infrared thermometer capable of measuring temperature.
[0010]
Another object of the present invention is to provide an infrared thermometer that can substantially calibrate the thermistor B and can eliminate the need to calibrate the thermopile A.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The infrared thermometer according to the present invention was invented by paying attention to the characteristic that the output voltage of the thermopile is always zero when the temperature of the thermopile and the temperature of the object to be measured are the same. A thermopile for measuring the relative temperature between the thermopile and a thermistor for measuring the temperature of the thermopile, and controlling the temperature of the thermopile cold junction so that the output of the thermopile is zero (0) The above-described problem is solved by providing a temperature control means for the purpose.
[0012]
When the output of the thermopile becomes zero by the temperature control means, the temperature at the cold junction of the thermopile is the same as the temperature of the object to be measured. Therefore, the temperature of the object to be measured can be measured by detecting the temperature of the thermopile detected by the thermistor. This is because the thermopile is used only to determine whether the output is zero, regardless of its output voltage characteristics, and for the thermopile, a complicated temperature using a special device such as a blackbody furnace is used. This means that it is not necessary to perform calibration work, and temperature correction may be performed for a thermistor having performance guaranteed by the manufacturer.
[0013]
The infrared thermometer according to the present invention also controls the temperature of the cold junction with reference to the thermopile output, and measures the detected temperature of the thermistor when detecting that the thermopile output is zero. Can be configured. In the infrared thermometer according to the present invention, the temperature control means may include a thermistor that is thermally integrated with the cold junction of the thermopile and a control circuit for controlling the heat generation amount of the thermistor. a cold junction and a thermally integrated pressurized thermal element can also be composed of a control circuit for controlling the heating value of the heating element. Furthermore, the infrared thermometer according to the present invention can also have an infrared sensor attached to the tip of the probe.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Example 1]
In the infrared thermometer according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the infrared sensor 1 is provided at the distal end portion of the probe 2 constituting the body of the thermometer. In the infrared sensor 1, as shown in FIGS. 2 and 3, a thermopile 10 and a thermistor 11 are supported by a support 14 made of a heat insulating material inside a can 13 having an infrared filter 12 at the top.
[0015]
The thermopile 10 includes a plate-shaped heat sink 15 having an opening therein, an infrared absorption film 16 provided at an opening position on the upper surface of the heat sink 15, a cold junction and an infrared absorption film thermally integrated with the heat sink 15. 16 and a plurality of thermocouples 17 each having a hot junction thermally integrated with 16. The thermistor 11 is formed in a plate shape or a thin film shape, and is laminated on the lower surface side of the heat sink 15 so as to be thermally integrated with the heat sink 15. An infrared reflection film 18 is disposed on the lower surface side of the infrared absorption film 16 so that heat from the heat sink 15 does not affect the infrared absorption film 16.
[0016]
The output of the thermopile 10, that is, the combined output of the outputs of the thermocouples 17, is taken out from the terminals 19a and 19a and input to the control circuit 20 shown in FIG. The thermistor 11 is connected to terminals 19b and 19b, and the terminals 19b and 19b are connected to the control circuit 20. The control circuit 20 converts a comparator 21 for determining the output of the thermopile 10, a microcontroller 22 for controlling energization to the thermistor 11 in accordance with the output from the comparator 21, and converts the resistance value of the thermistor 11 into temperature. The A / D converter 23 for displaying the temperature and the display 24 for displaying the temperature detected by the thermistor 11.
[0017]
As shown in FIG. 5, when the measured object temperature is higher than the cold junction temperature of the thermopile 10, the output of the thermopile 10 shows a positive value, and the output of the comparator 21 takes a "0" state. At this time, the microcontroller 22 sends a cold junction heating signal to the FET 25 (only shown in FIG. 4) to turn it on, and energizes the thermistor 11 to generate heat. The heat generated from the thermistor 11 is transmitted to the cold junction of the thermopile 10 via the heat sink 15, and the cold junction temperature starts to rise and finally reaches the temperature of the object to be measured. The output of the thermopile 10 when the cold junction temperature is to be measured temperature is zero, this time, the output of the comparator 21 becomes "1", the microcontroller 22 immediately stops by Unihiya contact heating signal FET25 is ing and OFF To do. Even if the cold junction heating signal is stopped, the temperature of the cold junction continues to rise, so the output of the thermopile 10 becomes negative after passing through the zero point. However, as the heat sink 15 cools, the cold junction temperature starts to fall and is again covered. By returning to the measured object temperature, the output of the thermopile 10 also returns to zero, and the output of the comparator 21 also returns to “0”. When the output of the comparator 21 returns to “0”, the resistance value of the thermistor 11 is detected by the A / D converter 23, and the information is converted into temperature by the microcontroller 22 and displayed on the display 24.
[0018]
Here, the thermistor 11 is used as a heating means for the cold junction until the cold junction temperature reaches the temperature of the object to be measured. For this reason, when the cold junction temperature returns to the temperature of the object to be measured again, the thermistor 11 is detected. Note that the temperature is measured.
Further, as described above, when the output of the thermopile 10 is zero, the temperature of the thermopile 10 and the measured object temperature are the same, and the thermistor 11 measures the cold junction temperature of the thermopile 10, It will be readily understood that the detected temperature of the thermistor 11 is the same as the temperature of the object to be measured.
[0019]
[Example 2]
FIGS. 6 and 7 are diagrams showing an infrared sensor used in an infrared thermometer according to another embodiment of the present invention, except that the heating element 26 is laminated on the lower surface of the thermistor 11 as described above. It is structured in the same way as the example. The heating element 26 is connected to a control circuit 20A to be described later via terminals 19c and 19c.
[0020]
The heating element 26, which is a feature of the present embodiment, increases the cold junction temperature in a shorter time by separately performing the heating operation of the cold junction of the thermopile 10, which was performed by the thermistor 11 in the above embodiment. And the load on the thermistor 11 for measurement is reduced. For this reason, any member can be used as the heating element 26 as long as it can generate heat when energized. However, the heating element 26 generates heat efficiently with a small amount of electric power, while exhibiting good heat dissipation characteristics when switched to a non-energized state. It is preferable to apply the member having. As shown in the figure, the heating element 26 may be disposed in a stacked state with the thermistor 11 and the heat sink 15, but may be disposed so as to directly contact the heat sink 15. In this case, care should be taken not to cause a difference between the cold junction temperature of the thermopile 10 and the measured temperature of the thermistor 11 so that the heat of the heating element 26 does not directly affect the infrared absorption film 16 or the like. It is.
[0021]
As shown in FIG. 8, in the control circuit 20A in this embodiment, the thermistor 11 is caused to generate heat by the microcontroller 22 turning on the FET 25 in the above-described embodiment. The control circuit 20 is configured in the same manner as the control circuit 20 of the above-described embodiment except that a cold junction heating signal is directly sent to the device to generate heat.
[0022]
In the present embodiment, the temperature of the object to be measured is also measured by sending a cold junction heating signal from the microcontroller 22 to the heating element 26 to heat the cold junction temperature of the thermopile 10 to the object temperature to be measured. The heating is stopped when the output of 10 becomes zero, and the temperature of the object to be measured is measured by measuring the resistance value of the thermistor 11 when the output of the thermopile 10 once becomes zero again. The In the case of the present embodiment, since the heating of the cold junction and the measurement of the cold junction temperature are performed by the heating element 26 and the thermistor 11, respectively, the cold junction temperature is heated to the temperature of the object to be measured and the thermopile 10 is heated. It is also possible to measure when the output of becomes zero. However, in order to avoid that the heat from the heating element 26 directly or indirectly thermally affects the components of the infrared sensor and thereby causes measurement errors, the heating is stopped and the thermopile 10 is stopped. It is preferable to measure when the output of is zero again.
[0023]
【The invention's effect】
According to the present invention, by laminating the thermistor on the thermopile via the heat sink, the thermal coupling between the cold junction of the thermopile and the thermistor can be increased, and the infrared sensor can be miniaturized. . In addition, since the thermopile cold junction is heated to the temperature of the object to be measured and the temperature of the object to be measured is measured, the infrared sensor is not affected by the external temperature, so that the infrared sensor is attached to the tip of the probe. Therefore, temperature measurement can be performed at a position closer to the object to be measured. In addition, a thermopile with a relatively large variation is used only as a means for determining whether or not the cold junction temperature and the measured object temperature are the same, and the measured object depends on a thermistor having a relatively small variation. Therefore, the temperature calibration work can be minimized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of an infrared thermometer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial perspective view showing an infrared sensor used in an infrared thermometer according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of the infrared sensor shown in FIG.
4 is a block diagram of a control circuit used with the infrared sensor shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between temperature and output during measurement in the control circuit shown in FIG. 4;
6 is a partial perspective view similar to FIG. 2 showing an infrared sensor used in an infrared thermometer according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view similar to FIG. 3 of the infrared sensor shown in FIG.
8 is a block diagram of a control circuit used with the infrared sensor shown in FIG.
FIG. 9 is a partial perspective view showing an infrared sensor used in a conventional infrared thermometer.
10 is a cross-sectional view of the infrared sensor shown in FIG.
FIG. 11 is a diagram for explaining an outline of a conventional infrared thermometer.
FIG. 12 is a block diagram of a control circuit used in a conventional infrared thermometer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Infrared sensor 2 Probe 10 Thermopile 11 Thermistor 12 Infrared filter 13 Can 14 Support body 15 Heat sink 16 Infrared absorption film 17 Thermocouple 18 Infrared reflective film 19a, 19b, 19c Terminal 20, 20A Control circuit 21 Comparator 22 Microcontroller 23 A / D Converter 24 Display 25 FET
26 Heating element

Claims (2)

サーモパイル取付用として設けられたヒートシンクに熱的に一体化された冷接点と、被測定物からの赤外線を吸収するために設けられた赤外線吸収膜に熱的に一体化された温接点とをそれぞれ有する複数の熱電対からの合成出力を用いて、前記被測定物との間の相対温度を測定するためのサーモパイルと、
前記ヒートシンクに熱的に一体化されるように取り付けられており、且つ、前記冷接点の温度が前記被測定物の温度と等価となる前記温接点の温度に至って前記サーモパイルの出力がゼロになったときに前記冷接点の温度を測定する機能と、前記冷接点に発熱量を印加する機能とを持たせたサーミスタと、
前記サーモパイルの出力がゼロになるように前記サーミスタからの前記発熱量を前記ヒートシンクを介して前記冷接点に伝達制御するための温度測定制御手段と、
を備え
前記温度測定制御手段は、前記冷接点の温度が前記温接点の温度よりも低い状態のときに前記サーミスタからの前記発熱量を前記ヒートシンクを介して前記冷接点に伝達し、前記サーモパイルの出力がゼロになったときに前記サーミスタによる加熱を停止して、その後に前記サーモパイルの出力が再びゼロになったことを検出したときに、前記サーミスタの検出温度を測定表示することを特徴とする赤外線体温計。
A cold junction thermally integrated with a heat sink provided for thermopile attachment and a hot junction thermally integrated with an infrared absorption film provided to absorb infrared rays from the object to be measured. A thermopile for measuring a relative temperature between the measured object and the combined output from a plurality of thermocouples;
It is attached so as to be thermally integrated with the heat sink, and the temperature of the cold junction reaches the temperature of the hot junction where the temperature of the cold junction is equivalent to the temperature of the object to be measured, and the output of the thermopile becomes zero. A thermistor having a function of measuring the temperature of the cold junction and a function of applying a calorific value to the cold junction,
Temperature measurement control means for controlling transmission of the amount of heat generated from the thermistor to the cold junction via the heat sink so that the output of the thermopile becomes zero;
Equipped with a,
The temperature measurement control means transmits the amount of heat generated from the thermistor to the cold junction via the heat sink when the temperature of the cold junction is lower than the temperature of the hot junction, and the output of the thermopile is stop the heating by the thermistor when it is zero, when the output of subsequent to the thermopile detects that becomes zero again, it characterized that you measure display the detected temperature of the thermistor infrared Thermometer.
サーモパイル取付用として設けられたヒートシンクに熱的に一体化された冷接点と、被測定物からの赤外線を吸収するために設けられた赤外線吸収膜に熱的に一体化された温接点とをそれぞれ有する複数の熱電対からの合成出力を用いて、前記被測定物との間の相対温度を測定するためのサーモパイルと、
前記ヒートシンクに熱的に一体化されるように取り付けられており、且つ、前記冷接点の温度が前記被測定物の温度と等価となる前記温接点の温度に至って前記サーモパイルの出力がゼロになったときに前記冷接点の温度を測定するためのサーミスタと、
前記サーミスタに積層されており、前記冷接点に発熱量を印加するための加熱素子と、
前記サーモパイルの出力がゼロになるように前記加熱素子からの前記発熱量を前記サーミスタ及び前記ヒートシンクを介して前記冷接点に伝達制御するための温度測定制御手段と、を備え、
前記温度測定制御手段は、前記冷接点の温度が前記温接点の温度よりも低い状態のときに前記加熱素子からの前記発熱量を前記サーミスタ及び前記ヒートシンクを介して前記冷接点に伝達し、前記サーモパイルの出力がゼロになったときに前記加熱素子による加熱を停止して、その後に前記サーモパイルの出力が再びゼロになったことを検出したときに、前記サーミスタの検出温度を測定表示することを特徴とする赤外線体温計。
A cold junction thermally integrated with a heat sink provided for thermopile attachment and a hot junction thermally integrated with an infrared absorption film provided to absorb infrared rays from the object to be measured. A thermopile for measuring a relative temperature between the measured object and the combined output from a plurality of thermocouples;
It is attached so as to be thermally integrated with the heat sink, and the temperature of the cold junction reaches the temperature of the hot junction where the temperature of the cold junction is equivalent to the temperature of the object to be measured, and the output of the thermopile becomes zero. A thermistor for measuring the temperature of the cold junction when
Laminated to the thermistor, and a heating element for applying a calorific value to the cold junction;
Temperature measurement control means for controlling transmission of the amount of heat generated from the heating element to the cold junction via the thermistor and the heat sink so that the output of the thermopile becomes zero,
The temperature measurement control means transmits the amount of heat generated from the heating element to the cold junction via the thermistor and the heat sink when the temperature of the cold junction is lower than the temperature of the hot junction, When the thermopile output becomes zero, heating by the heating element is stopped, and when it is detected that the thermopile output becomes zero again, the detected temperature of the thermistor is measured and displayed. infrared thermometer shall be the feature.
JP2001005411A 2001-01-12 2001-01-12 Infrared thermometer Expired - Lifetime JP4621363B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001005411A JP4621363B2 (en) 2001-01-12 2001-01-12 Infrared thermometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001005411A JP4621363B2 (en) 2001-01-12 2001-01-12 Infrared thermometer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002214045A JP2002214045A (en) 2002-07-31
JP4621363B2 true JP4621363B2 (en) 2011-01-26

Family

ID=18873456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001005411A Expired - Lifetime JP4621363B2 (en) 2001-01-12 2001-01-12 Infrared thermometer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4621363B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4510526B2 (en) * 2004-06-07 2010-07-28 株式会社バイオエコーネット Infrared thermometer
EP1955652A1 (en) * 2005-10-21 2008-08-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Biometric information measuring device
JP5741830B2 (en) * 2011-04-18 2015-07-01 三菱マテリアル株式会社 Infrared sensor device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0328728A (en) * 1989-03-20 1991-02-06 Ivac Corp Instrument and method of measuring electromagnetic radiation
JPH03251729A (en) * 1990-02-28 1991-11-11 Sanyo Electric Co Ltd Thermometric device
JPH03273121A (en) * 1990-03-23 1991-12-04 Citizen Watch Co Ltd Radiation thermometer
WO2000022391A1 (en) * 1998-10-15 2000-04-20 Kazuhito Sakano Infrared sensor and radiation pyrometer
JP2000131147A (en) * 1998-10-23 2000-05-12 Mitsubishi Materials Corp Infrared sensor
JP2000225096A (en) * 1999-02-09 2000-08-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Radiation thermometer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0328728A (en) * 1989-03-20 1991-02-06 Ivac Corp Instrument and method of measuring electromagnetic radiation
JPH03251729A (en) * 1990-02-28 1991-11-11 Sanyo Electric Co Ltd Thermometric device
JPH03273121A (en) * 1990-03-23 1991-12-04 Citizen Watch Co Ltd Radiation thermometer
WO2000022391A1 (en) * 1998-10-15 2000-04-20 Kazuhito Sakano Infrared sensor and radiation pyrometer
JP2000131147A (en) * 1998-10-23 2000-05-12 Mitsubishi Materials Corp Infrared sensor
JP2000225096A (en) * 1999-02-09 2000-08-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Radiation thermometer

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002214045A (en) 2002-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4214124B2 (en) Ear thermometer
US7387436B2 (en) Ear-type clinical thermometer
KR100539205B1 (en) Measuring tip for a radiation thermometer
KR20000076051A (en) Thermopile sensor and radiation thermometer with a thermopile sensor
US20090207882A1 (en) Temperature Sensor Module
JP4580562B2 (en) Non-contact temperature sensor and infrared thermometer using the same
JP4621363B2 (en) Infrared thermometer
WO2006103722A1 (en) Circuit breaker and thermal trip
JPH06142063A (en) Radiation clinical thermometer
JP4510526B2 (en) Infrared thermometer
JP2003156395A (en) Infrared temperature sensor
JP3346583B2 (en) Infrared sensor and radiation thermometer
JP4490580B2 (en) Infrared sensor
CN210487079U (en) Infrared temperature sensor, probe comprising same and infrared thermometer
JP3134746U (en) Ear thermometer
JP3176798B2 (en) Radiant heat sensor
JPH04299225A (en) Clinical thermometer
JP5039618B2 (en) Ear thermometer
WO2000004353A1 (en) Radiation thermometer
JP3338456B2 (en) Radiation thermometer and method of measuring temperature of radiation thermometer
CN112113664A (en) Infrared temperature sensor, probe comprising same and infrared thermometer
JP3175775B2 (en) Temperature measurement method of radiation thermometer and radiation thermometer
JP2813331B2 (en) Radiation thermometer
JP2008026179A (en) Radiant heat sensor and method of measuring radiant heat
JP2005334254A (en) Eardrum thermometer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071205

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100413

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100420

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20100616

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20100621

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20100629

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20100630

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100706

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100715

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100810

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100831

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101005

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101101

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131105

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4621363

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term