JP5590961B2 - 蛍光式温度センサ及び温度の測定方法 - Google Patents
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Description
発光体2、ダイクロイックミラー11、レンズ12、及び受光素子41は、例えば筺体10の内部に配置されている。また、筺体10と光導波路15は、例えば光導波路15を固定するコネクタ14及びコネクタ14を保持するアダプタ13を介して固定されている。
(a)ステップS101で、図1に示す蛍光式温度センサの電源を入れる。ただし、発光体2は消灯させる。次に、周期測定部301が、蛍光測定器4が出力するオフセット信号を測定し、オフセット信号の周期TOを算出する。周期測定部301は、算出した周期TOを補正情報記憶部401に保存する。ステップS102で、補正部302は、補正情報記憶部401からオフセット信号の周期TOを読み出す。また、発光体2は励起光を放射し、ステップS103で、発光体2は励起光の放射を停止する。ステップS104で蛍光測定器4は、蛍光体1が発した蛍光を受光し、蛍光強度を表す電気信号に変換する。さらに蛍光測定器4は、オフセット信号に重畳する蛍光強度を表す電気信号を、補正部302に伝送する。補正部302は、発光体2が消灯した時点から一定の期間TM、オフセット信号に重畳する蛍光強度を表す電気信号を測定する。
励起光が消光した瞬間又は直後の蛍光強度をI0、励起光が消光した瞬間又は直後から時間tA後の蛍光強度をI(tA)とすると、蛍光強度I(tA)と、蛍光強度I0と、の関係は、例えば下記(1)式で与えられる。
I(tA) = I0 exp(-tA / τ) ・・・(1)
(1)式を変形することにより、蛍光寿命τは下記(2)式で与えられる。
τ= -tA / ln[ I(tA) / I0] ・・・(2)
したがって、励起光が消光した瞬間又は直後の蛍光強度I0と、励起光が消光した瞬間又は直後から時間tA後の蛍光強度をI(tA)と、を測定することにより、蛍光寿命τを算出可能である。
実施の形態では、蛍光式温度センサの電源を入れた後、発光体2を発光させる前にオフセット信号の周期TOを測定する例を示した。これに対し、発光体2を点滅させて蛍光体1の雰囲気温度の測定を開始した後、発光体2の消灯中にオフセット信号の周期TOを測定してもよいことはもちろんである。また、図12に示すように、オフセット信号の周期TOが変化した場合は、変化後の周期TOを用いて蛍光強度を表す電気信号を補正してもよい。
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、図1に示す温度算出部304は、発光体2が点灯するごとに蛍光体1の雰囲気温度TF_Cを算出し、さらに、蛍光体1の雰囲気温度TF_Cの平均値を算出してもよい。これにより、オフセット信号の周期性が乱れた場合にも、蛍光体1の雰囲気温度TF_Cを正確に算出することが可能となる。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。
2 発光体
4 蛍光測定器
10 筺体
11 ダイクロイックミラー
12 レンズ
13 アダプタ
14 コネクタ
15 光導波路
16 保護容器
21 パッケージ
22 光学窓
23 発光素子
41 受光素子
301 周期測定部
302 補正部
303 減衰特性算出部
304 温度算出部
321 入力装置
322 出力装置
323 プログラム記憶装置
324 一時記憶装置
400 データ記憶装置
401 補正情報記憶部
402 関係記憶部
501 通電制御部
502 増幅器
Claims (10)
- 発光体と、
前記発光体から励起光を照射される蛍光体と、
前記蛍光体が発した蛍光を受光し、蛍光強度を表す電気信号に変換する蛍光測定器と、
前記発光体の消灯時に前記蛍光測定器が出力するオフセット信号の周期を測定する周期測定部と、
前記蛍光を受光した時点から前記周期の整数倍の時間が経過した後の前記オフセット信号を前記蛍光強度を表す電気信号から引き、前記蛍光強度を表す補正された電気信号を生成する補正部と、
前記蛍光強度を表す補正された電気信号に基づき、前記蛍光強度の減衰特性を算出する減衰特性算出部と、
前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する温度算出部と、
を備える蛍光式温度センサ。 - 前記補正部が、nを整数として、前記蛍光を受光した時点から前記周期のn倍の時間が経過した後の前記オフセット信号を前記蛍光強度を表す電気信号から引き、前記蛍光強度を表す補正された電気信号を生成し、
前記発光体が、mを前記nより大きい整数として、前記オフセット信号の周期のm倍の周期で、前記励起光を発する、
請求項1に記載の蛍光式温度センサ。 - 前記蛍光測定器が、前記発光体が消灯した後、一定の期間、前記蛍光体が発した蛍光を測定し、蛍光強度を表す電気信号に変換し、
前記補正部が、前記蛍光の測定を開始した時点から前記周期の整数倍の時間が経過した後、前記蛍光を測定した一定の期間と同じ長さの期間、前記オフセット信号を測定し、前記蛍光強度を表す電気信号から当該測定されたオフセット信号を引き、前記蛍光強度を表す補正された電気信号を生成する、
請求項1又は2に記載の蛍光式温度センサ。 - 前記温度算出部が前記蛍光体の雰囲気温度を複数回算出し、さらに、前記蛍光体の雰囲気温度の平均値を算出する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の蛍光式温度センサ。
- 前記蛍光強度の減衰特性と、前記蛍光体の雰囲気温度と、の関係を保存する関係記憶部を更に備え、
前記温度算出部が、前記蛍光強度の減衰特性と、前記関係と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の蛍光式温度センサ。 - 発光体から蛍光体に励起光を照射することと、
蛍光測定器で前記蛍光体が発した蛍光を受光し、蛍光強度を表す電気信号に変換することと、
前記発光体の消灯時に前記蛍光測定器が出力するオフセット信号の周期を測定することと、
前記蛍光を受光した時点から前記周期の整数倍の時間が経過した後の前記オフセット信号を前記蛍光強度を表す電気信号から引き、前記蛍光強度を表す補正された電気信号を生成することと、
前記蛍光強度を表す補正された電気信号に基づき、前記蛍光強度の減衰特性を算出することと、
前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出することと、
を含む温度の測定方法。 - 前記蛍光強度を表す補正された電気信号を生成することにおいて、nを整数として、前記蛍光を受光した時点から前記周期のn倍の時間が経過した後の前記オフセット信号を前記蛍光強度を表す電気信号から引き、
前記発光体から蛍光体に、mを前記nより大きい整数として、前記オフセット信号の周期のm倍の周期で、前記励起光を照射する、
請求項6に記載の温度の測定方法。 - 前記蛍光強度を表す電気信号に変換することにおいて、前記発光体が消灯した後、一定の期間、前記蛍光測定器で前記蛍光体が発した蛍光を測定し、
前記蛍光強度を表す補正された電気信号を生成することにおいて、前記蛍光の測定を開始した時点から前記周期の整数倍の時間が経過した後、前記蛍光を測定した一定の期間と同じ長さの期間、前記オフセット信号を測定し、前記蛍光強度を表す電気信号から当該測定されたオフセット信号を引く、
請求項6又は7に記載の温度の測定方法。 - 前記蛍光体の算出雰囲気温度の平均値を算出することを更に含む、請求項6乃至8のいずれか1項に記載の温度の測定方法。
- 前記蛍光強度の減衰特性と、前記蛍光体の雰囲気温度と、の関係を用意することを更に備え、
前記蛍光強度の減衰特性と、前記関係と、に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度が算出される、請求項6乃至9のいずれか1項に記載の温度の測定方法。
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