JP6301214B2 - 光学式温度センサ及び光学式温度センサの制御方法 - Google Patents
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Description
まず、本発明の一実施形態に係る光量調整機能付き光学式温度センサ10の構成について、図1を参照しながら説明する。光学式温度センサ10は、光ファイバケーブル4を用いた温度センサであり、温度により光学的吸収波長が変化する半導体化合物のチップ(感熱体12)が用いられる。すなわち、光学式温度センサ10は、温度により透過する光の吸収波長が変化する感熱体12を利用して温度を検知する半導体吸収波長式の温度センサである。なお、本実施形態の光学式温度センサ10は、本発明の光量調整機能付き光学式温度センサの一実施形態にすぎず、本発明の光量調整機能付き光学式温度センサは、光を用いて測定された値を温度に換算可能な光学式温度センサであればどんな構成であってもよい。
図2は、本実施形態に係る光学式温度センサ10を用いた温度算出処理を示したフローチャートである。まず、投光部2は、測定用LED31を点灯する(ステップS10)。測定用LED31は、例えば波長が890nmの測定光を出力する。投光側PD34は、測定光の光量L1を測定する(ステップS12)。制御部50は、光量L1(に応じた電流値)を取得する。
次に、本実施形態に係る光学式温度センサ10の光量調整機能ブロックについて、図4を参照しながら説明する。光量調整機能ブロックは、増幅回路42、増幅回路43、A/Dコンバータ44、測定光用LEDドライバー45及び参照光用LEDドライバー46を有し、光学式温度センサ10と制御部50とに接続されている。
図5は、本実施形態に係る光量調整処理を示したフローチャートである。図6は、図5ステップS56で呼び出される本実施形態に係る光量最適化処理を示すフローチャートである。本実施形態に係る光量調整処理は、上記構成の光量調整機能付き光学式温度センサ10を用いて実行される。
(前提)
本処理の前提として、受光側PD36で測定する光量は、測定用LED31及び参照用LED32の出力値(以下、「LED出力値」ともいう。)だけでなく、感熱体12の温度(測温対象物の温度)によっても変わってくる。よって、本実施形態に係る光量調整処理は、感熱体12により検出される温度が一定の環境下で実行される。その際、感熱体12により検出される一定の温度は、測定光の反射光の光量と参照光の反射光の光量とが最大となる温度に設定されることが好ましい。
(初期値)
この状態で、投光側PD34の光量の制御目標値C1,C3と、測定用LED31及び参照用LED32の出力値の下限値O1、O2が予め設定され、内部メモリに保持されている。
図6の光量最適化処理では、制御部50は、投光側における制御目標値C1、C3を段階的に変化させ、制御目標値C1、C3に応じて測定用LED31及び参照用LED32の出力値(電流値Cu1,Cu2に対応)を変化させる(ステップS70)。次に、制御部50は、投光側PD34が測定した測定光の光量L1及び参照光の光量L3が制御目標値C1,C3の上限値に近づいたかを判定する(ステップ72)。LEDの光量が大きい程、光学式温度センサ10の制御の精度は高くなる。よって、感熱体12を透過するLEDの光量は大きい方がよい。そこで、ステップS72では測定光の光量L1及び参照光の光量L3が制御目標値C1,C3の上限値にそれぞれ到達するようにLED出力値が制御される。
2:投光部
3:受光部
4:光ファイバケーブル
10:光量調整機能付き光学式温度センサ
11:伝熱用アルミ板
12:感熱体
13:保持部材
14:固定部材
31:測定用LED
32:参照用LED
33:ビームスプリッタ
34:投光側PD
35:光コネクタ
36:受光側PD
37:光コネクタ
42:増幅回路
43:増幅回路
44:A/Dコンバータ
45:測定光用LEDドライバー
46:参照光用LEDドライバー
50:制御部
Claims (10)
- 第1の光源が出力した測定光の光量及び第2の光源が出力した参照光の光量を測定する投光側測定部と、
温度感知部を反射して受光した前記測定光の反射光の光量及び前記参照光の反射光の光量を測定する受光側測定部と、
前記受光側測定部が測定した前記測定光の反射光の光量及び前記参照光の反射光の光量の少なくともいずれかに応じて、前記投光側測定部が測定する測定光の光量及び参照光の光量の少なくともいずれかの投光側における制御目標値を適正化し、適正化した投光側における制御目標値に基づき前記第1の光源及び前記第2の光源の少なくともいずれかの光量を制御する制御部と、
を有する、光学式温度センサ。 - 前記制御部は、
前記受光側測定部が測定した前記測定光の反射光の光量及び前記参照光の反射光の光量の少なくともいずれかが受光側における制御目標値から外れている場合、前記第1の光源及び前記第2の光源の少なくともいずれかの光量を制御する、
請求項1に記載の光学式温度センサ。 - 前記制御部は、
前記投光側測定部が測定した前記測定光の光量及び前記参照光の光量の少なくともいずれかに応じて、前記投光側測定部が測定する測定光の光量及び参照光の光量の少なくともいずれかの投光側における制御目標値を適正化し、適正化した投光側における制御目標値に基づき前記第1の光源及び前記第2の光源の少なくともいずれかの光量を制御する、
請求項1又は2に記載の光学式温度センサ。 - 前記制御部は、
前記投光側測定部が測定した前記測定光の光量及び前記参照光の光量の少なくともいずれかが投光側における制御目標値から外れている場合、前記第1の光源及び前記第2の光源の少なくともいずれかの光量を制御する、
請求項3に記載の光学式温度センサ。 - 前記制御部は、
前記投光側測定部が測定した前記測定光の光量及び前記参照光の光量を前記投光側における制御目標値のうちの上限値に到達するように前記第1の光源と前記第2の光源との出力値を調整する、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学式温度センサ。 - 前記制御部は、
前記1の光源の出力値及び前記第2の光源の出力値の少なくともいずれかが所定の下限値を下回っている場合、前記1の光源と前記第2の光源のうち下回っている光源の出力値を調整する、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学式温度センサ。 - 前記制御部は、
前記温度感知部により検出される温度が一定の環境下で前記第1の光源の光量及び前記第2の光源の光量を調整する、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学式温度センサ。 - 前記温度感知部により検出される一定の温度は、前記測定光の反射光の光量及び前記参照光の反射光の光量が最も大きくなる温度又はその近傍の温度である、
請求項7に記載の光学式温度センサ。 - 前記受光側における制御目標値、前記投光側における制御目標値、前記第1の光源及び前記第2の光源の所定の下限値は、前記制御部の内部メモリに記憶される、
請求項6〜8のいずれか一項に記載の光学式温度センサ。 - 第1の光源が出力した測定光の光量及び第2の光源が出力した参照光の光量を測定し、
温度感知部を反射して受光した前記測定光の反射光の光量及び前記参照光の反射光の光量を測定し、
前記受光側測定部が測定した前記測定光の反射光の光量及び前記参照光の反射光の光量の少なくともいずれかに応じて、前記投光側測定部が測定する測定光の光量及び参照光の光量の少なくともいずれかの投光側における制御目標値を適正化し、
適正化した投光側における制御目標値に基づき前記第1の光源及び前記第2の光源の少なくともいずれかの光量を制御する、
処理を有する、光学式温度センサの制御方法。
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