JP7393322B2 - Temperature measurement device, temperature measurement method and atmospheric measurement system - Google Patents

Temperature measurement device, temperature measurement method and atmospheric measurement system Download PDF

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Description

本発明は、温度測定装置、温度測定方法及び大気計測システムに関する。 The present invention relates to a temperature measurement device, a temperature measurement method, and an atmospheric measurement system.

従来、空間内の大気の温度分布を測定する方法として数々の方法が提案されている。古典的な方法としては、空間内に温度センサを格子状に直接配置する方法がある。また、空間内に金属製や樹脂製の板或いは線状或いは網状の部材を配置し、その温度変化を赤外線カメラで測定する方法(例えば、特許文献1参照。)、また、空間内に温度に依存して変化する螢光塗料を塗布した細線を配置し、その蛍光をカメラで撮影する方法(例えば、特許文献2参照。)、さらに、空気に向けて超音波を発生させ音速を求める方法(例えば、特許文献3参照。)等により間接的に温度を測定する方法等が提案されている。 Conventionally, a number of methods have been proposed as methods for measuring the temperature distribution of the atmosphere in space. A classical method is to directly arrange temperature sensors in a grid in a space. There are also methods of arranging metal or resin plates, linear or net-like members in a space, and measuring temperature changes with an infrared camera (for example, see Patent Document 1). A method of arranging thin wires coated with fluorescent paint that changes depending on the situation and photographing the fluorescence with a camera (for example, see Patent Document 2), and a method of generating ultrasonic waves in the air to determine the speed of sound ( For example, see Patent Document 3.) and the like have proposed a method of indirectly measuring temperature.

特開2010-19624号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-19624 特開2017-15590号公報Unexamined Japanese Patent Publication No. 2017-15590 特開2003-130735号公報Japanese Patent Application Publication No. 2003-130735 特開2020-52036号公報JP2020-52036A

しかしながら、空間内に、温度センサや、温度変化を検出するための金属や樹脂製の測定用部材を配置する方法にあっては、これら温度センサや測定用部材を空間内に配置する必要があり、この配置作業に多くの手間が必要とされる。また、流れ場に温度センサや測定用部材等を配置すると、気流を阻害することから、実態に合わない温度分布測定が行われる可能性がある。 However, in the method of arranging temperature sensors and measurement members made of metal or resin to detect temperature changes in a space, it is necessary to arrange these temperature sensors and measurement members in the space. , this arrangement requires a lot of effort. Further, if a temperature sensor, a measuring member, etc. are placed in the flow field, the air flow will be obstructed, and therefore there is a possibility that temperature distribution measurement will be performed that does not match the actual situation.

また、超音波を発生させるようにした方法においては、超音波の音速変化を利用して温度測定を行うため、温度センサ等を配置する必要がない。しかしながら、超音波を用いた方法は、点測定ができるのみであって、温度分布を検出することはできない。 Furthermore, in the method in which ultrasonic waves are generated, the temperature is measured using changes in the sound speed of the ultrasonic waves, so there is no need to dispose a temperature sensor or the like. However, methods using ultrasonic waves can only perform point measurements and cannot detect temperature distribution.

そのため、実環境下での空間の温度を、簡易な構成で検出し、容易に温度分布を検出することの可能な温度の測定方法が望まれていた。 Therefore, there has been a demand for a temperature measurement method that can detect the temperature of a space in an actual environment with a simple configuration and easily detect the temperature distribution.

この発明は上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、実環境下での温度測定を簡易且つ容易に行い、温度分布を容易に検出することの可能な温度測定装置、温度測定方法及び大気計測システムを提供することを目的としている。 The present invention was made by focusing on the above-mentioned conventional unsolved problems, and provides a temperature measuring device and a temperature measuring device that can simply and easily measure temperature in an actual environment and easily detect temperature distribution. The purpose is to provide measurement methods and atmospheric measurement systems.

本発明の一態様によれば、赤外線センサを含み、赤外線センサの出力のうち大気により吸収される第一の波長帯の赤外線に基づく温度データである第一温度データと、大気により吸収される赤外線の量が、第一の波長帯の赤外線よりも少ない第二の波長帯の赤外線に基づく温度データである第二温度データと、を取得する温度データ取得部と、第一温度データ及び第二温度データに基づき測定対象空間における大気の温度を演算する演算処理部と、を備え、演算処理部は、温度データ取得部で取得した、測定対象空間における、校正用の第一温度データと第二温度データとに基づき予め設定された、測定対象空間における大気の温度を表す演算式を記憶している記憶部と、温度データ取得部で取得した、測定対象空間における、温度測定用の第一温度データ及び第二温度データと演算式とから測定対象空間における大気の温度を算出する温度算出部と、を備え、演算式は、次式で表される、温度測定装置が提供される。
TA=(D1-D2×(1-α1))/α1+γ
γ=(-β1+β2×(1-α1))/α1)
TAは大気の温度、D1は第一温度データ、D2は第二温度データ、α1は、第一温度データD1に含まれる、大気の温度の割合、β1は第一温度データD1のバイアス値、β2は第二温度データD2のバイアス値、である。
According to one aspect of the present invention, the invention includes an infrared sensor, and includes first temperature data that is temperature data based on infrared rays in a first wavelength band that are absorbed by the atmosphere out of the output of the infrared sensor, and infrared rays that are absorbed by the atmosphere. second temperature data that is temperature data based on infrared rays in a second wavelength band whose amount is smaller than infrared rays in the first wavelength band; an arithmetic processing unit that calculates the temperature of the atmosphere in the measurement target space based on the data, the arithmetic processing unit includes first temperature data for calibration and second temperature data in the measurement target space acquired by the temperature data acquisition unit; a storage unit that stores an arithmetic expression representing the atmospheric temperature in the measurement target space that is preset based on the data; and first temperature data for temperature measurement in the measurement target space that is acquired by the temperature data acquisition unit. and a temperature calculation unit that calculates the temperature of the atmosphere in the measurement target space from the second temperature data and the calculation formula , and the calculation formula is expressed by the following formula.
TA=(D1-D2×(1-α1))/α1+γ
γ=(-β1+β2×(1-α1))/α1)
TA is the atmospheric temperature, D1 is the first temperature data, D2 is the second temperature data, α1 is the ratio of the atmospheric temperature included in the first temperature data D1, β1 is the bias value of the first temperature data D1, β2 is the bias value of the second temperature data D2.

本発明の他の態様によれば、測定対象空間における大気の温度を演算する温度測定方法であって、赤外線センサを含み、赤外線センサの出力のうち大気により吸収される第一の波長帯の赤外線に基づく温度データである第一温度データと、大気により吸収される赤外線の量が、第一の波長帯の赤外線よりも少ない第二の波長帯の赤外線に基づく温度データである第二温度データと、を取得する温度データ取得部を有し、温度データ取得部により、測定対象空間における、校正用の第一温度データ及び第二温度データを取得するステップと、取得した校正用の第一温度データ及び第二温度データに基づき、測定対象空間における大気の温度を演算するための演算式を特定するステップと、温度データ取得部により、測定対象空間における、温度測定用の第一温度データ及び第二温度データを取得するステップと、温度測定用の第一温度データ及び第二温度データと、演算式とをもとに、測定対象空間における大気の温度を演算するステップと、を備え、演算式は、次式で表される、温度測定方法が提供される。
TA=(D1-D2×(1-α1))/α1+γ
γ=(-β1+β2×(1-α1))/α1)
TAは大気の温度、D1は第一温度データ、D2は第二温度データ、α1は、第一温度データD1に含まれる、大気の温度の割合、β1は第一温度データD1のバイアス値、β2は第二温度データD2のバイアス値、である。
According to another aspect of the present invention, there is provided a temperature measurement method for calculating the temperature of the atmosphere in a measurement target space, which includes an infrared sensor, and includes an infrared ray in a first wavelength band that is absorbed by the atmosphere among the output of the infrared sensor. and second temperature data that is temperature data based on infrared rays in a second wavelength band in which the amount of infrared rays absorbed by the atmosphere is less than that in the first wavelength band. , a step of acquiring first temperature data and second temperature data for calibration in the measurement target space by the temperature data acquisition unit, and a step of acquiring first temperature data for calibration using the temperature data acquisition unit. and a step of specifying an arithmetic expression for calculating the atmospheric temperature in the measurement target space based on the first temperature data and the second temperature data for temperature measurement in the measurement target space. a step of acquiring temperature data; a step of calculating the temperature of the atmosphere in the measurement target space based on the first temperature data and second temperature data for temperature measurement and the calculation formula; provides a temperature measurement method expressed by the following equation .
TA=(D1-D2×(1-α1))/α1+γ
γ=(-β1+β2×(1-α1))/α1)
TA is the atmospheric temperature, D1 is the first temperature data, D2 is the second temperature data, α1 is the ratio of the atmospheric temperature included in the first temperature data D1, β1 is the bias value of the first temperature data D1, β2 is the bias value of the second temperature data D2.

さらに本発明の他の態様によれば、測定対象空間における大気の温度を演算する前記態様の温度測定装置と、測定対象空間における大気の流れを計測する流れ計測装置と、温度測定装置で演算した測定対象空間の複数地点における大気の温度を表す温度分布画像と、流れ計測装置で計測した測定対象空間における大気の流れを表す流れ計測画像と、を表示装置に表示する表示処理部と、を備え、表示処理部は、温度分布画像及び流れ計測画像を重畳表示又は並べて表示する、大気計測システムが提供される。 Furthermore, according to another aspect of the present invention, the temperature measuring device according to the above aspect calculates the atmospheric temperature in the measurement target space, the flow measuring device measures the atmospheric flow in the measurement target space, and the temperature measuring device calculates the temperature of the atmosphere in the measurement target space. A display processing unit that displays on a display device a temperature distribution image representing the temperature of the atmosphere at multiple points in the measurement target space and a flow measurement image representing the atmospheric flow in the measurement target space measured by the flow measurement device. An atmospheric measurement system is provided in which a display processing unit displays a temperature distribution image and a flow measurement image in a superimposed manner or side by side.

本発明の一態様によれば、空間内の大気の温度を簡易な構成で且つ実環境下で容易に検出することができ、その結果容易に温度分布を検出することができる。 According to one aspect of the present invention, the temperature of the atmosphere in a space can be easily detected with a simple configuration and in an actual environment, and as a result, the temperature distribution can be easily detected.

本発明の第一実施形態に係る温度測定装置の一例を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an example of a temperature measuring device according to a first embodiment of the present invention. 校正用のパラメータの探索方法を説明するための説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a method of searching for parameters for calibration. 画像処理装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the image processing device. 校正用のパラメータの他の探索方法を説明するための説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining another method of searching for parameters for calibration. 温度分布の他の演算方法を説明するための説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining another calculation method of temperature distribution. 本発明の第二実施形態に係る温度測定装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the temperature measuring device based on 2nd embodiment of this invention. フィルタホイールを備えたカメラの一例を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an example of a camera equipped with a filter wheel. 赤外線の波長と、大気に対する透過率との対応を示す特性の一例である。This is an example of a characteristic showing the correspondence between the wavelength of infrared rays and the transmittance to the atmosphere. 本発明の第三実施形態に係る温度測定装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the temperature measuring device based on 3rd embodiment of this invention. 大気だけを温めたときの大気の温度変化の測定結果の一例である。This is an example of the measurement results of atmospheric temperature changes when only the atmosphere is heated. 大気の流れと大気の温度分布とを重畳表示した画像の一例である。This is an example of an image in which atmospheric flow and atmospheric temperature distribution are displayed in a superimposed manner. 本発明の第四実施形態に係る大気計測システムの一例を示す機能構成図である。It is a functional configuration diagram showing an example of an atmospheric measurement system according to a fourth embodiment of the present invention. 切り出し窓幅及び解析ステップを説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a cutting window width and an analysis step. 温度変動分布解析時の処理手順の一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure during temperature fluctuation distribution analysis. 時系列に並べた温度変動分布画像の一例である。This is an example of temperature fluctuation distribution images arranged in time series. 大気計測システムにおける処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the processing procedure in an atmospheric measurement system.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお、以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかである。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
<温度の演算方法>
It should be noted that in the detailed description that follows, many specific specific configurations are set forth in order to provide a thorough understanding of embodiments of the present invention. However, it is clear that other embodiments may be practiced without being limited to these particular specific configurations. Furthermore, the following embodiments do not limit the claimed invention. Furthermore, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution of the invention.
<Temperature calculation method>

まず、温度の演算方法を説明する。 First, a method of calculating temperature will be explained.

本実施形態に係る温度の演算方法では、赤外線センサとして赤外線カメラを用い、赤外線カメラにより空間を撮影し、壁等の空間を形成する部材が発生する赤外線を、波長帯域の異なる二つの温度データとして取得し、この波長帯域の異なる2種類の温度データを用いて空間の温度を検出する。 In the temperature calculation method according to the present embodiment, an infrared camera is used as an infrared sensor, the space is photographed by the infrared camera, and the infrared rays generated by the members forming the space, such as walls, are converted into two temperature data with different wavelength bands. The temperature of the space is detected using two types of temperature data in different wavelength bands.

簡単のために、ここでは、2台の赤外線カメラ(温度データ取得部)1A、1Bを用いて空間の温度を検出する方法を説明する。 For the sake of simplicity, a method of detecting the temperature of a space using two infrared cameras (temperature data acquisition units) 1A and 1B will be described here.

2台の赤外線カメラ1A、1Bは、異なる波長帯に感度を有する。一方の赤外線カメラ(第一赤外線カメラ)1Aは、大気により吸収される赤外線の量が比較的大きい波長帯である第一の波長帯に感度を有し、この第一の波長帯を除く帯域に対する感度は零である。他方の赤外線カメラ(第二赤外線カメラ)1Bは、大気により吸収される赤外線の量が比較的小さい波長帯である第二の波長帯に感度を有し、この第二の波長帯を除く帯域に対する感度は零である。つまり、第一の波長帯と第二の波長帯とは異なる波長帯であり、赤外線カメラ1Bが感度を有する第一の波長帯において大気により吸収される赤外線の量は、赤外線カメラ1Aが感度を有する第二の波長帯において大気により吸収される赤外線の量よりも少ない。 The two infrared cameras 1A and 1B have sensitivities to different wavelength bands. One infrared camera (first infrared camera) 1A is sensitive to a first wavelength band, which is a wavelength band in which the amount of infrared rays absorbed by the atmosphere is relatively large, and has sensitivity to bands other than this first wavelength band. Sensitivity is zero. The other infrared camera (second infrared camera) 1B is sensitive to a second wavelength band in which the amount of infrared rays absorbed by the atmosphere is relatively small, and has sensitivity to bands other than this second wavelength band. Sensitivity is zero. In other words, the first wavelength band and the second wavelength band are different wavelength bands, and the amount of infrared rays absorbed by the atmosphere in the first wavelength band to which the infrared camera 1B is sensitive is less than the amount of infrared radiation absorbed by the atmosphere in the second wavelength band.

具体的には、赤外線カメラ1Aは、例えば、3μm以上5μm以下の中赤外域の波長帯に感度を持ち、3μm以上5μm以下を除く波長帯に対する感度は零である。赤外線カメラ1Bは、例えば7μm以上14μm以下の遠赤外域の波長帯に感度を持ち、7μm以上14μm以下を除く波長帯に対する感度は零である。また、赤外線カメラ1Aは、1μm以上5μm以下の波長帯に感度を持ち、この波長帯を除く帯域に対する感度は零であり、他方の赤外線カメラ1Bは、7μm以上13μm以下の波長帯に感度を持ち、この波長帯を除く帯域に対する感度は零とすることもできる。 Specifically, the infrared camera 1A has sensitivity, for example, in a mid-infrared wavelength band of 3 μm or more and 5 μm or less, and has zero sensitivity to wavelength bands other than 3 μm or more and 5 μm or less. The infrared camera 1B has sensitivity in a far-infrared wavelength band of, for example, 7 μm or more and 14 μm or less, and has zero sensitivity to wavelength bands other than 7 μm or more and 14 μm or less. In addition, the infrared camera 1A has sensitivity in the wavelength band of 1 μm or more and 5 μm or less, and has zero sensitivity for bands other than this wavelength band, and the other infrared camera 1B has sensitivity in the wavelength band of 7 μm or more and 13 μm or less. , the sensitivity to bands other than this wavelength band can be set to zero.

なお、赤外線カメラ1Aが有する大気により吸収される赤外線の量が比較的大きい第一の波長帯及び、赤外線カメラ1Bが有する大気により吸収される赤外線の量が比較的小さい第二の波長帯の組み合わせは、3μm以上5μm以下と7μm以上14μm以下の波長帯の組み合わせ、1μm以上5μm以下と7μm以上13μm以下の波長帯の組み合わせに限るものではない。第一の波長帯と第二の波長体とは、赤外線カメラ1Aが有する大気により吸収される赤外線の量が比較的大きい波長帯と赤外線カメラ1Bが有する大気により吸収される赤外線の量が比較的小さい波長帯との組み合わせであればよいが、前述の3μm以上5μm以下と7μm以上14μm以下の波長帯の組み合わせ、また、1μm以上5μm以下と7μm以上13μm以下の波長帯の組み合わせであれば、赤外線カメラ1A及び赤外線カメラ1Bとして、中赤外域の波長帯を感度に持つ市販されている赤外線カメラや、遠赤外域の波長帯に感度を持つ市販されている赤外線カメラを適用することができ、入手しやすい。 In addition, a combination of a first wavelength band in which the amount of infrared rays absorbed by the atmosphere, which is included in the infrared camera 1A, is relatively large, and a second wavelength band, in which the amount of infrared rays that is absorbed by the atmosphere, which is included in the infrared camera 1B, is relatively small. is not limited to the combination of wavelength bands of 3 μm or more and 5 μm or less and 7 μm or more and 14 μm or less, or the combination of wavelength bands of 1 μm or more and 5 μm or less and 7 μm or more and 13 μm or less. The first wavelength band and the second wavelength body are a wavelength band in which the amount of infrared rays absorbed by the atmosphere of the infrared camera 1A is relatively large, and a wavelength band in which the amount of infrared rays absorbed by the atmosphere of the infrared camera 1B is relatively large. Infrared rays can be used as long as they are in combination with small wavelength bands, but combinations of the aforementioned wavelength bands of 3 μm to 5 μm and 7 μm to 14 μm, as well as combinations of wavelength bands of 1 μm to 5 μm and 7 μm to 13 μm, can be used as infrared rays. As the camera 1A and the infrared camera 1B, a commercially available infrared camera with sensitivity in the mid-infrared wavelength band or a commercially available infrared camera with sensitivity in the far-infrared wavelength band can be used. It's easy to do.

これら2台の赤外線カメラ1A及び1Bを、互いの視野が同一となるように配置する。これら2台の赤外線カメラ1A及び1Bは、同一の背景(壁面)を測定する際に、温度校正が適切になされているものとする。 These two infrared cameras 1A and 1B are arranged so that their fields of view are the same. It is assumed that these two infrared cameras 1A and 1B have been appropriately calibrated in temperature when measuring the same background (wall surface).

ここで、以下の演算では、赤外線カメラ1Aで測定される画素毎の温度データの平均値を、温度データD1とし、赤外線カメラ1Bで測定される画素毎の温度データの平均値を、温度データD2として説明する。
赤外線カメラ1Aで測定される温度データ(第一温度データ)D1は、測定対象の空間を形成する壁面からの温度TWと、大気からの温度(以後、大気の温度ともいう。)TAとの和となり、次式(1)で近似することができる。
Here, in the following calculations, the average value of temperature data for each pixel measured by the infrared camera 1A is set as temperature data D1, and the average value of the temperature data for each pixel measured by the infrared camera 1B is set as temperature data D2. It will be explained as follows.
The temperature data (first temperature data) D1 measured by the infrared camera 1A is the sum of the temperature TW from the wall surface forming the space to be measured and the temperature from the atmosphere (hereinafter also referred to as atmospheric temperature) TA. This can be approximated by the following equation (1).

D1=TA×α1+TW×(1-α1)+β1 ……(1) D1=TA×α1+TW×(1-α1)+β1……(1)

同様に、赤外線カメラ1Bで測定される温度データ(第二温度データ)D2は、測定対象の空間を形成する壁面からの温度TWと、大気の温度TAとの和となり、次式(2)で近似することができる。 Similarly, the temperature data (second temperature data) D2 measured by the infrared camera 1B is the sum of the temperature TW from the wall surface forming the space to be measured and the atmospheric temperature TA, and is expressed by the following equation (2). It can be approximated.

D2=TA×α2+TW×(1-α2)+β2 ……(2) D2=TA×α2+TW×(1-α2)+β2……(2)

(1)式及び(2)式は、次式(3)及び(4)と表すことができる。 Equations (1) and (2) can be expressed as the following equations (3) and (4).

D1×(1-α2) D1×(1-α2)

=TA×α1×(1-α2)+TW×(1-α1)×(1-α2) =TA×α1×(1-α2)+TW×(1-α1)×(1-α2)

+β1×(1-α2) ……(3) +β1×(1-α2) ...(3)

D2×(1-α1) D2×(1-α1)

=TA×α2×(1-α1)+TW×(1-α2)×(1-α1) =TA×α2×(1-α1)+TW×(1-α2)×(1-α1)

+β2×(1-α1) ……(4) +β2×(1-α1) ...(4)

(3)式及び(4)式の差分は次式(5)で表すことができる。 The difference between equations (3) and (4) can be expressed by the following equation (5).

D1×(1-α2)-D2×(1-α1) D1×(1-α2)-D2×(1-α1)

=TA×(α1×(1-α2)-α2×(1-α1)) =TA×(α1×(1-α2)-α2×(1-α1))

+β1×(1-α2)-β2×(1-α1)……(5) +β1×(1-α2)-β2×(1-α1)……(5)

(5)式から、TAを表す次式(6)を導くことができる。 From equation (5), the following equation (6) representing TA can be derived.

TA T.A.

=(D1×(1-α2)-D2×(1-α1)-β1×(1-α2) =(D1×(1-α2)-D2×(1-α1)-β1×(1-α2)

+β2×(1-α1))/(α1×(1-α2)-α2×(1-α1)) +β2×(1-α1))/(α1×(1-α2)-α2×(1-α1))

……(6) ...(6)

(6)式から、パラメータα1、α2、β1、β2を別途校正データとして取得しておけば、大気の温度を検出できることがわかる。 From equation (6), it can be seen that the atmospheric temperature can be detected if the parameters α1, α2, β1, and β2 are separately obtained as calibration data.

厳密には、パラメータα1、α2、β1、β2は、背景つまり壁面までの距離の関数となる。そのため、より正確に大気の温度を算出するためには、背景までの距離に応じて、校正データを取得すればよい。また、本測定においては、測定波長帯の異なる2つの赤外線カメラ1A、1Bにおいて、ほぼ同一の放射率の壁面を選択することが重要となる。 Strictly speaking, the parameters α1, α2, β1, and β2 are functions of the distance to the background, that is, the wall surface. Therefore, in order to calculate the atmospheric temperature more accurately, calibration data may be acquired according to the distance to the background. In addition, in this measurement, it is important to select walls with substantially the same emissivity for the two infrared cameras 1A and 1B with different measurement wavelength bands.

なお、大気による吸収が少ない波長帯を測定波長帯として有する赤外線カメラ1Bにおいて、大気による吸収が十分無視できるとすると、α2=0とすることができる。そのため、(6)式は、次式(7)となる。 In addition, in the infrared camera 1B which has a wavelength band in which absorption by the atmosphere is small as a measurement wavelength band, assuming that absorption by the atmosphere can be sufficiently ignored, α2=0 can be set. Therefore, the equation (6) becomes the following equation (7).

TA=(D1-β1-(D2-β2)×(1-α1))/α1 ……(7)
<変形例>
TA=(D1-β1-(D2-β2)×(1-α1))/α1...(7)
<Modified example>

なお、ここでは、説明を簡単にするため、測定波長域が異なる2台の赤外線カメラ1A、1Bによって、温度データD1及びD2を取得しているが、これに限るものではない。例えば1台の赤外線カメラにおいて、2つ以上の光学フィルタを設け、一方の光学フィルタは大気による吸収の大きい波長帯を抽出し、他方の光学フィルタでは、大気による吸収がより小さい波長帯の温度データを取得する構成としてもよい。光学フィルタを切り替え、大気による吸収の大きい波長帯と、大気による吸収がより小さい波長帯とを切り替えることで、波長帯の異なる複数種類の温度データを取得することができる。この場合、2台の赤外線カメラを用いる場合のように、視野を合わせる必要がないため、より簡単に、空間内の大気の温度を測定することができる。 Note that here, in order to simplify the explanation, the temperature data D1 and D2 are acquired by two infrared cameras 1A and 1B with different measurement wavelength ranges, but the invention is not limited to this. For example, in one infrared camera, two or more optical filters are installed, one optical filter extracts the wavelength band with high absorption by the atmosphere, and the other optical filter extracts temperature data of the wavelength band with low absorption by the atmosphere. It is also possible to have a configuration that obtains . By switching the optical filter and switching between a wavelength band where atmospheric absorption is large and a wavelength band where atmospheric absorption is smaller, it is possible to acquire multiple types of temperature data in different wavelength bands. In this case, unlike the case where two infrared cameras are used, it is not necessary to match the field of view, so the temperature of the atmosphere in the space can be measured more easily.

このように、赤外線カメラ1Aで測定される温度データD1及び赤外線カメラ1Bで測定される温度データD2は、それぞれ測定対象の空間を形成する壁面からの温度TWと、大気の温度TAとの和で表すことができ、2つの変数を有する一次関数で表すことができる。そのため、この2つの変数を有する一次関数と、既知の温度データD1及びD2とから、大気の温度TAを演算するための演算式、すなわち(6)式を導くことができる。 In this way, the temperature data D1 measured by the infrared camera 1A and the temperature data D2 measured by the infrared camera 1B are the sum of the temperature TW from the wall surface forming the space to be measured and the atmospheric temperature TA, respectively. can be expressed as a linear function with two variables. Therefore, from the linear function having these two variables and the known temperature data D1 and D2, an arithmetic expression for calculating the atmospheric temperature TA, that is, Equation (6) can be derived.

その結果、2つの赤外線測定帯域で、赤外線カメラ1A及び1Bによる温度測定を行って2つの温度データD1、D2を取得することにより、これら2つの温度データD1及びD2と演算式(6)式とから、空間内の大気の温度TAを得ることができる。さらに、大気による吸収が少ない波長帯を測定波長帯として有する赤外線カメラ1Bにおいて、大気による吸収が十分無視できる場合には、温度測定を行って取得した温度データD1及びD2と演算式(7)式とから、空間内の大気の温度TAを得ることができる。
そして、以上の演算の説明に用いた温度データD1及びD2は、赤外線カメラ1A及び1Bから得られた温度データの平均値である。そのため、式(6)又は式(7)から得られる大気の温度TAは、測定対象空間内の、赤外線カメラ1A及び1Bの視野内の領域に対応する領域の平均温度を表す。
As a result, by performing temperature measurement using the infrared cameras 1A and 1B in two infrared measurement bands and obtaining two temperature data D1 and D2, it is possible to combine these two temperature data D1 and D2 with the calculation formula (6). From this, the temperature TA of the atmosphere in the space can be obtained. Furthermore, in the infrared camera 1B, which has a measurement wavelength band that is less absorbed by the atmosphere, if the absorption by the atmosphere can be sufficiently ignored, the temperature data D1 and D2 obtained by temperature measurement and the calculation formula (7) can be used. From this, the temperature TA of the atmosphere in the space can be obtained.
The temperature data D1 and D2 used in the explanation of the above calculations are average values of the temperature data obtained from the infrared cameras 1A and 1B. Therefore, the atmospheric temperature TA obtained from equation (6) or equation (7) represents the average temperature of the area within the measurement target space that corresponds to the area within the field of view of the infrared cameras 1A and 1B.

ここで、赤外線カメラ1A及び1Bにより得た画素毎の温度データのうち、測定対象空間内のある一つの地点Xに対応する画素の温度データをもとに大気の温度TAを演算すれば、測定対象空間内のある一つの地点Xにおける大気の温度TAを得ることができる。そして、画素毎にその温度データを用いて大気の温度TAを演算すれば、測定対象空間内の、赤外線カメラ1A及び1Bの視野に対応する領域の大気の温度TAを画素単位で得ることができる。したがって、取得した各画素に対応する大気の温度TAを、各画素と対応付けて表示することによって、赤外線カメラ1A及び1Bの視野に対応する測定対象空間内の領域の温度分布を得ることができる。
〔第1実施形態〕
Here, among the temperature data for each pixel obtained by the infrared cameras 1A and 1B, if the atmospheric temperature TA is calculated based on the temperature data of the pixel corresponding to one point X in the measurement target space, the measurement The atmospheric temperature TA at a certain point X in the target space can be obtained. Then, by calculating the atmospheric temperature TA using the temperature data for each pixel, it is possible to obtain the atmospheric temperature TA in the area corresponding to the field of view of the infrared cameras 1A and 1B in the measurement target space for each pixel. . Therefore, by displaying the obtained atmospheric temperature TA corresponding to each pixel in association with each pixel, it is possible to obtain the temperature distribution of the area within the measurement target space corresponding to the field of view of the infrared cameras 1A and 1B. .
[First embodiment]

次に、前記(7)式を用いて大気温度を測定する温度測定装置について説明する。 Next, a temperature measuring device that measures atmospheric temperature using the above equation (7) will be explained.

まず、第1実施形態に係る温度測定装置を説明する。 First, a temperature measuring device according to a first embodiment will be explained.

図1は、第1実施形態に係る温度測定装置10の一例を示す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a temperature measuring device 10 according to the first embodiment.

図1に示すように、温度測定装置10は、異なる波長帯に感度を有する二つの赤外線カメラ1A及び1Bと、パーソナルコンピュータ等からなる画像処理装置2とを備える。画像処理装置2は、図示しない入力装置及び表示装置を備え、赤外線カメラ1A及び1Bから予め設定した所定周期で画像データからなる温度データを、測定用温度データとして取得し、記憶部2aに記憶する。また、画像処理装置(演算処理部)2は、記憶部2aに記憶した赤外線カメラ1A及び1Bで取得した2種類の温度データから、赤外線カメラ1A及び1Bで撮影した空間の温度を演算し表示装置に表示する。 As shown in FIG. 1, the temperature measuring device 10 includes two infrared cameras 1A and 1B having sensitivities in different wavelength bands, and an image processing device 2 consisting of a personal computer or the like. The image processing device 2 includes an input device and a display device (not shown), acquires temperature data consisting of image data from the infrared cameras 1A and 1B at a predetermined cycle set in advance, and stores it in the storage unit 2a. . Further, the image processing device (computation processing unit) 2 calculates the temperature of the space photographed by the infrared cameras 1A and 1B from two types of temperature data acquired by the infrared cameras 1A and 1B stored in the storage unit 2a, and displays the to be displayed.

赤外線カメラ1Aは、大気による吸収が比較的大きい波長帯に感度を有し、例えば3μm以上5μm以下の中赤外線の帯域に感度を持ち、3μm以上5μm以下を除く帯域に対する感度は零である。赤外線カメラ1Aとして、中赤外帯域の冷却型(素子InSb)の赤外線カメラを用いることができる。赤外線カメラ1Aの画素数は640×512画素である。 The infrared camera 1A has sensitivity in a wavelength band where absorption by the atmosphere is relatively large, for example, in a mid-infrared band of 3 μm or more and 5 μm or less, and has zero sensitivity for bands other than 3 μm or more and 5 μm or less. As the infrared camera 1A, a cooled type (device InSb) infrared camera in the mid-infrared band can be used. The number of pixels of the infrared camera 1A is 640×512 pixels.

赤外線カメラ1Bは、赤外線カメラ1Aが感度を有する波長帯よりも長い波長帯であり、大気による吸収量が赤外線カメラ1Aが感度を有する波長帯における吸収量よりも小さい波長帯に感度を有し、例えば7μm以上14μm以下の遠赤外帯域に感度を持つ。赤外線カメラ1Bとして、遠赤外帯域の非冷却型(素子マイクロボロメータ)の赤外線カメラを用いることができる。赤外線カメラ1Bの画素数は640×480画素である。 The infrared camera 1B is sensitive to a wavelength band that is longer than the wavelength band to which the infrared camera 1A is sensitive, and the absorption amount by the atmosphere is smaller than the absorption amount in the wavelength band to which the infrared camera 1A is sensitive, For example, it has sensitivity in the far infrared band of 7 μm or more and 14 μm or less. As the infrared camera 1B, a far-infrared band uncooled (element microbolometer) infrared camera can be used. The number of pixels of the infrared camera 1B is 640×480 pixels.

温度測定装置10は、2台の赤外線カメラ1A及び1Bで室内の壁面の撮影を行い、2台の赤外線カメラ1A及び1Bと壁面との間の空間の、大気の温度測定を目的とする。2台の赤外線カメラ1A及び1Bは、これら2台の赤外線カメラ1A、1Bの視野内にほぼ同一の領域が含まれるように配置される。赤外線カメラ1A及び1Bは、これら赤外線カメラ1A及び1Bそれぞれの温度データを用いて、赤外線カメラ1A及び1Bと壁面との間の大気の温度を測定する観点から、同程度の画角とし、壁面から各赤外線カメラ1A及び1Bまでの距離が同等程度となる位置に配置されることが好ましい。 The temperature measuring device 10 uses two infrared cameras 1A and 1B to take pictures of a wall in a room, and aims to measure the temperature of the atmosphere in the space between the two infrared cameras 1A and 1B and the wall. The two infrared cameras 1A and 1B are arranged so that substantially the same area is included within the field of view of these two infrared cameras 1A and 1B. The infrared cameras 1A and 1B have the same angle of view from the wall surface, from the viewpoint of measuring the temperature of the atmosphere between the infrared cameras 1A and 1B and the wall surface using the temperature data of these infrared cameras 1A and 1B, respectively. It is preferable that the infrared cameras 1A and 1B be arranged at positions where the distances to the infrared cameras 1B are approximately the same.

ここでは、撮影フレームレートは、25Hz、撮影時間は30秒とし、30秒間の平均の温度値をデータとして用いた。
<温度測定時の処理手順>
Here, the photographing frame rate was 25 Hz, the photographing time was 30 seconds, and the average temperature value for 30 seconds was used as data.
<Procedure for temperature measurement>

温度測定装置10では、まず、校正データの取得を行う。 In the temperature measuring device 10, first, calibration data is acquired.

具体的には、室内の大気の温度を17℃から30℃に変化させ、2台の赤外線カメラ1A及び1Bで壁面を撮影した。なお、赤外線カメラ1A、1Bから壁面までの距離は3.3mである。また、室内の大気の温度は熱電対で測定した。 Specifically, the indoor atmospheric temperature was changed from 17° C. to 30° C., and the wall surface was photographed using two infrared cameras 1A and 1B. Note that the distance from the infrared cameras 1A and 1B to the wall surface is 3.3 m. In addition, the temperature of the indoor air was measured with a thermocouple.

ここで、(7)式は、次式(8)で表す一次式に変形することができる。 Here, the equation (7) can be transformed into a linear equation expressed by the following equation (8).

TA=(D1-β1-(D2-β2)×(1-α1))/α1 TA=(D1-β1-(D2-β2)×(1-α1))/α1

=(D1-D2×(1-α1)-β1+β2×(1-α1))/α1 =(D1-D2×(1-α1)-β1+β2×(1-α1))/α1

=(D1-D2×(1-α1)/α1+(-β1+β2×(1-α1))/α1 =(D1-D2×(1-α1)/α1+(-β1+β2×(1-α1))/α1

=(D1-D2×(1-α1))/α1+γ =(D1-D2×(1-α1))/α1+γ

γ=(-β1+β2×(1-α1))/α1 ……(8) γ=(-β1+β2×(1-α1))/α1...(8)

つまり、(8)式に示すように、大気の温度TAは、(D1-D2×(1-α1))/α1にバイアス値γを加えたものとなる。 That is, as shown in equation (8), the atmospheric temperature TA is the sum of (D1-D2×(1-α1))/α1 and the bias value γ.

すなわち、(D1-D2×(1-α1))/α1とTAとの関係が傾き「1」となるようにα1を適切に設定すれば、この関係の切片からバイアス値γを求めることができる。 That is, if α1 is appropriately set so that the relationship between (D1-D2×(1-α1))/α1 and TA has a slope of “1,” the bias value γ can be found from the intercept of this relationship. .

本実施例においては、図2に示すように、α1を0.15としたときに、(D1-D2×(1-α1))/α1と大気の温度TAとの関係の傾きが「1」となった。また、このときの切片γは4.37であった。なお、図2において、横軸は(D1-D2×(1-α1))/α1〔℃〕、縦軸は大気の温度TA〔℃〕である。 In this example, as shown in FIG. 2, when α1 is 0.15, the slope of the relationship between (D1-D2×(1-α1))/α1 and atmospheric temperature TA is "1". It became. Moreover, the intercept γ at this time was 4.37. In FIG. 2, the horizontal axis is (D1-D2×(1-α1))/α1 [°C], and the vertical axis is the atmospheric temperature TA [°C].

したがって、(8)式より、大気の温度TAは次式(9)で求めることができる。 Therefore, from the equation (8), the atmospheric temperature TA can be determined by the following equation (9).

TA=(D1-D2×0.85)/0.15+4.37 ……(9) TA=(D1-D2×0.85)/0.15+4.37...(9)

大気の温度、つまり熱電対で測定した室内の温度が28℃である状態で、赤外線カメラ1A及び1Bによって室内を撮影し、温度データD1及びD2を取得した。取得した温度データD1及びD2それぞれについて、各画素の温度データの平均値を求め、求めた平均値を温度データD1、D2とした。そして、求めた温度データD1、D2を、(9)式に当てはめ、室内の大気の温度TAを演算したところ、室内の大気の平均温度は27.8℃であった。室内の温度測定値28℃との差は0.2℃であった。 With the atmospheric temperature, that is, the indoor temperature measured with a thermocouple, at 28° C., the inside of the room was photographed by infrared cameras 1A and 1B, and temperature data D1 and D2 were obtained. For each of the acquired temperature data D1 and D2, the average value of the temperature data of each pixel was determined, and the determined average values were used as the temperature data D1 and D2. Then, by applying the obtained temperature data D1 and D2 to equation (9) to calculate the temperature TA of the indoor air, the average temperature of the indoor air was 27.8°C. The difference from the measured indoor temperature of 28°C was 0.2°C.

また、熱電対で測定した室内の温度が18℃である状態で、赤外線カメラ1A及び1Bによって室内を撮影し、温度データD1及びD2を取得した。取得した温度データD1及びD2を(9)式に当てはめ、室内の大気の温度TAを演算したところ、室内の大気の平均温度は18.1℃であった。室内の温度測定値18℃との差は0.1℃であった。 Furthermore, while the temperature inside the room measured by the thermocouple was 18° C., the inside of the room was photographed by infrared cameras 1A and 1B, and temperature data D1 and D2 were obtained. The obtained temperature data D1 and D2 were applied to equation (9) to calculate the temperature TA of the indoor air, and the average temperature of the indoor air was 18.1°C. The difference from the measured indoor temperature of 18°C was 0.1°C.

以上から、前記(9)式から精度よく空間内の大気の温度が得られることが確認された。 From the above, it was confirmed that the temperature of the atmosphere in the space can be obtained with high accuracy from the equation (9).

図3は、画像処理装置2における処理手順の一例を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of a processing procedure in the image processing device 2. As shown in FIG.

画像処理装置2では、まず、部屋等といった大気温度の測定対象の空間において、赤外線カメラ1A及び1Bを用いて校正用の温度データ(校正用の第一温度データ及び第二温度データ)を取得する(ステップS1)。次いで、取得した温度データをもとに、前記(8)式における所定の校正用パラメータを探索する(ステップS2)。すなわち、(D1-D2×(1-α1)/α1)とTAとの関係が傾き「1」となるα1と、α1であるときのバイアス値γとを探索する。 The image processing device 2 first acquires temperature data for calibration (first temperature data and second temperature data for calibration) using infrared cameras 1A and 1B in a space where atmospheric temperature is to be measured, such as a room. (Step S1). Next, a predetermined calibration parameter in the equation (8) is searched based on the acquired temperature data (step S2). That is, α1 for which the relationship between (D1-D2×(1-α1)/α1) and TA has a slope of “1” and the bias value γ when α1 is found are searched.

次いで、取得した校正用パラメータα1とバイアス値γとから、大気の温度TAの演算式(9)を特定し、記憶部2aに格納する(ステップS3)。以上の処理(ステップS1~S3 前処理部)によって、温度測定時の前処理が終了する。 Next, the calculation formula (9) for the atmospheric temperature TA is specified from the acquired calibration parameter α1 and bias value γ, and is stored in the storage unit 2a (step S3). Through the above processing (steps S1 to S3 preprocessing section), the preprocessing at the time of temperature measurement is completed.

次いで、ステップS4に移行し、大気温度の測定対象の空間において、赤外線カメラ1A及び1Bを用いて温度測定用の温度データを取得し、記憶部2aに格納する。なお、赤外線カメラ1A及び1Bは、温度測定時の前処理を行ったときの設置場所に配置することが望ましい。 Next, the process moves to step S4, in which temperature data for temperature measurement is acquired using the infrared cameras 1A and 1B in the space where the atmospheric temperature is to be measured, and is stored in the storage unit 2a. Note that it is desirable that the infrared cameras 1A and 1B be placed at the installation location when pre-processing for temperature measurement is performed.

次いで、記憶部2aに格納した赤外線カメラ1A及び1Bの温度測定用の温度データをもとに、前記(9)式を用いて、大気の温度TAを演算し(ステップS5、温度算出部)、取得した大気の温度TAを、表示装置に表示する(ステップS6)。例えば、大気の温度TAの大きさに応じて異なる表示色で表示すること、或いは、温度を数値表示すること等により、大気温度の測定対象の空間における温度を表示する。これによって、ユーザは、大気温度の測定対象の空間における温度を容易に認識することができる。 Next, based on the temperature data for temperature measurement of the infrared cameras 1A and 1B stored in the storage unit 2a, the atmospheric temperature TA is calculated using the above equation (9) (step S5, temperature calculation unit), The obtained atmospheric temperature TA is displayed on the display device (step S6). For example, the temperature in the space where the atmospheric temperature is to be measured is displayed by displaying it in a different display color depending on the magnitude of the atmospheric temperature TA, or by displaying the temperature numerically. This allows the user to easily recognize the temperature in the space where the atmospheric temperature is to be measured.

このとき、例えば、赤外線カメラ1A、1Bの温度データ毎に、各画素の温度データの平均値を求め、これを赤外線カメラ1A、1Bの温度データD1、D2として、温度を演算すれば、測定対象空間内における、視野に対応する領域の平均温度を得ることができる。また、画素単位の温度データ毎に、大気の温度TAを演算すれば、測定対象空間内における視野に対応する領域の温度分布を得ることができる。特に温度分布を取得した場合には、温度に応じて異なる表示色で表示すること或いは、温度分布に対応して温度を数値で表すこと等によって、測定対象空間内の温度分布を視覚的に容易に認識することができる。 At this time, for example, if the average value of the temperature data of each pixel is calculated for each temperature data of the infrared cameras 1A and 1B, and this is used as the temperature data D1 and D2 of the infrared cameras 1A and 1B, the temperature can be calculated. The average temperature of the area corresponding to the field of view in space can be obtained. Furthermore, by calculating the atmospheric temperature TA for each pixel-by-pixel temperature data, it is possible to obtain the temperature distribution of the area corresponding to the field of view in the measurement target space. In particular, when temperature distribution is obtained, it is easy to visually understand the temperature distribution in the measurement target space by displaying it in different colors depending on the temperature or by expressing the temperature numerically according to the temperature distribution. can be recognized.

また、このとき、より長い時間撮影し、30秒間毎に、この30秒間の平均の温度値を用いて、温度分布を演算し、時系列に表示することによって、大気温度の測定対象空間における30秒毎の温度の変化状況又は温度分布の変化状況を表すことができる。 At this time, the image is taken for a longer period of time, and the temperature distribution is calculated every 30 seconds using the average temperature value of the 30 seconds, and displayed in chronological order. It is possible to represent a change in temperature or a change in temperature distribution every second.

このように、第1実施形態における温度測定装置10は、簡易な構成で温度測定を行うことができる。また、赤外線カメラ1A、1Bを、所定の位置に設置するだけでよいため、実環境下での温度測定を容易に行うことができ、すなわち温度分布測定も容易に行うことができる。特に、測定対象空間内の温度分布を測定する場合には、赤外線カメラ1A、1Bを所定の位置に設置するだけで、複数地点の温度データを取得することができる。そのため、赤外線カメラ1A及び1Bによる1度の撮影によって、測定対象空間内の複数地点の温度データを取得することができ、測定対象空間内の温度分布を容易に取得することができる。
また、従来の温度計等のセンサを用いて温度測定を行う場合には、センサを、測定対象空間内の温度を測定したい地点に配置する必要がある。これに対し第1実施形態に係る温度測定装置10は、温度を測定したい地点に赤外線カメラ1A、1Bを配置する必要はない。そのため、温度測定を行うためのセンサ、つまり、赤外線カメラ1A、1Bを容易に設置することができる。
<第1実施形態の変形例1>
In this way, the temperature measuring device 10 according to the first embodiment can measure temperature with a simple configuration. In addition, since it is only necessary to install the infrared cameras 1A and 1B at predetermined positions, temperature measurement in an actual environment can be easily performed, that is, temperature distribution measurement can also be easily performed. In particular, when measuring the temperature distribution within the measurement target space, temperature data at multiple points can be acquired by simply installing the infrared cameras 1A, 1B at predetermined positions. Therefore, temperature data at a plurality of points within the measurement target space can be acquired by one photographing by the infrared cameras 1A and 1B, and the temperature distribution within the measurement target space can be easily acquired.
Furthermore, when measuring temperature using a conventional sensor such as a thermometer, it is necessary to place the sensor at a point in the measurement target space where the temperature is to be measured. On the other hand, in the temperature measuring device 10 according to the first embodiment, there is no need to arrange the infrared cameras 1A and 1B at the point where the temperature is to be measured. Therefore, sensors for measuring temperature, that is, infrared cameras 1A and 1B can be easily installed.
<Modification 1 of the first embodiment>

実験室以外の、実際の測定現場において、校正を行うこと、つまり、(8)式中のパラメータα1及びγを求めることは、空間の温度を種々変化させて測定を行わなければならず、非常に困難であり実用的ではない。 Performing calibration at an actual measurement site other than a laboratory, that is, determining parameters α1 and γ in equation (8), requires measurement while varying the temperature of the space, which is extremely difficult. difficult and impractical.

ここで、校正用パラメータα1及びγは、前述のように、実際には赤外線カメラ1A、1Bから壁面までの距離の関数となる。 Here, the calibration parameters α1 and γ are actually functions of the distance from the infrared cameras 1A, 1B to the wall surface, as described above.

そこで、校正作業を軽減するため、表1に示すように、実験室等で赤外線カメラ1A、1B等から壁面までの距離に応じて予め校正用パラメータα1及びγを求めておき、実際の測定現場で大気の温度を測定する場合には、予め求めていた校正用パラメータα1及びγのうち、温度測定時の、赤外線カメラ1A、1Bと、壁面との間の距離に応じて対応する構成用パラメータを選択して用いるように構成してもよい。

Figure 0007393322000001

<第1実施形態の変形例2> Therefore, in order to reduce the calibration work, as shown in Table 1, the calibration parameters α1 and γ are determined in advance according to the distance from the infrared cameras 1A, 1B, etc. to the wall surface in a laboratory, etc., and then When measuring the atmospheric temperature, among the calibration parameters α1 and γ determined in advance, the corresponding configuration parameter is determined according to the distance between the infrared cameras 1A, 1B and the wall surface at the time of temperature measurement. It may be configured to select and use the following.

Figure 0007393322000001

<Modification 2 of the first embodiment>

空間の温度TAを演算するためには、校正用パラメータとしてα1とバイアス値γとが必要である。このうちバイアス値γの値はα1、β1、β2が関与するため、誤差要因となる比率が高い。 In order to calculate the temperature TA of the space, α1 and the bias value γ are required as calibration parameters. Among these, the bias value γ involves α1, β1, and β2, and therefore has a high ratio of being an error factor.

そこで、より正確な温度を得るためには、図4に示すように、室内の1点或いは複数点の温度を熱電対等の温度計1aにより実測し、これをもとに校正用パラメータγを求め、この校正用パラメータを用いて、大気の温度TAを補正するようにしてもよい。つまり、例えば、室内の複数点の温度を温度計1aにより実測する。この実測値は大気の温度TAに相当する。また、赤外線カメラ1A及び1Bから温度計1aの設置場所における温度データD1及びD2を取得する。そして、温度計1aで実測した大気の温度TA(実測値)と、温度計1aの設置場所における温度データD1及びD2と、(D1-D2×(1-α1))/α1とTAとの関係から求めたα1と、前記(8)式とから、未知数γを演算するようにしてもよい。
<第1実施形態の変形例3>
Therefore, in order to obtain a more accurate temperature, as shown in Figure 4, the temperature at one or more points in the room is actually measured using a thermometer 1a such as a thermocouple, and based on this, the calibration parameter γ is determined. The atmospheric temperature TA may be corrected using this calibration parameter. That is, for example, the temperature at multiple points in the room is actually measured using the thermometer 1a. This measured value corresponds to the atmospheric temperature TA. Furthermore, temperature data D1 and D2 at the installation location of the thermometer 1a are acquired from the infrared cameras 1A and 1B. Then, the relationship between the atmospheric temperature TA (actual measurement value) actually measured with the thermometer 1a, the temperature data D1 and D2 at the installation location of the thermometer 1a, and (D1-D2×(1-α1))/α1 and TA The unknown quantity γ may be calculated from α1 obtained from α1 and the equation (8) above.
<Variation 3 of the first embodiment>

空間の温度を取得するために赤外線カメラ1A及び1Bで測定対象空間の壁面等を撮影する場合、実施の測定現場においては、壁面の形状の凹凸や、壁面の放射率の違い、2台の赤外線カメラ1A及び1Bの視野の誤差等によって、正確な大気の温度測定を行うことができず、ノイズが重畳する可能性がある。 When photographing the walls, etc. of the measurement target space with infrared cameras 1A and 1B to obtain the temperature of the space, at the actual measurement site, there may be irregularities in the shape of the wall, differences in emissivity of the wall, and differences between the two infrared cameras. Due to errors in the field of view of the cameras 1A and 1B, accurate atmospheric temperature measurement may not be possible, and noise may be superimposed.

その一方で、大気の温度の評価は、赤外線カメラ1Aの画素数(640×512画素)ほど、空間的に厳密に評価する必要がない場合がある。例えば、測定対象空間のある領域の温度が上昇し、他の領域の温度が低下したことがわかれば十分なケースがある。 On the other hand, it may not be necessary to evaluate the atmospheric temperature as spatially strictly as the number of pixels (640×512 pixels) of the infrared camera 1A. For example, it may be sufficient to know that the temperature in a certain region of the space to be measured has increased and the temperature in other regions has decreased.

そこで、図5に示すように、赤外線カメラ1Aで測定した640×512画素からなる画像(図5(a))を、例えば、128×128画素毎の5×4の計20の区画に分割し(図5(b))、区画毎の平均の温度を演算するようにしてもよい。このようにすることによって、測定誤差の程度を緩和することができる。また、5×4の区画毎に平均温度を演算すればよいため、画像処理装置2の処理負荷を軽減することができる。 Therefore, as shown in Fig. 5, an image (Fig. 5(a)) consisting of 640 x 512 pixels measured with an infrared camera 1A is divided into a total of 20 sections of 5 x 4, each having 128 x 128 pixels. (FIG. 5(b)), the average temperature for each section may be calculated. By doing so, the degree of measurement error can be reduced. Moreover, since it is sufficient to calculate the average temperature for each 5×4 section, the processing load on the image processing device 2 can be reduced.

また、視野内の一部の領域の温度測定を行う場合等には、図5(b)に示す複数の区画において、温度測定対象である「一部の領域」を含む区画についてのみ温度測定を行えばよい。この場合には、区画の平均温度を演算するようにしてもよく、また、「一部の領域」を含む区画について、当該区画に含まれる画素毎に温度測定を行い、「一部の領域」を含む区画について温度分布を測定するようにしてもよい。
〔第2実施形態〕
In addition, when measuring the temperature of a part of the field of view, among the multiple divisions shown in Figure 5(b), temperature measurement is performed only for the division that includes the "partial area" that is the temperature measurement target. Just go. In this case, the average temperature of the section may be calculated, and the temperature may be measured for each pixel included in the section including the "partial area". The temperature distribution may be measured for a section including the following.
[Second embodiment]

次に、本発明の第2実施形態に係る温度測定装置10-1を説明する。 Next, a temperature measuring device 10-1 according to a second embodiment of the present invention will be described.

図6は、第2実施形態に係る温度測定装置10-1の一例を示す概略構成図である。 FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an example of a temperature measuring device 10-1 according to the second embodiment.

温度測定装置10-1は、1台の赤外線カメラ1Cと、パーソナルコンピュータ等からなる画像処理装置2と、記憶部2aとを備える。赤外線カメラ1Cは、大気による吸収が比較的大きい波長帯に感度を有し、例えば3μm以上5μm以下の中赤外線の帯域に感度を持つ。赤外線カメラ1Cとして、中赤外帯域の冷却型(素子InSb)の赤外線カメラを用いることができる。赤外線カメラ1Cの画素数は640×512画素である。また、赤外線カメラ1Cには、図7に示すように、赤外線バンドパスフィルタの通過帯域(透過波長)を選択することの可能な、通過帯域(透過波長)の異なる複数の光学フィルタ3aを有するフィルタホイール3が設けられている。 The temperature measuring device 10-1 includes one infrared camera 1C, an image processing device 2 consisting of a personal computer, etc., and a storage section 2a. The infrared camera 1C has sensitivity in a wavelength band where absorption by the atmosphere is relatively large, for example, in a mid-infrared band of 3 μm or more and 5 μm or less. As the infrared camera 1C, a cooled type (device InSb) infrared camera in the mid-infrared band can be used. The number of pixels of the infrared camera 1C is 640×512 pixels. In addition, as shown in FIG. 7, the infrared camera 1C includes a filter having a plurality of optical filters 3a with different passbands (transmission wavelengths), from which the passbands (transmission wavelengths) of the infrared bandpass filter can be selected. A wheel 3 is provided.

ここで、赤外線の波長の、大気に対する透過率は、図8に示す特性を有することが文献等によって知られている。 Here, it is known from literature that the transmittance of infrared wavelengths to the atmosphere has the characteristics shown in FIG.

図8に示すように、中赤外線の3μm以上5μm以下の帯域では、4.2μm近傍で透過率が小さく(吸収が大きい)、3.7μm近傍で透過率が大きい(吸収が小さい)。そこで、フィルタホイール3には、光学フィルタ3aとして、4.2μm近傍のバンドパスフィルタと、3.7μm近傍のバンドパスフィルタとを設ける。そして、例えば、5秒毎に2つの光学フィルタ3aを切り替え交互に2つの波長帯域で測定する。 As shown in FIG. 8, in the mid-infrared band from 3 μm to 5 μm, the transmittance is low (large absorption) near 4.2 μm, and the transmittance is high (low absorption) near 3.7 μm. Therefore, the filter wheel 3 is provided with a bandpass filter of around 4.2 μm and a bandpass filter of around 3.7 μm as the optical filter 3a. Then, for example, the two optical filters 3a are switched every 5 seconds and measurements are taken alternately in two wavelength bands.

これによって、大気による吸収の大きい温度データと、大気による吸収の小さい温度データとを、ほぼ同時に取得することができ、上記第一実施形態と同様の手順で大気の温度を取得することができる。 As a result, temperature data that is largely absorbed by the atmosphere and temperature data that is little absorbed by the atmosphere can be acquired almost simultaneously, and the temperature of the atmosphere can be acquired using the same procedure as in the first embodiment.

また、1台の赤外線カメラ1Cで測定が完結するため、2台の赤外線カメラを用いる場合のように、2台の赤外線カメラの視野を調整する必要がなく、温度測定を容易に行うことができる。
〔第3実施形態〕
In addition, since the measurement can be completed with one infrared camera 1C, there is no need to adjust the field of view of the two infrared cameras, unlike when two infrared cameras are used, making temperature measurement easy. .
[Third embodiment]

次に、本発明の第3実施形態に係る温度測定装置10-2を説明する。 Next, a temperature measuring device 10-2 according to a third embodiment of the present invention will be described.

図9は、第3実施形態に係る温度測定装置10-2の一例を示す概略構成図である。 FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an example of a temperature measuring device 10-2 according to the third embodiment.

温度測定装置10-2は、1台の赤外線カメラ1Aと、パーソナルコンピュータなどからなる画像処理装置2とを備える。赤外線カメラ1Aは、上記第1実施形態における赤外線カメラ1Aと同様に、大気による吸収が比較的大きい波長帯に感度を有し、例えば3μm以上5μm以下の中赤外線の帯域に感度を持つ。赤外線カメラ1Aとして、中赤外帯域の冷却型(素子InSb)の赤外線カメラを用いることができる。赤外線カメラ1Aの画素数は640×512画素である。 The temperature measuring device 10-2 includes one infrared camera 1A and an image processing device 2 such as a personal computer. Like the infrared camera 1A in the first embodiment, the infrared camera 1A has sensitivity in a wavelength band where absorption by the atmosphere is relatively large, for example, in a mid-infrared band of 3 μm or more and 5 μm or less. As the infrared camera 1A, a cooled type (device InSb) infrared camera in the mid-infrared band can be used. The number of pixels of the infrared camera 1A is 640×512 pixels.

ここで、気流によって生じる極短時間での大気の温度変化を想定した場合、大気の温度変化は壁面には伝わらず、大気だけが温度変化する。 Here, assuming that the temperature of the atmosphere changes in an extremely short period of time caused by airflow, the temperature change of the atmosphere will not be transmitted to the wall surface, and only the temperature of the atmosphere will change.

また、気流による大気の温度変化の効果を調べたい場合、大気の絶対温度を測定する必要はなく、気流の発生前後の温度変化量がわかればよい。 Furthermore, when it is desired to examine the effect of temperature change in the atmosphere due to airflow, it is not necessary to measure the absolute temperature of the atmosphere; it is sufficient to know the amount of temperature change before and after the generation of the airflow.

このような場合には、大気による吸収が比較的大きい波長帯に感度を有する赤外線カメラ1Aだけで温度を測定すればよい。 In such a case, it is sufficient to measure the temperature using only the infrared camera 1A, which is sensitive to a wavelength band where absorption by the atmosphere is relatively large.

つまり、温度変化前後での大気の温度を、TA(0)(変化前)、TA(1)(変化後)とし、大気による赤外線の吸収が比較的大きい帯域を測定波長帯として有する赤外線カメラで測定される温度データを、D1(0)(変化前)、D1(1)(変化後)、大気による赤外線の吸収が比較的小さい帯域を測定波長帯として有する赤外線カメラで測定される温度データをD2(0)(変化前)、D2(1)(変化後)とすると、前記(8)式は、次式(10)で表すことができる。 In other words, the atmospheric temperature before and after the temperature change is defined as TA(0) (before the change) and TA(1) (after the change), and an infrared camera whose measurement wavelength band is a band in which the absorption of infrared rays by the atmosphere is relatively large is used. The temperature data to be measured is D1 (0) (before change), D1 (1) (after change), and the temperature data measured by an infrared camera whose measurement wavelength band is a band in which the absorption of infrared rays by the atmosphere is relatively small. When D2(0) (before change) and D2(1) (after change), the above equation (8) can be expressed by the following equation (10).

TA(0)=(D1(0)-D2(0)×(1-α1))/α1+γ TA(0)=(D1(0)-D2(0)×(1-α1))/α1+γ

TA(1)=(D1(1)-D2(1)×(1-α1))/α1+γ TA(1)=(D1(1)-D2(1)×(1-α1))/α1+γ

γ=(-β1+β2×(1-α1))/α1 ……(10) γ=(-β1+β2×(1-α1))/α1...(10)

大気による赤外線の吸収が比較的小さい波長を測定波長帯として有する赤外線カメラでは、壁の温度だけが測定される。そのため、D2(0)=D2(1)とすると、大気の温度変化ΔTAは、次式(11)で表すことができる。 An infrared camera that has a measurement wavelength band of wavelengths where infrared absorption by the atmosphere is relatively small measures only the temperature of the wall. Therefore, when D2(0)=D2(1), the atmospheric temperature change ΔTA can be expressed by the following equation (11).

ΔTA=TA(1)-TA(0)=(D1(1)-D1(0))/α1 ΔTA=TA(1)-TA(0)=(D1(1)-D1(0))/α1

……(11) ...(11)

したがって、大気による赤外線の吸収が比較的大きい波長を測定波長帯として有する赤外線カメラ1Aだけで、大気の温度変化を演算することができる。 Therefore, temperature changes in the atmosphere can be calculated using only the infrared camera 1A, which has a measurement wavelength band of wavelengths at which the absorption of infrared rays by the atmosphere is relatively large.

したがって、赤外線カメラ1Aからの温度データをもとに、画素の温度データ毎に(11)式から大気の温度変化ΔTAを演算することによって、測定対象空間内の、赤外線カメラ1Aの視野に対応する領域の温度変化ΔTAを得ることができる。
図10は、ドライヤにより大気だけを温めたときの、大気の温度変化の測定結果である。図10に示すように、ドライヤの熱により温度変化が生じた大気の領域と、温度変化が生じていない大気の領域とが明瞭に区別されることがわかる。
〔第4実施形態〕
Therefore, by calculating the atmospheric temperature change ΔTA from equation (11) for each pixel temperature data based on the temperature data from the infrared camera 1A, the field of view of the infrared camera 1A in the measurement target space is calculated. The temperature change ΔTA of the area can be obtained.
FIG. 10 shows the measurement results of the temperature change in the atmosphere when only the atmosphere was heated by the dryer. As shown in FIG. 10, it can be seen that a region of the atmosphere where a temperature change has occurred due to the heat of the dryer and a region of the atmosphere where no temperature change has occurred are clearly distinguished.
[Fourth embodiment]

次に、本発明の第4実施形態を説明する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

この第4実施形態は、大気の温度分布と共に、大気の流れも表示するようにしたものである。 In this fourth embodiment, the flow of the atmosphere is displayed as well as the temperature distribution of the atmosphere.

つまり、大気の温度分布測定は、エアーコンディショナー等の空調機器の効率を評価するために行われることが多い。また、多くの場合、大気の温度分布の変化は、自然対流や空調機器からの強制対流によって生じる。ここで、大気の流れは、特許文献4に記載されているように、大気により吸収される赤外線の量が比較的大きい赤外線を用いることで測定することができる。 That is, atmospheric temperature distribution measurements are often performed to evaluate the efficiency of air conditioning equipment such as air conditioners. Also, in many cases, changes in atmospheric temperature distribution are caused by natural convection or forced convection from air conditioning equipment. Here, the atmospheric flow can be measured by using infrared rays, which are absorbed by the atmosphere in a relatively large amount, as described in Patent Document 4.

そのため、特許文献4に記載の流体の流れの計測方法を用いることによって、大気の流れを表す画像を取得することができる。そこで、大気の温度分布の画像と共に、大気の流れの画像を重畳表示することによって、大気の流れと、その温度分布とを容易に認識することができる。そのため、空調機器の効率評価等を、視覚的に容易に行うことができ、効率評価に要する時間を削減することができる。 Therefore, by using the fluid flow measurement method described in Patent Document 4, it is possible to obtain an image representing the atmospheric flow. Therefore, by superimposing an image of the atmospheric flow with an image of the atmospheric temperature distribution, the atmospheric flow and its temperature distribution can be easily recognized. Therefore, it is possible to visually and easily evaluate the efficiency of air conditioning equipment, and the time required for efficiency evaluation can be reduced.

大気の温度分布と大気の流れとを表示する方法として、例えば、図11に示すように、大気の流れ画像に大気の等温線を重ね合わせる方法が考えられる。 As a method of displaying the atmospheric temperature distribution and atmospheric flow, for example, as shown in FIG. 11, a method of superimposing atmospheric isotherms on an atmospheric flow image can be considered.

また、大気の温度分布と大気の流れとを二つ並べて表示するようにしてもよい。 Alternatively, the temperature distribution of the atmosphere and the flow of the atmosphere may be displayed side by side.

図12は、大気の温度分布の測定と大気の流れの計測とを共に行うことの可能な大気計測システム20の一例を示す機能構成図である。大気計測システム20は、上記第1実施形態における温度測定装置10と同様に、赤外線センサとしての、測定波長帯の異なる2台の赤外線カメラ1A及び赤外線カメラ1Bと、画像処理装置2と記憶部2aとを備える。 FIG. 12 is a functional configuration diagram illustrating an example of an atmospheric measurement system 20 that can measure both atmospheric temperature distribution and atmospheric flow. Similar to the temperature measurement device 10 in the first embodiment, the atmospheric measurement system 20 includes two infrared cameras 1A and 1B with different measurement wavelength bands as infrared sensors, an image processing device 2, and a storage unit 2a. Equipped with.

大気計測システム20は、大気の温度分布の測定対象の空間を、例えば2台の赤外線カメラ1A及び1Bで撮影した温度データを取得し、第1実施形態における画像処理装置2の処理と同様の手順で、大気の温度TAを演算し測定対象の空間の大気の温度分布画像を生成する温度測定部(温度測定装置)11と、大気の流れを計測する流れ計測部(流れ計測装置)12と、温度測定部11で生成した温度分布画像と、流れ計測部12で計測した大気の流れを表す流れ計測画像とのうち、表示装置13に表示する画像を選択する選択部14と、選択部14で選択された画像を、表示装置13に表示する表示処理部15と、を備える。 The atmospheric measurement system 20 acquires temperature data captured by, for example, two infrared cameras 1A and 1B of a space where the atmospheric temperature distribution is to be measured, and performs the same process as the image processing device 2 in the first embodiment. , a temperature measuring unit (temperature measuring device) 11 that calculates the atmospheric temperature TA and generates an atmospheric temperature distribution image of the space to be measured; a flow measuring unit (flow measuring device) 12 that measures the flow of the atmosphere; A selection unit 14 selects an image to be displayed on the display device 13 from among the temperature distribution image generated by the temperature measurement unit 11 and the flow measurement image representing the atmospheric flow measured by the flow measurement unit 12; It includes a display processing unit 15 that displays the selected image on the display device 13.

流れ計測部12は、大気による赤外線の吸収が比較的大きい帯域を測定対象域として有する赤外線カメラ1Aの画像データをもとに、大気の流れ計測を行う。選択部14は、例えばタッチパネル等の入力装置で構成され、温度測定部11で取得した温度分布画像と、流れ計測部12で計測した流れ計測画像と、のうち、いずれの画像を表示するか、また両方の画像を共に表示するかを選択する。 The flow measurement unit 12 measures the flow of the atmosphere based on the image data of the infrared camera 1A, which has a measurement target area that is a band in which the absorption of infrared rays by the atmosphere is relatively large. The selection unit 14 is configured with an input device such as a touch panel, and selects which image to display, the temperature distribution image acquired by the temperature measurement unit 11 and the flow measurement image measured by the flow measurement unit 12. Also select whether to display both images together.

表示処理部15は、選択部14で選択された画像を、表示装置13に表示する表示処理を行う。すなわち、選択部14で温度分布画像及び流れ計測画像の一方が選択されたときには、選択された画像を表示装置13に表示し、温度分布画像及び流れ計測画像が共に選択されたときには、これら画像を共に表示する。表示方法は選択部14で設定するようにしてもよく、例えば選択部14での表示方法の選択に応じて、二つの画像を重畳表示してもよく、また左右又は上下に並べて表示してもよい。
<流れ計測部12の処理手順>
The display processing unit 15 performs display processing to display the image selected by the selection unit 14 on the display device 13. That is, when one of the temperature distribution image and the flow measurement image is selected by the selection unit 14, the selected image is displayed on the display device 13, and when both the temperature distribution image and the flow measurement image are selected, these images are displayed. Display together. The display method may be set in the selection unit 14. For example, depending on the selection of the display method in the selection unit 14, two images may be displayed in a superimposed manner, or they may be displayed side by side horizontally or vertically. good.
<Processing procedure of flow measurement unit 12>

次に、流れ計測部12の処理手順の一例を説明する。この流れ計測部12では、例えば特許文献4に記載の流体の流れ計測装置における処理と同様に処理を行う。 Next, an example of the processing procedure of the flow measuring section 12 will be explained. The flow measurement unit 12 performs processing similar to the processing in the fluid flow measurement device described in Patent Document 4, for example.

具体的には、流れ計測部12では、温度測定部11による処理によって、赤外線カメラ1Aにより予め設定された周期で撮影された温度画像データを、予め設定した所定期間の間取得し、取得した温度画像データを記憶部2aに時系列に格納する。 Specifically, in the flow measurement unit 12, through processing by the temperature measurement unit 11, temperature image data taken at a preset period by the infrared camera 1A is acquired for a preset predetermined period, and the acquired temperature is Image data is stored in the storage unit 2a in chronological order.

流れ計測部12は、記憶部2aに格納された時系列の温度画像データ及び、予め記憶部2aに格納されている温度変動分布解析に必要なデータベースをもとに、流体の流れ解析を行う。 The flow measurement unit 12 performs fluid flow analysis based on the time-series temperature image data stored in the storage unit 2a and a database necessary for temperature fluctuation distribution analysis that is stored in advance in the storage unit 2a.

流れ計測部12は、図13(a)に示すように、時系列温度データの一部を、一定期間の切り出し窓幅Δt1の単位で切り出し、切り出した温度データを部分温度データとする。このとき、時系列温度データから部分温度データを切り出す時刻は、図13(b)に示すように一定の解析ステップずつずらすものとする。これにより、切り出し窓幅相当分の期間データを有する温度データからなる部分温度データが複数切り出される。 As shown in FIG. 13(a), the flow measurement unit 12 cuts out a part of the time-series temperature data in units of the cutting window width Δt1 for a certain period, and uses the cut out temperature data as partial temperature data. At this time, the time at which partial temperature data is extracted from the time-series temperature data is shifted by a fixed analysis step as shown in FIG. 13(b). As a result, a plurality of partial temperature data are cut out, which are made up of temperature data having period data corresponding to the width of the cutout window.

なお、解析される時系列温度データの温度変動に欠落が生じることを防ぐため、連続する部分温度データどうしは、温度データの一部が重なるように切り出されることが望ましい。流れ計測部12は、切り出した部分温度データそれぞれに対してフーリエ変換を行う。 Note that in order to prevent omissions from occurring in the temperature fluctuations of the time-series temperature data to be analyzed, it is desirable that consecutive partial temperature data be cut out so that a portion of the temperature data overlaps with each other. The flow measurement unit 12 performs Fourier transform on each of the extracted partial temperature data.

切り出し窓幅とは、図13(b)に示すように、部分温度データとして切り出す期間を規定するものであり、例えばΔt1期間分の部分温度データを抽出する場合には、Δt1が切り出し窓幅となる。また、解析ステップとは、図13(b)に示すように、部分温度データを抽出する際の切り出し窓のずれ量を表し、ずれ量がΔt2である場合には、Δt2ずつずれた時点における、Δt1期間分の部分温度データが抽出される。 As shown in FIG. 13(b), the extraction window width defines the period to be extracted as partial temperature data. For example, when extracting partial temperature data for a period of Δt1, Δt1 is the extraction window width. Become. In addition, as shown in FIG. 13(b), the analysis step represents the amount of deviation of the cutting window when extracting partial temperature data, and when the amount of deviation is Δt2, at the time of deviation by Δt2, Partial temperature data for a period of Δt1 is extracted.

流れ計測部12は、切り出した部分温度データ毎に周波数解析法により、温度変動分布解析を行い、解析結果を表示装置に時系列に表示する。なお、本実施形態においては、時系列の温度データに対し、短時間の窓関数を順次ずらしながら掛けて切り出し、それに対してフーリエ変換を行っており、この方法を短時間フーリエ変換法という。短時間フーリエ変換法を用いることにより、時間変化に伴う温度変動を得ることができる。 The flow measurement unit 12 performs temperature fluctuation distribution analysis using a frequency analysis method for each of the extracted partial temperature data, and displays the analysis results in time series on a display device. In this embodiment, time-series temperature data is cut out by sequentially shifting a short-time window function, and Fourier transform is performed on the data, and this method is referred to as a short-time Fourier transform method. By using the short-time Fourier transform method, temperature fluctuations associated with time changes can be obtained.

一般に、流体の温度は一様ではなくばらつきがある。特に気体の流れを知りたいような対象、例えば、エアーコンディショナーから送出される空気の流れ、車両の排気管から排出される排気ガスの流れ、ドライヤから送出される熱風の流れ等、温度が大きく異なる気体が検知対象として挙げられることが多い。 Generally, the temperature of a fluid is not uniform and varies. In particular, we want to know the flow of gases, such as the flow of air from an air conditioner, the flow of exhaust gas from a vehicle's exhaust pipe, the flow of hot air from a dryer, etc. Gases with greatly different temperatures. is often cited as a detection target.

ここで、計測された温度範囲に比べて温度変動量がわずかな場合、温度画像データそのものからは流れを認識することはできない。例えば、計測する温度範囲を15℃から25℃とし、温度変動を0.1℃とすると、温度画像データを表示する場合、ダイナミックレンジに対する変化量は1/100となるため、温度変動成分は、背景に埋もれてしまい、流れとして表現することはできない。つまり、温度画像データを時系列に表示したとしても、温度画像データから温度変動成分を認識することは困難である。 Here, if the amount of temperature fluctuation is small compared to the measured temperature range, the flow cannot be recognized from the temperature image data itself. For example, if the temperature range to be measured is 15°C to 25°C and the temperature fluctuation is 0.1°C, when displaying temperature image data, the amount of change with respect to the dynamic range is 1/100, so the temperature fluctuation component is It is buried in the background and cannot be expressed as a flow. In other words, even if temperature image data is displayed in chronological order, it is difficult to recognize temperature fluctuation components from the temperature image data.

そのため、一定期間内での解析により温度変動成分を算出し、これを指標とすることで、表示の温度範囲を狭めることができ、その結果、温度変動成分を、背景温度に埋もれることなく流体の流れとして表現することができる。特に背景の温度範囲が広い場合、つまり、ダイナミックレンジが広い場合に、効果的である。 Therefore, by calculating the temperature fluctuation component through analysis within a certain period of time and using this as an index, it is possible to narrow the displayed temperature range. It can be expressed as a flow. This is particularly effective when the background temperature range is wide, that is, when the dynamic range is wide.

記憶部2aに格納されているデータベースには、例えば計測対象が大気であるときの、切り出し窓幅、解析ステップ及び解析周波数等を含む。 The database stored in the storage unit 2a includes, for example, the window width, analysis step, analysis frequency, etc. when the measurement target is the atmosphere.

このデータベースは、計測対象の大気に対して温度変動分布解析を行ったときに、新規登録または更新設定される。 This database is newly registered or updated when temperature fluctuation distribution analysis is performed on the atmosphere to be measured.

流れ計測部12では、空間内の大気について処理を実行する場合には、データベースに登録された切り出し窓幅、解析ステップ、解析周波数を読み出し、これに基づき温度変動分布解析を行う。 When processing the atmosphere in a space, the flow measurement unit 12 reads out the window width, analysis step, and analysis frequency registered in the database, and performs temperature fluctuation distribution analysis based on these.

具体的には、流れ計測部12では、赤外線カメラ1Aから予め設定されたフレームレートで撮影された計測対象の流体の温度画像データを記憶部2aに時系列に格納する。 Specifically, the flow measurement unit 12 stores temperature image data of the fluid to be measured, which is captured by the infrared camera 1A at a preset frame rate, in the storage unit 2a in chronological order.

そして、温度変動分布解析を行うときには、図14のフローチャートに示すように、まず、記憶部2aに格納された温度画像データを読み込み(ステップS11)、続いて入力装置により計測対象の流体として大気が設定されると、流れ計測部12では、記憶部2aのデータベースに登録されている切り出し窓幅、解析ステップ及び解析周波数を読み出し、これらを温度変動分布解析用のパラメータ値として設定する(ステップS14)。 When performing a temperature fluctuation distribution analysis, as shown in the flowchart of FIG. 14, the temperature image data stored in the storage unit 2a is first read (step S11), and then the input device is used to select the atmosphere as the fluid to be measured. Once set, the flow measurement unit 12 reads out the window width, analysis step, and analysis frequency registered in the database of the storage unit 2a, and sets these as parameter values for temperature fluctuation distribution analysis (step S14). .

そして、流れ計測部12は、ステップS14で設定された切り出し窓幅と解析ステップで、時系列温度データから部分温度データを切り出し(ステップS16)、切り出した部分温度データそれぞれについて短時間フーリエ変換法を用いて温度変動分布解析を行う( ステップS17)。具体的には、温度変動分布解析用のパラメータ値として設定された解析周波数の正弦波信号と余弦波信号を用いて、切り出した部分温度データ信号に対し、サイン変換とコサイン変換からなるフーリエ変換を行う。 Then, the flow measurement unit 12 extracts partial temperature data from the time series temperature data using the extraction window width set in step S14 and the analysis step (step S16), and applies the short-time Fourier transform method to each of the extracted partial temperature data. Temperature fluctuation distribution analysis is performed using this method (step S17). Specifically, using sine wave signals and cosine wave signals of analysis frequencies set as parameter values for temperature fluctuation distribution analysis, Fourier transform consisting of sine transformation and cosine transformation is performed on the extracted partial temperature data signal. conduct.

このとき、入力装置からパラメータ値が再度設定されたならばステップS16の処理を再度行い、例えば確定操作が行われたとき、このときのパラメータ値を温度変動分布解析用のパラメータ値としてデータベースに記憶する。さらに、部分温度データ毎の短時間フーリエ変換による温度変動分布解析の結果について、振幅を温度変動値とし、位相から温度変動の正負を判断する。 At this time, if the parameter value is set again from the input device, the process of step S16 is performed again, and for example, when a confirmation operation is performed, the parameter value at this time is stored in the database as a parameter value for temperature fluctuation distribution analysis. do. Furthermore, regarding the results of temperature fluctuation distribution analysis by short-time Fourier transform for each partial temperature data, the amplitude is taken as a temperature fluctuation value, and the sign or negative of the temperature fluctuation is determined from the phase.

なお、ここでは、正弦波信号と余弦波信号とを用いてフーリエ変換を行っているが、正弦波信号及び余弦波信号のうちのいずれか一方のみを用いた変換処理を行ってもよい。 Note that here, the Fourier transform is performed using a sine wave signal and a cosine wave signal, but the transform process may be performed using only either one of the sine wave signal and the cosine wave signal.

そして、記憶した温度変動分布解析用のパラメータ値を用いて、一つの画素の温度変動分布解析を行ったならば、次の画素について同様に処理を行う。そして、全ての画素について温度変動分布解析を行ったならば、次の部分温度データについて同様に温度変動分布解析を行い、全ての部分温度データについて温度変動分布解析を行ったならば、ステップS18に移行し、解析結果の表示処理を行う。具体的には、部分温度データの単位で、温度変動分布解析の結果を時系列に表示する。 Once temperature fluctuation distribution analysis has been performed for one pixel using the stored parameter values for temperature fluctuation distribution analysis, the same process is performed for the next pixel. Then, once the temperature fluctuation distribution analysis has been performed for all pixels, the temperature fluctuation distribution analysis is similarly performed for the next partial temperature data, and once the temperature fluctuation distribution analysis has been performed for all the partial temperature data, the process proceeds to step S18. Migrate and display the analysis results. Specifically, the results of temperature fluctuation distribution analysis are displayed in time series in units of partial temperature data.

ステップS18での、解析結果の表示処理は、例えば、図15に示すように、赤外線カメラ1Aによる温度画像における各画素について同一時点における部分温度データから得た、各画素の温度変動値からなる温度変動分布画像を、温度変動値の大きさに応じて表示形態を変える等して、表示装置に表示する。図15に示すように、各部分温度データから得た温度変動分布画像を時系列に表示することによって、温度変動分布の変化状況を表示することができる。なお、図15は、気流を計測対象としたものであり、天井における気流の流れを可視化したものである。 For example, as shown in FIG. 15, the analysis result display processing in step S18 includes a temperature change value of each pixel obtained from partial temperature data at the same time point for each pixel in the temperature image taken by the infrared camera 1A. The fluctuation distribution image is displayed on a display device by changing the display format depending on the magnitude of the temperature fluctuation value. As shown in FIG. 15, by displaying temperature fluctuation distribution images obtained from each partial temperature data in chronological order, it is possible to display changes in the temperature fluctuation distribution. Note that FIG. 15 is a measurement target of airflow, and is a visualization of the flow of airflow on the ceiling.

ここで、気流があるということは、ある一つの地点では、温度変動が現れることになる。そのため、温度変動の分布を計測し、温度変動の分布を時系列に表示することによって、計測対象の気流の流れを可視化することができる。つまり、流れがある場合、単位時間に温度変動が凸になる場合と温度変動が凹になる場合とが、交互に繰り返されるが、これを時間的に連続して描画することで、気流の流れを可視化することができる。つまり、大気の流れ計測画像を表示することができる。
<第4実施形態の動作>
Here, the presence of airflow means that temperature fluctuations will appear at one point. Therefore, by measuring the distribution of temperature fluctuations and displaying the distribution of temperature fluctuations in time series, it is possible to visualize the flow of the airflow to be measured. In other words, when there is a flow, convex temperature fluctuations and concave temperature fluctuations are repeated alternately per unit time. can be visualized. In other words, an atmospheric flow measurement image can be displayed.
<Operation of the fourth embodiment>

次に、大気計測システム20における処理手順の一例を示すフローチャート(図16)を伴って、動作を説明する。 Next, the operation will be described with reference to a flowchart (FIG. 16) showing an example of a processing procedure in the atmospheric measurement system 20.

まず、選択部14の機能により、ユーザは、画像処理装置2を操作して流れ計測画像を表示するか否かを設定する。また、流れ計測画像を表示する場合には、流れ計測画像と温度分布画像とを表示装置13に重畳表示するのか、上下又は左右に並べて表示するのか、等の表示型式を設定する。 First, using the function of the selection unit 14, the user operates the image processing device 2 to set whether or not to display a flow measurement image. In addition, when displaying the flow measurement image, the display format is set, such as whether the flow measurement image and the temperature distribution image are displayed in a superimposed manner on the display device 13, or are displayed side by side vertically or horizontally.

画像処理装置2では、ユーザによる選択情報を読み込むと(ステップS21)、温度測定部11の機能により、大気の温度分布測定処理を行う(ステップS22)。具体的には、例えば上記第1実施形態における処理手順と同様の手順で、校正用温度データを取得し、大気温度の演算式を確定した後、温度データを取得し、確定した大気温度の演算式を用いて例えば画素毎に大気の温度TAを演算し、測定対象空間の大気の温度分布を取得して記憶部2aに格納する。 In the image processing device 2, when the selection information by the user is read (step S21), the temperature distribution measurement process of the atmosphere is performed by the function of the temperature measurement unit 11 (step S22). Specifically, for example, in the same procedure as in the first embodiment, temperature data for calibration is acquired, a calculation formula for atmospheric temperature is determined, the temperature data is acquired, and the determined atmospheric temperature is calculated. For example, the atmospheric temperature TA is calculated for each pixel using a formula, and the atmospheric temperature distribution in the measurement target space is obtained and stored in the storage unit 2a.

続いて、ステップS21の処理で、流れ計測画像の表示が指示されている場合には(ステップS23)、ステップS24に移行し、流れ計測部12の機能により、大気の流れ計測処理を行う。なお、流れ計測部12で用いる温度データは、大気の温度分布測定処理によって記憶部2aに格納した温度データを用いることが好ましい。 Subsequently, in the process of step S21, if the display of the flow measurement image is instructed (step S23), the process moves to step S24, and the function of the flow measurement unit 12 performs atmospheric flow measurement processing. In addition, it is preferable that the temperature data used by the flow measurement part 12 be the temperature data stored in the storage part 2a by the atmospheric temperature distribution measurement process.

ステップS21の処理で、流れ計測画像の表示が指示されていない場合、また、ステップS24で大気の流れ計測処理が終了したならば、ステップS25に移行し表示処理を行う。このとき、ステップS21で流れ計測画像の表示が指示されていない場合には、大気の温度分布画像を表示装置13に表示する。また、流れ計測画像の表示が指示されている場合には、同じ時刻に対応する大気の温度分布画像と流れ計測画像とを、重畳表示する、或いは、左右に並べて表示する等の指示にしたがって表示装置13に表示する。 If the display of the flow measurement image is not instructed in the process of step S21, and if the atmospheric flow measurement process is completed in step S24, the process moves to step S25 and the display process is performed. At this time, if display of the flow measurement image is not instructed in step S21, an atmospheric temperature distribution image is displayed on the display device 13. In addition, if display of the flow measurement image is instructed, the atmospheric temperature distribution image and the flow measurement image corresponding to the same time are displayed in a superimposed manner or displayed side by side, according to the instructions. It is displayed on the device 13.

そして、選択部14の機能により、表示画面の切り替えが指示されたならば(ステップS26)、ステップS25に戻って指示に応じて表示画面を切り替える。そして、大気の温度分布画像及び流れ計測画像の表示の終了操作が行われなければステップS27からステップS25に戻って引き続き指定された画像の表示処理を実行し、終了操作が行われたとき(ステップS27)、処理を終了する。 If switching of the display screen is instructed by the function of the selection unit 14 (step S26), the process returns to step S25 and the display screen is switched according to the instruction. Then, if the operation to end the display of the atmospheric temperature distribution image and the flow measurement image is not performed, the process returns from step S27 to step S25 and the display process of the specified image is continuously executed, and when the end operation is performed (step S27), the process ends.

このように、第4実施形態に係る大気計測システム20では、流れ計測画像と、温度分布画像とを共に表示することができるため、両者を参照することによって、どの程度の温度の大気がどのように流れているかを視覚的に容易に認識することができる。そのため、温度分布画像を用いた解析等を容易に行うことができ、特に、エアーコンディショナー等の空調機器の効率を評価するのに好適である。 In this way, the atmospheric measurement system 20 according to the fourth embodiment can display both the flow measurement image and the temperature distribution image, so by referring to both, it is possible to determine the temperature and temperature of the atmosphere. You can easily visually recognize what is flowing. Therefore, analysis using a temperature distribution image can be easily performed, and it is particularly suitable for evaluating the efficiency of air conditioning equipment such as an air conditioner.

なお、第4実施形態においては、温度測定部11として、第1実施形態における温度測定装置10を適用した場合について説明したが、温度測定部11として第2実施形態における温度測定装置10-1又は第3実施形態における温度測定装置10-2を適用することも可能である。 Note that in the fourth embodiment, a case has been described in which the temperature measuring device 10 in the first embodiment is applied as the temperature measuring section 11, but the temperature measuring device 10-1 or the temperature measuring device 10-1 in the second embodiment is used as the temperature measuring section 11. It is also possible to apply the temperature measuring device 10-2 in the third embodiment.

また、第4実施形態においては、流れ計測部12では、大気の温度測定処理によって記憶部2aに時系列に格納した温度データを用いて、短時間フーリエ変換法により温度変動分布の解析を行い流れ計測画像を表示しているが、これに限るものではない。特許文献4に記載されているように、短時間フーリエ変換法を用いて流れ計測画像を取得する方法と、リアルタイムで温度変動分布を取得するバンドパスフィルタ法を用いて流れ計測画像を取得する方法とのいずれかの方法で流れ計測画像を取得できるように構成してもよく、また、バンドパスフィルタ法のみを用いて流れ計測画像を取得するように構成してもよい。大気の流れ計測画像を表示することができれば、温度変動分布の取得方法は制限されない。 Further, in the fourth embodiment, the flow measurement unit 12 analyzes the temperature fluctuation distribution using the short-time Fourier transform method using the temperature data stored in the storage unit 2a in time series through the atmospheric temperature measurement process. Although the measurement image is displayed, it is not limited to this. As described in Patent Document 4, a method of acquiring flow measurement images using a short-time Fourier transform method and a method of acquiring flow measurement images using a bandpass filter method of acquiring temperature fluctuation distribution in real time. The configuration may be such that the flow measurement image can be acquired using either method, or the flow measurement image may be configured to be acquired using only the bandpass filter method. As long as the atmospheric flow measurement image can be displayed, there are no restrictions on the method of obtaining the temperature fluctuation distribution.

なお、上記各実施形態においては、赤外線センサとして赤外線カメラを用いているが、赤外線センサとして赤外線受光素子を用いてもよい。この場合には、赤外線カメラ1A及び1Bの感度特性と同等の感度特性を有する赤外線受光素子を、赤外線カメラ1A、1Bそれぞれに対応する赤外線受光素子として用いればよい。この場合も、測定対象空間内の測定地点に赤外線受光素子を配置する必要はないため、赤外線受光素子を容易に設置することができる。特に、測定対象空間内の温度分布を検出するためには、測定地点毎に赤外線受光素子を配置することになるが、本実施形態に係る温度測定装置10によれば、測定対象空間内の測定地点に赤外線受光素子を配置する必要はないため、複数の赤外線受光素子を配置する場合でも、容易に配置することができる。 Note that in each of the above embodiments, an infrared camera is used as the infrared sensor, but an infrared light receiving element may be used as the infrared sensor. In this case, infrared light receiving elements having sensitivity characteristics equivalent to those of the infrared cameras 1A and 1B may be used as the infrared light receiving elements corresponding to the infrared cameras 1A and 1B, respectively. In this case as well, since it is not necessary to arrange the infrared light receiving element at the measurement point within the measurement target space, the infrared light receiving element can be easily installed. In particular, in order to detect the temperature distribution within the measurement target space, an infrared light receiving element must be placed at each measurement point. Since it is not necessary to arrange an infrared light receiving element at a certain point, even when a plurality of infrared light receiving elements are arranged, they can be easily arranged.

なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画され得る。 It should be noted that the scope of the present invention is not limited to the exemplary embodiments shown and described, but also includes all embodiments that provide equivalent effects to the object of the present invention. Moreover, the scope of the invention may be defined by any desired combinations of the specific features of each and every disclosed feature.

1A、1B、1C 赤外線カメラ
2 画像処理装置
2a 記憶部
3 フィルタホイール
3a 光学フィルタ
10、10-1、10-2 温度測定装置
11 温度測定部
12 流れ計測部
13 表示装置
14 選択部
15 表示処理部
20 大気計測システム
1A, 1B, 1C Infrared camera 2 Image processing device 2a Storage section 3 Filter wheel 3a Optical filter 10, 10-1, 10-2 Temperature measurement device 11 Temperature measurement section 12 Flow measurement section 13 Display device 14 Selection section 15 Display processing section 20 Atmospheric measurement system

Claims (9)

赤外線センサを含み、当該赤外線センサの出力のうち大気により吸収される第一の波長帯の赤外線に基づく温度データである第一温度データと、大気により吸収される赤外線の量が、前記第一の波長帯の赤外線よりも少ない第二の波長帯の赤外線に基づく温度データである第二温度データと、を取得する温度データ取得部と、
前記第一温度データ及び前記第二温度データに基づき測定対象空間における大気の温度を演算する演算処理部と、を備え、
前記演算処理部は、前記温度データ取得部で取得した、前記測定対象空間における、校正用の前記第一温度データと前記第二温度データとに基づき予め設定された、前記測定対象空間における大気の温度を表す演算式を記憶している記憶部と、
前記温度データ取得部で取得した、前記測定対象空間における、温度測定用の前記第一温度データ及び前記第二温度データと前記演算式とから前記測定対象空間における大気の温度を算出する温度算出部と、
を備え
前記演算式は、次式で表されることを特徴とする温度測定装置。
TA=(D1-D2×(1-α1))/α1+γ
γ=(-β1+β2×(1-α1))/α1)
TAは大気の温度、D1は第一温度データ、D2は第二温度データ、α1は、第一温度データD1に含まれる、大気の温度の割合、β1は第一温度データD1のバイアス値、β2は第二温度データD2のバイアス値、である。
first temperature data that is temperature data based on infrared rays in a first wavelength band that are absorbed by the atmosphere out of the output of the infrared sensor, and the amount of infrared rays that is absorbed by the atmosphere; a temperature data acquisition unit that acquires second temperature data that is temperature data based on infrared rays in a second wavelength band that is less than infrared rays in the wavelength band;
a calculation processing unit that calculates the temperature of the atmosphere in the measurement target space based on the first temperature data and the second temperature data,
The arithmetic processing unit is configured to calculate atmospheric pressure in the measurement target space, which is preset based on the first temperature data and the second temperature data for calibration in the measurement target space, which are acquired by the temperature data acquisition unit. a memory unit that stores an arithmetic expression representing temperature;
a temperature calculation unit that calculates the temperature of the atmosphere in the measurement target space from the first temperature data and second temperature data for temperature measurement in the measurement target space acquired by the temperature data acquisition unit and the calculation formula; and,
Equipped with
A temperature measuring device characterized in that the arithmetic expression is expressed by the following expression .
TA=(D1-D2×(1-α1))/α1+γ
γ=(-β1+β2×(1-α1))/α1)
TA is the atmospheric temperature, D1 is the first temperature data, D2 is the second temperature data, α1 is the ratio of the atmospheric temperature included in the first temperature data D1, β1 is the bias value of the first temperature data D1, β2 is the bias value of the second temperature data D2.
前記演算処理部は、
複数時点における前記校正用の前記第一温度データ及び前記第二温度データと、当該校正用の第一温度データと前記第二温度データとの関係を表す一次式と、をもとに、前記一次式を特定するパラメータ値を探索して前記演算式を特定する前処理部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の温度測定装置。
The arithmetic processing unit is
Based on the first temperature data and the second temperature data for calibration at a plurality of points in time, and a linear equation representing the relationship between the first temperature data for calibration and the second temperature data, The temperature measuring device according to claim 1, further comprising a preprocessing unit that searches for a parameter value that specifies an expression and specifies the arithmetic expression.
前記温度データ取得部は、
前記第一の波長帯に感度を有する第一赤外線カメラと、
前記第二の波長帯に感度を有する第二赤外線カメラと、を前記赤外線センサとして備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の温度測定装置。
The temperature data acquisition unit includes:
a first infrared camera sensitive to the first wavelength band;
3. The temperature measuring device according to claim 1, further comprising a second infrared camera having sensitivity in the second wavelength band as the infrared sensor.
前記第一赤外線カメラは、3μm以上5μm以下の波長帯に感度を有することを特徴とする請求項に記載の温度測定装置。 4. The temperature measuring device according to claim 3 , wherein the first infrared camera has sensitivity in a wavelength band of 3 μm or more and 5 μm or less. 前記第二赤外線カメラは、7μm以上14μm以下の波長帯に感度を有することを特徴とする請求項又は請求項に記載の温度測定装置。 5. The temperature measuring device according to claim 3 , wherein the second infrared camera is sensitive to a wavelength range of 7 μm or more and 14 μm or less. 前記温度データ取得部は、
前記赤外線センサとしての一台の赤外線カメラと、
当該赤外線カメラに取り付けられ、少なくとも2つの異なる透過波長を有する光学フィルタと、を備え、
前記透過波長は前記第一の波長帯又は前記第二の波長帯であり、
前記光学フィルタを切り替え、前記第一の波長帯を透過した温度データを前記第一温度データとし、前記第二の波長帯を透過した温度データを前記第二温度データとして取得することを特徴とする請求項又は請求項に記載の温度測定装置。
The temperature data acquisition unit includes:
one infrared camera as the infrared sensor;
an optical filter attached to the infrared camera and having at least two different transmission wavelengths;
The transmission wavelength is in the first wavelength band or the second wavelength band,
The optical filter is switched, and temperature data transmitted through the first wavelength band is acquired as the first temperature data, and temperature data transmitted through the second wavelength band is acquired as the second temperature data. The temperature measuring device according to claim 1 or claim 2 .
測定対象空間における大気の温度を演算する温度測定方法であって、
赤外線センサを含み、当該赤外線センサの出力のうち大気により吸収される第一の波長帯の赤外線に基づく温度データである第一温度データと、大気により吸収される赤外線の量が、前記第一の波長帯の赤外線よりも少ない第二の波長帯の赤外線に基づく温度データである第二温度データと、を取得する温度データ取得部を有し、
前記温度データ取得部により、前記測定対象空間における、校正用の前記第一温度データ及び前記第二温度データを取得するステップと、
取得した校正用の前記第一温度データ及び前記第二温度データに基づき、前記測定対象空間における大気の温度を演算するための演算式を特定するステップと、
前記温度データ取得部により、前記測定対象空間における、温度測定用の前記第一温度データ及び前記第二温度データを取得するステップと、
前記温度測定用の前記第一温度データ及び前記第二温度データと、前記演算式とをもとに、前記測定対象空間における大気の温度を演算するステップと、を備え
前記演算式は、次式で表されることを特徴とする温度測定方法。
TA=(D1-D2×(1-α1))/α1+γ
γ=(-β1+β2×(1-α1))/α1)
TAは大気の温度、D1は第一温度データ、D2は第二温度データ、α1は、第一温度データD1に含まれる、大気の温度の割合、β1は第一温度データD1のバイアス値、β2は第二温度データD2のバイアス値、である。
A temperature measurement method for calculating the atmospheric temperature in a measurement target space,
first temperature data that is temperature data based on infrared rays in a first wavelength band that are absorbed by the atmosphere out of the output of the infrared sensor, and the amount of infrared rays that is absorbed by the atmosphere; a temperature data acquisition unit that acquires second temperature data that is temperature data based on infrared rays in a second wavelength band that is less than infrared rays in the wavelength band;
acquiring, by the temperature data acquisition unit, the first temperature data and the second temperature data for calibration in the measurement target space;
identifying an arithmetic expression for calculating the temperature of the atmosphere in the measurement target space based on the acquired first temperature data and second temperature data for calibration;
acquiring, by the temperature data acquisition unit, the first temperature data and the second temperature data for temperature measurement in the measurement target space;
a step of calculating the temperature of the atmosphere in the measurement target space based on the first temperature data and the second temperature data for temperature measurement and the calculation formula ,
A temperature measuring method characterized in that the arithmetic expression is expressed by the following expression .
TA=(D1-D2×(1-α1))/α1+γ
γ=(-β1+β2×(1-α1))/α1)
TA is the atmospheric temperature, D1 is the first temperature data, D2 is the second temperature data, α1 is the ratio of the atmospheric temperature included in the first temperature data D1, β1 is the bias value of the first temperature data D1, β2 is the bias value of the second temperature data D2.
測定対象空間における大気の温度を演算する請求項1から請求項のいずれか一項に記載の温度測定装置と、
前記測定対象空間における大気の流れを計測する流れ計測装置と、
前記温度測定装置で演算した前記測定対象空間の複数地点における前記大気の温度を表す温度分布画像と、前記流れ計測装置で計測した前記測定対象空間における前記大気の流れを表す流れ計測画像と、を表示装置に表示する表示処理部と、を備え、
前記表示処理部は、前記温度分布画像及び前記流れ計測画像を重畳表示又は並べて表示することを特徴とする大気計測システム。
The temperature measuring device according to any one of claims 1 to 6 , which calculates the temperature of the atmosphere in the measurement target space;
a flow measurement device that measures atmospheric flow in the measurement target space;
A temperature distribution image representing the temperature of the atmosphere at a plurality of points in the measurement target space calculated by the temperature measurement device, and a flow measurement image representing the flow of the atmosphere in the measurement target space measured by the flow measurement device. A display processing unit that displays on a display device,
The atmospheric measurement system is characterized in that the display processing unit displays the temperature distribution image and the flow measurement image in a superimposed manner or side by side.
前記温度分布画像と前記流れ計測画像とのうち、いずれの画像を表示するかを選択する選択部を備え、
前記表示処理部は、前記選択部での選択に応じて、前記温度分布画像と前記流れ計測画像のうちのいずれか一方、又は両方を、前記表示装置に表示することを特徴とする請求項に記載の大気計測システム。
comprising a selection unit for selecting which image to display between the temperature distribution image and the flow measurement image;
8. The display processing section displays either or both of the temperature distribution image and the flow measurement image on the display device according to the selection made by the selection section. Atmospheric measurement system described in.
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