JPH03144327A - 赤外線放射温度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被測定物より放射される赤外線量より温度を
検出する赤外線放射温度計に関する。

［発明の概要］。

本発明は、被測定物より放射される赤外ｖＡ量より温度
を検出する赤外線放射温度計において、周囲温度による
ノイズを除去するために必要な所定値を求める際に、被
測定物の周囲の赤外線量を検出し、この検出した赤外Ｌ
ｉ！星を放射率ｌ及び１以外の値で除算処理をし、夫々
の放射率での除算信号に基づいてこの所定値を得るよう
にし、簡単な構成で正確な被測定物の表面温度が検出で
きるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、被測定物の温度を非接触で検出するものとして、
赤外線放射温度計が開発されていた。この赤外線放射温
度計は、被測定物から放射される赤外線量を検出して、
表面温度の測定を行なうものである。斯かる赤外線放射
温度計にて正確に温度測定を行なうためには、周辺の温
度により生じるノイズ（背景雑音）の影響を除去する必
要がある。即ち、第２図に示す如く、被測定物（＋）の
表面側から赤外線センサ（２）に入射するエネルギＥを
検出することで、温度測定が行われるが、このエネルギ
Ｅには周囲温度Ｔａに基づいた赤外線量ｆ（Ｔａ）が含
まれており、この赤外線ｆｆ１ｆ（Ｔａ）を何らかの方
法で検出して除去する必要があった。

この点について式を用いて説明すると、被測定物（１）
の放射率をε（０≦ε≦１．１のとき黒体）とし、被測
定物（１）の温度を１’ｏとし、この被測定物（１）の
放射赤外線量をｆ（Ｔｏ）とすると、赤外線センサ（２
）への人力エネルギＥは、 Ｅ　＝ｅ　・ｒ（Ｔｏ）ｌ−（１−ε）　　・ｆ（Ｔａ
）＝　ｔ　・（ｆ　（Ｔｏ）　−ｆ　（Ｔａ））　＋　
ｒ　（Ｔ；＋）”（１）となる。なお、（１−ε）は被
測定物（１）の表面での赤外線の反射率である。ここで
、この（１）式より被測定物（１）の放射赤外線Ｉｆ（
Ｔｏ）を求めると、ｆ　（’ｒ”ｏ）＝　（Ｅ−ｒ　（
Ｔａ））　／　ｔ　＋ｆ　（Ｔａ）−（２）となる。こ
の（２）式に基づいて温度を検出する回路構成を第３図
に示すと、赤外線センサ（２）は被測定物側から入力す
る赤外線量に基づいた電圧信号ＶＩＭを出力し、この電
圧信号Ｖｌ１１を減算２３　（３）の原信号入力端子に
供給する。ごの減算器（３）の減算信号入力端子には、
後述するデジタル／アナログ変換器（７）の出力電圧信
号Ｖｃａｆが供給され、電圧信号（ＶＩＲＶｃａｌ）を
減算信号として出力する。この減算信号を増幅器（４）
及びアナログ／デジタル変換器（５）に供給する。この
アナログ／デジタル変換器（５）は、減算信号をデジタ
ル信号に変換して出力し、出力デジタルデータをメモリ
（６）に供給して所定時に記１，１２させる。そし°ζ
、このメモリ（６）から読１１１されたデジタルデータ
を、デジタル／アナＬ、Ｉグ変喚２：：（力に供給して
アナログ的な電圧信号■ｃ＋１１！。

に変換する。この電圧信号Ｖｃａｆｆｉを減算器（３）
の減算信号入力端子及び加算器（８）の一方の入力端子
に供給する。

そして、減算器（３）の減算出力が供給される増幅器（
４）は、被測定物の放射率εに応した補正を行なうもの
で、供給される信号を放射率εで割る除算処理を行なう
。即ち、例えば減算器（３）の減算出力を■１とすると
、増幅器（４）の出力はＶ＋／εとなる。そして、この
増幅器（４）の出力を加算器（８）の他方の入力端子に
供給し、この増幅器（４）の出力と上述した一方の入力
端子に得られる電圧信号Ｖｃａｌとを加算する。そして
、この加算器（８）の加算出力を、アナログ／デジタル
変換器（９）に供給してデジタルデータ化し、このデジ
タルデータをマイクロコンピュータで構成されるデータ
処理装置（１０）に供給する。

斯かる回路構成により温度検出を行う際には、まず被測
定物の周囲温度による赤外線量の検出を行う。即ち、被
測定物と赤外線センサ（２）との間に、周囲の温度Ｔａ
と等しい温度の遮蔽板を配置し、測定する温度Ｔｏを周
囲温度Ｔａと等しくさせる。

このときの赤外線センサ（２）への入力エネルギＥ。

は、 Ｅ、＝　ｆ　（Ｔａ）　　　　　　　　　　　　”　・
ｉ３）となる。この被測定物（遮蔽板）の温度Ｔａでの
人力エネルギＥ１に基づいた電圧信号Ｖ１１を赤外線セ
ンサ（２）が出力する。このとき、メモリ（６）からの
データの出力はないので、この出力電圧信号がそのまま
減算器（３）から出力され、アナログ／デジタル変換器
（５）によりデジタルデータ化されてメモノ（６）に供
給される。メモリ（６）はこのデータを記憶し、記１．
αデータを出力する。この出力データをデジタル／アナ
ログ変換器（７）により電圧信号Ｖｃａｊ２に変換し、
この電圧信号■ｃａｌを減算器（３）及び加算器（８）
に供給する。ここで、この電圧信号Ｖｃａｆは入力赤外
線量に基づいた電圧信号ＶＩＫと等しく、減算器（３）
での減算信号がＯになる。この場合、このときの被測定
物（遮蔽板）の温度は周囲温度Ｔａであるので、周囲温
度′「ａによる赤外線１ｆ（Ｔａ）での検出電圧が電圧
信号Ｖｃａｊ２としてセットされたことになる。

このようにすることで、メモリ（６）の記憶データが設
定され、被測定物と赤外線センサ（２）との間の遮蔽板
を除去し、被測定物からの赤外線量の検出を行う。この
とき、赤外線センサ（２）が赤外線の検出量に基づいて
出力する電圧信号Ｖｌ１１を赤外線センサ（２）への人
力エネルギＥとし、周囲温度Ｔａによる赤外線１ｆ（Ｔ
ａ）をメモリ（６）の出力電圧Ｖｃａｆｆに置き換える
と、上述の（２）式は次式のようになる。

ｒ　（Ｔｏ）＝　（ＶＩＲ−Ｖｃａｆｆ）／　ｔ　＋Ｖ
ｃａｆｆｉ　＝　”（４）この（４）式の演算を行うこ
とで、被測定物の温度Ｔｏが求まるが、第３図の構成で
は減算器（３）の減算出力はＶ＋＊　　Ｖｃａｌとなり
、この減算出力が増幅器（４）で除算され、さらに加算
器（８）でこの除算信号（Ｖ、Ｒ−Ｖｃａｆｆｉ）／　
ｔに電圧信号Ｖｃａｌが加算され、この加算出力が被測
定物の温度′ｒｏによる赤外線！′ｉｆｒ　（Ｔｏ）に
比例した電圧信号Ｖｏになる。

この電圧信号Ｖｏがディジタルデータとしてデータ処理
装置（ｌＯ）に供給されることで、被測定物の正確な表
面温度がこのデータ処理装置（１０）で検出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

このようにして検出される表面温度には、被測定物の周
囲温度による影響が除去され、ノイズのない正確な表面
温度が検出されるが、増幅器（４）の入力信号を記憶す
る手段、即ち周囲温度による赤外線量を電圧データとし
て記ｉ、αするメモリ（６）及びこのメモリ（６）に接
続されたアナログ／デジタル変換器（５）、デジタル／
アナログ変換器（刀が必要で、回路構成が複雑である不
都合があった。

本発明は斯かる点に鑑み、この神の温度計の回路構成を
簡略化することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の赤外線放射温度計は、例えば第１図に示す如く
、赤外線センサ（２）が被測定物より検出した赤外線量
から減算器（３）で所定値を減算し、ごの減１γ信号を
被測定物の放射率εで割る除算処理を増幅器（４）でし
、この除算信号に加算器（８）で所定値を加算し、この
加算信号より被測定物の温度を検出する赤外線放射温度
計であって、所定値を求める際に、被測定物の周囲の赤
外線量を赤外線センサ（２）で検出し、この検出した赤
外線量を放射率１及びｌ以外の値で増幅器（４）により
除算処理をし、夫々の放射率での除算信号に基づいて所
定値を得るようにしたものである。

Ｃ作用〕 斯かる構成によると、被測定物の周囲の赤外線けを直接
記憶させる記ｊＱ手段が必要なくなり、それだけ回路構
成が簡単になる。

〔実施例〕 以下、本発明の赤外線放射温度計の一実施例を、第１図
を参照して説明する。この第１図において、第２図及び
第３図に対応する部分には同一符号を付し、その詳細説
明は省略する。

本例においては、第１図に示す如く、赤外線センサ（２
）が検出した赤外線量に基づいて出力する電圧信号Ｖｌ
ｌ＋を、減算器（３）の原信号入力端子に供給し、この
減算’２’ｉ　（３）の減算信号入力端子に、端子（Ｉ
ｌａ）に得られる所定の電圧信号Ｖｃａｆを供給する。

そして、この減算器（３）の減算出力を、増幅器（４）
に供給し、被測定物の放射率εによる除算処理を行う。

この増幅器（４）での除算処理を行うときの放射率εの
設定、即ち増幅器（４）の増幅度の設定は、例えばデー
タ処理装置（１１）により行われ、本例においてはこの
被測定物の放射率εに基づいた増幅度の他に、後述する
周囲温度の検出時に例えば放射率Ｉ及び放射率０．５の
増幅度が強制的に設定できるようにしである。

そして、この増幅器（４）の出力信号を、加算器（８）
の一方の入力端子に供給し、上述した端子（ｌｌａ）に
ＩＨ）られる所定の電圧信号Ｖｃａｌを、この加′Ｊ：
Ｊ２″１（８）の他方の入力端子に供給する。そして、
この加算器（８）の加算出力を、アナログ／デジタル変
換器（９）を介してデータ処理装置（１１）に供給する
。

ここで、上述した端子（Ｉｌａ）に得られる電圧信号Ｖ
ｃａ１は、後述する周囲温度検出時のデータ処理装置（
１１）での演算結果により、データ処理装置（１１）で
設定される。

斯かる回路構成により温度検出を行う際の動作について
説明すると、まず被測定物の周囲温度による赤外線量の
検出を行う。即ち、被測定物と赤外線センサ（２）との
間に、周囲の温度Ｔａと等しい温度の遮蔽板を配置し、
赤外線センサ（２）への入力赤外線用を周囲温度Ｔａに
よるものとさせる。このときには、まずデータ処理装置
（１１）の制１ｆｆｌｌにより、増幅器（４）を放射率
ｌに基づいた増幅度（即ち増幅度Ｉ）に強制的に設定す
ると共に、端子（Ｉｌａ）に得られる電圧信号ＶｃａＪ
２を任意の値に設定する。

このように設定することで、赤外線センサ（２）が検出
した赤外線量ｆ（Ｔａ）に基づいて出力する電圧信号Ｖ
　１１１１　は、電圧信号Ｖｃａｌの値にかかわらず、
そのまま加算器（８）から出力され、この電圧信号ｖＩ
□をデジタル化したデータがデータ処理装置（１１）に
供給される。即ち、加算器（８）の出力電圧をＶｏとす
ると、 Ｖｏ＝Ｖ＋□　　　　　　　　　・・・・（５）となる
。

次に、遮蔽板を配置したままで、データ処理装置（１１
）の制御により、増幅器（４）を放射率０．５に基づい
た増幅度（即ち増幅度２）に強制的に設定する。このよ
うに設定することで、赤外線センサ（２）が検出した赤
外線ｆｆ１ｆ（Ｔａ）に次式に示す如き演算処理が行わ
れて、加算器（８）の出力電圧Ｖｏが得られる。

ＶＯ＝　（ＶＩＲＩ−Ｖｃａｆｆｉ）１０．５＋Ｖｃａ
ｆｆｉ＝２Ｖ＋＋ｕ　　Ｖｃａｌ　　　　　　　　”（
（ｉ）この出力電圧Ｖｏがデジタルデータ化されてデー
タ処理装置（１１）に供給される。

ここで本例においては、データ処理袋７１（１１）が、
放射率ｌのときの電圧値Ｖｏと放射率０．５のときの電
圧値Ｖｏとが等しくなる電圧値Ｖｃａｆｆｉを算出する
。即ち、双方の電圧値Ｖｏが等しいと仮定すると、（５
）武及び（６ン式より、 ＬｌｌＩ−２Ｖ、Ｎ、−Ｖｃａｉ　　　　　　　　−−
−−（力となり、この（７）式を変形すると、 ■、□−Ｖｃａｆ　　　　　　　　　　　・・・・（８
）となる。この（８）式に示される如く、人々の放射率
での出力電圧Ｖｏが等しくなるように、端子（ｌｌａ）
に供給する電圧信号Ｖｃａｊ２をデータ処理装置（１１
）が設定することで、電圧信号Ｖｃａ／が周囲温度Ｔａ
での赤外線ｆｆ１ｆ（Ｔａ）の電圧値■１□と等しくな
る。

そして、この電圧信号Ｖｃａｆｆｉが求まると、データ
処理装置（１１）は、端子（ｌｌａ）の電圧値をこの算
出した値ＶｃａＡに設定すると共に、増幅器（４）の増
幅度を被測定物の放射率εに基づいた値に設定する。こ
の設定が行われると、被測定物と赤外線センサ（２）と
の間の遮蔽板を除去し、被測定物からの赤外線量の検出
を行う。このときには、被測定物の温度をＴｏとすると
、この温度Ｔｏによる赤外線量ｆ（Ｔｏ）が上述した（
２）式に基づいた第１図の回路構成により求まる。即ち
、このときの赤外線センサ【２）の出力電圧をＶ＋ａＯ
と仮定し、周囲温度Ｔａの赤外線￥ｆ（’ｒ’ａ）によ
る電圧値をＶｃａｌとしζ、（２）式に代入すると、 ｆ（Ｔｏ）＝（Ｖ＋＋＋ｏ　　Ｖｃａｆ）／ｃ＋Ｖｃａ
ｌ−（９）となり、赤外線ｆｆ１ｆ（Ｔａ）に基づいた
電圧値が加算器（８）の加算出力として得られる。そし
て、この電圧値のデジタルデータがデータ処理装置（１
１）に供給され、赤外線量ｆ（Ｔａ）に基づいた温度Ｔ
ａを、周囲温度の影響なく正確に検出することができる
。

このように本例の赤外線放射温度計によると、予め必要
な周囲温度の測定時に、増幅器（４）の入力信号を記憶
する必要がなく、データ処理装置（１１）での処理だけ
で周囲温度による電圧値Ｖｃａｊｌ！が設定され、それ
だけ回路構成が簡単になる。

なお、上述実施例においては、周囲温度測定時の増幅器
（４）での放射率の設定値を、放射率ｌと０．５とにし
たが、放射率ｌと１以外の値であれば電圧値Ｖｃａｆｆ
ｉの算出が可能である。但し、上述した放射率０．５と
するのが、演算処理が容易に行え好ましい。

〔発明の効果］ 本発明の赤外線放射温度計によると、簡単な回路構成で
、周囲温度（背景雑音）の影響のない正確な温度を検出
することができる利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の赤外線放射温度計の一実施例を示す構
成図、第２図は温度測定状態を示ず略綿図、第３図は従
来の赤外線放射温度計の一例を示す構成図である。 （２）は赤外線センサ、（３）は減算器、（４）は増幅
器、（８）は加算器、（１１）はデータ処理装置である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定物より検出した赤外線量から所定値を減算し、該
   減算信号を上記被測定物の放射率で割る除算処理をし、
   該除算信号に上記所定値を加算し、該加算信号より上記
   被測定物の温度を検出する赤外線放射温度計であって、 上記所定値を求める際に、上記被測定物の周囲の赤外線
   量を検出し、この検出した赤外線量を放射率１及び１以
   外の値で上記除算処理をし、夫々の放射率での除算信号
   に基づいて上記所定値を得るようにしたことを特徴とす
   る赤外線放射温度計。