JPH04184127A - 低温の測定対象からの放射光測定方法 - Google Patents
低温の測定対象からの放射光測定方法Info
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- JPH04184127A JPH04184127A JP2311532A JP31153290A JPH04184127A JP H04184127 A JPH04184127 A JP H04184127A JP 2311532 A JP2311532 A JP 2311532A JP 31153290 A JP31153290 A JP 31153290A JP H04184127 A JPH04184127 A JP H04184127A
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- Radiation Pyrometers (AREA)
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。
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］
この発明は、室温近傍およびそれ以下の比較的温度の低
い測定対象の温度計測、分光分析、放射束強度測定など
の方法に関するものである。
い測定対象の温度計測、分光分析、放射束強度測定など
の方法に関するものである。
［従来の技術］
放射光の測定は、非接触温度計や分光分析計などで広（
利用されている。検出方式として放射光を交流化して信
号・雑音比を向上させる方法が一般的に行われているが
、周囲温度の変動に伴って信号出力の変動が起こるため
、周囲温度の補正が必要となる。周囲温度の補償方式と
して、放射計本体の温度を一定に保持する方式、放射計
の温度をサーミスタや白金抵抗体で測温して補償する方
式などがある。特に光学系の改善による周囲温度の補償
方法として従来より行われてきた方式として、第２図に
示したように参照光源と比較する方法がある。測定対象
からの放射束を対物レンズ２１により集光し、光チョッ
パ２２で断続光としてピンホール２３により外乱光を遮
断し、レンズ２４．２５により集光して検出素子２６に
照射させる。このとき、光チョッパを鏡面に仕上げ、測
定光軸に斜設し、光チョッパの回転によって測定対象か
らの放射束と、レンズ２７によって集光された参照光源
２８からの参照放射光が交互に検出素子に照射されるよ
うにする。これにより測定対象と参照光源の照度差に相
当する振幅を持った交流信号が受光素子から出力され、
周囲温度に対して補償用温度計や補償回路は必要とされ
ない（例えば（社）計測自動制御学会、昭和５６年３月
１６日発行、「温度計測Ｊ Ｐ２Ｏ３参照）。
利用されている。検出方式として放射光を交流化して信
号・雑音比を向上させる方法が一般的に行われているが
、周囲温度の変動に伴って信号出力の変動が起こるため
、周囲温度の補正が必要となる。周囲温度の補償方式と
して、放射計本体の温度を一定に保持する方式、放射計
の温度をサーミスタや白金抵抗体で測温して補償する方
式などがある。特に光学系の改善による周囲温度の補償
方法として従来より行われてきた方式として、第２図に
示したように参照光源と比較する方法がある。測定対象
からの放射束を対物レンズ２１により集光し、光チョッ
パ２２で断続光としてピンホール２３により外乱光を遮
断し、レンズ２４．２５により集光して検出素子２６に
照射させる。このとき、光チョッパを鏡面に仕上げ、測
定光軸に斜設し、光チョッパの回転によって測定対象か
らの放射束と、レンズ２７によって集光された参照光源
２８からの参照放射光が交互に検出素子に照射されるよ
うにする。これにより測定対象と参照光源の照度差に相
当する振幅を持った交流信号が受光素子から出力され、
周囲温度に対して補償用温度計や補償回路は必要とされ
ない（例えば（社）計測自動制御学会、昭和５６年３月
１６日発行、「温度計測Ｊ Ｐ２Ｏ３参照）。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、低温物体からの放射光測定や分光分析を
行う場合、高感度の検出素子としてｐｂＳやＨｇＣｄＴ
ｅなどの半導体素子を冷却して用いることが多い。放射
強度の高感度・高精度な測定では、従来のような周囲温
度を一定に保つ方式や測温による周囲温度の補償では補
償効果が周囲温度の制御精度や測温精度で制限されるた
め、充分安定した補償制度を得るのが難しく、検出素子
の持つ高感度性を損なってしまう。また、上記した参照
光源を内蔵して行う比較法では、参照光源からの放射光
が測定対象からの放射光より弱く安定した場合に有効で
あるが、低温物体からの放射光の測定や分光後の弱い放
射束を測定する場合には、適当な参照光源が得られない
。さらに、上記した参照光源を内蔵する場合にはシステ
ム全体が大きくなる点や、参照光源用の光学系や電源が
さらに必要とされるなどの問題点がある。
行う場合、高感度の検出素子としてｐｂＳやＨｇＣｄＴ
ｅなどの半導体素子を冷却して用いることが多い。放射
強度の高感度・高精度な測定では、従来のような周囲温
度を一定に保つ方式や測温による周囲温度の補償では補
償効果が周囲温度の制御精度や測温精度で制限されるた
め、充分安定した補償制度を得るのが難しく、検出素子
の持つ高感度性を損なってしまう。また、上記した参照
光源を内蔵して行う比較法では、参照光源からの放射光
が測定対象からの放射光より弱く安定した場合に有効で
あるが、低温物体からの放射光の測定や分光後の弱い放
射束を測定する場合には、適当な参照光源が得られない
。さらに、上記した参照光源を内蔵する場合にはシステ
ム全体が大きくなる点や、参照光源用の光学系や電源が
さらに必要とされるなどの問題点がある。
これに対して、これらの問題点を解決するために、第３
図に示した方法が提案されている。光検出器サーミスタ
ボロメータ３１の直前において金メツキした光チョッパ
３２により放射光の断続化を行い、測定対象からの放射
光の入射を絶っている時には、前期光検出器からの放射
光を前記光チョッパにより反射し、再び同光検出器に照
射する。この時に光検出器から出る放射光の強度は、検
出器自体の温度によって求めることができるため、検出
器の温度を感温素子３３により測定することによって検
出器を前述した参照光源として利用している（例えば（
社）計測自動制御学会、昭和５６年３月１６日発行、「
温度計測ＪＰ２１６参照）。しかし、この方法において
は、検出器自体の温度は、はぼ室温になっているために
、室温近傍以下の温度にある測定対象からの放射光を測
定する場合には、充分な出力を得ることができない。
図に示した方法が提案されている。光検出器サーミスタ
ボロメータ３１の直前において金メツキした光チョッパ
３２により放射光の断続化を行い、測定対象からの放射
光の入射を絶っている時には、前期光検出器からの放射
光を前記光チョッパにより反射し、再び同光検出器に照
射する。この時に光検出器から出る放射光の強度は、検
出器自体の温度によって求めることができるため、検出
器の温度を感温素子３３により測定することによって検
出器を前述した参照光源として利用している（例えば（
社）計測自動制御学会、昭和５６年３月１６日発行、「
温度計測ＪＰ２１６参照）。しかし、この方法において
は、検出器自体の温度は、はぼ室温になっているために
、室温近傍以下の温度にある測定対象からの放射光を測
定する場合には、充分な出力を得ることができない。
本発明は、かかる問題点を解決し、安定かつ高感度な低
温の測定対象からの放射光を測定する方法を提供するこ
とを目的とする。
温の測定対象からの放射光を測定する方法を提供するこ
とを目的とする。
［課題を解決するための手段］
低温の測定対象からの放射光を、一定温度に保持されて
いる光検出器からの放射光を参照光として測定する方法
において、前記光検出器の保持温度を前記測定対象の温
度以下とすることにより、低温の測定対象からの放射光
測定を行うことを特徴とする。
いる光検出器からの放射光を参照光として測定する方法
において、前記光検出器の保持温度を前記測定対象の温
度以下とすることにより、低温の測定対象からの放射光
測定を行うことを特徴とする。
［作用］
低温物体からの放射光を測定する場合、測定対象からの
放射以外に測定対象の周囲からの放射光や測定機器自体
からの放射光が測定検出素子に照射される。前記の測定
対象周囲からの放射光は、放射計の光学的設計、特に光
学系内に設置されたピンホールによって取り除くことが
出来るが、放射計自体からの放射光を除去することは難
しい。
放射以外に測定対象の周囲からの放射光や測定機器自体
からの放射光が測定検出素子に照射される。前記の測定
対象周囲からの放射光は、放射計の光学的設計、特に光
学系内に設置されたピンホールによって取り除くことが
出来るが、放射計自体からの放射光を除去することは難
しい。
放射計自体からの放射光の影響を取り除くために、測定
対象からの放射光を光チゴッパにより断続し、一定温度
物体からの放射光と測定対象からの放射光が、交互に検
出素子に入射されるように工夫することは有効である。
対象からの放射光を光チゴッパにより断続し、一定温度
物体からの放射光と測定対象からの放射光が、交互に検
出素子に入射されるように工夫することは有効である。
特に、検出素子を一定濃度に保持して前記一定温度物体
とし、検出素子自身からの放射光と測定対象からの放射
光を交互に検出素子に入射させれば、一定温度物体を新
たに設置する必要無く得ることが出来る。検出素子自体
からの放射光を検出素子に入射させる手段として、光チ
ョッパの検出素子側を高い反射率を持った状態にし、そ
こからの放射を極力小さくする。高い反射率としては放
射率でε〈０．１とすることが望ましく、これを達成す
る方法としては、例えば鏡面研磨、金メツキ、銅メツキ
、銀メツキなどを施せばよい。このような手段を施した
光チョッパを光学系上に設けた平行光路において、光軸
に対して垂直に設置する。上記のような光学系の設置に
より、検出素子には光チョッパによる放射光の断続に伴
って測定対象からの放射光と検出器自体からの放射光が
交互に照射されるようになる。従って、検出器からの出
力を安定にするには、検出器自体からの放射光を安定化
すればよ（、検出器自体からの放射光を安定化させる方
法としては、検出器の温度を一定に保持する。さらに、
検出器の保持温度を測定対象の温度以下にすることによ
り、検出器に交互に照射される放射光の強度の差が顕著
となり、検出器からの出力を大きくすることが出来る。
とし、検出素子自身からの放射光と測定対象からの放射
光を交互に検出素子に入射させれば、一定温度物体を新
たに設置する必要無く得ることが出来る。検出素子自体
からの放射光を検出素子に入射させる手段として、光チ
ョッパの検出素子側を高い反射率を持った状態にし、そ
こからの放射を極力小さくする。高い反射率としては放
射率でε〈０．１とすることが望ましく、これを達成す
る方法としては、例えば鏡面研磨、金メツキ、銅メツキ
、銀メツキなどを施せばよい。このような手段を施した
光チョッパを光学系上に設けた平行光路において、光軸
に対して垂直に設置する。上記のような光学系の設置に
より、検出素子には光チョッパによる放射光の断続に伴
って測定対象からの放射光と検出器自体からの放射光が
交互に照射されるようになる。従って、検出器からの出
力を安定にするには、検出器自体からの放射光を安定化
すればよ（、検出器自体からの放射光を安定化させる方
法としては、検出器の温度を一定に保持する。さらに、
検出器の保持温度を測定対象の温度以下にすることによ
り、検出器に交互に照射される放射光の強度の差が顕著
となり、検出器からの出力を大きくすることが出来る。
尚、測定対象の温度と検出器の保持温度の差は１０℃以
上あれば充分に安定した測定結果が得られる。
上あれば充分に安定した測定結果が得られる。
［実施例１
以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。
第１図は本発明の一例を模式的に示した図である。放射
光検出素子１１としてＨｇＣｄＴｅの赤外線センサを使
用し、・検出器の温度は、電子冷凍素子により一６０℃
に保持した。測定対象温度は室温付近としたので充分低
い温度である。光チョッパ１２をＡｕメツキにより鏡面
化し放射率を究めて小さく、ε＝０．０４にして平行光
路上に光路に垂直に設置した。ここで鏡面化とは物体表
面を平坦でかつ高い反射率の状態にすることであり、放
射率εがさく０．１とは照射された光の９割以上が反射
されることを表している。結果として、参照光源を設置
する必要なく、検出素子からの放射光のみを参照放射光
源とすることにより高精度な放射光測定が可能となった
。ＰｂＳやＨｇＣｄＴｅなどのように一３０℃以下に冷
却して使用されている検出素子は、検出素子自体からの
放射束が充分例（安定しているので、良好な参照光源と
して利用することが出来る。測定対象からの放射光を検
出器に照射するための光学系としては、測定対象からの
放射光を対物レンズ１３で集光した後、コリメートレン
ズ１４により平行ビーム化し、前記の鏡面にした光チョ
ッパ１２により平行ビームの断続化を行う。レンズ１５
により断続化された放射光を検出器に集光し照射する。
光検出素子１１としてＨｇＣｄＴｅの赤外線センサを使
用し、・検出器の温度は、電子冷凍素子により一６０℃
に保持した。測定対象温度は室温付近としたので充分低
い温度である。光チョッパ１２をＡｕメツキにより鏡面
化し放射率を究めて小さく、ε＝０．０４にして平行光
路上に光路に垂直に設置した。ここで鏡面化とは物体表
面を平坦でかつ高い反射率の状態にすることであり、放
射率εがさく０．１とは照射された光の９割以上が反射
されることを表している。結果として、参照光源を設置
する必要なく、検出素子からの放射光のみを参照放射光
源とすることにより高精度な放射光測定が可能となった
。ＰｂＳやＨｇＣｄＴｅなどのように一３０℃以下に冷
却して使用されている検出素子は、検出素子自体からの
放射束が充分例（安定しているので、良好な参照光源と
して利用することが出来る。測定対象からの放射光を検
出器に照射するための光学系としては、測定対象からの
放射光を対物レンズ１３で集光した後、コリメートレン
ズ１４により平行ビーム化し、前記の鏡面にした光チョ
ッパ１２により平行ビームの断続化を行う。レンズ１５
により断続化された放射光を検出器に集光し照射する。
これにより、測定対象からの放射束が光チョッパ１２に
より絶たれた時には、前記検出素子からの放射光が鏡面
化された光チョッパ１２により反射されて検出素子を自
身に照射するようにした。他からの放射光で光チョッパ
１２により反射されて検出素子を照射する光は無いため
、検出素子には測定対象からの放射光と低温に保たれた
検出素子自身からの放射光が交互に照射する。この光学
系によって５０℃の黒体炉を１ｍの距離より測定した。
より絶たれた時には、前記検出素子からの放射光が鏡面
化された光チョッパ１２により反射されて検出素子を自
身に照射するようにした。他からの放射光で光チョッパ
１２により反射されて検出素子を照射する光は無いため
、検出素子には測定対象からの放射光と低温に保たれた
検出素子自身からの放射光が交互に照射する。この光学
系によって５０℃の黒体炉を１ｍの距離より測定した。
光チョッパを鏡面化していないものでは、周囲温度が２
５℃の時出力は６ｍＶであったが周囲温度を５度上昇さ
せると、出力は４．５ｍＶとなった。これは測定対象が
５度下がった時とほぼ同じ出力であった。これを光チョ
ッパを鏡面化したもので測定した場合には周囲温度が２
５度で９ｍＶの出力があり、出力の向上があった。さら
に、５度の周囲温度上昇によって出力信号の下がりは０
．１ｍＶ以下であり温度としての変動は１℃以下となっ
た。第２図で示したような他の参照光源を使う方法で同
様の測定を行ってみたところ、参照光源として一３０℃
の低温黒体を使用することによって上記と同様に周囲温
度による信号出力の変動を小さく、高い出力を得ること
が出来た。しかし、低温黒体の設置により、放射計全体
が大きくなり、さらに低温黒体の制御用の回路などが必
要となった。
５℃の時出力は６ｍＶであったが周囲温度を５度上昇さ
せると、出力は４．５ｍＶとなった。これは測定対象が
５度下がった時とほぼ同じ出力であった。これを光チョ
ッパを鏡面化したもので測定した場合には周囲温度が２
５度で９ｍＶの出力があり、出力の向上があった。さら
に、５度の周囲温度上昇によって出力信号の下がりは０
．１ｍＶ以下であり温度としての変動は１℃以下となっ
た。第２図で示したような他の参照光源を使う方法で同
様の測定を行ってみたところ、参照光源として一３０℃
の低温黒体を使用することによって上記と同様に周囲温
度による信号出力の変動を小さく、高い出力を得ること
が出来た。しかし、低温黒体の設置により、放射計全体
が大きくなり、さらに低温黒体の制御用の回路などが必
要となった。
［発明の効果］
本発明の測定方法を用いることにより、温度計測、分光
分析、放射束測定などに用いられる放射計の周囲温度補
償の精度が向上し、測定感度が向上する。さらに、放射
計の小型化、軽量化、低価格化の効果がある。
分析、放射束測定などに用いられる放射計の周囲温度補
償の精度が向上し、測定感度が向上する。さらに、放射
計の小型化、軽量化、低価格化の効果がある。
第１図は本発明の放射計の実施形態の１例を示す構成図
、第２図は従来法の構成図、第３図は従来の周囲温度補
正の方法についての１例を示す構成図である。 図中。 １１：光検出素子 １２：光チョッパ １３：対物レンズ １４：コリメートレンズ １５：レンズ 代理人 弁理士 １）北 嵩 晴 第３図 手続補正書３．え、 平成 ３年 ７月１９日
、第２図は従来法の構成図、第３図は従来の周囲温度補
正の方法についての１例を示す構成図である。 図中。 １１：光検出素子 １２：光チョッパ １３：対物レンズ １４：コリメートレンズ １５：レンズ 代理人 弁理士 １）北 嵩 晴 第３図 手続補正書３．え、 平成 ３年 ７月１９日
Claims (1)
- 低温の測定対象からの放射光を、一定温度に保持されて
いる光検出器からの放射光を参照光として測定する方法
において、前期光検出器の保持温度を前記測定対象の温
度以下とすることを特徴とする低温の測定対象からの放
射光測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2311532A JPH04184127A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 低温の測定対象からの放射光測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2311532A JPH04184127A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 低温の測定対象からの放射光測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04184127A true JPH04184127A (ja) | 1992-07-01 |
Family
ID=18018374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2311532A Pending JPH04184127A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 低温の測定対象からの放射光測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04184127A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09229774A (ja) * | 1996-02-23 | 1997-09-05 | Korea Res Inst Of Standards & Sci | 一面の輻射率が低いチョッパーを採用した輻射温度計 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5211076A (en) * | 1975-07-17 | 1977-01-27 | Canon Inc | Infrared radiation thermometer |
-
1990
- 1990-11-19 JP JP2311532A patent/JPH04184127A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5211076A (en) * | 1975-07-17 | 1977-01-27 | Canon Inc | Infrared radiation thermometer |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09229774A (ja) * | 1996-02-23 | 1997-09-05 | Korea Res Inst Of Standards & Sci | 一面の輻射率が低いチョッパーを採用した輻射温度計 |
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