JPH05142065A - 温度測定方法およびその装置 - Google Patents
温度測定方法およびその装置Info
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- JPH05142065A JPH05142065A JP3171171A JP17117191A JPH05142065A JP H05142065 A JPH05142065 A JP H05142065A JP 3171171 A JP3171171 A JP 3171171A JP 17117191 A JP17117191 A JP 17117191A JP H05142065 A JPH05142065 A JP H05142065A
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- JP
- Japan
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- light
- diamond
- temperature measuring
- measuring device
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- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/30—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of the effect of a material on X-radiation, gamma radiation or particle radiation
-
- G—PHYSICS
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- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01K11/14—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance of inorganic materials
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
- Y10S505/842—Measuring and testing
- Y10S505/847—Thermal
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 過酷な環境に耐えることができ、且つ敏感な
温度測定装置、例えば、変圧器のコアーや超伝導の応用
例に於けるような電磁場に係わる効果的な温度測定装置
の提供。 【構成】 この温度測定装置は、発光器３０と、窒素含
有ダイアモンドセンサー２０と、受光器３２と、発光器
３０および受光器３２をダイアモンドセンサー２０に連
結する光学ファイバーの長さ部分３４，３６とを含んで
構成される。このダイアモンドセンサー２０は、発光さ
れた光および反射された光が通過するベース１０と、頂
点１６に導かれた斜面２４，２６とを有する。ダイアモ
ンドセンサー２０によって吸収される光量は、そのダイ
アモンドセンサー２０が配置されている場所の温度に応
じて変化するのである。
温度測定装置、例えば、変圧器のコアーや超伝導の応用
例に於けるような電磁場に係わる効果的な温度測定装置
の提供。 【構成】 この温度測定装置は、発光器３０と、窒素含
有ダイアモンドセンサー２０と、受光器３２と、発光器
３０および受光器３２をダイアモンドセンサー２０に連
結する光学ファイバーの長さ部分３４，３６とを含んで
構成される。このダイアモンドセンサー２０は、発光さ
れた光および反射された光が通過するベース１０と、頂
点１６に導かれた斜面２４，２６とを有する。ダイアモ
ンドセンサー２０によって吸収される光量は、そのダイ
アモンドセンサー２０が配置されている場所の温度に応
じて変化するのである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は温度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術、および発明が解決しようとする課題】サ
ーモメータやサーミスタなどのように、市場で入手でき
る温度測定装置には様々なものがある。しかしながら、
過酷な環境に耐えることができ、且つ敏感な温度測定装
置が依然として要求されている。例えば、変圧器のコア
ーや超伝導の応用例に於けるような電磁場に係わる効果
的な温度測定装置が、必要とされているのである。
ーモメータやサーミスタなどのように、市場で入手でき
る温度測定装置には様々なものがある。しかしながら、
過酷な環境に耐えることができ、且つ敏感な温度測定装
置が依然として要求されている。例えば、変圧器のコア
ーや超伝導の応用例に於けるような電磁場に係わる効果
的な温度測定装置が、必要とされているのである。
【０００３】
【課題を達成する方法】本発明によれば、温度測定装置
が提供される。この温度測定装置は発光器と、この発光
器から発光された光を受け入れるすなわち受光するよう
になされた窒素含有ダイアモンドと、このダイアモンド
がそれに入射する光の少なくとも一部を反射するような
形状とされていることと、反射された光を受光する手段
とを包含して構成される。ダイアモンドを通して伝導さ
れる光量はダイアモンドの温度に基づいて決まる。この
温度が室温よりも高くなると伝達光量は低減する。逆
に、温度が室温よりも低くなると、伝達光量は増大す
る。
が提供される。この温度測定装置は発光器と、この発光
器から発光された光を受け入れるすなわち受光するよう
になされた窒素含有ダイアモンドと、このダイアモンド
がそれに入射する光の少なくとも一部を反射するような
形状とされていることと、反射された光を受光する手段
とを包含して構成される。ダイアモンドを通して伝導さ
れる光量はダイアモンドの温度に基づいて決まる。この
温度が室温よりも高くなると伝達光量は低減する。逆
に、温度が室温よりも低くなると、伝達光量は増大す
る。
【０００４】このように、伝達光量の度合い、あるいは
換言すれば光の吸収量の度合いは、ダイアモンドが配置
される環境温度の測定値によって決まる。同様に、反射
光の波長はダイアモンドの温度に応じて変化し、従って
光の波長の変化がダイアモンドの配置されている環境温
度の測定に使用されるのである。
換言すれば光の吸収量の度合いは、ダイアモンドが配置
される環境温度の測定値によって決まる。同様に、反射
光の波長はダイアモンドの温度に応じて変化し、従って
光の波長の変化がダイアモンドの配置されている環境温
度の測定に使用されるのである。
【０００５】従って、本発明は他の概念によって環境温
度を測定する方法を提供する。この方法は、上述したよ
うな装置を準備し、環境内にダイアモンドを位置決め
し、発光器によって選択した波長の光を発光させてダイ
アモンドに入射させ、ダイアモンドに入射する光量を決
定し、ダイアモンドから出て受光器により受光される光
の波長または光量を決定し、そして光の波長または光量
に於ける変化を標準値と比較する、諸段階を包含する。
度を測定する方法を提供する。この方法は、上述したよ
うな装置を準備し、環境内にダイアモンドを位置決め
し、発光器によって選択した波長の光を発光させてダイ
アモンドに入射させ、ダイアモンドに入射する光量を決
定し、ダイアモンドから出て受光器により受光される光
の波長または光量を決定し、そして光の波長または光量
に於ける変化を標準値と比較する、諸段階を包含する。
【０００６】
【実施例】ダイアモンドは合成または天然の１ｂダイア
モンドであるのが好ましい。更にダイアモンドの窒素含
有量は典型的には１００ｐｐｍ〜３０００ｐｐｍ、好ま
しくは約５００ｐｐｍ、の範囲とされる。
モンドであるのが好ましい。更にダイアモンドの窒素含
有量は典型的には１００ｐｐｍ〜３０００ｐｐｍ、好ま
しくは約５００ｐｐｍ、の範囲とされる。
【０００７】ダイアモンドの形状は、コーン部分にて最
大量の光が内部反射されるようになされているブリリア
ンカットに関する比例的寸法に基づいて形成されるのが
好ましい。従って、コーン部分は約１００°の頂角を有
する。これは、添付図面の図２を参照して示される。こ
の図を参照すればダイアモンドは、発光された光および
反射された光が通過できるベース１０と、このベースか
ら頂点１６に至り、ダイアモンドに入射する光の大部分
を反射する斜面１２，１４とを有している。ベース１０
から頂点１６に至る高さＨは、ベースの最大の直線的な
寸法Ｂの４０〜５０％とされるのが好ましく、特に４
３．２％であるのが好ましい。
大量の光が内部反射されるようになされているブリリア
ンカットに関する比例的寸法に基づいて形成されるのが
好ましい。従って、コーン部分は約１００°の頂角を有
する。これは、添付図面の図２を参照して示される。こ
の図を参照すればダイアモンドは、発光された光および
反射された光が通過できるベース１０と、このベースか
ら頂点１６に至り、ダイアモンドに入射する光の大部分
を反射する斜面１２，１４とを有している。ベース１０
から頂点１６に至る高さＨは、ベースの最大の直線的な
寸法Ｂの４０〜５０％とされるのが好ましく、特に４
３．２％であるのが好ましい。
【０００８】ダイアモンドの形状は、艶のあるのが好ま
しいとされる半球面を有する半球形とされることができ
る。直角プリズム形も使用することができる。
しいとされる半球面を有する半球形とされることができ
る。直角プリズム形も使用することができる。
【０００９】ダイアモンドから伝達される光量は、発光
器からのすなわち受光器へ向かう光が通過する面以外の
ダイアモンド面に、プラチナ、チタン、金、パラジウム
のような金属の薄層か、或いはシリコンカーバイドや窒
化ボロンの薄層を形成することによって、減少される。
この薄層は不透明とされ、腐食性の環境に於いて特に重
要である。このような層は、金属やセラミックスに拘ら
ずに典型的に５０ｎｍ〜５００ｎｍの厚さ範囲とされ
る。図２の実施例を参照すれば、この薄層１８は斜面１
２，１４に付与されている。
器からのすなわち受光器へ向かう光が通過する面以外の
ダイアモンド面に、プラチナ、チタン、金、パラジウム
のような金属の薄層か、或いはシリコンカーバイドや窒
化ボロンの薄層を形成することによって、減少される。
この薄層は不透明とされ、腐食性の環境に於いて特に重
要である。このような層は、金属やセラミックスに拘ら
ずに典型的に５０ｎｍ〜５００ｎｍの厚さ範囲とされ
る。図２の実施例を参照すれば、この薄層１８は斜面１
２，１４に付与されている。
【００１０】発光器は発光ダイオードやレーザービーム
装置とされ、この何れもが２５０ｎｍ〜９００ｎｍの範
囲の可視波長の光を発光する。
装置とされ、この何れもが２５０ｎｍ〜９００ｎｍの範
囲の可視波長の光を発光する。
【００１１】受光器は典型的にはフォトダイオード、フ
ォトトランジスタ或いはフォトマルチプライアとされ
る。
ォトトランジスタ或いはフォトマルチプライアとされ
る。
【００１２】発光器からの光および反射光は、光学ファ
イバーの長さ部分に沿って、好ましくは分岐された光学
ファイバーの長さ部分に沿って、ダイアモンドへ向けて
且つまたダイアモンドから伝達されるのが好ましい。こ
の分岐された光学ファイバーはランダム化され或いは分
離されることができる。ファイバーは典型的には５μｍ
〜１００μｍ、例えば６０μｍの直径を有し、市場で入
手できるとともに技術的に知られているものである。
イバーの長さ部分に沿って、好ましくは分岐された光学
ファイバーの長さ部分に沿って、ダイアモンドへ向けて
且つまたダイアモンドから伝達されるのが好ましい。こ
の分岐された光学ファイバーはランダム化され或いは分
離されることができる。ファイバーは典型的には５μｍ
〜１００μｍ、例えば６０μｍの直径を有し、市場で入
手できるとともに技術的に知られているものである。
【００１３】本発明の温度測定装置の一つの実施例は、
図１に概略的に示されている。この図１を参照すれば、
ダイプ１ｂのダイアモンドセンサー２０が示されてい
る。このセンサーは本質的にコーン形状であって、ベー
ス２２と、斜面２４，２６とを有している。これらの斜
面は、頂点へ向けて導かれており、この頂点は切頭形と
してしめされているが、尖端とすることもできる。ダイ
アモンドセンサー２０は発光器３０および受光器３２か
ら分岐された光学ファイバーの長さ部分３４，３６によ
って隔てられている。
図１に概略的に示されている。この図１を参照すれば、
ダイプ１ｂのダイアモンドセンサー２０が示されてい
る。このセンサーは本質的にコーン形状であって、ベー
ス２２と、斜面２４，２６とを有している。これらの斜
面は、頂点へ向けて導かれており、この頂点は切頭形と
してしめされているが、尖端とすることもできる。ダイ
アモンドセンサー２０は発光器３０および受光器３２か
ら分岐された光学ファイバーの長さ部分３４，３６によ
って隔てられている。
【００１４】使用に於いて、発光器３０から発光された
光は光学ファイバーの長さ部分３４に沿って導かれ、ベ
ース２２を通してダイアモンドに入射する。ある量の光
は斜面２４，２６を通過し、ある量の光はその面で内部
反射される。反射された光はベース２２を通してダイア
モンドから出るように導かれ、また光学ファイバーの長
さ部分３６を通して受光器３２へ入射する。
光は光学ファイバーの長さ部分３４に沿って導かれ、ベ
ース２２を通してダイアモンドに入射する。ある量の光
は斜面２４，２６を通過し、ある量の光はその面で内部
反射される。反射された光はベース２２を通してダイア
モンドから出るように導かれ、また光学ファイバーの長
さ部分３６を通して受光器３２へ入射する。
【００１５】ダイアモンドに入射するおよびダイアモン
ド２０から出る光の強さの相違はダイアモンド温度に応
じて決まる。このことが図４に図解的に示されている。
この図を参照すれば、光の吸収断面積はダイアモンド温
度に応じて変化することが分かる。ダイアモンドは、こ
こでは１ｂダイアモンド（１００ｐｐｍのＮを含む）と
された。吸収断面積が大きくなるほど吸収光量が増大
し、伝達光量が減少するのである。従って、ダイアモン
ドに入射する光量とダイアモンドから出る光量との間の
相違、すなわち吸収断面積、を決定することによって、
このグラフはダイアモンドが装置された環境の温度を決
定するのに使用することができるのである。
ド２０から出る光の強さの相違はダイアモンド温度に応
じて決まる。このことが図４に図解的に示されている。
この図を参照すれば、光の吸収断面積はダイアモンド温
度に応じて変化することが分かる。ダイアモンドは、こ
こでは１ｂダイアモンド（１００ｐｐｍのＮを含む）と
された。吸収断面積が大きくなるほど吸収光量が増大
し、伝達光量が減少するのである。従って、ダイアモン
ドに入射する光量とダイアモンドから出る光量との間の
相違、すなわち吸収断面積、を決定することによって、
このグラフはダイアモンドが装置された環境の温度を決
定するのに使用することができるのである。
【００１６】ダイアモンドに入射する光およびダイアモ
ンドから出る光の波長もまたダイアモンドの温度に応じ
て変換する。従って、同様な方法で環境温度の決定に波
長の変化を使用することが可能となる。
ンドから出る光の波長もまたダイアモンドの温度に応じ
て変換する。従って、同様な方法で環境温度の決定に波
長の変化を使用することが可能となる。
【００１７】本発明の温度測定装置の第２の実施例は図
３によって概略的に示されている。この図を参照すれ
ば、ダイアモンドセンター４０はベース４２と、頂点４
８へ導かれている斜面４４，４６とを有している。セン
サー４２は中央領域５０と周囲領域５２とを有してい
る。発光器（図示せず）からの光は、光学ファイバーの
長さ部分５４に沿って通過し、ベースの周囲領域５２を
通してダイアモンドに入射する。反射光は中央領域５０
を通して出て、光学ファイバーの長さ部分５６に沿って
受光器（図示せず）へ導かれる。典型的には、中央領域
の最大寸法Ｃはベースの最大の直線寸法の５０〜６０
％、典型的には５７．５％とされる。
３によって概略的に示されている。この図を参照すれ
ば、ダイアモンドセンター４０はベース４２と、頂点４
８へ導かれている斜面４４，４６とを有している。セン
サー４２は中央領域５０と周囲領域５２とを有してい
る。発光器（図示せず）からの光は、光学ファイバーの
長さ部分５４に沿って通過し、ベースの周囲領域５２を
通してダイアモンドに入射する。反射光は中央領域５０
を通して出て、光学ファイバーの長さ部分５６に沿って
受光器（図示せず）へ導かれる。典型的には、中央領域
の最大寸法Ｃはベースの最大の直線寸法の５０〜６０
％、典型的には５７．５％とされる。
【００１８】
【発明の効果】本発明による温度測定装置はガス、液
体、固体とされることのできる環境温度の決定に使用で
きる。固体の場合には、ダイアモンドセンサーはその固
体表面に接触されるようになされる。ダイアモンドセン
サーに対して長い信号ケーブルは必要ないので、この装
置は変圧器のコーン部分の温度や、超伝導の応用装置に
於ける温度のように、電磁場に於いて温度を測定するの
に使用することができるのである。
体、固体とされることのできる環境温度の決定に使用で
きる。固体の場合には、ダイアモンドセンサーはその固
体表面に接触されるようになされる。ダイアモンドセン
サーに対して長い信号ケーブルは必要ないので、この装
置は変圧器のコーン部分の温度や、超伝導の応用装置に
於ける温度のように、電磁場に於いて温度を測定するの
に使用することができるのである。
【図１】本発明の温度測定装置の概略的な側面図。
【図２】本発明の温度測定装置に有用なダイアモンドの
一例の側面断面図。
一例の側面断面図。
【図３】本発明の第２の実施例の端部の概略的な側面
図。
図。
【図４】環境温度を測定するのに使用されるグラフ。
【符号の説明】 １０ ベース １２，１４ 斜面 １６ 頂点 ２０ ダイアモンドセンサー ２２ ベース ２４，２６ 斜面 ２８ 頂点 ３０ 発光器 ３２ 受光器 ３４，３６ 光学ファイバーの長さ部分 ４０ ダイアモンドセンサー ４２ ベース ４４，４６ 斜面 ５０ 中央領域 ５２ 周囲領域 ５４ 光学ファイバーの長さ部分
Claims (16)
- 【請求項１】 発光器と、該発光器が発した光を受け入
れるようになされた窒素含有ダイアモンドと、該ダイア
モンドがそれに入射する光の少なくとも一部を反射する
ようになされていることと、この反射された光を受け入
れる手段と、を包含することを特徴とする温度測定装
置。 - 【請求項２】 請求項１に記載された装置であって、ダ
イアモンドが合成または天然の１ｂダイアモンドである
ことを特徴とする温度測定装置。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載された装置であ
って、ダイアモンドの窒素含有量が１００ｐｐｍ〜３０
００ｐｐｍであることを特徴とする温度測定装置。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３までの何れか１項
に記載された装置であって、ダイアモンドは、発光され
た光および反射された光の通過できるベースと、ベース
から頂点へ導かれてダイアモンドに入射する光の大部分
を反射するようになす斜面とを有していることを特徴と
する温度測定装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載された装置であって、ベ
ースから頂点までの垂直高さがベースのもっとも大きな
直線寸法の４０％〜５０％の範囲であることを特徴とす
る温度測定装置。 - 【請求項６】 請求項４または請求項５の何れかに記載
された装置であって、ベースが周辺領域および中央領域
を有し、光は周辺領域を通してベースに入射するように
方向付けされ、また反射光は中央領域を通してベースか
ら出るように方向付けされていることを特徴とする温度
測定装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載された装置であって、中
央領域の最大の直線寸法がベースの最大の直線寸法の５
０％〜６０％であることを特徴とする温度測定装置。 - 【請求項８】 請求項４から請求項７までの何れか１項
に記載された装置であって、ダイアモンドの斜面がプラ
チナ、チタン、金、パラジウムから選択した金属の薄い
層を付着されていることを特徴とする温度測定装置。 - 【請求項９】 請求項４から請求項７までの何れか１項
に記載された装置であって、ダイアモンドの斜面がシリ
コンカーバイドおよび窒化ボロンから選択された材料の
層を付着されていることを特徴とする温度測定装置。 - 【請求項１０】 請求項８または請求項９に記載された
装置であって、層の厚さが５０μｍ〜５００μｍの範囲
であることを特徴とする温度測定装置。 - 【請求項１１】 請求項１から請求項１０までの何れか
１項に記載された装置であって、発光された光の波長が
２５０ｎｍ〜９００ｎｍの範囲であることを特徴とする
温度測定装置。 - 【請求項１２】 請求項１から請求項１１までの何れか
１項に記載された装置であって、発光器が発光ダイオー
ドまたはレーザービームであることを特徴とする温度測
定装置。 - 【請求項１３】 請求項１から請求項１２までの何れか
１項に記載された装置であって、光を受け入れる手段す
なわち受光器がフォトダイオード、フォトトランジスタ
およびフォトマルチプライアから選択されることを特徴
とする温度測定装置。 - 【請求項１４】 請求項１から請求項１３までの何れか
１項に記載された装置であって、光が光学ファイバーの
長さ部分に沿ってダイアモンドへまたダイアモンドから
導かれることを特徴とする温度測定装置。 - 【請求項１５】 周囲温度を測定する方法であって、発
光器、該発光器が発した光を受け入れるようになされた
窒素含有ダイアモンド、該ダイアモンドがそれに入射す
る光の少なくとも一部を反射するようになされているこ
と、そしてこの反射された光を受け入れる手段を包含す
る装置を準備し、発光器によって選択した波長の光を発
光させてダイアモンドに入射させ、ダイアモンドに入射
する光量を決定し、ダイアモンドから出て受光器により
受光される光の波長または光量を決定し、そして光の波
長または光量に於ける変化を標準値と比較する、諸段階
を包含することを特徴とする測定方法。 - 【請求項１６】 請求項１５に記載された方法であっ
て、光が２５０ｎｍ〜９００ｎｍの範囲であることを特
徴とする測定方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB909015268A GB9015268D0 (en) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | Temperature measuring device |
| GB90152687 | 1990-07-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05142065A true JPH05142065A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=10678943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3171171A Pending JPH05142065A (ja) | 1990-07-11 | 1991-07-11 | 温度測定方法およびその装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5385404A (ja) |
| EP (1) | EP0466407B1 (ja) |
| JP (1) | JPH05142065A (ja) |
| KR (1) | KR920003042A (ja) |
| AT (1) | ATE130432T1 (ja) |
| AU (1) | AU640497B2 (ja) |
| CA (1) | CA2046726C (ja) |
| DE (1) | DE69114588T2 (ja) |
| GB (1) | GB9015268D0 (ja) |
| ZA (1) | ZA915109B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2847359A1 (de) * | 1977-10-31 | 1979-05-03 | Honda Motor Co Ltd | Verfahren zur nahtlosen herstellung von radfelgen |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5779365A (en) * | 1992-11-25 | 1998-07-14 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Temperature sensor for medical application |
| JP3375995B2 (ja) | 1992-11-25 | 2003-02-10 | ミネソタ マイニング アンド マニュファクチャリング カンパニー | 医療用温度センサ |
| US20040252748A1 (en) * | 2003-06-13 | 2004-12-16 | Gleitman Daniel D. | Fiber optic sensing systems and methods |
| US8277119B2 (en) * | 2006-12-19 | 2012-10-02 | Vibrosystm, Inc. | Fiber optic temperature sensor |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4042673A (en) * | 1973-11-02 | 1977-08-16 | General Electric Company | Novel diamond products and the manufacture thereof |
| US4124690A (en) * | 1976-07-21 | 1978-11-07 | General Electric Company | Annealing type Ib or mixed type Ib-Ia natural diamond crystal |
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