JPH052933B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、物体から放出される放射エネルギー
を検出して物体の温度を測定する放射温度計に関
し、特に、放射エネルギーを温度に変換する変換
器に関する。 〔従来の技術〕 周知のように、物体から放出される放射エネル
ギー強度と温度とは、第３図に示すように非線形
な関係にあり、一般の放射温度計では、放射エネ
ルギー強度に比例した検出器の電気信号が、たと
えば、対数特性を有する変換器で線形化されて温
度信号として出力されている。したがつて、放射
温度計全体としての精度、使い易さを向上させる
ためには、検出器のみならず、変換器の精度及び
機能性の向上を図る必要がある。 また近年、放射温度計のトレーサビリテイ
（traceability）の重要さが認識され、放射温度計
の校正技術が確立しつつある。このトレーサビリ
テイとは、使用する計測機器の指示が、公的な標
準に対して一定の精度内に収められていることを
意味し、トレーサビリテイ体系が確立されれば、
計測の信頼性、精度、整合性が所定の水準で常に
国全体にわたつて保証されることなる。 しかし、後述する理由により、校正により判明
した検出器の出力特性変化を正確かつ迅速に変換
器へ反映することができないために、トレーサビ
リテイの実効性を損なう場合が多い。 放射エネルギー強度を温度に変換するリニアラ
イザと呼ばれる温度変換器においては、従来、ダ
イオードによる折線近似、ログアンプ等によるア
ナログ処理が行われている。また最近は、特開昭
59−102128号公報に記載されているように、信号
を一旦Ａ／Ｄ変換部によりデイジタル信号に変換
したのち、マイクロコンピユータにより演算処理
を行うデイジタル処理も行われている。 これらの方法は、検出器の出力特性、すなわち
出力電気信号たとえば出力電圧と温度との関係
を、予め処理回路に内蔵しておいて、この関係に
基づき放射エネルギー強度を電気信号に変換する
ものである。この出力特性を処理回路に内蔵させ
る作業は、たとえば、メーカー出荷時に前記関係
を設定することにより行われる。これらの変換器
は、検出器に１対１の関係で組み合わされてい
る。これは、一般には検出器の出力特性にバラツ
キがあるのでこれを補正するためである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、放射温度計の検出器の出力特性
は、メーカー出荷時の出力特性から、素子の劣
化、ドリフト、レンズ・コーテイング劣化、汚れ
等の経年変化によりずれてくるのが普通である。
また場合によつては、出荷時当初から検出器と変
換器の特性間に不整合があり、その結果、大きな
温度測定誤差を生じる場合もある。 放射温度計の校正により、検出器の出力特性と
変換器の特性の間に不整合があり、その結果とし
て大きな温度測定誤差を生じていることが判明し
た場合、使用者は以下に述べる２つの方法によつ
て対処している。 １つの方法は、使用者が単に誤差を把握してお
いて、コンピユータの設定値を書き替える等の方
法により、その設定値を誤差分だけずらして補正
する方法である。 この方法について、温度制御を例に挙げて説明
する。いま、被校正放射温度計が温度制御用の検
出端であつて、たとえば、目標値1000℃において
制御する場合、被校正放射温度計の誤差が校正の
結果から−20℃であることが判つているとする。
この場合、使用者は、制御用のコントローラもし
くはコンピユータの目標値を1000℃から1020℃に
変更することによつて、実際の温度を1000℃に制
御することができる。しかし、このような対処の
仕方は、本来の測定装置の使用法からみると変則
的であり測定の精度が低下する等の不都合があ
る。すなわち、通常、測定温度範囲の数点でのみ
校正が行われるので、その温度における誤差しか
把握されていない。このため、各目標値での誤差
を補間等によつて求めて管理する必要がある。ま
た、誤差自体が測定温度によつて変化する場合が
多いため、正確に補正することは技術的にも難し
いという問題があつた。 他の方法は、使用者がメーカーに調整を依頼し
て誤差を補正するハードウエア的な処理の方法で
ある。 第４図はハードウエア的な調整の手順を示した
例である。この方法においては、通常、検出器の
零調整、スパン調整によつて、誤差が許容範囲に
収まるまで数サイクルの調整、校正が繰返され
る。したがつて、調整のために費やされる時間
的、コスト的損失は莫大なものとなる。なお、零
調整は、たとえば検出器信号系に設けられた直流
増幅器の零調整により、またスパン調整は、検出
器の絞りを変えることにより行われる。 第５図ａ〜ｆは校正によつて得られる代表的な
温度測定誤差のパターンを示す。同図ｃ，ｄ，
ｅ，ｆのように、温度と温度測定誤差が非線形な
関係にある場合、誤差を許容範囲に収めることは
検出器の零調整、スパン調整の方法では困難な場
合が多い。また、同図ａ，ｂのように単純な場合
でも、その調整には多くの時間と労力を要する。 更に大きな問題点は、上述のハードウエア的な
調整では、原理的に誤差が残つてしまうことであ
る。すなわち、この調整では、一次式 Ｙ＝AX＋Ｂ Ａ：ゲイン Ｂ：シフト量 に基づいて補正を行うため、誤差曲線が非直線で
ある場合、誤差が残る。なお、ゲインＡの調整が
スパン調整に相当し、シフト量Ｂの調整が零調整
に相当する。 本発明は、上述の問題点を解決するために案出
されたものであつて、校正の結果をただちに変換
器の特性調整に反映することができ、しかも、誤
差が少ない温度変換器を提供することを目的とし
たものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の放射温度計用変換器は、前記目的を達
成するため、真温度と検出器からの放射エネルギ
ー強度信号の間の関係を表す関数形が記憶され前
記検出器からの放射エネルギー強度信号を前記関
数形に基づくデイジタル演算により温度信号に変
換する手段と、前記検出器の校正によつて得られ
た新たな校正結果に基づいて外部から前記関数形
を書き替えるための再入力設定手段とを有するこ
とを特徴とする。 〔作 用〕 以下に、本発明の作用を具体的に説明する。 放射温度計においては、検出器からの放射エネ
ルギー強度に対応した信号は変換器により温度信
号に変換され、温度として表示される。 検出器、変換器等を含んだ特性は、たとえば、
経時変化、温度変化等に起因して本来の特性から
変動する。このため、放射温度計の使用毎に、或
いは定期的に、標準温度計を使用して校正を行
い、誤差が許容範囲内に収まるように被校正温度
計の調整を行う。 ここで、本発明においては、検出器として関数
形に基づく変換を行うものを使用すると共に、こ
の関数形を外部より書き替え可能としておく。そ
して、たとえば、実際に校正によつて得られた標
準温度計の真温度と被校正温度計の出力電圧のデ
ータを使つて、温度変換のための関数形を書き替
えることにより、ソフトウエア的に誤差を補正す
る。 ここで、校正の手順の一例について説明する。 (i) 一定の温度を保持している比較用黒体炉を標
準温度計と被校正温度計により覗き、各々の出
力を測定し温度に換算する。 (ii) 得られた各々の温度から誤差、すなわち、被
校正温度計と標準温度との差を算出する。 (iii) 上記(i)〜(ii)の手順を各校正温度ごとに繰り返
す。 これにより、第１表に示されるように、標準温
度計の真温度と被校正温度計の出力電圧の関係が
求まる。なお、ここでは、被校正温度計の出力電
圧とは、検出器の出力電圧を意味する。

【表】

〔実施例〕

以下、第１図を参照しながら実施例に基づいて
本発明の特徴を具体的に説明する。 図において、１は検出器の出力信号、２は校正
によつて得られた標準温度計の真温度と被校正温
度計の出力電圧の校正データ或いは予め求めた関
数形のパラメータを入力するデータ入力設定部で
ある。このデータ入力設定部２は、たとえば、キ
ーボード型、IC（集積回路）カード型、バーコー
ド型、磁気カード型、PROM（プログラム可能な
読み出し専用メモリ）チツプ型等のデイジタル信
号入力型のいずれでもよい。 検出器の出力信号１は、増幅回路３とローパス
フイルタ回路（図中、LPFで示す）４により、
十分な振幅を有し且つ高域成分が除去された安定
な信号となつて、Ａ／Ｄ変換部５でデイジタル信
号に変換される。 一方、前記のデータ入力設定部２には、予め校
正データ或いはパラメータが入力設定されてお
り、記憶部６ではこれらを記憶する。そして、こ
れらの校正データ或いはパラメータに基づいて関
数形が決定され、変換部７に書き込まれる。 そして、検出器の出力信号１に比例したＡ／Ｄ
変換部５からのデイジタル信号は、変換部７に書
き込まれている関数形すなわち温度変換式に基づ
いて温度に変換される。この変換部７には、予め
温度変換のための関数形たとえば前記ウイーンの
黒体放射式がプログラム化されており、Ａ／Ｄ変
換部５からのデイジタル信号を入力して演算を行
い、入力電圧数値に相当する温度数値へ変換す
る。 上述の関数形は、最新の校正データによつて書
き替えられるので、変換後の温度は誤差の極めて
少ないものとなる。この温度は、温度表示部８に
おいて表示されたのち、Ｄ／Ａ変換部９でアナロ
グ信号となり、線形化された電圧、電流信号１０
となつて出力される。このＤ／Ａ変換部９の出力
電圧と温度との関係の一例を第２表に示す。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、関数形
すなわち温度変換式に基づいて放射エネルギーを
温度に変換すると共に、この関数形を最新の校正
データによつて書き替えるようにしているので、
常に最新の校正データによる誤差のない測定が可
能となる。したがつて、信頼性の高い測温が可能
となると共に精度管理を行うことができ、高い質
の品質管理を行うことができる。また本発明によ
れば、校正と同時に得られる校正データ或いは関
数形を定めるパラメータを入力するだけで直ちに
調整が完了するため、短時間で調整が終了し、校
正及び調整に要する時間及びコストを大幅に削減
することができる。更に、本発明ではソフトウエ
ア的に補正を行つているので、校正データの数を
増やすだけで、殆ど誤差のない調整を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本装置の一実施例である放射温度計用
変換器の構成を示すブロツク図、第２図は本発明
による放射温度計用変換器を用いたときの校正手
続きを示す系統図、第３図は放射エネルギー強度
と温度の非線形な関係を示すグラフ、第４図は従
来の放射温度計の調整手続きを示す系統図、第５
図は校正によつて得られた代表的な誤差のパター
ンを示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 真温度と検出器からの放射エネルギー強度信
   号の間の関係を表す関数形が記憶され前記検出器
   からの放射エネルギー強度信号を前記関数形に基
   づくデイジタル演算により温度信号に変換する手
   段と、前記検出器の校正によつて得られた新たな
   校正結果に基づいて外部から前記関数形を書き替
   えるための再入力設定手段とを有することを特徴
   とする放射温度計用変換器。