JPH06137953A - 赤外線センサによる温度測定方法及び装置並びに放射率測定方法及び装置 - Google Patents
赤外線センサによる温度測定方法及び装置並びに放射率測定方法及び装置Info
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- JPH06137953A JPH06137953A JP4285645A JP28564592A JPH06137953A JP H06137953 A JPH06137953 A JP H06137953A JP 4285645 A JP4285645 A JP 4285645A JP 28564592 A JP28564592 A JP 28564592A JP H06137953 A JPH06137953 A JP H06137953A
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- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 10
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims description 5
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
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- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】
【目的】温度測定対象の物体からの赤外線の放射エネル
ギによる温度を測定する温度測定装置において、物体の
放射率が分からなくても温度測定を行えるようにする。
面倒な作業を必要とせずに放射率の測定を行うことがで
きるようにする。 【構成】温度測定対象の物体からの赤外線の放射エネル
ギを、夫々異なった波長に対して測定して、それらの比
を求め、その値と温度との対応関係により温度を求め
る。
ギによる温度を測定する温度測定装置において、物体の
放射率が分からなくても温度測定を行えるようにする。
面倒な作業を必要とせずに放射率の測定を行うことがで
きるようにする。 【構成】温度測定対象の物体からの赤外線の放射エネル
ギを、夫々異なった波長に対して測定して、それらの比
を求め、その値と温度との対応関係により温度を求め
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は赤外線センサによる温度
と放射率の測定方法、並びにそれらの装置に関するもの
である。
と放射率の測定方法、並びにそれらの装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】温度計の一つとしての放射温度計は、以
下に示すように、温度測定対象の物体から放射される赤
外線の放射エネルギが、その物体の温度に依存すること
を利用したものである。
下に示すように、温度測定対象の物体から放射される赤
外線の放射エネルギが、その物体の温度に依存すること
を利用したものである。
【０００３】温度Ｔの物体から放射される波長λにおけ
る放射エネルギE(λ)は、次のプランクの放射式によっ
て表される。 E(λ)=εC1[λ5{exp(C2/λT)-1}]- 1 ただし、εは物体の放射率、C1，C2は定数である。
る放射エネルギE(λ)は、次のプランクの放射式によっ
て表される。 E(λ)=εC1[λ5{exp(C2/λT)-1}]- 1 ただし、εは物体の放射率、C1，C2は定数である。
【０００４】従って、赤外線センサによりE(λ)を測定
すれば上式から温度Tを求めることができる。しかし上
式から分かるように、温度が一定であっても放射率εが
変わると放射エネルギE(λ)も変わってしまうので、温
度Tを測定するためには放射率εが分かっていなければ
ならない。そこで従来の放射温度計では、放射率εを設
定する手段を有している。
すれば上式から温度Tを求めることができる。しかし上
式から分かるように、温度が一定であっても放射率εが
変わると放射エネルギE(λ)も変わってしまうので、温
度Tを測定するためには放射率εが分かっていなければ
ならない。そこで従来の放射温度計では、放射率εを設
定する手段を有している。
【０００５】即ち、図５は従来の放射温度計の構成を概
念的に表したもので、物体１から放射される赤外線は、
波長λの赤外線を透過させる光学フィルタ２を通して赤
外線センサ３により検知する。次いで、増幅器４により
所定のレベルまで増幅した後、Ａ／Ｄ変換器５によりＡ
／Ｄ変換してマイクロコンピュータ等の処理装置６に入
力し、処理装置６において設定手段７により放射率εを
設定して上記(1)式に対応する演算を行い温度を求めて
いる。
念的に表したもので、物体１から放射される赤外線は、
波長λの赤外線を透過させる光学フィルタ２を通して赤
外線センサ３により検知する。次いで、増幅器４により
所定のレベルまで増幅した後、Ａ／Ｄ変換器５によりＡ
／Ｄ変換してマイクロコンピュータ等の処理装置６に入
力し、処理装置６において設定手段７により放射率εを
設定して上記(1)式に対応する演算を行い温度を求めて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
放射温度計では、物体の温度を求める際に放射率が必須
であるので、温度の測定に先ち、この放射率を何らかの
方法で測定するか、黒体ペイント、黒体テープ等を用い
る方法により既知化しなければならず、作業が面倒であ
る。本発明はこのような課題を解決することを目的とす
るものである。
放射温度計では、物体の温度を求める際に放射率が必須
であるので、温度の測定に先ち、この放射率を何らかの
方法で測定するか、黒体ペイント、黒体テープ等を用い
る方法により既知化しなければならず、作業が面倒であ
る。本発明はこのような課題を解決することを目的とす
るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明では、温度測定対象の物体からの赤外線
の放射エネルギを、夫々異なった波長に対して測定し
て、それらの比を求め、その値と温度との対応関係によ
り温度を求める赤外線センサによる温度測定方法を提案
する。
ために、本発明では、温度測定対象の物体からの赤外線
の放射エネルギを、夫々異なった波長に対して測定し
て、それらの比を求め、その値と温度との対応関係によ
り温度を求める赤外線センサによる温度測定方法を提案
する。
【０００８】そして本発明では、この方法を適用する装
置として、夫々波長の異なった赤外線を透過させるフィ
ルタを通して温度測定対象の物体からの赤外線の放射エ
ネルギを測定する一対の測定手段と、これらの測定手段
で測定した放射エネルギに基づいて演算を行う演算手段
とから構成し、演算手段は、前記一対の測定手段で測定
した放射エネルギの比を求める手段と、この比と温度と
の予め求めた対応関係を記憶する記憶手段と、測定によ
り求めた比を上記対応関係にあてはめて温度を求める温
度導出手段とから構成した赤外線センサによる温度測定
装置を提案する。
置として、夫々波長の異なった赤外線を透過させるフィ
ルタを通して温度測定対象の物体からの赤外線の放射エ
ネルギを測定する一対の測定手段と、これらの測定手段
で測定した放射エネルギに基づいて演算を行う演算手段
とから構成し、演算手段は、前記一対の測定手段で測定
した放射エネルギの比を求める手段と、この比と温度と
の予め求めた対応関係を記憶する記憶手段と、測定によ
り求めた比を上記対応関係にあてはめて温度を求める温
度導出手段とから構成した赤外線センサによる温度測定
装置を提案する。
【０００９】また本発明では、上記方法で温度を求める
と共に、この求めた温度と、上記のいずれかの波長と、
その波長の放射エネルギとから放射率を求める放射率測
定方法を提案する。
と共に、この求めた温度と、上記のいずれかの波長と、
その波長の放射エネルギとから放射率を求める放射率測
定方法を提案する。
【００１０】そして、この方法を適用する装置として、
本発明では、上記装置の演算手段を、前記一対の測定手
段で測定した放射エネルギの比を求める手段と、この比
と温度との予め求めた対応関係を記憶する記憶手段と、
測定により求めた比を上記対応関係にあてはめて温度を
求める温度導出手段と、この求めた温度と、上記いずれ
かの波長と、その波長に対応する放射エネルギとから放
射率を求める放射率導出手段とから構成することを提案
する。
本発明では、上記装置の演算手段を、前記一対の測定手
段で測定した放射エネルギの比を求める手段と、この比
と温度との予め求めた対応関係を記憶する記憶手段と、
測定により求めた比を上記対応関係にあてはめて温度を
求める温度導出手段と、この求めた温度と、上記いずれ
かの波長と、その波長に対応する放射エネルギとから放
射率を求める放射率導出手段とから構成することを提案
する。
【００１１】
【作用】温度Tの物体から放射される赤外線のうち、異
なった波長λ1、λ2における夫々の放射エネルギE
(λ1)、E(λ2)の比E(λ1)/E(λ2)をとると、数１に示す
ように放射率εに関する項が消去され、従ってこの比E
(λ1)/E(λ2)の値は放射率εに依存しない。
なった波長λ1、λ2における夫々の放射エネルギE
(λ1)、E(λ2)の比E(λ1)/E(λ2)をとると、数１に示す
ように放射率εに関する項が消去され、従ってこの比E
(λ1)/E(λ2)の値は放射率εに依存しない。
【数１】 次に、数１をTで微分すると数２となる。
【数２】 数２においてλ1＜λ2とすると、数３となり、上記比E
(λ1)/E(λ2)は図２に示すように、温度Tに対して単調
減少関数となる。
(λ1)/E(λ2)は図２に示すように、温度Tに対して単調
減少関数となる。
【数３】
【００１２】従って比E(λ1)/E(λ2)と温度Tは１対１の
対応となり、比E(λ1)/E(λ2)から温度Tを一意的に求め
ることができる。この比E(λ1)/E(λ2)と温度Tとの上記
対応関係は、予めの計算により求めておくことができ、
従って実際の測定により求めた比E(λ1)/E(λ2)を、予
め求めている対応関係にあてはめることにより温度Tを
測定することができる。
対応となり、比E(λ1)/E(λ2)から温度Tを一意的に求め
ることができる。この比E(λ1)/E(λ2)と温度Tとの上記
対応関係は、予めの計算により求めておくことができ、
従って実際の測定により求めた比E(λ1)/E(λ2)を、予
め求めている対応関係にあてはめることにより温度Tを
測定することができる。
【００１３】また、このようにして求めた温度Tと、上
記のいずれかの波長λ1またはλ2と、その波長において
測定した放射エネルギE(λ1)またはE(λ2)を上記プラン
クの放射式に代入することにより、放射率εを求めるこ
とができる。
記のいずれかの波長λ1またはλ2と、その波長において
測定した放射エネルギE(λ1)またはE(λ2)を上記プラン
クの放射式に代入することにより、放射率εを求めるこ
とができる。
【００１４】
【実施例】次に本発明の実施例を図について説明する。
まず図１は本発明を適用する赤外線センサによる温度測
定装置の構成を概念的に表したものであり、図５に示す
従来の赤外線センサによる温度測定装置と同様の構成要
素には同一の符号を付している。
まず図１は本発明を適用する赤外線センサによる温度測
定装置の構成を概念的に表したものであり、図５に示す
従来の赤外線センサによる温度測定装置と同様の構成要
素には同一の符号を付している。
【００１５】図１に示すように、本発明を適用する放射
温度測定装置は、概して夫々波長の異なった赤外線を透
過させるフィルタ２ａ，２ｂを通して温度測定対象の物
体１からの赤外線の放射エネルギを測定する一対の測定
手段Ａ，Ｂと、これらの測定手段Ａ，Ｂで測定した放射
エネルギに基づいて演算を行う演算手段Ｃとから構成し
ている。
温度測定装置は、概して夫々波長の異なった赤外線を透
過させるフィルタ２ａ，２ｂを通して温度測定対象の物
体１からの赤外線の放射エネルギを測定する一対の測定
手段Ａ，Ｂと、これらの測定手段Ａ，Ｂで測定した放射
エネルギに基づいて演算を行う演算手段Ｃとから構成し
ている。
【００１６】これらの各測定手段Ａ，Ｂは、波長λ1，
λ2に対応する赤外線を透過するフィルタ２ａ，２ｂ
と、PbS検出器やサーミスタボロメータ等の赤外線セン
サ３ａ，３ｂと、これらの赤外線センサ３ａ，３ｂの出
力を増幅する増幅器４ａ，４ｂと、その出力をＡ／Ｄ変
換するＡ／Ｄ変換器５ａ，５ｂとから構成している。
λ2に対応する赤外線を透過するフィルタ２ａ，２ｂ
と、PbS検出器やサーミスタボロメータ等の赤外線セン
サ３ａ，３ｂと、これらの赤外線センサ３ａ，３ｂの出
力を増幅する増幅器４ａ，４ｂと、その出力をＡ／Ｄ変
換するＡ／Ｄ変換器５ａ，５ｂとから構成している。
【００１７】また演算手段Ｃは、マイクロコンピュータ
装置により構成しており、このマイクロコンピュータ装
置により、夫々の測定手段Ａ，Ｂで測定した放射エネル
ギの比を求める手段８と、この比と温度との予め求めた
対応関係を記憶する記憶手段９と、測定により得られた
比を対応関係にあてはめて温度を求める温度導出手段１
０とを構成している。
装置により構成しており、このマイクロコンピュータ装
置により、夫々の測定手段Ａ，Ｂで測定した放射エネル
ギの比を求める手段８と、この比と温度との予め求めた
対応関係を記憶する記憶手段９と、測定により得られた
比を対応関係にあてはめて温度を求める温度導出手段１
０とを構成している。
【００１８】上述したように温度Tの物体から放射され
る赤外線のうち、異なった波長λ1、λ2における夫々の
放射エネルギE(λ1)、E(λ2)の比E(λ1)/E(λ2)をとる
と、数１に示すように放射率εに関する項が消去され、
この比E(λ1)/E(λ2)の値は放射率εに依存しなくな
る。また数１をTで微分することにより得られる数２に
おいてλ1＜λ2とすると数３となり、比E(λ1)/E(λ2)
は温度Tに対して単調減少関数となる。従って測定によ
り比E(λ1)/E(λ2)が得られれば温度Tを一意的に求め得
ることがわかる。
る赤外線のうち、異なった波長λ1、λ2における夫々の
放射エネルギE(λ1)、E(λ2)の比E(λ1)/E(λ2)をとる
と、数１に示すように放射率εに関する項が消去され、
この比E(λ1)/E(λ2)の値は放射率εに依存しなくな
る。また数１をTで微分することにより得られる数２に
おいてλ1＜λ2とすると数３となり、比E(λ1)/E(λ2)
は温度Tに対して単調減少関数となる。従って測定によ
り比E(λ1)/E(λ2)が得られれば温度Tを一意的に求め得
ることがわかる。
【００１９】例えばλ1=4μm，λ2=11μmとしたときの
温度Tと比E(λ1)/E(λ2)の関係を計算すると図２に示す
ような関係となり、このような対応関係は記憶手段９に
直接の関係式あるいは近似式として、または所定の温度
間隔毎に計算して得られた有限個のデータのテーブルと
して記憶しておくことができる。
温度Tと比E(λ1)/E(λ2)の関係を計算すると図２に示す
ような関係となり、このような対応関係は記憶手段９に
直接の関係式あるいは近似式として、または所定の温度
間隔毎に計算して得られた有限個のデータのテーブルと
して記憶しておくことができる。
【００２０】以上の構成において温度の測定は、図３の
流れ図に示すように、まずステップS1において夫々の測
定手段Ａ，Ｂにより、夫々に対応する波長λ1、λ2にお
ける放射エネルギE(λ1)、E(λ2)を測定した後、ステッ
プS2において手段８により、比E(λ1)/E(λ2)を算出
し、この比の値を温度導出手段１０に入力する。この温
度導出手段１０はステップS3において、記憶手段９に予
め記憶している対応関係を参照し、手段８で得られた比
の値に対応する温度を導出する。例えば、上記の実施例
で示す波長における測定により、E(λ1)=3.7 [Kcal/m2・
hr]とE(λ2)=28.3[Kcal/m2・hr]が得られた場合には、E
(λ1)/E(λ2)=7.6となるので、図２に示す対応関係によ
り、温度T=50℃を求めることができる。
流れ図に示すように、まずステップS1において夫々の測
定手段Ａ，Ｂにより、夫々に対応する波長λ1、λ2にお
ける放射エネルギE(λ1)、E(λ2)を測定した後、ステッ
プS2において手段８により、比E(λ1)/E(λ2)を算出
し、この比の値を温度導出手段１０に入力する。この温
度導出手段１０はステップS3において、記憶手段９に予
め記憶している対応関係を参照し、手段８で得られた比
の値に対応する温度を導出する。例えば、上記の実施例
で示す波長における測定により、E(λ1)=3.7 [Kcal/m2・
hr]とE(λ2)=28.3[Kcal/m2・hr]が得られた場合には、E
(λ1)/E(λ2)=7.6となるので、図２に示す対応関係によ
り、温度T=50℃を求めることができる。
【００２１】本発明では以上の温度Tの測定に加え、放
射率εを測定することができる。このため上記演算手段
Ｃには上記手段８，９，１０に加え、温度導出手段１０
により求めた温度と、上記いずれかの波長と、その波長
に対応する放射エネルギとを、上記プランクの放射式に
あてはめて放射率εを求める放射率導出手段（図示省
略）を設ける。この放射率導出手段の作用は、図４の流
れ図におけるステップS4に対応する。例えば上述した実
施例においては、温度T=50℃、E(λ1)=3.7 [Kcal/m2・h
r]及びλ1=4μmをプランクの放射式に代入することによ
り、放射率ε=0.8が求まる。
射率εを測定することができる。このため上記演算手段
Ｃには上記手段８，９，１０に加え、温度導出手段１０
により求めた温度と、上記いずれかの波長と、その波長
に対応する放射エネルギとを、上記プランクの放射式に
あてはめて放射率εを求める放射率導出手段（図示省
略）を設ける。この放射率導出手段の作用は、図４の流
れ図におけるステップS4に対応する。例えば上述した実
施例においては、温度T=50℃、E(λ1)=3.7 [Kcal/m2・h
r]及びλ1=4μmをプランクの放射式に代入することによ
り、放射率ε=0.8が求まる。
【００２２】
【発明の効果】本発明は以上の通りであるので、次のよ
うな効果がある。 物体の放射率が分からなくても非接触で温度測定を
行うことができる。 面倒な作業を必要とせずに放射率の測定を行うこと
ができる。
うな効果がある。 物体の放射率が分からなくても非接触で温度測定を
行うことができる。 面倒な作業を必要とせずに放射率の測定を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する赤外線センサによる温度測定
装置の構成を概念的に表した系統図である。
装置の構成を概念的に表した系統図である。
【図２】温度Tと比E(λ1)/E(λ2)の関係を表した説明図
である。
である。
【図３】本発明による温度測定の流れを表した流れ図で
ある。
ある。
【図４】本発明による放射率測定の流れを表した流れ図
である。
である。
【図５】従来の赤外線センサによる温度測定装置の構成
を概念的に表した系統図である。
を概念的に表した系統図である。
１ 物体 ２，２ａ，２ｂ 光学フィルタ ３，３ａ，３ｂ 赤外線センサ ４，４ａ，４ｂ 増幅器 ５，５ａ，５ｂ Ａ／Ｄ変換器 ６ 処理装置 ７ 設定手段 ８ 比を求める手段 ９ 記憶手段 １０ 温度導出手段 Ａ，Ｂ 測定手段 Ｃ 演算手段
Claims (4)
- 【請求項１】 温度測定対象の物体からの赤外線の放射
エネルギを、夫々異なった波長に対して測定して、それ
らの比を求め、その値と温度との対応関係により温度を
求めることを特徴とする赤外線センサによる温度測定方
法 - 【請求項２】 夫々波長の異なった赤外線を透過させる
フィルタを通して温度測定対象の物体からの赤外線の放
射エネルギを測定する一対の測定手段と、これらの測定
手段で測定した放射エネルギに基づいて演算を行う演算
手段とから構成し、演算手段は、前記一対の測定手段で
測定した放射エネルギの比を求める手段と、この比と温
度との予め求めた対応関係を記憶する記憶手段と、測定
により求めた比を上記対応関係にあてはめて温度を求め
る導出手段とから構成したことを特徴とする赤外線セン
サによる温度測定装置 - 【請求項３】 温度測定対象の物体からの赤外線の放射
エネルギを、夫々異なった波長に対して測定して、それ
らの比を求め、その値と温度との対応関係により温度を
求めると共に、この求めた温度と、上記のいずれかの波
長と、その波長の放射エネルギとから放射率を求めるこ
とを特徴とする放射率測定方法 - 【請求項４】 夫々波長の異なった赤外線を透過させる
フィルタを通して温度測定対象の物体からの赤外線の放
射エネルギを測定する一対の測定手段と、これらの測定
手段で測定した放射エネルギに基づいて演算を行う演算
手段とから構成し、演算手段は、前記一対の測定手段で
測定した放射エネルギの比を求める手段と、この比と温
度との予め求めた対応関係を記憶する記憶手段と、測定
により求めた比を上記対応関係にあてはめて温度を求め
る温度導出手段と、この求めた温度と、上記いずれかの
波長と、その波長に対応する放射エネルギとから放射率
を求める放射率導出手段とから構成したことを特徴とす
る放射率測定装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4285645A JPH06137953A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 赤外線センサによる温度測定方法及び装置並びに放射率測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4285645A JPH06137953A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 赤外線センサによる温度測定方法及び装置並びに放射率測定方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06137953A true JPH06137953A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=17694219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4285645A Pending JPH06137953A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 赤外線センサによる温度測定方法及び装置並びに放射率測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06137953A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013236077A (ja) * | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai | 真空処理装置内の基板の温度を測定するための方法及びデバイス |
| JP2018017600A (ja) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 富士通株式会社 | 熱源探知装置、熱源探知方法、及び熱源探知プログラム |
| KR20190048705A (ko) * | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 주식회사 템퍼스 | 유리 투과형 온도 측정 장치 및 이를 구비하는 인덕션 가열 장치 |
-
1992
- 1992-10-23 JP JP4285645A patent/JPH06137953A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013236077A (ja) * | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai | 真空処理装置内の基板の温度を測定するための方法及びデバイス |
| US9443715B2 (en) | 2012-05-07 | 2016-09-13 | Advanced Micro-Fabrication Equipment Inc, Shanghai | Method and device for measuring temperature of substrate in vacuum processing apparatus |
| JP2018017600A (ja) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 富士通株式会社 | 熱源探知装置、熱源探知方法、及び熱源探知プログラム |
| KR20190048705A (ko) * | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 주식회사 템퍼스 | 유리 투과형 온도 측정 장치 및 이를 구비하는 인덕션 가열 장치 |
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