JPH06347330A - 赤外線センサによる温度測定方法及び装置 - Google Patents
赤外線センサによる温度測定方法及び装置Info
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- JPH06347330A JPH06347330A JP5137528A JP13752893A JPH06347330A JP H06347330 A JPH06347330 A JP H06347330A JP 5137528 A JP5137528 A JP 5137528A JP 13752893 A JP13752893 A JP 13752893A JP H06347330 A JPH06347330 A JP H06347330A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 9
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- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 9
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- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 3
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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。 【構成】透過させる赤外線の波長域が夫々異なった光学
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、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１０とから構成し
た赤外線センサによる温度測定装置である。
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。 【構成】透過させる赤外線の波長域が夫々異なった光学
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、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１０とから構成し
た赤外線センサによる温度測定装置である。
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
の測定方法及び装置に関するものである。
の測定方法及び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 ……(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 ……(1) ただし、εは物体の放射率、C1，C2は定数である。
【０００４】従って対象とする波長の赤外線を光学フィ
ルタを通して赤外線センサに導き、放射エネルギ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。
ルタを通して赤外線センサに導き、放射エネルギ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。
【０００５】この際、透過させる赤外線の中心波長λに
対してある程度の幅Δλがある光学フィルタでは波長域
（λ，Δλ）、即ち（λ−Δλ／２）から（λ＋Δλ／
２）までの波長域の赤外線がセンサに導かれるので、こ
の赤外線センサで測定する放射エネルギＳ（λ，Δλ）
は次式のようになり、従って、この放射エネルギＳ
（λ，Δλ）と温度Ｔとの対応関係により温度を求めて
いる。
対してある程度の幅Δλがある光学フィルタでは波長域
（λ，Δλ）、即ち（λ−Δλ／２）から（λ＋Δλ／
２）までの波長域の赤外線がセンサに導かれるので、こ
の赤外線センサで測定する放射エネルギＳ（λ，Δλ）
は次式のようになり、従って、この放射エネルギＳ
（λ，Δλ）と温度Ｔとの対応関係により温度を求めて
いる。
【数１】
【０００６】しかし(1)式からわかるように、温度Ｔ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)、従って波長域（λ，Δλ）の放射エネルギＳ
（λ，Δλ）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がわ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。
一定であっても放射率εが変わると放射エネルギＥ
(λ)、従って波長域（λ，Δλ）の放射エネルギＳ
（λ，Δλ）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がわ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。
【０００７】即ち、図４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、
波長域（λ，Δλ）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)、(2)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、
波長域（λ，Δλ）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)、(2)式に対応する演算を行
い温度を求めている。
【０００８】
【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、温度の測定に先立って、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、温度の測定に先立って、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。
【０００９】
【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、夫々異なった波長域において測定し
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、夫々異なった波長域において測定し
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。
【００１０】そして本発明では、この方法を適用する装
置として、透過させる赤外線の波長域が夫々異なった光
学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当てはめて温度を求
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、透過させる赤外線の波長域が夫々異なった光
学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当てはめて温度を求
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。
【００１１】
【作用】温度Ｔの物体から放射される赤外線のうち、異
なった波長域（λ1，Δλ1）、（λ2，Δλ2）の夫々の
放射エネルギＳ（λ1，Δλ1）、Ｓ（λ2，Δλ2）は
(1)、(2)式に示されるように放射率εに依存するが、こ
れらの比Ｓ（λ2，Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）をとると
放射率εに関する項が消去されるので、この比Ｓ
（λ2，Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）の値は放射率εに依
存しなくなる。またこの比Ｓ（λ2，Δλ2）／Ｓ
（λ1，Δλ1）の値はλ1＜λ2とすると図２に示すよう
に、温度Ｔに関して単調減少関数となる。
なった波長域（λ1，Δλ1）、（λ2，Δλ2）の夫々の
放射エネルギＳ（λ1，Δλ1）、Ｓ（λ2，Δλ2）は
(1)、(2)式に示されるように放射率εに依存するが、こ
れらの比Ｓ（λ2，Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）をとると
放射率εに関する項が消去されるので、この比Ｓ
（λ2，Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）の値は放射率εに依
存しなくなる。またこの比Ｓ（λ2，Δλ2）／Ｓ
（λ1，Δλ1）の値はλ1＜λ2とすると図２に示すよう
に、温度Ｔに関して単調減少関数となる。
【００１２】従って比Ｓ（λ2，Δλ2）／Ｓ（λ1，Δ
λ1）と温度Ｔは１対１の対応となるため、比Ｓ（λ2，
Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）から温度Ｔを一意的に求め
ることができる。この比Ｓ（λ2，Δλ2）／Ｓ（λ1，
Δλ1）と温度Ｔとの対応関係は、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
Ｓ（λ2，Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）を、予め求めてい
る対応関係に当てはめることにより温度Ｔを算出するこ
とができる。
λ1）と温度Ｔは１対１の対応となるため、比Ｓ（λ2，
Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）から温度Ｔを一意的に求め
ることができる。この比Ｓ（λ2，Δλ2）／Ｓ（λ1，
Δλ1）と温度Ｔとの対応関係は、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
Ｓ（λ2，Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）を、予め求めてい
る対応関係に当てはめることにより温度Ｔを算出するこ
とができる。
【００１３】
【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４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４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。
【００１４】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、透過させる赤外線の波長域が夫々異な
った光学フィルタ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、透過させる赤外線の波長域が夫々異な
った光学フィルタ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。
【００１５】これらの各測定手段Ａ，Ｂは夫々波長域
（λ1，Δλ1）、（λ2，Δλ2）に対応する赤外線を透
過する光学フィルタ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４
ａ，４ｂと、その出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器５
ａ，５ｂとから構成している。
（λ1，Δλ1）、（λ2，Δλ2）に対応する赤外線を透
過する光学フィルタ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４
ａ，４ｂと、その出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器５
ａ，５ｂとから構成している。
【００１６】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。
【００１７】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、異なった波長域（λ1，Δλ1）、（λ
2，Δλ2）（但し、λ1＜λ2）における夫々の放射エネ
ルギの比Ｓ（λ2，Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）をとる
と、放射率εに関する項が消去されて、この比Ｓ
（λ2，Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）の値は放射率εに依
存しなくなると共に、温度Ｔに対して単調減少関数とな
る。従って放射率εに依存しない比Ｓ（λ2，Δλ2）／
Ｓ（λ1，Δλ1）を測定して、この単調減少関数に当て
はめることにより、温度Ｔを一意的に求めることができ
る。
る赤外線のうち、異なった波長域（λ1，Δλ1）、（λ
2，Δλ2）（但し、λ1＜λ2）における夫々の放射エネ
ルギの比Ｓ（λ2，Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）をとる
と、放射率εに関する項が消去されて、この比Ｓ
（λ2，Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）の値は放射率εに依
存しなくなると共に、温度Ｔに対して単調減少関数とな
る。従って放射率εに依存しない比Ｓ（λ2，Δλ2）／
Ｓ（λ1，Δλ1）を測定して、この単調減少関数に当て
はめることにより、温度Ｔを一意的に求めることができ
る。
【００１８】例えばλ1=4μm，Δλ1=0.5μm，λ2=8μ
m，Δλ2=0.2μmとしたときの温度Ｔと比Ｓ（λ2，Δλ
2）／Ｓ（λ1，Δλ1）との関係を計算すると図２に示
すような関係、即ち上述したように単調減少関数とな
る。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。後者の場合には、温度間隔は測定した
い精度や所要演算時間等に応じて、狭くしたり、広くし
たりすることができる。
m，Δλ2=0.2μmとしたときの温度Ｔと比Ｓ（λ2，Δλ
2）／Ｓ（λ1，Δλ1）との関係を計算すると図２に示
すような関係、即ち上述したように単調減少関数とな
る。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。後者の場合には、温度間隔は測定した
い精度や所要演算時間等に応じて、狭くしたり、広くし
たりすることができる。
【００１９】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域（λ1，
Δλ1）、（λ 2，Δλ2）における放射エネルギＳ
（λ1，Δλ1）、Ｓ（λ2，Δλ2）を測定する。次い
で、ステップＳ２において手段８により、比Ｓ（λ2，
Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）を算出し、この比の値を温
度導出手段１０に入力する。そして温度導出手段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。
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域（λ1，
Δλ1）、（λ 2，Δλ2）における放射エネルギＳ
（λ1，Δλ1）、Ｓ（λ2，Δλ2）を測定する。次い
で、ステップＳ２において手段８により、比Ｓ（λ2，
Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）を算出し、この比の値を温
度導出手段１０に入力する。そして温度導出手段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。
【００２０】例えば上記の波長域における測定により、
比Ｓ（λ2，Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）＝3.24となった
場合には、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。
比Ｓ（λ2，Δλ2）／Ｓ（λ1，Δλ1）＝3.24となった
場合には、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】
【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と放射エネルギの比Ｓ（λ2，Δλ2）／
Ｓ（λ1，Δλ1）との関係を表した説明図である。
Ｓ（λ1，Δλ1）との関係を表した説明図である。
【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】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 (2)
- 【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、夫々異なった波長域において測定して、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】 透過させる赤外線の波長域が夫々異なっ
た光学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
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5137528A JPH06347330A (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 赤外線センサによる温度測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5137528A JPH06347330A (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 赤外線センサによる温度測定方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347330A true JPH06347330A (ja) | 1994-12-22 |
Family
ID=15200788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5137528A Pending JPH06347330A (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 赤外線センサによる温度測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06347330A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2376365A (en) * | 2001-04-04 | 2002-12-11 | Noritake Co Ltd | Temperature measuring method and apparatus |
-
1993
- 1993-06-08 JP JP5137528A patent/JPH06347330A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2376365A (en) * | 2001-04-04 | 2002-12-11 | Noritake Co Ltd | Temperature measuring method and apparatus |
| US6817758B2 (en) | 2001-04-04 | 2004-11-16 | Noritake Co., Limited | Temperature distribution measuring method and apparatus |
| GB2376365B (en) * | 2001-04-04 | 2005-01-05 | Noritake Co Ltd | Temperature distribution measuring method and apparatus |
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