JPH0684326U

JPH0684326U - 赤外線放射温度計

Info

Publication number: JPH0684326U
Application number: JP3054993U
Authority: JP
Inventors: 俊之操谷; 秀次高田
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1993-05-16
Filing date: 1993-05-16
Publication date: 1994-12-02
Anticipated expiration: 2008-05-16
Also published as: JP2607800Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】シャッターの温度の変動に左右されにくくで
きるとともに、赤外線検出器の（雰囲気）温度の変動に
かかわらず、赤外線検出器の温度変化に容易に追従でき
る赤外線放射温度計を提供することを目的としている。【構成】放射温度計用焦電型赤外線検出器１と、測定
対象物Ｓから放射された赤外光を断続するシャッター２
とからなり、このシャッターが開かれた時には測定対象
物Ｓからの赤外光を受けることにより、測定対象物Ｓと
シャッター２との温度差に比例した出力を計測し、シャ
ッター２が、その表面が鏡面加工された鏡面加工部３を
検出器側に有し、かつ、赤外線検出器１が、雰囲気温度
を測温するサーミスタの温度補償用センサ４を内蔵して
いる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は赤外線放射温度計に関し、更に詳しくは、放射温度計用焦電型赤外線検出器と、測定対象物から放射された赤外光を断続するシャッターとからなり、このシャッターが開かれた時には測定対象物からの赤外光を受けることにより、測定対象物とシャッターとの温度差に比例した出力を計測する赤外線放射温度計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

赤外線放射温度計の光学系部分の従来の一般的な構成を図１０、図１１に示す。まず、図１０において、測定対象物Ｓから放射された赤外光は、まず、シャッター３１によって断続された後、放射温度計用焦電型赤外線検出器（以下、赤外線検出器という）３２の受光面３３に集光するため、シャッター手前および赤外線検出器手前に設けられたレンズ３４およびスリット３５を、それぞれ通過する。受光面３３は、シャッター３１による遮蔽時にはそのシャッターからの放射を受け、シャッター３１が開かれた時には測定対象物Ｓからの赤外光を受けることにより、赤外線検出器３２は、測定対象物Ｓとシャッター３１との温度差に比例した電圧Ｖ₁を出力する。

【０００３】従って、測定対象物Ｓの温度を正確に測定するには、測定対象物Ｓから放射された赤外光を効率良く受光面３３に集光することと、シャッター３１の温度を精度良く検出することが重要な要素である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

その対策として従来においては、図１０に示されるように、シャッター３１の近傍に温度センサ３６を設けてシャッター表面の温度を測定して前記出力Ｖ₁を補正することが提案されている。

【０００５】ところが、シャッター３１として用いられる部材は、一般に、熱容量が小さく、シャッター温度はシャッター周囲の温度の変動に大きく左右される。このため、シャッター周囲の温度の急激な変化に対しては、前記出力補正により測定対象物の温度が正確に測定されるという補償が難しい。例えば、赤外線放射温度計の指示値が温度ドリフトに対して過渡的にふらつきを生じて実際に用いる上での測定確度が制限される一つの要因を招いてしまう。

【０００６】また、図１１に示すように、シャッター４１を低い赤外放射率ε_r（＜０．２）を有する材料で構成することにより、シャッター温度の変動による前記出力Ｖ ₁ への影響を減らし、赤外線検出器４２の出力として、新たに、測定対象物Ｓと赤外線検出器４２自体の温度との温度差に比例した電圧Ｖ₂を出力するようにするために、赤外線検出器４２の近傍に赤外線検出器４２の周囲雰囲気温度を測温するサーミスタ４３を設けた赤外線放射温度計が提案されている（特開昭６０− １８７８２９号公報）。

【０００７】この場合、前記公報の赤外線放射温度計は、シャッター温度を精度良く測温するためのダイオード等の測温センサを不要にできるという利点と、赤外線検出器４２の近傍へのサーミスタ４３の取付け構造も比較的容易にできるという利点を有する。しかし、前記公報の赤外線放射温度計では、赤外線検出器４２を測温するサーミスタ４３を設けることで測定対象物の温度を正確に測定できるというものの、赤外線検出器周囲の温度の急激な変化に対しては周囲のみならず、ましてや検出器４２内の温度変化にまで追従するのが容易では無く、やはり、上述したように、赤外線放射温度計の指示値の温度ドリフトに対する補償が十分であるというところ迄到達するのは難しい。また、赤外線検出器内の温度変化に追従できるように、検出器全体を一定温度に温調することも提案されているが取付けのための構造を必要としたり、コスト高になるおそれがある。

【０００８】本考案はこのような実情に鑑みてなされ、シャッターの温度の変動に左右されにくくできるとともに、赤外線検出器の（雰囲気）温度の変動にかかわらず、赤外線検出器の温度変化に容易に追従できる赤外線放射温度計を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この考案は、放射温度計用焦電型赤外線検出器と、測定対象物から放射された赤外光を断続するシャッターとからなり、このシャッターが開かれた時には測定対象物からの赤外光を受けることにより、測定対象物とシャッターとの温度差に比例した出力を計測する赤外線放射温度計において、前記シャッターが、この表面が鏡面加工された鏡面加工部を有し、かつ、前記放射温度計用焦電型赤外線検出器が、この雰囲気温度を測温する温度補償用センサを内蔵している赤外線放射温度計である。

【００１０】この考案における放射温度計用焦電型赤外線検出器としては、金属ステム上に固定して載置された基板と、この基板に実装される受光素子と、前記基板の受光素子側および／または反対側に実装される受光部のプリアンプ部品と、受光素子側から受光素子およびプリアンプ部品を覆う金属キャップと、この金属キャップに設けられた光学フィルタとからなり、一方、温度補償用センサが前記基板を挟んで受光素子側と反対側に実装されているものを挙げることができる。

【００１１】さらに、基板が両面を連通する開孔を有し、温度補償用センサが前記開孔に臨んで前記基板上に取付けられていたり（図２参照）、基板が両面を連通する開孔を有し、温度補償用センサが前記開孔に臨んで金属ステム上に取付ける（図７参照）のが前記放射温度計用焦電型赤外線検出器（以下、赤外線検出器という）の小型化に寄与できる点からしても好ましい。

【００１２】また、赤外線検出器の受光素子としては、受光部の受光電極を光学フィルタ側に有し、受光電極に対する共通電極を基板側に有する焦電材料からなり、この焦電出力をＪ−ＦＥＴおよびチップ抵抗などのプリアンプを通してインピーダンス変換して出力するための電源端子（Ｖ_DD）、アース端子（Ｅ）、焦電出力端子（Ｖ_s）と、温度補償用センサの温度出力端子（Ｖ_th）とを備えたものが挙げられる。そして、赤外線検出器は、電源端子（Ｖ_DD）、アース端子（Ｅ）、焦電出力端子（Ｖ_s）および一端が前記アース端子に接続されている温度出力端子の４ピン端子を有したり、前記の焦電出力端子と完全に独立させて、電源端子（Ｖ_DD）、アース端子（Ｅ）および焦電出力端子（Ｖ_s）と、２組の温度出力端子（Ｖ_th ₁ ）（Ｖ_th2）とで５ピン端子を有するものに構成してもよい。この５ピン端子の場合は、ピン数が増えるという欠点があるが、温度補償用センサの温度補償回路の選択の自由度が広がるとともに、耐雑音性という面でも有利である。

【００１３】この考案における温度補償用センサとしては、公知のサーミスタ、または、ダイオードが使用される。

【００１４】この考案における赤外線放射温度計は、例えば、測定対象物から放射された赤外光が通過する方向に、レンズ、複数のスリットを備えたレンズホルダ、シャッターが取付けられたシャッター取付部および放射温度計用焦電型赤外線検出器用ホルダが、順次、配置されてなるもの（図１参照）を挙げることができる。

【００１５】図６および図１２は、本考案の赤外線検出器を用いた赤外線放射温度計および従来例の指示値の温度ドリフトに対する補償特性をそれぞれ示す。図６および図１２から、焦電出力曲線Ｒと周囲温度変化曲線Ｆを本考案と従来とで同一にした場合、焦電出力曲線Ｒと温度出力曲線Ｐ，Ｑから得られる計測信号に対応する計測曲線Ｈ，Ｉを比較すると、領域Ｃで示す計測曲線Ｉの極小部分の方が、領域Ｄで示す計測曲線Ｈの極小部分のものより遅れていることが分かる。このことは、周囲温度変化曲線Ｆが急激に変化しても、従来例の温度補償用センサの温度出力曲線Ｑより赤外線検出器に内蔵した温度補償用センサの温度出力曲線Ｐの方が曲線Ｆで示す周囲温度変化に追随しやすく、そのため立ち上がりが速いということを示している。

【００１６】

【作用】本考案では、シャッターの表面に鏡面加工部を形成しているので、赤外線検出器の出力がシャッター温度の変動による出力への影響を低減できるとともに、赤外線検出器が、検出器内外の雰囲気温度を測温する温度補償用センサを内蔵していることから、検出器の温度変化に追従しやすく、検出器全体を温調しなくても、比較的良好な補償特性を得ることができる効果がある。また、従来のような赤外線検出器の近傍へのサーミスタの取付けのための取付け構造を必要とすることなく、比較的容易に温度補償用センサを検出器に内蔵でき、かつ取付工程も削減できる。

【００１７】

【実施例】

以下にこの考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この考案は、それによって限定を受けるものではない。図１〜図６はこの考案の一実施例を示す。図１〜図３において、赤外線放射温度計は、放射温度計用焦電型赤外線検出器（以下、赤外線検出器という）１と、測定対象物Ｓから放射された赤外光を断続するシャッター２とからなり、このシャッターが開かれた時には測定対象物Ｓからの赤外光を受けることにより、測定対象物Ｓとシャッター２との温度差に比例した出力を計測するものである。この赤外線放射温度計は、シャッター２が、その表面が鏡面加工された鏡面加工部３を検出器側に有し、かつ、赤外線検出器１が、雰囲気温度を測温するサーミスタの温度補償用センサ４を内蔵している。

【００１８】更に、赤外線検出器１が、金属ステム５上に固定して載置された基板６と、この基板に実装される受光素子７と、基板６の両面に形成された導体パターン上に実装される、受光部８のプリアンプ部品９ａ〜９ｃと、受光素子側から受光素子７およびプリアンプ部品９ａ〜９ｃを覆う金属キャップ１０と、この金属キャップに設けられた光学フィルタ１１とからなり、一方、サーミスタ（温度補償用センサ）４が基板６を挟んで受光素子側と反対側に実装されている。この際、基板６が両面を連通する開孔６ａを有し、サーミスタ４が開孔６ａに臨んで基板上に取付けられている。

【００１９】また、シャッター２はステンレス、または、鉄からなり、０．２ｍｍの厚みを有し、鏡面加工部３は金（Ａｕ）膜からなり、一方、光学フィルタ１１は、透過特性に波長選択性を持たせた、例えば、８μｍカット用フィルタ（カットオンフィルタ）が使用される。そして、赤外線放射温度計は、図１に示すように、測定対象物Ｓから放射された赤外光が通過する方向（符号１５で示す矢印の方向）に、レンズ１２、複数のスリット１３，１４を備えたレンズホルダ１６、シャッター２が取付けられたシャッター取付部１７および赤外線検出器取付用ホルダ１８が、順次、配置されてなる。

【００２０】さらに、受光素子７が、受光部８としての受光電極１９，１９を光学フィルタ１１側に有し、受光電極１９に対する共通電極２０を基板６側に有する焦電材料からなり、この焦電出力をＪ−ＦＥＴおよびゲートバイアス抵抗（チップ抵抗）Ｒ_Gなどのプリアンプ９ａ〜９ｃを通してインピーダンス変換して出力するための電源端子（Ｖ_DD）、アース端子（Ｅ）、焦電出力端子（Ｖ_s）と、温度補償用センサの温度出力端子（Ｖ_th）とを赤外線放射温度計は備えている。そして、赤外線検出器１は、電源端子（Ｖ_DD）、アース端子（Ｅ）、焦電出力端子（Ｖ_s）および一端が前記アース端子（Ｅ）に接続されている温度出力端子（Ｖ_th）の４ピン端子を有する（図４、図５参照）。すなわち、図４に示すように、サーミスタ４の接続を、アース端子（Ｅ）と温度出力端子（Ｖ_th）に接続してある。そして、図１において、焦電出力端子（Ｖ_s）から増幅回路Ｚを通過した焦電出力と、温度出力端子（Ｖ_th）からの温度出力との温度差に比例した計測信号が基準器Ｋから出力される。

【００２１】この実施例のものは、上記構成を有するから、シャッター２の表面に鏡面加工部３を形成しているので、赤外線検出器１の出力がシャッター温度の変動による出力への影響を低減できるとともに、赤外線検出器１が、該検出器内外の雰囲気温度を測温するサーミスタ４を内蔵していることから、検出器１の温度変化に追従しやすく、検出器全体を温調しなくても、比較的良好な補償特性を得ることができる。また、従来のような赤外線検出器の近傍へのサーミスタの取付けのための取付け構造を必要とすることなく、比較的容易にサーミスタ４を検出器１に内蔵できる。

【００２２】なお、このサーミスタ４は、公知のものを使用してもよいし、基板９上にパターン形成した小型化されたものでもよい。要するに、赤外線検出器１に内蔵できるように、サーミスタ部品実装に必要なスペースが赤外線検出器１内に確保されていればよい。温度補償用センサがダイオードの場合も同様である。

【００２３】図７は、基板６が両面を連通する開孔６ａを有し、サーミスタ４が開孔６ａに臨んで金属ステム１０上に取付けられているこの考案の他の実施例を示す。そして、受光部８のプリアンプ部品９が基板６の受光素子側のみに実装されている。

【００２４】また、本実施例では、上記実施例のように、赤外線検出器１をアース端子に接続されている温度出力端子を含む４ピン端子で構成してもよいが、赤外線検出器１を、前記の焦電出力端子と完全に独立させて、電源端子（Ｖ_DD）、アース端子（Ｅ）および焦電出力端子（Ｖ_s）と、２組の温度出力端子（Ｖ_th1）（Ｖ_th2 ）とで５ピン端子を有するものに構成してもよい（図８、図９参照参照）。この５ピン端子の場合は、ピン数が増えるという欠点があるが、温度補償用センサ４の温度補償回路の選択の自由度が広がるとともに、耐雑音性という面でも有利である。

【００２５】

【考案の効果】

以上のようにこの考案によれば、シャッターの表面に鏡面加工部を形成しているので、赤外線検出器の出力がシャッター温度の変動による出力への影響を低減できるとともに、赤外線検出器が、検出器内外の雰囲気温度を測温する温度補償用センサを内蔵していることから、検出器の温度変化に追従しやすく、検出器全体を温調しなくても、比較的良好な補償特性を得ることができる効果がある。また、従来のような赤外線検出器の近傍へのサーミスタの取付けのための取付け構造を必要とすることなく、比較的容易に温度補償用センサを検出器に内蔵でき、、かつ取付工程も削減できる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例を示す全体構成説明図であ
る。

【図２】上記実施例における要部斜視図である。

【図３】上記実施例における要部構成説明図である。

【図４】上記実施例における要部の等価回路図である。

【図５】上記実施例における簡略化した要部構成説明図
である。

【図６】上記実施例における赤外線放射温度計の指示値
の温度ドリフトに対する補償特性を一般的に示す特性図
である。

【図７】この考案の他の実施例を示す要部斜視図であ
る。

【図８】上記他の実施例における要部の等価回路図であ
る。

【図９】上記他の実施例における簡略化した要部構成説
明図である。

【図１０】従来例を示す全体構成説明図である。

【図１１】もう１つの従来例を示す全体構成説明図であ
る。

【図１２】従来の赤外線放射温度計の指示値の温度ドリ
フトに対する補償特性を一般的に示す特性図である。

【符号の説明】

１…赤外線検出器（放射温度計用焦電型赤外線検出
器）、２…シャッター、３…鏡面加工部、４…サーミス
タ（温度補償用センサ）、Ｓ…測定対象物、Ｖ_DD…電源
端子、Ｅ…アース端子、Ｖ_s…焦電出力端子、Ｖ_th，Ｖ
_th1，Ｖ_th2…温度出力端子。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】放射温度計用焦電型赤外線検出器と、測
定対象物から放射された赤外光を断続するシャッターと
からなり、このシャッターが開かれた時には測定対象物
からの赤外光を受けることにより、測定対象物とシャッ
ターとの温度差に比例した出力を計測する赤外線放射温
度計において、前記シャッターが、その表面が鏡面加工
された鏡面加工部を有し、かつ、前記放射温度計用焦電
型赤外線検出器が、雰囲気温度を測温する温度補償用セ
ンサを内蔵している赤外線放射温度計。
【請求項２】放射温度計用焦電型赤外線検出器が、金
属ステム上に固定して載置された基板と、この基板に実
装される受光素子と、前記基板の受光素子側および／ま
たは反対側に実装される受光部のプリアンプ部品と、受
光素子側から受光素子およびプリアンプ部品を覆う金属
キャップと、この金属キャップに設けられた光学フィル
タとからなり、一方、温度補償用センサが前記基板を挟
んで受光素子側と反対側に実装されている請求項１に記
載の赤外線放射温度計。
【請求項３】基板が両面を連通する開孔を有し、温度
補償用センサが前記開孔に臨んで前記基板上に取付けら
れている請求項２に記載の赤外線放射温度計。
【請求項４】基板が両面を連通する開孔を有し、温度
補償用センサが前記開孔に臨んで金属ステム上に取付け
られている請求項２に記載の赤外線放射温度計。