JPH0687037B2 - 非接触温度計測装置 - Google Patents
非接触温度計測装置Info
- Publication number
- JPH0687037B2 JPH0687037B2 JP2181046A JP18104690A JPH0687037B2 JP H0687037 B2 JPH0687037 B2 JP H0687037B2 JP 2181046 A JP2181046 A JP 2181046A JP 18104690 A JP18104690 A JP 18104690A JP H0687037 B2 JPH0687037 B2 JP H0687037B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat generation
- frequency
- measuring device
- temperature measuring
- contact temperature
- Prior art date
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気的デバイス等に非接触でその電気的デバイ
ス等の温度を計測する非接触温度計測装置に関するもの
である。
ス等の温度を計測する非接触温度計測装置に関するもの
である。
電気的デバイス装置の発熱は、その動作状態の監視、信
頼性評価等に重要な因子である。したがって、非接触的
に高精度で被測定デバイスあるいはそのなかでの特定発
熱点からの発熱量、位置などを計測することはデバイス
技術上要望されていた。
頼性評価等に重要な因子である。したがって、非接触的
に高精度で被測定デバイスあるいはそのなかでの特定発
熱点からの発熱量、位置などを計測することはデバイス
技術上要望されていた。
このため、デバイスの表面温度を計測する際に、非接触
的に測定するためには、遠赤外線の波長において輻射量
を受光して計量することがよい。従来この目的で、たと
えばサーモグラフィとして知られている技術がある。こ
のサーモグラフィによれば遠赤外線による温度分布を画
像化することができる。
的に測定するためには、遠赤外線の波長において輻射量
を受光して計量することがよい。従来この目的で、たと
えばサーモグラフィとして知られている技術がある。こ
のサーモグラフィによれば遠赤外線による温度分布を画
像化することができる。
しかしながら、上記のサーモグラフィにおいては、温
度、感度ないし位置の分解能は十分でなく、例えば、電
気的デバイスの微小部分の発熱点を詳細に計測して解析
するためには満足なものではなかった。
度、感度ないし位置の分解能は十分でなく、例えば、電
気的デバイスの微小部分の発熱点を詳細に計測して解析
するためには満足なものではなかった。
本発明はこの要求に対応するべく発明されたものであっ
て、比較的安価な装置によって、さらに高い測度感度お
よび位置分解能を得ることができる装置を提供すること
を目的とする。この目的が達成されれば、工業上重要な
用途、たとえば半導体デバイス、プリント板、その他の
電気製品の検査に適用することができ、その効果は大き
い。
て、比較的安価な装置によって、さらに高い測度感度お
よび位置分解能を得ることができる装置を提供すること
を目的とする。この目的が達成されれば、工業上重要な
用途、たとえば半導体デバイス、プリント板、その他の
電気製品の検査に適用することができ、その効果は大き
い。
本発明はこのような課題を解消するためになされたもの
で、検査すべきデバイスに対してこれに接続すべき電源
のうち、少なくとも１つを低周波で変調する手段と、デ
バイスからの発熱温度上昇による赤外線発光を受光する
手段と、その受光出力を上記低周波と同じかまたはそれ
と関係づけられる周波数で同期検波して狭帯域周波数フ
ィルターを通過させる手段と、発光状態の強度や位置を
決定して記録する手段とを含むことを特徴とするもので
ある。もちろん、ここでいう発熱の測定とは、適当な遠
赤外線の波長たとえば４ないし10μｍの輻射量を指すの
で、被測定体の温度とその面積、放射立体角、輻射能等
の情報を含み、ここでは、温度と表現するものである。
で、検査すべきデバイスに対してこれに接続すべき電源
のうち、少なくとも１つを低周波で変調する手段と、デ
バイスからの発熱温度上昇による赤外線発光を受光する
手段と、その受光出力を上記低周波と同じかまたはそれ
と関係づけられる周波数で同期検波して狭帯域周波数フ
ィルターを通過させる手段と、発光状態の強度や位置を
決定して記録する手段とを含むことを特徴とするもので
ある。もちろん、ここでいう発熱の測定とは、適当な遠
赤外線の波長たとえば４ないし10μｍの輻射量を指すの
で、被測定体の温度とその面積、放射立体角、輻射能等
の情報を含み、ここでは、温度と表現するものである。
本願発明がその本質とするところは、単なる遠赤外線を
受光して撮像を行うのではなく、低周波で断続した画像
を作り、その信号の同期検波を行って画像化するもので
ある。
受光して撮像を行うのではなく、低周波で断続した画像
を作り、その信号の同期検波を行って画像化するもので
ある。
本発明の第１の特長とするところは、信号対雑音比を高
くするためになされた発明工夫である。つまり、被測定
デバイスに印加する電源を低周波で変調ないし断続し、
これによる発熱点からの熱輻射を受け、出力電気信号を
狭帯域で同期検波することによって信号対雑音比を向上
せしめる手段を持つことである。
くするためになされた発明工夫である。つまり、被測定
デバイスに印加する電源を低周波で変調ないし断続し、
これによる発熱点からの熱輻射を受け、出力電気信号を
狭帯域で同期検波することによって信号対雑音比を向上
せしめる手段を持つことである。
これが有効となる理由は、発熱現象は被測定点の熱容
量、熱伝導度で定まる。おそい時定数を有するので、電
源の低周波変調を、たとえば10Hzのように低くできるた
め狭帯域化が可能であることであり、信号対雑音比を著
しく向上させることができる。この際、遠赤外域受光器
もそのような低周波でのみ動作すればよいので、簡単な
構成でも使用できる特長が生ずる。
量、熱伝導度で定まる。おそい時定数を有するので、電
源の低周波変調を、たとえば10Hzのように低くできるた
め狭帯域化が可能であることであり、信号対雑音比を著
しく向上させることができる。この際、遠赤外域受光器
もそのような低周波でのみ動作すればよいので、簡単な
構成でも使用できる特長が生ずる。
さらに、このような受光器を１次元または２次元に配列
しておき、これからの出力から、被測定物上の発熱点の
空間的分布を再構成して画像化することができる。
しておき、これからの出力から、被測定物上の発熱点の
空間的分布を再構成して画像化することができる。
本発明の第２の特長は、該発熱点の分布を解析できる点
にある。即ち、上記同期検波の際に周期的温度波形での
位相部分の情報を判定することができ、それによって被
測定デバイス位置における温度波形の基準駆動波波形に
対するタイミングずれを分析することができる。
にある。即ち、上記同期検波の際に周期的温度波形での
位相部分の情報を判定することができ、それによって被
測定デバイス位置における温度波形の基準駆動波波形に
対するタイミングずれを分析することができる。
また、このとき、必要に応じて、上記画像化された発熱
分布の最大点又は重心点をとって、拡がった発熱領域の
うち、実際の発熱点ないしその中間点を指示させる演算
を行えば、空間的分解能が向上して、実用上有用であ
る。
分布の最大点又は重心点をとって、拡がった発熱領域の
うち、実際の発熱点ないしその中間点を指示させる演算
を行えば、空間的分解能が向上して、実用上有用であ
る。
このようなことができるのは、被測定対象物の平面内方
向において比熱および熱伝導度が一定であることが必要
である。特に対象としている半導体、プリント基板等で
は一般に周辺部を除き、この要請は満たされている。も
ちろん特別の既知の補正を加えることで複雑な形状の解
析もできる。
向において比熱および熱伝導度が一定であることが必要
である。特に対象としている半導体、プリント基板等で
は一般に周辺部を除き、この要請は満たされている。も
ちろん特別の既知の補正を加えることで複雑な形状の解
析もできる。
このような空間的分析のときに、上記同期検波による位
相の識別が有用である。即ち、温度分布はしばしば拡大
して隣接する発熱点分布と重複する場合が多いが、位相
情報を利用して識別することができる。それは、ある一
点での温度変動波形のずれはその点の周辺の熱伝導時定
数で決まる位相情報を有しており、従って時間と周波数
の関数となっているため、駆動周波数を変化させればそ
のときの位相の変化によって識別することができる。こ
れによって既知の標準状態と比較することにより、基板
媒質における熱伝導状態の異常や、発熱体の発熱異常な
ど故障解析に必要な情報を得ることができる。
相の識別が有用である。即ち、温度分布はしばしば拡大
して隣接する発熱点分布と重複する場合が多いが、位相
情報を利用して識別することができる。それは、ある一
点での温度変動波形のずれはその点の周辺の熱伝導時定
数で決まる位相情報を有しており、従って時間と周波数
の関数となっているため、駆動周波数を変化させればそ
のときの位相の変化によって識別することができる。こ
れによって既知の標準状態と比較することにより、基板
媒質における熱伝導状態の異常や、発熱体の発熱異常な
ど故障解析に必要な情報を得ることができる。
本発明における第３の特長は、上記電源の断続方法を単
なるオン・オフではなく、特定のパターンに従う断続と
することができる点にある。このとき有用な方法は、擬
似ランダム雑音パターン（たとえばＭ系列信号）を作り
出し、この繰返しパターンに従う変調を加えることであ
る。特に、擬似的にランダムな雑音パターンを作って、
これにより電源をオンオフ駆動したとき、これによる測
定温度パターンがその応答関数として得られるが、それ
と基準駆動パターンとの自己相関を計算することによっ
て、基準波形との相対的位相を確定することができる。
この方法の原理は公知であり、その利点は決定誤差が小
さいこと、擬似ランダムの周期に対して細かい相対的位
相ズレを精度よく決定できること、背景雑音に対してSN
比高く計算結果を得られるところにある。このような処
理の利点は、単一パルスに相当するエネルギーを多数パ
ルスに分散して加えているために、擬似ランダムパルス
繰返し数の平方根に相当するだけ信号対雑音比の改善が
あることである。
なるオン・オフではなく、特定のパターンに従う断続と
することができる点にある。このとき有用な方法は、擬
似ランダム雑音パターン（たとえばＭ系列信号）を作り
出し、この繰返しパターンに従う変調を加えることであ
る。特に、擬似的にランダムな雑音パターンを作って、
これにより電源をオンオフ駆動したとき、これによる測
定温度パターンがその応答関数として得られるが、それ
と基準駆動パターンとの自己相関を計算することによっ
て、基準波形との相対的位相を確定することができる。
この方法の原理は公知であり、その利点は決定誤差が小
さいこと、擬似ランダムの周期に対して細かい相対的位
相ズレを精度よく決定できること、背景雑音に対してSN
比高く計算結果を得られるところにある。このような処
理の利点は、単一パルスに相当するエネルギーを多数パ
ルスに分散して加えているために、擬似ランダムパルス
繰返し数の平方根に相当するだけ信号対雑音比の改善が
あることである。
このような操作は通常デジタル演算によってなされる
が、本発明の対象となる発熱現象の場合には、極めて低
周波なので、デジタル変換および演算は容易に行うこと
がででき雑音も少くてすむ。
が、本発明の対象となる発熱現象の場合には、極めて低
周波なので、デジタル変換および演算は容易に行うこと
がででき雑音も少くてすむ。
この方法の利点は、通常のオン・オフよりも等価的に大
きな変調信号を印加したことに相当する出力を得ること
ができる点である。もし実際にそのように大きな電源信
号を加えたとしたら、被測定デバイスは当然に正規の動
作をしなくなるのであるが、本発明によれば上記のよう
に、等価的に出力信号を大きくすることが可能である。
きな変調信号を印加したことに相当する出力を得ること
ができる点である。もし実際にそのように大きな電源信
号を加えたとしたら、被測定デバイスは当然に正規の動
作をしなくなるのであるが、本発明によれば上記のよう
に、等価的に出力信号を大きくすることが可能である。
同期検波と低周波狭帯域フィルターとの併用によって信
号対雑音比を改良する技術は公知であるが、以上説明し
たように本願発明では、特に、被測定対象デバイスに通
電発熱することによる発熱点分布を計測する手段と組合
わせるときにそれらのもつ特長とよく整合するために極
めて有利な発明となる。
号対雑音比を改良する技術は公知であるが、以上説明し
たように本願発明では、特に、被測定対象デバイスに通
電発熱することによる発熱点分布を計測する手段と組合
わせるときにそれらのもつ特長とよく整合するために極
めて有利な発明となる。
Claims (4)
- 【請求項１】検査すべきデバイスに対して、これに接続
すべき電源のうち少なくとも１つを低周波で変調する手
段と、デバイスからの発熱温度上昇による赤外線発光を
受光する手段と、その受光出力を上記低周波と同じかま
たはそれと関係づけられる周波数で同期検波し狭帯域周
波数フィルターを通過させる手段と、発熱状態の温度ま
たはその位置を決定して記録する手段と、同期検波時に
上記低周波波形に対する位相情報を抽出する手段と、こ
れらによって被測定物表面温度の低周波交流的変動を表
示する手段と、必要により２次元画像化する手段とを備
え、該位相情報を被測定時の時定数などのデータとして
取得できるようになされたことを特徴とする非接触温度
計測装置。 - 【請求項２】請求項１において、発光強度を評価する際
に、電源を印加しない場合との出力の差をとる手段を含
むことにより、発熱前後の差を表示できるようになされ
たことを特徴とする非接触温度計測装置。 - 【請求項３】請求項１において、発熱点の位置座標を決
定する際に、その赤外輝度分布を演算することにより、
輝度重心座標ないし最輝度点を決定する手段を含むこと
を特徴とする非接触温度計測装置。 - 【請求項４】請求項１において、電源の変調手段に、擬
似ランダム信号発生手段と、それに従って変調する手段
と、受光信号の時系列パターンとの相関をとることによ
って印加電圧変調波形を再現させる手段とを含むことに
より、信号対雑音比を向上させることを特徴とする非接
触温度計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2181046A JPH0687037B2 (ja) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | 非接触温度計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2181046A JPH0687037B2 (ja) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | 非接触温度計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0469532A JPH0469532A (ja) | 1992-03-04 |
| JPH0687037B2 true JPH0687037B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=16093826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2181046A Expired - Fee Related JPH0687037B2 (ja) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | 非接触温度計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0687037B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5725293B2 (ja) * | 2011-07-13 | 2015-05-27 | 東京電力株式会社 | 電気機器監視システム及び電気機器監視方法 |
| CN115127691B (zh) * | 2022-07-27 | 2024-06-07 | 西北核技术研究所 | 一种用于测量二级轻气炮高压锥段处温度的方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53121451U (ja) * | 1977-03-07 | 1978-09-27 | ||
| JPS60155950A (ja) * | 1984-01-19 | 1985-08-16 | Ichiro Hatta | 交流カロリメトリによる熱拡散率測定方法及び装置 |
-
1990
- 1990-07-09 JP JP2181046A patent/JPH0687037B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0469532A (ja) | 1992-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071102 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081102 Year of fee payment: 14 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |