JPH11337415A - Radiation temperature detecting element - Google Patents
Radiation temperature detecting elementInfo
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- JPH11337415A JPH11337415A JP10143002A JP14300298A JPH11337415A JP H11337415 A JPH11337415 A JP H11337415A JP 10143002 A JP10143002 A JP 10143002A JP 14300298 A JP14300298 A JP 14300298A JP H11337415 A JPH11337415 A JP H11337415A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線を利用して
非接触で温度を検出する放射温度計に用いる放射温度検
出素子に関するものである。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a radiation temperature detecting element used for a radiation thermometer that detects temperature in a non-contact manner using infrared rays.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の放射温度計、特に、例えば0〜500
℃のような中低温領域においては、主に熱型赤外線検出
素子が用いられ、熱型赤外線検出素子としては、チョッ
パーを用いた焦電素子やサーモパイル素子が使用されて
いる。2. Description of the Related Art Conventional radiation thermometers, particularly, for example, 0 to 500
In a medium to low temperature range such as ° C, a thermal infrared detecting element is mainly used, and as the thermal infrared detecting element, a pyroelectric element using a chopper or a thermopile element is used.
【０００３】実際に赤外線を用いて、非接触で温度を計
測するためには、赤外線の検出と赤外線検出素子の素子
温度の計測が必要である。即ち、赤外線検出素子に入射
される赤外線により、赤外線検出素子と対象物との温度
差が算出でき、この値に赤外線検出素子の素子温度を加
えることにより、対象物の絶対温度を計測できるのであ
る。In order to actually measure the temperature in a non-contact manner using infrared light, it is necessary to detect infrared light and measure the temperature of the infrared detecting element. That is, the temperature difference between the infrared detection element and the object can be calculated from the infrared light incident on the infrared detection element, and the absolute temperature of the object can be measured by adding the element temperature of the infrared detection element to this value. .
【０００４】従来においては、サーモパイルのような赤
外線検出素子とサーミスタのような接触式温度検出素子
を用いて、対象物の絶対温度を計測していた。より具体
的には、キャンパッケージタイプの赤外線検出素子に外
付けでサーミスタを接触させたり、キャンパッケージ内
のステム側にサーミスタを接着させることによって、赤
外線検出素子の温度をキャンパッケージの温度で代用し
ていた。Conventionally, the absolute temperature of an object has been measured using an infrared detecting element such as a thermopile and a contact type temperature detecting element such as a thermistor. More specifically, the temperature of the infrared detection element is substituted by the temperature of the can package by attaching an external thermistor to the can package type infrared detection element or attaching the thermistor to the stem side of the can package. I was
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記に示したように、
キャンパッケージの外側や、キャンパッケージ内のステ
ム側にサーミスタを接着させることで赤外線検出素子の
温度の計測を行った場合、上記の赤外線検出素子と接触
式温度検出素子とを有する放射温度検出素子を使用する
雰囲気温度が変化すると、先ず、キャンパッケージ外周
の温度が変化し、特にパッケージの熱容量の小さいキャ
ップが変化し、その後、熱容量の大きなステムが外側及
びキャップへの接着部から変化し、サーミスタ，赤外線
検出素子の順で温度が変化する。As described above, as described above,
When measuring the temperature of the infrared detection element by attaching a thermistor to the outside of the can package or the stem side in the can package, the radiation temperature detection element having the infrared detection element and the contact-type temperature detection element described above is used. When the ambient temperature to be used changes, first, the temperature of the outer periphery of the can package changes, especially the cap having a small heat capacity of the package changes, and then the stem having the large heat capacity changes from the outside and the bonded portion to the cap, and thermistor, The temperature changes in the order of the infrared detecting elements.
【０００６】このため、非常に大きな熱容量のメタル製
ブロックで放射温度検出素子を囲んだり、また、温度が
安定するまでの待機時間を必要とした。For this reason, it is necessary to surround the radiation temperature detecting element with a metal block having a very large heat capacity and to wait for the temperature to stabilize.
【０００７】この待機時間は、測定精度が上がれば上が
るほど大きくなり、赤外線より温度換算するまでの時間
が１秒以内であっても、待機時間が数十分にもおよんで
実使用上問題がある。The standby time increases as the measurement accuracy increases, and even if the time required to convert the temperature from infrared rays is less than 1 second, the standby time extends to tens of minutes, which poses a problem in practical use. is there.
【０００８】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、待機時間をなくし、
雰囲気温度が変化が起こる状況下でも安定に非接触で温
度を計測できる放射温度検出素子を提供することにあ
る。[0008] The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to eliminate a waiting time,
An object of the present invention is to provide a radiation temperature detecting element capable of stably measuring a temperature in a non-contact manner even under a situation where an ambient temperature changes.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ステムと開口部を有するキャップと該開口部を塞ぐフィ
ルタとを有するパッケージと、該パッケージ内に配置さ
れた赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子の温度と前
記パッケージの少なくとも１部分の温度とを検出する温
度検出素子とを有し、予め求めた前記パッケージの放射
率あるいは反射率及び前記赤外線検出素子の視野角内の
比率を用いて、前記赤外線検出素子からの出力を補正す
るようにしたことを特徴とするものである。According to the first aspect of the present invention,
A package having a stem, a cap having an opening, and a filter closing the opening, an infrared detecting element disposed in the package, detecting a temperature of the infrared detecting element and a temperature of at least a part of the package; Having a temperature detecting element to perform, the output from the infrared detecting element is corrected by using a previously determined emissivity or reflectance of the package and a ratio within a viewing angle of the infrared detecting element. It is a feature.
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の放
射温度検出素子において、前記パッケージ内の前記赤外
線検出素子の視野角内にある部分に、該部分の温度を検
出する温度検出素子を設けたことを特徴とするものであ
る。According to a second aspect of the present invention, in the radiation temperature detecting element according to the first aspect, a temperature detecting element for detecting the temperature of the infrared detecting element in the package within a viewing angle of the part is provided. It is characterized by having been provided.
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２記載の放射温度検出素子において、前記パッケー
ジ内を真空にしたことを特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, in the radiation temperature detecting element according to the first or second aspect, the inside of the package is evacuated.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づき説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１３】＝実施の形態１＝ 図１は、本発明の一実施の形態に係る放射温度検出素子
の概略断面図である。本実施の形態に係る放射温度検出
素子は、一方の面側から他方の面側に貫通して成るリー
ド２が一体成型されたステム１に、略凹型形状の、例え
ば金属製のキャップ３がステム１の一方の面の外周縁で
接続され、ステム１とキャップ３とで空間４を構成して
いる。そして、キャップ３の凹部底面には開口部３ａが
形成され、開口部３ａには赤外線透過フィルタ５が封止
されてパッケージが構成されている。そして、赤外線検
出素子６が、赤外線透過フィルタ５が視野角に入る空間
４内のステム１上に配置されている。なお、リード２
は、赤外線検出素子６の出力端子となる。FIG. 1 is a schematic sectional view of a radiation temperature detecting element according to an embodiment of the present invention. In the radiation temperature detecting element according to the present embodiment, a substantially concave-shaped, for example, metal cap 3 is attached to a stem 1 in which a lead 2 penetrating from one surface side to the other surface side is integrally molded. A space 4 is formed by the stem 1 and the cap 3, which are connected by the outer peripheral edge of one surface of the first surface 1. An opening 3a is formed on the bottom surface of the concave portion of the cap 3, and the opening 3a is sealed with an infrared transmission filter 5 to constitute a package. And the infrared detecting element 6 is arranged on the stem 1 in the space 4 where the infrared transmitting filter 5 enters the viewing angle. Note that lead 2
Is an output terminal of the infrared detecting element 6.
【００１４】ここで、本実施の形態においては、ステム
１,キャップ３,赤外線透過フィルタ５及び赤外線検出素
子６に、各部位の温度を検出する温度検出素子であるサ
ーミスタ７が取り付けられている。Here, in the present embodiment, a thermistor 7 as a temperature detecting element for detecting the temperature of each part is attached to the stem 1, the cap 3, the infrared transmitting filter 5, and the infrared detecting element 6.
【００１５】一般的な放射温度検出素子としては、赤外
線検出素子６が検出する熱量は、開口部３ａの視野角比
率をφa、対象とする物体の放射率をεa、対象とする物
体の温度をＴa、赤外線検出素子６の温度をＴsとする
と、 φa・εa（Ｔa 4−Ｔs 4） ・・・式１ で表すことができる。As a general radiation temperature detecting element, the amount of heat detected by the infrared detecting element 6 is such that the viewing angle ratio of the opening 3a is φ a , the emissivity of the target object is ε a , the temperature T a, when the temperature of the infrared detecting device 6 and T s, can be expressed by φ a · ε a (T a 4 -T s 4) ··· equation 1.
【００１６】環境温度が安定で、赤外線検出素子６の視
野角内にあるパッケージの部位（ステム１,キャップ３
及び赤外線透過フィルタ５）の温度と赤外線検出素子６
の温度とが同じ場合、式１で対象物温度が得られるが、
環境温度が変化し、赤外線検出素子６の視野角内にある
パッケージの部位の温度と赤外線検出素子６の温度とが
異なると、対象物からの赤外線に加え、パッケージから
の赤外線も検出することになるため、誤差が生じる。A portion of the package (stem 1, cap 3, cap 3) having a stable ambient temperature and within the viewing angle of infrared detecting element 6
And temperature of infrared transmitting filter 5) and infrared detecting element 6
If the temperature is the same, the object temperature can be obtained by Equation 1,
If the ambient temperature changes and the temperature of the part of the package within the viewing angle of the infrared detecting element 6 and the temperature of the infrared detecting element 6 are different, in addition to the infrared light from the object, the infrared light from the package is detected. Therefore, an error occurs.
【００１７】ここで、パッケージ部位の温度補正項は、
パッケージ部位ｎの視野角比率をφn、パッケージ部位
ｎの放射率をεn、パッケージ部位ｎの温度をＴnとする
と、 φ1・ε1（Ｔ1 4−Ｔs 4）＋φ2・ε2（Ｔ2 4−Ｔs 4）＋・・・・＋φn・εn（Ｔn 4 −Ｔs 4） ・・・式２ で表すことができる。Here, the temperature correction term of the package portion is
Φn viewing angle ratio of package sites n, n emissivity package sites n epsilon, when the temperature of the package part n and T n, φ 1 · ε 1 (T 1 4 -T s 4) + φ 2 · ε 2 (T 2 4 -T s 4) + ···· + φ n · ε n (T n 4 -T s 4) can be expressed by equation 2.
【００１８】従って、サーミスタ７からの出力を式２に
当てはめ、式１と式２の和あるいは差を取ることにより
赤外線検出素子６からの出力を補正して、対象物温度を
正確に検出することができる。Accordingly, the output from the thermistor 7 is applied to the equation 2, and the output from the infrared detecting element 6 is corrected by calculating the sum or difference of the equations 1 and 2 to accurately detect the temperature of the object. Can be.
【００１９】＝実施の形態２＝ 図２は、本発明の他の実施の形態に係る放射温度検出素
子の概略断面図である。本実施の形態に係る放射温度検
出素子は、一方の面側から他方の面側に貫通して成るリ
ード２が一体成型されたステム１に、略凹型形状の、例
えば金属製のキャップ３がステム１の一方の面の外周縁
で接続され、ステム１とキャップ３とで空間４を構成し
ている。そして、キャップ３の凹部底面には開口部３ａ
が形成され、開口部３ａには赤外線透過フィルタ５が封
止されてパッケージが構成されている。Embodiment 2 FIG. 2 is a schematic sectional view of a radiation temperature detecting element according to another embodiment of the present invention. In the radiation temperature detecting element according to the present embodiment, a substantially concave-shaped, for example, metal cap 3 is attached to a stem 1 in which a lead 2 penetrating from one surface side to the other surface side is integrally molded. A space 4 is formed by the stem 1 and the cap 3, which are connected by the outer peripheral edge of one surface of the first surface 1. An opening 3a is formed on the bottom surface of the concave portion of the cap 3.
Are formed, and an infrared transmitting filter 5 is sealed in the opening 3a to form a package.
【００２０】空間４内のステム１から立ち上がったリー
ド２上には、支持体８が設けられ、対象物からの赤外線
を検出するための赤外線検出素子６ａが、赤外線透過フ
ィルタ５が視野角に入る空間４内の支持体８上に配置さ
れ、支持体８の異なる面側には赤外線検出素子６ａを補
償するための赤外線検出素子６ｂが配置されている。A support 8 is provided on the lead 2 rising from the stem 1 in the space 4, and an infrared detecting element 6a for detecting infrared rays from an object, and an infrared transmitting filter 5 entering a viewing angle. An infrared detecting element 6b for compensating the infrared detecting element 6a is disposed on a support 8 in the space 4 and on a different surface side of the support 8.
【００２１】なお、支持体８を持ち上げているリード２
は、赤外線検出素子６ａ,６ｂの信号の出力端子を兼ね
ている。The lead 2 that lifts the support 8
Is also used as a signal output terminal of the infrared detecting elements 6a and 6b.
【００２２】ここで、本実施の形態においては、ステム
１,キャップ３,赤外線透過フィルタ５,赤外線検出素子
６ａ及び支持体８に、各部位の温度を検出する温度検出
素子であるサーミスタ７が取り付けられている。Here, in the present embodiment, a thermistor 7 as a temperature detecting element for detecting the temperature of each part is attached to the stem 1, the cap 3, the infrared transmitting filter 5, the infrared detecting element 6a and the support 8. Have been.
【００２３】従って、本実施の形態においては、赤外線
検出素子６ａの視野角内の空間４（本実施の形態におい
ては支持体８）にサーミスタ７を配置することにより、
実施の形態１により検出された対象物温度を補正して、
より正確な対象物温度を検出することができる。なお、
赤外線検出素子６，６ａ，６ｂの配置や構成は、実施の
形態１，２の配置や構成に限定されるものではない。Therefore, in the present embodiment, by disposing the thermistor 7 in the space 4 (the support 8 in the present embodiment) within the viewing angle of the infrared detecting element 6a,
Correcting the object temperature detected according to the first embodiment,
More accurate object temperature can be detected. In addition,
The arrangement and configuration of the infrared detecting elements 6, 6a and 6b are not limited to the arrangement and configuration of the first and second embodiments.
【００２４】また、サーミスタ７の配置は、視野角の比
率と各部位の放射率に合わせて配置すれば良く、視野角
の比率が大きくても放射率がゼロに近い部位であれば、
温度検出を不要としても差し支えない。The thermistor 7 may be arranged in accordance with the viewing angle ratio and the emissivity of each part. If the emissivity is close to zero even if the viewing angle ratio is large,
Temperature detection may be unnecessary.
【００２５】また、温度検出素子としては、サーミスタ
７に限定されるものではない。また、実施の形態１，２
に示す放射温度検出素子において、パッケージ内の空間
４を真空にするようにすれば、赤外線検出素子６，６
ａ，６ｂとパッケージ間を断熱化することができ、パッ
ケージ周囲が温度変化しても、赤外線検出素子６，６
ａ，６ｂの温度をより安定にすることができ、環境温度
の急激な変化においても赤外線のやり取りのみで正確な
放射温度を検出することができる。Further, the temperature detecting element is not limited to the thermistor 7. Embodiments 1 and 2
In the radiation temperature detecting element shown in (1), if the space 4 in the package is evacuated, the infrared detecting elements 6, 6
a, 6b and the package can be insulated, and even if the temperature around the package changes, the infrared detecting elements 6, 6
The temperatures of a and 6b can be made more stable, and an accurate radiation temperature can be detected only by exchanging infrared rays even when the ambient temperature changes rapidly.
【００２６】[0026]
【発明の効果】請求項１記載の発明は、ステムと開口部
を有するキャップと該開口部を塞ぐフィルタとを有する
パッケージと、該パッケージ内に配置された赤外線検出
素子と、前記赤外線検出素子の温度と前記パッケージの
少なくとも１部分の温度とを検出する温度検出素子とを
有し、予め求めた前記パッケージの放射率あるいは反射
率及び前記赤外線検出素子の視野角内の比率を用いて、
前記赤外線検出素子からの出力を補正するようにしたの
で、待機時間をなくし、雰囲気温度が変化が起こる状況
下でも安定に非接触で温度を計測できる放射温度検出素
子を提供することができた。According to the first aspect of the present invention, there is provided a package having a cap having a stem, an opening, and a filter for closing the opening, an infrared detecting element disposed in the package, Having a temperature detection element for detecting the temperature and the temperature of at least a portion of the package, using a previously determined emissivity or reflectance of the package and a ratio within a viewing angle of the infrared detection element,
Since the output from the infrared detecting element is corrected, the radiation temperature detecting element which can eliminate the waiting time and stably measure the temperature in a non-contact manner even under a situation where the ambient temperature changes can be provided.
【００２７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の放
射温度検出素子において、前記パッケージ内の前記赤外
線検出素子の視野角内にある部分に、該部分の温度を検
出する温度検出素子を設けたので、請求項１記載の発明
の効果に加えて、対象物温度の補正が可能となる。According to a second aspect of the present invention, in the radiation temperature detecting element according to the first aspect, a temperature detecting element for detecting the temperature of the portion is provided in a portion within a viewing angle of the infrared detecting element in the package. With the provision, the temperature of the object can be corrected in addition to the effect of the first aspect.
【００２８】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２記載の放射温度検出素子において、前記パッケー
ジ内を真空にしたので、請求項１または請求項２記載の
発明の効果に加えて、赤外線検出素子とパッケージ間を
より断熱化することができ、赤外線検出素子温度をより
安定にすることができ、環境温度の急激な変化において
も赤外線のやり取りのみで正確な放射温度を検出するこ
とができる。According to a third aspect of the present invention, in the radiation temperature detecting element according to the first or second aspect, the inside of the package is evacuated. Insulation between the infrared detection element and the package can be made more insulated, the temperature of the infrared detection element can be made more stable, and accurate radiation temperature can be detected only by exchanging infrared rays even when the ambient temperature changes suddenly. Can be.
【図１】本発明の一実施の形態に係る放射温度検出素子
の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a radiation temperature detecting element according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施の形態に係る放射温度検出素
子の概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view of a radiation temperature detecting element according to another embodiment of the present invention.
１ ステム ２ リード ３ キャップ ３ａ 開口部 ４ 空間 ５ 赤外線透過フィルタ ６，６ａ，６ｂ 赤外線検出素子 ７ サーミスタ ８ 支持体 Reference Signs List 1 stem 2 lead 3 cap 3a opening 4 space 5 infrared transmitting filter 6, 6a, 6b infrared detecting element 7 thermistor 8 support
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 櫟原 勉 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Tsutomu Ishihara 1048 Odakadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Works, Ltd.
Claims (3)
口部を塞ぐフィルタとを有するパッケージと、該パッケ
ージ内に配置された赤外線検出素子と、前記赤外線検出
素子の温度と前記パッケージの少なくとも１部分の温度
とを検出する温度検出素子とを有し、予め求めた前記パ
ッケージの放射率あるいは反射率及び前記赤外線検出素
子の視野角内の比率を用いて、前記赤外線検出素子から
の出力を補正するようにしたことを特徴とする放射温度
検出素子。1. A package having a stem, a cap having an opening, and a filter closing the opening, an infrared detecting element disposed in the package, a temperature of the infrared detecting element, and at least a portion of the package. And a temperature detecting element for detecting the temperature of the infrared detecting element, and correcting the output from the infrared detecting element by using a previously determined emissivity or reflectance of the package and a ratio within a viewing angle of the infrared detecting element. A radiation temperature detecting element characterized by having such a configuration.
の視野角内にある部分に、該部分の温度を検出する温度
検出素子を設けたことを特徴とする請求項１記載の放射
温度検出素子。2. The radiation temperature detecting element according to claim 1, wherein a temperature detecting element for detecting a temperature of the infrared detecting element in the package is provided in a portion within a viewing angle of the infrared detecting element.
徴とする請求項１または請求項２記載の放射温度検出素
子。3. The radiation temperature detecting element according to claim 1, wherein the inside of the package is evacuated.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10143002A JPH11337415A (en) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | Radiation temperature detecting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10143002A JPH11337415A (en) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | Radiation temperature detecting element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337415A true JPH11337415A (en) | 1999-12-10 |
Family
ID=15328674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10143002A Pending JPH11337415A (en) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | Radiation temperature detecting element |
Country Status (1)
| Country | Link |
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