JPH1172389A - 温度補償付き放射温度測定装置 - Google Patents
温度補償付き放射温度測定装置Info
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- JPH1172389A JPH1172389A JP9232542A JP23254297A JPH1172389A JP H1172389 A JPH1172389 A JP H1172389A JP 9232542 A JP9232542 A JP 9232542A JP 23254297 A JP23254297 A JP 23254297A JP H1172389 A JPH1172389 A JP H1172389A
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 27
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温雰囲気下でも使用可能な温度補償付き放
射温度測定装置を提供する。 【解決手段】 測定対象１からの赤外線をフォトダイオ
ード２で受光して、その受光出力により測定対象の温度
を測定する放射温度測定装置において、上記フォトダイ
オード２が受光感度を有する波長領域の長波長側を遮断
する光学フィルタ４を上記フォトダイオード２と測定対
象１との間に挿入した。
射温度測定装置を提供する。 【解決手段】 測定対象１からの赤外線をフォトダイオ
ード２で受光して、その受光出力により測定対象の温度
を測定する放射温度測定装置において、上記フォトダイ
オード２が受光感度を有する波長領域の長波長側を遮断
する光学フィルタ４を上記フォトダイオード２と測定対
象１との間に挿入した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線を受光して
その受光出力により測定対象の温度を測定する放射温度
測定装置に係り、特に、高温雰囲気下でも使用可能な温
度補償付き放射温度測定装置に関するものである。
その受光出力により測定対象の温度を測定する放射温度
測定装置に係り、特に、高温雰囲気下でも使用可能な温
度補償付き放射温度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンのタービンブレードは、運
転中に、１０００℃を越える高温になる。ガスタービン
の制御要素としてタービンブレードの温度を用いること
が望ましい。しかし、タービンブレードの温度検出に接
触式の温度センサを用いようとしても、タービンブレー
ドが回転しているので取り付けるのが困難である。その
点、非接触式の温度センサ、例えば、放射温度センサを
使用すれば、タービンブレードに臨ませて配置すればよ
いので、有利である。
転中に、１０００℃を越える高温になる。ガスタービン
の制御要素としてタービンブレードの温度を用いること
が望ましい。しかし、タービンブレードの温度検出に接
触式の温度センサを用いようとしても、タービンブレー
ドが回転しているので取り付けるのが困難である。その
点、非接触式の温度センサ、例えば、放射温度センサを
使用すれば、タービンブレードに臨ませて配置すればよ
いので、有利である。
【０００３】従来の放射温度センサは、フォトダイオー
ドで構成されている。このフォトダイオードは赤外領域
に所定の波長−受光感度特性を持っており、測定対象は
温度に応じて放射光の波長が変化し、赤外領域の放射光
量が変化するので、フォトダイオードの受光光量が変化
し、それに比例してフォトダイオードの出力信号が変化
する。従って、この出力信号から測定対象の温度が測定
できる。
ドで構成されている。このフォトダイオードは赤外領域
に所定の波長−受光感度特性を持っており、測定対象は
温度に応じて放射光の波長が変化し、赤外領域の放射光
量が変化するので、フォトダイオードの受光光量が変化
し、それに比例してフォトダイオードの出力信号が変化
する。従って、この出力信号から測定対象の温度が測定
できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の放射
温度センサは、センサ自体の雰囲気温度に制限があり、
高温側ではせいぜい８０℃までが使用可能な温度範囲で
ある。これは、使用されているフォトダイオードの受光
感度が素子のバンドギャップエネルギｈνで決まるた
め、素子の温度が高くなるとバンドギャップエネルギｈ
νが下がり、長波長側の受光感度が高くなるからであ
る。素子の温度が高くなって受光感度が高くなると、受
光光量の変化に出力信号の変化が比例しなくなる。この
ため、雰囲気温度が高温になると放射温度センサは正し
い温度測定ができなくなる。
温度センサは、センサ自体の雰囲気温度に制限があり、
高温側ではせいぜい８０℃までが使用可能な温度範囲で
ある。これは、使用されているフォトダイオードの受光
感度が素子のバンドギャップエネルギｈνで決まるた
め、素子の温度が高くなるとバンドギャップエネルギｈ
νが下がり、長波長側の受光感度が高くなるからであ
る。素子の温度が高くなって受光感度が高くなると、受
光光量の変化に出力信号の変化が比例しなくなる。この
ため、雰囲気温度が高温になると放射温度センサは正し
い温度測定ができなくなる。
【０００５】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、高温雰囲気下でも使用可能な温度補償付き放射温度
測定装置を提供することにある。
し、高温雰囲気下でも使用可能な温度補償付き放射温度
測定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、測定対象からの赤外線をフォトダイオード
で受光して、その受光出力により測定対象の温度を測定
する放射温度測定装置において、上記フォトダイオード
が受光感度を有する波長領域の長波長側を遮断する光学
フィルタを上記フォトダイオードと測定対象との間に挿
入したものである。
に本発明は、測定対象からの赤外線をフォトダイオード
で受光して、その受光出力により測定対象の温度を測定
する放射温度測定装置において、上記フォトダイオード
が受光感度を有する波長領域の長波長側を遮断する光学
フィルタを上記フォトダイオードと測定対象との間に挿
入したものである。
【０００７】上記光学フィルタは、上記フォトダイオー
ドの雰囲気温度により受光感度が増大する波長領域を遮
断してもよい。
ドの雰囲気温度により受光感度が増大する波長領域を遮
断してもよい。
【０００８】上記測定対象はガスタービンのタービンブ
レードであってもよい。
レードであってもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００１０】図１に示されるように、本発明の温度補償
付き放射温度測定装置は、測定対象１に臨ませたフォト
ダイオード２と、フォトダイオード２の出力電気信号か
ら温度測定値を求める電気回路３と、上記フォトダイオ
ード２と測定対象１との間に挿入された光学フィルタ４
とからなる。
付き放射温度測定装置は、測定対象１に臨ませたフォト
ダイオード２と、フォトダイオード２の出力電気信号か
ら温度測定値を求める電気回路３と、上記フォトダイオ
ード２と測定対象１との間に挿入された光学フィルタ４
とからなる。
【００１１】フォトダイオード２は、赤外領域に所定の
波長−受光感度特性を持っており、測定対象からの赤外
領域の放射光の受光光量の変化に比例して出力信号が変
化するようになっている。光学フィルタ４は、フォトダ
イオード２が受光感度を有する波長領域の短波長側を透
過して長波長側を遮断するものであり、好適には遮断特
性の鋭い干渉フィルタが用いられる。
波長−受光感度特性を持っており、測定対象からの赤外
領域の放射光の受光光量の変化に比例して出力信号が変
化するようになっている。光学フィルタ４は、フォトダ
イオード２が受光感度を有する波長領域の短波長側を透
過して長波長側を遮断するものであり、好適には遮断特
性の鋭い干渉フィルタが用いられる。
【００１２】フォトダイオード２の波長−受光感度特性
は、図２に実線２１で示されるように、近赤外から遠赤
外にかけて広い波長領域において、高い受光感度を有し
ている。従って、測定対象からの赤外領域の放射光量が
変化すると、それに比例してフォトダイオード２の出力
信号が変化するようになっている。
は、図２に実線２１で示されるように、近赤外から遠赤
外にかけて広い波長領域において、高い受光感度を有し
ている。従って、測定対象からの赤外領域の放射光量が
変化すると、それに比例してフォトダイオード２の出力
信号が変化するようになっている。
【００１３】また、フォトダイオード２の波長−受光感
度特性には、温度による変化がある。即ち、素子の温度
が高くなるとバンドギャップエネルギｈνが下がり、長
波長側の受光感度が高くなる。図に実線２１で示した特
性は８０℃以下のものであり、破線２２，２３で示した
特性は、それより高温、例えば、１００℃，１２０℃の
ものである。これらの高温雰囲気下では、受光感度を有
する波長領域が長波長側に広がると共に受光感度が長波
長側で高くなることが分る。短波長側では破線２２，２
３は実線２１に重なっている。即ち、短波長側では温度
によらず受光感度は不変である。これにより、従来の放
射温度センサの使用可能な温度範囲は、８０℃以下に決
まってしまう。
度特性には、温度による変化がある。即ち、素子の温度
が高くなるとバンドギャップエネルギｈνが下がり、長
波長側の受光感度が高くなる。図に実線２１で示した特
性は８０℃以下のものであり、破線２２，２３で示した
特性は、それより高温、例えば、１００℃，１２０℃の
ものである。これらの高温雰囲気下では、受光感度を有
する波長領域が長波長側に広がると共に受光感度が長波
長側で高くなることが分る。短波長側では破線２２，２
３は実線２１に重なっている。即ち、短波長側では温度
によらず受光感度は不変である。これにより、従来の放
射温度センサの使用可能な温度範囲は、８０℃以下に決
まってしまう。
【００１４】次に、光学フィルタの遮断波長を図２に示
す。遮断波長λは、雰囲気温度により受光感度が増大す
る波長領域と、雰囲気温度によらず受光感度特性が不変
な波長領域との境界に設定されている。この遮断波長λ
より短波長側の光は透過し、長波長側の光は遮断するこ
とになる。一例をあげると、遮断波長λは１２００ｎｍ
であり、波長１２００ｎｍ以上の赤外光、言い換えると
遠赤外光を遮断し、波長１２００ｎｍ以下の赤外光、言
い換えると近赤外光を透過する。
す。遮断波長λは、雰囲気温度により受光感度が増大す
る波長領域と、雰囲気温度によらず受光感度特性が不変
な波長領域との境界に設定されている。この遮断波長λ
より短波長側の光は透過し、長波長側の光は遮断するこ
とになる。一例をあげると、遮断波長λは１２００ｎｍ
であり、波長１２００ｎｍ以上の赤外光、言い換えると
遠赤外光を遮断し、波長１２００ｎｍ以下の赤外光、言
い換えると近赤外光を透過する。
【００１５】この光学フィルタ４をフォトダイオード２
に付加した放射温度センサが実質的に受光感度を有する
波長領域２４は、遮断波長λより短波長側に限られる。
即ち、温度によらず受光感度が不変な波長領域に限られ
る。
に付加した放射温度センサが実質的に受光感度を有する
波長領域２４は、遮断波長λより短波長側に限られる。
即ち、温度によらず受光感度が不変な波長領域に限られ
る。
【００１６】次に、本発明の温度補償付き放射温度測定
装置の動作を説明する。
装置の動作を説明する。
【００１７】ここでは、測定対象はガスタービンのター
ビンブレードであり、運転中に、１０００℃を越える高
温になる。このタービンブレードの温度に応じて赤外領
域の放射光量が変化する。一方、フォトダイオード２
は、タービンブレードより所定の距離を隔ててタービン
ブレードに臨ませて設けられており、タービンブレード
の高温には晒されないものの８０℃を越える雰囲気に晒
されることになる。このとき、従来の放射温度センサで
はフォトダイオード２の受光感度を有する波長領域全域
で受光しているため、長波長側で出力が増大し、その結
果、雰囲気温度によって、同じ受光光量に対する出力信
号の大きさが異なることになり、正しい温度測定ができ
なくなる。
ビンブレードであり、運転中に、１０００℃を越える高
温になる。このタービンブレードの温度に応じて赤外領
域の放射光量が変化する。一方、フォトダイオード２
は、タービンブレードより所定の距離を隔ててタービン
ブレードに臨ませて設けられており、タービンブレード
の高温には晒されないものの８０℃を越える雰囲気に晒
されることになる。このとき、従来の放射温度センサで
はフォトダイオード２の受光感度を有する波長領域全域
で受光しているため、長波長側で出力が増大し、その結
果、雰囲気温度によって、同じ受光光量に対する出力信
号の大きさが異なることになり、正しい温度測定ができ
なくなる。
【００１８】本発明にあっては、放射温度センサが実質
的に受光感度を有する波長領域が遮断波長λより短波長
側に限られているため、雰囲気温度が８０℃を越えても
受光感度が不変である。従って、受光光量の変化に比例
してフォトダイオード２の出力信号が変化し、正しくタ
ービンブレードの温度が測定できる。
的に受光感度を有する波長領域が遮断波長λより短波長
側に限られているため、雰囲気温度が８０℃を越えても
受光感度が不変である。従って、受光光量の変化に比例
してフォトダイオード２の出力信号が変化し、正しくタ
ービンブレードの温度が測定できる。
【００１９】以上の実施形態は、放射温度センサをター
ビンブレードの温度測定に使用したが、これに限らず、
ロケットエンジン、ボイラ、自動車用エンジン、舶用エ
ンジン等の温度測定に使用することができる。
ビンブレードの温度測定に使用したが、これに限らず、
ロケットエンジン、ボイラ、自動車用エンジン、舶用エ
ンジン等の温度測定に使用することができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【００２１】（１）放射温度センサが高温雰囲気下でも
使用可能になる。
使用可能になる。
【図１】本発明の一実施形態を示す温度補償付き放射温
度測定装置の構成図である。
度測定装置の構成図である。
【図２】フォトダイオードの波長−受光感度特性を示す
図である。
図である。
１ 測定対象 ２ フォトダイオード ３ 電気回路 ４ 光学フィルタ
Claims (3)
- 【請求項１】 測定対象からの赤外線をフォトダイオー
ドで受光して、その受光出力により測定対象の温度を測
定する放射温度測定装置において、上記フォトダイオー
ドが受光感度を有する波長領域の長波長側を遮断する光
学フィルタを上記フォトダイオードと測定対象との間に
挿入したことを特徴とする温度補償付き放射温度測定装
置。 - 【請求項２】 上記光学フィルタは、上記フォトダイオ
ードの雰囲気温度により受光感度が増大する波長領域を
遮断することを特徴とする請求項１記載の温度補償付き
放射温度測定装置。 - 【請求項３】 上記測定対象はガスタービンのタービン
ブレードであることを特徴とする請求項１又は２記載の
温度補償付き放射温度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9232542A JPH1172389A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 温度補償付き放射温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9232542A JPH1172389A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 温度補償付き放射温度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1172389A true JPH1172389A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=16940963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9232542A Pending JPH1172389A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 温度補償付き放射温度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1172389A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014134402A (ja) * | 2013-01-08 | 2014-07-24 | Fujitsu Ltd | 赤外線センサ及び温度補償方法 |
| WO2020030335A1 (de) * | 2018-08-09 | 2020-02-13 | Robert Bosch Gmbh | Sensorsystem zur bestimmung einer temperatur und mindestens einer rotationseigenschaft eines um mindestens eine rotationsachse rotierenden elements |
-
1997
- 1997-08-28 JP JP9232542A patent/JPH1172389A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014134402A (ja) * | 2013-01-08 | 2014-07-24 | Fujitsu Ltd | 赤外線センサ及び温度補償方法 |
| WO2020030335A1 (de) * | 2018-08-09 | 2020-02-13 | Robert Bosch Gmbh | Sensorsystem zur bestimmung einer temperatur und mindestens einer rotationseigenschaft eines um mindestens eine rotationsachse rotierenden elements |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040628 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050907 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050920 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060131 |