JPS58180922A - Temperature measuring device - Google Patents

Temperature measuring device

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JPS58180922A
JPS58180922A JP6417782A JP6417782A JPS58180922A JP S58180922 A JPS58180922 A JP S58180922A JP 6417782 A JP6417782 A JP 6417782A JP 6417782 A JP6417782 A JP 6417782A JP S58180922 A JPS58180922 A JP S58180922A
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afterglow
temperature
phosphor
light
measuring device
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Masao Hirano
平野 正夫
Motoaki Takaoka
高岡 元章
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Tateisi Electronics Co
Omron Tateisi Electronics Co
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01K11/00Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
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    • G01K11/3206Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres at discrete locations in the fibre, e.g. using Bragg scattering
    • G01K11/3213Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres at discrete locations in the fibre, e.g. using Bragg scattering using changes in luminescence, e.g. at the distal end of the fibres

Abstract

PURPOSE:To measure temperature accurately without adverse effects by electromagnetic fields and excited light, by integrating the afterglow signal of a fluorescent body, whose afterglow characteristic depends on temperature, for a specified time zone, and computing temperature. CONSTITUTION:A pulse P1 is outputted from a timing circuit 4 in response to an output command from a CPU10. A fluorescent body 2, whose afterglow characteristic depends on temperature, is excited by light, which is transmitted in an optical fiber 1 from a light emitting device 3. A sampling pulse P2 is generated by the sampling circuit 4 during the time period, which corresponds to an integrated time zone, from the fall of the pulse P1. By the pulse P2, the afterglow output received and detected by a light receiving device 5 and the fluorescent body 2 is written in an RAM11 through a sample and hold circuit 7, an A/D converter 12, and the like. This is repeated by a specified number of times. Then the integrated value at every sampling point for a specified time zone based on the contents of the RAM11 and the final integrated value based on the mean value are determined. The temperature is computed from an integrated value vs. temperature curve based on the afterglow characteristic. In this constitution, the temperature is measured without adverse effects by electric noises and excited light.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、螢光体を応用した光温度測定装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical temperature measuring device using a fluorescent material.

光応用温度測定は、電気信号を用いないので、電磁界に
よるノイズの影響を全く受けないという特徴をもち、光
フアイバ技術を使った種々の装置が開発されている。な
かでも、螢光体からの発光を利用した光温度測定は、螢
光体の励起−発光過程で光の波長が変換されるために、
計測系の入力光と出力光すなわち励起光と螢光体からの
螢光および残光とを分離できるという利点がある。この
ため、単線の光ファイバを用いて入、出力光を伝達する
ことができ、光の伝送系がコンパクトになる。
Since optical temperature measurement does not use electrical signals, it has the characteristic that it is completely unaffected by noise caused by electromagnetic fields, and various devices using optical fiber technology have been developed. Among these, optical temperature measurement using light emitted from a phosphor is difficult because the wavelength of the light is converted during the excitation-emission process of the phosphor.
There is an advantage that the input light and output light of the measurement system, that is, the excitation light, and the fluorescence and afterglow from the phosphor can be separated. Therefore, input and output light can be transmitted using a single optical fiber, making the optical transmission system compact.

螢光体応用温度測定技術には大別して、螢光の発光強度
の温度変化を利用するものと、励起後の残光時間の温度
変化を利用するものとがある。螢光の発光強度の温度変
化を利用した温度測定においては、強度の大きな励起光
と強度の小さな螢光とが同時に存在するために、これら
を分光その他の方法で波長分離しなければならず、その
ための光学系が必要であるとともに、S/N比の高い計
測が困難であるという欠点がある。これに対して、残光
の温度変化を利用する温度測定においては、励起停と後
の光である残光を検知するから原理的には励起光が残光
測定に影響を与えることがなく光学的な計測が容易とな
るという利点をもっている。しかしながら、残光時間の
測定は、励起停止時点または輝度が励起停止時点のピー
ク輝度の90%になった時点から、輝度が10%になっ
た時点までの時間を測定するものであり、こnらの測定
点が残光曲線のどの点になるかは測定が終了した時点て
判明するものであるから、いわば残光曲線を形づ(るす
べての信号成分が測定対象となるので、ノイズ等による
計測過程の突発的なまたは部分的な信号変化によって測
定精度が影響されやすいという欠点がある。また残光時
間の測定は、残光の減衰過程の残光強度の測定であるか
ら、低い残光強度の測定が困難で、残光強度が零になっ
た時点の判定に誤差が生じやすく残光時間を正確に測定
できないという問題がある。
Fluorescent-applied temperature measurement techniques can be roughly divided into two types: those that utilize temperature changes in the emission intensity of fluorescent light, and those that utilize temperature changes in the afterglow time after excitation. In temperature measurement using temperature changes in the emission intensity of fluorescent light, excitation light with high intensity and fluorescent light with low intensity exist simultaneously, so these must be wavelength separated using spectroscopy or other methods. This method requires an optical system for this purpose, and has the disadvantage that measurement with a high S/N ratio is difficult. On the other hand, in temperature measurement that uses temperature changes in afterglow, the afterglow, which is the light after the excitation stops, is detected, so in principle, the excitation light does not affect the afterglow measurement and the optical This has the advantage that it is easy to perform measurements. However, afterglow time is measured by measuring the time from the time when excitation stops or when the brightness reaches 90% of the peak brightness at the time when excitation stops until the time when brightness reaches 10%. Since the point on the afterglow curve at which each measurement point falls is known at the end of the measurement, all signal components that form the afterglow curve are to be measured, so noise etc. The disadvantage is that measurement accuracy is easily affected by sudden or partial signal changes during the measurement process.Also, measurement of afterglow time is a measurement of afterglow intensity during the decay process of afterglow, so There is a problem in that it is difficult to measure the light intensity, and errors tend to occur in determining when the afterglow intensity becomes zero, making it impossible to accurately measure the afterglow time.

すなわち、残光曲線は指数関数または双曲線関数的に減
少し、残光輝度がきわめて小さい部分ではこの曲線の変
化はきわめてゆるやかである。
That is, the afterglow curve decreases exponentially or hyperbolically, and the curve changes very gradually in areas where the afterglow brightness is extremely small.

したがって、残光輝度がピークの10%になった時点の
測定においては、誤差が大きくなることは避けられない
Therefore, it is inevitable that the error will become large in the measurement at the time when the afterglow luminance reaches 10% of the peak.

この発明は、残光の温度変化を利用する測定であること
により励起光による悪影響を排除することができ、しか
も従来のような残光時間測定ではなく新しい計測量を用
いて正確に温度を計測することのできる、螢光体応用光
温度測定装置を提供することを目的とする。
This invention makes it possible to eliminate the negative effects of excitation light by making use of temperature changes in afterglow, and to accurately measure temperature by using a new measurement quantity instead of measuring the conventional afterglow time. The purpose of the present invention is to provide a fluorescent-applied optical temperature measurement device that can perform the following steps.

この発明による温度測定装置は、温度を測定すべき雰囲
気または物体に配置され、残光特性が温度依存性をもつ
螢光体、螢光体を励起する励起手段、励起された螢光体
から発光される光のうちの残光を検知する受光手段、受
光された残光信号を所定時間帯にわたって積分して残光
積分光量を求める積分手段および、求められた残光積分
光量を、螢光体に応じてあらかじめ設定された残光光量
の積分値の温度特性と比較することにより温度を演算す
る演算手段からなることを特徴とする。積分手段として
は、残光信号をアナログ的に直接積分する積分回路、お
よび残光信号を適当な時間間隔でサンプリングして得ら
れたデータをメモリに記憶しておき、記憶されたサンプ
リング・データを加算するものたとえば中央処理装置(
以下CPUという)好ましくはマイクロプロセッサの両
方を使用することができる。積分時間帯としては、残光
が出力されている任意の時間帯を採用することができ、
後に詳述するように、この時間帯をあらかじめ固定的に
定めておいてもよ0シ、残光信号の値によって定めるよ
うにすることもできる。
A temperature measuring device according to the present invention is arranged in an atmosphere or an object whose temperature is to be measured, and includes a phosphor whose afterglow characteristic is temperature dependent, an excitation means for exciting the phosphor, and a phosphor that emits light from the excited phosphor. a light-receiving means for detecting afterglow of the light emitted by the phosphor; It is characterized by comprising a calculation means for calculating the temperature by comparing it with the temperature characteristic of the integral value of the amount of afterglow light set in advance according to the temperature characteristic. The integrating means includes an integrating circuit that directly integrates the afterglow signal in an analog manner, and data obtained by sampling the afterglow signal at appropriate time intervals is stored in a memory, and the stored sampling data is stored in a memory. For example, the central processing unit (
Both microprocessors (hereinafter referred to as CPU) and preferably microprocessors can be used. Any time period during which afterglow is output can be adopted as the integration time period.
As will be described in detail later, this time period may be fixedly determined in advance, or may be determined based on the value of the afterglow signal.

この発明の温度測定装置におし)では、残光信号の所定
時間帯における積分値を用し)で温度を測定している。
In the temperature measuring device of the present invention, the temperature is measured using the integral value of the afterglow signal in a predetermined time period.

したがって、従来の残光時間を測定する装置のように、
ノイズ等による突発的なまたは部分的な信号の変化によ
る影響が少な(、シかも低輝度の信号レベルにおけるレ
ベル弁別も行なっていないから、温度測定の精度を高め
ることができる。また残光を測定してし)るから、励起
光と分離する必要がな(、励起光による悪影響を受ける
ことなく高いS / N比の測定が可能であるとともに
、分光装置なども不要である。
Therefore, like traditional devices that measure afterglow time,
It is less affected by sudden or partial signal changes due to noise, etc., and since level discrimination is not performed at low brightness signal levels, the accuracy of temperature measurement can be improved. Therefore, there is no need to separate it from the excitation light, and it is possible to measure with a high S/N ratio without being adversely affected by the excitation light, and there is no need for a spectroscopic device.

一般に残光時間の温度変化よりも、残光過程における特
定の時点での輝度の温度変化の方が変化率が大きく、か
つ単調に変化するので1温度測定用センサとしての螢光
体の選択範囲も広く、この点においてもこの発明による
装置は従来の残光時間を測定するものに比べてすぐれた
効果をもつ。このことは、次のようにして定量的に説明
できる。
In general, the temperature change in brightness at a specific point in the afterglow process has a larger rate of change than the temperature change in the afterglow time, and changes monotonically.1 The selection range of the phosphor as a temperature measurement sensor In this respect as well, the device according to the present invention has superior effects compared to conventional devices that measure afterglow time. This can be explained quantitatively as follows.

残光信号が指数関数的に減少すると仮定すると、残光特
性は次の一般式で表わされる。
Assuming that the afterglow signal decreases exponentially, the afterglow characteristic is expressed by the following general formula.

j 1 [t) −A @ 1.O(1’l * eτ(T
)   @@11 illここでTは温度、もは励起停
止時点から計時された時間、I(Iは、時間(1)にお
ける残光輝度、■0■は、励起停止時点(t=0)にお
ける残光輝度、τ■は螢光体における励起状態の平均寿
命、Aは比例定数である。これらのパラメータのうちで
、温度Tによって変化するものは工0■とτ(1)であ
り、τ■の温度による変化が残光時間の温度による変化
として現われる。
j 1 [t) -A @ 1. O(1'l * eτ(T
) @@11 ill Here, T is the temperature, the time measured from the time when the excitation stopped, and I (I is the afterglow brightness at time (1), ■0■ is the time measured from the time when the excitation stopped (t = 0) The afterglow brightness, τ■ is the average lifetime of the excited state in the phosphor, and A is the proportionality constant.Among these parameters, those that change depending on the temperature T are 0■ and τ(1), and τ The change due to temperature in (2) appears as a change in afterglow time due to temperature.

残光時間tdを、励起停止時点がら残光輝度が10%ま
で減衰するのに要する時間であるとすると、この時間t
dは次式で与えられる。
If the afterglow time td is the time required for the afterglow brightness to decay to 10% from the time when excitation is stopped, then this time t
d is given by the following equation.

t d = −r(Q * in −L a lU工辺
* as (21A   lo(1) 第(2)式より、工0tT)の温度変化がたとえ大きな
値を示したとしても、τ■の温度変化が小さければ残光
時間taの温度変化も小さいことがわかる。
Even if the temperature change of t d = −r(Q * in −L a lU kube* as (21A lo(1), from equation (2), 0tT) shows a large value, the temperature of τ■ It can be seen that if the change is small, the temperature change in the afterglow time ta is also small.

これに対して、この発明において用いられる残光輝度の
積分値l1nt(T)は、次式で与えられここでta、
tbはそれぞれ積分時間帯の始点、終点の時間である。
On the other hand, the integral value l1nt(T) of the afterglow brightness used in this invention is given by the following equation, where ta,
tb is the time of the start point and end point of the integration time period, respectively.

jJ +31式より、τ■の温度変化が小さくても、積
分値1 int■はIOのの温度変化に応じて大きく変
化することが理解されるであろう。このために、この発
明ではきわめて正確な温度測定が可能となる。またピー
ク輝度工0■の温度変化すなわち温度消光性は螢光体に
とって最も一般的な性質であるから、この発明に適用で
きる螢光体材料の選択の範囲が広がり、所望の温度変化
を示す螢光体の調整が客観となる。
It will be understood from the jJ+31 equation that even if the temperature change in τ■ is small, the integral value 1 int■ changes greatly in accordance with the temperature change in IO. For this reason, the present invention allows extremely accurate temperature measurements. In addition, since temperature change with a peak brightness of 0, that is, temperature quenching property is the most common property of phosphors, the range of selection of phosphor materials that can be applied to this invention is expanded, and phosphor materials that exhibit the desired temperature change can be used in this invention. The adjustment of the light body becomes objective.

この発明では、残光特性が温度依存性をもちかつ測定可
能な残光時間の螢光体であれば、その種類を限定されず
種々のものを用いることができる。好ましくは、残光時
間がl Q−61LLS(1〜I Q’−3sec程度
の螢光体がよい。たとえば、紫外光励起では、Y 20
2 S i : E uなどの希土類金属オキシサルフ
ァイド、Z n S : L n (Lnは希土類元素
の総称)、SrS:Lnなどの硫化物螢光体をはじめ、
CRT用螢光体の多くのものが使用できる。また赤外光
励起では、LnFs  ;  (Yb、  Er  )
  、 1.nOF:(Yb、ET)、L i N a
 P 4012 : Y bなどが使用される。
In the present invention, a variety of phosphors can be used without any limitation as long as the phosphor has temperature-dependent afterglow characteristics and has a measurable afterglow time. Preferably, a phosphor with an afterglow time of about lQ-61LLS (1 to IQ'-3sec) is preferable. For example, in ultraviolet light excitation, Y20
2 S i : Rare earth metal oxysulfides such as Eu, Z n S : L n (Ln is a general term for rare earth elements), sulfide phosphors such as SrS:Ln,
Many types of CRT phosphors can be used. In addition, in infrared light excitation, LnFs; (Yb, Er)
, 1. nOF: (Yb, ET), L i Na
P4012: Yb etc. are used.

以下、図面を参照してこの発明をさらに詳細に説明する
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

第1図は、パルス状ないし方形波状の励起光およびこの
励起光によって励起された螢光体がら発光される光の波
形を示し、螢光体からの発(以下余白) 8℃を 光が温度によって異なる会表わしている。励起されてい
る間に発光される光が螢光で、励起が停止した時点(t
lで示す)以降に発光され、時間とともに減衰する光が
残光である。螢光および残光の波形のうち破線で示され
るものが温度Tlにおける波形、実線で示されるものが
温度T2における波形である。ここでTI<72の関係
にある。一般に、残光輝度は温度が低いほど高くなる傾
向がある。
Figure 1 shows pulsed or square wave excitation light and the waveform of light emitted from a phosphor excited by this excitation light. It is expressed differently depending on the person. The light emitted during excitation is fluorescent light, and the point at which excitation stops (t
Afterglow is the light that is emitted after (indicated by l) and attenuates over time. Among the waveforms of fluorescence and afterglow, those shown by broken lines are the waveforms at temperature Tl, and those shown by solid lines are the waveforms at temperature T2. Here, the relationship is TI<72. Generally, afterglow brightness tends to increase as the temperature decreases.

第2図は、残光光量の積分値の温度特性を示している。FIG. 2 shows the temperature characteristics of the integral value of the amount of afterglow light.

使用される螢光体について、種々の温度Tに対してその
積分値があらかじめ測定され、既知関係として第2図に
示すような特性があらかじめ設定されている。測定され
た残光積分光量がこの温度特性と比較されることにより
温度が求められる。第2図の特性をあらかじめ作成する
ときの積分時間帯は、この特性が使用される温度測定装
置の積分時間帯と一致している。
The integral values of the fluorescent material used are measured in advance at various temperatures T, and the characteristics shown in FIG. 2 are set in advance as known relationships. The temperature is determined by comparing the measured integrated amount of afterglow light with this temperature characteristic. The integration time period when the characteristic shown in FIG. 2 is created in advance coincides with the integration time period of the temperature measuring device in which this characteristic is used.

第3図は温度測定装置の構成を、第5図はその動作をそ
れぞれ示している。光ファイバ(1)のあ 4端に所定の螢光体(2)が取付けられ、温度プローブ
が構成されている。この温度プローブは、その先端が温
度測定すべき雰囲気中にまたは物体に接触した状態で配
置される。CPUQIによって制御されるタイミング発
生回路(4)からは2種類のタイミング0パルス信号P
1%P2が出力される。パルスplは、発光器(3)を
駆動させれる(第1図参照)。この周期Taは、測定範
囲内のすべての温度にお(えて、螢光体(2)から発光
された残光が完全に消失するのに充分な時間に設定され
ている。パルスP1が入力すると発光器(3)から励起
光が出力され、光ファイバ(1)を通って螢光体(2)
に照射される。この励起によって螢光体(2)から発光
された螢光および残光は光ファイバ(1)を伝搬し、ビ
ーム・スプリッタ(9)を介して取出され、受光器(5
)の検知信号は前置増巾器(6)で増巾されたのち、サ
ンプル・ホールド回路(7)に入力する。
FIG. 3 shows the configuration of the temperature measuring device, and FIG. 5 shows its operation. A predetermined fluorescent material (2) is attached to the other four ends of the optical fiber (1) to constitute a temperature probe. The temperature probe is placed with its tip in contact with the atmosphere or object whose temperature is to be measured. Two types of timing 0 pulse signals P are generated from the timing generation circuit (4) controlled by CPUQI.
1%P2 is output. The pulse pl drives the light emitter (3) (see FIG. 1). This period Ta is set to a time sufficient for all temperatures within the measurement range (and for the afterglow emitted from the phosphor (2) to completely disappear.When the pulse P1 is input, Excitation light is output from the light emitter (3) and passes through the optical fiber (1) to the phosphor (2).
is irradiated. The fluorescence and afterglow emitted from the phosphor (2) by this excitation propagate through the optical fiber (1), are extracted via the beam splitter (9), and are taken out by the light receiver (5).
) is amplified by a preamplifier (6) and then input to a sample and hold circuit (7).

タイミング発生回路(4)から出力されるタイミング・
パルス(サンプリンクーパルス) P 2 ハ、第5図
に示すように、パルスP1の立下りの時点tl(ta)
から適当な時間経過後の時点tbまでn個出力される。
The timing output from the timing generation circuit (4)
Pulse (sampling pulse) P 2 C, as shown in FIG. 5, the falling time tl (ta) of the pulse P1
n pieces are output until time tb after an appropriate period of time has elapsed.

各パ?レスP2の出力される時点をLOs ’1、’2
、・・・tnとする。
Each pa? The time point at which response P2 is output is LOs '1, '2
,...tn.

またパルスP2の周期をΔもとする。この周期Δもはア
ナログ・デジタル(AD)変換器α2のAD変換動作時
間より若干長(設定されている。
Further, the period of the pulse P2 is assumed to be Δ. This period Δ is also set to be slightly longer than the AD conversion operation time of the analog-to-digital (AD) converter α2.

時点taからtbまでが積分時間帯である。この積分時
間帯は任意に設定することができるが、この実施例では
積分時間帯の始点taは、励起停止の時点t1に設定さ
れている。積分時間帯の終点tbは、残光が最も低輝度
となる測定温度範囲の上限温度における残光レベルによ
って制約される。たとえばこの上限温度における残光レ
ベルが、ピーク輝度(励起停止時点の輝度)の30%程
度になる時点を終点tbとすればよい。AD変換器(1
りの動作時間が速い場合には積分時間帯を比較的短時間
に設定、たとえば始点t&を励起停止時点t1にし、終
点tbを残光レベルがピーク輝度の90%になった時点
に設定することができ、この場合にも充分な測定精度が
得られる。そして、積分時間帯を短くすることによって
、温度測定を高速化することができる。残光時間が比較
的長い螢光体を用いた場合にも、残光時間における積分
時間帯の占める割合を小さくとることができる。
The period from time ta to tb is the integration time period. This integration time period can be set arbitrarily, but in this embodiment, the starting point ta of the integration time period is set at the time t1 when excitation is stopped. The end point tb of the integration time period is constrained by the afterglow level at the upper limit temperature of the measurement temperature range where the afterglow has the lowest brightness. For example, the end point tb may be defined as the point in time when the afterglow level at this upper limit temperature becomes about 30% of the peak brightness (brightness at the time of stopping excitation). AD converter (1
If the operation time is fast, set the integration time period to a relatively short time, for example, set the start point t & to the excitation stop time t1, and set the end point tb to the time when the afterglow level reaches 90% of the peak brightness. , and sufficient measurement accuracy can be obtained in this case as well. By shortening the integration time period, temperature measurement can be made faster. Even when a phosphor with a relatively long afterglow time is used, the proportion of the integration time period in the afterglow time can be made small.

もつとも、この発明は残光時間を測定するものではな(
残光積分光量を測定するものであるから、サンプル点数
nを比較的少なくしても正確な測定が可能であるという
特徴をもっている。
However, this invention does not measure afterglow time (
Since it measures the integrated afterglow light amount, it has the characteristic that accurate measurement is possible even if the number of samples n is relatively small.

したがって、サンプリング周期Δtを比較的長(とって
もよく、高速のAD変換器を用いる必要もない。
Therefore, the sampling period Δt is relatively long (very good), and there is no need to use a high-speed AD converter.

タイミング・パルスP2は1サンプル・ホールド回路(
7)およびAD変換器α2に送られる。受光器(5)に
よって検知された光のうち残光の信号のみがサンプル・
ホールド回路(7)でそのレベルがパルスP2ごとにホ
ールドされる。この回路(7)の出力は増巾回路(8)
で増巾されたのちAD変換器αりに送られ、時間Δtの
間にデジタル信号に変換されて、RAM(Illにスト
アされる。
Timing pulse P2 is generated by one sample hold circuit (
7) and sent to AD converter α2. Of the light detected by the receiver (5), only the afterglow signal is sampled.
A hold circuit (7) holds the level for each pulse P2. The output of this circuit (7) is the amplification circuit (8)
After being amplified, the signal is sent to the AD converter α, converted into a digital signal during a time Δt, and stored in the RAM (Ill).

RA M (111には、第4図に示すように、AD変
換されたサンプリング・データを記憶するエリヤ、パル
スPlの繰返し回数mを記憶するエリヤ、および第2図
に示す残光光量の積分値の湿度特性を記憶するエリヤが
設けられている。この実施例においては、螢光体(2)
の励起がm回繰返えされ、サンプリング・データの積算
平均にもとづいて残光積分光量が求められる。サンプリ
ング・データ・エリヤには、各サンプリング時点tO〜
tnごとに、第1回目の励起から第m回目の励起におけ
るサンプリング・データ、それらのm回の積算値および
平均値、ならびに最終的な積分値を記憶する場所が設け
られてし1る。
RAM (111 includes an area for storing AD-converted sampling data as shown in FIG. 4, an area for storing the number of repetitions m of pulse Pl, and an integral value of the amount of afterglow light as shown in FIG. 2). An area is provided for storing the humidity characteristics of the phosphor (2).
The excitation is repeated m times, and the integrated amount of afterglow light is determined based on the integrated average of the sampling data. The sampling data area contains each sampling point tO~
For each tn, a place is provided to store sampling data from the first excitation to the m-th excitation, their m-time integrated value and average value, and the final integrated value.

第3図に示す温度測定装置はCPU[lQlによって制
御される。このCPUQ[)の制御および温度演算処理
手順が第6図に示されている。まずCPUQQIからパ
ルスP1の出力指令がタイミング発生回路(4)に出力
され、かつCPUQQI内のタイマによって周期Taの
計時が開始される(ステップC1))。これにより、回
路(4)からパルスP1が出力され、かつパルスP1の
立下りの時点からパルスP2が出力される。CPUαO
では、時間Taが経過するまで待つ(ステップ(22)
)。
The temperature measuring device shown in FIG. 3 is controlled by the CPU [lQl. The control and temperature calculation processing procedure of this CPUQ[) is shown in FIG. First, a pulse P1 output command is output from the CPUQQI to the timing generation circuit (4), and a timer in the CPUQQI starts measuring a period Ta (step C1). As a result, the pulse P1 is outputted from the circuit (4), and the pulse P2 is outputted from the falling edge of the pulse P1. CPUαO
Now, wait until time Ta has elapsed (step (22)
).

この間に上述したように、螢光体(2)が励起され、そ
の後螢光体(2)から発光された残光がパルスP2どと
にサンプリングされ、かつAD変換されたのち、このデ
ータが各サンプリング時点ごとにRA M +111内
のその繰返し回数に応じた記憶場所にストアされる。T
aを計時しているタイマがタイム・アップすると、RA
Mtlll内の繰返し回数mが−1され(ステップに)
、この結果がOになったかどうかが検査される(ステッ
プ(至)〕。m = Qでなければ、再びステップ01
1に戻り、同様に螢光体(2)の励起と残光信号のサン
プリングが繰返えされる。
During this time, as described above, the phosphor (2) is excited, and the afterglow emitted from the phosphor (2) is then sampled into the pulse P2, etc., and after AD conversion, this data is Each sampling time point is stored in a memory location in RAM +111 that corresponds to the number of times it is repeated. T
When the timer counting RA times out, RA
The number of repetitions m in Mtll is -1 (to step)
, it is checked whether this result becomes O (step (to)). If m = Q, then step 01 is performed again.
1, and the excitation of the phosphor (2) and the sampling of the afterglow signal are repeated in the same manner.

m回の残光の測定が終了すると、RAM+111内のm
回分のサンプリング・データが、各サンプリング時点ご
とに積算され(ステップ(25) ) 、そのm回の平
均が算出される(ステップ(至)〕。そして、各サすプ
リング時点ごとの平均値がすべて加算されて最終的な積
分値が得られる(ステップ側)。最後に算出された積分
値が、残光光量の積分値の温度関数と比較され、温度T
が算出される(ステップ@)。ステップ■では各サンプ
リング時点ことの平均値が算出されているが、この処理
を省略し、各サンプリング時点の積算値を加算すること
によりその積分値を算出し、この積分値から温度を求め
ても結果は同じである。
When m afterglow measurements are completed, m in RAM+111 is
The sampling data for each sampling time is integrated at each sampling time point (step (25)), and the average of the m times is calculated (step (end)).Then, the average value for each sampling time point is all The final integral value is obtained (step side).The finally calculated integral value is compared with the temperature function of the integral value of the amount of afterglow light, and the temperature T
is calculated (step @). Although the average value of each sampling point is calculated in step ①, it is also possible to omit this process and calculate the integrated value by adding the integrated values of each sampling point, and calculate the temperature from this integrated value. The result is the same.

上記の例では積分時間帯の終点tbはあらかじめ固定的
に定っているが、残光信号のレベルに応じて定めてもよ
い。すなわち、第8図に示すように、終点tbを決定す
るための輝度レベルISをあらかじめ定めておき、RA
MQII内に記憶しておく。そして、残光信号がこのレ
ベルI8以下になった時点を終点tbとする。この場合
には、サンプリング・パルスP2は、次のタイミング拳
パルスP1が出力されるまで続けて出力され、残光信号
が零になるまでそのサンプリングが行なわれる。
In the above example, the end point tb of the integration time period is fixedly determined in advance, but it may be determined depending on the level of the afterglow signal. That is, as shown in FIG. 8, the brightness level IS for determining the end point tb is determined in advance, and the RA
Store it in MQII. Then, the time point when the afterglow signal becomes equal to or lower than this level I8 is defined as the end point tb. In this case, the sampling pulse P2 is continuously output until the next timing pulse P1 is output, and sampling is performed until the afterglow signal becomes zero.

第7図は上述のやり方で終点tbを決定した場合のCP
U(10の処理手順を示している。ステップ21i〜■
は第6図に示す処理と全く同じである。サンプリング時
点ごとの平均値が算出されると、この平均値が読出され
(ステップ側)、レベルIsと順次比較される(ステッ
プG1))。
Figure 7 shows the CP when the end point tb is determined using the method described above.
U (10 processing steps are shown. Steps 21i to ■
is exactly the same as the process shown in FIG. When the average value for each sampling time point is calculated, this average value is read out (step side) and sequentially compared with the level Is (step G1)).

この処理は、レベルISよりも小さい平均値が見付かる
まで続けられる。レベルISよりも小さい平均値が見付
かり、その平均値がサンプリング時点tk(k)n)の
ものであったとするとs41〜tkまでの平均値が加算
されて積分値が算出され(ステップ■)、この算出され
た積分値が、残光光量の積分値の温度関数と比較されて
温度Tが得られる(ステップ鰻)。
This process continues until an average value smaller than level IS is found. If an average value smaller than level IS is found and the average value is from sampling time tk(k)n), the average values from s41 to tk are added to calculate the integral value (step ■). The calculated integral value is compared with the temperature function of the integral value of the amount of afterglow light to obtain the temperature T (step eel).

上記の実施例においては、螢光体の励起の周期T1は、
残光が完全に消光するのに充分な時間に設定されている
が、この周期Taを短くして、第9図に示すように、残
光過程中に次のパルスP1を出力させて螢光体を励起し
、ダイナミックな残光応答を利用して温度を測定するこ
とも可能である。この場合には、第1番目の残光は後続
の残光とは異なるので温度測定のためには利用されない
。このやり方によると、温度測定をより高速化すること
ができる。
In the above example, the period T1 of excitation of the phosphor is
Although the time period is set to be sufficient for the afterglow to completely disappear, this period Ta can be shortened to output the next pulse P1 during the afterglow process as shown in Fig. 9 to eliminate the fluorescence. It is also possible to excite the body and measure temperature using the dynamic afterglow response. In this case, the first afterglow is different from the subsequent afterglows and is therefore not used for temperature measurement. According to this method, temperature measurement can be made faster.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は励起光と、螢光体から発光した螢光および残光
とを示す波形図、第2図は残光積分光量の温度特性を示
すグラフ、第3図はこの発明の実施例を示すブロック図
、第4図はRAMの内容を示す図、第5図は、第3図に
示す回路の動作を示すタイム・チャート、第6図および
第7図はCPUの動作を示すフロー・チャート、第8図
は、積分時間帯の終点を残光レベルによって決定する例
を示す波形図、第9図は、他の励起のやり方を示すタイ
ム・チャートである。 (1)・・・光ファイバ、(2)・・・螢光体、(3)
・・・発光器、(4)・・・タイミング発生回路、(5
)・・・受光器、(7)・・・サンプル・ホールド回路
、(101・−+1cPUs (Ill ”@@ RA
M、 Q3−116’A D変換器。 以  上 外4名
Fig. 1 is a waveform diagram showing excitation light, fluorescence emitted from a phosphor, and afterglow, Fig. 2 is a graph showing temperature characteristics of integrated amount of afterglow, and Fig. 3 shows an example of the present invention. 4 is a diagram showing the contents of the RAM, FIG. 5 is a time chart showing the operation of the circuit shown in FIG. 3, and FIGS. 6 and 7 are flow charts showing the operation of the CPU. , FIG. 8 is a waveform diagram showing an example in which the end point of the integration time period is determined by the afterglow level, and FIG. 9 is a time chart showing another method of excitation. (1)...Optical fiber, (2)...Fluorescent material, (3)
... Light emitter, (4) ... Timing generation circuit, (5
)...Receiver, (7)...Sample/hold circuit, (101・-+1cPUs (Ill "@@RA
M, Q3-116'A D converter. 4 people other than the above

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)残光特性が温度依存性をもつ螢光体、螢光体を励
起する励起手段、 励起された螢光体から発光される光のうちの残光を検知
する受光手段、 受光された残光信号を所定時間帯にわたって積分して残
光積分光量を求める積分手段および、 求められた残光積分光量を、螢光体に応じてあらかじめ
設定された残光光量の積分値の温度特性と比較すること
により温度を演算する演算手段、 からなる温度測定装置。
(1) A phosphor whose afterglow characteristics are temperature-dependent, an excitation means for exciting the phosphor, a light receiving means for detecting the afterglow of the light emitted from the excited phosphor, and a light receiving means for detecting the afterglow of the light emitted from the excited phosphor. an integrating means for calculating the integrated afterglow light amount by integrating the afterglow signal over a predetermined time period; A temperature measuring device consisting of a calculation means for calculating temperature by comparison.
(2)積分手段が積分回路である、特許請求の範囲第(
1)項記載の温度測定装置。
(2) Claim No. (2) wherein the integrating means is an integrating circuit.
1) The temperature measuring device described in item 1).
(3)積分手段が、所定時間間隔でサンプリングされた
残光サンプリング・データをメモリに記憶しておき、記
憶されたサンプリング・データを加算するものである、
特許請求の範囲gE+11項記載の温度測定装置。
(3) the integrating means stores afterglow sampling data sampled at predetermined time intervals in a memory, and adds the stored sampling data;
A temperature measuring device according to claim gE+11.
(4)  積分時間帯の始点が、螢光体の励起停止時点
である、特許請求の範囲第(1)項記載の温度測定装置
(4) The temperature measuring device according to claim (1), wherein the starting point of the integration time period is the point at which the excitation of the phosphor stops.
(5)積分時間帯の終点が、測定上限温度における螢光
体の残光ピーク輝度にもとづいて決定される、特許請求
の範囲第(1)項記載の温度測定装置。
(5) The temperature measuring device according to claim (1), wherein the end point of the integration time period is determined based on the afterglow peak brightness of the phosphor at the measurement upper limit temperature.
(6)  積分時間帯の終点が、残光信号があらかじめ
定められた下限値以下になった時点である、特許請求の
範囲第(1)項記載の温度測定装置。
(6) The temperature measuring device according to claim (1), wherein the end point of the integration time period is a point in time when the afterglow signal becomes equal to or less than a predetermined lower limit value.
(7)  積分時間帯が、あらかじめ固定的に設定され
ている、特許請求の範囲第(1)項記載の温度測定装置
(7) The temperature measuring device according to claim (1), wherein the integration time period is fixedly set in advance.
(8)  螢光体の励起が複数回繰返され、複数回の残
光積分光量の平均値を用いて温度が演算される、特許請
求の範囲第(1)項記載の温度測定装置。
(8) The temperature measuring device according to claim (1), wherein the excitation of the phosphor is repeated a plurality of times, and the temperature is calculated using the average value of the integrated amount of afterglow of the plurality of times.
JP6417782A 1982-04-16 1982-04-16 Temperature measuring device Granted JPS58180922A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0203992A1 (en) * 1984-11-29 1986-12-10 Luxtron Corp Optical temperature measurement techniques.
US4768886A (en) * 1984-12-26 1988-09-06 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for simultaneously measuring temperature and pressure
JP2010019627A (en) * 2008-07-09 2010-01-28 Yamatake Corp Temperature sensor and temperature measuring method
KR100985812B1 (en) 2007-12-17 2010-10-06 가부시키가이샤 야마다케 Temperature sensor, and temperature measuring method

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JP2010019627A (en) * 2008-07-09 2010-01-28 Yamatake Corp Temperature sensor and temperature measuring method

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