JPS5852529A - サ−モパイルの温度補償方法 - Google Patents
サ−モパイルの温度補償方法Info
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- JPS5852529A JPS5852529A JP56151115A JP15111581A JPS5852529A JP S5852529 A JPS5852529 A JP S5852529A JP 56151115 A JP56151115 A JP 56151115A JP 15111581 A JP15111581 A JP 15111581A JP S5852529 A JPS5852529 A JP S5852529A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/12—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
- G01K7/10—Arrangements for compensating for auxiliary variables, e.g. length of lead
- G01K7/12—Arrangements with respect to the cold junction, e.g. preventing influence of temperature of surrounding air
- G01K7/13—Circuits for cold-junction compensation
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Radiation Pyrometers (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、サーモパイル（熱電堆）の温度補償方法ｌこ
関する。
関する。
サーモパイルは熱電対を多数直列に接続したもので、測
定対象物からの熱番こ感熱する感熱部と一外周雰囲気温
度等の基準温度（以下、隼に外周雰囲気温度という。）
に保たれる基準部とを有し、この画部分の温度差に基づ
くゼーベック効果によって端子間に検出信号を発する。
定対象物からの熱番こ感熱する感熱部と一外周雰囲気温
度等の基準温度（以下、隼に外周雰囲気温度という。）
に保たれる基準部とを有し、この画部分の温度差に基づ
くゼーベック効果によって端子間に検出信号を発する。
従って、外周雰囲気温度が変化すると、測定対象物の温
度が一定であっても検出信号が変化するので、温度補償
を行１５う必要がある。
度が一定であっても検出信号が変化するので、温度補償
を行１５う必要がある。
従来薔こおけるサーモパイルの温度補償方法としては一
第１図番こ示すように、サーモパイル１の外周雰囲気温
度をザーミスタ等の温度検出器２で検出し、そのｒｉｒ
Ｍ＆信号をサーモパイル１からの検出信号と共番こ差動
増幅器等の顔算器３に入れ、閲算処理するという方法が
取られている。
第１図番こ示すように、サーモパイル１の外周雰囲気温
度をザーミスタ等の温度検出器２で検出し、そのｒｉｒ
Ｍ＆信号をサーモパイル１からの検出信号と共番こ差動
増幅器等の顔算器３に入れ、閲算処理するという方法が
取られている。
しかし乍ら、この従来の方法によれば演算器３やプリア
ンプ４，５等多くの部品が必要で構造か複雑化し、コス
ト４４＋こなるという欠点を有している。
ンプ４，５等多くの部品が必要で構造か複雑化し、コス
ト４４＋こなるという欠点を有している。
そこで、不発明は、サーモパイルの構成がペルチェ素子
の構成と基本的（こは同じであることに右目し、サーモ
パイルに外部から電流を通じペルチェ効果を生せしめて
感熱部を冷却若しくは発熱させると共（こ、その電流を
サーモパイルの外周寡囲気融ｖにて制御することにより
、サーモパイルから１′法臨度袖慣された検出信号を得
ることができ一従来の如き演算器等を不要とするという
極めて優れた温度補償方法を提供するものである。
の構成と基本的（こは同じであることに右目し、サーモ
パイルに外部から電流を通じペルチェ効果を生せしめて
感熱部を冷却若しくは発熱させると共（こ、その電流を
サーモパイルの外周寡囲気融ｖにて制御することにより
、サーモパイルから１′法臨度袖慣された検出信号を得
ることができ一従来の如き演算器等を不要とするという
極めて優れた温度補償方法を提供するものである。
以下、本兄明の一実施例を第２図に基づいて説明する。
図中、１１は円板状をした基板で、その上昏こサーモパ
イル１２か配設されている。サーモパイル１２は熱電対
を多数直列に接続したもので、図示例テハ４ｙａｑｃｖ
ｓ電対１．３，１４，１５，１．６を直列憂こ接続した
ものを用いている。各熱電対は例えばビスマスとアンチ
モン等の異種の金＠線を接続して構成されている。この
サーモパイル１２の中央部分には吸熱特性の艮い黒化層
（図中仮想線で丸く囲んだ部分）が形成され感熱部１７
としである。また、黒化層の形成されていない外周部は
シリコン基板等で覆われ、外周雰囲気温度（たとえば室
′１Ｍ）に保たれる基Ｑ＝部１８としである。
イル１２か配設されている。サーモパイル１２は熱電対
を多数直列に接続したもので、図示例テハ４ｙａｑｃｖ
ｓ電対１．３，１４，１５，１．６を直列憂こ接続した
ものを用いている。各熱電対は例えばビスマスとアンチ
モン等の異種の金＠線を接続して構成されている。この
サーモパイル１２の中央部分には吸熱特性の艮い黒化層
（図中仮想線で丸く囲んだ部分）が形成され感熱部１７
としである。また、黒化層の形成されていない外周部は
シリコン基板等で覆われ、外周雰囲気温度（たとえば室
′１Ｍ）に保たれる基Ｑ＝部１８としである。
１９ａ、１９ｂは、サーモパイル１２の出力端子で、こ
の端子にアンプ２０を介して電流計等の測定計器２１か
接続されると共に、サーモパイル１２に電流を通じる電
流源２２が接続されている。
の端子にアンプ２０を介して電流計等の測定計器２１か
接続されると共に、サーモパイル１２に電流を通じる電
流源２２が接続されている。
一方、この′屯流諒２２にはサーモパイル１２の外）、
！ｉｊ雰囲気温度を検出する温度検出素子例スーばサー
ミスタ２３か４ｉ！されていて、サーモパイル１２（こ
通じる゛電流を外周雰囲気温度によってコントロールす
るよう（こしである。
！ｉｊ雰囲気温度を検出する温度検出素子例スーばサー
ミスタ２３か４ｉ！されていて、サーモパイル１２（こ
通じる゛電流を外周雰囲気温度によってコントロールす
るよう（こしである。
Ｍ＋＋杷サーモパイル１２は熱電対を多数直列接続した
ものであるから、これに前記電流源２２から電流を通じ
ると、その電流（こよりペルチェ効果ヲ生じ、感熱部１
７か冷却され若しくは発熱し、逆（こ基準部１８が発熱
し若しくは冷却される。感熱部１７か冷却され、或いは
発熱すること乃至は基準部１８が発熱し、或いは冷却さ
れることはサーモパイル１２からの検出信号の大きさに
変化を生じる。従って、サーモパイルに通じる′電流を
外周雰囲気温度によってコントロールすれは、サーモパ
イルから直Ｒ１＝Ａ度畑偏された検出信号を得ることが
できる。次にこの理由を詳述する。今、外周雰囲気温度
を１ｄ、測定対象物の温度をＴとすると、サーモパイル
に電流を通じていない場合、そのｔ％ｍ 都１７に入射
するエネルギーΦ１は、ボルツマンの４乗則番こより一 Φ１−δ（Ｔ −Ｔｄ ）・・・・・・（１）で表わ
される。δは定数である。サーモパイルの検出信号は入
射エネルギーΦ１に比例するから、上記（１）式はサー
モパイルの検出信号と考えることができる。但し、Φ１
はＩ’ｄ Ｈこよって変化するので上記の場合確度補償
はされていない。一方、サーモパイルに電流を通じると
、その電流によるペルチェ効果によって感熱部１７は冷
却され或いは発熱しているからその温度をＴｄとすると
、感熱部１７に入射するエネルギーΦ２は、 Φ２＝−δ（Ｔ −Ｔｄ′４）・・・・・・（２）但し
、Ｔｄ ＝ Ｔｄ （１−Ｉ Ｐａｂ Ｚ ） −−
（３１で表わされる。ここにＩはサーモパイルにｊｊｊ
ｌしる電流で、その向きは感熱部か冷却され、基準部８
が発熱する方向を正としている。またＰａｂはペルチェ
極数、Ｚは熱インピーダンスである。上記（３）式にお
いて１゛ｄ′がＴｄ ｌこ無関係に一定となるためには
、■は で表わさγするような１゛ｄの開数であれば良い。従つ
て、電流■を、この（４）式で示すＴ’ｄの関数となる
ようにコントロールすれば、入射エネルギーΦ２つまり
サーモパイルの検出信号を外周雰囲気温度によって変動
されない温度補償された信号とすることができる。なお
、電流Ｉのコントロールには電流の増減のみならず電流
断も含む。というのは、外周雰囲気温度が温度補償の基
準となる温度である場合、電流は流す必要がないからで
ある。また、電流■の向きが上記とは逆で、感熱部１７
が発熱し、基準部１８が冷却されるような回きである場
合、入射エネルギーΦ２は− で表わされる。この場合は、 で表わされるよう（こｌをコントロールすれは上記と同
様にサーモパイルを温度補償することができる。
ものであるから、これに前記電流源２２から電流を通じ
ると、その電流（こよりペルチェ効果ヲ生じ、感熱部１
７か冷却され若しくは発熱し、逆（こ基準部１８が発熱
し若しくは冷却される。感熱部１７か冷却され、或いは
発熱すること乃至は基準部１８が発熱し、或いは冷却さ
れることはサーモパイル１２からの検出信号の大きさに
変化を生じる。従って、サーモパイルに通じる′電流を
外周雰囲気温度によってコントロールすれは、サーモパ
イルから直Ｒ１＝Ａ度畑偏された検出信号を得ることが
できる。次にこの理由を詳述する。今、外周雰囲気温度
を１ｄ、測定対象物の温度をＴとすると、サーモパイル
に電流を通じていない場合、そのｔ％ｍ 都１７に入射
するエネルギーΦ１は、ボルツマンの４乗則番こより一 Φ１−δ（Ｔ −Ｔｄ ）・・・・・・（１）で表わ
される。δは定数である。サーモパイルの検出信号は入
射エネルギーΦ１に比例するから、上記（１）式はサー
モパイルの検出信号と考えることができる。但し、Φ１
はＩ’ｄ Ｈこよって変化するので上記の場合確度補償
はされていない。一方、サーモパイルに電流を通じると
、その電流によるペルチェ効果によって感熱部１７は冷
却され或いは発熱しているからその温度をＴｄとすると
、感熱部１７に入射するエネルギーΦ２は、 Φ２＝−δ（Ｔ −Ｔｄ′４）・・・・・・（２）但し
、Ｔｄ ＝ Ｔｄ （１−Ｉ Ｐａｂ Ｚ ） −−
（３１で表わされる。ここにＩはサーモパイルにｊｊｊ
ｌしる電流で、その向きは感熱部か冷却され、基準部８
が発熱する方向を正としている。またＰａｂはペルチェ
極数、Ｚは熱インピーダンスである。上記（３）式にお
いて１゛ｄ′がＴｄ ｌこ無関係に一定となるためには
、■は で表わさγするような１゛ｄの開数であれば良い。従つ
て、電流■を、この（４）式で示すＴ’ｄの関数となる
ようにコントロールすれば、入射エネルギーΦ２つまり
サーモパイルの検出信号を外周雰囲気温度によって変動
されない温度補償された信号とすることができる。なお
、電流Ｉのコントロールには電流の増減のみならず電流
断も含む。というのは、外周雰囲気温度が温度補償の基
準となる温度である場合、電流は流す必要がないからで
ある。また、電流■の向きが上記とは逆で、感熱部１７
が発熱し、基準部１８が冷却されるような回きである場
合、入射エネルギーΦ２は− で表わされる。この場合は、 で表わされるよう（こｌをコントロールすれは上記と同
様にサーモパイルを温度補償することができる。
本発明憂こ係るサーモパイルの温度補償方法は上述の如
く、サーモパイルφこ外部から電流を通じ、その電流に
よるペルチェ効果番こよって感熱部を冷却若しくは発熱
せしめるよう構成すると共（こ、そのサーモパイルに通
じる亜流をサーモパイルの外周雰囲気ｉ’Ｍ Ｐｔ、に
よって制御するようにしたため、次のような効果かある
。■従来の如く、別途に演算器やプリアンプ等を用いな
くてもサーモパイルから直接に１晶度補償された検出信
号を得ることができるため、構造が極めて？ｌＪｌとな
りコストも安くつく。■温度補償すること番こまって同
時にサーモパイルの感度を向上させることができる。即
ち、−ヒ記（１１（２＋式にみられるように−同じ測定
対象物を測定する場合においては”Ｉ’ｄ、 １’ｄ’
か小さい程入射エネルキーΦ１．Φ２−従ってサーモパ
イルの検出信号が大きくなるか、その場合、Ｔｄ’は（
３）式（こ示すように電流Ｉの大きさやペルチェ係数、
熱インピーダンスの値を適当に選ぶこと（こよってＴｄ
より小さくすることかできる。従って、温度補償をして
いないサーモパイルよりは温度補償をしているサーモパ
イルの方が感度が良くなるのである。
く、サーモパイルφこ外部から電流を通じ、その電流に
よるペルチェ効果番こよって感熱部を冷却若しくは発熱
せしめるよう構成すると共（こ、そのサーモパイルに通
じる亜流をサーモパイルの外周雰囲気ｉ’Ｍ Ｐｔ、に
よって制御するようにしたため、次のような効果かある
。■従来の如く、別途に演算器やプリアンプ等を用いな
くてもサーモパイルから直接に１晶度補償された検出信
号を得ることができるため、構造が極めて？ｌＪｌとな
りコストも安くつく。■温度補償すること番こまって同
時にサーモパイルの感度を向上させることができる。即
ち、−ヒ記（１１（２＋式にみられるように−同じ測定
対象物を測定する場合においては”Ｉ’ｄ、 １’ｄ’
か小さい程入射エネルキーΦ１．Φ２−従ってサーモパ
イルの検出信号が大きくなるか、その場合、Ｔｄ’は（
３）式（こ示すように電流Ｉの大きさやペルチェ係数、
熱インピーダンスの値を適当に選ぶこと（こよってＴｄ
より小さくすることかできる。従って、温度補償をして
いないサーモパイルよりは温度補償をしているサーモパ
イルの方が感度が良くなるのである。
第１図は従来のサーモパイルの温度補償方法を示す図、
！＠２図は不光明に係るサーモパイルの温度補償方法の
一実施例を不す図である。 １２・・・サーモパイル、１７・・・感熱部。
！＠２図は不光明に係るサーモパイルの温度補償方法の
一実施例を不す図である。 １２・・・サーモパイル、１７・・・感熱部。
Claims (1)
- サーモパイルに外部から゛電流を通じ、その電流による
ペルチェ効果によって感熱部を冷却若しくは発熱せしめ
るよう構成すると共に、そのサーモパイルに通じる電流
をサーモパイルの外周雰囲気温度（こよって制御するよ
うにしたことを特徴とするサーモパイルの温度補償方法
。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56151115A JPS5852529A (ja) | 1981-09-23 | 1981-09-23 | サ−モパイルの温度補償方法 |
| US06/413,063 US4451690A (en) | 1981-09-23 | 1982-08-30 | Method of compensating a temperature of a thermopile |
| DE19823235062 DE3235062A1 (de) | 1981-09-23 | 1982-09-22 | Verfahren und schaltung zur temperaturkompensation in einer thermosaeule |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56151115A JPS5852529A (ja) | 1981-09-23 | 1981-09-23 | サ−モパイルの温度補償方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5852529A true JPS5852529A (ja) | 1983-03-28 |
| JPS645646B2 JPS645646B2 (ja) | 1989-01-31 |
Family
ID=15511680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56151115A Granted JPS5852529A (ja) | 1981-09-23 | 1981-09-23 | サ−モパイルの温度補償方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4451690A (ja) |
| JP (1) | JPS5852529A (ja) |
| DE (1) | DE3235062A1 (ja) |
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| JPS6435326A (en) * | 1987-07-31 | 1989-02-06 | Chino Corp | Temperature detector |
| JPH0328728A (ja) * | 1989-03-20 | 1991-02-06 | Ivac Corp | 電磁輻射測定装置及び方法 |
| KR100395617B1 (ko) * | 2001-12-05 | 2003-08-27 | 박용재 | 써모파일 센서의 온도보상장치 |
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| US4900367A (en) * | 1986-08-01 | 1990-02-13 | Rockwell International | Method of making a reticulated temperature sensitive imaging device |
| CH678579A5 (ja) * | 1989-04-24 | 1991-09-30 | Mettler Toledo Ag | |
| US5229612B1 (en) * | 1990-08-01 | 1998-04-14 | Exergen Corp | Radiation detector with remote temperature reference |
| US5288147A (en) * | 1992-11-09 | 1994-02-22 | Ta Instruments, Inc. | Thermopile differential thermal analysis sensor |
| US5695283A (en) * | 1994-07-01 | 1997-12-09 | Wahl Instruments, Inc. | Compensating infrared thermopile detector |
| DE10033589A1 (de) * | 2000-07-11 | 2002-01-31 | Bosch Gmbh Robert | Mikrostrukturierter Thermosensor |
| US7726876B2 (en) | 2007-03-14 | 2010-06-01 | Entegris, Inc. | System and method for non-intrusive thermal monitor |
| EP2440898B1 (en) * | 2009-06-12 | 2017-08-23 | Ophir Optronics Solutions Ltd. | Multifunction laser power meter |
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| US4155226A (en) * | 1973-12-06 | 1979-05-22 | Gerald Altman | Infrared cooler for restricted regions |
| DE2519758C2 (de) * | 1975-05-02 | 1976-04-28 | Siemens Ag | Einrichtung zur temperatur-fernmessung |
| US4195234A (en) * | 1978-02-02 | 1980-03-25 | Optical Coating Laboratory, Inc. | Infrared intrusion alarm system with temperature responsive threshold level |
| US4253764A (en) * | 1978-02-10 | 1981-03-03 | Morrill Ralph A | Solar energy metering and recording system |
| US4236075A (en) * | 1978-08-07 | 1980-11-25 | A/S N. Foss Electric | Apparatus for measuring components of liquid samples |
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-
1981
- 1981-09-23 JP JP56151115A patent/JPS5852529A/ja active Granted
-
1982
- 1982-08-30 US US06/413,063 patent/US4451690A/en not_active Expired - Fee Related
- 1982-09-22 DE DE19823235062 patent/DE3235062A1/de active Granted
Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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| JPH0561573B2 (ja) * | 1987-07-31 | 1993-09-06 | Chino Corp | |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3235062A1 (de) | 1983-04-07 |
| JPS645646B2 (ja) | 1989-01-31 |
| US4451690A (en) | 1984-05-29 |
| DE3235062C2 (ja) | 1990-05-10 |
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