JPS5858427A - 赤外線放射温度計測装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は正確に＃Ｉ！！触縄温を行なうことのできる赤
外線放射温度針に関する。

一般に放射率−なる物体表面は透過率がゼロであれば（
１−＃）なる反射率をもっている・従って表面条件にあ
わ葉て放射率８を補正しただけでは反射率のｌｌ＠が残
り、真の表面温度を求めることにはならない。特に常温
付近の温度領域を測定する場合１反射の影響が願着に現
われ、測定対象が黒体以外では誤差が大きく、このこと
が赤外線放射温度計を便用した非接触調温における大き
な欠点となっていた。

すなわち、従来は１１１１１１に示すように、被絢定物
体■および反射による背景物体的からの赤外エネルギー
は赤外用レンズ（１）で集光ａｒＬ、検出器（２）ｋ到
達する。この時モータ（ロ）に駆動さｎる−面扇形闘転
セクタ俤）の鋤きにより入射赤外光は基準黒体（７）と
交互に検出１！（！Ｊに入光することにより９１”　　
ＣＩｌ＃Ｔ１鳳＋（ｌ−ε）＃ＴＢ”）−＃Ｔ（烏なる
信号が得られる。な＃−はステファン・ボルツマン定数
、―は赤外波長によって決まる定数である。周囲の壁温
がｔＢ（Ｋ〕で一定のとｈ！！閲空同空間重反射によ？
て黒体とみなせる。その後同期整流５（２）で直流信号
とし、ローパスフィルタ（４）を経て加算ＩＩ（２）に
入る。一方基準゛′黒体輿の温度は媚温され　ｇ７ｃｍ
　なる絶対温度レベルでの赤外エネルギー相当の直流信
号に増幅器（２）で変換されて加算器饅）に入る。加算
器（２）によって１１ｃｍ　が加算され、Ｗ、ＩＣ室温
補償が施されると ９Ｂ　−Ｊ＋　ｇ　Ｔ（”　’ｌ”　＃＃Ｔ４”　＋（
１−＃）＃ＴＢ”となる、その後可変抵抗−の操作によ
り放射率纏正翼−が６なわれ１次式の如（なって増幅５
（２）に導かれる。

Ｗ、ＩＩｍＷ、Ｘ１１τ−４ｔ−’　＃ＴＢ”Ｃ＃ しかし、Ｗ８のように放射率補正を行なっても１−ａｎ
ｔ、”　　なる反射の影譬は消えず、これが誤差となる
。

上記の欠点である反射の影響を小さくする方法として、
実願ＩＩ番！−１４１４！・号において、放射率補正を
室温補正の藺段階で実施することが考案されている。し
かし、上記考案では基準黒体の温度Ｔｅと背景物体の壁
温（周■の環境温度）τ農が等しいという条件が必須で
あるが、一般にＴｃは、放射温度針内部の電子祠路等が
発熱するため１周囲環境温度丁、よ与嚢分高目であり、
その結果放射率補正を施しても、ＩＲ温点の真温匿より
低目の温度を示す欠点があった。また馬■温度の変化に
対する放射温度針内−の基準黒体の追従性（熱的応答性
）が悪い等の欠点があった。

不発−は上記ＩＩＩ出願の長所を生かし、さらに誤差の
少ない赤外線放射温度計測装置を提供するものである・ 以下本発明の一実施例を図面（基づいて説明する。１１
１ｍ図（引時は本１１１１１こおける基準黒体等の構成
を示す図で島る・−は被測定物、−は円板状の１１１の
基準墨体で、中心−に円形孔（２１りを有する。幹は前
記基準黒体陣の局部から延設された円筒状キャビティで
、その内面は赤外線に対し高反射率になるように鏡面構
造に構成されており、前記被測定物−はこのキャビティ
（２）の先端近傍に位置している。四は前記基準黒体■
の円形孔（１１ｍ）に対応して設置された赤外線放射温
度計、（２）はと−タ等の手段により前記基準黒体−の
表面温度をＴＢ　（Ｘ）に保つための温゛度制御器で、
制御温度に対応して電気信号冨ｌ（第１図）を出力する
。ｉＩＩ意図（ｂ）は第Ｓ図（−）碓ムーム断面図であ
る。

上記構成において、被測定物的の表面温度をＴＡ〔ｌ〕
とし、そ−の放射率をＣとすれば、赤外線放射温度計−
には、基準黒体−の中心部の円形孔（１１ｍ）を通して
第怠図の矢印で示したような＃　＃　ＴＡ”　＋　（１
−ａ　）−丁、脆なる赤外エネルギー１が入射すること
になる。但しここで被測定物四は透過率がゼーであり、
従って前記基準黒体−の円形孔（寞１ａ）　Ｉ通過する
エネルギーは外部の影−を受けず、基準黒体−からの反
射エネルギーと被測定物輪から放射エネルギーの和のみ
となる。

第１図は赤外線放射温度計測装置の構成を示すブロック
図である。ＩＩは第２の基準黒体であり。

表面温度はｔＢ　（”Ｉ）に保たれ、Ｃ■ｌである。−
は赤外線築合レンズ、−μ赤外線検出器、ＩＩは狭帯域
増幅器、ＩＩは位相検波Ｉ１．　＃はローパスフィルタ
。

輪は放射率補正用の可変抵抗器、＠は加算器、＠は出力
端子、＠はファインダ用筆限レンズ、輔はそ一タ、−は
表裏両画が完全反射面（例えば金メッキされた画）・複
数の扇状体で構成された光学チ膳ツバ−、＄１は光学チ
腸ツパー−の回転信号を得るフォトインタラプタである
。

霧宜点から赤外エネルギー璽が赤外線検出器（２）に入
光されるが、＊配光学チ扁ツバー―によって赤外線検出
器−には前記測定点からの赤外子ネルギ−Ｗと放射率−
が１で表面温度がＴｍ１％ｍ）なる両翼の基準墨体−か
らの赤外エネルギーがｉ互に大息し、赤外線検Ｊ＃ｌｌ
ｌ−の崗カには、入党赤外エネルギーＩＤ１１に相当−
する儒号罵！が出力さｎる。・従って 冨１＠ＩＱ−””Ａ＠＋（１−ａ）ａ丁、鳳−−ｉ、−
■虐＃　（Ｔ　Ａ　ｍ　−ｔ　Ｂ　＊　）なる関係が成
立つ、赤外線検出器（財）の出力信号凰、は狭帯域増幅
器（２）１位相検波器員、ローパスフィルタ輔で構成さ
れるロック・イン・アシブで増幅！ され、可変抵抗器（２）により放射率補正（×−）がな
ε される。

一万、第１の基準黒体１輪第２の基準黒体■の表面温度
をＴｌｌ　（’Ｋ）に制御している温度制御ｉｉ−から
は−ＴＢ”　（Ｘ）に相当した信＠Ｉｍが出力され、前
記放射率補正された赤外線検出器、と加算ｓ＠で加算さ
れ、ちなる出力信号を得る。すなわち冨８−（！、×１
）十鳳８ ｃＯ＃（Ｔ４”　−ＴＢ”）＋＃Ｔ＠鳳■−１ム１ここ
で信号型８は被測定物的の表面温度を表わしているから
信号ｌ１ｌｓを信号処理することによりｉムが求まる。

な＃、放射率補正は位相検波器−の前段で実施しても良
いことは上式からも明らかである。

第４因は別の実施例を示し、基準黒体−は１１８図にお
ける第１およびｌＨ２の基準黒体−一を一体価構造鷹ζ
したものである。基準黒体を一体化したことにより、キ
ャビティ■と放射温度針が一体化でき、装置全体の小型
化に役立つ。

また、基準黒体を一体化した仁とにより、基準黒体−の
表面温度ｔＢ（Ｋ〕は一定温度に制御される必要もなく
、室温など周■灘境温度に追従するものでもよい、但し
、基準黒体の放射エネルギー［２相当する電気信号冨震
を得るためにＴＩ（Ｄ測温計と＃ｉ脇■　なる非直線増
幅器が必要である。ｇｉ図は室温追ａｍの基準黒体を使
用した場合のブロック図を示す、−は−ｙ、ＩＩに相当
する電気信号Ｉ！七比出力番非直線増幅器である。

以上本発明によれば、内面を高反射率鏡面構造とした円
筒状キャビティと、前記キャビティの一端に適状に設け
られて中央に測定用円形孔をもった基準黒体とを用い、
被調定物の絢定点から発圧した赤外麓射工本ルギーと、
基準黒体から発圧しかつｓｉｘ点で反射した赤外エネル
ギーの和から被測定物のｍ１１ｍ度を測定するようにし
たので、被調定物の放射率を正確［把握できれば、反射
の鯵轡が全く無い放射率補正がなされ、被測定物の表面
温度が正確に測定することができる。特に反射の影響の
大きい低放射率の物体表面測温や１表面温度が比較的に
低いために反射による誤差の太番かった低温域の赤外線
放射温度針に利用すれば。

ｔ１４Ｍの少ない測温か期待でり、その工業的実用価値
は極めて大である。

また本発明は焦電型赤外線検出器のように本質的に入力
赤外線エネルギーの差（温度変化）に応答する赤鼻線検
出器に適合し、かつ遠赤゛外縁にまで感応する焦電型赤
外線検出−のような熱■赤外線検出器が低温域赤外線放
射温度針として適合することから、低温域での環境温度
相当の反射の影響を無視できる本発明は特に無電型赤外
線放射温度針への応用が最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の赤外線放射温度針の構成を示すブロック
囚、ｌＩｚ図は本発明の一実施例を示す調定ＷＡ理図１
ｇＳ図はその赤外線放射温度針の構成を示すブ響ツク図
、＠４図は別の実施例を示す調定原１１ＷＪ、第６ｗＪ
は室温追従型基準黒体を使用した時の部分ブロック図で
ある。 四−被、調定物、四−１１１の基準黒体、　　（２１ｍ
）−・キャビティ、−・−赤外線放射温度針、＠一温度
制御器　ＩＩＩ−ＩＩＮｍの基準黒体１輪・−赤外線検
出器、（２）−可変抵抗ＩＩＣ放射率補正）、に）−加
算器、＠−基準愚体、＠−非直線増幅器 代理人　森本義弘

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　内面を高反射率鏡面構造とした円筒状キャビティ
   と、ｒｕ記キャビティの一端に蓋状に設けられて中央に
   測定用の円形孔をもった基準黒体とを有し、　ｍｕ記キ
   ャビティの他端近傍に設置された被鉤定物の測定点から
   発生した赤外放射エネルギと、前記基準１黒体から発生
   しかつ測定点で反射した赤外エネルギーの和から被測定
   物の表面温度を測定する手段を設けた赤外線放射温度計
   測装置。 ｉ　赤外エネルギーの和から被祠定物の表向温度を測定
   する手段は、測定点からの赤外放射エネルギーと基準黒
   体からの赤外放射エネルギーとの差のエネルギーを検出
   する赤外線−出御と、前記赤外線検出器の出力が印加さ
   れかつ測定点の放射率補正を行なう第１の補正手段と、
   前記第１ＣＤ補正手段の出力および１記基準黒体の赤外
   放射エネルギーに相当する電気信号出力を加算する＠冨
   の補正手段とを有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の赤外線放射温度計＃装置。