JPS6047931A

JPS6047931A - 多色放射温度計

Info

Publication number: JPS6047931A
Application number: JP15592683A
Authority: JP
Inventors: Masato Yamamoto; 真人山本; Masahiro Watari; 正博渡; Susumu Nakamura; 晋中村
Original assignee: Yokogawa Hokushin Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1983-08-26
Filing date: 1983-08-26
Publication date: 1985-03-15

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、被測定物体から放射される光に、透過率が最
大値になる波長（以下、中心波長とする）の異なる複数
種類のフィルタを透過させ、各フィルタを透過した光を
もとにして被測定物体の温度をめる多色放射温度計に関
するものでβる。

多色放射温度計は、非接触で被測定物体の温度を測定す
ることができる利点を有することから、加熱された鉄鋼
の温度測定等に用いられている。

多色放射温度計は、次のような原理で温度を測定する。

被測定物体例えば高温で加熱された鉄鋼から放射された
光に、中心波長の異なる複ａｍ類のフィルタを透過させ
る。そして、各フィルタを透過した光を受光素子で受け
、電気信号に変換する。この電気信号をもとにして、所
定の演算式例えばウィーンの公式等を用いて被測定物体
の温度をめる。

従来、この種の多色放射温度計として、例えば、第１図
に示すような構成のものがめった。

第１図において、１０は被測定物体、２０は光収束手段
例えば凸レンズ、３０はフィルタホイール、４０は受光
素子、５０は演算部である。

被測定物体１０は、例えば高温で加熱された鉄鋼でるり
、光を放射する。

凸レンズ２０は、被測定物体１０の放射光を収束する。

フィルタホイール３０は、異なった中心波長λ１および
λ２のフィルタ３１□および３１□が取υ付けられてい
て、モータ３２１Ｃより回転させられる。フィルタホイ
ール３００回転位置により、凸レンズ２０で収束された
光は、フィルタ３１□と３１□を透過させられる□。

受光素子４０は、シリコンフォトダイオードであり、フ
ィルタ３１を透過した光を検出し、電気信号に変換して
出力する。シリコンフォトダイオード４０は、特性がよ
くそろったものを２個用意することは困難でるる。この
ため、１個のシリコンフォトダイオードによって、フィ
ルタ３１１と３１゜を透過した光を検出するようにして
いる。

演算部５０は、シリコンフォトダイオード４０からの電
気信号をもとにして所定の演算式例えばウィーンの公式
を用いて演算を行ない測定温度をめる。

このよう瞳な構成の多色放射温度計において、測定温度
は次のようにしてめられる。

被測定物体１０の放射光は、凸レンズ２０で収束された
後、フィルタ３１を透過させられる。このとき、フィル
タ３１は、３１１と３１２のうち、凸レンズ２０に対向
する位置にるるものが使用されている。フィルタ３１の
透過光は、シリコンフォトダイオード４０で受けられ、
電気信号に変換される。

モータ３２によりフィルタホイール３０を回転させるこ
とによってフィルタ３１１と３１□を交互に使用する。

そして、フィルタ３１１と３１゜を光が透過させられた
ときに、クリコンフォトダイオード４０でそれぞれ変換
された電気信号をもとにして、演算部５０の演算により
測定温度がめられる。

しかし、このような多色放射温度計では、次のような問
題点がδつた０すなわち、フィルタ３１１と３１２を交互に使用してい
ることからフィルタホイール３０やこれを回転させるモ
ータ３２が必要となる。これによって、構成が複雑で大
型になるという問題点がめった。

また、フィルタ３１□と３１２を使用する時刻にずれが
ろるため、温度の経時的変化が激しい物体の測定では、
フィルタ３１１と３１□を使用する時刻のずれの間に、
被測定物体の温度が変化してしまい、測定温度に誤差が
生じやすいという問題点が８ったＯ本発明は上述したような問題点を除去するためになされ
たものであυ、構成が簡単で小型であり、しかも温度の
経時的変化が激しい物体の測定にも誤差が生じにくい多
色放射温度計を実現することを目的とする。

第２図は本発明にかかる多色放射温度計の一実施例の構
成を示した図である。第２図において、第１図と同一の
ものは同一符号を付ける。以下、図において同様とする
０第２図において、６０は受光素子モノリシックフォトダ
イオード、７０はフィルタ、８０は演算部でるる。

モノリシックフォトダイオード６０において、６１は基
板、６２は受光部である。受光部６２は、６２□と６２
□　の２個が設けられている。そして、これらの受光部
６２□、６２□は、基板６１の一側の面に形成されてい
る。基板６１と受光部６２は、ともに半導体材料例えば
シリコンに不純物を添加したものによって構成されてい
て、一方がＰ型で他方がＮ型でめる〇そして、基板６１
と受光部６２には逆バイアス電圧が印加されていて、基
板６１と受光部６２の接合面６３に光が照射されると、
光電流が流れる。これによって、光は電気信号に変換さ
れる。このような構成のモノリシックフォトダイオード
６０では、同一の基板６１上に、はぼ等しい特性の受光
部６２を複数個形成することができる。

フィルタ７０は、７０１と７０２の２個が設けられてい
て、これらは受光部６２の上に蒸着により形成されてい
る。フィルタ７ｏ１と７０２の中心波長は、いずれも温
度測定に適する可視から近赤外の領域にあるが、それぞ
れの中心波長は異なる。例えば、フィルタ３１１と３１
□の中心波長は、それぞれ０．８（ｐｙｎ）と１．ｏ（
ｐｍ）でるる。フィルタ７ｏ工、７ｏ２は、例えば７．
化マンガン（ＭｇＦ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）等の
誘電体や、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａ
Ｚ）等の金属によって構成されている。

演算部８０は、モノリシックフォトダイオード６０の光
電流による電気信号をもとにして演算を行ない、測定温
度をめる。

このような構成の多色放射温度計において、測定温度は
次のよりにしてめられる。

被測定物体１０から放射された光は、凸レンズ２０で収
束させられた後、各フィルタ３１□、３１２を透過させ
られる。この光は、各フィルタ３１□、　３１゜に対応
した受光部６２□、６２゜で受けられて接合面６５１．
６５２に照射され、それぞれ光電流が流れる。演算部８
０は、これらの光電流による電気信号をもとにして、所
定の演算式例えばウィーンの公式を用いて演算を行ない
、測定温度をめる。

このような構成の多色放射温度計によれば、次のような
効果が得られる■ 受光素子６０として、複数個の受光部６２が設けら条れた篭ノリツクフォトダイオードを用いている。

これによって、中心波長の異なるフィルタ７０１．７０
２を透過した光を、各受光部６２□、６２゜で同時に検
出することができる。このため、使用するフイＪｙ／交
換のための手段が不要となり、第１図の従来の多色放射
温度計にめるようなフィルタホイール。

モータ等で設ける必要がない。これによって、構成を簡
単でしかも小型化することができる。

また、フィルタ７０□、７０□を透過した光を各受光部
６２□、６２□で同時に検出することができることから
、測定温度をめるのに要する時間が短い。このことから
、温度の経時的変化が激しい物体の測定でも誤差を生じ
にくくすることができる。

第３図は本発明にかかる多色放射温度計の他の実施例の
構成を示した図である。

第５図において、受光部６２は＼　６２１．６２゜およ
び６２３の５個が設けられている。

７１は蓋でめυ、光を遮断する材料で構成され、受光部
６２３上に形成されている。受光部６２３には光が照射
されていなくて、この受光部６２３をもとにして入射光
が零のときに流れる電流（以下、暗電流とする。）が検
出される。この暗電流は、温度による変化が大きい。温
度が変化したときには、温度変化による暗電流の変化を
随時補正する。この暗電流についての補正をもとにして
、受光部６２□、６２□により流れる光電流の補正を行
なう。

このような構成の多色放射温度計によれば、第２図の多
色放射温度計により得られる効果のほかに、温度特性を
良好にすることができるという効果が得られる。

なお、実施例では多色放射温度針が２色放射温度針でる
る場合について説明したが、多色放射温度計は２色放射
温度針以外のものであってもよい・２色放射温度計以外
の多色放射温度計は、フィルタ７０と受光部６２を２個
以外の複数個設けることによって構成される。

また、実施例ではモノリシックフォトダイオード６０を
構成する半導体材料としてシリコン（Ｓｌ）に不純物を
添加したものを用いた場合について説明したが、半導体
材料としてはこれ以外のもの例えばゲルマニウム（Ｇｅ
）に不純物、を添加したもの等を用いてもよい。

また、実施例では光収束手段２０として凸レンズを用い
た場合について説明したが、光収束手段２０はとれ以外
のもの例えばセルフォックレンズ等であってもよい。セ
ルフォックレンズを用いた場合は、凸レンズを用いた場
合に比べて構成を小型化することができる。

以上説明したように本発明によれば、構成が簡単で小型
であり、しかも温度の経時的変化が激しい物体の測定に
も誤差が生じにくい多色放射温度計を実限することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は多色放射温度計における従来の構成例を示した
図、第２図は本発明にかかる多色放射温度計の一実施例
の構成を示した図、第５図は本発明にかかる多色放射温
度計の他の実施例を示した図である。１０・・・被測定物体、６０・・・モノリフツク７オト
ダイオード、６１・・・基板、６２．６２１．６２゜、
６２３・・・受光部、盾厘阿翁　ｚ　ｒ’５第　ｊ　叫

Claims

【特許請求の範囲】

半導体材料で構成されていて一方がＰ型で他方がＮ型で
める基板と受光部からなシ前記基板の一側の面に前記受
光部が複数個形成されているモノリシックフォトダイオ
ードと、前記受光部の上にそれぞれ形成され中心波長が
それぞれ異なるフィルタとを具備し、被測定物体から放
射された光に１前記各フイルタを透過させ、透過光を前
記各フイルークに対応した前記各受光部で受けて電気信
号に変換し、これらの電気信号をもとにして前記被測定
物体の温度をめることを特徴とする多色放射