JPS61210922A - 温度測定装置 - 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、正確な高温測定に好適なプログラム可能光フ
ァイバ温度測定装置に関するものである。

正確な温度測定、特に高温の容器や炉内の温度がわずか
に変動する場合の正確な温度測定は長年の大きな課題で
ある。多くの産業プロセスにおいては、このような高温
環境下におけるプロセス制御や記録操作を実行するため
に高温測定について正確な知識が要求されている。例え
ば、飛行機のジェットタービンエンジン及び半導体拡散
炉内については精確に温度を測定するか又は精確な温度
制御を行わねばならない。従来、高精度な高温度測定を
行う手段は熱電対であったため、高精度の温度制御及び
記録は不可能であった。熱電対が正確でないことは広く
知られており、極めて高い温度領域すなわち５００℃〜
２４００℃の高温領域における正確な温度測定に必要な
精度を得ることができない。更に、このような高温度で
は、過熱状態にある材料が腐食して熱電対センサが使用
できなくなる化学的プロセスやその他の環境条件にしば
しば遭遇する。

光学的光パイプのような高温計及びその他の高温計装置
も温度測定のために従来から使用されている。これらの
器具は測定すべき領域内で発生した光の強度や波長を検
知すると共に、この測定値を等価温度に変換する出カス
′ケールを具えている。

一方、これらの装置は極めて不正確でもある。この理由
は、光強度を温度に変換するに際し測定領域の放射率を
支配する物理的パラメータについである仮定を用いる必
要があると共に、高温度の光集束及び伝送特性が全ての
測定環境に対して正しく設定されていないためである。

また、測定中の領域内で放射した光の波長を正確に測定
しようとすることは、いかなる所定の温度においても光
エネルギーのスペクトル分布が広い範囲に亘るため極め
て困難である。

高温計装置に関する別の問題は、高温計で発生する電気
信号のダイナミックレンジが極めて広い範囲に亘ること
である。従来では対数増幅器を用いて電気信号強度にお
けるこのような偏差を処理していたが、このような対数
増幅器は光強度を電気信号へ正確に線形変換する際の近
似である電気的な測定誤差を生ずる非線形性によって極
めて不正確である。

高温計装置の別の欠点は、この装置に固有な精度を損な
う別の多くの誤差源があることである。

光学的高温計は、ある波長の光を取り出すための光学フ
ィルタを有するフォトダイオードのような検出器をしば
しば有している。しかしながら、光学フィルタの帯域特
性は周囲温度に依存する。周囲温度がシフトするとフィ
ルタのスペクトラル応答曲線がシフトするであろう。更
に、検出器自身はフォト検出器に入射する光の光束強度
に依存しない暗電流出力成分を有している。最後に、光
が伝播する検出器までの光路が、完全な光学的伝送路で
はないことである。すなわち、温度が検知される領域と
検出器との間に若干の伝送損失が存在することである。

レンズ及びミラーと一緒に協働し光学的伝送線として用
いられる高温度計、光バイブ又は光ファイバが光学信号
をある程度減衰させるであろう。

ある高温計装置に較正装置を組み込んで伝送損失を補償
する試みがなされた。このような較正装置の例は、米国
特許明細書第４３１３３４４号に示されている。この米
国特許明細書では、既知強度の光源からの光を光学的伝
送ファイバ内に入射させ、この光を温度を測定すべき領
域内に挿入した黒体センサの先端まで伝播させている。

この黒体は温度の関数として光を放射すると共に、先端
部に反射層を有して基準光源からの光を光ファイバに向
けて反射させている。基準光源からの光は変調され、そ
の後黒体から放射された光から分離される。

較正は、測定した信号に対する基準信号の比を求めるこ
とにより行う。この較正装置は低温環境下においてだけ
有効である。高温環境下においては黒体が高温にさらさ
れたり又は温度が変化した場合に黒体の先端の反射層の
反射率が変化するため、この較正装置は不適当である。

従って、基準光源からの反射光強度が、温度及び操作時
間の関数として変化し始め、この変化が較正信号として
の有用性をそこなってしまう。

従来の高温度装置及び熱電対は変換プロセス、すなわち
フォト検出器の出力信号を表示温度に変換するプロセス
においても不正確なものとなってしまう。熱電対に対す
る変換プロセスは、複数の既知の固定点間の補間及び較
正を含んでいる。高温計に対する変換は、温度と光エネ
ルギーのフォトン放射との間の基本的関係を支配する物
理的な第１法則に従って行わねばならない。従来、高温
計については、ある既知の温度に従って較正した非線形
スケールに結合した線形フォト検出器を用いる試みや、
非線形増幅器を多項展開式に近似し応答曲線を一組の既
知の温度を表わす点を結合したものに適合させてフォト
検出器出力を線形スケールに適合させる非線形増幅方法
を用いる試みが行われた。これらのいずれの方法は、前
述した半導体拡散炉やジェットエンジンタービンのよう
な高温環境下において温度測定を行う装置に十分な精度
をもたらすことがない。ブランク関数に対する解は、高
温計で検知した光の波長のすべての値に亘る複雑な積分
計算を含んでいる。１　／１０００を程度の精度の測度
を行うには、この積分を数学的に計算する必要がある。

従来の高温計では、この積分計算を行う試みが行われな
かった。この理由は、光強度の実際の測定の固有の精度
の悪さは他の多くの測定誤差の影響を受けるので、たと
え精度の高い温度変換を試みてもこれらの誤差によって
精度な温度変換の効果が発揮できなくなってしまうため
である。更に、算術的に複雑なため、ブランク関数に対
する装置の応答性を規定する積分を直接的に計算する試
みが行われなかった。

従来の高温計装置及び熱電対には、はとんど融通性もな
かった。例えば、熱電対では急速な温度変動がしばしば
発生する環境下における急激な温度変動を測定すること
が不可能である。例えば、ジェットエンジン内にふける
ような過熱されたガスの高速流と遭遇する場合もあるか
もしれない。

このような場合、これらの高速変動を測定できる極めて
広い範囲に亘る周波数応答性を具える測定装置を持つこ
とが操作者にとって重要である。同一の環境内にふいて
さえも、急速な温度変動以外に平均温度を知ることが重
要な場合もある。熱電対では、この種の周波数応答性を
測定することができない。現在までのところ、広帯域幅
温度測定、平均温度測定及び示差温度測定を単一の装置
で行なえる高温計装置は存在していない。低温光ファイ
バに結合されたサファイアロッドのような高温光ファイ
バを利用しサファイアロッドのセンサ端に黒体放射体が
設けられている光ファイバセンサが広く利用されている
。この黒体放射体は、サファイアロッドの端部に蒸着し
た光学的不透明片を以て構成することができる。低温フ
ァイバは、検出器に対してノツチフィルタ特性を生ずる
狭帯域フィルタを有する光学的検出器に結合され、この
フィルタによって温度の比較的小さな変化から放射光の
光束強度に右ける比較的大きな変化をもたらす波長光が
検出器上に集束される。この測定装置は、タイトル名称
「高温度光ファイバ温度計」、アール、アール、ディル
ス（ＲｏＲ，０ｉｌｓ）著、ジャーナル　オブ　アプラ
イド　フィジクス、５４（３）３月１９８３年に記載さ
れている。

本発明は、測定方法及び較正装置の双方において最大の
融通性を発揮する信号処理装置によって制御される高精
度でプログラム可能な光学的温度測定装置を提供するも
のである。この信号処理装置は、低ノイズで広帯域の光
強度測定値を従来装置にない精度及び解像度を有する対
応する温度に精確に変換する光学一温度変換技術を用い
ている。

本測定装置は、検出器と被測定体間における光学的吸収
によって生ずる誤差、検出器のスペクトラル波長応答に
おけるシフト及び検出器により生ずる暗電流を除去する
ように較正することができる。本測定装置は、静的な電
圧値及び装置の電子信号に固有な真の利得性能によって
生ずる誤差を装置自身が較正することもできる。

本測定装置は４個の基本段、すなわちセンサ段、検出器
段、増幅器段及び制御段と信号処理装置とから構成され
る。センサ段は、光学的エネルギーを温度の関数として
放射するか又は測定すべき領域又は物体からの光エネル
ギーを集束する光学的測定装置を具えている。両方の型
式のセンサは共に光学的エネルギーを光学的伝送路に沿
って検出器まで伝送する。このセンサは、例えば高温光
ファイバの端部に配置した黒体放射体又は黒体空洞とす
ることができ、光パイプや高温計も含んでいる。このセ
ンサは、光学的伝送損失について光学的伝送線を較正す
るために用いるミラーを光路内に含んでいる。比較的長
い低温ファイバが、高温領域からの光エネルギーを検出
器まで伝送させるための光学的伝送路を形成している。

検出器段は、予期される温度範囲に応じて設けられる１
個又はそれ以上の検出器をそなえている。

これらの検出器は、好ましくは所定波長において１個の
フォトンが入射した場合に約１エレクトロンボルトを出
力する応答性を有する線形フォトダイオードとする。こ
の検出器の前には、検出器に対する光学的スペクトラム
の特定部分を選択する狭帯域フィルタを配置する。この
フィルタは、比較的小さな温度変化から測定領域内で放
射し又は黒体放射体から放射した光の光束密度において
比較的大きな変化を生ずる波長に集中する。検出器段は
、検出器及び狭帯域フィルタの周囲温度を測定するサー
ミスタを有し、フィルタのスペクトラル応答におけるシ
フトについて信号処理装置で調整することができる。こ
の検出器は、暗電流出力を測定するために検出器の入射
部を遮断するシャッタも有している。

検出器の出力は光強度を表わす電流である。プログラム
可能な線形増幅器段は、この電流に対してデータ処理で
きるレベルまで引き上げるため必要な利得を与える。線
形増幅器を用いて電気信号の歪みを減少させると共に温
度変換アルゴリズムに必適する信号処理段に対して信号
を供給する。

本測定装置に用いた増幅器は、自動的に又は手動によっ
て制御することができる選択的に可変な利得を有する線
形増幅器とする。好ましくは、増幅器段は複数のステー
ジを具え、各ステージは差動増幅器を有し各ステージの
利得を増幅器に並列抵抗分路を選択的に結合することに
よって制御する。

ある増幅器は測定装置の周波数応答を選択的に制御する
同調フィルタを含むことができる。広帯域線形増幅器を
用いることにより本測定装置のポテンシャル周波数応答
は０〜５０にＨｚの範囲に亘る。

増幅器段のステージは、使用者の必要性に応じて種々の
方法で接続されることができる。例えば、示差モードを
用いて平均温度からの偏差だけを高解像度を以て測定す
ることができる。広帯域モードを用いて急速な温度変化
を拡大表示スケール上で観察することができる。増幅器
段のステージは、実際の温度測定、広帯域温度測定又は
示差温度測定のいずれかを行うかに応じて直接結合又は
交流結合のいずれかを行うことができる。増幅器段は第
１増幅器段の入力を接地する回路も含み、増幅器段に対
する静的な電流入力を伴う電圧出力を測定することがで
きる。この測定値を信号処理装置のメモリに記憶し、光
源誤差としての電圧出力を除去して光強度の測定値を較
正する。

信号処理段は、温度測定の種々のモード及び範囲に対し
て線形増幅器段を再構成すると共に種々の構成因子を表
わすデータを集める操作及びモード制御機能の全てを実
行する。信号処理装置は、ブランク関数に対する装置の
応答度を各光学的放射束の測定値について計算すること
により実際の温度も決定する。信号処理装置は、測定し
た放射束信号をメモリ内に記憶した表の対応する温度値
と第１の適合操作を行うことによってこの計算を行う。

この表は第１の物理的基本法則、ブランク関数及び検出
操作の物理的形態から構成する。この表は、５００℃〜
２０００℃の温度値について５１２個の増加変化量を含
んでいる。信号処理装置は、測定した放射束と対応する
温度間隔を順次２等分して実際に測定した放射束につい
て順次解を求める。

この解析技術により得られる解の程度は使用者が選択す
ることができる。好適実施例においては、１４ビツトか
ら２１ビツトの範囲の解を選択量ることができる。示差
モードでは３０ビツトの解が得られる。

信号処理装置は、ブランク関数に対する測定装置の応答
性を計算する過程においてポテンシャル誤差を較正する
ための独立して測定した因子を含んでいる。測定に当た
って４種の誤差原因があり、誤差値はメモリに記憶され
その後較正因子として使用される。サーミスタは、検出
器及びフィルタの実際の温度を測定し、各フィルタの狭
帯域応答を表わす測定した１組の定数を変更することに
よってフィルタのスペクトラル応答をシフトする。

サーミスタは、フォトダイオードの温度依存性に応じて
フォトダイオードの応答度を変更する。暗電流の測定値
は、フォトダイオード電流の実際の測定値に対する代数
的なオフセットとしてメモリに記憶される。静止電流に
基づく出力電圧も測定した検出器電圧に対する代数的オ
フセットを表わす因子としてメモリに記憶される。光学
的伝送損失の波長応答性は独立して測定され、光学的伝
送線内で発生するいかなる変化も光学的較正回路を用い
て定期的に更新される。本温度測定装置は、放射率、高
温センサ吸収及び低温光ファイバ伝送率の非理想的な、
特性も補償することができる。

光学的較正回路は標準光源及び検出器を以て構成され、
検出器を用いて標準光源をその公称強度に維持する。標
準光源は、検出器段の光学的伝送線に光を入射させるた
めのビーム分割ミラーを具える形態とし、標準光源から
の光は光学的伝送線を経てミラーまで伝播しこのミラー
で反射され再び光学的伝送線を経て検出器段まで戻され
る。測定すべき領域の平均温度が比較的安定している場
合、光学的測定装置を選択して標準光源の公称強度と検
出器段で測定した実際の強度との間の差異を表わす測定
値を得ることができる。この値をメモリに記憶して被測
定領域から検出器までの間の伝送により損失した光エネ
ルギーの量を表わす定数値を換えるために用いることが
できる。

本発明の第１の目的は、光学的検知技術をもちいる高精
度な温度測定装置を提供するものである。

本発明の別の目的は、信号処理段でプログラムされ使用
者が選択できる種々のモードでデータを記録できる光学
的温度測定装置を提供するものである。

更に、本発明の別の目的は、線形増幅器段を有し、光束
密度に対して線形な関数である信号処理装置に電気信号
を供給する複数の線形増幅器を用いる光学的温度測定装
置を提供するものである。

更に、本発明の別の目的は、実際の温度測定値から誤差
を除去するために誤差を測定して較正するための手段を
有する光学的温度測定装置を提供するものである。

更に、本発明の別の目的は、放射束信号に応答し、ブラ
ンク関数及び測定装置の応答関数を含む第１法則の計算
によって放射束信号を等価温度に変換する信号処理段を
提供するものである。

以下図面に基づいて本発明を説明する。プログラム可能
に構成された光ファイバ温度測定装置は、検出器段１２
に接続したセンサ段１０を具えている。

検出器段１２は増幅器段１４に順次接続され、増幅器段
１４は信号処理及び制御段１６に接続されている。

信号処理及び制御段１６は制御装置１８とデータ処理装
置２０とを具えている。データ処理装置２０は約３００
にバイトのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有する
コンビエータ程度のマイクロコンビニームのような一般
的なデジタルコンピュータとすることができる。このデ
ータ処理は、ここで述べる温度変換アルゴリズムの高速
演算を行うためにインテル８０８７ニニーメリツク・コ
ープロセッサのような二ニーメリック・コープロセッサ
も具えていなければならない。データプロセッサ２０と
して使用するのに好適なコンピュータは１８Ｍパーソナ
ルコンピュータである。

センサ段１０は黒体放射体２２を具え、この黒体放射体
２２はサファイ結晶ロッド２４の端部に蒸着されたイリ
ジュームを有している。黒体放射体２２を有するロッド
２４のようなセンサは、上述した文献アール、アール、
ディルス著「高温光ファイバ温度計」に記載されている
。高温ファイバ２４を分離可能な光カップラ２８を介し
て低温光ファイバ２６に結合する。光カップラ２８は低
温光ファイバの入射端をエアギャップを介して高温ファ
イバの出射端３２と対向して位置決めする金属スリーブ
を有している。高温フ乙イバの出射端３２上にハーフミ
ラ−３６を形成する。このミラー３６は高温度ファイバ
の出射端３２上にスパッタリングによって又はマスクを
介してアルミニニーム蒸着によって形成することができ
る。ハーフミラ−３６を形成するために用いる特別のパ
ターンは重要でなく、高温ファイバ２４の出射端の断面
積の２０〜５０％が反射コートを有するだけが必要であ
る。高温ファイバの出射端と低温ファイバの入射端との
間のエアギャップ３４は囲まれているから、低温ファイ
バ２６からエアギャップ３４に入射する全ての光はミラ
ー３６によって反射されるか又は高温ファイバ２４によ
って吸収されてしまう。高温ファイバ２４からエアギャ
ップに入射する全ての光は低温ファイバ２６に入射する
。低温ファイバ２６の出射端を光カツプラ３８中に挿入
する。

この光カップラ３８は、低温ファイバ２６の向きを定め
て検出器段１２内のレンズ４０に光を投射する位置決め
装置である。レンズ４０は低温ファイバ２６からの光を
２個のミラー４２及び４４のハーフミラー部に投射する
。最も外側のライン４６及び４８で示す光カップラ３８
からの光は、レンズ５４及び５６を経て一対の検出器５
０及び５２にそれぞれ入射する。レンズ５４及び５６の
前に一対の光フィルタ５８及び６０を配置する。フィル
タ５８を６００ｎｍ　フィルタとし、フィルタ６０を８
００ｎｍ　フィルタとする。フィルタ５８及び６０は線
図的に図示されているが、フィルタ自身スコツトガラス
上に堆積した薄膜を有するものと理解すべきである。機
械的に作動するシャッタ羽根６２を選択的に用いて光線
４６及び４８が光検出器５０及び５２に入射するのを阻
止する。シャッタ羽根６２はモータ６４によって制御さ
れる。

検出器段１２は、ここで説明する較正装置の一部分を含
んでいる。検出器段のハウジング（図示せず）の周囲温
度を測定するサーミスタ６６を、光検出器５０及び５２
と隣接して配置する。検出器段１２は基準光源６８及び
レンズ７０も具えており、ライン７２及び７４で示す光
を放射してミラー７６に入射させる。

ミラー７６は光線７２及び７４をハーフミラ−７５に入
射させると共に、光を光カップラに入射させるミラー４
４及び４２の非反射部分にも入射させる。検出器７８は
ミラー７５からの反射光を受光して電流を発生し、この
電流を増幅器［１３で増幅する。光は光カップラ３８か
ら低温ファイバ２６を経て光カップラ２８まで進み、エ
アギャップ３４を通過してハーフミラ−３６で反射する
。次に、この光は低温ファイバ２６及びレンズ４０を経
てミラー４２及び４４まで戻って光検出器５０及び５２
に入射する。この装置は光伝送損失について光学系を較
正するために用いる。

光検出器５０及び５２はフォトダイオードとするのが好
適であり、これら光検出器５０及び５２は入射光を光束
密度の線形な関数である電流に変換する。

これらフォトダイオードはできるだけ線形なものとすべ
きである。これらフォトダイオードは信号ライン８０及
び８２を経て増幅器段１４に入力する電流を形成する。

増幅器段１４は検出器入力マルチプレクサ８４を具え、
このマルチプレクサ８４は抵抗値の大きな（１００ＭΩ
）抵抗体Ｒ１を具えるアナログ接地ライン８６を有して
いる。この検出器入力マルチプレクサ８４を増幅器段１
４の第１利得段１１の入力に接続する。第１利得段１１
の出力を第２利得段１３に接続し、この第２利得段１３
を帯域制御段増幅器１５に順次接続する。第１利得役と
第２利得段１３との間に並列して出力差動増幅器１７を
接続し、この差動増幅器１７は他のいかなる信号処理に
対して独立した広帯域出力を行う。帯域制御増幅器１５
の出力を検出器出力マルチプレクサ９０の入力に接続す
る。検出器出力マルチプレクサ９０はサーミスタ６６及
び第１利得段１１の出力端子に対する入力端子も有して
いる。増幅器段１４は検出器７８と基準光源６８との間
に接続した光学的較正回路９２も具えている。検出器出
力マルチプレクサ９０の出力は電圧出力であり、この電
圧出力は信号処理及び制御段１６の制御段１８に出力さ
れる。

検出器出力マルチプレクサ９０の電圧出力はデジタルポ
ルトメータ（口ＶＭ）　９４に直接供給される。このデ
ジタルボルトメータ９４は、例えばヒユーレット−パッ
カートモデル３４７８Ａのような通常のＤＶＭとするこ
とができる。ＤＶＭ９４の出力端子を基準ＩＢｔ！４８
８パスライン９６に接続する。パスライン９６をインク
フェイス９８を経て中央制御装置１００に接続する。中
央制御装置１００はデータ処理段２０からの論理信号を
デコードして増幅器段１４及び検出器段１２辷おける種
々の切換機能を制御する電圧を供給する。符号化された
デジタル論理信号をデコードすると共に、リレー、論理
回路ゲート及びモータを制御するための電圧を供給する
ために必要な回路は通常の設計とすることができる。中
央制御装置１００の出力端子は第１制御パスライン１０
２と第２制御パスライン１０４及び１０６に接続されて
いる。

第１制御パスライン１０２を検出器入力マルチプレクサ
８４及び増幅器１１．１３及び１５に接続する。制御パ
スライン１０４及び１０６は、光学的較正制御装置１０
８及びシャッタ制御装置１１０の操作をそれぞれ制御す
る。中央制御装置１００は１４ビツトのデジタル−アナ
ログ変換器（ＤＡＣ）　１１４に対する入力を構成する
デジタル出力ライン１１２　も具えている。０７Ａ変換
器１１４は高精度基準電圧源１１６によって駆動する。

ＤＡＣ１１４の出力は、第１利得段１１の信号出力路に
オフセット信号を供給する口＾Ｃ電圧ライン１１８に出
力される。このオフセット電圧は、第２利得段１３にお
いて第１利得段１１の出力と混合されて検出器出力マル
チプレクサ９０にも供給される。

信号処理及び制御段１６のデータ処理装置２０は一般的
なデジタルコンピュータ及び関連する周辺機器を具えて
いる。このようなコンピュータの一例として２５６にバ
イトのＲＡＭを有する１８Ｍパーソナルコンピュータが
ある。このコンビ二一夕は中央処理装置（ｃＰＵ）　１
２０及びＲＡＩＪ　１２０ａを具えテイル。

このＣＰＵ　１２０をＩＥＢＢ　４８８インタフエイス
１２２　に接続し、このインクフェイス１２２を＋８ε
εパスライン９６を介して制御段１８の対応するインタ
フェイス９８に接続する。データ処理装置２０はシステ
ムクロック及びカレンダ、フロッピーディスク記憶装置
のような記憶用メモリ装置１２６　、ＣＲＴ表示装置１
２８及びキーボード１３０　も具えている。ハードコピ
ーにデータを表示するためにプリンタやＸＹブロック１
３２をシステムに加えることができる。このコンピュー
タはＲ３２３２インタフエイスポート１３４を介してホ
ストコンビコータからの従属制御型ユニットとして駆動
することもできる。

第１図の装置は、所定の温度の物体から放射する光束密
度と温度との関係を規定する第１の基本的な物理的原理
に基づいて温度を測定するものである。この原理はブラ
ンクの式として知られており、所定の温度の物体とこの
物体から放射する光束密度との関係を正確に規定してい
る。第１図の測定装置において用いられるブランクの式
を以下に示す。

ここで、Ｌ＝放放射　Ｗ／ｍ λ＝波長 に＝検出器の形状、光伝送特性及び寸法に関連する物理
定数 ε１＝見掛の放射力 Ｃ，＝第１放射定数、 ０．５９５４４　）＜ＩＱ−Ｉｓ　ｗ　　６　ｍ’Ｃ２
；第２放射定数、 １、４３８７８６　Ｘｌ０−’　ｍＫ Ｔ＝温度　°に センサ段１０の黒体放射体２２は既知温度関数である放
射力ε（Ｔ）を有している。この黒体放射体は、測定す
べき領域内における温度の関数として強度が変化する光
を放射する。放射された光は高温光ファイバ２４及び低
温光ファイバ２６を経て光カップラ３８まで伝播し、こ
こからレンズ４０を経て検出器段１２に入射し、最終的
に光検出器５０及び５２に入射する。光検出器５０及び
５２の出力は、黒体放射体２２から放射された光強度の
既知の関数であり、フォトダイオード電流である光検出
器５０及び５２の出力はあたかも直接放射束測定したよ
うに処理することができる。この構成により、所望の物
体又は測定すべき領域からの光エネルギーを集束するか
又は光放射する多数のセンサ装置のうちのいずれか１個
を使用者が選択することができる。従って、もし望むな
らば高温ファイバ２４及び黒体放射体２２の代わりに高
温光学式光パイプを光カップラ３８に接続することがで
きる。このような構成においては光パイプの出射端（高
温ファイバ２４の出射端に対応する）にハーフミラ−を
形成することになるであろう。このような光パイプは、
高温領域からの光を集束するための光学的な研磨面を入
射端に具えるであろう。このような高温領域には、例え
ば拡散処理中の高温シリコンウェハの温度を測定するの
に必要な半導体拡散炉を含むことができる。

光学式光パイプはこのような応用に好適である。

けだし、シリコンの放射率が既知の物理量であるからで
ある。同様に、ガリューム砒素や他の半導体材料もブラ
ンク関数を表わす式に導入できる既知の放射率を有して
おり、これら材料の温度をその式に従って計算すること
ができる。

光学式光バイブの他に、検出器段１２の光集束入射部と
して高温計を用いることができる。高温計１３６を具え
る装置を第２図に示す。高温計１３６は、ライン１３８
及び１４０で示す光をレンズ系１４２を経てミラー１４
４上に集束させることによって集光している。ミラー１
４４に入射した光は反射されて第２のレンズ系１４６に
入射し、この第２のレンズ系に入射した光は検出器段１
２に導く光学的伝送路を構成する低温ファイバ１４８に
集束される。高温計１３６は接眼鏡１５０を具えること
ができ、ピストル型のグリップ１５２を有しているよう
にポータプルで手で握ることができる。レンズ１４２は
、その前面に堆積したハーフ反射コート１５４を有し、
後述する較　のための基準光源６８からの光を反射して
いる。

第３図及び第３ａ図に示す線図に基づいて説明する。２
個の検出器５０及び５２はフォトダイオードＤ１及び０
２を有している。フォトダイオードＤ１は８００ｎｍの
光学フィルタ６０の後側に位置し、フォトダイオードＤ
２は６００ｎｍの光学フィルタ５８の後側に位置してい
る。これらフォトダイオードは使用に際し選択すること
ができ、リレーに１及びに２によって適当に切り換えら
れる。フォトダイオードＤ１とＤ２との結合した出力は
、線形増幅器段１４の第１利得段１１の一部分をなす作
動増幅器Ｕ１の入力を形成する。

作動増幅器Ｕ１に対する入力は、接地回路中にＩＭΩの
抵抗Ｒ１を含むに３を介して接地することができる。

Ｋｌ、に２及びに３は入力マルチプレクサ８４を集合的
に具えている。この回路によって表示度数を静的な電子
信号電流を以て構成することができ、この電子信号電流
はデータ処理装置２０に記憶されて電圧オフセット較正
因子として使用することができる。

これによりフォトダイオードＤ１及びＤ２から求めた実
際の電流示度に対する電子的較正が行われる。

線形差動増幅器口１は、リレーに４からに７によって作
動する複数の選択的に接続可能な分路を入力端子と出力
端との間に具えており、リレーに４〜に７のうちの１個
によって適当な分路を選択して増幅器Ｕ１のゲインを選
択的に増加し又は減少させる。リレーに４．に５．に６
及びに７はパスライン１０２によって中央制御装置１０
０に接続されている。機械的リレーを線形増幅器段１４
の第１利得段と共に使用するのが好ましい。けだ、し、
機械的リレーは、オープンしたときに電流の流出が生じ
ないためである。増幅器Ｕ１への電流入力は１０−　”
アンペア程度に小さいので、極めて小さい漏れ電流でさ
えも信号をひずませてしまう。

サーミスタ６６は、ジャンクションＪＩＯＩを介して検
出器出力マルチプレクサ９０に接続されている温度検知
抵抗素子ＲＴＩを有している。

シャッタ６２は、２個のソレノイド５ＯＬＩ及びＳ口Ｌ
２の操作にそれぞれ順次対応して駆動するモータ６４に
よって作動する。ソレノイド５ＯＬＩはシャッタ６２を
オープンさせ、ソレノイド５ＱＬ２はシャッタ６２を閉
じさせる。ソレノイド５ＯＬＩ及びＳＯＯ２０パスライ
ン１０４を介してシャッタ制御装置１１０に接続する。

基準光源６８はジャンクションＪ１０４を経てライン１
０６に接続されているランプＬＰＩを有し、このライン
１０６を光調整回路９２に順次接続する。検出器７８は
、差動増幅器ｕ１３、コンデンサＣ１４、可変抵抗ＶＲ
４及び抵抗Ｒ４を有する増幅回路に接続されているフォ
トダイオードＤ３を有している。差動増幅器Ｕ−１３は
線形増幅器であり、フォトダイオードＤ３からの電流に
対して電圧出力を形成する。この差動増幅器０１３を制
御パスライン１０６を経て光調整回路９２に接続する。

増幅器Ｕ１の出力を２個の枝路に分割する。枝路１３６
は線形増幅器段１４の第２利得段１３の入力端子に接続
されている信号経路であり、差動増幅器Ｕ３を具えてい
る（第３ａ図参照〉。第２出力技路であるライン１３８
　は、フィードバック抵抗Ｒ３、出力抵抗Ｒ１８及びポ
テンショメータＶＲ２を含む差動増幅器Ｕ２の正の入力
端子に接続されている。この増幅器Ｕ２の出力端子をス
リッドステートスイッチ０１０Ｂを介して第１利得段の
出力ジャックＢＮＣ−３に接続する。この出力ジャック
ＢＮＣ−３は、例えば検出器段１２と増幅器段１４を結
合するハウジング（図示せず）の後部パネル上に位置さ
せることができる。

ハウジングの後部パネルに出力端子を取り付ける目的は
、増幅器段１４と信号処理及び制御段１６において後部
側の信号処理に対して独立して用いることができる前置
増幅された広帯域信号を使用者が取り出すことができる
ようにするためである。このような出力は、例えば国内
標準局で指導されるような未処理の温度データを表わす
濾波されていない広帯域信号が必要となる測定の標準化
作業に有用となるであろう。

信号通路１３６を、第２線形増幅利得段１３の一部分を
構成する差動増幅器Ｕ３の入力ビン２にスリッドステー
トスイッチｔ１５Ａを介して接続する。このスイッチＵ
５Ａは２位置型のスイッチであり、ライン１３６の差動
増幅器Ｕ３の入力への直接結合又はコンデンサＣ２’を
経る結合とを交互に切り換える。コンデンサＣ２を介し
て形成されている交流電流結合により温度の急激な揺動
を測定する広帯域幅の性能を具える装置が達成される。

差動増幅器Ｕ３の入力ピン２は、抵抗Ｒ５Ａ及びスイッ
チＵ５Ｂを通るオフセット入力ジャックＢＮＣ２からの
入力も含んでいる。このジャックはＤＡＣ電圧ライン１
１８を差動増幅器Ｕ３の入力内に結合する。

差動増幅器ｕ３のゲインは、スリッドステートリレーＵ
７Ａ、　［７Ｂ、　Ｕ８Ａ及びＵ８Ｂヲ用イルコトニヨ
ッテ増幅器ｖ３の入力端と出力側との間の抵抗Ｒ８Ａ、
　Ｒ２Ｈ。

Ｒ８Ｃ，Ｒ２Ｏ及びＲ２Ｈを含む複数の分路のうちの１
個を選択的に接続することによって制御される。第２利
得段１３の接続にソリブトステートスイッチを用いるこ
とができる。この理由は、その入力が電流であってマイ
クロアンペア領域の電流ではなく、しかも静的電流によ
ってほとんど影響を受けないためである。

増幅器Ｕ３の出力を、増幅器段１４の帯域幅制御段１５
に対する差動増幅器である増幅器Ｕ４の入力に接続する
。このシステムの帯域幅は、各々がコンデンサＣ５，Ｃ
６及びＣ７のいずれか１個を含み増幅器Ｕ４の入力側と
出力側との間あ複数の接地通路のうちの１個を接続する
ことによって選択的に制御される。これら分路はソリッ
ドステートスイッチ０９Ｂ。

Ｕ９Ｃ及び［９０を介して増幅器ｕ４の入力側と出力側
との間を選択的接続する。増幅器Ｕ４の出力は、ソリッ
ドステートスイッチＵ１０ｃを経て検出器出力ジャック
ＢＮＣ−１ニ接続される。’Ｘ　４−／　チＵ１０Ａ、
　ＵＩＯＢ。

ＵＩＯＣ及び０１００とこれらと協働する制御ラインは
検出器出力マルチプレクサ９０を具えている。スイッチ
Ｕ５Ａ、　Ｕ３Ｏ，Ｕ７Ａ、　Ｕ７Ｏ，Ｕ８Ａ、　Ｕ８
Ｏ，０９Ｂ、　１１９ｃ及び０９０　ハ全て制御パスラ
イン１０２に接続されており、中央制御装置１００から
の制御電圧によって制御される。

これら制御電圧は、パスライン９６を通りインタフェイ
ス９８を経てＣＰＵ１２０から送出される符号化信号を
受信するデコーディング及びスイッチング回路によって
生成され、前述したリレー及び／又はスイッチをオープ
ンさせ又はクローズさせる。従って、検出器入力の態様
や、種々の更正の仕方及び増幅器段１４の態様は全て中
央制御装置１００により制御することができ、この中央
制御装置１００はデータ処理装置２０により順次制御さ
れる。この制御の選択は利得制御、帯域幅制御、検出器
入力及び更正の仕方の選択と関連する。

利得及び帯域幅制御 利得制御は自動的に又は適切な利得因子を選択すること
によって行うことができる。自動モードにおいて利得は
、１０−１４〜１０−３アンペアの範囲の入力電流が１
０−２〜１０ボルトの範囲の出力電圧を生成するように
制御される。検出器の出力電圧はマルチプレクサ８４を
経てＩＥＢＥパスライン９６に供給され、ここからｃｐ
ｕ１２０に送出されて所定の限界値と比較される。入力
電流がある限界値以下の場合ＣＰＵ１２０は制御装置１
００を介して増幅器段１４及び制御パスライン１０２に
適切な指令を送出して第１及び第２利得段１１及び１３
の適切なリレーを選択的に作動させて利得量を増大させ
る。一方、入力電流が所定の第２の閾値電流を越える場
合ＣＰＵ１２０は制御パスラインに接続した制御装置１
００を介して−連の第２の指令を送出し増幅器段１４の
第１及び第２利得段１１及び１３における利得を減少さ
せる。このように構成すれば、実際の検出器の出力電流
に拘わらず増幅器内の電圧は一対の所定の限界値の範囲
内に圧縮されることになる。従って、ジャックＢＮＣ−
１における検出器の出力電圧は、ダイナミックレンジが
入力端子のダイナミックレンジ以下の数オーダの大きさ
である一対の所定の限界値の範囲内に常に入るであろう
。これによって増幅器段１４の増幅度の線形性に影響を
及ぼすことはない。

なぜならば、利得指令が中央制御装置１００に送られた
ときに利得因子がＣＰＵ１２０に記憶されるためである
。後述するように、計算によって検出器の出力電圧を実
際の温度表示度数に変換するときに利得因子を除去する
。これによって検出器電圧の圧縮された出力が、オリジ
ナルダイナミックレンジに再変換されデータ処理装置２
０によって実際の温度を算出することができる。

この装置の帯域幅は、差動増幅器ｕ４及び協働する接地
コンデンサＣ５，Ｃ６及びＣ７を含む帯域幅制御装置１
５によって制御される。キーボード１３０から構成され
る装置１００からスイッチ０９Ｂ、　Ｕ９Ｃ及び［９０
を規制する適切な指令により直流分から５０ＫＨｚに亘
る広帯域幅からこのシステムの応答をロールオフさせる
ことができる。コンデンサＣ５，Ｃ６及びＣ７は実際に
は、このシステムの実際の広帯域の周波数応答をロール
オフするローパスフィルタである。

モード制御 本発明は、温度を決定する多数の方法のうち最も大きな
融通性を具えている。各々が異なるフィルタを有する２
個の検出器を具えているので、いずれかの検出器によっ
て温度を読み取ることができ、指示温度を種々の方法で
結合することもできる。例えば、検出器の入力マルチプ
レクサ８４に適当な指示を与えることにより、検出器５
０又は５２のいずれかから表示温度を交互に選択するこ
とができる。これらの表示温度はメモリに記憶し並列に
表示することができ、所望であれば５ＱＱｎｍのフィル
タ５８を以て光測定した値と８００ｎｍのフィルタ６０
を以て光測定した値の比をとることもできる。本装置は
、測定しようとする個々の温度範囲に対して最も感度の
高いフィルタ、すなわち適切な検出器５０又は５２のい
ずれかを選択子るようにプログラムすることができる。

６０００ｍのフィルタで発生する波長を用いれば、１２
４０℃以上の温度に対して最も正確な温度を指示する。

１１６０℃以下の温度に対しては８００ｎｍのフィルタ
の光路内に配置した検出器５２が最も適切である。

本システムでは示差温度測定も行うこともできる。この
示差温度測定モードでは平均温度を取り出し、平均温度
付近におけるわずかな温度変動の高精度の解を使用者が
得ることができる。このことは、ある材料の既知の平均
温度付近におけるわずかな温度変化をその材料内の位相
形態の変化に対応させることができる示差熱分析の応用
に極めて有用となるであろう。示差温度測定モードにお
いてはスイッチＵ５＾のピン３と４との間の接点をオー
ブンさせ、ピン１６と１との間の接点をクローズさせる
と共にスイッチ０５Ｂをクローズさせる信号をＣＰＵ１
２０から制御装置１００に供給する（第５図参照）。こ
れにより増幅器段１４内の第１利得段１１と第２利Ｐ４
段１３との間がＤＣ結合される。ＣＰＵ１２０は平均温
度も計算し、この温度（適切にシールされた利得を有し
ている）を表わす信号をデジタル信号として中央制御装
置１００に供給する。このデジタル信号は中央制御装置
１００によってライン１１２を経て１４ピツトのＤ／Ａ
変換器１１４に供給される。

Ｄ／Ａ変換器１１４は高精度電圧源１１６を用いてこの
デジタル信号をアナログ電圧に変換し、このアナログ電
圧信号をライン１１８を通り抵抗Ｒ５＾及びクローズ状
態にあるスイッチ０５Ｂを経て増幅器ｕ３の入力ピンに
供給する。Ｄ／Ａ変換器の電圧の極性は第１利得段１１
の出力の極性に対して逆極性であり、これら２個の電圧
は増幅器Ｕ３の入力部で代数的に減算される。従って、
増幅器ｕ３に対して残された入力成分だけが、平均温度
からのわずかな温度変化を表わす示差成分となる。

広帯域モードにおいて、スイッチ０５＾はピン３と４と
の間の接点をクローズさせると共にピン１６と１との間
の接点をオープンさせ、これによりコンデンサＣ２を経
て増幅器Ｕ１の出力を増幅器Ｕ３の入力とを結合する。

コンデンサＣ２は増幅器Ｕ１の全ての直流分を阻止する
と共に更に平均温度付近における急激な温度変動を増幅
する。このモードにおいては、第１利得段１１の信号は
マルチプサクサ９０の出力部を経てデジタルボルトメー
タ９４に供給される。ＣＰＵ１２０では、この第１利得
段からの信号及び、スイッチｕｔｏｃのピン１０におけ
る検出器出力電圧と平均温度付近における温度変位の比
とから平均温度を計算する。

平均電圧付近の交流変動は更に増幅器ｕ３で増幅され、
この結実装置としてのダイナミックレンジが増大する。

このようにして、平均温度付近の極めて小さな変動を測
定することができる。これらの測定は、飛行機のガスタ
ービンのメインバーナーからのキャブレタの排出ガスの
ガス動力性能の説明において重要である。このモードで
は、広帯域幅の信号がテープレコーダ、デジタイザ又は
高速フーリエ変換スペクトル分析装置のような外部の広
帯域幅装置に供給される。

広帯域幅モードでは、平均温度に依存する感度因子が計
算されて平均温度付近の温度変動を表示Ｌ するために較正される。感度は−に等しく、こＴ 比にほぼ等しい。しかしながら、２０．０１又は１９．
９８である真の比は、連続して計算されてこのモードの
間で正確なスケール因子が求められる。λは８００ａｍ
又は６００ａｍのいずれかであり、検出器の選択に対応
する。

単一波長に対する温度計算 温度計算アルゴリズムの例として単一波長操作モードの
温度計算を説明する。デジタルボルトメータ９４の出力
は、適当な利得を有する電圧に変換されたフォトダイオ
ード電流°を示す電圧である。

この電圧は、ブランク関数を用いる第１法則及び独立し
て測定した因子から温度を計算するデータ処理装置内に
含まれるアルゴリズムを用いて表示温度に変換される。

このデータ処理装置２０は、結合した２進サーチ及び表
を用いるルックアップアルゴリズムを用いて測定した電
圧を温度に変換する。センサ段１０の性能や、検出器の
光学特性、電子的特性を規定する物理定数は予め記録し
てメモリに記憶するか、又は定期的に測定してメモリに
記憶する。これらの物理定数は後述する較正装置を用い
て定期的に更新することができる。

中央処理装置１２０のランダムアクセスメモリ部分１２
０ａは検出器入カマルチブレクサ８４０入力部に現れる
フォトダイオード電流に関する２個の表を有している。

このフォトダイオード電流はいかなるセンサ装置が選択
されても生成され、個々の装置に関するブランクの式に
おける物理定数がアルゴリズムに代入される。例えば、
黒体のような黒体放射体２２の放射率はほとんど常時に
１に等しく、これに反してシリコンやガリニーム砒化物
の放射率は温度と共に変化するかもしれない。後者の２
個の材料の温度を測定するために光パイプを使用する場
合、この放射率の関数はメモリに容易に記憶されて温度
変換アルゴリズム内に代入される。

従って、いずれの定数を用いるかの選択は、メモリから
いずれの値を選択するかに単に依存し、センサの性質に
順次依存する。用いた種々のセンサの光集合性能や効率
に個別に関係する他の物理定数は同様の方法で処理され
る。

ＣＰＵ１２０は、ｅｏｏｎｍフィルタ５８に関する表と
８００ａｍフィルタ６０に関する表の２個の表を記憶し
ている。次の説明は（３ＱＱｎｍチャンネルからの温度
計算だけに関するものであるが、別の一組の定数を用い
る８００ａｍチャンネルに対しても同一なものとして理
解すべきである。

６０００ｍチャンネルに関して、表をＲＡＭ　１２０ａ
に記憶し、検出器の出力部で生成されるフォトダイオー
ド電流ＩＰＤＣの各示度に対して温度Ｔ　＝７７３．１
６＋　Ｎ　（２，９２９６８）　　”　Ｋとする。ここ
で、Ｎ＝０．１．・・・。

５１１、これらの温度値に対応するフォトダイオード電
流はブランク関数及び独立して測定したパラメータから
計算によって取り出される。これらフォトダイオード電
流は、７７３　　°に〜２２７０°にの範囲に亘ってい
る。温度を読み取るために、データ処理段２０は増幅器
段１４で生じたゲイン、増幅器段の電子機器によって生
じた直流電流オフセット及びフォトダイオード暗電流を
分解除去することによってデジタルボルトメータ９４か
らの読み取り電圧を等価のフォトダイオード電流に変換
する。等価的なフォトダイオード電流１６を用いて適切
な表の中を探索し、当該示度温度が存在すべき温度間隔
を見出す。これは可能なことである。なぜならば、フォ
トダイオード電流は６００ｎｆｆｌ及び８００ｎｍの光
路に対して当該温度範囲に亘って単調に増加しているた
めである。表の探索によって、フォトダイオード電流に
対応する温度を金色する温度範囲の下限及び上限を見出
す。上限及び下限の境界はＴｕ及びＴＩとしてそれぞれ
示される。１５００　＠にの温度範囲内においてはＴｕ
＝ＴＩ＝２．９２９６８　　°にとなるので、表探索に
は９ビツト、すなわち実際の温度の５１２個の解の一部
分を使用することになる。

次に、ＣＰＵ１２０は、ＴｕとＴＩとによって境界され
る温度範囲内において２進探索を行い、実際のフォトダ
イオード電流と対応する温度を探索する。この温度探索
に対して取り得る解は使用者によって選択することがで
きる。例えば、２１ビツトの解ではこの温度は０．００
１　　°にの範囲内で計算し得る。

２進探索は、ＴｕとＴＩとによって境界される温度範囲
を順次２等分し：適切な較正因子を用いてブランク関数
から２等分の中心である温度に右ける光学的放射を集束
するセンサ装置によって生ずるフォトダイオード電流を
計算し；計算したフォトダイオード電流を実際に測定し
たフォトダイオード電流と比較し；実際のフォトダイオ
ード電流が存在すべき範囲であるＴｕとＴＩとによって
境界される温度範囲の半分を論理的に選択し；２等分さ
れた間隔の範囲内で等価的な温度を順次２等分すること
によって行う。各順次の２分割によって測定温度に対し
て１ビツトの解をもたらす。初期の表探索によって９ビ
ツトの解をもたらし、更に別の１２個の温度間隔の順次
の２等分割によって１２ビツトの解が与えられ、合計で
２１ビツトの解をもたらす。

ＴｕとＴ１との間の温度間隔を順次２等分する過程にお
いては、各２等分割毎に２等分された間隔の中心に位置
する温度をブランク関数を用いて等価的なフォトダイオ
ード電流に変換することが必要である。ブランク関数は
、黒体から放射され又は高温計や光パイプを経て伝播し
た光束量に関係し次式に等しい。

λ’　ｅｘｐ　（−）−“ λＴ 波長、温度及び検出器温度の関数であるフォトダイオー
ド電流ｒ　ｐａｃｅは、フォトダイオードに到達する光
の波長とフォトダイオードの絶対応答度との積分と、暗
電流との和であり、すなわち：デジタルポルトメータ９
４で測定した電圧は次式： ％式％（） フォトダイオード電流域の解は： 検出器に入射する光によるフォトダイオード電流は、 一０ＡＲに６（Ｔｏ　）・・・（３） （３）式はデータ処理装置２０がセンサユニッ）１０か
ら放射する光に基づくフォトダイオード電流に対する値
をいかにして取り出すかについて述べており、すなわち
Ｖｍｅａｓはデジタルポルトメータ９４の測定出力であ
り、０ＦＦＳＥＴ（ｉ）及びＧＡＩＮ（ｉ）は電子的な
診断による較正モードを介、してそれぞれ決定され、Ｇ
ＡＩＮはメモリに記憶される因子でありフォトダイオー
ド電流出力に応答するゲイン変化として周期的に更新さ
れる。各フォトダイオード暗電流は、暗電流較正モード
の間で測定される。

信号処理装置は（２）及び（３）式を用いて第５図のフ
ローチャートに参照する次の方法によって温度を計算す
る。

（１）検出器のフィルタ５８（フィルタ６０に対しても
同様である）のスペクトラル波長応答を調整する較正測
定の結果として、以下のような表を作る。

（２）デジタルボルトメータ９４により得た指示温度を
（３）式を用いてフォトダイオード電流１　ｐｏ＋、ｔ
ｒ（ｍｅａｓ）に変換する。

（３）ステップ１で述べた表を次のように探索する。

Ｉ　ｓ　（ｊ）≦Ｉ　ｐｏＬｓ　（ｍｅａｓ）　＜　Ｉ
　ｓ　（ｊ＋１）Ｊ　＝０．１．２．・・・５１０ （４）　　ｌ５（Ｊ）及びＩ　ｓ　（ｊ＋１）と対応す
る上限及び下限温度Ｔｕ及びＴＩを新たに知る。ｌ１ｌ
（Ｊ）が単調に増゛　加するためである。

（５）温度範囲Ｔｕ−ＴＩを２等分して２５Ｔｍｉｄを
さがす。

（ｄ）次に以下の積分を計算する。

ここで、ＴＤはサーミスタ６６で求めた検出器の実際の
温度である。

（７）　　ＩＰＯＬｌｌを上述した１１１ｒ＋ｍ１ｄと
比較し、どちらが大きいかを決定する。例えば、Ｉ　ｌ
ｌ？＋ａｉｄ　＞Ｉ　ＰＤＬ８の場合実際の温度Ｔｍｅ
ａｓはＴ１とＴｍｉｄとの間に存在する。ＩｐｏＬｓ＞
ｌ５ｔ１ｄの場合Ｔｍｅａｓは、Ｔｍｉｄ　＜Ｔｍｅａ
ｓ　＜Ｔｕの範囲にある。

（８）間隔（Ｔｍｉｄ−Ｔｕ）又は（Ｔｍｉｄ−ＴＩ）
を適当に２等分してステップ（５）を繰り返す。

比較し、ステップ（７）を繰り返す。

これらのステップをｎビットの解について又は選択した
上位桁数についてＩＰＤＬＩＩがＩ６　（計算した）と
釣り合うまで繰り返す。

上述した温度計算は（２）式における積分によって求め
た値に対応している。（２）式の展開した積分はセンサ
段１０に関する次の項を含んでいる。

ＡＢ（Ｔ）　　　・　ＡＯＣ”　　・　ＡＬＴＵＦ　（
λ）　　・ＡＮＰ６（Ｔｏ　　）　　　・ＡＦＩＬ６（
λ＋Ｔｏ）　　・Ａ）ＩＳＭＩ　　・＾ＯＬ６・Ｒ６（
λ、Ｔｏ）ｄλ ここで、 １、Ａｅｘｉｔ：黒体放射体２２の外部領域２、ＡＢ（
Ｔ）　　：センサ温度Ｔの関数としてのサファイヤロッ
ド２４の伝送度 ３．８Ｍ（Ｔ）　：センサ温度Ｔの関数としての黒体放
射体２２の見掛の放射率 ４、ＡＯＣ：　低温光ファイバカップラ２８及び３８の
伝送率 ５　、　ＡＬＴＵＦ（λ）：光の波長の関数としての低
温光ファイバ２６の伝送率 ６　、Ａ）ＩｓＭＩ　：第１ハーフミラ−３６の透過率
７　、ＡＨ３ＭＣ：　ビーム分割ミラー４２及び４４の
伝送率８　、　ＡＮＦ６（Ｔｏ　’）　：検出器温度Ｔ
、としての６００ｎｍ光路内のニュートラルフィルタ の透過率 ９　、ＡＮＦ８（Ｔｏ　）　’検出器温度Ｔｏとして＠
８００ｎｍ光路内の二二一トラルフィルタ の透過率 １０、八ＦＩＬ６（λ、Ｔｏ）：光の波長及び検出器温
度ＴＩｄの関数としての６００ｎｍ フィルタの透過率 １１、ＡＦＩＬ８（λ、’ｒｏ）：光の波長及び検出器
温度Ｔｏ’の関数としての８００ｎｍ フィルタの透過率 １２、　Ｒｓ（λ、Ｔ１１．）：光の波長λ及び検出器
温度Ｔｏの関数としての６００ｎｍ光 路内のフォトダイオードの絶 対応答度 １３、　Ｒｓ（λ、’ｒｏ）：光の波長λ及び検出器温
度Ｔｏの関数としての８００ｎｍ光 路内のフォトダイオードの絶 対応答度 １４、　ＤＡＲに８（Ｔｏ）’検出器温度Ｔ、の関数と
しての８００ｎｍ光路内のフォトダイオ ードの暗電流 １５、　ＡＯＬ６　：　　６００ｎｍ光路内の光学的伝
達率１６、　ＡＯＬ８　：　　８００ｎｍ光路内の光学
的伝達率これらの項は既知又は測定してメモリに記憶し
た物理定数である。

いくつかの項は後述する較正測定によって定期的に更新
する。検出器温度ＴＤに依存しない項は被積分関数から
除去される。例えば、検出器温度Ｔｏに依存する全ての
数量、測定した数量及び光路内の寸法要素に関する物理
的パラメータを積分の外に移動することができる。

次に、シニプソンの法則を用いて波長λを適切に限定し
て積分を行う。この技術の例は、フォード、微分式（マ
グロヒノペ１９５５年）に見出すことができる。波長λ
に対する適切な限定は、６００ｎｍフィルタ５８につい
ては５００＜λ＜７００ｎｍの範囲とし、８００ｎｍフ
ィルタ６０については７００＜λ＜９ＱＱｎｍの範囲と
する。インテル８０８７のような演算コプロセッサ（ｃ
ｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いて上述した数値積分を行
うことができる。このような演算コプロセッサを用いれ
ば、上述したアルゴリズムを２００ｍ　　ｓｅｃの時間
で処理することができる。本システム、温度アルゴリズ
ムの較正及び後述する較正因子を用いれば、０．００２
５％の精度及び２１ビツトの解が得られる。

較正モード 本発明は、システム内に誘導されるポテンシャルエラー
を訂正する４個の異なる較正モードを具えている。較正
は、エラーの原因をつきとめると共にこれらエラーの原
因を上述した温度計算アルゴリズムによる実際の温度計
算に因子として含ませることによって達成する。このシ
ステムのソフトウェアは、キーボード１３０によって入
力しＣＰｕ１２０からの適切な指令に対する装置を含ん
でおり、システムに指定を与えて特別な較正モードを実
行することができる。この結果、温度計算アルゴリズム
により適切な測定及び使用のためにデータを適切なメモ
リ位置に記憶するようにシステムが再形成されることに
なる。

暗電流較正モードでは、光が全く入射しないときの検出
器５０及び５２の電流出力を測定する。この較正は中央
制御装置１００に対してシャッタ制御装置１１０を作動
させるように指令するコンビニータ指令によって行い、
ライン１０４を経てモータ６４に信号を順次供給してシ
ャッタ６２をクローズさせる。

この動作は、ジャンクション１０３を経てソレノイド５
ＱＬ２を作動させることによって達成する。シャッタを
クローズした状態で検出器５０及び５２の出力を共に読
み取り、読み取った値をＣＰＵ１２０によって等価電流
に変換し、暗電流因子として例えば上記（２）式におけ
るＯＡＲに６としてメモリに記憶する。

電子的較正モードを実行する指令によって検出器入力マ
ルチプレクサに対してリレーに１及びに２をオーブンさ
せると共にリレーに３をクローズさせる。

この場合増幅器ｕ１の入力は１００ＭΩの抵抗Ｒ１を介
して接地され、増幅器段１４のオフセット電圧を測定し
てメモリに記憶することができる。この因子は実際のフ
ォトダイオード電流に対する代数的なオフセットとして
、すなわち上記アルゴリズムにおける０ＦＰＳＢＴ　（
ｉ）　として温度計算アルゴリズムにおいて取り市され
る。このモードでは公称ゲイン（ｉ）　　も測定するこ
とができる。

第３の較正モードではフォトダイオードＤ１及びＤ２、
フィルタ５８及び６０のスペクトル波長応答性を検出器
温度Ｔ０の関数としてシフトさせるためにシステムを較
正する。レンズ４０、ミラー４２及び４４、フィルタ５
８及び６０、レンズ５４及び５６、検出器５０及び５２
を含む光学系は堅固な金属性ハウジング（図示せず）内
に固定されている。このハウジングの温度、従ってフィ
ルタ５８及び６０とフォトダイオードＤ１及びＤ２の温
度は周囲温度と共に変化する。抵抗ＲＴＩを経てサーミ
スタ６６で測定した周囲温度は直接的な示度であり、Ｃ
ＰＵ１２０に記憶されて各検出器フィルタの応答曲線を
温度の関数として修正するために使用する。温度計算ア
ルゴリズムにおいては、６００ｎｍフィルタ及び８００
ｎｍフィルタの透過率、フォトダイオードＤ１及びＤ２
の絶対的応答度は全て検出器段の周囲温度、すなわち検
出器温度Ｔ。

の関数となる。これらの関数は、光束密度のフィルタ５
８及び６０の公称波長の中心温度に対するベル形曲線を
集合的に有している。この曲線は検出器Ｔｏが変化する
に従って横方向座標軸である温度に沿ってシフトし、こ
の結果波長値の新たな表を表わす新たな曲線が作成させ
ることになる。

光学損失に対して光路も較正する。この較正はファイバ
較正モードを用いて行い、このファイバ較正モードでは
強度が既知である光源を低温ファイバ２６内に差し込み
、光ファイバ及び他の較正要素の光路内に右ける伝送率
を測定してメモリに記憶する。光路内における全ての因
子は温度計算アルゴリズムにおいて定数として表され、
これら全ての因子は光学系の伝送率における無効性を訂
正するエラー訂正因子によって変更することができる。

ファイバ較正モード 上述した較正を実行するためには、光路における光エネ
ルギーの損失を測定する必要がある。光路は光エネルギ
ーに対して完全な光路を形成せず光信号がある程度減衰
するので、従ってこの減衰量を温度計算を実行する際の
因子として与えてシステムを較正しなければならない。

この較正は、強度が既知の標準光源から光エネルギーを
システム内に照射し、標準光源からシステムを経て伝播
した光量を測定し、測定した光量を標準光源の既知の強
度と比較することにより行う。

システムを較正する１つの方法は、光路を複数のセクシ
ョンに分割し光伝達路を構成する別体の種々のセクショ
ンを用いて標準光源６８からの光強度を測定することで
ある。この目的を達成するために、着脱自在なミラー組
立体を設ける（第４図参照）。第４図に示すミラー組立
体は、暗入力端部（吸収入力端部）２１２及び反射入力
端部２１４を有する円筒状のカップリング２１０を具え
ている。

このミラー組立体は、互いに螺合される２個のモジュー
ル片２１６及び２１８を以て構成することができる。モ
ジニール片２１６をモジニール片２１８から着脱自在と
することにより、使用者がミラー２２０のミラー面２２
２を清掃することができる。ミラー２２０は反射面２２
２及び暗（吸収）面２２４を有している。チャンネル２
２６は反射入力端２１４からミラー２２０の反射面２２
２まで案内している。対応するチャンネル２２８は吸収
面２２４まで案内している。

ミラー組立体２００を用いて本システムを構成するため
３種の放射束測定を行う。第１に、ミラー組立体２００
の吸収端部２１２を低温ファイバ２６及び光カップラ２
８を介して検出器段１２に結合する。標準光源６８を作
動させて光強度測定を行う。この段階で行う光強度測定
はミラー４４及び４２による散乱光を主に測定してふり
、標準光源６８からのほとんどの光はミラー２２０の吸
収端２２４で吸収され反射は生じていない。

次に、ミラー組立体２００を反転させ、反射入力端２１
４を光カップラ３８を介して検出器段１２に結合する。

標準光源６８を再び作動させて放射束測定を行う。この
場合、ミラー２２０の反射面２２２がシステム内に結合
されているので、放射束はレンズ系４０の減衰及びミラ
ー７６、７５．４４及び４２の反射と共にフィルタ５８
及び６０とレンズ系５４及び５６の減衰に対応している
。

最終的に、高温ファイバ２４（光パイプ又は他の高温度
素子を具えることができる）を光カップラ２８から再び
取りはずし、ミラー組立体２００を低温ファイバ２６の
入力端にその位置に結合する。ミラー組立体２００を反
射面２２２がエアギャップ３４を介して端面３０と対向
するように結合し、低温ファイバ２６を経て伝播した光
を反射面２２２で反射させて低温ファイバ２６に逆行さ
せる。標準光源６８を再び作動させて第３の放射束測定
を行い低温ファイバ２６での減衰量を求める。

ミラー組立体２００は光カップラ２８に対して着脱自在
に結合されるように構成されると共に、高温ファイバ２
４の代わりに光カツプラ２８内に設けた凹部内に螺合で
きるようにされている。この接続の機械的な詳細は図示
されていないが、ミラー組立体２００に対する着脱自在
な結合に８適する高温ファイバ２４と光カップリング２
８との間の同様な着脱自在ないかなる結合もミラー組立
体２００に対する結合として使用できることに注意すべ
きである。

この結合によりエアギャップ３４を介してファイバ２４
及び２６が共線的に配置されると共に、エアギャップ３
４を介してミラー２２０が低温ファイバ２６の端部３０
と対向するように直交配置される。

これらの放射束測定を行い、データ処理装置２０が光損
失を計算する。較正因子はデータ処理装置２０によって
次のように計算される。

ここで、 １ｓｃ＝光カツプラ２８に接続したミラー２２０の吸収
端部２２４を用いて光強度測定した因子ＩＮ　＝光カッ
プラ２８に接続したミラー２２０の反射端部２２２を用
いて光強度測定した因子本システムの初期較正は上式か
ら、Ｉｐｓｃ　、ＩＦＩ及びＩ□を省略して行り、従っ
て光学損失はＩＮ　　ＩＳ。／ｒｉ−Ｉｓｃとして規定
される。この値はデータ処理装置２０のメモリに記憶さ
れ、光エネルギー減衰に関連する男を含むブランク積分
における項により乗算されるべき較正因子として使用さ
れる。上記放射束測定値の添字Ｆは工場での較正の後現
場で測定されるべきものを示している。

較正する毎に新しい測定値を用いて減衰因子を再計算し
、システムの形態が変化する場合にはメモリを定期的に
更新する。実際のプロセスにおいてはシステムに対する
変化は光カップラ３８の外部側の構成要素によって生じ
る。検出器の他の構成要素は完全なハウジング自に含ま
れており、乱れが生じそうもないためである。

温度を測定しているときのファイバ較正モードは測定す
べき領域内の比較的安定した温度環境に依存する。従っ
て、プローブを測定領域内に挿入する前にセンサ段で使
用すべきファイバの形態についてシステムを較正すべき
である。光ファイバの長さ又は形態が変化した場合だけ
較正が必要となる。

ファイバ較正モードは、標準光源６８及び検出器７８に
切り換えて開始される。光学較正回路９２内に基準電圧
を設けると共にこの基準電圧を検出器７８によって測定
され増巾器０１３によりある電圧に変換された信号と比
較することにより標準光源６８を所定強度に維持する。

実際に測定した電圧と標準の基準電圧との間に偏差があ
る場合、光学較正回路９２内の増巾器を作動させ、光源
６８の光強度を適当に調整した標準の強度に一致させる
。標準光源６８の公称強度もＣＰＵ１２０に記憶する。

標準光源６８から発した光は光学系に入射し、レンズ４
０を経て光カップラ３８に入射し、低温光ファイバ２６
の入射端まで進行し、エアギャップ３４を通りハーフミ
ラ−３６に到達する。この光はハーフミラ−３６で反射
し低温ファイバ２６を戻って検出器５０及び５２に入射
する。

ＩＳＣ及び■。の値は、センサ段１０を高温度領域に挿
入する前に測定される。センサ段１０を高温度領域に挿
入して測定を開始した後においては、信号成分は黒体放
射体２２のようなセンサの出力による放射束を表してい
るためＩｄの測定を行うことができない。従って、ハー
フミラ−３６に対する標準光源６８からの光の反射だけ
に基づく放射束を測定する必要がある。これは、標準光
源６８の作動及び示度のメモリへの記憶前に温度表示を
行うことにより達成される。温度が比較的安定している
限りオンした標準光源６８を用いて測定した順次の示度
ＩＴＬによってＩｄを決定するための基礎ができる。こ
の場合、Ｉｎ＝ＩｔＬ−Ｌｔとなり、計算した■、の値
を上記較正式に用いることができる。

本発明は上述した実施例だけに限定されるものではなく
幾多の変更や変形を加えることができる

【図面の簡単な説明】

′　　第１図は本発明による温度測定装置の第１部分の
構成を示すブロック図、 第１ａ図は本発明による温度測定装置の第２部分の構成
を示すブロック図、 第２図は第１図及び第１ａ図の装置を具える取手型高温
計の構成を示す線図、 第３図及び第３ａ図は第１図及び第１ａ図に示す検出器
及び増幅器段の構成を示すブロック図、第４図は光学的
較正モードに接続して使用されるミラー組立体の断面図
である。 １０・・・センサ段　　　　　１１・・・第１利得役１
２・・・検出器段　　　　　１３・・・第２利得段１４
・・・増幅器段　　　　　１５・・・帯域制御増幅器１
６・・・信号処理及び制御段 １８・・・制御装置　　　　　２０・・・データ処理装
置２２・・・黒体放射体　　　　２４・・・ロッド２６
・・・低温ファイバ　　　２８・・・高温ファイバ３６
・・・ミラー　　　　　　３８・・・光カップラ４０、
５４．５６・・・レンズ　　　４２．４４．７６・・・
ミラー５０、５２・・・検出器　　　　５８．６０・・
・フィルタ６２・・・シャッタ羽根　　　６６・・・サ
ーミスタ６８・・・基準光源 ８４・・・検出器入力マルチプレクサ ９０・・・検出器出力マルチプレクサ ９２・・・光学的較正回路 ９４・・・デジタルボルトメータ ９８、１２２・・・インクフェイス １００・・・中央制御装置 １０８・・・光学的較正制御装置 １１０・・・シャッタ制御装置 １１４・・・Ｄ／Ａ変換器　　　１１６・・・基準電源
１２０・・・中央処理装置　　１２６・・・メモリ装置
１２８・・・表示装置　　　　１３０・・・キーボード
１３２・・・ＸＹブロック　　　１３６・・・高温計１
４２、１４６・・・レンズ系　　１４４・・・ミラー１
５０・・・接眼鏡 ＦＩＧ、　Ｉａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）測定すべき領域内の温度に応答し、この温度
   の関数として発生した光エネルギーを 光学的伝送線に沿って伝送するセンサ手段と、 （ｂ）前記光エネルギーに応答して電気信号を生成する
   検出器手段と、 （ｃ）前記電気信号を、大きさがこの電気信号の線形な
   関数である出力電圧に変換する線形増幅器手段と、 （ｄ）前記出力電圧を、測定領域内の温度を示す表示信
   号に変換する信号処理手段とを具えることを特徴とする
   温度測定装置。 ２、前記センサ手段が、高温光ファイバの先端に結合さ
   れている黒体放射体を有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の温度測定装置。 ３、前記センサ手段が、光エネルギーを集束するための
   入力レンズ及びこのレンズからの光エネルギーを前記光
   伝送線に入射させるための手段を有する高温計を具える
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の温度測定
   装置。 ４、前記センサ手段が、光学伝送光パイプを有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の温度測定装置
   。 ５、前記光学的伝送線が光学的伝送ファイバを有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第４項のいず
   れか１に記載の温度測定装置。 ６、所定光量の光を前記光学的伝送ファイバ内に入射さ
   せ、この光学的伝送ファイバ内における光強度損失を測
   定し、エラー訂正因子を光強度損失の関数として発生さ
   せるファイバ較正手段を更に具えることを特徴とする特
   許請求の範囲第５項記載の温度測定装置。 ７、前記光学的伝送ファイバが、低温ファイバに着脱自
   在に結合された高温ファイバと、入射端部を有する低温
   ファイバと、前記入射端に隣接して配置され低温ファイ
   バを通り前記ファイバ較正手段により伝送された光を反
   射するためのミラー手段とを有することを特徴とする特
   許請求の範囲第６項記載の温度測定装置。 ８、前記線形増幅器手段が、選択的に制御可能な利得因
   子を調整する自動利得制御手段を含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の温度測定装置。 ９、前記自動利得制御手段が、前記検出器手段からの電
   気信号に応答して電気信号が第１の所定の閾値よりも低
   い場合に前記線形増幅器手段の利得因子を増大させ、前
   記電気信号が第２の所定閾値よりも高い場合には利得因
   子を減少させる手段を具えることを特徴とする特許請求
   の範囲第８項記載の温度測定装置。 １０、前記出力電圧を前記表示信号に変換するに際し、
   前記利得因子が前記信号処理手段によって用いられるよ
   うに構成したことを特徴とする特許請求の範囲第９項記
   載の温度測定装置。 １１、前記線形増幅器手段が、複数の選択的に接続可能
   な並列の分路を有する少なくとも１個の差動増幅器を有
   し、前記分路の各々が抵抗体を含み、前記差動増幅器に
   並列な分路の１個を選択的に接続することにより前記利
   得を調整するように構成したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１０項記載の温度測定装置。 １２、前記複数の分路を、前記自動利得制御手段によっ
   て生成した信号により選択的に接続可能なものとしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の温度測定
   装置。 １３、前記線形増幅器手段が、複数の選択的に接続可能
   な分路を有する少なくとも１個の差動増幅器を含む周波
   数応答調整手段を具え、前記分路の各々が差動増幅器に
   対して並列に接続されると共にコンデンサを含み、前記
   増幅器の周波数応答が、前記差動増幅器に並列な分路の
   うちから選択した１個の分路を選択的に接続することに
   よって制御されるように構成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の温度測定装置。 １４、前記信号処理手段が、前記線形増幅器手段の第１
   利得手段から出力を発生させるための広帯域モード制御
   手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の温度測定装置。 １５、前記信号処理手段が、測定すべき領域内の温度変
   化の割合に対する前記光エネルギーの強度変化の割合の
   比を決定すると共に、この比に依存する感度因子を発生
   させるための手段を有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１４項記載の温度測定装置。 １６、前記高温計が、前記光学的伝送線から前記入射手
   段を経て来る光を反射して光学的伝送線に戻すためのミ
   ラー手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第３
   項記載の温度測定装置。 １７、前記ミラー手段が、前記入力レンズに形成したハ
   ーフミラーを具えることを特徴とする特許請求の範囲第
   １６項記載の温度測定装置。 １８、前記検出器手段が前記光エネルギーに応答する少
   なくとも１個のフォトダイオードを具え、このフォトダ
   イオードが、これに入射する所定の波長の光エネルギー
   の光束密度の線形な関数として変化する電気的フォトダ
   イオード電流を生成するように構成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項乃至第４項のいずれか１に記載
   の温度測定装置。 １９、前記検出器手段が、選択された波長の光エネルギ
   ーに対して応答するフォトダイオードの応答を調整する
   ための狭帯域光学フィルタ手段を更に具え、測定領域内
   の温度の比較的小さな変化をフォトダイオードの出力電
   流において比較的大きく変化させるように構成したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１８項記載の温度測定装
   置。 ２０、前記検出器手段が、測定すべき温度範囲が異なる
   少なくとも２個の検出器を更に具え、各検出器が異なる
   狭帯域光学フィルタ手段を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１９項記載の温度測定装置。 ２１、測定すべき領域内の瞬時の温度と平均温度との間
   の温度差を検出する示差温度測定手段を更に具えること
   を特徴とする特許請求の範囲第２０項記載の温度測定装
   置。 ２２、前記フォトダイオードへの光の入射を遮断してフ
   ォトダイオード電流の暗電流を測定する暗電流較正手段
   を有すると共に、前記信号処理手段が暗電流を表わす因
   子をメモリに記憶する手段を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１８項記載の温度測定装置。 ２３、前記フォトダイオードへの光の入射を遮断する手
   段が、前記信号処理手段からのコントロール指令に応答
   するモータによって作動する選択的に制御可能なシャッ
   タを具えることを特徴とする特許請求の範囲第２２項記
   載の温度測定装置。 ２４、更に、前記検出器の温度を検出する手段と、前記
   信号処理手段内に具えられ検出器手段のスペクトル波長
   応答を検出器手段の温度関数として較正する手段とを具
   えることを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第４項
   のいずれか１に記載の温度測定装置。 ２５、前記検出手段のスペクトル波長応答を、検出器手
   段により公称波長組で検知した光束強度を表わす値の第
   １表を変更し、検出器手段により第２の波長組で検知し
   た光束強度と対応する値から成る第２表を作成すること
   によって較正するように構成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第２４項記載の温度測定装置。 ２６、更に、前記線形増幅器手段に対する入力部を接地
   する手段と、この装置の残りの部分の静的な電気的電流
   を測定する手段と、この電流を前記信号処理手段内に記
   憶する手段とを有する電子的較正手段を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第２項乃至第４項のいずれか１
   に記載の温度測定装置。 ２７、（ａ）測定すべき領域内の温度に応答し、この温
   度の関数として発生した光エネルギーを光学的伝送路に
   沿って伝送するセンサ手段と、 （ｂ）前記光エネルギーに応答し、この光エネルギーの
   強度を表わす出力信号を生成する検出器及び増幅器手段
   と、 （ｃ）この出力信号からブランク関数に従って出力信号
   と対応する温度を表わす表示信号を電子的に計算する信
   号処理手段とを具えることを特徴とする温度測定装置。 ２８、前記信号処理手段が、測定すべき領域内の温度（
   Ｔ）を、ｆ（λ、Ｔ）をブランク関数、λを前記光エネ
   ルギーの波長、λ＿１及びλ＿２を前記センサ手段と検
   出器手段との間に配置した狭帯域光学フィルタのそれぞ
   れ上限値及び下限値としたときに、Ｌ＝∫＿λｆ（λ、
   Ｔ）ｄλの関数に従う光エネルギー（Ｌ）の放射束の関
   数として決定する手段を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第２７項記載の温度測定装置。 ２９、前記信号処理手段が、前記表示信号を計算するに
   際し、少なくとも１個の較正因子を含む、演算手段を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第２７項記載の温
   度測定装置。 ３０、前記信号処理手段が、前記出力信号の所定の範囲
   が予め定めた温度値の増加変化量と対応するブランク関
   数に基づく演算表を具え、更に信号処理手段が、温度値
   の増加変化量の順次の２等分した部分を表わす温度につ
   いてブランク関数を計算することにより増加変化量内に
   おいて順次の一層明瞭な解を有する温度値信号を計算す
   る手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第２９
   項記載の温度測定装置。 ３１、前記信号処理手段が、検出器手段の暗電流、静的
   電子電流ノイズ及び電気信号利得を表わすエラー因子を
   前記出力信号から除去する手段を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第３０項記載の温度測定装置。 ３２、前記センサ手段が、光学的伝送ファイバの端部に
   設けた黒体空洞部を有することを特徴とする特許請求の
   範囲第２７項記載の温度測定装置。 ３３、前記センサ手段が、光学的光パイプを具えること
   を特徴とする特許請求の範囲第２７項記載の温度測定装
   置。 ３４、前記センサ手段が高温計を具えることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２７項記載の温度測定装置。 ３５、前記光学的伝送路内の光エネルギー減衰の程度を
   決定する較正手段を具えることを特徴とする特許請求の
   範囲第３２項乃至第３４項のいずれか１に記載の温度測
   定装置。 ３６、前記較正手段が、所定強度の光源から発した光を
   前記光学的伝送路内に入射させる手段と、光学的伝送路
   内に配置され前記光を検出器手段に上に反射するミラー
   手段とを具えることを特徴とする特許請求の範囲第３５
   項記載の温度測定装置。 ３７、前記信号処理手段が、光学的伝送路内の前記光の
   損失を表わす因子を取り出すと共に、前記光エネルギー
   の対応する損失を補償するために前記因子によって表示
   信号を較正する因子抽出手段を含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第３６項記載の温度測定装置。 ３８、更に、前記利得因子をメモリに記憶する手段が前
   記信号処理手段中に具えられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第８項記載の温度測定装置。 ３９、前記信号処理手段が、前記出力電圧を光エネルギ
   ーの放射束を表わす第１信号に変換する手段と、この第
   １信号を電子メモリ内に記憶した所定数の温度値の増加
   変化量のうちの１個に整合させる手段と、前記増加変化
   量のうちの１個を順次２等分して前記表示信号を決定し
   この２等分した増加変化量を第２の電気信号に変換しこ
   の第２の電気信号を第１の電気信号と比較する手段とを
   具えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の温
   度測定装置。 ４０、前記決定手段が、第２の電気信号を取り出すため
   に温度値の増加変化量のうちの１個を順次２等分した値
   についてブランク関数を計算する計算手段を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第３９項記載の温度測定装
   置。 ４１、前記信号処理手段が、前記出力電圧から前記検出
   器手段によって検出した光エネルギーの放射束を表わす
   信号を取り出し、この放射束信号からＬ（λ）を放射束
   、Ｋを検出器手段の物理特性を規定する定数、ε＿１を
   放射率定数、Ｃ＿１を第１放射定数、Ｃ＿２を第２放射
   定数、λを光エネルギーの波長としたときに式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表されるブランク関数に従って温度を決定する手段を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第４
   項のいずれか１に記載の温度測定装置。 ４２、前記信号処理手段が、前記検出器手段の定数を代
   えるために定数Ｋ及びε＿１を変更する手段を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４１項記載の温度測定
   装置。 ４３、（ａ）測定すべき領域内で生じた光エネルギー強
   度を検出して光エネルギー強度を表わす電流信号（Ｉ＿
   ｄ）を取り出す段階と；（ｂ）検知した各電流信号Ｉ＿
   ｄに対応する上限温度（ＴＵ）及び下限温度（ＴＬ）に
   よって境界される温度範囲をブランク関数に従って決定
   する段階と； （ｃ）上限温度（ＴＵ）と下限温度（ＴＬ）との中間の
   中間温度値（Ｔ＿ｍ＿ｉ＿ｄ）を決定する段階と； （ｄ）この中間温度値Ｔ＿ｍ＿ｉ＿ｄの値を表示装置上
   に表示するためにこの値をメモリに記憶する段階と； （ｅ）中間温度Ｔ＿ｍ＿ｉ＿ｄについてブランク関数を
   用いて等価な放射束電流信号（Ｉ＿Ｔ＿ｍ＿ｉ＿ｄ）を
   計算する段階と； （ｆ）中間温度の等価的な放射束電流信号Ｉ＿Ｔ＿ｍ＿
   ｉ＿ｄと光強度エネルギーを表わす電流信号Ｉ＿ｄとを
   比較してＩ＿ｄがＩ＿Ｔ＿ｍ＿ｉ＿ｄよりも高いか低い
   かを決定する段階と； （ｇ）Ｉ＿ｄ＞Ｉ＿Ｔ＿ｍ＿ｉ＿ｄの場合にＴ＿ｍ＿ｉ
   ＿ｄからＴＵまでの間の温度間隔を２等分し、Ｉ＿ｄ＜ Ｉ＿Ｔ＿ｍ＿ｉ＿ｄの場合にはＴ＿ｍ＿ｉ＿ｄからＴＬ
   までの温度間隔を２等分する段階と； （ｈ）上限温度ＴＵと下限温度ＴＬとの間の順次２等分
   された値を用い段階（ｇ）を経て段階（ｃ）を繰り返す
   段階とを具えることを特徴とする温度測定方法。 ４４、上限温度ＴＵと下限温度ＴＬとの間の温度Ｔにつ
   いて計算したＩ＿Ｔ＿ｍ＿ｉ＿ｄの複数の値を、順次選
   択した温度Ｔの値についてブランク関数を積分すること
   によって計算することを特徴とする特許請求の範囲第４
   ３項記載の温度測定方法。 ４５、ブランク関数を、前記検出段階で検出した光エネ
   ルギーのスペクトラル応答を限定する狭帯域バンドパス
   フィルタの上限及び下限値によって規定される所定波長
   域に亘って積分することを特徴とする特許請求の範囲第
   ４３項記載の温度測定方法。 ４６、光学的伝送線に結合した既知の標準光源を具え、
   この光学的伝送線に沿って光を反射させるミラー手段を
   含む光ファイバ温度測定装置の較正を行う方法であって
   、 （ａ）標準光源を作動し、この標準光源からの公称放射
   束を表わす値をメモリに記憶する段階と； （ｂ）前記ミラー手段で反射した光の放射束を測定する
   段階と； （ｃ）標準光源の公称放射束値とミラー手段で反射した
   後の標準光源からの放射束値とを代数的に組み合わせる
   ことによって光学的伝送線の伝送損失を決定することを
   特徴とする光ファイバ温度測定装置の較正を行う方法。 ４７、測定すべき領域内の温度を測定する装置であって
   、 （ａ）この領域内の温度に応答し、温度の関数として発
   生した光エネルギーを光学的伝送 路に沿って伝送するセンサ手段と、 （ｂ）この光エネルギーに応答して出力信号を形成する
   検出器及び増幅器手段と、 （ｃ）この出力信号に応答し、光学的伝送路における光
   エネルギーの損失を表わす定数を含む式を利用して、光
   エネルギーの強度に対応する温度値を表わす表示信号を
   計算する信号処理手段と、 （ｄ）前記光学的伝送路における光エネルギーの損失を
   測定し、関連して前記定数を変更する光路較正手段とを
   具えることを特徴とする温度測定装置。 ４８、前記ブランク関数における式及び定数が、ブラン
   ク関数の分子内の因子として含まれている伝送損失定数
   であることを特徴とする特許請求の範囲第４７項記載の
   温度測定装置。 ４９、前記光路較正手段が、光路内に配置され光エネル
   ギーを光路に沿って前記検出器及び増幅器手段に向けて
   反射するミラー手段と、既知の強度の光エネルギーを光
   路内に導入するための光導入手段とを具えることを特徴
   とする特許請求の範囲第４８項記載の温度測定装置。 ５０、前記光路が、ミラー手段を光路に着脱自在に接続
   する光学的カップリング手段を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第４９項記載の温度測定装置。 ５１、前記光路が出射端を有する高温部分及び入射端を
   有する低温部分を具え、入射端が出射端に着脱自在に結
   合されていることを特徴とする特許請求の範囲第５０項
   記載の温度測定装置。 ５２、前記光学的カップリング手段が内部に配置したミ
   ラーを含むハウジングを具え、このハウジングが前記低
   温部分の入射端に接続されるように構成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第５１項記載の温度測定装置。