JPS61210922A - 温度測定装置 - Google Patents
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- JPS61210922A JPS61210922A JP61012259A JP1225986A JPS61210922A JP S61210922 A JPS61210922 A JP S61210922A JP 61012259 A JP61012259 A JP 61012259A JP 1225986 A JP1225986 A JP 1225986A JP S61210922 A JPS61210922 A JP S61210922A
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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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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.・・・。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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
幾多の変更や変形を加えることができる
′ 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
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)
- 【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。
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