JPS6137570B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6137570B2 JPS6137570B2 JP55153391A JP15339180A JPS6137570B2 JP S6137570 B2 JPS6137570 B2 JP S6137570B2 JP 55153391 A JP55153391 A JP 55153391A JP 15339180 A JP15339180 A JP 15339180A JP S6137570 B2 JPS6137570 B2 JP S6137570B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detector
- temperature
- infrared
- bandpass filters
- ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/08—Optical arrangements
- G01J5/0801—Means for wavelength selection or discrimination
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/08—Optical arrangements
- G01J5/0865—Optical arrangements having means for replacing an element of the arrangement by another of the same type, e.g. an optical filter
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/60—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature
- G01J5/602—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature using selective, monochromatic or bandpass filtering
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、物体に非接触でその温度を測定する
赤外線温度検出器に関するものである。
赤外線温度検出器に関するものである。
温度をもつ物体から放射される赤外線領域での
放射エネルギ量がその物体の温度と一定の関係を
もつことは、プランクにより理論的に明らかにさ
れている。そして、赤外線の波長に対するエネル
ギ量は第１図に示すようなカーブとなる。このよ
うなことから、従来、放射エネルギ量を赤外線検
出子で測定することにより物体の温度を非接触で
測定している。すなわち、放射エネルギ量Neと
検出子出力電圧Ｖは、Ne∝Ｖの関係にあるか
ら、ＶからNeを、そしてNeから物体の絶対温度
Ｔを求めている。
放射エネルギ量がその物体の温度と一定の関係を
もつことは、プランクにより理論的に明らかにさ
れている。そして、赤外線の波長に対するエネル
ギ量は第１図に示すようなカーブとなる。このよ
うなことから、従来、放射エネルギ量を赤外線検
出子で測定することにより物体の温度を非接触で
測定している。すなわち、放射エネルギ量Neと
検出子出力電圧Ｖは、Ne∝Ｖの関係にあるか
ら、ＶからNeを、そしてNeから物体の絶対温度
Ｔを求めている。
しかし、実際の温度測定において、測定物体か
ら検出子までの光路の途中にガラス窓や放射エネ
ルギを減衰させる物質例えば煙などが存在する場
合には、放射エネルギが減少して検出子に到達す
る。この減少したエネルギと物体から放射された
エネルギの比率は透過率ｔとして表わされ、ま
た、同一温度において完全黒体から放射されたエ
ネルギと黒体でない物体から放射されたエネルギ
の比率は放射率εとして表わされる。そして、検
出子出力電圧は、Ｖ＝ｔ・ε・Neで求められ
る。ここで、ガラス窓のくもりや煙の濃薄がある
場合には、透過率ｔが大きい誤差を含んだ値とな
るため、上式から明らかなように測定温度そのも
のが極めて不正確になるという欠点がある。
ら検出子までの光路の途中にガラス窓や放射エネ
ルギを減衰させる物質例えば煙などが存在する場
合には、放射エネルギが減少して検出子に到達す
る。この減少したエネルギと物体から放射された
エネルギの比率は透過率ｔとして表わされ、ま
た、同一温度において完全黒体から放射されたエ
ネルギと黒体でない物体から放射されたエネルギ
の比率は放射率εとして表わされる。そして、検
出子出力電圧は、Ｖ＝ｔ・ε・Neで求められ
る。ここで、ガラス窓のくもりや煙の濃薄がある
場合には、透過率ｔが大きい誤差を含んだ値とな
るため、上式から明らかなように測定温度そのも
のが極めて不正確になるという欠点がある。
本発明は、赤外線の光路中の窓ガラスのくもり
や煙等の存在にもかかわらず、物体の温度を正確
に測定することができる赤外線温度検出器を提供
しようとするものであつて、物体から放射される
放射エネルギを２分して異なる特性のバンドパス
フイルタを透過させ、それらの放射エネルギ量を
検出して両者の比をとるという極めて簡単な手段
により正確な温度を測定できるようにしたことを
その特徴とするものである。
や煙等の存在にもかかわらず、物体の温度を正確
に測定することができる赤外線温度検出器を提供
しようとするものであつて、物体から放射される
放射エネルギを２分して異なる特性のバンドパス
フイルタを透過させ、それらの放射エネルギ量を
検出して両者の比をとるという極めて簡単な手段
により正確な温度を測定できるようにしたことを
その特徴とするものである。
以下、図面に基づいて本発明の実施例について
詳細に説明するに、第２図に示す赤外線温度検出
器は、温度をもつ固体又は気体等の物体から放射
された赤外線の放射エネルギを集光する反射望遠
鏡型の光学系１と、赤外線の光量を絞る絞り２
と、角柱状の本体に表面処理を施すことによつて
赤外線中から所定の波長のもののみを透過させる
異なる特性の２つのバンドパスフイルタ３ａ，３
ｂを直交する方向に形成した軸心の回りに回転可
能な濾光器３と、これらのバンドパスフイルタ３
ａ，３ｂを透過した赤外線の放射エネルギ量を検
出するための検出子４と、上記各バンドパスフイ
ルタ３ａ，３ｂに対応する検出子４からの２つの
出力電圧に基づいてその比を算出する処理回路５
と、処理回路５の出力を物体の温度として直読可
能に表示する表示装置６とによつて構成され、さ
らに、上記処理回路５は、検出子４の出力電圧を
対数化することにより測定温度範囲を広くするた
めのログアンプ７と、この対数化された両出力電
圧の比をとるための演算回路８と、この比を一次
元化するリニヤライザ９とによつて構成されてい
る。
詳細に説明するに、第２図に示す赤外線温度検出
器は、温度をもつ固体又は気体等の物体から放射
された赤外線の放射エネルギを集光する反射望遠
鏡型の光学系１と、赤外線の光量を絞る絞り２
と、角柱状の本体に表面処理を施すことによつて
赤外線中から所定の波長のもののみを透過させる
異なる特性の２つのバンドパスフイルタ３ａ，３
ｂを直交する方向に形成した軸心の回りに回転可
能な濾光器３と、これらのバンドパスフイルタ３
ａ，３ｂを透過した赤外線の放射エネルギ量を検
出するための検出子４と、上記各バンドパスフイ
ルタ３ａ，３ｂに対応する検出子４からの２つの
出力電圧に基づいてその比を算出する処理回路５
と、処理回路５の出力を物体の温度として直読可
能に表示する表示装置６とによつて構成され、さ
らに、上記処理回路５は、検出子４の出力電圧を
対数化することにより測定温度範囲を広くするた
めのログアンプ７と、この対数化された両出力電
圧の比をとるための演算回路８と、この比を一次
元化するリニヤライザ９とによつて構成されてい
る。
上記赤外線温度検出器においては、必要に応じ
て赤外線の光路にその光路内又は光路外にスライ
ド式に移動可能な全反射ミラー１０を設けると共
に、この全反射ミラーによる反射によつて赤外線
を放射する物体を見るためのアイピース１１を設
けることができる。
て赤外線の光路にその光路内又は光路外にスライ
ド式に移動可能な全反射ミラー１０を設けると共
に、この全反射ミラーによる反射によつて赤外線
を放射する物体を見るためのアイピース１１を設
けることができる。
なお、図中１２は赤外線透過可能なレンズを示
している。
している。
上記構成を有する赤外線温度検出器において
は、物体から放射された赤外線の放射エネルギは
濾光器３を通して検出子４に投射され、ここでそ
の放射エネルギ量が検出されるが、その際、濾光
器３を図示の方向とそれと直交する方向とに回転
させると、２つのバンドパスフイルタ３ａ，３ｂ
に対応する出力電圧Va、Vbが検出子４から出力
される。従つて、処理回路５においてこれらの出
力電圧の比をとると、そのVa／Vbは、 Va／Vb＝ｔa・εa・Nea／ｔb・εb・Neb ……(1) の形で表わされる。ここで、ｔa、ｔbは同一光学
系を用いていることから、ｔa＝ｔbとなつて消去
され、またεaとεbは物体が固定の場合等しく、
ガス体の発光スペクトルの場合には赤外線の波長
に対して一定の関係があるので、εa／εbは一定
の常数Ｃとみなすことができ、(1)式の比は、 Va／Vb＝Ｃ・Nea／Neb ……(2) の形に整理することができる。従つて、この比を
リニヤライザ９で一次元化して表示装置６に導く
ことにより、それを物体の温度として直読可能に
表示することができる。
は、物体から放射された赤外線の放射エネルギは
濾光器３を通して検出子４に投射され、ここでそ
の放射エネルギ量が検出されるが、その際、濾光
器３を図示の方向とそれと直交する方向とに回転
させると、２つのバンドパスフイルタ３ａ，３ｂ
に対応する出力電圧Va、Vbが検出子４から出力
される。従つて、処理回路５においてこれらの出
力電圧の比をとると、そのVa／Vbは、 Va／Vb＝ｔa・εa・Nea／ｔb・εb・Neb ……(1) の形で表わされる。ここで、ｔa、ｔbは同一光学
系を用いていることから、ｔa＝ｔbとなつて消去
され、またεaとεbは物体が固定の場合等しく、
ガス体の発光スペクトルの場合には赤外線の波長
に対して一定の関係があるので、εa／εbは一定
の常数Ｃとみなすことができ、(1)式の比は、 Va／Vb＝Ｃ・Nea／Neb ……(2) の形に整理することができる。従つて、この比を
リニヤライザ９で一次元化して表示装置６に導く
ことにより、それを物体の温度として直読可能に
表示することができる。
特性を異にする２つのバンドパスフイルタによ
つて抽出する赤外線の各波長は、物体の温度を比
較的精度よく測定するために、検出子からの出力
電圧の比が10程度の範囲までになるように選択設
定するのが望ましく、たとえば、温度をもつ物体
がガス体の場合には、その固有の発光スペクトル
（H2Oにおいては1.9μｍと2.6μｍ、CO2において
は2.7μｍと4.3μｍの波長のもの）を利用すれば
よく、また固体の場合には、その測定温度範囲に
応じて適当な間隔で２測定波長を選定すればよい
が、測定誤差を防止するためには、ガスなどの発
光スペクトルの波長のところを避けた波長を選定
することが必要である。
つて抽出する赤外線の各波長は、物体の温度を比
較的精度よく測定するために、検出子からの出力
電圧の比が10程度の範囲までになるように選択設
定するのが望ましく、たとえば、温度をもつ物体
がガス体の場合には、その固有の発光スペクトル
（H2Oにおいては1.9μｍと2.6μｍ、CO2において
は2.7μｍと4.3μｍの波長のもの）を利用すれば
よく、また固体の場合には、その測定温度範囲に
応じて適当な間隔で２測定波長を選定すればよい
が、測定誤差を防止するためには、ガスなどの発
光スペクトルの波長のところを避けた波長を選定
することが必要である。
このように本発明の赤外線温度検出器によれ
ば、物体と検出子との間に透過特性の異なるバン
ドパスフイルタを順次交換可能に配設して、物体
からの赤外線を波長の異なるものに分離し、それ
ぞれの波長のものを別々に検出子に照射させ、そ
れによつて得られる出力の比をとることによつ
て、温度測定において大きな誤差の原因となる透
過率ｔの影響を排除して温度を測定するようにし
たので、従来の赤外線による温度測定において上
記透過率ｔの影響を受ける場合と異なり、光路の
途中に窓ガラスのくもりや煙等が存在していて
も、固体の表面温度やガスの温度を極めて正確に
測定でき、しかも複数のバンドパスフイルタを備
えた濾光器を回転させることにより各バンドパス
フイルタに対応する出力電圧を得るようにしたの
で、１つの検出子によつて温度測定を行うことが
でき、これによりセンサ部分の機械的な構成を簡
単なものとして、故障の発生率を低下させ得ると
共に、保守、点検を容易なものとすることができ
る。
ば、物体と検出子との間に透過特性の異なるバン
ドパスフイルタを順次交換可能に配設して、物体
からの赤外線を波長の異なるものに分離し、それ
ぞれの波長のものを別々に検出子に照射させ、そ
れによつて得られる出力の比をとることによつ
て、温度測定において大きな誤差の原因となる透
過率ｔの影響を排除して温度を測定するようにし
たので、従来の赤外線による温度測定において上
記透過率ｔの影響を受ける場合と異なり、光路の
途中に窓ガラスのくもりや煙等が存在していて
も、固体の表面温度やガスの温度を極めて正確に
測定でき、しかも複数のバンドパスフイルタを備
えた濾光器を回転させることにより各バンドパス
フイルタに対応する出力電圧を得るようにしたの
で、１つの検出子によつて温度測定を行うことが
でき、これによりセンサ部分の機械的な構成を簡
単なものとして、故障の発生率を低下させ得ると
共に、保守、点検を容易なものとすることができ
る。
第１図は赤外線の波長と放射エネルギの関係を
示す線図、第２図は本発明に係る赤外線温度検出
器の構成図である。 １……光学系、３……濾光器、３ａ，３ｂ……
バンドパスフイルタ、４……検出子、５……処理
回路、６……表示装置。
示す線図、第２図は本発明に係る赤外線温度検出
器の構成図である。 １……光学系、３……濾光器、３ａ，３ｂ……
バンドパスフイルタ、４……検出子、５……処理
回路、６……表示装置。
Claims (1)
- １ 物体から放射される赤外線の放射エネルギを
集光する光学系と、赤外線中から所定の波長のも
ののみを透過させる複数個の異なる特性のバンド
パスフイルタを周囲に備え且つその回転により上
記バンドパスフイルタの交換を可能とした濾光器
と、これらのバンドパスフイルタを透過した赤外
線の放射エネルギ量を検出する検出子と、上記特
性を異にするバンドパスフイルタを透過した赤外
線についての検出子からの出力電圧の比を算出す
る処理回路と、この比を温度として表示する表示
装置とからなることを特徴とする赤外線温度検出
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55153391A JPS5777921A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Infrared ray temperature detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55153391A JPS5777921A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Infrared ray temperature detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5777921A JPS5777921A (en) | 1982-05-15 |
| JPS6137570B2 true JPS6137570B2 (ja) | 1986-08-25 |
Family
ID=15561455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55153391A Granted JPS5777921A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Infrared ray temperature detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5777921A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002303553A (ja) * | 2001-04-04 | 2002-10-18 | Noritake Co Ltd | 温度分布測定方法および装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5518984A (en) * | 1978-07-28 | 1980-02-09 | Fujitsu Ltd | Infrared ray chopper |
-
1980
- 1980-10-31 JP JP55153391A patent/JPS5777921A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5777921A (en) | 1982-05-15 |
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