JPS6219728A - 放射温度計 - 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】 ｌ呈」！ｌシｌ盆１一 本発明は、被測定物体の放射温度を測定する放射温度計
に関する。

１乳へ１１ 従来、放射温度計として第５図のごとき構成を有するも
のが知られている。第５図において、（２）は被測定物
体、（４）は放射温度計本体を示し、放射温度計本体（
４）内には、被測定物体（２）がらの放射光を集光する
レンズ（６）、レンズ（６）を支持するホルダ（８）、
レンズ（６）によって集光された光を受光する焦電素子
からなるセンサ（１０）、セン＋（１０）の温度を測定
するための感温素子（１２）、お上びセンサ（１０）へ
の入射光を断続的に遮光するチタフパ（１４）がそれぞ
れ配置されている。　（１６）はチ層ツバ（１４）を駆
動するためのモータである。

ここで、それぞれ被測定物体（２）の放射温度をＴｏ、
そのエミシビテイをε、センサ（１０）の周辺部の温度
（以下、放射温度計本体の温度という）をＴｍ、被測定
物体（２）の周辺部の温度（以下、室温という）をＴｒ
とし、各温度Ｔｏ−１Ｔ請、Ｔ’ｒの黒体の発する放射
エネルギを波長λの関数で表して、それぞれＥｏ（λ）
、Ｅ＋＋＋（λ）、Ｅｒ（λ）とする。そ。

Ｌ”（、センサ（１０）の感度領域が波長λ１〜λ２の
範囲を含むとすると、この範囲内のエネルギ量Ｅ　ｔｏ
ｓ　Ｅ　Ｌｍ％Ｅ　ｔｒは、それぞれと表される。

今、センサ（１０）およびホルダ（８）の温度が一様で
ありその温度がＴｍであるとすると、チョッパ（１４）
が開いている状態のときにセンサ（１０）に入るエネル
ギＥ、は、 Ｅ、＝Ａｌε・Ｅｔｏ＋（１−ε）Ｅｔｒｌ＋Ｂ−Ｅｔ
ａ・・・・（４） となり、一方、チョッパ（１４）が閏じている状態のと
きにセンサ（１０）に入るエネルギＥ２は、Ｅ２＝Ｃ−
Ｅｔ−・・・・（５） となる。但し、ここでＡＳＢ、Ｃはそれぞれ上述の構成
の形状や寸法などによって決まる定数である。

すると、焦電素子からなるセンサ（１０）の出力ΔＥは
、 ΔＥ＝Ｅ、−Ｅ２ ＝Ａ（ε−Ｅｔｏ＋（１−ε）Ｅ　Ｌｒｌ＋（［３−Ｃ
）Ｅ　Ｌｍ・・・・（６） となる、（６）式を変形すると、 Ｅｔｏ＝［ｌΔＥ−（Ｂ−Ｃ）Ｅｔｍｌ／Ａ−（１−ｃ
　）Ｅｔｒ］／Ｅ・・・・（７） が得られる。ここで、従来、被測定物体（２）の周辺部
の温度Ｔｒは、放射温度計本体（４）の周辺部の温度Ｔ
論と同じであるとして、Ｔ論＝Ｔｒとしている。従って
、Ｅｔｍ＝Ｅｔｒとしている。すると、（７）式は、 Ｅｔｏ＝［（ΔＥ　−（Ｂ　−Ｃ）Ｅ　ｔＩＩｌ／Ａ　
−（１−ε）Ｅｔｍｌ／ε・・・・（８） となる。

そこで、従来は、センサ（１０）の出力からΔＥが得ら
れ、感温素子（１２）の出力からＥｔａが得られるので
、被測定物体（２）のエミシビテイεを（８）式に代入
してＥｔｏを求め、それから（１）式に基づいて被測定
物体（２）の温度Ｔｏを求めていた。

明が　ｆＬシようとする　　ヴ しかしながら、現実にはＴｍ＝Ｔｒが常に成り立つとは
限らない。そして、Ｔｍ≠Ｔｒのとき上述した従来の方
法では測定誤差を生じてしまう。ここで、この測定誤差
の量は、（７）式と（８）式との差になり、すなわち、 （１−ε）（Ｅ　ｔｒ　　Ｅ　ｔｍ）／ε　　　−−−
−（９）となる。（９）式から明らかなように、被測定
物体（２）のエミシビテイεが小さいほど、また被測定
物体の温度が低いほど、誤差は大きくなり、さらに、Ｔ
輸−Ｔｒが大きいほど誤差は大きくなる。

ここで、放射温度計による測定開始当初は、放射温度計
本体は周辺部とほぼ同じ温度になっている場合が多いけ
れども、測定を続けるにつれて、本体内の電源やモータ
（１６）などの電気回路素子や機械的８！構の発熱によ
って本体内の温度が上昇して、次第にＴ輸＞Ｔｒとなっ
てくる。従って、より正確な測定を行うためには、Ｔｍ
とＴｒとの両方を測定してその結果から（７）式を用い
て被測定物体（２）の温度ＴＯを演算する必要があるが
、Ｔｒを測定して演算に用いると装置がより複雑になっ
てしまう。

そこで、本発明は、装置を複雑にすることなくより正確
な温度測定が可能な放射温度計を提供することを目的と
するものである。

ヴを　　　るための−を 上記目的を達成するために、本発明にかかる放射温度計
は、被測定物体の温度に対応した第１のデータを出力す
る手段と、放射温度計本体の温度に対応した第２のデー
タを出力する手段と、第２のデータの変化に対応した第
３のデータを出力する手段と、第１、第２及び第３のデ
ータに基づいて被測定物体の温度を算出する手段とを備
えたことを特徴とするものである。

Ｋ（涯 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。ｆｊ４ｉ図は本発明実施例の放射温度計を示す概略図
である。第１図において、第５図図示の従来例と同様に
、レンズ（６）によって収束された被測定物体からの放
射エネルギは、チリツバ（１４）を介して焦電素子から
なるセンサ（１０）に受光される。（１２）はセンサ（
１０）の温度を測定するための感温素子、（１６）はチ
ョッパ（１４）を駆動するためのモータである。二のモ
ータ（１６）は、チョッパ（１４）を一定の速度で駆動
するようにモータ駆動回路（１８）によって制御されて
いる。

（２０）はチシッパ（１４）の開閉状態をモニタするた
めのフォトインクラブタである。

レンズ（６）によって収束された被測定物体からの放射
エネルギは、チリツバ（１４）を介してセンサ（１０）
に受光される。このセンサ（１０）の出力は増幅回路（
２２）によって増幅され、チッッパ（１４）の周波数に
応じたバンドパスフィルタ（２４）を介して同期整流回
路（２６）に入力される。

同期整流回路（２６）にはフォトインクラブタ（２０）
の出力信号も入力されており、この同期整流回路（２６
）によってセンサ（１０）の出力信号が７オトインタラ
ブタ（２０）の出力信号に応じた周期で同期整流される
。

一方、センサ（１０）の近傍に配置されてセンサ（１０
）の周辺部の温度を測定する感温素子（１２）の出力は
、増幅回路（２８）によって増幅されで、Ａ／Ｄコンバ
ータ（３０）に入力される。Ａ／Ｄコンバータ（３０）
には同期整流回路（２６）の出力も入力されており、こ
のＡ／Ｄコンバータ（３０）によって、同期整流回路（
２６）の出力及び増幅回路（２８）の出力がそれぞれデ
ィジタル量に変換されて、被測定物体の放射温度を演算
するマイクロコンピュータ（３２）に入力される。ここ
で、同期整流回路（２６）の出力に対応するディジタル
量をり、とすると、Ｄｌは（６）式のΔＥに相当し、増
幅回路（２８）の出力に対応するディジタル量をＤｌと
すると、Ｄｌは（６）式のＥｔ鋤に相当するものである
。そして、マイクロコンピュータ（３２）によって演算
された放射温度は、表示回路（３４）によつ′て表示さ
れる。

ユニで、放射温度計の運転時間（測定時間）ｔと放射温
度計本体の温度Ｔ１１１との関係を第２図の（Ａ）に示
す。第２図の（Ａ）に示されるように、センサ（１０）
の周辺部の温度Ｔｌｌ１は、最初、室温（被測定物体の
周辺部の温度）Ｔｒと同じである。そして、放射温度計
の電源を投入すると温度Ｔｌ１１は徐々に上昇しはじめ
るが、ここでその上昇カーブは徐々にゆるくなり最終的
には温度Ｔｌｌ１は一定値に落ち着く。すなわち、放射
温度計本体の温度Ｔｍは、電源投入後に次第に室温Ｔｒ
とは異なってくる。

そして、この差が従来の放射温度計における測定誤差の
原因である。

ここで、放射温度計本体の温度Ｔｍの上昇カーブは、放
射温度計本体の構造と発熱の要因とによって決定される
ものであり、室温Ｔｒに依存しない。

つまり、室温に応じて温度Ｔｌ１１の上昇カーブが縦軸
に沿って平行移動するだけである。たとえば、室温がＴ
ｒｌであれば、放射温度計本体の温度Ｔｍは第２図に（
Ｂ）で示されるように変化するだけである。又、既にあ
る時間だけ放射温度計が運転されていて、運転開始時の
放射温度計本体の温度がＴ＋ａｌであって室温Ｔｒとは
異なっている場合でも、その上昇カーブの出発点が８点
になるだけであり、カーブの形状は変化しない。

これらのことから、放射温度計本体の温度Ｔ＋＋＋の変
化率を求めれば、室温と放射温度計本体との温度差ΔＴ
を求めることができることがわかる。

ここで、 ΔＴ＝ＴＩｌ−Ｔｒ　　　　・　・　・　・（１０）で
ある、第２図の（Ｃ）に放射温度計本体の温度Ｔｌ１１
の変化率を示す。第３図は、放射温度計本体の温度Ｔ輪
の変化率と、それと室温との温度差ΔＴとの関係を示す
グラフである。

ここで、放射温度計本体の温度Ｔｍは感温素子（１２）
によって常に測定されているものであるから、本実施例
においては、温度Ｔｍの時間的変化から温度Ｔｍの変化
率を求めて、その値から第３図を参照してΔＴを知る。

そして、（１０）式からΔＴ＝Ｔａ＋−Ｔｒであるから
、Ｔｌｌ１とΔＴとを求めれば室温Ｔｒを知ることがで
きる。そこで、本文施例においては、このＴｒを用いて
（３）式のＥｔｒを算出し、前述した２つのディジタル
量Ｄ１、Ｄ２から得られるΔＥ及びＥｔａとともに（７
）式に代入すればＥｔｏを求めることができ、このＥｔ
ｏから（１）式に基づいて被測定物体の放射温度Ｔｏを
求めることができるのである。

次に、本実施例の測定動作および演算動作を第４図の７
０−チャートを用いて説明する。まず、ステップ＃１で
は、焦電素子からなるセンサ（１０）によって被測定物
体からの放射エネルギを計測し、その量をＡ／Ｄコンバ
ータ（３０）によってディジタル量り、に変換してマイ
クロコンピュータ（３２）に入力し、（６）式のΔＥを
求める。次に、ステップ＃２で、本体の温度Ｔｌ１１を
知るために、感温素子（１２）の出力を増幅する増幅回
路（２８）の出力をＡ／Ｄコンバータ（３０）によって
ディジタル量Ｄ２に変換して、マイクロコンピュータ（
３０）に入力する。

ここで、ディジタル量Ｄ２と放射温度計本体の温度Ｔｍ
との関係は１．使用される感温素子（１２）の特性など
から予めマイクロコンピュータ（３０）内に記憶してお
き、ステップ＃３では、この記憶に従ってディジタル量
Ｄ２から本体の温度Ｔｍを求め、更にその温度Ｔｌ１１
を用いて（２）式のＥｔｆｆｌを求める。

次に、ステップ＃４にすすんで、今回測定された本体の
温度と前回測定された本体の温度とを比較して、温度Ｔ
ｍの変化率を求め、それから第３図図示の関係に従って
本体の温度Ｔｎ＋と室温Ｔｒとの温度差ΔＴを算出する
。ここで、本実施例では、繰り返し測定がなされるとき
の１回の測定に要する時間が一定であると考えて、本体
の温度Ｔｎ＋を計測する周期が不変であるとしてＴｍの
変化率を求めている。しかし、本発明はこれに限定され
るものではなく、たとえば１回の測定に要する時間をカ
ツンタなとで測定して、ステップ＃４でＴｍの変化率を
演算する際にその測定時間によって補正を加えるように
構成しでも良い。

犬に、ステップ＃５では、ステップ＃４で求められた本
体の温度Ｔｍと温度差ΔＴとから、（１０）式に基づい
て室温Ｔｒを算出し、更にそのＴｒから（３）式に示さ
れるＥｔｒを演算する。続いて、マイクロフンピユータ
（３２）は、ステップ＃６で、ステップ＃１で求められ
たΔＥ１ステンプ＃３で求められたＥｔＩ＠、及びステ
ップ＃５で求められたＥｔ、ｒをそれぞれ（７）式に代
入してＥｔｏを計算し、更にそのＥＬｏから（１）式に
基づいて被測定物体の放射温度Ｔｏを求める。そして、
ステップ＃７では、その求められた放射温度Ｔｏに関す
る信号をマイクロコンピュータ（３２）から表示回路（
３４）に出力して、被測定物体の放射温度Ｔｏを表示回
路（３４）に表示するとともに、その池の外部機器にも
その測定結果Ｔｏを出力する。

このように構成すれば、室温Ｔｒと放射温度計本体の温
度Ｔｌ１１とが同じであるという仮定を用いないので、
ＴｒとＴ＋ａとが大きく異なる場合でも正確な温度測定
が可能になり、また室温Ｔｒは感温素子（１２）の出力
からマイクロコンビュ・−タ（３２）内の演算によって
求めるので、室温Ｔｒを得るための機械的機構を新たに
設ける必要がなく、従って機構的には従来の放射温度計
となんら変わらないので装置をより複雑にすることもな
い。

１１Ｌ肱ｉ 以上詳述したように、本発明にかかる放射温度計は、被
測定物体の温度に対応した第１のデータを出力する手段
と、放射温度計本体の温度に対応した第２のデータを出
力する手段と、第２のデータの変化に対応した第３のデ
ータを出力する手段と、第１、ｆｊＩｉ２及び第３のデ
ータに基づいて被測定物体の温度を算出する手段とを備
えたことを特徴とするものであり、このように構成する
ことによって、室温と放射温度計本体の温度とが異なる
場合にも正確に被測定物体の温度を測定することができ
、またそのために新たに機械的機構を設ける必要はない
ので、装置がより複雑になることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の放射温度計を示す概略図、第２
図はその放射温度計本体の運転時間ｔとその温度Ｔ１１
およびその変化率との関係を示すグラフ、第３図は放射
温度計本体の温度Ｔωの変化率と、室温Ｔｒと該温度Ｔ
ｍとの第八Ｔとの関係を示すグラフ、第４図は本実施例
の動作を示すフローチャート、第５図は一般的な放射温
度計の機械的８！構を示す断面図である。 （１０ＨＩ　　４）（２０）＜２　２）（２４）（２６
）（３０）；第１のデータを出力する手段、 （１２）（２８）（３０）： 第２のデータを出力する手段、 （３２）；第３のデータを出力する手段及び、被測定物
体の温度を算出する手段。 以　　上 出願人　ミノルタカメラ株式会社 第２図 第３図 第４・図 へΔＥｓ社 ！

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定物体の温度に対応した第１のデータを出力す
   る手段と、 放射温度計本体の温度に対応した第２のデータを出力す
   る手段と、 第２のデータの変化に対応した第３のデータを出力する
   手段と、 第１、第２及び第３のデータに基づいて被測定物体の温
   度を算出する手段と、 を備えた放射温度計。 ２、第３のデータを出力する手段は、第２のデータの変
   化に応じて被測定物体の周辺部の温度を演算する手段か
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放
   射温度計。