JPS6375528A - Infrared detector - Google Patents

Infrared detector

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JPS6375528A
JPS6375528A JP61220993A JP22099386A JPS6375528A JP S6375528 A JPS6375528 A JP S6375528A JP 61220993 A JP61220993 A JP 61220993A JP 22099386 A JP22099386 A JP 22099386A JP S6375528 A JPS6375528 A JP S6375528A
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JP
Japan
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signal
component
infrared
output signal
infrared sensor
Prior art date
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Application number
JP61220993A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuto Yanagida
靖人 柳田
Yasuhiro Nagata
永田 保宏
Shigeru Morimoto
茂 森本
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Publication of JPS6375528A publication Critical patent/JPS6375528A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain high traceability to variation in ambient temperature and to perform accurate compensation over a wide temperature range by extracting the ambient temperature from the output of a variable resistance type infrared sensor as it is and supplying it to an AC signal extracting means. CONSTITUTION:An infrared ray projected on the resistance variation type infrared sensor 10 is intermitted by a chopper 9 to supply a pulse signal with an amplitude corresponding to the quantity of the infrared ray to an HPF 12, and then only an AC signal component of high frequency is extracted and amplified 2. The output of the sensor 10, on the other hand, is supplied to the AC component extracting means as it is to extract an AC component of low frequency. Then the AC signal component of high frequency is supplied to a correction part 7 together with the AC component of low frequency to remove the AC component of low frequency from the pulse signal component, thereby obtaining a corrected output signal. Thus, the quantity of the infrared ray is detected from the corrected output signal and accurate compensation is performed over a wide temperature range.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業」二の利用分′野〉 この発明は抵抗変化型赤外線センサを用いた赤外線測定
装置に関し、さらに詳細にいえば、雰囲気温度を補償し
て赤外線のみを検出するための赤外線検出装置に関する
[Detailed Description of the Invention] <Industry> Second Field of Application The present invention relates to an infrared measuring device using a variable resistance infrared sensor, and more specifically, to detect only infrared rays by compensating for ambient temperature. This invention relates to an infrared detection device for.

〈従来の技術〉 従来からロウづけ温度等を非接触で測定するために、赤
外線温度測定装置が使用されている。
<Prior Art> Infrared temperature measuring devices have been used to measure brazing temperatures and the like in a non-contact manner.

この種の赤外線温度測定装置は、Pb5e。This type of infrared temperature measuring device is Pb5e.

PbS等からなる抵抗変化型赤外線センサが赤外線線量
に対応して抵抗変化することに着目して、」二記抵抗変
化型赤外線センサの端子間電圧を取出し、この端子間電
圧に基いて測定対象物からの放射赤外線量、すなわち、
測定対象物の温度を測定するようにしている。
Focusing on the fact that the resistance of a variable resistance infrared sensor made of PbS or the like changes in response to the amount of infrared radiation, the voltage between the terminals of the variable resistance infrared sensor described in 2. The amount of infrared radiation emitted from
The temperature of the object to be measured is measured.

ところが、」二記抵抗変化型赤外線センサは、赤外線の
みならず、雰囲気温度によっても抵抗が変化する特性を
有しているので、−]二記端子間電圧には、雰囲気温度
に起因する誤差か含まれていることになり、正確な赤外
線量の検出を行なうことができない。
However, the variable resistance infrared sensor has the characteristic that its resistance changes not only with infrared rays but also with ambient temperature. Therefore, accurate detection of the amount of infrared rays cannot be performed.

このような実情を考慮して、 ■ ベルチェ素子を用いて抵抗変化型赤外線センサを冷
却することにより、雰囲気温度の変動による影響を除去
し、正確な赤外線量の検出を行なおうとするもの、およ
び ■ 抵抗変化型赤外線センサが配置されている雰囲気の
温度をサーミスタにより検出し、サーミスタの端子間電
圧に基づいて抵抗変化型赤外線センサの端子間信号を補
正することにより、雰囲気温度の変動による影響を除去
し、正確な赤外線量の検出を行なおうとするもの(セン
サ技術1985年5列配時増刊号Vo1.5.No、B
 P、8B −p、8g参照)が提供されていた。
Taking these circumstances into consideration, we have developed a system that attempts to remove the effects of atmospheric temperature fluctuations and accurately detect the amount of infrared rays by cooling a variable resistance infrared sensor using a Bertier element; ■ The temperature of the atmosphere in which the variable resistance infrared sensor is placed is detected by a thermistor, and the signal between the terminals of the variable resistance infrared sensor is corrected based on the voltage between the terminals of the thermistor, thereby eliminating the effects of fluctuations in ambient temperature. (Sensor Technology 1985 5-column special issue Vol. 1.5. No. B)
P, 8B-p, 8g) were provided.

〈発明が解決しようとする問題点〉 −J二層■の構成の赤外線検出装置においては、雰囲気
温度の急激な変化に追従させてベルチェ素子による冷却
を制御し、抵抗変化型赤外線センサの温度を一定に保持
することは、はとんど不可能であるとともに、ベルチェ
素子を制御するための制御回路、および雰囲気温度を検
出するための検出回路か必須となり、構成が複雑化する
という問題点を有している。
<Problems to be Solved by the Invention> In an infrared detection device with a J double-layer structure, the cooling by the Vertier element is controlled to follow sudden changes in the ambient temperature, and the temperature of the variable resistance infrared sensor is controlled. It is almost impossible to maintain a constant temperature, and a control circuit to control the Bertier element and a detection circuit to detect the ambient temperature are required, which makes the configuration complicated. have.

また、−1−記■の構成の赤外線検出装置においては、
雰囲気温度の変化に対する追従性を向」ニさせることか
できるのであるが、サーミスタと抵抗変化型センサとで
は温度係数が相違するので、雰囲気温度の変化に起因す
る誤差を完全に補償することは不可能であり、特定の温
度条件下においてのみ誤差か全くない正確な赤外線検出
を行なうことができるのみであるという問題点がある。
In addition, in the infrared detection device having the configuration of -1-
However, since the thermistor and variable resistance sensor have different temperature coefficients, it is impossible to completely compensate for errors caused by changes in ambient temperature. However, the problem is that accurate infrared detection with little or no error can only be performed under certain temperature conditions.

即ち、抵抗変化型赤外線センサは、赤外線照射により約
0.1%程度の抵抗値変化を生するのに対して、雰囲気
温度により約50%程度の抵抗値変化(例えば20℃の
場合)を生ずるのであるから、雰囲気温度に起因する誤
差を正確に補償しなければ、赤外線量とは全く無関係の
データを提供することになるので、」二記の問題は到底
無視し得ないことになる。特に、−1−記赤外線照射に
よる約0.1%の抵抗変化は、雰囲気温度の影響を受け
て変化した抵抗値を基準として発生するものであるから
、0.1%という割合いは変化しなくても、実際に得ら
れる抵抗値はがなり大幅に変化することになってしまう
のである。
In other words, a variable resistance infrared sensor causes a change in resistance value of about 0.1% due to infrared irradiation, but a change in resistance value of about 50% depending on the ambient temperature (for example, at 20°C). Therefore, unless errors caused by ambient temperature are accurately compensated for, data that is completely unrelated to the amount of infrared rays will be provided, so the second problem cannot be ignored. In particular, the approximately 0.1% resistance change due to infrared irradiation described in -1- occurs based on the resistance value that has changed due to the influence of the ambient temperature, so the 0.1% change does not occur. Even without it, the resistance value actually obtained will vary significantly.

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
雰囲気温度の変動に対して高い追従性を有しているとと
もに、広い温度範囲にわたって正確な補償を行うことが
できる赤外線検出装置を提供することを目的としている
<Object of the invention> This invention was made in view of the above problems,
It is an object of the present invention to provide an infrared detection device that can highly follow changes in ambient temperature and can perform accurate compensation over a wide temperature range.

く問題点を解決する為の手段〉 上記目的を達成するための、この発明の赤外線検出装置
は、抵抗変化型赤外線センサの出力信号を入力とするハ
イパスフィルタと、ハイパスフィルタからの出力信号を
入力とする増幅器と、上記抵抗変化型赤外線センサがら
の出力信号を入力として低周波の交流成分を抽出する交
流成分抽出手段と、上記増幅器からの出力信号および、
交流成分抽出手段からの出力信号を入力として、増幅器
からの出力信号から交流成分を除去した信号を出力する
補正手段とを有するものである。
Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, an infrared detection device of the present invention includes a high-pass filter that inputs an output signal of a variable resistance infrared sensor, and an output signal from the high-pass filter. an amplifier, an AC component extraction means for extracting a low frequency AC component by inputting an output signal from the variable resistance infrared sensor, an output signal from the amplifier, and
The correction means receives the output signal from the AC component extraction means as an input and outputs a signal obtained by removing the AC component from the output signal from the amplifier.

く作用〉 以」二の構成の赤外線検出装置であれば、抵抗変化型赤
外線センサに照射される赤外線をチョッパにより断続さ
せて、赤外線量に対応する振幅のパルス信号をハイパス
フィルタに供給することにより、周波数の高い交流信号
成分のみを抽出し、増幅器により所定のレベルまで増幅
する。他方、上記抵抗変化型赤外線センサからの出力信
号をそのまま交流成分抽出手段に供給することにより、
低周波の交流成分を抽出する。そして、上記周波数の高
い交流信号成分を低周波の交流信号成分とともに補正手
段に供給することにより、」二層パルス信号成分からの
低周波の交流成分を除去して、補正された出力信号を得
ることができる。
In the case of the infrared detection device having the configuration described in (2) below, the infrared rays irradiated to the variable resistance infrared sensor are interrupted by a chopper, and a pulse signal with an amplitude corresponding to the amount of infrared rays is supplied to the high-pass filter. , only high-frequency AC signal components are extracted and amplified to a predetermined level by an amplifier. On the other hand, by supplying the output signal from the resistance variable infrared sensor as it is to the AC component extraction means,
Extract low frequency AC components. Then, by supplying the high-frequency AC signal component together with the low-frequency AC signal component to the correction means, the low-frequency AC component from the two-layer pulse signal component is removed to obtain a corrected output signal. be able to.

したかって、上記補正された出力信号に基づいて赤外線
量を検出することができる。
Therefore, the amount of infrared rays can be detected based on the corrected output signal.

〈実施例〉 以下、実施例を示す添附図面によって詳細に説明する。<Example> Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings showing examples.

第2図はこの発明の赤外線検出装置の一実施例を示すブ
ロック図であり、赤外線の照射を受けて、赤外線量およ
び雰囲気温度に対応する信号を出力するセンサ部(1)
を有している。そして、センサ部(1)から出力される
交流信号(比較的周波数か高い成分)を増幅部(2)に
供給して所定レベルまで増幅し、バンドパスフィルタ(
3)によりノイズ成分を除去し、同期整流部(4)によ
り所定間隔毎のパルス信号に整流し、平滑部(5)によ
り−1−記パルス信号を平滑化する。他方、I−記セン
サ部(1)から出力される低周波の交流信号(周波数が
非常に低く直流に近い)を補償信号生成部(6)に供給
することにより、L記平滑化信号に対応する(具体的に
はレベル整合等が行なわれた)補償信号を得る。そして
、上記平滑化信号、および補償信号を補正部口に供給す
ることにより、両信号を加算し、赤外線量のみに依存す
る検出信号を得る。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the infrared detection device of the present invention, in which a sensor section (1) receives infrared rays and outputs a signal corresponding to the amount of infrared rays and the ambient temperature.
have. Then, the AC signal (relatively high frequency component) output from the sensor section (1) is supplied to the amplification section (2), where it is amplified to a predetermined level, and the bandpass filter (
3) removes noise components, the synchronous rectifier (4) rectifies into pulse signals at predetermined intervals, and the smoother (5) smoothes the -1- pulse signals. On the other hand, by supplying the low-frequency AC signal (the frequency is very low and close to direct current) output from the sensor unit (1) in I- to the compensation signal generation unit (6), it is possible to correspond to the smoothed signal in L-. (Specifically, a compensation signal that has been subjected to level matching, etc.) is obtained. Then, by supplying the smoothed signal and the compensation signal to a correction section, both signals are added to obtain a detection signal that depends only on the amount of infrared rays.

第1図は」二層ブロック図の要部を示す回路図であり、
測定物(8)から放射される赤外線をチョッパ(9)を
通してセンサ部(1)の抵抗変化型赤外線センサ(lO
)に照射することによって、電源端子間に抵抗(11)
とともに直列接続された抵抗変化型赤外線センサ(10
)の端子間には、チョッパ(9)による赤外線断続周期
と等しい周期の交流信号(a)が生成される。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the main parts of a two-layer block diagram,
The infrared rays emitted from the object to be measured (8) are passed through the chopper (9) to the variable resistance infrared sensor (lO
) by irradiating the resistor (11) between the power supply terminals.
Resistance change type infrared sensor (10
), an alternating current signal (a) having a cycle equal to the infrared intermittent cycle by the chopper (9) is generated.

尚、抵抗変化型赤外線センサ(10)の抵抗値は雰囲気
温度によっても変化し、雰囲気温度を測定した直流信号
(b)(非常に低い周波数のものであり、以下、交流信
号(a)と対比するために、直流信号と称する)に上記
交流信号(a)が乗った状態で出力されている。
The resistance value of the variable resistance infrared sensor (10) also changes depending on the ambient temperature, and the DC signal (b) (which has a very low frequency) that measures the ambient temperature will be compared with the AC signal (a) below. In order to do this, the AC signal (a) is superimposed on the DC signal (referred to as a DC signal) and is output.

また、ここに使用されているチョッパ[9]は、測定物
[8]の放射する赤外線を断続して抵抗変化型赤外線セ
ンサ(10)に入射させるものであればよく、別車のよ
うな回転式のもの、バイモルフ素子のような振動式のも
のが使用可能であり、また、赤外線を断続させる周期に
ついても、駆動源、開口ピッチ等を適宜選択することに
より、所望の周期とすることができる。
The chopper [9] used here may be one that intermittently makes the infrared rays emitted by the object [8] enter the variable resistance infrared sensor (10); Type type and vibrating type such as bimorph elements can be used, and the period of intermittent infrared rays can be set to the desired period by appropriately selecting the driving source, aperture pitch, etc. .

ハイパスフィルタ(12)は上記センサ部(1)からの
交流成分(a)のみを通過せしめ、増幅部(2]はハイ
パスフィルタ(12)からの出力信号を入力とし、これ
を後続の回路に所定のレベルで供給すべく増幅している
。以下、この交流信号をバンドパスフィルタ(3)に供
給することより交流信号より低い周波数のノイズ成分(
具体的には、雰囲気温度の急激な温度変化、外部雑音に
よる非常に低周波のバイアス変動)、および高い周波数
のノイズ成分(具体的には、商用周波数)を除去した後
、同期整流部(4]、および平滑化回路(5)により直
流信号に変換して補正部口に供給する。
The high-pass filter (12) allows only the alternating current component (a) from the sensor section (1) to pass through, and the amplifier section (2) receives the output signal from the high-pass filter (12) and sends it to the subsequent circuit. Below, by supplying this AC signal to the band pass filter (3), the noise component (
Specifically, after removing sudden changes in ambient temperature, very low frequency bias fluctuations due to external noise), and high frequency noise components (specifically, commercial frequencies), the synchronous rectifier (4 ], and the smoothing circuit (5) converts it into a DC signal and supplies it to the correction section.

他方、上記抵抗可変型赤外線センサ(10)の端子間に
生成される直流信号はそのまま補償信号生成部16)に
供給される。補償信号生成部(6)は比較回路で構成さ
れ、直流信号(b)と直流電源との差に基づいて、上記
平滑化回路(5)からの出力信号に含まれる温度変化に
起因する変動成分を補償し得る所定レベルの直流信号を
出力するものである。
On the other hand, the DC signal generated between the terminals of the variable resistance infrared sensor (10) is supplied as is to the compensation signal generation section 16). The compensation signal generation section (6) is composed of a comparison circuit, and based on the difference between the DC signal (b) and the DC power supply, the compensation signal generation section (6) detects a fluctuation component caused by a temperature change included in the output signal from the smoothing circuit (5). It outputs a DC signal at a predetermined level that can compensate for the

補正部(7)は、加算器で構成され、上記平滑化回路(
5)から出力される直流信号と、補償信号生成部[6]
から出力される直流信号(b)を人力とし、両信号の差
に対応する信号を出力する。
The correction unit (7) is composed of an adder, and includes the smoothing circuit (
5) DC signal output from the compensation signal generator [6]
The direct current signal (b) output from the controller is human-powered, and a signal corresponding to the difference between the two signals is output.

但し、抵抗変化型赤外線センサの出力特性は指数関数に
変化している為、特に出力レベルが高い領域においては
加算による補正では補正しきれない場合がある。このよ
うな場合には乗算器を使用して補正しても良い。
However, since the output characteristics of the variable resistance infrared sensor change exponentially, the correction by addition may not be sufficient to compensate, especially in a region where the output level is high. In such a case, a multiplier may be used for correction.

以上の赤外線検出装置で温度測定を行ったデータを示す
The data obtained by temperature measurement using the above infrared detection device are shown below.

抵抗可変型赤外線センサ(10)として、Pb5eを使
用し、雰囲気温度を測定した場合の出力は、第3図に示
されるような特性があり、この状態で温度補償しないで
測定物[8]温度測定を行った場合には、第4図に示さ
れるような特性がある。
When Pb5e is used as the variable resistance infrared sensor (10) and the ambient temperature is measured, the output has the characteristics shown in Figure 3. When measurements were performed, there were characteristics as shown in FIG.

」二層の第3図と第4図の結果から温度補償をしない場
合は雰囲気温度の影響を受けて、出力値対雰囲気温度の
変化の割合は一定とならない。この割合いを第3図と第
4図に基づき算出し、補償信号生成部[6)でレベル設
定し、補正手段口に加算することにより、第5図に示さ
れるように、雰囲気温度の影響を除去して測定物(8)
の赤外線量にのみに基づいた信号を得ることができる。
From the results shown in FIGS. 3 and 4 for two layers, if temperature compensation is not performed, the ratio of change in output value to ambient temperature will not be constant due to the influence of ambient temperature. By calculating this ratio based on Figs. 3 and 4, setting the level in the compensation signal generation section [6], and adding it to the correction means port, the influence of the ambient temperature can be calculated as shown in Fig. 5. Object to be measured by removing (8)
It is possible to obtain a signal based only on the amount of infrared radiation.

〈発明の効果〉 以上のように、この発明の赤外線検出装置によれば、雰
囲気温度を抵抗可変型赤外線センサの出力からそのまま
取出して交流信号抽出手段に供給することにより、補償
に要する回路を簡略化せしめることができ、かつ交流信
号抽出手段は低周波の交流信号をレベル調整をして補正
手段に補正すべき量を供給することにより、雰囲気温度
の変動に対して高い追従性を有するとともに、広い温度
範囲にわたって正確な補償を行うことができるという特
有の効果を奏する。
<Effects of the Invention> As described above, according to the infrared detection device of the present invention, the circuit required for compensation can be simplified by extracting the ambient temperature directly from the output of the variable resistance infrared sensor and supplying it to the AC signal extraction means. By adjusting the level of the low-frequency AC signal and supplying the amount to be corrected to the correction means, the AC signal extraction means has a high ability to follow changes in ambient temperature, and This has the unique effect of being able to perform accurate compensation over a wide temperature range.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の赤外線検出装置の一実施例の要部
を示す電気回路図、 第2図は、赤外線検出装置のブロック図、第3図は、雰
囲気温度に対する出力特性図、第4図は、温度補償しな
い場合の赤外線検出出力特性図、 第5図は、温度補償した場合の赤外線検出出力特性図で
ある。 (1)・・・センサ部、【2)・・・増幅部、(6)・
・・補償信号生成部、(7)・・・補正部、(10)・
・・抵抗変化型赤外線センサ、(12)・・・ハイパス
フィルタ。 特許出願人  ダイキン工業株式会社 −12=
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing the main parts of an embodiment of the infrared detection device of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the infrared detection device, FIG. 3 is an output characteristic diagram with respect to ambient temperature, and FIG. The figure shows an infrared detection output characteristic diagram without temperature compensation, and FIG. 5 shows an infrared detection output characteristic diagram with temperature compensation. (1)...Sensor section, [2)...Amplification section, (6)...
...compensation signal generation section, (7) ...correction section, (10).
... Resistance change type infrared sensor, (12) ... High pass filter. Patent applicant Daikin Industries, Ltd.-12=

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、抵抗変化型赤外線センサに照射され る赤外線をチョッパにより断続し、抵抗 変化型赤外線センサからの出力信号を温 度補償する赤外線検出装置において、抵 抗変化型赤外線センサの出力信号を入力 とするハイパスフィルタと、ハイパスフ ィルタからの出力信号を入力とする増幅 器と、上記抵抗変化型赤外線センサから の出力信号を入力として低周波の交流成 分を抽出する交流成分抽出手段と、上記 増幅器からの出力信号および、交流成分 抽出手段からの出力信号を入力として、 増幅器からの出力信号から交流成分を除 去した信号を出力する補正手段とを有す ることを特徴とする赤外線検出装置。[Claims] 1. The resistance variable infrared sensor is irradiated with The infrared rays are interrupted by a chopper to create resistance. The output signal from the variable infrared sensor is In an infrared detection device that compensates for Input the output signal of the anti-change type infrared sensor High pass filter and high pass filter Amplification using the output signal from the filter as input from the variable resistance infrared sensor mentioned above. A low-frequency alternating current signal is generated by inputting the output signal of AC component extraction means for extracting the Output signal from amplifier and AC component With the output signal from the extraction means as input, Removes AC components from the output signal from the amplifier. and a correction means for outputting the removed signal. An infrared detection device characterized by:
JP61220993A 1986-09-18 1986-09-18 Infrared detector Pending JPS6375528A (en)

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