JPS645647B2 - - Google Patents
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- JPS645647B2 JPS645647B2 JP2269282A JP2269282A JPS645647B2 JP S645647 B2 JPS645647 B2 JP S645647B2 JP 2269282 A JP2269282 A JP 2269282A JP 2269282 A JP2269282 A JP 2269282A JP S645647 B2 JPS645647 B2 JP S645647B2
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- thermopile
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- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
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-
- 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
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/12—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
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- 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、非接触で炉の温度等を計測する放射
温度計に用いられるサーモパイルの冷接点補償回
路に関するものである。
温度計に用いられるサーモパイルの冷接点補償回
路に関するものである。
サーモパイルによる光―電変換素子はその構造
上、素子内に冷接点が存在するため冷接点を恒温
槽に入れることもできず、その冷接点の温度を検
出してサーモパイルの出力を補償する必要があ
る。
上、素子内に冷接点が存在するため冷接点を恒温
槽に入れることもできず、その冷接点の温度を検
出してサーモパイルの出力を補償する必要があ
る。
ところで、放射温度計Ｓは、第１図に示すよう
に測定対象Ｏに向けて、該測定対象Ｏからの放射
エネルギーεT（Ts）を受け、その絶対温度の４
乗に比例する放射エネルギー量からの温度を算出
するのであるが、この温度を算出する際には、上
記冷接点補償のみならず、室温補償を行う必要が
あり、それは測定対象Ｏを取り囲む壁Ｗが室温に
対応した放射エネルギーＬ（Ta）を発散させてい
るため、この室温に対応した放射エネルギーＬ
（Ｔ）が測定対象Ｏで反射し、これが放射温度計
Ｏに入光されるためである。
に測定対象Ｏに向けて、該測定対象Ｏからの放射
エネルギーεT（Ts）を受け、その絶対温度の４
乗に比例する放射エネルギー量からの温度を算出
するのであるが、この温度を算出する際には、上
記冷接点補償のみならず、室温補償を行う必要が
あり、それは測定対象Ｏを取り囲む壁Ｗが室温に
対応した放射エネルギーＬ（Ta）を発散させてい
るため、この室温に対応した放射エネルギーＬ
（Ｔ）が測定対象Ｏで反射し、これが放射温度計
Ｏに入光されるためである。
従つて、冷接点補償された放射エネルギーＬ
（T′）は下記の(1)式で表わすことができる。
（T′）は下記の(1)式で表わすことができる。
Ｌ（T′）＝εL（Ts）＋（１−ε）Ｌ（Ta） ……(1)
この(1)式を変形すれば測定対象Ｏからの放射エ
ネルギーＬ（Ts）が得られ、下記の(2)式で表わす
ことができる。
ネルギーＬ（Ts）が得られ、下記の(2)式で表わす
ことができる。
Ｌ（Ts）＝Ｌ（T′）−Ｌ（Ta）／ε＋Ｌ（Ta）……(
2) こうした冷接点補償と室温補償は、従来、第４
図に示す回路により行われており、この従来の回
路は、冷接点補償用感温センサ１０１と室温補償
用感温センサ１０２との２個のセンサを有し、サ
ーモパイル６からの出力値が、まず上記冷接点補
償用感温センサ１０１を有する冷接点補償回路１
０３により冷接点補償が行われ、次に、室温補償
用感温センサ１０２を有する室温補償回路１０４
により室温補償が行われる構成とされていた。す
なわち、前述の(2)式をそのまま回路に置き換えた
構成とされ、詳述すると、プリアンプ１０５を介
して得られるサーモパイル１０６の出力Ｌ（Ｔ）
は、第１加算回路１０７により冷接点補償用感温
センサ１０１からの出力が加えられて冷接点補償
が行われ、上記第１加算回路１０７からは冷接点
補償された信号Ｌ（T′）が出力される。この信号
Ｌ（T′）と、プリアンプ１０８を介して得られる
室温補償用感温センサ１０２からの信号―Ｌ
（Ta）は、第２加算回路１０９によりＬ（T′）―
Ｌ（Ta）という加算演算が行われ、さらにこの第
２加算回路１０９の後段に設けられる対射率補正
用可変抵抗１１０により｛Ｌ（T′）―Ｌ（Ta）｝／
εという演算が行われており、また、上記信号―
Ｌ（Ta）は反転器１１１によりプラス・マイナス
が反転されて第３加算回路１１２に加えられ、こ
の第３加算回路１１２により｛Ｌ（T′）―Ｌ
（Ta）｝／ε＋Ｌ（Ta）という演算が行われる。
2) こうした冷接点補償と室温補償は、従来、第４
図に示す回路により行われており、この従来の回
路は、冷接点補償用感温センサ１０１と室温補償
用感温センサ１０２との２個のセンサを有し、サ
ーモパイル６からの出力値が、まず上記冷接点補
償用感温センサ１０１を有する冷接点補償回路１
０３により冷接点補償が行われ、次に、室温補償
用感温センサ１０２を有する室温補償回路１０４
により室温補償が行われる構成とされていた。す
なわち、前述の(2)式をそのまま回路に置き換えた
構成とされ、詳述すると、プリアンプ１０５を介
して得られるサーモパイル１０６の出力Ｌ（Ｔ）
は、第１加算回路１０７により冷接点補償用感温
センサ１０１からの出力が加えられて冷接点補償
が行われ、上記第１加算回路１０７からは冷接点
補償された信号Ｌ（T′）が出力される。この信号
Ｌ（T′）と、プリアンプ１０８を介して得られる
室温補償用感温センサ１０２からの信号―Ｌ
（Ta）は、第２加算回路１０９によりＬ（T′）―
Ｌ（Ta）という加算演算が行われ、さらにこの第
２加算回路１０９の後段に設けられる対射率補正
用可変抵抗１１０により｛Ｌ（T′）―Ｌ（Ta）｝／
εという演算が行われており、また、上記信号―
Ｌ（Ta）は反転器１１１によりプラス・マイナス
が反転されて第３加算回路１１２に加えられ、こ
の第３加算回路１１２により｛Ｌ（T′）―Ｌ
（Ta）｝／ε＋Ｌ（Ta）という演算が行われる。
このように従来の回路では前記(2)式をそのまま
回路に置き換えているため、回路構成が複雑とな
り、高価なものとなつているばかりか、各回路に
おけるドリフトも次々と加算されるという問題点
があつた。
回路に置き換えているため、回路構成が複雑とな
り、高価なものとなつているばかりか、各回路に
おけるドリフトも次々と加算されるという問題点
があつた。
本発明は以上のような点に鑑み、サーモパイル
において冷接点補償される前の放射エネルギーＬ
（Ｔ）は、冷接点補償された放射エネルギーＬ
（T′）から室温反射源からの放射エネルギーＬ
（Ta）を引いた値と等しいことに着目して成され
たものでであつて、各回路のドリフトの影響が少
ない簡単な回路構成でありながら、冷接点補償と
室温補償との双方を行うことができる冷接点補償
回路を提供することを目的とするものである。
において冷接点補償される前の放射エネルギーＬ
（Ｔ）は、冷接点補償された放射エネルギーＬ
（T′）から室温反射源からの放射エネルギーＬ
（Ta）を引いた値と等しいことに着目して成され
たものでであつて、各回路のドリフトの影響が少
ない簡単な回路構成でありながら、冷接点補償と
室温補償との双方を行うことができる冷接点補償
回路を提供することを目的とするものである。
すなわち本発明は、測定対象からの放射エネル
ギーが集光されるサーモパイルと、このサーモパ
イルの周辺温度を検出する感温センサと、上記サ
ーモパイルからの冷接点補償されていない放射エ
ネルギーＬ（Ｔ）に対応する信号のみを対射率補
正する対射率補正回路と、この対射率補正回路か
らの信号Ｌ（Ｔ）／εと上記感温センサからの室
温反射源からの放射エネルギーＬ（Ta）に対応す
る信号とを加算し、Ｌ（Ｔ）／ε＋Ｌ（Ta）に対
応する信号を出力する加算回路とを具備すること
を特徴とするものである。
ギーが集光されるサーモパイルと、このサーモパ
イルの周辺温度を検出する感温センサと、上記サ
ーモパイルからの冷接点補償されていない放射エ
ネルギーＬ（Ｔ）に対応する信号のみを対射率補
正する対射率補正回路と、この対射率補正回路か
らの信号Ｌ（Ｔ）／εと上記感温センサからの室
温反射源からの放射エネルギーＬ（Ta）に対応す
る信号とを加算し、Ｌ（Ｔ）／ε＋Ｌ（Ta）に対
応する信号を出力する加算回路とを具備すること
を特徴とするものである。
次に、本発明に係る回路の第１の実施例を第２
図及び第３図について説明する。第２図は本考案
に係る回路が用いられている放射温度計であつ
て、図中１は放射温度計の本体である筒体であ
り、この筒体１の一方は開放されて測定光導入口
１ａとされている。上記筒体１内には凹面鏡によ
る主鏡２がその主鏡２がその鏡面２ａを上記測定
光導入口１ａ側に向けて取り付けられており、鏡
面２ａは放物面または双曲面とされ、中央には小
孔２ｂが穿設されている。さらに、上記主鏡２の
前方における該主鏡２の光軸ｌ上には第２鏡体３
が取り付けられており、この第２鏡体３の主鏡２
側には凸面鏡４が形成され、測定光導入口１ａ側
には反射鏡５が形成されている。上記凸面鏡４は
双曲面とされており、反射鏡５は平面鏡とされ、
光軸ｌに対して45度の傾斜角を有している。
図及び第３図について説明する。第２図は本考案
に係る回路が用いられている放射温度計であつ
て、図中１は放射温度計の本体である筒体であ
り、この筒体１の一方は開放されて測定光導入口
１ａとされている。上記筒体１内には凹面鏡によ
る主鏡２がその主鏡２がその鏡面２ａを上記測定
光導入口１ａ側に向けて取り付けられており、鏡
面２ａは放物面または双曲面とされ、中央には小
孔２ｂが穿設されている。さらに、上記主鏡２の
前方における該主鏡２の光軸ｌ上には第２鏡体３
が取り付けられており、この第２鏡体３の主鏡２
側には凸面鏡４が形成され、測定光導入口１ａ側
には反射鏡５が形成されている。上記凸面鏡４は
双曲面とされており、反射鏡５は平面鏡とされ、
光軸ｌに対して45度の傾斜角を有している。
すなわち反射鏡５は、光軸ｌの近辺を通る光を
光軸ｌと交差する方向に導く光路変換用鏡として
用いられている。また、上記主鏡２の背部側にお
ける光軸ｌ上には、サーモパイルによる光―電変
換素子６が設けられており、その光軸ｌ上の位置
には、主鏡２に反射され、さらに凸面鏡４で反射
された光の焦点を結ぶ位置に設定されている。一
方、前記筒体１の側面の一部には上記反射鏡５に
よる反射光が導入される反射光導入部７が形成さ
れており、この導入部７の外方側には筒体１内と
連通状に小径筒体８が設けられ、該小径筒体８は
前記光路Ｌと平行に取り付けられている。この小
径筒体８の前端には、上記反射鏡５からの反射光
をさらに小径筒体８内に導くミラー９が取り付け
られており、小径筒体８の後端には接眼レンズ１
０が取り付けられている。さらに上記ミラー９と
接眼レンズ１０との間には凸レンズ１１が取り付
けられており、この凸レンズ１１と該凸レンズ１
１の結像点Ｐとの間にはハーフミラー１２が取り
付けられ、このハーフミラー１２により反射され
た光の結像点P′には白熱ランプ等による光源１３
が取り付けられている。
光軸ｌと交差する方向に導く光路変換用鏡として
用いられている。また、上記主鏡２の背部側にお
ける光軸ｌ上には、サーモパイルによる光―電変
換素子６が設けられており、その光軸ｌ上の位置
には、主鏡２に反射され、さらに凸面鏡４で反射
された光の焦点を結ぶ位置に設定されている。一
方、前記筒体１の側面の一部には上記反射鏡５に
よる反射光が導入される反射光導入部７が形成さ
れており、この導入部７の外方側には筒体１内と
連通状に小径筒体８が設けられ、該小径筒体８は
前記光路Ｌと平行に取り付けられている。この小
径筒体８の前端には、上記反射鏡５からの反射光
をさらに小径筒体８内に導くミラー９が取り付け
られており、小径筒体８の後端には接眼レンズ１
０が取り付けられている。さらに上記ミラー９と
接眼レンズ１０との間には凸レンズ１１が取り付
けられており、この凸レンズ１１と該凸レンズ１
１の結像点Ｐとの間にはハーフミラー１２が取り
付けられ、このハーフミラー１２により反射され
た光の結像点P′には白熱ランプ等による光源１３
が取り付けられている。
前記光―電変換素子６は第３図に示すように、
内部にサーモパイル２０６と該サーモパイル２０
６の周辺温度を検出する１個の感温センサ２０１
が設けられており、上記サーモパイル２０６は、
第１プリアンプ２０２と、可変抵抗VRを有する
対射率補正回路２０３を介して加算回路２０４の
一方の入力側に接続され、上記感温センサ２０４
は、第２プリアンプ２０５を介して上記加算回路
２０４の他方の入力側に接続されている。上記第
１プリアンプ２０２は、サーモパイル２０６の出
力電圧V1を増幅し、冷接点補償されていない放
射エネルギーＬ（Ｔ）に対応する出力電圧V2を発
生する機能を有し、上記対射率補正回路２０３
は、その第１プリアンプ２０２からの放射エネル
ギーＬ（Ｔ）に対応する信号を放射率補正し、Ｌ
（Ｔ）／εに対応する電圧V3を出力する機能を有
しており、この放射率補正は測定対象Ｏの材質等
によつて異なる対射量を補正するためのものであ
る。また、上記第２プリアンプ２０５は、感温セ
ンサ２０１の出力電圧V4を増幅し、室温反射源
からの放射エネルギーＬ（Ta）に対応する電圧
V5を出力する機能を有しており、上記加算回路
２０４は、この第２プリアンプ２０５からの信号
と上記対射率補正回路２０３からの信号とを加算
して、Ｌ（Ｔ）／ε＋Ｌ（Ta）に対応する信号を
出力する機能を有している。
内部にサーモパイル２０６と該サーモパイル２０
６の周辺温度を検出する１個の感温センサ２０１
が設けられており、上記サーモパイル２０６は、
第１プリアンプ２０２と、可変抵抗VRを有する
対射率補正回路２０３を介して加算回路２０４の
一方の入力側に接続され、上記感温センサ２０４
は、第２プリアンプ２０５を介して上記加算回路
２０４の他方の入力側に接続されている。上記第
１プリアンプ２０２は、サーモパイル２０６の出
力電圧V1を増幅し、冷接点補償されていない放
射エネルギーＬ（Ｔ）に対応する出力電圧V2を発
生する機能を有し、上記対射率補正回路２０３
は、その第１プリアンプ２０２からの放射エネル
ギーＬ（Ｔ）に対応する信号を放射率補正し、Ｌ
（Ｔ）／εに対応する電圧V3を出力する機能を有
しており、この放射率補正は測定対象Ｏの材質等
によつて異なる対射量を補正するためのものであ
る。また、上記第２プリアンプ２０５は、感温セ
ンサ２０１の出力電圧V4を増幅し、室温反射源
からの放射エネルギーＬ（Ta）に対応する電圧
V5を出力する機能を有しており、上記加算回路
２０４は、この第２プリアンプ２０５からの信号
と上記対射率補正回路２０３からの信号とを加算
して、Ｌ（Ｔ）／ε＋Ｌ（Ta）に対応する信号を
出力する機能を有している。
前記サーモパイル１０６から得られる冷接点補
償されていない放射エネルギーＬ（Ｔ）と、冷接
点補償された放射エネルギーＬ（T′）及び室温反
射源からの放射エネルギーＬ（Ta）との関係は次
式(3)で表わすことができる。
償されていない放射エネルギーＬ（Ｔ）と、冷接
点補償された放射エネルギーＬ（T′）及び室温反
射源からの放射エネルギーＬ（Ta）との関係は次
式(3)で表わすことができる。
Ｌ（Ｔ）＝Ｌ（T′）―Ｌ（Ta） ……(3)
∴Ｌ（T′）＝Ｌ（Ｔ）＋Ｌ（Ta） ……(4)
上記(4)式を前記(2)式に代入すると次の(5)式が得
られる。
られる。
Ｌ（Ts）＝Ｌ（Ｔ）＋Ｌ（Ta）−Ｌ（Ta）／
ε＋Ｌ（Ta）＝Ｌ（Ｔ）／ε＋Ｌ（Ta）……(5) 従つて、上述した第３図に示す回路で冷接点補
償と室温補償との双方が行われることが理解でき
る。
ε＋Ｌ（Ta）＝Ｌ（Ｔ）／ε＋Ｌ（Ta）……(5) 従つて、上述した第３図に示す回路で冷接点補
償と室温補償との双方が行われることが理解でき
る。
尚、上述した実施例では光―電変換素子６のパ
ツケージ内にサーモパイル２０６と感温センサ２
０１が設けられているが、感温センサ２０１を光
―電変換素子６のパツケージ外における該パツケ
ージの近傍に設置した構成としてもよく、このよ
うにサーモパイル２０６の同一パツケージ内ある
いはサーモパイル２０６の近辺に感温センサ２０
１を置くようにすれば、冷接点補償の精度が向上
することになる。
ツケージ内にサーモパイル２０６と感温センサ２
０１が設けられているが、感温センサ２０１を光
―電変換素子６のパツケージ外における該パツケ
ージの近傍に設置した構成としてもよく、このよ
うにサーモパイル２０６の同一パツケージ内ある
いはサーモパイル２０６の近辺に感温センサ２０
１を置くようにすれば、冷接点補償の精度が向上
することになる。
以上説明したように本発明によれば、サーモパ
イルからの冷接点補償される前の放射エネルギー
Ｌ（Ｔ）に着目し、Ｌ（Ｔ）／ε＋Ｌ（Ta）の演算
を行う回路構成としたので、簡単な回路構成であ
りながら、冷接点補償と室温補償との双方を行う
ことができる効果がある。さらに、本発明によれ
ば感温センサ１個で済む等、回路を構成する部品
点数が従来に比し、大幅に減少されるため、それ
だけ各回路で生ずるドリフトの影響が少なくな
り、精度及び信頼性が向上する効果がある。
イルからの冷接点補償される前の放射エネルギー
Ｌ（Ｔ）に着目し、Ｌ（Ｔ）／ε＋Ｌ（Ta）の演算
を行う回路構成としたので、簡単な回路構成であ
りながら、冷接点補償と室温補償との双方を行う
ことができる効果がある。さらに、本発明によれ
ば感温センサ１個で済む等、回路を構成する部品
点数が従来に比し、大幅に減少されるため、それ
だけ各回路で生ずるドリフトの影響が少なくな
り、精度及び信頼性が向上する効果がある。
第１図は対射温度計と測定対象との関係を示す
説明図、第２図は本発明に係る回路が用いられる
対射温度計の断面図、第３図は本発明に係る回路
の一実施例を示す回路図、第４図は従来技術を示
す回路図である。 ２０１……感温センサ、２０３……対射率補正
回路、２０４……加算回路、２０６……サーモパ
イル。
説明図、第２図は本発明に係る回路が用いられる
対射温度計の断面図、第３図は本発明に係る回路
の一実施例を示す回路図、第４図は従来技術を示
す回路図である。 ２０１……感温センサ、２０３……対射率補正
回路、２０４……加算回路、２０６……サーモパ
イル。
Claims (1)
- １ 測定対象からの放射エネルギーが集光される
サーモパイルと、このサーモパイルの周辺温度を
検出する感温センサと、上記サーモパイルから
の、冷接点補償されていない放射エネルギーＬ
（Ｔ）に対応する信号のみを放射率補正する放射
率補正回路と、この放射率補正回路からの信号Ｌ
（Ｔ）／εと上記感温センサからの室温反射源か
らの放射エネルギーＬ（Ta）に対応する信号とを
加算し、Ｌ（Ｔ）／ε＋Ｌ（Ta）に対応する信号
を出力する加算回路とを具備することを特徴とす
るサーモパイルの冷接点補償回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2269282A JPS58140619A (ja) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | サ−モパイルの冷接点補償回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2269282A JPS58140619A (ja) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | サ−モパイルの冷接点補償回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58140619A JPS58140619A (ja) | 1983-08-20 |
| JPS645647B2 true JPS645647B2 (ja) | 1989-01-31 |
Family
ID=12089921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2269282A Granted JPS58140619A (ja) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | サ−モパイルの冷接点補償回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58140619A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63286729A (ja) * | 1987-05-20 | 1988-11-24 | Chino Corp | サ−モパイル検出装置 |
| JPS6435327A (en) * | 1987-07-31 | 1989-02-06 | Chino Corp | Temperature detecting device |
| DE4331574C2 (de) * | 1993-09-16 | 1997-07-10 | Heimann Optoelectronics Gmbh | Infrarot-Sensormodul |
| FR2721380B1 (fr) * | 1994-06-17 | 1997-04-25 | Moulinex Sa | Four électrique de cuisson. |
-
1982
- 1982-02-17 JP JP2269282A patent/JPS58140619A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58140619A (ja) | 1983-08-20 |
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