KR100275383B1 - 열화상 온도 측정장치 - Google Patents

Abstract

열화상 온도 측정장치를 개시한다. 개시된 장치는 측정 대상물의 온도 변화에 따라 색상이 변화하는 시험면; 이 시험면의 일측에 설치되어 그 시험면을 보호하는 보호층; 시험면에 소정의 패턴으로 설치되는 복수의 온도측정수단; 및 시험면의 색상변화를 촬영하는 카메라;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 열화상온도 측정장치의 정확성이 증가되었다.

Description

열화상 온도 측정장치{Apparatus for measuring temperature of theremal picture}

본 발명은 열화상온도 측정장치에 관한 것으로서, 상세하게는 계측조건 변화에 따른 오차 발생을 감소시킨 열화상온도 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 열화상온도 측정장치는 금속 등의 대상물체의 온도를 측정하기 위한 것으로서 대상물체에 접촉되도록 시험면을 설치하고, 그 시험면의 표면 온도변화에 따라 각각 상이하게 나타나는 색상을 카메라로 촬영하여 그 대상물체의 온도를 측정하고, 그 온도 분포를 모니터 등에 출력되도록 한다.

종래 열화상온도 측정장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 고정된 프레임(10) 상에 설치되며, 대상물체(미도시)에 접촉되게 설치되어 대상물체의 온도 변화에 따라 그 표면 색상이 변화하는 시험면(1)과, 이 시험면(1)에 설치되어 그 시험면을 보호하는 보호층(2)과, 이 보호층(2)과 소정 간격 이격되도록 설치되어 상기 보호층(2)을 통과하여 상기 시험면(1)의 색상 변화를 촬영하는 카메라(3)를 포함한다.

상기 시험면(1)은 온도에 따라 그 색상이 변화하는 물질이다. 즉, 대상물체의 온도가 전도 등의 열전달에 의해 물질의 온도가 변화될 수 있는 것으로서 주로 티.엘.시(thermochronic liquid crystal, : TLC )를 사용한다.

상기 보호층(2)은 유리 등의 투명한 재질로 되어 있다. 따라서, 시험면(1)의 색상을 카메라(3)가 촬영할 수 있을 정도의 투명성이 요구되며, 외부 온도 변화가 시험면(1)에 영향을 미치지 못하도록 시험면(1)을 보호할 수 있어야 한다.

카메라(3)는 프레임(10)의 상부에 설치되고, 시험면(1) 전체를 촬영할 수 있는 것으로서, 연속적인 온도 변화 또는 일시적인 온도에 대해 다양한 정보를 제어부(미도시)로 송출할 수 있어야 한다.

상기와 같은 구성의 열화상온도 측정장치는 대상물체의 온도가 변화됨으로써 시험면(1) 표면의 색상이 변화되고 이러한 변화를 카메라(3)로 찍어서 그 카메라(3)에 나타난 화상 정보에 의해 대상물질의 온도를 측정할 수 있다.

그런데, 상기 시험면(1)의 색상 변화는 카메라(3)의 종류나 카메라(3)의 위치 및 시험면(1)의 반사광의 특성 등의 계측조건에 의하여 다르게 관측될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 시험면(1)의 색상은 그 온도에 따라 각각 저온인 녹색 영역(6)과, 중간 정도의 온도를 갖는 청색 영역(7)과, 고온의 황색 영역(8) 등을 가진다고 할 때, 예를 들어, 상기 청색 영역(7)에 있어서, A 지점은 황색 영역(8)에 더 가깝고, B 지점은 녹색 영역(6)에 더 가깝기 때문에 적어도 A 지점이 B 지점 보다 높은 온도임을 알 수 있다. 그러나, 이러한 정보만으로는 A,B 각 지점의 정확한 온도를 측정할 수는 없다. 따라서, 각 경계 영역에 비례하는 위치 정보를 계산하거나 다른 방법에 의해 추정할 수밖에 없다. 이는 설령 그 추정값에 의해 각 지점의 온도를 계산하더라도 그러한 정보는 부정확한 값이 되며 어떠한 경우에는 거리관계에 따라 그 예측치(추정치) 마저도 계산할 수 없는 경우가 발생할 수 있으며, 상대적으로 온도 측정에 많은 번거러움이 수반되고, 정확성이 저하되므로 온도 측정장치로서의 효율성에 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 온도 측정에 있어서 정확성을 기할 수 있도록 그 구조가 개선된 열화상온도 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 열화상온도 측정장치를 도시한 개략도.

도 2는 도 1의 시험면에 나타나는 온도 분포의 일례를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 열화상온도 측정장치를 도시한 개략도.

도 4는 도 3의 시험면에 나타나는 온도 분포의 일례를 도시한 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

11...시험면 12...보호층

13...카메라 14...열전대

15...금속층

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 열화상 측정장치는, 측정 대상물의 온도 변화에 따라 색상이 변화하는 시험면(11); 상기 시험면(11)의 일측에 설치되어 상기 시험면(11)을 보호하는 보호층(12); 상기 시험면(11)에 소정의 패턴으로 설치되어 그 시험면(11)의 온도 보정용 데이터를 계측하기 위한 온도측정수단; 및 상기 시험면(1)의 색상변화를 촬영하는 카메라(13);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 온도측정수단은 열전대를 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 열화상 온도 측정장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 대상물체의 온도변화에 따라 그 표면의 색상이 변화되는 시험면(11)과, 이 시험면(11)을 보호하는 보호층(12)과, 상기 보호층(12)을 통과하여 상기 시험면(11)의 색상을 촬영하는 카메라(13) 및 시험면에 설치된 온도측정수단을 포함한다.

상기 시험면(11)은 프레임(20)에 설치되며, 온도가 변화되는 대상물에 접촉하여 설치되거나 온도 측정을 위한 대상물 그 자체로서, 상기한 바 있는 TLC 등과 같은 재료를 사용한다. 즉, 온도 변화에 따라 그 표면의 색상이 변화하는 물질이다.

보호층(12)은 시험면(11)에 설치되어 있으며, 투명한 재질을 사용하여 상기 카메라(13)가 시험면의 색상을 촬영할 수 있도록 하고, 외부의 온도 변화가 대상 시험면(11)에 영향을 미치지 못하도록 한다.

카메라(13)는 보호층(12)과 소정 간격 이격되도록 프레임(20) 상부에 설치한다. 보호층(12)을 통과하여 시험면(11)의 색상 변화를 촬영하여 그 화상정보를 제어부에 전송하고 제어부는 모니터 상에 화상정보를 그래픽으로 나타내거나 일반적인 사진 정보의 형태로 나타낼 수도 있다. 통상적으로 카메라(13)는 CCD 카메라를 사용한다.

상기 온도측정수단은 소정 패턴으로 형성된다. 즉, 온도측정수단으로 직접 온도계를 설치하거나, 간접 측정장치를 설치할 수도 있다. 그러나, 본 실시예에서는 열전대(14)가 내부에 설치된 금속층(15)을 시험면(11)의 일측에 설치한다. 상기 금속층(15)은 열전도도가 높은 재질이 사용된다.

상기 온도측정수단의 패턴은 여러 가지 형태가 있으나 본 실시예에서는 시험면(11)의 하부에 매트릭스 형태로 상기 열전대(14)가 내부에 설치된 금속층(15)을 시험면(11)의 하부에 일정한 간격을 유치하도록 설치한다. 상기 금속판(15)은 온도 보정용 데이터를 계측하기 위한 것으로서 상기 시험면(11)과 이격되도록 설치하여 금속판이 시험면과 접촉됨으로써 금속판(15)의 온도 변화가 불균일하게 되는 것을 방지할 수 있다.

열전대(14)는 시험면(11)의 온도를 직접 계측하기 위한 것으로서, 알려진 바와 같이, 상이한 종류의 금속 와이어의 단부를 상호 접합하고, 온도의 변화에 따라 해당 금속에 발생되는 전위차를 측정함으로써 온도를 검지하는 수단이다. 즉, 와이어의 일 단부를 상호 접합시킨 부분을 온도 측정 대상에 접촉시키고, 와이어의 타단부를 측정장치에 전기적으로 접속시킴으로써 접합 부분의 온도 변화를 측정할 수 있도록 통상, 안티몬과 비스머스, 구리와 콘스탄탄(구리-니켈의 합금)이 주로 사용된다. 또한, 고온 측정용으로는 플라티늄과 로듐 또는 플라티늄-로듐 합금이 사용된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 시험면(11)이 저온의 적색 영역(16), 중간 정도 온도의 녹색 영역(17) 및 고온의 청색 영역(18)을 가진다고 할 때, 예를 들어 녹색 영역(17) 내의 A 지점과 B 지점은 상기 적색영역(16) 및 청색영역(18)의 온도 내에서 B지점은 A 지점 보다 높은 온도임을 알 수 있다. 한편, A지점의 온도는 열전대(14a)에 의해 직접 측정될 수 있으며, B 지점의 온도는 열전대(14b)에 의해 직접 측정될 수 있다. 즉, 상기 적색영역(16) 및 청색영역(18)의 경계선과 상기 각 지점(A,B)간의 거리차에 따른 온도 편차와 함께 각 지점에서의 직접적인 온도 측정이 가능하다.

상기한 구성의 열화상온도 측정장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 열전대(14)가 설치된 금속층(15)에 그 온도 변화에 따라 색상이 변화하는 TLC로 구성된 시험면(11)을 설치하고, 그 반대면에 보호층(12)을 형성한 후, 카메라(13)를 통해 시험면(11) 표면의 색상 변화를 촬영하면서, 요구되는 지점에 근접한 열전대(14)의 온도를 계측한다. 시험면(11)의 온도는 열전대(14)와 카메라(13)에 의해 각각 계측할 수 있다. 한편, 이 금속층(15)에 마련된 열전대(14)로부터 얻어진 온도는 카메라(13)로 찍은 화상 정보에 의해 얻어지는 일정 범위의 온도와 다른 절대치를 나타내므로, 상기 카메라(13)의 광원의 종류나 위치 및 반사광 등의 계측조건과 무관하게 시험면(11)과 동일한 온도를 나타내므로, 열전대(14)를 사용한 금속층(15)의 온도 측정으로부터 카메라(13)로부터 인식된 시험면(11)의 온도를 보정함으로써 보다 정확한 온도를 측정하게 된다.

한편, 상기 온도측정수단의 다른 패턴으로서, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 금속층을 상기 시험면 상부에 소정 간격 이격되도록 설치하고 그 금속층 및 시험면 상부에 투명한 재질의 보호층을 설치할 수도 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 열전대가 설치된 금속층을 시험면에 부가함으로써, 다양한 계측조건에 의해 변화하는 시험면 표면의 화상정보 이외에, 그 온도 측정이 요구되는 지점과 근접한 열전대를 이용하여 직접 온도를 측정할 수 잇기 때문에 온도 측정시 발생하는 오차를 보정하여 정확한 온도 측정이 가능하다.

Claims (2)

1. 측정 대상물의 온도 변화에 따라 색상이 변화하는 시험면(11); 상기 시험면(11)의 일측에 설치되어 상기 시험면(11)을 보호하는 보호층(12); 상기 시험면(11)에 소정의 패턴으로 설치되어 그 시험면(11)의 온도 보정용 데이터를 계측하기 위한 온도측정수단; 및 상기 시험면(1)의 색상변화를 촬영하는 카메라(13);를 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상온도 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 온도측정수단은 열전대인 것을 특징으로 하는 열화상온도 측정장치.