KR100668025B1 - 온도 보정 처리 장치 - Google Patents

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KR100668025B1
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마사오 쯔끼자와
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산요덴키가부시키가이샤
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Abstract

써모파일 및 서미스터에는, 제조 단계에서, 제품마다 편차가 발생한다. 완성품에 내장하는 써모파일 및 서미스터의 특성이 완성품마다 상이한 것이 예상된다. 또한, 조립 단계의 조립 편차 등의 영향도 있어, 완성품의 측정 정밀도를 보장하면, 염가로 제공할 수 없다고 하는 문제점이 있었다. 상대 온도차를 측정하는 수광부와, 상기 수광부의 온도를 측정하는 온도 측정 회로와, 상기 수광부의 온도에 상기 감시 영역마다와의 상대 온도차를 더하여, 해당 감시 영역마다의 온도를 산출하고, 산출 결과를 출력하는 산출 회로를 구비하고, 측정할 때마다, 상기 수광부의 온도에 따라 상기 산출 결과를 보정한다.
써모파일, 서미스터, 산출 결과, 상대 온도차

Description

온도 보정 처리 장치{TEMPERATURE CORRECTION PROCESSING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 신호 처리 장치를 도시하는 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 동작을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 동작을 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 동작을 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 써모파일형 원적외선 에리어 센서
2 : 2차원 써모파일 어레이
3 : 스캔 회로
4 : 온도 센서 디바이스
<특허 문헌1> 일본 특개2001-355853호 공보
<특허 문헌2> 일본 특개2000-223282호 공보
본 발명은, 물체로부터 방사되는 열, 예를 들면 원적외선 등에 의해, 열선 화상 검출을 행하여, 화재나 사람의 존재 등이나 물체의 온도를 검지하는 온도 보정 처리 장치에 관한 것이다.
열전쌍은, 미소한 인체가 발하는 원적외선이라도, 입사하는 원적외선을 열로 변환하고, 열을 직접 전기로 변환하는 제베크 효과를 이용하여, 직류 전압을 발생시키는 장치이다.
상기의 제베크 효과란, 상이한 물질인 이종(異種) 금속선의 양 단을 접속하여, 한 쪽의 접점을 가열하고, 다른 한쪽을 냉각하면 열 기전력이 발생하는데, 이 열 기전력을 발생시키는 특성을 의미한다. 이 효과를 이용하여 기전력의 크기로부터 접점 사이의 온도차를 측정하기 위한 센서를 열전쌍이라고 한다. 또한 다수의 열전쌍을 접속하여 출력 전압을 높인 것을 열전퇴(써모파일; thermophile)라고 한다.
상기한 써모파일을 종횡으로 조합하여, 일정 영역 에리어의 열의 변화량을 측정할 수 있도록 한 것을 2차원 써모파일 어레이라고 한다.
또한, 종래, 2차원 써모파일 어레이는, 전자 레인지 등의 천장면에 장비되어, 가열하고자 하는 피측정물의 온도를, 직접 접촉하지 않고 측정하는 장치로서 이용되고 있다.
구체적으로 설명하면, 전자 레인지는, 턴테이블을 2차원 써모파일 어레이의 측정 에리어로 하여, 턴테이블 위에 놓여진 피측정물의 온도 분포를 측정할 수 있다. 상기한 기술은, 참고 문헌1에 기재되어 있다.
또한, 상기의 2차원 써모파일 어레이의 기술은, 인체 검지의 방법으로서 도 입되어, 2차원 써모파일 어레이를 내장한 조명등이 제안되고 있다.
써모파일은 열의 변화량에 의해 화재나 사람의 존재를 검출할 수 있어, 표시 신호 처리 장치로서 유용하다. 최근, 써모파일은 화재 경보기나 인체 검출의 시큐러티 장치로서의 활용도 기대되고 있다. 인체 검출의 기술은, 참고 문헌2에 기재되어 있다.
그러나, 상기 종래 기술에는 이하와 같은 문제가 발생하였다. 피탐지 영역의 에리어에서의 온도 정보를 얻기 위해서는, 써모파일에 의한 피탐지 영역의 에리어와 써모파일 자신의 상대 온도차에, 서미스터에 의한 서미스터의 자신의 온도를 부가할 필요가 있다. 써모파일은, 실리콘 기판 상에 P형과 N형을 쌍으로 한 폴리실리콘으로 이루어지는 박막 열전쌍을 다수 직렬로 접속하고 있다. 그리고, 써모파일은, 기판 중앙부 바로 아래에 공동부(空洞部)를 형성함으로써, 온(溫) 접점부의 열용량을 매우 작게 한 구조로 되어 있어, 써모파일에는, 제조 단계에서, 제품마다 편차가 발생한다. 완성품에 내장되는 써모파일의 특성이 완성품마다 상이할 것으로 예상된다.
또한, 마찬가지로 온도 센서에 이용되는 서미스터는 저항 성분으로 구성되어 있고, 서미스터에는, 제조 단계에서, 제품마다 편차가 발생한다. 완성품에 내장되는 서미스터의 특성이 완성품마다 상이할 것으로 예상된다.
또한, 만약 내장하는 써모파일 및 서미스터를 모두 균일한 정밀도로 제조하더라도, 조립 단계의 조립 편차 등에 의해, 온도의 측정 결과, 정밀도에 미묘한 영향을 미친다. 따라서, 모든 완성품의 온도 측정 정밀도를, 정해진 정밀도의 범위내로 하는 것은, 매우 어려운 상황이었다.
엄격한 선별 시험을 행한 경우에는, 불량품으로 되는 제품이 다수 발생하여, 완성품의 판매 가격이 상승하게 되어, 높은 정밀도이면서, 염가인 제품을 제공하는 것이 어려운 문제로 되어 있었다. 즉, 염가의 제품이면서, 높은 온도 측정 정밀도를 보증하는 것이 곤란하다는 문제점이 있었다.
본 발명에 따른 주된 발명은, 감시 영역을 분할하여 감시하도록 배치되고, 상기 감시 영역 내의 열량을 측정하는 복수의 수광 유닛을 갖는 온도 보정 처리 장치에서, 상기 수광 유닛마다 분할된 상기 감시 영역마다와의 상대 온도차를 비접촉에 의해 측정하는 수광부와, 상기 수광부 자신의 온도를 측정하는 온도 측정 회로와,
상기 온도 측정 회로로부터 온도와 상기 상대 온도차를 연산하여, 상기 감시 영역마다의 온도를 산출하고, 산출 결과를 출력하는 산출 회로와, 상기 감시 영역 내를 기지의 기준 온도로 설정하고, 그 기준 온도로 설정된 상기 감시 영역 내의 열량을 측정했을 때의 상기 산출 회로로부터의 산출 결과와 상기 기준 온도와의 차로 되는 보정 정보를 유지하는 유지 회로를 구비하고, 측정 결과는, 상기 보정 정보에 따라 상기 산출 결과를 수정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 특징은, 첨부 도면 및 본 명세서의 기재에 의해 분명하게 된다.
본 발명의 상세 내용을 도면에 따라 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 표시 신호 처리 장치를 도시하는 블록도이다. 도 1에 도시하는 표시 신호 처리 장치에서, 써모파일형 원적외선 에리어 센서(1)는, 내부에 2차원 써모파일 어레이(2), 스캔 회로(3), 온도 센서 디바이스(4)를 갖고 있다.
피탐지 영역(5)은, 온도 측정을 행하여 타깃으로 되는 영역을 나타내고 있다. 피탐지 영역(5)은 렌즈(6)를 통하여, 써모파일형 원적외선 에리어 센서(1)의 내부에 축소되어 취득된다. 2차원 써모파일 어레이(2)는, 렌즈(6)에 의해 축소된 피탐지 영역(5)이 32(세로)×32(가로)로 분할된 에리어마다, 원적외선의 양에 비례한 미약한 기전력을 얻는다.
상기 미약한 기전력에 기초하여, 2차원 써모파일 어레이(2)는, 피탐지 영역(5)의 에리어마다의 온도 정보를 취득할 수 있다.
실제로 2차원 써모파일 어레이(2)가 얻은 피탐지 영역(5)의 에리어마다의 온도 정보는, 피탐지 영역(5)과의 2차원 써모파일 어레이(2) 자신과의 온도차이다. 2차원 써모파일 어레이(2)는, 각 분할된 피탐지 영역(5)의 에리어마다, 자신과의 온도차만을 알 수 있다.
2차원 써모파일 어레이(2) 자신의 온도는, 온도 센서 디바이스(4)에 의해, 측정할 수 있다.
따라서, 마이크로컴퓨터(9)는, 온도 센서 디바이스(4)로부터의 온도 정보에 2차원 써모파일 어레이(2)에서 얻은 피탐지 영역(5)의 에리어마다의 온도 정보를 연산함으로써, 피탐지 영역(5)의 32(세로)×32(가로)로 분할된 에리어마다의 온도 정보를 얻을 수 있다.
써모파일형 원적외선 에리어 센서(1)에 내장된 스캔 회로(3)에는, 외부로부터 클럭 신호와 리세트 신호가 입력되고 있다. 스캔 회로(3)는, 리세트 신호가 입력될 때마다, 스캔 회로(3)의 내부에 탑재된 카운터의 값을 초기화하여, 제로로 복귀시킨다.
상기 스캔 회로(3)의 내부에 탑재된 카운터는, 입력되는 클럭 신호의 상승에 동기하여, 카운터의 값은 하나씩 증가해 간다.
2차원 써모파일 어레이(2)의 32(세로)×32(가로)로 분할된 에리어는, 상부 좌측 코너부터 순서대로 어드레스를 소유하고 있다. 스캔 회로(3)는, 상기한 하나씩 증가해 가는 카운트의 값을 이용하여, 2차원 써모파일 어레이(2)에 할당된 어드레스값을 2차원 써모파일 어레이(2)에 순서대로 출력해 간다.
상기한 어드레스를 받은 2차원 써모파일 어레이(2)는, 순차적으로 대응하는 에리어마다 취득된 온도차의 정보를 전위차(전압)로서 출력한다.
상기한 전위차는, 써모파일형 원적외선 에리어 센서(1)의 출력 단자인 P 단자, N 단자로부터 출력된다. P 단자는 P 채널 단자로 극성은 플러스를 의미하며, N 단자는 N 채널 단자로 극성은 마이너스를 의미하고 있다.
써모파일형 원적외선 에리어 센서(1)로부터 출력된 P 단자, N 단자는, 앰프(7)에 입력된다. 앰프(7)는 차분 증폭 회로로 되어 있고, P 단자와 N 단자의 전위차에 따라, 전위차를 증폭시켜 앰프(7)로부터 출력 신호로서 출력한다.
2차원 써모파일 어레이(2)에서 발생하는 기전력은 미약하기 때문에, 앰프(7) 에서는 고배율로 증폭시킬 필요가 있다.
본 실시예의 앰프(7)는, P 단자와 N 단자의 전위차를 약 수천배로 증폭시켜, 로우 패스 필터(LPF)(8)에 출력시킨다.
LPF(8)는, 저항과 컨덴서로 구성되는 저역 통과 필터이다. LPF(8)는, 앰프(7)에 의해 증폭된 전위차에 포함되는 신호 중, 급격하게 높아지는 노이즈 성분을 평활화하여, 마이크로컴퓨터(9) 내부의 12 비트 A/D 컨버터(10)에 출력한다.
12 비트 A/D 컨버터(10)는, LPF(8)로부터 입력된 아날로그 신호를, 12 비트의 디지털 데이터로 변환한다.
또한, 온도 센서 디바이스(4)는, 2차원 써모파일 어레이(2) 자신의 온도 정보를 전위차로서 출력한다.
2차원 써모파일 어레이(2) 자신의 온도 정보는, 12 비트 A/D 컨버터(11)에 입력되고, 12 비트 A/D 컨버터(11)에 의해, 12 비트의 디지털 데이터로 변환된다.
CPU(12)는, 12 비트 A/D 컨버터(11)로부터의 2차원 써모파일 어레이(2) 자신의 온도 정보와, 12 비트 A/D 컨버터(10)로부터의 각 분할된 에리어마다의 2차원 써모파일 어레이(2)와의 온도차를 나타내는 전압 출력을 연산하여, 32(세로)×32(가로)로 분할된 에리어마다의 온도 정보를 얻는다.
여기서의 온도 정보는, 피탐지 영역(5)의 에리어마다의 온도와 2차원 써모파일 어레이(2)와의 온도와의 차를 나타내는 상대 온도차로 된다. 즉, 피탐지 영역(5)의 에리어마다의 온도가, 2차원 써모파일 어레이(2)와 비교하여, 상대적으로 온도가 어느 정도 높고, 낮은지를 알 수 있다.
피탐지 영역(5)의 각 에리어에서의 온도 정보를 얻기 위해, CPU(12)는, 피탐지 영역(5)의 각 에리어의 온도와 2차원 써모파일 어레이(2)의 온도와의 차를 나타내는 상대 온도차에, 2차원 써모파일 어레이(2) 자신의 온도 정보를 부가하여 구해 간다.
구해지는 피탐지 영역(5)의 각 에리어에서의 온도 정보는, CPU(12)에 의해, CPU 버스를 통하여, SRAM1(14)에 기억시킨다. 1회에 측정되는 32×32의 각 에리어의 온도 정보는, 1 프레임이라고 하며, 하나의 정보 단위로서, 통합되어 처리된다.
본 실시예에서는, 피탐지 영역(5)의 온도 측정은 1초 동안에 3회 정도 측정되고, SRAM1(14)에는, 과거 3회의 측정 결과가 기억되어 있다. SRAM1(14)은, 수시로, 새롭게 온도가 측정될 때마다, 가장 오래된 측정 결과가 소거되고, 계속 갱신되고 있다. 일련의 처리에 관한 프로그램은, PROM(13)에 기억되어 있다. PROM(13)은, 플래시 ROM이라고 하는 불휘발성 메모리로 구성되어 있다. 따라서, 프로그램에 수정이 있었던 경우에는, 재기입이 가능하여, 사용하기 편하다.
또한, 도 1에 도시된 SRAM1(14)과 SRAM2(15)는, 개별적으로 도시되어 있다. CPU에 이용되는 메모리에서는, 일반적으로 전체 메모리를 몇개로 구분하여 관리하고 있다. CPU로부터 메모리에의 액세스가 요구되면, 메모리의 어드레스 정보 등에 기초하여, 구분된 메모리의 집합 중에서 대상의 구분을 하나 선택하여, 판독 혹은 기입을 실행한다. 이 때의 메모리의 구분을 뱅크라고 하고 있다.
상기한 뱅크를 이용하여, 메모리를 2개의 뱅크로 나눠, 각각을 SRAM1(14), SRAM2(15)로 하고, 하나의 SRAM을 2개로 나눠 사용해도 된다.
이 뱅크를 이용한 경우에는, SRAM1(14) 및 SRAM2(15)를 개별로 설치한 경우와 비교하여, 내장되어 있는 메모리 어드레스 디코더의 일부를 공유할 수 있기 때문에, 마이크로컴퓨터(9)의 칩 면적을 작게 할 수 있다.
그런데, 피탐지 영역(5)의 각 에리어의 온도 정보는, 2차원 써모파일 어레이(2) 및 온도 센서 디바이스(4)의 편차에 의해, 완성품마다, 측정 정밀도에 있어서 고유한 특성을 갖는 경우가 있다. 따라서, 완성품에 균일한 정밀도를 보증하는 경우에는, 검사에 의한 엄격한 선별이나, 또는 보정에 의한 수정이 필요하게 된다. 검사에 의해 엄격하게 선별하는 경우에는, 불량품으로 되는 완성품이 많아져, 제조 코스트에 영향을 미친다. 따라서, 완성품의 제조 코스트를 가능한 한 낮게 하기 위해서는, 보정에 의한 수정이 바람직한 선택이라고 할 수 있다.
구체적인 보정에 의한 수정 수단으로서는, 설정한 온도를 충실하게 재현할 수 있는 장치(흑체로)를 이용하여, 측정 온도를 시험하는 것이 일반적으로 되어 있다. 예를 들면, 도 1의 흑체로(19)를 임의의 설정 온도로 설정하고, 흑체로(19)를 피탐지 영역(5)에 설치한다.
본 실시예를 이용하여, 흑체로(19)의 온도를 측정한다. 2차원 써모파일 어레이(2) 및 온도 센서 디바이스(4)의 정밀도가 높으면, 온도의 측정 결과는, 흑체로(19)를 설정한 온도로 될 것이다.
그러나, 2차원 써모파일 어레이(2) 및 온도 센서 디바이스(4)에는, 제조 단계에서의 편차나, 조립 단계에서의 편차를 포함하고 있고, 완성품마다, 상이한 온도 특성을 갖는 경우가 있다. 전술한 바와 같이, 제품마다 편차를 억제하기 위해서는, 엄격한 선별을 행하거나, 제품마다 보정할 필요성이 있다. 본 실시예에서는, 제품마다의 온도 특성을 보정에 의해 수정하여, 제품마다의 편차를 억제하여, 일정한 범위에 들어가는 균일성을 유지하므로, 염가로 소비자에게 제공하는 것을 가능하게 하고 있다.
구체적인 제품마다의 온도 특성으로서는, 제품에 따라 측정 결과가 높게 되는 경우, 낮게 되는 경우, 측정하는 온도가 낮은 온도와, 측정하는 온도가 높은 온도에서, 특성이 상이한 경우 등 다양하다.
완성품마다의 온도 특성을 알기 위해, 흑체로(19)를 이용한 온도 시험을 저온으로부터 고온의 범위로, 상이한 온도에서, 적어도 2회 이상, 측정할 필요가 있다. 예를 들면, 저온의 범위에서는 섭씨 5도로 하고, 고온의 범위에서는 섭씨 40도로 하여, 시험을 행한다. 시험 결과로부터, 실제로 측정된 값이 어긋나게 나타나는 경우에는, 실제의 값을 실제의 흑체로(19)의 온도인 이상값에 근접시키는 보정을 행한다.
구체적으로 보정하는 방법에 대해서는, 도 2 내지 도 4에 도시하고, 상세 내용을 설명한다.
도 2의 (1), (2)에서는, 저온으로부터 고온까지, 일정한 비율로 높거나, 또는 낮은 경우의 보정을 구체적으로 설명한다. 저온, 고온에서 측정을 행하여, 저온 및 고온에서 거의 동일한 정도의 오차이면, 단순하게 모든 실측값을, 일정한 비율로 높게 시프트하거나, 낮게 시프트하는 것만으로 유효한 보정을 행할 수 있다.
도 2의 (1)에서는, 흑체로(19)를 이용한 실측값에 의한 측정 결과에서는, 이상적인 직선에 비하여, 일정한 비율로 높게 측정되어 있다. 따라서, 일정한 수치로 낮추는 보정을 행한다. 도 2의 (1)에서는, 저온 및 고온의 범위에서, 이상적인 온도에 비하여, 5도 높게 측정되어 있으므로, 실측값으로부터, 5도를 뺀 값을 측정 결과로 하는 보정을 행한다. 이 때, 이상적인 온도에 대하여, 보정하는 온도는, PROM(13)에 유지되어 있다.
도 2의 (2)에서는, 도 2의 (1)과는 반대로, 흑체로(19)를 이용한 실측값에 의한 측정 결과가, 낮게 측정되어 있으므로, 일정한 수치만큼, 높이는 보정을 행한다. 도 2의 (2)에서는, 저온 및 고온의 범위에서, 이상적인 온도에 비하여, 5도 낮게 측정되어 있으므로, 실측값으로부터, 5도를 더한 값을 측정한 결과로 하는 보정을 행한다.
도 2의 (1) 및 (2)에서는, 온도를 보정함으로써, 오차를 적게 한다는 방식이지만, 도 4에서는, 이상값 자체가 없는 경우를 도시한다. 실측값을 2점 측정할 뿐이며, 이후 측정된 결과는, 이 실측값의 2점을 연결한 직선 상에 있다고 가정하여, 실제의 온도를 결정한다.
도 3에서는, 피탐지 영역(5)의 영역에, 흑체로(19)를 두고, 상이한 2개의 기지의 제1 온도와, 제2 온도로 설정한다. 제1 온도는, 저온의 5도로 하고, 제2 온도는, 고온의 40도로 한다.
제1 온도, 제2 온도에서의 A/D 컨버터(10) 및 A/D 컨버터(11)로부터의 출력에 의해 얻어진 측정 결과를, 각각 제1 기준 산출 결과, 제2 기준 산출 결과로 한다.
제1 온도에서의 제1 기준 산출 결과와, 제2 온도에서의 제2 기준 산출 결과를 연결한 직선을 구한다. 피탐지 영역(5)의 영역을 측정할 때마다, 직선의 관계를 이용하여, 실제의 온도를 예측한다.
구체적으로 설명하면, 피탐지 영역(5)의 영역을 측정하여, 얻어진 산출 결과를 y 축의 점으로 하여, 직선과 교차한 점으로부터, x 축 상에 수직으로 떨어뜨린 점을 구하고, 비의 관계에 기초하여, 실제의 온도를 예측한다.
도 2 및 도 3에서는, 흑체로(19)를 이용하여, 이미 기지의 온도를 2점 측정하여, 2점으로부터 직선을 구하여, 이상적인 직선과의 어긋남을 보정하는 방법이다. 2점으로부터 실측값에 의한 직선을 구하고, 이상적인 직선이 되도록 보정을 행한다.
고온과 저온의 2점을 시험하여, 2점으로부터 실측값에 의한 직선을 구하여, 이상적인 직선으로 보정하는 경우, 2점의 실측값을 측정하는 시점에, 측정 오차를 포함하는 경우가 있다.
이 측정 오차란, 측정할 때마다, 매회 상이한 요인, 예를 들면 노이즈의 영향의 대소에 따라, 측정 결과에 측정 오차를 많이 포함하고 있는 경우와, 측정 오차를 거의 포함하지 않는 경우가 있다.
측정 오차를 많이 포함한 경우에는, 그 후에는, 시험 시의 결과에 기초하여, 보정되므로, 보정 후에 측정되는 모든 측정 결과에, 시험 시의 측정 오차를 추가시키게 되는 사태로 된다.
측정 오차를 많이 포함하는 사태를 피하기 위해서는, 흑체로(19)에 의한 시험을 2점이 아니라, 많은 점에서 시험하는 것이 바람직하다.
단, 많은 점에서 시험함으로써, 도 4와 같이, 직선으로 근사화하는 것이 어려운 사태가 될 수 있다. 따라서, 최소 제곱법에 의한 온도 보정을 행한다.
또한, 2차원 써모파일 어레이(2)의 자체의 온도 특성은, 엄밀하게는 직선으로 되지 않고, 2차 곡선으로 되는 경우도 있다. 온도 특성이 2차 곡선으로 되는 경우에는, 최소 제곱법에 의한 온도 보정을 행함으로써, 측정 오차를 최소한으로 할 수 있다.
이하, 최소 제곱법에 의한 온도 보정 방법을 기재한다. 흑체로(19)에 의한 기준 온도를 촬영하고, 그 때의 데이터를 x, 측정 온도를 y로 하여, 흑체로(19)의 온도를 순차적으로 변화시켜, 7개 샘플링한 결과를 수학식 1로 표현한다. 실측값을 연결한 근사 함수(근사 곡선)가, 이상적인 직선(근사 직선)과 완전히 들어맞지 않는 이유는, 전술한 측정 오차의 영향 등이 고려된다.
흑체로(19)를 x1, x2, x3, …로 순차적으로, 기준 온도로 설정하고, 그 때의 측정 결과를, y1, y2, …로 하면, 기준 온도마다의 변화를 N개 샘플링한 결과는, 수학식 1로 표현할 수 있다.
Figure 112005031484559-pat00001
또한, 구한 근사 함수를, 수학식 2로 표현한다.
Figure 112005031484559-pat00002
이상적인 직선에서, 측정1에서의 x 좌표를 x1로 하고, 그 때의 y 좌표는 a(x1)+b로 된다. 측정1에서 실측값으로는, x 좌표는 x1, y 좌표는 y1로 된다. 이상값과 실측값의 차는, 예측 오차라고 하며, S1=y1-{a(x1)+b}로 나타낼 수 있다.
수학식 2로 표현된 근사 함수(근사 곡선)의 예측 오차가 최소로 되도록, 수학식 2의 계수 c0∼cn은 제곱 오차를 이용하여, 수학식 3으로 표현할 수 있다.
Figure 112005031484559-pat00003
수학식 3의 식에서, x의 계수가 3차보다 큰 경우에는 무시하면, 수학식 4로 표현할 수 있다.
Figure 112005031484559-pat00004
수학식 4에서, 계수 c0∼cn에 관해서는, 최소로 되는 점에서, 편미분한 값이 제로로 된다. 계수 c0∼c2에 관하여 최소로 되는 점에서는, 편미분한 값이 제로로 되기 때문에, 수학식 5, 수학식 6, 수학식 7로 표현되는 식이 유도된다.
Figure 112005031484559-pat00005
Figure 112005031484559-pat00006
Figure 112006066760005-pat00018

또한, 수학식 5를 풀면 수학식 8, 수학식 6을 풀면 수학식 9, 수학식 7을 풀면 수학식 10으로 된다.
삭제
Figure 112006066760005-pat00019
Figure 112006066760005-pat00020
Figure 112006066760005-pat00021
수학식 8, 수학식 9, 수학식 10을 매트릭스로 표기하면 수학식 11로 된다.
Figure 112006066760005-pat00022
수학식 11에서, c0∼c2를 미지수로 하는 연립 방정식을 얻을 수 있다. 계수매트릭스를 Aij, 미지수 벡터를 ci, 상수 벡터를 Bi로 하면, 수학식 11은, 수학식 12로 표현할 수 있다.
Figure 112005031484559-pat00012
수학식 12일 때, 근사 함수의 최고차수가 n차일 때, A, B의 요소는, 수학식 13으로 표현할 수 있다.
Figure 112005031484559-pat00013
기준 입력 데이터 수학식 1로부터 2차의 최소 제곱 다항식을 구하여, 연립 방정식을 유도하고, 그것을 풀면 ci를 얻을 수 있다. ci를 수학식 2에 대입하고, 새롭게 입력된 데이터를 x로 하여 대입함으로써, 온도를 산출할 수 있다.
써모파일의 출력 특성은 2차 곡선을 취하므로, 샘플링한 여러 점으로부터 연립 방정식을 작성하고, 얻어진 c0∼c2를 ROM에 등록해 둠으로써, 입력 데이터로부터 써모파일의 특성도 포함시켜 보정된 온도를 얻을 수 있다.
따라서, 많은 수의 보정용 샘플링이 불필요하여, 정밀도가 높은 고속의 변환이 가능하게 된다. 단, 정밀도를 높이기 위해, 상기 처리를 화소 단위마다 행하여, 보정된 온도를 얻을 필요가 있다. 최소 제곱법을 이용함으로써, 실측된 온도를, 이상값에 보다 근접시키는 것이 가능하게 된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 그 실시 형태에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변경 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 모든 완성품의 온도 측정 결과의 편차를 억제할 수 있으며, 온도 측정 결과를 어느 일정한 범위 내에 두어, 완성품의 온도 측정 정밀도를 보증할 수 있다.
보정하는 것이 가능하게 됨으로써, 종래에는 불량품이라서 폐기되었던 제품이 정상제품으로 되어 코스트를 내릴 수 있어, 제품을 염가로 제공하는 것이 가능하게 된다. 동시에 유저는 높은 측정 정밀도에 의해, 안심하고 사용할 수 있다고 하는 이점을 달성할 수 있다.
또한, 열선 탐지기에 이용함으로써, 정밀도가 높은 화재 경보기나 인체 검출의 시큐러티 장치를 작성할 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 감시 영역을 분할하여 감시하도록 배치되고, 상기 감시 영역 내의 열량을 측정하는 복수의 수광 유닛을 갖는 온도 보정 처리 장치로서,
    상기 수광 유닛마다 분할된 각각의 상기 감시 영역과의 상대 온도차를 비접촉에 의해 측정하는 수광부와,
    상기 수광부 자신의 온도를 측정하는 온도 측정 회로와,
    상기 온도 측정 회로로부터 온도와 상기 상대 온도차를 연산하여, 상기 각 감시 영역의 온도를 산출하고, 산출 결과를 출력하는 산출 회로와,
    상기 감시 영역 내를 기지의 기준 온도로 설정하고, 그 기준 온도로 설정된 상기 감시 영역 내의 열량을 측정했을 때의 상기 산출 회로로부터의 산출 결과와 상기 기준 온도와의 차에 해당하는 보정 정보를 유지하는 유지 회로를 구비하고,
    측정 결과는, 상기 보정 정보에 따라, 상기 산출 결과를 수정하여 획득하되,
    온도 측정을 복수회 행하여, 상기 산출 회로로부터의 결과에 기초하여, 온도 특성을 나타내는 함수를 최소 제곱법을 이용하여 구하고, 그 함수에 의해, 상기 산출 회로로부터의 온도를 보정하는 것을 특징으로 하는 온도 보정 처리 장치.
  2. 감시 영역을 분할하여 감시하도록 배치되고, 상기 감시 영역 내의 열량을 측정하는 복수의 수광 유닛을 갖는 온도 보정 처리 장치로서,
    상기 수광 유닛마다 분할된 각각의 상기 감시 영역과의 상대 온도차를 비접촉에 의해 측정하는 수광부와,
    상기 수광부 자신의 온도를 측정하는 온도 측정 회로와,
    상기 온도 측정 회로로부터 온도와 상기 상대 온도차를 연산하여, 상기 각 감시 영역의 온도를 산출하고, 산출 결과를 출력하는 산출 회로와,
    상기 감시 영역 내를 기지의 기준 온도로 설정하고, 그 기준 온도로 설정된 상기 감시 영역 내의 열량을 측정했을 때의 상기 산출 회로로부터의 산출 결과와 상기 기준 온도와의 차에 해당하는 보정 정보를 유지하는 유지 회로를 구비하고,
    측정 결과는, 상기 보정 정보에 따라, 상기 산출 결과를 수정하여 획득하되,
    상기 산출 회로로부터의 제1 산출 결과 및, 상기 산출 회로로부터의 제2 산출 결과를 연결하는 직선을 이용하여, 온도 보정을 행하는 것을 특징으로 하는 온도 보정 처리 장치.
  3. 감시 영역을 분할하여 감시하도록 배치되고, 상기 감시 영역 내의 열량을 측정하는 복수의 수광 유닛을 갖는 온도 보정 처리 장치로서,
    상기 수광 유닛마다 분할된 각각의 상기 감시 영역과의 상대 온도차를 비접촉에 의해 측정하는 수광부와,
    상기 수광부 자신의 온도를 측정하는 온도 측정 회로와,
    상기 온도 측정 회로로부터 온도와 상기 상대 온도차를 연산하여, 상기 각 감시 영역의 온도를 산출하고, 산출 결과를 출력하는 산출 회로와,
    상기 감시 영역 내를 기지의 기준 온도로 설정하고, 그 기준 온도로 설정된 상기 감시 영역 내의 열량을 측정했을 때의 상기 산출 회로로부터의 산출 결과와 상기 기준 온도와의 차에 해당하는 보정 정보를 유지하는 유지 회로를 구비하고,
    측정 결과는, 상기 보정 정보에 따라, 상기 산출 결과를 수정하여 획득하되,
    각각 상이한 2개의 기지의 제1 온도와, 제2 온도로서, 상기 감시 영역내를 기지의 기준 온도로 설정하고, 상기 산출 회로로부터의 산출 결과를, 제1 기준 산출 결과, 제2 기준 산출 결과로 하고,
    상기 제1 기준 산출 결과와, 상기 제2 기준 산출 결과를 연결한 직선의 기울기를 구하여, 상기 수광부의 온도를 측정할 때마다, 상기 직선의 관계를 이용하여, 상기 감시 영역의 온도를 예측하는 것을 특징으로 하는 온도 보정 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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