KR101518967B1 - 적외선 온도 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적외선 온도 측정 장치에 관한 것으로, 본 실시예에 따른 적외선 온도 측정장치는 하우징, 하우징에 수용되는 온도 측정부, 온도 측정부에 결합되는 적외선 렌즈, 하우징의 개구에 결합되고 적외선 렌즈가 고정되는 고정부재 및 고정부재의 일단에 결합되어 하우징 주변의 열을 흡수하고 온도 측정부에 적외선을 방사하는 흑체 소스로 이루어진 열 흡수 부재를 포함한다.

Description

적외선 온도 측정 장치{INFRAED TEMPERATURE MEASURING DEVICE}
본 발명은 적외선 온도 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 물체의 온도를 측정하는 장치는 접촉식 온도 측정 장치와 비접촉식 온도 측정 장치로 구분된다.
접촉식 온도 측정 장치는 온도 측정 센서를 물체에 직접 접촉시켜 물체의 온도를 측정하기 위해 이용된다.
반면, 비접촉식 온도 측정 장치는 물체에서 방사되는 열 에너지를 이용하여 온도를 측정하므로 접촉식 온도 측정장치보다 빠른 온도 측정 및 고온의 물체에 대한 온도 측정과 움직이는 물체에 대한 온도 측정이 가능한 장점이 있다.
비접촉식 온도 측정 장치로는 물체에서 방사되는 적외선량을 측정하여 측정 대상물의 온도를 측정하는 적외선 온도 측정장치가 널리 이용되고 있다.
일반적으로 적외선 온도 측정장치에는 물체로부터 방출되는 적외선 파장을 감지하여 전압으로 변환하는 써모파일 센서로 구성된 적외선 센서부가 이용된다.
다만, 적외선 온도 측정장치에 사용되는 주변 회로 및 전자 부품들에서 발생되는 열 및 전자파 또는 적외선 측정장치의 주변에서 발생되는 열 및 전자파 등에 의하여 적외선 온도 측정장치의 온도 측정 감도가 영향을 받을 수 있다.
따라서, 열 및 전자파에 의해 영향을 받은 적외선 온도 측정장치에 의해 측정된 목표물의 온도와 실제 목표물의 온도가 일치하지 않는 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일 측면은 외부 환경에 영향을 받지 않고 목표물의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 적외선 온도 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 온도 측정 장치는 하우징, 하우징에 수용되는 온도 측정부, 온도 측정부에 결합되는 적외선 렌즈, 하우징의 개구에 결합되고 적외선 렌즈가 고정되는 고정부재 및 고정부재의 일단에 결합되어 하우징 주변의 열을 흡수하고 온도 측정부에 적외선을 방사하는 흑체 소스로 이루어진 열 흡수 부재를 포함한다.
또한, 온도 측정부는 열 흡수 부재에서 방사된 적외선으로 무보정 온도를 측정할 수 있다.
또한, 온도 측정부는 무보정 온도를 측정하는 적외선 온도 측정부 및 하우징 주변의 공간 온도를 측정하는 공간 온도 측정부를 포함할 수 있다.
또한, 온도 측정부는 무보정 온도와 공간 온도를 입력 받아 무보정 온도와 공간 온도의 차이를 비교하는 온도 비교부 및 무보정 온도와 공간 온도의 차이를 입력 받아 무보정 온도가 공간온도와 일치 되도록 적외선 온도 측정부를 보정하는 센서 보정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 적외선 온도 측정부는 열 흡수 부재가 고정부재의 일단에서 분리된 후, 목표물에서 방사되는 적외선으로 목표물의 온도를 측정할 수 있다.
또한, 하우징의 외주면에 설치되어 적외선 온도 측정부가 작동 되도록 조작되는 스위치 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 흑체 소스는 알루미늄 블랙, 골드 블랙 및 카본 블랙 중 하나일 수 있다.
또한, 흑체 소스 중 하나가 열 흡수 부재의 표면에 증착 또는 코팅될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 적외선 온도 측정 장치에 의하면, 열 및 전자파 등에 영향을 받은 적외선 온도 측정 장치의 온도 측정 감도를 보정하여 목표물의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 온도 측정 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 적외선 온도 측정 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도1에서 III-III선을 따라 잘라본 단면도이다.
도 4는 도 1의 적외선 온도 측정 장치의 온도 측정부를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 1의 적외선 온도 측정 장치의 작동 과정을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 온도 측정 장치의 사시도이고, 도 2 는 도 1의 적외선 온도 측정 장치의 분해 사시도이며, 도3 은 도 1에서 III-III선을 따라 잘라본 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 온도 측정장치(100)는 하우징(10), 하우징(10)에 결합되는 고정부재(20), 고정부재(20)에 결합되는 열 흡수 부재(30), 하우징에 수용되는 온도 측정부(40) 및 온도 측정부(40)에 결합되는 적외선 렌즈(50)를 포함한다.
보다 상세하게는, 본 실시예에 따른 하우징(10)은 하우징 몸체(11), 하우징 몸체(11)의 일 단에 형성되는 하우징 플랜지(12), 온도 측정부(40)가 삽입되는 개구(13), 하우징 몸체(11)에 결합되는 스위치 유닛(14) 및 하우징 몸체(11)의 내측에 형성되는 하우징 결합홈(15)을 포함한다.
또한, 본 실시예에 따른 스위치 유닛(14)과 온도 측정부(40)는 스위치 유닛(14)과 온도 측정부(40) 사이에 설치되는 연결부재(16)에 의하여 전기적으로 연결된다.
본 실시예에 따른 고정부재(20)는 나사산(22)이 형성된 고정부재 몸체(21), 고정부재 몸체(21)의 일단에 형성된 고정부재 플랜지(23), 고정부재 몸체(21)의 일단에서 돌출되고 고정부재 결합홈(24)이 형성된 고정부재 고정부(25) 및 고정부재 몸체(21)를 관통하여 형성되는 관통홀(26)을 포함한다.
본 실시예에 따른 고정부재(20)는 고정부재 고정부(25)가 하우징(10)의 개구(13)에 삽입되고 하우징(10)의 내측에 형성된 하우징 결합홈(15)에 고정부재 결합홈(24)이 나사 결합 방식으로 결합되어 하우징(10) 플랜지(12)와 고정부재 플랜지(23)가 서로 맞닿은 상태로 하우징(10)에 고정된다.
또한, 고정부재 몸체(21)의 외주면에 형성된 나사산(22)에는 지지부재(미도시)가 결합될 수 있다.
이때, 지지부재는 벽 등의 특정 장소에 고정되며, 고정부재 몸체(21)는 고정부재 몸체(21)의 외주면에 형성된 나사산(22)에 의하여 지지부재를 축으로 이동한다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 고정부재 몸체(21)의 이동에 의하여 적외선 온도 측정장치(100)와 목표물과의 거리의 조절이 가능하다.
본 실시예에 따른 열 흡수 부재(30)는 열 흡부 부재 몸체(31) 및 열 흡부 부재 몸체(31)의 일측에 형성되는 열 흡수 부재 고정홈(32)을 포함한다.
여기서, 본 실시예에 따른 열 흡수 부재(30)는 하우징(10)의 개구(13)의 반대쪽에 위치하는 고정부재(20)의 일단에 열 흡수 부재 고정홈(32)이 결합되어 고정될 수 있다.
이때, 열 흡수 부재 고정홈(32)에는 고정부재 몸체(21)의 나사산(22)에 나사 결합될 수 있다.
다만, 열 흡수 부재(30)는 고정부재 몸체(21)의 일단에 나사 결합되는 것에 한정되지 않고 억지 끼움 방식으로 결합되는 것도 가능하다.
본 실시예에 따른 열 흡수 부재(30)는 흑체 소스로 이루어진다.
보다 상세하게는, 본 실시예에 따른 흑체 소스는 알루미늄 블랙, 골드 블랙 및 카본 블랙 중 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면 열 흡수 부재 몸체(31) 전체가 흑체로 이루어지거나 흑체 소스 중 하나가 열 흡수 부재 몸체(31)의 표면에 증착 또는 코팅될 수 있다.
본 실시예에 따른 적외선 렌즈(50)는 온도 측정부(40)에 결합되는 적외선 렌즈 케이스(51) 및 렌즈부(52)를 포함한다.
본 실시예에 따르면, 열 흡수 부재(30)에서 하우징(10)과 목표물 사이의 공간의 열이 흡수되고 적외선 렌즈(50)의 렌즈부(52)를 통하여 열 흡수 부재(30)에서 발생된 적외선이 온도 측정부(40)로 방사된다.
이하에서는 보정되지 않은 상태의 온도 측정부(40)에서 흑체로 이루어진 열 흡수 부재(30)에서 방사된 적외선으로 무보정 온도(NONCORRECTED TEMPERATUR)(NT)를 측정하고, 무보정 온도(NT)와 하우징(10) 주변의 공간 온도(SPACE TEMPERATURE)(ST)를 이용하여 온도 측정부(40)의 온도 측정 감도를 보정하는 것에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 도 1의 적외선 온도 측정장치의 온도 측정부를 나타내는 블록도이고, 도 5는 도 1의 적외선 온도 측정장치의 작동 과정을 나타내는 흐름도이다.
본 실시예에 따른 온도 측정부(40)는 적외선 온도 측정부(41), 공간 온도 측정부(42), 온도 비교부(43) 및 센서 보정부(44)를 포함한다.
본 실시예에 따른 적외선 온도 측정부(41)에서는 목표물에서 방출되어 적외선 렌즈(50)를 통과하는 적외선의 양에 따라 목표물의 온도가 측정된다.
여기서, 적외선 온도 측정부(41)는 써모파일 센서로 구성될 수 있다.
보다 상세하게는, 본 실시예에 따른 적외선 온도 측정부(41)는 열 흡수 부재(30)가 고정부재(20)의 일단에서 분리된 상태에서 목표물에서 적외선 온도 측정부(41)로 방사되는 적외선으로 목표물의 온도를 측정한다.
다만, 적외선 온도 측정부(41)가 적외선 온도 측정 장치(100) 또는 적외선 온도 측정 장치(100) 주변에서 발생되는 열 및 전자파에 영향을 받으면 목표물의 정확한 온도를 측정할 수 없다.
즉, 열 및 전자파에 의해 적외선 온도 측정부(41)의 온도 측정 감도가 낮아지거나 높아져 목표물에서 방출되는 적외선의 양에 상응하는 온도가 측정되지 않고 목표물의 실제온도와 측정된 온도 사이에 오차가 발생될 수 있다.
결국, 적외선 온도 측정부(41)에서 목표물의 정확한 온도를 측정하기 위해서는 목표물의 실제온도와 적외선 온도 측정부(41)에 측정된 온도가 일치 되도록 적외선 온도 측정부(41)를 보정할 필요가 있다.
본 실시예에 따르면 온도 비교부(43) 및 센서 보정부(44)에 의하여 적외선 온도 측정부(41)의 온도 측정 감도를 보정할 수 있다.
본 실시예예 따른 적외선 온도 측정부(41)에서는 열 흡수 부재(30)에서 방사된 적외선으로 무보정 온도(NT)가 측정된다.
보다 상세하게는, 스위치 유닛(14)을 온도 비교부(43)와 센서 보정부(44)가 작동되도록 조작하고 열 흡수 부재(30)를 고정부재(20)의 일단에 결합시키면, 열 흡수 부재(30)에 하우징(10) 주변의 공간의 열을 흡수되어 적외선이 적외선 온도 측정부(41)로 방사되어 적외선 온도 측정부(41)에서는 무보정 온도(NT)가 측정된다.
여기서, 무보정 온도(NT)는 보정되기 전의 적외선 온도 측정부(41)에 의하여 측정된 온도이다.
이렇게 측정된 무보정 온도(NT)는 적외선 온도 측정부(41)에서 온도 비교부(43)로 전달된다.
또한, 본 실시예에 따른 공간 온도 측정부(42)에서는 하우징(10) 주변의 공간 온도(ST)가 측정된다.
여기서, 본 실시예에 따른 공간 온도 측정부(42)는 적외선 온도 센서 보다 열이나 전자파에 의해 온도 측정 오차가 작게 발생되는 서미스터(Thermister)와 같은 접촉식 온도 센서로 구성된다.
따라서, 본 실시예에 따른 공간 온도 측정부(42)에서 측정된 공간 온도(ST)는 공간의 실제 온도와 일치한다.
이렇게 공간 온도 측정부(42)에서 측정된 공간 온도(ST)는 온도 비교부(43)로 전달되어, 적외선 온도 측정부(41)에서 측정된 무보정 온도(NT)와 비교된다.
이때, 무보정 온도(NT)와 공간 온도(ST)가 일치하지 않으면 무보정 온도(NT)와 공간 온도(ST)의 차가 센서 보정부(44)로 전달된다.
또한, 센서 보정부(44)에서는 무보정 온도(NT)와 공간 온도(ST)의 차에 따른 적외선 온도 측정부(41)의 센서 보정 값이 계산된다.
따라서, 센서 보정부(44)에서 계산된 센서 보정 값은 적외선 온도 센서부(41)에 전달되어 적외선 온도 센서부(41)의 온도 측정 감도가 보정된다.
예를 들면, 보정 전 적외선 온도 측정부(41)에서 측정된 무보정 온도(NT)가 23°C이고 공간 온도 측정부(42)에서 측정된 공간 온도(ST)가 25°C 라면, 센서 보정부(44)에서는 무보정 온도(NT)와 공간 온도(ST) 차이인 2°C를 반영하여 센서 보정 값을 계산하고 적외선 온도 측정부(41)로 센서 보정 값을 전달하여 온도 측정 감도가 보정된다.
결국, 본 실시예에 따르면 적외선 온도 측정부(41)에서 측정되는 무보정 온도(NT)가 공간 온도 측정부(43)에서 측정되는 공간 온도(ST)와 일치되도록 되도록 적외선 온도 측정부(41)의 온도 측정 감도가 보정된다.
이하에서는 도 5를 참고하여 본 실시예에 따른 적외선 온도 측정 장치(100)의 목표물 온도 측정 과정을 보다 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 적외선 온도 측정 장치(100)에 의한 목표물 온도 측정은 공간 온도 측정 단계(S10), 무보정 온도 측정 단계(S20), 무보정 온도(NT)와 공간 온도(ST)를 비교하는 단계(S30) 및 무보정 온도(NT)와 공간 온도(ST)가 같을 경우 무보정된 적외선 온도 측정부(41)로 목표물의 온도를 측정하는 단계(S40)를 포함한다.
또한, 본 실시예에 따른 적외선 온도 측정 장치(100)에 의한 온도 측정은 무보정 온도(NT)와 공간 온도(ST)가 다를 경우 무보정 온도(NT)와 공간 온도(ST)의 차이에 따른 센서 보정 값을 계산하는 단계(S50), 센서 보정 값에 따라 적외선 온도 측정부를 보정하는 단계(S60) 및 보정된 적외선 온도 측정부(41)로 목표물의 온도를 측정하는 단계(S70)를 포함한다.
본 실시예에 따른 공간 온도 측정 단계(S10)에서는 공간 온도 측정부(42)에 의해 하우징(10) 주위의 공간 온도(ST)가 측정된다.
또한, 무보정 온도 측정 단계(S20)에서는 열 흡수 부재(30)가 고정부재(20)의 일단에 결합된 상태에서 적외선 온도 측정부(41)에 의해 열 흡수 부재(30)에서 방사된 적외선에 따라 무보정 온도(NT)가 측정된다.
또한, 공간 온도(ST)와 무보정 온도(NT)를 비교 단계(S30)에서는 적외선 온도 측정부(41)에서 측정된 무보정 온도(NT)와 공간 온도 측정부(42)에서 측정된 공간 온도(ST) 각각이 온도 비교부(43)에 전달되어 비교된다.
이때, 공간 온도(ST)와 무보정 온도(NT)가 일치하면 무보정된 적외선 온도 측정부(41)로 목표물의 온도를 측정하는 단계(S40)가 수행된다.
다만, 공간 온도(ST)와 무보정 온도(NT)가 일치하지 않을 경우 온도 비교부(43)에서 공간 온도(ST)와 무보정 온도(NT)의 차이를 센서 보정부(44)로 전달하여 센서 보정부(44)에서는 공간 온도(ST)와 무보정 온도(NT)의 차이에 따른 센서 보정 값을 계산하는 단계(S50)가 수행된다.
또한, 적외선 온도 측정부를 보정하는 단계(S60)에서는 센서 보정부(44)에서 계산된 센서 보정 값으로 적외선 온도 측정부(41)의 온도 측정 감도가 보정된다.
또한, 보정된 적외선 온도 측정부(41)에 의하여 목표물의 온도를 측정하는 단계(S70)가 수행되어 목표물의 온도가 측정된다.
따라서, 본 실시예에 따른 적외선 온도 측정 장치에 의하면, 적외선 온도 측정 장치의 온도 측정 감도를 실제 온도와 일치하는 값이 출력되도록 보정할 수 있으므로 열, 전자파 및 실시 환경 등에 영향을 받지 않고 목표물의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.
다만, 본 실시예에 따른 적외선 온도 측정 장치(100)는 무보정 온도 측정 단계(S20) 및 무보정 온도(NT)와 공간 온도(ST)를 비교하는 단계(S30)를 수행하지 않고, 공간 온도 측정 단계(S10)에서 도 5에 도시된 제1 라인(L1)을 따라 무보정된 적외선 온도 측정부로 목표물의 온도를 측정하는 단계(S40)를 수행하는 것도 가능하다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100: 적외선 온도 측정 장치 10: 케이싱
11: 케이싱 몸체 12: 케이싱 플랜지
13: 개구부 14: 스위치 유닛
15: 케이싱 결합홈 16: 연결 부재
20: 고정부재 21: 고정부재 몸체
22: 나사산 23: 고정부재 플랜지
24: 고정부재 결합홈 25: 고정부재 고정부
26: 관통홀 30: 열 흡수 부재
31: 열 흡수 부재 몸체 32: 열 흡수 부재 고정홈
40: 온도 측정부 41: 적외선 온도 측정부
42: 공간 온도 측정부 43: 온도 비교부
44: 센서 보정부 50: 적외선 렌즈
51: 적외선 렌즈 케이스 52: 렌즈부

Claims (8)

  1. 하우징;
    상기 하우징에 수용되는 온도 측정부;
    상기 온도 측정부에 결합되는 적외선 렌즈;
    상기 하우징의 개구에 결합되고 상기 적외선 렌즈가 고정되는 고정부재; 및
    상기 고정부재의 일단에 결합되어 상기 하우징 주변의 열을 흡수하고 상기 온도 측정부에 적외선을 방사하는 흑체 소스로 이루어진 열 흡수 부재를 포함하고,
    상기 온도 측정부는,
    상기 열 흡수 부재에서 방사된 상기 적외선으로 무보정 온도를 측정하며, 상기 무보정 온도를 측정하는 적외선 온도 측정부, 상기 하우징 주변의 공간 온도를 측정하는 공간 온도 측정부, 상기 무보정 온도와 상기 공간 온도를 입력 받아 상기 무보정 온도와 상기 공간 온도의 차이를 비교하는 온도 비교부 및 상기 무보정 온도와 상기 공간 온도의 차이를 입력 받아 상기 무보정 온도가 상기 공간온도와 일치 되도록 상기 적외선 온도 측정부를 보정하는 센서 보정부를 포함하는 적외선 온도 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 적외선 온도 측정부는,
    상기 열 흡수 부재가 상기 고정부재의 일단에서 분리된 후, 목표물에서 방사되는 적외선으로 상기 목표물의 온도를 측정하는 적외선 온도 측정 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징의 외주면에 설치되어 상기 적외선 온도 측정부가 작동 되도록 조작되는 스위치 유닛을 더 포함하는 적외선 온도 측정 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 흑체소스는 알루미늄 블랙, 골드 블랙 및 카본 블랙 중 하나인 적외선 온도 측정 장치.
  8. 제8 항에 있어서,
    상기 흑체 소스 중 하나가 열 흡수 부재의 표면에 증착 또는 코팅되는 적외선 온도 측정 장치.
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