KR970700314A - 비접촉 능동 온도센서(noncontact active temperature sensor) - Google Patents

비접촉 능동 온도센서(noncontact active temperature sensor) Download PDF

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Abstract

원격 물체의 온도를 측정하기 위한 비접촉 능동 적외선 센서(1)는 두개로 나누어진 감지소자(6,7)가 제공된다. 제1소자(6)는 원격 물체에 노출되어 방사성 플럭스를 설정한다. 제2소자(7)는 제1소자(6)와 동일한 국부 환경에서 구성되나 원격 물체로부터 방사로부터 격리된다. 소자(6,7)의 열전달은 비교되고 원격 물체가 갖는 플럭스에 대응하는 열전달 성분은 분리되어 온도 신호로 변환한다. 센서 시스템은 센서소자(6,7)를 열적을 분리시키면서 두드러진 열전달을 정확하게 제어하기 위해 센서소자(6,7)상에 개별 열적 제어 유닛(34,38)을 내장한다. 이는 원격 물체의 온도를 좀더 정확하게 읽어낼 수 있게 한다.

Description

비접촉 능동 온도센서(NONCONTACT ACTIVE TEMPERATURE SENSOR)
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
도1은 2개의 감지 소자를 갖는 AFIR 센서의 횡단면도이고, 도2는 공통의 스펭서에 의해 지지되는 2개이 감지 소자를 갖는 감지 조립체를 나타내는 도면이고, 도3은 원통형 광학 가이드를 갖는 센서를 나타내는 도면이고, 도4는 포물선형 광학 가이드를 갖는 센서를 나타내는 도면이고, 도5는 원추형 광학 가이드를 갖는 센서를 나타내는 도면이고, 도6은 공통의 지지체에 의해 고정된 2개의 AFIR 감지 소자를 나타내는 도면이고, 도7은 기판의 한쪽 표면상에 다수의 층을 갖는 AFIR 감지 소자의 횡단면도이고, 도8은 축 접촉부를 갖는 분리된 온도 센서를 갖는 감지 소자의 횡단면도이고, 도9는 표면 접촉부를 갖는 분리된 온도 센서를 갖는 감지 소자의 횡단면도이고, 도10은 기판의 양쪽 표면 상에 다수의 층을 갖는 감지 소자의 횡단면도이고, 도11은 제어 회로에 부착된 2개의 센서의 블록도이며, 도12는 직접회로를 갖는 센서 어셈블리이다.

Claims (33)

  1. 원격표면 온도의 비접촉 측정을 위한 센서 시스템에 있어서, 미리 결정된 소정의 주파수 범위에 대응하는 센서 하우징을 통한 열방사 결합을 가능하게 하는 광통로를 갖는 센서 하우징 수단과; 상기 광통로를 통하여 열방사를 받아들이기 위한 상기 센서 하우징내의 센서어셈블리 수단을 포함하는데, 상기 어셈블리 수단은 상기 열적 방사에 노출된 방사소자와 보상소자를 포함하고 상기 방사소자와 보상소자는 낮은 열전도성 장벽에 의해 서로 열적으로 절연되며 독립된 기판상에 각각 분리되어 장착되며, 상기 방사소자 및 보상 소자는 소자 온도의 독립된 제어를 위해 분리된 온도 제어 수단에 각각 연결되며, 상기 방사 소자에 접속된 상기 온도 제어 수단은 상기 원격 표면과 상기 방사 소자간에 존재하는 방사열 플럭스에 대응하는 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 원격 표면은 상기 방사소자에 광학적으로 결합되며 상기 보상소자로부터 광학적으로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 방사열 플럭스를 상기 원격 표면에 대한 온도로 변환시키는 신호 처리 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 보상소자는 상기 하우징의 내부 반사표면에 광학적으로 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 방사소자는 동작 파장에서 높은 방사율을 갖는 노출된 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  6. 제2항에 있어서, 상기 보상소자 및 방사소자 기판은 거의 동일한 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  7. 제2항에 있어서, 상기 보상소자 및 방사소자는 각각 저항성 히터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 방사소자 및 상기 보상소자용 상기 저항성 히터는 각 소자 온도에 따라 온도 제어회로에 의해 동작되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 온도 제어 수단은 상기 방사소자 및 보상소자용 열 센서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 열 센서 및 상기 저항성 히터는 상기 방사소자 기판의 대향측면상에 위치하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 열 센서 및 상기 저항성 히터는 항기 보상 소자기판의 대향측면상에 위치하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  12. 제2항에 있어서, 상기 방사소자 및 보상소자는 가스로 충전된 공간에 의해 분리되어 있는 독립적 기판상에 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 방사소자 기판은 낮은 열전도율을 갖는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  14. 원격 물체의 온도를 판정하는 장치에 있어서, 소자들이 열적으로 분리되도록 낮은 전도율의 열장벽에 의해 서로 분리되는 제1센서소자 및 제2센서소자를 포함하는 방사 감지 센서 어셈블리와; 상기 방사 감지 센서 어셈블리를 감싸는 센서 하우징 수단을 포함하는데, 상기 하우징은 제1센서 소자와 적외선 방사전달을 가능하게 하고 상기 제2센서 소자 및 상기 하우징의 외부에 있는 방사소스간의 적외선 방사전달을 금지하는 적외선 방사통로를 포함하고, 상기 센서 하우징 수단이 상기 제1 및 제2센서소자상태에 따라 실질적으로 동일한 전도성 및 대류성 열플럭스를 나타내기 위한 환경을 추가로 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 및 제2센서소자는 각각 제1 및 제2 개별 제어 히터소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 및 제2센서 소자는 각각 분리된 기판 수단에 장착되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 기판수단은 상기 제2기판수단과 간격져서 이들간의 전도성 열전달을 금지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제14항에 있어서, 상기 제1센서소자는 전기적 절연층이 사이에 삽입된 다수의 저항층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제15항에 있어서, 상기 제1 및 제2 히터소자를 제어하는 온도 보상회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 및 제2센서소자는 각각 열적으로 결합된 제1 및제 2온도 센서 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 온도 보상회로는 상기 온도 센서수단으로부터 온도신호를 수신하고 상기 신호와 기준신호를 비교하여 보상 출력신호를 제공하는데, 상기 출력신호는 상기 제1 및 제2센서소자의 상기 히터소자로의 제2출력과 상기 제1센서소자의 제3히터소자로의 제1출력을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1출력은 상기 제1센서소자의 방사열 플럭스값에 대응하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제14항에 있어서, 상기 적외선 방사통로는 상기 원격물체의 미리 선택된 뷰필드를 제공하기 위해 광학 가이드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 광학 가이드는 협폭의 뷰필트를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제14항에 있어서, 상기 방사통로는 상기 원격 물체의 협폭의 뷰틸드를 설정하기 위해 비이미지 집신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 원격 물체와 접속하기 않고서 원격 물체의 온도를 측정하는 방법에 있어서, 상기 원격 물체와 센서 어셈블리간에 적외선 방사 경로를 설정하는 단계를 포함하는데 상기 센서 어셈블리는 제1센서소자와 제2센서소자를 포함하며; 상기 적외선 방사경로가 상기 제1센서소자를 향하도록 하며 상기 제2센서소자를 상기 원격 물체와의 적외선 전달로부터 격리시키는 단계와; 상기 제1센서소자에 의해 표시되는 모든 전도성 및 대류성 열전달 성분이 상기 제2센서소자에 의해 동시에 나타내도록 상기 센서 어셈블리주위에 국부 환경을 설정하는 단계와; 상기 제1센서소자를 상기 제2센서소자로부터 열적으로 분리시키며 상기 제1센서소자 및 상기 제2센서소자의 온도를 독립적으로 제어하는 단계와; 상기 제1센서소자로의 열적 제어신호를 측정하여 상기 신호를 상기 원격 물체의 온도에 대응하는 값으로 변환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 국부환경은 상기 제1 및 제2센서소자를 감싸는 센서 어셈블리 하우징에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 적외선 방사경로는 상기 제1센서소자상의 상기 적외선 방사에 미리 선택된 소정의 뷰필드를 제공하기 위해 상기 하우징의 분리된 광학 윈도우를 사용하여 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 하우징은 상기 제2센서소자로의 노출을 위해 높은 반사율의 내측표면을 포함하는 것을 특징으로하는 방법.
  30. 제27항에 있어서, 상기 제1센서소자는 제1열 센서 및 제1열적 제어회로에 의해 제어되는 제1저항성 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 제2열적 제어회로는 제2열 센서 및 상기 제2센서소자의 제2저항성 히터에 접속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 열적 제어회로는 각각 온도 유도성 전압과 각 센서소자에 대한 기준전압 값을 비교하여 상기 비교의 상이함을 보정하기 위해 상기 각 센서소자의 저항성 히터에 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제26항에 있어서, 상기 제1 및 제2센서수단은 대략 동일한 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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