WO2016098938A1 - 적외선 센서 교정용 흑체조립체 및 이를 포함하는 흑체 온도조절 시스템 - Google Patents

적외선 센서 교정용 흑체조립체 및 이를 포함하는 흑체 온도조절 시스템 Download PDF

Info

Publication number
WO2016098938A1
WO2016098938A1 PCT/KR2014/012904 KR2014012904W WO2016098938A1 WO 2016098938 A1 WO2016098938 A1 WO 2016098938A1 KR 2014012904 W KR2014012904 W KR 2014012904W WO 2016098938 A1 WO2016098938 A1 WO 2016098938A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
black body
temperature
body plate
plate
rear surface
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/012904
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
조혁진
서희준
박성욱
문귀원
Original Assignee
한국항공우주연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국항공우주연구원 filed Critical 한국항공우주연구원
Publication of WO2016098938A1 publication Critical patent/WO2016098938A1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • G01J5/0003—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter
    • 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
    • G01J5/0003—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter
    • G01J5/0007—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter of wafers or semiconductor substrates, e.g. using Rapid Thermal Processing

Definitions

  • the present invention relates to a blackbody assembly for calibrating an infrared sensor, and a blackbody temperature control system including the same. More specifically, the temperature reference is a blackbody assembly for calibrating an infrared sensor for ensuring accuracy of an infrared sensor for contactless temperature measurement. It relates to a black body temperature control system comprising the same.
  • the calibration of the infrared sensor 10 should be performed in a state of looking at an object that knows a reference value (true value).
  • the reference value at this time is a black body (e.g., Black Body) whose emissivity ⁇ is close to 1, and if the temperature of the black body 20 is known, the infrared sensor 10 is provided by providing a reference value to the infrared sensor 10. You can calibrate the values you measure.
  • the black body 20 should have an emissivity close to 1, and should be capable of uniform temperature change over the entire black body surface for calibration at various temperatures.
  • thermoelectric element capable of a temperature deviation of about 70 degrees Celsius is equipped with a limited temperature range that can be variable infrared sensor (10 There was a problem that there is a limit to the correctable operating temperature range.
  • Patent Publication No. 10-1050170 July 12, 2011
  • an object of the present invention is to simultaneously arrange the heater unit for heating and the thermoelectric cooler for driving the cooling on the rear surface of the black body plate providing a reference value to the infrared sensor, calibration required
  • a black body assembly for calibrating an infrared sensor and a black body temperature control system including the same, which may heat or cool a black body plate according to the temperature value, thereby greatly expanding the calibrated operating temperature range of the infrared sensor.
  • the front surface is disposed opposite to the infrared sensor 10 and the black body plate 110 for emitting infrared rays that vary according to the temperature change;
  • a heater part 120 closely disposed on the rear surface of the black body plate 110 to heat the black body plate 110 by driving heat according to a control signal;
  • a thermoelectric cooler 130 disposed in close contact with the rear surface of the heater 120 and cooling the black body plate 110 by cooling driving according to a control signal.
  • the black body plate 110, the heat diffusion plate 111 made of a thermally conductive material is disposed on the rear surface, the heater unit 120 is arranged in close contact with the rear surface of the heat diffusion plate 111 and the thermal diffusion plate ( The black body plate 110 may be cooled through the 111.
  • the heater unit 120 may be formed by the first heat dissipation adhesive plate 121 disposed between the rear surface of the heat diffusion plate 111 and the front surface of the heater unit 120.
  • the thermoelectric cooler 130 is disposed to be in close contact with a rear surface of the thermoelectric cooler 130 by using a second heat dissipation adhesive plate 131 disposed between the rear surface of the heater 120 and the cooling surface of the thermoelectric cooler 130.
  • the heater unit 120 may be bonded to be in close contact with the rear surface of the heater unit 120.
  • the black body temperature control system for achieving the above object, the front surface is opposed to the infrared sensor 10 and the black body plate 110 for emitting infrared rays that vary according to the temperature change, and the black body Closely arranged on the rear surface of the plate 110, the heater unit 120 for heating the black body plate 110 by driving heat generation according to the control signal, and closely arranged on the rear surface of the heater unit 120 and cooled in accordance with the control signal
  • a black body assembly 100 including a thermoelectric cooler 130 for driving and cooling the black body plate 110;
  • a temperature sensor 200 disposed on a rear surface of the black body plate 110 to measure a temperature of the black body plate 110;
  • a controller 300 for driving control of the heater unit 120 and the thermoelectric cooler 130 to maintain the black body plate 110 at a set calibration temperature according to the temperature sensing information measured by the temperature sensor 200.
  • control unit 300 may include a thermostat 310 that automatically operates the heater unit 120 or the thermoelectric cooler 130 when the temperature of the black body plate 110 deviates from the set calibration temperature. have.
  • thermoelectric cooler 130 has a heat dissipation fin 132 for extending the surface area in the rear position and a cooling fan 133 for providing a cool air flow to the heat dissipation fin 132 are disposed, respectively, of the heater unit 120
  • the control unit 300 is electrically connected to the cooling fan 133 and the thermoelectric contact 134, respectively, Driving power may be supplied to the cooling fan 133 by using thermoelectric power output from the thermoelectric contact point 134.
  • the heater unit 120 that generates heat and drives the thermoelectric cooler 130 that drives the cooling is simultaneously disposed on the rear surface of the black body plate 110 providing a reference value to the infrared sensor 10, and the black body according to the required calibration temperature value.
  • the plate 110 may be heated or cooled to significantly extend the correctable operating temperature range of the infrared sensor 10.
  • the black body plate 110 is a thermal diffusion plate 111 made of a thermally conductive material such as copper (Cu) is disposed on the rear, the heater unit 120 is in close contact with the rear of the thermal diffusion plate 111 thermal diffusion plate Since the black body plate 110 may be cooled through the 111, the temperature may be evenly transmitted with respect to the entire area of the black body plate 110, and thermal conductivity may be increased.
  • a thermal diffusion plate 111 made of a thermally conductive material such as copper (Cu) is disposed on the rear, the heater unit 120 is in close contact with the rear of the thermal diffusion plate 111 thermal diffusion plate Since the black body plate 110 may be cooled through the 111, the temperature may be evenly transmitted with respect to the entire area of the black body plate 110, and thermal conductivity may be increased.
  • the heater unit 120 is in close contact with the rear surface of the heat diffusion plate 111 through the first heat-radiating adhesive plate 121 disposed between the rear surface of the heat diffusion plate 111 and the front surface of the heater unit 120.
  • the thermoelectric cooler 130 may be disposed to be bonded to each other, and the thermoelectric cooler 130 may be disposed between the rear surface of the heater 120 and the second heat dissipation adhesive plate 131 disposed between the cooling surfaces of the thermoelectric cooler 130. Since the contact surfaces of the members 111, 120, and 130 may be unevenly contacted, the air layer may be prevented from being formed between the contact surfaces, and a structural adhesive function may be provided to increase the fastening force.
  • control unit 300 is provided with a thermostat 310 for automatically operating the heater unit 120 and the thermoelectric cooler 130 when the temperature of the black body plate 110 is out of the set calibration temperature and is always set for calibration. Since the temperature can be maintained, the user does not need to operate the heater unit 120 and the thermoelectric cooler 130 in accordance with the temperature change of the black body plate 110, thereby increasing the convenience of the user and increasing the stability of the calibration operation. You can.
  • thermoelectric cooler 130 outputs the thermoelectric power generated by heating according to the heat generation of the heater 120 through the thermoelectric contact 134 on one side, and the controller 300 is the thermoelectric contact 134. Since the driving power may be supplied to the cooling fan 133 by using the thermoelectric power output from the power consumption, the power consumption required to drive the cooling fan 133 may be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a state in which a black body and an infrared sensor are disposed for the calibration of a conventional infrared sensor
  • Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of the blackbody temperature control system according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Black body assembly for infrared sensor calibration according to a preferred embodiment of the present invention (hereinafter referred to as 'black body assembly 100') and a black body temperature control system including the same, a black body plate for providing a reference value to the infrared sensor 10
  • the heater unit 120 for driving heat and the thermoelectric cooler 130 for cooling driving are disposed on the rear surface of the 110 to heat or cool the black body 110 according to the required calibration temperature.
  • the black body assembly 100 is a means for providing a reference value of the temperature during the calibration operation to ensure the accuracy of the non-contact temperature measurement infrared sensor, the front surface facing the infrared sensor 10 (see FIG. 1).
  • the black body plate 110 and the black body plate 110 that emits infrared rays vary according to the temperature change, closely arranged on the rear of the black body plate 110, and generates heat in accordance with the control signal of the control unit 300 and the black body plate 110
  • a heater 120 for heating and a thermoelectric cooler 130 disposed in close contact with the rear surface of the heater 120 are cooled in accordance with a control signal to cool the black body plate 110.
  • the front surface of the black body plate 110 may be coated with a velvet (Velvet) paint to obtain an emissivity ( ⁇ ) close to 1 required for the calibration operation of the infrared sensor 10 and be processed into a concentric groove shape. Can be.
  • the black body plate 110 has a heat diffusion plate 111 made of a thermally conductive material such as copper (Cu) disposed on the rear side, and the heater unit 120 of the heat diffusion plate 111 Since the black body plate 110 can be cooled by being in close contact with the rear surface, the temperature can be evenly transmitted over the entire area of the black body plate 110 and the thermal conductivity can be increased.
  • the thermal diffusion plate 111 may be made of a material having high thermal conductivity and excellent workability, such as gold (AU), silver (Ag), and aluminum (Al), in addition to a copper material.
  • the heater unit 120 is in close contact with the rear surface of the heat diffusion plate 111 through the first heat-dissipation adhesive plate 121 disposed between the rear surface of the heat diffusion plate 111 and the front surface of the heater unit 120.
  • the thermoelectric cooler 130 may be disposed to be bonded to each other, and the thermoelectric cooler 130 may be disposed between the rear surface of the heater 120 and the second heat dissipation adhesive plate 131 disposed between the cooling surfaces of the thermoelectric cooler 130. It is preferable that the bonding is arranged in close contact with the back of the.
  • the first heat dissipation adhesive plate 121 and the second heat dissipation adhesive plate 131 can prevent the formation of an air layer between the contact surfaces while the contact surfaces of the members 111, 120, and 130 are uneven, and have a structural adhesive function. By providing fastening force can be increased.
  • thermoelectric cooler 130 has a thermoelectric element (not shown) disposed therein to simultaneously perform the endothermic action and the exothermic action according to the driving power applied from the control unit 300, but if necessary the black body plate 110 Cooling surface that is an endothermic action so as to be cooled is disposed toward the black body plate 110, the heat dissipation surface is a heat dissipation fin 132 for expansion and a cooling fan 133 for providing a cool air flow to the heat dissipation fin 132 Each is arranged.
  • the temperature sensor 200 is a sensor member for measuring the temperature of the black body plate 110 to adjust the surface temperature of the black body plate 110 to the calibration temperature of the infrared sensor 10, the rear surface of the black body plate 110 Is disposed in the measure the temperature of the black body plate 110 and transmits the measured temperature detection information to the controller 300.
  • one temperature sensor 200 is illustrated in the drawings, the present invention is not limited thereto, and a plurality of temperature sensors 200 are disposed at predetermined intervals (for example, three temperature sensors are disposed at 120 degree intervals) along the circumference of the black body plate 110. It is preferably arranged to be spaced apart from each other to compensate for the error of each temperature sensor to perform temperature control with an average value, and to be able to perform temperature control with temperature sensing information of another temperature sensor when an arbitrary temperature sensor fails.
  • the controller 300 is a microcontroller for centrally controlling the surface temperature of the black body plate 110 to be adjusted to a calibration temperature required for the calibration operation of the infrared sensor 10 according to the temperature sensing information received from the temperature sensor 200.
  • the heater unit 120 and the thermoelectric cooler 130 are driven and controlled to maintain the black body plate 110 at a set calibration temperature according to the temperature sensing information measured by the temperature sensor 200.
  • control unit 300 is provided with a memory 320 for storing a variety of data necessary for controlling the black body temperature control system, the memory 320 is compared with the temperature sensing information measured by the heater unit 120 and the thermoelectric cooler ( Reference data for driving control 130 is stored to read reference data matched based on a current temperature measurement value measured from the temperature sensor 200, and the control signal according to the reference data is transmitted to the heater unit 120 and the thermoelectric cooler ( 130) or by applying a driving power of an appropriate size according to the driving control can be respectively.
  • control unit 300 may be provided with a thermostat 310 for automatically operating the heater unit 120 or the thermoelectric cooler 130 when the temperature of the black body plate 110 is out of the set calibration temperature.
  • a thermostat 310 for automatically operating the heater unit 120 or the thermoelectric cooler 130 when the temperature of the black body plate 110 is out of the set calibration temperature.
  • control unit 300 is provided with an input unit 330 for generating a user input signal according to the user's operation to transmit the control unit 300 to set the calibration temperature or to change the set value of each member (120, 130, 200, 300, 310)
  • the control unit 300 controls various set values and calibration temperature values to be set according to a user input signal input from the input unit 330.
  • the heater unit 120 and the thermoelectric cooler 130 may be driven to control the heater body 120 and the thermoelectric cooler 130 according to the temperature of the black body plate 110 according to the temperature of the black body plate 110. Operations and procedures for converting to temperature can be facilitated.
  • thermoelectric cooler 130 may be provided to be output through the thermoelectric contact point 134 of the thermoelectric power generated in accordance with the Seebeck effect while being heated according to the heating operation of the heater unit 120.
  • control unit 300 is electrically connected to each of the cooling fan 133 and the thermoelectric contact 134 of the thermoelectric cooler 130 and uses the thermoelectric power output from the thermoelectric contact 134 to the cooling fan ( 133 may be provided to supply driving power.
  • the controller 300 may be provided with a storage battery for storing the input thermoelectric power, and a conversion circuit for boosting and converting the stored power into the form of driving power required to drive the cooling fan 133.
  • driving power may be supplied to the cooling fan 133 by using the thermoelectric power generated by the heat generation of the heater 120, power consumption required to drive the cooling fan 133 may be reduced.
  • the heater unit 120 generates heat to the rear surface of the black body plate 110 providing a reference value to the infrared sensor 10 by the respective configurations and functions of the black body temperature control system according to the preferred embodiment of the present invention as described above.
  • the thermoelectric cooler 130 for cooling and driving at the same time it is possible to heat or cool the black plate 110 according to the required calibration temperature value can greatly extend the correctable operating temperature range of the infrared sensor 10. .
  • the required calibration by selectively driving the heater unit 120 or thermoelectric cooler 130 as necessary It can be heated and cooled to temperature, reducing the time required to calibrate at various calibration temperatures.
  • Thermoelectric cooler 131 Second heat radiation adhesive plate

Abstract

본 발명에 따르면, 적외선 센서(10)에 대하여 전방면이 대향하게 배치되며 온도변화에 따라 가변되는 적외선을 방사하는 흑체판(110); 상기 흑체판(110)의 후면에 밀착배치되며 제어신호에 따라 발열구동하여 상기 흑체판(110)을 가열하는 히터부(120); 및 상기 히터부(120)의 후면에 밀착배치되며 제어신호에 따라 냉각구동하여 상기 흑체판(110)을 냉각하는 열전냉각기(130);를 포함하는 적외선 센서 교정용 흑체조립체를 개시한다.

Description

적외선 센서 교정용 흑체조립체 및 이를 포함하는 흑체 온도조절 시스템
본 발명은 적외선 센서 교정용 흑체조립체 및 이를 포함하는 흑체 온도조절 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비접촉식 온도측정용 적외선 센서의 정확도 확보를 위한 교정작업시 온도의 기준이 적외선 센서 교정용 흑체조립체 및 이를 포함하는 흑체 온도조절 시스템에 관한 것이다.
도 1에는 종래의 적외선 센서(10)의 교정을 위해 흑체(20)와 적외선 센서(10)가 배치된 상태가 도시되어 있다. 도 1을 참고하면 일반적으로 적외선 센서(10)의 교정은 기준값(참값)을 알고 있는 대상을 바라본 상태에서 이루어져야 한다. 이때의 기준값을 제공하는 것이 방사율(ε)이 1에 가까운 흑체(20,Black Body)이며, 이 흑체(20)의 온도를 알고 있으면 적외선 센서(10)에 기준값을 제공하여 적외선 센서(10)가 측정하는 값을 교정할 수 있다.
따라서, 흑체(20)는 1에 가까운 방사율을 가져야 하며, 다양한 온도에서의 교정을 위해 흑체면 전체에 대한 균일한 온도변화가 가능해야 한다.
기존 흑체(20)의 경우 표면의 온도를 높이기 위한 히터가 후면에 장착되거나 온도편차가 70도씨 정도만 가능한 열전소자만 장착된 구조로 구비되면서 가변할 수 있는 온도범위에 제한이 있어 적외선 센서(10)의 교정가능한 운용 온도범위에 한계가 존재할 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
(선행기술문헌)
(특허문헌)
등록특허공보 제10-1050170호(2011.07.12), 적외선 검출기 교정을 위한 흑체 조립체
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 적외선 센서에 기준값을 제공하는 흑체판의 후면에 발열구동하는 히터부와 냉각구동하는 열전냉각기를 동시에 배치하여, 요구되는 교정온도치에 따라 흑체판을 가열하거나 냉각할 수 있어 적외센 센서의 교정가능한 운용 온도범위를 대폭 확장시킬 수 있는 적외선 센서 교정용 흑체조립체 및 이를 포함하는 흑체 온도조절 시스템을 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적외선 센서 교정용 흑체조립체는, 적외선 센서(10)에 대하여 전방면이 대향하게 배치되며 온도변화에 따라 가변되는 적외선을 방사하는 흑체판(110); 상기 흑체판(110)의 후면에 밀착배치되며 제어신호에 따라 발열구동하여 상기 흑체판(110)을 가열하는 히터부(120); 및 상기 히터부(120)의 후면에 밀착배치되며 제어신호에 따라 냉각구동하여 상기 흑체판(110)을 냉각하는 열전냉각기(130);를 포함한다.
여기서, 상기 흑체판(110)은, 열전도성 재질로 이루어진 열확산판(111)이 후면에 배치되며, 상기 히터부(120)는, 상기 열확산판(111)의 후면에 밀착배치되어 상기 열확산판(111)을 통해 흑체판(110)을 냉각할 수 있다.
또한, 상기 히터부(120)는, 상기 열확산판(111)의 후면과 히터부(120)의 전방면 사이에 배치된 제1방열접착판(121)을 매개로 하여 상기 열확산판(111)의 후면에 밀착되게 본딩되어 배치되며, 상기 열전냉각기(130)는, 상기 히터부(120)의 후면과 열전냉각기(130)의 냉각면 사이에 배치된 제2방열접착판(131)을 매개로 하여 상기 히터부(120)의 후면에 밀착되게 본딩되어 배치될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 흑체 온도조절 시스템은, 적외선 센서(10)에 대하여 전방면이 대향하게 배치되며 온도변화에 따라 가변되는 적외선을 방사하는 흑체판(110)과, 상기 흑체판(110)의 후면에 밀착배치되며 제어신호에 따라 발열구동하여 상기 흑체판(110)을 가열하는 히터부(120) 및, 상기 히터부(120)의 후면에 밀착배치되며 제어신호에 따라 냉각구동하여 상기 흑체판(110)을 냉각하는 열전냉각기(130)를 포함하는 흑체조립체(100); 상기 흑체판(110)의 후면에 배치되어 흑체판(110)의 온도를 측정하는 온도센서(200); 및 상기 온도센서(200)로부터 측정되는 온도감지정보에 따라 상기 흑체판(110)이 설정된 교정온도로 유지되도록 상기 히터부(120) 및 열전냉각기(130)를 구동제어하는 제어부(300);를 포함한다.
여기서, 상기 제어부(300)는, 상기 흑체판(110)의 온도가 설정된 교정온도로부터 벗어나면 상기 히터부(120) 또는 열전냉각기(130)를 자동적으로 작동시키는 서모스탯(310)을 포함할 수 있다.
한편, 상기 열전냉각기(130)는 후방 위치에 표면적으로 확장시키기 위한 위한 방열핀(132)과 방열핀(132)에 냉각기류를 제공하는 냉각팬(133)이 각각 배치되고, 상기 히터부(120)의 발열구동에 따라 가열되면서 생성되는 열전발전 전력을 일측의 열전접점(134)을 통해 출력하며, 상기 제어부(300)는, 상기 냉각팬(133)과 열전접점(134)과 각각 전기적으로 연결되어 상기 열전접점(134)으로부터 출력되는 열전발전 전력을 이용하여 상기 냉각팬(133)에 구동전원을 공급할 수 있다.
본 발명에 따른 적외선 센서 교정용 흑체조립체 및 이를 포함하는 흑체 온도조절 시스템에 의하면,
첫째, 적외선 센서(10)에 기준값을 제공하는 흑체판(110)의 후면에 발열구동하는 히터부(120)와 냉각구동하는 열전냉각기(130)를 동시에 배치하여, 요구되는 교정온도치에 따라 흑체판(110)을 가열하거나 냉각할 수 있어 적외선 센서(10)의 교정가능한 운용 온도범위를 대폭 확장시킬 수 있다.
둘째, 상기 흑체판(110)은 구리(Cu)와 같은 열전도성 재질로 이루어진 열확산판(111)이 후면에 배치되며, 상기 히터부(120)는 열확산판(111)의 후면에 밀착되어 열확산판(111)을 통해 흑체판(110)을 냉각시킬 수 있으므로, 흑체판(110)의 전체면적에 대하여 고르게 온도를 전달할 수 있으며 열전도율을 증대시킬 수 있다.
셋째, 상기 히터부(120)는 열확산판(111)의 후면과 히터부(120)의 전방면 사이에 배치된 제1방열접착판(121)을 매개로 하여 열확산판(111)의 후면에 밀착되게 본딩되어 배치되며, 상기 열전냉각기(130)는 히터부(120)의 후면과 열전냉각기(130)의 냉각면 사이에 배치된 제2방열접착판(131)을 매개로 하여 히터부(120)의 후면에 밀착되게 본딩되어 배치될 수 있으므로, 각 부재들(111,120,130)의 접촉면이 고르지 못하면서 접촉면 사이에 공기층이 형성되는 것을 방지할 수 있으며 구조적인 접착기능을 제공하여 체결력을 증대시킬 수 있다.
넷째, 상기 흑체판(110)의 온도에 따라 흑체판(110)이 설정된 교정온도로 유지되도록 상기 히터부(120) 및 열전냉각기(130)를 구동제어하는 제어부(300)를 통해 원하는 교정온도로의 변환하기 위한 조작 및 절차가 용이해질 수 있다.
다섯째, 상기 제어부(300)는 흑체판(110)의 온도가 설정된 교정온도로부터 벗어나면 상기 히터부(120) 및 열전냉각기(130)를 자동적으로 작동시키는 서모스탯(310)이 구비되어 항상 설정된 교정온도로 유지할 수 있으므로, 흑체판(110)의 온도변화에 따라 사용자가 일일이 히터부(120) 및 열전냉각기(130)를 조작할 필요가 없어 사용자의 편의를 증대시킬 수 있으며 교정작업의 안정성을 증대시킬 수 있다.
여섯째, 상기 열전냉각기(130)는 히터부(120)의 발열구동에 따라 가열되면서 생성되는 열전발전 전력을 일측의 열전접점(134)을 통해 출력하며, 제어부(300)는 상기 열전접점(134)으로부터 출력되는 열전발전 전력을 이용하여 상기 냉각팬(133)에 구동전원을 공급할 수 있으므로 냉각팬(133)을 구동하는데 필요한 소비전력을 절감할 수 있다.
도 1은 종래의 적외선 센서의 교정을 위해 흑체와 적외선 센서가 배치된 상태를 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흑체 온도조절 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선 센서 교정용 흑체조립체(이하에서는 '흑체조립체(100)'라 명칭함) 및 이를 포함하는 흑체 온도조절 시스템은, 적외선 센서(10)에 기준값을 제공하는 흑체판(110)의 후면에 발열구동하는 히터부(120)와 냉각구동하는 열전냉각기(130)를 동시에 배치하여, 요구되는 교정온도치에 따라 흑체판(110)을 가열하거나 냉각할 수 있어 적외선 센서(10)의 교정가능한 운용 온도범위를 대폭 확장시킬 수 있는 흑체 온도조절 시스템으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 흑체조립체(100), 온도센서(200) 및 제어부(300)를 포함하여 구비된다.
먼저, 상기 흑체조립체(100)는, 비접촉식 온도측정용 적외선 센서의 정확도 확보를 위한 교정작업시 온도의 기준값을 제공하기 위한 수단으로서, 적외선 센서(10, 도 1 참고)에 대하여 전방면이 대향하게 배치되며 온도변화에 따라 가변되는 적외선을 방사하는 흑체판(110)과, 상기 흑체판(110)의 후면에 밀착배치되며 제어부(300)의 제어신호에 따라 발열구동하며 상기 흑체판(110)을 가열하는 히터부(120) 및, 상기 히터부(120)의 후면에 밀착배치되어 제어신호에 따라 냉각구동하여 상기 흑체판(110)을 냉각하는 열전냉각기(130)를 포함하여 구비된다.
여기서, 상기 흑체판(110)의 전방면은 적외선 센서(10)의 교정작업시 요구되는 1에 가까운 방사율(ε)을 얻기 위해 벨벳(Velvet) 페인트로 코팅될 수 있으며 동심원의 그루브 형상으로 가공될 수 있다.
또한, 도면에 도시된 바와 같이 상기 흑체판(110)은 구리(Cu)와 같은 열전도성 재질로 이루어진 열확산판(111)이 후면에 배치되며, 상기 히터부(120)는 열확산판(111)의 후면에 밀착되어 열확산판(111)을 통해 흑체판(110)을 냉각시킬 수 있으므로, 흑체판(110)의 전체면적에 대하여 고르게 온도를 전달할 수 있으며 열전도율을 증대시킬 수 있다. 더불어, 상기 열확산판(111)은 구리 재질 이외에 금(AU), 은(Ag) 및 알루미늄(Al)과 같이 열전도성이 높고 가공성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 히터부(120)는 열확산판(111)의 후면과 히터부(120)의 전방면 사이에 배치된 제1방열접착판(121)을 매개로 하여 열확산판(111)의 후면에 밀착되게 본딩되어 배치되며, 상기 열전냉각기(130)는 히터부(120)의 후면과 열전냉각기(130)의 냉각면 사이에 배치된 제2방열접착판(131)을 매개로 하여 히터부(120)의 후면에 밀착되게 본딩되어 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 제1방열접착판(121)과 제2방열접착판(131)의 구성을 통해 각 부재들(111,120,130)의 접촉면이 고르지 못하면서 접촉면 사이에 공기층이 형성되는 것을 방지할 수 있으며 구조적인 접착기능을 제공하여 체결력을 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 열전냉각기(130)는 내부에 열전소자(도시 생략)가 배치되어 제어부(300)로부터 인가되는 구동전원에 따라 흡열작용과 발열작용을 동시에 수행하되, 필요에 따라 흑체판(110)을 냉각시킬 수 있도록 흡열작용하는 냉각면이 흑체판(110)을 향하도록 배치되며, 발열면에는 확장시키기 위한 방열핀(132)과 상기 방열핀(132)에 냉각기류를 제공하기 위한 냉각팬(133)이 각각 배치된다.
상기 온도센서(200)는, 흑체판(110)의 표면온도를 적외선 센서(10)의 교정온도로 조절할 수 있도록 흑체판(110)의 온도를 측정하는 센서부재로서, 흑체판(110)의 후면에 배치되어 흑체판(110)의 온도를 측정하고 측정된 온도감지정보를 제어부(300)로 전송한다.
또한, 도면에는 하나의 온도센서(200)가 배치된 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 복수 개가 흑체판(110)의 둘레를 따라 일정간격(예를 들면 세 개의 온도센서가 120도 간격으로 배치)으로 이격 배치되어 각 온도센서가 갖는 오차를 보상하여 평균값으로 온도제어를 수행할 수 있으며 임의의 온도센서의 고장시 다른 온도센서의 온도감지정보로 온도제어가 이루어질 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.
상기 제어부(300)는 온도센서(200)로부터 수신되는 온도감지정보에 따라 적외선 센서(10)의 교정 작업에 필요한 교정온도로 흑체판(110)의 표면온도가 조절되도록 중앙제어하는 마이크로 컨트롤러로서, 상기 온도센서(200)로부터 측정되는 온도감지정보에 따라 상기 흑체판(110)이 설정된 교정온도로 유지되도록 히터부(120) 및 열전냉각기(130)를 구동제어한다.
여기서, 상기 제어부(300)에는 흑체 온도조절 시스템을 제어하는데 필요한 각종 데이터가 저장되는 메모리(320)가 구비되며, 상기 메모리(320)에는 측정되는 온도감지정보 대비 히터부(120) 및 열전냉각기(130)를 구동제어하기 위한 기준데이터가 저장되어 온도센서(200)로부터 측정되는 현재 온도측정값을 기준으로 매칭되는 기준데이터를 독출하여 기준데이터에 따른 제어신호를 히터부(120) 및 열전냉각기(130)로 출력하거나 이에 따른 적절한 크기의 구동전원을 인가하여 각각 구동제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(300)에는 흑체판(110)의 온도가 설정된 교정온도로부터 벗어나면 상기 히터부(120) 또는 열전냉각기(130)를 자동적으로 작동시키는 서모스탯(310)이 구비될 수 있다. 이러한 서모스탯(310)의 구성을 통해 흑체판(110)의 온도변화에 따라 사용자가 일일이 히터부(120) 및 열전냉각기(130)를 조작할 필요가 없어 사용자의 편의를 증대시킬 수 있으며 교정작업의 안정성을 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부(300)에는 교정온도를 설정하거나 각 부재(120,130,200,300,310)들의 설정값을 변경할 수 있도록 사용자의 조작에 따라 사용자입력신호를 생성하여 제어부(300)로 전송하는 입력부(330)가 마련되며, 상기 제어부(300)는 입력부(330)로부터 입력되는 사용자입력신호에 따라 각종 설정값 및 교정온도치가 설정되도록 제어한다.
이와 같이 제어부(300)를 통해 흑체판(110)의 온도에 따라 흑체판(110)이 설정된 교정온도로 유지되도록 히터부(120) 및 열전냉각기(130)를 구동제어할 수 있으므로 사용자가 원하는 교정온도로의 변환하기 위한 조작 및 절차가 용이해질 수 있다.
한편, 상기 열전냉각기(130)는 상히 히터부(120)의 발열구동에 따라 가열되면서 지벡(Zeeback) 효과에 따라 생성되는 열전발전 전력을 일측의 열전접점(134)을 통해 출력되도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 제어부(300)는 상기 열전냉각기(130)의 냉각팬(133)과 열전접점(134)과 각각 전기적으로 연결되어 열전접점(134)으로부터 출력되는 열전발전 전력을 이용하여 상기 냉각팬(133)에 구동전원을 공급하도로 구비될 수 있다.
이때, 상기 제어부(300)에는 입력되는 열전발전 전력을 저장하기 위한 축전지, 축정된 전력을 냉각팬(133)을 구동시키는데 필요한 구동전원의 형태로 승압 및 변환하기 위한 변환회로가 구비될 수 있다. 이와 같이 히터부(120)의 발열구동에 따라 생성되는 열전발전 전력을 이용하여 냉각팬(133)에 구동전원을 공급할 수 있으므로 냉각팬(133)을 구동하는데 필요한 소비전력을 절감할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흑체 온도조절 시스템의 각 구성 및 기능에 의해, 적외선 센서(10)에 기준값을 제공하는 흑체판(110)의 후면에 발열구동하는 히터부(120)와 냉각구동하는 열전냉각기(130)를 동시에 배치하여, 요구되는 교정온도치에 따라 흑체판(110)을 가열하거나 냉각할 수 있어 적외선 센서(10)의 교정가능한 운용 온도범위를 대폭 확장시킬 수 있다.
또한, 임의의 교정온도에서의 교정작업이 완료된 후 차순의 교정작업에서 요구되는 교정온도와 차이가 큰 경우, 필요에 따라 히터부(120) 또는 열전냉각기(130)를 선택적으로 구동시켜 요구되는 교정온도로 가열 및 냉각시킬 수 있으므로 다양한 교정온도로 교정작업하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
(부호의 설명)
10...적외선 센서 100...흑체조립체
110...흑체판 111...열확산판
120...히터부 121...제1방열접착판
130...열전냉각기 131...제2방열접착판
132...방열핀 133...냉각팬
134...열전접점 200...온도센서
300...제어부 310...서모스탯

Claims (6)

  1. 적외선 센서(10)에 대하여 전방면이 대향하게 배치되며 온도변화에 따라 가변되는 적외선을 방사하는 흑체판(110);
    상기 흑체판(110)의 후면에 밀착배치되며 제어신호에 따라 발열구동하여 상기 흑체판(110)을 가열하는 히터부(120); 및
    상기 히터부(120)의 후면에 밀착배치되며 제어신호에 따라 냉각구동하여 상기 흑체판(110)을 냉각하는 열전냉각기(130);를 포함하는 적외선 센서 교정용 흑체조립체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 흑체판(110)은, 열전도성 재질로 이루어진 열확산판(111)이 후면에 배치되며,
    상기 히터부(120)는, 상기 열확산판(111)의 후면에 밀착배치되어 상기 열확산판(111)을 통해 흑체판(110)을 냉각하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서 교정용 흑체조립체.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 히터부(120)는, 상기 열확산판(111)의 후면과 히터부(120)의 전방면 사이에 배치된 제1방열접착판(121)을 매개로 하여 상기 열확산판(111)의 후면에 밀착되게 본딩되어 배치되며,
    상기 열전냉각기(130)는, 상기 히터부(120)의 후면과 열전냉각기(130)의 냉각면 사이에 배치된 제2방열접착판(131)을 매개로 하여 상기 히터부(120)의 후면에 밀착되게 본딩되어 배치되는 것을 특징으로 하는 적외선 센서 교정용 흑체조립체.
  4. 적외선 센서(10)에 대하여 전방면이 대향하게 배치되며 온도변화에 따라 가변되는 적외선을 방사하는 흑체판(110)과, 상기 흑체판(110)의 후면에 밀착배치되며 제어신호에 따라 발열구동하여 상기 흑체판(110)을 가열하는 히터부(120) 및, 상기 히터부(120)의 후면에 밀착배치되며 제어신호에 따라 냉각구동하여 상기 흑체판(110)을 냉각하는 열전냉각기(130)를 포함하는 흑체조립체(100);
    상기 흑체판(110)의 후면에 배치되어 흑체판(110)의 온도를 측정하는 온도센서(200); 및
    상기 온도센서(200)로부터 측정되는 온도감지정보에 따라 상기 흑체판(110)이 설정된 교정온도로 유지되도록 상기 히터부(120) 및 열전냉각기(130)를 구동제어하는 제어부(300);를 포함하는 흑체 온도조절 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부(300)는,
    상기 흑체판(110)의 온도가 설정된 교정온도로부터 벗어나면 상기 히터부(120) 또는 열전냉각기(130)를 자동적으로 작동시키는 서모스탯(310)을 포함하는 것을 특징으로 하는 흑체 온도조절 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 열전냉각기(130)는 후방 위치에 표면적으로 확장시키기 위한 위한 방열핀(132)과 방열핀(132)에 냉각기류를 제공하는 냉각팬(133)이 각각 배치되고, 상기 히터부(120)의 발열구동에 따라 가열되면서 생성되는 열전발전 전력을 일측의 열전접점(134)을 통해 출력하며,
    상기 제어부(300)는, 상기 냉각팬(133)과 열전접점(134)과 각각 전기적으로 연결되어 상기 열전접점(134)으로부터 출력되는 열전발전 전력을 이용하여 상기 냉각팬(133)에 구동전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 흑체 온도조절 시스템.
PCT/KR2014/012904 2014-12-19 2014-12-26 적외선 센서 교정용 흑체조립체 및 이를 포함하는 흑체 온도조절 시스템 WO2016098938A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140184522A KR20160075053A (ko) 2014-12-19 2014-12-19 적외선 센서 교정용 흑체조립체 및 이를 포함하는 흑체 온도조절 시스템
KR10-2014-0184522 2014-12-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016098938A1 true WO2016098938A1 (ko) 2016-06-23

Family

ID=56126809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2014/012904 WO2016098938A1 (ko) 2014-12-19 2014-12-26 적외선 센서 교정용 흑체조립체 및 이를 포함하는 흑체 온도조절 시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20160075053A (ko)
WO (1) WO2016098938A1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106959711A (zh) * 2017-05-11 2017-07-18 江苏北方湖光光电有限公司 抑制红外焦平面温度异常的控制系统及方法
CN109737987A (zh) * 2018-12-29 2019-05-10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种多光合一大口径空间相机在轨星上红外辐射定标系统
CN111623887A (zh) * 2020-06-05 2020-09-04 亿方人工智能系统(深圳)有限公司 人体红外测温超导热管面源黑体校准源系统
US11079284B2 (en) * 2018-01-11 2021-08-03 Tsinghua University Plane source blackbody
CN114582667A (zh) * 2022-02-28 2022-06-03 西安西电高压开关有限责任公司 一种气体绝缘断路器的加热装置和方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107171596B (zh) * 2017-05-17 2019-03-29 西北工业大学 一种基于塞贝克效应的红外抑制装置及其抑制方法
KR102109633B1 (ko) 2018-12-31 2020-05-12 서울대학교산학협력단 휴대형 대면적 흑체 시스템 및 그 평가방법
KR102012785B1 (ko) * 2019-04-12 2019-08-21 한화시스템(주) 적외선 센서 교정용 흑체 시스템 및 이를 위성에 설치하는 방법
KR102471217B1 (ko) * 2020-09-23 2022-11-25 재단법인대구경북과학기술원 열상 카메라용 온도 보정판
KR102528569B1 (ko) * 2020-10-12 2023-05-08 (주)이지코어 방역 게이트
KR200493797Y1 (ko) * 2020-11-06 2021-06-07 오즈레이 주식회사 흑체가 결합된 열화상 카메라
KR102647005B1 (ko) 2021-03-24 2024-03-14 조선대학교산학협력단 흑체 시스템 및 이를 포함하는 위성체
KR102635419B1 (ko) * 2021-07-06 2024-02-14 주식회사 트루윈 기준 흑체를 포함하는 비냉각형 열영상 카메라 및 그의 보정 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100792791B1 (ko) * 2006-09-28 2008-01-11 한국기계연구원 용량 확장이 용이한 열전 발전 모듈
KR100881713B1 (ko) * 2008-04-04 2009-02-06 주훈 진공 흑체 소스 패키지
KR20100124150A (ko) * 2009-05-18 2010-11-26 한국광기술원 적외선 검출기 검사 장치
KR20110053036A (ko) * 2009-11-13 2011-05-19 한국기초과학지원연구원 진공 흑체 챔버
KR101081378B1 (ko) * 2009-11-06 2011-11-08 한국기초과학지원연구원 흑체의 온도제어장치 및 그 제어방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101050170B1 (ko) 2009-09-02 2011-07-19 국방과학연구소 적외선 검출기 교정을 위한 흑체 조립체

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100792791B1 (ko) * 2006-09-28 2008-01-11 한국기계연구원 용량 확장이 용이한 열전 발전 모듈
KR100881713B1 (ko) * 2008-04-04 2009-02-06 주훈 진공 흑체 소스 패키지
KR20100124150A (ko) * 2009-05-18 2010-11-26 한국광기술원 적외선 검출기 검사 장치
KR101081378B1 (ko) * 2009-11-06 2011-11-08 한국기초과학지원연구원 흑체의 온도제어장치 및 그 제어방법
KR20110053036A (ko) * 2009-11-13 2011-05-19 한국기초과학지원연구원 진공 흑체 챔버

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106959711A (zh) * 2017-05-11 2017-07-18 江苏北方湖光光电有限公司 抑制红外焦平面温度异常的控制系统及方法
CN106959711B (zh) * 2017-05-11 2018-12-25 江苏北方湖光光电有限公司 抑制红外焦平面温度异常的控制系统及方法
US11079284B2 (en) * 2018-01-11 2021-08-03 Tsinghua University Plane source blackbody
CN109737987A (zh) * 2018-12-29 2019-05-10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种多光合一大口径空间相机在轨星上红外辐射定标系统
CN111623887A (zh) * 2020-06-05 2020-09-04 亿方人工智能系统(深圳)有限公司 人体红外测温超导热管面源黑体校准源系统
CN114582667A (zh) * 2022-02-28 2022-06-03 西安西电高压开关有限责任公司 一种气体绝缘断路器的加热装置和方法
CN114582667B (zh) * 2022-02-28 2024-01-30 西安西电高压开关有限责任公司 一种气体绝缘断路器的加热装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160075053A (ko) 2016-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016098938A1 (ko) 적외선 센서 교정용 흑체조립체 및 이를 포함하는 흑체 온도조절 시스템
JP4805773B2 (ja) 電子温度計
JP2018529957A (ja) 薄膜ベースの熱基準源
JP2016515061A5 (ja) 温度管理システム、装置及びコンピュータ可読媒体
US20100091816A1 (en) Temperature sensor
JP2012504750A (ja) 温度平衡を用いる温度センサ用のシステム及び方法
KR20210135940A (ko) 온도 보상 기능을 가진 체온계
CN112254826A (zh) 一种用于抑制探测器温度漂移的红外热像仪温度控制系统
US20140239078A1 (en) Thermostat Control System with IR Sensor
RU173874U1 (ru) Термостатированный корпус для измерительных приборов
JPS60133329A (ja) 非接触式温度検出装置
KR101488938B1 (ko) 전자 디바이스의 전원 제어장치
JP4580562B2 (ja) 非接触型温度センサーおよびそれを用いた赤外線体温計
US4030362A (en) Self-calibrating radiometer
KR20160049514A (ko) 열전소자 복합 특성 평가장치
CN110913515B (zh) 红外辐射器及其石墨烯发热膜
CN210487079U (zh) 红外温度传感器及包括其的探头、红外体温计
CN209487925U (zh) 易潮解晶体的控温装置
CN207443005U (zh) InGaAs红外相机
US20230375418A1 (en) Thermopile laser sensor with response time acceleration and methods of use and manufacture
CN110398290A (zh) 自恒温红外温度传感器及应用其的产品
CN220606011U (zh) 相机
JP2003279418A (ja) 測温シート
JP2008232863A (ja) 赤外線センサ装置
JP2008026179A (ja) 輻射熱センサーと輻射熱の測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14908504

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14908504

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1