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JP2015078891A - Temperature prediction method and pyrometer - Google Patents

Temperature prediction method and pyrometer Download PDF

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JP2015078891A
JP2015078891A JP2013215817A JP2013215817A JP2015078891A JP 2015078891 A JP2015078891 A JP 2015078891A JP 2013215817 A JP2013215817 A JP 2013215817A JP 2013215817 A JP2013215817 A JP 2013215817A JP 2015078891 A JP2015078891 A JP 2015078891A
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JP
Japan
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temperature
temperature sensor
steady
thermometer
prediction method
Prior art date
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Application number
JP2013215817A
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Japanese (ja)
Inventor
眞人 土田
Masato Tsuchida
眞人 土田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Holdings Co Ltd
Original Assignee
Citizen Holdings Co Ltd
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.)
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature prediction method in a normal state having small calculation load and which hardly receives affection of disturbance.SOLUTION: Provided is the temperature prediction method in a normal state comprising: a step for measuring temperature change on a temperature sensor; a step for determining time integration of temperature measured by the temperature sensor in a predetermined period; and a step for determining normal temperature which is temperature on the temperature sensor in the normal state on the basis of initial temperature which is temperature of the temperature sensor in initial time point in the predetermined period and the time integration.

Description

本発明は、温度予測方法及び温度計に関する。   The present invention relates to a temperature prediction method and a thermometer.

温度を測定する際に、迅速に測定対象物の温度を知りたいとの要求がある。しかしながら、一般的な接触式温度計では、測定子を測定対象物に接触させた後、測定子がその熱により昇温し、平衡状態又は定常状態となるのを待ってから測定するのであり、それには5分から10分程度と長時間を要していた。   When measuring the temperature, there is a demand to quickly know the temperature of the measurement object. However, in a general contact-type thermometer, after the probe is brought into contact with the object to be measured, the temperature of the probe is increased by the heat, and the measurement is performed after waiting for an equilibrium state or a steady state. It took a long time, about 5 to 10 minutes.

そこで、非定常状態における測定子の温度変化に基いてその平衡状態又は定常状態の温度を予測することが行われている。   Therefore, the temperature of the equilibrium state or steady state is predicted based on the temperature change of the probe in the unsteady state.

例えば、特許文献1には、1組のセンサの組を用いて、非定常状態において熱伝達方程式を数学的に解くことにより、測定対象物の内部温度を予測する高速精密温度測定装置が記載されている。   For example, Patent Document 1 describes a high-speed accurate temperature measurement device that predicts the internal temperature of an object to be measured by mathematically solving a heat transfer equation in an unsteady state using a set of sensors. ing.

特許第3935915号公報Japanese Patent No. 3935915

しかしながら、これまで利用されていた平衡状態又は定常状態の温度の予測方法は、特許文献1に代表されるように、熱伝導モデルとして熱伝導方程式を与え、温度センサの計測値を用いてこれを解く手法であり、少なくとも3元連立方程式を解かねばならない。そのため、かかる方法を利用する機器には相当の計算処理能力が要求され、また、測定子と測定対象物との接触状態に変化がある等の外乱により測定値に誤差が生じると、予測値が大きく変動するため実用上の精度が低い。   However, an equilibrium state or steady state temperature prediction method that has been used so far, as represented by Patent Document 1, gives a heat conduction equation as a heat conduction model, and uses a measured value of a temperature sensor to calculate this. It is a technique to solve, and at least ternary simultaneous equations must be solved. For this reason, a device using such a method is required to have a considerable calculation processing capacity, and if an error occurs in the measurement value due to a disturbance such as a change in the contact state between the probe and the measurement object, the predicted value is Practical accuracy is low due to large fluctuations.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その課題は、計算負荷が小さく、かつ、外乱の影響を受けにくい定常状態の温度予測方法を提供することである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a steady-state temperature prediction method that has a small calculation load and is not easily affected by disturbance.

上記課題を解決すべく本出願において開示される発明は種々の側面を有しており、それら側面の代表的なものの概要は以下のとおりである。   The invention disclosed in the present application in order to solve the above problems has various aspects, and the outline of typical aspects of the aspects is as follows.

(1)温度センサにおける温度変化を逐次測定するステップと、所定の期間において、前記温度センサの温度の時間積分を求めるステップと、前記所定の期間の開始時点における前記温度センサの温度である初期温度と、前記時間積分に基いて、前記温度センサの定常状態における温度である定常温度を求めるステップと、を有する定常状態の温度予測方法。   (1) A step of sequentially measuring a temperature change in the temperature sensor, a step of obtaining a time integral of the temperature of the temperature sensor in a predetermined period, and an initial temperature that is the temperature of the temperature sensor at the start of the predetermined period And obtaining a steady temperature which is a temperature in the steady state of the temperature sensor based on the time integration.

(2)(1)において、前記定常温度を求めるステップは、前記時間積分にあらかじめ求めた係数を乗じて前記初期温度に加算するステップである、温度予測方法。   (2) In (1), the step of obtaining the steady temperature is a step of multiplying the time integral by a coefficient obtained in advance and adding the result to the initial temperature.

(3)(1)又は(2)の温度予測方法により測定対象物の温度を測定する温度計。   (3) A thermometer that measures the temperature of an object to be measured by the temperature prediction method according to (1) or (2).

(4)(3)において、少なくとも1つの前記温度センサを有する測定子と、前記温度センサの定常温度を、前記測定対象物の温度として測定するコントローラを備えた温度計。   (4) In (3), a thermometer comprising a measuring element having at least one temperature sensor, and a controller that measures a steady temperature of the temperature sensor as the temperature of the measurement object.

(5)(3)において、複数の前記温度センサを有する測定子と、複数の前記温度センサの定常温度に基いて、前記測定対象物の内部温度を算出するコントローラを備えた温度計。   (5) In (3), a thermometer comprising a measuring element having a plurality of temperature sensors and a controller for calculating an internal temperature of the measurement object based on steady temperatures of the plurality of temperature sensors.

(6)(5)において、前記測定子は、断熱材を挟み結合された2つの前記温度センサからなる温度センサ積層体を少なくとも2組有する温度計。   (6) The thermometer according to (5), wherein the measuring element includes at least two temperature sensor stacks including the two temperature sensors coupled with a heat insulating material interposed therebetween.

上記(1)又は(2)の側面によれば、定常状態の温度を予測する際に、計算負荷を小さく、かつ、外乱の影響を受けにくくすることができる。   According to the above aspect (1) or (2), when predicting the steady-state temperature, the calculation load can be reduced and the influence of disturbance can be reduced.

上記(3)の側面によれば、定常状態の温度を迅速に、小さい計算負荷で測定し、かつ、外乱の影響を受けにくい温度計が得られる。   According to the above aspect (3), it is possible to obtain a thermometer that can quickly measure the steady-state temperature with a small calculation load and is less susceptible to disturbance.

上記(4)の側面によれば、測定対象物と測定子とが熱平衡状態となった時の平衡温度を迅速に、小さい計算負荷で測定し、かつ、外乱の影響を受けにくい温度計が得られる。   According to the aspect (4) above, a thermometer can be obtained that quickly measures the equilibrium temperature when the object to be measured and the probe are in a thermal equilibrium state with a small calculation load and is less susceptible to disturbance. It is done.

上記(5)又は(6)の側面によれば、測定対象物の内部温度を迅速に、小さい計算負荷で測定し、かつ、外乱の影響を受けにくい温度計が得られる。   According to the above aspect (5) or (6), it is possible to obtain a thermometer that quickly measures the internal temperature of the measurement object with a small calculation load and is hardly affected by disturbance.

本発明の基礎となる温度予測方法を説明する図である。It is a figure explaining the temperature prediction method used as the foundation of the present invention. 温度センサを測定対象物に接触させた際の温度センサの温度Tの変化を時間に対して示したグラフである。It is the graph which showed the change of temperature T of the temperature sensor at the time of making a temperature sensor contact the measuring object with respect to time. 本発明の一実施形態である温度計の外観図である。It is an external view of the thermometer which is one Embodiment of this invention. 図3のIV−IV線による断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram by the IV-IV line of FIG. 本発明の一実施形態である温度計の背面側の外観図である。It is an external view of the back side of the thermometer which is one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態である温度計の正面側の外観図である。It is an external view of the front side of the thermometer which is one Embodiment of this invention. 図5のVII−VII線による断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram by the VII-VII line of FIG. 測定子と温度センサ積層体の構造を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the structure of a measuring element and a temperature sensor laminated body.

以下、本発明の基礎となる温度予測方法を説明する。   Hereinafter, the temperature prediction method that is the basis of the present invention will be described.

図1に示すように、測定対象物1に測定子となる温度センサ2を接触させ、温度センサ2の出力から測定対象物1の温度を測定する場合を考える。このとき、測定対象物1の温度をT、温度センサ2の温度をT、温度センサ2の周囲の環境温度をT(<T)、測定対象物1から温度センサへの熱流速をQとし、その際の熱抵抗をK、温度センサ2から外部へ放散される熱流速をQとし、その際の熱抵抗をKとし、温度センサ2の初期温度T(<T)であるとする。 As shown in FIG. 1, consider a case where a temperature sensor 2 serving as a measuring element is brought into contact with a measurement object 1 and the temperature of the measurement object 1 is measured from the output of the temperature sensor 2. At this time, the temperature of the measuring object 1 is T B , the temperature of the temperature sensor 2 is T, the ambient temperature around the temperature sensor 2 is T E (<T B ), and the heat flow rate from the measuring object 1 to the temperature sensor is Q 1 , the thermal resistance at that time is K 1 , the thermal flow rate dissipated from the temperature sensor 2 to the outside is Q 2 , the thermal resistance at that time is K 2, and the initial temperature T 0 (<T B )).

温度センサ2を測定対象物1に接触させると、測定対象物1から熱が温度センサ2へと流入し、温度センサ2の温度が上昇する。このとき、温度センサ2へと流入する熱流速Qは、 When the temperature sensor 2 is brought into contact with the measurement object 1, heat flows from the measurement object 1 into the temperature sensor 2, and the temperature of the temperature sensor 2 rises. At this time, the heat flow rate Q 1 flowing into the temperature sensor 2 is

Figure 2015078891
である。また、温度センサ2から流出する熱流速Qは、
Figure 2015078891
It is. Further, the heat flow rate Q 2 flowing out from the temperature sensor 2 is

Figure 2015078891
ここで、Tが十分に上昇し、
Figure 2015078891
Here, T rises sufficiently,

Figure 2015078891
となると、Tの温度変化がなくなる。この状態を定常状態と呼び、このときのTを定常温度Tとする。なお、この定常状態のうち、
Figure 2015078891
Then, the temperature change of T disappears. This condition is called steady state, and the T at this time is constant temperature T S. Of these steady states,

Figure 2015078891
となる状態、すなわち、
Figure 2015078891
That is,

Figure 2015078891
の場合を特に、平衡状態と呼ぶ。
Figure 2015078891
This case is called an equilibrium state.

定常状態における温度センサ2の出力は定常状態における温度センサ2の温度を示すが、種々の方式により、この定常状態における温度センサ2の温度を知ることにより測定対象物1の温度を求めることができる。しかしながら、温度センサ2が定常状態に達するまでは相当程度の時間を要するため、温度センサ2が定常状態に達する前の温度センサ2の温度Tの変化から定常温度Tを予測することを考える。 The output of the temperature sensor 2 in the steady state indicates the temperature of the temperature sensor 2 in the steady state. The temperature of the measurement object 1 can be obtained by knowing the temperature of the temperature sensor 2 in the steady state by various methods. . However, since up to the temperature sensor 2 reaches a steady state requires a considerable extent the time, given that predicting the steady state temperature T S from the change in the temperature T of the temperature sensor 2 before the temperature sensor 2 reaches a steady state.

図2は、温度センサ2を測定対象物1に接触させた際の温度センサ2の温度Tの変化を時間に対して示したグラフである。図に示した通り、温度Tは、初期温度Tから時間tが経過するにつれて定常温度Tへと漸近していく。ここで、初期温度Tと定常温度Tとの差をΔTとし、適当な時間tを定め、区間0<t<tにおける時間積分Sを FIG. 2 is a graph showing the change of the temperature T of the temperature sensor 2 with respect to time when the temperature sensor 2 is brought into contact with the measurement object 1. As shown in the figure, the temperature T gradually approaches the steady temperature T S as time t elapses from the initial temperature T 0 . Here, the difference between the initial temperature T 0 and the steady temperature T S is ΔT, an appropriate time t C is determined, and the time integration S in the section 0 <t <t C is determined.

Figure 2015078891
としたときに、発明者は、SとΔTとの間にはαを定数として、
Figure 2015078891
The inventor assumes that α is a constant between S and ΔT,

Figure 2015078891
なる関係が成り立つことを見出した。なお、時間積分Sは、図中示した部分の面積を示すことになる。
Figure 2015078891
I found that the relationship The time integration S indicates the area of the portion shown in the figure.

この関係を用いれば、温度センサ2における温度Tの変化を逐次測定しておき、開始時点t=0からt=tまでの期間における温度Tについての時間積分Sを求めることにより、定常温度Tを次のように、時間積分Sに係数αを乗じて初期温度Tに加算することで求めることができることになる。 If this relationship is used, the change in temperature T in the temperature sensor 2 is sequentially measured, and the time integral S for the temperature T in the period from the start time t = 0 to t = t C is obtained, whereby the steady temperature T S can be obtained by multiplying the time integration S by the coefficient α and adding it to the initial temperature T 0 as follows.

Figure 2015078891
Figure 2015078891

ここで、定数αは温度センサ2と、測定対象物1の性質に応じて定まる値である。したがって、温度センサ2により測定しようとする測定対象物1が定まっている場合には、定数αの値をあらかじめ実験的に求めておくことができる。   Here, the constant α is a value determined according to the properties of the temperature sensor 2 and the measurement object 1. Therefore, when the measurement object 1 to be measured by the temperature sensor 2 is determined, the value of the constant α can be experimentally obtained in advance.

ここで、時間積分Sは、温度センサ2における温度Tの変化を逐次測定しその測定結果を加算するだけで求めることができるので(長方形近似の場合。台形近似、シンプソン近似等、適宜の数値積分における近似法を用いることは差し支えない)、計算負荷が非常に低い。さらに、数値積分においては温度センサ2の測定値に重畳されるホワイトノイズの影響を受けにくいため、測定誤差が軽減されることになる。   Here, the time integration S can be obtained simply by sequentially measuring changes in the temperature T in the temperature sensor 2 and adding the measurement results (in the case of rectangular approximation. Trapezoidal approximation, Simpson approximation, etc.) It is possible to use the approximation method in), and the calculation load is very low. Furthermore, since the numerical integration is not easily influenced by white noise superimposed on the measurement value of the temperature sensor 2, the measurement error is reduced.

時間tは、測定時のノイズが低減され、また、測定分解能を考慮して、時間積分Sの値の精度が確保できる程度の時間とすればよく、温度センサ2が実際に定常状態に達するよりはるかに短い時間とすることができる。そのため、本温度予測方法を用いた温度測定では、極めて短時間での温度測定が可能となる。 The time t C may be set to a time at which measurement noise is reduced and the accuracy of the value of the time integration S can be ensured in consideration of the measurement resolution, and the temperature sensor 2 actually reaches a steady state. It can be much shorter time. Therefore, temperature measurement using this temperature prediction method enables temperature measurement in an extremely short time.

続いて、本発明の一実施形態である温度計100を図3、図4を参照して説明する。   Then, the thermometer 100 which is one Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG. 3, FIG.

図3は、温度計100の外観図である。同図に示した温度計100は、上述の温度予測方法を用いて測定対象物の温度を測定する温度計100であって、温度センサを有する測定子103が測定対象物と熱平衡状態となる時の温度センサの温度を測定対象物の温度として測定するものである。   FIG. 3 is an external view of the thermometer 100. The thermometer 100 shown in the figure is a thermometer 100 that measures the temperature of an object to be measured using the above-described temperature prediction method, and the probe 103 having a temperature sensor is in thermal equilibrium with the object to be measured. The temperature of the temperature sensor is measured as the temperature of the measurement object.

なお、熱平衡状態では定常温度は測定対象物の温度と等しくなるため、本実施形態の温度計100は、定常温度を、測定対象物の温度として測定するものである。図示の温度計100は、一例として、脇下式又は舌下式の体温計として示している。温度計100の先端に設けられた測定子103は金属製のプローブであり、内部にサーミスタである温度センサを収容している。また、温度計100のボディ104の前面には測定結果を表示する液晶表示装置等の表示部105が設けられ、測定開始を指示するための押しボタン106が後端に設けられている。   Since the steady temperature is equal to the temperature of the measurement object in the thermal equilibrium state, the thermometer 100 of the present embodiment measures the steady temperature as the temperature of the measurement object. The illustrated thermometer 100 is shown as an underarm or sublingual thermometer as an example. A probe 103 provided at the tip of the thermometer 100 is a metal probe, and a temperature sensor, which is a thermistor, is accommodated therein. Further, a display unit 105 such as a liquid crystal display device that displays measurement results is provided on the front surface of the body 104 of the thermometer 100, and a push button 106 for instructing the start of measurement is provided at the rear end.

図4は図3のIV−IV線による断面模式図である。測定子103内には、測定子103と熱的に結合するように温度センサ102、ここではサーミスタが設けられており、FPC(Flexible Printed Circuit)107等の任意の配線により基板108上に設けられたコントローラ109に接続される。基板108には、表示装置105のほか、押しボタン106の操作を検知するボタンスイッチ110も接続され、これら機器は全てコントローラ109により制御される。コントローラ109をはじめとする電子部品には電池111より電力が供給される。ここでは電池111は小型のボタン型電池として示したが、その形状や形式には特に限定はない。また、コントローラ109はいわゆるマイクロコントローラやDSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の任意の情報処理装置であればよいが、温度測定に必要な性能をもち、小型・低消費電力でかつ低コストであることが望ましい。   4 is a schematic cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. A temperature sensor 102, here a thermistor, is provided in the probe 103 so as to be thermally coupled to the probe 103, and is provided on the substrate 108 by an arbitrary wiring such as an FPC (Flexible Printed Circuit) 107 or the like. Connected to the controller 109. In addition to the display device 105, a button switch 110 that detects the operation of the push button 106 is connected to the substrate 108, and all these devices are controlled by the controller 109. Electric power is supplied from the battery 111 to the electronic components such as the controller 109. Here, the battery 111 is shown as a small button-type battery, but the shape and form thereof are not particularly limited. Further, the controller 109 may be any information processing device such as a so-called microcontroller, DSP (Digital Signal Processor), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), etc., but it has performance necessary for temperature measurement, and is small and has low power consumption. And low cost is desirable.

本実施形態に係る温度計100では、測定子103を脇下や舌下に挿入し、押しボタン106を押し下げることにより温度測定が開始される。コントローラ109は、ボタンスイッチ110からの信号により押しボタン106の押下げを検知すると、温度センサ102の温度を一定周期で所定の時間の間継続して測定し、その結果より上述の温度予測方法により温度センサ102の定常温度Tを予測する。そして、ここでは定常温度Tは平衡温度であり、測定対象物の温度に等しいので、表示部105に測定結果として表示する。この際、図示しないブザーやLED(Light Emitting Diode)等により音や光で測定が終了したことを使用者に通知してもよい。 In the thermometer 100 according to the present embodiment, the temperature measurement is started by inserting the probe 103 under the armpit or the tongue and pressing the push button 106 down. When the controller 109 detects that the push button 106 is pressed by a signal from the button switch 110, the controller 109 continuously measures the temperature of the temperature sensor 102 for a predetermined time at a constant period, and based on the result, the temperature prediction method described above is used. The steady temperature T S of the temperature sensor 102 is predicted. And here the steady temperature T S is the equilibrium temperature, is equal to the temperature of the measurement object, is displayed as a measurement result on the display unit 105. At this time, the user may be notified that the measurement is completed with sound or light by using a buzzer (not shown) or an LED (Light Emitting Diode).

続いて、本発明の別の一実施形態である温度計200を図5〜図8を参照して説明する。   Then, the thermometer 200 which is another one Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIGS.

図5、図6に示した温度計200は、上述の温度予測方法を用いて測定対象物の温度を測定する温度計200であって、温度センサを有する測定子203a、203bを測定対象物に接触させ、温度センサが定常状態となった時の温度センサの温度に基いて測定対象物の温度を算出し、測定するものである。   The thermometer 200 shown in FIG. 5 and FIG. 6 is a thermometer 200 that measures the temperature of an object to be measured using the above-described temperature prediction method, and uses measuring elements 203a and 203b having temperature sensors as the object to be measured. The temperature of the measurement object is calculated and measured based on the temperature of the temperature sensor when the temperature sensor is brought into a steady state.

図5は温度計200の背面側の外観図、図6は温度計200の正面側の外観図である。温度計200はボディ204から突き出すように設けられた測定ヘッド212を測定対象物にあてがい、金属製のプローブである測定子203a、203bを測定対象物に接触させて、測定対象内部の温度である深部温を測定するものである。ここでは、一例として、測定対象物は生体、例えば人体であり、測定子203a,203bを額等の皮膚に接触させることにより組織内部の温度を測定する深部体温計である。   FIG. 5 is an external view of the thermometer 200 on the back side, and FIG. 6 is an external view of the thermometer 200 on the front side. The thermometer 200 applies the measuring head 212 provided so as to protrude from the body 204 to the object to be measured, and contacts the measuring elements 203a and 203b, which are metal probes, with the object to be measured. It measures the deep temperature. Here, as an example, the measurement target is a living body, for example, a human body, and is a deep thermometer that measures the temperature inside the tissue by bringing the measuring elements 203a and 203b into contact with the skin such as the forehead.

ボディ204の背面には測定結果を表示する液晶表示装置等の表示部205と、測定開始を支持するための押しボタン206が設けられている。また、ボディ204の正面には電池蓋213が見えている。   On the back surface of the body 204, a display unit 205 such as a liquid crystal display device for displaying the measurement results and a push button 206 for supporting the start of measurement are provided. In addition, a battery lid 213 is visible in front of the body 204.

図7は図5のVII−VII線による断面模式図である。測定子203a、203bの背面には、それぞれ、温度センサ積層体214a,214bが熱的に結合するように取り付けられている。温度センサ積層体214a,214bは断熱材を挟んで2つの温度センサ、ここではサーミスタが結合されているものである。したがって、図示の例では温度センサは4つ設けられていることになるが、この温度センサの数や配置等は深部温測定の方式に応じて適宜変更してよい。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. Temperature sensor stacks 214a and 214b are attached to the back surfaces of the measuring elements 203a and 203b, respectively, so as to be thermally coupled. The temperature sensor laminates 214a and 214b are formed by connecting two temperature sensors, here thermistors, with a heat insulating material interposed therebetween. Therefore, in the illustrated example, four temperature sensors are provided. However, the number and arrangement of the temperature sensors may be appropriately changed according to the deep temperature measurement method.

また、各温度センサは、FPC207等の任意の配線により基板208上に設けられたコントローラ209に接続される。基板208には、表示装置205、押しボタン206の操作を検知するボタンスイッチ210も接続され、これら機器は全てコントローラ209により制御される。コントローラ209をはじめとする電子部品には電池211より電力が供給される。図示の例では電池211は単4型の電池として示したが、その形状や形式には特に限定はない点は先の実施形態と同様である。コントローラ209が任意の情報処理装置であってよい点についても同様である。   Each temperature sensor is connected to a controller 209 provided on the substrate 208 by an arbitrary wiring such as the FPC 207. The board 208 is also connected with a button switch 210 that detects the operation of the display device 205 and the push button 206, and all these devices are controlled by the controller 209. Electric power is supplied from the battery 211 to the electronic components such as the controller 209. In the illustrated example, the battery 211 is shown as an AAA type battery, but the shape and form are not particularly limited, as in the previous embodiment. The same applies to the point that the controller 209 may be any information processing apparatus.

図8は、測定子203a、203bと温度センサ積層体214a,214bの構造を示す拡大断面図である。同図に詳細に示されるように、温度センサ積層体214aは、測定子203a側から順に温度センサ202a、断熱材215a、温度センサ202cが積層されたものであり、温度センサ202aは測定子203aに取り付けられる一方、温度センサ202cは温度計200内部の空間に露出している。これにより、測定子203aから流入した熱は温度センサ202aに伝わった後、断熱材215aを通って温度センサ202cへと流れ、外気へと放散されることになる。温度センサ積層体214bも同様の構造となっており、測定子203bに取り付けられた温度センサ202b、断熱材215b及び空間に露出した温度センサ203dがこの順に積層されている。ここで、断熱材215aと断熱材215bの熱抵抗値は異なるものとされており、温度センサ積層体214aを通過する熱流束の大きさと、温度センサ積層体214bを通過する熱流束の大きさは異なるものとなるようにされている。   FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing the structures of the measuring elements 203a and 203b and the temperature sensor stacked bodies 214a and 214b. As shown in detail in the figure, the temperature sensor laminate 214a is formed by sequentially laminating a temperature sensor 202a, a heat insulating material 215a, and a temperature sensor 202c from the measuring element 203a side, and the temperature sensor 202a is arranged on the measuring element 203a. On the other hand, the temperature sensor 202 c is exposed to the space inside the thermometer 200. Thereby, the heat flowing in from the probe 203a is transmitted to the temperature sensor 202a, then flows through the heat insulating material 215a to the temperature sensor 202c, and is dissipated to the outside air. The temperature sensor laminated body 214b has the same structure, and a temperature sensor 202b attached to the probe 203b, a heat insulating material 215b, and a temperature sensor 203d exposed to the space are laminated in this order. Here, the heat resistance values of the heat insulating material 215a and the heat insulating material 215b are different from each other, and the magnitude of the heat flux passing through the temperature sensor laminate 214a and the magnitude of the heat flux passing through the temperature sensor laminate 214b are It is supposed to be different.

温度計200では、各温度センサ202a〜202dの定常温度から測定対象物の深部温を算出し、測定する。この算出方法は公知であるためその導出方法の説明は省略するが、求める深部温をTとし、温度センサ202aの定常温度をTSa、温度センサ202bの定常温度をTSb、温度センサ202cの定常温度をTSc、温度センサ202dの定常温度をTSd、断熱材215aと断熱材215bの熱抵抗の比をKとすると、次のように求めることができる。なお、Kの値は事前に実験等により求めておく。 The thermometer 200 calculates and measures the deep temperature of the measurement object from the steady temperatures of the temperature sensors 202a to 202d. Since this calculation method is known, the description of the derivation method is omitted. However, the obtained deep temperature is T D , the steady temperature of the temperature sensor 202a is T Sa , the steady temperature of the temperature sensor 202b is T Sb , and the temperature sensor 202c If the steady temperature is T Sc , the steady temperature of the temperature sensor 202d is T Sd , and the ratio of the thermal resistance of the heat insulating material 215a and the heat insulating material 215b is K, it can be obtained as follows. Note that the value of K is obtained in advance by experiments or the like.

Figure 2015078891
Figure 2015078891

本実施形態に係る温度計200では、測定子203a,203bを測定対象物である額に接触させ、押しボタン206を押し下げることにより温度測定が開始される。コントローラ209は、ボタンスイッチ210からの信号により押しボタン206の押下げを検知すると、温度センサ202a〜202dの温度を一定周期で所定の時間の間継続して測定し、その結果より上述の温度予測方法により温度センサ202a〜202dの定常温度TSa〜TSdをそれぞれ予測する。そして、得られた値より深部温Tを計算し、表示部205に測定結果として表示する。この際、図示しないブザーやLED等により音や光で測定が終了したことを使用者に通知してもよい点については先の実施形態と同様である。 In the thermometer 200 according to this embodiment, the temperature measurement is started by bringing the measuring elements 203a and 203b into contact with the forehead, which is a measurement object, and pressing the push button 206 down. When the controller 209 detects the depression of the push button 206 based on a signal from the button switch 210, the controller 209 continuously measures the temperature of the temperature sensors 202a to 202d for a predetermined time at a constant period, and based on the result, the temperature prediction described above The steady-state temperatures T Sa to T Sd of the temperature sensors 202a to 202d are predicted by the method. Then, to calculate the core temperature T D from the obtained value, displayed as a measurement result on the display unit 205. At this time, it is the same as in the previous embodiment that the user may be notified that the measurement has been completed with sound or light using a buzzer or LED (not shown).

なお、本実施形態に係る温度計200のように、温度センサ積層体214a,214bを使用する場合には、各温度センサ202a〜202dの温度の所定の時間における時間積分を必ずしも個別に求めなくともよい。温度センサ積層体214aを代表として説明すると、温度センサ積層体202aに蓄積される熱量QCaは温度センサ202aの温度Tと温度センサ202cの温度Tの差の積分に比例する。比例係数をωとすると、次の通りとなる。 In addition, when using the temperature sensor laminated bodies 214a and 214b as in the thermometer 200 according to the present embodiment, the time integrals of the temperature of each of the temperature sensors 202a to 202d are not necessarily obtained individually. Good. To describe the temperature sensor stack 214a as a representative, the amount of heat Q Ca accumulated in the temperature sensor stack 202a is proportional to the integral of the difference between the temperature T c of the temperature T a and the temperature sensor 202c of the temperature sensor 202a. When the proportionality coefficient is ω, it is as follows.

Figure 2015078891
Figure 2015078891

そして、温度センサ202aの初期温度T0aからその定常温度TSaまでの温度差をΔT、温度センサ202bの初期温度T0bからその定常温度TSbまでの温度差をΔTとすると、時刻tまでの温度センサ積層体214aへの蓄熱量QCaとΔT、ΔTとの間には、α、αを定数として次の関係が成り立つ。 If the temperature difference from the initial temperature T 0a of the temperature sensor 202a to the steady temperature T Sa is ΔT a , and the temperature difference from the initial temperature T 0b of the temperature sensor 202b to the steady temperature T Sb is ΔT b , the time t Between the heat storage amount QCa and ΔT a and ΔT b in the temperature sensor laminate 214a up to C , the following relationship is established with α a and α b as constants.

Figure 2015078891
Figure 2015078891

この関係から、時刻tまでの所定の期間における、温度センサ積層体214aの温度センサ202a、202cの温度差の時間積分からΔT、ΔTを求めることができ、それによりそれぞれの定常温度TSa、TScを予測することができる。温度センサ積層体214bについても同様である。この方法を用いる場合には、求めなければならない時間積分の数が先に説明した場合より少なくて済むことになる。 From this relationship, ΔT a and ΔT b can be obtained from the time integration of the temperature difference between the temperature sensors 202a and 202c of the temperature sensor stacked body 214a in a predetermined period until time t C , and thereby each steady temperature T Sa and T Sc can be predicted. The same applies to the temperature sensor laminate 214b. When this method is used, the number of time integrals that must be obtained is smaller than that described above.

以上説明した実施形態に示した具体的な構成は例示として示したものであり、本明細書にて開示される発明をこれら具体例の構成そのものに限定するものではない。当業者はこれら開示された実施形態に種々の変形、例えば、各部材あるいはその部分の形状や数、配置等を適宜変更してもよく、本明細書にて開示される発明の技術的範囲は、そのようになされた変形をも含むものと理解すべきである。   The specific configurations shown in the embodiments described above are shown as examples, and the invention disclosed in this specification is not limited to the configurations of these specific examples. Those skilled in the art may appropriately modify various modifications to the disclosed embodiments, for example, the shape, number, arrangement, etc. of each member or part thereof, and the technical scope of the invention disclosed in this specification is It should be understood to include such modifications.

1 測定対象物、2 温度センサ、100 温度計、102 温度センサ、103 測定子、104 ボディ、105 表示部、106 押しボタン、107 FPC、108 基板、109 コントローラ、110 ボタンスイッチ、111 電池、200 温度計、202a,202b,202c,202d 温度センサ、203a,203b 測定子、204 ボディ、205 表示部、206 押しボタン、207 FPC、208 基板、209 コントローラ、210 ボタンスイッチ、211 電池、212 測定ヘッド、213 電池蓋、214a,214b 温度センサ積層体、215a,215b 断熱材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measurement object, 2 Temperature sensor, 100 Thermometer, 102 Temperature sensor, 103 Measuring element, 104 Body, 105 Display part, 106 Push button, 107 FPC, 108 Board | substrate, 109 Controller, 110 Button switch, 111 Battery, 200 Temperature 202a, 202b, 202c, 202d temperature sensor, 203a, 203b probe, 204 body, 205 display, 206 push button, 207 FPC, 208 board, 209 controller, 210 button switch, 211 battery, 212 measuring head, 213 Battery lid, 214a, 214b Temperature sensor laminate, 215a, 215b Thermal insulation.

Claims (6)

温度センサにおける温度変化を逐次測定するステップと、
所定の期間において、前記温度センサの温度の時間積分を求めるステップと、
前記所定の期間の開始時点における前記温度センサの温度である初期温度と、前記時間積分に基いて、前記温度センサの定常状態における温度である定常温度を求めるステップと、
を有する定常状態の温度予測方法。
Sequentially measuring temperature changes in the temperature sensor;
Obtaining a time integral of the temperature of the temperature sensor in a predetermined period;
Obtaining an initial temperature, which is the temperature of the temperature sensor at the start of the predetermined period, and a steady temperature, which is a temperature in a steady state of the temperature sensor, based on the time integration;
A steady state temperature prediction method comprising:
前記定常温度を求めるステップは、前記時間積分にあらかじめ求めた係数を乗じて前記初期温度に加算するステップである、
請求項1記載の温度予測方法。
The step of obtaining the steady temperature is a step of multiplying the time integral by a coefficient obtained in advance and adding to the initial temperature.
The temperature prediction method according to claim 1.
請求項1又は2に記載の温度予測方法により測定対象物の温度を測定する温度計。   The thermometer which measures the temperature of a measurement object with the temperature prediction method of Claim 1 or 2. 少なくとも1つの前記温度センサを有する測定子と、
前記温度センサの定常温度を、前記測定対象物の温度として測定するコントローラを備えた
請求項3に記載の温度計。
A probe having at least one temperature sensor;
The thermometer according to claim 3, further comprising a controller that measures a steady temperature of the temperature sensor as a temperature of the measurement object.
複数の前記温度センサを有する測定子と、
複数の前記温度センサの定常温度に基いて、前記測定対象物の内部温度を算出するコントローラを備えた
請求項3に記載の温度計。
A probe having a plurality of the temperature sensors;
The thermometer according to claim 3, further comprising a controller that calculates an internal temperature of the measurement object based on steady temperatures of the plurality of temperature sensors.
前記測定子は、断熱材を挟み結合された2つの前記温度センサからなる温度センサ積層体を少なくとも2組有する
請求項5に記載の温度計。
The thermometer according to claim 5, wherein the measuring element has at least two sets of temperature sensor stacks including the two temperature sensors coupled with a heat insulating material interposed therebetween.
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