JPH10104080A - Absolute radiation thermometer and method for measuring temperature - Google Patents
Absolute radiation thermometer and method for measuring temperatureInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は絶対放射温度計およ
び温度計測方法に関する。さらに詳しくは、あるターゲ
ットから放射し、ある放射検出器(或は検出素子)が受
取り、電気校正によって赤外線パワーの絶対値を評価で
きるし、その放射検出器(或は検出素子)に生じる信号
に基づき、そのターゲットの温度を計測する絶対放射温
度計および温度計測方法に関する。The present invention relates to an absolute radiation thermometer and a temperature measuring method. More specifically, the radiation emitted from a target, received by a radiation detector (or detection element), can be used to evaluate the absolute value of infrared power by electrical calibration, and the signal generated at the radiation detector (or detection element) The present invention relates to an absolute radiation thermometer and a temperature measurement method for measuring the temperature of a target based on the measurement.
【0002】ある物体に対して温度計測を行うことが、
科学及び工業分野においてごく普通かつ重要な技術であ
る。温度計測の手段として二種類があり、第一が接触式
であり、第二が非接触式である。前者の手段は、検出素
子を温度計測が行われるターゲットに接触させることに
よって、熱流がターゲットから検出素子に流れ込み、そ
の温度が計測されて信号を誘起する。後者の手段は、検
出素子とターゲットとの間は一定の距離離れ、そこで熱
流が放射でターゲットから検出素子へ転移する。[0002] Performing temperature measurement on an object
It is a common and important technology in the scientific and industrial fields. There are two types of temperature measurement means, the first being a contact type and the second a non-contact type. In the former method, a heat flow flows from the target to the detection element by bringing the detection element into contact with a target whose temperature is to be measured, and the temperature is measured to induce a signal. The latter means is a certain distance between the sensing element and the target, where the heat flow is transferred by radiation from the target to the sensing element.
【0003】放射で熱計測を行う非接触式はたくさんの
長所があり、その最も重要なものは下記3点のとおりで
ある。 (1)検出素子がターゲットに対する影響が接触で熱計
測を行う場合より少ないため、より正確な計測結果が得
られる。特に、ターゲットの熱容量がかなり小さい場合
にその利点が大きい。 (2)接触による不都合、または危険性が免れる。例え
ば、高い所に設けられる大電力施設の表面温度を計測す
る場合などでは、接触式では非常に難である。また、火
事を予防するため監視を行う場合は、接触式は採用し得
ない。 (3)医療上で体温測定を行う場合、一般には接触式が
採用されるが、感染する危険があるし、いやがる人も大
勢いる。このような場合、非接触式であれば全ての問題
が解消する。 本発明は、このような非接触式の温度計と計測方法に関
する。[0003] The non-contact method of measuring heat by radiation has many advantages, the most important of which are the following three points. (1) Since the influence of the detection element on the target is smaller than when the heat measurement is performed by contact, a more accurate measurement result can be obtained. The advantage is particularly large when the heat capacity of the target is considerably small. (2) Inconvenience or danger due to contact is avoided. For example, in the case of measuring the surface temperature of a high power facility provided at a high place, it is very difficult to use the contact type. When monitoring to prevent a fire, the contact type cannot be adopted. (3) When measuring body temperature on medical treatment, a contact method is generally employed, but there is a risk of infection and many people are displeased. In such a case, the non-contact type solves all the problems. The present invention relates to such a non-contact type thermometer and a measuring method.
【0004】[0004]
【従来の技術】非接触式温度計測の一例として焦電放射
計がある。この放射計は基本的に、焦電効果の原理を利
用し、即ち焦電材料で検出素子を作る。この検出素子と
温度計測が行われるターゲットとの間は温度の差がある
ため、放射熱交換がその間に行われる。すなわち、ター
ゲットからの赤外線熱放射の光で、焦電検出素子が加熱
されてその温度が上がるとき、焦電検出素子が焦電材料
の特性により、同素子で過渡電荷を誘起し(焦電効果と
称する)、同電荷はまた外部回路に通じて誘起電流を生
じる。このことが温度計測原理となっている。2. Description of the Related Art A pyroelectric radiometer is an example of a non-contact type temperature measurement. This radiometer basically utilizes the principle of the pyroelectric effect, that is to say, making the detecting element out of pyroelectric material. Since there is a difference in temperature between the detection element and the target for which temperature measurement is performed, radiant heat exchange is performed during that time. That is, when the pyroelectric detection element is heated by the light of infrared heat radiation from the target and its temperature rises, the pyroelectric detection element induces a transient charge in the element due to the characteristics of the pyroelectric material (the pyroelectric effect). ), Which also lead to an external circuit to produce an induced current. This is the principle of temperature measurement.
【0005】図16は従来の電気的校正式焦電放射計の
一例を示す。図17は同放射計における検出素子10の
構造を示す。図18は図17に示す焦電検出素子の等価
回路図である。前述の図に示す如く、検出素子10は主
に、加熱されて温度が上がれば、過渡電荷がそこで誘起
される焦電材料層11と、前記焦電材料層11の片側に
設けられる抵抗材料層12と、前記抵抗材料層12の両
側に設けられ、口出線14によって外部の電源につなが
るような加熱端子T1及びT2と、前記焦電材料層11のも
う片側に設けられ、口出線15によって前記焦電材料層
11に誘起された電荷を外部回路に流させるような底部
電極13と、前記抵抗材料層12における焦電材料層1
1の反対側に付着し、外部のターゲットからの赤外線熱
放射を吸収し、そして前記焦電材料層11に伝熱するよ
うな黒い被覆層16と、を備えている。前記底部電極1
3の極性は後述のように決める。前記焦電材料層11が
加熱されて電流が生じるとき、底部電極13がその電流
のソース(source)に構成する場合、前記底部電極13は
正極性である。一方、電極13がその電流のシンク(sin
k)に構成する場合、前記底部電極13は負極性である。
このような極性の定義が全文を通して採用される。FIG. 16 shows an example of a conventional electrically calibrated pyroelectric radiometer. FIG. 17 shows the structure of the detection element 10 in the radiometer. FIG. 18 is an equivalent circuit diagram of the pyroelectric detection element shown in FIG. As shown in the above-described drawing, the detection element 10 mainly includes a pyroelectric material layer 11 where a transient charge is induced when the temperature is increased by heating, and a resistance material layer provided on one side of the pyroelectric material layer 11. 12, heating terminals T1 and T2 which are provided on both sides of the resistance material layer 12 and are connected to an external power supply by a lead wire 14, and a lead wire 15 provided on the other side of the pyroelectric material layer 11; A bottom electrode 13 for causing the charge induced in the pyroelectric material layer 11 to flow to an external circuit, and a pyroelectric material layer 1 in the resistive material layer 12.
1 which absorbs infrared thermal radiation from an external target and transfers heat to said pyroelectric material layer 11. The bottom electrode 1
The polarity of No. 3 is determined as described later. When the pyroelectric material layer 11 is heated to generate a current, the bottom electrode 13 is positive if the bottom electrode 13 is configured as a source of the current. On the other hand, the electrode 13 sinks the current (sin
In the case of k), the bottom electrode 13 has a negative polarity.
This definition of polarity is adopted throughout the text.
【0006】図16を参照して前記従来の電気的校正式
焦電放射計の構造を説明する。この放射計は主に、外部
電源からの電力或は外部ターゲット1(放射源)の光で
加熱され、外部回路で誘起電流を生じる前記検出素子1
0と、前記ターゲット1と検出素子10との間に設けら
れ、連続的に回転することにより、前記ターゲット1か
ら前記検出素子10へ放射する赤外線を、前記検出素子
10が断続的に受けさせるようなチョッパー2と、口出
線15を通して前記検出素子10につながることによっ
て、前記検出素子10の生じる誘起電流を増幅させる前
置増幅器3と、前記チョッパー2を駆動して回転させる
モータ24と、前記モータ24を駆動する駆動回路25
と、前記検出素子10に印加する電力を計測するエネル
ギー計器4と、前記検出素子10に電力を印加する隔離
増幅器5と、A/D 変換器20と、前置増幅器3とエネル
ギー計器4と両方の信号から一つ選び、それを前記A/D
変換器20へ送るアナログ・マルチプレクサー9と、D/
A 変換器6と、前記駆動回路25、A/D 変換器20、ア
ナログ・マルチプレクサー9及びD/A 変換器6へ送るた
めの制御信号を生じ、かつ前記アナログ・マルチプレク
サー9に出力され、そして前記A/D 変換器20にデジタ
ル信号に変換される資料を処理するマイクロプロセッサ
21と、前記マイクロプロセッサ21につながり、マイ
クロプロセッサ21がデータのアクセスを行う場所であ
る記憶装置22と、前記マイクロプロセッサ21につな
がり、マイクロプロセッサ21が提供するデータを表示
するディスプレー23と、前記マイクロプロセッサ21
を起動する始動ボタン26と、を備えている。前記マイ
クロプロセッサ21が生じる電気加熱信号は、前記D/A
変換器6のためアナログ信号に変換られ、そして前記隔
離増幅器5に増幅されてから、前記検出素子10に印加
される。Referring to FIG. 16, the structure of the conventional electrically calibrated pyroelectric radiometer will be described. The radiometer is mainly heated by electric power from an external power supply or light of an external target 1 (radiation source), and generates an induced current in an external circuit.
0, and provided between the target 1 and the detection element 10 so that the detection element 10 intermittently receives infrared rays emitted from the target 1 to the detection element 10 by continuously rotating. A chopper 2, a preamplifier 3 that amplifies an induced current generated by the detection element 10 by being connected to the detection element 10 through a lead wire 15, a motor 24 that drives and rotates the chopper 2, Drive circuit 25 for driving motor 24
An energy meter 4 for measuring power applied to the detection element 10, an isolation amplifier 5 for applying power to the detection element 10, an A / D converter 20, a preamplifier 3, and an energy meter 4. And select it from the A / D
An analog multiplexer 9 for sending to a converter 20;
A converter 6 and a control signal for sending to the drive circuit 25, the A / D converter 20, the analog multiplexer 9 and the D / A converter 6, and output to the analog multiplexer 9, A microprocessor 21 for processing data to be converted into a digital signal by the A / D converter 20; a storage device 22 which is connected to the microprocessor 21 and is a place where the microprocessor 21 accesses data; A display 23 connected to the processor 21 for displaying data provided by the microprocessor 21;
And a start button 26 for starting the operation. The electric heating signal generated by the microprocessor 21 is the D / A
The signal is converted into an analog signal by the converter 6, amplified by the isolation amplifier 5, and then applied to the detection element 10.
【0007】つぎに、前述した従来の電気的校正式焦電
放射計の作動方式を説明する。前記ターゲット1の放射
した赤外線は前記チョッパー2によって切断される。前
記チョッパー2の回転する期間を詳細に説明すると、
(1)チョッパー2が開くとき、前記検出素子10は、
放射パワーを受けることにより、焦電誘導信号を生じ
る。同信号は、信号増幅器3に増幅された後、マルチプ
レクサー9に選ばれて前記A/D 変換器20に入り、デジ
タル信号になり、そして前記マイクロプロセッサ21に
処理される。(2)チョッパー2が閉まるとき、ある試
し用の電力を前記検出素子10に送る。この電力は前記
抵抗材料層12を加熱することにより、前記焦電材料層
11で焦電誘導信号を生じるためである。上述の二つの
場合で生じられる焦電誘導信号が比べられ、等しくなる
とき(正確に言えば、両者の差がある範囲以内であると
き)、ターゲット1からの放射パワーの値は既知の電気
加熱パワーによって得られる。一般に、前述の試し、つ
まり放射パワーで加熱することと電気パワーで加熱する
ことと、を何回交替で行った後、初めて前述のように、
両焦電誘導信号が等しくなりうる(等しくなるときは自
動帰零と称する)。Next, an operation method of the above-mentioned conventional electric calibration type pyroelectric radiometer will be described. The infrared rays emitted from the target 1 are cut by the chopper 2. The rotation period of the chopper 2 will be described in detail.
(1) When the chopper 2 opens, the detection element 10
Receiving the radiated power produces a pyroelectric induction signal. After being amplified by the signal amplifier 3, the signal is selected by the multiplexer 9, enters the A / D converter 20, becomes a digital signal, and is processed by the microprocessor 21. (2) When the chopper 2 is closed, a certain test power is sent to the detection element 10. This power is to generate a pyroelectric induction signal in the pyroelectric material layer 11 by heating the resistive material layer 12. The pyroelectric induction signals generated in the above two cases are compared, and when they are equal (to be exact, when the difference between them is within a certain range), the value of the radiated power from the target 1 is a known electric heating value. Obtained by power. Generally, after performing the above-mentioned trials, that is, heating with radiant power and heating with electric power, several times alternately, for the first time, as described above,
Both pyroelectric induction signals can be equal (when they are equal, it is called auto-zero).
【0008】しかるに、図16に示す従来の電気的校正
式焦電放射計は下記の欠点がある。 (1)連続回転のチョッパーが必要であるため、構造が
複雑かつ体積が大きい。 (2)何回も電気パワーで加熱しなければならないた
め、電力の消耗が大きい。 (3)自動帰零のため、何回も繰り返して放射パワーで
加熱したり、電気パワーで加熱したり、することが行わ
なければならない。従って、ターゲットが放射した赤外
線のパワーを計測するのは時間がかかり、よって商品化
することが難しい。 (4)検出素子において、抵抗材料層12と底部電極1
3との間の容量結合(図16を参照する)のため、加熱
用電圧の高周波成分が素子を貫通し、前置増幅器まで届
く。前述した容量結合信号は加熱によって生じる焦電信
号でないので、偽信号になる。この問題を解決するた
め、図16に示す従来の電気的校正式焦電放射計は高価
な隔離増幅器を採用し、よってその製造コストが高くな
る。However, the conventional electrically calibrated pyroelectric radiometer shown in FIG. 16 has the following disadvantages. (1) Since a chopper for continuous rotation is required, the structure is complicated and the volume is large. (2) Electric power is consumed many times, so power consumption is large. (3) For automatic zeroing, heating by radiation power or heating by electric power must be repeated many times. Therefore, it takes time to measure the power of the infrared radiation emitted by the target, which makes it difficult to commercialize. (4) In the detection element, the resistance material layer 12 and the bottom electrode 1
3 (see FIG. 16), the high frequency component of the heating voltage passes through the element and reaches the preamplifier. Since the above-mentioned capacitive coupling signal is not a pyroelectric signal generated by heating, it becomes a false signal. In order to solve this problem, the conventional electrically calibrated pyroelectric radiometer shown in FIG. 16 employs an expensive isolation amplifier, thereby increasing the manufacturing cost.
【0009】もう一つの従来の焦電放射温度計として、
米国特許第4,797,840 号“赤外線電子温度計及びその温
度計測方法”がある。この特許の方法は圧電効果を利用
して焦電検出信号を校正するものである。従って、焦電
検出素子の材料エージング、温度ドリフト、又は電子素
子の不安定性等により、前記焦電検出信号の予想変更を
補正しなければならない。図19及び図20を参照して
その校正回路及び校正方法を説明する。図3に示すよう
に、前記校正回路30は焦電検出素子31を含む。この
焦電検出素子31は、焦電フィルム(圧電フィルムでも
ある)35と、前記焦電フィルム35における外に向い
ている側にあり、二つの独立した電極チップ33及び3
4からなる外側平面電極32と、を備えている。前記校
正回路30は更に、増幅回路37と、マイクロプロセッ
サ38と、スイッチ36と、励起回路39と、を備えて
いる。図19において、符号42は中空管の形をし、タ
ーゲットからの赤外線放射を焦電検出素子31へ案内す
る導波管を示す。符号43は、赤外線放射を導波管42
を通過させることにより、その赤外線放射が予定期間の
み焦電検出素子に届くシャッターを示す。電極チップ3
4が増幅回路37につながっている。電極チップ33が
スイッチ36につながり、このスイッチ36が前記電極
チップ33を交替で増幅回路37又は励起回路39に接
続させる。前記励起回路39が、ある予定の電気校正信
号40を生じるためであり、その電気校正信号40が、
焦電フィルム35を機械的ストレスを出させ、これに応
じて電気信号41を出させるように励起する(図20を
参照)。組み立ての段階、つまり焦電検出素子31がエ
ージングする前、電気信号41の値が予定基準に構成
し、メモリに保存される。前記スイッチ36及び励起回
路39がマイクロプロセッサ38に制御され、校正操作
のとき、マイクロプロセッサ38からのコマンドに従
い、前記励起回路39が予定の電気校正信号40を生じ
る。[0009] As another conventional pyroelectric radiation thermometer,
There is U.S. Pat. No. 4,797,840 "Infrared electronic thermometer and its temperature measurement method". The method of this patent uses the piezoelectric effect to calibrate the pyroelectric detection signal. Therefore, it is necessary to correct the expected change in the pyroelectric detection signal due to material aging, temperature drift, or instability of the electronic element of the pyroelectric detection element. The calibration circuit and the calibration method will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, the calibration circuit 30 includes a pyroelectric detection element 31. The pyroelectric detection element 31 includes a pyroelectric film (which is also a piezoelectric film) 35 and an outwardly facing side of the pyroelectric film 35, and includes two independent electrode tips 33 and 3.
4, and an outer flat electrode 32 made of the same. The calibration circuit 30 further includes an amplification circuit 37, a microprocessor 38, a switch 36, and an excitation circuit 39. In FIG. 19, reference numeral 42 denotes a waveguide in the form of a hollow tube for guiding infrared radiation from a target to the pyroelectric detection element 31. Reference numeral 43 denotes an infrared radiation
Shows a shutter whose infrared radiation reaches the pyroelectric detection element only for a predetermined period of time. Electrode tip 3
4 is connected to the amplifier circuit 37. The electrode tip 33 is connected to a switch 36, which in turn connects the electrode tip 33 to an amplification circuit 37 or an excitation circuit 39. This is because the excitation circuit 39 generates a predetermined electrical calibration signal 40, and the electrical calibration signal 40
The pyroelectric film 35 is subjected to a mechanical stress, and is excited to generate an electric signal 41 in response to the mechanical stress (see FIG. 20). At the stage of assembly, that is, before the pyroelectric detection element 31 ages, the value of the electric signal 41 is configured on a predetermined basis and stored in the memory. The switch 36 and the excitation circuit 39 are controlled by the microprocessor 38, and the excitation circuit 39 generates a predetermined electrical calibration signal 40 according to a command from the microprocessor 38 during a calibration operation.
【0010】つぎに、前述した米国特許番号4,797,840
に提案される校正操作を述べる。ターゲットの温度計測
を行う直前で、まだ前記シャッター43が閉まっている
とき、前記スイッチ36が前記電極チップ33を励起回
路39に接続させ、よって予定の電気信号40が電極チ
ップ33へ提供される。焦電フィルム35が焦電特性を
有するため、機械的ストレスが引起こされ、そしてこの
機械的ストレスは焦電フィルム35を、電極32で電気
信号41を生じさせる。前記電気信号41が電極チップ
34を通じて前記増幅回路37に入る。前記機械的スト
レス校正信号が予定値であるため、前記電気信号41の
偏差が、前記焦電検出素子31における変化を示し、か
つその予定基準からの偏差値は前記マイクロプロセッサ
38が妥当な訂正を行うため、必要な校正情報とするこ
とができる。Next, the aforementioned US Pat. No. 4,797,840
Describes the proposed calibration operation. Immediately before performing the temperature measurement of the target, when the shutter 43 is still closed, the switch 36 connects the electrode chip 33 to the excitation circuit 39, so that a predetermined electric signal 40 is provided to the electrode chip 33. Because of the pyroelectric properties of the pyroelectric film 35, mechanical stress is induced, and this mechanical stress causes the pyroelectric film 35 to generate an electrical signal 41 at the electrode 32. The electric signal 41 enters the amplifier circuit 37 through the electrode chip 34. Since the mechanical stress calibration signal is a predetermined value, the deviation of the electric signal 41 indicates a change in the pyroelectric detection element 31, and the deviation value from the predetermined standard is corrected by the microprocessor 38. To do so, it can be the necessary calibration information.
【0011】前記校正操作の直後、前記スイッチ36が
電極チップ33を増幅回路37に接続させ、ターゲット
の温度計測操作が始まる。このとき、ターゲット1から
の赤外線放射を可能にするため、前記シャッター43が
開かれる。前記導波管42の案内により、その赤外線が
前記焦電検出素子31に届き、光学的に同検出素子31
を加熱する。前記焦電検出素子31で光学加熱によるパ
ワー信号の計測値がVt’であると仮定すれば、パワー信
号の正しい値Vtが、前記校正操作の段階で得た校正情報
を利用し、計測値Vt’に対して訂正を加えることによっ
て計算できる。なぜなら、この校正情報が焦電検出素子
における材料エージング等による偏差を補正できる。続
いて、ターゲット1の温度が下記の公式で計算できる。 Vt = f(Ta)*(Tt4 -Ta 4 ) ここで、 Ta が絶対周囲温度を示し、 Tt がターゲット
の絶対温度を示し、f(Ta) が周囲温度Taの関数を示す。Immediately after the calibration operation, the switch 36 connects the electrode chip 33 to the amplifier circuit 37, and the operation of measuring the temperature of the target starts. At this time, the shutter 43 is opened to enable infrared radiation from the target 1. By the guide of the waveguide 42, the infrared rays reach the pyroelectric detecting element 31 and are optically detected by the detecting element 31.
Heat. Assuming that the measured value of the power signal due to the optical heating in the pyroelectric detection element 31 is Vt ′, the correct value Vt of the power signal is obtained by using the calibration information obtained in the calibration operation, and obtaining the measured value Vt. 'Can be calculated by making corrections. This is because the calibration information can correct a deviation due to material aging or the like in the pyroelectric detection element. Subsequently, the temperature of the target 1 can be calculated by the following formula. Vt = f (Ta) * (Tt 4 -Ta 4 ) where Ta indicates the absolute ambient temperature, Tt indicates the absolute temperature of the target, and f (Ta) indicates a function of the ambient temperature Ta.
【0012】前述した校正操作は、焦電検出素子におい
て、そのエージングが焦電応答特性に対する影響と圧電
応答特性に対する影響、両方がまったく同等であるとい
う仮定に基づく。しかし、焦電応答特性が圧電係数に影
響される以外、いろいろなパラメータ(例えば、焦電検
出素子の熱時定数、焦電検出素子と周囲との間の熱コン
ダクダンス)の影響を受けるため、上記の仮定が正しく
ない。従って、前記焦電放射温度計を利用し、かつ校正
操作を行っても正確な温度計測があり得ない。他に、校
正操作が行われているとき、アンチ・マイクロホニク検
出器(anti-microphonic sensor )が既に直列接続して
いないので、元のアンチ・マイクロホニク手段が効かな
く、よって校正された計測結果の雑音が増えてしまう。The above-described calibration operation is based on the assumption that the influence of aging on the pyroelectric response characteristics and the effect on the piezoelectric response characteristics of the pyroelectric detection element are exactly the same. However, besides the pyroelectric response characteristic being affected by the piezoelectric coefficient, it is affected by various parameters (for example, the thermal time constant of the pyroelectric detection element, and the thermal conductance between the pyroelectric detection element and the surroundings). The above assumption is incorrect. Therefore, even if the pyroelectric thermometer is used and a calibration operation is performed, accurate temperature measurement cannot be performed. Besides, when the calibration operation is performed, the anti-microphonic sensor is not already connected in series, so the original anti-microphonic means does not work, and the measurement result calibrated Noise increases.
【0013】他に、前記米国特許第4,797,840 は、温度
制御されて定温に固定する加熱素子を提案し、その定温
がターゲットの温度を知るための参考値として使われて
いる。シャッターが選択的に開いたり、又は閉まったり
することにより、焦電検出器が選択的に、ターゲットか
らの赤外線放射を受けて第一信号を生じ、又は加熱素子
からの赤外線放射を受けて第二信号を生じる。前記ター
ゲットの温度が計測した第一信号、第二信号及び定温に
固定され、既にその値が知られている加熱素子の温度に
よって計算できる。In addition, the above-mentioned US Pat. No. 4,797,840 proposes a heating element which is fixed at a constant temperature by controlling the temperature, and the constant temperature is used as a reference value for knowing the temperature of the target. The selective opening and closing of the shutter causes the pyroelectric detector to selectively receive infrared radiation from the target and produce a first signal, or receive infrared radiation from a heating element and produce a second signal. Produces a signal. The temperature of the target is fixed to the measured first signal, the second signal, and the constant temperature, and the value can be calculated from the temperature of the heating element whose value is already known.
【0014】しかるに、上述の温度計測方法はいくつか
の欠点がある。即ち、前記加熱素子はその温度が定温に
固定されるため、連続的に加熱を受けなくではならな
い。この過程は相当な電力が必要であるので、前記温度
計を使用する場合、コストがなかなか抑えられない。さ
らに、前記温度計がコンパクトに出来上がらない。ま
た、前記加熱素子の温度が安定になるまで、非常に時間
がかかるため、この温度計の商業化が難しい。更に、前
記ターゲットの温度は、直接にターゲットが放射した赤
外線の絶対値を利用して計算されるというより、焦電検
出器の反応信号を利用して計算されるため、前記温度計
が絶対放射温度を計測することができない。However, the above-described temperature measurement method has some disadvantages. That is, since the temperature of the heating element is fixed at a constant temperature, it must be continuously heated. Since this process requires considerable power, the cost cannot be easily suppressed when using the thermometer. Furthermore, the thermometer cannot be made compact. Further, it takes a very long time until the temperature of the heating element becomes stable, so that it is difficult to commercialize this thermometer. Further, since the temperature of the target is calculated using the reaction signal of the pyroelectric detector rather than using the absolute value of the infrared ray directly emitted by the target, the Temperature cannot be measured.
【0015】他に、米国特許番号4,790,324 および4,60
2,642 では、温度制御されて定温に固定する黒体を提案
し、その黒体が温度計を校正するために使われている。
この二つの特許による温度計は実質的に、米国特許番号
4,797,840 による加熱素子の場合と同様な欠点を有して
いる。In addition, US Pat. Nos. 4,790,324 and 4,60
2,642 proposes a black body that is temperature controlled and fixed at a constant temperature, and that black body is used to calibrate the thermometer.
The two patented thermometers are essentially U.S. Pat.
4,797,840 have the same disadvantages as in the case of the heating element.
【0016】他に、米国特許番号4,900,162 は、放射検
出器と、前記放射検出器を定温に固定するための加熱装
置及び冷却装置とを備える温度計を提案している。放射
計の温度とターゲットの温度との差に正比例するゼロ放
射計信号(null radiometersignal )の値がゼロであ
る場合、放射検出器とターゲットとの間の温度差がゼロ
という判断を下し、ターゲット温度が既知の放射検出器
の温度によって得られる。加熱及び冷却操作は両方とも
非常にパワーかかるし、時間かかるため、この温度計
は、高いコスト、小型化及び商業化の難しさ等の欠点を
有する。In addition, US Pat. No. 4,900,162 proposes a thermometer comprising a radiation detector and a heating device and a cooling device for fixing the radiation detector at a constant temperature. If the value of the null radiometer signal, which is directly proportional to the difference between the radiometer temperature and the target temperature, is zero, the system determines that the temperature difference between the radiation detector and the target is zero, The temperature is obtained by the known radiation detector temperature. Since both heating and cooling operations are very power and time consuming, this thermometer has disadvantages such as high cost, miniaturization and difficulty in commercialization.
【0017】他に、米国特許番号4,907,895 は、赤外放
射温度計用に供し、モータに駆動されて回転する光学的
チョッパーを提案する。モータを動かすのに、かなり電
力が必要であるので、この設計も前述したパワーのかか
る温度計と同様な欠点を有する。また、この設計におい
て、校正操作が行われないので、長時間の安定性を確保
するため、高価な素子が必要であり、製造コストがよっ
て増える。In addition, US Pat. No. 4,907,895 proposes an optical chopper that is rotated by a motor, serving for an infrared radiation thermometer. Since considerable power is required to operate the motor, this design has the same disadvantages as the powered thermometer described above. In this design, since no calibration operation is performed, expensive elements are required to secure long-term stability, and the manufacturing cost is increased.
【0018】他に、米国特許第4,993,424 は、プローブ
の前端に枢着する校正板を含む赤外医療用温度計を提案
する。この校正板はその温度が定温に固定されるため、
加熱されることが必要である。同様に、加熱過程はパワ
ーも時間もかかる。従って、この温度計は、高いコス
ト、小型化及び商業化の難しさ等の欠点を有する。In addition, US Pat. No. 4,993,424 proposes an infrared medical thermometer that includes a calibration plate pivotally attached to the front end of a probe. Since the temperature of this calibration plate is fixed at a constant temperature,
It needs to be heated. Similarly, the heating process is both power and time consuming. Therefore, this thermometer has disadvantages such as high cost, miniaturization, and difficulty in commercialization.
【0019】他に、米国特許番号5,127,742 で提案され
る温度計測装置においては、定温に固定されるシャッタ
ーが含まれる。この温度計測装置は、周囲温度に影響さ
れないように、温度計測を行うことにより、温度計測の
行える範囲が拡大される。結果として、この温度計測装
置は、前述した温度制御操作の段階で起こった欠点を有
する以外に、加熱用の導線を高速で前記シャッターに接
続させることが難しいという問題を有する。In addition, the temperature measurement device proposed in US Pat. No. 5,127,742 includes a shutter fixed at a constant temperature. This temperature measuring device performs temperature measurement so as not to be affected by the ambient temperature, thereby expanding the range in which the temperature can be measured. As a result, this temperature measuring device has a problem that it is difficult to connect a heating wire to the shutter at a high speed, in addition to the above-mentioned disadvantages that occurred during the temperature control operation.
【0020】[0020]
【発明が解決しようとする課題】前述の問題点に鑑み、
本発明の第一目的は、絶対放射温度計及びその絶対放射
温度計を用いる温度計測方法を提供する。本発明の第二
目的は、コンパクト、携帯用、構造が簡単、低い製造コ
スト等の長所を有し、かつ必要な電力が従来の放射温度
計よりずっと低い放射温度計を提供する。本発明の第三
目的は、ターゲットからの赤外線放射による光学加熱
と、制御された電源による電気加熱と、が同一の素子に
印加することにより、赤外線放射のより正確な計測値、
そして、より正確なターゲット温度が得られる放射温度
計を提供する。本発明の第四目的は、より長い使用時
間、消費者が更なる校正を行う必要がなく、素晴らしい
安定性を有する放射温度計を提供する。本発明の第五目
的は、温度計測が一秒間以内に完成され、とても商業化
に向いている放射温度計を提供する。本発明の第六目的
は、従来の焦電放射計に必ず存在する前述のような“誤
信号”の問題を解決するため、高価で複雑な装置を用い
なく、よって製造コストが抑えられる放射温度計を提供
する。本発明の第七目的は、温度計のシステム電源とは
隔離し、電気加熱用の浮動する(floating)電源を用い
ることにより、電源雑音が大幅に減少される放射温度計
を提供する。In view of the above problems,
A first object of the present invention is to provide an absolute radiation thermometer and a temperature measurement method using the absolute radiation thermometer. A second object of the present invention is to provide a radiation thermometer that has advantages such as compactness, portability, simple structure, low manufacturing cost, and requires much less power than conventional radiation thermometers. A third object of the present invention is to provide a more accurate measurement of infrared radiation by applying optical heating by infrared radiation from a target and electric heating by a controlled power supply to the same element,
Further, a radiation thermometer capable of obtaining a more accurate target temperature is provided. A fourth object of the present invention is to provide a radiation thermometer having a longer use time, requiring no further calibration by the consumer and having excellent stability. A fifth object of the present invention is to provide a radiation thermometer whose temperature measurement is completed within one second and is very suitable for commercialization. A sixth object of the present invention is to solve the above-mentioned problem of "false signal" which is always present in the conventional pyroelectric radiometer without using an expensive and complicated device, thereby reducing the manufacturing cost. Provide a total. A seventh object of the present invention is to provide a radiation thermometer in which power supply noise is significantly reduced by using a floating power supply for electrical heating, isolated from the system power supply of the thermometer.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】請求項1の絶対放射温度
計は、前記ターゲットと検出器との間に挿入され、制御
されてターゲットから検出器への赤外線放射を通過させ
たり、阻んだりすることにより、前記ターゲットからの
赤外線が予定の期間のみ、前記検出器に受取られるチョ
ッパーと、電力を前記検出器へ提供するためのエネルギ
ー励起器と、前記検出器の生じられた第一誘導信号及び
第二誘導信号を処理し、前記ターゲットが放射し、前記
検出器が受取った赤外線パワーを計算し、その赤外線パ
ワーの計算値を利用して温度を求める信号処理及び計算
装置とを備えたことを特徴とする。The absolute radiation thermometer of claim 1 is inserted between the target and a detector and controlled to pass or block infrared radiation from the target to the detector. Thus, only during a predetermined period of time when infrared light from the target is received for a predetermined period, a chopper that is received by the detector, an energy exciter for providing power to the detector, and a first induced signal generated by the detector and A signal processing and calculating device for processing a second guide signal, calculating the infrared power emitted by the target and received by the detector, and obtaining a temperature using the calculated value of the infrared power. Features.
【0022】請求項2の絶対放射温度計は、前記検出器
は、ターゲットからの赤外線放射、又は外部電源の提供
した電力を受取るためであり、第一焦電層と、前記第一
焦電層の第一側に設けられる第一頂電極と、前記第一焦
電層の第二側に設けられる第一底電極と、前記第一頂電
極における前記第一焦電層の反対側に設けられる抵抗層
と、前記抵抗層の第一端に設けられる第一加熱端子と、
前記抵抗層の第二端に設けられる第二加熱端子と、前記
抵抗層と第一頂電極との間にサンドイッチされた絶縁装
置と、を含む第一焦電検出素子と、第二焦電層と、前記
第二焦電層の第一側に設けられる第二頂電極と、前記第
二焦電層の第二側に設けられる第二底電極と、を含む第
二焦電検出素子と、を備え、前記第二頂電極は第一底電
極とは逆の極性を有し、両者は第三ノードのところに接
続し合い、前記第一頂電極は第二底電極とは逆の極性を
有し、両者は第四ノードのところに接続し合い、前記第
三ノードと第四ノードとは前記信号処理及び計算装置に
接続し、前記第一加熱端子と第二加熱端子とは前記エネ
ルギー励起器に接続する、ことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the absolute radiation thermometer, the detector is for receiving infrared radiation from a target or electric power provided by an external power supply. A first top electrode provided on a first side of the first, a first bottom electrode provided on a second side of the first pyroelectric layer, and a first bottom electrode provided on a side of the first top electrode opposite to the first pyroelectric layer. A resistance layer, a first heating terminal provided at a first end of the resistance layer,
A first pyroelectric detection element including a second heating terminal provided at a second end of the resistive layer, and an insulating device sandwiched between the resistive layer and a first top electrode; and a second pyroelectric layer. A second pyroelectric detection element including a second top electrode provided on a first side of the second pyroelectric layer, and a second bottom electrode provided on a second side of the second pyroelectric layer, Wherein the second top electrode has a polarity opposite to that of the first bottom electrode, and both are connected at a third node, and the first top electrode has a polarity opposite to that of the second bottom electrode. Have both connected at a fourth node, the third and fourth nodes connected to the signal processing and computing device, and the first heating terminal and the second heating terminal connected to the energy excitation Connected to a vessel.
【0023】請求項3の絶対放射温度計は、前記検出器
は、ターゲットからの赤外線放射、又は外部電源の提供
した電力を受取るためであり、第一焦電層と、前記第一
焦電層の第一側に設けられる第一頂電極と、前記第一焦
電層の第二側に設けられる第一底電極と、前記第一頂電
極における前記第一焦電層の反対側に設けられる抵抗層
と、前記抵抗層の第一端に設けられる第一加熱端子と、
前記抵抗層の第二端に設けられる第二加熱端子と、前記
抵抗層と第一頂電極との間にサンドイッチされた絶縁装
置と、を含む第一焦電検出素子と、第二焦電層と、前記
第二焦電層の第一側に設けられる第二頂電極と、前記第
二焦電層の第二側に設けられる第二底電極と、を含む第
二焦電検出素子と、を備え、前記第一底電極は第二底電
極とは同じ極性を有し、両者は接続し合い、前記第一頂
電極と第二頂電極とは前記信号処理及び計算装置に接続
する、ことを特徴とする。The absolute radiation thermometer according to claim 3, wherein the detector is for receiving infrared radiation from a target or electric power provided by an external power supply, wherein the first pyroelectric layer and the first pyroelectric layer are provided. A first top electrode provided on a first side of the first, a first bottom electrode provided on a second side of the first pyroelectric layer, and a first bottom electrode provided on a side of the first top electrode opposite to the first pyroelectric layer. A resistance layer, a first heating terminal provided at a first end of the resistance layer,
A first pyroelectric detection element including a second heating terminal provided at a second end of the resistive layer, and an insulating device sandwiched between the resistive layer and a first top electrode; and a second pyroelectric layer. A second pyroelectric detection element including a second top electrode provided on a first side of the second pyroelectric layer, and a second bottom electrode provided on a second side of the second pyroelectric layer, The first bottom electrode has the same polarity as the second bottom electrode, both are connected, and the first top electrode and the second top electrode are connected to the signal processing and calculation device, It is characterized by.
【0024】請求項4の絶対放射温度計は、前記検出器
は、ターゲットからの赤外線放射、又は外部電源の提供
した電力を受取るためであり、第一焦電層と、前記第一
焦電層の第一側に設けられる第一抵抗層と、前記第一抵
抗層の第一端に設けられる第一加熱端子と、前記第一抵
抗層の第二端に設けられる第二加熱端子と、前記第一焦
電層の第二側に設けられる第一底電極と、を含む第一焦
電検出素子と、第二焦電層と、前記第二焦電層の第一側
に設けられる頂電極と、前記第二焦電層の第二側に設け
られる第二底電極と、を含む第二焦電検出素子と、を備
え、前記第一加熱端子と第二加熱端子とは前記エネルギ
ー励起器に接続し、前記頂電極は第一底電極とは逆の極
性を有し、両者は前記信号処理及び計算装置につながっ
ている第四ノードのところに接続し合い、前記エネルギ
ー励起器は、エネルギー貯蔵装置及び前記エネルギー貯
蔵装置と前記検出器へ電力が提供されるとき、前記エネ
ルギー貯蔵装置は前記検出器のみに電気的に接続し、よ
って、検出器へ印加された電力が同検出器で生じられた
第一誘導信号を妨害することが避けられることを特徴と
する。The absolute radiation thermometer according to claim 4, wherein the detector is for receiving infrared radiation from a target or electric power provided by an external power supply, wherein the first pyroelectric layer and the first pyroelectric layer are provided. A first resistance layer provided on a first side of the first heating terminal provided at a first end of the first resistance layer, a second heating terminal provided at a second end of the first resistance layer, A first pyroelectric detection element including a first bottom electrode provided on a second side of the first pyroelectric layer, a second pyroelectric layer, and a top electrode provided on a first side of the second pyroelectric layer. And a second pyroelectric detection element including a second bottom electrode provided on the second side of the second pyroelectric layer, and wherein the first heating terminal and the second heating terminal are the energy exciter. And the top electrode has a polarity opposite to that of the first bottom electrode, and both are connected to a fourth node connected to the signal processing and calculation device. Wherein the energy exciter is electrically connected to the energy storage device and the detector only when power is provided to the energy storage device and the detector; It is characterized in that the power applied to the detector is prevented from interfering with the first inductive signal generated by the detector.
【0025】請求項5の絶対放射温度計は、前記検出器
は、ターゲットからの赤外線放射、又は外部電源の提供
した電力を受取るためであり、第一焦電層と、前記第一
焦電層の第一側に設けられる第一抵抗層と、前記第一抵
抗層の第一端に設けられる第一加熱端子と、前記第一抵
抗層の第二端に設けられる第二加熱端子と、前記第一焦
電層の第二側に設けられる第一底電極と、を含む第一焦
電検出素子と、第二焦電層と、前記第二焦電層の第一側
に設けられる頂電極と、前記第二焦電層の第二側に設け
られる第二底電極と、を含む第二焦電検出素子と、を備
え、前記第一加熱端子と第二加熱端子とは前記エネルギ
ー励起器に接続し、前記第一底電極は第二底電極とは同
じ極性を有し、かつ相互に接続し合い、前記エネルギー
励起器は、エネルギー貯蔵装置及び前記エネルギー貯蔵
装置と検出器との間に設けられ、エネルギー貯蔵装置が
検出器へ電力を提供するかどうかを制御するスイッチ装
置、を含み、前記検出器へ電力が提供されるとき、前記
エネルギー貯蔵装置は前記検出器のみに電気的に接続
し、よって、検出器へ印加された電力が同検出器で生じ
られた第一誘導信号を妨害することが避けられる、こと
を特徴とする。The absolute radiation thermometer according to claim 5, wherein the detector is for receiving infrared radiation from a target or electric power provided by an external power supply, wherein the first pyroelectric layer and the first pyroelectric layer are provided. A first resistance layer provided on a first side of the first heating terminal provided at a first end of the first resistance layer, a second heating terminal provided at a second end of the first resistance layer, A first pyroelectric detection element including a first bottom electrode provided on a second side of the first pyroelectric layer, a second pyroelectric layer, and a top electrode provided on a first side of the second pyroelectric layer. And a second pyroelectric detection element including a second bottom electrode provided on the second side of the second pyroelectric layer, and wherein the first heating terminal and the second heating terminal are the energy exciter. And the first bottom electrode has the same polarity as the second bottom electrode and is connected to each other, and the energy exciter is A switching device provided between the energy storage device and the detector for controlling whether the energy storage device provides power to the detector, and when the power is supplied to the detector. The energy storage device is electrically connected only to the detector, so that the power applied to the detector is prevented from interfering with the first inductive signal generated by the detector. I do.
【0026】請求項6の絶対放射温度計は、前記エネル
ギー貯蔵装置は、前記スイッチ装置を通して電気的に前
記信号処理及び計算装置に制御される電源と接続するこ
とにより、前記エネルギー励起器が前記検出器へ電力を
提供しないとき、充電されるコンデンサーと、DPDT
(二極双投式)スイッチを含むスイッチ装置と、を備
え、前記検出器へ電力が提供されるとき、前記コンデン
サーは前記スイッチ装置を通して電気的に前記検出器の
みに電気的に接続する、ことを特徴とする。In the absolute radiation thermometer according to claim 6, the energy storage device is electrically connected to a power supply controlled by the signal processing and calculation device through the switch device, so that the energy exciter can detect the energy. The capacitor to be charged when no power is supplied to the
A switching device including a (double pole double throw) switch, wherein when power is supplied to the detector, the capacitor is electrically connected to the detector only through the switching device. It is characterized by.
【0027】請求項7の絶対放射温度計は、前記エネル
ギー貯蔵装置は電池を含み、前記スイッチ装置はSPS
T(単極単投式)スイッチを含み、前記検出器へ電力が
提供されるとき、前記電池が前記スイッチ装置を通して
前記検出器のみに電気的に接続する、ことを特徴とす
る。The absolute radiation thermometer according to claim 7, wherein the energy storage device includes a battery, and the switch device is an SPS.
And a T (single pole, single throw) switch, wherein the battery is electrically connected to the detector only through the switch device when power is provided to the detector.
【0028】請求項8の絶対放射温度計は、前記エネル
ギー貯蔵装置は、前記スイッチ装置を通して電気的に前
記信号処理及び計算装置に制御される電源と接続するこ
とにより、前記エネルギー励起器が前記検出器へ電力を
提供しないとき、充電されるコンデンサーと、DPDT
(二極双投式)スイッチを含むスイッチ装置と、を備
え、前記検出器へ電力が提供されるとき、前記コンデン
サーは前記スイッチ装置を通して電気的に前記検出器の
みに電気的に接続する、ことを特徴とする。In the absolute radiation thermometer according to claim 8, the energy storage device is electrically connected to a power source controlled by the signal processing and calculation device through the switch device so that the energy exciter can detect the energy. The capacitor to be charged when no power is supplied to the
A switching device including a (double pole double throw) switch, wherein when power is supplied to the detector, the capacitor is electrically connected to the detector only through the switching device. It is characterized by.
【0029】請求項9の絶対放射温度計は、前記エネル
ギー貯蔵装置は電池を含み、前記スイッチ装置はSPS
T(単極単投式)スイッチを含み、前記検出器へ電力が
提供されるとき、前記電池が前記スイッチ装置を通して
前記検出器のみに電気的に接続する、ことを特徴とす
る。According to a ninth aspect of the present invention, in the absolute radiation thermometer, the energy storage device includes a battery, and the switch device has an SPS.
And a T (single pole, single throw) switch, wherein the battery is electrically connected to the detector only through the switch device when power is provided to the detector.
【0030】請求項10の温度計測方法は、請求項1記
載の絶対放射温度計を用い、下記の手順からなることを
特徴とする。 (1)周囲の温度Taを測定する; (2)前記エネルギー励起器を前記検出器へ電力を提供
させ、その提供された電力に応じ、前記検出器を第一誘
導信号Veを生じさせる; (3)前記検出器へ提供された電力を測定し、その測定
値を標準電力Eeとして記録する; (4)前記検出器はターゲットからの赤外線放射を受け
取ることができるように前記チョッパーを開けさせ、受
取った赤外線放射に応じて第二誘導信号Vtが生じられ、
その後チョッパーを閉めさせる; (5)前記信号処理及び計算装置は下記の公式でターゲ
ットの温度Ttを計算する、 Tt=(( Ee *Vt/Ve)/Kb+ Ta 4 ) 1/4 ここで、 Kb は温度計を製造するとき、既知のTtを有す
る黒体を利用して正確に決められた定数である。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a temperature measuring method comprising the following procedure using the absolute radiation thermometer according to the first aspect. (1) measuring the ambient temperature Ta; (2) causing the energy exciter to provide power to the detector, and in response to the provided power, causing the detector to produce a first induction signal Ve; 3) measure the power provided to the detector and record the measurement as standard power Ee; (4) open the chopper so that the detector can receive infrared radiation from the target; A second guidance signal Vt is generated in response to the received infrared radiation,
Then make close the chopper; (5) the signal processing and computing apparatus calculates the temperature Tt of the formula a target below, Tt = ((Ee * Vt / Ve) / Kb + Ta 4) 1/4 Here, Kb Is a constant accurately determined using a blackbody with a known Tt when manufacturing a thermometer.
【0031】請求項1の発明では、前記温度計測方法に
より、まず、焦電検出器の受けたターゲットからの赤外
線放射は、同検出器に印加し、既知の加熱用のパワーで
計算される。次、ターゲットからの赤外線放射がターゲ
ット温度の計測精度に対して影響を及ぼし、そして焦電
検出器を構成する焦電検出素子の応答特性によって得ら
れるターゲット温度の計測精度に対して影響を及ぼすこ
とがないように、ターゲット温度が更に前記計算された
赤外線放射によって直接計算される。According to the first aspect of the present invention, first, the infrared radiation from the target received by the pyroelectric detector is applied to the pyroelectric detector and calculated with a known heating power. Next, the infrared radiation from the target affects the measurement accuracy of the target temperature, and also affects the measurement accuracy of the target temperature obtained by the response characteristics of the pyroelectric detection element constituting the pyroelectric detector. The target temperature is further directly calculated by means of the calculated infrared radiation so that there is no target temperature.
【0032】[0032]
【発明の実施の形態】本発明のその他の特徴及びその具
体的構造、機能、効果は、下記の添付図面を参考し、本
発明の好適実施例での説明によって更に理解できるもの
である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other features of the present invention and its specific structure, functions, and effects can be better understood by referring to the accompanying drawings described below with reference to preferred embodiments of the present invention.
【0033】図1を参照して本発明に基づく絶対放射温
度計を詳細に説明する。前記絶対放射温度計は、図17
及び図18に示す構造を有し、図1に示すように、外部
電力で、又はあるターゲット(赤外線放射源)に光学加
熱されるとき、つながる回路に応答電流を生じる焦電検
出素子10と、前記検出素子10と温度計測の対象とす
るターゲット1との間に設けられ、制御されてターゲッ
ト1から焦電検出素子10への赤外線放射を通過させた
り、阻んだりすることにより、ターゲット1からの赤外
線が予定の“開き”期間のみ、前記検出素子10に届く
チョッパー63と、前記ターゲット1からの赤外線を前
記検出素子10へ放射するように案内する中空管状の導
波管90と、前記検出素子10につながり、検出素子1
0の生じる応答電流を増幅する前置増幅器51と、前記
チョッパー63を上下に移動させることにより、赤外線
が通過したり、阻まれたりするチョッパー駆動手段64
と、前記チョッパー駆動手段64を駆動するためのチョ
ッパー駆動回路65と、周囲の温度を計測するための周
囲温度検出器61と、周囲の温度信号を増幅するための
温度信号増幅器62と、前記検出素子10に提供する電
力を計測するためのエネルギー計器58と、電力を前記
検出素子10に提供するためのエネルギー励起器57
と、A/D 変換器53と、選択的に前記温度信号増幅器6
2、前置増幅器51、又はエネルギー計器58からの信
号を前記A/D 変換器53へ送り込むアナログ・マルチプ
レクサ52と、マイクロロセッサ54と、前記マイクロ
プロセッサ54がデータをアクセスできるため、マイク
ロプロセッサ54に接続する記憶装置55と、前記マイ
クロプロセッサ54に接続し、マイクロプロセッサ54
の提供するデータを表示するためのディスプレー56
と、前記マイクロプロセッサ54を開始させるための始
動ボタン60と、を備えている。The absolute radiation thermometer according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. The absolute radiation thermometer is shown in FIG.
And a pyroelectric detection element 10 having a structure shown in FIG. 18 and generating a response current in a connected circuit when externally heated or optically heated to a certain target (infrared radiation source), as shown in FIG. It is provided between the detection element 10 and the target 1 to be subjected to temperature measurement, and is controlled to allow or block infrared radiation from the target 1 to the pyroelectric detection element 10 so that the infrared radiation from the target 1 can be prevented. A chopper 63 that reaches the detection element 10 only during a scheduled “open” period of infrared light, a hollow tubular waveguide 90 that guides infrared light from the target 1 to the detection element 10, and the detection element 10 and detection element 1
A preamplifier 51 for amplifying a response current generated by a zero and a chopper driving means 64 for passing or blocking infrared rays by moving the chopper 63 up and down.
A chopper driving circuit 65 for driving the chopper driving means 64, an ambient temperature detector 61 for measuring an ambient temperature, a temperature signal amplifier 62 for amplifying an ambient temperature signal, An energy meter 58 for measuring power provided to the element 10 and an energy exciter 57 for providing power to the detecting element 10
, An A / D converter 53 and optionally the temperature signal amplifier 6.
2. An analog multiplexer 52 for sending a signal from a preamplifier 51 or an energy meter 58 to the A / D converter 53; a microprocessor 54; and the microprocessor 54 because the microprocessor 54 can access data. A storage device 55 to be connected, and a microprocessor 54 connected to the microprocessor 54.
56 for displaying the data provided by
And a start button 60 for starting the microprocessor 54.
【0034】マイクロプロセッサ54は、それぞれ前記
A/D 変換器53へ、アナログ・マルチプレクサ52へ、
エネルギー励起器57へ、及び電力増幅器59に通じて
チョッパー駆動回路65への制御信号を提供し、かつ前
記アナログ・マルチプレクサ52から、前記A/D 変換器
53にデジタル信号に変換されるデータを処理する。な
お、前記検出素子10及び周囲温度検出器61はサーモ
マス(thermomass)66(巨大な熱容量を有するコンテ
ナ)の中に収納されるため、周囲温度の変動が焦電検出
素子10の焦電係数に対する影響は随分減少される。The microprocessors 54 each include
To the A / D converter 53, to the analog multiplexer 52,
It provides control signals to an energy exciter 57 and to a chopper drive circuit 65 through a power amplifier 59, and processes data that is converted from the analog multiplexer 52 to a digital signal by the A / D converter 53. I do. Since the detecting element 10 and the ambient temperature detector 61 are housed in a thermomass 66 (a container having a large heat capacity), the influence of the ambient temperature on the pyroelectric coefficient of the pyroelectric detecting element 10 is affected. Is significantly reduced.
【0035】図2は説明を簡便にするためのブロック図
であり、図1における本発明の特徴に関係ないすべての
素子がブロック80に入れられている。以下、符号80
を“信号処理及び計算装置”と呼ぶ。FIG. 2 is a block diagram for the sake of simplicity of explanation, and all elements not related to the features of the present invention in FIG. Hereinafter, reference numeral 80
Is referred to as a “signal processing and calculation device”.
【0036】次に、前記焦電検出素子10に関する更な
る改良を説明する。図18に示す検出素子10におい
て、前記抵抗材料層12及び底部電極13は、焦電材料
層11の生じられる誘導焦電信号を読み取るための電極
として使われる場合、前記焦電検出素子10の容量性に
より、前記抵抗材料層12を加熱するための電気信号が
計測の対象とする真の焦電信号に結合しやすく、結果的
にその焦電信号の計測値に影響を及ぼす。従って、図3
に示すように、前記抵抗材料層12の両端にある加熱端
子T1とT2との間、可変抵抗VRが並列接続され、か
つ口出線A1、A2でその両端子T1、T2が外部につなが
り、前記エネルギー計器58に通じて前記エネルギー励
起器57に接続する(図1、図2を参照)。Next, further improvements relating to the pyroelectric detection element 10 will be described. In the detecting element 10 shown in FIG. 18, when the resistive material layer 12 and the bottom electrode 13 are used as electrodes for reading an induced pyroelectric signal generated by the pyroelectric material layer 11, the capacitance of the pyroelectric detecting element 10 Due to the nature, an electric signal for heating the resistance material layer 12 is easily coupled to a true pyroelectric signal to be measured, and as a result, the measured value of the pyroelectric signal is affected. Therefore, FIG.
As shown in the figure, a variable resistor VR is connected in parallel between the heating terminals T1 and T2 at both ends of the resistance material layer 12, and both terminals T1 and T2 are connected to the outside by lead wires A1 and A2, The energy meter 58 is connected to the energy exciter 57 (see FIGS. 1 and 2).
【0037】なお、滑動電極Mが滑動的に可変抵抗VR
に接触し、その接触点は、可変抵抗VRと抵抗材料層1
2とが平衡ブリッジを構成するように選ばれ、よって容
量結合信号の計測した焦電信号に影響を及ぼすことが避
けられる。前記滑動電極Mは、仮の読み込む電極と見な
し、真の読み込む電極(底部電極13)とそれぞれ口出
線A3、A4に通じて前置増幅器51に接続する(図1、図
2を参照)。その目的は、焦電信号は加熱信号の干渉を
受けないように読み込まれ、そして前置増幅器51へ送
ることにある。前述の検出器が図3において記号100
A で表わされている。The sliding electrode M is slidably connected to the variable resistor VR.
, And the contact point between the variable resistance VR and the resistance material layer 1
2 are selected to form a balanced bridge, thus avoiding affecting the measured pyroelectric signal of the capacitively coupled signal. The sliding electrode M is regarded as a temporary reading electrode, and is connected to the preamplifier 51 through the true reading electrode (bottom electrode 13) and the leads A3 and A4, respectively (see FIGS. 1 and 2). The purpose is for the pyroelectric signal to be read in such a way that it does not interfere with the heating signal and to be sent to the preamplifier 51. The aforementioned detector is represented by the symbol 100 in FIG.
Represented by A.
【0038】焦電検出素子又は焦電検出器の使用につ
き、もう一ついわゆる“マイクロホニク(microphonic
)”問題の解決が望まれる。詳細に、すべての焦電材
料が圧電特性を有するため、焦電材料からなる焦電検出
素子が機械的ストレスを受けるとき、誘導電気信号を生
じる。従って、焦電検出素子の焦電応答特性がその温度
の変動に影響される以外、その振動による物理的変形に
も影響される。よって、大体生じられる誘導電気信号は
焦電信号及び圧電信号の混合となっている。前記の欲し
くない圧電信号を消すためには、図3に示す検出器10
0A を図4に示すアンチ・マイクロホニク(anti-micro
phonic)検出器の第一タイプ100Bに変更することが
好ましい。図4に示すように、二つの同様な検出器は、
その焦電層の極性方向が逆である(それぞれ“↑”及び
“↓”で表わす)ように並列接続し、この二つの検出器
で生じる圧電信号を相殺するようにしている。光学加熱
(赤外線放射で)及び電気加熱が左側にある検出器のみ
に印加するので、右の検出器にある平衡ブリッジを消す
ことができる。なお、右の検出器における抵抗層及び黒
い被覆層が頂電極Pで取り替えることができる。その例
が図5に示す検出器100Cである。Another use of a pyroelectric detection element or detector is the so-called "microphonic".
It is desirable to solve the problem. In particular, since all pyroelectric materials have piezoelectric properties, when a pyroelectric sensing element made of the pyroelectric material is subjected to mechanical stress, an inductive electric signal is generated. The pyroelectric response characteristics of the electric detection element are not only affected by the fluctuation of its temperature, but also by the physical deformation due to its vibration, so that the generated induced electric signal is a mixture of the pyroelectric signal and the piezoelectric signal. In order to eliminate the unwanted piezoelectric signal, the detector 10 shown in FIG.
0A is shown in FIG.
It is preferable to change to the first type of phonic detector 100B. As shown in FIG. 4, two similar detectors are:
The pyroelectric layers are connected in parallel so that the polar directions are opposite (represented by “↑” and “↓”, respectively) so as to cancel the piezoelectric signals generated by the two detectors. Since optical heating (with infrared radiation) and electrical heating are applied only to the detector on the left, the balancing bridge on the right detector can be extinguished. The resistance layer and the black coating layer in the right detector can be replaced with the top electrode P. An example is the detector 100C shown in FIG.
【0039】図5において、前記検出器100Cは、左
側にある第一焦電検出素子10Lと、右側にある第二焦
電検出素子10Rと、可変抵抗VRと、を含む。第一焦
電検出素子10Lはターゲットからの赤外線放射、又は
外部電源の提供した電力を受取るためである。この第一
焦電検出素子10Lは、第一焦電層11Lと、前記第一
焦電層11Lの第一側に設けられる第一抵抗層12と、
前記第一抵抗層12の第一端に設けられる加熱端子T1
と、前記第一抵抗層12の第二端に設けられる加熱端子
T2と、前記第一焦電層11Lの第二側に設けられる第
一底電極13Lと、前記第一抵抗層12において、前記
第一焦電層11Lの反対側に付着し、ターゲットからの
赤外線放射を受取り、かつその熱を第一焦電層11Lへ
伝導する黒い被覆層16と、を備える。In FIG. 5, the detector 100C includes a first pyroelectric element 10L on the left, a second pyroelectric element 10R on the right, and a variable resistor VR. The first pyroelectric detection element 10L is for receiving infrared radiation from a target or electric power provided by an external power supply. The first pyroelectric detection element 10L includes a first pyroelectric layer 11L, a first resistance layer 12 provided on a first side of the first pyroelectric layer 11L,
A heating terminal T1 provided at a first end of the first resistance layer 12;
A heating terminal T2 provided at a second end of the first resistance layer 12; a first bottom electrode 13L provided on a second side of the first pyroelectric layer 11L; A black coating layer 16 attached to the opposite side of the first pyroelectric layer 11L, receives infrared radiation from the target, and conducts its heat to the first pyroelectric layer 11L.
【0040】前記第二焦電検出素子10Rは、第二焦電
層11Rと、前記第二焦電層11Rの第一側に設けられ
る頂電極Pと、前記第二焦電層11Rの第二側に設けら
れる第二底電極13Rと、を備える。The second pyroelectric detection element 10R includes a second pyroelectric layer 11R, a top electrode P provided on a first side of the second pyroelectric layer 11R, and a second pyroelectric layer 11R. And a second bottom electrode 13R provided on the side.
【0041】前記可変抵抗VRは、第一端S1及び第二
端S2を有する第二抵抗層と、滑動的に前記第二抵抗層
に接触し、第二抵抗層に沿って第一端S1と第二端S2
との間に移動されることができる滑動電極Mと、を備え
る。前記滑動電極Mの位置は、前記可変抵抗VRと前記
第一抵抗層12とが平衡ブリッジを構成するように決め
られ、かつ前記滑動電極Mが仮の読み込む電極とする。The variable resistor VR has a second resistance layer having a first end S1 and a second end S2, and is slidably in contact with the second resistance layer, and is in contact with the first end S1 along the second resistance layer. Second end S2
And a sliding electrode M that can be moved between them. The position of the sliding electrode M is determined so that the variable resistor VR and the first resistance layer 12 form a balanced bridge, and the sliding electrode M is a temporary read electrode.
【0042】前記第一端S1は第一ノードN1で前記第
一加熱端子T1と接続し、前記第二端S2は第二ノード
N2で前記第二加熱端子T2と接続し、第一ノードN1
及び第二ノードN2が前記エネルギー励起器57又は5
7A (図2又は図9を参照)に接続する。前記頂電極P
と第一底電極13Lとは、第四ノードN4で接続しあ
い、反対の極性を有する(一方は正極、もう一方は負
極)。仮の読み込む電極Mと第四ノードN4とが信号処
理及び計算装置80(図9を参照)に含まれる前記前置
増幅器51に接続する。前記第二底電極13Rが第一加
熱端子T1、第二加熱端子T2、又は仮の読み込む電極
Mに接続する。もし前記抵抗層の表面が十分高い放射率
を有すれば、場合によって第一焦電検出素子10Lの中
にあり、高放射率の有する前記黒い被覆層16は省略す
ることができる。The first end S1 is connected to the first heating terminal T1 at a first node N1, and the second end S2 is connected to the second heating terminal T2 at a second node N2.
And the second node N2 is connected to the energy exciter 57 or 5
7A (see FIG. 2 or FIG. 9). The top electrode P
And the first bottom electrode 13L are connected to each other at a fourth node N4 and have opposite polarities (one is a positive electrode and the other is a negative electrode). The provisional read electrode M and the fourth node N4 are connected to the preamplifier 51 included in the signal processing and calculation device 80 (see FIG. 9). The second bottom electrode 13R is connected to the first heating terminal T1, the second heating terminal T2, or the temporary reading electrode M. If the surface of the resistive layer has a sufficiently high emissivity, the black coating layer 16 which may be in the first pyroelectric detection element 10L and has a high emissivity may be omitted.
【0043】図6は本発明によるアンチ・マイクロホニ
ク検出器の第二タイプ100Dの概要図であり、図5に
示す検出器100Cとはやや違う。図5において、並列
接続する二つの焦電検出素子は図6の例では直列接続に
変更される。かつ、前記二つの焦電検出素子の底電極
(同じ極性を有する)は相互に接続している。右焦電検
出素子の頂電極は口出線A4を通して信号処理及び計算
装置80に接続される(図9を参照)。他の部分は図5
と同様である。FIG. 6 is a schematic diagram of a second type of anti-microphonic detector 100D according to the present invention, which is slightly different from the detector 100C shown in FIG. In FIG. 5, two pyroelectric detection elements connected in parallel are changed to series connection in the example of FIG. In addition, the bottom electrodes (having the same polarity) of the two pyroelectric detection elements are connected to each other. The top electrode of the right pyroelectric detection element is connected to the signal processing and calculation device 80 through the lead wire A4 (see FIG. 9). Other parts are shown in FIG.
Is the same as
【0044】尚、図6に示す検出器100Dにおいて、
離れている二つの焦電検出素子の焦電層が一体化される
と、図7に示す検出器100D’になる。Incidentally, in the detector 100D shown in FIG.
When the pyroelectric layers of the two pyroelectric detection elements separated from each other are integrated, a detector 100D ′ shown in FIG. 7 is obtained.
【0045】本発明に基づき、焦電検出素子を加熱する
ための電源が前置増幅器51の一つの入力端子に接続す
る(図9を参照する)ため、前記加熱用電源が温度計シ
ステム全体の電源とは隔離しないなら、焦電信号の計測
値は加熱信号に干渉される問題を解消するため、高価な
誘動信号差動増幅器を使用するしかない。図8及び図1
0は隔離する加熱用電源とするエネルギー励起器の例を
示し、下記に“浮動する電源”と称する。According to the present invention, since a power supply for heating the pyroelectric detection element is connected to one input terminal of the preamplifier 51 (see FIG. 9), the heating power supply is used for the entire thermometer system. If not isolated from the power supply, the only option is to use expensive triggering signal differential amplifiers to eliminate the problem of pyroelectric signal measurements being interfered with by the heating signal. 8 and 1
0 indicates an example of an energy exciter used as an isolated heating power supply, and is hereinafter referred to as a “floating power supply”.
【0046】図8は本発明が使用する一種のエネルギー
励起器の構造を示す概要図であり、図9は、図5に示す
アンチ・マイクロホニク検出器100C、図8に示すエ
ネルギー励起器57A 、及び信号前置増幅器51等の接
続方式を示す。図8に示すエネルギー励起器57A は、
コンデンサ571と、DPDT(二極双頭型)スイッチ
572と、を含む。かつ、前記DPDTスイッチ572
はMOS スイッチでも機械スイッチでも良く、前記コンデ
ンサ571とエネルギー計器58との間に設けられる。
信号処理及び計算装置80の制御で、前記DPDTスイ
ッチ572は第一位置(図8の実線で示す)と第二位置
(図8の点線で示す)とで切り替えることができる。第
一位置にある場合、前記コンデンサ571が前記DPD
Tスイッチ572を通して信号処理及び計算装置80に
制御される電源に電気的接続する。よって、前記コンデ
ンサ571がその電源に充電され、ある正確な電位に達
する。図9及び図8に示すように、前記スイッチ572
が第二位置にある場合、前記コンデンサ571が前記D
PDTスイッチ572、エネルギー計器58、及び口出
線A1、A2等を通してアンチ・マイクロホニク検出器10
0Cの加熱端子T1、T2のみに接続することにより、
電力を検出器の加熱端子T1、T2に提供する。従っ
て、加熱信号が焦電信号の計測値に干渉をもたらす問題
が避けられる。前記検出器100Cも口出線A3、A4等を
通して前記前置増幅器51の入力端子に接続する。FIG. 8 is a schematic diagram showing the structure of a kind of energy exciter used in the present invention. FIG. 9 is an anti-microphonic detector 100C shown in FIG. 5, an energy exciter 57A shown in FIG. And a connection method of the signal preamplifier 51 and the like. The energy exciter 57A shown in FIG.
It includes a capacitor 571 and a DPDT (double pole double head) switch 572. And the DPDT switch 572
May be a MOS switch or a mechanical switch, and is provided between the capacitor 571 and the energy meter 58.
Under the control of the signal processing and calculation device 80, the DPDT switch 572 can be switched between a first position (shown by a solid line in FIG. 8) and a second position (shown by a dotted line in FIG. 8). When in the first position, the capacitor 571 is connected to the DPD
It is electrically connected to a power source controlled by the signal processing and calculation device 80 through the T switch 572. Thus, the capacitor 571 is charged to its power supply and reaches a certain accurate potential. As shown in FIG. 9 and FIG.
Is in the second position, the capacitor 571 is connected to the D
PDT switch 572, energy meter 58, anti-microphonic detector 10 through lead wires A1, A2, etc.
By connecting only to the 0C heating terminals T1 and T2,
Power is provided to the heating terminals T1, T2 of the detector. Thus, the problem of the heating signal interfering with the measured value of the pyroelectric signal is avoided. The detector 100C is also connected to the input terminal of the preamplifier 51 through leads A3, A4 and the like.
【0047】本発明に基づき、焦電検出器に対する電気
校正を行うための電気加熱が図9及び図8に示すエネル
ギー励起器57A を利用することによって実現できる。
その実現構造は、従来技術で使用される高価な隔離増幅
器(図16を参照)の代わりに、コンデンサ571及び
DPDTスイッチ572を含むような簡単なものであ
る。尚、従来技術、例えば前述した米国特許第4,797,84
0 の加熱素子で必要な温度制御操作において消耗される
電力(100mW 以上)に比べ、前記エネルギー励起器57
A を利用することにより、電気加熱用の電力が0.1mW 以
下であり、従来技術よりずっと低い。従って、本発明に
よれば、高精度及び低コスト等の条件の下で必要な電気
校正を完成できる。In accordance with the present invention, electrical heating for performing electrical calibration on the pyroelectric detector can be achieved by utilizing the energy exciter 57A shown in FIGS.
The implementation is as simple as including a capacitor 571 and a DPDT switch 572 instead of the expensive isolation amplifier used in the prior art (see FIG. 16). In addition, the prior art, for example, the aforementioned U.S. Pat.
0 compared to the power (100 mW or more) consumed in the temperature control operation required by the heating element
By using A, the power for electric heating is less than 0.1mW, much lower than the prior art. Therefore, according to the present invention, necessary electrical calibration can be completed under conditions such as high accuracy and low cost.
【0048】図10は本発明で使用されるエネルギー励
起器のもう一つのタイプを示す概要図である。このタイ
プのエネルギー励起器57Bは、電池576及びSPST
(single pole single throw)スイッチ577を含む。
このスイッチ577が信号処理及び計算装置80の制御
で選択的に回路又は閉路になり、よって、電池576を
前記検出器の加熱端子T1、T2に電力を提供するかど
うかを決める。FIG. 10 is a schematic diagram showing another type of energy exciter used in the present invention. This type of energy exciter 57B includes a battery 576 and an SPST
(Single pole single throw) switch 577 is included.
This switch 577 is selectively circuited or closed under the control of the signal processing and computing device 80, and thus determines whether the battery 576 provides power to the detector heating terminals T1, T2.
【0049】前述した焦電検出素子10(図17及び図
18を参照)の代わりに、図11及び図12に示すもう
一つのタイプの焦電検出素子70も本発明の温度計の中
に用いられる。Instead of the above-described pyroelectric detection element 10 (see FIGS. 17 and 18), another type of pyroelectric detection element 70 shown in FIGS. 11 and 12 is used in the thermometer of the present invention. Can be
【0050】前記焦電検出素子70は、加熱されて温度
が上がるとき、過渡誘導電荷を生じる焦電層71と、前
記焦電層71の第一側に設けられる頂電極78と、前記
焦電層71の第二側に設けられ、ある口出線を通して外
部電気回路(図17及び図18に示さず)に接続するこ
とにより、焦電層71で誘起された電流がその外部回路
へ流れることができる底電極73と、前記頂電極78に
おける焦電層71の反対側に設けられる抵抗層72と、
前記抵抗層72の両端にそれぞれ設けられる第一及び第
二加熱端子T1、T2と、前記抵抗層72と頂電極78
との間にサンドイッチされ、その両者を隔離する絶縁装
置77と、前記抵抗層72における焦電層71の反対側
に付着し、ターゲットからの赤外線放射を受取り、熱を
前記焦電層71へ伝導する黒い被覆層76と、を備えて
いる。The pyroelectric detection element 70 includes a pyroelectric layer 71 that generates transient induced charges when heated and the temperature rises, a top electrode 78 provided on a first side of the pyroelectric layer 71, Provided on the second side of the layer 71 and connected to an external electrical circuit (not shown in FIGS. 17 and 18) through a lead wire, the current induced in the pyroelectric layer 71 flows to the external circuit. A bottom electrode 73, a resistance layer 72 provided on the opposite side of the pyroelectric layer 71 in the top electrode 78,
First and second heating terminals T1 and T2 respectively provided at both ends of the resistance layer 72, the resistance layer 72 and the top electrode 78
And an insulating device 77 sandwiched between the two, and attached to the opposite side of the pyroelectric layer 71 in the resistive layer 72, receives infrared radiation from a target, and conducts heat to the pyroelectric layer 71. And a black coating layer 76.
【0051】前記検出素子70は検出素子10に比べれ
ば、唯一の違いは頂電極78と加熱層72とは絶縁装置
77に隔離されて絶縁となり、加熱信号が焦電信号に対
する干渉をなくす点にある。The only difference between the detection element 70 and the detection element 10 is that the top electrode 78 and the heating layer 72 are isolated from each other by an insulating device 77 so that the heating signal eliminates interference with the pyroelectric signal. is there.
【0052】前述のように、不必要なマイクロホニク雑
音(microphonic noise )を消すため、図12に示す一
対の同様な検出素子70は、図13に示すように、それ
ぞれの焦電層の偏極方向が逆であるように並列接続する
ことにより、この二つの検出素子で生じられたマイクロ
ホニク雑音を消すことができる。上述した構造を有する
検出器100E (図13を参照)は本発明によるアンチ
・マイクロホニク検出器の第三タイプである。As described above, in order to eliminate unnecessary microphonic noise, a pair of similar detecting elements 70 shown in FIG. 12 are used to separate the polarization of each pyroelectric layer as shown in FIG. By connecting in parallel so that the directions are opposite, microphonic noise generated by these two detection elements can be eliminated. Detector 100E having the structure described above (see FIG. 13) is a third type of anti-microphonic detector according to the present invention.
【0053】以下、この詳細を説明する。右検出素子の
頂電極と左検出素子の底電極とは一つのノードで接続
し、左検出素子の頂電極と右検出素子の底電極とはもう
一つのノードで接続する。両ノードはそれぞれ口出線A
3、A4を通して信号処理及び計算装置80の前置増幅器
51に接続する(図2も参照)。更に、第一加熱端子T
1及び第二加熱端子T2はエネルギー計器58を通して
エネルギー励起器57に接続し(図2も参照する)、前
記抵抗層72を加熱する。The details will be described below. The top electrode of the right detection element and the bottom electrode of the left detection element are connected at one node, and the top electrode of the left detection element and the bottom electrode of the right detection element are connected at another node. Both nodes are exit line A
3. Connect to the preamplifier 51 of the signal processing and computing device 80 through A4 (see also FIG. 2). Further, the first heating terminal T
The first and second heating terminals T2 are connected to an energy exciter 57 through an energy meter 58 (see also FIG. 2) to heat the resistance layer 72.
【0054】光学加熱(赤外線放射で)と電気加熱とは
左検出素子にのみ印加するので、右検出素子にある抵抗
層72、絶縁装置77、及び黒い被覆層76を省略する
ことができ、そのように構成したものが、図14に示す
検出器100Fである。もし抵抗層の表面が十分高い放
射率を有すれば、場合によって左焦電検出素子の中にあ
る黒い被覆層76を省略することができる。Since the optical heating (by infrared radiation) and the electric heating are applied only to the left detecting element, the resistance layer 72, the insulating device 77, and the black covering layer 76 in the right detecting element can be omitted. Such a configuration is the detector 100F shown in FIG. If the surface of the resistive layer has a sufficiently high emissivity, the black covering layer 76 in the left pyroelectric detection element can be omitted in some cases.
【0055】図15は本発明によるアンチ・マイクロホ
ニク検出器の第四タイプ100Gを示し、構造的に図1
4に示す検出器100Fとは少し違う。二つの焦電検出
素子の接続方法は並列接続(図14)の代わりに、直列
接続としている。FIG. 15 shows a fourth type of anti-microphonic detector 100G according to the present invention.
4 is slightly different from the detector 100F shown in FIG. The connection method of the two pyroelectric detection elements is series connection instead of parallel connection (FIG. 14).
【0056】尚、同様な極性を有する二つの焦電検出素
子の底電極が相互に接続する。左と右の焦電検出素子の
頂電極が前置増幅器51を通し、それぞれ口出線A3、A4
で信号処理及び計算装置80に接続する(図2も参
照)。他の部分は図14に示すのと同様である。Note that the bottom electrodes of two pyroelectric detection elements having the same polarity are connected to each other. The top electrodes of the left and right pyroelectric detection elements pass through the preamplifier 51, and the lead wires A3 and A4 respectively.
To connect to the signal processing and computing device 80 (see also FIG. 2). Other parts are the same as those shown in FIG.
【0057】ターゲットから放射し、焦電検出器(又は
焦電検出素子)が受取った赤外線(光学加熱)のパワー
が下に説明する電気校正方法を利用することによって比
例的に求められる。The power of the infrared (optical heating) radiation emitted from the target and received by the pyroelectric detector (or pyroelectric detection element) is proportionally determined by utilizing the electrical calibration method described below.
【0058】図17を参照し、光学加熱と電学的加熱と
は黒い被覆層16(76)及び電気抵抗層12(72)
に印加する。もし黒い被覆層が十分に高い熱伝導性を有
すれば、黒い被覆層と電気抵抗層とは相互にとても接近
し、光学加熱と電学的加熱とは等しいと考えられる(以
下は“光学的電学的同値”と称する)。従って、 Et/Ee=Fr*Vt/Ve ここで、 Fr=1.00 ±0.02(定数); Et= 光学加熱用のパワー; Ee= 電学的加熱用のパワー; Vt= 光学加熱が検出素子に印加するとき(図1を参
照)、A/D 変換器53の出力誘導信号; Ve= 電学的加熱が検出素子に印加するとき(図1を参照
する)、A/D 変換器53の出力誘導信号、 尚、シュテファン・ボルツマンの法則により、 Et=Kf*σ(Tt 4 -Ta 4 ) Et=Ka*(Tt 4 -Ta 4 ) --------(a) ここで、 Ka= Kf* σ σ=5.67*10-8W/M 2 / °k 4 Kfは温度計システム光学的配置によって決められる“光
学的結合定数”であり、その値は約 As*sin2 ( θr)* εs * τs ここで、 As = 検出素子の放射受入れ区域 θr= 検出素子の視界 εs= 検出素子の窓の透過率 τs= 検出素子の放射率Referring to FIG. 17, the optical heating and the electric heating are performed by the black coating layer 16 (76) and the electric resistance layer 12 (72).
Is applied. If the black coating layer has a sufficiently high thermal conductivity, the black coating layer and the electrical resistance layer are very close to each other, and optical heating and electrical heating are considered to be equal (hereinafter “optical heating”). Electro-Equivalent "). Therefore, Et / Ee = Fr * Vt / Ve where, Fr = 1.00 ± 0.02 (constant); Et = power for optical heating; Ee = power for electrical heating; Vt = optical heating applied to the detector (See FIG. 1), the output induction signal of the A / D converter 53; Ve = the output induction of the A / D converter 53 when the electric heating is applied to the detecting element (see FIG. 1). Signal, by Stephan Boltzmann's law, Et = Kf * σ (Tt 4 -Ta 4 ) Et = Ka * (Tt 4 -Ta 4 ) -------- (a) where Ka = Kf * σ σ = 5.67 * 10 -8 W / M 2 / ° k 4 Kf is the “optical coupling constant” determined by the optical arrangement of the thermometer system, and its value is approximately As * sin 2 (θr) * εs * τs where, As = radiation receiving area of detector element θr = field of view of detector element εs = transmittance of detector element window τs = emissivity of detector element
【0059】次に、本発明で用いられるターゲット温度
の計測方法を説明する。検出器の中、焦電検出素子の誘
導信号がそこに印加したパワーに正比例するため、ター
ゲットから放射し、検出素子が受取った赤外線のパワー
は、同検出素子に印加する既知の電力によって求めるこ
とができる。よって、ターゲットの温度は前記パワーで
計算できる。本発明に基づくターゲット温度の計測方法
は主に次のスッテプを含む。 (1)周囲の温度Taを測定する; (2)エネルギー励起器を利用し、検出器の検出素子に
対して電気加熱することにより、検出器を第一誘導信号
を生じさせる。 (3)前記検出器に提供した電力を測定し、その測定値
を標準電力Eeとして記録する。 (4)検出器はターゲットからの赤外線放射を受け取る
ことができるようにチョッパーを開けさせ、よって、第
二誘導信号Vtが生じられ、その後チョッパーを閉めさせ
る。 (5)信号処理及び計算装置を利用してターゲットから
の赤外線放射Etを測定する。“光学電学同値”により、 Et/Ee=Fr*Vt/Ve また、これにより、 Et=Ee*Fr*Vt/Ve ----------(b) (6)下記の公式でターゲット温度Ttを測定する: Et=Ka*(Tt 4 -Ta 4 ) Tt=(Et/Ka+ Ta 4 ) 1/4 ----------(c) 公式(b) を公式(c) に代入すれば、 Tt=(( Ee*Fr*Vt/Ve)/Ka+ Ta 4 ) 1/4 Tt=(( Ee *Vt/Ve)/Kb+ Ta 4 ) 1/4 ------(d) ここで、Kb=Ka/Frは温度計を製造するとき、既知のTtを
有する黒体を利用して正確に決められた定数である。Ee
はエネルギー計器を利用して正確に測定できる。Next, a method of measuring a target temperature used in the present invention will be described. In the detector, since the induction signal of the pyroelectric detection element is directly proportional to the power applied to it, the power of the infrared radiation radiated from the target and received by the detection element should be obtained from the known power applied to the detection element. Can be. Therefore, the temperature of the target can be calculated with the power. The method for measuring the target temperature according to the present invention mainly includes the following steps. (1) Measuring the ambient temperature Ta; (2) Using the energy exciter to electrically heat the detecting element of the detector, thereby causing the detector to generate a first induction signal. (3) Measure the power provided to the detector, and record the measured value as the standard power Ee. (4) The detector causes the chopper to open so that it can receive infrared radiation from the target, thereby producing a second induction signal Vt, and then closing the chopper. (5) Measure the infrared radiation Et from the target using a signal processing and computing device. Et / Ee = Fr * Vt / Ve by “Optical Electron Equivalence” and Et = Ee * Fr * Vt / Ve ---------- (b) (6) Measure target temperature Tt with: Et = Ka * (Tt 4 -Ta 4 ) Tt = (Et / Ka + Ta 4 ) 1/4 ---------- (c) Formula (b) Substituting into (c), Tt = ((Ee * Fr * Vt / Ve) / Ka + Ta 4 ) 1/4 Tt = ((Ee * Vt / Ve) / Kb + Ta 4 ) 1/4 ---- -(d) Here, Kb = Ka / Fr is a constant accurately determined using a black body having a known Tt when manufacturing a thermometer. Ee
Can be accurately measured using an energy meter.
【0060】焦電検出素子の感度係数及び熱時定数のず
れ、一般の焦電検出器が有し、いつも変動している超高
抵抗値(約109 オーム)のずれ、信号増幅器及びA/D 変
換器等のずれ、温度計の部品の温度係数によるずれ、等
の条件は全部、同時かつ同様にVtとVeとに影響を与える
ため、Vt/Ve の値は上述のずれがあっても固定値に維持
され、Tt=(( Ee*Fr*Vt/Ve)/Ka+ Ta 4 ) 1/4 の値もよっ
て固定値に維持される。結果として、前記本発明の温度
計測方法により、正確なターゲット温度Ttが得られる。[0060] sensitivity coefficient and the deviation of the thermal time constant of the pyroelectric detector elements, general pyroelectric detector has always fluctuates ultrahigh resistance (about 10 9 ohms) deviation, signal amplifier and A / Since the conditions such as the deviation of the D converter, the deviation due to the temperature coefficient of the components of the thermometer, etc. all simultaneously and similarly affect Vt and Ve, even if the value of Vt / Ve has the above deviation, It is maintained at a fixed value, and is also maintained at a fixed value by the value of Tt = ((Ee * Fr * Vt / Ve) / Ka + Ta 4 ) 1/4 . As a result, an accurate target temperature Tt can be obtained by the temperature measurement method of the present invention.
【0061】比較として、米国特許第4,797,840 におい
て、ターゲット温度Ttは下記の式で計算できる。 Tt=(Vt/f(Ta)+Ta 4 ) 1/4 、 ここで、Vtは上述のずれに影響される以外、更に悪いこ
とはf(Ta) が周囲温度の関数である場合。結果として、
動作可能な温度範囲、長期的安定度、及び正確さ等の面
から考えると、本発明による放射温度計が上述の米国特
許に提案された技術よりずっと上回る。For comparison, in US Pat. No. 4,797,840, the target temperature Tt can be calculated by the following equation. Tt = (Vt / f (Ta) + Ta 4 ) 1/4 , where Vt is affected by the above-mentioned deviation, and worse is when f (Ta) is a function of the ambient temperature. as a result,
In view of the operable temperature range, long-term stability, and accuracy, etc., the radiation thermometer according to the present invention far exceeds the technique proposed in the above-mentioned US patent.
【0062】検出器、A/D 変換器等の非直線性を考え、
もう一回電気加熱を行うことにより、温度測定値の正確
さが更に改良される。即ち、前記ステップ(1)から
(6)までの手順を完成してから、公式(b) によって光
学加熱のパワーEtが得られ、その後は得た光学加熱のパ
ワーEtとほぼ同値である試験パワーEe' で電気加熱が行
われ、非直線性の影響を最小値に抑える。Considering the non-linearity of the detector, A / D converter, etc.,
Performing another electrical heating further improves the accuracy of the temperature measurement. That is, after completing the steps (1) to (6), the optical heating power Et is obtained by the formula (b), and thereafter, the test power which is substantially equal to the obtained optical heating power Et. Electric heating is performed at Ee 'to minimize the effects of nonlinearity.
【0063】最後に、本発明による絶対放射温度計及び
温度計測方法の長所が次のようにまとめられる。 (1)ターゲットが放射し、検出器が受取る光学加熱パ
ワーの計測は、焦電検出素子の感度係数及び熱時定数の
ずれ、信号増幅器及びA/D 変換器等のずれ、等に影響さ
れないため、ターゲット温度が光学加熱パワーの真の値
で直接に計算でき、正確な測定値が得られる。 (2)毎度光学加熱を計測するのに、ただ一個の光学パ
ルスが必要であるので、電力消耗が少ない。尚、持続的
に回転するチョッパーがいらないため、温度計全体が構
造的簡単で、コンパクトで、低コストである。 (3)光学加熱と電気加熱とは同じ素子に印加するた
め、正確な計測結果が得られる。 (4)毎回温度計測を行うとき、光学加熱の必要な時間
はただ一秒ぐらいので、計測操作がすぐに終われる。 (5)ターゲット温度TtはVtの代わりに、Vt/Ve によっ
て計算されるため、その値は前述のずれの影響を免れ
た。Finally, the advantages of the absolute radiation thermometer and the temperature measurement method according to the present invention can be summarized as follows. (1) The measurement of the optical heating power radiated by the target and received by the detector is not affected by deviations in the sensitivity coefficient and thermal time constant of the pyroelectric detection element, deviations in the signal amplifier and A / D converter, etc. In addition, the target temperature can be directly calculated with the true value of the optical heating power, and an accurate measurement value can be obtained. (2) Since only one optical pulse is required to measure optical heating each time, power consumption is small. Since a continuously rotating chopper is not required, the entire thermometer is structurally simple, compact, and low in cost. (3) Since the optical heating and the electric heating are applied to the same element, accurate measurement results can be obtained. (4) When performing temperature measurement each time, the time required for optical heating is only about one second, so the measurement operation is immediately completed. (5) Since the target temperature Tt is calculated by Vt / Ve instead of Vt, its value has escaped the influence of the aforementioned deviation.
【0064】以上で本発明の好適な実施例について説明
したが、これに限定されるものでなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。これ
らの変形実施は本発明の範囲内にあると認めるべきであ
る。Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It should be appreciated that these alternatives are within the scope of the invention.
【図1】本発明の好適実施例である絶対放射温度計の詳
細な構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a detailed configuration of an absolute radiation thermometer according to a preferred embodiment of the present invention.
【図2】図1A の簡略化したブロック図である。FIG. 2 is a simplified block diagram of FIG. 1A.
【図3】読み取る電極と加熱端子とが隔たるように設け
られる検出器のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a detector provided so as to separate a reading electrode and a heating terminal.
【図4】図3に示す検出器を一部変更することによる本
発明に基づくアンチ・マイクロホニク検出器の第一タイ
プの概要図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a first type of an anti-microphonic detector according to the present invention by partially modifying the detector shown in FIG. 3;
【図5】図4に示すアンチ・マイクロホニク検出器の簡
略概要図である。FIG. 5 is a simplified schematic diagram of the anti-microphonic detector shown in FIG.
【図6】本発明に基づくアンチ・マイクロホニク検出器
の第二タイプの概要図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a second type of an anti-microphonic detector according to the present invention.
【図7】図6A に検出器の変形である。FIG. 7A is a modification of the detector in FIG. 6A.
【図8】本発明に採用されるエネルギー励起器の一種類
の構造を示す概要図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing one type of structure of an energy exciter employed in the present invention.
【図9】図5に示すアンチ・マイクロホニク検出器、図
8に示すエネルギー励起器、及び誘導信号前置増幅器等
の接続方式を示す概要図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a connection scheme of the anti-microphonic detector shown in FIG. 5, the energy exciter shown in FIG. 8, and an inductive signal preamplifier.
【図10】本発明に採用されるもう一種類のエネルギー
励起器の構造を示す概要図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing the structure of another type of energy exciter employed in the present invention.
【図11】本発明に採用されるもう一種類の焦電検出素
子の詳細な構造を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a detailed structure of another type of pyroelectric detection element employed in the present invention.
【図12】図11に示す焦電検出素子の等価回路図であ
る。12 is an equivalent circuit diagram of the pyroelectric detection element shown in FIG.
【図13】本発明に基づき、図11及び図12に示す焦
電検出素子を用いるアンチ・マイクロホニク検出器の第
三種類の概要図である。FIG. 13 is a schematic diagram of a third type of an anti-microphonic detector using the pyroelectric detection element shown in FIGS. 11 and 12 according to the present invention.
【図14】図13に示すアンチ・マイクロホニク検出器
の簡略概要図である。FIG. 14 is a simplified schematic diagram of the anti-microphonic detector shown in FIG.
【図15】図11及び図12に示す焦電検出素子を含む
本発明に基づくアンチ・マイクロホニク検出器の第四種
類の概要図である。FIG. 15 is a schematic diagram of a fourth type of an anti-microphonic detector according to the present invention including the pyroelectric detection elements shown in FIGS. 11 and 12;
【図16】従来の電気的校正焦電放射計の構造を示すブ
ロック図である。FIG. 16 is a block diagram showing the structure of a conventional electric calibration pyroelectric radiometer.
【図17】図16に示す従来の放射計及び本発明の絶対
放射温度計に採用される焦電検出素子の詳細な構造を示
す断面図である。17 is a cross-sectional view showing a detailed structure of a pyroelectric detection element used in the conventional radiometer shown in FIG. 16 and the absolute radiation thermometer of the present invention.
【図18】図17に示す焦電検出素子の等価回路図であ
る。18 is an equivalent circuit diagram of the pyroelectric detection element shown in FIG.
【図19】もう一つの従来の電気的校正焦電放射計の構
造を示すブロック図である。FIG. 19 is a block diagram showing the structure of another conventional electrically calibrated pyroelectric radiometer.
【図20】図19に示す校正回路で校正を行うとき、焦
電検出素子に印加する電気校正信号及び焦電検出素子が
生じる電気信号を示す。20 shows an electric calibration signal applied to the pyroelectric detection element and an electric signal generated by the pyroelectric detection element when performing calibration by the calibration circuit shown in FIG.
1 ターゲット 2 チョッパー 3 前置増幅器 4 エネルギー計器 5 隔離増幅器 6 D/A 変換器 9 アナログ・マルチプレクサー 10 検出素子 11 焦電材料層 12 第一抵抗層 13 底部電極 14 口出線 15 口出線 16 黒い被覆層 20 A/D 変換器 21 マイクロプロセッサ 22 記憶装置 23 ディスプレー 24 モータ 25 駆動回路 26 始動ボタン 30 校正回路 31 焦電検出素子 32 電極 33 電極チップ 34 電極チップ 35 焦電フィルム 36 スイッチ 37 増幅回路 38 マイクロプロセッサ 39 励起回路 40 電気校正信号 41 電気信号 42 導波管 43 シャッター 51 前置増幅器 52 アナログ・マルチプレクサ 53 A/D 変換器 54 マイクロプロセッサ 55 記憶装置 56 ディスプレー 57 エネルギー励起器 58 エネルギー計器 59 電力増幅器 60 始動ボタン 61 周囲温度検出器 62 温度信号増幅器 63 チョッパー 64 チョッパー駆動手段 65 チョッパー駆動回路 66 サーモマス 80 信号処理及び計算装置 90 導波管 100A 、100B、100C、100D、 100E 、100F、100G 検出器 T1、T2 加熱端子 A1、A2、A3、A4 口出線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Target 2 Chopper 3 Preamplifier 4 Energy meter 5 Isolation amplifier 6 D / A converter 9 Analog multiplexer 10 Detecting element 11 Pyroelectric material layer 12 First resistance layer 13 Bottom electrode 14 Lead wire 15 Lead wire 16 Black coating layer 20 A / D converter 21 Microprocessor 22 Storage device 23 Display 24 Motor 25 Drive circuit 26 Start button 30 Calibration circuit 31 Pyroelectric detection element 32 Electrode 33 Electrode chip 34 Electrode chip 35 Pyroelectric film 36 Switch 37 Amplifier circuit Reference Signs List 38 microprocessor 39 excitation circuit 40 electric calibration signal 41 electric signal 42 waveguide 43 shutter 51 preamplifier 52 analog multiplexer 53 A / D converter 54 microprocessor 55 storage device 56 display 57 energy exciter 58 energy Lugie meter 59 Power amplifier 60 Start button 61 Ambient temperature detector 62 Temperature signal amplifier 63 Chopper 64 Chopper drive means 65 Chopper drive circuit 66 Thermomass 80 Signal processing and calculation device 90 Waveguide 100A, 100B, 100C, 100D, 100E, 100F , 100G detector T1, T2 Heating terminal A1, A2, A3, A4 Outgoing wire
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 謝 正雄 台湾新竹市建功一路70巷7号1F (72)発明者 黄 幼謙 台湾新竹市科学園区工業東九路23号2F (72)発明者 梁 家雨 台湾新竹市科学園区工業東九路23号2F (72)発明者 林 三宝 台湾新竹市科学園区創新一路8号 (72)発明者 欧陽 盟 台湾高雄県鳳山市建国路一段325巷11号3 F (72)発明者 游 如淵 台湾新竹市学府路113号 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masao Xie 7F, 70th Street, Jiangong 1st Road, Hsinchu City, Taiwan (72) Inventor Huang Yo-kun 23-2F, East Higashi Road, Science Park, Hsinchu City, Taiwan (72) Inventor Liang Jiamen 23F, Industrial East 9th Road, Science Park, Hsinchu City, Taiwan (72) Inventor Lin Sanbao, No.8, Sinsin 1 Road, Science Park, Hsinchu City, Taiwan (72) Inventor Ouyang League, 325, Jianguo Road, Fengshan City, Kaohsiung, Taiwan Street No. 3 3F (72) Inventor Yu Yobuchi No. 113 Gakufu Road, Hsinchu City, Taiwan
Claims (10)
導信号を生じ、又は温度測定の対象とするターゲットか
らの赤外線放射に応じ、第二誘導信号を生じる検出器
と、前記ターゲットと検出器との間に挿入され、制御さ
れてターゲットから検出器への赤外線放射を通過させた
り、阻んだりすることにより、前記ターゲットからの赤
外線が予定の期間のみ、前記検出器に受取られるチョッ
パーと、電力を前記検出器へ提供するためのエネルギー
励起器と、前記検出器の生じられた第一誘導信号及び第
二誘導信号を処理し、前記ターゲットが放射し、前記検
出器が受取った赤外線パワーを計算し、その赤外線パワ
ーの計算値を利用して温度を求める信号処理及び計算装
置と、を備えたことを特徴とする絶対放射温度計。A detector for generating a first induction signal in response to power applied to an external power supply or for generating a second induction signal in response to infrared radiation from a target whose temperature is to be measured; A chopper inserted between the detector and being controlled to allow or block infrared radiation from the target to the detector so that infrared radiation from the target is received by the detector only for a predetermined period of time; An energy exciter for providing power to the detector, processing the generated first and second induction signals of the detector, the infrared power emitted by the target and received by the detector And a signal processing and calculating device for calculating the temperature by using the calculated value of the infrared power.
射、又は外部電源の提供した電力を受取るためであり、
第一焦電層と、前記第一焦電層の第一側に設けられる第
一頂電極と、前記第一焦電層の第二側に設けられる第一
底電極と、前記第一頂電極における前記第一焦電層の反
対側に設けられる抵抗層と、前記抵抗層の第一端に設け
られる第一加熱端子と、前記抵抗層の第二端に設けられ
る第二加熱端子と、前記抵抗層と第一頂電極との間にサ
ンドイッチされた絶縁装置と、を含む第一焦電検出素子
と、第二焦電層と、前記第二焦電層の第一側に設けられ
る第二頂電極と、前記第二焦電層の第二側に設けられる
第二底電極と、を含む第二焦電検出素子と、を備え、前
記第二頂電極は第一底電極とは逆の極性を有し、両者は
第三ノードのところに接続し合い、前記第一頂電極は第
二底電極とは逆の極性を有し、両者は第四ノードのとこ
ろに接続し合い、前記第三ノードと第四ノードとは前記
信号処理及び計算装置に接続し、前記第一加熱端子と第
二加熱端子とは前記エネルギー励起器に接続する、こと
を特徴とする請求項1記載の絶対放射温度計。2. The detector is for receiving infrared radiation from a target or power provided by an external power supply,
A first pyroelectric layer, a first top electrode provided on a first side of the first pyroelectric layer, a first bottom electrode provided on a second side of the first pyroelectric layer, and the first top electrode A resistance layer provided on the opposite side of the first pyroelectric layer, a first heating terminal provided at a first end of the resistance layer, a second heating terminal provided at a second end of the resistance layer, A first pyroelectric detection element including an insulating device sandwiched between the resistive layer and the first top electrode, a second pyroelectric layer, and a second pyroelectric layer provided on a first side of the second pyroelectric layer. A second pyroelectric detection element including a top electrode and a second bottom electrode provided on a second side of the second pyroelectric layer, wherein the second top electrode is opposite to the first bottom electrode. Polarity, both are connected at a third node, the first top electrode has a polarity opposite to that of the second bottom electrode, and both are connected at a fourth node, The third node and the fourth node are connected to the signal processing and computing device, and the first heating terminal and the second heating terminal are connected to the energy exciter. Absolute radiation thermometer.
射、又は外部電源の提供した電力を受取るためであり、
第一焦電層と、前記第一焦電層の第一側に設けられる第
一頂電極と、前記第一焦電層の第二側に設けられる第一
底電極と、前記第一頂電極における前記第一焦電層の反
対側に設けられる抵抗層と、前記抵抗層の第一端に設け
られる第一加熱端子と、前記抵抗層の第二端に設けられ
る第二加熱端子と、前記抵抗層と第一頂電極との間にサ
ンドイッチされた絶縁装置と、を含む第一焦電検出素子
と、第二焦電層と、前記第二焦電層の第一側に設けられ
る第二頂電極と、前記第二焦電層の第二側に設けられる
第二底電極と、を含む第二焦電検出素子と、を備え、前
記第一底電極は第二底電極とは同じ極性を有し、両者は
接続し合い、前記第一頂電極と第二頂電極とは前記信号
処理及び計算装置に接続する、ことを特徴とする請求項
1記載の絶対放射温度計。3. The detector is for receiving infrared radiation from a target or power provided by an external power source,
A first pyroelectric layer, a first top electrode provided on a first side of the first pyroelectric layer, a first bottom electrode provided on a second side of the first pyroelectric layer, and the first top electrode A resistance layer provided on the opposite side of the first pyroelectric layer, a first heating terminal provided at a first end of the resistance layer, a second heating terminal provided at a second end of the resistance layer, A first pyroelectric detection element including an insulating device sandwiched between the resistive layer and the first top electrode, a second pyroelectric layer, and a second pyroelectric layer provided on a first side of the second pyroelectric layer. A second pyroelectric detection element including a top electrode and a second bottom electrode provided on the second side of the second pyroelectric layer, wherein the first bottom electrode has the same polarity as the second bottom electrode. The absolute radiation according to claim 1, wherein the first and second top electrodes are connected to each other, and the first and second top electrodes are connected to the signal processing and calculation device. Degree meter.
射、又は外部電源の提供した電力を受取るためであり、
第一焦電層と、前記第一焦電層の第一側に設けられる第
一抵抗層と、前記第一抵抗層の第一端に設けられる第一
加熱端子と、前記第一抵抗層の第二端に設けられる第二
加熱端子と、前記第一焦電層の第二側に設けられる第一
底電極と、を含む第一焦電検出素子と、第二焦電層と、
前記第二焦電層の第一側に設けられる頂電極と、前記第
二焦電層の第二側に設けられる第二底電極と、を含む第
二焦電検出素子と、を備え、前記第一加熱端子と第二加
熱端子とは前記エネルギー励起器に接続し、前記頂電極
は第一底電極とは逆の極性を有し、両者は前記信号処理
及び計算装置につながっている第四ノードのところに接
続し合い、前記エネルギー励起器は、エネルギー貯蔵装
置及び前記エネルギー貯蔵装置と検出器との間に設けら
れ、エネルギー貯蔵装置が検出器へ電力を提供するかど
うかを制御するスイッチ装置、を含み、前記検出器へ電
力が提供されるとき、前記エネルギー貯蔵装置は前記検
出器のみに電気的に接続し、よって、検出器へ印加され
た電力が同検出器で生じられた第一誘導信号を妨害する
ことが避けられることを特徴とする請求項1記載の絶対
放射温度計。4. The detector is for receiving infrared radiation from a target or power provided by an external power supply,
A first pyroelectric layer, a first resistance layer provided on a first side of the first pyroelectric layer, a first heating terminal provided at a first end of the first resistance layer, A second heating terminal provided at a second end, and a first pyroelectric detection element including a first bottom electrode provided on a second side of the first pyroelectric layer, and a second pyroelectric layer,
A top electrode provided on a first side of the second pyroelectric layer, and a second pyroelectric detection element including a second bottom electrode provided on a second side of the second pyroelectric layer, A first heating terminal and a second heating terminal are connected to the energy exciter, the top electrode has a polarity opposite to that of the first bottom electrode, and both are connected to the signal processing and calculating device. Connected to a node, wherein the energy exciter is provided between the energy storage device and the detector, and a switching device that controls whether the energy storage device provides power to the detector. When power is provided to the detector, the energy storage device is electrically connected only to the detector, so that the power applied to the detector is generated by the first detector. Avoid interference with inductive signals Absolute radiation thermometer according to claim 1, wherein the door.
射、又は外部電源の提供した電力を受取るためであり、
第一焦電層と、前記第一焦電層の第一側に設けられる第
一抵抗層と、前記第一抵抗層の第一端に設けられる第一
加熱端子と、前記第一抵抗層の第二端に設けられる第二
加熱端子と、前記第一焦電層の第二側に設けられる第一
底電極と、を含む第一焦電検出素子と、第二焦電層と、
前記第二焦電層の第一側に設けられる頂電極と、前記第
二焦電層の第二側に設けられる第二底電極と、を含む第
二焦電検出素子と、を備え、前記第一加熱端子と第二加
熱端子とは前記エネルギー励起器に接続し、前記第一底
電極は第二底電極とは同じ極性を有し、かつ相互に接続
し合い、前記エネルギー励起器は、エネルギー貯蔵装置
及び前記エネルギー貯蔵装置と検出器との間に設けら
れ、エネルギー貯蔵装置が検出器へ電力を提供するかど
うかを制御するスイッチ装置、を含み、前記検出器へ電
力が提供されるとき、前記エネルギー貯蔵装置は前記検
出器のみに電気的に接続し、よって、検出器へ印加され
た電力が同検出器で生じられた第一誘導信号を妨害する
ことが避けられる、ことを特徴とする請求項1記載の絶
対放射温度計。5. The detector for receiving infrared radiation from a target or power provided by an external power supply,
A first pyroelectric layer, a first resistance layer provided on a first side of the first pyroelectric layer, a first heating terminal provided at a first end of the first resistance layer, A second heating terminal provided at a second end, and a first pyroelectric detection element including a first bottom electrode provided on a second side of the first pyroelectric layer, and a second pyroelectric layer,
A top electrode provided on a first side of the second pyroelectric layer, and a second pyroelectric detection element including a second bottom electrode provided on a second side of the second pyroelectric layer, The first heating terminal and the second heating terminal are connected to the energy exciter, the first bottom electrode has the same polarity as the second bottom electrode, and are mutually connected, the energy exciter is An energy storage device and a switch device provided between the energy storage device and the detector for controlling whether the energy storage device provides power to the detector, and when the power is supplied to the detector. The energy storage device is electrically connected only to the detector, so that the power applied to the detector is prevented from interfering with the first inductive signal generated by the detector. The absolute radiation thermometer according to claim 1.
装置を通して電気的に前記信号処理及び計算装置に制御
される電源と接続することにより、前記エネルギー励起
器が前記検出器へ電力を提供しないとき、充電されるコ
ンデンサーと、DPDT(二極双投式)スイッチを含む
スイッチ装置と、を備え、前記検出器へ電力が提供され
るとき、前記コンデンサーは前記スイッチ装置を通して
電気的に前記検出器のみに電気的に接続する、ことを特
徴とする請求項4記載の絶対放射温度計。6. When the energy exciter does not provide power to the detector, the energy storage device is electrically connected through the switch device to a power source controlled by the signal processing and computing device. A capacitor to be charged and a switch device including a DPDT (double pole double throw) switch, wherein when power is supplied to the detector, the capacitor is electrically connected to only the detector through the switch device. The absolute radiation thermometer according to claim 4, wherein the absolute radiation thermometer is electrically connected.
記スイッチ装置はSPST(単極単投式)スイッチを含
み、前記検出器へ電力が提供されるとき、前記電池が前
記スイッチ装置を通して前記検出器のみに電気的に接続
する、ことを特徴とする請求項4記載の絶対放射温度
計。7. The energy storage device includes a battery, the switching device includes an SPST (single pole, single throw) switch, and when power is supplied to the detector, the battery is detected through the switching device. 5. The absolute radiation thermometer according to claim 4, wherein the absolute radiation thermometer is electrically connected only to the vessel.
装置を通して電気的に前記信号処理及び計算装置に制御
される電源と接続することにより、前記エネルギー励起
器が前記検出器へ電力を提供しないとき、充電されるコ
ンデンサーと、DPDT(二極双投式)スイッチを含む
スイッチ装置と、を備え、前記検出器へ電力が提供され
るとき、前記コンデンサーは前記スイッチ装置を通して
電気的に前記検出器のみに電気的に接続する、ことを特
徴とする請求項5記載の絶対放射温度計。8. When the energy exciter does not provide power to the detector, the energy storage device is connected to a power source that is electrically controlled by the signal processing and computing device through the switching device. A capacitor to be charged and a switch device including a DPDT (double pole double throw) switch, wherein when power is supplied to the detector, the capacitor is electrically connected to only the detector through the switch device. The absolute radiation thermometer according to claim 5, wherein the absolute radiation thermometer is electrically connected.
記スイッチ装置はSPST(単極単投式)スイッチを含
み、前記検出器へ電力が提供されるとき、前記電池が前
記スイッチ装置を通して前記検出器のみに電気的に接続
する、ことを特徴とする請求項5記載の絶対放射温度
計。9. The energy storage device includes a battery, the switching device includes an SPST (single pole, single throw) switch, and when power is provided to the detector, the battery is detected through the switching device. 6. The absolute radiation thermometer according to claim 5, wherein the absolute radiation thermometer is electrically connected only to the vessel.
放射温度計を用いる温度計測方法。 (1)周囲の温度Taを測定する; (2)前記エネルギー励起器を前記検出器へ電力を提供
させ、その提供された電力に応じ、前記検出器を第一誘
導信号Veを生じさせる; (3)前記検出器へ提供された電力を測定し、その測定
値を標準電力Eeとして記録する; (4)前記検出器はターゲットからの赤外線放射を受け
取ることができるように前記チョッパーを開けさせ、受
取った赤外線放射に応じて第二誘導信号Vtが生じられ、
その後チョッパーを閉めさせる; (5)前記信号処理及び計算装置は下記の公式でターゲ
ットの温度Ttを計算する、 Tt=(( Ee *Vt/Ve)/Kb+Ta 4 )1/4 ここで、 Kb は温度計を製造するとき、既知のTtを有す
る黒体を利用して正確に決められた定数である10. A temperature measuring method using an absolute radiation thermometer according to claim 1, comprising the following steps. (1) measuring the ambient temperature Ta; (2) causing the energy exciter to provide power to the detector, and in response to the provided power, causing the detector to produce a first induction signal Ve; 3) measure the power provided to the detector and record the measurement as standard power Ee; (4) open the chopper so that the detector can receive infrared radiation from the target; A second guidance signal Vt is generated in response to the received infrared radiation,
Causing then close the chopper; (5) the signal processing and computing apparatus calculates the temperature Tt of the formula a target below, Tt = ((Ee * Vt / Ve) / Kb + Ta 4) 1/4 where, Kb is an accurately determined constant using a blackbody with a known Tt when manufacturing a thermometer
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TW85111713 | 1996-09-25 | ||
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- 1996-09-25 TW TW85111713A patent/TW314592B/en active
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1997
- 1997-01-29 JP JP9031176A patent/JPH10104080A/en active Pending
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Also Published As
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