(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象からの放射エネルギーが入射される検出素子の出力により温度を測定する放射温度計において、光学系を介して測定対象に光を投光して測定位置を示すための光源と、前記検出素子に入射させた前記光源の放射エネルギーを求め、前記光源の初期基準値からの変化に基づいて自己診断を行う処理手段とを備えたことを特徴とする放射温度計。
【請求項２】
前記光源の光を断続したときの前記検出素子の出力から前記処理手段は前記光源の放射エネルギーを求めることを特徴とする請求項１記載の放射温度計。
【請求項３】
前記光源として半導体素子光源を用い、前記半導体素子光源を金属ブロックに設け、前記光源の温度を金属ブロックに設けた温度センサ又は前記光源自体に組み込まれた温度センサで検知し前記処理手段で温度補償を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の放射温度計。
【請求項４】
前記処理手段は、前記光源への駆動電流を変化させたときの前記検出素子の出力の変化から、又は前記光源の電圧電流特性から前記光源の温度補償を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射温度計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、放射エネルギーを用いて測定対象の温度を測定する放射温度計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
放射温度計を長時間使用していると、光学系、検出素子等の放射温度計の各部が劣化して測定誤差を招く。このため、この劣化状態を把握することが要望されている。通常、定期的又は必要時に、基準の黒体炉を放射温度計で照準し、放射温度計の校正を行うようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基準の黒体炉を用いて放射温度計の校正を行うとき、放射温度計を設置箇所から取り外して基準の黒体炉を設置した所に持ち込むか、又は基準の黒体炉を放射温度計の設置箇所の持ち込み、いちいち放射温度計を黒体炉で比較検定をしなければならず、装置が大がかりなものになり、また、校正時期の把握、校正作業の手間を多く要し、煩雑であった。
【０００４】
この発明の目的は、以上の点に鑑み、簡易な構成で、自己診断が可能な放射温度計を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、測定対象からの放射エネルギーが入射される検出素子の出力により温度を測定する放射温度計において、光学系を介して測定対象に光を投光して測定位置を示すための光源と、測定対象からの放射エネルギーが入射される検出素子に入射させた測定位置を示すための光源の放射エネルギーを求め、この光源の初期基準値からの変化に基づいて自己診断を行う処理手段とを備えるようにした放射温度計である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は、この発明の放射温度計の一実施例を示す構成説明図である。図において、測定対象１からの放射エネルギーはレンズ２１、スリット３、ハーフミラー等のビームスプリッタ４、レンズ２２、フイルタ６等の光学系を介し検出素子７に入射する。検出素子７で放射エネルギーは電気信号に変換され、増幅器Ａ１で所定倍増幅され、Ａ−Ｄ変換器８でデジタル信号とされ、μＣＰＵ等の処理手段９に入力される。処理手段９でメモリ１０のテーブル等を参照し温度に換算する等の演算がなされ、表示器１１に温度表示したり、通信手段１２を介しパソコン等に温度信号を送信することができる。
【０００７】
又、必要時、操作手段１３の操作等により処理手段９は駆動手段１４を動作させ、発光ダイオードＬＥＤ、レーザーダイオードＬＤ等の半導体素子光源や、白熱電球等の光源１５を発光させ、ビームスプリッタ４、レンズ２１等の光学系を介しスポットマーカー用の光を測定対象１に投光し測定位置を示し、測定部位を人間が目視で視認することができる。
【０００８】
ここで、光源１５の光のうちその一部の光Ｌ２がビームスプリッタ４を透過して反射ミラー５で反射し、再びビームスプリッタ４で反射して検出素子７に入射するようにする。
【０００９】
つまり、測定対象１からの放射エネルギー成分をＬ１、光源１５からの放射エネルギー成分をＬ２とし、光源１５をオンのとしたときの検出素子７の出力をＶ１、光源１５をオフのときの検出素子７の出力をＶ２とすれば次式が成り立つ。
【００１０】
Ｖ１＝Ｌ１＋Ｌ２                                              （１）
Ｖ２＝Ｌ１                                                    （２）
つまり、光源１５がオンのときは検出素子７の測定対象１の放射エネルギー成分Ｌ１と反射ミラー５を反射した放射エネルギー成分Ｌ２とが検出され、光源１５がオフのときは測定対象１の放射エネルギー成分Ｌ１のみとなる。
【００１１】
これより、Ｌ２は次式で求まり、測定対象１からの成分Ｌ１は除去される。
【００１２】
Ｌ２＝Ｖ１−Ｖ２                                              （３）
つまり、あらかじめ、測定開始前に光源１５をオン・オフし、（３）式のＬ２の測定を行い、この初期の基準値（Ｌ０とする）をメモリ１０に格納しておく。そして、必要時、又は所定時間間隔で、光源１５をオン・オフし、このときの測定値Ｌ２を得る。両者Ｌ０，Ｌ２の差を処理手段９は比較し、その差が測定精度を越えて大きい場合や大きくなりつつある場合等の変化の様子に基いて自己の状態を診断し、エラー情報として、表示手段１１に表示したり、通信手段１２によりパソコン等の上位コンピュータに通報でき、自己校正できる。
【００１３】
又、光源１５自体をオン・オフしてその光を断続する他に、測定対象１への光路の途中に（例えばレンズ２１の前後等に）図示しないシャッタを設け、測定対象１への光源１５の光を断続し、シャッタが閉のときに検出素子７のみに入射する光を検出すれば、直接的に光源１５の光の成分Ｌ２を求めることができ、この変動から自己診断を行うことができる。又、光源等の放射エネルギーの十分大きい領域を用いるようにしても同様である。
【００１４】
つまり、このように常時はスポットマーカーとして測定位置の確認を行う光源１５を利用して、光源１５、ビームスプリッタ４、レンズ２２、フィルタ６等の光学系、検出素子７等の異常の検知ができ、放射温度計各部の自己診断ができる。尚、検出素子７の出力を温度に換算して、初期のみかけの温度と、チェク時のみかけの温度とを比較し、異常検知してもよい。
【００１５】
ところで、特に光源１５がＬＥＤやＬＤ等の半導体素子光源の場合、温度依存性が大きく、温度により放射するエネルギーが変動する。このため、図１（ｂ）のような金属ブロック１７に光源１５、温度センサ１６を設け、この温度センサ１６で光源１５の近くの温度を検出し、増幅器Ａ２で増幅してＡ−Ｄ変換器８でデジタル信号とし、処理手段９に入力する。そして、あらかじ求めメモリ１０に記憶された温度に対する光源１５の出力の補正値により、光源１５からの放射エネルギー成分Ｌ２について補正を行い、正しい成分になるよう温度補償する。なお、半導体素子の光源１５に温度センサが組み込まれている場合、この温度センサの出力を用いて温度補償できる。
【００１６】
例えば、温度が高いとき光源１５の出力が高めとなるとすれば、これを減らして一定値とするような係数を乗除すれば良く、所定の関数をＦ、Ｆ´とすれば、温度Ｔに対し補正前の出力Ｌ２ａは次式で正しいものとなる。
【００１７】
Ｌ２＝Ｆ（Ｔ）・Ｌ２ａ＝Ｆ´（Ｔ，Ｌ２ａ）                    （４）
この補償された出力と初期値Ｌ０と比較するようにするとよい。
【００１８】
更に、図２（ａ）で示すよう、処理手段９により、駆動手段１４を制御して、光源１５への駆動電流ｉをｉ１，ｉ２と変化させ、このときの上記（３）式の出力Ｌ２の変化を求め、各電流値ｉ１，ｉ２における出力Ｌ２１，Ｌ２２から係数ｋｉを次式で求める。
【００１９】
ｋｉ＝（Ｌ２２−Ｌ２１）／（ｉ２−ｉ１）                      （５）
そして、あらかじめ、図２（ｂ）で示すように、温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，…の場合について、係数ｋ１，ｋ２，ｋ３，…を求めて、補正関数Ｇをメモリ１０に格納しておく。自己診断時、処理手段９により、駆動手段１４を制御して、光源１５の駆動電流をｉ１，ｉ２と変化させ、このときの上記（３）式の出力Ｌ２の変化から係数ｋｉを求め、図２（ｂ）のような補正関数Ｇを利用し温度Ｔを求める。この温度Ｔにより、（４）式のような補償を行い、正しい自己診断を行う。
【００２０】
なお、光源１５が半導体素子の場合、駆動電圧と流れる電流との電圧電流特性が温度依存性を持つので、この温度に対する電圧電流特性を利用して温度を求め、温度補償するようにしてもよい。
【００２１】
尚、検出素子の種類、光源の種類、光学系の構成等は上記放射温度計の実施例以外のどのようなものでも良く、同様に自己診断が簡易に、容易に可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明は、測定対象からの放射エネルギーが入射される検出素子の出力により温度を測定する放射温度計において、光学系を介して測定対象に光を投光して測定位置を示すための光源と、測定対象からの放射エネルギーが入射される検出素子に入射させた測定位置を示すための光源の放射エネルギーを求め、この光源の初期基準値からの変化に基づいて自己診断を行う処理手段とを備えるようにした放射温度計である。つまり、スポットマーカー用の光源を利用して、この光源の出力の変化から光学系等の放射温度計各部の異常を検知しているので、特別な部品は必要でなく、簡易な構成で自己診断、自己校正を行うことができる。又、光源を断続することで容易に測定対象からの影響を除去し光源の放射エネルギーのみを取り出すことができ、正確な自己診断ができる。通常、光源の変動は少なく安定性がよいが、半導体素子光源等の温度係数を持つ場合、金属ブロックに設けた光源の温度を温度センサで検知し温度補償を行ったり、又は、光源への駆動電流を変化させたときの検出素子の出力の変化や半導体素子光源の電圧電流特性から光源の温度を求め温度補償を行うようにすることで、いっそう高精度で、自己診断、異常診断を行うことができ、外部に表示したり、上位計算機に送信し、総合的な診断、異常検知ができ、システムの信頼性がより向上する。また、放射温度計が異常となりつつある等の異常情報をあらかじめ把握することができ、事前に予知、予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す構成説明図である。
【図２】この発明の一実施例を示す動作説明図である。
【符号の説明】
１  測定対象
２１、２２  レンズ
３  スリット
４  ビームスプリッタ
５  反射ミラー
６  フィルタ
７  検出素子
８  Ａ−Ｄ変換器
９  処理手段
１０  メモリ
１１  表示手段
１２  通信手段
１３  操作手段
１４  駆動手段
１５  光源
１６  温度センサ
１７  金属ブロック
Ａ１，Ａ２  増幅器
【図１】
0003656877.tif 000002
【図２】
0003656877.tif 000003