(57)【要約】【課題】  エアバックに封入されているガスの温度分布をエアバックの外側から測定できるようにする。【解決手段】  エアバック１１０に封入されているガスの温度分布を測定するためのガス温度分布測定装置であって、エアバックを通して放射されてくる特定の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を画像として入力する赤外線カメラ２０Ａ〜２０Ｃ、画像入力部４１と、入力された画像に対し赤外線放射強度分布を求め、赤外線放射強度分布を特定の赤外線吸収スペクトル帯におけるエアバックの透過率で補正し、入力された画像を較正する画像較正部４４とを有する。【選択図】            図５
2006292433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に封入されているガスの温度分布を測定するためのガス温度分布測定装置であって、
前記容器を通して放射されてくる特定の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を画像として入力する画像入力手段と、
入力された画像に対し赤外線放射強度分布を求め、当該赤外線放射強度分布を前記特定の赤外線吸収スペクトル帯における前記容器の透過率で補正し、前記入力された画像を較正する画像補正手段と、
を有することを特徴とするガス温度分布測定装置。
【請求項２】
容器に封入されているガスの温度分布を測定するためのガス温度分布測定装置であって、
前記容器を通して放射されてくる第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を画像として入力する画像入力手段と、
入力された画像に対しそれぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を求め、当該それぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における前記容器の透過率で補正し、補正後の前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線放射強度分布の比を演算し、当該演算された赤外線放射強度分布の比に基づいて前記入力された画像を較正する画像補正手段と、
を有することを特徴とするガス温度分布測定装置。
【請求項３】
容器に封入されているガスの温度分布を測定するためのガス温度分布測定装置であって、
前記容器を通して放射されてくる第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を複数の方向から見た画像として入力するために設けられた複数の画像入力手段と、
入力された複数の方向から見た画像に対し、それぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を求め、当該それぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における前記容器の透過率で補正し、補正後の前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線放射強度分布の比を演算し、当該演算された赤外線放射強度分布の比に基づいて前記入力された複数の方向から見た画像を較正する画像補正手段と、
較正された複数の方向から見た画像に基づいて前記容器内におけるガスの３次元の温度分布を示す画像を演算する３次元画像演算手段と、
を有することを特徴とするガス温度分布測定装置。
【請求項４】
さらに、
前記３次元画像演算手段によって演算された画像の温度分布を時系列に比較し、当該温度分布の変化状態から前記容器内でのガスの流れを解析するガス流解析手段を有することを特徴とする請求項３に記載のガス温度分布測定装置。
【請求項５】
前記容器は、車室内に設置される、布地で構成されたエアバックであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガス温度分布測定装置。
【請求項６】
前記第１の吸収スペクトル帯は２．７μｍ〜２．８μｍの波長帯の赤外線であり、前記第２の吸収スペクトル帯は４．３μｍ〜４．６μｍの波長帯の赤外線であることを特徴とする請求項２または３に記載のガス温度分布測定装置。
【請求項７】
容器に封入されているガスの温度分布を測定するためのガス温度分布測定方法であって、
前記容器を通して放射されてくる特定の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を画像として入力する段階と、
入力された画像に対し赤外線放射強度分布を求め、求めた赤外線放射強度分布を前記特定の赤外線吸収スペクトル帯における前記容器の透過率で補正し、前記入力された画像を較正する段階と、
を含むことを特徴とするガス温度分布測定方法。
【請求項８】
容器に封入されているガスの温度分布を測定するためのガス温度分布測定方法であって、
前記容器を通して放射されてくる第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を画像として入力する段階と、
入力された画像に対しそれぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を求め、求めたそれぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における前記容器の透過率で補正する段階と、
補正後の前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線放射強度分布の比を演算する段階と、
当該演算された赤外線放射強度分布の比に基づいて前記入力された画像を較正する段階と、
を含むことを特徴とするガス温度分布測定方法。
【請求項９】
容器に封入されているガスの温度分布を測定するためのガス温度分布測定方法であって、
前記容器を通して放射されてくる第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を複数の方向から見た画像として入力する段階と、
入力された複数の方向から見た画像に対し、それぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を求め、当該それぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における前記容器の透過率で補正する段階と、
補正後の前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線放射強度分布の比を演算する段階と、
当該演算された赤外線放射強度分布の比に基づいて前記入力された複数の方向から見た画像を較正する段階と、
較正された複数の方向から見た画像に基づいて前記容器内におけるガスの３次元の温度分布を示す画像を演算する段階と、
演算された画像の温度分布を時系列に比較し、当該温度分布の変化状態から前記容器内でのガスの流れを解析する段階と、
を含むことを特徴とするガス温度分布測定方法。
【請求項１０】
前記容器は、車室内に設置される、布地で構成されたエアバックであることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のガス温度分布測定方法。
【請求項１１】
前記第１の吸収スペクトル帯は２．７μｍ〜２．８μｍの波長帯の赤外線であり、前記第２の吸収スペクトル帯は４．３μｍ〜４．６μｍの波長帯の赤外線であることを特徴とする請求項８または９に記載のガス温度分布測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器に封入されているガスの温度分布を容器の外側からでも正確に測定できるようにしたガス温度分布測定装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、対象物の温度分布を観測する場合、その温度分布を可視化して表示することができる放射温度計が使用される。放射温度計は対象物からの赤外線の放射強度を捕らえ、その放射強度（一般的に温度と比例関係にある）に応じた色を割り当てることによって対象物の温度分布を視覚化するものである。したがって、下記特許文献１に記載されているように、対象物が炎のような無体物であってもその温度を正確に検出することができる。
【特許文献１】特開平８−１７８２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の放射温度計にあっては、黒体の放射分光特性を基礎として温度分布の演算を行うようになっているので、密度が不安定な気体の温度分布を正確に把握することは難しい。
【０００４】
また、布地で作られた容器に封入されているガスの温度分布を測定しようとした場合には、そのガスからの赤外線を直接捕らえることができず、その容器自体の表面温度の影響を受けてしまうので、容器内におけるガスの温度分布を正確に測定することはさらに難しくなる。
【０００５】
加えて、その容器に封入されているガスの密度が時間的に変動する場合には、放射線強度もその密度の変動にほぼ比例して変動するため、容器内におけるガスの温度分布を正確に測定することは困難を極める。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術の不具合を解消するために成されたものであり、容器に封入されているガスの温度分布を容器の外側からでも正確に測定できるようにしたガス温度分布測定装置および方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係るガス温度分布測定装置は、容器に封入されているガスの温度分布を測定するためのガス温度分布測定装置であって、前記容器を通して放射されてくる特定の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を画像として入力する画像入力手段と、入力された画像に対し赤外線放射強度分布を求め、当該赤外線放射強度分布を前記特定の赤外線吸収スペクトル帯における前記容器の透過率で補正し、前記入力された画像を較正する画像補正手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、上記目的を達成するための本発明に係る他のガス温度分布測定装置は、容器に封入されているガスの温度分布を測定するためのガス温度分布測定装置であって、前記容器を通して放射されてくる第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を画像として入力する画像入力手段と、入力された画像に対しそれぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を求め、当該それぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における前記容器の透過率で補正し、補正後の前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線放射強度分布の比を演算し、当該演算された赤外線放射強度分布の比に基づいて前記入力された画像を較正する画像補正手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
さらに、上記目的を達成するための本発明に係る他のガス温度分布測定装置は、容器に封入されているガスの温度分布を測定するためのガス温度分布測定装置であって、前記容器を通して放射されてくる第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を複数の方向から見た画像として入力するために設けられた複数の画像入力手段と、入力された複数の方向から見た画像に対し、それぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を求め、当該それぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における前記容器の透過率で補正し、補正後の前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線放射強度分布の比を演算し、当該演算された赤外線放射強度分布の比に基づいて前記入力された複数の方向から見た画像を較正する画像補正手段と、較正された複数の方向から見た画像に基づいて前記容器内におけるガスの３次元の温度分布を示す画像を演算する３次元画像演算手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
そして、上記目的を達成するための本発明に係るガス温度分布測定方法は、容器に封入されているガスの温度分布を測定するためのガス温度分布測定方法であって、前記容器を通して放射されてくる特定の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を画像として入力する段階と、入力された画像に対し赤外線放射強度分布を求め、求めた赤外線放射強度分布を前記特定の赤外線吸収スペクトル帯における前記容器の透過率で補正し、前記入力された画像を較正する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するための本発明に係る他のガス温度分布測定方法は、容器に封入されているガスの温度分布を測定するためのガス温度分布測定方法であって、前記容器を通して放射されてくる第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を画像として入力する段階と、入力された画像に対しそれぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を求め、求めたそれぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における前記容器の透過率で補正する段階と、補正後の前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線放射強度分布の比を演算する段階と、当該演算された赤外線放射強度分布の比に基づいて前記入力された画像を較正する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
さらに、上記目的を達成するための本発明に係る他のガス温度分布測定方法は、容器に封入されているガスの温度分布を測定するためのガス温度分布測定方法であって、前記容器を通して放射されてくる第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を複数の方向から見た画像として入力する段階と、入力された複数の方向から見た画像に対し、それぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を求め、当該それぞれの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度分布を前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における前記容器の透過率で補正する段階と、補正後の前記第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線放射強度分布の比を演算する段階と、当該演算された赤外線放射強度分布の比に基づいて前記入力された複数の方向から見た画像を較正する段階と、較正された複数の方向から見た画像に基づいて前記容器内におけるガスの３次元の温度分布を示す画像を演算する段階と、演算された画像の温度分布を時系列に比較し、当該温度分布の変化状態から前記容器内でのガスの流れを解析する段階と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように構成された本発明に係るガス温度分布測定装置によれば、容器に封入されているガスの温度分布を容器の外側からでも測定することができる。
【００１４】
また、２つの赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を捕らえるようにしたので、容器に封入されているガスの密度が時間的に変動する場合でも、そのガスの温度分布を求めることができる。
【００１５】
さらに、複数の方向から赤外線を捕らえるようにしたので、ガスの温度分布の時間的な変化から容器内のガスの流れを解析することができる。
【００１６】
また、以上のように構成された本発明に係るガス温度分布測定方法によれば、容器に封入されているガスの温度分布を容器の外側からでも測定することができる。
【００１７】
また、２つの赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を捕らえるようにしたので、容器に封入されているガスの密度が時間的に変動する場合でも、そのガスの温度分布を求めることができる。
【００１８】
さらに、複数の方向から赤外線を捕らえるようにしたので、ガスの温度分布の時間的な変化から容器内のガスの流れを解析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に係るガス温度分布測定装置および方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係るガス温度分布測定装置の概略構成を示す図である。
【００２０】
容器であるエアバック１０を３方向から囲むように３台の赤外線カメラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが設置されている。それぞれの赤外線カメラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの前面には、２．７μｍ吸収スペクトル帯（λ＝２．７〜２．８μｍ）および４．３μｍ吸収スペクトル帯（λ＝４．３〜４．６μｍ）の赤外線のみを選択的に透過する光学フィルタ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが配置されている。このため、赤外線カメラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、エアバック１０から放射される２．７μｍ吸収スペクトル帯と４．３μｍ吸収スペクトル帯の赤外線画像を撮像することになる。赤外線カメラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは画像処理装置４０に接続され、画像処理装置４０では撮像した２つの吸収スペクトル帯の赤外線画像から、エアバック１０内部の主に二酸化炭素から構成されるガスの温度分布とそのガスの流れを可視化するための処理が行われる。エアバック１０は均一な通気性を有する布地で形成されており、その内部には、赤外線放射強度と温度との関係をキャリブレーションするために用いるヒーター１２と熱電対１４が収納されている。ヒーター１２と熱電対１４は温度制御装置５０に接続され、ヒーター１２と熱電対１４は、キャリブレーション時、エアバック１０内にガスを充填した状態でそのガスを所定の温度（たとえば２００℃）に維持するために用いられる。エアバック１０にはインフレーター１６が取り付けられており、インフレーター１６の作動によってエアバック１０が瞬時に展開する。
【００２１】
図２〜図４は赤外線カメラの他の構成を示す図である。
【００２２】
図２に示す赤外線カメラ２２Ａは、赤外線２次元センサー２３Ａ、２４Ａを備え、赤外線２次元センサー２３Ａの前面には２．７μｍ吸収スペクトル帯のみの赤外線を透過させる光学フィルタ２５Ａが、赤外線２次元センサー２４Ａの前面には４．３μｍ吸収スペクトル帯のみの赤外線を透過させる光学フィルタ２６Ａが配置されているものである。この赤外線カメラ２２Ａは、光軸を１つにするために、光学フィルタ２５Ａの前面にはハーフミラー２７Ａが配置され、光学フィルタ２６Ａの前面にはミラー２８Ａが配置されている。この赤外線カメラ２２Ａは、エアバック１０からの赤外線を１つの光軸を介して捕らえることができる。この赤外線カメラ２２Ａを図１に示した赤外線カメラに用いることもできる。
【００２３】
図３に示す赤外線カメラ２２Ｂ、２３Ｂは、それぞれ赤外線２次元センサー２４Ｂ、２５Ｂを備えている。赤外線カメラ２２Ｂの前面には２．７μｍ吸収スペクトル帯のみの赤外線を透過させる光学フィルタ２６Ｂが、赤外線カメラ２３Ｂの前面には４．３μｍ吸収スペクトル帯のみの赤外線を透過させる光学フィルタ２７Ｂが配置されている。これらの赤外線カメラ２２Ｂ、２３Ｂを図１に示した赤外線カメラに用いることもできるが、これらの赤外線カメラ２２Ｂ、２３Ｂを用いた場合には、エアバック１０からの赤外線を、それぞれの赤外線カメラ２２Ｂ、２３Ｂごとに異なる光軸を介して捕らえることになるので、光軸の違いを補正するための処理が必要になる。ただ、汎用性のあるカメラの前面に光学フィルタを設置するだけで赤外線カメラを構成することができるので、低コストで赤外線カメラを構成することができる。
【００２４】
図４に示す赤外線カメラ２２Ｃは、図１に示した赤外線カメラ２０と同一の構成のものであり、感度波長が０．６〜３．０μｍおよび４．２〜５．０μｍである赤外線２次元センサー２３Ｃを備え、赤外線カメラ２２Ｃの前面に２．７μｍ吸収スペクトル帯および４．３μｍ吸収スペクトル帯のみの赤外線を透過させる光学フィルタ２４Ｃを配置したものである。この赤外線カメラ２２Ｃは、エアバック１０からの赤外線を１つの光軸を介して捕らえることができるので、図３の赤外線カメラのような補正を行う必要がなく、高精度の測定が可能となる。
【００２５】
図５は、本発明に係るガス温度分布測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【００２６】
画像処理装置４０の画像入力部４１は赤外線カメラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃに接続される。赤外線カメラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃおよび画像入力部４１は画像入力手段として機能し、エアバック１０の布地を通して放射されてくる特定の赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を画像として入力する。特定の赤外線吸収スペクトル帯とは、第１および第２の赤外線吸収スペクトル帯であり、具体的には、２．７μｍ吸収スペクトル帯（λ＝２．７〜２．８μｍ）および４．３μｍ吸収スペクトル帯（λ＝４．３〜４．６μｍ）の２つの赤外線吸収スペクトル帯である。これらの赤外線吸収スペクトル帯に設定したのは、エアバック１０に封入されるガスが二酸化炭素であるからであり、二酸化炭素は、図６に示したように、これらの赤外線吸収スペクトル帯での相対エネルギーが高く、温度分布の測定をするのに都合が良いからである。
【００２７】
画像入力部４１には透過率演算部４２と画像較正部４４が接続される。透過率演算部４２は、赤外線放射強度と温度との関係をキャリブレーションするときに用いられる部分であり、エアバック１０内のガスから発生されるそれぞれの赤外線吸収スペクトル帯における赤外線の赤外線放射強度と実際に赤外線カメラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを介して測定されたそれぞれの赤外線吸収スペクトル帯におけるエアバック１０から放射される赤外線の赤外線放射強度とから、エアバック１０から赤外線カメラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃに至る赤外線放射経路のそれぞれの赤外線吸収スペクトル帯における透過率を演算するものである。演算されたそれぞれの赤外線吸収スペクトル帯における透過率は記憶部４３に記憶させておく。なお、記憶部４３にはキャリブレーション時に用いる、所定の密度の二酸化炭素が所定の温度のときに放射する２つの赤外線吸収スペクトル帯における赤外線放強度も記憶されている。
【００２８】
画像較正部４４は、画像入力部４１を介して入力した画像に基づいて、上記したそれぞれの赤外線吸収スペクトル帯におけるその画像の赤外線放射強度分布を求め、求めたそれぞれの赤外線吸収スペクトル帯における赤外線放射強度分布を記憶部４３に記憶されているそれぞれの赤外線吸収スペクトル帯における透過率で補正し、補正後のそれぞれの赤外線吸収スペクトル帯における赤外線放射強度分布の比を演算し、演算された赤外線放射強度分布の比に基づいて入力した画像を較正するものであり、画像補正手段として機能する。
【００２９】
画像較正部４４には３次元画像演算部４５が接続される。３次元画像演算部４５は、画像較正部４４によって較正された画像に基づいて前記容器内におけるガスの３次元の温度分布を示す画像を演算するものであって、３次元画像演算手段として機能する。
【００３０】
３次元画像演算部４５にはガス流解析部４６が接続される。ガス流解析部４６は、３次元画像演算部４５によって演算された画像の温度分布を時系列に比較し、その温度分布の変化状態からエアバック１０内でのガスの流れを解析するものであり、ガス流解析手段として機能する。
【００３１】
ガス流解析部４６にはディスプレイ６０が接続され、ディスプレイ６０にはガス流解析部４６によって解析されたエアバック１０内におけるガスの流れ状態が表示される。
【００３２】
次に、図７および図８のフローチャートに基づいて、本発明に係るガス温度分布測定装置の動作を詳細に説明する。なお、図８のフローチャートに示す手順は本発明に係るガス温度分布測定方法を示すものでもある。
【００３３】
図７は、赤外線放射強度と温度との関係をキャリブレーションする場合に処理される手順を示すフローチャートである。このキャリブレーションは透過率演算部４２で行われるが、２．７μｍ吸収スペクトル帯および４．３μｍ吸収スペクトル帯の２つの赤外線吸収スペクトル帯のエアバック１０から赤外線カメラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃに至る赤外線放射経路の透過率（等価的にはエアバック１０の透過率）を求めるために行われるものである。
【００３４】
まず、エアバック１０内に二酸化炭素を所定の圧力（所定の濃度）まで充填しエアバック１０を膨張させる（Ｓ１）。次に温度制御装置５０がヒーター１２に所望の電流を流し、エアバック１０を加熱する（Ｓ２）。温度制御装置５０は熱電対１４によって検出される二酸化炭素の温度が所定の温度（２００℃）に達したか否かを判断する（Ｓ３）。まだ所定の温度に達していなければそのまま加熱を続けて所定の温度に達するまで待つ（Ｓ３：ＮＯ）。一方、所定の温度に達したら（Ｓ３：ＹＥＳ）、透過率演算部４２は、画像入力部４１を介して入力した、２．７μｍ吸収スペクトル帯（λ＝２．７〜２．８μｍ）および４．３μｍ吸収スペクトル帯（λ＝４．３〜４．６μｍ）の２つの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度を測定する（Ｓ４）。
【００３５】
透過率演算部４２は、記憶部４３にあらかじめ記憶されている、所定の密度の二酸化炭素が所定の温度（２００℃）のときに放射する２．７μｍ吸収スペクトル帯および４．３μｍ吸収スペクトル帯における赤外線放強度（等価的にはエアバック１０内部の２．７μｍ吸収スペクトル帯および４．３μｍ吸収スペクトル帯における赤外線放強度となる）で、測定されたそれぞれの吸収スペクトル帯における赤外線放射強度を割り、それぞれの吸収スペクトル帯における赤外線放射経路透過率を求める（Ｓ５）。そして、透過率演算部４２は、求めた２．７μｍ吸収スペクトル帯の赤外線放射経路透過率と４．３μｍ吸収スペクトル帯の赤外線放射経路透過率を記憶部４３に記憶させる（Ｓ６）。
【００３６】
以上のように、所定の密度の二酸化炭素が所定の温度のときにどの程度の赤外線放射強度の赤外線を放射しているのかを測定することによって、実際にエアバック１０内の二酸化炭素が放出するであろう赤外線の赤外線放射強度（実験によって求めることができる）の何パーセント程度がエアバック１０の布地を介して放射されるのか、つまり赤外線放射経路透過率を知ることができる。
【００３７】
図８は、本発明に係るガス温度分布測定装置の動作を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、画像較正部４４は、画像入力部４１を介して、３台の赤外線カメラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが捕らえた２．７μｍ吸収スペクトル帯および４．３μｍ吸収スペクトル帯の３枚の画像を入力する（Ｓ１１）。画像較正部４４は、記憶部４３に記憶されている２．７μｍ吸収スペクトル帯の赤外線放射経路透過率と４．３μｍ吸収スペクトル帯の赤外線放射経路透過率とを取り出し、入力した３枚の画像をそれぞれの吸収スペクトル帯の赤外線放射経路透過率で補正する。このような補正をするのは、入力した画像から得られる赤外線放射強度分布は、エアバック１０から赤外線カメラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃに至る赤外線放射経路を介して得られたものであって、エアバック１０の布地などの障害物によって赤外線が吸収された後の赤外線放射強度分布であり、エアバック１０内の二酸化炭素から出される実際の赤外線の放射強度分布とは異なっているからである。このため、入力した画像を赤外線放射経路透過率で補正することによって、前記障害物や水蒸気などの不純物による赤外線吸収分を補償し、純然たるエアバック１０内部の二酸化炭素の赤外線の放射強度分布が得られるようにしている（Ｓ１２）。
【００３９】
次に、画像較正部４４は、較正後の２．７μｍ吸収スペクトル帯の赤外線放射強度と４．３μｍ吸収スペクトル帯の赤外線放射強度との比を求める。このように、２つの赤外線吸収スペクトル帯の比を求めることによって、二酸化炭素の体積の変化とは無関係に、エアバック１０内部の二酸化炭素の絶対温度分布を求めることができる。図９は、絶対温度と赤外線放射強度比率との関係を示す図であるが、２．１μｍと２．４μｍの赤外線吸収スペクトル帯の比を求めると絶対温度が図示するような比例関係として求められる。たとえば、インフレーター１６を作動させてエアバック１０を膨らませた場合、エアバック１０内の二酸化炭素の体積と温度は急激に変化する。この場合、１つの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線で二酸化炭素の温度を捉えようとしても不可能である。これは、二酸化炭素の温度は捉えられた赤外線の赤外線放射強度に基づいて求められるが、赤外線放射強度は二酸化炭素の密度と温度の積に比例するからであり、時々刻々とその体積と温度とが変化したのではその温度を測定することなどできないからである。ところが、上記のように、２つの赤外線吸収スペクトル帯の赤外線放射強度を求めてその比を取ると、二酸化炭素の密度の変化が無視できるようになり、正確な絶対温度分布の測定が可能となる（Ｓ１３）。
【００４０】
画像較正部４４は、この絶対温度分布に基づいて赤外線放射エネルギー分布を演算する。赤外線放射エネルギー分布は、具体的には、図１０に示してあるように、各光軸方向から見た画像の走査ライン１ラインずつ全ラインに対して求められる（Ｓ１４）。
【００４１】
次に、三次元画像演算部４５は、上記のようにして求められた、３台の赤外線カメラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各光軸方向から見た赤外線放射エネルギー分布を１ラインずつ合成し、エアバック１０内における二酸化炭素の赤外線放射エネルギー分布を３次元的に求め、エアバック１０の３次元エネルギー分布画像を演算する。たとえば、図１０に示すように、各赤外線カメラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃから得られたあるラインの赤外線放射エネルギー分布が図の通りであったとすると、これら３つの赤外線放射エネルギー分布を合成して面状の赤外線放射エネルギー分布を演算する。そして、すべての走査ラインについて求めた面状の赤外線放射エネルギー分布を積層させて３次元状の赤外線放射エネルギー分布を求める。なお、以上の処理ではエアバック１０内の二酸化炭素の３次元エネルギー分布を求めたが、Ｓ１３のステップで求めた絶対温度分布でＳ１２のステップで求めた赤外線の放射強度分布を割ることによって、エアバック１０内における二酸化炭素の濃度分布を求めることもできる。以上の処理によって、エアバック１０内における二酸化炭素のある時刻における赤外線放射エネルギー分布（絶対温度分布または濃度分布）を求めることができる。各ラインの赤外線放射エネルギー分布から面状の赤外線放射エネルギー分布を求める手法、および面状の赤外線放射エネルギー分布を積層して３次元の赤外線放射エネルギー分布を求める手法は、一般的に使用される画像処理の手法を利用する（Ｓ１５）。
【００４２】
次に、ガス流解析部４６は、上記のようにして得られた、ある時刻における赤外線放射エネルギー分布（絶対温度分布または濃度分布）を測定された時間分だけ時系列に並べ、その赤外線放射エネルギー分布の変化状況からガスの流れを解析する。この解析をインフレーター１６が作動してからエアバック１０が完全に開ききるまで行えば、その間の絶対温度分布または濃度分布から、エアバック１０内でガスの温度がどのように上昇して行き、どのように膨張していくのかが手に取るようにわかる。たとえば、図１１および図１２に示すように、画像を複数の格子状に仕切って、ある時刻におけるある温度を持った部分が一定時間の後にどこに移動したかを順次把握し、その移動方向を矢印で結んでいくことによって、ガスの流れていく方向が視覚化される（Ｓ１６）。
【００４３】
次に、ガス流解析部４６は、ガスの流れの解析結果をディスプレイ６０に表示させる（Ｓ１７）。
【００４４】
以上のように、本発明によれば、エアバック１０に封入されているガスの温度分布をエアバック１０の外側からでも容易にかつ正確に測定することができる。また、２つの赤外線吸収スペクトル帯における赤外線を捕らえるようにしたので、エアバック１０に封入されているガスの密度が時間的に変動する場合でも、そのガスの温度分布を求めることができる。さらに、複数の方向から赤外線を捕らえるようにしたので、ガスの温度分布の時間的な変化からエアバック１０内のガスの流れを解析することができることになる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係るガス温度分布測定装置および方法は、容器内のガスの温度分布や流れを測定することができるので、ガスの流体解析の分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係るガス温度分布測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】赤外線カメラの他の構成を示す図である。
【図３】赤外線カメラの他の構成を示す図である。
【図４】赤外線カメラの他の構成を示す図である。
【図５】本発明に係るガス温度分布測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】エアバックに封入される二酸化炭素の各吸収帯と相対エネルギーとの関係を示す図である。
【図７】赤外線放射強度と温度との関係をキャリブレーションする場合に処理される手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明に係るガス温度分布測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】絶対温度と赤外線放射強度比率との関係を示す図である。
【図１０】１ラインの赤外線放射エネルギー分布を合成して面状の赤外線放射エネルギー分布を求める手順の説明に供する図である。
【図１１】ガスの流れを解析する場合の説明に供する図である。
【図１２】ガスの流れを解析する場合の説明に供する図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０    エアバック、
１２    ヒーター、
１４    熱電対、
１６    インフレーター、
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ    赤外線カメラ、
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ    光学フィルタ、
４０    画像処理装置、
４１    画像入力部、
４２    透過率演算部、
４３    記憶部、
４４    画像較正部、
４５    ３次元画像演算部、
４６    ガス流解析部、
５０    温度制御装置、
６０    ディスプレイ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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