(57)【要約】【課題】低温域から常温域に於ける対象温度の検出に於いて、高い測定精度で使用することの出来る非接触温度検出装置を提供する。【解決手段】対象物の赤外線放射を検出するサーモパイルと、その周囲温度を検出するサーミスタと、サーモパイルの出力を増幅する校正可能な第一オペアンプ、サーミスタの出力を増幅する第二オペアンプとを備え、サーモパイル、サーミスタの出力特性を反転した事を特徴とし、低温域から常温域に於ける対象温度の検出を高精度で行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触温度計測に用いるセンサーモジュールに於いて、センサー素子として対象物体の赤外線放射を検知するサーモパイルと、サーモパイルの冷接点近傍に周囲温度を検出する温度基準素子が配置され、温度基準素子の前段に抵抗を介し分圧し、温度基準素子特性を反転させ、且つ、第二オペアンプにて増幅し、接続されたサーモパイルの正極、第一オペアンプの負極性端子と接続される事を特徴とするセンサーモジュール。
【請求項２】
サーモパイル及び温度基準素子が同一のケーシング内に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサーモジュール。
【請求項３】
サーモパイル及び温度基準素子を配置したケーシングに赤外線フィルタが配置された赤外線透過窓を有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のセンサーモジュール。
【請求項４】
赤外線透過材として光学レンズを赤外線窓部に有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のセンサーモジュール。
【請求項５】
温度基準素子がサーミスタであることを特徴とする、請求項１から請求項４までの何れか１項に記載されたセンサーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温〜常温域に於ける温度制御を目的として非接触で温度計測を行う非接触温度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２はサーモパイルを使用した非接触温度検出装置の回路図である。
対象物体の赤外線放射を検出する手段としてサーモパイル１、その近傍にサーモパイルの周囲温度を検出する手段としてサーミスタ２がＴＯ−５型、或いはＴＯ−１８型パッケージに内蔵された赤外線センサーを使用し、サーモパイル出力の周囲温度変化の影響をなくすため、第二オペアンプにより増幅されたサーミスタ出力をサーモパイルの動作基準電位としてサーモパイルの負極性端子へ入力し、非接触温度検出装置のアナログ出力Ｖｏｕｔを次に示す（１）式の形とすることで、第一オペアンプのゲインを調整することにより（１）式より周囲温度Ｔａの項をキャンセルし、周囲温度変化に影響しないアナログ出力を得る様になっている。
Ｖｏｕｔ＝Ａ（Ｔｏ＾４−Ｔａ＾４）＋Ｖｎｔｃ  ・・・（１）
Ｖｏｕｔ：非接触温度検出装置のアナログ出力（Ｖ）
Ｖｎｔｃ：第二オペアンプ４の出力（Ｖ）
Ａ：比例定数
Ｔｏ：対象物体温度（Ｋ）
Ｔａ：周囲温度（Ｋ）
【特許文献１】特願２００３−２８７０６４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
解決しようとする問題点は、前記方式では上記方式が加算回路であるが故に、常温域から高温域にかけての使用検出温度領域となるのに対し、常温域から低温域での検出温度領域での温度検出が困難である点である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、常温域から低温域の温度検出を主目的とする為、第二オペアンプより増幅され出力されるサーミスタ出力を、サーミスタの前段に抵抗を介し分圧する事で、サーミスタ特性を反転させ、低温域でサーミスタ出力を高出力とさせる手法と、サーモパイル出力も低温域で高出力となる様に、サーモパイル正極をオペアンプの負極に、サーモパイル負極をオペアンプの正極に接続し逆特性とする減算回路とする事で、非接触温度検出装置のアナログ出力Ｖｏｕｔを次に示す（２）式の形とする事で、低温域に於いて、サーモパイル、サーミスタ出力が高出力となる事を特徴とする。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｎｔｃ−Ａ（Ｔｏ＾４−Ｔａ＾４）  ・・・（２）
Ｖｏｕｔ：本発明による非接触温度検出装置の出力（Ｖ）
Ｖｎｔｃ：第二オペアンプ４の出力（Ｖ）
Ａ：比例定数
Ｔｏ：対象物体温度（Ｋ）
Ｔａ：周囲温度（Ｋ）
【発明の効果】
【０００５】
本発明による非接触温度検出装置は、低温域に於いて高出力のアナログ信号を出力する為、低温域から常温域での温度レンジを広出力レンジにて計測出来る為、精度の高い温度計測可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
低温域から常温域に於ける温度計測を行う非接触温度検出装置の回路構成を最小限の構成部品にて実現した。
【実施例１】
【０００７】
まず、図１を参照して本発明による非接触温度検出装置の基本となる技術思想について説明する。１は対象温度と周囲温度の温度差を検出するサーモパイル、２は周囲温度の変化に応じて抵抗値を変化するサーミスタ、３はサーモパイル出力の増幅を行う第一オペアンプ、４はサーミスタとサーミスタの前段に抵抗を介し分圧した抵抗変化を電圧変化に変換し出力する第二オペアンプであり、第二オペアンプ４の出力Ｖｎｔｃが、接続されたサーモパイル１の正極、第一オペアンプの負極性端子と接続され、サーモパイルの動作基準電位となり第一オペアンプ３のゲイン調整用可変抵抗６を介し第一オペアンプ３に入力される。第一オペアンプ３のゲインは帰還抵抗７と可変抵抗６により決定し、本発明による非接触温度検出装置の出力Ｖｏｕｔは上記に示した（２）式により決定する。
図３に本発明による非接触温度検出装置に於ける対象温度Ｔｏを自己温度から−３０℃に変化させた時のアナログ出力Ｖｏｕｔの特性を示す。これより、対象温度が常温から低温へ移行した場合に於いてアナログ出力Ｖｏｕｔが高出力となり、自己温度から−３０℃での温度検出分解能が０．０６２ｍＶ／℃となる事を確認した。次に、本発明の非接触温度検出装置と同様の校正条件を用い、図２の回路構成による従来方式にて実施してみた。結果、図４に示す様に、自己温度よりも低温域の温度検出に於ける温度検出分解能が０．０３４ｍＶ／℃であった。この結果より、本発明の非接触温度検出装置は自己温度よりも低温域の温度検出に於ける温度検出分解能が０．０６２ｍＶ／℃である事から、従来方式に比べ、約２倍の分解能の持つ事となり、精度の高い温度検出を行える事を確認した。
今回はオペアンプの駆動電圧をＶＤ＝５Ｖにて試験したが、オペアンプの駆動電圧により測定可能な出力レンジが広く使用できる為、オペアンプの駆動電圧が設定出来る範囲で、更なる高分解能を持たせる事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による非接触温度検出装置のセンサ回路を示す回路図である。
【図２】従来の非接触温度検出装置のセンサ回路を示す回路図である。
【図３】本発明による非接触温度検出装置の特性を示す図である。
【図４】従来の非接触温度検出装置の特性を示す図である。
【符号の説明】
【０００９】
１  サーモパイル
２  サーミスタ
３  第一のオペアンプ
４  第二のオペアンプ
５  ツェナーダイオード
６  可変抵抗
７  第一のオペアンプにかかる帰還抵抗
８  第二のオペアンプにかかる入力抵抗
９  第二のオペアンプにかかる帰還抵抗
Ｃ  コンデンサ
Ｒ  サーミスタ特性反転、兼、分圧用抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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