JP3961516B2 - Non-contact temperature measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、物体から放射される電磁波を受信することにより、その物体の温度を非接触に計測する非接触温度計測装置に関する。 The present invention relates to a non-contact temperature measuring apparatus that receives an electromagnetic wave radiated from an object and measures the temperature of the object in a non-contact manner.
ある物体の温度を計測する方式は、概して、その物体の表面に感温部を接触させて温度を計測する接触式と、その物体の表面に感温部等を接触させることなく温度を計測する非接触式とに分類することができる。後者の計測方式は、計測対象となる物体の表面に接触させることなく計測することができるので、物体の表面に傷をつけることがなく温度を計測することができる等の利点を有し、広く使用されている。
このような非接触式の温度計測を実現する装置として、従来、赤外線温度計測装置が知られている。
The method of measuring the temperature of a certain object generally measures the temperature without contacting the temperature sensitive part or the like with the contact type of measuring the temperature by bringing the temperature sensitive part into contact with the surface of the object. It can be classified as a non-contact type. The latter measurement method has the advantage that the temperature can be measured without damaging the surface of the object because it can be measured without contacting the surface of the object to be measured. in use.
As an apparatus for realizing such non-contact temperature measurement, an infrared temperature measurement apparatus is conventionally known.
この種の赤外線温度計測装置は、すべての物体からは物体の温度に応じた様々な周波数成分を含む信号が放射されており、その物体の温度と放射される周波数成分のエネルギーの強さとの間には一定の関係がある(プランクの法則)、ということに着目して温度計測を行う装置である。すなわち、物体から放射される様々な周波数成分のうち、赤外線領域の信号を利用し、物体の表面から放射される赤外線エネルギーを検出して、温度を計測するものである。
赤外線温度計測装置によれば、例えば、ハム等の練り製品の加工温度、加工ラインにおける完成品の温度、高温のまま食品と共に食客に提供するグリル皿等の温度等を非接触で計測することができ、これらの物体の温度管理をすることができる。
In this type of infrared temperature measuring device, a signal including various frequency components corresponding to the temperature of the object is radiated from all objects, and between the temperature of the object and the intensity of energy of the radiated frequency component. Is a device that measures temperature by focusing on the fact that there is a certain relationship (Planck's law). That is, the temperature is measured by detecting infrared energy radiated from the surface of the object using signals in the infrared region among various frequency components radiated from the object.
According to the infrared temperature measuring device, for example, the processing temperature of kneaded products such as ham, the temperature of the finished product in the processing line, the temperature of the grill pan etc. to be provided to the edible customers together with the food can be measured in a non-contact manner. The temperature of these objects can be controlled.
計測対象となる物体の中には、製品化の際に、ボール紙や樹脂等の容器に封入され、さらに、ボール紙等でパッケージングされるものがある。例えば、バター、マーガリン、チーズ等は、所定形状の樹脂性の容器に封入された後、文字、絵等が印刷されたボール紙でパッケージングされるのが一般的である。また、その製品の運搬、保管に際して、さらに、ダンボール、発泡スチロール等に箱詰されることがある。このような容器、ボール紙、段ボール等は、物体と赤外線温度計測装置との間に介在する遮へい物となる。赤外線エネルギーは、その伝搬経路に遮へい物があると、その遮へい物により著しく減衰される。特に、ボール紙、段ボール等は、赤外線エネルギーを透過させない。そのため、従来の赤外線温度計測装置では、遮へい物内部の物体または遮へい物に遮られた物体の温度を正しく計測することができないという問題があった。 Some objects to be measured are sealed in a container such as cardboard or resin when being commercialized, and further packaged with cardboard or the like. For example, butter, margarine, cheese, and the like are generally packaged with cardboard on which letters, pictures, and the like are printed after being sealed in a resin container having a predetermined shape. Further, when the product is transported and stored, it may be further boxed in cardboard, expanded polystyrene or the like. Such containers, cardboard, cardboard, and the like serve as shielding objects interposed between the object and the infrared temperature measuring device. If there is an obstruction in the propagation path, the infrared energy is significantly attenuated by the obstruction. In particular, cardboard and cardboard do not transmit infrared energy. Therefore, the conventional infrared temperature measuring device has a problem that the temperature of the object inside the shielding object or the object blocked by the shielding object cannot be measured correctly.
本発明は、赤外線温度計測装置では計測することができなかった、上記のような物体の温度計測を可能にする非接触温度計測装置を提供することを、その課題とする。 It is an object of the present invention to provide a non-contact temperature measurement device that can measure the temperature of an object as described above, which cannot be measured by an infrared temperature measurement device.
本発明が提供する非接触温度計測装置は、計測対象となる物体の温度を非接触で計測する非接触温度計測装置であって、前記物体から放射される赤外線よりも低い周波数の高周波信号のうち前記物体を遮へいする所定の遮へい物を透過可能な周波数の信号を受信する受信アンテナと、この受信アンテナにより受信された前記物体からの信号の振幅値を当該信号を積分することにより出力する電子回路と、前記物体の温度値が既知である場合に前記電子回路から出力される振幅値およびその既知の温度値に基づいてそれぞれ異なる計測条件毎に算定された複数の係数値であって前記振幅値を温度値に換算するための所定の換算式による換算の際に使用されるものを記録した係数テーブルと、この係数テーブルに記録された複数の係数値のうち、いずれかの係数値をユーザに選択させるメニュー手段と、このメニュー手段を通じてユーザに選択された係数値と計測時に前記電子回路から出力された振幅値とを前記換算式に代入することによって当該振幅値を温度値に変換する変換手段と、この変換手段により変換された前記温度値を表示する表示手段とを有する装置である。
「遮へい物を透過可能な周波数の信号」は、例えば、マイクロ波帯またはミリ波帯の信号である。このような周波数帯の信号は、赤外線領域の信号と比べて、遮へい物(金属を除く)による減衰が小さいので、遮へい物内部の物体または遮へい物に遮られた物体の温度を計測することが可能になる。
Non-contact temperature measuring device provided by the present invention, a non-contact temperature measuring device for measuring the temperature of an object to be measured without contact, of the high-frequency signal having a frequency lower than the infrared rays emitted from the object a receiving antenna for receiving a signal capable of transmitting frequencies predetermined shields that shields the front SL product body, the amplitude value of the signal from the object received by the receiving antenna output by integrating the signal an electronic circuit which, in pre-Symbol product body amplitude value and a plurality of coefficient values computed for different measurement conditions, each based on the known temperature value temperature value is output from the electronic circuit when it is known a coefficient table recording those used in the conversion by a predetermined conversion equation for converting said amplitude value to a temperature value there, among the plurality of coefficient values stored in the coefficient table, And menu means for selecting a coefficient value of Zureka the user, the amplitude by substituting the selected coefficient values to the user and the amplitude value output from the electronic circuit when the measurement through the menu section to the conversion equation conversion means for converting the value into a temperature value, a device having a display means for displaying the converted the temperature value by the conversion means.
The “signal having a frequency that can be transmitted through the shielding object” is, for example, a signal in a microwave band or a millimeter wave band. Signals in such a frequency band are less attenuated by shielding objects (except for metals) than infrared signals, so it is possible to measure the temperature of objects inside shielding objects or objects blocked by shielding objects. It becomes possible.
本発明のある実施の態様では、前記既知の温度値および前記物体がその温度値であるときに前記電子回路から出力される振幅値を実測値として記録する実測値記録手段と、前記計測対象となる物体についての前記既知の温度値および前記振幅値を前記実測値記録手段より読み出し、読み出したこれらの値から前記複数の係数値を算定する係数算定手段と、この係数算定手段によって算定された係数値を前記係数テーブルに記録する係数記録手段とを備えた非接触温度計測装置とする。 In an embodiment of the present invention , the measured value recording means for recording the known temperature value and the amplitude value output from the electronic circuit when the object is at the temperature value as the measured value; read from the measured value recording means the known temperature value and the amplitude value of the object to be a coefficient calculating means for calculating a pre-Symbol plurality of engagement number from those values read, was calculated by the coefficient calculating means A non-contact temperature measuring device including coefficient recording means for recording coefficient values in the coefficient table .
前記電子回路から出力される振幅値は、例えば電圧値である。前記係数算定手段は、例えば、前記物体が既知の第1温度値(T1)である場合に前記電子回路から出力された第1電圧値(V1)および前記第1温度値(T1)と、前記物体の温度が既知の第2温度値(T2)である場合に前記電子回路から出力された第2電圧値(V2)および前記第2温度値(T2)とを、それぞれV=αT+βの2次式に代入した2元連立方程式を演算処理することによってαおよびβを前記係数値として算定する。
前記受信アンテナは、例えば、前記計測対象となる物体から放射されるマイクロ波帯またはミリ波帯の信号を受信する。 The amplitude value output from the electronic circuit is, for example, a voltage value. Said coefficient calculating means, for example, pre-Symbol product body first voltage value output from the electronic circuit when a first temperature value of the known (T1) (V1) and said first temperature value (T1) , the second voltage value outputted from the electronic circuit when the temperature of the pre-Symbol product body is a second temperature value of the known (T2) (V2) and the second temperature value and (T2), respectively V = to calculate the α and beta as the coefficient value by to processing the binary simultaneous equations obtained by substituting the secondary type .alpha.T + beta.
The receiving antenna is, for example, that will receive a signal in a microwave band or millimeter wave band are emitted from the object of the measurement target.
ある実施の態様では、前記受信アンテナは、所定の計測条件下において、前記所定の遮へい物を透過可能な周波数の信号を受信するものであり、前記係数算定手段は、前記所定の計測条件と同じ条件下において前記電子回路から出力される振幅値および前記既知の温度値に基づいて前記係数値を算定するものである。 In some embodiments of the receive antenna in the predetermined measurement conditions, which receives a signal capable of transmitting frequencies the predetermined shields, said coefficient calculating means, prior SL and a predetermined measurement condition it is intended to calculate the coefficient values based on the amplitude value and the known temperature value output from the electronic circuit in the conditions under same.
ある実施の態様では、前記係数算定手段は、ある計測条件についての係数値が前記係数テーブルに記録されていない場合に、当該計測条件に基づく新たな係数値を算定する。そして、前記変換手段は、新たに算定された係数値と計測時に前記電子回路から出力された振幅値とを前記換算式に代入することによって当該振幅値を温度値に変換する。 In one embodiment, the coefficient calculating means calculates a new coefficient value based on the measurement condition when a coefficient value for a certain measurement condition is not recorded in the coefficient table . Then, the converting means converts the amplitude value to a temperature value by substituting the newly calculated coefficient value and the amplitude value output from the electronic circuit during the measurement on the conversion formula.
前記所定の計測条件は、例えば、前記遮へい物の有無に関する条件と、前記遮へい物が存在する場合における遮へい物の形状、構造または材質に関する条件と、を含むものである。 The predetermined measurement condition includes, for example, a condition regarding the presence or absence of the shielding object and a condition regarding the shape, structure, or material of the shielding object when the shielding object is present.
本発明の他の構成に係る非接触温度計測装置は、計測対象となる物体の温度を非接触で計測する非接触温度計測装置であって、前記物体から放射される赤外線よりも低い周波数の高周波信号のうち前記物体を遮へいする所定の遮へい物を透過可能な周波数の信号を受信する受信アンテナと、雑音レベルが既知の雑音信号を出力する基準雑音源と、前記受信アンテナにより受信され、所定の増幅器で増幅された前記物体からの信号と前記基準雑音源の出力とを前記増幅器の利得変動周期よりも短い間隔で交互に入力するとともに、これらの差分を積分し、その積分値を前記物体からの信号の振幅値として出力する電子回路と、前記物体の温度値が既知である場合に前記電子回路から出力される振幅値およびその既知の温度値に基づいてそれぞれ異なる計測条件毎に算定された複数の係数値であって前記振幅値を温度値に換算するための所定の換算式による換算の際に使用されるものを記録したテーブルと、このテーブルに記録された複数の係数値のうち、いずれかの係数値をユーザに選択させるメニュー手段と、このメニュー手段を通じてユーザに選択された係数値と計測時に前記電子回路から出力された振幅値とを前記換算式に代入することによって当該振幅値を温度値に変換する変換手段と、この変換手段により変換された前記温度値を表示する表示手段とを有する装置である。 Non-contact temperature measuring device according to another aspect of the present invention is a non-contact temperature measuring device for measuring the temperature of an object to be measured in a non-contact, high frequency of lower than infrared rays emitted from the object a receiving antenna for receiving a signal capable of transmitting frequencies predetermined shields that shields the front SL product body of the signals, and a reference noise source the noise level to output a known noise signal received by the receiving antenna, The signal from the object amplified by a predetermined amplifier and the output of the reference noise source are alternately input at intervals shorter than the gain fluctuation period of the amplifier , and these differences are integrated, and the integrated value is respectively based on the amplitude values and the known temperature value and an electronic circuit for outputting as the amplitude value, the temperature value before Symbol object body is outputted from the electronic circuit when a known signal from the object And made was recorded by a plurality of coefficient values calculated for each measurement condition that used in conversion by a predetermined conversion equation for converting said amplitude value to a temperature value table is recorded in this table Menu means for allowing the user to select one of the plurality of coefficient values , the coefficient value selected by the user through the menu means, and the amplitude value output from the electronic circuit at the time of measurement. conversion means for converting the amplitude value to a temperature value by substituting a device having a display means for displaying the converted the temperature value by the conversion means.
この他の構成に係る非接触温度計測装置において、ある計測条件についての係数値が前記係数テーブルに記録されていない場合に、当該計測条件に基づく新たな係数値を算定する係数算定手段を有し、前記変換手段は、新たに算定された係数値と計測時に前記電子回路から出力された振幅値とを前記換算式に代入することによって当該振幅値を温度値に変換するようにしても良い。
In the non-contact temperature measurement device according to the other configuration, when a coefficient value for a certain measurement condition is not recorded in the coefficient table, a coefficient calculation unit that calculates a new coefficient value based on the measurement condition is provided. The conversion means may convert the amplitude value into a temperature value by substituting the newly calculated coefficient value and the amplitude value output from the electronic circuit during measurement into the conversion formula.
本発明によれば、従来の赤外線温度計測装置では計測することができなかった遮へい物内部の物体または遮へい物に遮られた物体の温度を正確に計測することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to measure correctly the temperature of the object inside the shielding object which was not able to be measured with the conventional infrared temperature measuring apparatus, or the object obstruct | occluded by the shielding object.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態による非接触型温度計測装置10の構成を示す図である。図1はまた、計測対象となる物体X50と非接触型温度計測装置10との間に物体X50を遮へいする遮へい物52が存在する場合に、非接触型温度計測装置10によって物体X50の温度の計測を行う状態を示している。
物体X50は、本実施形態では、樹脂容器に詰められたバターとして説明するが、これに限られず、どのような物体であっても構わない。
遮へい物52は、本実施形態ではダンボールであるものとして説明するが、これに限られず、マイクロ波帯またはミリ波帯の信号51を透過するような材質のものであればよい。例えば、薄い木等であってもよい。なお、樹脂容器は、マイクロ波帯またはミリ波帯の信号51を、ほぼ無損失で透過させる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a non-contact
In the present embodiment, the object X50 is described as butter packed in a resin container. However, the object X50 is not limited to this but may be any object.
Although the
以下、本実施形態の非接触型温度計測装置10の構成について説明する。
この非接触型温度計測装置10は、従来の赤外線温度計測装置のように、計測対象となる物体X50から放射される赤外線帯域の信号を利用するのではなく、物体X50から放射されるマイクロ波帯またはミリ波帯の信号51を利用してその温度を計測するものであり、アンテナ部11と、低雑音増幅部12と、検波部13と、増幅部14と、全電力用信号処理部15と、校正テーブル16と、表示部17とを有する。なお、この非接触型温度計測装置10の動作は、図示しない制御コントローラによって制御される。
Hereinafter, the configuration of the non-contact temperature measuring
The non-contact
アンテナ部11は、マイクロ波帯またはミリ波帯の信号51を受信するように構成される。
アンテナ部11は、図1に示すように、物体X50と非接触型温度計測装置10との間に遮へい物52が存在する場合には、物体X50から放射されるマイクロ波帯またはミリ波帯の信号51のうち、遮へい物52を透過した信号を受信する。
物体X50から放射されるマイクロ波帯またはミリ波帯の信号51は、赤外線領域の信号と同様に、物体Xの温度に依存する強度(大きさ)を有しているが、極めて微弱な信号であるため、このアンテナ部11により受信された信号は、雑音の発生が少ない低雑音増幅部12に入力されてその信号成分が増幅される。低雑音増幅部12により増幅された信号は、検波部13で検波された後、増幅部14に入力されて増幅され、全電力用信号処理部15に入力される。
The
As shown in FIG. 1, the
The microwave band or millimeter
全電力用信号処理部15は、増幅部14により増幅された信号の振幅値を出力する電子回路を有する。本実施形態では、増幅部14により増幅された信号を積分し、積分した信号を計測対象となる物体X50の振幅値である電圧値として出力する積分器(図示しない)を有する。この積分器から出力される電圧値は、出力端18から取り出せるようになっている。
全電力用信号処理部15はまた、この積分器から出力された電圧値を、後述する校正テーブル16に格納されている係数値に基づいて温度値に変換して出力する変換器(図示しない)を有する。
The total power
The total power
校正テーブル16は、計測対象となる物体X50の温度と、物体X50から遮へい物52を介してアンテナ部11に入力された信号の電圧との相関関係を示す係数値を算定し、これを格納するものである。本実施形態では、校正テーブル16は、実測値記録テーブルと、係数記録テーブルとを備えている。
The calibration table 16 calculates a coefficient value indicating a correlation between the temperature of the object X50 to be measured and the voltage of the signal input from the object X50 to the
実測値記録テーブルは、図2(a)に示すように、計測対象となる物体X50の温度が既知の第1温度値(Thot)である場合に全電力用信号処理部15の出力端18から出力される第1電圧値(Vhot)およびこの第1温度値(Thot)を記録すると共に、図2(b)に示すように、計測対象となる物体の温度が既知の第2温度値(Tcold)(第1温度より低い)である場合に全電力用信号処理部15の出力端18から出力される第2電圧値(Vcold)およびこの第2温度値(Tcold)を記録するテーブルである。
As shown in FIG. 2A, the actual value recording table shows that the
この実測値記録テーブルに記録された、第1電圧値(Vhot)および第1温度値(Thot)と、第2電圧値(Vcold)および第2温度値(Tcold)とから、図示しない制御コントローラによって、計測対象となる物体の温度を示す温度値および全電力用信号処理部15の積分器から出力される電圧値の相関関係が求められる。
この相関関係は、第1電圧値(Vhot)および第1温度値(Thot)と、第2電圧値(Vcold)および第2温度値(Tcold)を、それぞれV=αT+βの2次式に代入し、この2元連立方程式を解くことによって、係数αおよびβを算出することによって求められる。
From the first voltage value (V hot ) and the first temperature value (T hot ), the second voltage value (V cold ) and the second temperature value (T cold ) recorded in this actual value recording table, The correlation between the temperature value indicating the temperature of the object to be measured and the voltage value output from the integrator of the total power
This correlation indicates that the first voltage value (V hot ), the first temperature value (T hot ), the second voltage value (V cold ), and the second temperature value (T cold ) are second order of V = αT + β. It is obtained by calculating the coefficients α and β by substituting into the equation and solving the binary simultaneous equations.
すなわち、図3に示すように、物体の温度と出力電圧とは比例関係にあるため、その係数(傾き)α、係数(切片)βを求めることで、相関を求めることが可能となる。係数α、βは、具体的には以下の式によって求められる。 That is, as shown in FIG. 3, since the temperature of the object and the output voltage are in a proportional relationship, the correlation can be obtained by obtaining the coefficient (slope) α and the coefficient (intercept) β. The coefficients α and β are specifically obtained by the following equations.
なお、図4は、計測対象となる物体と非接触型温度計測装置10との間に、ある遮へい物が存在する場合の温度対出力電圧の関係を示したグラフと、計測対象となる物体と非接触型温度計測装置10との間に、遮へい物が存在しない場合の温度対出力電圧の関係を示したグラフと、を示す図である。
これらのグラフから分かるように、計測対象となる物体と非接触型温度計測装置10との間に遮へい物が存在する場合には、遮へい物が存在しない場合と比較して出力電圧が低下する。しかし、ある遮へい物が存在する場合であっても、物体の温度と出力電圧とは比例関係にあるため、遮へい物が存在しない場合と同様に、その傾きα、切片βを求めることで、相関を求めることが可能となる。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between temperature and output voltage when a certain shielding object is present between the object to be measured and the non-contact
As can be seen from these graphs, when there is a shielding object between the object to be measured and the non-contact
係数記録テーブルは、以上のようにして求められた係数α、βを、係数値として記録するためのテーブルである。 The coefficient recording table is a table for recording the coefficients α and β obtained as described above as coefficient values.
図5は、実測値記録テーブルの一例を示す図である。
この実測値記録テーブルには、「計測条件1」として、計測対象となる物体の温度,電圧値が(20℃,0.4V)、(0℃,0.2V)が記録されている。また、この他に、「計測条件2」として、物体の温度,電圧値が(30℃,1.1V)、(5℃,0.8V)であるとの計測値が記録されている。
ここで「計測条件」とは、計測対象となる物体に関する条件、遮へい物の有無に関する条件、遮へい物が存在する場合における遮へい物の形状、構造または材質に関する条件等のような条件を示す。
図6は、係数記録テーブルの一例を示す図である。
この係数記録テーブルには、図5の実測値記録テーブルに記録されている「計測条件1」、「計測条件2」に対応する係数値1(α=0.01、β=-2.53)、係数値2(α=0.012、β=-2.53)が、それぞれ格納されている。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the actual value recording table.
In this measured value record table, as “measurement condition 1”, the temperature and voltage values of the object to be measured are recorded (20 ° C., 0.4 V), (0 ° C., 0.2 V). In addition to this, as “
Here, the “measurement condition” indicates conditions such as a condition relating to an object to be measured, a condition relating to the presence or absence of a shielding object, a condition relating to the shape, structure, or material of the shielding object when a shielding object is present.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the coefficient recording table.
In this coefficient recording table, coefficient value 1 (α = 0.01, β = −2.53) and
以上のような校正テーブルは、一つであってもよいが、計測対象となる物体毎に設けられるようにしてもよい。 One calibration table as described above may be provided, but it may be provided for each object to be measured.
全電力用信号処理部15の変換器は、このような係数値をα、βに当てはめた上述の2次式に、物体Xの電圧値を代入することによって、その電圧値を温度値に変換し、出力する。
具体的には、温度Tは、以下の式によって求められる。
The converter of the
Specifically, the temperature T is obtained by the following equation.
表示部17は、全電力用信号処理部の変換器から出力される温度値等を表示するためのものであり、本実施形態では、図7に示すような、ディスプレイ41とされる。
この図に示すように、ディスプレイ41は、温度等を表示するための表示画面43と、複数のメニューボタン42と、を有する。
いずれかのメニューボタン42を操作することにより、係数値の選択、係数値の算定指示、係数値の記録指示、計測対象となる物体の温度の表示形式の切り換え等が行えるようになっている。
計測対象となる物体の温度の表示形式としては、本実施形態では、絶対温度による表示、摂氏温度による表示、絶対温度および摂氏温度による表示が切り換え可能となっている。
The
As shown in this figure, the
By operating any of the
In this embodiment, the display format of the temperature of the object to be measured can be switched between an absolute temperature display, a Celsius temperature display, and an absolute temperature and Celsius temperature display.
なお、本実施形態の非接触型温度計測装置10は、低雑音増幅部12、検波部13、増幅部14および全電力用信号処理部15を有するものとして記載したが、これに限られず、アンテナ部11により受信された信号の成分の振幅値(電圧値)を出力する電子回路を有していればよい。
In addition, although the non-contact-type
以下、計測対象となる物体X50の温度を、非接触型温度計測装置10を使用して計測する場合の計測手順について、図8を参照して説明する。
計測開始時に、制御コントローラは、ディスプレイ41の表示画面43に、係数記録テーブルに記録されている係数値の一覧を表示する。
ユーザは、表示された係数値の中に、これから計測を開始する計測条件に対応する係数値、すなわち、物体Xと非接触型温度計測装置10との間に遮へい物52が存在する場合における係数値が存在する場合には、メニューボタン42を操作してこの係数値を選択する。なお、係数値が存在しない場合には、メニューボタン42の操作によって、「係数値なし」を選択できるようになっている。
制御コントローラは、ユーザにより一覧中のいずれかの係数値が選択されたことを検知すると(ステップS101:Yes)、該係数値を係数記録テーブルから読み込む(ステップS102)。
Hereinafter, a measurement procedure in the case of measuring the temperature of the object X50 to be measured using the non-contact type
At the start of measurement, the controller displays a list of coefficient values recorded in the coefficient recording table on the
In the displayed coefficient value, the coefficient value corresponding to the measurement condition to start measurement from now on, that is, the relationship in the case where the shielding
When the controller detects that any coefficient value in the list has been selected by the user (step S101: Yes), the controller reads the coefficient value from the coefficient recording table (step S102).
一方、表示された係数値の中に、該当する係数値が存在しない場合、制御コントローラは、ユーザにより「係数値なし」と選択されたことを検知すると(ステップS101:No)、係数値を算定する処理を行う(ステップS103)。
この処理は、上述のように、第1電圧値(Vhot)と第1温度値(Thot)、第2電圧値(Vcold)と第2温度値(Tcold)の実測値から係数値α、βを算定する作業である。
すなわち、ユーザの指示によって、物体X50が既知の第1温度値(Thot)の物体X50である場合に積分器から出力される第1電圧値(Vhot)および第1温度値(Thot)と、物体X50が既知の第2温度値(Tcold)の物体X50である場合に積分器から出力される第2電圧値(Vcold)および第2温度値(Tcold)の各実測値が実測値記録テーブルに記録され、制御コントローラは、これらの実測値から係数値α、βを算定する。
On the other hand, when the corresponding coefficient value does not exist in the displayed coefficient values, when the control controller detects that “no coefficient value” is selected by the user (step S101: No), the coefficient value is calculated. Is performed (step S103).
As described above, this processing is performed by calculating the coefficient value from the actually measured values of the first voltage value (V hot ), the first temperature value (T hot ), the second voltage value (V cold ), and the second temperature value (T cold ). This is the work to calculate α and β.
That is, the first voltage value (V hot ) and the first temperature value (T hot ) output from the integrator when the
その後、制御コントローラは、今回求めた係数値を係数記録テーブルに記録するか否かの指示画面を、ディスプレイ41に表示する。
制御コントローラは、ユーザのメニューボタン42の操作により、係数記録テーブルに記録するとの選択がされたことを検知すると(ステップS104:Yes)、係数記録テーブルに該係数値を記録する。これに対して、制御コントローラは、ユーザによって、係数記録テーブルに記録しないとの選択がされたことを検知すると(ステップS104:No)、係数記録テーブルに該係数値を記録しない。
係数記録テーブルに係数値を記録した後、または係数記録テーブルに記録しないとの選択がされたことを検知した後、制御コントローラは、全電力用信号処理部15の積分器から出力された電圧値とこの係数値とを上述の2次方程式に代入することによって、電圧値を温度値に変換するように変換器を制御し、物体X50の計測温度をディスプレイ41の表示画面43にリアルタイムで表示する(ステップS106)。
引き続き、これまでと同一条件で計測する場合(ステップS107:No)は、ステップS106に戻り、計測を継続する。
一方、これまでと同一条件における計測を終了する場合(ステップS107:Yes)であって、計測条件を変更して計測をする場合(ステップS108:Yes)は、ステップS101に戻り、制御コントローラは、ディスプレイ41の表示画面43に、係数記録テーブルに記録されている係数値の一覧を表示する。
また、計測条件を変更しない場合(ステップS108:No)は、計測を終了することとなる。
Thereafter, the control controller displays on the
When the control controller detects that the user has selected to record in the coefficient recording table by operating the menu button 42 (step S104: Yes), it records the coefficient value in the coefficient recording table. On the other hand, when the control controller detects that the user has selected not to record in the coefficient recording table (step S104: No), the controller does not record the coefficient value in the coefficient recording table.
After the coefficient value is recorded in the coefficient record table, or after detecting that the record value is not recorded in the coefficient record table, the control controller outputs the voltage value output from the integrator of the total power
Subsequently, when measurement is performed under the same conditions as before (step S107: No), the process returns to step S106 and measurement is continued.
On the other hand, when the measurement under the same conditions as before is finished (step S107: Yes) and the measurement conditions are changed and the measurement is performed (step S108: Yes), the process returns to step S101, and the control controller A list of coefficient values recorded in the coefficient recording table is displayed on the
If the measurement conditions are not changed (step S108: No), the measurement is terminated.
このように、この実施形態の非接触型温度計測装置10では、従来の赤外線温度計測装置のように計測対象となる物体から放射される赤外線領域の信号を利用するのではなく、マイクロ波帯またはミリ波帯の信号を利用するので、計測対象となる物体および赤外線温度計測装置の間に紙等の遮へい物が存在する場合であっても、物体の温度計測が可能となる。
Thus, in the non-contact type
<第2実施形態>
本実施形態の非接触型温度計測装置20は、さらに、電源電圧の変動や、周囲温度の揺らぎに起因して受信系利得が変動を抑制し、出力電圧への影響を軽減することによって、算出される温度値に誤差が生じることを少なくするための装置である。
図9は、本実施形態による非接触型温度計測装置20の構成を示す図である。図9はまた、計測対象となる物体X50と非接触型温度計測装置20との間に物体X50を遮へいする遮へい物52が存在する場合に、非接触型温度計測装置20によって物体X50の温度の計測を行う状態を示している。
なお、第1実施形態と同一の構成要素については、第1実施形態と同一の符号を付すものとする。
Second Embodiment
The non-contact
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of the non-contact
In addition, about the component same as 1st Embodiment, the same code | symbol as 1st Embodiment shall be attached | subjected.
本実施形態の非接触温度計測装置20は、図9および図10に示すように、切り換え制御部21、スイッチ21a、21bおよび雑音レベルが既知(例えば黒点)の基準雑音源22をさらに有する点、全電力用信号処理部15の代わりにディッケ型信号処理部23を有する点等で、第1実施形態の非接触温度計測装置10と異なる。
As shown in FIGS. 9 and 10, the non-contact
切り換え制御部21は、スイッチ21a、21bに対して、各スイッチを切り換える切換制御信号を出力するようになっており、スイッチ21a、21bの双方を同時に切り換えるように構成されている。
スイッチ21aは、切換制御信号に基づいてスイッチを切り換え、低雑音増幅部12に入力される信号を、アンテナ部11により受信された信号または基準雑音源22の信号に交互に切り換えるものである。
よって、本実施形態では、低雑音増幅部12に、アンテナ部11により受信された信号と基準雑音源22の信号とが交互に入力される。低雑音増幅部12に入力されるこれらの信号は、第1実施形態と同様にその信号成分が増幅され、検波部13によって検波され、増幅部14によって増幅される。
この増幅部14によって増幅された信号は、ディッケ型信号処理部23に入力される。
すなわち、ディッケ型信号処理部23には、以上のように処理された、アンテナ部11により受信された物体Xからの信号についての増幅部14の出力信号(Vant)と、基準雑音源22の信号についての増幅部14の出力信号(Vref)とが、交互に入力される。
The switching
The
Therefore, in the present embodiment, the signal received by the
The signal amplified by the
That is, the Dicke type
ディッケ型信号処理部23は、図10に示す同期検波部23aと、図示しない積分器と、変換器と、を有する。
同期検波部23aは、スイッチ21bを有しており、このスイッチ21bは、切換制御部21の切換制御信号によって切り替えられる。すなわち、スイッチ21bは、スイッチ21aの切換に同期してスイッチが切り換わるように構成されている。
このスイッチ21bの切り換えによって、出力信号(Vant)と、出力信号(Vref)とが、同期検波部23aから交互に出力される。また、このスイッチ21bの切り換えによって、出力信号の極性が交互に反転されるため、出力信号(Vant)または出力信号(Vref)のいずれかの信号の極性が反転されて出力される。本実施形態では、出力信号(Vref)の信号の極性が反転される。すなわち、同期検波部23aから出力される同期検波出力信号は、図11に示すようになる。
The Dicke
The
By switching the
この同期検波出力信号は、積分器により積分され、計測対象となる物体X50の電圧値として出力される。
この電圧値は、出力信号(Vant)と出力信号(Vref)の電圧の差に比例した電圧を示す。
よって、本実施形態の非接触型温度計測装置20によれば、電源電圧の変動や周囲温度の変動に起因する、受信系利得変動による出力電圧への影響を低減することができる。
また、スイッチの切り換え周期が利得変動周期よりも短ければ、基準雑音源の信号により、振幅変動分が吸収されたかのように動作するので、利得変動の影響を、より軽減することができる。
なお、このディッケ型信号処理部23の積分器から出力される電圧値は、第1実施形態と同様に、出力端25から取り出せるようになっている。
また、電圧値を温度値に変換する処理は、第1実施形態と同様である。
This synchronous detection output signal is integrated by an integrator and output as a voltage value of the object X50 to be measured.
This voltage value indicates a voltage proportional to the difference between the voltage of the output signal (V ant ) and the output signal (V ref ).
Therefore, according to the non-contact
If the switching cycle of the switch is shorter than the gain variation cycle, the operation is as if the amplitude variation was absorbed by the signal of the reference noise source, so that the influence of the gain variation can be further reduced.
Note that the voltage value output from the integrator of the Dicke
Moreover, the process which converts a voltage value into a temperature value is the same as that of 1st Embodiment.
本実施形態の非接触型温度計測装置20によれば、電源電圧の変動や周囲温度の変動に起因する、受信系利得変動による出力電圧への影響を低減することができる。
According to the non-contact
本実施形態の非接触型温度計測装置20は、積分器を有するものとして記載したが、積分器の代わりに、低域通過フィルタを使用してもよい。
Although the non-contact
10,20 非接触型温度計測装置
11 アンテナ部
12 低雑音増幅部
13 検波部
14 増幅部
15 全電力用信号処理部
16,24 校正テーブル
17 表示部
18 出力端
21 切換制御部
21a,21b スイッチ
22 基準雑音源
23 ディッケ型信号処理部
50 物体X
51 マイクロ波帯またはミリ波帯の信号
52 遮へい物
DESCRIPTION OF
51 Microwave or
Claims (9)
前記物体から放射される赤外線よりも低い周波数の高周波信号のうち前記物体を遮へいする所定の遮へい物を透過可能な周波数の信号を受信する受信アンテナと、
この受信アンテナにより受信された前記物体からの信号の振幅値を当該信号を積分することにより出力する電子回路と、
前記物体の温度値が既知である場合に前記電子回路から出力される振幅値およびその既知の温度値に基づいてそれぞれ異なる計測条件毎に算定された複数の係数値であって前記振幅値を温度値に換算するための所定の換算式による換算の際に使用されるものを記録した係数テーブルと、
この係数テーブルに記録された複数の係数値のうち、いずれかの係数値をユーザに選択させるメニュー手段と、
このメニュー手段を通じてユーザに選択された係数値と計測時に前記電子回路から出力された振幅値とを前記換算式に代入することによって当該振幅値を温度値に変換する変換手段と、
この変換手段により変換された前記温度値を表示する表示手段とを有する、
非接触温度計測装置。 A non-contact temperature measuring device that measures the temperature of an object to be measured in a non-contact manner,
A receiving antenna that receives a signal having a frequency that can pass through a predetermined shielding object that shields the object among high-frequency signals having a frequency lower than that of infrared light emitted from the object;
An electronic circuit that outputs an amplitude value of a signal from the object received by the receiving antenna by integrating the signal;
When the temperature value of the object is known, the amplitude value output from the electronic circuit and a plurality of coefficient values calculated for different measurement conditions based on the known temperature value, the amplitude value being the temperature A coefficient table that records what is used when converting according to a predetermined conversion formula for converting to a value;
Menu means for allowing the user to select one of the coefficient values recorded in the coefficient table;
Conversion means for converting the amplitude value into a temperature value by substituting the coefficient value selected by the user through this menu means and the amplitude value output from the electronic circuit during measurement into the conversion formula;
Display means for displaying the temperature value converted by the conversion means,
Non-contact temperature measuring device.
前記計測対象となる物体についての前記既知の温度値および前記振幅値を前記実測値記録手段より読み出し、読み出したこれらの値から前記複数の係数値を算定する係数算定手段と、
この係数算定手段によって算定された係数値を前記係数テーブルに記録する係数記録手段とを有する、
請求項1記載の非接触温度計測装置。 Actual value recording means for recording the known temperature value and the amplitude value output from the electronic circuit when the object is at that temperature value as an actual value;
Coefficient calculation means for reading the known temperature value and the amplitude value for the object to be measured from the measured value recording means, and calculating the plurality of coefficient values from these read values;
Coefficient recording means for recording the coefficient value calculated by the coefficient calculating means in the coefficient table;
The non-contact temperature measuring device according to claim 1.
前記係数算定手段は、前記既知の温度値が第1温度値(T1)である場合に前記電子回路から出力された第1電圧値(V1)および前記第1温度値(T1)と、前記既知の温度値が第2温度値(T2)である場合に前記電子回路から出力された第2電圧値(V2)および前記第2温度値(T2)とをそれぞれ「V=αT+β」の2次式に代入した2元連立方程式の演算処理によってαおよびβを前記係数値として算定する、
請求項2記載の非接触温度計測装置。 The amplitude value output from the electronic circuit is a voltage value,
The coefficient calculating means includes the first voltage value (V1) and the first temperature value (T1) output from the electronic circuit when the known temperature value is the first temperature value (T1), and the known temperature value. When the temperature value is the second temperature value (T2), the second voltage value (V2) and the second temperature value (T2) output from the electronic circuit are respectively expressed by a quadratic expression of “V = αT + β”. Α and β are calculated as the coefficient values by the arithmetic processing of the binary simultaneous equations assigned to
The non-contact temperature measuring device according to claim 2.
請求項1,2又は3記載の非接触温度計測装置。 The receiving antenna receives a microwave or millimeter wave signal radiated from the object;
The non-contact temperature measuring device according to claim 1, 2 or 3.
前記係数算定手段は、前記所定の計測条件と同じ条件の下において前記電子回路から出力される振幅値および前記既知の温度値に基づいて前記係数値を算定するものである、
請求項2又は3記載の非接触温度計測装置。 The receiving antenna receives a signal having a frequency that can pass through the predetermined shielding object under predetermined measurement conditions;
The coefficient calculation means calculates the coefficient value based on the amplitude value output from the electronic circuit and the known temperature value under the same condition as the predetermined measurement condition.
The non-contact temperature measuring device according to claim 2 or 3.
前記変換手段は、新たに算定された係数値と計測時に前記電子回路から出力された振幅値とを前記換算式に代入することによって当該振幅値を温度値に変換する、
請求項5記載の非接触温度計測装置。 The coefficient calculating means calculates a new coefficient value based on the measurement condition when a coefficient value for a certain measurement condition is not recorded in the coefficient table,
The conversion means converts the amplitude value into a temperature value by substituting the newly calculated coefficient value and the amplitude value output from the electronic circuit at the time of measurement into the conversion formula,
The non-contact temperature measuring device according to claim 5.
請求項5又は6記載の非接触温度計測装置。 The measurement condition includes a condition regarding the presence or absence of the shielding object and a condition regarding the shape, structure, or material of the shielding object when the shielding object is present.
The non-contact temperature measuring device according to claim 5 or 6.
前記物体から放射される赤外線よりも低い周波数の高周波信号のうち前記物体を遮へいする所定の遮へい物を透過可能な周波数の信号を受信する受信アンテナと、
雑音レベルが既知の雑音信号を出力する基準雑音源と、
前記受信アンテナにより受信され、所定の増幅器で増幅された前記物体からの信号と前記基準雑音源の出力とを前記増幅器の利得変動周期よりも短い間隔で交互に入力するとともに、これらの差分を積分し、その積分値を前記物体からの信号の振幅値として出力する電子回路と、
前記物体の温度値が既知である場合に前記電子回路から出力される振幅値およびその既知の温度値に基づいてそれぞれ異なる計測条件毎に算定された複数の係数値であって前記振幅値を温度値に換算するための所定の換算式による換算の際に使用されるものを記録したテーブルと、
このテーブルに記録された複数の係数値のうち、いずれかの係数値をユーザに選択させるメニュー手段と、
このメニュー手段を通じてユーザに選択された係数値と計測時に前記電子回路から出力された振幅値とを前記換算式に代入することによって当該振幅値を温度値に変換する変換手段と、
この変換手段により変換された前記温度値を表示する表示手段とを有する、
非接触温度計測装置。 A non-contact temperature measuring device that measures the temperature of an object to be measured in a non-contact manner
A receiving antenna that receives a signal having a frequency that can pass through a predetermined shielding object that shields the object among high-frequency signals having a frequency lower than that of infrared light emitted from the object;
A reference noise source that outputs a noise signal with a known noise level;
The signal from the object received by the receiving antenna and amplified by a predetermined amplifier and the output of the reference noise source are alternately input at intervals shorter than the gain fluctuation period of the amplifier, and the difference is integrated. An electronic circuit that outputs the integrated value as an amplitude value of a signal from the object;
When the temperature value of the object is known, the amplitude value output from the electronic circuit and a plurality of coefficient values calculated for different measurement conditions based on the known temperature value, the amplitude value being the temperature A table that records what is used when converting according to a predetermined conversion formula for converting to a value;
Menu means for allowing the user to select one of the coefficient values recorded in the table,
Conversion means for converting the amplitude value into a temperature value by substituting the coefficient value selected by the user through this menu means and the amplitude value output from the electronic circuit during measurement into the conversion formula;
Display means for displaying the temperature value converted by the conversion means,
Non-contact temperature measuring device.
前記変換手段は、新たに算定された係数値と計測時に前記電子回路から出力された振幅値とを前記換算式に代入することによって当該振幅値を温度値に変換する、
請求項8記載の非接触温度計測装置。 A coefficient calculation means for calculating a new coefficient value based on the measurement condition when a coefficient value for a measurement condition is not recorded in the coefficient table;
The conversion means converts the amplitude value into a temperature value by substituting the newly calculated coefficient value and the amplitude value output from the electronic circuit at the time of measurement into the conversion formula,
The non-contact temperature measuring device according to claim 8.
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