JPS62187229A - セラミツク材料による温度測定方法および装置 - Google Patents
セラミツク材料による温度測定方法および装置Info
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- JPS62187229A JPS62187229A JP2999186A JP2999186A JPS62187229A JP S62187229 A JPS62187229 A JP S62187229A JP 2999186 A JP2999186 A JP 2999186A JP 2999186 A JP2999186 A JP 2999186A JP S62187229 A JPS62187229 A JP S62187229A
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、セラミック材料の温度と光透過率との関係を
利用して、測定対象の温度を高精度で測定するものであ
る。
利用して、測定対象の温度を高精度で測定するものであ
る。
従来の光を利用した温度針は、例えば［計測と制御Ｊ
Ｖｏｌ、２４ Ｎｏ、９ ８０９〜８１２頁に示されて
いるように、送受光ファイバーの中間に感温素子を挿入
して光路を遮断して光強度を変化させる方法（第９図）
、半導体（ＧａＡｓ、 ＣｄＴｅ）が光を通す波長範囲
の短波長側の端（吸収端）が温度により移動することを
利用する方法（第１０図）などが知られている。
Ｖｏｌ、２４ Ｎｏ、９ ８０９〜８１２頁に示されて
いるように、送受光ファイバーの中間に感温素子を挿入
して光路を遮断して光強度を変化させる方法（第９図）
、半導体（ＧａＡｓ、 ＣｄＴｅ）が光を通す波長範囲
の短波長側の端（吸収端）が温度により移動することを
利用する方法（第１０図）などが知られている。
ところが第９図に示した方法は、予め設定された温度に
対してオン−オフで測定するものであるから連続的な測
温を行うことができない。また第１０図に示す方法は半
導体の吸収波長の変化に合った光源と波長特性の変化を
検出できるセンサが必要である。また光源や検出用セン
サは波長特性があり、それらの波長特性を補正しないと
温度測定に適用できず、通用できるようにするためには
複雑な機構と多額の費用を必要とする。
対してオン−オフで測定するものであるから連続的な測
温を行うことができない。また第１０図に示す方法は半
導体の吸収波長の変化に合った光源と波長特性の変化を
検出できるセンサが必要である。また光源や検出用セン
サは波長特性があり、それらの波長特性を補正しないと
温度測定に適用できず、通用できるようにするためには
複雑な機構と多額の費用を必要とする。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決したもの
で、簡易な機構により温度変化を連続的に測定できるよ
うにしたものである。
で、簡易な機構により温度変化を連続的に測定できるよ
うにしたものである。
本発明は、測定域に検出体として温度に光透過率が変化
するセラミック材料（ＰＬＺＴ）を配置し、該検出体に
光源から平行光を投光し、検出体の透過光あるいは反射
光の強度を測定することにより測定域の温度を測定する
方法および装置に関するものである。
するセラミック材料（ＰＬＺＴ）を配置し、該検出体に
光源から平行光を投光し、検出体の透過光あるいは反射
光の強度を測定することにより測定域の温度を測定する
方法および装置に関するものである。
以下図面により本発明について説明する。第１図は本発
明の原理を示す説明図で、１は光源装置で、例えばレー
ザ光源あるいは白色光ランプの光を光学系を用いて平行
光束としたもの等、任意のものを使用することができる
。２は光電変換する光電センサで、検出体５を透過（あ
るいは反射）した光の強度を検出する。３は光電センサ
２により検出された光の強度に対応して生じる電圧を増
幅する電圧増幅器、４は信号処理器である。なお前記の
検出体５はＰｂ、 Ｌａ、 Ｚｒ、 Ｔｉを（Ｐ ｂ
＋ −ｘ ＋ Ｌａｘ ）（Ｚｒｙ＋ Ｔ＋ ＋−ｙ
） ＋ −Ｘ／４０３で配合されたセラミック材料（以
下ＰＬＺＴという）で形成される。
明の原理を示す説明図で、１は光源装置で、例えばレー
ザ光源あるいは白色光ランプの光を光学系を用いて平行
光束としたもの等、任意のものを使用することができる
。２は光電変換する光電センサで、検出体５を透過（あ
るいは反射）した光の強度を検出する。３は光電センサ
２により検出された光の強度に対応して生じる電圧を増
幅する電圧増幅器、４は信号処理器である。なお前記の
検出体５はＰｂ、 Ｌａ、 Ｚｒ、 Ｔｉを（Ｐ ｂ
＋ −ｘ ＋ Ｌａｘ ）（Ｚｒｙ＋ Ｔ＋ ＋−ｙ
） ＋ −Ｘ／４０３で配合されたセラミック材料（以
下ＰＬＺＴという）で形成される。
このＰＬＺＴは例えば４／８７／１３すなわちＬａ４ａ
ｔ％、 Ｉ’ｂＴｉＯ３８７ｍｏ１％ｔ ＰｂＺｒ０
３１３ ｍｏ１％で配合すると、第３図に示すような特
性で温度−光透過率の関係が変化する。従って検出体５
を測温対象部位に配置し、光源装置１から光強度Ｉａの
光を照射すると、該検出体５は第３図に示すような温度
−光透過率特性をもっているので、その温度、つまり測
定部位の温度に対応した光透過率をもつことになり、そ
の結果、該検出体５を透過した光強度Ｉの光は光電セン
サにより光電変換され、その光強度に比例した電圧Ｖが
電圧増幅器３に入力される。またこのとき第２図に示す
ように光源装置ｌ内において、光源１１からの光を光音
響素子、ハーフミラ−その他の適宜な手段によって分光
し、光電センサ２′に入力させ、該光電センサ２′によ
りその光強度１ｏに比例した電圧ＶＯに変換し電圧増幅
器３に入力させる。従って電圧増幅器３では両電圧の比
（Ｖ／Ｖｏ）が算出される。すなわち光強度の比１ ／
Ｉ ｏに比例した電流が信号処理器４に送られる。さ
らに信号処理器４においては第３図に示した温度と光透
過率の関係をリニアライザーで温度−電圧の関係にし、
温度として出力される。従って測定部位の温度を測定す
ることができる。なお光強度１ｏが安定であれば前記の
比の算出は必ずしも必要ではない。
ｔ％、 Ｉ’ｂＴｉＯ３８７ｍｏ１％ｔ ＰｂＺｒ０
３１３ ｍｏ１％で配合すると、第３図に示すような特
性で温度−光透過率の関係が変化する。従って検出体５
を測温対象部位に配置し、光源装置１から光強度Ｉａの
光を照射すると、該検出体５は第３図に示すような温度
−光透過率特性をもっているので、その温度、つまり測
定部位の温度に対応した光透過率をもつことになり、そ
の結果、該検出体５を透過した光強度Ｉの光は光電セン
サにより光電変換され、その光強度に比例した電圧Ｖが
電圧増幅器３に入力される。またこのとき第２図に示す
ように光源装置ｌ内において、光源１１からの光を光音
響素子、ハーフミラ−その他の適宜な手段によって分光
し、光電センサ２′に入力させ、該光電センサ２′によ
りその光強度１ｏに比例した電圧ＶＯに変換し電圧増幅
器３に入力させる。従って電圧増幅器３では両電圧の比
（Ｖ／Ｖｏ）が算出される。すなわち光強度の比１ ／
Ｉ ｏに比例した電流が信号処理器４に送られる。さ
らに信号処理器４においては第３図に示した温度と光透
過率の関係をリニアライザーで温度−電圧の関係にし、
温度として出力される。従って測定部位の温度を測定す
ることができる。なお光強度１ｏが安定であれば前記の
比の算出は必ずしも必要ではない。
第４図は本発明を加熱炉等の炉内のガス雰囲気の温度を
測定する場合を示すもので、１は光源装置、２，２′は
炉６内を通過する光を検知する光電センサで炉外に設け
る。４は信号処理器、５は炉６内に設置した検出器、７
はハーフミラ−１８は反射鏡である。なおこの炉内温度
を測定する場合、測定波長はガスの吸収帯を避けた波長
域を使用することが必要であり、かつ炉壁からの背光や
、ガス流のゆらぎによる測定誤差を防止する必要がある
。そこで光源装置１に適当なチョッパーを設けて光を交
流化し、その光をハーフミラ−７により二光路に分岐す
るが、その一つが光強度！１の測定用光となり、他方が
光強度■２の参照先になる。炉６内では測定用光は検出
体５を透過するが、この検出体５は炉内の温度に従って
第３図に示す透過率となっているので、透過後の光強度
はＩ＋’となって炉外に設けた光電センサ２に検出され
る。
測定する場合を示すもので、１は光源装置、２，２′は
炉６内を通過する光を検知する光電センサで炉外に設け
る。４は信号処理器、５は炉６内に設置した検出器、７
はハーフミラ−１８は反射鏡である。なおこの炉内温度
を測定する場合、測定波長はガスの吸収帯を避けた波長
域を使用することが必要であり、かつ炉壁からの背光や
、ガス流のゆらぎによる測定誤差を防止する必要がある
。そこで光源装置１に適当なチョッパーを設けて光を交
流化し、その光をハーフミラ−７により二光路に分岐す
るが、その一つが光強度！１の測定用光となり、他方が
光強度■２の参照先になる。炉６内では測定用光は検出
体５を透過するが、この検出体５は炉内の温度に従って
第３図に示す透過率となっているので、透過後の光強度
はＩ＋’となって炉外に設けた光電センサ２に検出され
る。
一方参照先は反射鏡８により反射し、さらに炉内を通過
し、光強度１２’ となって光電センサ２′に検出され
る。これらの光電センサ２および２′で検出された光強
度Ｉ＋’およびＩ２’の光は光電センサ２，２′によっ
て光強度ＩＩ、１２に比例する電圧Ｖ ＋ ＋ Ｖ ２
に変換され、信号処理器４に至り、例えば光源装置ｌか
らの同期信号りと同期させであるロックインアンプによ
り抽出され、交流から直流に変換され、さらに比率演算
リニアライズ演算され炉内ガス温度として表示される。
し、光強度１２’ となって光電センサ２′に検出され
る。これらの光電センサ２および２′で検出された光強
度Ｉ＋’およびＩ２’の光は光電センサ２，２′によっ
て光強度ＩＩ、１２に比例する電圧Ｖ ＋ ＋ Ｖ ２
に変換され、信号処理器４に至り、例えば光源装置ｌか
らの同期信号りと同期させであるロックインアンプによ
り抽出され、交流から直流に変換され、さらに比率演算
リニアライズ演算され炉内ガス温度として表示される。
またこの場合、炉の出側に反射板を設け、測定光および
参照光を入側に戻して測定するようにしてもよい。
参照光を入側に戻して測定するようにしてもよい。
第５図（ａｌ （ｂｌは本発明の他の実例を示すもので
光源装置１、検出体５、光電センサ２間を光ファイバ１
２で結合した例を示すもので、（ｂ）は検出体５の後面
に反射板９を設け、測定用光を反射させるようにしたも
のである。この場合の検出体５の大きさは光ファイバの
直径と同等か僅かに大きい程度でよい。
光源装置１、検出体５、光電センサ２間を光ファイバ１
２で結合した例を示すもので、（ｂ）は検出体５の後面
に反射板９を設け、測定用光を反射させるようにしたも
のである。この場合の検出体５の大きさは光ファイバの
直径と同等か僅かに大きい程度でよい。
また第６図（ａ） （ｂ）は第５図（ｂ）と同様に検出
体５の後面に反射板９を設けた場合を示すもので、反射
光は検出体内を往復するため減衰量が２倍となり、その
結果分解能が向上する。第６図（ｂ）は検出体５の前面
にも反射＃１ｊｌＯを設け、検出体内で数回の反射を繰
返させた場合を示すものであり、このようにすると分解
能、検出精度はさらに向上する。
体５の後面に反射板９を設けた場合を示すもので、反射
光は検出体内を往復するため減衰量が２倍となり、その
結果分解能が向上する。第６図（ｂ）は検出体５の前面
にも反射＃１ｊｌＯを設け、検出体内で数回の反射を繰
返させた場合を示すものであり、このようにすると分解
能、検出精度はさらに向上する。
第７図は、さらに本発明の応用例で、検出体５を複数個
直列した場合を示すものである。光源装置（図示せず）
から光強度１ｏの光を検出体５に照射すると、各検出体
の表面から光が反射される。
直列した場合を示すものである。光源装置（図示せず）
から光強度１ｏの光を検出体５に照射すると、各検出体
の表面から光が反射される。
これらの検出体の反射率〔温度（Ｔ）に依存する。〕を
Ｒ＋ （Ｔ） 、 Ｒ２（Ｔ） 、 Ｒ３（Ｔ）・・
・・・・とすれば光の反射強度はＩ ＋＝Ｉ ｏＲ＋
（Ｔ） 、 Ｉ ２＝Ｉｏ （Ｉ Ｒ＋
（Ｔ）） ・ Ｒ２（Ｔ）、 Ｉ ３＝Ｉ ｏ
（Ｉ Ｒ＋ （Ｔ）） ・ （Ｉ Ｒ２
（Ｔ）） ・Ｒ３（Ｔ）・・・・・・となり、この式
を解くことにより反射率Ｒ＋ （Ｔ）、Ｒ２（Ｔ）、
Ｒ３（Ｔ）を求めることができ、さらにこの反射率Ｒ（
Ｔ）は第３“図に示す透過率τ（Ｔ）とτ（Ｔ）＋Ｒ（
Ｔ）−１の関係が成立するから、それぞれの反射率から
温度を求めることができる。
Ｒ＋ （Ｔ） 、 Ｒ２（Ｔ） 、 Ｒ３（Ｔ）・・
・・・・とすれば光の反射強度はＩ ＋＝Ｉ ｏＲ＋
（Ｔ） 、 Ｉ ２＝Ｉｏ （Ｉ Ｒ＋
（Ｔ）） ・ Ｒ２（Ｔ）、 Ｉ ３＝Ｉ ｏ
（Ｉ Ｒ＋ （Ｔ）） ・ （Ｉ Ｒ２
（Ｔ）） ・Ｒ３（Ｔ）・・・・・・となり、この式
を解くことにより反射率Ｒ＋ （Ｔ）、Ｒ２（Ｔ）、
Ｒ３（Ｔ）を求めることができ、さらにこの反射率Ｒ（
Ｔ）は第３“図に示す透過率τ（Ｔ）とτ（Ｔ）＋Ｒ（
Ｔ）−１の関係が成立するから、それぞれの反射率から
温度を求めることができる。
この方法によりある場所の温度分布や温度異常を把１屋
することができる。
することができる。
次に本発明の実施例を示す。
本発明を恒温槽の内部温度の測定に通用した。
測定方法として第１図に示す方法を応用したものを採用
した。光源としてＬＥＤ （発光ダイオード）、光電セ
ンサとしてＳｉフォトダイオード、検出体としてＰＬＺ
Ｔ （成分４／８７／１３）を使用し、検出体の後面に
設ける反射板として表面にニッケル蒸着したものを用い
た。なお測定波長は０．８μｍ、測定温度範囲は室温か
ら１５０℃とした。測定結果を、比較のため熱電対を用
いて同一測定対象を測定した結果とともに第８図に示す
。この結果から明らかなように本発明は熱電対による測
定値とよく対応しており、正確な測温を行うことができ
る。
した。光源としてＬＥＤ （発光ダイオード）、光電セ
ンサとしてＳｉフォトダイオード、検出体としてＰＬＺ
Ｔ （成分４／８７／１３）を使用し、検出体の後面に
設ける反射板として表面にニッケル蒸着したものを用い
た。なお測定波長は０．８μｍ、測定温度範囲は室温か
ら１５０℃とした。測定結果を、比較のため熱電対を用
いて同一測定対象を測定した結果とともに第８図に示す
。この結果から明らかなように本発明は熱電対による測
定値とよく対応しており、正確な測温を行うことができ
る。
以上説明したように本発明は
（１）大気、ガス、液体などの温度測定（２）人、動物
等の体温の測定 （３）ビル等における火災報知 （４）その他種々の温度測定 等々広範囲に亘って適用することができ、しかも（１１
温度変化を連続的に測定できる。
等の体温の測定 （３）ビル等における火災報知 （４）その他種々の温度測定 等々広範囲に亘って適用することができ、しかも（１１
温度変化を連続的に測定できる。
（２）測定精度が良い。
（３）測温の目的に応じて０．３〜７μｍ程度の範囲内
において適切な波長を選択することができる。
において適切な波長を選択することができる。
等、従来の測定方法に比較して優れた効果を有する。
第１図および第２図は本発明の構成を示す説明図、第３
図は本発明に使用するＰＬＺＴの温度・光透過率の関係
を示す説明図、第４図は本発明を炉内測温に通用した場
合を示す説明図、第５図（ａ）（ｂ）、第６図（ａｌ
（ｂｌおよび第７図は本発明の他の実例を示す説明図、
第８図は本発明による測温結果を示す図表、第９図およ
び第１０図は従来技術による温度測定方法を示す説明図
である。 １：光源装置、 ２． ２’ ：光電センサ、３：電
圧増幅器、 ４：信号処理器、 ５：検出体（Ｐ Ｌ
ＺＴ）、 ６：炉、 ７：ハーフミラ−，８：反射鏡、
９：反射板、 １０：反射板、１１：光源、 １２
：光ファイバー。 出 願 人 新日本製鐵株式会社 代理人弁理士 青 柳 稔 第１図 第２図 ＩＮ 度 （’Ｃ） 第４図 第５図 （リ （ｂ）Ｐ＋６ハ ヴ
０．０
−ノ βハ づ Ｄ Ｑ
図は本発明に使用するＰＬＺＴの温度・光透過率の関係
を示す説明図、第４図は本発明を炉内測温に通用した場
合を示す説明図、第５図（ａ）（ｂ）、第６図（ａｌ
（ｂｌおよび第７図は本発明の他の実例を示す説明図、
第８図は本発明による測温結果を示す図表、第９図およ
び第１０図は従来技術による温度測定方法を示す説明図
である。 １：光源装置、 ２． ２’ ：光電センサ、３：電
圧増幅器、 ４：信号処理器、 ５：検出体（Ｐ Ｌ
ＺＴ）、 ６：炉、 ７：ハーフミラ−，８：反射鏡、
９：反射板、 １０：反射板、１１：光源、 １２
：光ファイバー。 出 願 人 新日本製鐵株式会社 代理人弁理士 青 柳 稔 第１図 第２図 ＩＮ 度 （’Ｃ） 第４図 第５図 （リ （ｂ）Ｐ＋６ハ ヴ
０．０
−ノ βハ づ Ｄ Ｑ
Claims (2)
- （１）測定域に検出体として温度により光透過率が変化
するセラミック材料を配置し、該検出体に光源から平行
光を投光し、検出体の透過光あるいは反射光の強度を測
定することにより測定域の温度を求めることを特徴とす
るセラミック材料による温度測定方法。 - （２）測定域に温度により光透過率が変化するセラミッ
ク材料を検出体として配置するとともに、該検出体に平
行光を投光する光源および検出体の透過光あるいは反射
光の強度を測定する光電センサを検出体に対し対称位置
に設け、さらに該光検出器を信号処理器に接続してなる
セラミック材料による温度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2999186A JPS62187229A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | セラミツク材料による温度測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2999186A JPS62187229A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | セラミツク材料による温度測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62187229A true JPS62187229A (ja) | 1987-08-15 |
Family
ID=12291414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2999186A Pending JPS62187229A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | セラミツク材料による温度測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62187229A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106125812A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-16 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 用于pet探测器光电放大器的温漂补偿方法和系统 |
-
1986
- 1986-02-14 JP JP2999186A patent/JPS62187229A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106125812A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-16 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 用于pet探测器光电放大器的温漂补偿方法和系统 |
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