放射温度計
【課題】 測定対象物の有無および温度変化を容易に検出することが可能な放射温度計を提供する。
【解決手段】 ＣＰＵは、測定対象物に対応するデジタル信号およびサーミスタに対応するデジタル信号をそれぞれ取得する。次に、ＣＰＵは、チャンネルに割り当てられた測定モードの確認を行う。続いて、ＣＰＵは、使用者により設定された測定モードが第１のモードであるか否かを判別する。設定された測定モードが第１のモードである場合、ＣＰＵは、比較処理を行う。次に、ＣＰＵは、比較結果を検出信号として出力する。次いで、ＣＰＵは、次のチャンネルがあるか否かを判別する。次のチャンネルがない場合、ＣＰＵは、検出処理を終了する。次のチャンネルがある場合、ＣＰＵは、チャンネルに割り当てられた測定モードの確認を再び行う。
【解決手段】 ＣＰＵは、測定対象物に対応するデジタル信号およびサーミスタに対応するデジタル信号をそれぞれ取得する。次に、ＣＰＵは、チャンネルに割り当てられた測定モードの確認を行う。続いて、ＣＰＵは、使用者により設定された測定モードが第１のモードであるか否かを判別する。設定された測定モードが第１のモードである場合、ＣＰＵは、比較処理を行う。次に、ＣＰＵは、比較結果を検出信号として出力する。次いで、ＣＰＵは、次のチャンネルがあるか否かを判別する。次のチャンネルがない場合、ＣＰＵは、検出処理を終了する。次のチャンネルがある場合、ＣＰＵは、チャンネルに割り当てられた測定モードの確認を再び行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体から放射される赤外線エネルギーに基づいて、その物体の有無および温度変化を検出する放射温度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、測定対象物から放射される赤外線エネルギーを検出し、その赤外線エネルギーを測定対象物の放射率で補正することにより測定対象物の実際の温度を測定する放射温度計がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一般に放射温度計は、サーモパイル等の感熱素子により赤外線エネルギーを検出する。サーモパイルは、複数の熱電対を直列に接続した赤外線受光部（温接点）を備える。
【０００４】
このようなサーモパイルにおいて、赤外線受光部に赤外線が入射すると、入射した赤外線の量に応じて温接点と冷接点との間に温度差が生じ、その差に応じた熱起電力が発生する。この熱起電力が測定対象物の温度に対応する。
【０００５】
ここで、サーモパイルにおける冷接点の温度は、サーモパイルの内部温度により変化する。そこで、サーモパイルの内部温度をサーミスタにより測定することにより、サーモパイルにより測定された測定対象物の温度をサーモパイルの内部温度に基づいて補正する。それにより、測定対象物の正確な温度を得ることができる。
【０００６】
この測定された測定対象物の温度に基づいて、測定対象物の有無が検出され、また、測定対象物の温度変化が検出されている。
【特許文献１】特開平７−３２４９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の放射温度計を用いて測定対象物の温度を測定する場合、測定対象物の各々の放射率を予め測定しておく必要がある。そのため、使用者に大変手間がかかる。
【０００８】
本発明の目的は、測定対象物の有無および温度変化を容易に検出することが可能な放射温度計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る放射温度計は、測定対象物からの赤外線エネルギーを検出する赤外線検出手段と、測定対象物の検出のための赤外量のしきい値を設定する第１の設定手段と、赤外線検出手段により検出された赤外線エネルギーおよび第１の設定手段により設定された赤外量のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態を判定する第１の測定モードを有する判定手段とを備えたものである。
【００１０】
本発明に係る放射温度計においては、測定対象物からの赤外線エネルギーが赤外線検出手段により検出される。測定対象物の検出のための赤外量のしきい値が第１の設定手段により設定される。第１の測定モードでは、赤外線検出手段により検出された赤外線エネルギーおよび第１の設定手段により設定された赤外量のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態が判定手段により判定される。
【００１１】
このように、第１の測定モードにおいては、赤外線エネルギーの温度換算の処理を行うことなく、検出された赤外線エネルギーをそのまま用いることにより、測定対象物の検出状態が高速で判定される。
【００１２】
また、第１の測定モードにおいては、測定対象物の赤外線エネルギーおよび赤外量のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態が判定されるので、第１の測定モードは、測定対象物の有無の検出または過渡的な変化の検出を行う場合に適している。これは、測定対象物の有無の検出または過渡的な変化の検出の場合には、測定対象物の赤外線エネルギーの変化のみを判別すれば足り、測定対象物の正確な温度は必ずしも必要ないからである。
【００１３】
さらに、第１の測定モードにおいては、赤外線エネルギーの温度換算を行う必要がないので、測定対象物の放射率を予め測定する必要がない。それにより、使用者の手間が著しく省ける。
【００１４】
放射温度計は、赤外線検出手段の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出された温度を赤外線エネルギーに換算する第１の換算手段と、第１の換算手段による換算結果に基づいて赤外線検出手段により検出された赤外線エネルギーを補正する補正手段とをさらに備え、判定手段は、補正手段による補正結果および赤外量のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態を判定する第２の測定モードをさらに有してもよい。
【００１５】
この場合、赤外線検出手段の温度が温度検出手段により検出される。温度検出手段により検出された温度が第１の換算手段により赤外線エネルギーに換算される。第１の換算手段による換算結果に基づいて赤外線検出手段により検出された赤外線エネルギーが補正手段により補正される。第２の測定モードでは、補正手段による補正結果および赤外量のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態が判定手段により判定される。
【００１６】
このように、第２の測定モードにおいては、温度検出手段により検出された測定対象物の赤外線エネルギーが、第１の換算手段による換算結果に基づいて補正手段により補正されることにより、測定対象物の正確な赤外線エネルギーを得ることができる。
【００１７】
また、第２の測定モードにおいては、測定対象物の赤外線エネルギーおよび赤外量のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態が判定されるので、第２の測定モードは、測定対象物の有無の検出または過渡的な変化の検出を行う場合に適している。これは、測定対象物の有無の検出または過渡的な変化の検出の場合には、測定対象物の赤外線エネルギーの変化のみを判別すれば足り、測定対象物の正確な温度は必ずしも必要ないからである。
【００１８】
さらに、第２の測定モードにおいては、赤外線エネルギーの温度換算を行う必要がないので、測定対象物の放射率を予め測定する必要がない。それにより、使用者の手間が著しく省ける。
【００１９】
放射温度計は、測定対象物の放射率を記憶する記憶手段と、補正手段による補正結果を記憶手段に記憶された放射率を用いて温度に換算する第２の換算手段と、測定対象物の検出のための温度のしきい値を設定する第２の設定手段とをさらに備え、判定手段は、第２の換算手段による換算結果および第２の設定手段により設定された温度のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態を判定する第３の測定モードをさらに有してもよい。
【００２０】
この場合、測定対象物の放射率が記憶手段により記憶される。記憶手段に記憶された放射率を用いて補正手段による補正結果が第２の換算手段により温度に換算される。測定対象物の検出のための温度のしきい値が第２の設定手段により設定される。第３の測定モードでは、第２の換算手段による換算結果および第２の設定手段により設定された温度のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態が判定手段により判定される。
【００２１】
それにより、第３の測定モードは、測定対象物の温度の変化を検出する場合に有用である。すなわち、第３の測定モードは、測定対象物の温度管理に適している。
【００２２】
放射温度計は、判定手段による第１、第２および第３の測定モードのうちいずれかを選択する選択手段をさらに備えてもよい。
【００２３】
この場合、判定手段による第１、第２および第３の測定モードのうちいずれかが選択手段により選択される。それにより、使用者は、用途に応じて測定モードを変更することができる。
【００２４】
判定手段は、複数のしきい値を用いた複数の判定処理を行い、選択手段は、判定手段による複数の判定処理に第１、第２および第３の測定モードのいずれかを選択してもよい。
【００２５】
この場合、判定手段による複数の判定処理に第１、第２および第３の測定モードのいずれかが選択手段により選択される。それにより、使用者は、複数の判定処理にそれぞれ異なる測定モードを選択手段により設定できるとともに、複数の判定処理に同じ測定モードを選択手段により設定できる。この場合、同じ測定モードが設定された複数の判定処理には、それぞれ異なるしきい値を設定することができる。
【００２６】
放射温度計は、判定手段による第１、第２および第３の測定モードの判定結果を表示する表示手段をさらに備えてもよい。
【００２７】
この場合、使用者は、判定手段による第１、第２および第３の測定モードの判定結果を表示手段により容易に視認することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、第１の測定モードにおいては、測定対象物の検出状態が高速で判定される。また、第１の測定モードは、測定対象物の有無の検出または過渡的な変化の検出、すなわち、異物の検出等に有用である。さらに、第１の測定モードにおいては、赤外線エネルギーの温度換算を行う必要がないので、測定対象物の放射率を予め測定する必要がない。それにより、使用者の手間が著しく省ける。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態に係る放射温度計について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態に係る放射温度計のブロック図である。
【００３１】
図１に示すように、本実施の形態に係る放射温度計１００は、ヘッド部１００Ａおよび本体部１００Ｂを備える。なお、図１においては図示していないが、本体部１００Ｂは表示部９４を有する。表示部９４については後述する。
【００３２】
ヘッド部１００Ａおよび本体部１００Ｂは互いにケーブル８０により接続されている。また、本体部１００Ｂはケーブル８１を介して図示しない外部装置に接続される。
【００３３】
図２は、図１のヘッド部１００Ａのブロック図であり、図３は、図１の本体部１００Ｂのブロック図である。
【００３４】
図２に示すように、ヘッド部１００Ａは、サーモパイル１０、プリアンプ基板２０、メイン基板３０、電源基板４０および２つのレーザダイオード６０，７０を備える。
【００３５】
サーモパイル１０は、赤外線受光部１１およびサーミスタ１２を備える。プリアンプ基板２０には、第１の信号増幅部２１および第２の信号増幅部２２が実装される。メイン基板３０には、第３の信号増幅部３１、アナログデジタル変換回路（以下、ＡＤ変換回路と略記する。）３２，３３、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３４、記憶部３５、表示灯３６およびレーザ駆動回路３７が実装される。なお、表示灯３６は、例えば後述の３つの表示灯３６ａ，３６ｂ，３６ｃを含む。
【００３６】
電源基板４０には、電源回路４１、通信回路４２およびレーザ駆動回路４３が実装される。電源基板４０には、電源線および信号線を含むケーブル８０が接続されている。
【００３７】
サーモパイル１０において、赤外線受光部１１は測定対象物から放射される赤外線エネルギーを検出する。サーミスタ１２はサーモパイル１０の内部温度を検出する。
【００３８】
プリアンプ基板２０において、第１の信号増幅部２１は赤外線受光部１１の出力信号を増幅する。第２の信号増幅部２２はサーミスタ１２の出力信号を増幅する。
【００３９】
メイン基板３０において、第３の信号増幅部３１は第１の信号増幅部２１の出力信号を増幅する。ＡＤ変換回路３２は、第１の信号増幅部２１の出力信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をＣＰＵ３４へ与える。
【００４０】
ＡＤ変換回路３３は、第２の信号増幅部２２の出力信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をＣＰＵ３４へ与える。
【００４１】
記憶部３５には、サーモパイル１０に関する情報等が記憶されている。サーモパイル１０に関する情報とは、例えば、赤外線受光部１１のゲインおよびオフセット値、サーミスタ１２のゲインおよびオフセット値、ならびにサーモパイルの測定温度範囲等である。
【００４２】
さらに、記憶部３５には、本体部１００Ｂから送信される測定対象物の放射率、温度換算テーブルおよび後述の検出処理における判定のためのしきい値等が記憶されている。なお、温度換算テーブルとは、複数のデジタル信号に対応した温度値を格納したテーブルである。
【００４３】
ＣＰＵ３４は、ＡＤ変換回路３２から与えられるデジタル信号、ＡＤ変換回路３３から与えられるデジタル信号、ならびに記憶部３５に記憶された測定対象物の放射率、後述の温度換算テーブルおよびしきい値に基づいて後述の検出処理を行う。
【００４４】
本実施の形態では、記憶部３５に複数のしきい値が記憶される。この放射温度計は、複数のしきい値に対応する複数のチャンネルを有する。以下の例では、放射温度計が３チャンネルを有するものとする。また、この放射温度計は、測定モードとして第１、第２および第３のモードを有する。
【００４５】
ＣＰＵ３４は、１または複数のチャンネルに対応する検出処理による検出結果を検出信号としてケーブル８０および本体部１００Ｂの通信回路９２を介して本体部１００ＢのＣＰＵ９３に与えるとともに、チャンネルに対応する検出信号の状態を表示灯３６ａ，３６ｂ，３６ｃの点灯および非点灯によりそれぞれ表示する。
【００４６】
また、ＣＰＵ３４は、ＡＤ変換回路３２の出力信号のレベルに基づいて第３の信号増幅部３１のゲインをフィードバック制御する。
【００４７】
さらに、ＣＰＵ３４は、表示灯３６、レーザ駆動回路３７および電源基板４０のレーザ駆動回路４３の動作を制御する。レーザ駆動回路３７は、ＣＰＵ３４の制御によりレーザダイオード６０を駆動する。
【００４８】
電源基板４０において、電源回路４１は本体部１００Ｂからケーブル８０を通じて与えられる電力をヘッド部１００Ａの各構成部に供給する。
【００４９】
通信回路４２およびレーザ駆動回路４３は、ともにメイン基板３０のＣＰＵ３４と接続されている。
【００５０】
通信回路４２は、上述のように、ケーブル８０を介してＣＰＵ３４と本体部１００Ｂとの間で通信を行う。レーザ駆動回路４３は、ＣＰＵ３４の制御によりレーザダイオード７０を駆動する。レーザダイオード６０，７０から出射されるレーザ光は測定対象物の測定箇所に照射される。
【００５１】
なお、図２において、サーモパイル１０はサーミスタ１２を備えるが、これに限定されず、サーミスタ１２をサーモパイル１０外に設けてもよい。
【００５２】
また、プリアンプ基板２０、メイン基板３０および電源基板４０上の各構成部の設けられる基板上の位置については、図２の例に特に限定されない。
【００５３】
図３に示すように、本体部１００Ｂは、電源回路９１、通信回路９２、ＣＰＵ９３、表示部９４、記憶部９５、外部出力回路９７、アナログ出力回路９８および上記表示部９４に設けられたモード設定キー１０１ｄを備える。
【００５４】
電源回路９１および通信回路９２にはケーブル８０が接続されている。電源回路９１は、電池等の電力供給源を備え、その電力を本体部１００Ｂの各構成部およびヘッド部１００Ａに供給する。通信回路９２は、ケーブル８０を介してＣＰＵ９３とヘッド部１００Ａとの間で通信を行う。
【００５５】
記憶部９５は、使用者により設定された測定対象物の放射率および後述の検出処理における判定のためのしきい値等を記憶する。これらの放射率およびしきい値等は上記のヘッド部１００Ａに送信される。
【００５６】
使用者は、モード設定キー１０１ｄを操作することにより、１または複数のチャンネル（本例では、第１〜第３のチャンネル）に検出処理の測定モードを割り当てることができる。すなわち、使用者は、モード設定キー１０１ｄを操作することにより、一つの測定モードによる検出結果をどのチャンネルに割り当てるかを決定することができる。
【００５７】
ＣＰＵ９３は、本体部１００Ｂの各構成部の動作を制御する。また、ＣＰＵ９３は、ＣＰＵ３４からの検出処理による検出信号を、外部出力回路９７を介してケーブル８１に出力する。
【００５８】
さらに、ＣＰＵ９３は、測定された温度値に対応するアナログ信号をアナログ出力回路９８を介してケーブル８１に出力する。
【００５９】
次に、本実施の形態に係る放射温度計１００のヘッド部１００Ａの概略構造について説明する。
【００６０】
図４は、本実施の形態に係る放射温度計１００のヘッド部１００Ａの一例を示す外観斜視図である。
【００６１】
図４に示すように、ヘッド部１００Ａの各構成部は略直方体形状のヘッドケーシングＫに内蔵される。ヘッドケーシングＫは、上面ＫＵ、下面ＫＤ、前面ＫＦ、背面ＫＢおよび側面ＫＳ１，ＫＳ２を有する。
【００６２】
以下の説明においては、図４の矢印Ｘ，Ｙ，Ｚに示すように、側面ＫＳ１，ＫＳ２に垂直な方向をＸ方向と呼び、前面ＫＦおよび背面ＫＢに垂直な方向をＹ方向と呼び、上面ＫＵおよび下面ＫＤに垂直な方向をＺ方向と呼ぶ。
【００６３】
図４において、ヘッドケーシングＫの前面ＫＦに赤外線集光部ＫＨおよびレーザ出射部Ｋ６０，Ｋ７０が設けられ、上面ＫＵに発光ダイオードからなる表示灯３６が設けられ、背面ＫＢにケーブル接続部ＫＪが設けられている。
【００６４】
表示灯３６ａ，３６ｂ，３６ｃが上面ＫＵにそれぞれ設けられることにより、使用者は表示灯３６ａ，３６ｂ，３６ｃの点灯および非点灯状況を容易に認識することができる。
【００６５】
赤外線集光部ＫＨにおいては、測定対象物から放射される赤外線が取り込まれる。図２のレーザダイオード６０，７０により発生されたレーザ光が、レーザ出射部Ｋ６０，Ｋ７０から測定箇所へ向けて出射される。それにより、使用者は、測定対象物の測定箇所を容易に認識することができる。
【００６６】
ケーブル接続部ＫＪには、ケーブル８０が接続される。このケーブル８０は、上述のように本体部１００Ｂに接続される。
【００６７】
図５は、本体部１００Ｂの表示部９４の一例を示す模式図である。
【００６８】
図５に示すように、表示部９４は、入力部１０２および表示パネル１０３を備える。
【００６９】
表示部９４の入力部１０２は、モード設定キー１０１ｄ、セットキー１０１ｅ、上キー１０１ｆおよび下キー１０１ｇを含む。
【００７０】
また、表示パネル１０３は、出力表示灯１０１ａおよび７セグメントＬＥＤ１０１ｂ，１０１ｃを含む。
【００７１】
セットキー１０１ｅは、例えば各種操作の確定を行う場合等に用いられる。また、使用者は、モード設定キー１０１ｄ、上キー１０１ｆおよび下キー１０１ｇをそれぞれ操作することにより、測定対象物の放射率およびしきい値等を設定することができる。
【００７２】
出力表示灯１０１ａは、第１〜第３のチャンネルに対応する検出信号の状態を点灯および非点灯によりそれぞれ表示する。
【００７３】
７セグメントＬＥＤ１０１ｂは、例えば赤外量等を表示する。７セグメントＬＥＤ１０１ｃは、例えば後述のティーチング処理により算出されたしきい値等を表示する。
【００７４】
次に、本実施の形態に係る放射温度計を用いた測定対象物の検出処理についてフローチャートを参照しながら説明する。
【００７５】
図６は、ＣＰＵ３４の検出処理を示すフローチャートである。
【００７６】
図６に示すように、最初に、ＣＰＵ３４は、ＡＤ変換回路３２およびＡＤ変換回路３３から、測定対象物に対応するデジタル信号（以下、測定対象物の赤外量と呼ぶ）およびサーミスタ１２に対応するデジタル信号をそれぞれ取得する（ステップＳ１）。
【００７７】
ここで、ＣＰＵ３４は、サーミスタ１２に対応するデジタル信号を取り込むと、記憶部３５に記憶されている温度換算テーブルに基づいて、このサーミスタ１２に対応するデジタル信号を温度値に換算する。そして、ＣＰＵ３４は、換算された温度値を、この温度値に相当する赤外量のデジタル信号（以下、内部温度の赤外量と呼ぶ）に換算する。なお、換算された内部温度の赤外量は、記憶部３５に記憶される。
【００７８】
次に、ＣＰＵ３４は、チャンネルに割り当てられた測定モードの確認を行う（ステップＳ２）。
【００７９】
続いて、ＣＰＵ３４は、使用者により設定された測定モードが第１のモードであるか否かを判別する（ステップＳ３）。設定された測定モードが第１のモードである場合、ＣＰＵ３４は、比較処理を行う（ステップＳ４）。
【００８０】
ステップＳ４の比較処理においては、ＣＰＵ３４は、上記測定対象物の赤外量が後述のティーチング処理により予め算出されたしきい値よりも大きいか否かを比較する。
【００８１】
次に、ＣＰＵ３４は、ステップＳ４の比較結果を検出信号として出力する（ステップＳ５）。例えば、上記測定対象物の赤外量が後述のティーチング処理により予め算出されたしきい値よりも大きい場合には、この検出信号がハイレベル（例えばオン状態）となり、上記測定対象物の赤外量がしきい値よりも小さい場合には、この検出信号がローレベル（例えばオフ状態）となる。
【００８２】
次いで、ＣＰＵ３４は、次のチャンネルがあるか否かを判別する（ステップＳ６）。次のチャンネルがない場合、ＣＰＵ３４は、検出処理を終了する。次のチャンネルがある場合、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２の処理に戻る。
【００８３】
上記ステップＳ３において、設定された測定モードが第１のモードでない場合、ＣＰＵ３４は、赤外量の補正を行う（ステップＳ７）。この場合、ＣＰＵ３４は、上記測定対象物の赤外量から内部温度の赤外量を減算する。以下、この減算値を補正後の赤外量と呼ぶ。
【００８４】
続いて、ＣＰＵ３４は、設定された測定モードが第２のモードであるか否かを判別する（ステップＳ８）。設定された測定モードが第２のモードである場合、ＣＰＵ３４は、比較処理を行う（ステップＳ９）。
【００８５】
ステップＳ９の比較処理においては、ＣＰＵ３４は、上記補正後の赤外量が後述のティーチング処理により予め算出されたしきい値よりも大きいか否かを比較する。
【００８６】
次に、ＣＰＵ３４は、ステップＳ９の比較結果を検出信号として出力する（ステップＳ１０）。例えば、上記補正後の赤外量が後述のティーチング処理により予め算出されたしきい値よりも大きい場合には、この検出信号がハイレベル（例えばオン状態）となり、上記補正後の赤外量がしきい値よりも小さい場合には、この検出信号がローレベル（例えばオフ状態）となる。その後、ＣＰＵ３４は、ステップＳ６の処理に進む。
【００８７】
上記ステップＳ８において、設定された測定モードが第２のモードでない場合すなわち、設定された測定モードが第３のモードである場合、ＣＰＵ３４は、補正後の赤外量の温度換算を行う（ステップＳ１１）。
【００８８】
この場合、ＣＰＵ３４は、補正後の赤外量に対して、記憶部３５に記憶される測定対象物の放射率を乗算する。そして、ＣＰＵ３４は、記憶部３５に記憶される温度換算テーブルに基づいて、上記乗算結果を温度値に換算する。
【００８９】
続いて、ＣＰＵ３４は、比較処理を行う（ステップＳ１２）。このステップＳ１２の比較処理においては、ＣＰＵ３４は、上記温度値が後述のティーチング処理により予め算出されたしきい値よりも大きいか否かを比較する。
【００９０】
次に、ＣＰＵ３４は、ステップＳ１２の比較結果を検出信号として出力する（ステップＳ１３）。例えば、上記温度値が後述のティーチング処理により予め算出されたしきい値よりも大きい場合には、この検出信号がハイレベル（例えばオン状態）となり、上記温度値がしきい値よりも小さい場合には、この検出信号がローレベル（例えばオフ状態）となる。その後、ＣＰＵ３４は、ステップＳ６の処理に進む。
【００９１】
ここで、例えば第１〜第３のチャンネルの検出処理を、この順に行う場合について説明する。
【００９２】
例えば、使用者により第１のチャンネルに第３のモードが割り当てられている場合には、ＣＰＵ３４は、上記ステップＳ１〜Ｓ３，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ１１〜Ｓ１３，Ｓ６の処理を順に行う。
【００９３】
次に、第２のチャンネルに第２のモードが割り当てられている場合には、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ８〜Ｓ１０，Ｓ６の処理を順に行う。なお、ステップＳ７の処理は、第１のチャンネルの処理時に行っているので再び行うことはない。これは、第１のチャンネルの処理時にステップＳ７において算出された補正後の赤外量が記憶部３５に記憶されているためである。
【００９４】
最後に、第３のチャンネルに第１のモードが割り当てられている場合には、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２〜Ｓ６の処理を順に行う。
【００９５】
このように、第１〜第３のチャンネルに異なる測定モードがそれぞれ割り当てられてもよいし、これに限定されず、第１〜第３のチャンネルに同じ測定モードがそれぞれ割り当てられてもよい。この場合、図６の比較処理においては、第１〜第３の検出処理には、それぞれ異なるしきい値を設定することができる。
【００９６】
図７は、ＣＰＵ３４によるティーチング処理を示すフローチャートである。
【００９７】
ティーチング処理とは、上述した検出処理に用いられる各しきい値を予め決定するための処理である。また、以下に述べるティーチング処理については、第１のモードに用いるしきい値を算出する場合について説明するが、測定モードが第２および第３のモードにおけるしきい値も同様に算出される。
【００９８】
図７に示すように、最初に、ＣＰＵ３４は、赤外量の最大値および最小値をそれぞれ予め定められた値に初期化する（ステップＳ５１）。例えば、最大値を０に設定し、最小値を１００に設定する。
【００９９】
次に、ＣＰＵ３４は、測定対象物の赤外量の取り込みを行う（ステップＳ５２）。
【０１００】
続いて、ＣＰＵ３４は、取り込まれた赤外量が最大値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ５３）。取り込まれた赤外量が最大値よりも大きい場合、ＣＰＵ３４は、取り込まれた赤外量を新たな最大値とする（ステップＳ５４）。
【０１０１】
ステップＳ５３において取り込まれた赤外量が最大値以下の場合、ＣＰＵ３４は、取り込まれた赤外量が最小値よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ５５）。取り込まれた赤外量が最小値よりも小さい場合、ＣＰＵ３４は、取り込まれた赤外量を新たな最小値とする（ステップＳ５６）。
【０１０２】
ステップＳ５５において取り込まれた赤外量が最小値以上の場合およびステップＳ５６の処理の後、ＣＰＵ３４は、ステップＳ５７の処理に進む。
【０１０３】
その後、ＣＰＵ３４は、赤外量のサンプリングを所定回数繰り返したか否かを判別する（ステップＳ５７）。
【０１０４】
ステップＳ５７において赤外量のサンプリングを所定回数繰り返していない場合、ＣＰＵ３４は、ステップＳ５２の処理に戻り、ステップＳ５２〜Ｓ５７の処理を繰り返す。
【０１０５】
赤外量のサンプリングを所定回数繰り返した場合、ＣＰＵ３４は、赤外量のしきい値を算出する（ステップＳ５８）。なお、赤外量のしきい値は、（最大値＋最小値）／２により算出される。
【０１０６】
このように、検出処理において、各測定モードで用いられるしきい値を設定することにより、このしきい値に基づいて測定対象物の出力状態が容易に判断される。
【０１０７】
本実施の形態においては、使用者は、１または複数のチャンネルに検出処理の測定モードを選択的に割り当てることができる。それにより、用途に応じて測定モードを変更することができる。
【０１０８】
特に、第１のモードでは、図６におけるステップＳ７の赤外量の補正およびステップＳ１１の赤外量の温度換算の処理を行う必要がないので、高速で検出信号を出力することが可能である。
【０１０９】
第２のモードでは、サーモパイル１０により測定された測定対象物の赤外量を内部温度の赤外量に基づいて補正することにより、測定対象物の正確な赤外量を得ることができる。
【０１１０】
また、第１および第２のモードは、測定対象物の赤外量およびしきい値に基づいて測定対象物の有無の検出または過渡的な変化の検出を行う場合に適している。これは、測定対象物の有無の検出または過渡的な変化の検出の場合には、測定対象物の赤外量の変化のみを判別すれば足り、測定対象物の正確な温度は必ずしも必要ないからである。したがって、第１および第２のモードは、異物の検出等に有用である。
【０１１１】
また、第１および第２のモードを用いる場合には、測定対象物の放射率を予め測定する必要がないので、使用者の手間が省ける。
【０１１２】
第３のモードは、測定対象物の温度の変化を検出する場合に有用である。すなわち、第３のモードは、測定対象物の温度管理に適している。
【０１１３】
なお、絶対温度は赤外量の４乗に比例する。そのため、常温付近と高温（例えば５００℃程度）付近とでは赤外量に対する温度の変化率が大きく異なる。したがって、しきい値との比率による検出処理を行う場合には、赤外量を用いる方がしきい値に対する検出された赤外量の余裕度を正確に認識することができる。
【０１１４】
（請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応）
本実施の形態においては、サーモパイル１０および赤外線受光部１１が赤外線検出手段に相当し、モード設定キー１０１ｄ、上キー１０１ｆ、下キー１０１ｇおよび記憶部３５が第１および第２の設定手段に相当し、ＣＰＵ３４が判定手段および補正手段に相当し、サーミスタ１２が温度検出手段に相当し、ＣＰＵ３４および記憶部３５が第１および第２の換算手段に相当し、記憶部３５が記憶手段に相当し、モード設定キー１０１ｄが選択手段に相当し、表示灯３６が表示手段に相当する。
【０１１５】
（他の実施の形態）
なお、上記実施の形態では、ヘッド部１００ＡのＣＰＵ３４が記憶部３５に記憶されている種々の情報に基づき検出処理を行うこととしているが、これに限定されるものではなく、本体部１００ＢのＣＰＵ９３が記憶部９５に記憶されている種々の情報に基づき検出処理を行ってもよい。
【０１１６】
また、検出処理および各種制御動作を行う制御手段は、ヘッド部１００ＡのＣＰＵ３４および本体部１００ＢのＣＰＵ９３のうちどちらか１つでもよい。
【０１１７】
また、上記実施の形態では、３つのしきい値に対する第１〜第３のチャンネルを設けているが、これに限定されず、例えば１つまたは２つのチャンネルを設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、物体から放射される赤外線エネルギーに基づいて物体の温度変化等を検出することに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る放射温度計のブロック図である。
【図２】図１のヘッド部のブロック図である。
【図３】図１の本体部のブロック図である。
【図４】本実施の形態に係る放射温度計のヘッド部の一例を示す外観斜視図である。
【図５】本体部の表示部の一例を示す模式図である。
【図６】ＣＰＵの検出処理を示すフローチャートである。
【図７】ＣＰＵによるティーチング処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２０】
１０ サーモパイル
１１ 赤外線受光部
１２ サーミスタ
３４，９３ ＣＰＵ
３５，９５ 記憶部
３６，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 表示灯
９４ 表示部
１００ 放射温度計
１００Ａ ヘッド部
１００Ｂ 本体部
１０１ａ 出力表示灯
１０１ｂ，１０１ｃ ７セグメントＬＥＤ
１０１ｄ モード設定キー
１０１ｅ セットキー
１０１ｆ 上キー
１０１ｇ 下キー
１０２ 入力部
１０３ 表示パネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体から放射される赤外線エネルギーに基づいて、その物体の有無および温度変化を検出する放射温度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、測定対象物から放射される赤外線エネルギーを検出し、その赤外線エネルギーを測定対象物の放射率で補正することにより測定対象物の実際の温度を測定する放射温度計がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一般に放射温度計は、サーモパイル等の感熱素子により赤外線エネルギーを検出する。サーモパイルは、複数の熱電対を直列に接続した赤外線受光部（温接点）を備える。
【０００４】
このようなサーモパイルにおいて、赤外線受光部に赤外線が入射すると、入射した赤外線の量に応じて温接点と冷接点との間に温度差が生じ、その差に応じた熱起電力が発生する。この熱起電力が測定対象物の温度に対応する。
【０００５】
ここで、サーモパイルにおける冷接点の温度は、サーモパイルの内部温度により変化する。そこで、サーモパイルの内部温度をサーミスタにより測定することにより、サーモパイルにより測定された測定対象物の温度をサーモパイルの内部温度に基づいて補正する。それにより、測定対象物の正確な温度を得ることができる。
【０００６】
この測定された測定対象物の温度に基づいて、測定対象物の有無が検出され、また、測定対象物の温度変化が検出されている。
【特許文献１】特開平７−３２４９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の放射温度計を用いて測定対象物の温度を測定する場合、測定対象物の各々の放射率を予め測定しておく必要がある。そのため、使用者に大変手間がかかる。
【０００８】
本発明の目的は、測定対象物の有無および温度変化を容易に検出することが可能な放射温度計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る放射温度計は、測定対象物からの赤外線エネルギーを検出する赤外線検出手段と、測定対象物の検出のための赤外量のしきい値を設定する第１の設定手段と、赤外線検出手段により検出された赤外線エネルギーおよび第１の設定手段により設定された赤外量のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態を判定する第１の測定モードを有する判定手段とを備えたものである。
【００１０】
本発明に係る放射温度計においては、測定対象物からの赤外線エネルギーが赤外線検出手段により検出される。測定対象物の検出のための赤外量のしきい値が第１の設定手段により設定される。第１の測定モードでは、赤外線検出手段により検出された赤外線エネルギーおよび第１の設定手段により設定された赤外量のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態が判定手段により判定される。
【００１１】
このように、第１の測定モードにおいては、赤外線エネルギーの温度換算の処理を行うことなく、検出された赤外線エネルギーをそのまま用いることにより、測定対象物の検出状態が高速で判定される。
【００１２】
また、第１の測定モードにおいては、測定対象物の赤外線エネルギーおよび赤外量のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態が判定されるので、第１の測定モードは、測定対象物の有無の検出または過渡的な変化の検出を行う場合に適している。これは、測定対象物の有無の検出または過渡的な変化の検出の場合には、測定対象物の赤外線エネルギーの変化のみを判別すれば足り、測定対象物の正確な温度は必ずしも必要ないからである。
【００１３】
さらに、第１の測定モードにおいては、赤外線エネルギーの温度換算を行う必要がないので、測定対象物の放射率を予め測定する必要がない。それにより、使用者の手間が著しく省ける。
【００１４】
放射温度計は、赤外線検出手段の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出された温度を赤外線エネルギーに換算する第１の換算手段と、第１の換算手段による換算結果に基づいて赤外線検出手段により検出された赤外線エネルギーを補正する補正手段とをさらに備え、判定手段は、補正手段による補正結果および赤外量のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態を判定する第２の測定モードをさらに有してもよい。
【００１５】
この場合、赤外線検出手段の温度が温度検出手段により検出される。温度検出手段により検出された温度が第１の換算手段により赤外線エネルギーに換算される。第１の換算手段による換算結果に基づいて赤外線検出手段により検出された赤外線エネルギーが補正手段により補正される。第２の測定モードでは、補正手段による補正結果および赤外量のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態が判定手段により判定される。
【００１６】
このように、第２の測定モードにおいては、温度検出手段により検出された測定対象物の赤外線エネルギーが、第１の換算手段による換算結果に基づいて補正手段により補正されることにより、測定対象物の正確な赤外線エネルギーを得ることができる。
【００１７】
また、第２の測定モードにおいては、測定対象物の赤外線エネルギーおよび赤外量のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態が判定されるので、第２の測定モードは、測定対象物の有無の検出または過渡的な変化の検出を行う場合に適している。これは、測定対象物の有無の検出または過渡的な変化の検出の場合には、測定対象物の赤外線エネルギーの変化のみを判別すれば足り、測定対象物の正確な温度は必ずしも必要ないからである。
【００１８】
さらに、第２の測定モードにおいては、赤外線エネルギーの温度換算を行う必要がないので、測定対象物の放射率を予め測定する必要がない。それにより、使用者の手間が著しく省ける。
【００１９】
放射温度計は、測定対象物の放射率を記憶する記憶手段と、補正手段による補正結果を記憶手段に記憶された放射率を用いて温度に換算する第２の換算手段と、測定対象物の検出のための温度のしきい値を設定する第２の設定手段とをさらに備え、判定手段は、第２の換算手段による換算結果および第２の設定手段により設定された温度のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態を判定する第３の測定モードをさらに有してもよい。
【００２０】
この場合、測定対象物の放射率が記憶手段により記憶される。記憶手段に記憶された放射率を用いて補正手段による補正結果が第２の換算手段により温度に換算される。測定対象物の検出のための温度のしきい値が第２の設定手段により設定される。第３の測定モードでは、第２の換算手段による換算結果および第２の設定手段により設定された温度のしきい値に基づいて測定対象物の検出状態が判定手段により判定される。
【００２１】
それにより、第３の測定モードは、測定対象物の温度の変化を検出する場合に有用である。すなわち、第３の測定モードは、測定対象物の温度管理に適している。
【００２２】
放射温度計は、判定手段による第１、第２および第３の測定モードのうちいずれかを選択する選択手段をさらに備えてもよい。
【００２３】
この場合、判定手段による第１、第２および第３の測定モードのうちいずれかが選択手段により選択される。それにより、使用者は、用途に応じて測定モードを変更することができる。
【００２４】
判定手段は、複数のしきい値を用いた複数の判定処理を行い、選択手段は、判定手段による複数の判定処理に第１、第２および第３の測定モードのいずれかを選択してもよい。
【００２５】
この場合、判定手段による複数の判定処理に第１、第２および第３の測定モードのいずれかが選択手段により選択される。それにより、使用者は、複数の判定処理にそれぞれ異なる測定モードを選択手段により設定できるとともに、複数の判定処理に同じ測定モードを選択手段により設定できる。この場合、同じ測定モードが設定された複数の判定処理には、それぞれ異なるしきい値を設定することができる。
【００２６】
放射温度計は、判定手段による第１、第２および第３の測定モードの判定結果を表示する表示手段をさらに備えてもよい。
【００２７】
この場合、使用者は、判定手段による第１、第２および第３の測定モードの判定結果を表示手段により容易に視認することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、第１の測定モードにおいては、測定対象物の検出状態が高速で判定される。また、第１の測定モードは、測定対象物の有無の検出または過渡的な変化の検出、すなわち、異物の検出等に有用である。さらに、第１の測定モードにおいては、赤外線エネルギーの温度換算を行う必要がないので、測定対象物の放射率を予め測定する必要がない。それにより、使用者の手間が著しく省ける。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態に係る放射温度計について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態に係る放射温度計のブロック図である。
【００３１】
図１に示すように、本実施の形態に係る放射温度計１００は、ヘッド部１００Ａおよび本体部１００Ｂを備える。なお、図１においては図示していないが、本体部１００Ｂは表示部９４を有する。表示部９４については後述する。
【００３２】
ヘッド部１００Ａおよび本体部１００Ｂは互いにケーブル８０により接続されている。また、本体部１００Ｂはケーブル８１を介して図示しない外部装置に接続される。
【００３３】
図２は、図１のヘッド部１００Ａのブロック図であり、図３は、図１の本体部１００Ｂのブロック図である。
【００３４】
図２に示すように、ヘッド部１００Ａは、サーモパイル１０、プリアンプ基板２０、メイン基板３０、電源基板４０および２つのレーザダイオード６０，７０を備える。
【００３５】
サーモパイル１０は、赤外線受光部１１およびサーミスタ１２を備える。プリアンプ基板２０には、第１の信号増幅部２１および第２の信号増幅部２２が実装される。メイン基板３０には、第３の信号増幅部３１、アナログデジタル変換回路（以下、ＡＤ変換回路と略記する。）３２，３３、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３４、記憶部３５、表示灯３６およびレーザ駆動回路３７が実装される。なお、表示灯３６は、例えば後述の３つの表示灯３６ａ，３６ｂ，３６ｃを含む。
【００３６】
電源基板４０には、電源回路４１、通信回路４２およびレーザ駆動回路４３が実装される。電源基板４０には、電源線および信号線を含むケーブル８０が接続されている。
【００３７】
サーモパイル１０において、赤外線受光部１１は測定対象物から放射される赤外線エネルギーを検出する。サーミスタ１２はサーモパイル１０の内部温度を検出する。
【００３８】
プリアンプ基板２０において、第１の信号増幅部２１は赤外線受光部１１の出力信号を増幅する。第２の信号増幅部２２はサーミスタ１２の出力信号を増幅する。
【００３９】
メイン基板３０において、第３の信号増幅部３１は第１の信号増幅部２１の出力信号を増幅する。ＡＤ変換回路３２は、第１の信号増幅部２１の出力信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をＣＰＵ３４へ与える。
【００４０】
ＡＤ変換回路３３は、第２の信号増幅部２２の出力信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をＣＰＵ３４へ与える。
【００４１】
記憶部３５には、サーモパイル１０に関する情報等が記憶されている。サーモパイル１０に関する情報とは、例えば、赤外線受光部１１のゲインおよびオフセット値、サーミスタ１２のゲインおよびオフセット値、ならびにサーモパイルの測定温度範囲等である。
【００４２】
さらに、記憶部３５には、本体部１００Ｂから送信される測定対象物の放射率、温度換算テーブルおよび後述の検出処理における判定のためのしきい値等が記憶されている。なお、温度換算テーブルとは、複数のデジタル信号に対応した温度値を格納したテーブルである。
【００４３】
ＣＰＵ３４は、ＡＤ変換回路３２から与えられるデジタル信号、ＡＤ変換回路３３から与えられるデジタル信号、ならびに記憶部３５に記憶された測定対象物の放射率、後述の温度換算テーブルおよびしきい値に基づいて後述の検出処理を行う。
【００４４】
本実施の形態では、記憶部３５に複数のしきい値が記憶される。この放射温度計は、複数のしきい値に対応する複数のチャンネルを有する。以下の例では、放射温度計が３チャンネルを有するものとする。また、この放射温度計は、測定モードとして第１、第２および第３のモードを有する。
【００４５】
ＣＰＵ３４は、１または複数のチャンネルに対応する検出処理による検出結果を検出信号としてケーブル８０および本体部１００Ｂの通信回路９２を介して本体部１００ＢのＣＰＵ９３に与えるとともに、チャンネルに対応する検出信号の状態を表示灯３６ａ，３６ｂ，３６ｃの点灯および非点灯によりそれぞれ表示する。
【００４６】
また、ＣＰＵ３４は、ＡＤ変換回路３２の出力信号のレベルに基づいて第３の信号増幅部３１のゲインをフィードバック制御する。
【００４７】
さらに、ＣＰＵ３４は、表示灯３６、レーザ駆動回路３７および電源基板４０のレーザ駆動回路４３の動作を制御する。レーザ駆動回路３７は、ＣＰＵ３４の制御によりレーザダイオード６０を駆動する。
【００４８】
電源基板４０において、電源回路４１は本体部１００Ｂからケーブル８０を通じて与えられる電力をヘッド部１００Ａの各構成部に供給する。
【００４９】
通信回路４２およびレーザ駆動回路４３は、ともにメイン基板３０のＣＰＵ３４と接続されている。
【００５０】
通信回路４２は、上述のように、ケーブル８０を介してＣＰＵ３４と本体部１００Ｂとの間で通信を行う。レーザ駆動回路４３は、ＣＰＵ３４の制御によりレーザダイオード７０を駆動する。レーザダイオード６０，７０から出射されるレーザ光は測定対象物の測定箇所に照射される。
【００５１】
なお、図２において、サーモパイル１０はサーミスタ１２を備えるが、これに限定されず、サーミスタ１２をサーモパイル１０外に設けてもよい。
【００５２】
また、プリアンプ基板２０、メイン基板３０および電源基板４０上の各構成部の設けられる基板上の位置については、図２の例に特に限定されない。
【００５３】
図３に示すように、本体部１００Ｂは、電源回路９１、通信回路９２、ＣＰＵ９３、表示部９４、記憶部９５、外部出力回路９７、アナログ出力回路９８および上記表示部９４に設けられたモード設定キー１０１ｄを備える。
【００５４】
電源回路９１および通信回路９２にはケーブル８０が接続されている。電源回路９１は、電池等の電力供給源を備え、その電力を本体部１００Ｂの各構成部およびヘッド部１００Ａに供給する。通信回路９２は、ケーブル８０を介してＣＰＵ９３とヘッド部１００Ａとの間で通信を行う。
【００５５】
記憶部９５は、使用者により設定された測定対象物の放射率および後述の検出処理における判定のためのしきい値等を記憶する。これらの放射率およびしきい値等は上記のヘッド部１００Ａに送信される。
【００５６】
使用者は、モード設定キー１０１ｄを操作することにより、１または複数のチャンネル（本例では、第１〜第３のチャンネル）に検出処理の測定モードを割り当てることができる。すなわち、使用者は、モード設定キー１０１ｄを操作することにより、一つの測定モードによる検出結果をどのチャンネルに割り当てるかを決定することができる。
【００５７】
ＣＰＵ９３は、本体部１００Ｂの各構成部の動作を制御する。また、ＣＰＵ９３は、ＣＰＵ３４からの検出処理による検出信号を、外部出力回路９７を介してケーブル８１に出力する。
【００５８】
さらに、ＣＰＵ９３は、測定された温度値に対応するアナログ信号をアナログ出力回路９８を介してケーブル８１に出力する。
【００５９】
次に、本実施の形態に係る放射温度計１００のヘッド部１００Ａの概略構造について説明する。
【００６０】
図４は、本実施の形態に係る放射温度計１００のヘッド部１００Ａの一例を示す外観斜視図である。
【００６１】
図４に示すように、ヘッド部１００Ａの各構成部は略直方体形状のヘッドケーシングＫに内蔵される。ヘッドケーシングＫは、上面ＫＵ、下面ＫＤ、前面ＫＦ、背面ＫＢおよび側面ＫＳ１，ＫＳ２を有する。
【００６２】
以下の説明においては、図４の矢印Ｘ，Ｙ，Ｚに示すように、側面ＫＳ１，ＫＳ２に垂直な方向をＸ方向と呼び、前面ＫＦおよび背面ＫＢに垂直な方向をＹ方向と呼び、上面ＫＵおよび下面ＫＤに垂直な方向をＺ方向と呼ぶ。
【００６３】
図４において、ヘッドケーシングＫの前面ＫＦに赤外線集光部ＫＨおよびレーザ出射部Ｋ６０，Ｋ７０が設けられ、上面ＫＵに発光ダイオードからなる表示灯３６が設けられ、背面ＫＢにケーブル接続部ＫＪが設けられている。
【００６４】
表示灯３６ａ，３６ｂ，３６ｃが上面ＫＵにそれぞれ設けられることにより、使用者は表示灯３６ａ，３６ｂ，３６ｃの点灯および非点灯状況を容易に認識することができる。
【００６５】
赤外線集光部ＫＨにおいては、測定対象物から放射される赤外線が取り込まれる。図２のレーザダイオード６０，７０により発生されたレーザ光が、レーザ出射部Ｋ６０，Ｋ７０から測定箇所へ向けて出射される。それにより、使用者は、測定対象物の測定箇所を容易に認識することができる。
【００６６】
ケーブル接続部ＫＪには、ケーブル８０が接続される。このケーブル８０は、上述のように本体部１００Ｂに接続される。
【００６７】
図５は、本体部１００Ｂの表示部９４の一例を示す模式図である。
【００６８】
図５に示すように、表示部９４は、入力部１０２および表示パネル１０３を備える。
【００６９】
表示部９４の入力部１０２は、モード設定キー１０１ｄ、セットキー１０１ｅ、上キー１０１ｆおよび下キー１０１ｇを含む。
【００７０】
また、表示パネル１０３は、出力表示灯１０１ａおよび７セグメントＬＥＤ１０１ｂ，１０１ｃを含む。
【００７１】
セットキー１０１ｅは、例えば各種操作の確定を行う場合等に用いられる。また、使用者は、モード設定キー１０１ｄ、上キー１０１ｆおよび下キー１０１ｇをそれぞれ操作することにより、測定対象物の放射率およびしきい値等を設定することができる。
【００７２】
出力表示灯１０１ａは、第１〜第３のチャンネルに対応する検出信号の状態を点灯および非点灯によりそれぞれ表示する。
【００７３】
７セグメントＬＥＤ１０１ｂは、例えば赤外量等を表示する。７セグメントＬＥＤ１０１ｃは、例えば後述のティーチング処理により算出されたしきい値等を表示する。
【００７４】
次に、本実施の形態に係る放射温度計を用いた測定対象物の検出処理についてフローチャートを参照しながら説明する。
【００７５】
図６は、ＣＰＵ３４の検出処理を示すフローチャートである。
【００７６】
図６に示すように、最初に、ＣＰＵ３４は、ＡＤ変換回路３２およびＡＤ変換回路３３から、測定対象物に対応するデジタル信号（以下、測定対象物の赤外量と呼ぶ）およびサーミスタ１２に対応するデジタル信号をそれぞれ取得する（ステップＳ１）。
【００７７】
ここで、ＣＰＵ３４は、サーミスタ１２に対応するデジタル信号を取り込むと、記憶部３５に記憶されている温度換算テーブルに基づいて、このサーミスタ１２に対応するデジタル信号を温度値に換算する。そして、ＣＰＵ３４は、換算された温度値を、この温度値に相当する赤外量のデジタル信号（以下、内部温度の赤外量と呼ぶ）に換算する。なお、換算された内部温度の赤外量は、記憶部３５に記憶される。
【００７８】
次に、ＣＰＵ３４は、チャンネルに割り当てられた測定モードの確認を行う（ステップＳ２）。
【００７９】
続いて、ＣＰＵ３４は、使用者により設定された測定モードが第１のモードであるか否かを判別する（ステップＳ３）。設定された測定モードが第１のモードである場合、ＣＰＵ３４は、比較処理を行う（ステップＳ４）。
【００８０】
ステップＳ４の比較処理においては、ＣＰＵ３４は、上記測定対象物の赤外量が後述のティーチング処理により予め算出されたしきい値よりも大きいか否かを比較する。
【００８１】
次に、ＣＰＵ３４は、ステップＳ４の比較結果を検出信号として出力する（ステップＳ５）。例えば、上記測定対象物の赤外量が後述のティーチング処理により予め算出されたしきい値よりも大きい場合には、この検出信号がハイレベル（例えばオン状態）となり、上記測定対象物の赤外量がしきい値よりも小さい場合には、この検出信号がローレベル（例えばオフ状態）となる。
【００８２】
次いで、ＣＰＵ３４は、次のチャンネルがあるか否かを判別する（ステップＳ６）。次のチャンネルがない場合、ＣＰＵ３４は、検出処理を終了する。次のチャンネルがある場合、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２の処理に戻る。
【００８３】
上記ステップＳ３において、設定された測定モードが第１のモードでない場合、ＣＰＵ３４は、赤外量の補正を行う（ステップＳ７）。この場合、ＣＰＵ３４は、上記測定対象物の赤外量から内部温度の赤外量を減算する。以下、この減算値を補正後の赤外量と呼ぶ。
【００８４】
続いて、ＣＰＵ３４は、設定された測定モードが第２のモードであるか否かを判別する（ステップＳ８）。設定された測定モードが第２のモードである場合、ＣＰＵ３４は、比較処理を行う（ステップＳ９）。
【００８５】
ステップＳ９の比較処理においては、ＣＰＵ３４は、上記補正後の赤外量が後述のティーチング処理により予め算出されたしきい値よりも大きいか否かを比較する。
【００８６】
次に、ＣＰＵ３４は、ステップＳ９の比較結果を検出信号として出力する（ステップＳ１０）。例えば、上記補正後の赤外量が後述のティーチング処理により予め算出されたしきい値よりも大きい場合には、この検出信号がハイレベル（例えばオン状態）となり、上記補正後の赤外量がしきい値よりも小さい場合には、この検出信号がローレベル（例えばオフ状態）となる。その後、ＣＰＵ３４は、ステップＳ６の処理に進む。
【００８７】
上記ステップＳ８において、設定された測定モードが第２のモードでない場合すなわち、設定された測定モードが第３のモードである場合、ＣＰＵ３４は、補正後の赤外量の温度換算を行う（ステップＳ１１）。
【００８８】
この場合、ＣＰＵ３４は、補正後の赤外量に対して、記憶部３５に記憶される測定対象物の放射率を乗算する。そして、ＣＰＵ３４は、記憶部３５に記憶される温度換算テーブルに基づいて、上記乗算結果を温度値に換算する。
【００８９】
続いて、ＣＰＵ３４は、比較処理を行う（ステップＳ１２）。このステップＳ１２の比較処理においては、ＣＰＵ３４は、上記温度値が後述のティーチング処理により予め算出されたしきい値よりも大きいか否かを比較する。
【００９０】
次に、ＣＰＵ３４は、ステップＳ１２の比較結果を検出信号として出力する（ステップＳ１３）。例えば、上記温度値が後述のティーチング処理により予め算出されたしきい値よりも大きい場合には、この検出信号がハイレベル（例えばオン状態）となり、上記温度値がしきい値よりも小さい場合には、この検出信号がローレベル（例えばオフ状態）となる。その後、ＣＰＵ３４は、ステップＳ６の処理に進む。
【００９１】
ここで、例えば第１〜第３のチャンネルの検出処理を、この順に行う場合について説明する。
【００９２】
例えば、使用者により第１のチャンネルに第３のモードが割り当てられている場合には、ＣＰＵ３４は、上記ステップＳ１〜Ｓ３，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ１１〜Ｓ１３，Ｓ６の処理を順に行う。
【００９３】
次に、第２のチャンネルに第２のモードが割り当てられている場合には、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ８〜Ｓ１０，Ｓ６の処理を順に行う。なお、ステップＳ７の処理は、第１のチャンネルの処理時に行っているので再び行うことはない。これは、第１のチャンネルの処理時にステップＳ７において算出された補正後の赤外量が記憶部３５に記憶されているためである。
【００９４】
最後に、第３のチャンネルに第１のモードが割り当てられている場合には、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２〜Ｓ６の処理を順に行う。
【００９５】
このように、第１〜第３のチャンネルに異なる測定モードがそれぞれ割り当てられてもよいし、これに限定されず、第１〜第３のチャンネルに同じ測定モードがそれぞれ割り当てられてもよい。この場合、図６の比較処理においては、第１〜第３の検出処理には、それぞれ異なるしきい値を設定することができる。
【００９６】
図７は、ＣＰＵ３４によるティーチング処理を示すフローチャートである。
【００９７】
ティーチング処理とは、上述した検出処理に用いられる各しきい値を予め決定するための処理である。また、以下に述べるティーチング処理については、第１のモードに用いるしきい値を算出する場合について説明するが、測定モードが第２および第３のモードにおけるしきい値も同様に算出される。
【００９８】
図７に示すように、最初に、ＣＰＵ３４は、赤外量の最大値および最小値をそれぞれ予め定められた値に初期化する（ステップＳ５１）。例えば、最大値を０に設定し、最小値を１００に設定する。
【００９９】
次に、ＣＰＵ３４は、測定対象物の赤外量の取り込みを行う（ステップＳ５２）。
【０１００】
続いて、ＣＰＵ３４は、取り込まれた赤外量が最大値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ５３）。取り込まれた赤外量が最大値よりも大きい場合、ＣＰＵ３４は、取り込まれた赤外量を新たな最大値とする（ステップＳ５４）。
【０１０１】
ステップＳ５３において取り込まれた赤外量が最大値以下の場合、ＣＰＵ３４は、取り込まれた赤外量が最小値よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ５５）。取り込まれた赤外量が最小値よりも小さい場合、ＣＰＵ３４は、取り込まれた赤外量を新たな最小値とする（ステップＳ５６）。
【０１０２】
ステップＳ５５において取り込まれた赤外量が最小値以上の場合およびステップＳ５６の処理の後、ＣＰＵ３４は、ステップＳ５７の処理に進む。
【０１０３】
その後、ＣＰＵ３４は、赤外量のサンプリングを所定回数繰り返したか否かを判別する（ステップＳ５７）。
【０１０４】
ステップＳ５７において赤外量のサンプリングを所定回数繰り返していない場合、ＣＰＵ３４は、ステップＳ５２の処理に戻り、ステップＳ５２〜Ｓ５７の処理を繰り返す。
【０１０５】
赤外量のサンプリングを所定回数繰り返した場合、ＣＰＵ３４は、赤外量のしきい値を算出する（ステップＳ５８）。なお、赤外量のしきい値は、（最大値＋最小値）／２により算出される。
【０１０６】
このように、検出処理において、各測定モードで用いられるしきい値を設定することにより、このしきい値に基づいて測定対象物の出力状態が容易に判断される。
【０１０７】
本実施の形態においては、使用者は、１または複数のチャンネルに検出処理の測定モードを選択的に割り当てることができる。それにより、用途に応じて測定モードを変更することができる。
【０１０８】
特に、第１のモードでは、図６におけるステップＳ７の赤外量の補正およびステップＳ１１の赤外量の温度換算の処理を行う必要がないので、高速で検出信号を出力することが可能である。
【０１０９】
第２のモードでは、サーモパイル１０により測定された測定対象物の赤外量を内部温度の赤外量に基づいて補正することにより、測定対象物の正確な赤外量を得ることができる。
【０１１０】
また、第１および第２のモードは、測定対象物の赤外量およびしきい値に基づいて測定対象物の有無の検出または過渡的な変化の検出を行う場合に適している。これは、測定対象物の有無の検出または過渡的な変化の検出の場合には、測定対象物の赤外量の変化のみを判別すれば足り、測定対象物の正確な温度は必ずしも必要ないからである。したがって、第１および第２のモードは、異物の検出等に有用である。
【０１１１】
また、第１および第２のモードを用いる場合には、測定対象物の放射率を予め測定する必要がないので、使用者の手間が省ける。
【０１１２】
第３のモードは、測定対象物の温度の変化を検出する場合に有用である。すなわち、第３のモードは、測定対象物の温度管理に適している。
【０１１３】
なお、絶対温度は赤外量の４乗に比例する。そのため、常温付近と高温（例えば５００℃程度）付近とでは赤外量に対する温度の変化率が大きく異なる。したがって、しきい値との比率による検出処理を行う場合には、赤外量を用いる方がしきい値に対する検出された赤外量の余裕度を正確に認識することができる。
【０１１４】
（請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応）
本実施の形態においては、サーモパイル１０および赤外線受光部１１が赤外線検出手段に相当し、モード設定キー１０１ｄ、上キー１０１ｆ、下キー１０１ｇおよび記憶部３５が第１および第２の設定手段に相当し、ＣＰＵ３４が判定手段および補正手段に相当し、サーミスタ１２が温度検出手段に相当し、ＣＰＵ３４および記憶部３５が第１および第２の換算手段に相当し、記憶部３５が記憶手段に相当し、モード設定キー１０１ｄが選択手段に相当し、表示灯３６が表示手段に相当する。
【０１１５】
（他の実施の形態）
なお、上記実施の形態では、ヘッド部１００ＡのＣＰＵ３４が記憶部３５に記憶されている種々の情報に基づき検出処理を行うこととしているが、これに限定されるものではなく、本体部１００ＢのＣＰＵ９３が記憶部９５に記憶されている種々の情報に基づき検出処理を行ってもよい。
【０１１６】
また、検出処理および各種制御動作を行う制御手段は、ヘッド部１００ＡのＣＰＵ３４および本体部１００ＢのＣＰＵ９３のうちどちらか１つでもよい。
【０１１７】
また、上記実施の形態では、３つのしきい値に対する第１〜第３のチャンネルを設けているが、これに限定されず、例えば１つまたは２つのチャンネルを設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、物体から放射される赤外線エネルギーに基づいて物体の温度変化等を検出することに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る放射温度計のブロック図である。
【図２】図１のヘッド部のブロック図である。
【図３】図１の本体部のブロック図である。
【図４】本実施の形態に係る放射温度計のヘッド部の一例を示す外観斜視図である。
【図５】本体部の表示部の一例を示す模式図である。
【図６】ＣＰＵの検出処理を示すフローチャートである。
【図７】ＣＰＵによるティーチング処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２０】
１０ サーモパイル
１１ 赤外線受光部
１２ サーミスタ
３４，９３ ＣＰＵ
３５，９５ 記憶部
３６，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 表示灯
９４ 表示部
１００ 放射温度計
１００Ａ ヘッド部
１００Ｂ 本体部
１０１ａ 出力表示灯
１０１ｂ，１０１ｃ ７セグメントＬＥＤ
１０１ｄ モード設定キー
１０１ｅ セットキー
１０１ｆ 上キー
１０１ｇ 下キー
１０２ 入力部
１０３ 表示パネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物からの赤外線エネルギーを検出する赤外線検出手段と、
前記測定対象物の検出のための赤外量のしきい値を設定する第１の設定手段と、
前記赤外線検出手段により検出された赤外線エネルギーおよび前記第１の設定手段により設定された赤外量のしきい値に基づいて前記測定対象物の検出状態を判定する第１の測定モードを有する判定手段とを備えたことを特徴とする放射温度計。
【請求項２】
前記赤外線検出手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度を赤外線エネルギーに換算する第１の換算手段と、
前記第１の換算手段による換算結果に基づいて前記赤外線検出手段により検出された赤外線エネルギーを補正する補正手段とをさらに備え、
前記判定手段は、前記補正手段による補正結果および前記赤外量のしきい値に基づいて前記測定対象物の検出状態を判定する第２の測定モードをさらに有す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】
前記測定対象物の放射率を記憶する記憶手段と、
前記補正手段による前記補正結果を前記記憶手段に記憶された放射率を用いて温度に換算する第２の換算手段と、
前記測定対象物の検出のための温度のしきい値を設定する第２の設定手段とをさらに備え、
前記判定手段は、前記第２の換算手段による換算結果および前記第２の設定手段により設定された温度のしきい値に基づいて前記測定対象物の検出状態を判定する第３の測定モードをさらに有することを特徴とする請求項２記載の放射温度計。
【請求項４】
前記判定手段による第１、第２および第３の測定モードのうちいずれかを選択する選択手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の放射温度計。
【請求項５】
前記判定手段は、複数のしきい値を用いた複数の判定処理を行い、
前記選択手段は、前記判定手段による前記複数の判定処理に前記第１、第２および第３の測定モードのいずれかを選択することを特徴とする請求項３または４記載の放射温度計。
【請求項６】
前記判定手段による前記第１、第２および第３の測定モードの判定結果を表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の放射温度計。
【請求項１】
測定対象物からの赤外線エネルギーを検出する赤外線検出手段と、
前記測定対象物の検出のための赤外量のしきい値を設定する第１の設定手段と、
前記赤外線検出手段により検出された赤外線エネルギーおよび前記第１の設定手段により設定された赤外量のしきい値に基づいて前記測定対象物の検出状態を判定する第１の測定モードを有する判定手段とを備えたことを特徴とする放射温度計。
【請求項２】
前記赤外線検出手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度を赤外線エネルギーに換算する第１の換算手段と、
前記第１の換算手段による換算結果に基づいて前記赤外線検出手段により検出された赤外線エネルギーを補正する補正手段とをさらに備え、
前記判定手段は、前記補正手段による補正結果および前記赤外量のしきい値に基づいて前記測定対象物の検出状態を判定する第２の測定モードをさらに有す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】
前記測定対象物の放射率を記憶する記憶手段と、
前記補正手段による前記補正結果を前記記憶手段に記憶された放射率を用いて温度に換算する第２の換算手段と、
前記測定対象物の検出のための温度のしきい値を設定する第２の設定手段とをさらに備え、
前記判定手段は、前記第２の換算手段による換算結果および前記第２の設定手段により設定された温度のしきい値に基づいて前記測定対象物の検出状態を判定する第３の測定モードをさらに有することを特徴とする請求項２記載の放射温度計。
【請求項４】
前記判定手段による第１、第２および第３の測定モードのうちいずれかを選択する選択手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の放射温度計。
【請求項５】
前記判定手段は、複数のしきい値を用いた複数の判定処理を行い、
前記選択手段は、前記判定手段による前記複数の判定処理に前記第１、第２および第３の測定モードのいずれかを選択することを特徴とする請求項３または４記載の放射温度計。
【請求項６】
前記判定手段による前記第１、第２および第３の測定モードの判定結果を表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の放射温度計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１８９３６９（Ｐ２００６−１８９３６９Ａ）
【公開日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５５５（Ｐ２００５−２５５５）
【出願日】平成１７年１月７日（２００５．１．７）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月７日（２００５．１．７）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]