[go: up one dir, main page]

JP2017003324A - Radiation thermometer - Google Patents

Radiation thermometer Download PDF

Info

Publication number
JP2017003324A
JP2017003324A JP2015115107A JP2015115107A JP2017003324A JP 2017003324 A JP2017003324 A JP 2017003324A JP 2015115107 A JP2015115107 A JP 2015115107A JP 2015115107 A JP2015115107 A JP 2015115107A JP 2017003324 A JP2017003324 A JP 2017003324A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
radiation
probe
generating material
radiation thermometer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015115107A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
亮二 平岡
Ryoji Hiraoka
亮二 平岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2015115107A priority Critical patent/JP2017003324A/en
Publication of JP2017003324A publication Critical patent/JP2017003324A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

【課題】局所位置の温度を高速で計測可能な放射温度計を提供する。【解決手段】対象物に配置されるプローブ10と、光検出部20と、プローブ10と光検出部20との間に配置される光伝送路30と、光検出部20で検出された光強度に基づいて対象物の温度を算出する制御部40とを備える放射温度計1であって、プローブ10は、外部から内部に入射する所定波長以下の光の所定割合以上を遮蔽する構造となっており、かつ、加温されることにより放射光を放射する放射光発生物質部品12と、放射光発生物質部品12からの放射光を光検出部20に導く光伝送路30の一端部が配置される保持部11とを備えた構成とする。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation thermometer capable of measuring a temperature at a local position at high speed. SOLUTION: A probe 10 arranged on an object, a light detection unit 20, an optical transmission path 30 arranged between the probe 10 and the light detection unit 20, and a light intensity detected by the light detection unit 20. A radiant thermometer 1 including a control unit 40 that calculates the temperature of an object based on the above, and the probe 10 has a structure that shields a predetermined ratio or more of light having a predetermined wavelength or less incident on the inside from the outside. A radiation generating material component 12 that emits radiated light by being heated and one end of an optical transmission path 30 that guides the radiated light from the radiating light generating material component 12 to the light detection unit 20 are arranged. It is configured to include a holding portion 11. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、例えば温度を計測する放射温度計に関し、特に半導体製造装置における真空領域中や煙道中や燃焼プロセス中や内燃機関(エンジン)における取付位置や局所位置の温度を計測する放射温度計に関する。   The present invention relates to a radiation thermometer that measures temperature, for example, and more particularly to a radiation thermometer that measures the temperature at a mounting position or a local position in a vacuum region, a flue, a combustion process, or an internal combustion engine (engine) in a semiconductor manufacturing apparatus. .

近年、エンジン(内燃機関)の燃焼室のように、高温で作動する対象物の温度を計測することが求められてきている。   In recent years, it has been required to measure the temperature of an object that operates at a high temperature, such as a combustion chamber of an engine (internal combustion engine).

ここで、図4は、エンジンの一例を示す概略構成図である。なお、地面に水平な一方向をX方向、地面に水平でX方向と垂直な方向をY方向とし、X方向とY方向とに垂直な方向をZ方向とする。
エンジン50は、例えばアルミニウム製のシリンダ(筒)51と、シリンダ51内でZ方向と−Z方向とに摺動可能なピストン52と、コンロッド53を介してピストン52と連結されるクランクシャフト(図示略)と、ECU60とを備える。
Here, FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an engine. One direction horizontal to the ground is defined as an X direction, a direction horizontal to the ground and perpendicular to the X direction is defined as a Y direction, and a direction perpendicular to the X direction and the Y direction is defined as a Z direction.
The engine 50 includes, for example, an aluminum cylinder (cylinder) 51, a piston 52 slidable in the Z direction and the −Z direction in the cylinder 51, and a crankshaft (illustrated) connected to the piston 52 via a connecting rod 53. And an ECU 60.

吸気ポートと排気ポートとは、シリンダ51のヘッドに形成され、燃焼室に対しては、吸気ポートと排気ポートとが連通する。吸気ポートは、吸気通路54に接続され、吸気ポートと燃焼室との間には吸気ポートの燃焼室に対する開閉を行う吸気バルブ56が設けられている。また、排気ポートは、排気通路55に接続され、排気ポートと燃焼室との間には、排気ポートの燃焼室に対する開閉を行う排気バルブ57が設けられている。
また、図示は省略するが、燃焼室には、燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタや、燃焼室内の混合気に点火するための点火プラグ等が設けられる。
The intake port and the exhaust port are formed in the head of the cylinder 51, and the intake port and the exhaust port communicate with the combustion chamber. The intake port is connected to the intake passage 54, and an intake valve 56 for opening and closing the intake port with respect to the combustion chamber is provided between the intake port and the combustion chamber. The exhaust port is connected to the exhaust passage 55, and an exhaust valve 57 for opening and closing the exhaust port with respect to the combustion chamber is provided between the exhaust port and the combustion chamber.
Although not shown, the combustion chamber is provided with an injector for injecting fuel into the combustion chamber, an ignition plug for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber, and the like.

ECU60は、クランクシャフト近傍に設けられ、クランク位置やクランク角速度の検出を行う回転センサ等の各種センサからの情報が計測情報として入力され、エンジン50の燃料噴射量や点火時期等の制御を行う。   The ECU 60 is provided in the vicinity of the crankshaft and receives information from various sensors such as a rotation sensor that detects the crank position and crank angular velocity as measurement information, and controls the fuel injection amount and ignition timing of the engine 50.

このようなエンジン50によれば、ピストン52の下降とともに、吸気通路54からの吸気ガスが吸気バルブ56を介して燃焼室に吸入される吸気工程が行われる。吸気工程の後、吸気バルブ56が閉じ、下死点に達したピストン52の上昇により、吸入空気に燃料が噴射された混合気が燃焼室において圧縮される圧縮工程が行われる。ピストン52が上死点近くまで上昇すると、所定のタイミングでの混合気に対する点火によって燃焼工程が行われる。そして、燃焼の圧力によって下降したピストン52が、再度上昇する際に排気バルブ57が開かれ、燃焼室内の燃焼ガスが排気バルブ57を介して排気ガスとして排気通路55に排出される排気工程が行われる。これら吸気工程と圧縮工程と燃焼工程と排気工程との4つの一連の工程が1回のサイクルとなる。   According to such an engine 50, an intake process is performed in which intake gas from the intake passage 54 is drawn into the combustion chamber via the intake valve 56 as the piston 52 descends. After the intake process, the intake valve 56 is closed, and a compression process is performed in which the air-fuel mixture in which fuel is injected into the intake air is compressed in the combustion chamber by the rise of the piston 52 that has reached bottom dead center. When the piston 52 rises to near the top dead center, a combustion process is performed by ignition of the air-fuel mixture at a predetermined timing. Then, when the piston 52 lowered by the combustion pressure rises again, the exhaust valve 57 is opened, and an exhaust process is performed in which the combustion gas in the combustion chamber is discharged as exhaust gas through the exhaust valve 57 to the exhaust passage 55. Is called. A series of four processes including the intake process, the compression process, the combustion process, and the exhaust process constitute one cycle.

このようなエンジン50の温度を計測するために、例えば熱電対が用いられている。しかし、燃焼サイクル中の燃焼室内の温度や圧力は高速かつダイナミックに変化するため、φ数十μmの小形化した熱電対でも応答速度が数msec〜数十msecとなり、6000r/mのエンジン50では温度を詳細に計測することができなかった。つまり、6000r/mのエンジン50において1.8°C.A.ごとの温度を計測するためには、0.05msecの応答速度が必要となる。   In order to measure the temperature of such an engine 50, for example, a thermocouple is used. However, since the temperature and pressure in the combustion chamber during the combustion cycle change dynamically at high speed, the response speed is several msec to several tens msec even with a thermocouple having a small diameter of several tens of μm. The temperature could not be measured in detail. That is, 1.8 ° C. in an engine 50 of 6000 r / m. A. In order to measure each temperature, a response speed of 0.05 msec is required.

一方、高温で作動する対象物の温度を高速(0.05msec)で計測することができる光学的温度センサとして、対象物の放射光を検出して対象物の温度を計測する放射温度計や2色光センサが開示されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
図5は、従来の放射温度計に係るプローブの一例を示す一部断面概略構成図である。放射温度計(波長分布型の2色温度計)101は、プローブ110と、光検出部120と、プローブ110と光検出部120との間に配置された光ファイバ(光伝送路)30と、マイコンやPCで構成される制御部140とを備える。
On the other hand, as an optical temperature sensor that can measure the temperature of an object that operates at a high temperature at high speed (0.05 msec), a radiation thermometer that detects the temperature of the object by detecting the emitted light of the object or 2 Color light sensors are disclosed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
FIG. 5 is a partial cross-sectional schematic configuration diagram showing an example of a probe related to a conventional radiation thermometer. A radiation thermometer (wavelength distribution type two-color thermometer) 101 includes a probe 110, a light detection unit 120, an optical fiber (optical transmission line) 30 disposed between the probe 110 and the light detection unit 120, and And a control unit 140 including a microcomputer and a PC.

プローブ110は、光を透過しないSUS製の円筒形状の筐体11を備える。そして、円筒形状の筐体11の一端部に、略円板形状のサファイア窓(透明部品)112がガスケットやOリングやロウ付け等の封止構造を介して接合されるとともに、円筒形状の筐体11の他端部(保持部)に、光ファイバ30の一端部が取り付けられている。   The probe 110 includes a cylindrical housing 11 made of SUS that does not transmit light. A substantially disk-shaped sapphire window (transparent part) 112 is joined to one end of the cylindrical housing 11 via a sealing structure such as a gasket, an O-ring, or brazing, and the cylindrical housing. One end portion of the optical fiber 30 is attached to the other end portion (holding portion) of the body 11.

このようなプローブ110は、例えば、測定者等によってシリンダ51の側壁等に貫通孔(ネジ穴)が形成され、その貫通孔にX方向に挿入されて取り付けられる。これにより、−X方向へ放射された放射光がサファイア窓112から筐体11内に導かれ、筐体11の内部に導かれた放射光が光ファイバ30内に入射する。   For example, such a probe 110 has a through hole (screw hole) formed on the side wall of the cylinder 51 by a measurer or the like, and is inserted into the through hole in the X direction and attached. Thereby, the radiated light radiated in the −X direction is guided from the sapphire window 112 into the housing 11, and the radiated light guided into the housing 11 enters the optical fiber 30.

光ファイバ30は、例えば直径0.2mm、長さ1m〜10mの管状であり、光を軸方向に伝達することができ、一端部から入射した光が、内部を通過して他端部から出射するようになっている。   The optical fiber 30 is, for example, a tube having a diameter of 0.2 mm and a length of 1 m to 10 m. The optical fiber 30 can transmit light in the axial direction, and light incident from one end passes through the inside and exits from the other end. It is supposed to be.

光検出部120は、例えば光強度Iを電気信号に変換するフォトダイオード(光検出器)21と、分光器122とを備える。分光器122は、直方体の筐体122aを備え、筐体122aの内部には回折光学素子122bが配置され、筐体122aの側壁には、光ファイバ30の他端部が取り付けられている。このような光検出部120では、制御部140によって回折光学素子122bが制御されることで、光ファイバ30内を通過した波長領域(λ〜Λ〜Λ〜λ)の放射光の内の波長Λ、Λの光がフォトダイオード21にそれぞれ導かれ、フォトダイオード21は波長Λ、Λの光の強度I、Iをそれぞれ受光する。 The light detection unit 120 includes, for example, a photodiode (light detector) 21 that converts the light intensity I into an electric signal, and a spectroscope 122. The spectroscope 122 includes a rectangular parallelepiped housing 122a, a diffractive optical element 122b is disposed inside the housing 122a, and the other end of the optical fiber 30 is attached to a side wall of the housing 122a. In such a light detection unit 120, the diffractive optical element 122b is controlled by the control unit 140, so that the radiated light in the wavelength region (λ 1 to Λ 1 to Λ 2 to λ 2 ) that has passed through the optical fiber 30 is transmitted. wavelength lambda 1 of the inner, lambda 2 of light is respectively guided to the photodiode 21, the photodiode 21 receives the wavelength lambda 1, lambda 2 of the light intensity I 1, I 2, respectively.

制御部140は、マイコンやPCで構成されており、制御部140が処理する機能をブロック化して説明すると、フォトダイオード21から電気信号(光強度I)を取得する取得部40aと、第一波長Λの光強度Iと第二波長Λの光強度Iとを用いた二色法によって温度を所定時間間隔(例えば0.05msec)で算出する算出部140bとを有する。 The control unit 140 is composed of a microcomputer and a PC. The function processed by the control unit 140 will be described as a block. The acquisition unit 40a that acquires an electrical signal (light intensity I) from the photodiode 21, and the first wavelength and a calculation unit 140b for calculating the temperature at predetermined time intervals (e.g., 0.05 msec) lambda 1 of the light intensity I 1 and the second wavelength lambda dichroism using 2 of the light intensity I 2.

特開2010−139349号公報JP 2010-139349 A 特開平8−226854号公報JP-A-8-226854

上述したようなプローブ110では、サファイア窓112の視野に入る放射光が光ファイバ30内に入射する。具体的には、ディーゼルエンジンの場合は、発生するスス粒子からの放射光が光ファイバ30内に入射し、ガソリンエンジンの場合は、ダミー粒子からの放射光が光ファイバ30内に入射する。そのため、上述したような放射温度計101では、プローブ110の−X方向の領域に存在する気体(全粒子)の平均温度が算出されることから、エンジン50における局所位置の温度を計測することができないという問題点があった。
そこで、本発明は、局所位置の温度を高速で計測可能な放射温度計を提供することを目的とする。
In the probe 110 as described above, the radiated light entering the field of view of the sapphire window 112 enters the optical fiber 30. Specifically, in the case of a diesel engine, emitted light from generated soot particles enters the optical fiber 30, and in the case of a gasoline engine, emitted light from dummy particles enters the optical fiber 30. Therefore, in the radiation thermometer 101 as described above, the average temperature of the gas (all particles) existing in the −X direction region of the probe 110 is calculated. Therefore, the temperature at the local position in the engine 50 can be measured. There was a problem that it was not possible.
Therefore, an object of the present invention is to provide a radiation thermometer capable of measuring the temperature at a local position at high speed.

本件発明者は、上記課題を解決するために、局所位置の温度を高速で計測することができる放射温度計について鋭意検討を行った。そこで、スス粒子やダミー粒子等からの放射光(燃焼発光)を検出するのではなく、燃焼室内部からの燃焼発光を透過しない構造のプローブとし、さらに、放射率が高い放射光発生物質部品をプローブに取り付けることや、放射光発生物質でプローブを形成することを見出し、そのプローブを所望位置に取り付けることにした。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has intensively studied a radiation thermometer that can measure the temperature at a local position at a high speed. Therefore, instead of detecting the emitted light (combustion light emission) from soot particles, dummy particles, etc., use a probe with a structure that does not transmit the combustion light emission from the inside of the combustion chamber, and use a synchrotron radiation generating material component with a high emissivity. It was found that the probe was attached to the probe, or that the probe was formed of a synchrotron radiation-generating substance, and the probe was attached at a desired position.

すなわち、本発明の放射温度計は、対象物に配置されるためのプローブと、光検出部と、前記プローブと前記光検出部との間に配置された光伝送路と、前記光検出部で検出された光強度に基づいて、前記対象物の温度を算出する制御部とを備える放射温度計であって、前記プローブは、外部から内部に入射する所定波長以下の光の所定割合以上を遮蔽する構造となっており、かつ、加温されることにより放射光を放射する放射光発生物質部品と、前記放射光発生物質部品からの放射光を前記光検出部に導く前記光伝送路の一端部が配置される保持部とを備えるようにしている。   That is, the radiation thermometer according to the present invention includes a probe arranged on an object, a light detection unit, an optical transmission path arranged between the probe and the light detection unit, and the light detection unit. A radiation thermometer including a controller that calculates the temperature of the object based on the detected light intensity, wherein the probe shields a predetermined ratio or more of light having a predetermined wavelength or less incident from the outside to the inside; A synchrotron radiation generating material component that emits synchrotron radiation when heated, and one end of the optical transmission path that guides the synchrotron radiation from the synchrotron radiation generating material component to the photodetection unit And a holding part in which the part is arranged.

ここで、「所定波長」とは、検出された光強度から対象物の温度を精度よく算出するために、放射光発生物質の種類(放射光発生物質から放射される光強度分布)によって決められる任意の波長である。
また、「所定割合」とは、燃焼室等の内部からの燃焼発光がノイズとならないようにして、検出された光強度から対象物の温度を精度よく算出するために、放射光発生物質の種類(放射光発生物質から放射される光強度の大きさ)によって決められる任意の割合である。
Here, the “predetermined wavelength” is determined by the type of the radiation generating material (light intensity distribution emitted from the radiation generating material) in order to accurately calculate the temperature of the object from the detected light intensity. Any wavelength.
In addition, “predetermined ratio” means the kind of synchrotron radiation generating substance in order to accurately calculate the temperature of the object from the detected light intensity so that the combustion luminescence from the inside of the combustion chamber or the like does not become noise. It is an arbitrary ratio determined by (the magnitude of the light intensity emitted from the synchrotron radiation generating material).

以上のように、本発明の放射温度計によれば、プローブに備えられた放射光発生物質部品からの放射光の強度から温度を算出するので、プローブを所望位置に配置すれば、その取付位置や局所位置の温度を高速で計測することができる。   As described above, according to the radiation thermometer of the present invention, the temperature is calculated from the intensity of the radiated light from the radiated light generating material component provided in the probe. And the temperature at the local position can be measured at high speed.

(他の課題を解決するための手段及び効果)
また、上記の発明では、前記所定波長は、15μmであり、前記所定割合は、95%であるようにしてもよい。
また、上記の発明では、前記プローブは、前記対象物に取り付けられるための筒状の筐体を備え、前記筐体及び前記放射光発生物質部品は、外部から内部に入射する所定波長以下の光の所定割合以上を遮蔽する材料で形成されており、前記筐体の先端部に、前記放射光発生物質部品が配置されるとともに、前記筐体の後端部に、前記保持部が配置されているようにしてもよい。
(Means and effects for solving other problems)
In the invention described above, the predetermined wavelength may be 15 μm, and the predetermined ratio may be 95%.
In the above invention, the probe includes a cylindrical casing to be attached to the object, and the casing and the emitted light generating material component are light having a predetermined wavelength or less incident from the outside to the inside. Is formed of a material that shields a predetermined ratio or more, and the emitted light generating substance component is disposed at the front end of the housing, and the holding portion is disposed at the rear end of the housing. You may make it.

また、上記の発明では、前記放射光発生物質部品は、アルミナセラミックス製の板状体であるか、或いは、前記放射光発生物質部品は、所定波長以下の光を透過する透明部品上に塗布された黒体塗料膜であるようにしてもよい。
また、上記の発明では、前記プローブは、前記対象物に取り付けられるための筒状の筐体を備え、前記筐体は、外部から内部に入射する所定波長以下の光の所定割合以上を遮蔽する材料で形成されており、前記筐体の先端部に、前記放射光発生物質部品が配置されるとともに、前記筐体の後端部に、前記保持部が配置されており、前記放射光発生物質部品の前方に、外部から内部に入射する所定波長以下の光の所定割合以上を遮蔽する遮蔽部品が配置されているようにしてもよい。
In the above invention, the synchrotron radiation generating material component is a plate made of alumina ceramics, or the synchrotron radiation generating material component is coated on a transparent component that transmits light of a predetermined wavelength or less. Alternatively, a black body paint film may be used.
Further, in the above invention, the probe includes a cylindrical housing for attaching to the object, and the housing shields a predetermined ratio or more of light having a predetermined wavelength or less incident from the outside to the inside. The synchrotron radiation generating material component is formed at the front end of the casing, and the holding section is positioned at the rear end of the casing. A shielding component that shields a predetermined ratio or more of light having a predetermined wavelength or less incident on the inside from the outside may be arranged in front of the component.

また、上記の発明では、前記放射光発生物質部品は、前記対象物に取り付けられるための前面を有する筒状体であり、前記放射光発生物質部品は、外部から内部に入射する所定波長以下の光の所定割合以上を遮蔽する材料で形成されており、前記筒状体の後端部に、前記保持部が配置されているようにしてもよい。   In the above invention, the synchrotron radiation generating material component is a cylindrical body having a front surface to be attached to the object, and the synchrotron radiation generating material component has a predetermined wavelength or less incident from the outside to the inside. It may be made of a material that shields a predetermined proportion or more of light, and the holding portion may be arranged at the rear end portion of the cylindrical body.

上記した本発明の放射温度計によれば、不純物(塵埃、粒子等)が発生するような対象物であっても、放射光発生物質部品と光伝送路との間において放射光を遮断する不純物の流入を完璧に防止することができる。   According to the above-described radiation thermometer of the present invention, even if the object is such that impurities (dust, particles, etc.) are generated, the impurity that blocks the radiated light between the radiant light generating material component and the optical transmission line Can be prevented completely.

また、上記の発明では、前記放射光発生物質部品の厚さは、10μm以下であるようにしてもよい。
そして、上記の発明において、前記光伝送路は、光ファイバ又は空間であるようにしてもよい。
Moreover, in said invention, you may make it the thickness of the said synchrotron radiation generating material component be 10 micrometers or less.
In the invention described above, the optical transmission line may be an optical fiber or a space.

さらに、本発明において、前記光検出部は、分光器と光検出器とを備えるようにしてもよい。   Furthermore, in the present invention, the light detection unit may include a spectroscope and a light detector.

本発明の第一実施形態に係る放射温度計のプローブを示す一部断面概略構成図。The partial cross section schematic block diagram which shows the probe of the radiation thermometer which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態に係るプローブを示す図1同様の概略構成図。The schematic block diagram similar to FIG. 1 which shows the probe which concerns on 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態に係るプローブを示す図1同様の概略構成図。The schematic block diagram similar to FIG. 1 which shows the probe which concerns on 3rd embodiment of this invention. エンジンの一例を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows an example of an engine. 従来の放射温度計に係るプローブの一例を示す一部断面概略構成図。The partial cross section schematic block diagram which shows an example of the probe which concerns on the conventional radiation thermometer.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below, and it goes without saying that various aspects are included without departing from the spirit of the present invention.

<第一実施形態>
図1は、本発明の第一実施形態に係る放射温度計のプローブの一例を示す一部断面概略構成図である。なお、上述した従来の放射温度計101と同様のものについては同じ符号を付している。
放射温度計(エネルギー強度型の単色温度計)1は、プローブ10と、光検出部20と、プローブ10と光検出部20との間に配置された光ファイバ(光伝送路)30と、マイコンやPCで構成される制御部40とを備える。
<First embodiment>
FIG. 1 is a partial sectional schematic configuration diagram showing an example of a probe of a radiation thermometer according to the first embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the thing similar to the conventional radiation thermometer 101 mentioned above.
A radiation thermometer (energy intensity type monochromatic thermometer) 1 includes a probe 10, a light detection unit 20, an optical fiber (optical transmission line) 30 disposed between the probe 10 and the light detection unit 20, and a microcomputer. And a control unit 40 composed of a PC.

プローブ10は、円筒形状の筐体11を備える。そして、筐体11は、外部から内部に入射する所定波長以下の光の所定割合以上を遮蔽する材料で形成されている。
上記筐体の材料としては、15μm以下の光を遮蔽するものが好ましく、全波長の光を遮蔽するものがより好ましい。また、所定波長以下の光の95%以上を遮蔽することが好ましく、所定波長以下の光の100%を遮蔽することがより好ましい。このような材料としては、例えばSUS等が挙げられる。
The probe 10 includes a cylindrical housing 11. And the housing | casing 11 is formed with the material which shields the predetermined ratio or more of the light below the predetermined wavelength which injects into the inside from the outside.
As the material of the casing, a material that shields light of 15 μm or less is preferable, and a material that shields light of all wavelengths is more preferable. Further, it is preferable to block 95% or more of light having a predetermined wavelength or less, and it is more preferable to block 100% of light having a predetermined wavelength or less. Examples of such a material include SUS.

放射光発生物質部品12は、筐体11の内径より直径が大きく、かつ、筐体11の外径より直径が小さい円板状体であって、円筒形状の筐体11の一端部を塞ぐようにガスケットやOリングやロウ付け(流入を防ぐ構造)等の封止構造を介して接合されている。
上記円板状体の厚さは、特に限定されないが、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。
また、上記放射光発生物質部品の材料としては、加温によって所定波長Λを含む波長領域(λ〜Λ〜λ)の放射光を放射するものであることが好ましい。また、15μm以下の光を遮蔽するものが好ましく、全波長の光を遮蔽するものがより好ましい。さらに、所定波長以下の光の95%以上を遮蔽することが好ましく、所定波長以下の光の100%を遮蔽することがより好ましい。このような材料としては、例えばアルミナセラミックス等が挙げられる。
The synchrotron radiation generating material component 12 is a disk-shaped body having a diameter larger than the inner diameter of the housing 11 and smaller than the outer diameter of the housing 11 so as to block one end portion of the cylindrical housing 11. Are joined to each other through a sealing structure such as a gasket, an O-ring, and brazing (a structure for preventing inflow).
Although the thickness of the said disk-shaped object is not specifically limited, It is preferable that it is 10 micrometers or less, and it is more preferable that it is 5 micrometers or less.
Further, the material of the synchrotron radiation generating material component is preferably one that radiates radiation in a wavelength region (λ 1 to Λ to λ 2 ) including a predetermined wavelength Λ by heating. Moreover, what shields the light of 15 micrometers or less is preferable, and what shields the light of all the wavelengths is more preferable. Furthermore, it is preferable to block 95% or more of light having a predetermined wavelength or less, and it is more preferable to block 100% of light having a predetermined wavelength or less. Examples of such a material include alumina ceramics.

このようなプローブ10は、例えば、測定者等によってシリンダ51の側壁の所望位置に形成された貫通孔に取り付けられる。これにより、シリンダ51内の粒子等から放射された所定波長以下の放射光は筐体11内に入射せず、また、放射光発生物質部品12は加温されることで、波長領域(λ〜Λ〜λ)の放射光を放射する。その結果、放射光発生物質部品12から放射された波長領域(λ〜Λ〜λ)の放射光が光ファイバ30内に入射する。
光検出部20は、例えば光強度Iを電気信号に変換するフォトダイオード(光検出器)21と、フォトダイオード21の前方に配置され波長Λの光を透過させるフィルタ(分光器)22とを備える。このような光検出部20では、光ファイバ30内を通過した波長領域(λ〜Λ〜λ)の放射光の内の波長Λの光がフィルタ22を介してフォトダイオード21に導かれ、フォトダイオード21は波長Λの光の強度Iを受光する。
制御部40は、マイコンやPCで構成されており、制御部40が処理する機能をブロック化して説明すると、フォトダイオード21から電気信号(光強度I)を取得する取得部40aと、波長Λの光強度Iを用いた単色法で温度を所定時間間隔(例えば0.025msec)で算出する算出部40bとを有する。
Such a probe 10 is attached to a through hole formed at a desired position on the side wall of the cylinder 51 by, for example, a measurer. As a result, the radiated light having a predetermined wavelength or less emitted from the particles or the like in the cylinder 51 does not enter the housing 11, and the radiated light generating material component 12 is heated, so that the wavelength region (λ 1 ˜λ˜λ 2 ). As a result, the radiated light in the wavelength region (λ 1 to Λ to λ 2 ) radiated from the radiated light generating material component 12 enters the optical fiber 30.
The light detection unit 20 includes, for example, a photodiode (photodetector) 21 that converts the light intensity I into an electrical signal, and a filter (spectrometer) 22 that is disposed in front of the photodiode 21 and transmits light having a wavelength Λ. . In such a light detection unit 20, light having a wavelength Λ in the radiated light in the wavelength region (λ 1 to Λ to λ 2 ) that has passed through the optical fiber 30 is guided to the photodiode 21 through the filter 22. The photodiode 21 receives the intensity I of light having a wavelength Λ.
The control unit 40 is composed of a microcomputer and a PC. The function processed by the control unit 40 will be described as a block. An acquisition unit 40a that acquires an electrical signal (light intensity I) from the photodiode 21, and a wavelength Λ A calculating unit 40b that calculates the temperature at a predetermined time interval (for example, 0.025 msec) by a monochromatic method using the light intensity I.

以上のように、第一実施形態の放射温度計1によれば、プローブ10に備えられた放射光発生物質部品12からの放射光の強度Iから温度を算出するので、放射光発生物質部品12が配置されたシリンダ51の側壁における局所位置の温度を所定時間間隔(例えば0.025msec)で計測することができる。また、ススやダミー粒子ではなく、放射光発生物質は特定であって放射物質量も一定である(既知である)ことから、単色法で正確に測定することができる。   As described above, according to the radiation thermometer 1 of the first embodiment, the temperature is calculated from the intensity I of the emitted light from the emitted light generating material component 12 provided in the probe 10, and thus the emitted light generating material component 12. Can be measured at a predetermined time interval (for example, 0.025 msec). Further, since the emitted light generating substance is specific and the amount of the emitted substance is constant (known), not soot and dummy particles, it can be accurately measured by the monochromatic method.

<第二実施形態>
図2は、本発明の第二実施形態に係る放射温度計のプローブの一例を示す一部断面概略構成図である。なお、上述した放射温度計1、101と同様のものについては同じ符号を付している。
放射温度計(エネルギー強度型の単色温度計)201は、プローブ210と、光検出部20と、プローブ210と光検出部20との間に配置された光伝送路230と、マイコンやPCで構成される制御部40とを備える。
<Second embodiment>
FIG. 2 is a partial cross-sectional schematic configuration diagram showing an example of a probe of a radiation thermometer according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the thing similar to the radiation thermometers 1 and 101 mentioned above.
The radiation thermometer (energy intensity type monochromatic thermometer) 201 includes a probe 210, a light detection unit 20, a light transmission path 230 disposed between the probe 210 and the light detection unit 20, and a microcomputer or a PC. And a control unit 40.

プローブ210は、円筒形状の筐体11を備える。
サファイア窓(透明部品)112は、筐体11の内径より直径が大きく、かつ、筐体11の外径より直径が小さい円板状体であって、円筒形状の筐体11の一端部を塞ぐようにガスケットやOリングやロウ付け等の封止構造を介して接合されている。
The probe 210 includes a cylindrical casing 11.
The sapphire window (transparent part) 112 is a disk-like body having a diameter larger than the inner diameter of the housing 11 and smaller than the outer diameter of the housing 11, and closes one end of the cylindrical housing 11. In this way, they are joined through a sealing structure such as a gasket, an O-ring, or brazing.

そして、サファイア窓112の前面には、放射光発生物質を塗布することにより放射光発生物質膜(放射光発生物質部品)212が形成されている。
上記放射光発生物質膜の厚さは、特に限定されないが、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。
A radiant light generating material film (radiated light generating material component) 212 is formed on the front surface of the sapphire window 112 by applying a radiant light generating material.
The thickness of the radiation generating substance film is not particularly limited, but is preferably 10 μm or less, and more preferably 5 μm or less.

また、上記放射光発生物質膜の材料としては、加温によって所定波長Λを含む波長領域(λ〜Λ〜λ)の放射光を放射するものであることが好ましい。また、15μm以下の光を遮蔽するものが好ましく、全波長の光を遮蔽するものがより好ましい。さらに、所定波長以下の光の95%以上を遮蔽することが好ましく、所定波長以下の光の100%を遮蔽することがより好ましい。このような材料としては、例えば黒体塗料等が挙げられる。 Further, the material of the synchrotron radiation generating material film is preferably a material that emits synchrotron radiation in a wavelength region (λ 1 to Λ to λ 2 ) including a predetermined wavelength Λ by heating. Moreover, what shields the light of 15 micrometers or less is preferable, and what shields the light of all the wavelengths is more preferable. Furthermore, it is preferable to block 95% or more of light having a predetermined wavelength or less, and it is more preferable to block 100% of light having a predetermined wavelength or less. An example of such a material is black body paint.

光伝送路230は、複数のレンズで構成されており、光を軸方向に伝達することができ、一端部から入射した光が、他端部から出射するようになっている。   The light transmission path 230 includes a plurality of lenses, can transmit light in the axial direction, and light incident from one end is emitted from the other end.

以上のように、第二実施形態の放射温度計201によれば、プローブ210に備えられた放射光発生物質膜212からの放射光の強度Iから温度を算出するので、放射光発生物質膜212が配置されたシリンダ51の側壁における局所位置の温度を所定時間間隔(例えば0.025msec)で計測することができる。また、ススやダミー粒子ではなく、放射光発生物質は特定であって放射物質量も一定であることから、単色法で正確に測定することができる。   As described above, according to the radiation thermometer 201 of the second embodiment, the temperature is calculated from the intensity I of the emitted light from the emitted light generating material film 212 provided in the probe 210. Can be measured at a predetermined time interval (for example, 0.025 msec). In addition, since the emitted light generating substance is specific and the amount of emitted substance is constant, not soot and dummy particles, it can be accurately measured by the monochromatic method.

<第三実施形態>
図3は、本発明の第三実施形態に係る放射温度計のプローブの一例を示す一部断面概略構成図である。なお、上述した放射温度計1、101、201と同様のものについては同じ符号を付している。
放射温度計(エネルギー強度型の単色温度計)301は、プローブ310と、光検出部20と、プローブ310と光検出部20との間に配置された光ファイバ(光伝送路)30と、マイコンやPCで構成される制御部40とを備える。
<Third embodiment>
FIG. 3 is a partial cross-sectional schematic configuration diagram showing an example of a radiation thermometer probe according to the third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the thing similar to the radiation thermometer 1, 101, 201 mentioned above.
A radiation thermometer (energy intensity type monochromatic thermometer) 301 includes a probe 310, a light detection unit 20, an optical fiber (optical transmission line) 30 disposed between the probe 310 and the light detection unit 20, and a microcomputer. And a control unit 40 composed of a PC.

プローブ310は、前面を有する円筒形状の筐体(放射光発生物質部品)311を備える。
上記筐体の材料としては、加温によって所定波長Λを含む波長領域(λ〜Λ〜λ)の放射光を放射するものであることが好ましい。また、15μm以下の光を遮蔽するものが好ましく、全波長の光を遮蔽するものがより好ましい。さらに、所定波長以下の光の95%以上を遮蔽することが好ましく、所定波長以下の光の100%を遮蔽することがより好ましい。このような材料としては、例えばアルミナセラミックス等が挙げられる。
The probe 310 includes a cylindrical housing (radiation generation material component) 311 having a front surface.
As the material of the casing, it is preferable to emit radiation in a wavelength region (λ 1 to Λ to λ 2 ) including a predetermined wavelength Λ by heating. Moreover, what shields the light of 15 micrometers or less is preferable, and what shields the light of all the wavelengths is more preferable. Furthermore, it is preferable to block 95% or more of light having a predetermined wavelength or less, and it is more preferable to block 100% of light having a predetermined wavelength or less. Examples of such a material include alumina ceramics.

光ファイバ30の一端部は、筐体311の他端部に、円筒形状の保持部312を介して取り付けられている。   One end of the optical fiber 30 is attached to the other end of the housing 311 via a cylindrical holding portion 312.

以上のように、第三実施形態の放射温度計301によれば、プローブ310に備えられた筐体311からの放射光の強度Iから温度を算出するので、筐体311が配置されたシリンダ51の側壁における局所位置の温度を所定時間間隔(例えば0.025msec)で計測することができる。また、ススやダミー粒子ではなく、放射光発生物質は特定であって放射物質量も一定であることから、単色法で正確に測定することができる。
<他の実施形態>
(1)上述した放射温度計1において、筐体11の他端部に光ファイバ30の一端部が取り付けられる構成としたが、プローブ(筐体)と光ファイバとが一体構造となっているような構成としてもよい。また、光ファイバ30は、必要に応じて延長ファイバとアダプタとを用いて接続されるようにしてもよい。
(2)上述した放射温度計1において、光検出部20は、フォトダイオード21を備える構成としたが、PMTや焦電素子や赤外線センサからなる構成としてもよい。また、所定波長Λの光を透過させるフィルタ22を備える構成としたが、同時に複数波長を取得するような構成としてもよい。
As described above, according to the radiation thermometer 301 of the third embodiment, since the temperature is calculated from the intensity I of the radiated light from the housing 311 provided in the probe 310, the cylinder 51 in which the housing 311 is disposed. It is possible to measure the temperature at the local position on the side wall at a predetermined time interval (for example, 0.025 msec). In addition, since the emitted light generating substance is specific and the amount of emitted substance is constant, not soot and dummy particles, it can be accurately measured by the monochromatic method.
<Other embodiments>
(1) In the radiation thermometer 1 described above, one end of the optical fiber 30 is attached to the other end of the housing 11, but the probe (housing) and the optical fiber seem to be integrated. It is good also as a simple structure. Moreover, you may make it the optical fiber 30 connect using an extension fiber and an adapter as needed.
(2) In the radiation thermometer 1 described above, the light detection unit 20 includes the photodiode 21. However, the light detection unit 20 may include a PMT, a pyroelectric element, or an infrared sensor. Moreover, although it was set as the structure provided with the filter 22 which permeate | transmits the light of predetermined wavelength (LAMBDA), it is good also as a structure which acquires multiple wavelengths simultaneously.

本発明は、温度を計測する放射温度計等に利用することができる。   The present invention can be used for a radiation thermometer for measuring temperature.

1 放射温度計
10 プローブ
11 筐体(保持部)
12 放射光発生物質部品
20 光検出部
30 光ファイバ(光伝送路)
40 制御部
50 エンジン(内燃機関)
1 Radiation thermometer 10 Probe 11 Housing (holding part)
12 Synchrotron Radiation Generating Parts 20 Photodetector 30 Optical Fiber (Optical Transmission Line)
40 control unit 50 engine (internal combustion engine)

Claims (9)

対象物に配置されるためのプローブと、
光検出部と、
前記プローブと前記光検出部との間に配置された光伝送路と、
前記光検出部で検出された光強度に基づいて、前記対象物の温度を算出する制御部とを備える放射温度計であって、
前記プローブは、外部から内部に入射する所定波長以下の光の所定割合以上を遮蔽する構造となっており、かつ、
加温されることにより放射光を放射する放射光発生物質部品と、
前記放射光発生物質部品からの放射光を前記光検出部に導く前記光伝送路の一端部が配置される保持部とを備えることを特徴とする放射温度計。
A probe for placement on an object;
A light detection unit;
An optical transmission line disposed between the probe and the light detection unit;
A radiation thermometer comprising a control unit that calculates the temperature of the object based on the light intensity detected by the light detection unit,
The probe has a structure that shields a predetermined proportion or more of light having a predetermined wavelength or less incident on the inside from the outside, and
A synchrotron radiation component that emits synchrotron radiation when heated; and
A radiation thermometer comprising: a holding portion in which one end portion of the optical transmission path that guides the radiation light from the radiation light generating material component to the light detection portion is disposed.
前記所定波長は、15μmであり、
前記所定割合は、95%であることを特徴とする請求項1に記載の放射温度計。
The predetermined wavelength is 15 μm,
The radiation thermometer according to claim 1, wherein the predetermined ratio is 95%.
前記プローブは、前記対象物に取り付けられるための筒状の筐体を備え、
前記筐体及び前記放射光発生物質部品は、外部から内部に入射する所定波長以下の光の所定割合以上を遮蔽する材料で形成されており、
前記筐体の先端部に、前記放射光発生物質部品が配置されるとともに、前記筐体の後端部に、前記保持部が配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の放射温度計。
The probe includes a cylindrical housing for being attached to the object,
The casing and the synchrotron radiation generating material component are formed of a material that shields a predetermined ratio or more of light having a predetermined wavelength or less incident on the inside from the outside,
The said radiation | emission light generating substance component is arrange | positioned at the front-end | tip part of the said housing | casing, and the said holding | maintenance part is arrange | positioned at the rear-end part of the said housing | casing. The radiation thermometer described.
前記放射光発生物質部品は、アルミナセラミックス製の板状体であるか、或いは、
前記放射光発生物質部品は、所定波長以下の光を透過する透明部品上に塗布された黒体塗料膜であることを特徴とする請求項3に記載の放射温度計。
The synchrotron radiation generating material component is a plate made of alumina ceramics, or
4. The radiation thermometer according to claim 3, wherein the synchrotron radiation generating material component is a black body paint film coated on a transparent component that transmits light of a predetermined wavelength or less.
前記プローブは、前記対象物に取り付けられるための筒状の筐体を備え、
前記筐体は、外部から内部に入射する所定波長以下の光の所定割合以上を遮蔽する材料で形成されており、
前記筐体の先端部に、前記放射光発生物質部品が配置されるとともに、前記筐体の後端部に、前記保持部が配置されており、
前記放射光発生物質部品の前方に、外部から内部に入射する所定波長以下の光の所定割合以上を遮蔽する遮蔽部品が配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の放射温度計。
The probe includes a cylindrical housing for being attached to the object,
The casing is formed of a material that shields a predetermined ratio or more of light having a predetermined wavelength or less incident on the inside from the outside,
The synchrotron radiation generating material component is disposed at the front end of the housing, and the holding portion is disposed at the rear end of the housing,
The shielding part which shields more than the predetermined ratio of the light below the predetermined wavelength which injects into the inside from the outside is arrange | positioned ahead of the said radiation | emission light generating substance component, The Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Radiation thermometer.
前記放射光発生物質部品は、前記対象物に取り付けられるための前面を有する筒状体であり、
前記放射光発生物質部品は、外部から内部に入射する所定波長以下の光の所定割合以上を遮蔽する材料で形成されており、
前記筒状体の後端部に、前記保持部が配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の放射温度計。
The synchrotron radiation generating material component is a cylindrical body having a front surface to be attached to the object,
The synchrotron radiation generating material component is formed of a material that shields a predetermined ratio or more of light having a predetermined wavelength or less incident on the inside from the outside,
The radiation thermometer according to claim 1, wherein the holding portion is disposed at a rear end portion of the cylindrical body.
前記放射光発生物質部品の厚さは、10μm以下であることを特徴とする請求項3〜請求項6のいずれか1項に記載の放射温度計。   The radiation thermometer according to any one of claims 3 to 6, wherein a thickness of the synchrotron radiation generating material component is 10 µm or less. 前記光伝送路は、光ファイバ又は空間であることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の放射温度計。   The radiation thermometer according to claim 1, wherein the optical transmission line is an optical fiber or a space. 前記光検出部は、分光器と光検出器とを備えることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の放射温度計。   The radiation thermometer according to claim 1, wherein the light detection unit includes a spectroscope and a light detector.
JP2015115107A 2015-06-05 2015-06-05 Radiation thermometer Pending JP2017003324A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015115107A JP2017003324A (en) 2015-06-05 2015-06-05 Radiation thermometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015115107A JP2017003324A (en) 2015-06-05 2015-06-05 Radiation thermometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017003324A true JP2017003324A (en) 2017-01-05

Family

ID=57753957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015115107A Pending JP2017003324A (en) 2015-06-05 2015-06-05 Radiation thermometer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017003324A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Payri et al. Contribution to the application of two-colour imaging to diesel combustion
CN103792090B (en) A kind of cylinder of diesel engine internal spraying and combustion visualization proving installation and method of testing
Luong et al. Toluene laser-induced fluorescence for in-cylinder temperature imaging in internal combustion engines
Vattulainen et al. A system for quantitative imaging diagnostics and its application to pyrometric in-cylinder flame-temperature measurements in large diesel engines
CN203745204U (en) A visual test device for spray and combustion dynamics in a diesel engine cylinder
Someya et al. Instantaneous 2D imaging of temperature in an engine cylinder with flame combustion
US20090049894A1 (en) Monitoring of a flame existence and a flame temperature
US20180066969A1 (en) In-cylinder flow measuring method in an internal combustion engine and system thereof
Huang et al. Transient two-dimensional temperature measurement of open flames by dual-spectral image analysis
Someya et al. Lifetime-based phosphor thermometry of an optical engine using a high-speed CMOS camera
JPH07505694A (en) Device for detecting engine parameters of internal combustion engines
Gupta et al. On use of CO2∗ chemiluminescence for combustion metrics in natural gas fired reciprocating engines
Yuan et al. Evaluation of in-cylinder endoscopic two-colour soot pyrometry of diesel combustion
JP5792435B2 (en) In-cylinder state monitoring device and control device for spark ignition internal combustion engine
Luo et al. Simultaneous in-cylinder surface temperature measurements with thermocouple, laser-induced phosphorescence, and dual wavelength infrared diagnostic techniques in an optical engine
Koenig et al. Measurements of local in-cylinder fuel concentration fluctuations in a firing SI engine
JP4264480B2 (en) Ignition or discharge plug and optical measuring device used in a heat engine or plasma device
Someya et al. Instantaneous phosphor thermometry applicable to walls exposed to flames
CN113484025B (en) Flame temperature measuring device of optical engine
JP2006292524A5 (en)
Agnew End gas temperature measurement by a two-wavelength infrared radiation method
JP2017003324A (en) Radiation thermometer
JP2015043278A (en) Plug built-in type optical measurement probe and optical measurement apparatus having the same
JP3975838B2 (en) In-cylinder observation device for internal combustion engine
JP6216935B2 (en) Bore deformation measuring device