特開 2015-227777 温度検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-227777(P2015-227777A)

(43)【公開日】2015年12月17日

(54)【発明の名称】温度検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01J 5/10 20060101AFI20151120BHJP

   G01K 7/25 20060101ALI20151120BHJP

   G01J 5/24 20060101ALI20151120BHJP

【ＦＩ】

   G01J5/10 B

   G01K7/24 L

   G01J5/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2014-112377(P2014-112377)

(22)【出願日】2014年5月30日

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】海田佳生

【テーマコード（参考）】

2G066

【Ｆターム（参考）】

2G066BA09

2G066BB11

2G066BC07

2G066BC13

2G066BC15

(57)【要約】

【課題】対象物の温度を検出する精度を低下させることなく、温度データを算出・保存するために使用する装置のメモリ容量を削減することを目的にする。
【解決手段】第１および第２の温度検出部と、第１および第２の温度検出部からの出力をデジタル変換し第１および第２のデジタル値を出力するＡ／Ｄ変換器と、環境温度データを出力する第１の温度算出部と、測定対象の物理量を算出する第２の温度算出部とを有し、第１の温度算出部は、第２のデジタル値より高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の参照値と、第２のデジタル値とに基づいて、環境温度データを出力し、第２の温度算出部は、環境温度データより高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の温度データと、第１のデジタル値とに基づいて、測定対象の物理量を算出する温度検出装置である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

定電圧電源の第１の極に接続される第１の抵抗と、前記第１の抵抗に直列接続されるとともに前記電源の第２の極に接続され、測定対象の物理量に応じた温度に対応して抵抗値が変化するとともに第１の電圧を出力する第１の温度検出素子とを有する第１の温度検出部と、
前記第１の極に接続される第２の抵抗と、前記第２の抵抗に直列接続されるとともに前記第２の極に接続され、前記測定対象の物理量の影響が低減された環境温度に対応して抵抗値が変化するとともに第２の電圧を出力する第２の温度検出素子とを有する第２の温度検出部と、
前記第１および第２の電圧に基づいて、第１および第２のデジタル値を出力するＡ／Ｄ変換器と、
前記第２のデジタル値を入力し、前記測定対象の物理量の影響が抑制された予め定められた前記環境温度に対応する参照値と、前記第２のデジタル値とに基づいて、環境温度データを出力する第１の温度算出部と、
前記環境温度データと、前記第１のデジタル値とを入力し、予め定められた前記環境温度における前記測定対象の物理量と前記第１のデジタル値との関係を示す温度データと、前記環境温度データと、前記第１のデジタル値とに基づいて前記測定対象の物理量に応じた温度を算出する第２の温度算出部とを有し
前記第１の温度算出部は、前記第２のデジタル値より高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の前記参照値と、前記第２のデジタル値とに基づいて、前記環境温度データを出力し、
前記第２の温度算出部は、前記環境温度データより高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の前記温度データと、前記第１のデジタル値とに基づいて、前記測定対象の物理量に応じた温度を算出する温度検出装置。

【請求項2】

前記第２の温度算出部は、前記第１のデジタル値に対応する前記環境温度データより高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の前記第１のデジタル値が同一の値に対応する前記温度データを演算することにより、前記測定対象の物理量に応じた温度を算出する請求項１に記載の温度検出装置。

【請求項3】

前記温度データは、前記環境温度データをアドレスとし、前記測定対象の物理量に応じた温度と前記第１のデジタル値とが対応付けられている請求項１または２に記載の温度検出装置。

【請求項4】

前記温度データは、前記環境温度データをアドレスとし、前記測定対象の物理量に応じた温度と、前記第１のデジタル値と第２のデジタル値との差分とが対応付けられている請求項１または２に記載の温度検出装置。

【請求項5】

前記温度データは、前記測定対象の物理量を引数として、２次の以上の多項式で前記第１のデジタル値が対応付けられるとともに、前記環境温度データをアドレスとして、前記測定対象の物理量に応じた温度に対応する前記２次以上の多項式の係数が保存されている請求項１ないし４のいずれか一項に記載の温度検出装置。

【請求項6】

前記第１の温度算出部は、前記第２のデジタル値に対応する前記第２のデジタル値より高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の前記参照値を比例演算し、
前記第２の温度算出部は、前記第１のデジタル値の対応する前記環境温度データより高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の前記温度データを比例演算する請求項１ないし５のいずれか一項に記載の温度検出装置。

【請求項7】

測定対象の物理量に応じた温度に対応して抵抗値が変化する第１の温度検出素子が出力する第１の電圧および前記測定対象の物理量の影響が低減された環境温度に対応して抵抗値が変化する第２の温度検出素子が出力する第２の電圧に基いて、第１および第２のデジタル値を出力するＡ／Ｄ変換器と、
前記第２のデジタル値を入力し、前記測定対象の物理量の影響が抑制された予め定められた前記環境温度に対応する参照値と、前記第２のデジタル値とに基づいて、環境温度データを出力する第１の温度算出部と、
前記環境温度データと、前記第１のデジタル値とを入力し、予め定められた前記環境温度における前記測定対象の物理量と前記第１のデジタル値との関係を示す温度データと、前記環境温度データと、前記第１のデジタル値とに基づいて前記測定対象の物理量に応じた温度を算出する第２の温度算出部とを有し
前記第１の温度算出部は、前記第２のデジタル値より高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の前記参照値と、前記第２のデジタル値とに基づいて、前記環境温度データを出力し、
前記第２の温度算出部は、前記環境温度データより高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の前記温度データと、前記第１のデジタル値とに基づいて、前記測定対象の物理量に応じた温度を算出する温度検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

温度検出素子を用いて測定対象の温度を検出する温度検出装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、温度を検出する素子として、サーミスタ，測温抵抗体などが知られている。サーミスタは、温度が上昇すると抵抗値が減少するＮＴＣ（ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ），温度が上昇すると抵抗値も増加するＰＴＣ （ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ）が知られている。

【0003】

また、測定対象の温度を非接触で測定するサーミスタとして、測定対象物から放出される赤外線を吸収することで、その赤外線の持つ熱効果によって検出素子が暖められることにより、検出素子の温度が上昇することによって生ずる電気的性質の変化を検出する温度検出素子が知られている。

【0004】

温度検出素子を用いた温度検出手段として、近似関数を用いる方法がある（特許文献１）。

【0005】

この方法は、予め、黒体を測定対象物にみたてて、温度検出素子の出力特性及び環境温度を測定し、温度検出素子からの電圧に対応した温度データ及び、近似関数式を、予め、処理回路のメモリに記憶させておき、温度測定を行う時には、温度検出素子からの電圧値と、予めメモリに記憶させた値とを比較し、使用する近似関数を選択して演算を行い、温度データを求めている。

【0006】

しかしながら、特許文献１の方法では、特定の環境温度下で温度検出素子の出力特性に応じた近似関数を求めているため、温度検出素子からの電圧値と、記憶させてある近似関数との環境温度が異なると、直近の近似関数式を用いることになるため、近似関数の演算に誤差が生じることとなる。

【0007】

また、他の温度検出手段として、予め処理回路側に参照テーブルを作成し温度検出データを登録しておく方法がある（特許文献２）。

【0008】

この参照テーブルを作成する方法は、温度検出素子又は、分圧抵抗の両端に発生する電圧に対する温度検出データを、参照テーブルとしてメモリに予め、記憶させておき、温度検出素子又は、分圧抵抗の電圧値に応じて、参照テーブルから温度検出データを読み出す構成となっている。

【0009】

しかしながら、特許文献２の方法では、温度検出素子からの電圧値と参照テーブルに記憶されている値とが一致すれば問題ないが、温度検出素子からの電圧値が、参照テーブルに記憶されている値と一致するテーブルが無い場合、検出信号の値ともっとも近い値を持つテーブルを使うこととなり、その差分が温度誤差となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開１９９６−６２０４７号公報

【特許文献2】特開２００５−２７４３７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

特許文献１の方法では、温度精度を上げるには予めメモリに記憶させておくための温度データを得るために測定する環境温度の設定間隔を細かく設定して測定を行い近似関数式を求めて、メモリに保存しておかなければならず、メモリ容量が増えてしまう。

【0012】

特許文献２の方法では、温度精度を上げるには、求める温度精度の間隔で、温度検出素子、又は、分圧抵抗の両端に発生する電圧に対する温度検出データを予めメモリに記憶させておく必要があり、メモリ容量が増えてしまう。

【0013】

本発明は、温度データを保存するためのメモリ容量を削減することを目的にする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記目的を達成するために、本発明は、定電圧電源の第１の極に接続される第１の抵抗と、第１の抵抗に直列接続されるとともに電源の第２の極に接続され、測定対象の物理量に応じた温度に対応して抵抗値が変化するとともに第１の電圧を出力する第１の温度検出素子とを有する第１の温度検出部と、第１の極に接続される第２の抵抗と、第２の抵抗に直列接続されるとともに第２の極に接続され、測定対象の物理量の影響が低減された環境温度に対応して抵抗値が変化するとともに第２の電圧を出力する第２の温度検出素子とを有する第２の温度検出部と、第１および第２の電圧に基づいて、第１および第２のデジタル値を出力するＡ／Ｄ変換器と、第２のデジタル値を入力し、測定対象の物理量の影響が抑制された予め定められた環境温度に対応する参照値と、第２のデジタル値とに基づいて、環境温度データを出力する第１の温度算出部と、環境温度データと、第１のデジタル値とを入力し、予め定められた環境温度における測定対象の物理量と第１のデジタル値との関係を示す温度データと、環境温度データと、第１のデジタル値とに基づいて測定対象の物理量に応じた温度を算出する第２の温度算出部とを有し、第１の温度算出部は、第２のデジタル値より高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の参照値と、第２のデジタル値とに基づいて、環境温度データを出力し、第２の温度算出部は、環境温度データより高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の温度データと、第１のデジタル値とに基づいて、測定対象の物理量に応じた温度を算出する温度検出装置とする。

【0015】

本発明によれば、簡易な演算手段で測定対象の温度データを精度良く求めることが可能であり、且つ、演算に用いる温度パラメータを保存するメモリ容量を削減する事が可能となるものである。

【0016】

本発明に於ける、第２の温度算出部は、第１のデジタル値に対応する環境温度データより高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の第１のデジタル値が同一の値に対応する温度データを演算することにより、測定対象の温度を算出する温度検出装置としてもよい。

【0017】

本発明に於ける、温度データは、環境温度データをアドレスとし、測定対象の温度と第１のデジタル値とが対応付けられている温度検出装置としてもよい。

【0018】

本発明に於ける、第１の温度算出部は、第２のデジタル値に対応する第２のデジタル値より高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の参照値を比例演算し、第２の温度算出部は、第１のデジタル値の対応する環境温度データより高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の温度データを比例演算する温度検出装置としてもよい。

【0019】

本発明に於ける、温度検出装置は、測定対象の物理量に応じた温度に対応して抵抗値が変化する第１の温度検出素子が出力する第１の電圧および測定対象の物理量の影響が低減された環境温度に対応して抵抗値が変化する第２の温度検出素子が出力する第２の電圧に基いて、第１および第２のデジタル値を出力するＡ／Ｄ変換器と、第２のデジタル値を入力し、測定対象の物理量の影響が抑制された予め定められた環境温度に対応する参照値と、第２のデジタル値とに基づいて、環境温度データを出力する第１の温度算出部と、環境温度データと、第１のデジタル値とを入力し、予め定められた環境温度における測定対象の物理量と第１のデジタル値との関係を示す温度データと、環境温度データと、第１のデジタル値とに基づいて測定対象の物理量に応じた温度を算出する第２の温度算出部とを有し第１の温度算出部は、第２のデジタル値より高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の参照値と、第２のデジタル値とに基づいて、環境温度データを出力し、第２の温度算出部は、環境温度データより高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の温度データと、第１のデジタル値とに基づいて、測定対象の物理量に応じた温度を算出してもよい。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、測定対象の温度データを精度良く求めるとともに、温度データを保存するためのメモリ容量を削減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】温度検出装置の回路構成を示す説明図である。

【図2】温度パラメータを格納するデータテーブルの構成を示す説明図である。

【図3】温度算出の演算手順を示すフローチャートである。

【図4】温度算出の温度パラメータの設定手順を示すフローチャートである。

【図5】測定対象の温度と、第２のデジタル値（Ｄｃ）との関係及び、第１のデジタル値（Ｄｄ）との関係を示すグラフである。

【図6】測定対象の温度に対する第１のデジタル値（Ｄｄ）値と、演算により求めたデジタル値とを比較したグラフである。

【図7】測定対象の温度に対する、差分デジタル値（Ｄｄ−Ｄｃ）と、演算により求めた電圧値とを比較したグラフである。

【図8】対象物の温度を求める演算処理の手順を示すグラフである。

【図9】第２実施形態に於ける温度算出の演算手順を示すフローチャートである。

【図10】第２実施形態に於ける温度算出の温度パラメータの設定手順を示すフローチャートである。

【図11】測定対象の温度と、第１実施形態に於ける演算で求めた温度値との誤差を示す表である。

【図12】測定対象の温度と、第２実施形態に於ける演算で求めた温度値との誤差を示す表である。

【図13】第１及び第２の温度検出素子（１、２）について、環境温度（Ｔｃ）に対する抵抗変化の実測値を表したグラフである。

【図14】図１２のグラフに於ける環境温度（Ｔｃ）１５℃−２５℃及び、３０℃−４０℃の範囲について、第１及び第２の温度検出素子（１、２）の抵抗変化を表したグラフである。

【図15】第１の温度検出素子（Ｒｄ）と測定対象の温度（Ｔｄ）との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、各図を参照しながら本発明に係わる実施形態１について説明する。各実施例に於いて、同一符号は同一部材を示すものとする。

【0023】

図１は、本実施形態１に係る温度検出装置の概略構成を示す説明図である。図１に示すように温度検出装置２１は、定電圧電源１１に接続される第１の抵抗３と第１の抵抗３に直列接続されて測定対象の物理量の影響を受ける位置に配置された第１の温度検出素子１とを有する第１の温度検出部５と、第１の極に接続される第２の抵抗４と第２の抵抗４に直列接続されて測定対象の物理量の影響が低減された第２の温度検出素子２とを有する第２の温度検出部６と、第１の抵抗３の他端に接続され、第１の出力電圧（Ｖｄ）を出力する第１のインピーダンス変換部７と、第２の抵抗４の他端に接続され、第２の出力電圧（Ｖｃ）を出力する第２のインピーダンス変換部８と、第１及び第２のインピーダンス変換部（７、８）からの第１の出力電圧（Ｖｄ）および第２の出力電圧（Ｖｃ）をデジタル信号に変換してマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１０の演算部１３に第１のデジタル値（Ｄｄ）および第２のデシタル値（Ｄｃ）を出力するアナログ−デジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）９と、測定対象の温度（Ｔｄ）を算出するために使用する温度パラメータを記憶させておく記憶部１８と、Ａ／Ｄ変換部９からの信号を受け取り、環境温度（Ｔｃ）に対応する参照値（図示せず）と、第２のデジタル値（Ｄｃ）とに基づいて、環境温度（Ｔｃ）データを算出する第１の温度算出部１４と、記憶部１８に記憶させている予め定めた環境温度（Ｔｃ）に於ける測定対象の温度と第１のデジタル値（Ｄｄ）との関係を示す温度パラメータ（図示せず）と、環境温度（Ｔｃ）データ（図示せず）と、第１のデジタル値（Ｄｄ）とに基づいて測定対象の温度（Ｔｄ）を算出する第２の温度算出部１５と、演算した結果の温度データを外部に出力する出力インタフェース２０とを主要構成として備えている。

【0024】

温度検出装置２１は、特定の環境温度（Ｔｃ）下に於いて、非接触にて特定の測定対象の温度（Ｔｄ）を測定するものとして、その構成について説明する。ここで、測定対象の温度とは、例えば、測定対象の物理量が赤外線であった場合は、赤外線に応じた温度を指し、測定対象の物理量に応じた温度を指すものである。以下の説明では、測定対象を赤外線として説明する。ここで、赤外線を２５℃とする場合、環境温度によらず測定対象物である黒体の設定温度を２５℃として、２５℃に相当する赤外線を指すものとする。

【0025】

第１の温度検出素子１は、基板（図示せず）上に配置された一対の第１の電極（図示せず）と、一対の第１の電極上および一対の第１の電極間に配置された第１の感熱膜（図示せず）とを備えている。第２の温度検出素子２は、基板上に配置された一対の第２の電極（図示せず）と、一対の第２の電極上および一対の第２の電極間に配置された第２の感熱膜（図示せず）とを備えている。

【0026】

第１の感熱膜上には、赤外線吸収膜（図示せず）を配置した構成となっている。第１の温度検出素子１が備える第１の感熱膜は、測定対象の温度を非接触で測定可能なサーミスタ膜である。測定対象物から放出される赤外線を赤外線吸収膜が吸収することで、赤外線の吸収により発生する熱量によって、第１の感熱膜の温度が上昇することによって、第１の感熱膜の抵抗値が変化する。従って、第１の温度検出素子１は測定対象である物理量である赤外線を検出することが可能となっている。なお、第１の感熱膜は、赤外線吸収膜が赤外線を吸収することで、赤外線の吸収により発生する熱量および周囲環境の温度に応じて抵抗値が変化することになる。

【0027】

第２の感熱膜上には、赤外線反射膜（図示せず）を配置した構成となっている。第２の感熱膜は第１の感熱膜（図示せず）と同じ材料で構成されている。測定対象物から放出される赤外線を赤外線反射膜が反射することで、測定対象である物理量である赤外線の影響が低減された状態で、第２の温度検出素子２が設置された周囲環境の温度変化により第２の感熱膜の温度が上昇又は、下降することによって第２の感熱膜の抵抗値が変化する。従って、第２の温度検出素子２は測定対象である物理量である赤外線の影響が低減された状態で周囲環境の温度を検出することが可能となっている。

【0028】

ここで、測定対象である物理量とは、赤外線以外にも、例えば、ガス濃度、湿度、流速などが挙げられる。第１の温度検出素子１は測定対象である物理量の影響を受けた第１の感熱膜が温度変化を生じた場合に第１の感熱膜の温度変化および環境温度に応じて第１の温度検出素子１の抵抗値が変化するものであれば良い。また、測定対象である物理量の影響が低減されるとは、測定対象である物理量の影響を受けにくいような手段が講じられていることを指す。

【0029】

第１の温度検出部５は、ＭＰＵ１０より供給される定電圧電源１１に接続された第１の抵抗３と、第１の抵抗３に直列に接続されて、測定対象の物理量を検出する第１の温度検出素子１とのハーフブリッジで構成されており、測定対象の物理量に応じた温度に対応して、第１の温度検出素子１の抵抗値が変化する。従って、その変化量を電圧値に変換して出力することが可能となっている。ここで、第１の温度検出素子１と第１の抵抗３の接続点は第１の電圧を出力する。なお、接続点とは異なる第１の温度検出素子１の端部はＧｎｄ電位に接続されている。

【0030】

第２の温度検出部６は、ＭＰＵ１０より供給される定電圧電源１１に接続された第２の抵抗４と、第２の抵抗４に直列に接続されて、測定対象の物理量の変化の影響を抑えるように配置された環境温度（Ｔｃ）を検出する第２の温度検出素子２とのハーフブリッジで構成されており、第２の温度検出素子２が配置された環境温度（Ｔｃ）の変化に対応して、第２の温度検出素子２の抵抗値が変化する。従って、その変化量を電圧値に変換して出力することが可能となっている。ここで、第２の温度検出素子２と第２の抵抗４の接続点は第２の電圧を出力する。なお、接続点とは異なる第２の温度検出素子２の端部はＧｎｄ電位に接続されている。

【0031】

第１の温度検出素子１及び、第２の温度検出素子２は、温度の上昇に応じて抵抗値が減少するＮＴＣ（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）であり、ＮＴＣサーミスタの温度に対する抵抗値は近似的に以下の式（数式１）で表わすことが出来る。

【0032】

【数1】

・・・（数式１）

【0033】

式中のＲ_ＴＨはＴに於けるサーミスタの抵抗値、Ｒ_０はＴ_０に於ける基準抵抗、Ｔ_０は基準温度、Ｔはサーミスタ温度、Ｂはサーミスタの温度に対する感度である。

【0034】

第２の温度検出素子２は、第１の温度検出素子１が配置されている環境温度（Ｔｃ）を検出するために、ほぼ同一の温度環境下又は、直近に配置されていることが望ましい。ここで、直近とは０．０５ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。

【0035】

第１及び第２の温度検出素子（１、２）は、ほぼ同一の温度係数を有するものを使用している。

【0036】

次に、第１及び第２の温度検出素子（１、２）の抵抗値変化の特性について図１３に示す。図１３は、第１及び第２の温度検出素子（１、２）について、環境温度（Ｔｃ）に対する第１及び第２の温度検出素子（１、２）の抵抗変化の実測値を表したグラフであり、横軸に環境温度を、縦軸に第１および第２の温度検出素子（１、２）の抵抗値を表している。図１３のグラフより第１の温度検出素子１と第２の温度検出素子２の環境温度（Ｔｃ）対する抵抗値変化の特性は、２次近似式及び決定係数（Ｒ＾２）＝０．９９の値より、温度に対してほぼ同じ抵抗値変化の特性を有している。従って、３次近似式以上の場合はより正確な近似が可能となることは言うまでもない。但し、関数の係数が増えてしまうので、適宜選定する。

【0037】

図１４は、図１３のグラフに於ける環境温度（Ｔｃ）１０℃−２０℃、２０−３０℃及び、３０℃−４０℃の範囲についての第１及び第２の温度検出素子（１、２）の抵抗値変化の実測値を抜粋して表したグラフであり、横軸に環境温度（Ｔｃ）を、縦軸に素子抵抗値を表している。

【0038】

図１３のグラフでは、環境温度に対する温度検出素子（１、２）の抵抗値変化は、２次曲線を有しているが、使用する環境温度（Ｔｃ）範囲を１０℃の範囲に狭めることにより、図１４のグラフ（素子１ １０−２０℃、素子１ ２０−３０℃、素子１ ３０−４０℃、素子２ １０−２０℃、素子２ ２０−３０℃、素子２ ３０−４０℃）に図示したように、環境温度（Ｔｃ）１０℃の範囲で、温度検出素子（１、２）の環境温度（Ｔｃ）に対する抵抗値変化は、温度検出素子（１、２）は共に、抵抗値変化率の大きい（図１４の近似式：−７．０３８ｘ＋２８２．０）低温度（Ｔｃ：１０−２０℃）側に於いて、直線近似式で決定係数（Ｒ＾２）＝０．９９であり、抵抗変化率の小さくなる（図１４の近似式：−２．９４６ｘ＋１８５．８）高温度（Ｔｃ：３０−４０℃）側に於いて、直線近似式で決定係数（Ｒ＾２）＝０．９９であり、低温度側と高温度側の中間温度（Ｔｃ：２０−３０℃）に於いても、直線近似式：−４．５０６ｘ＋２３２．１で決定係数（Ｒ＾２）＝０．９９となっている。以上より、第１の温度検出素子１及び第２の温度検出素子２は、温度に対する抵抗値変化の特性は、ほぼ同じ直線の傾きを有しており、温度検出素子（１、２）が使用される環境温度１０℃の範囲であれば、第１の温度検出素子１及び第２の温度検出素子２の温度に対する抵抗値変化はほぼ同じとなり、直線近似として扱うことができる。

【0039】

図１４のグラフでは、環境温度（１０−２０℃、２０−３０℃、３０−４０℃）の３つの温度範囲を例示したが、例えば、環境温度１５−２５℃の温度範囲に於いても第１の温度検出素子１及び第２の温度検出素子２は、直線近似として扱えるものである。

【0040】

従って、第１の温度検出素子１及び第２の温度検出素子２が配置される環境に於いて、第１の温度検出素子１及び第２の温度検出素子２が同一の環境温度下に配置されている限りにおいては、第１の温度検出素子１及び第２の温度検出素子２は、温度に対してほぼ同じ抵抗値変化の特性を有し、且つ、環境温度範囲が特定の１０℃の範囲に於いては直線近似として扱うことができる。

【0041】

尚、図１３、図１４のグラフでは、環境温度（Ｔｃ）１０℃−４０℃の範囲を示したが、温度検出装置２１を使用する環境温度は、この環境温度範囲に限られるものではない。直線近似を行っている環境温度範囲（２５℃〜４５℃）、対象物温度範囲（２５℃〜７５℃）を図５で示し実施例として説明しているが、薄膜サーミスタが使用可能な温度範囲（例えば、−２０℃〜１２５℃）であれば、上記温度範囲に限らず、本演算方式を用いて直線近似により測定対象物の温度を求めることが可能である。また使用温度範囲を１０℃ずつに区切って直線近似を行う方法を示したが、温度誤差が０．１℃よりも低下してもよいのであれば直線近似の区切りの範囲を１０℃よりも広く（例えば１５℃等）としても良い。

【0042】

第１及び第２の温度検出素子（１、２）を有する第１及び第２の温度検出部（１、２）からの第１の電圧及び第２の電圧は、それぞれ以下の計算式で求めることができる。

【0043】

【数2】

・・・（数式２）

【0044】

【数3】

・・・（数式３）

【0045】

式中のＲｄは第１の温度検出素子１のサーミスタの抵抗値、Ｒｃは第２の温度検出素子２のサーミスタの抵抗値、Ｒ１は固定抵抗値３、Ｒ２は固定抵抗値４、ＡＶ_ＤＤは温度検出素子（１、２）及び固定抵抗（３、４）に定電圧電源１１から印加されている電圧値である。

【0046】

Ｒ１及びＲ２は、固定抵抗（３、４）であり温度に対する係数は、第１及び第２の温度検出素子（１、２）の温度に対する変化量に比べて１／１００以下と小さい。そのため、第１及び第２の温度検出部（１、２）からの第１の電圧及び第２の電圧は、固定抵抗（３、４）の温度変化による影響は少ないので、第１及び第２の温度検出素子（１、２）の温度に対する抵抗値の変化分に相当する電圧となっている。

【0047】

Ｔｄは、黒体（測定対象物）からの放射温度であり、黒体の設定温度（Ｔｄ）を環境温度（Ｔｃ）と同一にすると、黒体（測定対象物）から放射されて第１の温度検出素子１に吸収される赤外線量と、第１の温度検出素子１から放射される赤外線量とが等しくなるため、第１の温度検出素子１は、環境温度に応じた抵抗変化を示しているのと同位であり、Ｒｄ＝Ｒｃとなる。これは、例えば、第１及び第２の温度検出素子（１、２）が、環境温度が２５℃で、測定対象物が２５℃である環境下に配置されたとすると、第１及び第２の温度検出素子（１、２）は、２５℃の環境下に置かれているために、それぞれ２５℃に応じた赤外線を放出している。第２の温度検出素子２は、赤外線反射膜が設けられているために、測定対象物からの赤外線は入射されないため、環境温度に応じた２５℃の抵抗値を示す。赤外線吸収膜を設けている第１の温度検出素子１は、測定対象物からの赤外線が入射されるが、入射される赤外線量と放射される赤外線量とが等しくなるため、測定対象物から入射された赤外線の影響が打ち消された結果、第２の温度検出素子２と同じく環境温度に応じた２５℃の抵抗値を示すこととなる。

【0048】

次に周囲環境の温度（Ｔｃ）が一定の時に、測定対象の温度（Ｔｄ）が変化したときの第１及び第２の温度検出素子（１、２）のＲｄ、Ｒｃについて図１５を用いて説明する。図１５は、縦軸に第１の温度検出素子１の抵抗値としてＲｄを、横軸に測定対象の温度としてＴｄを取っている。第１の温度検出素子１の抵抗値（Ｒｄ）及び第２の温度検出素子２の抵抗値（Ｒｃ）は共に、温度に対してほぼ同じ抵抗値変化の特性を有している。サーミスタは温度を抵抗値に変換して表わしているものであるから、この特性は、測定する温度が環境温度（Ｔｃ）から測定対象の温度（Ｔｄ）に変わったとしても同様である。

【0049】

第１の温度検出素子１と第２の温度検出素子２とは、環境温度（Ｔｃ）及び物理量の変化に応じた温度変化に対してほぼ同じ抵抗値変化の特性を有しているといえるため、第１の温度検出素子１の抵抗値であるＲｄは、第２の温度検出素子２の抵抗値であるＲｃと、測定対象からの赤外線を吸収することにより発生する熱量による抵抗値変化である（Ｒｄ−Ｒｃ）との和で構成されているとみることができる。よって、以下の式（数式４）が成立する。

【0050】

【数4】

・・・（数式４）

【0051】

従って、測定対象の温度がＴｄ２の値になった時、第１の温度検出素子１はＲｄ２の値を示しており、Ｒｄ２はＴｄ２の値を含むＴ３０−Ｔ４０間に於いて、また、Ｒｄ１（＝Ｒｃ）はＴｄ１の値を含むＴ１０−Ｔ２０間に於いて直線近似で表わされる。

【0052】

つまり、測定対象物からの赤外線を吸収することにより発生する熱量による抵抗値変化（Ｒｄ−Ｒｃ）を構成する成分Ｒｄ、Ｒｃは直線近似として扱うことができるものである。よって、周囲環境の温度（Ｔｃ）が一定の時に、測定対象の温度（Ｔｄ）が変化した場合であっても、Ｒｄ、Ｒｃは、特定の温度範囲に於いては直線近似として扱うことができる。

【0053】

第１の温度検出部５から出力された電圧（第１の電圧）は第１のインピーダンス変換部７へ、第２の温度検出部６から出力された電圧（第２の電圧）は第２のインピーダンス変換部８へ、出力される。第１のインピーダンス変換部７は、第１の温度検出部５からの出力電圧（第１の電圧）の減衰を防ぐために、第１の温度検出部５の出力インピーダンス（第１の温度検出素子１の抵抗値）よりも十分に大きいインピーダンス（１０倍以上）を有するインピーダンス回路（図示せず）で受けた後、増幅回路（図示せず）にて信号成分の増幅を行い、第１の出力電圧（Ｖｄ）として出力する。また、第２のインピーダンス変換部８は、第２の温度検出部６からの出力電圧（第２の電圧）の減衰を防ぐために、第２の温度検出部６の出力インピーダンス（第２の温度検出素子２の抵抗値）よりも十分に大きいインピーダンス（１０倍以上）を有するインピーダンス回路（図示せず）で受けた後、バッファ回路（図示せず）を経由して、第２の出力電圧（Ｖｃ）として出力する。尚、インピーダンス変換部（７、８）に於ける増幅回路（図示せず）の入力インピーダンスが、第１の温度検出部５及び、第２の温度検出部６の出力インピーダンスよりも十分に大きければ、インピーダンス回路（図示せず）は無くてもよい。また、第１の温度検出部５及び、第２の温度検出部６からの温度に対する出力電圧の変化量が、Ａ／Ｄ変換器９の分解能に対して十分に大きく且つ、Ａ／Ｄ変換器９の入力インピーダンスが、第１の温度検出部５及び、第２の温度検出部６の出力インピーダンスよりも十分に大きければインピーダンス変換部（７、８）は無くてもよい。

【0054】

第１の出力電圧（Ｖｄ）及び、第２の出力電圧（Ｖｃ）は、Ａ／Ｄ変換器９に入力され、デジタル値に変換後、第１のデジタル値（Ｄｄ）及び、第２のデジタル値（Ｄｃ）として、ＭＰＵ１０のランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）１９に一時保存される。

【0055】

ＲＡＭ１９に一時保存された第１のデジタル値（Ｄｄ）および第２のデジタル値（Ｄｃ）は、演算部１３に転送されて、測定対象の温度（Ｔｄ）及び、第１の温度検出素子１が配置されている環境温度（Ｔｃ）を演算により求める。

【0056】

演算部１３は、第１の温度算出部１４と第２の温度算出部１５とで構成されており、第１の温度算出部１４では、第２のデジタル値（Ｄｃ）を用いて演算を行い環境温度（Ｔｃ）データを求めており、第２の温度算出部１５では、第１のデジタル値（Ｄｄ）を用いて演算を行い測定対象の温度（Ｔｄ）データを求めている。ここで、測定対象の温度（Ｔｄ）データとは、第１のデジタル値（Ｄｄ）から環境温度分に相当する第２のデシジタル値（Ｄｃ）を減算し、測定対象の物理量に応じた温度のみを指すものであり、黒体の設定温度と同等である。例えば、Ｄｃ＝Ｄｄの場合、環境温度と黒対の設定温度は同じとなる。

【0057】

出力インタフェース２０は、演算部１３で求めた環境温度（Ｔｃ）のデータおよび測定対象の温度（Ｔｄ）データを、外部からの要求により出力する。

【0058】

次に、第１および第２のデジタル値について説明する。これ以降説明の便宜上、第１のデジタル値をＤｄ、第２のデジタル値をＤｃとして併記して使用しながら説明していく（図面上についても同様である）。

【0059】

図５〜図７に示すグラフは、測定対象物として黒体を用いて、温度検出素子１及び温度検出素子２と黒体との測定距離は１５ｃｍの距離で測定を行ったものである。

【0060】

図５は第１のデジタル値（Ｄｄ）と第２のデジタル値（Ｄｃ）について、実際の測定結果を示したものである。図５（ａ）は、特定の環境温度（Ｔｃ）下に於いて測定対象物である黒体の温度を変化させた時の第２のデジタル値（Ｄｃ）の変化について示したグラフであり、縦軸に第２のデジタル値（Ｄｃ）を、横軸に測定対象の温度（Ｔｄ）を示している。第２のデジタル値（Ｄｃ）は、測定対象の設定温度に応じて放射される赤外線の影響を抑えた温度検出装置２１が設置された環境温度（Ｔｃ）のみを検出する構成となっている。尚、図５（ａ）に表示の値は、第２の温度検出部６で検出した値をデジタル変換した値である。図５（ａ）に示すように、第２のデジタル値（Ｄｃ）は測定対象の温度に応じて放射される赤外線の影響を抑えて環境温度（Ｔｃ）のみを検出しているために、測定対象の温度（Ｔｄ）が変化しても、第２のデジタル値（Ｄｃ）の値は一定であり、値が変化するのは環境温度（Ｔｃ）が変わったときである。

【0061】

図５（ｂ）は、特定の環境温度（Ｔｃ）下に於いて測定対象物である黒体の温度を変化させた時の第１のデジタル値（Ｄｄ）の変化について示したグラフであり、縦軸に第１のデジタル値（Ｄｄ）を、横軸に測定対象の温度（Ｔｄ）を取っている。第１のデジタル値（Ｄｄ）は、測定対象の温度に対応する赤外線量の影響を検出する構成となっている。尚、図５（ｂ）に表示の値は、第１の信号検出部５で検出した値をデジタル変換した値である。図５（ｂ）に示すように、第１のデジタル値（Ｄｄ）は測定対象の温度に対応する赤外線量の影響を検出しているために、測定対象の温度（Ｔｄ）の上昇に伴い、第１のデジタル値（Ｄｄ）の値は下降している。一定環境温度（Ｔｃ）における第１のデジタル値（Ｄｄ）の各値は、測定対象の温度に対して、２次の近似多項式にＲ＾^２＝０．９９以上で一致する。

【0062】

図２は、温度算出に用いるパラメータを記憶させておく記憶部１８の配列を示したものである。記憶部１８は、予め定められた環境温度（Ｔｃ）に対応する参照値として第２のデジタル値（Ｄｃ）を記憶する参照値３１のエリアと、予め定められた環境温度（Ｔｃ）に於ける測定対象の温度（Ｔｄ）と第１のデジタル値（Ｄｄ）との関係を示す温度データのパラメータを記憶させる温度パラメータ３２のエリアが設けられている。参照値３１と温度パラメータ３２は、測定される予め定められた環境温度（Ｔｃ）ごとに１対１で対応している。なお、図２では、温度パラメータ３２が２次方程式の係数で示される場合を示している。

【0063】

図４は、温度パラメータ３２の温度検出装置２１の記憶部１８へ初期設定を行うための演算及び記憶部１８への記憶に於ける手順を示したフローチャートである。図２、図４を基に温度パラメータ３２の導出手順について説明する。

【0064】

ステップ１０１にて、温度検出装置２１を使用する環境温度（Ｔｃ）範囲及び、測定ステップ数及び、測定対象の温度（Ｔｄ）の検出する範囲及び、測定ステップ数を設定し、ステップ１０２で、環境温度（Ｔｃ）及び、測定対象の温度（Ｔｄ）が測定を行う測定温度になっているか判断を行う。測定温度に達していなければ、達するまで測定を待機する。達していれば、測定を開始する。尚、温度が測定温度に達しているかどうかの判断は、環境温度（Ｔｃ）については、第２のデジタル値（Ｄｃ）を読み込み、数式６の演算を行うことにより、又、測定対象の温度（Ｔｄ）については黒体装置（図示せず）の温度設定値に従って、現在の赤外線の温度の判断を行っている。

【0065】

ステップ１０３にて、第２のデジタル値（Ｄｃ）及び、第１のデジタル値（Ｄｄ）の値を取り込む。

【0066】

ステップ１０５にて、ＲＡＭ１９に一時的に記憶させた第２のデジタル値（Ｄｃ）の値より、温度検出装置２１が配置された環境温度（Ｔｃ）を以下の式（数式６）を用いて算出し、ステップ１０６にて、算出した環境温度（Ｔｃ）と第２のデジタル値（Ｄｃ）とを関連付けして、図２で示した記憶部１８の参照値３１のエリアに記憶させる。

【0067】

【数5】

・・・（数式５）

【0068】

【数6】

・・・（数式６）

【0069】

式中のＲｒｅｆ＠２５は、２５℃に於けるサーミスタの抵抗値、Ｂはサーミスタの温度に対する感度、Ｖ_ＤＤは温度検出素子に定電圧電源１１から印加されている電圧値をＡ／Ｄ変換器９によりデジタル値に変換された値である。

【0070】

ステップ１０７、１０８にて、特定の環境温度（Ｔｃ）に於ける測定対象の温度（Ｔｄ）測定が測定開始時に設定した測定ステップを全て測定終了したか判定を行い、未測定の測定対象の温度（Ｔｄ）があれば、現環境温度（Ｔｃ）にて、測定対象の温度（Ｔｄ）を次に測定する温度に変えて、測定を続行する。測定済みであれば次のステップ１０９にて、環境温度（Ｔｃ）について測定開始時に設定した測定ステップを全て測定終了したか判定を行い、未測定の環境温度（Ｔｃ）があればステップ１１０にて次に測定する温度に変えて、測定を続行する。測定済みであれば次のステップに進む。

【0071】

ステップ１１１にて、測定対象の温度（Ｔｄ）と、測定対象の温度（Ｔｄ）測定時の第１のデジタル値（Ｄｄ）との関係を近似式（数式７）を用いて、各環境温度（Ｔｃ）ごとに、測定対象の温度（Ｔｄ）を求める。数式７は、２次の近似式を用いた例である。ここで、ｙは、第１のデジタル値（Ｄｄ）であり、ｘは、測定対象の温度（Ｔｄ）である。

【0072】

【数7】

・・・（数式７）

【0073】

ステップ１１２にて、近似式（数式７）より得られた係数（ａ，ｂ，ｃ）を温度パラメータとして、ステップ１０６にて、記憶部１８の参照値３１のエリアに記憶させた所定の参照値３１と関連付けを行う。つまり、所定の参照値３１毎に、温度パラメータ３２のエリアに係数（ａ，ｂ，ｃ）を記憶させる。

【0074】

次に図２、３を参照しながら本実施形態１に係る、環境温度（Ｔｃ）データ及び測定対象の温度（Ｔｄ）データを算出する演算フローについて説明する。図３は、第１のデジタル値（Ｄｄ）及び、第２のデジタル値（Ｄｃ）から、環境温度（Ｔｃ）データ及び、測定対象の温度（Ｔｄ）データを算出する手順を示したフローチャートである。

【0075】

まず、温度検出装置２１の第１の温度検出素子１を、温度測定すべき測定対象の影響を受けるように設置すると、第１の温度検出素子１は測定対象物から放射される赤外線を検出し、又、第２の温度検出素子２は設置された環境温度（Ｔｃ）を検出し、それぞれの出力は、第１及び第２のインピーダンス変換部（７、８）に入力され、第１及び第２のインピーダンス変換部（７、８）が出力する第１の出力電圧（Ｖｄ）および第２の出力電圧（Ｖｃ）はＡ／Ｄ変換器９に入力され、デジタル変換された値は、ＭＰＵ１０のＲＡＭ１９に取り込まれて（ステップ５１、５２）、第１のデジタル値（Ｄｄ）及び、第２のデジタル値（Ｄｃ）として、一時記憶される。

【0076】

ステップ５３で、ＲＡＭ１９に記憶した第２のデジタル値（Ｄｃ）を第１の温度算出部１４に読み出してきて、第２の温度検出素子２が設置された周囲の環境温度（Ｔｃ）について（数式６）を用いて算出する。

【0077】

ステップ５４で、ＲＡＭ１９に取り込んだ第２のデジタル値（Ｄｃ）と、記憶部１８に記憶してある参照値３１の記憶エリアの各電圧とを比較し、第２のデジタル値（Ｄｃ）と比べて高出力側と低出力側とにそれぞれ直近の参照値３１の記憶エリアに記憶してある参照値を高出力側（Ｄｃ＿Ｈ）、低出力側（Ｄｃ＿Ｌ）を選択する。

【0078】

次にステップ５５で、第２のデジタル値（Ｄｃ）と参照値３１の記憶エリアから選択した高出力側（Ｄｃ＿Ｈ）と低出力側（Ｄｃ＿Ｌ）の各参照値との差分Ｄａ（高出力側と第２のデジタル値（Ｄｃ）との差）を（数式８）、Ｄｂ（低出力側と第２のデジタル値（Ｄｃ）との差）を（数式９）にて求める。

【0079】

【数8】

・・・（数式８）

【0080】

【数9】

・・・（数式９）

【0081】

ステップ５６で、参照値３１に対応して記憶させてある温度パラメータ３２のブロックから、直近の高出力側（Ｄｃ＿Ｈ）と低出力側（Ｄｃ＿Ｌ）との各参照値にそれぞれ対応する温度パラメータ（ａ、ｂ、ｃ）を読み出す。

【0082】

ステップ５７で、選択した温度パラメータ（ａ、ｂ、ｃ）について、高温側を（ａ_Ｈ、ｂ_Ｈ、ｃ_Ｈ）として、近似式（数式１０）の各（ａ，ｂ，ｃ）に代入し、低温側を（ａ_Ｌ、ｂ_Ｌ、ｃ_Ｌ）として、近似式（数式１１）の各（ａ，ｂ，ｃ）に代入し、直近の参照値の高出力側（Ｄ＿Ｈ）と低出力側（Ｄ＿Ｌ）とに対応する測定対象の温度Ｔｄ＿Ｈ（参照値の高出力側に対応した測定対象の温度）、Ｔｄ＿Ｌ（参照値の低出力側に対応した測定対象の温度）を求める。

【0083】

【数10】

・・・（数式１０）

【0084】

【数11】

・・・（数式１１）

【0085】

式中のａ、ｂ、ｃは温度パラメータ、ｙは第１のデジタル値（Ｄｄ）である。

【0086】

ステップ５８では、ステップ５７で算出したＴｄ＿ＨとＴｄ＿Ｌとの演算により、実際の測定対象の温度（Ｔｄ）を以下の数式１２により算出する。Ｔｄ＿ＨとＴｄ＿Ｌを用いて測定対象の温度（Ｔｄ）を求める時に、数式８、数式９で求めたＤａ，Ｄｂの値を補正値として用いる。言い換えれば、環境温度と測定対象の温度に関して、線形な比例演算を行っている。

【0087】

【数12】

・・・（数式１２）

【0088】

ステップ５９では、ステップ５３で求めた第２の温度検出素子２が設置された周囲の環境温度（Ｔｃ）及び、ステップ５８で求めた第１の温度検出素子１が設置された測定対象の温度（Ｔｄ）を出力させる。

【0089】

測定対象の温度（Ｔｄ）を求める演算処理について図８のグラフを用いて説明する。図８（ａ）は、第２のデジタル値（Ｄｃ）を示したグラフであり、図８（ｂ）は、第１のデジタル値（Ｄｄ）を示したグラフである。尚、環境温度２５℃及び３５℃に於ける第２のデジタル値（Ｄｃ）の値は初期に行う温度パラメータ設定フローにて予め測定を行ったものである。温度検出装置２１が配置された環境温度（Ｔｃ）を第２の温度検出素子２で測定した結果、図８（ａ）のグラフ上でｄ点の値を得たとし、第１の温度検出素子１で測定（第１のデジタル値（Ｄｄ））した結果、図８（ｂ）のグラフ上でｅ点の値を得たとする。ここで、図８（ａ）では、ｄ点に相当する第２のデジタル値は、環境温度（Ｔｃ）に対応するものであり、Ｔｄは模式的な表示である。図８（ｂ）では、ｅ点はｉ点とｊ点の間に存在するが模式的な表示であり、環境温度が不明である時点では、Ｄｄがある値になるだけであるので、Ｔｄの値は不明である。

【0090】

次に、第１の温度検出素子１を用いて測定した結果、第１のデジタル値（Ｄｄ）は、ＭＰＵ１０の第２の温度算出部１５に入力される。ここで、第１のデジタル値（Ｄｄ）は、環境温度（Ｔｃ）と測定対象の温度（Ｔｄ）が重畳された温度となっているので、環境温度（Ｔｃ）を求める必要があることはいうまでもない。そこで、ｅ点の環境温度（Ｔｃ）を、第２の温度検出素子２を用いて測定した第２のデジタル値（Ｄｃ）の結果から得る必要がある。第２のデジタル値（Ｄｃ）は、ＭＰＵ１０の第１の温度算出部１４に入力される。ｄ点の値に相当するデータ、すなわち、第２のデジタル値が第１の温度算出部１４に入力されると、記憶部１８から参照値３１のエリアに記憶されている環境温度（Ｔｃ）と関連付けられて記憶された第２のデジタル値（Ｄｃ）を読み出してきて、入力されたｄ点の値（第２のデジタル値）と比較演算を行い、ｄ点の値と直近の値を記憶部１８の参照値３１のエリアから読み出す。一致する値があれば１点でよいが、一致する値がない場合は、ｄ点の値（第２ののデジタル値）を挟んで直近の高出力側と低出力側の環境温度に相当する値を参照値３１のエリアから読み出す。図８（ａ）のグラフ例では、環境温度２５℃と環境温度３５℃に相当するｇ点とｈ点の値を読み出す。

【0091】

次にｇ点の値からｄ点の値を減算し、さらに、ｄ点の値からｈ点の値を減算して、それぞれｄ点を基準とするデジタル値の差の絶対値を求める。この演算により、測定対象の温度（Ｔｄ）を求める演算に使用する高出力側と低出力側の温度パラメータについて演算式（数式１２）に反映させるための第２の温度検出素子２で測定した第２のデジタル値（ｄ点）と、予め初期に測定し記憶部１８に記憶された第２のデジタル値（Ｄｃ）との差分の絶対値及び、第２の温度検出素子２で測定した第２のデジタル値（ｄ点）と、予め初期に測定し記憶部１８に記憶された第２のデジタル値（Ｄｃ）との差分の絶対値に応じた比率を求める。

【0092】

図８（ａ）に於けるｇ点とｈ点の値の読み出しが完了すると、続けて、ｇ点とｈ点の値が格納してある記憶部１８のそれぞれの環境温度（Ｔｃ）を対象としたアドレスに記憶してある温度パラメータを温度パラメータ３２のエリアより読み出す。例えば、図２を基に説明すると、ｇ点の値が参照値３１エリアの“Ｄｃ＿３”、ｈ点の値が参照値３１エリアの“Ｄｃ＿５”とすると、温度パラメータ３２エリアの“ａ＿３，ｂ＿３，ｃ＿３”、“ａ＿５，ｂ＿５，ｃ＿５”の各値を選択し、読み出す。読み出した各温度パラメータ（ａ，ｂ，ｃ）は、図８（ｂ）のそれぞれ環境温度２５℃と環境温度３５℃の各近似式グラフを構成するパラメータである。温度パラメータ及び、第１のデジタル値（Ｄｄ）を数式１０、数１１に代入して測定対象の温度Ｔｄ＿Ｈ（数式１０）、Ｔｄ＿Ｌ（数式１１）を求めると、図８（ｂ）のグラフでは、測定対象の温度としてｉ点とｊ点を示す測定対象の温度（Ｔｄ）が得られる。なお、ｉ点は、環境温度２５℃の時に対する測定対象の温度で、ｊ点は、環境温度３５℃の時に対する測定対象の温度であり、求めたいｅ点とは異なっている。

【0093】

図８（ｂ）は、第１のデジタル値（Ｄｄ）を示したグラフであり、第１のデジタル値（Ｄｄ）は、環境温度（Ｔｃ）を示す第２のデジタル値（Ｄｃ）と、測定対象の温度（Ｔｄ）に相当するデジタル値との差分にわけられるため、図８（ａ）の第２のデジタル値（Ｄｃ）との差は、測定対象の温度（Ｔｄ）に相当するデジタル値のみである。グラフの傾きは、第１および第２の温度検出素子（１、２）の抵抗値変化を電圧値に変換した傾きを示しており、図１３および図１４を用いて第１および第２の温度検出素子（１、２）の温度に対する抵抗値変化について説明したように、直近（±５℃）の比較に使用する環境温度（Ｔｃ）の範囲に於いては、ほぼ同じ傾きの直線と見做せるため、数式１３が成り立つ。つまり、直近（±５℃）の比較に使用する環境温度（Ｔｃ）の範囲では、測定された第２のデジタル値の直近の高出力側と低出力側との差分に応じた比率と、測定された第１のデジタル値の測定対象の物理量に相当するデジタル値の直近の高出力側と低出力側との差分に応じた比率はほぼ等しいと見做すことが可能である。言い換えれば、比例演算を行っている。

【0094】

【数13】

・・・（数式１３）

【0095】

環境温度（Ｔｃ）を表わす第２のデジタル値（Ｄｃ）と測定対象の温度（Ｔｄ）を表わす第１のデジタル値（Ｄｄ）とが同じ値を示す場合であれば、第１及び第２の温度検出素子（１、２）は共に、温度に対する抵抗値変化はほぼ同じとなるため、温度に対して同じ傾きを有する直線近似として扱うことができる。

【0096】

よって、第１の温度検出素子１及び第２の温度検出素子２のそれぞれの抵抗値（Ｒｄ、Ｒｃ）の変化をデジタル値に置き換えた第１のデジタル値（Ｄｄ）及び第２のデジタル値（Ｄｃ）も同様に直線近似式で表すことができる。このため、環境温度（Ｔｃ）に対して測定対象の温度（Ｔｄ）が変化したとしても、それぞれ特定の温度範囲（±５℃）に於いて、第２のデジタル値（Ｄｃ）と第１のデジタル値（Ｄｄ）について、直線近似を用いることが可能であり、数式１３に示したように第２のデジタル値（Ｄｃ）の直近の高出力側と低出力側との差分に応じた比をもって比例演算をおこなうことが可能である。

【0097】

つまり、ｉは、測定された第１のデジタル値に相当する高出力側（高温側）の測定対象の物理量に相当し、ｊは、測定された第１のデジタル値に相当する低出力側（低温側）の測定対象の物理量に相当する。また、ｇは、測定された第２のデジタル値に相当する高出力側（高温側）の環境温度に相当し、ｈは、測定された第２のデジタル値に相当する低出力側（低温側）の環境温度に相当する。これより、測定対象の温度（Ｔｄ）に相当するｅ点は、数式１２を用いて求めることが出来る。

【0098】

例えば、環境温度範囲（Ｔｃ）：２５℃〜４５℃の環境下で、対象物温度範囲（Ｔｄ）：２５℃〜４５℃の測定対象物を測定精度０．１℃で測定する場合、参照テーブルを作成し温度検出データを登録しておく方法では、温度範囲全てに於いて環境温度及び測定対象物の温度に対するデータテーブルを測定精度０．１℃の温度データ間隔でテーブルを作成しなければならないためにメモリ容量が８０ＫＢｙｔｅ必要であるが、本実施形態１を使用することにより、測定対象の温度を求める近似式は、使用する環境温度範囲（Ｔｃ）に於いて、環境温度（Ｔｃ）：１０℃間隔につき１つの近似式を立てればよい。１つの近似式に用いられる温度パラメータに要するメモリ容量は８Ｂｙｔｅであるため、全温度パラメータに要するメモリ容量は４０Ｂｙｔｅで済む。要するメモリ容量は、従来例に比べて１／１００以下で済むことになるため、測定精度を低下させることなくメモリ容量を削減できる。

【0099】

図６は、特定の環境温度（Ｔｃ）下に於いて測定対象の温度（Ｔｄ）を変化させた時の第１のデジタル値（Ｄｄ）の変化について、実測値と実施形態１で述べた演算結果（図６のグラフ表記：“計算３０−４０ｄｅｇ”）とを比較したグラフである。縦軸に第１のデジタル値（Ｄｄ）を、横軸に測定対象の温度（Ｔｄ）を取っている。つまり、第１のデジタル値（Ｄｄ）は、測定対象物からの放射温度を検出する構成となっている。グラフ表記“計算３０−４０ｄｅｇ”のグラフは、記憶部１８に記憶された環境温度３０℃と４０℃の温度パラメータを用いて演算により３５℃のグラフを図示したものである。実測結果の３５℃のグラフと比較してほぼ同じ結果が得られている。

【0100】

図１１は、環境温度３５℃に於いて、測定対象の温度（黒体の設定値）と、実施形態１を用いて演算により算出した温度とを比較した表である。ここで、環境温度が３５℃の場合では、高出力側と低出力側の温度パラメータは４０℃と３０℃を使用している。各対象物の温度に対して、例１では、対象物の温度設定値３５℃に対して、第１の温度検出素子１で検出した値を演算により求めた温度は、３５．０４３℃であり、対象物温度との温度差は、０．１℃以下の誤差精度を得られている。また、例２、例３についても同様に対象物温度に対して、演算で求めた温度との温度誤差は、例２で誤差が０．０８８℃であり、例３で誤差が０．０７２℃であるため、対象物温度に対する演算で求めた温度の精度は、０．１℃以下の誤差精度を得られている。

【0101】

（実施形態２）
図５（ｃ）は、特定の環境温度（Ｔｃ）下による測定対象の温度（Ｔｄ）を変化させた時の第１のデジタル値（Ｄｄ）から、特定の環境温度（Ｔｃ）下に於いて測定対象の温度（Ｔｄ）を変化させた時の第２のデジタル値（Ｄｃ）を減算した結果をグラフに図示したものであり、縦軸に第１および第２のデジタル値の差分（Ｄｄ−Ｄｃ）を、横軸に測定対象の温度（Ｔｄ）を取っている。図５（ｃ）に示すようにグラフは、測定対象の温度（Ｔｄ）から環境温度（Ｔｃ）の影響分を除いた、測定対象の温度（Ｔｄ）の変化によるデジタル値の変化分のみを示したものである。

【0102】

温度パラメータを格納するデータテーブルを作成するための初期設定の手順として図１０に示す。図１０に示した初期設定フローは、図４の初期設定フローとほぼ同一である。異なる処理は、ステップ３１１で、測定対象の温度（Ｔｄ）と環境温度（Ｔｃ）との温度差を求める処理として、第１のデジタル値（Ｄｄ）と第２のデジタル値（Ｄｃ）との差分（Ｄｄ−Ｄｃ）を求める処理を実行している。

【0103】

測定対象の温度（Ｔｄ）データを算出する手順として図９に示す。図９に示した測定対象の温度（Ｔｄ）を求める演算フローは、図３の演算フローとほぼ同一である。異なる処理は、ステップ２０６で、第１のデジタル値（Ｄｄ）と第２のデジタル値（Ｄｃ）との差分（Ｄｄ−Ｄｃ）を求める処理を実行し、ステップ２０７で、参照値３１に対応して記憶させてある温度パラメータ３２のブロックから、直近の高出力側（Ｄｃ＿Ｈ）と低出力側（Ｄｃ＿Ｌ）との各参照値にそれぞれ対応する（Ｄｄ−Ｄｃ）の温度パラメータ（ａ、ｂ、ｃ）の読み出しを実行している。第１のデジタル値（Ｄｄ）と第２のデジタル値（Ｄｃ）との差分（Ｄｄ−Ｄｃ）を求める演算を行うことにより、環境温度（Ｔｃ）の影響分である第２のデジタル値（Ｄｃ）を、第１のデジタル値（Ｄｄ）より除いて測定対象の温度（Ｔｄ）を求める演算を行うことが出来る。つまり、環境温度（Ｔｃ）に相当するオフセット分を除いて演算を行うことにより、演算対象の電圧レンジを広く取れるようになり、同一の測定対象の物理量に対する分解能が上がることにより演算精度の向上が期待出来る。また、同じ電圧レンジで測定を行う場合はオフセット分を除くことにより、使用するメモリのビット数を低減できるので、更に記憶部１８のメモリ容量を低減することが可能となっている。

【0104】

測定対象の温度（Ｔｄ）を求める演算処理について図８（ａ、ｃ）のグラフを用いて説明する。図８（ａ）は、第２のデジタル値（Ｄｃ）を示したグラフであり、図８（ｃ）は、第１のデジタル値（Ｄｄ）と第２のデジタル値（Ｄｃ）との差分を示したグラフである。尚、環境温度２５℃及び３５℃に於ける第２のデジタル値（Ｄｃ）の値は初期に行う温度パラメータ設定フローにて予め測定を行ったものである。温度検出装置２１が配置された環境温度（Ｔｃ）を第２の温度検出素子２で測定した結果、図８（ａ）のグラフ上でｄ点の値を得たとし、第１の温度検出素子１で測定（第１のデジタル値（Ｄｄ））した値と第２のデジタル値（Ｄｃ）との差分を求めた結果、図８（ｃ）のグラフ上でｆ点の値を得たとする。ここで、図８（ａ）では、ｄ点に相当する第２のデジタル値は、環境温度（Ｔｃ）に対応するものであり、Ｔｄは模式的な表示である。図８（ｃ）では、ｆ点はｋ点とｌ点の間に存在するが模式的な表示であり、環境温度が不明である時点では、Ｄｄがある値になるだけであるので、Ｔｄの値は不明である。なお、第１の温度算出部１４、記憶部１８に保存される温度パラメータに使用する引数である第２のデジタル値（Ｄｄ）を（Ｄｄ−Ｄｃ）に変更する以外は、実施形態１と同様であるので、第２のデジタル値（Ｄｄ）を（Ｄｄ−Ｄｃ）とする以外の説明は割愛する。

【0105】

図８（ｃ）は、第１のデジタル値（Ｄｄ）と第２のデジタル値（Ｄｃ）との差分を示したグラフである。第１のデジタル値（Ｄｄ）は、環境温度（Ｔｃ）を示す第２のデジタル値（Ｄｃ）と、測定対象の温度（Ｔｄ）に相当するデジタル値との差分にわけられるため、第１のデジタル値（Ｄｄ）と第２のデジタル値（Ｄｃ）との差分は、測定対象の温度（Ｔｄ）に相当するデジタル値である。グラフの傾きは、第１および第２の温度検出素子（１、２）の感度を示しており、直近（±５℃）の比較に使用する環境温度（Ｔｃ）の範囲では感度はほぼ同じと見做せるため、数式１４が成り立つ。つまり、直近（±５℃）の比較に使用する環境温度（Ｔｃ）の範囲では、測定された第２のデジタル値の直近の高出力側と低出力側との差分に応じた比率と、測定された第１のデジタル値と測定された第２のデジタル値の差分である測定対象の物理量に相当するデジタル値の直近の高出力側と低出力側との差分に応じた比率はほぼ等しいと見做すことが可能である。言い換えれば、比例演算を行っている。

【0106】

【数14】

・・・（数式１４）

【0107】

つまり、ｋは、測定された第１のデジタル値と第２のデジタル値の差分に相当する高出力側（高温側）の測定対象物の物理量に相当し、ｌは、測定された第１のデジタル値と測定された第２のデジタル値の差分に相当する低出力側（低温側）の測定対象の物理量に相当する。ここで、ｇは、測定された第２のデジタル値に相当する高出力側（高温側）の環境温度に相当し、ｈは、測定された第２のデジタル値に相当する低出力側（低温側）の環境温度に相当する。これより、測定対象の温度（Ｔｄ）に相当するｆ点は、数式１２を用いて求めることが出来る。

【0108】

図７は、特定の環境温度（Ｔｃ）下に於いて測定対象の温度（Ｔｄ）を変化させた時の第１のデジタル値（Ｄｄ）から第２のデジタル値（Ｄｃ）を減算した結果について、実測値と実施形態２で述べた演算結果（図７のグラフ表記：“計算３０−４０ｄｅｇ”）とを比較したグラフであり、縦軸にデジタル値の差（Ｄｄ−Ｄｃ）を、横軸に測定対象の温度（Ｔｄ）を取っている。デジタル値の差（Ｄｄ−Ｄｃ）は、測定対象物からの放射温度を検出する構成となっている。（図７のグラフ表記：“計算３０−４０ｄｅｇ”）のグラフは、記憶部１８に記憶された環境温度３０℃と４０℃の温度パラメータを用いて演算により３５℃のグラフを図示したものである。実測結果の３５℃のグラフと比較してほぼ同じ結果が得られている。

【0109】

図１２は、環境温度３５℃に於いて、測定対象の温度と、測定対象の温度（黒体の設定値）を実施形態２を用いて演算により算出した温度とを比較した表である。ここで、環境温度が３５℃の場合、高出力側と低出力側の温度パラメータは４０℃と３０℃を使用している。各対象物の温度に対して、例４では、対象物の温度設定値３５℃に対して、第１の温度検出素子１で検出した値を演算により求めた温度は、３５．０９７℃であり、対象物温度との温度差は、０．１℃以下の誤差精度を得られている。また、例５、例６についても同様に対象物温度に対して、演算で求めた温度との温度誤差は、例５で誤差が０．０１２℃であり、例６で誤差が０．０２９℃であるため、対象物温度に対する演算で求めた温度の精度は、０．１℃以下の誤差精度を得られている。

【0110】

この様に上記実施例では、サーミスタから得られた温度検出データについて、最適な温度パラメータを用いて関数演算を行っているため、簡易な演算手段で測定対象の温度（Ｔｄ）を精度良く求めることが可能である。又、測定対象の温度第１のデジタル値（Ｄｄ）から環境温度分に相当する第２のデジタル値（Ｄｃ）を減算し、測定対象の物理量に応じた温度分のみを表わすデジタル値（Ｄｄ−Ｄｃ）で温度パラメータを作成しているため、測定対象の温度を求める精度を低下させることなく温度演算に用いる温度パラメータを記憶するメモリ容量をより削減することが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0111】

温度を検出する温度検出装置、および、温度検出装置を利用する電気機器、測定対象の物理量に応じて温度が変化する検出装置などに適用可能である。

【符号の説明】

【0112】

１ 第１の温度検出素子
２ 第２の温度検出素子
３ 第１の抵抗
４ 第２の抵抗
５ 第１温度検出部
６ 第２温度検出部
７ 第１インピーダンス変換部
８ 第２インピーダンス変換部
９ Ａ／Ｄ変換器
１０ ＭＰＵ
１１ １６ 定電圧電源
１２ 制御部
１３ 演算部
１４ 第１の温度算出部
１５ 第２の温度算出部
１７ ＲＯＭ
１８ 記憶部
１９ ＲＡＭ
２０ 出力インタフェース
２１ 温度検出装置
３１ 参照値エリア
３２ 温度パラメータエリア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】