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感温液晶による温度計測法及び装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P130008862
整理番号 P13-006
掲載日 2013年3月29日
出願番号 特願2013-029052
公開番号 特開2014-157115
登録番号 特許第6114960号
出願日 平成25年2月18日(2013.2.18)
公開日 平成26年8月28日(2014.8.28)
登録日 平成29年3月31日(2017.3.31)
発明者
  • 鳥山 孝司
  • 井上 義貴
  • 一宮 浩一
出願人
  • 国立大学法人山梨大学
発明の名称 感温液晶による温度計測法及び装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】 本発明は、光の3原色以外の波長域にも目を向け、温度との関係性の高い波長を見つけ、より簡易的に、より測定範囲の広い温度計測原理を見いだすことを目的とした。そのため、感温液晶の散乱光を分光器にて各波長の強度を測定し、波長強度と温度の関係を明らかにした。
【解決手段】 本発明の計測方法は、感温液晶を用いた温度計測方法において、可視光の青色部分に相当する波長域(490nm未満)のうち、輝度と温度との関係が単調増加にある領域を用いて、温度を測定することを特徴とした温度計測方法である。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



非接触で、かつ簡便な温度(分布)の計測法は、温度制御・管理といった分野で必要になってきている。これらのニーズに対応する製品としては、赤外線カメラや放射温度計といったものがあり、製造の現場などでは既に広く利用されてきている。しかしながら、赤外線カメラは高価であるが、数℃程度の測定誤差があり、あまり精度が高いとは言えない。また、放射温度計についても計測対象の表面形状や色等の放射率の相違により測定精度が低いという問題がある。これらの問題点が解決されれば、より精度の高い合理的な温度制御を行えるようになると共に、今まで利用されていないような分野にも非接触温度計測が使用されるようになると考えられる。





そこで、温度計測幅は狭まるという問題点があるが精度がよい温度計測法である感温液晶をもちいる手法に着目する。なお感温液晶は、温度に対応して散乱光が変化する特性を持っている。この方法では、CCDカメラにて光の3原色の輝度として計測し、その輝度と温度との相関式を用いて温度計測を行う。光の3原色をどのように用いるかによって手法は異なり、光の3原色の輝度を引数とする多項式により温度を検定するRGB法(特許文献1)や、光の3原色の輝度をHSI色空間に変換し、そのHue値と温度との関係を用いて温度を検定するHSIスプライン検定法(非特許文献1)がこれまでに報告されている。





しかし、これらの計測法には、光の3原色全てを含む光源と、光の3原色の輝度を取得可能なCCDカメラが必要になる。光源は、光の3原色に固定しているため、青色として捉えられる波長よりも短い波長の変動が捉えられず、感温液晶の呈色範囲(色の変わる温度範囲)の高温側の温度計測が難しくなり、測定できる範囲が狭まるという問題点を有している。実際、感温液晶の呈色範囲となる温度差は、感温液晶の精製の仕方にもよるが、通常10℃という温度幅を有している。しかしながら、前述の計測法では、その10℃程度の温度幅を有する感温液晶でも7℃程度の範囲しか計測できないのという問題点を有している。また、製品化するうえで、カラーのCCDカメラは、計測系のサイズや価格を下げにくいという要因にもなっている。

本発明は、光の3原色以外の波長域にも目を向け、温度との関係性の高い波長を見つけ、より簡易的に、より測定範囲の広い温度計測原理を見いだすことを目的とした。そのため、感温液晶の散乱光を分光器にて各波長の強度を測定し、波長強度と温度の関係を明らかにした。

産業上の利用分野



本発明は、非接触の温度計測法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
感温液晶を用いた温度計測方法において、可視光の青色部分に相当する波長域(490nm未満)のうち、輝度と温度との関係が単調増加にある領域を用いて、前記感温液晶の測定された輝度から前記感温液晶の温度値を求めることを特徴とした温度計測方法

【請求項2】
粉体または液体またはシート状に固定された感温液晶と、
短波長のうち一つ以上の波長を発光することができる光源と、
反射された輝度を計測できるフォトダイオードからなり、計測された前記輝度から前記感温液晶の温度を求める温度計測装置
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013029052thum.jpg
出願権利状態 登録
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