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赤外線温度計は、測定対象物から放射される熱放射（黒体放射と呼ばれることもある）の一部から温度を推測する温度計です。レーザーを使用して温度計の照準を合わせるため、レーザー温度計と呼ばれることもあります。また、離れた場所から温度を測定できる機器の能力を表すために、非接触温度計または温度ガンと呼ばれることもあります。物体から放射される赤外線エネルギーの量と放射率を知ることで、物体の温度を実際の温度の一定範囲内で測定できることがよくあります。赤外線温度計は、「熱放射温度計」と呼ばれる機器のサブセットです。
場合によっては、特に周囲温度に近い場合、測定対象物からの放射ではなく、より高温の物体（機器を持っている人[要出典]も含む）からの放射の反射や 、誤って想定された放射率により、測定値に誤差が生じることがあります。
この設計は基本的に、赤外線熱放射を検出器に集束させるレンズで構成され、検出器は放射パワーを電気信号に変換し、周囲温度を補正した後、温度単位で表示します。これにより、測定対象物に接触せずに離れた場所から温度を測定できます。非接触型赤外線温度計は、熱電対やその他のプローブ型センサーを使用できない、またはさまざまな理由で正確なデータを生成できない状況で温度を測定するのに役立ちます。
使用例
典型的な状況としては、測定対象が移動している場合、誘導加熱のように対象が電磁場に囲まれている場合、対象が真空または他の制御された雰囲気内に含まれている場合、または高速応答が要求される場合、正確な表面温度が望まれる場合、対象物の温度が接触型センサーの推奨使用点を超えている場合、センサーとの接触により対象物またはセンサーが損傷する場合、または対象物の表面に著しい温度勾配が生じる場合などが挙げられます。
赤外線温度計は、さまざまな温度監視機能に使用できます。例としては、遠隔望遠鏡操作のための雲の検出、機械または電気機器の温度とホットスポットのチェック、病院の患者に触れることなく体温を測定、校正と制御のためのヒーターまたはオーブンの温度チェック、消火活動におけるホットスポットのチェック、加熱または冷却を伴うプロセスにおける材料の監視、火山の温度測定などがあります。SARSコロナウイルスやエボラウイルス病などの発熱を引き起こす病気の流行時には、赤外線温度計は、検査対象者間で有害な伝染を引き起こすことなく、到着した旅行者の発熱をチェックするために使用されました。[1] [2]
2020年にCOVID-19パンデミックが世界を襲ったとき、赤外線温度計は人々の体温を測定し、発熱の兆候が見られる場合は感染の可能性のある場所への入場を拒否するために使用されました。米国のFDAなどの公衆衛生当局は、赤外線温度計の精度と一貫性を確保するための規則を発表しました。[3]
赤外線温度検知デバイスには、ポータブルおよびハンドヘルド用と固定設置用の両方で使用できるさまざまな種類があります。
正確さ
赤外線温度計は、精度や角度範囲などの仕様によって特徴付けられます。よりシンプルな機器では、測定誤差が約 ±2 °C または ±4 °F になる場合があります。[引用が必要]
距離対スポット比 (D:S) は、測定面までの距離と温度測定領域の直径の比率です。たとえば、D:S 比が 12:1 の場合、測定領域の直径は対象物までの距離の 12 分の 1 です。D 対 S 比が高い温度計は、D 対 S 比が低い温度計よりも、より遠くから、より特定的で狭い表面を感知できます。12:1 定格のデバイスは、1 フィートの距離で 1 インチの円を感知できますが、10:1 比のデバイスは、10 インチの距離で同じ 1 インチの円を感知し、12 インチの距離では、より広く、特定性の低い 1.2 インチの円を感知します。[引用が必要]
理想的なターゲット領域は、その距離にあるスポットの少なくとも2倍の大きさである必要があります。 [4]距離に対して領域が小さいと、測定精度が低下します。[要出典] 赤外線温度計は、ターゲットに近づきすぎないようにしてください。近すぎると、温度計のハウジングに熱が蓄積し、センサーが損傷する可能性があります。反射率の影響とセンサーの視野内に他の熱源が含まれるため、測定誤差は通常、距離が離れすぎた場合にのみ減少します。[5] [6]
シュテファン・ボルツマンの法則によれば、放射パワーは温度の4乗に比例するため、測定面に高温部と低温部の両方がある場合、表示される温度は実際の平均温度よりも高くなり、4乗平均に近くなる可能性があります。 [ 7]
ほとんどの表面は放射率が高く（ほとんどの生物表面では 0.9 以上）、ほとんどの赤外線温度計はこの単純化された仮定に依存しています。ただし、反射面の放射率は非反射面よりも低くなります。[引用が必要] 一部のセンサーには調整可能な放射率設定があり、反射面と非反射面の温度を測定するように設定できます。調整不可能な温度計は、非反射塗料またはテープを塗布することで反射面の温度を測定するために使用できますが、精度は多少低下します。[引用が必要]
放射率設定を調整できるセンサーは、特定の表面に対してセンサーを校正したり、表面の放射率を測定したりするためにも使用できます。表面の温度が正確にわかっている場合 (接触温度計で測定するなど)、IR 方式による温度測定値が接触方式による測定温度と一致するまで、センサーの放射率設定を調整できます。放射率設定は表面の放射率を示し、同様の表面 (のみ) の後の測定で考慮できます。
赤外線高温計
最も一般的な赤外線温度計は、スポット赤外線高温計または赤外線高温計で、表面上のスポット（実際には D:S 比によって決まる比較的小さな領域）の温度を測定します。これらは通常、測定領域の中心に目に見える赤い点を投影します。この点は測定対象スポットを識別するものですが、測定には関与しません。測定される実際の角度領域は機器によって異なり、目に見えるスポットに限定されません。
関連機器には、厳密には温度計ではありませんが、赤外線スキャン システムや赤外線熱画像カメラなどがあります。赤外線スキャン システムは、通常、回転ミラーに向けられたスポット温度計を使用して、より広い範囲をスキャンします。これらのデバイスは、オーブンから出てくる大きなガラスや金属のシート、布、紙、またはコンベヤ ベルトに沿った連続した材料の山など、コンベヤや「ウェブ」プロセスを伴う製造業で広く使用されています。赤外線熱画像カメラまたは赤外線カメラは、基本的に赤外線放射温度計であり、比較的広い範囲の多くのポイントの温度を測定して、サーモグラムと呼ばれる 2 次元画像を生成します。各ピクセルは温度を表します。このテクノロジは、スポット温度計やスキャン温度計よりもプロセッサとソフトウェアを集中的に使用し、広い範囲を監視するために使用されます。一般的な用途には、軍隊や警備員が使用する境界監視、製造プロセスの検査/プロセス品質監視、および安全性と効率性維持を目的とした機器または密閉空間のホット スポットまたはコールド スポット監視などがあります。
赤外線フィルムと適切なレンズなどを使用した写真 カメラは「赤外線カメラ」とも呼ばれます。これは近赤外線のみを捉え、室温の物体からの熱放射には反応しません。
参照
参考文献
- ^ 潜在的 SARS 感染を検出するための熱画像 アーカイブ 2016-12-26 at the Wayback Machine (非画像型赤外線温度計も対象)
- ^ "A Roissy、le "thermomètre laser" pour detecter Ebola".解放。 2014年10月18日。 2018-08-18 のオリジナルからアーカイブ。2014 年 10 月 18 日に取得。
コナクリとパリの間で、同じ温度計のレーザーが検出され、最高の見世物賞が授与され、フランスのエボラウイルスに到着します。
- ^ 保健医療機器・放射線センター（2020年6月23日）。「COVID-19パンデミック中の非接触型体温評価装置」FDA。2020年7月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年7月14日閲覧。
- ^ 「赤外線温度計の説明」(PDF)。FireCraft Safety.com。2017年9月5日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。2017年9月5日閲覧。
- ^ 研究開発。リードビジネスインフォメーション。2004年。31ページ。
- ^ JR Barker (1985年10月1日). 熱学的方法. VCH. p. 192. ISBN 978-3-527-15168-4。
- ^ 「シュテファン・ボルツマンの法則」。2015年5月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年6月9日閲覧。
外部リンク
- 赤外線検査プログラムに悪影響を与えるよくあるミスを回避する