温度センサ

放射温度センサの原理

放射温度センサは、物体が放出する赤外線を以下の原理で検出し、温度を測定します。
1.物体から放射された赤外線をレンズで集光し、「サーモパイル」といわれる検出素子に照射する
2.物体が放出する赤外線を吸収したサーモパイルの温度が上昇すると、温度に応じた電気信号を発生する
3.サーモパイルが発生した電気信号を増幅し、放射率を補正して温度を表示する
サーモパイルは、複数の熱電対が多数直列に接続された構造になっており、中心部には熱電対の温接点、周辺に熱電対の冷接点を配置しています。赤外線はレンズで集光され温接点にのみ当り、温接点のみ加熱されます。そして、ゼーベック効果により温接点と冷接点との間に電圧差が生じ、温度測定が可能になります。

放射率とは：
放射率は、物体からの熱放射（赤外線）のしやすさを0～1で表したもので、最も多く放射する物体の放射率は1です。放射率が1の物体を「黒体」といい、赤外線を反射・透過してしまうもの（空気など）は「0」になります。一般の物体の放射率は0と1の間にあります。そして、同一物質でも表面が粗いと放射率は高くなります。

放射率の決め方：
放射率がわかっている場合は、物体の放射率が文献などに物理定数として記載されている数字をそのまま利用します。その放射率を測定したときの測定条件（物体の表面状態など）に注意して決定します。放射率がわからない場合は、物体の温度を実際に測定し、そのときの放射温度計の表示値を利用します。

キーエンスの放射温度センサ

放射温度センサで正しく温度を測定するには、物質固有の値である放射率を設定しなければなりません。しかし、放射率は、検出体の材質に応じて算出したり設定するといった、手間を要する難しい操作が必要です。
FTシリーズなら、このような手間や難しい操作は不要です。検出体の放射率がわかっている場合は、放射率の値をアンプに直接入力するだけです。また、放射率がわからない検出体であっても、オプションの黒体スプレーや黒体テープを検出体に貼り付けてFTシリーズで温度を測定するだけで、簡単に放射率を設定することが可能です。

温度を測定することで、熱の影響による機器のトラブルを防ぐことができます。たとえば、製造現場の加工機のモーターの冷却装置が入/切する温度を上限値と下限値として温度センサで設定しておくことで、過大な負荷などが原因でモーターが加熱した場合に、適切なタイミングで冷却することができます。
また、温度センサを用いることで連続的に温度を把握することができるので、任意の温度に達したり冷却されていく過程がわかります。これにより、加工機が動作中であるにもかかわらずモーターの温度が正常に変化しない場合は、冷却装置が正常に動作していない、もしくは過大な負荷によりモーターが過熱しているといったトラブルを早期に確認・対応することができます。

温度センサを用いることで、たとえば塗装工程の温度が異常に上昇/低下することで発生するトラブルを防ぐことができます。塗装工程の空調装置が入/切する温度を上限値と下限値として温度センサで設定しておくことで、適切なタイミングで加熱・冷却を行うことができます。
また、温度センサで連続的に温度を把握することで、任意の温度に達する過程がわかります。これにより、適切に加熱・冷却することが可能になり、塗料が乾燥に要する時間を正確に管理することができます。さらに、空調装置が動作中であるにもかかわらず温度が連続的に変化しないといったトラブルも、いち早く発見することができるため、不良品の流出を最低限に抑えることができます。

放射温度センサを用いることで、たとえばはんだの温度が低下することで発生するトラブルを防ぐことができます。はんだの加熱装置の作動が必要となる温度を温度センサで設定しておくことで、適切なタイミングで加熱を行うことができます。
また、放射温度センサは離れた位置からピンポイントの温度を測定することができるため、ICのピンのはんだ付けなど、微細部分の温度も測定が可能で、加工部周辺の赤外線放射などによる影響を受けません。また、はんだ付け中の温度を連続的に測定しデータを蓄積することで、これまでは困難であった加工精度の管理が容易になり、品質の維持と向上を実現することができます。