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非接触温度センサーについての概要、用途、原理などをご説明します。また、非接触温度センサーのメーカー37社一覧や企業ランキングも掲載しております。非接触温度センサー関連企業の2025年2月注目ランキングは1位:株式会社チノー、2位:株式会社LIMNO、3位:株式会社立山科学ハイテクノロジーズとなっています。
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早稲田大学大学院でMBE法による窒化物半導体成長に関する研究に従事。2016年に大学院を修了後、非鉄金属系メーカーへ入社。金属製錬工場における設備保全・エンジニアリングの業務に従事。2022年に化学系メーカーへ転職。同様の業務に従事。
非接触温度センサーとは、測定対象に直接取り付けずに温度を検出できるセンサーです。
物体が放出する赤外線や中性子を入射したときの散乱などを利用します。市場に出ている非接触温度センサーはほとんどが赤外線を利用したセンサーです。検出素子を用いて赤外線を検出し、放射率を使用して測定対象の温度を算出します。放射率は物体ごとに決まっている表面温度に対する赤外線量のことであり、非接触温度センサーの使用時に必要です。
非接触センサーは測定可能な範囲や距離が決まっており、測定できる範囲はスポット径と呼ばれます。計測する物や人よりスポット径が小さい方が安定して温度を測定することが可能です。また、高温な物体を測定する場合は非接触温度センサー自体が熱せられることによる破損を防ぐため、冷却を行うなどの工夫が必要です。
非接触温度センサーは日常生活から産業用途まで幅広く使用されます。以下は非接触温度センサーの使用用途一例です。
接触式の温度センサでは測定しにくい状況や測定できない測定対象に対して使用されます。具体的には、移動や回転する物体に使用します。
また、体温測定にも活用されます。飲食店やオフィス出勤時など、数多くの場面で利用されています。脇に挟む接触型体温計と比較して、温度計測が早い点や使用後に都度消毒する手間が不要で衛生的な点がメリットです。
一方で、赤外線を利用するため、環境温度や日光などの外的環境の影響を大きく受けます。また、接触型に比べると正確性は劣ります。実際に非接触センサーを活用する場所を考慮しながら、温度算出方法の調整や環境整備などの工夫が必要です。
赤外線を利用した非接触温度センサーは、集光レンズ、サーモパイル、増幅アンプ、演算装置で構成されています。以下の順序で温度を測定します。
赤外線は0.7～1,000μmの不可視光です。この周波数範囲において、0.7μm～20μmの周波数のみが実用的な温度測定に用いられます。
これを赤外線集光レンズを用いて集光します。サーモパイルが検出可能な波長帯の赤外線を集光することで、測定精度を向上させることが可能です。
サーモパイルを用いて赤外線を電気信号に変換して出力します。赤外線によって温められた温度に応じて、電気信号の出力を行う赤外線検出素子がサーモパイルです。
サーモパイル内では複数の熱電対が温接点を中心部に向けた状態で直列接続されており、その温接点が向かう中心部には赤外線吸収膜が設置されます。レンズで集められた光は温接点部分にのみ当たるため、外側にある冷接点側との間に温度差が生じます。これによりゼーベック効果によって電圧差が生まれ、温度測定ができる仕組みです。
増幅アンプを用いてサーモパイルから発せられた電気信号を増幅します。増幅することにより、より高精度の検出が可能です。
測定対象の温度を算出を行うために補正を行います。補正には放射率を用います。放射率は物体ごとに一定値をとる、物体の表面温度に対する放出する赤外線量の割合です。
サーモパイルが変換した電気信号から検出した赤外線の量と、あらかじめ測定しておいた測定対象の放射率を用いて計算することで測定対象の温度を算出します。
非接触温度センサーは携帯型と設置型に大分されます。
人が手に持って測定します。電源が不要のため、手軽に持ち運びが可能です。軽量かつ小型で、およそ数千円～数万円の安価な製品が多いです。
測定対象が機器の前を通ることで人を介さずに自動で温度を測定が可能です。サーモグラフィーカメラなどを組み合わせた製品が多く、およそ数十万から数百万円など高額な製品が多いです。測定のために機器に触れる必要がなく、機器によっては0.5~1.5 mほど離れての測定も可能です。
参考文献
https://www.jp.omega.com/techref/pdf/principles-ir-thermometers.pdf
https://www.jstage.jst.go.jp/article/sicejl1962/32/5/32_5_364/_pdf
https://www.keyence.co.jp/ss/products/recorder/lab/thermometry/radiation.jsp
https://www.arts-crafts.co.jp/post-3657/
https://i-focus.co.jp/2020/07/17/thermoseries/
https://kujira-zaitaku.clinic/blog/797.html
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
| 順位 | 会社名 | クリックシェア |
|---|---|---|
| 1 | 株式会社チノー |
10.6%
|
| 2 | 株式会社LIMNO |
6.4%
|
| 3 | 株式会社立山科学ハイテクノロジーズ |
6.4%
|
| 4 | オプテックス・エフエー株式会社 |
6.4%
|
| 5 | オムロン株式会社 |
6.4%
|
| 6 | JENOPTIK Japan Co., Ltd. |
6.4%
|
| 7 | Micro-Epsilon Japan株式会社 |
4.3%
|
| 8 | クアディエントジャパン株式会社 |
4.3%
|
| 9 | 株式会社タナック |
4.3%
|
| 10 | ピクスー株式会社 |
4.3%
|
項目別
測定温度範囲 ℃
100 - 300 300 - 500 500 - 1,000 1,000 - 2,000 2,000 - 3,500精度定格 ℃
0 - 1 1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5応答時間 ms
0 - 1 1 - 10 10 - 100 100 - 500 500 - 1,000 1,000 - 10,000測定波長 μm
0 - 1 1 - 2 2 - 3放射率
0 - 0.1 0.1 - 0.8 0.8 - 1 1 - 1.2電源電圧 V
4 - 6 6 - 12 12 - 18 18 - 24 24 - 27 27 - 36検出素子
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