赤外線温度センサーとは
赤外線温度センサー (英: Infrared Temperature Sensor)とは、赤外線量を測定することで対象物の温度を非接触で測定するセンサーです。
赤外線とは赤色光よりも波長が長い電磁波のことです。対象物が高温であるほど、放射される赤外線のエネルギーも高くなります。したがって、赤外線温度センサーはこの赤外線エネルギーを受信して温度情報へ変換する仕組みです。赤外線温度センサーは測定対象物に接触する必要がない点が特徴です。
高温物体や有害物質を測定する場合でも、センサー操作者が安全な距離を保つことが可能です。これにより、危険な状況での測定にも使用することができます。また、感染症の拡散を防ぐためにも有用であり、医療分野でも広く利用されます。瞬時に温度を測定できるため、高速な生産工程や急速な温度変化を追跡する場合にも有利です。
赤外線温度センサーの使用用途
赤外線温度センサーは非接触かつ高精度な温度測定が可能なため、さまざまな用途で使用されます。以下は赤外線温度センサーの使用用途です。
1. 医療
赤外線温度センサーは、非接触で患者の体温を測定するために広く使用されます。これにより、感染症の拡散リスクが低減し、高い衛生基準を維持することが可能です。額や耳の近くに向けて使用し、赤外線を検出して体温を計測します。
また、手術中や麻酔中に患者の体温を監視するためにも使用されます。患者の体温が一定の範囲内に保たれることは、手術が成功するために重要な要素です。
2. 産業用途
製造業では赤外線温度センサーを使用して製品の品質を確保するために機械や設備の温度を監視します。金属加工工場では材料の温度が適切であることを確認し、品質の一貫性を維持することが可能です。溶接やはんだ付けのプロセスにおいても、材料が適切な温度であるかを監視するために使用されます。
3. 環境モニタリング
地球観測衛星やドローンに搭載された赤外線温度センサーによって、地表の温度を高精度で測定し、気象モデルや環境監視に使用されます。これにより、気候変動の追跡や天候予報の改善が可能です。また、大気中の温度を測定し、大気の層ごとの温度プロファイルを作成することで、気象学研究や大気科学の分野で重要な情報を提供します。
4. 軍事用途
赤外線温度センサーによって、暗闇の中でも敵の車両や兵士を発見することが可能です。これにより、夜間の戦闘を有利にすることができます。情報収集や戦術的な決定にも役立ちます。
赤外線温度センサーの原理
赤外線温度センサーは対象物が放射する赤外線放射エネルギーを検出し、それを温度に変換しています。万物は、絶対零度 (約-273.15℃) 以上であれば温度に応じた赤外線を放射します。対象物が高温であるほど、放射される赤外線の強度も高くなる仕組みです。
物体が放射する赤外線の波長は、その温度に関連しています。温度が低い物体は長波長の赤外線を放射し、温度が高い物体は短波長の赤外線を放射することが多いです。この波長はプランクの法則によって記述されます。
赤外線温度センサーは、この放射された赤外線を検出するための感知素子を有します。一般的には、センサー内にある赤外線受光素子がこの役割を果たす部品です。
センサーが受信した赤外線エネルギーの強度や波長を測定し、内部のアルゴリズムを使用して温度情報に変換します。この変換処理は物体が放射する赤外線のスペクトル特性に基づいて行われます。これにより、適切に設定された赤外線温度センサーは、非接触で正確な温度測定を行うことが可能です。
赤外線温度センサーの選び方
赤外線温度センサーを選ぶ際に考慮すべき要因がいくつか存在します。以下は赤外線温度センサーの選定要素です。
1. 測定範囲
測定範囲は、センサーが測定できる温度範囲を指す指標です。測定したい温度範囲と製品仕様が合致していることが必要となります。高温や低温に適したセンサーが販売されているため、用途に応じて選択することが必要です。
2. 測定距離
測定距離はセンサーが温度を測定するために、対象物からどのくらい離れて配置できるかを示す指標です。一般的に測定距離が長いほど、センサーは遠くの物体からも温度を測定することができます。ただし、測定距離が長い場合、測定精度に影響を与える可能性があることに注意が必要です。
3. 測定精度
測定精度は、センサーが提供する温度測定の正確性を示します。高精度なセンサーは正確な温度データを提供し、制御プロセスや品質管理に適しています。ただし、一般的に測定精度が高いセンサーは高価な場合が多いです。
4. 電源
赤外線温度センサーは電力によって動作します。用途に適した電源供給方法の製品を選択することが重要です。電池駆動可能な可搬式の製品も多く販売されています。