CN106233106B - 测量存在粉尘的气氛中的物体的温度的方法 - Google Patents

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Abstract

使用第1辐射辉度计和第2辐射辉度计，所述第1辐射辉度计与存在粉尘的气氛中的物体相对地设置，用于测定物体的辐射辉度，所述第2辐射辉度计不与物体相对地设置，用于测定存在于物体与第1辐射辉度计之间的粉尘的辐射辉度，根据由第1辐射辉度计测定到的物体的辐射辉度和由第2辐射辉度计测定到的存在于物体与第1辐射辉度计之间的粉尘的辐射辉度来测量物体的温度。

Description

测量存在粉尘的气氛中的物体的温度的方法
技术领域
本发明涉及测量存在粉尘的气氛中的物体、例如在如水泥制造设备具备的旋转窑炉那样的粉尘存在下的炉内处于高温状态的被加热物等的温度的方法。本国际申请要求基于在2014年3月17日提出的日本国专利申请第2014-053172号的优先权，将日本国专利申请第2014-053172号的全部部内容援引到本国际申请中。
背景技术
一般地，在如水泥制造设备具备的旋转窑炉那样的粉尘浓度高、且进行连续处理的炉内，被加热物的温度的测量是使用能够以非接触方式测量温度的辐射温度计等。该辐射温度计在旋转窑炉以外的其他烧成炉或高温工艺中也被广泛利用。
但是，辐射温度计存在以下问题：当作为测量对象的被加热物与观测者之间存在粉尘时，由粉尘引起的辐射光的衰减以及来自粉尘本身的辐射光产生影响，从而不能准确地测量被加热物的温度。作为非接触式温度计而为人所知的二色温度计是由两种波长的辐射辉度比求出温度的温度计，该二色温度计可以忽略由不使辐射辉度比发生变化的粉尘引起的辐射光的衰减的影响，但不能忽略来自使辐射辉度比发生变化的粉尘的辐射光的影响。
当然，粉尘浓度高的炉内的温度测量所涉及的上述问题，在水泥烧成炉以外的其他烧成炉等中也能发生。为了消除这样的问题，例如曾公开了在煤尘浓度高的炉内能够可靠地测量熔渣的液面温度的温度测量方法(例如，参照专利文献1。)。在该温度测量方法中，向光电元件集聚从被收容在炉内的熔渣的液面辐射的辐射光之中的、中红外区域或远红外区域的辐射光，从而从光电元件产生与入射的辐射光的强度相应的振幅的输出电压，根据该输出电压值和普朗克辐射定律确定上述熔渣的液面温度。另外，在该温度测量方法中，使用了两种以上的不同的波长的辐射光。
另外，为了测量火焰的微细构造，曾公开了在一般所利用的局部测量中利用了聚光光学系统的火焰自发光测量装置(例如，参照专利文献2。)。该测量装置的特征在于，具有：聚光光学系统，其由使来自火焰的多个测量点的自发光分别集聚到聚光面的对应的聚光点的单一的光学系统构成；和自发光测量系统，其测量分别集聚到聚光点的来自多个测量点的自发光。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-249049号公报(权利要求1、权利要求2、权利要求3、段落[0001])
专利文献2:日本特开2000-111398号公报(权利要求1、段落[0003])
发明内容
然而，在上述现有的专利文献1所公开的方法中，作为对象的粉尘的粒径为1～2μm，与水泥烧成炉等中的粉尘相比，非常微细。因而，不能将该方法原样地应用于水泥烧成炉等中的粉尘来用于熔块(clinker)的温度测量等。同样地，除了存在于旋转窑炉以外的高温炉(加热、冶炼、精炼、烧成、反应等)内的被加热物、和在锅炉内部的热交换管等管道内流动的固体和液体等之外，即使在测量热交换器内的传热管和隔壁等的温度的情况下也不能应用于粉尘的粒径不像上述那样微细的情况。另外，在如上述专利文献2所示出的利用了聚光光学系统的局部测量那样单单减小测量体积这样的方法中，由于不能消除光路上的粉尘等的影响，因此在粉尘浓度高的水泥烧成炉等中测量熔块的温度等的方法中不能原样地应用。
因而，需要开发一种在水泥烧成炉中的熔块的温度等的测量中也能够应用、而且比使用现有的二色温度计的方法更准确的测量方法。
本发明的目的在于，提供一种能够精度更良好地测量存在粉尘的气氛中的物体、例如在如水泥制造设备具备的旋转窑炉那样的粉尘存在下的炉内处于高温状态的被加热物等的温度的测量方法。
本发明的第1观点是一种测量物体的温度的方法，
使用第1辐射辉度计和第2辐射辉度计，所述第1辐射辉度计与存在粉尘的气氛中的物体相对地设置，用于测定物体的辐射辉度，所述第2辐射辉度计不与物体相对地设置，用于测定存在于物体与第1辐射辉度计之间的粉尘的辐射辉度，
根据由第1辐射辉度计测定到的物体的辐射辉度和由第2辐射辉度计测定到的存在于所述物体与第1辐射辉度计之间的粉尘的辐射辉度来测量物体的温度。
本发明的第2观点是基于第1观点的发明，其特征在于，进而在两种波长下测定粉尘的辐射辉度。
本发明的第3观点是基于第1观点或第2观点的发明，其特征在于，进而在测定粉尘的辐射辉度时，在采用冷却单元使与第2辐射辉度计相对的壁面的温度降低了的状态下进行。
本发明的第4观点是基于第1观点～第3观点的发明，其特征在于，进而在测定粉尘的辐射辉度时，使与第2辐射辉度计相对的壁面的辐射率为0.9以上。
本发明的第5观点是基于第4观点的发明，其特征在于，进而在测定粉尘的辐射辉度时，在与第2辐射辉度计相对的壁面设置黑体空腔。
本发明的第6观点是基于第1观点～第5观点的发明，其特征在于，进而在两种波长下测定物体的辐射辉度。
本发明的第7观点是基于第1观点～第6观点的发明，其特征在于，进而作为第2辐射辉度计使用多个辐射辉度计，测定两处以上的粉尘的辐射辉度，根据由第1辐射辉度计测定到的物体的辐射辉度和由多个第2辐射辉度计测定到的存在于所述物体与第1辐射辉度计之间的两处以上的粉尘的辐射辉度来测量。
在本发明的第1观点的方法中，使用与存在粉尘的气氛中的物体相对地设置、且用于测定物体的辐射辉度的第1辐射辉度计、和不与物体相对地设置、且用于测定存在于物体与第1辐射辉度计之间的粉尘的辐射辉度的第2辐射辉度计。在该测量方法中，采用了使用与测定物体的辐射辉度的辐射辉度计分开的辐射辉度计、且从另外的方位测定粉尘的辐射辉度的方法。由此，能够以更准确的数值的形式反映测量物体的温度时的粉尘的影响，能够更加提高精度。
在本发明的第2观点的方法中，在两种波长下测定粉尘的辐射辉度。通过在两种波长下测定粉尘的辐射辉度，能够更准确地测量后述的粉尘的负载(Ap·N)、以及粉尘的温度、浓度。
在本发明的第3观点的方法中，在测定粉尘的辐射辉度时，在采用冷却单元使与第2辐射辉度计相对的壁面的温度降低了的状态下进行。由此，能够降低来自壁面的辐射的影响，能够使粉尘的辐射辉度的测定精度提高，能够更加提高物体温度的测量精度。
在本发明的第4观点的方法中，通过在测定粉尘的辐射辉度时使与第2辐射辉度计相对的壁面的辐射率为0.9以上，能够降低从燃烧器、炉壁等的粉尘以外的高温物体发出的辐射光在该壁面反射而向该辐射辉度计入射的影响，能够使粉尘的辐射辉度的测定精度提高，能够更加提高物体温度的测量精度。
在本发明的第5观点的方法中，通过在测定粉尘的辐射辉度时在与第2辐射辉度计相对的壁面设置黑体空腔，能够降低从燃烧器、炉壁等的粉尘以外的高温物体发出的辐射光在该壁面反射而向该辐射辉度计入射的影响，能够使粉尘的辐射辉度的测定精度提高，能够更加提高物体温度的测量精度。
在本发明的第6观点的方法中，通过在两种波长下测定物体的辐射辉度，除了能够通过不直接提供物体的辐射率，而是提供物体的在两种波长下的辐射率比来进行温度测量之外，还能够抑制从成为温度测量的对象的物体以外的高温物体发出的辐射光反射到该物体而向辐射辉度计入射的影响，能够使温度测量的精度提高。同样地，对于由第2辐射辉度测定的粉尘的辐射辉度，也通过预先在两种波长下测定物体的辐射辉度，能够抑制从燃烧器、炉壁这样的粉尘以外的高温物体发出的辐射光在与第2辐射辉度计相对的炉内壁面反射、或者由粉尘本身散射而向第2辐射辉度计入射的影响。
在本发明的第7观点的方法中，作为在粉尘的辐射辉度的测定中使用的第2辐射辉度计，使用多个辐射辉度计，使由此测定到的两处以上的粉尘的辐射辉度反映到由第1辐射辉度计测定到的物体的辐射辉度上从而进行物体温度的测量。由此，与利用由单一的第2辐射辉度计测定到的一个粉尘的辐射辉度的情况相比，能够更准确地测量物体的温度。
附图说明
图1是示意地表示在本发明第1实施方式中所使用的水泥制造设备的概略的俯视图。
图2是示意地表示在本发明第2实施方式中所使用的水泥制造设备的概略的俯视图。
图3是示意地表示在本发明实施方式中所使用的水泥制造设备的概略的侧视图。
图4是表示在本发明实施方式中所使用的水泥制造设备具备的冷却单元的一例的示意图。
图5是表示在本发明实施方式中所使用的水泥制造设备具备的黑体空腔的一例的示意图。
图6是表示在实施例1中随着粉尘温度Td的变化的测量值的变化的曲线图。
图7是表示在实施例1中随着粉尘浓度Cd的变化的测量值的变化的曲线图。
具体实施方式
接着，基于附图来说明用于实施本发明的方式。再者，在图1～图3中，相同的标记表示相同的部件等。再者，在本说明书中，粉尘是指在气体中悬浮的多个粉尘粒子以规定的浓度聚集而形成的粉尘群，粉尘的辐射辉度、吸收系数、散射系数、吸收效率、散射效率、浓度分别表示粉尘存在区域中的粉尘群的值。另外，粉尘粒子是指粉尘群中所包含的各个粉尘粒子，粉尘粒子的辐射率、密度、几何学截面面积、半径分别表示粉尘存在区域中的粉尘群中所包含的各个粉尘粒子的平均值。粉尘温度是指粉尘存在区域中的粉尘群中所包含的各个粉尘粒子的温度的平均值。
＜第1实施方式＞
以测量在水泥制造设备具备的旋转窑炉内在高浓度的粉尘存在下处于高温状态的被加热物(熔块)的温度的情况为例，来说明本发明第1实施方式的测量方法。
＜装置＞
图3所示的装置是表示适合于实施本发明的测量方法的水泥制造设备的一例的装置，该水泥制造设备10a，具备旋转窑炉11、和连接于该旋转窑炉11的窑罩12。旋转窑炉11是用于对水泥原料进行烧成来制造熔块的窑炉，在该旋转窑炉11的上游侧设置有预热器14。预热器14是将被图外的原料磨机粉碎了的水泥原料预热到规定温度以使得容易由后面工序的旋转窑炉11进行烧成的预热器。预热器14是通过将多个旋流器(cyclone)装载到数层建筑的铁骨架台上而设置的。旋转窑炉11具有向下游侧稍微进行了下方倾斜的横向圆筒状的窑壳体(kiln shell)11a，在窑壳体11a的下游侧的端部设置有面对窑尾的燃烧器16。被构成为：水泥原料在预热器14的各旋流器中流下的过程中被煅烧，其后，水泥原料向旋转窑炉11的窑尾部流入。在窑壳体11a的内壁面贴有耐火材料11b。窑壳体11a被构成为：一边向周向(绕轴线)旋转，一边通过以重油和/或粉煤为燃料的燃烧器加热来对从预热器14供给的水泥原料进行烧成而形成熔块并且向燃烧器侧运送。
窑罩12，其上游端连接在旋转窑炉11的燃烧器侧端部，下游端与熔块冷却器13连接。被构成为:从旋转窑炉11的燃烧器侧端部排出并供给到窑罩12的上游侧的1200～1500℃左右的熔块，被从与熔块冷却器13连接的冷却风扇18送入的20～30℃的大气冷却。被构成为：在该熔块冷却器13中，在床面(底面)上从上游侧向下游侧铺设有多个板(plate)13b，从旋转窑炉11的燃烧器侧端部排出的块状的熔块落下到上游侧的板13b上。被构成为：多个板13b，通过分别在前后方向上进行往复移动来将位于其上面的熔块依次向下游侧的板13b上引导。因而，被构成为：在熔块冷却器13内部，在多个板13b上形成有从上游侧向下游侧运送的熔块层，从冷却风扇18送入的大气从多个板13b的下方通过多个板13b之间来冷却熔块。再者，被冷却了的熔块，从熔块冷却器13的下游侧端部排出，从该下游侧端部排出的熔块被储存在熔块库19中。另外，被构成为：通过从冷却风扇18送入并从多个板13b之间通过、进而通过熔块层来冷却熔块的空气，如图3的虚线箭头所示那样，在该熔块层的上方趋向上游侧，作为燃烧器16中的燃烧用的空气而被供给到旋转窑炉11中。
另外，如图1、图3所示，对于该水泥制造设备10a，为了实施本发明的测量方法，在与窑壳体11a的下游侧端部相对的窑罩12壁面的外侧、且与被加热物30相对的位置，设置有用于测定被加热物30的辐射辉度的第1辐射辉度计20。即，第1辐射辉度计20以被加热物30存在于第1辐射辉度计20的光轴上的方式设置。作为测定辐射辉度的装置的例子，除了辐射辉度计、分光辐射辉度计之外，还有：将辐射温度计和运算装置组合，使用后述的式(2)这一普朗克公式将辐射温度计的温度测定值转换为辉度的装置。另外，若考虑采用不同的两种波长测量辐射辉度的情况，则第1辐射辉度计20以及后述的第2辐射辉度计40、40a、40b，优选是所述各辐射辉度计的每个能够采用多种波长同时地测量辐射辉度的装置。但是，即使是波长切换式的装置，也能够通过加快切换的定时，来采用不同的两种波长大致同时地进行辐射辉度的测量。
另一方面，如图1所示，在窑罩12侧壁面的外侧、即不与被加热物30相对的位置，设置有用于测定存在于被加热物30与第1辐射辉度计20之间的粉尘的辐射辉度的第2辐射辉度计40。即，对于第1辐射辉度计20与第2辐射辉度计40的位置关系，第2辐射辉度计40被设置在第2辐射辉度计40的光轴至少不与第1辐射辉度计20的光轴平行的位置。存在以下情况：设置第2辐射辉度计40的位置越接近第2辐射辉度计40的光轴与第1辐射辉度计20的光轴平行的位置，例如来自被加热物30的辐射光越向第2辐射辉度计40入射，越难以进行针对作为本来的目标的粉尘的辐射辉度的高精度的测定。通过这样地设置第2辐射辉度计40来进行测定以及测量，能够测量排除了粉尘的影响的被加热物30的准确的温度。用于设置第2辐射辉度计40的在高度方向y上的位置，优选设定在该第2辐射辉度计40的光轴与第1辐射辉度计20的光轴交叉的位置。另外，在横向x(第1辐射辉度计20的光轴方向)上的位置，优选设定在该第2辐射辉度计40的光轴通过粉尘存在区域的在横向x(第1辐射辉度计20的光轴方向)上的中间点(Sc/2)的位置。由此，能够使粉尘存在区域中的平均的粉尘温度和粉尘浓度反映到被加热物温度的测量上，因此能够使测量精度更加提高。
另外，优选被构成为：与第2辐射辉度计40相对的壁面(位于第2辐射辉度计40的光轴上的壁面)，利用冷却单元41被保持为比其周围的壁面温度低的温度。由此，能够排除从壁面向第2辐射辉度计40入射的辐射光的影响，能够更准确地测量粉尘的辐射辉度。一般地，对于水泥制造设备而言，优选在窑罩12内壁壁面的温度上升到1500℃左右，但上述壁面的温度降低到300～500℃的温度的状态下进行。作为冷却单元41，并不特别限定，可列举出例如如图4(a)所示那样，从外侧向上述壁面正下方埋入的水冷管和空冷管等。另外，也可以是例如如图4(b)所示那样，在壁面具有开口端，且设置朝着外侧突出的圆筒状的凹部，并在该凹部的外周卷绕水冷管和/或空冷管的构成等。再者，如图4(b)那样，在与第2辐射辉度计40相对的位置设置凹部等的情况下的、与第2辐射辉度计40相对的壁面，是指凹部的内壁面。由此，能够降低来自壁面的辐射的影响，粉尘的辐射辉度的测定精度提高，结果能够更加提高被加热物温度的测量精度。
另外，若从燃烧器16的火焰和/或窑罩12的内壁发出的辐射光在上述壁面反射而向第2辐射辉度计40入射，则使测量精度下降。因而，优选上述壁面的辐射率预先控制为0.9以上，以使得由上述辐射光的反射产生的影响变小。由此，粉尘的辐射辉度的测定精度提高，结果能够更加提高被加热物温度的测量精度。再者，作为用于将辐射率控制为0.9以上的方法，可使用辐射率为0.9以上的物质，例如将表面氧化了的金属、在表面施加了微细的凹凸的金属、涂布有黑体涂料的金属、或耐火材料等，将这些物质设置在上述壁面，由此使上述壁面成为具有所希望的辐射率的材质。
进而，也可以代替使用上述特定的物质的情况而设置将壁面作为开口端的黑体空腔。黑体空腔是用于实现黑体的、例如如图5(a)、图5(b)所示那样的球状和圆锥状等的空腔、或者使如图4(b)所示那样的圆筒状的部分更长的形状的空腔，通过在与第2辐射辉度计40相对的壁面设置黑体空腔，入射到该空腔的辐射光在空腔内反复进行反射和/或吸收从而衰减。因而，能够极力抑制一旦入射到空腔的辐射光再从开口端向窑罩12内部释放，能够得到0.99以上的高辐射率。由此，能够大大降低从燃烧器16的火焰和/或窑罩12的内壁发出的辐射光在上述壁面反射的影响，因此粉尘的辐射辉度的测定精度提高，能够更加提高被加热物的温度测量精度。另外，为了进一步降低来自黑体空腔的辐射的影响，也可同时使用上述的冷却单元。即，优选的是，例如在黑体空腔的外面设置水冷管和/或空冷管而使黑体空腔的内壁面下降到300～500℃的温度的状态下进行。
＜存在于被加热物与辐射辉度计之间的粉尘的辐射辉度的测量＞
在本发明第1实施方式的测量方法中，首先，由设置于上述的水泥制造设备10a的第2辐射辉度计40测定在波长λ下的粉尘的辐射辉度L'd,λ。在考虑了由粉尘引起的自吸收和自散射的情况下，由第2辐射辉度计40测定到的粉尘的辐射辉度L'd,λ用下述式(1)表示。
在式(1)中，Ld,λ表示粉尘的辐射辉度，ap,λ表示粉尘的吸收系数，σp,λ表示粉尘的散射系数，sd表示粉尘存在区域的在第2辐射辉度计40的光轴方向上的长度。
再者，上述粉尘的辐射辉度Ld,λ通过下述式(2)这一普朗克公式由粉尘温度Td求出，粉尘的吸收系数ap,λ、粉尘的散射系数σp,λ分别用下述式(3)、式(4)表示。
在式(2)中，C1表示第1辐射常数(5.95×10-17W·m2)，C2表示第2辐射常数(1.44×10-2m·K)。
ap,λ＝Qabs,λApN…(3)
σp,λ＝Qsca,λApN…(4)
在式(3)、式(4)中，Qabs,λ、Qsca,λ分别表示粉尘的吸收效率、粉尘的散射效率，以常数或者粉尘粒子的辐射率ξλ的函数给出。另外，Ap表示粉尘粒子的几何学截面面积(πrp 2，rp为粉尘粒子的半径)，N表示粉尘的粒子密度(个/m3)。
在此，下面示出将式(3)、式(4)代入式(1)中而得到的式(1')。
根据上述式(1')，由上述第2辐射辉度计40在波长λ1和λ2这两种波长下进行了测定时的粉尘的辐射辉度L'd,λ1和L'd,λ2之比(L'd,λ1/L'd,λ2)用下述式(5)表示。
通过上述式(5)，由在波长λ1下的粉尘粒子的辐射率ξλ1与在波长λ2下的粉尘粒子的辐射率ξλ2之比(ξλ1/ξλ2)求出粉尘的辐射辉度Ld,λ1与Ld,λ2之比(Ld,λ1/Ld,λ2)。
另一方面，由上述式(2)这一普朗克公式可导出能够由在波长λ1、λ2这两种波长下的辐射辉度之比(Ld,λ1/Ld,λ2)求出温度T的下述式(6)这一近似式。然后，通过将上述Ld,λ1/Ld,λ2的值代入该式(6)中，求出粉尘温度Td。
接着，可使用该粉尘温度Td，由上述式(2)求出在波长λ1和波长λ2下的粉尘的辐射辉度Ld,λ1和Ld,λ2。
另外，通过将上述辐射辉度Ld,λ1、Ld,λ2中的任意一个代入使上述式(1')变形而得到的下述式(7)中，能够求出Ap·N。另外，也可以使用将上述辐射辉度Ld,λ1、Ld,λ2分别代入式(7)中而求出的Ap·N的平均值。
然后，通过给出粉尘粒子的半径rp来求出Ap，因此可求出N，进而可由下述式(8)求出粉尘浓度Cd。再者，对于粉尘粒子的半径rp不清楚的情况、或根据状况而发生变化的情况，不能给出准确的粉尘粒子的半径rp，从而不能得到准确的粉尘浓度Cd，但在该方法中，不会对作为目标的被加热物的温度、和粉尘的温度的测量值造成影响，且能够将Ap·N作为与粉尘的负荷相当的指标来有效利用于炉的控制等。
在式(8)中，Tg表示粉尘存在区域的气体温度(K)，ρ表示粉尘粒子的密度。再者，该式(8)是将表示实际的气体温度下的粉尘存在区域的每单位体积气体中的粒子数的N修正为0℃下的粒子数，然后使用粒子的密度将粒子数转换为粒子质量，将结果作为粉尘浓度的式子。
＜粉尘存在下的被加热物的辐射辉度和温度的测量＞
与由上述的第2辐射辉度计40进行的粉尘的辐射辉度L'd,λ的测定分开地，由上述第1辐射辉度计20测定在波长λ1或者波长λ2下的被加热物30的辐射辉度L'c,λ。在考虑了由粉尘的吸收以及散射引起的衰减、来自粉尘的辐射辉度的情况下，该被加热物30的辐射辉度L'c,λ用下述式(9)表示。下述式(9)中的右边第一项表示已考虑了由粉尘的吸收以及散射引起的衰减的来自被加热物30的辐射辉度，右边第二项表示来自粉尘的辐射辉度，且已考虑了由该粉尘产生的自吸收和自散射。
在式(9)中，εc,λ表示被加热物30的辐射率，Lc,λ、Ld,λ分别表示被加热物30、粉尘的辐射辉度，ap,λ表示粉尘的吸收系数，σp,λ表示粉尘的散射系数，sc表示粉尘存在区域的在第1辐射辉度计20的光轴方向上的长度。
另外，上述被加热物30的辐射辉度Lc,λ、粉尘的辐射辉度Ld,λ通过上述式(2)这一普朗克公式由被加热物30的温度Tc、粉尘温度Td求出，粉尘的吸收系数ap,λ、粉尘的散射系数σp,λ分别用上述式(3)、式(4)表示。
在此，下面示出将式(3)、式(4)代入式(9)中而得到的式(9')。
另外，通过使上述式(9')变形，可导出下述式(10)。
另外，将由上述的第1辐射辉度计20在波长λ1或者波长λ2下测定到的被加热物30的辐射辉度L'c,λ、以及由采用上述的第2辐射辉度计40在波长λ1和λ2这两种波长下进行了测定时的粉尘的辐射辉度L'd,λ1和L'd,λ2使用式(5)、式(6)得到的Td、进而使用式(2)得到的在上述第1辐射辉度计20的测定中使用的波长λ1或者波长λ2下的粉尘的辐射辉度Ld,λ、和由上述式(7)求出的Ap·N代入上述式(10)中，由此能够求出被加热物30的辐射辉度Lc,λ。
再者，由上述的第1辐射辉度计20测定被加热物30的辐射辉度L'c,λ时的波长，从简易的角度出发优选使用由上述的第2辐射辉度计40测定粉尘的辐射辉度L'd,λ时的波长λ1和λ2中的任意一个，但如果能够另行求出粉尘的吸收系数ap,λ、粉尘的散射系数σp,λ，则也可以使用其以外的波长λ3。在该情况下，在式(2)中使用Td和波长λ3来求出要代入式(10)中的粉尘的辐射辉度Ld,λ即可。
然后，通过将该被加热物30的辐射辉度Lc,λ代入上述式(2)这一普朗克公式的反函数即下述式(11)中，就能够求出被加热物30的温度Tc。
再者，使用第1辐射辉度计20测定被加热物30的辐射辉度L'c,λ时，若预先进行在波长λ1、λ2这两种波长下的被加热物30的辐射辉度L'c,λ1、L'c,λ2的测定，则可由上述式(10)导出下述式(12)。
由此，不直接给出被加热物30的辐射率εc,λ1和εc,λ2而由被加热物30的辐射率比(εc,λ1/εc,λ2)就能够求出被加热物30的辐射辉度比(Lc,λ1/Lc,λ2)，进而能够由上述式(6)求出被加热物30的温度Tc。一般地，在波长λ1、λ2相近的情况下，辐射率比(εc,λ1/εc,λ2)可视为1。另外，通过预先在两种波长下测定被加热物30的辐射辉度L'c,λ，能够抑制从燃烧器16的火焰、和窑罩12的内壁发出的辐射光反射到被加热物30而向第1辐射辉度计20入射的影响，能够使温度测量的精度提高。同样地，通过预先在两种波长下测定被加热物30的辐射辉度L'c,λ，能够抑制：由于从燃烧器16、和窑罩12的内壁发出的辐射光在与第2辐射辉度计40相对的炉内壁面反射、或者在粉尘本身上散射而向第2辐射辉度计入射从而产生的、由第2辐射辉度计40的测定值推算出的粉尘的辐射辉度Ld,λ和Ap·N的误差的影响。其原因是，若在两种波长下测量被加热物30的辐射辉度L'c,λ，则不是辐射辉度的绝对值，而是用比值来计算，因此各种因子的影响变小。在此，作为使用第1辐射辉度计20测定被加热物30的辐射辉度L'c,λ时的波长λ，从简易的角度出发优选使用由上述的第2辐射辉度计40测定粉尘的辐射辉度L'd,λ时的λ1和λ2，但若能够另行求出粉尘的吸收系数ap,λ、粉尘的散射系数σp,λ，则也可以是其他的波长的组合，例如除了波长λ4和λ5之外，也可以是波长λ1和λ5、波长λ4和λ2等。在波长λ4和λ5的情况下，采用由式(2)使用Td和波长λ4、波长λ5得到的辐射辉度Ld,λ4、Ld,λ5替换要代入式(12)中的粉尘的辐射辉度Ld,λ1、Ld,λ2来代入即可。
根据以上所述，在本发明第1实施方式的测量方法中，能够求出在如水泥制造设备的旋转窑炉那样的粉尘存在下的炉内作为被加热物的熔块的温度Tc。再者，根据上述测定到的辐射辉度L'c,λ、L'd,λ来进行的熔块的温度Tc、粉尘温度Td、粉尘浓度Cd等的计算，也可以通过手动来进行，但也可以被构成为：利用例如与第1辐射辉度计20以及第2辐射辉度计40的输出相连接的计算机21的程序等的计算手段来自动地进行。
＜第2实施方式＞
接着，对本发明第2实施方式的测量方法进行说明。关于该第2实施方式的测量方法，也与上述的第1实施方式同样地，以测量在水泥制造设备具备的粉尘存在下的旋转窑炉内处于高温状态的被加热物(熔块)的温度的情况为例来进行说明。
在该第2实施方式的测量方法中，对于在上述的第1实施方式中在被加热物温度的测量中使用的粉尘的辐射辉度，利用使用多个第2辐射辉度计测定到的两处以上的辐射辉度。在水泥制造设备等的炉内的粉尘存在区域中，粉尘温度和粉尘浓度等根据状况等未必可以说是恒定的。因此，在该第2实施方式中，通过将粉尘存在区域划分为两个以上，并利用被细分出的各区域的、多处的粉尘的辐射辉度，能够使测量精度更稳定。
＜装置＞
在第2实施方式中使用的水泥制造设备10b，在侧视图中与在上述的第1实施方式中使用的水泥制造设备10a是同样的(图3)。另一方面，在该第2实施方式中使用的水泥制造设备10b的俯视图示于图2。
如图2、图3所示，在该水泥制造设备10b中，与在上述的第1实施方式中使用的水泥制造设备10a同样地，在与窑壳体11a的下游侧端部相对的窑罩12壁面的外侧、且与被加热物30相对的位置，设置有用于测定被加热物30的辐射辉度的第1辐射辉度计20。即，第1辐射辉度计20以被加热物30存在于第1辐射辉度计20的光轴上的方式设置。
另一方面，如图2所示，在窑罩12侧壁面的外侧、即不与被加热物30相对的位置，设置有用于测定存在于被加热物30与第1辐射辉度计20之间的两处以上的粉尘的辐射辉度的多个第2辐射辉度计40a、40b。即，关于第1辐射辉度计20与第2辐射辉度计40a、40b的位置关系，从上述的理由出发，在第2辐射辉度计40a、40b的光轴至少不与第1辐射辉度计20的光轴平行的位置设置有第2辐射辉度计40a、40b。在图2中，示出了设置有两个第2辐射辉度计40a、40b的例子，但第2辐射辉度计与在实施本发明的测量方法时所划分的粉尘存在区域的数量相应地设置。
用于设置多个第2辐射辉度计40a、40b的在高度方向y上的位置，优选设定在该第2辐射辉度计40a、40b的光轴与第1辐射辉度计20的光轴交叉的位置。另外，在横向x(第1辐射辉度计20的光轴方向)上的位置，优选设定在第2辐射辉度计40a、40b的光轴通过划分出的各粉尘存在区域的在横向x(第1辐射辉度计20的光轴方向)上的中间点(Sc1/2、Sc2/2)的位置。由此，能够使粉尘存在区域的平均的粉尘温度和粉尘浓度反映到被加热物温度的测量上，因此能够使测量精度更加提高。
另外，该水泥制造设备10b也优选被构成为：与第2辐射辉度计40a、40b相对的壁面(位于第2辐射辉度计40a、40b的光轴上的壁面)利用如图4(a)、图4(b)那样设置的冷却单元41a、41b被保持为比其周围的壁面温度低的温度。优选在上述壁面的温度降低到300～500℃的温度的状态下进行。另外，与第2辐射辉度计40a、40b相对的壁面的辐射率，优选与上述的第1实施方式同样地通过使用辐射率为0.9以上的物质或者设置如图5(a)、图5(b)那样的黑体空腔来预先控制为比0.9更高的辐射率。
＜存在于被加热物与辐射辉度计之间的粉尘的辐射辉度的测量＞
在本发明第2实施方式的测量方法中，首先，由设置于上述的水泥制造设备10b的多个第2辐射辉度计40a、40b分别测定在波长λ下的粉尘的辐射辉度L'd1,λ、L'd2,λ。在考虑了由粉尘引起的自吸收和自散射的情况下，由多个第2辐射辉度计40a、40b测定到的粉尘的辐射辉度L'd1,λ、L'd2,λ分别用下述式(13)、式(14)表示。
在式(13)、式(14)中，L'd1,λ、L'd2,λ分别表示第1粉尘存在区域、第2粉尘存在区域中的粉尘的辐射辉度，ap1,λ、ap2,λ分别表示第1粉尘存在区域、第2粉尘存在区域中的粉尘的吸收系数，σp1,λ、σp2,λ分别表示第1粉尘存在区域、第2粉尘存在区域中的粉尘的散射系数，sd1、sd2分别表示第1粉尘存在区域、第2粉尘存在区域的在第2辐射辉度计40a、40b的光轴方向上的长度。
再者，上述粉尘的辐射辉度Ld1,λ、Ld2,λ根据上述式(2)这一普朗克公式分别由粉尘温度Td1、Td2求出，粉尘的吸收系数ap1,λ、ap2,λ、粉尘的散射系数σp1,λ、σp2,λ分别用上述式(3)、式(4)表示。
然后，通过将式(3)、式(4)分别代入式(13)、式(14)中，能够得到与上述的第1实施方式中的上述式(1')对应的两个式子。进而，由这些式子分别得到与上述的第1实施方式中的上述式(5)对应的下述式子，即表示由上述第2辐射辉度计40a、40b以波长λ1和λ2这两种波长测定时的粉尘的辐射辉度L'd1,λ1与L'd1,λ2之比、L'd2,λ1与L'd2,λ2之比(L'd1,λ1/L'd1,λ2、L'd2,λ1/L'd2,λ2)的下述式(15)、式(16)。
根据上述式(15)、式(16)，由第1粉尘存在区域、第2粉尘区域各自中的在波长λ1和波长λ2下的粉尘粒子的辐射率之比(ξ1λ1/ξ1λ2、ξ2λ1/ξ2λ2)求出粉尘的辐射辉度Ld1,λ1与Ld1,λ2之比、Ld2,λ1与Ld2,λ2之比(Ld1,λ1/Ld1,λ2、Ld2,λ1/Ld2,λ2)。
然后，通过将该Ld1,λ1/Ld1,λ2和Ld2,λ1/Ld2,λ2的值代入上述式(6)中，分别求出粉尘温度Td1和Td2。
接着，可以使用该粉尘温度Td1和Td2，由上述式(2)分别求出在波长λ1和波长λ2下的粉尘的辐射辉度Ld1,λ1、Ld2,λ1和Ld1,λ2、Ld2,λ2。
另外，通过将上述辐射辉度Ld1,λ1、Ld1,λ2的任意一个代入下述式(17)中，另外将上述辐射辉度Ld2,λ1、Ld2,λ2的任意一个代入式(18)中，可分别求出Ap1·N1、Ap2·N2。再者，也可以使用将上述辐射辉度Ld1,λ1、Ld1,λ2分别代入式(17)中而求出的Ap1·N1的平均值。对于Ap2·N2的计算也是同样的。
然后，通过给出粉尘粒子的半径rp1、rp2可求出Ap1、Ap2，因此可求出N1、N2，进而可由与上述式(8)对应的下述式(19)、式(20)求出粉尘浓度Cd1、Cd2。再者，关于粉尘粒子的半径rp1、rp2不清楚的情况、或根据状况而发生变化的情况，不能给出准确的粉尘粒子的半径rp1、rp2，不能够得到准确的粉尘浓度Cd1、Cd2，但在该方法中不会对作为目标的被加热物的温度和粉尘的温度的测量值带来影响，且能够将Ap1·N1、Ap2·N2作为与粉尘的负载相当的指标来有效利用于炉的控制等。
在式(19)、式(20)中，Tg1、Tg2分别表示第1粉尘存在区域、第2粉尘存在区域的气体温度(K)，ρ1、ρ2分别表示第1粉尘存在区域、第2粉尘存在区域中的粉尘粒子的密度。再者，关于由上述的第2辐射辉度计40a、40b测定粉尘的辐射辉度L'd1,λ、L'd2,λ时的波长的组合，第2辐射辉度计40a、40b可以不同，例如在由第2辐射辉度计40b进行的测定中，除了波长λ6和λ7之外，也可以是波长λ1和λ7、波长λ6和λ2等。
＜粉尘存在下的被加热物的辐射辉度和温度的测量＞
与由上述的第2辐射辉度计40a、40b进行的粉尘的辐射辉度L'd1,λ、L'd2,λ的测定分开地，由上述第1辐射辉度计20测定在波长λ1或者λ2下的被加热物30的辐射辉度L'c2,λ。在考虑了由第1粉尘存在区域、第2粉尘存在区域中的粉尘的吸收以及散射引起的衰减、来自粉尘的辐射辉度的情况下，由第1辐射辉度计20测定的辐射辉度L'c2,λ用下述式(21)表示。下述式(21)中的右边第一项表示针对用下述式(22)所示的来自通过第1粉尘区域后的被加热物的辐射辉度L'c1,λ进一步考虑了由第2粉尘存在区域中的粉尘的吸收以及散射引起的衰减的项。另外，下述式(21)中的右边第二项表示来自第2粉尘存在区域中的粉尘的辐射辉度，且已考虑了由该粉尘产生的自吸收和自散射。并且，下述式(22)的右边第一项为已考虑了由第1粉尘区域中的粉尘的吸收以及散射引起的衰减的来自被加热物的辐射辉度，右边第二项表示来自第1粉尘存在区域中的粉尘的辐射辉度，且已考虑了由该粉尘产生的自吸收和自散射。
在式(21)中，Ld2,λ表示第2粉尘存在区域中的粉尘的辐射辉度，sc2表示第2粉尘存在区域的在第1辐射辉度计20的光轴方向上的长度。另外，ap2,λ表示第2粉尘存在区域中的粉尘的吸收系数，σp2,λ表示第2粉尘存在区域中的粉尘的散射系数。
在式(22)中，εc,λ表示被加热物30的辐射率，Lc,λ表示被加热物30的辐射辉度，Ld1,λ表示第1粉尘存在区域中的粉尘的辐射辉度，sc1表示第1粉尘存在区域的在第1辐射辉度计20的光轴方向上的长度。另外，ap1,λ表示第1粉尘存在区域中的粉尘的吸收系数，σp1,λ表示第1粉尘存在区域中的粉尘的散射系数。
另外，在上述式(21)、(22)中，上述粉尘的辐射辉度Ld1,λ、Ld2,λ、被加热物的辐射辉度Lc,λ根据上述式(2)这一普朗克公式由粉尘温度Td1、Td2、被加热物的温度Tc求出，粉尘的吸收系数ap1,λ、ap2,λ、粉尘的散射系数σp1,λ、σp2,λ分别用上述式(3)、式(4)表示。
在此，下述式(23)表示将上述式(3)、式(4)代入上述式(21)中，根据由上述第1辐射辉度计20测定到的被加热物30的辐射辉度L'c2,λ求出来自通过第1粉尘区域后的被加热物的辐射辉度L'c1,λ的式子。
然后，将由上述第1辐射辉度计20在波长λ1或者波长λ2下测定到的被加热物30的辐射辉度L'c2,λ、以及由采用上述的第2辐射辉度计40b测定到的粉尘的辐射辉度L'd2,λ1、L'd2,λ2使用式(16)和式(6)求出Td2，进而由式(2)得到的、在上述第1辐射辉度计20的测定中使用的波长λ1或者波长λ2下的粉尘的辐射辉度Ld2,λ、和由上述式(18)求出的Ap2·N2代入上述式(23)中，来求出L'c1,λ。
进而，下述式(24)表示将上述式(3)、式(4)代入上述式(22)中进行变形来求出被加热物30的辐射辉度Lc,λ的式子。通过将上述求出的L'c1,λ、由采用上述的第2辐射辉度计40a测定到的粉尘的辐射辉度L'd1,λ1、L'd1,λ2使用式(15)以及式(6)求出Td1，进而由式(2)得到的在上述第1辐射辉度计20的测定中使用的波长λ1或者波长λ2下的粉尘的辐射辉度Ld1,λ、以及由上述式(17)求出的Ap1·N1代入下述式(24)，能够求出被加热物30的辐射辉度Lc,λ。再者，由上述的第1辐射辉度计20测定被加热物30的辐射辉度L'c2,λ时的波长，从简易的角度出发优选使用由上述的第2辐射辉度计40a、40b测定粉尘的辐射辉度L'd1,λ、L'd2,λ时的波长λ1和λ2中的任意一个，但如果能够另行求出粉尘的吸收系数ap,λ、粉尘的散射系数σp,λ，则也可以使用其以外的波长λ8。在该情况下，只要在式(2)中使用Td2和波长λ8来求出要代入式(23)中的粉尘的辐射辉度Ld2,λ，在式(2)中使用Td1和波长λ8来求出要代入式(24)中的粉尘的辐射辉度Ld1,λ即可。
然后，通过将该被加热物30的辐射辉度Lc,λ代入上述式(11)中，能够求出被加热物30的温度Tc。
再者，在使用第1辐射辉度计20测定被加热物30的辐射辉度L'c2,λ时，如果预先进行在波长λ1、λ2这两种波长下的被加热物30的辐射辉度L'c2,λ1、L'c2,λ2的测定，则可由上述式(23)求出L'c1,λ1、L'c1,λ2，进而可由上述式(24)导出下述式(25)。
由此，不直接提供被加热物30的辐射率εc,λ1和εc,λ2而能够由被加热物30的辐射率比(εc,λ1/εc,λ2)求出被加热物30的辐射辉度比(Lc,λ1/Lc,λ2)，进而能够由上述式(6)求出被加热物30的温度Tc。一般地，在波长λ1、λ2相接近的情况下，辐射率比(εc,λ1/εc,λ2)可视为1。另外，通过预先在两种波长下测定被加热物30的辐射辉度L'c2,λ，能够抑制从燃烧器16的火焰、和窑罩12的内壁发出的辐射光反射到被加热物30而向第1辐射辉度计20入射的影响，能够使温度测量的精度提高。同样地，通过预先在两种波长下测定被加热物30的辐射辉度L'c2,λ，能够抑制：由于从燃烧器16、和窑罩12的内壁发出的辐射光在与第2辐射辉度计40a、40b相对的炉内壁面反射、或者在粉尘本身上散射而向第2辐射辉度计入射从而产生的、由第2辐射辉度计40的测定值推算出的粉尘的辐射辉度Ld,λ和Ap·N的误差的影响。在此，作为使用第1辐射辉度计20测定被加热物30的辐射辉度L'c2,λ时的波长λ，从简易的角度出发优选使用测定上述的粉尘的辐射辉度L'd1,λ、L'd2,λ时的λ1和λ2，但若能够求出粉尘的吸收系数ap,λ、粉尘的散射系数σp,λ，则也可以是其他的波长的组合，例如除了波长λ9和波长λ10以外，可以是波长λ1和λ10、波长λ9和λ2等。在波长λ9和λ10的情况下，由Td2使用式(2)分别以波长λ9、波长λ10计算要代入式(23)中的Ld2,λ并代入，采用由Td1使用式(2)分别以波长λ9、波长λ10计算而得到的辐射辉度Ld1,λ9、Ld1,λ10替换要代入式(25)中的粉尘的辐射辉度Ld1,λ1、Ld1,λ2并代入即可。
根据以上所述，在本发明第2实施方式的测量方法中，能够求出在如水泥制造设备的旋转窑炉那样的粉尘存在下的炉内作为被加热物的熔块的温度Tc。在该本发明第2实施方式的测量方法中，特别是在炉内的粉尘存在区域的粉尘温度、粉尘浓度、粉尘粒子的半径等的分布所产生的偏差显著的情况下，也能够提高测量精度。再者，利用上述测定到的辐射辉度L'c,λ、L'd1,λ、L'd2,λ进行的熔块的温度Tc、粉尘温度Td1、Td2、粉尘浓度Cd1、Cd2等的计算可以通过手动来进行，但也可以构成为：利用例如与第1辐射辉度计20以及第2辐射辉度计40a、40b的输出相连接的计算机21的程序等的计算手段来自动地进行。
另外，在上述的本发明第1、第2实施方式中，以测量旋转窑炉内的被加热物的温度的情况为例进行了说明，但本发明的测量方法并不限于该例，只要是存在粉尘的气氛中的物体，就能够很适合地利用本发明的温度测量方法。作为上述被加热物以外的例子，例如除了存在于旋转窑炉以外的高温炉(加热、冶炼、精炼、烧成、反应等)内的被加热物、在锅炉内部的热交换管、管道内流动的固体和液体等以外，还可列举出热交换器内的传热管和隔壁等。另外，进行温度测量的对象物，并不限于如熔块那样处于超过1000℃的高温状态的物体，也可以是数百℃左右的物体。
实施例
接着，将本发明的实施例与比较例一起进行详细说明。
＜实施例1＞
在设为λ1＝0.9μm，λ2＝1.35μm，被加热物温度Tc＝1450℃，被加热物的辐射率εc,λ＝0.9(λ1、λ2)，粉尘温度Td＝1000℃，粉尘浓度Cd＝100g/m3 N(N表示含尘气体的温度为0℃、压力为大气压。)，粉尘粒子的半径rp＝20μm，粉尘粒子的辐射率ξλ＝0.9(λ1、λ2)，由第2辐射辉度计40测定了粉尘的辐射辉度时的粉尘存在区域长sd＝5m，由第1辐射辉度计20测定了被加热物30的辐射辉度时的粉尘存在区域长sc＝5m，粉尘粒子的密度ρ＝3.18g/cm3时，在λ1、λ2下由上述式(9)来求应当用第1辐射辉度计20测量的辐射辉度L'c,λ1、L'c,λ2，为L'c,λ1＝1.94×109、L'c,λ2＝9.02×109。
对于此，如图1所示，在与设置冷却单元41而冷却到300℃的壁面相对的位置设置了第2辐射辉度计40。再者，冷却单元41采用如下方法来设置：如图4(b)所示，在壁面具有开口端，设置朝着外侧突出的圆筒状的凹部，在该凹部的外周卷绕作为冷却单元41的水冷管。另外，上述圆筒状的凹部，调节圆筒的长度(高度)而形成为黑体空腔，将该壁面的辐射率设为0.999，向上述黑体空腔入射了来自将其包围的1200℃的炉内壁面的辐射光。然后，得到由该第2辐射辉度计40使用两种波长λ1、λ2测量的情况下的L'd,λ1、L'd,λ2，由上述式(5)求出粉尘的辐射辉度比即Ld,λ1/Ld,λ2，由上述式(6)得到粉尘温度Td＝1000℃。进而，由上述式(7)得到Ap·N＝0.2536。
接着，将这些信息代入上述式(10)，得到Lc,λ，由上述式(11)可得到Tc＝1451℃。再者，该结果是采用以单一波长(λ＝0.9μm)测定被加热物的辐射辉度L'c,λ的方法进行测量的结果。
进而，将这些信息代入上述式(12)，得到Lc,λ1/Lc,λ2，由上述式(6)可得到Tc＝1450℃。再者，该结果是采用使用两种波长(λ1＝0.9μm、λ2＝1.35μm)测定被加热物的辐射辉度L'c,λ的方法进行测量的结果。
另一方面，在采用不使用第2辐射辉度计40的现有技术即二色法进行测量的情况下，若由刚才得到的L'c,λ1＝1.94×109和L'c,λ2＝9.02×109的比使用上述式(6)进行计算，则为Tc＝1222℃。即，与被加热物温度1450℃的误差，在不使用第2辐射辉度计40的现有技术中为228℃，而在采用单一波长(λ＝0.9μm)测定被加热物的辐射辉度L'c,λ的本发明的方法中为1℃，在采用两种波长(λ1＝0.9μm、λ2＝1.35μm)测定被加热物的辐射辉度L'c,λ的本发明的方法中为0℃，可知精度极高。
另外，其他条件设为相同，关于Tc＝1450℃、1250℃的情况，图6分别示出随着粉尘温度Td的变化的、采用不使用第2辐射辉度计的现有技术、以单一波长(λ＝0.9μm)测定被加热物的辐射辉度L'c,λ的测量方法、以两种波长(λ1＝0.9μm、λ2＝1.35μm)测定被加热物的辐射辉度L'c,λ的方法获得的测量值的变化(图6的二色法、本方法、本方法(二色))。可知：在现有技术中，测量值接近粉尘温度的结果是，误差变大，不能实用，而在本方法、本方法(二色)中，不论粉尘温度如何，都能得到准确的测量值。
进而，其他条件设为相同，关于Tc＝1450℃、1250℃的情况，图7分别示出随着粉尘浓度Cd的变化的、采用不使用第2辐射辉度计40的现有技术、以单一波长(λ＝0.9μm)测定被加热物的辐射辉度L'c,λ的测量方法、以两种波长(λ1＝0.9μm、λ2＝1.35μm)测定被加热物的辐射辉度L'c,λ的方法获得的测量值的变化(图7的二色法、本方法、本方法(二色))。可知：在现有技术中，虽然在粉尘浓度Cd小的情况下不受影响，但是随着粉尘浓度Cd变高，测量值不断接近作为粉尘温度的1000℃，因此误差变大，不能实用，而在本方法、本方法(二色)中，即使是高浓度，其影响也小，与现有技术相比，精度格外高。
另外，为了观察由与第2辐射辉度40相对的壁面的辐射率引起的影响，以下的表1示出其他条件设为相同、并使上述辐射率变化时的对于被加热物温度的测量结果。在此，在表1中，辐射率0.7表示由耐火材料构成相对的壁面来进行测量的情况，辐射率0.9表示对由耐火材料构成的壁面涂布黑体涂料来进行测量的情况。再者，辐射率0.999是设置上述的黑体空腔来进行测量的情况下的结果。另外，括弧内的数值表示与被加热物温度1450℃的误差。另外，关于与第2辐射辉度40相对的壁面的温度，任何情况下都在利用冷却单元41使其冷却到300℃的状态下进行。
表1
相对的壁面的辐射率 0.7 0.9 0.999
本方法 1377(-73) 1419(-31) 1451(+1)
本方法(二色) 1480(+30) 1459(+9) 1450(0)
二色法(现有技术) 1222(-228) 1222(-228) 1222(-228)
在上述辐射率为0.7的情况下，由本方法、本方法(二色)产生的误差分别为-73℃、30℃，虽然误差变大，但是比由二色法(现有技术)产生的误差-228℃小。另外，当将上述辐射率设为0.9时，由本方法、本方法(二色)产生的误差分别变为-31℃、9℃，能够减小误差。另外，可知：不论在哪个辐射率下，本方法(二色)的误差都比本方法的误差小，在两种波长下测定被加热物的辐射辉度L'c的方法，精度极大地提高。
＜实施例2＞
在设为λ1＝0.9μm，λ2＝1.35μm，被加热物温度Tc＝1450℃，被加热物的辐射率εc,λ＝0.9(λ1、λ2)，第1粉尘区域、第2粉尘区域各自的粉尘温度Td1＝1000℃，Td2＝900℃，粉尘浓度Cd1＝Cd2＝100g/m3 N，粉尘粒子的半径rp1＝rp2＝20μm，粉尘粒子的辐射率ξ1,λ＝ξ2,λ＝0.9(λ1、λ2)，由第2辐射辉度计40a、40b测定粉尘的辐射辉度时的第1粉尘存在区域长sd1＝5m，第2粉尘存在区域长sd2＝5m，由第1辐射辉度计20测定被加热物30的辐射辉度时的第1粉尘存在区域长sc1＝3m，第2粉尘存在区域长sc2＝2m，粉尘粒子的密度ρ1＝ρ2＝3.18g/cm3时，在λ1、λ2下由上述式(21)、式(22)来求应当用第1辐射辉度计20测定的辐射辉度L'c2,λ1、L'c2,λ2，结果为L'c2,λ1＝1.67×109,L'c2,λ2＝7.23×109。
对于此，如图2所示，在与设置冷却单元41a、41b而冷却到300℃的壁面相对的位置分别设置了第2辐射辉度计40a、40b。再者，两个冷却单元41a、41b均采用以下方法来设置：如图4(b)所示，在壁面具有开口端，设置朝着外侧突出的圆筒状的凹部，在该凹部的外周卷绕作为冷却单元41a、41b的水冷管。另外，上述圆筒状的凹部，均调节圆筒的长度(高度)而形成为黑体空腔，将该壁面的辐射率设为0.999。然后，得到假设由该两个第2辐射辉度计40a、40b分别以两种波长λ1、λ2进行测定的情况的L'd1,λ1、L'd1,λ2以及L'd2,λ1、L'd2,λ2，由上述式(15)、式(16)求出粉尘的辐射辉度比即Ld1,λ1/Ld1,λ2以及Ld2,λ1/Ld2,λ2，由上述式(6)得到粉尘温度Td1＝1000℃、Td2＝900℃。进而，由上述式(17)、式(18)得到Ap1·N1＝0.2536、Ap2·N2＝0.2530。接着，将这些信息代入上述式(23)、式(24)，得到Lc,λ，并能够由上述式(11)得到Tc＝1450℃。
另一方面，在如本实施例那样由第1辐射辉度计20测定被加热物30的辐射辉度时的第1粉尘存在区域、第2粉尘存在区域的长度分别为sc1＝3m、sc2＝2m，且粉尘温度分别为Td1＝1000℃、Td2＝900℃的情况下，如实施例1那样由第2辐射辉度计40仅在粉尘存在区域的一处、且粉尘存在区域的中间点测定粉尘的辐射辉度的情况下，实施例1中的粉尘存在区域长为sc＝5m(＝sc1+sc2)，在该点处的粉尘温度Td1为1000℃。如图1所示，在与设置冷却单元41来冷却到300℃的壁面相对的位置设置了第2辐射辉度计40。再者，冷却单元41采用以下方法来设置：如图4(b)所示，在壁面具有开口端，设置朝着外侧突出的圆筒状的凹部，在该凹部的外周卷绕作为冷却单元41的水冷管。另外，上述圆筒状的凹部，均调节圆筒的长度(高度)而形成为黑体空腔，将该壁面的辐射率设为0.999。然后，得到由该第2辐射辉度计40以两种波长λ1、λ2测定的情况下的L'd,λ1、L'd,λ2，由上述式(5)可知粉尘的辐射辉度比即Ld,λ1/Ld,λ2，由上述式(6)计算出粉尘温度Td＝1000℃，进而由上述式(7)计算出Ap·N＝0.2536。但是，由第1辐射辉度计20所测定的辐射辉度L'c,λ1、L'c,λ2分别是刚才求出的L'c2,λ1＝1.67×109、L'c2,λ2＝7.23×109，将它们代入上述式(10)，得到Lc,λ，由上述式(11)得到Tc＝1411℃。
进而，在采用不使用第2辐射辉度计40的现有技术即二色法进行测量的情况下，若由刚才得到的L'c2,λ1＝1.67×109与L'c2,λ2＝7.23×109的比用上述式(6)进行计算，则为Tc＝1254℃。即，可知：采用本方法进行的粉尘存在区域的两处的测量、一处的测量、和现有技术(二色法)的测量误差分别为0℃、-39℃、-196℃，本方法与现有技术相比精度高，而且，在粉尘存在区域中粉尘温度、粉尘浓度、粉尘粒子的半径等存在分布的情况下，通过增加粉尘的辐射辉度的测定部位，能够提高温度测量精度。
产业上的可利用性
本发明能够很适合地用于测量主要是如水泥制造设备具备的旋转窑炉那样的粉尘存在下的炉内处于高温状态的熔块等的被加热物的温度。
附图标记说明
10a：水泥制造设备
11：旋转窑炉
20：第1辐射辉度计
30：物体(被加热物等)
40：第2辐射辉度计

Claims (8)

1.一种测量物体的温度的方法，
使用第1辐射辉度计和第2辐射辉度计，所述第1辐射辉度计与存在粉尘的气氛中的物体相对地设置，用于测定所述物体的辐射辉度，所述第2辐射辉度计不与所述物体相对地设置，用于测定存在于所述物体与所述第1辐射辉度计之间的所述粉尘的辐射辉度，
根据由所述第1辐射辉度计测定到的所述物体的辐射辉度和由所述第2辐射辉度计测定到的存在于所述物体与所述第1辐射辉度计之间的粉尘的辐射辉度来测量所述物体的温度，
所述粉尘是指在气体中悬浮的多个粉尘粒子以规定的浓度聚集而形成的粉尘群，
在两种波长下测定所述粉尘的辐射辉度，
在测定所述粉尘的辐射辉度时，在采用冷却单元使与所述第2辐射辉度计相对的壁面的温度降低了的状态下进行。
2.一种测量物体的温度的方法，
使用第1辐射辉度计和第2辐射辉度计，所述第1辐射辉度计与存在粉尘的气氛中的物体相对地设置，用于测定所述物体的辐射辉度，所述第2辐射辉度计不与所述物体相对地设置，用于测定存在于所述物体与所述第1辐射辉度计之间的所述粉尘的辐射辉度，
根据由所述第1辐射辉度计测定到的所述物体的辐射辉度和由所述第2辐射辉度计测定到的存在于所述物体与所述第1辐射辉度计之间的粉尘的辐射辉度来测量所述物体的温度，
所述粉尘是指在气体中悬浮的多个粉尘粒子以规定的浓度聚集而形成的粉尘群，
在两种波长下测定所述粉尘的辐射辉度，
在测定所述粉尘的辐射辉度时，使与所述第2辐射辉度计相对的壁面的辐射率为0.9以上。
3.根据权利要求1所述的测量物体的温度的方法，
在测定所述粉尘的辐射辉度时，使与所述第2辐射辉度计相对的壁面的辐射率为0.9以上。
4.根据权利要求2所述的测量物体的温度的方法，
在测定所述粉尘的辐射辉度时，在与所述第2辐射辉度计相对的壁面设置黑体空腔。
5.根据权利要求3所述的测量物体的温度的方法，
在测定所述粉尘的辐射辉度时，在与所述第2辐射辉度计相对的壁面设置黑体空腔。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的测量物体的温度的方法，
在两种波长下测定所述物体的辐射辉度。
7.根据权利要求1～5的任一项所述的测量物体的温度的方法，
作为所述第2辐射辉度计，使用多个辐射辉度计，测定两处以上的所述粉尘的辐射辉度，根据由所述第1辐射辉度计测定到的所述物体的辐射辉度和由所述多个第2辐射辉度计测定到的存在于所述物体与所述第1辐射辉度计之间的两处以上的粉尘的辐射辉度来测量。
8.根据权利要求6所述的测量物体的温度的方法，
作为所述第2辐射辉度计，使用多个辐射辉度计，测定两处以上的所述粉尘的辐射辉度，根据由所述第1辐射辉度计测定到的所述物体的辐射辉度和由所述多个第2辐射辉度计测定到的存在于所述物体与所述第1辐射辉度计之间的两处以上的粉尘的辐射辉度来测量。
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