JP2005291711A - Calibration method and calibration apparatus of radiation thermometer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射温度計を高精度で較正するための較正方法および較正装置に関するものである。 The present invention relates to a calibration method and a calibration apparatus for calibrating a radiation thermometer with high accuracy.
非接触型の温度計測は工業的に有用であるために多用されている。このような非接触型の温度計測においては、1色法を用いた放射(輻射)温度計、2つ以上の波長の放射エネルギ強度の比から求める多色法(例えば2色法)による放射温度計がある(例えば、特許文献1等を参照)。前者の1色法を用いた放射温度計では、基準となる黒体の放射に対し、被測定部材からの放射エネルギの値を比較して温度を測定する。そのため、放射率を設定入力する必要があるため、放射率が変化する被測定部材の温度測定には不向きであるが、簡易に計測できる利点がある。これに対し、多色法による放射温度計では、2つ以上の波長の放射エネルギの比から温度が求られるので、放射率の項が相殺されて放射率が未知の被測定部材の温度も計測できる利点がある。 Non-contact temperature measurement is widely used because it is industrially useful. In such a non-contact type temperature measurement, a radiation (radiation) thermometer using a one-color method, a radiation temperature by a multicolor method (for example, two-color method) obtained from a ratio of radiant energy intensities of two or more wavelengths (For example, refer to Patent Document 1). In the radiation thermometer using the former one-color method, the temperature is measured by comparing the value of the radiant energy from the member to be measured with respect to the radiation of the black body as a reference. Therefore, since it is necessary to set and input the emissivity, it is not suitable for measuring the temperature of the member to be measured whose emissivity changes, but there is an advantage that it can be easily measured. In contrast, radiation thermometers based on the multicolor method obtain the temperature from the ratio of the radiant energy of two or more wavelengths, so that the emissivity term is canceled and the temperature of the member to be measured whose emissivity is unknown is also measured. There are advantages you can do.
ところで、放射温度計を使用するに際しては、予め、標準温度計の測定値とその放射温度計の測定値との関係を求め、その放射温度計のずれを確定すること、すなわち較正を行う必要がある。この較正方法は、「放射温度計の性能試験方法通則」の「附属書1(規定) 校正方法」に規定されている(非特許文献1参照)。この規定によれば、放射温度計の較正は、黒体空洞の温度を較正しようとする放射温度計と標準として用いる温度計(すなわち標準温度計)とで測定し、相互の示度を比較することにより行うことになる。較正用の黒体炉は標準黒体炉と比較黒体炉に分類されるが、前者は標準温度計にガラス製温度計や白金抵抗温度計等を用いる低・中温域用黒体炉であり、500(℃)を超える中・高・超高温域には、標準温度計に放射温度計を用いる後者が利用される。 By the way, when using a radiation thermometer, it is necessary to obtain the relationship between the measurement value of the standard thermometer and the measurement value of the radiation thermometer in advance and to determine the deviation of the radiation thermometer, that is, to perform calibration. is there. This calibration method is defined in “Appendix 1 (Regulation) Calibration Method” in “General Rules for Performance Tests of Radiation Thermometers” (see Non-Patent Document 1). According to this rule, the calibration of the radiation thermometer is measured by the radiation thermometer that is trying to calibrate the temperature of the black body cavity and the thermometer used as a standard (i.e., the standard thermometer), and the mutual readings are compared. Will be done. Black body furnaces for calibration are classified into standard black body furnaces and comparative black body furnaces, but the former is a low and medium temperature black body furnace that uses a glass thermometer or platinum resistance thermometer as the standard thermometer. The latter, which uses a radiation thermometer as the standard thermometer, is used for medium, high, and ultra-high temperature ranges exceeding 500 ° C.
図16〜図18は、上記附属書1の「4.校正方法」に記載されている較正方法であって、上記比較黒体炉が用いられる中・高温以上の場合の3つの較正方法をそれぞれ説明する図である。図16に示される較正方法では、較正する放射温度計100および標準温度計102を同一光軸上に配置している。放射温度計100は上下或いは左右に退避可能に設けられており、図に実線で示される測定位置にあるときは放射温度計100で温度が測定され、一点鎖線で示される退避位置にあるときは標準温度計102で温度が測定される。すなわち、標準温度計102および放射温度計100で黒体炉104内の同一位置を視定し、黒体炉104の温度が安定した状態で交互に測定することによって較正を行う。
FIGS. 16 to 18 are calibration methods described in “4. Calibration method” in Appendix 1 above, and each of the three calibration methods in the case where the comparative black body furnace is used are at medium and high temperatures or more. It is a figure explaining. In the calibration method shown in FIG. 16, the
また、図17に示される較正方法では、放射温度計100および標準温度計102がそれぞれ黒体炉104に対して互いに異なる方向に僅かに傾いて配置されている。そのため、放射温度計100および標準温度計102で同時に測定された温度で較正が行われる。また、図18に示される較正方法では、前後が対称に構成された黒体炉106を挟んで放射温度計100および標準温度計102を対向して配置し、それらで同時に測定した温度で較正が行われる。
上記図16〜図18に示される較正方法で高精度を得るためには、黒体炉104,106の黒体空洞内の温度が底面全体に亘って一定温度で、且つ安定している(すなわち時間的な温度変化が無い)ことが必要である。しかしながら、黒体炉は底面の温度が一定の分布を有し、且つ時間的変化(以下、時間的温度揺らぎという)を完全には排除できないことから、このことが高い較正精度を得る妨げとなっていた。現状入手できる黒体炉では、例えば1000(℃)以上の温度では1(℃)程度の精度の保証値が限界となっているのである。そのため、放射温度計において、このような高温域でも例えば繰返し精度0.1(℃)以上の高精度の較正を可能とすることが望まれていた。例えば、対象物の物性に依らない温度計測が可能な2色法温度測定装置において、従来のサーモグラフィ等で用いられる輝度温度方式と同等以上、例えば繰返し精度0.1(℃)以上の高精度熱画像計測の要求があるにも拘わらず、較正方法が存在しないため、繰返し精度が1(℃)程度に留まり、その要求に応えられていない。
In order to obtain high accuracy by the calibration method shown in FIGS. 16 to 18, the temperature in the blackbody cavity of the
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであって、その目的は、1000(℃)以上の高温においても放射温度計の高い較正精度を得ることが可能な較正方法および較正装置を提供することにある。 The present invention has been made in the background of the above circumstances, and its purpose is to provide a calibration method and a calibration apparatus capable of obtaining a high calibration accuracy of a radiation thermometer even at a high temperature of 1000 (° C.) or higher. It is to provide.
斯かる目的を達成するため、第1発明の要旨とするところは、黒体炉の温度を変化させつつその黒体炉から放射される放射エネルギーを標準温度計および較正しようとする放射温度計でそれぞれ測定することにより、それらの測定値の相互関係に基づいてその放射温度計を較正する方法であって、(a)前記黒体炉から放射される放射エネルギーのうち所定の測定波長域の光を前記標準温度計に向かう第1分割光と前記放射温度計に向かう第2分割光とに予め定められた所定の割合で2分し、同一入射角度を以てそれら標準温度計および放射温度計の焦点面にそれぞれ入射させて各々の放射強度を測定する測定工程と、(b)同時に測定された前記標準温度計の測定値と前記放射温度計の測定値との対を順次に記憶する測定値対記憶工程とを、含むことにある。 In order to achieve such an object, the gist of the first invention is a standard thermometer and a radiant thermometer to calibrate the radiant energy radiated from the black body furnace while changing the temperature of the black body furnace. A method of calibrating the radiation thermometer by measuring each of the measured values based on the mutual measurement, wherein (a) light in a predetermined measurement wavelength region is radiated from the black body furnace. Is divided into two at a predetermined ratio between the first split light toward the standard thermometer and the second split light toward the radiation thermometer, and the focal points of the standard thermometer and the radiation thermometer with the same incident angle. (B) a measurement value pair for sequentially storing a pair of a measurement value of the standard thermometer and a measurement value of the radiation thermometer, which are simultaneously measured; Including a memory step There is.
また、第2発明の要旨とするところは、黒体炉の温度を変化させつつその黒体炉から放射される放射エネルギーを標準温度計および較正しようとする放射温度計でそれぞれ測定することにより、それらの測定値の相互関係に基づいてその放射温度計を較正するための較正装置であって、(a)前記黒体炉から放射される放射エネルギーのうち所定の測定波長域の光を、前記標準温度計にその焦点面に対して所定の入射角度を以て向かう第1分割光と、前記放射温度計にその焦点面に対してその第1分割光と同一の入射角度を以て向かう第2分割光とに、予め定められた所定の割合で2分するための光分割装置を、含むことにある。 Further, the gist of the second invention is to measure the radiation energy radiated from the black body furnace while changing the temperature of the black body furnace with a standard thermometer and a radiation thermometer to be calibrated. A calibration device for calibrating the radiation thermometer on the basis of the correlation between the measured values, wherein (a) light in a predetermined measurement wavelength region is radiated from the black body furnace. A first split light directed to the standard thermometer with a predetermined incident angle with respect to the focal plane; a second split light directed to the radiation thermometer with the same incident angle as the first split light with respect to the focal plane; In addition, a light dividing device for dividing into two at a predetermined ratio is included.
前記第1発明によれば、測定工程において、一定の割合で2分された第1分割光および第2分割光がそれぞれ標準温度計および放射温度計の焦点面に入射させられ、それぞれの放射強度が測定されると、測定値対記憶工程において、同時に測定されたそれぞれの測定値(すなわち放射強度)の対が記憶される。そのため、一つの光軸上の光を分割して標準温度計および放射温度計にそれぞれ同一入射角度で入射させることから、視定する黒体炉の底面が異なることに起因する誤差が好適に排除されると共に、標準温度計および放射温度計で同時に測定することから、時間的揺らぎの影響が好適に排除される。したがって、上記記憶された測定値対に基づいて較正することにより、黒体炉の温度保証値が較正精度に影響しないことから、1000(℃)以上の高温においても放射温度計の高い較正精度を得ることができる。 According to the first aspect of the invention, in the measurement step, the first split light and the second split light divided into two at a constant ratio are respectively incident on the focal planes of the standard thermometer and the radiation thermometer, and the respective radiation intensities. Are measured, a measured value pair storing step stores each measured value (ie, radiation intensity) pair measured simultaneously. Therefore, the light on one optical axis is divided and made incident on the standard thermometer and the radiation thermometer at the same incident angle, so errors due to different bottom surfaces of the black body furnace to be identified are preferably eliminated. In addition, since the measurement is performed simultaneously with the standard thermometer and the radiation thermometer, the influence of temporal fluctuation is preferably eliminated. Therefore, by calibrating based on the stored measurement value pairs, the temperature guarantee value of the black body furnace does not affect the calibration accuracy, so the radiation thermometer has a high calibration accuracy even at a high temperature of 1000 ° C or higher. Can be obtained.
しかも、本発明によれば、上記のように時間的揺らぎの影響が排除されることから、較正するに際して黒体炉の温度が安定している必要がない。そのため、従来は必須であった温度が安定するまでの待機時間が無用となって迅速な較正が可能になると共に、昇温させつつ連続的な較正が可能であるので、一層高い精度で較正することが可能となる利点がある。 In addition, according to the present invention, since the influence of temporal fluctuation is eliminated as described above, it is not necessary that the temperature of the blackbody furnace is stable during calibration. This eliminates the waiting time until the temperature has been stabilized, which has been essential in the past, and enables quick calibration, as well as continuous calibration while raising the temperature. There is an advantage that makes it possible.
また、前記第2発明によれば、光分割装置によって、黒体炉から放射された光が標準温度計および放射温度計にそれぞれ同一の入射角度で入射する第1分割光および第2分割光に一定の割合で二分されることから、前記第1発明の較正方法を好適に実施できる。そのため、1000(℃)以上の高温においても放射温度計の高い較正精度を得ることが可能な較正装置が得られる。 According to the second aspect of the invention, the light splitting device causes the light emitted from the black body furnace to be incident on the first split light and the second split light that are incident on the standard thermometer and the radiation thermometer at the same incident angle, respectively. Since it is divided into two at a constant rate, the calibration method of the first invention can be suitably implemented. Therefore, a calibration device capable of obtaining high calibration accuracy of the radiation thermometer even at a high temperature of 1000 (° C.) or higher can be obtained.
なお、前記第1分割光および第2分割光は、前記標準温度計および放射温度計の測定波長域において黒体炉の放射エネルギーを一定の割合で2分割するものであれば、その分割割合は1:1に限られず適宜定めることができる。特に、2色式放射温度計においては測定対象とする2波長の強度比のみが問題となるため、第1分割光が十分な感度が得られる程度の放射強度を有していれば較正に支障は無いのである。また、上記測定波長域以外の波長域についての分割割合は任意である。すなわち、測定に影響しない波長域の光はどのような割合で分割されても差し支えない。 If the first split light and the second split light are those that divide the radiant energy of the black body furnace into two at a constant ratio in the measurement wavelength range of the standard thermometer and the radiation thermometer, the split ratio is It is not limited to 1: 1 and can be determined as appropriate. In particular, in a two-color radiation thermometer, only the intensity ratio of the two wavelengths to be measured becomes a problem. Therefore, if the first split light has a radiation intensity enough to obtain sufficient sensitivity, it will hinder calibration. There is no. Moreover, the division | segmentation ratio about wavelength ranges other than the said measurement wavelength range is arbitrary. That is, the light in the wavelength region that does not affect the measurement may be divided at any ratio.
ここで、前記第1発明の較正方法は、好適には、(c)前記標準温度計および前記放射温度計の一方の焦点面上の予め定められた相互に隣接する複数点における放射強度の相対関係を予め定められた所定時間毎に演算する相対関係演算工程と、(d)前記相対関係の経時的変化に応じて、その変化を打ち消すように前記標準温度計および前記放射温度計の各々の焦点面を各々に平行な平面内で現在位置に対して同一方向に同一距離だけ同期して移動させる移動工程とを、含むものである。このようにすれば、相対関係演算工程において、焦点面上の相互に隣接する複数点の放射強度の相対関係が所定の時間間隔で演算されると共に、移動工程において、その相対関係の経時的変化に応じてその変化を打ち消すように標準温度計および放射温度計の各々の焦点面が同一方向に同一距離だけその表面に沿って変位させられる。そのため、黒体炉の放射エネルギーに起因する空間的な温度揺らぎが生じても、その変化が焦点面の変位によって打ち消されることから、一層高い較正精度が得られる。すなわち、空間的な温度揺らぎが生じると相互に隣接する較正点における放射強度の相対関係が変化し得ることから、その変化量に応じて焦点面を移動させればその変化を打ち消すことができるのである。 Here, the calibration method according to the first aspect of the present invention is preferably configured such that (c) a relative intensity of radiation at a plurality of predetermined adjacent points on one focal plane of the standard thermometer and the radiation thermometer. (D) each of the standard thermometer and the radiation thermometer so as to cancel the change in accordance with the change with time of the relative relationship. A moving step of moving the focal plane in the same direction and in the same direction in the same direction within a plane parallel to each other. In this way, in the relative relationship calculation step, the relative relationship between the radiation intensities adjacent to each other on the focal plane is calculated at predetermined time intervals, and in the movement step, the relative relationship changes over time. Accordingly, the focal planes of the standard thermometer and the radiation thermometer are displaced along the surface in the same direction by the same distance so as to cancel the change. Therefore, even if a spatial temperature fluctuation caused by the radiant energy of the blackbody furnace occurs, the change is canceled out by the displacement of the focal plane, so that higher calibration accuracy can be obtained. In other words, when the spatial temperature fluctuation occurs, the relative relationship of the radiation intensity at the calibration points adjacent to each other can change, so that the change can be canceled by moving the focal plane according to the amount of change. is there.
また、前記第2発明の較正装置は、好適には、(b)前記標準温度計および前記放射温度計の一方の焦点面上の予め定められた相互に隣接する複数点における放射強度の相対関係を予め定められた所定時間毎に演算するための相対関係演算手段と、(c)前記相対関係の経時的変化に応じて、その変化を打ち消すための前記標準温度計および前記放射温度計の一方の焦点面のその焦点面に平行な平面内における移動方向および移動距離を算出する移動量算出手段と、(d)前記標準温度計および前記放射温度計の各々の焦点面を前記算出された移動量だけ各々に平行な平面内で現在位置に対して同一方向に同一距離だけ同期して移動させるための同期移動装置とを、含むものである。このようにすれば、相対関係演算手段によって焦点面上の相互に隣接する複数点の放射強度の相対関係が所定の時間間隔で演算されると共に、移動量算出手段によってその相対関係の経時的変化に応じて焦点面の移動量が算出されるので、同期移動装置によって算出された移動量だけ標準温度計および放射温度計の焦点面をそれぞれ移動させれば、空間的な温度揺らぎが好適に打ち消されることから、一層高い較正精度が得られる。 The calibration apparatus according to the second aspect of the invention is preferably such that (b) a relative relationship between radiation intensities at predetermined points adjacent to each other on one focal plane of the standard thermometer and the radiation thermometer. (C) one of the standard thermometer and the radiation thermometer for canceling the change in accordance with the change with time of the relative relationship. A moving amount calculating means for calculating a moving direction and a moving distance of the focal plane in a plane parallel to the focal plane; and (d) the calculated movement of each focal plane of the standard thermometer and the radiation thermometer. And a synchronous movement device for synchronously moving the same position in the same direction by the same distance in a plane parallel to each other. In this way, the relative relationship calculation means calculates the relative relationship between the radiation intensities adjacent to each other on the focal plane at a predetermined time interval, and the movement amount calculation means changes the relative relationship over time. Therefore, if the focal planes of the standard thermometer and the radiation thermometer are moved by the amount of movement calculated by the synchronous moving device, the spatial temperature fluctuation is preferably canceled out. Therefore, higher calibration accuracy can be obtained.
なお、上記態様において、「隣接する複数点」は、厳密に隣接するものだけに限られず、任意の較正点に対してその近傍に位置するものを含む。すなわち、相対関係の変化を監視する範囲は、所望とする較正精度に応じて適宜定めればよい。また、上記「所定時間」は、黒体炉の精度の保証値や所望とする較正精度に応じて適宜定められる。また、「経時的変化に応じて」とは、相対関係の経時的変化が認められた場合には常に移動量を算出し且つ移動させることを意味するものに限られず、得ようとする較正精度に対して無視し得る程度に小さい変化の場合には移動させないこと、すなわち、移動量を算出せずまたは移動量零を算出し、或いは移動を実施しないことも意味する。 In the above aspect, “adjacent multiple points” is not limited to those that are strictly adjacent, but includes those that are located in the vicinity of an arbitrary calibration point. That is, the range for monitoring the change in the relative relationship may be appropriately determined according to the desired calibration accuracy. The “predetermined time” is appropriately determined according to the guaranteed value of the accuracy of the black body furnace and the desired calibration accuracy. The term “according to changes over time” does not necessarily mean that the movement amount is always calculated and moved when a change in relative relationship over time is recognized, but the calibration accuracy to be obtained If the change is small enough to be ignored, it means that the movement is not performed, that is, the movement amount is not calculated, the movement amount is zero, or the movement is not performed.
また、前記移動工程および前記移動装置は、光軸に対して焦点面が相対移動させられるものであれば足りる。すなわち、焦点面(或いは放射温度計および標準温度計)が移動させられるものであっても、黒体炉が移動させられるものであってもよい。 Further, the moving step and the moving device are sufficient if the focal plane is moved relative to the optical axis. That is, the focal plane (or radiation thermometer and standard thermometer) may be moved, or the blackbody furnace may be moved.
また、好適には、前記光の分割は、ハーフミラーで光を二分するものである。すなわち、前記光分割装置は、黒体炉と標準温度計或いは放射温度計との間に光軸に対して45度の角度で設けられたハーフミラーである。このようにすれば、黒体炉から放射された放射エネルギーが、ハーフミラーを透過し或いは反射して標準温度計に到達する第1分割光と、反射し或いは透過して放射温度計に到達する第2分割光とに、略全波長域に亘って略2等分される。なお、本発明においては、ハーフミラーを透過した光が標準温度計に入射するように構成されていても、反対に、これにより反射された光が標準温度計に入射するように構成されていても差し支えない。 Preferably, the light is divided by a half mirror. In other words, the light splitting device is a half mirror provided at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis between the black body furnace and the standard thermometer or the radiation thermometer. If it does in this way, the radiant energy radiated | emitted from the blackbody furnace will be reflected or permeate | transmitted and will reach | attain a radiation thermometer with the 1st division | segmentation light which permeate | transmits or reflects a half mirror, and arrives at a standard thermometer. The second split light is divided into approximately two equal parts over substantially the entire wavelength range. In the present invention, even if the light transmitted through the half mirror is configured to enter the standard thermometer, the light reflected thereby is configured to enter the standard thermometer. There is no problem.
また、好適には、前記光分割装置は、前記ハーフミラーと、これにより反射された光を透過した光と平行な方向に反射するための全反射ミラーとを備えたものである。このようにすれば、第1分割光および第2分割光が平行光になることから、標準温度計および放射温度計を横に並べて設置することができる。そのため、例えば、それらを共通の移動台上に固定して設ければ、その移動台を前記移動量だけ変位させることにより、それらの焦点面を同期して同一方向に同一距離だけ移動させることができる。すなわち、第1分割光および第2分割光が平行光で無い場合に比較して前記移動装置の構成や制御が簡単になる利点がある。 Preferably, the light splitting device includes the half mirror and a total reflection mirror for reflecting the light reflected thereby in a direction parallel to the transmitted light. In this way, since the first split light and the second split light become parallel light, the standard thermometer and the radiation thermometer can be installed side by side. Therefore, for example, if they are fixed on a common moving table, the focal planes can be synchronously moved in the same direction by the same distance by displacing the moving table by the moving amount. it can. That is, there is an advantage that the configuration and control of the moving device are simplified as compared with the case where the first split light and the second split light are not parallel lights.
また、好適には、前記第1分割光および第2分割光は、前記標準温度計および前記放射温度計の各々の焦点面に垂直に入射させられる。それら第1分割光および第2分割光の焦点面への入射角度は同一角度であれば適宜の角度とすることができるが、このようにすれば、傾斜して入射させられる場合に比較して、レンズの周辺減光、バンドパスフィルターの波長(中心)のずれの影響が少なくなる。 Preferably, the first split light and the second split light are incident perpendicularly to the focal planes of the standard thermometer and the radiation thermometer. The incident angles of the first split light and the second split light on the focal plane can be set to an appropriate angle as long as they are the same angle. This reduces the influence of the lens periphery dimming and the bandpass filter wavelength (center) shift.
また、好適には、前記放射温度計は、多色放射温度計である。本発明は、種々の形式の放射温度計の較正に適用し得るが、多色放射温度計は、相互に異なる複数の波長の放射強度の比に基づいて温度を測定することから、測定対象の放射率に影響されることなく高温における温度測定が可能である利点が生かされ、種々の対称物の温度を高精度で測定することができる。 Preferably, the radiation thermometer is a multicolor radiation thermometer. Although the present invention can be applied to the calibration of various types of radiation thermometers, the multicolor radiation thermometer measures the temperature based on the ratio of the radiation intensities of mutually different wavelengths. The advantage that temperature measurement at high temperature is possible without being influenced by emissivity is utilized, and the temperature of various symmetrical objects can be measured with high accuracy.
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the drawings are appropriately simplified or modified, and the dimensional ratios, shapes, and the like of the respective parts are not necessarily drawn accurately.
図1は、本発明の一実施例の放射温度計較正装置10の全体構成を説明する図である。図1において、黒体炉12は、前記黒体炉106と同様に構成されたものであって、略円筒状を成し且つ長手方向すなわち図1における左右方向の中央位置にその両側から視定可能な図示しない底面を備えている。この黒体炉12は、例えば全体がカーボン等で構成されて真空中或いはアルゴン等の不活性ガス雰囲気中に設けられ、例えば右端側から図示しない二色温度計等の放射温度計で上記底面の温度を測定してフィードバック制御されることにより、例えば±1(℃)程度の誤差で温度制御されるものである。
FIG. 1 is a diagram illustrating the overall configuration of a radiation
また、上記黒体炉12の左端側には精密可動ステージ14が備えられ、その上には、黒体炉12の正面位置に較正対象である2色カメラすなわち放射温度計16が固定されている。また、黒体炉12から2色カメラ16に向かう光軸18上には、その光軸18に対して45度の角度を成すハーフミラー20が備えられており、黒体炉12から放射された光は、そのハーフミラー20により第1分割光路18aおよびこれに垂直な第2分割光路18bに二等分される。透過した第1分割光路18aの光は、レンズやフィルタ等から成る光学系22を経由して2色カメラ16に入射させられる。一方、反射された第2分割光路18bの光は、同様にレンズやフィルタ等から成る光学系24を経由して標準放射温度計26に入射させられる。この標準放射温度計26は、例えば、0.4(℃)程度の保証値を有するものである。本実施例においては、上記のハーフミラー20が光分割装置に相当する。なお、2色カメラ16は、上述したように較正対象であって、較正装置10を構成するものではない。この2色カメラ16が固定されている位置には、較正対象となる所望の放射温度計がそれに代えて固定される。また、本実施例においては、後述するようにこの2色カメラ16に入射させられる光の波長域が測定波長域に相当し、黒体炉12から放射される光は略全波長域に亘って二等分される。
A precision
上記2色カメラ16および標準放射温度計26は、それぞれ放射エネルギーを受光するための焦点面検出器28、30を備えている。検出器28は、例えば、多数の光検出素子が配列された光検出面50(図2参照)を備えたCCD素子である。また、検出器30は、例えばシリコン・フォトダイオード等から成るものである。検出器30は、検出器28と感応域が同程度であるものが選定されている。前記入射光の検出器28,30への入射角度は、2色カメラ16および標準放射温度計26の何れにおいてもその焦点面に垂直である。これら2色カメラ16および標準放射温度計26にそれぞれ入射した光は、電気信号に変換され、その信号が制御装置32に送られて後述する種々の処理が行われる。制御装置32は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェイス等を備えた所謂マイクロコンピュータであって、CPUは予めROMに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理することにより、上記2色カメラ16の較正を行う。
The two-
図2は、上記の2色カメラ16の構成の一例の概略を説明する図である。この2色カメラ18は、例えば2色式温度分布測定装置34に利用されるものであって、焼成炉、加熱炉などの炉内において加熱されている被測定部材36の表面から放射された光は、ハーフミラー(ビームスプリッタ)38により第1光路40および第2光路42に2分されるようになっている。第1光路40および第2光路42はミラー44、46によって略直角に曲げられた後、ハーフミラー48によって合成され、前記焦点面検出器すなわちCCD素子28と、その光検出面50に被測定部材36の画像を結像させるレンズ装置52とを有する画像検出器54に入射させられるようになっている。
FIG. 2 is a diagram for explaining an outline of an example of the configuration of the two-
また、上記第1光路40および第2光路42には、たとえば中心波長600(nm)且つ半値幅10(nm)程度の第1波長(帯)λ1の光を通過させる第1フィルタ56、およびたとえば中心波長650(nm)且つ半値幅10(nm)程度の第2波長(帯)λ2の光を通過させる第2フィルタ58がそれぞれ介挿されている。上記第1フィルタ56および第2フィルタ58は、光波干渉を利用して所定の波長帯の光を通過させる所謂干渉フィルタから構成されている。
The first
上記第1波長λ1および第1波長λ2は、たとえば以下のようにして決定されている。先ず、プランクの式により測定温度範囲の最低温度における黒体の波長と放射(輻射)強度との間の関係すなわち図3に示す曲線L1が求められ、次いで室温における被測定部材36からのバックグラウンド放射強度EBGが測定される。次いで、そのバックグラウンド放射強度EBGの3倍値すなわち3×EBGを上まわる曲線L1上の任意の1点が第1波長λ1として決定される。検出誤差以上の強度を用いて測定精度を高める為である。次に、第1波長λ1の1/12の波長以下の波長Δλだけたとえば第1波長λ1を600(nm)とすれば50(nm)(=Δλ)だけ第1波長λ1から上または下へずらした波長たとえば650(nm)が第2波長λ2として決定される。後述の2色温度計の原理を示す近似式(式1)を成立させる為である。なお、第1波長λ1および第2波長λ2は、放射強度の測定精度を維持する為に相互の波長が重ならないように、以下において決定する半値幅の2倍以上の差が設けられるようにする。そして、上記第1波長λ1および第2波長λ2は、単色光の性質を維持する為に、その中心波長の1/20以下、たとえば20(nm)程度以下の半値幅が用いられる。また、第1フィルタ56および第2フィルタ58は、それらの透過率の差が30%以内となるように構成されている。透過率の差が30%よりも大きくなると、輝度の低い側の波長において感度が低下してS/N比が下がり、表示温度の精度が低下する。
The first wavelength λ 1 and the first wavelength λ 2 are determined as follows, for example. First, the relationship between the wavelength of the black body and the radiation (radiation) intensity at the lowest temperature in the measurement temperature range, that is, the curve L1 shown in FIG. 3, is obtained by the Planck equation, and then the background from the member to be measured 36 at room temperature. The radiant intensity E BG is measured. Next, an arbitrary one point on the curve L1 exceeding the triple value of the background radiation intensity E BG , that is, 3 × E BG is determined as the first wavelength λ 1 . This is because the measurement accuracy is increased by using an intensity greater than the detection error. Next, if the first wavelength λ 1 is 600 (nm) by a wavelength Δλ equal to or less than 1/12 of the first wavelength λ 1 , then 50 (nm) (= Δλ) above the first wavelength λ 1 or A wavelength shifted downward, for example, 650 (nm) is determined as the second wavelength λ 2 . This is to establish an approximate expression (Expression 1) showing the principle of the two-color thermometer described later. It should be noted that the first wavelength λ 1 and the second wavelength λ 2 are provided with a difference of at least twice the half-value width determined below so that the mutual wavelengths do not overlap in order to maintain the measurement accuracy of the radiation intensity. To. The first wavelength λ 1 and the second wavelength λ 2 have a half width of 1/20 or less, for example, about 20 (nm) or less of the center wavelength in order to maintain the properties of monochromatic light. The
また、図2の光学系において、たとえばミラー44、46によってハーフミラー48から画像検出器54までの間において第1光路40と第2光路42とが僅かにずらされることにより、CCD素子28の光検出面50において波長の異なる2画像が結像されるようになっている。すなわち、前記画像検出器54においては、たとえば図4に示すように、被測定部材36の表面から放射される光のうちから第1フィルタ56により選択された第1波長λ1の被測定部材36の第1画像G1が光検出面50上の第1位置B1に結像され、且つ被測定部材36の表面から放射される光のうちから第2フィルタ58により選択された第2波長λ2の被測定部材36の第2画像G2が、光検出面50上の上記第1位置B1とは異なる第2位置B2に結像させられるようになっている。これにより、光検出面50に配列された多数の光検出素子により、上記第1画像G1の各部位の放射強度および第2画像G2の各部位の放射強度が素子単位すなわち画素単位で検出されるようになっている。これら光検出素子から出力された信号は、演算制御装置60に送られる。この演算制御装置60は、前記制御装置32と同様なマイクロコンピュータであって、CPUは予めROMに記憶されたプログラムに従って入力信号、すなわち上記光検出面50に配列された多数の光検出素子からの信号を処理し、画像表示器62に被測定部材36の表面温度分布を表示させる。
In the optical system of FIG. 2, for example, the first
図5は、上記演算制御装置60の演算制御作動の要部を説明するフローチャートである。ステップ(以下、ステップを省略する)S1では、光検出面50に配列された多数の光検出素子からの信号により、第1画像G1の各部位の放射強度E1ijおよび第2画像G2の各部位の放射強度E2ijが素子単位すなわち画素単位で読み込まれる。次に、S2では、光検出面50内の第1位置B1に結像された第1画像G1および第2位置B2に結像された第2画像G2のうちの同じ部分に位置する光検出素子対がそれぞれ検出する第1波長λ1の放射強度E1ijと第2波長λ2の放射強度E2ijとの放射強度比Rij(=E1ij/E2ij)が算出される。
FIG. 5 is a flowchart for explaining a main part of the arithmetic control operation of the
次に、S3において、予め演算制御装置60に記憶された関係に基づいて上記画素毎に算出された実際の放射強度比Rijより、被測定部材36の画像を構成する画素毎の温度Tijが導出される。温度Tijの導出に用いられる関係は、たとえば式1に示す2色温度計の測定原理を示す近似式から得られるものである。式1は、放射率を用いなくとも異なる2波長λ1およびλ2における放射強度比Rから被測定部材36の表面温度Tを求めることができるように導かれたものである。以下の式において、λ2>λ1であって、Tは絶対温度を、C1は放射(Planck)第1定数、C2は放射(Planck)第2定数をそれぞれ示している。
Next, in S3, the temperature T ij for each pixel constituting the image of the member to be measured 36 based on the actual radiation intensity ratio R ij calculated for each pixel based on the relationship stored in advance in the arithmetic and
(式1)
R=(λ2/λ1)5exp[(C2/T)・(1/λ2−1/λ1)]
(Formula 1)
R = (λ 2 / λ 1 ) 5 exp [(C 2 / T) · (1 / λ 2 −1 / λ 1 )]
上式1は、以下のようにして求められる。すなわち、波長λにおいて単位時間、単位面積あたりに黒体から放射される放射強度(エネルギ)Ebおよびλはプランク(Planck)の式である式2に従うことが知られている。また、exp(C2/λT)>>1である場合には、ウイーン(Wien)の近似式である式3が成り立つことが知られている。通常の物体は灰色であると考えることができる為、放射率εを代入して書き換えることにより式4が導出される。この式4を用いて2波長λ1およびλ2の放射強度E1およびE2の比Rを求めると式5が導かれる。上記2波長λ1およびλ2が近接している場合には、放射率εの依存性を無視することができ、ε1=ε2と近似することができるので、前記式1が得られる。これによれば、放射率εの異なる物体であっても、それに影響なく温度Tを求めることができるのである。
The above equation 1 is obtained as follows. That is, it is known that the radiation intensity (energy) Eb and λ radiated from the black body per unit time and unit area at the wavelength λ follows Formula 2 which is a Planck formula. Further, when exp (C 2 / λT) >> 1, it is known that Formula 3 which is an approximate formula of Wien holds. Since it can be considered that a normal object is gray, Equation 4 is derived by rewriting by substituting emissivity ε. When the ratio R of the radiant intensities E 1 and E 2 of the two wavelengths λ 1 and λ 2 is obtained using this equation 4,
(式2)
Eb=C1/λ5[exp(C2/λT)−1]
(式3)
Eb=C1exp(−C2/λT)/λ5
(式4)
E=ε・C1exp(−C2/λT)/λ5
(式5)
R=(ε1/ε2)・(λ2/λ1)5exp[(C2/T)・(1/λ2−1/λ1)]
(Formula 2)
Eb = C 1 / λ 5 [exp (C 2 / λT) −1]
(Formula 3)
Eb = C 1 exp (−C 2 / λT) / λ 5
(Formula 4)
E = ε · C 1 exp (−C 2 / λT) / λ 5
(Formula 5)
R = (ε 1 / ε 2 ) · (λ 2 / λ 1 ) 5 exp [(C 2 / T) · (1 / λ 2 −1 / λ 1 )]
以上のようにして、被測定部材36の画像を構成する画素毎の温度Tijが算出されると、続くS4において、予め演算制御装置60に記憶された関係から上記画素毎に算出された実際の温度Tijに基づいて被測定部材36の表面の温度分布が表示される。例えば、被測定部材36の表面の温度分布が予め定められた温度色により表示される。
As described above, when the temperature T ij for each pixel constituting the image of the member to be measured 36 is calculated, the actual value calculated for each pixel from the relationship stored in advance in the
上記のように構成され且つ使用される2色カメラ16において、高精度で温度を測定するためには、予め、前記較正装置10を用いて較正を行う必要がある。図6は、前記制御装置32の制御作動の要部を説明するフローチャートである。較正を実施するに際しては、前記図1に示されるように2色カメラ16を較正装置10に固定すると共に、その2色カメラ16を用いて測定しようとする温度域に黒体炉12の温度を制御する。例えば、その温度域の最低温度まで黒体炉12の温度を上昇させて保持する。黒体炉12の温度が安定した後、例えば、適当な昇温速度で徐々に昇温させつつ較正を開始する。
In the two-
まず、ステップKS1では、予め定められた一定の時間毎に、2色カメラ16により測定された2波長の放射強度比Rが画素毎に算出される。このステップKS1は、前記図5のステップS1およびステップS2と同一の処理を実行することにより、放射強度比Rを算出するものである。次いで、ステップKS2においては、標準放射温度計26により上記2色カメラ16と同時に測定された温度(すなわち標準放射温度計出力温度)Tstdが読込まれる。本実施例においては、これらステップKS1,KS2が測定工程に対応する。
First, in step KS1, a two-wavelength radiation intensity ratio R measured by the two-
次いで、ステップKS3においては、上記放射強度比Rと、標準放射温度計出力温度Tstdの対が記憶される。2色カメラ16および標準放射温度計26にそれぞれ入射する光は、前述したようにハーフミラー20によって2分された光であるので、上記放射強度比Rおよび標準放射温度計出力温度Tstdは、同一時刻に取得したものが対となっている。本実施例においては、このステップKS3が測定値対記憶工程に対応する。
Next, in step KS3, a pair of the radiation intensity ratio R and the standard radiation thermometer output temperature Tstd is stored. Since the light incident on the two-
上記のステップKS1〜KS3の各ステップは、例えば黒体炉12の昇温過程において繰返し実施される。これにより、放射強度比Rと標準放射温度計出力温度Tstdの対が多数得られ、順次に記憶される。但し、上記各ステップは、所望とする温度範囲に亘って、黒体炉12の温度を断続的に上昇させつつ各温度において実施してもよい。また、上記各対のデータは、一時的に記憶され、且つ後述するような検量線を作成するためのX−Y図表上に出力された後に直ちに捨てられても差し支えない。
Each of the above steps KS1 to KS3 is repeatedly performed, for example, in the temperature rising process of the
図7は、このようにして得られた2色カメラ16すなわち較正カメラの出力値(すなわち前記放射強度比R)、および標準放射温度計26の出力温度すなわち基準黒体炉温度の変化を、経過時間(秒)を横軸にとって表したものである。較正カメラ出力値と基準黒体炉温度を同一時間毎に対比すれば明らかなように、それらの変化傾向は略一致している。すなわち、放射強度比Rは、基準黒体炉温度が変化するとそれに追随して直ちに変化している。なお、この図7は、黒体炉12の温度が安定する前の測定値を含むものであり、黒体炉12の温度は、測定開始後60秒経過した時点で定常状態に達しているが、この定常状態でも前述したように±1(℃)程度の温度変化があり、温度は完全には一定に保たれていない。
FIG. 7 shows the change in the output value of the two-
図6に戻って、予め設定された測定時間が経過し、或いは、測定温度範囲の全域に亘って測定が終了すると、ステップKS4において、図示しない画像出力装置(例えばモニタやプリンタ等)に検量線が出力される。すなわち、前記記憶された放射強度比Rと標準放射温度計出力温度Tstdの対が、2色温度計出力波長強度比を横軸にとり、標準放射温度計出力温度を縦軸にとったX−Y図表上に出力され、更に、それら多数のデータ点から求められた一次回帰直線が表示される。なお、このデータ点の出力は逐次に実施されてもよい。データ点を黒丸で表し、一次回帰直線を細線で表した出力図形の一例を図8に示す。図示の例では、得られた直線Yの方程式は下記の(式6)であり、分散Rは0.99035であった。また、一次回帰直線(モデル関数)からの差分分布を図9に示す。これら図8、図9に示されるように、本実施例によれば、較正データのばらつきが極めて小さく、0.3(℃)程度の繰返し精度が得られた。この繰返し精度は、使用した2色カメラ16のデータ深度によるハードウェアの理論的限界値に相当する。
Returning to FIG. 6, when a preset measurement time elapses or the measurement is completed over the entire measurement temperature range, in step KS4, a calibration curve is connected to an image output device (not shown) such as a monitor or a printer. Is output. That is, a pair of the stored radiation intensity ratio R and standard radiation thermometer output temperature T std is X− with the two-color thermometer output wavelength intensity ratio on the horizontal axis and the standard radiation thermometer output temperature on the vertical axis. The linear regression line obtained from the many data points is displayed on the Y chart. Note that the output of the data points may be performed sequentially. An example of an output figure in which data points are represented by black circles and primary regression lines are represented by thin lines is shown in FIG. In the illustrated example, the equation of the obtained straight line Y is (Equation 6) below, and the dispersion R is 0.99035. Further, FIG. 9 shows the difference distribution from the linear regression line (model function). As shown in FIGS. 8 and 9, according to the present embodiment, the variation of the calibration data is extremely small, and a repeatability of about 0.3 (° C.) is obtained. This repeatability corresponds to the theoretical limit value of hardware depending on the data depth of the two-
(式6)
Y=−8.2756+806.8X R=0.99035
(Formula 6)
Y = -8.2756 + 806.8X R = 0.99035
なお、上記図7〜図9のデータは、970〜980(℃)程度の温度範囲について較正した結果を表したものであるが、本実施例においてばらつきが小さくなる効果の得られる理由は、前記図1に示されるようにハーフミラー20で光を分割することによって、同時に測定した強度比と温度との対が得られることに基づく。したがって、較正装置10によれば、上記温度範囲に限られず、2色カメラ16で測定可能な1000(℃)以上の温度を含む全温度範囲に亘って優れた繰返し精度が得られる。
The data in FIGS. 7 to 9 represent the results of calibration for a temperature range of about 970 to 980 (° C.). The reason why the effect of reducing the variation in this embodiment is obtained is that As shown in FIG. 1, it is based on the fact that a pair of intensity ratio and temperature measured at the same time is obtained by dividing light by the
要するに、本実施例によれば、測定工程に対応するステップKS1,KS2において、ハーフミラー20によって2分された第1分割光18bおよび第2分割光18aがそれぞれ標準放射温度計26および2色カメラ16の焦点面すなわち光検出面50等に入射させられ、それぞれの放射強度が測定されると、測定値対記憶工程に対応するステップKS3において、同時に測定されたそれぞれの測定値(すなわち放射強度比Rと標準放射温度計出力温度Tstd)の対が記憶される。そのため、一つの光軸18上の光を分割して標準放射温度計26および2色カメラ16にそれぞれ垂直に入射させることから、視定する黒体炉12の底面が異なることに起因する誤差が好適に排除されると共に、標準放射温度計26および2色カメラ16で同時に測定することから、時間的揺らぎの影響が好適に排除される。したがって、上記記憶された測定値対に基づいて較正することにより、黒体炉12の温度保証値が較正精度に影響しないことから、1000(℃)以上の高温においても2色カメラ16の高い較正精度を得ることができる。
In short, according to the present embodiment, in steps KS1 and KS2 corresponding to the measurement process, the
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において、前述した実施例と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略する。 Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, portions common to the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図10に示す放射温度計較正装置64は、2色カメラ16に加えて標準放射温度計26も精密可動ステージ14上に固定されたものである。ハーフミラー20で反射された第2分割光18bの進路にはミラー(全反射ミラー)66が備えられており、入射した光を直角に反射して第1分割光18aと平行であって標準放射温度計26に向かう進行方向に変化させる。すなわち、本実施例では、2色カメラ16および標準放射温度計26に入射する光が互いに平行とされている。
In the radiation
また、上記の図10およびその正面視にて表した図11に示されるように、精密可動ステージ14には、光軸18に垂直を成し且つ互いに直交する二方向すなわち図10における上下方向或いは図11における上下方向に沿ってこれを駆動するためのX方向駆動装置68およびY方向駆動装置70が備えられている。これら駆動装置68,70は、何れもサブミクロン精度でその移動量を制御し得るものである。制御装置32は、例えば標準放射温度計26で測定した温度の経時変化に基づき、その変化が異常値を示したとき、すなわち、焦点面検出器30に図12に示されるような格子模様で一定の中心間隔Pを以て多数の較正点72が設けられている場合に、相互に隣接する較正点72によって検出された温度が急激に逆転したとき、実際の温度変化ではなく空間的揺らぎによる温度変化が生じたものと判断して、これを打ち消すように駆動装置68,70を駆動し、光検出面50等をそれに平行な平面内で変位させる。なお、上記中心間隔Pは、2色カメラ16に要求される較正精度や測定精度に応じた適宜の値である。
Further, as shown in FIG. 10 and FIG. 11 shown in a front view thereof, the precision
図13は、上記制御装置32の制御作動の要部を説明するためのフローチャートである。相対関係演算工程に対応するステップIS1においては、上記多数の較正点72の相対関係が一定の時間間隔で繰り返し演算され、その相対関係の変化が監視される。相互に隣接するものの温度差の急激な変化、例えば、温度の高低の逆転が認められると、空間的揺らぎによる温度変化があったものと判断して、ステップIS2に進む。移動量算出工程に対応するステップIS2では、空間的揺らぎがあったと判断されたときの多数の較正点72の各々の温度変化に基づき、これを打ち消すための光検出面50(この場合は、焦点面検出器30の光検出面を言う)の黒体炉12に対する光軸18に垂直な方向における相対移動量を算出する。例えば、m、nを較正点72の座標とすると、時刻t1においてT(m,n)>T(m-1,n)、T(m,n)>T(m+1,n)、T(m,n)>T(m,n-1)、T(m,n)>T(m,n+1)との関係にあったものが、時刻t2においてT(m,n)<T(m-1,n)、T(m,n)>T(m+1,n)、T(m,n)>T(m,n-1)、T(m,n)>T(m,n+1)と変化していれば、X軸の負方向に1較正点分だけ変位したと判断して、精密移動ステージ14をX軸の負方向に1較正点分だけ移動させるための移動量を算出するのである。なお、このステップIS2が一定時間毎に必ず実施され、例えば空間的揺らぎが検出されない間は移動量0が算出されるように構成してもよい。
FIG. 13 is a flowchart for explaining a main part of the control operation of the
因みに、黒体炉12の黒体空洞底面の温度は、例えば、図14に示されるような分布を示している。この図14においては、周縁部では低温になっているものの、中央部の10(mm)程度の直径の範囲内では略一定であると言える。しかしながら、これを温度軸について拡大すると、略一定に見える範囲においても、図15に示されるように、未だ1(℃)程度の変動幅で中央に向かうに従って温度が高くなる傾向を有していることが判る。
Incidentally, the temperature of the bottom of the black body cavity of the
そのため、前記のような空間的揺らぎがあると、焦点面検出器30の一の素子の検出値が隣接する或いは近傍に位置する他の素子の検出値に置き換えられるので、その揺らぎの大きさに応じて、最大で例えば1(℃)程度の幅の温度変化が生じ得るのである。
Therefore, if there is such spatial fluctuation as described above, the detection value of one element of the
しかしながら、本実施例においては、前記のような空間的揺らぎを検出すると、上述したようにこれを打ち消すための移動量が算出され、次いで、同期移動工程に対応するステップIS3では、算出されたその移動量に応じてX方向駆動装置68およびY方向駆動装置70が駆動される。これにより、精密可動ステージ14がX軸に沿って変位させられると共にY軸に沿って変位させられ、延いては、それに固定されている2色カメラ16および標準放射温度計26が光軸18に垂直な平面内で変位させられる。すなわち、それらの焦点面検出器28,30の検出面がそれに平行な平面内で変位させられ、空間的揺らぎが補正される。なお、上記移動量は、温度に代えて標準放射温度計26で検出された放射強度に基づいて算出することもでき、また、標準放射温度計26に代えて2色カメラ16で検出された放射強度を用いてもよい。
However, in the present embodiment, when the spatial fluctuation as described above is detected, the movement amount for canceling this is calculated as described above, and then in step IS3 corresponding to the synchronous movement process, the calculated amount is calculated. The X
したがって、本実施例によれば、ステップIS1において、多数の較正点72の温度或いは放射強度の相対関係が一定時間毎に演算されると共に、その相対関係に異常が生じた場合には、ステップIS2において、その相対関係の経時的変化に応じてその変化を打ち消すように標準放射温度計26および2色カメラ16が同一方向に同一距離だけ変位させられる。そのため、黒体炉12の放射エネルギーに起因する空間的な温度揺らぎが生じても、その変化が較正点72を変位させることで打ち消されることから、一層高い較正精度を得ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, in step IS1, the relative relationships of the temperatures or radiant intensities of a large number of calibration points 72 are calculated at regular intervals, and if an abnormality occurs in the relative relationship, step IS2 The
以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail with reference to drawings, this invention can be implemented also in another aspect, A various change can be added in the range which does not deviate from the main point.
10:放射温度計較正装置、12:黒体炉、14:精密可動ステージ、16:2色カメラ、18:光軸、20:ハーフミラー、26:標準放射温度計、28,30:焦点面検出器、32:制御装置 10: Radiation thermometer calibration device, 12: Blackbody furnace, 14: Precision movable stage, 16: Two-color camera, 18: Optical axis, 20: Half mirror, 26: Standard radiation thermometer, 28, 30: Focal plane detection , 32: Control device
Claims (4)
前記黒体炉から放射される放射エネルギーのうち所定の測定波長域の光を前記標準温度計に向かう第1分割光と前記放射温度計に向かう第2分割光とに予め定められた所定の割合で2分し、同一入射角度を以てそれら標準温度計および放射温度計の焦点面にそれぞれ入射させて各々の放射強度を測定する測定工程と、
同時に測定された前記標準温度計の測定値と前記放射温度計の測定値との対を順次に記憶する測定値対記憶工程と
を、含むことを特徴とする放射温度計の較正方法。 By measuring the radiant energy radiated from the black body furnace with the standard thermometer and the radiation thermometer to be calibrated, while changing the temperature of the black body furnace, the radiation based on the correlation between these measurements. A method for calibrating a thermometer, comprising:
Predetermined predetermined ratio of light in a predetermined measurement wavelength range in the radiant energy radiated from the black body furnace to a first divided light traveling toward the standard thermometer and a second divided light traveling toward the radiation thermometer A measurement step of measuring the intensity of each radiation by being incident on the focal planes of the standard thermometer and the radiation thermometer with the same incident angle.
A method for calibrating a radiation thermometer, comprising: a measurement value pair storage step for sequentially storing a pair of a measurement value of the standard thermometer and a measurement value of the radiation thermometer measured simultaneously.
前記相対関係の経時的変化に応じて、その変化を打ち消すように前記標準温度計および前記放射温度計の各々の焦点面を各々に平行な平面内で現在位置に対して同一方向に同一距離だけ同期して移動させる移動工程と
を、含むものである請求項1の放射温度計の較正方法。 A relative relationship calculating step of calculating a relative relationship of radiation intensity at a plurality of predetermined adjacent points on one focal plane of the standard thermometer and the radiation thermometer at predetermined time intervals;
The focal planes of the standard thermometer and the radiation thermometer are set in the same direction in the same direction with respect to the current position in a plane parallel to the standard thermometer and the radiation thermometer so as to cancel the change according to the change of the relative relationship with time. The method for calibrating a radiation thermometer according to claim 1, further comprising: a moving step of moving in synchronization.
前記黒体炉から放射される放射エネルギーのうち所定の測定波長域の光を、前記標準温度計にその焦点面に対して所定の入射角度を以て向かう第1分割光と、前記放射温度計にその焦点面に対してその第1分割光と同一の入射角度を以て向かう第2分割光とに、予め定められた所定の割合で2分するための光分割装置を、含むことを特徴とする放射温度計の較正装置。 By measuring the radiant energy radiated from the black body furnace with the standard thermometer and the radiation thermometer to be calibrated, while changing the temperature of the black body furnace, the radiation based on the correlation between these measurements. A calibration device for calibrating a thermometer,
Of the radiant energy radiated from the black body furnace, the light having a predetermined measurement wavelength range is divided into a first split light directed to the standard thermometer with a predetermined incident angle with respect to a focal plane thereof, and the radiation thermometer A radiation temperature characterized by including a light splitting device for dividing the light into the second split light having the same incident angle as that of the first split light with respect to the focal plane at a predetermined ratio. Meter calibration device.
前記相対関係の経時的変化に応じて、その変化を打ち消すための前記標準温度計および前記放射温度計の一方の焦点面のその焦点面に平行な平面内における移動方向および移動距離を算出する移動量算出手段と、
前記標準温度計および前記放射温度計の各々の焦点面を前記算出された移動量だけ各々に平行な平面内で現在位置に対して同一方向に同一距離だけ同期して移動させるための同期移動装置と
を、含むものである請求項3の放射温度計の較正装置。
A relative relationship calculating means for calculating a relative relationship of radiation intensity at a plurality of predetermined adjacent points on one focal plane of the standard thermometer and the radiation thermometer at predetermined time intervals; ,
A movement for calculating a moving direction and a moving distance in a plane parallel to the focal plane of one of the standard thermometer and the radiation thermometer for canceling the change in accordance with a change in the relative relationship with time. A quantity calculating means;
A synchronous movement device for moving the focal plane of each of the standard thermometer and the radiation thermometer in the same direction and in the same direction in the same direction within a plane parallel to the calculated movement amount. The radiation thermometer calibration apparatus according to claim 3, comprising:
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