JP2021139705A - Temperature measurement device, and temperature measurement method - Google Patents

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Abstract

To more suppress a temperature measurement error.SOLUTION: According to the present invention, a temperature measurement device, which measures a temperature of a measurement object using a two-color emission temperature measurement, has: a light reception unit that receives thermal radiant light from a measurement object in a state where an absorber with wavelength dependency in spectral transmittance of a near-infrared ray band can exist on an optical path to the measurement object; a detection unit that detects spectral luminance of the thermal radiant light received by the light reception unit as a spectral luminance signal by using a spectral luminance meter; and a computation processing unit that obtains a temperature of the measurement object on the basis of the spectral luminance signal corresponding to two wavelengths in which the spectral transmittance of the absorber detected in the detection unit is identical. The computation processing unit is configured to: set a weight coefficient made of a consecutive unitless number in a wavelength direction; and obtain the temperature of the measurement object on the basis of the weight coefficient, a value of the spectral transmittance of the spectral luminance meter, and the spectral luminance signal.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、温度測定装置及び温度測定方法に関する。 The present invention relates to a temperature measuring device and a temperature measuring method.

放射測温法は、物体が温度に応じて発する熱放射光を、放射温度計等の測定機器により検出することで、対象となる物体の温度を知る方法であり、非接触かつ高速で温度を測定可能な遠隔測温方法である。今日では、鉄鋼業をはじめとする多くの産業で、かかる放射測温法が用いられている。 The radiant temperature measurement method is a method of knowing the temperature of a target object by detecting the thermal radiant light emitted by the object according to the temperature with a measuring device such as a radiation thermometer. It is a measurable remote temperature measurement method. Today, many industries, including the steel industry, use such radiant temperature measurement methods.

特に鉄鋼業では、その製造工程において、鋼板材料等の測定対象物と放射温度計等の測定機器との間の光路上に、近赤外帯域の熱放射光を吸収する特性を持った水や油脂等の吸収体が存在することが多い。そうした場合には、測定対象物からの熱放射光の一部が吸収体によって吸収されてしまうことで測定誤差が生じ、測定対象物の正確な温度を測定することができなくなってしまう。 Especially in the steel industry, in the manufacturing process, water having the property of absorbing thermal radiation in the near-infrared band on the optical path between the object to be measured such as steel plate material and the measuring equipment such as a radiation thermometer Absorbents such as fats and oils are often present. In such a case, a part of the heat radiated light from the object to be measured is absorbed by the absorber, which causes a measurement error and makes it impossible to measure the accurate temperature of the object to be measured.

そこで、本発明者らは、上記のような光路上に存在する吸収体に起因する測定誤差を抑制するために、例えば以下の特許文献1に開示されているように、着目する吸収体の分光吸収係数が同一となる2つの波長を測定波長として用いるようにした、2色放射温度計を提案している。一般的に、2色放射温度計は、2つの異なる波長で測定対象物からの熱放射光を観測し、2つの波長における放射輝度の比が、温度に応じて変化することを測定原理としているが、光路上に吸収体が存在する場合には、かかる吸収体により熱放射光が2つの波長で異なって減衰してしまい、誤差要因となるという問題があった。そこで、特許文献1に開示された2色放射温度計では、測定に用いる2つの波長における吸収体の分光吸収係数が同一となるように波長を選ぶことで、熱放射光の減衰による影響を抑制し、正確な温度を測定できるようにしている。なお、特許文献1では、吸収体の分光吸収係数が同一となる2つの波長での放射輝度を検出するために、2種類の光学バンドパスフィルタを用いて所望の波長での放射輝度を抽出し、抽出した放射輝度の検出を行っている。 Therefore, in order to suppress the measurement error caused by the absorber existing on the optical path as described above, the present inventors, for example, as disclosed in Patent Document 1 below, the spectroscopy of the absorber of interest. We have proposed a two-color radiation thermometer that uses two wavelengths with the same absorption coefficient as measurement wavelengths. In general, a two-color radiant thermometer observes thermal radiant light from an object to be measured at two different wavelengths, and the measurement principle is that the ratio of radiance at the two wavelengths changes according to the temperature. However, when an absorber is present on the optical path, there is a problem that the thermal radiant light is attenuated differently at the two wavelengths due to the absorber, which causes an error. Therefore, in the two-color radiant thermometer disclosed in Patent Document 1, the influence of the attenuation of the thermal radiant light is suppressed by selecting the wavelength so that the spectral absorption coefficients of the absorbers at the two wavelengths used for the measurement are the same. However, it is possible to measure the temperature accurately. In Patent Document 1, in order to detect the radiance at two wavelengths having the same spectral absorption coefficient of the absorber, the radiance at a desired wavelength is extracted using two types of optical bandpass filters. , The extracted radiance is detected.

特開2019−23635号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-23635

本発明者らは、上記特許文献1に開示された2色放射温度計を用いて、更なる検証を行った。その結果、ある温度で、吸収体による熱放射の減衰が2つの波長で等しくなるように光学バンドパスフィルタの透過帯を選択し、そうした選択に基づいて決定された光学バンドパスフィルタを用いて放射温度測定を行ったところ、測定対象物の温度が大きく変化するような状況下では、測温誤差が大きくなる場合があることを見出した。特に鉄鋼業界において、測定対象物の一例である鉄鋼材料は、600℃程度の温度から1000℃を超える温度まで、様々な温度を有していることが多く、測定すべき温度の振れ幅が大きい。そのため、本発明者らが今般見出したような測温誤差が生じてしまうと、測温値が適正な値であるか否かが判断できなくなってしまう。 The present inventors further verified using the two-color radiation thermometer disclosed in Patent Document 1. As a result, at a certain temperature, the transmission band of the optical bandpass filter is selected so that the attenuation of the thermal radiation by the absorber is equal at the two wavelengths, and the radiation is emitted using the optical bandpass filter determined based on such selection. When the temperature was measured, it was found that the temperature measurement error may become large under the condition that the temperature of the object to be measured changes significantly. Especially in the steel industry, a steel material, which is an example of an object to be measured, often has various temperatures from a temperature of about 600 ° C to a temperature exceeding 1000 ° C, and the fluctuation range of the temperature to be measured is large. .. Therefore, if a temperature measurement error as recently found by the present inventors occurs, it becomes impossible to determine whether or not the temperature measurement value is an appropriate value.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、測温誤差をより抑制することが可能な、温度測定装置及び温度測定方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a temperature measuring device and a temperature measuring method capable of further suppressing a temperature measuring error. be.

上記課題を解決するために、本発明者らが検証を行った結果、上記のような測温誤差は、光学バンドパスフィルタの特性に起因することを見出した。上記特許文献1に開示された2色放射温度計で用いられる光学バンドパスフィルタをはじめとして、一般的な各種の光学フィルタは、測定対象が取り得る代表的な温度において、光学フィルタの光学特性が所望の状態となるように選択され、決定される。そのため、測定対象物の温度が、光学特性を決定した際の温度から大きく外れると、上記のような測温誤差が生じてしまうことが、本発明者らにより明らかとなった。これは、光学フィルタの光学特性には、所定の帯域幅が存在するため、測定対象物の温度が変化した場合に、温度依存性を有する黒体放射スペクトルの影響で、その実効的な中心波長(例えば、光学バンドパスフィルタにおける、透過波長帯域の見掛けの中心波長)が変化するために、測定誤差が生じるためであると考えられる。 As a result of verification by the present inventors in order to solve the above problems, it has been found that the above temperature measurement error is caused by the characteristics of the optical bandpass filter. Various general optical filters, including the optical bandpass filter used in the two-color radiation thermometer disclosed in Patent Document 1, have optical characteristics of the optical filter at a typical temperature that can be measured. It is selected and determined to be in the desired state. Therefore, the present inventors have clarified that if the temperature of the object to be measured deviates significantly from the temperature at which the optical characteristics are determined, the above-mentioned temperature measurement error occurs. This is because the optical characteristics of the optical filter have a predetermined bandwidth, and therefore, when the temperature of the object to be measured changes, the effective center wavelength is affected by the temperature-dependent blackbody radiation spectrum. (For example, in the optical band path filter, the apparent center wavelength of the transmission wavelength band) changes, which is considered to be due to a measurement error.

上記のような知見に基づき、本発明者らが更なる検証を行った結果、測定対象物からの熱放射光を、連続的に光のスペクトルを測定可能な分光輝度計を用いて検出するとともに、分光輝度計により得られた分光輝度信号に対して、所定のデータ処理を実施することで、上記のような測温誤差を抑制可能であることに想到した。
上記知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
As a result of further verification by the present inventors based on the above findings, the thermal radiation light from the object to be measured is detected by using a spectrophotometer capable of continuously measuring the spectrum of light. It was conceived that the above-mentioned temperature measurement error can be suppressed by performing predetermined data processing on the spectral brightness signal obtained by the spectral brightness meter.
The gist of the present invention completed based on the above findings is as follows.

本発明に係る温度測定装置は、2色放射測温を用いて、測定対象物の温度を測定する温度測定装置において、近赤外帯域の分光透過率に波長依存性がある吸収体が、前記測定対象物までの光路上に存在し得る状態で、前記測定対象物からの熱放射光を受光する受光部と、分光輝度計を用い、前記受光部で受光した前記熱放射光の分光輝度を分光輝度信号として検出する検出部と、前記検出部で検出した、前記吸収体の前記分光透過率が同一となる2つの波長に対応する前記分光輝度信号に基づいて、前記測定対象物の温度を求める演算処理部と、を有し、前記演算処理部は、波長方向に連続した無明数からなる重み付け関数を設定し、前記重み付け関数と、前記分光輝度計の前記分光透過率の値と、前記分光輝度信号とに基づいて、前記測定対象物の温度を求めるものである。 The temperature measuring device according to the present invention is a temperature measuring device that measures the temperature of an object to be measured by using two-color radiation temperature measurement. Using a light receiving unit that receives the thermal radiation light from the measurement object and a spectrophotometer in a state where it can exist on the optical path to the measurement object, the spectral brightness of the thermal radiation light received by the light receiving unit is measured. The temperature of the object to be measured is measured based on the detection unit that detects as a spectral brightness signal and the spectral brightness signal that corresponds to two wavelengths of the absorber that have the same spectral transmittance detected by the detection unit. The arithmetic processing unit includes a desired arithmetic processing unit, and the arithmetic processing unit sets a weighting function composed of unclear numbers continuous in the wavelength direction, the weighting function, the value of the spectral transmission rate of the spectrophotometer, and the said. The temperature of the object to be measured is obtained based on the spectral brightness signal.

本発明に係る温度測定方法は、2色放射測温を用いて、測定対象物の温度を測定する温度測定方法において、近赤外帯域の分光透過率に波長依存性がある吸収体が、前記測定対象物までの光路上に存在し得る状態で、前記測定対象物からの熱放射光を受光する受光ステップと、分光輝度計を用い、前記受光ステップで受光した前記熱放射光の分光輝度を分光輝度信号として検出する検出ステップと、前記検出ステップで検出した、前記吸収体の前記分光透過率が同一となる2つの波長に対応する前記分光輝度信号に基づいて、前記測定対象物の温度を求める演算処理ステップと、を有し、前記演算処理ステップは、波長方向に連続した無明数からなる重み付け係数を設定し、前記重み付け係数と、前記分光輝度計の前記分光透過率の値と、前記分光輝度信号とに基づいて、前記測定対象物の温度を求めるものである。 In the temperature measurement method according to the present invention, in the temperature measurement method for measuring the temperature of an object to be measured by using two-color radiation temperature measurement, the absorber having a wavelength dependence on the spectral transmission rate in the near infrared band is described above. Using a light receiving step that receives the thermal radiation light from the measurement object and a spectroscopic brightness meter in a state where it can exist on the optical path to the measurement object, the spectral brightness of the thermal radiation light received in the light receiving step is measured. The temperature of the object to be measured is determined based on the detection step detected as a spectral brightness signal and the spectral brightness signals detected in the detection step corresponding to two wavelengths at which the spectral transmittance of the absorber is the same. The arithmetic processing step includes the arithmetic processing step to be obtained, and the arithmetic processing step sets a weighting coefficient composed of a non-bright number continuous in the wavelength direction, the weighting coefficient, the value of the spectral transmission rate of the spectroscopic luminometer, and the said. The temperature of the object to be measured is obtained based on the spectral brightness signal.

以上説明したように本発明によれば、測定対象物の温度を測定する際に、測温誤差をより抑制することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to further suppress the temperature measurement error when measuring the temperature of the object to be measured.

分光輝度計における離散的な信号について説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating the discrete signal in a spectroluminometer. 本発明の実施形態で着目する重み付け関数について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the weighting function of interest in embodiment of this invention. 本発明の実施形態で着目する重み付け関数について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the weighting function of interest in embodiment of this invention. 本発明の実施形態で着目する重み付け関数について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the weighting function of interest in embodiment of this invention. 本発明の実施形態で着目する重み付け関数について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the weighting function of interest in embodiment of this invention. 台形形状の分布を有する重み付け関数について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the weighting function which has a trapezoidal distribution. 台形形状の分布を有する重み付け関数の一例を示したグラフ図である。It is a graph which showed an example of the weighting function which has a trapezoidal distribution. 厚み10mmの水膜の分光透過率を示したグラフ図である。It is a graph which showed the spectral transmittance of the water film of a thickness of 10 mm. 黒体分光放射輝度の波長分布を示したグラフ図である。It is a graph which showed the wavelength distribution of a blackbody spectral radiance. 長波長側の波長帯域に適用される重み付け関数の一例を示したグラフ図である。It is a graph which showed an example of the weighting function applied to the wavelength band on the long wavelength side. 同実施形態に係る温度測定装置の構成の一例を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed typically an example of the structure of the temperature measuring apparatus which concerns on this embodiment. 同実施形態に係る温度測定装置の構成の一例を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed typically an example of the structure of the temperature measuring apparatus which concerns on this embodiment. 同実施形態に係る温度測定装置が備える測定部の構成の一例を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which shows typically an example of the structure of the measuring part included in the temperature measuring device which concerns on this embodiment. 同実施形態に係る温度測定装置が備える演算処理部の構成の一例を模式的に示したブロック図である。It is a block diagram which shows typically an example of the structure of the arithmetic processing part included in the temperature measuring apparatus which concerns on this embodiment. 同実施形態に係る温度測定装置で実施される温度測定方法の流れの一例を示した流れ図である。It is a flow chart which showed an example of the flow of the temperature measuring method carried out by the temperature measuring apparatus which concerns on this embodiment. 同実施形態に係る温度測定装置が有する演算処理部のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。It is a block diagram which showed an example of the hardware composition of the arithmetic processing part which the temperature measuring apparatus which concerns on this embodiment has.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted.

(本発明者らによる検討について)
本発明の実施形態に係る温度測定装置及び温度測定方法について説明するに先立ち、本発明者らが実施した2色放射温度計に関する各種の検討について、図1〜図7を参照しながら詳細に説明する。
図1は、分光輝度計における離散的な信号について説明するためのグラフ図である。図2A〜図3は、本発明の実施形態で着目する重み付け関数について説明するための説明図である。図4は、台形形状の分布を有する重み付け関数の一例を示したグラフ図である。図5は、厚み10mmの水膜の分光透過率を示したグラフ図である。図6は、黒体分光放射輝度の波長分布を示したグラフ図である。図7は、長波長側の波長帯域に適用される重み付け関数の一例を示したグラフ図である。
(About the study by the present inventors)
Prior to explaining the temperature measuring device and the temperature measuring method according to the embodiment of the present invention, various studies on the two-color radiation thermometer carried out by the present inventors will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7. do.
FIG. 1 is a graph for explaining discrete signals in a spectroluminometer. 2A to 3 are explanatory views for explaining the weighting function of interest in the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a graph showing an example of a weighting function having a trapezoidal distribution. FIG. 5 is a graph showing the spectral transmittance of a water film having a thickness of 10 mm. FIG. 6 is a graph showing the wavelength distribution of blackbody spectral radiance. FIG. 7 is a graph showing an example of a weighting function applied to the wavelength band on the long wavelength side.

本発明者らが提案する、上記特許文献1に開示した2色放射温度計においては、特定の波長の光を観察するための方法として、InGaAs素子等の光検出器の前段に光学バンドパスフィルタを配置する方法を採用しているが、特定の波長の光を観察するための方法には、それ以外の方法も採用することができる。上述のような、光学バンドパスフィルタに起因する測温誤差を抑制するために、本発明者らは、光学バンドパスフィルタと光検出器との組み合わせではなく、連続的に光のスペクトルを検出可能な(換言すれば、光のスペクトル分布を測定可能な)、分光輝度計を用いることに想到した。かかる分光輝度計は、入射した光を波長ごとに分光して、各波長での光の分光輝度を検出し、検出した分光輝度を分光輝度信号として出力する検出器であるといえる。 In the two-color radiation thermometer disclosed in Patent Document 1 proposed by the present inventors, as a method for observing light of a specific wavelength, an optical bandpass filter is placed in front of a photodetector such as an InGaAs element. However, other methods can be adopted as a method for observing light having a specific wavelength. In order to suppress the temperature measurement error caused by the optical bandpass filter as described above, the present inventors can continuously detect the spectrum of light instead of the combination of the optical bandpass filter and the photodetector. In other words, I came up with the idea of using a spectrophotometer (which can measure the spectral distribution of light). It can be said that such a spectral luminance meter is a detector that disperses incident light for each wavelength, detects the spectral luminance of light at each wavelength, and outputs the detected spectral luminance as a spectral luminance signal.

本実施形態に係る温度測定装置では、このような分光輝度計を用い、波長について連続的な分光輝度信号を得たのち、かかる分光輝度信号の中から所望の波長帯域の信号を抜き出して利用することができるため、本発明者らが提案する、上記特許文献1に示した2色放射温度計と同様の機能を得ることができる。 In the temperature measuring device according to the present embodiment, such a spectroscopic brightness meter is used to obtain a continuous spectral brightness signal for a wavelength, and then a signal in a desired wavelength band is extracted from the spectral brightness signal and used. Therefore, it is possible to obtain the same function as the two-color radiation thermometer shown in Patent Document 1 proposed by the present inventors.

更に、本実施形態に係る温度測定装置では、こうした分光輝度計を用いることで、上記のような光学バンドパスフィルタに起因する測定誤差を抑制することができ、また、複数の測定波長ごとに個別の光学バンドパスフィルタを用意する必要がなくなる。そのため、各波長における測定が容易となり、波長等の条件変更する際の柔軟性を高めたり、測定装置の簡略化や低コスト化を図ったりすることができる。 Further, in the temperature measuring device according to the present embodiment, by using such a spectrophotometric meter, it is possible to suppress the measurement error caused by the optical bandpass filter as described above, and it is possible to suppress the measurement error for each of a plurality of measurement wavelengths individually. There is no need to prepare an optical bandpass filter. Therefore, the measurement at each wavelength becomes easy, the flexibility when changing the conditions such as the wavelength can be increased, and the measuring device can be simplified and the cost can be reduced.

一方で、本発明者らが本実施形態で提案する2色放射温度計は、上記特許文献1に開示した2色放射温度計と同様に、非常に精密に検出波長を選択して決定することが求められ、具体的には、検出波長を0.5nm以下の精度で設定しないと、十分な精度を得ることが困難となる。ここで、問題となる点は、一般的な分光輝度計から得られる分光輝度信号には、0.5nm以下の検出分解能がないという点である。例えば、現在市販されている分光輝度計では、スペクトルのサンプリング間隔(換言すれば、波長分解能)は1.7nm程度である。即ち、一般的な分光輝度計を用いる場合には、測定値が得られる波長がサンプリング間隔に依存して決まってしまうため、実際に測定値が得られた任意の測定波長から、1.7nm程度以下の波長幅だけずれた波長において、分光輝度信号を実測することは困難である。 On the other hand, the two-color radiation thermometer proposed by the present inventors in the present embodiment is determined by selecting and determining the detection wavelength very precisely, as in the case of the two-color radiation thermometer disclosed in Patent Document 1. Specifically, unless the detection wavelength is set with an accuracy of 0.5 nm or less, it becomes difficult to obtain sufficient accuracy. Here, the problem is that the spectral luminance signal obtained from a general spectroluminance meter does not have a detection resolution of 0.5 nm or less. For example, in a spectroluminometer currently on the market, the sampling interval of the spectrum (in other words, the wavelength resolution) is about 1.7 nm. That is, when a general spectrophotometer is used, the wavelength at which the measured value is obtained is determined depending on the sampling interval. Therefore, about 1.7 nm from an arbitrary measurement wavelength at which the measured value is actually obtained. It is difficult to actually measure the spectral brightness signal at wavelengths deviated by the following wavelength widths.

このような分光輝度計を用いて、サンプリング間隔よりも小さな分解能で、所定の波長(例えば、1210nm)における分光透過率と、分光透過率が同じとなる波長(図1中に■で示す。)を決定するためには、例えば、図1のグラフにおいて、当該所定の波長における分光透過率(S1210)の値から、水平線を引き、再びグラフに交わる交点を探し、図1中に示す分光透過率の実測値(図1中に○で示す。)の中で、当該交点を跨ぐ隣り合う2つの実測値の波長(例えば、1290nmと1310nm)から、その平均値を求めればよい。かかる概念を模式化したものを図1に示した。なお、図1では、説明を分かりやすくするために、分光輝度計のサンプリング間隔を拡大して描いている。 Using such a spectroluminometer, the wavelength at which the spectral transmittance at a predetermined wavelength (for example, 1210 nm) is the same as the spectral transmittance (indicated by ■ in FIG. 1) with a resolution smaller than the sampling interval. For example, in the graph of FIG. 1 , a horizontal line is drawn from the value of the spectral transmittance (S 1210 ) at the predetermined wavelength, the intersection point where the graph intersects is searched again, and the spectral transmission shown in FIG. 1 is determined. Among the measured values of the rate (indicated by ◯ in FIG. 1), the average value may be obtained from the wavelengths of two adjacent measured values (for example, 1290 nm and 1310 nm) straddling the intersection. A schematic representation of this concept is shown in FIG. In FIG. 1, in order to make the explanation easier to understand, the sampling interval of the spectroluminometer is enlarged.

本実施形態における温度測定装置では、上記特許文献1に開示したような、吸収体(以下では、水を例に挙げて説明するものとする。)の分光吸収係数(分光透過率と考えることもできる。)が等しくなる波長として、1200nm近傍の波長帯域(短波長側の波長帯域)と、1300nm近傍の波長帯域(長波長側の波長帯域)とに着目する。なお、図1、図2A〜図2Dでは、説明を分かりやすくするために、短波長側の波長帯域の波長として、1210nmを基準として用いるものとする。 In the temperature measuring device of the present embodiment, the spectral absorption coefficient (spectral transmission rate) of the absorber (hereinafter, water will be described as an example) as disclosed in Patent Document 1 may be considered. As the wavelengths at which (possible) are equal, attention is paid to the wavelength band near 1200 nm (the wavelength band on the short wavelength side) and the wavelength band near 1300 nm (the wavelength band on the long wavelength side). In FIGS. 1 and 2A to 2D, 1210 nm is used as a reference as the wavelength of the wavelength band on the short wavelength side in order to make the explanation easy to understand.

本実施形態の2色放射温度計では、吸収体の分光透過率が一致する2つの波長の分光輝度信号を用いる必要があるが、本実施形態が分光輝度計を用いていることに起因して、分光輝度計のサンプリング間隔より短い波長間隔では、分光輝度信号を実測することができない。そのため、図1に示したように、波長1210nm(分光透過率はS1210)と分光透過率が一致する波長は、波長1290nm(分光透過率はS1290)と波長1310nm(分光透過率はS1310)の間の、実測値が存在しない波長に該当することになる。 In the two-color radiation thermometer of the present embodiment, it is necessary to use spectral luminance signals of two wavelengths in which the spectral transmittances of the absorbers match, but this is due to the fact that the present embodiment uses the spectral luminance meter. , The spectral luminance signal cannot be actually measured at a wavelength interval shorter than the sampling interval of the spectral luminance meter. Therefore, as shown in FIG. 1, the wavelengths at which the wavelength 1210 nm (spectral transmittance is S 1210) and the spectral transmittance match are the wavelength 1290 nm (spectral transmittance S 1290) and the wavelength 1310 nm (spectral transmittance S 1310). ), It corresponds to the wavelength for which the measured value does not exist.

上記のような場合、短波長側の波長帯域と分光透過率が正確に一致する長波長側の波長の実測値が存在しないために、付近の分光輝度信号を案分する演算を行うこととなる。この場合、得られる分光輝度信号の精度にこだわらないのであれば、例えば、0.4×S1290+0.6×S1310などのように、付近の2つの分光輝度信号S1290,S1310に重みを付けた上で平均して、短波長側と分光透過率が等しくなるように輝度値を合成する演算を行えばよいことになる。 In the above case, since there is no actually measured value of the wavelength on the long wavelength side where the wavelength band on the short wavelength side and the spectral transmittance exactly match, the calculation for dividing the spectral luminance signal in the vicinity is performed. .. In this case, if the accuracy of the obtained spectral luminance signal is not particular, weights are given to the two nearby spectral luminance signals S 1290 and S 1310 , for example, 0.4 × S 1290 + 0.6 × S 1310. It is sufficient to perform the calculation of synthesizing the luminance values so that the spectral transmittance is equal to that of the short wavelength side by averaging after adding.

しかしながら、吸収体の分光透過率が同一となるようにするうえで、分光輝度信号の精度を担保するためには、図1に示したような概念を一般化して、分光輝度計からの分光輝度信号の実測値が存在しない波長での分光輝度信号を高精度に決定する必要がある。そこで、本発明者らは、0以上1以下の重み付け係数と、所望の波長の近傍に位置する複数の(特に、2点を越えるような多数の)分光輝度信号とを利用することに想到した。以下、かかる概念を、図2A〜図3を参照しながら説明する。 However, in order to ensure the accuracy of the spectral luminance signal in order to make the spectral transmittances of the absorbers the same, the concept as shown in FIG. 1 is generalized and the spectral luminance from the spectroluminance meter is generalized. It is necessary to determine the spectral luminance signal at a wavelength at which the measured value of the signal does not exist with high accuracy. Therefore, the present inventors have come up with the idea of using a weighting coefficient of 0 or more and 1 or less and a plurality of (particularly, a large number of) spectral luminance signals located in the vicinity of a desired wavelength. .. Hereinafter, such a concept will be described with reference to FIGS. 2A to 3.

本実施形態に係る温度測定装置は、近赤外帯域の分光透過率に波長依存性がある水等の吸収体が測定対象物までの光路上に存在し得る状態で、温度測定を行うことを想定しているため、事前に、当該吸収体の光学特性を把握しておく必要がある。そのため、本実施形態に係る温度測定装置自体を用いて、事前に波長ごとに吸収体の分光透過率を測定しておく。例えば、波長ごとに、吸収体の有無を変えて分光輝度信号を測定することで、分光透過率を測定することができる。そうして得られた結果を、図2Aの上図に示す。 The temperature measuring device according to the present embodiment measures the temperature in a state where an absorber such as water having a wavelength dependence on the spectral transmittance in the near infrared band can exist on the optical path to the object to be measured. Since it is assumed, it is necessary to grasp the optical characteristics of the absorber in advance. Therefore, the spectral transmittance of the absorber is measured in advance for each wavelength using the temperature measuring device itself according to the present embodiment. For example, the spectral transmittance can be measured by measuring the spectral luminance signal by changing the presence or absence of the absorber for each wavelength. The results thus obtained are shown in the upper figure of FIG. 2A.

図2Aの上図は、本実施形態に係る温度測定装置(の分光輝度計)を用いて測定されているため、分光透過率の実測値(図中に○で示す。)は、本実施形態に係る温度測定装置(の分光輝度計)のサンプリング間隔(図中にΔで示す。本来は、例えば1.7nm間隔だが、図中では説明を簡単にするために大きい間隔で描いている。)に応じた波長間隔で現れている。 Since the upper figure of FIG. 2A is measured by using the temperature measuring device (spectral luminance meter) according to the present embodiment, the measured value of the spectral transmittance (indicated by ◯ in the figure) is the present embodiment. Sampling interval of the temperature measuring device (spectral luminance meter) according to the above (indicated by Δ in the figure. Originally, for example, the interval is 1.7 nm, but in the figure, it is drawn at a large interval for simplicity of explanation). Appears at wavelength intervals according to.

なお、図2Aの上図に示すような、波長と分光透過率との関係を得る場合には、本実施形態に係る温度測定装置自体を用いて測定を行うようにすると、温度測定装置自体が持つ光学特性を測定結果に反映させることができるため好ましい。しかしながら、こうした手法に限定されるものではなく、例えば、他の測定装置を用いた測定を行うようにしたり、吸収体の分光透過率の波長依存性について公知の文献等の資料から把握するようにしたりしても良い。 In addition, in the case of obtaining the relationship between the wavelength and the spectral transmittance as shown in the upper figure of FIG. 2A, if the measurement is performed using the temperature measuring device itself according to the present embodiment, the temperature measuring device itself becomes It is preferable because the optical characteristics of the measurement can be reflected in the measurement result. However, the method is not limited to these methods, and for example, measurement should be performed using another measuring device, or the wavelength dependence of the spectral transmittance of the absorber should be grasped from materials such as known literature. You may do it.

また、本実施形態に係る温度測定装置は、2色放射測温を用いて測定対象物の温度を測定するものであるため、測定対象物が発する熱放射の輝度を測定する必要がある。そのため、本実施形態に係る温度測定装置(の分光輝度計)を用いて、吸収体が測定対象物までの光路上に存在し得る状態で、波長ごとに測定対象物の分光輝度を分光輝度信号として測定する。そうして得られた結果を、図2Aの下図に示す。 Further, since the temperature measuring device according to the present embodiment measures the temperature of the object to be measured by using the two-color radiation temperature measurement, it is necessary to measure the brightness of the heat radiation emitted by the object to be measured. Therefore, using the temperature measuring device (spectral luminance meter) according to the present embodiment, the spectral luminance of the object to be measured is measured for each wavelength in a state where the absorber can exist on the optical path to the object to be measured. Measure as. The results thus obtained are shown in the lower figure of FIG. 2A.

図2Aの下図も、本実施形態に係る温度測定装置(の分光輝度計)で測定することにより得られたものであるため、図2Aの下図に示す分光輝度の実測値(図中に○で示す。)は、本実施形態に係る温度測定装置(の分光輝度計)のサンプリング間隔Δに応じた波長間隔で、図2Aの上図の分光透過率の実測値(図中に○で示す。)と同じ波長に現れている。 Since the lower figure of FIG. 2A is also obtained by measuring with the temperature measuring device (spectral luminance meter) according to the present embodiment, the measured value of the spectral luminance shown in the lower figure of FIG. 2A (circled in the figure). (Shown) are wavelength intervals corresponding to the sampling interval Δ of the temperature measuring device (spectral luminance meter) according to the present embodiment, and are the measured values of the spectral transmittance in the upper figure of FIG. 2A (indicated by ◯ in the figure). ) Appears at the same wavelength.

次に、分光輝度計のサンプリング波長から外れ、分光輝度信号の実測値が存在しない波長(図1中の■で示す。)における分光輝度信号を得るために、図2Bに示すような分布(一例として三角形状の分布)を持った重み付け関数を用意する。 Next, in order to obtain a spectral luminance signal at a wavelength (indicated by ■ in FIG. 1) that deviates from the sampling wavelength of the spectral luminance meter and in which the measured value of the spectral luminance signal does not exist, the distribution as shown in FIG. 2B (example). Prepare a weighting function with a triangular distribution).

重み付け関数は、分光輝度計のサンプリング間隔Δとは無関係に、波長方向に連続的(サンプリング間隔Δと比べて有為に狭い間隔であれば、離散値であってもよい。)で、波長方向と異なる軸に重みとなる無名数(重み付け係数。0〜1の値とすることが好ましい。)を有する関数として設定される。また、重み付け関数は、その頂点(図2B中に■で示す。)の波長方向における位置を、適宜変更して設定できるものとする。 The weighting function is continuous in the wavelength direction (may be a discrete value as long as the interval is significantly narrower than the sampling interval Δ) regardless of the sampling interval Δ of the spectroluminometer, and is in the wavelength direction. It is set as a function having an unnamed number (weighting coefficient, preferably a value of 0 to 1) that becomes a weight on an axis different from the above. Further, the weighting function can be set by appropriately changing the position of the apex (indicated by ■ in FIG. 2B) in the wavelength direction.

次に、図2Cに示すように、図2Aの上図に示す波長と分光吸収係数との関係の中で、重み付け関数の頂点■の波長方向における位置を、着目する短波長側の波長帯域で基準とした波長(1210nm)の位置となるように設定する。その状態で、サンプリング間隔Δごとの各波長において、分光透過率と重み付け関数とを乗じる演算(畳み込み演算)を行い、それらの合計値(以下、短波長側重み付けデータと称する。)を記憶する。図2Cに示す例であれば、重み付け関数の頂点をS1210と波長方向で合わせた後、分光透過率の測定値と重み付け関数とが重複する範囲を中心に、分光透過率の測定値であるa、a、a3、…aに対し、重み付け関数により定まる重み付係数b、b、b…bを乗じて、それらを合算(a+a+a+・・・a)し、短波長側重み付データを取得する。 Next, as shown in FIG. 2C, in the relationship between the wavelength shown in the upper figure of FIG. 2A and the spectral absorption coefficient, the position of the apex ■ of the weighting function in the wavelength direction is set in the wavelength band on the short wavelength side of interest. Set so that the position is at the reference wavelength (1210 nm). In that state, a calculation (convolution calculation) for multiplying the spectral transmittance and the weighting function is performed at each wavelength for each sampling interval Δ, and the total value (hereinafter, referred to as short wavelength side weighting data) is stored. In the example shown in FIG. 2C, after the apex of the weighting function is aligned with S 1210 in the wavelength direction, the measured value of the spectral transmittance is the measured value of the spectral transmittance centering on the range where the measured value of the spectral transmittance and the weighting function overlap. Multiply a 1 , a 2 , a 3, ... a 5 by the weighting coefficients b 1 , b 2 , b 3 ... b 5 determined by the weighting function, and add them together (a 1 b 1 + a 2 b 2 + a). 3 b 3 + ... a 5 b 5 ) to acquire the weighted data on the short wavelength side.

次に、図2Dの上図に示すように、図2Aの上図に示す波長と分光透過率との関係の中で、重み付け関数を、その頂点■の波長方向における位置が、(短波長側の基準となる1210nmと分光透過率が一致する波長に、短波長側で隣接する実測値のある)波長1290nmの左側(短波長側)となるように設定する。その状態で、サンプリング間隔Δごとの各波長において、分光透過率と重み付け係数とを乗じる演算(畳み込み演算)を行い、それらの合計値(以下、長波長側重み付けデータと称する。)を記憶する。図2Dの上図に示す例であれば、重み付け関数の頂点をS1290の左側に波長方向で合わせた後、分光透過率の測定値と重み付け関数とが重複する範囲を中心に、分光透過率の測定値であるc、c、c3、…cに対し、重み付け関数により定まる重み付係数d、d、d…dを乗じて、それらを合算(c+c+c+・・・c)し、長波長側重み付データを取得する。 Next, as shown in the upper figure of FIG. 2D, in the relationship between the wavelength and the spectral transmittance shown in the upper figure of FIG. 2A, the position of the apex ■ in the wavelength direction is (short wavelength side). It is set to be on the left side (short wavelength side) of the wavelength 1290 nm (there is an actual measurement value adjacent to the short wavelength side) at a wavelength whose spectral transmittance matches that of 1210 nm, which is the reference of the above. In that state, a calculation (convolution calculation) for multiplying the spectral transmittance and the weighting coefficient is performed at each wavelength for each sampling interval Δ, and the total value (hereinafter, referred to as long wavelength side weighting data) is stored. In the example shown in the upper figure of FIG. 2D, after aligning the apex of the weighting function with the left side of S 1290 in the wavelength direction, the spectral transmittance is centered on the range where the measured value of the spectral transmittance and the weighting function overlap. Multiply the measured values of c 1 , c 2 , c 3, ... c 5 by the weighting coefficients d 1 , d 2 , d 3 ... d 5 determined by the weighting function, and add them up (c 1 d 1). + C 2 d 2 + c 3 d 3 + ... c 5 d 5 ), and the long wavelength side weighted data is acquired.

そして、図2Dの上図に破線の重み付け関数で示すように、重み付け関数の頂点■の波長方向における位置を、微小間隔(サンプリング間隔Δより十分狭い間隔σ(即ち、σ≪Δ))ずつ右側(長波長側)に移動する。そして、再び、分光輝度信号が得られるサンプリング間隔△ごとの波長において、分光透過率と重み付け係数とを乗じる演算を行い、それらの合計値である長波長側重み付データを記憶する。 Then, as shown by the weighting function of the broken line in the upper figure of FIG. 2D, the position of the apex ■ of the weighting function in the wavelength direction is set to the right by a minute interval (interval σ (that is, σ << Δ) sufficiently narrower than the sampling interval Δ). Move to (long wavelength side). Then, again, at the wavelength for each sampling interval Δ in which the spectral luminance signal is obtained, the calculation of multiplying the spectral transmittance and the weighting coefficient is performed, and the long wavelength side weighted data which is the total value thereof is stored.

こうした、重み付け関数の移動に伴う演算と記憶を繰り返していく中で、図2Dの下図に示すように、頂点■の波長方向における位置が、(短波長側の基準となる1210nmと分光透過率が一致する波長に、長波長側で隣接する実測値のある)波長1310nmの右側(長波長側)に至るまで移動する間、記憶した長波長側重み付けデータが、上記短波長側重み付けデータと合致するか否かを調べる。そして、合致する場合に、その際に重み付け係数が位置する波長方向の位置に、重み付け関数を固定する。 While repeating the calculation and storage accompanying the movement of the weighting function, as shown in the lower figure of FIG. 2D, the position of the apex ■ in the wavelength direction is (1210 nm, which is the reference on the short wavelength side, and the spectral transmittance is 1210 nm. The stored long wavelength side weighted data matches the short wavelength side weighted data while moving to the right side (long wavelength side) of the wavelength 1310 nm (which has the measured value adjacent to the matching wavelength on the long wavelength side). Check if it is. Then, when they match, the weighting function is fixed at the position in the wavelength direction where the weighting coefficient is located at that time.

こうして位置が固定された重み付け関数は、短波長側の波長帯域で基準とした波長1210nmを中心波長とする分光透過率と、長波長側の波長帯域において実測値のない(波長1290nmと1310nmの間にある)図1の■の、周囲にある複数の実測値から得られた分光透過率とが、実効的に同じ値となるような重み付け及び波長情報を持った、仮想的な光学フィルタとしての機能を有することになる。 The weighting function whose position is fixed in this way has a spectral transmittance with a wavelength of 1210 nm as a reference in the wavelength band on the short wavelength side and no measured value in the wavelength band on the long wavelength side (between wavelengths 1290 nm and 1310 nm). As a virtual optical filter having weighting and wavelength information so that the spectral transmittances obtained from a plurality of measured values in the surroundings, which are shown in FIG. It will have a function.

続いて、所望の分光輝度信号を得るために、短波長側の波長においては、重み付け関数の波長方向の位置を波長1210nmに設定してから、重み付け関数を、図2Aの下図に示す分光輝度信号の実測値に乗じる。一方、長波長側の波長においては、上述の位置が固定された重み付け関数を、図2Aの下図に示す分光輝度信号の実測値に乗じる。 Subsequently, in order to obtain a desired spectral brightness signal, the position of the weighting function in the wavelength direction is set to a wavelength of 1210 nm at the wavelength on the short wavelength side, and then the weighting function is set to the spectral brightness signal shown in the lower figure of FIG. 2A. Multiply the measured value of. On the other hand, at the wavelength on the long wavelength side, the weighting function whose position is fixed is multiplied by the measured value of the spectral luminance signal shown in the lower figure of FIG. 2A.

こうすることで、短波長側と長波長側で、吸収体である水に対して実効的に同じ分光透過率を持つという条件の下で、短波長側の分光輝度と長波長側の分光輝度とを求めることができる。 By doing so, the spectral brightness on the short wavelength side and the spectral brightness on the long wavelength side are provided under the condition that the short wavelength side and the long wavelength side have effectively the same spectral transmittance with respect to the water as an absorber. Can be obtained.

そのため、水による放射光の減衰の影響を受けることなく短波長側の分光輝度と長波長側の分光輝度との比(2色比)を計算することで、2色放射測温の原理に基づいて、測定対象物の温度を精度よく求めることができる。 Therefore, by calculating the ratio (two-color ratio) between the spectral brightness on the short wavelength side and the spectral brightness on the long wavelength side without being affected by the attenuation of synchrotron radiation by water, it is based on the principle of two-color radiation temperature measurement. Therefore, the temperature of the object to be measured can be obtained accurately.

こうした重み付け関数を、分光輝度計を用いた2色放射温度計に適用することで、分光輝度計の実測がサンプリング間隔ごとにしか行われないという問題を解決することが可能となるとともに、図1に示したような2点(S1290、S1310)のみの分光輝度信号だけではなく、より多くの分光輝度信号(測定値)を畳み込み演算に取り込むことができるため、ノイズやバラツキを有する分光輝度信号を多点平均化することができ、精度をより向上させることが可能となる。 By applying such a weighting function to a two-color emission thermometer using a spectroluminance meter, it is possible to solve the problem that the spectroluminance meter is actually measured only at each sampling interval, and FIG. Not only the spectral luminance signals of only two points (S 1290 and S 1310 ) as shown in the above, but also more spectral luminance signals (measured values) can be incorporated into the convolution calculation, so that the spectral luminance has noise and variation. The signal can be averaged at multiple points, and the accuracy can be further improved.

ところで、例えば、波長1.7nm以下の仮想的な分解能を得るためには、重み付け関数の分布には、0より大きく1よりも小さい値となる、波長方向に傾斜した領域が存在すればよい。そして、多点平均化による平滑化に必要な数の分光輝度信号を適宜用いることを考慮すると、上述のような三角形状の分布を有する重み付け関数でなくても、例えば図3に模式的に示したような、台形形状の分布を有する重み付け関数を用いてもよい。 By the way, for example, in order to obtain a virtual resolution having a wavelength of 1.7 nm or less, the distribution of the weighting function may have a region inclined in the wavelength direction having a value larger than 0 and smaller than 1. Then, considering that the number of spectral luminance signals required for smoothing by multipoint averaging is appropriately used, even if the weighting function does not have the triangular distribution as described above, for example, it is schematically shown in FIG. Such a weighting function having a trapezoidal distribution may be used.

台形形状の分布を有する重み付け関数を用いると、短波長側及び長波長側の各波長帯域の中心波長の周辺では、台形形状の上辺に当たる大きな値の重み付けがなされて強調されることになるが、一方で、短波長側及び長波長側の各波長帯域の中心波長から大きく外れた波長では、台形形状の斜辺に当たる小さな値の重み付けがなされて弱められるため、求めたい波長を中心とした波長域をより精度よく選択することができるようになる。 When a weighting function having a trapezoidal shape distribution is used, a large value corresponding to the upper side of the trapezoidal shape is weighted and emphasized around the central wavelength of each wavelength band on the short wavelength side and the long wavelength side. On the other hand, at wavelengths that deviate significantly from the center wavelength of each wavelength band on the short wavelength side and the long wavelength side, a small value corresponding to the oblique side of the trapezoidal shape is weighted and weakened. You will be able to select more accurately.

図3に示した例では、10点の分光輝度信号を用いて、所望の波長の分光輝度信号を得る場合について図示している。また、図3に示す重み付け関数を構成する重み付け係数は、連続的な関数として設定しても良く、図4に示すように波長方向の間隔を狭くした多点から構成するようにしても良い。 In the example shown in FIG. 3, a case where a spectral luminance signal having a desired wavelength is obtained by using 10 spectral luminance signals is illustrated. Further, the weighting coefficient constituting the weighting function shown in FIG. 3 may be set as a continuous function, or may be composed of a plurality of points having narrowed intervals in the wavelength direction as shown in FIG.

図2B、図3及び図4に示したような、重み付け関数を用いた平均化処理(畳み込み演算処理)は、上述のように、仮想的な光学フィルタ(仮想光学フィルタ、デジタル・フィルタと考えることもできる。)を用いたフィルタ処理と考えることもできる。このような重み付け関数は、実際には、吸収体の有無による測温誤差がなくなるように、実験的に又はシミュレーションを用いて、事前に決定することが可能である。この場合には、用いる分光輝度計のサンプリング間隔やノイズ感度等に応じて、用いる分光輝度信号の個数や、重み付け関数における重み付け係数の分布(図3や図4に示したような重み付け係数の分布の形状)を決定し、短波長側の仮想的な光学フィルタと長波長側の仮想光学フィルタとを決定することが重要である。 The averaging process (convolution calculation process) using the weighting function as shown in FIGS. 2B, 3 and 4 can be considered as a virtual optical filter (virtual optical filter, digital filter) as described above. It can also be considered as a filtering process using). Such a weighting function can actually be determined in advance experimentally or by simulation so that the temperature measurement error due to the presence or absence of the absorber is eliminated. In this case, the number of spectral brightness signals to be used and the distribution of weighting coefficients in the weighting function (distribution of weighting coefficients as shown in FIGS. 3 and 4) according to the sampling interval and noise sensitivity of the spectral brightness meter to be used. It is important to determine the shape of the short wavelength side and the long wavelength side virtual optical filter.

続いて、吸収体の分光透過率が一致するはずの2波長が、温度によってわずかに変化する現象と、分光輝度計を用いることで上記現象が解決可能である点について、以下に説明する。 Next, a phenomenon in which the two wavelengths at which the spectral transmittances of the absorbers should match slightly changes depending on the temperature and a point that the above phenomenon can be solved by using a spectroluminometer will be described below.

上記特許文献1に開示した2色放射温度計では、物理的な光学フィルタ(光学バンドパスフィルタ)を用いていた。この場合に、かかる光学バンドパスフィルタは、当該フィルタの透過光を単波長とみなすことが可能な狭帯域フィルタではなく、例えば、透過波長幅=50nm程度等といった、透過波長にある程度の幅があるものが用いられる。これは、透過波長帯域が狭い光学バンドパスフィルタでは、InGaAs素子等の赤外光検出器が安定して動作するだけの放射輝度が得られない可能性があるためである。 In the two-color radiation thermometer disclosed in Patent Document 1, a physical optical filter (optical bandpass filter) was used. In this case, the optical bandpass filter is not a narrow band filter capable of regarding the transmitted light of the filter as a single wavelength, but has a certain range of transmitted wavelengths, for example, transmitted wavelength width = about 50 nm. Things are used. This is because an optical bandpass filter having a narrow transmission wavelength band may not have sufficient radiance for stable operation of an infrared photodetector such as an InGaAs element.

本発明者らは、上記のような光学バンドパスフィルタを備える2色放射温度計を用いて、600〜1200℃の温度を取り得る測定対象物(鉄鋼材料)の測温を行った。その結果、光学バンドパスフィルタの光学特性を決定した際の温度である900℃では、吸収体である水の有無によって測温結果が変化する(すなわち、測定誤差が生じる)ことはないが、一方で、測定対象物の温度が600℃であるとき、及び、測定対象物の温度が1200℃であるときには、吸収体の有無によって±5℃程度の測温誤差が生じることが判明した。すなわち、本発明者らによる検証によって、吸収体である水の分光透過率が互いに等しくなる2つの波長に温度依存性があることが明らかとなった。 The present inventors measured the temperature of a measurement object (steel material) capable of taking a temperature of 600 to 1200 ° C. using a two-color radiation thermometer equipped with an optical bandpass filter as described above. As a result, at 900 ° C., which is the temperature at which the optical characteristics of the optical bandpass filter are determined, the temperature measurement result does not change (that is, a measurement error occurs) depending on the presence or absence of water as an absorber, but on the other hand. It was found that when the temperature of the object to be measured is 600 ° C. and the temperature of the object to be measured is 1200 ° C., a temperature measurement error of about ± 5 ° C. occurs depending on the presence or absence of the absorber. That is, the verification by the present inventors has revealed that the two wavelengths at which the spectral transmittances of water, which is an absorber, are equal to each other are temperature-dependent.

物理的な光学フィルタに有限の透過波長幅が存在する場合、透過幅の平均的(実効的)な透過率を考慮することが重要である。そこで、本発明者らは、2色放射温度計の観測光量を分光シミュレーションにより調査した。以下に示す分光シミュレーションでは、サンプリング間隔Δ=1.7nmの離散的なスペクトルで、吸収体である水の分光透過率、光学フィルタの分光透過率、及び、黒体分光放射輝度を表現することとした。 When a physical optical filter has a finite transmission wavelength width, it is important to consider the average (effective) transmission of the transmission width. Therefore, the present inventors investigated the observed light amount of the two-color radiation thermometer by spectroscopic simulation. In the spectroscopic simulation shown below, the spectral transmittance of water as an absorber, the spectral transmittance of an optical filter, and the blackbody spectral radiance are expressed by a discrete spectrum with a sampling interval Δ = 1.7 nm. bottom.

まず、短波長側の重み付け関数として、重み付け係数の分布が図3のように台形形状かつ左右対称であり、以下の条件を満たす重み付け関数を用いた。当該重み付け関数は、波長幅60nmにわたって重み付け係数が1であり(すなわち、上底の長さが60nmであり)、その両端の幅10nmの領域では、重み付け係数が1から0に直線的に下がる台形形状とした。 First, as a weighting function on the short wavelength side, a weighting function was used in which the distribution of the weighting coefficients was trapezoidal and symmetrical as shown in FIG. 3, and the following conditions were satisfied. The weighting function is a trapezoid in which the weighting coefficient is 1 over a wavelength width of 60 nm (that is, the length of the upper base is 60 nm), and the weighting coefficient linearly decreases from 1 to 0 in a region having a width of 10 nm at both ends thereof. The shape was taken.

上記のような条件に基づき、サンプリング間隔Δ=1.7nmの波長刻みで、中心透過波長=1200nmの重み付け関数を表現すると、図4に示したようになる。 Based on the above conditions, the weighting function of the central transmission wavelength = 1200 nm is expressed in wavelength increments of the sampling interval Δ = 1.7 nm, as shown in FIG.

長波長側である1300nm近傍のための重み付け関数には、短波長側の重み付け関数と同じ重み付け関数を用いた。ここで、2色放射温度計の原理が成立するように(すなわち、吸収体の一例である水の実効透過率が短波長側の実効透過率と等しくなるように)、長波長側の重み付け関数の中心透過波長を、シミュレーションにより探索する。ここで、図5にも示すように、1300nm近傍では、水の分光透過率は単調に変化する。そのため、中心透過波長を調整することで、重み付け関数に基づく実効透過率を調整することができる。 As the weighting function for the vicinity of 1300 nm on the long wavelength side, the same weighting function as the weighting function on the short wavelength side was used. Here, the weighting function on the long wavelength side so that the principle of the two-color radiation thermometer holds (that is, the effective transmittance of water, which is an example of the absorber, becomes equal to the effective transmittance on the short wavelength side). The central transmission wavelength of is searched by simulation. Here, as shown in FIG. 5, the spectral transmittance of water changes monotonically in the vicinity of 1300 nm. Therefore, the effective transmittance based on the weighting function can be adjusted by adjusting the center transmission wavelength.

水の分光透過率としては、既知のデータを用いることが可能であり、このようなデータとして、例えば図5に示したような、水膜の厚み=10mmの際の水の分光透過率を挙げることができる。図5から明らかなように、波長1200nm近傍と、波長1300nm近傍には、分光透過率が等しくなる2つの波長が存在する。波長1300nm近傍では、水の分光透過率が単調に減少していることがわかる。 As the spectral transmittance of water, known data can be used, and as such data, for example, the spectral transmittance of water when the thickness of the water film = 10 mm as shown in FIG. 5 is mentioned. be able to. As is clear from FIG. 5, there are two wavelengths having the same spectral transmittance in the vicinity of the wavelength of 1200 nm and in the vicinity of the wavelength of 1300 nm. It can be seen that the spectral transmittance of water decreases monotonically near a wavelength of 1300 nm.

上記のように水の分光透過率に着目し、重み付け関数の実効透過率τeffを求めるとは、単純に考えると、以下の式(1)に示す実効透過率τeffが、中心透過波長1200nmの重み付け関数と等しくなるように、長波長側の重み付け関数の中心透過波長を選択することを意味する。 To obtain the effective transmittance τ eff of the weighting function by paying attention to the spectral transmittance of water as described above, simply considering, the effective transmittance τ eff shown in the following equation (1) has a central transmission wavelength of 1200 nm. It means that the central transmission wavelength of the weighting function on the long wavelength side is selected so as to be equal to the weighting function of.

Figure 2021139705
Figure 2021139705

ここで、上記式(1)において、λは、重み付け関数の下限透過波長であり、nは、Δ刻みで上限透過波長に達するまでの数であり、τ(λ)は、波長λにおける水の分光透過率であり、f(λ)は、波長λにおける光学フィルタの分光透過率に相当する重み付け係数である。 Here, in the above equation (1), λ 1 is the lower limit transmission wavelength of the weighting function, n is the number until the upper limit transmission wavelength is reached in Δ increments, and τ (λ) is water at the wavelength λ. F (λ) is a weighting coefficient corresponding to the spectral transmittance of the optical filter at the wavelength λ.

上述のようにして、中心透過波長1200nmの重み付け関数と実効透過率が等しくなる中心透過波長を求めたところ、その中心透過波長は、1284.04nmであった。従って、中心透過波長=1284.04nmで左右対称であり、波長幅60nmにわたって重み付け係数が1であり、その両端の幅10nmの領域では、重み付け係数が1から0に直線的に下がる重み付け関数(図4に示したものと同じ形状の台形であるが、中心波長が1284.04nmである重み付け関数)を用いることで、分光輝度計から得られる分光輝度信号から、吸収体である水の実効透過率が互いに等しい2種類の分光輝度信号を得ることが考えられる。ただし、式(1)の重み付け関数の決定方法では、測定対象の温度によって水の有無による測定誤差が生じる現象が説明できない。 As described above, when the weighting function of the central transmission wavelength of 1200 nm and the central transmission wavelength having the same effective transmittance were obtained, the central transmission wavelength was 1284.04 nm. Therefore, it is bilaterally symmetric at the central transmission wavelength = 1284.04 nm, the weighting coefficient is 1 over a wavelength width of 60 nm, and the weighting coefficient linearly decreases from 1 to 0 in a region having a width of 10 nm at both ends (Fig.). It is a trapezoid with the same shape as that shown in 4, but by using a weighting function with a center wavelength of 1284.04 nm), the effective transmittance of water, which is an absorber, can be obtained from the spectral brightness signal obtained from the spectrophotometer. It is conceivable to obtain two types of spectral brightness signals in which are equal to each other. However, the method of determining the weighting function of the equation (1) cannot explain the phenomenon that a measurement error occurs due to the presence or absence of water depending on the temperature of the measurement target.

そこで、発明者らは更に深く検討して次のように想到した。すなわち、上記式(1)のような吸収体の実効透過率のみを考慮した重み付け関数を用いるのではなく、以下で説明するような実効透過率に加えて黒体放射の波長依存性も考慮した重み付け関数を用いることが好ましい。 Therefore, the inventors examined further and came up with the following. That is, instead of using a weighting function that considers only the effective transmittance of the absorber as in the above equation (1), the wavelength dependence of blackbody radiation is also considered in addition to the effective transmittance as described below. It is preferable to use a weighting function.

熱を有している物体から放射される黒体放射には、温度に応じた分光特性が存在し、光学フィルタの透過波長域の中においても、分光放射輝度は均一とはならない。そのため、実効透過率τeffとして、波長ごとの分光透過率に相当する重み付け係数、及び、水の分光透過率だけでなく、黒体放射の分光放射輝度の波長依存性(波長分布)を更に考慮することで、重み付け関数の光学特性(波長特性)を更に向上させることが可能となる。この際、黒体放射の分光放射輝度の波長分布を考慮した重みw(λ)を考慮して、実効透過率τeffは、以下の式(2)で与えられる。 Blackbody radiation emitted from a heat-bearing object has spectral characteristics depending on the temperature, and the spectral radiance is not uniform even within the transmission wavelength range of the optical filter. Therefore, as the effective transmittance τ eff , not only the weighting coefficient corresponding to the spectral transmittance for each wavelength and the spectral transmittance of water but also the wavelength dependence (wavelength distribution) of the spectral emission brightness of the black body radiation is further considered. By doing so, it becomes possible to further improve the optical characteristics (wavelength characteristics) of the weighting function. At this time, the effective transmittance τ eff is given by the following equation (2) in consideration of the weight w (λ) in consideration of the wavelength distribution of the spectral radiance of blackbody radiation.

Figure 2021139705
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ここで、黒体分光放射輝度の重みw(λ)としては、例えば図6に例示したように、波長1250nmを基準とした黒体分光放射輝度の相対値を用いることが可能である。 Here, as the weight w (λ) of the blackbody spectral radiance, for example, as illustrated in FIG. 6, a relative value of the blackbody spectral radiance based on the wavelength of 1250 nm can be used.

上記式(2)に示した実効透過率τeffに基づき、中心透過波長1200nmの重み付け関数と実効透過率が等しくなる中心透過波長を求めた。その結果、測定対象温度を600℃とした場合は、中心透過波長が1287.97nmとなり、測定対象温度を1200℃とした場合は、中心透過波長が1286.84nmとなった。これら重み付け関数の重み付け係数の分布の様子を、図7にまとめて示した。 Based on the effective transmittance τ eff shown in the above formula (2), the central transmission wavelength having the same effective transmittance as the weighting function of the central transmission wavelength of 1200 nm was obtained. As a result, when the temperature to be measured was 600 ° C., the central transmission wavelength was 1287.97 nm, and when the temperature to be measured was 1200 ° C., the central transmission wavelength was 1286.84 nm. The distribution of the weighting coefficients of these weighting functions is summarized in FIG. 7.

以上説明したような重み付け関数を用いることで、分光輝度計から得られる連続的なスペクトルを利用して、一度波長ごとに分光された輝度信号を再度合成することにより、所望の波長の分光輝度信号を抽出することが可能となる。これにより、抽出された分光輝度信号を用いて、上記特許文献1に開示されている2色放射温度計の原理から2色比Rを算出し、2色比と温度との関係に基づき、測定対象物の温度をより正確に測定することが可能となる。 By using the weighting function as described above, the spectral luminance signal of the desired wavelength is obtained by resynthesizing the luminance signal once dispersed for each wavelength by using the continuous spectrum obtained from the spectroscopic luminance meter. Can be extracted. As a result, using the extracted spectral brightness signal, the two-color ratio R is calculated from the principle of the two-color radiation thermometer disclosed in Patent Document 1, and the measurement is performed based on the relationship between the two-color ratio and the temperature. It becomes possible to measure the temperature of an object more accurately.

次に、温度によって短波長側の重み付け関数と長波長側の重み付け関数の実効透過率が一致する波長帯域がずれる現象が、実際の測温にどのような影響を及ぼすかについて、検証を行った。 Next, we verified how the phenomenon that the effective transmittance of the weighting function on the short wavelength side and the weighting function on the long wavelength side deviate depending on the temperature affects the actual temperature measurement. ..

着目する重み付け関数の光学特性としては、波長幅60nmの範囲で重み付け係数が1であり、かつ、その両端の幅10nmの領域では、重み付け係数が1から0に直線的に減少する重み付け関数を用いるものとした。また、短波長側の重み付け関数は、中心透過波長を1200nmに固定した。その上で、温度600℃において、水膜の有無により測定温度に変化がないように、上記式(2)に示した実効透過率を用いて調整を行った。この場合、長波長側の重み付け関数の中心透過波長は、上記のように、1287.97nmとなる。 As the optical characteristics of the weighting function of interest, a weighting function is used in which the weighting coefficient is 1 in the wavelength width range of 60 nm and the weighting coefficient linearly decreases from 1 to 0 in the region having a width of 10 nm at both ends thereof. I made it. Further, the weighting function on the short wavelength side fixed the central transmission wavelength to 1200 nm. Then, at a temperature of 600 ° C., adjustment was performed using the effective transmittance represented by the above formula (2) so that the measured temperature did not change depending on the presence or absence of the water film. In this case, the central transmission wavelength of the weighting function on the long wavelength side is 1287.97 nm as described above.

ここで、温度1200℃の測定対象物について、上記重み付け関数を用いて測温を行ったとすると、熱放射光が厚み10mmの水膜を透過した場合に、短波長側の重み付け関数の実効透過率と、長波長側の重み付け関数の実効透過率と、が不一致となる。その結果、短波長側と長波長側の実効透過率の比率は、1から1.0125へと変化する。この変化は、2色放射温度計で温度を算出する際に利用する2色比Rの値が、1.25%変化したことと等価である。1.25%の2色比の変化を、上記特許文献1で開示されているような2色比と温度の関係から温度変化量に変換すると、17.5℃の測定誤差となる。 Here, assuming that the object to be measured at a temperature of 1200 ° C. is measured using the above weighting function, the effective transmittance of the weighting function on the short wavelength side when the thermal radiation light passes through a water film having a thickness of 10 mm. And the effective transmittance of the weighting function on the long wavelength side do not match. As a result, the ratio of the effective transmittance on the short wavelength side and the long wavelength side changes from 1 to 1.0125. This change is equivalent to a change of 1.25% in the value of the two-color ratio R used when calculating the temperature with the two-color radiation thermometer. When the change of the two-color ratio of 1.25% is converted into the amount of temperature change from the relationship between the two-color ratio and the temperature as disclosed in Patent Document 1, a measurement error of 17.5 ° C. is obtained.

以上の検証より、測定対象物の温度が大きく変化しうる場合には、600℃近傍の温度を測定する際の重み付け関数、800℃近傍の温度を測定する際の重み付け関数、1000℃近傍の温度を測定する際の重み付け関数、1200℃近傍の温度を測定する際の重み付け関数、・・・のように、測定対象物の温度に応じた複数の重み付け関数を予め準備し、測定対象物のおおよその温度を参考にして、適切な重み付け関数を選択して設定するように、切り替えを行うことが好ましい。 From the above verification, when the temperature of the object to be measured can change significantly, a weighting function for measuring the temperature near 600 ° C, a weighting function for measuring the temperature near 800 ° C, and a temperature near 1000 ° C. A weighting function for measuring 1200 ° C., a weighting function for measuring a temperature near 1200 ° C., ... It is preferable to switch so that an appropriate weighting function is selected and set with reference to the temperature of.

より具体的には、はじめに、本実施形態の温度測定装置を用い、2色放射測温を用いて測定対象物のおおよその温度を測定する。この時点では、重み付け関数については最適なものが選択されている必要はなく、その点において、粗い精度で温度が測定できさえすればよい(例えば、600℃に好適な重み付け関数で1200℃の測定対象物を測温して、光路上に厚さ10mmの水膜があれば、上述の通り17.5℃の測定誤差が生じる)。そして、次に、測定された(粗い)温度に基づいて、記憶部に記憶された(測定対象物が取り得る温度に対応した)複数の重み付け関数のうちで、より近い温度に応じた重み付け関数、即ち、適切な重み付け関数を選択するようにする。その後、当該適切な重み付け関数を用い、本実施形態の温度測定装置で測定対象物の温度を測定するようにする。 More specifically, first, the temperature measuring device of the present embodiment is used to measure the approximate temperature of the object to be measured by using the two-color radiation temperature measurement. At this point, it is not necessary to select the optimum weighting function, and in that respect, it is only necessary that the temperature can be measured with coarse accuracy (for example, measurement of 1200 ° C. with a weighting function suitable for 600 ° C.). If the temperature of the object is measured and there is a water film with a thickness of 10 mm on the optical path, a measurement error of 17.5 ° C. will occur as described above). Then, based on the measured (coarse) temperature, the weighting function according to the closer temperature among the plurality of weighting functions stored in the storage unit (corresponding to the temperature that the object to be measured can take). That is, make sure to select an appropriate weighting function. Then, using the appropriate weighting function, the temperature of the object to be measured is measured by the temperature measuring device of the present embodiment.

このように、おおよその温度を事前に測定しておくことで、吸収体が存在するような温度測定が容易ではない環境下であっても、適切な重み付け関数を選択することができるため、測定精度を低下させることなく、測定対象物の測温を行うことが可能となる。このような機能を、物理的な光学フィルタで実現することは困難であり、光スペクトルを連続的に観測可能な分光輝度計と、上記のような重み付け関数を構成することで、上記の機能が実現される。 In this way, by measuring the approximate temperature in advance, it is possible to select an appropriate weighting function even in an environment where temperature measurement such as the presence of an absorber is not easy. It is possible to measure the temperature of the object to be measured without deteriorating the accuracy. It is difficult to realize such a function with a physical optical filter, and by constructing a spectroluminometer capable of continuously observing an optical spectrum and a weighting function as described above, the above function can be achieved. It will be realized.

以上の説明では、吸収体として水に着目して、詳細な説明を行ったが、水以外の吸収体(例えば、油脂、溶液、ガラス、樹脂等)が測定対象物との間の光路上に存在し得る場合についても、同様に重み付け関数を構成して、対応を行うことが可能である。 In the above description, water has been focused on as an absorber, and a detailed description has been given. However, an absorber other than water (for example, oil, solution, glass, resin, etc.) is placed on the optical path between the object to be measured and the object to be measured. Even if it can exist, it is possible to configure a weighting function in the same manner to deal with it.

以下では、上記知見に基づき得られた、本発明の実施形態に係る温度測定装置及び温度測定方法について、詳細に説明する。 Hereinafter, the temperature measuring device and the temperature measuring method according to the embodiment of the present invention obtained based on the above findings will be described in detail.

(実施形態)
<温度測定装置の構成について>
以下では、まず、図8A及び図8Bを参照しながら、本発明の実施形態に係る温度測定装置10の全体構成について、詳細に説明する。図8A及び図8Bは、本実施形態に係る温度測定装置10の全体的な構成の一例を示した説明図である。
(Embodiment)
<About the configuration of the temperature measuring device>
In the following, first, the overall configuration of the temperature measuring device 10 according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 8A and 8B. 8A and 8B are explanatory views showing an example of the overall configuration of the temperature measuring device 10 according to the present embodiment.

本実施形態に係る温度測定装置10は、測定対象物が発する近赤外帯域の熱放射光を、近赤外帯域において分光吸収係数に波長依存性を有する吸収体が光路上の少なくとも一部に存在し得る状態で検出し、熱放射光の放射輝度の検出結果に基づいて測定対象物の温度を測定する装置である。ここで、近赤外帯域において分光吸収係数に波長依存性を有する吸収体としては、例えば、水、水蒸気、油脂、溶液、ガラス又は樹脂の少なくとも何れかを挙げることができる。また、本実施形態では、近赤外帯域として、特に940nm〜1350nmの帯域に着目するものとする。下限を940nmとする理由は、近赤外帯域に属する800nm以上(特に940nm以上)において、水が強い波長依存性を有する半透明体となるためである。また、上限を1350nmとする理由は、1350nm以上では、水膜厚み10mm以上で水が不透明となるためである。 In the temperature measuring device 10 according to the present embodiment, the heat radiant light in the near-infrared band emitted by the object to be measured has an absorber having a wavelength dependence on the spectral absorption coefficient in the near-infrared band at least a part of the optical path. It is a device that detects in a possible state and measures the temperature of the object to be measured based on the detection result of the radiation brightness of thermal radiation. Here, examples of the absorber having a wavelength dependence on the spectral absorption coefficient in the near-infrared band include at least one of water, water vapor, fats and oils, solutions, glass and resin. Further, in the present embodiment, attention is paid particularly to the band of 940 nm to 1350 nm as the near infrared band. The reason why the lower limit is set to 940 nm is that water becomes a translucent body having a strong wavelength dependence in 800 nm or more (particularly 940 nm or more) belonging to the near infrared band. The reason why the upper limit is set to 1350 nm is that at 1350 nm or more, water becomes opaque when the water film thickness is 10 mm or more.

この温度測定装置10は、例えば図8Aに示したように、測定部101と、演算処理部103と、記憶部105と、を主に備える。 As shown in FIG. 8A, for example, the temperature measuring device 10 mainly includes a measuring unit 101, an arithmetic processing unit 103, and a storage unit 105.

測定部101は、例えば高温の状態にある鋼板など、近赤外帯域(例えば、940nm〜1350nmの帯域)に属する熱放射光を発している測定対象物に関して、発せられている熱放射光(観測光)の大きさを測定する。より詳細には、測定部101は、測定対象物の熱放射光を、入射した光を波長ごとに分光して各波長での輝度を検出し、検出結果を分光輝度信号として出力する検出器である分光輝度計を用いて測定し、熱放射光の分光輝度信号に関する測定データを生成する。 The measuring unit 101 emits thermal radiation light (observation) with respect to a measurement object that emits thermal radiation light belonging to the near infrared band (for example, the band of 940 nm to 1350 nm), such as a steel plate in a high temperature state. Measure the magnitude of light). More specifically, the measuring unit 101 is a detector that disperses the incident light for each wavelength, detects the brightness at each wavelength, and outputs the detection result as a spectral brightness signal. Measurement is performed using a spectroscopic brightness meter, and measurement data regarding the spectral brightness signal of thermal radiation is generated.

この測定部101は、例えば2色放射温度計における各種レンズ/レンズ群や分光輝度計等から構成される光学系に対応するものである。測定部101のより詳細な構成については、以下で改めて説明する。 The measuring unit 101 corresponds to an optical system composed of, for example, various lenses / lens groups in a two-color radiation thermometer, a spectroluminance meter, and the like. A more detailed configuration of the measuring unit 101 will be described again below.

測定部101は、測定対象物の熱放射光の大きさを測定して、熱放射光の放射輝度の検出結果を示した測定データを生成すると、生成した測定データを後述する演算処理部103に出力する。 When the measuring unit 101 measures the magnitude of the thermal radiation light of the object to be measured and generates measurement data showing the detection result of the radiance of the thermal radiation light, the generated measurement data is transmitted to the arithmetic processing unit 103 described later. Output.

演算処理部103は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、通信装置等により実現される。演算処理部103は、測定部101により実施される測定処理の統括的な制御を行う。また、演算処理部103は、測定部101により測定された測定データに基づいて、測定対象物の温度を算出するための演算処理を実施する。より詳細には、演算処理部103は、測定部101により生成された測定データと、プランクの黒体放射式から導出される、分光放射輝度と温度との間の関係式とに基づいて、測定対象物の温度を算出する。演算処理部103により算出された測定対象物の温度に関する情報は、表示画面等を介して画像として出力されたり、プリンタ等を介して印刷物として出力されたり、データそのものとして出力されたりする。 The arithmetic processing unit 103 is realized by a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a communication device, and the like. The arithmetic processing unit 103 controls the measurement processing performed by the measurement unit 101 in an integrated manner. Further, the arithmetic processing unit 103 performs arithmetic processing for calculating the temperature of the object to be measured based on the measurement data measured by the measurement unit 101. More specifically, the arithmetic processing unit 103 measures based on the measurement data generated by the measurement unit 101 and the relational expression between the spectral radiance and the temperature derived from Planck's blackbody radiation equation. Calculate the temperature of the object. The information on the temperature of the measurement object calculated by the arithmetic processing unit 103 is output as an image via a display screen or the like, is output as a printed matter via a printer or the like, or is output as data itself.

なお、かかる演算処理部103の詳細な構成については、以下で改めて詳述する。 The detailed configuration of the arithmetic processing unit 103 will be described in detail below.

記憶部105は、例えば本実施形態に係る温度測定装置10が備えるRAMやストレージ装置等により実現される。記憶部105には、着目する吸収体の分光吸収係数や、測定対象物の分光放射率や、重み付け関数といった各種のパラメータやデータ等が格納される。また、これらのデータ以外にも、記憶部105には、本実施形態に係る温度測定装置10が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベースやプログラム等が、適宜記録される。この記憶部105は、測定部101及び演算処理部103等が、自由にデータのリード/ライト処理を行うことが可能である。 The storage unit 105 is realized, for example, by a RAM, a storage device, or the like included in the temperature measuring device 10 according to the present embodiment. The storage unit 105 stores various parameters and data such as the spectral absorption coefficient of the absorber of interest, the spectral emissivity of the object to be measured, and the weighting function. In addition to these data, in the storage unit 105, various parameters that need to be stored when the temperature measuring device 10 according to the present embodiment needs to be stored when performing some processing, the progress of the processing, or the like, or Various databases, programs, etc. are recorded as appropriate. In the storage unit 105, the measurement unit 101, the arithmetic processing unit 103, and the like can freely perform data read / write processing.

また、本実施形態に係る記憶部105には、上述したような、重み付け関数に関するデータが保持されている。保持されている個々の重み付け関数に関するデータには、かかる重み付け関数を適用することが許容される温度範囲が、求める測温精度等に基づき、予め設定されていることが好ましい。また、重み付け関数に関するデータは、着目する測定対象物がとりうる温度に応じて、複数の重み付け関数に関するデータが保持されていることが好ましい。演算処理部103は、記憶部105に保持された重み付け関数を適切に使用することで、分光輝度計で得られた分光輝度信号に基づき、所望の波長の分光輝度信号を生成することが可能となる。 Further, the storage unit 105 according to the present embodiment holds data related to the weighting function as described above. It is preferable that the temperature range in which the weighting function is allowed to be applied is preset in the retained data regarding the individual weighting functions based on the desired temperature measurement accuracy and the like. Further, as the data related to the weighting function, it is preferable that the data related to a plurality of weighting functions is held according to the temperature that the object to be measured of interest can take. The arithmetic processing unit 103 can generate a spectral luminance signal of a desired wavelength based on the spectral luminance signal obtained by the spectroluminance meter by appropriately using the weighting function held in the storage unit 105. Become.

これら測定部101、演算処理部103及び記憶部105は、図8Aに模式的に示したように、例えば2色放射温度計の一機能として一つの測定機器の内部に実現されていてもよい。また、上記測定部101、演算処理部103及び記憶部105は、例えば図8Bに示したように、複数の機器に分散して実装されていてもよい。図8Bに示した例では、例えば2色放射温度計として機能する測定ユニットの内部に、測定部101及び記憶部105の機能が実現されており、パーソナルコンピュータ、各種サーバ、各種プロセスコンピュータなどといった演算処理装置の内部に、演算処理部103及び記憶部105の機能が実現されている場合を図示している。なお、図8Bにおいて、記憶部105は測定ユニット及び演算処理装置のそれぞれに記憶部105a,105bとして実現されているが、記憶部105は、測定ユニットの内部のみに実現されていてもよいし、演算処理装置の内部にのみ実現されていてもよい。 As shown schematically in FIG. 8A, the measuring unit 101, the arithmetic processing unit 103, and the storage unit 105 may be realized inside one measuring device as one function of, for example, a two-color radiation thermometer. Further, the measurement unit 101, the arithmetic processing unit 103, and the storage unit 105 may be distributed and mounted in a plurality of devices, for example, as shown in FIG. 8B. In the example shown in FIG. 8B, for example, the functions of the measuring unit 101 and the storage unit 105 are realized inside the measuring unit that functions as a two-color radiation thermometer, and calculations such as a personal computer, various servers, and various process computers are realized. The case where the functions of the arithmetic processing unit 103 and the storage unit 105 are realized inside the processing device is shown. In FIG. 8B, the storage unit 105 is realized as the storage units 105a and 105b in the measurement unit and the arithmetic processing unit, respectively, but the storage unit 105 may be realized only inside the measurement unit. It may be realized only inside the arithmetic processing unit.

<測定部の構成例について>
続いて、図9を参照しながら、本実施形態に係る測定部101の構成例について、詳細に説明する。図9は、本実施形態に係る温度測定装置が備える測定部の構成の一例を模式的に示した説明図である。
<About the configuration example of the measuring unit>
Subsequently, a configuration example of the measurement unit 101 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. 9. FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing an example of the configuration of the measuring unit included in the temperature measuring device according to the present embodiment.

本実施形態に係る測定部101は、2色放射温度計における光学系に対応するものであり、演算処理部103による制御のもとで稼働して、測定対象物が発する近赤外帯域の熱放射光を測定する。この測定部101は、図9に模式的に示したように、測定対象物からの熱放射光を受光する受光部111と、受光部111により受光した熱放射光を検出する検出部113と、を有している。 The measuring unit 101 according to the present embodiment corresponds to the optical system in the two-color radiation thermometer, operates under the control of the arithmetic processing unit 103, and generates heat in the near-infrared band generated by the measurement object. Measure the radiant light. As schematically shown in FIG. 9, the measuring unit 101 includes a light receiving unit 111 that receives thermal radiation light from the object to be measured, a detecting unit 113 that detects the thermal radiation light received by the light receiving unit 111, and the like. have.

本実施形態に係る測定部101において、上記のような受光部111と検出部113とは、公知の各種の光伝達機構により光学的に接続されていればよい。このような光伝達機構として、例えば、公知の各種の光ファイバOFを挙げることができる。受光部111と検出部113とを、例えば光ファイバOFのような光伝達機構により接続することで、受光部111を、検出部113から分離して配置することが可能となり、本実施形態に係る温度測定装置を使用する際の利便性が更に向上する。 In the measurement unit 101 according to the present embodiment, the light receiving unit 111 and the detection unit 113 as described above may be optically connected by various known light transmission mechanisms. As such an optical transmission mechanism, for example, various known optical fiber OFs can be mentioned. By connecting the light receiving unit 111 and the detection unit 113 by an optical transmission mechanism such as an optical fiber OF, the light receiving unit 111 can be arranged separately from the detection unit 113, according to the present embodiment. The convenience when using the temperature measuring device is further improved.

受光部111は、近赤外帯域の分光吸収係数に波長依存性がある水等の吸収体が、測定対象物までの光路上に存在し得る場合を対象として、測定対象物からの熱放射光を受光するものであり、図9に示したように、測定対象物からの熱放射光が受光する受光レンズ121と、受光レンズ121を透過した測定対象物からの熱放射光を、光ファイバOFに接続するための接続カプラ123と、を有している。この受光レンズ121及び接続カプラ123が、熱放射光を検出部113へと導光する導光光学系として機能している。 The light receiving unit 111 provides thermal radiation light from the measurement target in the case where an absorber such as water having a wavelength dependence on the spectral absorption coefficient in the near infrared band can exist on the optical path to the measurement target. As shown in FIG. 9, the light receiving lens 121 that receives the heat radiated light from the measurement object and the heat radiated light from the measurement object that has passed through the light receiving lens 121 are transferred to the optical fiber OF. It has a connection coupler 123 for connecting to. The light receiving lens 121 and the connection coupler 123 function as a light guide optical system that guides thermal radiation light to the detection unit 113.

ここで、本実施形態に係る受光部111の具体的な構成については、特に限定されるものではない。例えば、図9では、受光レンズ121として、1枚の両凸レンズを図示しているが、受光レンズ121は、複数の光学素子で構成されたレンズ群であってもよい。また、受光レンズ121に用いられるレンズは特に限定されるものではなく、球面レンズや非球面レンズなどといった公知の光学素子を適宜利用することが可能である。接続カプラ123及び光ファイバOFについても、特に限定されるものではなく、公知の各種の接続カプラや光ファイバを用いることが可能である。 Here, the specific configuration of the light receiving unit 111 according to the present embodiment is not particularly limited. For example, in FIG. 9, one biconvex lens is shown as the light receiving lens 121, but the light receiving lens 121 may be a lens group composed of a plurality of optical elements. Further, the lens used for the light receiving lens 121 is not particularly limited, and known optical elements such as a spherical lens and an aspherical lens can be appropriately used. The connection coupler 123 and the optical fiber OF are not particularly limited, and various known connection couplers and optical fibers can be used.

表面の少なくとも一部に様々な厚みの吸収体(図9では、水)が存在している測定対象物からの熱放射光は、受光部111の受光レンズ121によって、略平行な光束となり、接続カプラ123へと到達する。接続カプラ123は、受光レンズ121から導光されてきた熱放射光を、光ファイバOFの一方の端部へと接続する。受光部111で受光され、その後、光ファイバOFによって伝達された測定対象物からの熱放射光は、検出部113へと導光される。 The heat radiant light from the measurement object in which the absorbers of various thicknesses (water in FIG. 9) are present on at least a part of the surface is connected by the light receiving lens 121 of the light receiving unit 111 as a substantially parallel luminous flux. Reach the coupler 123. The connection coupler 123 connects the heat radiant light guided from the light receiving lens 121 to one end of the optical fiber OF. The heat radiated light from the measurement object, which is received by the light receiving unit 111 and then transmitted by the optical fiber OF, is guided to the detection unit 113.

検出部113は、分光輝度計を用い、受光部111で受光した測定対象物の熱放射光の分光輝度を分光輝度信号として検出するものであり、図9に例示したように、光ファイバOFに光学的に接続されている接続カプラ151と、集光レンズ153と、分光輝度計155と、を有している。 The detection unit 113 detects the spectral brightness of the heat radiated light of the measurement object received by the light receiving unit 111 as a spectral brightness signal by using a spectroscopic brightness meter, and as illustrated in FIG. 9, the optical fiber OF It has a connection coupler 151 that is optically connected, a condenser lens 153, and a spectroscopic brightness meter 155.

接続カプラ151を経た測定対象物からの熱放射光は、集光レンズ153によって、分光輝度計155へと集光される。分光輝度計155は、入射した測定対象物からの熱放射光を分光して、波長ごとに分光輝度値を検出していき、分光輝度信号に関する測定データを生成する。その後、分光輝度計155は、得られた分光輝度信号に関する測定データを演算処理部103に出力する。 The thermal radiation light from the object to be measured that has passed through the connection coupler 151 is condensed by the condenser lens 153 to the spectroluminance meter 155. The spectroscopic brightness meter 155 disperses the heat radiant light from the incident object to be measured, detects the spectral brightness value for each wavelength, and generates measurement data related to the spectral brightness signal. After that, the spectral luminance meter 155 outputs the measurement data regarding the obtained spectral luminance signal to the arithmetic processing unit 103.

なお、図9において、集光レンズ153は、1つの両凸レンズを用いて模式的に図示されているが、この集光レンズ153は、複数のレンズから構成されるレンズ群であってもよい。また、集光レンズ153に用いられるレンズは特に限定されるものではなく、球面レンズや非球面レンズなどといった公知の光学素子を適宜利用することが可能である。 Although the condenser lens 153 is schematically shown in FIG. 9 using one biconvex lens, the condenser lens 153 may be a lens group composed of a plurality of lenses. Further, the lens used for the condenser lens 153 is not particularly limited, and known optical elements such as a spherical lens and an aspherical lens can be appropriately used.

以上、図9を参照しながら、本実施形態に係る測定部101の構成例を簡単に説明した。 As described above, a configuration example of the measurement unit 101 according to the present embodiment has been briefly described with reference to FIG.

<演算処理部103の構成例について>
次に、図10を参照しながら、本実施形態に係る演算処理部103の構成例について説明する。図10は、本実施形態に係る演算処理部103の構成例を示したブロック図である。
<About the configuration example of the arithmetic processing unit 103>
Next, a configuration example of the arithmetic processing unit 103 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of the arithmetic processing unit 103 according to the present embodiment.

本実施形態に係る演算処理部103は、検出部113で検出した測定対象物の分光輝度信号に基づいて、測定対象物の温度を求めるものであり、図10に例示したように、測定制御部171と、データ取得部173と、輝度データ生成部175と、温度算出部177と、結果出力部179と、表示制御部181と、を主に備える。 The arithmetic processing unit 103 according to the present embodiment obtains the temperature of the measurement object based on the spectral luminance signal of the measurement object detected by the detection unit 113, and as illustrated in FIG. 10, the measurement control unit It mainly includes 171, a data acquisition unit 173, a luminance data generation unit 175, a temperature calculation unit 177, a result output unit 179, and a display control unit 181.

測定制御部171は、例えば、CPU、ROM、RAM、入力装置、出力装置、通信装置等により実現される。測定制御部171は、本実施形態に係る温度測定装置10の機能を統括的に制御する処理部である。測定制御部171は、測定対象物からの熱放射光を測定するように、分光輝度計を含む測定部101の動作を制御する。更に、測定制御部171は、必要に応じて、輝度データ生成部175及び温度算出部177に対して、熱放射光の測定条件や、用いる重み付け関数の種類を指定するための情報などといった、各種の設定値を出力することも可能である。 The measurement control unit 171 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an input device, an output device, a communication device, and the like. The measurement control unit 171 is a processing unit that comprehensively controls the functions of the temperature measurement device 10 according to the present embodiment. The measurement control unit 171 controls the operation of the measurement unit 101 including the spectroluminometer so as to measure the thermal radiation light from the object to be measured. Further, the measurement control unit 171 provides the luminance data generation unit 175 and the temperature calculation unit 177 with various information such as measurement conditions for thermal radiation and information for designating the type of weighting function to be used, as necessary. It is also possible to output the set value of.

また、測定制御部171は、温度算出部177から算出される、測定対象物の測温結果に関する情報を参照し、算出された測定対象物の温度が、現在用いている重み付け関数に許容される温度範囲に属しているかを判断してもよい。この際に、算出された測定対象物の温度が、現在設定されている重み付け関数に許容される温度範囲に属さなかった場合には、測定制御部171は、算出された測定対象物の温度に適した別の重み付け関数を設定することが好ましい。その上で、測定制御部171は、輝度データ生成部175に対して、設定した別の重み付け関数を用いて、後述する輝度データの生成処理を再度実施させるとともに、温度算出部177に対して、温度算出処理を再度実施させる。これにより、本実施形態に係る温度測定装置10は、測定対象物の温度をより一層正確に測定することが可能となる。 Further, the measurement control unit 171 refers to the information regarding the temperature measurement result of the measurement object calculated from the temperature calculation unit 177, and the calculated temperature of the measurement object is allowed in the weighting function currently used. It may be determined whether it belongs to the temperature range. At this time, if the calculated temperature of the measurement object does not belong to the temperature range allowed by the currently set weighting function, the measurement control unit 171 sets the calculated temperature of the measurement object to the calculated temperature. It is preferable to set another suitable weighting function. Then, the measurement control unit 171 causes the luminance data generation unit 175 to re-execute the luminance data generation process described later by using another weighting function set, and causes the temperature calculation unit 177 to perform the luminance data generation process again. The temperature calculation process is performed again. As a result, the temperature measuring device 10 according to the present embodiment can measure the temperature of the object to be measured more accurately.

データ取得部173は、例えば、CPU、ROM、RAM、通信装置等により実現される。データ取得部173は、測定部101によって生成された分光輝度信号のデータを取得し、後述する輝度データ生成部175へと出力する。また、データ取得部173は、取得した分光輝度信号のデータに、当該分光輝度信号のデータを取得した日時等に関する時刻情報を関連づけて、履歴情報として記憶部105に格納してもよい。 The data acquisition unit 173 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a communication device, or the like. The data acquisition unit 173 acquires the data of the spectral luminance signal generated by the measurement unit 101 and outputs the data to the luminance data generation unit 175, which will be described later. Further, the data acquisition unit 173 may associate the acquired spectral luminance signal data with time information related to the date and time when the spectral luminance signal data was acquired and store it in the storage unit 105 as history information.

輝度データ生成部175は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。輝度データ生成部175の機能を説明するにあたって、以下では、吸収体の分光吸収係数(又は分光透過率)が互いに同一となる2種類の波長のうち、一方の波長を含む所定の波長幅の帯域を、第1波長帯域と称することとし、他方の波長を含む所定の波長幅の帯域を、第2波長帯域と称することとする。 The luminance data generation unit 175 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, or the like. In explaining the function of the brightness data generation unit 175, in the following, a band having a predetermined wavelength width including one of two types of wavelengths in which the spectral absorption coefficients (or spectral transmittances) of the absorbers are the same as each other. Is referred to as a first wavelength band, and a band having a predetermined wavelength width including the other wavelength is referred to as a second wavelength band.

輝度データ生成部175は、データ取得部173から出力された分光輝度信号のデータを参照して、第1波長帯域における分光輝度信号の測定データと、第2波長帯域における分光輝度信号の測定データと、を抽出する。その後、輝度データ生成部175は、測定制御部171によって予め設定されている、先だって説明したような重み付け関数に関するデータを用いて、第1波長帯域における測定データ及び第2波長帯域における測定データのそれぞれを重み付けしながら合算する。これにより、輝度データ生成部175は、第1波長帯域に関する分光放射輝度の輝度データである第1輝度データと、第2波長帯域に関する分光放射輝度の輝度データである第2輝度データと、を生成する。このようにして生成された2種類の輝度データが、吸収体の分光吸収係数(又は分光透過率)が互いに同一となる2種類の波長における、熱放射光の輝度信号に対応する。 The brightness data generation unit 175 refers to the data of the spectral brightness signal output from the data acquisition unit 173, and obtains the measurement data of the spectral brightness signal in the first wavelength band and the measurement data of the spectral brightness signal in the second wavelength band. , Is extracted. After that, the brightness data generation unit 175 uses the data related to the weighting function as described above, which is preset by the measurement control unit 171, to obtain the measurement data in the first wavelength band and the measurement data in the second wavelength band, respectively. Are weighted and added up. As a result, the luminance data generation unit 175 generates the first luminance data which is the luminance data of the spectral radiance about the first wavelength band and the second luminance data which is the luminance data of the spectral radiance about the second wavelength band. do. The two types of luminance data generated in this way correspond to the luminance signals of thermal radiation light at two kinds of wavelengths in which the spectral absorption coefficients (or spectral transmittances) of the absorbers are the same as each other.

輝度データ生成部175は、第1輝度データ及び第2輝度データをそれぞれ生成すると、生成したこれらの輝度データを、後述する温度算出部177へと出力する。 When the luminance data generation unit 175 generates the first luminance data and the second luminance data, the generated luminance data is output to the temperature calculation unit 177, which will be described later.

温度算出部177は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。温度算出部177は、輝度データ生成部175から出力された2種類の輝度データ(第1輝度データ及び第2輝度データ)を利用して、一方の輝度データにおける輝度信号を他方の輝度データにおける輝度信号で除した2色比(換言すれば、分光放射輝度の比)を算出する。また、温度算出部177は、算出した2色比と、2色比と温度との間の関係式と、を利用して、測定対象物の温度を算出する。 The temperature calculation unit 177 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, or the like. The temperature calculation unit 177 uses two types of luminance data (first luminance data and second luminance data) output from the luminance data generation unit 175 to convert the luminance signal in one luminance data into the luminance in the other luminance data. The two-color ratio (in other words, the ratio of spectral radiance) divided by the signal is calculated. Further, the temperature calculation unit 177 calculates the temperature of the object to be measured by using the calculated two-color ratio and the relational expression between the two-color ratio and the temperature.

上記特許文献1に開示されているように、2色比Rは、2つの波長における輝度信号の一方を、他方の輝度信号で除することで算出できる。一方、本実施形態に係る温度測定装置10では、以下の式(11)及び式(12)に示したように、吸収体による熱放射光の吸収を考慮している。そのため、2色比Rは、下記式(11)及び式(12)を利用して、上記特許文献1と同様に式の導出を行うと、下記の式(13)により表される。 As disclosed in Patent Document 1, the two-color ratio R can be calculated by dividing one of the luminance signals at the two wavelengths by the other luminance signal. On the other hand, in the temperature measuring device 10 according to the present embodiment, as shown in the following equations (11) and (12), the absorption of thermal radiation light by the absorber is taken into consideration. Therefore, the two-color ratio R is expressed by the following formula (13) when the formula is derived in the same manner as in Patent Document 1 by using the following formulas (11) and (12).

Figure 2021139705
Figure 2021139705

ここで、上記式(11)及び式(12)において、τは、波長λにおける水の分光透過率であり、τは、波長λにおける水の分光透過率である。また、水の分光透過率τは、水の分光吸収係数、水の厚み、及び、水と空気との界面における両者の屈折率から定まる界面反射率の関数となる。この際、界面反射を省略すると、水の分光透過率τ,τは、それぞれ、τ=exp(−α×t)、τ=exp(−α×t)と表すことができる。ここで、αは、波長λにおける水の分光吸収係数であり、αは、波長λにおける水の分光吸収係数であり、tは、水膜の厚みである。 Here, in the above equations (11) and (12), τ 1 is the spectral transmittance of water at the wavelength λ 1 , and τ 2 is the spectral transmittance of water at the wavelength λ 2. Further, the spectral transmittance τ of water is a function of the interfacial reflectance determined from the spectral absorption coefficient of water, the thickness of water, and the refractive indexes of both at the interface between water and air. At this time, if the interfacial reflection is omitted, the spectral transmittances τ 1 and τ 2 of water can be expressed as τ 1 = exp (−α 1 × t) and τ 2 = exp (−α 2 × t), respectively. can. Here, α 1 is the spectral absorption coefficient of water at the wavelength λ 1 , α 2 is the spectral absorption coefficient of water at the wavelength λ 2 , and t is the thickness of the water film.

先だって説明したように、本実施形態に係る輝度データ生成部175では、吸収体の分光透過率(より正確には、検出波長は単波長ではなく帯域幅があるので、その波長帯域における実効透過率)が互いに同一となる波長の輝度信号が得られるように、重み付け関数を用いてデータ処理が行われている。そのため、上記式(13)の中辺第1項に示した吸収体による吸収に関する項は、分子・分母で互いに打ち消しあって、値が1となる。従って、上記式(13)の右辺におけるRλ及びΛは、以下式(14a)及び式(14b)のようになる。 As described above, in the brightness data generation unit 175 according to the present embodiment, the spectral transmittance of the absorber (more accurately, since the detection wavelength has a bandwidth rather than a single wavelength, the effective transmittance in that wavelength band Data processing is performed using a weighting function so that brightness signals having wavelengths in which) are the same as each other can be obtained. Therefore, the terms related to absorption by the absorber shown in the first term on the middle side of the above formula (13) cancel each other out in the numerator and denominator, and the value becomes 1. Therefore, R λ and Λ on the right side of the above equation (13) are as shown in the following equations (14a) and (14b).

Figure 2021139705
Figure 2021139705

ここで、式(14a)及び式(14b)に示したRλ及びΛは、用いた1組の重み付け関数(短波長側及び長波長側の重み付け関数)で規定されている中心透過波長から決まる定数となる。従って、温度算出部177は、算出した2色比Rと、上記式(13)における(最左辺=最右辺)という関係式と、を利用して、測定対象物の温度Tを算出することが可能となる。 Here, R λ and Λ shown in the equations (14a) and (14b) are determined from the central transmission wavelength defined by the set of weighting functions (weighting functions on the short wavelength side and the long wavelength side) used. It becomes a constant. Therefore, the temperature calculation unit 177 can calculate the temperature T of the object to be measured by using the calculated two-color ratio R and the relational expression (leftmost side = rightmost side) in the above formula (13). It will be possible.

なお、温度算出部177が2色比Rを算出する際に、2種類の波長λ、λのどちらの輝度信号を分母とし、どちらの輝度信号を分子として演算を行うかについては、特に限定するものではなく、演算処理中において基準とする輝度信号を変更しないようにしておけばよい。 When the temperature calculation unit 177 calculates the two-color ratio R, it is particularly important to determine which of the two types of wavelengths λ 1 and λ 2 is the luminance signal as the denominator and which luminance signal is used as the molecule. It is not limited to this, and the reference luminance signal may not be changed during the arithmetic processing.

また、温度算出部177は、上記式(13)で表される2色比Rを介することなく、上記式(11)及び式(12)を利用して、温度を直接算出してもよい。すなわち、2種類の波長λ、λにおける放射率εが既知であれば、上記式(11)及び式(12)における未知数は、温度Tと、水膜の厚みtの2つとなる。従って、温度算出部177は、上記式(11)及び式(12)を連立させて連立方程式の解を求めることで、温度Tを算出することができる。更に、2種類の波長λ、λにおける放射率εが未知であったとしても、波長λでの放射率εと波長λでの放射率εが互いに等しければ、同様に、上記式(11)及び式(12)を連立させて、温度Tを直接算出することが可能である。ここで、連立方程式の解法は特に限定されるものではなく、例えば、解析的に解ける場合には解析的に解いてもよいし、数値演算により求解してもよいし、最適値問題として求解してもよい。 Further, the temperature calculation unit 177 may directly calculate the temperature by using the above formulas (11) and (12) without using the two-color ratio R represented by the above formula (13). That is, if the emissivity ε at the two types of wavelengths λ 1 and λ 2 is known, the unknowns in the above equations (11) and (12) are the temperature T and the thickness t of the water film. Therefore, the temperature calculation unit 177 can calculate the temperature T by simultaneously obtaining the solutions of the simultaneous equations by combining the above equations (11) and (12). Further, even if the emissivity ε at the two types of wavelengths λ 1 and λ 2 is unknown, if the emissivity ε at the wavelength λ 1 and the emissivity ε at the wavelength λ 2 are equal to each other, the above equation is similarly obtained. It is possible to directly calculate the temperature T by combining (11) and the equation (12). Here, the method of solving the simultaneous equations is not particularly limited. For example, if it can be solved analytically, it may be solved analytically, it may be solved by numerical calculation, or it may be solved as an optimum value problem. You may.

温度算出部177は、上記のようにして算出した測定対象物の温度Tに関する情報を、測定制御部171及び後述する結果出力部179に、それぞれ出力する。 The temperature calculation unit 177 outputs the information regarding the temperature T of the measurement object calculated as described above to the measurement control unit 171 and the result output unit 179, which will be described later, respectively.

結果出力部179は、例えば、CPU、ROM、RAM、出力装置、通信装置等により実現される。結果出力部179は、温度算出部177から出力された測定対象物の温度Tに関する情報を、温度測定装置10のユーザに出力する。具体的には、結果出力部179は、温度の測定結果に対応するデータを、当該データが生成された日時等に関する時刻データと関連づけて、各種サーバや制御装置に出力したり、プリンタ等の出力装置を利用して、紙媒体として出力したりする。また、結果出力部179は、測定結果に対応するデータを、外部に設けられたコンピュータ等の各種の情報処理装置に出力してもよいし、各種の記録媒体に出力してもよい。 The result output unit 179 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an output device, a communication device, or the like. The result output unit 179 outputs the information regarding the temperature T of the measurement object output from the temperature calculation unit 177 to the user of the temperature measuring device 10. Specifically, the result output unit 179 associates the data corresponding to the temperature measurement result with the time data related to the date and time when the data was generated, outputs the data to various servers and control devices, and outputs the data to a printer or the like. The device is used to output as a paper medium. Further, the result output unit 179 may output the data corresponding to the measurement result to various information processing devices such as a computer provided externally, or may output the data to various recording media.

また、結果出力部179は、温度の測定結果に対応するデータを、温度測定装置10に設けられたディスプレイ等の出力装置や、外部に設けられた各種機器の有するディスプレイ等に出力する際には、後述する表示制御部181と連携して測定結果を出力する。 Further, when the result output unit 179 outputs the data corresponding to the temperature measurement result to an output device such as a display provided in the temperature measuring device 10 or a display owned by various devices provided externally, the result output unit 179 outputs the data. , The measurement result is output in cooperation with the display control unit 181 described later.

表示制御部181は、例えば、CPU、ROM、RAM、出力装置、通信装置等により実現される。表示制御部181は、温度の測定結果に対応するデータをディスプレイ等の各種表示装置に表示させる際の表示制御を行う。これにより、温度測定装置10のユーザは、測定対象物の温度に関する測定結果を、その場で把握することが可能となる。 The display control unit 181 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an output device, a communication device, or the like. The display control unit 181 performs display control when displaying data corresponding to the temperature measurement result on various display devices such as a display. As a result, the user of the temperature measuring device 10 can grasp the measurement result regarding the temperature of the object to be measured on the spot.

以上、本実施形態に係る演算処理部103の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、CPU等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。 The above is an example of the function of the arithmetic processing unit 103 according to the present embodiment. Each of the above components may be configured by using general-purpose members or circuits, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. Further, the CPU or the like may perform all the functions of each component. Therefore, it is possible to appropriately change the configuration to be used according to the technical level at each time when the present embodiment is implemented.

なお、上述のような本実施形態に係る演算処理部の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。 It is possible to create a computer program for realizing each function of the arithmetic processing unit according to the present embodiment as described above and implement it on a personal computer or the like. It is also possible to provide a computer-readable recording medium in which such a computer program is stored. The recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like. Further, the above computer program may be distributed via a network, for example, without using a recording medium.

以上、図8A〜図10を参照しながら、本実施形態に係る温度測定装置10の構成について、詳細に説明した。 As described above, the configuration of the temperature measuring device 10 according to the present embodiment has been described in detail with reference to FIGS. 8A to 10.

<温度測定方法について>
次に、図11を参照しながら、本実施形態に係る温度測定装置10で実施される温度測定方法の流れの一例について、簡単に説明する。図11は、本実施形態に係る温度測定方法の流れの一例を示した流れ図である。
<About temperature measurement method>
Next, with reference to FIG. 11, an example of the flow of the temperature measuring method implemented by the temperature measuring device 10 according to the present embodiment will be briefly described. FIG. 11 is a flow chart showing an example of the flow of the temperature measuring method according to the present embodiment.

本実施形態に係る温度測定方法では、まず、演算処理部103の測定制御部171による制御のもとで、分光輝度計を備える測定部101により、測定対象物から熱放射光を測定する(ステップS101)。これにより、測定対象物からの熱放射光は、分光されながら検出されて、分光輝度信号に関する測定データが生成される。生成された分光輝度信号に関する測定データは、演算処理部103のデータ取得部173へと出力される。 In the temperature measurement method according to the present embodiment, first, under the control of the measurement control unit 171 of the arithmetic processing unit 103, the measurement unit 101 provided with the spectral brightness meter measures the thermal synchrotron radiation from the object to be measured (step). S101). As a result, the thermal radiant light from the object to be measured is detected while being separated, and measurement data regarding the spectral luminance signal is generated. The measurement data related to the generated spectral luminance signal is output to the data acquisition unit 173 of the arithmetic processing unit 103.

演算処理部103のデータ取得部173は、測定部101から出力された分光輝度信号に関する測定データを、輝度データ生成部175に出力する。 The data acquisition unit 173 of the arithmetic processing unit 103 outputs the measurement data related to the spectral luminance signal output from the measurement unit 101 to the luminance data generation unit 175.

輝度データ生成部175は、データ取得部173から出力された分光輝度信号に関する測定データと、予め測定制御部171により設定された重み付け関数と、を用いて、2種類の輝度データ(すなわち、第1輝度データ及び第2輝度データ)を生成する(ステップS103)。輝度データ生成部175は、2種類の輝度データを生成すると、生成した2種類の輝度データを、温度算出部177へと出力する。 The brightness data generation unit 175 uses two types of brightness data (that is, the first) using the measurement data related to the spectral brightness signal output from the data acquisition unit 173 and the weighting function set in advance by the measurement control unit 171. The brightness data and the second brightness data) are generated (step S103). When the luminance data generation unit 175 generates two types of luminance data, the luminance data generation unit 175 outputs the generated two types of luminance data to the temperature calculation unit 177.

温度算出部177は、生成された2種類の輝度データ(第1輝度データ及び第2輝度データ)を利用して、2色比Rを算出する(ステップS105)。その後、温度算出部177は、2色比と温度との関係を示した関係式と、算出した2色比Rと、に基づき、測定対象物の温度を算出する(ステップS107)。温度算出部177は、得られた測定対象物の温度に関する情報を、測定制御部171及び結果出力部179へと出力する。 The temperature calculation unit 177 calculates the two-color ratio R using the two types of generated luminance data (first luminance data and second luminance data) (step S105). After that, the temperature calculation unit 177 calculates the temperature of the object to be measured based on the relational expression showing the relationship between the two-color ratio and the temperature and the calculated two-color ratio R (step S107). The temperature calculation unit 177 outputs the obtained information on the temperature of the measurement object to the measurement control unit 171 and the result output unit 179.

測定制御部171は、算出された温度が、用いた重み付け関数に設定されている許容温度範囲内であるか否かを判断する(ステップS109)。算出された温度が許容温度範囲内ではなかった場合(ステップS109−NO)、測定制御部171は、重み付け関数を、算出された温度に適したものへと変更し(ステップS111)、ステップS103に戻って、処理を継続させる。 The measurement control unit 171 determines whether or not the calculated temperature is within the allowable temperature range set in the weighting function used (step S109). If the calculated temperature is not within the permissible temperature range (step S109-NO), the measurement control unit 171 changes the weighting function to one suitable for the calculated temperature (step S111), and proceeds to step S103. Go back and continue processing.

一方、算出された温度が許容温度範囲内であった場合には(ステップS109−YES)、結果出力部179は、温度算出部177により算出された測定対象物の温度を、測定結果として出力する(ステップS113)。 On the other hand, when the calculated temperature is within the permissible temperature range (step S109-YES), the result output unit 179 outputs the temperature of the measurement object calculated by the temperature calculation unit 177 as the measurement result. (Step S113).

これにより、本実施形態に係る温度測定方法では、測温誤差をより抑制しながら、測定対象物の温度を測定することが可能となる。 As a result, in the temperature measuring method according to the present embodiment, it is possible to measure the temperature of the object to be measured while further suppressing the temperature measurement error.

以上、図11を参照しながら、本実施形態に係る温度測定方法の流れの一例について、簡単に説明した。 As described above, an example of the flow of the temperature measuring method according to the present embodiment has been briefly described with reference to FIG.

<ハードウェア構成について>
次に、図12を参照しながら、本実施形態に係る温度測定装置10が備える演算処理部103のハードウェア構成について、詳細に説明する。図12は、本実施形態に係る演算処理部103のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
<About hardware configuration>
Next, with reference to FIG. 12, the hardware configuration of the arithmetic processing unit 103 included in the temperature measuring device 10 according to the present embodiment will be described in detail. FIG. 12 is a block diagram for explaining the hardware configuration of the arithmetic processing unit 103 according to the present embodiment.

演算処理部103は、主に、CPU901と、ROM903と、RAM905と、を備える。また、演算処理部103は、更に、バス907と、入力装置909と、出力装置911と、ストレージ装置913と、ドライブ915と、接続ポート917と、通信装置919とを備える。 The arithmetic processing unit 103 mainly includes a CPU 901, a ROM 903, and a RAM 905. Further, the arithmetic processing unit 103 further includes a bus 907, an input device 909, an output device 911, a storage device 913, a drive 915, a connection port 917, and a communication device 919.

CPU901は、中心的な処理装置及び制御装置として機能し、ROM903、RAM905、ストレージ装置913、又はリムーバブル記録媒体921に記録された各種プログラムに従って、演算処理部103内の動作全般又はその一部を制御する。ROM903は、CPU901が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。RAM905は、CPU901が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはCPUバス等の内部バスにより構成されるバス907により相互に接続されている。 The CPU 901 functions as a central processing device and a control device, and controls all or a part of the operation in the arithmetic processing unit 103 according to various programs recorded in the ROM 903, the RAM 905, the storage device 913, or the removable recording medium 921. do. The ROM 903 stores programs, calculation parameters, and the like used by the CPU 901. The RAM 905 primarily stores the program used by the CPU 901, parameters that change as appropriate in the execution of the program, and the like. These are connected to each other by a bus 907 composed of an internal bus such as a CPU bus.

バス907は、ブリッジを介して、PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface)バスなどの外部バスに接続されている。 The bus 907 is connected to an external bus such as a PCI (Peripheral Component Interconnect / Interface) bus via a bridge.

入力装置909は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ及びレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置909は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段(いわゆる、リモコン)であってもよいし、温度測定装置10の操作に対応したPDA等の外部接続機器923であってもよい。更に、入力装置909は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、CPU901に出力する入力制御回路などから構成されている。ユーザは、この入力装置909を操作することにより、温度測定装置10に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。 The input device 909 is an operating means operated by the user, such as a mouse, a keyboard, a touch panel, buttons, switches, and levers. Further, the input device 909 may be, for example, a remote control means (so-called remote controller) using infrared rays or other radio waves, or an externally connected device 923 such as a PDA corresponding to the operation of the temperature measuring device 10. You may. Further, the input device 909 is composed of, for example, an input control circuit that generates an input signal based on the information input by the user using the above-mentioned operating means and outputs the input signal to the CPU 901. By operating the input device 909, the user can input various data to the temperature measuring device 10 and instruct the processing operation.

出力装置911は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、CRTディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ELディスプレイ装置及びランプなどの表示装置や、スピーカ及びヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置911は、例えば、演算処理部103が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理部103が行った各種処理により得られた結果を、テキスト又はイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。 The output device 911 is composed of a device capable of visually or audibly notifying the user of the acquired information. Such devices include display devices such as CRT display devices, liquid crystal display devices, plasma display devices, EL display devices and lamps, audio output devices such as speakers and headphones, printer devices, mobile phones, facsimiles and the like. The output device 911 outputs, for example, the results obtained by various processes performed by the arithmetic processing unit 103. Specifically, the display device displays the results obtained by various processes performed by the arithmetic processing unit 103 as text or an image. On the other hand, the audio output device converts an audio signal composed of reproduced audio data, acoustic data, and the like into an analog signal and outputs the signal.

ストレージ装置913は、演算処理部103の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置913は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置913は、CPU901が実行するプログラムや各種データ、及び外部から取得した各種のデータなどを格納する。 The storage device 913 is a data storage device configured as an example of the storage unit of the arithmetic processing unit 103. The storage device 913 is composed of, for example, a magnetic storage device such as an HDD (Hard Disk Drive), a semiconductor storage device, an optical storage device, an optical magnetic storage device, or the like. The storage device 913 stores programs executed by the CPU 901, various data, various data acquired from the outside, and the like.

ドライブ915は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理部103に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ915は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体921に記録されている情報を読み出して、RAM905に出力する。また、ドライブ915は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体921に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体921は、例えば、CDメディア、DVDメディア、Blu−ray(登録商標)メディア等である。また、リムーバブル記録媒体921は、コンパクトフラッシュ(登録商標)(CompactFlash:CF)、フラッシュメモリ、又は、SDメモリカード(Secure Digital memory card)等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体921は、例えば、非接触型ICチップを搭載したICカード(Integrated Circuit card)又は電子機器等であってもよい。 The drive 915 is a reader / writer for a recording medium, and is built in or externally attached to the arithmetic processing unit 103. The drive 915 reads the information recorded on the removable recording medium 921 such as the mounted magnetic disk, optical disk, magneto-optical disk, or semiconductor memory, and outputs the information to the RAM 905. The drive 915 can also write a record to a removable recording medium 921 such as a mounted magnetic disk, optical disk, magneto-optical disk, or semiconductor memory. The removable recording medium 921 is, for example, a CD media, a DVD media, a Blu-ray (registered trademark) media, or the like. Further, the removable recording medium 921 may be a compact flash (registered trademark) (CompactFlash: CF), a flash memory, an SD memory card (Secure Digital memory card), or the like. Further, the removable recording medium 921 may be, for example, an IC card (Integrated Circuit card) or an electronic device on which a non-contact type IC chip is mounted.

接続ポート917は、機器を演算処理部103に直接接続するためのポートである。接続ポート917の一例として、USB(Universal Serial Bus)ポート、IEEE1394ポート、SCSI(Small Computer System Interface)ポート、RS−232Cポート、HDMI(登録商標)(High−Definition Multimedia Interface)ポート等がある。この接続ポート917に外部接続機器923を接続することで、演算処理部103は、外部接続機器923から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器923に各種のデータを提供したりする。 The connection port 917 is a port for directly connecting the device to the arithmetic processing unit 103. As an example of the connection port 917, there are a USB (Universal Serial Bus) port, an IEEE1394 port, a SCSI (Small Computer System Interface) port, an RS-232C port, an HDMI (registered trademark) (High-Definition Multisystem) port, etc. By connecting the externally connected device 923 to the connection port 917, the arithmetic processing unit 103 directly acquires various data from the externally connected device 923 and provides various data to the externally connected device 923.

通信装置919は、例えば、通信網925に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置919は、例えば、有線もしくは無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)、又はWUSB(Wireless USB)用の通信カード等である。また、通信装置919は、光通信用のルータ、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)用のルータ、又は、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置919は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばTCP/IP等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置919に接続される通信網925は、有線又は無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内LAN、社内LAN、赤外線通信、ラジオ波通信又は衛星通信等であってもよい。 The communication device 919 is, for example, a communication interface composed of a communication device or the like for connecting to the communication network 925. The communication device 919 is, for example, a communication card for a wired or wireless LAN (Local Area Network), Bluetooth (registered trademark), WUSB (Wireless USB), or the like. Further, the communication device 919 may be a router for optical communication, a router for ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), a modem for various communications, or the like. The communication device 919 can transmit and receive signals and the like to and from the Internet and other communication devices in accordance with a predetermined protocol such as TCP / IP. Further, the communication network 925 connected to the communication device 919 is composed of a network connected by wire or wireless, and is, for example, the Internet, a home LAN, an in-house LAN, an infrared communication, a radio wave communication, a satellite communication, or the like. You may.

以上、本発明の実施形態に係る演算処理部103の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。 The above is an example of a hardware configuration capable of realizing the function of the arithmetic processing unit 103 according to the embodiment of the present invention. Each of the above-mentioned components may be configured by using general-purpose members, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. Therefore, it is possible to appropriately change the hardware configuration to be used according to the technical level at each time when the present embodiment is implemented.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person having ordinary knowledge in the field of technology to which the present invention belongs can come up with various modifications or modifications within the scope of the technical ideas described in the claims. , These are also naturally understood to belong to the technical scope of the present invention.

10 温度測定装置
101 測定部
103 演算処理部
105 記憶部
111 受光部
113 検出部
121 受光レンズ
123,151 接続カプラ
153 集光レンズ
155 分光輝度計
171 測定制御部
173 データ取得部
175 輝度データ生成部
177 温度算出部
179 結果出力部
171 表示制御部

10 Temperature measuring device 101 Measuring unit 103 Calculation processing unit 105 Storage unit 111 Light receiving unit 113 Detection unit 121 Light receiving lens 123, 151 Connection coupler 153 Condensing lens 155 Spectral brightness meter 171 Measurement control unit 173 Data acquisition unit 175 Brightness data generation unit 177 Temperature calculation unit 179 Result output unit 171 Display control unit

Claims (5)

2色放射測温を用いて、測定対象物の温度を測定する温度測定装置において、
近赤外帯域の分光透過率に波長依存性がある吸収体が、前記測定対象物までの光路上に存在し得る状態で、前記測定対象物からの熱放射光を受光する受光部と、
分光輝度計を用い、前記受光部で受光した前記熱放射光の分光輝度を分光輝度信号として検出する検出部と、
前記検出部で検出した、前記吸収体の前記分光透過率が同一となる2つの波長に対応する前記分光輝度信号に基づいて、前記測定対象物の温度を求める演算処理部と、
を有し、
前記演算処理部は、
波長方向に連続した無名数からなる重み付け関数を設定し、
前記重み付け関数と、前記分光輝度計の前記分光透過率の値と、前記分光輝度信号とに基づいて、前記測定対象物の温度を求める温度測定装置。
In a temperature measuring device that measures the temperature of an object to be measured using two-color radiation temperature measurement
An absorber that receives wavelength-dependent spectral transmittance in the near-infrared band, and a light receiving unit that receives thermal radiant light from the measurement object in a state where it can exist on the optical path to the measurement object.
A detection unit that detects the spectral luminance of the thermal radiant light received by the light receiving unit as a spectral luminance signal using a spectral luminance meter.
An arithmetic processing unit that obtains the temperature of the object to be measured based on the spectral luminance signals corresponding to the two wavelengths of the absorber that have the same spectral transmittance detected by the detection unit.
Have,
The arithmetic processing unit
Set a weighting function consisting of consecutive dimensionless numbers in the wavelength direction,
A temperature measuring device that obtains the temperature of the object to be measured based on the weighting function, the value of the spectral transmittance of the spectral luminance meter, and the spectral luminance signal.
前記記憶部は、前記測定対象物の温度に応じた、複数の重み付け関数を記憶しており、
前記演算処理部は、
前記温度測定装置を用いて、前記測定対象物のおおよその温度を測定し、
得られた温度に基づいて、前記記憶部に記憶された複数の重み付け関数の中から、最適な重み付け関数を選択して設定する、請求項1に記載の温度測定装置。
The storage unit stores a plurality of weighting functions according to the temperature of the measurement object.
The arithmetic processing unit
Using the temperature measuring device, the approximate temperature of the object to be measured is measured.
The temperature measuring device according to claim 1, wherein an optimum weighting function is selected and set from a plurality of weighting functions stored in the storage unit based on the obtained temperature.
前記演算処理部は、
前記吸収体の前記分光透過率が同一となる2つの波長のうち一方の波長において、前記重み付け関数の波長方向の位置を前記一方の波長の位置に設定してから、前記分光輝度計の分光透過率の値に前記重み付け関数を掛け合わせて合算することで、第1の重み付けデータを演算し、
前記吸収体の前記分光透過率が同一となる2つの波長のうち他方の波長において、前記重み付け関数の波長方向の位置を前記他方の波長の近傍の所定の位置に設定してから、前記分光輝度計の分光透過率の値に前記重み付け関数を掛け合わせて合算することで、第2の重み付けデータを演算し、
前記所定の位置を波長方向に移動させながら、前記第1の重み付けデータと前記第2の重み付けデータとを対比し、前記第1の重み付けデータと前記第2の重み付けデータとが同じ値になる前記所定の位置を決定し、
前記重み付け関数の波長方向の位置を前記一方の波長の位置に設定して、前記重み付け関数を前記分光輝度信号に乗じた値と、前記重み付け関数の波長方向の位置を決定された前記所定の位置に設定して、前記重み付け関数を前記分光輝度信号に乗じた値との比から、前記測定対象物の温度を求める、請求項1又は2に記載の温度測定装置。
The arithmetic processing unit
At one of the two wavelengths having the same spectral transmittance of the absorber, the position of the weighting function in the wavelength direction is set to the position of the one wavelength, and then the spectral transmittance of the spectrophotometer. The first weighted data is calculated by multiplying the rate value by the weighting function and adding them up.
At the other wavelength of the two wavelengths having the same spectral transmittance of the absorber, the position of the weighting function in the wavelength direction is set to a predetermined position near the other wavelength, and then the spectral brightness. The second weighted data is calculated by multiplying the spectral transmittance value of the meter by the weighting function and adding them up.
While moving the predetermined position in the wavelength direction, the first weighted data and the second weighted data are compared, and the first weighted data and the second weighted data have the same value. Determine the given position and
The position of the weighting function in the wavelength direction is set to the position of one of the wavelengths, and the value obtained by multiplying the weighting function by the spectral brightness signal and the predetermined position where the position of the weighting function in the wavelength direction is determined. The temperature measuring device according to claim 1 or 2, wherein the weighting function is set to, and the temperature of the measurement object is obtained from the ratio to the value obtained by multiplying the spectral brightness signal.
前記吸収体は、水、油脂、溶液、ガラス又は樹脂の少なくとも何れかである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の温度測定装置。 The temperature measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the absorber is at least one of water, fat, solution, glass or resin. 2色放射測温を用いて、測定対象物の温度を測定する温度測定方法において、
近赤外帯域の分光透過率に波長依存性がある吸収体が、前記測定対象物までの光路上に存在し得る状態で、前記測定対象物からの熱放射光を受光する受光ステップと、
分光輝度計を用い、前記受光ステップで受光した前記熱放射光の分光輝度を分光輝度信号として検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した、前記吸収体の前記分光透過率が同一となる2つの波長に対応する前記分光輝度信号に基づいて、前記測定対象物の温度を求める演算処理ステップと、
を有し、
前記演算処理ステップは、
波長方向に連続した無名数からなる重み付け係数を設定し、
前記重み付け係数と、前記分光輝度計の前記分光透過率の値と、前記分光輝度信号とに基づいて、前記測定対象物の温度を求める温度測定方法。
In a temperature measurement method for measuring the temperature of an object to be measured using two-color radiation temperature measurement,
A light receiving step that receives thermal radiant light from the measurement object in a state where an absorber having a wavelength dependence on the spectral transmittance in the near infrared band can exist on the optical path to the measurement object.
A detection step of detecting the spectral luminance of the thermal radiant light received in the light receiving step as a spectral luminance signal using a spectral luminance meter, and a detection step.
An arithmetic processing step of obtaining the temperature of the object to be measured based on the spectral luminance signals corresponding to the two wavelengths of the absorber having the same spectral transmittance detected in the detection step.
Have,
The arithmetic processing step is
Set a weighting coefficient consisting of dimensionless numbers that are continuous in the wavelength direction,
A temperature measuring method for determining the temperature of an object to be measured based on the weighting coefficient, the value of the spectral transmittance of the spectral luminance meter, and the spectral luminance signal.
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