JP2934841B2 - 高温雰囲気の温度及び温度分布の測定法 - Google Patents

高温雰囲気の温度及び温度分布の測定法

Info

Publication number
JP2934841B2
JP2934841B2 JP9062271A JP6227197A JP2934841B2 JP 2934841 B2 JP2934841 B2 JP 2934841B2 JP 9062271 A JP9062271 A JP 9062271A JP 6227197 A JP6227197 A JP 6227197A JP 2934841 B2 JP2934841 B2 JP 2934841B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
light emission
measured
emission intensity
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP9062271A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH10246678A (ja
Inventor
光二 池田
真志樹 池上
邦尋 北野
専治 本間
詔平 武田
博志 永石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP9062271A priority Critical patent/JP2934841B2/ja
Publication of JPH10246678A publication Critical patent/JPH10246678A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2934841B2 publication Critical patent/JP2934841B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光発光強度を用い
る高温雰囲気の温度及び温度分布の測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ボイラーや各種の加熱炉内の温度
計測には、各種の方法が知られている。具体的には、熱
電対に発生する熱起電力を測定する熱電温度計、及び温
度の変化に伴って変化する電気抵抗を測定する抵抗温度
計からなる電気式温度計、温度を測ろうとする物体の輝
度と光高温計の電球のフィラメントの輝度が同じになる
ように調節し、このとき光高温計電球に流れる電流から
温度を測定する光高温計、及び焦電素子に赤外線などを
当てたときに起こる焦電効果を利用する焦電形センサー
や、物体の出す放射エネルギーをレンズや球面鏡を用い
て集め、熱電対列やサーミスタ、太陽電池などの半導体
素子により電気量に変換し、温度を測定する赤外線温度
計からなる熱放射温度計が知られている。熱電対や温度
センサーなどの電気式温度計を用いる温度測定では、検
出部を気体や液体の流れの中に直接挿入する必要があ
る。その結果、流れに乱れを生じさせるので、測定した
い実際の状態と相違するものとなってしまったり、場合
によっては、測定しようとする対象から熱が伝熱により
漏洩するので、測定しようとする状態の温度が低下し、
誤差となる事を避けることができないし、特に、温度分
布を測定しようとするときには、検出部を多数設置する
ことが必要なために、その弊害は一層大きいものとな
る。また、熱放射温度計により測定する場合には、測定
対象のガスが発する熱放射量が小さいために、微小な部
分或いは微小な点を測定することが困難であった。ま
た、赤外線を対象とする測定であるために炉壁による背
景放射の影響を無視することができず、炉内の温度分布
を測定するときには、この影響による補正が必要となる
ために、実質的には計測が困難であった。近年、公害問
題の解決や省エネルギー対策のために、ボイラーや加熱
炉の熱管理に対する要求は一層の高まりを見せており、
温度や温度分布の計測やそれらの結果を用いた制御を行
うために、正確で迅速な温度及び温度分布の測定方法が
求められている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高温
雰囲気下の温度及び温度分布の新規、かつ正確で迅速に
測定できる測定方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題に
ついて検討し、本発明を完成するに至った。すなわち、
本発明によれば、温度を測定しようとする高温雰囲気下
に耐熱性細線を設置し、耐熱性細線による光発光強度を
測定し、予め測定してある光発光強度と温度の関係を基
に、測定しようとする雰囲気の温度を測定する方法が提
供される。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明では、光発光強度と温度と
の関係、及び特定の波長の光発光強度と特定の波長の光
発光強度の比と温度との関係から温度及び温度分布を測
定しようとするものである。
【0006】本発明では、耐熱性物質からなる細線を測
定対象の高温度の雰囲気下に設置し、光発光強度を測定
し、その際に温度を測定しておき、光発光強度と温度の
基準とする関係を定める。次に、測定しようとする高温
雰囲気中に前記の耐熱性物質からなる細線を設置し、光
発光強度を測定し、その結果を前記の光発光強度と温度
の関係の測定結果に対応させることにより、高温雰囲気
の温度を定める。
【0007】本発明の方法を図面により説明する。図1
は、本発明の測定装置の概観図である。測定対象として
の高温雰囲気を選定する。この高温雰囲気中を通るよう
に耐熱性物質からなる細線(1)を設置する。細線はガ
ス火炎などの高温雰囲気に触れると、光発光現象を引き
起こす。この現象は、温度に応じて光発光強度及び光ス
ペクトルの発光強度が変化するものである。そして、使
用する細線の材料に固有のものである。細線の材料につ
いては、測定対象に対して耐熱性であれば、使用でき
る。本発明ではSiCのウイスカを用いている。このほ
かにも、白金線やアルミナウイスカなどを挙げることが
できる。細線の直径は、細ければ細いほど熱容量が小さ
くて望ましいものである。一方、細線の直径は測定時に
強度を保つことが重要であり、強度を保つためには一定
の太さが必要とされる。本発明の細線の直径はできるだ
け細い線であり、かつ測定時に強度を保つことができる
太さの範囲から選択される。ガス火炎などの高温雰囲気
の規模が比較的小さいものでは、比較的細い直径の細線
を選ぶことができる。これに対してボイラーのように高
温雰囲気の規模が大きな場合は、耐熱の細線はある程度
の強度を必要とし、直径が細すぎる細線では、破壊され
てしまう結果となる。そのために強度に耐える太さが要
求される。実施例では、ガス燃焼装置(8)によるガス
火炎(3)であり、比較的規模が小さいものを対象とし
たので、実際に最も細い耐熱細線である14μmφのS
iCウィスカを用いている。
【0008】光発光強度から温度及び温度分布を測定す
る手順は、次の4つのステップからなる。 〔ステップ1〕 温度と光発光強度を関係づける校正グ
ラフの作成 直径14μmのSiCウィスカからなる耐熱細線を、測
定対象の高温雰囲気(ガス火炎(3))中に複数本設置
する。SiCウィスカを複数本端子間に張り、ウィスカ
ーに白金の熱電対(2)を巻き付け、熱電対は端子
(5)を介して温度計(4)に接続してある。そして、
熱電対により特定の温度を測定すると共に光発光強度を
測定できるようにする。この場合に、SiCウィスカと
熱電対が共存し、SiCウィスカと熱電対の光発光像の
区別が明確になるようにするために、熱電対の直径を細
くすると共に、SiCウィスカを複数本設置する。白金
の熱電対としては直径0.03mmφ程度のものが用い
られる。このようにすることにより、複数本のSiCウ
ィスカに光発光現象が生じ、光発光強度が測定でき、そ
のとき、それぞれのSiCウィスカに巻き付けてある白
金熱電対によりSiCの温度を測定する事ができる。次
に、耐熱性細線の光発光強度の状態をカメラ(6)によ
り写真に記録する。記録された撮影像の色階調性から光
発光強度のデータを作成して、熱電対の出力と併せて光
発光強度と温度を関係づける校正グラフを作成する。
【0009】〔ステップ2〕 測定対像の光発光強度測
定 測定対象の中に細線のSiCウィスカを設定し、測定対
像の光発光強度を写真に記録する。 〔ステップ3〕 前記ステップ1及び2での写真間の光
発光強度の記録状態の補正 写真により光発光強度を記録する際には、撮影の条件を
一定にする必要がある。そのために統一された条件で撮
影を行わなければならない。すなわち、写真を同じフィ
ルムや同一の現像プロセスで処理することは難しいの
で、個々の写真にはフィルムによる微妙な感度のバラツ
キや現像むらが生ずる。本発明では光発光強度の結果を
一致させるためにデータの補正を行う。本発明では写真
の現像処理の差を補正するために、市販されている豆電
球(7)に対して定電流回路により一定の電流を流すこ
とにより、測定中は常に一定の明るさを保つ様にする。
そして、その豆電球の明るさを基準の発光体(7)(以
下、基準発光体ともいう)とする。本発明では基準発光
体を用いて、データの補正を行うものである。基準発光
体にはR1、R2及びR3の3種類の電球を使用してい
る。具体的には、同一の基準発光体をステップ1と2の
写真の隅に記録しておき、ステップ1と2の写真による
光発光強度をコンピューターに入力するに先立って、基
準発光体の光発光強度の記録状態が二つのデータの中で
同じ値になるように、ステップ2で記録された写真のデ
ータを補正し、補正された写真のデータを作成する。
【0010】〔ステップ4〕 実際の温度への変換 写真による撮影像の補正後のデータについて、色階調性
をコンピューターにより読取り、数値化処理し、その結
果から、光発光強度を算出し、測定してある光発光強度
と温度の関係を基に、光発光強度の値からそれに該当す
る温度を求める。又、個々の部分の温度を同様の手順に
より求めることにより、全体の温度分布を測定する。
【0011】次に、赤、緑及び青の波長の光発光強度の
比から温度及び温度分布を測定する方法について述べ
る。すなわち、本発明では、耐熱性物質からなる細線を
測定対象の高温度の雰囲気下に設置し、耐熱性細線によ
る赤、緑及び青の波長の光発光強度を測定し、それらの
比を計算し、そのときの測定温度を基におき、耐熱性細
線による赤、緑及び青の波長の光発光強度の比と温度の
関係を定める。次に、測定しようとする高温雰囲気中に
前記の耐熱性物質からなる細線を設置し、耐熱性細線に
よる赤、緑及び青の波長の光発光強度の比と温度の関係
の測定結果に対応させることにより、高温雰囲気の温度
を定め、温度分布を測定することができる。
【0012】使用する装置は、前記図1のものと同じで
ある。赤、緑及び青の波長の光発光強度の比を用いて温
度及び温度分布を測定する手順は次のステップからな
る。 〔ステップ1〕 温度と赤、緑及び青の波長の光発光強
度を関係づける校正グラフの作成 前記温度と光発光強度の関係で求めた光発光強度に関す
る写真による光発光像の色階調性のデータをコンピュー
ター処理し、赤、緑及び青の波長の光発光強度を求める
(図2〜4)。この図には基準光R1、R2、R3を用
いた場合の光発光強度についても図示してある。赤、緑
及び青の波長の光発光強度の結果を、光発光強度の温度
と合わせて、温度と赤、緑及び青の波長の光発光強度の
関係が得られる(表1、図5)。温度と赤、緑及び青の
波長の光発光強度の関係から、赤の波長の光発光強度と
緑の波長の光発光強度の比及び緑の波長の光発光強度と
青の波長の光発光強度の比を計算し、これと温度の関係
を合わせることにより温度と赤、緑及び青の波長の光発
光強度を関係づける校正グラフ(図6)が得られる。
【0013】
【表1】 SiC光発光強度と温度との関係 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 温度 赤波長の 緑波長の 青波長の 光発光強度 光発光強度 光発光波長 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 750 22.6 4.9 11.2 840 98.9 10.8 9.8 940 147.6 59.9 23.8 1040 189.2 139.9 26.0 1085 197.7 164.9 64.3 1160 201.7 189.9 131.4 1240 205.6 197.7 177.4 1320 208.6 205.6 196.4 1360 215.5 206.9 199.0 1400 211.9 202.9 192.4 1440 213.0 207.1 202.9 1500 214.0 209.9 206.9 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 基準光 R1 17.5 120.7 24.0 R2 127.4 40.8 9.3 R3 59.5 18.7 5.9 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【0014】〔ステップ2〕 測定対象の赤、緑及び青
の波長の光発光強度の測定 測定対象の中に細線のSiCウィスカを設置し、測定対
象の赤、緑及び青の波長の光発光強度を写真で記録す
る。 〔ステップ3〕 前記ステップ1及び2での写真間の
赤、緑及び青の波長の光発光強度の記録状態の補正 前記光発光強度の場合と同じく、基準発光体(7)を用
いてデータの補正を行う。具体的には、同一の基準発光
体をステップ1と2の写真の隅に記録しておき、ステッ
プ1と2の写真による赤、緑及び青の波長の光発光強度
をコンピューターに入力するに先立って、基準発光体の
光発光強度の記録状態が二つのデータの中で同じ値にな
るように、ステップ2で記録された写真のデータを補正
し、補正された写真のデータを作成する。 〔ステップ4〕 実際の温度への変換 写真による撮影の補正後のデータについて色階調性をコ
ンピューターにより読取り、数値化処理し、その結果か
ら、赤、緑及び青の波長の光発光強度を算出し、それら
の比(赤波長の光発光強度/緑波長の光発光強度、緑波
長の光発光強度/青波長の光発光強度)を計算し、図6
の赤、緑及び青の波長の光発光強度の比と温度の関係を
基に、実測値の赤、緑及び青の波長の光発光強度の比か
ら実際の温度を求める。又、個々の部分の温度を求める
ことにより温度分布を測定する。
【0015】
【発明の効果】本発明の測定方法によれば、測定に際し
耐熱性細線の径は極めて細いものであり、測定場所に乱
れを発生させず、又熱損失も伴わない。そして、光発光
強度を写真により記録測定するので、非接触的であり、
輻射などの影響を受けないものである。したがって、本
発明は従来の高温雰囲気の温度及び温度測定方法と比較
して、正確かつ迅速に測定できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガス火炎中に耐熱性細線を設置し、光発光強度
を測定するための装置である。
【図2】光発光強度の赤色の波長の光発光強度を示す図
である。
【図3】光発光強度の緑色の波長の光発光強度を示す図
である。
【図4】光発光強度の青色の波長の光発光強度を示す図
である。
【図5】赤、緑及び青の波長の光発光強度と温度の関係
を示す図である。
【図6】赤、緑及び青の波長の光発光強度の比(赤/
緑,青/緑)と温度の関係を示す図である。
【符号の説明】
1 耐熱性細線(SiCウィスカ) 2 白金線 3 ガス火炎 4 温度計 5 端子 6 カメラ 7 電球 8 ガス燃焼装置 R1 基準光 R2 基準光 R3 基準光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北野 邦尋 北海道札幌市豊平区月寒東2条17丁目2 番1号 工業技術院北海道工業技術研究 所内 (72)発明者 本間 専治 北海道札幌市豊平区月寒東2条17丁目2 番1号 工業技術院北海道工業技術研究 所内 (72)発明者 武田 詔平 北海道札幌市豊平区月寒東2条17丁目2 番1号 工業技術院北海道工業技術研究 所内 (72)発明者 永石 博志 北海道札幌市豊平区月寒東2条17丁目2 番1号 工業技術院北海道工業技術研究 所内 (56)参考文献 特開 平5−231944(JP,A) 特開 昭56−162021(JP,A) 特開 昭52−116789(JP,A) ZHANG.W,LU.X,WAN G.H,SHI.C,ZHANG. J,”THE PREPARATION AND THE CHARACTER ISTIC OF TEMPARATU RE−SENSITIVE PHOSP HPRS”,J.Lumin Vol. 40/41(1988),p850−851 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01K 11/20 G01J 5/60 JICSTファイル(JOIS)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 温度を測定しようとする高温雰囲気下に
    耐熱性細線を設置し、耐熱性細線による光発光強度を測
    定し、予め測定してある光発光強度と温度の関係を基
    に、測定しようとする高温雰囲気の温度を測定する方
    法。
  2. 【請求項2】 温度分布を測定しようとする高温雰囲気
    下に耐熱性細線を設置し、耐熱性細線による光発光強度
    を測定し、予め測定してある光発光強度と温度の関係を
    基に、測定しようとする高温雰囲気の温度分布を測定す
    る方法。
  3. 【請求項3】 温度を測定しようとする高温雰囲気下に
    耐熱性細線を設置し、耐熱性細線による赤、緑、及び青
    の波長の光発光強度を測定し、それらの比を計算し、予
    め測定してある赤、緑、及び青の波長の光発光強度のそ
    れぞれの比と温度の関係を基に、測定しようとする高温
    雰囲気の温度を測定する方法。
  4. 【請求項4】 温度分布を測定しようとする高温雰囲気
    下に耐熱性細線を設置し、耐熱性細線による赤、緑、及
    び青の波長の光発光強度を測定し、それらの比を計算
    し、予め測定してある赤、緑、及び青の波長の光発光強
    度のそれぞれの比と温度の関係を基に、測定しようとす
    る高温雰囲気の温度分布を測定する方法。
JP9062271A 1997-02-28 1997-02-28 高温雰囲気の温度及び温度分布の測定法 Expired - Lifetime JP2934841B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9062271A JP2934841B2 (ja) 1997-02-28 1997-02-28 高温雰囲気の温度及び温度分布の測定法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9062271A JP2934841B2 (ja) 1997-02-28 1997-02-28 高温雰囲気の温度及び温度分布の測定法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10246678A JPH10246678A (ja) 1998-09-14
JP2934841B2 true JP2934841B2 (ja) 1999-08-16

Family

ID=13195329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9062271A Expired - Lifetime JP2934841B2 (ja) 1997-02-28 1997-02-28 高温雰囲気の温度及び温度分布の測定法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2934841B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005134134A (ja) * 2003-10-28 2005-05-26 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 温度分布可視化装置
JP6590190B2 (ja) * 2015-07-02 2019-10-16 国立大学法人山梨大学 温度分布測定方法、システム、装置及び細線
JP7364437B2 (ja) * 2019-11-21 2023-10-18 一般財団法人電力中央研究所 温度測定装置、及び、温度測定方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHANG.W,LU.X,WANG.H,SHI.C,ZHANG.J,"THE PREPARATION AND THE CHARACTERISTIC OF TEMPARATURE−SENSITIVE PHOSPHPRS",J.Lumin Vol.40/41(1988),p850−851

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10246678A (ja) 1998-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4576486A (en) Optical fiber thermometer
US7422365B2 (en) Thermal imaging system and method
Lu et al. Concurrent measurement of temperature and soot concentration of pulverized coal flames
US20190154513A1 (en) Method for Determining a Temperature without Contact, and Infrared Measuring System
CN111521297A (zh) 适用于磷光比光强法的光谱-温度标定装置及标定方法
CN110207830A (zh) 一种非黑体辐射源的图像传感器标定装置和标定方法
CN111366265A (zh) 一种多层热障涂层及其基于磷光的表层及底层测温方法
Jiménez Two-color, two-dimensional pyrometers based on monochrome and color cameras for high-temperature (> 1000 K) planar measurements
JP2934841B2 (ja) 高温雰囲気の温度及び温度分布の測定法
JPH09503049A (ja) 高温熱電素子の較正
Fu et al. The set-up of a vision pyrometer
US20070056940A1 (en) Emissivity-independent silicon surface temperature measurement
US20030107724A1 (en) Temperature distribution measuring method and apparatus
WO2011004396A1 (en) Temperature determination of a visible heat source using digital camera
Shimizu et al. Fine-temperature-resolution imaging luminescence thermometry demonstrated with Ce3+-doped Y3Al5O12
JPS5852529A (ja) サ−モパイルの温度補償方法
JPS5852528A (ja) サ−モパイルの増感方法
JPH116770A (ja) 温度場の温度測定装置及び方法
JPS6029051B2 (ja) 熱輻射基準源装置
JPH10111186A (ja) 半導体基板の温度測定装置及びその方法
JP3675087B2 (ja) ダミーウェハと、その表面の温度分布測定方法
Noguchi et al. Heating curves of solids obtained by a solar furnace
RU2856315C1 (ru) Способ калибровки датчика лучистого теплового потока
JP3380683B2 (ja) 赤外線カメラにおける温度ドリフト補正装置
Rutgers Absolute spectroradiometric measurements

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term