JP3204605B2 - 光ファイバー温度計の校正方法 - Google Patents
光ファイバー温度計の校正方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバーが金
属管で被覆されてなる検出部を有し、検出部の先端部に
集光レンズを有しない光ファイバー温度計を黒体炉によ
り校正する方法に関する。
属管で被覆されてなる検出部を有し、検出部の先端部に
集光レンズを有しない光ファイバー温度計を黒体炉によ
り校正する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶鋼等の溶融金属の温度を測定する温度
計として、消耗型光ファイバー温度計が広く使用されて
いる。図４に従来型の光ファイバー温度計、図５に消耗
型光ファイバー温度計の測定原理図を示す。図４、図５
において、１１は溶鋼、１２は光ファイバー、１３はレ
ンズ、１４は金属管、１５は被覆体を示す。
計として、消耗型光ファイバー温度計が広く使用されて
いる。図４に従来型の光ファイバー温度計、図５に消耗
型光ファイバー温度計の測定原理図を示す。図４、図５
において、１１は溶鋼、１２は光ファイバー、１３はレ
ンズ、１４は金属管、１５は被覆体を示す。
【０００３】従来型の光ファイバー温度計においては、
溶鋼１１の表面から放射される放射光をレンズ１３で集
光して光ファイバー１２に導き、光ファイバー１２の他
端に設けられた放射温度計により温度を測定している。
このような従来型の温度計では、溶鋼１１の放射率によ
って測定温度が変化するという問題点の他に、溶鋼１１
の表面に浮遊するスラグや保温材によって溶鋼１１から
の放射光が妨げられ、正確な温度測定ができないという
問題点がある。
溶鋼１１の表面から放射される放射光をレンズ１３で集
光して光ファイバー１２に導き、光ファイバー１２の他
端に設けられた放射温度計により温度を測定している。
このような従来型の温度計では、溶鋼１１の放射率によ
って測定温度が変化するという問題点の他に、溶鋼１１
の表面に浮遊するスラグや保温材によって溶鋼１１から
の放射光が妨げられ、正確な温度測定ができないという
問題点がある。
【０００４】これに対し、消耗型光ファイバー温度計に
おいては、図５に示すように、検出部の先端を溶鋼１１
の中に浸漬させて測定を行う。被覆体１５はポリエチレ
ン、ゴム等の高分子材料で構成されているため、溶鋼１
１の中に挿入される時に被覆体１５が炭化されて断熱層
を形成し、金属管１４と光ファイバー１２が断熱層で保
護されながら溶鋼１１中に浸漬される。測温は、従来型
の光ファイバー温度計と同じように、光ファイバー１２
の他端に設けられた放射温度計により行われる。
おいては、図５に示すように、検出部の先端を溶鋼１１
の中に浸漬させて測定を行う。被覆体１５はポリエチレ
ン、ゴム等の高分子材料で構成されているため、溶鋼１
１の中に挿入される時に被覆体１５が炭化されて断熱層
を形成し、金属管１４と光ファイバー１２が断熱層で保
護されながら溶鋼１１中に浸漬される。測温は、従来型
の光ファイバー温度計と同じように、光ファイバー１２
の他端に設けられた放射温度計により行われる。
【０００５】光ファイバー１２の径は１２５μｍと極め
て細いため、浸漬された光ファイバー１２先端部の溶鋼
と接する部分には透明ガラスの均熱微小空洞が形成さ
れ、黒体条件が満たされる。これは、放射温度計におい
て他に例を見ない優れた特徴であり、この特徴により溶
鋼１１の放射率に依存しない高精度の測温が実現され
る。
て細いため、浸漬された光ファイバー１２先端部の溶鋼
と接する部分には透明ガラスの均熱微小空洞が形成さ
れ、黒体条件が満たされる。これは、放射温度計におい
て他に例を見ない優れた特徴であり、この特徴により溶
鋼１１の放射率に依存しない高精度の測温が実現され
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】放射温度計は、比較黒
体炉を用いて標準放射温度計と比較校正を行うことによ
ってその精度が確保される。前記消耗型光ファイバー温
度計においても、比較黒体炉による校正が必要である。
体炉を用いて標準放射温度計と比較校正を行うことによ
ってその精度が確保される。前記消耗型光ファイバー温
度計においても、比較黒体炉による校正が必要である。
【０００７】消耗型光ファイバー温度計は、前述のよう
に、他の放射温度計と異なり先端に集光部（レンズ）を
有していないため、測定対象の近傍に先端を臨ませて測
温する必要があり、黒体炉のターゲットの近傍にまで先
端部を挿入する必要がある。
に、他の放射温度計と異なり先端に集光部（レンズ）を
有していないため、測定対象の近傍に先端を臨ませて測
温する必要があり、黒体炉のターゲットの近傍にまで先
端部を挿入する必要がある。
【０００８】この際、特別の処理がされていない光ファ
イバーにおいては、視野が非常に広くなるためターゲッ
ト以外の空洞壁から放射される光をも受光してしまい、
測定誤差が大きくなるという問題点がある。これを防ぐ
ためには、光ファイバーの先端をできるだけターゲット
の近傍に近づける必要があるが、そうすると、光ファイ
バーを通じての拔熱が起こって炉温が不安定になり、か
つ光ファイバーが高温に曝されて劣化するという問題点
がある。
イバーにおいては、視野が非常に広くなるためターゲッ
ト以外の空洞壁から放射される光をも受光してしまい、
測定誤差が大きくなるという問題点がある。これを防ぐ
ためには、光ファイバーの先端をできるだけターゲット
の近傍に近づける必要があるが、そうすると、光ファイ
バーを通じての拔熱が起こって炉温が不安定になり、か
つ光ファイバーが高温に曝されて劣化するという問題点
がある。
【０００９】また、光ファイバーを保護する金属管が黒
体炉の高温に耐えられないため、測定においてはこの金
属管を除去してから光ファイバーを黒体空洞内に挿入す
る必要があるが、前述のように光ファイバーが非常に細
いので、黒体空洞内で湾曲してしまうという問題点があ
る。
体炉の高温に耐えられないため、測定においてはこの金
属管を除去してから光ファイバーを黒体空洞内に挿入す
る必要があるが、前述のように光ファイバーが非常に細
いので、黒体空洞内で湾曲してしまうという問題点があ
る。
【００１０】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、消耗型光ファイバー温度計の
ように、光ファイバーが金属管で被覆されてなる検出部
を有し、検出部の先端部に集光レンズを有しない光ファ
イバー温度計を黒体炉により正確に校正する方法を提供
することを目的とする。
めになされたものであり、消耗型光ファイバー温度計の
ように、光ファイバーが金属管で被覆されてなる検出部
を有し、検出部の先端部に集光レンズを有しない光ファ
イバー温度計を黒体炉により正確に校正する方法を提供
することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記課題は、光ファイバ
ーが金属管で被覆されてなる検出部を有し、検出部の先
端部に集光レンズを有しない光ファイバー温度計を黒体
炉により校正する方法であって、検出部先端の金属管を
取り除き、光ファイバーの先端部を垂直平滑面としてか
ら高温黒体空洞内に挿入してターゲットを望ませて温度
を検出し、標準温度計により検出された温度と比較して
校正を行うことを特徴とする光ファイバー温度計の校正
方法により解決される。
ーが金属管で被覆されてなる検出部を有し、検出部の先
端部に集光レンズを有しない光ファイバー温度計を黒体
炉により校正する方法であって、検出部先端の金属管を
取り除き、光ファイバーの先端部を垂直平滑面としてか
ら高温黒体空洞内に挿入してターゲットを望ませて温度
を検出し、標準温度計により検出された温度と比較して
校正を行うことを特徴とする光ファイバー温度計の校正
方法により解決される。
【００１２】光ファイバーの先端部が垂直平滑面とされ
ているため、光ファイバーの視野角は光ファイバーの軸
方向の狭い範囲に制限される。従って、ターゲットを望
ませた場合には、ターゲット以外から放射される光を受
光することがないので、正確な測定ができる。また、視
野が狭いため光ファイバーの先端をターゲットから数十
ｍｍ程度離れた位置まで遠ざけることができるので、炉
温を不安定にすることがなく、また、光ファイバーが熱
により劣化することもない。
ているため、光ファイバーの視野角は光ファイバーの軸
方向の狭い範囲に制限される。従って、ターゲットを望
ませた場合には、ターゲット以外から放射される光を受
光することがないので、正確な測定ができる。また、視
野が狭いため光ファイバーの先端をターゲットから数十
ｍｍ程度離れた位置まで遠ざけることができるので、炉
温を不安定にすることがなく、また、光ファイバーが熱
により劣化することもない。
【００１３】ファイバーカッタによって光ファイバーの
先端部を切断することにより、簡単に光ファイバーの先
端部を垂直平滑面とすることができる。
先端部を切断することにより、簡単に光ファイバーの先
端部を垂直平滑面とすることができる。
【００１４】
【００１５】測定に際しては、ターゲットの光ファイバ
ー先端との間に空気層が存在するため、光ファイバーの
先端が垂直平滑面とされると、ファイバー端面で放射光
が４％程度反射される。一方、前述したように、光ファ
イバーを溶鋼中に浸漬させて測定する場合にはこのよう
なことが起こらないので、校正に際しては反射される成
分を考慮する必要がある。
ー先端との間に空気層が存在するため、光ファイバーの
先端が垂直平滑面とされると、ファイバー端面で放射光
が４％程度反射される。一方、前述したように、光ファ
イバーを溶鋼中に浸漬させて測定する場合にはこのよう
なことが起こらないので、校正に際しては反射される成
分を考慮する必要がある。
【００１６】よって、予めこの反射率を測定しておい
て、その分を補正して測定値を校正することにより、実
際に測定対象物を測定するときに正しい測定値が得られ
るような校正を行うことができる。
て、その分を補正して測定値を校正することにより、実
際に測定対象物を測定するときに正しい測定値が得られ
るような校正を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図１及び図２を使用して説明する。図１は、本発明の
一実施形態を示す図、図２は、図１の実施形態における
検出部先端の詳細図である。図１、図２において、１は
黒体炉、２は黒体炉のＳｉＣヒーター、３は黒体炉の放
射管、４は黒体炉のターゲット、５は黒体炉の制御用熱
電対、６は検出部、７はファイバー挿入管、８は検出部
６の光ファイバーを被覆する金属管、９は金属管８が取
り除かれて剥き出しにされた光ファイバー、１０は標準
放射温度計である。
を図１及び図２を使用して説明する。図１は、本発明の
一実施形態を示す図、図２は、図１の実施形態における
検出部先端の詳細図である。図１、図２において、１は
黒体炉、２は黒体炉のＳｉＣヒーター、３は黒体炉の放
射管、４は黒体炉のターゲット、５は黒体炉の制御用熱
電対、６は検出部、７はファイバー挿入管、８は検出部
６の光ファイバーを被覆する金属管、９は金属管８が取
り除かれて剥き出しにされた光ファイバー、１０は標準
放射温度計である。
【００１８】校正に際しては、まず、検出部６の被覆を
剥がして金属管８を剥き出しにし、さらに先端部の金属
管８を除去して光ファイバー９を剥き出しにする。そし
て、このように処理された検出部６をファイバー挿入管
７内に挿入する。又は、剥き出しにされた金属管８をフ
ァイバー挿入管７内に挿入して、先端をファイバー挿入
管より突き出させ、この状態で先端部の金属管８を取り
除いてから検出部６を引き戻してもよい。
剥がして金属管８を剥き出しにし、さらに先端部の金属
管８を除去して光ファイバー９を剥き出しにする。そし
て、このように処理された検出部６をファイバー挿入管
７内に挿入する。又は、剥き出しにされた金属管８をフ
ァイバー挿入管７内に挿入して、先端をファイバー挿入
管より突き出させ、この状態で先端部の金属管８を取り
除いてから検出部６を引き戻してもよい。
【００１９】ファイバー挿入管７としては、アルミナ管
を使用することが好ましいが、校正する温度で十分な強
度を有するものであれば、他のセラミックス、磁製管等
が使用できる。
を使用することが好ましいが、校正する温度で十分な強
度を有するものであれば、他のセラミックス、磁製管等
が使用できる。
【００２０】剥き出しにされた光ファイバー９の先端が
ファイバー挿入管７の先端より突き出された状態で、フ
ァイバーカッタにより先端をカットして垂直平滑面を形
成する。そして、先端をファイバー挿入管７の先端面位
置まで引き戻す。校正時の温度測定状態においては、光
ファイバー９の先端は、ファイバー挿入管７の先端と同
じ位置にあるか、ごくわずか突き出している状態である
ことが好ましい。このようにすることにより、光ファイ
バー９先端部の全部又は殆どの部分がファイバー挿入管
７中にあるので、有効に保護されて劣化が少ない。この
ようにしても、光ファイバー９の先端部が垂直平滑面と
されていて視野が狭いため、測温に影響を与えることが
ない。
ファイバー挿入管７の先端より突き出された状態で、フ
ァイバーカッタにより先端をカットして垂直平滑面を形
成する。そして、先端をファイバー挿入管７の先端面位
置まで引き戻す。校正時の温度測定状態においては、光
ファイバー９の先端は、ファイバー挿入管７の先端と同
じ位置にあるか、ごくわずか突き出している状態である
ことが好ましい。このようにすることにより、光ファイ
バー９先端部の全部又は殆どの部分がファイバー挿入管
７中にあるので、有効に保護されて劣化が少ない。この
ようにしても、光ファイバー９の先端部が垂直平滑面と
されていて視野が狭いため、測温に影響を与えることが
ない。
【００２１】このような状態で、ファイバー挿入管７と
検出部６を黒体炉１の高温黒体空洞内に挿入して、光フ
ァイバー９によりターゲット４を望むようにする。光フ
ァイバー９の先端をどの程度ターゲット４に近づければ
よいかは、ターゲット４の大きさにもよるが、空洞部開
口径が３０ｍｍの黒体炉の場合、ターゲット４より３０
〜５０ｍｍの位置にまで近づけるのがよい。このよう
に、光ファイバー９とファイバー挿入管７がターゲット
４から充分な距離離れているので、これらによる拔熱に
起因する炉温の低下は小さく、無視できる程度である。
検出部６を黒体炉１の高温黒体空洞内に挿入して、光フ
ァイバー９によりターゲット４を望むようにする。光フ
ァイバー９の先端をどの程度ターゲット４に近づければ
よいかは、ターゲット４の大きさにもよるが、空洞部開
口径が３０ｍｍの黒体炉の場合、ターゲット４より３０
〜５０ｍｍの位置にまで近づけるのがよい。このよう
に、光ファイバー９とファイバー挿入管７がターゲット
４から充分な距離離れているので、これらによる拔熱に
起因する炉温の低下は小さく、無視できる程度である。
【００２２】ファイバー挿入管７の直径は３ｍｍ程度と
小さいため、上記とあいまって、拔熱による炉温の低下
は小さく、無視できる。よって、校正される光ファイバ
ー温度計の挿入の直前又は抜取の直後に標準放射温度計
１０で炉温測定を行い、標準放射温度計１０の出力を基
準として光ファイバー温度計の校正を正確に行うことが
できる。
小さいため、上記とあいまって、拔熱による炉温の低下
は小さく、無視できる。よって、校正される光ファイバ
ー温度計の挿入の直前又は抜取の直後に標準放射温度計
１０で炉温測定を行い、標準放射温度計１０の出力を基
準として光ファイバー温度計の校正を正確に行うことが
できる。
【００２３】光ファイバー９の先端が平滑面とされてい
ることに伴い、ターゲット４からの光の４％程度が端面
で反射し、放射温度で受光されない。よって、放射温度
計の指示は、完全な黒体条件が満たされている場合より
も低くなる。よって、校正に際しては、この反射分を補
正して校正を行うことにより、黒体条件が満たされた時
に正しい出力が得られるように校正を行うことができ
る。
ることに伴い、ターゲット４からの光の４％程度が端面
で反射し、放射温度で受光されない。よって、放射温度
計の指示は、完全な黒体条件が満たされている場合より
も低くなる。よって、校正に際しては、この反射分を補
正して校正を行うことにより、黒体条件が満たされた時
に正しい出力が得られるように校正を行うことができ
る。
【００２４】
【実施例】図１に示すような方法により、光ファイバー
温度計の校正を行った。ファイバー挿入管を黒体空洞内
に挿入しても、標準放射温度計の指示値に変化がなかっ
た。これは、ファイバー挿入管の熱容量が小さく熱伝導
率が小さいため、黒体炉内の熱平衡状態をほとんど乱さ
ないためであると考えられる。また、同じ検出部を繰り
返し黒体炉内に挿入して温度を測定し、その再現性をテ
ストした結果を図３に示す。図３によると、繰り返し精
度は±０．５℃以内におさまっており、満足すべき再現
性が得られていることがわかる。
温度計の校正を行った。ファイバー挿入管を黒体空洞内
に挿入しても、標準放射温度計の指示値に変化がなかっ
た。これは、ファイバー挿入管の熱容量が小さく熱伝導
率が小さいため、黒体炉内の熱平衡状態をほとんど乱さ
ないためであると考えられる。また、同じ検出部を繰り
返し黒体炉内に挿入して温度を測定し、その再現性をテ
ストした結果を図３に示す。図３によると、繰り返し精
度は±０．５℃以内におさまっており、満足すべき再現
性が得られていることがわかる。
【００２５】
【発明の効果】本発明においては、光ファイバーの先端
部を垂直平滑面としてから測定を行っているので、校正
を精度よく行うことができる。また、検出部を耐熱保護
パイプに挿入してから高温黒体空洞内に挿入することに
より、光ファイバーを曲がることなく挿入することがで
きる。更に、光ファイバーの先端面で反射される放射光
を考慮して補正を行っているので、正確な校正ができ
る。
部を垂直平滑面としてから測定を行っているので、校正
を精度よく行うことができる。また、検出部を耐熱保護
パイプに挿入してから高温黒体空洞内に挿入することに
より、光ファイバーを曲がることなく挿入することがで
きる。更に、光ファイバーの先端面で反射される放射光
を考慮して補正を行っているので、正確な校正ができ
る。
【図１】 本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】 本発明の一実施形態における、検出部先端の
詳細を示す図である。
詳細を示す図である。
【図３】 本発明の一実施形態における、測定の再現性
を示す図である。
を示す図である。
【図４】 従来型の光ファイバー放射温度計の測定原理
を示す図である。
を示す図である。
【図５】 消耗型光ファイバー放射温度計の測定原理を
示す図である。
示す図である。
１ 黒体炉 ２ ＳｉＣヒーター ３ 放射管 ４ ターゲット ５ 制御用熱電対 ６ 検出部 ７ ファイバー挿入管 ８ 金属管 ９ 光ファイバー １０ 標準放射温度計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 浩史 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 板倉 孝 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 菱刈 功 東京都板橋区熊野町32番８号 株式会社 チノー内 (72)発明者 北沢 元彦 東京都板橋区熊野町32番８号 株式会社 チノー内 審査官 安田 明央 (56)参考文献 特開 平６−221927（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−172228（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−54284（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−176424（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 5/00 - 5/62
Claims (2)
- 【請求項１】光ファイバーが金属管で被覆されてなる検
出部を有し、検出部の先端部に集光レンズを有しない光
ファイバー温度計を黒体炉により校正する方法であっ
て、検出部先端の金属管を取り除き、光ファイバーの先
端部を垂直平滑面としてから高温黒体空洞内に挿入して
ターゲットを望ませて温度を検出し、標準温度計により
検出された温度と比較して校正を行うことを特徴とする
光ファイバー温度計の校正方法。 - 【請求項２】光ファイバーの先端部を垂直平滑面とする
方法が、ファイバーカッターで光ファイバー先端部を切
断する方法である請求項１に記載の光ファイバー温度計
の校正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23358195A JP3204605B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 光ファイバー温度計の校正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23358195A JP3204605B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 光ファイバー温度計の校正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0979911A JPH0979911A (ja) | 1997-03-28 |
| JP3204605B2 true JP3204605B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=16957318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23358195A Expired - Lifetime JP3204605B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 光ファイバー温度計の校正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3204605B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW476502U (en) * | 2000-11-07 | 2002-02-11 | Ind Tech Res Inst | Blackbody furnace |
| EP2941176B1 (en) * | 2013-01-07 | 2019-04-24 | Securus Medical Group, Inc. | Temperature measurement system |
| KR101432159B1 (ko) | 2013-02-05 | 2014-08-20 | 에이피시스템 주식회사 | 온도측정 파이로미터의 교정 장치 |
| KR101389003B1 (ko) * | 2013-02-05 | 2014-04-24 | 에이피시스템 주식회사 | 온도측정 파이로미터의 교정 장치 |
| JP7281395B2 (ja) * | 2019-12-24 | 2023-05-25 | 新東工業株式会社 | 注湯装置 |
| CN113432723B (zh) * | 2021-08-29 | 2021-11-05 | 北方夜视科技(南京)研究院有限公司 | 用于弱化杂散辐射的图像处理方法、系统及计算机系统 |
-
1995
- 1995-09-12 JP JP23358195A patent/JP3204605B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0979911A (ja) | 1997-03-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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