JPH03287024A - 物体の温度と放射率の同時測定方法および装置 - Google Patents
物体の温度と放射率の同時測定方法および装置Info
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- JPH03287024A JPH03287024A JP2087501A JP8750190A JPH03287024A JP H03287024 A JPH03287024 A JP H03287024A JP 2087501 A JP2087501 A JP 2087501A JP 8750190 A JP8750190 A JP 8750190A JP H03287024 A JPH03287024 A JP H03287024A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
二産業上の利用分野二
本発明は、表面状態が未知の被測定加熱物体の表面温度
と放射率を同時に測定する方法および装置に関する。本
発明による方法によれば、被測定物体からの熱放射信号
を波長、偏光状態、あるいは測定角度の異なるｎ個（ｎ
≧２）の条件で測定し、それらの信号値と対応する分光
放射率間の関係式として予め求めであるｍ個（ｍ≧１）
の式を用いることによって、被測定物体の温度とｎ個の
分光放射率を求めることができる。
と放射率を同時に測定する方法および装置に関する。本
発明による方法によれば、被測定物体からの熱放射信号
を波長、偏光状態、あるいは測定角度の異なるｎ個（ｎ
≧２）の条件で測定し、それらの信号値と対応する分光
放射率間の関係式として予め求めであるｍ個（ｍ≧１）
の式を用いることによって、被測定物体の温度とｎ個の
分光放射率を求めることができる。
従来の放射測温法では、被測定物体の放射率が既知であ
る必要があったが、多くの工業プロセス、特に、製鋼、
アルミニウム、銅等金属産業のプロセスや電機電子材料
の製造プロセスなどでは、被測定物体の分光放射率が未
知であったり、あるいはプロセス内における相変態、合
金化、酸化、表面粗さ変化等の影響で分光放射率が激し
く変化する場合がある。そのため、従来の測温法では正
確な温度測定ができていない場合が多い。
る必要があったが、多くの工業プロセス、特に、製鋼、
アルミニウム、銅等金属産業のプロセスや電機電子材料
の製造プロセスなどでは、被測定物体の分光放射率が未
知であったり、あるいはプロセス内における相変態、合
金化、酸化、表面粗さ変化等の影響で分光放射率が激し
く変化する場合がある。そのため、従来の測温法では正
確な温度測定ができていない場合が多い。
放射率と温度を同時に測定する方法としては、例えば特
許第１３６８７８８号のように参照放射源を使用し、被
測定物体表面での鏡面反射効果を利用する方法がある。
許第１３６８７８８号のように参照放射源を使用し、被
測定物体表面での鏡面反射効果を利用する方法がある。
しかしながら、この方法では被測定物体表面の粗さが変
化すると測定精度が低下するという懸念がある。また、
二つの異なる波長での分光放射輝度信号を検出し、対応
する二つの分光放射率の比が一定であると仮定して測定
するいわゆる二色法があるが、実際の物体の表面放射率
間には比が一定であるという仮定が成立しない場合が多
く、したがって正確な測定が困難であることが多い。
化すると測定精度が低下するという懸念がある。また、
二つの異なる波長での分光放射輝度信号を検出し、対応
する二つの分光放射率の比が一定であると仮定して測定
するいわゆる二色法があるが、実際の物体の表面放射率
間には比が一定であるという仮定が成立しない場合が多
く、したがって正確な測定が困難であることが多い。
本発明の目的は、連続焼鈍、合金化処理、塗装、焼付、
圧延、鋳造などのプロセスにおいて表面状態が変化しつ
つある被測定物体に対して、温度と実効的な分光放射率
を正確に測定することができる新しい放射測温法、およ
び装置を提案することにある。
圧延、鋳造などのプロセスにおいて表面状態が変化しつ
つある被測定物体に対して、温度と実効的な分光放射率
を正確に測定することができる新しい放射測温法、およ
び装置を提案することにある。
本発明の物体の温度と放射率の同時測定方法は、被測定
物体表面からの熱放射のうち波長、偏光、測定角度のい
ずれかが互いに異なるｎ種類（ｎ≧２）の分光放射輝度
信号を検出し、それらの各分光放射輝度信号を被測定物
体の温度における黒体分光放射輝度と分光放射率との積
として表したｎ個の式と、該分光放射輝度信号に対応す
るｎ個の分光放射率間の関係を表す独立なｍ個（ｍ≧１
）の式との計（ｎ＋ｍ）個の式を解くことにより被測定
物体温度とｎ個の分光放射率を求めることを特徴とする
ものである。
物体表面からの熱放射のうち波長、偏光、測定角度のい
ずれかが互いに異なるｎ種類（ｎ≧２）の分光放射輝度
信号を検出し、それらの各分光放射輝度信号を被測定物
体の温度における黒体分光放射輝度と分光放射率との積
として表したｎ個の式と、該分光放射輝度信号に対応す
るｎ個の分光放射率間の関係を表す独立なｍ個（ｍ≧１
）の式との計（ｎ＋ｍ）個の式を解くことにより被測定
物体温度とｎ個の分光放射率を求めることを特徴とする
ものである。
また、本発明の物体の温度と放射率の同時測定装置は、
被測定物体表面からの熱放射のうち波長、偏光、測定角
度のいずれかが互いに異なるｎ種類、（ｎ≧２）の分光
放射輝度信号を検出する手段と、それらの分光放射輝度
信号から対応するｎ個の分光放射率と被測定物体の温度
を求める演算装置と、演算によって求められた被測定物
体温度、ｎ個の分光放射率を出力する手段とｎ個の分光
放射率間の関数関係を表す独立なｍ個、（ｍ≧１）の式
を定義するためのパラメタを該演算装置に入力するため
の手段を有し、該演算装置は各分光放射輝度信号を被測
定物体の温度における黒体分光放射輝度と分光放射率と
の積として表したｎ個の式と、分光放射率間の関係を表
すｍ個の式との計（ｎ＋ｍ）個の式を解くことにより被
測定物体温度とｎ個の分光放射率を計算することを特徴
とするものである。
被測定物体表面からの熱放射のうち波長、偏光、測定角
度のいずれかが互いに異なるｎ種類、（ｎ≧２）の分光
放射輝度信号を検出する手段と、それらの分光放射輝度
信号から対応するｎ個の分光放射率と被測定物体の温度
を求める演算装置と、演算によって求められた被測定物
体温度、ｎ個の分光放射率を出力する手段とｎ個の分光
放射率間の関数関係を表す独立なｍ個、（ｍ≧１）の式
を定義するためのパラメタを該演算装置に入力するため
の手段を有し、該演算装置は各分光放射輝度信号を被測
定物体の温度における黒体分光放射輝度と分光放射率と
の積として表したｎ個の式と、分光放射率間の関係を表
すｍ個の式との計（ｎ＋ｍ）個の式を解くことにより被
測定物体温度とｎ個の分光放射率を計算することを特徴
とするものである。
５作 用コ
測定点からの熱放射のうち波長、偏光、測定角度のいず
れかが互に異はるｎ種類の分光放射輝度信号を検出した
ときそれらは次のｎ個の式て表される。
れかが互に異はるｎ種類の分光放射輝度信号を検出した
ときそれらは次のｎ個の式て表される。
Ｌ＋＝ε１ ・Ｌｂ、（Ｔ） （１
）ただし、Ｔ：被測定物体温度 Ｌ；分光放射輝度 Ｌｂ ：黒体分光放射輝度（温度の既知関数） ε ：実効的な分光放射率 １．２・・・、ｎ：波長、偏光、測定角度の違いを表す
添字 被測定物体の表面性状が酸化等により変化すると各分光
放射輝度信号に対応する分光放射率も変化するが、これ
らの関係を表す式 ％式％（１） ） （） が独立で既知であり、このとき ｍ≧１ であれば未知数の数ｎ＋１（ｎ個の分光放射率と温度Ｔ
）は方程式の数ｎ＋ｍよりも小さくなるため解くことが
できる。ｍ＝１の場合は未知数の数と方程式の数が等し
くなるため一意的に解が求まり、ｍ＞ｌの場合は未知数
の数より方程式の数がが大きくなるため最少自乗法等を
用いることによりより精度の高い測定も可能になる。関
数ｆｉｒｆ２ｒ・・・、ｆ、、は、例えば実験的に予め
求めておけばよい。
）ただし、Ｔ：被測定物体温度 Ｌ；分光放射輝度 Ｌｂ ：黒体分光放射輝度（温度の既知関数） ε ：実効的な分光放射率 １．２・・・、ｎ：波長、偏光、測定角度の違いを表す
添字 被測定物体の表面性状が酸化等により変化すると各分光
放射輝度信号に対応する分光放射率も変化するが、これ
らの関係を表す式 ％式％（１） ） （） が独立で既知であり、このとき ｍ≧１ であれば未知数の数ｎ＋１（ｎ個の分光放射率と温度Ｔ
）は方程式の数ｎ＋ｍよりも小さくなるため解くことが
できる。ｍ＝１の場合は未知数の数と方程式の数が等し
くなるため一意的に解が求まり、ｍ＞ｌの場合は未知数
の数より方程式の数がが大きくなるため最少自乗法等を
用いることによりより精度の高い測定も可能になる。関
数ｆｉｒｆ２ｒ・・・、ｆ、、は、例えば実験的に予め
求めておけばよい。
この方法では、放射率が変動する物体でもｎ個の分光放
射輝度を検出するだけで正確な放射測温が可能になる。
射輝度を検出するだけで正確な放射測温が可能になる。
〔実施例二
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。第１図は、連続焼鈍炉内を搬送される冷延鋼板の
測温に本発明による装置を適用した例である。１は被測
定物体である冷延鋼板、２は分光放射計、３は演算処理
装置、４は関数関係（ｎ＋１）、・・・、（ｎ＋ｍ）式
を決定するためのパラメタ等を演算処理装置３へ入力す
るためのキーボード等の入力装置、５は演算によって得
られた被測定物体温度、分光放射率を出力するための出
力装置、６は被測定物体表面から分光放射計へ向かう放
射輝度信号、７は透過窓、８は炉壁開口部に設置された
遮蔽板で必要により水冷等の措置をする、９は炉壁であ
る。
する。第１図は、連続焼鈍炉内を搬送される冷延鋼板の
測温に本発明による装置を適用した例である。１は被測
定物体である冷延鋼板、２は分光放射計、３は演算処理
装置、４は関数関係（ｎ＋１）、・・・、（ｎ＋ｍ）式
を決定するためのパラメタ等を演算処理装置３へ入力す
るためのキーボード等の入力装置、５は演算によって得
られた被測定物体温度、分光放射率を出力するための出
力装置、６は被測定物体表面から分光放射計へ向かう放
射輝度信号、７は透過窓、８は炉壁開口部に設置された
遮蔽板で必要により水冷等の措置をする、９は炉壁であ
る。
波長を選択するためには例えば干渉フィルターを用いる
方法があり、偏光成分を選択するためには例えば偏光ビ
ームスプリッタ−等を利用することができる。測定角度
が異なる場合には各放射計はそれぞれ別の方向角度に設
置される。第１図に示した具体例では波長だけが異なる
３つの分光放射輝度信号を検出するための放射計検出器
を２で示した一つの筐体内に収納した。もちろん波長帯
域によってたとえばＳｉ 、Ｇｅ 、 ＰｂＳなどの光
電変換素子を使い分けることができる。また、光ファイ
バーを導波路として用いて分光放射輝度を測定すること
もできるのは言うまでもない。
方法があり、偏光成分を選択するためには例えば偏光ビ
ームスプリッタ−等を利用することができる。測定角度
が異なる場合には各放射計はそれぞれ別の方向角度に設
置される。第１図に示した具体例では波長だけが異なる
３つの分光放射輝度信号を検出するための放射計検出器
を２で示した一つの筐体内に収納した。もちろん波長帯
域によってたとえばＳｉ 、Ｇｅ 、 ＰｂＳなどの光
電変換素子を使い分けることができる。また、光ファイ
バーを導波路として用いて分光放射輝度を測定すること
もできるのは言うまでもない。
第１図の例では、波長として０．９．０．９ｇ 、１．
０５μの３つの波長帯域で異なる分光放射輝度を測定し
くｎ＝３） 、０．９−における分光放射率と（，０５
μにおける分光放射率間の関係式を用いて（ｍ＝１）温
度と放射率を計算して求めた。
０５μの３つの波長帯域で異なる分光放射輝度を測定し
くｎ＝３） 、０．９−における分光放射率と（，０５
μにおける分光放射率間の関係式を用いて（ｍ＝１）温
度と放射率を計算して求めた。
第２図は、表面処理鋼板の測温に本発明による装置を適
用した例である。１は被測定物体である表面処理鋼板、
２は第１、第２の波長における分光放射輝度を鋼板表面
に対して垂直な方向から検出するための分光放射計、２
′は第３の波長において偏光状態の異なる２つの分光放
射輝度を検出するための分光放射計、３は演算処理装置
、４は関数関係を表すためのパラメタ等を演算処理装置
３へ入力するためのキーボード等の入力装置、５は演算
によって得るれた被測定物体温度、実効的分光放射率を
出力するための出力装置である。
用した例である。１は被測定物体である表面処理鋼板、
２は第１、第２の波長における分光放射輝度を鋼板表面
に対して垂直な方向から検出するための分光放射計、２
′は第３の波長において偏光状態の異なる２つの分光放
射輝度を検出するための分光放射計、３は演算処理装置
、４は関数関係を表すためのパラメタ等を演算処理装置
３へ入力するためのキーボード等の入力装置、５は演算
によって得るれた被測定物体温度、実効的分光放射率を
出力するための出力装置である。
この例では波長、偏光、測定角度のいづれかが異なる４
つの分光放射輝度信号を検出しており（ｎ＝４）、分光
放射率間の関係式としては第１、第２の波長における分
光放射率間の関係式％式％） と、第３の波長において検出したｐおよびＳ偏光成分の
分光放射率間の関係式 ％式％） を用いて（ｒｎ＝２）温度と分光放射楽の計算を行なっ
た。分光放射率間の関係式は、実験的に予め求めでおき
、多項式を用いた簡単な数学的表現で記述した。もちろ
ん、方程式の解法にあたっては別の関数表現あるいは数
値表としての表現を用いるなど種々の方法が利用できる
。
つの分光放射輝度信号を検出しており（ｎ＝４）、分光
放射率間の関係式としては第１、第２の波長における分
光放射率間の関係式％式％） と、第３の波長において検出したｐおよびＳ偏光成分の
分光放射率間の関係式 ％式％） を用いて（ｒｎ＝２）温度と分光放射楽の計算を行なっ
た。分光放射率間の関係式は、実験的に予め求めでおき
、多項式を用いた簡単な数学的表現で記述した。もちろ
ん、方程式の解法にあたっては別の関数表現あるいは数
値表としての表現を用いるなど種々の方法が利用できる
。
以上述べたように本発明によれば、表面性状の変化によ
って放射率が変動する物体であっても正確な温度を測定
することができる。このような測温か期待される適用対
象は鉄鋼業だけでも連続溶融亜鉛めっき合金化炉、連続
焼鈍炉、高輝焼鈍炉等数多く、その他罪鉄金属製造業、
セラミック製造業、電子材料製造業等での適用も考えあ
わせれば製品品質の向上、漬菜管理、省エネルギー等の
効果は計り知れない。
って放射率が変動する物体であっても正確な温度を測定
することができる。このような測温か期待される適用対
象は鉄鋼業だけでも連続溶融亜鉛めっき合金化炉、連続
焼鈍炉、高輝焼鈍炉等数多く、その他罪鉄金属製造業、
セラミック製造業、電子材料製造業等での適用も考えあ
わせれば製品品質の向上、漬菜管理、省エネルギー等の
効果は計り知れない。
第１図は、本発明の方法を用いて冷延鋼板の温度を測定
する場合の測定系の具体例を示した図、第２図は、表面
処理鋼板の測温に本発明による装置を適用した例である
。 図中の番号は以下の通りである。 １・・・被測定物体、 ２・・・分光放射計、２
′・・・分光放射計、 ３・・・演算処理装置、４
・・・演算パラメタ入力装置、 ５・・・出力装置、 ６・・・分光放射輝度信
号、７・・・透過窓、 ９・・・炉壁。 ８・・・炉壁開口部、
する場合の測定系の具体例を示した図、第２図は、表面
処理鋼板の測温に本発明による装置を適用した例である
。 図中の番号は以下の通りである。 １・・・被測定物体、 ２・・・分光放射計、２
′・・・分光放射計、 ３・・・演算処理装置、４
・・・演算パラメタ入力装置、 ５・・・出力装置、 ６・・・分光放射輝度信
号、７・・・透過窓、 ９・・・炉壁。 ８・・・炉壁開口部、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、被測定物体表面からの熱放射のうち波長、偏光、測
定角度のいずれかが互いに異なるｎ種類、ただしｎ≧２
、の分光放射輝度信号を検出し、それらの各分光放射輝
度信号を被測定物体の温度における黒体分光放射輝度と
分光放射率との積として表したｎ個の式と、該分光放射
輝度信号に対応するｎ個の分光放射率間の関係を表す独
立なｍ個、ただしｍ≧１、の式との計ｎ＋ｍ個の式を解
くことにより被測定物体温度とｎ個の分光放射率を求め
ることを特徴とする多波長を用いた物体の温度と放射率
の同時測定方法。 ２、被測定物体表面からの熱放射のうち波長、偏光、測
定角度のいずれかが互いに異なるｎ種類、ただしｎ≧２
、の分光放射輝度信号を検出する手段と、それらの分光
放射輝度信号から対応するｎ個の分光放射率と被測定物
体の温度を求める演算装置と、演算によって求められた
被測定物体温度、ｎ個の分光放射率を出力する手段と、
ｎ個の分光放射率間の関数関係を表す独立なｍ個、ただ
しｍ≧１、の式を定義するためのパラメタを該演算装置
に入力するための手段を有し、該演算装置は各分光放射
輝度信号を被測定物体の温度における黒体分光放射輝度
と分光放射率との積として表したｎ個の式と、分光放射
率間の関係を表すｍ個の式との計ｎ＋ｍ個の式を解くこ
とにより被測定物体温度とｎ個の分光放射率を計算する
ことを特徴とする多波長を用いた物体の温度と放射率の
同時測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2087501A JPH03287024A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 物体の温度と放射率の同時測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2087501A JPH03287024A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 物体の温度と放射率の同時測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03287024A true JPH03287024A (ja) | 1991-12-17 |
Family
ID=13916730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2087501A Pending JPH03287024A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 物体の温度と放射率の同時測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03287024A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114397326A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-04-26 | 北京星航机电装备有限公司 | 一种红外涂层的稳定性评估系统 |
-
1990
- 1990-04-03 JP JP2087501A patent/JPH03287024A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114397326A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-04-26 | 北京星航机电装备有限公司 | 一种红外涂层的稳定性评估系统 |
| CN114397326B (zh) * | 2022-01-13 | 2023-11-14 | 北京星航机电装备有限公司 | 一种红外涂层的稳定性评估系统 |
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