JPH034855B2 - - Google Patents
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- JPH034855B2 JPH034855B2 JP5138782A JP5138782A JPH034855B2 JP H034855 B2 JPH034855 B2 JP H034855B2 JP 5138782 A JP5138782 A JP 5138782A JP 5138782 A JP5138782 A JP 5138782A JP H034855 B2 JPH034855 B2 JP H034855B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/60—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は測定精度の高い二色形放射温度計に関
するものである。
するものである。
被測温体の疵を付けず温度測定のできること、
連続して温度測定の可能なことから、二色形放射
温度計による温度測定は種々の分野において応用
されている。この二色形放射温度計は、被測温体
から放射される熱放射エネルギーのうち、互に異
なる二つの波長帯における熱放射エネルギーの比
をとることを特徴とした温度計で、十分近接した
二つの波長帯を選択すれば、両波長帯の分光放射
率はほぼ等しく、両者の比をとることにより、両
波長帯の分光放射率の違いによる誤差を小さくで
きるものである。
連続して温度測定の可能なことから、二色形放射
温度計による温度測定は種々の分野において応用
されている。この二色形放射温度計は、被測温体
から放射される熱放射エネルギーのうち、互に異
なる二つの波長帯における熱放射エネルギーの比
をとることを特徴とした温度計で、十分近接した
二つの波長帯を選択すれば、両波長帯の分光放射
率はほぼ等しく、両者の比をとることにより、両
波長帯の分光放射率の違いによる誤差を小さくで
きるものである。
即ち、互に異なる二つの波長帯をλ1，λ2、温度
をＴ（0K），（T0K）における黒体の熱放射エネル
ギーを夫々L1（λ1T），L2（λ2T）で表わすと、真
温度Ｒ（Ｔ）は次式で表わされる。
をＴ（0K），（T0K）における黒体の熱放射エネル
ギーを夫々L1（λ1T），L2（λ2T）で表わすと、真
温度Ｒ（Ｔ）は次式で表わされる。
Ｒ（Ｔ）＝L1（λ1T）／L2（λ2T） ……(1)
しかしながら、実際の被測温体の分光放射率は
波長と温度に依存するため、波長λ1，λ2、温度Ｔ
（0K）における分光放射率を夫々ε1（λ1T），ε
（λ2T）で表わすと、このときの見かけの温度Ｒ
（Ｓ）は次式で表わされる。
波長と温度に依存するため、波長λ1，λ2、温度Ｔ
（0K）における分光放射率を夫々ε1（λ1T），ε
（λ2T）で表わすと、このときの見かけの温度Ｒ
（Ｓ）は次式で表わされる。
Ｒ（Ｓ）＝ε1（λ1T）・L1（λ1T）／ε2（λ2T）・
L2（λ2T）……(2) 即ち、見かけの温度Ｒ（Ｓ）が真温度に一致する
ためには、ε1（λ1T）とε（λ2T）とが等しい必要
がある。そこで十分接近した二つの波長帯λ1，λ2
を選択して、近似的にε1（λ1T）／ε2（λ2T）を１
として測温しているが、アルミニウム，ステンレ
ススチールの様な分光放射率の小さな物体におい
ては、このように近接した二波長帯においても、
ε1（λ1T），ε2（λ2T）は等しくならず、ことに上述
の物体においては第１図に示す波長と分光放射率
の相関図より判るように、ε1（λ1T）＞ε2（λ2T）と
なることが認められる。従つて、見かけの温度Ｒ
（Ｓ）はある程度の誤差をまぬがれない。そこで
上述のように互に異なる二波長帯における分光放
射率の一致しない物質を二色形放射温度計で測温
する場合に真温度を得るためには、前もつて測定
しておいた分光放射率の比ε1／ε2を温度計に入力
しなくてはならず、そのために外部より入力調整
できる手段（例えばダイアル）で測温毎に設定す
る如き操作を行つている。
L2（λ2T）……(2) 即ち、見かけの温度Ｒ（Ｓ）が真温度に一致する
ためには、ε1（λ1T）とε（λ2T）とが等しい必要
がある。そこで十分接近した二つの波長帯λ1，λ2
を選択して、近似的にε1（λ1T）／ε2（λ2T）を１
として測温しているが、アルミニウム，ステンレ
ススチールの様な分光放射率の小さな物体におい
ては、このように近接した二波長帯においても、
ε1（λ1T），ε2（λ2T）は等しくならず、ことに上述
の物体においては第１図に示す波長と分光放射率
の相関図より判るように、ε1（λ1T）＞ε2（λ2T）と
なることが認められる。従つて、見かけの温度Ｒ
（Ｓ）はある程度の誤差をまぬがれない。そこで
上述のように互に異なる二波長帯における分光放
射率の一致しない物質を二色形放射温度計で測温
する場合に真温度を得るためには、前もつて測定
しておいた分光放射率の比ε1／ε2を温度計に入力
しなくてはならず、そのために外部より入力調整
できる手段（例えばダイアル）で測温毎に設定す
る如き操作を行つている。
しかしながら、被測温体の表面状態は加工中の
操作条件によつて酸化あるいは表面粗さ等の変化
の生ずるのが一般的であつて、そのために分光放
射率が変化し、その結果測定中に互に異なる二波
長帯の分光放射率の比ε1／ε2の値が定まらず、加
工の中間段階で適当なε1／ε2の値を入力しなおす
必要が生じ、この作業は二色形放射温度計による
連続測定の利点を著しく阻害するものであつた。
第２図はこのことを示す図であつて、主としてマ
グネシウムを約２重量％含有するアルミニウム−
マグネシウム合金板について、熱間および冷間圧
延工程におけるロールパス毎の波長帯2.15μｍお
よび2.40μｍにおける分光放射率の比ε1／ε2の値
を非連続的に接触式温度計（アルメル−クロメル
表面温度計）で実測し、同時に二色形放射温度計
で測定し、温度が一致するようにダイアルを調整
してε1／ε2の値を逆測定したものである。第２図
の縦軸は各ロールパス時の上記の二波長帯におけ
る分光放射率の比ε1／ε2の値および板温度を示
し、横軸は関ロールパス時の板厚さを示すもので
ある。この結果から、ロールパス毎の互に異なる
二波長帯の分光放射率の比ε1／ε2の値は著しく変
化し、そのために上述したように被測温体の真温
度を得るためには、ロールパス毎に適当な分光放
射率の比ε1／ε2の値を入力しなおす必要のあるこ
とが判る。ちなみに分光放射率の比ε1／ε2の値が
0.01変化すると温度計の指示値が約６℃変化する
ため、入力する分光放射率の比ε1／ε2の値によつ
て10〜100℃も変化することとなつて実用的でな
いことが判る。
操作条件によつて酸化あるいは表面粗さ等の変化
の生ずるのが一般的であつて、そのために分光放
射率が変化し、その結果測定中に互に異なる二波
長帯の分光放射率の比ε1／ε2の値が定まらず、加
工の中間段階で適当なε1／ε2の値を入力しなおす
必要が生じ、この作業は二色形放射温度計による
連続測定の利点を著しく阻害するものであつた。
第２図はこのことを示す図であつて、主としてマ
グネシウムを約２重量％含有するアルミニウム−
マグネシウム合金板について、熱間および冷間圧
延工程におけるロールパス毎の波長帯2.15μｍお
よび2.40μｍにおける分光放射率の比ε1／ε2の値
を非連続的に接触式温度計（アルメル−クロメル
表面温度計）で実測し、同時に二色形放射温度計
で測定し、温度が一致するようにダイアルを調整
してε1／ε2の値を逆測定したものである。第２図
の縦軸は各ロールパス時の上記の二波長帯におけ
る分光放射率の比ε1／ε2の値および板温度を示
し、横軸は関ロールパス時の板厚さを示すもので
ある。この結果から、ロールパス毎の互に異なる
二波長帯の分光放射率の比ε1／ε2の値は著しく変
化し、そのために上述したように被測温体の真温
度を得るためには、ロールパス毎に適当な分光放
射率の比ε1／ε2の値を入力しなおす必要のあるこ
とが判る。ちなみに分光放射率の比ε1／ε2の値が
0.01変化すると温度計の指示値が約６℃変化する
ため、入力する分光放射率の比ε1／ε2の値によつ
て10〜100℃も変化することとなつて実用的でな
いことが判る。
本発明はこのような互に異なる二波長帯におけ
る分光放射率の比の変化によつて生ずる二色形放
射温度計の測定誤差を実用上無視できるほど小さ
く、かつ連続測定の可能な温度計を提供するもの
である。
る分光放射率の比の変化によつて生ずる二色形放
射温度計の測定誤差を実用上無視できるほど小さ
く、かつ連続測定の可能な温度計を提供するもの
である。
発明者は各種材料について分光放射率に影響す
ると思われる熱処理温度，潤滑油、ロールパス回
数等を変えて互に異なる二波長帯λ1，λ2における
分光放射率ε1，ε2を求めたところ λ1 ε1 / λ2 ε2とε1／ε2の値の間に 相関のあることを見出した。発明者はこの知見を
もとに本発明を完成したもので、本発明は互いに
異なる二つの波長帯λ1，λ2における夫々の熱放射
エネルギーの比と、夫々の分光放射率ε1，ε2の比
ε1／ε2から被測温体の温度計測を行う二色形放射
温度計において、前記の二波長帯λ1，λ2における
各々の熱放射エネルギーから演算される黒体とし
ての温度から 夫々の分光放射率ε1，ε2の指数比 λ1 ε1 / λ2 ε2 を演算する演算回路と、該演算回路で演算された
指 数比 λ1 ε1 / λ2 ε2の値を送信し予め測定した記憶させ た指数比 λ1 ε1 / λ2 ε2と比ε1／ε2との相関曲 線から比ε1／ε2を変換させる変換器と、前記の二
波長帯λ1，λ2における熱放射エネルギーを温度出
力に演算する演算回路と、該演算回路で演算され
た温度出力を前記変換器で変換された比ε1／ε2の
値を用いて補正する出力補正器と、該出力補正器
の補正出力を被測温体の温度として指示する温度
指示計とを備えた二色形放射温度計である。
ると思われる熱処理温度，潤滑油、ロールパス回
数等を変えて互に異なる二波長帯λ1，λ2における
分光放射率ε1，ε2を求めたところ λ1 ε1 / λ2 ε2とε1／ε2の値の間に 相関のあることを見出した。発明者はこの知見を
もとに本発明を完成したもので、本発明は互いに
異なる二つの波長帯λ1，λ2における夫々の熱放射
エネルギーの比と、夫々の分光放射率ε1，ε2の比
ε1／ε2から被測温体の温度計測を行う二色形放射
温度計において、前記の二波長帯λ1，λ2における
各々の熱放射エネルギーから演算される黒体とし
ての温度から 夫々の分光放射率ε1，ε2の指数比 λ1 ε1 / λ2 ε2 を演算する演算回路と、該演算回路で演算された
指 数比 λ1 ε1 / λ2 ε2の値を送信し予め測定した記憶させ た指数比 λ1 ε1 / λ2 ε2と比ε1／ε2との相関曲 線から比ε1／ε2を変換させる変換器と、前記の二
波長帯λ1，λ2における熱放射エネルギーを温度出
力に演算する演算回路と、該演算回路で演算され
た温度出力を前記変換器で変換された比ε1／ε2の
値を用いて補正する出力補正器と、該出力補正器
の補正出力を被測温体の温度として指示する温度
指示計とを備えた二色形放射温度計である。
λ1
ε1
/
λ2
ε2の値は計測器出力
から次のようにして求めることができる。
互に異なる二波長帯λ1，λ2、温度Ｔ（0K）にお
ける分光放射率を夫々ε1，ε2、この時における
各々の熱放射エネルギーより演算される黒体とし
ての温度を夫々TE1（0K），TE2（0K）とすると、
これらが互に下記二式 １／Ｔ−１／TE1＝λ1／C2lnε1 ……(3) １／Ｔ−１／TE2＝λ1／C2lnε2 ……(4) （ただし、C2はPlankの第２定数で1.4388cm0K
である。） (3)，(4)を満足していることから、該二式(3)，(4)
より真温度Ｔ（0K）を消去して (3)−(4) １／TE2−１／TE1＝λ1／C2lnε1−λ2／C2lnε2……
(5) とし、さらに変形して、 C2（１／TE2−１／TE1）＝λ1lnε1−λ2lnε2 ＝lnε1〓1／ε2〓2 ……(6) ∴ε1〓1／ε2〓2＝ｅ×ｐ｛C2（１／TE2−１／TE1）
｝……(7) 即ち、ウイーンの式より互に異なる二波長帯
λ1，λ2における各々の熱放射エネルギーより黒体
としての温度TE1（0K），TE2（0K）は求め得るの
で、 上記の式(7)より λ1 ε1 / λ2 ε2の値を正確に求めること ができる。
ける分光放射率を夫々ε1，ε2、この時における
各々の熱放射エネルギーより演算される黒体とし
ての温度を夫々TE1（0K），TE2（0K）とすると、
これらが互に下記二式 １／Ｔ−１／TE1＝λ1／C2lnε1 ……(3) １／Ｔ−１／TE2＝λ1／C2lnε2 ……(4) （ただし、C2はPlankの第２定数で1.4388cm0K
である。） (3)，(4)を満足していることから、該二式(3)，(4)
より真温度Ｔ（0K）を消去して (3)−(4) １／TE2−１／TE1＝λ1／C2lnε1−λ2／C2lnε2……
(5) とし、さらに変形して、 C2（１／TE2−１／TE1）＝λ1lnε1−λ2lnε2 ＝lnε1〓1／ε2〓2 ……(6) ∴ε1〓1／ε2〓2＝ｅ×ｐ｛C2（１／TE2−１／TE1）
｝……(7) 即ち、ウイーンの式より互に異なる二波長帯
λ1，λ2における各々の熱放射エネルギーより黒体
としての温度TE1（0K），TE2（0K）は求め得るの
で、 上記の式(7)より λ1 ε1 / λ2 ε2の値を正確に求めること ができる。
被測温体の
λ1
ε1
/
λ2
ε2とε1／ε2の相関は被測温体
の温度をたとえば単色温度計および接触式温度計
を用いて同時に測定することによつて求めること
ができる。
を用いて同時に測定することによつて求めること
ができる。
即ち、接触式温度計に指示される被測温体の温
度に各々の単色計の異なる二波長帯λ1，λ2におけ
る温度指示値が整合するように各々の単色計の分
光放射率ε1およびε2を調整し、このときのλ1，λ2
およびε1，ε2の値より λ1 ε1 / λ2 ε2とε1／ε2の相関を求めることができる。
度に各々の単色計の異なる二波長帯λ1，λ2におけ
る温度指示値が整合するように各々の単色計の分
光放射率ε1およびε2を調整し、このときのλ1，λ2
およびε1，ε2の値より λ1 ε1 / λ2 ε2とε1／ε2の相関を求めることができる。
以上述べたように本発明の二色形放射温度計
は、被測温体の温度や表面状態が加工中に変化す
る結果、分光放射率の比が定まらなくとも、 λ1 ε1 / λ2 ε2とε1／ε2の相関関係を各材質について求 めておけば、上記の式(7)の右式に黒体としての温
度を代入して演算される λ1 ε1 / λ2 ε2の値より、あ らかじめ測定しておいた λ1 ε1 / λ2 ε2とε1／ε2の相関 からε1／ε2の値を求めることができることを示す
ものであり、このようにして求めたε1／ε2の値
で、熱放射エネルギーの比を補正すれば精度の高
い温度測定が可能となる。
は、被測温体の温度や表面状態が加工中に変化す
る結果、分光放射率の比が定まらなくとも、 λ1 ε1 / λ2 ε2とε1／ε2の相関関係を各材質について求 めておけば、上記の式(7)の右式に黒体としての温
度を代入して演算される λ1 ε1 / λ2 ε2の値より、あ らかじめ測定しておいた λ1 ε1 / λ2 ε2とε1／ε2の相関 からε1／ε2の値を求めることができることを示す
ものであり、このようにして求めたε1／ε2の値
で、熱放射エネルギーの比を補正すれば精度の高
い温度測定が可能となる。
本発明の二色形放射温度計を用いて温度測定す
ると、ある温度における互に異なる二波長帯λ1，
λ2の夫々の分光放射率ε1，ε2の比ε1／ε2の値の変
動が実用上ほとんど無視できる程度なので、たと
えば、従来の方法では100〜650℃の範囲の温度測
定で30〜100℃もの測定温度差が生じていたが、
従来と同様の測定範囲で２〜15℃程度まで向上さ
せることができた。
ると、ある温度における互に異なる二波長帯λ1，
λ2の夫々の分光放射率ε1，ε2の比ε1／ε2の値の変
動が実用上ほとんど無視できる程度なので、たと
えば、従来の方法では100〜650℃の範囲の温度測
定で30〜100℃もの測定温度差が生じていたが、
従来と同様の測定範囲で２〜15℃程度まで向上さ
せることができた。
第３図および第４図に一実施例としてアルミニ
ウム−マグネシウム合金板およびアルミニウ ム−マンガン合金板の λ1 ε1 / λ2 ε2とε1／ε2の相関グラ フを示す。
ウム−マグネシウム合金板およびアルミニウ ム−マンガン合金板の λ1 ε1 / λ2 ε2とε1／ε2の相関グラ フを示す。
λ1
ε1
/
λ2
ε2とε1／ε2の間にはつきりとし
た正の相関のあることが判る。
本発明の二色形放射温度計の一実施例を第５図
にもとづいて説明する。
にもとづいて説明する。
先ず第５図において、出力検出器２で被測温体
１からの互に異なる二波長帯λ1，λ2における熱放
射エネルギーを検知する。この熱放射エネルギー
の値は演算回路３に送信され、この演算回路３で
該熱放射エネルギーから演算される黒体として温
度からλ1，λ2における夫々の分光 放射率ε1，ε2の指数比 λ1 ε1 / λ2 ε2の値を演算する。
１からの互に異なる二波長帯λ1，λ2における熱放
射エネルギーを検知する。この熱放射エネルギー
の値は演算回路３に送信され、この演算回路３で
該熱放射エネルギーから演算される黒体として温
度からλ1，λ2における夫々の分光 放射率ε1，ε2の指数比 λ1 ε1 / λ2 ε2の値を演算する。
一方、指数比
λ1
ε1
/
λ2
ε2と比ε1／ε2との相関曲線
を記憶させた変換器４に演算回路３で演算され
た
λ1
ε1
/
λ2
ε2の値を送信し、ここで
λ1
ε1
/
λ2
ε2
の値はε1／ε2の値に変換される。
次に検出器２で検知した上記のλ1，λ2における
熱放射エネルギーは演算回路５で温度出力として
演算される。この出力は出力補正器６で変換器４
で変換されたε1／ε2の値を用いて補正され、被測
温体の温度として温度指示計７に指示される。
熱放射エネルギーは演算回路５で温度出力として
演算される。この出力は出力補正器６で変換器４
で変換されたε1／ε2の値を用いて補正され、被測
温体の温度として温度指示計７に指示される。
第１図は波長と分光放射率との関係を示すグラ
フ。第２図は加工段階にある被測温体の分光放射
率の比のバラツキを示すグラフ。 第３図，第４図は λ1 ε1 / λ2 ε2と ε1／ε2との相関曲線。第５図は本発明の二色形放
射温度計の回路図の一実施例である。 １……被測温体、２……出力検出器、３……演
算回路、４……変換器、５……演算回路、６……
出力補正器、７……温度指示計。
フ。第２図は加工段階にある被測温体の分光放射
率の比のバラツキを示すグラフ。 第３図，第４図は λ1 ε1 / λ2 ε2と ε1／ε2との相関曲線。第５図は本発明の二色形放
射温度計の回路図の一実施例である。 １……被測温体、２……出力検出器、３……演
算回路、４……変換器、５……演算回路、６……
出力補正器、７……温度指示計。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 互いに異なる二つの波長帯λ1，λ2における
夫々の熱放射エネルギーの比と、夫々の分光放射
率ε1，ε2の比ε1／ε2から被測温体の温度計測を行
う二色形放射温度計において、前記の二波長帯
λ1，λ2における各々の熱放射エネルギーから演算
される黒体としての温度から 夫々の分光放射率ε1，ε2の指数比 λ1 ε1 / λ2 ε2 を演算する演算回路３と、該演算回路３で演算さ
れた指 数比 λ1 ε1 / λ2 ε2 の値を送信し予め測定し記憶させ た指数比 λ1 ε1 / λ2 ε2 と比ε1／ε2との相関曲線から比ε1／ε2を変換させ
る変換器４と、前記の二波長帯λ1，λ2における熱
放射エネルギーを温度出力に演算する演算回路５
と、該演算回路５で演算された温度出力を変換器
４で変換された比ε1／ε2の値を用いて補正する出
力補正器６と、該出力補正器６の補正出力を被側
温体の温度として指示する温度指示計７とを備え
た二色形放射温度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5138782A JPS58169038A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 二色形放射温度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5138782A JPS58169038A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 二色形放射温度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58169038A JPS58169038A (ja) | 1983-10-05 |
| JPH034855B2 true JPH034855B2 (ja) | 1991-01-24 |
Family
ID=12885529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5138782A Granted JPS58169038A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 二色形放射温度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58169038A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1982
- 1982-03-31 JP JP5138782A patent/JPS58169038A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58169038A (ja) | 1983-10-05 |
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