JPH04242129A - 赤外温度測定装置 - Google Patents
赤外温度測定装置Info
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- JPH04242129A JPH04242129A JP3014014A JP1401491A JPH04242129A JP H04242129 A JPH04242129 A JP H04242129A JP 3014014 A JP3014014 A JP 3014014A JP 1401491 A JP1401491 A JP 1401491A JP H04242129 A JPH04242129 A JP H04242129A
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- Radiation Pyrometers (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は測定対象物の表面温度を
測定する際に、その放射率に影響されることなく、正確
な温度測定を行う赤外温度測定装置に関する。
測定する際に、その放射率に影響されることなく、正確
な温度測定を行う赤外温度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、測定対象物から放射される赤外の
放射エネルギーを検知して、測定対象物の温度状態をＣ
ＲＴ上に二次元の温度画像として測定する赤外温度測定
装置、所謂、サーモグラフィ装置が多用されている。こ
のような測定にあって、測定対象物の放射率（ε）によ
り、この測定対象物からの赤外の放射エネルギーが決定
される。また、赤外温度測定装置には測定対象物からの
赤外の放射エネルギーとともに、周囲の物体等から放射
された赤外の放射エネルギーが測定対象物で反射され、
その両者が入射することになる。このため、赤外温度測
定装置では装置内の入力信号処理部の増幅度を１／εに
することにより、放射率の補正を行っている。
放射エネルギーを検知して、測定対象物の温度状態をＣ
ＲＴ上に二次元の温度画像として測定する赤外温度測定
装置、所謂、サーモグラフィ装置が多用されている。こ
のような測定にあって、測定対象物の放射率（ε）によ
り、この測定対象物からの赤外の放射エネルギーが決定
される。また、赤外温度測定装置には測定対象物からの
赤外の放射エネルギーとともに、周囲の物体等から放射
された赤外の放射エネルギーが測定対象物で反射され、
その両者が入射することになる。このため、赤外温度測
定装置では装置内の入力信号処理部の増幅度を１／εに
することにより、放射率の補正を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例のように増幅度を１／εにする放射率補正では、
測定対象物の放射率が小さい場合や、測定対象物の温度
が低く、周囲温度との差異が小さい場合に、周囲の物体
等から放射された赤外の放射エネルギーの反射が大きく
影響するため測定誤差が増大するという欠点がある。
従来例のように増幅度を１／εにする放射率補正では、
測定対象物の放射率が小さい場合や、測定対象物の温度
が低く、周囲温度との差異が小さい場合に、周囲の物体
等から放射された赤外の放射エネルギーの反射が大きく
影響するため測定誤差が増大するという欠点がある。
【０００４】本発明は上記の課題に鑑みてなされ、放射
率に影響されることなく、測定対象物の正確な温度測定
ができる優れた赤外温度測定装置を提供することを目的
とする。
率に影響されることなく、測定対象物の正確な温度測定
ができる優れた赤外温度測定装置を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、例えば、図１
乃至図４に示す赤外温度測定装置のように、測定対象物
（２０）から放射される赤外の放射エネルギーを検知し
て測定対象物（２０）の温度状態を測定するための赤外
温度測定手段（５）と、測定対象物（２０）で反射して
検出器に入射する赤外の放射エネルギーの経路の周辺環
境物体（１０）の温度を変化させるための温度可変手段
（１４、１６）とを備え、測定対象物（２０）と周辺環
境物体（１０）との温度差を形成して、測定対象物（２
０）の温度状態を測定するようにしものである。
乃至図４に示す赤外温度測定装置のように、測定対象物
（２０）から放射される赤外の放射エネルギーを検知し
て測定対象物（２０）の温度状態を測定するための赤外
温度測定手段（５）と、測定対象物（２０）で反射して
検出器に入射する赤外の放射エネルギーの経路の周辺環
境物体（１０）の温度を変化させるための温度可変手段
（１４、１６）とを備え、測定対象物（２０）と周辺環
境物体（１０）との温度差を形成して、測定対象物（２
０）の温度状態を測定するようにしものである。
【０００６】
【作用】本発明の赤外温度測定装置では、測定対象物（
２０）の温度と周囲の温度の等価な状態が形成される。 これによって、放射率に影響されることなく、測定対象
物（２０）の正確な温度測定ができるものとなる。
２０）の温度と周囲の温度の等価な状態が形成される。 これによって、放射率に影響されることなく、測定対象
物（２０）の正確な温度測定ができるものとなる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の赤外温度測定装置の一実施例
を図面を参照して詳細に説明する。図１において、５は
赤外温度測定手段としての周知のサーモグラフィ装置で
あり、このサーモグラフィ装置５は、図示しない赤外検
知部と制御部とで概略構成されている。赤外検知部には
液体窒素で冷却されるＨｇＣｄＴｅよりなる光量子型の
赤外センサーと対物レンズおよび走査機構等が設けられ
ている。また、制御部は信号処理装置および表示装置（
ＣＲＴ）等が設けられている。このように構成されるサ
ーモグラフィ装置５は赤外センサーで遠赤外域での放射
エネルギーを走査して検出し、この値を周知の２次元の
温度画像として表示装置上に表示するものである。この
サーモグラフィ装置５の測定範囲（特性）は、例えば、
検出波長帯；８〜１３μｍ、測定温度範囲；−５０〜２
０００℃、最小検知温度差；０．１度Ｃ、焦点距離；１
５ｃｍ〜∞である。
を図面を参照して詳細に説明する。図１において、５は
赤外温度測定手段としての周知のサーモグラフィ装置で
あり、このサーモグラフィ装置５は、図示しない赤外検
知部と制御部とで概略構成されている。赤外検知部には
液体窒素で冷却されるＨｇＣｄＴｅよりなる光量子型の
赤外センサーと対物レンズおよび走査機構等が設けられ
ている。また、制御部は信号処理装置および表示装置（
ＣＲＴ）等が設けられている。このように構成されるサ
ーモグラフィ装置５は赤外センサーで遠赤外域での放射
エネルギーを走査して検出し、この値を周知の２次元の
温度画像として表示装置上に表示するものである。この
サーモグラフィ装置５の測定範囲（特性）は、例えば、
検出波長帯；８〜１３μｍ、測定温度範囲；−５０〜２
０００℃、最小検知温度差；０．１度Ｃ、焦点距離；１
５ｃｍ〜∞である。
【０００８】さらに、検知部８の先に順次直径が大きく
なる形状とともに、その内部を黒、すなわち、放射率１
の黒体を形成したフード１０が設けられている。このフ
ード１０の外側にヒータ１４がスパイラル状に配設され
ている。ヒータ１４は温度制御部１６に接続されており
、この温度制御部１６でヒータ１４の発熱量の調整を行
う。この場合、温度制御部１６でヒータ１４への印加電
圧を変化させている。さらに、サーモグラフィ装置５に
対向して、表面変位部の表面温度を測定するための測定
対象物２０が配置されている。この測定対象物２０は、
例えば、ステンレス板であり、その表層部に突出物２０
ａが存在する。
なる形状とともに、その内部を黒、すなわち、放射率１
の黒体を形成したフード１０が設けられている。このフ
ード１０の外側にヒータ１４がスパイラル状に配設され
ている。ヒータ１４は温度制御部１６に接続されており
、この温度制御部１６でヒータ１４の発熱量の調整を行
う。この場合、温度制御部１６でヒータ１４への印加電
圧を変化させている。さらに、サーモグラフィ装置５に
対向して、表面変位部の表面温度を測定するための測定
対象物２０が配置されている。この測定対象物２０は、
例えば、ステンレス板であり、その表層部に突出物２０
ａが存在する。
【０００９】以下、この構成における動作について説明
する。先ず、原理的な動作等について説明する。サーモ
グラフィ装置５に入射する赤外の放射エネルギーＪＳ
は周知の下記式（１）で表される。 ＪＳ ＝σεＳ ＴＳ ４ ＋σρＳ Ｔ
ａ ４ …
（１） ＝σεＳ ＴＳ
４ ＋σ（１−εＳ ）Ｔａ ４ （キルヒホッフの法
則） ここでＴＳ ＝Ｔａ とすると、
ＪＳ ＝σεＳ ＴＳ ４ ＋σ（１−εＳ
）ＴＳ ４ ＝σＴＳ ４ …（２）
Ｔ：絶対温度、σ：ステファンボルツマン定数、ε
：放射率、 ρ：反射率、サフィックス
Ｓ：測定対象物表面 εＳ ：測定対象
物の垂直方向よりθ分傾いた方向の指向性放射率
ρＳ ：黒体周辺壁より入射し、この入射に
対応した方向に反射する指向
性反射率式（２）は測定対象物２０の温度ＴＳ が
周囲温度Ｔａ と同一である場合、反射の影響により放
射率εに無関係に赤外の放射エネルギーＪＳ がサーモ
グラフィ装置５に入射すものとなることを意味する。こ
の場合、サーモグラフィ装置５の表示部における温度画
像は均一、すなわち、温度差がなく均一的に表示される
。この裏付けとして、従来の放射率補正（１／ε）の場
合、図２に周囲温度Ｔａ を２０度Ｃとして示すように
、放射率が小さいときに反射の影響のため測定対象物２
０の温度ＴＳ が上昇しても放射温度ＴＳ ′は１対１
で追従しないで低い値を示す。また、図３に示すように
測定対象物２０の温度ＴＳ が２０度Ｃと周囲温度Ｔａ
の差（周囲温度Ｔａ −温度ＴＳ 横軸）が大き
くなる程、反射の影響により、△ＴＳ ′は増加し、周
囲温度Ｔａが２０度Ｃを境にして△ＴＳ ′はマイナス
からプラスに逆転して増加している。すなわち、周囲温
度Ｔａ ＝測定対象物２０の温度ＴＳ のとき△ＴＳ
′＝０となり上記の式（１）が裏付けられる。
する。先ず、原理的な動作等について説明する。サーモ
グラフィ装置５に入射する赤外の放射エネルギーＪＳ
は周知の下記式（１）で表される。 ＪＳ ＝σεＳ ＴＳ ４ ＋σρＳ Ｔ
ａ ４ …
（１） ＝σεＳ ＴＳ
４ ＋σ（１−εＳ ）Ｔａ ４ （キルヒホッフの法
則） ここでＴＳ ＝Ｔａ とすると、
ＪＳ ＝σεＳ ＴＳ ４ ＋σ（１−εＳ
）ＴＳ ４ ＝σＴＳ ４ …（２）
Ｔ：絶対温度、σ：ステファンボルツマン定数、ε
：放射率、 ρ：反射率、サフィックス
Ｓ：測定対象物表面 εＳ ：測定対象
物の垂直方向よりθ分傾いた方向の指向性放射率
ρＳ ：黒体周辺壁より入射し、この入射に
対応した方向に反射する指向
性反射率式（２）は測定対象物２０の温度ＴＳ が
周囲温度Ｔａ と同一である場合、反射の影響により放
射率εに無関係に赤外の放射エネルギーＪＳ がサーモ
グラフィ装置５に入射すものとなることを意味する。こ
の場合、サーモグラフィ装置５の表示部における温度画
像は均一、すなわち、温度差がなく均一的に表示される
。この裏付けとして、従来の放射率補正（１／ε）の場
合、図２に周囲温度Ｔａ を２０度Ｃとして示すように
、放射率が小さいときに反射の影響のため測定対象物２
０の温度ＴＳ が上昇しても放射温度ＴＳ ′は１対１
で追従しないで低い値を示す。また、図３に示すように
測定対象物２０の温度ＴＳ が２０度Ｃと周囲温度Ｔａ
の差（周囲温度Ｔａ −温度ＴＳ 横軸）が大き
くなる程、反射の影響により、△ＴＳ ′は増加し、周
囲温度Ｔａが２０度Ｃを境にして△ＴＳ ′はマイナス
からプラスに逆転して増加している。すなわち、周囲温
度Ｔａ ＝測定対象物２０の温度ＴＳ のとき△ＴＳ
′＝０となり上記の式（１）が裏付けられる。
【００１０】ここで、実際の測定について説明する。先
ず、測定範囲ｒの温度Ｔａ を変化させる。すなわち、
温度制御部１６でヒータ１４への印加電圧を変化させる
。 この場合の測定対象物２０の突出物２０ａの放射温度Ｔ
Ｃ′と測定対象物２０の表面の放射温度ＴＳ ′の差Δ
ＴＣ−Ｓ′をサーモグラフィ装置５で測定する。この測
定はサーモグラフィ装置５での慣用的な測定方法を利用
して行う。ここで、ヒータ１４から均一に熱放射が行わ
れ、放射率εＳ ′の突出物２０ａと放射率εＳ の測
定対象物２０が同一にサーモグラフィ装置５の表示部に
熱画像として表示された時の温度ＴＳ が測定対象物２
０の真の温度である。
ず、測定範囲ｒの温度Ｔａ を変化させる。すなわち、
温度制御部１６でヒータ１４への印加電圧を変化させる
。 この場合の測定対象物２０の突出物２０ａの放射温度Ｔ
Ｃ′と測定対象物２０の表面の放射温度ＴＳ ′の差Δ
ＴＣ−Ｓ′をサーモグラフィ装置５で測定する。この測
定はサーモグラフィ装置５での慣用的な測定方法を利用
して行う。ここで、ヒータ１４から均一に熱放射が行わ
れ、放射率εＳ ′の突出物２０ａと放射率εＳ の測
定対象物２０が同一にサーモグラフィ装置５の表示部に
熱画像として表示された時の温度ＴＳ が測定対象物２
０の真の温度である。
【００１１】なお、この実施例では測定対象物２０の温
度ＴＳ が比較的高い場合を説明したが、測定対象物２
０の温度が低い場合には測定範囲ｒの温度Ｔａ を低下
させて、測定対象物２０の温度ＴＳ の測定の追従性を
向上させる。図４は、この測定範囲ｒの温度Ｔａ を低
下させる場合の他の実施例の構成を示している。
度ＴＳ が比較的高い場合を説明したが、測定対象物２
０の温度が低い場合には測定範囲ｒの温度Ｔａ を低下
させて、測定対象物２０の温度ＴＳ の測定の追従性を
向上させる。図４は、この測定範囲ｒの温度Ｔａ を低
下させる場合の他の実施例の構成を示している。
【００１２】この他の実施例では検知部８の先のフード
１０の外側に、例えば、電子冷却素子（ペルチェ効果素
子）１５を設ける。この電子冷却素子１５は温度制御部
１７に接続されており、この温度制御部１７で電子冷却
素子１５の温度制御を行う。なお、電子冷却素子１５を
用いる代わりにパイプをスパイラル状に配設して、ここ
に冷却水を循環させても温度を低下させるようにしても
良い。また、放射率の変化がない測定対象物２０では、
その表面に一部に塗料を塗布し、あるいは傷を形成して
前記のように測定すれば良い。
１０の外側に、例えば、電子冷却素子（ペルチェ効果素
子）１５を設ける。この電子冷却素子１５は温度制御部
１７に接続されており、この温度制御部１７で電子冷却
素子１５の温度制御を行う。なお、電子冷却素子１５を
用いる代わりにパイプをスパイラル状に配設して、ここ
に冷却水を循環させても温度を低下させるようにしても
良い。また、放射率の変化がない測定対象物２０では、
その表面に一部に塗料を塗布し、あるいは傷を形成して
前記のように測定すれば良い。
【００１３】このようにして、測定対象物２０の実効放
射率を大きくせず、すなわち、測定対象物２０に直接的
に手を加えることなく、例えば、測定対象物２０に穴を
設けたり、塗料の塗布したり、あるいは温度を上げたり
しないため広範囲の材質の測定対象物２０の温度測定が
可能となる。また従来のサーモグラフィ装置５をそのま
ま利用できるため容易、且つ廉価に放射率に影響される
ことなく、測定対象物２０の正確な温度測定ができる。
射率を大きくせず、すなわち、測定対象物２０に直接的
に手を加えることなく、例えば、測定対象物２０に穴を
設けたり、塗料の塗布したり、あるいは温度を上げたり
しないため広範囲の材質の測定対象物２０の温度測定が
可能となる。また従来のサーモグラフィ装置５をそのま
ま利用できるため容易、且つ廉価に放射率に影響される
ことなく、測定対象物２０の正確な温度測定ができる。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明の赤外温度測定装置では、測定対象物の温度と周囲の
温度の等価な状態が形成される。これによって、放射率
に影響されることなく、正確な温度測定ができるという
効果を有する。
明の赤外温度測定装置では、測定対象物の温度と周囲の
温度の等価な状態が形成される。これによって、放射率
に影響されることなく、正確な温度測定ができるという
効果を有する。
【図１】本発明の赤外温度測定装置の実施例が適用され
る測定装置の構成を示すブロック図である。
る測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例の動作説明に供され、測定対象物の温度
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図３】実施例の動作説明に供され、測定対象物の温度
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図４】他の実施例を示す構成図である。
５ サーモグラフィ装置
８ 検知部
１０ フード
１４ ヒータ
１６ 温度制御部
２０ 測定対象物
２０ａ 突出物
Claims (1)
- 【請求項１】 測定対象物から放射される赤外の放射
エネルギーを検知して測定対象物の温度状態を測定する
ための赤外温度測定手段と、上記測定対象物から反射し
検知器に入射する赤外の放射エネルギーの経路の周辺環
境物体の温度を変化させるための温度可変手段とを備え
、上記測定対象物と周辺環境物体との温度差を形成して
、上記測定対象物の温度状態を測定するようにしたこと
を特徴とする赤外温度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3014014A JPH04242129A (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | 赤外温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3014014A JPH04242129A (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | 赤外温度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04242129A true JPH04242129A (ja) | 1992-08-28 |
Family
ID=11849343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3014014A Pending JPH04242129A (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | 赤外温度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04242129A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0985924A1 (en) * | 1998-08-21 | 2000-03-15 | TRW Inc. | Method and apparatus for inspection of a substrate by use of a ring illuminator |
| JP2012512412A (ja) * | 2008-12-16 | 2012-05-31 | サバンジ・ウニヴェルシテシ | ３次元スキャナ |
| WO2012081512A1 (ja) * | 2010-12-13 | 2012-06-21 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 表面温度の測定方法及び測定システム |
| JP2012127678A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 表面温度の測定方法及び測定システム |
| JP2017075894A (ja) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼板の温度測定方法及び温度測定装置並びに鋼板の製造方法 |
| CN107677375A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-02-09 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种红外辐射测量系统定标装置及定标方法 |
-
1991
- 1991-01-11 JP JP3014014A patent/JPH04242129A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0985924A1 (en) * | 1998-08-21 | 2000-03-15 | TRW Inc. | Method and apparatus for inspection of a substrate by use of a ring illuminator |
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| US20130294480A1 (en) * | 2010-12-13 | 2013-11-07 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Method and system of measuring surface temperature |
| US9689746B2 (en) | 2010-12-13 | 2017-06-27 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Method and system of measuring surface temperature |
| JP2017075894A (ja) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼板の温度測定方法及び温度測定装置並びに鋼板の製造方法 |
| CN107677375A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-02-09 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种红外辐射测量系统定标装置及定标方法 |
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