JPH0450734A - 温度測定を伴う物体表面の非接触加熱装置 - Google Patents
温度測定を伴う物体表面の非接触加熱装置Info
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- JPH0450734A JPH0450734A JP16063590A JP16063590A JPH0450734A JP H0450734 A JPH0450734 A JP H0450734A JP 16063590 A JP16063590 A JP 16063590A JP 16063590 A JP16063590 A JP 16063590A JP H0450734 A JPH0450734 A JP H0450734A
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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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は温度測定を伴う物体表面の非接触加熱装置に係
り、特に、物体表面を外部から加熱しながら、同時にそ
の加熱表面温度の測定を非破壊、非接触にて、高い測定
精度で行なうことができる、温度測定を伴う物体表面の
非接触加熱装置に関する。
り、特に、物体表面を外部から加熱しながら、同時にそ
の加熱表面温度の測定を非破壊、非接触にて、高い測定
精度で行なうことができる、温度測定を伴う物体表面の
非接触加熱装置に関する。
［従来の技術］
金属、合金、セラミック、有機材料等の素材、或いは、
これらの素材の表面皮膜等の熱物性研究における精密な
計測において、また、金属材料の機械的性質の改善や半
導体ウェハーのアニーリングのための熱処理をはじめ、
各産業分野で広く一般に行なわれている乾燥、加熱、焼
付は等の工程においては、被処理対象物体の温度場を乱
すことなく、かつ、被処理対象物体に不純物を付着させ
たり、混入させたりすることなく、該物体表面の温度を
正確に測定、監視、制御しながら加熱できる方法が望ま
れている。
これらの素材の表面皮膜等の熱物性研究における精密な
計測において、また、金属材料の機械的性質の改善や半
導体ウェハーのアニーリングのための熱処理をはじめ、
各産業分野で広く一般に行なわれている乾燥、加熱、焼
付は等の工程においては、被処理対象物体の温度場を乱
すことなく、かつ、被処理対象物体に不純物を付着させ
たり、混入させたりすることなく、該物体表面の温度を
正確に測定、監視、制御しながら加熱できる方法が望ま
れている。
このようなニーズに対する装置としては、被処理対象物
体表面を非接触で加熱しながら、その表面温度を非破壊
、非接触で、精度良く測定できる装置が必要となる。
体表面を非接触で加熱しながら、その表面温度を非破壊
、非接触で、精度良く測定できる装置が必要となる。
従来、このような装置としては、加熱光源としてＣＯ２
レーザーやＹＡＧレーザーとそのレーザー発振波長を含
まない波長領域を測定波長とする放射温度計を用いたも
のが提供されており、比較的小さな面積に対して、大き
なエネルギー密度で加熱することが要求される熱物性研
究用又はレーザー切断、レーザー溶接用として特殊な用
途で使用されている。
レーザーやＹＡＧレーザーとそのレーザー発振波長を含
まない波長領域を測定波長とする放射温度計を用いたも
のが提供されており、比較的小さな面積に対して、大き
なエネルギー密度で加熱することが要求される熱物性研
究用又はレーザー切断、レーザー溶接用として特殊な用
途で使用されている。
［発明が解決しようとする課題］
上記従来の装置では、広い面積に対する加熱が必要な場
合には、そのレーザー発振装置が非常に高価で大がかり
な装置となり、経済性、実用性に欠けるものとなること
から、一般には普及゛していない。
合には、そのレーザー発振装置が非常に高価で大がかり
な装置となり、経済性、実用性に欠けるものとなること
から、一般には普及゛していない。
本発明は上記従来の実情に鑑み、物体表面を非接触で加
熱しながら、その表面温度を非破壊、非接触で精度良く
測定することができる装置であフて、小型で簡易な構成
で、安価に提供される温度測定を伴う物体表面の非接触
加熱装置を提供することを目的とする。
熱しながら、その表面温度を非破壊、非接触で精度良く
測定することができる装置であフて、小型で簡易な構成
で、安価に提供される温度測定を伴う物体表面の非接触
加熱装置を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明の温度測定を伴う物体表面の非接触加熱装置は、
加熱光源と、該光源から発する光のうち赤外域の光の一
部を吸収する赤外線フィルターと、該赤外線フィルター
を通過した光で加熱された物体の表面温度を測定する放
射温度計とを備え、物体を非接触で加熱しながら、その
表面温度を非破壊、非接触で測定することを特徴とする
。
加熱光源と、該光源から発する光のうち赤外域の光の一
部を吸収する赤外線フィルターと、該赤外線フィルター
を通過した光で加熱された物体の表面温度を測定する放
射温度計とを備え、物体を非接触で加熱しながら、その
表面温度を非破壊、非接触で測定することを特徴とする
。
［作用］
本発明の温度測定を伴う物体表面の非接触加熱装置にあ
っては、加熱光源により物体を非接触にて効率的に加熱
することができる。
っては、加熱光源により物体を非接触にて効率的に加熱
することができる。
そして、加熱された物体の表面温度は放射温度計により
、非破壊、非接触にて測定することができる。
、非破壊、非接触にて測定することができる。
ところで、物体に照射された加熱光源の光は、全てが物
体表面で吸収されるわけではなく、対象物体の反射率に
応じて、一部は反射されて、放射温度計受光部に入射す
ることは避けられない。
体表面で吸収されるわけではなく、対象物体の反射率に
応じて、一部は反射されて、放射温度計受光部に入射す
ることは避けられない。
そのため、上記の反射光に、波長が放射温度計の検出波
長域にある赤外線が含まれていると、温度測定値に正の
誤差を与えることになる。
長域にある赤外線が含まれていると、温度測定値に正の
誤差を与えることになる。
そこで、本発明では赤外線フィルターにより、加熱のた
めに有効な可視及び赤外線の大部分を失うことなく、放
射温度計に対して妨害となる波長域の赤外線を除去する
。例えば、加熱光源としてハロゲンランプを用いた場合
、その分光分布は第２図の実線に示す通りである。そし
て、この光を石英フィルターに透過させた場合には、破
線に示す如く、波長５μｍ以上の光が吸収され、物体に
照射される光は、放射温度計の検出波長域（市販品の一
例を示すと０〜５００℃の測温範囲で６〜１２μｍ程度
）以外の光となるため、放射温度計では誤差を生じるこ
となく、正確な測定を行なうことが可能とされる。
めに有効な可視及び赤外線の大部分を失うことなく、放
射温度計に対して妨害となる波長域の赤外線を除去する
。例えば、加熱光源としてハロゲンランプを用いた場合
、その分光分布は第２図の実線に示す通りである。そし
て、この光を石英フィルターに透過させた場合には、破
線に示す如く、波長５μｍ以上の光が吸収され、物体に
照射される光は、放射温度計の検出波長域（市販品の一
例を示すと０〜５００℃の測温範囲で６〜１２μｍ程度
）以外の光となるため、放射温度計では誤差を生じるこ
となく、正確な測定を行なうことが可能とされる。
［実施例］
以下に図面を参照して本発明の実施例について詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明の温度測定を伴う物体表面の非接触加熱
装置の一実施例を示す基本構成図である。
装置の一実施例を示す基本構成図である。
図示の如く、本発明の温度測定を伴う物体表面の非接触
加熱装置は、加熱光源１と、該加熱光源１から発する光
のうち赤外域の光の一部を吸収する赤外線フィルター２
と、該赤外線フィルター２を通過した光で加熱された物
体１０の表面温度を測定する放射温度計３とを備える。
加熱装置は、加熱光源１と、該加熱光源１から発する光
のうち赤外域の光の一部を吸収する赤外線フィルター２
と、該赤外線フィルター２を通過した光で加熱された物
体１０の表面温度を測定する放射温度計３とを備える。
加熱光源１は物体１０に対して光を照射できるような適
当な位置に、また、赤外線フィルター２はこの加熱光源
１から発する光の光路上、即ち、加熱光源１と物体１０
との間の適当な位置に設けられている。放射温度計３は
、物体１０の照射域からの放射光（輻射光）を受光する
ように設けられる。
当な位置に、また、赤外線フィルター２はこの加熱光源
１から発する光の光路上、即ち、加熱光源１と物体１０
との間の適当な位置に設けられている。放射温度計３は
、物体１０の照射域からの放射光（輻射光）を受光する
ように設けられる。
加熱光源１としては、例えばハロゲンランプ、キセノン
ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等種々
の物が使用可能であるが、これらのうち、ハロゲンラン
プは他の光源と比較して小型で安価な上、専用の特別な
点灯用電源装置が不要で、かつ高いエネルギー効率で赤
外線を得ることができる上に、その発光強度のコントロ
ールも容易であることから、本発明の加熱光源として最
適である。
ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等種々
の物が使用可能であるが、これらのうち、ハロゲンラン
プは他の光源と比較して小型で安価な上、専用の特別な
点灯用電源装置が不要で、かつ高いエネルギー効率で赤
外線を得ることができる上に、その発光強度のコントロ
ールも容易であることから、本発明の加熱光源として最
適である。
赤外線フィルター２は、ハロゲンランプ等の加熱光源１
から発する、可視から遠赤外にわたる広い波長範囲の光
のうち、赤外域にある、放射温度計の検出波長を含む波
長域をほぼ完全に吸収除去する機能を有するものである
。
から発する、可視から遠赤外にわたる広い波長範囲の光
のうち、赤外域にある、放射温度計の検出波長を含む波
長域をほぼ完全に吸収除去する機能を有するものである
。
赤外線フィルター２の材質としては、その作用原理から
、使用する放射温度計３の検出波長域の光に対してのみ
１００％の吸収率を示し、それ以外の波長域の光に対し
ては、１００％透過する分光特性を有するものが理想的
であるが、実際には、赤外線検出素子としてサーモバイ
ル、焦電素子、！ｎＳｂ素子、ＨｇＣｄＴｅ素子等を使
用した、−船釣な市販の放射温度計の測定波長は概ね６
〜１２μｍ程度であることから、このような測定波長に
対して、はぼ１００％の吸収率を有する石英ガラス、硬
質ガラス等が有効である。
、使用する放射温度計３の検出波長域の光に対してのみ
１００％の吸収率を示し、それ以外の波長域の光に対し
ては、１００％透過する分光特性を有するものが理想的
であるが、実際には、赤外線検出素子としてサーモバイ
ル、焦電素子、！ｎＳｂ素子、ＨｇＣｄＴｅ素子等を使
用した、−船釣な市販の放射温度計の測定波長は概ね６
〜１２μｍ程度であることから、このような測定波長に
対して、はぼ１００％の吸収率を有する石英ガラス、硬
質ガラス等が有効である。
放射温度計３は、測定波長が約５μｍ以上のものであれ
ば良く、それ以外の仕様、例えば、測定温度範囲、測定
精度、応答速度、測定距離、測定スポット径等のその他
の仕様については、個々の測定状況に適したものを用い
ることができる。
ば良く、それ以外の仕様、例えば、測定温度範囲、測定
精度、応答速度、測定距離、測定スポット径等のその他
の仕様については、個々の測定状況に適したものを用い
ることができる。
以下に実験例を挙げて、本発明をより具体的に説明する
。
。
実験例１
第１図に示す基本構成の温度測定を伴う物体表面の非接
触加熱装置を用いて、温度測定実験を行なった。装置の
各構成仕様は次の通りである。
触加熱装置を用いて、温度測定実験を行なった。装置の
各構成仕様は次の通りである。
加熱光源＋ ５００ｗハロゲンランプ
（反射鏡付き）
赤外線フィルター：厚さ３ｍｍの石英ガラス板放射温度
計；検出波長域＝５〜６μｍ 測定温度範囲＝６０〜２００℃ 測定対象物体とじては、内径１８ｍｍ、肉厚７ｍｍ、長
さ１ｍの鉄製配管を用いた。この配管にはハロゲンラン
プで照射加熱する部位の配管表面近傍に、表面の真温度
を測定するための熱電対が埋め込んであり、それによる
測定値と放射温度計による測定値を対比した。また、加
熱効率を高めるために、該配管のランプ光照射部位に放
射率の高い（ε＝０．９４）黒色つや消し塗料を薄く塗
布してランプ光の吸収を良くした。なお、ここで黒色つ
や消し塗料を対象配管に塗布しているのは、実験装置上
の制約から加熱光源に大きな出力のものを使用できなか
ったためであり、本発明においては、必ずしもこのよう
な処理を必要としない。
計；検出波長域＝５〜６μｍ 測定温度範囲＝６０〜２００℃ 測定対象物体とじては、内径１８ｍｍ、肉厚７ｍｍ、長
さ１ｍの鉄製配管を用いた。この配管にはハロゲンラン
プで照射加熱する部位の配管表面近傍に、表面の真温度
を測定するための熱電対が埋め込んであり、それによる
測定値と放射温度計による測定値を対比した。また、加
熱効率を高めるために、該配管のランプ光照射部位に放
射率の高い（ε＝０．９４）黒色つや消し塗料を薄く塗
布してランプ光の吸収を良くした。なお、ここで黒色つ
や消し塗料を対象配管に塗布しているのは、実験装置上
の制約から加熱光源に大きな出力のものを使用できなか
ったためであり、本発明においては、必ずしもこのよう
な処理を必要としない。
測定実験は、上記鉄製配管を垂直に固定し、配管内部に
一定温度の水（約ｓ ｏｔ）を循環し、本装置により熱
電対が埋め込まれた部位を加熱しながらその表面温度を
熱電対と放射温度計との双方により連続的に測定した。
一定温度の水（約ｓ ｏｔ）を循環し、本装置により熱
電対が埋め込まれた部位を加熱しながらその表面温度を
熱電対と放射温度計との双方により連続的に測定した。
ランプを点灯したときの放射温度計及び熱電対による測
定結果を第３図に示す。
定結果を第３図に示す。
第３図より明らかなように、真温度である熱電対の指示
値に対して、約１℃の誤差で加熱部位の表面温度を放射
温度計で精度良く測定できることが確認された。
値に対して、約１℃の誤差で加熱部位の表面温度を放射
温度計で精度良く測定できることが確認された。
なお、比較のため、赤外線フィルターを取り外して同様
に測定し、結果を第４図に示した。
に測定し、結果を第４図に示した。
第４図より、赤外線フィルターを用し１ない場合には、
熱電対による測定値に比べ、放射温度計による測定値は
約８０℃高い測定値を示しており、放射温度計による正
確な測定には、赤外線フィルターが不可欠なことが示さ
れた。
熱電対による測定値に比べ、放射温度計による測定値は
約８０℃高い測定値を示しており、放射温度計による正
確な測定には、赤外線フィルターが不可欠なことが示さ
れた。
［発明の効果］
以上詳述した通り、本発明の温度測定を伴う物体表面の
非接触加熱装置によれば、物体を非接触で加熱しながら
、その物体表面温度を非破壊、非接触で容易かつ正確に
しかも精度良く測定することが可能とされる。特に、本
発明の装置は、簡易な構成で、装置の小型化が可能であ
り、しかも低コストにて提供されるため、各種研究分野
、産業分野における有用性は極めて大である。
非接触加熱装置によれば、物体を非接触で加熱しながら
、その物体表面温度を非破壊、非接触で容易かつ正確に
しかも精度良く測定することが可能とされる。特に、本
発明の装置は、簡易な構成で、装置の小型化が可能であ
り、しかも低コストにて提供されるため、各種研究分野
、産業分野における有用性は極めて大である。
第１図は本発明の温度測定を伴う物体表面の非接触加熱
装置の一実施例を示す基本構成図、第２図はハロゲンラ
ンプ光の分光分布及び石英フィルターを透過したハロゲ
ンランプ光の分光分布を示すグラフ、第３図及び第４図
は実験例１の結果を示すグラフである。 １・・・加熱光源、 ２・・・赤外線フィルター ３・・・放射温度計。
装置の一実施例を示す基本構成図、第２図はハロゲンラ
ンプ光の分光分布及び石英フィルターを透過したハロゲ
ンランプ光の分光分布を示すグラフ、第３図及び第４図
は実験例１の結果を示すグラフである。 １・・・加熱光源、 ２・・・赤外線フィルター ３・・・放射温度計。
Claims (1)
- （１）加熱光源と、該光源から発する光のうち赤外域の
光の一部を吸収する赤外線フィルターと、該赤外線フィ
ルターを通過した光で加熱された物体の表面温度を測定
する放射温度計とを備え、物体を非接触で加熱しながら
、その表面温度を非破壊、非接触で測定することを特徴
とする温度測定を伴う物体表面の非接触加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16063590A JPH0450734A (ja) | 1990-06-19 | 1990-06-19 | 温度測定を伴う物体表面の非接触加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16063590A JPH0450734A (ja) | 1990-06-19 | 1990-06-19 | 温度測定を伴う物体表面の非接触加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0450734A true JPH0450734A (ja) | 1992-02-19 |
Family
ID=15719193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16063590A Pending JPH0450734A (ja) | 1990-06-19 | 1990-06-19 | 温度測定を伴う物体表面の非接触加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0450734A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5478288A (en) * | 1993-02-16 | 1995-12-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | Automatic power transmission of automotive vehicle |
| US6394646B1 (en) * | 1999-04-16 | 2002-05-28 | General Electric Company | Method and apparatus for quantitative nondestructive evaluation of metal airfoils using high resolution transient thermography |
| US7651264B2 (en) | 2002-06-18 | 2010-01-26 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing device, laser processing temperature measuring device, laser processing method and laser processing temperature measuring method |
-
1990
- 1990-06-19 JP JP16063590A patent/JPH0450734A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5478288A (en) * | 1993-02-16 | 1995-12-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | Automatic power transmission of automotive vehicle |
| US6394646B1 (en) * | 1999-04-16 | 2002-05-28 | General Electric Company | Method and apparatus for quantitative nondestructive evaluation of metal airfoils using high resolution transient thermography |
| US7651264B2 (en) | 2002-06-18 | 2010-01-26 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing device, laser processing temperature measuring device, laser processing method and laser processing temperature measuring method |
| KR101034962B1 (ko) * | 2002-06-18 | 2011-05-17 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 레이저 가공 장치, 레이저 가공 온도 측정 장치, 레이저,가공 방법 및, 레이저 가공 온도 측정 방법 |
| US8727610B2 (en) | 2002-06-18 | 2014-05-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser processing apparatus,laser processing temperature measuring apparatus,laser processing method,and laser processing temperature measuring method |
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