JPH05142051A - Two-color multiple radiation thermometer - Google Patents

Two-color multiple radiation thermometer

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JPH05142051A
JPH05142051A JP3330092A JP33009291A JPH05142051A JP H05142051 A JPH05142051 A JP H05142051A JP 3330092 A JP3330092 A JP 3330092A JP 33009291 A JP33009291 A JP 33009291A JP H05142051 A JPH05142051 A JP H05142051A
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JP
Japan
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emissivity
ratio
wavelength band
temperature
wavelength
Prior art date
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Pending
Application number
JP3330092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomotaka Marui
智敬 丸井
Kazuo Arai
和夫 新井
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Priority to US07/976,414 priority patent/US5314249A/en
Priority to CA002083124A priority patent/CA2083124C/en
Priority to DE69226419T priority patent/DE69226419T2/en
Priority to EP92119607A priority patent/EP0543326B1/en
Priority to KR1019920021623A priority patent/KR0159954B1/en
Publication of JPH05142051A publication Critical patent/JPH05142051A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/60Radiation 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)

Abstract

PURPOSE:To measure the temperature of radiation with high accuracy even when an oxide film is growing on the surface of an object to be measured, by comparing the changing ratio with time of the power ratio of the emissivity or of the spectral emissivity ratio, and selecting the band of the minimum changing ratio. CONSTITUTION:A photoelectric conversion part divides the radiant light from an object to be measured to a first measuring band of wavelengths lambda1 and lambda1x, and a second measuring band of wavelengths lambda2 and lambda2x, and measures luminous temperatures S1, S1x and S2, S2x of the two wavelengths in the bands, respectively. The power ratio of the emissivity is calculated according to an equation 1, II in an operational block 301, 302 from the luminous temperatures of the two wavelengths in each band. In the equations, C2 is a second constant of Plank. Then, each power ratio of the emissivity is converted to the spectral emissivity ratio epsilon1/epsilon2/epsilon1x, epsilon1/epsilon2/epsilon2x in a converting block 501, 502, and the temperature T is calculated in a calculating block 401, 402 using the emissivity ratio. A measuring band is selected in a wavelength band selecting block 100. A selector 101 switches the temperature to the temperature T calculated for the measuring band of the smaller change with time of the power ratio of the emissivity, and this temperature T is output.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、2色多重式放射温度
計、特に熱放射体から異なる2波長の熱放射エネルギー
を複数の波長帯域で受信して、その熱放射体の表面温度
を出力する非接触で且つ且つ高精度に熱放射体の表面温
度を計測することができる2色多重式放射温度計に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a two-color multi-type radiation thermometer, and in particular, it receives thermal radiation energy of two different wavelengths from a thermal radiator in a plurality of wavelength bands and outputs the surface temperature of the thermal radiator. The present invention relates to a two-color multi-type radiation thermometer that can measure the surface temperature of a heat radiator with non-contact and with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】初めに、以下の説明で使用する記号の原
則的意味を明らかにしておく。
2. Description of the Related Art First, the principle meanings of symbols used in the following description will be clarified.

【0003】 温度測定波長 :λ1 、λ2 、... λi [μm ] 上記各波長の近接波長 :λ1x、λ2x、... λix [μm ] 上記波長の大小関係 λ1 <λ1x<λ2 <λ2x<... <λi <λix 温度測定波長λi における分光放射率 :εi [μm ] 近接波長λixにおける近接分光放射率 :εix [μm ] 熱物体表面 真温度 :T [K] 熱物体表面 波長λi における輝度温度:Si [K] 熱物体表面 波長λixにおける輝度温度:Six [K] 放射(Plank)第2定数 C2 :1.4388×104 [μm ・K]Temperature measurement wavelengths: λ 1 , λ 2 , ... λ i [μm] Proximity wavelengths of the above wavelengths: λ 1x , λ 2x , ... λ ix [μm] Magnitude relationship of the above wavelengths λ 1 < λ 1x22x <... <λ iix Spectral emissivity at temperature measurement wavelength λ i : ε i [μm] Proximity spectral emissivity at near wavelength λ ix : ε ix [μm] Thermal object Surface true temperature: T [K] Thermal object surface Luminance temperature at wavelength λ i : Si [K] Thermal object surface Luminance temperature at wavelength λ ix : Six [K] Radiant (Plank) second constant C2: 1.4388 × 10 4 [ μm ・ K]

【0004】放射測温技術を応用して熱物体の表面温度
を測定する放射温度計が広く用いられており、この放射
温度計には測定に使用する波長が1つの単色温度計と2
つの2色温度計がある。単色温度計ではもとより、2波
長を使用する2色温度計でも測定対象の放射率が変化す
る場合には大きな測定誤差が生じる。
Radiation thermometers, which measure the surface temperature of a thermal object by applying the radiation temperature measurement technique, are widely used. These radiation thermometers have a single-color thermometer with one wavelength used for measurement and two radiation thermometers.
There are two two-color thermometers. Not only a monochromatic thermometer but also a two-color thermometer that uses two wavelengths causes a large measurement error when the emissivity of the measurement target changes.

【0005】2色温度計では、測定する2波長での分光
放射率がほぼ等しいか又は一定の比例関係が成立する場
合には温度測定精度に問題はないが、熱物体の表面状態
が酸化反応などで急変し、分光放射率が上記関係から外
れるときには測定精度が著しく悪くなる(単色式放射温
度計はこれよりもさらに誤差は大きい)。
In the two-color thermometer, when the spectral emissivities at the two wavelengths to be measured are substantially equal or a certain proportional relationship is established, there is no problem in temperature measurement accuracy, but the surface state of the thermal object is an oxidation reaction. When the spectral emissivity deviates from the above relation, the measurement accuracy becomes significantly worse (a monochromatic radiation thermometer has a larger error than this).

【0006】そのため、分光放射率の変化に対応して熱
物体の表面温度を測定することができる2色温度計が望
まれていた。
Therefore, there has been a demand for a two-color thermometer capable of measuring the surface temperature of a heat object in response to changes in the spectral emissivity.

【0007】この測定精度問題を解決した放射温度計と
して放射率を補正して使用する改良形2色温度計が、特
公平3−4855に開示されている。又、上記改良形2
色温度計と実質的に同一の放射測温技術に、田中、D.P.
Dewittによる「Theory of aNew Radiation Thermometry
Method and an Experimental Study Using Galvanneal
ed Steel Specimens 」(計測自動制御学会論文集 第
25巻第10号1031/1037頁1989年10
月)に開示されているTRACE(ThermometryRe-esta
blished by Automatic Compensation of Emissivity)
法がある。
Japanese Patent Publication No. 3-4855 discloses an improved two-color thermometer which corrects the emissivity and is used as a radiation thermometer which solves this measurement accuracy problem. In addition, the improved form 2
Radiant temperature measurement technology that is virtually the same as the color thermometer, Tanaka, DP
Dewitt's Theory of a New Radiation Thermometry
Method and an Experimental Study Using Galvanneal
ed Steel Specimens ”(Proceedings of the Society of Instrument and Control Engineers, Vol. 25, No. 10, p. 1031/1037, 1989 10
TRACE (Thermometry Re-esta)
blished by Automatic Compensation of Emissivity)
There is a law.

【0008】上記改良放射温度計とTRACE法は基本
的に同一の計算法を採用しているので前者を中心に説明
する。
Since the improved radiation thermometer and the TRACE method basically employ the same calculation method, the former method will be mainly described.

【0009】特公平3−4855では、Wien (ウィー
ン)の近似則をもちいて得られる下記(1)、(2)式
で表わされる分光放射率の式からTを消去して下記
(3)式を求めている。この(3)式の左辺である分光
放射率の波長のべき乗の比(Kuramasu 数)を説明の便
宜上放射率累乗比と呼ぶ。
In Japanese Examined Patent Publication No. 3-4855, T is deleted from the formula of the spectral emissivity represented by the following formulas (1) and (2) obtained by using the Wien approximation rule, and the following formula (3) is obtained. Are seeking. The ratio (Kuramasu number) of the power of the wavelength of the spectral emissivity, which is the left side of the equation (3), is called the emissivity exponentiation ratio for convenience of explanation.

【0010】なお、下記式は簡単のために離隔2波長λ
1 、λ2の場合を表記したものであるが、近接2波長λ
1 、λ1xでも同様に成立つ。
Note that the following equation is separated by two wavelengths λ for simplicity.
The case of 1 and λ 2 is shown, but two adjacent wavelengths λ
The same holds true for 1 and λ 1x .

【0011】 ε1 =exp {(C2 /λ1 )(1/T−1/S1 )} …(1) ε2 =exp {(C2 /λ2 )(1/T−1/S2 )} …(2) ε1 λ1 /ε2 λ2 =exp {C2 (1/S2 −1/S1 )} …(3) (左辺:放射率累乗比)Ε 1 = exp {(C 2 / λ 1 ) (1 / T-1 / S 1)} (1) ε 2 = exp {(C 2 / λ 2 ) (1 / T-1 / S 2)} (2) ε 1 λ 1 / ε 2 λ 2 = exp {C 2 (1 / S 2 −1 / S 1)} (3) (left side: emissivity power ratio)

【0012】上記式において、輝度温度S1 、S2 は2
波長検出器の出力として得られるので、上記放射率累乗
比の値は(3)式の右辺を計算することによりもとめる
ことができる。
In the above equation, the brightness temperatures S1 and S2 are 2
Since it is obtained as the output of the wavelength detector, the value of the emissivity exponentiation ratio can be obtained by calculating the right side of the equation (3).

【0013】又、(1)式、(2)式から熱物体表面の
真温度Tを表わす(4)式が得られ、この(4)式に分
光放射率の比を適用することによりTを求めるることが
できる。
Further, from the equations (1) and (2), the equation (4) expressing the true temperature T of the surface of the heat object is obtained. By applying the ratio of the spectral emissivity to the equation (4), T can be obtained. You can ask.

【0014】 T=(λ2 −λ1 )/{(λ1 λ2 /C2 ) ln (ε1 /ε2 ) +λ2 /S1 −λ1 /S2 } …(4)T = (λ 2 −λ 1 ) / {(λ 1 λ 2 / C 2) ln (ε 1 / ε 2 ) + λ 2 / S 1 −λ 1 / S 2} (4)

【0015】一方、(5)式に示すような分光放射率比
と放射率累乗比の相関関数fをあらかじめ測定によって
決定しておく。
On the other hand, the correlation function f between the spectral emissivity ratio and the emissivity exponentiation ratio as shown in equation (5) is determined in advance by measurement.

【0016】温度測定に際しては前記(3)式で計算し
た放射率累乗比から相関関数fによって分光放射率比を
もとめ、その分光放射率比を用いて上記(4)式から真
温度Tを計算する。なお、前述の如く、旧式の2色放射
温度計は分光放射率比を1又は一定値として計算してお
り、分光放射率変化に対応していない。
In measuring the temperature, the spectral emissivity ratio is obtained from the emissivity exponential ratio calculated by the equation (3) by the correlation function f, and the true temperature T is calculated by the equation (4) using the spectral emissivity ratio. To do. As described above, the old two-color radiation thermometer calculates the spectral emissivity ratio as 1 or a constant value, and does not correspond to the change in spectral emissivity.

【0017】 ε1 /ε2 =f (ε1 λ1 /ε2 λ2 ) …(5)Ε 1 / ε 2 = f (ε 1 λ 1 / ε 2 λ 2 ) ... (5)

【0018】上記各式を用いる測定方法は、表面状態が
酸化反応などで変化する熱物体に適用する場合には、表
面変化に対して「鈍い」測定波長を選択すればよい精度
で温度測定が可能である。
When the measurement method using the above equations is applied to a thermal body whose surface state changes due to an oxidation reaction or the like, temperature measurement can be performed with high accuracy by selecting a "dull" measurement wavelength with respect to the surface change. It is possible.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示されている測定技術では、選択波長の放射率累
乗比が表面状態の変化に対して敏感に変化する場合には
測定精度が著しく悪くなるという問題がある。
However, in the measurement technique disclosed in the above publication, the measurement accuracy is significantly deteriorated when the emissivity power ratio of the selected wavelength changes sensitively to the change of the surface state. There is a problem.

【0020】以下、この問題点について詳細に説明す
る。
Hereinafter, this problem will be described in detail.

【0021】熱物体の表面状態の変化により選択波長の
分光放射率が敏感に変化する具体例としては、表面が酸
化され、その表面に半透明(測定波長で)の酸化膜が形
成される場合がある。この場合は、表面に形成された半
透明膜で光干渉がおこり分光放射率が激減することが起
こる。この場合は、放射率累乗比も同様に激減(急変)
する。
As a specific example in which the spectral emissivity of the selected wavelength is sensitively changed by the change of the surface state of the heat object, when the surface is oxidized and a semitransparent (at the measurement wavelength) oxide film is formed on the surface. There is. In this case, the semi-transparent film formed on the surface causes optical interference and the spectral emissivity is drastically reduced. In this case, the emissivity exponential ratio also drops sharply (sudden change).
To do.

【0022】このような放射率の急変現象は、牧野らに
よって、例えば、“Heat Transfer 1986”、vol.
2、Hemishere、(1986)、PP.577−582
において実験及び光干渉理論のモデル計算から、表面酸
化が発生すると波長の短い領域に分光放射率スペクトル
の落ち込み(以下、谷という)が現われ、この谷が酸化
の進行とともに波長の長い方向に移動する特徴的変化と
して確認されている。
Such a sudden change in the emissivity is described by Makino et al. In “Heat Transfer 1986”, vol.
2, Hemishere, (1986), PP. 577-582
From the experiments and model calculations of the optical interference theory, when surface oxidation occurs, a drop in the spectral emissivity spectrum (hereinafter referred to as a valley) appears in the short wavelength region, and this valley moves in the long wavelength direction as the oxidation progresses. Confirmed as a characteristic change.

【0023】図13〜図17は、上記分光放射率スペク
トルの特徴的変化の一例を模式的に示した線図である。
13 to 17 are schematic diagrams showing an example of characteristic changes in the spectral emissivity spectrum.

【0024】図中、横軸は分光波長λ、縦軸は放射率ε
であり、valleyと示した部分が分光放射率スペクトルの
谷である。
In the figure, the horizontal axis is the spectral wavelength λ, and the vertical axis is the emissivity ε.
And the portion indicated as valley is the valley of the spectral emissivity spectrum.

【0025】図13〜図17には、ステンレススチール
等の金属表面に酸化膜が生成するに従ってその表面の分
光放射率スペクトルが変化していく様子が示されてい
る。
FIGS. 13 to 17 show how the spectral emissivity spectrum of a metal such as stainless steel changes as the oxide film is formed on the surface.

【0026】図13は酸化膜が生成する前の低温状態、
図14は中程度の温度に加熱されているが酸化膜が未生
成の段階、図15は中程度温度に加熱され酸化膜が生成
し始めた段階、図16は同温度で酸化膜が成長中の段
階、図17は高温度に加熱され厚い酸化膜が形成された
段階の各スペクトルである。
FIG. 13 shows a low temperature state before the oxide film is formed,
FIG. 14 shows a stage where an oxide film is not formed yet while being heated to a medium temperature, FIG. 15 is a stage where an oxide film starts to be formed when heated to a medium temperature, and FIG. 16 shows an oxide film growing at the same temperature. FIG. 17 shows the respective spectra at the stage where the thick oxide film was formed by heating to the high temperature.

【0027】上記谷が発生する理由は主として、酸化膜
による光干渉に起因すると考えられており、前記牧野ら
は、干渉理論に基づくモデル計算によって分光放射率ス
ペクトルを求め、計算結果と実験値とを比較するとよく
一致する、と報告している。
It is considered that the reason why the above-mentioned valleys occur is mainly due to the optical interference due to the oxide film. The Makino et al. Obtained the spectral emissivity spectrum by the model calculation based on the interference theory, and calculated the experimental result with the calculated result. It is reported that they compare well with each other.

【0028】従って、上記分光放射率スペクトルが変化
する現象は、酸化膜の厚み以下のオーダの分光波長帯の
輻射エネルギーが選択的に酸化膜でトラップされるため
に現われると説明される。即ち、特異的に選択された輻
射が酸化膜で干渉乃至は多重反射をおこすために、顕著
なエネルギー減衰が生じ、酸化膜厚が厚くなるに従って
その特異的選択波長帯が移動するため谷が短波長→長波
長へと移動すると考えられる。
Therefore, it is explained that the phenomenon that the spectral emissivity spectrum changes appears because the radiant energy in the spectral wavelength band on the order of the thickness of the oxide film or less is selectively trapped in the oxide film. That is, because the radiation that is specifically selected causes interference or multiple reflections in the oxide film, remarkable energy attenuation occurs, and as the oxide film thickness increases, the specific selection wavelength band moves, so that the valley is short. It is considered to move from wavelength to long wavelength.

【0029】このような分光放射率スペクトルに時間変
化が生じる場合には、放射率比が変化するため旧式の2
色放射温度計では測定誤差がでることはいうまでもな
く、前記改良型2色温度計でも使用する式の計算が困難
であるため、同様に測定誤差が生じる。
When such a spectral emissivity spectrum changes with time, the emissivity ratio changes, so that the old type 2
It goes without saying that a measurement error occurs in the color radiation thermometer, and it is also difficult to calculate the equation used in the improved two-color thermometer, and thus a measurement error similarly occurs.

【0030】その理由は、近接2波長λ1 、λ1xを使用
する改良型2色温度計の計算ではオフラインで2つの分
光放射率ε1 とε1xとの相関関係を実験データから回帰
関数として決定しておかねばならないのに、その回帰が
困難という事態に陥るためである。これを次に簡単に説
明する。
The reason is that in the calculation of the improved two-color thermometer using the two adjacent wavelengths λ 1 and λ 1x , the correlation between the two spectral emissivities ε 1 and ε 1x is set as a regression function from the experimental data off-line. This is because it is difficult to return to that situation, although it must be decided. This will be briefly described below.

【0031】分光放射率ε1 とε1xの実測データが、前
述の分光放射率スペクトルの如く、短波長→長波長へ谷
の移動が起こっている最中のデータとすると、放射率ε
1 とε1xの相関は「正相関」→「負の相関」→「正相
関」と変わる。
Assuming that the measured data of the spectral emissivity ε 1 and ε 1x is the data during the movement of the valley from the short wavelength to the long wavelength as in the spectral emissivity spectrum described above, the emissivity ε
The correlation between 1 and ε 1x changes from “positive correlation” to “negative correlation” to “positive correlation”.

【0032】これは、前記図13〜図17において接近
2波長λ1 、λ1xに対応する放射率ε1 とε1xの値の変
化を追っていけば容易に理解される。即ち、図中「vall
ey」部分の短波長側(スペクトル勾配が負である部分)
が波長λ1 、λ1xの間にきた場合に放射率ε1 とε1x
大小関係が逆転し、相関の正負が逆転する。
This can be easily understood by following the changes in the values of the emissivity ε 1 and ε 1x corresponding to the approaching two wavelengths λ 1 and λ 1x in FIGS. 13 to 17. That is, "vall
Short wavelength side of "ey" part (where the spectral slope is negative)
When is between wavelengths λ 1 and λ 1x , the magnitude relationship between the emissivity ε 1 and ε 1x is reversed, and the positive and negative signs of the correlation are reversed.

【0033】この様子を図18、図19に具体的に示
す。谷が通過前(図18)と通過後(図19)とでは全
く逆の相関関係となることが理解される。
This state is specifically shown in FIGS. 18 and 19. It is understood that there is a completely opposite correlation between the valley before passing (FIG. 18) and after passing (FIG. 19).

【0034】田中等による「製鉄研究第339号」(1
990)63〜67でも、図20に模式的に示したよう
なε1 −ε2 グラフが一価でなく、ループができている
ものが示されているが、このループも酸化膜輻射干渉に
よるものと推定される。
"Steelmaking Research No. 339" by Tanaka et al. (1
990) 63-67, the ε 12 graph as schematically shown in FIG. 20 is not monovalent, and a loop is formed, but this loop is also caused by oxide film radiation interference. It is estimated that

【0035】以上説明した如く、放射率ε1 とε1xの相
関回帰グラフは単純には決められないため、改良型2色
温度計の場合でも測定誤差が生じることが避けられない
という問題点がある。
As described above, since the correlation regression graph of the emissivity ε 1 and ε 1x cannot be simply determined, there is a problem that a measurement error is unavoidable even in the case of the improved two-color thermometer. is there.

【0036】実際に、表面酸化が進行中のステンレス鋼
板(SUS430)について上記改良型2色温度計で温
度測定したところ、600℃程度の温度域で測定誤差の
最大値が15℃程度、標準偏差が5℃程度であった。
Actually, when the temperature of the stainless steel sheet (SUS430) whose surface oxidation is in progress is measured by the improved two-color thermometer, the maximum value of the measurement error is about 15 ° C. in the temperature range of about 600 ° C. and the standard deviation. Was about 5 ° C.

【0037】この様な表面酸化、表面合金化の進行中の
温度は、例えば鉄鋼プロセスにおいては重要なプロセス
パラメータである。従って、放射測温値に誤差があるの
は大問題であり、更に精度のよい温度計の出現が望まれ
ており、温度測定誤差が±5℃(誤差最大値が5℃以
内)であるのが要求測定精度である。
The temperature during the progress of such surface oxidation and surface alloying is an important process parameter in the steel process, for example. Therefore, it is a big problem that there is an error in the radiation temperature measurement value, and the appearance of a more accurate thermometer is desired, and the temperature measurement error is ± 5 ° C (the maximum error value is within 5 ° C). Is the required measurement accuracy.

【0038】なお、従来の放射測温技術としては、US
PAT 4417822に、レーザを併用し、被測定
物の表面からのレーザ光の反射率を用いて放射率を補正
するものが開示されているが、この技術には、レーザ応
用のために装置が複雑で且つ高価となる上に、レーザに
よる反射率測定に関してオフラインデータをとる必要が
ある。ところが、このデータには表面の光散乱現象がか
らんだ複雑な現象が反映しているため、このオフライン
データをオンラインで利用できるかどうか疑問である。
又、反射率のオンライン測定値に誤差が生じるため、温
度測定誤差が大きいという問題もある。
As a conventional radiation temperature measuring technique, US
It is disclosed that PAT 4417822 is used together with a laser to correct the emissivity by using the reflectance of the laser beam from the surface of the object to be measured. However, this technique requires a complicated device for laser application. In addition to being expensive, it is necessary to take offline data on the reflectance measurement by the laser. However, since this data reflects a complex phenomenon involving surface light scattering phenomena, it is doubtful whether this offline data can be used online.
In addition, there is a problem that the temperature measurement error is large because an error occurs in the online measurement value of the reflectance.

【0039】又、US PAT 4561786には、
図21に示す装置を用いる放射測温技術が開示されてい
る。
In addition, US PAT 4561786 includes:
A radiation thermometry technique using the apparatus shown in FIG. 21 is disclosed.

【0040】この技術は、レンズ213で放射波を集光
し、回転フィルタ215で分光した2色観測波長のディ
テクタ211の出力についてそれぞれの「比率」と
「差」を求める2次的演算を実行し、これら計算値を利
用して温度計算方法を実用化したものである。
In this technique, a radiant wave is condensed by a lens 213, and a secondary calculation for obtaining the "ratio" and the "difference" of the output of the detector 211 of the two-color observation wavelength separated by the rotation filter 215 is executed. However, the temperature calculation method is put into practical use by utilizing these calculated values.

【0041】図中、251は、保持回路245、247
の出力W1 、W2 の間で割算を実行する割算計算ブロッ
クであり、その出力が「比率」である。又、259は、
保持回路255、257の出力間で減算を実行する差動
アンプであり、その出力が「差」である。なお、S1 〜
S4 は、回転フィルタ215の回転位置と制御系を同期
させるためのタイミング信号、217は第1波長の分光
フィルタ、219は第2波長の分光フィルタであり、2
41、243は増幅器である。
In the figure, 251 is a holding circuit 245, 247.
Is a division calculation block that performs division between the outputs W1 and W2 of the above, and its output is a "ratio". Also, 259 is
It is a differential amplifier that performs subtraction between the outputs of the holding circuits 255 and 257, and its output is the “difference”. In addition, S1
S4 is a timing signal for synchronizing the rotational position of the rotary filter 215 with the control system, 217 is a first wavelength spectral filter, 219 is a second wavelength spectral filter, and
41 and 243 are amplifiers.

【0042】上記割算ブロック251及び差動アンプ2
59からの各出力値を、リニアライズ回路253、26
1、及び抵抗値R1、R2、R3、R4を測定対象毎に
調整設定して、メータ275に温度計算値を表示するも
のである。
The division block 251 and the differential amplifier 2
Each output value from 59 is converted into linearization circuits 253 and 26.
1 and the resistance values R1, R2, R3, and R4 are adjusted and set for each measurement object, and the calculated temperature value is displayed on the meter 275.

【0043】この方式には、上記のリニアライザ25
3、261、抵抗R1 〜R4 の調節が被測定材料によっ
て試行錯誤的に決定されており、従って計算方法は試行
錯誤の結果生み出された理論ベースがないものであり、
事実理論面の記載は全くなされてない。
In this system, the linearizer 25 described above is used.
3, 261, the adjustment of the resistances R1 to R4 is determined by trial and error depending on the material to be measured, and therefore the calculation method has no theoretical base generated as a result of trial and error.
No factual or theoretical description is given.

【0044】この方式によれば、表面変化進行中のアル
ミニウムについて温度測定が高精度(±5℃)で可能で
あるとされているが、このような高い測定精度を出すた
めには試行錯誤にかなりの年月を要したものと推定され
る(設定データは開示されていない)。
According to this method, it is said that temperature measurement can be performed with high accuracy (± 5 ° C.) on aluminum whose surface is undergoing surface change. However, in order to obtain such high measurement accuracy, trial and error is required. It is estimated that it took a considerable amount of time (setting data is not disclosed).

【0045】従って、上記方式の装置には、理論ベース
がないことから、アルミニウム以外の金属の温度を測定
する場合には長い年月の試行錯誤を要し、それ故に汎用
性がないという問題がある。
Therefore, since the apparatus of the above-mentioned system has no theoretical base, it takes a long time for trial and error to measure the temperature of metals other than aluminum, and therefore it is not versatile. is there.

【0046】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、被測定物の表面状態が酸化等により
変化することにより放射率が著しく変動する場合であっ
ても高精度で温度を測定することができる実用的な2重
多重式放射温度計を提供することを課題とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems. Even if the emissivity fluctuates remarkably due to the change of the surface condition of the object to be measured by oxidation or the like, the temperature can be accurately measured. It is an object of the present invention to provide a practical double multiplex radiation thermometer capable of measuring the.

【0047】[0047]

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の異なる
波長帯域毎にそれぞれ異なる2波長λ1 、λ2 に分光す
る分光手段と、各波長帯域毎に2波長λ1 、λ2 につい
て輝度温度S1 、S2を計測する光電変換手段と、上記
各波長帯域毎にオンラインで得られる2波長の輝度温度
S1 、S2 から、次式で放射率累乗比ε1 λ1 /ε2
λ2 を演算する累乗比演算手段と、 ε1 λ1 /ε2 λ2 =exp {C2 (1/S2 −1/S1 )} (C2 :Plankの第2定数) 上記ε1 λ1 /ε2 λ2 を、予め測定し記憶させた次式
の相関関数f により放射率比ε1 /ε2 に変換する放射
率比演算手段と、 ε1 /ε2 =f (ε1 λ1 /ε2 λ2 ) 上記分光放射率比ε1 /ε2 を用いて2色温度計算を実
行して測定温度を算出する温度計算手段と、上記各波長
帯域毎に放射率累乗比又は分光放射率比の時間変動を監
視し、その時間変動に基づいて特定の波長帯域を選択す
る波長帯域選定手段とを備え、選定した上記特定波長帯
域について算出された測定温度が出力されるようにした
ことにより前記課題を達成したものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is directed to a spectroscopic means for splitting into two different wavelengths λ 1 and λ 2 for a plurality of different wavelength bands, and a luminance for two wavelengths λ 1 and λ 2 for each wavelength band. From the photoelectric conversion means for measuring the temperatures S1 and S2 and the brightness temperatures S1 and S2 of two wavelengths obtained online for each wavelength band, the emissivity exponential ratio ε1 λ1 / ε2 is calculated by the following equation.
Exponentiation ratio calculating means for calculating λ2 , and ε1 λ1 / ε2 λ2 = exp {C2 (1 / S2 −1 / S1)} (C2: second constant of Plank) ε1 λ1 / ε2 λ2 previously measured and stored The emissivity ratio calculating means for converting the emissivity ratio ε 1 / ε 2 by the correlation function f of the following equation, and ε 1 / ε 2 = f (ε 1 λ 1 / ε 2 λ 2 ) using the above spectral emissivity ratio ε 1 / ε 2 Temperature calculation means for executing color temperature calculation to calculate a measurement temperature, and monitoring the time variation of the emissivity exponential ratio or the spectral emissivity ratio for each wavelength band, and based on the time variation, a specific wavelength band is determined. The above-described object is achieved by including a wavelength band selection unit for selecting and outputting the measured temperature calculated for the selected specific wavelength band.

【0048】本発明は、又、波長帯域選定手段が、放射
率累乗比又は分光放射率比の時間変化率を比較し、該変
化率が最小の波長帯域を選択するようにしたことによ
り、同様に前記課題を達成したものである。
The present invention is also the same as the wavelength band selecting means, in that the time rate of change of the emissivity exponentiation ratio or the spectral emissivity ratio is compared and the wavelength band having the smallest change rate is selected. The above-mentioned problems are achieved.

【0049】本発明は、又、波長帯域選定手段が、放射
率累乗比又は分光放射率比の絶対値を比較し、該絶対値
が最小の波長帯域を選択するようになされていることに
より、同様に前記課題を達成したものである。
In the present invention, the wavelength band selecting means compares the absolute values of the emissivity exponential ratio or the spectral emissivity ratio and selects the wavelength band having the minimum absolute value. Similarly, the above-mentioned object is achieved.

【0050】本発明は、又、波長帯域が3以上である場
合、波長帯域選定手段が、放射率累乗比又は分光放射率
比の時間変動が最大の波長帯域より低波長側又は長波長
側2つ目以降の波長帯域を選択するようになされている
ことにより、同様に前記課題を達成したものである。
According to the present invention, when the wavelength band is 3 or more, the wavelength band selection means is arranged so that the wavelength band selecting means has a wavelength range 2 or a wavelength range longer than the wavelength band in which the time variation of the emissivity exponentiation ratio or the spectral emissivity ratio is maximum. By selecting the second and subsequent wavelength bands, the above-mentioned problem is similarly achieved.

【0051】[0051]

【作用】先ず、本発明の原理を説明する。但し、ここで
は、分光2波長をλi 、λixと、各波長の輝度温度をS
i 、Sixと、放射率をεi 、εix(i =1、2・・・)
と表記する。i は異なる波長帯域を示す。
First, the principle of the present invention will be described. However, here, the spectral two wavelengths are λ i and λ ix, and the brightness temperature of each wavelength is S
i, Six and emissivity ε i , ε ix (i = 1, 2, ...)
It is written as. i indicates different wavelength bands.

【0052】前述した如く、改良型2色温度計では、輝
度温度S1 、S1xから前記(3)式により放射率累乗比
を求め、該放射率累乗比を2つの分光放射率ε1 とε1x
との相関関係を実験データから回帰関数として決定した
前記(5)式の関数に適用し、その関数の関数値として
放射率比:ε1 /ε1xを求め、該放射率比を前記(4)
式の2色温度計算式に適用して温度Tを計算するように
している。
As described above, in the improved two-color thermometer, the emissivity exponentiation ratio is obtained from the brightness temperatures S1 and S1x by the equation (3), and the emissivity exponentiation ratio is calculated as two spectral emissivities ε 1 and ε 1x.
Is applied to the function of the equation (5) determined as a regression function from experimental data, and the emissivity ratio: ε 1 / ε 1x is obtained as a function value of the function, and the emissivity ratio is calculated as )
The temperature T is calculated by applying the formula to the two-color temperature calculation formula.

【0053】ところが、この放射率比がある特異的な表
面酸化膜厚のときは輻射光干渉のために大きく変動し、
この変動発生時では上記の相関関数f が、例えば2価関
数となったりするため計算処理上の問題が生じる。
However, when this emissivity ratio has a specific surface oxide film thickness, it greatly fluctuates due to radiation interference,
When this fluctuation occurs, the above correlation function f becomes, for example, a divalent function, which causes a problem in calculation processing.

【0054】本発明者等は、このような放射率変動の発
生時間帯を実験と理論によって裏付けられた方法で予期
し、その時間帯での温度計算結果を排除すると共に、排
除された時間帯では異なった波長帯域での温度計算結果
を用いて補填することにより、放射率変動が生じる場合
でも高精度で温度測定を行うことを可能とした。
The inventors of the present invention anticipate the time zone of occurrence of such emissivity fluctuation by a method supported by experiments and theories, eliminate the temperature calculation result in that time zone, and eliminate the time zone of exclusion. By compensating for the temperature calculation results in different wavelength bands, we have made it possible to measure temperature with high accuracy even when emissivity changes.

【0055】図1は上記の実験と理論に基ずく分光放射
率変動を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a change in spectral emissivity based on the above experiment and theory.

【0056】図1(A)はε1 、ε1xの時間変動を、図
1(B)は放射率比ε1 /ε1xの時間変動を、図1
(C)はε2 、ε2xの時間変動を、図1(D)は放射率
比ε2/ε2xの時間変動を、それぞれ示す線図である。
FIG. 1A shows the time variation of ε 1 and ε 1x , and FIG. 1B shows the time variation of the emissivity ratio ε 1 / ε 1x .
(C) is a time variation of ε 2, ε 2x, Figure 1 (D) is the time variation of the emissivity ratio ε 2 / ε 2x, a diagram showing respectively.

【0057】ここで、分光波長はλ1 <λ1x<λ2 <λ
2xであり、λ1 とλ1x、及びλ2とλ2xとは近接波長
で、これら近接2波長でそれぞれ測定バンド(波長帯
域)が構成されている。
Here, the spectral wavelength is λ 11x2
2x , λ 1 and λ 1x , and λ 2 and λ 2x are near wavelengths, and measurement bands (wavelength bands) are configured by these two adjacent wavelengths.

【0058】具体的には輻射光電素子をSiとGeに選
んだ場合にはλ1 =1.00μ、λ1x=1.05μ、λ2 =1.60
μ、λ2x=1.65μ等に設定することができる。
Specifically, when the radiation photoelectric element is selected from Si and Ge, λ 1 = 1.00 μ, λ 1x = 1.05 μ, and λ 2 = 1.60.
It is possible to set μ, λ 2x = 1.65μ, etc.

【0059】ε1 とε1xは、上記の近接波長λ1 、λ1x
の分光放射率であるのでほぼ同様の時間変化を示すが、
表面酸化等の表面のミクロ的な物性変化が進行する場合
にはそのミクロ的な変化によって敏感に変動してしま
う。
Ε 1 and ε 1x are the near wavelengths λ 1 and λ 1x described above.
Since it is the spectral emissivity of, it shows almost the same time change,
When a microscopic physical property change of the surface such as surface oxidation progresses, the microscopic change causes a sensitive change.

【0060】図1(A)は、表面酸化が進行中の例で、
酸化膜による輻射光干渉の影響は波長の小さいλ1 から
時間的に先行して現われ、且つ時間的先行して影響が終
わる。従って、ε1 とε1xは同図に示す毎く時間軸方向
に僅かにずれたような変動グラフとなるため、図中の
A,A’に示すようなε1 =ε1xとなる時間タイミング
ができ、それ故に、放射率比ε1 /ε1xの時間変動は図
1(B)のようになる。
FIG. 1A shows an example in which surface oxidation is in progress.
The effect of radiant light interference due to the oxide film appears in time earlier from λ 1 having a smaller wavelength, and ends in time earlier. Therefore, as shown in the figure, ε 1 and ε 1x are fluctuation graphs that are slightly deviated in the time axis direction, so that the time timing at which ε 1 = ε 1x as shown by A and A ′ in the figure Therefore, the time variation of the emissivity ratio ε 1 / ε 1x becomes as shown in FIG. 1 (B).

【0061】上記A,A’の時間タイミングでは放射率
比は1で、その時間的前後では放射率の急激な変動が起
こるので、放射率比の変化も著しい。
The emissivity ratio is 1 at the time timings A and A'above, and a rapid change in the emissivity occurs before and after that time, so that the emissivity ratio changes significantly.

【0062】一方、λ1 とλ1xとからなる測定バンドか
らは離隔した測定バンドの2波長λ2 とλ2xでは、図1
(A)、(B)より時間的に遅れたタイミングで同様の
変化が観測される。これを図1(C)、(D)に示し
た。
On the other hand, in the two wavelengths λ 2 and λ 2x of the measurement band separated from the measurement band composed of λ 1 and λ 1x ,
Similar changes are observed at timing later than (A) and (B). This is shown in FIGS. 1 (C) and (D).

【0063】図1(A)、(B)での放射率急変現象と
図1(C)、(D)の急変現象とが時間的にどの程度の
差で発生するかは、1.00μの厚さの酸化膜が成長して1.
60μ程度になるまでの時間差で決まる。この時間差は酸
化反応の時間に依存するが、ステンレス鋼板を大気中で
酸化させた場合には数秒のオーダであった。
The time difference between the sudden change in emissivity in FIGS. 1A and 1B and the sudden change in FIGS. 1C and 1D depends on the thickness of 1.00 μm. The oxide film grows 1.
It is determined by the time difference until it reaches about 60μ. This time difference depends on the time of the oxidation reaction, but it was on the order of several seconds when the stainless steel sheet was oxidized in the atmosphere.

【0064】従来の改良2色方式では、図1(B)、
(D)に記載した放射率比が1以上になるタイミングゾ
ーンZ1、乃至はタイミングゾーンZ2、及びその前後
の放射率比の変動が大きいタイミングゾーンZ10、乃
至はタイミングゾーンZ20の時間帯でそれぞれε1
ε1x、乃至はε2/ε2xを用いて温度計算をすると測定
誤差が大きくなるという問題であった。
In the conventional improved two-color system, as shown in FIG.
In the time zone Z1 or the timing zone Z2 in which the emissivity ratio is 1 or more described in (D), and ε in the time zones of the timing zone Z10 or the timing zone Z20 in which the emissivity ratio before and after the fluctuation is large. 1 /
There is a problem that the measurement error becomes large when the temperature is calculated using ε 1x or ε 2 / ε 2x .

【0065】本発明は、放射率比として、タイミングゾ
ーンZ1、タイミングゾーンZ10では、変動が発生し
ていないε2 /ε2xを用い、タイミングゾーンZ2、タ
イミングゾーンZ20では、変動が既に完了し安定した
ε1 /ε1xを用いて温度計算を行うようにした。
According to the present invention, as the emissivity ratio, ε 2 / ε 2x in which the fluctuation does not occur is used in the timing zone Z1 and the timing zone Z10, and the fluctuation is already completed and stabilized in the timing zone Z2 and the timing zone Z20. The temperature was calculated by using ε 1 / ε 1x .

【0066】上記各測定バンドの温度計算に使用する、
前記(3)〜(5)式に対応する式を以下に示す。
Used for temperature calculation of each of the above measurement bands,
The formulas corresponding to the formulas (3) to (5) are shown below.

【0067】 ε1 λ1 /ε1x λ1x=exp {C2 (1/S1x−1/S1 )} …(3−1) ε2 λ2 /ε2x λ2x=exp {C2 (1/S2x−1/S2 )} …(3−2) T=(λ1x−λ1 )/{(λ1 λ1x/C2 ) ln (ε1 /ε1x) +λ1x/S1 −λ1 /S1x} …(4−1) T=(λ2x−λ2 )/{(λ2 λ2x/C2 ) ln (ε2 /ε2x) +λ2x/S2 −λ2 /S2x} …(4−2) ε1 /ε1x= f1 (ε1 λ1 /ε1x λ 1x) …(5−1) ε2 /ε2x= f2 (ε2 λ2 /ε2x λ2x) …(5−2)[0067] ε 1 λ1 / ε 1x λ1x = exp {C2 (1 / S1x-1 / S1)} ... (3-1) ε 2 λ2 / ε 2x λ2x = exp {C2 (1 / S2x-1 / S2) } (3-2) T = (λ 1x −λ 1 ) / {(λ 1 λ 1x / C 2) ln (ε 1 / ε 1x ) + λ 1x / S 1 −λ 1 / S 1x } (4-1) T = (λ 2x −λ 2 ) / {(λ 2 λ 2x / C 2) ln (ε 2 / ε 2x ) + λ 2x / S 2 −λ 2 / S 2x } (4-2) ε 1 / ε 1x = f 1 (ε 1 λ1 / ε 1x λ 1x) ... (5-1) ε 2 / ε 2x = f 2 (ε 2 λ2 / ε 2x λ2x) ... (5-2)

【0068】以上詳述した如く、本発明においては、2
波長からなる測定バンドに対する2色放射測温を、複数
の波長帯域に亘って適用することを可能としたので、例
えば鋼板表面に経時的に酸化膜が成長していくために、
前記図13〜図17に示すように分光放射率スペクトル
の谷が低波長側から長波長側へ移動していく場合でも、
谷が存在しない波長帯域に測定バンドを選定することが
できる。
As described above in detail, in the present invention, 2
Since it is possible to apply two-color radiation thermometry to a measurement band composed of wavelengths over a plurality of wavelength bands, for example, because an oxide film grows over time on the steel plate surface,
Even when the valley of the spectral emissivity spectrum moves from the low wavelength side to the long wavelength side as shown in FIGS. 13 to 17,
The measurement band can be selected in a wavelength band in which no valley exists.

【0069】従って、常に放射率変動のない測定バンド
を用いて2色温度計による温度測定を行うことができる
ため、被測定物の表面状態が経時的に変化する場合でも
高精度の温度測定が可能となる。
Therefore, since the temperature can be measured by the two-color thermometer always using the measurement band with no change in emissivity, highly accurate temperature measurement can be performed even when the surface condition of the object to be measured changes with time. It will be possible.

【0070】[0070]

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0071】図2は、本発明に係る第1実施例の2色多
重式放射温度計の要部を示す一部断面図を含むブロック
図、図3は赤外線透過フィルタディスクを示す拡大平面
図、図4は光電素子の感度を示す線図、図5は信号処理
部の概要を示すブロック線図、図6は波長帯域選定ブロ
ックの概要を示すブロック線図である。
FIG. 2 is a block diagram including a partial cross-sectional view showing a main part of a two-color multiplex type radiation thermometer according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged plan view showing an infrared transmission filter disk. FIG. 4 is a diagram showing the sensitivity of the photoelectric element, FIG. 5 is a block diagram showing an outline of the signal processing unit, and FIG. 6 is a block diagram showing an outline of a wavelength band selection block.

【0072】本実施例の2色多重式放射温度計は、図2
に示す光電変換部と、図5に示す信号処理部とを備えて
いる2色2重方式である。
The two-color multiple radiation thermometer of this embodiment is shown in FIG.
The two-color double system is provided with the photoelectric conversion unit shown in FIG. 4 and the signal processing unit shown in FIG.

【0073】上記光電変換部は、被測定対象(熱輻射
体)1からの放射光を集光するレンズ2と、該レンズ2
で集光された放射光を波長λ1 及びλ1xからなる第1測
定バンドと、波長λ2 及びλ2xからなる第2測定バンド
に分光するための赤外線透過フィルタディスク3と、該
フィルタディクス3で分光された第1測定バンドの放射
光を光電変換する光電素子5と、該光電素子5からの信
号を輝度温度信号S1 、S1xに変換する変換回路6と、
第2測定バンドの放射光を光電変換する光電素子7と、
該光電素子7からの信号を輝度温度信号S2 、S2xに変
換する変換回路8とを備えている。
The photoelectric conversion section has a lens 2 for condensing the light emitted from the object to be measured (heat radiating body) 1 and the lens 2.
An infrared transmission filter disk 3 for spectrally splitting the radiated light condensed by the first measurement band having wavelengths λ 1 and λ 1x and a second measurement band having wavelengths λ 2 and λ 2x , and the filter disk 3 A photoelectric element 5 for photoelectrically converting the radiated light of the first measurement band, which has been dispersed in Step 1, and a conversion circuit 6 for converting signals from the photoelectric element 5 into brightness temperature signals S1 and S1x,
A photoelectric element 7 for photoelectrically converting the radiation of the second measurement band,
A conversion circuit 8 for converting a signal from the photoelectric element 7 into brightness temperature signals S2 and S2x is provided.

【0074】上記フィルタディクス3には、λ1 透過フ
ィルタ31、λ1x透過フィルタ31x 、λ2 透過フィル
タ32、λ2x透過フィルタ32x がこの順で等間隔に2
個ずつ配置され、該フィルタディスク3はモータ33で
回転されると1回転につき各波長の分光が2回ずつ行わ
れるようになっている。
In the filter disk 3, a λ 1 transmission filter 31, a λ 1x transmission filter 31x, a λ 2 transmission filter 32, and a λ 2x transmission filter 32x are arranged in this order at equal intervals.
The filter discs 3 are arranged one by one, and when the filter disc 3 is rotated by the motor 33, the spectrum of each wavelength is divided twice for each rotation.

【0075】又、上記フィルタディクス3の周囲にはフ
ィルタの回転位置を検出するための突起34が一定間隔
で取付けられており、該突起34をフィルタ回転位置検
出センサ35で検出するとタイミング信号生成回路36
によりタイミング信号が作成され、該タイミング信号が
前記変換回路5、6に送られて該変換回路5、6の輻射
受信動作が制御されるようになっている。
Further, projections 34 for detecting the rotational position of the filter are attached around the filter disk 3 at regular intervals, and when the projections 34 are detected by the filter rotational position detection sensor 35, a timing signal generating circuit. 36
A timing signal is generated by the above, and the timing signal is sent to the conversion circuits 5 and 6 to control the radiation receiving operation of the conversion circuits 5 and 6.

【0076】又、光電素子5は、近接2波長λ1 、λ1x
の両者に図4の左側に示すような受光感度特性を有し、
光電素子7は近接2波長λ2 、λ2xの両者に同図右側に
示すような受光感度特性を有しており、波長λ1 、λ1x
からなる第1測定バンドと、波長λ2 、λ2xからなる第
2測定バンドとは十分に離隔している。
Further, the photoelectric element 5 has two adjacent wavelengths λ 1 and λ 1x.
Both of them have a photosensitivity characteristic as shown on the left side of FIG.
The photoelectric element 7 adjacent two wavelengths lambda 2, has a light-receiving sensitivity characteristics as shown in FIG right to both lambda 2x, wavelength lambda 1, lambda 1x
And a second measurement band having wavelengths λ 2 and λ 2x are sufficiently separated from each other.

【0077】前記図5に示した信号処理部は、変換回路
6から出力される輝度温度S1 (λ1 に対応)、S1x
(λ1xに対応)を用いて前記(3−1)式から放射率累
乗比を算出する(3−1)式計算ブロック301と、実
験的に決められた前記(5−1)式の相関回帰式から放
射率累乗比を用いて放射率比(ε1 /ε1x)を算出する
(5−1)式計算ブロック501と、算出した放射率比
を用いて2色温度計算式(4−1)式から温度Tを算出
する(4−1)式計算ブロック401と、前記変換回路
8から出力される輝度温度S2 (λ2 に対応)、S2x
(λ2xに対応)について同様の各計算を行う(3−2)
式計算ブロック302と、(5−2)式計算ブロック5
02と、(4−2)式計算ブロック402とを備えてい
る。
The signal processing section shown in FIG. 5 has the brightness temperatures S 1 (corresponding to λ 1 ) and S 1x output from the conversion circuit 6.
(Corresponding to λ 1x ) is used to calculate the emissivity exponential ratio from the equation (3-1), and the correlation between the equation (3-1) calculation block 301 and the experimentally determined equation (5-1). From the regression equation, the emissivity ratio (ε 1 / ε 1x ) is calculated using the emissivity exponentiation ratio (5-1) Formula calculation block 501 and the two-color temperature calculation formula (4-) using the calculated emissivity ratio. 1) calculates the temperature T from the equation (4-1) below calculation block 401, corresponding to the luminance temperature S2 (lambda 2 output from the converting circuit 8), S2x
Perform similar calculations for (corresponding to λ 2x ) (3-2)
Expression calculation block 302 and expression calculation block 5 (5-2)
02 and a (4-2) formula calculation block 402.

【0078】上記計算ブロック401、402からそれ
ぞれ出力される温度Tはセレクタ101に入力され、い
ずれか一方の測定バンドの2波長について算出された温
度Tが出力されるようになっている。
The temperature T output from each of the calculation blocks 401 and 402 is input to the selector 101, and the temperature T calculated for the two wavelengths of either one of the measurement bands is output.

【0079】又、前記計算ブロック301及び302か
らは放射率累乗比ε1 λ1 /ε1x λ1x及びε2 λ2 /ε
2x λ2xがそれぞれ波長帯域選定ブロック100に入力さ
れ、これら放射率比の時間変動に基づいて特定の波長帯
域、即ち測定バンドを選択し、その選択信号を上記セレ
クタ101へ出力することにより、放射率累乗比の時間
変動が小さい方の測定バンドについて算出された温度T
に切り変えられ、該温度Tが出力されるようになってい
る。
[0079] Also, 1 epsilon emissivity power ratio from the computing block 301 and 302 λ1 / ε 1x λ1x and ε 2 λ2 / ε
2x λ2x are respectively input to the wavelength band selection block 100, and a specific wavelength band, that is, a measurement band is selected based on the time variation of these emissivity ratios, and the selection signal is output to the selector 101 to obtain the emissivity. Temperature T calculated for the measurement band with the smaller power ratio fluctuation over time
And the temperature T is output.

【0080】上記波長帯域選定ブロック100は、以下
に説明する図6(A)又は図6(B)に示す構成となっ
ている。なお、本実施例ではこれら両方を使用しても、
又、いずれか一方を使用してもよい。
The wavelength band selection block 100 has a configuration shown in FIG. 6 (A) or FIG. 6 (B) described below. In addition, in the present embodiment, even if both are used,
Also, either one may be used.

【0081】図6(A)の波長帯域選定ブロック100
は、放射率累乗比の時間変化率を用いて選択信号を出力
するもので、ε1 λ1 /ε1x λ1xを微分する演算ブロッ
ク110と、ε2 λ2 /ε2x λ2xを微分する演算ブロッ
ク110′と、これら両ブロック110、110′の演
算結果を比較して変化率の小さい方の測定ブロックを選
択する信号を出力する比較器111とで構成されてい
る。
The wavelength band selection block 100 of FIG.
Is for outputting a selection signal by using the time rate of change of emissivity power ratio, the calculation block 110 for differentiating the ε 1 λ1 / ε 1x λ1x, operation block 110 for differentiating the ε 2 λ2 / ε 2x λ2x ' And a comparator 111 which compares the calculation results of these two blocks 110 and 110 'and outputs a signal for selecting the measurement block with the smaller change rate.

【0082】図6(B)の波長帯域選定ブロック100
は、ε1 λ1 /ε1x λ1xの絶対値を算出する演算ブロッ
ク120と、ε2 λ2 /ε2x λ2xの絶対値を算出する演
算ブロック120′と、これら両ブロック120、12
0′の演算結果を比較し、その小さい方の測定バンドを
選択する信号を出力する比較器121とで構成されてい
る。
The wavelength band selection block 100 shown in FIG. 6B.
Is, epsilon 1 and .lambda.1 / epsilon 1x calculation block 120 which calculates the absolute value of Ramuda1x, the computation block 120 'for calculating the absolute value of ε 2 λ2 / ε 2x λ2x, these two blocks 120,12
It is composed of a comparator 121 which compares the calculation result of 0'and outputs a signal for selecting the smaller measurement band.

【0083】上述した波長帯域選定ブロック100の機
能を、前記図1を用いて以下に説明する。
The function of the wavelength band selection block 100 described above will be described below with reference to FIG.

【0084】輻射光干渉に起因する放射率低下部分であ
る谷は、波長の大小関係からε1 →ε1x→ε2 →ε2x
順に発生する。この放射率低下は、従来の2色放射温度
計では知ることができない。
Valleys, which are emissivity lowering portions due to radiated light interference, occur in the order of ε 1 → ε 1x → ε 2 → ε 2x due to the size relationship of wavelengths. This decrease in emissivity cannot be detected by a conventional two-color radiation thermometer.

【0085】本実施例では、第1測定バンドの場合は輝
度温度S1 、S1xを用いて、計算ブロック301で放射
率累乗比を求め、計算ブロック501で上記放射率累乗
比を用いて放射率比ε1 /ε1xを求めることができる。
同様に、第2測定バンドの場合も、輝度温度S2 、S2x
を用いて、計算ブロック302で放射率累乗比を、その
値を用いて計算ブロック502で放射率比ε2 /ε2x
求めることができる。
In this embodiment, in the case of the first measurement band, the brightness temperatures S1 and S1x are used to calculate the emissivity power ratio in the calculation block 301, and the emissivity ratio is calculated in the calculation block 501 using the emissivity power ratio. ε 1 / ε 1x can be obtained.
Similarly, in the case of the second measurement band, the brightness temperatures S2, S2x
Can be used to calculate the emissivity power ratio in the calculation block 302 and the value can be used to calculate the emissivity ratio ε 2 / ε 2x in the calculation block 502.

【0086】図1から類推されるように酸化膜形成によ
って分光放射率が急変するタイミングゾーンは、上記2
つの放射率比の時間的変化を観測することで十分な確度
で検知可能であり、具体的には、前記図6(A)に示し
たように放射率累乗比の時間微分から、又は同図(B)
に示したように放射率累乗比の絶対値の大きさから検知
可能である。
As can be inferred from FIG. 1, the timing zone in which the spectral emissivity suddenly changes due to the oxide film formation is in the above-mentioned 2
It can be detected with sufficient accuracy by observing the temporal change of the two emissivity ratios. Specifically, as shown in FIG. (B)
As shown in, it can be detected from the magnitude of the absolute value of the emissivity power ratio.

【0087】従って、被測定対象の表面状態が図1のタ
イミングゾーンZ1 又はZ10に対応している場合には第
2測定バンドを用い、逆にタイミングゾーンZ2 又はZ
20に対応している場合には第1測定バンドを用いて算出
した温度計算結果をセレクタ101で選択し、出力する
ことができる。
Therefore, when the surface condition of the object to be measured corresponds to the timing zone Z1 or Z10 in FIG. 1, the second measurement band is used, and conversely, the timing zone Z2 or Z2 is used.
When 20 is supported, the temperature calculation result calculated using the first measurement band can be selected by the selector 101 and output.

【0088】以上詳述した本実施例の2色多重式放射温
度計によれば、第1測定バンドの近接2波長λ1 、λ1x
及び第2測定バンドの近接2波長λ2 、λ2xについてそ
れぞれ独立に温度計算を行うことができると共に、各2
波長の放射率比の時間変動が小さい測定バンドについて
算出した温度を選択的に出力することができることか
ら、例えば被測定対象1の表面に酸化膜が生成し、それ
が経時的に生長して膜厚が増大していく場合でも適切な
測定バンドを選択して温度計算を実行し、出力すること
ができるため常に高精度な温度測定が可能となる。
According to the two-color multiplex radiation thermometer of this embodiment described in detail above, the two adjacent wavelengths λ 1 and λ 1x of the first measurement band are used.
In addition, the temperature can be calculated independently for each of the adjacent two wavelengths λ 2 and λ 2x of the second measurement band,
Since it is possible to selectively output the temperature calculated for the measurement band in which the time variation of the emissivity ratio of the wavelength is small, for example, an oxide film is generated on the surface of the object 1 to be measured, and the oxide film grows with time to form a film. Even if the thickness increases, it is possible to select an appropriate measurement band, execute the temperature calculation, and output the temperature. Therefore, highly accurate temperature measurement can always be performed.

【0089】図7は、本発明に係る第2実施例の光電変
換部の概要を示す前記図2に相当するブロック図であ
り、図8は第2実施例で用いられる光電素子の受光感度
を示す線図である。
FIG. 7 is a block diagram corresponding to FIG. 2 showing the outline of the photoelectric conversion portion of the second embodiment according to the present invention, and FIG. 8 shows the light receiving sensitivity of the photoelectric element used in the second embodiment. It is a diagram showing.

【0090】本実施例では、光電素子5、7の代りに図
中符号9で示す4つの波長λ1 、λ1x、λ2 、λ2xに感
応する図8に示すような受光感度特性を有する光電素子
と、変換回路ブロック6、8の代りにこれら4つの波長
の受光信号にそれぞ対応する輝度温度信号S1 、S1x、
S2 、S2xを出力する変換回路ブロック10を備えた以
外は、前記第1実施例と実質的に同一である。
In this embodiment, instead of the photoelectric elements 5 and 7, there is a light receiving sensitivity characteristic as shown in FIG. 8 which is sensitive to four wavelengths λ 1 , λ 1x , λ 2 and λ 2x indicated by reference numeral 9 in the figure. Instead of the photoelectric element and the conversion circuit blocks 6 and 8, the brightness temperature signals S1 and S1x, which respectively correspond to the received light signals of these four wavelengths,
It is substantially the same as the first embodiment except that the conversion circuit block 10 for outputting S2 and S2x is provided.

【0091】図9は、本発明に係る第3実施例の光電変
換部の概要を示す前記図2に相当するブロック図であ
る。
FIG. 9 is a block diagram corresponding to FIG. 2 showing an outline of the photoelectric conversion section of the third embodiment according to the present invention.

【0092】本実施例の2色多重式放射温度計は、図1
0の斜視図に示す光電変換部を有する2色3重方式であ
り、第1実施例の2色2重放射温度計に、更に近接2波
長λ3 、λ3xからなる第3測定バンドについても測温で
きるようにしたものである。
The two-color multiple radiation thermometer of this embodiment is shown in FIG.
0 is a two-color triple system having a photoelectric conversion part shown in a perspective view of FIG. 0. In addition to the two-color double radiation thermometer of the first embodiment, a third measurement band composed of adjacent two wavelengths λ 3 and λ 3x is also used. It is designed to be able to measure temperature.

【0093】即ち、第1測定バンドの2波長λ1 、λ1x
を光電変換し、輝度温度信号S1 、S1xを出力する光電
変換部(図中上段)と、前記第1実施例の場合と同様の
機能により第2測定バンドの2波長λ2 、λ2xを光電変
換し、輝度温度信号S2 、S2xを出力すると共に、第3
測定バンドの2波長λ3 、λ3xを光電素子7′で光電変
換し、変換回路ブロック8′で輝度温度S3 、S3xを出
力する光電変換部(図中下段)を備えている。なお、光
電変換部は、図示したような複眼式とした方が好ましい
が、第1、第2実施例にフィルタを付加したものであっ
てもよい。
That is, the two wavelengths λ 1 and λ 1x of the first measurement band
The photoelectric conversion unit (the upper stage in the figure) for photoelectrically converting and outputting the brightness temperature signals S1 and S1x, and the two wavelengths λ 2 and λ 2x of the second measurement band are photoelectrically converted by the same function as in the first embodiment. The brightness temperature signals S2 and S2x are converted and the third
The photoelectric conversion element 7 ′ photoelectrically converts the two wavelengths λ 3 and λ 3x of the measurement band, and the conversion circuit block 8 ′ includes a photoelectric conversion unit (lower stage in the figure) that outputs the brightness temperatures S3 and S3x. The photoelectric conversion unit is preferably a compound eye type as shown in the drawing, but may be the one in which a filter is added to the first and second embodiments.

【0094】本実施例の信号処理部は、図示しないが、
前記第1実施例の信号処理部に、第3測定バンドについ
ての処理機能を付加し、測定データを3つの測定バンド
から選択できるようにしたものである。
Although not shown, the signal processor of this embodiment is
A processing function for the third measurement band is added to the signal processing unit of the first embodiment so that measurement data can be selected from three measurement bands.

【0095】本実施例は、第1実施例等の2色2重方式
に比べて更に測定精度が高い。即ち、2色2重方式の場
合は、実際に放射率変動が発生しないと波長帯域選定ブ
ロック100でタイミングゾーンの検出ができないた
め、波長帯域の切替え時に誤差が大きい時間間隔が生じ
てしまうのに対し、2色3重方式の場合は、出力に関係
していない波長帯域でタイミングゾーンの検出が可能で
あるため切替えに伴なう誤差発生時間が生じることを回
避できる。
This embodiment has a higher measurement accuracy than the two-color double system such as the first embodiment. That is, in the case of the two-color double system, since the wavelength band selection block 100 cannot detect the timing zone unless the emissivity changes actually occur, a large error occurs at the time of switching the wavelength band. On the other hand, in the case of the two-color triple system, the timing zone can be detected in the wavelength band that is not related to the output, so that it is possible to avoid the occurrence of the error generation time associated with the switching.

【0096】この関係を、図11、12にを用いて具体
的に説明する。図11は、第1測定バンドλ1 、λ1x
第2測定バンドλ2 、λ2x及び第3測定バンドλ3 、λ
3xの3つの離隔した波長帯域を用いた場合の放射率変動
を各波長について示したタイムチャートであり、図12
は波長帯域選定ブロック100が出力するセレクト信号
表である。表中◎は選択すべき波長帯域を、△はいつ変
動するか不明な波長帯域を、×は選択してはならない波
長帯域を示している。
This relationship will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 11 shows the first measurement bands λ 1 , λ 1x ,
Second measurement bands λ 2 , λ 2x and third measurement bands λ 3 , λ
FIG. 13 is a time chart showing the emissivity variation for each wavelength when 3 × 3 separated wavelength bands are used, and FIG.
Is a select signal table output by the wavelength band selection block 100. In the table, ⊚ indicates the wavelength band to be selected, Δ indicates the wavelength band whose fluctuation is unknown, and × indicates the wavelength band that should not be selected.

【0097】上記表に示したように、タイミングゾーン
10の場合は、現に変動している波長帯域より2つ先の
第3測定バンドλ3 、λ3xを選択し、タイミングゾーン
20の場合は、既に通過した第1測定バンドλ2 、λ2x
を選択し、タイミングゾーン30の場合は第1又は第2
測定バンドの何れかを選択する。このように、2色3重
方式(4重以上でも同様)によれば、△の波長帯域を選
択しないようにできるるため、2色2重方式に比べ高精
度の測温が可能となる。因みに、2色2重方式では、△
を付した、いつ放射率変動が発生するかわからない状態
の波長帯域で温度計算をしていることになる。
As shown in the above table, in the case of the timing zone 10, the third measurement bands λ 3 and λ 3x , which are two ahead of the wavelength band which is actually changing, are selected. First measurement bands λ 2 , λ 2x that have already passed
And select 1st or 2nd in the case of timing zone 30
Select one of the measurement bands. As described above, according to the two-color triple method (the same applies to the case of four or more colors), the wavelength band of Δ can be prevented from being selected, so that the temperature can be measured with higher accuracy than the two-color double method. By the way, in the 2-color double system, △
It means that the temperature is calculated in the wavelength band where is not known when the emissivity fluctuation occurs.

【0098】次に、本発明を実際に適用した具体例につ
いて説明する。
Next, a specific example in which the present invention is actually applied will be described.

【0099】鋼板(川崎製鉄株式会社製)について前述
した特公平3ー4855に準じてオフラインデータをと
り、回帰関数を、下記第1及び第2の2色測定バンドで
作成し、2色2重方式の放射温度計を構成した。
Off-line data was taken for a steel plate (made by Kawasaki Steel Co., Ltd.) in accordance with the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 3-4855, and a regression function was created with the following first and second two-color measurement bands, and two-color double The system radiation thermometer was constructed.

【0100】第1測定バンド:(Si光電素子) λ1
=1.00μ λ1x=1.05μ 第2測定バンド:(Ge光電素子) λ2 =1.60μ λ2x=1.65μ
First measurement band: (Si photoelectric element) λ 1
= 1.00μ λ 1x = 1.05μ Second measurement band: (Ge photoelectric element) λ 2 = 1.60μ λ 2x = 1.65μ

【0101】この回帰関数を作成する際には、既出願の
特願平3−129828に記載の手法を用いた。
The method described in Japanese Patent Application No. 3-129828, which has already been filed, was used to create this regression function.

【0102】即ち、1つの測定バンドが2波長λ1 、λ
2 であるとすると、波長λ1 、λ2 における輝度温度S
1 、S2 と定数A(但し、0≦A≦1)とによって波長
λ1 、λ2 における分光放射率ε1 、ε2 の比を下記式
によって計算した。
That is, one measurement band has two wavelengths λ 1 , λ
2 , the brightness temperature S at wavelengths λ 1 and λ 2
The ratio of the spectral emissivities ε 1 and ε 2 at the wavelengths λ 1 and λ 2 was calculated by the following formula using 1 and S 2 and a constant A (where 0 ≦ A ≦ 1).

【0103】 ε1 /ε2 =[A・exp {C2 (1/S2 −1/S1 )}]2 /(λ1 +λ2 ) Ε 1 / ε 2 = [A · exp {C 2 (1 / S 2 −1 / S 1)}] 2 / (λ 1 + λ 2).

【0104】上記回帰データを用いて本発明による温度
測定を行うと共に、比較のために各種方式の温度計で同
様の計測を行った結果(最大温度誤差)を表1、表2に
示した。
Tables 1 and 2 show the results (maximum temperature error) of the temperature measurement according to the present invention using the above regression data and the same measurement with the thermometers of various types for comparison.

【0105】被測定対象はステンレスSUS304であ
り、表1は表面酸化が進行中で放射率変動が顕著な場合
の、表2は表1で抽出した以外の温度域で同変動が比較
的小さい場合の測定結果である。数値はサンプル数20
の平均値である。
The object to be measured is stainless steel SUS304, Table 1 shows the case where the surface oxidation is in progress and the emissivity variation is remarkable, and Table 2 shows the case where the variation is relatively small in the temperature range other than that extracted in Table 1. Is the measurement result of. Number is 20 samples
Is the average value of.

【0106】なお、真の温度は鋼板に溶着した熱電対で
測定し、表面酸化進行中は真温度を用いて計算されたε
の変化傾向で定性的に判定、特にε変化が著しいときを
抽出した。
The true temperature was measured with a thermocouple welded to the steel sheet, and ε was calculated using the true temperature during the progress of surface oxidation.
The qualitative judgment was made based on the tendency of change, and the case where ε change was remarkable was extracted.

【0107】本発明の場合は、表1、表2から明らかな
ように放射率変動時でもその他の時でも、温度測定誤差
5℃以内であり、その有効性が確認された。2色3重方
式では更に高精度になると期待される。
In the case of the present invention, as is clear from Table 1 and Table 2, the temperature measurement error was within 5 ° C. at both emissivity fluctuations and other times, and its effectiveness was confirmed. It is expected that the two-color triple system will have higher accuracy.

【0108】[0108]

【表1】 [Table 1]

【0109】[0109]

【表2】 [Table 2]

【0110】以上、本発明を具体的説明したが、本発明
は前記実施例に示したものに限定されるものでないこと
はいうまでもない。
Although the present invention has been specifically described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments.

【0111】例えば、測定バンドは2又は3に限られる
ものでなく4以上であってもよい。
For example, the number of measurement bands is not limited to 2 or 3, and may be 4 or more.

【0112】又、実施例に示した如く測定バンドは近接
2波長で構成され、各測定バンドは離隔されていること
が好ましいが、これに限定されるものでなく、測定バン
ドを構成する2波長は近接していなくともよく、従って
測定バンドは部分的に重なっていてもよい。
Further, as shown in the embodiment, it is preferable that the measurement bands are composed of two adjacent wavelengths and the measurement bands are separated from each other. However, the present invention is not limited to this, and the two wavelengths which form the measurement band are included. Need not be in close proximity, and thus the measurement bands may partially overlap.

【0113】又、前記実施例では、波長帯域選定ブロッ
ク100で放射率累乗比の時間変動に基づいて波長帯域
を選択する場合を示したが、計算ブロック501、50
2から放射率比ε1 λ1 /ε1x λ1x及びε2 λ2 /ε2x
λ2xを入力し、それら放射率比の時間変動に基づいて波
長帯域選択するようにしてもよい。
In the above embodiment, the case where the wavelength band selection block 100 selects the wavelength band based on the time variation of the emissivity exponentiation ratio has been described.
Emissivity ratio from 2 ε 1 λ1 / ε 1x λ1x and ε 2 λ2 / ε 2x
It is also possible to input λ2x and select the wavelength band based on the temporal variation of the emissivity ratio.

【0114】更に、前記実施例では、全ての測定バンド
について温度計算を実行し、選定ブロック100で選定
された測定バンドの計算結果を出力するようにしたが、
選定された測定バンドについてのみ温度計算を実行する
ようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the temperature calculation is executed for all the measurement bands, and the calculation result of the measurement band selected in the selection block 100 is output.
The temperature calculation may be executed only for the selected measurement band.

【0115】[0115]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
被測定対象の表面に例えば酸化膜が形成され、その厚さ
が増大して表面状態が変化していく場合でも、被測定対
象の表面温度を高精度で測定することができる。
As described above, according to the present invention,
Even if, for example, an oxide film is formed on the surface of the measurement target and its thickness increases and the surface state changes, the surface temperature of the measurement target can be measured with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、放射率と放射率比の時間変化を示すタ
イムチャートである。
FIG. 1 is a time chart showing a temporal change of an emissivity and an emissivity ratio.

【図2】図2は、本発明に係る第1実施例の光電変換部
を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a photoelectric conversion unit of a first embodiment according to the present invention.

【図3】図3は、フィルタディスクを示す拡大平面図で
ある。
FIG. 3 is an enlarged plan view showing a filter disc.

【図4】図4は、光電素子の受光感度を示す線図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing the light receiving sensitivity of a photoelectric element.

【図5】図5は、第1実施例の信号処理部を示すブロッ
ク図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a signal processing unit of the first embodiment.

【図6】図6は、波長帯域選定ブロックの構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a wavelength band selection block.

【図7】図7は、第2実施例の光電変換部を示すブロッ
ク図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a photoelectric conversion unit of a second embodiment.

【図8】図8は、他の光電素子の受光感度を示す線図で
ある。
FIG. 8 is a diagram showing the light receiving sensitivity of another photoelectric element.

【図9】図9は、第3実施例の光電変換部を示すブロッ
ク図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a photoelectric conversion unit of a third embodiment.

【図10】図10は、上記光電変換部の外観を示す斜視
図である。
FIG. 10 is a perspective view showing an appearance of the photoelectric conversion unit.

【図11】図11は、2色3重方式の放射率変化を示す
タイムチャートである。
FIG. 11 is a time chart showing changes in emissivity of a two-color triple system.

【図12】図12は、波長帯域選定ブロックの選択信号
の出力タイミングを示す図表である。
FIG. 12 is a chart showing the output timing of the selection signal of the wavelength band selection block.

【図13】図13は、酸化膜がない低温表面の放射率ス
ペクトルを示す線図である。
FIG. 13 is a diagram showing an emissivity spectrum of a low temperature surface without an oxide film.

【図14】図14は、酸化膜がない中温度の表面の放射
率スペクトルを示す線図である。
FIG. 14 is a diagram showing an emissivity spectrum of a medium-temperature surface without an oxide film.

【図15】図15は、酸化膜発生直後の表面の放射率ス
ペクトルを示す線図である。
FIG. 15 is a diagram showing an emissivity spectrum of a surface immediately after generation of an oxide film.

【図16】図16は、酸化膜成長中の表面の放射率スペ
クトルを示す線図である。
FIG. 16 is a diagram showing a surface emissivity spectrum during growth of an oxide film.

【図17】図17は、不働体酸化膜形成後の表面の放射
率スペクトルを示す線図である。
FIG. 17 is a diagram showing an emissivity spectrum of a surface after formation of a passive oxide film.

【図18】図18は、酸化膜がない表面の近接2波長の
放射率スペクトルを示す線図である。
FIG. 18 is a diagram showing an emissivity spectrum of two adjacent wavelengths on a surface having no oxide film.

【図19】図19は、表面酸化膜発生後の近接2波長の
放射率スペクトルを示す線図である。
FIG. 19 is a diagram showing an emissivity spectrum of two adjacent wavelengths after generation of a surface oxide film.

【図20】図20は、2波長の分光放射率の相関を示す
線図である。
FIG. 20 is a diagram showing a correlation of spectral emissivity of two wavelengths.

【図21】図21は、従来の2色放射温度計の構成を示
すブロック図である。
FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of a conventional two-color radiation thermometer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…被測定対象、 3…赤外線フィルタディスク、 4…ハーフミラープリズム、 5、7、7′、9…光電素子、 6、8、8′、10…変換回路、 31…波長λ1 透過フィルタ、 31x …波長λ1x透過フィルタ、 32…波長λ2 透過フィルタ、 32x …波長λ2x透過フィルタ、 100…波長帯域選択ブロック、 101…セレクタ、 301…(3−1)式演算ブロック、 302…(3−2)式演算ブロック、 401…(4−1)式演算ブロック、 402…(4−2)式演算ブロック、 501…(5−1)式演算ブロック、 502…(5−2)式演算ブロック。1 ... Object to be measured, 3 ... Infrared filter disk, 4 ... Half mirror prism, 5, 7, 7 ', 9 ... Photoelectric element, 6, 8, 8', 10 ... Conversion circuit, 31 ... Wavelength λ 1 transmission filter, 31x ... Wavelength λ 1x transmission filter, 32 ... Wavelength λ 2 transmission filter, 32x ... Wavelength λ 2x transmission filter, 100 ... Wavelength band selection block, 101 ... Selector, 301 ... (3-1) Formula operation block, 302 ... (3 -2) Formula operation block, 401 ... (4-1) Formula operation block, 402 ... (4-2) Formula operation block, 501 ... (5-1) Formula operation block, 502 ... (5-2) Formula operation block .

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の異なる波長帯域毎にそれぞれ異なる
2波長λ1 、λ2 に分光する分光手段と、 各波長帯域毎に2波長λ1 、λ2 について輝度温度S
1、S2 を計測する光電変換手段と、 上記各波長帯域毎にオンラインで得られる2波長の輝度
温度S1 、S2から、次式で放射率累乗比ε1 λ1 /ε2
λ2 を演算する累乗比演算手段と、 ε1 λ1 /ε2 λ2 =exp {C2 (1/S2 −1/S1 )} (C2 :Plankの第2定数) 上記ε1 λ1 /ε2 λ2 を、予め測定し記憶させた次式
の相関関数f により放射率比ε1 /ε2 に変換する放射
率比演算手段と、 ε1 /ε2 =f (ε1 λ1 /ε2 λ2 ) 上記分光放射率比ε1 /ε2 を用いて2色温度計算を実
行して測定温度を算出する温度計算手段と、 上記各波長帯域毎に放射率累乗比又は分光放射率比の時
間変動を監視し、その時間変動に基づいて特定の波長帯
域を選択する波長帯域選定手段とを備え、 選定した上記特定波長帯域について算出された測定温度
が出力されるようになされていることを特徴とする2色
多重式放射温度計。
1. A spectroscopic means for separating into two different wavelengths λ 1 and λ 2 for each of a plurality of different wavelength bands, and a brightness temperature S for the two wavelengths λ 1 and λ 2 for each wavelength band.
From the photoelectric conversion means for measuring 1 and S2 and the brightness temperatures S1 and S2 of two wavelengths obtained online for each wavelength band, the emissivity exponentiation ratio ε1 λ1 / ε2
Exponentiation ratio calculating means for calculating λ2 and ε1 λ1 / ε2 λ2 = exp {C2 (1 / S2 −1 / S1)} (C2: second constant of Plank) ε1 λ1 / ε2 λ2 is measured and stored in advance. The emissivity ratio calculating means for converting into the emissivity ratio ε 1 / ε 2 by the correlation function f of the following equation, and ε 1 / ε 2 = f (ε 1 λ 1 / ε 2 λ 2 ) using the above spectral emissivity ratio ε 1 / ε 2 Temperature calculation means for executing color temperature calculation to calculate the measured temperature, and monitoring the time variation of the emissivity exponentiation ratio or the spectral emissivity ratio for each wavelength band, and based on the time variation, a specific wavelength band is determined. A two-color multiplex type radiation thermometer, comprising: a wavelength band selecting means for selecting, and a measured temperature calculated for the selected specific wavelength band is output.
【請求項2】請求項1において、 波長帯域選定手段が、放射率累乗比又は分光放射率比の
時間変化率を比較し、該変化率が最小の波長帯域を選択
するようになされていることを特徴とする2色多重式放
射温度計。
2. The wavelength band selection means according to claim 1, wherein the time change rates of the emissivity exponential ratio or the spectral emissivity ratio are compared with each other, and the wavelength band having the smallest change rate is selected. A two-color multi-type radiation thermometer.
【請求項3】請求項1において、 波長帯域選定手段が、放射率累乗比又は分光放射率比の
絶対値を比較し、該絶対値が最小の波長帯域を選択する
ようになされていることを特徴とする2色多重式放射温
度計。
3. The wavelength band selection means according to claim 1, wherein the absolute values of the emissivity exponentiation ratio or the spectral emissivity ratio are compared with each other, and the wavelength band having the smallest absolute value is selected. Characteristic 2-color multi-type radiation thermometer.
【請求項4】請求項1において、 波長帯域が3以上である場合、波長帯域選定手段が、放
射率累乗比又は分光放射率比の時間変動が最大の波長帯
域より低波長側又は長波長側2つ目以降の波長帯域を選
択するようになされていることを特徴とする2色多重式
放射温度計。
4. In claim 1, when the wavelength band is 3 or more, the wavelength band selection means has a lower wavelength side or a longer wavelength side than the wavelength band in which the time variation of the emissivity exponentiation ratio or the spectral emissivity ratio is maximum. A two-color multi-type radiation thermometer characterized by being adapted to select the second and subsequent wavelength bands.
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