JPH0521491B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、鋼板等の測定対象（物）の放射率
および温度の測定装置に関するものである。

［従来の技術］ 出願人は、たとえば特開昭57−161521号公報に
あるように、比較熱板（補助熱源、放射源）と測
定対象との距離を変化させたときの放射検出器の
出力変化から測定対象の放射率を求める方法を提
案している。

［この発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、この方法では、比較熱板を駆動
する装置が大型なものとなつてしまう等の問題点
を生じている。また、比較熱板の温度を測定して
放射エネルギーに換算しているので変換誤差を生
じやすかつた。

この発明の目的は、以上の点に鑑み、より簡便
に、対象の放射率および温度を測定する装置を提
供することである。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、放射源が測定対象に放射する放射
エネルギーを変化させるシヤツタ手段等の寄与率
変化手段を用いて３つの異つた状態についての放
射エネルギー等を光フアイバを介して放射検出器
に導き、その出力信号のうち任意の２つの信号の
差の比である寄与率の比と寄与率の差とが所定の
関係にあることに基いて測定対象の放射率を求
め、この放射率から測定対象の温度を求めるよう
にした放射温度測定装置である。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例を示す構成説明
図である。

図において、１は、測定対象、２は、測定対象
１に放射エネルギーを放射する放射源、３は、放
射源２が測定対象１に放射する放射エネルギーを
変化させる水冷等がなされている寄与率変化手段
としてのシヤツタ手段、４１は、放射源２の開孔
２ａを介して測定対象１からの放射エネルギーを
光フアイバ５１を介して検出する放射検出器、４
２は、光フアイバ５２を介して放射源２の放射エ
ネルギーを検出する放射検出器、４３は、光フア
イバ５３を介してシヤツタ手段３の放射エネルギ
ーを検出する放射検出器、６は、放射検出器５
１，５２，５３の出力信号が供給されるアナログ
回路、マイクロコンピユータ、パーソナルコンピ
ユータ等よりなる演算手段である。なお、光フア
イバ５１，５２，５３の先端には、屈折率分布形
ロツドレンズ、マイクロレンズ等の視野限定手段
L₁，L₂，L₃が設けられ、光フアイバ５２，５３
は、放射源２、シヤツタ手段３の空洞２０，３０
を測定するよう設けられている。

測定対象１の温度をＴ、放射率をε、放射源２
の温度をTr、放射率をεr、シヤツタ手段３の温
度をTa、放射検出器４１の出力信号をEi、温度
Ｔの黒体相当の放射エネルギーをＥ（Ｔ）とする。

図示のように、シヤツタ手段３を、ほぼ閉とし
測定対象１からの放射エネルギーのみが通過でき
るようにした状態、半開状態、開状態の
各々の放射検出器４１の出力信号E₀，E₁，E₂は
次のようになる。

E₀＝εE（Ｔ）＋（１−ε）Ｅ（Ta） ……(1) E₁＝εE（Ｔ）＋F₁（１−ε）εrE（Tr） ＋（１−F₁）（１−ε）Ｅ（Ta） ……(2) E₂＝εE（Ｔ）＋F₂（１−ε）εrE（Tr） ＋（１−F₂）（１−ε）Ｅ（Ta） ……(3) ここで、F₁，F₂は、放射源２からの放射エネ
ルギーが測定対象１を反射して放射検出器４１に
入射する寄与率でF₁＜F₂である。

つまり、シヤツタ手段３が閉のときの(1)式右辺
第１項は測定対象１自体からの放射エネルギー、
第２項はシヤツタ手段３からの放射エネルギーの
寄与分で、放射源２からの放射エネルギーは無視
できる。(2)，(3)式の右辺第２項は放射源２からの
寄与分、第３項はシヤツタ手段３からの寄与分で
ある。

(2)式から(1)式を減算し、(3)式から(1)式を減算す
ると次式が得られる。

E₁−E₀＝F₁（１−ε）εrE（Tr） −F₁（１−ε）Ｅ（Ta） E₂−E₀＝F₂（１−ε）εrE（Tr） −F₂（１−ε）Ｅ（Ta） その比Ｒをとると次式が得られる。

Ｒ＝（E₁−E₀）／（E₂−E₀） ＝F₁／F₂ ……(4) また、(2)，(3)式を辺々差し引くと次式が得られ
る。

E₂−E₁＝（F₂−F₁）（１−ε）｛εrE（Tr）−Ｅ
（Ta）｝ これより、放射率εは次式となる。

ε＝１−（E₂−E₁）／［（F₂−F₁）・ ｛εrE（Tr）−Ｅ（Ta）｝］ ……(5) ここで、Ｄ＝F₂−F₁と、Ｒ＝F₁／F₂との関係
は、第２図で示すようにＤ＝ｆ（Ｒ）で、所定の
関数関係にあることが実験的に見い出された。つ
まり、ＲからＤを求めることができ、(5)式右辺の
その他の値は、測定等により求まるので、放射率
εを求めることができる。

そして、(1)式より Ｅ（Ｔ）＝｛E₀−（１−ε）Ｅ（Ta）｝／ε ……(6) であるから、この(6)式に、(5)式より求めた放射率
ε等を代入して、測定対象１の真温度が求まる。

つまり、測定前あらかじめ、第２図で示すよう
に、測定により求めたＤとＲとの関数関係Ｄ＝ｆ
（Ｒ）、放射源２の放射率εrを演算手段６に記憶す
る。

次に、測定時、シヤツタ手段３を開閉し、(1)，
(2)，(3)式のE₀，E₁，E₂を放射検出器４１で検出
し、また、放射源２、シヤツタ手段３の放射エネ
ルギーＥ（Tr），Ｅ（Ta）を放射検出器４２，４
３で検出し、それぞれ演算手段６に供給する。

演算手段６は、信号E₀，E₁，E₂より、(4)式の
比Ｒを求め、これよりＤを求め、また、Ｅ（Tr），
Ｅ（Ta）を用いて、(5)式右辺の演算を行つて放射
率εを求める。また、放射率εを用いて(6)式の演
算を行つて測定対象１の温度Ｔを求めることがで
きる。

なお、以上の例では、寄与率変化手段としてシ
ヤツタ手段３を用い、その開度を変化させて寄与
率を変化させたが、大きさの異なつた開口を有す
る遮光板を移動させて寄与率を変化させるように
してもよい。

また、第３図で示すように、フアイバ５３の先
端を、直接シヤツタ手段３の空洞３０に挿入し、
放射エネルギーを測定するようにしてもよい。ま
た、適当な切換手段により１個の放射検出器で時
分割的に検出するようにしてもよい。

［発明の効果］ あらかじめ、寄与率の差が寄与率の比と所定の
関係にあることを用いて、放射率、温度を測定す
るようにしているので、簡単な構成で、放射率補
正された正しい対象の温度を測定することができ
る。特に光フアイバを用いて同様な放射検出器で
直接放射エネルギーの測定を行つているので無誘
導化が図られ、変換誤差も少なく、高精度で安定
した測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図は、この発明の一実施例を示す
構成説明図、第２図は、寄与率の差と比との関係
図である。 １……測定対象、２……放射源、３……シヤツ
タ手段（寄与率変化手段）、４１，４２，４３…
…放射検出器、５１，５２，５３……光フアイ
バ、６……演算手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 測定対象に放射エネルギーを放射する放射源
   と、この放射源が測定対象に放射する放射エネル
   ギーの寄与率を変化させるシヤツタ手段または移
   動可能な大きさの異なつた開口を有する遮光板を
   用いた寄与率変化手段と、前記測定対象、放射
   源、寄与率変化手段の放射エネルギーを光フアイ
   バを介して検出する第１、第２、第３の放射検出
   器と、この第１の検出器に寄与率変化手段により
   放射源からの放射エネルギーが測定対象を反射し
   て異なる寄与率F1，F2で入射したときの検出値
   E1，E2、放射源からの放射エネルギーが測定対
   象からこないときの検出値E0のうち２つの信号
   の差の比Ｒ＝（E1−E0）／（E2−E0）＝F1／F2
   を求め、この寄与率の比Ｒ＝F1／F2と寄与率の
   差Ｄ＝（F2−F1）とのあらかじめ実験的に求めた
   関係に基いて寄与率の差Ｄを求め、この寄与率の
   差Ｄおよび第２、第３の放射検出器で求めた放射
   源、寄与率変化手段の放射エネルギーを用いて測
   定対象の放射率を求め、この放射率から測定対象
   の温度を求める演算手段とを備えたことを特徴と
   する放射温度測定装置。