JPH0564742U - 多色放射温度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】温度が変動している物体、または放射率が波長
依存性を持つ物体の温度を精度良く求める放射温度計を
提供する。 【構成】予め設定した三波長以上の各々の波長のみを透
過させる波長フィルタ３と、各々の波長フィルタを透過
した光のみを検出する光検出器４とを設ける。また、演
算回路５により光放射量が最大となる波長を求め、この
値から温度を得るようにした。 【効果】三波長以上の波長における光放射量から、最小
自乗法により光放射量が最大となる波長を求めることが
できるので、温度が変動している物体、または放射率が
波長依存性を持つ物体の温度を精度良く求めることがで
きる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は温度計測技術に係り、特に多色放射温度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の単一の波長における光放射量を検出する光放射温度計については、単一 の波長における光放射量のみから温度を求めた。

【０００３】 また、二波長以上の光放射量を検出する多色放射温度計は、異なる二波長にお ける光放射量の比から温度を求めていた。

【０００４】 これらについては、例えば、温度の計測 （社）計量管理協会編 コロナ社 第１２７頁から第１３４頁 （１９８８年）において論じられている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

物体が表面から発する光放射量は、物体の温度と波長に依存し、理想的な場合 はプランクの公式または、その近似式であるウィーンの公式で与えられる。測定 する波長をλ、物体の温度をＴとするとき、光放射量Ｌ（λ，Ｔ）は

【０００６】

【数１】

【０００７】 で表される。ここで、ａ，ｂはプランクの第一，第二定数である。しかし、実際 の測定では理想的な物体ではないので、光放射量Ｌ１（λ，Ｔ）は低下する。こ のとき、

【０００８】

【数２】

【０００９】 である。ここで、ε（λ，Ｔ）は放射率と呼ばれる１以下の値であり、物体の材 質と表面状態で変化し、温度と波長により異なる。放射率は、通常実験的に求め られているが、任意の温度，波長で知られていることは無い。このため、従来技 術のうち、単一の波長における光放射量を検出する光放射温度計は、単一の波長 における光放射量のみから温度を求めるので、放射率が正確にわからないと正確 な温度が得られないという問題があった。例えば、波長０.６５μｍ を用いて、 温度３０００Ｋ，放射率０.３ の物体を測定した場合、物体の放射率を１として 温度を求めると温度２５８０Ｋが得られる。

【００１０】 第二に、従来技術のうち、二波長以上の光放射量を検出する多色放射温度計に ついては、異なる二波長における光放射量の比から温度を求める。二つの波長を λ１，λ２とすると、二波長の光放射量の比Ｒ（λ１，λ２）は、

【００１１】

【数３】

【００１２】 である。このため、二つの波長における放射率の比が正確にわからないと正確な 温度が得られないという問題があった。例えば、二つの波長が０.８，１.０μｍ とし、温度３０００Ｋ、放射率が波長０.８，１.０μｍ各々に対して０.３０ ， ０.３８である物体を測定した場合、物体の放射率比を１として温度を求めると 温度２５００Ｋが得られる。

【００１３】 本考案の目的は、物体の温度を精度良く求める放射温度計を提供することにあ る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成するために、予め設定した三波長以上の各々の波長のみを透 過させる波長フィルタと、各々の波長フィルタを透過した光のみを検出する光検 出器とを設けることにしたものである。また、測定した各波長での光放射量の比 から温度を求めるのではなく、光放射量が最大となる波長を求め、この値から温 度を得るようにしたものである。

【００１５】

【作用】

上記の目的を達成するための手段は、予め設定した三波長以上の各々の波長の みを透過させる波長フィルタと、各々の波長フィルタを透過した光のみを検出す る光検出器とにより、各々の波長での光放射量が得られる。三波長以上の光放射 量が得られているので、最小自乗法により光放射量が最大となる波長を求めるこ とができるので、精度良く温度が得られるようになる。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図を用いて詳細に説明する。

【００１７】 図１は本考案の実施例の構成を示している。物体１の表面からその温度に対応 した光２が放射される。光２は波長フィルタ３を通ることにより、各々のフィル タの特性によって特定の波長の光のみが透過し、これらは光検出器４で光量が測 定される。測定された光量は光検出器４で電気信号に変換されて、演算回路５に 送信され光量が最大となる波長が最小自乗法により求められる。この波長から温 度を求め表示器６で表示される。

【００１８】 この実施例において、３０００Ｋの理想的な物体を測定した場合の光放射量の 値を表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】 本実施例では０.３μｍ から１.０μｍ までの波長を０.１μｍ 毎に測定する 。測定された光放射量を用いて温度を求める方法を以下に示す。

【００２１】 ウィーンの公式から光放射量が最大となる波長λｐは

【００２２】

【数４】

【００２３】 で表される。（４）式を用いてウィーンの公式を書き直すと

【００２４】

【数５】

【００２５】 になる。（５）式の左辺は測定した波長とその光放射量から容易に求められ、こ れと波長の逆数とが比例することがわかる。この比例係数を最小自乗法で求めれ ば、光放射量が最大となる波長λｐが求められ、さらに数４より温度が得られ る。

【００２６】 物体の温度が３％変動している場合、本実施例で測定した温度は３０３０Ｋか ら３０５０Ｋの間で変動した。一方、波長０.８，１.０μｍの光放射量の比から 温度を求めると２５６０Ｋから３５８０Ｋの間で変動した。本実施例では、物体 の温度の変動が生じても精度良く温度が得られる。

【００２７】 次に、放射率の波長依存性が図２で示される３０００Ｋの物体の温度を測定し た場合、本実施例では２７９０Ｋが得られた。一方、波長０.８，１.０μｍの光 放射量の比から温度を求めると２５００Ｋを示す。放射率の波長依存性を有する 物体の温度を精度良く得ることができる。

【００２８】

【考案の効果】

本考案によれば、予め設定した三波長以上の各々の波長のみを透過させる波長 フィルタと、各々の波長フィルタを透過した光のみを検出する光検出器とにより 、各々の波長での光放射量が得られ、最小自乗法により光放射量が最大となる波 長を求めることができるので、物体の温度を精度良く得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の説明図。

【図２】放射率の波長依存性を示す特性図。

【符号の説明】

１…物体、２…光、３…波長フィルタ、４…光検出器、
５…演算回路、６…表示器。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】測定対象物がその温度に従い発する光放射
   量を用いて温度を求める放射温度計において、光放射量
   の波長依存性を予め設定した三波長以上の光放射量から
   求め、かつ光放射量が最大となる波長を求めることを特
   徴とする多色放射温度計。
2. 【請求項２】請求項１において、予め設定した三波長以
   上の各々の波長のみを透過させる波長フィルタと、前記
   各々の波長フィルタを透過した光のみを検出する光検出
   器と、前記光検出器の出力から測定対象物からの光放射
   量が最大となる波長を演算する回路と、前記光放射量が
   最大となる波長から前記測定対象物の温度を演算する回
   路と、前記測定対象物の温度を表示する手段とを含む多
   色放射温度計。