JPH0599750A - 放射温度計 - Google Patents

放射温度計

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Publication number
JPH0599750A
JPH0599750A JP3260633A JP26063391A JPH0599750A JP H0599750 A JPH0599750 A JP H0599750A JP 3260633 A JP3260633 A JP 3260633A JP 26063391 A JP26063391 A JP 26063391A JP H0599750 A JPH0599750 A JP H0599750A
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JP
Japan
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radiation
heat source
infrared rays
reference heat
emissivity
Prior art date
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Pending
Application number
JP3260633A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Yanai
敏志 柳井
Chitayoshi Manabe
知多佳 真鍋
Akio Arai
明男 新井
Masaru Akamatsu
勝 赤松
Akio Suzuki
紀生 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】参照熱源などの大物部品を移動させることなく
測定対象物の放射率変動を補正できる小型の放射温度
計。 【構成】測定対象物1の放射率の補正時には,シャッタ
5を開状態として,参照熱源3′からの赤外線の測定対
象物1での反射線及び測定対象物1自体からの赤外線を
楕円鏡面4にて集光後,焦電素子2′に入射させる。こ
の時,測定対象物1と焦電素子2′との間の可変絞り6
にて赤外線の見込む立体角を変化させることにより,焦
電素子2′に入射する線量を切り換える。温度測定時に
は,シャッタ5を閉状態として,測定対象物1自体から
の赤外線のみを焦電素子2′に入射させる。測定回路1
0にてシャッタ5と可変絞り6とを切り換える。焦電素
子2′に入射された線量の変化により,測定対象物1の
放射率と温度とが求められる。上記構成により,参照熱
源などの大物部品を移動させずに測定対象物1の放射率
変動を補正できるため,装置全体の小型化を図ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は放射温度計に係り、詳し
くは測定対象物の放射率変動を補正できる放射温度用光
学系を備えた放射温度計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より非接触で測定対象物の温度を測
定する温度計の一つとして放射温度計が利用されてい
る。図3は従来の放射温度計用光学系の一例における測
温原理を示す模式図である。図3に示すように,この放
射温度計用光学系では測定対象物1と,測定対象物1か
らの放射線を検出するディテクタ2と,測定対象物1と
ディテクタ2の間に移動自在に設けられた半球状の参照
熱源3とを具備している。参照熱源3の内側は黒塗して
黒体放射源となし,その頂上部に開口3a が設けられて
いる。この開口3a を通して測定対象物1からの放射線
がディテクタ2に到達する。参照熱源3を一定温度に保
持しつつ,参照熱源3のない状態P0 ,参照熱源3の位
置がP1 ,P2 である状態の三状態において測定対象物
1からの放射線をディテクタ2にて検出する。この時,
検出される測定対象物1の見掛け上の輝度L0 ,L1
2 は次の通りとなる。 L0 =εLb (λ,T) …… L1 =εLb (λ,T)+(1−ε)F(l1 )Lb (λ,T0 )…… L2 =εLb (λ,T)+(1−ε)F(l2 )Lb (λ,T0 )…… ここで,εは測定対象物1の放射率,TとT0 はそれぞ
れ測定対象物1と参照熱源3の温度,Lb (λ,T)と
b (λ,T0 )はそれぞれ温度がTとT0 での黒体の
放射輝度,F(l1 )とF(l2 )はそれぞれ測定対象
物1と参照熱源3までの距離がl1 とl2 の時のいわゆ
る捕捉率(測定対象物1に入射された放射線の測定対象
物1の面での反射線が参照熱源3によって捕捉される割
合)を示す。
【0003】従って,R=F(l1 )/F(l2 )とD
=F(l1 )−F(l2 )との関係を実験的に調べるこ
とによりF(l1 )とF(l2 )とを求め,上記式
から測定対象物1の放射率εと温度Tとを求めることが
できる。このようにして求められた測定対象物1の放射
率εを上記式に代入することにより,測定対象物1の
温度Tを求めることができる。即ち,測定対象物1の放
射率εを補正する時は,参照熱源3を上下方向に移動し
て,測定対象物1からの放射線をディテクタ2にて検出
する。また,測定対象物1の温度Tを測定する時は,参
照熱源3を取り外すか又は放射率εの補正時の放射線の
経路から十分離れた位置に参照熱源3を移動して,測定
対象物1からの放射線をディテクタ2にて検出する。上
記操作により測定対象物1の放射率εの補正と温度Tの
計測とを行うことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のように,従来の
放射温度計用光学系では,測定対象物の放射率を補正す
る度に,半球状の参照熱源の移動や着脱を行う必要があ
る。即ち,従来例の具体的な装置ではその可動部がφ1
20の半球鏡であり,この半球鏡を110mm昇降させた
り着脱させたりする必要があった。このため,装置の可
動部が大型となって,装置の取り付け場所の確保が困難
となり且つ取扱上も不便であった。本発明はこのような
従来の技術における課題を解決するために,放射温度計
用光学系を改良し,参照熱源を移動させることなく測定
対象物の放射率変動を補正することができる小型の放射
温度計を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は,測定対象物に所定の角度から放射線を放射
する参照熱源と,上記測定対象物に上記参照熱源からの
放射線を放射しないようにする参照熱源遮断手段と,上
記参照熱源から放射された放射線の上記測定対象物での
反射方向に配置され,上記測定対象物からの放射線をそ
の焦点に集める反射結像手段と,上記反射結像手段の焦
点に配置されて該反射結像手段により集められた放射線
を検出する放射検出手段と,上記放射検出手段と上記測
定対象物との間に配置されて該放射検出手段に入射され
る放射線の見込む立体角を変化させる立体角調節手段
と,上記参照熱源遮断手段及び上記立体角調節手段によ
り上記放射検出手段に入射される放射線量を切り換えて
上記測定対象物の放射温度を求める対象温度測定手段
と,を具備してなることを特徴とする放射温度計として
構成される。
【0006】
【作用】本発明によれば,測定対象物の放射率の補正時
には,立体角調節手段にて測定対象物から放射検出手段
に入射される放射線の見込む立体角を変化させ、該放射
検出手段への放射線量を切り換えることにより放射率を
求める。また,温度測定時(補正時以外)には,参照熱
源遮断手段にて参照熱源から測定対象物への放射線の放
射を遮断し,測定対象物自体から放射される放射線のみ
を放射検出手段に入射させることにより測定対象物の温
度を求める。測温対象物の放射率の補正時と温度測定時
での上記参照熱源遮断手段と上記立体角調節手段のそれ
ぞれの切り換えは対象温度測定手段により適宜行う。
【0007】
【実施例】以下,添付図面を参照して本発明を具体化し
た実施例につき説明し,本発明の理解に供する。尚,以
下の実施例は,本発明を具体化した一例であって,本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に,図1は本発明の一実施例に係る放射温度計用光学系
の測温原理を示す模式図,図2は上記放射温度計用光学
系に適用可能な立体角調節手段の他の実施例を示す模式
図である。また,前記図3に示した従来の放射温度計用
光学系の模式図と共通する要素には同一の符号を使用す
る。図1に示す如く,シリコンカーバイトを約1000
℃まで加熱した参照熱源3′から測定対象物1に向けて
赤外線を所定の角度で放射する。放射された赤外線は,
参照熱源遮断手段の一例であるシャッタ5を開状態にす
れば,測定対象物1に到達し,ここで反射される。この
反射された赤外線は,測定対象物1自体から放射された
赤外線と共にその反射方向に配置された反射結像手段の
一例である楕円面鏡4に入射され,その焦点に集光され
る。楕円面鏡4の焦点には放射検出手段の一例である焦
電素子2′が配備されており,集光された赤外線は焦電
素子2′にて検出される。一方,測定対象物1と楕円面
鏡4との間には立体角調節手段の一例である可変絞り6
が配備されており,測定対象物1からの赤外線は可変絞
り6を通過する際にその光束を絞られる。そして,焦電
素子2′に入射する赤外線の見込む立体角はこの可変絞
り6の開口面積を例えば市販のカメラの絞りと同様の機
構にて調節することにより任意に変えることができる。
【0008】ところで,従来例においては,放射率εの
補正時に参照熱源3と測定対象物1との距離を変化させ
ているが,この距離の変化は測定対象物1に入射された
放射線の測定対象物1での反射線の参照熱源3によって
捕らえられる割合である捕捉率F(l1 ),F(l2
の比Rと差Dとを実験的に求めるためにディテクタ2に
入射される測定対象物1からの放射線量を変化させるこ
とを目的としたものに他ならない。本実施例における可
変絞り6による赤外線の立体角の変化も従来例における
参照熱源3と測定対象物1との距離の変化と同様,ディ
テクタ2に入射される測定対象物1からの放射線量を変
える効果を有することから,可変絞り6の開口面積を切
り換えて上記立体角を少なくとも2段階に変化させるこ
とによって測定対象物1の放射率εと温度Tとを求める
ことができる。即ち,測定対象物1の放射率εの補正時
には,シャッタ5を開状態とし,且つ可変絞り6にて測
定対象物1から焦電素子2′に入射される赤外線の見込
む立体角を変化させて焦電素子2′への赤外線放射量を
適宜切り換えることにより放射率εを求めることができ
る。
【0009】このようにして参照熱源3′と測定対象物
1との距離を変えることなく測定対象物1の放射率εの
変動の補正を行うことができる。次に,シャッタ5を閉
状態とすれば,参照熱源3′からの赤外線は遮断されて
測定対象物1に入射されない。この時は測定対象物1自
体から放射される赤外線のみが楕円鏡面4に集光され,
焦電素子2′にて検出される。測定対象物1の放射率ε
はは前述の補正時に求められているので,この値を使っ
て測定対象物1の温度Tを求めることができる。この実
施例では上記のようにして従来例のように参照熱源を取
り外したり移動させたりすることなく測定対象物1の温
度を求めることができる。測定対象物1の放射率εの補
正時と温度測定値時でのシャッタ5の開閉及び可変絞り
6の開口面積の変化は対象温度測定手段の一例である測
定回路10により適宜切り換えることができる。更に焦
電素子2′の前面にチョッパ7を設けて,10Hzの周期
で焦電素子2′に入射される赤外線をチョッピングする
ことにより,例えば交流波と同期させて赤外線を検出す
ることができる。
【0010】本実施例に係る装置の具体的な大きさは例
えば以下の通りとなる。測定対象物1の表面粗度は一定
とは限らないため,測定対象物1の表面(以下測定対象
面と略す)で反射された赤外線に角度分布を生じ,上記
実施例における赤外線の立体角をなす。測定対象面上で
は入射された赤外線に対応する方向にのみ反射される鏡
面反射と半空間に拡散的に反射される拡散反射の両方が
起こるとして,換言すれば測定対象面がいわゆる鏡面か
ら完全拡散面まで存在するとして放射率を推定する時,
可変絞り6の開口面積の最大値は赤外線の拡散角度が2
0°となるようにとる必要がある。また,測定対象物1
から楕円面鏡までの距離を110mmとすると,楕円面鏡
4の大きさがφ80となる。装置全体の大きさはこの楕
円面鏡4の大きさで決まる。尚,図1に示す実施例では
立体角調節手段として可変絞り6を使用しているが,以
下に立体角調節手段の他の実施例を示す。図2(a)に
は,前記実施例における可変絞り6に替えて,焦電素子
2′の前の光束の中心軸に垂直な面内に設けられた回転
軸8a に回転自在に支持された円形又は矩形の遮へい板
8を設けた例を示す。この遮へい板8を回転軸8a を中
心として回転させることにより,赤外線の光束の一部を
遮断して,焦電素子2′に入射する赤外線量を変化させ
ることができる。図2(b)には,図1に示す実施例に
おける可変絞り6の位置に,可変絞り6に代えて円盤9
を配置した例を示す。円盤9には,大きさの異なる少な
くとも2個の穴をその中心が円盤9の回転軸9d から等
距離となるように設けている(図では3個の穴9a ,9
b ,9c を設けた例を示す)。円盤9は測定対象物1か
らの赤外線の光束の外側にあって光束の中心軸と平行に
設けられた回転軸9d に回転自在に支持されている。円
盤9を回転軸9d を中心として回転させることにより,
赤外線の光束の一部を遮断して焦電素子2′に入射する
赤外線量を変化させることができる。尚,図1に示す実
施例では,参照熱源遮断手段としてシャッタ5を使用し
ているが,実使用においては,参照熱源3′自体の加熱
を止めても何ら支障はない。
【0011】
【発明の効果】本発明に係る放射温度計は上記したよう
に構成されているため,参照熱源などの大物部品を移動
させることなく測定対象物の放射率を補正することがで
き,装置全体の小型化を図ることができる。従って,装
置の取り付け場所の確保及び取り扱いが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る放射温度計用光学系
の測温原理を示す模式図。
【図2】 上記放射温度計用光学系に適用可能な立体角
調節手段の他の実施例を示す模式図。
【図3】 従来の放射温度計用光学系の一例における測
温原理を示す模式図。
【符号の説明】
1…測定対象物 2′…焦電素子(放射検知手段) 3′…参照熱源 4…楕円鏡面(反射結像手段) 5…シャッタ 6…可変絞り(立体角調節手段) 7…チョッパ 10…測定回路(対象温度測定手段)
フロントページの続き (72)発明者 赤松 勝 兵庫県神戸市西区美賀多台1丁目4−1 (72)発明者 鈴木 紀生 兵庫県神戸市北区花山台4番25号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)測定対象物に所定の角度から放射線を放射する参
    照熱源と, (2)上記測定対象物に上記参照熱源からの放射線を放
    射しないようにする参照熱源遮断手段と, (3)上記参照熱源から放射された放射線の上記測定対
    象物での反射方向に配置され,上記測定対象物からの放
    射線をその焦点に集める反射結像手段と, (4)上記反射結像手段の焦点に配置されて該反射結像
    手段により集められた放射線を検出する放射検出手段
    と, (5)上記放射検出手段と上記測定対象物との間に配置
    されて該放射検出手段に入射される放射線の見込む立体
    角を変化させる立体角調節手段と, (6)上記参照熱源遮断手段及び上記立体角調節手段に
    より上記放射検出手段に入射される放射線量を切り換え
    て上記測定対象物の放射温度を求める対象温度測定手段
    と, を具備してなることを特徴とする放射温度計。
JP3260633A 1991-10-08 1991-10-08 放射温度計 Pending JPH0599750A (ja)

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JP3260633A JPH0599750A (ja) 1991-10-08 1991-10-08 放射温度計

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JP3260633A JPH0599750A (ja) 1991-10-08 1991-10-08 放射温度計

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JP3260633A Pending JPH0599750A (ja) 1991-10-08 1991-10-08 放射温度計

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100387591B1 (ko) * 2000-12-22 2003-06-18 재단법인 포항산업과학연구원 복사 가열 온도 측정 방법
DE102008061458A1 (de) * 2008-12-10 2010-06-17 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines Emissionsgrades für eine Emissionsgradkorrektur zum Erhöhen einer Messgenauigkeit einer Messvorrichtung für Thermografie und Pyrometrie und eine entsprechende Messvorrichtung
CN106505015A (zh) * 2016-09-30 2017-03-15 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种用于快速热处理设备的温度测量装置

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CN106505015B (zh) * 2016-09-30 2019-04-05 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种用于快速热处理设备的温度测量装置

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