JPH0754272B2 - 自動較正対センサ非接触温度測定方法および装置 - Google Patents
自動較正対センサ非接触温度測定方法および装置Info
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- JPH0754272B2 JPH0754272B2 JP2281705A JP28170590A JPH0754272B2 JP H0754272 B2 JPH0754272 B2 JP H0754272B2 JP 2281705 A JP2281705 A JP 2281705A JP 28170590 A JP28170590 A JP 28170590A JP H0754272 B2 JPH0754272 B2 JP H0754272B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般的には、一つの外部な媒体または近接物
体、詳しく言えば移動している外部物体の温度を測定す
るための方法および装置に関する。
体、詳しく言えば移動している外部物体の温度を測定す
るための方法および装置に関する。
移動または移動していない物体の温度は、現在、種々の
方法や装置により測定されており、そのうちに参照物体
と外部物体の温度差が零であるときには、それらの物体
間において熱の交換が発生しないという原理に基づく非
接触温度検出装置が含まれる。
方法や装置により測定されており、そのうちに参照物体
と外部物体の温度差が零であるときには、それらの物体
間において熱の交換が発生しないという原理に基づく非
接触温度検出装置が含まれる。
この原理を応用した装置な詳細については、米国特許3,
542,123号と3,715,923号に詳細に示されている。
542,123号と3,715,923号に詳細に示されている。
そのような非接触センサは、参照物体とその近接して配
置されている外部物体間の熱の流れを決定するための熱
流量センサを持つ高い熱伝導率をもつ参照物体を含んで
いる。
置されている外部物体間の熱の流れを決定するための熱
流量センサを持つ高い熱伝導率をもつ参照物体を含んで
いる。
温度センサは、参照物体の温度に比例する信号を提供す
る。
る。
さらに、その装置は参照物体と外部物体との間の空間を
確立するための手段を持っており、それにより前記熱流
量センサの出力信号が外部物体の絶対的な温度を得るよ
うに較正されることができる。
確立するための手段を持っており、それにより前記熱流
量センサの出力信号が外部物体の絶対的な温度を得るよ
うに較正されることができる。
外部の物体が前記熱流に感度を持つ参照物体の表面を通
過するとき、外部物体と参照物体間にそれらの温度が同
一でない限りにおいて伝導により熱の交換が行われるで
あろう。
過するとき、外部物体と参照物体間にそれらの温度が同
一でない限りにおいて伝導により熱の交換が行われるで
あろう。
これは、参照物体の前記検知ヘッド表面から、または表
面に、または表面から流れることによって起こる。
面に、または表面から流れることによって起こる。
熱の流れの大きさは物体間の温度差，物体間の距離等そ
れらの間の空間の熱経路の熱コンダクタンスに比例する
であろう。
れらの間の空間の熱経路の熱コンダクタンスに比例する
であろう。
空間を一定に保つことにより、前記参照物体の熱流量セ
ンサによって測定された前記熱流率を与えられた参照物
体の温度に対する外部物体と参照物体間の温度差の関数
として較正することが可能である。
ンサによって測定された前記熱流率を与えられた参照物
体の温度に対する外部物体と参照物体間の温度差の関数
として較正することが可能である。
このようにして測定されたもの、すなわち２物体間の温
度差の較正されたものを前記参照物体の中の温度センサ
によって測定された参照物体の温度に加えることによっ
て外部移動物体が得られる。
度差の較正されたものを前記参照物体の中の温度センサ
によって測定された参照物体の温度に加えることによっ
て外部移動物体が得られる。
この装置は、基本的には、移動する物体の温度測定に利
用されるものであるが、それらは静止している物体への
応用には適している。
用されるものであるが、それらは静止している物体への
応用には適している。
しかしながら、これらの非接触装置における一つの主た
る欠点は、参照物体と外部物体間の距離または熱移送条
件が変わる度に手動により再較正しなければならないこ
とであって、これによって不必要な時間的遅れを招くこ
とである。
る欠点は、参照物体と外部物体間の距離または熱移送条
件が変わる度に手動により再較正しなければならないこ
とであって、これによって不必要な時間的遅れを招くこ
とである。
したがって、本発明の主たる目的は、装置と外部物体間
の条件が異なったときでさえも、引き続き機能する外部
物体の温度の測定のために改良され、かつ便利な方法と
装置を提供することである。
の条件が異なったときでさえも、引き続き機能する外部
物体の温度の測定のために改良され、かつ便利な方法と
装置を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、熱流率と外部物体と参照物
体間の温度の傾きとの比例定数を自動的に計算すること
ができる外部物体の温度の測定方法のために改良された
方法と装置を提供することである。
体間の温度の傾きとの比例定数を自動的に計算すること
ができる外部物体の温度の測定方法のために改良された
方法と装置を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、高速で連続的に移動する、
例えばワイヤとかフィラメントであるとか、ウエブとか
ロール等の温度を測定するための改良された方法と装置
を提供することである。
例えばワイヤとかフィラメントであるとか、ウエブとか
ロール等の温度を測定するための改良された方法と装置
を提供することである。
（発明の要約） これらおよびさらに付加的な目的は、本発明の種々の特
徴によって達成されるべきものであり、本発明は同じ感
度で熱流センサＡおよび熱流センサＢと呼ばれ、それぞ
れのセンサは高い熱伝導率を持つ参照物体に埋め込まれ
ており、それらの参照物体はそれぞれ参照物体A,参照物
体Ｂといわれるものを含む温度計測装置を提供するもの
である。これらの２つの参照物体は一方の物体が加熱さ
れるか、または冷却され、それれの間には温度差を保つ
ための熱障壁が設けられており、２つの異なった温度に
おいて動作するものである。
徴によって達成されるべきものであり、本発明は同じ感
度で熱流センサＡおよび熱流センサＢと呼ばれ、それぞ
れのセンサは高い熱伝導率を持つ参照物体に埋め込まれ
ており、それらの参照物体はそれぞれ参照物体A,参照物
体Ｂといわれるものを含む温度計測装置を提供するもの
である。これらの２つの参照物体は一方の物体が加熱さ
れるか、または冷却され、それれの間には温度差を保つ
ための熱障壁が設けられており、２つの異なった温度に
おいて動作するものである。
これらの２つの参照物体の温度はそれぞれTA,TBといわ
れ、それらの物体の中に存在させられる温度センサによ
って測定される。
れ、それらの物体の中に存在させられる温度センサによ
って測定される。
各熱流センサは、その参照物体と外部物体間に流れる熱
流を計測するものであり、その外部物体の温度も測定さ
れる。
流を計測するものであり、その外部物体の温度も測定さ
れる。
参照物体が外部物体にさらされるときに２つの熱流セン
サと外部物体間の熱伝導率は２つの各々の熱流センサと
外部物体間の温度差の各々に比例するものである。
サと外部物体間の熱伝導率は２つの各々の熱流センサと
外部物体間の温度差の各々に比例するものである。
熱流センサは、またEAとEBとして示される電圧出力信号
を発生するものであり、これは前述した温度差に比例す
るものである。
を発生するものであり、これは前述した温度差に比例す
るものである。
測定されたTA,TB,EA,EBに基づいて本発明ではさらに外
部物体の温度を決定することができる。
部物体の温度を決定することができる。
本発明は、熱流センサの出力信号を参照物体と外部物体
間の間隔に対して較正する必要をなくしている。
間の間隔に対して較正する必要をなくしている。
かくしてもし、外部物体と参照物体との間の間隔の形や
形状が変わったとしても本発明においては、外部物体の
温度のモニタを続けることができる。このことは、移動
物体の温度と計測や、またはその他の応用、すなわちそ
こにおいては対象の形や距離が変わるような応用に特に
利点がある。
形状が変わったとしても本発明においては、外部物体の
温度のモニタを続けることができる。このことは、移動
物体の温度と計測や、またはその他の応用、すなわちそ
こにおいては対象の形や距離が変わるような応用に特に
利点がある。
ただ１つ問題になるのは、外部物体に依存して変わる距
離に原因する揺らぎは両方の参照物体について同じであ
るということである。
離に原因する揺らぎは両方の参照物体について同じであ
るということである。
換言すると、参照物体Ａと外部物体との距離、これをXA
とし、参照物体Ｂと外部物体との距離、これをXBとした
ときにこれらは時間にしたがって変化する可変数であ
り、本発明の概念はXAとXBが等しいという限り適用でき
るものである。
とし、参照物体Ｂと外部物体との距離、これをXBとした
ときにこれらは時間にしたがって変化する可変数であ
り、本発明の概念はXAとXBが等しいという限り適用でき
るものである。
例えば、写真フィルムとか、ワイヤとか、プラスチック
フィラメントとかの製造においては、これらの製品の温
度を無接触で測定することが要求される。
フィラメントとかの製造においては、これらの製品の温
度を無接触で測定することが要求される。
本発明による装置は、製品に物理的に接触することによ
って、乱すということがない理由から、そのような目的
に極めて適している。さらにまた、例えば、製造される
べきワイヤの直径が変わったというような工程の変化が
起こったときにおいても、この装置は、再較正のために
その工程を一旦停止することなく作業を続行することが
できる。
って、乱すということがない理由から、そのような目的
に極めて適している。さらにまた、例えば、製造される
べきワイヤの直径が変わったというような工程の変化が
起こったときにおいても、この装置は、再較正のために
その工程を一旦停止することなく作業を続行することが
できる。
しかしながら、他の温度測定装置と同様に、この装置
は、ある現実の制約がある。
は、ある現実の制約がある。
例えば、参照物体は異なる温度に保たれるのであるか
ら、外部物体と少なくとも参照物体の１つの間には常に
温度差が存在する。
ら、外部物体と少なくとも参照物体の１つの間には常に
温度差が存在する。
したがって、対象物体の温度は装置それ自体の影響を受
ける。しかしながら、その影響を受ける量は、その、物
体が移動しているものであり、かつ、参照物体に接触す
るものではないということから、その影響を無視するこ
とができる。
ける。しかしながら、その影響を受ける量は、その、物
体が移動しているものであり、かつ、参照物体に接触す
るものではないということから、その影響を無視するこ
とができる。
上述した制限にもかかわらず、本発明による方法および
装置は前述した応用を含む数多くと応用に利用できるも
のである。
装置は前述した応用を含む数多くと応用に利用できるも
のである。
さらにまた、これらの制限は、一般的にいって、温度測
定装置においては固有のものであり、この発明を利用す
るときに通常の知識を有する者においては容易に認識さ
れ、かつ処理でき得るものである。
定装置においては固有のものであり、この発明を利用す
るときに通常の知識を有する者においては容易に認識さ
れ、かつ処理でき得るものである。
（実施例） 本発明の１つの特徴は、測定対象の物体に物理的に接触
することなく、その温度を計測することができる装置の
能力にある。
することなく、その温度を計測することができる装置の
能力にある。
この特徴は、参照物体と外部物体との間の熱流が後者の
温度に比例するという認識に基づいて発生するものであ
る。
温度に比例するという認識に基づいて発生するものであ
る。
同一の感度の対の熱流センサを使用することによって、
本発明は自動較正を実現することも可能である。
本発明は自動較正を実現することも可能である。
本発明を実施するにあたり、同じ設計で同じ材料を用い
て製造された熱流センサは同じ感度を呈するものと理解
されるべきであり、全く同じセンサを用いる必要はな
く、同じ感度の熱流センサを用いることで足りる。
て製造された熱流センサは同じ感度を呈するものと理解
されるべきであり、全く同じセンサを用いる必要はな
く、同じ感度の熱流センサを用いることで足りる。
本発明における自動較正の特徴は、外部物体の温度と参
照物体の温度と、さらに熱流センサが発生する電圧との
間の相関性に基礎をおいている。センサＡおよびセンサ
Ｂと呼ばれる同一の感度を持つ２つの熱流センサと外部
物体間の熱流率またはそれらの積は以下のようにして与
えられることが知られている。
照物体の温度と、さらに熱流センサが発生する電圧との
間の相関性に基礎をおいている。センサＡおよびセンサ
Ｂと呼ばれる同一の感度を持つ２つの熱流センサと外部
物体間の熱流率またはそれらの積は以下のようにして与
えられることが知られている。
ここにおいて： QA＝製品とセンサＡ間の熱流率 QB＝製品とセンサＢ間の熱流率 Ｋ＝製品とセンサ間の熱経路のコンダクタンス（両方の
センサにおいて同一） ΔＸ＝製品とセンサ間の熱経路の距離（両方のセンサに
おいて同一） Ｃ＝QAとEA,QBとEB間の比例定数（両方の熱流センサが
同一感度に作られている限りにおいて同一） EA＝熱流センサＡによって発生させられる電圧であっ
て、QAに比例する。
センサにおいて同一） ΔＸ＝製品とセンサ間の熱経路の距離（両方のセンサに
おいて同一） Ｃ＝QAとEA,QBとEB間の比例定数（両方の熱流センサが
同一感度に作られている限りにおいて同一） EA＝熱流センサＡによって発生させられる電圧であっ
て、QAに比例する。
EB＝熱流センサＢによって発生させられる電圧であっ
て、QBに比例する。
て、QBに比例する。
TP＝外部物体または製品の温度 TA＝センサＡを包含する参照物体の温度 TB＝センサＢを包含する参照物体の温度 本発明によれば、これら２つの方程式から外部物体また
は製品の温度が以下の式によって表される。
は製品の温度が以下の式によって表される。
ここにおいて、外部物体または製品の温度TPをTA,TB,EA
およびEBの関数のみとして表現されている。
およびEBの関数のみとして表現されている。
ここに示されているように、本発明において、これらの
変数を正確に測定することができ、それらに基づいて外
部物体の温度TPを前述した式に基づいて算出することが
できる。
変数を正確に測定することができ、それらに基づいて外
部物体の温度TPを前述した式に基づいて算出することが
できる。
本発明は、かくしてさらに自動較性可能であり、外部物
体と熱流センサ間の距離またはコンダクタンスの変動に
対する感度をもっていない。これから詳細に説明されて
いるように、マイクロコンピュータはこれらの要素TA,T
B,EAおよびEBに関する信号を受け入れて、前述した式に
基づいてTPを算出するようにプログラムされている。
体と熱流センサ間の距離またはコンダクタンスの変動に
対する感度をもっていない。これから詳細に説明されて
いるように、マイクロコンピュータはこれらの要素TA,T
B,EAおよびEBに関する信号を受け入れて、前述した式に
基づいてTPを算出するようにプログラムされている。
第１図を参照すると、温度検出装置10が図示されてお
り、その装置は一般的に熱障壁16により分離された熱的
に導伝性を有する参照物体12,14と参照物体12の温度を
変更するための温度可変手段であり、電気抵抗加熱素子
またはカートリッジ18を含むものと、同じ感度を持つ熱
流センサ20とさらに温度センサ22を含んでいる。
り、その装置は一般的に熱障壁16により分離された熱的
に導伝性を有する参照物体12,14と参照物体12の温度を
変更するための温度可変手段であり、電気抵抗加熱素子
またはカートリッジ18を含むものと、同じ感度を持つ熱
流センサ20とさらに温度センサ22を含んでいる。
装置10は表面が決められている外部物体の表面温度、例
えばフィルムとかウエブとか、長い素材等の温度を検出
するのに適している。
えばフィルムとかウエブとか、長い素材等の温度を検出
するのに適している。
ウエブ24の温度は参照物体12と14をウエブ24に物理的に
接触することなく検出させることによって測定される。
接触することなく検出させることによって測定される。
ここにおいて、ウエブの概念は、薄い金属シート，繊
維，条帯，紙等のようなものの連続物体を包含するもの
である。
維，条帯，紙等のようなものの連続物体を包含するもの
である。
参照物体12と14はアルミニュームの酸化物、ニッケル被
覆された銅またはそのようなものから構成された熱的に
導伝性をもつ参照物体であり、それぞれは、熱を取り入
れ、熱を取り出して熱流を発生させる熱シンクを形成し
ている。
覆された銅またはそのようなものから構成された熱的に
導伝性をもつ参照物体であり、それぞれは、熱を取り入
れ、熱を取り出して熱流を発生させる熱シンクを形成し
ている。
第１の参照物体12の中には、動作表面34が、温度が測定
されるべきウエブ24から一定の距離離れた位置に配置さ
れている。ウエブ24は熱流センサ20と参照物体12の動作
表面34に近接した経路に沿って移動する。
されるべきウエブ24から一定の距離離れた位置に配置さ
れている。ウエブ24は熱流センサ20と参照物体12の動作
表面34に近接した経路に沿って移動する。
第１の参照物体12と第２の参照物体14は、空気間隙また
は適当な熱伝導性を持たない物質、例えばアラミドペー
パーなどから構成される熱障壁16によって分離されてい
る。
は適当な熱伝導性を持たない物質、例えばアラミドペー
パーなどから構成される熱障壁16によって分離されてい
る。
第２の参照物体14のために、熱流センサ20が、ウエブ24
から第１の参照物体12の熱流センサが持っていた距離の
同じ距離に配置されている。この配列によって提供され
るウエブ24と熱流センサ20間の距離は略0.76〜3.175mm
（0.03〜0.125inch）であるが、もちろんその距離は製
品の速度とそれに付属する境界層の厚さとを特定の用途
に応じて変えることができるものである。
から第１の参照物体12の熱流センサが持っていた距離の
同じ距離に配置されている。この配列によって提供され
るウエブ24と熱流センサ20間の距離は略0.76〜3.175mm
（0.03〜0.125inch）であるが、もちろんその距離は製
品の速度とそれに付属する境界層の厚さとを特定の用途
に応じて変えることができるものである。
この発明を実行するために不可欠なものではないが、熱
流センサ20を通過するウエブの経路を形成するためにガ
イド36を用いることができる。
流センサ20を通過するウエブの経路を形成するためにガ
イド36を用いることができる。
参照物体12の温度を上昇させるために適当なカートリッ
ジヒータ18が用いられる。参照物体12の温度を上昇させ
るために他の種々の手段、例えばその中に形成された液
体による加熱手段を用いることができる。
ジヒータ18が用いられる。参照物体12の温度を上昇させ
るために他の種々の手段、例えばその中に形成された液
体による加熱手段を用いることができる。
本発明においては、参照物体12と14の温度が異なること
が必要なのであるから、これらのいずれかのヘッドを冷
やすということもあり得る。
が必要なのであるから、これらのいずれかのヘッドを冷
やすということもあり得る。
本発明においては、熱流センサの特殊の形態を利用する
ことを条件にするものではなく、そのセンサがウエブ24
と参照物体12,14間の温度差から生ずる熱の移動を検出
することができるものであれば足りる。
ことを条件にするものではなく、そのセンサがウエブ24
と参照物体12,14間の温度差から生ずる熱の移動を検出
することができるものであれば足りる。
図示されている熱流センサ20は、熱起電素子または差動
的に動作する熱電推であって、それらが設けられている
表面から流入または流出する熱流率に比例する電圧を発
生することができるものであればよい。
的に動作する熱電推であって、それらが設けられている
表面から流入または流出する熱流率に比例する電圧を発
生することができるものであればよい。
各動作表面34は、薄い熱的な反射コーティング40、例え
ば金またはアルミニュームが設けられており、それはウ
エブ24を通過するか、または他の部分から外的な放射熱
流要素を反射するために設けられており、熱流要素の対
流伝導熱流から大きなまたは意味がある影響を避けるた
めである。
ば金またはアルミニュームが設けられており、それはウ
エブ24を通過するか、または他の部分から外的な放射熱
流要素を反射するために設けられており、熱流要素の対
流伝導熱流から大きなまたは意味がある影響を避けるた
めである。
本発明の部分を形成するものではないが、反射コーティ
ングは測定されるべき製品が放射に対して透明な場合に
有用である。
ングは測定されるべき製品が放射に対して透明な場合に
有用である。
温度センサ20は参照物体12の中から設けられた空洞の壁
に関連してその中に熱交換可能に配置されている。
に関連してその中に熱交換可能に配置されている。
熱センサ22も参照物体14内に設けられている。各温度セ
ンサ22は、好ましくは白金（platinum）RTDであって、
動作表面34に比較的近接して位置させられることが望ま
しい。
ンサ22は、好ましくは白金（platinum）RTDであって、
動作表面34に比較的近接して位置させられることが望ま
しい。
温度センサ22はそれらの温度に比例する電圧を発生する
ものであり、もし可動であるならば、熱電推または他の
適当な形態をとることが好ましい。熱流センサ20からの
出力信号はリード線50を介してアナログ・ディジタル変
換器52に供給される。
ものであり、もし可動であるならば、熱電推または他の
適当な形態をとることが好ましい。熱流センサ20からの
出力信号はリード線50を介してアナログ・ディジタル変
換器52に供給される。
変換器52は当業者に容易に理解できるように熱流センサ
20からの出力信号を一定の領域からの熱流率ごとの電圧
を示すのに適した感度に調整されている。
20からの出力信号を一定の領域からの熱流率ごとの電圧
を示すのに適した感度に調整されている。
参照物体12中の熱流センサ20からの出力信号電圧は、EA
として示されている。同様にEBは参照物体14の熱流セン
サ20の出力電圧を示す。参照物体12と14の中の温度セン
サ22からの出力信号はリード線54を介してアナログ・デ
ィジタル変換器52に供給される。温度センサ22からの信
号は参照物体12と14,TAおよびTBとしてそれぞれ表され
る温度に変換さえる。最終的に変換器52からの信号はマ
イクロコントローラ88に供給され、ここにおいて外部物
体または製品の温度TPが前述された式によって計算さ
れ、TPは温度読み出し部58に表示される。マイクロコン
トローラ88は、ヘッド12の温度TAを参照物体を加熱する
量を制御することによって調整する。
として示されている。同様にEBは参照物体14の熱流セン
サ20の出力電圧を示す。参照物体12と14の中の温度セン
サ22からの出力信号はリード線54を介してアナログ・デ
ィジタル変換器52に供給される。温度センサ22からの信
号は参照物体12と14,TAおよびTBとしてそれぞれ表され
る温度に変換さえる。最終的に変換器52からの信号はマ
イクロコントローラ88に供給され、ここにおいて外部物
体または製品の温度TPが前述された式によって計算さ
れ、TPは温度読み出し部58に表示される。マイクロコン
トローラ88は、ヘッド12の温度TAを参照物体を加熱する
量を制御することによって調整する。
本発明は、使用される温度の単位に無関係に利用される
ことができる。
ことができる。
第２図に示されている本発明による装置の実施例は、特
に曲率をもっている表面、例えば金属ロールを形成する
ためのもの、またはつや出しをするためのもの、または
シート材料をラミネートするもの、または繊維を加熱し
たり、または紙工場において繊維を加熱したり乾燥させ
たりするために用いられる曲面をもつロール表面の温度
を測定するのに適している。
に曲率をもっている表面、例えば金属ロールを形成する
ためのもの、またはつや出しをするためのもの、または
シート材料をラミネートするもの、または繊維を加熱し
たり、または紙工場において繊維を加熱したり乾燥させ
たりするために用いられる曲面をもつロール表面の温度
を測定するのに適している。
第２図に示されているように、連続ロール26の温度は、
障壁42によって分離される参照物体30と32を部分的に含
んでいる装置28によって連続ロール26の温度が測定され
る。
障壁42によって分離される参照物体30と32を部分的に含
んでいる装置28によって連続ロール26の温度が測定され
る。
操作表面44と46の外計形状は、ロールの曲率に合わせて
ロール26と熱流センサ48の距離が熱流センサ84の距離が
同じになるように形成されている。
ロール26と熱流センサ48の距離が熱流センサ84の距離が
同じになるように形成されている。
本装置の他の部分の記述は示されていないが、参照物体
の１つの温度を調節するもの、温度センサ，マイクロコ
ントローラは先に述べたものと同じである。
の１つの温度を調節するもの、温度センサ，マイクロコ
ントローラは先に述べたものと同じである。
第３図，第４図および第５図に示されている本発明の実
施例は、特にワイヤ，フィラメント，他の長いもの等が
その長手方向の軸に沿って移動させられているときにそ
の温度を測定するのに適している。
施例は、特にワイヤ，フィラメント，他の長いもの等が
その長手方向の軸に沿って移動させられているときにそ
の温度を測定するのに適している。
この好ましい実施例は、一般的に直径がほぼ3.175mm
（８分の1 inch）の開口64が器具62の長手方向の中心に
設けられているものを持っている。
（８分の1 inch）の開口64が器具62の長手方向の中心に
設けられているものを持っている。
器具62は、円柱形に示されているが、後述する記述によ
れば外観は特にどのような形状であっても問題はないの
である。しかしながら、説明を容易にするために円柱形
の形状が利用されている。
れば外観は特にどのような形状であっても問題はないの
である。しかしながら、説明を容易にするために円柱形
の形状が利用されている。
器具62は一般的には、２つの熱的に伝導性をもっている
参照物体56と66をもっており、それらは熱的な障壁68に
より分離されている。ヘッドの温度を変更するための温
度変更手段は、電気的な抵抗素子70をもっており、熱流
センサ72、さらに温度センサ74が含まれている。さらに
記述するところを除いてすでに記述された参照物体56と
66は、すでに第１図において最初に記述された装置10に
見出されるものと実質的に同じものであるから、繰り返
しの説明を省略する。
参照物体56と66をもっており、それらは熱的な障壁68に
より分離されている。ヘッドの温度を変更するための温
度変更手段は、電気的な抵抗素子70をもっており、熱流
センサ72、さらに温度センサ74が含まれている。さらに
記述するところを除いてすでに記述された参照物体56と
66は、すでに第１図において最初に記述された装置10に
見出されるものと実質的に同じものであるから、繰り返
しの説明を省略する。
ガイド76は、装置62の入口78と出口80に同軸的に配置さ
れている。
れている。
ガイド76は、セラミックにより製造されており、フィラ
メント82と接触する可能性のあるところにのみ配置され
ており、無視できる熱的な接触が起こりうる。
メント82と接触する可能性のあるところにのみ配置され
ており、無視できる熱的な接触が起こりうる。
ガイド76が使用される目的は、フィラメント82が、この
装置またはアパーチャ64において接触することを防止す
るために設けられたものである。
装置またはアパーチャ64において接触することを防止す
るために設けられたものである。
ガイド76は、アパーチャ64内の特定の場所にフィラメン
ト82を保持するために設けられたものではない。
ト82を保持するために設けられたものではない。
容易に理解できるように器具62は、フィラメントがアパ
ーチャ64のどこの位置にあろうとも正確な温度測定を可
能にするものである。
ーチャ64のどこの位置にあろうとも正確な温度測定を可
能にするものである。
第４図は参照すると、各々の参照物体56と66は、複数個
の熱流センサ72をその可動フィラメント82の周りに配置
している。
の熱流センサ72をその可動フィラメント82の周りに配置
している。
この実施例において、各参照物体56と66は４つの熱流セ
ンサ72をフィラメント82の周りに90度ずつほぼ離れた位
置を保って配置されている。
ンサ72をフィラメント82の周りに90度ずつほぼ離れた位
置を保って配置されている。
各参照物体56と66の中に設けられている４つの熱流セン
サ72からの出力信号はリード線50を介してアナログ・デ
ィジタル変換器52に接続されている。
サ72からの出力信号はリード線50を介してアナログ・デ
ィジタル変換器52に接続されている。
同様にして両方の参照物体56と66からの温度センサ74か
らの出力信号はリード線54を介して前記変換器52に接続
されている。
らの出力信号はリード線54を介して前記変換器52に接続
されている。
変換器52は、各々の参照物体56と66と中の熱流センサ72
からの４つの出力信号を平均化して各参照物体ごとの出
力信号を得る。
からの４つの出力信号を平均化して各参照物体ごとの出
力信号を得る。
変換器52は、２つの平均化された信号を単位面積あたり
の熱流率あたりの電圧により適当な感度の信号に調整す
る。
の熱流率あたりの電圧により適当な感度の信号に調整す
る。
簡単のために、参照物体56と66の熱流センサ72からの出
力信号はそれぞれEAとEBとする。温度センサ74からの信
号は、参照物体の温度に変換、すなわちTAとTBに変換さ
れる。
力信号はそれぞれEAとEBとする。温度センサ74からの信
号は、参照物体の温度に変換、すなわちTAとTBに変換さ
れる。
最終的には、変換器52からの信号はマイクロコントロー
ラ84に接続され、ここにおいてフィラメントTPの温度が
前述されたTPを示す式により計算され、TPは温度出力手
段58によって表示される。
ラ84に接続され、ここにおいてフィラメントTPの温度が
前述されたTPを示す式により計算され、TPは温度出力手
段58によって表示される。
マイクロコントローラ88は、熱コントローラ60経由で参
照物体56の加熱または冷却の量を制御することによって
温度TAを調整することにも利用される。
照物体56の加熱または冷却の量を制御することによって
温度TAを調整することにも利用される。
ここにおいて、記述される種々の実施例形態において利
用される熱流センサまたは温度センサの特定の形式のも
のは、熱流センサにおいては出力信号が直接的に熱流に
比例すること、または温度センサにおいては、出力がヘ
ッドまたはプルーブの温度に直接的に比例することのみ
が要求される。また、容易に理解できるように、この装
置は、プロセス制御の分野において利用することができ
る。
用される熱流センサまたは温度センサの特定の形式のも
のは、熱流センサにおいては出力信号が直接的に熱流に
比例すること、または温度センサにおいては、出力がヘ
ッドまたはプルーブの温度に直接的に比例することのみ
が要求される。また、容易に理解できるように、この装
置は、プロセス制御の分野において利用することができ
る。
本発明による方法および装置を利用するにあたり、いつ
も温度差は比較的小さいものであるということを留意さ
れたい。すなわち、２つの参照物体間の温度差は、−1
2.22゜〜＋37.8℃（10゜〜100゜Ｆ）の間であり、さら
にまた、参照物体と製品との間の温度差は−17.8゜〜＋
37.8℃（０゜〜100゜Ｆ）である。操作表面を外部物体
が通過するときのそれらの外部物体の表面間の流体層は
温度の分布に影響を与え参照物体と外部物体の温度差の
みに依存するものである。参照物体は、計測操作を外部
の温度条件から分離することによって熱流は参照物体と
外部物体の相対温度の関数として計測される。
も温度差は比較的小さいものであるということを留意さ
れたい。すなわち、２つの参照物体間の温度差は、−1
2.22゜〜＋37.8℃（10゜〜100゜Ｆ）の間であり、さら
にまた、参照物体と製品との間の温度差は−17.8゜〜＋
37.8℃（０゜〜100゜Ｆ）である。操作表面を外部物体
が通過するときのそれらの外部物体の表面間の流体層は
温度の分布に影響を与え参照物体と外部物体の温度差の
みに依存するものである。参照物体は、計測操作を外部
の温度条件から分離することによって熱流は参照物体と
外部物体の相対温度の関数として計測される。
本発明の種々な特徴が好適な実施例に沿って説明された
が、本発明は添付の特許請求の範囲の記載に基づいて保
護されるべきものと理解されたい。
が、本発明は添付の特許請求の範囲の記載に基づいて保
護されるべきものと理解されたい。
第１図は、本発明による装置の実施例を示す図であっ
て、移動するウエブの温度を検知する参照物体を拡大し
た横断面図を示している。 第２図は、移動する曲率を持ったロールの外形に適する
本発明装置の実施例の基準参照物体を示す図である。 第３図は、高速で移動する長い物体の温度検出に特に適
する温度検出装置の実施例を示す斜視図である。 第４図は、、拡大した参照物体の断面図を含む第３図に
示された装置の部分的な略図である。 第５図は第４図の線５−５の示す線で切断して示された
図である。 10……熱検出装置 12,14……参照物体 16……熱障壁 18……熱抵抗加熱素子（＝カートリッジヒータ） 20,20……熱流センサ 22……温度センサ 24……ウエブ 26……ロール 28……装置 30,32……参照物体 34……動作表面 36……ガイド 40……熱反射コーティング 42……熱障壁 44,46……動作表面 48,84……熱流センサ 52……アナログ・ディジタル変換器 54……リード線 56,66……参照物体 58……読み出し部 60……熱制御器 62……装置（器具） 64……開口 68……熱障壁 70……電気抵抗加熱素子 72……熱流センサ 74……温度センサ 76……ガイド 78……入口 80……出口 82……フィラメント 88……マイクロコントローラ
て、移動するウエブの温度を検知する参照物体を拡大し
た横断面図を示している。 第２図は、移動する曲率を持ったロールの外形に適する
本発明装置の実施例の基準参照物体を示す図である。 第３図は、高速で移動する長い物体の温度検出に特に適
する温度検出装置の実施例を示す斜視図である。 第４図は、、拡大した参照物体の断面図を含む第３図に
示された装置の部分的な略図である。 第５図は第４図の線５−５の示す線で切断して示された
図である。 10……熱検出装置 12,14……参照物体 16……熱障壁 18……熱抵抗加熱素子（＝カートリッジヒータ） 20,20……熱流センサ 22……温度センサ 24……ウエブ 26……ロール 28……装置 30,32……参照物体 34……動作表面 36……ガイド 40……熱反射コーティング 42……熱障壁 44,46……動作表面 48,84……熱流センサ 52……アナログ・ディジタル変換器 54……リード線 56,66……参照物体 58……読み出し部 60……熱制御器 62……装置（器具） 64……開口 68……熱障壁 70……電気抵抗加熱素子 72……熱流センサ 74……温度センサ 76……ガイド 78……入口 80……出口 82……フィラメント 88……マイクロコントローラ
Claims (9)
- 【請求項１】移動する物体の温度を非接触で測定する装
置であって、 熱的に導伝性を有する参照物体で，各々は前記物体に対
面する表面をもつ第１および第２の参照物体と、 前記第１および第２の参照物体を異なる温度を維持する
ための手段と、 前記第１および第２の参照物体に保持され，同一の感度
をもち，各々の表面を通じて流れる熱を検出する第１お
よび第２の熱流センサと、 各々の表面の温度を検出するように前記第１および第２
の参照物体に設けられた第１および第２の温度センサ
と、 前記熱流または温度センサからの信号に応答して前記可
動材料の温度を算出するための演算手段とを含み 前記演算手段は、前記材料の温度を第１の参照物体の温
度にEAとＢの積を加えたものに等しいという関係を利用
して算出するものであり、ここにおいて EAは第１の参照物体の表面を介して流れる熱流に比例し
前記表面に配置された熱流センサにより発生された信号
であり、 EBは第２の参照物体の表面を介して流れる熱流に比例し
前記表面に配置された熱流センサによって発生された信
号であり、 そしてＢはＣをＤで割ったときの商に等しいものであ
り、ここにおいてＣは第１の参照物体の温度から第２の
参照物体の温度を引いたものに等しく、ＤはEBからEAを
引いたものに等しいものである自動較正対センサ非接触
温度測定装置。 - 【請求項２】請求項１記載の測定装置において，前記参
照物体の表面形状はその表面が前記可動物体の移動表面
の曲率に一致するような表面が与えられている自動較正
対センサ非接触温度測定装置。 - 【請求項３】請求項１記載の測定装置において、ガイド
が前記可動物体が参照物体に近接して移動するように設
けられている自動較正対センサ非接触温度測定装置。 - 【請求項４】長い移動する要素の温度を測定するための
装置であって、 前記長い要素に対面する表面をもつ熱的に導伝性をもつ
第１および第２の参照物体と、 前記第１および第２の参照物体を異なった温度に保持す
るための手段と、 それぞれの表面から流れる熱流を検出するために前記第
１および第２の参照物体に設けられている複数の熱流セ
ンサと、 それぞれの表面温度を検出するために第１および第２の
参照物体のそれぞれに設けられている第１および第２の
温度センサと、 前記移動物体の温度を計算するために前記熱流センサと
温度センサに応答する手段と を含む自動較正対センサ非接触温度測定装置。 - 【請求項５】請求項４記載の測定装置において、前記第
１の参照物体に保持されている熱流センサの感度は、前
記第２の参照物体に保持されている熱流センサの感度と
全体として両方のセットのセンサが測定されたときに等
しいものである自動較正対センサ非接触温度測定装置。 - 【請求項６】請求項４記載の測定装置において、前記第
１の参照物体に支持されている熱流センサは前記移動要
素の周りに配置させられており、そして前記第２の参照
物体に設けられている熱流センサは同様に前記移動要素
の周りに配置されているものである自動較正対センサ非
接触温度測定装置。 - 【請求項７】請求項４記載の測定装置において、 前記演算装置は、移動する長い要素の温度を前記要素の
温度が第１の参照物体の温度にEAとＢの積を足したもの
に等しいということにより算出するものであり、ここに
おいて EAは第１の参照物体の表面を介して流れる熱流に比例し
前記表面に配置された熱流センサにより発生された信号
であり、 EBは第２の参照物体の表面を介して流れる熱流に比例し
前記表面に配置された熱流センサによって発生された信
号であり、 ここにおいてＢはＣをＤで割った商に等しく、かつ、Ｃ
は第１の参照物体の温度から第２の参照物体の温度を引
いたものであり、そしてＤはEBからEAを引いたものに等
しいものである自動較正対センサ非接触温度測定装置。 - 【請求項８】請求項1,2,3,4,5,6,または７記載の温度測
定装置において、それらには放射熱反射コーティングを
前記熱的に導伝性を有する参照物体の表面と前記熱流セ
ンサの表面に設け、前記熱流センサが放射熱流に反応し
ないようになっている自動較正対センサ非接触温度測定
装置。 - 【請求項９】移動材料の温度を測定するための方法であ
って、 前記材料を第１および第２の熱的に導伝性をもっている
参照物体のそばを通過させるものであって，それらの参
照物体は異なった温度をもっており，そして第１の参照
物体と前記移動材料の距離は前記第２の参照物体と前記
移動材料の距離と等しくなるように前記材料を通過させ
るステップと、 前記第１および第２の参照物体の温度をそれぞれの中に
設けられている温度センサによって測定するステップ
と、 前記移動材料と前記熱的に導伝性をもつ参照物体との間
の伝導または対流熱流を前記それぞれの中に設けられて
いる同じ感度の第１および第２の熱流センサによって前
記材料と前記参照物体間の熱流を測定するステップと、 前記熱流および温度センサの出力を前記移動材料の温度
を計算するために接続するステップと、 前記移動材料の温度を前記温度が第１の参照物体の温度
にEAとＢの積を加えたものに等しいということに基づく
ものであり，ここにおいて EAは第１の参照物体の表面を介して流れる熱流に比例す
るものであり前記表面に配置された熱流センサにより発
生されたものであり、 EBは第２の参照物体の表面を介して流れる熱流に比例す
るものであり前記表面に配置された熱流センサによって
発生された信号の大きさであり、 ここにおいてＢはＣをＤで割った商に等しく，そしてＣ
は第１の参照物体の温度から第２の参照物体の温度を引
いたものに等しく，そしてＤはEBからEAを引いたものに
等しいものであるとして可動物体の温度を測定するステ
ップと を含む自動較正対センサ非接触温度測定方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US429,983 | 1989-11-01 | ||
| US07/429,983 US5216625A (en) | 1989-11-01 | 1989-11-01 | Autocalibrating dual sensor non-contact temperature measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03148026A JPH03148026A (ja) | 1991-06-24 |
| JPH0754272B2 true JPH0754272B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=23705565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2281705A Expired - Lifetime JPH0754272B2 (ja) | 1989-11-01 | 1990-10-19 | 自動較正対センサ非接触温度測定方法および装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5216625A (ja) |
| EP (1) | EP0426517B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0754272B2 (ja) |
| DE (1) | DE69004784T2 (ja) |
Families Citing this family (18)
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|---|---|---|---|---|
| US5294200A (en) * | 1989-11-01 | 1994-03-15 | Luxtron Corporation | Autocalibrating dual sensor non-contact temperature measuring device |
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| US5464284A (en) * | 1994-04-06 | 1995-11-07 | Luxtron Corporation | Autocalibrating non-contact temperature measuring technique employing dual recessed heat flow sensors |
| DE4441257A1 (de) * | 1994-11-19 | 1996-05-23 | Pleva Gmbh | Sensor zur strahlungspyrometischen Temperaturmessung unter Bedingungen hoher Umgebungstemperaturen |
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