JPH0763613A - 放射温度計 - Google Patents
放射温度計Info
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- JPH0763613A JPH0763613A JP5209249A JP20924993A JPH0763613A JP H0763613 A JPH0763613 A JP H0763613A JP 5209249 A JP5209249 A JP 5209249A JP 20924993 A JP20924993 A JP 20924993A JP H0763613 A JPH0763613 A JP H0763613A
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- emissivity
- reflection
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定対象物表面の反射特性のいかんに拘わら
ず反射率変動を正確に補正することのできる放射温度
計。 【構成】 この光学系Ａ１，Ａ２は，測定対象物１に所
定方向から赤外線を放射する参照熱源２と，この参照熱
源２により放射された赤外線の測定対象物１での反射方
向に配置された測定対象物１からの赤外線を複数の異な
る立体角にて検出するセンサ３ａ〜３ｃ（３′）と，測
定対象物１とセンサ３ａ〜３ｃ（３′）との間に，上記
反射方向の中心軸を通り，且つこの中心軸と直交する平
面内での取り付け角度が変更可能な所定幅のスリット部
分４ａを有する遮蔽板４（４′）とから構成されてい
る。上記構成により測定対象物表面の反射特性のいかん
に拘わらず放射率変動を正確に補正することができる。
ず反射率変動を正確に補正することのできる放射温度
計。 【構成】 この光学系Ａ１，Ａ２は，測定対象物１に所
定方向から赤外線を放射する参照熱源２と，この参照熱
源２により放射された赤外線の測定対象物１での反射方
向に配置された測定対象物１からの赤外線を複数の異な
る立体角にて検出するセンサ３ａ〜３ｃ（３′）と，測
定対象物１とセンサ３ａ〜３ｃ（３′）との間に，上記
反射方向の中心軸を通り，且つこの中心軸と直交する平
面内での取り付け角度が変更可能な所定幅のスリット部
分４ａを有する遮蔽板４（４′）とから構成されてい
る。上記構成により測定対象物表面の反射特性のいかん
に拘わらず放射率変動を正確に補正することができる。
Description
【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計
用光学系に関するものである。
しくは測定対象物の放射率変動を補正できる放射温度計
用光学系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１つとして放射温度計が利用されてい
る。図４はこのような従来の放射温度計用光学系の一例
Ａ０１における基本構成を示す模式図である。図１に示
すように，この放射温度計用光学系Ａ０１では，測定対
象物１１と，測定対象物１１からの放射線を検出するセ
ンサ１２と，測定対象物１１とセンサ１２の間に移動自
在に設けられた半球状の参照熱源１３とを具備してい
る。この従来の光学系Ａ０１の参照熱源１３の内側は黒
塗りして黒体放射原となし，その頂上部に開口１３a が
設けられている。この開口１３a を通して測定対象物１
１からの放射線がセンサ１２に到達する。参照熱源１３
を一定温度に保持しつつ，参照熱源１３のない状態
Ｐ0 ，参照熱源１３の位置がＰ1 ，Ｐ 2 である状態の３
状態において測定対象物１１からの放射線をセンサ１２
にて検出する。この時検出される測定対象物１１の見か
け上の輝度Ｌ0 ，Ｌ1 ，Ｌ2 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１１の放射率，ＴとＴ0 はそれ
ぞれ測定対象物１１と参照熱源１３の温度，Ｌb （λ，
Ｔ）とＬb （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１１の参照熱源１３までの距離がｌ1 とｌ2 の
時のいわゆる捕捉率（測定対象物１１に入射された放射
線の測定対象物１１の表面での反射線が参照熱源１３に
よって捕捉される割合）を示す。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（ｌ
2 ）とを求め，上記式から測定対象物１１の放射率
εと温度Ｔとを求めることができる。求められた放射率
εを上記式に代入することにより，測定対象物１１の
温度計測を行う。また，ここでいう捕捉率とは，ある方
向のある立体角に反射されるエネルギであるから，図５
に示すような従来の放射温度計用光学系Ａ０２によって
測定される異なる複数の立体角に反射されるエネルギを
用いて放射率εを計算することも可能である。ちなみに
図５に示す従来の光学系Ａ０２は前記従来の光学系Ａ０
１における参照熱源１３の移動を無くして装置の小型化
を図るべく本発明者らにより開発されたものである（第
３１回ＳＩＣＥ学術講演会予稿集（１９９２），ＰＰ３
４９，３５０）。この光学系Ａ０２によれば，測定対象
物１４に参照熱源１５により放射線が放射され，この放
射線の反射方向に配置された３対の反射鏡（楕円面鏡）
１６ａ〜１６ｃ及びセンサ１７ａ〜１７ｃにより測定対
象物１４からの放射線が複数の異なる立体角にて検出さ
れる。
定する温度計の１つとして放射温度計が利用されてい
る。図４はこのような従来の放射温度計用光学系の一例
Ａ０１における基本構成を示す模式図である。図１に示
すように，この放射温度計用光学系Ａ０１では，測定対
象物１１と，測定対象物１１からの放射線を検出するセ
ンサ１２と，測定対象物１１とセンサ１２の間に移動自
在に設けられた半球状の参照熱源１３とを具備してい
る。この従来の光学系Ａ０１の参照熱源１３の内側は黒
塗りして黒体放射原となし，その頂上部に開口１３a が
設けられている。この開口１３a を通して測定対象物１
１からの放射線がセンサ１２に到達する。参照熱源１３
を一定温度に保持しつつ，参照熱源１３のない状態
Ｐ0 ，参照熱源１３の位置がＰ1 ，Ｐ 2 である状態の３
状態において測定対象物１１からの放射線をセンサ１２
にて検出する。この時検出される測定対象物１１の見か
け上の輝度Ｌ0 ，Ｌ1 ，Ｌ2 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１１の放射率，ＴとＴ0 はそれ
ぞれ測定対象物１１と参照熱源１３の温度，Ｌb （λ，
Ｔ）とＬb （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１１の参照熱源１３までの距離がｌ1 とｌ2 の
時のいわゆる捕捉率（測定対象物１１に入射された放射
線の測定対象物１１の表面での反射線が参照熱源１３に
よって捕捉される割合）を示す。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（ｌ
2 ）とを求め，上記式から測定対象物１１の放射率
εと温度Ｔとを求めることができる。求められた放射率
εを上記式に代入することにより，測定対象物１１の
温度計測を行う。また，ここでいう捕捉率とは，ある方
向のある立体角に反射されるエネルギであるから，図５
に示すような従来の放射温度計用光学系Ａ０２によって
測定される異なる複数の立体角に反射されるエネルギを
用いて放射率εを計算することも可能である。ちなみに
図５に示す従来の光学系Ａ０２は前記従来の光学系Ａ０
１における参照熱源１３の移動を無くして装置の小型化
を図るべく本発明者らにより開発されたものである（第
３１回ＳＩＣＥ学術講演会予稿集（１９９２），ＰＰ３
４９，３５０）。この光学系Ａ０２によれば，測定対象
物１４に参照熱源１５により放射線が放射され，この放
射線の反射方向に配置された３対の反射鏡（楕円面鏡）
１６ａ〜１６ｃ及びセンサ１７ａ〜１７ｃにより測定対
象物１４からの放射線が複数の異なる立体角にて検出さ
れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
放射温度計用光学系Ａ０１，Ａ０２では，放射率推定を
以下のように行う。 （１）測定対象物表面に参照熱源からの放射線を入射す
る。 （２）反射線のエネルギを異なる立体角で測定する。 （３）測定対象物表面の放射率を推定する。 従来の技術においては温度計の構造は，上記（２）の過
程での測定対象となる複数の立体角を想定した構造とし
ている。それは，例えば図４の参照熱源１３の半球状と
されている形状であり，また図５の反射鏡の形状であ
る。反射線分布は理想的な表面では，鏡面反射方向を軸
とした対称的な分布をしていると仮定される。現実にそ
の反射線分布を満たす表面が多いため，図４及び図５に
示したように反射エネルギ測定光学系は鏡面反射方向を
軸とした軸対称の３次元形状をなす形状としている。例
えば，測定対象物表面に参照熱源から放射線を入射し，
その反射線の強度分布を図６に示すような測定装置Ａ０
０で測定する。即ち，測定対象物１８表面に参照熱源１
９から放射された放射線の反射線の強度分布を反射強度
観察面２０にて観察する。この際，上記の仮定を満たす
反射線の強度分布の測定結果を等強度線図で表せば，例
えば図７（ａ）のようになる。ところが，測定対象物表
面が圧延面のように，１方向に圧延の跡が残っているよ
うな場合には，反射線の強度分布の測定結果の等強度線
図は図７（ｂ）のようになる。測定範囲は等強度線図に
沿って設定されていることが望ましいために，図７
（ｂ）のような反射特性を持つ測定対象物表面を上記仮
定から設計した従来の光学系Ａ０１，Ａ０２によって測
定すると，正確な測定値が得られないという問題が生じ
ることがある。これを解決するためには，例えば従来の
光学系Ａ０２の反射鏡を反射線の強度分布図７（ｂ）に
あわせて，その断面を円形の同芯円状から楕円の組み合
せに変えればよいと考えられる。ところが，反射強度分
布の当該強度線図が楕円となる場合でも，楕円の形状は
測定対象物表面によって様々であるために適用できる測
定対象物が限定されるという問題がある。したがって，
この問題を反射エネルギの測定光学系の形状で解決する
ことには無理があると考えられる。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，測定対象物表面の反射特性に拘わ
らず放射率変動を正確に補正することのできる放射温度
計を提供することを目的とするものである。
放射温度計用光学系Ａ０１，Ａ０２では，放射率推定を
以下のように行う。 （１）測定対象物表面に参照熱源からの放射線を入射す
る。 （２）反射線のエネルギを異なる立体角で測定する。 （３）測定対象物表面の放射率を推定する。 従来の技術においては温度計の構造は，上記（２）の過
程での測定対象となる複数の立体角を想定した構造とし
ている。それは，例えば図４の参照熱源１３の半球状と
されている形状であり，また図５の反射鏡の形状であ
る。反射線分布は理想的な表面では，鏡面反射方向を軸
とした対称的な分布をしていると仮定される。現実にそ
の反射線分布を満たす表面が多いため，図４及び図５に
示したように反射エネルギ測定光学系は鏡面反射方向を
軸とした軸対称の３次元形状をなす形状としている。例
えば，測定対象物表面に参照熱源から放射線を入射し，
その反射線の強度分布を図６に示すような測定装置Ａ０
０で測定する。即ち，測定対象物１８表面に参照熱源１
９から放射された放射線の反射線の強度分布を反射強度
観察面２０にて観察する。この際，上記の仮定を満たす
反射線の強度分布の測定結果を等強度線図で表せば，例
えば図７（ａ）のようになる。ところが，測定対象物表
面が圧延面のように，１方向に圧延の跡が残っているよ
うな場合には，反射線の強度分布の測定結果の等強度線
図は図７（ｂ）のようになる。測定範囲は等強度線図に
沿って設定されていることが望ましいために，図７
（ｂ）のような反射特性を持つ測定対象物表面を上記仮
定から設計した従来の光学系Ａ０１，Ａ０２によって測
定すると，正確な測定値が得られないという問題が生じ
ることがある。これを解決するためには，例えば従来の
光学系Ａ０２の反射鏡を反射線の強度分布図７（ｂ）に
あわせて，その断面を円形の同芯円状から楕円の組み合
せに変えればよいと考えられる。ところが，反射強度分
布の当該強度線図が楕円となる場合でも，楕円の形状は
測定対象物表面によって様々であるために適用できる測
定対象物が限定されるという問題がある。したがって，
この問題を反射エネルギの測定光学系の形状で解決する
ことには無理があると考えられる。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，測定対象物表面の反射特性に拘わ
らず放射率変動を正確に補正することのできる放射温度
計を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【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，測定対象物に所定方向から放射線を放射す
る放射手段と，上記放射手段により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て該測定対象物
からの放射線を複数の異なる立体角にて検出する検出手
段とを具備した放射温度計において，上記測定対象物と
上記検出手段との間に，上記反射方向の中心軸を通り，
かつ該中心軸と直交する平面内での取付角度が変更可能
な所定幅のスリット部分を有する遮断手段を設けたこと
を特徴とする放射温度計として構成されている。
に本発明は，測定対象物に所定方向から放射線を放射す
る放射手段と，上記放射手段により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て該測定対象物
からの放射線を複数の異なる立体角にて検出する検出手
段とを具備した放射温度計において，上記測定対象物と
上記検出手段との間に，上記反射方向の中心軸を通り，
かつ該中心軸と直交する平面内での取付角度が変更可能
な所定幅のスリット部分を有する遮断手段を設けたこと
を特徴とする放射温度計として構成されている。
【０００５】
【作用】本発明によれば，測定対象物に所定方向から放
射手段により放射線が放射され，上記放射手段により放
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
れた検出手段により，該測定対象物からの放射線が複数
の異なる立体角にて検出される。この際，上記放射線は
上記測定対象物と上記検出手段との間に設けられた遮蔽
手段の，上記反射方向の中心軸を通り，且つ該中心軸と
直交する平面内での取り付け角度が変更可能な所定幅の
スリット部分を通過したものが検出される。放射率の補
正を行うためには，最終的には反射線の強度分布を知る
ことが必要である。従来の光学系Ａ０１，Ａ０２は，こ
の場合の分布として，鏡面反射方向を軸とした天頂角方
向の変化のみを考え，方位角方向には依存しないと考え
た形状を用いてきた。その場合，方位角方向にも依存す
るような強度分布を持つ測定対象物表面に対しては放射
率推定値の誤差を生じることになる。そこで，上記スリ
ット部分を有する遮蔽手段を光学系に介在させることに
より方位角方向の依存性を無視し得る程度の小さな方位
角幅で，天頂角方向の変化のみを測定する。これによ
り，測定対象物表面の反射特性のいかんに拘わらず放射
率変動を正確に補正することのできる放射温度計を得る
ことができる。
射手段により放射線が放射され，上記放射手段により放
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
れた検出手段により，該測定対象物からの放射線が複数
の異なる立体角にて検出される。この際，上記放射線は
上記測定対象物と上記検出手段との間に設けられた遮蔽
手段の，上記反射方向の中心軸を通り，且つ該中心軸と
直交する平面内での取り付け角度が変更可能な所定幅の
スリット部分を通過したものが検出される。放射率の補
正を行うためには，最終的には反射線の強度分布を知る
ことが必要である。従来の光学系Ａ０１，Ａ０２は，こ
の場合の分布として，鏡面反射方向を軸とした天頂角方
向の変化のみを考え，方位角方向には依存しないと考え
た形状を用いてきた。その場合，方位角方向にも依存す
るような強度分布を持つ測定対象物表面に対しては放射
率推定値の誤差を生じることになる。そこで，上記スリ
ット部分を有する遮蔽手段を光学系に介在させることに
より方位角方向の依存性を無視し得る程度の小さな方位
角幅で，天頂角方向の変化のみを測定する。これによ
り，測定対象物表面の反射特性のいかんに拘わらず放射
率変動を正確に補正することのできる放射温度計を得る
ことができる。
【０００６】
【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
Ａ１の基本構成を示す模式図，図２は本発明の他の実施
例に係る放射温度計用光学系Ａ２の基本構成を示す模式
図，図３は放射温度計用光学系Ａ２に適用可能な遮蔽板
の変形例を示す図である。図１に示すごとく，本実施例
に係る放射温度計用光学系Ａ１は，測定対象物１に所定
方向から赤外線（放射線に相当）を放射する参照熱源２
（放射手段に相当）と，参照熱源２により放射された赤
外線の測定対象物１での反射方向に配置されて，測定対
象物１からの赤外線を複数の異なる立体角にて検出する
センサ３ａ〜３ｃ（検出手段に相当）とを具備している
点で従来例（Ａ０２）と同様である。しかし，本実施例
では，測定対象物１とセンサ３ａ〜３ｃとの間に，上記
反射方向の中心軸を通り，且つこの中心軸と直交する平
面内での取り付け角度が変更可能な所定幅のスリット部
分4 ａを有する遮蔽板４（遮蔽手段に相当）を設けてい
る点で従来例と異なる。以下この光学系Ａ１の構成をさ
らに具体化すると共に，この光学系Ａ１による動作につ
いて説明する。 （１）放射率推定 先ず，シャッタ５を解放し，参照熱源２からの赤外線
を，ビームスプリッタ６を介して測定対象物１表面に照
射する。測定対象物１表面からの反射線が遮蔽板４を介
して反射鏡（楕円面鏡）７ａ，７ｂによってセンサ３ａ
〜３ｃに集光され検出される。センサ３ａ〜３ｃの出力
を演算装置８で確認する。
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
Ａ１の基本構成を示す模式図，図２は本発明の他の実施
例に係る放射温度計用光学系Ａ２の基本構成を示す模式
図，図３は放射温度計用光学系Ａ２に適用可能な遮蔽板
の変形例を示す図である。図１に示すごとく，本実施例
に係る放射温度計用光学系Ａ１は，測定対象物１に所定
方向から赤外線（放射線に相当）を放射する参照熱源２
（放射手段に相当）と，参照熱源２により放射された赤
外線の測定対象物１での反射方向に配置されて，測定対
象物１からの赤外線を複数の異なる立体角にて検出する
センサ３ａ〜３ｃ（検出手段に相当）とを具備している
点で従来例（Ａ０２）と同様である。しかし，本実施例
では，測定対象物１とセンサ３ａ〜３ｃとの間に，上記
反射方向の中心軸を通り，且つこの中心軸と直交する平
面内での取り付け角度が変更可能な所定幅のスリット部
分4 ａを有する遮蔽板４（遮蔽手段に相当）を設けてい
る点で従来例と異なる。以下この光学系Ａ１の構成をさ
らに具体化すると共に，この光学系Ａ１による動作につ
いて説明する。 （１）放射率推定 先ず，シャッタ５を解放し，参照熱源２からの赤外線
を，ビームスプリッタ６を介して測定対象物１表面に照
射する。測定対象物１表面からの反射線が遮蔽板４を介
して反射鏡（楕円面鏡）７ａ，７ｂによってセンサ３ａ
〜３ｃに集光され検出される。センサ３ａ〜３ｃの出力
を演算装置８で確認する。
【０００７】次に，遮蔽板４のスリット部分４ａの幅を
一定値に固定し，遮蔽板４を回転させる。３つのセンサ
３ａ〜３ｃの出力値の和を演算装置８により調べて，出
力値の和が最大値となるところで遮蔽板４の回転を停止
させ，出力値の和を演算装置８に記録する。この時得ら
れた出力値が最大出力値である。次に，遮蔽板４を回転
させる。そして，３つのセンサ３ａ〜３ｃの出力値の和
が最小値となったところで遮蔽板４の回転を停止させ，
この時の出力値の和を演算装置８により記録する。この
時の出力値の和が最小出力値である。これらの最大出力
値及び最小出力値を基に演算装置８により放射率を演算
する。ここで，放射率の演算方法について述べる。測定
対象物１表面での反射を周知の鏡面拡散モデルで表す
（第２２回ＳＩＣＥ学術講演会予稿集（１９８３）ＰＰ
１９１，１９２参照）。この時，半球反射率Ｒh は入射
方向に対応する方向にだけ反射される鏡面反射成分Ｒs
と半空間に拡散的に反射される拡散反射成分Ｒd とを用
いて, 次のように表される。 Ｒh ＝Ｒs ＋Ｒd 拡散反射成分Ｒd の角度分布については垂直入射の場
合，反射の天頂角θr と反射の方位角φr とを用いて次
の２方向反射分布関数にて近似することができる。 ｆr （０，０；θr ，φr ）＝ｋ・ｃｏｓn θr ここで，ｋとｎとは定数である。
一定値に固定し，遮蔽板４を回転させる。３つのセンサ
３ａ〜３ｃの出力値の和を演算装置８により調べて，出
力値の和が最大値となるところで遮蔽板４の回転を停止
させ，出力値の和を演算装置８に記録する。この時得ら
れた出力値が最大出力値である。次に，遮蔽板４を回転
させる。そして，３つのセンサ３ａ〜３ｃの出力値の和
が最小値となったところで遮蔽板４の回転を停止させ，
この時の出力値の和を演算装置８により記録する。この
時の出力値の和が最小出力値である。これらの最大出力
値及び最小出力値を基に演算装置８により放射率を演算
する。ここで，放射率の演算方法について述べる。測定
対象物１表面での反射を周知の鏡面拡散モデルで表す
（第２２回ＳＩＣＥ学術講演会予稿集（１９８３）ＰＰ
１９１，１９２参照）。この時，半球反射率Ｒh は入射
方向に対応する方向にだけ反射される鏡面反射成分Ｒs
と半空間に拡散的に反射される拡散反射成分Ｒd とを用
いて, 次のように表される。 Ｒh ＝Ｒs ＋Ｒd 拡散反射成分Ｒd の角度分布については垂直入射の場
合，反射の天頂角θr と反射の方位角φr とを用いて次
の２方向反射分布関数にて近似することができる。 ｆr （０，０；θr ，φr ）＝ｋ・ｃｏｓn θr ここで，ｋとｎとは定数である。
【０００８】このようなモデルは図７（ａ）に代表され
る軸対象の反射強度分布を仮定している。すなわち，上
式では反射の方位角φr は任意である。ここでは，この
モデルを応用して，２通りの反射の方位角φr1及びφr2
について定数ｎ1 ，ｎ2 がそれぞれ対応するものとす
る。つまり，図７（ｂ）に示される楕円の長軸方向の反
射の方位角をφr1，短軸方向の反射の方位角をφr2とす
る。放射率推定の過程において記録された最大出力値
は，スリット部分４ａが図７（ｂ）の楕円の長軸方向の
位置している場合の出力値であり，最小出力値は，短軸
方向に位置している場合の出力値である。鏡面反射成分
Ｒs はセンサ３ｃによりすべてが測定されるとすると，
センサ３ａ，３ｂで測定されるのは，拡散反射成分Ｒd
の一部分である。従って，記録された最大出力値と最小
出力値とから定数ｋ，ｎ1 ，ｎ2 が求められ，その結
果，拡散反射成分Ｒd が得られる。このようにして求め
られた定数ｋ，ｎ1 ，ｎ2 と光学系構造とからセンサ３
ｃにより検出される拡散反射成分Ｒd は計算できるた
め，鏡面反射成分Ｒs が得られる。従って，半球反射率
Ｒhが得られる。放射率は１から半球反射率Ｒh を減じ
た値であるから，放射率が求められる。 （２）表面温度測定 次いで，シャッタ５を閉状態にして，参照熱源２からの
赤外線が測定対象物１表面に到達しないようにした上
で，遮蔽板４のスリット部分４ａを全開にし，測定対象
物１自体から放射された赤外線を反射鏡７ｂにより集光
しセンサ３ｃにより検出する。そして，測定対象物１表
面の表面温度を上記（１）で測定した放射率を用いて演
算する。
る軸対象の反射強度分布を仮定している。すなわち，上
式では反射の方位角φr は任意である。ここでは，この
モデルを応用して，２通りの反射の方位角φr1及びφr2
について定数ｎ1 ，ｎ2 がそれぞれ対応するものとす
る。つまり，図７（ｂ）に示される楕円の長軸方向の反
射の方位角をφr1，短軸方向の反射の方位角をφr2とす
る。放射率推定の過程において記録された最大出力値
は，スリット部分４ａが図７（ｂ）の楕円の長軸方向の
位置している場合の出力値であり，最小出力値は，短軸
方向に位置している場合の出力値である。鏡面反射成分
Ｒs はセンサ３ｃによりすべてが測定されるとすると，
センサ３ａ，３ｂで測定されるのは，拡散反射成分Ｒd
の一部分である。従って，記録された最大出力値と最小
出力値とから定数ｋ，ｎ1 ，ｎ2 が求められ，その結
果，拡散反射成分Ｒd が得られる。このようにして求め
られた定数ｋ，ｎ1 ，ｎ2 と光学系構造とからセンサ３
ｃにより検出される拡散反射成分Ｒd は計算できるた
め，鏡面反射成分Ｒs が得られる。従って，半球反射率
Ｒhが得られる。放射率は１から半球反射率Ｒh を減じ
た値であるから，放射率が求められる。 （２）表面温度測定 次いで，シャッタ５を閉状態にして，参照熱源２からの
赤外線が測定対象物１表面に到達しないようにした上
で，遮蔽板４のスリット部分４ａを全開にし，測定対象
物１自体から放射された赤外線を反射鏡７ｂにより集光
しセンサ３ｃにより検出する。そして，測定対象物１表
面の表面温度を上記（１）で測定した放射率を用いて演
算する。
【０００９】以上をまとめると次のようになる。放射率
の補正を行うためには，最終的には反射線の強度分布を
知ることが必要である。従来の光学系Ａ０１，Ａ０２は
この場合の分布として，鏡面反射方向を軸とした天頂角
方向の変化のみを考え，方位角方向には依存しないと考
えた形状を用いてきた。このような場合，図７（ａ）の
ように方位角方向の依存性のない強度分布をもつ測定対
象物表面に対しては有効であるが，図７（ｂ）のように
方位角方向にも依存する強度分布を持つ測定対象物表面
に対しては放射率推定値の誤差を生じることになる。実
質的には，このような強度分布を持つ測定対象物表面に
対しては放射率推定は不可能であると考えられる。そこ
で光学系に遮蔽板４を介在させることにより，方位角方
向の依存性を無視し得る程度に小さい方位角幅で，天頂
角方向の変化のみを測定する。このようにして，従来適
用できなかった測定対象物表面に対しても，放射率補正
型温度計の適用が可能となるのである。すなわち，本実
施例によれば，測定対象物表面の反射特性の如何にかか
わらず反射率変動を正確に補正することができる。引き
続いて，他の実施例に係る放射温度計用光学系Ａ２につ
いて述べる。上記実施例の光学系Ａ１では，異なる立体
角への反射エネルギを測定する方法として，異なる３つ
の曲率を持つ楕円面鏡である反射鏡を用いたが，この光
学系Ａ２では図２に示す如く集光レンズ９と可変絞り１
０とにより開口を３通りに変化させることにより上記光
学系Ａ１と同様の作用効果を持たせる（ただし，図２中
の各要素のうち，上記光学系Ａ１と同様のものは同一符
号を使用している）。この場合，１つのセンサ３′にて
上記光学系Ａ１での３つのセンサでの働きをさせるた
め，センサ間の感度差の補正が不必要となる。また装置
の小型化が図れる。更に，上記光学系Ａ２における可変
絞り１０と遮蔽板４との機能を併せ持つ図３に示すよう
に遮蔽板４′を，光学系Ａ２の可変絞り１０の位置に置
くことにより，上記２つの実施例よりさらに装置の小型
化を図ることができる。尚，上記実施例のうちの光学系
Ａ１では反射鏡を２個用いたが，実使用に際しては従来
の光学系Ａ０２の如く３個用いてもよい（要は異なる複
数の立体角が得られればよい）。ただし反射鏡の数が少
ない方が装置をより小型化できる。尚，上記いずれの実
施例においても単一の遮蔽板４（４′）を反射線の中心
軸まわりに回転させたが，実使用に際しては異なる角度
のスリット部分を有する複数の遮蔽板を取り替えること
としても何ら支障はない。
の補正を行うためには，最終的には反射線の強度分布を
知ることが必要である。従来の光学系Ａ０１，Ａ０２は
この場合の分布として，鏡面反射方向を軸とした天頂角
方向の変化のみを考え，方位角方向には依存しないと考
えた形状を用いてきた。このような場合，図７（ａ）の
ように方位角方向の依存性のない強度分布をもつ測定対
象物表面に対しては有効であるが，図７（ｂ）のように
方位角方向にも依存する強度分布を持つ測定対象物表面
に対しては放射率推定値の誤差を生じることになる。実
質的には，このような強度分布を持つ測定対象物表面に
対しては放射率推定は不可能であると考えられる。そこ
で光学系に遮蔽板４を介在させることにより，方位角方
向の依存性を無視し得る程度に小さい方位角幅で，天頂
角方向の変化のみを測定する。このようにして，従来適
用できなかった測定対象物表面に対しても，放射率補正
型温度計の適用が可能となるのである。すなわち，本実
施例によれば，測定対象物表面の反射特性の如何にかか
わらず反射率変動を正確に補正することができる。引き
続いて，他の実施例に係る放射温度計用光学系Ａ２につ
いて述べる。上記実施例の光学系Ａ１では，異なる立体
角への反射エネルギを測定する方法として，異なる３つ
の曲率を持つ楕円面鏡である反射鏡を用いたが，この光
学系Ａ２では図２に示す如く集光レンズ９と可変絞り１
０とにより開口を３通りに変化させることにより上記光
学系Ａ１と同様の作用効果を持たせる（ただし，図２中
の各要素のうち，上記光学系Ａ１と同様のものは同一符
号を使用している）。この場合，１つのセンサ３′にて
上記光学系Ａ１での３つのセンサでの働きをさせるた
め，センサ間の感度差の補正が不必要となる。また装置
の小型化が図れる。更に，上記光学系Ａ２における可変
絞り１０と遮蔽板４との機能を併せ持つ図３に示すよう
に遮蔽板４′を，光学系Ａ２の可変絞り１０の位置に置
くことにより，上記２つの実施例よりさらに装置の小型
化を図ることができる。尚，上記実施例のうちの光学系
Ａ１では反射鏡を２個用いたが，実使用に際しては従来
の光学系Ａ０２の如く３個用いてもよい（要は異なる複
数の立体角が得られればよい）。ただし反射鏡の数が少
ない方が装置をより小型化できる。尚，上記いずれの実
施例においても単一の遮蔽板４（４′）を反射線の中心
軸まわりに回転させたが，実使用に際しては異なる角度
のスリット部分を有する複数の遮蔽板を取り替えること
としても何ら支障はない。
【００１０】
【発明の効果】本発明に係る放射温度計用光学系は上記
したように構成されているため，放射率の補正を行うた
めに必要な反射線の強度分布のうち，放射率推定値の誤
差の原因となる方位角方向の依存性を無視し得る程度の
小さな方位角幅で，天頂角方向の変化のみを測定するこ
とができる。これにより，測定対象物表面の反射特性の
いかんに拘わらず放射率変動を正確に補正することので
きる放射温度計を得ることができる。
したように構成されているため，放射率の補正を行うた
めに必要な反射線の強度分布のうち，放射率推定値の誤
差の原因となる方位角方向の依存性を無視し得る程度の
小さな方位角幅で，天頂角方向の変化のみを測定するこ
とができる。これにより，測定対象物表面の反射特性の
いかんに拘わらず放射率変動を正確に補正することので
きる放射温度計を得ることができる。
【図１】 本発明の一実施例に係る放射温度計用光学系
Ａ１の基本構成を示す模式図。
Ａ１の基本構成を示す模式図。
【図２】 本発明の他の実施例に係る放射温度計用光学
系Ａ２の基本構成を示す模式図。
系Ａ２の基本構成を示す模式図。
【図３】 放射温度計用光学系Ａ２に適用可能な遮蔽板
の変形例を示す図。
の変形例を示す図。
【図４】 従来の放射温度計用光学系の一例Ａ０１にお
ける基本構成を示す模式図。
ける基本構成を示す模式図。
【図５】 従来の放射温度計用光学系の他の例Ａ０２に
おける基本構成を示す模式図。
おける基本構成を示す模式図。
【図６】 測定対象物による反射線の強度分布測定装置
Ａ００の基本構成を示す模式図。
Ａ００の基本構成を示す模式図。
【図７】 測定装置Ａ００による測定結果を示す図。
Ａ１，Ａ２…放射温度計用光学系 １…測定対象物 ２…参照熱源（放射手段に相当） ３ａ〜３ｃ，３′…センサ（検出手段に相当） ４，４′…遮蔽板（遮蔽手段に相当）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 明男 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 鈴木 紀生 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 測定対象物に所定方向から放射線を放射
する放射手段と，上記放射手段により放射された放射線
の上記測定対象物での反射方向に配置されて該測定対象
物からの放射線を複数の異なる立体角にて検出する検出
手段とを具備した放射温度計において，上記測定対象物
と上記検出手段との間に，上記反射方向の中心軸を通
り，かつ該中心軸と直交する平面内での取付角度が変更
可能な所定幅のスリット部分を有する遮断手段を設けた
ことを特徴とする放射温度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5209249A JPH0763613A (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 放射温度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5209249A JPH0763613A (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 放射温度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0763613A true JPH0763613A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16569833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5209249A Pending JPH0763613A (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 放射温度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763613A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100387591B1 (ko) * | 2000-12-22 | 2003-06-18 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 복사 가열 온도 측정 방법 |
| WO2022091541A1 (ja) * | 2020-10-27 | 2022-05-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 表面温度計測方法、表面温度計測装置、亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法、及び亜鉛系溶融めっき鋼板の製造設備 |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP5209249A patent/JPH0763613A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100387591B1 (ko) * | 2000-12-22 | 2003-06-18 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 복사 가열 온도 측정 방법 |
| WO2022091541A1 (ja) * | 2020-10-27 | 2022-05-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 表面温度計測方法、表面温度計測装置、亜鉛系溶融めっき鋼板の製造方法、及び亜鉛系溶融めっき鋼板の製造設備 |
| JPWO2022091541A1 (ja) * | 2020-10-27 | 2022-05-05 |
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