JPH0933351A - Multiple wavelength type radiation temperature measuring method and multiple wavelength type radiation thermometer - Google Patents

Multiple wavelength type radiation temperature measuring method and multiple wavelength type radiation thermometer

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JPH0933351A
JPH0933351A JP7187125A JP18712595A JPH0933351A JP H0933351 A JPH0933351 A JP H0933351A JP 7187125 A JP7187125 A JP 7187125A JP 18712595 A JP18712595 A JP 18712595A JP H0933351 A JPH0933351 A JP H0933351A
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JP
Japan
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temperature
emissivity
wavelength
wavelengths
radiation
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Application number
JP7187125A
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Japanese (ja)
Inventor
Miki Ootsuki
未来 大月
Akira Torao
彰 虎尾
Takatoshi Goto
貴敏 後藤
Shinichi Takechi
真一 武智
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPH0933351A publication Critical patent/JPH0933351A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress temperature measurement error caused by a plurality of emissivity values and an arithmetic problem to improve the precision of measurement by preventing the function relation between wavelength power ratio and emissivity for determining the emissivity from the wavelength power ratio or radiant intensity of the heat radiant light from a body to be temperature-measured having a plurality of wavelength from being many-valued functional. SOLUTION: The heat radiant light from a body 1 to be temperature-measured is incident on spectral parts 5A, 5B. As the spectral part 5A, an optical filter for transmitting a light having a prescribed wavelength is used, it outputs a light having wavelength λ1, and this light is converged by a photoelectric converting part 7A to output a brightness temperature S1. The spectral part 5B outputs a light having a wavelength λ2 by a prescribed optical filter, and this light is converged by a photoelectric converting part 7B to output a brightness temperature S2. An emissivity calculating part 13A determines the emissivity ε1 from an EPR 1 outputted from an emissivity power ratio(EPR) calculating part 11A by use of a data table according to the straight line regressing a curve.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、互いに異なる複数
の波長の、被測温体からの熱放射光の分光それぞれの放
射強度のうちの2つにそれぞれ応じた演算量を、それぞ
れの波長で累乗したものの比から、前記波長の少なくと
も1つでの前記被測温体の放射率を求め、少なくとも、
該放射率及び該放射率に対応する波長の前記放射強度か
ら、前記被測温体の温度を求めるようにした多波長式放
射温度測定方法、及び、多波長式放射温度計に係り、特
に、前記累乗比から前記放射率を求めるためのこれら間
の関数関係が多価関数的になることを抑え、これによっ
て、得られる該放射率の値が複数であることに起因する
測温誤差や演算上の問題を抑え、測温精度の向上等を図
ることが可能な多波長式放射温度測定方法及び多波長式
放射温度計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a calculation amount corresponding to two of the respective radiant intensities of the spectrum of thermal radiation from a temperature-measuring object, which wavelengths are different from each other. From the ratio of the powers, the emissivity of the temperature-measured body at at least one of the wavelengths is obtained, and at least:
From the emissivity and the radiant intensity of the wavelength corresponding to the emissivity, a multi-wavelength radiation temperature measuring method for obtaining the temperature of the temperature-measuring object, and a multi-wavelength radiation thermometer, in particular, It is possible to prevent the functional relationship between these for obtaining the emissivity from the exponentiation ratio from becoming a polyvalent function, and thereby, a temperature measurement error or calculation due to a plurality of values of the emissivity being obtained. The present invention relates to a multi-wavelength radiation temperature measuring method and a multi-wavelength radiation thermometer capable of suppressing the above problems and improving temperature measurement accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、被測温体の温度を、ウィーン
の法則に基づき、該被測温体からの熱放射光から測定す
ることが行われている。例えば、被測温体の温度に応じ
てその熱放射光の放射エネルギが変化するというウィー
ンの放射法則や、被測温体の温度に応じてその熱放射光
の放射エネルギが最大になる波長が変化するというウィ
ーンの変位則を用いた放射温度測定方法や放射温度計が
従来から用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, the temperature of a temperature-measured body has been measured from the heat radiation light from the temperature-measured body based on Wien's law. For example, the radiation law of Vienna that the radiant energy of the thermal radiation changes according to the temperature of the temperature-measuring object, and the wavelength at which the radiant energy of the thermal radiation becomes maximum depending on the temperature of the temperature-measuring object is A radiation temperature measuring method and a radiation thermometer using the Wien's displacement law of changing are conventionally used.

【0003】又、近年では、2波長あるいはそれ以上の
多波長の、互いに異なる複数の波長の、被測温体からの
熱放射光の分光それぞれの放射エネルギに応じた、放射
率補正型の測温技術が知られている。例えば特開平5−
126642では、まず、互いに異なる2つの波長の、
被測温体からの熱放射光の分光それぞれの放射エネルギ
を、それぞれの波長で累乗したものの比を求める。又、
求められた該累乗比や各波長の測定された放射エネルギ
から被測温体の放射率を求め、該放射率及び測定された
放射エネルギから被測温体の温度を求めている。
In recent years, an emissivity-correcting type measurement is performed in accordance with the radiant energy of each of the spectra of the thermal radiation from the temperature-measured body, which has two or more wavelengths and a plurality of different wavelengths. Wen technology is known. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-
In 126642, first of two wavelengths different from each other,
The ratio of the radiant energy of each spectrum of thermal radiation from the temperature-measured body to the power of each wavelength is obtained. or,
The emissivity of the object to be measured is obtained from the obtained power ratio and the measured radiant energy of each wavelength, and the temperature of the object to be measured is obtained from the emissivity and the measured radiant energy.

【0004】以下、この特開平5−126642で開示
されている測温技術を中心とし、従来からの放射率補正
型の測温技術の原理を説明する。
The principle of the conventional emissivity-correcting temperature measuring technique will be described below, centering on the temperature measuring technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-126642.

【0005】まず、互いに異なる複数の波長をλi(i
=1,2,3・・・n)とする。又、被測温体からの熱
放射光の分光した各波長λiのそれぞれの放射エネルギ
をEiとし、前述のウィーンの放射法則に基づいて該放
射エネルギEiから求められる各波長λiの輝度温度を
Siとする。なお、このような放射エネルギEiや輝度
温度Siを総括して、以降、放射強度とも称する。ここ
で、各波長λiにおける被測温体の放射率をεi、及
び、プランクの第2定数をC2(14388μm・K)
とすると、放射エネルギEiと、被測温体の温度Tは、
ウィーンの法則に基づき、次式のように表わすことがで
きる。
First, a plurality of different wavelengths are set to λi (i
= 1, 2, 3 ... N). Further, the radiant energy of each wavelength λi obtained by spectrally radiating the thermal radiation from the temperature-measured body is defined as Ei, and the brightness temperature of each wavelength λi obtained from the radiant energy Ei based on the above-mentioned Wien's radiation law is expressed as Si. And The radiant energy Ei and the brightness temperature Si are collectively referred to as radiant intensity hereinafter. Here, the emissivity of the temperature-measured body at each wavelength λi is εi, and the second Planck's constant is C2 (14388 μm · K).
Then, the radiant energy Ei and the temperature T of the object to be measured are
Based on Vienna's law, it can be expressed as

【0006】 Ei=εi・exp {−C2/(λi・T)} …(1) 1/T=1/Si+(λi/C2)ln(εi) …(2)Ei = εi · exp {−C2 / (λi · T)} (1) 1 / T = 1 / Si + (λi / C2) ln (εi) (2)

【0007】ここで、以下の放射温度測定に用いる波長
の数を2つとし、即ち波長λ1及びλ2を用いるとすれ
ば、上記(1)式及び(2)式は、これらの波長λ1及
びλ2の分光に関して次式のとおりとなる。
Here, assuming that the number of wavelengths used in the following radiation temperature measurement is two, that is, the wavelengths λ1 and λ2 are used, the above equations (1) and (2) are expressed by the wavelengths λ1 and λ2. For the spectroscopy of, the following formula is obtained.

【0008】 E1=ε1・exp {−C2/(λ1・T)} …(1a) E2=ε2・exp {−C2/(λ2・T)} …(1b) 1/T=1/S1+(λ1/C2)ln(ε1) …(2a) 1/T=1/S2+(λ2/C2)ln(ε2) …(2b)E1 = ε1 · exp {−C2 / (λ1 · T)} (1a) E2 = ε2 · exp {−C2 / (λ2 · T)} (1b) 1 / T = 1 / S1 + (λ1 / C2) ln (ε1) (2a) 1 / T = 1 / S2 + (λ2 / C2) ln (ε2) (2b)

【0009】ここで、上記(2a)式及び(2b)式か
らTを消去すると、次式を得ることができる。
If T is eliminated from the above equations (2a) and (2b), the following equation can be obtained.

【0010】[0010]

【数1】 [Equation 1]

【0011】なお、任意のnの波長λi(iは1〜n)
について、これらのうちの2つの波長λi及びλj(1
〜i〜j〜n、又は、1〜j〜i〜n)では、上記(3
a)式は次式のように一般化することができる。
Incidentally, an arbitrary n wavelength λi (i is 1 to n)
For two of these wavelengths λi and λj (1
~ I ~ j ~ n or 1 ~ j ~ i ~ n), the above (3
The expression a) can be generalized as the following expression.

【0012】[0012]

【数2】 [Equation 2]

【0013】ここで、放射率を累乗したものの比を、放
射率累乗比EPRiあるいはEPR1として、次の
(4)式あるいは(4a)式のように定義する。なお、
該放射率累乗比に対応するものとして前述の特開平5−
126642では、2つの波長のそれぞれの放射エネル
ギをそれぞれの波長で累乗したものの比を、次の(5)
式あるいは(5a)式のごとくべき乗比Xとしている。
これらEPRi、EPR1、又Xを含め、2つの波長の
放射強度に応じた演算量を、それぞれの波長で累乗した
ものの比を、以降、単に累乗比と称する。
Here, the ratio of the emissivity raised to the power is defined as the emissivity exponentiation ratio EPRi or EPR1 as in the following equation (4) or (4a). In addition,
The above-mentioned Japanese Unexamined Patent Publication No.
In 126642, the ratio of the radiant energy of each of the two wavelengths raised to the power of each wavelength is given by the following (5)
The power ratio X is represented by the equation or the equation (5a).
The ratio of the arithmetic quantities corresponding to the radiation intensities of the two wavelengths including EPRi, EPR1, and X raised to the respective powers of the respective wavelengths will be simply referred to as a power ratio hereinafter.

【0014】[0014]

【数3】 (Equation 3)

【0015】ここで、前記放射率累乗比EPR1(又は
EPRi)と、放射率ε1(又はεi)との間には一定
の関数関係がある。従って、このような関係を、計算、
あるいは放射率測定時点により求めておくことができ
る。このようにして求められた関数をF1(又はFi)
とすれば、次式のように表わすことができる。
Here, there is a fixed functional relationship between the emissivity exponentiation ratio EPR1 (or EPRi) and the emissivity ε1 (or εi). Therefore, such a relation is calculated,
Alternatively, it can be determined in advance by measuring the emissivity. The function thus obtained is F1 (or Fi)
Then, it can be expressed by the following equation.

【0016】[0016]

【数4】 (Equation 4)

【0017】従って、上記(6a)式や(6)式から放
射率ε1やεiを求めれば、前述の輝度温度S1及びS
2又はSiに基づいて、前記(2a)式や(2)式を用
いて、あるいは次式を用いて被測温体の温度Tを求める
ことができる。
Therefore, if the emissivities ε1 and εi are obtained from the above equations (6a) and (6), the above-mentioned brightness temperatures S1 and S are obtained.
Based on 2 or Si, the temperature T of the temperature-measured body can be obtained by using the equations (2a) and (2) or the following equation.

【0018】 T=(λj−λi)/{(λi・λj/C2)ln(εi/εj) +λj/Si−λi/λj} …(7) T=(λ2−λ1)/{(λ1・λ2/C2)ln(ε1/ε2) +λ2/S1−λ1/S2} …(7a)T = (λj−λi) / {(λi · λj / C2) ln (εi / εj) + λj / Si−λi / λj} (7) T = (λ2-λ1) / {(λ1 · λ2 / C2) ln (ε1 / ε2) + λ2 / S1-λ1 / S2} (7a)

【0019】ここで、図14は、以上に述べた測定原理
に従って被測温体の表面温度を測定するための従来例の
多波長式放射温度計の構成を示すブロック図である。
Here, FIG. 14 is a block diagram showing the structure of a conventional multi-wavelength radiation thermometer for measuring the surface temperature of a temperature-measuring object according to the above-described measurement principle.

【0020】この放射温度計は、被測温体1からの熱放
射光の2つの波長λ1及びλ2の分光を用いて温度測定
している。該多波長式放射温度計は、分光部5D及び5
Eと、光電変換部7A及び7Bと、EPR計算部11A
と、放射率計算部13Cと、温度計算部15Aと、温度
データ記憶出力部17とにより構成されている。
This radiation thermometer measures the temperature using the spectrum of the two wavelengths λ1 and λ2 of the heat radiation light from the object to be measured 1. The multi-wavelength radiation thermometer includes spectroscopic units 5D and 5D.
E, photoelectric conversion units 7A and 7B, and EPR calculation unit 11A
The emissivity calculator 13C, the temperature calculator 15A, and the temperature data storage / output unit 17 are included.

【0021】まず、前記分光部5D及び5Eは、図15
の分光部5に示されるとおりである。即ち、これら分光
部5D及び5Eは、被測温体1からの熱放射光を測温素
子85へ集光するための集光光学部81と、熱放射光の
中から波長λ1又はλ2(図中のλiにあって、i=
1、又は、i=2)の分光を得るための光学フィルタ8
2とにより構成される。
First, the spectroscopic sections 5D and 5E are shown in FIG.
Is as shown in the spectroscopic section 5 of. That is, the spectroscopic units 5D and 5E include a condensing optical unit 81 for condensing the heat radiation light from the temperature-measured body 1 onto the temperature measuring element 85, and a wavelength λ1 or λ2 (Fig. In λi inside, i =
Optical filter 8 for obtaining the spectrum of 1 or i = 2)
And 2.

【0022】又、前記光電変換部7A及び7Bは、この
図15の光電変換部7のとおり構成される。即ち、これ
ら光電変換部7A及び7Bは、前記分光部5で分光され
た波長の放射エネルギε1又はε2(εiにあって、i
=1、又は、i=2)から前述の輝度温度S1又はS2
(図中のSiにあって、i=1、又は、i=2)を求め
るための測温素子85と、外部からのタイミング信号に
従って前記測温素子85で測定された輝度温度S1又は
S2のデータを出力するためのデータサンプリング回路
86とにより構成されている。
The photoelectric conversion units 7A and 7B are constructed as the photoelectric conversion unit 7 of FIG. That is, these photoelectric conversion units 7A and 7B are radiant energies ε1 or ε2 (εi of
= 1 or i = 2) to the above-mentioned brightness temperature S1 or S2
(In Si in the figure, i = 1 or i = 2), and a temperature measuring element 85 for determining the brightness temperature S1 or S2 measured by the temperature measuring element 85 according to a timing signal from the outside. It is composed of a data sampling circuit 86 for outputting data.

【0023】前記EPR計算部11Aは、前記光電変換
部7Aから出力される輝度温度S1と、前記光電変換部
7Bから出力される輝度温度S2から、前記(3a)式
及び(4a)式に基づいて放射率累乗比EPR1を求め
る。又、前記放射率計算部13Cは、前記EPR計算部
11Aから得られた放射率累乗比EPR1と、当該放射
率計算部13C内部に予め記憶されている関数F1に基
づき、前記(6a)式を用いながら放射率ε1を算出す
る。前記温度計算部15Aは、前記光電変換部7Aから
の輝度温度S1、前記光電変換部7Bからの輝度温度S
2、及び、前記放射率計算部13Cからの放射率ε1に
基づいて、前記(2a)式を用いて被測温体1の温度T
を求める。該温度計算部15Aで求められた温度Tは、
前記温度データ記憶出力部17で一時記憶され、外部に
出力される。
The EPR calculation unit 11A uses the brightness temperature S1 output from the photoelectric conversion unit 7A and the brightness temperature S2 output from the photoelectric conversion unit 7B based on the expressions (3a) and (4a). Then, the emissivity exponentiation ratio EPR1 is obtained. The emissivity calculation unit 13C calculates the formula (6a) based on the emissivity exponentiation ratio EPR1 obtained from the EPR calculation unit 11A and the function F1 stored in advance inside the emissivity calculation unit 13C. Emissivity ε1 is calculated while using. The temperature calculation unit 15A includes a brightness temperature S1 from the photoelectric conversion unit 7A and a brightness temperature S from the photoelectric conversion unit 7B.
2 and the emissivity ε1 from the emissivity calculation unit 13C, the temperature T of the temperature-measured body 1 is calculated using the equation (2a).
Ask for. The temperature T obtained by the temperature calculation unit 15A is
The temperature data storage / output unit 17 temporarily stores the data and outputs it to the outside.

【0024】図16は、前述の従来例における放射率累
乗比EPRと放射率ε2との関係を示すグラフである。
FIG. 16 is a graph showing the relationship between the emissivity exponentiation ratio EPR and the emissivity ε2 in the above-mentioned conventional example.

【0025】この図16は、前記特開平5−12664
2の図2を元に作成したものである。この図16におい
て、実際に計算によって求められた放射率累乗比EPR
と放射率ε2との関係は曲線Xで示される。又、直線L
1及びL2は、前述の曲線Xの回帰直線である。この従
来例では、前記放射率計算部13Cにおいて、内部に記
憶される上記の直線L1及びL2に従ったデータテーブ
ルを用いながら、前記EPR計算部11Aで求められた
放射率累乗比EPR1から放射率ε1を求めている。言
い換えれば、これら直線L1及びL2に基づいたデータ
テーブルは、前述の(6a)式の関数F1に相当すると
も言える。
FIG. 16 shows the above-mentioned Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-126664.
It is created based on FIG. In FIG. 16, the emissivity exponentiation ratio EPR actually calculated
And the emissivity ε2 are shown by the curve X. Also, the straight line L
1 and L2 are regression lines of the above-mentioned curve X. In this conventional example, the emissivity calculation unit 13C uses the data table according to the straight lines L1 and L2 stored therein, and calculates the emissivity from the emissivity exponentiation ratio EPR1 obtained by the EPR calculation unit 11A. We are seeking ε1. In other words, it can be said that the data table based on these straight lines L1 and L2 corresponds to the function F1 of the above equation (6a).

【0026】[0026]

【発明が達成しようとする課題】しかしながら、前述の
図16の曲線Xで示される如く、計算や実験等で求めら
れる放射率累乗比EPR1と放射率ε1との関係は、複
雑な計算式による関数となり、多価関数的になる傾向が
ある。例えば図16において、放射率累乗比EPR1が
“1.10”のとき、放射率ε1として、符号LBで示
される値と、符号LCで示される値との、2つの値を有
し、この点で明らかに多価関数的になっている。
However, as shown by the curve X in FIG. 16 described above, the relationship between the emissivity exponentiation ratio EPR1 and the emissivity ε1 obtained by calculation or experiment is a function calculated by a complicated calculation formula. And tends to be polyvalent. For example, in FIG. 16, when the emissivity exponentiation ratio EPR1 is “1.10”, the emissivity ε1 has two values, that is, a value indicated by reference symbol LB and a value indicated by reference symbol LC. Is obviously a multi-valued function.

【0027】このため、このような関数を例えば前述の
直線L2で回帰した場合、測温誤差が増大してしまうと
いう問題がある。具体的には、直線L2で、曲線Xを回
帰した場合、放射率累乗比EPR1が“1.10”で
は、最大、|LB−LA|又は|LA−LC|程度の放
射率ε1の誤差が発生するため、これに伴って計算され
る測温にも誤差が生じてしまう。
Therefore, when such a function is regressed by the above-mentioned straight line L2, there is a problem that the temperature measurement error increases. Specifically, when the curve X is regressed by the straight line L2, when the emissivity exponentiation ratio EPR1 is “1.10”, the error of the maximum emissivity ε1 of about | LB-LA | or | LA-LC | Since this occurs, an error will occur in the temperature measurement calculated accordingly.

【0028】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、互いに異なる複数の波長の、被測温
体からの熱放射光の分光それぞれの放射強度のうちの2
つにそれぞれ応じた演算量を、それぞれの波長で累乗し
たものの比から、前記波長の少なくとも1つでの前記被
測温体の放射率を求め、少なくとも、該放射率及び該放
射率に対応する波長の前記放射強度から、前記被測温体
の温度を求めるようにした多波長式放射温度測定方法及
び多波長式放射温度計において、前記累乗比から前記放
射率を求めるためのこれら間の関数関係が多価関数的に
なることを抑え、これによって、得られる該放射率の値
が複数であることに起因する測温誤差や演算上の問題を
抑え、測温精度の向上等を図ることができる多波長式放
射温度測定方法及び多波長式放射温度計を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and is one of two radiant intensities of each spectrum of thermal radiation from a temperature-measured body having a plurality of different wavelengths.
The emissivity of the temperature-measured object at at least one of the wavelengths is obtained from the ratio of the powers of the respective calculation amounts corresponding to the respective ones, and at least one of the emissivity and the emissivity is obtained. In the multi-wavelength radiation temperature measuring method and the multi-wavelength radiation thermometer, the temperature of the object to be measured is determined from the radiation intensity of the wavelength, and a function between them for determining the emissivity from the exponentiation ratio. It is possible to suppress the relationship from becoming a multi-valued function, thereby suppressing a temperature measurement error and a calculation problem due to a plurality of obtained emissivity values, and improving the temperature measurement accuracy. An object of the present invention is to provide a multi-wavelength radiation temperature measuring method and a multi-wavelength radiation thermometer capable of performing the above.

【0029】[0029]

【課題を達成するための手段】まず、本願の第1発明の
多波長式放射温度測定方法は、互いに異なる複数の波長
の、被測温体からの熱放射光の分光それぞれの放射強度
のうちの2つにそれぞれ応じた演算量を、それぞれの波
長で累乗したものの比から、前記波長の少なくとも1つ
での前記被測温体の放射率を求め、少なくとも、該放射
率及び該放射率に対応する波長の前記放射強度から、前
記被測温体の温度を求めるようにした多波長式放射温度
測定方法において、前記波長の少なくとも2つについ
て、前記被測温体の光吸収の度合が相互に異なる波長と
されていることにより、前記課題を達成することができ
る多波長式放射温度測定方法を提供したものである。
First, a multi-wavelength radiation temperature measuring method according to the first invention of the present application is one in which the radiation intensity of each of the spectra of the thermal radiation light from the temperature-measuring object of a plurality of wavelengths different from each other. The emissivity of the temperature-measured body at at least one of the wavelengths is calculated from the ratio of the powers of the respective calculation amounts corresponding to the two, respectively, and is calculated as at least the emissivity and the emissivity. In the multi-wavelength radiation temperature measuring method for obtaining the temperature of the temperature-measuring body from the radiation intensity of the corresponding wavelength, the degree of light absorption of the temperature-measuring body is mutually different for at least two of the wavelengths. The present invention provides a multi-wavelength radiation temperature measuring method that can achieve the above-mentioned object by having different wavelengths.

【0030】又、前記第1発明において、前記被測温体
の被測温表面が、薄膜体で覆われており、前記波長の少
なくとも2つについて、一方が、前記被測温体の光吸収
の度合が強い、前記薄膜体の厚さに応じた波長であっ
て、他方が、前記光吸収の度合が弱い、前記薄膜体の厚
さに応じた波長であることにより、例えば金属酸化膜等
の薄膜体で覆われた被測温体の熱放射光のスペクトル分
布に着目し、被測温体の光吸収の度合がそれぞれ異なる
よう設定された前述の2つの波長にあって、これら2波
長の光吸収の度合の格差をより効果的に拡大すること
で、前記課題をより効果的に達成することができる多波
長式放射温度測定方法を提供したものである。
In the first aspect of the invention, the temperature-measured surface of the temperature-measured body is covered with a thin film, and at least two of the wavelengths are absorbed by the temperature-measured body. Is strong, the wavelength corresponding to the thickness of the thin film body, the other is a weak degree of light absorption, the wavelength corresponding to the thickness of the thin film body, for example, a metal oxide film Focusing on the spectral distribution of the thermal radiation of the temperature-measured body covered with the thin film body, there are two wavelengths set above so that the degree of light absorption of the temperature-measurement body is different. The present invention provides a multi-wavelength radiation temperature measuring method capable of more effectively achieving the above-mentioned object by effectively expanding the difference in the degree of light absorption.

【0031】一方、本願の第2発明の多波長式放射温度
計は、互いに異なる複数の波長の、被測温体からの熱放
射光の分光それぞれの放射強度のうちの2つにそれぞれ
応じた演算量を、それぞれの波長で累乗したものの比か
ら、前記波長の少なくとも1つでの前記被測温体の放射
率を求め、少なくとも、該放射率及び該放射率に対応す
る波長の前記放射強度から、前記被測温体の温度を求め
るようにした多波長式放射温度計において、前記波長の
少なくとも2つについて、前記被測温体の光吸収の度合
が相互に異なる波長とされている分光を含め、前記熱放
射光から、互いに異なる複数の前記波長の分光を得る分
光手段と、これら分光の放射強度を検出する光センサ
と、これら放射強度のうちの2つにそれぞれ応じた演算
量を、それぞれの波長で累乗したものの比を求める累乗
比演算手段と、該累乗比から、前記波長の少なくとも1
つでの前記被測温体の放射率を求める放射率演算手段
と、該放射率、及び、該放射率に対応する波長の前記放
射強度から、前記被測温体の温度を算出する温度計算手
段とを備えたことにより、前記課題を達成することがで
きる多波長式放射温度計を提供したものである。
On the other hand, the multi-wavelength radiation thermometer of the second invention of the present application responds to two of the respective radiant intensities of the spectrum of the thermal radiation light from the temperature-measuring object of a plurality of mutually different wavelengths. The emissivity of the temperature-measured body at at least one of the wavelengths is obtained from the ratio of the amount of calculation raised to the power of each wavelength, and at least the emissivity and the radiant intensity of the wavelength corresponding to the emissivity are obtained. From the above, in the multi-wavelength radiation thermometer for determining the temperature of the temperature-measured body, at least two of the wavelengths have a light absorption degree of the temperature-measurement body different from each other. Including, the spectroscopic means for obtaining a spectrum of the plurality of wavelengths different from each other from the thermal radiation light, the optical sensor for detecting the radiation intensity of these spectra, and the calculation amount corresponding to two of these radiation intensities, respectively. , Each wave In those with power and power ratio calculating means for calculating the ratio from 該累 multiplication ratio, at least one of said wavelength
And emissivity calculating means for determining the emissivity of the temperature-measuring object, and temperature calculation for calculating the temperature of the temperature-measuring object from the emissivity and the radiation intensity of a wavelength corresponding to the emissivity. By providing the means, a multi-wavelength radiation thermometer capable of achieving the above-mentioned object is provided.

【0032】又、前記第2発明の多波長式放射温度計に
おいて、前記分光手段が、3つ以上の前記波長の分光を
得るものであり、又、前記光センサが、これら3つ以上
の該波長の分光の放射強度を検出するものであり、前記
累乗比演算手段が、3つ以上のこれら放射強度のうちか
ら2つを選択した、相互に異なる放射強度の複数種の組
み合わせに対応する、複数種の前記累乗比を求めるもの
であって、前記放射率演算手段が、前記温度計算手段で
算出される前記被測温体の温度の誤差がより小さくなる
ような、複数種のうちの1つの前記累乗比を選択して用
いて前記放射率を求めるものであることにより、前記課
題を達成すると共に、前記放射率の誤差をより小さくす
ることにより、前記課題をより一層達成したものであ
る。
In the multi-wavelength radiation thermometer according to the second aspect of the invention, the spectroscopic means obtains a spectrum of three or more of the wavelengths, and the optical sensor has three or more of these wavelengths. Detecting the radiant intensity of the spectrum of the wavelength, wherein the exponentiation ratio computing means corresponds to a combination of a plurality of types of radiant intensities that are selected from two or more of these three or more radiant intensities. One of a plurality of types for obtaining the power ratio of a plurality of types, wherein the emissivity calculation means has a smaller error of the temperature of the temperature-measured body calculated by the temperature calculation means. The above object is achieved by selecting and using one of the power ratios, and the object is further achieved by reducing the error of the emissivity. .

【0033】以下、本発明の原理を説明する。The principle of the present invention will be described below.

【0034】前述した図16の曲線Xで示される放射率
累乗比EPR1と放射率ε1との関係は、対象となる熱
放射光の分光の波長によって大きく異なる。又、前記特
開平5−126642で言及されるような放射エネルギ
をその波長で累乗したものの比と放射率との関係等を含
め、前述の累乗比と放射率との関係は、対象となる熱放
射光の分光の波長によって大きく異なる。
The relationship between the emissivity exponentiation ratio EPR1 and the emissivity ε1 shown by the curve X in FIG. 16 differs greatly depending on the wavelength of the spectrum of the target thermal radiation light. In addition, the relationship between the power ratio and the emissivity described above, including the relationship between the ratio of the radiant energy raised to the power of its wavelength and the emissivity as described in JP-A-5-126642, is It depends greatly on the wavelength of the spectrum of the synchrotron radiation.

【0035】しかしながら、従来、どのような波長を選
択すれば測温精度を向上することができるか等について
の技術は開示されていない。例えば、前述した特開平5
−126642や、更に特開平5−164616等で
は、前述のような放射率を求めるための関数が多価関数
的になってしまうことに対処するため、例えば前述のよ
うな直線L1やL2で回帰する方法について開示されて
いるものの、どのような波長を選択することが測温精度
上好ましいかについては全く開示されていない。
However, heretofore, no technique has been disclosed as to what kind of wavelength should be selected to improve the temperature measurement accuracy. For example, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No.
In order to deal with the fact that the function for obtaining the emissivity as described above becomes a multi-valued function in -126642 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-164616, for example, regression is performed with the straight lines L1 and L2 as described above. However, it does not disclose what wavelength is preferable for temperature measurement accuracy.

【0036】様々な被測温体からの熱放射光の分光の波
長について、累乗比と放射率との関係を調べるために多
くの実験を行ったところ、前記累乗比を算出するため
の、熱放射光の波長の異なる2つの分光について、被測
温体の光吸収の度合が相互に異なる波長に設定すると、
前述のような多価関数的な要素が弱められることが見出
された。
Many experiments were conducted to investigate the relationship between the power ratio and the emissivity for the wavelengths of the spectrum of the thermal radiation from various objects to be measured, and the heat for calculating the power ratio was calculated. For two spectra with different wavelengths of synchrotron radiation, if the degree of light absorption of the temperature-measuring object is set to different wavelengths,
It has been found that the multi-valued functional element as described above is weakened.

【0037】本発明が対象とするものはこれに限定され
るものではないが、例えば、酸化膜などの薄膜体で覆わ
れた被測温体の表面温度を測定することも考えられる。
この様に薄膜体で覆われた被測温体では、薄膜体表面
や、該薄膜体内側の被測温体の母材の光吸収の度合が、
各々分光の波長によって比較的大きく変化する。特に、
薄膜体表面での光吸収の度合は、比較的大きく変化す
る。例えば、金属やシリコン等の半導体の母材表面に形
成される酸化膜では、赤外線吸収の度合が強い波長が存
在する。従って、被測温体の被測温表面が、薄膜体で覆
われている場合、光吸収の度合を異ならせる波長の少な
くも2つについて、一方が、被測温体の光吸収の度合が
強い、薄膜体の厚さに応じた波長とし、他方が、光吸収
の度合が弱い、薄膜体の厚さに応じた波長とすることも
考えられる。この様にすれば、これら2つの波長間での
光吸収の度合の隔差はより大きく設定しやすい。
The object of the present invention is not limited to this, but it is also possible to measure the surface temperature of the temperature-measured body covered with a thin film such as an oxide film.
In the temperature-measured body covered with the thin film body in this way, the degree of light absorption of the surface of the thin-film body or the base material of the temperature-measured body inside the thin film body is
Each of them changes relatively greatly depending on the wavelength of the spectrum. Especially,
The degree of light absorption on the surface of the thin film body changes relatively greatly. For example, an oxide film formed on the surface of a base material of a semiconductor such as metal or silicon has a wavelength having a high degree of infrared absorption. Therefore, when the temperature-measured surface of the temperature-measured body is covered with a thin film body, one of the at least two wavelengths that makes the degree of light absorption different has a degree of light absorption of the temperature-measured body. It is conceivable that the wavelength is strong and depends on the thickness of the thin film body, and the other wavelength is weak and the degree of light absorption is weak and depends on the thickness of the thin film body. By doing so, the difference in the degree of light absorption between these two wavelengths can be easily set to be larger.

【0038】例えば図2に示すように波長λ1を4.0
μmで、波長λ2を2.0μmとした場合では、ある被
測温体における放射率累乗比EPR1と放射率ε1との
関係は、図1のグラフに示す通りである。
For example, as shown in FIG. 2, the wavelength λ1 is set to 4.0.
When the wavelength is λ2 and the wavelength λ2 is 2.0 μm, the relationship between the emissivity exponentiation ratio EPR1 and the emissivity ε1 of a certain object to be measured is as shown in the graph of FIG.

【0039】ここで、虚数のi、即ち(i2 =−1)を
定義し、複素屈折率Nを(N=n−ik)で定義する。
すると、被測温体の母材と、該母材表面に形成されてい
る酸化膜との、nとkの値は、例えば図2のとおりであ
る。複素屈折率において、kの値が大きい程、光吸収の
度合が大きくなる。ここで、被測温体表面の酸化膜にお
ける光吸収の度合は、波長λ1に比べ波長λ2の方が格
段に大きい。又、この図2において、被測温体の母材、
及び該母材表面の酸化膜の温度は800℃前後である。
Here, the imaginary number i, that is, (i 2 = -1) is defined, and the complex refractive index N is defined by (N = n-ik).
Then, the values of n and k of the base material of the temperature-measured body and the oxide film formed on the surface of the base material are as shown in FIG. 2, for example. In the complex refractive index, the larger the value of k, the greater the degree of light absorption. Here, the degree of light absorption in the oxide film on the surface of the temperature-measured body is significantly larger at the wavelength λ2 than at the wavelength λ1. In addition, in FIG. 2, the base material of the temperature-measuring object,
The temperature of the oxide film on the surface of the base material is around 800 ° C.

【0040】例えば、この図2の条件では、前記図1の
ような放射率εの特性となるが、このように2つの波長
λ1及びλ2間の光吸収の度合の格差が大きくなると、
多価関数的な傾向が弱められる。
For example, under the condition of FIG. 2, the characteristic of the emissivity ε is as shown in FIG. 1, but if the difference in the degree of light absorption between the two wavelengths λ1 and λ2 becomes large as described above,
The multi-functional tendency is weakened.

【0041】例えばこの図1の放射率累乗比EPR1と
放射率ε1との関係を示す曲線Aにおいて、点A4から
点A6までは多価関数的になっているものの、点A4か
ら点A1までは単価関数的になっている。例えばこのよ
うな点A4と点A1との間の曲線Aを直線LA1で回帰
した場合、これら曲線Aと直線LA1との、放射率ε1
の隔差は、例えば前述の図16の直線L2で回帰した場
合に比べ小さい。従って、直線LA1のような関係に基
づいて放射率累乗比EPR1から放射率ε1を求めたと
しても、曲線Aから求めた場合に比べた誤差はより小さ
くなる。
For example, in the curve A showing the relationship between the emissivity exponentiation ratio EPR1 and the emissivity ε1 in FIG. 1, points A4 to A6 are polyvalent functions, but points A4 to A1 are The unit price is functional. For example, when the curve A between the point A4 and the point A1 is regressed by the straight line LA1, the emissivity ε1 of the curve A and the straight line LA1 is
Is smaller than that in the case of regressing with the straight line L2 in FIG. 16 described above, for example. Therefore, even if the emissivity ε1 is obtained from the emissivity exponentiation ratio EPR1 based on the relationship such as the straight line LA1, the error is smaller than that obtained from the curve A.

【0042】このように、前記第1発明及び前記第2発
明によれば、用いる分光の波長をより効果的に設定する
ことで、前記累乗比から前記放射率を求めるためのこれ
らの関数関係が多価関数的になることを抑え、これによ
って、得られる該放射率の値が複数であることに起因す
る測温誤差や演算上の問題を無くし、測温精度の向上等
を図ることができる。
As described above, according to the first invention and the second invention, the functional relationship for obtaining the emissivity from the power ratio is set by setting the wavelength of the spectrum to be used more effectively. It is possible to suppress a multi-valued function, thereby eliminating a temperature measurement error and a calculation problem due to a plurality of obtained emissivity values, and improving the temperature measurement accuracy. .

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明の実施形
態を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0044】図3は、前記第1発明及び前記第2発明が
適用された多波長式放射温度計の第1実施形態の構成を
示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a multi-wavelength radiation thermometer to which the first invention and the second invention are applied.

【0045】本実施形態は、被測温体1からの熱放射光
について、特に2つの波長λ1及びλ2それぞれの輝度
温度S1及びS2を測定することで、被測温体1の表面
温度を測定している。この図3と前述の従来例の図14
とを比較した明らかなとおり、該従来例に対して本実施
形態は、分光部5A及び5Bと、放射率計算部13Aと
が異なる。又、被測温体1の条件は、前述の図2の通り
である。
In the present embodiment, the surface temperature of the temperature-measured body 1 is measured by measuring the brightness temperatures S1 and S2 of the two λ1 and λ2 wavelengths of the heat radiation from the temperature-measured body 1. are doing. FIG. 3 and FIG. 14 of the above-mentioned conventional example.
As is clear from the comparison of the above, the present embodiment differs from the conventional example in the spectroscopic units 5A and 5B and the emissivity calculation unit 13A. The conditions of the temperature-measured body 1 are as shown in FIG.

【0046】まず、本実施形態の分光部5Aは、前記図
15の前記分光部5の前記光学フィルタ82として、
4.0μmの光を透過する光学フィルタ82が用いられ
ている。又、本実施形態の分光部5Bは、2.0μmの
光を透過させる前記光学フィルタ82が用いられてい
る。
First, the spectroscopic unit 5A of the present embodiment is used as the optical filter 82 of the spectroscopic unit 5 of FIG.
An optical filter 82 that transmits light of 4.0 μm is used. In addition, the spectroscopic unit 5B of the present embodiment uses the optical filter 82 that transmits light of 2.0 μm.

【0047】このように被測温体1、又、波長λ1及び
波長λ2の条件を設定しているため、本実施形態では、
放射率累乗比EPR1と放射率ε1との関係は、前述し
た図1のグラフのようになっている。又、前述した従来
例の前記放射率計算部13Cに対して、本実施形態の放
射率計算部13Aは、前記図1の曲線Aを回帰する直線
LA1に従ったデータテーブルを備えている。又、該放
射率計算部13Aは、このようなデータテーブルを用
い、前記EPR計算部11Aから出力される放射率累乗
比EPR1から放射率ε1を求めている。
As described above, since the temperature measurement target 1 and the conditions of the wavelength λ1 and the wavelength λ2 are set, in the present embodiment,
The relationship between the emissivity exponentiation ratio EPR1 and the emissivity ε1 is as shown in the graph of FIG. Further, in contrast to the emissivity calculating unit 13C of the conventional example described above, the emissivity calculating unit 13A of the present embodiment includes a data table according to the straight line LA1 that regresses the curve A of FIG. Further, the emissivity calculating unit 13A obtains the emissivity ε1 from the emissivity exponentiation ratio EPR1 output from the EPR calculating unit 11A using such a data table.

【0048】このように、本実施形態では、多価関数的
な要素が少ない図1の曲線Aで示される放射率累乗比E
PR1と放射率ε1との関係に従い、該曲線Aに対して
回帰した、より誤差が少ない直線LA1を用いて、放射
率累乗比EPR1から放射率ε1を求めている。このた
め、最終的に得られる温度Tの測温誤差や演算上の問題
を抑え、測温精度の向上等を図ることが可能となってい
る。
As described above, in the present embodiment, the emissivity exponentiation ratio E shown by the curve A in FIG.
According to the relationship between PR1 and emissivity ε1, the emissivity ε1 is obtained from the emissivity exponentiation ratio EPR1 by using the straight line LA1 that has regressed with respect to the curve A and has a smaller error. Therefore, it is possible to suppress the temperature measurement error of the finally obtained temperature T and the problem in the calculation, and to improve the temperature measurement accuracy.

【0049】図4は、前記第1発明及び前記第2発明が
適用された多波長式放射温度計の第2実施形態の構成を
示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a second embodiment of a multi-wavelength radiation thermometer to which the first invention and the second invention are applied.

【0050】本実施形態についても、被測温体1の条件
は、前記図2のとおりである。又、前述した従来例や前
記第1実施形態に対して、本第2実施形態については、
被測温体からの熱放射光を、特に3つの互いに異なる波
長λ1、λ2及びλ3に分光し、温度測定している。即
ち、本第2実施形態では、4.0μmの波長λ1及び
2.0μmの波長λ2に加え、1.4μmの波長λ3も
対象となっており、この追加される波長λ3のための分
光部5Cや光電変換部7Cが設けられている。前記分光
部5Cの構成は、前記図15の前記分光部5の通りであ
り、1.4μmの波長の光を透過する前記光学フィルタ
82が用いられている。又、前記光電変換部7Cの構成
は、前記図15の前記光電変換部7の通りである。、こ
こで、前述した(1)式〜(7)式それぞれに基づい
て、順に、次に列挙する一連の各式を得ることができ
る。
Also in this embodiment, the conditions of the temperature-measured body 1 are as shown in FIG. Further, in contrast to the conventional example and the first embodiment described above, the second embodiment is
The heat radiation from the temperature-measured body is dispersed into three wavelengths λ1, λ2 and λ3 which are different from each other, and the temperature is measured. That is, in the second embodiment, in addition to the wavelength λ1 of 4.0 μm and the wavelength λ2 of 2.0 μm, the wavelength λ3 of 1.4 μm is also targeted, and the spectroscopic unit 5C for the added wavelength λ3 is used. And a photoelectric conversion unit 7C are provided. The configuration of the spectroscopic unit 5C is the same as that of the spectroscopic unit 5 in FIG. 15, and the optical filter 82 that transmits light having a wavelength of 1.4 μm is used. The configuration of the photoelectric conversion unit 7C is the same as that of the photoelectric conversion unit 7 in FIG. Here, based on each of the equations (1) to (7) described above, a series of equations listed below can be obtained in order.

【0051】 E3=ε3・exp {−C2/(λ3・T)} …(1c) 1/T=1/S3+(λ3/C2)ln(ε3) …(2c)E3 = ε3 · exp {−C2 / (λ3 · T)} (1c) 1 / T = 1 / S3 + (λ3 / C2) ln (ε3) (2c)

【0052】[0052]

【数5】 (Equation 5)

【0053】本実施形態で用いられる前記EPR計算部
11Bには、前記光電変換部7A〜7Cそれぞれで検出
された輝度温度S1〜S3が個別に入力されている。該
EPR計算部11Bは、主として前記(3a)式〜(3
c)式、前記(4a)式〜(4b)に基づき、後述する
ような図12の回帰直線LA及びLBに対応するデータ
テーブルを備え、これらテーブルを用いて放射率累乗比
EPR1及びEPR2をそれぞれ求めている。
The brightness temperatures S1 to S3 detected by the photoelectric conversion units 7A to 7C are individually input to the EPR calculation unit 11B used in this embodiment. The EPR calculation unit 11B mainly uses the equations (3a) to (3).
Based on the equation (c) and the equations (4a) to (4b), data tables corresponding to regression lines LA and LB of FIG. 12 as described later are provided, and emissivity exponentiation ratios EPR1 and EPR2 are respectively used by using these tables. Looking for.

【0054】ここで、該EPR計算部11Bから出力さ
れる2つの放射率累乗比EPR1及びEPR2につい
て、輝度温度S2の誤差が前記(6a)式の関数F1及
び前記(6b)式の関数F2を通して、放射率ε1やε
2に及ぼす誤差や、最終的に求められる温度Tに及ぼす
誤差を考える。これらの該差について考慮しながら、本
実施形態では、放射率累乗比EPR1又はEPR2の選
択、及び、関数F1又はF2の選択を行っている。
Here, regarding the two emissivity exponentiation ratios EPR1 and EPR2 output from the EPR calculation unit 11B, the error of the brightness temperature S2 is obtained through the function F1 of the expression (6a) and the function F2 of the expression (6b). , Emissivity ε1 and ε
Consider the error exerted on 2 and the error exerted on the temperature T finally obtained. In the present embodiment, the emissivity exponentiation ratio EPR1 or EPR2 and the function F1 or F2 are selected while considering these differences.

【0055】ここで、前記関数F1を通して温度Tに対
して及ぼされる誤差をΔT1とし、前記関数F2を通し
て温度Tに及ぼす誤差をΔT2とする。又、輝度温度S
2の変化(誤差)による誤差ΔT1及びΔT2の大きさ
を求めることで、輝度温度S1の変化による温度Tの変
化の度合を評価する。
Here, the error exerted on the temperature T through the function F1 is ΔT1, and the error exerted on the temperature T through the function F2 is ΔT2. Also, the brightness temperature S
By obtaining the magnitudes of the errors ΔT1 and ΔT2 due to the change (error) of 2, the degree of change of the temperature T due to the change of the brightness temperature S1 is evaluated.

【0056】まず、輝度温度S2が{S2・(1+Δ
S)}に変化するとき、放射率累乗比EPR1が{EP
R1・(1+ΔEPR)}に変化するものとする。する
と、前記(3a)式及び(4a)式により、次式を得る
ことができる。
First, the brightness temperature S2 is {S2. (1 + Δ
S)}, the emissivity exponentiation ratio EPR1 becomes {EP
R1 · (1 + ΔEPR)}. Then, the following equation can be obtained from the equations (3a) and (4a).

【0057】 ΔEPR=exp {−(C2・ΔS/S2)}−1 …(8)ΔEPR = exp {− (C2 · ΔS / S2)} − 1 (8)

【0058】ここで、{(C2/S2)・ΔS}が
“1”に比べて無視できる程度に小さい場合、上記
(8)式は次式に近似することができる。
If {(C2 / S2) .ΔS} is small enough to be ignored as compared with "1", the above equation (8) can be approximated to the following equation.

【0059】 ΔEPR=−C2・ΔS/S2 …(9)ΔEPR = −C2 · ΔS / S2 (9)

【0060】次に、放射率累乗比EPR1が{EPR1
・(1+ΔEPR)}に変化するとき、放射率ε2は
{ε2・(1+Δε)}に変化するものとする。又、放
射率累乗比EPR1と放射率ε1との関係は、前述した
(3a)式及び(4a)式で示される。このとき、放射
率の誤差Δεと放射率累乗比の誤差ΔEPRとの間に
は、次の関係が成り立つ。
Next, the emissivity exponentiation ratio EPR1 is {EPR1
When it changes to (1 + ΔEPR)}, the emissivity ε2 changes to {ε2 · (1 + Δε)}. Further, the relationship between the emissivity exponentiation ratio EPR1 and the emissivity ε1 is expressed by the equations (3a) and (4a) described above. At this time, the following relationship is established between the emissivity error Δε and the emissivity exponentiation ratio error ΔEPR.

【0061】 Δε=F1(EPR1)・{EPR1/F1(EPR1)}・ΔEPR …(10)Δε = F1 (EPR1) · {EPR1 / F1 (EPR1)} · ΔEPR (10)

【0062】更に、放射率が誤差Δεだけ変化すること
による、放射率を補正しながら算出される温度Tの変化
率を{T・(1+ΔT1)}とする。すると、誤差ΔT
1、Δε、又ΔSの間には、次の関係が成り立つ。
Further, the rate of change of the temperature T calculated while correcting the emissivity by changing the emissivity by an error Δε is {T · (1 + ΔT1)}. Then, the error ΔT
The following relationship holds between 1, Δε, and ΔS.

【0063】 ΔT1=−{(λ2・T)/C2}・Δε+(T/S2)・ΔS…(11)ΔT1 = − {(λ2 · T) / C2} · Δε + (T / S2) · ΔS ... (11)

【0064】従って、上記の(8)式〜(11)式によ
り、誤差ΔT1と誤差ΔSとの間には、次の関係が成り
立つことが分かる。
Therefore, it can be understood from the above equations (8) to (11) that the following relationship is established between the error ΔT1 and the error ΔS.

【0065】 ΔT1/ΔS=(T/S2)[λ2・F1(EPR1) ・{EPR1/F1(EPR1)}+1] …(12a)ΔT1 / ΔS = (T / S2) [λ2 · F1 (EPR1) · {EPR1 / F1 (EPR1)} + 1] (12a)

【0066】同様に、誤差ΔT2と誤差ΔSとの間に
は、次の関係が成り立つ。
Similarly, the following relationship is established between the error ΔT2 and the error ΔS.

【0067】 ΔT2/ΔS=(T/S2)[λ2・F2(EPR2) ・{EPR2/F2(EPR2)}+1] …(12b)ΔT2 / ΔS = (T / S2) [λ2 · F2 (EPR2) · {EPR2 / F2 (EPR2)} + 1] (12b)

【0068】これら(12a)式及び(12b)式が得
られると、次のように考えることができる。即ち、輝度
温度Sが一定量ΔSだけ変化するとき、前記(12a)
式で求められる(ΔT1/ΔS)と、前記(12b)式
で求められる(ΔT2/ΔS)を比較する。このとき、
(ΔT1/ΔS)の方が小さい場合、放射率累乗比EP
R1を用い、関数F1を用いて得られる放射率ε1を用
いる方が、放射率累乗比EPR2、関数F2及び放射率
ε2を用いるより誤差が小さい。一方、(ΔT2/Δ
S)の方が小さい場合、放射率累乗比EPR2、関数F
2及び放射率ε2を用いる方が誤差が小さい。
When these equations (12a) and (12b) are obtained, it can be considered as follows. That is, when the brightness temperature S changes by a constant amount ΔS, the above (12a)
The (ΔT1 / ΔS) obtained by the equation is compared with the (ΔT2 / ΔS) obtained by the equation (12b). At this time,
When (ΔT1 / ΔS) is smaller, the emissivity exponentiation ratio EP
Using E1, the emissivity ε1 obtained by using the function F1 has a smaller error than using the emissivity exponentiation ratio EPR2, the function F2, and the emissivity ε2. On the other hand, (ΔT2 / Δ
S) is smaller, the emissivity exponentiation ratio EPR2, the function F
The error is smaller when 2 and emissivity ε2 are used.

【0069】このような考え方に基づき、本実施形態の
放射率計算部13Bは、図5に示される如く、計算選択
判定部41と放射率計算器42とにより構成されてい
る。本実施形態では、前記計算選択判定部41におい
て、誤差ΔSが一定量変化するときの誤差ΔT1の値を
放射率累乗比EPR1の値毎にデータテーブルとして記
憶している。又、誤差ΔSが一定量変化するときの誤差
ΔT2の値を放射率累乗比EPR2の値毎にデータテー
ブルとして記憶している。該計算選択判定部41は、こ
れらのデータテーブルを用い、入力される放射累乗比E
PR1及びEPR2のうち、前記温度計算部15Bで算
出される温度Tの誤差|ΔT1|または|ΔT2|がよ
り小さくなるような、放射累乗比を1つ選択するための
信号Eを生成し、これを放射率計算器42及び後述する
図6の入力温度記憶選択部51Aに出力する。前記放射
率計算器42は、前記信号Eに従って、温度Tの誤差|
ΔT1|または|ΔT2|がより小さくなる放射累乗比
EPR1又はEPR2を用い、前記(6a)式又は前記
(6b)式を選択して用いて放射率εを求める。
Based on this concept, the emissivity calculator 13B of this embodiment is composed of a calculation selection determiner 41 and an emissivity calculator 42, as shown in FIG. In this embodiment, the calculation selection determination unit 41 stores the value of the error ΔT1 when the error ΔS changes by a constant amount as a data table for each value of the emissivity exponentiation ratio EPR1. Further, the value of the error ΔT2 when the error ΔS changes by a fixed amount is stored as a data table for each value of the emissivity exponentiation ratio EPR2. The calculation selection determination unit 41 uses these data tables to input the radiation power ratio E
Of PR1 and EPR2, a signal E is generated for selecting one radiation power ratio such that the error | ΔT1 | or | ΔT2 | of the temperature T calculated by the temperature calculation unit 15B becomes smaller. Is output to the emissivity calculator 42 and the input temperature storage selection unit 51A of FIG. 6 described later. The emissivity calculator 42 calculates the error of the temperature T according to the signal E.
Using the radiation power ratio EPR1 or EPR2 with which ΔT1 | or | ΔT2 | becomes smaller, the expression (6a) or the expression (6b) is selected and used to obtain the emissivity ε.

【0070】次に、前記温度計算部15Bは、図6に示
される如く、入力温度記憶選択部51Aと、温度計算器
52とにより構成される。まず、前記入力温度計算選択
部51Aは、前記計算選択判定部41からの信号Eによ
って前記放射率計算器42が放射率累乗比EPR1を選
択する場合、該信号Eに従って輝度温度S1を選択す
る。一方、該入力温度記憶選択部51Aは信号Eによっ
て前記放射率計算器42が放射率累乗比EPR2を選択
する場合、該信号E従って輝度温度S2を選択し、これ
を温度計算器52へ出力する。該温度計算器52は、前
記入力温度記憶選択部51Aで選択された輝度温度S1
又はS2と、前記放射率計算器42で求められた放射率
ε1又はε2に従って、前記(2)式を用いて温度Tを
算出する。
Next, as shown in FIG. 6, the temperature calculator 15B comprises an input temperature memory selector 51A and a temperature calculator 52. First, when the emissivity calculator 42 selects the emissivity exponentiation ratio EPR1 according to the signal E from the calculation selection determination unit 41, the input temperature calculation selection unit 51A selects the brightness temperature S1 according to the signal E. On the other hand, when the emissivity calculator 42 selects the emissivity exponentiation ratio EPR2 by the signal E, the input temperature storage selection unit 51A selects the brightness temperature S2 according to the signal E and outputs it to the temperature calculator 52. . The temperature calculator 52 uses the brightness temperature S1 selected by the input temperature storage selection unit 51A.
Alternatively, according to S2 and the emissivity ε1 or ε2 obtained by the emissivity calculator 42, the temperature T is calculated using the equation (2).

【0071】次に、図7は、前記第1発明及び前記第2
発明が適用された第3実施形態の多波長式放射温度計の
構成を示すブロック図である。
Next, FIG. 7 shows the first invention and the second invention.
It is a block diagram which shows the structure of the multi-wavelength radiation thermometer of 3rd Embodiment to which the invention was applied.

【0072】本第3実施形態についても、前記第2実施
形態と同様、被測温体1からの熱放射光の、特に3つの
波長の分光を用いている。又、対象となる被測温体1に
ついては前記第2実施形態と同様、前記図2のとおりで
ある。
Also in the third embodiment, similar to the second embodiment, the spectrum of the heat radiation light from the temperature-measured body 1, particularly three wavelengths, is used. The target temperature-measured body 1 is as shown in FIG. 2 as in the second embodiment.

【0073】図8は、本第3実施形態で用いられる分光
部及び光電変換部の構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing the structures of a spectroscopic unit and a photoelectric conversion unit used in the third embodiment.

【0074】この図8に示される如く、前記分光部5W
は、集光光学部71と、多数の光学フィルタ72aを備
えた光学フィルタ集合体72と、ステップモータ73と
により構成されている。前記集光光学部71は、光電変
換部7Wの測温素子85に、被測温体1からの熱放射光
の分光を集光する。前記光学フィルタ集合体は、ステッ
プモータ73によって、複数の前記光学フィルタ72a
のいずれか1つを、前記集光光学部71から前記測温素
子85への光路へ割り出す。前記光学フィルタ集合体7
2の多数の前記光学フィルタ72aは、透過する分光の
波長が相互に異なるよう設定されている。特に、これら
光学フィルタ72aの中には、4.0μmの波長λ1を
透過するものと、2.0μmの波長λ2の分光を透過す
るものと、1.4μmの波長λ3の分光を透過するもの
とが用意されている。従って、当該分光部5W1つのみ
で、前述の第2実施形態の3つの分光部5A〜5Cと同
様の働きを得ることができる。
As shown in FIG. 8, the spectroscopic unit 5W
Is composed of a condensing optical unit 71, an optical filter assembly 72 having a large number of optical filters 72a, and a step motor 73. The condensing optical unit 71 condenses the spectrum of the heat radiation light from the temperature-measured body 1 on the temperature measuring element 85 of the photoelectric conversion unit 7W. The optical filter assembly includes a plurality of optical filters 72a that are driven by a step motor 73.
Any one of the above is indexed to the optical path from the condensing optical section 71 to the temperature measuring element 85. The optical filter assembly 7
The two large numbers of the optical filters 72a are set so that the wavelengths of the transmitted spectra are different from each other. In particular, among these optical filters 72a, one that transmits a wavelength λ1 of 4.0 μm, one that transmits a spectrum of a wavelength λ2 of 2.0 μm, and one that transmits a spectrum of a wavelength λ3 of 1.4 μm. Is prepared. Therefore, the same function as the three spectroscopic sections 5A to 5C of the second embodiment described above can be obtained with only one spectroscopic section 5W.

【0075】次に、前記光電変換部7Wは、測温素子8
5と、データサンプル回路86とにより構成されてい
る。これら測温素子85及びデータサンプル回路86
は、前記図15を用いて前述したものと同等のものであ
る。
Next, the photoelectric conversion unit 7W has a temperature measuring element 8
5 and a data sampling circuit 86. These temperature measuring element 85 and data sampling circuit 86
Is the same as that described above with reference to FIG.

【0076】本実施形態のEPR計算部11Cは、図9
に示す如く、前記第2実施形態のEPR計算部11Bの
入力側に入力データ記憶部62が設けられている。本第
3実施形態については、前記分光部5Wの前記光学フィ
ルタ集合体72を3回割り出しながら、波長λ1〜波長
λ3それぞれの輝度温度S1〜S3を前記光電変換部7
Wで検出している。従って、入力データ記憶部62は、
このように順次入力される輝度温度S1〜S3を記憶
し、前記EPR計算部11Bへ出力する。
The EPR calculation unit 11C of this embodiment is shown in FIG.
As shown in, the input data storage unit 62 is provided on the input side of the EPR calculation unit 11B of the second embodiment. In the third embodiment, while the optical filter assembly 72 of the spectroscopic unit 5W is indexed three times, the brightness temperatures S1 to S3 of the wavelengths λ1 to λ3 are measured by the photoelectric conversion unit 7.
It is detected by W. Therefore, the input data storage unit 62 is
The brightness temperatures S1 to S3 sequentially input in this manner are stored and output to the EPR calculation unit 11B.

【0077】図10は、前記温度計算部15Cの構成を
示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing the structure of the temperature calculation unit 15C.

【0078】この図10の如く、前記温度計算部15C
は、入力温度記憶選択部51Bと、温度計算部52とに
より構成されている。本第3実施形態の該温度計測器5
2については、前記第2実施形態のものと同様である。
又、前記入力温度記憶選択部51Bについては、前記光
学フィルタ集合体72を割り出しながら順次入力される
輝度温度S1〜S3を記憶するための機能が、前記第2
実施形態の前記入力温度記憶選択部51Aに備えられた
ものである。その他の該入力温度記憶部51Bの機能、
例えば信号Eに従った動作等は、前記第2実施形態の前
記入力温度記憶選択部51Aと同様である。
As shown in FIG. 10, the temperature calculator 15C
Is composed of an input temperature storage selection unit 51B and a temperature calculation unit 52. The temperature measuring device 5 of the third embodiment
The item 2 is similar to that of the second embodiment.
Further, the input temperature storage selection section 51B has a function of storing the brightness temperatures S1 to S3 sequentially input while indexing the optical filter assembly 72.
This is provided in the input temperature memory selection unit 51A of the embodiment. Other functions of the input temperature storage unit 51B,
For example, the operation according to the signal E is the same as that of the input temperature memory selection unit 51A of the second embodiment.

【0079】なお、ここで、前記第2実施形態及び前記
第3実施形態においては、前記光電変換部7A〜7B、
又7W等での輝度温度の誤差ΔSは0.5%である。該
条件、又、前記図2の条件において、被測温体1の温度
Tが、絶対温度で1073°K(800℃)のときに、
図11に示す如く、酸化膜厚毎に、放射率累乗比EPR
1と、誤差に関する|ΔT1/ΔS|と、放射率累乗比
EPR2と、誤差に関する|ΔT2/ΔS|との関係を
評価している。又、この評価に基づき、前記計算選択判
定部41での前述のような切換えが考慮され、なされて
いる。
Here, in the second and third embodiments, the photoelectric conversion units 7A to 7B,
The error ΔS of the brightness temperature at 7 W or the like is 0.5%. Under the conditions, or the conditions shown in FIG. 2, when the temperature T of the temperature-measured body 1 is 1073 ° K (800 ° C.) in absolute temperature,
As shown in FIG. 11, the emissivity exponentiation ratio EPR for each oxide film thickness
1, the relationship between | ΔT1 / ΔS | regarding the error, the emissivity exponentiation ratio EPR2, and | ΔT2 / ΔS | regarding the error are evaluated. Also, based on this evaluation, the above-mentioned switching in the calculation selection determination unit 41 is considered and made.

【0080】前記第2実施形態及び前記第3実施形態で
は、この図1において、|ΔT1/ΔS|の方が|ΔT
2/ΔS|よりも小さいときは、放射率累乗比EPR
1、関数F1を用いて放射率ε1を計算している。一
方、|ΔT2/ΔS|の方が|ΔT1/ΔS|よりも小
さいときには、放射率累乗比EPR2及び関数F2を用
いて放射率ε2を計算するようにしている。
In the second and third embodiments, in FIG. 1, | ΔT1 / ΔS |
When smaller than 2 / ΔS |, the emissivity exponentiation ratio EPR
1, the emissivity ε1 is calculated using the function F1. On the other hand, when | ΔT2 / ΔS | is smaller than | ΔT1 / ΔS |, the emissivity ε2 is calculated using the emissivity exponentiation ratio EPR2 and the function F2.

【0081】この図11の場合、放射率累乗比EPR1
が“0.024”以上のときには、|ΔT2/ΔS|に
比べて|ΔT1/ΔS|の方が小さくなるため、放射率
累乗比EPR1及び関数F1を用いて放射率ε1を求め
る。一方、放射率累乗比EPR1が“0.024”より
小さいときには、|ΔT1/ΔS|に比べて|ΔT2/
ΔS|の方が小さく、このため放射率累乗比EPR2及
び関数F2を用いた放射率ε2を用いるようにしてい
る。なお、後述する図12において、EPR1が“0.
024”の位置は、点A3である。又、EPR1が
“0.024”であるときのERP2の位置は、ほぼ点
B2である。
In the case of FIG. 11, the emissivity exponentiation ratio EPR1
Is greater than or equal to “0.024”, | ΔT1 / ΔS | is smaller than | ΔT2 / ΔS |, so the emissivity ε1 is obtained using the emissivity exponentiation ratio EPR1 and the function F1. On the other hand, when the emissivity exponentiation ratio EPR1 is smaller than “0.024”, | ΔT2 / is smaller than | ΔT1 / ΔS |
Since ΔS | is smaller, the emissivity exponential ratio EPR2 and the emissivity ε2 using the function F2 are used. In FIG. 12 described later, EPR1 is "0.
The position of 024 "is the point A3. The position of ERP2 when the EPR1 is" 0.024 "is almost the point B2.

【0082】図12は、前記第2実施形態及び前記第3
実施形態における放射率累乗比と放射率との関係を示す
グラフである。
FIG. 12 shows the second embodiment and the third embodiment.
It is a graph which shows the relationship between the emissivity power ratio and the emissivity in the embodiment.

【0083】この図12では、前述の図11のデータを
中心としたグラフが示される。ここで、図12では、波
長λ1及びλ2に関する放射率累乗比EPR1と放射率
ε1との関係は、曲線Aで示され、前期図1の曲線Aと
同じである。又、波長λ2及びλ3に関する放射率累乗
比EPR2及び放射率ε2の関係が、曲線Bで示されて
いる。
FIG. 12 shows a graph centered on the data shown in FIG. Here, in FIG. 12, the relationship between the emissivity exponentiation ratio EPR1 and the emissivity ε1 for the wavelengths λ1 and λ2 is shown by the curve A, which is the same as the curve A in FIG. The curve B shows the relationship between the emissivity exponent ratio EPR2 and the emissivity ε2 with respect to the wavelengths λ2 and λ3.

【0084】ここで、曲線Aは、点A1〜点A4の区間
で単価関数的であり、点A3から点A6までが多価関数
的である。曲線Bは、点B1から点B3までが単価関数
的であり、点B3から点B4を経て点B5までが多価関
数的である。この様な点、又、前記図11を用いて前述
した関数F1又はF2などの選択に従って、本実施形態
では、曲線Aの単価関数的な区間のうち、点A5から点
A4までの区間では回帰直線LAを用い、曲線Bの単価
関数的な区間のうち、点B2から点B1までの区間では
回帰直線LBを用い、これに応じて前記放射率累乗比E
PR1又はEPR2を用い、放射率ε(ε1又はε2)
を求めている。回帰直線LAとLBとの切り替りは、点
A4及びB2で、これら回帰直線LA及びLB間でなさ
れる。このような回帰直線LA又はLBの選択は、前記
計算選択判定部41によって行っている。このような選
択は、前記(12a)式や(12b)式等を用いて前述
したようになされている。又、回帰直線LA及びLBに
対応するデータテーブルは、前記放射率計算器42に記
憶されている。
Here, the curve A has a unit price function in the section from the point A1 to the point A4, and has a multivalue function from the points A3 to A6. In the curve B, points B1 to B3 are unit price functions, and points B3 to B4 to points B5 are polyvalent functions. In this embodiment, according to such a point, or according to the selection of the function F1 or F2 described above with reference to FIG. 11, in the section from the point A5 to the point A4 of the unit price functional section of the curve A, the regression is performed. The straight line LA is used, and the regression line LB is used in the section from the point B2 to the point B1 of the unit price functional section of the curve B.
Emissivity ε (ε1 or ε2) using PR1 or EPR2
Seeking. The regression lines LA and LB are switched at points A4 and B2 between the regression lines LA and LB. The calculation selection determination unit 41 selects the regression line LA or LB. Such selection is performed as described above using the equation (12a) or the equation (12b). Data tables corresponding to the regression lines LA and LB are stored in the emissivity calculator 42.

【0085】なお、この図12において、点A2、点A
4、点B2それぞれにおける酸化膜の厚さは、順に、
0.04μm、0.086μm、0.086μmであ
る。
In FIG. 12, point A2 and point A
4, the thickness of the oxide film at each point B2 is
It is 0.04 μm, 0.086 μm, and 0.086 μm.

【0086】図13は、前記第2実施形態及び前記第3
実施形態における、放射率と測温誤差との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 13 shows the second embodiment and the third embodiment.
6 is a graph showing the relationship between emissivity and temperature measurement error in the embodiment.

【0087】この図13において、点C1から点C2ま
での曲線でCでは、放射率累乗比EPR1及び関数F1
を用いて求められた放射率ε1に基づいた温度Tの測温
誤差(T・ΔT1)が示される。一方、点C2から点D
1までの曲線Dでは、放射率累乗比EPR2及び関数F
2、又これらによって求められた放射率ε2に基づいて
求められた温度Tの測温誤差(T・ΔT2)が示され
る。
In FIG. 13, in the curve C from the point C1 to the point C2, the emissivity exponentiation ratio EPR1 and the function F1 are shown at C.
The temperature measurement error (T · ΔT1) of the temperature T based on the emissivity ε1 obtained by using is shown. On the other hand, from point C2 to point D
For curve D up to 1, the emissivity exponent ratio EPR2 and the function F
2 and the temperature measurement error (T · ΔT2) of the temperature T obtained based on the emissivity ε2 obtained by these.

【0088】前記第2実施形態及び前記第3実施形態に
よれば、より誤差が少なくなるように、放射率ε1又は
ε2等を選択的に用いているため、この図13にも示さ
れるように、測温誤差を±5℃に抑えることができてい
る。
According to the second embodiment and the third embodiment, since the emissivity ε1 or ε2 or the like is selectively used so as to reduce the error, as shown in FIG. The temperature measurement error can be suppressed to ± 5 ° C.

【0089】なお、前述の第1実施形態は2つの、又、
前述の第2実施形態及び第3実施形態は3つの互いに異
なる波長の分光を用いているが、本発明はこのようなも
のに限定されるものではない。例えば、用いる分光の波
長の種類を4つ以上とし、用いる放射率累乗比の数を3
つ以上としてもよい。このような場合にも、いずれかの
1つの波長は、被測温体の光吸収の度合が、他の波長に
比べ顕著に強いか、あるいは顕著に弱いものとすること
が望ましい。なお、このようにより多くの波長の分光を
用いる場合、前記図8に示した分光部5Wのような構造
とすれば、集光光学部71や前記光電変換部7Wの数は
より少なくすることができるため、コストの面で有利で
ある。
The first embodiment described above has two,
The second and third embodiments described above use three different wavelength spectra, but the present invention is not limited to this. For example, the number of types of spectral wavelengths used is four or more, and the number of emissivity power ratios used is three.
There may be more than one. Even in such a case, it is desirable that one of the wavelengths has a significantly higher degree of light absorption of the temperature-measured body than the other wavelengths or a significantly weaker degree of light absorption than the other wavelengths. In addition, when using the spectroscopy of more wavelengths in this way, if the structure like the spectroscopic unit 5W shown in FIG. 8 is used, the number of the condensing optical unit 71 and the photoelectric conversion unit 7W can be further reduced. Therefore, it is advantageous in terms of cost.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上説明したとおり、前記第1発明及び
前記第2発明によれば、互いに異なる複数の波長の、被
測温体からの熱放射光の分光それぞれの放射強度のうち
の2つにそれぞれ応じた演算量を、それぞれの波長で累
乗したものの比から、前記波長の少なくとも1つでの前
記被測温体の放射率を求め、少なくとも、該放射率及び
該放射率に対応する波長の前記放射強度から、前記被測
温体の温度を求めるようにした多波長式放射温度測定方
法及び多波長式放射温度計において、前記累乗比から前
記放射率を求めるためのこれら間の関数関係が多価関数
的になることを抑え、これによって、得られる該放射率
の値が複数であることに起因する測温誤差や演算上の問
題を抑え、測温精度の向上等を図ることができるという
優れた効果を得ることができる。
As described above, according to the first invention and the second invention, two of the radiant intensities of the respective spectra of the thermal radiation from the temperature-measuring object having a plurality of wavelengths different from each other are provided. The emissivity of the temperature-measured body at at least one of the wavelengths is calculated from the ratio of the powers of the respective wavelengths raised to the respective powers, and at least the emissivity and the wavelength corresponding to the emissivity are obtained. In the multi-wavelength radiation temperature measuring method and the multi-wavelength radiation thermometer, which are adapted to obtain the temperature of the temperature-measuring object from the radiation intensity, the functional relation between them for obtaining the emissivity from the power ratio. It is possible to suppress the temperature measurement error and the calculation problem due to a plurality of obtained emissivity values, thereby improving the temperature measurement accuracy. Get the excellent effect that you can Door can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本願の第1発明の多波長式放射温度測定方法及
び第2発明の多波長式放射温度計の原理を示す放射率累
乗比と放射率との関係を示すグラフ
FIG. 1 is a graph showing a relationship between an emissivity exponentiation ratio and an emissivity showing a principle of a multi-wavelength radiation temperature measuring method of a first invention and a multi-wavelength radiation thermometer of a second invention of the present application.

【図2】前記第1発明及び前記第2発明が対象とする一
例の被測温体の条件及びこの熱放射光の分光の波長例を
示す線図
FIG. 2 is a diagram showing an example of conditions of a temperature measurement target object of the first invention and the second invention and an example of a wavelength of a spectrum of the thermal radiation light.

【図3】前記第1発明及び前記第2発明が適用された多
波長式放射温度計の第1実施形態の構成を示すブロック
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a multi-wavelength radiation thermometer to which the first invention and the second invention are applied.

【図4】前記第1発明及び前記第2発明が適用された多
波長式放射温度計の第2実施形態の構成を示すブロック
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of a multi-wavelength radiation thermometer to which the first invention and the second invention are applied.

【図5】前記第2実施形態で用いられるEPR計算部の
構成を示すブロック図
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an EPR calculation unit used in the second embodiment.

【図6】前記第2実施形態で用いられる温度計算部の構
成を示すブロック図
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a temperature calculation unit used in the second embodiment.

【図7】前記第1発明及び前記第2発明が適用された多
波長式放射温度計の第3実施形態の構成を示すブロック
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a third embodiment of a multi-wavelength radiation thermometer to which the first invention and the second invention are applied.

【図8】前記第3実施形態に用いられる分光器及び光電
変換部の構成を示すブロック図
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a spectroscope and a photoelectric conversion unit used in the third embodiment.

【図9】前記第3実施形態に用いられるEPR計算部の
構成を示すブロック図
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of an EPR calculation unit used in the third embodiment.

【図10】前記第3実施形態に用いられる温度計算部の
構成を示すブロック図
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a temperature calculation unit used in the third embodiment.

【図11】前記第2実施形態及び前記第3実施形態にお
ける放射率累乗比及び測温誤差を示す線図
FIG. 11 is a diagram showing an emissivity exponentiation ratio and a temperature measurement error in the second embodiment and the third embodiment.

【図12】前記第2実施形態及び前記第3実施形態にお
ける放射率累乗比と放射率との関係を示すグラフ
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the emissivity exponentiation ratio and the emissivity in the second embodiment and the third embodiment.

【図13】前記第2実施形態及び前記第3実施形態にお
ける測温誤差を示すグラフ
FIG. 13 is a graph showing a temperature measurement error in the second embodiment and the third embodiment.

【図14】従来例の多波長式放射温度計の構成を示すブ
ロック図
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a conventional multi-wavelength radiation thermometer.

【図15】前記従来例に用いられる分光部及び光電変換
部の構成を示すブロック図
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a spectroscopic unit and a photoelectric conversion unit used in the conventional example.

【図16】前記従来例における放射率累乗比と放射率と
の関係を示すグラフ
FIG. 16 is a graph showing the relationship between the emissivity power ratio and the emissivity in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5A〜5E、5W…分光部 7A〜7C、7W…光電変換部 11A〜11C…EPR計算部 13A〜13C…放射率計算部 15A〜15C…温度計算部 17…温度データ記憶出力部 41…計算選択判定部 42…放射率計算器 51A、51B…入力温度記憶選択部 52…温度計算器 62…入力データ記憶部 71、81…集光光学部 72…光学フィルタ集合体 72a、82…光学フィルタ 73…ステップモータ 85…測温素子 86…データサンプル回路 5A to 5E, 5W ... Spectroscopic unit 7A to 7C, 7W ... Photoelectric conversion unit 11A to 11C ... EPR calculation unit 13A to 13C ... Emissivity calculation unit 15A to 15C ... Temperature calculation unit 17 ... Temperature data storage output unit 41 ... Calculation selection unit 41 Judgment part 42 ... Emissivity calculator 51A, 51B ... Input temperature memory selection part 52 ... Temperature calculator 62 ... Input data storage part 71, 81 ... Condensing optical part 72 ... Optical filter aggregate 72a, 82 ... Optical filter 73 ... Step motor 85 ... Temperature measuring element 86 ... Data sampling circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 貴敏 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 武智 真一 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takatoshi Goto 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba Kawasaki Steel Co., Ltd. Chiba Works (72) Inventor Shinichi Takechi 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba Chiba Chiba Steel Works, Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】互いに異なる複数の波長の、被測温体から
の熱放射光の分光それぞれの放射強度のうちの2つにそ
れぞれ応じた演算量を、それぞれの波長で累乗したもの
の比から、前記波長の少なくとも1つでの前記被測温体
の放射率を求め、少なくとも、該放射率及び該放射率に
対応する波長の前記放射強度から、前記被測温体の温度
を求めるようにした多波長式放射温度測定方法におい
て、 前記波長の少なくとも2つについて、前記被測温体の光
吸収の度合が相互に異なる波長とされていることを特徴
とする多波長式放射温度測定方法。
1. A ratio of a calculation amount corresponding to each of two radiant intensities of a spectrum of thermal radiation from a temperature-measured object having a plurality of different wavelengths raised to each wavelength, The emissivity of the temperature-measuring object at at least one of the wavelengths is determined, and the temperature of the temperature-measuring object is determined at least from the emissivity and the radiation intensity of the wavelength corresponding to the emissivity. In the multi-wavelength radiation temperature measuring method, the degree of light absorption of the temperature-measured body is different from each other for at least two of the wavelengths.
【請求項2】請求項1において、 前記被測温体の被測温表面が、薄膜体で覆われており、 前記波長の少なくとも2つについて、一方が、前記被測
温体の光吸収の度合が強い、前記薄膜体の厚さに応じた
波長であって、他方が、前記光吸収の度合が弱い、前記
薄膜体の厚さに応じた波長であることを特徴とする多波
長式放射温度測定方法。
2. The temperature-measured surface of the temperature-measured body is covered with a thin film, and one of at least two of the wavelengths is a light absorption of the temperature-measured body. A multi-wavelength radiation having a strong degree and a wavelength corresponding to the thickness of the thin film body, and the other wavelength having a weak degree of the light absorption and a wavelength according to the thickness of the thin film body. How to measure temperature.
【請求項3】互いに異なる複数の波長の、被測温体から
の熱放射光の分光それぞれの放射強度のうちの2つにそ
れぞれ応じた演算量を、それぞれの波長で累乗したもの
の比から、前記波長の少なくとも1つでの前記被測温体
の放射率を求め、少なくとも、該放射率及び該放射率に
対応する波長の前記放射強度から、前記被測温体の温度
を求めるようにした多波長式放射温度計において、 前記波長の少なくとも2つについて、前記被測温体の光
吸収の度合が相互に異なる波長とされている分光を含
め、前記熱放射光から、互いに異なる複数の前記波長の
分光を得る分光手段と、 これら分光の放射強度を検出する光センサと、 これら放射強度のうちの2つにそれぞれ応じた演算量
を、それぞれの波長で累乗したものの比を求める累乗比
演算手段と、 該累乗比から、前記波長の少なくとも1つでの前記被測
温体の放射率を求める放射率演算手段と、 該放射率、及び、該放射率に対応する波長の前記放射強
度から、前記被測温体の温度を算出する温度計算手段
と、 を備えたことを特徴とする多波長式放射温度計。
3. A ratio of arithmetic powers corresponding to two of the respective radiation intensities of the spectrum of the thermal radiation from the temperature-measuring object at a plurality of different wavelengths raised to the respective powers, The emissivity of the temperature-measuring object at at least one of the wavelengths is determined, and the temperature of the temperature-measuring object is determined at least from the emissivity and the radiation intensity of the wavelength corresponding to the emissivity. In the multi-wavelength radiation thermometer, for at least two of the wavelengths, a plurality of different ones from the thermal radiation light are included, including a spectrum in which the degree of light absorption of the temperature-measured body is different from each other. Spectral means for obtaining a spectrum of wavelengths, an optical sensor for detecting the radiation intensity of these spectra, and an exponentiation ratio calculation for obtaining a ratio of the calculation amounts corresponding to two of these radiation intensities raised to the respective wavelengths. means An emissivity calculation means for obtaining an emissivity of the temperature-measured body at at least one of the wavelengths from the power ratio, the emissivity, and the radiant intensity of a wavelength corresponding to the emissivity, A multi-wavelength radiation thermometer, comprising: a temperature calculation means for calculating the temperature of a temperature-measured body.
【請求項4】請求項3において、 前記分光手段が、3つ以上の前記波長の分光を得るもの
であり、 又、前記光センサが、これら3つ以上の該波長の分光の
放射強度を検出するものであり、前記累乗比演算手段
が、3つ以上のこれら放射強度のうちから2つを選択し
た、相互に異なる放射強度の複数種の組み合わせに対応
する、複数種の前記累乗比を求めるものであって、 前記放射率演算手段が、前記温度計算手段で算出される
前記被測温体の温度の誤差がより小さくなるような、複
数種のうちの1つの前記累乗比を選択して用いて前記放
射率を求めるものであることを特徴とする多波長式放射
温度計。
4. The spectroscopic device according to claim 3, wherein the spectroscopic means obtains spectroscopic light of three or more wavelengths, and the optical sensor detects radiation intensity of spectroscopic light of these three or more wavelengths. The exponentiation ratio calculating means selects two out of three or more of these radiant intensities, and obtains a plurality of kinds of exponential ratios corresponding to a combination of a plurality of mutually different radiant intensities. The emissivity calculating means selects one of the power ratios of a plurality of types such that the error of the temperature of the temperature-measuring object calculated by the temperature calculating means becomes smaller. A multi-wavelength radiation thermometer, characterized in that the emissivity is obtained by using the radiation thermometer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113758573A (en) * 2021-08-31 2021-12-07 上海呈彧智能科技有限公司 Three-wavelength colorimetric infrared temperature measurement system, method and device based on emissivity iteration

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