JPS59109833A - 金属表面温度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は金属表面温度測定装置に関し、特に回転中の圧
延ロールの表面温度等直接感温素子を接触して測定する
ことのでさ゛ないような雀属表面温度乞非接触で測定す
るのに適した温度測定装置に関する。

背景技術 たとえば鋼板、アルミ等の冷間圧延にお（・て圧延１幾
のロール温度は製品の品）員に大きな影響乞もっている
ためその温度変化を知ることは極めて重要である。しか
し圧延作業中ロールは高速で回転しているので直接感ｔ
ｈＬ梁子をロールに接触して温度を測定することが出来
ない。

このため本発明者は被測定金属体の表面に近接して検出
コイルを設け、これに高周波電流を印加した場合、金属
体に誘起する渦電流が金属体の温度によって変化し、し
たがって検出コイルの実効インピーダンスが変化するこ
とを利用して金属体の表面温度を測定することを考えた
。この原理そのものは従来公知のものであったが実用化
するとき問題になるのは、測定時に検知コイルを取りつ
ける場合被測定金属表面、たとえは圧延ロールと検知コ
イルとの距離が正確に設計値と等しくなるようにしない
と測定値に誤差の生じることである。

実験によると圧延ロールの場合測定誤差を±２％以下に
するには距離誤差を０．１ｒｒｒｒｒＩ以内にしなけれ
ばならない。しかしながら現場で使用する場合検出コイ
ルをこのような僅かな誤差範囲で正確に位置決めするこ
とは極めて困難である。この一つの解決策として本発明
者は、測定値の変動量の中で被測定体の温度変化による
変動成分と距離の変化による変動成分の関係を予め実験
的に求めてその関係を利用して測定値中の温度変化によ
る変動成分と距離変化による変動成分とを分離すること
を考え、特願昭５３−３６９７２号「金属体表面温度測
定装置」として昭ｆ０５６年３月６０日付特許出願した
。しかしこの先願装置では温度変化による変動成分と距
離変化による変動成分の関係を求めるのに面倒な実験を
必要とするのみならず、座標軸変換のための演算装置を
必要とし装置が複雑となるという問題点があった。

本願発明は上述のような欠点を除去して、検出コイル取
付における被測定金属表面と検出コイルとの距離の設計
値からの変化に影響されず正確に温度を測定することの
できる温度測定装置を提供することを目的とする。

発明の開示 本発明は、先願におけると同様に検知コイルをその一辺
とする高周波励磁ブリッジ回路を用い、ブリッジ回路の
不平衡出力中の被測定金属表向の温度変化に基づく成分
（温度成分という）と検出コイルと金属表面との距離の
変化に基づく成分（距離成分という）とに分離して、温
度成分よ多温度の変動値を求めるものである８この場合
検出コイルを被測定金属表面、たとえば圧延ロール表面
から所定の距離になるよう固足した後ブリッジ回路を調
節して、ロール表面温度が基準温度の場合出力の距離成
分、温度成分が共に０′″となり、またロール表面温度
が基準温度から変化した場合も出力の距離成分は”０”
′で、温度成分のみが温度変化値に比例して変化し、一
方ロール表面温度が基準温度にあって、検出コイルとロ
ール表面との距離のみが変化した場合は出力の温度成分
は０″に保持され、距離成分のみが距離の変化値に比例
して変化するようにしている。このように調節すること
によって温度測定値が検出コイルとロール表面との距離
変動によって影響さ牡ることを最少限にすると共に、温
度の測定感度を高めるようにしている。しかし乍らこの
ようにブリッジを調節しても、検出コイルと圧延ロール
との距離が正確に設計値に等しくなるよう設置されてい
ない場合、温度測定の感度が変化して同一の温度変化値
に対する温度成分の値が変化するため正確な温度測定が
できない。すなわちブリッジ回路を前記の如く調節する
ことによって、検出コイルトロール表面との距離変化に
よってロール温度に対するブリッジの平衡点は変化しな
いが、温度測定感度が変化するため温度測定値に誤差を
生じること　　　′になる。

本発明は上述のように調節されたブリッジ回路において
、検出コイルとロール表面との距離変化によって生じる
温度成分の測定感度の変化率が、ロール表面温度を基準
値に保って検出コイルとロール表面との距離を変えた場
合の出力の距離成分の測定感度の変化率と等しくなるこ
とをみいだし、後者の変化率音用いて前者の変化率を補
償することによって正確な温度測定を行うものである。

実施例 以下添附図面によって本発明による温度測定装置の構成
について説明する。

図において１は圧延ロールのような被測定金属体の一部
を示すもので、２は温度測定用の検出コイルで測定時に
は圧延ロール１の表面から所定の距離に設置される。４
，６はそれぞれ測温および測距用のブリッジで同一の回
路構成でスイッチＳＷ１．　ｓｗ２．　ｓｗ３．および
ＳＷ４を接点１に接続した場合、測温用ブリッジ４はバ
ランス・コイル３、サーボモータＭよによって制御され
る可変抵抗４１、固定抵抗４３、サーボモータＭ３によ
って制御されるポテンショメータ４４、手動可変抵抗４
５゜４２、および検出コイル２によって構成され、高周
波発振器１２により結合トランス８′ｆ：介して付勢さ
れ、ポテンショメータ４４の可動端子４６よシブリッジ
の不平衡出力がとシ出される。バランス争コイル３は圧
延ロールがない場合の検出コイル２と同じインピーダン
スを有し、ブリッジのバランスをとるために設けられる
。ポテンショメータ４４の可動端子４６よシと９出され
る不平衡出力は増幅器２２で増幅された後、位相検波器
２４゜２６．２８．３０に与えられる。位相検波器２４
゜２６．２８．３０はそれぞれ移相器１４．１６゜１８
　、２０の出力位相と増幅器２２の出力位相との位相差
に対応した出力を発生する。検出コイル２を圧延ロール
の表面から所定距離になるよう設置した場合、ロール表
面湿度が基準温度のときブリッジの出力は０″であるが
ロール表面温度が基準温度から変化した場合、あるいは
ロール表面温度は基準値に保たれているが検出コイル２
とロール表面との距離が基準値から変化するとポテンシ
ョメータ４４の可動端子４６からブリッジに不平衡出力
が生じる。この不平衡出力の位相はロール表面温度が変
化した場合と、検出コイル２のロール表面からの距離が
変化した場合ではほぼ９０゜の位相差がある。したがっ
て移相器１４．１６で高周波発振器の出力波形の位相を
調整することによジ、ロール表面温度が基準値に保持さ
れている場合は検出コイルの距離の変化に対して位相検
波器２６の出力は０″のままで位相検波器２４の出力の
みが変化し、また検出コイルの距離が基準値に保たれて
いる場合はロール表面温度の変化に対して位相検波器２
４の出力は′０″のま塘であるが位相検波器２Ｇの出力
のみ変化するようにすることかできる。これにより位相
検波器２４゜２６の出力はブリッジの不平衡出力の中の
ロール表面温度の変化に対応した温度成分出刃、および
検出コイルの距離の変化に対応した距離成分出方をそれ
ぞれ示すことになる。このように移相器１４．１６によ
υその出力位相を調整することによシブリッジの不平衡
出力を温度成分と距離成分に分離することは前述の先願
の場合と全く同様である。

スイッチ５ｗ１−　ｓｗ、を接点２に接続した場合は測
距プリツゾ免が前記と全く同様に作動し、位相検波器２
４．２６からそれぞれブリッジ不平衡出力の距離成分お
よび温度成分が出力される。

移相器１８．２０は測温ブリッジ４および測距ブリッジ
６の調整用のものでそれぞれか相器１４゜１６と同じ位
相の出力となるよう調整される。位相検波器２８．３０
の出力はそれぞれ増幅器３８゜４０で増幅された後スイ
ッチｓｗ７．　ｓｗ８．　ｓｗ５゜ｓｗ６を介してサー
ボ−モータＭよ２Ｍ３またはＭ２゜Ｍ４に与えられ後で
述べるよう６に測温ブリッジ４、測距ブリッジ６の調整
用に用いられる。一方勿相器２４．２６の出力はアナグ
ロ・メセリ３２、アナグロ・コンピュータ３４、に与え
られ圧延ロール表面温度の演算に用いられる。

つぎにこの温度測定装置の調整及び測定時の動作につい
て説明する。

測定前の調整 まず検出コイル２に被測定金属表面、たとえば圧延ロー
ル面１が対向しない状態で測距ブリッジ６のバランス調
整を行う。このためスイッチＳＷ１゜ＳＷ２＋’　８Ｗ
３．　ｓｗ４．　ｓｗ５．　ＳＷ６を測距接点２側に　
　　　。

接続し、スイッチＳＷ７　、　ＳＷ８を調整用接点ａに
接続する。これによって測距ブリッジ６が不平衡のとき
は位相検波器２８．３０から不平衡出力の距離成分、お
よび距離成分が出力され、その出力がそれぞれ増幅器３
８．４０によって増幅された後サーホーモータＭ２　、
　Ｍ４に加えられ、サーボ−モータにより可変抵抗６１
、ポテンショメータ６４が調整され測距ブリッジは自動
的にバランスとなる。この場合、可変抵抗４１、ボテン
ショメータ４４の可動接点位置がその可動範囲のほぼ中
央となるよう手動抵抗４２．４５で手動調整する。

つぎに、被測定金属面たとえば圧延ロール面１から所定
距離になるよう検出コイル２をと９つける。スイッチｓ
ｗ７．　ｓｗ８は接地接点すに接続てれるよう切替える
。これによって位相検波器２４には検出コイル２と圧延
ロール表面１との実際の距離に対応した距離成分出力が
発生ずる。位相検波器２４の出力はアナグロ・メモリ３
２に加えられ、アナグロ・メモリ３２はキースイッチ等
を介して手動的に与えられるメモリ指令信号に応じてそ
の時の人力値、すなわち検出コイル２と圧延ロール面と
の実際の距離ｄに対応した値を記憶する。これによって
測距ブリッジの調整が終る。ここで、位相検波器２４の
出力は検出コイル２とロール表面との距離が大きくなる
に従って小さくなる値をもっている。特に本願発明にお
けるように、検出コイル２はロール表面から一定の距離
ｄ□に設置さるべきであるが、実際には若干の誤差士超
が生じるため、実距離ｄはｄ＝ｄｏ±△ｄとなる。

においては、位相検波器２４の出力値には実距離ｄに反
比例する値となる。したがって今検出コイル２がロール
表面から正しく距離ｄ０に設置されたときの位相検波器
２４の出力値をｋ。とすれば、ｋの値は次の式で示され
る。

ｄｏ に−７ｋＯ アナグロ・メモリ３２にはこのｋの値をもった信号が記
憶される。

つぎにスイッチＳＷ１　、　ＳＷ２　、　ＳＷ３　、　
ＳＷ４　、　ｓｗ５゜ＳＷ６を測温接点１に接続し、ス
イッチｓＷ７．ｓｗ８を調整接点ａに接続するよう切替
えて測温ブリッジ４のバランス調整を行う−。この調整
は検出コイル２′ｆ：圧延ロール面に対向して設置した
状態で行うことを除いて測距ブリッジ６の調整と全く同
様に、サーボ−モータＭよ２Ｍ３によって自動的に行わ
れる。これによって測定準備が完了する。

測定動作 測定はスイッチｓｗ、　、　ｓｗ２．　ｓｗ３．５ｗ４
２測温接点゛１に接続し、またスイッチ５ｗ７１　ｓｗ
８を接地接点すに接続した状態で行われる。

測温ブリッジ４の不平衡出力中の温度成分は位相検波器
２６の出力ｔとして得られ、アナグロ・コンピュータ３
４に与えられる。アナグロ・コンピュータ３４はアナグ
ロ拳メモリ３２がらその記憶しているｋの値の信号を用
いて Ｔ＝−− を計算し、このＴを指示器３６に表示する。

検出コイル２がロール表面から正しく距離ｄ。

に設置されているときの位相検波器の出力をｔ。

とすると、このときに−ｋｏの筈であるから、となる。

指示器３６はこのＴ。の値がそのときのロール表面温度
を正確に指示するように目盛られている。実際の距離５
土△ｄの誤差が生じると、ｋｏ−＋ｋ　ｔｏ→ｔとなる
が、そのときのアナグロ・コンピュータ３４の出力Ｔは
次式で示される。

ｔ　　ｔＯｋＯｔ ７＝正＝肩ｘ（、°可９ Ｔｏ＝肩’に−ｄ、　　であるから “＝“ｏＸ（石°可） ここで、ｔＯｒ　ｔはそれそ九検出コイル２とロール表
面の距離が正しく設計値ｄ。のときと、ｄ−ｄｏ±△ｄ
のときの位相検波器２４の出力値である。距離ｄが変化
すると出方値ｔが変化するのは測温プリソゾ回路の感度
が変化するためであシ、本願発明で考えられるような距
離の誤差範囲内においては感度は実質的に距離に反比例
する。

したがって−・−一１となシＴ−Ｔ０となる。

ｄｏ　　　ｔ。

すなわち、位相検波器２４の出力値ｔをアナグロ・メモ
リの記憶値にで除算することにより、検出コ　　　′イ
ルの設置距離の誤差に基つく、検波器２４の出力値の変
イヒが補償されアナグロ・コンピュータ３４の出力Ｔ＝
、は距離の誤差に拘らず正確にロール表面温度Ｔ。に等
しくなる。

上述の実施例ではアナグロ・メモリに測距ブリツゾを作
動したときの位相検波器２６の出力値ｋ（ｋは距離に反
比例する値）を記憶し、測温ブリッジを作動したときの
位相検波器２４の出力値ｔをｋで除算するようにしたが
、これはブリッジ回路の感度が距離に反比例して変化す
るため、同一ロール表面温度に対して位４・目積波器２
４の出力が距離の増加に比例して減少、またはその逆と
なることに７ａ目し、位相検波器２４の出力を補正し、
補正後の値と踊正前の値との比が距離に比例した値とな
るように補正することにより正しいロール表面温度が得
られるという考えに基つくものである。したがって、位
置検波器２６の出力を距離に比例した値に′に変換しそ
れをアナログ・メモリに記憶し、アナグロ・コンピュー
タ３４　テハＴ＝に’ｔを計算するようにしてもよいこ
とは当然であり、上述の如き考えに基づく各種の変形例
は何れも本願発明の範囲に含むものである。

以上の如く、本発明の温度測定装置１は検出コイルと被
測定金属面との距離が正確に設計基準値に等しくなるよ
う設置されない場合でも、距離誤差に基つく測定温度誤
差を自動的に補償することができるので、特に検出コイ
ルの取付が面倒で正確な位置決めの困難なような条件下
における使用に大きな効果を与えるものである。

なお前記実施例においては、測距ブリッジと測温ブリッ
ジの２つのブリッジを用い、また距離成分および温度成
分用の位相検波器としてそれぞれ測定用出力を得るもの
と、調整用出力を得るものの２組を用いているがこれは
調七と測定の手数を簡単にするためであるが、取扱が若
干面倒になるのをいとわなければ１つのブリッジと１組
の位相検波器でも同様の目的を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

添附図面は本発明の一実施例における回路構成を示すブ
ロック図である。 代理人　　浅　村　　　皓 外４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１被測定金属表面に対向して設けられたときその金
   属表面温度の変化に応じてインぎ−ダンスの変化する検
   出コイルを一辺とする冒周波ブリッジ装置と；該高周波
   ブリッジ装置の不平衡出力な前記検出コイルと被測定金
   属面との距離の関数である距離成分出力と、前記被測定
   金属表面温度の変化に基づ（温度成分出力とに分離して
   出力するための出力手段と；前記温度成分比カン補正し
   、補正後の値と補正前の値との比が前記距離成分出力よ
   り得られる前記検出コイルと被測定金属表面との距離に
   比例するように補正する補正手段とを備えた金属表面温
   度測定装置。 （２、特許請求の範囲第（１）項において、前記補正手
   段は前記距離成分出力より得られる前記検出コイルと被
   測定金属表面との距離に反比例した値ｋを記憶するメモ
   リと、前記温度成分出力ｔをｋで瀕算して？−二を求め
   る計算装置よりなる金属表面に 温度測定装置。 （３）特許請求の範囲第（１）項において、前記高周波
   ブリッジ装置は測距ブリッジと測温ブリッジとを備え；
   前記補正手段は前記測距ブリッジの距離成分出力に反比
   例した値ｋを記憶するメモリと、前記測温ブリッジの温
   度成分出力ｔをｋで除算してＴ＝−をに 求める計算装置よりなる金属表面温度測定装置。