JPS59111026A - 鋼板の温度測定方法 - 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】 この発明は、鋼板の温度測定方法に関するものである。

一般に鋼板の表面温度を非接触で測定するには一放射溝
興計が用いられている。

放射温度計は、測定対象物から放射される放射エネルギ
ーを温度に換算するものであり、測定対象物の放射率に
合わせて温舵表示を調整できるように構成されている。

従って、放射温度計により鋼板の表面温度を測定干る場
合には、鋼板表面の放射率を求めることがきわめて重要
である。

従来、放射率を考事した放射温度計としては。

おわん形をなす反射器を備えていて、鋼板表面直上に設
置した反射器により鋼板表向からの放射エネルギーを多
重反射させて、放射エネルギーの放射率を増大させ、放
射率による影　を除いたものがある。

しかし、上記放射温度計は１反射器を鋼板表面に接近さ
せて設置する必要があるために、連続的に移動する鋼板
の温度測定には不向きである。

放射率の多重反射を利用した放射温置針として１コ１１
．この他、キャビティーの上部に回転セクターを設置し
、開口部の大きさを変化させることにより、１．清廉測
定を行なうものがある。

しかし、この温度計は高い測定精度を得ることができる
が１機構が複雑で、しかも大型であるので、設置場所が
限定されるとともに高価である。

この発明は、上述のような観点から、連続的に移声１１
する銅板の温度を簡単な方法によ゛り茜精度で測定する
ことができる。鋼板の温度測定方法を折供するものであ
って。

被測定鋼板と対向して反射率ｒ２が既知の反射板を、前
記鋼板に対して角度αだけ傾和して設置し。

放射温度計を、その放射エネルギー入射口の向きが、前
記鋼板と直角方向と、角度θの方向とを向くように交互
に切替え、前記角度αと前記角度θとを次式。

θく一４５α＋８７　　　　（０°くα＜９’）。

θ〉−５α＋６０　　　　　（０°くαく４）。

θ〉４α＋２４　　　　　（４°くαく５°）、θ〉０
６α＋４１　　　　（５°くαく９°）を満足する角度
とし、前記放射エネルギー入射口が前記鋼板に対して角
度θの方向を向いた時の。

前記銅板と前記反射板との間を多重反射する放射エネル
ギーＥ、と、　前記鋼板と直角方向を向いだ時の、前記
鋼板から放射される放射エネルギーＦ２とを前記放射温
度計で受け、前記放射エネルギーに、　、　Ｋ２および
前記反射板の反射率ｒ２とから次式。

ε＝　１−　（Ａ−１）／ａ・ｒ２ にジ〆づいて演算装置により前記鋼板の放射率を演Ｑ　
ｌ〜、前記放射率に基づいて前記鋼板の温度を求めるこ
とに特徴を有する。

この発明の方法の一態様を図面を参照しながら説、明す
る。

第１図は、この発明の方法の一態様を示す概略説明図で
ある。

第１図において、ｌは被測定鋼板、２は鋼板１に対向し
て固定した、アルミ板等でなる反射板である。反射板２
は鋼板ｌに対して角度αだけ傾斜して設置されている。

３は鋼板１と反射板２とのＩＭＪを多重反射した後、最
終的に鋼板ｌから放射される放射エネルギーを検出して
、これを電気信号に変換する放射エネルギー検出器、４
は検出器３から出力される。検出器３により検出（７た
放射エネルギーに対応する電気信号に基ついで、彷述す
る演９．弐に」：り輪板１の放射率を演算すると共に。

この放射率を藺、朋に抑Ｉ算する演算装ｆ６である。そ
して５は放射温度引３を、その放射エネルギー入射口の
向きが矧・・１板１と直角方向と角度θとを向くように
交互に切替えるだめの走査装置である。

ここで、鋼板１と反射板２との間を放射エネルギーが多
重反射することによる鋼板ｌの見掛けの放射率について
第２図を参照しながら説明する。

鋼板ｌおよび、これと角度αだけ傾斜して対向設置され
た反則板２との表面が完全鏡面反射するものと仮定する
と、銅板１の２４点に角度θで入相した光は−Ｐ２　＋
　ＰＲ＋　Ｐａ・・・と鋼板ｌと反射板２との間を交互
に反射する。これは裏を返せば−ＰＩ　Ｉ　Ｐ２＋Ｐ３
・・　の各点から故射し、だ放射エネルギーが各点で反
射してＰ。点に達することを意味し、放射エネルギーの
反射回数が多ければ−それだけ見掛けの放射率は向上す
る。前記反射回数ｎは、鋼板１および反’Ｈ（ｌｊ２と
の表面が完全鏡面反射の仮定のもとで１／：腰パラメー
タθ、α、およびｄ／Ｚ　　により幾何学的に決まる。

なお、前記ｄ／ｉにおいて、ｄは反射板２の、放射エネ
ルギー測定側の端部と鋼板ｌとの間の距離を示し、１は
反射板２の長さを示す０ 第３図にθ＝６０°の時の放射エネルギーの反射回数口
と、αと−（］／、ｌとのト【１係を示し、第４図にθ
−′７０°の時のｎとびとａ、／Ｚ　　との関係を示す
。

ここで１反射回数ｎのうち、鋼板１の表面での１＞ニー
　、ｕ；ｒ回数をｎ、とし、反射板２の表ｌ１７１での
反射回数をｒ、ｌ　２とずＡと、ノくラメータθ、αお
よびｄ／１　を固定した時にｈ支・年１エネルギー検出
器３に入射するが・身・１エネルギーＥ、ｉ、ｉ’−次
式で表わされる。

世し、ε１：鋼板の放射率。

ε２：反射板の反射率。

Ｔ、：鋼板の温度。

Ｔ２：反射板の温度。

”’ｂ（Ｔ）　：　温度Ｔの黒体エネルギー。

（１）式υ（−おいて第１項は、鋼板からの放射エネル
ギー−第２項は反射板２からの放射エネルギーである。

今、＠板ｌに比べて反射板２の温度か著しくイ氏い場合
には、（１）式においてＥｂ　（Ｔ＋））Ｅｂ　（Ｔ２
）　　力（Ｊｊν。

り立ち、鋼板ｌの見掛けの放射率ε′１とすると・Ｅｌ
は次式のように簡略化される。

Ｅ、＝ε′１・Ｅｂ（Ｔ１） 一方、鋼板１から法線方向の角度、即ち、θ−９００の
方向から放射エネルギー検出器３に入射する放射エネル
ギーＥ２は次式で表わされる。

Ｔ２−ε、・Ｆ、ｈ（Ｔ１）　　　　　　　　　・（３
）従って、（２）および（３）式から次式が導かれる。

（４）式に丸・いて”’Ｉ／　”’２　＝　Ａとおくと
、（４）式は次式のように表わされる。

（ｒ、　・ｒ、）ｎ、−４−（ｒ、　・Ｔ２）＋（トＨ
）　−〇　　−＝（５＞解くことにより鋼板ｌの反射率
が算出される。

ｏ（ｒ、＜１であるから、はさみうち法の数値計智を行
なえば＋　（５）式は容易に解くことができる。

さらに−キルヒホッフの法則、即ち、放射率と反射率と
の和が１に等しいという法則を利用すれば。

鋼板１の放射率が求められる。まだ、Ｏ＜　ｒ、・Ｔ２
＜１であるから、放射エネルギーの反射回数０１が充分
大きくとれるようなθ、α、ａ／２　　を選べば。

（ｒ、・「２）ｎｌはほぼＯとなり、（４）式はキルヒ
ホッフの法則を用いて次式のように表わづね、鋼板１の
放射率が求められる。

演脚装置４ば（６）式に基づいて、鋼板ｌの放置、１率
ε、を演算すると共に、このε１に基づいて鋼板ｌの温
度を演算する。

以上の説明では、放射率が放射温度計の放射エネルギー
入射口と鋼板１とのなず角度θに依存することを考慮し
なかったが、実測によれば第５図に示されるように鋼板
１の種類により放射率の角度θの依存性は異なっている
。

第５図から明らかなように、角度θが４００以上ならば
放射率の値は角度θに依存しないが、θが４０°未満で
あると鋼板ｌの種類により放射率は全く異なる。

放射率のｆｌｌ（をθ−４０°以上の角度に依存し）仁
い一定値であるとすると、鋼板１の放射率を算出する場
合には、鋼板１と反射板２との間の多重反射の際の各反
射点の反射角θ□は、θくθ１≦、１８０°−〇てあ７
）ととが望オし、い。こｈ　ｉは、θおよびαに依／Ｃ
する。なお、α〉０とすれば−ｍ３図および第４図から
明らかなように、放射エネルギーの反射回数ｒ〕けｄ／
、Ｉ！　　に依存しない。

放射エネルギーの反射回数ｎが１０回以上で。

放射エネルギーが多重反射する際の各反射点、の反射角
θ１　が４０°〈θ、く１４０’　　となるためのθお
よびαの平作は９次の通りである。

θく一４５α＋８７　　　　（０’　＜αく９°）θ〉
−５α＋６０　　　　　（００＜、αく４°）θ〉４α
＋２４　　　　　（４°くα＜、５°）θ２０６α＋４
１　　　　　（５°くα〈９°）上記関係を図示すると
第６図の斜線の範囲となる。

以上説明したように、この発明によれば、鋼板の表面温
度を容易かつ高精度で測定することができるといったき
わめて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は，この発明の一態様を示す説明図．第２図は，
放射エネルギーの多重反射の説明図，第３図および第４
図は，反射板の傾きと放射エネルギーの反射回数との関
係を示す図，第５図は，角度θと放射率との関係を示す
図，第６図は，反射板の仲きαと放射温度計の傾きθの
適正範囲を示す図である。図面において、 ｌ・・・鋼板　　　　　　　２・・′反射板３・・放射
エネルギー検出器 ４・演算装置　　　　　５・・走査装置出願人　　日本
鋼管株式会社 代理人　　潮　谷　奈津夫（他２名） 第１図 第３図 反Ｉｉｇ板の１頃き（ａ，） 第２図 第４図 反則板の１頃さ（ＯＬ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定鋼板と対向して反射率ｒ２が既知の反射板を、前
   記鋼板に対して角度αだけ傾斜して設置し放射温度計を
   、その放射エネルギー入射口の向きが、前記鋼板と直角
   方向と、角度θの方向とを向くように交互に切替え、前
   記角度αと前記角度θとを次式。 θ＜−４５α＋８７（Ｏｏ＜αく９°）。 θ〉−δα＋６０　　　　　（０°くαく４°）。 θ〉４α＋２４　　　　　　（４°くαく５°）。 θ〉０６α＋４１　　　　　（５°くαく９°）を満足
   する角度とし、前記放射エネルギー入射口が前記鋼板に
   対して角度θの方向を向いた時の。 前記鋼板と前記反射板との間を多１反射する放射エネル
   ギーＥ、と、前記鋼板と直角方向を向いた時の、前記鋼
   板から放射される放射エネルギーＥ２とを前記放射温度
   計で受け、前記放射エネルギーＥ１＋Ｅ２および前記反
   射板の反射率ｒ２とから次式。 ε−１（ＡＩ　）／Ａ　・ｒ２ に基づいて演算装置により前記鋼板の放射率を演算し、
   前記放射率に基づいて前記演算装置により前記鋼板の温
   度を演算することを特徴とする。鋼板の温度測定方法。