JPS6014133A - 放射率に左右されることなく物体の温度を無接触で測定する方法と装置 - 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】 本発明は、放射率に左右されること々〈物体の温度を無
接触で測定する方法ならびに物体のスペクトル放射率を
決定する方法に関し、寸だこれらの方法を実施する装置
に関する。本発明においては、（たとえば、白熱状態の
温度のごとき）赤外線領域かつ／または可視領域で輻射
ビームを測定することによシ天然の物体または人工的な
物体の温度を測定することができる。さらに、赤外線領
域かつ／＝またけ可視領域で物体の放射率を知ること（
たとえば、１熱温度の物体の放射率を知ることは輻射ビ
ームを無接触で測定することにＪシこれらの物体の温度
ｆ：測測定るために必要でめシ、そしてその測定は輻射
ビーム濃度まだは強さを測定することによシ可能である
。

この種の無接触で輻射ビームを１１１１１定することは
、たとえば、生産された製品の品質が、ｂｒ定渦度が守
られているかどうかあるいは生産のさいの渦）”シー変
化によシ大幅に左右されるような７０ロセス技術の分野
に使用することができる。この実施として、セラミック
部品を高精度に焼成すること、合金を浴貼すること、半
２む゛杯拐旧素利を引き抜くこと等ヲ誉げることができ
る。しかし、このような従来のやり方では物体の放射率
が未知である場合、物体の５１１．かけ温１■Ｊだけｆ
−ｆｉｉｌ、ｌ　＞ドすることができるにとど１す、物
体の実際の温度を１ｌｌｌ定することは困難である。Ｉ
ｌ’ｉ：’ｌ射ビームを測定する。Ｉが１合、２つの輻
射ビート成分、すなわち、物体のｉ′１ｌ１１！、度と
放射率εにり・１応して′１勿イ本から放出された固治
の６−１躬ビームと周囲の反射ヰρに削１．−ｊ、、し
て周囲で反射された（周囲）ｒｒｌｌ、ｌＩ’、ｐニ幻
応１．７’；−：　）　Ｉｌ’ｉｌ　ｔＪｆｌ　ノｌｌ
’ｉ；ｌ　ｆｌｔ　ヒー　ムとを合９１したものが）１
川シ己される。しかし７、ｈ（射率が１゛１１っている
”：１．：ｉ合だけ両方の成分な１分則することができ
る。

（この１１．、’　（−：、物イ・トについて帖（射ビ
ーノ・と伝送の閂ｆ、Ｙ佳１、尖Ｔｊ　；）Ｌｌできる
ものと仮シｉ゛されるー　）しＡ−１が〜て、）Ｊ’ｙ
、　ｔ：：Ｉ菩３全１１川定することかてき１、この／
こめ固イｊ輻射ビームの成分と１９−射された輻射ビー
ムの成う）４分１’ｉｉｌすることができｔ−いことが
こりか１．の彷来公知の方法とＩＪ、　ｌｉｄ、の欠点
として指摘されでいる。

研冗ネでの学問的な目的のため利オ′＞１の放０、を電
ケＩＹ１ｉ１足することができる、いわゆる、方（射言
１″が、すでに公知である。しかし、とのイｌｉ）の測
η〕（１１″゛ｆを使用しても、たとえｕ、、ｆロセス
技術−１′たにｔ建祭技術にみられるように、Ｖ′、際
の条件のもとてただちに泪ＩＩ定を行なうことはできな
い。しｔがって、ブＶ７′の労作のもとでｄ１１］定を
行なうことｄ非ｒｉ＋’　Ｋ　ｆｉ＋！味がある。斤ぜ
なら、こわによシ争象とｒ７：詩変化が放９１率に及？
′Ｉ［す影響全決定することができるからでｔ。

る。

什年技術や太陽エネルギー閂ず；ｌの技術では相打や精
成物質の放射率全知っておくことは非礼に重要である。

〃ゼなら、エネルギーの節約ｉはかるため、太陽熱捕年
器や枯殆物の精〃−［ビームのバランスを最適状態に保
持【７なければならないからである。たとえば、太１社
ｊ庁ｆ＋Ｉｉ　Ｅ’：ン：）ｌよできるだけ多ぐの輻射
ビームを太陽から受けＪ１７らなければならず一方、一
般の住宅まブζｉｉ、７ｔ４−務Ｒ１のクシ物について
は周囲環境に放出する赤外＆’Ｑ射ビームをできるだけ
少なくし外ければならない。

航空椋オたは衛Ｆから遠隔検知を行なう多くの（ｇ（用
分！Ｉ＋ｙで一１月料や天然の物体脣たけ人工的な物体
の放射率を知っておくことは（たとえば、鉱物資臨の遠
隔探イｉＸ鉱物学、地理学、数充、林業、環境保ｎ（へ
都市ＢＩ画、気象学等の分ｊｌ！Ｉで）定量的に解釈す
ることができる結果ｆ：得るうえで本質的な前提条件で
ある。

無接触′Ｔ′温度を測定するためこれ寸で実用に供され
ている方法では、３．０から３５ミクロンまでの間才た
け８ｏがら１４．０ミクロン′までの間の比較的広いス
被りトル範′ｖ１（でｌｌ７Ａ　射ビーｌ゛、１測定ス
るラジオメーター寸たｄノゼイロメーターがイ史用され
でいる。スペクトル範囲で積分されたｎ＋”ｊ、射ビー
ム−Ｉｔｓ’　ｔ　／こにＬ　９ｔ、ｒさにもとづいて
キトリヤブレイションＮ、１ｌＩｆｆｉ７によシ物体の
みがけのｉｌｌ’＝　Ｉ’ｊ全決定することかでき／）
。それｖ、１、回じ幾何学的な条件（遠隔東イ′１）の
もとて測だとキヤリプレーシ、ンを行なうことに１、ご
くまれなことであシ、第１図と第２図のグラフｅ（−よ
る図ｉ′１′と関連して詐に（１１に説明されているよ
うに、大気の伝送率により〃１、（度を判シＩ五した結
果にエラーがみられるからである。物体の放射率が既知
でなく、１の値からずれている場合、結果にさらに多く
のエラーがみられるようになる。なぜなら、補正を行な
わない場合、使用された亦ヤリブレーション標準のよう
な放射率が１である黒い物体についてしか結果が正しく
ないからである。

即；１図の横軸は波長λ（単位ミクロン）を表わし、縦
軸は波長が１０ｍ５５０ｍｘ　１００ｍの場合の大気の
伝送率τを表わす。次に、第２１２１の横軸は同様にミ
クロン単位で波長λを表わし、縦ＩＩｎ。

はベストル輻射濃度Ｓ（単位Ｗ　ｃｎｔ２８Ｒ−１μｍ
１）を表わす。第２図の曲線は、いろいろな温度（４０
０゜５００．６００．７００，８００，９００゜１００
０°Ｋ）　Ｋおける黒い物体（ε＝１）のスペクトル輻
射濃度を示す。一般に、周囲環境音４’ｉ・１成する天
然の物体や人工的な物体は黒い物体ではなく、放射率が
１よシ小さい灰色の物体である。同じ温度について黒い
物体と灰色の物体の輻射ビーム曲線は一定のファクター
である放射率εぶん違っておシ、灰色の物体の放射率は
黒色の物体のそれより小きく、灰色の物体の＋１°、′
、射ビーム〃）度は黒色の物体のそれより低いから、第
２図に示されている灰色の物体の曲線は黒い物体の曲線
よシ下方で９−Ｉ、在している。このことｌ二Ｌ　、す
べての黒い物体と灰色の物体の’ｌ；＋＋射ビーム、、
、：）度曲娘は放射率に左右されるが、ファクターεふ
ん違っていることとこのプこめ放出された全幅躬ビーム
強さは異なっていて、２つの成分、ずなわら、その１つ
は放射率＆（−′比ｆＸｉｌ　Ｌ、、他の１つは周囲７
）１ら６ｉ、１．ｊ射ビームに左右寧れるが、物体の放
射率に比例している２つの成分から＃：ＪＨ成されてい
る。

１ｊ８〜色でもなく、灰色でもない物体の放射率εは波
ＪＪコに左右されるので、放（゛：］林Ｕ、■、このよ
うな物体について１・Ｌ−定で（−１：ない。そのほか
、高１：Ｒ１χ（白晟・〕（状ｊ、を卦のｊｌｌｌ、１
．Ｆシ）の」［７“台、はとんどの利子１が放射率（・
ま）昌１ｉ′馳に左右される。

Ｕ！（！Ｉｔ　Ｖ、　’ｓ＝　ｉｉｌす定するためこれ
才で探Ｊｆｌされている方法でＬ弓−１いわゆる、放射
Ｊ１１がｆ１４７１＋されており、この放射用のｉ）１
合、対象とＪ−る物体のサンプルは（内１ｉ′ｉｌが黒
く、したがって、内Ａ！ｌ（の放射率が１に等しい）密
閉された温度に対し安定々ケーシングの中でケーシング
の温度よシ高い温度に加熱される。サンプルの温度と本
体内壁の温度が既知であるものと仮定して、サンプルの
放射率は、２つの輻射ビームの測定、すなわち、加熱さ
れたヤンプルノ輻射ヒームの測定と黒いケーシング内壁
の較１射ビームの測定によυ法足される（第１図参照）
、そのほか、サングル上の温度分布とケーシング内壁に
沿った孟１′度分布は一様でなけオＩ　ｌｄ’ならない
。

しかし、とくにサンプルの温度が高い場合、ケーシング
内壁がサンプルから放射された輻！；ｌ：Ｉビームを吸
収して、加熱されるので、ケーシング内壁に沿う温度分
布を一様に保持することはできない。

したがって、ケーシング内壁の温度を正確に測定するこ
とは内紙である。採用された加熱法により制約をうける
が、一般にサンプルの温度は一粉ζではない。

さらに、赤外線輻射ビームにょシ天然の物体ｊ−たは人
工的な物体の温度を無接触でｄｌｉ定する方法と装置ｔ
！Ｊ、は公知であって、この公知の方法と装嵌°ては大
気の伝送率がほに１に１［１シい２つまた社これより多
くの限定されたスーぐクトル範囲でｌｉ、Ｍ　射ビート
の（（用箇−がイｊなわれている。ｔ１勿（、ＩＶのｚ
１詰１す、かつ／また＆：ｊ：　／バ４　ｒｉ、ｌ’　
＝：ｆ−を洗外゛するにさい［２，てば、輻射ビーム曲
（梨が澗′；Ｌ′された？′、７さのｊツノ＜を９１１
．在している黒い′ｉ勿体がもつ睨：　Ｂ’−をゾラン
クの弔：ｘ　ｑ、＋　ｔと１川に従が−た才、−１・返
し？？ｌ’　、（”）、’　（ｔｒ二よりめることに、
しって、いろいろなスーＳクトル７！・ｉｊ、囲で測定
さｌ］た強さについて１回の１則５ｉ−”工程／どけで
１１・１．′１射ビーム曲Ｆｈｌが１１♂ンされる。

し／ハるのち、物体の放ＪＩＪ　’＜Ａ　＆ｌ１、測用
′された強さ対ｌ！、１、ｌ／１物体の対尾、した’＋
’ｒＲさの、１．ｌ；にもとづいてめることができる（
ドイツ公１４「ｌ　′ｉ、’）ンｔ［’、３］、　］、
　５　ｓ　８７号参照）。

従来公知の方法と装置全使用する。す、込合、被測定物
体の放射率と周囲からの１ＰｊＩ′ｌ射ビームと周囲の
湯度が判っているときだけしか−イ”９′、的゛に温度
を測定することができないことυ、上ＭＬの説、１ｙ］
よ、！ｌ）　！Ｊｊ角′ｐ　Ｌでい／こだし１−よう。

そのｌｉか、伝送７＋４をめることによυ人気の影響全
補止することが必要である。

し〕υ１し１、これ才で実用に（ＩＩ、さ′、ｌしてい
る方法と装置にづ−いてｔ」１、放射率の決定にもとづ
く輻射ビームの測定からはサンプルとケーシングの温度
ヲ求メルコとはできず、補足的に用意された温度センサ
ーを使用して測定を行なわなければならず、しかも非常
に不正確であることが欠点として指摘されている。その
ほか、白熱した溶解状態ではサンプルの温度を測定する
ことは不可能であるか、あるいは（放射率の検知が間違
っているので）・母イロメーターを用いて温度測定を行
なうことができるが、極度に不正確である。この場合、
ケーシングの内壁が強く加熱されるので、別の測定エラ
ーが生じる。従来公知の方法と装置について付随する別
の欠点は、（たとえば、白熱状９　Ｋ　Ｂ解した場合の
ように）温度が高い場合、従来の方法と装置を使用する
ことができないことである。サンプルとケーシング内壁
について温度を一定に保持することと温度分布を一定に
させることが上述のように困難である問題を解消するた
め、高価な調節装Ｒ（ケーシングの冷却装置）を用意す
ることが必要である。したがって、これまで実用に供さ
れている方法と装置の場合、比較的多額の費用支出が必
要である。

したがって、本発明の目的は、上述の欠点や問題ケでき
るだけ解消した放射率に左右されること々く無接触で測
定を行ない、放射率を決定する方法であって、少ない費
用支出でしかも１回の測定工程だけで物体の温度全放射
率１（左右されることなく無接／、ｉＪ！で正確に測定
すると同時に、周囲の放射率と必要な場合は温度全測定
するとともに、サンプルの放射率を正確に測定すると同
時に、温度も測定１７、必要な場合は１ｔｉｊｌ定ケー
シングの温度もｉｔ’ｌｌ定することができるよう改良
された方法を提供することである。上記の目的ろ二；に
成するため、特１′トハメ■求の範［１１１の第１項一
またｔ」、第５「１の前文に記載されている方法でｂっ
′ＣＸ！ｌず＃′Ｆ　請求の範囲の第１項または第５項
の特徴項に記載されている方法措置を）ｒ４ｊ徴と−ｒ
る方法が本・ブら明に従がって提案されたのである。本
発明に係る方法ど装置の有利々実施鴫）災については、
Ｌ１イ許請求の範囲の第２項よシ；ｉ’ｊ、　４項寸で
と、第６　Ｊｎより第８珀土でと、第１１項と第１２項
と、第１３項と第１４項を参照されたい。

したがって、この種の方法においては、放射率が判らな
くとも該当した物体の実際の温度を正確に測定すること
が可能であるだけでなく、サンプルの温度とケーシング
の温度が判らなくとも該当したサンプルの放射率を正確
に測定することが可能である。本発明のとくに有利な特
徴は、周囲の温度の決定ならびにサンプルの温度とケー
シングの温度の決定′ｆｃ’１回の測定工程だりで行な
うことができるので、物体の放射率の決定にも、大気の
伝送率の決定にも、サンプルとケーシングと周囲の温度
の決定にも補足的な装置を用意することを必要としない
ことである。伝送率τ士１がずれた場合、これに対応し
て補正を行なうようにする。

物体の温度と放射率と周囲の温度ならびサンプルの放射
率と温度とケーシングの内部温度を決定しカければなら
ない場合、本発明方法を実施するため、３つの限定され
たスペクトル範囲で測定を行なうことが必要である。周
囲の温度が既知であるかあるいはケーシングの内部温度
またけケーシング内部からの輻射ビームが既知である場
合、２つのスペクトル範囲での測定で十分である。たと
えば、ｆｆ０６図′ｆｆか照して説、明されている実施
例の鳴合、周囲からの輻射ビーム會っどうよくめること
ができ、寸だ第８図イＣ勾照して説明されている実施例
の場合、り゛−シング内部の温度をつごうよくめること
ができる。し２かるのち、周囲の温度とケーシングの温
度全知ることができる。第６図に示されている実施例に
ついて記載されている４７１ｆ成は、（たとえば、白熱
状態の温度の場合のように、司ネ９、（ｆｒｔ域で測定
するさい）周囲からのビームが黒い物体才たは灰色の物
体の特性を備えてい々い」す今にとくに有利である。

」（うｒ、明の他のとくに有利な’ｌ？　ｆ孜は、灰色
でもなく斗た黒色でイ）なく、しかも放射率が波長に左
右されるような物体またはザンゾルの温度と放射率を決
定−ｆ−ることができることである。この場合、複数の
限２〆された波長範囲内で測定を行なうことが必要であ
ることは当然のことである。ケーシング内の測定径路が
短いために生じる大気の影響にもとづく問題は、必要な
場合、測定ケーシングに赤外線輻射ビームを通すガス（
たとえば、窒素）を流動させることにより解決すること
ができる。

さらに、本発明方法全使用すれば、物体の実際の温度と
、物体の放射率と輻射面積との私金決定することができ
る。このＷ１合、実際の輻射面積全測定することによシ
放射率も決定することができる。したがって、最初に挙
げたケースは輻射ビーム濃度の測定に関し、二番目に挙
げたケースは輻射ビームの強さの測定に関する。

大気の影響の問題は、本発明によれば、比較的狭い複数
の限定されたスペクトル範囲で輻射ビーム全測定するよ
うスペクトル・ラジオメーターを使用して輻射ビームの
測定を行なうことにより解決することができる。スペク
トル範囲としては、大気の伝送率ができるだけ１に等し
くなるような範囲が選択される。赤外線領域にある好適
したス被りトル範囲全第１図からただちに読み取ること
ができる。

ｎｆ視領領域たは赤外線領域で本発明方法を実施するに
は、そのおりおシのスペクトル範囲全体を使用−ｌるこ
とが好都合である。この場合、可視領域では周囲のｔｎ
ｌ’＋　ｆ’ｓ　’ｉたはケーシング湿ルゴをめること
（はできず、周囲からの司祝幅射ビームまたは（ケージ
ング啼で反射した）可視’ｌ’ｌ’４射ビームにもとづ
いて湯度をめることができる。

輻射ビーム濃度曲線は、下記の等式（１）よシ（３）ま
でまたは（１つから（３′）までに対応した繰返し計算
によシ、たとえば、３つのスペクトル範囲についてスペ
クトル・ラジオメーターを用いて測定された強さにもと
づいてめるととができる。

職、λ、＝ε・ＬＴＯｂｊ、λ１＋（ε−１）　’　Ｌ
ＴＵｎｖ　＋λ、（１）ＬＭ、λ２＝ε・Ｌ７０ｂｊ＋
λ２＋（ε−’）””Ｕｍｇ、λ２（２）ＬＭ、λ３−
ε・ＬＴ　Ｏｂ　ｊ　、λ３＋（ε−１）・ＬＴＵｍｇ
、λ３（３）ＬＭ、λ１＝ε・Ｌ　７　ｏ　ｂ　ｊ、λ
１＋（ε−１）・Ｌｒｃ＊＋、λ１　（１つＬＭ、λ２
＝ε”ＴＯｂｊ、λ２＋（ε−’）””Ｇｅｂ、λ、　
（２’）ＬＨ，λ３　＝と・”ＴＯｂｊ、λ３　＋　（
ε−１）・”ＴＧｅｈ　λ　（３つす３ ここで、 ＬＭ、λ１　：波長λｌにおいて測定された輻射ビーム
濃度 Ｔ、Ｔｏｂｊ、λ□：波長λ！において温度ＴＯｂｊの
黒い物体まだＪｊサンプルについてゾランクの放射法則
に従がってａＬイされた輻射ビーム濃度ε　、物体−ま
たはザンプルの放射率 ””ＩＪｍＦ、λｌ：波長λ１においてｔ・完度ＴＩＪ
ｍ　Ｆの黒い物体について７０ランクの放射法則に従が
って計算された輻射ビーム濃度 Ｊ７Ｔ（Ｈ＠　ｈ　、λ１：波長λ、においで、ク−−
−レンズの温度が１゛に、ｂのとき、黒い物体について
ブランクの放射法則に従がって１１１算された輻射ビー
ム濃度 （ε−１）：１勿イ木またけザンゾルの反身」率」二ｊ
ｆ−：０３つの等式（１）より（３）ｔで４　ｙ’ｃは
（１つより（３’）　ｔでにもとづいて３つの未知の大
きさεとＴ。ｈｌとＴｌｌｍ２−またはεとＴＯＪとＴ
にｎｈを繰返Ｌ　；ｎ　３’ｌによシ決定することがで
きる。３つより多くのスペクトル範囲（波長）で測定を
行なうことにより測距系は重複状態となるので、（、、
＋ｉ′Ｉ終的な測定石１度を考慮した」４合）測定結果
がより正確になるととは当然のことである。灰色でない
物体または黒い物ｑトのｆＪＡ合、いろいろな波長につ
いて放射：４＜εを決定することがｉ、ｉ’、ｌ’　ｊ
止である。ｐｉ、ｌ、“１躬ビートの強恣を測定する場
合、実際の温度ならびに放射率と輻射面積の積が得られ
る。実際の輻射面積を測定することにより放射率を計算
することが可能であって、ケーシング内壁からの輻射ビ
ームを測定することができない場合、３つのスペクトル
範囲で測定を行なうことが可能である。

第２図の実施例について説明されているように、ケーシ
ング内壁からの輻射を測定する場合、２つのスペクトル
範囲で測定することを必要とされるにすぎない。この場
合、２つの同じ測定（すなわち、サンフ０ルとケーシン
グ壁についての測定）が同じスペクトル範囲で実施され
るが、等式（１）と（２）を次のように変更したうえ繰
返し計算が行なわれる。

””Ｇ＊ｈ、λをＬＭｃｅｈｊと取シ換えル・ＬＭｃ。

、λ：波長λにおいてケーシング内壁について測定され
た輻射ビーム濃度 ザンプルが黒い輻射体でもなく灰色の輻射体でもない場
合、ザンプルの放射率は波長に左右さｔ］るので、小き
ざみに波長を変えた測定により放射率を決定することが
できる。ｎの波長での測定にもとづいて、少なくともｎ
−２の波長について放射率を測定することができる。第
２図に示されている実施例におけるごとく、ケーシング
内部の輻射ビームを補足的に測定することによすｎ−１
の波長について放射率金求めることができる０したがっ
て、上述の要領に従がって物体の実際の温度と放射率あ
るいはザンプルの放射率と実際の温度あるいは物体の実
際の温度ならびに放射率と放射面積との積を１回の測定
工程で同時に決定することができる。

そのほか、最初に挙り”だ場合、またけ三番目に挙げた
場合、周囲の温度もめることができる。

以下、本発明の好適した実施例を図解した添付図面をき
照しながら本発明の詳細な説明する。

第３図に示芒れている実施例においては、物体０から放
射はわだ赤外線ビームはス被りトル・ラジオメーク−の
望遠鎧部Ｔによシ捕集され、向きを変えたあとモジ−レ
ーク−Ｍで熱点あわせされる。輻射ビームがさらに進む
と、変調された輻射ビームは検出器りのフィールド・レ
ンズＦＬにより焦点あわせされる。輻射ビームを受けて
検出器りに生じた電気信号は増幅器Ｖで増幅されたうえ
、モジュレータＭからライト・・々リヤＬをへてピック
アップされ、タクト・ロジックＴで処理されたタクトで
もってアナログ・ディジタル変換器によりディジタル化
される。マイクロコンピー−ターはディジクル化された
測定値にもとづいてブランクの放射法則に従かった繰返
し計算によシ物体の温度Ｔｏｈｊと放射度εと周囲温度
ＴＵ−を計算する。

実際の温度と放射率と周囲温度は表示装置を用いて表示
され、必要な場合、実際の輻射面積も表示される。

マイクロコンピー−ターは命令入力ユニットヲへて使用
に供され、命令入カコーニットによりデークーの転送と
繰返し計算を行なうことができる。

必要な場合、被測定物体の表面積をマイクロコンピー−
クーに入力してもよく、あるいは第４図ならびに第５図
の表を参照して詳述されているように、測定のだめに使
用される一定のスペクトル領域ｆ：あらかじめ選択する
ようにしてもよい。モジ−レータ−Ｍのディスクは、検
出器の時間定数にあった一定の速度で回転する。図示の
実施例の場合、ディスクｄ、１６枚の同じ扇形部月から
構成されている。この実施例でＣよ、たとえば、アルミ
ニウムから作られたビームを通をない扇形部Ｕと、アル
ミニウムから作られたビームを通さない扇形部材より半
径が小さい赤外線フィルターＡよシＨ呼でオだ１弓］可
視輻射ビームを通すフィルターが交互に配信されている
。場合によってＩｄ　％遅延した使用態様で赤外線フィ
ルターを使用することが適しているとき（」１、たとえ
ば、無接触で温度を測定するだめに第５図の表に表示さ
）１．ている領域を選択すると吉ができる。この領域は
第１図に示されているように輻射ビーノ、が大気中を高
速度で伝送される領域である。場合によっては、表の中
で記載が省略されている扇形部材Ｇと１Ｎに別のフィル
ターを旧設するようにしてもよい。全領域用のフィルタ
ーが可視領域または赤外線領域で使用する場合に適して
おり、必要な場合、赤外線を通すガス（たとえば、窒素
ガス）を測定用ケーシングに満たすようにしてもよい。

輻射ビームを通す扇形状のビーム・フィルターよシ半径
が大きい輻射ビームを通さない扇形部材Ｉｄ、ライト・
バリヤＬ用のモジ−レーク−として使用される。

フィルターＤとＥの間にある扇形部材はその他の輻射ビ
ームを通さない扇形部材と異なり、１つの長い暗視ノ４
ルスの代わりに３つの短い暗視・ヤルスを供給するよう
設計されている。ディスクが時計方向に回転する場合、
この扇形部材はゼロ位魔の基準となる。すなわち、３つ
の暗視・やルスが生じたあと、フィルターＡがスペクト
ル・ラジオメーターのうちライト・バリヤと向かいあり
た位ｆｆｉにあるビーム入口を通過するので、検出器り
は表中に記載されている転送領域をもったビーム・フィ
ルターＡの輻射ビームだけを受信する。さらに回転する
にしたがって、ビーム・フィルターＢから■までの領域
が順々に検出される。このタクトを利用するとともに、
マイクロコンピー−ターに記憶されている選択プログラ
ムを使用することにより、３つの任意に選択はれたスペ
クトル領域、図示の実施例の場合は８つまでのスペクト
ル領域を測定のために＋８択して使用することができる
。

）１１面の使用目的に応じて任意の数のスペクトル領域
を測定のために選択することができる。

モジ−、レータ−・ディスクは連続的に回転する。

輻射ビームの通路の中にフィルター八が所在していると
きけ、しめて、命令入力に応じて時間的に任意にスター
トしたあとデーター転送が始まる。すべての扇形部月が
回転した直後、繰返し針打がスタートする。そのほか、
必要な場合、他の測定結果にもとづいて周囲温度を入力
させることができる。数秒だってから表示装僅−ヒに結
果を表示することができる。命令入力に応じた新しいス
タートのメうと、次の測定を開始させることができる。

たとえげ、壬二ターリングの目的のためには、スタート
命令に応じて短い時間間隔で測定を準連続的にｊ１０次
行なうことも可能である。この準連続測定は所定数の測
定の間行なうようにするかあるいは命令入カニニットに
ストップ命令が与えられるまで実施される。このような
場合、結果を記憶する記憶装置が補足的に設けられる。

モジ−レータ−の輻射ビームを通さない扇形部材は、た
とえば、一定の信号基準を作るため、めっきをｌ”Ｌど
こすようにしてもよい。

繰返し計算プログラムは測定値にもとづいてプロットさ
れたブランクの輻射ビーム曲線の合計値を計算し、放射
率と物体温度と周囲温度を表示する。輻射ビームの強さ
を測定する場合、面積と放射率の積算値が表示される。

面積が既知である場合、これにもとづいて放射率を計算
することができる。

上述の実施例の、変更態様においては、他のスペクトル
・ラジオメーターを使用することが可能でアシ、上述の
スペクトル範囲より小さいかあるいは大きいスぜクトル
範囲を選択することが可能であシ、あるいは上述のスペ
クトル領域とは別のスペクトル範囲を選択することも可
能である。同様に、測定値を別様に記憶してもよく、ま
た遅延させてコンビ＝−ターに入力さぜるようにしても
よい。一般に小型の一フィクロコンビ・−一ターを必要
とするだけであるので、本発明方法を実施する装置に、
携帯可能でコン・セクトな装Ｈ２と（２て提供すること
ができ、したがってこの装置ｒ”１を広い範囲にわプと
って経済的に使用することが可能である。

第３図を参照して説明した実施態様の可能性のある一変
更態様が第６図に示されている。

この変更態様の場合、反射鏡ＵＬＳの２つの位置のうち
１つを）１択することにより物体からの輻射ビームの向
きを変えて測定装置に導ひくことができ、あるいに、物
体と向かい合った位置にある周囲からの輻射ビーノ・の
向きを変えて測定装置に導ひくことができる。この場合
、２つの同じ測定が同じス４クトル範囲で実施される（
すなわち、物体と周囲について実力１１される）ので、
式（１）と（２）を次のように変更してルＶ・返し名１
算を実施する。

ＬＴ＋＋□１β”ｌ１ｍｇ、λと取り換える。

■伽。７．λ：波長λにおける周囲について測定てれた
輻射ビーノ・濃度 この場合、必要に応じ２つの未知の大きさだけについて
、すなわち、ＴＯｂＪとεについて等式を解くようにす
る。

第３図を参照して説明した実施例の他の変更態様が第７
図に示されている。この変更態様の場合、内側が黒いチ
ーーブＴＵＢが本装置に取シ付けられている（装置の入
口開口のまえに取り付けられている）。ここで、１内側
が黒い”ということは、内壁の放射率が１に等しいこと
を意味する。被測定対象物のごく近くまで（できるだけ
１　ｍｍの程度のところまで）チーープＴＵＢを（装置
といっしょに）近寄せることができるようチ＝−プＴＵ
Ｂが設計きれている。たとえば、ロールを測定するさい
は、ロールの半径にあわせてチーーブの開放端を円弧状
に成形しておかなければならない。このチーープを使用
すれば、周囲からの均一な輻射ビーム（すなわち、チー
ーグと測定装置からの均一な輻射ビーム）が被測定物体
上に当たるようにすることができる。とくに熱的に不均
一な周囲の中にある放射率が小さい物体の場合（たとえ
ば、暖たかさが異なった複数の物体よシ成る周囲の中に
ある物体の場合）、この実施態様は測定精度を高めるの
に好適している。

チー、−プを使用する代わシに、装置の可視ラインの中
にｎ１ｌｌ定装置の光学系と被測定物体にあった開口を
設け／こ（内壁が黒い）補足的なケーシングを用いて測
定’４４Ｈ’ｉ全体を取り囲むことも可能である。この
場合、ケーシングの内部からの輻射ビームを測定するだ
め、反射鏡全使用することが可能である。

反射ｆ９　ＵＬＳを使用したすべての実施態様について
、反射鏡を小きざみに傾動させ、これにより周囲のいろ
いろな方向からくる輻射ビームを測定することができる
（周囲を走査することができる）よう反射鏡の駆動装置
を設計することが可能であり、このように設言１するこ
とは、周囲が熱的に不」ターな場合に有利である。周囲
を走査することｔＪ５、ノ、θ合によってｔ、Ｉ２、垂
直の方向に行なってもよく、且だ水平方向に行なっても
よい。

周囲からの輻射ビーム浸漬レンズを−＼て検出器に導び
き、これによυ物体に向かい合った位置にあるハーフ・
スペースからの輻射ビームを捕りすることか可能である
。技術的に可能な場合、接触式温度測定センサーを用い
て周囲温度を測定してよいことは当然のことである。さ
らに、周囲が熱的に不均一な場合、別々の波長で適当な
回数測定を行なうことによシ周囲のいろいろな物体の温
度と放射率をめることができる。

物体のスペクトル放射率を測定する装置の実施例が第８
図に概念的に示されてい泡。第８図に示されている実施
例においては、（内部が黒い）測定ケーシングＭＧＨの
中にサンプル・ホルダーＰ　Ｈが設けられておシ、該サ
ンプル・ホルダーＰ　Ｈにより保持されているサンプル
Ｐを加熱する装置がサンプル・ホルダーＰ　Ｈに取り伺
けられている。

ケーシングの中で可視ビームかつ７寸だけ赤外線ビーム
を通すことができる窓Ｆのまえに、外部から（電気的ま
たは手動操作によシ）制御可能な反射鏡ＵＬＳが設けら
れており、該反射鏡の一方の位置ではサンプルＰから窓
Ｆの方へ輻射ビームが向きを変えるが、他方の荀ｉｊ□
ｆｉでは一リンプルと向かい合った位＋ｉ７．＋にある
ケーシングの壁から窓Ｆの方に１１・：′・”１！ｌＪ
］ビームが向きを変える。どちらの場合でも、’；ｆｌ
Ｋ　Ｆのタロ１川に取り付けらす１．ているスペクトル
・ラジオメーターのｑＪ、刊ミ（・１；、ｆｌＪｌの−
）′（−り情に平行に車畠身Ｊビーノ・を二凸内するよ
う）ｙ−月−１（ｉｌ−が１占、１ｉ：Ｉｊｊネれる。

反身口り己ＴＪＬＳから芯Ｆに向きを変えたサングルＰ
とケーシング壁からの輻射ビームυ；Ｊス波りトル・ラ
ジオメーターの！や遠’ｊ：（、ｔ’ｒＢ　Ｔにより捕
捉さ〕］、ブこうえ、向きをり（え、モジｊ、１／−タ
ーへ４により焦点あわせされる。

さらに、輻射ビーノ、がヂ°むと、変；ｉＬ’、ｌされ
た輻射ビームｉｌ　４Ｃ・・用益のフィールド・レンズ
Ｆ　Ｌにより焦点あわｌ−！−さ））る。ＩｆＶｒｉ　
犯ビームを受姓ノて検出器でう化生し／こ′市気１１−
１号はす１゛″イ″１ｉｉｑＨ器で増’ＫＡされ、ライ
ト・バリヤＬをへてモジ−レータＭによりピックアップ
袋ねたうえ、タクト・ロソックで処理されたタクトでも
ってアナログ・ディジタル・トラスデューリ゛−により
ディジタル化さ力、る。マイクロコンビコーターな」、
ブランクの放射Ｖ−則に（Ｉｔかった繰返し計算により
前記ディジタル化さり、た測定値にもとづいて放射率ε
とザンノ′ルの篇１度Ｔ。ｂｊとケーシングの温度Ｔ。

ｅｈを計算する。放射率とサングルの温度と周囲の温度
は指示装置を用いて指示される。

マイクロコンピュータ−とモジュレータ−Ｍ（Ｄ構成と
動作の要領は、第３図に国力ｒｒされ、ている笑施例に
ついて説明された構成ならびに動作の要領と同じもので
ある。この実施ｆｌ＋の２鴨合も、当＋イｉｉの使用目
的に応じて任意の数のスペクトル範囲を測定のために選
択することができる。モジ−レータ−Ｍのディスクは連
続的に回転する。フィルターＡが輻射ビームを切ったと
きたり、命令式カニニットで時間的に任意に選択された
スタートのあとデークーの転送が始する。反射鏡ＵＬＳ
はサングルから輻射ビームを窓Ｆの方に向きを変える。

すべての扇形ｉｌｌ　月が輻射ビームを切ったあと／ζ
たちに、マイクロコンピー−ターの制御のもと反射鏡Ｕ
ＬＳは（モーターを使用するかあるいは手動操作により
）傾動するので、ケーシング壁から輻射ビームはスペク
トル・ラジオメーターに到達することに々Ｚ）。反射鏡
の（Ｉｓ−＋ル１１が終ったあと、フィルターＡが屑５
゛１射ビームをりると、データー転送が始する。

ずべてのハ４形７′、ｌｊ材が輻射ビーｊ・を切ったあ
とたプｄちに、ｈ・“４゛・返しｉ；ｌ瞬が始めらシ１
．る。

数秒ブヒったあと、言１多ンの結果か表示装ｆｉ’Ｙ：
上に表示さ第１る。ぞ１１令入カコーニツトに中ましい
スタート命）；１が−１，７えらノ１／とあと、次の測
定サイクノトを始めることができる。／ととえば、サン
グルを加熱している１１１１．１ｉｉｉ１尾３ヒ行なう
、Ｉ賜金、１回のスタート昔令にもとういて、／ヒとえ
は、二、三秒１１−１隔の準連続測定を行なうことが石
」能である。この準連続測定は７ジ１冗月の１ｉｊｊｌ
　’ｊｒｌについてシ：Ｊ’：ｊｉすることができ、あ
るいに１狩令入カニニットにスト、ゾ茄令がｊｊえられ
る寸で失〃［閂−ることがてきる。このような場合、測
圧結果を記憶する記１．（、・装置ｆｉ：ｉが袖Ｊ１ζ
的に用意される。３．Ｈ２イ）によって打１（／ことえ
は、サンフ０ル自身が黒い輻射体″ｒあるか灰色の輻射
体である」娼合）、ケーシングλ゛１・色からの’ｔ’
、＋＋射ビームのｌ１ｌｌｌ　Ｓｉ：：シを行なわれな
いて−１−ｔずことかでさる。

／ごとえｉｔｌ、一定のＩｌ！ｉ号、ｌｌ′ｊ＋＋・・
る〜作る」ノら合、モジ−レーターのうち輻射ビームを
通さない扇形部利にめっきをほどこしてもよい。繰返し
計３’？プログラムは、測定値の近傍を延在するブラン
クの輻射法則に従がってプロットされた曲線の合計仙を
計豹し、放射率と物体の温度を表示し、必太な場合、ケ
ーシングの温度を表示する。

上述の火Ｘｉ態様の変更態様においては、他のタイプの
ス４クトル・ラジオメーターを使用することが可能であ
り、寸だ上述のス被りトル範ｂ＋ｉの費より少ないかあ
るいはこれより多いスペクトル範囲の数を選択すること
ができ、あるいは上述のスペクトル範囲とは異なったス
４クトルｍ１）、囲を３で＜択することが可能である。

同様に、別のやり方で６１１］定値を記憶してもよく、
また遅夕」１を伴なってコンピユークーに辿１定（１ｔ
１を入力してもよい。１１）２用目的に応じて、司祝ス
波りトル範囲寸ブこは赤外孔１スペクトル範囲だけに１
更用される検出器咬たｄフィルターを本装置に取υ刊け
ることができ、ま／こ全メイクトル範囲で機能する検出
器や全ス被りトルｌｊｊ。

囲に使用されるフィルターを水装置ＦｊＫ取シ付りても
よい。検出器、モジ−レーターのディスクか≦シ′捷た
り」フィルターの扇形下’ｒｌ：　＋３を怨換ｌ」能に
設泪することも勇ｈ１テであることは当然のことである
。濾らに、反身、１．　ｇ、・を小きさろに傾動さぜ、
こ力、によりケーシング内壁上のいろいろな位ｆｉｌに
おけるケーシング内ＪＩ１．からの輻η、１ビーｊ、を
１１川定することも可能である。そのほか、’Ｉ当”ｊ
ｉＪ、の使用口的にあわせて１ノ゛ンフ０ルヲ冷却する
／ヒめ、−リンプル・ホルダーに冷却ル“二１１１″を
Ｊ４．ｌリイ【］けることも”Ｊ　Ｍｉｄである。この
場イ１、→ノンフ０ノ１．が凍結することを避けるため
、ケーシングに乾９）Ｊ＝’したガス（水分を含捷ない
ガス）を（［・□パｎブζずことも↑ｊＪ能でル）る。

た°パ・返し泪↓１１を１１なうには、一般的ｅこ、本
ジ１−明方’ｉ）５を丈ノ？和する８、Ｊｑｌｉ１’５
に＋１ｉ１１み１人むことができるマイクロコンピー−
クーを使用することで十分であるから、不発明のい甘ｊ
つのｑＪ長は、本発明方法を丈施する装置１１をコンパ
クトな装置として構成することができ、δ：へ簀目的な
使用ｊｉ・１川を大幅に広けることができることである
。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は、波長対大気の伝送度ならびに黒色の
物体のスペクトル輻射鶴度の１り１係を概念的に図解し
たグラフ。第３図は、放射率に左右されることなく無接
触で湿度を測定する本発明装置の構成を概念的に図解し
た略図。第４１ン１ｉｌ−ｉ：、第３図寸たは第８図に
示されている実施例に用いらノ９゜るモジュレータ−を
目視した拡大平面図。第５図は、第４図に示されている
モジュレータ−を使用した場合の伝送領域を示す表。第
６図と紀７図は、第３図に示されている不発ＦＪＩ装置
ｆ＜ｔの変更ｐヒ様を相、念的に図解した略図。第８図
は、物体のスペクトル放射率を測定する本発明装置の構
成を概念的に図解した略図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）複数の波長範囲で可視輻射ビームかつ／または赤
   外線輻射ビームの濃度まだは強さを検出し、少なくとも
   ２つの輻射ビームの濃度または強さにもとづ（へて波長
   長さ対輻射ビーム曲線をプロットするよってなされた、
   放ｆＪ、Ｊ率に左右されることなく物体の温度を測定す
   る方法であって、反射率ρ＝１−　ε（１マイナス放射
   率）をもった物体で反射させたうえ、物体の温度と放射
   率をもった輻射体の輻射ビーム濃度（強さ）と周囲の温
   度をもった輻射体の輻射ビーム汐１度（強さ）の合計と
   してブランクの放射法則に従がって前記曲線に類似した
   曲線をプロットすることと、物体についてプロ、トされ
   たブランクの放射曲線に対応した温度をＱ４．２１体の
   実際の温度としてめることを特徴とする方ＹＪ−６ （ｐ＞物体についてプロットされたブランクの放射曲線
   から得られた輻射率を物体の実際の放射率としてめるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲の第１項記載の方法。 （３）周囲についてプロットされたブランクの輻射曲線
   に対応した温度を周囲の実際の温度としてめることを特
   徴とする特許請求の範囲の第１項記載の方法。 （４）　もっばら繰返し計算によシ周囲の温度をめるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲の第１項記載の方法。 （５）複数の波長範囲で可視輻射ビームかつ／または赤
   外線輻射ビームの濃度を検出し、少なくとも２つの輻射
   ビームの濃度にもとづいて波長対輻射ビームの曲線をプ
   ロットするようにされた、物体のスペクトル放射率を測
   定する方法であって、反射率ρ−１−ε（１マイナス放
   射率）をもったサンプルで反射させたうえ、サンプルの
   温度と放射率をもった輻射体の輻射ビーム濃度と測定ケ
   ーシングの内壁の内部温度をもった輻射体の輻射ビ−−
   ／−ハ度の合計としてブランクの放射法則に従がって前
   記曲線に類似した曲線をプロットすることと、物体のサ
   ンプルについてプロットされたブランク放射曲線に対応
   した放射率を物体の実際の温度としてめることをｔ１〒
   徴とする方法。 （６）　サンプルについてプロットされたブランクの放
   射臼ｓ化からイ尋られたサンプルの温度をサンプルの実
   １県の温〃゛［としてめることを特徴とする特許請求の
   １１１Σ囲の第５項記載の方法。 （７）　ケーシングの内壁についてプロットされた曲線
   に対応した温ｇｌ−＋ケーシングの内壁の実際の漂１度
   としてめることを特徴とする！１！ｅ許請求の範囲の第
   ５項記載の方法。 （８）　もっばら繰返し計３７によりケーシング内壁の
   温度をめることを特ａ文とする１１−テｎ／１−請求の
   ｌｉ＞四の第５項記載の方法。 （９）　小きざみな波長範囲で輻射ビームを測定するス
   ペクトル・ラジオメータがモノ、レータ−を備えていて
   、物体から放出された輻射ビームがモノ−１７−クーに
   設けられた２つ（３つ）またはこれよう多くの（可視か
   っ／または赤外＃）フィルターの伝送領域に対応してモ
   ジ・−レーク−をへて検出装置に到達するとともに、検
   出装置の出方信号が増幅器をへてアナログ・ディジタル
   ・トランスデー−デーに伝達され、モソーレークーに付
   設されたライト・バリヤに左右されながらアナログ・デ
   ィジタル・トランスデー−デーのタクト制御を行なうよ
   うになっており、繰返し計算を行なう装置にマイクロコ
   ンビ−〜ターが接続されていて、物体の実際の温度と放
   射率と周囲温度を表示するためマイクロコンビ＝−ター
   を介して表示装置を作動させることができるよう構成さ
   れた特許請求の範囲の第１項よシ第４項までのいずれか
   １項に記載の方法を実施する装置であって、スペクトル
   ・ラジオメーターがモノニレ−ター（Ｍ）のほが反射鏡
   （ＵＬＳ）を備えていて、物体と向がいあった位］イ。 にある周囲の輻射ビームが、物体からの輻射ビームと同
   様、モノニレ−ターをへて検出装置（Ｄ）に到達するよ
   う前記反射鏡（ＵＳＬ）が傾動可能であることを特徴と
   する装置。 θ０　非接触形センサーにより周囲の温度を測定するこ
   とができることを特徴とする特許請求の範囲の第〜項記
   載の装「イ。 ０υ　測定装Ｗ１が測定装〃７の光学系と被測定物体の
   幾何学的形状にあったチーープ（ＴＴＪＢ）とケーシン
   グのどちらか一方を備えており、これにより周囲からの
   熱的に不拘−役輻射ビーノ・を物体がら隔、１．ｆＦ　
   ｌ、た状４１日に保持することができることを特徴とす
   る′Ｉ′、′Ｉ′許請求の範囲の第９項記載の装置。 （１→　小きざみな波長１ｉｉ）囲で輻射ビームを測定
   するスぜクトル・ラジオメーターがモノニレ−ターを（
   ｆｆｊえていて、サンプルから放出された輻射ビームが
   モジーＩ／−ターに設けられた２つ（３つ）またｄ］こ
   れより多くの（可視−またけ赤外線）フィルターの伝送
   領域に対応してモノ−レータ−をへて検出装置に到達す
   るとともに、イ灸用装置の出力信号が増幅器をへてアナ
   ログ・ディジタル・トランスデ−ザーに伝達され、千ノ
   ーレーク−に付設されたライト・バリヤに左右され々が
   らアナログ・プ゛イソクル・トランスデーーザ〜のタク
   ト制御を行なうようになっており、繰返し計算を行なつ
   装置にマイクロコンビー−ターが接続されていて、サン
   プルの放射率と実際の温度とケーシングの実際の温度を
   表示するためマイクロコンビー−ターを介して表示装置
   を作動させることができるよう構成された特許請求の範
   囲の第５項より第８項までのいずれか１項に記載の方法
   を実施する装置であって、輻射ビームを通す窓（Ｆ）を
   備えた密閉された測定ケーシング（ＭＧＨ）が用意され
   ていて、該ケーシング（ＭＧＨ）の内壁の放射率が１で
   あることと！、サンプル（Ｐ）を収容するサンプル・ホ
   ルダー　（ＰＨ）とサンプルを（溶融状態壕で）加熱か
   つ／または冷却する装置が測定ケーシングの中に設けら
   れていることと、測定ケーシング（ＭＣＩ−１）の中で
   窓（Ｆ）の捷えに反射鏡（ＵＬＳ　）が設けられていて
   、サンプル（Ｐ）またはケーシング内壁力・らの輻射ビ
   ームが前記反射鏡（ＵＬＳ）をへて窓（Ｆ）の方に向き
   を変えることと、反射鏡（ＵＬＳ　）を傾動させること
   によりケーシング内壁からの輻射ビームが、サンプルか
   ら放射された輻射ビームと同チｒ、モジュレ−クー（八
   １）をへて検出装置（Ｄ）に到達することとを１ｒｊ、
   、徴とする装置ｉ’ｉ’。 θ１　測定ケーシングからガスの漏洩がないよう作うれ
   ていて、測定ケージング処ガスヲ満たす（ガスを流す）
   ことができることをＩＣ，−徴とする特許請求の範囲の
   第１２項記載の装置。 （１４）検出装置ｍが用パされでいて、該検出装面の感
   ｍ゛が波長が約１４ミクロン寸での可視がっ／−またけ
   赤外線幅ビームの範囲で測星を行なうことができるよう
   設定されていることと、（可視がっ／オたけ赤外線）フ
   ィルターが小きざみな波長の範囲内でｊｌｉ７Ｒ射ビー
   人を７Ｆｊｌずことができることを特徴とする特γ「請
   求の範囲の第９項または第１２項記載の装Ｖｐ３’、　
   。