JPS60152924A - 放射温度測定方法 - Google Patents

放射温度測定方法

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JPS60152924A
JPS60152924A JP844784A JP844784A JPS60152924A JP S60152924 A JPS60152924 A JP S60152924A JP 844784 A JP844784 A JP 844784A JP 844784 A JP844784 A JP 844784A JP S60152924 A JPS60152924 A JP S60152924A
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sample
spectral
radiation
emissivity
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JPH0462012B2 (ja
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Fukuzen Ko
黄 福全
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Ulvac Inc
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Ulvac Inc
Nihon Shinku Gijutsu KK
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/60Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Radiation Pyrometers (AREA)

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】 本発明は放射温度測定方法に関する。
従来試料の温度を非接触式に測定する方法として試料か
ら放射されてくる放射エネルー#″量を測定して行なう
放射温度測定方法が知られているこの方法は試料からの
熱放射の強度?分光針で特定の波長に分光して測定し、
その測定値と放射率とからブランクの公式により該試料
の温度會求めるもので、とn、に於ては放射率を知って
おくことが必須の条件となる。しかし放射率は試料の材
質、温度、酸化状態、底面粗さ、波長等により変化する
ので放射率紮補正しなければ正確な温度の測定を行なえ
ない。一般に放射率の補正には試料と共に正確な放射率
ケ知シ得る例えば黒体r設け、黒体の放射率を知ること
により試料の放射率をめる煩雑な手法が欧らn1晶体?
設置する制約が加わシ、任意の個所で試料r測温出来ず
実用的でない欠点がある。
こうした放射率の補正の類られしさ會逃れるために、試
料の熱放射t2波長で測定し、放射率の影響1を軽減す
る2波長法(2色式測定法)や熱放射の測定の測定波長
ヶ短波長のものとする等の方法が提案さt′またが、前
者の方法では2波長の測定による放射率葡同−値として
消去するか或は2波長の放射率の比が測定は一定と仮定
し、と9放射率の比會測定常数とするので放射率が測定
中に変動する場合は誤差が大きく、後者の方法では短波
長を使用するので熱放射の小さい低温域の1ll11温
が行なえない不部会がある。
本発明は前記した欠点、不都合のない放射温度測定方法
を提案することをその目的としたもので、試料からの熱
放射を分光して3種以上の波長の分光熱放射を測定する
一方、各波長に於ける分光熱放射率を仮足して各分光放
射率の近似弐r求め、該近似式に於ける前記谷波長の近
似分光熱放射とこれに対応する前記測定の分光熱放射と
の誤差?最小とする温度會求めて該試料の温度とするこ
と全特徴とする。
本発明の実施例?第1図示のように真空容器(1)内に
収めた試料(2)の温度を真空窓(3) ?l−介して
外部の放射温度計(4)で測定する場合につき説明する
該放射温度計(4)は試料(2)の熱放射ケ複数の波長
に分光する分光器(5)と、分光さn几分光熱放射の量
會検出する検出器(6)と、その検出値を演算する計算
器例えばマイクロプロセッサ(7) k 備えるものと
し、該分光器(5)に於ては好ましくは熱放射を4種の
波長若しくはそれ以上の波長に分光し、各分光熱放射は
分光数に応じた受光部を有する検出器(6)で同時に測
定され、各測定値はマイクロプロセッサ(7)に於て試
料(2)の温度ケ求めるための演算に供される。この演
算によシ得られた解は試料(2)の温度に#丘は正確に
一致する。
実施例に於て、試料(2)の温度がT1熱放射率がε、
熱放射がLであるとする。このうち温[T。
及び熱放射率εは未知数であり、熱放射りは3色以上の
波長λl、λ2.・・λnに分光され夫々の波長に於け
る分光熱放射り、 、 L、 、・・Ln が放射温度
針(4)によシ測足さ扛る。
−万、各波長λl・・λnに於ける分光熱放射率ε!、
ε2.・・εnは黒体の熱放射等の比較対象の熱放射r
知らなければめ得ないものであるが、ある曲線に治って
変化するものであることが知られておフ、第2図の如く
分光熱放射率ε!、e・・εnの各点或は各点の付近?
通る分光熱放射率の曲線εcp想定することが出来る。
この曲線gc は波長λのm次の多項式で次のように近
似的に表現することが出来る。勿論この曲線εCは他の
関数例えば三角関数、指数関数で蔦近似できるが、ここ
ではm次の多項式で近似した場合について説明する。
t e ”= afflλ”十am−sλm−1+ ・
・十ao −−(1)この多項式近似?最小自乗誤差法
で行なうと〔1〕式の係数”m + ’lff1−1 
+ 書・aQ は次式の連立1次方程式の解で与えらn
、る。
IAI・1Xl=lbl ・・・・・・・・・・・・C
II)一方、熱放射率εは黒体の熱放射rL*とすれは ε−L/L ・・・・・・(IV) であり、L*はブランクの公式から温度Tの関数として
一般的に次のように艮わさnる。
こ1.に於てO+ =1.19196xlO’”(W@
m” )02=0.014388(m・K) で艮わさ
扛る係数である。上記(IV)(V)式から熱放射率は
の関係がしる。従ってCu1l)式の熱放射率ε、もで
艮わすことが出来、 とおけば、さらに と我せる。このεjt用いて(Ill) 式のベクトル
bを表現すれば、 となる。(III)式のIAIのに列k (X)式のl
blで置き換えた行列式t△にとすると次の通りである
・・・・・・・・・CX[) 従って連立方程式(IT)の解akは となり、CI)式の近似式は ・・・・・・(Xm) で茨わさn、る。このり全相いて近似分光熱放射Lci
k求めルト(1’/) (V 1 rVll”+ <−
t+、 ラLcl= εci @ Li λ’i uI CI +・・・・・・+Δ1λ1+Δ0 ) ・・・・・・・
・・(XIV)この式に於て、λ1は前記試料(2)か
らの分光したλ!・・・λnの波長で既知数であシ、I
AIはλ1 の関数で既知数、01は定数、月はλi 
と温度Tの関数、Δにはλi、T及び試料(2)の熱放
射の測定値Ll・・Lnに相当するIgの関数であるの
で、結局この式は未知数Tの関数である。
従って温度Tt適当に与えて近似分光熱放射Lcit求
め、これが放射温度計(4)で測定した分光熱放射Li
に一致もしくは近似すnばその温度Tが試料(2)の温
度であると判断することが出来る。
この場合Tt変えて得らnる近似分光熱放射Lckが第
3図の曲線’rt 、T、 、’rsでちゃ、測定によ
る分光熱放射Llの値がLl、L、、・・曲、 Lnで
あjば、LciとLiの自乗誤差の総和E會最小とする
温度例えばT3 が試料(2)の温度である。これt式
で衣わせば E min =minΣ(Lcl −Li)” ・”−
川(XV)となる。
こうした温度T’((変えての演算処理はマイクロプロ
セッサ(7)に於て簡単迅速に行なえる。
以上の方法では仮定により与えた各分光熱放射率εc 
km次の多項式で近似させたが、よシ簡単で笑用的とす
るために、第4図示のように1cr次の波長λの1次式
による近似式とすることも出来る。
ice !、λ十a6 ”l’…〔X■〕と扛の係数a
l、aQは次式の解で与えら江る。
簡単のために ZPΣλzj、zl−Σλt、、Zo=Σ匂0・・・・
・・(XVlj) とおけば、ε、は〔X■)(XVIII)から請求めて
下式で与えらnる。
’ c−z、 z、 −z 、z ((Zoλ−z、 
)Σλノ・εj+C−21λ+Z、)Σεj) ・・・
山 (XX:)とnに於て11は〔−〕で与え得るので
・・・・・・・・・(XX’、1 と書き換えることが出来、(XIV)の近似分光熱放射
Lciの式は ×ΣLjλj”j+(−Z1λ +Z2 )ΣLj匂S
 u J J・・・・・・・・・(XXI) となる。この式も(XIV)と同様にuiVc會まn、
る温度T?r未知数とする関数であるので、Tのf[k
各独与え、近似分光熱放射Lclと測足値目の0栄誤差
の総和Eが最小となる温度Ti求め、これが試料(2)
の温度であるとする点は前記のεC會m次の多項式の近
似式で与えた場合と同様である。
実際的な例に於て、試料(2)からの熱放射rλ!±1
064 pλa:+:=1570.λg=1990.λ
4=2200(nm)の各波長に分光して測定した。
以上の条件で分光熱放射率のm次の多項式の近似式から
近似分光熱放射Lc4に各種の温度に於てめ、実測した
試料(2)の分光熱放射Lビ・・L4と比較し、その誤
差の自乗の総和が最小となる温度を試料(2)の温度T
とした。この温度Tは実測で試料(2)の温度と一致す
ることが確認された。
また前記の条件で件足0分光熱放射率會1次式で近似し
た場合、近似分光熱放射Lclと実測の分光熱放射L1
・・・L、とのW4差の自乗の総和Eが例えば第5図示
のように2個所に於て極小値を有することがあったが、
小さい方の極小値BBの温1度TB が全ての場合に於
て試料(2)の温度と一致した。而して両極小値の比E
A/EBは一般に70以上であシ、極小値の選択は容易
である。
このように本発明によるときは、仮定による分光熱放射
率を与えてその近似式?求め、該近似式から得らfL、
た近似分光熱放射と実測の分光熱放射との誤差の自乗を
最小とする温度?求めて試料の温度とするようにしたの
で、黒体その他の温度會実測し放射率をめる必要がなく
試料の熱放射を実測するだけで計算により比較的正確に
温度を測定出来、放射率を補正する煩わしさがなく、放
射温度計全設置可能であれば試料温度上測定出来るので
放射温度測定會簡単に行なえる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の測定方法の1例の線図、第2図は波長
と仮定の分光熱放射率との関係をm次の多項式で近似す
る楊会の線図、第3図は実測の熱放射と近似熱放射との
関係線図、第4図は波長と仮定の分光熱放射率との関係
t1次式で近似した場合の線図、第5図は誤差の自乗の
総和の最小をめる曲綜図である。 外2名

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 試料からの熱放射全分光して3色以上の波長の分光熱放
    射’k 1ll1足する一方、各波長に於ける分光熱放
    射率を仮定して各分光熱放射率の近似式をめ、該近似式
    に於ける前記各波長の近似分光熱放射とこれに対応する
    前記測定の分光熱放射との誤差全最小とする温度?求め
    て該試料の温度とすることを特徴とする放射温度測定方
    法0
JP844784A 1984-01-23 1984-01-23 放射温度測定方法 Granted JPS60152924A (ja)

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JPH0462012B2 JPH0462012B2 (ja) 1992-10-02

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0294747A2 (en) * 1987-06-06 1988-12-14 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Pyrometer
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HIGH TEMPERATURES-HIGH PRESSURES=1980 *

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