JPS6029887B2 - 面の温度分布を決定する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、面の法線の方向に対してｏｏからほぼ９０
ｏの間の視角度を使用して、放射高温測定装置によって
、面の温度分布を決定する方法に関する。

処理技術の多くの分野において、いわゆる熱ポケットな
どの所望温度分布からの偏りを探し出すために、面の温
度分布を測定することが望ましいが、しかしながらこれ
は、空間上の理由から、測定すべき面に接近することが
常に可能であるとは限らず、従って、場合によっては極
めて広い面をせまく限られた空間から見なければならな
い、ということによって、著しく困難になる。

例えば、コークス化炉技術においては、コークス化炉壁
のコークス側の温度分布は、室の中味の一様なコークス
化にとって、従って直接にコークスの質にとって、重要
である。

しかしながら、現在では、１７ｍまでの長さおよび熱ｈ
までの高さを有するコークス化炉の室壁は、装填孔およ
び０．４から０．８ｈの幅を持つせまし、扉から薮近で
きるに過ぎない。このような面またはそれに類似した面
に適する温度測定方法を求めようとする試みは、なされ
ていない。

例えば、コークス化炉の室壁の温度が装填孔を通して光
高温計によって測定されたが、この方法では、壁の個個
の点の温度が測定できるに過ぎない。加うるに、この方
法では、連続的な操作を達成できない程度に時間が掛る
。ドイツ連邦共和国特許公告公報第１２２５１４３号に
は、壁の温度測定方法が記され、これには、棒に取付け
られた放射受取器が使用され、この放射受取器が、関連
する壁に平行にこれのそばを動かされる。

しかしながら、多くの放射受取器を棒の運動方向に直角
に配置したとしても、これによっては、平行な帯状区域
に対する温度分布が得られるだけで、壁面全体に対する
温度分布は得られない。加うるに、この方法では、測定
信号が壁と測定系の間の温度の差異によって狂う。さら
に、壁面の温度分布を決定できる赤外線テレビジョンカ
メラも公知である。

しかしながら、歪みなしの「温度像」を与えるためには
、この装置の光学軸が関連する壁面に対して直角でなけ
ればならない。故に、このような装置は、温度が高いの
で室の幅が小さくこれと比べて室壁が大きいコークス化
炉誌の場合のように、前述したようなカメラの配置が不
可能な場所では、全く使用できない。この発明の基本的
な課題は、測定装置を壁に向ける角度すなわち面の法線
に対する傾斜角度（視角度）をｏｏとほぼ９００の任意
の値にすることができ、かつ測定によって歪みなしの「
温度像」が生じるような方法で、非接触測定技術によっ
て壁面の温度分布を決定することにある。

この課題はこの発明によれば、面をプログラム制御下に
帯状区域に沿って走査し、視角度による測定信号の面歪
曲を除去することによって、測定信号を平行座標の温度
像に対応させる。

ことによって解決される。これにおいて望ましくは、電
子計算機によって測定信号を平行座標の走査パターン像
に変換することと、放射高温測定装置の開き角度をプロ
グラム制御で変えることとのいずれか一方または双方に
よって、測定信号の面歪曲を除去される。

この発明による方法は、特に測定すべき壁面に直接接近
できない場合に、この壁面の温度分布を歪みなしで平行
座標で表わすことができる。という利点を提供する。こ
のような測定データによれば、例えば、コークス化炉の
場合に、温度が所望値から偏っている壁区域を所望の温
度に復帰させるように、高温ガスの送入を自動的に調節
することが可能であり、これによって、コークスの質と
コークス化炉の経済性が改善される。

さらに、この方法の測定時間および人手は、従来の方法
と比べて極めて小になる。さらにまた１個だけの装置に
よって、例えばコークス化炉群のすべての室壁が次次と
測定でき、これは、従来の方法と比べて費用が著しく節
約されるということを意味する。壁面の非接触温度測定
のための放射高温測定装置として、受動赤外線系を採用
すれば、これは特に有利である。

測定すべき壁面の走査は、この発明の別の構成によれば
「放射高温測定装置によって壁のせまし、帯状区域を連
続走査し、この測定装置を、プログラム制御された速度
分布で走査に直交する方向に移動させることによって、
特に有利に達成される。この方法によれば、壁面が大き
く離れている場合に、測定される壁の帯状区域の重なり
合いが回避でき、壁面が接近している場合に、測定され
ない帯状区域が残ることもない。すなわち、壁面の全体
が一様に測定できる。測定される壁面に重なり合いまた
はすき間が生じるような速度分布の場合にも、測定デー
タは電子計算機によって補正できる。第ｌａ図、第ｌｂ
図、および第２図を参照しながら、この発明の方法の実
施例について、以下に詳述する。

この場合に、この方法の極端な測定条件に適するものが
特に明確にされる。例えば室の長さが１３ｈ、室の高さ
が４ｍ、かつ押出し側の室の幅が０．４７ｍのコークス
化炉において、室壁の温度分布は、コークスの押出しの
のちに測定されるべきである。

面の法線の方向に対して、視角度はこの場合にほぼ９０
０詳しくは約８８０であり、すなわち面は、遠隔区域に
おいて２ｏだけの角度で観測される。この際に、垂直視
角度は、遠隔区域における約１６ｏと近接区域における
約１２５ｏの間で変化する。なお、視角度は明らかに前
述のほぼ９０ｏより小さくてもよく、００と約９０ｏの
間の任意の角度でよい。室の外部において、放射高温測
定装置例えば受動赤外線系が、室の高さの半分のところ
で、測定移動台の上に戦直され、これは、測定の際に調
節可能の速度分布で、室のせまし、辺に平行に変位でき
る。

受動赤外線系の光軸は、室の床の対角線に対して平行に
なるように向けられる。赤外線系の特別の機構によって
、測定セルがプログラム制御下に次次と壁の帯状区域の
個個の面要素から放射を受取る。すなわち壁の帯状区域
に沿う走査が、プログラム制御下に行なわれる。この経
過が連続的に繰返され、その際に、壁の帯状区域に沿う
各走査ののちに、測定移動台は、受動赤外線系が次次と
壁のすべての帯状区域を測定するような大きさだけ、さ
らに動かされる。この際に、赤外線系の垂直開き角度は
一定の約１２０ｏであり、水平開き角度は約０．０７５
ｏである。測定データを示す測定信号は、磁気テープに
貯蔵され、電子計算機によって、放射を発する面要素の
、赤外線系の視角度による面歪曲を除去するような方法
で、変換される。その結果として、測定信号は、平行座
標の走査パターン像に変換されて、平行座標の温度優に
対するものになる。この走査パターン像は、直接表わす
ことができ、或いは、第２図に示されるように、テレビ
ジョン像として示すことができる。視角度による測定信
号の面歪曲を除去するため、磁気テープに貯蔵された測
定信号を平行座標における温度像に直接対応させるよう
な方法で、放射高温測定装置例えば赤外線系の水平およ
び垂直の開き角度をプログラム制御することも可能であ
る。

さらに、両開き角度のうち一方だけをプログラム制御し
、別の壁方向における測定信号の歪曲を電子計算機にお
ける測定信号の変換によって除去することも、可能であ
る。この発明による方法は、原理的に８Ｕの非接触温度
測定法によって遂行することもできる。

この発明の方法を実施するための装置を図示する第３−
５図は、寸法通りに書かれたものではなく、また構造上
の詳細を詳しく示すものでもない。

何故ならば、このことは、当業者にとってほとんど問題
でなく、またこのことによって図面の理解し易さが損わ
れることもないからである。故にこれら図面は、原理を
示す概略図と解すべきである。見出した所によれば、装
置は、移動または変位でき、停止でき、かつ粗い程度で
水平にできる、下部構造体を備えることが望ましい。

これによて、この発明による装置は、１つの測定場所か
ら別の測定場所へ問題ないこ移動できる。（この下部構
造体は、モータで駆動される測定移動台として形成され
てもよい。）下部構造体は、測定すべき壁に対向するこ
の下部構造体の位置が、準備および測定の際に維持され
るように、停止できなければならない。３点または４点
における粗水平化は、測定装置の正確な真直配層を容易
にし、かつ、精密水平化装置と連結して、温度の精度を
高める（見出された所によれば、この発明の方法による
高度の解答は、測定装置の正確な位置決めおよび案内に
依存する）。

粗水平化によって、放射高温測定装置一−簡潔にするた
め「カメラ」と称せられる−一は所望の高さにすること
もできる。−−さらに見出された所によれば、カメラは
、その中央視方向を測定すべき壁の中央線に一致させる
ように位置決めすることが望ましい。−一組水平化を３
つの空間平面のすべての中で達成できるようにすること
は、さらに望ましい。この発明による装置の下部構造体
は、特に制御記録装置を保持するようになっている。こ
れによれば、装置は極めて軽く構成でき、これは特に、
プログラム制御される変位または旋回の操作にとって有
利である。制御記録装置は、望ましくは、カメラを操作
し制御するためのモニタを有し、これの出力側に電子デ
ータ・メモリが接続される。

これは、温度像を問いただすために、すでに補正された
測定データの保存でき、また、測定データが補正されて
いない場合には、これをそのままで（計算機での変換の
ために）貯蔵できる。必要の場合には、すなわち別の方
法でまだ達成されていないときには、データ・メモリは
、その出力に接続されたオシロスコープによって「後方
出力監視」を受けることができる。これによれば、系の
誤りを時機に間に合うように認めることができ、必要に
応じ、測定を欠陥の除去ののちにだけ行なうことができ
る。更に下部構造体には、望ましくは、プログラム制御
される変位および旋回またはそのいずれかのための制御
装置、カメラの水平および垂直またはそのいずれかの開
き角度のプログラム制御される変化のための制御装置、
並びに水平化装置の制御のための制御装置、のすべてま
たはそのうちの適当なものが配備され、さらに必要な場
合には、電流供給源などのような電気装置が配備される
。上述の制御装置は、温度分布測定の解決、速度および
使い易さを最高度にできる。これらは単独でも一緒にも
使用できる。カメラの移動（変位）および旋回またはそ
のいずれかのプログラム制御によって、これと歩進モー
タなどを組合せれば、測定すべき壁の帯状区域同志が、
遠隔区域でも近接区域でも互に重なり合わないようにで
き、しかも、その或るものが他のものより小さくならな
いようにできる。カメラの水平および垂直またはそのい
ずれかの開き角度の変化のプログラム制御によれば、対
応する測定データの即時的な補正が達成でき、これによ
れば変換が、少くとも部分的に電子計算機で達成できる
。

しかしながら、このような制御系は、非常に費用がかか
り、連続測定であって簡単な幾何学的関係の場合に限っ
て、受容できるような費用で遂行できる。水平化装置の
制御は、空圧または液圧作動の調節装置と組合わせると
、操作を正確に遂行するために必要な時間が著しく短縮
でき、かつ人手が節約できる。測定すべき壁が帯状区域
に沿って走査されるのであるから、カメラの測定値検出
部は、２つの空間座標に従って移動できるものでなけれ
ばならない。

これは、テレビジョンカメラの場合のように純粋に電子
的な偏向で達成でき、或いは完全に機械的に達成でき、
さらにこれら双方の組合せで行なわれてもよい。しかし
ながら、半機械的なまたは純粋に機械的な解決が特に、
局所的な幾何学的関係との適合に特に適しているので、
かっこの解決によれば、対応する制御の装置が通常簡単
に達成できるので、このような半機械的なまたは純粋に
機械的な解決が望ましい。測定値検出部の位置をできる
限り大きく変えれるようにすることは、すべての場合に
有利である。しかしながら、測定変位値によってカメラ
を下部構造体に対して３つの空間平面のすべての中で精
密に水平にできるようにすることは、欠くことのできな
い事項であり、これは、公知の方法によって達成される
。

最後に、測定データの電子的な貯蔵および鱗訳のために
は、測定すべき面のはじめおよび終りを特別の信号によ
って指示することが、必要である。

見出した所によれば、そのためには、移動（変位）平面
および旋回水平化またはそのいずれかの方向における温
度基準点が特に適している。この温度基準点はカメラの
光路の中に配置され、温度基準点が上述の空間方向で掃
過される際に、カメラが、はじめと測定すべき面の終り
とを示す特別の信号を受取る。このような温度基準点は
、種種の方法で形成でき、その際に、これによって生じ
る信号が測定すべき壁から受取る信号から明白に異なっ
ていること、だけが重要である。カメラの形式、測定す
べき壁からの距離、および壁の温度に応じて、装置の一
部または全部のための熱遮蔽体を設けることが望ましい
。特にコークス化炉群の室壁の温度分布を測定するため
の、この発明の望ましい実施例（第３−５図）によれば
、下部構造体１は、公知の推進装置１５によって、１つ
のコークス化炉室１８から別のコークス化炉室へ変位で
きる。

これには、例えば、駆動可能の車輪が適する。下部構造
体は、手段２によって、粗い程度で水平にできかつ高さ
を調節できる。この方法によれば、床面の粗い起伏は常
に補償でき、カメラは、これの高さに係わりなく、コー
クス炉の半分の高さに位置できる。下部構造体は、手段
３によって、固定され、カメラ開口に対して平行に調節
される。そのため、例えば、スピンドルに沿って案内さ
れる爪のような公知の手段３が、例えばコークス炉群の
固定の支持体に係合させられる。できる限り剛体として
構成されるべきである下部構造体１の上には、歪みなし
の枠４が、手段５，６によって、３つの空間平面のすべ
ての中で精密に水平にできるように、配置される。この
枠の所望の真直配層は、公知の測定装置１１によって制
御される。この測定装置は、歪みなしの枠４の上に測定
すべき壁の横向きに移動（変位）できるように配置され
たスライド７の上に設けられる。枠４の上でのスライド
７の案内および位置決めは、極めて正確に行なわれなけ
ればならない。スライド７はカメラ８を支持し、これは
手段９によって高さを精密に調節でき、手段１０によっ
てその垂直軸線のまわりを旋回できる。

カメラ８は、最初の測定の以前に、或いは臨時のその後
の調節のために、手段１川こよって必要に応じ傾斜も含
めて変えることができる。カメラそれ自身は、望ましく
はハウジングによって保護され、これは温度信号を受け
るための垂直スリットだけを有する。この場合に、カメ
ラは壁の垂直の帯状区域だけを測定できるから、これは
、別の空間座標を包含するために、水平面内で旋回また
は変位できなければならない。

これは２つの方法で達成できる。‘１｝ 支持台７が、
枠４と共に精密駆動部材１２によって、室の閉口の両側
の間で予め与えられた速度変化に従って変位させられる
。総則こ達すると、カメラが手段１０１こよって予め与
えられた角度だけ旋回させられ、新しい位置で停止させ
られ、次いでスライド７が枠４の上で戻り移動する。こ
の方法によれば、最初に測定された室壁に対向する壁も
、測定できる。■ かくする代りに、カメラが精密駆動
部材１３によって水平面内でプログラム制御下に旋回さ
せられ、対向する壁の検出のため、スライド７が、枠４
の上で適当な距離だけ移動させられて、ふたたび停止さ
せれ、そののちにカメラは、新しい旋回によって第２の
壁も測定できる。

一方では下部構造体１を他方ではスライド７およびカメ
ラ８（その視スリットまで）をおおし、、適当な方法で
重なり合う熱遮蔽体１４によって、装置全体は、少くと
もコークス化炉室の側で、１２００００より高温のコー
クス化炉壁の著しい熱放射から保護される。

受動赤外線系、特に公知のようにフィル夕、検出器およ
び回転鏡で実質上構成される赤外線カメラは、取扱いが
簡単で入念な構造を有しかつ測定値検出が著しく迅速で
あるから、この発明の装置に完全に適する。

この望ましい実施例において、また前述の一般的記載に
おいて、述べられた制御記録装置１６の全体は、塵その
他の有害な外部からの侵入物から保護されるようにして
、下部構造体１に配置される。

一−コークス炉壁の垂直な枠部分１７は、この例では温
度基準点として用いられる。この発明による装置、特に
実施例の装置は、環境に耐えるがんじような構造を有す
るにもかかわらず、著しい温度、塵挨およびおそらくは
雰囲気にさらされるけれども、この発明による特色を組
合せたことによって、著しく精密であり、かつ最小の労
力および時間によって壁の高分解温度像を平行座標で与
える。

このような温度像は、人工の目または普通のカメラによ
って視る場合には、視位置が不利であることによて、斜
視図的に歪められている。

【図面の簡単な説明】

第ｌａ図は例示したコークス化炉室を正確な縮尺で示す
図、第２ｂ図はカメラの位置から見た（従って開いてい
る炉の扉の前方に立っている観測者から見たように見え
る）第２ａ図のコークス化炉室の側壁の１つを表わす図
、第２図はこの発明による装置によって闘られる第１図
の壁の温度分布像を平行座標で示す図、第３図はこの発
明による装置の側面図、第４図は第３図の装置の正面図
、第５図は第３図の装置の平面図である。 図面において、１は下部構造体、２は高さを調節し粗水
平化するための手段、３は固定し平行に調節するための
手段、４は歪みなしの枠、５は精密な平行調節のための
手段、６は精密な水平化のための手段、７はスライド、
８はカメラ、９は高さの精密調節のための手段、１０は
旋回および場合によっては傾斜のための手段、１１は水
平化のための測定装置、１２はスライドのための精密駆
動部材、１３はカメラのための精密駆動部材、Ｉ４は熱
遮蔽体、１５は推進装置、１６は制御記録装置、１７は
コークス化炉扉の枠部分、１８はコークス化炉室、１９
はコークス化炉群の長手壁を示す。ＦＩＧ．ｌｏ ＦＩＧ．ｌｂ ＦＩＧ．３ Ｎ 〇 一 〇 ］ い 〇 一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 面の法線の方向に対して０°からほぼ９０°の間の
   視角度を使用して、放射高温測定装置によつて、面の温
   度分布を決定する方法において、面をプログラム制御下
   に帯状区域に沿つて走査し、視角度による測定信号の面
   歪曲を除去することによつて、測定信号を平行座標の温
   度像に対応させることを特徴とする方法。 ２ 電子計算機によつて測定信号を平行座標の走査パタ
   ーン像に変換することによつて、測定信号の面歪曲を除
   去する、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 放射高温測定装置の水平および垂直の開き角度をプ
   ログラム制御で変えることによつて、測定信号の面歪曲
   を除去する、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４ 電子計算機によつて測定信号を平行座標の走査パタ
   ーン像に変換することと、放射高温測定装置の開き角度
   をプログラム制御で変えることとの双方によつて、測定
   信号の面歪曲を除去する、特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。