JPS6111369B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、放射温度計による表面温度測定の
際に誤差要素となる放射率の影響を除去し、物体
の真温度を測定する方法に関するものである。

従来放射温度計には、物体からの放射エネルギ
ー量により物体温度を求める単色温度計及び、異
なる２波長の分光放射エネルギーの比より物体温
度を求める２色温度計があつた。これらの放射温
度計は単色温度計の場合は黒体、２色温度計の場
合は灰色体のみ真の温度が測定でき、一般の物体
では放射率の影響は除去することができず、大き
な欠点があつた。

この発明の目的は以上の点に鑑み、一般の物体
においても放射率の影響を除去し、物体の表面温
度を測定できる放射温度測定方法を提供すること
である。

以上の目的を達成するため、この発明は以下の
ように構成される。すなわち、ある異なつた波長
よになる３つ以上の分光放射エネルギーをそれぞ
れ電気信号に変換し、これらの実効波長の差に比
例した値のうち当該実効波長を含む値を除いた全
ての値でそれぞれの電気信号を累乗し得られた信
号値の比率を求めることにより、放射源の真温度
が得られる。以下第１図に従つてこの発明を説明
する。説明を容易にするため３波長を用いた実施
例について述べる。被測定対象（放射源）１から
放射された放射エネルギー束は集光レンズ２で集
光され、分光器３（フイルタ、回折格子等）にて
３つの波長についての分光エネルギーを選択さ
れ、検出素子４に入射され電気信号に変換され
る。前置増幅器５で増幅してインピーダンス変換
後対数変換器６で対数変換し分光器３の同期信号
により同期整流され各波長毎の信号値に弁別され
る。その後第１波長λ_１の信号lnV（λ_１）は
（λ_２−λ_３）、第２波長λ_２の信号lnV（λ_２）
には（λ_１−λ_３）、第３波長λ_３の信号lnV
（λ_３）には（λ_１−λ_２）に比例した増幅率を
持つ増幅器７，８，９で増幅後、加減算器１０で lnＶ（λ_１）^（〓_２ ⁻〓_３ ^）Ｖ（λ_３）^（〓_１ ⁻〓_２ ^）
／Ｖ（λ_２）^（〓_１ ⁻〓_３ ^）−Ｃの演算をさ せる（Ｃは定数）。この信号値は放射率の影響が
除去されたものとなりこの信号を逆数変換器１１
で逆数をとることにより放射源の真温度Ｔが得ら
れる。

本発明を実施するための以上の動作の原理は次
のように説明される。

放射源の真温度To（Ｋ）とし、選択波長の実
効値をλ_１，λ_２，λ_３とする分光放射エネルギ
ーＥ（λｉ，To）はウイーン則を用いて波長λ
ｉに対して次のようになる。（ここで、C₁，C₂は
定数） Ｅ（λｉ，To）＝Ｃ_１／λｉ^５・expＣ_２／λｉＴｏ
………(1) これは放射源が黒体の場合で一般的にはその分
光放射率をε（λｉ）とするその分光放射エネル
ギーＥ（λｉ，Ti）は次のようになる。

Ｅ（λｉ，Ti） ＝ε（λｉ，）Ｅ（λｉ，To） ＝ε（λｉ）Ｃ_１／λｉ^５・ｅＣ_２／λｉＴｏ この信号を当該実効波長を除いた実効波長の差
で累乗すると次のようになる。

Ｅ（λ_１，T₁）⁽〓₂ ^-〓₃ ⁾ ＝ε（λ_１）⁽〓₂ ^-〓₃ ⁾・（Ｃ_１／λ_１ ^５）⁽〓₂ ^-〓₃ ⁾・ｅ−Ｃ_２／λ_１Ｔｏ（λ_２−λ_３）…(2) Ｅ（λ_２，T₂）⁽〓₂ ^-〓₃ ⁾ ＝ε（λ_２）⁽〓₁ ^-〓₃ ⁾・Ｃ_１／λ_２ ^５）⁽〓₁ ^-〓₃ ⁾・ｅ−Ｃ_２／λ_２Ｔｏ（λ_１−λ_３）…(3) Ｅ（λ_３，T₃）⁽〓₁ ^-〓₂ ⁾ ＝ε（λ_３）⁽〓₁ ^-〓₂ ⁾・（Ｃ_１／λ_３ ^５）⁽〓₁ ^-〓₂ ⁾・ｅ−Ｃ_２／λ_３Ｔｏ（λ_１−λ_２）…(4) これらの信号を交互に分子分母とする比率をと
り自然対数変換を施すと次のようになる。

lnＥ（λ_１，Ｔ_１）^（〓_２ ⁻〓_３ ^）・Ｅ（λ_３，Ｔ_３）^（〓_１ ⁻〓_２ ^）／Ｅ（λ_２，Ｔ_２）^（〓_１ ⁻〓_３ ^） ＝lnε（λ_１）^（〓_２ ⁻〓_３ ^）ε（λ_３）^（〓_１ ⁻〓_２ ^）／ε（λ_２）^（〓_１ ⁻〓_３ ^） −5lnλ_２ ^（〓_１ ⁻〓_２ ^）／λ_１ ^（〓_２ ⁻〓_３ ^）λ_３ ^（〓_１ ⁻〓_２ ^） −Ｃ_２／Ｔｏ｛（λ_２−λ_３）／λ_１−（λ_１−λ_３）／λ_２＋（λ_１−λ_２）／λ_３｝(5) 上式では放射率の項が残つているが放射率の変
化があつても常にε（λ_１）がexp（ao＋a₁λ
_１）と仮定するとこの項は除去される。よつて真
温度Toは次のようになる。

以上が多色による放射温度測定方法の３波長を
用いた場合の動作原理である。それ以上の波長の
場合も同様な比をとればよい。

以上述べたようにこの発明の放射温度測定方法
は放射温度計の弱点であつた放射率の影響を除去
できる。かつ従来の放射温度計と何ら変らず測定
が容易で、しかも保守点検が容易であることはも
ちろんである。尚、この発明の放射温度測定方法
から得られた真温度Toと輝度温度T₁，T₂，T₃よ
り放射源の分光放射率ε（λ_１），ε（λ_２），ε
（λ_３）が求まることは当然のことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この説明の一実施例を示すブロツク
構成図である。 １……放射源、２……集光レンズ、３……分光
器、４……検出素子、５……前記増幅器、６……
対数変換器、７，８，９……増幅器、１０……加
減算器、１１……逆数変換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 放射エネルギー束より３つ以上の分光放射エ
   ネルギーを選択し、これらを電気信号に変換後、
   選択波長の実効値の各々の差に比例した値のうち
   当該実効波長を含む値を除いた全ての値で前記電
   気信号をそれぞれ累乗し、得られた信号を交互に
   分子、分母とする比率を求めることにより、放射
   源の真温度を測定することを特徴とする放射温度
   測定方法。