JPS62140036A - 放射温度計 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、被測定物の放射率を自動補ＩＥ　Ｌ、非接触
で被測定物の温度を正確に測定でさるようにした放射温
度計に関するものである。

（従来の技術） 従来、非接触で・被測定物の温度を測定する温度計とし
ては、特開昭５４−５８０７３〜４号に開示されている
ような２色温度計がある。この従来例にあっては、異な
る２波長についての放射輝度比が被測定物の温度に対応
するという原理によって、温度を求めている。すなわち
、測定波長を入口λ２、放射率をε（λ、、Ｔ）、ε（
λ２．Ｔ）として、各波長についての放射輝度をＬ（λ
、、Ｔ）、Ｌ（λ２゜Ｔ）とすると、指示温度Ｒ（Ｔ）
は、 となり、放射率比ε（λ、、Ｔ）／ε（λ２．Ｔ）と、
放射１１１ｉ１ｉ度比Ｌ（Ａ、、Ｔ）／Ｌ（λ２．Ｔ）
とが求まれば、被測定物の温度が決まる。一般に、２波
長測定によって被測定物の温度を算出する際には、放射
輝度比を測定しているが、この際、放射率比を１に近１
［′Ｊ、したり、あるいは、放射率比が温度によって変
化しないという仮定をして一定の値に適宜補正している
。しかしながら、放射率は温度によっても変化し、それ
ゆえ放射率比も変化するので、正確な補正が出来なかっ
た。

一方、特開昭５７−１４９９２７号に記載された「温度
分布測定方法」においては、基準黒体を用いて物体の反
射率ｒを測定しているが、基準黒体を作るのか非常に困
難であり、また、装置が大掛かりになるという欠点があ
り、さらに、正確な反射率を求めているのではないため
、放射率（１−ｒ）も不正確になり、真温度は求められ
ない。

（発明が解決しようとする問題点） 放射温度計における最大の問題点は、放射率の補正が要
ることである。すなわち、放射率は物体の材質のみなら
ず、その物体の表面状態や温度、波長等によって変化し
、この放射率の補正を厳密に行光ないために真温度を容
易に測定できないのが現状である。実際、上記各従来例
に見られるように、放射率を近似したり、複雑で大掛か
りな装置となったりしているために、放射温度計で真温
度を休出することは容易ではなかった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたち
のであり、その目的とするところｊ土、簡単な構成で、
且つ、正確に被測定物の温度を測定できる放射温度計を
提供するにある。

（問題、−リ：を解決するための手￥２）本発明に係る
放射温度計にあっては、上述のような問題点を解決する
ために、異なる２波長の参照光を被測定物に向けて照射
する照光手段と、前記２波長の参照元に対する被測定物
からの反射光を測光する反射光測光手段と、各波長につ
いての参照元に対する反射光の測光値から前記２波長に
ついての被測定物の反射率の比を求める反射率比演算手
段と、前記２波長における被測定物からの放射輝度を測
光する放射輝度測光手段と、放射輝度測光手段の測光出
力と、反射率比演算手段の演算出力とから物体の真温度
を演算する温度演算手段とを備えるものである。

（作用） 前記構成において、照光手段は、反射率を測定するため
に、異なる２波長の参照光を被測定物に向けて照射する
。反射光測光手段は、２波長の参照元に対する被測定物
からの反射光を測光する。

各波長についての参照元の強度と、この参照元に対する
反射光の強度から、反射率比を求めることができる。反
射率比演算手段は、この反射率比の演算を行う。求めら
れた反射率比によって、各温度での放射率の変化ら自動
的に補正することができるので、温度演算手段において
は、物体の真の温度を測定することができる。

（実施例） 以下、本発明の好ましい実施例を図面と共に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る放射温度計の慨略構成
図である。本実施例においては、照光手段は、異なる２
つの波長λ１．λ２を含む参照光を発生する光源（Ｌ）
と、光源（Ｌ）からの参照元を断続させるチョッパ（ｃ
ｐ）とを含み、被測定物（１’　Ｇ　）に断続光を照射
する。チョッパ（ＣＰ　）は、透光部と遮光部とを有す
る回転体を回転させることにより実現されている。（Ｌ
　Ｓ　）は、被測定物（ＴＧ）からの光を集光するレン
ズであり、集光された光はハーフミラ−（ＨＭ）により
、２分岐される。

ハーフミラ−（）（Ｍ　）を透過した光は、波長λ１の
光を透過する光学フィルター（Ｆ、）を介して、光検出
器（Ｓ、）にて受光される。ノｓ−７ミラー（ＨＭ）に
て反射された光は、波長λ２の光を透過する光学フィル
ター（Ｆ２）を介して、光検出器（Ｓ２）にて受光され
る。光検出器（Ｓ　、）、（Ｓ　：）の出力のうち、直
流成分はＤＣアンプ（１）、（２）にてそれぞれ増幅さ
れ、波長λ１．λ２についての放射輝度に対応する出力
り、、Ｄ２が得られる。このＤＣアンプ（１）、（２）
ト、ｍｔ記’Ｊｆ−Ｔフィルｙ　　（ＦＩＬ（Ｆ２）、
及ヒ、光検出器（Ｓ、）、（Ｓ＝）により、上述の放射
輝度測光手段が構成されている。

光検出器（Ｓ、）、（Ｓ、）の出力のうち、交流成分に
ついてはＡＣアンプ（１’）、（２’）にてそれぞれ増
幅され、波長λ１．λ２についての反射光の強度に月応
する出力Ａ、、Ａ２が得られる。このＡＣアンプ（＋　
’）、（２’）と、前記光学フィルター（Ｆｌ）。

（Ｆ、）、及び、光検出器（Ｓ　、）、（Ｓ　２）によ
り、Ｌ述の反射光測光手段が構成されている。

ところで、反射率比を測定するためには、波１そλ１．
λ、についての参照元の強度が必要なので、光検出器（
Ｓ　：、）、（Ｓ　、）が設けられている。光検出器（
Ｓ　１）、（Ｓ　４）は、波長λ５．λ２に対応する光
のみを透過する光学フィルター（Ｆ、）、（Ｆ２）を介
して尤′ＦＡ（Ｌ）に向けられている。光源（Ｌ）は様
々な波長の光を含むものであるが、光検出器（Ｓ、）は
そのうち波長λ１の成分の強度を検出し、また、光検出
器（Ｓ、）は波長λ２の成分の強度を検出する。

光検出器（Ｓ　、）、（Ｓ　、）の検出出力は、光源補
正用のＤＣアンプ（３＞、（４）にてそれぞれ増幅され
、波長λ、及び波長λ２についての参照光の強度に対応
する出力Ｂ、、Ｂ２が得られる。ＡＣアンプ（１’）。

（２゛）の出力Ａ、、Ａ２と、ＤＣアンプ（３）、（４
）の出力１３．、Ｂ２とは、反射率比演算手段（ＲＣ）
に入力されて、反射率Ａ１／Ｂ１とＡ　、／　Ｂ　２と
の比率、すなわち、反射率比（Ａ　、／　Ｂ　、）／　
（Ａ　２／　Ｂ　２）が演算される。

反射率比演算手段（ＲＣ）の演算出力（Ａ、／Ｂ、）／
（Ａ２／Ｂ２）は、ＤＣアンプ（１）、（２ンがら得ら
れた放射輝度に対応する出力１）　、　、　Ｄ　２と共
に、温度演算手段（ＴＣ）に入力されて、真温度Ｔを演
算される。以下、これらのデータから真温度Ｔを演勢で
さる理由について説明する。

被測定物（ＴＧ）のエネルギーをＥ（λＩｔＴン、ＩＥ
（Ａ２．Ｔ）、放射率ヲε（λ１．′ｒ）、ε（λ２．
Ｔ）、波長λ１．λ２における反射率をＲ（λ、、Ｔ）
、Ｒ（λ、。

Ｔ）とし、被測定物（ＴＧ）が波長λ１．λ２で不透明
であるとして、 ε（λ、、Ｔ）＋Ｒ（λ、、Ｔ）＝１　　　　・・・■
ε（λ２．Ｔ）＋Ｒ（λ２．Ｔ）＝１　　　　・・・■
が成立する。

反射率比をＬ　１２とすると、■、■式より、被測定物
（ＴＧ）がら放射されるエネルギーは、それぞれＤＩ、
Ｄ２に対応するとして、Ｄ、＝ε（λ１．Ｔ）・Ｅ（λ
８．Ｔ）　　　・・・■Ｄ２＝ε（λ２．Ｔ）・Ｅ（λ
２．Ｔ）　　　　・・・■式■、■、■より となり、Ｅ（λ、Ｔ）はブランクの式より、・・・■ ・・・■ ここで、 ｃ　、　＝　２　ｘ　ｈｅ２＝　３．７４１５Ｘ　１０
’Ｗ　ｃ＋ｏ−２μｍｃ２＝　ｃｈ／　ｋ　＝　１．４
３８８Ｘ　１０’　μ”　Ｋただし、 ｃ＝　２．９９７９Ｘ　］、Ｏ”ｍ／　ｓ１＋＝　６，
６２５６Ｘ　１０−”　Ｊ　−５ｋ＝　１．３８０５Ｘ
　１０−”　Ｊ　／　ｄｅｇ弐〇、■、■より、被測定
物体の温度Ｔは次式から求められる。

この式は、反射率比演算手段（ＲＣ）の＠算出方（Ａ　
１／　Ｂ　、）／　（Ａ　２／　Ｂ　：）ト、ＤＣ７ン
プ（ＩＬ（２）から得られた放射輝度に対応する出カＤ
、、Ｄ２以外は、温度Ｔ（変数）と定数（！１ｌｃ２１
λ１．λ２とを含むのみであるから、温度演算手段（Ｔ
Ｃ）により」二式を解けば、温度Ｔを求めることができ
るものである。

なお、本発明にあっては、放射率を波長、温度の関数と
して捕らえており、各波長・温度における放射率も算出
することができる。すなわち、各波長・温度における放
射率ε（λ、、Ｔ）、ε（λ２．Ｔ）は、それぞれ式■
、■及び弐〇、■から算出することができる。

に記実施例は種々の変形が可能であり、たとえば、照光
手段として、チョッパ（ＣＩ”　）トを源（Ｌ、　）と
を組み合わせる代わりに、２波長λ１．Ａ２を含む参照
光を所定の周期で発光するス）ロボを使っても構わない
。また、ハーフミラ−（１−Ｉ　Ｍ　）の代わりに、第
３図図示のようにバンドルファイバー（１３Ｆ）を用い
て、尼を２つに分岐するような構成を用いても構わない
。

第２図は本発明の池の実施例の要部構成図である。本寅
施例は、前の実施例におけるハー７ミラ−（ＩＩＭ）と
光学フィルター（Ｆ、）、（Ｆ：）との組み合わせに代
えて、２つの窓を有する円板（Ｄ　Ｓ　）を回転させ、
各々の窓に、光学フィルター（Ｆ、）、（１＝、）を装
着しである。この構成においては、１個の光検出器（Ｓ
）によって、前の実施例における光検出器（Ｓ、）と（
Ｓ２）とを兼ねることができる。すなわち、光学フィル
ター（Ｆ、）が光検出器（Ｓ）の前に存在するときには
、光検出器（Ｓ）は上述の光検出器（Ｓｔ）として作用
し、光学フィルター（Ｆ２）が光検出器（Ｓ）の前に存
在するときには、光検出器（Ｓ）は上述の光検出器（Ｓ
２）として作用するものである。

（発明の効果） 上述のように、本発明にあっては、照光手段と反射光測
光手段と反射率比演算手段とにより２波長についての反
射率比を求めることができ、この反射率比によって、各
温度での放射率の変化も自動的に補正することができる
ので、簡単な構造でありながら、正確に物体の温度を測
定することができるという効果がある。

４、し１而の簡１′へな説明 第１図は本発明の一実施例に係る放射温度計の概略構成
図、第２図は本発明の他の実施例に係る放射温度計の叉
部構成図、第３図は本発明のさらに他の実施例に係る放
射温度計の要部構成図である。

（Ｌ）は光源、＜ＣＰ）はチシッパ、（ＴＧ）は被測定
物、（Ｆ、）、（Ｆ２）は光学フィルター、（Ｓ、）、
（Ｓ２）は光検出器、（１）、（２＞はＤＣアンプ、（
１’）。

（２゛）はＡＣアンプ、（ＲＣ）は反射率比演算手段、
（ＴＣ）は温度演算手段である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）異なる２波長の参照光を被測定物に向けて照射す
   る照光手段と、前記２波長の参照光に対する被測定物か
   らの反射光を測光する反射光測光手段と、各波長につい
   ての参照光に対する反射光の測光値から前記２波長につ
   いての被測定物の反射率の比を求める反射率比演算手段
   と、前記２波長における被測定物からの放射輝度を測光
   する放射輝度測光手段と、放射輝度測光手段の測光出力
   と、反射率比演算手段の演算出力とから物体の真温度を
   演算する温度演算手段とを備えた放射温度計。