JPS62287124A - 放射温度測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、鋼板等の測定対象く物）の１ｊ９．射率よ
３よび温度の測定装置に関するしのである。

［従来の技術］ 出願人は、たとえば待聞昭５７−１６１５２１号公報に
あるように、比較熱板（補助熱源、放射源）と測定対象
との距離を変化させたときの放射検出器の出力変化から
測定対象の放飼率を求める方法を（開業している。

（この発明が解決しようとする問題点）しかしながら、
この方法では、比較熱板を駆動する装置が大型なものと
なってしまう等の問題点を生じている。また、比較熱板
の温度を測定して放射エネルギーに換いしているので変
換誤差を生じやすかった。

この発明の目的は、以上の点に名み、より簡便に、対象
の放射率および温度を測定する装置を１足供づることで
ある。

［問題点を解決するためのｆ段１ このＲ明は、放射源か測定対象に放射するＭ　ｒＡエネ
ルギーを変化させるシャッタ手段等の寄与率変化手段を
用いて３つの異った状態についての放射エネルギー等を
光ファイバを介して放射検出器に導き、その出力信号の
うち任、意の２つの信号の差の比である寄与率の比と寄
与率の差とが所定の関係にあることに基いて測定対象の
ｔＪ９．射率を求め、この放射率から測定対象の温度を
求めるようにした放射ｉｇ　ＩＱ測定装置である。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例を示す構成説明図である
。

図において、１は、測定対象、２は、測定対象゛１に放
射エネルギーを放射する放射源、３は、放射源２が測定
対＄１にｂ’１則する放射エネルギーを変化させる水冷
等がなされている寄与率変化手段としてのシャッタ手段
、４１は、故１１ＦＩ源２の開孔２ａを介して測定対象
１からの放射エネルギーを光ファイバ５１を介して検出
する放射検出器、４２は、光ファイバ５２を介して放射
源２の放（ト）エネルギーを検出づる放射検出器、４３
は、光ファイバ５３を介してシャッタ手段３の放射エネ
ルギーを検出する放射検出器、６は、放１１１検出器５
１．５２．５３の出力信号が供給されるアナログ回路、
マイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ等より
なる演算手段である。なお、光ファイバ５１．５２．５
３の先端には、屈折率分布形ロンドレンズ、マイクロレ
ンズ等の視野限定手段Ｌ１、Ｌｚ、Ｌ３が設けられ、光
ファイバ５２．５３は、放飼源２、シャッタ手段３の空
洞２０．３０を測定するよう設けられている。

測定対ｇＡ１の温度を王、放射率をε、放射源２の温度
をＴｒ、放射率をεｒ、シャッタ手段３の温度をＴａ、
放射検出器４１の出力信号をＥｉ　、温度Ｔの黒体相当
のｔｌｌ躬エネルギーをＥ　（Ｔ）とする。

図示のように、シャッタ手段３を、はぼ閉とし測定対象
１からのｔｉｔｌ射エネルギーのみが通過できるように
した状態■、半開状態■、開状態■の各々の放射検出器
４１の出力信号Ｅｏ、Ｅ１．Ｅ２は次のようになる。

Ｅｏ−εＥ　〈工）＋　（１−ε）Ｅ（Ｔａ）・・・（
１） Ｅ＋＝εＥ（Ｔ）＋Ｆ　１　（１−，５）６ｒＥ（Ｔｒ
＞＋　（１−Ｆｌ　）　　（１−Ｅ）、Ｅ　（Ｔａ　）
・・・（２） Ｅ２＝５Ｅ　（Ｔ）　十Ｆ２　（１−６）　εｒ　Ｅ　
（Ｔｒ　）＋Ｆ２　　（１−Ｅ）　　Ｅ　　（Ｔ、ａ　
　）　　　　　　・＝　　＜３）ここで、Ｆｌ、Ｆ２は
、放射源２がらの放射エネルギーが測定対象１を反（ト
）して放射検出器４１に入（ト）する寄与率でＦｌ＜Ｆ
２である。

つまり、シせツタ手段３が閉のときの（１）式右辺第１
項は測定対中１自体からの放射エネルギー、第２項はシ
ャッタ手段３からの放射エネルギーの寄与分で、放射源
２からの放射エネルギーは無視できる。（２）、（３）
式の右辺第２項は故！）ＪｖＡ２からの寄与分、第３項
はシャッタ手段３からの寄与分である。

〈２）式から〈１）式を減口し、（３）式から（１）式
を減算すると次式が得られる。

ＥＩ　　　Ｅｏ＝Ｆ＋　　（１６）６ｒ　　Ｅ　　（Ｔ
ｒ　）−Ｆｌ（１−ε）　　Ｅ　　（Ｔａ　　）Ｆ２−
Ｅｎ＝Ｆ　２　（１−ε）　　εｒ　　Ｅ　　（Ｔｒ　
　）−Ｆ２　　（１−６）　　Ｅ　　（Ｔａ　　）その
比Ｒをとると次式が（ｑられる。

Ｒ＝　（Ｅ　ｌ−Ｅ　ｏ）　／　（Ｅ　２−　Ｅ　ｏ　
）＝Ｆ＋／Ｆ２　　　　　　　　　　　　・・〈４）ま
゛、た、（２）、（３）式を辺々差し引くと次式が轡ら
れる。

Ｅｌ−Ｆ２−（ＰＩ　　Ｆ２＞（１−ε）（６ｒ　Ｅ（
Ｔｒ　）　−Ｅ　（Ｔａ　）　１ これより、放射率εは次式となる。

ε−１−（Ｅｌ−２２）／’［（Ｆｌ−Ｆ２）　・（ε
ｒ　Ｅ　（Ｔｒ　）　−［Ｅ　（Ｔａ　）　ｌ　］・・
・（５） ここで、Ｄ＝Ｆ、−Ｆ２と、Ｒ＝　Ｆ　＋　／　Ｆ　２
どの関係は、第２図で示すようにＤ＝ｆ’　　（Ｒ＋′
７：、所定の関数関係にあることが寅験的に児い出され
た。つまり、ＲからＤを求めることができ、（５）弐右
辺のその他の値は、測定等により求まるので、放射率ε
を求めることかできる。

そして、（１）式より Ｅ　（Ｔ＞＝　（Ｅｏ　−（１−ε）Ｅ（Ｔａ））／ε
・・・（６） であるから、この（６）式に１．（５）式より求めた放
射率ε等を代入して、測定対象１の頁７Ｍ度が求まる。

７′Ｆ２との関係関数Ｄ−ｒ　　（Ｒ）、放射源２の放
射率εｒを演鋒手段６に記憶する。

次に、測定時、シャッタ手段３を開閉１ノ、（１ン、〈
２〉、（３〉式のＥｏ、Ｅｌ、Ｅ２を放射検出器４１で
検出し、また、放射源２、シャッタ手段３の放射エネル
ギーＥ　（Ｔｒ　）、Ｅ　（Ｔａ　）を放射検出器４２
．４３で検出し、それぞれ滴り手段６に供給する。

演鋒手段６は、信＠Ｅｏ、Ｅ＋　、Ｅ２より、〈４ノ式
の比Ｒを求め、これよりＤを求め、また、Ｅ　（Ｔｒ　
）　、　Ｅ　＜Ｔａ　）を用いて、（５）式右辺の鋳口
を行って放射率εを求める。また、放射率εを用いて（
６）式の演算を行って測定対象１の温度Ｔを求めること
ができる。　なお、以上の例では、寄与率変化手段とし
てシャッタ手段３を用い、そのＩｔＦ度を変化させて寄
与率を変化させたが、大きさの異なった開口を有する遮
光板を移動させて寄与率を変化させるようにしてもよい
。

また、第３図で示すように、ファイバ５３の先端を、直
接シャッタ手段３の空洞３０に挿入し。

放射エネルギーを測定するようにしてもよい。また、適
当な切換手段により１個の放射検出器で時分に１的に検
出するようにしてもよい。

［発明の効果］ あらかじめ、寄与率の差が寄与率の比と所定の関係にあ
ることを用いて、放（ト）率、温度を測定するようにし
ているので、簡単な構成で、放射率補正された正しい対
象の温度を測定することができる。特に光ファイバを用
いて同探な放射検出器で直接放射エネルギーの測定を行
っているのでｗＡ誘を化が図られ、変換誤差も少なく、
高精度で安定・通 した測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図は、この発明の一実施例を示す構成説明
図、第２図は、寄与率の差と比との関係図である。 １・・・測定対象、　２・・・放射源、　３・・・シャ
ッタ手段（寄与率変化手段）、　　４１，４２．４３・
・・敢（ト）検出器、５１．５２．５３・・・光ファイ
バ、６・・・演算手段 特許出願人　　株式会社　千野製作所 第２図　　　　　　　　第３皿 Ｒ＝％２ 手続浦正古（自発） 昭和　　年　　月　　日 昭和　６１　年　持ＳＴ願　第　１３１２８４　　号２
、発明の名称 力文則温度測定装置 ３、補正をする者 事件との閏ＩｆＮ　　　　特許出願人 （２）図面の第２図を別紙の通り補正する。 明細書 １、発明の名称 放射温度測定装置 ２、特許請求の範囲 ゴ、測定対象に放射エネルギーを放射する敢Ｑｊ源と、
この故ｌ）ｌ源が測定対象に放射する放射エネルギーの
寄与率を変化させる寄与率変化手段と、前記測定対象、
放射源、寄与率変化手段のｔ１１ｍエネルギーを光ファ
イバを介して検出する教則検出器と、前記寄与率変化手
段による３つの異なった状態についての教則検出器の出
力１を月のうち任意の２つの信号の差の比である寄与率
の比と寄与率の差とが所定の関係にあることに暴いて測
定対象の放射率を求め、この放射率から測定対象の温度
を求める演騨手段とを備えたことを特徴とする放射温度
測定装置つ ２゜前記寄与率変化手段として、シャッタ手段または移
動可能な大きさの異なった間口を有する遮光板を用いた
ことを特徴とする特許請求の鞘囲第１項記載の対象の１
′Ｉｌ射率および温度の測定装置。 ３、発明の詳細な説明 し産業上の利用分野１ このｙを明は、鋼板等の測定対中（物）の放射率および
温度の測定装置に関するものである。 ［従来の技術１ 出願人は、たとえば特開昭５７−１６１５２１号公報に
あるように、比較熱板（補助熱源、敢ｑ４源）と測定対
象との距離を変化させたときの教則検出器の出力変化か
ら測定対象の放射率を求める方法を提案している。 ［この発明が解決しようとする問題点１しかしながら、
この方法では、比較熱板を駆動する装置が大型なものと
なってしまう等の問題点を生じている。また、比較熱板
の温度を測定して放射エネルギーに換吟しているので変
換誤差を生°じやすかった。 この発明の目的は、以上の点に鑑み、より簡便に、対象
の敢ＯＡ率および温度を測定する装置を（た供すること
である。 ［問題点を解決するための手段１ この発明は、放射源が測定対象に放射する敢０」エネル
ギーを変化させるシャッタ手段等の寄与率変化手段を用
いて３つの巽っだ状態についての９２射エネルギー等を
光ファイバを介してＭ射検出器に導き、その出力１８号
のうら任意の２つの信号の差の比である寄与率の比と寄
与率の差とが所定の関１系にあることに基いて測定対象
の放射率を求め、この放射率から測定対中の温度を求め
るようにした敢Ｑ１温度測定装置である。 ［実施例１ 第１図は、この発明の一実施例を示す（Ｍ成説明図であ
る。 図において、１は、測定′ｇ蒙、２は、測定χ・ｊ栄１
に放飼エネルギーを放射する放射源、３は、放射源２が
測定対中１に放射する放射エネルギーを変化させる水冷
等がなされている寄与率変化手段としてのシャッタ手段
、４１は、放射［２の開孔２ａを介して測定対象１から
の放射エネルギーを光ファイバ５１を介して検出する放
射検出器、４２は、光）戸イバ５２を介して放射源２の
放０＝１工ネルギーを検出する放射検出器、４３は、光
ファイバ５３を介してシャック手段３の放射エネルギー
を検出する放射検出器、６は、放射検出器５１．５２．
５３の出力信号が供給されるアナログ回路、マイクロコ
ンピュータ、パーツ、ナルコンピュータ等よりなる演算
手段である。なお、光ファイバ５１．５２．５３の先端
には、屈折率分布形ロンドレンズ、マイクロレンズ等の
視野限定手段Ｌ１、Ｌε、Ｌ３が設けられ、光ファイバ
５２．５３は、放射源２、シャッタ手段３の空洞２０．
３０を測定するよう設けられている。 測定対象゛１の温度を王、放射率をε、放射源２の温度
を７ｒ、放射率をｃｒ、シャッタ手段３の温度をＴａ、
放射検出器４１の出力信号をＥｉ、温度下の馬体相当の
放射エネルギーをＥ　（Ｔ）とする。 図示のように、シャック手段３を、はぼ閉とし１１１１
Ｑ定対象１からの放射エネルギーのみが通過できるよう
にした状態■、半間状態■、開状態■の各々の放射検出
器４１の出力信＠Ｅｏ、Ｅｔ、Ｆ２は次のようになる。 Ｅｏ−ＥＥ　（Ｔ）＋　（１−５＞’Ｅ　（Ｔａ　）・
・・（１） Ｅｌ−εＥ　（Ｔ）＋Ｆ＋　　（１−ＩＥ）６ｒ　Ｅ　
（Ｔｒ　）＋　（１−Ｆｌ　）　　（１−５）　Ｅ　（
Ｔａ　）・・・（２〉 Ｅ２＝εＥ　（Ｔ）ｉＦ２（１Ｓ）　ｃｒ　Ｅ　（Ｔｒ
　）＋　　（１−Ｆ２　　ン　　（１−ε　）　　Ｅ　
　（Ｔａ　　）・・・（３） ここで、Ｆｌ、Ｆ２は、放飼源２からの放射エネルギー
が測定対象１を反射して放射検出器４１に入ｑ・ｌする
寄与率でＦ　＋　＜　Ｆ　２である。 つまり、シＶツタ手ｌ１１２３が閉のどさ・の（１）式
右辺第１項は測定対象１自体からの放射エネルギー、第
２項はシャッタ手段３からの放射エネルギーの寄与分で
、放射源２からの放射エネルギーは無視できる。（２）
、（３）式の右辺第２項は放ｒＡ源２からの寄与分、第
３項はシャック手段３からの寄与分である。 く２）式から（１）式を減算し、（３）式から（１）式
を減算すると次式が１ｑられる。 ＥＩ　　Ｅｏ＝Ｆ＋　　（１−ε）ｃｒ　Ｅ　（Ｔｒ　
）−Ｆｌ　　（１−ε）　Ｅ　（Ｔａ　）Ｆ２−Ｅｏ＝
Ｆ２（１−、Ｅ）　ｃｒ　Ｅ　（Ｔｒ　）−Ｆ２　（１
−ε）　Ｅ　（Ｔａ　） 王の比Ｒをとると次式が１ｑられる。 Ｒ＝（Ｅｌ−Ｅｎ）、−（Ｆ２−Ｅｏ）＝　Ｆ　ｌ　、
’　Ｆ　ｊ　　　　　　　　　　　　・・・（４）また
、（２）、（３）式を辺々差し引くと次式が得られる。 Ｆ２−Ｅ＋＝　（Ｆ２−Ｆｌ　）　　（１−ε）　　（
Ｅｒ　Ｅ（Ｔｒ　）　−Ｅ　（Ｔａ　）　） これより、放射率εは次式となる。 ε＝１−（Ｅ＝−［Ｅｌ　）／’　Ｅ　（Ｆ２−Ｆｌ　
）・（ｃｒ　Ｅ　（Ｔｒ　）　−Ｅ　（Ｔａ　）　、）
　］・・・（５） ここで、Ｄ　−Ｆ　２　　Ｆ　＋と、Ｒ＝　Ｆ　＋　／
Ｆ　２との関係は、第２図で示すようにＤ−１（Ｒ）で
、所定の関数関係にあることが実験的に見い出された。 つまり、ＲからＤを求めることができ、（５）式右辺の
その他の直は、測定等により求まるので、Ｉｔ躬率εを
求めることができる。 そして、（１）式より Ｅ　（Ｔ）−（Ｅｌ）−（−１５）Ｅ　（Ｔａ））−”
ε・・・（６） であるから、この（６）式に、く５）式より求めた放射
宰ε等を代入して、測定対象１の真温１σか求まる。 つまり、測定前あらかじめ、第２図で示すよしに、測定
により求めたＤとＲとの関数間１系［）　＝−ｆ（Ｒ）
、放飼源２の敢ｒＪｊ率εｒを演算手段６に記憶する。 次に、測定時、シセッタ手段３４間閉し、（１）、（２
）、（３）式のＥＱ、Ｅｌ、Ｆ２を敢ｑ１検出器７１１
で検出し、また、放飼源２、シｔ・ツタ手段３の放飼１
ネルギーＥ　（Ｔｒ　）、　Ｅ　（Ｔａ）を放射検出器
４２．４３で険出し、それぞれ１ｓｔｉ　Ｅｉ手段６（
こ供給する。 演算手段Ｇは、１＝号Ｅｏ、Ｅｌ、Ｅｘより、（４）式
の比Ｒを求め、これよりＤを求め、また、Ｅ　（Ｔｒ　
＞、　Ｅ　（Ｔａ　）ヲ用イテ、（５）式右３Ｗの演算
を行って放射率εを求める。また、放射率εを用いて（
６）式の演算をｆ’７って測定対象１の温度Ｔを求める
ことができる。 なお、以上の例では、寄与率、変化手段としてシセック
手段３を用い、その開度を変化させて寄与率を変化させ
たが、大ささの異なった開口を有する遮光板を移動させ
て寄与率を変化させるようにしてもよい。 また、第３図で示すように、ファイバ５３の先端を、直
接シャッタｆ峻３の空洞３０に挿入し、故旧エネルギー
を測定するようにしてもよい。また、適当な切換手段に
より１ＵＡの敢ｑ・Ｉ検出器で時分ぎり的に検出するよ
うにしてちにい。 ［弁明の効果］ あらかじめ、寄与率の差が寄与率の比と所定の関係にあ
ることを用いて、放射率、温度を１ｌｌｌｌ定するよう
にしているので、簡単な構成で、放射率補正された正し
い対象の温度をｉＴＩ’ｌ定することができる。特に光
ファイバを用いて同様な放射検出器で直接教則エネルギ
ーの測定を行っているので無誘導化が図られ、変換誤差
も少なく、高精度で安定した測定が可能となる。 ４、図面の簡単な説明 第１図、第３図は、この発明の一実施例を示す構成説明
図、第２図は、寄与率の差と比との関係図である。 １・・・測定対象、　２・・・力文射源、　３・・・シ
ャック手「Ω（寄与率変化手段）、　４１．４２．４３
・・・ｔＩｉ０１検出器、５１．５２．５３・・・光フ
ァイバ、６・・・演算手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、測定対象に放射エネルギーを放射する放射源と、こ
   の放射源が測定対象に放射する放射エネルギーの寄与率
   を変化させる寄与率変化手段と、前記測定対象、放射源
   、寄与率変化手段の放射エネルギーを光ファイバを介し
   て検出する放射検出器と、前記寄与率変化手段による３
   つの異なった状態についての放射検出器の出力信号のう
   ち任意の２つの信号の差の比である寄与率の比と寄与率
   の差とが所定の関係にあることに基いて測定対象の放射
   率を求め、この放射率から測定対象の温度を求める演算
   手段とを備えたことを特徴とする放射温度測定装置。 ２、前記寄与率変化手段として、シャッタ手段または移
   動可能な大きさの異なった開口を有する遮光板を用いた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の対象の放
   射率および温度の測定装置。