JPS62823A - 温度測定方法 - Google Patents
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
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- G01J5/0887—Integrating cavities mimicking black bodies, wherein the heat propagation between the black body and the measuring element does not occur within a solid; Use of bodies placed inside the fluid stream for measurement of the temperature of gases; Use of the reemission from a surface, e.g. reflective surface; Emissivity enhancement by multiple reflections
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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。
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〕
本発明は温度測定方法に係わり、測温対象物例えば炉内
にある鋼片等の側温体の温度を高精度で測定する方法に
関する。
にある鋼片等の側温体の温度を高精度で測定する方法に
関する。
例えばスラブ、ブルーム、ビレット等の鋼片は加熱炉、
均熱炉等の加熱装置にて所定温度に加熱され熱間加工等
の加工が施される。
均熱炉等の加熱装置にて所定温度に加熱され熱間加工等
の加工が施される。
ところで鋼片の加熱温度は熱間圧延の作業性や製品の材
質特性等に大きな影響を及ぼすので、精度よ（測定する
ことが重要である。また加熱炉、均熱炉等の加熱装置の
操業を適切に行うためにも鋼片等の測温体の温度を高い
精度で測定する必要がある。
質特性等に大きな影響を及ぼすので、精度よ（測定する
ことが重要である。また加熱炉、均熱炉等の加熱装置の
操業を適切に行うためにも鋼片等の測温体の温度を高い
精度で測定する必要がある。
従来から炉内にある物体の温度を測定する場合、精度を
高める測温方法が検討され提案されている。
高める測温方法が検討され提案されている。
例えば炉内の高温状態にある物体の温度を測定する場合
には測温対象物以外の炉壁等からの放射光を除くように
、空洞を測温体に近接して配置し、該空洞の上部に設け
た小孔を通して、測温体からの放射光を受光するものが
ある。また測温精度を高めるものとして例えば特開昭５
７−５０６２８がある。これは測温体に近接して空洞を
配置し、該空洞の上部の小孔に放射温度針を臨ませて、
該放射温度針で測温体の温度を測定する。一方、前記空
洞の内壁に熱電対を配設して空洞内壁の温度を測定する
とともに、空洞内壁の温度が側温体の温度に一致するよ
うに温度設定装置にて制御して、該空洞内壁の温度を用
いて前記放射温度針からの温度の指示値を補正し測温す
るものである。これによると、それなりの作用効果が奏
されるであろう。
には測温対象物以外の炉壁等からの放射光を除くように
、空洞を測温体に近接して配置し、該空洞の上部に設け
た小孔を通して、測温体からの放射光を受光するものが
ある。また測温精度を高めるものとして例えば特開昭５
７−５０６２８がある。これは測温体に近接して空洞を
配置し、該空洞の上部の小孔に放射温度針を臨ませて、
該放射温度針で測温体の温度を測定する。一方、前記空
洞の内壁に熱電対を配設して空洞内壁の温度を測定する
とともに、空洞内壁の温度が側温体の温度に一致するよ
うに温度設定装置にて制御して、該空洞内壁の温度を用
いて前記放射温度針からの温度の指示値を補正し測温す
るものである。これによると、それなりの作用効果が奏
されるであろう。
ところで、加熱炉や均熱炉等での鋼片の加熱においては
、昇温過程、均熱過程、降温過程があり、またその昇温
速度、均熱温度（加熱温度）、降温速度は種々に変えら
れる。斯かるとき鋼片等の測温体や該測温体に接近させ
た空洞、あるいは炉壁等の温度は当然変化する。このよ
うな場合には第３図のごとく補正される測温体の放射温
度計と補正する空洞内壁に設けた熱電対の応答性に著し
い差があり、このため補正精度が低下し、高い測温精度
が得られない。また、熱電対は高温下例えば１０００〜
１４００℃では耐用性が乏しく、断線等のトラブルを生
じるという問題もある。
、昇温過程、均熱過程、降温過程があり、またその昇温
速度、均熱温度（加熱温度）、降温速度は種々に変えら
れる。斯かるとき鋼片等の測温体や該測温体に接近させ
た空洞、あるいは炉壁等の温度は当然変化する。このよ
うな場合には第３図のごとく補正される測温体の放射温
度計と補正する空洞内壁に設けた熱電対の応答性に著し
い差があり、このため補正精度が低下し、高い測温精度
が得られない。また、熱電対は高温下例えば１０００〜
１４００℃では耐用性が乏しく、断線等のトラブルを生
じるという問題もある。
本発明は例えば加熱炉や均熱炉等での熱サイクルにより
側温体の温度が種々に変化してもその温度を高い精度で
測定することを目的としており、その要旨は先端部に空
洞を形成したフードに設けた光ファイバーで放射エネル
ギーを受光して温度を測定する方法において、前記空洞
をより温体に近接させて該測温体との間で黒体空洞を形
成し、測温体からの放射エネルギーを光ファイバーで受
光するとともに、黒体空洞の内壁からの放射エネルギー
を他の光ファイバーで受光し、この両方の受光放射エネ
ルギーを用いて演算し温度を測定することを特徴とする
温度測定方法にある。
側温体の温度が種々に変化してもその温度を高い精度で
測定することを目的としており、その要旨は先端部に空
洞を形成したフードに設けた光ファイバーで放射エネル
ギーを受光して温度を測定する方法において、前記空洞
をより温体に近接させて該測温体との間で黒体空洞を形
成し、測温体からの放射エネルギーを光ファイバーで受
光するとともに、黒体空洞の内壁からの放射エネルギー
を他の光ファイバーで受光し、この両方の受光放射エネ
ルギーを用いて演算し温度を測定することを特徴とする
温度測定方法にある。
以下に、本発明について一実施例に基づき図面を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
第１図において、１はフードで、放射光を受光する光フ
ァイバー２．２−１．２−２が内部に設けられている。
ァイバー２．２−１．２−２が内部に設けられている。
該フード１はその先端部１−１の管壁を延長して空洞が
形成され、該先端部１−１を測温体５に近づけ、空洞と
測温体５間で原体空洞３が形成される。黒体空洞３は図
示する如く光ファイバー２を設けるためのフード内壁間
４より幾分広い間隔をもっている。
形成され、該先端部１−１を測温体５に近づけ、空洞と
測温体５間で原体空洞３が形成される。黒体空洞３は図
示する如く光ファイバー２を設けるためのフード内壁間
４より幾分広い間隔をもっている。
前記フード１内には測温体５からの放射光の放射エネル
ギーを受光する光ファイバー２の他に、前記黒体空洞３
の内壁を指向した光ファイバー２−１．２−２が設けら
れ、黒体空洞３内壁からの放射光の放射エネルギーを受
光するようにしている。
ギーを受光する光ファイバー２の他に、前記黒体空洞３
の内壁を指向した光ファイバー２−１．２−２が設けら
れ、黒体空洞３内壁からの放射光の放射エネルギーを受
光するようにしている。
この実施例では黒体空洞３内壁からの放射光を受光する
光ファイバーは２個設けているが、その個数は１個ある
いは何個であってもよい。また、この実施例では光ファ
イバー２．２−１．２−２の先端にレンズ６を設け、放
射光の集光箇所を広くするようにしている。このレンズ
６は必須でなく、光ファイバーのみでも放射光は受光さ
れる。
光ファイバーは２個設けているが、その個数は１個ある
いは何個であってもよい。また、この実施例では光ファ
イバー２．２−１．２−２の先端にレンズ６を設け、放
射光の集光箇所を広くするようにしている。このレンズ
６は必須でなく、光ファイバーのみでも放射光は受光さ
れる。
次に、加熱炉や均熱炉など炉で加熱される鋼片等の測温
体の温度を測定する場合を例として測温方法を述べる。
体の温度を測定する場合を例として測温方法を述べる。
フード１の先端部１−１を測温体５に接近させ、前記先
端部１−１の空洞と測温体５間に黒体空洞３を形成し、
放射光の放射エネルギーを光ファイバー２．２−１．２
−２で受光し、側温するのである。
端部１−１の空洞と測温体５間に黒体空洞３を形成し、
放射光の放射エネルギーを光ファイバー２．２−１．２
−２で受光し、側温するのである。
ところで光ファイバー２で受光する側温体５がらの放射
光の放射エネルギーＧは次式で表わされる。
光の放射エネルギーＧは次式で表わされる。
Ｇ＝Ｇ＋＋Ｇ２ ・・・・・・（
１１ここでＧＩは第２図に示すように測温体５がらの直
接的な放射光の放射エネルギーであり、Ｇ２は炉内の周
囲から入り込む放射光の放射エネルギーである。前記側
温体５からの放射エネルギーＧＩは Ｇ＋＝Ｅｂ（Ｔ＋） ・・
・・・・（２）Ｅｂ （Ｔ＋）：測温体の温度Ｔ１の魚
体放射エネルギー であり、また前記の周囲から入り込む放射エネルギーＧ
２は Ｇ２＝η・Ｅｂ（Ｔ２） ・・・・・・（
３）Ｔ２：測温装置、測温体をとりまく周囲（炉壁、火
炎等）の温度 η：周囲（炉壁、火炎等）から光ファ イバー２へ入射する放射エネルギ ーの実効放射率 である。前記フード１の先端部１−１は測温体５へ接近
されているため ｖ＜１ ・・・・・・（４）
であり、前記放射エネルギーＧ１とＧ２の大きさは ０２＜Ｇｌ ・・・・・・（５
）となる。従って前記（１）式で示される光ファイバー
２で受光する放射エネルギーＧは Ｇキ０１ ・・・・・・（６
）とみなせる。ところがフード１．光ファイバー２゜レ
ンズ６の冷却等のためフード１の先端部１−１゜の黒体
空洞内壁温度Ｔ３は測温体５の温度Ｔ＋より低い。又非
冷却方式の場合はＴ ３ ＞ Ｔ ＋のこともあり得る
。いずれにしても正確には測温体１と黒体空洞内壁の温
度Ｔ１．Ｔ３は等しくなく、Ｔ１嫉Ｔ３
・・・・・・（７）である。従って精度高く
測定するためには測温体■の温度Ｔ１と黒体空洞内壁の
温度Ｔ３の差を補正しなければならない。このため測温
体１と黒体空洞内壁の温度差を補正して測温する。測温
体５の温度Ｔ＋は Ｔ ｒ ＝Ｆ ｒ （Ｇ） ＋Ｆ ２ （Ｔ ｌ７
３）・・・（８）Ｆ＋（Ｇ）：光ファイバー２で受光し
た放射エネルギーＧの温度への換算式 Ｆ２ （ＴＩ−Ｔ３）：Ｔ＋’＝Ｔｘであることによ
る補正温度換算式 なる（８）式を演算して求められるが、（８）式右辺第
２項中の測温体の温度Ｔ１は未知数のため、Ｔ１中Ｆ＋
（Ｇ） とすると、（８）式は、 Ｔ ＋ ＝Ｆ ＋ ＣＧ） ＋Ｆ ２ （Ｆ Ｉ（
Ｇ） −Ｔ３）・・・・・・（９） としても良いし、又この（９）式で求めたＴＩを（８）
式右辺第２項に代入し繰り返し計算を行なっても良い。
１１ここでＧＩは第２図に示すように測温体５がらの直
接的な放射光の放射エネルギーであり、Ｇ２は炉内の周
囲から入り込む放射光の放射エネルギーである。前記側
温体５からの放射エネルギーＧＩは Ｇ＋＝Ｅｂ（Ｔ＋） ・・
・・・・（２）Ｅｂ （Ｔ＋）：測温体の温度Ｔ１の魚
体放射エネルギー であり、また前記の周囲から入り込む放射エネルギーＧ
２は Ｇ２＝η・Ｅｂ（Ｔ２） ・・・・・・（
３）Ｔ２：測温装置、測温体をとりまく周囲（炉壁、火
炎等）の温度 η：周囲（炉壁、火炎等）から光ファ イバー２へ入射する放射エネルギ ーの実効放射率 である。前記フード１の先端部１−１は測温体５へ接近
されているため ｖ＜１ ・・・・・・（４）
であり、前記放射エネルギーＧ１とＧ２の大きさは ０２＜Ｇｌ ・・・・・・（５
）となる。従って前記（１）式で示される光ファイバー
２で受光する放射エネルギーＧは Ｇキ０１ ・・・・・・（６
）とみなせる。ところがフード１．光ファイバー２゜レ
ンズ６の冷却等のためフード１の先端部１−１゜の黒体
空洞内壁温度Ｔ３は測温体５の温度Ｔ＋より低い。又非
冷却方式の場合はＴ ３ ＞ Ｔ ＋のこともあり得る
。いずれにしても正確には測温体１と黒体空洞内壁の温
度Ｔ１．Ｔ３は等しくなく、Ｔ１嫉Ｔ３
・・・・・・（７）である。従って精度高く
測定するためには測温体■の温度Ｔ１と黒体空洞内壁の
温度Ｔ３の差を補正しなければならない。このため測温
体１と黒体空洞内壁の温度差を補正して測温する。測温
体５の温度Ｔ＋は Ｔ ｒ ＝Ｆ ｒ （Ｇ） ＋Ｆ ２ （Ｔ ｌ７
３）・・・（８）Ｆ＋（Ｇ）：光ファイバー２で受光し
た放射エネルギーＧの温度への換算式 Ｆ２ （ＴＩ−Ｔ３）：Ｔ＋’＝Ｔｘであることによ
る補正温度換算式 なる（８）式を演算して求められるが、（８）式右辺第
２項中の測温体の温度Ｔ１は未知数のため、Ｔ１中Ｆ＋
（Ｇ） とすると、（８）式は、 Ｔ ＋ ＝Ｆ ＋ ＣＧ） ＋Ｆ ２ （Ｆ Ｉ（
Ｇ） −Ｔ３）・・・・・・（９） としても良いし、又この（９）式で求めたＴＩを（８）
式右辺第２項に代入し繰り返し計算を行なっても良い。
又、原体空洞３の内壁の温度のバラツキが大きい時は該
空洞３の複数個所の温度を測定し補正を行なうと精度高
く測定値を得ることができる。
空洞３の複数個所の温度を測定し補正を行なうと精度高
く測定値を得ることができる。
即ち（８）式は
Ｔ Ｉ＝Ｆ ＋ （Ｇ） ＋Σα１−Ｆ２ （Ｔ１
−Ｔ３．）・・・・・・αΦ αｉ：補正寄与係数 として演算される。この実施例は黒体空洞３の内壁の温
度を２ケ所測定して補正するから、下式７式％） Ｔ３’、Ｔ３“ ：空洞内壁の測温値（放射エネルギー
） を演算して温度を知るのである。
−Ｔ３．）・・・・・・αΦ αｉ：補正寄与係数 として演算される。この実施例は黒体空洞３の内壁の温
度を２ケ所測定して補正するから、下式７式％） Ｔ３’、Ｔ３“ ：空洞内壁の測温値（放射エネルギー
） を演算して温度を知るのである。
前記（８）式、（９）式、α１式あるいは（１１）式の
ように測温体５の温度ＴＩを測温するにあたって、測温
体５の温度と空洞の温度の差を補正し演算により測温す
るのは知られたことである。
ように測温体５の温度ＴＩを測温するにあたって、測温
体５の温度と空洞の温度の差を補正し演算により測温す
るのは知られたことである。
本発明では測温体５からの放射光の放射エネルギーをラ
ード１内に設けた光ファイバー２で受光し、また黒体空
洞３の内壁からの放射光の放射エネルギーを他の光ファ
イバー２−１．２−２で受光するところに特徴がある。
ード１内に設けた光ファイバー２で受光し、また黒体空
洞３の内壁からの放射光の放射エネルギーを他の光ファ
イバー２−１．２−２で受光するところに特徴がある。
即ち、測温体５と原体空洞３のそれぞれからの放射光の
放射エネルギーを同等の光ファイバーにて受光するとこ
ろにある。これにより測温体５と黒体空洞３のそれぞれ
からの放射光の放射エネルギーを同じ応答性の光ファイ
バーで受光するから、例えば測温体５が加熱途中、冷却
途中のとき、または測温体５が設定温度を変えられた炉
内を移動される等により、黒体空洞３内壁と測温体５の
温度差が太き（なっても、これらの温度は時間遅れを生
じることなく同じ応答速度で測温される。
放射エネルギーを同等の光ファイバーにて受光するとこ
ろにある。これにより測温体５と黒体空洞３のそれぞれ
からの放射光の放射エネルギーを同じ応答性の光ファイ
バーで受光するから、例えば測温体５が加熱途中、冷却
途中のとき、または測温体５が設定温度を変えられた炉
内を移動される等により、黒体空洞３内壁と測温体５の
温度差が太き（なっても、これらの温度は時間遅れを生
じることなく同じ応答速度で測温される。
卯ち、光ファイバー２で受光した測温体５からの放射光
の放射エネルギーＧＩは放射温度計７に入力されて温度
に変られ、次いで演算装置８に出力される。また光ファ
イバー２．−１．２−２で受光した黒体空洞３の内壁か
らの放射光の放射エネルギーＧ３’ 、Ｇ３’はそれぞ
れ放射温度計７−１．７−２に入力されて温度に変られ
、演算装置８に出力される。演算装置８では前記（１１
）式の演算をして測温体５の温度を出力する。
の放射エネルギーＧＩは放射温度計７に入力されて温度
に変られ、次いで演算装置８に出力される。また光ファ
イバー２．−１．２−２で受光した黒体空洞３の内壁か
らの放射光の放射エネルギーＧ３’ 、Ｇ３’はそれぞ
れ放射温度計７−１．７−２に入力されて温度に変られ
、演算装置８に出力される。演算装置８では前記（１１
）式の演算をして測温体５の温度を出力する。
本発明は以上のようにして測温体５の温度が測定される
が、前述の如く測温体５に近接して形成した黒体空洞３
の内壁からの放射光の放射エネルギーを、測温体５から
の放射光の放射エネルギーを受光する同種の光ファイバ
ーで受光するので、これらの間に時間的な遅れが全く生
じない。したがって測温体５が例えば加熱途中、冷却途
中あるいは設定温度を変えられた炉内を移動中であって
も、その温度を精度よく測定される。
が、前述の如く測温体５に近接して形成した黒体空洞３
の内壁からの放射光の放射エネルギーを、測温体５から
の放射光の放射エネルギーを受光する同種の光ファイバ
ーで受光するので、これらの間に時間的な遅れが全く生
じない。したがって測温体５が例えば加熱途中、冷却途
中あるいは設定温度を変えられた炉内を移動中であって
も、その温度を精度よく測定される。
第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図は本発
明の一実施例における温度測定を説明するための図、第
３図は従来の温度測定において温度検出端での測温応答
性を示すグラフである。 図面で１はフード、２．２−１．２−２は光ファイバー
、３は黒体空洞、４はフード内壁間、５は測温体、６は
レンズ、７．７−１．７−２は放射温度計、８は演算装
置である。 第１図
明の一実施例における温度測定を説明するための図、第
３図は従来の温度測定において温度検出端での測温応答
性を示すグラフである。 図面で１はフード、２．２−１．２−２は光ファイバー
、３は黒体空洞、４はフード内壁間、５は測温体、６は
レンズ、７．７−１．７−２は放射温度計、８は演算装
置である。 第１図
Claims (1)
- 先端部に空洞を形成したフードに設けた光ファイバーで
放射エネルギーを受光して温度を測定する方法において
、前記空洞を測温体に近接させて該測温体との間で黒体
空洞を形成し、測温体からの放射エネルギーを光ファイ
バーで受光するとともに、前記黒体空洞の内壁からの放
射エネルギーを他の光ファイバーで受光し、この両方の
受光放射エネルギーを用いて演算し温度を測定すること
を特徴とする温度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60139736A JPS62823A (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | 温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60139736A JPS62823A (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | 温度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62823A true JPS62823A (ja) | 1987-01-06 |
| JPH0533330B2 JPH0533330B2 (ja) | 1993-05-19 |
Family
ID=15252176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60139736A Granted JPS62823A (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | 温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62823A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0438880A2 (en) * | 1990-01-23 | 1991-07-31 | Westinghouse Electric Corporation | Apparatus and method for monitoring temperature of a fluid flowing in a pipe |
-
1985
- 1985-06-26 JP JP60139736A patent/JPS62823A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0438880A2 (en) * | 1990-01-23 | 1991-07-31 | Westinghouse Electric Corporation | Apparatus and method for monitoring temperature of a fluid flowing in a pipe |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0533330B2 (ja) | 1993-05-19 |
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