JPS63259427A - 放射率および温度の測定装置 - 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〕 本発明は、鋼板等の測定物体の放射率および温度の測定
装置に関するもので、さらに評言するならば、放射率お
よび温度の測定精度をより高いものとすることを目的と
するものである。

〔従来の技術〕

鋼板等の測定物体の放射率および温度の測定手段として
、従来量も優れていると思われるものとして、本件出願
人が先に出願した特開昭６１−２１０９２１号公報があ
る。

この特開昭６１−２１０９２１号公報に示された技術は
、放射源が測定物体に投射する放射エネルギーを変化さ
せる寄与率変化手段を用いて三つの異なった状態につい
ての放射検出器の出力信号の内、任意の二つの信号の差
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
ることに基づい−て測定物体の放射率を求め、この求め
られた放射率から測定物体の温度を求めるようにしたも
のである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この特開昭６１−２１０９２１号公報に示された技術は
、確かに測定物体の大きさとか移動速度に関係なしに、
測定物体の放射率と温度を簡便に測定することができる
のであるが、測定装置と測定物体との距離が変化すると
、測定誤差が大きくなってしまうと云う重大な問題点が
ある。

すなわち、鋼板等の測定物体は、常に一定の高さレベル
を保たれて搬送されているわけではないので、測定物体
をフロータ等で搬送している場合には、この測定物体の
パスラインが大きく変動してしまい、このパスラインの
変動による測定装置と測定物体との距離の変動により、
放射源から測定物体の表面に投射される放射エネルギー
の照射面積が大きく変動することになり、この変動によ
り大きな測定誤差を生じるのである。

本発明は、上記した従来技術における問題点を解消すべ
く創案されたもので、距離の変化による寄与率の変化が
一定関係にあることに着眼し、測定中に距離の変動があ
っても上記した関係を利用して寄与率の距離による変化
分を補償することができるようにすることをその技術的
課題とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

以下、本発明を、本発明の一実施例を示す図面を参照し
ながら説明する。

本発明の手段は、 測定物体１に対して放射エネルギーを投射する放射源２
と、 測定物体ｌからの放射エネルギーを検出する放射検出器
４と、 放射源２から測定物体１に投射され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３と、この寄与率変
化手段３と測定物体１との距離を測定する距離計６と、 寄与率変化手段３による少なくとも測定物体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を含む三
つの異なった状態についての放射検出器４の出力信号の
内、任意の二つの信号の差の比である寄与率の比と寄与
率の差とが、寄与率変化手段３と測定物体１との距離を
パラメータとして所定の関数関係にあることに基づいて
放射率を求め、この放射率から測定物体ｌの温度を求め
る演算手段５と、 を備えることにある。

〔作用〕

寄与率変化手段３により設定される三つの異なった各状
態における放射検出器４の出力信号Ｅ０、Ｅｌ、Ｅ２を
求め、この出力信号の差の比、すなわち（Ｅｌ−ＥＯ）
　／　（Ｈｚ−Ｂｅ）から寄与率の比、すなわちＦ　＋
　／　Ｆ　ｚを求め、また出力信号の差から放射率εを
求める式を得ることができる。

ここで、Ｄ−Ｆｔ　　ｈと、Ｒ＝Ｆ、／Ｐ、との関係を
求めると、第２図に示すようにＤ＝ｆ　（Ｌ　Ｒ）で示
される所定の関数関係にあることが実験的に確認された
。それゆえ、寄与率変化手段３と測定物体１との距離ｌ
と、寄与率の比Ｒとから寄与率の差りを求めることがで
き、この求められた寄与率の差りから放射率εを求める
ことができる。

そして、このようにして求めた放射率εにより測定物体
１の温度Ｔが求められる。

すなわち、第２図に示すように、予め距離２をパラメー
タとして寄与率の比Ｒと寄与率の差りとの関数関係を求
めておくと共に、他の測定可能な一定値、例えば放射源
２の放射率εｒを求めて演算手段５に入力させておく。

次に、寄与率変化手段３を操作して三つの異なる状態を
設定して放射検出器４の出力信号を得るが、この際、寄
与率変化手段３と測定物体１との距＃ｌを同時に測定し
て演算手段５に供給する。演算手段５は、放射検出器４
からの出力信号に従って寄与率の比Ｒを求めにと共に、
測定された距離ｌにおける寄与率の比Ｒと寄与率の差り
の関係関数に基づいて寄与率の差りを求めるのである。

このように、本発明による測定装置は、距離ｌの変化に
従って変化する寄与率の差りを、距離２をパラメータと
したＤ＝ｆ　（／！、Ｒ）の関係関数により求めるので
、測定された放射率εおよび温度Ｔに距離ｌの変化によ
る誤差を生じることがなく、常に正しい測定物体ｌの温
度Ｔ測定を達成できることになる。

また、実際の測定物体１のパスラインにおける距離ｌの
変動は、本発明装置による測温操作に要する時間に比べ
てはるかに緩慢であるので、三つの異なる状態の測温操
作期間中に、距離ｌが大きく変化することは全くなく、
よって本発明装置による測温操作に際しては、距離ｌは
最初に検出された値の一定値であるとみなすことができ
、これによって測定操作が簡単なものとなる。

〔実施例〕

第１図図示実施例は、寄与率変化手段３としてシャッタ
手段を使用した例を示すもので、この寄与率変化手段３
は加熱によるそれ自身の放射率の変化を生じないように
冷却が施されている。放射検出器４は、放射源２の中央
に形成された開孔２ａを通して測定物体１からの放射エ
ネルギーを検出するように配置されている。寄与率変化
手段３と測定物体１との距離２を測定する距離計６とし
ては、無接触型の距離計が良く、例えば三角測量式レー
ザ距離計等を利用する。放射検出器４からの出力信号、
放射源２の温度を検出する温度検出器２０の出力信号、
寄与率変化手段３の背景相当の温度を検出する温度検出
器３０の出力信号のそれぞれが供給される演算手段５と
しては、アナログ回路とかマイクロコンピュータとかさ
らにはパーソナルコンピュータ等が使用される。

寄与率変化手段３をほぼ閉として測定物体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■における
放射検出器４の出力信号Ｅ０と、寄与率変化手段３を半
閉状態■とした際における放射検出器４の出力信号Ｅ１
と、寄与率変化手段３を開状態■とした際における放射
検出器４の出力信号Ｅ２とは、それぞれ実際に測定によ
り求めることができるが、この出力信号Ｅ０、Ｅｌ、Ｆ
２の物理的な関係式は、 ＥＯ＝εＥ　（Ｔ）　＋　（１−ｅ）　Ｅ　（Ｔａ）　
・・（１）１：、＝εＥ　（Ｔ）　＋Ｐ、　（１−ｅ）
　ｅｒ　Ｅ　（Ｔｒ）＋　（Ｉ　　Ｐ＋０１−ε）Ｅ（
Ｔａ）　　・・（２）Ｅｚ＝εＥ　（Ｔ）　＋Ｆｚ（１
−ε）　ｅｒ　Ｅ　（Ｔｒ）＋　（Ｉ　　Ｆり（１−６
）　Ｅ（Ｔａ）　　・・（３）で与えられる。

なお、上記各式において、Ｔｒは放射源２の温度であり
、ｅｒは放射源２の放射率、Ｔａは寄与率変化手段３の
温度であり、Ｆ、は状態０時における放射源２からの放
射エネルギーが測定物体１に反射して放射検出器４に入
射する寄与率であり、Ｆ２は状態０時における放射源２
からの放射エネルギーが測定物体ｌに反射して放射検出
器４に入射する寄与率であって、この両寄与率の間には
、状態■に対して状態■の方が開放面積が大きいことか
らして、ｐ＋＜ｐｇの関係がある。

状態■においては、寄与率変化手段３がほぼ閉状態にあ
ることから、（１）式の右辺第１項は測定物体１自体か
らの放射エネルギーの寄与分、第２項は寄与率変化手段
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。同様に、状態■、■時の（
２）、（３）式の右辺第２項は放射源２からの放射エネ
ルギーの寄与分、第３項は寄与率変化手段３からの放射
エネルギーの寄与分である。

（２）式から（１）式を減算すると、 ＥＩ　　８６＝ＦＩ　（１ｇ）　ｅｒ　Ｅ（Ｔｒ）Ｐ＋
　（１ｇ）　Ｅ（Ｔａ） が求められ、同様に（３）式から（１）を減算すると、 Ｅｔ　　Ｅ（１＝Ｆ！（１ｅ）　　ｔｒ　Ｅ（Ｔｒ）Ｆ
ｚ　（１ｔ　）　Ｅ（Ｔａ） が求められる。

この両式の比、すなわち出力信号の差の比は、（Ｅｌ　
　Ｅｏ）　／　（Ｆ２　　ＥＯ）　　＝Ｆ＋／Ｆｚ＝Ｒ
・　・　（４） となり、出力の差の比は寄与率の比Ｒとなるのであるか
ら、演算手段５は出力信号Ｅ０、Ｆ３、Ｅ！から（４）
式の寄与率の比Ｒを求めるのである。

また、（２）、（３）式〇辺々差し引くと、Ｅｌ　　Ｅ
ｚ＝　（ＰＩ　　Ｆ２）（１ｇ）　　（εｒ　Ｅ　（Ｔ
ｒ）−Ｅ　（Ｔａ）　） が得られる。

この式から放射率εは、 ｔ＝１（Ｅｌ　　８２）／　（（ＰＩ　　Ｆ２）　　（
εｒ　Ｅ（Ｔｒ）−Ｅ（Ｔａ）））　　・・　（５） で求められることになる。

ここで、寄与率の差Ｄ　＝Ｆ、−Ｆ２と、寄与率の比Ｒ
＝Ｆ、／Ｆ２とは、Ｄ＝ｆ　　（Ｌ　Ｒ）で表される所
定の関数関係にあるので、演算手段５に予め記憶されて
いる距離２をパラメータとした寄与率の差りと寄与率の
比Ｒとの関数関係から、（５）式の寄与率の差り−Ｆ＋
　　ｈの項の値を求めることができ、同様に（５）式の
他の項の値は温度検出器２０および３０からの出力信号
により求まるので、演算手段５はこの（５）式に従って
放射率εを求めることになる。

そして、（１）式から、 Ｅ　（Ｔ）−（Ｆ６　　（１−ｅ　）　Ｅ（Ｔａ））　
／　ｔ・・　（６） であるから、この（６）式に（５）式で求めた放射率ε
を代入することにより測定物体１の温度Ｔを求める。

なお、第１図に示した実施例においては、寄与率変化手
段３として、放射源２と測定物体ｌとの間の放射エネル
ギーの通過通路の通路面積を変更および開閉設定するこ
とのできるシャッタ手段を使用した場合を示したが、こ
の寄与率変化手段３としては、単に大きさの異なる開口
を有する遮光板を移動させる構成のものも使用できる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなごと（、本発明による放射率お
よび温度の測定装置は、予め寄与率変化手段と測定物体
との異なる多数の距離をパラメータとした寄与率の差と
寄与率の比との関数関係を求めておき、実測時における
寄与率変化手段と測定物体との距離における寄与率の差
と寄与率の比との関数関係から測定物体の放射率および
温度を測定演算するので、測定物体の距離の変動による
測定誤差の発生を完全に防止することができ、これによ
って測定物体の正しい放射率および温度を測定すること
ができ、また従来のものに比較して距離計を追加しただ
けであるので、その構成も簡単である等優れた効果を発
揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の一実施例を示す構成説明図であ
る。 第２図は、寄与率の差と寄与率の比との距離をパラメー
タとした関数関係の一例を示す特性線図である。 符号の説明 １；測定物体、２：放射源、２ａ；開孔、２０；温度検
出器、３；寄与率変化手段、３０；温度検出器、４；放
射検出器、５；演算手段、６；距離計。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定物体（１）に対して放射エネルギーを投射す
   る放射源（２）と、前記測定物体（１）からの放射エネ
   ルギーを検出する放射検出器（４）と、前記放射源（２
   ）から測定物体（１）に投射され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（３）と、該寄与率変
   化手段（３）と測定物体（１）との距離を測定する距離
   計（６）と、前記寄与率変化手段（３）による少なくと
   も前記測定物体（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を含む三つの異なった状態につい
   ての前記放射検出器（４）の出力信号の内、任意の二つ
   の信号の差の比である寄与率の比と寄与率の差とが、前
   記寄与率変化手段（３）と測定物体（１）との距離をパ
   ラメータとして所定の関数関係にあることに基づいて放
   射率を求め、該放射率から前記測定物体（１）の温度を
   求める演算手段（５）と、を備えたことを特徴とする放
   射率および温度の測定装置。
2. （２）寄与率変化手段（３）を、放射源（２）から測定
   物体（１）への放射エネルギーの投射通路の遮断時間を
   任意に設定できるシャッタ手段とした特許請求の範囲第
   １項に記載の放射率および温度の測定装置。
3. （３）寄与率変化手段（３）を、放射源（２）から測定
   物体（１）への放射エネルギーの投射通路の通路面積を
   任意に変更できる移動可能な遮光板とした特許請求の範
   囲第１項に記載の放射率および温度の測定装置。