KR100387591B1 - 복사 가열 온도 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복사를 이용하여 가열 대상체에 가열을 실시할 때 가열 대상체의 온도를 정확히 측정하는 방법에 관한 것으로, 적외선 가열기에 의한 복사 가열시 비접촉식 적외선 온도계를 사용하여 온도를 측정하는 방법에 있어서, 상기 적외선 가열기(1)에 의하여 가열 대상체(5)에 대한 복사 가열을 정지한 후, 상기 적외선 가열기(1)의 전방에 설치된 셔터(2)가 0.1초 이내에 빛을 차단하고 적외선 온도계(3)에 의하여 가열 대상체(5)의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하여, 가열 대상체의 온도를 단시간 내에 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

Description

복사 가열 온도 측정 방법{Method of measuring temperature of sample heated by radiation}

본 발명은 열의 이동 태양 중 하나인 복사를 이용하여 가열 대상체에 가열을 실시할 때 가열 대상체의 온도를 정확히 측정하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 복사 가열 온도 측정은 재료의 열피로, 재복사 효과 등과 밀접한 관계가 있는 중요한 특성으로 내열 금속 및 세라믹 재료의 성능 및 수명을 결정하는 중요한 특성 중 하나이다.

한편, 금속의 경우에는 얇은 열전대를 이용하여 표면의 온도를 측정하는 것이 가능하다.

종래에는 금속 파우더 등과 같이 점용접이 불가능하거나, 세라믹 재료 등과 같이 전기부도체의 경우 열전대를 이용할 수 없는 경우에는 비접촉식 적외선온도 측정기를 이용하여 온도를 측정하고 있다.

그러나 이와 같은 종래의 비접촉식 적외선온도 측정기를 이용하는 경우 열원에 전원이 차단되더라도 고온의 필라멘트에서는 빛이 발산되며 서서히 식기 시작하고, 이러한 빛은 시편의 온도보다 필라멘트의 온도가 더 낮아질 때가지 빛을 이용한 온도 측정에 영향을 미치게 되므로 정확한 온도 측정을 할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 가열 대상체에 적외선 가열기에 의한 복사 가열의 정지 후 열원인 적외선 가열기에서 발생되는 빛을 적외선 온도측정시간 이내에 차단하여 적외선 온도계에 의한 온도 측정에 있어 변동 요인을 제거하는 복사 가열 온도 측정 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 복사 가열 온도 측정 장치의 개략도.

도 2는 종래의 셔터 없이 니켈 박판의 온도 측정시 시간 경과에 따른 측정온도의 그래프.

도 3은 본 발명에 의한 셔터를 사용하여 니켈 박판의 온도 측정시 시간 경과에 따른 측정온도를 나타내는 그래프.

도 4는 본 발명에 의한 셔터를 사용하여 Fe₂O₃의 온도 측정시 시간 경과에 따른 측정온도를 나타내는 그래프.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1. 적외선 가열기 2. 셔터

3. 적외선 온도계 4. 적외선 온도 표시 장치

5. 가열 대상체 6. 열전대

7. 열전대 온도 표시 장치 8. 데이터 입력 장치

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복사 가열 온도 측정 방법은, 적외선 가열기에 의한 복사 가열시 비접촉식 적외선 온도계를 사용하여 온도를 측정하는 방법에 있어서, 상기 적외선 가열기(1)에 의하여 가열 대상체(5)에 대한 복사 가열을 정지한 후, 상기 적외선 가열기(1)의 전방에 설치된 셔터(2)가 0.1초 이내에 빛을 차단하고 적외선 온도계(3)에 의하여 가열 대상체(5)의 온도를 측정하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 복사 가열 온도 측정 장치의 개략도이며, 도면 중 1은 적외선 가열기, 2는 셔터, 3은 적외선 온도계, 4는 적외선 온도 표시 장치, 5는 가열 대상체, 6은 열전대, 7은 열전대 온도 표시 장치, 8은 데이터 입력 장치이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 열원으로서 복사 가열이 가능한 적외선 가열기(1)와, 온도 측정 장치로서 열전대(6) 및 적외선 온도계(3)와, 측정된 온도의 데이터를 입력하는 컴퓨터(8)로 구성되며, 적외선 가열 후 가열온도 측정을 실시할 때 가열로의 빛을 차단하기 위하여 적외선 가열기(1) 전방에는 셔터(2)가 장착된다.

이하에서는 비교예와 본 발명에 의한 실시예의 비교를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 대한 비교예에 의하면, 가열 대상체(5)는 두께가 30㎛의 니켈 박판을 사용하였고, 이 가열 대상체(5)에 극미세선의 K-type의 열전대(6)를 점용접하여 부착하고 이를 가열위치에 놓았다.

이와 동시에 적외선 온도계(3)의 초점을 가열 대상체(5)에 맞추어 동일한 부위의 온도를 측정하도록 하였다.

도 2의 종래의 셔터 없이 니켈 박판의 온도 측정시 시간 경과에 따른 측정온도의 그래프에 도시된 바와 같이, 적외선 가열을 시작하면 열전대(6)를 이용하여 측정하는 대상체의 온도는 서서히 상승하지만 적외선 온도계(3)의 온도는 급격히 상승하여 약 1200℃로 나타나게 되는데, 이는 시편의 온도가 아니라 열원(1)의 필라멘트의 온도이다

가열을 정지하게 되면 열전대(6)의 온도와 적외선 온도계(3)의 온도가 일치하게 되는데는 약 6초가 소요되므로, 적외선 온도계(3)를 사용하는 경우 가열 정지 시점에서 6초가 경과할 때까지는 정확한 온도를 측정할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예 1은 상기 비교예와 동일하게 가열 대상체(5)에 가열을 시작하나, 가열을 정지함과 동시에 가열로 전방에 위치한 셔터(2)를 이용하여 0.1초 이내에 열원의 빛을 차단한 결과, 도 3의 본 발명에 의한 셔터를 사용하여 니켈 박판의 온도 측정시 시간 경과에 따른 측정온도를 나타내는 그래프에 도시된 바와 같이, 적외선 온도계(3)의 온도는 0.3-0.4초 후에 열전대와 동일한 온도에 도달할 수 있었다.

이 때 셔터(2)의 차단시간을 0.1초 이내로 제한하는 이유는 대부분의 적외선 온도계의 최소 측정시간이 0.1초 이내이기 때문이며, 차단시간이 측정시간보다 길면 그 만큼 온도 측정 시간이 연장되므로 차단시간이 측정시간보다 짧으면 된다.

만약 셔터(2)의 작동시간을 0.1초 미만으로 하는 경우 셔터(2)의 속도는 더 빨라져야 한다. 비록 셔터(2)가 바로 작동하더라도 적외선 온도계(3)가 시편의 정확한 온도를 측정하는데 0.3-0.4초 걸리는 이유는 센서의 반응시간이 0.3-0.4초 걸리기 때문이다. 이 정도 시간이면 시편의 온도는 약 5℃ 정도 냉각되는 정도로 비교적 정확하게 시편의 온도를 측정할 수 있었다.

본 발명의 실시예 2는 가열 대상체(5)는 Fe₂O₃를 사용하였으며, 이 가열 대상체(5)는 부도체이므로 온도측정은 적외선 온도계(3)만을 사용할 수 있다.

적외선 온도계(3)의 초점을 가열 대상체(5)에 맞추어 온도를 측정하도록 하였고, 적외선 가열을 시작하면 적외선 온도계(3)의 온도는 급격히 1200도 부근으로 나타나게 되는데 이는 시편(5)의 온도가 아니라 열원(1)의 필라멘트의 온도이다.

가열을 정지함과 동시에 가열기(1) 전방에 위치한 셔터(2)를 이용하여 0.1초 이내에 열원의 빛을 차단한 결과, 도 4의 본 발명에 의한 셔터를 사용하여 시간 경과에 따른 Fe₂O₃의 측정온도를 나타내는 그래프에 도시된 바와 같이, 적외선 온도계(3)의 온도는 0.3-0.4초 후에 예상되는 온도를 나타내고 있었다.

즉, 온도 냉각 곡선을 고려할 때 이 측정값이 세라믹의 온도를 보여주고 있음을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 복사 가열 온도 측정 방법을 사용하면, 적외선 가열기에 의한 복사 가열 정지 후 적외선 온도계의 측정시간 이내에 적외선 가열기에서 발생되는 빛을 셔터로 차단함으로써 가열 대상체의 온도를 단시간 내에 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (1)

1. 적외선 가열기에 의한 복사 가열시 비접촉식 적외선 온도계를 사용하여 온도를 측정하는 방법에 있어서, 상기 적외선 가열기(1)에 의하여 가열 대상체(5)에 대한 복사 가열을 정지한 후, 상기 적외선 가열기(1)의 전방에 설치된 셔터(2)가 0.1초 이내에 빛을 차단하고 적외선 온도계(3)에 의하여 가열 대상체(5)의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 복사 가열 온도 측정 방법.