KR102637349B1

KR102637349B1 - 온도 측정 장치의 교정 방법, 온도 측정 장치의 교정 장치, 물리량 측정 장치의 교정 방법 및, 물리량 측정 장치의 교정 장치

Info

Publication number: KR102637349B1
Application number: KR1020217018827A
Authority: KR
Inventors: 미츠토시 겜모치
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2019-09-13
Publication date: 2024-02-15
Also published as: KR20210091297A; CN113167653B; WO2020105255A1; EP3885724A1; CN113167653A

Abstract

본 발명에 따른 온도 측정 장치의 교정 방법은, 변경 전의 온도 측정 장치 및 변경 후의 온도 측정 장치에 있어서, 상이한 복수의 온도마다 흑체로의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보 및 암전류 데이터를 측정하고, 측정된 정보를 이용하여, 변경 전의 온도 측정 장치에 있어서 측정된 접촉식 온도계에 의한 온도 측정값과 당해 온도 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보로부터, 변경 후의 온도 측정 장치에 대한 접촉식 온도계를 이용한 온도 측정값 및 당해 온도 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보를 생성하고, 생성한 정보를 이용하여 변경 후의 온도 측정 장치에 있어서의 기저 스펙트럼 및 검량선을 결정하는 스텝을 포함한다.

Description

온도 측정 장치의 교정 방법, 온도 측정 장치의 교정 장치, 물리량 측정 장치의 교정 방법 및, 물리량 측정 장치의 교정 장치{CALIBRATION METHOD FOR TEMPERATURE MEASUREMENT DEVICE, CALIBRATION DEVICE FOR TEMPERATURE MEASUREMENT DEVICE, CALIBRATION METHOD FOR PHYSICAL QUANTITY MEASUREMENT DEVICE, AND CALIBRATION DEVICE FOR PHYSICAL QUANTITY MEASUREMENT DEVICE}

본 발명은, 측정 대상물로부터 발해지는 방사 에너지를 분광 측정하고, 얻어진 분광 스펙트럼 정보(dispersed spectrum information)를 신호 처리하여 측정 대상물의 표면 온도를 측정하는 온도 측정 장치의 교정 방법, 온도 측정 장치의 교정 장치, 물리량 측정 장치의 교정 방법 및, 물리량 측정 장치의 교정 장치에 관한 것이다.

측정 대상물의 온도를 측정하기 위한 기술에는 여러 가지 것이 있다. 그 중 방사 온도 측정 기술은, 측정 대상물로부터의 방사광(radiation light)을 이용하여 측정 대상물의 표면 온도를 비접촉으로 측정하는 기술로서, 방사 온도계로서 실용화되어 있다. 방사 온도계는, 광전 변환 소자와 광학 필터를 구비하고, 소정의 파장 대역에 있어서의 측정 대상물의 방사 에너지를 측정하고, 측정된 방사 에너지값을 온도로 변환함으로써, 측정 대상물의 표면 온도를 측정한다. 측정 대상물의 방사 에너지는, 이상적인 흑체(black body)로부터의 방사 에너지에 측정 대상물의 방사율을 곱한 값이 되기 때문에, 방사 온도계를 이용하여 측정 대상물의 표면 온도를 측정할 때에는, 측정 대상물의 방사율의 값이 필요하게 된다. 그러나, 측정 대상물의 방사율은 측정 대상물의 상태에 따라서 변화하고, 측정 대상물의 방사율이 시간적으로 변화하는 경우, 온도 측정 오차는 커진다.

이와 같은 배경에서, 특허문헌 1∼3에는, 방사율 변동의 영향을 받는 일 없이 측정 대상물의 온도를 고(高)정밀도로 측정하는 기술이 제안되어 있다. 구체적으로는, 특허문헌 1에는, 분광 스펙트럼 정보를 기저 스펙트럼으로 기저 분해(basis factorization) 하고, 기저 스펙트럼의 스코어를 계수로서 산출하고, 미리 산출한 검량선(calibration line)에 따라 계수를 이용하여, 측정 대상물의 표면 온도를 산출하는 기술이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 접촉식 온도계를 이용하여 측정 대상물을 측정한 온도 측정값에 따라서 기저 스펙트럼 및 검량선을 미리 결정하고, 기저 스펙트럼의 스코어와 검량선에 의해 측정 대상물의 표면 온도를 산출하는 기술이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 분광 스펙트럼 정보를 기저 스펙트럼으로 기저 분해하고, 기저 스펙트럼에 곱해지는 계수를 이용하여 측정 대상물의 표면 온도를 산출하는 기술이 기재되어 있다.

일본공개특허공보 2013-234984호 일본공개특허공보 2013-221788호 일본공개특허공보 2014-169935호

그러나, 특허문헌 1∼3에 기재된 기술에서는, 측정 대상물의 표면 온도를 측정하는데에 있어서는, 기저 스펙트럼이나 계수나 검량선을 어떠한 방법으로 결정할 필요가 있다. 이 때문에, 기존의 온도 측정 장치를 새로운 온도 측정 장치로 변경하는 경우에는, 상정되는 오차 요인의 스펙트럼 결정, 접촉식 온도계를 이용한 온도 측정, 여러 가지 조건의 가열 샘플에 의한 분광 스펙트럼 측정 등의 조정 작업을 재차 행할 필요가 있다. 또한, 고정밀도의 온도 측정을 행하기 위해서는, 많은 실험을 행할 필요가 있기 때문에 많은 노력 및 시간이 걸린다. 또한, 측정 대상물에 따라서는 그러한 실험을 행할 수 없는 경우가 있다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 장치 변경에 수반하는 조정 작업에 요하는 노력 및 시간을 저감 가능한 온도 측정 장치의 교정 방법, 온도 측정 장치의 교정 장치, 물리량 측정 장치의 교정 방법 및, 물리량 측정 장치의 교정 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 온도 측정 장치의 교정 방법은, 측정 대상물로부터 발해지는 방사 에너지를 분광 측정하고, 얻어진 분광 스펙트럼 정보를 신호 처리하여 측정 대상물의 표면 온도를 측정하고, 상기 표면 온도의 측정은, 상기 측정 대상물로부터 얻어진 분광 스펙트럼 정보에 기초하여 미리 취득되는 기저 스펙트럼의 스코어를 산출하고, 미리 취득되는 검량선에 따라서 상기 스코어를 이용하여 행하고, 상기 기저 스펙트럼 및 상기 검량선을, 접촉식 온도계를 이용하여 측정 대상물을 측정한 온도 측정값에 따라서 결정하는 온도 측정 장치의 교정 방법으로서, 변경 전의 온도 측정 장치 및 변경 후의 온도 측정 장치에 있어서, 상이한 복수의 온도마다 흑체로(black body furnace)의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보 및 암전류 데이터를 측정하고, 측정된 정보를 이용하여, 변경 전의 온도 측정 장치에 있어서 측정된 접촉식 온도계에 의한 온도 측정값과 당해 온도 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보로부터, 변경 후의 온도 측정 장치에 대한 접촉식 온도계를 이용한 온도 측정값 및 당해 온도 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보를 생성하고, 생성한 정보를 이용하여 변경 후의 온도 측정 장치에 있어서의 상기 기저 스펙트럼 및 상기 검량선을 결정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 온도 측정 장치의 교정 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 기저 스펙트럼을 결정할 때, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보와, 상기 접촉식 온도계에 의한 온도 측정값과 동 온도의 흑체로를 측정하여 얻은 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보의 비로부터 방사율을 산출하고, 당해 방사율에 기초하는 방사율 변동을 주성분 분석하여 얻은 주성분과 직교하는 스펙트럼을 상기 기저 스펙트럼으로서 결정하거나, 또는, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보와, 상기 접촉식 온도계에 의한 온도 측정값에 대하여 부분적 최소 제곱법을 적용함으로써 상기 기저 스펙트럼을 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 온도 측정 장치의 교정 장치는, 측정 대상물로부터 발해지는 방사 에너지를 분광 측정하고, 얻어진 분광 스펙트럼 정보를 신호 처리하여 측정 대상물의 표면 온도를 측정하고, 상기 표면 온도의 측정은, 상기 측정 대상물로부터 얻어진 분광 스펙트럼 정보에 기초하여 미리 취득되는 기저 스펙트럼의 스코어를 산출하고, 미리 취득되는 검량선에 따라서 상기 스코어를 이용하여 행하고, 상기 기저 스펙트럼 및 상기 검량선을, 접촉식 온도계를 이용하여 측정 대상물을 측정한 온도 측정값에 따라서 결정하는 온도 측정 장치의 교정 장치로서, 변경 전의 온도 측정 장치 및 변경 후의 온도 측정 장치에 있어서 측정된, 상이한 복수의 온도마다의 흑체로의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보 및 암전류 데이터를 이용하여, 변경 전의 온도 측정 장치에 있어서 측정된 접촉식 온도계에 의한 온도 측정값과 당해 온도 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보로부터, 변경 후의 온도 측정 장치에 대한 접촉식 온도계를 이용한 온도 측정값 및 당해 온도 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보를 생성하고, 생성한 정보를 이용하여 변경 후의 온도 측정 장치에 있어서의 상기 기저 스펙트럼 및 상기 검량선을 결정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 온도 측정 장치의 교정 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 기저 스펙트럼을 결정할 때, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보와, 상기 접촉식 온도계에 의한 온도 측정값과 동 온도의 흑체로를 측정하여 얻은 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보의 비로부터 방사율을 산출하고, 당해 방사율에 기초하는 방사율 변동을 주성분 분석하여 얻은 주성분과 직교하는 스펙트럼을 상기 기저 스펙트럼으로서 결정하거나, 또는, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보와, 상기 접촉식 온도계에 의한 온도 측정값에 대하여 부분적 최소 제곱법을 적용함으로써 상기 기저 스펙트럼을 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 물리량 측정 장치의 교정 방법은, 측정 대상물로부터 발해지는 방사 에너지를 분광 측정하고, 얻어진 분광 스펙트럼 정보를 신호 처리하여 측정 대상물의 물리량을 측정하고, 상기 물리량의 측정은, 상기 측정 대상물로부터 얻어진 분광 스펙트럼 정보에 기초하여 미리 취득되는 기저 스펙트럼의 스코어를 산출하고, 미리 취득되는 검량선에 따라서 상기 스코어를 이용하여 행하고, 상기 기저 스펙트럼 및 상기 검량선을, 다른 방법에 의해 측정한 측정 대상물의 물리량 측정값에 따라서 결정하는 물리량 측정 장치의 교정 방법으로서, 변경 전의 물리량 측정 장치 및 변경 후의 물리량 측정 장치에 있어서, 상이한 복수의 물리량마다 교정 기준의 대상물의 분광 스펙트럼 정보 및 암전류 데이터를 측정하고, 측정된 정보를 이용하여, 변경 전의 물리량 측정 장치에 있어서 측정된 상기 물리량 측정값과 당해 물리량 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보로부터, 변경 후의 물리량 측정 장치에 대한 상기 물리량 측정값 및 당해 물리량 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보를 생성하고, 생성한 정보를 이용하여 변경 후의 물리량 측정 장치에 있어서의 상기 기저 스펙트럼 및 상기 검량선을 결정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 물리량 측정 장치의 교정 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 기저 스펙트럼을 결정할 때, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보, 상기 물리량 측정값 및, 교정 기준의 대상물의 분광 스펙트럼 정보를 주성분 분석하여 얻은 주성분과 직교하는 스펙트럼을 상기 기저 스펙트럼으로서 결정하거나, 또는, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보와 상기 물리량 측정값에 대하여 부분적 최소 제곱법을 적용함으로써 상기 기저 스펙트럼을 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 물리량 측정 장치의 교정 장치는, 측정 대상물로부터 발해지는 방사 에너지를 분광 측정하고, 얻어진 분광 스펙트럼 정보를 신호 처리하여 측정 대상물의 물리량을 측정하고, 상기 물리량의 측정은, 상기 측정 대상물로부터 얻어진 분광 스펙트럼 정보에 기초하여 미리 취득되는 기저 스펙트럼의 스코어를 산출하고, 미리 취득되는 검량선에 따라서 상기 스코어를 이용하여 행하고, 상기 기저 스펙트럼 및 상기 검량선을, 다른 방법에 의해 측정한 측정 대상물의 물리량 측정값에 따라서 결정하는 물리량 측정 장치의 교정 장치로서, 변경 전의 물리량 측정 장치 및 변경 후의 물리량 측정 장치에 있어서, 상이한 복수의 물리량마다 교정 기준의 대상물의 분광 스펙트럼 정보 및 암전류 데이터를 측정하고, 측정된 정보를 이용하여, 변경 전의 물리량 측정 장치에 있어서 측정된 상기 물리량 측정값과 당해 물리량 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보로부터, 변경 후의 물리량 측정 장치에 대한 상기 물리량 측정값 및 당해 물리량 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보를 생성하고, 생성한 정보를 이용하여 변경 후의 물리량 측정 장치에 있어서의 상기 기저 스펙트럼 및 상기 검량선을 결정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 물리량 측정 장치의 교정 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 기저 스펙트럼을 결정할 때, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보, 상기 물리량 측정값 및, 교정 기준의 대상물의 분광 스펙트럼 정보를 주성분 분석하여 얻은 주성분과 직교하는 스펙트럼을 상기 기저 스펙트럼으로서 결정하거나, 또는, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보와 상기 물리량 측정값에 대하여 부분적 최소 제곱법을 적용함으로써 상기 기저 스펙트럼을 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 온도 측정 장치의 교정 방법, 온도 측정 장치의 교정 장치, 물리량 측정 장치의 교정 방법 및, 물리량 측정 장치의 교정 장치에 의하면, 장치 변경에 수반하는 조정 작업에 요하는 노력 및 시간을 저감할 수 있다.

도 1은, 어느 집단의 구성원의 신장과 체중의 관계를 나타내는 산포도이다.
도 2는, 다점의 파장 정보와 제1 주성분의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3a는, 7단계의 온도에 대한 흑체 방사 에너지 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 3b는, 도 3a에 나타내는 흑체 방사 에너지 스펙트럼에 대하여 대수 연산을 실시한 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는, 도 3b에 나타내는 방사 에너지의 대수 연산값에 대하여 주성분 분석을 실행함으로써 얻어진 제1 주성분 및 제2 주성분을 나타내는 도면이다.
도 5a는, 제1 주성분을 이용한 흑체 방사 에너지 스펙트럼의 재구성예를 나타내는 도면이다.
도 5b는, 제1 주성분과 제2 주성분을 이용한 흑체 방사 에너지 스펙트럼의 재구성예를 나타내는 도면이다.
도 6은, 방사율 변동의 주성분 벡터와 방사 에너지의 주성분 벡터의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은, 방사율 변동의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 측정 대상물로부터 취득된 분광 에너지 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 9는, 이상적인 흑체 방사 에너지 스펙트럼에 대하여 주성분 분석을 실행함으로써 얻어진 제1 주성분에 대한 스코어와 측정 대상물의 온도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10a는, 도 9에 나타내는 관계에 기초하여 측정 대상물의 표면 온도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 10b는, 종래 기술을 이용하여 측정 대상물의 표면 온도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시 형태인 온도 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12는, 도 11에 나타내는 FTIR의 내부 구성을 나타내는 개략도이다.
도 13은, 도 11에 나타내는 접촉식 온도계의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 14는, 본 발명의 일 실시 형태인 회귀식 작성 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도 15는, 본 발명의 일 실시 형태인 온도 추정 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도 16은, 본 발명의 다른 실시 형태인 온도 측정 장치의 구성을 설명하는 개략도이다.
도 17은, 도 16에 나타내는 분광기의 내부 구성을 나타내는 개략도이다.
도 18은, 온도 측정 장치의 교정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 19는, 변경 전의 온도 측정 장치에 있어서 700∼1100℃의 범위 내의 복수의 상이한 온도마다 흑체로의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 20은, 변경 후의 온도 측정 장치에 있어서 700∼1100℃의 범위 내의 복수의 상이한 온도마다 흑체로의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 21은, 변경 전의 온도 측정 장치의 검량선과 변경 후의 온도 측정 장치의 검량선의 관계의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 22는, 변경 전의 온도 측정 장치에 있어서의 기저 스펙트럼과 변경 후의 온도 측정 장치에 있어서의 기저 스펙트럼의 관계의 일 예를 나타내는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태인 온도 측정 장치의 교정 방법에 대해서 설명한다.

우선, 본 발명의 일 실시 형태인 온도 측정 장치의 교정 방법이 적용되는 온도 측정 장치에 있어서의 표면 온도 측정의 개념에 대해서 설명한다.

〔개념〕

측정 대상물의 방사 에너지를 이용한 측정 대상물의 표면 온도 측정에 있어서는, 이하의 수식 (1)에 나타내는 바와 같이, 흑체 방사 에너지 스펙트럼 L_B(λ, T)에 미리 가정한 방사율의 스펙트럼 ε(λ)을 곱한 측정값 L(λ, T)이 산출된다. 또한, 수식 (1) 중의 파라미터 λ는 방사 에너지의 측정 파장을 나타내고, 파라미터 T는 측정 대상물의 표면 온도를 나타내고 있다.

여기에서, 수식 (1)의 양 변의 log(자연 대수)를 취하여 변형하면, 이하에 나타내는 수식 (2)가 얻어진다. 따라서, 수식 (2)의 우변에 측정값 L(λ, T)과 방사율의 스펙트럼 ε(λ)을 대입함으로써, 흑체 방사 에너지 스펙트럼의 자연 대수 logL_B(λ, T)의 추정값을 산출할 수 있다. 또한, 여기에서 “추정값”이라고 표현하는 이유는, 미리 가정한 방사율의 스펙트럼 ε(λ)이 정확한지 아닌지 모르기 때문이다. 즉, 방사율의 스펙트럼 ε(λ)이 가정한 값으로부터 어긋나 있는 경우에는, 산출된 흑체 방사 에너지 스펙트럼의 자연 대수 logL_B(λ, T)의 값은 올바른 값이 아니다.

단, 흑체 방사 에너지 스펙트럼 L_B(λ, T)는, 본래, 이하의 수식 (3)에 나타내는 플랭크의 방사칙(Planck's radiation law) 으로 표현된다. 또한, 수식 (3) 중의 파라미터 c₁, c₂는 물리 정수를 나타내고 있다. 따라서, 흑체 방사 에너지 스펙트럼의 자연 대수 logL_B(λ, T)에 방사율의 스펙트럼 ε(λ)에 기인하는 오차가 포함되어 있다고 해도, 본래 취할 수 있는 흑체 방사 에너지 스펙트럼의 자연 대수 logL_B(λ, T)의 형태는 정해져 있기 때문에, 방사율의 스펙트럼 ε(λ)에 관계없이 흑체 방사 에너지 스펙트럼의 자연 대수 logL_B(λ, T)의 참의 형태를 추정할 수 있을 가능성이 있다. 그래서, 흑체 방사 에너지 스펙트럼의 자연 대수 logL_B(λ, T)의 형태에 착안하기 위한 일 수법으로서, 주성분 분석(기저 분해(basis factorization))을 행하는 것을 생각할 수 있다.

우선, 도 1을 참조하여, 일반적인 주성분 분석 수법에 대해서 설명을 한다. 도 1은, 어느 집단의 구성원의 신장 X₁과 체중 X₂의 관계를 나타내는 산포도이다. 일반적으로, 신장 X₁이 큰 사람은 체중 X₂가 무겁다고 말할 수 있기 때문에, 도 1에 나타내는 산포도는 우측으로 올라가는 분포를 갖고 있다. 도 1 중에 삽입한 우측으로 올라가는 선분 L₁은 이 분포의 중심을 통과하는 선으로, 말하자면 「몸의 크기」라는 척도를 나타내고 있다. 주성분 분석 수법이란, 이 신장 X₁과 체중 X₂의 조합 데이터(2차원 정보)의 본질적 해석이, 「몸의 크기 t₁」이라는 1차원의 척도로 대표된다는 것을 통계적으로 유도하는 수법이다. 수학적으로는, 이 「몸의 크기」는 제1 주성분이고, 이 제1 주성분과 직교하는, 제1 주성분의 다음으로 본질적인 정보가 제2 주성분이 된다. 도 1에 나타내는 예에서는, 제2 주성분은 물리적으로는 「비만도 t₂」인 척도(선분 L₂)라고 할 수 있다.

도 1에 나타내는 예에서는, 원래의 2차원 정보(신장, 체중)가 주성분 분석에 의해 「몸의 크기」라는 1차원 정보로 축약된다. 따라서, 이 본질을 추출한다는 정보 처리를 표면 온도 추정에 있어서의 방사 에너지 스펙트럼 파형에 적용하면, 다점의 파장 정보로부터 본질을 추출할 수 있다. 이 경우, 다점의 파장 정보는, 도 2에 나타내는 바와 같이 측정 파장의 수와 동일한 차원수의 공간상의 1점으로서 표현된다. 예를 들면 7개의 온도에 대한 n 파장의 분광 스펙트럼 데이터가 주어졌다고 하면, n차원 공간상의 7개의 점이 주어지게 된다. 따라서, 이 7개의 점의 n차원 공간에 있어서의 분포의 확대를 생각하고, 가장 확대가 큰 방향이 제1 주성분의 방향이 되고, 이것이 전술의 7개의 점을 구별하는, 즉 7개의 온도를 구별하는 가장 유력한 단서가 된다.

여기에서, 도 3a에 나타내는 7개의 온도에 대한 흑체 방사 에너지 스펙트럼 L_B(λ, T)(이는 흑체로를 측정함으로써 얻어진다)에 대수 연산을 실시한 결과인 logL_B(λ, T)(도 3b)에 대하여 주성분 분석을 행했을 때에 얻어진 제1 주성분 및 제2 주성분을 도 4에 나타낸다. 도 4에 나타내는 제1 주성분은, 7개의 온도에 대한 흑체 방사 에너지 스펙트럼의 자연 대수 logL_B(λ, T)를 가장 대표하는 스펙트럼 파형이다. 흑체 방사 에너지 스펙트럼 L_B(λ, T)에 대수 연산을 실시한 이유는, 측정 대상물의 표면 온도를 실제로 측정한 경우에 흑체 방사 에너지 스펙트럼 L_B(λ, T)에 곱한 형태로 영향을 주는 방사율 ε(λ)을 logε(λ)의 가산이라는 형태로 분리하기 위함이다.

다음으로, 이 제1 주성분에 직교하는 벡터 공간에서 7점의 편차가 2번째로 큰 방향을 취출한 것이 제2 주성분으로, 이를 동 도면에 나타낸다. 직관적으로는, 제1 주성분이, 온도와 함께 증대하는 평균적인 에너지를 표현하는 기저이고, 제2 주성분이, 미세한 형태(shapes)를 표현하기 위한 기저와 같이 보인다. 이후, 마찬가지로 하여 제3 주성분 이후의 주성분도 구할 수 있다. 이들 저차(低次)의 주성분 정보는, 원래의 7개의 흑체 방사 에너지 스펙트럼 logL_B(λ, T)의 본질적인 스펙트럼 정보(기저 스펙트럼)이다.

이들 저차의 주성분 정보가, 확실하게 원래의 7개의 흑체 방사 에너지 스펙트럼 L_B(λ, T)의 본질적인 스펙트럼 정보(기저 스펙트럼)라는 것을 검증하기 위해, 기저 스펙트럼으로부터 원래의 7개의 흑체 방사 에너지 스펙트럼 L_B(λ, T)를 재구성했을 때의 들어맞는 정도를 도 5a, 도 5b에 나타낸다. 재구성이란 기저 벡터를 계수배하여 서로 더한다는 적화(積和) 연산, 즉 선형 조작(linear operation)을 행함으로써 원래의 스펙트럼을 구성하는 것이다. 원래의 7개의 흑체 방사 에너지 스펙트럼 L_B(λ, T)에, 저차의 기저 벡터 정보가 어느 정도 포함되어 있는가에 따라 재구성했을 때의 들어맞는 정도가 변화한다. 도 5a는 제1 주성분만으로 재구성한 결과, 도 5b는 제2 주성분까지로 재구성한 결과를 나타내고 있다.

도 5b로부터 명백한 바와 같이, 제2 주성분까지를 사용함으로써, 7개의 흑체 방사 에너지 스펙트럼 L_B(λ, T)의 어느것이나 매우 잘 재구성되어 있는 것을 알 수 있다. 이는, 1개 1개의 흑체 방사 에너지 스펙트럼 L_B(λ, T)는 N점의 파장 정보, 즉 N차원의 각 좌표로 표현할 필요는 없고, 2개의 기저 벡터의 선형합이라는 2개의 계수분의 2점의 정보만으로 표현할 수 있는 것을 의미하고 있다. 환언하면, N차원 데이터가 2차원 데이터로 압축되었다고도 할 수 있다. 이 때, 차원수는 대폭적으로 압축되어는 있지만, 「기저 벡터」라는 본질적인 스펙트럼 형태로 재구성되어 있는 것이 중요하고, 먼저 기술한 방사율 변동과 같은 외란에는 영향받기 어려운 것이 상정된다.

도 3b에 나타내는 대수 연산 결과를 다시 수식의 형태로 보충한다. 도 3b에 나타내는 대수 연산 결과는, 예를 들면 파장 2∼10㎛의 파장 범위 내에서 0.032㎛ 마다 측정된 파장 방향(횡축) N＝250점에 있어서의 방사 에너지에 대수 연산을 실시한 것이다. 여기에서, 방사 에너지의 log값을 x(i, j)로서 나타내는 것으로 한다. 또한, 파라미터 i(＝1∼250)는, 측정 파장 번호를 나타내고, 파라미터 j(＝1∼7)는 온도 번호를 나타낸다. 파라미터 j에 대한 온도는 y(j)라고 한다. 또한, 방사 에너지의 log값 x(i, j)에 대하여 주성분 분석을 실시한 결과 얻어진 주성분 벡터를 w(i, k)로 한다. 주성분 벡터 w(i, k)의 결정 방법의 설명은 주성분 해석의 일반적 문헌으로 미루지만, 간단하게 설명하면, 이하에 나타내는 수식 (4) 중의 파라미터 j에 대한 편차가 최대가 되도록 제1 주성분 w(i, 1)가 결정되고, 제1 주성분 w(i, 1)와 직교하는 벡터 중에서 이하에 나타내는 수식 (5) 중의 파라미터 j에 대한 편차가 최대가 되도록 제2 주성분 w(i, 2)가 결정된다는 상태이다.

각 주성분 벡터의 크기(i＝1∼N의 각 성분의 제곱합의 평방근)는 1로 한다. 주성분 벡터 w(i, k)에 있어서, 파라미터 i는 1∼250의 범위, 파라미터 k는 수학적으로는 1∼N의 범위로 생각할 수 있지만, 본 예에서는 k＝1, 2의 범위로 생각할 수 있다. 일반적으로, 파라미터 k가 보다 작은(저차의 주성분) 경우가 보다 방사 에너지의 log값 x(i, j)의 본질을 나타내게 되지만, 파라미터 k의 범위의 선택 방법에 관해서는 본 발명에서는 특별히 한정하지 않는다. 또한, 제1 주성분 w(i, 1)만으로 원래의 방사 에너지 데이터를 재구축한 값은 이하에 나타내는 수식 (6)에 의해 나타난다.

수식 (6) 중의 파라미터 a(k, j)는 수학적으로는 주성분 득점 혹은 스코어라고 불리는 정수(스칼라)이다. 그리고, 수식 (6)을 대수 연산을 실시하기 전의 상태, 즉, 이하에 나타내는 수식 (7)로 나타나는 값으로서 표시한 것이 도 5a에 나타낸 재구축예이다. 또한, 수식 (7) 중의 e는 자연 대수의 최저를 나타내고 있다.

마찬가지로, 제1 주성분 w(i, 1)에 제2 주성분 w(i, 2)를 더하여 원래의 방사 에너지 데이터를 재구축한 값은 이하에 나타내는 수식 (8)에 의해 나타난다. 그리고, 마찬가지로, 수식 (8)을 대수 연산을 실시한 후의 상태로 표시한 것이 도 5b에 나타낸 재구축예이다. 이 제2 주성분 w(i, 2)까지를 사용하여 재구축한 방사 에너지 데이터로 거의 원래의 방사 에너지의 log값 x(i, j)를 재현할 수 있다. 이것은, 실온도를 추정하는 경우, 250점의 데이터로 구성되는 방사 에너지의 log값 x(i, j)를 사용하는 대신에, 고작 2점의 데이터인 스코어 a(k, j)를 사용해도 정보의 질이 떨어지지 않는다는 것을 의미하고 있다.

또한, 스코어 a(k, j)는, 주성분 벡터 w(i, k)와 원래의 방사 에너지의 log값 x(i, j)의 내적을 산출함으로써 도출되고, 개개의 성분은, 이하에 나타내는 수식 (9)에 의해 도출된다.

이상이, 분광 스펙트럼 데이터에 대하여 주성분 분석을 행할 때의 기본적인 사고 방식이다. 여기에서는, 또한, 측정 대상물의 방사율 변동의 영향을 받지 않도록 하기 위한, 주성분 분석의 적용 방법에 대해서 생각할 수 있다. 방사율의 변동이 있는 경우, 방사율을 미리 기존에 알고 있는 방사율값 ε(λ)과 조업 조건 등에 따라 변화할 수 있는 방사율 변동분 δε(λ)으로 나누고, 수식 (1)에 대응하는 형태로 측정값 L(λ, T)은 이하에 나타내는 수식 (10)과 같이 기술할 수 있다. 여기에서, 수식 (10) 중의 파라미터 ε₀(λ)은 설정값 등의 기준이 되는 방사율, 파라미터 δε(λ)은 여러 가지의 조건하에서의 방사율의 변동을 나타내고 있다.

상기 수식 (10) 양 변의 log(자연 대수)를 취하여 변형하면, 이하에 나타내는 수식 (11)이 얻어진다. 종래의 방사 온도 측정에서는, 측정 파장에 있어서의 방사율 ε₀(λ)은 이미 알고 있는 것으로서, 단색 온도계에서는 이하에 나타내는 수식 (12)에 의해 나타나는 가정, 2색 온도계에서는 이하에 나타내는 수식 (13)에 의해 나타나는 가정을 두고, 방정식을 푸는 것에 의해 표면 온도를 구하고 있다. 그러나, 이들 가정이 엄밀하게는 성립하지 않고 온도 오차가 발생하는 경우가 많다.

그래서, 여기에서는 측정 대상물의 방사율 변동의 거동을 미리 알고 있는 것으로 하여, 그 방사율 변동 데이터에 대하여 주성분 분석을 행하고, 방사율 변동의 제1 주성분 ｖ(i, 1)를 산출한다. 방사율 변동의 제1 주성분 ｖ(i, 1)는, 측정 대상물의 방사율 변동의 통계적 거동을 표현하는 것이 된다. 환언하면, 이 방사율 변동의 주성분 벡터와 직교하는 벡터는 모두, 방사율 변동을 받지 않는 벡터라고 할 수 있다. 도 6에 이상의 설명의 개념도를 나타낸다. 즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 방사율 변동의 주성분 벡터 V₂와 직행하는 방사 에너지의 주성분 벡터 V₁은, 방사율 변동의 영향을 받지 않고, 측정 대상물의 온도에 대한 감도가 최대가 된다.

따라서, 방사율 변동의 제1 주성분 ｖ(i, 1)에 반드시 직교한다는 제약하, 방사 에너지의 주성분 분석을 행함으로써, 방사율 변동의 영향을 받지 않고 방사 에너지의 본질적인 정보를 취출할 수 있다. 구체적인 순서로서는, 이하의 수식 (14)에 나타내는 바와 같이, 방사 에너지 x(i, j)로부터 미리 방사율 변동의 제1 주성분 ｖ(i, 1)를 제외해 둔 값에 대하여 주성분 분석을 행한다. 이에 따라, 구해지는 주성분은, 모두 방사율 변동의 제1 주성분 ｖ(i, 1)와 직교하는 것이 된다. 또한 대부분의 경우, 방사율 변동의 제1 주성분 ｖ(i, 1)는 어디까지나 통계적인 것으로, 실제의 방사율 변동은 방사율 변동의 제1 주성분 ｖ(i, 1)와는 완전하게는 일치하지 않고 어긋남이 있는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이러한 경우라도, 수식 (14)를 이용하여 구한 주성분은 방사율 변동의 제1 주성분 ｖ(i, 1)와는 거의 직교하고 있다고 생각되기 때문에, 가장 오차가 생기기 어려운 조건을 실현할 수 있다고 생각된다.

전술의 개념에 기초하여, 방사율의 크기가 도 7에 나타내는 바와 같이 변화하는 측정 대상물의 온도 측정 시뮬레이션을 행한 예에 대해서 설명한다. 또한, 본 예는, 방사율 변동이 정수배, 즉, 파라미터 K를 정수로 했을 때에, 이하에 나타내는 수식 (15)가 성립하는 예이다. 따라서, 대수 연산을 실시한 후의 방사율 변동의 주성분은, 모든 파장 성분이 동일한 값을 갖는, 소위 직류 성분이 된다. 이와 같이 방사율이 변화하는 경우, 측정되는 방사 에너지는, 도 5a에 나타내는 바와 같은 흑체 방사 에너지에 방사율이 곱해진 값으로서 측정된다. 800℃의 경우의 각 방사율에 대응하여 측정되는 분광 에너지 스펙트럼을 도 8에 나타낸다. 도 8로부터 명백한 바와 같이, 800℃에서 방사율이 낮은 경우에는, 750℃에서 방사율이 상정값대로 였던 경우와 파형이 유사하고, 종래 방식 중, 단색 온도계에서는 이와 같이 방사율이 변화하고 있는 측정 대상물을 정밀도 좋게 측정하는 것은 어렵다.

그래서, 이들의 파형을 대수 연산 후, 상정하고 있는 방사율 데이터인 logε(λ)을 감산한 파형에 대하여, 방사율 변동을 표현하는 기저(이 경우는 직류 성분)와, 방사율 변동을 표현하는 기저와 직교하고, 또한, 흑체 방사 에너지 스펙트럼을 표현하는데에 본질적인 기저(제1 주성분)를 이용하여 표현한다. 그리고, 그의 제1 주성분에 곱해지는 계수에 주목한다. 그 이유는, 흑체 방사 에너지 스펙트럼의 제1 주성분에 대응하는 계수는 방사율 변동의 영향을 받지 않고, 흑체 방사 에너지 스펙트럼 파형을 표현하기 위해 본질적인 정보를 갖고 있다고 생각되기 때문이다.

여기에서, 방사율 변동의 주성분을 제외한 후의 제1 주성분의 계수에 주목해 보면, 이상적인 흑체 방사 에너지 스펙트럼에 주성분 분석을 적용했을 때의, 제1 주성분에 대한 계수(스코어)와 측정 대상의 온도의 관계가 도 9에 나타내는 바와 같은 관계인 것을 알 수 있다. 이 때문에, 도 9에 나타내는 관계로부터, 제2 주성분에 대한 계수와 측정 대상의 온도의 관계를 나타내는 검량선을 계산해 두고, 방사율이 증감한 경우의 측정 방사 에너지 스펙트럼으로부터 계산한 제1 주성분에 대한 계수를 이용하여 온도를 추정했다. 그 결과, 도 7에 나타낸 바와 같은 방사율의 증감이 있는 경우에도, 도 10a에 나타내는 바와 같은 오차에 들어가는 것이 확인되었다. 또한, 2색 온도계(이 경우는 파장 2㎛와 파장 4㎛)로 측정을 행한 경우의 오차는, 도 10b에 나타내는 바와 같이, 완전하게 방사율의 비가 동일한 조건이 성립하고 있는 경우는 오차가 작지만, 방사율의 비가 반드시 동일하지 않고, 변동하고 있는 바와 같은 경우에는 크다.

따라서, 본 발명의 목적인 온도 추정을 위한 원정보로서는, 다수의 파장으로 이루어지는 분광 정보에 대하여 주성분 분석을 행하고, 저차의 주성분으로 원분광 정보를 재구성한 경우의, 기저 벡터의 계수배라는 정보(주성분 득점)가 유효한 것이 확인되었다. 앞의 예에 대조하여 환언하면, 원래의 N점 파장 데이터로부터 온도를 추정하는 대신에, N점 파장 데이터를 제2 주성분까지의 스코어인 2점 데이터에 차원 압축하고, 그 2점 정보로부터 온도 데이터를 통상의 중회귀 수법으로 추정한다. 도 5a, 5b에서 나타낸 바와 같이, 이 2점 정보로부터 충분히 N점 파장 데이터를 재현할 수 있는 것을 생각하면, 이 2점 정보에는 온도를 추정하기 위한 충분한 정보가 들어가 있기 때문이다.

수식의 형태로 보충하면, 오리지널의 N점 파장 데이터로부터 온도를 추정하는 이하에 나타내는 수식 (16) 대신에, 제2 주성분까지의 스코어인 2점 데이터로부터 온도를 추정하는 이하에 나타내는 수식 (17)을 이용하여 온도를 추정한다.

다음으로, 상기의 개념에 기초하여 상도된 본 발명의 일 실시 형태인 온도 측정 장치 및 그의 온도 측정 방법에 대해서 상세하게 설명한다.

〔온도 측정 장치의 구성〕

우선, 도 11∼도 13을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태인 온도 측정 장치의 구성에 대해서 설명한다.

도 11은, 본 발명의 일 실시 형태인 온도 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 12는, 도 11에 나타내는 FTIR의 내부 구성을 나타내는 개략도이다. 도 13은, 도 11에 나타내는 접촉식 온도계의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태인 온도 측정 장치(1)는, FTIR(푸리에 변환 적외 분광 광도계)(2), 접촉식 온도계(30), 에어 실린더(40), 회귀식 작성부(3) 및, 온도 추정부(4)를 구비하고 있다.

FTIR(2)은, 측정 대상물인 강판(5)으로부터의 방사 에너지의 분광 스펙트럼을 측정하는 것이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, FTIR(2)은, 미러(11), 하프 미러(12), 가동 미러(13), 미러(14), 미러(15, 16) 및, 검출기(17)를 구비하고, 미러(11), 하프 미러(12), 가동 미러(13) 및, 미러(14∼16)는 간섭계(18)를 구성하고 있다. 강판(5)으로부터 발해진 방사광은 간섭계(18)에 유도되고, 검출기(17)가 간섭계(18)로부터 나온 빛의 광량을 측정한다.

이 때, 간섭계(18)의 가동 미러(13)를 이동하면서 시계열적으로 측정한 검출기(17)의 신호를 푸리에 변환함(Fourier transform)으로써, 강판(5)으로부터의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보가 얻어진다. 이 경우, 1개의 분광 스펙트럼 정보를 얻기 위해, 가동 미러(13)를 이동시킬 만큼의 시간을 요하지만, 그 사이의 온도 변동이 충분히 작으면 문제없다. 분광 스펙트럼을 측정하는 방법은, 이 이외에도, 회절 격자를 이용하는 방법, 파장 선택 필터를 이용하는 방법 등 여러 가지를 생각할 수 있지만, 어느 방법을 이용해도 상관없다.

접촉식 온도계(30)는, 측정 대상물인 강판(5)에 열전대를 접촉시켜 강판(5)의 온도를 측정하는 것이다. 실제의 제조 프로세스에 있어서의 온도 측정 장면에서는, 어닐링로(annealing furnace) 등의 로 내를 소정 속도로 반송되고 있는 상태의 강판을 대상으로 온도를 측정한다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 접촉식 온도계(30)는, 이동체의 온도를 측정하는 것으로서 일반적으로 이용되는 것을 채용한다.

즉, 예를 들면, 도 13에 나타내는 바와 같이, 접촉식 온도계(30)는, 소정 속도로 반송되는 강판(5) 상을 안정 추종하기 위한 터치 롤(31)을 통하여 보디(33)가 올려져 이루어지고, 이 보디(33)에 부착된 휘어짐 형상의 금속박(35)이 강판(5) 상을 슬라이딩하도록 구성되어 있다. 이 금속박(35)의 이면측에는, 열전대(37)의 감열부(371)가 배치되고, 온도 측정은 이 감열부(371)에서 행해진다. 여기에서, 보디(33)는, 열전대(37)를 지지하여 감열부(371)를 금속박(35)의 이면측의 소정 위치에 유지하고, 금속박(35)을 통하여 온도를 측정하도록 배치된다. 이 접촉식 온도계(30)는, 보디(33)에 부착된 에어 실린더(40)를 구동함으로써, 도 13 중에 화살표로 나타내는 상하 방향으로 이동 가능하게 구성되고, 온도 측정 시는 금속박(35)을 강판(5)과 접촉·슬라이딩시키는 한편, 온도 측정하지 않는 경우에는, 강판(5)으로부터 이간하여 상방에 퇴피하도록 되어 있다. 이 접촉식 온도계(30)의 온도 지시값(온도 측정값)은 회귀식 작성부(3)에 수시 출력된다.

회귀식 작성부(3) 및 온도 추정부(4)는, 마이크로 컴퓨터 등의 정보 처리 장치에 의해 구성되어 있다. 회귀식 작성부(3)는, 후술하는 회귀식 작성 처리를 실행함으로써, 온도 추정부(4)가 강판(5)의 표면 온도를 추정할 때에 사용하는 기초 데이터(기저 스펙트럼 및 중회귀 계수)를 산출한다. 온도 추정부(4)는, 후술하는 온도 추정 처리를 실행함으로써, 회귀식 작성부(3)에 의해 산출된 기초 데이터를 이용하여 강판(5)의 표면 온도를 측정한다.

이러한 구성을 갖는 온도 측정 장치(1)는, 이하에 나타내는 회귀식 작성 처리 및 온도 추정 처리를 실행함으로써, 강판(5)의 표면 온도를 추정한다. 이하, 도 14 및 도 15에 나타내는 플로우차트를 참조하여, 회귀식 작성 처리 및 온도 추정 처리를 실행할 때의 온도 측정 장치(1)의 동작에 대해서 설명한다.

〔회귀식 작성 처리〕

처음에, 도 14에 나타내는 플로우차트를 참조하여, 회귀식 작성 처리를 실행할 때의 온도 측정 장치(1)의 동작에 대해서 설명한다.

도 14는, 본 발명의 일 실시 형태인 회귀식 작성 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다. 도 14에 나타내는 플로우차트는, 강판(5)의 표면 온도를 측정하기 전의 조정 과정에 있어서의 소정의 타이밍에서 개시가 되고, 회귀식 작성 처리는 스텝 S1의 처리로 진행된다. 또한, 이 회귀식 작성 처리를 실행할 때, 도 11에 나타내는 강판(5)은 흑체로에 치환되는 것으로 한다.

스텝 S1의 처리에서는, 회귀식 작성부(3)가, 전술과 같이 접촉식 온도계(30)로부터 수시 입력되는 온도 지시값에 기초하여, 그의 온도와 대응지어진 흑체로의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보를 전술의 데이터 베이스로부터 검색하고, 검량선 작성용의 분광 스펙트럼 정보로서 취득한다. 이에 따라, 스텝 S1의 처리는 완료하고, 회귀식 작성 처리는 스텝 S2의 처리로 진행된다.

여기에서, 접촉식 온도계(30)로부터 입력되는 온도 지시값은, 그의 온도를 측정했을 때의 금속박(35)과 강판(5)의 접촉 상태에 따라 편차가 생기는 경우가 상정된다. 이 때문에, 접촉식 온도계(30)로부터 입력되는 온도 지시값을 그대로 이용하는 경우에 한정하지 않고, 예를 들면 소정 시간 내에 측정한 복수의 온도 지시값의 최대값이나 평균값 등, 2차적으로 산출되는 값을 이용하는 것으로 해도 좋다.

또한, 측정 대상물의 온도로서 상정되는 온도 범위가 광범위하게 걸치는 경우 등, 그의 온도 범위를 망라하도록 모든 온도에 대해서 흑체로의 분광 스펙트럼 정보를 측정해 두는 것이 곤란한 경우도 있다. 이러한 경우에는, 미리 온도 범위 내의 몇 점인가의 온도에 대해서 측정한 흑체로의 분광 스펙트럼 정보를 주성분 분석하여 스코어를 산출하고, 스코어와 흑체로 온도의 관계식을 산출해 두도록 해도 좋다. 그리고, 스텝 S1의 처리에서는, 산출해 둔 관계식으로부터 온도 지시값의 온도에 대응하는 스코어를 구하고, 구한 스코어를 이용하여 온도 지시값의 온도에 있어서의 분광 스펙트럼 정보를 도 5b에 나타낸 것과 마찬가지의 수법으로 재구성하고, 이것을 검량선 작성용의 분광 스펙트럼 정보로서 취득하도록 해도 좋다.

스텝 S2의 처리에서는, 회귀식 작성부(3)가, 스텝 S1의 처리에 의해 수시 취득되는 검량선 작성용의 분광 스펙트럼 정보와, 해당하는 분광 스펙트럼 정보의 취득에 이용한 온도 지시값의 온도 측정 시에 FTIR(2)을 통하여 취득된 강판(5)의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보의 비(比)연산을 행함으로써, 방사율 데이터를 축적해 간다. 그리고, 축적한 방사율 데이터로부터 얻어지는 방사율 변동 데이터의 대수 연산을 행한다. 이에 따라, 스텝 S2의 처리는 완료하고, 회귀식 작성 처리는 스텝 S3의 처리로 진행된다.

스텝 S3의 처리에서는, 회귀식 작성부(3)가, 스텝 S2의 처리에 의해 산출된 방사율 변동 데이터에 대하여 주성분 분석을 실행한다. 미리, 방사율 변동의 주성분이, 대체로 모든 성분의 값이 동일한 소위 직류 성분(direct-current component)이라고 가정할 수 있는 경우에는, 방사율 변동 데이터를 이용하지 않고, 직류 성분으로 결정해도 좋다. 그리고, 또한, 회귀식 작성부(3)는, 동일하게 스텝 S2의 처리에 의해 산출된 흑체로의 방사 에너지 스펙트럼에 대하여, 방사율 변동 데이터의 주성분과 직교하는 조건하에서 주성분 분석을 실행한다. 이에 따라, 스텝 S3의 처리는 완료하고, 회귀식 작성 처리는 스텝 S4의 처리로 진행된다.

스텝 S4의 처리에서는, 회귀식 작성부(3)가, 스텝 S3의 처리에 의해 얻어진 주성분 분석의 결과로부터, 사용하는 주성분을 기저로서 추출한다. 또한, 회귀식 작성부(3)는, 이미 서술된 수식 (9)를 이용하여, 본 발명에 따른 계수에 대응하는 각 기저 스펙트럼의 스코어 a(k, j)를 산출한다. 이에 따라, 스텝 S4의 처리는 완료하고, 회귀식 작성 처리는 스텝 S5의 처리로 진행된다.

스텝 S5의 처리에서는, 회귀식 작성부(3)가, 스텝 S4의 처리에 의해 산출된 스코어 a(k, j)와 검량선 작성용의 분광 스펙트럼 정보에 대응한 흑체로의 온도를 이미 서술된 수식 (17)에 적용함으로써 이미 서술된 수식 (17)의 중회귀식에 있어서의 중회귀 계수 c(k)를 산출한다. 그리고, 회귀식 작성부(3)는, 기저 스펙트럼(주성분 w(i, k), k＝1, 2) 및 중회귀 계수(c(k), k＝1, 2)의 데이터를 기초 데이터로서 온도 추정부(4)에 출력한다. 이에 따라, 스텝 S5의 처리는 완료하고, 일련의 회귀식 작성 처리는 종료한다.

또한, 여기에서는, 방사율 변동의 주성분을 구하고, 이 방사율 변동의 주성분과 직교하는 방사 에너지의 주성분을 구함으로써 방사율 변동의 영향을 받지 않는 기저를 추출하는 것으로 했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, PLS(부분적 최소 제곱법) 등을 이용하여, 방사율 변동의 영향을 받고 있는 강판으로부터 취득한 분광 스펙트럼 정보에 기초하여 접촉식 온도계(30)의 온도 지시값과 가장 상관이 강한 기저를 직접 구하도록 해도 좋고, 기저의 추출에는 여러 가지의 수리 통계 해석 수법을 이용하는 것이 가능하다.

〔온도 추정 처리〕

다음으로, 도 15에 나타내는 플로우차트를 참조하여, 온도 추정 처리를 실행할 때의 온도 측정 장치(1)의 동작에 대해서 설명한다.

도 15는, 본 발명의 일 실시 형태인 온도 추정 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다. 도 15에 나타내는 플로우차트는, 회귀식 작성 처리가 종료한 후의 소정의 타이밍에서 개시가 되고, 온도 추정 처리는 스텝 S11의 처리로 진행된다.

스텝 S11의 처리에서는, 온도 추정부(4)가, FTIR(2)을 통하여 강판(5)으로부터의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보를 취득한다. 이에 따라, 스텝 S11의 처리는 완료하고, 온도 추정 처리는 스텝 S12의 처리로 진행된다.

스텝 S12의 처리에서는, 온도 추정부(4)가, 스텝 S11의 처리에 의해 취득한 분광 스펙트럼 정보에 대하여 대수 연산 처리를 실행하고, 이미 서술된 수식 (2)를 이용하여 대수 연산값으로부터 상정하고 있는 방사율의 스펙트럼 ε(λ)의 대수값을 감산한다. 이에 따라, 스텝 S12의 처리는 완료하고, 온도 추정 처리는 스텝 S13의 처리로 진행된다.

스텝 S13의 처리에서는, 온도 추정부(4)가, 스텝 S12의 감산 처리 결과 x(i, j)와 회귀식 작성부(3)로부터 입력된 기저 스펙트럼(주성분 w(i, k), k＝1, 2)을 이미 서술된 수식 (9)에 대입함으로써, 측정 대상물의 기저 스펙트럼의 스코어 a(k, j)를 산출한다. 이에 따라, 스텝 S13의 처리는 완료하고, 온도 추정 처리는 스텝 S14의 처리로 진행된다.

스텝 S14의 처리에서는, 온도 추정부(4)가, 스텝 S13의 처리에 의해 산출된 스코어 a(k, j)와 회귀식 작성부(3)로부터 입력된 중회귀 계수(c(k), k＝1, 2)를 이미 서술된 수식 (17)에 적용함으로써 회귀 연산을 행하고, 강판(5)의 표면 온도를 추정한다. 이에 따라, 스텝 S14의 처리는 완료하고, 일련의 온도 추정 처리는 종료한다.

이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태인 온도 측정 장치(1)에서는, 회귀식 작성부(3)가, 검량선 작성용의 분광 스펙트럼 정보를 기저 분해하고, 그의 기저의 스코어 a(k, j)를 산출하고, 스코어 a(k, j)와 검량선 작성용의 분광 스펙트럼 정보에 대응한 온도 데이터로부터 중회귀 계수(c(k), k＝1, 2)를 산출한다. 그리고, 온도 추정부(4)가, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보와 회귀식 작성부(3)에 의해 산출된 기저에 기초하여 기저에 걸리는 스코어 a(k, j)를 산출하고, 산출된 스코어 a(k, j)와 중회귀 계수(c(k), k＝1, 2)에 기초하여 측정 대상물의 온도를 추정한다. 이에 따라, 방사율의 변동의 영향을 받는 일 없이 측정 대상물의 온도를 고정밀도로 측정할 수 있다.

또한, 본 발명을 실현하기 위한 온도 측정 장치의 구성은, 도 11에 나타낸 구성에 한정되는 것은 아니다. 도 16은, 본 발명의 다른 실시 형태인 온도 측정 장치(1a)의 구성 및 이 온도 측정 장치(1a)를 적용한 어닐링로의 일부를 절결하여 내부를 나타낸 개략도이다. 도 17은, 도 16에 나타내는 분광기(8)의 내부 구성을 나타내는 개략도이다. 또한, 도 16에 있어서, 상기한 실시 형태와 동일한 구성에는, 동일한 부호를 붙인다.

이 온도 측정 장치(1a)는, 제조 프로세스에 있어서 어닐링로 등의 로 내에서 가열되는 강판(5a)의 온도를 측정하기 위한 것으로, 어닐링로의 로체(9) 및 이 로체(9) 내면의 단열재(91)를 관통하는 관통공(93)에 삽입된 광 파이버(6), 광 파이버(6)의 로 내측에 위치하는 일단측에 설치된 콜리메이트 렌즈(7), 광 파이버(6)의 로 외측의 타단에 접속된 분광기(8), 회귀식 작성부(3) 및, 온도 추정부(4)를 구비하고 있다. 측정 대상물인 강판(5a)으로부터 거의 평행하게 방사되는 빛(측정광)은, 콜리메이트 렌즈(7) 및 광 파이버(6)를 거쳐 분광기(8)에 입사한다.

여기에서, 관통공(93)에 삽입된 광 파이버(6)의 일단부 및 일단측의 콜리메이트 렌즈(7)는, 단열재(91) 등으로부터 방사되는 빛이 측정광에 혼입하지 않도록, 수냉 차광관(95)에 의해 주위와 구획되어 있다. 또한, 이 수냉 차광관(95)의 내부 공간은, 렌즈 부분 등의 오염 방지를 위해, 배관(97)을 통하여 충전되는 질소에 의해 퍼지된다.

분광기(8)는, 예를 들면 크로스 체르니 터너(Czerny-Turner)형의 분광기로 실현되고, 콜리메이트 미러(81), 회절 격자(82), 포커스 미러(83) 및, 검출기(84)를 구비하고 있다. 이 분광기(8)에 있어서, 광 파이버(6)의 타단으로부터 입사하는 측정광은, 콜리메이트 미러(81)에서 평행광으로 된 후, 회절 격자(82)에 입사하여 분광된다. 그리고, 분광된 측정광은, 포커스 미러(83)를 경유하여, 검출기(84)에서 전파장이 동시에 수광되어 검출된다. 본 예에서는, 로 내의 강판(5a)을 측정 대상물로 하고, 800℃∼1100℃ 전후의 비교적 고온의 온도를 측정한다. 이 때문에, 검출기(84)의 검출 소자로서는, 1차원 어레이 형상의 Si의 CCD나 포토 다이오드 어레이 등을 이용하여, 비교적 짧은 파장역, 구체적으로는, 0.4㎛∼0.8㎛나 0.4㎛∼1.0㎛ 등의 파장역을 검출하도록 하고 있다.

〔교정 방법〕

지금, 기존의 온도 측정 장치(이하, 장치 A라고 표기)에 대해서, 접촉식 온도계(30)를 이용한 복수의 온도 측정값과 그에 대응하는 분광 스펙트럼 정보가 기억되어 있고, 또한, 기억되어 있는 정보에 기초하여 중회귀식이 작성되어 있는 것으로 한다. 복수의 온도 측정값과 그에 대응하는 분광 스펙트럼 정보를 얻기 위해서는, 제조 라인에 있어서 적절한 재료 및 타이밍을 선정하고, 또한 접촉 시의 흠집 등을 검사할 필요가 있기 때문에, 매우 많은 노력 및 시간을 요한다. 실제, 30예 정도의 정보를 얻기 위해서는 수 개월 정도의 시간을 요한다. 이 장치 A를 고장이나 교정 등의 이유에 의해 교환하는 경우에는, 새로운 온도 측정 장치(이하, 장치 B라고 표기)에 있어서 마찬가지의 작업을 행할 필요가 있어, 장치 변경에 수반하는 조정 작업에 많은 노력 및 시간이 필요하다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 도 18에 나타내는 바와 같이, 장치 A, B(온도 측정 장치(1))에 교정 장치(50)를 접속하고, 이하에 나타내는 교정 작업을 행함으로써, 장치 변경에 수반하는 조정 작업에 요하는 노력 및 시간을 저감한다.

구체적으로는, 우선, 교정 장치(50)가, 장치 A 및 장치 B에 있어서, 복수의 상이한 온도마다 흑체로의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보 및 암전류 데이터를 측정한다. 도 19는, 장치 A에 있어서 700∼1100℃의 범위 내의 복수의 상이한 온도마다 흑체로의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보를 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 도 20은, 장치 B에 있어서 700∼1100℃의 범위 내의 복수의 상이한 온도마다 흑체로의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보를 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 다음으로, 교정 장치(50)가, 측정된 흑체로의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보 및 암전류 데이터를 이용하여, 장치 A에 있어서의 접촉식 온도계(30)를 이용한 복수의 온도 측정값과 그에 대응하는 분광 스펙트럼 정보에 대하여 이하의 처리를 실행함으로써, 장치 B에 있어서의 접촉식 온도계를 이용한 온도 측정값과 그에 대응하는 분광 스펙트럼 정보를 작성한다. 그리고 마지막으로, 교정 장치(50)가, 장치 B에 있어서의 접촉식 온도계를 이용한 온도 측정값과 그에 대응하는 분광 스펙트럼 정보를 이용하여 전술한 회귀식 작성 처리를 실행함으로써, 장치 B의 검량선 및 기저 스펙트럼을 산출한다. 도 21은, 장치 A의 검량선 L1과 장치 B의 검량선 L2의 관계의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 22는, 장치 A에 있어서의 기저 스펙트럼 L3과 장치 B에 있어서의 기저 스펙트럼 L3의 관계의 일 예를 나타내는 도면이다.

장치 B에 있어서의 접촉식 온도계를 이용한 온도 측정값과 그에 대응하는 분광 스펙트럼 정보를 작성할 때는, 우선, 교정 장치(50)가, 접촉식 온도계(30)를 이용한 온도 측정값에 있어서의 장치 B의 흑체로의 방사 에너지의 스펙트럼을 산출한다. 다음으로, 교정 장치(50)는, 접촉식 온도계(30)를 이용한 온도 측정값에 있어서의 장치 B의 흑체로의 방사 에너지의 스펙트럼으로부터 장치 B의 암전류를 감산한 값을, 접촉식 온도계(30)를 이용한 온도 측정값에 있어서의 장치 A의 흑체로의 방사 에너지의 스펙트럼으로부터 장치 A의 암전류를 감산한 값으로 제산한 값을 감도 보정 계수로서 산출한다. 다음으로, 교정 장치(50)는, 접촉식 온도계(30)를 이용한 온도 측정값과 함께 장치 A에서 측정한 분광 스펙트럼으로부터 암전류 데이터를 감산하고, 얻어진 분광 스펙트럼에 감도 보정 계수를 승산한다. 그리고 마지막으로, 교정 장치(50)는, 얻어진 분광 스펙트럼에 대하여 장치 B의 암전류 데이터를 더한다. 이에 따라, 장치 B에 대한 접촉식 온도계를 이용한 온도 측정값과 그에 대응하는 분광 스펙트럼 정보를 작성할 수 있다.

이상, 본 발명자들에 의해 이루어진 발명을 적용한 실시의 형태에 대해서 설명했지만, 본 실시 형태에 의한 본 발명의 개시된 일부를 이루는 기술 및 도면에 의해 본 발명은 한정되는 일은 없다. 예를 들면, 본 실시 형태는, 본 발명을 온도 측정 장치의 교정에 적용한 것이지만, 본 발명의 적용 범위는 본 실시 형태에 한정되는 일은 없고, 예를 들면 산화막이나 화성 처리 피막 등의 금속 재료 표면에 형성된 박막의 막두께를 계측하는 장치 등, 온도 이외의 물리량을 계측하는 장치의 교정에도 적용할 수 있다. 온도 이외의 물리량을 계측하는 장치의 교정에 본 발명을 적용함으로써, 장치 변경에 수반하는 조정 작업에 요하는 노력 및 시간을 저감할 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에 기초하여 통상의 기술자 등에 의해 이루어지는 다른 실시의 형태, 실시예 및, 운용 기술 등은 모두 본 발명의 범주에 포함된다.

본 발명에 의하면, 장치 변경에 수반하는 조정 작업에 요하는 노력 및 시간을 저감 가능한 온도 측정 장치의 교정 방법, 온도 측정 장치의 교정 장치, 물리량 측정 장치의 교정 방법 및, 물리량 측정 장치의 교정 장치를 제공할 수 있다.

1, 1a : 온도 측정 장치
2 : FTIR(푸리에 변환 적외 분광 광도계)
3 : 회귀식 작성부
4 : 온도 추정부
5, 5a : 강판
6 : 광 파이버
7 : 콜리메이트 렌즈
8 : 분광기
11, 14, 15, 16 : 미러
12 : 하프 미러
13 : 가동 미러
17 : 검출기
18 : 간섭계
30 : 접촉식 온도계
35 : 금속박
37 : 열전대
40 : 에어 실린더
50 : 교정 장치
81 : 콜리메이트 미러
82 : 회절 격자
83 : 포커스 미러
84 : 검출기

Claims

측정 대상물로부터 발해지는 방사 에너지를 분광 측정하고, 얻어진 분광 스펙트럼 정보를 신호 처리하여 측정 대상물의 표면 온도를 측정하고, 상기 표면 온도의 측정에 있어서는, 상기 측정 대상물로부터 얻어진 분광 스펙트럼 정보에 기초하여 미리 취득되는 기저 스펙트럼의 스코어를 산출하고, 상기 스코어와 상기 측정 대상물의 표면 온도 사이의 관계를 나타내는 미리 취득되는 검량선에 따라서 상기 스코어를 이용하여 상기 표면 온도의 측정을 행하고, 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼 및 상기 미리 취득되는 검량선은, 접촉식 온도계를 이용하여 측정 대상물을 측정한 온도 측정값에 따라서 결정하는 온도 측정 장치의 교정 방법으로서,
변경 전의 온도 측정 장치 및 변경 후의 온도 측정 장치에 있어서, 상이한 복수의 온도마다 흑체로(爐)의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보 및 암전류 데이터를 측정하고,
측정된 정보를 이용하여, 변경 전의 온도 측정 장치에 있어서 측정된 접촉식 온도계에 의한 온도 측정값과 당해 온도 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보로부터, 변경 후의 온도 측정 장치에 대한 접촉식 온도계를 이용한 온도 측정값 및 당해 온도 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보를 생성하고,
생성한 정보를 이용하여 변경 후의 온도 측정 장치에 있어서의 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼 및 상기 미리 취득되는 검량선을 결정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치의 교정 방법.
제1항에 있어서,
상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼을 결정할 때에, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보와, 상기 접촉식 온도계에 의한 온도 측정값과 동(同) 온도의 흑체로를 측정하여 얻은 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보의 비로부터 방사율을 산출하고, 당해 방사율에 기초하는 방사율 변동을 주성분 분석하여 얻은 주성분과 직교하는 스펙트럼을 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼으로서 결정하거나, 또는, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보와, 상기 접촉식 온도계에 의한 온도 측정값에 대하여 부분적 최소 제곱법을 적용함으로써 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼을 결정하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치의 교정 방법.
측정 대상물로부터 발해지는 방사 에너지를 분광 측정하고, 얻어진 분광 스펙트럼 정보를 신호 처리하여 측정 대상물의 표면 온도를 측정하고, 상기 표면 온도의 측정에 있어서는, 상기 측정 대상물로부터 얻어진 분광 스펙트럼 정보에 기초하여 미리 취득되는 기저 스펙트럼의 스코어를 산출하고, 상기 스코어와 상기 측정 대상물의 표면 온도 사이의 관계를 나타내는 미리 취득되는 검량선에 따라서 상기 스코어를 이용하여 상기 표면 온도의 측정을 행하고, 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼 및 상기 미리 취득되는 검량선은, 접촉식 온도계를 이용하여 측정 대상물을 측정한 온도 측정값에 따라서 결정하는 온도 측정 장치의 교정 장치로서,
상기 교정 장치는 변경 전의 온도 측정 장치 및 변경 후의 온도 측정 장치에 접속하여 교정 작업을 행하도록 형성되고,
상기 교정 장치는, 변경 전의 온도 측정 장치 및 변경 후의 온도 측정 장치에 있어서, 상이한 복수의 온도마다의 흑체로의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보 및 암전류 데이터를 측정하는 수단과,
측정된 흑체로의 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보 및 암전류 데이터를 이용하여, 변경 전의 온도 측정 장치에 있어서 측정된 접촉식 온도계에 의한 온도 측정값과 당해 온도 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보로부터, 변경 후의 온도 측정 장치에 대한 접촉식 온도계를 이용한 온도 측정값 및 당해 온도 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보를 생성하는 수단과,
생성한 정보를 이용하여 변경 후의 온도 측정 장치에 있어서의 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼 및 상기 미리 취득되는 검량선을 결정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치의 교정 장치.
제3항에 있어서,
상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼을 결정할 때에, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보와, 상기 접촉식 온도계에 의한 온도 측정값과 동 온도의 흑체로를 측정하여 얻은 방사 에너지의 분광 스펙트럼 정보의 비로부터 방사율을 산출하고, 당해 방사율에 기초하는 방사율 변동을 주성분 분석하여 얻은 주성분과 직교하는 스펙트럼을 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼으로서 결정하거나, 또는, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보와, 상기 접촉식 온도계에 의한 온도 측정값에 대하여 부분적 최소 제곱법을 적용함으로써 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼을 결정하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치의 교정 장치.
측정 대상물로부터 발해지는 방사 에너지를 분광 측정하고, 얻어진 분광 스펙트럼 정보를 신호 처리하여 측정 대상물의 물리량을 측정하고, 상기 물리량의 측정에 있어서는, 상기 측정 대상물로부터 얻어진 분광 스펙트럼 정보에 기초하여 미리 취득되는 기저 스펙트럼의 스코어를 산출하고, 상기 스코어와 상기 측정 대상물의 물리량 사이의 관계를 나타내는 미리 취득되는 검량선에 따라서 상기 스코어를 이용하여 상기 물리량의 측정을 행하고, 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼 및 상기 미리 취득되는 검량선은, 상기 스코어를 이용하여 물리량을 측정하는 방법과는 다른 방법에 의해 측정한 측정 대상물의 물리량 측정값에 따라서 결정하는 물리량 측정 장치의 교정 방법으로서,
변경 전의 물리량 측정 장치 및 변경 후의 물리량 측정 장치에 있어서, 상이한 복수의 물리량마다 교정 기준의 대상물의 분광 스펙트럼 정보 및 암전류 데이터를 측정하고,
측정된 정보를 이용하여, 변경 전의 물리량 측정 장치에 있어서 측정된 상기 물리량 측정값과 당해 물리량 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보로부터, 변경 후의 물리량 측정 장치에 대한 상기 물리량 측정값 및 당해 물리량 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보를 생성하고,
생성한 정보를 이용하여 변경 후의 물리량 측정 장치에 있어서의 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼 및 상기 미리 취득되는 검량선을 결정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 물리량 측정 장치의 교정 방법.
제5항에 있어서,
상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼을 결정할 때에, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보, 상기 물리량 측정값 및, 교정 기준의 대상물의 분광 스펙트럼 정보를 주성분 분석하여 얻은 주성분과 직교하는 스펙트럼을 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼으로서 결정하거나, 또는, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보와 상기 물리량 측정값에 대하여 부분적 최소 제곱법을 적용함으로써 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼을 결정하는 것을 특징으로 하는 물리량 측정 장치의 교정 방법.
측정 대상물로부터 발해지는 방사 에너지를 분광 측정하고, 얻어진 분광 스펙트럼 정보를 신호 처리하여 측정 대상물의 물리량을 측정하고, 상기 물리량의 측정에 있어서는, 상기 측정 대상물로부터 얻어진 분광 스펙트럼 정보에 기초하여 미리 취득되는 기저 스펙트럼의 스코어를 산출하고, 상기 스코어와 상기 측정 대상물의 물리량 사이의 관계를 나타내는 미리 취득되는 검량선에 따라서 상기 스코어를 이용하여 상기 물리량의 측정을 행하고, 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼 및 상기 미리 취득되는 검량선은, 상기 스코어를 이용하여 물리량을 측정하는 방법과는 다른 방법에 의해 측정한 측정 대상물의 물리량 측정값에 따라서 결정하는 물리량 측정 장치의 교정 장치로서,
상기 교정 장치는 변경 전의 물리량 측정 장치 및 변경 후의 물리량 측정 장치에 접속하여 교정 작업을 행하도록 형성되고,
상기 교정 장치는, 변경 전의 물리량 측정 장치 및 변경 후의 물리량 측정 장치에 있어서, 상이한 복수의 물리량마다 교정 기준의 대상물의 분광 스펙트럼 정보 및 암전류 데이터를 측정하는 수단과,
측정된 교정 기준의 대상물의 분광 스펙트럼 정보 및 암전류 데이터를 이용하여, 변경 전의 물리량 측정 장치에 있어서 측정된 상기 물리량 측정값과 당해 물리량 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보로부터, 변경 후의 물리량 측정 장치에 대한 상기 물리량 측정값 및 당해 물리량 측정값에 대응하는 분광 스펙트럼 정보를 생성하는 수단과,
생성한 정보를 이용하여 변경 후의 물리량 측정 장치에 있어서의 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼 및 상기 미리 취득되는 검량선을 결정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 물리량 측정 장치의 교정 장치.
제7항에 있어서,
상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼을 결정할 때에, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보, 상기 물리량 측정값 및, 교정 기준의 대상물의 분광 스펙트럼 정보를 주성분 분석하여 얻은 주성분과 직교하는 스펙트럼을 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼으로서 결정하거나, 또는, 측정 대상물의 분광 스펙트럼 정보와 상기 물리량 측정값에 대하여 부분적 최소 제곱법을 적용함으로써 상기 미리 취득되는 기저 스펙트럼을 결정하는 것을 특징으로 하는 물리량 측정 장치의 교정 장치.