JPS6049853B2 - 物体表面温度の測定方法 - Google Patents
物体表面温度の測定方法Info
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- JPS6049853B2 JPS6049853B2 JP55179254A JP17925480A JPS6049853B2 JP S6049853 B2 JPS6049853 B2 JP S6049853B2 JP 55179254 A JP55179254 A JP 55179254A JP 17925480 A JP17925480 A JP 17925480A JP S6049853 B2 JPS6049853 B2 JP S6049853B2
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- Japan
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- temperature
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-
- G—PHYSICS
- 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
- G01J5/52—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using comparison with reference sources, e.g. disappearing-filament pyrometer
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、物体特に炉内物体の表面温度を放射測温する
方法に関する。
方法に関する。
炉内物体例えは焼鈍処理される鋼板される表面温度を第
1図に示すようにして放射測温する方法を本出願人は既
に提案した(特願昭55−27108)。
1図に示すようにして放射測温する方法を本出願人は既
に提案した(特願昭55−27108)。
この図で10は鋼板、12は展体炉、16は放射計であ
り、Nは測温点PTに立てた法線、θ1、θ。は展体炉
12、放射計16と測温点PTとを結ふ直線が法線Nに
対してなす角であり、θ、=θ2に選定される。この測
定系ては鋼板10の温度をTl、放射率をE_)展体炉
12の温度をT。とすると、放射計16が受光する放射
エネルギE_、はE_、■ E_−E_b(Tl)+(
1−E_)E_b(T0)・・・・・・(1)である。
り、Nは測温点PTに立てた法線、θ1、θ。は展体炉
12、放射計16と測温点PTとを結ふ直線が法線Nに
対してなす角であり、θ、=θ2に選定される。この測
定系ては鋼板10の温度をTl、放射率をE_)展体炉
12の温度をT。とすると、放射計16が受光する放射
エネルギE_、はE_、■ E_−E_b(Tl)+(
1−E_)E_b(T0)・・・・・・(1)である。
こゝでE_b(T)は温度Tの展伸が放出する放射エネ
ルギである。展体炉12の温度をT3にすれば、そのと
き放射計16が受ける放射エネルギE_2はE_2■ε
・ E_b(Ti)十(1−E_)E_b(T3)・・
・・・・(2)である。
ルギである。展体炉12の温度をT3にすれば、そのと
き放射計16が受ける放射エネルギE_2はE_2■ε
・ E_b(Ti)十(1−E_)E_b(T3)・・
・・・・(2)である。
これらの式で未知数はεとTlであるから(1)、(2
)式は解くことがてき、E_、−E_2 E_■1−・・・・・・(3) E_■T2)上b(T0) E_01−E_ E_b(T、)=−−−・ E_b(T3)・・・・・
・(4)となる。
)式は解くことがてき、E_、−E_2 E_■1−・・・・・・(3) E_■T2)上b(T0) E_01−E_ E_b(T、)=−−−・ E_b(T3)・・・・・
・(4)となる。
E_b(Tl)が分ればウィーンの公式E_b(T)■
Clλ−゜exp(−Co/λ・ T)などから温度T
が求められる。しカル以上の議論は理想的な状態に対す
るもので実際には種々の補正を必要とする。
Clλ−゜exp(−Co/λ・ T)などから温度T
が求められる。しカル以上の議論は理想的な状態に対す
るもので実際には種々の補正を必要とする。
例えは(2)式の右辺第2項は展体炉からの放射エネル
ギが鋼板表面て鏡面反射して放射計16に入力する、と
すJるものであるが、実際には鋼板表面は完全鏡面では
なく若干の乱反射を生じる。これは(1−E_)が小さ
くなることを意味し、0<f<1となる係数fを導入し
てf(1−ε)に補正する必要がある。この係数fは鏡
面反射係数とても称すべきも丁のである。また鋼板表面
が非完全鏡面であると炉壁からの放射エネルギが鋼板表
面で拡散反射して放射計に入る分も考慮しなければなら
す、この分は(1−E_)p)E_b(T0)て表わさ
れる。こゝでpは鋼板表面の拡散反射係数であり、係数
fとはf+p=1の関係にある。T4は炉壁の温度であ
る。これを補正すると(1)〜(4)式はとなる。
ギが鋼板表面て鏡面反射して放射計16に入力する、と
すJるものであるが、実際には鋼板表面は完全鏡面では
なく若干の乱反射を生じる。これは(1−E_)が小さ
くなることを意味し、0<f<1となる係数fを導入し
てf(1−ε)に補正する必要がある。この係数fは鏡
面反射係数とても称すべきも丁のである。また鋼板表面
が非完全鏡面であると炉壁からの放射エネルギが鋼板表
面で拡散反射して放射計に入る分も考慮しなければなら
す、この分は(1−E_)p)E_b(T0)て表わさ
れる。こゝでpは鋼板表面の拡散反射係数であり、係数
fとはf+p=1の関係にある。T4は炉壁の温度であ
る。これを補正すると(1)〜(4)式はとなる。
これが前記出願の測定原理であり、か)る測定を実行す
る装置、例えば黒体炉側からEb(T2),Eb(T3
)を得る手段などは適宜構成若しくは変更できる。また
Eb(T3)±0とすることもでき、この方が式が簡単
になる。ところで上記(5),(6)を解いて(7),
(8)式を求める場合も前記出願ては未知数はεとT1
であり、それ以外は既知(測定値もしくは設定値)とす
る。
る装置、例えば黒体炉側からEb(T2),Eb(T3
)を得る手段などは適宜構成若しくは変更できる。また
Eb(T3)±0とすることもでき、この方が式が簡単
になる。ところで上記(5),(6)を解いて(7),
(8)式を求める場合も前記出願ては未知数はεとT1
であり、それ以外は既知(測定値もしくは設定値)とす
る。
しかしながら拡散反射係数pは物体の表面性状(粗度な
ど)によつて0〜1の範囲で大きく変る。従つて推定値
を使用すると、場合によつては大きな測定誤差を招く恐
れがある。本発明はこの点を改善するものであつて、拡
散反射係数をオンライン測定し、変動する測温対象の正
確な誤係数を知つて高精度の測温をしようとするものて
ある。
ど)によつて0〜1の範囲で大きく変る。従つて推定値
を使用すると、場合によつては大きな測定誤差を招く恐
れがある。本発明はこの点を改善するものであつて、拡
散反射係数をオンライン測定し、変動する測温対象の正
確な誤係数を知つて高精度の測温をしようとするものて
ある。
即ち本発明の測定方法は放射計と黒体炉を物体に対して
、該放射計へ該物体からの放射エネルギが直接、及び該
黒体炉からの放射エネルギが物体表面で鏡面反射したの
ち入射するように配置し、かつ該黒体炉からの放射エネ
ルギ.−を低、高温時のそれの2種に変えて、該低温時
の放射計受光エネルギE1と高温時の放射計受光エネル
ギE2を計測し、また該物体表面に光を投射して鏡面反
射する光11とその周囲の拡散反射光12との比を求め
、該比U2/11より該物体表面の拡散く反射係数pを
求め、これらの受光エネルギEl,E2および拡散反射
係数pより該物体の表面温度を求めることを特徴とする
ものである。次に拡散反射係数の測定法を説明する。第
2図は本測定法の原理を示す。
、該放射計へ該物体からの放射エネルギが直接、及び該
黒体炉からの放射エネルギが物体表面で鏡面反射したの
ち入射するように配置し、かつ該黒体炉からの放射エネ
ルギ.−を低、高温時のそれの2種に変えて、該低温時
の放射計受光エネルギE1と高温時の放射計受光エネル
ギE2を計測し、また該物体表面に光を投射して鏡面反
射する光11とその周囲の拡散反射光12との比を求め
、該比U2/11より該物体表面の拡散く反射係数pを
求め、これらの受光エネルギEl,E2および拡散反射
係数pより該物体の表面温度を求めることを特徴とする
ものである。次に拡散反射係数の測定法を説明する。第
2図は本測定法の原理を示す。
即ち本測定ではa図に示すように投光部Aより物体表面
に対して光Bを投射し、その反射光B″を受光部Cで測
定する。受光部では鏡面反射11とその周囲の拡散反射
光12との比12/11を求める。この比は次に述べる
ように拡散反射係数pに対応しており、同図bに示す予
め求めておいたP−12/11特性曲線Dよりpを知る
ことができる。前記(5),(6)式の演算に必要な係
数(1−p)は)入射光Lと鏡面反射光11との比■1
/10に対応付けることができる。
に対して光Bを投射し、その反射光B″を受光部Cで測
定する。受光部では鏡面反射11とその周囲の拡散反射
光12との比12/11を求める。この比は次に述べる
ように拡散反射係数pに対応しており、同図bに示す予
め求めておいたP−12/11特性曲線Dよりpを知る
ことができる。前記(5),(6)式の演算に必要な係
数(1−p)は)入射光Lと鏡面反射光11との比■1
/10に対応付けることができる。
即ち、物体表面て拡散反射する(鏡面反射は除く)光を
ΔIとすればI。=11+Δ11従つてとなる。
ΔIとすればI。=11+Δ11従つてとなる。
受光部Cでは測定する光12はΔIの一部であるからΔ
I=I2+αとおけば上記(1a式の右辺ノが得られ、
この(10)式の右辺から明らかなようにp=12/1
1とする測定法はα,12に伴なう若干の誤差が出るが
、鏡面反射に近い状態ではα″.0,12十α′−11
であるので上記誤差は小さい。そしてI。に比べて12
の測定は後述のように極めて簡単にできる。(1−p)
を直接測定する場合は(9)式を変形してとすればよい
。
I=I2+αとおけば上記(1a式の右辺ノが得られ、
この(10)式の右辺から明らかなようにp=12/1
1とする測定法はα,12に伴なう若干の誤差が出るが
、鏡面反射に近い状態ではα″.0,12十α′−11
であるので上記誤差は小さい。そしてI。に比べて12
の測定は後述のように極めて簡単にできる。(1−p)
を直接測定する場合は(9)式を変形してとすればよい
。
投光部Aでは光Bを第3図aに示すように細いビーム囚
として、また同図bに示すように太いビーム式として、
あるいは同図cに示すように測温点PTて1点に集束す
る円錐もしくは角錐状ビーム式として物体10へ投射す
る。
として、また同図bに示すように太いビーム式として、
あるいは同図cに示すように測温点PTて1点に集束す
る円錐もしくは角錐状ビーム式として物体10へ投射す
る。
aの場合はレーザ光を使用するのが適当であるが、通常
の可視光をレンズなどで紋つてもよい。bの場合はレー
ザ光とビームエキスパンダおよびレンズ、又は白熱灯と
レンズまたはミラー系などで大径平行ビーム八を作る。
cの場合も同様な手段でビームを円錐状等にする。受光
部Cは第4図のように構成する。同図aは中央に孔hが
あいた円板を主体とする回転セクタと、円板状受光器2
2を使用する例を示し、回転セクタ20を図示位置に置
くと鏡面反射光のみが孔hを通つて(そのように孔径、
セクタ位置を定める)背後の受光器22に達し、それ以
外の反射光は回転セクタ20により遮ぎられて受光器2
2に達せず、従つて受光器22の出力は鏡面反射光成分
11に対応したものとなる。次に回転セクタ20を回転
させて受光器22の前方から退去させると、受光器22
へは該鏡面反射成分11とその周囲の反射光、詳しくは
受光器22が測温点PTに対して張る立体角内の反射光
(これを13とする)が入射し、受光器出力は13に対
応したものとなる。従つて比1。/11は(L3−11
)/11として求める回転セクタも受光素子としておけ
ばその出力は12となるから、部材20,22の出力の
比として直ちに12/11が求まる。孔hの径は鏡面反
射光のみが通るように選定するから、入射光が小径ビー
ムのときは小さく、大径ビームのときは大になる。
の可視光をレンズなどで紋つてもよい。bの場合はレー
ザ光とビームエキスパンダおよびレンズ、又は白熱灯と
レンズまたはミラー系などで大径平行ビーム八を作る。
cの場合も同様な手段でビームを円錐状等にする。受光
部Cは第4図のように構成する。同図aは中央に孔hが
あいた円板を主体とする回転セクタと、円板状受光器2
2を使用する例を示し、回転セクタ20を図示位置に置
くと鏡面反射光のみが孔hを通つて(そのように孔径、
セクタ位置を定める)背後の受光器22に達し、それ以
外の反射光は回転セクタ20により遮ぎられて受光器2
2に達せず、従つて受光器22の出力は鏡面反射光成分
11に対応したものとなる。次に回転セクタ20を回転
させて受光器22の前方から退去させると、受光器22
へは該鏡面反射成分11とその周囲の反射光、詳しくは
受光器22が測温点PTに対して張る立体角内の反射光
(これを13とする)が入射し、受光器出力は13に対
応したものとなる。従つて比1。/11は(L3−11
)/11として求める回転セクタも受光素子としておけ
ばその出力は12となるから、部材20,22の出力の
比として直ちに12/11が求まる。孔hの径は鏡面反
射光のみが通るように選定するから、入射光が小径ビー
ムのときは小さく、大径ビームのときは大になる。
受光器22の位置にはレンズを置き、それで集光して小
型受光器に投射して計測するようにしてもよい。第4図
bは十字状に並ふ点状受光素子24により比12/11
を測定する。
型受光器に投射して計測するようにしてもよい。第4図
bは十字状に並ふ点状受光素子24により比12/11
を測定する。
即ち反射光の強度分布はX,y方向にc図d図の如く分
布しているからこの受光素子アレーの受光出力を積分演
算することにより鏡面反射成分11とその周囲の反射成
分12とを求めることができる。受光素子24は多数設
ける代りに1素子を使用し、それをアレイ方向即ちX,
y方向に走査してもよい。第4図eは同図aの変形例で
、可動セクタ20の前後にレンズ26,28を配置し、
該レンズ28の後方に小型受光素子30を置く。
布しているからこの受光素子アレーの受光出力を積分演
算することにより鏡面反射成分11とその周囲の反射成
分12とを求めることができる。受光素子24は多数設
ける代りに1素子を使用し、それをアレイ方向即ちX,
y方向に走査してもよい。第4図eは同図aの変形例で
、可動セクタ20の前後にレンズ26,28を配置し、
該レンズ28の後方に小型受光素子30を置く。
レンズ20て反射光を平行光束とし、レンズ28て集光
して受光素子30へ投射する。セクタ20を回転または
直進させて図示のように平行光束中へ挿入すれは受光素
子30の出力は11、それより外せは11+12となり
、これより比12/11を求めることができる。第4図
fは、開口を持つ凹面反射鏡32を用いて全反射光と鏡
面反射光との比を求める例を示す。
して受光素子30へ投射する。セクタ20を回転または
直進させて図示のように平行光束中へ挿入すれは受光素
子30の出力は11、それより外せは11+12となり
、これより比12/11を求めることができる。第4図
fは、開口を持つ凹面反射鏡32を用いて全反射光と鏡
面反射光との比を求める例を示す。
即ち、この反射鏡32を取除くと受光素子30には鏡面
反射光11のみ入射し(受光素子30の受光面の大きさ
はそのように選んでおく)、反射鏡32を図示位置に置
くと開口h1から入つて物体表面で鏡面反射した反射光
は開口H2を通つて受光器30へ入射し、また物体表面
て各方向へ拡散反射した入射光は反射鏡32で反射して
物体表面10へ戻され、そこで再び反射し、こうして多
重反射後開口H2を通つて受光器30へ入る。この場合
の受光器出力ほ〜11+I2であるが、物体表面での拡
散反射の程度が著しいとすると第4図A,bなどの場合
より12は大である。第4図gは可視光の代りに赤外線
を使用し、受光素子としてはシリコンセルを使用してこ
れを可動にして例を示す。
反射光11のみ入射し(受光素子30の受光面の大きさ
はそのように選んでおく)、反射鏡32を図示位置に置
くと開口h1から入つて物体表面で鏡面反射した反射光
は開口H2を通つて受光器30へ入射し、また物体表面
て各方向へ拡散反射した入射光は反射鏡32で反射して
物体表面10へ戻され、そこで再び反射し、こうして多
重反射後開口H2を通つて受光器30へ入る。この場合
の受光器出力ほ〜11+I2であるが、物体表面での拡
散反射の程度が著しいとすると第4図A,bなどの場合
より12は大である。第4図gは可視光の代りに赤外線
を使用し、受光素子としてはシリコンセルを使用してこ
れを可動にして例を示す。
4は黒体炉、36はシリコンセルからなる受光器である
。
。
黒体炉34から赤外線(放射エネルギ)を円錐状にして
物体10の測温点PTに照射し、この鏡面反射光を受光
器36で受ける。これには、図示受光器位置で該受光器
が測温点PTに張る立体角Ω1内に鏡面反射光のみが入
るようにすればよい(そのように受光器位置等を定めれ
ばよい)。次いで受光器36を点線位置へ前進させ、測
温点に対して張る立体角Ω2がΩ1より大になるように
する。こうすれば前述の11+I2を測定することがで
きる。第5図は入、反射角θが300、使用した赤外線
の波長λが0.9μm1Ω1=0.001π〔Sr〕,
Ω2=0.01π〔Sr〕のときの拡散反射係数p対強
度比12/11との関係を示す。
物体10の測温点PTに照射し、この鏡面反射光を受光
器36で受ける。これには、図示受光器位置で該受光器
が測温点PTに張る立体角Ω1内に鏡面反射光のみが入
るようにすればよい(そのように受光器位置等を定めれ
ばよい)。次いで受光器36を点線位置へ前進させ、測
温点に対して張る立体角Ω2がΩ1より大になるように
する。こうすれば前述の11+I2を測定することがで
きる。第5図は入、反射角θが300、使用した赤外線
の波長λが0.9μm1Ω1=0.001π〔Sr〕,
Ω2=0.01π〔Sr〕のときの拡散反射係数p対強
度比12/11との関係を示す。
これは第2図bの一具体例である。第6図は本発明の実
施例を示す。
施例を示す。
40は連続焼鈍炉であつて、本例ではストリップてある
鋼板10を連談焼鈍する。
鋼板10を連談焼鈍する。
42は前述の拡散反射係数pの測定装置てあつて炉40
の入側に設けられる。
の入側に設けられる。
44は第1図に示した放射測温装置のセンサ部、′46
は前記(7),(8)式の演算を行なつてストリップ1
0の放射率Eおよび温度Tを演出する演算装置てある。
は前記(7),(8)式の演算を行なつてストリップ1
0の放射率Eおよび温度Tを演出する演算装置てある。
p値測定装置42は焼鈍炉40の出側に放射測温装置の
センサ部44と並設してもよく、p値の変化が激しいと
きはこの方が正確な測温を7可能にする。以上説明した
ように本発明によれば第1図に示す放射測温法で正確に
物体温度を測定することが可能となり、しかもそれに必
要な拡散反射係数pの計測は容易であるなどの利点を有
する。
センサ部44と並設してもよく、p値の変化が激しいと
きはこの方が正確な測温を7可能にする。以上説明した
ように本発明によれば第1図に示す放射測温法で正確に
物体温度を測定することが可能となり、しかもそれに必
要な拡散反射係数pの計測は容易であるなどの利点を有
する。
9図面の簡単な説明
第1図は既提案の放射測温の原理を説明する図、第2図
は本発明の測定要領を説明する図、第3図は投射される
光の各種の例を示す説明図、第4図は受光部の各種の例
を示す説明図、第5図はP−12/11特性の1例を示
すグラフ、第6図は本発明の実施例を示す説明図てある
。
は本発明の測定要領を説明する図、第3図は投射される
光の各種の例を示す説明図、第4図は受光部の各種の例
を示す説明図、第5図はP−12/11特性の1例を示
すグラフ、第6図は本発明の実施例を示す説明図てある
。
図面で16は放射計、12は黒体炉、10は物体、Bは
投射光、B″は反射光である。
投射光、B″は反射光である。
Claims (1)
- 1 放射計と黒体炉を物体に対して、該放射計へ該物体
からの放射エネルギが直接、及び該黒体炉からの放射エ
ネルギが物体表面で鏡面反射したのち入射するように配
置し、かつ該黒体炉からの放射エネルギを低、高温時の
それの2種に変えて、該低温時の放射計受光エネルギE
_1と高温時の放射計受光エネルギE_2を計測し、ま
た該物体表面に光を投射して鏡面反射する光I_1とそ
の周囲の拡散反射光I_2との比を求め、該比I_2/
I_1より該物体表面の拡散反射係数pを求め、これら
の受光エネルギE_1、E_2および拡散反射係数pよ
り該物体の表面温度を求めることを特徴とする物体表面
温度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55179254A JPS6049853B2 (ja) | 1980-12-18 | 1980-12-18 | 物体表面温度の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55179254A JPS6049853B2 (ja) | 1980-12-18 | 1980-12-18 | 物体表面温度の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57103024A JPS57103024A (en) | 1982-06-26 |
| JPS6049853B2 true JPS6049853B2 (ja) | 1985-11-05 |
Family
ID=16062628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55179254A Expired JPS6049853B2 (ja) | 1980-12-18 | 1980-12-18 | 物体表面温度の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6049853B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021139628A (ja) * | 2020-03-02 | 2021-09-16 | 株式会社チノー | 温度測定装置及び温度測定方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5293022B2 (ja) * | 2008-09-11 | 2013-09-18 | 新日鐵住金株式会社 | 連続焼鈍炉における温度制御方法および連続焼鈍炉 |
-
1980
- 1980-12-18 JP JP55179254A patent/JPS6049853B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021139628A (ja) * | 2020-03-02 | 2021-09-16 | 株式会社チノー | 温度測定装置及び温度測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57103024A (en) | 1982-06-26 |
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