JPH02134522A - Ｈ↓２ｏ吸収補正型放射温度計 - Google Patents
Ｈ↓２ｏ吸収補正型放射温度計Info
- Publication number
- JPH02134522A JPH02134522A JP28847688A JP28847688A JPH02134522A JP H02134522 A JPH02134522 A JP H02134522A JP 28847688 A JP28847688 A JP 28847688A JP 28847688 A JP28847688 A JP 28847688A JP H02134522 A JPH02134522 A JP H02134522A
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- signal
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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、放射エネルギー強度信号を温度信号に変換す
る時に光路中で受けるＨ２Ｏの吸収に対して、自動的に
吸収補正を行ない、物体の温度を正確に測定する放射温
度計に関する。
る時に光路中で受けるＨ２Ｏの吸収に対して、自動的に
吸収補正を行ない、物体の温度を正確に測定する放射温
度計に関する。
周知のように、放射測温は物体が絶対０度以上で発生す
る電磁波を検出することによって温度を知る方法である
。物体のもつ温度の放射エネルギー強度と波長スペクト
ルの関係は、ブランクの放射則で示されるように、温度
によって、その放射エネルギー強度のピークを示す波長
が変化する。
る電磁波を検出することによって温度を知る方法である
。物体のもつ温度の放射エネルギー強度と波長スペクト
ルの関係は、ブランクの放射則で示されるように、温度
によって、その放射エネルギー強度のピークを示す波長
が変化する。
放射測温は、一般にその目的とする温度範囲に最も良く
対応する測定範囲を選択して行なう。例えば高温域では
０．６μｍ〜１．０μｍ、中温域では１．０ ｐ ｍ
〜３．Ｏｐ ｍ 、低温域では３．０ ｐ ｍ−１０，
０μｍの波長域を選択する。更に低温〜高温まで測温範
囲を広げる程、その対象とする波長の範囲が広がる。
対応する測定範囲を選択して行なう。例えば高温域では
０．６μｍ〜１．０μｍ、中温域では１．０ ｐ ｍ
〜３．Ｏｐ ｍ 、低温域では３．０ ｐ ｍ−１０，
０μｍの波長域を選択する。更に低温〜高温まで測温範
囲を広げる程、その対象とする波長の範囲が広がる。
放射測温において、測定物体と放射温度計の検出器との
光路では光が雰囲気中を伝播する際に、Ｈ２ＣやＣ０９
ＣＯ２等によって吸収や散乱を受は光の減衰が起こる。
光路では光が雰囲気中を伝播する際に、Ｈ２ＣやＣ０９
ＣＯ２等によって吸収や散乱を受は光の減衰が起こる。
このうちＨ２Ｏの吸収は通常の雰囲気では避けることが
出来ない。このため吸収を受けて減衰した放射エネルギ
ー強度信号をそのまま温度信号に変換すると当然、測定
物体の真の温度より低い値を示すことになる。
出来ない。このため吸収を受けて減衰した放射エネルギ
ー強度信号をそのまま温度信号に変換すると当然、測定
物体の真の温度より低い値を示すことになる。
一般には放射測温をする場合、光減衰の少ない波長域を
持つ放射温度計を選んで測温を行なっているが、全放射
型のように低温〜中温域の範囲で使う場合、Ｈ２Ｃによ
る吸収を避けることができない。実際のＨ２Ｃの吸収は
第１図に示すように広い波長域に存在しているため、特
に低温用の放射温度や測温範囲の広い放射温度計を作る
場合にはＨ２Ｃの吸収が問題となり、又精度のよい標準
放射温度計を開発する際に障害となっている。
持つ放射温度計を選んで測温を行なっているが、全放射
型のように低温〜中温域の範囲で使う場合、Ｈ２Ｃによ
る吸収を避けることができない。実際のＨ２Ｃの吸収は
第１図に示すように広い波長域に存在しているため、特
に低温用の放射温度や測温範囲の広い放射温度計を作る
場合にはＨ２Ｃの吸収が問題となり、又精度のよい標準
放射温度計を開発する際に障害となっている。
以上述べた如く、光が大気中を進む時、実際にはＨ２Ｃ
で吸収を受けている。従がって現場のように雰囲気の悪
い空間で測定する場合、正確に温度を知ることは、非常
に困難である０例えば、検出素子について言えば、単色
放射温度計に使われるＳｔ素子等は、実用的には問題は
ないとされているが、サーモパイルや焦電素子等のよう
な広い波長域に感度を持つ素子の場合、光の吸収の影響
は極めて大きい。
で吸収を受けている。従がって現場のように雰囲気の悪
い空間で測定する場合、正確に温度を知ることは、非常
に困難である０例えば、検出素子について言えば、単色
放射温度計に使われるＳｔ素子等は、実用的には問題は
ないとされているが、サーモパイルや焦電素子等のよう
な広い波長域に感度を持つ素子の場合、光の吸収の影響
は極めて大きい。
本発明はＨ２Ｃの吸収による光の透過率をオンラインで
測定することによって連続的にＨ２Ｏ吸収補正を行ない
真温度を検出することを目的としている。
測定することによって連続的にＨ２Ｏ吸収補正を行ない
真温度を検出することを目的としている。
本発明のＨ２Ｏ吸収補正型放射温度計は、前記目的を達
成するため真温度と検出器からの放射エネルギー強度の
関係において、該放射エネルギーから放射される波長の
Ｈ２Ｏによる放射エネルギーの透過率を、波長によるＨ
２Ｃの吸収係数、測定雰囲気温度、相対湿度、および測
定光路長から求まる関係式として記憶し、前記検出器か
らの放射エネルギー強度信号を関係式に基づくディジタ
ル演算によりＨ２Ｏ吸収補正を行ない温度信号に変換す
る手段を有することを特徴とする。
成するため真温度と検出器からの放射エネルギー強度の
関係において、該放射エネルギーから放射される波長の
Ｈ２Ｏによる放射エネルギーの透過率を、波長によるＨ
２Ｃの吸収係数、測定雰囲気温度、相対湿度、および測
定光路長から求まる関係式として記憶し、前記検出器か
らの放射エネルギー強度信号を関係式に基づくディジタ
ル演算によりＨ２Ｏ吸収補正を行ない温度信号に変換す
る手段を有することを特徴とする。
以下に本発明の作用を具体的に説明する。
一般の放射温度計においては、検出器からの放射エネル
ギー強度に対応した信号は変換器により温度信号に変換
され温度として表示される。一方、本発明によるＨ２Ｏ
吸収型放射温度計は前記変換器の直前で波長によるＨ２
Ｃの吸収係数、測定雰囲気温度、相対湿度、および測定
光路長から求まる関係式で入射エネルギーの透過率を演
算することにより、検出器からの放射エネルギー強度信
号を、求めた透過率で除してＨ２Ｃの吸収補正を行ない
、真温度に対応した入射エネルギーとして換算した後、
変換器により温度信号に変換する。
ギー強度に対応した信号は変換器により温度信号に変換
され温度として表示される。一方、本発明によるＨ２Ｏ
吸収型放射温度計は前記変換器の直前で波長によるＨ２
Ｃの吸収係数、測定雰囲気温度、相対湿度、および測定
光路長から求まる関係式で入射エネルギーの透過率を演
算することにより、検出器からの放射エネルギー強度信
号を、求めた透過率で除してＨ２Ｃの吸収補正を行ない
、真温度に対応した入射エネルギーとして換算した後、
変換器により温度信号に変換する。
本発明においては、入射エネルギーの透過率を演算する
ため、予め波長による吸収係数のテーブルと透過率を求
める関係式を記憶させているが、演算のための各種デー
タ、測定雰囲気温度、相対湿度、測定光路長等は、放射
温度計にそれぞれ検出器として内蔵し、オンラインで設
定することが可能であり、更に外部で求めた夫々のデー
タを外部設定することも可能としておく。従って現場用
として連続的に測定環境が刻々変化するオンライン測温
の場合には、内蔵した検出器からデータを使用して演算
できるし、また、一定の測定環境で間欠的に測定する場
合、夫々のデータを外部より設定して演算することも可
能である。
ため、予め波長による吸収係数のテーブルと透過率を求
める関係式を記憶させているが、演算のための各種デー
タ、測定雰囲気温度、相対湿度、測定光路長等は、放射
温度計にそれぞれ検出器として内蔵し、オンラインで設
定することが可能であり、更に外部で求めた夫々のデー
タを外部設定することも可能としておく。従って現場用
として連続的に測定環境が刻々変化するオンライン測温
の場合には、内蔵した検出器からデータを使用して演算
できるし、また、一定の測定環境で間欠的に測定する場
合、夫々のデータを外部より設定して演算することも可
能である。
第２図は、光の透過率について各種条件を変えて、その
減衰特性を表したものである。例えば、ある波長λにお
いてＨ２Ｃの吸収係数が既知である条件で、 光路長Ｌ ＝ １００ｃｍ、 光路径Ｄ＝５ｃｍ雰
囲気温度ｔ＝２７℃、相対湿度ＲＨ＝５０％Ｈ２Ｏの吸
収係数ａ ＝０．０１５（１／ｍ）を仮定する。
減衰特性を表したものである。例えば、ある波長λにお
いてＨ２Ｃの吸収係数が既知である条件で、 光路長Ｌ ＝ １００ｃｍ、 光路径Ｄ＝５ｃｍ雰
囲気温度ｔ＝２７℃、相対湿度ＲＨ＝５０％Ｈ２Ｏの吸
収係数ａ ＝０．０１５（１／ｍ）を仮定する。
光の吸収はランバート・ベールの法則で表わされ、その
透過率はでは次の（１）式で示される。
透過率はでは次の（１）式で示される。
τ（λ）＝工（λ）／Ｉｏ （λ） ＝ｅｘｐ（−αｎ
Ｌ）”・（１）τ（λ）：透過率 Ｉ（λ）：放射エネルギー（透過前） Ｉｏ（λ）二人射エネルギー（透過後）α ：吸収係数 ｎ ：モル濃度 Ｌ ：光路長 従って、αｇ ｎ ｐ Ｌを知ることによって透過率τ
が求まり、検出器で受けた入射エネルギーエ。（λ）で
除算することにより、吸収の影響を受けないエネルギー
Ｉ（λ）が求まる。
Ｌ）”・（１）τ（λ）：透過率 Ｉ（λ）：放射エネルギー（透過前） Ｉｏ（λ）二人射エネルギー（透過後）α ：吸収係数 ｎ ：モル濃度 Ｌ ：光路長 従って、αｇ ｎ ｐ Ｌを知ることによって透過率τ
が求まり、検出器で受けた入射エネルギーエ。（λ）で
除算することにより、吸収の影響を受けないエネルギー
Ｉ（λ）が求まる。
例えば、第２図で光減衰の少ない波長を選んだ時その透
過率が０．９の場合、光路の長さが１０倍になると透過
率は０．３５になる。即ち入射エネルギーＩＯ（λ）は
、放射エネルギーＩ（λ）の３５％しか透過しない、従
って検出器への入射エネルギー信号を温度信号に変換し
た場合、非常に低い値を示すことになる。このように透
過率は光路長のほか雰囲気温度や相対湿度によっても変
化し、さらに波長によって定まる吸収係数αは透過率に
大きな影響を与える。この変化の様子を第２図を参照し
て説明する。
過率が０．９の場合、光路の長さが１０倍になると透過
率は０．３５になる。即ち入射エネルギーＩＯ（λ）は
、放射エネルギーＩ（λ）の３５％しか透過しない、従
って検出器への入射エネルギー信号を温度信号に変換し
た場合、非常に低い値を示すことになる。このように透
過率は光路長のほか雰囲気温度や相対湿度によっても変
化し、さらに波長によって定まる吸収係数αは透過率に
大きな影響を与える。この変化の様子を第２図を参照し
て説明する。
第２図の■は、前記の仮定で光路長（Ｌ ＝ １００ｃ
ｍ）を１０倍まで変化した時の透過率の減衰を示す。
ｍ）を１０倍まで変化した時の透過率の減衰を示す。
■は、■の仮定で吸収係数が１０倍のときを示し、■お
よび■はα＝０．０１５一定で、温度ｔ、相対湿度ＲＨ
が変化した状態を示す。■はＬ＝１ｍのときの透過率０
．９が、Ｌ ＝１０ｍになると０．３５に減衰する前記
の具体例である。
よび■はα＝０．０１５一定で、温度ｔ、相対湿度ＲＨ
が変化した状態を示す。■はＬ＝１ｍのときの透過率０
．９が、Ｌ ＝１０ｍになると０．３５に減衰する前記
の具体例である。
この様に、本発明の８２Ｏ吸収補正型放射温度計におい
ては、オンラインで透過率演算を行なうことにより、即
座に真温度に対応した入射エネルギーを求めることがで
きるため、正確な測温が可能となる。さらに一般の放射
温度計とＨ２Ｏ吸収補正を組合せることにより、低温域
測定や広範囲測温のための放射温度計を可能にできる。
ては、オンラインで透過率演算を行なうことにより、即
座に真温度に対応した入射エネルギーを求めることがで
きるため、正確な測温が可能となる。さらに一般の放射
温度計とＨ２Ｏ吸収補正を組合せることにより、低温域
測定や広範囲測温のための放射温度計を可能にできる。
本発明によるＨ２Ｏ２Ｏ吸収補正型放射温は全放射型の
みならず、単色型や２色型等、全ての放射測温について
Ｈ２Ｏ吸収補正を可能にできる。
みならず、単色型や２色型等、全ての放射測温について
Ｈ２Ｏ吸収補正を可能にできる。
以下、図面を参照しながら実施例にもとづいて本発明の
特徴を具体的に説明する。
特徴を具体的に説明する。
第３図において、１は検出器の出力信号、２は雰囲気温
度検出器、３は雰囲気湿度検出器、４は光路長検出器で
あり、２，３．４の検出器を内蔵しない場合は、外部デ
ータ入力部５を設けて、これによって雰囲気温度、雰囲
気湿度および光路長のデータを入力する。６は温度に対
応する飽和水蒸気圧のデータを格納したメモリ（以下テ
ーブル）である。演算部７は、検出器２，３．４の検出
信号をデジタルデータに変換（Ａ／Ｄ変換）して、各デ
ータよりＨ２Ｃのモル濃度を求める。演算部８では透過
率の計算を行なう。このとき波長に対応するＨ２Ｏ吸収
係数を格納したメモリ（以下テーブル）を参照し、全放
射型の場合は平均透過率を求め、単色型の場合は透過率
のみを求める。求めた透過率と検出器１の出力信号より
、除算部ｌＯで、Ｈ２Ｏ吸収を補正した信号を得て、こ
の信号を温度変換器１１で温度信号１２に変換する。
度検出器、３は雰囲気湿度検出器、４は光路長検出器で
あり、２，３．４の検出器を内蔵しない場合は、外部デ
ータ入力部５を設けて、これによって雰囲気温度、雰囲
気湿度および光路長のデータを入力する。６は温度に対
応する飽和水蒸気圧のデータを格納したメモリ（以下テ
ーブル）である。演算部７は、検出器２，３．４の検出
信号をデジタルデータに変換（Ａ／Ｄ変換）して、各デ
ータよりＨ２Ｃのモル濃度を求める。演算部８では透過
率の計算を行なう。このとき波長に対応するＨ２Ｏ吸収
係数を格納したメモリ（以下テーブル）を参照し、全放
射型の場合は平均透過率を求め、単色型の場合は透過率
のみを求める。求めた透過率と検出器１の出力信号より
、除算部ｌＯで、Ｈ２Ｏ吸収を補正した信号を得て、こ
の信号を温度変換器１１で温度信号１２に変換する。
この温度信号１２は、温度制御の場合、調節計への検出
信号となり、また、計算機システムに組込まれた場合、
各種アナログ信号として利用される。
信号となり、また、計算機システムに組込まれた場合、
各種アナログ信号として利用される。
第４図に、サーモパイルを検出素子とする全体放射型（
測温範囲６００〜１２Ｏ０℃）についてＨ２Ｃの吸収補
正がない場合とある場合の校正結果を示す、第４図から
、前述のＨ２Ｏ吸収補正によって誤差が小さく収まって
いることがわかる。
測温範囲６００〜１２Ｏ０℃）についてＨ２Ｃの吸収補
正がない場合とある場合の校正結果を示す、第４図から
、前述のＨ２Ｏ吸収補正によって誤差が小さく収まって
いることがわかる。
以上に述たように本発明によれば、測定雰囲気温度、相
対湿度および測定光路長の３つの情報を使うだけで、簡
単に８２Ｏによる吸収補正を行なうことが８来るため、
正確な放射測温を可能にするだけでなく、低温用や測温
範囲を広げることも可能になる。更に、品質向上、操業
管理、省エネルギー等、効果は計り知れない程大きい。
対湿度および測定光路長の３つの情報を使うだけで、簡
単に８２Ｏによる吸収補正を行なうことが８来るため、
正確な放射測温を可能にするだけでなく、低温用や測温
範囲を広げることも可能になる。更に、品質向上、操業
管理、省エネルギー等、効果は計り知れない程大きい。
第１図は測温波長とＨ２Ｏの吸収の関係を表すグラフで
ある。 第２図は雰囲気温度、相対湿度および吸収係数の変化に
対する、光路長と透過率の関係を示すグラフである。 第３図は本発明の一実施例であるＨ２Ｏ吸収補正型放射
温度計の概略構成を示すブロック図である。 第４図は全放射型放射温度計について、Ｈ２Ｏ吸収補正
前とＨ２Ｏ吸収補正後の校正誤差を比較したグラフであ
る。 １：検出器呂力信号 ２：雰囲気温度検出器３：雰囲
気湿度検出器 ４：光路長検出器５：外部データ入力部 ６：温度に対する飽和水蒸気圧データを格納したテーブ
ル７：演算部 ８：演算部 ９：波長に対するＨ２Ｏ吸収係数データを格納したテー
ブル１０：除算部 ｌｌ：温度変換器章１図 声２図 光襲畏 Ｌ（ｍ）
ある。 第２図は雰囲気温度、相対湿度および吸収係数の変化に
対する、光路長と透過率の関係を示すグラフである。 第３図は本発明の一実施例であるＨ２Ｏ吸収補正型放射
温度計の概略構成を示すブロック図である。 第４図は全放射型放射温度計について、Ｈ２Ｏ吸収補正
前とＨ２Ｏ吸収補正後の校正誤差を比較したグラフであ
る。 １：検出器呂力信号 ２：雰囲気温度検出器３：雰囲
気湿度検出器 ４：光路長検出器５：外部データ入力部 ６：温度に対する飽和水蒸気圧データを格納したテーブ
ル７：演算部 ８：演算部 ９：波長に対するＨ２Ｏ吸収係数データを格納したテー
ブル１０：除算部 ｌｌ：温度変換器章１図 声２図 光襲畏 Ｌ（ｍ）
Claims (3)
- （１）被測定物体表面で放射されたエネルギーが、水蒸
気を含む光路を介して放射計検出器に到達する間の透過
率を該光路の雰囲気温度、相対湿度および光路長から求
まる関係式として記憶させておき、検出器からの放射エ
ネルギー強度信号を前記関係式で求まった透過率で除算
することにより、Ｈ＿２Ｏによる吸収補正を行なうＨ＿
２Ｏ吸収補正型放射温度計。 - （２）前記関係式の定数である測定雰囲気温度、相対湿
度および光路長を検出する検出器を備え、連続的にＨ＿
２Ｏ吸収補正を行なう前記特許請求の範囲第（１）項記
載のＨ＿２Ｏ吸収補正型放射温度計。 - （３）前記関係式の定数である測定雰囲気温度、相対湿
度および光路長のデータを外部より設定することを可能
にした前記特許請求の範囲第（１）項記載のＨ＿２Ｏ吸
収補正型放射温度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28847688A JPH02134522A (ja) | 1988-11-15 | 1988-11-15 | Ｈ↓２ｏ吸収補正型放射温度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28847688A JPH02134522A (ja) | 1988-11-15 | 1988-11-15 | Ｈ↓２ｏ吸収補正型放射温度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02134522A true JPH02134522A (ja) | 1990-05-23 |
Family
ID=17730700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28847688A Pending JPH02134522A (ja) | 1988-11-15 | 1988-11-15 | Ｈ↓２ｏ吸収補正型放射温度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02134522A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007017408A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鋼材の表面温度測定方法及び表面温度測定装置並びに鋼材の製造方法 |
| JP2008083056A (ja) * | 2007-10-10 | 2008-04-10 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鋼材の表面温度測定方法およびその装置 |
| JP2014182122A (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Ap Systems Inc | 温度検出装置及び温度検出方法並びに基板処理装置 |
| JP2015105917A (ja) * | 2013-12-02 | 2015-06-08 | 信越化学工業株式会社 | 多結晶シリコン棒の表面温度測定方法および多結晶シリコンの製造方法 |
| JP2019007788A (ja) * | 2017-06-22 | 2019-01-17 | 旭化成株式会社 | 放射温度測定装置 |
| WO2023055651A1 (en) * | 2021-09-30 | 2023-04-06 | Teledyne Flir Commercial Systems, Inc. | Atmospheric absorption determination using embedded sensor data |
-
1988
- 1988-11-15 JP JP28847688A patent/JPH02134522A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007017408A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鋼材の表面温度測定方法及び表面温度測定装置並びに鋼材の製造方法 |
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| US11629998B2 (en) | 2017-06-22 | 2023-04-18 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Radiation temperature measuring device |
| WO2023055651A1 (en) * | 2021-09-30 | 2023-04-06 | Teledyne Flir Commercial Systems, Inc. | Atmospheric absorption determination using embedded sensor data |
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