JPH02168130A - 非接触温度計測法 - Google Patents
非接触温度計測法Info
- Publication number
- JPH02168130A JPH02168130A JP32401188A JP32401188A JPH02168130A JP H02168130 A JPH02168130 A JP H02168130A JP 32401188 A JP32401188 A JP 32401188A JP 32401188 A JP32401188 A JP 32401188A JP H02168130 A JPH02168130 A JP H02168130A
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- magnetic
- temperature
- distance
- point
- coil
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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］
本発明は鋼材等の磁性体に対する温度計測法に関し、更
に詳しくは磁気変態点を含む温度分布を有する磁性体の
非接触温度計測法に関する。
に詳しくは磁気変態点を含む温度分布を有する磁性体の
非接触温度計測法に関する。
［従来の技術〕
鋼材をオンラインで連ＶｔＩ接する時に溶接部の温度分
布を正確に測定することは、溶接部の靭性を高める上で
非常に重要とされている。また鋳型から引き抜かれた直
後の連続鋳造スラブの内部温度を知ることはスラブの品
質、安定操業を確保する上でやはり重要である。
布を正確に測定することは、溶接部の靭性を高める上で
非常に重要とされている。また鋳型から引き抜かれた直
後の連続鋳造スラブの内部温度を知ることはスラブの品
質、安定操業を確保する上でやはり重要である。
このような鋼材の温度計測法には接触計測法と非接触計
測法の二種類がある。接触計測法としては熱電対による
方法が代表的であり、非接触計測法としては精度、取り
扱い性の点から赤外線放射量測定法が多用されている。
測法の二種類がある。接触計測法としては熱電対による
方法が代表的であり、非接触計測法としては精度、取り
扱い性の点から赤外線放射量測定法が多用されている。
熱電対による接触計測法は、センサーを材料表面に粘着
すれば表面温度が計測でき、材料内部に埋め込めば内部
温度も計測できるが、いずれにしても測定点が固定され
るため、オンライン溶接とか連続鋳造といったオンライ
ンでの計測には通用できない。オンラインで温度計測を
行うには後者の非接触計測法を採用することが前提とな
る。
すれば表面温度が計測でき、材料内部に埋め込めば内部
温度も計測できるが、いずれにしても測定点が固定され
るため、オンライン溶接とか連続鋳造といったオンライ
ンでの計測には通用できない。オンラインで温度計測を
行うには後者の非接触計測法を採用することが前提とな
る。
しかるに従来の非接触計測法は、鋼材の表面温度しか計
測できず、加熱鋼材や鋼材加熱部のオンライン温度計測
に適用した時は、その精度も十分に値保できないことが
多い。
測できず、加熱鋼材や鋼材加熱部のオンライン温度計測
に適用した時は、その精度も十分に値保できないことが
多い。
すなわち、従来の非接触計測法は条件の良い所では表面
温度を正値に計測できる。しかし、例えば上述した鋼材
のオンライン溶接の場合、溶接部の近くはアークが飛び
、アークの影響を受けるため、溶接中もしくは溶接直後
の溶接部に対しては、表面温度すら正確に計測すること
ができない。また、鋳造スラブのような水冷処理を受け
る鋼材の場合は、材料表面を水膜が覆い、その厚みが場
所によって異なるばかりでなく、場所によっては水膜の
存在しないところもあり、溶接部と同様に表面温度すら
正確に測定できていないのが現状である。
温度を正値に計測できる。しかし、例えば上述した鋼材
のオンライン溶接の場合、溶接部の近くはアークが飛び
、アークの影響を受けるため、溶接中もしくは溶接直後
の溶接部に対しては、表面温度すら正確に計測すること
ができない。また、鋳造スラブのような水冷処理を受け
る鋼材の場合は、材料表面を水膜が覆い、その厚みが場
所によって異なるばかりでなく、場所によっては水膜の
存在しないところもあり、溶接部と同様に表面温度すら
正確に測定できていないのが現状である。
また、従来の非接触計測法は、取り扱い性が良好とされ
ている赤外線放射量測定法でさえも、装置（特に検知器
）が大型で高価であり、更に温度、湿度等の使用環境に
対する制限も著しく、加熱鋼材や鋼材加熱部の温度計測
を行う場合はＬＮ、ガス、Ａｒガス等による特殊冷却が
必要となり、経済性、取り扱い性が一層悪いものとなる
。
ている赤外線放射量測定法でさえも、装置（特に検知器
）が大型で高価であり、更に温度、湿度等の使用環境に
対する制限も著しく、加熱鋼材や鋼材加熱部の温度計測
を行う場合はＬＮ、ガス、Ａｒガス等による特殊冷却が
必要となり、経済性、取り扱い性が一層悪いものとなる
。
本発明は斯かる現状に鑑み、加熱鋼材や鋼材加熱部の内
部温度分布も計測条件に影響されることなく正確に計測
でき、更には経済性、機器取り扱い性にも優れるｔｆｉ
性体の非接触計測法を提供することを目的とする。
部温度分布も計測条件に影響されることなく正確に計測
でき、更には経済性、機器取り扱い性にも優れるｔｆｉ
性体の非接触計測法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段］
本発明の計測法は、磁気変態点を含む温度勾配を有する
ｉｆｆ性体に対して温度勾配が存在する方向より検知コ
イルを対向させ、検知コイルのインピーダンス測定によ
り検知コイルから磁気変態点までの距離を求め、磁性体
中の磁気変態点の存在位置を確定することにより磁性体
の温度分布を算出するものである。
ｉｆｆ性体に対して温度勾配が存在する方向より検知コ
イルを対向させ、検知コイルのインピーダンス測定によ
り検知コイルから磁気変態点までの距離を求め、磁性体
中の磁気変態点の存在位置を確定することにより磁性体
の温度分布を算出するものである。
〔作 用］
囮に代表される磁性体は材料固有の磁気変態点（キュー
リー点、Ａ２点）を有している。鋼材の鳴音、この変態
点は７００°Ｃ＠後であり、常温と融点のほぼ中間に位
置する。したか−、で、鋼材を溶接したり溶融状態から
凝固させる場合、鋼材は温度変化の過程でこの変態点を
必ず通過する。換言すれば、加熱鋼材や鋼材加熱部はこ
の変態点を含む温度勾配を有していることが殆どである
。
リー点、Ａ２点）を有している。鋼材の鳴音、この変態
点は７００°Ｃ＠後であり、常温と融点のほぼ中間に位
置する。したか−、で、鋼材を溶接したり溶融状態から
凝固させる場合、鋼材は温度変化の過程でこの変態点を
必ず通過する。換言すれば、加熱鋼材や鋼材加熱部はこ
の変態点を含む温度勾配を有していることが殆どである
。
而して、磁気変態点とはその温度以上でＥｉｌ性を失い
、非１１１性体となる温度である。磁性体と非磁性体と
の境界位置は検知コイルのインピーダンスＪｔｌｌ定に
より、検知コイルから境界位置までの距離として１１作
に検出できる。したがって、磁気変態点を含む温度勾配
を有するｃｎ性体に対して、温度勾配が存在する方向よ
り検知コイルを対向させ、検知コイルのインピーダンス
測定を行えば、検知コイルから磁気変態点までの距離が
測定され、これより磁性体中の磁気変態点の存在位置が
確定できる。
、非１１１性体となる温度である。磁性体と非磁性体と
の境界位置は検知コイルのインピーダンスＪｔｌｌ定に
より、検知コイルから境界位置までの距離として１１作
に検出できる。したがって、磁気変態点を含む温度勾配
を有するｃｎ性体に対して、温度勾配が存在する方向よ
り検知コイルを対向させ、検知コイルのインピーダンス
測定を行えば、検知コイルから磁気変態点までの距離が
測定され、これより磁性体中の磁気変態点の存在位置が
確定できる。
近年、温度勾配を有する材料における勾配特性自体は熱
伝導現象に対するコンピュータ解析により正確に算出で
きるようになっている。したがって、材料中の特定温度
点が判明すれば、これを予め求められた勾配特性にあて
はめることにより、材ネ４全体の温度分布が明らかとな
る。従来の非接触計測法で温度分布が正確に求まらなか
ったのは、表面温度でさえも正確に計測されず、材ギ、
１中の特定温度点が正確に確定されなか−、たことが主
因である。
伝導現象に対するコンピュータ解析により正確に算出で
きるようになっている。したがって、材料中の特定温度
点が判明すれば、これを予め求められた勾配特性にあて
はめることにより、材ネ４全体の温度分布が明らかとな
る。従来の非接触計測法で温度分布が正確に求まらなか
ったのは、表面温度でさえも正確に計測されず、材ギ、
１中の特定温度点が正確に確定されなか−、たことが主
因である。
（実施例〕
以下、本発明の詳細な説明する。
第１回は本発明の基本的な実施の態様を示す模式図であ
る。
る。
計測対象である磁性体ｌは、下方が低温で、上方へ行く
ほど晶ｆ１となり、上下方向中間部に磁気変態点（Ａｔ
点）が存在する温度勾配を有している。磁気変態点より
低温側すなわち下方は磁性部１０であり、高温側すなわ
ち上方は非るｎ件部１１である。
ほど晶ｆ１となり、上下方向中間部に磁気変態点（Ａｔ
点）が存在する温度勾配を有している。磁気変態点より
低温側すなわち下方は磁性部１０であり、高温側すなわ
ち上方は非るｎ件部１１である。
この（ｉ性体ｌに対して検知コイル２を上方より対向さ
せ、検知コイル２のインピーダンス測定を行うことによ
り、検知コイル２から磁性部１０と非磁性部１１との境
界までの距離りが検出される。
せ、検知コイル２のインピーダンス測定を行うことによ
り、検知コイル２から磁性部１０と非磁性部１１との境
界までの距離りが検出される。
このとき、磁性体ｌと検知コイル２との間に水膜やアー
クが存在していても、これらは検出精度に影響を与えな
い。
クが存在していても、これらは検出精度に影響を与えな
い。
磁性部１０と非磁性部１１の境界は他ならぬ磁気変態点
であるから、検知コイル２から境界までの距ＭＬは、検
知コイル２から磁気変態点の存在位置までの距離である
。この距離りは検知コイル２から磁性体１の表面までの
距離２．と、磁性体１の表面から磁気変態点の存在位置
までの距離ｌ□との合計であり、前者は既知であるから
、後者は簡単に求まる。
であるから、検知コイル２から境界までの距ＭＬは、検
知コイル２から磁気変態点の存在位置までの距離である
。この距離りは検知コイル２から磁性体１の表面までの
距離２．と、磁性体１の表面から磁気変態点の存在位置
までの距離ｌ□との合計であり、前者は既知であるから
、後者は簡単に求まる。
磁気変態点は材料に固有の温度であるから、その存在位
置が確定されれば、周知の方法で予め求めておいた材料
に固有の上下方向の温度勾配特性と組合わせることによ
り、上下方向の温度分布が判明する。
置が確定されれば、周知の方法で予め求めておいた材料
に固有の上下方向の温度勾配特性と組合わせることによ
り、上下方向の温度分布が判明する。
測定対象である磁性体ｌの表面が平面でない場合等は、
高周波励磁により磁束を集中させ、検知領域を狭くする
ことが有効である。また、低温側から検知コイル２を対
向させる場合等は、検知コイル２を差動に組合せてＳ／
Ｎ特性を改善させ検知精度を高めるのが有効である。
高周波励磁により磁束を集中させ、検知領域を狭くする
ことが有効である。また、低温側から検知コイル２を対
向させる場合等は、検知コイル２を差動に組合せてＳ／
Ｎ特性を改善させ検知精度を高めるのが有効である。
第２図は本発明の有効性を確保するための実験設備を示
す模式図である。
す模式図である。
重量％でｃｏ、１４％、Ｓｉ０．２９％、Ｍｎ１．２３
％、Ｐｏ、０１１％、ＳＯ，０２７％、ＣｕＯ，１％、
Ｖｏ、０８％からなる通常の高張力鋼板（厚５０鵬）の
板状磁性体ｌの上面に水槽（恒温）３を載せ、この中に
線径０．１ ｍ、２０ターン、直径ＩＯ閣の２つの検知
コイル２を１つは磁性体ｌの上面から１０ｍ、今１つは
２５ｍＭして同軸に固定した。一方、磁性体ｌの上面か
ら下方へ５ｍｍピッチで９個の熱電体４を埋め込んだ。
％、Ｐｏ、０１１％、ＳＯ，０２７％、ＣｕＯ，１％、
Ｖｏ、０８％からなる通常の高張力鋼板（厚５０鵬）の
板状磁性体ｌの上面に水槽（恒温）３を載せ、この中に
線径０．１ ｍ、２０ターン、直径ＩＯ閣の２つの検知
コイル２を１つは磁性体ｌの上面から１０ｍ、今１つは
２５ｍＭして同軸に固定した。一方、磁性体ｌの上面か
ら下方へ５ｍｍピッチで９個の熱電体４を埋め込んだ。
この状態で磁性体１の下面を電気ヒータで加熱するとと
もに、５ＫＨ２、ｌ Ｏ，Ａの高周波電源５と接続され
たインピーダンスメータ６にて検知コイル２のインピー
ダンスを測定し、磁性体ｌの板厚方向（上下方向）にお
ける磁気変態点の存在位置を５分間隔で測定した。また
、熱電対４でも磁気変態点の存在位置を測定した。なお
、この磁性体ｌの磁気変態点は７７０°Ｃである。
もに、５ＫＨ２、ｌ Ｏ，Ａの高周波電源５と接続され
たインピーダンスメータ６にて検知コイル２のインピー
ダンスを測定し、磁性体ｌの板厚方向（上下方向）にお
ける磁気変態点の存在位置を５分間隔で測定した。また
、熱電対４でも磁気変態点の存在位置を測定した。なお
、この磁性体ｌの磁気変態点は７７０°Ｃである。
第３図は両方の測定結果を示したものである。
測定結果は磁気変態点位置の経時変化で示され、磁気変
態点位置は磁性体１の加熱面（下面）からの距離で表わ
されている。
態点位置は磁性体１の加熱面（下面）からの距離で表わ
されている。
加熱開始時に磁性体ｌに磁気変態点は存在しないが、加
熱開始から５分後には加熱面から約１０閣のところに磁
気変態点が位置し、加熱開始からの時間が経過するにし
たがってこの位置が上昇し、加熱開始から２５分後には
磁気体ｌのほぼ全体が磁気変態点以上に加熱された。こ
の間、検知コイル２による測定位置は、熱電対４による
測定位置に最大誤差３１１ｍの精度で一致した。
熱開始から５分後には加熱面から約１０閣のところに磁
気変態点が位置し、加熱開始からの時間が経過するにし
たがってこの位置が上昇し、加熱開始から２５分後には
磁気体ｌのほぼ全体が磁気変態点以上に加熱された。こ
の間、検知コイル２による測定位置は、熱電対４による
測定位置に最大誤差３１１ｍの精度で一致した。
本発明の計測法は上述の実施例に限らず、磁気変態点を
含む温度分布を有する磁性体全てに適当でき、磁性体ｌ
に対する検知コイル２の向きも、検知コイル２の向く方
向において磁性体ｌが、磁気変態点を含む温度勾配を有
してさえいれば、方向性は問わない。
含む温度分布を有する磁性体全てに適当でき、磁性体ｌ
に対する検知コイル２の向きも、検知コイル２の向く方
向において磁性体ｌが、磁気変態点を含む温度勾配を有
してさえいれば、方向性は問わない。
〔発明の効果］
本発明の計測法は、磁性体中に特定温度点を見つけ、そ
の温度と位置をよりどころに磁性体の温度分布を算出す
るものである。特定温度点は磁気変態点で、（オ料に固
有の温度であり、またその位置は計測点近傍に別の熱源
があっても、更には熱遮蔽体が存在していても、これら
に関係なく検知コイルのインピーダンス測定から正確に
求まる。
の温度と位置をよりどころに磁性体の温度分布を算出す
るものである。特定温度点は磁気変態点で、（オ料に固
有の温度であり、またその位置は計測点近傍に別の熱源
があっても、更には熱遮蔽体が存在していても、これら
に関係なく検知コイルのインピーダンス測定から正確に
求まる。
したがって、本発明の計測法によれば鋼材溶接部や加熱
中、冷却中の鋼材といった従来法では計測し得なかった
非定常状態にある磁性体の内部温度や表面温度が、非接
触によりオンラインで正確に計測できる。
中、冷却中の鋼材といった従来法では計測し得なかった
非定常状態にある磁性体の内部温度や表面温度が、非接
触によりオンラインで正確に計測できる。
また、本発明の計測法は、被計測部位に対しては基本的
に検知コイルを対向させるだけであるので、実施が纒め
て容易である。また、検知コイルは構造が簡単、小型な
上に堅固である。したがって、過酷な使用環境下にあっ
ても大がかりな保護装置を必要とせず、装置本来の価格
も安いので、経済性のすこぶる良好な方法となる。
に検知コイルを対向させるだけであるので、実施が纒め
て容易である。また、検知コイルは構造が簡単、小型な
上に堅固である。したがって、過酷な使用環境下にあっ
ても大がかりな保護装置を必要とせず、装置本来の価格
も安いので、経済性のすこぶる良好な方法となる。
第１図は本発明の基本的な実施の態様を示す模式図、第
２図は本発明の有効性を確認するための実験設備を示す
模式図、第３図は本発明の実施結果を熱電対による実測
結果と比較したグラフで、磁気変態点位置の経時変化を
示している。 図中、 ：磁性体、 ２：検知コイル。
２図は本発明の有効性を確認するための実験設備を示す
模式図、第３図は本発明の実施結果を熱電対による実測
結果と比較したグラフで、磁気変態点位置の経時変化を
示している。 図中、 ：磁性体、 ２：検知コイル。
Claims (1)
- １、磁気変態点を含む温度勾配を有する磁性体に対して
温度勾配が存在する方向より検知コイルを対向させ、検
知コイルのインピーダンス測定により検知コイルから磁
気変態点までの距離を求め、磁性体中の磁気変態点の存
在位置を確定することにより磁性体の湿度分布を算出す
ることを特徴とする非接触温度計測法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32401188A JPH02168130A (ja) | 1988-12-21 | 1988-12-21 | 非接触温度計測法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32401188A JPH02168130A (ja) | 1988-12-21 | 1988-12-21 | 非接触温度計測法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02168130A true JPH02168130A (ja) | 1990-06-28 |
Family
ID=18161136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32401188A Pending JPH02168130A (ja) | 1988-12-21 | 1988-12-21 | 非接触温度計測法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02168130A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010038902A (ja) * | 2008-07-08 | 2010-02-18 | Nippon Steel Corp | 鋳片表面温度の測定装置および鋳片表面温度の測定方法 |
| WO2010119594A1 (ja) * | 2009-04-16 | 2010-10-21 | 新日本製鐵株式会社 | 鋳片表面温度測定装置および鋳片表面温度測定方法 |
| CN107358220A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-11-17 | 江西中医药大学 | 一种人体心率与呼吸的非接触式测量方法 |
-
1988
- 1988-12-21 JP JP32401188A patent/JPH02168130A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010038902A (ja) * | 2008-07-08 | 2010-02-18 | Nippon Steel Corp | 鋳片表面温度の測定装置および鋳片表面温度の測定方法 |
| US9052242B2 (en) | 2008-07-08 | 2015-06-09 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Device and method for measuring surface temperature of cast piece |
| WO2010119594A1 (ja) * | 2009-04-16 | 2010-10-21 | 新日本製鐵株式会社 | 鋳片表面温度測定装置および鋳片表面温度測定方法 |
| KR101302228B1 (ko) * | 2009-04-16 | 2013-09-02 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 주조편 표면 온도 측정 장치 및 주조편 표면 온도 측정 방법 |
| CN107358220A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-11-17 | 江西中医药大学 | 一种人体心率与呼吸的非接触式测量方法 |
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