JPH02254328A

JPH02254328A - 温度測定方法

Info

Publication number: JPH02254328A
Application number: JP1079391A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Honda; 達朗本田; Kenichi Matsui; 健一松井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1989-03-28
Publication date: 1990-10-15

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は合金化亜鉛鍍金調板の合金化処理又は連続焼鈍
過程での鋼板の温度測定方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、鋼板の被測定面の温度測定には、被測定面から
の熱放射を利用した放射温度計が多く用いられる。放射
温度計は被測定面の熱放射での放射率と放射輝度とを測
定するものであり、測定された夫々の値が放射温度計に
付設されている演算装置にてブランクの公式又はウィー
ンの公式を用いて演算処理されることにより被測定面の
温度が求められる。

ところで、前記放射率は被測定面の表面性状に応じて変
化するものであり、例えば合金化亜鉛鍍金鋼板では鍍金
被膜中の鉄濃度により表面性状が異なるため、このこと
に伴って放射率も異なる。

そのため鉄濃度が変動しつつある状態での被測定面の放
射温度測定は困難である。この問題を解決するため参照
光源又は偏光を利用した方法により放射率補正を行う放
射温度計が提案されている。

参照光源を利用する方法には、例えば〔計量管理［放射
率補正技術の進歩Ｊ　１９８８年、第３７巻、第１号、
４頁〜〕に掲載されているような方法が挙げられる。即
ち、放射率が１に近い参照光源として黒体を用い、黒体
から被測定面へ参照光を照射したときの被測定面での参
照光の反射率ρと被測定面の放射率εとが（１）式に示
すような関係にあることを利用したものである。

（放射率ε）＋（反射率ρ）＝１　・・・（１）従って
、被測定面に等しい温度の黒体の放射輝度をＥｂとする
と＋１）式は（２）式のように表される。

Ｅｂ＝８・Ｅｂ＋ρ・Ｅｂ　　　・・・（２）実際の放
射温度計を用いた測定では（２）式の右辺のε・Ｅｂと
して被測定面からの放射光の輝度が、ρ・Ｅｂとして参
照光が被測定面で反射したときの光の輝度が夫々検出さ
れる。そして、検出された被測定面での放射光の輝度ε
・Ｅｂと反射光の輝度ρ・Ｅｂとの和が黒体の放射輝度
Ｅｂと等しいとき、即ち（２）式が成立するとき、被測
定面の温度と参照光源である黒体の温度とが一致するた
め、（２）式が成立するよう黒体の放射輝度Ｅｂを制御
し、被測定面の温度を求めている。

また、偏光を用いる方法には、例えば〔計量管理「放射
率補正技術の進歩Ｊ　１９８８年、第３７巻、第１号、
４頁〜〕に掲載されているような、金属面からの熱放射
が楕円偏光であることを利用した方法が挙げられる。つ
まり参照光源として黒体を用い、これから被測定面に参
照光を照射したとき、鏡面反射方向に設置した放射温度
計で検出される入射面に平行な偏光成分であるＰ偏光よ
り、それに垂直な偏光成分であるＳ偏光が大きく楕円偏
光する。

一方、金属の熱放射はＰ偏光がＳ偏光より大きく楕円偏
光する。そこで被測定面にて反射された参照光と被測定
面からの熱放射とが合成した光のＰ偏光及びＳ偏光と、
被測定面からの熱反射によるＰ偏光及びＳ偏光との放射
エネルギの差異Δ■を測定し、ΔＩ＝Ｏのとき参照光源
である黒体と被測定面との温度が一致することから、Δ
Ｉ＝Ｏとなるよう黒体の温度を変化させることにより、
被測定面の温度が求められる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、鍍金鋼板のスパングル模様は、鍍金直後の鋼
板温度の変動に伴って変化するため、このスパングル模
様を一定にすべく鍍金直後の鋼板温度を測定する必要が
ある。しかしながら、一般に鍍金直後の銅板は放射率が
低く、また鍍金した亜鉛が液相から固相に変化する過程
で放射率も変化し、しかも鍍金直後の位置においては鋼
板の搬送位置は大きくずれるため、上述した従来の方法
による放射温度計では、鋼板温度を十分管理できないと
いう問題があった。

また、上述した参照光源を利用する方法では、（２）式
から明らかなように、鏡面性の被測定面の位置変動によ
りρ・Ｅｂとして実際に検出される反射光は大きく変化
し、充分な測定精度が得られないという欠点を有してい
た。

一方、偏光を用いた方法では被測定面が散乱面である場
合でも、精度の高い測定が可能であるが、Ｐ偏光とＳ偏
光との放射エネルギの差異ΔＩは被測定面の表面性状に
より異なるため、表面性状が異なる毎に、黒体の温度を
変化させる必要があり、応答性が悪い。従って鋼板の連
続製造ラインでの例えば鋼板温度が急激に変化したとき
の正確な測定が出来ないため、鋼板温度を十分管理でき
ないという問題を有していた。

さらに偏光を用いた方法では、Ｐ偏光とＳ偏光との放射
エネルギの差異Δ■を測定しているため、黒体から被測
定面までの距離等の変化による黒体の光量変化に伴い、
又は被測定面から放射温度計までの距離等の変化に伴い
生じる検出される反射光強度の変化により測定誤差が生
じ、実際にオンラインに適用することは困難であった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、Ｐ偏
光及びＳ偏光を含む参照光を被測定面に照射したときの
反射光のＰ偏光、Ｓ偏光の光強度と被測定面からのＰ偏
光、Ｓ偏光の熱放射とを夫々測定し、得られた値を所定
の演算式に代入して、被測定面に等しい温度の参照光源
の放射輝度を求めることにより、合金化亜鉛鍍金鋼板又
は鍍金直後の鋼板温度を測定でき、また、反射光強度変
化の影響を小さくすることが可能な温度測定方法の提供
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る温度測定方法は入射面に平行に偏光するＰ
偏光及び前記入射面に垂直に偏光するＳ偏光を含む参照
光を被測定面に照射し、その反射光のＰ偏光、Ｓ偏光の
光強度を夫々測定したときの出力ＩＰ、１３と、被測定
面からのＰ偏光、Ｓ偏光の熱放射を夫々測定したときの
出力ＥＰ、Ｅｂとを下記式を用いて被測定面に等しい温
度の参照光源の輝度Ｅｂを演算し、該Ｅｂに基づいて被
測定面の温度を求めることを特徴とする。

〔作用〕

本発明方法の温度測定方法にあっては、Ｐ偏光及びＳ偏
光を含む参照光を被測定面に照射したときの反射光のＰ
偏光、Ｓ偏光の光強度を夫々測定したときの出力Ｉｒ、
Ｉｓと、被測定面からの熱放射のＰ偏光、Ｓ偏光を測定
したときの出力ＥＰ、ＥＳとを、下記式を用いて被測定面に等しい温度の参照光源の放射輝度Ｅ。

を演算することにより、被測定面の温度を得るので、前
記式はＩｐ、ＩｓＯ比を取る形となり、参照光源から被
測定面までの距離等の変化による参照光の光量変化に伴
って、または被測定面から放射温度計までの距離変化等
に伴って生じる測定される反射光強度の変化が打ち消さ
れる。

従って前記距離変化等の影響を受けない被測定面の温度
測定が可能であり、正確な温度測定が行える。

また本発明方法においては被測定面からの熱放射Ｐ偏光
と、Ｓ偏光が充分差を有する放射角で測定するが、この
ような角度では、Ｐ偏光の放射率が高まっており、低放
射率の測定対象においても充分な熱放射を測定すること
ができる。

〔原理〕

以下、本発明の原理を測定する。

入射面に平行に偏光するＰ偏光及び前記入射面に垂直に
偏光するＳ偏光を含む参照光を、例えば７０度程度の大
きな入射角をもって被測定面に照射すると、その反射光
のＰ偏光、Ｓ偏光の光強度。

Ｉｐ、Ｉｇが夫々検出され４る。また、被測定面からの
熱放射では鏡面反射方向の熱放射のＰ偏光、Ｓ偏光、Ｅ
ｂ、Ｅｂが夫々検出される。

ところで前記反射光のＰ偏光の光強度１ｐ及びＳ偏光の
光強度Ｉ、は、Ｐ偏光、Ｓ偏光夫々の反射率をρ２．ρ
、とすると次式のような比例関係が成り立つ。

Ｉｓ　　　　　　ρＳＰ偏光、Ｓ偏光夫々において、（１）式から（反射率ρ
）＝１−　（放射率ε）が成立するので、Ｐ偏光、Ｓ偏
光夫々の放射率をＣ１，εＳとし、また被測定面に等し
い温度の黒体の放射輝度をＥｂとすると、（３）式は（
４）式の如く変形される。

１、　　　　　ρＰ　　　１−ε。

１３　　　　ρ３　　１−Ｃ３Ｅｂ″″εＰ　ＥｌｌＥｂ−Ｃｌ　ＥｂＩｓ　　　　　　Ｅｂ　　　Ｅ− さらに（４）式をＥｂについて変形すると、！。

となり、従って（５）式又は（６）式の関係を用いるこ
とにより、被測定面に等しい温度の黒体の放射輝度Ｅｂ
を求めることができる。そして、得られたＥｂをブラン
クの公式から導いた（７）式に代入することにより被測
定面の温度を算出することができる。

Ｔ＝Ｃｚ／（λ・１．　（２・Ｃｌバλ５・Ｅｂ　＋　
１）　）　・・・（７）但し、Ｃ１，Ｃ２：定数Ｔ　：黒体の温度ＣＫ） λ　：測定する放射光の実効波長（ｍ）このように本発
明の温度測定方法では、反射参照光のＰ偏光、Ｓ偏光の
光強度ＩＰ、Ｉ３の比を取るので、従来の偏光を用いた
温度測定方法に比べ、黒体から被測定面までの距離等の
変化による黒体の光量変化に伴って、又は被測定面から
放射温度計までの距離等の変化に伴って生じる、検出さ
れる反射光強度変化の影響を小さくすることが可能とな
る。

また、（５）、　（６）式は放射率のパラメータが含ま
れていないので放射率が変化する合金化亜鉛鍍金鋼板又
は放射率が低い鍍金直後の鋼板の温度測定が可能となる
。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。

第１図は本発明方法を実施する装置を模式的に示す概略
図であり、図中１は、黒体等の参照光源を示している。

参照光源１から発生したＰ偏光。

Ｓ偏光を含む参照先は、まずフィルター切換器２に投射
される。第２図はフィルター切換器の模式的平面図であ
り、図中２２は保持部を示している。

保持部２２は軸２１を中心に円盤状の構造を有しており
、保持部２２内には軸２１を挟んで対称的に略円形のＰ
偏光照射用、Ｓ偏光照射用の偏光フィルタ２３゜２４が
夫々設けられている。このような構造をなすフィルター
切換器２は、矢符で示す如（、軸２１を中心として時計
回り方向に回転することによって投射された光のＰ偏光
、Ｓ偏光のどちらか一方を透過し、又は遮断する。

フィルター切換器２で透過されたＰ偏光又はＳ偏光は、
被測定面３を照射した後、反射されて偏光フィルター４
に入る。そしてそこで、入射した光、つまり反射された
Ｐ偏光又はＳ偏光と被測定面３からの熱放射とが重畳し
た光のＰ偏光、Ｓ偏光が周期的に透過され、放射温度計
５で夫々検出される。即ち、前記偏光フィルター４は面
内回転しており、Ｐ偏光のみを透過する状態と、Ｓ偏光
のみを透過する状態とに周期的に切り替わるため、偏光
フィルター４に入射した光のうちのＰ偏光。

Ｓ偏光夫々が周期的に透過されて、放射温度計５で夫々
検出される。

次いで、放射温度計５からは、Ｐ偏光又はＳ偏光が被測
定面３を照射し、偏光フィルター４がＰ偏光又はＳ偏光
を透過したときに検出した値、つまり反射光のＰ偏光Ｉ
、と被測定面からの熱放射のＰ偏光Ｅ２との和ＥＦ＋Ｉ
Ｐ及び反射光のＳ偏光■、と被測定面からの熱放射のＳ
偏光Ｅｂとの和Ｅｆｆ＋ＩＰが出力され、マイクロコン
ピュータを内蔵した演算装置６に送られる。

一方、投射された光がフィルター切換器２で遮断された
とき、被測定面３からの熱放射が偏光フィルター４に入
射する。そしてそこで、熱放射のＰ偏光、Ｓ偏光が周期
的に透過され、放射温度計５で夫々検出される。さらに
放射温度計５からは、熱放射のうちのＰ偏光ＥＰとＳ偏
光Ｅｂとが夫々出力され、演算装置６に送られる。演算
装置６では、出力されたＥＰ、Ｅ３を先に出力されたＥ
。

＋　ｒｐ　、Ｅｓ　＋　Ｉｓから夫々減算することによ
りＩＰ、Ｉｓが求められ、得られた値ＥＰ　、　　Ｅｓ
　。

Ｉｔ、Ｉｓを用いて（５）式に示す演算が行なわれ、被
測定面３に等しい温度の参照光源１の放射輝度Ｅｂが求
められる。この放射輝度Ｅｂをさらに、ブランクの式か
ら導いた（７）式に代入することにより所望の被測定面
３の温度が計算される。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明の温度測定方法にあっては、Ｐ
偏光及びＳ偏光を含む参照光を被測定面に照射したとき
の反射光のＰ偏光、Ｓ偏光の光強度を夫々測定したとき
の出力１．、Ｉ、と、被測定面からの熱放射のＰ偏光、
Ｓ偏光を測定したときの出力ＥＰ、ＥＳとを前記式を用
いて、被測定面に等しい温度の参照光源の放射輝度Ｅｂ
を演算することにより、被測定面の温度を得るので、鍍
金直後の位置における鋼板の搬送位置等の変動に伴う反
射光強度の変化の影響を小さくすることができ、正確な
温度測定が可能となる。また、前記式には放射率のパラ
メータが含まれていないので、放射率が変化する合金化
亜鉛鍍金鋼板又は放射率が低い鍍金直後の鋼板の温度測
定が可能となる等本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の構成を示す概略図
、第２図はフィルター切換器の模式的平面図である。ｌ・・・参照光源　２・・・フィルター切換器３・・・
被測定面　４・・・偏光フィルター５・・・放射温度計６・・・演算回路特許

Claims

【特許請求の範囲】１、入射面に平行に偏光するＰ偏光及び前記入射面に垂
直に偏光するＳ偏光を含む参照光を被測定面に照射し、
その反射光のＰ偏光、Ｓ偏光の光強度を夫々測定したと
きの出力Ｉ＿Ｐ、Ｉ＿Ｓと、被測定面からのＰ偏光、Ｓ
偏光の熱放射を夫々測定したときの出力Ｅ＿Ｐ、Ｅ＿Ｓ
とを下記式を用いて被測定面に等しい温度の参照光源の
輝度Ｅ＿ｂを演算し、該Ｅ＿ｂに基づいて被測定面の温
度を求めることを特徴とする温度測定方法。Ｅ＿ｂ＝（Ｉ＿Ｓ・Ｅ＿Ｐ−Ｉ＿Ｐ・Ｅ＿Ｓ）／（Ｉ＿
Ｓ−Ｉ＿Ｐ）