JPH0254131A - 物体の表面温度と放射率の同時測定方法 - Google Patents

物体の表面温度と放射率の同時測定方法

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JPH0254131A
JPH0254131A JP20523588A JP20523588A JPH0254131A JP H0254131 A JPH0254131 A JP H0254131A JP 20523588 A JP20523588 A JP 20523588A JP 20523588 A JP20523588 A JP 20523588A JP H0254131 A JPH0254131 A JP H0254131A
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JP
Japan
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measured
emissivity
temperature
surface temperature
temp
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Pending
Application number
JP20523588A
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English (en)
Inventor
Yasuo Tomura
寧男 戸村
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野1 本発明は、物体の表面温度と放射率の同時測定方法に係
り、特に、加熱炉内や保温カバー内にある加熱鋼板の温
度を測定する際に用いるのに好適な、輻射伝熱が支配的
な環境の下で被測定物体の表面温度と放射率を非接触で
同時に測定する方法に関するものである。 【従来の技#r】 一般に、被測定物体の表面温度を非接触で測定する際に
は、放射温度計のようにブランクの放射則を利用するこ
とが多い、即ち、物体から放射される熱エネルギは物体
の温度に依存しているので、放射温度計のように、被測
定物体の熱放射エネルギを検出することにより被測定物
体の表面温度を非接触で測定することができる。 一方、被測定物体の表面温度を放射温度計で測定する場
合には、被測定物体の放射率が既知であることが前提と
なっている。このため、被測定物体の放射率が不明若し
くは不確定であるような場合には、被測定物体の表面温
度と放射率を同時に測定しようとする試みが行なわれる
。 この目的で、特開昭57−50627に開示されている
ように、放射温度計のようなブランクの放射則を利用し
た測定機器を2台設置し、各測定機器で検出された放射
二本ルギの値を比較することで、被測定物の表面温度と
放射率を同時に測定することが提案されている。即ち、
特開昭57−50627では、開口部に対向する位置に
小孔が設けられた2個の空洞を、該開口部が被測定物体
の表面近くに位置するようにして隣接配置し、−方の空
洞温度を測定範囲の下限値近傍に設定すると共に、他方
の空洞温度を測定範囲の上限値近傍に設定し、各空洞の
小孔付近にそれぞれ配置された2個の放射温度計で、該
小孔を通して被測定物体の放射をそれぞれ測定し、得ら
れた2個の放射温度計指示値と2個の空洞設定温度とを
用いて被測定物体の表面温度及び放射率を求めるように
している。 又、特開昭57−30916に開示されているように、
補助熱源を用いることも提案されている。 即ち、特開昭57−30916では、被測定物体に対向
させて放射源(補助熱源)を配置し、これらの間に放射
源からの放射エネルギを断続させる回転セクタと、被測
定物体からの放射エネルギを放射計へ導くビームスプリ
ッタを設け、該回転セクタが放射エネルギを遮断しなと
き及びこれを通過させたときの放射計の各出力から被測
定物体の温度及び放射率を算出するようにしている。 しかしながら、上記従来例においては、放射温度計を2
台用いたり、放射源という補助熱源を用いたりしている
ため、装置が複雑化且つ大型化し、しかも製作コストが
高くて製品が高価であるという問題点があった。又、例
えば加熱炉内の鋼板表面温度等の測定に際しては、放射
温度計等のセンサ部や放射源(補助熱源)等の装置の配
置に熱的に厳しい制約条件が課されるため、加熱炉内の
鋼板等について表面温度と放射率を測定することが非常
に困難であるという問題点もあった。
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような従来例の問題点に鑑みてなされ
たものであり、簡単な構成で被測定物体の表面温度と放
射率を同時に測定できる方法を提供することを課題とす
る。
【課題を達成するための手段】
本発明は、輻射伝熱が支配的な環境の下で被測定物体の
表面温度と放射率を非接触で同時に測定する際に、被測
定物体の1点から異なる距離若しくは異なる方向で形態
係数の異なる複数の位置に接触式の温度センサを設け、
これら温度センサで検出される測温値を用いた所定の演
算で、被測定物体の表面温度と放射率を同時に推定する
ことによって、前記課題を達成したものである。
【作用】
本発明は、輻射伝熱が支配的な環境の下では、熱電対等
の接触式温度センサの測温部に関する熱バランス式にお
いて、壁からの輻射や被測定物体からの輻射に比して、
温度センサの熱伝導やガス温度からの熱伝達は非常に小
、さく無視しうろこと等に着目してなされたものである
。 第1図は、本発明の詳細な説明するための図であり、図
中1は接触式温度センサの一例である熱電対、2は例え
ば加熱炉等の炉壁、3は被測定物体、4は熱電対1の測
温部である。この図において、熱電対1の測温部4の長
さをdxとし、熱電対1の測温部4に関する熱バランス
を考えると、下式(1)が成立する。 (Dλ/4) ・(d’ T/d×’ ) 十a (T
cL−T)十Fwεy、+σ(TW’ −T’ )−F
+3εBσ(T”rs’)=o−(1)ここで、Dは熱
電対1の直径、λは熱電対1の熱伝導率、Tは熱電対1
の指示温度、×は熱電対1の挿入位置(熱電対の測温部
4と炉壁2との距離)、αは熱伝達率、TQはガス温度
、FW、FSは形態係数、εWは炉壁2の放射率、εS
は被測定物体3の放射率、σは黒体放射係数、Tsは被
測定物体3の表面温度、Twは炉壁2の温度である。 上記(1)式において、第1項(Dλ/4)(d’ T
/d×’ )は熱電対1の熱伝導を表わし、第2項α(
TQ  T)はガス温度からの熱伝導を表わし、第3項
F’wEW(j (Tw’  T’ )は炉壁2からの
輻射を表わし、第4項F9εSσ(T4、Ts4)は被
測定物体3からの輻射を表わしている。 輻射伝熱が支配的な環境の下では、第1項と第2項の値
は、第3項や第4項の値に比し非常に小さくなる。この
ため、このような環境下では、第1項と第2項を無視す
ることができ、上記(1)式から下式(2)が得られる
。 Fwεwσ(Tw’  T’) FBcBσ(T’ −Ts ’ ) =t)” (2)
従って、第1図において、被測定物体3の表面温度Ts
だけが未知の場合には、該表面温度Ts(単位はK)は
熱電対1の指示温度T(単位はK)を用いて下式(3)
のように推定できる。 Ts=(T’−(Fw・εw/Fs・εs)X (Tw
’ −T’ ))’/’  =−(3)又、被測定物体
3の表面温度T9と放射率εSか未知の場合には、例え
ば第2図に実線で示す如く、形態係数が互いに異なる位
置に2個の熱電対1.5を設け、各熱電対毎に上記(3
)式を求め、これらの連立方程式を解くことによって、
被測定物体3の表面温度Tsと放射率εSを同時に推定
することができる。 更に、被測定物体3の表面温度Ts、放射率εS、及び
炉壁2の温度Twが未知の場合には、例えば第2図に実
線及び破線で示す如く、形態係数が互いに異なる位置に
3個の熱電対1.5.6を設け、各熱電対1.5.6毎
に上記(3)式を求め、これらの連立方程式を解くこと
によって、被測定物体3の表面温度Ts、放射率εS、
及び炉壁2の温度Twを同時に推定することができる。 以下、第3図に示す如く、被測定物体3の表面温度Ts
、放射率εS、及び炉壁2の温度Twが未知で、Twは
実測値を用いる場合を例にとって、本発明の演算処理の
一例を説明する。 この場合の演算処理は、第4図に示す如く行われる。即
ち、最初、形態係数FW、F9が求められる(ステップ
100)、次に、例えば補償導線9で実測された炉壁温
度Twの値、熱電対1.5により検出された測温giT
+、Tz、及び既知の炉壁放射率εW(通常は約1.0
)を用いて、被測定物体3の放射率εSが算出される(
ステップ102)、その後、この放射率εS等を用いて
、上記(3)式から被測定物体3の表面温度T9が算出
される(ステップ104)。 第5図は上述のようにして求められる表面温度Tsの推
定ITs’と放射温度計で実際に検出された測温fia
Tsとの関係を比較して示す線図であり、測温値Tsが
高温である程、本発明により求められた表面温度推定[
Ts’の精度が高いことがわかる。
【実施例] 以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明す
る。 第6図は本発明を実施した連続式焼鈍炉の要部縦断面図
であり、第7図は第6図の■−■線に沿う横断面図であ
る。 第6区及び第7図において、第1図や第2図と同一符号
は同一意味をもたせて使用し、ここでの重複説明は省略
する。又、7は被測定物体(f!I4板)3を矢印方向
に走行(移動)させるロールである。 なお、被測定物体3は第6図において矢印方向(即ち、
右方向)へ走行しており、第7図においては紙面に対し
垂直方向へ走行している。 ス、焼鈍炉内は炉壁2から被測定物体3である鋼板への
輻射伝熱が支配的な環境となっているため、本発明を実
施するのに好適である。 このような構成からなる実施例において、鋼板3の表面
温度Ts、放射率εS及び炉壁温度Twを未知として、
互いの形態係数が異なる位置に配設された3台の熱電対
1.5.6によって夫々の位置における温度が検出され
る。又、各熱電対1.5.6の指示温度毎に前記(3)
式が求められ、これらの連立方程式を解くことによって
、被測定物体3の表面温度Ts、放射率εS、及び炉壁
の温度Twが同時に推定される。 第8図は本発明を実施した保温カバー内における熱間圧
延の要部縦断面図であり、第9図は第8図のIX−IX
線に沿う横断面図である。 第8図及び第9図において、第6図や第7図と同一記号
は同一意味をもたせて使用し、ここでの重複説明は省略
する。又、8は保温カバー 9は例えば保温カバー8の
所定部分に埋設された補償導線である。 このような構成からなる実施例において、鋼板3の表面
温度Tsと保温カバー8の炉壁の温度TWを未知とし、
一方、保温カバー8は壁内の熱伝導が良好であるため、
補償導線9によって効率良く炉壁の温度Twを検出する
。又、熱電対1の指示温度Tを用いて前記(3)式から
被測定物体3の表面温度Tsが推定できる。 なお、本発明は上述の実施例に限定されることなく種々
の変形が可能であり、例えば熱電対に代えて他の接触式
温度計を用いてもよいものとする。 【発明の効果】 以上詳しく説明したように、本発明によれば、輻射が支
配的な環境であれば、接触式温度計を用いて、簡単な構
成で被測定e1体の表面温度と放射率を同時に測定でき
るようになる。又、構成が簡単であるなめ、このような
測定を行なう装置の製作コストも安くなるという利点が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の詳細な説明するための線図、第2図
は、本発明の構成例の一例を示す線図、第3図は、本発
明の構成例の他の例を示す線図、第4図は、第3図の列
における演算処理手順を示すフローチャート、 第5図は、放射温度計による実測値と本発明による推定
値を比較して示す線図、 第6図は、本発明の第1実施例を示す縦断面図、第7図
は、第6図の■−■線に沿う横断面図、第8図は、本発
明の第2実施例を示す縦断面図、第9図は、第8図のr
X−rX線に沿う横断面図である。 1.5.6・・・熱電対、 2・・・炉壁、 3・・・被測定物体(鋼板)、 4・・・熱電対の測温部、 7・・・ロール、 8・・・保温カバー 9・・・補償導線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)輻射伝熱が支配的な環境の下で被測定物体の表面
    温度と放射率を非接触で同時に測定する方法において、 被測定物体の1点から異なる距離若しくは異なる方向で
    形態係数の異なる複数の位置に接触式の温度センサを設
    け、 これら温度センサで検出される測温値を用いた所定の演
    算で、被測定物体の表面温度と放射率を同時に推定する
    ことを特徴とする物体の表面温度と放射率の同時測定方
    法。
JP20523588A 1988-08-18 1988-08-18 物体の表面温度と放射率の同時測定方法 Pending JPH0254131A (ja)

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