JPH0254132A - 放射温度測定装置 - Google Patents

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］ この発明は、放射率の影響を除去して被測定物の温度を
測定する放射温度測定装置に関するものである。

［従来の技術１ 出願人は、たとえば１ｈ公昭６２−２５９７２号公報に
あるように、比較熱板（補助熱源、故１ｎｌ）と被測定
物どの距離を変化さしたときのｆｉｌ射検比検出器力変
化から被測定物の放射率、温度を測定する方法を提案し
ている。また、第２１回５ＩＣＥ学術講演会予稿集２６
０５　（昭和５７年７月２８日〜３０日）にも同様の技
術を報告している。

し発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、この方法では、比較熱板を駆動する装置
が大型どなってしまう等の問題点を生じている。

この発明の目的は、以上の点に温み、より簡易な装置で
、被測定物の放射率および温度を測定できる１１１射温
度測定装置を提供することである。

［課題を解決するための手１段〕 放射源からの放射エネルギーを変化させる複数の異った
開口を有する回転板を介し被測定物を反射したＰＩｌ財
源の放飼エネルギーおよび被測定物自体からのｔＩｌ射
エネルギーを放射検出器で検出し、演算手段でこの放射
検出器の出力１：月のうち任意の２つの信号の差の比で
ある寄与率の比と寄与率の差とが所定の関係にあること
に基いて被測定物の放射率を演算しこのｔｌｉｍ串を用
いて温度を測定するようにした敢ｑ４温度測定装置であ
る。

［作用］ 上記構成により演算にて放射率および温度が求まる。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例を示す構成説明図である
。

図において、１は、第２図のように円板面に全開の間口
１ａ、半開の間口１ｂの複数の開口を有する回転板で、
中央の間ロ部ＩＣｌ：敢則エネルギーを検出するたとえ
ばファイバを利用した小型の１ｉ２射検出器２を設け、
開口１ａ、１ｂに対応する外周部に放射源３を配意して
いる。この放射源３の放射エネルギーは、回転板１の開
口をｆＦして被測定物４を反Ｑ＝Ｉ　Ｌ　Ｍ　Ｑ−を検
出器２に入射する。回転板１は、その中央間口１Ｃに円
筒部１ｄを設け、適当な支持手段５で支持され、円筒部
１ｄの一部で外周が歯部とされた駆動部材１ｅに歯車１
ｆをかみ合せ、歯車１ｆをモータＭで駆動することによ
り回転板１を回転させることができる。なお、回転板′
１の開口１ａ１１ｂの大きさは、別途設けた補助板１ａ
′　１１＞′を図示しない駆動手段で回転移動させ、開
口の大きさを変えることができる。また、回転板１は、
図示しない水冷等の冷却手段等で冷却されている。

そして、ヒータ等の故！１１３は、４１１Ｅ［センサ３
′１でその温度を検出し制御手段６で所定の温度となる
よう制御され、温度センサ３０で検出された放射源３の
温度信号、放射検出器２の出力信号、１度ヒンサ１０で
検出された背景相当の回転板１の温度信号は、それぞれ
、アナログ回路、マイクロコンピユータ、パソコン等の
演算手段７に供給され、所定の演算がなされる。

被測定物４の温度を王、敢０］率をε、放射源３の温度
をＴｒ、放！）１率をεｒ、回転板１の温度をＴａ、検
出器２の出力信号をＥｉ、ＷｔｌｆＴの黒体相当の放射
エネルギーをＥ　（Ｔ）とする。

図示のように、回転板１の回転により、ｙｉ則源３が開
口がなく全閉された状態、間口］ａのように全開の状態
、間口１ｂのように半開の状態における放射検出器２の
出力をＥｌｆ、Ｅｌ、Ｆ２とすると次式が成り立つ。

Ｅｏ−εＥ　（Ｔ）＋　（ｌ−ε）　Ｅ　（Ｔａ　）Ｅ
　ｌ＝　　ε　ＥＥ　　（’Ｔ）　　　ト　Ｆ　＋　　
　（１−６）６ｒ　　Ｅ（Ｔｒ　）十（１−Ｆｌ）（１
−ε）ＥＥ＜Ｔａ）　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　・・・　（２）Ｅ２＝ＥＥ　（Ｔ）　十Ｆ２　（
１−ε）　εｒ　Ｅ（Ｔｒ　）十（１−Ｆ２＞　（１−
ε）Ｅ（Ｔａ　　）　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　・・・　（３）ここで、Ｆｌ、Ｆ２は、放射源３
からの放射エネルギーが被測定物４を反射して検出器に
入射する物体表面の散乱に関係する寄与率でＦ　、　）
、　Ｆ　２である。

なお（１）式において、右辺第１項は被測定物４自体か
らの放射エネルギー、第２項は回転板１の敢（ト）エネ
ルギーの寄与分で、）Ω度Ｔａが温度下に比べて十分小
さいとき省略されて第１項のみとなる。（２）、（３）
式についても同１！て、第１項が被測定物４、第２項が
放射源３、第３項が回転板１の寄与分で、温度Ｔａが温
度下に比べて十分小さいとき第３項は省略できる。

ここで（２＞、（３）式を辺々差し引くと次式が得られ
る。

Ｅｌ　　Ｅ２＝（Ｆｌ−Ｆ２）（１−ε）（６ｒＥ　　
（Ｔｒ　　＞　　−Ｅ　　（Ｔａ　　）　　）これより ε＝１−　（Ｅｌ−Ｆ２）／［Ｄ・（εｒ　Ｅ　（Ｔｒ
）−Ｅ（Ｔａ））］　　　　　　　　・・・（４）ただ
しＤ＝Ｆ＋−Ｆ２で、このＤが分れば放射率εが求まる
が、これは次のようにして求める。

（２）式から（１）式、（３）式から（１）式を減算す
ると次式か得られる。

Ｅｌ−Ｅ：：＋＝Ｆ＋　　（１−Ｅ）εｒ　　Ｅ　　（
Ｔｒ　　＞Ｆ　１　　（１−ε　）Ｅ（Ｔａ） Ｆ２−Ｅｏ＝Ｆ　２　（１−５＞６ｒ　　Ｅ　　（Ｔｒ
　　）「　２　（１−ε　）Ｅ（Ｔａ） その比Ｒをとると次式が得られる。

Ｒ＝（Ｆ２−Ｅｏ）　％’　（Ｅ　＋　　Ｅ　Ｉ〕）＝
　Ｆ　２　／　Ｆ　、　　　　　　　　　　　　　・・
・（５）ここで、Ｄ＝Ｆ＋−Ｆ２とＲ＝　Ｆ　２　、、
／　Ｆ　＋との関係は、第３図で示すように、Ｄ＝ｆ　
　（Ｒ）で、所定の関数関係にあることが実験的に見い
出された。たとえばＤは、 Ｄ＝ａＲ？　＋ｂ　Ｒ十Ｃ の２次式で与えられる＋ａ　、　ｂ、ｃは係数）。

つまり、ＲからＤを求めることができ、（４）式右辺の
その他の値は、測定等で求まるので放射率εを求めるこ
とができる。

そして、たとえば（１）式より Ｅ（Ｔ）＝（Ｅｏ−（１−ε）Ｅ（Ｔａ））７ε・・・
く６） であるから、この（６）式に（５）式より放射率ε等を
代入して、被１り宝物４の真温度が求まる。

つまり、測定前、あらかじめ、第３図で示すように、測
定により求めたＤ＝Ｆ＋−Ｆ２とＲ−Ｆ２　％　Ｆ　１
との関数関係Ｄ＝ｆ　　（Ｒ）、および放口寸１２の故
ｔＡ率εｒを演算手段７のメモリに記憶する。

次に測定時、回転板１を回転させ、（１）、＜２）、（
３）式に相当する全開、全開、半開のＥｏ、Ｅｌ、Ｆ２
をｔＩｌｏｔ検出器２で検出し、′ａ麿センサ１０１３
０でＴａ、Ｔｒを検出し、演算手段７に供給する。

演算子段５は、信号Ｅｏ、［”ｌ、Ｆ２より、（５）式
のＲを求め、これよりＤを求め、また、信号Ｔａ％Ｔｒ
よりＥ　（Ｔａ　）　、Ｅ　（Ｔｒ　）を求め、（４〉
式の演算を行って放射率εを求め、また、この故的串ε
を用いて（６）式より彼エリ宝物４の真温度Ｔを求める
ことができる。

第４図、第５図は、他の実施例を示し、第１図、第２図
と同一符号は同等の構成要素を示す。

この場合、回転板１は外周のネジ部とかみあう歯車１ｇ
をモーフ＼・１て回転させている。また回転板１の開口
は、全開口１ａ、半開口１ｂ、全開の池に全開口１１１
を用意し、全開口１ａ、半開口１ｂ、全開口１ｈについ
ての出力のうち、（１意の２つの信“号の差の比を利用
して同様にｔｌｉ１１７１　′＄、真温度を求めるよう
にしてもよい。

なお、回転板１の；易摩Ｔａが、冷却手段で冷却されて
温度Ｔに比べて十分量さい場合、各式中Ｅ（Ｔａ）＝Ｏ
とおいて省略でき、演算が容易なものとなる。

［発明の効果１ 開口を有する回転板を利用して寄与率の比Ｒが、寄与率
の差りと所定の関係にあることを利用して、放射率、温
度を測定しているので、小型、コンバク１−な構成で、
放射率補正された物体の正しい温度を測定することがで
きる。またｔｌｌＩＪ検出器は、中心部に置いであるの
で、外乱光は放射検出器に入射しにくく、いっそう高精
度の測定ができる。

また、回転板を冷却すると、演算簀がいっそう容易なも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第４図、第５図は、この発明の一実施
例を示す構成説明図、第３図は寄与率の差と比の関係図
である。 １・・・回転板、１ａ、１ｂ、１ｈ・・・開口、２・・
・力文旧検出器、３・・・放射源、４・・・１ｌｌＸｌ
ｌＩ定物、５・・・支持手段、６・・・ルリ御手段、７
・・・演算手段、３０．３１、′１０・・・温度センサ
、１ａ”　　１ｂ”・・・神助仮待訂出願人　株式会社
　チノー 竿３１］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定物に放射エネルギーを放出する放射源と、こ
   の放射源からの放射エネルギーを変化させる複数の異っ
   た開口を有する回転板と、被測定物自体および回転板を
   介し被測定物を反射した放射源からの放射エネルギーを
   検出する放射検出器と、回転板による異つた放射エネル
   ギーについての放射検出器の出力信号のうち任意の２つ
   の信号の差の比である寄与率の比と寄与率の差とが所定
   の関係にあることに基いて被測定物の放射率を演算しこ
   の放射率を用いて被測定物の温度を測定する演算手段と
   を備えた放射温度測定装置。 ２、前記放射検出器を回転板の中央付近に設けた請求項
   １記載の放射温度測定装置。 ３、前記回転板を冷却手段で冷却した請求項１または２
   記載の放射温度測定装置。