JPH0259414B2 - - Google Patents
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- JPH0259414B2 JPH0259414B2 JP56201803A JP20180381A JPH0259414B2 JP H0259414 B2 JPH0259414 B2 JP H0259414B2 JP 56201803 A JP56201803 A JP 56201803A JP 20180381 A JP20180381 A JP 20180381A JP H0259414 B2 JPH0259414 B2 JP H0259414B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resonator
- temperature
- metal body
- reflectance
- emissivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/006—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of the effect of a material on microwaves or longer electromagnetic waves, e.g. measuring temperature via microwaves emitted by the object
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
本発明は、連続焼鈍炉等における加熱鋼板等の
高温金属体の温度を非接触方式で測定する方法に
関する。 従来、高温金属体の温度を非接触方式で測定す
る方法としては、金属体の熱放射エネルギーを測
定することによつて金属体の表面温度を測定する
放射温度計，光高温計等を利用する方法があつ
た。これらの方法においては、測定対象である金
属体の放射率が変動すると、確度が悪くなるた
め、いわゆる参照放射を利用する等して正確な放
射率を求めるようにしていた。しかし、このよう
な放射率の検定は手間がかかるともに、放射率が
0.1〜0.2程度に小さい場合には正確な放射率測定
自体が不可能に近いものであつた。 本発明は上記の如き従来法の欠点に鑑み、放射
率が小さい場合でも精度良く放射率を測定して金
属体温度を正確に測定出来る金属体の温度測定方
法を提供することを目的とする。 以下に本発明に係る金属体の温度測定方法（以
下に本発明法という）を、その方法の実施に使用
する装置を示す図面に基いて説明する。 本発明法は、金属体の放射率を直接求める代り
に、放射率と一義的関係にある反射率を求めて、
これから放射率を算出するものであるが、金属体
の反射率は極めて１に近く、その反射率を正確に
測定することは極めて難しい。そこで、本発明者
らは、金属体と銅製凹面鏡等の反射板とによつて
共振器を形成した場合、第２図に示す如く、該共
振器の共振周波数f0付近においては、該共振器の
放射率ρが、共振現象に基き１に比して著しく小
さくなるため、該共振器の、共振周波数f0を中心
周波数とする極く狭い範囲の帯域幅Ｂにおける、
平均反射率は正確に測定することが出来ること
に着目すると共に、又前記所定帯域幅Ｂにおける
共振器の平均放射率、前記帯域幅Ｂにおける共
振器の輝度温度をTA，前記帯域幅Ｂにおける反
射板の平均放射率n、該反射板の温度をTn、前
記金属体の前記所定帯域幅Ｂにおける平均放射率
をt、金属体の温度をTtとすると、これらの相互
間には、次式(1)，(2)，(3)の如き関係が成立ち、 ＝１− (1) ＝n＋t (2) TA＝nTn＋tTt (3) これらのうち、平均放射率n及び温度Tnは、
予め検知することが出来るから、結局共振器の平
均反射率と輝度温度TAを測定することによつ
て、次式(4)に基き、 Tt＝TA−nTn／１−ρ−εn (4) 金属体の温度Ttを求めることが出来ることに
着目して、本発明を完成させたものである。 第１図は本発明法の実施に使用する装置の基本
的構成を示す概略図であつて、１は測定しようと
する金属体であつて、１ａは該金属体１の表面部
分である。２は該金属体表面１ａに対向配置さ
れ、該金属体１と合して、フアブリペロー型等適
宜の共振器３を形成する。銅製凹面鏡等の反射板
である。ここに、「共振器３」とは、反射板２と
金属体表面１ａとの間の空間内で一定の周波数の
電波が共振現象を起こすシステムをいう。４は前
記反射板２の略々中央に配設された空中線素子で
ある。５は該空中線素子４に接続された同軸ケー
ブルであつて、その他端は切換スイツチ６の共通
端子６１に接続されている。該切換スイツチ６の
一方の切換端子６２は、共振器３の共振周波数f0
を中心周波数とする周波数帯域幅Ｂにおける、共
振器３の平均放射率（第２図参照）を測定する
適宜の共振器反射率測定器７に接続され、又切換
スイツチ６の他方の切換端子６３は、共振器３の
輝度温度TAを測定する適宜のラジオメータ８に
接続されている。該ラジオメータ８の出力する輝
度温度TAに関する情報と前記反射率測定器７の
出力する平均反射率に関する情報とが金属体の
温度算出回路９に入力される。ここに、「共振器
３の平均反射率」とは外部から共振器３に対し
て、所定周波数の大きさV1の電波を入力させた
際、該共振器３から外部に出力（反射）される電
波の大きさV2を前記V1で除した値を言う。また、
「共振器３の輝度温度TA」とは、外部から共振器
３に対しては何等電波を入力させない状態におい
て、該共振器３自体から出力される微小電波の大
きさｖをいう。本発明は、前述の如く、共振器３
の共振周波数f0を中心周波数とする所定帯域幅Ｂ
における輝度温度TAを利用するものである。９
は、前記共振器反射率測定器７から出力される平
均反射率と前記ラジオメータ８から出力された
輝度温度TAを入力し、金属体１の温度を測定す
る温度算出回路である。 本発明法を実施する場合は、まず反射板２を金
属体１の表面に対向配置させることにより、共振
周波数f0の共振器３を形成することが必要であ
る。 次に、切換スイツチ６を共振器反射率測定器７
側に投入することによつて、共振器３の平均反射
率を測定する。図示実施例においては、マイク
ロ波発振器７１によつて、前記共振周波数f0を中
心周波数とする帯域幅Ｂのマイクロ波を、導波管
７５を通じて共振器３に印加し、共振器３から出
力される反射マイクロ波を方向性結合器７２を介
して検波器７３へ導き、該検波器７３から出力さ
れる検波出力の平均値2を、マイクロ波測定器
７４によつて測定する。次にスイツチ７６によつ
て導波管７５を短絡することにより、反射率＝１
（ρ＝１）の状態を形成し、その場合の検波出力
の平均値1を測定する。反射率算出回路７７は、
前記1と2とから平均反射率（＝2／V1を算出 する。 次に、切換スイツチ６をラジオメータ８側に切
換え、共振器３の輝度温度TAを測定する。該ラ
ジオメータ８は図示実施例においては次の如き回
路からなる。すなわち、前記切換スイツチ６の切
換端子６３にスイツチ８１が接続され、該スイツ
チ８１には、共振器３から出力されるマイクロ波
が入力されるとともに、比較雑音発生器８２から
出力される所定の大きさのマイクロ波も、減衰器
８３を介して入力される。８４は前記スイツチ８
１からの出力信号を増幅するアンプ、８５は該ア
ンプ８４から出力された信号から共振周波数f0を
中心とする帯域幅Ｂのマイクロ波を取出すミキサ
ー及びアンプ、８６は検波器、８７は該検波器８
６から出力された信号を同期検波する同期検波器
である。該同期検波器８７は、前記スイツチ８１
とともに、同期発振器８８によつてコントロール
されている。８９は、同期検波器８７から出力さ
れた信号を積分する積分器、９０は積分器８９か
ら出力された信号に基き、共振器３の輝度温度
TAを算出する輝度算出回路、９１は局部発振器
である。上記の如き回路からなるラジオメータ８
は、比較雑音発生器８２から発生された比較雑音
マイクロ波と、共振器３から出力されるマイクロ
波とを切換え、デイツキ変調し、検波、積分を行
うから、共振器３から出力される微小マイクロ波
出力を精度よく測定し、輝度温度TAを測定する
ことが出来る。 次に、温度算出回路９において、上述のように
して測定された共振器３の輝度温度TAと平均反
射率並びに、予め求めておいた反射板２の温度
Tnと前記帯域幅Ｂにおける平均反射率nに基き、
前記式(4)を利用して、金属体１の温度Ttを算出
する。 次に、本発明による金属体温度測定と従来の放
射温度計による金属体温度測定との比較結果につ
いて説明する。即ち、第２表は、同一の鋼板を対
象として、本発明の実施に使用する装置（本測定
装置）を用い第１表に示す条件下で測定した結果
と、従来の放射温度計を用いて測定した結果とを
示したものである。第２表から明らかな如く、本
発明法によれば、放射温度計を用いる従来の測定
法とほぼ同等の精度で鋼板の温度を測定すること
が可能である。
高温金属体の温度を非接触方式で測定する方法に
関する。 従来、高温金属体の温度を非接触方式で測定す
る方法としては、金属体の熱放射エネルギーを測
定することによつて金属体の表面温度を測定する
放射温度計，光高温計等を利用する方法があつ
た。これらの方法においては、測定対象である金
属体の放射率が変動すると、確度が悪くなるた
め、いわゆる参照放射を利用する等して正確な放
射率を求めるようにしていた。しかし、このよう
な放射率の検定は手間がかかるともに、放射率が
0.1〜0.2程度に小さい場合には正確な放射率測定
自体が不可能に近いものであつた。 本発明は上記の如き従来法の欠点に鑑み、放射
率が小さい場合でも精度良く放射率を測定して金
属体温度を正確に測定出来る金属体の温度測定方
法を提供することを目的とする。 以下に本発明に係る金属体の温度測定方法（以
下に本発明法という）を、その方法の実施に使用
する装置を示す図面に基いて説明する。 本発明法は、金属体の放射率を直接求める代り
に、放射率と一義的関係にある反射率を求めて、
これから放射率を算出するものであるが、金属体
の反射率は極めて１に近く、その反射率を正確に
測定することは極めて難しい。そこで、本発明者
らは、金属体と銅製凹面鏡等の反射板とによつて
共振器を形成した場合、第２図に示す如く、該共
振器の共振周波数f0付近においては、該共振器の
放射率ρが、共振現象に基き１に比して著しく小
さくなるため、該共振器の、共振周波数f0を中心
周波数とする極く狭い範囲の帯域幅Ｂにおける、
平均反射率は正確に測定することが出来ること
に着目すると共に、又前記所定帯域幅Ｂにおける
共振器の平均放射率、前記帯域幅Ｂにおける共
振器の輝度温度をTA，前記帯域幅Ｂにおける反
射板の平均放射率n、該反射板の温度をTn、前
記金属体の前記所定帯域幅Ｂにおける平均放射率
をt、金属体の温度をTtとすると、これらの相互
間には、次式(1)，(2)，(3)の如き関係が成立ち、 ＝１− (1) ＝n＋t (2) TA＝nTn＋tTt (3) これらのうち、平均放射率n及び温度Tnは、
予め検知することが出来るから、結局共振器の平
均反射率と輝度温度TAを測定することによつ
て、次式(4)に基き、 Tt＝TA−nTn／１−ρ−εn (4) 金属体の温度Ttを求めることが出来ることに
着目して、本発明を完成させたものである。 第１図は本発明法の実施に使用する装置の基本
的構成を示す概略図であつて、１は測定しようと
する金属体であつて、１ａは該金属体１の表面部
分である。２は該金属体表面１ａに対向配置さ
れ、該金属体１と合して、フアブリペロー型等適
宜の共振器３を形成する。銅製凹面鏡等の反射板
である。ここに、「共振器３」とは、反射板２と
金属体表面１ａとの間の空間内で一定の周波数の
電波が共振現象を起こすシステムをいう。４は前
記反射板２の略々中央に配設された空中線素子で
ある。５は該空中線素子４に接続された同軸ケー
ブルであつて、その他端は切換スイツチ６の共通
端子６１に接続されている。該切換スイツチ６の
一方の切換端子６２は、共振器３の共振周波数f0
を中心周波数とする周波数帯域幅Ｂにおける、共
振器３の平均放射率（第２図参照）を測定する
適宜の共振器反射率測定器７に接続され、又切換
スイツチ６の他方の切換端子６３は、共振器３の
輝度温度TAを測定する適宜のラジオメータ８に
接続されている。該ラジオメータ８の出力する輝
度温度TAに関する情報と前記反射率測定器７の
出力する平均反射率に関する情報とが金属体の
温度算出回路９に入力される。ここに、「共振器
３の平均反射率」とは外部から共振器３に対し
て、所定周波数の大きさV1の電波を入力させた
際、該共振器３から外部に出力（反射）される電
波の大きさV2を前記V1で除した値を言う。また、
「共振器３の輝度温度TA」とは、外部から共振器
３に対しては何等電波を入力させない状態におい
て、該共振器３自体から出力される微小電波の大
きさｖをいう。本発明は、前述の如く、共振器３
の共振周波数f0を中心周波数とする所定帯域幅Ｂ
における輝度温度TAを利用するものである。９
は、前記共振器反射率測定器７から出力される平
均反射率と前記ラジオメータ８から出力された
輝度温度TAを入力し、金属体１の温度を測定す
る温度算出回路である。 本発明法を実施する場合は、まず反射板２を金
属体１の表面に対向配置させることにより、共振
周波数f0の共振器３を形成することが必要であ
る。 次に、切換スイツチ６を共振器反射率測定器７
側に投入することによつて、共振器３の平均反射
率を測定する。図示実施例においては、マイク
ロ波発振器７１によつて、前記共振周波数f0を中
心周波数とする帯域幅Ｂのマイクロ波を、導波管
７５を通じて共振器３に印加し、共振器３から出
力される反射マイクロ波を方向性結合器７２を介
して検波器７３へ導き、該検波器７３から出力さ
れる検波出力の平均値2を、マイクロ波測定器
７４によつて測定する。次にスイツチ７６によつ
て導波管７５を短絡することにより、反射率＝１
（ρ＝１）の状態を形成し、その場合の検波出力
の平均値1を測定する。反射率算出回路７７は、
前記1と2とから平均反射率（＝2／V1を算出 する。 次に、切換スイツチ６をラジオメータ８側に切
換え、共振器３の輝度温度TAを測定する。該ラ
ジオメータ８は図示実施例においては次の如き回
路からなる。すなわち、前記切換スイツチ６の切
換端子６３にスイツチ８１が接続され、該スイツ
チ８１には、共振器３から出力されるマイクロ波
が入力されるとともに、比較雑音発生器８２から
出力される所定の大きさのマイクロ波も、減衰器
８３を介して入力される。８４は前記スイツチ８
１からの出力信号を増幅するアンプ、８５は該ア
ンプ８４から出力された信号から共振周波数f0を
中心とする帯域幅Ｂのマイクロ波を取出すミキサ
ー及びアンプ、８６は検波器、８７は該検波器８
６から出力された信号を同期検波する同期検波器
である。該同期検波器８７は、前記スイツチ８１
とともに、同期発振器８８によつてコントロール
されている。８９は、同期検波器８７から出力さ
れた信号を積分する積分器、９０は積分器８９か
ら出力された信号に基き、共振器３の輝度温度
TAを算出する輝度算出回路、９１は局部発振器
である。上記の如き回路からなるラジオメータ８
は、比較雑音発生器８２から発生された比較雑音
マイクロ波と、共振器３から出力されるマイクロ
波とを切換え、デイツキ変調し、検波、積分を行
うから、共振器３から出力される微小マイクロ波
出力を精度よく測定し、輝度温度TAを測定する
ことが出来る。 次に、温度算出回路９において、上述のように
して測定された共振器３の輝度温度TAと平均反
射率並びに、予め求めておいた反射板２の温度
Tnと前記帯域幅Ｂにおける平均反射率nに基き、
前記式(4)を利用して、金属体１の温度Ttを算出
する。 次に、本発明による金属体温度測定と従来の放
射温度計による金属体温度測定との比較結果につ
いて説明する。即ち、第２表は、同一の鋼板を対
象として、本発明の実施に使用する装置（本測定
装置）を用い第１表に示す条件下で測定した結果
と、従来の放射温度計を用いて測定した結果とを
示したものである。第２表から明らかな如く、本
発明法によれば、放射温度計を用いる従来の測定
法とほぼ同等の精度で鋼板の温度を測定すること
が可能である。
【表】
【表】
放射温度計：シリコン放射温度計
鋼板温度：PR熱電対により測定
以上実施例においては、マイクロ波帯域を利用
する場合について述べたが、これに限らずミリ帯
域等他の周波数帯域を利用してもよい。 以上述べたところから明らかな如く本発明測定
方法は、容易に金属体の温度を測定出来しかも反
射率が小さい場合でも精度よく反射率を測定して
温度を正確に測定出来るものであるから、従来法
に比し一段と優れた温度測定方法であると言え
る。
鋼板温度：PR熱電対により測定
以上実施例においては、マイクロ波帯域を利用
する場合について述べたが、これに限らずミリ帯
域等他の周波数帯域を利用してもよい。 以上述べたところから明らかな如く本発明測定
方法は、容易に金属体の温度を測定出来しかも反
射率が小さい場合でも精度よく反射率を測定して
温度を正確に測定出来るものであるから、従来法
に比し一段と優れた温度測定方法であると言え
る。
図面はいずれも本発明測定方法の実施例を説明
するためのものであつて、第１図は本発明測定方
法の実施に使用する装置のブロツク線図、第２図
は共振器の反射率のグラフである（横軸は周波数
である）。 １……金属体、２……反射板、３……共振器、
７……共振器反射率測定器、８……ラジオメー
タ。
するためのものであつて、第１図は本発明測定方
法の実施に使用する装置のブロツク線図、第２図
は共振器の反射率のグラフである（横軸は周波数
である）。 １……金属体、２……反射板、３……共振器、
７……共振器反射率測定器、８……ラジオメー
タ。
Claims (1)
- １ 測定対象である金属体に対向させて反射板を
配置させることにより共振器を形成し、該共振器
の共振周波数を中心周波数とする所定の周波数帯
域における、該共振器自体の反射率及び輝度温度
を測定することにより、金属体の温度を求めるこ
とを特徴とする金属体温度測定方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56201803A JPS58102118A (ja) | 1981-12-14 | 1981-12-14 | 金属体温度測定方法 |
| US06/448,826 US4568200A (en) | 1981-12-14 | 1982-12-10 | Method of and apparatus for measuring surface temperature of metallic body |
| DE19823246294 DE3246294A1 (de) | 1981-12-14 | 1982-12-14 | Verfahren und vorrichtung zur messung der oberflaechentemperatur eines metallischen koerpers |
| GB08235588A GB2113401B (en) | 1981-12-14 | 1982-12-14 | Measuring surface temperature of metallic body |
| FR8220927A FR2518259B1 (fr) | 1981-12-14 | 1982-12-14 | Procede et appareil pour mesurer la temperature de surface d'un corps metallique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56201803A JPS58102118A (ja) | 1981-12-14 | 1981-12-14 | 金属体温度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58102118A JPS58102118A (ja) | 1983-06-17 |
| JPH0259414B2 true JPH0259414B2 (ja) | 1990-12-12 |
Family
ID=16447177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56201803A Granted JPS58102118A (ja) | 1981-12-14 | 1981-12-14 | 金属体温度測定方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4568200A (ja) |
| JP (1) | JPS58102118A (ja) |
| DE (1) | DE3246294A1 (ja) |
| FR (1) | FR2518259B1 (ja) |
| GB (1) | GB2113401B (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5785426A (en) * | 1994-01-14 | 1998-07-28 | Massachusetts Institute Of Technology | Self-calibrated active pyrometer for furnace temperature measurements |
| EP0944952B1 (en) | 1996-12-03 | 2009-01-07 | Raytheon Company | Variable microwave cold/warm noise source |
| US6137440A (en) * | 1996-12-03 | 2000-10-24 | Raytheon Company | Microwave active solid state cold/warm noise source |
| GB0005925D0 (en) * | 2000-03-10 | 2000-05-03 | Univ Glasgow | Radiometer antenna cavities |
| GB0005926D0 (en) * | 2000-03-10 | 2000-05-03 | Univ Glasgow | Microwave radiometry |
| US7362818B1 (en) * | 2001-08-30 | 2008-04-22 | Nortel Networks Limited | Amplitude and phase comparator for microwave power amplifier |
| US6834991B2 (en) | 2002-09-23 | 2004-12-28 | Raytheon Company | Radiometer with programmable noise source calibration |
| US7052176B2 (en) * | 2003-07-11 | 2006-05-30 | University Of Texas System | Remote temperature measuring system for hostile industrial environments using microwave radiometry |
| DE102004050906B3 (de) * | 2004-10-19 | 2006-04-20 | Siemens Ag | Verfahren zum Ermitteln der Temperatur einer Oberflächenbeschichtung von Schaufeln einer Strömungsmaschine während des Betriebs sowie entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| WO2007120881A2 (en) * | 2006-04-13 | 2007-10-25 | Radatec, Inc. | Temperature measurement using changes in dielectric constant and associated resonance |
| EP1980831A1 (fr) * | 2007-04-12 | 2008-10-15 | Universite Des Sciences Et Technologies De Lille | Thermomètre radiométrique |
| US8123399B2 (en) * | 2007-05-08 | 2012-02-28 | The United States of America as represented by the National Institute of Standards and Technology | Dielectric resonator thermometer and a method of using the same |
| US7997121B2 (en) * | 2008-07-11 | 2011-08-16 | Savannah River Nuclear Solutions, Llc | Milliwave melter monitoring system |
| US8687742B2 (en) * | 2010-06-07 | 2014-04-01 | The United Sates Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Device and method for gathering ensemble data sets |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3451254A (en) * | 1965-07-26 | 1969-06-24 | Automation Ind Inc | Nondestructive tester |
| FR1603025A (ja) * | 1968-06-20 | 1971-03-15 | ||
| US3586970A (en) * | 1968-12-27 | 1971-06-22 | William H Conway | Hot gas temperature sensor |
| CH525481A (de) * | 1970-12-08 | 1972-07-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren und Schaltungsanordnung zur berührungslosen Temperaturmessung von Oberflächen |
| US3927369A (en) * | 1973-01-31 | 1975-12-16 | Westinghouse Electric Corp | Microwave frequency sensor utilizing a single resonant cavity to provide simultaneous measurements of a plurality of physical properties |
| DE2529829A1 (de) * | 1975-07-04 | 1977-01-27 | Hartmann & Braun Ag | Schaltungsanordnung fuer einen mikrowellen-gasanalysator mit einem hohlraumresonator |
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