JPH0260132B2 - - Google Patents
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- JPH0260132B2 JPH0260132B2 JP16711383A JP16711383A JPH0260132B2 JP H0260132 B2 JPH0260132 B2 JP H0260132B2 JP 16711383 A JP16711383 A JP 16711383A JP 16711383 A JP16711383 A JP 16711383A JP H0260132 B2 JPH0260132 B2 JP H0260132B2
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- JP
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- light
- receiving element
- measured
- polarized light
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/58—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using absorption; using extinction effect
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J2005/0074—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry having separate detection of emissivity
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、被測定物体から放射される光を検出
部で検出して信号に変換し、この信号をもとにし
てウイーンの公式またはプランクの公式を用いて
被測定物体の温度を求める放射温度計に関するも
のである。
部で検出して信号に変換し、この信号をもとにし
てウイーンの公式またはプランクの公式を用いて
被測定物体の温度を求める放射温度計に関するも
のである。
放射温度計は、非接触で被測定物体の温度を測
定することができる利点を有することから、加熱
された鉄鋼の温度測定等に用いられる。
定することができる利点を有することから、加熱
された鉄鋼の温度測定等に用いられる。
まず、このような放射温度計の原理について説
明する。
明する。
物体が放射する光の分光放射輝度L〓,Tは、物体
の温度Ｔ、物体の放射光が透過させられるフイル
タの透過率最大になる波長（以下、中心波長とす
る）λおよび物体の放射率εに依存していて、ウ
イーンの公式とプランクの公式を用いて次のよう
な式で与えられる。
の温度Ｔ、物体の放射光が透過させられるフイル
タの透過率最大になる波長（以下、中心波長とす
る）λおよび物体の放射率εに依存していて、ウ
イーンの公式とプランクの公式を用いて次のよう
な式で与えられる。
ここで、
C1＝1.19096×10-16〔Ｗ・m2〕
C2＝0.014388〔ｍ・Ｋ〕
物体の放射光が透過させられたフイルタの中心
波長をλ1，λ2、中心波長λ1，λ2における物体の放
射率をε1，ε2とすると、各中心波長λ1，λ2と放射
率ε1，ε2における分光放射輝度L1，L2は、(1)式を
用いて、 となる。(2)式を(3)式で割ると、 となり、この式から温度Ｔを求めると、 Ｔ＝−C2（１／λ1−１／λ2）／ln｛L1／L2（λ1／
λ2）5｝＋lnε2／ε1(5) となる。この式が、分光放射輝度L1，L2を測定
して温度を求める式である。
波長をλ1，λ2、中心波長λ1，λ2における物体の放
射率をε1，ε2とすると、各中心波長λ1，λ2と放射
率ε1，ε2における分光放射輝度L1，L2は、(1)式を
用いて、 となる。(2)式を(3)式で割ると、 となり、この式から温度Ｔを求めると、 Ｔ＝−C2（１／λ1−１／λ2）／ln｛L1／L2（λ1／
λ2）5｝＋lnε2／ε1(5) となる。この式が、分光放射輝度L1，L2を測定
して温度を求める式である。
一般には、放射率ε1，ε2は、波長、温度によつ
て変化するほかに、物体の表面酸化物、付着物等
によつても変わるため、求めることはむずかし
い。このことから、放射率ε1，ε2は中心波長λ1，
λ2によつて変わらず、ε1＝ε2であるとみなす。こ
のようにすると、(5)式は次式のようになる。
て変化するほかに、物体の表面酸化物、付着物等
によつても変わるため、求めることはむずかし
い。このことから、放射率ε1，ε2は中心波長λ1，
λ2によつて変わらず、ε1＝ε2であるとみなす。こ
のようにすると、(5)式は次式のようになる。
Ｔ＝−C2（１／λ1−１／λ2）／ln｛L1／L2（λ1／
λ2）2｝(6) 放射温度計のなかで、２種類の波長の光を用い
て温度を測定する２色放射温度計についての原理
式が(6)式になる。
λ2）2｝(6) 放射温度計のなかで、２種類の波長の光を用い
て温度を測定する２色放射温度計についての原理
式が(6)式になる。
従来、この種の放射温度計として、例えば、被
測定物体から放射される光を検出部で検出して分
光放射輝度L1，L2に応じた信号に変換して出力
し、この出力をもとにして(6)式から測定温度を求
めるようにしたものがあつた。
測定物体から放射される光を検出部で検出して分
光放射輝度L1，L2に応じた信号に変換して出力
し、この出力をもとにして(6)式から測定温度を求
めるようにしたものがあつた。
しかし、このような放射温度計では、放射率が
ε1＝ε2であるとみなして演算を行なつているた
め、放射率の相違を考慮した演算がなされていな
い。このことから、放射率がε1≠ε2の場合には、
測定温度に誤差が生じる。これによつて、放射率
の変化により測定誤差が生じやすいという問題点
があつた。
ε1＝ε2であるとみなして演算を行なつているた
め、放射率の相違を考慮した演算がなされていな
い。このことから、放射率がε1≠ε2の場合には、
測定温度に誤差が生じる。これによつて、放射率
の変化により測定誤差が生じやすいという問題点
があつた。
このような問題点を解決するための放射温度計
として、従来、次のようなものがあつた。
として、従来、次のようなものがあつた。
すなわち、被測定物体に近接した位置に黒体放
射源を配置し、被測定物体から放射される光と、
黒体放射源から放射され被測定物体で反射された
光を検出部で検出する。そして、両放射光の和が
円偏光するように黒体放射源の温度を設定し、こ
の設定温度を測定温度とする。
射源を配置し、被測定物体から放射される光と、
黒体放射源から放射され被測定物体で反射された
光を検出部で検出する。そして、両放射光の和が
円偏光するように黒体放射源の温度を設定し、こ
の設定温度を測定温度とする。
この放射温度計では、被測定物体の放射率の変
化が黒体放射源の設定温度に反映させられるた
め、前述した従来例の問題点は解決される。
化が黒体放射源の設定温度に反映させられるた
め、前述した従来例の問題点は解決される。
しかし、この放射温度計では、黒体放射源を必
要とするため、構成が大型化ししかも高価になる
という問題点があつた。
要とするため、構成が大型化ししかも高価になる
という問題点があつた。
本発明は上述した２つの従来例の問題点を同時
に解決したものであり、放射率が変化しても測定
誤差が生じにくく構成が小型で安価な放射温度計
を提供することを目的とする。
に解決したものであり、放射率が変化しても測定
誤差が生じにくく構成が小型で安価な放射温度計
を提供することを目的とする。
まず、本発明にかかる放射温度計の放射率を求
める原理について説明する。
める原理について説明する。
第１図は光の反射と透過による偏光を示した図
である。
である。
第１図において、入射角i1で反射面Ａに入射さ
れた入射光Ｉは、一部は反射され、他は透過され
る。第１図では、屈折率ｎ＝1.54のガラスの反射
面Ａに、入射角i1＝57゜で自然光が入射された場合
について示している。この場合、透過光Ｔには、
入射光Ｉと法線Ｎがつくる面（以下、入射面とす
る）の方向に振動するＰ成分と、入射面と直交す
る方向に振動するＳ成分がある。また、反射光Ｒ
は、Ｓ成分のみからなる。反射面Ａについての偏
波面と入射面との関係によつて、透過または反射
された後の光で、Ｐ成分のみからなるものをＰ偏
光、Ｓ成分のみからなるものをＳ偏光とする。
れた入射光Ｉは、一部は反射され、他は透過され
る。第１図では、屈折率ｎ＝1.54のガラスの反射
面Ａに、入射角i1＝57゜で自然光が入射された場合
について示している。この場合、透過光Ｔには、
入射光Ｉと法線Ｎがつくる面（以下、入射面とす
る）の方向に振動するＰ成分と、入射面と直交す
る方向に振動するＳ成分がある。また、反射光Ｒ
は、Ｓ成分のみからなる。反射面Ａについての偏
波面と入射面との関係によつて、透過または反射
された後の光で、Ｐ成分のみからなるものをＰ偏
光、Ｓ成分のみからなるものをＳ偏光とする。
Ｓ偏光についての反射率をRS、Ｐ偏光につい
ての反射率をRPとすると、これらの反射率は次
のようになる。
ての反射率をRPとすると、これらの反射率は次
のようになる。
RS＝（a2−cosi1）2＋b2／2／（a2＋cosi1）2＋b2／2(7
) RP＝RS（a2−sini1tani1）2＋b2／2／（a2＋sini
1tani1）2＋b2／2(8) ここで、 n2cosi2＝a2−ib2 a2 1＋b2 2＝〔（n2 2−k2 2−sin2i1）2 ＋4n2 2k2 2〕1/2 2a2＝√２ （a2 2＋b2 2＋n2 2−k2 2−sin2i1）1/2 a2b2＝n2k2 n2，k2：複素屈折率 ｉ：虚数単位 a2：実部 b2：虚部 i1：入射角 i2：屈折角 また、自然光についての反射率Roは次のよう
になる。
) RP＝RS（a2−sini1tani1）2＋b2／2／（a2＋sini
1tani1）2＋b2／2(8) ここで、 n2cosi2＝a2−ib2 a2 1＋b2 2＝〔（n2 2−k2 2−sin2i1）2 ＋4n2 2k2 2〕1/2 2a2＝√２ （a2 2＋b2 2＋n2 2−k2 2−sin2i1）1/2 a2b2＝n2k2 n2，k2：複素屈折率 ｉ：虚数単位 a2：実部 b2：虚部 i1：入射角 i2：屈折角 また、自然光についての反射率Roは次のよう
になる。
Ro＝１／２（RS＋RP） (9)
(7)式と(8)式をみると、入射角i1＝45゜のときは、反
射率RSとRoの関係は次のようになる。
射率RSとRoの関係は次のようになる。
RP＝R2 S (10)
したがつて、自然光の反射率は、(9)式と(10)式から
次のようになる。
次のようになる。
Ro＝１／２（RS＋R2 S） (11)
一方、放射率εと反射率Roの関係は、次のよ
うになる。
うになる。
ε＋Ro＝１ (12)
したがつて、反射率Roが求まると、次の式か
ら放射率εが求まる。
ら放射率εが求まる。
ε＝１−Ro （13）
一般に、反射率を求める場合には、入射光量と
反射光量の絶対値が必要であるため、反射面を鏡
面に仕上げるかまたは反射面が粗面の場合には、
積分球等を必要とした。
反射光量の絶対値が必要であるため、反射面を鏡
面に仕上げるかまたは反射面が粗面の場合には、
積分球等を必要とした。
これらの方法は、実験室内で行なうには十分で
あるが、実際のプロセス等では行なうことができ
なかつた。
あるが、実際のプロセス等では行なうことができ
なかつた。
しかし、(10)式を利用すると、反射面の状態に関
係なく反射率Roを推定することが可能である。
係なく反射率Roを推定することが可能である。
この反射率Roは次のようにして推定される。
第２図に示すように反射面が粗面である場合に
ついて説明する。
ついて説明する。
第２図において、入射光Ｉは入射角45゜で反射
面Ａに入射され、反射光Ｒとなる。Ｎは光軸であ
る。Ｓ偏光についての入射光Ｉおよび反射光Ｒの
光強度をiSおよびrSとすると、Ｓ偏光についての
絶対反射率RSは次のようになる。
面Ａに入射され、反射光Ｒとなる。Ｎは光軸であ
る。Ｓ偏光についての入射光Ｉおよび反射光Ｒの
光強度をiSおよびrSとすると、Ｓ偏光についての
絶対反射率RSは次のようになる。
RS＝α｜rS｜2／｜iS｜2＝αRnS （14）
ただし、RnS＝｜rS｜2／｜iS｜2
α：粗面によつて変化する定数
（14）式のような反射の法則が成立するのは、
反射光Ｒは光軸Ｎに垂直な面Ａからの反射光と考
えられるから、偏光成分が変化しても、同一の面
に同一の状態で光が入射する場合は、αは等しい
値と考えられる。
反射光Ｒは光軸Ｎに垂直な面Ａからの反射光と考
えられるから、偏光成分が変化しても、同一の面
に同一の状態で光が入射する場合は、αは等しい
値と考えられる。
したがつて、Ｐ偏光についての入射光Ｉおよび
反射光Ｒの光強度をiPおよびrPとすると、Ｐ偏光
についての絶対反射率RPは次のようになる。
反射光Ｒの光強度をiPおよびrPとすると、Ｐ偏光
についての絶対反射率RPは次のようになる。
RP＝α｜rP｜2／｜iP｜2＝αRnP （15）
(10)式、（14）式および（15）式より、
RS＝RnP／RnS （16）
となる。（16）式を(11)式に代入すると、
Ro＝１／２｛RnP／RnS＋（RnP／RnS）2｝ （17）
となる。この（17）式から自然光の反射率Roが
求まり、（13）式より放射率εが算出される。
求まり、（13）式より放射率εが算出される。
この算出方法では、絶対放射率RS，RPおよび
Roを直接求めることなく、放射率εを求められ
る。
Roを直接求めることなく、放射率εを求められ
る。
以上で求めた放射率εと、放射率を求めるため
の入射光と同じ波長で、被測定物体からの放射光
を測定することにより測定温度を求める。
の入射光と同じ波長で、被測定物体からの放射光
を測定することにより測定温度を求める。
次に、このような原理を用いた本発明にかかる
放射温度計について説明する。
放射温度計について説明する。
第３図は本発明にかかる放射温度計の一実施例
の構成を示した図である。
の構成を示した図である。
第３図において、１０は被測定物体、２０は光
源、３０は光入射手段、４０は入射光用受光素
子、５０は回転シヤツタ、６０は検出部、７０は
演算部である。
源、３０は光入射手段、４０は入射光用受光素
子、５０は回転シヤツタ、６０は検出部、７０は
演算部である。
被測定物体１０は、例えば高温で加熱された鉄
鋼であり、光を放射する。
鋼であり、光を放射する。
光源２０の光は、光学バンドパスフイルタ２１
を透過して一定波長の光になる。
を透過して一定波長の光になる。
光入射手段３０において、３１は回転シヤツタ
であり、光路に配置されていて、モータ３２によ
り回転させられる。回転シヤツタ３１には、第４
図に示すように穴３３とミラー３４が設けられて
いる。３５はミラーであり、光路に配置されてい
る。３６は偏光手段例えば偏光ビームスプリツタ
であり、光源２０の光をＰ偏光とＳ偏光にする。
偏光ビームスプリツタ３６で偏光された光は、一
方が被測定物体１０に送られ、他方は入射光用受
光素子４０に送られる。被測定物体１０に送られ
た光は、被測定物体１０の表面１１に第２図に示
す状態のように45゜の入射角で入射される。
であり、光路に配置されていて、モータ３２によ
り回転させられる。回転シヤツタ３１には、第４
図に示すように穴３３とミラー３４が設けられて
いる。３５はミラーであり、光路に配置されてい
る。３６は偏光手段例えば偏光ビームスプリツタ
であり、光源２０の光をＰ偏光とＳ偏光にする。
偏光ビームスプリツタ３６で偏光された光は、一
方が被測定物体１０に送られ、他方は入射光用受
光素子４０に送られる。被測定物体１０に送られ
た光は、被測定物体１０の表面１１に第２図に示
す状態のように45゜の入射角で入射される。
入射光用受光素子４０は、偏光ビームスプリツ
タ３６で偏光された光を検出して電気信号に変換
して出力する。
タ３６で偏光された光を検出して電気信号に変換
して出力する。
回転シヤツタ５０は、被測定物体１０の反射光
の光路に配置されていて、モータ５１により回転
させられる。回転シヤツタ５０には、第５図に示
すように光学バンドパスフイルタ５２とOFF部
分５３が設けられている。光学バンドパスフイル
タ５２の中心波長は、光学バンドパスフイルタ２
１の中心波長と等しい。OFF部分５３は光を透
過しない。
の光路に配置されていて、モータ５１により回転
させられる。回転シヤツタ５０には、第５図に示
すように光学バンドパスフイルタ５２とOFF部
分５３が設けられている。光学バンドパスフイル
タ５２の中心波長は、光学バンドパスフイルタ２
１の中心波長と等しい。OFF部分５３は光を透
過しない。
検出部６０において、６１は偏光ビームスプリ
ツタであり、被測定物体１０の反射光をＰ偏光と
Ｓ偏光に分離する。６２および６３はＳ偏光用受
光素子およびＰ偏光用受光素子であり、偏光ビー
ムスプリツタ６１で分離されたＳ偏光とＰ偏光を
検出して電気信号に変換して出力する。
ツタであり、被測定物体１０の反射光をＰ偏光と
Ｓ偏光に分離する。６２および６３はＳ偏光用受
光素子およびＰ偏光用受光素子であり、偏光ビー
ムスプリツタ６１で分離されたＳ偏光とＰ偏光を
検出して電気信号に変換して出力する。
演算部７０は、入射光用受光素子４０、Ｓ偏光
用受光素子６２およびＰ偏光用受光素子６３の出
力をもとにして被測定物体１０の放射率を求め、
この放射率を用いてウイーンの公式またはプラン
クの公式から被測定物体の温度を求める。放射率
を求めるのに用いた光と測定温度を求めるのに用
いた光は、同波長の光である。
用受光素子６２およびＰ偏光用受光素子６３の出
力をもとにして被測定物体１０の放射率を求め、
この放射率を用いてウイーンの公式またはプラン
クの公式から被測定物体の温度を求める。放射率
を求めるのに用いた光と測定温度を求めるのに用
いた光は、同波長の光である。
このような構成の放射温度計において、放射率
と測定温度は次のようにして求められる。次の(A)
〜(D)の４通りの場合について説明する。
と測定温度は次のようにして求められる。次の(A)
〜(D)の４通りの場合について説明する。
(A) 最初に、光源２０がON状態で、回転シヤツ
タ３１のミラー３４が光路に位置し、回転シヤ
ツタ５０の光学バンドパスフイルタ５２が光路
に位置している場合について説明する。
タ３１のミラー３４が光路に位置し、回転シヤ
ツタ５０の光学バンドパスフイルタ５２が光路
に位置している場合について説明する。
この場合は、光学バンドパスフイルタ２１を
通過した光は、ミラー３４で反射されてB1，
B2の光路で進んだ後、偏光ビームスプリツタ
３６でＰ偏光とＳ偏光に偏光される。Ｐ偏光は
入射光用受光素子４０で検出される。このこと
から、入射光用受光素子４０の出力は、｜iP｜2
＋ZpF1（ZpF1はゼロオフセツト）になる。Ｓ偏光
は、被測定物体１０の表面１１で反射される。
この反射光は、光学バンドパスフイルタ５２を
透過させられ、偏光ビームスプリツタ６１で偏
光された後、Ｓ偏光用受光素子６２により検出
される。Ｓ偏光用受光素子６２は、光源２０の
光と被測定物体１０の放射光の両方を検出して
いるため、この受光素子の出力は、｜rS｜2＋BS
＋ZpF2となる。ここで、BSは被測定物体の放射
光のうちＳ偏光についての分光放射輝度であ
り、ZpF2はゼロオフセツトである。このとき、
Ｐ偏光用受光素子６３では光が検出されない。
通過した光は、ミラー３４で反射されてB1，
B2の光路で進んだ後、偏光ビームスプリツタ
３６でＰ偏光とＳ偏光に偏光される。Ｐ偏光は
入射光用受光素子４０で検出される。このこと
から、入射光用受光素子４０の出力は、｜iP｜2
＋ZpF1（ZpF1はゼロオフセツト）になる。Ｓ偏光
は、被測定物体１０の表面１１で反射される。
この反射光は、光学バンドパスフイルタ５２を
透過させられ、偏光ビームスプリツタ６１で偏
光された後、Ｓ偏光用受光素子６２により検出
される。Ｓ偏光用受光素子６２は、光源２０の
光と被測定物体１０の放射光の両方を検出して
いるため、この受光素子の出力は、｜rS｜2＋BS
＋ZpF2となる。ここで、BSは被測定物体の放射
光のうちＳ偏光についての分光放射輝度であ
り、ZpF2はゼロオフセツトである。このとき、
Ｐ偏光用受光素子６３では光が検出されない。
(B) 次に、光源２０がON状態で、回転シヤツタ
３１の穴３３が光路に位置し、回転シヤツタ５
０の光学バンドパスフイルタ５２が光路に位置
している場合について説明する。
３１の穴３３が光路に位置し、回転シヤツタ５
０の光学バンドパスフイルタ５２が光路に位置
している場合について説明する。
この場合は、光学バンドパスフイルタ２１を
通過した光は、穴３３を通過してC1，C2の光
路で進んだ後、偏光ビームスプリツタ３６でＰ
偏光とＳ偏光に偏光される。Ｓ偏光は入射光用
受光素子４０で検出される。このことから、入
射光用受光素子４０の出力は、｜iS｜2＋ZpF1
（ZpF1はゼロオフセツト）になる。Ｐ偏光は、
被測定物体１０の表面１１で反射される。この
反射光は、光学バンドパスフイルタ５２を透過
させられ、偏光ビームスプリツタ６１で偏光さ
れた後、Ｐ偏光用受光素子６３により検出され
る。Ｐ偏光用受光素子６３は、光源２０の光と
被測定物体１０の放射光の両方を検出している
ため、その出力は｜rP｜2＋BP＋ZpF3になる。
ここで、BPは被測定物体の放射光のうちＰ偏
光についての分光放射輝度であり、ZpF3はゼロ
オフセツトである。このとき、Ｓ偏光用受光素
子６２の出力は、ゼロオフセツトZpF3になる。
通過した光は、穴３３を通過してC1，C2の光
路で進んだ後、偏光ビームスプリツタ３６でＰ
偏光とＳ偏光に偏光される。Ｓ偏光は入射光用
受光素子４０で検出される。このことから、入
射光用受光素子４０の出力は、｜iS｜2＋ZpF1
（ZpF1はゼロオフセツト）になる。Ｐ偏光は、
被測定物体１０の表面１１で反射される。この
反射光は、光学バンドパスフイルタ５２を透過
させられ、偏光ビームスプリツタ６１で偏光さ
れた後、Ｐ偏光用受光素子６３により検出され
る。Ｐ偏光用受光素子６３は、光源２０の光と
被測定物体１０の放射光の両方を検出している
ため、その出力は｜rP｜2＋BP＋ZpF3になる。
ここで、BPは被測定物体の放射光のうちＰ偏
光についての分光放射輝度であり、ZpF3はゼロ
オフセツトである。このとき、Ｓ偏光用受光素
子６２の出力は、ゼロオフセツトZpF3になる。
(C) 光源２０がON状態で、回転シヤツタ３１の
ミラー３４が光路に位置し、回転シヤツタ５０
のOFF部分５３が光路に位置している場合に
ついて説明する。
ミラー３４が光路に位置し、回転シヤツタ５０
のOFF部分５３が光路に位置している場合に
ついて説明する。
この場合には、(A)の場合と同様に、入射光用
受光素子４０の検出光は、｜iP｜2＋ZpF1に応じ
た光強度になる。また、回転シヤツタ５０が光
を遮つているため、Ｓ偏光用受光素子６２とＰ
偏光用受光素子６３の出力はゼロオフセツト
ZpF2とZpF3になつている。
受光素子４０の検出光は、｜iP｜2＋ZpF1に応じ
た光強度になる。また、回転シヤツタ５０が光
を遮つているため、Ｓ偏光用受光素子６２とＰ
偏光用受光素子６３の出力はゼロオフセツト
ZpF2とZpF3になつている。
(D) 光源２０がOFF状態で、回転シヤツタ５０
の光学バンドパスフイルタ５２が光路に位置し
ている場合について説明する。
の光学バンドパスフイルタ５２が光路に位置し
ている場合について説明する。
この場合には、入射光用受光素子４０には光
源の光が照射されていないため、この受光素子
の出力は、ゼロオフセツトZpF1になつている。
また、Ｓ偏光用受光素子６２とＰ偏光用受光素
子６３は、被測定物体１０の放射光のみを検出
しているため、これらの受光素子の出力は、
BS＋ZpF2とBP＋ZpF3になつている。
源の光が照射されていないため、この受光素子
の出力は、ゼロオフセツトZpF1になつている。
また、Ｓ偏光用受光素子６２とＰ偏光用受光素
子６３は、被測定物体１０の放射光のみを検出
しているため、これらの受光素子の出力は、
BS＋ZpF2とBP＋ZpF3になつている。
(A)〜(D)の場合について、光源２０および回転シ
ヤツタ３１，５０の状態と、入射光用受光素子４
０、Ｓ偏光用受光素子６２およびＰ偏光用受光素
子６３の出力PD1，PD2およびPD3の関係を第６図
に示す。
ヤツタ３１，５０の状態と、入射光用受光素子４
０、Ｓ偏光用受光素子６２およびＰ偏光用受光素
子６３の出力PD1，PD2およびPD3の関係を第６図
に示す。
(A)〜(D)の場合について、各受光素子から得られ
た出力をもとにして｜rP｜2／｜iP｜2，｜rS｜2／｜
iS｜2，BS，BPを求める。そして、求められた｜
rP｜2／｜iP｜2と｜rS｜2／｜iS｜2から、(7)，(8)，
(9)および(11)式を用いて放射率εを求める。また、
εP＋εS＝εo／２（εP，εSはＰ偏光、Ｓ偏光の放射
率
であり、εoは自然光の放射率）からＬ＝（BP＋
BS）／２となる。上述したようにして求めた放
射率εとＬ＝（BP＋BS）／２を(1)式に代入して温
度Ｔを求める。そして、この温度Ｔを測定温度と
する。
た出力をもとにして｜rP｜2／｜iP｜2，｜rS｜2／｜
iS｜2，BS，BPを求める。そして、求められた｜
rP｜2／｜iP｜2と｜rS｜2／｜iS｜2から、(7)，(8)，
(9)および(11)式を用いて放射率εを求める。また、
εP＋εS＝εo／２（εP，εSはＰ偏光、Ｓ偏光の放射
率
であり、εoは自然光の放射率）からＬ＝（BP＋
BS）／２となる。上述したようにして求めた放
射率εとＬ＝（BP＋BS）／２を(1)式に代入して温
度Ｔを求める。そして、この温度Ｔを測定温度と
する。
このような構成の放射温度計によれば、次のよ
うな効果が得られる。
うな効果が得られる。
演算部７０は、入射光用受光素子４０、Ｓ偏光
用受光素子６２およびＰ偏光用受光素子６３の出
力をもとにして被測定物体１０の放射率を求め、
この放射率を用いて測定温度を求める。このこと
から、放射率の変化を考慮した演算により測定温
度を求めているため、放射率が変化しても測定誤
差が生じにくい。
用受光素子６２およびＰ偏光用受光素子６３の出
力をもとにして被測定物体１０の放射率を求め、
この放射率を用いて測定温度を求める。このこと
から、放射率の変化を考慮した演算により測定温
度を求めているため、放射率が変化しても測定誤
差が生じにくい。
また、放射率を求めるのに黒体放射源を必要と
しないため、構成が小型でしかも安価になる。
しないため、構成が小型でしかも安価になる。
第７図は本発明にかかる放射温度計の他の実施
例の要部の構成を示した図である。第７図で第１
図と同一のものは同一符号を付ける。
例の要部の構成を示した図である。第７図で第１
図と同一のものは同一符号を付ける。
第７図において、８０は光学バンドパスフイル
タであり、被測定物体１０と検出部６０の間の光
路に配置されていて、中心波長は光学バンドパス
フイルタ２１の中心波長と等しい。８１は回転シ
ヤツタであり、光学バンドパスフイルタ８０と検
出部６０の間の光路に配置されていて、モータ８
２により回転させられる。回転シヤツタ８１に
は、第８図に示すように穴８３とミラー８４が設
けられている。８５は放射光測定用受光素子であ
り、被測定物体１０の放射光を検出する。
タであり、被測定物体１０と検出部６０の間の光
路に配置されていて、中心波長は光学バンドパス
フイルタ２１の中心波長と等しい。８１は回転シ
ヤツタであり、光学バンドパスフイルタ８０と検
出部６０の間の光路に配置されていて、モータ８
２により回転させられる。回転シヤツタ８１に
は、第８図に示すように穴８３とミラー８４が設
けられている。８５は放射光測定用受光素子であ
り、被測定物体１０の放射光を検出する。
このような構成の放射温度計で、回転シヤツタ
８１の穴８３が光路に位置しているときは、検出
部６０によつて検出された光から放射率が求めら
れる。一方、回転シヤツタ８１のミラー８４が光
路に位置しているときには、放射光測定用受光素
子８５で検出した光から測定温度が求められる。
８１の穴８３が光路に位置しているときは、検出
部６０によつて検出された光から放射率が求めら
れる。一方、回転シヤツタ８１のミラー８４が光
路に位置しているときには、放射光測定用受光素
子８５で検出した光から測定温度が求められる。
このような構成の放射温度計によつても、第１
図の放射温度計と同様な効果が得られる。
図の放射温度計と同様な効果が得られる。
なお、実施例では偏光手段３６として偏光ビー
ムスプリツタを用いた場合について説明したが、
偏光手段３６としてはこれ以外のもの例えばグラ
ントムソンプリズムに代表される偏光プリズム等
を用いてもよい。
ムスプリツタを用いた場合について説明したが、
偏光手段３６としてはこれ以外のもの例えばグラ
ントムソンプリズムに代表される偏光プリズム等
を用いてもよい。
また、実施例の放射温度計を放射率と温度の測
定に用いた場合について説明したが、これに限ら
ずこの放射温度計を単に放射率の測定のみに使用
してもよい。
定に用いた場合について説明したが、これに限ら
ずこの放射温度計を単に放射率の測定のみに使用
してもよい。
また、実施例では、放射温度計が、光学バンド
パスフイルタ２１と５２として一種類の中心波長
のものを用いた単色放射温度計である場合につい
て説明したが、これに限らず放射温度計は、光学
バンドパスフイルタ２１と５２として複数種類の
中心波長のものを用いた多色放射温度計であつて
もよい。
パスフイルタ２１と５２として一種類の中心波長
のものを用いた単色放射温度計である場合につい
て説明したが、これに限らず放射温度計は、光学
バンドパスフイルタ２１と５２として複数種類の
中心波長のものを用いた多色放射温度計であつて
もよい。
以上説明したように本発明によれば、放射率が
変化しても測定誤差が生じにくく構成が簡単で安
価な放射温度計を提供することができる。
変化しても測定誤差が生じにくく構成が簡単で安
価な放射温度計を提供することができる。
第１図は光の反射と透過による偏光を示した
図、第２図は粗面での光の反射を示した図、第３
図は本発明にかかる放射温度計の一実施例の構成
を示した図、第４図および第５図は第３図の放射
温度計の回転シヤツタの構成図、第６図は第３図
の放射温度計の各動作状態を示した図、第７図は
本発明にかかる放射温度計の他の実施例の要部の
構成を示した図、第８図は第７図の放射温度計の
回転シヤツタの構成図である。 １０……被測定物体、１１……表面、３０……
光入射手段、３６……偏光手段、４０……入射光
用受光素子、６２……Ｓ偏光用受光素子、６３…
…Ｐ偏光用受光素子、７０……演算部。
図、第２図は粗面での光の反射を示した図、第３
図は本発明にかかる放射温度計の一実施例の構成
を示した図、第４図および第５図は第３図の放射
温度計の回転シヤツタの構成図、第６図は第３図
の放射温度計の各動作状態を示した図、第７図は
本発明にかかる放射温度計の他の実施例の要部の
構成を示した図、第８図は第７図の放射温度計の
回転シヤツタの構成図である。 １０……被測定物体、１１……表面、３０……
光入射手段、３６……偏光手段、４０……入射光
用受光素子、６２……Ｓ偏光用受光素子、６３…
…Ｐ偏光用受光素子、７０……演算部。
Claims (1)
- １ 一定波長の光を偏光手段によりＰ偏光とＳ偏
光に分離しこれらの光の一方を被測定物体の表面
に45゜の入射角で交互に入射させる光入射手段と、
前記偏光手段で分離された光の他方を検出する入
射光用受光素子と、前記被測定物体で反射された
Ｐ偏光とＳ偏光を検出するＰ偏光用受光素子およ
びＳ偏光用受光素子と、前記Ｐ偏光用受光素子、
Ｓ偏光用受光素子および入射光用受光素子の検出
光から前記被測定物体の放射率を求めこの放射率
を用いてウイーンの公式またはプランクの公式か
ら前記被測定物体の温度を求める演算部とを具備
したことを特徴とする放射温度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16711383A JPS6057226A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 放射温度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16711383A JPS6057226A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 放射温度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6057226A JPS6057226A (ja) | 1985-04-03 |
| JPH0260132B2 true JPH0260132B2 (ja) | 1990-12-14 |
Family
ID=15843672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16711383A Granted JPS6057226A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 放射温度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6057226A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04233421A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-08-21 | Krishnan Shanker | 遠隔物体の熱力学的温度又は他の表面物性の非接触的測定方法及び該測定方法に用いる測定装置 |
| CN105319239B (zh) * | 2015-12-03 | 2017-11-28 | 河南师范大学 | 一种材料极化方向发射率测量装置的控制方法 |
-
1983
- 1983-09-09 JP JP16711383A patent/JPS6057226A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6057226A (ja) | 1985-04-03 |
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