JPH03287025A - 物体の温度と放射率および周囲温度の測定方法および装置 - Google Patents
物体の温度と放射率および周囲温度の測定方法および装置Info
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- JPH03287025A JPH03287025A JP8750290A JP8750290A JPH03287025A JP H03287025 A JPH03287025 A JP H03287025A JP 8750290 A JP8750290 A JP 8750290A JP 8750290 A JP8750290 A JP 8750290A JP H03287025 A JPH03287025 A JP H03287025A
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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。
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２
本発明は、鉄鋼業におけるスラブ加熱炉のような高温加
熱炉内において、静止あるいは低速で搬送されるスラブ
等の物体の表面温度を、精度よくしかも物体に悪影響を
与えずに計測する放射測温技術に関し、その応用は鉄鋼
業はもちろん非鉄金属、セラミック、電子材料等で加熱
炉内物体の温度測定を行なう数多くの分野で活用できる
。
熱炉内において、静止あるいは低速で搬送されるスラブ
等の物体の表面温度を、精度よくしかも物体に悪影響を
与えずに計測する放射測温技術に関し、その応用は鉄鋼
業はもちろん非鉄金属、セラミック、電子材料等で加熱
炉内物体の温度測定を行なう数多くの分野で活用できる
。
スラブ加熱炉を例に取れば、従来最も一毅的に行ｉ；わ
れでいる加熱炉内スラブの温度管理は、保護管入り熱電
対で炉内雰囲気温度を測定し、それによりスラブの温度
を推定するものであった。この方法では、スラブの温度
を正確に推定することが困難であるため、焼き上げ時間
を長く取ったり、設定温度を高めにするなどエネルギー
コストの管理上も問題があった。一方、放射測温法によ
り加熱炉内物体表面温度を非接触で測定することが考え
られるが、この場合、加熱炉内壁等からの迷光雑音除去
が問題となる。迷光雑音に対処できる放射測温法として
は、例えば弁内らの文献（弁内、大野、草鹿、“連続焼
鈍炉内真温度測定システムの開発”、鉄と鋼、Ｖｏｌ、
６１ 、Ｎｏ、 ８．１１ｐ２０７６−２Ｃ１８７）
のように水冷式の遮蔽板を用いる方法があるが、この方
法を加熱炉内スラブのように静止あるいは低速で搬送さ
れるような物体の測温に適用すると被測定物体を水冷遮
蔽板が冷却してしまい品質に悪影響を及ぼすといった問
題があった。
れでいる加熱炉内スラブの温度管理は、保護管入り熱電
対で炉内雰囲気温度を測定し、それによりスラブの温度
を推定するものであった。この方法では、スラブの温度
を正確に推定することが困難であるため、焼き上げ時間
を長く取ったり、設定温度を高めにするなどエネルギー
コストの管理上も問題があった。一方、放射測温法によ
り加熱炉内物体表面温度を非接触で測定することが考え
られるが、この場合、加熱炉内壁等からの迷光雑音除去
が問題となる。迷光雑音に対処できる放射測温法として
は、例えば弁内らの文献（弁内、大野、草鹿、“連続焼
鈍炉内真温度測定システムの開発”、鉄と鋼、Ｖｏｌ、
６１ 、Ｎｏ、 ８．１１ｐ２０７６−２Ｃ１８７）
のように水冷式の遮蔽板を用いる方法があるが、この方
法を加熱炉内スラブのように静止あるいは低速で搬送さ
れるような物体の測温に適用すると被測定物体を水冷遮
蔽板が冷却してしまい品質に悪影響を及ぼすといった問
題があった。
また、特開昭５５−１５５２１８のように、非水冷遮蔽
板を用い炉内壁からの未知の迷光雑音を除去し、一方弁
水冷遮蔽板からの既知の迷光雑音の影響を補正してスラ
ブの表面温度を測定する方法もあるが、この方法では補
正するための演算が厄介なものとなるうえ、スラブ表面
の放射率がスケールの発生により変化し、非水冷ａ画板
からの迷光雑音の寄与率が変化した場合に測定誤差を生
じる恐れがある等の問題があった。
板を用い炉内壁からの未知の迷光雑音を除去し、一方弁
水冷遮蔽板からの既知の迷光雑音の影響を補正してスラ
ブの表面温度を測定する方法もあるが、この方法では補
正するための演算が厄介なものとなるうえ、スラブ表面
の放射率がスケールの発生により変化し、非水冷ａ画板
からの迷光雑音の寄与率が変化した場合に測定誤差を生
じる恐れがある等の問題があった。
〔発明が解決しようとする課題二
本発明の目的は、スラブ加熱炉のように高温の炉内にお
いて静止あるいは低速で搬送される被測定物体の温度を
、炉内壁からの未知の迷光雑音の影響を除いて、しかも
物体の放射率も同時に測定する方法および装置を提案す
ることにある。
いて静止あるいは低速で搬送される被測定物体の温度を
、炉内壁からの未知の迷光雑音の影響を除いて、しかも
物体の放射率も同時に測定する方法および装置を提案す
ることにある。
本発明の物体の温度と放射率および周囲代表温度の測定
方法は、被測定物体からの熱放射のうち波長、偏光、測
定角度のいずれかが互いに異なる３種類の分光放射輝度
信号を検出し、それらの各分光放射輝度信号を被測定物
体が発した分光放射輝度信号成分と周囲からの迷光雑音
信号成分との和で表した３つの式と、該分光放射輝度信
号に対応する３つの分光放射率間の関係を表す独立ｒヨ
２つの式との計５つの式を解くことにより被測定物体温
度、３つの分光放射率、および周囲代表温度を求めるこ
とを特徴とするものである。
方法は、被測定物体からの熱放射のうち波長、偏光、測
定角度のいずれかが互いに異なる３種類の分光放射輝度
信号を検出し、それらの各分光放射輝度信号を被測定物
体が発した分光放射輝度信号成分と周囲からの迷光雑音
信号成分との和で表した３つの式と、該分光放射輝度信
号に対応する３つの分光放射率間の関係を表す独立ｒヨ
２つの式との計５つの式を解くことにより被測定物体温
度、３つの分光放射率、および周囲代表温度を求めるこ
とを特徴とするものである。
また、本発明の物体の温度と放射率および周囲代表温度
の測定装置は、被測定物体からの熱放射のうち波長、偏
光、測定角度のいずれかが互いに異なる３種類の分光放
射輝度信号を検出する手段と、それら３つの分光放射輝
度信号からそれらに対応する３つの分光放射率と温度お
よび被測定物体周囲の代表温度を求める演算装置と、演
算によって求められた被測定物体温度、３つの分光放射
率、被測定物体周囲代表温度を出力する手段と、３つの
分光放射率間の関数関係を定義するためのパラメタを該
演算装置に入力するための手段を有し、該演算装置は各
分光放射輝度信号を被測定物体が発した分光放射輝度信
号成分と周囲からの迷光雑音信号成分との和で表した３
つの式と、３つの分光放射率間の関係を表す独立な２つ
の式との計５つの式を解くことにより被測定物体温度、
３つの分光放射率、およＬ（周囲代表温度を計算するこ
とを特徴とするものである。
の測定装置は、被測定物体からの熱放射のうち波長、偏
光、測定角度のいずれかが互いに異なる３種類の分光放
射輝度信号を検出する手段と、それら３つの分光放射輝
度信号からそれらに対応する３つの分光放射率と温度お
よび被測定物体周囲の代表温度を求める演算装置と、演
算によって求められた被測定物体温度、３つの分光放射
率、被測定物体周囲代表温度を出力する手段と、３つの
分光放射率間の関数関係を定義するためのパラメタを該
演算装置に入力するための手段を有し、該演算装置は各
分光放射輝度信号を被測定物体が発した分光放射輝度信
号成分と周囲からの迷光雑音信号成分との和で表した３
つの式と、３つの分光放射率間の関係を表す独立な２つ
の式との計５つの式を解くことにより被測定物体温度、
３つの分光放射率、およＬ（周囲代表温度を計算するこ
とを特徴とするものである。
：作 ｍ：
炉内にある物体表面からの熱放射のうち波長、偏光、測
定角度のいずれがか互に異なる３種類の分光放射Ｂ度信
号を検出したときそれるは次の式％式％ （１） （２） （３） ただし、Ｔ ： 被測定物体温度 Ｔ、： 周囲炉壁の代表温度 Ｌ ： 分光放射輝度 Ｌｂ ： 黒体分光放射輝度（温度Ｔの既知関数） ε ： 分光放射率 Ｘ・ｙ・２： 波長、偏光、測定角度の違いを表す添字 （１）〜（３）式の右辺第１項は被測定物体からの直接
熱放射光成分てあり、第２項は周囲炉壁からの迷光雑音
環である。
定角度のいずれがか互に異なる３種類の分光放射Ｂ度信
号を検出したときそれるは次の式％式％ （１） （２） （３） ただし、Ｔ ： 被測定物体温度 Ｔ、： 周囲炉壁の代表温度 Ｌ ： 分光放射輝度 Ｌｂ ： 黒体分光放射輝度（温度Ｔの既知関数） ε ： 分光放射率 Ｘ・ｙ・２： 波長、偏光、測定角度の違いを表す添字 （１）〜（３）式の右辺第１項は被測定物体からの直接
熱放射光成分てあり、第２項は周囲炉壁からの迷光雑音
環である。
被測定物体の表面性状が酸化等により変化すると各分光
放射輝度信号に対応する３つの分光放射率も変化するが
、これら３つの分光放射率間の関係を表す独立な関係式 ％式％（４） （５） が既知であれば（１）〜（５）式は数値的に解くことが
できて、５つの未知数Ｔ、Ｔ、、ε８ε９．ε２を求め
ることができる。
放射輝度信号に対応する３つの分光放射率も変化するが
、これら３つの分光放射率間の関係を表す独立な関係式 ％式％（４） （５） が既知であれば（１）〜（５）式は数値的に解くことが
できて、５つの未知数Ｔ、Ｔ、、ε８ε９．ε２を求め
ることができる。
この方法では、水冷式遮蔽板や非水冷式遮蔽板を用いる
必要がなく、また周囲炉壁の代表温度も熱電対等であら
かじめ求めておく必要もない。したがって、測定装置構
成を簡便にてき、炉壁に遮蔽板等を取り付けるための特
別な工事等をする必要もなく、放射率が変動する物体に
対しても簡単に精度よく被測定物体温度、分光放射率、
周囲代表温度を測定することができる。
必要がなく、また周囲炉壁の代表温度も熱電対等であら
かじめ求めておく必要もない。したがって、測定装置構
成を簡便にてき、炉壁に遮蔽板等を取り付けるための特
別な工事等をする必要もなく、放射率が変動する物体に
対しても簡単に精度よく被測定物体温度、分光放射率、
周囲代表温度を測定することができる。
〔実施例：
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。第１図は、本発明による測定装置の構成を示した
ものであり、１，２．３は３つの異なる分光放射輝度り
、、Ｌｙ 、Ｌ、を検出するための放射計、４は演算処
理装置、５は関数関係（４）、 （５）式を定めるた
めのパラメタ等を演算処理装置４へ入力するためのキー
ボード等の入力装置、６は演算によって得られた被測定
物体温度、分光放射率、周囲代表温度等を出力するため
の出力装置である。
する。第１図は、本発明による測定装置の構成を示した
ものであり、１，２．３は３つの異なる分光放射輝度り
、、Ｌｙ 、Ｌ、を検出するための放射計、４は演算処
理装置、５は関数関係（４）、 （５）式を定めるた
めのパラメタ等を演算処理装置４へ入力するためのキー
ボード等の入力装置、６は演算によって得られた被測定
物体温度、分光放射率、周囲代表温度等を出力するため
の出力装置である。
１・２・３の放射計において波長を選択するためには例
えば干渉フィルターを用いる方法があり、偏光成分を選
択するためには例えば偏光ビームスプリンター等を利用
することができる。測定角度が異なる場合には各放射計
はそれぞれ別の方向角度に設置されるが、波長、あるい
は偏光が異なるだけの場合には同一筐体内に収納するこ
ともできる。もちろん波長帯域によってたとえば５ＩＧ
ｅ、ＰｂＳなどの光電変換素子を使い分：することがて
きる。また、光ファイバーを導波路として用いて分光放
射輝度を測定することもできるのは言うまでもない。
えば干渉フィルターを用いる方法があり、偏光成分を選
択するためには例えば偏光ビームスプリンター等を利用
することができる。測定角度が異なる場合には各放射計
はそれぞれ別の方向角度に設置されるが、波長、あるい
は偏光が異なるだけの場合には同一筐体内に収納するこ
ともできる。もちろん波長帯域によってたとえば５ＩＧ
ｅ、ＰｂＳなどの光電変換素子を使い分：することがて
きる。また、光ファイバーを導波路として用いて分光放
射輝度を測定することもできるのは言うまでもない。
第２図は、本発明の方法を用いて加熱炉内スラブの温度
測定をする場合の測定系をしめしたものである。この例
はそれぞれ波長が異なる分光放射輝度信号を検出してス
ラブ温度を求めるため同じ方向から測定できるので放射
計検出器８の内部には３つの分光放射輝度信号り、、、
Ｌｙ 、Ｌ、を同時に検出する装置が一体化して収納さ
れている。
測定をする場合の測定系をしめしたものである。この例
はそれぞれ波長が異なる分光放射輝度信号を検出してス
ラブ温度を求めるため同じ方向から測定できるので放射
計検出器８の内部には３つの分光放射輝度信号り、、、
Ｌｙ 、Ｌ、を同時に検出する装置が一体化して収納さ
れている。
９はスラブ加熱炉であり炉壁代表温度はＴＶ、１０はス
ラブであり表面温度はＴ、３つの放射率はε８．ε１．
ε２である。
ラブであり表面温度はＴ、３つの放射率はε８．ε１．
ε２である。
それぞれの分光放射輝度信号は、（１）、 （２）。
（３）式の右辺第一項に相当するスラブからの直接放射
成分１１と、右辺第二項に相当する迷光雑音成分１２が
含まれている。放射計検出器８からの３つの分光放射輝
度信号７は図示していない演算処理装置に伝送されスラ
ブ温度、３つの放射率、炉壁代表温度が演算ｊこよって
もとめＳれる。
成分１１と、右辺第二項に相当する迷光雑音成分１２が
含まれている。放射計検出器８からの３つの分光放射輝
度信号７は図示していない演算処理装置に伝送されスラ
ブ温度、３つの放射率、炉壁代表温度が演算ｊこよって
もとめＳれる。
分光放射率間の関係式は、実験的に予め求めておき、多
項式を用いた簡単ビ；数学的表現で記述した。もちろん
、方程式の解法にあたっては別の関数表現ある５）は数
値表としての表現を用−５）るなど種々の方法が利用τ
きる。
項式を用いた簡単ビ；数学的表現で記述した。もちろん
、方程式の解法にあたっては別の関数表現ある５）は数
値表としての表現を用−５）るなど種々の方法が利用τ
きる。
〔発明の効果：
以上述べたように本発明によれば、高温炉内において静
止あるいは低速て搬送され、しかも表面性状の変化によ
って放射率が変動する物体であっても、物体に冷却等の
悪影響を及ぼさずに正確な温度を測定することができる
。このような測温が期待される適用対象は鉄鋼業だけで
もスラブ加熱炉、連続焼鈍炉、高輝焼鈍炉等数多く、そ
の他罪鉄金属製造業、セラミック製造業、電子材料製造
業等での炉内測温への適用も考えあわせれば製品品質の
向上、操業管理、省エネルギー等の効果は計り知れない
。
止あるいは低速て搬送され、しかも表面性状の変化によ
って放射率が変動する物体であっても、物体に冷却等の
悪影響を及ぼさずに正確な温度を測定することができる
。このような測温が期待される適用対象は鉄鋼業だけで
もスラブ加熱炉、連続焼鈍炉、高輝焼鈍炉等数多く、そ
の他罪鉄金属製造業、セラミック製造業、電子材料製造
業等での炉内測温への適用も考えあわせれば製品品質の
向上、操業管理、省エネルギー等の効果は計り知れない
。
第１図は本発明による測定装置の構成を示した図、第２
図は本発明の方法を用いて加熱炉内スラブの温度測定を
する場合の測定系の具体例をしめしたものである。 図中の番号は以下の通りである。 １・・・分光放射計、 ２・・・分光放射計、３
・・・分光放射計、 ４・・・演算処理装置、５
・・・演算パラメタ入力装置、 ６・・・出力装置、 ７・・・分光放射輝度信
号、８・・・放射計検出器、 ９・・・スラブ加熱
炉、１０・・・スラブ、 １１・・・直接放射
光成分、工２・・・迷光雑音成分。
図は本発明の方法を用いて加熱炉内スラブの温度測定を
する場合の測定系の具体例をしめしたものである。 図中の番号は以下の通りである。 １・・・分光放射計、 ２・・・分光放射計、３
・・・分光放射計、 ４・・・演算処理装置、５
・・・演算パラメタ入力装置、 ６・・・出力装置、 ７・・・分光放射輝度信
号、８・・・放射計検出器、 ９・・・スラブ加熱
炉、１０・・・スラブ、 １１・・・直接放射
光成分、工２・・・迷光雑音成分。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、被測定物体からの熱放射のうち波長、偏光、測定角
度のいずれかが互いに異なる３種類の分光放射輝度信号
を検出し、それらの各分光放射輝度信号を被測定物体が
発した分光放射輝度信号成分と周囲からの迷光雑音信号
成分との和で表した３つの式と、該分光放射輝度信号に
対応する３つの分光放射率間の関係を表す独立な２つの
式との計５つの式を解くことにより被測定物体温度、３
つの分光放射率、および周囲代表温度を求めることを特
徴とする物体の温度と放射率および周囲代表温度の測定
方法。 ２、被測定物体からの熱放射のうち波長、偏光、測定角
度のいずれかが互いに異なる３種類の分光放射輝度信号
を検出する手段と、それら３つの分光放射輝度信号から
それらに対応する３つの分光放射率と温度および被測定
物体周囲の代表温度を求める演算装置と、演算によって
求められた被測定物体温度、３つの分光放射率、被測定
物体周囲代表温度を出力する手段と、３つの分光放射率
間の関数関係を定義するためのパラメタを該演算装置に
入力するための手段を有し、該演算装置は各分光放射輝
度信号を被測定物体が発した分光放射輝度信号成分と周
囲からの迷光雑音信号成分との和で表した３つの式と、
３つの分光放射率間の関係を表す独立な２つの式との計
５つの式を解くことにより被測定物体温度、３つの分光
放射率、および周囲代表温度を計算することを特徴とす
る物体の温度と放射率および周囲代表温度の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8750290A JPH03287025A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 物体の温度と放射率および周囲温度の測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8750290A JPH03287025A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 物体の温度と放射率および周囲温度の測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03287025A true JPH03287025A (ja) | 1991-12-17 |
Family
ID=13916759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8750290A Pending JPH03287025A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 物体の温度と放射率および周囲温度の測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03287025A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002303513A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-10-18 | Fujitsu Ltd | 観測装置 |
| CN102042993A (zh) * | 2010-11-23 | 2011-05-04 | 清华大学 | 一种高温材料法向光谱发射率测量系统 |
| WO2023223598A1 (ja) * | 2022-05-19 | 2023-11-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 温度測定方法、温度測定装置、温度制御方法、温度制御装置、鋼材の製造方法、及び鋼材の製造設備 |
-
1990
- 1990-04-03 JP JP8750290A patent/JPH03287025A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002303513A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-10-18 | Fujitsu Ltd | 観測装置 |
| CN102042993A (zh) * | 2010-11-23 | 2011-05-04 | 清华大学 | 一种高温材料法向光谱发射率测量系统 |
| CN102042993B (zh) | 2010-11-23 | 2012-05-16 | 清华大学 | 一种高温材料法向光谱发射率测量系统 |
| WO2023223598A1 (ja) * | 2022-05-19 | 2023-11-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 温度測定方法、温度測定装置、温度制御方法、温度制御装置、鋼材の製造方法、及び鋼材の製造設備 |
| JP2023170552A (ja) * | 2022-05-19 | 2023-12-01 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 温度測定方法、温度測定装置、温度制御方法、温度制御装置、鋼材の製造方法、及び鋼材の製造設備 |
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