JPH0462013B2 - - Google Patents
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- JPH0462013B2 JPH0462013B2 JP1989384A JP1989384A JPH0462013B2 JP H0462013 B2 JPH0462013 B2 JP H0462013B2 JP 1989384 A JP1989384 A JP 1989384A JP 1989384 A JP1989384 A JP 1989384A JP H0462013 B2 JPH0462013 B2 JP H0462013B2
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- Japan
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- temperature
- colors
- emissivity
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- Expired
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- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 33
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 22
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 5
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G01J5/60—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は放射温度測定方法に関する。
従来試料の温度を非接触式に測定する方法とし
て試料から放射されてくる放射エネルギー量を測
定して行なう放射温度測定方法が知られている。
この方法は熱放射の強度を分光計で特定の波長に
分光して測定し、その測定値と放射率とからプラ
ンクの公式により該試料の温度を求めるもので、
これに於ては、放射率を知つておくことが必須の
条件となる。しかし、放射率は試料の材質、温
度、酸化状態、表面粗さ、波長等により変化する
ので放射率を補正しなければ正確な温度の測定を
行なえない。一般に放射率の補正には試料と共に
正確な放射率を知り得る例えば黒体を設け、黒体
の放射率を知ることにより試料の放射率を求める
煩雑な手法が取られ、黒体を設置する制約が加わ
り、任意の個所で試料を測温出来ず実用的でない
欠点がある。
て試料から放射されてくる放射エネルギー量を測
定して行なう放射温度測定方法が知られている。
この方法は熱放射の強度を分光計で特定の波長に
分光して測定し、その測定値と放射率とからプラ
ンクの公式により該試料の温度を求めるもので、
これに於ては、放射率を知つておくことが必須の
条件となる。しかし、放射率は試料の材質、温
度、酸化状態、表面粗さ、波長等により変化する
ので放射率を補正しなければ正確な温度の測定を
行なえない。一般に放射率の補正には試料と共に
正確な放射率を知り得る例えば黒体を設け、黒体
の放射率を知ることにより試料の放射率を求める
煩雑な手法が取られ、黒体を設置する制約が加わ
り、任意の個所で試料を測温出来ず実用的でない
欠点がある。
こうした放射率の補正の煩らわしさを逃れるた
めに、試料の熱放射を２波長で測定し、放射率の
影響を軽減する２波長法（２色式測定法）や熱放
射の測定の測定波長を短波長のものとする等の方
法が提案されたが、前者の方法では２波長の測定
による放射率を同一値として消去するか或は２波
長の放射率の比が測定中一定と仮定し、この放射
率の比を測定常数とするので放射率が測定中に変
動する場合は誤差が大きく、後者の方法では短波
長を使用するので熱放射の小さい低温域の測温が
行なえない不都合がある。
めに、試料の熱放射を２波長で測定し、放射率の
影響を軽減する２波長法（２色式測定法）や熱放
射の測定の測定波長を短波長のものとする等の方
法が提案されたが、前者の方法では２波長の測定
による放射率を同一値として消去するか或は２波
長の放射率の比が測定中一定と仮定し、この放射
率の比を測定常数とするので放射率が測定中に変
動する場合は誤差が大きく、後者の方法では短波
長を使用するので熱放射の小さい低温域の測温が
行なえない不都合がある。
本発明は前記した欠点、不都合のない放射温度
測定方法を提案することをその目的としたもの
で、試料からの熱放射を分光して４色以上の波長
の分光熱放射を測定する一方、各波長に於ける分
光熱放射率の直線近似式を仮定し、該直線近似式
に於ける前記波長のうちの３色の波長の近似分光
熱放射率と該３色に対応する前記測定の分光熱放
射とから温度を求めると共に該直線近似式に於け
る前記４色の波長のうちの残りの色を含む３色の
波長の近似分光熱放射率と該残りの色を含む３色
に対応する前記測定の分光熱放射とから温度を求
め、夫々求めた温度が一致する温度を該試料の温
度とすることを特徴とする。
測定方法を提案することをその目的としたもの
で、試料からの熱放射を分光して４色以上の波長
の分光熱放射を測定する一方、各波長に於ける分
光熱放射率の直線近似式を仮定し、該直線近似式
に於ける前記波長のうちの３色の波長の近似分光
熱放射率と該３色に対応する前記測定の分光熱放
射とから温度を求めると共に該直線近似式に於け
る前記４色の波長のうちの残りの色を含む３色の
波長の近似分光熱放射率と該残りの色を含む３色
に対応する前記測定の分光熱放射とから温度を求
め、夫々求めた温度が一致する温度を該試料の温
度とすることを特徴とする。
本発明の実施例を第１図示のように真空容器１
内に収めた試料２の温度を真空窓３を介して外部
の放射温度計４で測定する場合につき説明する。
該放射温度計４は試料２の熱放射を複数の波長に
分光する分光器５と、分光された分光熱放射の量
を検出する検出器６と、その検出値を演算する計
算機例えばマイクロプロセツサ７を備えるものと
し、該分光器５に於ては熱放射を４色の波長若し
くはそれ以上の波長に分光し、各分光熱放射は分
光数に応じた受光部を有する検出器６で同時に測
定され、各測定値はマイクロプロセツサ７に於て
試料２の温度を求めるための演算に供される。
内に収めた試料２の温度を真空窓３を介して外部
の放射温度計４で測定する場合につき説明する。
該放射温度計４は試料２の熱放射を複数の波長に
分光する分光器５と、分光された分光熱放射の量
を検出する検出器６と、その検出値を演算する計
算機例えばマイクロプロセツサ７を備えるものと
し、該分光器５に於ては熱放射を４色の波長若し
くはそれ以上の波長に分光し、各分光熱放射は分
光数に応じた受光部を有する検出器６で同時に測
定され、各測定値はマイクロプロセツサ７に於て
試料２の温度を求めるための演算に供される。
実施例に於て、試料２の温度がＴ、熱放射率が
ε、熱放射がＬであるとする。このうち温度Ｔ及
び熱放射率εは未知数であり、熱放射Ｌは４色以
上の波長λ1，λ2，……λoに分光され夫夫の波長に
於ける分光熱放射1，L2，……Loが放射温度計４
により測定される。
ε、熱放射がＬであるとする。このうち温度Ｔ及
び熱放射率εは未知数であり、熱放射Ｌは４色以
上の波長λ1，λ2，……λoに分光され夫夫の波長に
於ける分光熱放射1，L2，……Loが放射温度計４
により測定される。
一方、各波長λ1…λoに於ける分光熱放射率ε1，
ε2，……εoは黒体の熱放射等の比較対象の熱放射
を知らなければ求め得ないものであるが、ある曲
線に沿つて変化するものであることが知られてお
り、第２図示の如く分光熱放射率ε1，ε2，……εo
の各点或は各点の付近を通る分光熱放射率の直線
近似式εcを想定することが出来る。この近似式εc
は波長λの１次式で次のように表現出来る。
ε2，……εoは黒体の熱放射等の比較対象の熱放射
を知らなければ求め得ないものであるが、ある曲
線に沿つて変化するものであることが知られてお
り、第２図示の如く分光熱放射率ε1，ε2，……εo
の各点或は各点の付近を通る分光熱放射率の直線
近似式εcを想定することが出来る。この近似式εc
は波長λの１次式で次のように表現出来る。
εcaλ＋ｂ ……〔〕
測定された分光熱放射Loは黒体からの分光熱
放射をLo *とすれば Lo＝εc・Lo * ＝（aλo＋ｂ）・Lo * ……〔〕 となる。このLo *はプランクの公式から Lo *＝C1／λ5 o・１／exP（C2／λoＴ）−１……〔
〕 で表わされ、これに於てC1は1.19196×10-16
（Ｗ・m2），C2は0.014388（ｍ・Ｋ）で表わされる
常数である。
放射をLo *とすれば Lo＝εc・Lo * ＝（aλo＋ｂ）・Lo * ……〔〕 となる。このLo *はプランクの公式から Lo *＝C1／λ5 o・１／exP（C2／λoＴ）−１……〔
〕 で表わされ、これに於てC1は1.19196×10-16
（Ｗ・m2），C2は0.014388（ｍ・Ｋ）で表わされる
常数である。
また〔〕式は実測により
L1＝（aλ1＋ｂ）・L1 *
L2＝（aλ2＋ｂ）・L2 *
L3＝（aλ3＋ｂ）・L3 *
L4＝（aλ4＋ｂ）・L4 * 〔〕
で与えられ、このうち３色の波長λ1，λ2，λ3に関
する前記〔〕式を用いて係数ａ，ｂを消去する
と、 L1／L1 *（λ3−λ2）＋L2／L2 *（λ1−λ3） ＋L3／L3 *（λ2−λ1）＝０ ……〔Ｖ〕 となる。これに於て黒体からの熱放射Lo *は
〔〕式で与えられるので〔〕式は ｙ＝L1λ5 1〔exp（C2／λ1T）−１〕・（λ3−λ2） ＋L2λ5 2〔exp（C2／λ2T）−１〕・（λ1−λ3） ＋L3λ5 3〔exp（C2／λ3T）−１〕・（λ2−λ1）＝
０ ……〔〕 となり、このｙをマイクロプロセツサ７により温
度Ｔでプロツトすると第３図示のように２個の解
TA，TBを求めることが出来る。而してTA，TBの
いずれが試料(2)の温度であるかを判別し得ないの
で、さらに測定波長のうちの残りの色即ちλ4を含
めた３色例えばλ2，λ3，λ4の波長に関する前記
〔〕式より係数ａ，ｂを消去し、〔〕と同様の ｙ＝L2λ5 2〔exp（C2／λ2T）−１〕・（λ4−λ3） ＋L3λ5 3〔exp（C2／λ3T）−１〕・（λ2−λ4） ＋L4λ5 4〔exp（C2／λ4T）−１〕・（λ3−λ2）＝
０ ……〔〕 から温度Ｔでプロツトし、第４図示のような２個
の解TC，TDを求める。
する前記〔〕式を用いて係数ａ，ｂを消去する
と、 L1／L1 *（λ3−λ2）＋L2／L2 *（λ1−λ3） ＋L3／L3 *（λ2−λ1）＝０ ……〔Ｖ〕 となる。これに於て黒体からの熱放射Lo *は
〔〕式で与えられるので〔〕式は ｙ＝L1λ5 1〔exp（C2／λ1T）−１〕・（λ3−λ2） ＋L2λ5 2〔exp（C2／λ2T）−１〕・（λ1−λ3） ＋L3λ5 3〔exp（C2／λ3T）−１〕・（λ2−λ1）＝
０ ……〔〕 となり、このｙをマイクロプロセツサ７により温
度Ｔでプロツトすると第３図示のように２個の解
TA，TBを求めることが出来る。而してTA，TBの
いずれが試料(2)の温度であるかを判別し得ないの
で、さらに測定波長のうちの残りの色即ちλ4を含
めた３色例えばλ2，λ3，λ4の波長に関する前記
〔〕式より係数ａ，ｂを消去し、〔〕と同様の ｙ＝L2λ5 2〔exp（C2／λ2T）−１〕・（λ4−λ3） ＋L3λ5 3〔exp（C2／λ3T）−１〕・（λ2−λ4） ＋L4λ5 4〔exp（C2／λ4T）−１〕・（λ3−λ2）＝
０ ……〔〕 から温度Ｔでプロツトし、第４図示のような２個
の解TC，TDを求める。
その結果TA＝TC，TB≠TDであれば、TAが試
料(2)の温度であることが判定できる。
料(2)の温度であることが判定できる。
温度Ｔで〔〕〔〕式をプロツトしても解が
なく第５図示のように極小値を有する場合がある
が、その場合のTEに於けるｙが零に近ければTE
は近似的な試料(2)の温度であると判断出来る。さ
らに第６図示のように解も極小値もない場合があ
るが、この場合波長λを変えて熱放射の測定と演
算を行ない温度Ｔ若しくは近似温度を求めること
が可能である。
なく第５図示のように極小値を有する場合がある
が、その場合のTEに於けるｙが零に近ければTE
は近似的な試料(2)の温度であると判断出来る。さ
らに第６図示のように解も極小値もない場合があ
るが、この場合波長λを変えて熱放射の測定と演
算を行ない温度Ｔ若しくは近似温度を求めること
が可能である。
波長λは４色以上であればよく、例えば６色の
場合試料(2)の熱放射をλ1……λ6の波長で分光測定
し、λ1……λ3とλ4……λ6に分けて演算することが
出来る。
場合試料(2)の熱放射をλ1……λ6の波長で分光測定
し、λ1……λ3とλ4……λ6に分けて演算することが
出来る。
以上のように本発明によるときは、試料の熱放
射を４色以上に分光測定し、分光熱放射率の直線
近似式と測定した分光熱放射とから３色ずつを適
用して試料の温度を求めるようにしたので、黒体
等の比較対象を特に設置する必要がなく、放射率
の補正の補正も必要がないので簡便に放射温度を
測定出来る等の効果がある。
射を４色以上に分光測定し、分光熱放射率の直線
近似式と測定した分光熱放射とから３色ずつを適
用して試料の温度を求めるようにしたので、黒体
等の比較対象を特に設置する必要がなく、放射率
の補正の補正も必要がないので簡便に放射温度を
測定出来る等の効果がある。
第１図は本発明の測定方法の１例の線図、第２
図は分光熱放射率と直線近似式との関係を示す線
図、第３図乃至第６図はｙを温度Ｔでプロツトし
て得られる曲線図である。
図は分光熱放射率と直線近似式との関係を示す線
図、第３図乃至第６図はｙを温度Ｔでプロツトし
て得られる曲線図である。
Claims (1)
- １ 試料からの熱放射を分光して４色以上の波長
の分光熱放射を測定する一方、各波長に於ける分
光熱放射率の直線近似式を仮定し、該直線近似式
に於ける前記波長のうちの３色の波長の近似分光
熱放射率と該３色に対応する前記測定の分光熱放
射とから温度を求めると共に該直線近似式に於け
る前記４色以上の波長のうちの残りの色を含む３
色の波長の近似分光熱放射率と該残りの色を含む
３色に対応する前記測定の分光熱放射とから温度
を求め、夫々求めた温度が一致する温度を該試料
の温度とすることを特徴とする放射温度測定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989384A JPS60165525A (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | 放射温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989384A JPS60165525A (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | 放射温度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60165525A JPS60165525A (ja) | 1985-08-28 |
| JPH0462013B2 true JPH0462013B2 (ja) | 1992-10-02 |
Family
ID=12011871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989384A Granted JPS60165525A (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | 放射温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60165525A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3821476A1 (de) * | 1987-09-07 | 1989-03-16 | Weinert E Messgeraetewerk | Verfahren zur beruehrungslosen emissionsgradunabhaengigen temperaturmessung an materialien mit ausgepraegten absorptionsbanden |
| JP5884461B2 (ja) * | 2011-12-16 | 2016-03-15 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 温度測定方法および温度測定装置 |
-
1984
- 1984-02-08 JP JP1989384A patent/JPS60165525A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60165525A (ja) | 1985-08-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |