JPH051407B2 - - Google Patents
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- JPH051407B2 JPH051407B2 JP24288783A JP24288783A JPH051407B2 JP H051407 B2 JPH051407 B2 JP H051407B2 JP 24288783 A JP24288783 A JP 24288783A JP 24288783 A JP24288783 A JP 24288783A JP H051407 B2 JPH051407 B2 JP H051407B2
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- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- furnace
- infrared
- emissivity
- calculating
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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
- G01J5/0022—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiation of moving bodies
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- 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、各種の炉において、炉内を連続的に
通過する搬送材料の温度を赤外線を利用して測定
する材料温度測定法に関するものである。
通過する搬送材料の温度を赤外線を利用して測定
する材料温度測定法に関するものである。
従来、この種の材料温度測定は、第1図に示す
ように炉1の出口側外部に放射温度計21,22
を設置し、この放射温度計21,22により炉1
内に上下2段に設けたノズルヘツダ2の間を図中
左から右へ通過する搬送材料3からの赤外線強度
を測定することにより行つていた。
ように炉1の出口側外部に放射温度計21,22
を設置し、この放射温度計21,22により炉1
内に上下2段に設けたノズルヘツダ2の間を図中
左から右へ通過する搬送材料3からの赤外線強度
を測定することにより行つていた。
このように放射温度計21,22を炉内、ある
いは炉外のいずれに設置するにしても、各部の放
射率の影響を受けにくくする手段が採用されてい
たが、測定できる条件が全て満たされる場合が限
られており、測定対象の変化で材料温度指示の変
動が生じるという欠点を有している。
いは炉外のいずれに設置するにしても、各部の放
射率の影響を受けにくくする手段が採用されてい
たが、測定できる条件が全て満たされる場合が限
られており、測定対象の変化で材料温度指示の変
動が生じるという欠点を有している。
特に、炉出口で測定する場合は、炉出口のエア
シールを通過した後の搬送材料3の温度測定を行
つているため、炉1内における真の材料到達温度
を測定することは困難であつた。
シールを通過した後の搬送材料3の温度測定を行
つているため、炉1内における真の材料到達温度
を測定することは困難であつた。
さらに、放射温度計21,22から、その検出
部に至る光の経路が長いため、油煙、その他の雰
囲気による影響で測定誤差を生じ、経時変化が大
きいという欠点を有している。
部に至る光の経路が長いため、油煙、その他の雰
囲気による影響で測定誤差を生じ、経時変化が大
きいという欠点を有している。
その他、材料表面の粗度、表面の色、前処理状
態、圧延歴等の影響を受ける搬送材料3固有の放
射率による補正を、材料が変わつても一定値とし
ているため、測定温度が不正確でもあつた。
態、圧延歴等の影響を受ける搬送材料3固有の放
射率による補正を、材料が変わつても一定値とし
ているため、測定温度が不正確でもあつた。
本発明は、前記従来の欠点に鑑みてなされたも
ので、炉内各部での連続的に搬送される材料の温
度を炉内雰囲気に影響されることなく、正確かつ
迅速に測定することを可能とした材料温度測定法
を提供することを目的とするものである。
ので、炉内各部での連続的に搬送される材料の温
度を炉内雰囲気に影響されることなく、正確かつ
迅速に測定することを可能とした材料温度測定法
を提供することを目的とするものである。
斯る目的を達成するために、本発明は、炉入口
の低温域に設けた基準黒体炉から搬送材料に放射
した赤外線の反射強度、および搬送材料からの自
然放射赤外線から搬送材料の放射率を演算するス
テツプと、前記放射率を演算した搬送材料の位置
を追跡するステツプと、集光部、光フアイバ、赤
外線センサからなる赤外線検出器により炉内の適
宜位置における搬送材料からの赤外線放射エネル
ギを演算するステツプと、前記集光部近傍の温度
を測定して、この検出温度に基づいて炉内のノズ
ルヘツダからの赤外線放射エネルギを演算するス
テツプ、前記放射率、前記両赤外線放射エネル
ギ、および前記赤外線検出器等の特性による係数
で実験により近似的に算出することにより予め求
めておいた補正係数に基づいて搬送材料の前記放
射エネルギを補正演算するステツプと、放射エネ
ルギと温度との関係から搬送材料の温度を求める
ステツプとから構成した。
の低温域に設けた基準黒体炉から搬送材料に放射
した赤外線の反射強度、および搬送材料からの自
然放射赤外線から搬送材料の放射率を演算するス
テツプと、前記放射率を演算した搬送材料の位置
を追跡するステツプと、集光部、光フアイバ、赤
外線センサからなる赤外線検出器により炉内の適
宜位置における搬送材料からの赤外線放射エネル
ギを演算するステツプと、前記集光部近傍の温度
を測定して、この検出温度に基づいて炉内のノズ
ルヘツダからの赤外線放射エネルギを演算するス
テツプ、前記放射率、前記両赤外線放射エネル
ギ、および前記赤外線検出器等の特性による係数
で実験により近似的に算出することにより予め求
めておいた補正係数に基づいて搬送材料の前記放
射エネルギを補正演算するステツプと、放射エネ
ルギと温度との関係から搬送材料の温度を求める
ステツプとから構成した。
次に、本発明の一実施例を図面にしたがつて説
明する。
明する。
第2図は、本発明に係る材料温度測定法の適用
例である材料温度測定装置を備えた連続加熱炉を
示し、炉1内に上下2段に、かつ水平方向に適宜
間隔をあけて適宜数のノズルヘツダ2が設けてあ
り、このノズルヘツダ2の間を連続的に薄板状の
搬送材料3が図中左から右へと搬送されている。
例である材料温度測定装置を備えた連続加熱炉を
示し、炉1内に上下2段に、かつ水平方向に適宜
間隔をあけて適宜数のノズルヘツダ2が設けてあ
り、このノズルヘツダ2の間を連続的に薄板状の
搬送材料3が図中左から右へと搬送されている。
炉1の入口側の低温域には、基準黒体炉4、赤
外線検出器L1、センサS1、およびこれと少し離
れて赤外線検出器L2、センサS2が設けてある。
そして、これらの少い下方の搬送材料3の位置に
おける赤外線を検出し、後述する搬送材料3の任
意の位置A(図示せず)からの自然放射の赤外線
の強度を検出するとともに、所定温度に加熱され
た基準黒体炉4から放射されて、搬送材料3にて
反射して来た赤外線の強度を赤外線検出器L1の
センサS1により算出するようになつている。
外線検出器L1、センサS1、およびこれと少し離
れて赤外線検出器L2、センサS2が設けてある。
そして、これらの少い下方の搬送材料3の位置に
おける赤外線を検出し、後述する搬送材料3の任
意の位置A(図示せず)からの自然放射の赤外線
の強度を検出するとともに、所定温度に加熱され
た基準黒体炉4から放射されて、搬送材料3にて
反射して来た赤外線の強度を赤外線検出器L1の
センサS1により算出するようになつている。
このセンサS1,S2は、ここからの信号S1,S2
をA/D変換処理するセンサ信号処理部5に接続
し、このセンサ信号処理部5は搬送材料3固有の
放射率εs′を演算する放射率演算部7に接続する
とともに、この演算結果は、搬送材料3のガイド
用に設けたローラ8の軸に取付けたパルスジエネ
レータ9に接続した位置移動処理部10に入力さ
れ、パルスジエネレータ9からの信号を基にし
て、進行してゆく搬送材料の任意の位置A(すな
わち、前記演算結果に対応する位置)を追跡でき
るようになつている。
をA/D変換処理するセンサ信号処理部5に接続
し、このセンサ信号処理部5は搬送材料3固有の
放射率εs′を演算する放射率演算部7に接続する
とともに、この演算結果は、搬送材料3のガイド
用に設けたローラ8の軸に取付けたパルスジエネ
レータ9に接続した位置移動処理部10に入力さ
れ、パルスジエネレータ9からの信号を基にし
て、進行してゆく搬送材料の任意の位置A(すな
わち、前記演算結果に対応する位置)を追跡でき
るようになつている。
また、炉1内の搬送材料3からの放射赤外線を
測定するために、搬送材料3の進行方向に沿つて
複数個の赤外線検出器L3,……,Lnが設けてあ
る。すなわち、この赤外線検出器L3,……,Ln
は、それぞれ適宜レンズを組合わせて形成した集
光部11と、集光部11で捕捉した光を伝送する
光フアイバ12と、各光フアイバ12からの光信
号を受信するセンサS3,……,Snとからなり、
ノズルヘツダ2同志、あるいはノズルヘツダ2と
炉壁との間のわずかな空〓部に集光部11を、前
記放射赤外線を捕捉させるように設置して、光フ
アイバ12を介して炉外のセンサS3,……,Sn
にて放射赤外線の強度を検出させるようにしてあ
る。
測定するために、搬送材料3の進行方向に沿つて
複数個の赤外線検出器L3,……,Lnが設けてあ
る。すなわち、この赤外線検出器L3,……,Ln
は、それぞれ適宜レンズを組合わせて形成した集
光部11と、集光部11で捕捉した光を伝送する
光フアイバ12と、各光フアイバ12からの光信
号を受信するセンサS3,……,Snとからなり、
ノズルヘツダ2同志、あるいはノズルヘツダ2と
炉壁との間のわずかな空〓部に集光部11を、前
記放射赤外線を捕捉させるように設置して、光フ
アイバ12を介して炉外のセンサS3,……,Sn
にて放射赤外線の強度を検出させるようにしてあ
る。
これらのセンサS3,……,Snは前記センサ信
号処理部5と同種のセンサ信号処理部6に接続し
ており、センサS3,……,Snからの信号s3,…
…,snを入力して、A/D変換処理させている。
号処理部5と同種のセンサ信号処理部6に接続し
ており、センサS3,……,Snからの信号s3,…
…,snを入力して、A/D変換処理させている。
また、各ノズルヘツダ2の集光部11の近傍の
位置に、ノズルヘツダ2の温度測定用として熱電
対13が設けてあり、ここからの信号はセンサ信
号処理部6に入力され、前記同様A/D変換処理
される。
位置に、ノズルヘツダ2の温度測定用として熱電
対13が設けてあり、ここからの信号はセンサ信
号処理部6に入力され、前記同様A/D変換処理
される。
さらに、前記位置移動処理部10およびセンサ
信号処理部6は位置同期処理部14に接続すると
ともに、これに続いて放射率変化補正部15、材
料温度表示部16の順序で接続してある。そし
て、位置同期処理部14にて前記位置Aの進行に
合わせて赤外線検出器L3,……,Lnにより測定
した信号から赤外線放射エネルギE(Tn)を演算
し、この演算結果を放射率変化補正部15にて補
正して温度による(すなわち、温度により支配さ
れる)赤外線放射エネルギE(Ts)を算出し、材
料温度表示部16にて材料温度Tsを求めるよう
に形成してある。
信号処理部6は位置同期処理部14に接続すると
ともに、これに続いて放射率変化補正部15、材
料温度表示部16の順序で接続してある。そし
て、位置同期処理部14にて前記位置Aの進行に
合わせて赤外線検出器L3,……,Lnにより測定
した信号から赤外線放射エネルギE(Tn)を演算
し、この演算結果を放射率変化補正部15にて補
正して温度による(すなわち、温度により支配さ
れる)赤外線放射エネルギE(Ts)を算出し、材
料温度表示部16にて材料温度Tsを求めるよう
に形成してある。
次に、本発明に係る材料温度測定法の適用例で
ある前記構成はからなる材料温度測定装置による
材料温度測定手順を、第3図にしたがつて説明す
る。
ある前記構成はからなる材料温度測定装置による
材料温度測定手順を、第3図にしたがつて説明す
る。
まず、基準黒体炉4から放射され、搬送材料3
から反射された赤外線を受けたセンサS1の信号s1
と、搬送材料3からの自然放射赤外線を受けたセ
ンサS2の信号s2とをセンサ信号処理部5で処理し
た後、放射率演算装置7で搬送材料3の放射率
εs′を求める(第3図、ステツプ〜)。
から反射された赤外線を受けたセンサS1の信号s1
と、搬送材料3からの自然放射赤外線を受けたセ
ンサS2の信号s2とをセンサ信号処理部5で処理し
た後、放射率演算装置7で搬送材料3の放射率
εs′を求める(第3図、ステツプ〜)。
この演算とともに、パルスジエネレータ9を作
動させて炉1の入口で前記放射率εs′を測定した
位置Aを追跡する(第3図、ステツプ)。位置
Aが炉1内の赤外線検出器L3,……,Lnのそれ
ぞれの集光部11の直下に達したとき、それぞれ
のセンサS3,……,Snの信号s3,……,snをセン
サ信号処理部6で処理して位置Aの赤外線検出器
L3,……,Lnの該当する赤外線放射エネルギEi
を演算する(第3図、ステツプ)。
動させて炉1の入口で前記放射率εs′を測定した
位置Aを追跡する(第3図、ステツプ)。位置
Aが炉1内の赤外線検出器L3,……,Lnのそれ
ぞれの集光部11の直下に達したとき、それぞれ
のセンサS3,……,Snの信号s3,……,snをセン
サ信号処理部6で処理して位置Aの赤外線検出器
L3,……,Lnの該当する赤外線放射エネルギEi
を演算する(第3図、ステツプ)。
さらに、集光部11の近傍のノズルヘツダ2の
温度を熱電対13により測定して、赤外線放射エ
ネルギE(Tn)を演算する(第3図、ステツプ
)。
温度を熱電対13により測定して、赤外線放射エ
ネルギE(Tn)を演算する(第3図、ステツプ
)。
ついで、前記演算結果の他、予め求めておいた
補正係数Kを用いて次式により、温度による赤外
線放射エネルギE(Ts)を求める(第3図、ステ
ツプ)。
補正係数Kを用いて次式により、温度による赤外
線放射エネルギE(Ts)を求める(第3図、ステ
ツプ)。
Ei=εs・E(Ts)+K・(1−εs′)
・εn・E(Tn) …(1)
各記号の意味は以下の通りである。
Ei:各集光部11で集め、光フアイバ12を通過
してきた位置Aからの前記赤外線放射信号
(すなわち、放射エネルギ)。
してきた位置Aからの前記赤外線放射信号
(すなわち、放射エネルギ)。
εs:搬送材料3の位置Aにおける放射率。この放
射率εsは温度により変化するが、炉1の入
口温度と炉1内温度の差が小さい場合等、
変化が小さい場合は、 εs=εs′=f(s1,s2) …(2) とし、前記差が大きい場合は、 εs=f(s1,s2,Ts) …(3) なる関数とする。
射率εsは温度により変化するが、炉1の入
口温度と炉1内温度の差が小さい場合等、
変化が小さい場合は、 εs=εs′=f(s1,s2) …(2) とし、前記差が大きい場合は、 εs=f(s1,s2,Ts) …(3) なる関数とする。
E(Ts):集光部11で集められた赤外線のエネ
ルギのうち、温度により支配される分で、
計算により算出する。
ルギのうち、温度により支配される分で、
計算により算出する。
K:赤外線検出器L3,……,Ln等の特性によ
る補正係数で実験により近似的に算出す
る。
る補正係数で実験により近似的に算出す
る。
εs′:前記のように、炉1の入口における搬送材
料3の放射率。
料3の放射率。
εn:ノズルヘツダ2の放射率で、予めノズルヘ
ツダ2の温度Tnと放射率εnとの関係を求
めておき、熱電対13で測定した温度Tn
に対応する放射率εnを用いる。
ツダ2の温度Tnと放射率εnとの関係を求
めておき、熱電対13で測定した温度Tn
に対応する放射率εnを用いる。
E(Tn):前記のように、温度Tnのノズルヘツダ
2から放射される赤外線エネルギの計算
値。
2から放射される赤外線エネルギの計算
値。
(1)式より、
E(Ts)=(1/εs)・{Ei−K・
(1−εs′)・εn・E(Tn)} …(4)
と変形して、赤外線放射エネルギE(Ts)を計算
する(第3図、ステツプ)。そして、予め求め
ておいた赤外線放射エネルギE(Ts)と温度Ts
との関係から搬送材料3の温度Tsを求める(第
3図、ステツプ)。
する(第3図、ステツプ)。そして、予め求め
ておいた赤外線放射エネルギE(Ts)と温度Ts
との関係から搬送材料3の温度Tsを求める(第
3図、ステツプ)。
すなわち、以上のようにして、低温域である炉
入口部での搬送材料1の基準となる放射率を算出
しておき、高温のために黒体炉による直接測定で
きない炉1内での搬送材料の放射率を、炉1内か
らの温度データを用いて基準となる前記放射率を
補正演算することにより求め、この補正後の放射
率から炉1内の各部での材料温度を算出するよう
にしてある。
入口部での搬送材料1の基準となる放射率を算出
しておき、高温のために黒体炉による直接測定で
きない炉1内での搬送材料の放射率を、炉1内か
らの温度データを用いて基準となる前記放射率を
補正演算することにより求め、この補正後の放射
率から炉1内の各部での材料温度を算出するよう
にしてある。
なお、前記材料温度の測定は任意の位置Aにつ
いて行つたが、測定点の数、間隔に制限はなく、
かつ前述の手順により搬送材料3の進行速度に同
期させて、温度測定ができる。
いて行つたが、測定点の数、間隔に制限はなく、
かつ前述の手順により搬送材料3の進行速度に同
期させて、温度測定ができる。
また、前記計算式は温度Tsを求めるための一
例であり、本発明は前記計算式に限るものではな
い。
例であり、本発明は前記計算式に限るものではな
い。
以上の説明より明らかなように、本発明によれ
ば、炉入口の低温域に設けた基準黒体炉から搬送
材料に放射した赤外線の反射強度、および搬送材
料からの自然放射赤外線から搬送材料の放射率を
演算するステツプと、前記放射率を演算した搬送
材料の位置を追跡するステツプと、集光部、光フ
アイバ、赤外線センサからなる赤外線検出器によ
り炉内の適宜位置における搬送材料からの赤外線
放射エネルギを演算するステツプと、前記集光部
近傍の温度を測定して、この検出温度に基づいて
炉内のノズルヘツダからの赤外線放射エネルギを
演算するステツプと、前記放射率、前記両赤外線
放射エネルギ、および予め求めておいた補正係数
に基づいて搬送材料の前記放射エネルギを補正演
算するステツプと、放射エネルギと温度との関係
から搬送材料の温度を求めるステツプとから構成
してある。
ば、炉入口の低温域に設けた基準黒体炉から搬送
材料に放射した赤外線の反射強度、および搬送材
料からの自然放射赤外線から搬送材料の放射率を
演算するステツプと、前記放射率を演算した搬送
材料の位置を追跡するステツプと、集光部、光フ
アイバ、赤外線センサからなる赤外線検出器によ
り炉内の適宜位置における搬送材料からの赤外線
放射エネルギを演算するステツプと、前記集光部
近傍の温度を測定して、この検出温度に基づいて
炉内のノズルヘツダからの赤外線放射エネルギを
演算するステツプと、前記放射率、前記両赤外線
放射エネルギ、および予め求めておいた補正係数
に基づいて搬送材料の前記放射エネルギを補正演
算するステツプと、放射エネルギと温度との関係
から搬送材料の温度を求めるステツプとから構成
してある。
このため、小型の集光部を炉内の微小間〓に設
置することにより、黒体炉を用いて放射率の直接
測定ができない高温の炉内でも、材料温度の測定
が可能になる結果、炉内搬送材料の複数の近接位
置から非接触で、炉内雰囲気に影響されることな
く。容易かつ正確に、さらに迅速に炉内各点での
搬送材料の連続測定が可能となる。
置することにより、黒体炉を用いて放射率の直接
測定ができない高温の炉内でも、材料温度の測定
が可能になる結果、炉内搬送材料の複数の近接位
置から非接触で、炉内雰囲気に影響されることな
く。容易かつ正確に、さらに迅速に炉内各点での
搬送材料の連続測定が可能となる。
また、CCL(連続塗装装置)においては、塗膜
厚測定システム(特開昭58−115306号公報)と組
合わせて、共通のデータ処理(マルチチヤンネル
式)が適用できる等の効果を有している。
厚測定システム(特開昭58−115306号公報)と組
合わせて、共通のデータ処理(マルチチヤンネル
式)が適用できる等の効果を有している。
さらに、光フアイバとして冷却式のものを用い
れば、高温、水蒸気、爆発性雰囲気、強電界、腐
食性雰囲気中にも設置できる。
れば、高温、水蒸気、爆発性雰囲気、強電界、腐
食性雰囲気中にも設置できる。
第1図は従来の材料温度測定装置を備えた連続
加熱炉の断面図、第2図は本発明に係る材料温度
測定法を適用した連続加熱炉の機器構成図、第3
図は第2図に示す装置における材料温度測定の手
順を示すフロー図である。 1…炉、3…搬送材料、4…基準黒体炉、11
…集光部、12…光フアイバ、L1,……,Ln…
赤外線検出器、S1,……,Snセンサ。
加熱炉の断面図、第2図は本発明に係る材料温度
測定法を適用した連続加熱炉の機器構成図、第3
図は第2図に示す装置における材料温度測定の手
順を示すフロー図である。 1…炉、3…搬送材料、4…基準黒体炉、11
…集光部、12…光フアイバ、L1,……,Ln…
赤外線検出器、S1,……,Snセンサ。
Claims (1)
- 1 炉入口の低温域に設けた基準黒体炉から搬送
材料に放射した赤外線の反射強度、および搬送材
料からの自然放射赤外線から搬送材料の放射率を
演算するステツプと、前記放射率を演算した搬送
材料の位置を追跡するステツプと、集光部、光フ
アイバ、赤外線センサからなる赤外線検出器によ
り炉内の適宜位置における搬送材料からの赤外線
放射エネルギを演算するステツプと、前記集光部
近傍の温度を測定して、この検出温度に基づいて
炉内のノズルヘツダからの赤外線放射エネルギを
演算するステツプと、前記放射率、前記両赤外線
放射エネルギ、および前記赤外線検出器等の特性
による係数で実験により近似的に算出することに
より予め求めておいた補正係数に基づいて搬送材
料の前記放射エネルギを補正演算するステツプ
と、放射エネルギと温度との関係から搬送材料の
温度を求めるステツプとからなることを特徴とす
る材料温度測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24288783A JPS60133325A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 材料温度測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24288783A JPS60133325A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 材料温度測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60133325A JPS60133325A (ja) | 1985-07-16 |
| JPH051407B2 true JPH051407B2 (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=17095700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24288783A Granted JPS60133325A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 材料温度測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60133325A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2555052Y2 (ja) * | 1991-06-12 | 1997-11-19 | 東洋化学株式会社 | ウオールキャップ |
| GB9928171D0 (en) * | 1999-11-29 | 2000-01-26 | Land Instr Int Ltd | Temperature measuring method |
| CN104316193A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-01-28 | 蚌埠凯盛工程技术有限公司 | 一种可移动式玻璃板上温度测定机构 |
-
1983
- 1983-12-22 JP JP24288783A patent/JPS60133325A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60133325A (ja) | 1985-07-16 |
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