JPH05346351A - 放射測温装置および放射測温法 - Google Patents
放射測温装置および放射測温法Info
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- JPH05346351A JPH05346351A JP4181892A JP18189292A JPH05346351A JP H05346351 A JPH05346351 A JP H05346351A JP 4181892 A JP4181892 A JP 4181892A JP 18189292 A JP18189292 A JP 18189292A JP H05346351 A JPH05346351 A JP H05346351A
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- radiation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 放射率が変動する物体の表面温度を高精度で
測定できる簡易構造の放射測温装置と効率的な放射測温
法を提供する。 【構成】 中央部分に測温用小孔を有し、黒体底面３の
放射率を1.0 に近似させ内部にヒーター７を内蔵した黒
体板４と、黒体板の測温用小孔の上部に設置した放射温
度計６と、放射温度計の出力と一致するように黒体底面
３の温度を制御する温度制御機構10とからなる放射測温
装置。放射測温法は、被測温物の測定面に黒体底面が対
向するように温度制御された黒体板を設置し、黒体板の
測定用小孔を介して測定面の放射エネルギーを放射温度
計で測定し、放射温度計の温度指示と一致するように黒
体底面の温度を制御したときの温度を測定面温度とす
る。
測定できる簡易構造の放射測温装置と効率的な放射測温
法を提供する。 【構成】 中央部分に測温用小孔を有し、黒体底面３の
放射率を1.0 に近似させ内部にヒーター７を内蔵した黒
体板４と、黒体板の測温用小孔の上部に設置した放射温
度計６と、放射温度計の出力と一致するように黒体底面
３の温度を制御する温度制御機構10とからなる放射測温
装置。放射測温法は、被測温物の測定面に黒体底面が対
向するように温度制御された黒体板を設置し、黒体板の
測定用小孔を介して測定面の放射エネルギーを放射温度
計で測定し、放射温度計の温度指示と一致するように黒
体底面の温度を制御したときの温度を測定面温度とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放射率が変動する物体
の表面温度を精度よく測定することができる放射測温装
置および放射測温法に関する。
の表面温度を精度よく測定することができる放射測温装
置および放射測温法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、放射温度計で放射率が変動する
物体の温度を測定しようとすると、大きな誤差を生じて
正確な測温ができない。このような誤差を軽減させる手
段として、補助熱源を設けて材料表面の反射率を測定す
ることにより放射率を補正する方法が従来から研究され
ている。
物体の温度を測定しようとすると、大きな誤差を生じて
正確な測温ができない。このような誤差を軽減させる手
段として、補助熱源を設けて材料表面の反射率を測定す
ることにより放射率を補正する方法が従来から研究され
ている。
【０００３】しかしながら、前記の補正方法を採る場合
には、補助熱源の構成が複雑になったり、光学的なチョ
ッピング機構を必要とするため大掛かりな装置構造とな
るなど、実用面に多くの問題点がある。
には、補助熱源の構成が複雑になったり、光学的なチョ
ッピング機構を必要とするため大掛かりな装置構造とな
るなど、実用面に多くの問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の放射率補正方法とは異なる機能により放射率が変動す
る物体表面温度を高精度で測定できる簡易構造の放射測
温装置と効率的な放射測温法を提供することにある。
の放射率補正方法とは異なる機能により放射率が変動す
る物体表面温度を高精度で測定できる簡易構造の放射測
温装置と効率的な放射測温法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による放射測温装置は、中央部分に測温用小
孔を有し、かつ温度制御が可能で放射率を1.0 に近似さ
せた黒体底面を備える黒体板と、前記黒体板の測温用小
孔の上部に設定して黒体板の下部に位置する被測温物の
表面温度を測定するための放射温度計と、前記放射温度
計の出力に一致するように黒体底面を温度を制御するた
めの温度制御機構とからなっている。
めの本発明による放射測温装置は、中央部分に測温用小
孔を有し、かつ温度制御が可能で放射率を1.0 に近似さ
せた黒体底面を備える黒体板と、前記黒体板の測温用小
孔の上部に設定して黒体板の下部に位置する被測温物の
表面温度を測定するための放射温度計と、前記放射温度
計の出力に一致するように黒体底面を温度を制御するた
めの温度制御機構とからなっている。
【０００６】また、本発明による放射測温法は、測定面
の放射率が変動する物体を放射エネルギーを用いて放射
温度測定する方法において、被測温物の測定面に黒体底
面が対向する状態に一定温度に制御された黒体板を設置
し、黒体板の中央部分に設けた測定用小孔を介して測定
面の放射エネルギーを放射温度計で測定し、放射温度計
の温度指示と一致するように黒体底面の温度を制御した
ときの温度をもって測定面の温度とすることを構成上の
特徴とする。
の放射率が変動する物体を放射エネルギーを用いて放射
温度測定する方法において、被測温物の測定面に黒体底
面が対向する状態に一定温度に制御された黒体板を設置
し、黒体板の中央部分に設けた測定用小孔を介して測定
面の放射エネルギーを放射温度計で測定し、放射温度計
の温度指示と一致するように黒体底面の温度を制御した
ときの温度をもって測定面の温度とすることを構成上の
特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明は、次のような原理に基づいている。図
４のように被測温物１の測定面２に黒体底面３が対向す
る状態に黒体板４を設置し、該黒体板４の中央部分に穿
設した測温用小孔５の上部位置に放射温度計６をセット
する。この際、測定面２の温度がＴs 、黒体板の黒体底
面温度がＴb に制御され、放射温度計６の温度指示をＴ
m とすると、放射温度計６に入射する放射エネルギー
〔E(λ，Tm) 〕は測定面２からの放射エネルギー〔ε・
E(λ,Ts)〕と黒体底面３からの放射が測定面２で反射さ
れた反射エネルギー〔ρ・E(λ，Tb) 〕が重畳したもの
となり、式(1) のようになる。
４のように被測温物１の測定面２に黒体底面３が対向す
る状態に黒体板４を設置し、該黒体板４の中央部分に穿
設した測温用小孔５の上部位置に放射温度計６をセット
する。この際、測定面２の温度がＴs 、黒体板の黒体底
面温度がＴb に制御され、放射温度計６の温度指示をＴ
m とすると、放射温度計６に入射する放射エネルギー
〔E(λ，Tm) 〕は測定面２からの放射エネルギー〔ε・
E(λ,Ts)〕と黒体底面３からの放射が測定面２で反射さ
れた反射エネルギー〔ρ・E(λ，Tb) 〕が重畳したもの
となり、式(1) のようになる。
【０００８】 Ｅ（λ，Ｔm) ＝ ε・Ｅ（λ，Ｔs) ＋ ρ・Ｅ（λ，Ｔb) …(1) ここに、λは放射温度計の測定波長、εは測定面の放射
率、ρは測定面の反射率である。また、Ｅ（λ，Ｔ）
は、温度Ｔの黒体放射での波長λにおける放射強度であ
る。
率、ρは測定面の反射率である。また、Ｅ（λ，Ｔ）
は、温度Ｔの黒体放射での波長λにおける放射強度であ
る。
【０００９】しかし、図５のように放射エネルギーがあ
らゆる方向から測定面２で反射して放射温度計６に入射
する構成とすれば、Kirchhoff の法則から次式 (2)が成
立する。この関係を (1)式に代入すると (3)式が導出で
きる。 ε ＝ １−ρ …(2) Ｅ（λ，Ｔm) ＝ ε・Ｅ（λ，Ｔs)＋(1−ε) ・Ｅ（λ，Ｔb) …(3)
らゆる方向から測定面２で反射して放射温度計６に入射
する構成とすれば、Kirchhoff の法則から次式 (2)が成
立する。この関係を (1)式に代入すると (3)式が導出で
きる。 ε ＝ １−ρ …(2) Ｅ（λ，Ｔm) ＝ ε・Ｅ（λ，Ｔs)＋(1−ε) ・Ｅ（λ，Ｔb) …(3)
【００１０】黒体温度を放射温度計の指示に一致させる
とＴb ＝Ｔm となり、この関係を(3) 式に代入して整理
するとE(λ,Tm)＝E(λ,Tb)となるから、下記 (4)式が得
られる。 Ｔm ＝ Ｔb …(4)
とＴb ＝Ｔm となり、この関係を(3) 式に代入して整理
するとE(λ,Tm)＝E(λ,Tb)となるから、下記 (4)式が得
られる。 Ｔm ＝ Ｔb …(4)
【００１１】すなわち、黒体面の温度を常に放射温度計
の指示と一致させるように制御しておくと、そのときの
放射温度計の指示は放射率とは無関係に測定面の温度と
一致する。この場合、温度を一致させる代わりにE(λ,T
m)とE(λ,Tb)を別々に測定してE(λ,Tm)＝E(λ,Ts)とな
るように黒体底面の温度(Tb)を制御すれば、上記 (3)式
から判るように全く同一の関係が求まり (4)式が得られ
ることになる。
の指示と一致させるように制御しておくと、そのときの
放射温度計の指示は放射率とは無関係に測定面の温度と
一致する。この場合、温度を一致させる代わりにE(λ,T
m)とE(λ,Tb)を別々に測定してE(λ,Tm)＝E(λ,Ts)とな
るように黒体底面の温度(Tb)を制御すれば、上記 (3)式
から判るように全く同一の関係が求まり (4)式が得られ
ることになる。
【００１２】本発明は上記の原理機構を装置および測温
法として具現したもので、放射測温装置としては可動部
分がないためにコンパクトな設計により耐久性に優れる
構造に作製することができ、測温プロセスとしては測定
面の放射率が変動するあらゆる種類の物体を対象として
常に誤差の少ない高精度の測温操作を効率よくおこなう
ことができる。
法として具現したもので、放射測温装置としては可動部
分がないためにコンパクトな設計により耐久性に優れる
構造に作製することができ、測温プロセスとしては測定
面の放射率が変動するあらゆる種類の物体を対象として
常に誤差の少ない高精度の測温操作を効率よくおこなう
ことができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜３に基づいて
説明する。図１は本発明による放射測温装置を例示した
構成図で、１は被測温物、２は測定面、３は黒体底面、
４は黒体板、６は放射温度計である。黒体板４にはヒー
ター７が内蔵されており、黒体底面３には黒色塗料が塗
布されて放射率が1.0 に近似するように表面形成されて
いる。黒体板４の中央部分の測温用小孔には測定面から
の放射エネルギーを集めるための光ファイバー８が貫挿
されており、これとは別に黒体板４の底部まで穿設され
た孔に黒体底面３の部分から放射エネルギーを集めるた
めの光ファイバー９が埋め込まれている。10は温度制御
機構で、放射温度計６からの信号によってサイリスタ８
への制御信号を発し、その印加電流を調整する。
説明する。図１は本発明による放射測温装置を例示した
構成図で、１は被測温物、２は測定面、３は黒体底面、
４は黒体板、６は放射温度計である。黒体板４にはヒー
ター７が内蔵されており、黒体底面３には黒色塗料が塗
布されて放射率が1.0 に近似するように表面形成されて
いる。黒体板４の中央部分の測温用小孔には測定面から
の放射エネルギーを集めるための光ファイバー８が貫挿
されており、これとは別に黒体板４の底部まで穿設され
た孔に黒体底面３の部分から放射エネルギーを集めるた
めの光ファイバー９が埋め込まれている。10は温度制御
機構で、放射温度計６からの信号によってサイリスタ８
への制御信号を発し、その印加電流を調整する。
【００１４】放射温度計６の機構は、図２のように構成
されている。まず、光ファイバー８および９から導かれ
る放射エネルギーは別々のＳｉ光ダイオード12、13で検
出して電流に変換され、両者のエネルギー強度とその強
度差に比例した偏差信号を出力する。この際、エネルギ
ー強度信号からＴm を測定し、偏差信号からは〔E(λ,T
m)−E(λ,Tb)〕に比例した信号が得られ、これを黒体底
面温度(Tb)を制御するための信号として用いる。光ダイ
オード12、13の前には、不要な入射光をカットするため
のフィルターが取り付けられており、0.9 μm 近傍の放
射エネルギーのみを検出している。14は差信号検出部、
15はインピーダンス変換部で、Ｔm に比例した信号およ
び偏差信号を４〜20mA等の規格化された信号としてそれ
ぞれ出力する。
されている。まず、光ファイバー８および９から導かれ
る放射エネルギーは別々のＳｉ光ダイオード12、13で検
出して電流に変換され、両者のエネルギー強度とその強
度差に比例した偏差信号を出力する。この際、エネルギ
ー強度信号からＴm を測定し、偏差信号からは〔E(λ,T
m)−E(λ,Tb)〕に比例した信号が得られ、これを黒体底
面温度(Tb)を制御するための信号として用いる。光ダイ
オード12、13の前には、不要な入射光をカットするため
のフィルターが取り付けられており、0.9 μm 近傍の放
射エネルギーのみを検出している。14は差信号検出部、
15はインピーダンス変換部で、Ｔm に比例した信号およ
び偏差信号を４〜20mA等の規格化された信号としてそれ
ぞれ出力する。
【００１５】上記の放射測温装置を用い、放射率の異な
る各種の材料を被測温物として表面温度の測定をおこな
った。放射測温装置の測温精度の検証は、図３に示すよ
うに熱電対で測定した結果を真の温度としておこなっ
た。図３において、16は本発明の放射測温装置であり、
１は被測温物である。被測温物１は炉制御装置17で温度
調整されている加熱炉17の上部にセットされ、その測定
面に熱電対19が置かれてている。熱電対19は冷接点部20
を介して放射測温装置16と共に検出信号を記録計21に送
り、両方の測定温度を記録する。
る各種の材料を被測温物として表面温度の測定をおこな
った。放射測温装置の測温精度の検証は、図３に示すよ
うに熱電対で測定した結果を真の温度としておこなっ
た。図３において、16は本発明の放射測温装置であり、
１は被測温物である。被測温物１は炉制御装置17で温度
調整されている加熱炉17の上部にセットされ、その測定
面に熱電対19が置かれてている。熱電対19は冷接点部20
を介して放射測温装置16と共に検出信号を記録計21に送
り、両方の測定温度を記録する。
【００１６】このようにして測定された熱電対による測
定面温度、本発明の放射測温装置による指示温度および
両者の誤差を、被測温物材料、放射率等と対比して表１
に示した。
定面温度、本発明の放射測温装置による指示温度および
両者の誤差を、被測温物材料、放射率等と対比して表１
に示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１の結果から、被測温物の放射率は0.26
〜0.86まで変動しているが、温度誤差は±６℃の範囲に
おさまっており、正確度が高いことが認められた。
〜0.86まで変動しているが、温度誤差は±６℃の範囲に
おさまっており、正確度が高いことが認められた。
【００１９】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば放射率が
変動する各種物体の表面温度を精度よく測定することが
可能な簡易構造でコンパクトな放射測温装置とこの装置
を用いて効率よく温度測定し得る放射測温法を提供する
ことができる。したがって、例えば製造現場における材
料温度管理等の目的に有用性が期待される。
変動する各種物体の表面温度を精度よく測定することが
可能な簡易構造でコンパクトな放射測温装置とこの装置
を用いて効率よく温度測定し得る放射測温法を提供する
ことができる。したがって、例えば製造現場における材
料温度管理等の目的に有用性が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射測温装置を例示した全体構成図で
ある。
ある。
【図２】図１における放射温度計の機構を示した構成図
である。
である。
【図３】実施例の測温精度検証に用いた装置構成図であ
る。
る。
【図４】本発明の原理を示す説明図である。
【図５】本発明の原理を示す説明図である。
１ 被測温物 ２ 測定面 ３ 黒体底面 ４ 黒体板 ５ 測温用小孔 ６ 放射温度計 ７ ヒーター ８ 光ファイバー ９ 光ファイバー 10 温度制御機構 11 サイリスタ 12 光ダイオード 13 光ダイオード 14 差信号検出部 15 インピーダンス変換部 16 放射測温装置 17 炉制御装置 18 加熱炉 19 熱電対 20 冷接点部 21 記録計
Claims (2)
- 【請求項１】 中央部分に測温用小孔を有し、かつ温度
制御が可能で放射率を1.0 に近似させた黒体底面を備え
る黒体板と、前記黒体板の測温用小孔の上部に設置して
黒体板の下部に位置する被測温物の表面温度を測定する
ための放射温度計と、前記放射温度計の出力に一致する
ように黒体底面を温度を制御するための温度制御機構と
からなる放射測温装置。 - 【請求項２】 測定面の放射率が変動する物体を放射エ
ネルギーを用いて放射温度測定する方法において、被測
温物の測定面に黒体底面が対向する状態に一定温度に制
御された黒体板を設置し、黒体板の中央部分に設けた測
定用小孔を介して測定面の放射エネルギーを放射温度計
で測定し、放射温度計の温度指示と一致するように黒体
底面の温度を制御したときの温度をもって測定面の温度
とすることを特徴とする放射測温法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4181892A JPH05346351A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 放射測温装置および放射測温法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4181892A JPH05346351A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 放射測温装置および放射測温法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05346351A true JPH05346351A (ja) | 1993-12-27 |
Family
ID=16108713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4181892A Pending JPH05346351A (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 放射測温装置および放射測温法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05346351A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103091252A (zh) * | 2013-02-06 | 2013-05-08 | 哈尔滨工业大学 | 基于红外测温仪的材料发射率测量方法 |
| CN103411684A (zh) * | 2013-07-17 | 2013-11-27 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 测量反应腔室内薄膜温度的方法 |
| WO2016190298A1 (ja) * | 2015-05-27 | 2016-12-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 遮蔽板及び測定装置 |
| WO2016190308A1 (ja) * | 2015-05-27 | 2016-12-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 遮蔽板及び測定装置 |
-
1992
- 1992-06-16 JP JP4181892A patent/JPH05346351A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103091252A (zh) * | 2013-02-06 | 2013-05-08 | 哈尔滨工业大学 | 基于红外测温仪的材料发射率测量方法 |
| CN103411684A (zh) * | 2013-07-17 | 2013-11-27 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 测量反应腔室内薄膜温度的方法 |
| WO2016190298A1 (ja) * | 2015-05-27 | 2016-12-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 遮蔽板及び測定装置 |
| WO2016190308A1 (ja) * | 2015-05-27 | 2016-12-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 遮蔽板及び測定装置 |
| CN107615025A (zh) * | 2015-05-27 | 2018-01-19 | 浜松光子学株式会社 | 屏蔽板以及测定装置 |
| CN107615024A (zh) * | 2015-05-27 | 2018-01-19 | 浜松光子学株式会社 | 屏蔽板以及测定装置 |
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