JPH0656328B2

JPH0656328B2 - 繊維用放射温度計

Info

Publication number: JPH0656328B2
Application number: JP18781885A
Authority: JP
Inventors: 健二井村
Original assignee: ミノルタカメラ株式会社
Priority date: 1985-08-27
Filing date: 1985-08-27
Publication date: 1994-07-27
Anticipated expiration: 2009-07-27
Also published as: JPS6247525A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、被測定物体の放射温度を非接触で測定する放
射温度計に関し、さらに詳しくは、通信用光ファイバな
どの繊維の放射温度を非接触で測定する繊維用放射温度
計に関する。

従来の技術通信用光学ファイバなど直径が０．１mm程度の繊維の温
度を０℃〜１００℃の常温域で測定する繊維用放射温度
計においては、測定面積が微小であることに由来するエ
ネルギ不足を補うために、測定用光学系を明るくする必
要がある。更に、繊維用放射温度計が用いられる繊維製
造工程においては、測定される繊維はは長手方向に走行
させられているために半径方向に振動しており、この振
動による影響を除去する必要がある。

従来は、しかし、コストが低く屈折型光学系で問題とな
る分散がないことから、繊維用放射温度計の測定光学系
としては、第６図及び第７図図示のごとき反射型光学系
が用いられている。第６図において、(２)は測定対象と
なる繊維、(４)(６)はそれぞれ反射型光学系を構成する
主鏡及び副鏡であり、繊維(２)から放射されたエネルギ
は主鏡(４)で反射され更に副鏡(６)で反射されて検出素
子(８)に導かれ、その出力から繊維(２)の放射温度が演
算される。第７図の構成においては、繊維(２)から放射
されたエネルギは、鏡(１０)によって反射されて検出素
子(１２)に導かれ、その出力から繊維(２)の放射温度が
演算される。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、このような構成では、第６図の場合は副
鏡(６)が、第７図の場合は検出素子(１２)の背面が、そ
れぞれ繊維(２)から検出素子の方に向けて放射されてい
るエネルギをさえぎってしまうので、光学系を明るくす
ることが困難である。

そこで、本発明は、このような従来装置の欠点を改善
し、光学系をより明るくすることができて測定精度がよ
り向上させられた繊維用の放射温度計を提供することを
目的とするものである。

問題点を解決するための手段そして、上記目的を達成するために、本発明は、繊維の
放射温度を測定する繊維用放射温度計において、繊維か
ら放射されるエネルギを反射する反射鏡と、該反射鏡に
よって反射されたエネルギを受けるように反射鏡に対し
て繊維より遠い位置に配置され、測定される繊維の半径
方向に一辺を有する矩形の検出面を有する検出素子とを
有することを特徴とするものである。

作用従って、繊維から放射されたエネルギは、さえぎられる
ことなく反射鏡によって反射されて検出素子に導かれる
ので、光学系をより明るくすることができ、また測定さ
れる繊維が振動させられても検出素子の検出面は繊維の
半径方向に一辺を有する矩形であるので、たとえ繊維が
半径方向に振動させられてもその像は検出面上を平行移
動するだけであるから、振動による誤差の発生をなくす
ことができる。

実施例以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。

まず、第１図は本発明一実施例の放射温度計を示す概略
図である。第１図において、(１４)は紙面に垂直な方向
に延びる被測定対象である繊維であり、(１６)はこの繊
維(１４)を囲むように断面がほぼコの字型をしているホ
ルダである。ホルダ(１６)は開口部(１６a)を有してお
り、この開口部(１６a)から繊維(１４)がホルダ(１６)
内に挿入される。そして、繊維(１４)はホルダ(１６)に
対して紙面に垂直な方向に移動するように支持されてい
る。ホルダ(１６)の第１腕(１６b)には楕円面もしくは
球面からなる反射面(１８a)を有する反射鏡(１８)が固
着されている。一方、第１腕(１６b)に対向する第２腕
(１６c)には検出素子(２０)が固着されている。従っ
て、検出素子(２０)は繊維(１４)よりも反射鏡(１８)に
対して遠い位置に配置されている。ここで、反射鏡(１
８)は繊維(１４)から放射されたエネルギを検出素子(２
０)上に収束させるように反射するように構成されてお
り、反射鏡(１８)が楕円面の反射面を有する場合には、
その一方の焦点に繊維(１４)が位置し、他方の焦点に検
出素子(２０)が位置するように配置すれば良い。また、
反射鏡(１８)の焦点距離は、繊維(１４)が振動して光軸
方向に移動した場合にも像の倍率が大きく変動しないた
めに、測定される繊維(１４)の振動の振幅よりも充分大
きく設定されている。

(２２)は検出素子(２０)の前に配置され、検出素子(２
０)へのエネルギ入射を断続的にするためのチョッパで
あり、このチョッパ(２２)は不図示のモータによって一
定速度で回転させられる。更に、ホルダ(１６)の第２腕
(１６c)には検出素子(２０)の温度を測定するための感
温素子(２４)が固定されている。そして、感温素子(２
４)の出力と検出素子(２０)の出力とは、共に演算回路
(２６)に入力されて繊維(１４)の放射温度が演算され、
その結果が表示回路(２８)によって表示される。このよ
うな構成により、繊維(１４)から放射されたエネルギは
反射鏡(１８)によって反射されて検出素子(２０)に導か
れ、このときにこの光路をさえぎるものはほとんどない
ので、上述のごとき従来装置に比べて光学系をより明る
くすることができる。

更に、検出素子(２０)は第２図の正面図に示されるよう
に矩形の検出面(２０a)を有しており、その一辺は、繊
維(１４)の検出面上の像(１４a)の半径方向に延びてい
る。従って、振動によって繊維(１４)がその半径方向に
移動してもその像(１４a)は矩形の検出面(２０a)上を平
行移動するだけであり、振動による誤差の発生を少なく
することができる。

但し、このような構成では、検出面(２０a)上の像(１４
a)を受光しない部分(Ｂ)が受ける背景放射を考慮する必
要がある。しかし、第１図の構成では、この背景放射は
検出素子(２０)の近傍からの放射に他ならないので、感
温素子(２４)によってその量を求めることができる。従
って、繊維(１４)の像(１４a)の検出面上の部分(Ａ)の
面積とその他の部分(Ｂ)の面積との比を予め記憶してお
けば、演算回路(２６)によって繊維(１４)の放射温度を
背景放射の影響なしに求めることができる。ここで、像
(１４a)の検出面上の面積は予め決められている繊維(１
４)の半径と光学系の構成とから求めることができる。

本実施例においては、検出素子(２０)の近傍は黒化処理
されて放射率を上げられており、反射鏡(１８)と接近し
て配置されているために、実効的には放射率をほぼ１と
することができる。

ここで、繊維(１４)の放射率をεfとし、像(１４a)の検
出面上の部分(Ａ)の面積をSa、それ以外の部分(Ｂ)の面
積をSbとすると、検出面(２０a)の全面積Sは、 S＝Sa＋Sb ・・・・(１) である。そして、繊維(１４)の放射温度をTf、ホルダ
(１６)の放射温度をTbとし、そのそれぞれの放射エネル
ギをP(Tf)、 P(Tb)とすると、検出素子(２０)の受けるエ
ネルギEtは、 Et＝Ａ・[Sa{εｆ・P(Tf)＋(1-εｆ）・P(Tb)} ＋Sb{1・P(Tb)}] ・・・・(２) となる。但し、Aは光学系などによって決まる定数であ
る。又、繊維(１４)の反射成分(1-εf)は温度Tbの物体
からの放射エネルギであるとしている。

そして、Sa／Ｓ＝γとすれば、(２)式は、 Et＝Ａ・S[γ・εｆ・P(Tf)＋γ(1-εｆ）・P(Tb) ＋(1-γ）・P(Tb)] ＝Ａ′｛γ・εｆ・P(Tf)＋(1-γ・εf)・P(Tb)} ・・・・(３) となる。ここで、Ａ′＝ASである。そして、(３)式をP
(Tf)について解くと、 P(Tf)＝{Et-A′(1-γ・εf)・P(Tb)}/A′・γ・εｆ・・・・(４) となる。すなわち、定数Ａ′、固定データγ及びεf、及
び２つの測定データEt、Tb(プランクの放射式からP(Tb)
を求めることができる)から、(４)式に基づいて繊維(１
４)の放射エネルギP(Tf)を求め、更にそれからプランク
の放射式に基づいて繊維(１４)の放射温度Tfを求めるこ
とができる。

本実施例では、繊維(１４)から放射されるエネルギのう
ち、反射鏡(１８)によって反射されて再び繊維(１４)到
達するもののみが検出素子(２０)に導かれない。これを
改善したものが第３図図示の配置であり、この実施例に
おいては、反射鏡(１８)から検出素子(２０)への光路外
に繊維(１４)が配置されるように構成されている。そし
て、繊維(１４)から放射されたエネルギのうち反射鏡
(１８)によって反射されたものはすべて検出素子(２０)
に入射されて温度測定に用いられ、光学系を更に明るく
することができる。

第４図は本発明の第３の実施例を示す断面図である。本
実施例においては、反射鏡(１８)に対して繊維(１４)が
図の上下方向に延びるように配置されている。そして、
ホルダ(１６)の第２腕(１６c)には、検出素子(２０)の
上下に検出面(２０a)の中心を通る直線上に一対のファ
インダ用の穴(３０a)(３０b)が設けられている。そし
て、各穴(３０a)(３０b)には、それぞれ検出素子(２０)
の検出面(２０a)と同一面上にマット面(３２a)(３４a)
を有するガラス板(３２)(３４)がはめ込まれている。そ
して、各マット面(３２a)(３４a)には、第５図図示のよ
うに検出素子(２０)の検出面(２０a)の中心を通る直線
と一致するスケール(３２b)(３４b)が刻まれており、操
作者は２つのマット面(３２a)(３４a)上に繊維(１４)の
像(１４a)が鮮明に結像され、かつそのスケール(３２b)
(３４b)と繊維(１４)の像(１４a)とが重なるように、繊
維(１４)に対する放射温度計の位置調整を行う。このよ
うに構成することによって、放射温度計の光学系を位置
調整し、繊維(１４)からの放射エネルギによって効率良
く検出素子(２０)上に繊維(１４)の像(１４a)を形成す
ることができ、測定精度をより向上させることができ
る。

発明の効果以上詳述したように、本発明は、繊維の放射温度を測定
する繊維用放射温度計において、繊維から放射されるエ
ネルギを反射する反射鏡と、該反射鏡によって反射され
たエネルギを受けるように反射鏡に対して繊維より遠い
位置に配置され、測定される繊維の半径方向に一辺を有
する矩形の検出面を有する検出素子とを有することを特
徴とするものであり、このように構成することによっ
て、繊維から放射されるエネルギをより効率良く検出素
子に導いてより明るい光学系を得ることができ、さらに
検出素子が繊維の延びている方向に垂直な方向に一辺が
延びる矩形の検出面を有するので、繊維がその半径方向
に振動させられても単にその像が検出面上を平行移動す
るだけであるから、繊維の振動が測定精度を悪化させる
こともないので、測定精度をより向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１の実施例を示す断面図、第２図はそ
の検出面の正面図、第３図は第２の実施例を示す要部断
面図、第４図は第３の実施例を示す要部断面図、第５図
はその検出面の正面図、第６図および第７図は従来の放
射温度計の光学系を示す断面図である。 (１４);繊維、(１８);反射鏡、 (２０);検出素子、(２０a);検出面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維の放射温度を測定する繊維用放射温度
計において、繊維から放射されるエネルギを反射する反射鏡と、該反射鏡によって反射されたエネルギを受けるように反
射鏡に対して繊維より遠い位置に配置され、測定される
繊維の半径方向に一辺を有する矩形の検出面を有する検
出素子と、を有することを特徴とする繊維用放射温度計。
【請求項２】反射鏡と検出素子とは、断面がほぼコの字
型で開口部を有するホルダの互いに対向する面に、それ
ぞれ支持されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の放射温度計。