JPH0663848B2 - 物体の表面温度測定方法 - Google Patents
物体の表面温度測定方法Info
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- JPH0663848B2 JPH0663848B2 JP15103986A JP15103986A JPH0663848B2 JP H0663848 B2 JPH0663848 B2 JP H0663848B2 JP 15103986 A JP15103986 A JP 15103986A JP 15103986 A JP15103986 A JP 15103986A JP H0663848 B2 JPH0663848 B2 JP H0663848B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は物体の表面温度測定方法に関し、とくに物体の
放射率と温度を同時に測定する放射温度測定方法に関す
る。
放射率と温度を同時に測定する放射温度測定方法に関す
る。
放射率と温度を同時に測定する方法としては、従来から
種々の方法が提案され、実用されている。
種々の方法が提案され、実用されている。
この従来の方法として、たとえば特開昭57−19629号公
報や計測自動制御学会論文集第19巻（1983）11号、81〜
83頁の論文「変調放射源を用いた対象物の放射率・温度
推定法」に記載の方法がある。
報や計測自動制御学会論文集第19巻（1983）11号、81〜
83頁の論文「変調放射源を用いた対象物の放射率・温度
推定法」に記載の方法がある。
前者の方法は、放射計と反射鏡を、該反射鏡からの反射
放射線が測定対象物体の表面で鏡面反射して放射計に入
力するように設置し、対象物体からの放射線を該反射鏡
で反射させた場合とこれを遮蔽した場合の該放射計に入
力する各放射エネルギーを測定し、その測定値から対象
物体の放射率と温度を求める方法である。
放射線が測定対象物体の表面で鏡面反射して放射計に入
力するように設置し、対象物体からの放射線を該反射鏡
で反射させた場合とこれを遮蔽した場合の該放射計に入
力する各放射エネルギーを測定し、その測定値から対象
物体の放射率と温度を求める方法である。
後者の方法は、放射計に入力する放射エネルギーが、対
象物体からの放射エネルギーと、放射計と共役方向に位
置する物体または雰囲気からの放射エネルギーと、放射
計に対する拡散方向からの放射エネルギーとからなると
して、対象物体の放射率と温度を測定する方法であり、
この方法は前記論文にも示されている下記の式によつて
いる。
象物体からの放射エネルギーと、放射計と共役方向に位
置する物体または雰囲気からの放射エネルギーと、放射
計に対する拡散方向からの放射エネルギーとからなると
して、対象物体の放射率と温度を測定する方法であり、
この方法は前記論文にも示されている下記の式によつて
いる。
Ｌ＝ｅ・Ｌｔ＋（１−ｅ）｛ｑ・Ｌｒ＋（１−ｑ）
ＬＲ｝ ……(1) ここで L:放射計で測定される放射エネルギー Ｌｔ：対象物体からの放射エネルギー Ｌｒ：放射計と共役の位置に設けた放射源からの放射 エネルギー ＬＲ：周囲環境からの放射エネルギー e:対象物体の放射率 q:寄与率（放射源の位置において放射計の視野に占 める放射源の割合） 前記(1)式において、（１−ｅ）ｑ・Ｌｒは放射計に対
して共役方向に位置する放射源からの対象物体を介した
反射量であり、（１−ｅ）（１−ｑ）ＬＲは放射計に対
して拡散方向にある周囲環境からの対象物体を介した反
射量である。
ＬＲ｝ ……(1) ここで L:放射計で測定される放射エネルギー Ｌｔ：対象物体からの放射エネルギー Ｌｒ：放射計と共役の位置に設けた放射源からの放射 エネルギー ＬＲ：周囲環境からの放射エネルギー e:対象物体の放射率 q:寄与率（放射源の位置において放射計の視野に占 める放射源の割合） 前記(1)式において、（１−ｅ）ｑ・Ｌｒは放射計に対
して共役方向に位置する放射源からの対象物体を介した
反射量であり、（１−ｅ）（１−ｑ）ＬＲは放射計に対
して拡散方向にある周囲環境からの対象物体を介した反
射量である。
しかし上記従来の方法にはつぎのような問題点がある。
すなわち前者の方法は、放射計に対する共役方向からの
反射放射線のみを考慮しており、他の方向からの放射線
を考慮していないための誤差を有している。また後者の
方法では、光学系の機器とその配置によつて一定となる
寄与率ｑを用いているが、この寄与率ｑを一定とすれば
正反射量（Ｌｒ）と拡散反射量（ＬＲ）は一定の比例関
係となり、これでは現実の状態に適合しない。何故なら
ば、対象物体に入射した放射線が対象物体の表面で反射
あるいは吸収される際に、正反射量と拡散反射量の関係
は対象物体の表面の傾きや粗さによつて異なり、一義的
に定まるものではないからである。
すなわち前者の方法は、放射計に対する共役方向からの
反射放射線のみを考慮しており、他の方向からの放射線
を考慮していないための誤差を有している。また後者の
方法では、光学系の機器とその配置によつて一定となる
寄与率ｑを用いているが、この寄与率ｑを一定とすれば
正反射量（Ｌｒ）と拡散反射量（ＬＲ）は一定の比例関
係となり、これでは現実の状態に適合しない。何故なら
ば、対象物体に入射した放射線が対象物体の表面で反射
あるいは吸収される際に、正反射量と拡散反射量の関係
は対象物体の表面の傾きや粗さによつて異なり、一義的
に定まるものではないからである。
つまり放射率ｅと正反射率ａと拡散反射率ｓの関係は、
いわゆる光に関するキルヒホツフの法則から １＝ａ＋ｓ＋ｅ ……（２） ここでa:正反射率 s:拡散反射率 e:放射率 となり、ここで放射率ｅが減少すれば正反射率ａと拡散
反射率ｓの合計値が増大するが、この増大の傾向は、正
反射率ａと拡散反射率が同一比率で変化するのか、ある
いは正反射率ａが増大して拡散反射率ｓが減少するの
か、一義的には定まらない。本発明者等の実測において
も、第１表に示すように変動した結果が得られた。第１
表で、材料１〜４はそれぞれ異なる材質と表面粗度の鋼
板である。
いわゆる光に関するキルヒホツフの法則から １＝ａ＋ｓ＋ｅ ……（２） ここでa:正反射率 s:拡散反射率 e:放射率 となり、ここで放射率ｅが減少すれば正反射率ａと拡散
反射率ｓの合計値が増大するが、この増大の傾向は、正
反射率ａと拡散反射率が同一比率で変化するのか、ある
いは正反射率ａが増大して拡散反射率ｓが減少するの
か、一義的には定まらない。本発明者等の実測において
も、第１表に示すように変動した結果が得られた。第１
表で、材料１〜４はそれぞれ異なる材質と表面粗度の鋼
板である。
なお拡散反射率（拡散反射光の全エネルギー／入射光の
エネルギー）ｓは として実測した。
エネルギー）ｓは として実測した。
〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上記に鑑み、正反射放射線と拡散反射放射線の
両者を考慮したうえで、さらにこの拡散反射に関して複
数の拡散方向の反射放射エネルギーを求めることによ
り、精度の高い温度測定を行うようにしたものである。
両者を考慮したうえで、さらにこの拡散反射に関して複
数の拡散方向の反射放射エネルギーを求めることによ
り、精度の高い温度測定を行うようにしたものである。
すなわち本発明の物体の表面温度測定方法は、放射率の
測定波長と同一の波長を含む光を測定対象物体に照射し
たときの正反射光量と複数方向の拡散反射光量を検出し
て該検出光量から測定対象物体の正反射率と前記拡散方
向の拡散反射率を求め、一方前記各反射光量検出位置に
相当する位置の環境温度を検出して該検出温度に対応す
る放射エネルギーを求め、これら各放射エネルギーと前
記正反射率と拡散反射率および放射計で測定した放射エ
ネルギーとを用いて測定対象物体の表面温度を求めるこ
とを特徴とするものである。
測定波長と同一の波長を含む光を測定対象物体に照射し
たときの正反射光量と複数方向の拡散反射光量を検出し
て該検出光量から測定対象物体の正反射率と前記拡散方
向の拡散反射率を求め、一方前記各反射光量検出位置に
相当する位置の環境温度を検出して該検出温度に対応す
る放射エネルギーを求め、これら各放射エネルギーと前
記正反射率と拡散反射率および放射計で測定した放射エ
ネルギーとを用いて測定対象物体の表面温度を求めるこ
とを特徴とするものである。
本発明における温度測定の基本的な考え方を説明する。
第２図は本発明の測温原理を示す模式図であり、この模
式図をもとにすると、温度測定の基本式は、 ここで a:対象物体の正反射率 ｓｉ：対象物体の複数(n)方向の拡散反射率 e:対象物体の放射率 E:放射計で測定された放射エネルギー Ｅ０：対象物体の放射エネルギー Ｅｒ：対象物体表面に対して放射計と共役方向の環境 の放射エネルギー Ｅｉ：対象物体表面に対して複数(n)の拡散方向の各 々の環境の放射エネルギー で表わされる。なお第２図において、Ｐは測定対象物
体、Ｄは放射計であり、矢印（イ）は対象物体Ｐ表面上
の点０に立てた法線に対し角度θで放射計Ｄと鏡面対称
の位置からの放射線、矢印（ロ）は点０の拡散反射方向
のうちのある１つの位置からの放射線を示し、矢印
（ハ）は点０から放射計Ｄに向かう放射線を示す。
第２図は本発明の測温原理を示す模式図であり、この模
式図をもとにすると、温度測定の基本式は、 ここで a:対象物体の正反射率 ｓｉ：対象物体の複数(n)方向の拡散反射率 e:対象物体の放射率 E:放射計で測定された放射エネルギー Ｅ０：対象物体の放射エネルギー Ｅｒ：対象物体表面に対して放射計と共役方向の環境 の放射エネルギー Ｅｉ：対象物体表面に対して複数(n)の拡散方向の各 々の環境の放射エネルギー で表わされる。なお第２図において、Ｐは測定対象物
体、Ｄは放射計であり、矢印（イ）は対象物体Ｐ表面上
の点０に立てた法線に対し角度θで放射計Ｄと鏡面対称
の位置からの放射線、矢印（ロ）は点０の拡散反射方向
のうちのある１つの位置からの放射線を示し、矢印
（ハ）は点０から放射計Ｄに向かう放射線を示す。
対象物体Ｐの放射エネルギーＥ０は、前記(3)式を変形
した下式 と前記（２）式から として表わすことができる。
した下式 と前記（２）式から として表わすことができる。
上記測温原理にもとづいた具体的な測温要領を、移動す
る鋼板の表面温度の測定を例にとり第３図をもとに説明
する。まづ定数a,sｉ,eを求める。このため鋼板（対象
物体）Ｐの移動方向（矢印Ｍ）上流側において、鋼板表
面の法線とのなす角度θの位置に配置した光源Ｉから放
射計Ｄの測定波長と同一の波長を含む光、たとえばレー
ザー光線、灰色熱放射線を照射し、その正反射光量Ａ
と、複数の拡散方向位置における拡散反射光量Si（図の
例ではＳ１,S２,S３）を測定し、既知の鋼板表面入射光
との光量比から正反射率ａと拡散反射率ｓｉ（ｓ１,
s２,s３）を求め、そして前記(2)式から鋼板の放射率ｅ
を求める。一方鋼板の下流側において、放射計Ｄと共役
の位置にある環境の温度Tr、複数の拡散方向の環境温度
Ｔ１,T２,T３を測定し、予め求めてある環境温度と放射
エネルギーの関係式を用いて各位置の環境温度Ｔ１,
T２,T３に対応する放射エネルギーＥ１,E２,E３を求
め、前記(5)式から鋼板の放射エネルギーＥ０を求め
る。鋼板の温度Ｔ０は放射エネルギーＥ０から求められ
る。第１図は本発明の実施例における装置構成を示す図
である。
る鋼板の表面温度の測定を例にとり第３図をもとに説明
する。まづ定数a,sｉ,eを求める。このため鋼板（対象
物体）Ｐの移動方向（矢印Ｍ）上流側において、鋼板表
面の法線とのなす角度θの位置に配置した光源Ｉから放
射計Ｄの測定波長と同一の波長を含む光、たとえばレー
ザー光線、灰色熱放射線を照射し、その正反射光量Ａ
と、複数の拡散方向位置における拡散反射光量Si（図の
例ではＳ１,S２,S３）を測定し、既知の鋼板表面入射光
との光量比から正反射率ａと拡散反射率ｓｉ（ｓ１,
s２,s３）を求め、そして前記(2)式から鋼板の放射率ｅ
を求める。一方鋼板の下流側において、放射計Ｄと共役
の位置にある環境の温度Tr、複数の拡散方向の環境温度
Ｔ１,T２,T３を測定し、予め求めてある環境温度と放射
エネルギーの関係式を用いて各位置の環境温度Ｔ１,
T２,T３に対応する放射エネルギーＥ１,E２,E３を求
め、前記(5)式から鋼板の放射エネルギーＥ０を求め
る。鋼板の温度Ｔ０は放射エネルギーＥ０から求められ
る。第１図は本発明の実施例における装置構成を示す図
である。
光発生器１からの光が光源２に導かれて、鋼板Ｐ表面に
角度θで照射される。この正反射光量Ａが光量検出器３
で検出される。また複数方向の拡散反射光量Ｓ１,S２,S
３が鋼板Ｐの照射点を中心とした球面上に配置された複
数の光量検出器4,5,6でそれぞれ検出される。各反射光
量A,S１,S２,S３は演算器７に導かれ、正反射率ａと拡
散反射率ｓ１,s２,s３が求められる。これから放射率ｅ
が求められる。各反射光には外乱の影響ならびに鋼板か
らの放射も含まれているが、これは光源からの光を照射
しない状態での各反射光量を求めておき、これを照射後
の各反射光量から差引くことにより消去することができ
る。
角度θで照射される。この正反射光量Ａが光量検出器３
で検出される。また複数方向の拡散反射光量Ｓ１,S２,S
３が鋼板Ｐの照射点を中心とした球面上に配置された複
数の光量検出器4,5,6でそれぞれ検出される。各反射光
量A,S１,S２,S３は演算器７に導かれ、正反射率ａと拡
散反射率ｓ１,s２,s３が求められる。これから放射率ｅ
が求められる。各反射光には外乱の影響ならびに鋼板か
らの放射も含まれているが、これは光源からの光を照射
しない状態での各反射光量を求めておき、これを照射後
の各反射光量から差引くことにより消去することができ
る。
一方、放射計８により鋼板Ｐ方向からの放射エネルギー
Ｅが測定され、また放射計８の共役方向の温度測定器９
と複数の拡散方向の温度測定器10,11,12により、それぞ
れの環境温度Tr,T１,T２,T３が測定される。環境温度測
定のためには、雰囲気温度または炉内物体の測温の場合
には所定の角度に位置する炉内壁面の温度が測定され
る。ここで、拡散方向の温度測定器10,11,12の鋼板Ｐに
対してなす角度は、拡散反射光量検出器4,5,6の鋼板Ｐ
に対してなす角度に等しくとる。各温度測定値Tr,T１,T
２,T３は演算器13へ導かれ、放射エネルギーEr,E１,
E２,E３に換算される。さらに前記したようにして鋼板
の温度Ｔ０が求められる。演算結果は表示器14で表示さ
れる。
Ｅが測定され、また放射計８の共役方向の温度測定器９
と複数の拡散方向の温度測定器10,11,12により、それぞ
れの環境温度Tr,T１,T２,T３が測定される。環境温度測
定のためには、雰囲気温度または炉内物体の測温の場合
には所定の角度に位置する炉内壁面の温度が測定され
る。ここで、拡散方向の温度測定器10,11,12の鋼板Ｐに
対してなす角度は、拡散反射光量検出器4,5,6の鋼板Ｐ
に対してなす角度に等しくとる。各温度測定値Tr,T１,T
２,T３は演算器13へ導かれ、放射エネルギーEr,E１,
E２,E３に換算される。さらに前記したようにして鋼板
の温度Ｔ０が求められる。演算結果は表示器14で表示さ
れる。
本発明による測温方法は以上のように、放射計に対する
共役方向からの反射放射線とともに複数の拡散方向から
の反射放射線の影響も考慮した測温方法であるから、測
定中に測定対象物体の放射率や環境温度の変動がある場
合でも対象物体の温度を正確に測定できるというすぐれ
た効果がある。
共役方向からの反射放射線とともに複数の拡散方向から
の反射放射線の影響も考慮した測温方法であるから、測
定中に測定対象物体の放射率や環境温度の変動がある場
合でも対象物体の温度を正確に測定できるというすぐれ
た効果がある。
第１図は本発明の実施例における装置構成を示す図、第
２図は本発明の測温原理を示す模式図、第３図は本発明
の測温要領を説明するための図である。 1:光発生器、2:光源、３〜6:光量検出器、7,13:演算
器、8:放射計、９〜12:温度測定器、14:表示器
２図は本発明の測温原理を示す模式図、第３図は本発明
の測温要領を説明するための図である。 1:光発生器、2:光源、３〜6:光量検出器、7,13:演算
器、8:放射計、９〜12:温度測定器、14:表示器
フロントページの続き (72)発明者 藤原 泰彦 福岡県北九州市八幡東区枝光１−１−１ 新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 小森 照久 福岡県北九州市八幡東区枝光１−１−１ 新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (56)参考文献 特公 昭60−45738（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】放射率の測定波長と同一の波長を含む光を
測定対象物体に照射したときの正反射光量と複数方向の
拡散反射光量を検出して該検出光量から測定対象物体の
正反射率と前記拡散方向の拡散反射率を求め、一方前記
各反射光量検出位置に相当する位置の環境温度を検出し
て該検出温度に対応する放射エネルギーを求め、これら
各放射エネルギーと前記正反射率と拡散反射率および放
射計で測定した放射エネルギーとを用いて測定対象物体
の表面温度を求めることを特徴とする物体の表面温度測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15103986A JPH0663848B2 (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | 物体の表面温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15103986A JPH0663848B2 (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | 物体の表面温度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS636428A JPS636428A (ja) | 1988-01-12 |
| JPH0663848B2 true JPH0663848B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=15509963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15103986A Expired - Lifetime JPH0663848B2 (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | 物体の表面温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663848B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012229925A (ja) * | 2011-04-25 | 2012-11-22 | Panasonic Corp | 放射率測定方法、放射率測定装置、検査方法、及び、検査装置 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4114671A1 (de) * | 1991-05-06 | 1992-11-12 | Hoechst Ag | Verfahren und messanordnung zur beruehrungslosen on-line messung |
| JP2737554B2 (ja) * | 1992-07-06 | 1998-04-08 | 住友金属工業株式会社 | 放射率と表面温度の測定方法及びその装置 |
| US6728483B1 (en) | 2002-10-11 | 2004-04-27 | Eastman Kodak Company | Cameras, methods, and systems with partial-shading encodements |
| US7092628B2 (en) | 2002-10-11 | 2006-08-15 | Eastman Kodak Company | Photography systems and methods utilizing filter-encoded images |
| US6741326B2 (en) | 2002-10-11 | 2004-05-25 | Eastman Kodak Company | Methods, apparatus, and systems for detecting partial-shading encodement filtering |
| JP7062339B2 (ja) * | 2018-08-30 | 2022-05-06 | 株式会社チノー | 温度測定方法及び温度測定装置 |
| EP4212837B1 (en) * | 2020-10-27 | 2025-06-04 | JFE Steel Corporation | Surface temperature measuring method, surface temperature measuring apparatus, hot-dip zinc plated steel sheet manufacturing method, and hot-dip zinc plated steel sheet manufacturing equipment |
| JP7396328B2 (ja) * | 2021-05-14 | 2023-12-12 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 亜鉛系溶融めっき鋼板の温度測定方法、温度測定装置、及び製造方法 |
| JP2023120491A (ja) * | 2022-02-18 | 2023-08-30 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 放射温度計の校正方法及び校正装置 |
-
1986
- 1986-06-27 JP JP15103986A patent/JPH0663848B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012229925A (ja) * | 2011-04-25 | 2012-11-22 | Panasonic Corp | 放射率測定方法、放射率測定装置、検査方法、及び、検査装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS636428A (ja) | 1988-01-12 |
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