JPH08338764A - 放射率補正機能を有する放射温度計の較正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄鋼プロセス等の製造ラインにおいて、放射
率測定機能を有する放射温度計の放射率測定部を高精度
で較正する。 【構成】 放射温度計６と被測定物７との間に配設する
較正装置１を、較正板駆動装置５の駆動で格納ケース４
に格納されかつ突出され、被測定物７側に近似黒体塗装
面２ａを有し、放射温度計６側に熱電対３の測温接点３
ａが固着されてなる被測定物７の表面と類似の表面を有
する較正板２とからなる構成とする。 【効果】 較正板２を格納ケース４に格納すれば放射温
度計６で被測定物７の温度を測定することができ、また
格納ケース４から突出させれば、被測定物７からの放射
熱で近似黒体塗装面２ａが昇温しかつ熱平衡状態になっ
た較正板２の被測定物７の表面と類似の表面の温度を、
放射温度計６と熱電対３とで同時測定できるので、放射
温度計６の放射率測定部を高精度で較正することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の表面温度を
非接触で測定する放射率補正機能を有する放射温度計の
較正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、鉄鋼プロセス等の製造プ
ロセスでは、圧延中の被圧延材の温度を測定している
が、被圧延材の温度測定には、例えば放射温度計が用い
られる。放射温度計は、測温精度を維持するために定期
的に精度検査を行い、必要に応じて較正している。この
ような放射温度計を較正する較正装置としては、例えば
特開昭６０−７９３３６号公報に示されてなるものが公
知である。これには、オフラインに設置して較正を行う
較正装置と、プロセスラインに設置して較正を行う較正
装置との２とおりがある。

【０００３】以下、これら較正装置を説明すると、先ず
前者のオフラインに設置して測定装置の較正を行う較正
装置は、オフラインに設置して測定装置の較正を行う黒
体炉の概要図の図３に示すように構成されている。即
ち、同図に示す符号１１は完全放射体である黒体炉であ
り、符号１２ａは測定装置に内蔵されてなる輻射検出器
であり、符号１２ｂは輻射検出器の出力（補正部含む）
回路、符号１３は指示計である。なお、符号１１ａは黒
体炉の完全輻射測温面であり、符号１１ｂは黒体温度検
出器であり、符号１１ｃは黒体温度指示計である。

【０００４】以下、較正方法を説明すると、これは、輻
射検出器１２ａと出力回路１２ｂとの較正において、被
測定物の輻射率をε、輻射エネルギーをＥ₁ 、黒体温度
Ｔに対応する輻射検出器１２ａの出力をＥｂ（Ｔ）とす
るとＥ₁ ＝ε・Ｅｂ（Ｔ）の関係がある。そこで、ε＝
１．０の状態で黒体炉１１の基準温度Ｔに対するＥ₁を
実測してＥｂ（Ｔ）′を求め、このＥｂ（Ｔ）′と正規
（初期）のＥｂ（Ｔ）との差を較正するようにしたもの
である。なお、パラメータＰ・ｒa を定めれば被測定物
の輻射率をεと温度Ｔとを同時に測定できるとしてい
る。

【０００５】次に、後者のプロセスラインに設置して測
定装置の較正を行う較正装置は、プロセスラインに設置
して測定装置の較正を行う実炉の概要図の図４に示すよ
うに構成されており、実炉によるパラメータＰ・ｒa の
較正状態を示すものである。即ち、同図に示す符号１２
ｃはバラメータ設定演算部、符号１２ｇは測定装置の指
示部、符号１２ｄは高反射率円筒形キャビティ、符号１
２ｅは片側半円部は中央に小孔を持ち、他方半円部は高
反射率円筒形キャビティ１２ｄの内径と同径の穴を有す
る回転円板、符号１２ｆは回転円板１２ｅの駆動モータ
である。符号１４は背光雑音エネルギー遮蔽板、符号１
５はロール１８により矢印方向に搬送されている被測定
物である。また、符号１７は圧接部材１７ａと、測温用
検出子１７ｂと、ばね機構を有するシャフト１７ｃと、
冷却部１７ｄとからなる熱電対式の接触式温度計であ
り、符号１６は指示計である。

【０００６】以下、上記較正装置による較正方法を説明
すると、先ず搬送中の被測定物１５からの輻射エネルギ
ーＥ₁ ，Ｅ₂ は回転円盤１２ｅの小孔、穴から交互に取
出される。輻射検出器１２ａのＥｂ（Ｔ）と温度Ｔとに
はＥｂ（Ｔ）＝Ｋ・Ｔⁿ （Ｋは定数、ｎは１４３８８／
λ・Ｔ、λは実効検出波長μｍ）の関係がある。このＥ
ｂ（Ｔ）＝Ｋ・Ｔⁿ 式とＥ₁ ＝ε・Ｅｂ（Ｔ）式とか
ら、Ｔ（°Ｋ）を求めると下記のとおりになる。 Ｔ＝〔Ｅ₁ ／Ｋ・｛１−（１／ｒa ・Ｐ）＋（１／Ｇ・
ｒa ・Ｐ）｝〕^1/n 先ず、接触式温度計１７を被測定物１５の表面に接触さ
せることにより、その被測定物１５の表面温度Ｔ（°
Ｋ）を測定する。温度および輻射率の同時測定装置の指
示温度Ｔ′、即ち〔Ｅ₁ ／Ｋ・｛１−（１／ｒa ・Ｐ）
＋（１／Ｇ・ｒa・Ｐ）｝〕^1/n が接触式温度計１７の
指示温度Ｔに一致するように調整、設定することによ
り、被測定物１５に係るパラメータＰおよび光学系に係
るパラメータｒa をＰ・ｒa の積の形で較正するもので
ある。

【０００７】ところで、本願出願人は既出願の特願平６
−１２４９４１号において放射率補正機能を有する放射
温度計を提案した。この放射率補正機能を有する放射温
度計の概要は、被測定物に放射線（赤外線）を照射し、
その反射率を求め、それを用いて放射率を算出し、その
放射率に基づいて温度測定値を補正するものである。と
ころが、このような放射率補正機能を有する放射温度計
に適した放射率測定部の較正方法がない。例えば、「物
体表面温度と輻射率の同時測定装置の較正方法」に係る
上記特開昭６０−７９２３６号公報に記載の放射温度計
の較正方法は、本願が対象としている反射率測定から放
射率を求めるものではなく、またプロセスライン（以
下、オンラインという。）における較正では、比較対象
となる接触式温度計による被測定物の温度測定を、この
被測定物の反対側から放射温度計で温度測定していて厳
密には同温度を測定していないので、この較正方法を本
願出願人が提案した放射率補正機能を有する放射温度計
に対して適用することができない。

【０００８】故に、放射率測定部の較正を行うには、下
記のような一般的な較正方法を採用せざるを得ない。以
下、一般的な較正方法をオフライン、オンライン別に示
す。 (1) オフラインにおける較正方法 較正方法１_-1；放射率測定装置の前に、表面温度計で温
度を測定し得る較正板を配置し、この較正板を加熱して
温度を一定に保持しながら、非接触測定による放射率測
定値と放射光量測定値とから較正板の表面温度を求め、
このようにして求めた表面温度と接触式温度計による表
面温度測定値とを比較する。 (2) オンラインにおける較正方法 較正方法１_-2；上記(1) の較正方法１_-1と同じ。較正方
法２_-2；実際の被測定物の表面の温度を接触式測定で測
定しながら、非接触測定による放射率測定値と放射光量
測定値から被測定物の表面温度を求め、このようにして
求めた表面温度と接触測定による表面温度とを比較す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、鉄鋼プロセ
ス等の製造ラインで用いるに際して、操業ラインから取
外して放射温度計の放射率測定部を較正する上記「(1)
オフラインにおける較正方法」では、下記のような解決
すべき課題がある。 取外しに時間を要する。 取付け、取外しに際して誤差の原因となる要素が紛
込む恐れがある。 オフラインとオンラインとで較正条件が異なる可能
性がある。従って、「(2) オンラインにおける較正方
法」が適しているといえるが、この場合でも、下記のよ
うな解決すべき課題がある。 較正方法１_-2では、較正板を均一に加熱できるかが
問題となる。また、加熱装置の耐熱対策が問題となり、
装置が複雑かつ大型化する。 較正方法２_-2では、上記較正方法１_-2に係る問題は
解決されているが、接触式測定による表面温度の測定誤
差評価が不十分である。つまり、接触式測定を行う毎に
測定位置あるいは接触状態が変わり、同条件下での測定
が常に行われているとはいえないので、較正精度上の問
題がある。

【００１０】従って、本発明は、オンラインで用いる小
型で、しかも高精度で放射率測定部を較正することを可
能ならしめる放射率補正機能を有する放射温度計の較正
装置の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る放射率補正機能を有する放
射温度計の較正装置が採用した手段は、被測定物の表面
に放射線を照射し、照射した放射線の反射率を測定する
と共に、測定した反射率から放射率を求める放射率検出
手段と、前記被測定物の表面から放射される放射光量を
検出する放射光量検出手段とを備え、測定された前記放
射率と放射光量とに基づいて前記被測定物の表面温度を
算出する放射率補正機能を有する放射温度計の較正装置
であって、前記被測定物と放射温度計との間に往復動自
在に配置され、前記被測定物側に放射率が一様となる面
を有すると共に、前記放射温度計側に被測定物の表面と
類似の表面を有する較正板と、前記較正板の放射温度計
側の表面に付設される接触式の表面温度測定手段とから
なることを特徴とする。

【００１２】また、上記課題を解決するために、本発明
の請求項２に係る放射率補正機能を有する放射温度計の
較正装置が採用した手段は、請求項１に記載の放射率補
正機能を有する放射温度計の較正装置において、前記被
測定物と放射温度計との間に往復動自在に配置される前
記較正板を該較正板に対して直角な軸心回りに回転自在
に支持すると共に、前記被測定物側に設けられる放射率
が一様となる面を複数とし、これら複数の面が前記較正
板の回転中心の外側に設けられていることを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】本発明の請求項１に係る放射率補正機能を有す
る放射温度計の較正装置によれば、被測定物と放射温度
計との間に退避自在に配置され、前記被測定物側に放射
率が一様となる面を有すると共に、前記放射温度計側に
被測定物の表面と類似の表面を有する較正板と、前記較
正板の放射温度計側の表面に付設される接触式の表面温
度測定手段とからなっているので、被測定物と放射温度
計との間に位置する較正板の被測定物側の放射率が一様
となる面は、被測定物から放射熱を受けて高温度になる
と共に、ある温度で熱平衡状態になる。このようにして
熱平衡状態になった較正板の放射温度計側の被測定物の
表面と類似の表面との温度が、放射温度計と接触式の表
面温度測定手段とによって同時に測定される。

【００１４】また、本発明の請求項２に係る放射率補正
機能を有する放射温度計の較正装置によれば、請求項１
に記載の放射率補正機能を有する放射温度計の較正装置
において、前記較正板を回転自在に支持すると共に、前
記被測定物側に設けられる放射率が一様となる面を複数
とし、これら複数の面が前記較正板の回転中心の外側に
設けられている較正としたので、上記請求項１に係る放
射率補正機能を有する放射温度計の較正装置の作用に加
えて、熱平衡状態になった較正板の複数の放射温度計側
の被測定物の表面と類似の表面との温度が、放射温度計
とそれぞれの接触式の表面温度測定手段とによって同時
に測定される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例に係る放射率補正機能
を有する放射温度計の較正装置を、較正状態を示すその
概要説明図の図１（ａ）と、図１（ａ）のＡ矢視図の図
１（ｂ）と、図１（ａ）のＢ矢視図の図１（ｃ）とを参
照しながら説明すると、図１に示す符号７は被測定物で
あり、この被測定物７から所定距離離れた位置に示され
ている符号６は放射率補正機能を有する放射温度計であ
る。そして、これら放射温度計６と被測定物７との間に
は、後述する較正装置１が配設されている。

【００１６】前記較正装置１は、較正板駆動装置５によ
り、同図における左右方向（矢印方向）に往復作動され
る後述する較正板２を備えている。より詳しくは、この
較正板２は較正板駆動装置５に突設されている。前記較
正板駆動装置５には、例えばエアシリンダが用いられ
る。従って、ロッドの伸縮作動で較正板２が往復動さ
れ、実測定に際しては較正板２が格納ケース４に格納さ
れ、較正に際しては較正板２が格納ケース４から突出さ
れるものである。較正板２の材質は被測定物と同材質が
好ましいが、表面性状等の制約が少なく同材質である必
要性が少ない場合は、均熱性を良くするために熱伝導性
が優れている材質、例えば銅、アルミニウム等が用いら
れる。なお、本実施例では較正板駆動装置５としてエア
シリンダを用いたが、例えばねじ機構、ピニオン・ラッ
ク機構等も用いることができる。

【００１７】前記較正板２の被測定物７側には、図１
（ｂ）中において斜線を施した円で示すように、放射率
が一様となる面である近似黒体塗装面２ａが設けられて
いる。この近似黒体塗装面２ａには、例えば黒体スプレ
ー（ＴＡＳＣＯ製，ＴＨＩ−１Ｂ）等の塗料が塗布され
ている。そのため、近似黒体塗装面２ａは被測定物７か
ら熱放射を受けて昇温し、ある温度で熱平衡状態にな
る。また、前記較正板２の放射温度計６側の面には、図
１（ｃ）に示すように、中央に測温接点３ａが付設され
てなる接触式温度検出手段である熱電対３が設けられて
いる。

【００１８】以下、上記構成になる較正装置１の作用態
様を説明すると、放射温度計６による被測定物７の実測
定時には、較正板２は格納ケース４内に格納されている
が、放射温度計６を較正するに際しては較正板２の近似
黒体塗装面２ａが格納ケース４から露出する位置まで突
出される。さすれば、この近似黒体塗装面２ａは被測定
物７からの放射熱を受けて次第に温度が上昇し、ついに
は熱平衡状態になる。このようにして、較正板２の近似
黒体塗装面２ａが熱平衡状態になると、放射温度計６に
より較正板２の放射温度計６側の面の温度が非接触で測
定され、これと並行して熱電対３により較正板２の放射
温度計６側の面の温度が直接測定されると共に、両者の
温度差に基づいて放射温度計６が較正される。

【００１９】従って、本実施例に係る較正装置１によれ
ば、近似黒体塗装面２ａにより較正板２が均一に加熱さ
れ、従来のように均一加熱装置を設ける必要がないので
較正装置１を小型にすることができる。また、較正板２
の同一の部位の温度を放射温度計６と、較正板２の所定
位置に測温接点３ａが固着された熱電対３とにより同時
測定され、従来のように接触式測定を行う毎に測定位置
や接触状態が変わったりすることがないから、本実施例
に係る較正装置１は、従来の構成装置に比較して較正精
度が優れている。

【００２０】次に、本発明の他実施例に係る放射温度計
の較正装置を、較正状態を示すその概要説明図の図２
（ａ）と、図２（ａ）のＣ矢視図の図２（ｂ）と、図２
（ａ）のＤ矢視図の図２（ｃ）とを参照しながら、上記
実施例と同一のもの並びに同一機能を有するものを同一
符号をもって以下に説明すると、放射温度計６と被測定
物７との間に、後述する較正装置１が配設されている。

【００２１】前記較正装置１は、較正板駆動装置５によ
り、同図における左右方向（矢印）に往復作動され、か
つ図示しない駆動モータが内蔵されてなる回転機構５ａ
により回転される後述する回転円板状の較正板２を備え
ている。この較正板駆動装置５は較正板２を、例えばエ
アシリンダにより往復動させるもので、実測定に際して
は較正板２を図２（ａ）における右側に、放射温度計６
の較正に際しては左側にそれぞれ移動させるものであ
る。

【００２２】前記較正板２の被測定物７側の面には、図
２（ｂ）において斜線を施して示すように、較正板２の
回転中心Ｐを中心とする等配位置における４個所に、同
一の面内においては同じ放射率となる扇状の形状をした
近似黒体塗装面２ａ，２ａ，２ａ，２ａが設けられてい
る。放射率を同じにしたのは、平衡温度に達する時間が
等しく、測定が容易になるからである。なお、上記の通
り、被測定物７から受ける放射熱により較正板２の温度
は平衡に達するが、平衡温度は主として４つの近似黒体
塗装面２ａ，２ａ，２ａ，２ａの放射率により決定され
る。従って、４つの近似黒体塗装面２ａ，２ａ，２ａ，
２ａの温度を異なる値にしようとするならば、それぞれ
の放射率を異なる値にすれば良い。

【００２３】また、前記較正板２の放射温度計６側の前
記近似黒体塗装面２ａ，２ａ，２ａ，２ａに対応する４
個所の面のそれぞれには、図２（ｃ）に示すように、中
央に測温接点３ａが付設されてなる熱電対３が設けられ
ている。なお、この場合４個所の面のそれぞれの放射率
は、放射温度計６の較正に使用するため、互いに異なっ
ている必要がある。

【００２４】ところで、較正板２は９０°ずつ回転され
る。そして、９０°回転する毎に停止され、熱電対３の
出力が放射温度計６の出力と共に記録される。なお、較
正板２の９０°回転は、例えば回転軸に組込まれたエン
コーダによって検出される。記録された４つの熱電対３
の出力（表面温度）と、放射温度計６からの４つの出力
（放射温度）はそれぞれ４つの近似黒体塗装面２ａの放
射率に対応させられる。つまり、表面温度と放射率から
得られる放射温度が放射温度計６の出力である放射温度
と一致するように、放射温度計６の放射率補正機能が調
整される。

【００２５】従って、本実施例に係る較正装置１によれ
ば、回転機構５ａで較正板２を回転させることにより、
４個所で較正板２の同一の部位の温度を放射温度計６
と、較正板２の所定位置に測温接点３ａが固着された熱
電対３とにより次々同時に温度測定を行うことができる
ので、複数の温度データにより放射温度計６を較正する
ことが可能になり、上記実施例よりも放射温度計６の較
正精度を向上させることができる。なお、本実施例で
は、較正板２の４個所に近似黒体塗装面２ａを設けた場
合を説明したが、近似黒体塗装面２ａは２個所、３個
所、あるいは５個所以上に設けても良いから、近似黒体
塗装面２ａの数に限定されるものではない。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１ま
たは２に係る放射温度計の較正装置によれば、較正板は
往復動自在で従来のように着脱する必要がないので較正
作業能率が向上し、また較正板の被測定物側の放射率が
一様となる面により較正板が均一に加熱されるので、従
来のように均一加熱装置を設ける必要がないから較正装
置の小型化が可能になると共に、較正板の同一の部位の
温度を放射温度計と、較正板の放射温度計側に付設され
た接触式の表面温度測定手段とにより同時測定するの
で、従来のように接触式測定を行う毎に測定位置や接触
状態が変わったりすることがないから、従来よりも較正
精度が向上するというように、放射温度計の較正作業能
率の向上効果、小型化によるコスト低減効果、並びに放
射温度計の較正精度の向上効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の実施例に係り、較正状態
を示す較正装置の概要説明図であり、図１（ｂ）は図１
（ａ）のＡ矢視図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ
矢視図である。

【図２】図２（ａ）は本発明の他実施例に係り、較正状
態を示す較正装置の概要説明図であり、図２（ｂ）は図
２（ａ）のＣ矢視図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）の
Ｄ矢視図である。

【図３】従来例に係り、オフラインに設置して測定装置
の較正を行う黒体炉の概要図である。

【図４】従来例に係り、プロセスラインに設置して測定
装置の較正を行う実炉の概要図である。

【符号の説明】

１…較正装置 ２…較正板，２ａ…近似黒体塗装面 ３熱電対，３ａ…測温接点 ４…収納ケース ５…較正板駆動装置，５ａ…回転機構 ６…放射温度計 ７…被測定物

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の表面に放射線を照射し、照射
   した放射線の反射率を測定すると共に、測定した反射率
   から放射率を求める放射率検出手段と、前記被測定物の
   表面から放射される放射光量を検出する放射光量検出手
   段とを備え、測定された前記放射率と放射光量とに基づ
   いて前記被測定物の表面温度を算出する放射率補正機能
   を有する放射温度計の較正装置であって、前記被測定物
   と放射温度計との間に往復動自在に配置され、前記被測
   定物側に放射率が一様となる面を有すると共に、前記放
   射温度計側に被測定物の表面と類似の表面を有する較正
   板と、前記較正板の放射温度計側の表面に付設される接
   触式の表面温度測定手段とからなることを特徴とする放
   射率補正機能を有する放射温度計の較正装置。
2. 【請求項２】 前記被測定物と放射温度計との間に往復
   動自在に配置される前記較正板を該較正板に対して直角
   な軸心回りに回転自在に支持すると共に、前記被測定物
   側に設けられる放射率が一様となる面を複数とし、これ
   ら複数の面が前記較正板の回転中心の外側に設けられて
   いることを特徴とする請求項１に記載の放射率補正機能
   を有する放射温度計の較正装置。