JPS60173430A - 放射率測定方法 - Google Patents
放射率測定方法Info
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- JPS60173430A JPS60173430A JP2849884A JP2849884A JPS60173430A JP S60173430 A JPS60173430 A JP S60173430A JP 2849884 A JP2849884 A JP 2849884A JP 2849884 A JP2849884 A JP 2849884A JP S60173430 A JPS60173430 A JP S60173430A
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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
- G01J5/60—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は放射率の測定方法に関する。
一般に試料の放射率は試料の材質、温度、酸化状態、狭
面粗ざ、波長等によシ変化するので黒体を試料と同温度
、同状態に設け、黒体からの熱放射と試料からの熱放射
を夫々測定してその比をめることによりめているが、こ
れには試料及び黒体の温度を予め知る必要があり、また
黒体全設置し同温にしなければならないので測定が複雑
になる欠点がある。例えば試料が隔離された個所にあっ
て接触式の測温を行なえない場合には放射率の測定が特
に困難で、放射率を知ることによって得られる試料の酸
化状態。
面粗ざ、波長等によシ変化するので黒体を試料と同温度
、同状態に設け、黒体からの熱放射と試料からの熱放射
を夫々測定してその比をめることによりめているが、こ
れには試料及び黒体の温度を予め知る必要があり、また
黒体全設置し同温にしなければならないので測定が複雑
になる欠点がある。例えば試料が隔離された個所にあっ
て接触式の測温を行なえない場合には放射率の測定が特
に困難で、放射率を知ることによって得られる試料の酸
化状態。
組成等を非接触式で知ることは用来ない。
本発明はこうした欠点を解消することを目的としたもの
で、試料からの熱放射を分光して３色以上の波長の分光
熱放射を測定する一方、各波長に於ける分光熱放射率を
仮定して各分光熱放射率の近似式をめ、該近似式に於け
る前記各波長の近似分光熱放射とこれに対応する前記測
定の分光熱放射との誤差を最小とする温度をめて該試料
の温度とし、この湿度と前記近似式とから該試料の放射
率をめることを特徴とする。
で、試料からの熱放射を分光して３色以上の波長の分光
熱放射を測定する一方、各波長に於ける分光熱放射率を
仮定して各分光熱放射率の近似式をめ、該近似式に於け
る前記各波長の近似分光熱放射とこれに対応する前記測
定の分光熱放射との誤差を最小とする温度をめて該試料
の温度とし、この湿度と前記近似式とから該試料の放射
率をめることを特徴とする。
本発明の実施例を第１図示のように真空容器（１）内に
収めた試料（２）の放射率を測定する場合につき説明す
る。同図に於て（４）は真空窓１３）を介して該試料（
２）の熱放射を複数の波長に分光する分光６ｓ （５１
と、分光された分光熱放射の量全検出する検出器（６）
と、その検出値を演算する計算機例えばマイクロプロセ
ッサ（７）を備えた放射温度計を示し、該分光器（５）
に於ては好筐しくは熱放射を４色の波長若しくはそれ以
上の波長に分光し、各分光熱放射は分光数に応じた受光
部を有する検出器（６）で同時に測定され、各測定値は
マイクロプロセツサ（７）に於て試料（２）の放射率を
めるための演算に供てれる。
収めた試料（２）の放射率を測定する場合につき説明す
る。同図に於て（４）は真空窓１３）を介して該試料（
２）の熱放射を複数の波長に分光する分光６ｓ （５１
と、分光された分光熱放射の量全検出する検出器（６）
と、その検出値を演算する計算機例えばマイクロプロセ
ッサ（７）を備えた放射温度計を示し、該分光器（５）
に於ては好筐しくは熱放射を４色の波長若しくはそれ以
上の波長に分光し、各分光熱放射は分光数に応じた受光
部を有する検出器（６）で同時に測定され、各測定値は
マイクロプロセツサ（７）に於て試料（２）の放射率を
めるための演算に供てれる。
一殻に放射温度計を使用して試料の放射率の測定を行な
う場合黒体を併設してこれよりの熟成り・ｔをも測定す
る必要があるが、本発明に於ては特に黒体？：設けるこ
となく試料の放射率を正確にめることが出来る。
う場合黒体を併設してこれよりの熟成り・ｔをも測定す
る必要があるが、本発明に於ては特に黒体？：設けるこ
となく試料の放射率を正確にめることが出来る。
実師例に於て、試料（２＋の温度がＴ、熱放射率がε、
熱放射がＬであるとする。このうち温度Ｔ及び熱放射率
εは未知数であり、熱放射りは６色以ヒの波長λ１．λ
２．・・・・・・λｎに分光をれ夫々の波長に於ける分
光熱放射ＬＩ ＋ Ｌ２・・・・・・Ｌｎが放射温度計
（４）により測定される。
熱放射がＬであるとする。このうち温度Ｔ及び熱放射率
εは未知数であり、熱放射りは６色以ヒの波長λ１．λ
２．・・・・・・λｎに分光をれ夫々の波長に於ける分
光熱放射ＬＩ ＋ Ｌ２・・・・・・Ｌｎが放射温度計
（４）により測定される。
一方、各波長λ３．・・・λｎに於ける分光熱放射率６
１゜ε２・・・・・εｎは黒体の熱放射等の比較対象の
熟成ｑ・［を知らｌければめ得ないものであるが、ある
曲線に沿って変化するものであることが知られており、
第２図示の如く分光熱放射率ε０．ε２・・・的に表現
することが出来る。勿論この曲線ε。は他の関数例えば
三角関数、指数関数でも近似できるが、ここではｍ次の
多項式で近似した場合について説明する。
１゜ε２・・・・・εｎは黒体の熱放射等の比較対象の
熟成ｑ・［を知らｌければめ得ないものであるが、ある
曲線に沿って変化するものであることが知られており、
第２図示の如く分光熱放射率ε０．ε２・・・的に表現
することが出来る。勿論この曲線ε。は他の関数例えば
三角関数、指数関数でも近似できるが、ここではｍ次の
多項式で近似した場合について説明する。
ε。−物λ”＋ａ、ｎ−、λ０′−１＋・・・・・・＋
ＩＬＱ ・・・・・曲（Ｄこの多項式近似を最小自乗源
差法で行なうと（１）式の係数８Ｌｍ＋ ａｍ−ビ・・
・・・・・ａＯは次式の連立１次方程式の解で与えられ
る。
ＩＬＱ ・・・・・曲（Ｄこの多項式近似を最小自乗源
差法で行なうと（１）式の係数８Ｌｍ＋ ａｍ−ビ・・
・・・・・ａＯは次式の連立１次方程式の解で与えられ
る。
一方、熱放射率ｅは黒体の熱放射ｆｔＬｍとすればε、
−ｒｒ／ｒ、” ・・・・・・・・・・・・〔■〕であ
り、Ｌ”ｆｌブランクの公式から温度Ｔの関数として一
般的に次のように表わされる。
−ｒｒ／ｒ、” ・・・・・・・・・・・・〔■〕であ
り、Ｌ”ｆｌブランクの公式から温度Ｔの関数として一
般的に次のように表わされる。
これに於て Ｑ、＝ １．１９１９６Ｘ１０ ［Ｗ−７
７＋２〕０２＝ ０．０１４５８８ ［ｉ−Ｋ ］で表
わされる係数である。
７＋２〕０２＝ ０．０１４５８８ ［ｉ−Ｋ ］で表
わされる係数である。
上記〔■〕〔■〕式から熱放射率は
の関係がある。従って［ｉｎ ］式の熱放射率εｊもで
表わすことが出来、 とおけば、さらに と表わせる。このεｊを用いて〔１■〕式のベクトルｂ
を表現すれば、 となる。印Ｉ〕式のＩＡＩのに列を〔Ｘ３式のｌｂｌで
↑Ｈき換えた行列式をΔにとすると、次の通りである。
表わすことが出来、 とおけば、さらに と表わせる。このεｊを用いて〔１■〕式のベクトルｂ
を表現すれば、 となる。印Ｉ〕式のＩＡＩのに列を〔Ｘ３式のｌｂｌで
↑Ｈき換えた行列式をΔにとすると、次の通りである。
従って建立方程式（Ｉｌ、）の解ａｋはとなり〔１１式
の近似は で表わされる。このεｏｋ用いて近似分光熱放射Ｌｃｉ
をめると〔■〕〔ｖ〕〔■〕式からＬａ１＝εｏｉ ’
”１ ・・・＋Δ、λ１＋△０） ・・・・・・・・・・・・
（ＸＩＶ）この式に於て、λ１は前記試料（２）からの
分光したλ１・・・・・・λ。の波長で既知数であり、
ＩＡＩはλ１の関数で既知数、Ｏｌは定数、 ｔＪ４は
λ１と温度Ｔの関数。
の近似は で表わされる。このεｏｋ用いて近似分光熱放射Ｌｃｉ
をめると〔■〕〔ｖ〕〔■〕式からＬａ１＝εｏｉ ’
”１ ・・・＋Δ、λ１＋△０） ・・・・・・・・・・・・
（ＸＩＶ）この式に於て、λ１は前記試料（２）からの
分光したλ１・・・・・・λ。の波長で既知数であり、
ＩＡＩはλ１の関数で既知数、Ｏｌは定数、 ｔＪ４は
λ１と温度Ｔの関数。
Δにばλｉ＋ Ｔ及び試料（２）の熱放射の測定ｆｔｆ
！Ｌｌ・・・・・・Ｌｎに相当するＬｊの関数であるの
で、結局この式は未知数Ｔの関数である。
！Ｌｌ・・・・・・Ｌｎに相当するＬｊの関数であるの
で、結局この式は未知数Ｔの関数である。
従って温度Ｔを適当に与えて近似分光熱放射り。１をめ
、これが放射温度計（４）で測定した分光熱放射Ｌ１に
一致もしくは近似すれば、その温度Ｔが試料（２）の温
度であると判断することが出来る。
、これが放射温度計（４）で測定した分光熱放射Ｌ１に
一致もしくは近似すれば、その温度Ｔが試料（２）の温
度であると判断することが出来る。
この場合Ｔを変えて得られる近似分光熱放射り。１が第
３図の曲線’ｒ、 ＋ Ｔ２ ＋ ＴＳであり、測定に
よる分光熱放射ＩＬｉの値が麺、〜植かＬｌ ＋ Ｌ２
・・・Ｌユであれば、ＬＱｉとＬｌの自乗誤差の総和Ｅ
４−最小とする温度例えばＴ２が試料（２）の温度であ
る。これを式％式％ こうした温度Ｔを変えての演算処理はマイクロプロセッ
サ（７）に於て約０．５秒以内で簡単迅速に行なえる。
３図の曲線’ｒ、 ＋ Ｔ２ ＋ ＴＳであり、測定に
よる分光熱放射ＩＬｉの値が麺、〜植かＬｌ ＋ Ｌ２
・・・Ｌユであれば、ＬＱｉとＬｌの自乗誤差の総和Ｅ
４−最小とする温度例えばＴ２が試料（２）の温度であ
る。これを式％式％ こうした温度Ｔを変えての演算処理はマイクロプロセッ
サ（７）に於て約０．５秒以内で簡単迅速に行なえる。
以上の方法では仮定により与えた各分光熱放射率ｅ。ｋ
ｍ次の多項式で近似させたが、より簡単で実用的とする
ために、第４図示のようにε。を次の波長λの１次式に
よる近似式とすることも出来る。
ｍ次の多項式で近似させたが、より簡単で実用的とする
ために、第４図示のようにε。を次の波長λの１次式に
よる近似式とすることも出来る。
εＣｅ’ Ｊλ＋ａ６ ・・・・・・・・・・・・（Ｘ
ＶＩ’：１簡単のために ２λｊ’、ｚ、＝Σλｊ＋ ｚＯ−Σλ３ 叩間曲〔■
〕とおけば、ε。は〔Ｘ■〕〔肩〕からａ＋ ｒ ｈｏ
請求めて下式で与えられる。
ＶＩ’：１簡単のために ２λｊ’、ｚ、＝Σλｊ＋ ｚＯ−Σλ３ 叩間曲〔■
〕とおけば、ε。は〔Ｘ■〕〔肩〕からａ＋ ｒ ｈｏ
請求めて下式で与えられる。
＋（−ｚ＋λ＋Ｚ２）Σεｊ） 曲・−・・・・・［）
ｆｆＸ）これに於てεｊは〔■〕で与え得るので・・・
・・・・・・・・・〔ＸＸ〕 と書き換えることが出来、〔ＸＩ■〕の近似分光熱放射
り。１の式は ×ΣＬｊλ：Ｕｊ＋（−Ｚ、λｔ＋Ｚ２）ΣＩ、ｊλ’
ｊ”ｊ）・・・・・・・・・・・・〔ＸＸＴ〕 となる。この式もＣＸＴＶ ）と同様に０１に含まれる
温度Ｔを未知数とする関数であるので、Ｔの値を各種与
え、近似分光熱放射”ｃｌと測定値Ｌ１の自乗誤差の総
和Ｅが最小となるような温度Ｔをめ、これが試料（２）
の温度であるとする点は前記の６０ｋｍ次の多項式の近
似式で与えた場合と同様である。
ｆｆＸ）これに於てεｊは〔■〕で与え得るので・・・
・・・・・・・・・〔ＸＸ〕 と書き換えることが出来、〔ＸＩ■〕の近似分光熱放射
り。１の式は ×ΣＬｊλ：Ｕｊ＋（−Ｚ、λｔ＋Ｚ２）ΣＩ、ｊλ’
ｊ”ｊ）・・・・・・・・・・・・〔ＸＸＴ〕 となる。この式もＣＸＴＶ ）と同様に０１に含まれる
温度Ｔを未知数とする関数であるので、Ｔの値を各種与
え、近似分光熱放射”ｃｌと測定値Ｌ１の自乗誤差の総
和Ｅが最小となるような温度Ｔをめ、これが試料（２）
の温度であるとする点は前記の６０ｋｍ次の多項式の近
似式で与えた場合と同様である。
こうして温度Ｔがまると放射率ε。の近似弐田は分光熱
放射と波長の関数となるので実測の波長λ、・・・・・
・λ。と分光熱放射り、・・・・・・鮪の値を代入する
ことにより分光熱放射率ε、・・・・・・ε□の近似値
をめることが出来る。
放射と波長の関数となるので実測の波長λ、・・・・・
・λ。と分光熱放射り、・・・・・・鮪の値を代入する
ことにより分光熱放射率ε、・・・・・・ε□の近似値
をめることが出来る。
実際的な例に於て試料（２）からの熱放射をλ、＝１０
６４．λ、！１５７０．λ、＝１９９０．λ、 ＝２２
００ （ｎｍ）の各波長に分光し７て測定した。
６４．λ、！１５７０．λ、＝１９９０．λ、 ＝２２
００ （ｎｍ）の各波長に分光し７て測定した。
この条件で分光熱放射率のｍ次の多項式の近似式から近
似分光熱放射り。１を各種の温度に於てめ、実測した試
料（２）の分光熱放射Ｌ１・・・・・・Ｌｎと比較し、
その誤差の自乗の総和が最小となる温度を試料（２）の
温度Ｔとした。
似分光熱放射り。１を各種の温度に於てめ、実測した試
料（２）の分光熱放射Ｌ１・・・・・・Ｌｎと比較し、
その誤差の自乗の総和が最小となる温度を試料（２）の
温度Ｔとした。
この温度Ｔは実測で試料＋２１の温度と一致することが
確認された。放射率６゜の近似式［ＤＫ濡度Ｔと測定し
た各波長λ１・・・・・・へ及び各分光熱放射り。
確認された。放射率６゜の近似式［ＤＫ濡度Ｔと測定し
た各波長λ１・・・・・・へ及び各分光熱放射り。
・・・・・鳴１夫々代入して分光熱放射率をめたところ
黒体を比較対象として測定した分光熱放射率とほぼ一致
した。
黒体を比較対象として測定した分光熱放射率とほぼ一致
した。
また前記の条件で、分光熱放射率を１次式で近似した場
合、近似分光熱放射り。１と実測の分光熱放射Ｉｇ・・
・・・・職との誤差の自乗の総和Ｅが例えば第５図示の
ように２個所に於て極小値を有することがあったが、小
さい方の極小値−の温度ＴＢが全ての場合に於て試料（
２）の実測温度と一致した。而して両極小値の比］ｌｃ
Ａ／ＥＢは一般に７０以上であり極小値の選択は容易で
ある。この場合放射率ε。の近似式（ＸＶＩ）に温度Ｔ
、実測の波長λ、・・・・・・λ□１、分光熱放射Ｌ１
・・・・・・Ｌｎを代入して分光熱放射率をめたところ
、黒体を比較対象として測定した分光熱放射率とほぼ一
致した。
合、近似分光熱放射り。１と実測の分光熱放射Ｉｇ・・
・・・・職との誤差の自乗の総和Ｅが例えば第５図示の
ように２個所に於て極小値を有することがあったが、小
さい方の極小値−の温度ＴＢが全ての場合に於て試料（
２）の実測温度と一致した。而して両極小値の比］ｌｃ
Ａ／ＥＢは一般に７０以上であり極小値の選択は容易で
ある。この場合放射率ε。の近似式（ＸＶＩ）に温度Ｔ
、実測の波長λ、・・・・・・λ□１、分光熱放射Ｌ１
・・・・・・Ｌｎを代入して分光熱放射率をめたところ
、黒体を比較対象として測定した分光熱放射率とほぼ一
致した。
尚、近似分光熱放射り。１と試料（２＋から実測した分
光熱放射り、・・・・・・Ｌｎとの比較し、両者の誤差
の最小紮求める手段として、例えば１＝マツクス法によ
ることも考えられる。
光熱放射り、・・・・・・Ｌｎとの比較し、両者の誤差
の最小紮求める手段として、例えば１＝マツクス法によ
ることも考えられる。
このように本発明によるときは５色以上の分光熱放射を
実測し、分光熱放射を仮定してその近似式をめ、試料温
度を該近似式の近似分光熱放射と実測の分光熱放射との
誤差全最小とする温度からめたのち該温度と該近似式と
から試料の放射率をめることが出来るので特に黒体等を
設［（する必要がなく、試料の熱放射を実測するだけで
比較的正確に放射率を測定出来、簡便に放射率の測定を
行なえる等の効果がある。
実測し、分光熱放射を仮定してその近似式をめ、試料温
度を該近似式の近似分光熱放射と実測の分光熱放射との
誤差全最小とする温度からめたのち該温度と該近似式と
から試料の放射率をめることが出来るので特に黒体等を
設［（する必要がなく、試料の熱放射を実測するだけで
比較的正確に放射率を測定出来、簡便に放射率の測定を
行なえる等の効果がある。
第１図は本発明の測定方法の１例の線図、第２図は波長
と分光熱放射率のｍ次の多項式の近似式との関係を示す
線図、第６図は実測の熱放射と近似熱放射との関係線図
、第４図は波長と１次式で与えた分光熱放射率の近似式
との関係線図、第５図は誤差の自乗の総和の最小をめる
曲線図である。 特許出願人 日本真空技術株式会社
と分光熱放射率のｍ次の多項式の近似式との関係を示す
線図、第６図は実測の熱放射と近似熱放射との関係線図
、第４図は波長と１次式で与えた分光熱放射率の近似式
との関係線図、第５図は誤差の自乗の総和の最小をめる
曲線図である。 特許出願人 日本真空技術株式会社
Claims (1)
- 試料からの熱放射を分光して６色以上の波長の分光熱放
射を測定する一方、各波長に於ける分光熱放射率を仮定
して各分光熱放射率の近似式をめ、該近似式に於ける前
記各波長の近似分光熱放射とこれに対応する前記測定の
分光熱放射との誤差を最小とする温度をめて該試料の７
２！度とし、この温度と前記近似式とから該試料の放射
率をめることを特徴とする放射率測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2849884A JPS60173430A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 放射率測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2849884A JPS60173430A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 放射率測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60173430A true JPS60173430A (ja) | 1985-09-06 |
| JPH0462010B2 JPH0462010B2 (ja) | 1992-10-02 |
Family
ID=12250332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2849884A Granted JPS60173430A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 放射率測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60173430A (ja) |
-
1984
- 1984-02-20 JP JP2849884A patent/JPS60173430A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HIGH TEMPERATURES-HIGH PRESSURES=1980 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0462010B2 (ja) | 1992-10-02 |
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