JPS61286727A - 輝度標準温度による放射温度計の校正方法とその装置 - Google Patents
輝度標準温度による放射温度計の校正方法とその装置Info
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- JPS61286727A JPS61286727A JP60128086A JP12808685A JPS61286727A JP S61286727 A JPS61286727 A JP S61286727A JP 60128086 A JP60128086 A JP 60128086A JP 12808685 A JP12808685 A JP 12808685A JP S61286727 A JPS61286727 A JP S61286727A
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は放射温度計の校正方法とその装置に関係し、特
に金属板表面の融解点における発光輝度による輝度標準
温度による放射温度計の校正方法とその装置に関する。
に金属板表面の融解点における発光輝度による輝度標準
温度による放射温度計の校正方法とその装置に関する。
（従来の技術）
従来、放射温度計の校正は通常、黒体炉を用いて行われ
ているが、その精度を±５℃以内におさめることが難し
く、このため温度をＩＰＴＳ −６８（国際実用温度目
盛）により定められた、金属の融解、凝固におけるプラ
トーを利用する定点黒体炉が考えられた。
ているが、その精度を±５℃以内におさめることが難し
く、このため温度をＩＰＴＳ −６８（国際実用温度目
盛）により定められた、金属の融解、凝固におけるプラ
トーを利用する定点黒体炉が考えられた。
定点黒体炉は簡便で、かつ高精度で誤差が±０．３℃以
内におさまるため、基準器として近年、多数使用される
ようになった。
内におさまるため、基準器として近年、多数使用される
ようになった。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、定点黒体部は構造上、るつぼ等の炉体が
必要であり、１５００℃以上における適当な加熱源がな
いため、測定温度域が銅点（１０８４，８８℃）以下に
限られることと、温度上昇および測定に数時間を必要と
する等の問題点があった。
必要であり、１５００℃以上における適当な加熱源がな
いため、測定温度域が銅点（１０８４，８８℃）以下に
限られることと、温度上昇および測定に数時間を必要と
する等の問題点があった。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、従来の欠点ならびに問題点を除去。
改善することのできる輝度標準温度による放射温度計の
校正方法とその装置“を提供することを目的とするもの
であシ、特許請求の範囲記載の輝度標準温度による放射
温度計の校正方法とその装置を提供することによって前
記目的を達成することができる。すなわちこの発明は標
準金属板表面なレーザ光により加熱して、溶融し、当該
金属板表面の融解点における発光輝度によシ、放射温度
計の校正を行なうととを特徴とする輝度標準温度による
放射温度計の校正方法ならびに標準金属板表面１を加熱
、溶融するレーザ光の発射光源と、レーザ光を金属板に
集束させるビームエキスパンダおよび集光レンズと、レ
ーザ光の照射時間をコントロールするシャッターと、金
属融解点の放射輝度を測定する放射温度計とが設けられ
てなる輝度標準温度による放射温度計の校正装置に関す
る。
校正方法とその装置“を提供することを目的とするもの
であシ、特許請求の範囲記載の輝度標準温度による放射
温度計の校正方法とその装置を提供することによって前
記目的を達成することができる。すなわちこの発明は標
準金属板表面なレーザ光により加熱して、溶融し、当該
金属板表面の融解点における発光輝度によシ、放射温度
計の校正を行なうととを特徴とする輝度標準温度による
放射温度計の校正方法ならびに標準金属板表面１を加熱
、溶融するレーザ光の発射光源と、レーザ光を金属板に
集束させるビームエキスパンダおよび集光レンズと、レ
ーザ光の照射時間をコントロールするシャッターと、金
属融解点の放射輝度を測定する放射温度計とが設けられ
てなる輝度標準温度による放射温度計の校正装置に関す
る。
以下本発明の輝度標準温度校正方法とその装置を詳細に
説明する。
説明する。
第１図は校正装置の配置説明図、第２図は試料保持方法
の説明図である。校正装置にはレーザ光を発射する光源
１と、光＃１からのレーザ光を試・料３上に集束させる
ビームエキスパンダ２および集光レンズ７と、レーザ光
の照射時間を調節するシャッター９と、保持台５によっ
て保持されクランプ４によって固定されている金属試料
片３と。
の説明図である。校正装置にはレーザ光を発射する光源
１と、光＃１からのレーザ光を試・料３上に集束させる
ビームエキスパンダ２および集光レンズ７と、レーザ光
の照射時間を調節するシャッター９と、保持台５によっ
て保持されクランプ４によって固定されている金属試料
片３と。
試料片３から放射される輝度を接写レンズ８を通して測
定する放射温度計６とが設けられている。
定する放射温度計６とが設けられている。
レーザ光源１としてはＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザなど
を用いることができる。光は連続光でもパルス光でもよ
いが、放射温度計の測定波長域以外の波長帯域の光が使
用される。
を用いることができる。光は連続光でもパルス光でもよ
いが、放射温度計の測定波長域以外の波長帯域の光が使
用される。
レーザ光のスポット径は１〜３ Ｃ７１１で、金属試料
片３の板幅にはソ等しくし、板厚は０．３〜５．０簡と
する。またレーザ光の強度および照射時間は試料片３の
材質、形状により最適値が決められる。
片３の板幅にはソ等しくし、板厚は０．３〜５．０簡と
する。またレーザ光の強度および照射時間は試料片３の
材質、形状により最適値が決められる。
光強度は１０〜１０’ Ｗ／Ｃｍ２の範囲で、１０２〜
１０５Ｊ／Ｃ１ｎ２ノ入熱晋にテ１０−２〜ｌ ｓｅｃ
のｈ、融触時のプラトーが得られるようにする。
１０５Ｊ／Ｃ１ｎ２ノ入熱晋にテ１０−２〜ｌ ｓｅｃ
のｈ、融触時のプラトーが得られるようにする。
定点金属である試料金属片３は２０００℃以上の融解点
の金属まで使用でき、 例えばＡｌ、 Ａｇ 。
の金属まで使用でき、 例えばＡｌ、 Ａｇ 。
０１１ ＋ Ｎｉ 、 Ｆｅ 、 Ｒｄ ｒ Ｔｉ ＋
Ｚｒ 、 Ｖ ｒ Ｎｂ 、 Ｎｏ 。
Ｚｒ 、 Ｖ ｒ Ｎｂ 、 Ｎｏ 。
Ｔａ等の純度９９．９％以上の試料を用いる。
放射温度計６は応答速度がｏ、ｔ ｓｅａ以下である必
要があり、Ｓｉセル、光電管などの検出器が適当である
。放射温度計６の測定径は接写レンズ８により、レーザ
光のスポット径よりも小さくしである。また測定波長は
バンドパスフィルターなどにより狭帯域化されている。
要があり、Ｓｉセル、光電管などの検出器が適当である
。放射温度計６の測定径は接写レンズ８により、レーザ
光のスポット径よりも小さくしである。また測定波長は
バンドパスフィルターなどにより狭帯域化されている。
次に本発明の校正操作について説明する。
所定の光強度および照射時間に予め設定したし、−ザ光
を金属試料片３上に照射、加熱すると、試°料表面より
融解が始まり、融解が裏面にまで達したとき、試料片３
が破断する。このときの融解曲線を放射温度計により測
定した結果を第３図に示す。図中のａで示すように、溶
融開始時にはスパイク状のノイズが見られる。これは表
面の放射率変化によるも”のであり、スパイク状のノイ
ズが生じたのち、破断まで安定した溶融面が図中のｂ−
Ｃで示す時間にあられれる。
を金属試料片３上に照射、加熱すると、試°料表面より
融解が始まり、融解が裏面にまで達したとき、試料片３
が破断する。このときの融解曲線を放射温度計により測
定した結果を第３図に示す。図中のａで示すように、溶
融開始時にはスパイク状のノイズが見られる。これは表
面の放射率変化によるも”のであり、スパイク状のノイ
ズが生じたのち、破断まで安定した溶融面が図中のｂ−
Ｃで示す時間にあられれる。
本発明は、放射温度計の参照用標準として、この融解点
の放射輝度を利用する。
の放射輝度を利用する。
金属の融解点における放射温度計の校正を実施するに当
っては、まず放射温度計の測定温度節回により複数個の
金属を選び、前記の方法により各金属の融解点のプラト
ーを測定し、各金属のプラトーにおける予め求められた
放射輝度温度Ｔｒ（λ）により放射温度計の校正を行う
。
っては、まず放射温度計の測定温度節回により複数個の
金属を選び、前記の方法により各金属の融解点のプラト
ーを測定し、各金属のプラトーにおける予め求められた
放射輝度温度Ｔｒ（λ）により放射温度計の校正を行う
。
放射輝度温度Ｔｒ（λ）は次の（１）式で与えられる。
たｙしλ；波長、ε（λ１；放射率、 Ｔｍ ；融解点
温度、Ｃ２；第２放射定数（０，０１４３８８ｍ、−Ｋ
）である。
温度、Ｃ２；第２放射定数（０，０１４３８８ｍ、−Ｋ
）である。
上式から放射温度計に使用される波長が異なると、Ｃ（
λ）が変化するため、放射輝度温度Ｔｒ（λ）も変化す
るので、放射率ε（λ）を予め求めておく必要がある。
λ）が変化するため、放射輝度温度Ｔｒ（λ）も変化す
るので、放射率ε（λ）を予め求めておく必要がある。
放射率ε（λ）はより正確に校正きれた、いくつかの波
長の異なる標準型の放射温度１ｆｌ−（標準リボン電球
などにより正確に校正されているもの）を用いて、離散
的に放射率ε（λ１）、ε（λ２）、・・・・・・を求
めておく、この場合被校正放射温度計の波長λ１が、あ
る標準型の放射温度計の波長λ１と同じであれば、この
波長における放射率ε（λ１）を用いればよいが、波長
λがλ１〈λ〈λ２のように中間の領域にある場合は、
内挿法により補完して求める。
長の異なる標準型の放射温度１ｆｌ−（標準リボン電球
などにより正確に校正されているもの）を用いて、離散
的に放射率ε（λ１）、ε（λ２）、・・・・・・を求
めておく、この場合被校正放射温度計の波長λ１が、あ
る標準型の放射温度計の波長λ１と同じであれば、この
波長における放射率ε（λ１）を用いればよいが、波長
λがλ１〈λ〈λ２のように中間の領域にある場合は、
内挿法により補完して求める。
放射率Ｃ（λ）は次の（２）式を用いる。
こ−で波長λ１．λ２・・・は例えばλ１＝０．６５μ
ｍ。
ｍ。
λ２＝１．０μｍ、λ３＝２゜０μｍ、λ４ ＝ ’ｔ
、Ｏμｍの如き値が使用される。
、Ｏμｍの如き値が使用される。
ε（λ）および（１）式により、波長λにおける放射輝
度温度Ｔｒ（λ）が得られ、とのＴｒ（λ）と被校正放
射温度計の出力電圧が対比され、放射温度計が校正され
る。なお使用する波長λが明確でなければなラナいので
、放射温度計はバンドパスフィルターなどを用いて波長
域を狭くとることが必要である。
度温度Ｔｒ（λ）が得られ、とのＴｒ（λ）と被校正放
射温度計の出力電圧が対比され、放射温度計が校正され
る。なお使用する波長λが明確でなければなラナいので
、放射温度計はバンドパスフィルターなどを用いて波長
域を狭くとることが必要である。
また昇温速度による放射輝度Ｔｒ（λ）のばらつきは±
１℃程度であり、プラトーの持続時間に影響を与えるが
、測定精度に対してはほとんど影響がない。
１℃程度であり、プラトーの持続時間に影響を与えるが
、測定精度に対してはほとんど影響がない。
紀４図においては金属試料片３が円板状であり。
断熱材１０上に置かれた例が示されている。レーザ光は
集光レンズ７を通して試料片３上に照射され、接写レン
ズ８を通り、放射温度計に入るが、この例では、金属の
融解点に達しても、溶融面が破断しないので、レーザ光
強度を弱めることにより、１〜１０ Ｓｅｃの間、融解
点が保持できる々いう利点がある。この方式によれば時
定数の遅い放射温度計の校正も可能であり、かつ低融点
金属、例えばＩｎ ＋ Ｓｎ ＋ Ｐｂ ｒ Ｚｎなど
にも使用できる。
集光レンズ７を通して試料片３上に照射され、接写レン
ズ８を通り、放射温度計に入るが、この例では、金属の
融解点に達しても、溶融面が破断しないので、レーザ光
強度を弱めることにより、１〜１０ Ｓｅｃの間、融解
点が保持できる々いう利点がある。この方式によれば時
定数の遅い放射温度計の校正も可能であり、かつ低融点
金属、例えばＩｎ ＋ Ｓｎ ＋ Ｐｂ ｒ Ｚｎなど
にも使用できる。
前述の如く本発明の放射温度計校正においては昇温に大
型の炉体、るつぼ等を必要とせず、コンパクトに装置が
製作でき、広範囲な温度領域にわたって極めて迅速かつ
正確に放射温度計の校正が可能である。また従来の黒体
炉を使用する方法で □は被校正温度計と基準温度計
とのつき合せが必要であシ、基準温度計の測定上のばら
つきの影響を受けるが、本発明の校正方法によれば個々
の金属の融解点の輝度温度を基準温度計（標準リボン電
球により校正されたもの）によシ定めれば、輝度温度は
一定であり、基準湿度計とのつき合せが不用である。ま
た従来、２０００℃以上で使用する黒体炉の製作は容易
でなく、高温での放射温度計の校正手段がなかったが、
本発明の方法によれば高温での放射温度計の校正が容易
である。
型の炉体、るつぼ等を必要とせず、コンパクトに装置が
製作でき、広範囲な温度領域にわたって極めて迅速かつ
正確に放射温度計の校正が可能である。また従来の黒体
炉を使用する方法で □は被校正温度計と基準温度計
とのつき合せが必要であシ、基準温度計の測定上のばら
つきの影響を受けるが、本発明の校正方法によれば個々
の金属の融解点の輝度温度を基準温度計（標準リボン電
球により校正されたもの）によシ定めれば、輝度温度は
一定であり、基準湿度計とのつき合せが不用である。ま
た従来、２０００℃以上で使用する黒体炉の製作は容易
でなく、高温での放射温度計の校正手段がなかったが、
本発明の方法によれば高温での放射温度計の校正が容易
である。
またレーザ発振装置は本発明の装置に専用でなくてもよ
く、校正頻度は放射温度計１台につき６ケ月に１回程度
定期的に行うだけでよいので、レーザ発振装置を複数の
使用設備で共用することができる。
く、校正頻度は放射温度計１台につき６ケ月に１回程度
定期的に行うだけでよいので、レーザ発振装置を複数の
使用設備で共用することができる。
次に本発明の装置と従来使用されている黒体炉による場
合との比較を第１表に表示する。
合との比較を第１表に表示する。
次に実施例について説明する。
（実施例）
定点金属としてＦｅ ＊ Ｔｉ 、 Ｖ 、 Ｎｏを選
び、光強度’ＯＯＷ／ｃｍ２の炭酸ガスレーザを０．１
ｓｅｃ照射しプラトーを得た。波長０．６５μｍおよ
び波長０．９μｍの標準型放射温度計によって定点金属
の融解時の放射輝度温度Ｔｒ（λ）の測定を行った結果
を第２表に示す。各金属における放射輝度温度Ｔｒ（λ
）測定値のばらつきは±２に以内であった。
び、光強度’ＯＯＷ／ｃｍ２の炭酸ガスレーザを０．１
ｓｅｃ照射しプラトーを得た。波長０．６５μｍおよ
び波長０．９μｍの標準型放射温度計によって定点金属
の融解時の放射輝度温度Ｔｒ（λ）の測定を行った結果
を第２表に示す。各金属における放射輝度温度Ｔｒ（λ
）測定値のばらつきは±２に以内であった。
第２表
（発明の効果）
以上述べた如く、本発明の輝度標準温度校正方法とその
装置によれば、標準金属表面をレーザ光により溶融し、
融解点における発光輝度を測定することにより、極めて
正確に、かつ迅速、容易に放射温度計の校正が可能とな
った。その効果は極めて太きい。
装置によれば、標準金属表面をレーザ光により溶融し、
融解点における発光輝度を測定することにより、極めて
正確に、かつ迅速、容易に放射温度計の校正が可能とな
った。その効果は極めて太きい。
第１ ［ｉＱｊは本発明の詳細な説明図、第２図は第１
図の試料保持方法説明図、第３図は発光輝度説明図、第
４図は試料保持方法の異なる場合の説明図（一部のみを
図示）である。 １・・・レー−ｎｕ、２・・・ビームエキスパンダ、３
・・・試料、４・・・クランプ、５・・・保持金、６・
・・放射温度計、７・・・集光レンズ、８・・・接写レ
ンズ、９・・・シャッター、１０・・・断熱材。
図の試料保持方法説明図、第３図は発光輝度説明図、第
４図は試料保持方法の異なる場合の説明図（一部のみを
図示）である。 １・・・レー−ｎｕ、２・・・ビームエキスパンダ、３
・・・試料、４・・・クランプ、５・・・保持金、６・
・・放射温度計、７・・・集光レンズ、８・・・接写レ
ンズ、９・・・シャッター、１０・・・断熱材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、標準金属板表面をレーザ光により加熱して、溶融し
、当該金属板表面の融解点における発光輝度により、放
射温度計の校正を行なうととを特徴とする輝度標準温度
による放射温度計の校正方法。 ２、標準金属板表面を加熱、溶融するレーザ光の発射光
源と、レーザ光を金属板に集束させるビームエキスパン
ダおよび集光レンズと、レーザ光の照射時間をコントロ
ールするシャッターと、金属融解点の放射輝度を測定す
る放射温度計とが設けられてなる輝度標準温度による放
射温度計の校正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60128086A JPS61286727A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | 輝度標準温度による放射温度計の校正方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60128086A JPS61286727A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | 輝度標準温度による放射温度計の校正方法とその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61286727A true JPS61286727A (ja) | 1986-12-17 |
Family
ID=14976054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60128086A Pending JPS61286727A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | 輝度標準温度による放射温度計の校正方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61286727A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004278940A (ja) * | 2003-03-17 | 2004-10-07 | Ngk Insulators Ltd | 焼成炉及び温度調整方法 |
| US7452125B2 (en) * | 2005-01-31 | 2008-11-18 | Veeco Instruments Inc. | Calibration wafer and method of calibrating in situ temperatures |
| JP2014509391A (ja) * | 2011-02-09 | 2014-04-17 | シーメンス エナジー インコーポレイテッド | 高温燃焼環境中のタービン部品を温度マッピングする装置と方法 |
-
1985
- 1985-06-14 JP JP60128086A patent/JPS61286727A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004278940A (ja) * | 2003-03-17 | 2004-10-07 | Ngk Insulators Ltd | 焼成炉及び温度調整方法 |
| US7452125B2 (en) * | 2005-01-31 | 2008-11-18 | Veeco Instruments Inc. | Calibration wafer and method of calibrating in situ temperatures |
| JP2014509391A (ja) * | 2011-02-09 | 2014-04-17 | シーメンス エナジー インコーポレイテッド | 高温燃焼環境中のタービン部品を温度マッピングする装置と方法 |
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