JPS6146767B2 - - Google Patents
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- JPS6146767B2 JPS6146767B2 JP56213038A JP21303881A JPS6146767B2 JP S6146767 B2 JPS6146767 B2 JP S6146767B2 JP 56213038 A JP56213038 A JP 56213038A JP 21303881 A JP21303881 A JP 21303881A JP S6146767 B2 JPS6146767 B2 JP S6146767B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- steel pipe
- radiometer
- tubular object
- furnace
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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
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/07—Arrangements for adjusting the solid angle of collected radiation, e.g. adjusting or orienting field of view, tracking position or encoding angular position
-
- 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
- G01J5/0044—Furnaces, ovens, kilns
-
- 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
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/0275—Control or determination of height or distance or angle information for sensors or receivers
-
- 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
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/08—Optical arrangements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
本発明は、管状物体の非接触温度測定法に関す
る。 管状物体たとえばシームレス鋼管を成形加工し
た後に焼入れ、焼戻し等の熱処理を行なう場合に
は、熱処理炉内で所定の設定温度になるように鋼
管の温度を測定し、燃焼ガス量や在炉時間等を制
御する必要がある。熱処理炉内の鋼管の温度を測
定する方法としては、熱電対等を直接鋼管に接触
させて測定する方法と、放射計（または放射温度
計）を用いて非接触で測定する方法などが考えら
れる。熱電対等の接触式のセンサーを用いて測定
する方法では、センサーを鋼管に適切に接触させ
る装置機構が必要であり、また熱処理炉内は高温
であるためにセンサーや装置機構の保護や劣化が
問題となり、さらに該鋼管が移動する場合には接
触式による温度測定は実際上困難である場合が多
い。 一方、炉壁の一部に透過窓を設け、鋼管からの
放射エネルギーを放射計（または放射温度計）に
導けば、非接触で鋼管の温度を測定することは一
応可能であるが、従来から行われている方法では
次に述べるような問題が生じ、正確な測定が実際
上困難である。第１図に従来から一般的に行われ
ている鋼管温度の測定法の概念図を示す。 熱処理炉５の内部に鋼管１が配され、炉壁の一
部に設けられた透過窓４を通して放射計３によ
り、該鋼管上の測定点２からの放射エネルギーを
検出し、鋼管の温度を測定する。しかしながら、
鋼管の放射率が変化するという問題があるうえ工
業的に使用されてにる熱処理炉においては、一般
に鋼管の温度よりも炉の内壁の温度の方が高くな
つており、炉内壁から放射された放射エネルギー
が測定点２において反射され、放射計３に検出さ
れる雑音成分１０の大きさが、放射計３によつて
検出される鋼管自体からの放射成分９の大きさに
比べて無視できないほどの値になることがあり、
このような場合には正確な測温が期待できなくな
る。また鋼管を加熱するために炉内でコークスガ
ス等を燃焼させることがあり、その場合も同様に
燃焼火炎６からの放射エネルギーが極めて大きな
雑音成分１１となり、正確な測温が期待できなく
なる。 すなわち従来の測温法では、放射計３によつて
検出される放射エネルギー信号Ｅが次式で表わさ
れることになる。 Ｅ＝ε・Eb（Ｔ）＋E′ …(1) 但し、Ｅ：放射計の検出信号 Ｔ：鋼管の温度 Eb（Ｔ）：温度Ｔの黒体放射エネルギー ε：鋼管表面の放射率 E′：炉内壁、火炎等からの雑音信号成分 したがつて、εやE′が変動したり未知である
と考えられる一般の工業的な熱処理炉において
は、従来法による正確な測温は非常に困難であ
る。 本発明は、かかる放射測温上の問題すなわち放
射率の変化と雑音の存在を解決して、熱処理炉内
の鋼管温度を正確に測定する放射測温法に関する
ものである。 第２図に本発明による測定法の概要を示す。実
効的な温度Tnの熱処理炉５の内部に鋼管１が置
かれ、温度Ｔに加熱されている。炉壁の一部に設
けた透過窓４を通して鋼管内部の測定点２を放射
計３で測定する。この時の放射計の検出値Ｅは次
式で与えられる。 Ｅ＝εaBb（Ｔ）＋（１−εａ）Eb（Tn） …(2) 但し、右辺第１項のεａは鋼管内面全体からの
寄与を含めた、測定点２の実効的な放射率であ
り、第２項は炉内壁からの雑音信号成分である。
またεａは管の材質、第２図の幾何学的条件、
θ，Ｌ／Ｄ，ａ／Ｄなどの関数であり、εａとそ
れらの条件の関係を第３図および第４図に示す。
ここでθは測定点と放射計を結ぶ線と、該測定点
に立てた面法線Ｎとのなす角である。またＬは管
状物体の測定点から放射計側と反対側の端部迄の
長さ、Ｄは管径、ａは管状物体の放射計側端部か
ら測定点迄の長さである。放射計の検出素子はシ
リコン（Si）素子で、その検出波長は１μｍであ
る。測定試料は鋼管を例にとつた。 第３図、第４図で明らかなように、Ｌ／Ｄ，
ａ／Ｄが大きいほどεａは大きくなり、θを適当
に設定してやればεａ１すなわち、ほぼ黒体空
洞とみなせるような条件で鋼管の温度を測定する
ことができる。 すなわち本発明によれば、放射率の変化や雑音
信号の存在にかかわらず、鋼管の温度を正確に測
定することができる。シームレス鋼管や、電縫管
ではＬ／Ｄ〓100程度であるためθやａ／Ｄの条
件を粗く設定してもほぼεａ＝１の状態を作るこ
とができるため、本発明による方法は簡単ではあ
るが非常に有効な測温法である。 またＬ／Ｄが大きくとれない場合でも、ａ／
Ｄ，θを適当に設定すれば、εａを充分大きくす
ることができ、雑音成分（１−εａ）Eb（Tn）
を小さくすることができる。なお放射計に入力す
るエネルギーは管状物体の内面を複数回反射して
放射計に至るほど黒体空洞条件に近くなる。 従つて、炉壁の温度Tn、鋼管の温度Ｔ、許容
測温誤差ΔＴが与えられれば(2)式を用いてεａの
必要最小限の値εａ＝εaminが求まり、それか
らθ，ａ／Ｄ，Ｌ／Ｄの条件を第３図、第４図を
用いて決定することができる。 実際の管状物体の測定にあたつては、第５図に
示すように測定点２にたてた法線Ｎに対して、放
射計３によつて該測定点を測定する方向と鏡面対
称な方向の線上に、該管状物体の内面が存在する
ように該放射計の角度θを設定してやれば、ほぼ
εａ１とすることができ、熱処理炉内壁５等か
らの外乱雑音を防ぐことができる。これは、Ｄ・
tanθ＜Ｌをみたすようにθを選定すればみたす
ことができる。 第６図に本発明による測定の実施例を示す。加
熱炉内に、シームレス鋼管１を装入し、放射計３
により、鋼管内面の測定点２を測定した。また、
測定点２および鋼管の中心軸上で該放射計と反対
側の炉内壁上の点５の温度をそれぞれ熱電対を埋
め込んで測定した。放射計は検出素子がSiセルの
もので検出波長が0.65μｍのものを用いεａ＝
1.0として測定した。該鋼管の内径はＤ＝50mm長
さはＬ＝1000mmであつた。また測定点の位置はａ
＝50mmであつた。角度θは75゜に設定した。この
ときＤ・tanθ＝50×tan75゜＝187mmでＤ・tanθ
＜Ｌの条件は充分に成り立つ。測定の結果を第１
表に示す。第１表でわかるように、炉内壁に温度
が、測定点の温度よりかなり高い場合でも、測定
誤差ΔＴ＝Ta−Ｔは約10℃程度に収まつてお
り、これは工業炉における放射測温誤差としては
非常に小さな値である。
る。 管状物体たとえばシームレス鋼管を成形加工し
た後に焼入れ、焼戻し等の熱処理を行なう場合に
は、熱処理炉内で所定の設定温度になるように鋼
管の温度を測定し、燃焼ガス量や在炉時間等を制
御する必要がある。熱処理炉内の鋼管の温度を測
定する方法としては、熱電対等を直接鋼管に接触
させて測定する方法と、放射計（または放射温度
計）を用いて非接触で測定する方法などが考えら
れる。熱電対等の接触式のセンサーを用いて測定
する方法では、センサーを鋼管に適切に接触させ
る装置機構が必要であり、また熱処理炉内は高温
であるためにセンサーや装置機構の保護や劣化が
問題となり、さらに該鋼管が移動する場合には接
触式による温度測定は実際上困難である場合が多
い。 一方、炉壁の一部に透過窓を設け、鋼管からの
放射エネルギーを放射計（または放射温度計）に
導けば、非接触で鋼管の温度を測定することは一
応可能であるが、従来から行われている方法では
次に述べるような問題が生じ、正確な測定が実際
上困難である。第１図に従来から一般的に行われ
ている鋼管温度の測定法の概念図を示す。 熱処理炉５の内部に鋼管１が配され、炉壁の一
部に設けられた透過窓４を通して放射計３によ
り、該鋼管上の測定点２からの放射エネルギーを
検出し、鋼管の温度を測定する。しかしながら、
鋼管の放射率が変化するという問題があるうえ工
業的に使用されてにる熱処理炉においては、一般
に鋼管の温度よりも炉の内壁の温度の方が高くな
つており、炉内壁から放射された放射エネルギー
が測定点２において反射され、放射計３に検出さ
れる雑音成分１０の大きさが、放射計３によつて
検出される鋼管自体からの放射成分９の大きさに
比べて無視できないほどの値になることがあり、
このような場合には正確な測温が期待できなくな
る。また鋼管を加熱するために炉内でコークスガ
ス等を燃焼させることがあり、その場合も同様に
燃焼火炎６からの放射エネルギーが極めて大きな
雑音成分１１となり、正確な測温が期待できなく
なる。 すなわち従来の測温法では、放射計３によつて
検出される放射エネルギー信号Ｅが次式で表わさ
れることになる。 Ｅ＝ε・Eb（Ｔ）＋E′ …(1) 但し、Ｅ：放射計の検出信号 Ｔ：鋼管の温度 Eb（Ｔ）：温度Ｔの黒体放射エネルギー ε：鋼管表面の放射率 E′：炉内壁、火炎等からの雑音信号成分 したがつて、εやE′が変動したり未知である
と考えられる一般の工業的な熱処理炉において
は、従来法による正確な測温は非常に困難であ
る。 本発明は、かかる放射測温上の問題すなわち放
射率の変化と雑音の存在を解決して、熱処理炉内
の鋼管温度を正確に測定する放射測温法に関する
ものである。 第２図に本発明による測定法の概要を示す。実
効的な温度Tnの熱処理炉５の内部に鋼管１が置
かれ、温度Ｔに加熱されている。炉壁の一部に設
けた透過窓４を通して鋼管内部の測定点２を放射
計３で測定する。この時の放射計の検出値Ｅは次
式で与えられる。 Ｅ＝εaBb（Ｔ）＋（１−εａ）Eb（Tn） …(2) 但し、右辺第１項のεａは鋼管内面全体からの
寄与を含めた、測定点２の実効的な放射率であ
り、第２項は炉内壁からの雑音信号成分である。
またεａは管の材質、第２図の幾何学的条件、
θ，Ｌ／Ｄ，ａ／Ｄなどの関数であり、εａとそ
れらの条件の関係を第３図および第４図に示す。
ここでθは測定点と放射計を結ぶ線と、該測定点
に立てた面法線Ｎとのなす角である。またＬは管
状物体の測定点から放射計側と反対側の端部迄の
長さ、Ｄは管径、ａは管状物体の放射計側端部か
ら測定点迄の長さである。放射計の検出素子はシ
リコン（Si）素子で、その検出波長は１μｍであ
る。測定試料は鋼管を例にとつた。 第３図、第４図で明らかなように、Ｌ／Ｄ，
ａ／Ｄが大きいほどεａは大きくなり、θを適当
に設定してやればεａ１すなわち、ほぼ黒体空
洞とみなせるような条件で鋼管の温度を測定する
ことができる。 すなわち本発明によれば、放射率の変化や雑音
信号の存在にかかわらず、鋼管の温度を正確に測
定することができる。シームレス鋼管や、電縫管
ではＬ／Ｄ〓100程度であるためθやａ／Ｄの条
件を粗く設定してもほぼεａ＝１の状態を作るこ
とができるため、本発明による方法は簡単ではあ
るが非常に有効な測温法である。 またＬ／Ｄが大きくとれない場合でも、ａ／
Ｄ，θを適当に設定すれば、εａを充分大きくす
ることができ、雑音成分（１−εａ）Eb（Tn）
を小さくすることができる。なお放射計に入力す
るエネルギーは管状物体の内面を複数回反射して
放射計に至るほど黒体空洞条件に近くなる。 従つて、炉壁の温度Tn、鋼管の温度Ｔ、許容
測温誤差ΔＴが与えられれば(2)式を用いてεａの
必要最小限の値εａ＝εaminが求まり、それか
らθ，ａ／Ｄ，Ｌ／Ｄの条件を第３図、第４図を
用いて決定することができる。 実際の管状物体の測定にあたつては、第５図に
示すように測定点２にたてた法線Ｎに対して、放
射計３によつて該測定点を測定する方向と鏡面対
称な方向の線上に、該管状物体の内面が存在する
ように該放射計の角度θを設定してやれば、ほぼ
εａ１とすることができ、熱処理炉内壁５等か
らの外乱雑音を防ぐことができる。これは、Ｄ・
tanθ＜Ｌをみたすようにθを選定すればみたす
ことができる。 第６図に本発明による測定の実施例を示す。加
熱炉内に、シームレス鋼管１を装入し、放射計３
により、鋼管内面の測定点２を測定した。また、
測定点２および鋼管の中心軸上で該放射計と反対
側の炉内壁上の点５の温度をそれぞれ熱電対を埋
め込んで測定した。放射計は検出素子がSiセルの
もので検出波長が0.65μｍのものを用いεａ＝
1.0として測定した。該鋼管の内径はＤ＝50mm長
さはＬ＝1000mmであつた。また測定点の位置はａ
＝50mmであつた。角度θは75゜に設定した。この
ときＤ・tanθ＝50×tan75゜＝187mmでＤ・tanθ
＜Ｌの条件は充分に成り立つ。測定の結果を第１
表に示す。第１表でわかるように、炉内壁に温度
が、測定点の温度よりかなり高い場合でも、測定
誤差ΔＴ＝Ta−Ｔは約10℃程度に収まつてお
り、これは工業炉における放射測温誤差としては
非常に小さな値である。
【表】
以上のように、本発明によれば管状物体の温度
の周囲の外乱にかかわらず、正確に測定すること
が可能であり、常に許容測温誤差範囲内で測定す
ることができる。 本発明はシームレス鋼管はもちろんのこと一般
にあらゆる形状、材質のパイプ状物体の測温に適
用できることは明らかである。また本発明は該測
定物体が炉内にあつて、しかも移動しているとき
に特に威力を発揮できるものであり、またもちろ
んのこと炉外又は静止物体の測定は更に容易に行
なうことができる。
の周囲の外乱にかかわらず、正確に測定すること
が可能であり、常に許容測温誤差範囲内で測定す
ることができる。 本発明はシームレス鋼管はもちろんのこと一般
にあらゆる形状、材質のパイプ状物体の測温に適
用できることは明らかである。また本発明は該測
定物体が炉内にあつて、しかも移動しているとき
に特に威力を発揮できるものであり、またもちろ
んのこと炉外又は静止物体の測定は更に容易に行
なうことができる。
第１図は従来使用されている測定法の一例を示
す説明図、第２図は本発明の原理を示す説明図、
第３図および第４図は本発明における放射率と管
状物体の寸法（長さ、管径）との関係を示す図、
第５図および第６図は本発明による鋼管内面温度
の測定の実例を示す説明図である。 図面で１は管状物体、２は測定点、３は放射
計、Ｎは法線、５は熱処理炉である。
す説明図、第２図は本発明の原理を示す説明図、
第３図および第４図は本発明における放射率と管
状物体の寸法（長さ、管径）との関係を示す図、
第５図および第６図は本発明による鋼管内面温度
の測定の実例を示す説明図である。 図面で１は管状物体、２は測定点、３は放射
計、Ｎは法線、５は熱処理炉である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 管状物体の内面に測定点を設け、該測定点に
管状物体外から放射計を指向させ、かつ該測定点
に立てた法線と放射計の指向方向とのなす角度θ
と鏡面対称的な方向が管状物体の内面に存在する
ように前記角度θを設定することを特徴とする管
状物体の温度測定法。 ２ 管状物体が熱処理炉等の炉内に存在している
際に温度測定を行うことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の管状物体の温度測定法。 ３ 管状物体の移動中に温度測定を行うことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の管状物体の
温度測定法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56213038A JPS58131523A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 管状物体の温度測定法 |
| DE8282112037T DE3278317D1 (en) | 1981-12-28 | 1982-12-27 | Method of measuring pipe temperature |
| EP82112037A EP0083100B1 (en) | 1981-12-28 | 1982-12-27 | Method of measuring pipe temperature |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56213038A JPS58131523A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 管状物体の温度測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58131523A JPS58131523A (ja) | 1983-08-05 |
| JPS6146767B2 true JPS6146767B2 (ja) | 1986-10-16 |
Family
ID=16632482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56213038A Granted JPS58131523A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 管状物体の温度測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58131523A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5188458A (en) * | 1988-04-27 | 1993-02-23 | A G Processing Technologies, Inc. | Pyrometer apparatus and method |
| US4919542A (en) * | 1988-04-27 | 1990-04-24 | Ag Processing Technologies, Inc. | Emissivity correction apparatus and method |
| US5226732A (en) * | 1992-04-17 | 1993-07-13 | International Business Machines Corporation | Emissivity independent temperature measurement systems |
| WO2005029099A1 (ja) | 2003-09-22 | 2005-03-31 | Hirakawa Hewtech Corporation | 電流測定装置及び試験装置と、これに用いる同軸ケーブル及び集合ケーブル |
| JP6680303B2 (ja) * | 2017-02-24 | 2020-04-15 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 見かけの放射率算出方法、温度計測方法、管材の製造方法及び温度計測装置 |
| JP6988841B2 (ja) * | 2018-02-14 | 2022-01-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 温度計測システム、温度計測方法及び管材の製造方法 |
| JP6973426B2 (ja) * | 2018-02-14 | 2021-11-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 温度計測システム、温度計測方法及び管材の製造方法 |
-
1981
- 1981-12-28 JP JP56213038A patent/JPS58131523A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58131523A (ja) | 1983-08-05 |
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