JPS6247525A - 繊維用放射温度計 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産】」二０肩」ＬγＭ＝ 本発明は、被測定物体の放射温度を非接触で測定する放
射温度計に関し、さらに詳しくは、通信用光ファイバな
どの繊維の放射温度を非接触で測定する繊維用放射温度
計に関する。

疋木！月見俟□ 通信用光学ファイバなど直径が０．１ｍｍ程度の繊維の
温度を０°Ｃ〜１００°Ｃの常温域で測定する繊維用放
射温度計においては、測定面積が微小であることに由来
するエネルギ不足を補うために、測定用光学系を明るく
する必要がある。更に、繊維用放射温度計が用いられる
繊維製造工程においては、測定されるＩｒ＆維は長手方
向に走行させられているために半径方向に振動しており
、この振動による影響を除去する必要がある。

従来は、しかし、コストが低く屈折型光学系で問題とな
る分散がないことがら、＃！ａ、雑用放射温度計の測定
光学系としては、第６図及び第７図図示のごとき反射型
光学系が用いられている。第６図において、（２）は測
定対象となる繊維、（４）（６）はそれぞれ反射型光学
系を構成する主鏡及び副鏡であり、繊維（２）から放射
されたエネルギは主鏡（４）で反射され更に副鏡（６）
で反射されて検出素子（８）に導かれ、その出力からｉ
維（２）の放射温度が演算される。第７図の構成にお（
１ては、繊維（２）から放射されたエネルギは、ｆｉ（
１０）によって反射されて検出素子（１２）に導かれ、
その出力から繊ｍ（２）の放射温度が演算される。

３明が解決しよつ旦６　ｕ珂嘉 しかしながら、このような構成では、第６図の場合は副
鏡（６）が、第７図の場合は検出素子（１２）の背面が
、それぞれ繊維（２）から検出素子の方に向けて放射さ
れているエネルギをさえぎってしまうので、光学系を明
るくすることが困難である。

そこで、本発明は、このような従来装置の欠点を改善し
、光学系をより明るくすることができて測定精度がより
向上させられｒ：、繊維用の放射温度計を提供すること
を目的とするものである。

叫届鷹ｅ」ｒｔ６ｆ引配ｌＬＬ そして、上記目的を達成するために、本発明は、ｉ維の
放射温度を測定する繊維用放射温度計において、繊維か
ら放射されるエネルギを反射する反射鏡と、該反射鏡に
よって反射されたエネルギを受けるように反射鏡に対し
て繊維より遠−位置に配置され、測定される繊維の半径
方向に一辺を有する矩形の検出面を有する検出素子とを
有することを特徴とするものである。

飢肚 従って、繊維から放射されたエネルギは、さえぎられる
ことなく反射鏡によって反射されて検出素子に導かれる
ので、光学系をより明るくすることカーでき、また測定
される繊維が振動させられても検出素子の検出面は繊維
の半径方向に一辺を有する矩形であるので、たとえ繊維
が半径方向に振動させられてもその像は検出面上を平行
移動するだけであるから、振動による誤差の発生をなく
すことができる。

ｕ！Ｌ 以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する
。

まず、ｔｊＳ１図は本発明一実施例の放射温度計を示す
概略図である。第１図において、（１４）は紙面に垂直
な方向に延びる被測定対象である繊維であり、（１６）
はこのｊＪ［（１４）を囲むように断面がほぼフの字型
をしているホルダである。ホルダ（１６）は開口部（１
６ａ）を有しており、この開口部（１６ａ）から繊維（
１４）がホルダ（１６）内に挿入される。そして、ｗＬ
維（１４）はホルダ（１６）に灯して紙面に垂直な方向
に移動するように支持されている。ホルダ（１６）の第
１腕（１６ｂ）には楕円面もしくは球面からなる反射面
（１８ａ）を有する反射！（１，８）が固着されている
。一方、第１腕（１６ｂ）に対向するｔｔＳ２腕（１６
ｃ）には検出素子（２０）が固着されている。従って、
検出素子（２０）は繊維（１４）よりも反射鏡（１８）
に対して遠い位置に配置されている。ここで、反射鏡（
１８）は繊維（１４）から放射されたエネルギを検出素
子（２０）上に収束させるように反射するように構成さ
れており、反射鏡（１８）が楕円面の反射面を有する場
合には、その一方の焦点に繊維（１４）が位置し、他方
の焦点に検出素子（２０）が位置するように配置すれば
良（・。また、反射鏡（１８）の焦点距離は、繊Ａ１１
（１４）が振動して光軸方向に移動した場合にも像の倍
率が大きく変動しないために、測定される繊維（１４）
の振動の振幅よりも充分大きく設定されている。

（２２）は検出素子（２０）の前に配置され、検出素子
（２０）へのエネルギ入射を断続的にするためのチシッ
パであり、このチョンパ（２２）は不図示のモータによ
って一定速度で回転させられる。更に、ホルダ（１６）
の第２腕（１６ｃ）には検出素子（２０）の温度を測定
するための感温素子（２４）が固定されている。そして
、感温素子（２４）の出力と検出素子（２０）の出力と
は、共に演算回路（２６）に入力されて繊維（１４）の
放射温度が演算され、その結果が表示回路（２８）によ
って表示される。　　このような構成により、繊維（１
４）から放射されたエネルギは反射！（１８）によって
反射されて検出素子（２０）に導かれ、このときにこの
光路をさえぎるものはほとんどないので、上述のごとき
従来装置に比べて光学系をより明るくすることができる
。

更に、検出素子（２０）は第２図の正面図に示されるよ
うに矩形の検出面（２０ａ）を有しており、その−辺は
、１Ａｌｔ（１４）の検出面上の像（１４ａ）の半径方
向に延びている。従って、振動によって繊維（１４）が
その半径方向に移動してもその像（１４ａ）は矩形の検
出面（２０ａ）上を平行移動するだけであり、振動によ
る誤差の発生を少なくすることができる。

但し、このような構成では、検出面（２０ａ）上の像（
１４ａ）を受光しない部分（Ｂ）が受ける背景放射を考
慮する必要がある。しかし、第１図の構成では、この背
景放射は検出素子（２０）の近傍からの放射に他ならな
いので、感温素子（２４）によってその量を求めること
ができる。従って、繊維（１４）の像（１４ａ）の検出
面上の部分（Ａ）の面積とその他の部分（Ｂ）の面積と
の比を予め記憶しておけば、演算回路（２６）によって
繊維（１４）の放射温度を背景放射の影響なしに求める
ことができる。ここで、像（１４ａ）の検出面上の面積
は予め決められている繊４ｔ（１４）の１径と光学系の
構成とから求めることができる。

本実施例においては、検出素子（２０）の近傍は黒化処
理されて放射率を上げられており、反射鏡（１８）と接
近して配置されているために、実効的には放射率をほぼ
１とすることができる。

ここで、ａｍ（１４）の放射率をεｆとし、像（１４ａ
）の検出面上の部分（Ａ）の面積をＳａ、それ以外の部
分（Ｂ）の面積をｓｂとすると、検出面（２０ａ）の全
面積Ｓは、 ５＝Ｓａ＋Ｓｂ　　　　　　　　　・・・・（１）であ
る。そして、繊維（１４）の放射温度をＴｆ、ホルダ（
１６）の放射温度をＴｂとし、そのそれぞれの放射エネ
ルギをＰ（Ｔｆ）、Ｐ（Ｔｂ）とすると、検出素子（２
０）の受けるエネルギＥｔは、 Ｅｔ＝＾・［Ｓａ（εｆ　−Ｐ（Ｔｆ）＋（１−εｆ）
　・Ｐ（Ｔｂ）１十５ｂｌｌ・ｌ’（Ｔｂ）１１　　　
　　・・・・（２）となる。但し、＾は光学系などによ
って決まる定数である。又、繊維（１４）の反射成分（
＋−εｆ）は温度Ｔｂの物体からの放射エネルギである
としている。

そして、Ｓａ／Ｓ＝γとすれば、（２）式は、Ｅｔ＝Δ
・　Ｓ［γ　・　ε　ｆ−Ｐ（丁ｆ）＋　γ（１−ε　
「）・　Ｐ（Ｔｂ）＋（１−γ）・Ｐ（Ｔｂ）］ ＝＾゛（γ−ｔ　ｒ　−Ｐ（Ｔｆ）＋　（１−７・ｔ　
ｆ）　−Ｐ（Ｔｂ）１・・・・（３） となる。ここで、八゛＝＾Ｓである。そして、（３）式
をＰ（Ｔｆ）について解くと、 Ｐ（Ｔｆ）＝　ＩＥｔ−Ａ責１γ−εｆ）Ｐ（Ｔｂ）ｌ
／Ａ’　−７・εｆ・・・・（４） となる。すなわち、定数へ゛、固定データγ及びεｆ、
及び２つの測定データＥｔ、　Ｔｂ（ブランクの放射式
からＰ（１’ｂ）を求めることができる）から、（４）
式に基づいて繊維（１４）の放射エネルギＰ（Ｔｆ）を
求め、更にそれからブランクの放射式に基づいて繊維（
１４）の放射温度Ｔｆを求めることができる。

本実施例では、繊維（１４）から放射されるエネルギの
うち、反射Ｉｎ（１８）によって反射されて再び繊維（
１４）に到達するもののみが検出素子図図示の配置であ
り、この実施例においては、反射鏡（１８）から検出素
子（２０）への光路外に繊維（１４）が配置されるよう
に構成されている。そして、ａ維（１４）から放射され
たエネルギのうち反射鏡（１８）によって反！ｔされた
ものはすべて検出素子（２０）に入射されて温度測定に
用いられ、光学系を更に明るくすることができる。

第４図は本発明の第３の実施例を示す断面図である。本
実施例においては、反射鏡（１８）に対して繊維（１４
）が図の上下方向１こ延びるように配置されている。そ
して、ホルダ（１６）の１５２腕（１６ｃ）には、検出
素子（２０）の上下に検出面（２０ｕ）の中心を通る直
線上に一対の７アイング用の穴（３０ａ）（３０ｂ）が
設けられている。そして、各穴（３０ａ）（３０ｂ）に
は、それぞれ検出素子（２０）の検出面（２０ａ）と同
一面上１こマット面（３２ａ）（３４ａ）を有するプラ
ス板（３２）（３４）がはめ送主れている。そして、各
マット面（３２ａ）（３４ａ）には、第５図図示のよう
に検出素子（２０）ケール（３２ｂ）（３４ｂ）が刻ま
れており、代作者は２つのマント面（３２ａ）（３４ａ
）上に繊維（１４）の像（１４ａ）が鮮明に結像され、
かつそのスケール（３２ｂＨ３４ｂ）と繊維（１４）の
像（１４ａ）とが重なるように、繊維（１４）に対する
放射温度計の位ｒ？！調整を行う。このように構成する
ことによって、放射温度計の光学系を位置調整し、繊維
（１４）からの放射エネルギによって効率良く検出素子
（２０）上に繊！（１４）の像（１４ａ）を形成するこ
とができ、測定精度をより向上させることができる。

λ刊１紹雇（ 以上詳述したように、本発明は、繊維の放射温度を測定
する繊維用放射温度計において、繊維から放射されるエ
ネルギを反射する反射鏡と、該反射鏡によって反射され
たエネルギを受けるように反射鏡に対して繊維より遠い
位置に配置され、測定される繊維の半径方向に一辺を有
する矩形の検出面を有する検出素子とを有することを特
徴とするものであり、このように構成することによって
、繊維から放射されるエネルギをより効率良く検出素子
に導いてより明るい光学系を得ることができ、さらに検
出素子が繊維の延びている方向に垂直な方向に一辺が延
びる矩形の検出面を有するので、ａ維がその半径方向に
振動させられても単にその像が検出面上を平行移動する
だけであるから、繊維の振動が測定精度を悪化させるこ
ともないので、測定精度をより向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明筒１の実施例を示す断面図、第２図はそ
の検出面の正面図、第３図は第２の実施例を示す要部断
面図、第４図は第３の実施例を示す要部断面図、第５図
はその検出面の正面図、第６図および第７図は従来の放
射温度計の光学系を示す断面図である。 （１４）；繊維、（１８）；反射鏡、 （２０）；検出素子、（２０ａ）；検出面。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、繊維の放射温度を測定する繊維用放射温度計におい
   て、 繊維から放射されるエネルギを反射する反射鏡と、 該反射鏡によって反射されたエネルギを受けるように反
   射鏡に対して繊維より遠い位置に配置され、測定される
   繊維の半径方向に一辺を有する矩形の検出面を有する検
   出素子と、 を有することを特徴とする繊維用放射温度計。 ２、反射鏡と検出素子とは、断面がほぼコの字型で開口
   部を有するホルダの互いに対向する面に、それぞれ支持
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の放射温度計。