【保存版】２色温度計のすべて！
～特長・用途を徹底解説～【2024年最新情報】
放射温度計とは物体に触れずに温度を測定できる「非接触式」温度計です。
全ての物体からはその温度に見合った赤外線エネルギーが放射されていますが、一般的な放射温度計ではその放射される赤外線エネルギー量を一つの測定波長を使って検出し温度に換算します。
対して２色温度計とは二つの測定波長を使ってそれぞれの赤外線エネルギーの比を求める事で温度に換算する温度計です。
普通の放射温度計よりもかなり複雑な構造をもつ２色温度計ですが、なぜ２色温度計がいいのか、どのような場所で効果を発揮するのか、メリットデメリットも含めてご紹介します！
目次
放射温度計とは
放射温度計とは物体に触れずに温度が測定できる「非接触式」の温度計です。
全ての物体からはその温度に見合った赤外線エネルギーが放射されていますが、その放射される赤外線エネルギーは温度が高くなるにつれて増加するため、赤外線エネルギー量を検知することで温度を知ることができます。このような原理から「放射温度計」または「赤外線温度計」と呼ばれています。（赤外線は物体から放射されますが、いわゆる放射線（放射能）とは異なりますので安全です）
赤外線を検出する際に一般的な放射温度計は一つの測定波長で検出することから、２色温度計と比較して単色温度計とも呼ばれます。
２色温度計とは
２色温度計とは２つの異なる測定波長で赤外線を検出し、それぞれの赤外線エネルギー（放射輝度）の比率を求めることによって温度に換算する温度計です。
２つの波長の比率は測定温度によって異なりますが、比率ごとに特定の温度を示すよう校正されているため、それぞれの測定波長で検出する赤外線エネルギー量が減衰した場合でも比率さえ変わらなければ正しい温度を示すことができます。
この原理を用いれば、ビューポートが汚れていたり、測定光路上に水蒸気や煙が視野を遮ったり、微小ワーク測定で測定視野が欠けるような全体的に赤外線エネルギー量が減衰する場合においても正しい温度を示し続けます。
減衰の限度はあるものの10%程度の赤外線が検出できれば２色演算できる機種が多いようです。もちろんこの数値が低いほうが少ない赤外線エネルギー量でも２色演算ができることになりますから２色温度計としての性能が高いと言えます。
おすすめ高性能２色温度計のご紹介
【驚異の検出能力】
ワークから放射される赤外線がわずか2%でも2色演算を実行できるため、大量の蒸気やビューポートの酷い汚れ、狭い隙間など、２色温度計であっても測定が難しかった環境でSensortherm社製２色温度計なら測定できる可能性があります。
【250℃から測定可能】
従来の２色温度計は300℃くらいから測定可能でしたが、Sensortherm社製２色温度計では何と250℃からの測定を実現。使える範囲が広がりました。
【高性能ソフトウェア】
最大４台の２色温度計を接続することができ４台分の測定データを同時表示。
また２色温度測定値をグラフ表示するだけではなく、それぞれの波長で測定した単色温度も同時にグラフ化。さらに温度表示だけではなく放射信号強度もグラフに同時表示することができるため測定中のワークの放射率を簡易的に測定することが可能です。
この放射信号強度にはアラーム機能もあり、この機能を活用すればビューポートの汚れ検知などに使えます。
【高速応答】
1msecまたは80μsecの高速応答で動きの速い対象物も正確に捉えます。
【微小スポット径】
最小スポット径φ0.8mmで細い線材などの対象物も測定可能。
高速応答、微小スポット径の機能を合わせることで線ブレしている細線でもばっちり測定できた実績もあります。
【多彩な照準方法】
レーザー照準、ファインダタイプ、CCDカメラタイプなど、測定環境に合わせて最適な照準方法を選択できます。また高性能ソフトウェアに接続すれば電動フォーカスの調整もソフト上で行えます。
２色温度計アプリケーション
■水蒸気、煙越し
溶鉱炉や、スラブの熱間圧延ラインなど大量の水蒸気越しでも温度低下することなく安定して温度測定できた実績があります。また水蒸気や煙でワークがうっすらとしか見えない場合の有り無し検知にも使えます。
■視野欠け
測定対象物が標的サイズより小さい場合、一般的な放射温度計では温度低下や測定値のばらつきが生じ、正確な温度測定が難しくなります。しかし、２色温度計であれば、標的サイズより小さな測定対象物でも正確な温度を測定できます。この特長を活かし、測定対象物との間に遮蔽物があったり狭い隙間を通しての測定も可能です。
■ビューポート（窓材）越し
真空装置や各種炉のビューポート越しに内部の温度を測定する際、一般的な放射温度計ではビューポートが汚れるほど測定温度が徐々に低下します。しかし、２色温度計であれば温度が低下することなく、正確な測定が可能です。また、放射信号強度のアラームを設定することで、ビューポートの汚れ検知にも活用できます。
２色温度計の注意点・デメリット
① 低温の測定ができない
室温などの低い温度は測定できず、測定可能な温度は一般的に300℃以上からとなります。
② 放射率比の補正が必要な場合がある
2つの波長における放射率がほぼ同じ場合、理論上は正確な温度を測定できますが、波長間で放射率がわずかに異なる場合には補正が必要です。さらに放射率が極端に異なる場合などは２色演算ができない場合もあります。
③ 測定条件に制限がある
水蒸気や煙があっても測定できますが、水蒸気や煙越しに赤熱した測定対象物が最低でも「うっすら見える」場合に限ります。対象物が全く見えない場合には測定ができません。
④ 高コストである
一般的な放射温度計と比較して価格がかなり高いため、すべての用途に最適なわけではありません。測定テーマによってはオーバースペックになる場合もあり、一般的な放射温度計で十分測定可能なケースも多々あります。
『２色温度計のすべて』のまとめ
○２色温度計とは２つの異なる測定波長で赤外線を検出し、それぞれの赤外線エネルギーの比率を求めることによって温度に換算する温度計です。
○２色温度計の特長としては
・水蒸気や煙越しでも温度測定可能
・多少視野が欠けても温度がバラつかない
・ビューポートが汚れていても測定温度が減衰しない
○今回ご紹介したように、２色温度計は一般的な放射温度計に比べて高性能で、多くのアドバンテージを持っています。しかし、測定テーマによってはオーバースペックになる場合や、測定対象物の特性により２色演算が適用できない場合もあります。そのため、デモ機を使用して事前に確認することが重要です。
この記事の執筆者
計測器業界において20年以上の経験を有し、特に放射温度計の販売において自動車関連企業を中心に実績を積んできました。現在は、営業プロセスの改善と標準化を推進するとともに、販売促進活動やコンテンツ作成など、多岐にわたる業務を担当しています。
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