日工の技術図書

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新編温度計の正しい使い方 第5版

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初心者には温度計の正しい使い方が会得でき、専門技術者や研究者には知識の整理に役立つガイドです。温度計測の基本を平易に解説し、対象、目的に応じた温度計の適切な選択の指針も示します。設置・管理・保全については実例を挙げ、中でも業種別の特長的な温度センサの設置例を紹介しました。また、新計量法におけるトレーサビリティ制度の仕組みを初め各種温度計の校正方法の解説に留意しています。この度、第5版の改訂を行いました。

今回の改訂点 (「まえがき」より)
本書の増刷にあたり、第5版として、全項目に渡って見直しを行った。特に「補償導線」に関してはJIS C 1610 熱電対用補償導線の改正に伴い、大きな変更となった。
JIS C 1610は対応国際規格であるIEC 60584-3第2版:2007年との整合を図り、改正されたものである。
内容に関しては、改正前後において同一品名で異なる種類の製品が規定されるため混乱が生じないように丁寧な説明が必要であるが、IEC規格への整合を図るとともに製品規格としてより拡充した内容となっている。
トレーサビリティは、JCSSの標準供給の温度範囲に合わせて変更した。なお、「校正」については基礎的な内容となっており、JCSS登録事業者を目指す方は、温度計測委員会・JCSS協力WGが編集した
「JCSSの知識~温度計の校正を例として~」を参考にされることをお勧めする。

一般社団法人 日本電気計測器工業会 編
A5判 本文356頁
2012.6.25

■目次

まえがき
第1章 概説
 1-1 はじめに
 1-2 温度と熱
 1-3 温度目盛および温度計の歴史
 1-4 熱力学温度測定の難しさを解決する国際温度目盛
 1-5 温度測定の原理上の留意点
  1-5-1 熱力学的平衡状態
  1-5-2 定常状態
  1-5-3 非定常状態
  1-5-4 気体の温度計測における注意点
 1-6 温度計測技術の最近の動向
  1-6-1 非接触測温
  1-6-2 接触式温度測定
第2章 温度センサ
 2-1 熱電対
  2-1-1 熱電対の基礎
   (1) 原理(ゼーベック効果と熱電対)
   (2) 熱起電力とその代数和
   (3) 熱電対の公式と熱起電力の計算方法
  2-1-2 種類と特徴
   (1) 白金と白金ロジウムによる熱電対
   (2) 卑金属による熱電対
   (3) 特殊な熱電対(JIS規定以外の実用化熱電対)
  2-1-3 熱起電力特性の規準値
   (1) 規準熱起電力特性
   (2) 許容差
  2-1-4 保護管付熱電対の構造と諸特性
   (1) 測温接点
   (2) 熱電対の使用限度
   (3) 熱電対の抵抗値
  2-1-5 シース熱電対の構造と諸特性
   (1) シース熱電対の種類と特徴
   (2) シース熱電対ケーブルの構造と特性
   (3) シース熱電対の構造と特性
  2-1-6 補償導線の種類と特徴
   (1) 補償導線の種類
   (2) 補償導線の許容差
   (3) 補償導線の特性
   (4) 種類及び極性の色別
 2-2 測温抵抗体
  2-2-1 種類と特徴
   (1) JIS規定の測温抵抗体
   (2) JIS規定以外の実用されている測温抵抗体
  2-2-2 測温抵抗体の構造と特性
   (1) 保護管付測温抵抗体
   (2) シース測温抵抗体
  2-2-3 測温抵抗体の使用上の問題点
   (1) 自己加熱
   (2) 内部導線による誤差
   (3) 挿入長さ
 2-3 放射温度計
  2-3-1 放射温度計の測温原理
   (1) 熱放射に関する物理法則
   (2) 放射温度計の基本構成
   (3) 観測される放射輝度と実効波長
   (4) 放射率と輝度温度
  2-3-2 種類と特徴
   (1) 単色放射温度計
   (2) 部分放射温度計
   (3) 全放射温度計
   (4) 2色放射温度計
   (5) 走査放射温度計
   (6) 放射温度計の分類
  2-3-3 放射温度計の構成
 2-4 その他の温度計
  2-4-1 サーミスタ測温体
   (1) サーミスタ測温体の種類と特性
   (2) サーミスタ測温体の使用上の注意点
  2-4-2 ガラス製温度計
   (1) 構造および性能
   (2) 特殊なガラス温度計
  2-4-3 バイメタル温度計
  2-4-4 充満式温度計
   (1) 液体膨張式
   (2) 蒸気圧式(蒸気張力式)
   (3) 気体膨張式
第3章 保護管
 3-1 種類と特徴
 3-2 保護管材料の種類と特徴
  3-2-1 金属保護管
  3-2-2 非金属保護管
 3-3 サーモウエル材料の種類と特徴
  3-3-1 金属材料
  3-3-2 特殊な材料
 3-4 保護管の使用上の問題点
  3-4-1 機械的強度の検討
   (1) 耐圧強度
   (2) 曲げ強度
   (3) カルマン渦による共振の検討
  3-4-2 物理的・化学的適合性の検討
   (1) 全面腐食
   (2) 粒界腐食(局部腐食)
   (3) 孔食(局部腐食)
  (4) 応力腐食割れ(局部腐食)
  3-4-3高圧ガス関連法規への対応
   (1) 材料証明書
   ⑵ 耐圧試験成績書
   (3) 強度計算書
  3-4-4 挿入長さの検討
 3-5 強度計算方法の例
  3-5-1 適用範囲
  3-5-2 計算項目
  3-5-3 保護管の取付条件
  3-5-4 保護管材質
  3-5-5 強度計算に使用する記号(SI単位)
  3-5-6 流速による曲げ応力計算
   (1) 流速が与えられた場合
   (2) 流量が与えられた場合
  3-5-7 圧力による圧縮応力計算
  3-5-8 流速による共振の有無(強制振動数と固有振動数の比較)
   (1) カルマン渦による強制振動数…
   (2) 固有振動数
   (3) 振動数の比
   (4) 保護管の最大長さ
  3-5-9 補足
   (1) 共振時の応力
   (2) 対称渦
第4章 温度受信器
 4-1 温度指示計・記録計
  4-1-1 温度指示計
   (1) アナログ式指示計
   (2) ディジタル式指示計
  4-1-2 温度記録計
   (1) 記録計の種類
   (2) 記録方式
 4-2 調節計
  4-2-1 設定方式
   (1) 回転式つまみ
   (2) サムロータリスイッチ
   (3) 押しボタンスイッチ
   (4) 外部からの設定
  4-2-2 制御方式
   (1) オンオフ動作
   (2) P動作
   (3) PID動作
  4-2-3 最適なPID定数の設定
  4-2-4 出力方式
   (1) 時分割比例出力(オンオフパルス形出力)
   (2) アナログ操作出力(連続形出力)
   (3) 位置比例出力(オンオフサーボ形出力)
  4-2-5付加機能
   (1) 警報出力
   (2) プログラム機能
   (3) マニュアル出力
   (4) ヒータ断線検出機能
   (5) 入力補正
   (6) 入力フィルタ
   (7) リミッタ
 4-3 温度変換器・伝送器
  4-3-1 温度変換器
  4-3-2 温度伝送器
 4-4 温度監視制御システム
 4-5 測定回路と特徴
  4-5-1 補償式基準接点(熱電温度計)
  4-5-2 バンアウト回路
   (1) 熱電温度計
   (2) 抵抗温度計
  4-5-3 リニアライズ回路
  4-5-4 抵抗温度計の導線形式
第5章 温度測定の実際
 5-1 一般的事項
  5-1-1 測定目的
   (1) 温度の監視
   (2) 温度の制御
   (3) 温度情報の伝送
   (4) 相対値(管理値)測定と絶対値測定
   (5) 温度変化(大きさ、速さ、傾きなど)の測定
   (6) 温度差(時間、空間など)の測定
   (7) 温度計測システムの構築
  5-1-2 測定対象とその状態
  5-1-3 測定精度
  5-1-4 設置場所
  5-1-5 測定方式
   (1) 接触式
   (2) 非接触式
 5-2 接触方式による温度測定
  5-2-1 測定系の構成
   (1) 熱電温度計の回路構成
   (2) 抵抗温度計の回路構成
  5-2-2 測定誤差の要因
   (1) 挿入長さによる影響
   (2) 遅れによる影響
   (3) 熱放射による影響
   (4) 熱抵抗の増加による影響
  5-2-3 熱電対による測定上の留意点
   (1) 不均質(寄生熱起電力)による影響
   (2) ショートレンジ・オーダリンク(短範囲規則格子変態)の影響
   (3) シャントエラーによる影響
   (4) 選択酸化による影響
   (5) 雰囲気による影響
   (6) 絶縁抵抗による影響
  5-2-4 測温抵抗体による測定上の問題点
   (1) 自己加熱による誤差
   (2) 寄生熱起電力による誤差
   (3) 導線による誤差
  5-2-5 表面温度の計測
   (1) 表面用センサの要点
   (2) 表面用温度センサの具体例
   (3) 表面用センサ使用上の注意
   (4) その他の表面用センサ例と注意点
 5-3 非接触方式による温度測定
  5-3-1 測定系の選定
   (1) 被測定物の材質(放射率)
   (2) 測定波長
   (3) 標的サイズ・測定距離
   (4) 構成
   (5) 信号処理系
   (6) 付属品
  5-3-2 測定誤差の要因
   (1) 放射率と測定波長
   (2) 視野欠け
   (3) 面積効果
   (4) 光路中の吸収および散乱
   (5) 窓の汚れ
  5-3-3 測定上の留意点
   (1) 被測定物の放射率評価方法
   (2) 視定
   (3) 背光の影響
   (4) 誘導ノイズ
 5-4 接触方式の設置方法
  5-4-1 一般的事項
  5-4-2 静止流体温度測定の設置方法
  5-4-3 流速のある流体の温度測定の設置方法
  5-4-4 固体表面温度測定の設置方法
  5-4-5 極低温測定の設置方法
  5-4-6 業種別設置例
   (1) 製鋼工場
   (2) アルミニウム工場
   (3) 窯業工場
   (4) ガス製造工場
   (5) 原子力発電所
   (6) 火力発電所
   (7) 石油精製・石油化学工場
   (8) 紙・パルプ工場
   (9) プラスチック成形機
   (10) 航空用エンジン
   (11) 都市ごみ焼却工場
   (12) 食品工業
   (13) 穀物サイロ
 5-5 放射温度計の設置方法
  5-5-1 一般的な留意点
   (1) 振動・衝撃
   (2) 測定距離
   (3) 視野確保
   (4) 背光
   (5) 周囲温度
   (6) 飛散水・水蒸気
   (7) ケーブルの布設
   (8) 光ファイバの布設
  5-5-2 設置例
   (1) 一般的な設置方法
   (2) 低放射率鋼板
   (3) 加熱炉内鋼材
   (4) 熱間圧延
   (5) 連続鋳造
   (6) 防爆環境
   (7) コークス炉炭化室
   (8) フロート及び強化ガラス
   (9) 単結晶引上装置
   (10) バーナ加熱ガラス溶着
 5-6 受信機の設置
  5-6-1 環境
  5-6-2 設置
   (1) 現場取付計器
   (2) パネル取付形計器
  5-6-3 熱電温度計の留意点
  5-6-4 抵抗温度計の留意点
  5-6-5 受信器相互の干渉に対する考慮
 5-7 設置環境による注意事項
  5-7-1 安全に対する注意事項
   (1) 耐圧防爆形
   (2) 本質安全防爆形
  5-7-2 耐候性に関する注意事項
第6章 保守・点検と故障対策
 6-1 管理基準と保守・点検
  6-1-1 接触式温度センサの保守・点検
   (1) 保管および保守・点検
   (2) 使用前の仕様確認
   (3) 規定電流の確認
   (4) 保護管の清掃と点検
   (5) 接続部の点検
   (6) 絶縁抵抗の点検
   (7) 外部導線の点検
   (8) 配線及び接続箇所の点検
   (9) 校正
  6-1-2 放射温度計の保守・点検
   (1) 日常点検
   (2) 定期点検
   (3) 異常時の処置
   (4) ハンディ形
  6-1-3 受信器の保守点検
   (1) 設置後の点検
   (2) 日常点検
   (3) 定修
 6-2 トラブル事例とその対策
第7章 校正
 7-1 温度標準
  7-1-1 温度標準の仕組
  7-1-2 温度標準のトレーサビリティ
 7-2 接触式温度計の校正
  7-2-1 校正装置と校正方法
   (1) 定点法による校正
  7-2-2 熱電温度計の校正方法
   (1) 温度定点による熱電対の校正
   (2) 金属線溶融法(ワイヤー法)
   (3) 比較法による熱電対の校正
   (4) 標準熱電対
   (5) 熱電温席計の受信器校正
  7-2-3 抵抗温度計の校正
   (1) 定点法による測温抵抗体の校正
   (2) 比較法による測温抵抗体の校正
   (3) 測温抵抗体の抵抗値測定法
   (4) 抵抗温度計受信器の校正
 7-3 放射温度計の校正
  7-3-1 定点黒体炉を用いた校正方法
   (1) 0.9μm単色放射温度計の校正
   (2) 0.65μm単色放射温度計の校正
  7-3-2 比較黒体を用いた校正方法
   (1) 校正方法
   (2) 比較黒体炉の仕様
  7-3-3 低温域の校正方法(標準黒体炉を用いた校正方法)
  7-3-4 放射温度計の校正周期
<参考>
 1.温度関係JIS
 2.熱電対、測温抵抗体の海外規格
 3.規準熱起電力表
 4.JIS以外規準熱起電力表
 5.測温抵抗体規準抵抗値表
 6.サーミスタ規準抵抗値表
 7.保護管材料の耐食表
 8.放射率

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