在线红外三色辐射测温技术研究.docx

在线红外三色辐射测温技术研究吴德建(设备部)司烂(荆州迪科数字仪器厂)摘要在调查了宝钢在线红外辐射测温技术的现状和存在问题的基础上,开展了在线红外三色辐射测温新技术及应用技术的研究。此技术克服了黑体系数对辐射测温的影响,提高抗干扰能力。三色测温仪检测连铸坯表面温度的实例说明了该技术在宝钢的应用前景。关键词红外辐射光谱发射率抗干扰ResearchontheTechnologyofOnlineInfraredTriwavelengthRadiationTemperatureMeasurementSiLan(JinzhouDikeDigitalInstrumentFactory)WuDejian(EquipmentDepartment)ABSTRACTTheresearchonthenewtechnologyofonlineinfraredtriwavelengthradiationtemper2tauremeasurementanditsapplicationarecarriedoutbasedontheinvestigationofitspresentsituationandexistingproblemsatBaosteel.Thistechnologyhaseliminatedtheaffectionofbackgroundfactoronthera2diationtemperaturemeasurementandimprovedtheinterferencerejection.Theexampleofsurfacetempera2turemeasurementofcontinuouscastingbilletbytriwavelengththermometerhasdisplayeditsapplicationprospectatBaosteel.KeyWordsInfraredradiationSpectralemissivityAnti2interference1前言宝钢现场采用的红外辐射测温仪,从一期到三期都是选用单色辐射测温仪,均需要调整黑体系数。然而运动物体的黑体系数如何确定,在工程应用上一直是个难题,连欧美、日本等国也没有好的解决办法,直接影响测温精度。另外单色辐射测温仪对被测环境中的烟尘、水汽、电磁场的干扰无处理能力,造成测温精度不高。大多数比色测温仪虽有一定的抗干扰能力,但测量范围比较窄,只能测量600℃以上的温度,不能满足宝钢现场的需要。因此在宝钢范围内一些恶劣环境中,辐射测温一直处于不良状态,影响了这些区域的温度检测和控制,导致影响产品的质量而造成报废。从理论和实践上,弄清氧化层、氧化铁皮、烟尘、水汽和电磁干扰等因素对红外辐射测温仪的影响,提高红外辐射测温仪的检测精度和可靠性,扩大辐射测温仪的使用领域,为宝钢连铸扇形段、热轧、卷曲机组前、钢管环形炉等工艺生产操作和计算机控制提供可靠的温度参数十分必要。2三色测温技术211比色测温法辐射测温是建立在黑体辐射理论基础之上的。根据普朗克定律公式,只要知道单色波长λ和被测物体的光谱发射率(即黑体系数)ελ及光谱辐射亮度L(λ,T),就可确定物体的表面温度T。L(λ,T)=1/π×ελC1λ-5e-C/λΤ(1)2式中:C1,C2分别为第一辐射常量和第二辐射常量。吴德建高级工程师1940年生1966年毕业于天津大学现从事自动化仪表专业电编201900宝钢技术2000年第3期44物体的发射率是复杂多变的函数,不仅受到材料本身特性的影响,还受到材料表面粗糙度、氧化程度的影响,测量物体光谱发射率是一件困难和复杂的工作,为了减少物体发射率对测温的影响,取相距不大的两个适当波长上的光谱辐射亮度作比值:Q=L(λ1,T)/L(λ2,T)L(λa,λd,T)-L(λb,λd,T)=(4)L(λc,λd,T)-L(λb,λd,T)=Rε(λ,T)(λ2/λ1)5eCA/T(2)2式中:A=1/λ2-1/λ1;Rε=ε(λ1,T)/ε(λ2,T)Rε为相对光谱发射率,当两个波长相差不大时,Rε近似为1。测量两个波长λ1,λ2的光谱辐射亮度L(λ1,图1波长λ与透射比τ关系图Fig.1Relationdiagramofwavelengthλ2ratiooftransmission由(4)式根据比值计算出物体温度,这就是三色测温法的基本思路。213两种测温法相对灵敏度比较三色测温的测温灵敏度要高于双色测温,二种方法的测温灵敏度可用被测物体温度T改变时比值Q或的相对变化来比较。(1)双色测温法式(2)对T微分得:T)和L(λ2,T),取Rε(λ,T)=1,由公式(2)就可根据比值Q与温度T的关系得出物体的温度T。这就是比色测温原理,所测得的温度为比色温度。比色测温实际