辐射高温计应用研究.ppt

一、原理,辐射高温计主要是利用光辐射来测量物体温度，辐射能以波的形式表现出来。,1、基本原理,一、原理,2、黑体辐射定律,波长,发射率,距离系数,黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1。,一、原理,2、黑体辐射定律,一、原理,2、黑体辐射定律,一、原理,普朗克定理,,,Pb(λΤ)—黑体的辐射出射度 λ—波长 T—绝对温度 c1、c2—辐射常数,一、原理,随着温度的升高，物体的辐射能量越强,一、原理,,,,随发射率变化(非灰体),= 0.9 (灰体),,,,,,相对能量,波长 (微米),= 1.0 (黑体),,,,,一、原理,维恩位移定理,λm,辐射峰值处的波长,A为比例常数，称为维恩位移常数 数值等于2.8978 × 10–3 m K,温度升高，辐射峰值向短波方向移动,峰值处的波长λm与绝对温度Τ 成反比,一、原理,斯特藩—玻耳兹曼定理,,,Pb(T)—温度为T 时，单位时间从黑体单位面积上辐射出的总辐射出射度，称为总辐射出射度； σ—斯特藩—玻耳兹曼常量； T—物体温度。,对于一般非黑体,,一、原理,一、原理,3、红外测温仪原理,一、原理,一、原理,4、比色测温原理,一、原理,4、比色测温原理,一、原理,4、比色测温原理,二、辐射高温计分类,工作方式,使用 方式,能量 传输,目标 数量,单目标 线目标 面目标,1、基本分类,二、分类,2、分类实例,二、辐射高温计分类,二、辐射高温计分类,二、辐射高温计分类,二、辐射高温计分类,*1、雷泰 RAYR3I2ML3U、RAYST60XBAP、 RAYMXZTDUVB Raytek Raynger ST60+、RAYFR1BSF003H、RAYFR1ASF001 *2、福禄克 RAYST20XBAP、FLUKE 62Mini、ST-60、ST20 3、兰德 UNO V1 600/1600C-V、SYSTEM4 M2 300/1100C-V 4、常州潞城 DCT2-6016、SCT-060、SCT3-0513-2、SCT3-3014-2 5、三博中自 CIT-JH 6、SITEL *STARLINE M 7、POTEX *PT-305 8、爱光 5G-1415 测量设备信息_2015_6_16.xls,三、钢铁企业应用,1、应用场合,三、钢铁企业应用,三、钢铁企业应用,应用实例LAND红外测温仪在MULPIC中的应用.,三、钢铁企业应用,2、应用实例,中板,三、钢铁企业应用,2、应用实例,特棒,三、钢铁企业应用,2、应用实例,高线,四、高温计的使用,确定测量要求，如被测目标温度，被测目标大小，测量距离，被测目标材料，目标所处环境，响应速度，测量精度，用便携式还是在线式;,1、选型,温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、响应时间等; 环境和工作条件方面，如环境温度、窗口、显示和输出、保护附件等;,一般来说，测温范围越窄，监控温度的输出信号分辨率越高，精确度越高，测温更准确。测温范围过宽，会降低测温精度，误差较大。,四、高温计的使用,1、选型,四、高温计的使用,1、选型,如果由于客观原因红外测温仪在远离目标使用，而又要测量小目标，就应选择高光学分辨率的红外测温仪来保证测温准确性。反之，则选择低光学分辨率的红外测温仪。因为光学分辨率越高，即D.S比值越大，测温仪的成本越高。,四、高温计的使用,1、选型,四、高温计的使用,四、高温计的使用,响应时间表示红外测温仪对被测温度变化的反应速度，定义为到达最后读数的95%能量所需要的时间，它与光电探测器、信号处理电路以及显示输出系统的时间常数有关。 确定响应时间，主要根据目标的运动速度和目标的温度变化速度。如果目标的运动速度或升温速度很快时，要选用快速响应的红外测温仪;对于静止的或目标热过程存在热惯性时，可以放宽测温仪的响应时间要求。,响应时间,四、高温计的使用,1、选型,(2)在各种型号的测温仪对比性能、功能和价格方面的最佳搭配。选出能够满足上述要求的仪器型号，包括维修和校准性能。,四、高温计的使用,1、选型,四、高温计的使用,2、基本参数,测温范围/响应波长 距离系数（测量距离与目标大小） 发射率设定 测量精度/重复性 响应时间 瞄准方式（激光、透镜、视频、目视、瞄准灯/镜） 现场环境要求/输出方式,四、高温计的使用,四、高温计的使用,常州潞城DCT2-7014,四、高温计的使用,3、波长的选择,四、高温计的使用,4、附件的选择,四、高温计的使用,4、附件的选择,三博中自,四、高温计的使用,5、其它选择,四、高温计的使用,某高温计选型要点,三博中自,四、高温计的使用,四、高温计的使用,6、应用实例,（1）热连轧温度测量,四、高温计的使用,6、应用实例,（2）热风炉温度测量,四、高温计的使用,6、应用实例,四、高温计的使用,6、应用实例,四、高温计的使用,6、应用实例,问题?,图片,中板矫直温度,四、高温计的使用,7、测量问题,钢坯温度的测量,四、高温计的使用,7、测量问题,（1）测量过程存在的问题,（a）红外测温仪受现场高温、粉尘、振动的影响温度显示波 动比较大。 （b）经过检定合格的红外测温仪在现场安装后，受安装角度的不同，温度显示相差太大。 （c）辐射系数的设置不好确定，造成温度测量的不一致。 （d）红外测温仪在经过使用一定时期使用后，容易出现视值与实际值不符，需要定期比对。 （e）未运用科学的数据分析工具对红外测温仪的测量数据进行研究分析。 （f） 测温仪在新的环境下的稳定时间不够。温差的稳定平衡,四、高温计的使用,7、测量问题,（2）水雾的影响,四、高温计的使用,7、测量问题,（2）水雾的影响,在辐射测温方法中，当被测表面受到水雾遮蔽时，由于水雾具有随光谱变化的辐射、吸收和散射辐射特征，使得辐射测温仪的准确性大大降低。 受到水雾的衰减作用： 单色辐射测温仪的测量值比被测表面真实温度偏低，出现了负偏差; 而比色辐射测温仪的测量值却比被测表面的真实值偏高，出现了正偏差。 随着被测表面温度的升高，水雾对两种辐射测温仪的影响增大，测温仪的测量偏差增大。当被测表面温度一定时，水雾粒子数密度增大，由水雾引起的测量偏差增大。,四、高温计的使用,7、测量问题,（3）其它干扰,被测物体表面的影响背景辐射源在钢板表面的反射与被测物体辐射 来的热辐射能重叠在一起，这样就会使其它一些发热源的辐射能也进人检测元件，造成测定值偏高。例如太阳光、室内照明等。解决方法后续。 辐射高温计本体的干扰辐射高温计本身由于受到环境温度、湿度、振动、感应电源的影响，也会带来一定误差。 可以采取的对策是:尽量避开感应电源进行安装;检测器尽量密封，采取水冷系统保持检测元件在适宜的环境温度下;对电气线路进行屏蔽;安装时尽量消除振动。,四、高温计的使用,7、测量问题,（4）瞄准与调焦,四、高温计的使用,7、测量问题,四、高温计的使用,7、测量问题,当被测物体距离仪表1m时，目标、前瞄准孔和后瞄准上孔的中心三者应成一线;当被测物体距离仪表超过5m时，目标、前瞄准孔、后瞄准下孔应成一线。,四、高温计的使用,7、测量问题,（5）提高测量准确度的途径,喷水雾化冷却段，在仪表前方接窥视管贴近铸坯表面以防止水雾影响。窥视管侧边开空接入现场压缩空气。,加全包封的不锈钢水冷套,阻挡来自连铸坯的辐射热，使测温仪工作在允许使用的环境温度内，防尘、防湿、防腐蚀、防电磁干扰。,四、高温计的使用,7、测量问题,（5）提高测量准确度的途径,加窥视管在探头前端加装开口窥视管，内设一块石英玻璃和一块单晶锗，只允许0. 3~3. 7 µm的红外波长通过，同时屏蔽掉连铸坯附近的火焰、烟尘、干扰气体对探测器的干扰。,加空气吹扫器该装置使窥视管内保持正压气流，防止火焰、烟尘等进入窥视管。它可以把环境中的粉尘、水蒸汽吹走，吹出一条清洁的光学通路，减小通路内气氛对辐射能的吸收，确保测温精度。,四、高温计的使用,7、测量问题,（5）提高测量准确度的途径,测温仪的安装,测温仪的安装最好在垂直于被测物体的基础上，采用背光的安装为最好，使测温仪光轴尽量垂直于钢板，使被测物表面的辐射能量损失减至最少，减少测量误差。,小于30度角(极限45角）,安装距离越近允许检测物跳动越大。,被测物的温度越高，允许安装的距离越远。,四、高温计的使用,7、测量问题,（5）提高测量准确度的途径,测温仪的安装,四、高温计的使用,7、测量问题,（5）提高测量准确度的途径,测温仪的安装,四、高温计的使用,7、测量问题,测温仪的安装 从设计人员的角度看,四、高温计的使用,7、测量问题,测温仪的安装 从设计人员的角度看,四、高温计的使用,7、测量问题,（5）提高测量准确度的途径,测温仪的安装,确定非接触式探头的合理位置，使得来自除鳞箱的喷雾和氧化物的存在的影响达到最小。 探头和轧机机座也要保持安全距离，以防止钢板在轧制过程中氧化物的喷溅对探头造成损害。 避开水和余鳞在钢坯表面能够形成较冷的区域，防止读数误差大。 由于热流一般向上流动，因此不要把测头装在目标的上方。 由于尘土一般会下落，因此不要把测头自下向上瞄准目标。 像钢丝钢条这类对小目标的测量应用，若选择水平方向瞄准，应选在其支撑点附近瞄准;否则反而应由上向下瞄准目标，以避免抖动对测量的影响。 选择适当的对准方向，可避免其它发热体的反射。 强光直射被测目标会影响测温稳定性，即便目标还未加温也会让仪器在测温下限附近波动。因此应当用遮挡物挡住直射强光。 高温环境下应选配水冷套。配合环温显示观察是否符合环温<60度的要求。若环温仍然较高，可在镜头前面离镜头1cm- 2cm处，加上带孔反光金属板，阻挡目标高温辐射到测头外壳。金属板应与其它金属体相连以增强散热效果。,四、高温计的使用,7、测量问题,（5）提高测量准确度的途径,测温仪辐射系数的设定,,采用检定合格的手持式红外测温仪与二次表显示数值进行比对，通过不同的辐射系数设定来确定红外测温仪最终的系数范围。,四、高温计的使用,7、测量问题,（5）提高测量准确度的途径,测温仪辐射系数的设定,,其它方法是用一热电偶和该仪表同时对被测物体表 面进行测量，同时调节该仪表上发射率调节旋钮，直到 仪表上的显示值与热电偶测出的温度值一致，此时仪 表上的发射率旋钮所指的数值即为被测物体表面发射率的近似 值。,四、高温计的使用,8、高温计的操作,,（1）操作内容,四、高温计的使用,8、高温计的操作,,（2）基本术语,四、高温计的使用,8、高温计的操作,,四、高温计的使用,8、高温计的操作,,四、高温计的使用,8、高温计的操作,,四、高温计的使用,（3）测温仪测量过程的控制,设备、测量方法、操作人员及测量结果等要素进行控制。,MSA系统对测量系统进行监控并判定是否稳定。当判定测量参数或测量系统发生偏离时，由生产/管理部门组织分析偏离原因并制定纠偏措施，,8、高温计的操作,四、高温计的使用,（3）测温仪测量过程的控制,8、高温计的操作,五、高温计的检定,1、规程 JJG 415-2001 工作用辐射温度计检定规程.,五、高温计的检定,1、规程 JJG 67-2003 工作用全辐射温度计检定规程.,五、高温计的检定,1、规程 JJG 67-2003 工作用全辐射温度计检定规程.,五、高温计的检定,1、规程 JJG 856-1994 500℃以下工作用辐射温度计.,五、高温计的检定,2、,五、高温计的检定,3、黑体炉辐射温度计校准的几个问题,在检定规程JJG415—2001中，要求标准和被校辐射温度计光学镜头聚焦到黑体炉的靶面上，即黑体炉的炉底。这对不等温黑体来说，均以靶面为准，而对等温黑体来说，情况就不一样，下面就等温黑体的情况来进行分析。 对辐射温度计，在校准过程中，要求被测物体的辐射面积要充满整个视场，现在根据校准情况，画出测量的光路示意图见图。 辐射温度计的光路一般有两种形式，即变焦距和定焦距。图a所示为测温仪光路是变焦距，并聚焦到黑体腔底。从光路图可看出，通过黑体腔口的面积比到腔底的大，对于等温黑体，只要腔口充满视场，测量的温度就准确。没有必要将镜头聚焦到腔底。如果镜头聚焦到黑体腔底，当黑体腔和黑体的前沿段都较长时，为了满足测温的要求，这势必要增加管式黑体的内径和腔口直径，否则，腔口的尺寸就不能充满测温仪的视场，测温就不准确。 在实际校准中，当黑体炉温度保持不变时，将辐射温度计的镜头聚焦到腔口后，显示温度值；继续将镜头延伸，显示值保持不变；直到某个位置，腔口尺寸不能充满视场时，温度开始下降。测量中，聚焦正确所得出的温度值，总是测量最高值。,五、高温计的检定,3、黑体炉辐射温度计校准的几个问题,五、高温计的检定,3、黑体炉辐射温度计校准的几个问题,五、高温计的检定,五、高温计的检定,3、黑体炉辐射温度计校准的几个问题,五、高温计的检定,3、黑体炉辐射温度计校准的几个问题,五、高温计的检定,4、新规程的编制,替代JJG 856-1994《500℃以下工作用辐射温度计》、JJG 415-2001《工作用辐射温度计》和JJG 67-2003《工作用全辐射温度计》检定规程。与JJG 856、JJG 415和JJG 67相比，主要技术变化如下： —适用于工作用辐射温度计的全温区检定，对计量标准、检定方法提出统一要求； —增加了新的术语，对部分术语重新进行定义修改了部分已有术语的定义（3.1）； —将黑体辐射源或它与参考温度计的组合作为计量标准器，允许采用面辐射源，增加了红外波长亮度温度溯源方法，规定了不同技术指标的黑体辐射源的适用使用条件（7.1）；,五、高温计的检定,4、新规程的编制,—明确了检定距离的确定方法（附录A）和被检辐射温度计的瞄准方法（附录B）； —检定结果增加了发射率修正（7.3）要求，采用了适用于全部温度范围和光谱范围不局限于短波高温测量的修正方法（附录C）； —增加了辐射源尺寸效应修正方法（附录E）； —增加了检定数据处理示例（附录G）； —针对主要计量标准形式和被检辐射温度计类型，提供了适用于扩展后的计量标准和全温区检定的不确定度分析依据和评定方法和示例（附录J）。,五、高温计的检定,3、新规程的编制,五、高温计的检定,4、新规程的编制,五、高温计的检定,4、新规程的编制,五、高温计的检定,4、新规程的编制,五、高温计的检定,4、新规程的编制,五、探究与总结,控制手段？,测量过程的控制？,设备,人员,环境,验证,五、探究与总结,选型样本雷泰在线式大家族.pdf,