紅外測(cè)溫儀在熱連軋中的應(yīng)用

1. 基本原理
　　
　　一切溫度高于零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射特性：輻射能量的大小及其按波長(zhǎng)的分布與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。因此，通過(guò)對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測(cè)量，便能準(zhǔn)確地測(cè)定它的表面溫度，這就是紅外輻射測(cè)溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。
　　
　　紅外測(cè)溫亦稱紅外輻射測(cè)溫，是一種利用物體自身發(fā)射的紅外輻射測(cè)量物體溫度的技術(shù)。紅外輻射或稱紅外線是波長(zhǎng)位于0. 76μm～1000μm之間的電磁輻射，對(duì)于理想的黑體其單位表面積向半球空間發(fā)射的所有波長(zhǎng)的總輻射功率（簡(jiǎn)稱全輻射度或輻射強(qiáng)度）與物體溫度的4 次方成正比：
　　
Mb （T）=σT4（1）
　　
　　這就是的斯蒂芬-玻爾茲曼定律。其中σ=5.6697×10-8W/m2K4稱為斯蒂芬- 玻爾茲曼常數(shù)。
　　
（1）式用于實(shí)際物體，需要乘以輻射率：
　　
Mgb（T）=εσT4
　　
　　可見(jiàn)任何物體的自發(fā)輻射強(qiáng)度Mgb（T）與物體的溫度和物體的輻射率有關(guān)。物體的輻射率ε與其材料的性質(zhì)（組成成分、金屬非金屬、晶體非晶體等）、表面狀態(tài)（表面光滑粗糙、氧化程度、污染或表面涂層等）和物體的溫度直接相關(guān)。只要能夠正確選擇物體的輻射率，便可準(zhǔn)確得出所測(cè)物體的實(shí)際溫度。
　　
2. 組成結(jié)構(gòu)
　　
　　紅外測(cè)溫儀的功能是收集目標(biāo)的紅外輻射能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)、經(jīng)過(guò)放大處理后，再利用溫度與輻射能量的關(guān)系，顯示出物體的溫度。其基本構(gòu)成如圖1所示。


　　紅外測(cè)溫儀是由光學(xué)系統(tǒng)、探測(cè)單元和信號(hào)處理三部分組成的。光學(xué)系統(tǒng)的主要作用是收集被測(cè)目標(biāo)的輻射功率,并使其匯聚到紅外探測(cè)器上。紅外探測(cè)器的作用是將接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。

3. 系統(tǒng)特點(diǎn)
　　
（1） 非接觸測(cè)量：它不需要接觸到被測(cè)溫度場(chǎng)的內(nèi)部或表面,因此,不會(huì)干擾被測(cè)溫度場(chǎng)的狀態(tài),測(cè)溫儀本身也不受溫度場(chǎng)的損傷。
（2） 測(cè)量范圍廣：因其是非接觸測(cè)溫,所以測(cè)溫儀并不處在較高或較低的溫度場(chǎng)中,而是工作在正常的溫度或測(cè)溫儀允許的條件下。
（3） 響應(yīng)時(shí)間快：只要接收到目標(biāo)的紅外輻射即可在短時(shí)間內(nèi)定溫。
（4） 準(zhǔn)確度高:紅外測(cè)溫不會(huì)與接觸式測(cè)溫一樣破壞物體本身溫度分布,因此測(cè)量精度高。
（5） 靈敏度高：只要物體溫度有微小變化，輻射能量就有較大改變，易于測(cè)出?？蛇M(jìn)行微小溫度場(chǎng)的溫度測(cè)量和溫度分布測(cè)量，非常適用于高速運(yùn)動(dòng)的帶鋼溫度的檢測(cè)。
（6） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用安全及使用壽命長(zhǎng)。
　　
4. 注意事項(xiàng)
　　
　　現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度宜穩(wěn)定，避免紅外探測(cè)器和處理電路產(chǎn)生溫漂，因?yàn)闇y(cè)溫儀示值是在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下標(biāo)定的。因?yàn)樗脺y(cè)溫儀無(wú)內(nèi)置標(biāo)校裝置，應(yīng)注意及時(shí)標(biāo)校其讀值，以保證讀值準(zhǔn)確。所以應(yīng)注意保證冷卻護(hù)套的水和氣的供應(yīng)，使探頭保持在正常工作范圍內(nèi)。
　　
　　在測(cè)溫儀的透鏡和被測(cè)物之間的傳播光路上，不可避免的有水滴、塵埃粒子、蒸汽和氧化鐵皮等，但由于其探頭的波長(zhǎng)短，能夠很好的避免測(cè)量干擾，使溫度示值不至偏低或不穩(wěn)定。即使如此，也應(yīng)當(dāng)通過(guò)用軸流風(fēng)扇吹掃減少干擾雜質(zhì)、改進(jìn)工藝過(guò)程減少氧化鐵皮的殘留。
　　
　　發(fā)射率是表征物體輻射紅外線的能力，它是相同溫度和波長(zhǎng)下的實(shí)際物體與黑體的單色輻射出度之比，所以亦稱比輻射率。它是表征物體輻射本領(lǐng)的重要熱物性參數(shù)，發(fā)射率越大，物體表面的輻射能力越強(qiáng)。大部分有機(jī)物或金屬氧化表面的發(fā)射率都在0. 85～0. 98之間。光潔的金屬表面或拋光的物體發(fā)射率很低。帶鋼的種類、表面粗糙度、理化結(jié)構(gòu)和材料厚度都是影響發(fā)射率的主要因素，所以為了準(zhǔn)確測(cè)定溫度應(yīng)正確設(shè)置不同測(cè)量點(diǎn)的發(fā)射率，這樣才能使測(cè)得的帶鋼表面溫度準(zhǔn)確。從這點(diǎn)講，的測(cè)量點(diǎn)應(yīng)是粗軋出口和精軋出口處。
　　
　　避免強(qiáng)照明光源或太陽(yáng)直射鏡頭。因?yàn)橥鈦?lái)輻射會(huì)同樣進(jìn)入測(cè)溫儀，帶來(lái)干擾。
　　
5. 結(jié)束語(yǔ)
　　
　　帶鋼熱連軋生產(chǎn)的特點(diǎn)是連續(xù)性、快速性、實(shí)時(shí)性、控制精度高。而帶鋼的溫度控制的準(zhǔn)確性是帶鋼質(zhì)量的重要保證，所以要采用準(zhǔn)確性高、穩(wěn)定性好、易于維護(hù)故障率低的紅外高溫計(jì)，而LAND系統(tǒng)正好能滿足需要。此系統(tǒng)在熱連軋廠的投用為順利投產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)保障，熱連軋生產(chǎn)線的投運(yùn)給濟(jì)鋼帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。