1、一、原理,輻射高溫計(jì)主要是利用光輻射來(lái)測(cè)量物體溫度，輻射能以波的形式表現(xiàn)出來(lái)。,1、基本原理,一、原理,2、黑體輻射定律,波長(zhǎng),發(fā)射率,距離系數(shù),黑體是一種理想化的輻射體，它吸收所有波長(zhǎng)的輻射能量，沒(méi)有能量的反射和透過(guò)，其表面的發(fā)射率為1。,一、原理,2、黑體輻射定律,一、原理,2、黑體輻射定律,一、原理,普朗克定理,,,Pb(λΤ)—黑體的輻射出射度 λ—波長(zhǎng) T—絕對(duì)溫度 c1、c2—輻射常數(shù),一、原理,隨著溫度的升高，物體

2、的輻射能量越強(qiáng),一、原理,,,,隨發(fā)射率變化(非灰體),= 0.9 (灰體),,,,,,相對(duì)能量,波長(zhǎng) (微米),= 1.0 (黑體),?,?,?,,一、原理,維恩位移定理,λm,輻射峰值處的波長(zhǎng),A為比例常數(shù)，稱為維恩位移常數(shù) 數(shù)值等于2.8978 × 10–3 m K,溫度升高，輻射峰值向短波方向移動(dòng),峰值處的波長(zhǎng)λm與絕對(duì)溫度Τ 成反比,一、原理,斯特藩—玻耳茲曼定理,,,Pb(T)—溫度為T

3、時(shí)，單位時(shí)間從黑體單位面積上輻射出的總輻射出射度，稱為總輻射出射度；σ—斯特藩—玻耳茲曼常量；T—物體溫度。,對(duì)于一般非黑體,,一、原理,一、原理,3、紅外測(cè)溫儀原理,一、原理,一、原理,4、比色測(cè)溫原理,一、原理,4、比色測(cè)溫原理,一、原理,4、比色測(cè)溫原理,二、輻射高溫計(jì)分類,工作方式,使用方式,能量傳輸,目標(biāo)數(shù)量,單目標(biāo)線目標(biāo)面目標(biāo),1、基本分類,二、分類,2、分類實(shí)例,二、輻射高溫計(jì)分類,二、輻射高溫計(jì)分類,二、輻

4、射高溫計(jì)分類,二、輻射高溫計(jì)分類,*1、雷泰 RAYR3I2ML3U、RAYST60XBAP、 RAYMXZTDUVB Raytek Raynger ST60+、RAYFR1BSF003H、RAYFR1ASF001*2、福祿克 RAYST20XBAP、FLUKE 62Mini、ST-60、ST203、蘭德

5、 UNO V1 600/1600C-V、SYSTEM4 M2 300/1100C-V4、常州潞城 DCT2-6016、SCT-060、SCT3-0513-2、SCT3-3014-25、三博中自 CIT-JH6、SITEL *STARLINE M7、POTEX *PT-3058、愛(ài)光 5G-1415測(cè)量設(shè)備信息_2015_6_16.xls,三、鋼鐵企業(yè)應(yīng)用,1、應(yīng)用場(chǎng)合,三、鋼鐵企業(yè)應(yīng)用,三、鋼鐵企業(yè)應(yīng)用

6、,應(yīng)用實(shí)例LAND紅外測(cè)溫儀在MULPIC中的應(yīng)用.,三、鋼鐵企業(yè)應(yīng)用,2、應(yīng)用實(shí)例,中板,三、鋼鐵企業(yè)應(yīng)用,2、應(yīng)用實(shí)例,特棒,三、鋼鐵企業(yè)應(yīng)用,2、應(yīng)用實(shí)例,高線,四、高溫計(jì)的使用,確定測(cè)量要求，如被測(cè)目標(biāo)溫度，被測(cè)目標(biāo)大小，測(cè)量距離，被測(cè)目標(biāo)材料，目標(biāo)所處環(huán)境，響應(yīng)速度，測(cè)量精度，用便攜式還是在線式;,1、選型,溫度范圍、光斑尺寸、工作波長(zhǎng)、測(cè)量精度、響應(yīng)時(shí)間等;環(huán)境和工作條件方面，如環(huán)境溫度、窗口、顯示和輸出、保護(hù)附件等;,一

7、般來(lái)說(shuō)，測(cè)溫范圍越窄，監(jiān)控溫度的輸出信號(hào)分辨率越高，精確度越高，測(cè)溫更準(zhǔn)確。測(cè)溫范圍過(guò)寬，會(huì)降低測(cè)溫精度，誤差較大。,四、高溫計(jì)的使用,1、選型,四、高溫計(jì)的使用,1、選型,如果由于客觀原因紅外測(cè)溫儀在遠(yuǎn)離目標(biāo)使用，而又要測(cè)量小目標(biāo)，就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的紅外測(cè)溫儀來(lái)保證測(cè)溫準(zhǔn)確性。反之，則選擇低光學(xué)分辨率的紅外測(cè)溫儀。因?yàn)楣鈱W(xué)分辨率越高，即D.S比值越大，測(cè)溫儀的成本越高。,四、高溫計(jì)的使用,1、選型,四、高溫計(jì)的使用,四、高溫計(jì)的使

8、用,響應(yīng)時(shí)間表示紅外測(cè)溫儀對(duì)被測(cè)溫度變化的反應(yīng)速度，定義為到達(dá)最后讀數(shù)的95%能量所需要的時(shí)間，它與光電探測(cè)器、信號(hào)處理電路以及顯示輸出系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。 確定響應(yīng)時(shí)間，主要根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度和目標(biāo)的溫度變化速度。如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度或升溫速度很快時(shí)，要選用快速響應(yīng)的紅外測(cè)溫儀;對(duì)于靜止的或目標(biāo)熱過(guò)程存在熱慣性時(shí)，可以放寬測(cè)溫儀的響應(yīng)時(shí)間要求。,響應(yīng)時(shí)間,四、高溫計(jì)的使用,1、選型,(2)在各種型號(hào)的測(cè)溫儀對(duì)比性能、功能和價(jià)格

9、方面的最佳搭配。選出能夠滿足上述要求的儀器型號(hào)，包括維修和校準(zhǔn)性能。,四、高溫計(jì)的使用,1、選型,四、高溫計(jì)的使用,2、基本參數(shù),測(cè)溫范圍/響應(yīng)波長(zhǎng)距離系數(shù)（測(cè)量距離與目標(biāo)大?。┌l(fā)射率設(shè)定測(cè)量精度/重復(fù)性響應(yīng)時(shí)間瞄準(zhǔn)方式（激光、透鏡、視頻、目視、瞄準(zhǔn)燈/鏡）現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求/輸出方式,四、高溫計(jì)的使用,四、高溫計(jì)的使用,常州潞城DCT2-7014,四、高溫計(jì)的使用,3、波長(zhǎng)的選擇,四、高溫計(jì)的使用,4、附件的選擇,四、高溫計(jì)的使

10、用,4、附件的選擇,三博中自,四、高溫計(jì)的使用,5、其它選擇,四、高溫計(jì)的使用,某高溫計(jì)選型要點(diǎn),三博中自,四、高溫計(jì)的使用,四、高溫計(jì)的使用,6、應(yīng)用實(shí)例,（1）熱連軋溫度測(cè)量,四、高溫計(jì)的使用,6、應(yīng)用實(shí)例,（2）熱風(fēng)爐溫度測(cè)量,四、高溫計(jì)的使用,6、應(yīng)用實(shí)例,四、高溫計(jì)的使用,6、應(yīng)用實(shí)例,四、高溫計(jì)的使用,6、應(yīng)用實(shí)例,問(wèn)題?,圖片,中板矯直溫度,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,鋼坯溫度的測(cè)量,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,（

11、1）測(cè)量過(guò)程存在的問(wèn)題,（a）紅外測(cè)溫儀受現(xiàn)場(chǎng)高溫、粉塵、振動(dòng)的影響溫度顯示波 動(dòng)比較大。 （b）經(jīng)過(guò)檢定合格的紅外測(cè)溫儀在現(xiàn)場(chǎng)安裝后，受安裝角度的不同，溫度顯示相差太大。 （c）輻射系數(shù)的設(shè)置不好確定，造成溫度測(cè)量的不一致。 （d）紅外測(cè)溫儀在經(jīng)過(guò)使用一定時(shí)期使用后，容易出現(xiàn)視值與實(shí)際值不符，需要定期比對(duì)。 （e）未運(yùn)用科學(xué)的數(shù)據(jù)分析工具對(duì)紅外測(cè)溫儀的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析。 （f） 測(cè)溫儀在新的環(huán)境下的穩(wěn)定時(shí)間不夠。

12、溫差的穩(wěn)定平衡,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,（2）水霧的影響,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,（2）水霧的影響,在輻射測(cè)溫方法中，當(dāng)被測(cè)表面受到水霧遮蔽時(shí)，由于水霧具有隨光譜變化的輻射、吸收和散射輻射特征，使得輻射測(cè)溫儀的準(zhǔn)確性大大降低。受到水霧的衰減作用：?jiǎn)紊椛錅y(cè)溫儀的測(cè)量值比被測(cè)表面真實(shí)溫度偏低，出現(xiàn)了負(fù)偏差;而比色輻射測(cè)溫儀的測(cè)量值卻比被測(cè)表面的真實(shí)值偏高，出現(xiàn)了正偏差。 隨著被測(cè)表面溫度的升高，水霧

13、對(duì)兩種輻射測(cè)溫儀的影響增大，測(cè)溫儀的測(cè)量偏差增大。當(dāng)被測(cè)表面溫度一定時(shí)，水霧粒子數(shù)密度增大，由水霧引起的測(cè)量偏差增大。,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,（3）其它干擾,被測(cè)物體表面的影響背景輻射源在鋼板表面的反射與被測(cè)物體輻射 來(lái)的熱輻射能重疊在一起，這樣就會(huì)使其它一些發(fā)熱源的輻射能也進(jìn)人檢測(cè)元件，造成測(cè)定值偏高。例如太陽(yáng)光、室內(nèi)照明等。解決方法后續(xù)。輻射高溫計(jì)本體的干擾輻射高溫計(jì)本身由于受到環(huán)境溫度、濕度、振動(dòng)、感應(yīng)電源的影響

14、，也會(huì)帶來(lái)一定誤差。 可以采取的對(duì)策是:盡量避開(kāi)感應(yīng)電源進(jìn)行安裝;檢測(cè)器盡量密封，采取水冷系統(tǒng)保持檢測(cè)元件在適宜的環(huán)境溫度下;對(duì)電氣線路進(jìn)行屏蔽;安裝時(shí)盡量消除振動(dòng)。,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,（4）瞄準(zhǔn)與調(diào)焦,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,當(dāng)被測(cè)物體距離儀表1m時(shí)，目標(biāo)、前瞄準(zhǔn)孔和后瞄準(zhǔn)上孔的中心三者應(yīng)成一線;當(dāng)被測(cè)物體距離儀表超過(guò)5m時(shí)，目標(biāo)、前瞄準(zhǔn)孔、后瞄準(zhǔn)下孔應(yīng)成一線。,四、

15、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,（5）提高測(cè)量準(zhǔn)確度的途徑,噴水霧化冷卻段，在儀表前方接窺視管貼近鑄坯表面以防止水霧影響。窺視管側(cè)邊開(kāi)空接入現(xiàn)場(chǎng)壓縮空氣。,加全包封的不銹鋼水冷套,阻擋來(lái)自連鑄坯的輻射熱，使測(cè)溫儀工作在允許使用的環(huán)境溫度內(nèi)，防塵、防濕、防腐蝕、防電磁干擾。,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,（5）提高測(cè)量準(zhǔn)確度的途徑,加窺視管在探頭前端加裝開(kāi)口窺視管，內(nèi)設(shè)一塊石英玻璃和一塊單晶鍺，只允許0. 3~3. 7 µm的紅外

16、波長(zhǎng)通過(guò)，同時(shí)屏蔽掉連鑄坯附近的火焰、煙塵、干擾氣體對(duì)探測(cè)器的干擾。,加空氣吹掃器該裝置使窺視管內(nèi)保持正壓氣流，防止火焰、煙塵等進(jìn)入窺視管。它可以把環(huán)境中的粉塵、水蒸汽吹走，吹出一條清潔的光學(xué)通路，減小通路內(nèi)氣氛對(duì)輻射能的吸收，確保測(cè)溫精度。,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,（5）提高測(cè)量準(zhǔn)確度的途徑,測(cè)溫儀的安裝,測(cè)溫儀的安裝最好在垂直于被測(cè)物體的基礎(chǔ)上，采用背光的安裝為最好，使測(cè)溫儀光軸盡量垂直于鋼板，使被測(cè)物表面的輻射能量損失減至

17、最少，減少測(cè)量誤差。,小于30度角(極限45角）,安裝距離越近允許檢測(cè)物跳動(dòng)越大。,被測(cè)物的溫度越高，允許安裝的距離越遠(yuǎn)。,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,（5）提高測(cè)量準(zhǔn)確度的途徑,測(cè)溫儀的安裝,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,（5）提高測(cè)量準(zhǔn)確度的途徑,測(cè)溫儀的安裝,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,測(cè)溫儀的安裝 從設(shè)計(jì)人員的角度看,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,測(cè)溫儀的安裝

18、 從設(shè)計(jì)人員的角度看,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,（5）提高測(cè)量準(zhǔn)確度的途徑,測(cè)溫儀的安裝,確定非接觸式探頭的合理位置，使得來(lái)自除鱗箱的噴霧和氧化物的存在的影響達(dá)到最小。探頭和軋機(jī)機(jī)座也要保持安全距離，以防止鋼板在軋制過(guò)程中氧化物的噴濺對(duì)探頭造成損害。 避開(kāi)水和余鱗在鋼坯表面能夠形成較冷的區(qū)域，防止讀數(shù)誤差大。由于熱流一般向上流動(dòng)，因此不要把測(cè)頭裝在目標(biāo)的上方。由于塵土一般會(huì)下落，因此不要把測(cè)頭自下向上瞄準(zhǔn)目標(biāo)。

19、像鋼絲鋼條這類對(duì)小目標(biāo)的測(cè)量應(yīng)用，若選擇水平方向瞄準(zhǔn)，應(yīng)選在其支撐點(diǎn)附近瞄準(zhǔn);否則反而應(yīng)由上向下瞄準(zhǔn)目標(biāo)，以避免抖動(dòng)對(duì)測(cè)量的影響。選擇適當(dāng)?shù)膶?duì)準(zhǔn)方向，可避免其它發(fā)熱體的反射。強(qiáng)光直射被測(cè)目標(biāo)會(huì)影響測(cè)溫穩(wěn)定性，即便目標(biāo)還未加溫也會(huì)讓儀器在測(cè)溫下限附近波動(dòng)。因此應(yīng)當(dāng)用遮擋物擋住直射強(qiáng)光。高溫環(huán)境下應(yīng)選配水冷套。配合環(huán)溫顯示觀察是否符合環(huán)溫<60度的要求。若環(huán)溫仍然較高，可在鏡頭前面離鏡頭1cm- 2cm處，加上帶孔反光金屬板，

20、阻擋目標(biāo)高溫輻射到測(cè)頭外殼。金屬板應(yīng)與其它金屬體相連以增強(qiáng)散熱效果。,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,（5）提高測(cè)量準(zhǔn)確度的途徑,測(cè)溫儀輻射系數(shù)的設(shè)定,,采用檢定合格的手持式紅外測(cè)溫儀與二次表顯示數(shù)值進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)不同的輻射系數(shù)設(shè)定來(lái)確定紅外測(cè)溫儀最終的系數(shù)范圍。,四、高溫計(jì)的使用,7、測(cè)量問(wèn)題,（5）提高測(cè)量準(zhǔn)確度的途徑,測(cè)溫儀輻射系數(shù)的設(shè)定,,其它方法是用一熱電偶和該儀表同時(shí)對(duì)被測(cè)物體表面進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)調(diào)節(jié)該儀表上發(fā)射率調(diào)節(jié)旋鈕，

21、直到儀表上的顯示值與熱電偶測(cè)出的溫度值一致，此時(shí)儀表上的發(fā)射率旋鈕所指的數(shù)值即為被測(cè)物體表面發(fā)射率的近似值。,四、高溫計(jì)的使用,8、高溫計(jì)的操作,,（1）操作內(nèi)容,四、高溫計(jì)的使用,8、高溫計(jì)的操作,,（2）基本術(shù)語(yǔ),四、高溫計(jì)的使用,8、高溫計(jì)的操作,,四、高溫計(jì)的使用,8、高溫計(jì)的操作,,四、高溫計(jì)的使用,8、高溫計(jì)的操作,,四、高溫計(jì)的使用,（3）測(cè)溫儀測(cè)量過(guò)程的控制,設(shè)備、測(cè)量方法、操作人員及測(cè)量結(jié)果等要素進(jìn)行控制。,MS

22、A系統(tǒng)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控并判定是否穩(wěn)定。當(dāng)判定測(cè)量參數(shù)或測(cè)量系統(tǒng)發(fā)生偏離時(shí)，由生產(chǎn)/管理部門組織分析偏離原因并制定糾偏措施，,8、高溫計(jì)的操作,四、高溫計(jì)的使用,（3）測(cè)溫儀測(cè)量過(guò)程的控制,8、高溫計(jì)的操作,五、高溫計(jì)的檢定,1、規(guī)程 JJG 415-2001 工作用輻射溫度計(jì)檢定規(guī)程.,五、高溫計(jì)的檢定,1、規(guī)程 JJG 67-2003 工作用全輻射溫度計(jì)檢定規(guī)程.,五、高溫計(jì)的檢定,1、規(guī)程 JJG 67-2003

23、工作用全輻射溫度計(jì)檢定規(guī)程.,五、高溫計(jì)的檢定,1、規(guī)程 JJG 856-1994 500℃以下工作用輻射溫度計(jì).,五、高溫計(jì)的檢定,2、,五、高溫計(jì)的檢定,3、黑體爐輻射溫度計(jì)校準(zhǔn)的幾個(gè)問(wèn)題,在檢定規(guī)程JJG415—2001中，要求標(biāo)準(zhǔn)和被校輻射溫度計(jì)光學(xué)鏡頭聚焦到黑體爐的靶面上，即黑體爐的爐底。這對(duì)不等溫黑體來(lái)說(shuō)，均以靶面為準(zhǔn)，而對(duì)等溫黑體來(lái)說(shuō)，情況就不一樣，下面就等溫黑體的情況來(lái)進(jìn)行分析。對(duì)輻射溫度計(jì)，在校準(zhǔn)過(guò)程中，要求被測(cè)物

24、體的輻射面積要充滿整個(gè)視場(chǎng)，現(xiàn)在根據(jù)校準(zhǔn)情況，畫出測(cè)量的光路示意圖見(jiàn)圖。輻射溫度計(jì)的光路一般有兩種形式，即變焦距和定焦距。圖a所示為測(cè)溫儀光路是變焦距，并聚焦到黑體腔底。從光路圖可看出，通過(guò)黑體腔口的面積比到腔底的大，對(duì)于等溫黑體，只要腔口充滿視場(chǎng)，測(cè)量的溫度就準(zhǔn)確。沒(méi)有必要將鏡頭聚焦到腔底。如果鏡頭聚焦到黑體腔底，當(dāng)黑體腔和黑體的前沿段都較長(zhǎng)時(shí)，為了滿足測(cè)溫的要求，這勢(shì)必要增加管式黑體的內(nèi)徑和腔口直徑，否則，腔口的尺寸就不能充滿測(cè)溫

25、儀的視場(chǎng)，測(cè)溫就不準(zhǔn)確。在實(shí)際校準(zhǔn)中，當(dāng)黑體爐溫度保持不變時(shí)，將輻射溫度計(jì)的鏡頭聚焦到腔口后，顯示溫度值；繼續(xù)將鏡頭延伸，顯示值保持不變；直到某個(gè)位置，腔口尺寸不能充滿視場(chǎng)時(shí)，溫度開(kāi)始下降。測(cè)量中，聚焦正確所得出的溫度值，總是測(cè)量最高值。,五、高溫計(jì)的檢定,3、黑體爐輻射溫度計(jì)校準(zhǔn)的幾個(gè)問(wèn)題,五、高溫計(jì)的檢定,3、黑體爐輻射溫度計(jì)校準(zhǔn)的幾個(gè)問(wèn)題,五、高溫計(jì)的檢定,五、高溫計(jì)的檢定,3、黑體爐輻射溫度計(jì)校準(zhǔn)的幾個(gè)問(wèn)題,五、高溫計(jì)的檢定,

26、3、黑體爐輻射溫度計(jì)校準(zhǔn)的幾個(gè)問(wèn)題,五、高溫計(jì)的檢定,4、新規(guī)程的編制,替代JJG 856-1994《500℃以下工作用輻射溫度計(jì)》、JJG 415-2001《工作用輻射溫度計(jì)》和JJG 67-2003《工作用全輻射溫度計(jì)》檢定規(guī)程。與JJG 856、JJG 415和JJG 67相比，主要技術(shù)變化如下：—適用于工作用輻射溫度計(jì)的全溫區(qū)檢定，對(duì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、檢定方法提出統(tǒng)一要求；—增加了新的術(shù)語(yǔ)，對(duì)部分術(shù)語(yǔ)重新進(jìn)行定義修改了部分已有術(shù)語(yǔ)的

27、定義（3.1）；—將黑體輻射源或它與參考溫度計(jì)的組合作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器，允許采用面輻射源，增加了紅外波長(zhǎng)亮度溫度溯源方法，規(guī)定了不同技術(shù)指標(biāo)的黑體輻射源的適用使用條件（7.1）；,五、高溫計(jì)的檢定,4、新規(guī)程的編制,—明確了檢定距離的確定方法（附錄A）和被檢輻射溫度計(jì)的瞄準(zhǔn)方法（附錄B）；—檢定結(jié)果增加了發(fā)射率修正（7.3）要求，采用了適用于全部溫度范圍和光譜范圍不局限于短波高溫測(cè)量的修正方法（附錄C）；—增加了輻射源尺寸效應(yīng)修正方法

28、（附錄E）；—增加了檢定數(shù)據(jù)處理示例（附錄G）；—針對(duì)主要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)形式和被檢輻射溫度計(jì)類型，提供了適用于擴(kuò)展后的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和全溫區(qū)檢定的不確定度分析依據(jù)和評(píng)定方法和示例（附錄J）。,五、高溫計(jì)的檢定,3、新規(guī)程的編制,五、高溫計(jì)的檢定,4、新規(guī)程的編制,五、高溫計(jì)的檢定,4、新規(guī)程的編制,五、高溫計(jì)的檢定,4、新規(guī)程的編制,五、高溫計(jì)的檢定,4、新規(guī)程的編制,五、探究與總結(jié),控制手段？,測(cè)量過(guò)程的控制？,設(shè)備,人員,環(huán)境,驗(yàn)證,五、探