[發明專利]一種對紅外測溫設備的測試結果進行修正的方法

有效

• 申請號: 201611030698.7
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN106768380B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 唐雯聃;趙俊學;劉國軍;李小明;馬占彪;李剛;史云
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01J5/06
• 分類號: G01J5/06;G01K7/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明提出一種對紅外測溫設備的測試結果進行修正的方法，以多種紅外測溫設備為研究對象，對其測得的數據進行人工修正；修正后的數據接近目標的真實溫度。本發明通過預設測試模型和計算公式，測試模型與公式對應的函數變量；然后通過軟件針對測得的數值進行擬合，確定計算公式的系數和乘數，從而形成完整的計算公式；之后在同種測量條件下，無論這些函數變量的如何變化，均可通過同種公式計算出目標的準確溫度。本發明適用于復雜條件下，各種精度和適用溫度范圍的紅外測溫設備對目標溫度的修正；本方法對鋼錠溫度的測量有明顯優勢。該方法可以克服紅外測溫設備在溫度、距離、角度等因素變化時的溫度誤差，實現快速、準確、安全地測溫的目的。

技術領域

本發明涉及冶金技術領域，特別涉及一種對紅外測溫設備的測試結果進行修正的方法，可在合理設置紅外測溫設備參數的前提下，預先進行數據處理工作并結合現場實測數據，實現對測試結果的修正。

背景技術

溫度測量在冶金過程中是非常重要的因素。金屬冶煉的過程中，一些重要的化學反應需要在特定的溫度條件下才能進行；鋼渣界面反應也需要合適的溫度才能具備合適的動力學條件；在金屬熱處理的過程中，組織相變也需要特定的溫度。因此，在這些過程中測量準確的溫度值是成敗的關鍵。

在實際生產中，主要存在接觸式和非接觸式兩類測溫方法。接觸式測溫主要是采用各類熱電偶，通過實體接觸取得目標的溫度。這種測溫方式直接而精準，在冶金過程中被廣泛采用。但這種方式存在一定的缺點：第一，在需要密集測溫的情況下測溫速度較慢；第二，每次測溫如果需要人工操作的話帶有一定的危險性，例如爐外精煉測溫需要停止給電起弧；第三，對于高溫固體，采用熱電偶測試時需要將其焊接在固體表面，否則測溫不準；第四，高溫測溫通常采用一次性熱電偶，每次測溫需要產生一定的消耗，較大密度測量時這種消耗更高；更換新的熱電偶也會消耗工時。

非接觸式紅外測溫可對一些溫度很高的區域、流動的鋼水等目標進行遠距離測量；使用方便、安全、快捷，目前在冶金領域已經有一定的應用。其主要原理是通過測量目標自身的輻射能量，根據對接收到的電磁波的波長、能量強度進行統計和計算，得出目標的表面溫度。電磁波其輻射強度波長、溫度有關，如式1。

式中：M_λ為單位面積黑體的輻射功率；λ為波長；T為絕對溫度：C₁為第一輻射常數；C₂為第二輻射常數。

非接觸式紅外測溫儀按不同的原理可分為：全輻射式測溫儀、部分輻射式測溫儀、雙色測溫儀。1)全輻射測溫儀又稱輻射感溫儀，利用輻射總量的大小來判斷物體的溫度。接收元件一般是熱探測器，如電熱堆。這種方式機構簡單，但靈敏度低，受發射率影響大。由于不同物體的總發射率不同，即使是同溫度的物體必須引入不同的修正。但因為實際目標的發射率常常難以確定，加上煙塵、熱空氣波動等環境因素影響，修正難度較大。2)部分輻射式測溫儀又稱亮度式測溫儀，是選取某一波段的輻射功率大小來判斷目標的溫度，又稱單色測溫儀。其接收元件一般是光電探測器，如硅光電池；接收的波段是選擇的，其特點是靈敏度高，但由于是根據接收輻射能量的大小來判別目標的溫度，仍然受單色發射率和環境因素的影響。對測溫距離、目標大小有嚴格要求，通常工作在短波區，適合測量高溫。3)雙色測溫儀又稱比色測溫，可以減少發射率和煙塵、水汽、距離變化及物體局部被遮擋等因素的影響。它不是根據直接接收到的物體熱輻射能量的大小來判別溫度，而是分別接收物體紅外輻射中兩個相鄰波段的能量，并求其比，再根據這個比值的大小來確定物體的溫度。只要物體的溫度相同，兩相鄰波段輻射能量的比值基本保持不變；如果物體溫度發生變化，則比值相應發生變化。因此采用紅外雙色測溫，一般可不進行發射率修正。但測溫時應當選擇合適的工作波長，若波長選擇不合適，測量誤差會變大；而且兩個波段的測量是分開的，信號處理速度不快，相應時間長，對運動和溫度變化快的高溫物體誤差很大。且因設備測溫及內部構造的緣故，設備體積會很大，攜帶不便。