[其他]高溫測定溫度的方法

無效

• 申請號: 85104737
• 申請日: 1985-06-20
• 公開（公告）號: CN85104737A
• 公開（公告）日: 1986-12-24
• 發明（設計）人: 赫爾穆特·科爾茲;翰斯·海恩里克·埃特維格
• 申請（專利權）人: 曼內斯曼股份公司
• 主分類號: G01J5/46
• 分類號: G01J5/46
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 王彥斌,石小梅

本發明是通過一個輻射器正面輻射進行輻射補償的高溫測定真實溫度的方法。

在所有對于使用接觸式溫度計來說，被測溫度太高和/或被測物表面例如由于它的敏感性而不能直接接觸的地方都使用輻射高溫計測溫。輻射高溫計的另一優點是依照所允許的測試距離，它不會使被測物的溫度場發生變化;然而，它的主要缺點是在所有情況下被測物并不是一個理想的輻射體，也就是說不是一個具有輻射率為1的黑體。非完全輻射體的輻射率就與它的溫度，波長，被測物的組份及它的表面特性有關。公知的全輻射高溫計，部分輻射高溫計和比色高溫計都因此以非常不同的方式受到干擾影響，而由于輻射率波動所產生的測量誤差不可能得到全部的補償。

產生測量誤差的另一個原因來自于在測量爐窯（例如熱處理爐窯）中的溫度時爐壁的影響，也就是說，例如，如果壁溫超過被測物的溫度，那么，只有在輻射率為1或是在灰色輻射體的情況下才能無誤差地測量被測物溫度。在熱處理件（例如帶銅）輻射能力一般都比較低的情況下，輻射高溫計相應地吸收較低的輻射能并附加地吸收一部分由被測物反射了的爐壁的輻射。由此，一個具有較低被測溫度和較低的輻射率的被測物在高溫計上的顯示溫度提高了。當被測物溫度超過壁溫時，這種關系就反過來。

由于被測物溫度和爐壁溫度間的溫度差總是不斷地變化，所以由爐壁影響產生的測量誤差只能通過采取昂貴的屏蔽措施來避免，也就是進行補償。在把一個冷的被測物放入爐中時，高溫計按爐壁的溫度測得溫度為好幾百度，這是可能的，因為在這種情況下，爐壁的輻射遠遠超過了被測物的輻射。隨著被測物溫度升高，雖然誤差降低，但這種誤差，按照被測物輻射能力和爐壁輻射能力的變化仍然存在，以致指示的溫度或十分多地或較少地偏離被測物實際的溫度。

根據校正被測物的輻射率，也就是說調節到一個黑體的輻射率的建議，使用一有源的輔助輻射器的公知方法，它的輻射垂直落到被測物表面。該方法基于這樣一種考慮，即，在輔助輻射器正面輻射時，反射率加上輻射率為1。借此得到一個黑體輻射體的輻射密度。

借助于正面輻射的輻射補償雖然使高溫計測得的溫度盡可能地接近于被測物真正的溫度;但是，這一方法的缺點在于它需要一個非常熱的，昂貴的并且很靈敏的輔助輻射器，以使輔助輻射器和被測物之間的溫差盡可能地小。這一溫差對于測試結果是十分重要的。這種輻射器，例如氙一鎢帶燈管幾乎不適用于重要的技術方法，特別是不適于粗糙工件的熱處理過程。因為它幾乎不能安放在熱處理件的附近。但這是需要的，因為在測試距離和輔助輻射光束對被測面的垂直線可允許的偏離之間存在著一定的相互關系。這種公知方法的另一個缺點在于，相應于輻射器和被測物間的距離，它需要例如借助于準直儀，對于由高溫計觀測的總的光班來說，輻射一在被測物溫度下與黑體輻射相當的輻射密度。這在使用帶狀絲燈管的情況下是困難的，因為它不是平面輻射器，并因此必須隨被測物平面/輻射器距離的變化進行計算。在使用反射器的情況下，在測試區域也可能達到一種過輻射，亦即達到超過黑體的輻射。

此外，還需要連續地把輻射器溫度和測試光班溫度進行比較。為避免誤差，這必須用一個單一的測量元件來進行，它需要一套自己的透鏡組。就是這樣，困難還在于在技術上，其反射是由一有方向性的部分及一漫射部分所組成，這些部分不是已知的。它們不僅與方向有關，而且和溫度有關。因此，這種方法只適用于只有定向反射的被測物。

最后，帶狀絲燈管的輻射光譜必須與高溫計的測試頻譜范圍完全一致。在使用多個帶狀絲燈管時，必須同時測試。帶狀絲燈管輻射束可能的偏振也會導至測量誤差。

因此，使用這種輔助輻射器進行高溫測試時，爐壁的影響沒有被排除或至少沒有減小到最低限度，因為爐壁的輻射仍然到達被測物表面并在那里被反射。

本發明的任務在于消除前面所提到的用一有源輔助輻射器正面輻射進行輻射補償測試溫度的缺點。可能地也最大限度地排除使用測試結果出現誤差的爐壁的影響。

該任務的解決方案基于這樣一種考慮：代替一有源的輻射器，使用一進行輻射并同時反射的平面，以使被測物的輻射能力與一黑體的輻射能力相同。

更詳細地說，本發明在于，在前面所提到的這種方法中，距被測物表面一定距離裝有一個帶測試孔的補充平面，一由被測物出發的測試輻射通過該測試孔到達高溫計的鏡頭。這里補充平面最好由具有相同輻射或相近輻射的材料制成，在熱處理爐的情況下，例如一個用于帶鋼連續熱處理爐的情況由金屬平面制成。