DT143DA辐射测温仪测温度结果不确定性分析及解决方案

论文导读:：这篇文章主要阐述了DT143DA辐射测温仪在对铁水在线测量时所测的温度和铁水实际温度之间偏差的原因，注重讨论了测温时环境和操作对测温结果的影响，并给出解决的办法和正确的操作方法。
论文关键词：DT143DA红外测温仪，环境因子，操作因素，解决办法，操作方法

 

0 前言

温度作为研究物态的重要参数之一，它的精确测量一直是工业的重要需求，非接触式测温从上世纪初的隐丝式光学高温计的出现到现在的多光谱测温仪器的应用，辐射测温技术现在仍然在不断的发展中。辐射测温仪器的制造原理大多数是和黑体辐射定律相关。红外测温也属于辐射测温范畴，在高炉测温时显示了相对于热电偶测温的一系列优越性，动态性好、不破坏温度场的分布、不与铁水接触、节约重金属、可多次使用等等。但是测量过程同时也显示了其相对的不足，测温的抗干扰性不强，易受操作和环境的影响物理论文，测得的温度可靠性不好。现在将针对这些造成测量结果偏差的原因进行定性的分析并指出解决的方法。

2 铁水表面的反射对测温的影响试验

任何的实际物体都有反射外来的光线的能力，铁水表面肯定会反射周围物体的红外辐射，探头接受的光线不只是铁水的辐射，所以测得的数据并不能反映铁水表面的实际红外辐射特性，测出的结果将是不精确的。

2.1包钢高炉现场试验简图与试验数据

在实际测量中未插入铁水和插入铁水中测得的温度是不同的，插入铁水则避免了外界的红外辐射光波，下表时未插入铁水和插入铁水中测得的温度对比表

表2 未插入铁水和插入铁水中测得的温度对比表

Table 2 Molten iron and molten iron is notinserted into the temperature measured in comparison table

热电偶测得铁水实际温度为1549°C。其实仔细观察不难发现测得温度是低于铁水的溶点，但是测得的数据却是稳定的。这样的误差是可以通过标定来解决的。

图2 包头钢铁厂高炉现场测温模拟简图

Fig. 2 Baotou Iron and Steel Plant BlastFurnace Simulation diagram of the scene temperature

2.2结果与理论分析及就解决方按

这里定义：非铁水本身的表面辐射而被仪器接收到得其他各种光均为测量过程中的“噪声。从上面分析可知红外测温仪器接受到的光应该是噪声和铁水的表面辐射两部分的非相干叠加，即有：探头接收光强=噪声强度+实际铁水辐射光强 龙源期刊。铁水辐射并非黑体辐射即有：①，其中为黑体辐射强度按波长的分布，是物体的单色辐出度。在T一定时是的函数计为。按照级数的理论展开，由①得=②，设噪声强度为则有③，实际红外测温仪器采集的为有限组波长处所对应的光强，则③可变为，我们用最小二乘法对数据处理：

对及 (n+2)个变量求偏导数得到(n+2)个方程组可求得和。

在线测温时只要对仪器的数据处理上加上一个瞬时的修正温度即可物理论文，这个可以在软件上实现它或仿照图上的做法将探头置于陶瓷管中插入铁水内部亦可避免噪声的影响。

3 测温距离及中间介质对测温结果的影响

关于这个方面的解释不难想到是光波在自由空间中传播时光强会随着传播距离的二次方衰减以及中间的介质的吸收散射等造成的衰减。这里想分析红外光在灰尘较多的环境下的传播的衰减。

3.1高温加热炉试验简图与实验数据

在高炉测温现场采集温度随距离的变化数据通常比较困难且也难以标定测温探头和铁水表面垂直位置处的相对偏角，故而采用实验室模拟手段来探究上述的问题。

图3 高温加热炉试验简图

Fig.3 Experimental diagram of hightemperature furnace

在实验过程中将电炉从室温开始缓慢升温到1280°C，并且通过电炉的保温系统将炉膛底部的温度维持在几个恒定的温度点上来采集实验数据。在实际测量过程中发现辐射源处于同一温度时不同深度处测得的温度是不同的，见下表：

表3 DT143DA测温仪测得的温度与炉膛实际温度对照表

Table 3 DT143DA thermometer measured thetemperature and the actual temperature of the furnace table

3.2结果与理论分析及解决方案

观察上面的图表发现随着测温探头到辐射源的的垂直距离的增加测得的温度是减小的，下图是计算机模拟仪器测量炉膛的辐射时不同位置测得温度的三维分布图

图4 计算机模拟仪器测量炉膛的辐射时不同位置测得温度的三维分布图

Fig.4 Computer simulation of radiationinstruments to measure the furnace temperature

measured at different positions when thethree-dimensional distribution

H方向为膛下表面向上垂直延伸方向;L方向为炉膛宽度延伸方向;M方向为炉口到底部辐射源的径直方向。从图上我们很容易发现在M方向温度是递增的，理论模拟结果和实验测得结果是吻合的。

由衰减的积分公式：得，是衰减系数。衰减系数是随着灰尘的密度的变大而增加的，同时可以预见随着的增大光强是随着指数衰减的。国际上对烟雾的能见度定义为不足1km，薄雾的能见度为1km～2km，霾的能见度为2km～5km。烟雾和薄雾通常被认作是水滴的重要组成部分，霾和烟的粒径相对要小一些，这表明一些探测器如热影像仪利用远红外，其波长为10m左右，这个能更好的穿透霾和一些烟雾，因为其粒径比波长要小。因此红外辐射既没有被明显的改变方向也没有被颗粒物完全吸收。引用生活中的经验能见度的公式更能直观的反映实际的情况，V为能见度物理论文，为入射波的波长()，为传播的距离。可以看出红外波的透过率是随着距离的增大而衰减的。这种衰减对红外光线是不明显的，平时日常测温时红外测温仪在短距离上测得温度还是能很好的反映物体的实际情况的数量级的。

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