红外测温仪在热连轧中的应用

　　济钢热连轧是一条年产250万吨的半连轧生产线,主要由:两座步进式加热炉,一台带前立辊的四辊可逆式粗轧机,一台切头飞剪,六机架精轧机组,一套带钢层流冷却装置,两台卷取机,一套钢卷运输系统等设备组成。为了测量钢件的表面温度,控制轧件质量,共在四个点设置了红外高温计,分别是粗轧出口、精轧入口、精轧出口、卷取机入口。

　　1　基本原理

　　一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射特性:辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此,通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测定它的表面温度,这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

　　红外测温亦称红外辐射测温,是一种利用物体自身发射的红外辐射测量物体温度的技术。红外辐射或称红外线是波长位于0. 76μm~1000μm之间的电磁辐射,对于理想的黑体其单位表面积向半球空间发射的所有波长的总辐射功率(简称全辐射度或辐射强度)与物体温度的4次方成正比:

　　可见任何物体的自发辐射强度Mgb(T)与物体的温度和物体的辐射率有关。物体的辐射率ε与其材料的性质(组成成分、金属非金属、晶体非晶体等)、表面状态(表面光滑粗糙、氧化程度、污染或表面涂层等)和物体的温度直接相关。只要能够正确选择物体的辐射率,便可准确得出所测物体的实际温度。

　　2　组成结构

　　红外测温仪的功能是收集目标的红外辐射能量转换成电信号、经过放大处理后,再利用温度与辐射能量的关系,显示出物体的温度。其基本构成如图1所示。

　　红外测温仪是由光学系统、探测单元和信号处理三部分组成的。光学系统的主要作用是收集被测目标的辐射功率,并使其汇聚到红外探测器上。红外探测器的作用是将接收到的红外辐射转换为电信号输出。

　　热连轧厂采用了LAND公司的M1、M2两个系列的红外测温计。

　　技术参数如表1:

　　电信号处理部分的作用主要是对探测的微弱信号进行放大,以达到显示或记录被测温度的目的。为了使红外测温仪有较高的输出信噪比,必须要求仪器有较大的光学相对孔径,高灵敏度的探测器,低噪声的电信号处理系统。

　　技术参数如表2。

　　3　系统特点

　　(1)非接触测量:它不需要接触到被测温度场的内部或表面,因此,不会干扰被测温度场的状态,测温仪本身也不受温度场的损伤。

　　(2)测量范围广:因其是非接触测温,所以测温仪并不处在较高或较低的温度场中,而是工作在正常的温度或测温仪允许的条件下。