红外原理及应用

1、123箭头越长，移动速度越快箭头越长，移动速度越快456可见光：紫、蓝、绿、黄、红可见光：紫、蓝、绿、黄、红78绝对零度绝对零度水的冰点水的冰点水的沸点水的沸点开氏开氏摄氏摄氏华氏华氏910辐射能量随温度的升高而向短波方向移动辐射能量随温度的升高而向短波方向移动11EEREAET发射率发射率 = = EA / E/ E入射能被吸收、发射或穿透入射能被吸收、发射或穿透E = EE = ER R + E + ET T + E + EA A12 史蒂凡史蒂凡 - 伯兹曼法则伯兹曼法则 普朗克分配法则普朗克分配法则 维恩分配法则维恩分配法则131415发射率发射率1 2 3 4 5 6 7 8 9 1

2、01.00.80.60.40.21 2 M 波长波长161718发射率就是：发射率就是：某一物体发射出的红外能等同于它吸收的红外能的某一物体发射出的红外能等同于它吸收的红外能的属性属性发射率发射率 = = 吸收率吸收率 发射率发射率 = 100% - = 100% - 反射率反射率 - - 透过率透过率19E = E = 20212223波波 长长传传导导24冷轧钢的普通光谱发射率冷轧钢的普通光谱发射率发发射射率率波长波长()25262728293031323334353637光学系统光学系统选择性滤光片选择性滤光片信号检测器信号检测器比率温度计算比率温度计算光学系统光学系统红外滤光片红外滤光

3、片顶部检测器顶部检测器比率温度计算比率温度计算底部检测器底部检测器38 m0.60.50.40.30.20.10.00.0 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 顶部检测器顶部检测器绝对响应率绝对响应率底部检测器底部检测器39+5+4+3+2+1 0-1-3-4-5-20.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2+10 F+1 F-1 F-10 F m404142测量温度测量信号强度不带ESP带ESP测量温度带ESP不带ESP测量信号稀释43444546带铠装的带铠装的PRO-90PRO-90系列系列47484950完全视野完

4、全视野目标充满整个测量区域局部视野局部视野目标未充满整个测量区域，但居中曲折视野曲折视野目标不充斥整个测量区域，并且在此区域内移动测量目标区域背景反射传感器的视野目视的传感器被测物体的复杂的发射率特性光 学 介 质烟尘蒸汽水雾等离子脏的视窗部分被遮挡5152535455mm测量温度测量温度传感器传感器温度变化温度变化565758596061 m透过透过0.094英寸水层英寸水层透过透过0.375英寸水层英寸水层62波长（波长（m）相相对对响响应应率率来自蒸汽、火焰和燃烧的来自蒸汽、火焰和燃烧的副产品的干扰副产品的干扰常用波段常用波段63波长（波长（m）相相对对响响应应率率威廉姆逊的波长威廉姆逊

5、的波长来自蒸汽、火焰和燃烧的来自蒸汽、火焰和燃烧的副产品的干扰副产品的干扰646566676869701.00.10.20.30.40.50.60.70.80.900 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 71双 波 长多 波 长72假定带钢温度为假定带钢温度为单波长传感器：发射率设定为单波长传感器：发射率设定为0.3双波长传感器：双波长传感器：E斜坡设定为斜坡设定为1.0多波长传感器：多波长传感器：ESP运算设定为退火运算设定为退火表面发射率温度误差温度误差73多波长单波长测量的发射率温度发射率时间（24小时）747576ESP算法能够补偿发射率从算法能够补偿发

6、射率从0.4 到到 0.9的变化的变化温度传感器单波长传感器双波长传感器多波长传感器平均变化标准偏差-232913253577温度经过的时间信号强度/信号稀释参考温度PRO 系列温度信号强度: ESP过滤器 0.178经过的时间温度由于反射，不带有ESP过滤器的传感器读数比实际要高由于烟的干扰，不带有ESP过滤器的传感器读数比实际要低参考温度带有ESP过滤器的传感器当烟雾减少了接收信号时自动打开，而当反射过高以致影响到测量准确度时自动关闭8081焦炉焦炉炭化室炭化室推焦机推焦机火焰监测火焰监测112828384高炉高炉热风炉热风炉热风热风鼓风口鼓风口铁水包铁水包出渣口出渣口鱼雷铁水车鱼雷铁水车

7、高炉本体监测高炉本体监测2212122858687炼钢炼钢钢包衬里温度监测钢包衬里温度监测精炼炉精炼炉带护罩的探测器带护罩的探测器火焰监视器火焰监视器1222888990连铸连铸结晶器出口结晶器出口水冷装置水冷装置输出辊道输出辊道222单辊单辊/多辊测量多辊测量919293热连轧热连轧(板材或棒材板材或棒材)加热炉加热炉炉口探测器炉口探测器轧辊轧辊板材板材/带钢的上部和下部带钢的上部和下部卷取机卷取机11222 949596温度加热加热均热均热开门开门979899100101退火线退火线焊机焊机加热带钢加热带钢浸泡区浸泡区/冷却区带钢冷却区带钢2 1 M102退火线退火线 热背景补偿热背景补偿H测温仪测温仪水冷视管水冷视管R热耐火材料热带钢103可视管高度和半径比（H/R）测量误差背景温度背景温度误差模拟104退火线退火线 低角度技术低角度技术qXR105表面发射率观测位置观测位置测量误差106退火线退火线 低角度技术低角度技术107测量误差单单波长波长双波长双波长多波长多波长108炉壁反射炉壁反射 亮度传感器对于从热的炉壁反射的能量敏感亮度传感器对于从热的炉壁反射的能量敏感. 比率传感器和多波长传感器不测定炉壁反射，比率传感器和多波长传感器不测定炉壁反射，因为炉壁温度高于带钢温度仅因为炉壁温度高于带钢温度仅100C之内之内.109110111112113冷轧冷轧