[发明专利]熔质内部高温跟踪测量方法及装置

说明书

本发明涉及高温熔质内部的温度测量方法及专用于该方法的温度测量装置。

在本发明作出以前，国内外在冶炼工业中常用的高温测量方法多用铂一铑热电偶法。近年来又研制出钨一铼热电偶法(见《钨一铼热电偶》北京钢铁研究总院编，冶金部出版社出版，1993年)。它们均属于热电偶方法。热电偶的寿命仅为十几秒，不仅寿命短，使用这类方法不能对熔质内部温度进行跟踪测量，而且经常得出假信号，精度低，最终导致产品报废。为了提高热电偶的测量可信度，中国首都钢铁公司仪器仪表厂于1991年研究成功了测温系统的数据自动采集方法及装置，能以每秒4次的采样速率提高测试精度。但由于没有改变热电偶传感方式，因此未能从根本上改变间歇式测量手段，不能实现熔质内部温度的跟踪连续测量。1992年中科院西安光机所研制成功双波长光纤温度传感器，但只能测量物体表面温度，不能用于测量熔质内部温度。此外，美国哈里金钢石研究所和美国标准局研制出了“射流毛细管高温计”(见《科学和工业中的温度测量与控制》中译本(下册)；科学出版社，1985年)，其特点是利用气体工作介质的粘性随温度而变化的性质，通过粘性与温度的相关性确定温度。上述高温测量方法及装置均只限于在工业真空炉和高温空气炉中应用，不能应用于高温、强氧化、强侵蚀、强冲刷的金属冶炼工业领域。

本发明的目的是提供一种新型高温测量方法及装置，旨在能够进行熔质内部高温的连续跟踪测量，该装置能够耐高温、抗氧化、抗侵蚀，可用于工业高温熔炉、内燃机燃烧室、喷气发动机燃烧室的内部温度诊断测量。

本发明的目的是通过下述方案实现的。

熔质内部高温跟综测量方法是将待测物光辐射的辐亮度与标准光源的辐亮度进行比较、从而测出待测熔质内部温度，其具体步骤是：

1)采集熔质内部光辐射，通过光缆将其传输给多波长高温计；

2)将采集到的高温熔质内部的光辐射调制为间断光并将其分解成不同波长的光；

3)用光电转换方法将第2)步所得光信号转换成电信号；

4)将第3)步所得电信号放大；

5)利用电脑及数据采集控制处理软件和温度计算专用软件将电信号换算为温度数值并绘出熔质内部温度随时间变化的曲线。

本发明熔质内部高温跟踪测量方法的基本原理如下：

本发明的高温计是以普朗克热辐射理论为基础，将待测光源的辐亮度与标准光源的辐亮度进行比较，从而测得待测熔质光源温度。

对于发射率为ε的灰体光源，其辐亮度由普朗克公式给出：        j(λ,T)=εJ(λ,T)    (1)其中J(λ,T)为ε=1，温度为T的绝对黑体的辐射亮度， J ( λ , T ) = C 1 λ - 5 [ e C 2 λT - 1 ] - 1 - - - ( 2 ) ]]>

对于实际测量而言，测量量是λ_i和j_i(λ_i)，考虑到实验测量误差ν_i，则(1)式应为：根据最小二乘法原理，就是从(4)式求出满足ν_i取最小值时的ε和T的值，即：将(7)、(9)、(10)、(11)联立求解，就可以得出ε、T。上述方程组求解起来比较麻烦，其实方程(7)还有一个特解，即：这样，由(9)和(10)等于零求解就得出：实践表明，用(13)得出的结果与用(7)、(9)、(10)、(11)联立求解的结果是一致的。