铝的温度测量技术综述

　　1 引言

　　铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅, 居第三位,是地壳中含量最为丰富的金属元素。铝合金具有密度小、强度高、塑性好,良好的导电性、导热性和抗蚀性。因此, 由于丰富的储量和良好的性能, 铝合金在航空、航天、汽车、机械等领域得到广泛应用。在铝合金加工过程中, 温度影响着铝产品的性能和废品率。因此,准确地测量和控制加工温度非常重要。铝合金因其所含成分、含量的不同,分为多种类型,其发射率不仅与合金类型、表面状态、波长有关,还与它所处的温度有关,有些合金还会发生氧化,所以铝的发射率变化规律非常复杂。这大大增加了铝温度测量的难度[1][2][3]。

　　2 铝的温度测量技术现状

　　铝的温度的测量方法大致可分为两种:接触式测温法和非接触式测温法[4]。

　　2.1 热电偶测温

　　在接触式测温法中,热电偶和热电阻温度计应用的最多。如图1 所示,工人手持热电偶,热电偶探头接触铝表面, 为保证测温的准确性, 探头要与铝接触数分钟以达到热平衡。由于铝加工中的温度在 300-600℃之间,人不能长时间进行测量。因此该方法不能长期测量铝的温度,只能间断地测量[1]。

　　该方法的优点是设备操作简单、成本低,能够测得物体的真实温度,其缺点是动态特性差,响应速度慢,由于要接触被测物体, 故对被测物体的温度分布有影响,容易损坏被测物体表面,且不能应用于高温测量。非接触式测温法包括激光干涉测温法、声波微波测温法、辐射测温法等, 。其中, 辐射测温法应用最为广泛, 其优点是不需与被测物体接触, 不干扰物体表面, 响应速度快, 缺点是真实温度受物体表面发射率的影响。目前常用的测量铝的温度方法都采用了辐射测温法。

　　2.2 假定发射率的辐射测温法

　　2.2.1 3T测温计

　　3T 测温仪是以色列生产的测温仪器[ 5 ], 测温范围300-1000℃,测温精度达到2%。3T 测温仪工作原理如图所示,前端有一组透镜, 其作用是将被测物体的辐射光线汇聚到探测器上;探测器产生电信号,然后分成 2 组线路处理。V1 是探测器的输出信号,与温度、辐射率及中间介质有关;B1 是信号分析装置,其输出信号 V2 与温度无关,而与辐射率及中间介质有关;信号 V2 作为校正因素被用来计算真实温度;V3 是 B2 的输出信号,仅仅与温度有关。3T 测温仪将信号传送至微处理器处理。其处理软件包括一个与辐射率及介质变化有关的计算公式。通过计算, 微处理显示器将正确温度显示出来,并可输出数字 / 模拟信号。这些数字 / 模拟信号输给3T 信号收集装置,被转换成有实际意义的工艺参数, 如加热炉温度、供锭机上的铸锭温度、挤压出口型材温度等。3T 信号收集装置内的工艺参数值被传输至PC 机。PC 机用于储存和处理所有收集的参数。