摘要：本文主要介绍了辐射式温度计的工作原理和特点，以及应用的实践经验，着重分析了不同使用环境对辐射温度计测量精度和测量误差的影响,描述了在轧钢厂如何选配合适的辐射式温度计。
关键词：黑体、辐射式温度计、亮度温度
前言
辐射式测温仪表是目前冶金行业高温测量中应用广泛的一种仪表，主要应用于冶炼、铸造、轧制、热处理及耐火材料等生产工序中。物理学中，当任何物体处于绝对零度以上时，因其内部带电粒子的运动，都会以一定波长电磁波的形式向外辐射能量，但这种能量随温度变化按一定趋势变化。辐射式测温仪表就是利用物体的辐射能量随其温度而变化的原理制成的。在测量时，只需把温度计光学接收系统对准被测物体（不必与物体接触），即可测量运动物体的温度，而不会破坏物体的温度场。由于测温仪感温元件具有接收辐射能而不必达到被测物体温度的特性，从理论上讲测量的物理性是没有限制的，测量工序中高温是可行的。
辐射式温度计由辐射感温器和显示仪表两部分组成，它用来测量400-2000℃的高温，近来随着红外技术的发展，测温的下限己达到常温区，大大扩展了辐射式测温方法的使用范围。
1辐射式温度计的工作原理
1.1普朗克定律（单色辐射强度定律）
物理学中，高于绝对零度的物体都具有与周围物体进行以辐射形式进行交换的能量。某物体一方面向周围辐射能量，另一方面又吸收来自周围其他物体的能量。辐射的能量或吸收的能量均是按波长分布的，波长的范围是0-∞。普通物体在某些波长或波段上辐射或吸收的能量多些，而在另一些波长或波段上少些甚至没有。为了便于研究，科学家假想出一种理想的物体—黑体，设想其在所有波段上都向外界辐射能量和吸收来自外界的能量。黑体向外界发射的能量W（λ,Τ）,D符合普朗克公式，见式（1）：
仪器进行分度的，所以仪器测出的值称为辐射温度。辐射温度的定义为：黑体的总辐射能等于非黑体的总辐射能，此时黑体之温度即为非黑体的辐射温度。辐射高温计测量的温度称为辐射温度TF，根据全辐射强度定理，总辐射能相等，见式（4）：
[attach]46595[/attach]式中T——-非黑体的真实温度;
TF——-非黑体的辐射温度;
εT——-非黑体的全辐射黑度系数（与温度T有关）
因为非黑体εT＜1，则TF＜T。因此用辐射温度计测出的温度要比物体真实温度低。
在不同的使用环境，黑度系数的设置直接影响了测量温度的准确性，是个参考值。随着现场环境的不同、介质分布的变化，辐射式测温仪的测量值波动较大。一般来讲，测量钢板时系数范围为0.7-0.85，而测量铝制品一般在0.3-0.6左右。
4冶金生产中测量误差存在的原因及其对策
辐射测温计本身在信号变换与处理过程中不可避免地有机械振动、温度变化和电磁等方面的干扰。在被测目标的辐射进入辐射温度计之前各种干扰己经实际存在，这些干扰通常为光路中的干扰、外来光干扰和发射率的干扰等。
原因一:如在钢板生产过程中，为了轧制机械不粘连、钢板除鳞等，被测目标表面上停留有水膜，在被测目标表面附近还经常存在着浓度经常变化的水蒸汽等吸收性气体。这些气体介质在光路中对来自被测钢板有辐射能有选择性的吸收，减弱了入射到温度计中的辐射能，造成测量误差。
解决方法:光路中存在有水蒸汽和水膜时，在短波段测量可减小测量误差，同时引用压缩空气吹散水膜，用仪表风清洗光路都是有效的。
原因二:生产现场空气中悬浮很多尘埃，这些尘埃对辐射能的吸收是没有选择性的，并常伴随有漫射，减弱了入射到温度计中的辐射能，造成测量误差。
解决方法:增设空气流通、洁净装置，并保持作业环境整洁使测量环境友好。
原因三:外来光的干扰（指从其它光源主射到被测表面上并且被反射出来，混入测量光的成分）。在测量钢板表面温度时，由于白昼光的干扰造成反射，形成测量误差。
解决方法:安装测温仪时要避开阳光和环境照明光的反射位置和角度。对于一些固定的难以避免的光源，应设置遮蔽装置。
原因四:物体的发射率不仅与温度、波长有关，而且即使是同一种物质也与其表面粗糙度、锈蚀和氧化程度等因素有关。
解决方法:改进生产工艺，努力提高测量目标的粗糙度、减少测量目标的锈蚀程度、减少测量目标的氧化状况。
5热轧钢板表面温度的测量
钢坯从加热炉口被推出，经过粗轧的入口和出口、精轧机的入口和出口以及在矫直机的入口和出口，按工艺要求都需设有温度测量点，作为轧钢工序的关键操作点来测量钢板的表面温度。热轧工序对温度测量有如下计量要求：
①由于轧制速度快，需选择响应速度快的辐射温度计；
②在整个轧制过程中，最初从加热炉出来的钢坯到矫直机后，被轧制测量目标的温度测量范围一般为500℃-1300℃（高低端温差大）。
③由于轧制和冷却多次反复进行，钢板表面的黑度和周围水蒸浓度都有一定的变化。要求高低端测量误差相近。
④带钢表面某些局部经常有水膜且水膜的大小和附着点变化无常，并常有鳞片状的锈、垢和灰尘等附着在钢板表面上。要求测温仪有适宜得当的修正。
因此在选用辐射温度计时应考虑到以上被测目标环境特点和计量要求。经过工作原理比较和实际使用筛选比对，硅光电池光电高温计具有响应速度快，工作波长短（1μm左右），能躲过水蒸汽主要吸收峰，在1μm以下水膜透过率高等特点，选择硅光电池光电高温计测量轧制工序被测目标表面温度比较适宜。
6小结
辐射温度计是一种非接触式测量仪表，其工作原理是根据全辐射强度定理即物体的总辐射强度与物体温度的四次方成正比的关系来进行温度测量的仪表。为在轧制工序现场高温环境下达到计量要求，在辐射感温器外加装水冷夹套是个好办法。目前这类温度计的主要难题是还没有找到从本质上消除发射率和环境介质影响测温精度的更有效仪表型式和技术措施，有待继续探索。
作者简介岳临萍（1972－），女（汉族），山东济南人，济南钢铁集团股份公司中厚板厂，硕士，从事现场计算机、仪器仪表的应用和维护。