铸坯表面多层发射率的测量研究

论文摘要

温度是确定物质状态的参数之一,在科学实验和工业生产中温度信息的获得具有很重要的意义。铸坯表面温度测量一直是钢铁工业连铸生产中迫切需要解决的问题,铸坯表面温度是决定钢水过热度、调节拉速和二冷配水量的关键依据。若能实现铸坯表面温度的准确测量不仅为实现连铸拉速、二冷配水动态优化控制提供了温度检测保证,而且对提高铸坯（钢材）质量、拉速（产量）、节能降耗、安全生产等有直接影响。现代工业表面测温方法中主要有接触式和非接触式测温,其中非接触式测温中的辐射测温以其突出的优点在表面测温中得到了广泛的应用。在生产现场,当辐射温度计正确安装之后,被测表面的发射率就成为影响测量准确度的主要因素,但是发射率的测量至今仍然是个难题。本课题基于单层粗糙表面和多层平面的发射率研究基础,建立铸坯多层粗糙表面发射率模型,利用递推公式求得反射系数,根据基尔霍夫定律,进而求得发射率,并且进行了发射率的计算和分析。主要的内容如下：研究了发射率和散射之间的关系；利用高斯方法建立了一维高斯粗糙表面模型,对其散射系数和发射率进行仿真研究；建立多层平面模型,推导出发射率的递推公式,仿真其发射率的变化规律；建立铸坯表面多层发射率模型,在一维高斯粗糙表面和多层平面模型的基础之上,研究其发射率的变化规律,以及各种因素对发射率的影响；将仿真结果和实际的实验数据对比,修正。通过对单层粗糙表面和多层平面以及铸坯多层粗糙表面的p极化波的发射率仿真分析,发现存在一个发射率最大的角度--伪布鲁斯特角,在这个角度测量物体的p极化波发射率以提高温度测量的精确度。通过对比本文所建立的铸坯多层粗糙表面发射率模型的仿真数据和实际实验数据,变化趋势基本一致。本课题的主要创新点是建立了铸坯表面多层发射率模型,计算并仿真其发射率。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 工业测温的发展概况
• 1.2.1 接触式测温
• 1.2.2 非接触式测温
• 1.3 国内外铸坯表面发射率的研究状况
• 1.4 课题研究的内容
• 第2章 粗糙表面发射率的研究
• 2.1 发射率的定义
• 2.2 粗糙表面的建立
• 2.2.1 表面粗糙度的判定
• 2.2.2 高斯表面模型的建立
• 2.3 本章小结
• 第3章 物质的散射及其与发射率的关系
• 3.1 物质散射的基本理论
• 3.2 散射系数及其推导与仿真
• 3.2.1 用基尔霍夫近似求散射系数
• 3.2.2 散射系数的仿真
• 3.3 散射系数与发射率的关系
• 3.3.1 散射系数和发射率的关系及推导
• 3.3.2 一维粗糙表面发射率的仿真及分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 多层平面发射率的研究
• 4.1 多层理论
• 4.1.1 多层平面的基本理论
• 4.1.2 多层平面模型的仿真和分析
• 4.2 本章小结
• 第5章 铸坯表面多层发射率的研究
• 5.1 多层粗糙表面理论
• 5.1.1 铸坯表面多层发射率模型的建立
• 5.2 铸坯表面多层发射率的推导
• 5.2.1 多层发射率的推导
• 5.2.2 计算倾角和粗糙表面的高度
• 5.2.3 铸坯表面多层发射率的计算
• 5.3 铸坯表面多层发射率的仿真和分析
• 5.3.1 仿真参数的选取
• 5.3.2 铸坯表面多层发射率的仿真
• 5.3.3 讨论影响铸坯表面多层发射率的因素
• 5.4 本章小结
• 第6章 铸坯表面发射率仿真和实际实验的比较
• 6.1 P极化和S极化的发射率的变化
• 6.2 铸坯表面多层发射率的仿真和实验结果的比较
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢