紅外設備將校準為使用斯特藩-玻爾茲曼公式計算基于從黑體發(fā)出的紅外輻射溫度。這里的Wbb是一個黑體單位時間內(nèi)表面的總輻射能量單位，σ是一個常數(shù)，T是Kelvin開爾文溫度

WBB = σ · T 4 .                                                                                                               (3)

然而，在相同溫度下，真正的人體發(fā)出的輻射比黑體少，描述這現(xiàn)象的術(shù)語 發(fā)射率 被正式定義為：在相同溫度下，身體發(fā)出的輻射與黑體發(fā)出的輻射比例。

把3帶入4 得出5   這個方程是灰體散熱器的斯蒂芬-波爾茲曼公式

W  = ε · σ · T 4 .                                                                                                                                            (5)

補償是一個計算過程，是使用其主體發(fā)射率發(fā)出的輻射來計算主體溫度的過程，基于此過程，紅外設備可用（6）來測量輻射和計算溫度。可以看出，最終紅外設備測量精度取決于正確的調(diào)整發(fā)射率，因此，發(fā)射率校準至關重要。

A.       鐵水發(fā)射率 

在工業(yè)環(huán)境中，由于種種原因準確的發(fā)射率校準不太容易。最重要的原因之一是正確的發(fā)射率評估必須在同樣條件下隨著溫度測量進行，這是非常困難的，因為發(fā)射率評估所需的參考溫度通常不適用于工業(yè)安裝的環(huán)境。

在實際工作條件下，一般的程序進行校準發(fā)射率是非常困難的，這就是為什么發(fā)射率通常在實驗室中運用校準設備加熱對象并測定其溫度進行評估。雖然溫度低但熱電偶也可用來獲得參考溫度，更常見的是使用在溫度測量中使用的紅外設備，粘一塊已知發(fā)射率的絕緣膠帶在樣品上。一旦獲知被加熱物體的參考溫度，就使用紅外設備再次測量樣品，發(fā)射率的結(jié)構(gòu)會不斷變化直到獲得參考溫度，這最終的構(gòu)成就是被測物的發(fā)射率。

本文提出了一種在實際工作環(huán)境中的鐵水發(fā)射率校準。在實驗室，可以模擬相同條件的鐵水。然而，這些類型的綜合測試很少是模擬真的現(xiàn)實生活中的數(shù)據(jù)。

T

鐵水發(fā)射率的參考溫度是通過一個配有熱電偶的管子，lance浸在魚雷車內(nèi)的鐵水中幾次，采取平均測量，這種溫度測量的過程非常危險必須謹慎小心，因為它需要人工直接近距離干預非常熱的材料，不管怎樣，實際工作中它是唯一可選的。為了減少對人們造成的傷害，因此將移動并把測量器具浸入魚雷車的操作員位置設在魚雷車上方的安全距離，當傾倒鐵水時不能浸入測量器，以免有飛濺物質(zhì)。圖8顯示 一名操作員正在使用測量器測溫。

為發(fā)射率校準使用熱電偶測溫

I

使用lance測溫后，立刻把魚雷車中的鐵水倒入鋼包，使用本文中提到的鐵水測量方法，鐵水傾倒時紅外攝像機中的發(fā)射率不斷變化直到溫度分布的平均值匹配之前用lance測的溫度。紅外攝像機測量的溫度對于用lance測的溫度有一個延遲，于是鐵水的溫度在這期間可能發(fā)生變化。然而，絕緣的魚雷車和熱慣性使這種差異可以忽略不計。

重復測試魚雷車發(fā)射率校準待得到相近的結(jié)果時，經(jīng)過計算得到的最終發(fā)射率是0.205.這個值和之前工作的長波紅外設備Flir ThermoVision A325所得值是一致的。作為一個紅外測溫感興趣的技術(shù)人員的參考，工廠加工的生鐵含碳量較高 (4.636%)，也含有小比例的其他物質(zhì)，包括硅(0.396%),錳 (0.319%),磷 (0.070%),硫 (0.008%).發(fā)射率校準實驗的環(huán)境為相對濕度60%，常溫23 ? C，攝像機到目標距離為7米。

B.熔渣界定

為了正確計算熔渣的溫度TS，（7）應該用于補償熔渣WS的發(fā)射率εS發(fā)出的輻射.

然而，紅外設備通常使用相同的發(fā)射率值實現(xiàn)所有像素的輻射補償。例如，這項工作取得的紅外圖像是使用硬件補償?shù)募t外攝像頭，它可以使用一個單一的發(fā)射率值。這種情況下，因為它是我們感興趣的溫度，所以攝像機配置的發(fā)射率值就是鐵水εI的發(fā)射率，因此，計算獲得熔渣像素溫度T’s

Fig. 9.   Compensation of the temperature of the slag.

熔渣的補償溫度

圖9展示了兩個不同的熔渣溫度值的計算,使用生鐵發(fā)射率補償熔渣輻射可以得出T’s，并且也可以得出Ts如果熔渣輻射已正確得到補償。

補償結(jié)果（8）給出一個高出本應該獲得的實際值（7）的溫度讀數(shù)，這是因為熔渣對應的區(qū)域比生鐵區(qū)域受到更大的輻射(εS 》εI)。其結(jié)果是，圖中熔渣對應的像素溫度計算比實際溫度值要高(T’s》Ts )，這實際上和鐵水溫度TI非常相近。

解出(7)中的Ws，然后代入到(8)中，得到（9），這表明熔渣溫度值能過作用于熔渣實際溫度值的鐵水發(fā)射率得到補償。

由于熔渣的實際溫度值和鐵水的溫度很接近(TS ≈ TI )。所以（10）也是成立的。

The emissivity of the molten pig iron and the emissivity of the slag are constants. Therefore, (10) can be expressed as (11),where k is equal to

鐵水的發(fā)射率和熔渣的發(fā)射率是常數(shù)，所以，（10）可以表示為（11），其中k=

鐵水校準的發(fā)射率εI是0.203，之前（7）表明，熔渣發(fā)射率εS是0.9左右，與波長統(tǒng)一，所以這樣情況下下，K的值是1.45左右。 

在紅外光譜長波區(qū)域，鐵水和熔渣的發(fā)射率差別更大，熔渣的發(fā)射率與波長一致，然而，鐵水的發(fā)射率在短波區(qū)會更高些，這意味著，長波的紅外設備，比如這次用到的紅外攝像機比短波設備更適用于紅外熔渣檢測。

 Fig. 10.   Computed temperature of the slag in function of the

temperature of the molten pig iron and threshold.                         

            鐵水溫度和闕值計算熔渣溫度表

圖10顯示，熔渣的溫度補償基于鐵水的溫度TI通過其發(fā)射率T’s計算，使用1200 ? C 到 1600 ? C 范圍的TI值計算T’s值，該溫度范圍來自鐵水溫度。

 圖10可以看到，TI最低值即1200? C, Ts值是1862.85? C左右，應用了開爾文攝氏度轉(zhuǎn)換后得到（10）上的所有值，所有方程中的溫度值都是用開爾文表示。T’s包含的值是使用高于1800? C的TI最低值，此溫度水平是在鐵水的最高溫度水平之上，因此，1800? C將被選為T hs闕值，在圖像處理過程中的熔渣檢測會應用該闕值。

之所以選擇這個闕值是因為鐵水達不到這個溫度，同時，當熔渣得到鐵水發(fā)射率補償時，和鐵水溫度幾乎相同的溶渣溫度將高于這個闕值。因此，闕值的選擇使區(qū)分熔渣和鐵水成為可能。

 杰福儀器儀表有限公司成立于2003年，自2003年代理國際知名大廠 FLIR紅外線熱像測溫系統(tǒng)至今。杰福八年來專注于紅外熱像檢測技術(shù)、10多名行業(yè)專家，一直致力于紅外線熱像系統(tǒng)的銷售及技術(shù)服務，是目前中國大陸首家專業(yè)從事紅外線熱像系統(tǒng)的代理商，也是亞洲地區(qū)第一家取得美國非破壞性檢測協(xié)會（ASNT）認可之高級紅外線熱像檢測師（T/IR Level III）證照的企業(yè)，專業(yè)提供紅外線熱像檢測師培訓課程及資格認證服務，并為企業(yè)提供配套熱像儀方案。杰福公司是國內(nèi)率先倡導將「紅外線熱像檢測技術(shù)」廣泛應用于煉鐵、軋鋼、化工、塑料、石化等領域，紅外線熱像檢測技術(shù)已廣為應用于設備預警領域。豐富的專業(yè)知識及實務經(jīng)驗，已深獲業(yè)界的肯定與好評。