第32卷，第5期 2012年5月
与光分析
光谱学
Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 32, No. 5, pp1241-1246
May,2012
基于红外光谱的含氧化皮热态锻件温度检测方法
张玉存，齐艳德'，付嵌斌燕山大学电气工程学院，河北泰皇岛
066004
摘要针对大型热态锻件在锻造过程中表面有较厚的氧化皮包裹，导致测温数据存在较大的误差，提出了一种基于红外光谱的测温方法，能有效的消除氧化皮层对测溢的影响。该方法酒过接收锻件氧化皮表面辅射的红外光谱直接测量氧化皮表面的温度和发射率，然后利用热交换公式推导求出被氨化皮覆盖的热态锻件真实温度。为了更好的抑制接收的红外光讲中各种干扰光谱的透过，提出了三级干涉涉光系统，并利用“ 皮高温锻件表面的温度，满足测温精度要求，验证了该测温方法的可行性。
红外光谱；氧化皮，发射率；三级干涉滤光器
关键调
中图分类号：TH811
引言
文献标识码：A
DOl:10.3964/j.issn.1000-0593(2012)05-1241-06
1
大型锻件锻造过程中生成氧化皮是不可避免的，在加工
过程中这些氧化层使锻件表面的热交换变复杂，对件的热物理参数有很大影响。热锻状态时发现即将利落的氧化皮呈黑色，而刺落后锻件显示出极亮的黄红色，这说明氧化皮的温度低于锻件的表面温度。由于现行材料手册中的材料热物理参数都是材料无氧化或氧化层很薄时的数值，使用这些参数来计算大锻件锻造过程的实际温度会产生很大误差。目前由于红外测温具有使用方便、快速、准确、非接触、无损测量等优点，广泛应用于锻造T业(+3)，但由于氧化皮的存在使用一般的红外测温仪很雄测出热态锻件表面的真实温度。
化，因此必须获得准确的测温数据(45]。国内外发表了大量研究红外测温的文章，在测温因素方面都提到了氧化皮的影响，有的简单提到一些避开氧化皮影响测温的方法，但都没有具体详细给出解决方案(*")。
本文通过实验室对有较厚氧化皮包裹的热态工件研究，提出了一种特殊的红外测温方法，该方法接测量氢化皮表面的温度和发射率进而通过氧化皮与锻件和外界环境的热交换情况推导出包事在内部锻件表面的真实温度。该方法解决了普通红外测温仪受氧化皮覆盗困扰面导致测温误差的难
题，收后适过实验验证了该方法的可行性。收稿日期：2011-11-09，修订日期：2012-02-10
基金项目：国家科技重大专项(2011ZX04002-101)资助
作者简介：张玉存，1969年生，蒸山大学电气工程学院副教授
·通讯联系人
万方数据
e-mail; qiyandehao126, com
测量原理
如图1所示，锻件表面有较厚的氧化皮包裹，氧化皮表
面和锻件表面粗稳不平，在二者接合面上只有一些部位是案密接触的，其余部位则都是充满静止空气的间。由于氧化皮的覆盖，使得热态锻件表面的热交换非常复杂，导致所测的表面温度不是锻件的真实温度，而是氢化皮表面温度，因此必须通过了解两者的热交换过程推导出锻件表面的真实温度[2]
高湿级件
氧化皮
Fig,1 Contact between surface oxide and forging
1.1
氧化皮发射率测量原理
氧化皮发射率的测款整通过已知温度和光讲辐射总辐亮
度反求得出的)，首先红外操测器接收到滤光系统滤出的两个特定单色光谱，输人信号处理系统得到两个波长的辐射
e-mail; oldzhang@ysu. edu. cn