[发明专利]一种基于蒙特卡洛模型的有效发射率校正的钢包红外温度测量方法

权利要求书

1.一种基于蒙特卡洛模型的有效发射率校正的钢包内壁红外温度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、钢包腔体蒙特卡洛有效发射率计算模型的建立及分析；

步骤S2、光线逆向追迹法进行钢包内壁有效发射率影响分析；

钢包腔体蒙特卡洛有效发射率计算模型的建立及分析包括如下步骤：

步骤S11、建立钢包腔体蒙特卡洛有效发射率计算模型，分析钢包口挡板到钢包口的距离、钢包内壁材料发射率对钢包腔体有效发射率的影响，通过有效发射率计算模型将钢包内壁红外测温亮度温度校正为真实温度；

其中，R_m为钢包内壁口半径，R_b为钢包内壁底部半径，H为钢包内壁高度，θ为钢包内壁倾角，D为测量工位钢包口挡板的测温开孔，L为开孔D的长度，W为开孔D的宽度；

步骤S12、假设有N根光束从开口处D入射到钢包内壁微面元，即被测点dx₀，且每根光束携带等量辐射能，定义dx₀有效吸收率为dx₀有效吸收能与入射总能量之比，T₀为钢包腔体的参考温度，则：

式中：N_a为被钢包腔体吸收的光束数目；

式中：N_ax0为dx₀处吸收光束数；N_ρx1为dx₀反射到钢包内壁微面元dx₁的光束数；N_ax1为dx₀反射光束中被dx₁吸收的光的束数；N_ρx2为dx₁反射到钢包内壁微面元dx₂的光束数；N_ax2为dx₁反射光束中被dx₂吸收的光的束数；T_x1为dx₁的当前温度；I_b(T_x1)为dx₁当前辐射能；I_b(T_x2)为dx₂当前辐射能；I_b(T₀)为微面元在参考温度T₀的辐射能；∑(i)为所有第i次反射后被吸收的光束能量的比例；

假设钢包腔体等温，其中，T_xi为光束第i次反射与钢包内壁面相交的微面元dx_i的当前温度；I_b(T_xi)为dx_i当前辐射能，式(2)化简为：

N_a＝N_a0+N_a1+N_a2+…+N_ai+…(3)

式中：N_ai表示第i次反射被吸收的光束数；

当钢包腔体处于热辐射平衡时，dx₀的有效发射率数值上等于吸收率故：

式中：N_ρ为逸出钢包腔体的光束数；

当钢包腔体不等温时，dx₀有效发射率可表示为：

式中：为dx₀在参考温度T₀'下的有效发射率；为dx₀在参考温度下T₀下的有效发射率；为dx₀在参考温度T′₀、T₀下黑体辐射能的比值；

采取不等温系数Δζ来修正钢包内壁微面元dx_i发射率：

由钢包腔体不等温分布的现场实验统计，以钢包口平面为钢包内壁高度零坐标平面，得出：

式中：H为钢包内壁高度；h_i为dx_i的高度坐标，h_i∈[0,H]。

2.根据权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛模型的有效发射率校正的钢包红外温度测量方法，其特征在于，所述步骤S2包括光线逆向追迹法以及钢包内壁有效发射率影响、计算。