Методи монохроматичної одно- й двокольорової термометрії випромінення розплавів в металургії. Частина 1
Radiation thermometry is the most suitable for continuous measurement of melts temperature. It is necessary for measuring control of their states during melting, as well as for energy-saving management of melting. For maximizing the probability of measuring control and increasing energy efficiency o...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/299 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
Репозитарії
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859472004789305344 |
|---|---|
| author | Петренко, Д.О. |
| author_facet | Петренко, Д.О. |
| author_sort | Петренко, Д.О. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-02-08T11:37:51Z |
| description | Radiation thermometry is the most suitable for continuous measurement of melts temperature. It is necessary for measuring control of their states during melting, as well as for energy-saving management of melting. For maximizing the probability of measuring control and increasing energy efficiency of melting, the task of melts temperature measurement uncertainty decreasing is relevant. If we use rational approach, the diversity of known monochromatic one- and two-color methods of radiation thermometry can be used to solve this task. These methods have been divided on two groups, depending on utilization of information about spectral emissivity of the object in their measurement models. The current work is devoted to the 1 group of radiation thermometry methods – those in which the correction for spectral emissivity of the object is not utilized. It is shown that the equality of the conditional and thermodynamic temperatures takes place for the thermodynamically equilibrium radiation of the absolutely black body, the spectral emissivity of which is identically equal to unity. Accordingly, the methods of one- and two-color radiation thermometry of the melts without correction for their emissivity are based on the assumption that the melts emit as the absolutely black body. It has been established that the empirical ways of temperature estimation of incandescent objects, including melts, by visual observation of their energy brightness and color historically appeared firstly. At the beginning of the last century, the 2 classical methods of monochromatic radiation thermometry in the visible wavelength range were originated from mentioned empirical ways. The other 6 conditional temperatures, which appeared later as a result of the development of the theoretical base of radiation thermometry have been joined in “non-classical” subgroup. Measurements models of conditional temperatures are considered. The 3 relationships between the values of the spectral emissivity of a “non-black” object at two wavelengths are presented, which provide the exclusion of systematic methodological errors of some two-color thermometry methods. The dependence of the spectral emissivity on the wavelength, which causes these relationships, is given. In practice, for “non-black” objects with essentially unstable emissivity, including melts, adequate conditions for the applicability of the considered methods (under which methodological error of them is excluded by definition) are implemented with the help of radiation normalization technologies. Operation principle of the 5 technologies is described and the list of their disadvantages is given. Considering the complexity and significant cost of these technologies, as well as the low methodological accuracy of temperature measurement by the considered methods of radiation thermometry without them, more metrologically advanced thermometry methods combined with the methods of measuring spectral emissivity are necessary for contactless temperature control of melts in metallurgy. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:51:32Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-299 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:51:32Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-2992026-02-08T11:37:51Z Methods of Monochromatic One- and Two-Color Radiation Thermometry of Melts in Metallurgy. Part 1 Методи монохроматичної одно- й двокольорової термометрії випромінення розплавів в металургії. Частина 1 Петренко, Д.О. Monochromatic one- and two-color radiation thermometry thermodynamic and conditional temperature melt spectral emissivity measurement model (equation) measurement uncertainty монохроматична одно- й двокольорова термометрія випромінення термодинамічна та умовна температура розплав спектральна випромінювальна здатність модель (рівняння) вимірювання невизначеність вимірювання Radiation thermometry is the most suitable for continuous measurement of melts temperature. It is necessary for measuring control of their states during melting, as well as for energy-saving management of melting. For maximizing the probability of measuring control and increasing energy efficiency of melting, the task of melts temperature measurement uncertainty decreasing is relevant. If we use rational approach, the diversity of known monochromatic one- and two-color methods of radiation thermometry can be used to solve this task. These methods have been divided on two groups, depending on utilization of information about spectral emissivity of the object in their measurement models. The current work is devoted to the 1 group of radiation thermometry methods – those in which the correction for spectral emissivity of the object is not utilized. It is shown that the equality of the conditional and thermodynamic temperatures takes place for the thermodynamically equilibrium radiation of the absolutely black body, the spectral emissivity of which is identically equal to unity. Accordingly, the methods of one- and two-color radiation thermometry of the melts without correction for their emissivity are based on the assumption that the melts emit as the absolutely black body. It has been established that the empirical ways of temperature estimation of incandescent objects, including melts, by visual observation of their energy brightness and color historically appeared firstly. At the beginning of the last century, the 2 classical methods of monochromatic radiation thermometry in the visible wavelength range were originated from mentioned empirical ways. The other 6 conditional temperatures, which appeared later as a result of the development of the theoretical base of radiation thermometry have been joined in “non-classical” subgroup. Measurements models of conditional temperatures are considered. The 3 relationships between the values of the spectral emissivity of a “non-black” object at two wavelengths are presented, which provide the exclusion of systematic methodological errors of some two-color thermometry methods. The dependence of the spectral emissivity on the wavelength, which causes these relationships, is given. In practice, for “non-black” objects with essentially unstable emissivity, including melts, adequate conditions for the applicability of the considered methods (under which methodological error of them is excluded by definition) are implemented with the help of radiation normalization technologies. Operation principle of the 5 technologies is described and the list of their disadvantages is given. Considering the complexity and significant cost of these technologies, as well as the low methodological accuracy of temperature measurement by the considered methods of radiation thermometry without them, more metrologically advanced thermometry methods combined with the methods of measuring spectral emissivity are necessary for contactless temperature control of melts in metallurgy. Термометрія випромінення найбільш прийнятна при безперервному вимірюванні температури металевих розплавів, що необхідно для вимірювального контролю їх станів по ходу плавки, а також енергозберігаючого управління останньою. В контексті максимізації вірогідності контролю й підвищення енергоефективності плавки актуальною є задача зниження невизначеності вимірювання температури розплавів. При раціональному підході цього можна досягти, спираючись на різноманіття сучасних методів монохроматичної одно- й двокольорової термометрії випромінення. Останні було поділено на дві групи, залежно від використання в їх моделях вимірювань інформації про спектральну випромінювальну здатність об’єкта. Поточна робота присвячена аналізу 1-ї групи методів термометрії випромінення — тих, в моделях вимірювань яких відсутня корекція на спектральну випромінювальну здатність. Показано, що рівність умовних та термодинамічної температур має місце при термодинамічно рівноважному випроміненні абсолютно чорного тіла, спектральна випромінювальна здатність якого тотожно рівна одиниці. Відповідно, методи одно- й двокольорової термометрії випромінення розплавів без корекції на випромінювальну здатність ґрунтуються на припущенні, що останні випромінюють як абсолютно чорне тіло. Встановлено, що емпіричні способи оцінювання температури розжарених об’єктів, зокрема розплавів, за зоровим сприйняттям їх енергетичної яскравості й кольору історично виникли першими. На початку минулого століття на їх основі виникли 2 класичні методи монохроматичної термометрії випромінення в видимому діапазоні довжин хвиль — яскравісної та спектрального відношення умовних температур. До «некласичних» віднесено 6 умовних температур, які з’явились пізніше внаслідок розвитку теоретичної бази термометрії випромінення. Розглянуто моделі вимірювань умовних температур. Виявлено 3 співвідношення між значеннями спектральної випромінювальної здатності «нечорного» об’єкта на двох довжинах хвиль, за яких систематичні методичні похибки деяких двокольорових методів виключаються. Наведено залежність спектральної випромінювальної здатності від довжини хвилі, яка обумовлює ці співвідношення. На практиці, у випадку «нечорних» об’єктів з суттєво нестабільною спектральною випромінювальною здатністю, до яких належать розплави, адекватні умови застосовності (за яких гарантовано виключається систематична методична похибка) розглянутих методів забезпечують за допомогою технологій нормалізації випромінення. Описано 5 технологій, а також наведено принципові недоліки кожної з них. Враховуючи складність та суттєву вартість технологій, а також низьку методичну точність вимірювання температури розплавів розглянутими методами термометрії випромінення без них, для безконтактного контролю температури розплавів в металургії необхідні більш метрологічно досконалі методи термометрії випромінення, поєднані з методами вимірювання спектральної випромінювальної здатності. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2025-12-30 Article Article application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/299 10.15407/steelcast2025.03-04.008 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 33 No. 3-4 (2025): Metal and Casting of Ukraine; 8-19 Метал та лиття України ; Том 33 № 3-4 (2025): Метал та лиття України; 8-19 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/299/294 Авторське право (c) 2025 Д.О. Петренко https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | монохроматична одно- й двокольорова термометрія випромінення термодинамічна та умовна температура розплав спектральна випромінювальна здатність модель (рівняння) вимірювання невизначеність вимірювання Петренко, Д.О. Методи монохроматичної одно- й двокольорової термометрії випромінення розплавів в металургії. Частина 1 |
| title | Методи монохроматичної одно- й двокольорової термометрії випромінення розплавів в металургії. Частина 1 |
| title_alt | Methods of Monochromatic One- and Two-Color Radiation Thermometry of Melts in Metallurgy. Part 1 |
| title_full | Методи монохроматичної одно- й двокольорової термометрії випромінення розплавів в металургії. Частина 1 |
| title_fullStr | Методи монохроматичної одно- й двокольорової термометрії випромінення розплавів в металургії. Частина 1 |
| title_full_unstemmed | Методи монохроматичної одно- й двокольорової термометрії випромінення розплавів в металургії. Частина 1 |
| title_short | Методи монохроматичної одно- й двокольорової термометрії випромінення розплавів в металургії. Частина 1 |
| title_sort | методи монохроматичної одно- й двокольорової термометрії випромінення розплавів в металургії. частина 1 |
| topic | монохроматична одно- й двокольорова термометрія випромінення термодинамічна та умовна температура розплав спектральна випромінювальна здатність модель (рівняння) вимірювання невизначеність вимірювання |
| topic_facet | Monochromatic one- and two-color radiation thermometry thermodynamic and conditional temperature melt spectral emissivity measurement model (equation) measurement uncertainty монохроматична одно- й двокольорова термометрія випромінення термодинамічна та умовна температура розплав спектральна випромінювальна здатність модель (рівняння) вимірювання невизначеність вимірювання |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/299 |
| work_keys_str_mv | AT petrenkodo methodsofmonochromaticoneandtwocolorradiationthermometryofmeltsinmetallurgypart1 AT petrenkodo metodimonohromatičnoíodnojdvokolʹorovoítermometríívipromínennârozplavívvmetalurgííčastina1 |