对于精密铸造行业而言，金属温度的非接触性测量有着极大难度，但是，一种新型专家系统多波长高温计成功解决了这方面的难题。

（接上期）

在实际运行过程中，由不正确的发射率造成的巨大温度误差除对产品质量产生影响外，一些明显的后果是电力的浪费、周期时间的延长以及耐火材料磨损的加剧等。图4为常规高温计测量的连续四个浇铸周期中的温度和发射率，图5中的两条示踪曲线为高温光谱仪测量的连续四个浇铸周期中的温度和发射率，尖峰温度不无特别重复性，可看到图4中发射率出现许多相当大的尖峰，表示有特别大的扰动存在。尖峰是由于存在严重电磁搅拌造成的，过程如下：熔料中的扰动强化了发射率，常规高温计将此解释为一个超温数值；随后，作为对现象的反应，控制器切断电源；电源切断后，扰动消退，然后，常规高温计检测到温度过低的状况，电源再次被接通，由此产生的电流涌动激剧搅动熔料，周期性循环开始，剧烈扰动造成耐火材料的侵蚀，于是在产品中产生夹杂。

对比图4中这种行为与图5中使用高温光谱仪的情况，发射率读数是一样的，温度递增是一样的，但是，温度范围较低。原因是，采用高温光谱仪进行准确测量，所以，现在工艺正在准确地实现整定温度。由图中可看出，温度示踪轨迹平滑地达到整定点并准确地对其进行控制直至每个周期结束，所有这些都是用同一控制器和控制算法完成的。同时，非常明显地表示熔料扰动情况的尖峰也大大地减少了，由扰动状况重复造成的电源断和开以及扰动状况被消除了。在满功率加热过程中，还存在一些电磁搅拌引起的扰动，但是，尽管发射率发生变化，由于温度得到精确控制，可顺利达到整定点，扰动状况也随之会消退。

经过改进的控制其优越性可表现为：高温蒸发量减少，产品质量提高；由于耐火材料侵蚀降低，夹杂减少；由于铸造周期达到实际整定点而不是虚假高数值，铸造周期加快，产量提高；由于耐火材料侵蚀降低，维护保养费用减少、降低了电力成本等。

2、蒸汽排放：众所周知，在加工处理过程中，金属会因为蒸发而被损耗掉，由此生成的金属蒸汽连带来自坩埚、敏感元件或其他熔炼炉设备中的废气会有选择性地吸收某些熔料中的热辐射，从而影响高温测量。

吸收光谱的一个范例表示于图6中。所用的高温计在受影响的中间区域有一波长响应，结果，产生了巨大误差。按照真正的墨菲定律，波长在650 nm范围内，吸收处于最坏状态，而这正是高温计最为普遍的波长。误差大小取决于仪器波长响应和吸收数量的综合状况。在这个范例中，误差在400℃左右，大约为25%。所以，采用空气熔炼的精密铸造业者需要考虑气相问题。常规高温计既不储存热能数据，也不具备区分该问题的波长分辨率，而高温光谱仪已经在无数环境中观察到蒸汽的吸收现象。

3、观察孔障碍：所有精密铸造的从业者都应该关心金属蒸汽在冷表面沉积的问题。蒸汽沉积造成的问题是常规控制高温计读数不准确的根源。由于温度过高，工作部件软化、倾倒，与铜元素接触，溅射到观察孔上，透射特性将会发生变化，造成大的误差。高温光谱仪曾经记录下在一个观察孔上铜蒸汽的灾难性沉积，这是在真空炉内由于水冷铜电极被熔化而造成的。观察窗上沉积的铜膜造成吸收，吸收随波长而变化，由此造成的不精确度反映在高温光谱仪的在线允差读数上，生成的巨大允差让操作人员产生了警觉，于是，操作人员更换了观察窗，精度恢复到先前水平。这种工艺扰动的时间进程如表所示。允差发生变化原因是沉积物具有非同寻常的透射率。如果沉积材料是污物而不是金属，则高温光谱仪的温度读数不会受到影响，但是，信号强度显示将表示出达到检测器的辐射量减少。对于有污物沉积的观察孔，多数常规高温计都将显示较低的温度数值，从而不会向操作人员报警。

4、校验：从上述分析得出，高温计应该和与其配套使用的其他光学元件（目镜或反光镜）一起进行校验。一般，行业标准规定每年校验一次，但这只是一种折衷的办法，理想的仪器应该有一个诊断，告知人们仪器什么时候需要进行校验或修理。

经验显示，所有类型的高温计在年检时，都被发现不准确，即仪器都在前一年的某个时候偏离了技术规范。因此，相当一段时间里，高温计都在提供不正确的温度数值，对工艺产生负面影响。通过允差功能，高温光谱仪可向业主报警，从而避免出现这样的问题。

5、仪器的对准和瞄准：如果工件上的温度并不均匀、目标很小或距离遥远、使用了观察管等都有可能产生虚假结果。许多便携式和固定式高温计都是通过透镜来观测设备，这种方法的光学原理是用部分透射和部分发射的光学元件将视场分成两个部分，可能出现的问题是两个部分可能并未确切地在观察同一目标，因为在实践中，精确对准两套光学元件是困难的。图7重现了实际通过透镜观察到的常规高温计的行为，表示出了真正发生的情况。如果目标的大小不是拟议中的十字线尺寸的许多倍，仪器视场没有被填充满，而这时操作人员却认为仪器视场已被填充满了，通常导致所测温度低于实际温度。但也有例外，有一种类型的高温计对边缘效应很敏感，此时显示的温度可能高于实际温度。为了完全避免上述问题，高温光谱仪只使用一个光学路程进行瞄准，这样，就不存在对不准的可能性。

6、工艺变量的可接受范围：多数工业流程都不可能达到所谓的“稳态”，在整个工件上所有变量都是单一恒定数值。原因在于经济因素的考虑，要达到那种状态，时间太长，成本也太高。在实践中，每个变量都有一定范围的数值，在这个范围内都可获得优良质量。

7、信号处理：每次进行数字到模拟信号转换时（反之亦然），信号都有一点损失。如果控制范围宽广，会有精度损失。值得我们注意的是，不要让这些损失叠加起来，形成影响工艺的不确定性。在实践中，用户可选择调整温度，使其对应于控制信号的最大和最小值。高温光谱仪可容许进行这些数值的调整。

改善温度测量的价值

在铸造厂使用高温光谱仪的经验证明，这种先进型的高温计可以很好地解决非接触式测量给精密铸造带来的诸多问题。在实际应用中，高温光谱仪成功地被用于多种液态和固态金属及合金的温度测量并取得了很好的效果，通过改善温度测量增加了产量、提高了质量、减少了维护保养费用、降低了劳动力成本、减少了能源用量、减轻了环境负担以及减少了赔偿责任等。