大型圓柱殼鍛件是許多國家能源安全領域（例如核工業和石化工業）的關鍵組件。大型圓柱殼鍛件的質量直接關系到國家能源和人民生命的安全。因此，高質量產品的生產能力反映了國家機械制造水平。在鍛造過程中，實時準確地測量鍛件溫度場，尤其是內部溫度場，是確保正確進行鍛造過程的有效手段。
在過去的(de)(de)幾十年中(zhong)，許多科(ke)學家探索了(le)鍛(duan)造(zao)過程中(zhong)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)場(chang)測量方(fang)(fang)法。盡管(guan)所有(you)這些研究(jiu)都(dou)為溫(wen)(wen)度(du)場(chang)測量的(de)(de)發展(zhan)做出了(le)巨大(da)貢獻，但(dan)是仍無法實(shi)現用于大(da)型(xing)(xing)圓柱殼鍛(duan)件(jian)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)場(chang)測量方(fang)(fang)法。根(gen)據目前(qian)的(de)(de)研究(jiu)，大(da)型(xing)(xing)鍛(duan)件(jian)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)場(chang)測量方(fang)(fang)法主要有(you)兩種：一種是檢測表(biao)面(mian)溫(wen)(wen)度(du)場(chang)，被認為是整(zheng)個鍛(duan)件(jian)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)場(chang)。如(ru)果(guo)不獲(huo)(huo)取內部溫(wen)(wen)度(du)場(chang)的(de)(de)準(zhun)確信息(xi)(xi)，該方(fang)(fang)法很(hen)難指導鍛(duan)造(zao)過程的(de)(de)實(shi)施。另(ling)一種是模(mo)(mo)擬(ni)鍛(duan)造(zao)過程，并通(tong)過相應(ying)的(de)(de)傳熱模(mo)(mo)型(xing)(xing)獲(huo)(huo)得溫(wen)(wen)度(du)場(chang)信息(xi)(xi)。顯然，由于測量條(tiao)件(jian)的(de)(de)理想化，該方(fang)(fang)法難以滿(man)足(zu)工程實(shi)踐的(de)(de)要求。

圖為缸殼鍛件

近(jin)年來(lai)(lai)，紅(hong)外熱成(cheng)像測(ce)(ce)溫(wen)(wen)以(yi)其方(fang)(fang)便、智(zhi)能、靈(ling)活(huo)、準(zhun)確、無接觸的(de)(de)(de)優勢逐漸(jian)成(cheng)為(wei)應用最廣泛(fan)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量方(fang)(fang)法(fa)(fa)之(zhi)一(yi)。本(ben)研究采用紅(hong)外熱成(cheng)像測(ce)(ce)溫(wen)(wen)系統對鍛(duan)(duan)(duan)件(jian)表(biao)(biao)面溫(wen)(wen)度(du)場(chang)進行(xing)檢測(ce)(ce)，提出了一(yi)種新的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量方(fang)(fang)法(fa)(fa)來(lai)(lai)獲取大(da)型(xing)熱圓(yuan)柱殼鍛(duan)(duan)(duan)件(jian)的(de)(de)(de)整個溫(wen)(wen)度(du)場(chang)。先(xian)結合(he)一(yi)次(ci)光譜高溫(wen)(wen)測(ce)(ce)定(ding)原理和(he)三級(ji)法(fa)(fa)布里(li)-珀羅腔液晶可調濾光片（LCTF），設計了一(yi)種紅(hong)外測(ce)(ce)溫(wen)(wen)系統來(lai)(lai)檢測(ce)(ce)大(da)型(xing)熱圓(yuan)柱殼鍛(duan)(duan)(duan)件(jian)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面溫(wen)(wen)度(du)場(chang)。其次(ci)，建立了鍛(duan)(duan)(duan)件(jian)的(de)(de)(de)二(er)維非穩態(tai)傳熱模型(xing)。根據模型(xing)和(he)獲得(de)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面溫(wen)(wen)度(du)場(chang)，獲取內(nei)部溫(wen)(wen)度(du)場(chang)。同時，新的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面溫(wen)(wen)度(du)場(chang)由設計的(de)(de)(de)系統連續(xu)收集。

圖為缸(gang)殼鍛件的紅外熱像圖

通過重復上述(shu)過程，可以(yi)實(shi)(shi)現(xian)大(da)型(xing)熱圓柱殼(ke)鍛(duan)件(jian)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度場(chang)測(ce)(ce)量。該(gai)方法的(de)(de)(de)明(ming)顯優(you)勢在于，無(wu)需事先(xian)知道表面發射率(lv)的(de)(de)(de)值即可實(shi)(shi)現(xian)整個溫(wen)(wen)度場(chang)的(de)(de)(de)實(shi)(shi)時測(ce)(ce)量。而且，有效地抑制(zhi)了背景光(guang)輻射對(dui)測(ce)(ce)量結果的(de)(de)(de)影響。該(gai)研(yan)究(jiu)為(wei)大(da)型(xing)熱圓柱殼(ke)鍛(duan)件(jian)的(de)(de)(de)在線(xian)非穩(wen)態溫(wen)(wen)度場(chang)測(ce)(ce)量奠定了堅實(shi)(shi)的(de)(de)(de)理論和(he)實(shi)(shi)踐基礎(chu)。

參考資料：
Yu-cun Zhang, Bin Wei, Xian-bin Fu. An unsteady temperature field measurement method for large hot cylindrical shell forging based on infrared spectrum. Measurement. 58:12-20, 2014.