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Mesure de température sans contact des feuillards

La mesure des feuillards à basse température constitue une tâche exigeante pour la mesure de température sans contact en raison du très faible rayonnement thermique et des propriétés spéciales de rayonnement des métaux.

Pour des raisons physiques, seuls les pyromètres à ondes longues avec une sensibilité spectrale de 8 à 14 μm peuvent être utilisés pour mesurer les températures à partir de la température ambiante. Dans le cas des métaux, cependant, l’émissivité, c’est-à-dire la capacité d’émettre un rayonnement thermique, diminue fortement avec des longueurs d’onde plus longues. Cela augmente la réflectivité des métaux nus. Les appareils de mesure à ondes longues enregistrent donc pour la plupart le rayonnement réfléchissant de l’environnement de mesure et seulement dans une faible mesure la température réelle du feuillard. De plus, ces appareils sont sensibles à l’encrassement de la lentille. À des températures d’objet d’environ 75°C, des appareils de mesure à ondes courtes d’une longueur d’onde d’environ 2,4 μm peuvent être utilisés.
ZoomÉmissivité des métaux par rapport à la longueur d'onde
Émissivité des métaux par rapport à la longueur d'onde
Cependant, au début de la plage de mesure jusqu’à environ 150 °C de température de l’objet, les pyromètres à ondes courtes réagissent de manière très sensible au rayonnement parasite de la lumière artificielle ou de la lumière du soleil. Le pyromètre détecte à la fois le rayonnement infrarouge de l’objet à mesurer et les composants de rayonnement de la lumière réfléchie sur la surface. Il indique donc une valeur trop élevée. L’ampleur de l’erreur de mesure dépend de l’émissivité et de la température de la tôle. Pour une mesure fiable de la température du feuillard à des températures inférieures à environ 150 °C, des mesures visant à ombrager le rayonnement étranger de la lumière du jour sont donc absolument nécessaires.

Réflexion multiple dans l’espace entre les rouleaux

ZoomMesure dans l'espace entre les rouleaux
Mesure dans l'espace entre les rouleaux
La tôle galvanisée a une émissivité de < 20 %. Ainsi, 80% du rayonnement thermique de l’environnement de mesure est réfléchi par la surface et également détecté par le pyromètre. Dans l’espace entre les rouleaux, le rayonnement de la tôle est réfléchi par le rouleau de guidage nu. Ce rayonnement est ensuite réfléchi par la tôle. Il en résulte une réflexion multiple due à la disposition géométrique dans l’espace entre les rouleaux. Cela conduit à une augmentation artificielle de l’émissivité (principe du corps noir).

Dans l’espace entre les rouleaux, il existe de bonnes conditions pour mesurer la température de la tôle, car un rayonnement thermique suffisamment fort est présent en raison des propriétés de rayonnement améliorées. En outre, l’influence du rayonnement parasite réfléchi est exclue.

Solution

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Le choix du pyromètre dépend de la température minimale du feuillard à chaque point de mesure. Si des températures inférieures à 75 °C doivent également être enregistrées, un pyromètre à mesure d'ondes longues avec une longueur d'onde de 8 - 14 μm est nécessaire. Sinon, il est préférable d'utiliser l'appareil mesurant les ondes courtes (longueur d'onde 1,8 - 2,4 μm), car il reçoit plus d'énergie de rayonnement et est moins sensible à la pollution. Toutefois, pour des températures allant jusqu'à 150 °C environ, des mesures sont nécessaires pour occulter la lumière extérieure.

Lors de la mesure dans l'espace d'une poulie de renvoi, il est avantageux d'utiliser un pyromètre avec une résolution optique élevée afin de pouvoir mesurer à une distance sûre dans l’espace entre les rouleaux. Lorsque la position de l’espace varie (par exemple sur le bobinoir, la position de l’espace entre les rouleaux se déplace lorsque le diamètre de la bobine augmente), un miroir pivotant est monté devant le pyromètre pour dévier périodiquement le spot de mesure.

Pour la mesure, il est recommandé d'utiliser un pyromètre avec un laser comme dispositif de visée, afin de reconnaître la zone de pivotement et la vitesse et de pouvoir les régler de manière optimale.
Le pyromètre balaie en continu la zone allant du plus petit diamètre possible au plus grand. Pendant un intervalle de pivotement, le spot de mesure du pyromètre traverse également l’espace d'enroulement et détecte à cet endroit un pic de signal en raison des bonnes propriétés de rayonnement.

Ce pic de signal est détecté par la mémoire de valeur maximale intégrée au pyromètre. L'intervalle de mesure de la mémoire de valeurs de crête est sélectionné en fonction de la période de pivotement réglée. Ainsi, le signal fluctuant devient une valeur de température continue.
Il en résulte les corrélations suivantes :
  • Plus la bobine est grande, plus l'espace se rétrécit.
  • Plus l'espace est étroit, plus le nombre de réflexions est élevé.
  • Plus le nombre de réflexions est important, plus l'émissivité est augmentée artificiellement.
  • Plus l'émissivité est élevée, plus le signal de température reçu par le pyromètre est élevé.

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En conclusion, un diamètre de bobine plus grand peut entraîner une lecture de la température plus élevée, jusqu'à 3 K. Un système de guidage peut, si nécessaire, effectuer une correction de la valeur mesurée sur la base du diamètre de la bobine.

Swivel angle = angle de pivotement
Sheet metal = tôle
Coil: empty = bobine : vide
Coil: full =  bobine : pleine

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Mesure fiable des feuillards

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Mesure fiable des feuillards à basses températures


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