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。
在過去的幾十年中，許多科學家探索了鍛造過程中的溫度場測量方法。盡管所有這些研究都為溫度場測量的發展做出了巨大貢獻，但是仍無法實現用于大型圓柱殼鍛件的溫度場測量方法。根據目前的研究，大型鍛件的溫度場測量方法主要有兩種：一種是檢測表面溫度場，被認為是整個鍛件的溫度場。如果不獲取內部溫度場的準確信息，該方法很難指導鍛造過程的實施。另一種是模擬鍛造過程，并通過相應的傳熱模型獲得溫度場信息。顯然，由于測量條件的理想化，該方法難以滿足工程實踐的要求。

圖為缸殼鍛件

近年來，紅外熱成像測溫以其方便、智能、靈活、準確、無接觸的優勢逐漸成為應用最廣泛的測量方法之一。本研究采用紅外熱成像測溫系統對鍛件表面溫度場進行檢測，提出了一種新的測量方法來獲取大型熱圓柱殼鍛件的整個溫度場。先結合一次光譜高溫測定原理和三級法布里-珀羅腔液晶可調濾光片（LCTF），設計了一種紅外測溫系統來檢測大型熱圓柱殼鍛件的表面溫度場。其次，建立了鍛件的二維非穩態傳熱模型。根據模型和獲得的表面溫度場，獲取內部溫度場。同時，新的表面溫度場由設計的系統連續收集。

圖為缸殼鍛件的紅外熱像圖

通過重復上述過程，可以實現大型熱圓柱殼鍛件的溫度場測量。該方法的明顯優勢在于，無需事先知道表面發射率的值即可實現整個溫度場的實時測量。而且，有效地抑制了背景光輻射對測量結果的影響。該研究為大型熱圓柱殼鍛件的在線非穩態溫度場測量奠定了堅實的理論和實踐基礎。

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.