粗糙表面极化发射率的计算及相关问题的研究

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铸坯表面温度测量一直是钢铁工业连铸生产迫切需要解决的问题。若能实现铸坯表面温度的准确测量不仅为调节拉速、二冷配水动态优化控制以及确定液相穴长度提供了温度检测保证,而且对提高铸坯(钢材)质量、拉速(产量)、节能降耗、安全生产等有直接影响。 铸坯表面温度的测量方法主要集中在红外辐射测温方面。比色辐射测温仪相比于全辐射测温仪和亮度测温仪来说,抗干扰能力强而且对烟雾、水气、灰尘以及发射率的变化不敏感。对于比色测温仪来说如果物体在两个不同波段的发射率相等或者相当,那么使用比色测温仪就可以直接测出物体的真实温度。但是,在实际生产过程中铸坯表面会形成厚度不均匀的氧化层,同时铸坯表面的粗糙程度以及环境中的水蒸气等因素都会使发射率发生变化,影响比色测温仪的测量准确性。对这些影响温度测量准确性的主要干扰因素的解决方法是能够证明铸坯表面的发射率在伪布儒斯特角的一定波段范围内不发生变化即铸坯表面的发射率在一定波段范围内具有灰体特性,那么采用比色测温仪就可以直接测量出铸坯的真实温度。 铸坯表面可以看作是具有金属材料特性的粗糙表面,根据电磁波理论和物体辐射的方向极化特性可知金属平面存在伪布儒斯特角,但是金属粗糙表面是否存在伪布儒斯特角需要进一步的证明。由于铸坯表面既有金属性质同时又有粗糙表面的散射特性,因此本文通过粗糙表面散射理论和物体辐射的方向极化特性证明铸坯粗糙表面存在伪布儒斯特角。本文的主要任务是利用数学方法仿真建立粗糙表面模型,并采用随机表面散射理论中的基尔霍夫近似方法计算粗糙表面P极化波的收发分置散射系数,同时通过分析入射角度和收发分置散射系数的关系找到令收发分置散射系数达到最小值的角度,那么根据基尔霍夫定律可知该角度即是令发射率达到最大值的伪布儒斯特角,并分析粗糙表面各个统计参数、金属材料特性以及波长对伪布儒斯特角移动和收发分置散射系数的幅值的影响及规律。
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