准确、快速地对中间包钢水温度测量一直都是十分重要的课题。传统的消耗式快速热电偶传感器测量精度较高,但无法实现温度的跟踪测量,为此提出了连续测温传感器的研究思路。目前,黑体空腔测温传感器由于精度高、连续性好等优势得到了一定的应用,但由于其结构等因素使得测温过程中出现严重的滞后性。为降低传感器测温滞后时间,本文建立了传感器三维传热有限元模型,分析了其传热机理和影响测温滞后性的因素;建立传感器解析数学模型并对其推导求解,得出了预估补偿系统,实现了钢水温度的快速测量。首先,本文分析了传感器的传热机理,计算并验证了测量管的热物性参数,确定了其结构尺寸和定解条件。在此基础上建立了传感器平面轴对称解析传热模型,通过叠加原理和分离变量,推导出了测量管温度分布式。利用MATLAB和ANSYS有限元分析软件对解析模型验证,结果显示,在钢水温度为1450℃和1550℃时,解析解与有限元解的最大偏差为7℃和5℃,两者具有较好一致性,所建解析模型正确,可为后续分析提供理论依据。其次,建立了黑体空腔测温传感器三维有限元传热模型,分析验证,有限元解与实际测量值最大误差值小于10℃,误差精度小于1%,符合传感器的设计要求。在所建传热模型的基础上,分析了传感器插入深度、初始预热温度、测量管壁厚和热物性等因素对其测温滞后时间的影响,并通过优化改善,使传感器的测温稳态响应时间小于400s,稳态误差小于1.2 ℃。最后,通过对解析传热模型推导变形,得出了钢水温度预估式,并据此建立温度预估补偿系统。分析得出,在钢水温度1400℃～1600℃下,测温时间t=120s时,预估温度与实际温度误差均小于3℃,表明此系统可以实现钢水温度的快速、准确测量。