專利名稱：紅外三色測溫儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種輻射測溫裝置，成其是涉及一種在不可接近條件測量物體溫度的裝置。
輻射測溫技術(shù)的理論基礎(chǔ)是熱輻射的三條基本定律，即普朗克定律、維恩位移定律和斯忒蕃-環(huán)爾茲曼定律。
輻射測溫儀可簡單地劃分為全輻射式、部分輻射式和雙色式三種。全輻射式測溫儀根據(jù)物體輻射總能量的大小來判別物體溫度，這類測溫儀無論是精度、還是抗環(huán)境干擾能力和適應(yīng)性都比較差。
部分輻射式測溫儀則僅取輻射總量中一段較窄波段，并且可以選擇，因而有利于進行發(fā)射率修正，但受發(fā)射率波動，環(huán)境煙塵、水汽等的影響仍然較大，同時在使用時對測量距離要求嚴格。
紅外雙色測溫儀的測溫原理不同于上述兩類儀器，它不是根據(jù)所接受輻射功率的大小來測定物體溫度，而是根據(jù)物體輻射功率按光譜波長分布的情況隨溫度變化的規(guī)律來測溫的。即是分別接收物體熱輻射中兩個紅外窄波段的輻射能量，并求其比值，根據(jù)這個比值的大小來確定物體的溫度，而這個比值受環(huán)境溫度的變化、水汽煙塵等多種內(nèi)外干擾的影響很小，且與被測物體的發(fā)射率無關(guān)或相關(guān)很小，因而抗干擾能力強。盡管如此，現(xiàn)在廣泛使用的紅外雙色測溫儀仍然存在一些明顯的缺陷。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)紅外雙色測溫儀的光路示意圖，可見測溫聚光部分與瞄準部分相互關(guān)聯(lián)，調(diào)節(jié)性差，半反射鏡分光，降低了收集能量的效率。另外，調(diào)焦結(jié)構(gòu)在前部，現(xiàn)場安裝后調(diào)節(jié)不方便。
本實用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種抗干擾性能更佳，精度更高且測溫范圍更大的紅外三色測溫儀。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到1.以現(xiàn)有技術(shù)紅外光機頭為基礎(chǔ)，改變其光學(xué)結(jié)構(gòu)，即所述紅外光機頭還要包括平行疊加在主鏡筒之上的方通、與方通共軸線并借螺紋連接的目鏡筒和目鏡托。主鏡筒內(nèi)的場鏡、次鏡以固定焦距的方式收集進入主鏡筒內(nèi)的輻射能量，全反射折光鏡把來自次鏡的輻射光方向轉(zhuǎn)變90°，通過主鏡筒右下部的小圓孔傳遞到主鏡筒下部貼濾光片的調(diào)制盤和探測器上，由此構(gòu)成了紅外光機頭的聚光測溫系統(tǒng)；瞄準系統(tǒng)則由主鏡筒左邊的45°反射鏡A把來自被測物體的輻射能垂直向上反射到方通左邊的45°反射鏡B，再水平反射到目鏡筒內(nèi)的分劃板，目鏡A和目鏡B；聚光測溫系統(tǒng)與瞄準系統(tǒng)是一種各自獨立的重疊式結(jié)構(gòu)，調(diào)焦時并不改變聚光測溫系統(tǒng)。
2，選擇三種波長接近、對水汽、煙塵透明程度高的濾光波段，使本實用新型的校正精度更高，抗干擾性能更佳。
附圖的圖面說明如下圖1是現(xiàn)有技術(shù)紅外雙色測溫儀的光路示意圖。
圖2是本實用新型紅外三色測溫儀一個最佳實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是所述紅外光機頭1的中心剖面圖。
圖4是所述紅外光機頭1沿圖3B-B方向的切面圖。
圖5是所述主鏡筒128的示意圖。
圖6是所述三通蘭107的示意圖。
圖7是所述法蘭座106的示意圖。
圖8是所述方通111的示意圖。
圖9是本實用新型紅外三色測溫儀的光路示意圖。
以下結(jié)合附圖及其所示之最佳實施例作進一步的詳細說明。
如圖2所示，本實用新型的紅外三色測溫裝置包括紅外光機頭1、主機2和支架3。紅外光機頭1通過螺釘固定在支架3上，與主機2用一根多芯電纜相連接。支架3類似普通的攝影用三角架。主機2實質(zhì)上是一個微計算機處理系統(tǒng)，負責(zé)信號處理和結(jié)果的顯示、輸出，其外形為矩形的六面體，面板上有LED(發(fā)光二極管)溫度顯示器21、LCD(液晶顯示)屏22、Select(選擇)23、Up鍵24、Down鍵25和Enter鍵26，后板27上有電纜插頭28、打印機接口29、大字屏接口30、Rs232接口31、電源開關(guān)32、電源插座33和保險絲34。主機2的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)。下面重點描述所述紅外光機頭1的結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，紅外光機頭1包括長方體機殼110、伸出機殼110外前置的光欄101、遮光罩102、伸出機殼(110)外后置的調(diào)焦指輪117、電纜插頭124，在機殼110內(nèi)中間位置的主鏡筒128、主鏡筒128之內(nèi)的場鏡126、折光鏡127、次鏡130、45°反射鏡A135、窗鏡105；平行疊加在主鏡筒128之上的方通111，方通左邊的45°反射鏡B108，與方通111右邊螺紋連接的目鏡筒120和目鏡托106，目鏡筒120內(nèi)腔的分劃板113、目鏡A115、目鏡B119，倒懸在主鏡筒128右底部的電機122，調(diào)制盤123、探測器136，探測器136下面的檢測電路板129、緊貼主鏡筒128兩側(cè)的數(shù)字電路板137和模擬電路板138(見圖4)，以及對上述部件起固定連接作用的法蘭盤103、窗鏡壓圈104、法蘭座106、三通蘭107、分劃板壓圈112、目鏡A壓圈114、目鏡B壓圈118、折光鏡架121、場鏡壓圈125、次鏡座131、次鏡支架132、次鏡支架壓圈133和45°反射鏡A鏡座134。
主鏡筒128為一長條形圓筒(圖5)，通過法蘭盤103螺紋固定在機殼110上，主鏡筒128左端的窗鏡105和右端的場鏡126分別由窗鏡壓圈104和場鏡壓圈125鎖死，折光鏡127透過場鏡中心的圓孔被固定在折光鏡鏡架121上。中間靠左的次鏡130和45°反射鏡A135分別與次鏡座131和45°反射鏡鏡座134粘連，兩鏡座中間夾次鏡支架132螺紋連接，次鏡支架壓圈133把次鏡座132牢牢地固定在主鏡筒128的內(nèi)壁。場鏡126、折光鏡127、次鏡130、45°反射鏡A135，窗鏡105與主鏡筒128共軸。
主鏡筒128的右下側(cè)鉆一小圓孔，用于把折光鏡127向下折射的輻射能傳遞到紅外光機頭1的調(diào)制部分。調(diào)制部分包括電機122，調(diào)制盤123和探測器136。電機122直接倒懸在主鏡筒128的后下部，調(diào)制盤123牢固地粘貼在電機122的旋轉(zhuǎn)部分，濾光片粘在調(diào)制盤上，探測器正對索引孔，被固定在檢測電路板129之上，檢測電路板129與分貼在主鏡筒128兩側(cè)(圖4)的數(shù)字電路板137和模擬電路板138的電路結(jié)構(gòu)屬于現(xiàn)有技術(shù)，上述三個電路板的信號輸出線被引接到機殼110后側(cè)面下部的電纜插頭124。
主鏡筒128的左上部開一個圓形缺口，物鏡109粘貼在此圓形缺口上，缺口右邊緣與方通111的左端對齊，三通蘭107(圖6)安放在所述圓形缺口的左邊緣，三通蘭向下的通口正對物鏡109或所述圓形缺口，水平通口與方通111的內(nèi)腔相連，法蘭座106(圖7)蓋住三通蘭107的上部通口；45°反射鏡B108粘貼在法蘭座106上，45°反射鏡B108鏡面的反射方向?qū)饰镧R109和方通111的空腔。
所述紅外光機頭1的方通111具有圓形空腔，其右邊不到一半的長度的內(nèi)腔車有陰螺紋，可與目鐿銅120的目鏡托116的陽螺紋旋配，(見圖8)。目鏡托116左邊的陽螺紋旋進方通111的內(nèi)腔，右邊的圓形螺帽頂在機殼110外不活動，目鏡托116的圓形光滑內(nèi)腔與目鏡筒120滑配從而允許目鏡筒120沿方通111的內(nèi)腔方向左右旋動，調(diào)焦指輪117螺旋固定在目鏡筒120的右端。
紅外光機頭1前部的光欄101和遮光罩102起限制視場及限制輻射能量的作用，光線進主鏡筒128后，主鏡筒128內(nèi)的場鏡126、次鏡130以固定焦距的方式收集能量，全反射折光鏡127把來自次鏡130的輻射光線方向轉(zhuǎn)變90°，經(jīng)主鏡筒128右下部的小孔向下傳遞到主鏡筒128下部貼有濾光片的調(diào)制盤123和控測器136上，由此構(gòu)成了紅外光機頭1的聚光測溫系統(tǒng)。紅外光機光1的瞄準系統(tǒng)則由主鏡筒128左邊的45°反射鏡A135把來自被測物體的輻射能垂直向上反射到方通111左端的45°反射鏡B108，再水平反射到目鏡筒120內(nèi)的分劃板113、目鏡A115和目鏡B119，聚光測溫系統(tǒng)與瞄準系統(tǒng)是一種各自獨立的重疊式結(jié)構(gòu)，如圖9所示。這種結(jié)構(gòu)使紅外光機頭1測溫聚光部分的光路與瞄準部分的光路相互不關(guān)聯(lián)，克服了現(xiàn)有紅外雙色測溫儀半反射鏡的分光(見圖1)，提高了收集輻射能量的效率，使本實用新型的紅外三色測溫裝置抗干擾能力大大增強。
由圖3可見，本實用新型的紅外光機頭1的調(diào)焦結(jié)構(gòu)位于紅外光機頭1的后部，旋動調(diào)焦指輪117，目鏡筒120內(nèi)的分劃板113、目鏡A115和目鏡B11g便隨目鏡筒120-起左右移動，從而實現(xiàn)調(diào)焦，調(diào)焦時并不改變聚光測溫的光路系統(tǒng)，使本實用新型現(xiàn)場安裝后，調(diào)節(jié)更方便。
本實用新型所選用濾光片的技術(shù)指標為<1>中心波長1.625μm，2.125μm，2.412μm偏差±125A。<2>峰值透過率1.625μ為≥65％，2.125和2.412μm為≥70％。<3>半寬度 0.11μ±100A<4>背景 ΔT＜1％<6>長波截止區(qū)＞5μm<6>波形系數(shù)η=W110/W12=1.6]]><7>透過帶峰值應(yīng)為單峰。
由于采用三種濾光波段，增大了本實用新型的測溫范圍。并提高了測量精度和抗干擾能力。
本實用新型裝置的整體技術(shù)參數(shù)如下1.測溫范圍 300℃～1800℃2.測溫精度 ±0.5％(滿量程的±0.5％)3.響應(yīng)時間 ≤0.05秒(到98％)4.距離系數(shù) 500(使用距離0.5m～20m)6.顯示方式4位LED顯示溫度值；16×2LCD顯示菜單；可直接配大字屏溫度顯示。6.測量方式連續(xù)式測溫；觸發(fā)式測溫。7.輸出方式a.0～10mA；4～20mAb.0～5V 1～6Vc.Rs232接口d.打印機接口e.溫度值BCD碼串行輸出；超高低限報警；開關(guān)信號輸出；控溫開關(guān)信號輸出。8.工作條件 -30℃～+50℃(過熱環(huán)境加水冷套)相對溫度80％9.供電電源 ～220V±10％，50Hz10.功率 ＜10W11.外型尺寸紅外光機頭270×90×200mm主 機200×240×80mm同現(xiàn)有技術(shù)比較，本實用新型裝置的優(yōu)點在于測溫范圍廣，抗干擾能力強，被測環(huán)境中煙塵、水汽等中性質(zhì)介允許達30％，被測物體只需充滿視場的70％；測溫響應(yīng)時間由通常的1～2秒縮短到0.05秒，能測快速移動及抖動物體。提供多種測溫顯示、記錄打印輸出方式。可測遠距離小目標，距離系數(shù)大。具有聲光報警、掉電記憶，可編程設(shè)定和自動扣除溫漂、時漂功能。
權(quán)利要求1.一種紅外三色測溫裝置，包括紅外光機頭(1)、主機(2)和支架(3)；紅外光機頭(1)通過螺絲固定在支架(3)上，與主機(2)用一根多芯電纜相連；支架(3)類似普通的攝影用三角架，主機(2)負責(zé)信號處理和結(jié)果的顯示及輸出；紅外光機頭(1)包括長方體機殼(110)、伸出機殼(110)外前置的光欄(101)、遮光罩(102)、在機殼(110)內(nèi)中間位置的主鏡筒(128)、主鏡筒(128)之內(nèi)的場鏡(126)、折光鏡(127)、次鏡(130)、45°反射鏡A(108)，倒懸在主鏡筒(128)后底部小圓孔之下的電機(122)、調(diào)整制盤(123)和探測器(136)；其特征在于所述紅外光機頭(1)還包括平行疊加在主鏡筒(128)之上的方通(111)，與方通(111)共軸線并借螺紋連接的目鏡筒(120)和目鏡托(116)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外三色測溫裝置，其特征在于所述紅外光機頭(1)的主鏡筒(128)的左上部開一個圓形缺口，物鏡(109)粘貼在此圓形缺口上，缺口右邊緣與方通(111)的左端對齊，三通蘭(107)安放在所述圓形缺口的左邊緣，三通蘭(107)向下的通口正對物鏡(109)或所述述圓形缺口，水平通口與方通(111)的內(nèi)腔相接，法蘭座(106)蓋住三通蘭(107)的上部通口；法蘭座(106)上粘貼45°反射鏡B(108)，此鏡鏡面的反射方向?qū)饰镧R(109)和方通(111)的空腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外三色測溫裝置，其特征在于所述紅外光機頭(1)的方通(111)具有圓形空腔，其右邊不到一半的長度的內(nèi)腔車有陰螺紋，可與目鏡筒(120)和目鏡托(116)的陽螺紋旋配；目鏡托(116)左邊的陽螺紋旋進方通(111)的內(nèi)腔，右邊的圓形螺帽頂在機殼(110)外不活動，目鏡托(116)的圓形光滑內(nèi)腔與目鏡筒(120)滑配從而允許目鏡筒(120)沿方通(111)內(nèi)腔左右旋動。調(diào)焦指輪(117)螺旋固定在目鏡筒(120)的右端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的紅外三色測溫裝置，其特征在于主鏡筒(128)內(nèi)的場鏡(126)、次鏡(130)以固定焦距的方式收集進入主鏡筒(128)內(nèi)的輻射能量，全反射折光鏡(127)把來自次鏡(130)的輻射光方向轉(zhuǎn)變90°，通過主鏡筒(128)右下部的小圓孔傳遞到主鏡筒(128)下部粘貼有濾光片的調(diào)制盤(123)和探測器(136)上，由此構(gòu)成了紅外光機關(guān)(1)的聚光測溫系統(tǒng)；瞄準系統(tǒng)則由主鏡筒(128)左邊的45°反射鏡A(135)把來自被測物體的輻射能垂直向上反射到物鏡(109)，經(jīng)物鏡(109)聚光入射到方通(111)左邊的45°反射鏡B(108)，然后再水平反射到目鏡筒(120)內(nèi)的分劃板(113)、目鏡A(115)和目鏡B(119)；聚光測溫系統(tǒng)與瞄準系統(tǒng)是一種各自獨立的重疊式結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3和4所述的紅外三色測溫裝置，其特征在于所述紅外光機頭(1)的調(diào)焦結(jié)構(gòu)位于紅外光機頭(1)的后部；旋轉(zhuǎn)調(diào)焦指輪(117)，目鏡筒(120)內(nèi)的分劃板(113)、目鏡A(115)和目鏡B(119)便隨目鏡筒(120)一超沿著方通(111)的中心軸線左右移動從而實現(xiàn)調(diào)焦，調(diào)焦時并不改變光路測溫系統(tǒng)。
專利摘要一種紅外三色測溫裝置包括紅外光機頭1、主機2和支架3；紅外光機頭1用螺絲固定在支架3上，與主機2用一根多芯電纜相聯(lián)。所述紅外光機頭1具有獨特的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其聚光測溫系統(tǒng)與瞄準系統(tǒng)各自獨立，互不關(guān)聯(lián)，再結(jié)合電路結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和濾光波段的選取，使本實用新型的三色測溫裝置具有測溫范圍大、抗干擾能力強，校正精度高、功能齊全，使用方便等優(yōu)點。
文檔編號G01J5/00GK2240144SQ95224449
公開日1996年11月13日 申請日期1995年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月10日
發(fā)明者張永華 申請人:深圳天源迪科計算機有限公司