專利名稱：紅外三色測溫儀的制作方法
技術領域：
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。
輻射測溫技術的理論基礎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、還是抗環境干擾能力和適應性都比較差。
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，因而有利于進行發射率修正，但受發射率波動，環境煙塵、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，它不是根據所接受輻射功率的大小來測定物體溫度，而是根據物體輻射功率按光譜波長分布的情況隨溫度變化的規律來測溫的。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，根據這個比值的大小來確定物體的溫度，而這個比值受環境溫度的變化、水汽煙塵等多種內外干擾的影響很小，且與被測物體的發射率無關或相關很小，因而抗干擾能力強。盡管如此，現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是現有技術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聯，調節性差，半反射鏡分光，降低了收集能量的效率。另外，調焦結構在前部，現場安裝后調節不方便。
本實用新型的目的在于避免上述現有技術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.以現有技術紅外光機頭為基礎，改變其光學結構，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。主鏡筒內的場鏡、次鏡以固定焦距的方式收集進入主鏡筒內的輻射能量，全反射折光鏡把來自次鏡的輻射光方向轉變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制盤和探測器上，由此構成了紅外光機頭的聚光測溫系統；瞄準系統則由主鏡筒左邊的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的分劃板，目鏡A和目鏡B；聚光測溫系統與瞄準系統是一種各自獨立的重疊式結構，調焦時并不改變聚光測溫系統。
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是現有技術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構示意圖。
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實質上是一個微計算機處理系統，負責信號處理和結果的顯示、輸出，其外形為矩形的六面體，面板上有LED(發光二極管)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32、電源插座33和保險絲34。主機2的內部電路結構為現有技術。下面重點描述所述紅外光機頭1的結構。
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)外后置的調焦指輪117、電纜插頭124，在機殼110內中間位置的主鏡筒128、主鏡筒128之內的場鏡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128兩側的數字電路板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的調制部分。調制部分包括電機122，調制盤123和探測器136。電機122直接倒懸在主鏡筒128的后下部，調制盤123牢固地粘貼在電機122的旋轉部分，濾光片粘在調制盤上，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(圖4)的數字電路板137和模擬電路板138的電路結構屬于現有技術，上述三個電路板的信號輸出線被引接到機殼110后側面下部的電纜插頭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鏡面的反射方向對準物鏡109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的圓形光滑內腔與目鏡筒120滑配從而允許目鏡筒120沿方通111的內腔方向左右旋動，調焦指輪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的輻射光線方向轉變90°，經主鏡筒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制盤123和控測器136上，由此構成了紅外光機頭1的聚光測溫系統。紅外光機光1的瞄準系統則由主鏡筒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內的分劃板113、目鏡A115和目鏡B119，聚光測溫系統與瞄準系統是一種各自獨立的重疊式結構，如圖9所示。這種結構使紅外光機頭1測溫聚光部分的光路與瞄準部分的光路相互不關聯，克服了現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的調焦結構位于紅外光機頭1的后部，旋動調焦指輪117，目鏡筒120內的分劃板113、目鏡A115和目鏡B11g便隨目鏡筒120-起左右移動，從而實現調焦，調焦時并不改變聚光測溫的光路系統，使本實用新型現場安裝后，調節更方便。
本實用新型所選用濾光片的技術指標為<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＞5μm<6>波形系數η=W110/W12=1.6]]><7>透過帶峰值應為單峰。
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參數如下1.測溫范圍 300℃～1800℃2.測溫精度 ±0.5％(滿量程的±0.5％)3.響應時間 ≤0.05秒(到98％)4.距離系數 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.測量方式連續式測溫；觸發式測溫。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；開關信號輸出；控溫開關信號輸出。8.工作條件 -30℃～+50℃(過熱環境加水冷套)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同現有技術比較，本實用新型裝置的優點在于測溫范圍廣，抗干擾能力強，被測環境中煙塵、水汽等中性質介允許達30％，被測物體只需充滿視場的70％；測溫響應時間由通常的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，距離系數大。具有聲光報警、掉電記憶，可編程設定和自動扣除溫漂、時漂功能。
權利要求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)負責信號處理和結果的顯示及輸出；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)內中間位置的主鏡筒(128)、主鏡筒(128)之內的場鏡(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.根據權利要求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對準物鏡(109)和方通(111)的空腔。
3.根據權利要求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)的圓形光滑內腔與目鏡筒(120)滑配從而允許目鏡筒(120)沿方通(111)內腔左右旋動。調焦指輪(117)螺旋固定在目鏡筒(120)的右端。
4.根據權利要求1、2和3所述的紅外三色測溫裝置，其特征在于主鏡筒(128)內的場鏡(126)、次鏡(130)以固定焦距的方式收集進入主鏡筒(128)內的輻射能量，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制盤(123)和探測器(136)上，由此構成了紅外光機關(1)的聚光測溫系統；瞄準系統則由主鏡筒(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)內的分劃板(113)、目鏡A(115)和目鏡B(119)；聚光測溫系統與瞄準系統是一種各自獨立的重疊式結構。
5.根據權利要求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)的調焦結構位于紅外光機頭(1)的后部；旋轉調焦指輪(117)，目鏡筒(120)內的分劃板(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調焦，調焦時并不改變光路測溫系統。
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。所述紅外光機頭1具有獨特的光學結構，其聚光測溫系統與瞄準系統各自獨立，互不關聯，再結合電路結構的優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 優先權日1995年10月10日
發明者張永華 申請人:深圳天源迪科計算機有限公司