[发明专利]多区域非接触式红外温度计

说明书

技术领域

本公开主要涉及非接触式温度测量，尤其是涉及具有红外点探测器的 非接触式温度测量。

背景技术

非接触式温度测量设备，如现有技术中所公知的那样，通常包括红外 探测器用以接收从测量对象上的测量点或区域发射的红外辐射，光学系统 用以将从测量点发射至所述探测器的红外辐射成像，以及瞄准布置用以确 定测量对象上测量区域的位置和大小。将红外探测器信号转换为温度指示 的另外的处理布置通常也被连接到所述探测器。

在很多上述这样的设备中，光学系统被设计为只有来自目标场景或测 量对象内的测量点或区域的红外辐射才可以聚焦在给定测量距离处的探测 器上。大多数例子中测量区域定义为一区域，从中大部分(超过50％典型 为90％或更多)的红外射线被聚焦到探测器焦点(strike)。红外点探测器 对于测量测量区域的平均温度是很有用的，但是一般不能解决测量区域内 分散的温度区域的测量。

测量区域的尺寸通常随测量设备到目标场景或对象的距离而变化。该 测量区域尺寸的变化可以被认为是光学轮廓且一般依赖于光学系统的设 计。通常采用的测量轮廓包括标准聚焦(standard focus)和近聚焦(close focus)测量轮廓。出于本公开的目的，术语“标准聚焦”参见类似于图1A 所示的测量轮廓，例如其中测量点的尺寸恒定或者随着距物镜的距离增加 而增大。术语“近聚焦”参见类似于图1B所示的测量轮廓，例如，显示为 “领结”形状。近聚焦轮廓可以是“近聚焦(near focus)”轮廓，其在距透 镜0.5米以内的距离上具有最小的测量区域尺寸，或者可以是“远聚焦 (distant focus)”轮廓，其在距透镜0.5米及以上距离处具有最小的测量 区域尺寸。近聚焦和标准聚焦光学系统都在实际应用中起作用并且非接触 式温度测量设备适用于上述每个系统和多种近或远范围。

在一些必须在多个距离处测量点温度的应用中，期望聚焦场景图像以 在多个距离处提供最小的测量区域。类似地，在一些需要在同样距离测量 多个尺寸各异的测量对象的应用中，期望在所述距离上具有多个测量区域 尺寸以便为每个对象提供更精密的匹配。既有标准聚焦设备又有近聚焦设 备在上述情形中是有用的，但是额外增加的第二设备的费用通常制约了它 的购买。在一些例子中，具有可对焦功能光学器件的单个设备能够用来克 服上述不同测量距离和对象尺寸的问题，但是调节设备的光学系统的功能 显著增加了上述设备的成本。类似地，包括可相对光学系统移动以改变设 备的光学轮廓的单个探测器的设备通常也因为其易损且比固定位置的设备 更贵而不理想。另外，在很多测量应用中，由于距离和测量对象尺寸的变 化一般是离散的从而连续的调整是不必要的。本发明实施例所解决的非接 触式温度测量中的其他困难将通过下面的描述变得显而易见。

发明内容

本发明公开了一种多区域、非接触式光点测量设备。非接触式测量设 备包括两个或更多的固定探测器，以检测来自目标场景内相应的测量区域 的场景数据并产生响应于所检测数据的信号。包括物镜系统的设备的光学 系统将场景数据成像至探测器上，以使得每个探测器被提供不同的光学轮 廓。即，实质上在距物镜系统任何给定距离处，每个测量区域与该设备的 其他测量区域不同。设备可以包括近聚焦光学轮廓、标准聚焦光学轮廓、 或者一个或多个兼具近聚焦和标准聚焦的光学轮廓。光学系统可以包括探 测器的定位和布置，在一些实施例中还有，分束器。在一些实施例中，探 测器是红外探测器，设备相当于温度计。本发明的实施例还进一步包括手 持外壳和瞄准装置。

在另一方面，本发明的实施例包括用于红外温度测量的设备，该设备 具有单独的专用探测器。所述专用探测器可以具有至少两个不同的探测器 区域，每个区域根据不同的光学轮廓接收来自目标场景的红外辐射。根据 该方面的实施例包括光学系统，用于根据不同的光学轮廓将目标场景辐射 成像到专用探测器的每个区域上。

本发明的实施例因此提供了用于目标场景的多个区域的同时、非接触 式温度测量的设备。上述设备不需要使用者具有多个非接触式测量设备， 用于测量场景内不同的对象或者在不同距离处的对象。另外，本发明的实 施例通过固定的探测器提供该功能，避免了与可移动探测器设备有关的高 成本和易损坏。

附图说明