[实用新型]一种红外双波长非接触式测温装置

说明书

技术领域

本实用新型属于红外测温技术，具体涉及一种高精度的红外双波长非接触式测温装置，该装置广泛适用于对固态、液态、气态以及等离子态温度的测量过程中。

背景技术

众所周知，红外测温装置几乎应用到现代工业社会中的每一个角落，已经取得了巨大的成就。但是，在目前市场上红外测温装置多为单波长红外测温装置，测试结果与接收到的辐射强度有关。由于实测对象是“灰体”，与“黑体”有很大差别，从而导致测量结果存在一定误差。此时必须对测量结果进行误差修正，而在其中的“比辐射率修正”是主要考虑的因素，但是在目前“比辐射率修正”仍是红外测温领域的一个尚未彻底解决的难题。

在实际测量过程中的通常做法是，取一个固定值作为“比辐射率修正”，但这样就会造成很大的误差。另外，由于现场测量条件复杂，诸如大气、环境反射等，测量结果在很大程度上受到环境波动影响，从而引起测量结果偏差。因此，市场上的红外测温仪品种单一，或多或少地存在不同的误差，并且没有共同适用于固态、液态、气态以及等离子态温度测量的仪器。

随着，工业生产的规模化、精细化，目前需要一种结构简单、测量精度高的测温装置，以及克服现有测温装置的“比辐射率修正”问题的装置。

实用新型内容

针对现有测温装置的不足，本实用新型技术发明人进行多次实验及研究了提出了全新的双波长滤波红外辐射测温装置，具体为一种高精度的红外双波长非接触式测温装置，该装置广泛适用于对固态、液态、气态以及等离子态温度的测量过程中。

依据本实用新型的红外双波长非接触式测温装置，包括信号采集系统、分光系统、信号放大电路和数据处理系统；其特征在于分光系统将经信号采集系统接收到光信号分成两束光，这两束光分别由不同的窄带滤波片进行滤波，然后经信号放大电路进行处理后，使用数据采集和显示系统中的光电接收器接收到的经信号放大电路进行处理后两个信号，最后利用数据处理系统根据光电接收器接收到的两个信号的比值来测量温度。

优选地，分光系统采用半透半反分束系统、或采用窄带滤波片滤波系统、或采用楔形棱镜分光系统。

优选地，数据处理系统包括数据采集和显示系统。

该红外双波长非接触式测温装置利用双波长光路系统避开了传统红外领域的“比辐射率修正”问题，解决了测量结果受空间吸收和环境因素波动而引起测量结果偏差的问题，也就是摆脱了现有装置无法彻底克服的“比辐射率修正”问题，同时提高了测量精度，同时该发明装置可以广泛适用于对固态、液态、气态以及等离子态温度的测量过程中，能够实现固、气、液以及等离子态等多种物态温度的高精度测量。

附图简要说明

图1为依据本实用新型的半透半反分束系统的示意图。

图2为实现图1的半透半反分束系统的机械结构立体图。

图3是实现依据图1中的半透半反分束系统的信号放大电路图。

图4为依据本实用新型的窄带滤波片滤波系统的示意图。

图5为实现图4的窄带滤波片分束系统的机械结构立体图。

图6是依据本实用新型的楔形棱镜分光系统的示意图。

图7为实现图6的楔形棱镜分光系统的机械结构立体图。

图8为利用图1、4、6中的分光系统构成的测试系统的整体结构示意图。

图9(a)和图9(b)分别是依据本实用新型测试装置的实物图和相对应的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型提出的红外双波长非接触式测温装置进行详细描述。

为了适应工业现场测量条件相对复杂但条件固定的情况，本实用新型的测温装置采用红外双波长滤波测量光路系统。该测温装置原理是根据被测对象(不同于“标准黑体”)的热辐射源光谱功率分布特性与它的温度之间的关系来测温，因此，双波长信号比的测量结果与仪器接收到的因环境及其波动而受到影响的热辐射信号的强弱无关，从而保证了测温的精度。

在实际测温过程中的测温对象不是“绝对黑体”，要得到其实际温度有一个“比辐射率”的问题，就是在绝对黑体辐射公式基础上乘以相应的系数(小于1)。“比辐射率”定义为一个物体的法向辐射率与同样温度的黑体的法向辐射率之比。物体的“比辐射率”一般与测温对象温度和红外辐射波长有关系，所以对于不同测温对象有一个“比辐射率”修正的问题。以往红外测温仪多采用给“比辐射率”一个固定的值，然而“比辐射率”是在一定范围内变化的值，所以这就造成了传统测温仪的“比辐射率”修正困难这一难题，从而使传统红外测温仪有较大的测量误差。