[发明专利]高温烟气流下受热面温度场测量装置及方法

权利要求书

1.一种高温烟气流下受热面温度场测量装置，其特征在于包括：

一双光路内窥镜头(2)，用于收集来自视场的辐射能量，其含依次连接的红外窗口(21)、孔径光阑(22)、物镜(23)、分光棱镜(24)、反射镜组(25)、目镜(26)和视场光阑(27)；

一红外CCD相机(3)，用于采集所述双光路内窥镜头所成的图像；

两滤光片(4)，用于过滤其他波段的杂光，安装在双光路内窥镜头与红外CCD相机的光敏部件之间；

一管状密闭冷却壳体(1)，用于保护所述的双光路内窥镜头和红外CCD相机，

其将双光路内窥镜头和红外CCD相机完全包覆，壳体前端留有双光路内窥镜头进光口、壳体上还设有压缩空气入口和相机电源线和数据线接头；

一电脑(5)，用于计算视场内的温度分布，它内嵌温度测量软件，将红外CCD相机采集得到的图像信息转化为温度信息；

所述的双光路内窥镜头和滤光片的具体布置为：

所述的分光棱镜(24)中的透反面与镜头主光轴呈45度角倾斜于光路，将入射光束一分为二：一路被反射与镜头主光轴呈90度出射、一路沿入射光束方向出射，所述的反射镜组(25)共有7块反射镜，将反射光束和透射光束变为平行且相邻的两束光投射到所述的目镜(26)上；

所述的反射镜组(25)7块反射镜的具体布置为：

第一反射镜(251)布置在分光棱镜(24)正上方，将分光棱镜(24)的反射光束顺时针折射90度，并保证反射光束不会被第三反射镜(253)遮挡；

第二反射镜(252)布置在与第一反射镜(251)等高的位置上，将经第一反射镜(251)折射的反射光束再顺时针折射90度；

第三反射镜(253)布置在第二反射镜(252)的正下方，且其下缘在镜头主光轴上，将经第二反射镜(252)折射的反射光束逆时针旋转90度投射至目镜(26)；

第四反射镜(254)布置在分光棱镜(24)等高的位置上，将透射光束顺时针折射90度；

第五反射镜(255)布置在第四反射镜(254)的正下方，第四反射镜(254)与第五反射镜(255)的距离应等于第一反射镜(251)与分光棱镜(24)透反面的距离，它将经第四反射镜(254)折射的透射光束逆时针折射90度；

第六反射镜(256)布置在第五反射镜(255)的等高位置上，且位于第二反射镜(252)的正下方，将经第五反射镜(255)折射的透射光束再逆时针折射90度；第七反射镜(257)布置在第六反射镜(256)的正上方，其上缘在镜头主光轴上，将经第六反射镜(256)折射的透射光束顺时针折射90度透射至目镜；

所述的两滤光片波长不同，第一滤光片的波长为λ1、第二滤光片的波长为λ2，其中第一滤光片(41)、第二滤光片(42)分别对应第七反射镜(253)、第三反射镜(257)透过目镜和视场光阑的反射和透射光束。

2.根据权利要求1所述的高温烟气流下受热面温度场测量装置，其特征在于：所述双光路内窥镜头的物镜、目镜和分光棱镜为在红外CCD相机光谱响应范围内具有较高透过率的物镜、目镜和分光棱镜。

3.根据权利要求2所述的高温烟气流下受热面温度场测量装置，其特征在于：所述的滤光片为避开水蒸气和二氧化碳的吸收波段、且在红外CCD相机的光谱响应范围内的滤光片。

4.根据权利要求3所述的高温烟气流下受热面温度场测量装置，其特征在于：所述的管状密闭冷却壳体(1)通过法兰联接。

5.一种采用如权利要求1-4任意一项所述装置进行高温烟气流下受热面温度场测量方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、利用标准黑体，分别标定两个滤光片中心波长下在不同温度时的系统响应函数；

步骤二、利用权利要求1所述装置的特制双光路内窥镜头对准高温烟气流下的被测表面，通过红外CCD相机光敏部件采集得到的被测表面的能量分布的灰度矩阵，通过数据线传输到电脑中，利用分析软件计算得到被测表面的温度场分布。