[发明专利]测量高温用的全息红外测温仪

说明书

本发明属于非接触式红外测温领域，是非接触测量高温度段(1000℃～1800℃)的红外测温仪器。

本发明是在一般红外测温仪的基础上，用全息片(HOE)代替红外测温仪的光学系统，即用全息片(HOE)作为红外测温仪的光学系统。全息片(HOE)是一种新型的光学元件，这种光学元件是利用全息技术作出的具有光栅衍射效应的薄膜型元件，它具有与普通光学透镜、棱镜一样对光的会聚、发散、色散、成像的功能。本发明即根据全息片(HOE)的此特性结合红外测温仪比色测温原理，将全息片代替红外测温仪的光学系统而进行高温度段(1000℃～1800℃)非接触式光测高温的。

本发明全息(HOE)光测高温仪采用比色原理，通过测量两个不同波段辐射功率来确定被测物体的温度。比值随被测物体温度的变化而呈线性变化。

全息片(HOE)是一种薄膜型光学元件，它同样具有光栅衍射和色散的功能，其色散率与所选用的波长有关，当入射光与全息片(HOE)法线成一定角度而入射到全息片(HOE)上时，由于全息片(HOE)的横向色散和纵向色散，聚焦点按不同波长散射成一条抛物线。因此，我们可以选择特定两个波长λ₁和λ₂，(相应的焦距为f₁和f₂)作为比色测温的两个波长。测温仪中被测目标的色散，聚焦即可用全息片(HOE)来完成从而全息片(HOE)即代替红外测温仪中光学系统。

全息红外测温仪主要由七个部份构成：全息片(HOE)光学系统；调制器；两组红外探测器；信号处理器(含：前放、主放、环境补偿器、除法器、线性化A/D变换)；显示器，电源及瞄准简。技术特点是：光学系统采用全息片；红外探测器采用能适于高温测量的钽酸锂热释电探测器；信号处理中采用低噪声技术；在光路设计上选用双光路及特定的两个波段。

目前，国内外非接触式红外测温仪已形成低、中、高温系列化的产品，无论低温段，中温段，高温段的非接触红外测温技术已趋向成熟。在技术上都集中在提高精度，提高稳定性可靠性，实用化等进行开发研究。

通过联机检索结果表明：目前国内外尚未发现用全息片(HOE)作红外测温仪的光学系统，亦未发现在高温度段(1000℃～1800℃)的非接触测温仪中有用全息片(HOE)的光学系统。联机检索结果涉及全息测温的共有文献三篇，其中两篇为本发明人就此项发明所发表的理论文章，另一篇“HOE在光测高温中应用”为南开大学发表但该文所用光波为可见光波测温而并非红外测温。

本发明的目的是提供一种新型的非接触的高温度段的红外测温仪，这种测温仪采用全息片(HOE)取代传统的红外光学系统，克服了红外光学系统用的材料昂贵加工工艺较复杂，不易批量生产等缺陷。本发明的全息高温红外测温仪若批量生产，成本可降至同类型红外测温仪的1/4左右。因此，本发明既开辟了全息片(HOE)应用的新领域，也将红外测温技术推向了一个新的阶段。

图一给出该发明详细的描述：

1为内装直流电源的手炳(或支撑架固定架)，2、3为热释电红外探测器及其支架，4为仪器壳体底盖，5为镜头套，6为全息片，7为瞄准分划板，8为仪器壳体上盖，9为镜头压环，10为瞄准简，11为信号处理器及屏蔽盒(内含前放、主放、环境补偿器、除法器、线性化A/D变换)，12为后盖板，13为显示器，14为调制器。

被测目标的光束投射到安装成一定角度的全息片(HOE)6上，经过全息片(HOE)色散折射后，分成两束1.75μm和2.15单色红外光，此两束红外光分别以两个不同角度投射到热释电红外探测器2、3上，热释电红外探测器用支撑架支撑成一定角度，在每个探测器前分别置有一个调制器14将单色光调制成一定波形的光，探测器的光敏面置于两束红外光1.75μm、2.15μm光波的焦点上，受调制后进入探测器的两束光分别被探测器将光信号变换为脉冲电信号输到信号处理器11内，与此同时，调制器14还给出两个同步信号，两组信号在一起输至信号处理器中的除法器，在同步信号的控制下进行除法运算得出比值T，然后与信号处理器中的环境补偿器绘出的补偿值T₀一起输至加法器，进行线性补偿后再经过A/D变换后输到显示器即显示出被测目标的温度值。