CN102128684B - 一种红外测温仪的带吹扫器的光学探头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种红外测温仪的带吹扫器的光学探头，其特征是：管状探头（100）内装有物镜(101)和传输光纤（102）或红外传感器及其连接线(102)；管状探头（100）最前端是密封保护窗（103），此保护窗（103）背面镀有反可见光、透红外工作光谱的膜层；保护窗（103）在吹扫器（200）内是斜置的；高压气流经气管（202）与吹扫器（200）的气道（201）能对准保护窗（103）的表面吹扫，并经前端开有漏灰槽（301）的小口径窥视管（300）吹出；管状探头（100）和气管（202）为直条平行硬管，穿过法兰（400）上的两个孔洞，能伸缩调节与目标之间的距离和被法兰（400）夹持固定；管状探头（100）的硬管尾端是光纤对接器（105），用来外接延长的铠装光纤，或电缆对接器（105），用来外接延长的信号电缆；硬气管（202）的尾端是气管对接器（203），用来外接送气管路。

Description

一种红外测温仪的带吹扫器的光学探头

技术领域

本发明涉及一种非接触的光学测温仪器，尤其是一种在严重扬灰和水汽干扰、污染的场合，光路吹扫气源不能持久吹扫的情况下，能实现光学镜头有效吹扫保洁的红外测温仪的光学探头。

背景技术

红外测温仪是通过其光学系统采集目标的红外线辐射能进行测温的，工业在线测量时，其测量光路和光学镜头会受环境扬灰和水汽的干扰和污染。所以，通常要求在光学探头的前端安装空气吹扫器和帮助清洁光路的窥视管，使镜头保持清洁和排除测量光路中的灰尘和水汽干扰。

现有技术的不足和缺点：

1.红外测温仪的物镜或物镜前的密封保护窗，通常与测量光轴垂直，探头前端安装的空气吹扫器的气流入口与光轴也垂直，并与镜头的所在位置前后错开一段距离，有的吹扫器内还设计有导流夹套，总之，气流吹不到镜头或保护窗；气流进入吹扫器内受到结构性阻挡，产生紊流和存在吹扫死角；在工业应用现场，吹扫气源断流时常会发生，环境扬灰与水蒸汽乘虚污染镜头和堆积于吹扫死角，就不再容易吹干净，在严重污染的场合，频繁的清洁维护并非易事；不然，就会影响测量精度。

2.美国IRCON（爱光）公司的最新技术是在其高端产品 MODLINE 5测温仪的镜头前加装脏镜头报警装置（Dirty Window Detector Option)，当镜头保护窗达到某种污染程度时，会自动报警。该装置的不含税和运保费的出厂价格为 $755.00美元，报警后，仍需人工清洁维护。

发明内容

本发明的任务是，在严重扬灰和水汽干扰、污染的场合，气源不能持续吹扫的情况下，提供吹扫效率高、能长期自保洁的红外光学测温探头。

 本发明采用的技术方案的主要特征是：

在探头物镜（101）前面，采用与光轴成45-85°夹角斜置的密封保护窗（103）；吹扫气道（201）对准保护窗（103）的表面；采用前端有漏灰槽（301）的小口径窥视管（300）；气管（202）和管状探头（100）为平行的直条硬管，穿过法兰（400）上的两个孔，可前后伸缩和被法兰（400）夹持固定。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1) 小口径窥视管（300）的漏灰槽（301），在吹扫气断流时段，不会使管口积灰，扬灰和水汽不易进入小口径窥视管（300）的深处污染镜头。

2) 耐高温的小口径窥视管（300）能尽可能接近被测目标表面，缩短有扬灰干扰的测量光路；吹扫气流在小口径管内能保持足够流速和冲出压力，结合短距离测量光路，能有效降低环境扬灰和水汽干扰对测量结果的影响。

3) 在通气时，干净的高压高速气流对着斜置的保护窗（103）表面冲刷，能将窗面清理干净，实现自保洁维护。

4）保护窗（103）的背面，有反可见光、透工作波段红外线的镀膜，在高温测量时，能反射掉无效的光辐射，减少物镜聚焦引起的超常升温，及其对测温传感器或传输光纤端头的不利影响。

5）气管（202）和管状探头（100）均为直条硬管，平行穿过法兰（400）上的两个孔洞，能前后伸缩和被夹持固定，调节、缩短测量距离，在严重扬灰和水汽干扰的环境中，可以尽可能降低光路干扰的影响。

附图说明

图1.为本发明的一种带有吹扫器的红外测温仪的光学探头。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的描述。

如图所示，背面有镀膜的密封保护窗（103），在吹扫器（200）内斜置，其表面与测量光轴成60°夹角；小口径窥视管（300）的前端开有漏灰槽（301）；装有物镜（101）及传输光纤的管状探头（100）和输送高压吹扫气流的气管（202）为直条硬管，平行穿过法兰（400）上的两个孔洞，能前后伸缩和被法兰（400）夹持固定。

本发明的一个典型应用实例是：在工业焦炉拦焦车上测量出焦焦饼温度。目标温度高，环境温度高，高密度焦灰飞扬，还有随风吹来的附近熄焦产生的大量水蒸汽；同时，车载小容量空压机，只能在出焦测温时段，提供有限的短时间吹扫，在较长的间隔时段，必需让空压机积气升压。在这样的高污染，又没有稳定可靠气源的测温现场，大量扬灰和水蒸汽会进入窥视管内污染光学镜头。现有技术不能在上述现场保持镜头清洁，在短时期内，红外测温仪的测量值会大幅下降，甚至镜头被完全封堵；必须频繁人工清洁镜头，工作量大，同时也影响正常使用。

本发明所设计的带有斜置保护窗（103）和吹扫器（200）的管状探头（100），能前后伸缩调节，缩短有扬灰干扰的测量光路；强劲的气流在测量初始通气的瞬间，直接冲刷保护窗（103）表面；因无结构性吹扫死角，所以能吹走保护窗上和窥视管内的所有积灰；又因为窥视管（300）为小口径的，所以可以保证吹扫气流高压、高速冲出窥视管（300），在直达目标的短距离内形成一条清洁的测量光路；具有长期自保洁测量功能。

Claims (9)

1.一种红外测温仪的带吹扫器的光学探头，包括：管状探头（100），吹扫器（200），气管（202），窥视管（300）和法兰（400）；

所述的光学探头的结构特征是：管状探头（100）内装有物镜（101）和传输光纤（102）或传感器及其连接线（102），背面镀膜的密封保护窗（103）在吹扫器（200）内是斜置的，吹扫器（200）的气道（201）对着保护窗（103）的表面，小口径窥视管（300）前端开有向下的漏灰槽（301），管状探头（100）和气管（202）为直条平行硬管，穿过法兰（400）上的两个孔洞，能前后伸缩和被法兰（400）夹持固定；管状探头（100）的尾端是光纤对接器（105），用来外接延长的铠装光纤，或电缆对接器（105），用来外接连接仪表的信号电缆，硬气管（202）的尾端是气管对接器（203），用来外接送气管路；

所述的光学探头的功能特征是：在无气流吹扫时，窥视管（300）的小口径设计本身便可减少扬灰进入窥视管深处到达保护窗（103），管口的漏灰槽（301）使灰尘不能在此堆堵，吹扫气道（201）直接对着保护窗（103）的表面，在高压气流冲刷时，无结构性吹扫死角，流经小口径窥视管（300）的气流能保持较高流速和压力冲出，气管（202）和管状探头（100）在法兰（400）中能滑动伸缩，调节探头与目标之间的距离，且可被法兰（400）夹持固定。

2.根据权利要求1所述的红外测温仪的带吹扫器的光学探头，其特征是：物镜（101）前端的密封保护窗（103）是斜置的，与光轴的夹角在45-85°之间。

3.根据权利要求1所述的红外测温仪的带吹扫器的光学探头，其特征是：保护窗（103）背面镀膜，反无效光辐射，透工作波段的红外线。

4.根据权利要求1所述的红外测温仪的带吹扫器的光学探头，其特征是：气管（202）与气道（201）内径的大小基本相同，在5到10 mm之间，小口径窥视管（300）与气道（201）的内径之比，在1:1到3:1之间，小口径窥视管（300）的内径与长度之比，在1：5到1：25之间，小口径窥视管（300）前端向下开有漏灰槽（301）。

5.根据权利要求1所述的红外测温仪的带有吹扫器的光学探头，其特征是：气管（202）和管状探头（100）是两根平行硬管，根据现场安装条件，长度在300mm到3M之间，穿过法兰（400）上的两个孔，可以前后伸缩，拧紧法兰（400）上的3颗夹持螺丝（401），即可将两根硬管夹持固定。

6.根据权利要求1所述的红外测温仪的带有吹扫器的光学探头，其特征是：气管（202）和管状探头（100）是两根平行硬管，可以根据测温现场的安装需要，在中间某处，设计成以一定弧度平行拐弯，改变探头测量方向。

7.根据权利要求1所述的红外测温仪的带有吹扫器的光学探头，其特征是：管状探头（100）的物镜（101）后面，是一段在管内的耐高温红外传输光纤（102），通过固定在管状探头（100）尾端的光纤对接器（105），接续延长光纤。

8.根据权利要求1所述的红外测温仪的带有吹扫器的光学探头，其特征是：当管状探头（100）的物镜（101）后面是红外测温传感器及其耐高温连接线（102）时，通过管状探头尾端的电缆对接器（105），接续延长信号传输电缆。

9.根据权利要求1所述的红外测温仪的带有吹扫器的光学探头，其特征是：硬气管（202）的尾端有气管对接器（203），用于接续延长气管。

Images