CN102735345A - 光学红外测温仪的光路结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学红外测温仪的光路结构，涉及一种工业非接触温度的测温仪器，包括：光线收集模块1、红外光收集模块4、光电转换模块组成；其特征在于该光路结构还包括：分光模块2和目标瞄准模块3；其中，所述分光模块2由分光镜9组成，所述目标瞄准模块3为激光瞄准模块和目视标准模块，各个模块之间进行连接。本发明的优越性为：与现有技术相比，该结构可以有效地为红外测温系统提供一种具有瞄准定位与测温功能，且瞄准精度高、测温精度高、稳定性好的在线式非接触可调节焦距，同时实现物象距准确定位，以满足最小目标情况下测温准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业非接触温度的测温仪器，具体的说是一种能够进行实时连续检测的光、机、电一体化的测温仪器，特别涉及其内部光路结构。
背景技术
红外线扫描测温仪，主要应用于工业浮法玻璃生产，钢板热轧，彩涂以及转窑等较大形移动面积的温度分布测量。类似用途有：英国Land、法国HGH、美国IRCON和Raytek、日本Chino公司生产的扫描仪。
扫描仪核心部件之一是旋转反射镜，反射镜面对被测量的目标物，扫描角度小于等于正负45℃.反射镜旋转时，顺时扫描被侧面上的各区域，并把区域上的热辐射能量反射到仪器的测温传感器上，获得一维温度曲线。当被测面移动时，就类似电视的行扫描和帧扫描成像原理，可生成一幅二维或三维的热图。
现有技术的不足和缺点为：
A.现有的测温仪零件较多，结构比较复杂，对外部环境要求过高。在安装，维护上均不方面实施，运行时高温，水气，烟尘容易使扫描探头发生故障。
B.扫描探头的光学通道口安装固定在密封的保护窗内。不同角度的扫描线透过时会有不同的透过率和折射，会对测量有一定的影响。
C.扫描镜360°旋转，90°面对目标。被测面上的两条扫描线之间，有容纳三条扫描线的空白间隔。提高扫描频率可缩小间隔距离。同时又意味着缩短了测量量响应和采样的时间，对传感器和系统提出更高的时间响应要求；实现并不容易。否则，系统的实际温度测量性能就降低。
D.现有的测温仪都只有单一的测温功能，不具有对某一区域进行瞄准定位的功能。有瞄准功能的测温仪，但瞄准的精度较低。
E.现有的测温仪的物镜焦距不可以进行调节，在目标情况下很难达到较为准确的测温功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学红外测温仪的光路结构，该结构可以有效地为红外测温系统提供一种具有瞄准定位与测温功能，且瞄准精度高、测温精度高、稳定性好的在线式非接触可调节焦距，同时实现物象距准确定位，以满足最小目标情况下测温准确。
根据本发明第一方面，提供了一种光学红外测温仪的光路结构，包括：它由光线收集模块、红外光收集模块、光电转换模块组成；其特征在于该光路结构还包括：分光模块和目标瞄准模块；
其中，所述分光模块由分光镜组成，
所述目标瞄准模块分为激光瞄准模块和目视瞄准模块，
所述目视瞄准模块由分化板、目镜、出瞳窗口、出瞳四部分组成，其中分化板位于目镜的前端，出瞳窗口位于目镜的后端，出瞳位于出瞳窗口后，四者在同一光轴上，且四者之间距离固定；
各个模块之间的连接关系为：光线收集模块通过该模块中的物镜和光阑将光线收集后传输给分光模块；分光模块将收集到的紫外光、可见光和红外光通过镜片基板上的分光膜进行分光后，将可见光传输给目标瞄准模块，将红外光传输给红外能量收集模块；其中，红外能量收集模块将收到红外光通过该模块中的光阑和滤光片传输给光电转化模块；光电转化模块将收到的红外光通过该模块中的探测器将光信号转化成电信号；目标瞄准模块中的目视瞄准模块将收到可见光之后，通过目视瞄准模块中的分划板、目镜、出瞳窗口、出瞳将可见光输出。
所述激光瞄准模块由分化板、激光器组成，其中分化板位于激光器的前面，且激光光斑中心与分化板的中心在同一光轴上；
各个模块之间的连接关系为：光线收集模块通过该模块中的物镜和光阑将光线收集后传输给分光模块；分光模块将收集到的紫外光、可见光和红外光通过镜片基板上的分光膜进行分光后，将可见光传输给目标瞄准模块，将红外光传输给红外能量收集模块；其中，红外能量收集模块将收到红外光通过该模块中的光阑和滤光片传输给光电转化模块；光电转化模块将收到的红外光通过该模块中的探测器将光信号转化成电信号；目标瞄准模块中的激光瞄准模块将激光器发出的可见光通过激光瞄准模块中的分化 板、分光模块中的分光镜、光线收集模块中的光阑和物镜输出，用于目标定位。
其中，所述窗口可以为石英窗口，蓝宝石窗口，光学玻璃窗口中的一种。
其中，所述分光模块由一个分光镜组成，其中，分光镜设置在可调支架上，分光镜与水平方向可成10度到170度之间。
其中，所述分光镜是由一个镜片基板和一个分光膜构成。
其中，所述目视瞄准模块由分化板、目镜、出瞳窗口、出瞳四部分组成，分化板位于目镜的前端，出瞳窗口位于目镜的后端，出瞳位于出瞳窗口后，四者在同一光轴上，且四者之间距离固定。
其中，所述激光瞄准模块由分化板、激光器组成，分化板位于激光器的前面，且激光光斑中心与分化板的中心在同一光轴上。
其中，所述分化板可以为单面抛光、双面抛光中的一种。
其中，所述目标瞄准模块中的分划板与光收集模块中的光阑在进行瞄准与测温时与分光模块共同作用下呈一一对称关系。
其中，所述探测器是硅探测器、锗探测器、铟镓砷探测器、硅-硅双层探测器、硅-锗双层探测器、硅-铟镓砷双层探测器中的一种；且硅探测器、锗探测器、铟镓砷探测器为单色探测器，硅-硅双层探测器、硅-锗双层探测器、硅-铟镓砷双层探测器为比色探测器。
其中，所述光线收集模块由窗口、物镜、光阑组成，物镜的两端分别与窗口和光阑连接，物镜可以水平移动。
其中，所述光阑数量可为1-10个之间。
目视瞄准模块由分化板、目镜、出瞳窗口、出瞳四部分组成，分化板位于目镜的前端，出瞳窗口位于目镜的后端，出瞳位于出瞳窗口后，四者在同一光轴上，且四者之间距离固定。
其中，所述激光瞄准模块由分化板、激光器组成，分化板位于激光器的前面，且激光光斑中心与分化板的中心在同一光轴上。
其中，所述分化板可以为单面抛光、双面抛光中的一种。
其中，所述目镜可以为单片目镜和胶合组目镜中的一种。
其中，所述激光器的光斑直径可以在1-5mm之间.
其中，所述激光器可以为激光二极管，半导体激光器、固体激光器等。
其中，所述红外光收集模块由一个光阑和一个滤光片组成，光阑与滤光片中心线重合，其光轴与物镜光轴呈一夹角。
其中，所述目标瞄准模块中的分划板与光收集模块中的光阑在进行瞄准与测温时与分光模块共同作用下呈一一对称关系。
其中，所述光阑为中心带有小孔的薄片构成，小孔的范围在0.2-2mm之间。
其中，所述光电转化模块由探测器构成，探测器与光接收模块相互连接。
本发明的优越性为：与现有技术相比，该结构可以有效地为红外测温系统提供一种具有瞄准定位与测温功能，且瞄准精度高、测温精度高、稳定性好的在线式非接触可调节焦距，同时实现物象距准确定位，以满足最小目标情况下测温准确。
附图说明
图1是本发明的光学红外测温仪光路结构的模块示意图；
图2是本发明的光学红外测温仪光路结构的光路结构图；
图3是图1所示的目视瞄准模块的结构示意图；
图4是图1所示的激光瞄准模块的结构示意图；
图5是本发明的光学红外测温仪光路结构中的激光瞄准模块光路结构图。
附图标记说明：1为光线收集模块；2为分光模块；3为目标瞄准模块；4为红外光收集模块；5为光电转化模块；6为窗口；7为物镜；8为光阑a；9为分光镜；10为分化板；11为目镜；12为出瞳窗口；13为出瞳；14为光阑b；15为滤光片；16为探测器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，图1显示了本发明的光学红外测温仪的光路结构的模块示意图，图2显示了本发明的光学红外测温仪的光路结构的光路示意图，如图1和图2所示，本发明的光学红外测温仪的光路结构，包括：
它由光线收集模块1、红外光收集模块4、光电转换模块组成；其特征在于该光路结构还包括：分光模块2和目标瞄准模块3；
其中，所述分光模块2由分光镜9组成，
所述目标瞄准模块3为目视瞄准模块，
所述目视瞄准模块由分化板10、目镜11、出瞳窗口12、出瞳13四部分组成，其中分化板10位于目镜11的前端，出瞳窗口12位于目镜11的后端，出瞳13位于出瞳窗口12后，四者在同一光轴上，且四者之间距离固定；
各个模块之间的连接关系为：光线收集模块1通过该模块中的物镜7和光阑8将光线收集后传输给分光模块2；分光模块2将收集到的紫外光、可见光和红外光通过镜片基板上的分光膜进行分光后，将可见光传输给目标瞄准模块3，将红外光传输给红外能量收集模块；其中，红外能量收集模块将收到红外光通过该模块中的光阑14和滤光片15传输给光电转化模块5；光电转化模块5将收到的红外光通过该模块中的探测器16将光信号转化成电信号；目标瞄准模块3中的目视瞄准模块将收到可见光之后，通过目视瞄准模块中的分划板、目镜11、出瞳窗口12、出瞳13将可见光输出。
其中，所述窗口6可以为石英窗口，蓝宝石窗口，光学玻璃窗口中的一种。
其中，所述分光模块2由一个分光镜9组成，其中，分光镜9设置在可调支架上，分光镜9与水平方向可成10度到170度之间。
其中，所述分光镜9是由一个镜片基板和一个分光膜构成。
如图3所示，其中，所述目视瞄准模块由分化板10、目镜11、出瞳窗口12、出瞳13四部分组成，分化板10位于目镜11的前端，出瞳窗口12位于目镜11的后端，出瞳13位于出瞳窗口12后，四者在同一光轴上，且四者之间距离固定。
具体实施时，所述的分化板10可以为单面抛光、双面抛光中的一种。
具体实施时，所述的目标瞄准模块3中的分划板与光收集模块中的光阑14在进行瞄准与测温时与分光模块2共同作用下呈一一对称关系。
具体实施时，所述的探测器16是硅探测器、锗探测器、铟镓砷探测器、硅-硅双层探测器、硅-锗双层探测器、硅-铟镓砷双层探测器中的一种；且硅探测器、锗探测器、铟镓砷探测器为单色探测器，硅-硅双层探测器、硅-锗双层探测器、硅-铟镓砷双层探测器为比色探测器。
具体实施时，所述的光线收集模块1由窗口6、物镜7、光阑8组成，物镜7的两端分别与窗口6和光阑8连接，物镜7可以水平移动。
具体实施时，所述的光阑8数量可为1-10个之间。
具体实施时，所述的目视瞄准模块由分化板10、目镜11、出瞳窗口12、出瞳13四部分组成，分化板10位于目镜11的前端，出瞳窗口12位于目镜11的后端，出瞳13位于出瞳窗口12后，四者在同一光轴上，且四者之间距离固定。
具体实施时，所述的分化板10可以为单面抛光、双面抛光中的一种。
具体实施时，所述的目镜11可以为单片目镜和胶合组目镜中的一种。
具体实施时，所述的激光器的光斑直径可以在1-5mm之间.
具体实施时，所述的激光器可以为激光二极管，半导体激光器、固体激光器等。
具体实施时，所述的红外光收集模块4由一个光阑b14和一个滤光片15组成，光阑b14与滤光片15中心线重合，其光轴与物镜7光轴呈一夹角。
具体实施时，所述的目标瞄准模块3中的分划板与光收集模块中的光阑a8在进行瞄准与测温时与分光模块2共同作用下呈一一对称关系。
具体实施时，所述的光阑a8为中心带有小孔的薄片构成，小孔的范围在0.2-2mm之间。
具体实施时，所述的光电转化模块5由探测器16构成，探测器16与光接收模块相互连接。
实施例2，图1显示了本发明的光学红外测温仪的光路结构的模块示意图，图2显示了本发明的光学红外测温仪的光路结构的光路示意图，如图1和图2所示，本发明的光学红外测温仪的光路结构，包括：
它由光线收集模块1、红外光收集模块4、光电转换模块组成；其特征在于该光路结构还包括：分光模块2和目标瞄准模块3；
其中，所述分光模块2由分光镜9组成，
所述目标瞄准模块3为激光瞄准模块，
所述激光瞄准模块由分化板10、激光器组成，其中分化板10位于激光器的前面，且激光光斑中心与分化板10的中心在同一光轴上；
各个模块之间的连接关系为：光线收集模块1通过该模块中的物镜7和光阑8将光线收集后传输给分光模块2；分光模块2将收集到的紫外光、可见光和红外光通过镜片基板上的分光膜进行分光后，将可见光传输给目标瞄准模块3，将红外光传输给红外能量收集模块；其中，红外能量收集模块将收到红外光通过该模块中的光阑14和滤光片15传输给光电转化模块 5；光电转化模块5将收到的红外光通过该模块中的探测器16将光信号转化成电信号；目标瞄准模块3中的激光瞄准模块将激光器发出的可见光通过激光瞄准模块中的分化板10、分光模块2中的分光镜9、光线收集模块1中的光阑8和物镜7输出，用于目标定位。
其中，所述窗口6可以为石英窗口，蓝宝石窗口，光学玻璃窗口中的一种。
其中，所述分光模块2由一个分光镜9组成，其中，分光镜9设置在可调支架上，分光镜9与水平方向可成10度到170度之间。
其中，所述分光镜9是由一个镜片基板和一个分光膜构成。
如图4所示，其中，所述激光瞄准模块由分化板10、激光器组成，分化板10位于激光器的前面，且激光光斑中心与分化板10的中心在同一光轴上。
具体实施时，所述的分化板10可以为单面抛光、双面抛光中的一种。
具体实施时，所述的探测器16是硅探测器、锗探测器、铟镓砷探测器、硅-硅双层探测器、硅-锗双层探测器、硅-铟镓砷双层探测器中的一种；且硅探测器、锗探测器、铟镓砷探测器为单色探测器，硅-硅双层探测器、硅-锗双层探测器、硅-铟镓砷双层探测器为比色探测器。
具体实施时，所述的光线收集模块1由窗口6、物镜7、光阑8组成，物镜7的两端分别与窗口6和光阑8连接，物镜7可以水平移动。
具体实施时，所述的光阑8数量可为1-10个之间。
具体实施时，所述的激光瞄准模块由分化板10、激光器组成，分化板10位于激光器的前面，且激光光斑中心与分化板10的中心在同一光轴上。
具体实施时，所述的分化板10可以为单面抛光、双面抛光中的一种。
具体实施时，所述的目镜11可以为单片目镜和胶合组目镜中的一种。
具体实施时，所述的激光器的光斑直径可以在1-5mm之间.
具体实施时，所述的激光器可以为激光二极管，半导体激光器、固体激光器等。
具体实施时，所述的红外光收集模块4由一个光阑b14和一个滤光片15组成，光阑b14与滤光片15中心线重合，其光轴与物镜7光轴呈一夹角。
具体实施时，所述的目标瞄准模块3中的分划板与光收集模块中的光阑a8在进行瞄准与测温时与分光模块2共同作用下呈一一对称关系。
具体实施时，所述的光阑a8为中心带有小孔的薄片构成，小孔的范围在0.2-2mm之间。
具体实施时，所述的光电转化模块5由探测器16构成，探测器16与光接收模块相互连接。
综上所述，本发明与现有技术相比，与现有技术相比，该结构可以有效地为红外测温系统提供一种具有瞄准定位与测温功能，且瞄准精度高、测温精度高、稳定性好的在线式非接触可调节焦距，同时实现物象距准确定位，以满足最小目标情况下测温准确。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种光学红外测温仪的光路结构，包括：它由光线收集模块、红外光收集模块、光电转换模块组成；其特征在于该光路结构还包括：分光模块和目标瞄准模块；
其中，所述分光模块由分光镜组成，
所述目标瞄准模块分为激光瞄准模块和目视瞄准模块，
所述目视瞄准模块由分化板、目镜、出瞳窗口、出瞳四部分组成，其中分化板位于目镜的前端，出瞳窗口位于目镜的后端，出瞳位于出瞳窗口后，四者在同一光轴上，且四者之间距离固定；
各个模块之间的连接关系为：光线收集模块通过该模块中的物镜和光阑将光线收集后传输给分光模块；分光模块将收集到的紫外光、可见光和红外光通过镜片基板上的分光膜进行分光后，将可见光传输给目标瞄准模块，将红外光传输给红外能量收集模块；其中，红外能量收集模块将收到红外光通过该模块中的光阑和滤光片传输给光电转化模块；光电转化模块将收到的红外光通过该模块中的探测器将光信号转化成电信号；目标瞄准模块中的目视瞄准模块将收到可见光之后，通过目视瞄准模块中的分划板、目镜、出瞳窗口、出瞳将可见光输出。
2.一种光学红外测温仪的光路结构，包括：它由光线收集模块、红外光收集模块、光电转换模块组成；其特征在于该光路结构还包括：分光模块和目标瞄准模块；
其中，所述分光模块由分光镜组成，
所述目标瞄准模块分为激光瞄准模块和目视瞄准模块，
所述激光瞄准模块由分化板、激光器组成，其中分化板位于激光器的前面，且激光光斑中心与分化板的中心在同一光轴上；
各个模块之间的连接关系为：光线收集模块通过该模块中的物镜和光阑将光线收集后传输给分光模块；分光模块将收集到的紫外光、可见光和红外光通过镜片基板上的分光膜进行分光后，将可见光传输给目标瞄准模块，将红外光传输给红外能量收集模块；其中，红外能量收集模块将收到红外光通过该模块中的光阑和滤光片传输给光电转化模块；光电转化模块将收到的红外光通过该模块中的探测器将光信号转化成电信号；目标瞄准模块中的激光瞄准模块将激光器发出的可见光通过激光瞄准模块中的分化板、分光模块中的分光镜、光线收集模块中的光阑和物镜输出，用于目标定位。
3.根据权利要求3所述的一种光学红外测温仪的光路结构，其特征在于：窗口可以为石英窗口，蓝宝石窗口，光学玻璃窗口中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种光学红外测温仪的光路结构，其特征在于：分光模块由一个分光镜组成，其中，分光镜设置在可调支架上，分光镜与水平方向可成10度到170度之间。
5.根据权利要求4所述的一种光学红外测温仪的光路结构，其特征在于：分光镜是由一个镜片基板和一个分光膜构成。
6.根据权利要求1所述的一种光学红外测温仪的光路结构，其特征在于：目视瞄准模块由分化板、目镜、出瞳窗口、出瞳四部分组成，分化板位于目镜的前端，出瞳窗口位于目镜的后端，出瞳位于出瞳窗口后，四者在同一光轴上，且四者之间距离固定。
7.根据权利要求2所述的一种光学红外测温仪的光路结构，其特征在于：激光瞄准模块由分化板、激光器组成，分化板位于激光器的前面，且激光光斑中心与分化板的中心在同一光轴上。
8.根据权利要求6和7所述的一种光学红外测温仪的光路结构，其特征在于：分化板可以为单面抛光、双面抛光中的一种。
9.根据权利要求1或2所述的一种光学红外测温仪的光路结构，其特征在于：目标瞄准模块中的分划板与光收集模块中的光阑在进行瞄准与测温时与分光模块共同作用下呈一一对称关系。
10.根据权利要求3所述的一种光学红外测温仪的光路结构，其特征在于：探测器是硅探测器、锗探测器、铟镓砷探测器、硅-硅双层探测器、硅-锗双层探测器、硅-铟镓砷双层探测器中的一种；且硅探测器、锗探测器、铟镓砷探测器为单色探测器，硅-硅双层探测器、硅-锗双层探测器、硅-铟镓砷双层探测器为比色探测器。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103852172A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-11 | 武汉迪凯光电科技有限公司 | 红外测温仪 |
| CN107702803A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-02-16 | 国网浙江嵊州市供电有限公司 | 一种红外点温仪 |
| CN111982345A (zh) * | 2019-05-21 | 2020-11-24 | 杭州自动化技术研究院传感技术有限公司 | 一种非接触式光纤点温仪 |
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2011
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| CN107702803A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-02-16 | 国网浙江嵊州市供电有限公司 | 一种红外点温仪 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121017 |