CN103852172B - 红外测温仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种红外测温仪，尤其是涉及一种测量精度不受测量目标大小及测量距离影响的红外测温仪。包括：聚焦透镜、半透半反镜、光电转换器、反射镜、场镜、目镜以及根据光电转换器输出信号计算温度的信号处理模块，其中：聚焦透镜、半透半反镜和光电转换器依次水平放置，且聚焦透镜能够相对于半透半反镜作水平往复移动；反射镜位于半透半反镜的上方，且反射镜、场镜和目镜依次水平放置；在聚焦透镜和光电转换器之间有一过滤光源的光阑组件。因此，本发明具有如下优点：1.在设计测量距离内，测量精度不受测量目标大小及测量距离影响；2.在设计测量距离内，测量精度不受物镜焦距调节影响。

Description

红外测温仪

技术领域

本发明涉及一种红外测温仪，尤其是涉及一种测量精度不受测量目标大小及测量距离影响的红外测温仪。

背景技术

现有的红外测温仪的最佳测量距离是个固定的参数，其测量精度与被测物体的大小以及被测物体的距离相关。在使用时必须遵照“距离系数”参数，即：安装距离变大，测量目标必须也按照一定的比例变大。而在实际使用时，由于受现场条件限制，很难满足上述条件，因而会影响测量精度。

此外，现有的红外测温仪在使用时，通常还需要调节物镜的焦距，对仪器使用人员有较高的专业要求，若调节不当，还会引起人为误差。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的测量精度受被测物体大小和被测物体距离影响的技术问题；提供了一种在设计测量距离内，测量精度不受被测目标大小及被测目标距离影响的红外测温仪。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的人为调整物镜焦距造成测量误差等技术问题；提供了一种在设计测量距离内，测量精度不受物镜焦距调节影响的红外测温仪。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种红外测温仪，包括：聚焦透镜、半透半反镜、光电转换器、反射镜、场镜、目镜以及一根据光电转换器输出信号计算温度的信号处理模块，其中：

聚焦透镜、半透半反镜和光电转换器依次水平放置，且聚焦透镜能够相对于半透半反镜作水平往复移动；

反射镜位于半透半反镜的上方，且反射镜、场镜和目镜依次水平放置；

其特征在于，在聚焦透镜和光电转换器之间有一过滤光源的光阑组件。

优化的，在上述红外测温仪中，所述光阑组件是位于聚焦透镜和半透半反镜之间的孔径光阑。

作为另一种方案，优化的，在上述红外测温仪中，所述光阑组件是位于聚焦透镜和半透半反镜之间的杂光光阑。

作为另一种方案，优化的，在上述红外测温仪中，所述光阑组件是位于半透半反镜和光电转换器之间的视场光阑。

作为另一种方案，优化的，在上述红外测温仪中，所述光阑组件分三级，分别是位于聚焦透镜后方的孔径光阑、位于孔径光阑和半透半反镜之间的杂光光阑、位于半透半反镜和光电转换器之间的视场光阑。

优化的，在上述红外测温仪中，所述信号处理模块包括：为电路提供电源的电源模块;接收光电转换器输出的模拟信号并对其进行放大的信号放大模块；接收信号放大模块输出的模拟信号并对其进行数模转换的模数转换模块；根据模数转换模块输出的数字信号计算温度的控制模块；将控制模块计算出的温度进行显示的显示模块。

优化的，在上述红外测温仪中，所述信号处理模块还包括一与控制模块相通并且能与上位机通讯的通信模块。

优化的，在上述红外测温仪中，所述信号处理模块还包括：

将控制模块计算出的温度数字量转化成模拟量的数模转换模块；

将数模转换模块输出的模拟量转换成电压信号和电流信号的转换模块。

优化的，在上述红外测温仪中，所述信号处理模块还包括一与控制模块相通的存储模块。

优化的，在上述红外测温仪中，所述信号处理模块还包括一与控制模块相通的用户输入模块。

因此，本发明具有如下优点：1.在设计测量距离内，测量精度不受测量目标大小及测量距离影响；2.在设计测量距离内，测量精度不受物镜焦距调节影响。

附图说明

附图1是本发明的光学系统结构示意图。

附图2是本发明的信号处理模块的结构原理示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，保护玻璃1、聚焦透镜2、孔径光阑3、杂光光阑4、半透半反镜5、视场光阑6、光电转换器7、反射镜8、场镜9、目镜10、信号处理模块11、信号放大模块12、模数转换模块13、控制模块14、显示模块15、电源模块16、通信模块17、数模转换模块18、转换模块19、存储模块20、用户输入模块21、用户观测点22。

实施例：

如图1所示的红外测温仪光学组成部分，包括：依次水平放置的保护 玻璃1、聚焦透镜2、孔径光阑3、杂光光阑4、半透半反镜5、视场光阑6、光电转换器7；位于半透半反镜5上方的且依次水平放置的反射镜8、场镜9以及目镜10；信号处理模块11；其中：聚焦透镜2能够相对于半透半反镜5作水平往复移动；信号处理模块11与光电转换器7电连接。

本发明中，保护玻璃1主要是起密封保护作用，防止系统内光学玻璃受环境影响，降低探测精度。

聚焦透镜2主要是用来汇聚由发射源发射的能量，由于物镜的孔径远远大于探测器的光敏表面，因此接受的能量也增加很多倍，从而提高了系统的灵敏度。

孔径光阑3主要是用来限制发射源进入系统的角度，可以有效的设置测量源的接受角度，提高系统测量的准确性。

杂光光阑4可以防止多余的光进入系统，影响系统的测量结果。

半透半反镜5主要起到透红外光反可见光的作用，其中可见光主要用于目镜对测量区域的观察或激光定位，红外光主要用于温度测量。

视场光阑6，可以用来限制测量目标的视场，同时也可以起到消除杂散光的作用，从而可以限制光电转换器7的有效响应面积，使系统具有较高的信噪比。

光电转换器7主要起到光电探测作用，可以实现光电转换；信号处理模块11能根据光转换7输出的信号计算被测物体温度。

反射镜8可将波段光发射到目镜系统实现目视瞄准。场镜9上有用于瞄准的十分化线，并且场镜9和目镜10配合使用，在用户观测点22可以实现对目标的清晰观测，即目视瞄准。

如图2所示，本发明的信号处理模块11包括：为电路提供电源的电源模块16;接收光电转换器7输出的模拟信号并对其进行放大的信号放大模 块12；接收信号放大模块12输出的模拟信号并对其进行数模转换的模数转换模块13；根据模数转换模块13输出的数字信号计算温度的控制模块14；将控制模块14计算出的温度进行显示的显示模块15；与控制模块14相通并且能与上位机通讯的通信模块17；将控制模块14计算出的温度数字量转化成模拟量的数模转换模块18；将数模转换模块18输出的模拟量转换成电压信号和电流信号的转换模块19；与控制模块14相通的存储模块20；与控制模块14相通的用户输入模块21。

通信模块17可将被测物体温度传至上位机，或实现上位机对系统的控制。

数模转换模块18和转换模块19配合使用，可将控制模块14计算出的温度数字量转化成电压信号和电流信号，该电压信号和电流信号可以作为其它系统的信号源，进而由其它系统作出对被测物体温度的响应。

存储模块20可以存储控制模块14上电时需要加载的处理数据，也可用于存储被测物体的历史温度等信息。

输入模块21主要用于用户对本发明的开关控制等功能。

通过上述方案，在目视瞄准时，对聚焦透镜2的调整对测量数据无超过设计测量误差的影响。在使用时，通过选择不同的聚焦透镜2，以及聚焦透镜2相对于半透半反镜5作轴向移动的范围、孔径光阑3、杂光光阑4、视场光阑6的大小，可以实现对不同目标的测量，即通过不同的光学设计可以得到不同的测量范围。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了保护玻璃1、聚焦透镜2、孔径光阑3、杂光光阑4、半透半反镜5、视场光阑6、光电转换器7、反射镜8、场镜9、目镜10、信号处理模块11、信号放大模块12、模数转换模块13、控制模块14、显示模块15、电源模块16、通信模块17、数模转换模块18、转换模块19、存储模块20、用户输入模块21、用户观测点22等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (1)

1.一种红外测温仪，其特征在于，包括：

依次水平放置的保护玻璃(1)、聚焦透镜(2)、孔径光阑(3)、杂光光阑(4)、半透半反镜(5)、视场光阑(6)、光电转换器(7)；

位于半透半反镜(5)上方且依次水平放置的反射镜(8)、场镜(9)以及目镜(10)；

信号处理模块(11)；

其中：聚焦透镜(2)能够相对于半透半反镜(5)作水平往复移动；信号处理模块(11)与光电转换器(7)电连接；

其中，保护玻璃(1)用于起密封保护作用，防止系统内光学玻璃受环境影响，降低探测精度；

聚焦透镜(2)用于汇聚由发射源发射的能量，由于物镜的孔径远远大于探测器的光敏表面，因此接受的能量增加，从而提高了系统的灵敏度；

孔径光阑(3)用于限制发射源进入系统的角度，可以有效的设置接受角度，提高系统测量的准确性；

杂光光阑(4)用于防止多余的光进入系统，影响系统的测量结果；

半透半反镜(5)用于透红外光反可见光，其中可见光用于目镜对测量区域的观察或激光定位，红外光用于温度测量；

视场光阑(6)，用于限制测量目标的视场，同时也可以起到消除杂散光的作用，从而可以限制光电转换器(7)的有效响应面积，使系统具有较高的信噪比；

光电转换器(7)用于光电探测，实现光电转换；信号处理模块(11)能根据光电转换器(7)输出的信号计算被测物体温度；

反射镜(8)将可见光反射到目镜系统实现目视瞄准；场镜(9)上有用于瞄准的十分化线，并且场镜(9)和目镜(10)配合使用，在用户观测点(22)可以实现对目标目视瞄准；

其中，信号处理模块(11)包括：为电路提供电源的电源模块(16)；接收光电转换器(7)输出的模拟信号并对其进行放大的信号放大模块(12)；接收信号放大模块(12)输出的模拟信号并对其进行数模转换的模数转换模块(13)；根据模数转换模块(13)输出的数字信号计算温度的控制模块(14)；将控制模块(14)计算出的温度进行显示的显示模块(15)；与控制模块(14)相通并且能与上位机通讯的通信模块(17)；将控制模块(14)计算出的温度数字量转化成模拟量的数模转换模块(18)；将数模转换模块(18)输出的模拟量转换成电压信号和电流信号的转换模块(19)；与控制模块(14)相通的存储模块(20)；与控制模块(14)相通的用户输入模块(21)；

通信模块(17)可将被测物体温度传至上位机，或实现上位机对系统的控制；

数模转换模块(18)和转换模块(19)配合使用，可将控制模块(14)计算出的温度数字量转化成电压信号和电流信号，该电压信号和电流信号可以作为其它系统的信号源，进而由其它系统做出对被测物体温度的响应；

存储模块(20)可以存储控制模块(14)上电时需要加载的处理数据，也可用于存储被测物体的历史温度信息；

输入模块(21)用于用户对红外测温仪的开关控制；

并且，在目视瞄准时，对聚焦透镜(2)的调整对测量数据无超过设计测量误差的影响；在使用时，通过选择不同的聚焦透镜(2)，以及聚焦透镜(2)相对于半透半反镜(5)作轴向移动的范围、孔径光阑(3)、杂光光阑(4)、视场光阑(6)的大小，以实现对不同目标的测量。