CN105744123A - 耐复杂环境摄像机 - Google Patents

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向巧
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Abstract

本发明公开的一种耐复杂环境摄像机，包括容纳摄像机的防护罩以及伸入防护罩中空腔体中的进气管和出气管，其中：防护罩正对摄像机镜头的开口端，设有至少三层耐恶劣环境的电热中空透明视窗，每两层中空透明视窗之间相互间隔形成一个密闭空腔，每层中空透明视窗都设有电热丝，电热丝的电源线经过防护罩空腔，从位于摄像机后部的出气管中引出，进气管直接将气体引入到防护罩中空腔体右端，气体从右到左地单向流过防护罩中空腔体空腔，充分换热，形成一个均匀的温度场，然后从靠近左端的出气管引出。本发明解决了现有技术内外大温差的影响，一冷一热，电源线引出摄像机的防护罩或绝热壳的部位就变得很脆，容易断裂的问题。

Description

耐复杂环境摄像机
技术领域
本发明涉及一种环境状况复杂多变，试验温度范围为-70℃～+155℃环境试验箱用，耐复杂环境条件的摄像机。
背景技术
目前用于模拟装备器械复杂工作环境下的可靠性及性能稳定性，并检测装备的耐久性，评估其寿命，使人们在地面即可进行航空航天零部件试验、航空发动机工作环境试验、电子产品环境试验以及其他工农业领域科学实验，试验温度范围为-70℃～+155℃的环境试验箱，在提高试验产品可靠性的同时，还大大节约了试验成本。由于环境试验箱涉及高空低压试验、高温试验、低温试验、热冲击试验、辐射日照试验、防潮试验、盐雾试验、沙尘试验和冻雨试验等复杂环境，因此环境试验箱通常采用摄像记录试验样品在试验过程中的形态变化，特别是近年来，环境试验箱使用环境条件复杂，环境试验摄像机应用的环境条件也越来越复杂，要求越来越苛刻，而且为了保证摄像机、镜头工作的可靠性，延长其使用寿命，必须给摄像机装配具有高度密封、耐高寒、耐酷热、耐腐蚀等多种特殊性保护措施，使摄像机能通过玻璃，摄取清晰图像，有高安全度的特殊防护罩。除此之外，防护罩还可以尽量防止对摄像机和镜头的人为破坏。防护罩必须能够保护摄像机和镜头，使其免受盐雾环境、高低温环境、灰尘、杂质和腐蚀性气体的污染，防破坏。由于摄像机工作温度-70℃～155℃，否则会影响图像质量，甚至损坏摄像机。因此越来越多的研究所和实验室要求，在试验箱配置耐复杂环境条件的摄像机。但由于使用场合比较专业和特殊，在实际使用中发现，目前市面上还没一款现成的能够同时具备耐高低温、油污、酸碱、腐蚀的摄像机，合乎上述使用要求。现有的很多高温摄像机在在内部降温方面作了很多改进措施，不仅结构复杂，制造成本高，还不能在普通摄像机周围形成一个平稳的气流场，当气流中夹杂着水蒸汽时，紊乱的气流场将会在摄像画面中出现雪花或扭曲等现象。在此之前，高温摄像机的厂家基本上都会遇到一个问题，就是直接引出的电源线会受到内外大温差的影响，一冷一热，电源线引出摄像机的防护罩或绝热壳的部位就变得很脆，容易断裂。再加上电源线引出之后还要经受高温试验箱中的高温，使用寿命非常短，使用过程中也很容易出故障。这种结构放在本发明所应用的高低温环境中，更是寿命更短，更容易出故障，根本就不符合要求。有的厂家为了给引出的电源线降温，会另外采用冷却设备，但是这样一来，不仅大大增加了成本，还是未能解决“电源线引出摄像机的防护罩或绝热壳的部位变得很脆”的问题。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种结构简单，成本低廉，能够很好适应环境试验箱复杂环境的摄像机。
本发明采用的技术方案是这样的：一种耐复杂环境摄像机，包括容纳摄像机5的防护罩4以及伸入防护罩4中空腔体中的进气管2和出气管3，其特征在于：在防护罩4正对摄像机5镜头的开口端，设有至少三层耐恶劣环境的电热中空透明视窗6，每两层中空透明视窗之间相互间隔形成一个密闭空腔，每层中空透明视窗设有电热丝，电热丝的电源线1经过防护罩4空腔，从位于摄像机5后部的出气管3中引出，进气管2直接将气体引入到防护罩4中空腔体右端，气体从右到左地单向流过防护罩4中空腔体空腔，充分换热，形成一个均匀的温度场，然后从靠近左端的出气管3引出。
本发明相比于现有技术环境试验用摄像机具有如下有益效果。
1、结构简单，成本低廉。本发明在防护罩4正对摄像机镜头的开口端，设有至少三层耐恶劣环境的电热中空透明视窗6，每两层中空透明视窗之间相互间隔形成一个密闭空腔，每层中空透明视窗设置电热丝，电热丝的电源线经过防护罩4空腔，从位于摄像机后部的出气管33中引出的方式结构简单，成本低廉。
能够很好适应环境试验箱复杂环境。本发明通过进气管直接将气体引入到防护罩4内部空腔右端。气体能够从右到左地单向流过防护罩4内部空腔，充分换热，形成一个均匀的温度场，然后从靠近左端的出气管3引出。以采用三层耐恶劣环境的电热多层中空玻璃，经过试验得出如下结果：
当环境试验箱内的温度高达155℃时，防护罩4内部空腔中的温度也仅为42℃，耐高温性能良好；当环境试验箱内的温度低达-70℃时，防护罩4内部空腔中的温度仅为-22℃，耐低温性能良好。
普通摄像机的镜头端采用电热多层中空玻璃进行密封，通过调整电热丝的功率，可以使得电热多层中空玻璃的最内一层耐恶劣环境与防护罩4内部空腔中的温度相同，最外一层耐恶劣环境与防护罩4外部环境的温度相同，从而避免了防护罩4内部空腔中或外部环境中的水分由于温差的原因而起雾，保证了普通摄像机的摄像效果。解决了在极低温度或极高温度环境下，会在防护罩内外形成很大的温差，温差越大的问题。电热多层中空玻璃所选用的玻璃层数越多，以减小温差梯度，尽可能地避免起雾。
还是以采用三层耐恶劣环境的电热多层中空玻璃为样品，经过试验得出如下结果：当环境试验箱内的温度为-70℃时，普通摄像机在长时间运行168小时后，镜头前方的电热多层中空玻璃都能够一直保持干燥洁净，获得良好图像，无雪花、无扭曲等缺陷。
在本发明中，电热多层中空玻璃是属于现有的产品，只是对其一个应用而已。但是，在此之前，并没有本领域技术人员将其应用到这种涉及到极端高低温环境下的摄像机，并且，克服了航空航天领域中长久以来的一个重大技术难题，取得了预料不到的技术效果，具有显著的进步。
普通摄像机和电热多层中空玻璃的电源线均从出气管3中引出。这也是本发明中设计非常简单巧妙的一个技术特征。本发明将电源线从出气管3中引出，可以直接引出到环境试验箱之外，就不存在“电源线引出摄像机的防护罩或绝热壳的部位变得很脆”的问题，因为不再有现有技术一冷一热的部位，整个电源线在出气管3中均都处于均匀的温度场中。由于出气管3中的气体在不断流动，对电线起到了很好的加热或降温的作用，使电源线的温度不会太高或太低。解决了现有技术内外大温差的影响，一冷一热，电源线引出摄像机的防护罩或绝热壳的部位就变得很脆，容易断裂的问题。
中空玻璃材料选用防腐蚀、防酸碱等特殊的氟橡胶材料，如聚四氟乙烯等，并对接口处做了特殊防护处理，可以使得相机在复杂恶劣环境下正常工作。
附图说明
图1是本发明耐复杂环境摄像机的剖视图。
图中：1电源线，2，3出气管.4防护罩,5摄像机，6电热中空透明视窗.
具体实施方式
参阅图1。在以下描述的实施例中，耐复杂环境的摄像机包括：包括容纳摄像机5的防护罩4以及伸入防护罩4中空腔体中的进气管2和出气管3，其中，防护罩4内部空腔中放置普通摄像机5，防护罩4靠近左端的壁上设置进气管2和出气管3。在防护罩4正对摄像机5镜头的开口端，设置至少三层耐恶劣环境的电热中空透明视窗6。电热中空透明视窗6可以是采用能够为罩内镜头提供场景光线的多层中空结构，能有效隔断内箱与外界的温度交换的电热中空玻璃、导电防雾中空玻璃，玻璃双面接电后自动除雾和隔热作用，能耐低温冲击-80℃，高温+200℃。电热中空透明视窗6可以采用茶色透明体，茶色透明体视窗光学失真很小，相对来说效果较好，光线衰减只有约1个f-stop，约50％。每两层中空透明视窗之间相互间隔形成一个密闭空腔，每层中空透明视窗设有电热丝，电热丝的电源线1经过防护罩4空腔，从位于摄像机5后部的出气管3中引出，进气管2直接将冷却气体送入防护罩4中空腔体右端或防护罩隔层中，将防护罩内热量带出，气体从右到左地单向流过防护罩4中空腔体空腔，充分换热，形成一个均匀的温度场，然后从靠近左端的出气管3引出。
所述进气管2向防护罩4内部空腔延伸一直到接近防护罩4右端，所述防护罩4右端为开口式并固定连接电热多层中空玻璃，普通摄像机的镜头垂直对着该多层电热中空玻璃，普通摄像机的普通电线以及多层电热中空玻璃的电源线1均从出气管3中引出，所有管路、导线均做特殊防护、进出口空做防护、密封处理。
作为优选，所述多层电热中空玻璃包括至少两层耐恶劣环境的玻璃，每两层耐恶劣环境之间相互间隔形成一个密闭空腔，每层耐恶劣环境玻璃内部有电热丝，电热丝的电源线1经过防护罩4的内部空腔，然后从出气管3中引出。
当采用两层中空玻璃耐恶劣环境时，本发明能够在-55℃-155℃温度范围内长时间正常工作，摄像效果好。
当采用三层中空玻璃耐恶劣环境时，本发明能够在-70℃-155℃温度范围内长时间正常工作，摄像效果好。
当采用四层中空玻璃耐恶劣环境时，本发明能够在-100℃-155℃温度范围内长时间正常工作，摄像效果好。
若要使本发明能够适应更低温度环境，还可以选用耐恶劣环境层数更多的电热多层中空玻璃。

Claims (5)

1.一种耐复杂环境摄像机，包括容纳摄像机的防护罩（4）以及伸入防护罩中空腔体中的进气管（2）和出气管（3），其特征在于：在防护罩（4）正对摄像机（5）镜头的开口端，设有至少三层耐恶劣环境的电热中空透明视窗（6），每两层中空透明视窗之间相互间隔形成一个密闭空腔，每层中空透明视窗都设有电热丝，电热丝的电源线（1）经过防护罩（4）空腔，从位于摄像机（5）后部的出气管（3）中引出，进气管（2）直接将气体引入到防护罩（4）中空腔体右端，气体从右到左地单向流过防护罩（4）中空腔体空腔，充分换热，形成一个均匀的温度场，然后从靠近左端的出气管（3）引出。
2.如权利要求1所述的耐复杂环境摄像机，其特征在于：电热中空透明视窗（6）采用能够为罩内镜头提供场景光线的多层中空结构，能有效隔断内箱与外界的温度交换的电热中空玻璃或导电防雾中空玻璃。
3.如权利要求1所述的耐复杂环境摄像机，其特征在于：电热中空透明视窗（6）采用茶色透明体。
4.如权利要求1所述的耐复杂环境摄像机，其特征在于：进气管（2）向防护罩（4）内空腔延伸一直到接近防护罩（4）右端。
5.如权利要求1或2所述的耐复杂环境摄像机，其特征在于：普通摄像机的电线以及多层电热中空玻璃的电源线（1）均从出气管（3）中引出。
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