CN106525246A - 付立叶变换光测高温仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种付立叶变换光测高温仪，该光测高温仪包括照相镜头、平面一维反射光栅、离轴抛物凹面镜、一维线阵CCD器件；光测高温仪的照像镜头带有有效光阑，待测高温体的成像经平面一维反射光栅调制为正负一级色散频谱，再经离轴抛物凹面镜聚焦于一维线阵CCD器件上，经灵敏度补正后得到待测高温体的发射光谱分布曲线；该测温仪采用付立叶变换光谱，所采集的光能量信号将强过狭缝光谱仪百倍以上，有利于测量提高准确度和精密度，而且光路简单，可较准确检测透明火焰、中温(1000K左右)炉膛、中温板材连轧线、晶体生长固液界面等场合的温度，并使精密度提高到1℃；准确度提高到±3℃水平。
Description
技术领域
本发明属于非接触快速光測高温领域，特别涉及一种付立叶变换光测高温仪。
背景技术
在高温测量中，采用目前的光测高温测量仪，对于透明火焰、天然气火焰、煤制气炉膛、铝合金熔炉或中温(1000K上下)的薄钢板(或合金铝、铜板)连轧生产线等，由于该段温度光测信号不强，测量不准确。如果采用较精密的光谱分布测温，则因狭缝光栅光谱仪仅能采集到像面光能的很少部分(不到1％)，更是不准确；若用本发明的付立叶光谱技术测温，则可採集到像面全部光能量，亦即採集到的光能大过狭缝光谱仪百倍以上，而且光路更简便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种付立叶变换光测高温仪，该测温仪采用付立叶变换光谱，所采集的光能量信号将强过狭缝光谱仪百倍以上，有利于测量提高准确度和精密度，而且光路更简单。
本发明所采用的技术方案是：
一种付立叶变换光测高温仪，包括照相镜头、平面一维反射光栅、离轴抛物凹面镜、一维线阵CCD器件；光测高温仪中的光测光路为：光测高温仪的照像镜头带有有效光阑，在照像镜头后焦面设有平面一维反射光栅，待测高温体的成像经平面一维反射光栅调制为正负一级色散频谱，再经离轴抛物凹面镜聚焦于一维线阵CCD器件上，一维线阵CCD器件连接pc机或灵敏度补正硬件经灵敏度补正后输出被测高温体的发射光谱分布曲线。
所述的一维线阵CCD器件带有高频截止滤波片。
本发明的有益效果是：
付立叶变换光测高温仪采用付立叶变换光谱用于光测高温，能使采集光谱照度较狭缝光栅谱仪强过百倍，从而成百倍地提高了检测信噪比。本发明可提高照射到CCD器件上的光谱照度，缩短CCD的积分时间两个量级(由毫秒缩至十微秒级)，从而可提高测量速度、测量准确度和精密度，采用本发明的高温仪可快速测量(如爆炸等)瞬态高温，可较准确检测透明火焰、中温(1000K左右)炉膛、中温板材连轧线、晶体生长固液界面等场合的温度，并使精密度提高到1℃；准确度提高到±3℃水平。
附图说明
图1为付立叶变换光测高温仪的光路结构示意图。
图中，1照像镜头、2有效光阑、3平面一维反射光栅、4离轴抛物凹面镜、5一维线阵CCD器件、6pc机或灵敏度补正硬件。
具体实施方式
本发明的付立叶变换光测高温仪中的光测光路如图1所示，具体为：光测高温仪前方是一个带有有效光阑的照像镜头，在照像镜头的后焦面处装有平面一维反射光栅，光测高温仪内还装有离轴抛物凹面镜及一维线阵CCD器件，离轴抛物凹面镜用于将平面一维反射光栅调制出的一级频谱的光聚焦于一维线阵CCD上，一维线阵CCD器件连接pc机或灵敏度補正硬件上。
测温原理：
由带有效光阑(用以调整到不饱和)的照像镜头，将待测高温体成像，则像面各处亮度皆正比于光源。将被测温体投射于后焦面处的平面一维反射光栅上，光栅将被测物调制成正负一維色散频谱。再用离轴抛物凹面镜对正(或负)一级频谱逆变成像于盖有高频截止滤波片(以避免高频叠级干扰)的一维线阵CCD器件上，则CCD输出应为被测物的发射光谱分布曲线。但由于CCD在制造中每一单元的灵敏度有随机性，必需要对其各单元分别给以補正，才能得到正确的光谱分布曲线。可以用灵敏度补正硬件固化，也可以输出给外接pc机用软件補正，得到校正后的待测温体的光谱分布特性曲线，最后再由光谱分布特性曲线确定发光体的温度。
若无照像镜头主平面上的有效光阑，则光谱曲线中的较强部份可能饱和，故测量时需用有效光栏的(增减)调节，使勿饱和为限，从而得到正常光谱特性曲线，并由之确定待测温度。
对于透明火焰、燃气炉膛、铝合金熔炉或中温(1000K上下)薄板轧制线上的测温，欲用光谱分布测高温(特别是用狭缝光谱仪)，採集到的光谱能量不够強，信噪比不够高。改用付立叶变换光谱，则所採集到的光能量信号将强过狭缝光谱仪百倍以上，而且光路更简单。
特点优势：
1.付立叶变换光谱用于光测高温，能使采集光谱照度较狭缝光栅谱仪强过百倍，从而成百倍地提高了检测信噪比。
2.可较准确检测透明火焰、中温(1000K左右)炉膛、中温板材连轧线等场合的温度，并使精密度提高到1℃；准确度提高到±3℃水平。
3.可提高照射到CCD器件上的光谱照度，从而可成百倍地缩短CCD的积分时间，则可提高测量速度。
Claims (2)
1.一种付立叶变换光测高温仪，其特征在于，该付立叶变换光测高温仪包括照相镜头、平面一维反射光栅、离轴抛物凹面镜、一维线阵CCD器件；光测高温仪中的光测光路为：光测高温仪的照像镜头带有有效光阑，在照像镜头后焦面设有平面一维反射光栅，待测高温体的成像经平面一维反射光栅调制为正负一级色散频谱，再经离轴抛物凹面镜聚焦于一维线阵CCD器件上，一维线阵CCD器件连接pc机或灵敏度补正硬件经灵敏度补正后输出被测高温体的发射光谱分布曲线。
2.根据权利要求1所述的付立叶变换光测高温仪，其特征在于，所述的一维线阵CCD器件带有高频截止滤波片。
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