CN111947786A - 红外测温传感器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种红外测温传感器装置，包括：具有光路系统的红外传感器及与其连接的传感器线路板模组，具有光路系统的红外传感器包括中空外壳、滤光凸镜、红外滤光片及红外测温传感器，中空外壳由上向下具有第一台阶、第二台阶、通光孔及容纳腔，滤光凸镜置于第一台阶或第二台阶上，红外滤光片置于通光孔下方，红外测温传感器置于容纳腔内，红外光经滤光凸镜聚合进入通光孔，再经红外滤光片滤光后投射至红外测温传感器上；传感器线路板模组包括电源电路模块、光电转换模块、信号放大模块、MCU处理单元。本发明的红外测温传感器装置可直接获得目标物的温度，可兼容大部分产品二次开发使用，目标物测试距离可灵活调整，且测温精度高。
Description
技术领域
本发明属于红外智能测温领域，特别是涉及一种红外测温传感器装置。
背景技术
2020年初，COVID-19肺炎的大爆发，导致测温枪以及测温设备需求突发增加，各种测温产品井喷式爆发出来，而井喷式产品出现，无疑对市场传感器形成一种挑战，由于之前的红外测温传感器，无论在距离或者精度上面都跟突发出现的产品难以完美匹配，且较多的厂家从未接触过人体测温，在算法上面也比较陌生，会导致他们开发周期长，或者需要大量的技术支持，测试设备支持，以配合产品上市周期需求。
因此，开发一款适用于众多产品的人体测温模块，模块兼容距离调节，内嵌测温算法，内嵌物温体温转换算法，让不熟悉测温技术的工程师拿到就非常容易的上手应用，加快产品研发周期，缩短开发成本实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种红外测温传感器装置，用于解决现有技术中的红外测温传感器在目标测试距离上难以与众多产品匹配，另外测试精度也较低等的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种红外测温传感器装置，包括具有光路系统的红外传感器及与其连接的传感器线路板模组，
所述具有光路系统的红外传感器包括中空外壳、滤光凸镜、红外滤光片及红外测温传感器，所述中空外壳由上向下具有第一台阶、第二台阶、通光孔及容纳腔，所述第一台阶、所述第二台阶及所述通光孔同心轴设置，且所述第一台阶的尺寸大于所述第二台阶的尺寸，所述滤光凸镜置于所述第一台阶或所述第二台阶上，所述红外滤光片置于所述通光孔下方，所述红外测温传感器置于所述容纳腔内，红外光经所述滤光凸镜聚合进入所述通光孔，再经所述红外滤光片滤光后投射至所述红外测温传感器上；
所述传感器线路板模组包括电源电路模块、光电转换模块、信号放大模块、MCU处理单元，所述电源电路模块用于向所述传感器线路板模组提供电力，所述光电转换模块用于将接收到的光信号转换为电信号并传输至所述信号放大模块，所述信号放大模块用于将接收到的电信号进行放大并传输至所述MCU处理单元，所述MCU处理单元用于将接收到的电信号进行系统运算，得到所测物体的温度参数并将该温度参数转换为所需通讯协议输出至外围设备接收解析。
可选地，所述滤光凸镜为硅材料的球形滤光凸镜，所述红外滤光片为硅材料红外滤光片，所述中空外壳包括铜或铝材料的中空外壳。
可选地，所述通光孔的直径介于1.0mm～1.5mm之间。
可选地，所述滤光凸镜置于所述第一台阶上，所述滤光凸镜的直径介于7.5mm～8.5mm之间，所述滤光凸镜的曲率介于14.5°～15.5°之间。
可选地，所述第一台阶与所述红外滤光片之间的距离介于10.5mm～11.5mm之间。
可选地，所述滤光凸镜置于所述第二台阶上，所述滤光凸镜的直径介于4.5mm～5.5mm之间，所述滤光凸镜的曲率介于14.5°～15.5°之间。
可选地，所述第二台阶与所述红外滤光片之间的距离介于4.5mm～5.5mm之间。
可选地，所述红外测温传感器的外周设置有传感器隔热套管，传感器隔热套管的外周设置有传感器外壳。
可选地，所述滤光凸镜通过高导热胶粘贴在所述第一台阶或所述第二台阶上。
可选地，所述红外测温传感器中集成有测量环境温度的NTC，所测物体的温度参数通过引脚输出至外围设备接收解析。
如上所述，本发明的红外测温传感器装置，通过将具有光路系统的红外传感器与传感器线路板模组集成，并使该传感器线路板模组具有温度转换与计算功能，从而使红外测温传感器装置兼具传感与测温功能，可直接获得目标物的温度，可兼容大部分产品二次开发使用，缩短二次开发周期；另外，所述中空外壳设置有可容置滤光凸镜的第一台阶与第二台阶，可根据具体需要设置滤光凸镜的位置，从而实现目标物测试距离的灵活调整，提高红外测温传感器的应用范围；再者，滤光凸镜兼具聚光与滤光的作用，可将不需要的杂光进行第一次过滤，然后结合红外滤光片可将在中空外壳中折射及反射等的干扰红外光进行第二次过滤，从而有效提高红外测温传感器的测温精度。
附图说明
图1显示为本发明的红外测温传感器装置的简略结构示意图。
图2显示为本发明的红外测温传感器装置中的具有光路系统的红外传感器部分的透视示意图。
图3显示为本发明的红外测温传感器装置中的具有光路系统的红外传感器部分的透视示意图，其中示意出具有光路系统的红外传感器与引脚的连接关系。
图4显示为本发明的红外测温传感器装置中的具有光路系统的红外传感器部分的结构示意图，其中示意出具有光路系统的红外传感器与引脚的连接关系。
元件标号说明
10 中空外壳
11 滤光凸镜
12 红外滤光片
13 红外测温传感器
14 第一台阶
15 第二台阶
16 通光孔
17 容纳腔
18 传感器线路板模组
19 引脚
20 传感器隔热套管
21 传感器外壳
22 具有光路系统的红外传感器
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可根据实际情况需要进行改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1至图4所示，本实施例提供一种红外测温传感器装置，所述装置包括具有光路系统的红外传感器22及与其连接的传感器线路板模组18(如图1所示)，
所述具有光路系统的红外传感器22包括中空外壳10、滤光凸镜11、红外滤光片12及红外测温传感器13，所述中空外壳10由上向下具有第一台阶14、第二台阶15、通光孔16及容纳腔17，所述第一台阶14、所述第二台阶15及所述通光孔16同心轴设置，且所述第一台阶14的尺寸大于所述第二台阶15的尺寸，所述滤光凸镜11置于所述第一台阶14或所述第二台阶15上，所述红外滤光片12置于所述通光孔16下方，所述红外测温传感器13置于所述容纳腔17内，红外光经所述滤光凸镜11聚合进入所述通光孔16，再经所述红外滤光片12滤光后投射至所述红外测温传感器13上；
所述传感器线路板模组18包括电源电路模块、光电转换模块、信号放大模块、MCU处理单元，所述电源电路模块用于向所述传感器线路板模组提供电力，所述光电转换模块用于将接收到的光信号转换为电信号并传输至所述信号放大模块，所述信号放大模块用于将接收到的电信号进行放大并传输至所述MCU处理单元，所述MCU处理单元用于将接收到的电信号进行系统运算，得到所测物体的温度参数并将该温度参数转换为所需通讯协议输出至外围设备接收解析。
这里以所述滤光凸镜11置于所述第一台阶14上，侦测的最佳距离(该距离为红外测温传感器与目标物之间的距离)约为800mm，侦测角度约为8°为例对所述红外测温传感器装置的测温过程进行描述：当被测目标物(一般为人体)进入红外测温传感器13的可视角度时，目标物释放的红外光经所述滤光凸镜11的聚合进入所述通光孔16，经过所述通光孔16的红外光再经所述红外滤光片12滤光，获得所需红外光，然后该所需红外光投射至所述红外测温传感器13上，所述红外测温传感器13将测得的温度信号传输至所述传感器线路板模组18中的光电转换模块，光电转换模块将接受到的该光信号转换为电信号并传输至所述信号放大模块，所述信号放大模块将接收到的电信号进行放大在传输至所述MCU处理单元进行数据处理，所述MCU处理单元将接收到的电信号进行系统运算，得到上述目标物的温度参数并将该温度参数转换为所需通讯协议输出至外围设备接收解析，至此完成对目标物温度的测量。
通过将具有光路系统的红外传感器与传感器线路板模组集成，并使该传感器线路板模组具有温度转换与计算功能，从而使红外测温传感器装置兼具传感与测温功能，可直接获得目标物的温度，可兼容大部分产品二次开发使用，缩短二次开发周期；另外，所述中空外壳设置有可容置滤光凸镜的第一台阶与第二台阶，可根据具体需要设置滤光凸镜的位置，从而实现目标物测试距离的灵活调整，提高红外测温传感器的应用范围；再者，滤光凸镜兼具聚光与滤光的作用，可将不需要的杂光进行第一次过滤，然后结合红外滤光片可将在中空外壳中折射及反射等的干扰红外光进行第二次过滤，从而有效提高红外测温传感器的测温精度。
作为示例，所述滤光凸镜11为硅材料的球形滤光凸镜，所述红外滤光片12为硅材料红外滤光片，所述中空外壳10包括铜或铝材料的中空外壳。硅材质的所述滤光凸镜11及所述红外滤光片12可将5μm～14μm之外的红外光滤除，消除这些波段的红外光对测温结果的影响。铜或铝材料的中空外壳可以阻挡可视角度之外的红外光进入光路干扰传感器，同时还可以阻挡外界的环境温度波动对传感器的侦测目标温度的影响。
作为示例，所述通光孔16的直径介于1.0mm～1.5mm之间，例如可以为1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm或1.5mm，本实施例中优选所述通光孔16的直径为1.0mm。
所述第一台阶14的尺寸大于所述第二台阶15的尺寸，这里不限制所述第一台阶14及第二台阶15的形状，只要其形状适配于滤光凸镜的形状即可，一般优选为圆形，适配于常规的球形滤光凸镜。作为示例，当所述滤光凸镜11置于所述第一台阶14上时，所述滤光凸镜11的直径介于7.5mm～8.5mm之间，所述滤光凸镜11的曲率介于14.5°～15.5°之间，配合上述所述通光孔16的介于1.0mm～1.5mm之间的直径尺寸，且使所述第一台阶14与所述红外滤光片12之间的距离介于10.5mm～11.5mm之间，可实现80cm～100cm的测距距离；当所述滤光凸镜11置于所述第二台阶15上时，所述滤光凸镜11的直径介于4.5mm～5.5mm之间，所述滤光凸镜11的曲率介于14.5°～15.5°之间，配合上述所述通光孔16的介于1.0mm～1.5mm之间的直径尺寸，且使所述第二台阶15与所述红外滤光片12之间的距离介于4.5mm～5.5mm之间，可实现50cm～80cm的测距距离。
如图2至图4所示，作为示例，所述红外测温传感器13的外周设置有传感器隔热套管20，传感器隔热套管20的外周设置有传感器外壳21。所述传感器隔热套管20可以进一步阻隔外界环境温度突变对红外测温传感器的影响，从而进一步提高目标物温度的测温精度。
作为示例，所述滤光凸镜11通过高导热胶粘贴在所述第一台阶14或所述第二台阶15上。
作为示例，所述红外测温传感器13中集成有测量环境温度的NTC，另外，所测物体的温度参数通过引脚19输出至外围设备接收解析(如图2至图4所示)。
综上所述，本发明的红外测温传感器装置，通过将具有光路系统的红外传感器与传感器线路板模组集成，并使该传感器线路板模组具有温度转换与计算功能，从而使红外测温传感器装置兼具传感与测温功能，可直接获得目标物的温度，可兼容大部分产品二次开发使用，缩短二次开发周期；另外，所述中空外壳设置有可容置滤光凸镜的第一台阶与第二台阶，可根据具体需要设置滤光凸镜的位置，从而实现目标物测试距离的灵活调整，提高红外测温传感器的应用范围；再者，滤光凸镜兼具聚光与滤光的作用，可将不需要的杂光进行第一次过滤，然后结合红外滤光片可将在中空外壳中折射及反射等的干扰红外光进行第二次过滤，从而有效提高红外测温传感器的测温精度。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种红外测温传感器装置，其特征在于，所述装置包括具有光路系统的红外传感器及与其连接的传感器线路板模组，
所述具有光路系统的红外传感器包括中空外壳、滤光凸镜、红外滤光片及红外测温传感器，所述中空外壳由上向下具有第一台阶、第二台阶、通光孔及容纳腔，所述第一台阶、所述第二台阶及所述通光孔同心轴设置，且所述第一台阶的尺寸大于所述第二台阶的尺寸，所述滤光凸镜置于所述第一台阶或所述第二台阶上，所述红外滤光片置于所述通光孔下方，所述红外测温传感器置于所述容纳腔内，红外光经所述滤光凸镜聚合进入所述通光孔，再经所述红外滤光片滤光后投射至所述红外测温传感器上；
所述传感器线路板模组包括电源电路模块、光电转换模块、信号放大模块、MCU处理单元，所述电源电路模块用于向所述传感器线路板模组提供电力，所述光电转换模块用于将接收到的光信号转换为电信号并传输至所述信号放大模块，所述信号放大模块用于将接收到的电信号进行放大并传输至所述MCU处理单元，所述MCU处理单元用于将接收到的电信号进行系统运算，得到所测物体的温度参数并将该温度参数转换为所需通讯协议输出至外围设备接收解析。
2.根据权利要求1所述的红外测温传感器装置，其特征在于：所述滤光凸镜为硅材料的球形滤光凸镜，所述红外滤光片为硅材料红外滤光片，所述中空外壳包括铜或铝材料的中空外壳。
3.根据权利要求1所述的红外测温传感器装置，其特征在于：所述通光孔的直径介于1.0mm～1.5mm之间。
4.根据权利要求3所述的红外测温传感器装置，其特征在于：所述滤光凸镜置于所述第一台阶上，所述滤光凸镜的直径介于7.5mm～8.5mm之间，所述滤光凸镜的曲率介于14.5°～15.5°之间。
5.根据权利要求4所述的红外测温传感器装置，其特征在于：所述第一台阶与所述红外滤光片之间的距离介于10.5mm～11.5mm之间。
6.根据权利要求3所述的红外测温传感器装置，其特征在于：所述滤光凸镜置于所述第二台阶上，所述滤光凸镜的直径介于4.5mm～5.5mm之间，所述滤光凸镜的曲率介于14.5°～15.5°之间。
7.根据权利要求6所述的红外测温传感器装置，其特征在于：所述第二台阶与所述红外滤光片之间的距离介于4.5mm～5.5mm之间。
8.根据权利要求1所述的红外测温传感器装置，其特征在于：所述红外测温传感器的外周设置有传感器隔热套管，传感器隔热套管的外周设置有传感器外壳。
9.根据权利要求1所述的红外测温传感器装置，其特征在于：所述滤光凸镜通过高导热胶粘贴在所述第一台阶或所述第二台阶上。
10.根据权利要求1所述的红外测温传感器装置，其特征在于：所述红外测温传感器中集成有测量环境温度的NTC，所测物体的温度参数通过引脚输出至外围设备接收解析。
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