CN113218512A - 一种可精确瞄准的红外测温仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可精确瞄准的红外测温仪，包括机体和红外测温系统，红外测温系统包括红外测温模块、成像对准模块和激光测距模块，红外测温模块包括红外准直镜头、红外滤波组件、红外探测器、信号处理电路模块和显示模块，显示模块为显示屏，红外准直镜头收集目标红外辐射能量，并通过光电探测器转变为电信号输出至信号处理电路模块，本发明的一种可精确瞄准的红外测温仪，红外测温模块、成像对准模块、激光测距模块都置于机体内部，整体结构小，手持测量更方便，操作更简单，避免了雨水、煤粉等外部环境对设备的损坏，采用支架与机体进行固定连接，不直接与锅炉进行接触，更能够保证在高温与震动环境下瞄准的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及红外检测领域，特别涉及一种可精确瞄准的红外测温仪。
背景技术
测温仪是利用红外线传输数字的原理来感应物体表面温度，操作比较方便，可以实现远、近距离的测温。目前，对于火电厂、焦化厂中许多燃控设备而言，在高温测温领域大多使用测温枪和热像仪等产品。但在实际应用中存在测量点对不准、不准确、数据量很少，且操作繁琐，费时费力。非常不利于对目标的测量、巡查、巡检，对故障隐患分析与预警、故障原因与回溯造成了很大困难。
申请号为201610189490.2的中国专利公开了一种具有瞄准与成像功能的焦炉鼻梁砖测温装置及其使用方法，即在测温仪上配备了瞄准与成像装置，但其主要存在以下几点问题：1）采用将手持式显示仪、电子成像仪、红外测温仪通过调节锁紧机构实现焦炉鼻梁砖测温装置与小炉盖在任意相对位置的自锁，但对于设备的尺寸，很难做到立马找到固定点，比较费时，费力；2）测温仪在使用时，红外测温仪通过十字瞄准器对鼻梁砖进行瞄准，电子成像仪将十字瞄准器的十字与鼻梁砖成像后显示在手持式显示仪上。此操作可以精准的将红外测温仪对准鼻梁砖，但却不能得到热点形态，所以无法判断数据是否存在误差。
为此，我们提出一种可精确瞄准的红外测温仪，能够实时输出面温度分布，确定热点位置、形态，除具有瞄准、成像、测温功能外，通过使红外测温口与显示屏集成于机体前后端，操作更加方便，设备不易受到灰尘的干扰。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种可精确瞄准的红外测温仪，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种可精确瞄准的红外测温仪，包括机体和红外测温系统，所述红外测温系统包括红外测温模块、成像对准模块和激光测距模块，所述红外测温模块包括红外准直镜头、红外滤波组件、红外探测器、信号处理电路模块和显示模块，所述红外准直镜头收集目标红外辐射能量，并通过所述光电探测器转变为电信号输出至信号处理电路模块，所述信号处理电路模块利用温度计算模型计算温度，通过显示模块显示温度；
所述成像对准模块包括光学针孔镜头、高清摄像机，所述高清摄像机对待测目标成像，并将目标像在显示屏上显示，所述激光测距模块采用红色激光，所述激光测距模块显示待测点位置和测量待测目标到测温仪的距离，通过计算将待测目标光斑大小、位置显示在显示屏上。
进一步的，所述红外测温模块由机体及置于机体内的红外准直镜头、红外滤波组件、红外探测器、信号处理电路模块与显示模块自左向右设置在设备内部，所述激光测距模块设置于红外准直镜头上方，光学针孔镜头设置于红外准直镜头下方，且激光测温模块、红外准直镜头与光学针孔镜头三者平行设置，所述信号处理电路模块对数据进行处理，所述信号处理模块电路连接至显示模块的显示屏上。
进一步的，所述红外准直镜头与激光测距模块设计为一体结构且间距小，保持红外准直中心线与激光束平行，通过光学对准方法确保激光显示点始终位于待测光斑中心位置。
进一步的，所述激光测距模块测量待测目标到红外测温仪的距离，根据红外准直镜头距离系数比计算待测目标红外辐射光斑大小、形状，并实时显示在显示屏上，直观反映待测光斑区域、位置、形状信息。
进一步的，所述红外准直镜头设计的距离系数比达到的有效探测距离为12米以上。
进一步的，所述信号处理电路设计采用专用高精度飞安级信号放大器。
进一步的，一种可精确瞄准红外测温仪的使用方法，包括：
1）在巡检时，可手持测量锅炉任意测量距离内可见位置温度；在定点测温时，可通过支架与机体自锁固定在某一位置，连续测量某一目标。
2）使用时，红外测温仪通过成像对准模块对目标进行光学瞄准，高清摄像机将光学针孔镜头对准后的目标成像在显示屏上，操作者通过观察显示屏上光斑的形状对瞄准点进行调整，确保激光显示点始终位于待测光斑中心位置。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、红外测温模块、成像对准模块、激光测距模块都置于机体内部，整体结构小，手持测量更方便，操作更简单，避免了雨水、煤粉等外部环境对设备的损坏。
2、采用支架与机体进行固定连接，不直接与锅炉进行接触，更能够保证在高温与震动环境下瞄准的准确性，同时避免人长时间测量疲劳引起的人为误差。
3、利用光学瞄准，高清摄像机显示所测目标光斑形状，确定目标位置后，通过观测目标光斑形状实时判断测点数据的准确性，以此来获得更加准确的数据，可避免目标测点形状不规则对数据产生的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种可精确瞄准的红外测温仪的光学特性图；
图2为本发明一种可精确瞄准的红外测温仪的原理框图；
图3为本发明一种可精确瞄准的红外测温仪的整体结构示意图；
图4为本发明一种可精确瞄准的红外测温仪的机体可伸缩支架结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-4所示，一种可精确瞄准的红外测温仪，包括机体和红外测温系统，红外测温系统包括红外测温模块（1）、成像对准模块（2）和激光测距模块（3），红外测温模块（1）包括红外准直镜头（6）、红外滤波组件（7）、红外探测器（8）、信号处理电路模块（4）和显示模块（5），显示模块（5）为显示屏（11），红外准直镜头（6）收集目标红外辐射能量，并通过光电探测器转变为电信号输出至信号处理电路（4）模块，信号处理电路模块（4）利用温度计算模型计算温度，通过显示模块（5）显示温度；
成像对准模块包括光学针孔镜头（9）、高清摄像机（10），高清摄像机（10）对待测目标成像，并将目标像在显示屏（显示模块）上显示，激光测距模块采用红色激光，激光测距模块（3）显示待测点位置和测量待测目标到测温仪的距离，通过计算将待测目标光斑大小、位置显示在显示屏上。
红外测温模块（1）由机体及置于机体内的红外准直镜头（6）、红外滤波组件（7）、红外探测器（8）、信号处理电路模块（4）与显示模块（5）自左向右设置在设备内部，激光测距模块（3）设置于红外准直镜头（6）上方，光学针孔镜头（9）设置于红外准直镜头（6）下方，且激光测温模块（3）、红外准直镜头（6）与光学针孔镜头（9）三者平行设置，信号处理电路模块（4）对数据进行处理，信号处理模块电路（4）连接至显示模块（5）的显示屏上。
红外准直镜头（6）与激光测距模块（3）设计为一体结构且间距小，保持红外准直中心线与激光束平行，通过光学对准方法确保激光显示点始终位于待测光斑中心位置。
激光测距模块（3）测量待测目标到红外测温仪的距离，根据红外准直镜头（6）距离系数比计算待测目标红外辐射光斑大小、形状，并实时显示在显示屏（11）上，直观反映待测光斑区域、位置、形状信息。
红外准直镜头（6）设计的距离系数比达到的有效探测距离为12米以上。
信号处理电路模块（4）设计采用专用高精度飞安级信号放大器。
实施例2
参见图1，距离系数是评价红外测温产品光学分辨率的重要参数，是测量距离D与被测区域直径S之比值。是一个常数（对于定焦产品可以近似认为是常数，仪器标称距离系数为定焦处的距离系数）。例如仪器的距离系数D:S=50:1,那么仪器在1500mm处的被测量点的直径为30mm,这个位置的可测目标直径为仪器的最小可测目标直径。本产品采用350：1的距离系数，大大提高了本产品可测目标尺寸范围。
参见图2，本发明一种可精确瞄准红外测温仪原理框图，系统包括红外测温模块（1）、成像对准模块（2）、激光测距模块（3）、信号处理电路模块（4）和显示模块（5）等。红外测温模块（1）包括红外准直镜头（6）、红外滤波组件（7）、红外探测器（8）、信号处理电路模块（4）与显示模块（5）。成像对准模块（2）包括光学针孔镜头（9）、高清摄像机（10）；激光测距模块（3）包括激光测距仪；红外测温仪通过成像对准模块（2）实现目标位置的初步确定，光学针孔镜头（9）集聚光线采集待测目标影像，高清摄像机（10）对待测目标成像。操作者通过观察显示屏（11）上目标的图像，进一步调整位置确保激光显示点始终位于待测光斑中心位置后，信号数据处理模块（4）接受到激光测距模块（3）及成像对准模块（2）的准确数据，最后通过350：1距离系数比将计算得到的目标光斑大小显示在显示模块（5）的显示屏（11）上。确定待测目标形状、位置无误后后，红外测温模块（1）的准直镜头（6）便可以得到准确的目标红外辐射能量，通过红外滤波组件（7）修整，由红外探测器（8）将红外辐射能量转化为电信号并输出至信号处理电路模块（4），信号处理电路模块（4）会利用温度计算模型计算温度，通过显示模块（5）的显示屏（11）上显示温度。通过对待测目标可视化的对准方式，便于直接判断测量数据的有效性、可靠性，可以快速实现温度实时有效的精准测量，解决高温检测中测温点对不准、难以判断精度、有效性的难题。
参见图3，本发明一种可精确瞄准红外测温仪外部结构，包括显示屏（11）、红外测温孔（12）、外壳（13）、握柄（14）、放置托盘（15），显示屏（11）上没有功能按键，可在屏幕上直接选择功能，大大减小了前端尺寸。红外测温孔（12），供安装红外准直镜头（6）、激光测距仪、光学针孔镜头（9）使用。外壳（13）采用密封工艺制备，防止煤粉、雨雾进入，保护内部电路和光学器件。握柄（14）采用绝缘图层，防止静电干扰；放置托盘（15）在测温仪闲置时，用于仿真测温仪，避免随意放置时对内部元件造成损坏。
参见图4，机体可伸缩支架，支架上部有着和放置托盘（15）一样的尺寸，且上方有着固定孔，在需要将测温仪连续测量某一目标位置温度时，在操作员进行瞄准操作后，可将测温仪机体固定在支架上。机架具有伸缩功能，可以满足多种使用情况。
实施例3
如图1-4所示，一种可精确瞄准的红外测温仪，包括机体、支架、红外测温模块（1）、成像对准模块（2）、激光测距模块（3）、信号处理电路模块（4）、显示模块（5）；红外测温模块（1）中的红外准直镜头（6）与显示模块（5）分别安装在机体前后端，红外准直镜头（6）收集目标红外辐射能量，通过红外滤波组件（7）修整，由红外探测器（8）将红外辐射能量转化为电信号并输出至信号处理电路模块（4），信号处理电路模块（4）会利用温度计算模型计算温度，通过显示模块（5）的显示屏（11）上显示温度。成像对准模块（2）安装在红外准直镜头（6）的下方，且使光学针孔镜头（9）与红外准直镜头（6）平行，其中的光学针孔镜头（9）与高清摄像机（10）采用同轴连接，通过光学针孔镜头（9）集聚光线采集待测目标影像，高清摄像机（10）对目标成像，并将目标图像在显示模块（5）的显示屏（11）上显示。激光测距模块（3）安装在红外准直镜头（6）的上方，且使红外准直中心线与激光束平行，激光测距模块（3）采用红色激光，既可以显示待测点位置，又可以测量待测目标到测温仪的距离，并将数据传送至信号处理电路模块（4）。信号处理电路模块（4）可以将红外测温中的温度信号、成像对准模块（2）中的图像信号、激光测距模块（3）中距离信号通过内部处理程序计算得到需要的待测光斑的大小、位置、温度数据，并在显示模块（5）的显示屏（11）上显示。测温仪红外准直镜头（6）、激光测距模块（3）与成像对准模块（2）为一体化结构且间距较小，信号处理电路模块（4）置于机体内部，集体整体架构简便以用户，可通过支架可在炉外实现固定连接，也通过手持方式在任意位置实现测量。红外准直镜头（6）、激光测距仪、光学针孔镜头（9）作为前端检测，抓取目标的红外辐射能量、距离、图像，获取计算数据，并将数据发送给机体内部的信号处理电路模块（4）。显示屏（11）为触摸式屏幕，可实时显示信号处理电路模块（4）处理后的待测目标的温度、光斑大小、位置和实现各种功能的操作。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种可精确瞄准的红外测温仪，包括机体和红外测温系统，其特征在于，所述红外测温系统包括红外测温模块、成像对准模块和激光测距模块，所述红外测温模块包括红外准直镜头、红外滤波组件、红外探测器、信号处理电路模块和显示模块，显示模块为显示屏，所述红外准直镜头收集目标红外辐射能量，并通过所述光电探测器转变为电信号输出至信号处理电路模块，所述信号处理电路模块利用温度计算模型计算温度，通过显示模块显示温度；
所述成像对准模块包括光学针孔镜头、高清摄像机，所述高清摄像机对待测目标成像，并将目标像在显示屏上显示，所述激光测距模块为激光测距仪，所述激光测距模块采用红色激光，所述激光测距模块显示待测点位置和测量待测目标到测温仪的距离，通过计算将待测目标光斑大小、位置显示在显示屏上。
2.根据权利要求1所述的一种可精确瞄准的红外测温仪，其特征在于：所述红外测温模块由机体及置于机体内的红外准直镜头、红外滤波组件、红外探测器、信号处理电路模块与显示模块自左向右设置在设备内部，所述激光测距模块设置于红外准直镜头上方，光学针孔镜头设置于红外准直镜头下方，且激光测温模块、红外准直镜头与光学针孔镜头三者平行设置，所述信号处理电路模块对数据进行处理，所述信号处理模块电路连接至显示模块的显示屏上。
3.根据权利要求2所述的一种可精确瞄准的红外测温仪，其特征在于：所述红外准直镜头与激光测距模块设计为一体结构且间距小，保持红外准直中心线与激光束平行，通过光学对准方法确保激光显示点始终位于待测光斑中心位置。
4.根据权利要求1所述的一种可精确瞄准的红外测温仪，其特征在于：所述激光测距模块测量待测目标到红外测温仪的距离，根据红外准直镜头距离系数比计算待测目标红外辐射光斑大小、形状，并实时显示在显示屏上，直观反映待测光斑区域、位置、形状信息。
5.根据权利要求2所述的一种可精确瞄准的红外测温仪，其特征在于：所述红外准直镜头设计的距离系数比达到的有效探测距离为12米以上。
6.根据权利要求1所述的一种可精确瞄准的红外测温仪，其特征在于：所述信号处理电路设计采用专用高精度飞安级信号放大器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210806 |
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