CN115389029A - 测圆柱表面周向瞬时温度分布的旋转反射红外热像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用旋转反射红外热像法的圆柱表面周向瞬时温度分布测量系统包括：红外热像仪、冷却水套、反射镜、反射镜支座、微型马达、微型马达支撑板、微型马达电源线保护套、电加热管、控制器。电加热管与水平面竖直设置，反射镜、反射镜支座、微型马达和微型马达支撑均设置在电加热管中，冷却水套设置在电加热管的顶端。本发明充分利用光沿直线传播的特点和红外热像仪的非接触式检测。利用反射镜面将不可见光反射，调整其传播路线。红外热像仪探测能力强，作用距离远等优势，尤其是在高温条件下，更加安全、高效。

Description

测圆柱表面周向瞬时温度分布的旋转反射红外热像系统

技术领域

本发明属于壁面测温的技术领域，更具体地，涉及一种应用旋转反射红外热像法的圆柱表面周向瞬时温度分布测量系统。

背景技术

现有测温技术可分为接触式与非接触式。接触式测温法是将传感器与被测对象直接接触进行热交换，利用热平衡原理；接触式测温比较简单、可靠，而且测量精度较高，因此应用广泛；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式测温是通过接受被测物体发出的辐射热来测定温度，测温原理主要为辐射测温；非接触式测温由于传感器不与被测对象接触，因而测温范围较广，测温上线不受限，且测温速度较快，能测量被测物体的瞬时温度。

红外热像仪法测温是一种非接触式测温技术，其原理是利用一切温度高于热力学零度的物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，且红外辐射能量具有很强的温度效应。红外热像仪可以接受收到的红外波段的热辐射能量转换为电信号，经过放大、整形，数/模转换后成为数字型号，在显示器上通过图像显示出来。图像中的每一个点的灰度值与被测物体上该点发出并到达辐射能量电转换器件的辐射能量项对应。经过运算，就可以从红外热像仪的图像上读出被测物体表面的每一个点的辐射温度值。然而，如何利用红外热像仪法快速地实现测温，提高测温速度尚未研究充分。

因此，现有技术中亟需能快速测量圆柱壁面周向瞬时温度，尤其适用于封闭高温环境下的圆柱内壁面测温的技术方案。

发明内容

本发明构思提供一种应用旋转反射红外热像法的圆柱表面周向瞬时温度分布测量系统包括：

红外热像仪；

冷却水套，与该红外热像仪连接并且设置在该红外热像仪的下方；

反射镜；

反射镜支座，用于支撑该反射镜；

微型马达，该反射镜支座设置在该微型马达；

微型马达支撑板，该微型马达固定设置在该微型马达支撑板上；

电加热管，该反射镜、该反射镜支座、该微型马达和该微型马达支撑均设置在该电加热管中，该冷却水套设置在该电加热管的顶端，并且，该电加热管的中心轴线与该反射镜的中心线和该红外热像仪的中心线重合；和

控制器，与该红外热像仪连接。

该反射镜能够绕其中心线旋转，且该反射镜与该电加热管的竖直管壁呈45°角。

该微型马达支撑内设置有孔和凹槽，该孔用于使该微型马达的电源线穿过，该微型马达的电源线外表面包裹有微型马达电源线保护套；该凹槽用于固定该微型马达。

本发明与现有技术相比的有益效果是：利用反射镜面将不可见光反射，调整其传播路线。红外热像仪探测能力强，作用距离远等优势，尤其是在高温条件下，更加安全、高效。

附图说明

参照以下附图的如下描述，以上和其它目的和特征将变得显而易见，且在所有附图中，除非另行指明，相同的附图标记表示相同的部件，附图中：

图1本发明的应用旋转反射红外热像法的圆柱表面周向瞬时温度分布测量系统整体结构示意图。

具体实施方式

下面，将结合附图对本发明构思的示例性实施例作更详细地描述。本发明构思的实施例可以各种形式进行修改，并且本发明构思的范围不应被解释为受限于以下实施例。提供本发明构思的实施例，以便为本领域技术人员更全面地描述本发明构思。有鉴于此，为了更清楚地进行描述，夸大了附图中部件的形状。

如图1所示，应用旋转反射红外热像法的圆柱表面周向瞬时温度分布测量系统包括：红外热像仪1、冷却水套2、反射镜3、反射镜支座4、微型马达5、微型马达支撑板6、微型马达电源线保护套7、电加热管8、控制器9。电加热管8与水平面竖直设置，反射镜3、反射镜支座4、微型马达5和微型马达支撑6均设置在电加热管8中，冷却水套2设置在电加热管8的顶端。微型马达支撑6内设置有孔和凹槽，孔用于使微型马达5的电源线穿过，微型马达5的电源线外表面包裹有微型马达电源线保护套7；凹槽用于固定微型马达5。电加热管8的中心轴线与反射镜3的中心线和红外热像仪1的中心线重合。

控制器9与红外热像仪1连接。本实施例中，控制器9为电脑。冷却水套2，与红外热像仪1连接并且设置在红外热像仪1的下方。

反射镜支座4用于支撑反射镜3，反射镜支座4设置在微型马达5，微型马达5固定设置在微型马达支撑板6上。反射镜3能够绕其中心线旋转，且反射镜3与电加热管8的竖直管壁呈45°角。

本发明的工作原理为：利用光沿直线传播的特点，反射镜3与电加热管8的竖直管壁成45°夹角，将壁面温度下的热辐射能量不可见红外线一次反射到与竖直管壁成90°垂直红外热像仪1探测口处，红外热像仪1捕捉到这些能量信息转化为可见的热图像，热图像上的不同颜色即代表不同的温度，同时利用电脑将热像仪所测到的温度信息数字化和精确化；发射镜旋转一周足够快，时间足够短，可近似得到测试段整个管壁的瞬时温度信息。电加热管8接通电源后，管壁温度升高，之后接通微型马达5的电源，微型马达5工作带动反射镜支座4和反射镜3旋转，整个周向全部的壁面温度信息通过反射镜3传递给顶端上部的红外热像仪1，红外热像仪1收集储存温度信息，通过电控制器9转换为数据储存，用于后期处理分析。

旋转反射红外热像法测温是在红外热像仪测温的基础上增加旋转仪器(微型马达)和反射仪器(反射镜)。反射仪器(反射镜)能调整被测物体向外辐射的红外波段能量的角度，使红外热像仪测温具有更广泛的运用；旋转仪器(微型马达)能带到反射仪器(反射镜)旋转。应用旋转反射红外热像法的圆柱表面周向瞬时温度分布测量系统中旋转仪器(微型马达)带动反射仪器(反射镜)旋转；微型马达转速足够快，使得反射仪器(反射镜)扫描一周时间足够短，可近似获得瞬时温度信息，旋转一周即可得到被测物体表面周向的瞬时温度，能快速测量圆柱壁面周向瞬时温度，尤其适用于封闭高温环境下的圆柱内壁面测温。

该系统中反射镜面需具有高反射率、耐高温的特点。

该系统中的反射镜支座4、微型马达5、微型马达支撑板6等位于电加热管8内部的装置均由耐高温材料做成。

该系统中的冷却水套2可根据需要调整，其作用是冷却降低加热管顶部温度，保证其上部附近的热成像仪持续正常工作，使其免受高温辐射影响。

本发明构思的效果不限于上述效果，本发明构思所属的本领域技术人员应从本说明书和附图中清楚地理解未提到的效果。

上述详细说明例示了本发明构思。此外，上述内容描述了本发明构思的示例性实施例，并且本发明构思可用于多种其他组合、变化和环境中。也就是说，本发明构思可以被修改和修正，只要不脱离说明书中公开的本发明构思的范围、书面公开的等效范围和/或本领域技术人员的技术或知识范围。书写的实施例描述了实现本发明构思技术启示的最佳状态，可根据具体应用领域和本发明构思目的，作出各种变化。有鉴于此，本发明构思的详细描述不意图限制在公开的实施例状态中的发明构思，而是，应当被解释为所附权利要求包括其他实施例。

Claims (3)

1.一种应用旋转反射红外热像法的圆柱表面周向瞬时温度分布测量系统，其特征是，包括：

红外热像仪(1)；

冷却水套(2)，与所述红外热像仪(1)连接并且设置在所述红外热像仪(1)的下方；

反射镜(3)；

反射镜支座(4)，用于支撑所述反射镜(3)；

微型马达(5)，所述反射镜支座(4)设置在所述微型马达(5)；

微型马达支撑板(6)，所述微型马达(5)固定设置在所述微型马达支撑板(6)上；

电加热管(8)，所述反射镜(3)、所述反射镜支座(4)、所述微型马达(5)和所述微型马达支撑(6)均设置在所述电加热管(8)中，所述冷却水套(2)设置在所述电加热管(8)的顶端，并且，所述电加热管(8)的中心轴线与所述反射镜(3)的中心线和所述红外热像仪(1)的中心线重合；和

控制器(9)，与所述红外热像仪(1)连接。

2.根据权利要求1所述的应用旋转反射红外热像法的圆柱表面周向瞬时温度分布测量系统，其特征是，所述反射镜(3)能够绕其中心线旋转，且所述反射镜(3)与所述电加热管(8)的竖直管壁呈45°角。

3.根据权利要求1所述的应用旋转反射红外热像法的圆柱表面周向瞬时温度分布测量系统，其特征是，所述微型马达支撑(6)内设置有孔和凹槽，所述孔用于使所述微型马达(5)的电源线穿过，所述微型马达(5)的电源线外表面包裹有微型马达电源线保护套(7)；所述凹槽用于固定所述微型马达(5)。

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