CN202024821U - 一种可提高成像质量和测温精度的热像仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可提高成像质量和测温精度的热像仪，包括挡片机构和校正机构，所述挡片机构包括挡片和挡片电机，所述校正机构包括制冷器和磁性体，所述制冷器安装在所述挡片打出光路后的位置上，所述磁性体紧贴在所述制冷器背面。与现有技术相比，本实用新型提供的可提高成像质量和测温精度的热像仪，可以解决热像仪在长时间或恶劣温度环境下工作，或者热像仪设备安装环境与目标所处环境温度温差不一致造成的热像仪机内温度和目标所处背景环境温度之间温差过大导致的热像仪输出图像劣化和衰退问题。

Description

一种可提高成像质量和测温精度的热像仪

技术领域

本实用新型涉及成像仪领域，确切地说是指一种可提高成像质量和测温精度的热像仪。

背景技术

随着红外热成像技术的不断发展和军事应用需求的强力推动，红外探测器在热像仪中的应用从上世纪70年代末期开始由第一代的多元探测器发展到第二代线阵焦平面进而到目前广泛应用的第三代的凝视型焦平面器件。探测器的红外敏感元规模也由第一代的几十像元发展到了几万乃至几十万甚至上百万像元。而且随着探测器技术的进步，热像仪本身的光机结构不断得到简化和小型化，目前应用第三代的非制冷红外探测器已经可以制造出和可见光摄像头体积重量相当的热像仪了，价格也由过去的天文数字逐步降低到为越来越多的领域能接受，并且应用领域由最初的纯军事目的逐步扩展到了工业无损检测、成像测温、输电线路维护、建筑检测、车船飞机导航、安防、气体探测等越来越广泛的领域。因为温度是决定物质形态和属性的一个基本物理参数，而热成像技术则是辅助人眼直接观察和检测这一特性的最佳工具和手段。所以热成像技术在现在和将来必将在国民经济中扮演越来越重要的角色，同时它本身也将随着技术的进步不断得到发展和完善。

如上所述随着探测器规模的几何增长，为消除探测器材料本身非均匀性和缺陷的校正技术也日趋复杂，计算的数据量和对处理速度的要求也越来越高。拜现代半导体和数字信号处理技术的飞速发展所赐，这一切都不再成为问题和瓶颈。目前利用第三代凝视型焦平面器件所开发的热像仪整机内部通常在红外镜头目镜和探测器窗口之间设计有一个可切入光路的不透红外光线的金属档片机构，在开机初期和使用过程中进行本底校正以改善图像的质量和均匀性。其基本原理是为红外图像处理的计算过程提供一组代表均匀背景的参考数据和偏置，同时可消除系统固有杂散光的干扰和光学设计、加工缺陷等多重作用。由于探测器响应的非均匀性限制，当这个的档片的温度比较接近目标的环境温度时探测器会工作在经过校正后比较理想的线性区域，也就能获取到比较好的红外图像质量，反之探测器会工作到校正区域以外的非线性区域，探测器本身的非均匀性和缺陷会暴露出来，图像质量会随之劣化和下降。不幸的是由于探测器、处理电路和电源以及档片机构往往装在一个密闭的外壳内，随着热像仪工作时间的增长带来的温升造成的档片温度增加会使得情况不断恶化。亦或热像仪所处的工作环境、安装位置的限制使得这种温差先天存在。由于高性能的制冷型热像仪探测器组件带有制冷机本身的功耗较大，这种情况更为明显。

工业检测、维护型热像仪往往要求具有测温功能，实现测温功能的一个不可缺少的步骤是定时用校正档片来标定温度以修正由于机内温度变化等因素引起的测量误差，并为温度计算提供一个参考数值。由于这个校正档片是个活动部件，所以不便直接测量其表面温度，工程上往往采用机内温度来替代它。但在机壳内部由于存在不同的发热部件，不同区域的温度分布也不一致。这个温度传感器的安装位置不当很容易引起温度测量误差和测量值的不稳定。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于提供一种可提高成像质量和测温精度的热像仪，可以解决热像仪在长时间或恶劣温度环境下工作，或者热像仪设备安装环境与目标所处环境温度温差不一致造成的热像仪机内温度和目标所处背景环境温度之间温差过大导致的热像仪输出图像劣化和衰退问题。

为了解决以上的技术问题，本实用新型提供的可提高成像质量和测温精度的热像仪，包括挡片机构和校正机构，所述挡片机构包括挡片和挡片电机，所述校正机构包括制冷器和磁性体，所述制冷器安装在所述挡片打出光路后的位置上，所述磁性体紧贴在所述制冷器背面。

优选地，所述制冷器正面不干扰所述挡片的角落紧贴右温度传感器。

优选地，所述可提高成像质量和测温精度的热像仪还包括控制机构，所述控制机构分别连接控制所述挡片电机、磁性体、制冷器和温度传感器。

优选地，所述制冷器正面垂直贴近所述挡片打出的方向。

优选地，所述磁性体为磁铁或者电磁铁。

优选地，所述制冷器为半导体制冷器。

本实用新型提供的可提高成像质量和测温精度的热像仪，包括挡片机构和校正机构，所述挡片机构包括挡片和挡片电机，所述校正机构包括制冷器和磁性体，所述制冷器安装在所述挡片打出光路后的位置上，所述磁性体紧贴在所述制冷器背面。与现有技术相比，本实用新型提供的可提高成像质量和测温精度的热像仪，可以解决热像仪在长时间或恶劣温度环境下工作，或者热像仪设备安装环境与目标所处环境温度温差不一致造成的热像仪机内温度和目标所处背景环境温度之间温差过大导致的热像仪输出图像劣化和衰退问题。

附图说明

图1为本实用新型中可提高成像质量和测温精度的热像仪的结构示意图。

其中，图中各标示为：

1-半导体制冷器、2-挡片机构、3-温度传感器、4-控制机构、5-磁性体、21-挡片、22-挡片电机。

具体实施方式

为了本领域的技术人员能够更好地理解本实用新型所提供的技术方案，下面结合具体实施例进行阐述。

请参见图1，该图为本实用新型中可提高成像质量和测温精度的热像仪的结构示意图。

本实用新型提供的可提高成像质量和测温精度的热像仪，包括挡片机构2和校正机构，挡片机构2包括挡片21和挡片电机22，校正机构包括半导体制冷器1和磁性体5，半导体制冷器1安装在挡片21打出光路后的位置上，磁性体5紧贴在半导体制冷器1背面兼做导热器。半导体制冷器1正面不干扰挡片的角落紧贴右温度传感器3，控制机构4分别连接控制挡片电机22、磁性体5、半导体制冷器1和温度传感器3，控制机构4中的温控电路读取半导体制冷器1的表面温度。

磁性体5为者电磁铁，挡片21为导磁性能好的薄硅钢材料制成。半导体制冷器1正面在不干扰挡片活动的前提下尽可能垂直贴近挡片21打出的方向。

本实用新型提供的可提高成像质量和测温精度的热像仪的工作原理如下：

热像仪开机后对准观察或测量区域初步测定目标区域的温度分布，并通过算法剔除过温度高和过低的区域提取参考背景温度值。热像仪将这个温度值作为设定值传给温控电路，温控电路启动后迅速将半导体制冷器表面调整到这一温度。在校正档片机构复位期间由于磁性体的磁性和档片的悬臂结构决定了硅钢片制成的档片会吸附在半导体制冷器表面，而档片的薄片结构会使得档片表面温度很快和半导体制冷器表面一致。热像仪检测到控温完成的反馈后，控制机构控制挡片电机的扭力直接拉出档片让档片遮挡探测器窗口，热像仪即可采集到和外部环境温度相近的本底数据，同时也准确标定了温度数据。通过这个比较接近目标区域背景平均温度的校正数据能取得比较好的校正效果。

与现有技术相比，本实用新型提供的可提高成像质量和测温精度的热像仪，可以解决热像仪在长时间或恶劣温度环境下工作，或者热像仪设备安装环境与目标所处环境温度温差不一致造成的热像仪机内温度和目标所处背景环境温度之间温差过大导致的热像仪输出图像劣化和衰退问题。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种可提高成像质量和测温精度的热像仪，其特征在于，包括挡片机构和校正机构，所述挡片机构包括挡片和挡片电机，所述校正机构包括制冷器和磁性体，所述制冷器安装在所述挡片打出光路后的位置上，所述磁性体紧贴在所述制冷器背面。

2.根据权利要求1所述的可提高成像质量和测温精度的热像仪，其特征在于，所述制冷器正面不干扰所述挡片的角落紧贴右温度传感器。

3.根据权利要求2所述的可提高成像质量和测温精度的热像仪，其特征在于，还包括控制机构，所述控制机构分别连接控制所述挡片电机、磁性体、制冷器和温度传感器。

4.根据权利要求1所述的可提高成像质量和测温精度的热像仪，其特征在于，所述制冷器正面垂直贴近所述挡片打出的方向。

5.根据权利要求1所述的可提高成像质量和测温精度的热像仪，其特征在于，所述磁性体为磁铁或者电磁铁。

6.根据权利要求1所述的可提高成像质量和测温精度的热像仪，其特征在于，所述制冷器为半导体制冷器。

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