CN203084397U - 一种用于小型红外热像仪的快门组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于小型红外热像仪的快门组件，所述快门组件包括支架、快门固定板、数字温度传感器、快门挡片、电路板以及快门电机部件，其中，所述快门挡片采用刚性PCB基板制作而成，所述数字温度传感器设置于快门挡片上。采用刚性PCB基板来制作快门挡片的做法具有质量轻、平整度好、不易变形的优点，制成快门挡片后无需额外成本，同时方便后续组装和探测器的校正。将数字温度传感器置于快门挡片上可以最大限度地将环境温度的测温点接近目标，避免了热不均匀性对测温结果的影响。

Description

一种用于小型红外热像仪的快门组件

技术领域

本实用新型涉及一种快门组件，尤其涉及一种用于小型红外热像仪的快门组件。

背景技术

目前常用于制作快门挡片的材质如用在小型红外热像仪中会存在一些弊端，如重量大，二次处理工艺复杂，平整度差，价格高，附加费用（如模具费）高等。

目前在红外热像仪上最常用于制作快门挡片的是金属薄片，如铝合金片、铜片、不锈钢片等，厚度大多在0.1～0.3mm。在片材成型后，通常还必须进行二次处理，如阳极氧化等，使其表面均匀发黑，从而为探测器的校正提供一个均匀的背景。

顺应目前市场上红外热像仪日趋小型化的发展潮流，在其内部元器件的选择上也必须以紧凑型、小型化为优先原则。在快门组件中，驱动快门挡片运动的精密减速电机行星齿轮箱为核心元器件，目前市面上其尺寸最小可达4mm，其在提供尺寸优势的同时，不可避免地在承受负载方面有所损失。在这种情况下，快门挡片薄而轻的特性就显得尤为重要。在常用的金属片材中，不锈钢的密度接近铝合金的3倍，也就是说，同样的外形尺寸下，不锈钢挡片的重量接近铝合金挡片的3倍。加上不锈钢材质的二次处理（着黑色）过程较为复杂，故不宜采用。对于0.1～0.3mm的铝合金片材，因其材质软，易变形，不符合快门挡片的平整度要求，故必须开模具在其表面冲出加强筋结构，这势必增加制作成本。而对于铜质的快门挡片，因其自身价格较贵，故不宜采用。

目前在红外热像仪产品中温度传感器通常被置于结构件（固定探测器的支架或固定镜头的接口板）内壁上或电路板上，偶见于快门挡片上，除置于快门挡片上外，所测得的温度值只能近似认为是目标所处的环境温度值，而这种近似往往会存在一定的误差，从而影响探测器校正的准确性。红外热像仪中温度传感器的作用是测量探测器工作的环境温度，其协同探测器采集的来自快门挡片的目标温度一起对探测器的输出值进行校正。将温度传感器置于快门挡片上的做法，目前偶见于红外热像仪中采用。但目前使用的温度传感器多为热敏电阻型或Pt电阻型，用胶粘贴于快门挡片上。因热敏电阻型或Pt电阻型温度传感器必须通过导线或FPC将其连接到电路板上，这就一方面降低了快门片运动的稳定性，另一方面使得导线或FPC在快门片运动的过程中易于损坏，从而影响红外热像仪的正常工作。

具体来讲，如将温度传感器紧贴于固定探测器的支架的内壁上，由于结构件材质、壁厚、散热、外界环境等因素会导致热不均匀性，在这种情况下测得的温度值也会相应地受到上述因素的干扰而偏离真实环境温度值，从而引起测量误差。如将温度传感器置于电路板上，因电路板是位于探测器背面，完全远离被探测目标所处的环境区域，且电路板上元器件自身的散热情况也会对温度传感器造成影响，因此测量误差势必存在。另外一种方式是将温度传感器固定在镜头接口板内壁上。在这种情况下，因镜头接口板内壁正对探测器，亦即测量的是以快门片作为目标的背景区域的温度，较接近于目标所处的环境温度的真值。但目前使用的温度传感器多为热敏电阻型或Pt电阻型，将其固定（通常用点胶的方式）在镜头接口板内壁上后，还必须通过导线或FPC将其连接到电路板上，这就使得机芯的组装和拆卸过程不易进行，且温度传感器或FPC极易受力损坏。目前在红外热像仪产品中也有将热敏电阻型或Pt电阻型温度传感器用胶粘贴于快门挡片上的，但同样由于其导线的存在，影响快门片的运动稳定性，且在快门片运动过程中导线或FPC反复受力而易损，因此这种方式较少采用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于小型红外热像仪的快门组件，克服常用材料制作快门挡片的一些弊端，更有利于获取真实的环境温度值以提高探测器输出值校正的准确性。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于小型红外热像仪的快门组件，所述快门组件包括支架、快门固定板、数字温度传感器、快门挡片、电路板以及快门电机部件，其中，所述快门挡片采用刚性PCB基板制作而成，所述数字温度传感器设置于快门挡片上。

PCB（Printed Circuit Board），中文名称为印制线路板，简称印制板，是电子工业的重要部件之一。一般印制电路板用基板材料可分为两大类：刚性基板材料和柔性基板材料。一般刚性基板材料的重要品种是覆铜板。它是用增强材料(Reinforeing Material)，浸以树脂胶黏剂，通过烘干、裁剪、叠合成坯料，然后覆上铜箔，用钢板作为模具，在热压机中经高温高压成形加工而制成的。一般的多层板用的半固化片，则是覆铜板在制作过程中的半成品(多为玻璃布浸以树脂，经干燥加工而成)。

覆铜箔板的分类方法有多种。一般按板的增强材料不同，可划分为：纸基、玻璃纤维布基、复合基(CEM系列)、积层多层板基和特殊材料基(陶瓷、金属芯基等)五大类。若按板所采用的树脂胶黏剂不同进行分类，常见的纸基CCI。有：酚醛树脂(XPc、XxxPC、FR-1、FR-2等)、环氧树脂(FE-3)、聚酯树脂等各种类型。常见的玻璃纤维布基CCL有环氧树脂(FR-4、FR-5)，它是目前最广泛使用的玻璃纤维布基类型。另外还有其他特殊性树脂(以玻璃纤维布、聚基酰胺纤维、无纺布等为增加材料)：双马来酰亚胺改性三嗪树脂(BT)、聚酰亚胺树脂(PI)、二亚苯基醚树脂(PPO)、马来酸酐亚胺——苯乙烯树脂(MS)、聚氰酸酯树脂、聚烯烃树脂等。

本实用新型的有益效果是：快门挡片采用刚性PCB基板制作而成，具有以下优先：首先，制成刚性PCB基板的原材料为覆铜箔层压板，厚度最小可做到0.2mm，该板材具有质量轻、平整度好、不易变形的优点，制成快门挡片后无需额外成本（如模具费）；其次，PCB基板可由PCB加工商很准确地加工成设计所要求的快门挡片形状，方便后续组装；再次，PCB基板通过常规工艺喷涂哑光黑漆可提供一均匀的表面用于探测器的校正；最后，采用PCB基板制作快门挡片为将数字温度传感器置于其上创造了先决条件。数字温度传感器设置于快门挡片上的优点为：快门挡片自身的温度被探测器视为目标温度，将数字温度传感器置于快门挡片上可以最大限度地将环境温度的测温点接近目标，避免了热不均匀性对测温结果的影响。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述数字温度传感器选用IC封装形式的数字温度传感器，并焊接到所述快门挡片上。

IC封装，就是指把硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便与其它器件连接。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。

采用上述进一步方案的有益效果是采用IC封装形式的数字温度传感器，可将其直接焊接到电路板制成的快门挡片上，而其引线的位置可视结构设计的需求进行灵活优化，以兼顾快门挡片运动的稳定性及组装作业的便利性。

依据探测器阵列尺寸、机芯整体外观尺寸以及快门挡片固定及运动等要求设计出快门挡片的外形以及温度传感器、引线焊盘的位置，并选用厚度为0.2～0.3mm的PCB基板进行制作。

快门挡片的运动方式是电机驱动快门挡片从初始位置开始以电机轴为圆心旋转一定的角度，即至完全覆盖探测器焦平面阵列，此位置即为终止位置，随后快门挡片在扭簧的作用力下回复到初始位置，从而完成一次完整的快门挡片的运动。

将数字温度传感器置于快门挡片上后，需从快门挡片上引出若干根导线，连接到电路板上，因此理线设计成为实现这一思路的重中之重。

进一步，所述门固定板上设有穿线孔，所述快门挡片上设有引线焊盘和穿线孔，所述数字传感器通过引线焊盘引出引线。

进一步，所述引线由所述快门挡片上的穿线孔穿到快门挡片下方，再穿过快门固定板上的穿线孔，所述快门挡片与快门固定板通过螺丝固定连接在一起。

进一步，所述快门电机部件包括扭簧、电机固定罩以及电机减速齿轮箱，所述电机减速齿轮箱固定连接于电机固定罩内，所述电机减速齿轮箱内设有输出轴，所述输出轴穿过电机固定罩固定连接于快门固定板上，所述扭簧位于电机固定罩与快门固定板之间。

进一步，所述快门电机部件安装在支架上，所述扭簧一端固定在电机固定罩上，另一端卡在快门固定板上。

采用上述进一步方案的有益效果是当电机通电时，电机驱动快门固定板发生一定角度的位移，过程中扭簧的变形量逐渐加大；当电机不通电时，扭簧在回弹的过程中驱动快门固定板反向运动，从而完成一次完整的快门挡片的运动。

电机减速齿轮箱与电机固定罩的组装方式是：先将电机减速齿轮箱装电机固定罩中，再使用止钉螺钉来固定；扭簧与电机固定罩的组装方式是：扭簧的一端先插入电机固定罩的小孔中，然后再用胶水进行固定。快门固定板和电机减速齿轮箱的组装方式是：先将电机减速齿轮箱的输出轴插入快门固定板的孔中，再使用止钉螺钉来固定。

进一步，所述支架设有穿线槽，所述支架背面设有线卡。

进一步，所述电路板位于支架的下方，并与快门电机部件的结构相匹配，所述电路板与支架和快门电机部件固定连接在一起。

进一步，所述引线通过穿线槽穿到所述支架的背面，并通过线卡固定在支架背面，最终与电路板相连。

采用上述进一步方案的有益效果是这样的设置即节省了空间，也缩短了引线的距离，使快门组件更加小巧方便，也节约了成本。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型快门挡片结构示意图；

图3为本实用新型快门固定板结构示意图；

图4为本实用新型快门电机部件结构示意图；

图5为本实用新型快门支架结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种用于小型红外热像仪的快门组件，所述快门组件包括支架1、快门固定板2、数字温度传感器4、快门挡片5、电路板6以及快门电机部件，其中，所述快门挡片5采用刚性PCB基板制作而成，所述数字温度传感器4设置于快门挡片5上。

如图2所示，所述数字温度传感器4选用IC封装形式的数字温度传感器，并焊接到所述快门挡片5上。

所述快门固定板2上设有穿线孔，所述快门挡片5上设有引线焊盘和穿线孔，所述数字传感器4通过引线焊盘引出引线9。

如图3所示，所述引线9由快门挡片5上穿线孔穿到快门挡片5下方，再穿过快门固定板2上的穿线孔，所述快门挡片5与快门固定板2通过螺丝固定连接在一起。

如图4所示，所述快门电机部件包括扭簧3、电机固定罩7以及电机减速齿轮箱8，所述电机减速齿轮箱8固定连接于电机固定罩7内，所述电机减速齿轮箱8内设有输出轴，所述输出轴穿过电机固定罩7固定连接于快门固定板2上，所述扭簧3位于电机固定罩7与快门固定板2之间。

如图1和图5所示，所述快门电机部件安装在支架1上，所述扭簧3一端固定在电机固定罩7上，扭簧3另一端不做固定，而是卡到快门固定板2下方的凸柱上。当电机通电时，电机驱动快门固定板2发生一定角度的位移，过程中扭簧3的变形量逐渐加大；当电机不通电时，扭簧3在回弹的过程中驱动快门固定板2反向运动，从而完成一次完整的快门挡片5的运动。

所述电机减速齿轮箱8与电机固定罩7的组装方式是：先将电机减速齿轮箱8装电机固定罩7中，再使用止钉螺钉来固定；扭簧3与电机固定罩7的组装方式是：扭簧3的一端先插入电机固定罩7的小孔中，然后再用胶水进行固定。快门固定板2和电机减速齿轮箱8的组装方式是：先将电机减速齿轮箱8的输出轴插入快门固定板2的孔中，再使用止钉螺钉来固定。

所述支架1设有穿线槽，所述支架1背面设有线卡10，所述电路板6位于支架1的下方，并与快门电机部件的结构相匹配，所述电路板6与支架1和快门电机部件固定连接在一起。所述引线9通过穿线槽穿到所述支架1的背面，并通过线卡10固定在支架1背面，最终与电路板6相连。

安装具体步骤如下：

首先，由快门挡片5上的引线焊盘上分别引出三根引线9，经由穿线孔穿到快门挡片5下方，如图2所示；

第二步，将三根引线9穿过快门固定板2上的穿线孔，并将快门挡片5与快门固定板2通过螺丝固定连接在一起，如图3所示；

第三步，将电机减速齿轮箱8、电机固定罩7及扭簧3进行组装，然后将快门固定板组件和快门电机部件的输出轴进行配合，如图4所示；

第四步，将快门电机部件组装到支架1上，引线9穿过支架1到背面，用线卡10固定，如图5所示；

第五步，将电路板6固定到支架1上，并将引线9与电路板6相连，如图1所示。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于小型红外热像仪的快门组件，其特征在于，所述快门组件包括支架（1）、快门固定板（2）、数字温度传感器（4）、快门挡片（5）、电路板（6）以及快门电机部件，其中，所述快门挡片（5）采用刚性PCB基板制作而成，所述数字温度传感器（4）设置于快门挡片（5）上。

2.根据权利要求1所述用于小型红外热像仪的快门组件，其特征在于，所述数字温度传感器（4）选用IC封装形式的数字温度传感器，并焊接到所述快门挡片（5）上。

3.根据权利要求1所述用于小型红外热像仪的快门组件，其特征在于，所述快门固定板（2）上设有穿线孔，所述快门挡片（5）上设有引线焊盘和穿线孔，所述数字传感器（4）通过引线焊盘引出引线（9）。

4.根据权利要求3所述用于小型红外热像仪的快门组件，其特征在于，所述引线（9）由快门挡片（5）上穿线孔穿到快门挡片（5）下方，再穿过快门固定板（2）上的穿线孔，所述快门挡片（5）与快门固定板（2）通过螺丝固定连接在一起。

5.根据权利要求1所述用于小型红外热像仪的快门组件，其特征在于，所述快门电机部件包括扭簧（3）、电机固定罩（7）以及电机减速齿轮箱（8），所述电机减速齿轮箱（8）固定连接于电机固定罩（7）内，所述电机减速齿轮箱（8）内设有输出轴，所述输出轴穿过电机固定罩（7）固定连接于快门固定板（2）上，所述扭簧（3）位于电机固定罩（7）与快门固定板（2）之间。

6.根据权利要求5所述用于小型红外热像仪的快门组件，其特征在于，所述快门电机部件安装在支架（1）上，所述扭簧（3）一端固定在电机固定罩（7）上，另一端卡在快门固定板（2）上。

7.根据权利要求1所述用于小型红外热像仪的快门组件，其特征在于，所述支架（1）设有穿线槽，所述支架（1）背面设有线卡（10）。

8.根据权利要求1所述用于小型红外热像仪的快门组件，其特征在于，所述电路板（6）位于支架（1）的下方，并与快门电机部件的结构相匹配，所述电路板（6）与所述支架（1）和快门电机部件固定连接在一起。

9.根据权利要求1至8任一项所述用于小型红外热像仪的快门组件，其特征在于，所述引线（9）通过穿线槽穿到所述支架（1）的背面，并通过线卡（10）固定在支架（1）背面，最终与电路板（6）相连。

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