CN208780345U - 接近式宽波段光学高温计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了接近式宽波段光学高温计，包括包括保护管、平凸透镜、镜座、连接件、光探测器、光电处理器、温度显示单元，所述平凸透镜连同外部的镜座一起密封嵌入保护管的后端，平凸透镜的凸端朝向保护管的前端，平凸透镜的平端端面与保护管1的末端端面处在同一平面，所述光探测器与保护管外部的连接卡件固接且置于平凸透镜的焦点处，所述光探测器与光电处理器、温度显示单元电连接且接地。这种光学高温计成本低、性价比高。

Description

接近式宽波段光学高温计

技术领域

本实用新型涉及高温即温度范围1000℃-3000℃测量技术，特别涉及非接触测温、高温熔融状液态物表面温度测量技术，具体是一种接近式宽波段光学高温计。

背景技术

对高温熔融状液态物表面温度的测量，主要靠非接触式的CCD红外温度仪或接触式的一次性热电偶。玻璃行业、金属冶炼行业、铸造行业等都需要对高温熔融状的液态物表面温度进行测量，而CCD红外温度仪因不能靠近测温目标点导致其测量误差较大，同时测温现场环境恶劣使得CCD镜头容易受污染而使测温结果不准也不稳定；而一次性热电偶是易耗品，用量大、不能实时测量、成本无法控制等因素使得其无法大规模推广，此外，一次性热电偶测高温主要是一次性铂铑热电偶，而这两种材料是贵稀金属，造价贵、生产与回收时对环境有破坏。

因此，急需研究一种能够对高温熔融状液态物表面温度进行准确测量的工具。

实用新型内容

本实用新型目的是针对现有技术的不足，而提供一种接近式宽波段光学高温计。这种光学高温计成本低、性价比高、操作方便、实用性好、可以对高温熔融状的液态物表面温度进行实时准确测量。

实现本实用新型目的的技术方案是：

接近式宽波段光学高温计，与现有技术不同的是，包括

保护管，所述保护管为两端均呈敞开平端开口状的圆柱形中空管，中空管的一端为前端，另一端为后端，中空管的后端外部设有连接卡件，使用时保护管前端靠近被测温度点；

平凸透镜，所述平凸透镜的外部设有镜座，平凸透镜连同镜座一起密封嵌入保护管的后端，其中，平凸透镜的凸端朝向保护管的前端，平凸透镜的平端端面与保护管的末端端面处在同一平面；

光探测器，所述光探测器与连接卡件固接且置于平凸透镜的焦点处，光探测器与平凸透镜耦合，收集平凸透镜的聚焦光，光探测器外接地线，光探测器用来接收平凸透镜的聚集光进行光电转换，得到光电流值i；

光电处理器，所述光电处理器与光探测器电连接，用于接收探测器输出的光电转换电流信号i，根据公式(1)得到表征被测温度的参数值γ(T)；

温度显示单元，所述温度显示单元与光电处理器电连接，用于接收光电处理器输出的参数值γ(T)，根据公式(2)得到表征被测温度值T并进行显示。

所述保护管为外形尺寸均匀一致的前末端均开口的刚玉管。

所述平凸透镜为K9玻璃材质的平凸透镜。

所述光探测器为宽波段400nm-1700nm的InGaAs光电PIN管。

所述公式(1)为：

其中k₁为常数，R为光电处理器的输入阻抗，T为被测温度值。

所述公式(2)为：

k₂、k₃、k₄、分别为常数，T为被测温度值。

上述公式(1)、(2)中，k₁、k₂、k₃、k₄、R分别为常数，与温度环境无关，k₁、k₂、k₃决定了温度计测量灵敏度特性，k₄决定了温度计测温下限值，R 为光电处理器的输入阻抗，为常数，i为光探测器的输出电流，直接表征所测温度的大小，该电流值由光电处理器获取，γ(T)仅与光探测器输出电流大小有关，当温度一定时，光探测器输出电流一定，γ(T)也一定，由公式(1)、(2)便可得到目标温度值T。

测温时，将所述保护管靠近温度场，对准需要测温的目标点，目标点的热辐射光通过平凸透镜全部聚集到平凸透镜的焦点上，光探测器置于平凸透镜的焦点位置，所以目标点的热辐射光全部聚焦到了光探测器上，保证热辐射光的有效接收；然后，光探测器采用宽波段的InGaAs光电PIN管，大大提高光电转换后的电流信号，也提高了测温灵敏度；光电处理器接收光探测器输出的电流信号，得到参数值γ(T)；最后，温度显示单元7接收光电处理器6输出的参数值γ(T)，得出温度值T的大小，该温度T就是目标点的温度值。

这种技术方案基于热辐射测温理论，采用接近式测温方式，设计参数值γ(T) 与温度的关系，通过光电探测技术准确测量高温温度，温度测量范围在1000℃ -3000℃。

这种光学高温计成本低、性价比高、操作方便、实用性好、可以对高温熔融状的液态物表面温度进行实时准确测量。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2为实施例中温度参数γ与被测温度值T的关系曲线图。

图中，1.保护管 2.平凸透镜 3.镜座 4.连接件 5.光电探测器 6.光电处理器 7.温度显示单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型内容作进一步详细描述，但不是对本实用新型的限定。

实施例：

参照图1，接近式宽波段光学高温计，包括

保护管1，所述保护管1为两端均呈敞开平端开口状的圆柱形中空管，中空管的一端为前端，另一端为后端，中空管的后端外部设有连接卡件4，使用时保护管1前端靠近被测温度点；

平凸透镜2，所述平凸透镜2的外部设有镜座3，平凸透镜2连同镜座3一起密封嵌入保护管1的后端，其中，平凸透镜2的凸端朝向保护管1的前端，平凸透镜2的平端端面与保护管1的末端端面处在同一平面；

光探测器5，所述光探测器5与连接卡件4固接且置于平凸透镜2的焦点处，光探测器5与平凸透镜2耦合，收集平凸透镜2的聚焦光，光探测器5外接地线，光探测器5用来接收平凸透镜的聚集光进行光电转换，得到光电流值i；

光电处理器6，所述光电处理器6与光探测器5电连接，用于接收探测器5 输出的光电转换电流信号i，根据公式(1)得到表征被测温度的参数值γ(T)；

温度显示单元7，所述温度显示单元7与光电处理器6电连接，用于接收光电处理器6输出的参数值γ(T)，根据公式(2)得到表征被测温度值T并进行显示。

所述保护管1为外形尺寸均匀一致的前末端均开口的刚玉管。

所述平凸透镜2为K9玻璃材质的平凸透镜。

所述光探测器5为宽波段400nm-1700nm的InGaAs光电PIN管。

所述公式(1)为：

其中k₁为常数，R为光电处理器的输入阻抗，T为被测温度值。

所述公式(2)为：

k₂、k₃、k₄分别为常数，T为被测温度值。

上述公式(1)、(2)中，k₁、k₂、k₃、k₄、R分别为常数，与温度环境无关，k₁、k₂、k₃决定了温度计测量灵敏度特性，k₄决定了温度计测温下限值，R 为光电处理器的输入阻抗，为常数，i为光探测器的输出电流，直接表征所测温度的大小，该电流值由光电处理器获取，γ(T)仅与光探测器输出电流大小有关，当温度一定时，光探测器输出电流一定，γ(T)也一定，由公式(1)、(2)便可得到目标温度值T，如图2所示。

测温时，将所述保护管1靠近温度场，对准需要测温的目标点，目标点的热辐射光通过平凸透镜2全部聚集到平凸透镜2的焦点上，光探测器5置于平凸透镜2的焦点位置，所以目标点的热辐射光全部聚焦到了光探测器5上，保证热辐射光的有效接收；然后，光探测器5采用宽波段的InGaAs光电PIN管进行光电转换，大大提高光电转换后的电流信号，也提高了测温灵敏度；光电处理器6 接收光探测器5输出的电流信号，得到参数值γ(T)；最后，温度显示单元7接收光电处理器6输出的参数值γ(T)，得出温度值T的大小，该温度T就是目标点的温度值。

采用接近式热辐射方式，基于宽波段光学测温技术，本实施例的接近式宽波段光学高温计对高温熔融状液态物表面温度测量时，与传统的CCD红外温度仪和一次性铂铑热电偶等相比，本实施例的高温计比CCD红外温度仪更能接近测温目标点、受测温现场的环境干扰更小，大大提高了测温准确度；同时，本实施例的高温计与一次性铂铑热电偶相比，不需要使用贵稀金属，使产品成本大大降低，也不会因提炼和回收贵稀金属带来环境污染，是环保型产品；此外，本实施例的高温计结构也更简洁，产品也易于批产，测温也方便，既可以手持式对流动高温熔融状的液态物表面温度进行瞬时测量，也可以固定安装式对不动高温熔融状的液态物表面温度实时准确测量。

Claims (4)

1.接近式宽波段光学高温计，其特征是，包括

保护管，所述保护管为两端均呈敞开平端开口状的圆柱形中空管，中空管的一端为前端，另一端为后端，中空管的后端外部设有连接卡件；

平凸透镜，所述平凸透镜的外部设有镜座，平凸透镜连同镜座一起密封嵌入保护管的后端，其中，平凸透镜的凸端朝向保护管的前端，平凸透镜的平端端面与保护管的末端端面处在同一平面；

光探测器，所述光探测器与连接卡件固接且置于平凸透镜的焦点处，光探测器外接地线，光探测器用来接收平凸透镜的聚集光进行光电转换，得到光电流值；

光电处理器，所述光电处理器与光探测器电连接，用于接收探测器输出的光电转换电流信号；

温度显示单元，所述温度显示单元与光电处理器电连接，用于接收光电处理器输出的参数值γ(T)。

2.根据权利要求1所述的接近式宽波段光学高温计，其特征是，所述保护管为外形尺寸均匀一致的前末端均开口的刚玉管。

3.根据权利要求1所述的接近式宽波段光学高温计，其特征是，所述平凸透镜为K9玻璃材质的平凸透镜。

4.根据权利要求1所述的接近式宽波段光学高温计，其特征是，光探测器为宽波段400nm -1700nm的InGaAs光电PIN管。