CN209802517U - 基于多光谱的温度测量系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于多光谱的温度测量系统，本系统包含依次设置的：光纤、衰减片、液晶可调谐滤光片、光电二极管、信号调理电路、A/D转换器以及处理器，处理器的信号输入端连接A/D转换器的输出端，控制信号输出端通过一D/A转换器连接至液晶可调谐滤光片的控制信号输入端用以改变液晶可调谐滤光片的波长通道。本实用新型针对待测物体的某一表面发出的热辐射，经由本实用新型设计的信号采集系统，可实现快速测量多个波长光谱信息，通过A/D转换后，计算获得该物体的温度值，从而实现多光谱的温度测量，测量结果准确，操作简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及高温领域，更具体地说，涉及一种基于多光谱的温度测量系统。
背景技术
为了满足高温物体温度场的测量需求，促进高温测量领域的发展，国内外的研究学者开始进行相关测温技术的研究。国外在多光谱辐射测温领域的研究起步较早，多波长高温计的研制及多光谱测温法的研究可追溯到上世纪50年代。1954年，Pyatt通过对二色光谱辐射高温计的研究，并通过对温度计亮度误差的分析，进而提出了多光谱测温的思想。1979年，Cashdollar研制出一种3波长红外高温计，用于测量粉尘爆炸的温度，通过实验验证此高温计测温上限可达2000K。同年，Svet等人研制出4波长光学光电高温计，利用辐射测温的方法实现金属表面的真温的测量，经过实验分析验证得出，装置的整体测量范围为300-3000K。Lyzenga和Ahrens成功研制出一台多波长光学高温计，并进行了冲击压缩试验研究，测量物体真温，测温上限可达8000K。1981年，Gardner及Jones等人以二色辐射温度计为基础，研制出6波长高温计。测温范围为1000-1600K，测量不确定度最高可达1％。1982年，欧共体Babelot及美国Ohse等人研制出一种新型的微秒亚微秒多波长高温计，采用了光导纤维束分光技术，主要用于脉冲加热技术的诊断分析。同年，Cashdollar在原3色高温计的基础上，通过更换滤光片的方法研制出6波长红外高温计，成功用于测量粉尘爆炸温度。1986年，Hiernaut等人研制了一台亚毫秒级的6波长辐射高温计用于高温领域测量，测温范围2000-5000K，可实现真温和发射率的同时测量，测温精度为0.5％。
然而现有的多光谱测量系统受到光路的限制，每次需用机械扫描方式测量多个波长相对应的数据，转换速度较慢。而实际应用过程中往往需要获得待测物体的温度，且针对不同的物体特性所需采样的波长也不相同。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中的多光谱测量系统受到光路的限制，每次需用机械扫描方式测量多个波长相对应的数据，转换速度较慢，而实际应用过程中往往需要获得待测物体的温度，且针对不同的物体特性所需采样的波长也不相同的技术缺陷，提供了一种基于多光谱的温度测量系统。
根据本实用新型的其中一方面，本实用新型解决其技术问题所采用基于多光谱的温度测量系统，包含依次设置的：
光纤，光纤的一端朝向被测物体，以使得被测物体发出光能够从所述一端进入光纤；
衰减片，设置于光纤的另一端处，以使得从光纤另一端出来的光能被衰减片衰减；
液晶可调谐滤光片，用于对经过衰减片衰减后的光进行进一步衰减，并只允许指定波长的光通过；
光电二极管，用于对液晶可调谐滤光片衰减后的光进行光电转换；
信号调理电路，信号调理电路的输入端连接所述光电二极管，用于对光电二极管转换得到电信号进行调理，使得调理后的信号大小处于后续电路的处理范围内；
A/D转换器，A/D转换器输入端连接信号调理电路的输出端；
处理器，处理器的信号输入端连接A/D转换器的输出端，控制信号输出端通过一D/A转换器连接至液晶可调谐滤光片的控制信号输入端用以改变液晶可调谐滤光片的波长通道。
进一步地，在本实用新型的基于多光谱的温度测量系统中，光纤的所述另一端垂直于衰减片，且与衰减片抵接或者是间隔一定距离。
进一步地，在本实用新型的基于多光谱的温度测量系统中，还包括一个显示器，显示器连接至处理器，用于显示测量的温度。
进一步地，在本实用新型的基于多光谱的温度测量系统中，所述液晶可调谐滤光片选用perkinEime公司的VarispecTM液晶可调谐滤光片,具体型号为VIS/VISR、SNIR/NIRR、LNIR及XNIR中的一种。
进一步地，在本实用新型的基于多光谱的温度测量系统中，所述光电二极管为硅光电二极管。
进一步地，在本实用新型的基于多光谱的温度测量系统中，所述衰减片与所述液晶可调谐滤光片平行设置。
实施本实用新型的温度测量系统，具有以下有益效果：本实用新型针对待测物体的某一表面发出的热辐射，经由本实用新型设计的信号采集系统，可实现快速测量多个波长光谱信息，通过A/D转换后，计算算获得该物体的温度值，从而实现多光谱的温度测量，测量结果准确，操作简单。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型基于多光谱的温度测量系统一实施例的原理图；
图2是本实用新型基于多光谱的实时温度测量系统测量与原始数据的拟合图；
图3是标准光源的幅值强度。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
参考图1，本实施例的基于多光谱的温度测量系统包含依次设置的：
光纤，光纤的一端朝向被测物体，以使得被测物体发出光能够从所述一端进入光纤；通过光纤可以使得光源所发出光只有少量光束进入光纤并被处理，避免光源的光源由于漫反射而被放大所导致的测量结果偏大；
衰减片，设置于光纤的另一端处，以使得从光纤另一端出来的光能被衰减片衰减；为了满足高温物体温度场的测量需求，通过衰减片，可以避免信号过大，导致后续测量单元的损坏或者测量不准；优选地，光纤的所述另一端垂直于衰减片，且与衰减片抵接或者是间隔一定距离；
液晶可调谐滤光片，用于对经过衰减片衰减后的光进行进一步衰减，并只允许指定波长的光通过；衰减片与所述液晶可调谐滤光片平行设置；
光电二极管，用于对液晶可调谐滤光片衰减后的光进行光电转换；光电二极管为硅光电二极管；
信号调理电路，信号调理电路的输入端连接所述光电二极管，用于对光电二极管转换得到电信号进行调理，使得调理后的信号大小处于后续电路的处理范围内；信号调理电路具有放大和滤波两个功能；
A/D转换器，A/D转换器输入端连接信号调理电路的输出端；
处理器，处理器的信号输入端连接A/D转换器的输出端，控制信号输出端通过一D/A转换器连接至液晶可调谐滤光片的控制信号输入端用以改变液晶可调谐滤光片的波长通道；同时处理器，根据预设的规则，计算出被测物体的温度；
显示器，显示器连接至处理器，用于显示测量的温度。
本实施例测量的主要是具有可见光谱的被测物体，液晶可调谐滤光片选用perkinEime公司的VarispecTM液晶可调谐滤光片,具体型号为VIS/VISR、SNIR/NIRR、LNIR及XNIR中的一种。
本实用新型采用了一标准光源作为被测物体进行测试，得出的拟合曲线如图2所示，图3为标准钨灯的Nr(λ)(相当于Iexp(λ))。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (6)
1.一种基于多光谱的温度测量系统，其特征在于，包含依次设置的：
光纤，光纤的一端朝向被测物体，以使得被测物体发出光能够从所述一端进入光纤；
衰减片，设置于光纤的另一端处，以使得从光纤另一端出来的光能被衰减片衰减；
液晶可调谐滤光片，用于对经过衰减片衰减后的光进行进一步衰减，并只允许指定波长的光通过；
光电二极管，用于对液晶可调谐滤光片衰减后的光进行光电转换；
信号调理电路，信号调理电路的输入端连接所述光电二极管，用于对光电二极管转换得到电信号进行调理，使得调理后的信号大小处于后续电路的处理范围内；
A/D转换器，A/D转换器输入端连接信号调理电路的输出端；
处理器，处理器的信号输入端连接A/D转换器的输出端，控制信号输出端通过一D/A转换器连接至液晶可调谐滤光片的控制信号输入端用以改变液晶可调谐滤光片的波长通道。
2.根据权利要求1所述的基于多光谱的温度测量系统，其特征在于，
光纤的所述另一端垂直于衰减片，且与衰减片抵接或者是间隔一定距离。
3.根据权利要求1所述的基于多光谱的温度测量系统，其特征在于，还包括一个显示器，显示器连接至处理器，用于显示测量的温度。
4.根据权利要求1所述的基于多光谱的温度测量系统，其特征在于，所述液晶可调谐滤光片选用perkinEime公司的VarispecTM液晶可调谐滤光片,具体型号为VIS/VISR、SNIR/NIRR、LNIR及XNIR中的一种。
5.根据权利要求1所述的基于多光谱的温度测量系统，其特征在于，所述光电二极管为硅光电二极管。
6.根据权利要求1所述的基于多光谱的温度测量系统，其特征在于，所述衰减片与所述液晶可调谐滤光片平行设置。
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| CN110044495A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-23 | 中国地质大学（武汉） | 基于多光谱的温度测量系统及温度测量方法 |
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| CN110044495B (zh) * | 2019-04-25 | 2023-09-01 | 中国地质大学（武汉） | 基于多光谱的温度测量系统及温度测量方法 |
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