CN211119519U - 红外测温装置及使用有该红外测温装置的燃气灶 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种红外测温装置及使用有该红外测温装置的燃气灶，其中红外测温装置，包括用于测量温度的红外测温传感器，其特征在于：还包括壳体，所述红外测温传感器安装在壳体内，壳体表面开有透射孔，透射孔内设有能透射红外光的防污片，壳体内设有与透射孔连通的检测通道，红外测温传感器设置在检测通道内；检测通道笔直且与水平面之间具有夹角α，18°＜α＜23°；检测通道内还设有位于红外测温传感器前方的用于提高红外测温传感器测量距离的准直镜。与现有技术相比，本实用新型不需要在燃烧器内环开孔，能够减少大部分的火焰辐射干扰，保障红外测温传感器能够在火焰干扰条件下仍具有稳定的测量结果和较为准确的测试精度。

Description

红外测温装置及使用有该红外测温装置的燃气灶

技术领域

本实用新型涉及一种红外测温装置及使用有该红外测温装置的燃气灶。

背景技术

随着人民生活水平的提高，家用燃气灶具已在我国逐渐普及。家用燃气灶具的过度燃烧将对被加热锅具和食物产生损坏，并可能引起火灾，是危害厨房安全的重大隐患。

随着用户对烹饪体验、智能化控制以及烹饪安全的要求越来越高，如何精准测量锅具内食物的温度，进一步实现防止食物干烧，实现智能化菜谱的智能提醒功能是现在的一个重要研究方向。

现有的燃气灶锅具内食物测温方式主要有：锅底NTC测温，锅底的红外测温，探针形式的测温等。

锅底NTC测温，需要改变燃烧器的结构，需要内环开孔，这容易导致锅底温度不均匀；内环高温烟气及火焰的干扰也会影响测温精度；并且锅具适应性差，如底部内凹锅，陶瓷锅会影响测温精度；锅底红外测温仍需与锅底接触，同样需要改变燃烧器的结构，需要燃烧器内环开孔，并且镜头易受油污影响，长期实用容易导致测温结果不准确，并且锅底的高温烟气及火焰也容易影响测温精度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的首要技术问题是针对上述现有技术提供一种成本低、不用改变燃烧器结构的红外测温装置。

本实用新型进一步要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种使用上述红外测温装置的燃气灶。

本实用新型解决上述首要技术问题所采用的技术方案为：一种红外测温装置，包括用于测量温度的红外测温传感器，其特征在于：还包括壳体，所述红外测温传感器安装在壳体内，壳体表面开有透射孔，透射孔内设有能透射红外光的防污片，壳体内设有与透射孔连通的检测通道，红外测温传感器设置在检测通道内；检测通道笔直且与水平面之间具有夹角α，18°＜α＜23°；检测通道内还设有位于红外测温传感器前方的用于提高红外测温传感器测量距离的准直镜。

作为改进，所述检测通道内壁设有黑色涂层。

再改进，所述红外测温传感器与准直镜之间具有10m～15mm的间隙。

再改进，所述壳体内还设有锅具发射率测量模块，该锅具发射率测量模块包括配对设置的红外LED发射管和红外LED接收管，以及与红外LED发射管和红外LED接收管电连接的反射率计算模块。

再改进，所述壳体上设有用于安装红外LED发射管的第一安装孔和用于安装红外LED接收管的第二安装孔，第一安装孔和第二安装孔设置在透射孔的同一侧；第一安装孔和第二安装孔的外表面设有防污玻璃；第一安装孔的设置方向满足红外LED发射管的测量点落在被测物外壁上，第二安装孔的安装方向满足红外LED接收管能收到自红外LED发射管发出、并经被测物反射回来的红外光。

再改进，所述第一安装孔内设有内壁呈抛物面的第一反光杯，红外LED发射管(5)位于第一反光杯内壁抛物面的焦点处；所述第二安装孔内设有内壁呈抛物面的第二反光杯，红外LED接收管位于第二反光杯内壁抛物面的焦点处。

再改进，所述红外LED发射管的镜头和红外LED接收管的镜头安装方向与水平面之间具有夹角α，18°＜α＜23°。

再改进，所述壳体内还包括与红外测温传感器及反射率计算模块连接的温度计算模块，温度计算模块根据红外测温传感器收到的辐射能量P(T)，以及反射率计算模块计算到的锅体的反应率β，计算出锅体的发射率ε＝1-β，然后根据P(T)＝εσT⁴，计算出被测锅体底部的实时绝对温度，其中T为被测锅体外壁的绝对温度，σ为斯特藩—玻耳兹曼常量。

再改进，所述壳体呈长方体或正方体，且壳体的顶部四周设有防污檐。

本实用新型解决上述进一步技术问题所采用的技术方案为：一种使用上述结构的红外测温装置的燃气灶，包括左燃烧器和右燃烧器，其特征在于：所述红外测温装置整体设置在左燃烧器和右燃烧器中心线靠后方，且距离左燃烧器或右燃烧器250mm～300mm 处；透射孔对准左燃烧器方向或右燃烧器方向。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：不需要在燃烧器内环开孔，不影响燃烧器的结构及烟气效率等性能，且能够减少大部分的火焰辐射干扰，保障红外测温传感器能够在火焰干扰条件下仍具有稳定的测量结果和较为准确的测试精度。

附图说明

图1为本实用新型实施例中红外测温装置的立体结构示意图。

图2为图1中A-A向剖视图。

图3为图1中B-B向剖视图。

图4为本实用新型实施例中燃气灶结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1、2、3所示的红外测温装置，包括大致呈正方体形状的壳体2，壳体2的顶部四周设有防污檐26，壳体2内设有用于测量温度的红外测温传感器1，壳体的一个侧面开有透射孔21，透射孔21内设有能透射红外光的防污片3，壳体2内设有与透射孔 21连通的检测通道22，红外测温传感器1设置在检测通道22内部，检测通道22笔直且与水平面之间具有夹角α，18°＜α＜23°；检测通道22内还设有位于红外测温传感器1前方的用于提高红外测温传感器1测量距离的准直镜4。

本实施例中，准直镜4采用在5-10um波段具有较高透射率(此波段能较好避开最高火焰辐射)、且成本较低的高密度聚乙烯制成的菲涅尔透镜，准直镜4的作用能使红外测温传感器1具有远距离测量能力，且能够减少大部分的火焰辐射干扰，从而保障红外测温传感器1能够在火焰干扰条件下仍具有稳定的测量结果和较为准确的测试精度。

红外测温传感器1采用B型传感器，所述红外测温传感器1与准直镜4之间具有12mm的间隙，可以很好的减小视场角，另外检测通道22的内壁设有黑色涂层221，可以防止检测通道22自身的反射辐射干扰，影响红外测温传感器1的测温精度。

另外，壳体2内还设有锅具发射率测量模块，该锅具发射率测量模块包括配对设置的红外LED发射管5和红外LED接收管6，以及与红外LED发射管5和红外LED接收管6电连接的反射率计算模块7，反射率计算模块7的计算原理和计算方法为常规技术。壳体2上设有用于安装红外LED发射管5的第一安装孔23和用于安装红外LED 接收管6的第二安装孔24，第一安装孔23和第二安装孔24设置在透射孔21的同一侧；第一安装孔23和第二安装孔24的外表面设有防污玻璃25；第一安装孔的设置方向满足红外LED发射管5的测量点落在被测物外壁上，第二安装孔的安装方向满足红外LED 接收管6能收到自红外LED发射管5发出、并经被测物外壁反射回来的红外光。第一安装孔内设有内壁呈抛物面的第一反光杯9，红外LED发射管5位于第一反光杯9内壁抛物面的焦点处；所述第二安装孔内设有内壁呈抛物面的第二反光杯8，红外LED接收管6位于第二反光杯8内壁抛物面的焦点处。红外LED发射管5的镜头和红外LED接收管6的镜头安装方向与水平面之间具有夹角α，18°＜α＜23°。

在实际的测试过程中，由于主要金属锅具(如黑锅)表面的发射辐射方向特性为漫反射，若选取的红外LED发射管的功率较小，发射光较为分散，很难区分出发射率高的黑锅和灶台上未放锅的两种情况(接收的辐射能量太少)。本实用新型中，将红外LED 发射管5和红外LED接收管6分别置于第一反光杯和第二反光杯的抛物面焦点处，能够增强发射的准直性和接收器的接收面积，从而有效解决辐射能量不足的问题，很好地测得锅具的发射率。

另外，壳体内还包括与红外测温传感器及反射率计算模块7连接的温度计算模块，温度计算模块根据红外测温传感器收到的辐射能量P(T)，以及反射率计算模块7计算到的锅体的反应率β，计算出锅体的发射率ε＝1-β，然后根据P(T)＝εσT⁴，计算出被测锅体底部的实时绝对温度，其中T为被测锅体外壁的绝对温度，σ为斯特藩—玻耳兹曼常量。

与现有的红外测温方式相比，本实用新型提供的红外测温装置不受安装位置的限制，不需要在燃烧器内环位置开孔，不需要避开燃烧器火孔以规避火焰辐射的干扰，对初始的燃烧器结构完全没有影响。

如图4所示，将本实用新型提供的红外测温装置直接置于燃气灶10上，而在红外测温装置的设置位置和角度的选择方面，需要采取措施防止锅内的液体溅出，堵塞或污染损坏传感器。特别是当红外测温装置布置位置距离锅具较近时，要防止锅内物质堵塞传感器的观察口。本实用新型选用的B类传感器使用温度范围为-40℃～85℃。而在使用燃气灶时，燃气火焰和锅具的持续辐射可能使传感器所处的环境温度超过上述温度范围。如果选择距离较近的位置安装红外测温装置，则可能由于红外测温传感器1周围的温度超过其规定使用的温度而造成损坏，此外，距离越近，红外测温传感器1的测量倾斜的角度也越大，传感器观测孔更容易被锅内溢出的液体等污染。考虑传感器温升和用户使用场景，综合考虑传感器温升和用户使用场景，本实用新型实施例中的红外测温装置整体设置在左燃烧器101和右燃烧器102中心线靠后方，且距离左燃烧器或右燃烧器 250mm～300mm处；透射孔21对准左燃烧器方向或右燃烧器方向，这样红外测温传感器1的测量点会落在设置于燃烧器上方锅具103底部以上的锅壁上，且锅具发射率测量模块也能较好测到锅具的反射率。

Claims (10)

1.一种红外测温装置，包括用于测量温度的红外测温传感器(1)，其特征在于：还包括壳体(2)，所述红外测温传感器(1)安装在壳体(2)内，壳体(2)表面开有透射孔(21)，透射孔(21)内设有能透射红外光的防污片(3)，壳体(2)内设有与透射孔(21)连通的检测通道(22)，红外测温传感器(1)设置在检测通道(22)内；检测通道(22)笔直且与水平面之间具有夹角α，18°＜α＜23°；检测通道(22)内还设有位于红外测温传感器(1)前方的用于提高红外测温传感器(1)测量距离的准直镜(4)。

2.根据权利要求1所述的红外测温装置，其特征在于：所述检测通道(22)内壁设有黑色涂层(221)。

3.根据权利要求1所述的红外测温装置，其特征在于：所述红外测温传感器(1)与准直镜(4)之间具有10m～15mm的间隙。

4.根据权利要求1所述的红外测温装置，其特征在于：所述壳体内还设有锅具发射率测量模块，该锅具发射率测量模块包括配对设置的红外LED发射管(5)和红外LED接收管(6)，以及与红外LED发射管(5)和红外LED接收管(6)电连接的反射率计算模块(7)。

5.根据权利要求4所述的红外测温装置，其特征在于：所述壳体(2)上设有用于安装红外LED发射管(5)的第一安装孔(23)和用于安装红外LED接收管(6)的第二安装孔(24)，第一安装孔(23)和第二安装孔(24)设置在透射孔(21)的同一侧；第一安装孔(23)和第二安装孔(24)的外表面设有防污玻璃(25)；第一安装孔的设置方向满足红外LED发射管(5)的测量点落在被测物外壁上，第二安装孔的安装方向满足红外LED接收管(6)能收到自红外LED发射管(5)发出、并经被测物外壁反射回来的红外光。

6.根据权利要求5所述的红外测温装置，其特征在于：所述第一安装孔内设有内壁呈抛物面的第一反光杯(9)，红外LED发射管(5)位于第一反光杯(9)内壁抛物面的焦点处；所述第二安装孔内设有内壁呈抛物面的第二反光杯(8)，红外LED接收管(6)位于第二反光杯(8)内壁抛物面的焦点处。

7.根据权利要求6所述的红外测温装置，其特征在于：所述红外LED发射管(5)的镜头和红外LED接收管(6)的镜头安装方向与水平面之间具有夹角α，18°＜α＜23°。

8.根据权利要求7所述的红外测温装置，其特征在于：所述壳体内还包括与红外测温传感器及反射率计算模块(7)连接的温度计算模块。

9.根据权利要求1～8中任意一项权利要求所述的红外测温装置，其特征在于：所述壳体(2)呈长方体或正方体，且壳体的顶部四周设有防污檐(26)。

10.一种使用如权利要求1～8中任意一项权利要求所述的红外测温装置的燃气灶，包括左燃烧器和右燃烧器，其特征在于：所述红外测温装置整体设置在左燃烧器和右燃烧器中心线靠后方，且距离左燃烧器或右燃烧器250mm～300mm处；透射孔(21)对准左燃烧器方向或右燃烧器方向。

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