CN213067959U - 热成像机芯及具有其的安防监控设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热成像机芯，包括壳体；探测装置，装设于壳体；挡片机构，其包括挡片及驱动组件，挡片能够在驱动组件带动下运动至遮挡探测装置的校正位置，和避让探测装置的复位位置；及第一测温装置，装设于挡片的运动路径上，并能够以非接触的形式感测挡片的温度，挡片能够在驱动组件带动下运动至校正位置或复位位置，在挡片运动的路径上，第一测温装置以非接触的形式感测挡片温度，从而获得直接的挡片温度，无论热成像机芯处于热平衡状态还是非热平衡状态，第一测温装置检测的结果均可以直接地反应挡片温度，因此，基于第一测温装置测定的温度，对热成像机芯进行基准温度补偿可以提高热成像机芯的测温精度。

Description

热成像机芯及具有其的安防监控设备

技术领域

本实用新型涉及红外热成像技术领域，特别是涉及一种热成像机芯及具有其的安防监控设备。

背景技术

在红外热成像设备中，往往在镜头和探测器窗口之间设置有可切入光路的不透红外光线的挡片，以利用挡片遮挡光路来重置探测器参数，达到非均匀性校正和基准温度补偿的目的。

在进行基准温度补偿时，需要测得挡片的温度，并建立挡片温度与挡片灰度之间的关系。但是，由于挡片是活动的机构，其需要定时运动至切入光路的位置，因此，很难在挡片上直接设置温度检测装置，即使设置了，检测结果的输出也较为困难。

相关现有技术中为了解决挡片温度测量问题，通常是通过间接测量的形式，即，通过测量探测器所安装的壳体温度，替代测量挡片的温度。当壳体内温度处于平衡状态时，这种方法是可以保证测温精度的，基于此进行基准温度补偿也可以满足精度要求。然而，红外热成像设备往往处于非热平衡的状态，挡片与壳体之间的温度差值并不恒定，存在明显的拨动，在这种非热平衡状态下，以壳体温度换算挡片温度的方式，会对测温精度造成较大影响。

另外一些现有技术中，通过在挡片与壳体之间设置导热接触装置，以使挡片在复位状态下与壳体之间通过该导热接触装置进行热传导，从而使得壳体的检测温度尽量与挡片真实温度保持一致。

虽然导热接触装置可以使壳体温度与挡片温度较为接近，但是，由于挡片需要定时运动，导热接触装置既要实现挡片与壳体间的温度传导，又要不影响挡片的运动，结构设计较为困难。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种改进的热成像机芯，该热成像机芯能够在非热平衡状态下，通过对挡片进行非接触式测温，提高测温精度，同时，避免热成像机芯的结构复杂化。

本实用新型提供一种热成像机芯，所述热成像机芯包括：

壳体；

探测装置，装设于所述壳体；

挡片机构，其包括挡片及驱动组件，所述挡片能够在所述驱动组件带动下运动至遮挡所述探测装置的校正位置，和避让所述探测装置的复位位置；

第一测温装置，装设于所述挡片的运动路径上，并能够以非接触的形式感测所述挡片的温度。

如此设置，挡片能够在驱动组件带动下运动至校正位置或复位位置，在挡片运动的路径上，第一测温装置以非接触的形式感测挡片温度，从而获得直接的挡片温度，无论热成像机芯处于热平衡状态还是非热平衡状态，第一测温装置检测的结果均可以精确、真实地反应挡片温度，因此，基于第一测温装置测定的温度，对热成像机芯进行基准温度补偿可以提高热成像机芯的测温精度。

在其中一个实施例中，所述第一测温装置对应于所述挡片的所述复位位置设置。

热成像机芯的校正时间间隔一般为几分钟，即，挡片每间隔几分钟会在驱动组件的驱动下运动至校正位置，其余大部分时间均处于复位位置，将第一测温装置对应设置于挡片的复位位置，可以便利于第一测温装置感测挡片的温度。

在其中一个实施例中，所述第一测温装置设置为热电堆传感器。

如此设置，热电堆传感器可以直接感应挡片的热辐射，且测温精度高，可以较好地满足非接触式测量挡片温度的需要。

在其中一个实施例中，所述壳体上还设置有用于感测所述壳体温度的第二测温装置。

在其中一个实施例中，所述第二测温装置设置为接触式测温装置。

如此设置，在对热成像机芯进行测温补偿形式包括设备端补偿和外部端补偿，而在进行设备端补偿时，第一测温装置感测的挡片温度可以用于基准温度补偿，而第二测温装置感测的壳体温度可以用于壳体温度补偿，这样，可以基于两部分测温结果对热成像机芯进行较为精确的设备端补偿。

在其中一个实施例中，所述热成像机芯还包括温度补偿模块，所述温度补偿模块基于所述探测装置探测到的灰度换算所得温度Tr、所述第一测温装置检测的温度T0，及所述第二测温装置检测的温度T1计算测量温度T。

如此设置，探测装置探测到外部对象的灰度，基于该灰度可以换算得到温度Tr，结合第一测温装置和第二测温装置的感测结构，计算得到的测量温度更加接近真实温度，测温精度更高。

在其中一个实施例中，所述挡片设置为金属挡片。

如此设置，挡片的材质需要兼顾均温性和表面发射率，而金属材料可以较好的满足材质的需求，且通过适当工艺制成的金属挡片可以获得较好的平整度。

在其中一个实施例中，所述驱动组件包括旋转驱动端，所述挡片包括一端连接至所述旋转驱动端的连接部，以及设置于所述连接部另一端的遮挡部，所述连接部能够在所述旋转驱动端的带动下在预设角度内摆动，以带动所述遮挡部遮挡或避让所述探测装置。

如此设置，采用诸如旋转电机、旋转气缸等装置作为驱动组件，其上的输出轴构成所述旋转驱动端，不仅可以方便快速地驱动挡片转动，同时，运动精度也较高，可以满足于校正位置对于挡片位置精度的要求。

在其中一个实施例中，所述探测装置包括凝视型焦平面器件。

本实用新型还提供一种安防监控设备，所述安防监控设备包括上述的热成像机芯。

如此设置，由于第一测温装置可以通过非接触式测温的形式直接获得挡片的温度，因此，当安防监控设备不可避免地工作于非热平衡状态时，由于挡片温度是直接测得，因此，基于它进行基准温度补偿可以显著提高热成像机芯的测温精度，从而提高安防监控设备的监控质量。

附图说明

图1为热成像机芯的一个视角示意图，其中略去了镜头等结构，以显示壳体内各个部件的相对位置关系；

图2为热成像机芯的剖视图；

图3为图1中所示热成像机芯结构的俯视图，图中挡片处于复位位置；

图4为图1中所示热成像机芯结构的俯视图，图中挡片处于校正位置。

图中：1、探测装置；2、挡片；20、遮挡部；21、连接部；3、电路板；4、壳体；5、第一测温装置；6、第二测温装置；7、驱动组件；70、驱动端；8、镜头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图4中所示，本实用新型首先提供一种热成像机芯。

参考图1和图2中所示，根据本实用新型一种实施方式的热成像机芯，包括：壳体4、设置于壳体4内的探测装置1、挡片机构、电路板3、第一测温装置5，以及装设于壳体4的镜头8。

其中：探测装置1正对镜头8设置，并且，探测装置1可以设置为包括有凝视型焦平面器件的红外探测器，其用于探测外部待测温物体的灰度。在其他实施方式中，探测装置1还采用任意其他形式的红外探测器。

挡片机构包括驱动组件7以及挡片2，挡片2能够在驱动组件7的驱动下在校正位置和复位位置间切换。在一种实施方式中，挡片2包括连接部21和连接于该连接部21一端的遮挡部20，连接部21的另一端连接至驱动组件7上，以使挡片2能够随驱动组件7运动。在该校正位置，挡片2的遮挡部20遮挡于镜头8与探测装置1之间，以切断光路，而在复位位置，遮挡部20则避让探测装置1，以使探测装置1和镜头8能够正常进行探测和拍摄。

参考图1、图3和图4中所示，挡片2的校正位置和复位位置位于挡片2摆动路径上，因此，驱动组件7可以采用旋转驱动装置，如摆动气缸、步进电机等，以带动挡片2在两个位置间摆动。驱动组件7具有摆动驱动端70，连接部21连接至该摆动驱动端70上，以随驱动组件7在预设角度内摆动。

挡片2处于校正位置时，能够暂时切断光路，此时检测挡片2的温度，并基于该温度值对热成像机芯进行基准温度补偿，这一过程可以用于开机时和后续使用中进行本底校正，已改善成像质量等。在热成像机芯工作过程中，驱动组件7每间隔一端时间就要带动挡片2运动一次，以使其运动至校正位置，随后再回归复位位置。由于挡片2的频繁运动，对其进行测温较为不便，因此，现有的热成像仪器中，挡片温度多为间接测量获得，例如，通过检测壳体温度，并在该测得的壳体温度基础上叠加一个基准温度差值，从而计算得到挡片温度。当设备本身处于热平衡状态时，这种测温方式可以获得较为精准的挡片温度。然而，在设备使用中，其往往处于非热平衡状态，壳体与挡片之间的温度差值为非恒定值，继续采用上述间接测温方式，则测温结果与实际挡片温度之间存在较大误差，对于基准温度补偿影响较大。

为了克服这一问题，一些现有技术中开始采用一些技术手段，以缩小壳体与挡片之间的温度差值，从而使间接检测结果更加贴近挡片的真实温度，例如，在壳体内设置类似与磁吸装置等用于增加壳体与挡片之间导热接触的装置，以使挡片的温度与壳体温度通过热传导的形式而尽可能保持接近，然而，仍然受制于挡片需要定时运动至校正位置，这种导热接触装置的结构一般较为复杂，并且，检测的结果实际上还受制于热传导的速率，实际上还属于间接检测，误差较大。

在本实用新型中，第一测温装置5设置于挡片2的运动路径上，即，挡片2从校正位置运动至复位位置的路径上，并能够以非接触的形式直接感测挡片2的温度，如此，第一测温装置5相当于直接测量挡片2的温度，相比于间接测温结构，第一测温装置5的检测结果即为挡片2的真实温度，测量精度仅受限于测温装置本身的性能，测温结果更加精准，同时，由于第一测温装置5的测量方式为非接触式检测，因此，测温并不会影响挡片2随驱动组件7的运动。

可以理解，第一测温装置5可以选择任意现有的非接触式温度传感器。在一种实施方式中，第一测温装置5设置为热电堆传感器，热电堆传感器可以直接感应挡片的热辐射，且测温精度高，可以较好地满足非接触式测量挡片温度的需要。

参考图3中所示，热成像机芯工作过程中，挡片2每间隔一定时间运动至校正位置一次，其余大部分时间均稳定于复位位置，因此，第一测温装置5优选地对应挡片2复位位置而设置，即，当挡片2处于复位位置时，挡片2完全遮挡第一测温装置5。当然，在其他实施方式中，第一测温装置5也可以设置于挡片2移动路径上的其他位置，只要挡片2能够在该位置停留满足第一测温装置5所需测量时间的需要即可。

继续参考图1中所示，壳体4上还设置有用于感测壳体4温度的第二测温装置6，由于壳体4为基本静止件，该第二测温装置6可以选择为接触式测温装置。在对热成像机芯进行测温补偿形式包括设备端补偿和外部端补偿，而在进行设备端补偿时，第一测温装置5感测的挡片2的温度可以用于基准温度补偿，而第二测温装置6感测的壳体4的温度可以用于壳体温度补偿，这样，可以基于两部分测温结果对热成像机芯进行较为精确的设备端补偿。

在一种实施方式中，热成像机芯的电路板3上具有温度补偿模块，该温度补偿模块用于计算补偿后的测量温度T。由前所述，第一测温装置5感测挡片温度T0，第二测温装置6感测壳体4温度T1，而探测装置1探测到的外部对象的灰度可以换算得到温度Tr，基于公式T＝Tr+Δf(T1)+Δf(T0)可以计算得到测量温度T，其中：Δf(T1)表示与T1相关的函数，而Δf(T0)则表示与T0相关的函数。由于温度补偿中，T1和T0均为直接检测结果，因此计算所得的T更加精准。

挡片2的材料需要满足两个条件：1)具有较好的均温性，挡片2各个位置的温度较为均匀；2)高表面发射率，以便于第一测温装置5对其进行温度检测。在本实用新型的一个实施例中，挡片2设置为金属挡片，该用于制成挡片的金属具有高的表面发射率。

本实用新型另一方面还提供一种安防监控设备，该安防监控设备包括上述任一实施方式的热成像机芯。由于第一测温装置5可以通过非接触式测温的形式直接获得挡片2的温度，因此，当安防监控设备不可避免地工作于非热平衡状态时，由于挡片2的温度是直接测得，因此，基于它进行基准温度补偿可以显著提高热成像机芯的测温精度，从而提高安防监控设备的监控质量。

以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本实用新型要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种热成像机芯，其特征在于，所述热成像机芯包括：

壳体(4)；

探测装置(1)，装设于所述壳体(4)；

挡片机构，其包括挡片(2)及驱动组件(7)，所述挡片(2)能够在所述驱动组件(7)带动下运动至遮挡所述探测装置(1)的校正位置，和避让所述探测装置(1)的复位位置；

第一测温装置(5)，装设于所述挡片(2)的运动路径上，并能够以非接触的形式感测所述挡片(2)的温度。

2.根据权利要求1所述的热成像机芯，其特征在于，所述第一测温装置(5)对应设置于所述挡片(2)的所述复位位置。

3.根据权利要求1所述的热成像机芯，其特征在于，所述第一测温装置(5)设置为热电堆传感器。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的热成像机芯，其特征在于，所述壳体(4)上还设置有用于感测所述壳体(4)温度的第二测温装置(6)。

5.根据权利要求4所述的热成像机芯，其特征在于，所述第二测温装置(6)设置为接触式测温装置。

6.根据权利要求4所述的热成像机芯，其特征在于，所述热成像机芯还包括温度补偿模块，所述温度补偿模块基于所述探测装置(1)探测到的灰度换算所得温度Tr、所述第一测温装置(5)检测的温度T0，及所述第二测温装置(6)检测的温度T1计算测量温度T。

7.根据权利要求1所述的热成像机芯，其特征在于，所述挡片(2)设置为金属挡片。

8.根据权利要求1所述的热成像机芯，其特征在于，所述驱动组件(7)包括旋转驱动端(70)，所述挡片(2)包括一端连接至所述旋转驱动端(70)的连接部(21)，以及设置于所述连接部(21)另一端的遮挡部(20)，所述连接部(21)能够在所述旋转驱动端(70)的带动下在预设角度内摆动，以带动所述遮挡部(20)遮挡或避让所述探测装置(1)。

9.根据权利要求1所述的热成像机芯，其特征在于，所述探测装置(1)包括凝视型焦平面器件。

10.一种安防监控设备，其特征在于，所述安防监控设备包括权利要求1-9中任意一项所述的热成像机芯。

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