CN217032772U - 一种红外测温传感器和红外测温装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种红外测温传感器，其包括管基体、光电探测器、滤光件，所述光电探测器和滤光件设置于管基体内，所述滤光件与管基体内壁密封设置，所述管基体还设置有可与待测介质接触的、不透明的靶标件，所述滤光件设置于光电探测器和靶标件之间，所述靶标件发出的辐射经滤光件被光电探测器接收；本技术方案中的红外温度传感器和红外测温装置区别于传统红外测温装置，能够对透明流体介质某一范围内的温度进行测量，增加了可用范围。

Description

一种红外测温传感器和红外测温装置

技术领域

本发明涉及测温领域，具体涉及一种红外测温传感器和红外测温装置。

背景技术

市面上现有的测温装置基于工作原理的不同主要分为两类：一类是接触式的，其主要结构包括：用于接触的外壳、设置在外壳内部的感温元件、填充于外壳和感温元件之间的稳固物，例如硅脂，其具体工作原理为：外壳与待测温物体抵触，热量经外壳、硅脂传递至感温元件，最后转化为电信号传递出去；另一类是非接触式的，其主要结构包括：管基体、滤光件、光电探测器，滤光件和光电探测器均固定于管基体内部，待测物体产生的热辐射被滤光件聚焦至光电探测器最后转化为电信号传递出去。

当需要对某一范围内的水流温度进行实时监控时，接触式测温装置虽然具有耐候性强，能够长时间应用在流体环境内的优点，但由于其采用的是热量传递的方式，三层传递(尤其是中间稳固物层)会造成较长的测量时间延迟；非接触式红外测温装置延迟时间短，响应速度快，其测试原理依赖于对物体产生热辐射(红外光)的感知和分析，但水等透明材质由于折射等因素的存在，导致无法准确测量透明流体介质某一范围内的温度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种红外测温传感器和红外测温装置，能够对流体介质某一范围内的温度进行测量。

本申请提出的技术方案：

第一方面：提出一种红外测温传感器，包括管基体、光电探测器、滤光件，所述光电探测器和滤光件设置于管基体内，所述滤光件与管基体内壁密封设置，所述管基体还设置有可与待测介质接触的、不透明的靶标件，所述滤光件设置于光电探测器和靶标件之间，所述靶标件发出的辐射经滤光件被光电探测器接收。

优选地，所述靶标件厚度不大于2mm。

优选地，导热系数不小于50W/mk。

优选地，所述靶标件材料包括银、铜、金、铝、铁中的一种或多种。

优选地，所述靶标件与滤光件、管基体形成密闭空腔。

更进一步，所述密闭空腔为真空腔。

优选地，所述靶标件设置于管基体的外端面。

优选地，所述靶标件朝远离光电探测器的方向凹陷。

优选地，所述靶标件朝向光电探测器的一侧为粗糙面。

优选地，所述管基体外壁设置有螺纹。

第二方面：提出一种红外测温传感器，包括管基体、光电探测器、滤光件，还包括可与待测介质接触的、不透明的靶标件，所述光电探测器设置于管基体内，所述滤光件与靶标件内壁密封设置形成密闭空腔，所述靶标件与管基体密封设置，所述靶标件发出的辐射经滤光件被光电探测器接收。

第三方面：提出一种红外测温装置，包括管基体、光电探测器、滤光件、信号处理装置，所述光电探测器和滤光件设置于管基体内，其特征在于，所述管基体还设置有可与待测介质接触的靶标件，所述滤光件设置于光电探测器和靶标件之间，且与管基体内壁密封设置，所述靶标件厚度不大于2mm，导热系数不小于50W/mk，所述光电探测器将接收的红外光转化为电信号传递至信号处理装置分析处理。

本申请至少具有如下有益效果：

使用时，靶标件位于待测点处，此时，靶标件表面为水的边界，光电探测器探测接收到的辐射应为靶标件朝向滤光件一侧表面处辐射出的，待靶标件表面温度与待测点水温一致时的光电探测器发出电信号经信号处理装置处理后显示的温度为目标温度，也即本技术方案中的红外温度传感器和红外测温装置区别于传统红外测温装置，能够对透明流体介质某一范围内的温度进行测量，增加了可用范围。

附图说明

图1是本申请实施例一中红外测温传感器的立体图；

图2是本申请实施例一中红外测温传感器的剖视图；

图3是本申请实施例一中一种靶标件的立体图；

图4是本申请实施例一中另外一种靶标件的立体图；

图5是本申请实施例二中红外测温传感器的立体图；

图6是本申请实施例二中红外测温传感器的剖视图；

图7是本申请实施例二中另外一种红外测温传感器的剖视图，与图6的区别在于靶标件形状的不同；

图8是本申请实施例三种红外测温传感器的剖视图；

图9是本申请实施例四中红外测温装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、管基体；2、光电探测器；3、滤光件；4、靶标件；41、靶标主体；42、连接部；43、连接件；5、密闭空腔；6、信号处理装置；

具体实施方式

在本申请说明书和权利要求书的描述中，若存在术语“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。由此，限定有“第一”、“第二”等的对象可以明示或者隐含地包括一个或者多个该对象。并且，“一个”或者“一”等类似词语，不表示数量限制，而是表示存在至少一个，“多个”表示不少于两个。本申请所说的“多个”，表示不少于两个。

在本申请说明书和权利要求书的描述中，若存在术语“连接”、“安装”、“固定”等，如无特别说明，均应做广义理解。例如，“连接”可以是分体连接，也可以是一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连；可以是不可拆卸地连接，也可以是可拆地连接。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解前述术语在本申请中的具体含义。

在本申请说明书和权利要求书的描述中，若存在术语“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于清楚且简化地描述本申请，而不是指示或暗示所指的元件必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，这些方向性术语是相对的概念，用于相对于的描述和澄清，可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。例如，若图中装置被翻转，被描述为在其他元件“下方”的元件将被定位在其他元件的“上方”。

在本申请说明书和权利要求书的描述中，若存在术语“基于”、“根据”，用于描述影响确定的一个或多个因素。该术语不排除影响确定的附加因素。即，确定可仅基于这些因素或至少部分地基于这些因素。例如短语“基于A来确定B”，这种情况下，A为影响B的确定的因素，此短语不排除B的确定可能还基于C。

在本申请说明书和权利要求书的描述中，若存在术语“被配置为”，取决于上下文，通常可以与“具有…能力”、“被设计为”、“用于”或“能够”互换。

现在，参照附图描述本申请的实施例。

红外红外测温传感器，是一种接收目标辐射并转换成电信号的器件，市场上常规的红外红外测温传感器，其主体结构由管基体、滤光件、光电探测器三部分组成，其工作原理在于：滤光件将其视场内目标物体的红外辐射能量聚焦在光电探测器上转换出电信号，红外温度传感器外接的信号处理装置对电信号进行放大、处理转换，并最终显示出对应的温度。

由于流体等材质存在折射等因素，因此传统的红外红外测温传感器无法准确测量流体介质某一范围内的温度，基于该技术问题，本申请提出了下述实施例予以解决。

实施例一：

当传统的红外红外测温传感器对水进行测温时，其测量到的温度为水边界处的温度，而非目标点的温度，为解决该问题，如图1到图4所示，本实施例在传统红外红外测温传感器的基础上，于管基体1上设置不透明的靶标件4，该靶标件4位于滤光件3远离光电探测器2的一侧，且位于滤光件3对应可检测视场内，且其红外辐射能量可经滤光件3被红外探测器接收。

使用时，只需将靶标件4伸入待测点处，此时，靶标件4表面为水的边界，光电探测器2探测接收到的辐射应为靶标件4朝向滤光件3一侧表面处辐射出的，待靶标件4表面温度与待测点水温一致时的光电探测器2发出电信号经信号处理装置6处理后显示的温度为目标温度。

靶标件4整体温度与待测点水温一致需要等待一定的时间，而靶标件4表面温度与待测点水温一致需要的时间会减少，也即若靶标件4朝向滤光件3一侧表面与待测点水直接接触，则减少测温时的响应时间，提高测温速度，基于此，靶标件4与管基体1并非密封设置，靶标件4朝向滤光件3一侧表面与待测点水直接接触。

“位于滤光件3对应可检测视场内，且其红外辐射能量可经滤光件3被红外探测器接收”，应理解为靶标件4在管基体1上的位置可以是在管基体1内，也可以是在管基体1外，只要靶标件4位于滤光件3对应可检测视场内，且其红外辐射能量可经滤光件3被光电探测器2接收即可。

在一具体实施例中，靶标件4包括分离设置的靶标主体41和连接部42，两者之间通过连接件43连接，连接部42固定在管基体1外端面，该种设置的靶标件4中的靶标主体41朝向滤光件3一侧表面与待测点水直接接触，且靶标主体41位于滤光件3对应可检测视场内，其红外辐射能量可经滤光件3被红外探测器接收。

滤光件3对应可检测视场内靶标主体41的表面积越多，其经滤光件3被红外探测器接收的红外辐射能量越多，准确度越高，基于此，将靶标件4设置为凹凸面，此处凹凸面可以朝滤光件3的方向凹陷，也可以朝远离滤光件3的方向凹陷，考虑到滤光件3的视角，在一具体实施例中，靶标件4超远离滤光件3的方向凹陷。

靶标件4可以是任意不透明材料制成，诸如金属、涂覆有不透光层的钻石等材料中的一种或多种制成，在一具体实施方式中，采用铜制成。基于公知常识，待测温表面若为光滑面，会影响测量的准确度，因此，靶标件4朝向滤光件3的一侧表面设置为粗糙面。

当红外测温传感器应用于管道流体测温时，通常需要对其进行密封固定，固定方式可以采用焊接、螺接、嵌合等固定方式，在一具体实施例中，管基体1外壁设置有螺纹，采用螺接的方式与管道壁螺纹配合固定在管道上；另外，在实际应用时，有不同轴向尺寸的红外测温传感器以探测不同深度处的温度。

实施例二

实施例一中的红外测温传感器的滤光件3存在直接与水接触的情况，生活中常用的水并非纯水，水中含有各种杂质以及溶解的离子；当滤光件3与水直接接触一段时间，滤光件3朝向靶标件4的一侧表面上会沉积水垢，影响滤光件3的透射率，进而使红外测温传感器失效，而反复对滤光件3进行清洁也会对滤光件3表面造成损伤。

如图5到图7所示，为解决该问题，本实施例与实施例一不同之处在于，靶标件4与管基体1密封设置，“所述的密封设置”是指靶标件4与滤光件3、管基体1之间形成密闭空腔5。在该种设置下，待测点处的水无法与滤光件3直接接触，解决了前述问题。同时该结构下靶标件4与滤光件3之间的介质为空气，减少了介质水的干扰，靶标件4发出的辐射可以更好的通过滤光件3被光电探测器2所接收。

但该结构带来了新的问题：待测点出的水无法直接接触靶标件4朝向滤光件3一侧表面，只能将热量从靶标件4背向滤光件3一侧表面传递至朝向滤光件3一侧表面，也即测温时的响应时间延长，测温速度降低。

为解决或者缓解该问题，靶标件4应选择导热系数较大、厚度较薄的材料制成，本实施例中采用导热系数不小于50W/mk、厚度不大于2mm的材料，诸如涂覆有不透光层的钻石、银、铜、金、铝、铁等中的一种或多种，考虑到成本，优选银、铜、铝、铁，在一具体实施例中，采用厚度为0.5mm的铜制成，据实际测试，测试结果为响应速度在0.2s以内。

对于密封设置的靶标件4与管基体1，靶标件4可以设置在管基体1内部，也可以设置在管基体1端部，优选地，靶标件4设置管基体1外端部，靶标件4与待测点水交互时间长短与靶标件4与待测点水的接触表面积有关，为了进一步减少其传递时间，将靶标件4设置为凹凸面，此处凹凸面可以朝滤光件3的方向凹陷，也可以朝远离滤光件3的方向凹陷，考虑到滤光件3的视角，在一具体实施例中，靶标件4超远离滤光件3的方向凹陷。

将前述具体实施方式中的密闭空腔5设置为真空腔，靶标件4发出的辐射直接在真空中传播，干扰可降至最低。同时针对靶标件4设置管基体1外端部的情况，可在管基体1端面上设置吸收仓(图中未显示)，吸收仓内填充有吸收密闭空腔5内空气的吸收料，以维持密闭空腔5的真空度。

实施例三

如图8所示，本实施例与实施例二不同之处在于，滤光件3设置于靶标件4内，滤光件3与靶标件4内壁密封固定，以形成密封空腔5，更进一步的，密封空腔5内保持真空，密封固定方式包括诸如热熔胶合在内的方式；靶标件4可以与管基体1端部外壁密封固定，也可以与管基体1端部内壁密封固定，密封固定方式包括诸如热熔胶合、焊接等方式。

实施例四

如图9所示，本实施例提出了一种红外测温装置，在实施例一或实施例二红外测温传感器的基础上，增加了信号处理装置6，信号处理装置6可以放大并处理红外测温传感器传递出的电信号，并根据内置的算法和目标发射率校正后计算得出被测目标的温度值，并给予显示。

Claims (10)

1.一种红外测温传感器，其特征在于，包括管基体、光电探测器、滤光件，所述光电探测器和滤光件设置于管基体内，所述滤光件与管基体内壁密封设置，所述管基体还设置有可与待测介质接触的、不透明的靶标件，所述滤光件设置于光电探测器和靶标件之间，所述靶标件发出的辐射经滤光件被光电探测器接收。

2.根据权利要求1所述的红外测温传感器，其特征在于，所述靶标件与滤光件、管基体形成密闭空腔。

3.根据权利要求2所述的红外测温传感器，其特征在于，所述密闭空腔为真空腔。

4.根据权利要求1所述的红外测温传感器，其特征在于，所述靶标件设置于管基体的外端面。

5.根据权利要求1所述的红外测温传感器，其特征在于，所述靶标件朝远离光电探测器的方向凹陷。

6.根据权利要求1所述的红外测温传感器，其特征在于，所述靶标件朝向光电探测器的一侧为粗糙面。

7.根据权利要求1所述的红外测温传感器，其特征在于，所述靶标件厚度不大于2mm。

8.根据权利要求1所述的红外测温传感器，其特征在于，制造所述靶标件的材料的导热系数不小于50W/mk。

9.一种红外测温传感器，其特征在于，包括管基体、光电探测器、滤光件，还包括可与待测介质接触的、不透明的靶标件，所述光电探测器设置于管基体内，所述滤光件与靶标件内壁密封设置形成密闭空腔，所述靶标件与管基体密封设置，所述靶标件发出的辐射经滤光件被光电探测器接收。

10.一种红外测温装置，其特征在于，包括信号处理装置以及权利要求1-9中任一项所述的红外测温传感器，所述红外测温传感器将接收的红外光转换为电信号传递至信号处理装置分析处理。

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