ITVI970218A1

ITVI970218A1 - Sistema con sorgente di luce e procedimento per un'unita' portatile per misurare la temperatura

Info

Publication number: ITVI970218A1
Application number: IT97VI000218A
Authority: IT
Inventors: Milton Bernard Hollander; William Earl Mckinley
Original assignee: Omega Engineering Ing
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 1999-06-10
Also published as: ITVI970218A0; FR2756920B1; GB2320324A; GB2320324A8; JPH10185697A; GB9726133D0; FR2767921B1; GB2320324B; DE19754944A1; FR2767921A1; NL1007752A1; FR2756920A1; CA2223195C; US5823679A; CA2223195A1; JP4044183B2; NL1007752C2; IT1297519B1

Description

AMBITO DEL TROVATO

CAMPO DEL TROVATO

Il presente trovato si riferisce generalmente ad un procedimento ed ad un sistema per misurare in modo più preciso la temperatura di una superficie utilizzando delle tecniche di misurazione ad infrarossi e, più precisamente, ad un tale procedimento e ad un sistema che utilizzano un dispositivo di puntamento laser, che è atto a proiettare almeno un raggio, o dei raggi, di puntamento laser di delimitazione per definire in modo più chiaro il perimetro della zona di energia, dalla quale viene misurata la temperatura. Generalmente parlando, questo è stato realizzato dirigendo il raggio laser attorno al perimetro della zona di energia, utilizzando tre o più raggi laser stazionari, che sono focalizzati sul perimetro della zona di energia, o utilizzando un singolo raggio laser controllato diretto verso tre o più posizioni predeterminate sul perimetro della zona di energia. In una forma di realizzazione alternativa, un singolo raggio laser può essere ruotato attorno al perimetro della zona di energia utilizzando, ad esempio, dei collettori ad anello. In un'altra forma di realizzazione, il singolo laser che ruota può essere acceso o spento in modo sincronizzato, cosi da produrre una serie di linee intermittenti che delineano la zona di energia, aumentando così l'efficacia del laser concentrando la sua potenza totale in una zona più piccola, realizzando- un raggio più luminoso. Inoltre il raggio od i raggi di delimitazione possono essere utilizzati unitamente ad un altro raggio diretto verso e che definisce un'area centrale, od una zona centrale più grande, della zona di energia.

In un'ulteriore procedimento e forma di realizzazione, almeno un raggio laser viene suddiviso, passando attraverso o al di sopra di un reticolo di diffrazione, ad esempio, in una pluralità di tre o più raggi di suddivisione che possono formare uno schema di aree a punti illuminati su un bersaglio, la cui zona di energia deve essere controllata da un radiometro. In questo caso "una pluralità" significa tre o più, ad esempio sei o dodici.

DESCRIZIONE DELLO STATO DELLA TECNICA

Dei dispositivi remoti ad infrarossi per misurare la temperatura (comunemente indicati come pirometri ad infrarossi o radiometri) sono stati utilizzati per molti anni per misurare la temperatura di una superficie da un punto lontano. Il loro principio di funzionamento è ben noto. Tutte le superfici ad una temperatura al di sopra dello zero assoluto emettono del calore sotto forma di energia irraggiata. Questa energia irradiata viene creata dal movimento molecolare che produce onde elettromagnetiche. Così, un po' dell'energia nel materiale viene irradiata in linee rette dalla superficie del materiale. Molti radiometri ad infrarossi usano la riflessione ottica e/o i principi di rifrazione per catturare l'energia irraggiata da una data superficie. La radiazione infrarossa viene focalizzata su un rivelatore, analizzata e, utilizzando delle tecniche ben note, l'energia di superficie viene raccolta, elaborata e viene calcolata la temperatura e mostrata su un visore di tipo adatto.

Quando si utilizzano tali radiometri per misurare la temperatura di superficie, lo strumento viene puntato su un bersaglio o 'punto' entro la zona di energia sulla superficie sulla quale deve essere effettuata la misurazione, il radiometro riceve la radiazione emessa attraverso il sistema ottico e la radiazione viene focalizzata su un rilevatore sensibile agli infrarossi, che genera un segnale che è elaborato internamente e convertito in una lettura della temperatura che viene visualizzata.

La posizione precisa della zona di energia sulla superficie, così come la sua dimensione, sono estremamente importanti per assicurare l'accuratezza e l'affidabilità della misurazione risultante. Sarà prontamente apprezzato il fatto che il campo visivo dei sistemi ottici di tali radiometri è tale che il diametro della zona di energia aumenta direttamente con la distanza rispetto al bersaglio. La tipica zona di energia di tali radiometri è definita come il punto in cui si trova il 90% dell'energia focalizzata sul rilevatore. Finora, non esistevano mezzi per determinare in modo accurato il perimetro dell'effettiva zona di energia a meno che essa venisse approssimata utilizzando una 'distanza verso la tavola del bersaglio o con un'effettiva misurazione fisica.

La dimensione e la distanza del bersaglio sono critici per l'accuratezza della maggior parte del termometri ad infrarossi. Ogni strumento all'infrarosso presenta un campo visivo (in inglese FOV = field of Vision), un angolo di visione nel quale farà la media di tutte le temperature che vede. Il campo visivo è descritto o dal suo angolo o da un rapporto distanza - dimensione (D:S). Se il D: S = 20:1 e se la distanza all'oggetto diviso per il diametro dell'oggetto è esattamente 20, allora l'oggetto riempie esattamente il campo visivo dello strumento. Un rapporto D:S di 60:1 è uguale ad un campo visivo di 1 grado. Poiché la maggior parte dei termometri ad infrarossi presenta un'ottica a fuoco fisso, il punto di misura minimo si verifica alla distanza focale specificata. Generalmente, se uno strumento ha un'ottica a fuoco fisso con un rapporto di 120: 1 di D:S ed una lunghezza focale di 60", il punto minimo (risoluzione) che lo strumento può ottenere è 60 diviso per 120, o . 5" ad una distanza di 60" dallo strumento. Questo è significativo quando la dimensione dell'oggetto è prossima al punto minimo che lo strumento può misurare.

L'uso di un laser per determinare con precisione soltanto il centro della zona di energia non fornisce, tuttavia, all'utente una definizione accurata dell'effettiva zona di energia dalla quale viene presa la misurazione. Questa incapacità ha di frequente come risultato delle letture non accurate. Ad esempio, nei casi i cui la zona dalla quale viene emessa la radiazione è minore del limite del diametro del bersaglio (un bersaglio troppo lontano da o troppo piccolo) si verificano delle letture non accurate.

Un procedimento utilizzato per determinare la distanza dal bersaglio è quello di impiegare un rilevatore di distanza ad infrarossi od un rilevatore di distanza ad effetto Doppler od un rilevatore di immagini separate simile a quello utilizzato nella fotografia. Tuttavia, la dimensione esatta della zona di energia deve ancora essere conosciuta se è necessario avere un certo grado di certezza per quanto riguarda l'effettiva area della superficie da misurare. Ciò è particolarmente vero se la zona di energìa è troppo piccola o se la superficie che la zona di energia racchiude presenta una forma irregolare. Nel caso in cui la superficie non riempia l'intera area della zona di energia, le letture saranno basse e, quindi, in errore.

Similmente, se la superficie presenta una forma irregolare, le letture saranno pure sbagliate poiché parte dell'oggetto sarà al di fuori dell'effettiva zona di energia che viene misurata.

Così l'utilizzazione di un singolo raggio laser soltanto verso il centro apparente della zona di energia non assicura una completa accuratezza, poiché Γ utilizzatore del radiometro non conosce in modo specifico i limiti della zona di energia da misurare.

Si comprenderà che nulla nello stato della tecnica riconosce il problema inerente od offre una soluzione ai problemi così creati.

Sono state fatte delle proposte nello stato della tecnica per indicare un'area della zona di energia di una superficie bersaglio con mezzi visibili all'occhio sul bersaglio.

Un primo tipo di tali indicazioni utilizza una luce multi-spettrale, come evidenziato, ad esempio, nella pubblicazione giapponese N. S57-22521 , che insegna l'uso di una fonte luminosa incandescente per delineare una zona di energia sul bersaglio. La correlata pubblicazione giapponese n. 62-12848 suggerisce anche un uso simile di un luce multi-spettrale per delineare una zona di energia sul bersaglio.

Inoltre, il brevetto statunitense n. 4494881 EVEREST suggerisce anche di utilizzare una fonte di luce multi-spettrale, unitamente ad una disposizione del divisore di fascio, che consenta al raggio infrarosso ricevuto ed alla luce multispettrale di utilizzare la stessa disposizione ottica. EVEREST illustra l'utilizzazione di una fonte luminosa visibile, come una lampada incandescente od una luce stroboscopica, che viene proiettata contro la superficie bersaglio, la cui temperatura deve essere misurata. Ciò aggiunge ulteriore energia alla stessa zona di energia in cui deve essere effettuata la misura della temperatura e ciò distrugge la precisione. Quando EVEREST utilizza un divisore di fascio, il raggio di luce incandescente fa sì che il divisore di fascio agisca come un radiatore di energia infrarossa. Quando EVEREST utilizza una lente di Fresnel, la luce tende ad elevare la temperatura della lente di Fresnel, che, a sua volta, si riflette all' indietro verso il rilevatore per infrarossi.

Questo tipo di indicazione, che utilizza una luce multl-spettrale incoerente, ha lo svantaggio, tra gli altri, che la luce multi-spettrale stessa presenta un fattore di calore che può causare un lettura incoerente da parte dei mezzi di rilevazione dell'energia del dispositivo.

Un laser è un'Amplificazione della Luce per mezzo di Emissione Simulata della Radiazione. Questo dispositivo fu inventato nel 1960 per produrre un raggio luminoso intenso con un alto grado di coerenza. Gli atomi nella materia emettono in fase. La luce laser viene utilizzata nell'olografia. Un raggio luminoso è coerente quando tutte le onde componenti presentano la stessa fase. Un laser emette luce coerente, ma la normale luce elettrica incandescente è incoerente, in quanto gli atomi vibrano in modo indipendente.

Non è possibile semplicemente sostituire un laser al posto di una fonte incandescente luminosa, poiché il raggio incandescente è incoerente per natura, in modo che, quando proiettato parallelo e molto vicino ai confini della zona invisibile ad infrarossi, la luce incandescente all'interno della zona ad infrarossi viene riflessa come energia di calore. Spostando il raggio incandescente ben lontano dalla zona ad infrarossi non si consente chiaramente una precisa delineazione della zona bersaglio.

Un secondo tipo di indicatore della zona di energia utilizza una luce laser coerente, come evidenziato, ad esempio, nel brevetto statunitense n. 4315150 di DERRINGER, che viene diretta verso un termometro bersaglio ad infrarossi, nel quale viene previsto un laser per identificare il punto focale, cioè il centro, delia zona di energia, ma non c'è nulla in DERRINGER che suggerisca di realizzare più di due raggi laser per delineare la zona di energia.

Il brevetto statunitense 5085525 BARTOSIAK ET AL illustra l'utilizzazione di un raggio laser per realizzare una linea continua od interrotta attraverso una zona bersaglio che deve essere controllata, ma non c'è alcun suggerimento per delineare una zona bersaglio, né per indicare un punto centrale od un'area centrale della zona bersaglio.

I brevetti statunitensi correlati n. 5368392 e 5524984 dei presenti inventori illustrano lo stato della tecnica della puntamento laser di questo trovato.

Le pubblicazioni di brevetto tedesche di interesse comprendono i seguenti documenti:

DE- 38 03 464;

DE - 36 07 679 per un dispositivo di puntamento laser;

DE- 32 13 955 per un divisore di fascio e per dei raggi laser duali per indicare la posizione ed il diametro della zona di energia.

Tutto lo stato della tecnica sopra indicato è qui compreso facendovi riferimento. Breve descrizione del trovato

A differenza dello stato della tecnica precedente, scopo primario del presente trovato è quello di realizzare un procedimento ed un sistema per misurare la temperatura di una superficie utilizzando tecniche ad infrarossi.

Altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un procedimento ed un sistema che forniscano una misura più precisa della temperatura della superficie rispetto a quella fornita dalla tecniche finora utilizzate.

Inoltre, un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un procedimento ed un sistema che consentano all'utente di identificare in modo visivo la posizione, la dimensione e la temperatura della zona di energia sulla superficie da misurare.

Ancora un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un procedimento ed un sistema che utilizzino un rilevatore di calore ed un o dei raggi laser per delineare in modo chiaro il perimetro della zona di energia della superficie.

Ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un procedimento ed un sistema che consentano l'utilizzazione di almeno un raggio laser che viene suddiviso facendolo passare attraverso o al di sopra di un divisore di fascio, un elemento olografico od una reticolo di diffrazione, formando cosi una pluralità di tre o più raggi di suddivisione, che realizzano uno schema in cui essi colpiscono il bersaglio la cui zona d energia deve essere controllata.

Ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un procedimento ed un sistema che utilizzano non soltanto un raggio o dei raggi per delineare la zona di energia, ma anche un raggio o dei raggi addizionali diretti verso e che illuminano un punto centrale assiale o un'area centrale più grande della zona di energia.

Per ottenere gli scopi ed i vantaggi suddetti, il presente trovato, in breve, comprende un procedimento ed un sistema per deiineare in modo visivo la zona di energia che deve essere misurata con il radiometro. Il procedimento comprende le seguenti fasi: prevedere un radiometro con un rilevatore ed un dispositivo di puntamento laser atto ad emettere almeno un raggio laser contro una superficie, la cui temperatura deve essere misurata e dirigere detto raggio laser verso e attorno alla zona di energia per delineare in modo visibile detta zona di energia. Il raggio viene controllato in modo tale da essere diretto verso tre o più punti predeterminati della zona bersaglio. Ciò può essere fatto meccanicamente od elettricamente.

Un'altra forma di realizzazione di questo trovato utilizza una pluralità di tre o più raggi laser per descrivere il contorno, ed opzionalmente anche il centro, della zona di energia, suddividendo il raggio laser, per colpire un numero di punti, attraverso l’utilizzazione di fibre ottiche o di divisori di fascio o di un dispositivo di diffrazione o con l'utilizzazione di una pluralità di laser.

Una forma di realizzazione del trovato comprende un dispositivo di puntamento laser atto ad emettere un raggio laser contro la superficie e dei mezzi per ruotare detto raggio laser attorno alla zona di energia per delineare in modo visibile la zona stessa. Questa rotazione può avvenire a gradini o per moto continuo.

Un'altra forma di realizzazione comprende tre o più raggi stazionari diretti a definire la zona di energia. I tre o più raggi laser possono ognuno essere derivati da un laser dedicato ad ogni raggio o per mezzo di divisori di fascio. Ciò si può ottenere per mezzo di specchi, ottica, un reticolo di diffrazione e delle fibre ottiche.

Un'altra forma di realizzazione comprende un dispositivo divisorio di fascio laser che emette un raggio laser, che viene diviso in una pluralità di tre o più raggi, per mezzo di un reticolo di diffrazione, ad esempio, per delineare la zona di energia e, opzionalmente, per indicare un punto centrale, od un'area centrale più grande, della zona di energia.

In un'ulteriore forma di realizzazione, il dispositivo di misurazione della temperatura comprende un rilevatore per ricevere la radiazione di calore da un punto o da una zona di misurazione dell'oggetto esaminato. Solidale all'apparecchiatura è un visore di direzione, cioè un dispositivo di puntamento che utilizza un raggio laser come fonte luminosa e che incorpora un'ottica di diffrazione, ad esempio un componente olografico come un reticolo di diffrazione o un divisore di fascio, con il quale viene anche illustrata la distribuzione dell'intensità luminosa e vengono indicate la posizione e la dimensione della fonte di calore. Il sistema marcatore si riferisce ad una percentuale predeterminata, ad esempio del 90%, dell'energia del calore radiato.

li procedimento comprende il fatto di delineare e di identificare in modo visivo il perimetro della zona di energia proiettando più di due raggi laser verso il bordo del 90% della zona di energia per distinguere i limiti dell'area di superficie da controllare, ad esempio, per mezzo di una serie di puntini o punti che formano uno schema.

Due o più forme di realizzazione possono essere utilizzate assieme o alternativamente.

Breve descrizione dei disegni

Gli scopi già indicati ed altri ed i vantaggi del presente trovato diverranno più evidenti dalla descrizione dettagliata delle forme preferenziali del trovato fatta con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la fig. 1 (Tav. I)rappresenta una forma schematica del tipo di radiometri di cui allo stato della tecnica, che utilizzano dispositivi di puntamento lasen

la fig. 2 rappresenta, in modo schematico, una forma di realizzazione del trovato, nella quale il raggio laser sta circoscrivendo la zona bersaglio, utilizzando uno specchio;

le figg. 2A e 2B rappresentano il modo in cui il raggio laser viene trasferito nel modo a gradini per identificare la zona di energia;

la fig. 3 (Tav. Il) rappresenta, in modo schematico, una forma di realizzazione alternativa del presente trovato, in cui il laser viene fatto ruotare attorno ad un perno, utilizzando dei mezzi motori meccanici;

la fig. 4 rappresenta, in modo schematico, un'altra forma di realizzazione alternativa del presente trovato, in cui il laser viene diretto attraverso un campo magnetico per identificare la zona bersaglio;

la fig. 5 rappresenta, in modo schematico Aun'altra forma di realizzazione alternativa del presente trovato, in cui un numero di raggi laser singoli vengono proiettati in modo da definire la zona di energia che viene misurata; la fig. 6 (Tav. Ili) rappresenta , in modo schematico , un'altra forma di realizzazione alternativa del presente trovato, in cui il raggio laser viene fatto ruotare in modo meccanico;

la fig. 7 rappresenta,in modo schematico, il posizionamento delle fibre ottiche per creare uno schema della zona bersaglio con il raggio laser;

la fig. 8 rappresenta una vista in sezione dettagliata di un'altra forma alternativa di realizzazione del presente trovato, in cui il raggio laser viene fatto ruotare in modo meccanico attorno al rilevatore;

le figg. 9 A - C (Tav. IV) rappresentano configurazioni alternative dei contorni che possono essere proiettati utilizzando il sistema di cui al presente trovato; la fig. 10 rappresenta schematicamente una forma di realizzazione del trovato, in cui il laser viene diviso in una pluralità di raggi laser, che definiscono la zona di energia, utilizzando delle fibre ottiche;

la fig. 1 1 (Tav. V) rappresenta una vista in sezione trasversale di un dispositivo di puntamento laser, che può essere utilizzato unitamente ad un radiometro, in cui il laser viene fatto ruotare utilizzando dei collettori ad anello;

la fig. 12 (Tav. VI) rappresenta una vista laterale che illustra una versione modificata del dispositivo di puntamento laser di fig. 1 1 , con il dispositivo di puntamento montato su un rilevatore per infrarossi;

la fig. 13 (Tav. VII) rappresenta una vista laterale che illustra un'ulteriore versione modificata del dispositivo di puntamento laser del presente trovato; la fig. 14 (Tav. Vili) rappresenta una vista laterale di un'altra forma di realizzazione del trovato, in cui il dispositivo di puntamento laser utilizza dei raggi laser previsti sui lati opposti di un rilevatore per infrarossi;

la fig. 15 rappresenta una vista frontale della forma di realizzazione di cui alla fig. 14;

la fig. 16 rappresenta una vista dall'alto della forma di realizzazione di cui alle figg. 14-15;

la fig. 17 (Tav. IX) rappresenta le linee intermittenti formate da un laser che viene acceso e spento in modo sincronizzato;

la fig. 18 rappresenta una sezione parziale di una forma preferenziale di realizzazione del trovato, in cui il dispositivo di puntamento laser utilizza un singolo raggio laser, che viene diviso e sparso in una pluralità di raggi individuali per mezzo di un reticolo di diffrazione;

la fig. 19 (Tav. X) rappresenta un diagramma per illustrare lo schema di punti della luce laser, formato su un'area bersaglio, come risultato di una separazione ad urto di raggi singoli che derivano dalla suddivisione di un singolo raggio del laser,

la fig. 20 rappresenta un diagramma per illustrare una modifica, in cui il radiometro viene disposto sull'asse del raggio laser.

Breve descrizione delle forme preferenziali di realizzazione

I radiometri tradizionali, di cui allo stato della tecnica, hanno utilizzato per lungo tempo dei dispositivi di puntamento laser e dei visori di direzione per assistere il puntamento e l'allineamento esatti dello strumento.

La fig. 1 illustra i visori di direzione utilizzati nel funzionamento dei radiometri tradizionali portatili di cui allo stato della tecnica. Un tale radiometro, indicato generalmente con il numero di riferimento 10, comprende un laserscopio 12 di mira, che emette un raggio laser 14 fino ad un punto o bersaglio 18 sulla superficie 20, la cui temperatura deve essere misurata. Questo punto 18 è posto al centro della zona di energia Έ' che deve essere misurata dal radiometro 10. Il radiometro 10 comprende un rilevatore 16 che deve essere collegato ad un circuito interno convenzionale e a dei mezzi di visualizzazione (non illustrati) per la conversione, il calcolo e la visualizzazione della temperatura sulla superficie 20, calcolata indirettamente dall'energia irradiata dalla superficie entro la zona di energia E. Tale energia viene irradiata in linee rette in tutte le direzioni a partire dalia superficie 20 e catturata dal rilevatore 16 sul radiometro 10. Utilizzando dei principi di radiazione ad infrarossi, il radiometro è così in grado di catturare e di misurare l'energia infrarossa nella zona di energia E e di visualizzare la temperatura di superficie della stessa.

La dimensione e la forma effettiva della zona di energia E viene determinata dall'ottica del radiometro e dalla distanza tra il radiometro ed il bersaglio. Ogni radiometro presenta un angolo visivo definito o "campo visivo', che viene di solito identificato nel foglio descrittivo dello strumento. La dimensione della zona di energia E viene determinata quando il campo visivo è noto in congiunzione con la distanza del bersaglio. Ovviamente, più lontano il radiometro è mantenuto dal bersaglio (cioè maggiore è la distanza), maggiore è la zona di energia apparente E.

Ciò può essere definito un 'rapporto tra distanza e dimensione del punto'. Ad esempio con un 'rapporto tra distanza e dimensione del punto' di 40:1 il perimetro della zona di energia avrebbe un diametro di 1 " ad una distanza di 40" o, ad una distanza di 20", il diametro della zona di energia sarebbe di 1/2". Il produttore del pirometro di solito fornisce dei diagrammi del campo visivo per determinare la zona di energia a distanze specifiche.

Come si può apprezzare prontamente, tuttavia, tali dispositivi di puntamento laser sono semplicemente in grado di identificare la zona di energia da misurare e non il perimetro esterno, come distinto dal diametro, dell'effettiva zona di energia dalla quale deve essere presa la misura. Più lontano dalla superficie è posto il radiometro 10, maggiore è la zona di energia apparente E. Così, a seconda della dimensione e della configurazione della superficie 20, la zona di energia effettiva E può, evidentemente, comprendere delle parti sagomate irregolari delia superficie 20 o estendersi addirittura oltre i bordi delia superficie. Naturalmente, in tali casi, la temperatura misurata risultante sarebbe imprecisa. Senza conoscere i! perimetro esterno di tale zona di energia E, l'utente del radiometro 10 non avrebbe conoscenza di tale fatto e le letture risultanti potrebbero essere non precise. Il presente trovato fornisce dei mezzi per definire in modo visibile la zona di energia E, in modo che l'utente del radiometro 10 possa osservare l'effettiva zona di energia che deve essere misurata per determinare dove si trova rispetto alla superficie da misurare. Nelle varie forme di realizzazione del presente trovato, un fine punto laser, una linea o delle linee laser vengono proiettate contro la superficie da misurare e tale punto, linea o linee sono posizionati in modo da comprendere il perimetro della zona di energia E. Se viene utilizzato un raggio laser rotante, il posizionamento può essere effettuato, alternativamente, muovendo o il laser stesso od il raggio laser emesso dal laser o da un divisore di fascio laser.

Se il perimetro della zona di energia E potesse essere identificato su un oggetto dal movimento del raggio laser in un percorso attorno alla circonferenza della zona di energia E, l'utilizzatore sarebbe in grado di determinare velocemente ed in modo accurato se la zona di energia dalla quale viene fatta la misura era completamente sulla superficie da misurare e se la sua superficie era del tipo atto a fornire una misura altrimenti inaccurata.

Il perimetro della zona di energia E è identificato come una funzione del detto 'campo visivo' del particolare radiometro, come identificato nelle sue descrizioni, e della distanza tra il radiometro ed il bersaglio. L'identificazione della dimensione e della configurazione della zona di energia è facilmente fatta utilizzando le formule matematiche convenzionali. Una volta identificato, i raggi laser vengono quindi proiettati attorno al perimetro della zona di energia E secondo i procedimenti e i sistemi qui di seguito descritti.

Un semplice approccio 'di puntamento' è quello di proiettare il raggio laser sullo stesso angolo del campo visivo del radiometro che emana dallo stesso asse o, alternativamente, regolando meccanicamente l'angolo del raggio laser secondo i calcoli con 'rapporto tra distanza e dimensione del punto'. In entrambi i casi, il perimetro della zona di energia E sarebbe identificato dai raggi laser.

La fig. 2 illustra una prima forma di realizzazione del presente trovato, nella quale il dispositivo di puntamento laser 12 emette un raggio laser 14 che viene puntato su una superficie riflessa 30, che è posizionata di fronte al raggio laser 14. Lo specchio 30 viene mosso utilizzando dei mezzi motori 32, in modo da far ruotare il raggio circolarmente per definire la zona di energia E sulla superficie che viene misurata. Alternativamente, lo specchio 30 può essere ruotato tramite dei mezzi vibratori o con l'applicazione di un campo magnetico (non illustrato). La rotazione dello specchio 30 dovrebbe avvenire su un angolo di rifrazione, che corrisponde al 90% della zona di energia E, consentendo così al raggio laser 14 di ruotare attorno al perimetro della zona di energia E e rendendola così visibile all'utente del radiometro 10.

Si comprenderà che il dispositivo di puntamento del 12 può essere una parte integrale del radiometro 10 o, alternativamente, un'unità separata che può essere montata sulo vicino al radiometro 10.

Alternativamente, un prisma può essere utilizzato al posto dello specchio 30, con angoli predeterminati per consentire al prisma di funzionare come la superficie a specchio riflettente e, quindi, di dirigere il raggio laser attorno al perimetro della zona di energia.

Le figg. 2A e 2B illustrano il modo in cui i raggi laser possono essere utilizzati per delineare la zona di energìa E sulla superficie da misurare. E' importante che la rotazione del raggio 14 possa essere attentamente controllata in modo che la rotazione avvenga ad una velocità che possa essere seguita visualmente. Ciò consentirà un'intensità completa del raggio. Come illustrato nelle figg. 2 A e 2B, il raggio laser viene ruotato attorno alla zona di energia attraverso una serie di gradini, al raggio laser essendo consentito di rimanere in ogni gradino per almeno un centesimo di secondo prima di muoversi verso la sua posizione successiva. Ciò si ottiene creando una pluralità di gradini E-1 , E- 2 e successivi attorno alla zona di energia E. Il raggio laser 14 si ferma su ogni gradino per il periodo di tempo predeterminato per consentire al raggio di essere osservato prima di muoversi nella posizione successiva.

La fig. 3 illustra un'altra forma di realizzazione del presente trovato nella quale il laser 1 12 stesso viene ruotato o spostato in modo da descrivere un cerchio od un'altra figura chiusa, che definisce la zona di energia E facendo ruotare in modo meccanico il laser 1 12 attorno al punto di rotazione 120/ utilizzando dei mezzi motori 132. Alternativamente, il laser 1 12 può essere ruotato con mezzi vibratori (non illustrati) o applicando un campo magnetico (non illustrato). La rotazione del raggio 1 12 dovrebbe, tuttavia, avvenire in corrispondenza ad un angolo di rifrazione che corrisponda al 90% della zona di energia E, consentendo così al raggio laser 1 14 di ruotare attorno al perimetro della zona di energia E per renderla visibile all’utente del radiometro 10.

In fig. 4, il laser 212 viene ruotato attorno ad un' punto di rotazione 220 applicando un campo magnetico 225, in modo da causare l'emissione del raggio laser 214 attorno al perimetro del 90% della zona di energia E per renderla visibile all'utente del radiometro 10. In una simile forma di realizzazione, sono previsti dei mezzi (non illustrati) per modificare il campo magnetico 225 per corrispondere al 90% della zona di energia, in modo da consentire al laser di venire ruotato di conseguenza.

In fig. 5 il laser 312 presenta almeno due componenti 312 A e 31 2B, che producono almeno due raggi laser singoli 314A e 314B attorno al rilevatore 316. Questi almeno due raggi laser singoli 314A e 314B sono diretti verso la superficie 320 che viene misurata sul perimetro della zona di energia E, piuttosto che al centro della zona di energia. Attraverso l'utilizzazione di un numero di raggi laser maggiore di due, viene chiaramente identificata la zona di energia E significativa, piuttosto che semplicemente il centro della zona E. Se desiderato, possono essere utilizzati i laser individuali o possono essere utilizzati del dispositivi divisori di fascio per dividere un singolo raggio laser. Un dispositivo di diffrazione, come un reticolo od un componente olografico, può essere utilizzato per realizzare dei raggi multipli. Due o più laser possono essere adattati per proiettare i raggi laser su lati diversi di detta zona di energia.

La fig. 6 illustra un'altra forma di realizzazione del presente trovato nella quale il laser 412 viene ruotato meccanicamente in modo circolare attorno al rilevatore 416, in modo da emettere un raggio laser 414 su un percorso circolare sulla superficie (non illustrata), definendo cosi la zona di energia E. Il laser 41 2 viene montato in modo girevole su un cuscinetto girevole 420 previsto sul braccio di collegamento 421. Il braccio 421 viene montato su un cuscinetto girevole 424 che viene ruotato dal motore 422. In questo modo il raggio laser 414 emesso dal laser 41 2 ruota attorno alla e definisce la zona di energia E sulla superficie dalla quale viene misurata la temperatura.

La rotazione del raggio laser può essere effettuata utilizzando un divisore di fascio o delle tecniche a fibra ottica, come illustrato in fig. 7, nella quale il raggio laser viene proiettato attraverso dei mezzi a fibre ottiche 501. In tal modo, i raggi fuoriescono dalla fonte laser e circondano e così definiscono la zona di energia E. Utilizzando un numero sufficiente di fibre ottiche, si può delineare la circonferenza della zona bersaglio E con un anello luminoso o con un anello di puntini. Ciò può essere realizzato anche solo da due fibre ottiche 501 posizionate a 180”, poiché lo schema trasduttore sarebbe circolare. Ulteriori mezzi a fibre ottiche possono servire per dirigere un raggio laser su un punto centrale; ó su una zona più grande, della zona di energia.

La fig. 8 illustra un altro mezzo per effettuare la rotazione del raggio laser 614 emesso dal laser 612. In questo modo, il raggio laser 614 viene diretto contro un primo specchio superficiale piatto rotante 630, dove viene riflesso contro uno specchio conico rivestito in plastica 631. Il raggio riflesso viene quindi proiettato verso la superficie e definisce il perimetro della zona di energia E. Lo specchio piatto 630 è guidato dal motore 622. In tal modo, il raggio laser 614 ruota attorno alla circonferenza della zona di energia E sulla superficie che viene misurata. Gli specchi sono posizionati in corrispondenza ad un angolo tale che la proiezione del laser è allo stesso angolo dell'angolo trasduttore del rilevatore ad infrarossi.

Si comprenderà, naturalmente, che le zone di energia E possono assumere configurazioni diverse dalla configurazione circolare illustrata nelle figg. 1-8. Le figg. 9A-C illustrano configurazioni alternative, rispettivamente quadrata (figura 9A), rettangolare (figura 9B) e triangolare (figura 9C), per i modelli luminosi che possono essere realizzati utilizzando i mezzi del presente trovato. Una configurazione chiusa è preferita. Questa può comprendere tre o più puntini o punti.

La fig. 10 illustra un procedimento per definire la zona di energia, dove si può ottenere una configurazione circolare senza rotazione del raggio laser, in cui viene utilizzata una pluralità di fibre ottiche fisse posizionate per proiettare un numero di punti. In questa figura, una laser fisso 712 proietta un raggio laser 713 che viene diviso in una pluralità di raggi laser 714 con un fascio di fibre ottiche 715 per proiettare uno schema 716 sulla superficie che definisce la zona di energia E. Se lo si desidera, si possono utilizzare configurazioni addizionali. Un mezzo di diffrazione realizzerà tale schema.

Con riferimento alla fig. 10, i mezzi per proiettare una pluralità di raggi laser (il fascio 715) comprendono similmente delle fibre ottiche disposte per proiettare un raggio laser assialmente in modo da consentire alla pluralità di raggi laser di identificare e definire sia il centro che il perimetro della zona di energia, ad esempio prevedendo un singolo punto centrale, od una zona centrale più grande, sulla superficie da misurare.

Le figg. 1 1 - 12 illustrano ulteriori forme di realizzazione del presente trovato nelle quali il laser è atto ad essere ruotato utilizzando dei collettori ad anello e dei contrappesi. Ad esempio, la fig. 1 1 illustra un simile dispositivo di puntamento laser 1000. Il dispositivo di puntamento laser 1000 può essere previsto come un'unità integrale in combinazione con un rilevatore per infrarossi (non illustrato) o, alternativamente, può essere contenuto come un dispositivo di puntamento rimovibile, che può essere fissato e rimosso dai rilevatori per infrarossi.

Il dispositivo di puntamento laser 1000 di fig. 1 1 comprende un laser 1012, alimentato da una fonte di energia 1018, che proietta un raggio laser 1014 contro un bersaglio. Il laser 1012 è montato in modo girevole su un perno 1020. Il motore 1021 viene previsto per alimentare il dispositivo di puntamento e per consentire al laser 1012 di ruotare. Un interruttore esterno (non illustrato) può essere previsto per accendere e spegnere il motore 1021 e, come tale, la rotazione del laser 1012. Delle regolazioni della vite superiori ed inferiori 1013 e 101 1, rispettivamente, sono previste per controllare la posizione del laser 1012 e, più importante, la direzione del raggio laser 1014. La regolazione superiore 1013 della vite è atta ad essere utilizzata durante la non-rotazione, mentre la regolazione inferiore 101 1 della vite è atta ad essere utilizzata durante la rotazione del laser 1012.

Il laser 1012 viene alimentato con una fonte di potenza 1018. I collettori ad anello 1016 sono previsti per facilitare la rotazione del laser 1012. Dei contrappesi superiori ed inferiori 1015A e 101 5B, rispettivamente, sono previsti sopra e sotto il laser 1012 ed è anche prevista una molla di ritorno 1019.

Il laser 1012 del dispositivo di visione 1000 in fig. 11 è atto a ruotare attorno al perno 1020 quando guidato dal motore 1021. Così, il laser 1012 è in grado di proiettare un raggio laser 1014 con uno schema di tipo circolare contro un bersaglio (non illustrato). Durante la rotazione, la forza centrifuga agirà sui contrappesi 101 5A e 1015B causando l'inclinazione del laser. L'angolo sul quale si piega può corrispondere al campo del rilevatore per infrarossi del rilevatore per infrarossi nel qual viene utilizzato il dispositivo di puntamento. Il raggio laser 1014 seguirà quindi il perimetro della zona bersaglio del rilevatore per infrarossi (non illustrato). Una volta che il motore 1021 è spento, la molla di ritorno 1019 provocherà il centramento del laser 1012. In questo modo il raggio laser sarà al centro della zona bersaglio. Questo serve come calibratura per l'utente ad assicura che il dispositivo di puntamento laser sia propriamente puntato.

Una versione modificata del dispositivo di puntamento laser di fig. 1 1 viene illustrato in fig. 12. Il dispositivo di puntamento laser 1 100 viene illustrato in combinazione con un rilevatore per infrarossi 1162 che ha un campo visivo infrarosso 1 161. Il dispositivo di puntamento laser 1 100 comprende un laser 1 12, che proietta un raggio laser 1 14. Il laser 1 1 12 viene montato in modo girevole su un perno 1 120. Un contrappeso 1 1 15 è previsto sul lato del laser 1 1 12 opposto al perno 1 1 15. Il laser 1 1 12 viene motorizzato da una fonte di potenza 1 1 18 e adattato ad essere ruotato dal motore 1 121. I collettori ad anello 1 1 16 sono previsti per facilitare la rotazione del laser 11 12.

Il dispositivo di puntamento laser 1 100 di fig. 12 è adatto per funzionare allo stesso modo del dispositivo di puntamento 1000 di fig. 11 . Come il laser 1 1 12 viene ruotato attorno al punto di perno 1 120, il raggio laser 1 1 14 viene proiettato contro il bersaglio (non illustrato) attorno al perimetro del campo visivo infrarosso 1161 del rilevatore per infrarosso 1 162.

La fig. 13 illustra un'altra forma di realizzazione del dispositivo di puntamento laser del presente trovato. Il dispositivo di puntamento laser 1200 è previsto come un'unità indipendente, che può essere montata suio rimossa dai rilevatori tradizionali per infrarosso o dai radiometri. Il dispositivo di puntamento 1200 comprende un laser 1212 contenuto entro un alloggiamento 1201 del dispositivo di puntamento 1200. Il laser 1212 è atto a proiettare un raggio laser 1214 contro un bersaglio (non illustrato). Il laser 1212 viene motorizzato da un fonte di potenza (non illustrata). Un motore 1221 viene collegato al laser 1212 per mezzo di un assemblaggio rotazionale 1227, causando così la rotazione del laser A entro l'alloggiamento 1201. Un cursore 1226 viene inoltre previsto per facilitare la rotazione del laser 1212 entro l'alloggiamento.

Un vite di correzione 1217 viene inoltre prevista per controllare la posizione del motore 1221 e, come tale, la direzione del raggio laser 1214. Una palla girevole 1222 è prevista attorno all'estremità esterna del laser 1212, che è posto nella sede 1220 della palla girevole. Una rosetta a molla 1218 viene inoltre prevista adiacente alla palla girevole 1222.

Il dispositivo di puntamento laser 1 200 opera sostanzialmente nello stesso modo dei dispositivi di puntamento illustrati nelle figg. 1 1 - 12 per il fatto che il singolo laser 1212 viene ruotato da un motore 1221 per consentire al raggio laser che si proietta di ruotare attorno al perimetro di un campo infrarosso. Le figg. 14 - 16 illustrano un'ulteriore versione del dispositivo di puntamento laser del presente trovato illustrato in combinazione con un radiometro. Nella forma di realizzazione delle figg. 14 - 16 viene previsto un radiometro convenzionale 1300. Il radiometro comprende un mirino di puntamento telescopico 1305 con una lente 1306 montata sulla sua parte superiore. Il mirino di puntamento telescopico 1305 consente all'utente di puntare il radiometro 1300 contro un bersaglio.

Almeno due dispositivi laser di puntamento 1312 sono previsti sui lati opposti del radiometro 1300. li dispositivo 1312 comprende una coppia di laser 1314, previsti entro i dispositivi di puntamento laser posti su ogni lato del radiometro, approssimativamente distanziati di 180 gradi, che sono adatti per proiettare una coppia di raggi laser (non illustrati) verso un bersaglio su entrambi i lati della zona di energia che deve essere misurata dal radiometro. In questo modo, i raggi laser sono utilizzati per definire il perimetro esterno della zona di energia che deve essere misurata dal radiometro 1 300.

In una forma di realizzazione alternativa, i laser illustrati nelle figg. 1 1 - 16 possono essere accesi o spenti in modo sincrono. La fig. 17 illustra la serie di linee intermittenti che servono a delineare la zona di energia in una tale forma di realizzazione.

L'utilizzazione intermittente del laser in questa forma di realizzazione ha come risultato un aumento dell'efficienza del laser, che, a sua volta, consente un'aumentata concentrazione della potenza totale del laser in un'area più piccola, realizzando un raggio più luminoso.

Le figg. 18 e 19 illustrano un'altra migliore versione preferenziale del dispositivo di puntamento laser del presente trovato, in combinazione con un radiometro. In questa forma di realizzazione viene previsto un radiometro convenzionale 1400. Un dispositivo di puntamento laser, indicato generalmente con il numero di riferimento 1401 , presenta un generatore laser 1402 di singoli raggi, che produce il raggio laser 1403. Allineato assialmente con il raggio laser 1403 e di fronte al generatore laser 1402, è posizionato un supporto 1404 in cui alloggia un divisore di fascio, un componente olografico od un reticolo di diffrazione 1405. In questo caso, il reticolo di diffrazione 1405 viene scelto, quando colpito dal raggio laser, per produrre, dal raggio singolo di entrata 1403, un totale di dodici raggi di suddivisione 1403a, che sono simmetricamente divergenti attorno all'asse 1406. Con riferimento alla fig. 19, viene illustrato lo schema dei punti di luce laser 1403 b, che si formano su posizioni individuali reciprocamente distanziate, nel punto in cui i raggi di suddivisione 1403a colpiscono il bersaglio 1407, la cui temperatura deve essere ricercata. A causa della natura del reticolo di diffrazione 1405, i punti 1403b sono distanziati sulla circonferenza in modo equidistante di una distanza E in un cerchio attorno all'asse del raggio laser 1403 e la diffusione totale dei raggi di suddivisione 1403a è una larghezza Δ. che dipende dalla distanza assiale del dispositivo dal bersaglio 1407. Adiacente a e lateralmente al generatore laser 1402 nel suo supporto 1404 è posizionato un radiometro 1400, il cui asse visivo è parallelo all’asse 1406 del raggio laser generato, ma che può, se lo si desidera, essere realizzato in modo regolabile rispetto all'asse 1406, in modo che possa essere ricercata un'area scelta del bersaglio, forse non sul centro dei punti 1403b.

Il dispositivo di una qualsiasi delle figg. 2, 3, 4, 6, 8, 1 1, 12, 13 e 18 può inoltre comprendere dei mezzi per proiettare un raggio laser assialmente per colpire la zona superficiale che deve essere misurata* ad esempio, in fig. 18, il reticolo di diffrazione 1405 verrebbe scelto per fornire non solo i raggi di suddivisione 1403a> ma anche un raggio centrale di suddivisione lungo l'asse 1406.

Con riferimento alla fig. 20, è illustrata in modo schematico una modifica, in cui il radiometro 1400 viene situato sull'asse longitudinale centrale del generatore laser 1401 ed entro tale pluralità di raggi laser ad una distanza adatta a valle del reticolo di diffrazione, in modo da non interferire con la trasmissione dei raggi di suddivisione, per formare lo schema dei punti.

In una forma pratica di costruzione, il generatore di raggi laser 1401 e il reticolo di diffrazione 1404 ed il radiometro sono convenientemente portati su una struttura di supporto, non illustrata, per realizzare un dispositivo portatile, puntato su un'area , o delle aree., selezionatele devono essere indagate. Così un procedimento per identificare il grado della zona di radiazione su una regione la cui temperatura deve essere misurata può comprendere le seguenti fasi: prevedere un dispositivo di puntamento da utilizzarsi unitamente ad un radiometro, detto dispositivo comprendendo dei mezzi per generare un raggio laser, dividere detto raggio laser in una pluralità di tre o più componenti facendo passare detto raggio attraverso o al di sopra di un reticolo di diffrazione e dirigere dette componenti del raggio attraverso detta regione in modo da formare una pluralità di aree illuminate su detta regione, dove le componenti dei raggi urtano contro detta regione e di determinare la temperatura su tale regione con il radiometro. Preferibilmente, il reticolo di diffrazione è tale da consentire al raggio laser di essere suddiviso in una pluralità di tre o più raggi, che formano delle zone illuminate, disposte ad intervalli, su un cerchio o su una figura geometrica chiusa sulla regione.

Secondo il trovato, un procedimento per identificare una zona di energia la cui temperatura deve essere misurata utilizzando un radiometro comprende le seguenti fasi: prevedere un dispositivo di puntamento laser, consentire che tale dispositivo di puntamento emetta più di due raggi laser verso detta superficie lungo percorsi separati e regolare detti percorsi dei raggi laser per delineare in modo visibile il perimetro di detta zona di energia.

Inoltre, secondo il presente trovato, un procedimento per identificare una zona di energia, la cui temperatura deve essere misurata utilizzando un radiometro, comprende la seguenti fasi: prevedere un dispositivo di puntamento laser, consentire che tale dispositivo di puntamento emetta una pluralità di raggi laser verso detta superficie lungo percorsi separati e regolare detti percorsi di almeno tre di detta pluralità di raggi laser per delineare in modo visibile il perimetro di detta zona di energia e regolare il percorso di un ulteriore o più di detta pluralità di raggi laser verso la superficie per identificare una parte centrale di detta zona.

Avendo così descritto il trovato con particolare riferimento a delle sue forme preferenziali, è ovvio che vari cambiamenti e modificazioni possono essere apportate allo stesso senza uscire dal'ambito del trovato, come risulta dalle rivendicazioni allegate.

Claims

Rivendicazioni 1 . Unità portatile per misurare la temperatura e sistema luminoso di puntamento che comprende: una struttura di supporto; un sensore a luce infrarossa posto su detta struttura di supporto, che comprende un rilevatore, con radiazione infrarossa emessa da una zona di energia di sposta lungo un asse che passa su detto rilevatore, caratterizzato dal fatto di prevedere un assemblaggio di un divisore di fascio luminoso su detta struttura, che comprende un divisore di fascio di diffrazione per dividere un raggio luminoso incidente in più di due ulteriori raggi diretti simultaneamente verso detta zona per delineare la stessa.
2. Unità, secondo la rivendicazione 1, nella quale l'asse è un asse geometrico di detta struttura e nella quale il divisore di fascio è spostato rispetto all'asse.
3. Unità, secondo la rivendicazione 1 , nella quale il divisore di fascio proietta tali ulteriori raggi per formare uno schema di punti individuali distanziati su un bersaglio sulla zona di energia.
4. Unità, secondo la rivendicazione 1 , nella quale il divisore di fascio di diffrazione divide un raggio di luce laser e nella quale l'asse è un asse ottico.
5. Unità, secondo la rivendicazione 1 , nella quale il divisore di fascio genera una distribuzione di intensità luminosa come uno schema a punti.
6. Unità, secondo la rivendicazione 5, nella quale lo schema è una distribuzione luminosa per la marcatura anulare.
7. Unità, secondo la rivendicazione 1 , nella quale il divisore di fascio è un componente indipendente che può essere montato e rimosso dalla struttura di supporto.
8. Unità, secondo la rivendicazione 3, nella quale ulteriori raggi formano una pluralità di punti che delineano la zona di energia e dove un punto, anche simultaneamente, identifica il centro della zona di energia.
9. Procedimento di puntamento laser da utilizzarsi con un sensore di calore con radiometro per infrarosso, in un'unita portatile per misurare la temperatura, che comprende le seguenti fasi: - prevedere un sensore di luce infrarossa che un asse nella sua struttura; - identificare un bersaglio; - orientare il corpo in modo che l'asse sia diretto su detto bersaglio; - generare un raggio di luce; - montare un divisore di fascio sulla struttura, spostato assialmente dal sensore e lateralmente dall'asse, il divisore di fascio ricevendo detto raggio di luce e simultaneamente dividendo detto raggio in più di due ulteriori raggi e dirigendo tali raggi lungo percorsi diversi su punti differenti sul perimetro di detto bersaglio, caratterizzato dal fatto che detto divisore di fascio è un dispositivo di diffrazione.
10. Procedimento, secondo la rivendicazione 9, nel quale la luce è una luce laser.
1 1 . Procedimento secondo la rivendicazione 9 nel quale il dispositivo di diffrazione forma uno schema a punti del laser anulare su detto bersaglio per identificare il perimetro di detto bersaglio.
1 2. Procedimento, secondo la rivendicazione 9, nel quale il divisore di fascio è alternativamente montato e rimosso da detta struttura.
13. Procedimento, secondo la rivendicazione 9, nel quale il divisore di fascio forma una pluralità di punti sul bersaglio e forma anche un punto che identifica il centro del bersaglio.
14. Procedimento, secondo la rivendicazione 9, nel quale il divisore di fascio è un'ottica di diffrazione che proietta uno schema di più di due punti laser per identificare e delineare il bersaglio dal quale viene misurata la temperatura.