专利名称：新型改良红外测温仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量温度的计量器具领域，尤其涉及一种能自动调零且具有高测量精度的新型改良红外测温仪。
背景技术：
测量温度的方法很多，按照测量体是否与被测介质接触可分为接触式测温法和非接触式测温法两大类。接触式测温法的特点是测温元件直接与被测对象相接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度
值，接触式测温方法的优点是直观可靠，缺点是感温元件影响被测温度场的分布，接触不良等都会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影响。而非接触测温法的特点是感温元件不与被测对象相接触，其一般通过辐射进行热交换，故可避免接触测温法的缺点，具有较高的测温上限。此外，非接触测温法热惯性�。纱锴Х种幻耄阌诓饬吭硕锾宓奈露群涂焖俦浠奈露龋庵址墙哟ゲ馕路椒ㄓ捎谑芪锾宓姆⑸渎�、被测对象到仪表之间的距离以及烟尘、水汽等其他介质的影响，一般测温误差较大。根据这两种测温方法，测温仪表也可以分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表。红外测温仪属于非接触式测温的仪器，其通过探测物体的红外辐射来测量物体温度，常用的红外测温仪一般由物镜，滤光片，敏感元件(光电转换传感器)，模拟放大器，A/D转换，数据归一化及线性校正，输出部分组成，具有非接触测量、强抗电磁干扰、量程范围宽、使用方便等等优势，被广泛的使用于工业生产，但其容易受到测量温度的敏感元件(例如光电转换传感器)自身探测能力的影响，难以确保在不同的使用场合消除测量误差，且量程范围也容易受到敏感元件的限制，精度也容易受到影响。为此，本实用新型的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种新型改良红外测温仪，以克服上述缺陷。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种新型改良红外测温仪，其结构简单，操作方便，能用于不同的使用场合，消除测量误差或者弱信号分辨，可以更大程度的使用敏感元件的近极限参数，增加测温仪的量程范围，提高测量精度。为实现上述目的，本实用新型公开了一种新型改良红外测温仪，该红外测温仪包含外壳、后盖以及设置于外壳内的测温系统，其特征在于该外壳包含筒形本体、信号入口和开口，该信号入口为圆筒形入口，其位于筒形本体的一端且向外延伸，该信号入口的直径小于本体的直径从而形成阶梯状，该开口位于筒形本体的另一端且由后盖覆盖，该筒形本体的内部设置有该测温系统。[0010]其中该测温系统包含控制系统、光纤二极管、分光镜、光纤管和透镜，所述透镜设置于所述信号入口中，所述分光镜倾斜设置于所述透镜后方，所述光纤二极管连接于所述光纤管的一端，所述光纤管的另一端设置于所述分光镜的后方，控制系统连接至光纤二极管以接收信号。其中该测温系统还包含有激光器，所述激光器位于所述分光镜的上方。其中该后盖包含圆筒部、盖部和插座，所述圆筒部的一端连接至所述筒形本体的开口，另一端由所述盖部覆盖，所述盖部上设置有连接至外接电源以提供电力的插座，所述测温系统的控制系统设置于圆筒部内。其中所述盖部上还设置有显示温度数值的显示区以及供使用者操作的按键操作区。通过上述结构，本实用新型具有以下技术效果 I、采用了光纤束进行信号过滤，该光纤束的使用可以使进入的红外热能量被过滤，而不衰减信号，从而避免了光纤二极管由于温度过高而导致的缺陷，保证了检测的稳定性和准确度。2、在控制中引入了自动调零在数据处理中的应用，而且测量环境温度参数参与数据处理，进一步提高探测器响应度和准确度；3、运算放大器可调增益电路增强了设备的测量精度和抗干扰能力，扩展了设备的测量范围；4、本实用新型的红外测温设备可以配置成多种输出模式，适用于各种环境。本实用新型的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
图I显示了本实用新型的新型改良红外测温仪的结构示意图。图2显示了本实用新型的新型改良红外测温仪的控制系统示意图。图3显示了本实用新型的新型改良红外测温仪的处理流程图。附图标记I测量�？椋�2通讯�？椋�3I2C电路；4光敏探测器；5调零�？椋�6采样电路；7处理器�？椋�8显不�？椋�9按键处理模块；10电源�？椋�11继电器；12激光器控制�？椋�13输出�？椋�21外壳；22后盖；23光纤二极管；24分光镜；25光纤管；26透镜；27激光器；211筒形本体；212信号入口；213开口；221圆筒部；222盖部；223插座；224显示区；225按键操作区。
具体实施方式
参见图1，显示了本实用新型的新型改良红外测温仪的结构示意图，该红外测温仪包含外壳21、后盖22以及设置于外壳21内的测温系统。其中，该外壳21包含筒形本体211、信号入口 212和开口 213，该信号入口 212为圆筒形入口，其位于筒形本体211的一端且向外延伸,该信号入口 212的直径小于本体211的直径从而形成阶梯状，该开口 213位于筒形本体211的另一端且由后盖22覆盖，该筒形本体211的内部设置有该测温系统。其中，该测温系统包含控制系统、光纤二极管23、分光镜24、光纤管25、透镜26以及激光器27，所述透镜26设置于所述信号入口 211中，所述分光镜24倾斜设置于所述透镜26后方,所述激光器27位于所述分光镜24的上方,所述光纤二极管23连接于所述光纤管25的一端，所述光纤管25的另一端设置于所述分光镜24的后方，控制系统连接至光纤二极管23以接收信号。通过上述各结构的设置，当将本实用新型的信号入口 212对准被测物体时，被测物体辐射的红外光信号线通过所述透镜26和所述分光镜24，通过所述光纤管25进行传输后由所述光纤二极管23接收，并将光信号转换为电信号，通过控制系统进行处理后，输出线性的温度-电压(电流)信号，最终实现测量温度的目的。而为了使测温仪的信号入口 212能对准被测物体，在对准时，驱动激光器27产生激光(优选可为红色激光)，所述激光经所述分光镜24进行汇聚后形成激光束，该激光束优选为直径为2mm的激光束，该激光束对准被测物体后，即可达到使信号入口 212对准被测物体的目的。同时，所述光纤束25在测温仪中的使用，可以进一步提高所述光纤二极管的探测 能力及稳定性。在现有的红外测温系统中，通常的被测目标的辐射的红外信号直接通过透镜汇聚后，红外信号的能量汇聚在光纤二极管上，当测量高温(尤其是1500°C以上的温度)时，光纤二极管由于热噪声的影响，导致其探测能力下降，电流增大，稳定性变差。故本实用新型采用了光纤束进行信号过滤，该光纤束的使用可以使进入的红外热能量被过滤，而不衰减信号，从而避免了光纤二极管由于温度过高而导致的缺陷，保证了检测的稳定性和准确度。其中，该后盖22包含圆筒部221、盖部222、插座223和显示区224，所述圆筒部221的一端连接至所述筒形本体211的开口 213，另一端由所述盖部222覆盖，所述盖部222上设置有连接至外接电源以提供电力的插座223，且所述盖部222上还设置有显示温度数值的显示区224以及供使用者操作的按键操作区225，所述测温系统的控制系统设置于圆筒部221内。参见图2，显示了本实用新型的新型改良红外测温仪的控制系统示意图，该控制系统包含电源�？�、采样模块、输出�？�、显示控制模块和处理器�？�。所述电源�？�10为系统提供电源，其将外部输入的正24V电源转换成为正负8V、正5V、正3. 3V电源，所述电源�？�10至少包含有A2412S、78M08、79L08、78L05和LM1117，所述A2412S用于将外部输入的正24V电源转换成正负12V，所述AS2412的输出分别连接至78M08和79L08的输入，所述78M08用于将A2412S输出的正12V电压转换成正8V电源提供给AD采样中的放大器使用，所述79L08用于将A2412S输出的负12V电压转换成负8V电源提供给AD采样中的放大器使用。所述78L05的输入连接至A2412S的输出以将A2412S输出的正12V电源转换成正5V电源提供给AD420(输出�？�)使用，所述LMl 117的输入与78M08的输出相连以将78M08产生的正8V电源转换成正3. 3V电源，该电源提供给数字器件使用。所述采样�？橹辽侔泄饷籼讲馄�4、调零模块5、采样电路6和测量�？镮 ;所述光敏探测器4将光信号转换为电信号，其输出连接至调零�？�5的输入，该调零�？�5由4个0P07的放大电路和2个4066模拟开关电路组成，其实现了对光敏探测器4生成的电信号的多级放大和对电路的调零，其中的第一个0P07的负输入直接连接至光敏探测器4的输出，从而将光电转换的电流信号转变为一个电压信号vl，所述测量�？镮包含有芯片ADT7301以获取工作环境的温度，处理器�？楦菟龉ぷ骰肪车奈露燃扑愕髁愕缪辜院痛笮。么砥髂？槭涑鲆桓龅髁愕缪箆2，所述调零�？�5的第二个0P07利用该调零电压v2实现了对电路的调零工作，其原理为处理器�？榈牡餮沟缪箆2输入到第二个0P07的负输入端，所述第二个0P07将此信号生成一个等大的反相信号v3，将该调零电压v2和反相信号v3输入到第一个4066模拟开关电路中，处理器�？橥ü刂普飧瞿Ｄ饪厥迪指缏肥涑鲆桓隹烧筛旱钠眯藕舦4，所述电压信号vl和偏置信号v4进入到由第三个0P07组成的加法电路中，实现了对电路的调零工作，并生成一个调零后电压v5，所述调零后电压v5进入到由第四个0P07和第二个4066组成的一个可变增益放大电路中放大生成一个放大信号v6，所述放大信号v6输送给采样电路6进行采样，所述采样电路是一个以ADS7825为核心的AD采样电路，所述ADS7825将放大信号v6转换成一个16位的数字量以提供给处理器�？榧扑惚徊馕锾宓奈露�。所述输出�？�13是一个以AD420为核心的DA电路，处理利用采样�？榧扑愠鑫露纫院螅褂盟鍪涑瞿？�13输出一个模拟量。处理器�？楦莘糯笮藕舦6计算出的温度以一个16位数据的形式通过SPI输入到AD420中，AD420将此数字信号转换成一个模拟信号。模拟信号包括0-5v、4-20ma、0-20ma和0_24ma四种形式。 所述显示控制�？橛上允灸？�8、按键处理�？�9、继电器11、激光器控制�？�12、I2C电路3和通讯�？�2组成。所述显示模块8由四位一体的数码管组成以显示温度数值；按键处理�？�9包含多个按键以实现人工控制，继电器11的控制引脚与处理器�？榈耐ㄓ靡胖苯酉嗔允迪挚乜刂疲患す馄骺刂颇？�12的开关引脚与处理器�？橹苯酉嗔允迪址⑸浼す庥糜诿樽迹籌2C电路3包含24C02，所述24C02与处理器�？榈腎2C复用引脚直接相连以实现保存数据的功能。其中，控制系统还可包含通讯模块2，该通讯模块2包含83485，所述通讯�？�2与处理器�？榈母从肬SART引脚直接相连以实现458通讯的功能。所述处理器�？�7主要负责整个控制系统的处理，该处理器�？橹辽侔砥餍酒⒏次坏缏泛途д竦缏罚龃砥餍酒猄TM32F103，所述处理器芯片与其他各�？橄嗔允迪挚刂普隹刂葡低车哪康�。处理器芯片的复用SPI引脚与测量�？镮相连以测量工作环境的温度，处理器芯片的通用引脚与按键处理�？�9相连以实现人工控制设备的功能，处理器芯片的通用引脚与显示�？�8相连以实现显示温度数字的功能；处理器芯片的复用SPI引脚与输出�？�13相连以输出一个模拟量；处理器芯片的通用引脚与激光器控制�？�12相连以实现控制激光器的功能；处理器芯片的通用引脚与继电器11相连以实现开关控制的功能；处理器芯片的DA输出引脚与调零�？�5相连以实现调零控制；处理器芯片的通用引脚与采样电路6连接以实现读取AD采样值的功能。在处理器芯片上电复位后，处理器芯片初始化外设和系统参数，自动调零，显示输出。初始化外设的主要工作是初始化外设的工作状态，包括输出模拟量的模式，继电器的开关，激光器的开关等。初始化系统参数主要是配置好系统在测温过程中的工作参数，利用I2C电路3储存系统参数，初始化时从I2C电路3中读取系统参数，然后配置系统参数。系统参数包括发射率，滤波系数，工作模式等等。自动调零是利用�？镮测量工作环境的温度，根据该温度处理器判断出调零电压的极性和计算出调零电压的大�。⒗么砥髂诘腄AC给采样电路提供一个偏置电压，从而减小温度对测量精度的影响，增强了设备抗干扰能力。测量与输出是利用光敏器件实现光电转换得到电压，并利用放大器进行多级放大，最后使用采样电路6将此电压转换成一个数字量，系统利用这个数字量计算出一个温度，通过软件滤波得到一个滤波温度，并通过输出�？�13输出一个与滤波温度相对应的模拟量，然后使用显示模块8显示滤波温度。处理器程序流程图如下(参见图3)101 :上电复位；102 :初始化CPU，初始化硬件外设及系统参数；103:自动调零；104 :计算温度；105 :显不温度,输出模拟量。本实用新型的红外测温设备通过自动调零，可变放大增益，增强了设备的测量精度和抗干扰能力，扩展了设备的测量范围；而且，本实用新型的红外测温设备可以配置成多种输出模式，适用于各种环境。显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本实用新型的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本实用新型不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本实用新型的教导的特定例子，本实用新型的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。
权利要求1.ー种新型改良红外测温仪，该红外测温仪包含外壳、后盖以及设置于外壳内的测温系统，其特征在于 该外壳包含筒形本体、信号入口和开ロ，该信号入ロ为圆筒形入ロ，其位于筒形本体的一端且向外延伸，该信号入ロ的直径小于本体的直径从而形成阶梯状，该开ロ位于筒形本体的另一端且由后盖覆盖，该筒形本体的内部设置有该测温系统。
2.如权利要求I所述的红外测温仪，其特征在于该测温系统包含控制系统、光纤ニ极管、分光镜、光纤管和透镜，所述透镜设置于所述信号入ロ中，所述分光镜倾斜设置于所述透镜后方，所述光纤ニ极管连接于所述光纤管的一端，所述光纤管的另一端设置于所述分光镜的后方，控制系统连接至光纤ニ极管以接收信号。
3.如权利要求2所述的红外测温仪，其特征在于该测温系统还包含有激光器，所述激光器位于所述分光镜的上方。
4.如权利要求2或3所述的红外测温仪，其特征在于该后盖包含圆筒部、盖部和插座，所述圆筒部的一端连接至所述筒形本体的开ロ，另一端由所述盖部覆盖，所述盖部上设置有连接至外接电源以提供电カ的插座，所述测温系统的控制系统设置于圆筒部内。
5.如权利要求4所述的红外测温仪，其特征在于所述盖部上还设置有显示温度数值的显示区以及供使用者操作的按键操作区。
专利摘要本实用新型涉及一种新型改良红外测温仪，该红外测温仪包含外壳、后盖以及设置于外壳内的测温系统，该外壳包含筒形本体、信号入口和开口，该信号入口为圆筒形入口，其位于筒形本体的一端且向外延伸，该信号入口的直径小于本体的直径从而形成阶梯状，该开口位于筒形本体的另一端且由后盖覆盖，该筒形本体的内部设置有该测温系统，其结构简单，操作方便，能用于不同的使用场合，消除测量误差或者弱信号分辨，可以更大程度的使用敏感元件的近极限参数，增加测温仪的量程范围，提高测量精度。
文档编号G01J5/08GK202533180SQ201220150989
公开日2012年11月14日 申请日期2012年4月11日 优先权日2012年4月11日
发明者王�？� 申请人:武汉迪凯光电科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
