一种工业高温环境下火焰在线监测仪器的制作方法

1.本发明涉及热工测量技术领域，具体为一种工业高温环境下火焰在线监测仪器。


背景技术：

2.目前已有用于观看高温窑炉、焚烧炉、加热炉、高炉、转炉等内部燃烧火焰、高温加热金属、高温液态熔融金属、高温玻璃液等的工业电视摄像机；但是这些设备普遍存在以下缺点：
3.设备网络传输延时大，对后端图像处理器硬件要求高，同时显示多个画面时图像显示的帧率只有5帧；因为观测对象亮度非常高、特别是高温火焰跳动非常厉害，所以成像不清晰、还会出现类似于鬼影的现象，达不到理想的观测效果，无法为后续测量提供理想数据。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种安装方便、结构合理的监测仪器，以克服现有技术的不足之处。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种工业高温环境下火焰在线监测仪器，所述监测仪器包括仪器本体、位于所述仪器本体顶部且可变焦的目镜以及位于所述仪器本体底部的镜头，所述镜头位于目镜的正下方；所述镜头嵌入安装有火焰滤镜，所述仪器本体内设置有分光棱镜，且位于火焰滤镜的正上方；所述分光棱镜的右侧从左到右依次设有第一镜片组、光圈、第二镜片组、快门以及图像传感器，所述第一镜片组与所述第二镜片组均通过仪器本体设置的移动机构进行左右移动；所述仪器本体内置有控制单元，并且与所述移动机构的执行元件电气连接；所述仪器本体通过其侧面设置的通讯接口与后台系统相连。
7.优选的，所述移动机构包括步进电机、精密丝杆以及移动滑块；所述精密丝杆通过精密滚珠轴承固定在仪器本体内设置的支架上，所述步进电机通过行星减速箱与所述精密丝杆相连。
8.优选的，所述精密丝杆上设置的移动滑块固定有第一镜片组与第二镜片组。
9.优选的，所述第一镜片组与第二镜片组、光圈、分光棱镜、快门以及图像传感器位于同一同轴线上。
10.优选的，所述分光棱镜由两个呈等腰直角三角形的棱镜胶合而成的立方体，且两个棱镜相邻的接触面镀有分光膜，所述棱镜设置的其余侧面镀有增透膜。
11.优选的，所述镜头通过螺纹结构固定在仪器本体的底部，并且所述镜头前端设置有卡环结构。
12.优选的，所述仪器本体侧面设置有进气口，且与仪器本体内部相通。
13.优选的，所述仪器本体内设置有散热风扇，且位于图像传感器的右侧；所述图像传感器与控制单元相连。
14.优选的，所述控制单元通过其设置的高速通讯模块与所述仪器本体设置的i/o接口板相连，所述i/o接口板通过通讯接口与后台系统相连。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.本发明采用两组可精密调节焦距的镜片组，通过控制电路控制，可根据现场视场角需求，实现远程电动变倍调整焦距与自动、半自动、手动对焦调整图像清晰度；同时采用精密同轴分光光路设计，提供所见即所得的瞄准目镜，方便设备安装时调整安装角度，并消除鬼影现象，且无需调整分光器。
17.本发明采用超感图像传感器，消除强光、特别是高温火焰跳动频率非常高的影响；配合高精度光学滤镜，高度还原火焰真实色彩和形态，使成像清晰度达到理想的观测效果；同时监测仪器采用高速通讯模块与通讯接口的设置，利用高清网络加hd
‑
sdi无损双模式同步输出，为后续测量提供理想数据。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明监测仪器整体结构示意图。
20.图2为本发明监测仪器的内部结构示意图。
21.图3为本发明监测仪器中控制系统的结构框架示意图。
22.图4为本发明分光棱镜结构示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
24.请参阅图1
‑
4，本发明提供一种技术方案：
25.一种工业高温环境下火焰在线监测仪器，所述监测仪器包括仪器本体1、位于所述仪器本体1顶部且可变焦的目镜4以及位于所述仪器本体1底部的镜头3，所述镜头3位于目镜4的正下方；所述镜头3通过螺纹结构固定在仪器本体1的底部，并且所述镜头3前端设置有卡环结构。
26.其中如图1
‑
2所示，所述镜头3嵌入安装有火焰滤镜31，所述仪器本体 1内设置有分光棱镜5，且位于火焰滤镜31的正上方；所述分光棱镜5的右侧从左到右依次设有第一镜片组11、光圈12、第二镜片组13、快门14以及图像传感器17，所述第一镜片组11与所述第二镜片组13均通过仪器本体1 设置的移动机构16进行左右移动；所述仪器本体1内置有控制单元6，并且与所述移动机构16的执行元件电气连接；所述仪器本体1通过其侧面设置的通讯接口2与后台系统相连。
27.本实施例中，采用两组可精密调节焦距的镜片组，通过控制电路控制，可根据现场
视场角需求，实现远程电动变倍调整焦距与自动、半自动、手动对焦调整图像清晰度；可实现20～200mm焦距调节；同时图像传感器17采用超感图像传感器，消除强光、特别是高温火焰跳动频率非常高的影响；配合高精度光学滤镜，高度还原火焰真实色彩和形态，使成像清晰度达到理想的观测效果。
28.其中如图2所示，所述移动机构16包括步进电机、精密丝杆以及移动滑块；所述精密丝杆通过精密滚珠轴承固定在仪器本体1内设置的支架上，所述步进电机通过行星减速箱与所述精密丝杆相连；所述精密丝杆上设置的移动滑块固定有第一镜片组11与第二镜片组13；所述第一镜片组11与第二镜片组13、光圈12、分光棱镜5、快门14以及图像传感器17位于同一同轴线上。
29.本实施例中，移动机构16采用微型二相四线步进电机，通过行星减速箱带动精密丝杆旋转，从而推动金属滑块左右移动，进而带动第一镜片组11与第二镜片组13左右移动进行微调焦距；丝杆采用超微型精密滚珠轴承固定在仪器本体1内设置的支架上，保证第一镜片组11与第二镜片组13稳定左右移动。
30.其中如图2、4所示，分光棱镜5由两个呈等腰直角三角形的棱镜胶合而成的立方体，且两个棱镜相邻的接触面镀有分光膜，棱镜设置的其余侧面镀有增透膜；采用精密同轴分光光路设计，提供所见即所得的瞄准目镜，方便设备安装时调整安装角度，并消除鬼影现象，且无需调整分光器。
31.其中本实施例中，分光棱镜5是由两个呈等腰直角三角形并且采用k9材质的棱镜胶合而成的立方体，且两个棱镜相邻的接触面镀有分光膜，棱镜设置的其余侧面镀有增透膜；s为入射光，r/t为出透射光，r:t的分光比为 50:50；棱镜表面精细抛光处理，表面光洁度4级；透射光偏移小于
±
5分，反射光偏移小于90
°±
5分。
32.其中如图2所示，所述仪器本体1侧面设置有进气口7，且与仪器本体1 内部相通；所述仪器本体1内设置有散热风扇15，且位于图像传感器17的右侧；所述图像传感器17与控制单元6相连。
33.其中，仪器本体1内置散热风扇15对控制单元6与图像传感器17进行散热，当温度传感器检测到仪器本体1内超过40℃时，散热风扇15自启动，保证设备稳定运行；与此同时，进气口7快速驳接各种冷却气源，进一步保证设备稳定运行。
34.其中如图3所示，所述控制单元6通过其设置的高速通讯模块与所述仪器本体1设置的i/o接口板18相连，所述i/o接口板18通过通讯接口2与后台系统相连。
35.本实施例中，采用arm9架构soc处理器双核高速处理芯片，嵌入式linux 操作系统；与图像传感器17连接，负责数据预处理；对成像数据进行压缩处理，在保证高画质同时能够提供较高的显示帧率，而且对网络传输带宽要求较低；i/o接口板18采用高清网络加hd
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sdi无损双模式同步输出，hd
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sdi 图像信号可直接驳接带有hd
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sdi接口的监视器，使成像清晰度达到理想的观测效果；高清网络可实现设备的远程控制光圈大小、焦距调节、对焦、快门速度等。
36.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合
适的方式结合。
37.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。