专利名称：红外线扫瞄测温仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工业非接触温度测量仪，尤其是一种红外线 测温仪。
背景技术：
红外线扫瞄测温仪，主要用于工业浮法玻璃生产、钢板热轧、彩 涂以及转窑等较大形移动面积的温度分布测量。类似用途的有英国
Land 、法国HGH、美国IRC0N和Raytek、日本Chino公司生产的扫 瞄仪(Xinescanner)。
扫瞄仪核心部件之一是旋转反射镜，反射镜面对被测量的目标 物，扫瞄角《±45° (根据红外辐射原理在0°到45°之内，认为被 测面的热辐射系数不变)。反射镜旋转时，顺时扫瞄被测面上的各点 (区域)，并把点上的热辐射能量反射到仪器的测温传感器上，获得 一维温度曲线。当被测面移动时，就类似电视的行扫瞄和帧扫瞄成象 原理，可生成一幅二维或三维的热图(依靠嵌入式微处理器或计算机 按测量顺序安排测温点在热图上的X、 Y坐标位置，并以不同的颜色 或高度表示温度的高低)。
现有技术的不足和缺点
a.扫瞄探头箱内除含扫描镜和驱动旋转的电机外，还有红外测 温传感器和信号处理电路等等，结构比较复杂。与外围水冷保护层之 间的空间间隙较大；带水冷和气扫装置后，无法做成方便的可开盖的
盒式结构；安装、维护不方便。运行期间，除#故障报警， 一般不会 开箱査看、维护。在水、气供给不正常时，使用场合的高温、水气、 烟尘容易使扫瞄探头发生故障。
b. 扫瞄探头的光学通道口安装固定的密封保护窗。有的采用长条 平面材料，不同角度的扫瞄线透过时会有不同的透过率和折射。有的 采用半柔性有机材料弯成的弧形保护窗，表面硬度低，容易起毛；热 稳定性差，容易变形；热隔离性能差，仪器内部容易受热。要维持保 护窗外侧的清洁，对气扫系统的要求很高，气压要稳定、气源要干净; 如果外侧窗面吸附油污、灰尘；除非停产大修，日常，维护人员无法 查看和清洁。
c. 扫瞄镜是一个带45 °反射斜面的圆柱体，只有中心孔与电机 转轴连接。高速旋转时电机转轴负荷较大，电机容易发热。
d. 扫瞄镜36(T旋转，90°面对目标。被测面上的两条扫瞄线之 间，有容纳三条扫瞄线的空白间隔。提高扫瞄频率可縮小间隔距离， 同时又意味着縮短了测量响应和采样时间，对传感器和系统提出更高 的时间响应要求；实现并不容易。否则，系统的实际温度测量性能就 降低。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种红外线扫瞄测温仪，该 测温仪结构优化，体积小，安装和使用维护方便，系统运行可靠，设 备和运行维护成本低。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案如下 一种红外线扫瞄测温仪，包括红外扫瞄探头盒、信号处理盒。红
外扫瞄探头盒与信号处理盒由光导纤维和高温电缆连接；信号处理盒 与客户上位机通讯。
红外扫瞄探头盒由一个带开盖和扫瞄通道的密封盒体构成，密封 盒体内部川字形布局两边设有透明玻璃密封窗的冷却水槽，中间长 条设有一体化旋转扫瞄反射镜组件，扫瞄反射镜组件一端与步进电机
转轴相连接，另一端面向红外集光系统。
红外扫瞄探头盒的水槽下面设有空气吹扫通道，扫瞄通道两边的 斜面上设有吹扫气出口气隙狭缝。
扫瞄反射镜组件包括一体化旋转件和旋转体基座； 一体化旋转件 的45°反射镜在入射窗和出射窗处各设有平面密封保护窗，并通过两 端轴承嵌装在旋转体基座内，构成旋转体组件；旋转体基座上面设有 玻璃后窗盖；旋转体基座与探头盒扫瞄通道的安装结合面密封连接。 信号处理盒由带开盖的密封盒体构成，盒内安装有红外测温传感 器，嵌入式微处理器，液晶显示器，步进电机控制驱动器和系统电源。 红外扫瞄探头盒和信号处理盒的密封盒体与各自的开盖之间均 由铰链连接，盒盖和盒体四角用螺丝拧紧闭合密封。 驱动扫瞄的步进电机的转速和转向可调。 旋转体基座上设有一个0。位修正光电对射开关。 旋转件的旋转轴带有一枚处于光电对射开关中间的0°位指针。 红外集光系统带有瞄准目镜。
光导纤维将扫瞄探头采集的红外光信号传送给信号处理盒中的红 外测温传感器。
45。反射镜、入射窗、出射窗和0°位指针构成一体化的旋转件通
过安装在基座中间的轴承一起旋转。
红外扫瞄探头盒内部的冷却水槽装有透明玻璃密封窗。 红外扫瞄探头盒内部呈川字形布局的两边冷却水槽之间的长条空 间顺着长条紧夹着步进电机、 一体化旋转扫瞄反射镜组件和红外集光 系统。
空气吹扫气流出口气隙是位于扫瞄通道的两个斜面上的二条狭缝。
本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是
(1) 探头与信号处理盒分体，由于探头内部无红外测温传感器 和信号处理电路，扫瞄反射镜旋转体有两端轴承支承，步进电机驱动 时负荷小、不会发热，电机本身耐温高，因此使探头的冷却保护要求
降低；光导纤维传送探头采集的红外光信号给信号处理盒，使盒内的
红外测温传感器和处理电路能远离热源、改善整个系统的耐热和抗干 扰性能。
(2) 自带平面密封窗和清洁维护后窗的一体化旋转扫瞄反射镜 组件，使任何角度的扫瞄线在穿过保护窗时的折射和透过率是一样 的；套装旋转体的基座，有一个扫瞄通道开口和一个玻璃观察后窗； 玻璃观察后窗便于观察入射窗片是否需要清洁。
(3) —个独立于扫瞄反射镜组件的一体化红外集光系统，接受 前者反射的目标辐射能量、聚焦并通过光纤传送给信号处理盒中的测 温传感器；因此，便于电子系统的远离热源安装和测温系统的拆换修 理及送法定计量检定。
(4) 内部紧凑的水冷和气扫系统设计布局，使整个扫瞄探头能
做成盖可随时开启的盒式结构；体积小，便子安装和日常查看维护。
图l是本实用新型系统框图2是本实用新型实施例的扫瞄探头剖视图3是图2的左剖视图。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步的描述。 如图1所示， 一种红外线扫瞄测温仪，包括红外扫瞄探头盒100、 信号处理盒加200，红外扫瞄探头盒100与信号处理盒200由光导纤 维40和电缆30连接。
红外扫瞄探头盒100内安装有步进电机50，扫描组件60,红外 集光系统52。
红外扫瞄探头盒100由一个带开盖53和扫瞄通道6的密封盒体 构成，密封盒体内部两边设有透明玻璃密封窗的冷却水槽33，水槽 33下面设有空气吹扫通道32;中间设有一体化旋转扫瞄反射镜组件 60，扫瞄反射镜组件60—端与步进电机50转轴相连接，另一端面向 红外集光系统52。信号处理盒200由带开盖53的密封盒体构成，盒 内安装有红外测温传感器，嵌入式微处理器，液晶显示器，步进电机 控制驱动器和系统电源。
如图2， 3所示，扫瞄反射镜组件60包括一体化旋转件51和旋转 件基座4; 一体化旋转件51由45°反射镜1和入射平面密封保护窗2 和出射平面密封保护窗7组成，并通过两端轴承3与旋转体基座4连
接构成扫瞄反射镜旋转体组件60;旋转体基座4上面设有玻璃后窗 盖5;旋转体基座4与探头盒扫瞄通道6的安装结合面密封连接。
本实用新型的具体特征为 (1 )自带平面密封窗和清洁维护后窗的一体化旋转扫瞄反射镜组
件
-如图2所示45°反射镜1由小口径平面入射窗2和出射窗7密 封保护，组成两端有轴承3的旋转件51。保护窗采用石英或氟化转 等性能稳定的材料；任何角度的扫瞄线在穿过保护窗时的折射和透过 率是一样的。套装旋转体的基座4和盒体结合部位有一个扫瞄通道6， 通道两边斜面带吹扫出口气隙61。基座4还有一个玻璃后窗，观察 后窗，可知入射窗片是否需要清洁。日常维护很方便切断电源，拧 下后窗盖，用手指轻拨旋转体，使入射窗面向维护者，用酒精棉清洁 即可。
(2) 步进电机驱动
合理设定步进电机50的运动参数(转速和转向)，可兼顾单位时 间的扫瞄线数和温度采集的响应时间。例如可以360°快速旋转， 也可以在+30°和-25°之间折返，减慢速度、增加扫瞄线密度。为了 使定位准确，安装了一个0°指针11和0。光电开关9;当扫瞄旋转 件51转轴上的指针11划过光电开关9的缝隙时，发出0°位修正信 号；使扫瞄点定位始终准确。步进电机50驱动尤其适合需要慢扫瞄 或折返扫瞄以及变速扫瞄的场合。步进电机的转速和转向控制信号由 信号处理盒中的微处理器或客户上位机设定、发送。
(3) —体化红外集光系统和红外传送光纤
一个独立于扫瞄反射镜组件60的一体化红外集光系统52，接受 前者反射的目标辐射能量、聚焦并通过光纤传送给信号处理盒中的测 温传感器。因此，便于电子系统的远离热源安装和测温系统的拆换修 理及送法定计量检定。扫瞄反射镜组件的反射率高且固定，在生产标 定时可预先测知；它的修正补偿很方便
系统的辐射修正系数=被测物的辐射系数X反射镜组件的总反射率。
集光系统52带有瞄准目镜8;与激光瞄准相比，调试时更有利于 高亮度环境或高温度目标物的观察。 (4)川字形布局的内冷却水槽 探头盒100内的两边水槽33将集光组件52、扫瞄反射镜组件60 和驱动电机50紧夹在中间，形成川字形布局，冷却效果好。水槽透 明的玻璃密封窗31可查看水流状况。两边紧夹式水槽布局，使扫瞄 探头紧凑、小巧；并可做成可开盖的盒式，方便査看维护。 本实用新型实施例
如图1所示红外线扫瞄测温仪系统分三个部分(不包括客 户上位机)。 (l)扫瞄探头盒100:
一个带开盖和扫瞄通道的密封盒体，内部两边是有透明玻璃密封
窗的冷却水槽33，水槽33下有空气吹扫通道32;中间是一个一体化 旋转扫瞄反射镜组件60和步进电机50转轴连接，另一端面向红外测 温的集光系统52,集光系统52带有瞄准目镜8。旋转体基座4上有 玻璃后窗盖5。基座4与探头盒扫瞄通道6的安装结合面用高温胶密 封。整个扫瞄探头盒100的外型体积276X215X101 rara。 (2)信号处理盒200:
一个带开盖的密封盒体，红外测温传感器，嵌入式微处理器，液 晶显示器，步进电机控制驱动器和系统电源都安装在盒内。体积276 X215X90咖。 -(3)中间连接的光纤40和高温电缆30:
高温电缆30用于传输扫瞄探头和信号处理盒之间的电信号；相 同长度的光导纤维40 (例如10 20米)，将扫瞄探头采集的红外信号 传送给信号处理盒中的双色红外测温传感器和嵌入式微处理器。
权利要求1.一种红外线扫瞄测温仪，包括红外扫瞄探头盒(100)、信号处理盒(200)，其特征在于，所述红外扫瞄探头盒(100)与信号处理盒(200)由光导纤维(40)和高温电缆(30)连接；信号处理盒(200)与客户上位机通讯；所述红外扫瞄探头盒(100)由一个带开盖(53)和扫瞄通道(6)的密封盒体构成，密封盒体内部川字形布局两边设有透明玻璃密封窗的冷却水槽(33)，中间长条设有一体化旋转扫瞄反射镜组件(60)，扫瞄反射镜组件(60)一端与步进电机(50)转轴相连接，另一端面向红外集光系统(52)；所述红外扫瞄探头盒(100)的水槽(33)下面设有空气吹扫通道(32)，扫瞄通道(6)两边的斜面上设有吹扫气出口气隙狭缝(61)；所述扫瞄反射镜组件(60)包括一体化旋转件(51)和旋转体基座(4)；一体化旋转件(51)的45°反射镜(1)在入射窗(2)和出射窗(7)处各设有平面密封保护窗，并通过两端轴承(3)与旋转体基座(4)连接，构成旋转体组件(60)；旋转体基座(4)上面设有玻璃后窗盖(5)；旋转体基座(4)与探头盒扫瞄通道(6)的安装结合面密封连接；所述信号处理盒(200)由带开盖的密封盒体构成，盒内安装有红外测温传感器，嵌入式微处理器，液晶显示器，步进电机控制驱动器和系统电源。
2. 根据权利要求1所述的红外线扫瞄测温仪，其特征在于，所述红外扫瞄探头盒(100)和信号处理盒(200)的密封盒体与各自的开盖 (53)之间均由铰链连接，盒盖和盒体四角用螺丝拧紧闭合密封。
3. 根据权利要求1所述的红外线扫瞄测温仪，其特征在于，所述旋 转体基座(4)上设有一个0°位修正光电对射开关(9)，旋转件(51) 的旋转轴带有一枚处于光电对射开关(9)中间的(T位指针(11)。
4. 根据权利要求1所述的红外线扫瞄测温仪，其特征在于，所述红 外集光系统(52)带有瞄准目镜(8)。
5. 根据权利要求1所述的红外线扫瞄测温仪，其特征在于，所述光 导纤维(40)将扫瞄探头采集的红外光信号传送给信号处理盒(200) 中的红外测温传感器。
6. 根据权利要求1所述的红外线扫瞄测温仪，其特征在于，所述的 一体化的旋转件(51)由45。反射镜(1)、入射窗(2)、出射窗(7) 和0°位指针(11)构成，所述的一体化的旋转件(51)通过安装在 基座(4)中间的轴承(3) —起旋转。
7. 根据权利要求1所述的红外线扫瞄测温仪，其特征在于，所述红 外扫瞄探头盒(100)内部的冷却水槽(33)装有透明玻璃密封窗。
8. 根据权利要求1所述的红外线扫瞄测温仪，其特征在于，所述红 外扫瞄探头盒(100)内部呈川字形布局的两边冷却水槽(33)之间 的长条空间顺着长条紧夹着步进电机(50)、 一体化旋转扫瞄反射镜 组件(60)和红外集光系统(52)。
9. 根据权利要求1所述的红外线扫瞄测温仪，其特征在于，所述空 气吹扫气流出口气隙(61)是位于扫瞄通道(6)的两个斜面上的二 条狭缝。
专利摘要本实用新型公开了一种红外线扫瞄测温仪，包括红外扫瞄探头盒、信号处理盒，红外扫瞄探头盒与信号处理盒之间由光导纤维和电缆连接。红外扫瞄探头盒由一个带开盖和扫瞄通道的密封盒体构成，密封盒体内部川字形布局两边设有透明玻璃密封窗的冷却水槽，中间设有一体化旋转扫瞄反射镜组件，扫瞄反射镜组件一端与步进电机转轴相连接，另一端面向红外集光系统。水槽下面设有空气吹扫通道；该测温仪结构优化，体积小，安装和使用维护方便，系统运行可靠性高，设备和运行成本低。
文档编号G01J5/02GK201062993SQ20062004948
公开日2008年5月21日 申请日期2006年12月26日 优先权日2006年12月26日
发明者袁国炳 申请人:袁国炳