专利名称：一种红外辐射温度计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种红外辐射温度计，属于辐射测温装置技术领域。
辐射测温是一种非接触测温技术，在科学研究及工业上有广泛的应用。红外辐射温度计(单色或比色)是应用最广的一种部分辐射温度计，具有动态响应好，灵敏度高和滞后时间短等特点，它的一个困难是测定物理量与温度之间非线性曲线关系的线性化处理技术，单色温度计的测定物理量是物体的热辐射能量，比色温度计的测定物理量是物体在不同波长下的热辐射能量之比，它们与温度之间的函数关系均不是线性关系，所以在温度计的电路中均加入所谓线性器或线性调整电路模拟实现非线性曲线的线性化，典型的电路是在一个运放器上并接若干个反馈电阻通道。每个反馈通道上设置二极管并预置一个负电压，由此来决定每个反馈通道的导通点以及运放器的放大倍数，这种线性化处理技术在调整前级折线的斜率时必然影响到后级折线的斜率，所以线性模拟精度较低，电路调整十分困难，影响到红外温度计的性能。
本实用新型的目的在于公开一种电路精度高，调整方便而适用广泛的红外温度计。
本实用新型的任务是这样实现的，红外辐射温度计的线性器采用多个平衡设置的比例放大器电路，每个比例放大器电路单元的运放器输入端具有阀值设定电路，输出端具有限幅值设定电路，各比例放大器的输出经加法器合成为线性化输出。
所述输出端限幅设定电路是将一个串接在限幅电源回路中的电阻网络中所取出的分压值经二极管与运放器输出端连接而成，显然所述的限幅电源与输出信号极性相同。
所述输入端阀值设定电路有两种典型结构，一种是用稳压管建立输入阀值，另一种是在一个阀值电源与输入信号源之间通过输入电阻和阀值电阻串接引出的分压来建立输入阀值，该分压取出端与运放器的输入端之间串接二极管，所述阀值电源与输入信号源的电压反相。
采用上述改进的线性化电路之后，每个运放电路单元能独立完成一段曲线的线性处理，其起始拐点、限幅值及斜率均独立可调，各单元之间的参数调整互不影响，调整方便，误差不积累，精度高，且对于递增或递减曲线，凹曲线或凸曲线均适用，这样可使红外幅射温度计能高精度地模拟输入物理量与温度之间非线性关系。
以下结合附图和实施例，对本实用新型作具体说明。
图1是本实用新型原理图；图2是具有阀值电源的线性器电路原理图；图3是典型的传统线性器电路原理图；图4是稳压电源的一种改进方案；图5和图6是两种以稳压管来建立输入阀值的运放电路输入部分电路图。
图1中光路1将从被测目标采集到的辐射能聚焦成象在探测器2(硅光电池)上，产生电压信号经变送器3和放大器4处理，进入线性器5作模拟线性处理，输出0－5V电压信号或再经分压分流回路6处理输出0－10mV毫伏信号及0－1mA电流信号，线性器5和放大器4等由稳压电源7供电，线性器5采用多个平行设置的运放电路51、52、53和54，每个运放电路单元运放器57的输入端设有输入阀值设定电路56，输出端设有限幅值设定电路58各运放电路单元51－54的输出经一个加法器55合成后输出，本电路的主要特点是每个运放电路单元均是一个输入阀值、限幅值及斜率独立可调的子体系，整个线性化处理体系由若干个结构相同的子体系经加法器合成而得，这种线性器能高精度地模拟实现辐射温度计所涉及的各种非线性曲线函数关系的线性化。
图2给出一个实施例，在本例中运放器57为反相输入，E1＋作为阀值电源与负信号源USr(－)之间串接阀值电阻R和输入电阻R0，两电阻连接处取得分压经二极管D1加至运放器57的反相输入端，在输出端，电位器W设在限幅电源E2＋回路中，取出的分压值经二极管D2加至运放器57输出端，其它运放电路单元(未画出)具有相同结构，最后经加法器55合成为多段折线模拟曲线，从电路原理可知，在本例中二极管D1和D2的正极均应与运放器57的对应端连接，输入起始拐点值由R及R0决定，限幅值由W决定，折线斜率为R1／R0，当｜USr｜大于某一阀值时，输入信号方能通过二极管D1；当运放器57的输出信号电压增加使A点电压大于B点所取出的分压值时，二极管D2导通，起到限幅作用，这类电路可以有多种变化，例如采用不同极性的信号源或采用正相输入方式，但必须满足阀值电源与输入信号的极性相反，限幅电源与运放器输出极性相同两个条件。例如当使用正极性信号源USr作正相输入时，阀值电源E1取负极性，限幅电源E2仍取正极性，此时二极管D1的负极接运放输入端。
作为对比，图3显示传统的线性器电路，这是一个具有多段反馈回路的运放电路，仅当第一段反馈回路L1工作时，运放F的放大倍数为R1／R0，当第二段反馈回路L2导通工作时，放大倍数为(R2／／R1)／R0，当第三段反馈回路L3导通工作时，放大倍数为(R3／／R2／／R1)／R0，当第四段反馈回路L4导通工作时，放大倍数为(R4／／R3／／R2／／R1)／R0显然，调整前一段折线斜率时必然影响后一段折线斜率，并且影响折线的拐点，这使得曲线的线性化调整变得十分复杂，实际上这种电路的模拟精度不可能做得很高，误差还会积累。
由于精密仪表对电源有很高要求，一般电源虽经稳压，因负载变化或输入电压变化，其输出仍有波动，影响仪表精度，本实施例中采取多个稳压单元串联，如图4所示，图中三个稳压单元LM317相串联，输入24V，输出10V，如果每一级对电源波动的抑制能力为100dB，那么三个串联各抑制能力为300dB，极大地降低电网电压波动对仪表的影响，图中稳压单元LM317也可用稳压二极管替代。
输入阀值的建立还可由稳压管电路来实现，如图5和图6所示，图5中稳压管DW1串接在输入回路中，本例为正信号源，运放为反相输入，输入阀值为稳压管稳压值，当信号电压USr在电位器W1上取出的分压U’Sr值超过该阀值时，运放进入线性放大状态，图6中稳压管DW2采用并接方式接在运放器的输入端，起输入限幅作用，即当输入信号USr小于稳压管DW2所建立的阀值U0时，运放电路处于比例放大状态，这种情况适用于递减曲线。
权利要求1.一种红外辐射温度计，由光路、探测器和电路组成，电路中包括线性器，其特征在于所述线性器采用多个平行设置的比例放大器电路，每个比例放大器电路单元的运放器输入端具有输入阀值设定电路，输出端具有限幅值设定电路，上述各比例放大器电路的输出经加法器合成为线性化输出。
2.按权利要求1所述的红外辐射温度计，其特征在于所述限幅值设定电路设有一个限幅电源，一个电阻网络串接于该电源回路，一个二极管连接对应运放器的输出端与所述电阻网络的一个分压取出端，所述限幅电源与运放输出极性同相。
3.按权利要求2所述的红外辐射温度计，其特征在于所述输入端输入阀值电路由接在信号输入回路中的稳压管组成。
4.按权利要求2所述的红外辐射温度计，其特征在于所述输入端输入阀值电路设有一个阀值电源，一个阀值电阻和输入电阻串接于该电源回路中，上述两电阻连接端经二极管与对应运放器输入端连接，所述阀值电源与输入信号电压反相。
5.按权利要求1所述的红外辐射温度计，其特征在于所述电路的稳压电源采用多级稳压单元串接而成。
专利摘要本实用新型涉及一种红外辐射温度计，是对现有红外(单色或比色)温度计电路部分的改进，将电路的线性器改成由多个独立的运放电路平行设置而成，每个运放电路输入端设置输入阀压，以决定起始拐点参数，输出端设置限幅电路，上述各运放电路中的输出经一个加法器合成后再输出。这种线性器在模拟实现非线性曲线的线性化时，每段折线的起始点，限幅值和斜率均独立可调，互不影响，调整方便、误差不积累，可有效提高红外辐射温度计的精度。
文档编号G01J5/12GK2189311SQ94204110
公开日1995年2月8日 申请日期1994年3月4日 优先权日1994年3月4日
发明者白日午 申请人:白日午