专利名称：非接触式红外温度计及其定距控制方法
技术领域：
本发明属于测温技术领域，特别涉及红外测温装置及其定距控制方法。
背景技术：
目前我国普遍采用玻璃水银温度计对人或动物进行体温的测量。玻璃水银温度计虽然价格便宜，但测温时间较长、读数不方便、使用不很安全，一旦破裂对人、动物和环境都有较大危害。现在也有采用电子温度计的，它读数虽然直观，但主要是通过热敏电阻等感温元件测量温度，由于热敏电阻及其保护套达到热平衡较慢，导致测量时间较长等缺点。
近年来，开始使用测温方便、快捷、精确的红外温度计。红外温度计是用红外辐射传感器检测人或动物身体的特定区域发出的红外辐射强度，然后根据身体被测区域表面温度与身体温度的对应关系，来测量身体的温度。红外温度计测温可靠性的关键之一是红外辐射传感器与被测区域之间的测量距离的准确定位技术。如中国专利98813387的《红外线温度计》主要包括强度传感器、处理单元及控制装置，其控制装置中的测量距离的定位技术主要是利用电磁波的反射技术及利用光波的反射或聚焦技术定位。在利用光波技术定位中，光源发射的光束或平行光路通过光学元件，而接受元件也均通过光学元件后接受，因而使该温度计结构复杂，附加元件多、体积偏大、成本高，推广应用难度较大。
发明内容
本发明的目的是针对现有红外温度计的不足之处，提供一种非接触式红外温度计及其定距控制方法，它具有结构简单、小巧轻便、安全可靠、易于读数、定距准确方便、成本低廉等特点，是易于批量生产、便于推广应用的红外温度计。
本发明的目的是这样实现的一种非接触式红外温度计及其定距控制方法，其温度计主要包括红外辐射传感器、定距控制装置、处理单元及显示装置等，其定距控制装置主要包括发光机构及观测机构等，显示装置主要包括显示电路及显示屏等。红外辐射传感器用来在预设距离的区域内检测人或动物或其他被测对象发出的红外线辐射强度，并产生相应的测量信号输出；处理单元与传感器通过电路或导线连接，用以接收传感器输出的测量信号，并对测量信号进行放大、滤波、转换等处理后，计算出被测区域内被测对象的表面温度或者与表面温度对应的体温，传输给显示装置并在显示屏上显示出测量温度数值；定距控制装置用以控制本红外温度计在预先设定的检测范围内进行测量，以确保非接触式红外温度计不接触被测对象就能准确定距并可靠而精确地测量出温度。本发明的壳体可设计成头部突出而下端细长的手持形或其他形状，体积小巧、便于操作。头部突出部分又称探头，可做成锥形或其他形状，红外辐射传感器及定距控制装置设置在探头内，处理单元及显示电路设置在壳体中，显示屏设置在壳体表面上，以便读数。其间通过电路或导线连接。本发明通过探头检测被测对象的红外辐射强度，经过处理单元处理计算出温度值并在显示屏上予以显示，其结构简单，使用方便。
本发明巧妙地利用光路原理设计的定距控制装置，主要包括发光机构、观测机构等。发光机构很简单，主要为能定向发射平直可见光光束的光源，光束的颜色主要为红色或蓝色等便于观察的颜色，光源主要为LED源或激光源或其他可见光源，光源发射出的光束投射到被测对象上形成的光斑为圆形或椭圆形或其它图形等，或者图形符号；观测机构也很简单，主要为直细管或弯折管或光纤或观察孔或直细管、弯折管、光纤、观察孔的组合等。其定距控制方法的主要特征是使发光机构发出的光束与观测机构的观测光路相交于探头前方的预设距离处，但由于发光机构发出的光束与观测机构的观测光路都不可能无限细，因此，它们的相交不是绝对的一个点而是在预设距离附近形成一特定区域。当发光机构发射出可见光束时，只有在被测对象位于该特定区域内，测量者才能通过观测机构看清该光束投射在被测对象上形成的光斑或图形符号。所以，只要测量者通过观测机构看到该光斑或图形符号，即表明被测对象必处于探头前的这一特定区域内，从而实现了定距控制。测温时，测量者手持本温度计，在开机状态下用探头对准被测对象的被测区域(如额头)，按下测量键不放，发光机构发出平直的光束投向被测区域，同时测量者用肉眼通过观测机构观察并调整手中温度计探头的方向及探头与被测对象的被测区(又称被测目标)之间的距离，当观察到被测目标上的可见光斑或图形符号时，放开测量键，就立即进行测量并在显示屏上显示出被测对象的温度值。操作简单、使用方便。
综上所述，本非接触式红外温度计的定距控制方法的主要特征是1.使发光机构发射的光束与观测机构的观测光路相交于温度计探头前方的预设距离的特定区域内；2.在发光机构发射出光束的条件下，只有当被测目标位于预设距离的特定区域内，测量者才能通过观测机构清晰地看见发射光束投射到被测目标上形成的光斑或图形符号；3.测量者通过观测机构观察并调整温度计探头的方向及探头与被测目标之间的距离，直到看清被测目标上的光斑或图形符号为止，此时被测目标必定处在探头前方的预设距离的特定区域内，从而实现了定距控制。
本定距控制装置的结构虽然简单，但能方便准确地对测温距离定位，确保传感器在预设距离的特定区域内检测被测目标的红外辐射强度，避免了温度测量中因测量定位不准确而导致的测量误差，保证了测温的可靠性及精确度。为了便于在各种不同情况下能方便地进行定距控制，在发光机构的光路中可以增设光学元件(如凸透镜等)而在观测机构中可不增设光学元件；或者在发光机构的光路中可不增设光学元件而在观测机构的光路中可增设光学元件(如凸透镜、反射镜等)；或者在发光机构的光路和观测机构的光路中均可增设光学元件(如凸透镜、反射镜等)；或者在发光机构的光路中和观测机构的光路中均不增设光学元件。这就使本发明能方便地适用于各种不同场所，便于测量、应用范围广。
本发明采用上述技术方案后，其非接触式红外温度计具有结构简单、体积小巧轻便、成本低、操作简单、使用安全卫生等特点。特别是本发明的定距控制方法，操作方便，而且能使传感器测量定位准确、快捷，可在几秒钟时间内使红外温度计准确定距测温，测温可靠而精确。本发明易于工业化批量生产，便于推广应用，适用于多种场所及不同高度的人或动物的体温测量及其他测温的需要，是一种先进而精确、经济而实用的红外温度计。
图1为本发明的正面示意图；图2为本发明的侧面示意图；图3为本发明的结构示意图；图4为本发明的定距控制装置中采用直细管式观测机构的原理示意图；图5为本发明的定距控制装置中采用弯折管式观测机构的原理示意图；图6为本发明的定距控制装置中采用光纤式观测机构的原理示意图；图7为本发明的定距控制装置中采用观察孔式观测机构的原理示意图。
图中1探头外壳，2发光机构，3观测机构，4功能键，5导波管，6显示屏，7开关/测量键，8电池盖，9壳体，10传感器，11探头，L预设距离。
具体实施例方式
下面结合具体实施方式
，进一步说明本发明。
实施方式1如图1～4所示，一种非接触式红外温度计及其定距控制方法，其温度计主要包括红外辐射传感器10、定距控制装置、处理单元及显示装置等。其定距控制装置主要包括发光机构2及观测机构3等，其显示装置主要包括显示电路及液晶显示屏6等。本实施方式的壳体9为头部突出而下端细长的手持式，头部突出的探头11为锥形，红外传感器10及定距控制装置装设在探头11内，处理单元及显示电路装设在壳体9中，液晶显示屏6装设在壳体9表面上，在壳体9上，还设置有电源开关/测量键7及电池盖8，电池装设在电池盖8内的壳体9中，其间通过电路或导线连接。设置于探头11内的发光机构主要为一个红色发光二极管和使其发出的光线变为平行光的凸透镜，发射出红色的平直光束，观测机构主要为一直细管。其定距控制方法的主要特征是使发光机构发出的平行光束与直细管式观测机构的观测光路在探头前方的预设距离L处的A点相交，由于发光机构发出的平行光束与直细管式观测机构的观测光路都不可能无限细，故，它们两者的相交并不是绝对的一个A点而是在A点附近的一个特定区域C、B之间。当发光机构发射出红色平直光束时，只有当被测目标位于C、B之间这一特定区域内，测量者通过观测机构才能看到该红色平直光束投射在被测目标上形成的光斑。所以，只要测量者通过观测机构看到该光斑，即表明被测目标处于探头11前的预设距离L附近的C、B之间这一特定区域内，从而实现了定距控制。
实施方式2如图5所示，本非接触式红外温度计及其定距控制方法的主要特征是，定距控制装置的观测机构采用弯折管式并在其中增设光学元件(如反射镜)，以改变观测机构的观测光路，使发光机构发射光束的光路与弯折管式观测机构的观测光路相交于探头11前方的预设距离L附近的C、B之间这一特定区域内，从而实现了定距控制。其余的部分与实施方式1相同。
实施方式3如图6所示，本非接触式红外温度计及其定距控制方法的主要特征是，定距控制装置的观测机构采用光纤式，以改变观测机构观测光路的角度和位置，使发光机构发射光束的光路与光纤式观测机构的观测光路相交于探头11前方的预设距离L附近的C、B之间这一特定区域内，从而实现了定距控制。其余的部分与实施方式1相同。
实施方式4如图7所示，本非接触式红外温度计及其定距控制方法的主要特征是，定距控制装置的观测机构由位于前、后两个位置并具有共同通光部分的观察孔组成，使发光机构发射光束的光路与该观察孔式观测机构的通光光路相交于探头11前方的预设距离L附近的C、B之间这一特定区域内，从而实现了定距控制。其余的部分与实施方式1相同。
权利要求
1.一种非接触式红外温度计，主要包括红外辐射传感器(10)、定距控制装置、处理单元及显示装置，其特征在于定距控制装置主要包括发光机构(2)及观测机构(3)，显示装置主要包括显示电路及显示屏(6)，红外辐射传感器(10)和定距控制装置装设在探头(11)内，处理单元及显示电路装设在壳体(9)中，显示屏(6)设置在壳体(9)表面上，其间通过电路或导线连接。
2.按照权利要求1所述的非接触式红外温度计，其特征在于所述定距装置的发光机构(2)主要为定向发射平直可见光束的光源。
3.按照权利要求1所述的非接触式红外温度计，其特征在于所述的观测机构为直细管或弯折管或光纤或观察孔或直细管、弯折管、光纤、观察孔的组合。
4.按照权利要求2、3所述的非接触式红外温度计，其特征在于在所述的发光机构的光路中增设光学元件而在观测机构的光路中不增设光学元件，或者在发光机构的光路中不增设光学元件而在观测机构的光路中增设光学元件，或者在发光机构的光路中和观测机构的光路中均增设光学元件，或者在发光机构的光路中和观测机构的光路中均不增设光学元件。
5.一种非接触式红外温度计的定距控制方法，其特征在于(1)使发光机构发射的光束与观测机构的观测光路相交于温度计探头(11)前方的预设距离(L)的(C)、(B)之间的特定区域内；(2)在发光机构发射出光束的条件下，只有当被测目标位于预设距离(L)的(C)、(B)之间的特定区域内，测量者才能通过观测机构清晰地看见发射光束投射到被测目标上形成的光斑或图形符号；(3)测量者通过观测机构观察并调整温度计探头(11)的方向及探头(11)与被测目标之间的距离，直到看清被测目标上的光斑或图形符号为止。
全文摘要
一种非接触式红外温度计及其定距控制方法属于测温技术领域。其温度计主要包括红外辐射传感器、定距控制装置、处理单元及显示装置等，其定距控制装置主要包括发光机构及观测机构等，其间通过电路或导线连接。其定距控制方法主要是使发光机构发射的光束与观测机构的观测光路相交于探头前方的预设距离的特定区域内，只有当被测目标位于该特定区域内，才能通过观测机构看清该光束投射到被测目标上的光斑或图形符号。本发明结构简单、小巧轻便、定距准确、测量快捷、操作方便，成本低等，易于批量生产，便于推广应用，适用于多种场所及不同高度的人或动物的体温测量及其它测温需要，是一种先进而精确、经济而实用的红外温度计。
文档编号G01J5/08GK1560575SQ200410021908
公开日2005年1月5日 申请日期2004年2月23日 优先权日2004年2月23日
发明者简毅, 洪雪飞, 程洪, 简 毅 申请人:简毅, 洪雪飞, 程洪, 简 毅