专利名称：主动式面扫描测温仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光机电一体化专用温度监测装置，主要用于各类工业燃烧窑炉内部温度场温度检测和视频摄像。
背景技术：
工业窑炉在燃烧过程中，由于风、煤、料量是不断变化的，其燃烧面也是变化的，为了实现优化燃烧，需要对燃烧面进行温度检测和火焰监视。现有技术中采用的是“点式测温计”和“工业电视”相结合的技术方案，这种方案实质上是采用两个独立的产品分别独立的完成对燃烧状况进行温度测量和火焰监视，这种技术方案存在明显的缺陷，即以一个固定点的温度代表整个炉膛温度动态变化状况，显然“以偏概全”，不能真实地反映全炉膛内的温度分布，无法全面了解炉膛内的燃烧工况，因此无法对炉膛燃烧不完全的情况及时进行补救，易于产生NOX、CO有害气体；由于未能对整个炉膛温度动态变化状况进行准确的了解，当然也就不可能对燃烧温度加以准确控制，难以满足工艺要求，进而影响产品质量；燃烧不充分、致使燃料的浪费等现象极为普遍。
发明内容
本实用新型的目的就是要克服现有中存在的缺陷，提供一种能够主动地对静止的对象完成二维场温度测量，同时能对对象实施视频监控的主动式面扫描测温仪。
本实用新型是通过采用以下技术方案实现的一种主动式面扫描测温仪，其特征在于仪器壳体上开设有供光线射入的进光口，该进光口处设置一个分光镜，分光镜的旁侧设置有反光镜，反光镜的反射面处在将来自分光镜的反射光线反射到摄像机镜头的位置处，摄像机与图象控制装置相连；所述的分光镜的里侧设有红外光接收镜，红外光接收镜同时与提供转动的动力轴和提供摆动的传动机构相连，所述的红外光接收镜的旁侧设置有红外探测器，红外探测器接收来自红外光接收镜的红外光并传输至信号处理器。
本实用新型采用了主动式面扫描部件，即在采用的红外光接收镜提供转动的动力轴和提供摆动的传动机构作用下，主动地完成各种角度范围内被测对象的温度信息采集，由该部件主动式地对静止的对象完成二维场温度测量；同时，通过光学分光系统将视频摄像与面扫描部件融为一体，构成一体化的主动式面扫描红外测温摄像方案。由于入射光含有视频信息和温度信息，而视频信息由可见光组成；温度信息是由红外辐射光组成。两者的波长覆盖范围不同。通过本实用新型技术方案中的分光镜将视频可见光反射到反光镜上；再通过视频反光镜反射到摄像机成像后，输出视频信号。另一方面，通过分光镜透射功能，将红外辐射波长外的其它杂散光滤出，仅允许反映温度信息的红外辐射光通过；再通过一个红外接收镜面，将红外辐射光反射到红外探测器上，经光电转换后，输出温度信号。
利用本实用新型可以实现对工业窑炉全炉堂内燃烧温度和燃烧状况实时在线测量，并便于结合计算机进行实时数据处理和图象处理，给出工业窑炉全炉堂内的燃烧温度场分布和视频图象处理信息，便于控制定量给煤系统，实现优化燃烧，本实用新型对改善工况、提高产品质量、节约燃煤量、降低有害气体排放均具有积极意义。
附图概述
图1是本实用新型的结构原理示意图；图2是提供转动和摆动的传动机构的原理结构图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提供的主动式面扫描测温仪，它包括仪器壳体10上开设有供光线射入的进光口11，该进光口11处设置一个分光镜20，分光镜20的旁侧设置有反光镜30，反光镜30的反射面处在将来自分光镜20的反射光线反射到摄像机40镜头的位置处，摄像机40与图象控制装置50相连；所述的分光镜20的里侧设有红外光接收镜60，红外光接收镜60同时与提供转动的动力轴100和提供摆动的传动机构相连，结合图1，红外光接收镜60可以在X向转动以及同时在Y向小范围内摆动，所述的红外光接收镜60的旁侧设置有红外探测器80，红外探测器80接收来自红外光接收镜60的红外光并传输至信号处理器90。所述的分光镜20为供供可见光反射、红外辐射光透射的光学镜。
为了保证有效地收集燃烧范围内的入射光，应保持进光口11的大小和分光镜20所处的位置，具体讲就是所述的分光镜20的中心与进光口11的边缘之间围成的区域为顶角为30°～90°的圆锥状区域，通常来讲所述的顶角为60°左右就可以满足要求，同时又可以节省空间。
所述的分光镜20的旁侧设有红外反光镜70，红外反光镜70处在接收由红外光接收镜60反射红外辐射光并将其反射到红外探测器80的位置处。
所述的进光口11、分光镜20、红外光接收镜60以及动力轴100自外向内处在同一方向，所述的摄像机40和红外探测器80分置在分光镜20、红外光接收镜60以及动力轴100所在位置方向的两侧。
采用上述方案可以使各种光学镜片布置合理而又节省空间。
为了使红外光接收镜60完成转动和摆动两种运动以确保其对静止对象的温度信息的采集，图2给出了一种简单有可靠的能够提供转动和摆动的机械机构，具体讲就是所述的提供转动的动力轴100一端与电机110的动力输出轴相连，另一端连有凸轮101，凸轮101由连杆102与曲柄轴103相连，曲柄轴103与动力轴100及凸轮101的回转中心平行，所述的曲柄轴103的前端与红外光接收镜60的背面铰接；所述的提供摆动的传动机构包括蜗杆固定在动力轴100上的蜗轮蜗杆机构104，固定有蜗轮的转轴105上连有凸轮106，凸轮106由连杆107与滑盘108的边缘相连，滑盘108上开有孔供曲柄轴103穿过，滑盘108上有杆件109与红外光接收镜60的背面铰接，该铰接处位于曲柄轴103与红外光接收镜60的铰接部位的旁侧。前述的凸轮106由连杆107与滑盘108的边缘相连的方案有多种，较为简单的方案可以连杆107的端部连接一个U型滑块，让其从滑盘108的边缘处卡住，这样可以保证U型滑块随连杆107往复移动时带动滑盘108往复移动，同时确保滑盘108相对于U型滑块和连杆107可以自由的转动。
以下结合图1、2说明其工作原理用电机110作为动力，并通过凸轮101、连杆102与曲柄轴103带动安装在曲柄轴103上面的红外接收镜60做圆周向运动，即图1中X向转动。同时电机110通过蜗轮蜗杆104，将原圆周运动转换成垂直方向的圆周运动并带动凸轮106转动，由凸轮106与连杆107配合将圆周运动转换成往复直线运动，连杆107带动与其相连的滑盘108作往复直线运动，该往复直线运动又由杆件109传递给红外接收镜60，使其绕曲柄轴103端部的结合部位做上下摆动运动，即图1中的Y向小范围内摆动，因此，红外接收镜60最终的运动是二维方向合运动。随着红外接收镜面60转动到不同的角度，就可以接收到被测对象的X向和Y向不同点的温度，从而实现二维场温度测量。
权利要求1.一种主动式面扫描测温仪，其特征在于仪器壳体(10)上开设有供光线射入的进光口(11)，该进光口(11)处设置一个分光镜(20)，分光镜(20)的旁侧设置有反光镜(30)，反光镜(30)的反射面处在将来自分光镜(20)的反射光线反射到摄像机(40)镜头的位置处，摄像机(40)与图象控制装置(50)相连；所述的分光镜(20)的里侧设有红外光接收镜(60)，红外光接收镜(60)同时与提供转动的动力轴(100)和提供摆动的传动机构相连，所述的红外光接收镜(60)的旁侧设置有红外探测器(80)，红外探测器(80)接收来自红外光接收镜(60)的红外光并传输至信号处理器(90)。
2.根据权利要求1所述的主动式面扫描测温仪，其特征在于所述的分光镜(20)为供可见光反射、红外辐射光透射的光学镜。
3.根据权利要求2所述的主动式面扫描测温仪，其特征在于所述的分光镜(20)的中心与进光口(11)的边缘之间围成的区域为顶角为30°～90°的圆锥状。
4.根据权利要求1所述的主动式面扫描测温仪，其特征在于所述的分光镜(20)的旁侧设有红外反光镜(70)，红外反光镜(70)处在接收由红外光接收镜(60)反射的红外辐射光并将其反射到红外探测器(80)的位置处。
5.根据权利要求1所述的主动式面扫描测温仪，其特征在于所述的进光口(11)、分光镜(20)、红外光接收镜(60)以及动力轴(100)自外向内处在同一方向，所述的摄像机(40)和红外探测器(80)分置在分光镜(20)、红外光接收镜(60)以及动力轴(100)所在位置方向的两侧。
6.根据权利要求1所述的主动式面扫描测温仪，其特征在于所述的提供转动的动力轴(100)一端与电机(110)的动力输出轴相连，另一端连有凸轮(101)，凸轮(101)由连杆(102)与曲柄轴(103)相连，曲柄轴(103)与动力轴(100)及凸轮(101)的回转中心平行，所述的曲柄轴(103)的前端与红外光接收镜(60)的背面铰接；所述的提供摆动的传动机构包括蜗杆固定在动力轴(100)上的蜗轮蜗杆机构(104)，固定有蜗轮的转轴(105)上连有凸轮(106)，凸轮(106)由连杆(107)与滑盘(108)的边缘相连，滑盘(108)上开有孔供曲柄轴(103)穿过，滑盘(108)上有杆件(109)与红外光接收镜(60)的背面铰接，该铰接处位于曲柄轴(103)与红外光接收镜(60)的铰接部位的旁侧。
专利摘要本实用新型涉及一种光机电一体化专用温度监测装置，主要能够主动地对静止的对象完成二维场温度测量，同时能对对象实施视频监控的主动式面扫描测温仪，技术方案是在仪器壳体上开设有供光线射入的进光口，该进光口处设置一个分光镜，分光镜的旁侧设置有反光镜将反射光线反射到摄像机镜头；分光镜的里侧设有红外光接收镜，红外光接收镜能够转动摆动，其旁侧有红外探测器接收红外光并传输至信号处理器，本实用新型对燃烧温度和燃烧状况实时在线测量，本实用新型对改善工况、提高产品质量、节约燃煤量、降低有害气体排放均具有积极意义。
文档编号G01J5/00GK2762086SQ200420115999
公开日2006年3月1日 申请日期2004年12月30日 优先权日2004年12月30日
发明者吴华峰 申请人:合肥金星机电应用技术研究所