专利名称：红外热源探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种红外辐射温度感测仪器，特别是用于迅速寻找热源，并确定其温度和位置的热源探测器。
红外辐射测温大致分为三类点测温、线测温、面测温。点测温仪可对空间中任一点测温，特点是精度高、视场小、难以寻找测温目标。面测温仪又叫热像仪，它可将空间某平面上的温度分布显示出来，并可确定其中任一点的温度。其特点是视场大、视觉效果好，但体积大、技术复杂、使用不便。线测温仪介于这两者之间，它可将空间中某条线上的温度分布显示出来，并可确定这条线上任一点的温度。US3972124号美国专利文献揭示了一种具有这类功能的测温仪器。这种测温仪器采用摆动电机带动平面镜来回摆动，实现对空间的一维扫描，通过探测窗口接收的红外信息经过光学系统和信号处理装置进行处理后，再由发光二极管线列显示出扫描线上各点的温度分布。它虽然功能齐全、精度高，更适合实验或研究用，但结构复杂、耗电量大、造价昂贵，使普及推广受到限制。并且同样由于体积大而给更多场合的应用造成较大困难。
在大量的实际场合，并不要求很准确地测出温度或显示温度分布而只要求快速地找到发热目标，并判断它是否高于某温度值。如果高于某温度值就应及时处理。例如技安检查、发电、输电、变电、节能、机械电器设备的检修、火车热轴检测等方面都需要简便而迅速地寻找发热点，特别是森林防火，需要及时报警，在灭火后，需要监视余火。在机械设备和供电设备或线路的检修时，通过准确地确定发热点而判断故障情况会给检修工作带来极大的方便。
本发明的目的是提供一种适合于上述各种用途并且便于携带、成本低、耗电省，能够简便而迅速地找到热源并确定其温度和位置的小型红外热源探测器。
本实用新型所涉及的红外热源探测器由机壳、机械扫描装置、光学聚焦镜、红外传感器、放大器、比较器、报井器组成。机械扫描装置设置在光学聚焦镜的物方一侧，由一个微型直流电机带动一个平面镜旋转，对物空间进行扫描，扫描的目的是扩大视场，扫描视场是由在机壳上相应于平面反射镜的位置上开设的探测窗口限制的。光学聚焦镜的作用是将入射的平行光聚焦在红外传感器上。红外传感器安装在光学聚焦镜主光轴的焦点位置，可将红外辐射转变为电压信号。物体的温度越高，红外辐射越强，电压信号越大。此电压信号经放大器放大后送入比较器，当此信号高于比较器内预置的固定电压时，即产生输出信号，由输出信号触发报警器发出声音报警。
在红外热源探测器的机壳上相应于平面反射镜的位置上开设探测窗口，将扫描视场在一维空间上限制在一定范围内。例如可限制在小于60度角范围内。如图2所示，用手握持该仪器，将其垂直于扫描方向进行旋转，即可使该仪器的扫描视场复盖很大的空间。因此，通过报警信号即能够简便而迅速地确定热源目标的方位。
确定方位的方法是在机壳上作一条与视场方向平行的瞄准线。也可以在机壳内装一个可见光取景器，在取景器内作一条线，经过实际校准，将这条线与实际扫描线重合。
电路从实际需要出发，可设置一个比较器，用来判断扫描视场中任一点的温度是否超过某预定温度值，而不测量温度或显示温度分布。与这个预定温度值相应的预定电压值是由电位器置入的，并经过定标使之与实际温度一一对应。这个电路结构简单、实用、省电。
由于采用了微型直流电机，达到了体积小、成本低、耗电省的目的。光学聚焦镜可以用一个单透镜或一个单反射镜构成。
本仪器重量小于1公斤，用5号电池可连续工作24小时，最低报警温度可到60℃，测温精度5％。可以在几十米的范围内迅速找到点燃的烟头，可以迅速找到30米以内的高压线的过热故障点。
图1是红外热源探测器的结构示意图。
图2是红外热源探测器的工作示意图。
图3是红外热源探测器的最佳实施例电路图。
以下结合附图详细描述本实用新型的具体结构。如图1所示，平面反射镜2直接安装在直流电机1的轴上，镜面与电机轴成45度夹角。光学聚焦镜4的主光轴与电机轴同轴安装。红外传感器T安装在光学聚焦镜4的主光轴的焦距位置上。探测窗口3安装在机壳8上相应于平面反射镜的位置。通过确定探测窗口尺寸，可将扫描视场角限制在40度角范围内。
直流电动机1选用录音机电机。红外传感器T选用碲镉汞器件。探测窗口3选用氟化镁材料。光学聚焦镜4选用锗材料，直径20MM，焦距40MM。工作示意图如图2所示，其中α为水平视场角，β为垂直视场角，总的视场为一个垂直的长条如图3所示，红外传感器T是电阻型器件，工作时需要加一定的电压，R1是它的偏置电阻。C1是隔直流电容。由T、R2、OP1构成了放大器，放大倍数为R2/RT，其中RT是T的电阻值。由OP2R3构成了比较器，当OP2的正输入端电压高于负输入端电压时，输出为高电位，否则为低电位。负输入端电压是由电位器R3调整的，因此可以预置不同的报警温度值。
由单稳触发器DW和蜂鸣器A构成了报警器。当DW的输入端B有一个正脉冲时，在其输出端Q就产生一个展宽了的正脉冲，展宽的目的是为了让人的耳朵能听到，其宽度由R4、C2决定。单稳触发器DW的输出端Q与蜂鸣器A直接连接即可发出声音。
图3中的+V都接到正电源。
放大器和比较器OP1、OP2可采用集成运放LM358，DW可采用集成电路DC4528。蜂鸣器A有市售产品。
权利要求1.红外热源探测器，由机壳、机械扫描装置、光学聚焦镜、红外传感器及信号处理系统构成。其特征在于机械扫描装置安装在光学聚焦镜的物方一侧进行物方扫描。电机的轴端安装一个平面反射镜，该扫描装置采用微型直流电机，红外传感器设置在光学聚焦镜的主光轴的焦距位置，在机壳的一个侧壁上相应于平面反射镜的位置开设探测窗口，该探测窗口可将机械扫描装置的扫描视场在一维空间限制在小于60度夹角的范围内，信号处理系统带有放大器和比较器，其输出端与报警器相连。
2.根据权利要求1所述的红外热源探测器，其特征在于机械扫描装置采用的微型直流电机为录音机用电机，该电机与光学聚焦镜同轴安装，与平面反射镜的安装夹角为45度。
专利摘要红外热源探测器，设有光学聚焦镜，红外传感器，信号处理系统及设置在光学聚焦镜物方的由电机和平面反射镜构成的一维扫描装置。使用时，使用者手持仪器进行另一维运动，就能迅速找出超温物体，并能确定这个物体的温度和位置。它在电力检测、火车热轴检测、安全检测、节能、森林防火、消防等部门有着广泛的用途，具有操作简单，体积小、成本低、可靠性高的特点。
文档编号G01K17/00GK2037843SQ8820299
公开日1989年5月17日 申请日期1988年4月16日 优先权日1988年4月16日
发明者张先明, 王泽普, 王志敏 申请人:电子工业部十一研究所