專(zhuān)利名稱(chēng)：Ccd測(cè)溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測(cè)量裝置，具體講就是溫度測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
溫度測(cè)量在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中極為常見(jiàn)，一般環(huán)境下采用溫度計(jì)，特殊環(huán)境下的溫度測(cè)量則需要依賴(lài)特殊的設(shè)備或裝置，例如，高溫環(huán)境的加熱爐、冶煉爐中的溫度測(cè)量多借助C⑶測(cè)溫裝置。現(xiàn)有技術(shù)中既有用一只CXD的溫度測(cè)量系統(tǒng)，也有用兩只(XD，所用的基本原理都是基于黑體輻射基礎(chǔ)上的。對(duì)于一只近紅外CXD的溫度測(cè)量系統(tǒng)來(lái)講，一般是在CXD上加裝紅外濾光片，得到 近紅外的黑白圖像。因?yàn)镃XD的光譜響應(yīng)在O. 4 I. I微米之間，O. 4 O. 76微米為可見(jiàn)光段，近紅外圖像只是目標(biāo)0.8 I. I微米的黑白圖像。根據(jù)黑體輻射原理，目標(biāo)的溫度與圖像中像素的亮度成正比。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)利用高溫黑體對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行溫度與亮度的校準(zhǔn)，這樣在實(shí)際使用中就可以根據(jù)實(shí)測(cè)的目標(biāo)亮度換算成溫度。一只近紅外CXD的溫度測(cè)量系統(tǒng)的缺點(diǎn)是精度無(wú)法保證。因?yàn)闇y(cè)溫是建立在黑體輻射的基礎(chǔ)上，而現(xiàn)實(shí)中所測(cè)目標(biāo)都不是理想的黑體。在實(shí)驗(yàn)室中是按照黑體來(lái)校準(zhǔn)溫度的，但實(shí)測(cè)目標(biāo)并非黑體，這樣就不可避免地帶來(lái)了偏差，這個(gè)偏差無(wú)法校正。另外環(huán)境的變化對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大，因?yàn)榇朔N方法僅僅是根據(jù)圖像亮度來(lái)確定目標(biāo)的溫度，如果測(cè)溫環(huán)境中有煙霧、水蒸汽存在，將影響圖像的亮度，而且觀察點(diǎn)與目標(biāo)之間介質(zhì)的光吸收系數(shù)、被測(cè)目標(biāo)的黑度都對(duì)得到的圖像亮度產(chǎn)生影響。這個(gè)缺陷在此類(lèi)測(cè)量中是不可克服的。溫度測(cè)量范圍有限，由于是通過(guò)CCD的亮度來(lái)確定溫度，這樣CCD相機(jī)的自動(dòng)光圈功能必須關(guān)閉，否則無(wú)法得到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的亮度值，可一旦關(guān)閉CCD相機(jī)的自動(dòng)光圈功能，CCD的動(dòng)態(tài)范圍有限，這樣極大的限制了溫度的測(cè)量范圍。另一種是兩只近紅外的CXD測(cè)溫，此類(lèi)測(cè)溫是用了兩只近紅外的(XD，各自加上了不同紅外波段的濾光片，如一個(gè)濾光片的透過(guò)波段選為O. 85微米，另一個(gè)選在O. 95微米。在測(cè)量時(shí)可以得到兩個(gè)不同紅外波段的圖像，通過(guò)比較兩幅圖像的亮度以及高溫黑體的溫度校準(zhǔn)，可以得到被測(cè)目標(biāo)的溫度。名稱(chēng)為“基于彩色和近紅外雙CCD的圖像測(cè)溫探頭”(文獻(xiàn)號(hào)CN2697613Y)，其技術(shù)方案中的兩臺(tái)CXD攝像機(jī)組成高溫圖像探頭5，兩臺(tái)CXD攝像機(jī)中的一臺(tái)為高溫彩色CXD攝像機(jī)3、另一臺(tái)為高溫近紅外CXD攝像機(jī)4，由高溫圖像探頭5獲取的兩路視頻圖像信號(hào)(彩色及近紅外圖像信號(hào))在微電腦圖像和數(shù)據(jù)處理裝置8中經(jīng)采集后進(jìn)行色度分析、非線(xiàn)性校正等算法處理，獲取目標(biāo)全面的溫度信息。該方案的優(yōu)點(diǎn)是解決了上述一只C⑶測(cè)溫系統(tǒng)的環(huán)境影響因素，通過(guò)比色的方式，可以基本消除由于環(huán)境中煙霧、水蒸汽及介質(zhì)的光吸收系統(tǒng)、被測(cè)目標(biāo)的黑度對(duì)圖像亮度的改變而影響測(cè)溫的精度。該方案的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比一只CXD測(cè)溫系統(tǒng)復(fù)雜，成本略高。精度無(wú)法保證，仍然無(wú)法消除由于被測(cè)目標(biāo)不是黑體而帶來(lái)的影響，因?yàn)闇囟仁窃趯?shí)驗(yàn)室用黑體標(biāo)定的，如若被測(cè)目標(biāo)不是理想黑體，在實(shí)際使用時(shí)仍然會(huì)對(duì)測(cè)量的溫度帶來(lái)偏差。溫度測(cè)量范圍有限，盡管可以通過(guò)比色的方法來(lái)得到兩只CCD的相對(duì)亮度，但是無(wú)法將兩只CCD的自動(dòng)光圈同步，在使用中仍然必須關(guān)閉自動(dòng)光圈功能。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種測(cè)溫裝置，旨在 快速準(zhǔn)確地測(cè)量待測(cè)量溫度場(chǎng)中各點(diǎn)的溫度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種C⑶測(cè)溫裝置，包括入光端指向檢測(cè)被測(cè)視場(chǎng)的由保護(hù)筒圍護(hù)的高溫鏡頭，其特征在于高溫鏡頭的出光端設(shè)置有分光鏡，分光鏡分出兩路光線(xiàn)分別輸出至比色探頭和近紅外CCD攝像機(jī)，所述的比色探頭和近紅外CXD攝像機(jī)測(cè)得的信號(hào)傳輸至處理器，處理器處理得整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)的溫度。因?yàn)樵谠撗b置中使用的比色探頭是紅外測(cè)溫探頭，比色探頭測(cè)溫使用的是比色測(cè)溫方法，可消除所有環(huán)境因素對(duì)溫度測(cè)量的影響。測(cè)量范圍大，在裝置中由于是用專(zhuān)用的比色探頭來(lái)得到參考點(diǎn)的溫度，其它區(qū)域的溫度通過(guò)近紅外CCD攝像機(jī)測(cè)得的相對(duì)亮度得到溫度，這樣近紅外CXD攝像機(jī)自動(dòng)光圈功能無(wú)需關(guān)閉，只要在比色探頭的溫度測(cè)量范圍內(nèi)，通過(guò)自動(dòng)光圈的調(diào)節(jié)，都可以得到被測(cè)區(qū)域內(nèi)的溫度。而比色探頭的測(cè)溫范圍是比較大的，如Raytek的近紅外比色測(cè)溫探頭，測(cè)溫范圍可從600°C 3000°C，比色探頭還具有高精度(滿(mǎn)量程的±0. 75%)，高重復(fù)性(滿(mǎn)量程的±0. 3%)，高溫度分辨率(1°C )。


圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合圖1，CXD測(cè)溫裝置包括入光端指向檢測(cè)被測(cè)視場(chǎng)的由保護(hù)筒圍護(hù)的高溫鏡頭10，高溫鏡頭10的出光端設(shè)置有分光鏡20，分光鏡20分出兩路光線(xiàn)分別輸出至比色探頭30和近紅外CXD攝像機(jī)40，所述的比色探頭30和近紅外CXD攝像機(jī)40測(cè)得的信號(hào)傳輸至處理器，處理器處理得整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)的溫度。近紅外CXD攝像機(jī)40采集獲得被測(cè)視場(chǎng)內(nèi)近紅外的黑白圖像，比色探頭30測(cè)量被測(cè)視場(chǎng)中參考點(diǎn)的溫度，通過(guò)該參考點(diǎn)測(cè)得的溫度以及該參考點(diǎn)亮度與圖像上其它點(diǎn)亮度的相對(duì)比較得到整個(gè)被測(cè)視場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的溫度。分光鏡20為半透半反鏡，射入該分光鏡20的光線(xiàn)一路經(jīng)透射至比色探頭30，另一路經(jīng)反射鏡50反射至近紅外CXD攝像機(jī)40。選用半透半反鏡對(duì)光線(xiàn)進(jìn)行分光，既能滿(mǎn)足分光的作用又有利于節(jié)約空間、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。所述的比色探頭30的旁側(cè)設(shè)置高溫彩色CXD攝像機(jī)70，所述的比色探頭30的進(jìn)口端設(shè)置半透半反鏡60，射入半透半反鏡60的光線(xiàn)一路經(jīng)透射至比色探頭30，另一路經(jīng)反射至高溫彩色CXD攝像機(jī)70。所述的高溫彩色CXD攝像機(jī)70的進(jìn)光端設(shè)置反光鏡80，反光鏡80接收射入半透半反鏡60的反射光為入射光，并將反射光指向高溫彩色CCD攝像機(jī)70。所述的高溫彩色CD攝像機(jī)70采集到的信號(hào)可以直接顯示器予以顯示，便于對(duì)視場(chǎng)環(huán)境的觀察。本實(shí)用新型提供的測(cè)溫裝置最大優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)視場(chǎng)內(nèi)的溫度是直接測(cè)量的。比色探頭30可以實(shí)時(shí)得到溫度場(chǎng)中某一點(diǎn)的溫度，再通過(guò)該點(diǎn)的溫度和近紅外圖像中的相對(duì)亮度就可以得到整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)的溫度。而其它方法都是通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的黑體校準(zhǔn)來(lái)得到某一點(diǎn)的溫度，再通過(guò)該點(diǎn)的溫度和近紅外圖像的相對(duì)亮度來(lái)得到整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)的溫度。由于在實(shí)驗(yàn)室是用黑體來(lái)校準(zhǔn)溫度，與現(xiàn)場(chǎng)的使用環(huán)境差別很大，這樣就不可避免地帶來(lái)了溫度測(cè)量的誤差，而使用比色探頭可以直接得到被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的溫度，從而有效地避免了由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與理想黑體之間的差異帶來(lái)的溫度測(cè)量的誤差。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是溫度是實(shí)時(shí)測(cè)量值，通過(guò)近紅外圖像上的相對(duì)亮度來(lái)得到整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)的溫度場(chǎng)，這樣近紅外CCD攝像機(jī)的光圈是可以自動(dòng)調(diào)節(jié)的，以得到最佳的亮度值，這不會(huì)影響溫度測(cè)量的結(jié)果，擴(kuò)大了整套系統(tǒng)測(cè)量溫度的動(dòng)態(tài)范圍。 而單個(gè)CCD系統(tǒng)的光圈是不能自動(dòng)調(diào)節(jié)的，如果光圈變了，那么想對(duì)的亮度值就變了，這就需要重新用黑體標(biāo)定才行。對(duì)不同波段雙CCD系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，兩個(gè)CCD的光圈調(diào)節(jié)是不一樣的，如果光圈可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，那么兩個(gè)CXD的相對(duì)亮度將發(fā)生變化，這也需要重新用黑體標(biāo)定才行。所以無(wú)論對(duì)單CXD和雙CCD系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，自動(dòng)光圈功能都是必需關(guān)閉的，這將極大地限制了系統(tǒng)的溫度測(cè)量范圍。
權(quán)利要求1.一種C⑶測(cè)溫裝置，包括入光端指向檢測(cè)被測(cè)視場(chǎng)的由保護(hù)筒圍護(hù)的高溫鏡頭(10)，其特征在于高溫鏡頭(10)的出光端設(shè)置有分光鏡(20)，分光鏡(20)分出兩路光線(xiàn)分別輸出至比色探頭(30 )和近紅外CXD攝像機(jī)(40 )，所述的比色探頭(30 )和近紅外CXD攝像機(jī)(40 )測(cè)得的信號(hào)傳輸至處理器，處理器處理得整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CCD測(cè)溫裝置，其特征在于分光鏡(20)為半透半反鏡，射入該分光鏡(20)的光線(xiàn)一路經(jīng)透射至比色探頭(30)，另一路經(jīng)反射至近紅外CXD攝像機(jī)(40)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CCD測(cè)溫裝置，其特征在于所述的比色探頭(30)的旁側(cè)設(shè)置高溫彩色CXD攝像機(jī)(70)，所述的比色探頭(30)的進(jìn)口端設(shè)置半透半反鏡(60)，射入半透半反鏡(60)的光線(xiàn)一路經(jīng)透射至比色探頭(30)，另一路經(jīng)反射至高溫彩色CXD攝像機(jī)(70)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的C⑶測(cè)溫裝置，其特征在于所述的高溫彩色CXD攝像機(jī)(70)的進(jìn)光端設(shè)置反光鏡(80)，反光鏡(80)接收射入半透半反鏡(60)的反射光為入射光，并將反射光指向高溫彩色CXD攝像機(jī)(70 )。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種CCD測(cè)溫裝置，包括入光端指向檢測(cè)被測(cè)視場(chǎng)的由保護(hù)筒圍護(hù)的高溫鏡頭，高溫鏡頭的出光端設(shè)置有分光鏡，分光鏡分出兩路光線(xiàn)分別輸出至比色探頭和近紅外CCD攝像機(jī)，所述的比色探頭和近紅外CCD攝像機(jī)測(cè)得的信號(hào)傳輸至處理器，處理器處理得整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)的溫度。因?yàn)樵谠撗b置中使用的比色探頭是紅外測(cè)溫探頭，比色探頭測(cè)溫使用的是比色測(cè)溫方法，可消除所有環(huán)境因素對(duì)溫度測(cè)量的影響，測(cè)量范圍大。
文檔編號(hào)G01J5/60GK202471261SQ201220000450
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者劉洪平, 吳華峰, 張啟運(yùn), 蔡永厚, 魏慶農(nóng) 申請(qǐng)人:合肥金星機(jī)電科技發(fā)展有限公司