本實(shí)用新型涉及紅外測溫技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種光學(xué)鏡面用的紅外測溫裝置。

背景技術(shù)：

望遠(yuǎn)鏡光學(xué)元件中微小的溫度起伏都會影響望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量，需要保持鏡體溫度分布均勻且鏡面溫度與氣溫相差不大。準(zhǔn)確獲取鏡面溫度是望遠(yuǎn)鏡主鏡、副鏡控溫系統(tǒng)形成閉環(huán)控制的關(guān)鍵。目前鏡面測溫法有直接接觸測溫和間接測溫兩種，都有一定的局限性：鏡面膜層和面形精度要求導(dǎo)致無法布置大量直接接觸測溫探頭。間接測溫的局限性是望遠(yuǎn)鏡鏡體周邊復(fù)雜多變的熱環(huán)境邊界，導(dǎo)致難以通過鏡體背部測溫值，準(zhǔn)確計(jì)算出鏡面溫度。

紅外測溫不影響望遠(yuǎn)鏡光學(xué)鏡面的金屬膜層和面形精度，紅外測溫技術(shù)目前可對朗伯體表面進(jìn)行精準(zhǔn)測溫，對望遠(yuǎn)鏡光學(xué)鏡面等高反射率表面的紅外測溫被認(rèn)為是不準(zhǔn)確的。傳統(tǒng)紅外測溫技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)常溫鏡面測溫的原因主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

1）望遠(yuǎn)鏡鏡面自身熱輻射遠(yuǎn)小于其反射的周邊環(huán)境輻射。鏡面紅外波段的熱發(fā)射率極低、反射率超高，傳統(tǒng)紅外測溫設(shè)備進(jìn)行鏡面測溫時(shí)，設(shè)備接受的紅外輻射主要是反射的環(huán)境輻射而非鏡面自身熱輻射。

2）光學(xué)鏡面熱發(fā)射率低，常溫鏡面的自身熱輻射弱，部分超高反射鏡面的自身熱輻射小于傳統(tǒng)紅外測溫設(shè)備標(biāo)定的輻射測量下限。

3）傳統(tǒng)紅外測溫設(shè)備，只能收集與鏡面法線成小夾角的鏡面自身熱輻射，多數(shù)鏡面的與法線呈小夾角的定向熱發(fā)射率較小，小于其大夾角定向熱發(fā)射率。紅外測溫儀收集的鏡面熱輻射只占鏡面總熱輻射的一小部分。

為了實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡光學(xué)鏡面、金屬表面等的紅外測溫，諸多科學(xué)技術(shù)人員做了各種研究，概括如下：

（1）科研人員包括Chayan Mitra，Norman Turnquist、Ayan Banerjee等人深入研究了測物體表面反射率獲取溫度的方法。反射率測量采用了直接測量入射/反射輻射強(qiáng)度、調(diào)制解調(diào)測和測量偏振分量計(jì)算反射率等方法。反射率測溫法目前可用于高溫金屬表面測溫，常溫金屬表面測量效果較差，不適合常溫光學(xué)鏡面測溫。

（2）美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)部的W. A. Ellingson和弗羅里達(dá)大學(xué)的C. K. Hsieh提出了多波段紅外成像測溫的設(shè)計(jì)，多波段紅外測溫裝置可應(yīng)用于高溫金屬表面測溫，但不適合具有超高反射率的常溫鏡面測溫。

（3）德國國家計(jì)量院（PTB）的C.Monte、B.Gutschwager、J.Hollandt與全俄光學(xué)物理研究院（VNIIOFI）的S.P.Morozova聯(lián)合設(shè)計(jì)了一種具備高精度紅外測溫和發(fā)射率測量的設(shè)備，代表著目前紅外測溫的前沿水平。為了消除周邊環(huán)境的反射輻射干擾，設(shè)備關(guān)鍵部分和光路都進(jìn)行了液氮冷卻，光路和腔室處于真空環(huán)境。該設(shè)備可以對放置于其測量腔室內(nèi)的光學(xué)鏡面進(jìn)行測溫，不能測量運(yùn)行狀態(tài)下的鏡面溫度。

（4）中國計(jì)量科學(xué)研究院研制的真空紅外溫度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備（VRTSF），于2015年研制成功。設(shè)備內(nèi)部采用液氮制冷和真空設(shè)計(jì)，內(nèi)置有傅里葉紅光光譜儀（BrukerVERTEX80V）。VRTSF代表著國內(nèi)紅外輻射測量的前沿水平，但只能測量放置于其測量腔內(nèi)的鏡面溫度，不滿足運(yùn)行狀態(tài)下的鏡面測溫要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供了一種輻射收集能力強(qiáng)，可以精準(zhǔn)測量光學(xué)鏡面溫度的紅外測溫裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種光學(xué)鏡面用的紅外測溫裝置，包括探測模塊、拋物面鏡罩以及兩個(gè)熱敏紅外探測器；所述拋物面鏡罩的外壁頂點(diǎn)處設(shè)置與探測模塊連接的連接部；兩所述熱敏紅外探測器分別粘接于兩連接環(huán)內(nèi)；兩連接環(huán)朝向熱敏紅外探測器引腳端的端面相互粘接構(gòu)成一體，且該端面上均布設(shè)置有三個(gè)凹槽，構(gòu)成引腳輸出線通道；兩所述熱敏紅外探測器的三根引腳輸出線分別從三個(gè)引腳輸出線通道穿出，并穿出拋物面鏡罩后與探測模塊電連接；三根引腳輸出線位于拋物面鏡罩內(nèi)的長度相等，使兩熱敏紅外探測器位于拋物面鏡罩的焦點(diǎn)處；所述引腳輸出線上套裝有導(dǎo)管，且導(dǎo)管外壁上鍍有金膜層；所述導(dǎo)管的兩端分別與引腳輸出線通道及拋物面鏡罩固定連接；所述連接環(huán)的外緣面上鍍有金膜層；所述熱敏紅外探測器的感光面設(shè)置有半球形透鏡。

所述探測模塊為熱敏型紅外探測器的探測模塊。

所述拋物面鏡罩材質(zhì)為具有高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬材質(zhì)，拋物面鏡罩的內(nèi)表面鍍有金膜。

所述拋物面鏡罩的外側(cè)表面設(shè)有基于半導(dǎo)體控溫技術(shù)的控溫層。

所述連接部與探測模塊卡接或者螺接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本實(shí)用新型可提高紅外測溫時(shí)的鏡面輻射收集能力。除了收集直接射向紅外探測器的鏡面輻射，通過拋物面鏡罩內(nèi)表面反射，配合兩個(gè)相背設(shè)置的熱敏紅外探測器及設(shè)置于熱敏紅外探測器接收端的透鏡，增加鏡面輻射的接受范圍，提高其測溫的精度。

（2）本實(shí)用新型消除了鏡面周邊環(huán)境在鏡面的反射輻射干擾。采用拋物面鏡罩貼近鏡面的測溫設(shè)計(jì)，可有效屏蔽環(huán)境熱輻射，保證紅外探測器收集的輻射不受環(huán)境輻射干擾。測溫時(shí)，裝置的鏡罩貼近被測鏡面，在保證無觸碰鏡面風(fēng)險(xiǎn)的前提下，二者之間的距離應(yīng)盡可能小，例如小于鏡罩開口面直徑的1/50。絕大部分環(huán)境熱輻射被屏蔽在鏡罩之外，極小部分環(huán)境輻射通鏡罩與鏡面之間的縫隙進(jìn)入鏡罩，經(jīng)多次反射后被鏡罩內(nèi)表面吸收。

（3）本實(shí)用新型具有抑制裝置自身熱輻射雜散光干擾的能力。測溫光路內(nèi)的熱輻射雜散光主要來源于拋物面鏡罩內(nèi)壁、探測器非感光面和探測器引線。為減弱熱輻射雜散光，探測器的非感光表面、探測器引線和拋物面鏡罩內(nèi)壁表面鍍有金膜。為了進(jìn)一步抑制金膜自身熱輻射對測溫的干擾，采用半導(dǎo)體控溫技術(shù)對鏡罩外表面進(jìn)行控溫。鏡罩被控溫后，內(nèi)表面膜層的溫度和控溫值基本相等且穩(wěn)定不變。鏡罩內(nèi)表面膜層的熱輻射強(qiáng)度和空間分布基本穩(wěn)定。探測器收集的鏡面內(nèi)表面熱輻射雜散光基本穩(wěn)定不變，為一個(gè)常數(shù)，收集的望遠(yuǎn)鏡光學(xué)鏡面的輻射則隨鏡面溫度而變。一個(gè)常數(shù)、一個(gè)變數(shù)，可以進(jìn)一步提高本實(shí)用新型測溫裝置抑制熱輻射雜散光干擾的能力。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為連接環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為拋物面鏡罩鍍金膜和控溫層的示意圖。

圖4為熱敏紅外探測器與半球形透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

圖1-4所示光學(xué)鏡面用的紅外測溫裝置，包括探測模塊1、拋物面鏡罩2以及兩個(gè)熱敏紅外探測器3；所述拋物面鏡罩2的外壁頂點(diǎn)處設(shè)置與探測模塊1連接的連接部4；兩所述熱敏紅外探測器3為圓錐臺型，感光面為較小的端面，分別粘接于兩連接環(huán)5內(nèi)；兩連接環(huán)5朝向熱敏紅外探測器3引腳端的端面相互粘接構(gòu)成一體，且該端面上均布設(shè)置有三個(gè)凹槽10，構(gòu)成引腳輸出線通道；兩所述熱敏紅外探測器3的三根引腳輸出線（圖中未示出）分別從三個(gè)引腳輸出線通道穿出，并穿出拋物面鏡罩2后與探測模塊1電連接；三根引腳輸出線位于拋物面鏡罩2內(nèi)的長度相等，使兩熱敏紅外探測器3位于拋物面鏡罩2的焦點(diǎn)處；所述引腳輸出線上套裝有導(dǎo)管6，且導(dǎo)管6外壁上鍍有金膜層（圖中未示出）；所述導(dǎo)管6的兩端分別與引腳輸出線通道及拋物面鏡罩2固定連接；所述連接環(huán)5的外緣面上鍍有金膜層（圖中未示出）；所述熱敏紅外探測器3的感光面設(shè)置有半球形透鏡9。所述半球型透鏡的工作波段覆蓋熱敏性紅外探測器的工作波段。

所述探測模塊1為熱敏型紅外探測器的探測模塊。所述紅外測溫儀為紅外點(diǎn)測溫儀，是一種廣泛使用的非接觸測溫產(chǎn)品，所述探測模塊1是指紅外點(diǎn)測溫儀中扣除光學(xué)成像鏡頭和熱敏紅外探測器的剩余組件。拋物面鏡罩和探測模塊通過連接部相連接，拋物面鏡罩為探測模塊的聚輻射鏡頭。

所述拋物面鏡罩2材質(zhì)為具有高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬材質(zhì)，拋物面鏡罩2的內(nèi)表面鍍有金膜7。

所述拋物面鏡罩2的外側(cè)表面設(shè)有基于半導(dǎo)體控溫技術(shù)的控溫層8，根據(jù)拋物面鏡罩2外形尺寸定制半導(dǎo)體控溫層。

所述連接部4與探測模塊1卡接或者螺接。

本實(shí)用新型可提高紅外測溫時(shí)的鏡面輻射收集能力。除了收集直接射向紅外探測器的鏡面輻射，通過拋物面鏡罩內(nèi)表面反射，配合兩個(gè)相背設(shè)置的熱敏紅外探測器及設(shè)置于熱敏紅外探測器接收端的半球形透鏡，增加輻射的接受范圍，提高其測溫的精度。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。