一種紅外測溫儀的帶吹掃器的光學探頭的製作方法

2023-05-03 10:47:01

專利名稱：一種紅外測溫儀的帶吹掃器的光學探頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種非接觸的光學測溫儀器，尤其是一種在嚴重揚灰和水汽幹擾、汙 染的場合，光路吹掃氣源不能持久吹掃的情況下，能實現光學鏡頭有效吹掃保潔的紅外測 溫儀的光學探頭。
背景技術：
紅外測溫儀是通過其光學系統採集目標的紅外線輻射能進行測溫的，工業在線測 量時，其測量光路和光學鏡頭會受環境揚灰和水汽的幹擾和汙染。所以，通常要求在光學探 頭的前端安裝空氣吹掃器和幫助清潔光路的窺視管，使鏡頭保持清潔和排除測量光路中的 灰塵和水汽幹擾。現有技術的不足和缺點
1.紅外測溫儀的物鏡或物鏡前的密封保護窗，通常與測量光軸垂直，探頭前端安裝的 空氣吹掃器的氣流入口與光軸也垂直，並與鏡頭的所在位置前後錯開一段距離，有的吹掃 器內還設計有導流夾套，總之，氣流吹不到鏡頭或保護窗；氣流進入吹掃器內受到結構性阻 擋，產生紊流和存在吹掃死角；在工業應用現場，吹掃氣源斷流時常會發生，環境揚灰與水 蒸汽乘虛汙染鏡頭和堆積於吹掃死角，就不再容易吹乾淨，在嚴重汙染的場合，頻繁的清潔 維護並非易事；不然，就會影響測量精度。2.美國IRCON (愛光)公司的最新技術是在其高端產品M0DLINE 5測溫儀的鏡頭 前加裝髒鏡頭報警裝置(Dirty Window Detector Option)，當鏡頭保護窗達到某種汙染程 度時，會自動報警。該裝置的不含稅和運保費的出廠價格為$755. 00美元，報警後，仍需人 工清潔維護。

發明內容
本發明的任務是，在嚴重揚灰和水汽幹擾、汙染的場合，氣源不能持續吹掃的情況 下，提供吹掃效率高、能長期自保潔的紅外光學測溫探頭。本發明採用的技術方案的主要特徵是
在探頭物鏡(101)前面，採用與光軸成45-85°夾角斜置的密封保護窗(103)；吹掃氣 道(201)對準保護窗(103)的表面；採用前端有漏灰槽(301)的小口徑窺視管(300)；氣管 (202)和管狀探頭(100)為平行的直條硬管，穿過安裝法蘭(400)上的兩個孔，可前後伸縮 和被安裝法蘭(400)夾持固定。本發明與現有技術相比的有益效果是
1)小口徑窺視管(300)的漏灰槽(301)，在吹掃氣斷流時段，不會使管口積灰，揚灰和 水汽不易進入小口徑窺視管(300)的深處汙染鏡頭。2)耐高溫的小口徑窺視管(300)能儘可能接近被測目標表面，縮短有揚灰幹擾的 測量光路；吹掃氣流在小口徑管內能保持足夠流速和衝出壓力，結合短距離測量光路，能有 效降低環境揚灰和水汽幹擾對測量結果的影響。
3)在通氣時，乾淨的高壓高速氣流對著斜置的保護窗(103)表面衝刷，能將窗面 清理乾淨，實現自保潔維護。4)保護窗(103)的背面，有反可見光、透工作波段紅外線的鍍膜，在高溫測量時，能 反射掉無效的光輻射，減少物鏡聚焦引起的超常升溫，及其對測溫傳感器或傳輸光纖端頭 的不利影響。5)氣管(202)和管狀探頭(100)均為直條硬管，平行穿過安裝法蘭(400)上的兩 個孔洞，能前後伸縮和被夾持固定，調節、縮短測量距離，在嚴重揚灰和水汽幹擾的環境中， 可以儘可能降低光路幹擾的影響。


圖1.為本發明的一種帶有吹掃器的紅外測溫儀的光學探頭。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的描述。如圖所示，背面有鍍膜的密封保護窗(103)，在吹掃器(200)內斜置，其表面與測 量光軸成60°夾角；小口徑窺視管(300)的前端開有漏灰槽(301);裝有物鏡(101)及傳輸 光纖的管狀探頭(100)和輸送高壓吹掃氣流的氣管(202)為直條硬管，平行穿過安裝法蘭 (400)上的兩個孔洞，能前後伸縮和被安裝法蘭(400)夾持固定。本發明的一個典型應用實例是在工業焦爐攔焦車上測量出焦焦餅溫度。目標溫 度高，環境溫度高，高密度焦灰飛揚，還有隨風吹來的附近熄焦產生的大量水蒸汽；同時，車 載小容量空壓機，只能在出焦測溫時段，提供有限的短時間吹掃，在較長的間隔時段，必需 讓空壓機積氣升壓。在這樣的高汙染，又沒有穩定可靠氣源的測溫現場，大量揚灰和水蒸汽 會進入窺視管內汙染光學鏡頭。現有技術不能在上述現場保持鏡頭清潔，在短時期內，紅外 測溫儀的測量值會大幅下降，甚至鏡頭被完全封堵；必須頻繁人工清潔鏡頭，工作量大，同 時也影響正常使用。本發明所設計的帶有斜置保護窗(103)和吹掃器(200)的管狀紅外測溫探頭 (100)，能前後伸縮調節，縮短有揚灰幹擾的測量光路；強勁的氣流在測量初始通氣的瞬間， 直接衝刷保護窗(103)表面；因無結構性吹掃死角，所以能吹走保護窗上和窺視管內的所 有積灰；又因為窺視管(300)為小口徑的，所以可以保證吹掃氣流高壓、高速衝出窺視管 (300)，在直達目標的短距離內形成一條清潔的測量光路；具有長期自保潔測量功能。
權利要求
1.一種紅外測溫儀的帶吹掃器的光學探頭，包括管狀探頭(100)，吹掃器(200)，送氣 管路(202)，窺視管(300)和安裝法蘭(400)；所述的光學探頭的結構特徵是管狀探頭(100)內裝有物鏡(101)和傳輸光纖(102) 或傳感器及其連接線(102)，背面鍍膜的密封保護窗(103)在吹掃器(101)內是斜置的，吹 掃器(101)的氣道(102)對著保護窗(103)的表面，小口徑窺視管(300)前端開有向下的 漏灰槽(301)，管狀探頭(100)和氣管(202)為直條平行硬管，穿過安裝法蘭(400)上的兩 個孔洞，能前後伸縮和被安裝法蘭(400)夾持固定；管狀探頭(100)的尾端是光纖對接器 (105)，用來外接延長的鎧裝光纖，或電纜連接器(105)，用來外接連接儀表的信號電纜，硬 氣管(202)的尾端是氣管連接器(203)，用來外接送氣管路；所述的光學探頭的功能特徵是在無氣流吹掃時，窺視管(300)的小口徑設計本身便 可減少揚灰進入窺視管深處到達保護窗(103)，管口的漏灰槽(301)使灰塵不能在此堆堵， 吹掃氣道(102)直接對著保護窗(103)的表面，在高壓氣流衝刷時，無結構性吹掃死角，流 經小口徑窺視管(100)的氣流能保持較高流速和壓力衝出，氣管(202)和管狀探頭(100)在 法蘭(400)中能滑動伸縮，調節探頭與目標之間的距離，且可被法蘭(400)夾持固定。
2.根據權利要求1所述的紅外測溫儀的帶吹掃器的光學探頭，其特徵是物鏡(101)前 端的密封保護窗(103)是斜置的，與光軸的夾角在45-85°之間。
3.根據權利要求1所述的紅外測溫儀的帶吹掃器的光學探頭，其特徵是保護窗(103) 背面鍍膜，反無效光輻射，透工作波段的紅外線。
4.根據權利要求1所述的紅外測溫儀的帶吹掃器的光學探頭，其特徵是吹掃氣管 (202)與氣道(201)內徑的大小基本相同，在5到10 mm之間，小口徑窺視管(300)與氣道(201)的內徑之比，在1:1到3:1之間，小口徑窺視管(300)的內徑與長度之比，在1:5到 1 25之間，小口徑窺視管(300 )前端向下開有漏灰槽(301)。
5.根據權利要求1所述的紅外測溫儀的帶有吹掃器的光學探頭，其特徵是氣管(202) 和管狀探頭(100)是兩根平行硬管，根據現場安裝條件，長度可以在300mm到3M之間選擇， 穿過安裝法蘭(400)上的兩個孔，可以前後伸縮，擰緊法蘭(400)上的3顆夾持螺絲(401)， 即可將兩根硬管夾持固定。
6.根據權利要求1所述的紅外測溫儀的帶有吹掃器的光學探頭，其特徵是氣管(202) 和管狀探頭(100)是兩根平行硬管，但不一定從頭到尾為一條直線，根據測溫現場的安裝需 要，可以象火車鐵軌一樣，在中間某處，設計成以一定弧度平行拐彎，改變探頭測量方向。
7.根據權利要求1所述的紅外測溫儀的帶有吹掃器的光學探頭，其特徵是管狀探頭 (100)的物鏡(101)後面，是一段在管內的耐高溫紅外傳輸光纖(102)，通過固定在管狀探 頭(100)尾端的光纖對接器(104)，接續延長光纖。
8.根據權利要求1所述的紅外測溫儀的帶有吹掃器的光學探頭，其特徵是管狀探頭 (100)的物鏡(101)後面還可以是紅外測溫傳感器及其耐高溫連接線(102)，通過管狀探頭 尾端的電纜對接器(104)，接續延長信號傳輸電纜。
9.根據權利要求1所述的紅外測溫儀的帶有吹掃器的光學探頭，其特徵是硬氣管(202)的尾端有氣管對接器(203)，用於接續延長氣管。
全文摘要
本發明涉及一種紅外測溫儀的帶吹掃器的光學探頭，其特徵是管狀探頭(100)內裝有物鏡(101)和傳輸光纖(102)或紅外傳感器及其連接線(102)；管狀探頭(100)最前端是密封保護窗(103)，此保護窗(103)背面鍍有反可見光、透紅外工作光譜的膜層；保護窗(103)在吹掃器(200)內是斜置的；高壓氣流經管路(202)與吹掃器(200)的氣道(201)能對準保護窗(103)的表面吹掃，並經前端開有漏灰槽(301)的小口徑窺視管(300)吹出；管狀探頭(100)和氣管(202)為直條平行硬管，穿過安裝法蘭(400)上的兩個孔洞，能伸縮調節與目標之間的距離和被安裝法蘭(400)夾持固定；管狀探頭(100)的硬管尾端是光纖連接器(105)，用來外接延長的鎧裝光纖，或電纜連接器(105)，用來外接延長的信號電纜；硬氣管(202)的尾端是氣管連接器(203)，用來外接送氣管路。
文檔編號B08B5/02GK102128684SQ201010617908
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者仲佳, 袁國炳, 袁正卿 申請人:上海協同物理研究所