熱管型輻射溫度計的製作方法

2023-07-07 22:02:31

專利名稱：熱管型輻射溫度計的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種作為輻射溫度測量的熱管型輻射溫度計。
現有的輻射溫度計不帶有熱管裝置。輻射探測器、濾光片尤其是幹涉濾光片和前置放大器是輻射溫度計關鍵零部件，但它們極易受環境溫度影響，造成輻射溫度計的性能不穩定，使溫度計的精度降低。由日本東京光學機械株式會社研製，經日本國家計量局測試認證可作為傳遞標準用的單色放射溫度計，要求在恆溫室裡工作，並列出了溫度係數。顯然，這種儀表應用場合受到限制，只能在環境溫度變化非常小的場合使用，並且儀表需要按溫度係數進行環境溫度修正，故儀表的精度提高也受限制。為了克服探測器受環境溫度的影響，英國Land紅外溫度計公司生產的精密工業用單波段溫度計及上海工業自動化儀表研究所的生產的WFH-602型紅外溫度計採用了溫度補償方案，即在前置放大器中安置了隨環境溫度變化的熱敏電阻，以抵消探測器受環境溫度影響所造成前置放大器輸出的變化。上述兩種方案存在不足之處(a)都不能對幹涉濾光片進行環境溫度補償，(b)在用熱敏電阻進行環境溫度補償的方案中，由於輻射探測器和前置放大器隨環境溫度的變化是非線性的，且離散性很大，故用熱敏電阻不能完全補償這些器件的溫度影響。義大利計量局研製的標準型輻射高溫計，將探測器置於恆溫器中，使探測器工作在恆溫狀態，而不受環境溫度影響。這種補償方案雖能提高研製儀表的精度，但仍不能消除濾光片受環境溫度影響。
本發明目的是提供一種不受環境溫度影響的高穩定性的熱管型輻射溫度計。
本發明的技術方案是將所有易受環境溫度影響的元器件，包括輻射探測器，濾光片和前置放大器置於均熱性極好的熱管中，熱管本身的溫度由置於其中的鉑熱電阻進行檢測，並由溫控線路進行控制。這樣，溫度計中易受溫度影響的器件與外界環境熱管隔離了，從而消除了這些器件的環境溫度影響。
本發明實施例結合附圖作詳細的說明。


圖1為熱管型輻射溫度計原理結構圖;
圖2為熱管溫度控制線路圖。
由圖1所示，幹涉濾光片29、探測器23、和前置放大器線路板21均安置在熱管32內。來自被測目標的輻射穿過保護窗1，由物鏡組3會聚，經孔徑光欄7成象到通孔反光鏡8上。該儀表是調焦的。圖中2是調焦環;4是物鏡座;5是儀表殼體;6是反光鏡，它將由通孔反光鏡8反射的來自被測目標周圍的光反射到儀表的瞄準系統中去;9是轉象鏡;10是瞄準系統的鏡筒;11是場鏡;12是減光鏡，當被測目標溫度很高時，它可以減低因亮度太高而對眼睛的刺激;13是目鏡;14是目鏡調焦環，調節目鏡用的，以使儀表適應不同的觀察者;15是保護片，防止外來灰塵進入儀表;16為出瞳位置，人眼可以在出瞳位置觀察到被測目標周圍景象的正象。濾光片29前後裝有透鏡31和27，來自目標本身的輻射，經通孔反光鏡上的通孔而進入熱管，經聚光鏡31後變成平行光，以適應幹涉濾光片的要求。穿過幹涉濾光片的平行光束由聚光鏡27會聚到探測器上，探測器產生的電信號經前置放大器放大後作為儀表的輸出，圖中的17是調節杆，當被測溫度很高時，用它將減光孔撥入光路以減少入射到探測器上的能量，這樣可擴展儀表的測溫範圍。18是電氣插座，19是儀表的後門，20是熱管的保護蓋，22為熱管的支座，24和25為消雜散光光欄，26為鎖緊螺釘，28為減光鏡，用於當被測溫度太高時衰減外來光，33為熱管的保護外殼，在熱管內裝有測量熱管溫度的探測器30，它可用鉑熱電阻或熱敏電阻或其它溫度敏感元件。該探測器與一個溫控線路相連接，溫控線路如圖2所示，Rt為鉑熱電阻，它與另外電阻R1、R2、R3組成橋路，橋路輸出經運算放大器A和O1及O2組成的複合電晶體與熱管加熱絲RW連接。當熱管溫度偏離設定值時，橋路的偏差輸出量改變，經運算放大器A放大，再經複合電晶體O1和O2進行電流轉換後，流經熱管加熱絲RW的電流改變，從而使熱管溫度維持在給定溫度上，一般，熱管的溫度被控制在40℃±0.1℃之內。
由於採用本發明的技術方案，溫度計的穩定性大為提高，4臺定名為WFJ-01型高精度窄波段輻射溫度計的熱管型輻射溫度計樣機在金和鋁定點爐上經中國計量科學研究院測試表明，在10～12天的間隔中兩次測量值之間的變化最大為0.32℃，最小為0。該變化值已非常接近金和鋁定點爐給出的溫度不確定度(0.3℃)。這說明，這種溫度計的穩定性是非常滿意的。由於穩定性提高，儀表的精度也明顯提高了，該儀表的精度達到了0.25～0.5%T，T為被測溫度的開爾文值，這種溫度計經中國有色金屬總公司中南工業大學測試分析中心試用，效果良好。本發明的優點是穩定性好，精度高，儀表調試方面只需簡單的電路控制熱管的溫度即可，不需要再對儀表進行環境溫度修正。
權利要求
1.一種熱管型輻射溫度計，其特徵在於，將溫度計的所有或部分易受環境溫度影響的元器件包括輻射探測器、濾光片和前置放大器置於均熱性好的熱管之中。
2.根據權利要求1所述的熱管型輻射溫度計，其特徵在於，在熱管內設置一個熱管溫度探測器，探測器和一個熱管溫控線路相連接。
3.根據權利要求1所述的熱型管輻射溫度計，其特徵在於，熱管溫度探測器為鉑電阻或熱敏電阻，鉑熱電阻Rt與電阻R1、R2、R3組成橋路，橋路輸出經運算放大器A和O1及O2組成的複合電晶體與熱管加熱絲RN連接。
4.根據權利要求1所述的熱管型輻射溫度計，其特徵在於，所述的濾光片29前後裝有透鏡31和27，來自目標本身的輻射，經通孔反光鏡上的通孔而進入熱管，經聚光鏡31後變成平行光，穿過幹涉濾光片的平行光束由聚光鏡27會聚到探測器上。
全文摘要
本發明涉及一種作為輻射溫度測量的熱管型輻射溫度計。本發明的特徵是將所有易受環境溫度影響的元器件包括輻射探測器、濾光片和前置放大器置於均熱性極好的熱管中，熱管本身溫度由置於其中的溫度探測器檢測，由溫控線路控制。本發明優點是穩定性好，精度高，儀表調試只需要簡單的電路控制熱管溫度，不需要再對儀表進行環境溫度修正。採用本發明技術方案製成的溫度計經試用效果良好。
文檔編號G01J5/24GK1087423SQ92108639
公開日1994年6月1日 申請日期1992年11月23日 優先權日1992年11月23日
發明者姜世昌, 陳出新, 沈策, 趙志 申請人:機械電子工業部上海工業自動化儀表研究所