CN106248255B - 一种红外温度计及红外温度计的失效检验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外温度计，包括热电偶冷端、热电偶热端、红外窗口、参照发射体以及检测电路；参照发射体与热电偶冷端接触，参照发射体可移动至红外窗口的接收面前方；热电偶热端置于红外窗口的出射面前方；检测电路根据热电偶冷端的温度以及预先存储的参照发射体的能量数据库判断热电偶热端接收到的红外辐射能量是否合理，当热电偶热端接收到的红外辐射能量合理时，判定红外温度计失效。相应地，本发明还公开了一种红外温度计的失效检验方法。本发明可以判断红外温度计是否失效，避免测量不准确，且这种方式无需等待，也不需要增加功耗。

Description

一种红外温度计及红外温度计的失效检验方法

技术领域

本发明涉及光电探测领域，具体涉及一种红外温度计及红外温度计的失效检验方法。

背景技术

红外温度计能够快速、非接触的测量人体温度，使用非常方便。红外温度计的传感器由大量的热电偶串联在一起，热电偶冷端随温度计外壳温度变化，检测电路中安装有热敏电阻测量冷端的温度；热电偶热端和红外接收薄膜相连，接收薄膜对红外辐射能量敏感，检测电路将红外辐射能量转换为温度，热电偶冷端和热端的温差被转换为电压信号后，经过信号处理可得到人体温度。

由于人体辐射的红外能量是透过红外窗口被热电偶热端接收的，因此，当红外温度计的红外窗口上附着有影响红外线透过的物质(比如污渍)而使用者又未意识到其对体温测量准确性的影响时，红外传感器接收到的红外线强度衰减，会较大影响红外测温结果。

现有技术提出在红外窗口外设计一个恒温装置，在正常测温前，红外温度计先测量恒温装置的温度，当测量结果和恒温装置的设定温度不一致时，能够发出清洁警示，提醒用户清洁温度计。发明人在实施本发明的时候，发现上述现有技术存在缺陷，恒温装置包括发热、测温、反馈控制等电路模块，功耗较大，同时使用时需要时间等待恒温装置达到设定温度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红外温度计及红外温度计的失效检验方法，当红外窗口被污染造成测量误差时，能快速判定红外温度计失效，并且不需要增加功耗。

为了实现上述目的，本发明提供一种红外温度计，其特征在于，包括热电偶冷端、热电偶热端、红外窗口、参照发射体以及检测电路；

所述参照发射体与所述热电偶冷端接触，通过热传递使自身温度与所述热电偶冷端的温度一致；所述参照发射体可移动至所述红外窗口的接收面前方；所述热电偶热端置于所述红外窗口的出射面前方，所述参照发射体发射的红外辐射能量通过所述红外窗口被所述热电偶热端接收；

所述检测电路用于检测所述热电偶冷端的温度以及所述热电偶热端接收到的红外辐射能量；根据所述热电偶冷端的温度以及预先存储的所述参照发射体的能量数据库判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量是否合理；当所述热电偶热端接收到的红外辐射能量不合理时，判定所述红外温度计失效。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明在红外温度计上添加了参照发射体，参照发射体与热电偶冷端接触，可移动至红外窗口的接收面前方，在使用红外温度计之前，将参照发射体移动至红外窗口的接收面前方，使热电偶热端接收到的是参照发射体的红外辐射能量，而热电偶冷端的温度即为参照发射体的温度，因此获得了参照发射体的实际温度和红外辐射能量，根据预先存储的参照发射体的能量数据库，判断热电偶热端接收到的红外辐射能量是否合理，可以判断红外温度计是否失效，避免测量不准确，且这种方式无需等待，也不需要增加功耗。

进一步地，所述红外温度计还包括转轴，所述转轴穿过所述参照发射体并固定在所述热电偶冷端上，使所述参照发射体可旋转至所述红外窗口的接收面前方。

优选地，所述参照发射体的红外发射系数小于0.6。

由于污渍的红外发射系数一般大于0.8，因此采用发射系数小于0.6的材料制作参照发射体，当红外窗口上有污渍影响测量结果时，热电偶热端接收到的红外辐射能量受到的影响会更大，可以提高检验失效的效率和准确度。

优选地，所述参照发射体的导热系数大于200W/(m*K)。

导热性能好的材料更能保证参照发射体和热电偶冷端的温度一致，保证检验的准确性。

优选地，所述参照发射体采用铜制成。

相应地，本发明还提供一种红外温度计的失效检验方法，包括：

通过检测电路检测热电偶冷端的温度以及热电偶热端接收到的红外辐射能量；

根据所述热电偶冷端的温度以及预先存储的所述参照发射体的能量数据库判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量是否合理；

当所述热电偶热端接收到的红外辐射量不合理时，判定所述红外温度计失效；

其中，所述红外温度计为上述的红外温度计。

进一步地，所述根据所述热电偶冷端的温度以及预先存储的所述参照发射体的能量数据库判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量是否合理，具体包括：

根据所述热电偶冷端的温度查询预先存储的所述参照发射体的能量数据库，获得与所述热电偶冷端的温度对应的红外辐射能量；

判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与查询所述能量数据库获得的红外辐射能量是否匹配；

若所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与所述查询能量数据库获得的红外辐射能量不匹配，则所述热电偶热端接收到的红外辐射能量不合理。

优选地，所述能量数据库包括记录所述参照发射体的温度以及与所述参照发射体的温度对应的红外辐射能量上限值的温度-上限能量曲线，和记录所述参照发射体的温度以及与所述参照发射体的温度对应的红外辐射能量下限值的温度-下限能量曲线；

所述根据所述热电偶冷端的温度查询预先存储的所述参照发射体的能量数据库，获得与所述热电偶冷端的温度对应的红外辐射能量，具体包括：

根据所述热电偶冷端的温度，查询所述温度-上限能量曲线，获得所述参照发射体在所述热电偶冷端的温度下的红外辐射能量上限值；

根据所述热电偶冷端的温度，查询所述温度-下限能量曲线，获得所述参照发射体在所述热电偶冷端的温度下的红外辐射能量下限值。

在优选方案中，能量数据库中存储了两条温度-能量曲线：温度-上限能量曲线、温度-下限能量曲线。采用温度-能量曲线存储参照发射体的温度和能量的对应关系的有益效果在于，在合理的温度范围内的所有的温度都可以查询到对应的能量，精确度较高；且在不同温度下，参照发射体的发射系数会有变化，采用曲线可以精确反映随着发射系数的变化而产生的红外辐射能量的变化。此外，采用记录上限值和下限值的两条曲线，给检验红外温度计失效检验提供一个误差范围，避免误判，且误差范围在不同温度下也能设置为不一样，进一步提高精准度。

进一步地，所述判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与查询所述能量数据库获得的红外辐射能量是否匹配，具体包括:

判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量是否大于所述红外辐射能量下限值且小于所述红外辐射能量上限值；

若所述热电偶热端接收到的红外辐射能量大于所述红外辐射能量下限值且小于所述红外辐射能量上限值，则确认所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与查询所述能量数据库获得的红外辐射能量匹配；

若所述热电偶热端接收到的红外辐射能量小于所述红外辐射能量下限值或大于所述红外辐射能量上限值，则确认所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与查询所述能量数据库获得的红外辐射能量不匹配。

附图说明

图1是本发明红外温度计的结构示意图；

图2是本发明红外温度计在正常测温时的示意图；

图3是本发明提供的红外温度计的失效检验方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明红外温度计的结构示意图。包括热电偶冷端11、热电偶热端12、红外窗口13、参照发射体14以及检测电路15；

参照发射体14与热电偶冷端11接触，通过热传递使自身温度与热电偶冷端11的温度一致；参照发射体14可移动至红外窗口13的接收面前方(图1中参照发射体14已移动至红外窗口13的接收面前方)；热电偶热端12置于红外窗口13的出射面前方，参照发射体14发射的红外辐射能量通过红外窗口13被热电偶热端12接收；

检测电路15用于检测热电偶冷端11的温度以及所述热电偶热端12接收到的红外辐射能量；根据热电偶冷端11的温度以及预先存储的参照发射体14的能量数据库，判断热电偶热端12接收到的红外辐射能量是否合理；当热电偶热端12接收到的红外辐射能量不合理时，判定所述红外温度计失效。

本发明在红外温度计上添加了参照发射体14，参照发射体14与热电偶冷端11接触，因此热电偶冷端11的温度即为参照发射体14的温度，将参照发射体移动至红外窗口的接收面前方，使热电偶热端12接收到的是参照发射体14的红外辐射能量，得到了参照发射体14的实际温度和红外辐射能量，根据预先存储的参照发射体的能量数据库，匹配实际值和查询到的数据，可以判断红外温度计是否失效，避免测量不准确，且这种方式无需等待，也不需要增加功耗。

具体实施时，检测电路15可根据热电偶冷端11的温度，查询预先存储的所述参照发射体14的能量数据库，获得与热电偶冷端11的温度对应的红外辐射能量；判断热电偶热端12接收到的红外辐射能量与查询所述能量数据库获得的红外辐射能量是否匹配；若热电偶热端12接收到的红外辐射能量与所述查询能量数据库获得的红外辐射能量不匹配，则所述热电偶热端接收到的红外辐射能量不合理。

参照发射体14的能量数据库可以在红外温度计出厂前，将参照发射体移动至红外窗口的接收面前方，逐渐改变参照发射体14的温度，以检测热电偶冷端11的温度和热电偶热端12接收到的红外辐射能量的方式记录不同温度下的数据，构建能量数据库；也可以使用测量准确的温度计，以正常测温的方法测量参照发射体14的温度，同时测量参照发射体14的红外辐射能量，获得能量数据库；若参照发射体的红外发射系数稳定，还可以在测量参照发射体14的温度和红外辐射能量的基础上，设计符合温度和红外辐射能量的变化关系的函数关系式存储于能量数据库中。

红外温度计还包括外壳17和转轴16，外壳17为半封闭的壳体，红外温度计的热电偶冷端11、热电偶热端12和参照发射体14都置于外壳17里，红外窗口13置于外壳17的开口处；转轴16穿过参照发射体14并固定在热电偶冷端11上，使参照发射体14可旋转至红外窗口13的接收面前方。转轴16上还可以设置有手柄，使用户可以通过转动手柄旋转参照发射体。参见图2，是本发明红外温度计在正常测温时的示意图，正常测温时，转动转轴16上的手柄使参照发射体14旋转，参照发射体14不在红外窗口13的接收面的前方，因此没有阻挡红外窗口13，红外窗口裸露在外，对着人体可以完成测温，测温过程和一般的红外发射体无异，由热电偶冷端和热电偶热端接收到的信号转化为温差，进而转化为电压信号输出人体温度。添加参照发射体14并不影响红外温度计的正常测量。

上述实施方式中，以转动的形式使参照发射体14可移动至红外窗口13的接收面前方，在其他实施方式中，可通过其他的结构设计使参照发射体14移动至红外窗口13的接收面前方，比如设计热电偶冷端11和参照发射体14为可插拔设计，当参照发射体14***热电偶冷端11时，参照发射***于红外窗口13的接收面前方。

具体实施时，在选用参照发射体的材料时，优选所述参照发射体14的红外发射系数小于0.6。由于污渍的红外发射系数一般大于0.8，因此采用发射系数小于0.6的材料制作参照发射体，当红外窗口上有污渍影响测量结果时，热电偶热端接收到的红外辐射能量受到的影响会更大，可以提高检验失效的效率和准确度。此外，优选所述参照发射体14的导热系数大于200W/(m*K)，导热性能好的材料更能保证参照发射体14和热电偶冷端11的温度一致，保证检验的准确性。更优选地，参照发射体14采用铜制成，铜的辐射系数较低，且导热性能好，成本适中，采用铜制成参照发射体性价比较高。

参见图3，是本发明提供的红外温度计的失效检验方法的流程图，红外温度计的失效检验方法包括：

S1、通过检测电路检测热电偶冷端的温度以及热电偶热端接收到的红外辐射能量；

S2、根据所述热电偶冷端的温度以及预先存储的所述参照发射体的能量数据库判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量是否合理；

S3、当所述热电偶热端接收到的红外辐射能量不合理时，判定所述红外温度计失效；

其中，所述红外温度计为上述的红外温度计。

具体地，步骤S2“根据所述热电偶冷端的温度以及预先存储的所述参照发射体的能量数据库判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量是否合理”包括：

根据所述热电偶冷端的温度查询预先存储的所述参照发射体的能量数据库，获得与所述热电偶冷端的温度对应的红外辐射能量；

判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与查询所述能量数据库获得的红外辐射能量是否匹配；

若所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与所述查询能量数据库获得的红外辐射能量不匹配，则所述热电偶热端接收到的红外辐射能量不合理。

在其中一个优选实施例中，所述能量数据库包括记录所述参照发射体的温度以及与所述参照发射体的温度对应的红外辐射能量上限值的温度-上限能量曲线，以及记录所述参照发射体的温度以及与所述参照发射体的温度对应的红外辐射能量下限值的温度-下限能量曲线；

步骤S2“根据所述热电偶冷端的温度查询预先存储的所述参照发射体的能量数据库，获得与所述热电偶冷端的温度对应的红外辐射能量”，具体包括：

根据所述热电偶冷端的温度，查询所述温度-上限能量曲线，获得所述参照发射体在所述热电偶冷端的温度下的红外辐射能量上限值；

根据所述热电偶冷端的温度，查询所述温度-下限能量曲线，获得所述参照发射体在所述热电偶冷端的温度下的红外辐射能量下限值。

在优选实施例中，能量数据库中存储了两条温度-能量曲线：温度-上限能量曲线、温度-下限能量曲线。在其他实施例中，能量数据库可以不同的形式存储参照发射体的能量数据，比如，可以采用列表的形式存储参照发射体在不同温度下辐射的红外辐射能量，也可以采用函数关系式存储参照发射体在各温度阶段下的温度-能量函数关系。采用温度-能量曲线存储参照发射体的温度和能量的对应关系的有益效果在于，在合理的温度范围内的所有的温度都可以查询到对应的能量，精确度较高；且在不同温度下，参照发射体的发射系数会有变化，采用曲线可以精确反映随着发射系数的变化而产生的红外辐射能量的变化。

此外，优选实施例中采用记录上限值和下限值的两条曲线，“所述判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与查询所述能量数据库获得的红外辐射能量是否匹配”，具体包括:

判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量是否大于所述红外辐射能量下限值且小于所述红外辐射能量上限值；

若所述热电偶热端接收到的红外辐射能量大于所述红外辐射能量下限值且小于所述红外辐射能量上限值，则确认所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与查询所述能量数据库获得的红外辐射能量匹配；

若所述热电偶热端接收到的红外辐射能量小于所述红外辐射能量下限值或大于所述红外辐射能量上限值，则确认所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与查询所述能量数据库获得的红外辐射能量不匹配。

在其他实施方式中，也可以仅采用一条温度-能量曲线记录参照发射体的能量随温度的变化过程，根据热电偶冷端的温度查询所述温度-能量曲线获得在该温度下参照发射体的红外辐射能量，计算热电偶热端接收到的红外辐射能量与查询温度-能量曲线获得的红外辐射能量之间的差值，判断该差值是否小于预设的阈值，若该差值大于所述阈值，则判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与查询所述能量数据库获得的红外辐射能量不匹配。而采用记录上限值和下限值的两条曲线给检验红外温度计失效检验的有益效果在于，在能量数据库中即提供一个误差范围避免误判，不需要设计运算电路，且误差范围在不同温度下也能设置为不一样，进一步提高精准度。

本发明在红外温度计上添加了参照发射体，参照发射体与热电偶冷端接触，可移动至红外窗口的接收面前方，在使用红外温度计之前，将参照发射体移动至红外窗口的接收面前方，使热电偶热端接收到的是参照发射体的红外辐射能量，而热电偶冷端的温度即为参照发射体的温度，因此获得了参照发射体的实际温度和红外辐射能量，根据预先存储的参照发射体的能量数据库，判断热电偶热端接收到的红外辐射能量是否合理，可以判断红外温度计是否失效，避免测量不准确，且这种方式无需等待，也不需要增加功耗。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种红外温度计，其特征在于，包括热电偶冷端、热电偶热端、红外窗口、参照发射体以及检测电路；

所述参照发射体与所述热电偶冷端接触，通过热传递使自身温度与所述热电偶冷端的温度一致；所述参照发射体可移动至所述红外窗口的接收面前方；所述热电偶热端置于所述红外窗口的出射面前方，所述参照发射体发射的红外辐射能量通过所述红外窗口被所述热电偶热端接收；

所述检测电路用于检测所述热电偶冷端的温度以及所述热电偶热端接收到的红外辐射能量；根据所述热电偶冷端的温度以及预先存储的所述参照发射体的能量数据库判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量是否合理；当所述热电偶热端接收到的红外辐射能量不合理时，判定所述红外温度计失效。

2.如权利要求1所述的红外温度计，其特征在于，所述红外温度计还包括转轴，所述转轴穿过所述参照发射体并固定在所述热电偶冷端上，使所述参照发射体可旋转至所述红外窗口的接收面前方。

3.如权利要求1或2所述的红外温度计，其特征在于，所述参照发射体的红外发射系数小于0.6。

4.如权利要求1或2所述的红外温度计，其特征在于，所述参照发射体的导热系数大于200W/(m*K)。

5.如权利要求1或2所述的红外温度计，其特征在于，所述参照发射体采用铜制成。

6.一种红外温度计的失效检验方法，其特征在于，包括：

通过检测电路检测热电偶冷端的温度以及热电偶热端接收到的红外辐射能量；

根据所述热电偶冷端的温度以及预先存储的所述参照发射体的能量数据库判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量是否合理；

当所述热电偶热端接收到的红外辐射量不合理时，判定所述红外温度计失效；

其中，所述红外温度计为如权利要求1至5任一项所述的红外温度计。

7.如权利要求6所述的红外温度计的失效检验方法，其特征在于，所述根据所述热电偶冷端的温度以及预先存储的所述参照发射体的能量数据库判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量是否合理，具体包括：

根据所述热电偶冷端的温度查询预先存储的所述参照发射体的能量数据库，获得与所述热电偶冷端的温度对应的红外辐射能量；

判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与查询所述能量数据库获得的红外辐射能量是否匹配；

若所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与查询所述能量数据库获得的红外辐射能量不匹配，则所述热电偶热端接收到的红外辐射能量不合理。

8.如权利要求7所述的红外温度计的失效检验方法，其特征在于，所述能量数据库包括记录所述参照发射体的温度以及与所述参照发射体的温度对应的红外辐射能量上限值的温度-上限能量曲线，以及记录所述参照发射体的温度以及与所述参照发射体的温度对应的红外辐射能量下限值的温度-下限能量曲线；

所述根据所述热电偶冷端的温度查询预先存储的所述参照发射体的能量数据库，获得与所述热电偶冷端的温度对应的红外辐射能量，具体包括：

根据所述热电偶冷端的温度，查询所述温度-上限能量曲线，获得所述参照发射体在所述热电偶冷端的温度下的红外辐射能量上限值；

根据所述热电偶冷端的温度，查询所述温度-下限能量曲线，获得所述参照发射体在所述热电偶冷端的温度下的红外辐射能量下限值。

9.如权利要求8所述的红外温度计的失效检验方法，所述判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与查询所述能量数据库获得的红外辐射能量是否匹配，具体包括:

判断所述热电偶热端接收到的红外辐射能量是否大于所述红外辐射能量下限值且小于所述红外辐射能量上限值；

若所述热电偶热端接收到的红外辐射能量大于所述红外辐射能量下限值且小于所述红外辐射能量上限值，则确认所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与查询所述能量数据库获得的红外辐射能量匹配；

若所述热电偶热端接收到的红外辐射能量小于所述红外辐射能量下限值或大于所述红外辐射能量上限值，则确认所述热电偶热端接收到的红外辐射能量与查询所述能量数据库获得的红外辐射能量不匹配。