CN114942078A - 一种红外测温传感器及测温方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外测温传感器的测温方法，包括采用红外测温模组和高温靶，其特征是在测温时将高温靶置于被测温环境中，红外测温模组置于被测温环境外并对准高温靶通过红外辐射直接感应高温靶的温度信号，获取高温靶的温度值；同时将红外感应模组和高温靶之间的热辐射红外光路封闭在一个避免环境干扰的封闭通道中传递，由此通过高温靶感应被测环境温度，红外感应模组在封闭通道中得到高温靶温度信号，从而获得被测温环境的环境温度。本发明提供的红外测温传感器的测温方法，不受测温环境粉尘，水汽等干扰，保障了测量的高精度和稳定性，并且使用成本低，更换方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种测温技术，特别是一种红外测温传感器及测温方法。
背景技术
由于热电偶测温精度高，使用便捷，已被广泛用于测温中，但是由于热电偶是接触式测温，所以其温度感应元件外都套有金属保护套管，通过金属保护套管接触测温物体，但尽管如此，其金属保护套管还是极易被损坏，特别是在高温环境条件下，金属保护套管及其内部的温度感应元件更易损坏，最终导致热电偶产品报废。由于其容易损坏导致了使用寿命短，从而使采用热电偶测温成本被大大提高。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种替代接触式测温的热电偶，且具备与热电偶一样测温场景并损坏率低、实现低成本使用的红外测温传感器及测温方法。
为了实现上述目的，本发明提供的一种红外测温传感器的测温方法，包括采用红外测温模组和高温靶，其特征是在测温时将高温靶置于被测温环境中，红外测温模组置于被测温环境外并对准高温靶通过红外辐射直接感应高温靶的温度信号，获取高温靶的温度值；同时将红外感应模组和高温靶之间的热辐射红外光路封闭在一个避免环境干扰的封闭通道中传递，由此通过高温靶感应被测环境温度，红外感应模组在封闭通道中得到高温靶温度信号，从而获得被测温环境的环境温度。
所述将红外感应模组和高温靶之间的热辐射红外光路封闭在一个避免环境干扰的封闭通道中传递可以是将红外感应模组和高温靶分别封闭设置在一根管道两端，高温靶与管道一端通过可脱卸方式连接，红外感应模组的红外感应元件对准高温靶封装在管道的另一端，由此在红外感应模组与高温靶之间形成不受热流影响、不受环境温度和环境中尘粒、水汽影响的封闭空间，使热辐射红外光路在该封闭空间的管道中传递，所述管道可以由耐高温材料构成。
本发明提供的一种红外测温传感器，包括红外测温模组和测温腔体，其特征是所述测温腔体为封闭式耐高温材料构成，在测温腔体的一端设有高温靶，所述红外测温模组包括红外感应元件，红外感应元件设置在测温腔体内并对准高温靶。
为了避免高温对红外测温模组的损伤，在红外测温模组和高温靶之间设有隔热层和隔热滤光片。由于红外测温模组不仅通过隔热层与高温部分进行隔离，在红外测温模组端再设计高温滤光片，起到隔热和滤光的效果，使得测温模组不受高温的影响，保障其工作在常温下，大大提高测量的精度和稳定性。在此，通过隔热层的设计，把高温靶和红外测温模组物理热传递的隔离，这样保护测量仪器能在常温下工作，保障其运行稳定可靠；耐高温滤光片的设计，通过高温滤光片进行对被测物高温气体向测量仪器红外镜头的传递，保护红外测温镜头和仪器稳定工作。
本发明提供的一种红外测温传感器及测温方法，将红外测量的环境设计成一个封闭的由耐高温材料构成的测温腔体，使得红外测温工作在封闭的腔体里面里，不受外界环境粉尘，水汽等干扰，由此保障了测量的高精度和稳定性。
由于高温靶经常接触测温的物体，高温靶采用耐高温材、耐腐蚀，耐磨材料，我们把高温靶设计成易耗件，当测温靶损坏时，只需更换高温靶就行，大大降低了使用成本。
本发明提供的一种红外测温传感器及测温方法，其测温靶设计，通过选用不同的材料，如不锈钢，合金，陶瓷等，根据测量温度的需要，不同工况的需要，设计不同尺寸，不同形状，不同体积的测温靶，再根据体积、热传导系数等得到测温靶点的温度，满足不同应用场景的需要。测温靶设计优势还在于，成本低，使用寿命可控。例如：在水泥行业，由于热电偶的保护管常常会被磨损而导致整体报废。通过测温靶的设计，可以设计不同尺寸的实心靶头就实现更加耐磨，减少更换周期。即使损坏也仅需更换测温靶即可，无需更换整体仪器，大大降低成本。
封闭的测温腔体设计：由于红外测温，最大的问题是：被测物和仪器的中间光路行程受环境的干扰，当中间有水汽，风尘，颗粒物等，会大大干扰测试精度。为此设计封闭的测温腔体，使得测温仪器到测温点的行程被测温腔体保护起来，不受环境的干扰，使得测温更加精准和稳定。
测温靶、红外测温模组、测温腔体分离设计，其优势在于：测量更加便捷。根据被测物的需求设计不同测温靶。设计测温腔体对红测温光路进行保护(可不限于直线光路)，免去测量精度的干扰。测温仪可以根据不同精度，不同距离的物体测量的要求，配置不同的测温模组。
本发明提供的一种红外测温传感器，相对热电偶测温的优势在于：由于热电偶测温是通过不同材料的热传导形成的电势差，进行测量。这样测量的精度和相应时间基本取决于材料的本身；而红外测温精度，在受外部环境影响下，可以做到更高的精度和更快的响应时间。例如热电偶响应时间＜3S,红外响应时间＜20mS。热电偶的测量精度基本取决于材料本身精度。精度I级0.25％的成本就非常高昂。红外测温，在封闭的环境下，不受环境影响，相同精度下，成本就相对低廉的多。
由于热电偶的设计是整体设计的，当保护管磨损后就整体报废。相对本发明提供的红外测温传感器，仅需更换测温靶即可，成本大大降低。
附图说明：
图1是本发明实施例结构示意图；
图2是图1的剖视结构示意图。
其中：红外测温模组1、法兰盘2、隔热层3、隔热滤光片4、测温腔体5、高温靶6、热辐射光路7、管道8、红外感应元件9。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
本实施例描述的一种红外测温传感器的测温方法，包括采用红外测温模组和高温靶，其特征是在测温时将高温靶置于被测温环境中，红外测温模组置于被测温环境外并对准高温靶通过红外辐射直接感应高温靶的温度信号，获取高温靶的温度值；同时将红外感应模组和高温靶之间的热辐射红外光路封闭在一个避免环境干扰的封闭通道中传递，由此通过高温靶感应被测环境温度，红外感应模组在封闭通道中得到高温靶温度信号，从而获得被测温环境的环境温度；所述将红外感应模组和高温靶之间的热辐射红外光路封闭在一个避免环境干扰的封闭通道中传递可以是将红外感应模组和高温靶分别封闭设置在一根管道两端，高温靶与管道一端通过可脱卸方式连接，红外感应模组的红外感应元件对准高温靶封装在管道的另一端，由此在红外感应模组与高温靶之间形成不受热流影响、不受环境温度和环境中尘粒、水汽影响的封闭空间，使热辐射红外光路在该封闭空间的管道中传递，所述管道可以由耐高温材料构成。
如图1、图2所示，本实施例提供的一种红外测温传感器，包括红外测温模组1和测温腔体5，所述测温腔体5为封闭式耐高温材料构成，在测温腔体5的一端设有高温靶6，所述红外测温模组1包括红外感应元件9，红外感应元件9设置在测温腔体5内并对准高温靶6，本实施例的测温腔体5由管道7构成，高温靶6通过螺纹或卡槽结构与管道7一端脱卸式连接。
为了避免高温对红外测温模组1的损伤，在红外测温模组1和高温靶6之间设有隔热层3和隔热滤光片4。由于红外测温模组1不仅通过隔热层3与高温部分进行隔离，在红外测温模组1端再设计耐高温的隔热滤光片4，通过高温隔热滤光片4进行对被测物高温信号向测量仪器红外镜头的传递，保护红外测温镜头和仪器稳定工作，起到隔热和滤光的效果，使得红外测温模组1不受高温的影响，保障其工作在常温下，大大提高测量的精度和稳定性。
从另一角度考虑，通过隔热层3的设计，把高温靶6和红外测温模组1物理热传递的隔离，这样保护本实施例提供的红外测温传感器中的电子元器件都能在常温下工作，保障其运行稳定可靠。
本实施例提供的一种红外测温传感器及测温方法，将红外测量的环境设计成一个封闭的由耐高温材料构成的测温腔体，使得红外测温工作在封闭的腔体里面里，不受外界环境粉尘，水汽等干扰，由此保障了测量的高精度和稳定性。
由于高温靶经常接触测温的物体，高温靶采用耐高温材、耐腐蚀，耐磨材料，我们把高温靶设计成易耗件，当测温靶损坏时，只需更换高温靶就行，大大降低了使用成本。
本实施例提供的一种红外测温传感器及测温方法，其高温靶设计，通过选用不同的材料，如不锈钢，合金，陶瓷等，根据测量温度的需要，不同工况的需要，设计不同尺寸，不同形状，不同体积的高温靶，再根据体积、热传导系数等得到高温靶点的温度，满足不同应用场景的需要。高温靶设计优势还在于，成本低，使用寿命可控。例如：在水泥行业，由于热电偶的保护管常常会被磨损而导致整体报废。通过高温靶的设计，可以设计不同尺寸的实心靶头就实现更加耐磨，减少更换周期。即使损坏也仅需更换高温靶即可，无需更换整体仪器，大大降低成本。
封闭的测温腔体设计：由于红外测温，最大的问题是：被测物和仪器的中间光路行程受环境的干扰，当中间有水汽，风尘，颗粒物等，会大大干扰测试精度。为此实施例设计封闭的测温腔体，使得测温仪器到测温点的行程被测温腔体保护起来，不受环境的干扰，使得测温更加精准和稳定。
本实施例采用高温靶、红外测温模组、测温腔体分离设计，其优势在于：测量更加便捷。根据被测物的需求设计不同高温靶。设计测温腔体对红测温光路进行保护(可不限于直线光路)，免去测量精度的干扰。测温仪可以根据不同精度，不同距离的物体测量的要求，配置不同的红外测温模组。
经上述详细分析后可知，本实施例中对高温靶的材料和耐高温管道材料的选择已经有了根据使用环境所需进行不同的选择，而具体选择的材料，是在本专利申请提供的说明书记载的内容中本领域技术人员已经可以通过N次实验所得到选择，在此不再作出详细描述，但本实施例可以给出下述材料性能表作进一步的参考。
本实施例提供的一种红外测温传感器，相对热电偶测温的优势在于：由于热电偶测温是通过不同材料的热传导形成的电势差，进行测量。这样测量的精度和相应时间基本取决于材料的本身；而红外测温精度，在受外部环境影响下，可以做到更高的精度和更快的响应时间。例如热电偶响应时间＜3S,红外响应时间＜20mS。热电偶的测量精度基本取决于材料本身精度。精度I级0.25％的成本就非常高昂。红外测温，在封闭的环境下，不受环境影响，相同精度下，成本就相对低廉的多。
由于热电偶的设计是整体设计的，当保护管磨损后就整体报废。相对本发明提供的红外测温传感器，仅需更换测温靶即可，成本大大降低。
高温靶材料选型：根据测温的场景和测温的量程的需求，可以采用不同的测温靶的材料。如：不锈钢材料：耐温800-1100左右。如304，316L，310S等
不锈钢304：
Grade：304 日期Date(YYYY.MM.DD)：2021.05.17
合金材料：耐高温1000-1300度左右。例如NH11，NH12，NH13等合金材料，如NH13合金材料：
陶瓷材料：耐温1300-1600度左右
如：99％氧化铝(三氧化二铝/Al2O3)陶瓷产品
材料成分：
| 组成 | 比例 |
| AL2O3 | 99.12％ |
| ZrO2 | 0.58％ |
| SiO2 | 0.23％ |
| NaO | 0.05％ |
| 其余 | 0.05％ |
| 合计： | 100％ |
耐温，热传导系数：
Claims (5)
1.一种红外测温传感器的测温方法，包括采用红外测温模组和高温靶，其特征是在测温时将高温靶置于被测温环境中，红外测温模组置于被测温环境外并对准高温靶通过红外辐射直接感应高温靶的温度信号，获取高温靶的温度值；同时将红外感应模组和高温靶之间的热辐射红外光路封闭在一个避免环境干扰的封闭通道中传递，由此通过高温靶感应被测环境温度，红外感应模组在封闭通道中得到高温靶温度信号，从而获得被测温环境的环境温度。
2.根据权利要求1所述的一种红外测温传感器的测温方法，其特征是所述将红外感应模组和高温靶之间的热辐射红外光路封闭在一个避免环境干扰的封闭通道中传递可以是将红外感应模组和高温靶分别封闭设置在一根管道两端，高温靶与管道一端通过可脱卸方式连接，红外感应模组的红外感应元件对准高温靶封装在管道的另一端，由此在红外感应模组与高温靶之间形成不受热流影响、不受环境温度和环境中尘粒、水汽影响的封闭空间，使热辐射红外光路在该封闭空间的管道中传递，所述管道可以由耐高温材料构成。
3.一种红外测温传感器，包括红外测温模组(1)和测温腔体(5)，其特征是所述测温腔体(5)为封闭式耐高温材料构成，在测温腔体(5)的一端设有高温靶(6)，所述红外测温模组(1)包括红外感应元件，红外感应元件设置在测温腔体(5)内并对准高温靶(6)。
4.根据权利要求3所述的一种红外测温传感器，其特征是在红外测温模组(1)和高温靶(6)之间设有隔热层(3)。
5.根据权利要求3或4所述的一种红外测温传感器，其特征是在红外测温模组(1)和高温靶(6)之间设有隔热滤光片(4)。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115752746A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-03-07 | 苏州摩比信通智能***有限公司 | 具有红外测温功能的智能终端及其组装方法 |
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2022
- 2022-06-07 CN CN202210637724.1A patent/CN114942078A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN115752746A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-03-07 | 苏州摩比信通智能***有限公司 | 具有红外测温功能的智能终端及其组装方法 |
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